CN1163677C - 等速万向节 - Google Patents

Abstract

一种等速万向节(10)包括枢轴颈(28a，28b，28c)，各枢轴颈均向所述导向槽(18)延伸且各枢轴颈均具有沿圆周方向的球形面(36)，该万向节还包括内滚圈(42)，其上均具有球形面凹槽(40)，所述球形面形成于内圆周面上与相应的所述球形面(36)进行面—面接触，该万向节还包括外滚圈(46)，所述外滚圈均通过滚针轴承(44)外装于所述内滚圈(42)上，它们均可沿所述枢轴颈(28a，28b，28c)的轴向(箭头B所示的方向)相对于所述内滚圈(42)作相对移动。

Description

等速万向节

本发明涉及一种在汽车驱动力传递部分将第一传动轴和第二传动轴结合起来的等速万向节。

迄今为止，等速万向节用于汽车的驱动力传递部分将汽车的第一传动轴和第二传动轴结合起来，这样就可将旋转力传递到各轴上。

涉及传统技术的等速万向节如图67和图68(见已公开的日本专利，公开号为No.7-103251)所示。

上述等速万向节1包括在外接头3的内壁面上形成的位置相对的轨道2a和2b。一个球形的三脚轴颈4布置在轨道2a和2b之间。内滚圈5外装配在三脚轴颈4上。外滚圈7通过多个位于在内滚圈5的外圆周表面上的滚针轴承6来支撑。

在这种布置中，与三脚轴颈4的轴线基本平行的表面部分8a、8b、9a、9b形成于三脚轴颈4和外滚圈7的圆周表面上，且它们位于该万向节转动方向上的相对两侧。表面部分8a、8b、9a、9b的作用在于它们将作用于三脚轴颈4上且在圆周方向上起作用的力分解为两个分力。基于这种布置，可使扭矩负载作用下的表面接触应力分布得以改进。

但是，在上述涉及传统技术的等速万向节1中，三脚轴颈4的圆周表面上形成的表面部分8b施加于内滚圈5的力的各分力F1、F2都有很高的负载。由于施加在三脚轴颈4和内滚圈5之间的箭头所指方向上的表面接触应力(压在接触表面的上力)与施加在其他圆周表面上的表面接触应力相比该压力提高了，因此就引起了应用上的不方便。这样就引起了耐久性减弱的问题。

此外，传统技术的等速万向节1包括内滚圈5和通过滚针轴承6而由轨道2a、2b来支撑的外滚圈7。所述万向节提供了一个三脚轴颈4，这样可使轴颈沿由轨道2a和2b支撑的内滚圈5的内壁面在垂直方向上移动。由于不可能减少三脚轴颈4和内滚圈5之间的滑动阻力，所以就使涉及传统技术的等速万向节1应用不方便。

本发明的总的目的是提供一种通过减少枢轴颈和外配于该枢轴颈上的环形部件之间接触表面上的表面接触压力来提高耐久性的等速万向节。

具体地，本发明提供了一种等速万向节，该等速万向节具有一个圆筒形外部元件，所述圆筒形外部元件与第一传动轴相连，在其内壁上具有多个以预定距离相互分离且沿轴向延伸的导向槽，所述等速万向节还具有一个与第二传动轴相连的内部元件，该内部元件插入到所述外部元件的开口的内部空间，所述等速万向节包括：枢轴颈，各枢轴颈均向所述导向槽延伸且各枢轴颈均具有沿圆周方向的球形面；第一环形元件，所述第一环形元件均外配装于所述枢轴颈上，其上均有具有球形面凹槽，所述球形面形成于第一环形元件的内圆周面上与相应的所述枢轴颈的球形面进行面-面接触；第二环形元件，所述第二环形元件均通过轴承元件外配装于所述第一环形元件上，它们均可沿所述枢轴颈的轴向相对于所述第一环形元件作相对移动，并且相对于所述导向槽进一步移动。

本发明的主要目的是提供一种通过减少在第一传动轴倾斜及枢轴颈沿导向槽移动时所产生的滑动阻力来提高所引起的推力特性的等速万向节。

本发明的另一个目的是提供一种在环形部件外装配于枢轴颈上时在不妨碍装配特性的情况下能进一步提高枢轴颈强度的等速万向节。

本发明的另一个目的是提供一种装配所述等速万向节的方法。该方法可将具有球形面的枢轴颈和具有凹槽的环形部件以通常方式装配起来，所述环形部件的凹槽与枢轴颈的球形面相对应。

结合附图及利用本发明的优选实施例作为描述的例子，通过下面的描述，本发明上述的及其他的目的、特征及优点将会更加明确。

图1所示为沿着与根据本发明的第一个实施例的等速万向节的纵长方向基本垂直的方向所做的垂直剖视图；

图2所示为图1中所示的等速万向节在部分省略的情况下的放大垂直剖视图；

图3所示为配置在外圈环中的内部元件在部分切除后的透视图；

图4所示为构成内部元件的内滚圈的透视图；

图5所示为图4中所示的内滚圈的平面图；

图6所示为沿图5中所示的VI-VI线所做的垂直剖视图；

图7所示为沿图5中所示的VII-VII线所做的垂直剖视图；

图8所示为图4中所示内滚圈的变型实施例的透视图；

图9所示为图8中所示的内滚圈的平面图；

图10所示为沿图9中所示的X-X线所做的垂直剖视图；

图11所示为沿图9中所示的XI-XI线所做的垂直剖视图；

图12所示为将内滚圈安装于枢轴颈时的安装状况；

图13所示为将内滚圈安装于枢轴颈时的安装状况；

图14所示为枢轴颈的变型实施例在部分省略情况下的垂直剖视图；

图15所示为根据本发明的第二个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图16所示为根据本发明的第三个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图17所示为根据本发明的第四个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图18所示为沿着与根据本发明第五个实施例的等速万向节的纵长方向基本垂直的方向上所做的垂直剖视图；

图19所示为图18中所示的等速万向节在部分省略的情况下的放大垂直剖视图；

图20所示为图18中所示的内部元件在部分切除的情况下的透视图；

图21所示为根据本发明的第六个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图22所示为根据本发明的第七个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图23所示为根据本发明的第八个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图24所示为根据本发明的第九个实施例的等速万向节在部分省略情况下的放大垂直剖视图；

图25所示为沿着与根据本发明第十个实施例的等速万向节的纵长方向基本垂直方向上的垂直剖视图；

图26所示为图25中所示的等速万向节在部分省略的情况下的放大垂直剖视图；

图27所示为沿图26中所示的XXVII-XXVII线的垂直剖视图；

图28所示为图25中所示的内部元件的分解透视图；

图29所示为构成图25中所示的等速万向节的枢轴颈的变型实施例在部分省略的情况下的放大垂直剖视图；

图30所示为在图27中所示的枢轴颈的端头部分的第一弯曲面的变型实施例在部分省略的情况下的垂直剖视图；

图31所示为构成图28中所示的内部元件的内滚圈的放大透视图；

图32所示为图31中所示的内滚圈的平面视图；

图33所示为沿图32中所示的XXXIII-XXXIII线的垂直剖视图；

图34所示为沿图32中所示的XXXIV-XXXIV线的垂直剖视图；

图35所示为将内滚圈安装到图25中所示的等速万向节枢轴颈的装配状况；

图36所示为将内滚圈安装到图25中所示的等速万向节的枢轴颈的装配状况；

图37所示为图31中所示的内滚圈的一变型实施例的透视图；

图38所示为图37中所示的内滚圈的平面图；

图39所示为沿图38中所示的XXXIX-XXXIX线的垂直剖视图；

图40所示为沿图38中所示的XL-XL线的垂直剖视图；

图41所示为构成图25中所示的等速万向节的枢轴颈的另一个变型实施例在部分省略的情况下的垂直剖视图；

图42所示为沿着与根据本发明第十一个实施例的等速万向节的纵长方向基本垂直的方向在部分省略的情况下所做的放大垂直剖视图；

图43所示为沿图42中所示的XLIII-XLIII线的垂直剖视图；

图44所示为构成图43中所示的等速万向节的外圈环的分解透视图；

图45所示为沿着与根据本发明第十二个实施例的等速万向节的经度方向基本垂直的方向上的垂直剖视图；

图46所示为为图45中所示的等速万向节在部分省略的情况下的放大垂直剖视图；

图47所示为沿图46中所示的XLVII-XLVII线的垂直剖视图；

图48所示为构成图45中所示的等速万向节的内部元件的分解透视图；

图49所示为构成图45中所示的等速万向节的包括有星形毂的枢轴颈的透视图；

图50所示为图49中所示的枢轴颈的前视图；

图51所示为沿图50中所示的LI-LI线的垂直剖视图；

图52所示为沿图50中所示的LII-LII线的横剖视图；

图53所示为图49中所示的枢轴颈的平面视图；

图54所示为沿图53中所示的LIV-LIV线的垂直剖视图；

图55所示为根据变型实施例的枢轴颈的透视图；

图56所示为图55中所示的枢轴颈的前视图；

图57所示为沿图56中所示的LVII-LVII线的垂直剖视图；

图58所示为沿图56中所示的LVIII-LVIII线的横剖视图；

图59所示为图55中所示的枢轴颈的平面视图；

图60所示为沿图59中所示的线LX-LX的垂直剖视图；

图61所示是为了比较的目的而构成的比较枢轴颈的透视图；

图62所示为图61中所示的枢轴颈的前视图；

图63所示为沿图62中所示的线LXIII-LXIII所做的垂直剖视图；

图64所示为沿图62中所示的线LXIV-LXIV的横剖视图；

图65所示为图61中所示的枢轴颈的平面视图；

图66所示为沿图62中所示的线LXVI-LXVI所做的垂直剖视图；

图67所示为涉及传统技术的等速万向节在部分略去情况下的垂直剖视图；

图68所示为涉及传统技术的等速万向节在部分略去情况下的横剖视图；

参考图1和图2，其中参考数字10是指根据本发明的第一个实施例的等速万向节。

等速万向节10基本包括：具有开口的圆筒形外圈环(外部元件)12，外圈环12与未显示的第一轴的一端整体相连；与第二轴13的一端相连的内部元件16，该内部元件置于外圈环12的孔14中。

如图1所示，三个导向槽18在轴向延伸，它们围绕中心轴各自间隔120度而形成于外圈环12的内壁面上。如图2所示，导向槽18包括一个具有平面形状的顶端部分20，该导向槽18还包括与顶端部分20的两侧基本垂直且相对布置的侧面部分22a、22b。侧面部分22a、22b均具有沿外圈环12的轴向延伸的平面轮廓。

一对台阶部分24a、24b延伸至侧面部分22a、22b的较低端，二者位置相对且形成于外圈环12的内壁上。

环形星形毂26外装在第二轴13上。三个枢轴颈28a、28b、28c各自向导向槽18延伸，所述三个枢轴颈围绕中间轴各自间隔120度，它们整体地形成于星形毂26的外圆周表面上。如图3所示，每个枢轴颈28a(28b，28c)整体地包括一个从环形星形毂26径向外伸的颈部30和一个具有平坦上表面32的平圆盘部分34。枢轴颈28a(28b，28c)上与上表面32基本垂直的外圆周表面形成球形面36。在每个枢轴颈28a(28b，28c)的上表面32和球形面36之间的交界处及在下表面和球形面36之间的交界处形成具有弧形的倒圆部分38。

如图3所示，位于枢轴颈28a(28b，28c)和侧面部分之间的是由一个环形元件构成的内滚圈(第一环形元件)42，内滚圈42包括一个具有球形面的凹槽40，凹槽40的球形面位于与枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36相对应的整个内圆周表面上；在枢轴颈和侧面部分之间还包括一个外滚圈(第二环形元件)46，外滚圈46通过多个滚针轴承(轴承元件)44外装在内滚圈42上。多个滚针轴承可滚动地安装在环形凹槽48内，环形凹槽48形成于外滚圈46的内圆周面上，由于拱顶石作用使滚针轴承相结合而使其不从凹槽48中脱离出来。

为了将枢轴颈28a(28b，28c)较容易地装入内滚圈42的孔50中，在内滚圈42上形成切口52。如图4所示，切口52有一对相对的弧形结构，该弧形结构位于圆形孔50的上表面54和内壁面之间的交界部分。如图8所示为另外一种替代方式，在内滚圈42的位置最好应用包括大体为椭圆形切口52a的内滚圈42a，所述椭圆形切口位于上表面54和内壁面之间的交界部分。

枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36和内滚圈42的凹槽40之间进行相互的面对面接触。因此，枢轴颈28a(28b，28c)以O点为圆心(见图2)沿箭头A所示的方向相对于内滚圈42作旋转运动，枢轴颈28a(28b，28c)也围绕其轴的转动中心沿球形面36在圆周方向(图中箭头B所示的方向)上转动。此外，枢轴颈28a(28b，28c)和内滚圈42在垂直方向(箭头C所示的方向)上以整体方式相对于由外滚圈46支撑的滚针轴承44移动。

根据本发明的第一个实施例所述的等速万向节10基本由上述部件构成。下面将对其运行、功能和效果进行介绍。

当图中未显示的第一轴转动时，其旋转力通过外圈环12传递到内部元件16上，因此第二轴13借助于枢轴颈28a(28b，28c)而在预定的方向内转动。

也就是说，外圈环12的旋转力通过滚针轴承44和与导向槽18相接触的外滚圈46的作用而传递到内滚圈42上。旋转力还通过球形面36传递到枢轴颈28a(28b，28c)上，球形面36与内滚圈42的凹槽40进行面-面接触。这样，与枢轴颈28a(28b，28c)相结合的第二轴13就被驱动旋转。

在这种布置中，当第二轴13相对于第一轴上的外圈环12倾斜一预定的角度时，枢轴颈28a(28b，28c)就围绕旋转中心点O在箭头A所指的方向上作滑动运动或28a(28b，28c)围绕其轴的旋转中心沿具有球形面的凹槽40在圆周方向(箭头B所指的方向)上作滑动运动，同时保持枢轴颈28a(28b，28c)的球形面与形成于内滚圈42上具有球形面的凹槽40之间的面-面相接触的状态。

枢轴颈28a(28b，28c)也与内滚圈42一体地沿着枢轴颈28a(28b，28c)轴向(图中箭头C所指的方向)移动，内滚圈42相对于由外滚圈46支持的滚针轴承作滑动运动。

此外，枢轴颈28a(28b，28c)也在与枢轴颈28a(28b，28c)的轴基本垂直的方向上移动，即，枢轴颈28a(28b，28c)借助于沿导向槽18作滑动运动的外滚圈46而在导向槽18的径向方向上滑动。

这样，在不受第二轴13相对于外圈环12的倾斜角度的影响下第一轴的转动就平稳地传送到第二轴13上。

在第一个实施例中，球形面36布置在枢轴颈28a(28b，28c)的侧面上相对于在内滚圈42上形成的且与球形面36相对应的凹槽40作滑动运动。此外，枢轴颈28a(28b，28c)和内滚圈42可沿枢轴颈28a(28b，28c)的轴向移动。因此，可减少滑动阻力且可减少所产生的推力。另外，枢轴颈28a(28b，28c)和内滚圈42的凹槽40之间进行面-面接触可减少表面接触压力，这样就可提高等速万向节10的耐久性。

换句话说，在图67所示的传统技术情况下，三脚轴颈4在轴向方向上的移动是受内滚圈5和三脚轴颈4之间的滑动运动影响的。相反，在本发明实施例的情况下，所述移动是受滚针轴承44和与枢轴颈28a(28b，28c)一体移动的内滚圈42之间的滑动运动影响的。因此，与传统技术相比，在本发明的实施例中可减少移动过程中的摩擦和滑动阻力。

上文所述的“所产生的推力”是指枢轴颈28a(28b，28c)沿导向槽18移动时产生的摩擦阻力所构成的负载。

下面将对根据本发明第一实施例的等速万向节的装配方法进行描述。下面以将枢轴颈28a(28b，28c)安装入内滚圈42或内滚圈42a的孔50作为演示例。

具有一对位置相对的切口52的内滚圈42(见图4)的用途如下。也就是，枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36沿着切口52以一定状态插入到内滚圈42的凹槽40中去，使其中内滚圈42的上表面54与枢轴颈28a(28b，28c)的平坦上表面32基本垂直。枢轴颈28a(28b，28c)是倾斜的，这样使枢轴颈28a(28b，28c)的轴与内滚圈42的上表面基本垂直。就将内滚圈42安装到枢轴颈28a(28b，28c)上。

具有基本为椭圆形的切口52a的内滚圈42a(见图8)的用途如下。也就是，如图12所示，枢轴颈28a(28b，28c)沿基本为椭圆形的切口52a插入，同时使枢轴颈28a(28b，28c)相对于内滚圈42a倾斜角度为θ。这样就将内滚圈42a安装到枢轴颈28a(28b，28c)上。

图12和图13中的符号说明如下。θ为装配角。R为枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36的半径。H为枢轴颈28a(28b，28c)的球形面的宽度。r为内滚圈42a的切口52a的短半径。h为内滚圈42a的宽度。d为枢轴颈28a(28b，28c)的半径。在装配角为θ时，枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36的投影长幅图中用X表示。在装配角为θ时，枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36的投影短幅图中用Y表示。内滚圈42a的切口52a和枢轴颈28a(28b，28c)的轴颈部分30之间的间隙用δ表示。

在该实施例中，枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36的投影短幅Y小于2R(球形面的直径)(球形面36应保证在内滚圈42a的宽度h之内)时的状况可用下表达式(1)表示：

$R-H\sin \mathrm{\θ}-\sqrt{R^2-H^2}\·\cos \mathrm{\θ}>0---\left(1\right)$

满足Y＜X的状况用下式(2)表示：

$\mathrm{\θ}-{\cos }^{-1}\frac{\sqrt{R^2-H^2}}{R}>0---\left(2\right)$

枢轴颈28a(28b，28c)不与内滚圈42a相干涉时用表达式(3)表示：

枢轴颈28a(28b，28c)和内滚圈42a的结构应设定好成可满足上述的表达式(1)至(3)。此处设定装配角θ应大于等速万向节10的工作角度。

另一种替代方式如图14所示，可从星形毂26处延伸来构成枢轴颈28a(28b，28c)，这样轴颈部分30可位于相对于环形星形毂26的中心部位轴向偏移的位置。

另外，根据其他实施例的等速万向节如图15至图17中所示。与图1中所示的等速万向节10中相同的结构部件采用相同的参考符号来表示，此处不再作详细解释。

如图15所示，根据本发明的第二个实施例的等速万向节10a的结构如下：一个环形部件58，在该环形部件的外圆周面上有一球形面36，环形部件被强制插到柱状枢轴颈56a(56b，56c)上。这种布置的优点在于枢轴颈56a(56b，56c)容易生产。

如图16所示，根据本发明的第三个实施例的等速万向节10b的结构如下：外圈环12的导向槽18的顶端部分20a有一弯曲结构。顶端部分20a上设置固定部件60。这种布置的优点在于允许等速万向节10b重量较轻并可避免外圈环12中润滑油数量的增加。

如图17所示，根据本发明的第四个实施例的等速万向节10c的结构如下：外圈环12的导向槽18的顶端部分20b具有一个波浪形的弯曲结构，这样可使等速万向节10c的重量较轻。

另外，根据本发明第五个实施例的等速万向节70如图18至图20中所示。与根据第一个实施例的等速万向节10中相同的结构部件采用相同的参考符号来指示，此处不再作详细解释。

根据本发明第五个实施例的等速万向节70包括圆柱形内滚圈(第一环形部件)72，每个圆柱形内滚圈的内壁面上均有球形面的凹槽40，凹槽40与枢轴颈28a(28b，28c)的球形面36之间为面-面接触。该等速万向节还包括圆柱形外滚圈(第二环形部件)74，每个圆柱形外滚圈均通过滚针轴承44配置在内滚圈72的外圆周面上。滚针轴承44通过垫圈76和弹性挡圈78而固定到内滚圈72的外圆周面上。

在图19所示的第五实施例中，在外滚圈74和滚针轴承44之间有滑动面。枢轴颈28a(28b，28c)、内滚圈72和滚针轴承44沿枢轴颈28a(28b，28c)的轴向(图中箭头C所示的方向)相对于外圈环74一体地移动。这样就可减少滑动阻力和产生的推力。另外，枢轴颈28a(28b，28c)和内滚圈72的凹槽40之间相互作面-面接触，因此，就减少了表面接触压强。这样就提高了等速万向节的耐久性。

另外，根据本发明其他实施例的等速万向节如图21至图24所示。与图19中所示的等速万向节70中相同的结构部件采用相同的参考符号来指示，此处不再作详细解释。

如图21所示，根据本发明的第六个实施例的等速万向节70a的结构如下：一个环形部件58，在该环形部件的外圆周面上有一球形面36，环形部件被强制插到柱状枢轴颈56a(56b，56c)上。这种布置的优点在于枢轴颈56a(56b，56c)容易制造。

如图22所示，根据本发明的第七个实施例的等速万向节70b的结构如下：外圈环12的导向槽18的顶端部分20a有一弯曲结构。顶端部分20a上布置有一个固定部件60。这种布置的优点在于允许等速万向节重量较轻并可避免外圈环12中润滑油数量的增加。

如图23所示，根据本发明的第八个实施例的等速万向节70c的结构如下：外圈环12的导向槽18的顶端部分20b具有波浪形的弯曲结构，这样可使等速万向节70c的重量较轻。

如图24中所示，根据本发明的第九个实施例的等速万向节70d的结构如下：即，设有截面为半椭圆形的平坦外滚圈80。在导向槽18的侧面22a、22b上有轨道82a和82b，每个轨道均具有与外滚圈80的截面结构相对应的半椭圆形表面。在这种布置中，外滚圈80在枢轴颈28a(28b，28c)的轴向(图中箭头C所指的方向)上的移动受轨道82a、82b的限制。因此，通过利用外滚圈80的内圆周面和滚针轴承44之间的滑动面可很容易地控制外滚圈在枢轴颈28a(28b，28c)轴向的移动。

利用三脚型等速万向节10、10a至10c、70、70a至70d解释了本发明的第一至第九个实施例，上述等速万向节均具有三个枢轴颈28a至28c、56a至56c。但是，本发明并不仅限于此。本发明同样适用于未显示的双枢轴颈类型的等速万向节。

另外，根据本发明的第十个实施例的等速万向节如图25和图26所示。

等速万向节110基本包括圆柱形外圈环(外部元件)112，该外圈环有一开口且与未显示的第一轴整体相连。所述万向节还包括与第二轴113的一端相连的内部元件116，该内部元件置于外圈环112的孔114中。外圈环112以整体的形式形成。

如图25所示，三个轨道118沿轴向延伸并围绕中心轴相隔120度布置在外圈环112的内壁面上。

如图26所示，轨道118包括：具有圆弧形截面的顶端部分120，该圆弧形截面以外圈环112的轴为中心；侧面部分122a、122b均具有沿外圈环112的轴向延伸的平面结构，二者在顶端部分120的两侧相对布置；槽124a和槽124b在顶端部分120的两端头相对布置并沿轴向延伸。槽124a、124b均具有一个与侧面部分122a、122b基本垂直的平台肩125。

环形星形毂126外装于第二轴113上。三个枢轴颈128a至128c各自向轨道118延伸，三个枢轴颈围绕中心轴相互间隔120度并整体形成于星形毂126的外圆周面上。如图28所示每个枢轴颈28a(28b，28c)包括：从环形星形毂126伸出的径向外伸的颈部130；与颈部130相连的端头部分132，该端头部分具有薄壁平坦结构。图29所示为另外一种可替代的方式，结构中的各部分可通过将环形部件135强制安装到柱状枢轴颈133a(133b，133c)的外圆周表面上形成。

从外圈环112的轴向看，第一弯曲面134a具有一个预定曲率的圆弧形结构(见图26)，从与外圈环112的轴向相垂直的方向看去，第一弯曲面具有线性结构，所述第一弯曲面位于端头部分132的上表面(见图27)。在图27所示的实施例中，第一弯曲面134a的形状不限于从与外圈环112的轴相垂直的方向所视的线性结构。图30所示为另一种替代方式，第一弯曲面134a的形状可为具有预定曲率的圆弧形结构。

第二弯曲面134b与第一弯曲面134a相似，该第二弯曲面连续地延伸至端头部分132的下表面上的颈部130。端头部分132还包括一个球形面136，球形面136位于第一弯曲面134a和第二弯曲面134b之间的外圆周面上。在第一弯曲面134a和球形面136的交界处及在第二弯曲面134b和每个枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136的交界处均具有图中未显示的倒圆部分。

如图28所示，位于枢轴颈128a(128b，128c)和侧面部分122a、122b之间的为内滚圈(第一环形元件)142和外滚圈(第二环形元件)146，内滚圈142由环形部件构成且其上有凹槽140，凹槽140上具有与枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136相对应的球形面；外圈环146由直径大于内滚圈142直径的环形部件构成，外圈环146通过多个滚针轴承(轴承部件)144外装于内滚圈142上。

多个滚针轴承144可滚动地安装于位于外滚圈146的内圆周表面上的环形凹槽148内，由于嵌缝石的作用使滚针轴承相联合而使其不从凹槽148中脱离出来。例如，本发明中应用未显示的保持结构从而将多个滚针轴承144沿内滚圈142的外圆周表面装配。

如图31所示，为将枢轴颈128a(128b，128c)较容易地安装于内滚圈142的孔150中，在内滚圈142的上表面154和内壁面的交界处形成基本为椭圆形的切口152。

如图37所示，当环形部件135被强行安装到柱形枢轴颈133a(133b，133c)的外圆周表面上时，在内滚圈142的位置最好应用内滚圈142a，内滚圈142a包括一对位置相对的圆弧形切口152a、152b，所述圆弧形切口形成于环形孔150的上表面154和内壁面之间的交界处。

环形突出部分156的截面结构与槽124a、124b的形状相适应，该环形突出部分形成于外滚圈146的外圆周表面的上部并径向向外突出。环形突出部分156包括具有圆弧形截面且与顶端部分120相接触的第一结合部分158，该环形突出部分156还包括具有平面结构且与平台肩125相接触的第二结合部分160。外圆周面162位于环形突出部分156的较低部位且与侧面部分122a、122b为面-面接触。

在这种布置中，环形突出部分156的作用如下：即当外滚圈146沿外圈环112的轴向滚动时，第一结合部分158与顶端部分120相配合，第二结合部分160与平台肩125配合。因此，可保持外滚圈146的姿态，故外滚圈146基本与轴向平行。

枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136与内滚圈142的凹槽140之间相互作面-面接触。因此，枢轴颈128a(128b，128c)以O点为中心(见图26)沿箭头A所示的方向相对于内滚圈142转动，枢轴颈28a(28b，28c)也围绕其轴的转动中心沿球形面136在圆周方向(图中箭头B所示的方向)上转动。

此外，枢轴颈128a(128b，128c)和内滚圈142在垂直方向(箭头C所示的方向)上以整体方式相对于由外滚圈146支撑的滚针轴承144运动。

此外，枢轴颈128a(128b，128c)借助外滚圈146沿轨道118在外滚圈的轴向(图中箭头D所指)方向上滑动，外滚圈146的环形突出部分156与槽124a、124b相配合。

根据本发明的第十个实施例的等速万向节110的基本构造如上所述。下面将对其运行、功能和效果进行描述。

外圈环112的旋转力通过滚针轴承144和与导向槽118相接触的外滚圈的作用而传递到内滚圈142上。旋转力还通过球形面136传递到枢轴颈128a(128b，128c)上，球形面136与内滚圈142的凹槽140进行面-面接触。这样，与枢轴颈128a(128b，128c)相结合的第二轴113就被驱动旋转。

在这种布置中，当第二轴113相对于第一轴上的外圈环112倾斜一预定的角度时，枢轴颈128a(128b，128c)就围绕旋转中心点O在箭头A所指的方向上作滑动运动或枢轴颈128a(128b，128c)围绕其轴的旋转中心沿具有球形面的凹槽140在圆周方向(箭头B所指的方向)上作滑动运动，同时保持枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136与形成于内滚圈142上具有球形面的凹槽140之间的面-面接触的状态。

枢轴颈128a(128b，128c)也以与内滚圈142一体沿着枢轴颈128a(128b，128c)的轴向(图中箭头C所指的方向)移动，内滚圈142相对于由外滚圈146支持的滚针轴承144作滑动运动。

此外，枢轴颈128a(128b，128c)也在与枢轴颈128a(128b，128c)的轴基本垂直的方向上移动，即，枢轴颈128a(128b，128c)在沿导向槽118作滑动运动的外滚圈146的帮助下在导向槽118的径向方向上滑动。在这种布置中第一结合部分158与顶端部分120相配合，第二结合部分160与平台肩125相配合。因此，可保持外滚圈146的姿态，这样外滚圈146基本平行于外圈环112的轴向。

因此，通过保持外滚圈146的姿态而使外滚圈146基本与外圈环112轴向平行可减少外滚圈146的滑动摩擦及抑制由滑动摩擦所引起的摩擦。

外滚圈146在环形突出部分156和外圆周表面162的帮助下沿轨道118滑动，并且外滚圈146在位于外滚圈146和内滚圈142之间的滚针轴承144的帮助下在轨道118上滚动。因此，这样可减少摩擦系数。此外，外滚圈146通过环形突出部分156和外圆周表面162而与轨道118作面-面接触。这样就增大了接触面积，从而减少了表面接触压力。

因此，在不受第二轴113相对于外圈环112的倾斜角度的影响下第一轴的转动就平稳地传送到第二轴113上。

在第十个实施例中，球形面136布置在枢轴颈128a(128b，128c)的侧面上，该球形面相对于在内滚圈142上形成的且与球形面136相对应的凹槽140作滑动运动。此外，枢轴颈128a(128b，128c)和内滚圈142可沿枢轴颈128a(128b，128c)的轴向移动。因此，可减少滑动阻力且可减少所产生的推力。另外，枢轴颈128a(128b，128c)和内滚圈142的凹槽140之间进行面-面接触可减少表面接触压力，这样就可提高等速万向节110的耐久性。

下面将对根据本发明第十个实施例的等速万向节的装配方法进行描述。下面以将枢轴颈128a(128b，128c)安装入内滚圈142的孔150作为演示例。

具有基本为椭圆形的切口152的内滚圈142(见图31)的用途如下。也就是，如图36所示，枢轴颈128a(128b，128c)沿基本为椭圆形的切口152插入，同时使枢轴颈128a(128b，128c)相对于内滚圈142倾斜角度θ。这样就将内滚圈142安装到枢轴颈128a(128b，128c)上。在这种布置中，第二轴113在与图36的纸的平面相垂直的方向上延伸。

图35和图36中的符号说明如下。θ为装配角。R为枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136的半径。H为枢轴颈128a(128b，128c)的球形面的宽度。r为内滚圈142的切口152的短半径。h为内滚圈142的宽度。d为枢轴颈128a(128b，128c)的半径。枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136的投影长幅是在装配角为θ时得到的，图中用X表示。枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136的投影短幅是在装配角为θ时得到的，图中用Y表示。内滚圈142的切口152和枢轴颈128(128，128)的轴颈部分130之间的间隙用δ表示。

在该实施例中，枢轴颈128a(128b，128c)的球形面136的投影短幅Y小于2R(球形面的直径)(球形面136应保证在内滚圈142的宽度h之内)时的状况可用下表达式(1)表示：

$R-H\sin \mathrm{\θ}-\sqrt{R^2-H^2}\·\cos \mathrm{\θ}>0---\left(1\right)$

满足Y＜X的状况用下式(2)表示：

$\mathrm{\θ}-{\cos }^{-1}\frac{\sqrt{R^2-H^2}}{R}>0---\left(2\right)$

枢轴颈128a(128b，128c)不与内滚圈142相干涉的状况用表达式(3)表示：

枢轴颈128a(128b，128c)和内滚圈142的切口的形状应是设定成可满足上述表达式(1)至(3)。此处应设定装配角θ大于由枢轴颈128a(128b，128c)的轴和内滚圈142的轴所形成的角度。内滚圈142的轴根据在图36的纸的平面(该平面包括三个枢轴颈128a至128c的中心轴)上的等速万向节110的工作角度(由第一轴和第二轴形成的角度)来确定。

另一方面，带有强制安装环形元件135的柱形枢轴颈133a(133b，133c)按以下方式安装到内滚圈142a(见图37)上，内滚圈142a具有一对相对布置的切口152a和152b。在这种情况下，枢轴颈133a(133b，133c)的球形面136以一定状态沿着切口152a和152b安装入内滚圈142的凹槽140中，所述状态是指内滚圈142的上表面154与枢轴颈133a(133b，133c)的上表面基本垂直。枢轴颈133a(133b，133c)是倾斜的，这样可使枢轴颈133a(133b，133c)的轴与内滚圈142的上表面基本垂直。这样就将内滚圆142安装到枢轴颈133a(133b，133c)上。

图41中所示为另外一种替代方式，从星形毂126处延伸形成枢轴颈128a(128b，128c)，应使轴颈部分130可位于相对于环形星形毂126的中心部分的轴向偏斜的位置。

另外，根据本发明的第十一个实施例的等速万向节170如图42至图44中所示。与第十个实施例中的等速万向节110中相同的结构部件采用相同的参考符号来指示，此处不再作详细解释。

根据第十个实施例的等速万向节110与根据第十一个实施例的等速万向节170的不同之处在于前者包括以整体方式形成的外圈环112，而后者则包括由两个元件构成的外圈环172。

也就是说，如图44所示，根据第十一个实施例的外圈环172具有174a至174c三个延伸的部分，这三个延伸部分沿轴向延伸形成并围绕中心轴各自间隔120度。外圈环172包括主体176以形成处于相邻的延伸部分174a、174b和174c之间的轨道118，外圈环172还包括外装于延伸部件174a至174c上的缸体元件178。O形圈180用来阻止润滑油的泄漏，所述O形圈安装在主体176和缸体元件178之间的结合部位。

环形槽182在未显示的加强带的帮助下用于固定保护套(未显示)，环形槽182在缸体元件178的外圆周表面的一端形成。在该实施例中，缸体元件是通过将未显示的铁板经压力加工形成的。环形槽182也是同时经压力加工形成的。

因此，根据第十一个实施例的等速万向节170的优点如下。利用传统技术经机械加工形成的环形槽182的样式可在缸体元件178的压力加工的过程中同时形成。因此，这样可削减所需机加工步骤，从而提高了生产率。

其他的构造、功能和效果与根据第十个实施例的等速万向节的相同，此处不再进行详细描述。

利用三脚类型的等速万向节110和170对第十和第十一个实施例进行了描述，等速万向节110、170均具有三个枢轴颈128a至128c、133a至133c。但是本发明不仅限于此。本发明还适用于未显示的两个枢轴颈的等速万向节。

另外，根据本发明的第十二个实施例的等速万向节210如图45至图54中所示。与根据第十个实施例中的等速万向节110中相同的结构部件采用相同的参考符号来指示，此处不再作详细解释。

如图45所示，每个枢轴颈228a(228b，228c)包括：从环形星形毂126伸出的径向外伸的轴颈部分230，与轴颈部分230整体相连的端头部分232，该端头部分具有薄壁平坦结构。

如图49至图54所示，略向相邻枢轴颈228a(228b，228c)延伸的轴颈背部分233沿着星形毂126的圆周方向及每个枢轴颈228a(228b，228c)的颈部230的圆周方向的一侧整体形成。如图52所示，从端头部分232的一侧看去，在向着相邻枢轴颈228b的方向上轴颈背部233的截面形状是逐渐收缩的。如图54所示，从第二轴113的轴向上来看，具有截面形状的轴颈背部分233沿垂直的方向基本为线性并连续地延伸至端头部分232的较窄的部分235。

现在对比较枢轴颈270a(270b，270c)(参见图61至66)的形状和根据第十二个实施例的枢轴颈228a(228b，228c)的形状进行比较和研究。

在比较枢轴颈270a(270b，270c)中，从端头部分272的一侧看去，枢轴颈270a(270b，270c)的轴颈部分274的截面形状形成完整的圆。相反，在构成根据第十二个实施例的等速万向节210的枢轴颈228a(228b，228c)中，轴颈背部分233仅仅略向相邻枢轴颈228a(228b，228c)延伸来形成。从端头部分232的一侧看去，具有弯曲结构的截面形状是逐渐收缩的。

在比较枢轴颈270a(270b，270c)中，端头部分272的窄部276(见图66)较大，在第二轴113的轴向来看，该窄部272是线性对称的，端头部分272的轴就是对称轴。相反，在第十二个实施例中，轴颈部分230的直径与比较枢轴颈270a(270b，270c)中的轴颈部分的直径相比则较大，枢轴颈228a(228b，228c)是非对称的。

因此，在第十二个实施例中枢轴颈228a至228c的支撑截面面积可增大并可进一步提高枢轴颈228a至228c强度。此外，在第十二个实施例中，轴颈背部分233只是沿着星形毂226的圆周方向的一侧形成。因此，枢轴颈228a至228c的装配性能相对于内滚圈142来说不受限制。这样就可将枢轴颈228a至228c平顺地安装到内滚圈142上。此外，轴颈背部分233的截面形状为曲面形状，这样就可简化用来整体形成包括星形毂126的枢轴颈228a至228c而采用的未示出的模具的结构。

另外，根据变更实施例的枢轴颈280a至280c如图55至图60所示。根据变更实施例的枢轴颈280a至280c的不同在于：从端头部分232(见图58)的一侧看去，轴颈背部分233的截面形状是角形的。这种角形的截面形状的优点在于枢轴颈280a至280c的支撑截面面积可以做得更大。其他功能和效果与前面实施例相同，此处不再作详细描述。

Claims (10)

1.一种等速万向节，该等速万向节具有一个圆筒形外部元件，所述圆筒形外部元件与第一传动轴相连，在其内壁上具有多个以预定距离相互分离且沿轴向延伸的导向槽，所述等速万向节还具有一个与第二传动轴相连的内部元件，该内部元件插入到所述外部元件的开口的内部空间，所述等速万向节包括：

枢轴颈(28a至28c，128a至128c)，各枢轴颈均向所述导向槽(18，118)延伸且各枢轴颈均具有沿圆周方向的球形面(36，136)；

第一环形元件(42，42a，142)，所述第一环形元件均外配装于所述枢轴颈(28a至28c，128a至128c)上，其上均有具有球形面凹槽(40，140)，所述球形面形成于第一环形元件的内圆周面上与相应的所述枢轴颈的球形面(36，136)进行面—面接触；

第二环形元件(46，146)，所述第二环形元件均通过轴承元件(44，144)外配装于所述第一环形元件(42，42a，142)上，它们均可沿所述枢轴颈(28a至28c，128a至128c)的轴向相对于所述第一环形元件(42，42a，142)作相对移动，并且相对于所述导向槽(18，118)进一步移动。

2.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于，所述枢轴颈(28a至28c)与从环形星形毂(26)延伸的轴颈部分(30)及具有平坦上表面(32)的圆盘部分(34)整体地形成，所述枢轴颈(28a至28c)具有形成于外圆周面上的球形面(36)，该球形面与所述上表面(32)基本垂直。

3.根据权利要求1所述的等速万向节，它设有整体形成的柱状枢轴颈(56a至56c)及环形元件(58)，每个环形元件被强制地安装到所述枢轴颈(56a至56c)上，且每个环形元件均具有形成于外圆周表面的球形面(36)。

4.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于，该等速万向节包括一对形成于所述第一环形元件(42)的内圆周面上的位置相对的切口(52)，每个切口均为圆弧形结构，每个切口均延伸至具有球形面的凹槽(40)，并位于第一环形元件的上表面(54)和内圆周面之间的交界部分上。

5.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于，在所述第一环形元件(42a)的内圆周面上设置有非圆形切口(52a)，所述非圆形切口(52a)延伸至具有球形面的凹槽(40)上，并位于第一环形元件的上表面(54)和内圆周面之间的交界部分上，所述非圆形切口(52a)包括基本为椭圆形的结构。

6.根据权利要求5所述的等速万向节，其特征在于，所述非圆形切口(52a)和通过所述切口安装于第一环形元件(42a)的孔内的枢轴颈(28a至28c)应满足下列表达式(1)至(3)：

$R-H\sin \mathrm{\θ}-\sqrt{R^2-H^2}\·\cos \mathrm{\θ}>0------\left(1\right)$

$\mathrm{\θ}-{\cos }^{-1}\frac{\sqrt{R^2-H^2}}{R}>0-----\left(2\right)$

式中：θ为装配角，R为所述枢轴颈的球形面的半径，H为所述枢轴颈的球形面的宽度，r为第一环形元件的切口的短半径，h为第一环形元件的宽度。d为所述枢轴颈的半径，枢轴颈的球形面的投影长幅在装配角为θ时得到，图中用X表示，枢轴颈的球形面的投影短幅在装配角为θ时得到，图中用Y表示。

7.根据权利要求2所述的等速万向节，其特征在于，所述轴颈部分(30)位于与所述星形毂(2)的中心偏移的位置。

8.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于，所述轴承元件包括位于所述第二环形元件(46，146)的内圆周面上的多个滚针轴承(44，144)，所述第一环形元件(42，142)和所述第二环形元件(46，146)根据所述滚针轴承(44，144)的滑动沿着所述枢轴颈的轴向产生相对运动。

9.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于，所述轴承元件包括位于所述第一环形元件(72)的外圆周面上的多个滚针轴承(44)，所述第一环形元件(72)和所述第二环形元件(74)依所述滚针轴承的滑动沿着所述枢轴颈的轴向产生相对运动。

10.根据权利要求8所述的等速万向节，其特征在于，所述多个滚针轴承(44，144)由于嵌缝石作用而保持在所述第二环形元件(46，146)的内圆周面上。

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