CN113864350A - 一种高效率大角度球笼式固定万向节 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高效率大角度球笼式固定万向节，包括外星轮、内星轮、球笼、以及钢球，外星轮的数个外球道包括沿周向排布的外同心球道和外偏置球道，外同心球道的中心与外星轮的中心重合，外偏置球道的中心与外星轮的中心在外星轮径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；内星轮的数个内球道包括沿周向排布的内同心球道和内偏置球道，内同心球道的中心与内星轮的中心重合，内偏置球道的中心与内星轮的中心在内星轮径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；外同心球道和内同心球道在径向上一一对应，外偏置球道和内偏置球道在径向上一一对应。本申请涉及的球笼式固定万向节在实现大角度的同时还实现了高传动效率。

Description

一种高效率大角度球笼式固定万向节
技术领域
本发明涉及汽车零部件技术领域，特别是涉及一种高效率大角度球笼式固定万向节。
背景技术
近年来，我国汽车行业快速发展，能源和环境的压力越来越大，汽车零部件中传动轴万向节也朝高效率、轻量化的方向发展。目前，球笼式固定万向节通常包括内周具有外球道的外星轮、外周具有内球道的内星轮、具有窗口的球笼(即保持架)、以及多个钢球，钢球被保持在球笼的窗口中、且同时与外球道和内球道相配合。
进一步地，现有球笼式固定万向节中，外星轮的外球道和内星轮的内球道通常全部为偏置球道，外星轮与球笼之间、球笼与内星轮之间的摩擦阻力较大，导致球笼式固定万向节的传动效率低。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高效率大角度球笼式固定万向节，其在实现大角度的同时又能具有较高的传动效率。
为实现上述目的，本发明提供一种高效率大角度球笼式固定万向节，包括内周具有数个外球道的外星轮、外周具有数个内球道的内星轮、具有窗口的球笼、以及数个钢球，所述内星轮设置在外星轮的内部，所述球笼设置在外星轮和内星轮之间，所述钢球位于球笼的窗口中、并与外球道和内球道接触配合，所述外星轮的数个外球道包括沿周向排布的外同心球道和外偏置球道，所述外同心球道的中心与外星轮的中心重合，所述外偏置球道的中心与外星轮的中心在外星轮径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；所述内星轮的数个内球道包括沿周向排布的内同心球道和内偏置球道，所述内同心球道的中心与内星轮的中心重合，所述内偏置球道的中心与内星轮的中心在内星轮径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；所述外同心球道和内同心球道在径向上一一对应，所述外偏置球道和内偏置球道在径向上一一对应，每个外同心球道、每个内同心球道、每个外偏置球道、以及每个内偏置球道都由圆弧段和直线段光滑连接构成。
进一步地，所述外同心球道和外偏置球道均为至少三个。
进一步地，沿所述球笼的周向，所述球笼中与外同心球道和内同心球道相对应的窗口的长度小于与外偏置球道和内偏置球道相对应的窗口的长度。
如上所述，本发明涉及的高效率大角度球笼式固定万向节，具有以下有益效果：
本申请中，外星轮的内周和内星轮的外周分布设置有外偏置球道和内偏置球道，且在两个方向上偏置，由此增加钢球在外球道和内球道中的包容角，与单一反向的偏置球道相比，本申请可以使用更大的钢球，从而提高万向节的使用寿命；而外星轮的所有外球道和内星轮的所有内球道都采用圆弧段和直线段光滑连接的结构，实现球笼式固定万向节的大角度功能；同时，在相邻的两个外偏置球道设置外同心球道、以及在相邻的两个内偏置球道设置内同心球道，能够减少球面之间的摩擦力，减少效率损失，提高传动效率，与外同心球道和内同心球道接触配合的钢球在球笼的窗口中的运动范围小，使窗口长度短，提高球笼强度。因此，本申请涉及的球笼式固定万向节在实现大角度的同时还实现了高传动效率和高强度。
附图说明
图1为本申请中高效率大角度球笼式固定万向节的结构示意图。
图2和图3为图1中外星轮在不同视角下的结构示意图。
图4和图5为图1中内星轮在不同视角下的结构示意图。
图6和图7为图1中球笼在不同视角下的结构示意图。
元件标号说明
10 外星轮
11 外同心球道
12 外偏置球道
20 内星轮
21 内同心球道
22 内偏置球道
30 球笼
31 窗口
311 大窗口
312 小窗口
32 窗口筋
40 钢球
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
下述提供本申请涉及的高效率大角度球笼式固定万向节的优选实施例。
如图1所示，本申请涉及的高效率大角度球笼式固定万向节包括外星轮10、设置在外星轮10的内部的内星轮20、设置在外星轮10和内星轮20之间的球笼30、以及N个钢球40。如图2和图3所示，外星轮10的内周面上开设有N个外球道；如图4和图5所示，内星轮20的外周面上开设有N个内球道；如图6和图7所示，球笼30上开设有N个窗口31，每个窗口31中都容置有一个钢球40，钢球40同时还与外球道和内球道接触配合。
特别地，如图2和图3所示，外星轮10的N个外球道包括沿周向排布的外同心球道11和外偏置球道12，外偏置球道12的数量n≥3，则外同心球道11的数量为N-n。外同心球道11的中心与外星轮10的中心重合；外偏置球道12的中心与外星轮10的中心在外星轮10径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；即：在外星轮10径向截面中相互垂直的X向和Y向上，外偏置球道12的中心与外星轮10的中心都存在偏心，而X向和Y向都为外星轮10的径向。如图4和图5所示，内星轮20的数个内球道包括沿周向排布的内同心球道21和内偏置球道22，内偏置球道22的数量n≥3，则内同心球道21的数量为N-n个。内同心球道21的中心与内星轮20的中心重合；内偏置球道22的中心与内星轮20的中心在内星轮20径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；即：在内星轮20径向截面中相互垂直的X向和Y向上，内偏置球道22的中心与内星轮20的中心都存在偏心，X向和Y向同时也都为内星轮20的径向。并且，外同心球道11和内同心球道21在径向上一一对应，外偏置球道12和内偏置球道22在径向上一一对应，因此，N-n个钢球40与外同心球道11和内同心球道21接触配合，另外n个钢球40与外偏置球道12和内偏置球道22接触配合。每个外同心球道11、每个内同心球道21、每个外偏置球道12、以及每个内偏置球道22都由圆弧段和直线段光滑连接构成。图1所示的实施例中，n为4，N为8，即：外星轮10的8个外球道包括4个外同心球道11和4个外偏置球道12，4个外同心球道11和4个外偏置球道12周向间隔分布；内星轮20的8个内球道包括4个内同心球道21和4个内偏置球道22，4个内同心球道21和4个内偏置球道22周向间隔分布。当然，在其他实施例中，n为3，N为9，即：外星轮10的9个外球道包括6个外同心球道11和3个外偏置球道12，相邻2个外偏置球道12之间分布有2个外同心球道11；内星轮20的9个内球道包括6个内同心球道21和3个内偏置球道22，相邻2个内偏置球道22之间分布有2个内同心球道21。
上述高效率大角度球笼式固定万向节中，外星轮10的内周和内星轮20的外周分布设置有外偏置球道12和内偏置球道22，且在两个方向上偏置，由此会对钢球40产生轴向推力，推动钢球40在外偏置球道12和内偏置球道22中来回滚动，由此增加钢球40在球道中的包容角，与单一方向偏置的球道相比，本申请可以使用更大的钢球40，能够尽可能地将球道和球面的相交角做大，优选使相交角不小于50°，由此减小应力，提高磨损性能；本申请在满足大型汽车中较长轴距对小转弯半径的需求的前提下，实现了设计紧凑性，提高球笼式固定万向节的使用寿命，避免万向节早期失效。同时，在相邻的两个外偏置球道12设置外同心球道11、以及在相邻的两个内偏置球道22设置内同心球道21，相应地减少外偏置球道12和内偏置球道22的数量，从而能够减少球面之间的摩擦力，减少效率损失，提高万向节的传递效率。另外，每个外同心球道11、每个内同心球道21、每个外偏置球道12、以及每个内偏置球道22都采用圆弧段和直线段光滑连接的结构，实现球笼式固定万向节的大角度功能。因此，本申请涉及的球笼式固定万向节在实现大角度的同时还实现了高传动效率，且采用八个钢球40的设计，实现轻量化。
进一步地，如图6和图7所示，沿球笼30的周向，球笼30中与外同心球道11和内同心球道21相对应的窗口31的长度小于与外偏置球道12和内偏置球道22相对应的窗口31的长度，即球笼30上开设的八个窗口31中，四个容置与外偏置球道12和内偏置球道22接触配合的钢球40的窗口31为大窗口311，其余四个容置与外同心球道11和内同心球道21接触配合的钢球40的窗口31为小窗口312，使得球笼30采用大小窗口的设计，由此可增加周向上位于相邻两个窗口31之间窗口筋32的宽度，从而提高似静扭强度。
较优地，如图1所示，球笼式固定万向节的左端为碗口、右端为碗底，外星轮10的各外球道的中心位于碗口方向，内星轮20的各内球道的中心位于碗底方向。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种高效率大角度球笼式固定万向节，包括内周具有数个外球道的外星轮(10)、外周具有数个内球道的内星轮(20)、具有窗口(31)的球笼(30)、以及数个钢球(40)，所述内星轮(20)设置在外星轮(10)的内部，所述球笼(30)设置在外星轮(10)和内星轮(20)之间，所述钢球(40)位于球笼(30)的窗口(31)中、并与外球道和内球道接触配合，其特征在于：所述外星轮(10)的数个外球道包括沿周向排布的外同心球道(11)和外偏置球道(12)，所述外同心球道(11)的中心与外星轮(10)的中心重合，所述外偏置球道(12)的中心与外星轮(10)的中心在外星轮(10)径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；所述内星轮(20)的数个内球道包括沿周向排布的内同心球道(21)和内偏置球道(22)，所述内同心球道(21)的中心与内星轮(20)的中心重合，所述内偏置球道(22)的中心与内星轮(20)的中心在内星轮(20)径向截面中两个相互垂直的方向上都存在偏心；所述外同心球道(11)和内同心球道(21)在径向上一一对应，所述外偏置球道(12)和内偏置球道(22)在径向上一一对应，每个外同心球道(11)、每个内同心球道(21)、每个外偏置球道(12)、以及每个内偏置球道(22)都由圆弧段和直线段光滑连接构成。
2.根据权利要求1所述的高效率大角度球笼式固定万向节，其特征在于：所述外同心球道(11)和外偏置球道(12)均为至少三个。
3.根据权利要求1所述的高效率大角度球笼式固定万向节，其特征在于：沿所述球笼(30)的周向，所述球笼(30)中与外同心球道(11)和内同心球道(21)相对应的窗口(31)的长度小于与外偏置球道(12)和内偏置球道(22)相对应的窗口(31)的长度。
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