CN115143198B

CN115143198B - 一种轻量化耐磨万向节

Info

Publication number: CN115143198B
Application number: CN202211081080.9A
Authority: CN
Inventors: 郑德信; 徐建权; 吴平平
Original assignee: Wanxiang Qianchao Co Ltd
Current assignee: Wanxiang Qianchao Co Ltd
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2022-09-06
Publication date: 2022-11-18
Anticipated expiration: 2042-09-06
Also published as: CN115143198A

Abstract

本发明涉及车辆传动技术领域，具体而言，涉及一种轻量化耐磨万向节。万向节可以包括钟型套，其中，钟型套的第一侧壁部沿钟型套轴线方向设置凸起部；凸起部从钟型套开口端向下延伸；凸起部沿轴向依次设置第一非工作段、工作段、第二非工作段，其中，第一非工作段从钟型套的开口端延伸至工作段的一端；第二非工作段从工作段另一端延伸至钟型套腔体底部。将凸起部设置为多段不同功能的区域，并对不同段进行不同的处理工艺，这样就解决了万向节轻量化的同时提升其内部耐磨性的问题。

Description

一种轻量化耐磨万向节

技术领域

本发明涉及车辆传动技术领域，具体而言，涉及一种轻量化耐磨万向节。

背景技术

在车辆的行驶过程中，通常使用传动轴将力矩进行传递。由于传动轴在工作过程中的位置会发生变化，通常会将传动轴分成多段，每段之间使用万向节连接起来。这样可以使得传动轴输入端和输出端之间在一定夹角范围进行力矩传输，还可以使得在力矩传输过程中，输入端和输出端之间的距离会发生变化。

由于万向节在使用过程中既要提供径向摆动，还要提供轴向的移动，所以此类的万向节通常由钟型套、三球销体、轴承组成。通过轴承在钟型套内腔中同方向移动，万向节提供轴向移动。通过多个轴承在钟型套内腔中不同方向移动，万向节提供径向摆动。在万向节提供径向摆动和轴向移动时，轴承端面部与钟型套内壁摩擦，这样会导致轴承端面部磨损。同时万向节的重量对车辆行驶过程中的能耗有一定影响。

发明内容

为解决万向节轻量化的同时提升其内部耐磨性的问题，本发明提供了一种轻量化耐磨万向节及装置，包括：

钟型套，所述钟型套的第一侧壁部沿所述钟型套轴线方向设置凸起部，其中，所述凸起部从所述钟型套开口端向下延伸；所述凸起部沿轴向依次设置第一非工作段、工作段、第二非工作段，其中，所述第一非工作段从所述钟型套的开口端延伸至工作段的一端；所述第二非工作段从所述工作段另一端延伸至所述钟型套腔体底部。

在一些实施例中，所述第一非工作段从所述钟型套开口端至所述工作段一端，沿所述钟型套径向逐渐缩小。

在一些实施例中，所述工作段轴向横截面设置为弧面状或平面状。

在一些实施例中，所述凸起部轴向对称面与所述第一侧壁部轴向对称面重合。

在一些实施例中，所述凸起部关于所述第一侧壁部轴向对称面对称设置。

在一些实施例中，所述万向节还包括轴承；所述轴承沿所述钟型套轴线方向移动；所述轴承包括轴承端面部，其中，所述轴承端面部与所述工作段接触；所述工作段表面硬度小于等于所述轴承端面部表面硬度。

在一些实施例中，所述工作段的轴向长度为L；所述轴承沿所述钟型套轴线方向的行程为S；所述轴承端面部内圆直径为d；所述轴承端面部外圆直径为D；

当S>=d时，max（S-D，d）<L<S；

当S<d时，S-(D-d)/2<L<S。

在一些实施例中，所述凸起部轴向对称面与所述第一侧壁部轴向对称面距离为A，其中，A<D/2。

在一些实施例中，所述工作段与所述轴承端面部的面接触周向宽度为B,其中，B<(D-d)/2。

在一些实施例中，所述工作段周向设置凹槽或通孔，其中，所述凹槽或所述通孔从所述工作段周向的一侧延伸至所述工作段周向的另一侧。

在一些实施例中，所述凹槽轴向宽度为C或所述通孔直径为E，其中，C<(D-d)/2或E<(D-d)/2。

在一些实施例中，所述第一侧壁部设置安装部；所述凸起部与所述安装部固定连接。

在一些实施例中，所述凸起部材料为尼龙。

在一些实施例中，所述工作段表面设置耐磨涂层。

为解决万向节轻量化的同时提升其内部耐磨性的问题，本发明有以下优点：

1.钟型套的第一侧壁部设置凸起部，通过凸起部与被接触物之间接触，从而减小被接触物在钟型套内的摆动间隙。

2.由于第一侧壁部设置凸起部与被接触物有小的接触面，这样减少了被接触物沿钟型套轴线移动时的摩擦力并降低工作噪音。

3.通过将第一侧壁部设置凸起部设置成第一非工作段、工作段、第二非工作段，并对不同作用段采用不同的处理工艺，使其具有不同的性能。从而满足工作段的高强度和高耐磨，还可以降低凸起部的表面处理成本。

4.通过将第一侧壁部设置凸起部设置成工作段、第一非工作段、第二非工作段，可以只通过工作段与被接触物接触来限制其摆动间隙。这样可以将第一非工作段和第二非工作段设置成与被接触物间隙配合，从而减少凸起部的重量，最终实现钟型套的轻量化。

附图说明

图1示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节中间线接触凸起部示意图；

图2示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节的钟型套示意图；

图3示出了另一种实施例的轻量化耐磨万向节的钟型套示意图；

图4示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节的三球销组件示意图；

图5示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节两侧线接触凸起部示意图；

图6示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节中间面接触凸起部示意图；

图7示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节中间线接触可拆凸起部示意图；

图8示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节两侧线接触可拆凸起部示意图；

图9示出了一种实施例的轻量化耐磨万向节中间面接触可拆凸起部示意图；

图10示出了一种万向节的轴承移动过程示意图。

附图标记说明：

10-钟型套；

11-第一侧壁部；

111-凸起部；

1111-第一非工作段；

1112-工作段；

1113-第二非工作段；

1114-凹槽；

1115-通孔；

12-第二侧壁部；

13-轴承腔室；

20-三球销组件；

21-三球销体；

22-轴承外套；

23-轴承端面部；

24-第一挡圈；

25-滚针；

26-轴承内套；

27-第二挡圈。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本公开的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本公开的内容，而不是暗示对本公开的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

本实施例公开了一种轻量化耐磨万向节，如图1和图2所示，可以包括：钟型套10，钟型套10的第一侧壁部11沿钟型套10轴线方向设置凸起部111，其中，凸起部111从钟型套10开口端向下延伸；凸起部111沿轴向依次设置第一非工作段1111、工作段1112、第二非工作段1113，其中，第一非工作段1111从钟型套10的开口端延伸至工作段1112的一端；第二非工作段1113从工作段1112另一端延伸至钟型套10腔体底部。

在本实施例中，如图1和图2所示，万向节可以包括钟型套10和三球销组件20。其中，钟型套10可以是中空且一端开口的钟型结构。钟型套10可以包括第一侧壁部11。在第一侧壁部11的内壁沿钟型套10轴向方向上设置凸起部111。凸起部111可以从钟型套10的开口端向下延伸，可以延伸至钟型套10腔体的底部。如图3所示，凸起部111可以沿钟型套10轴向方向依次设置第一非工作段1111、工作段1112、第二非工作段1113。第一非工作段1111可以从钟型套10的开口端延伸至工作段1112的一端。第二非工作段1113从工作段1112另一端延伸至钟型套10腔体底部。工作段1112的周向两侧边与第一侧壁部11圆滑过渡连接。其中，工作段1112可以与被接触物之间接触，从而减小被接触物在钟型套10内的摆动间隙。同时工作段1112可以与被接触物之间有较小的接触面，这样减少了被接触物沿钟型套10轴线移动时的摩擦力。通过将凸起部111设置不同的作用段，这样对不同作用段采用不同的处理工艺，使其具有不同的性能。从而满足工作段1112的高强度和高耐磨，还可以降低凸起部111的表面处理成本。还可以将第一非工作段1111和第二非工作段1113设置成与被接触物间隙配合，从而减少凸起部111的重量，最终实现钟型套10的轻量化。

在一些实施例中，如图3所示，第一非工作段1111从钟型套10开口端至工作段1112一端，沿钟型套10径向逐渐缩小。

在本实施例中，如图3所示，第一非工作段1111从钟型套10开口端至工作段1112一端，沿钟型套10径向可以逐渐缩小。在钟型套10内安装其他部件时，第一非工作段1111的倾斜设置可以引导被安装部件更容易进入钟型套10的内部腔室内。同时第一非工作段1111倾斜设置，可以减少钟型套10的重量，实现钟型套10的轻量化。

在一些实施例中，工作段1112轴向横截面设置为弧面状或平面状。

在本实施例中，如图2所示，工作段1112轴向横截面可以设置为弧面状，这样可以使得工作段1112与被接触物之间有较小的接触面，这样减少了被接触物沿钟型套10轴线移动时的摩擦力。当万向节承载较大的载荷时，如图7所示，可以将工作段1112轴向横截面设置为平面状。这样可以适当增大工作段1112与被接触物之间的接触面，从而延长工作段1112的使用寿命。

在一些实施例中，如图2所示，凸起部111轴向对称面与第一侧壁部11轴向对称面重合。

在本实施例中，如图2所示，凸起部111轴向对称面可以与第一侧壁部11轴向对称面重合。这样可以通过第一侧壁部11轴向对称面位置设置的一个凸起部111来与被接触物之间接触，即可防止被接触物的摆动。这样还可以使得凸起部111的数量最少，从而减少钟型套10的重量，实现钟型套10的轻量化。

在一些实施例中，如图5和图6所示，凸起部111关于第一侧壁部11轴向对称面对称设置。

在本实施例中，如图5和图6所示，第一侧壁部11的凸起部111可以设置多个。多个凸起部111可以关于第一侧壁部11轴向对称面对称设置。这样使得与凸起部111接触的被接触物多点接触，使其摆动间隙多点限制，从而使得万向节工作时平稳。

在一些实施例中，如图1和图4所示，万向节还包括轴承；轴承沿钟型套10轴线方向移动；轴承包括轴承端面部23，其中，轴承端面部23与工作段1112接触；工作段1112表面硬度小于等于轴承端面部23表面硬度。

在本实施例中，如图1和图4所示，万向节可以包括钟型套10和三球销组件20。钟型套10设置为中空且一端开口的钟型结构；钟型套10的侧壁包括第一侧壁部11、第二侧壁部12；第一侧壁部11和第二侧壁部12围成轴承腔室13。三球销组件20包括三球销体21、轴承。轴承可以包括轴承外套22、第一挡圈24、滚针25、轴承内套26、第二挡圈27。轴承内套26套设三球销体21的轴颈上；轴承与轴颈转动连接；三球销组件20设置在钟型套10的内腔，其中，轴承设置在轴承腔室13。轴承可以包括轴承外套22、第一挡圈24、滚针25、轴承内套26、第二挡圈27。轴承外套22与第二侧壁部12贴合。轴承沿钟型套10轴线方向移动。在轴承移动过程中，轴承端面部23可以与工作段1112接触，从而减少轴承相对于第一侧壁部11摆动间隙。轴承端面部23可以与第一非工作段1111和第二非工作段1113间隙配合。由于与工作段1112表面接触的轴承端面部23加工复杂且加工成本高，工作段1112表面硬度可以小于等于轴承端面部23表面硬度，这样可以使得轴承端面部23相对于钟型套10的工作段1112更好的物理性能和更长的使用寿命。在进行万向节维修时，通过更换成本低的部件可以降低万向节的维修成本。

在一些实施例中，如图10所示，工作段1112的轴向长度为L；轴承沿钟型套10轴线方向的行程为S；轴承端面部23内圆直径为d；轴承端面部23外圆直径为D；

当S>=d时，max（S-D，d）<L<S；

当S<d时，S-(D-d)/2<L<S。

在本实施例中，如图10所示，工作段1112的轴向长度可以为L；轴承沿钟型套10轴线方向的行程可以为S；轴承端面部23内圆直径可以为d；轴承端面部23外圆直径可以为D。当S>=d时，可以将L设置为大于S-D与d两个值中的较大的值，这样可以使得在轴承移动过程中，工作段1112均与轴承端面部23接触，从而减少轴承摆动间隙。同时可以将L设置为小于S，这样可以在减少轴承摆动间隙的同时，减少工作段1112的长度，从而减少钟型套10重量。当S<d时，可以将L设置为大于S-(D-d)/2，这样可以使得在轴承移动过程中，工作段1112均与轴承端面部23接触，从而减少轴承摆动间隙。同时可以将L设置为小于S，这样可以在减少轴承摆动间隙的同时，减少工作段1112的长度，从而减少钟型套10重量。这样通过对于轴承沿钟型套10轴线方向的行程不同的取值，可以将工作段1112的轴向长度可以为L设置成不同的取值范围。在确保工作段1112限制轴承摆动的前提下，工作段1112的轴向长度可以尽量靠近其下限值，这样可以减少钟型套10重量。

在一些实施例中，如图4和图5所示，凸起部111轴向对称面与第一侧壁部11轴向对称面距离为A，其中，A<D/2。

在本实施例中，如图4和图5所示，凸起部111轴向对称面与第一侧壁部11轴向对称面距离可以为A，其中，A<D/2。这样使得在轴承移动过程中，凸起部111的工作段1112与轴承端面部23接触，从而减少轴承在移动过程中的摆动。

在一些实施例中，如图7所示，工作段1112与轴承端面部23的面接触周向宽度为B,其中，B<(D-d)/2。

在本实施例中，在万向节为重负载时，如图7所示，工作段1112与轴承端面部23可以是面接触。其接触面在钟型套10周向的宽度可以设置为B，其中，B<(D-d)/2。这样既可保证工作段1112对轴承摆动间隙的限制，还可以减少凸起部111的工作段1112的材料用量，可以减少钟型套10重量。

在一些实施例中，如图3所示，工作段1112周向设置凹槽1114或通孔1115，其中，凹槽1114或通孔1115从工作段1112周向的一侧延伸至工作段1112周向的另一侧。

在本实施例中，如图3所示，工作段1112在钟型套10的周向方向设置凹槽1114或通孔1115。凹槽1114或通孔1115从工作段1112周向的一侧延伸至工作段1112周向的另一侧，这样可以将工作段1112两侧的空间连通，使得工作段1112两侧的润滑脂相互流通。从而在万向节工作时，润滑脂在工作段1112分隔的区域内移动，使得工作段1112与轴承端面接触处处于润滑状态。

在一些实施例中，如图3所示，凹槽1114轴向宽度为C或通孔1115直径为E，其中，C<(D-d)/2或E<(D-d)/2。

在本实施例中，如图3所示，凹槽1114轴向宽度可以为C或通孔1115直径可以为E。由于C<(D-d)/2，轴承端面的壁厚大于凹槽1114轴向宽度，这样可以避免轴承端面陷入凹槽1114中。由于在工作段1112设置润滑脂流动通道的通孔1115，这样在通孔1115周边的工作段1112具有较小的承载能力。在轴承端面部23的移动至通孔1115处时，由于E<(D-d)/2，轴承端面的壁厚大于通孔1115直径，可以使得轴承端面部23分位于通孔1115处，可以防止通孔1115处的工作段1112出现断裂失效。

在一些实施例中，如图8~图9所示，第一侧壁部11设置安装部；凸起部111与安装部固定连接。

在本实施例中，如图8~图9所示，第一侧壁部11可以设置安装部。凸起部111与第一侧壁部11通过安装部固定连接为一体。由于将凸起部111和钟型套10设置成一体的结构，在加工钟型套10时加工成本较高且难度较大，可以将凸起部111和钟型套10设置成分体式。凸起部111可以通过燕尾槽卡合、螺栓固定连接、胶粘合中的一种方式与第一侧壁部11的安装部固定连接。

在一些实施例中，如图8~图9所示，凸起部111材料为尼龙。

在本实施例中，如图8~图9所示，凸起部111的材料可以是尼龙，尼龙可以选择耐磨的尼龙材料。凸起部111设置为尼龙时，可以减轻整个钟型套10的重量。

在一些实施例中，工作段1112表面设置耐磨涂层。

在本实施例中，工作段1112表面可以设置耐磨涂层，这样可以减缓工作段1112的磨损速度，从而延长工作段1112的使用寿命。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体案例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，包括：

钟型套，所述钟型套的第一侧壁部沿所述钟型套轴线方向设置凸起部，其中，所述凸起部从所述钟型套开口端向下延伸；所述凸起部沿轴向依次设置第一非工作段、工作段、第二非工作段，其中，所述第一非工作段从所述钟型套的开口端延伸至工作段的一端；所述第二非工作段从所述工作段另一端延伸至所述钟型套腔体底部；

所述万向节还包括轴承；所述轴承沿所述钟型套轴线方向移动；所述轴承包括轴承端面部，其中，所述轴承端面部与所述工作段接触；所述工作段表面硬度小于等于所述轴承端面部表面硬度；

所述工作段的轴向长度为L；所述轴承沿所述钟型套轴线方向的行程为S；所述轴承端面部内圆直径为d；所述轴承端面部外圆直径为D；

当S>d时，max（S-D，d）<L<S；

当S<d时，S-(D-d)/2<L<S。

2.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述第一非工作段从所述钟型套开口端至所述工作段一端，沿所述钟型套轴向下内径逐渐缩小。

3.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述工作段轴向横截面设置为弧面状或平面状。

4.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述凸起部轴向对称面与所述第一侧壁部轴向对称面重合。

5.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述凸起部关于所述第一侧壁部轴向对称面对称设置。

6.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述凸起部轴向对称面与所述第一侧壁部轴向对称面距离为A，其中，A<D/2。

7.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述工作段与所述轴承端面部的面接触周向宽度为B,其中，B<(D-d)/2。

8.根据权利要求1所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述工作段周向设置凹槽或通孔，其中，所述凹槽或所述通孔从所述工作段周向的一侧延伸至所述工作段周向的另一侧。

9.根据权利要求8中所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，

所述凹槽轴向宽度为C或所述通孔直径为E，其中，C<(D-d)/2或E<(D-d)/2。

10.根据权利要求1~9中任一项所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，所述第一侧壁部设置安装部；所述凸起部与所述安装部固定连接。

11.根据权利要求10所述的一种轻量化耐磨万向节，其特征在于，所述凸起部材料为尼龙。