CN115899104A - 等速接头 - Google Patents

Abstract

公开了等速接头，包括具有连接侧、开口侧和形成外球滚道的多个在轴向上延伸的槽的接头外部分以及具有形成内球滚道的多个在轴向上延伸的槽的接头内部分，每个外球滚道和一个内球滚道形成滚道对，球分别布置在每个滚道对中，滚道对的外球滚道和内球滚道限定在相对于槽的纵向轴线的截面中在概念上分为四个象限的区域，外球滚道布置在第一象限和第二象限中且内球滚道布置在第三象限和第四象限中，在等速接头在第一方向上的扭矩传递的情况下，球在第一象限中有两个接触点和/或在第三象限中有两个接触点，和/或其中在等速接头在第二方向上的扭矩传递的情况下，球在第二象限中有两个接触点和/或在第四象限中有两个接触点。

Description

等速接头

技术领域

本发明涉及一种根据方案1的前序部分的等速接头(/万向节)(joint)。

背景技术

使用等速接头(也称为匀动接头(homokinetic joints))，从而使从一个轴到第二轴的力传递或扭矩传递成为可能。第一轴和第二轴也可以以某角度彼此附接。这种等速接头包括包含布置在其间的转矩传递球的接头外部分和接头内部分。接头外部分具有以槽形方式在轴向上延伸的外球滚道，外球滚道与接头内部分的以槽形方式在轴向上延伸的内球滚道相互作用，使得球在一对外球滚道和内球滚道中被各自引导。

在已知的等速接头中，在相对于槽的纵向轴线的轴向截面中看，球具有各自与外球滚道和内球滚道的接触点。由于该单个接触点，从球施加到各个球滚道上的压力非常高，这进而可能导致高载荷，并因此可能导致球滚道的早期磨损。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种等速接头，该等速接头具有改善的磨损行为并因此具有增加的使用寿命。

该目的通过根据方案1的等速接头(constant velocity joint)来实现。

所提出的等速接头包括接头外部分和接头内部分，所述接头外部分具有连接侧、开口侧和形成外球滚道的多个在轴向上延伸的槽，所述接头内部分包括形成内球滚道的多个在轴向上延伸的槽。每个单独的外球滚道和内球滚道形成滚道对(raceway pair)，其中球分别布置在每个滚道对中。

球用于接头外部分与接头内部分之间的力传递和扭矩传递。以这种方式，连接到接头外部分的轴的扭矩可以传递到连接到接头内部分的轴。由于在轴向上延伸的球滚道，两个接头部分可以另外相对于彼此倾斜。这种倾斜导致球在球滚道中的运动。

在传统的等速接头中，球在一个接触点处各自接触球滚道，这导致在这两个接触点上的高接触压力。与此相比，现在为了实现接触压力的较好分布并因此实现球滚道的较低载荷，这里提出的等速接头的球滚道被构造为使得两个接触点针对接头内部分和/或接头外部分的球滚道起作用。这意味着在设计条件下，内部接头部分或外部接头部分具有与球的两个接触点。在设计条件下，四个接触点理想地起作用，针对每个球滚道两个接触点。取决于等速接头的弯曲角度，更多个接触点也可以起作用，例如，针对每个球滚道四个接触点。

在每种情况下，实现了较好的接触压力分布，因为至少两个接触点针对一个球滚道起作用。为了实现这种接触压力分布，滚道对的外球滚道和内球滚道限定这样的区域：在相对于槽的纵向轴线的截面中所述区域在概念上被分为四个象限，其中外球滚道布置在第一象限和第二象限中，内球滚道布置在第三象限和第四象限中。在等速接头在第一方向上的扭矩传递的情况下，球在第一象限中具有两个接触点和/或在第三象限中具有两个接触点。在等速接头在第二方向上的扭矩传递的情况下，球在第二象限中具有两个接触点和/或在第四象限中具有两个接触点。

具体地由于在理想情况下的这些四个接触点，球与接头内部分和/或接头外部分之间的接触可能例如由于较高比例的滑动而劣化。然而，这种预期的劣化通过接触压力的减小得到了更多的补偿，从而设定了更有利的接触状态。等速接头的这种特殊设计，其中在设计条件下，接头部分中的至少一个(内接头部分或外接头部分)与球具有两个接触点，导致载荷减小，从而导致磨损较少、表面损坏较少、最大接触压力较低、使用寿命较长、球和接头部分之间的摩擦较小、重量较轻，并且还提供了缩小尺寸或收缩的可能性。

针对每个球滚道的两个接触点可以优选地通过外球滚道来实现，外球滚道在第一象限中具有中心点相对于彼此偏移的第一曲率半径和第二曲率半径和/或在第二象限中具有中心点相对于彼此偏移的第三曲率半径和第四曲率半径。球滚道的曲率优选地在第一象限和第二象限中均改变。然而，曲率也可以仅在象限的一个象限中改变，而在另一个象限中的曲率没有发生变化。由于两个曲率半径具有不同的中心点，曲率的这种变化导致球在相应象限中、在两个接触点处接触球滚道。取决于扭矩传递的方向，球优选地在第一象限或第二象限中具有两个接触点。

以类似的方式，内球滚道可以在第三象限中具有中心点相对于彼此偏移的第一曲率半径和第二曲率半径，和/或在第四象限中具有中心点相对于彼此偏移的第三曲率半径和第四曲率半径。因此，可以实现内球滚道的曲率在第三象限和第四象限中均改变。这里也可能的是，曲率仅在象限的一个象限中变化，而在另一个象限中的曲率没有发生变化。由于两个曲率半径具有不同的中心点，曲率的这种变化导致球也在相应象限中优选地在两个接触点处接触内球滚道(取决于扭矩传递的方向，在第三象限或第四象限中)。

根据另一实施方式，外球滚道和/或内球滚道被构造为：使得第一曲率半径和第二曲率半径被构造为使得两个接触点中的一个接触点位于第一曲率半径的区域中，并且两个接触点中的另一个接触点位于第二曲率半径的区域中。另外地或作为另一种选择，第三曲率半径和第四曲率半径被构造为使得两个接触点中的一个接触点位于第三曲率半径的区域中，并且两个接触点中的另一个接触点位于第四曲率半径的区域中。

由于每个象限的这些优选的两个曲率半径及其特定的配置，可以确保在设计条件下，球与球滚道具有四个接触点。球滚道的曲率半径可以不同或相同。

根据另一实施方式，曲率半径是相同的。这导致曲率半径及其在四个象限上的中心点的对称分隔(symmetric separation)。由于这种对称配置，载荷均匀地分布在球和球滚道之间的四个接触点上。

根据另一实施方式，接触点布置在关于第一曲率半径与第二曲率半径之间的过渡和/或关于第三曲率半径与第四曲率半径之间的过渡的±10°的范围，优选地接触点布置在关于第一曲率半径与第二曲率半径之间的过渡和/或关于第三曲率半径与第四曲率半径之间的过渡的±5°的范围。球和球滚道之间的接触点可以取决于使用情况在该区域内变化。

接触点可以关于限定在球的中心点与第一曲率半径和第二曲率半径之间的过渡之间的轴线和/或关于第三曲率半径和第四曲率半径之间的过渡对称地布置。作为另一种选择，接触点也可以相对于该轴线不对称地布置，例如+10°和-5°或+5°和-10°。

这分别适用于外球滚道和内球滚道，其中外球滚道的曲率半径和角度可以不同或可以相同。

根据另一实施方式，在第一象限中，外球滚道被第一曲率半径和第二曲率半径分为两个相同的部分，和/或在第二象限中被第三曲率半径和第四曲率半径分为两个相同的部分。

以类似的方式，在第三象限中，内球滚道可以被第一曲率半径和第二曲率半径分为两个相同的部分，和/或在第四象限中被第三曲率半径和第四曲率半径分为两个相同的部分。

球滚道的这种均匀分隔也有助于接触点的均匀分布。以这种方式，可以均匀地分配接触压力，从而可以减少接触应力，从而减少磨损、摩擦和其他表面损坏。

作为另一种选择，球滚道也可以不被相应象限中的曲率半径分为相同的部分。此外，从象限到象限的分隔可以是不同的。

在说明书、附图和权利要求书中规定了另外的优点和有利的实施方式。这里特别地，在说明书和附图中指定的特征的组合仅仅是示例性的，使得特征也可以单独存在或以其他方式组合。

在下文中，使用附图中描绘的示例性实施方式更详细地描述本发明。这里，示例性实施方式和以示例性实施方式所示出的组合仅仅是示例性的，并不旨在限定本发明的范围。该范围仅由权利要求限定。

附图说明

图1示出了等速接头的截面图；

图2示出了图1的接头内部分的透视图；

图3示出了图1的等速接头的沿着截面Y-Y的截面图；以及

图4示出了图1的等速接头的沿着剖面Z-Z的截面图。

在下文中，相同或功能等同的元件由相同的附图标记表示。

附图标记说明

1 等速接头

2 接头外部分

4 接头内部分

6 连接侧

8 开口侧

10 外球滚道

12 内球滚道

14 球

16 保持架

18 具有第一曲率半径的区域

20 具有第二曲率半径的区域

22 具有第三曲率半径的区域

24 具有第四曲率半径的区域

26 具有第一曲率半径的区域

28 具有第二曲率半径的区域

30 具有第三曲率半径的区域

32 具有第四曲率半径的区域

p 接触点

I、II、III、IV 象限

α、β、γ、δ 角度

具体实施方式

图1示出了包括接头外部分2和接头内部分4的等速接头(/等速万向节)(constantvelocity joint)1。接头外部分2可以通过连接侧6连接到第一轴(未示出)。接头外部分2的开口侧8围绕接头内部分4。接头内部分4可以连接到第二轴(未示出)。

接头外部分2包括形成外球滚道的多个在轴向上延伸的槽10。接头内部分4还包括形成内球滚道的多个在轴向上延伸的槽12。如图2所示，接头内部分4可以被视为包括多个在轴向上延伸的槽12的星形圈。

为了使接头外部分2与接头内部分4之间的力传递和扭矩传递成为可能，提供了可以由保持架16引导的球14。每一个外球滚道10和一个内球滚道12形成滚道对，其中球14分别布置在每个滚道对中。

接头外部分2的扭矩通过球14传递到接头内部分4。以这种方式，连接到接头外部分2的轴的扭矩可以传递到连接到接头内部分4的轴。由于在轴向上延伸的槽或者球滚道10、12，两个接头部分2、4可以另外地相对于彼此倾斜。这种倾斜导致球14在球滚道10、12中运动。

在传统的等速接头中，球14在一个接触点处各自接触球滚道10、12。与此相比，现在为了实现较好的接触压力的分布并因此实现球滚道10、12的较低载荷，这里提出的等速接头1的球滚道10、12构造为使得在等速接头1在第一方向上的扭矩传递的情况下，球14在两个接触点P-1、P-2(参见图3)处接触相关联的外球滚道10，和/或也在两个接触点P-5、P-6(参见图4)处接触相关联的内球滚道12。在等速接头1在第二方向上的扭矩传递的情况下，球14可以在两个接触点P-3、P-4处接触相关联的外球滚道10，和/或也在两个接触点P-7、P-8处接触相关联的内球滚道12。在设计条件下，球14优选地在总共四个接触点处接触内球滚道10和外球滚道12。然而，取决于倾斜，球14可以在更多或更少个接触点处接触球滚道10、12。

由外球滚道10和内球滚道12限定的区域可以在概念上被分为四个象限I、II、III、IV(参见图3和图4)。

在图3和图4中，分别描绘了针对外球滚道10和内球滚道12两者的四个接触点P。然而，由于球14分别从接头外部分2在接头内部分4的对角线上的相对侧沿一个方向或另一个方向被按压，因此取决于等速接头1的扭矩传递的方向，仅接触点P-1、P-2和P-5、P-6(第一象限I和第三象限III)以及/或者接触点P-3、P-4和P-7、P-8(第二象限II和第四象限IV)起作用。

为了分别获得针对每个球滚道10、12的两个接触点P，球滚道10、12可以具有不同的曲率半径，如下所述。

在第一象限I的区域中，外球滚道10具有两个不同的曲率半径，使得在区域18中，球滚道被分为具有第一曲率半径的区域18和具有第二曲率半径的区域20。在第二象限II中，外球滚道也具有两个不同的曲率半径，使得在第二象限II的区域中，外球滚道10也被分为具有第三曲率半径的区域22和具有第四曲率半径的区域24。

以类似的方式，内球滚道12具有不同的曲率半径，即，在第三象限III的区域中具有两个不同的曲率半径，使得球滚道12被分为具有第一曲率半径的区域26和具有第二曲率半径的区域28。在第四象限IV中，内球滚道12被分为具有第三曲率半径的区域30和具有第四曲率半径的区域32。

这里，外球滚道10和内球滚道12的曲率半径被构造为使得在第一方向上的扭矩传递的情况下，接触点P-1、P-2和P-5、P-6起作用，并且在另一方向上的扭矩传递的情况下，接触点P-3、P-4和P-7、P-8起作用。在每种情况下，区域18、20的曲率半径的中心点相对于彼此偏移，区域22、24的曲率半径的中心点相对于彼此偏移，区域26、28的曲率半径的中心点相对于彼此偏移，并且区域30、32的曲率半径的中心点相对于彼此偏移。

曲率半径也可以彼此相同，并且象限I、II、III、IV中的各个相邻区域的曲率半径的中心点必须不重合才能实现接触点P-1至P-8的特定配置。特别地，由于相同的曲率半径，可以实现曲率半径及其在四个象限I、II、III、IV上的中心点的对称分布。由于这种对称配置，载荷均匀地分布在球14与外球滚道10和内球滚道12之间的各自四个主动接触点(active contact point)上。然而，作为另一种选择，可以存在曲率半径的不对称分布。

还可能的是，在外滚道10中，区域20、22的曲率半径的中心点重合，并且内滚道12的区域28、30的曲率半径的中心点也重合。在这种情况下，外球滚道10总体上包括具有含有三个中心点的三个曲率半径的三个区域18和20/22和24，并且内球滚道12总体上可以具有三个区域26和28/30和32，三个区域26和28/30和32也具有含有三个中心点的三个曲率半径。这里，三个曲率半径可以分别相同，或者两个曲率半径可以相同并且一个曲率半径可以与它们不同，或者所有三个曲率半径可以彼此不同。

特别地，曲率半径被构造为使得接触点P-1和P-2位于关于区域18与区域20之间的过渡的角度范围α和β。角度α和β可以相同或不同，并且优选地位于关于区域18和20之间的过渡的±10°的范围。其以相同的方式适用于接触点P-3和P-4，接触点P-3和P-4也可以位于关于区域22和24之间的过渡的角度范围γ、δ。这里，角度γ、δ也可以彼此相同或不同，并且优选地在±10°的范围。

这也适用于内球滚道12，其中曲率半径可以被构造为使得接触点P-5和P-6位于关于区域26和28之间的过渡的角度范围α和β。角度α和β可以相同或不同，并且优选地位于关于区域18和20之间的过渡的±10°的范围。其以相同的方式适用于接触点P-7和P-8，接触点P-7和P-8也可以位于关于区域30和32之间的过渡的角度范围γ、δ。这里，角度γ、δ也可以彼此相同或不同，并且优选地在±10°的范围。

由于球滚道10、12的这种特殊设计，可以实现的是，球14始终具有与外球滚道10的两个接触点P-1、P-2或P-3、P-4以及/或者与内球滚道12的两个接触点P-5、P-6或P-7、P-8。以这种方式，由球14施加在球滚道10、12上的压力可以较好地分布在球滚道10、12上。这减小了球滚道10、12上的压力，并且因此导致等速接头1的较低磨损和延长的使用寿命。

由于这里提出的等速接头，因此可以实现等速接头的改善和减少的磨损行为以及因此延长的使用寿命。

Claims (9)

1.一种等速接头(1)，包括接头外部分(2)和接头内部分(4)，所述接头外部分(2)具有连接侧(6)、开口侧(8)以及形成外球滚道(10)的多个在轴向上延伸的槽，所述接头内部分(4)具有形成内球滚道(12)的多个在轴向上延伸的槽，其中每一个外球滚道(10)和一个内球滚道(12)形成滚道对，其中球(14)分别布置在每个滚道对中，

其特征在于，滚道对的所述外球滚道(10)和所述内球滚道(12)限定这样的区域：在相对于所述槽的纵向轴线的截面中所述区域在概念上被分为四个象限(I、II、III、IV)，其中所述外球滚道(10)布置在所述第一象限(I)和所述第二象限(II)中，所述内球滚道(12)布置在所述第三象限(III)和所述第四象限(IV)中，其中在所述等速接头(1)在第一方向上的扭矩传递的情况下，所述球(14)在所述第一象限(I)中具有两个接触点(P-1、P-2)，和/或在所述第三象限(III)中具有两个接触点(P-5、P-6)，和/或其中在所述等速接头(1)在第二方向上的扭矩传递的情况下，所述球(14)在所述第二象限(II)中具有两个接触点(P-3、P-4)，和/或在所述第四象限(IV)中具有两个接触点(P-7、P-8)。

2.根据权利要求1所述的等速接头，其特征在于，在所述第一象限(I)中，所述外球滚道(10)具有中心点相对于彼此偏移的第一曲率半径和第二曲率半径，和/或在所述第二象限(II)中，所述外球滚道(10)具有中心点相对于彼此偏移的第三曲率半径和第四曲率半径。

3.根据权利要求2所述的等速接头，其特征在于，所述第一曲率半径和所述第二曲率半径构造为使得所述两个接触点中的一个接触点(P-1)位于所述第一曲率半径的区域(18)中，所述两个接触点中的另一个接触点(P-2)位于所述第二曲率半径的区域(20)中，和/或其中，所述第三曲率半径和所述第四曲率半径构造为使得所述两个接触点中的一个接触点(P-3)位于所述第三曲率半径的区域(22)中，所述两个接触点中的另一个接触点(P-4)位于所述第四曲率半径的区域(24)中。

4.根据权利要求2或3所述的等速接头，其特征在于，所述外球滚道(10)的接触点(P-1、P-2、P-3、P-4)分别布置在关于所述第一曲率半径与所述第二曲率半径之间的过渡和/或关于所述第三曲率半径与所述第四曲率半径之间的过渡的±10°的范围，优选地，所述外球滚道(10)的接触点(P-1、P-2、P-3、P-4)分别布置在关于所述第一曲率半径与所述第二曲率半径之间的过渡和/或关于所述第三曲率半径与所述第四曲率半径之间的过渡的±5°的范围。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的等速接头，其特征在于，在所述第一象限(I)中，所述外球滚道(10)被所述第一曲率半径和所述第二曲率半径分为两个相同的部分(18、20)，和/或其中，在所述第二象限(II)中，所述外球滚道(10)被所述第三曲率半径和所述第四曲率半径分为两个相同的部分(22、24)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的等速接头，其特征在于，在所述第三象限(III)中，所述内球滚道(12)具有中心点相对于彼此偏移的第一曲率半径和第二曲率半径，和/或在所述第四象限(IV)中，所述内球滚道(12)具有中心点相对于彼此偏移的第三曲率半径和第四曲率半径。

7.根据权利要求6所述的等速接头，其特征在于，所述第一曲率半径和所述第二曲率半径被构造为使得所述两个接触点中的一个接触点(P-5)位于所述第一曲率半径的区域(26)中，所述两个接触点中的另一个接触点(P-6)位于所述第二曲率半径的区域(28)中，和/或其中，所述第三曲率半径和所述第四曲率半径被构造为使得所述两个接触点中的一个接触点(P-7)位于所述第三曲率半径的区域(30)中，所述两个接触点中的另一个接触点(P-8)位于所述第四曲率半径的区域(32)中。

8.根据权利要求6或7所述的等速接头，其特征在于，所述内球滚道(12)的接触点(P-5、P-6、P-7、P-8)分别布置在关于所述第一曲率半径与所述第二曲率半径之间的过渡和/或关于所述第三曲率半径与所述第四曲率半径之间的过渡的±10°的范围，优选地，所述内球滚道(12)的接触点(P-5、P-6、P-7、P-8)分别布置在关于所述第一曲率半径与所述第二曲率半径之间的过渡和/或关于所述第三曲率半径与所述第四曲率半径之间的过渡的±5°的范围。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的等速接头，其特征在于，在所述第三象限(III)中，所述内球滚道(12)被所述第一曲率半径和所述第二曲率半径分为两个相同的部分(26、28)，和/或其中，在所述第四象限(IV)中，所述内球滚道(12)被所述第三曲率半径和所述第四曲率半径分为两个相同的部分(30、32)。

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