CN113623334A - 一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，涉及等速万向节领域，包括钟形壳、星形套、若干滚珠和保持架；钟形壳包括安装端和开口端，钟形壳的开口端设置钟形壳内球面，钟形壳内球面上开设若干内球道面；星形套设置在钟形壳内球面内；星形套外球面上开设外球道面，外球道面与内球道面匹配形成一组球道；球道包括若干个第一球道和第二球道；若干滚珠夹设于球道内；保持架，用于保持滚珠。本发明的有益效果为：本发明通过使用两种球道，且两者的球道面形状各不相同，使万向节在工作摆角内减小了整体对滚珠产生的轴向力，进而减少保持架和钟形壳、星形套的球面摩擦磨损，降低发热，提高传递效率和寿命。

Description

一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节
技术领域
本发明涉及等速万向节的领域，具体涉及一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节。
背景技术
如图1所示，现有结构固定端球笼式万向节在工作摆角范围内，钟形壳(1’)的内球道面(1-4)和星形套(2’)的外球道面(2-2)之间存在展开角(α0)，有作用于滚珠(3’)的轴向力，推动保持架外球面(4-1)和钟形壳内球面(1-3)，从而使得星形套外球面(2-1)和保持架内球面(4-2)接触。这样导致运转过程中这些部位的球面之间摩擦磨损严重，不利于固定端球笼式万向节的低发热和高效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，解决现有固定端球笼式万向节在在工作摆角范围内由于轴向力导致钟形壳内球面和保持架外球面，星形套外球面和保持架内球面摩擦磨损导致球笼发热大，传递效率低的问题。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，包括：
钟形壳，其包括安装端和与安装端关于轴线L轴向相对的开口端，在钟形壳的开口端设置钟形壳内球面，在钟形壳内球面上沿钟形壳的轴向开设若干内球道面；
星形套，其设置在所述钟形壳内球面内，用于外接输入轴；在星形套外球面上沿钟形壳的轴向开设与所述内球道面相同数量的外球道面，每一外球道面与其相对应的内球道面匹配形成一组球道；所述球道包括若干个沿钟形壳内球面圆周交替分布的第一球道和第二球道；
若干滚珠，每一滚珠夹设于一组球道内，用于传递转矩；以及
保持架，其设于钟形壳内球面与星形套外球面之间，用于保持滚珠；所述保持架具有与钟形壳内球面配合的保持架外球面和与星形套外球面配合的保持架内球面；
球笼中心O位于轴线L上，所述内球道面与外球道面关于球笼中心O所在的中心平面EM对称，内球道面的中心O2与外球道面的中心O1分别设于球笼中心O的两侧；
当滚珠从中心平面EM向安装端方向运动时，所述第一球道的张开角α朝向开口端，且其角度由大减小，方向保持不变；同时，所述第二球道的张开角β朝向安装端方向展开，其角度先减小后增大，方向保持不变。
作为进一步的技术方案，所述钟形壳内球面、星形套外球面、保持架外球面和保持架内球面的中心都重合于球笼中心O。
作为进一步的技术方案，所述第一球道的内球道面由至少二个圆弧连接而成，或由一个圆弧与至少一个直线段连接而成；所述第二球道的内球道面由至少三个圆弧与至少一个直线段连接而成。
作为进一步的技术方案，所述第一球道的内球道面由圆弧R1和圆弧R2连接而成；圆弧R1和圆弧R2的方向相反，二者连接处为切点。
作为进一步的技术方案，所述第二球道的内球道面由圆弧R3、圆弧R4、圆弧R5和直线段L1依次连接而成；圆弧R3、圆弧R4的方向相反，圆弧R4、圆弧R5的方向相同；相邻的圆弧与圆弧、相邻的圆弧与直线段之间的连接处均为切点。
作为优选的技术方案，第一球道和第二球道各设置四组。
本发明的有益效果为：本发明通过使用两种球道，且两者的球道面形状各不相同，使万向节在工作摆角内减小了整体对滚珠产生的轴向力，进而减少保持架和钟形壳、星形套的球面摩擦磨损，降低发热，提高传递效率和寿命。
附图说明
图1为现有技术的主视结构示意图。
图2为现有技术的侧视结构示意图。
图3为本发明的侧视结构示意图。
图4为图3的A-A剖视图。
图5为图3的B-B剖视图。
图6为本发明实施例中的第一球道的轮廓示意图。
图7为本发明实施例中的第二球道的轮廓示意图。
图8为本发明实施例中的球道张开角随万向节工作摆角变化的曲线图。
附图标记说明：钟形壳1、安装端1-1、开口端1-2、钟形壳内球面1-3、内球道面1-4、星形套2、星形套外球面2-1、外球道面2-2、滚珠3、保持架4、保持架外球面4-1、保持架内球面4-2、第一球道5、第二球道6。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
实施例：如附图所示，一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，包括钟形壳1、星形套2、若干滚珠3和保持架4。
参考附图4，钟形壳1包括安装端1-1和与安装端1-1关于轴线L(即钟形壳1的中轴线)轴向相对的开口端1-2，在钟形壳1的开口端1-2设置钟形壳内球面1-3，在钟形壳内球面1-3上沿钟形壳1的轴向开设若干内球道面1-4。
星形套2设置在所述钟形壳内球面1-3内，用于外接输入轴；在星形套外球面2-1上沿钟形壳1的轴向开设与所述内球道面1-4相同数量的外球道面2-2，每一外球道面2-2与其相对应的内球道面1-4匹配形成一组球道；所述球道包括若干个沿钟形壳内球面1-3圆周交替分布的第一球道5和第二球道6，本实施例中优选为四个第一球道5和四个第二球道6，也可以是其他数量，如各三组或各五组等。
参考图3，若干滚珠3，每一滚珠3夹设于一组球道内，用于传递转矩，本实施例中优选为八个滚珠3，其数量与球道的数量相等；根据球道数量的不同，滚珠3的个数也可以调整为6，9，10，12等。
保持架4设于钟形壳内球面1-3与星形套外球面2-1之间，用于保持滚珠3；所述保持架4具有与钟形壳内球面1-3配合的保持架外球面4-1和与星形套外球面2-1配合的保持架内球面4-2。
如图4、5所示，钟形壳内球面1-3、星形套外球面2-1、保持架外球面4-1和保持架内球面4-2的中心都重合于球笼中心O(也可以不同心，即上述四个球面的中心在中心平面EM上相差一定距离偏置)，球笼中心O位于轴线L上；所述内球道面1-4与外球道面2-2关于球笼中心O所在的中心平面EM对称，内球道面1-4的中心O2与外球道面2-2的中心O1分别设于球笼中心O的两侧，O1与O2可以位于轴线L上，也可以不在轴线L上。
进一步的，如图6所示，所述第一球道5的内球道面1-4由圆弧R1和圆弧R2连接而成；圆弧R1和圆弧R2的方向相反，二者连接处为切点。由于内球道面1-4与外球道面2-2关于球笼中心O所在的中心平面EM对称，故第一球道5的外球道面2-2的轮廓与其内球道面1-4是相同的，不再赘述。如图7所示，第二球道6的内球道面1-4由圆弧R3、圆弧R4、圆弧R5和直线段L1依次连接而成；圆弧R3、圆弧R4的方向相反，圆弧R4、圆弧R5的方向相同；圆弧R5的右端与O点所在直线之间所成角度为γ(γ优选为13.5°)。相邻的圆弧与圆弧、相邻的圆弧与直线段之间的连接处均为切点。第二球道6的外球道面2-2的轮廓与其内球道面1-4也是相同的，不再赘述。
参考附图4、5、8，张开角的数值以朝向开口端1-2为正值。当滚珠3从中心平面EM向安装端1-1方向运动时，所述第一球道5的张开角α朝向开口端1-2，且其角度由大减小，方向保持不变；同时，所述第二球道6的张开角β朝向安装端1-1方向展开，其角度先减小后增大，方向保持不变。由于万向节工作摆角工作状态为0°时，第一球道5的张开角α朝开口端1-1，第二球道6的张开角β朝安装端1-2，即第一球道5与第二球道6会产生方向相反的轴向力，进而减小了整体对滚珠产生的轴向力，减少保持架和钟形壳、星形套的球面摩擦磨损。
本发明采用了两种轮廓轨迹不同的球道，通过球道轨迹控制使万向节工作时两种球道的张开角朝向相反，从而减小了整体对钢球产生的轴向力，进而减少保持架和钟形壳、星形套的球面摩擦磨损，降低发热，提高传递效率和寿命。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：包括：
钟形壳(1)，其包括安装端(1-1)和与安装端(1-1)关于轴线(L)轴向相对的开口端(1-2)，在钟形壳(1)的开口端(1-2)设置钟形壳内球面(1-3)，在钟形壳内球面(1-3)上沿钟形壳(1)的轴向开设若干内球道面(1-4)；
星形套(2)，其设置在所述钟形壳内球面(1-3)内，用于外接输入轴；在星形套外球面(2-1)上沿钟形壳(1)的轴向开设与所述内球道面(1-4)相同数量的外球道面(2-2)，每一外球道面(2-2)与其相对应的内球道面(1-4)匹配形成一组球道；所述球道包括若干个沿钟形壳内球面(1-3)圆周交替分布的第一球道(5)和第二球道(6)；
若干滚珠(3)，每一滚珠(3)夹设于一组球道内，用于传递转矩；以及
保持架(4)，其设于钟形壳内球面(1-3)与星形套外球面(2-1)之间，用于保持滚珠(3)；所述保持架(4)具有与钟形壳内球面(1-3)配合的保持架外球面(4-1)和与星形套外球面(2-1)配合的保持架内球面(4-2)；
球笼中心(O)位于轴线(L)上，所述内球道面(1-4)与外球道面(2-2)关于球笼中心(O)所在的中心平面(EM)对称，内球道面(1-4)的中心(O2)与外球道面(2-2)的中心(O1)分别设于球笼中心(O)的两侧；
当滚珠(3)从中心平面(EM)向安装端(1-1)方向运动时，所述第一球道(5)的张开角(α)朝向开口端(1-2)，且其角度由大减小，方向保持不变；同时，所述第二球道(6)的张开角(β)朝向安装端(1-1)方向展开，其角度先减小后增大，方向保持不变。
2.根据权利要求1所述的高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：所述钟形壳内球面(1-3)、星形套外球面(2-1)、保持架外球面(4-1)和保持架内球面(4-2)的中心都重合于球笼中心(O)。
3.根据权利要求2所述的高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：所述第一球道(5)的内球道面(1-4)由至少二个圆弧连接而成，或由一个圆弧与至少一个直线段连接而成；所述第二球道的内球道面(1-4)由至少三个圆弧与至少一个直线段连接而成。
4.根据权利要求3所述的高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：所述第一球道(5)的内球道面(1-4)由圆弧(R1)和圆弧(R2)连接而成；圆弧(R1)和圆弧(R2)的方向相反，二者连接处为切点。
5.根据权利要求4所述的高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：所述第二球道(6)的内球道面(1-4)由圆弧(R3)、圆弧(R4)、圆弧(R5)和直线段(L1)依次连接而成；圆弧(R3)、圆弧(R4)的方向相反，圆弧(R4)、圆弧(R5)的方向相同；相邻的圆弧与圆弧、相邻的圆弧与直线段之间的连接处均为切点。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的高效率长寿命的固定端球笼式等速万向节，其特征在于：第一球道(5)和第二球道(6)各设置四组。
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