CN114810847B - 一种滚柱结构的三销轴式移动万向节 - Google Patents

一种滚柱结构的三销轴式移动万向节 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种滚柱结构的三销轴式移动万向节，包括轴叉、具有轴头的三销轴、滚轮、以及一圈滚柱集合，一圈滚柱集合包括数个沿轴头周向分布且位于同一平面内的滚柱，滚轮的内周设有配合球面，滚柱包括与轴头相平行的第一配合段、以及分别连接在第一配合段内外两端的第二配合段和第三配合段，第一配合段为圆柱体，第一配合段与轴头的外周面为线接触配合，第二配合段和第三配合段都与滚轮的配合球面接触配合，一圈滚柱集合使滚轮能沿轴头移动和绕轴头翻转。本申请中，滚柱的运动方式为滚动和滑动，极大地减小了三销轴式移动万向节在大摆角下的滑动移动阻力，滚柱与轴头接触区域大，保证在满足大摆角的情况下，增加滚轮和滚柱承载能力。

Description

一种滚柱结构的三销轴式移动万向节
技术领域
本发明涉及汽车动力传递领域，特别是涉及一种滚柱结构的三销轴式移动万向节。
背景技术
移动万向节是汽车传动系统的关节部位。目前，移动万向节的常见结构有三销轴式、球笼式、球叉式等，其中，三销轴式移动万向节具有结构简单、扭矩传递能力强、工作可靠等优点，在汽车传动系统中得到了较为广泛的应用。
现有技术中，三销轴式移动万向节主要包括轴叉、具有三个轴头的三销轴、以及通过滚针装配在各轴头上的滚轮，滚轮同时又装配在三销轴叉的球道中；比如：授权公告号为CN208734749U的中国实用新型专利所公开的一种移动节组件。但是，滚针结构的三销轴式移动万向节存在下述缺陷：结构复杂，产品成本高，特别是在大摆角下的滑动移动阻力较大，大大降低产品性能。
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滚柱结构的三销轴式移动万向节，有效降低在大摆角下的滑动移动阻力，且具有较大的承载能力。
为实现上述目的，本发明提供一种滚柱结构的三销轴式移动万向节，包括轴叉、三销轴和滚轮，所述三销轴包括轴本体、以及从轴本体的外周面上径向延伸出的三个轴头，每个轴头上都装配有一个滚轮，所述轴叉中设有与各滚轮相配合的球道；所述滚柱结构的三销轴式移动万向节还包括装配在各轴头和滚轮之间的一圈滚柱集合，所述一圈滚柱集合包括数个沿轴头周向分布且位于同一平面内的滚柱，所述滚轮的内周设有配合球面，所述滚柱包括与轴头相平行的第一配合段、以及分别连接在第一配合段内外两端的第二配合段和第三配合段，所述第一配合段为圆柱体，所述第一配合段与轴头的外周面为线接触配合，所述第二配合段和第三配合段都与滚轮的配合球面接触配合，所述一圈滚柱集合使滚轮能沿轴头移动和绕轴头翻转。
进一步地，所述第二配合段和第三配合段对称设置，所述第二配合段和第三配合段都为由一段圆弧母线绕第一配合段的中心轴线旋转一圈而形成的部分球体，所述第二配合段和第三配合段的外周面都为球面。
进一步地，所述圆弧母线的半径为R1，所述滚轮内周配合球面的半径为R2，半径R1和半径R2的理论数值相等，所述圆弧母线的圆心在一圈滚柱集合的中心对称平面上。
进一步地，所述圆弧母线的圆心距滚柱中心轴线的距离为r1，所述轴头的中心轴线距滚柱中心轴线的距离为r2，距离r1和距离r2的理论数值相等。
进一步地，所述轴头的外周面上设有一圈径向突出的防脱突部，该防脱突部在轴头的轴向上能够与滚柱的外周面相抵接。
进一步地，所述配合球面的内外两端分别延伸至滚轮的内端面和外端面，所述轴头内侧设有一段与轴本体相连的细径段；当所述滚轮位于最大摆角位置时，所述配合球面的部分内端与细径段的外周面相抵接，所述配合球面的部分内端还与部分滚柱的第二配合段相抵接。
如上所述，本发明涉及的滚柱结构的三销轴式移动万向节，具有以下有益效果：
本申请中，通过滚柱在滚轮和三销轴的轴头之间的滚动和滑动，实现了滚轮的移动和翻转，进而实现三销轴式移动万向节的带摆角工作。特别是，滚柱的运动方式为滚动和滑动，极大地减小了三销轴式移动万向节在大摆角下的滑动移动阻力。并且，滚柱通过其圆柱体结构的第一配合段与轴头线接触配合，接触区域大，能够保证三销轴式移动万向节在满足大摆角的情况下，增加滚轮和滚柱的承载能力。
附图说明
图1为本申请中滚柱结构的三销轴式移动万向节的结构示意图。
图2为图1的在轴头处的剖视图。
图3为图2中其中一个轴头和滚轮之间的装配结构示意图。
图4为图3的A-A向剖视图。
图5为本申请中滚柱的结构示意图。
图6为本申请中滚轮的自由度示意图。
图7为本申请中滚轮位于最大摆角位置时的示意图。
元件标号说明
10                      轴叉
101                     球道
20                      三销轴
21                      轴本体
22                      轴头
23                      防脱突部
24                      细径段
30                      滚轮
31                      配合球面
40                      滚柱集合
50                      滚柱
51                      第一配合段
52                      第二配合段
53                      第三配合段
54                      圆弧母线
60                      实轴
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。
本发明提供一种滚柱结构的三销轴式移动万向节。如图1和图2所示，本申请涉及的滚柱结构的三销轴式移动万向节包括轴叉10、三销轴20和滚轮30；三销轴20包括轴本体21、以及从轴本体21的外周面上径向延伸出的三个轴头22，轴本体21的中心位置处开设有轴向贯通的轴孔，该轴孔中安装有实轴60，三个轴头22呈120°间隔分布；每个轴头22上都装配有一个滚轮30，滚轮30的内周设有配合球面31；轴叉10的内周面在各滚轮30的外周处都开设有两道沿三销轴20的轴向平直延伸的球道101，滚轮30的外周与轴叉10内周的球道101间隙配合，轴头22的外端与轴叉10的内周面之间间隙配合。
特别地，如图2至图5所示，本申请涉及的滚柱结构的三销轴式移动万向节还包括装配在各轴头22和滚轮30之间的一圈滚柱集合40，一圈滚柱集合40包括数个沿轴头22周向分布且位于同一平面内的滚柱50，滚柱50的轴向与轴头22的轴向相平行，滚柱50包括与轴头22相平行的第一配合段51、以及分别连接在第一配合段51内外两端的第二配合段52和第三配合段53，第一配合段51为圆柱体，第一配合段51与轴头22的外周面为线接触配合，第二配合段52和第三配合段53都与滚轮30的配合球面31接触配合，一圈滚柱集合40中相邻的两个滚柱50之间通过各自的第一配合段51实现线接触配合。
上述滚柱结构的三销轴式移动万向节中，滚柱50能够在三销轴20的轴头22和滚轮30 之间滚动和滑动，如此，通过三销轴20的轴头22、滚柱50和滚轮30之间的相互约束关系，使滚轮30具有两个自由度df1和df2；其中，自由度df1为：滚轮30在轴头22轴向上的移动，即为图6视图中滚轮30在上下方向上的移动；自由度df2为：滚轮30绕轴头22翻转，也即为图6视图中滚轮30在左右方向上的摆动。如此，通过一圈滚柱集合40使滚轮30沿轴头22移动和绕轴头22翻转，实现三销轴式移动万向节的带摆角工作，且滚轮30在三销轴式移动万向节带摆角工作的情况下始终与轴叉10内的球道101保持同一方向运动。由于滚柱 50在三销轴20的轴头22和滚轮30之间的运动方式为滚动和滑动，故极大地减小了三销轴式移动万向节在大摆角下的滑动移动阻力。并且，滚柱50通过其圆柱体结构的第一配合段 51与轴头22线接触配合，接触区域大，能够保证三销轴式移动万向节在满足大摆角的情况下，增加滚轮和滚柱的承载能力。
进一步地，如图5所示，滚柱50中第二配合段52和第三配合段53对称设置在第一配合段51的内外两端处，第二配合段52和第三配合段53都为由一段圆弧母线54绕第一配合段51的中心轴线旋转一圈而形成的部分球体，第一配合段51的中心轴线也为滚柱50的中心轴线，即：第二配合段52和第三配合段53都为旋转体、且外周面都为球面。第二配合段52和第三配合段53的外径以沿远离第一配合段51的方向逐渐减小，则第二配合段52在第一配合段51的内端处具有最大外径，第三配合段53在第一配合段51的外端处具有最大外径。
进一步地，本申请通过轴头22、滚柱50和滚轮30之间的自身结构实现自限位设计，取消设置其他限位零件，由此简化滚柱结构的三销轴式移动万向节的结构。
第一，如图5所示，滚柱50具有下述参数：滚柱50的轴向长度为L，第一配合段51的直径为φ，第二配合段52和第三配合段53的圆弧母线54的半径为R1；以第二配合段52和第三配合段53远离轴头22的一侧为例，第二配合段52和第三配合段53的圆弧母线54的圆心在一圈滚柱集合40的中心对称平面上，一圈滚柱集合40的中心对称平面为图4中的平面 P，圆弧母线54的圆心距滚柱50中心轴线的距离为r1。如图3所示，滚轮30内周的配合球面31的半径为R2，轴头22的中心轴线距滚柱50中心轴线的距离为r2。本实施例中，圆弧母线54的半径R1与滚轮30内周配合球面31的半径R2的理论数值相等，半径R1和半径 R2的实际公差范围取决于应用和制造要求；圆弧母线54的圆心距滚柱50中心轴线的距离r1 与轴头22的中心轴线距滚柱50中心轴线的距离r2的理论数值相等，距离r1和距离r2的实际公差范围取决于应用和制造要。因此，第二配合段52和第三配合段53的圆弧母线54的圆心同时也在轴头22的中心轴线上。如图3所示，通过第一配合段51外周圆柱面与轴头22外周圆柱面的接触限位Q1、第二配合段52外周圆弧面与滚轮30内周配合球面31的接触限位 Q2、以及第三配合段53外周圆弧面与滚轮30内周配合球面31的接触限位Q3，实现滚轮30 在轴头22轴向的自由移动和滚轮30绕其内圈圆心的自由翻转。另外，圆弧母线54的圆心在轴头22轴向上的位置能够微调，从而调整第二配合段52和第三配合段53各自与滚轮30内周配合球面31的接触面积。
第二，如图3所示，轴头22外端的外周面上设有一圈径向突出的防脱突部23；在滚轮 30移动和摆动的过程中，滚轮30内周的配合球面31与防脱突部23之间的最大间距小于第一配合段51的直径φ，使得防脱突部23在轴头22的轴向上能够与滚柱50的外周面相抵接，由此对滚柱50进行轴向限位，防止滚柱50从轴头22上脱出。
第三，如图3所示，配合球面31的内外两端分别延伸至滚轮30的内端面和外端面，轴头22内侧设有一段与轴本体21相连的细径段24。在滚轮30摆动的过程中，当滚轮30位于最大摆角位置θ时，如图7所示，配合球面31的部分内端与细径段24的外周面接触限位，配合球面31的部分内端还与部分滚柱50的第二配合段52接触限位，再结合防脱突部23的作用，实现对滚柱50的自限位。另外，三销轴式移动万向节在图7所示的状态下，第一配合段51的外周圆柱面与轴头22的外周圆柱面接触配合，部分滚柱50的第二配合段52的外周圆弧面与滚轮30的内周配合球面31接触配合，部分滚柱50的第三配合段53的外周圆弧面与滚轮30的内周配合球面31接触配合。
进一步地，在滚轮30移动和摆动的过程中，当滚轮30的内端与三销轴20的轴本体21 的外周面相抵接时，滚柱50整体全部位于轴头22的细径段24的外端侧，由此使得在滚轮30移动和摆动的过程中滚柱50始终不会移动至细径段24处，保证三销轴式移动万向节的运行稳定性。
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 (6)

1.一种滚柱结构的三销轴式移动万向节，包括轴叉(10)、三销轴(20)和滚轮(30)，所述三销轴(20)包括轴本体(21)、以及从轴本体(21)的外周面上径向延伸出的三个轴头(22)，每个轴头(22)上都装配有一个滚轮(30)，所述轴叉(10)中设有与各滚轮(30)相配合的球道(101)，其特征在于：还包括装配在各轴头(22)和滚轮(30)之间的一圈滚柱集合(40)，所述一圈滚柱集合(40)包括数个沿轴头(22)周向分布且位于同一平面内的滚柱(50)，所述滚轮(30)的内周设有配合球面(31)，所述滚柱(50)包括与轴头(22)相平行的第一配合段(51)、以及分别连接在第一配合段(51)内外两端的第二配合段(52)和第三配合段(53)，所述第一配合段(51)为圆柱体，所述第一配合段(51)与轴头(22)的外周面为线接触配合，所述第二配合段(52)和第三配合段(53)都与滚轮(30)的配合球面(31)接触配合，所述一圈滚柱集合(40)使滚轮(30)能沿轴头(22)移动和绕轴头(22)翻转。
2.根据权利要求1所述的三销轴式移动万向节，其特征在于：所述第二配合段(52)和第三配合段(53)对称设置，所述第二配合段(52)和第三配合段(53)都为由一段圆弧母线(54)绕第一配合段(51)的中心轴线旋转一圈而形成的部分球体，所述第二配合段(52)和第三配合段(53)的外周面都为球面。
3.根据权利要求2所述的三销轴式移动万向节，其特征在于：所述圆弧母线(54)的半径为R1，所述滚轮(30)内周配合球面(31)的半径为R2，半径R1和半径R2的理论数值相等，所述圆弧母线(54)的圆心在一圈滚柱集合(40)的中心对称平面上。
4.根据权利要求3所述的三销轴式移动万向节，其特征在于：所述圆弧母线(54)的圆心距滚柱(50)中心轴线的距离为r1，所述轴头(22)的中心轴线距滚柱(50)中心轴线的距离为r2，距离r1和距离r2的理论数值相等。
5.根据权利要求1所述的三销轴式移动万向节，其特征在于：所述轴头(22)的外周面上设有一圈径向突出的防脱突部(23)，该防脱突部(23)在轴头(22)的轴向上能够与滚柱(50)的外周面相抵接。
6.根据权利要求1所述的三销轴式移动万向节，其特征在于：所述配合球面(31)的内外两端分别延伸至滚轮(30)的内端面和外端面，所述轴头(22)内侧设有一段与轴本体(21)相连的细径段(24)；当所述滚轮(30)位于最大摆角位置时，所述配合球面(31)的部分内端与细径段(24)的外周面相抵接，所述配合球面(31)的部分内端还与部分滚柱(50)的第二配合段(52)相抵接。
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