CN117203441A - 车辆等速万向节的润滑脂密封结构和包括其的等速万向节 - Google Patents

车辆等速万向节的润滑脂密封结构和包括其的等速万向节 Download PDF

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Abstract

本润滑脂密封结构可以提供对填充在等速万向节的外圈和内圈之间的润滑脂进行密封的润滑脂密封并且包括：可被支撑为与外圈和内圈各自紧密接触的护罩；紧固于外圈以限制外圈在轴向方向上的运动并且能够在外圈的轴向方向上挤压护罩并且由此使护罩与外圈紧密接触的夹紧帽；以及能够被紧固于护罩以将护罩压在内圈的外周表面上的密封环。

Description

车辆等速万向节的润滑脂密封结构和包括其的等速万向节
技术领域
本发明涉及一种用于传递车辆的驱动力的等速万向节，更具体地涉及一种用于对等速万向节的润滑脂进行密封的润滑脂密封结构。
背景技术
等速万向节是传递旋转驱动力的装置，并且被用作为用于通过与车辆的驱动轴、传动轴等结合而传递旋转驱动力的装置。
诸如Rzeppa万向节的等速万向节包括外圈、内圈、设置在外圈和内圈之间的多个滚珠以及容纳这些滚珠的滚珠架。在这样的等速万向节中，外圈通常具有开口侧，并且滚珠、滚珠架和内圈穿过该开口侧插入。外圈和内圈之间的设置滚珠和滚珠架的空间填充有用于润滑的润滑脂。为了密封润滑脂，护罩通常附接于外圈和内圈二者。总体上，通过夹具使用压接方法将护罩固定于外圈和内圈二者。通常使用将护罩的一侧按压和固定在外圈的径向外表面上的夹具以及在内圈的径向外表面上执行同样操作的另一个夹具。护罩受到持续的形状变形和负载，因此需要出色的耐用性来保持润滑脂密封。由于护罩固定于外圈的径向外表面，因此旋转半径增大，产生护罩潜在地径向扩张的严重问题。
特别地，当等速万向节应用于传动轴时，其以诸如6000RPM和8000RPM之间的非常高的速度旋转，因此使用夹具通过传统上广泛使用的压接方法难以保持润滑脂密封。传动轴不仅在与通常在前轮或后轮中使用的驱动轴相比大约三倍的旋转速度下旋转，其还具有大的旋转半径，从而产生显著的径向扩张可能性。因此，当将传统的密封结构应用于传动轴中使用的等速万向节时，存在护罩损坏和润滑脂泄漏的问题。
<现有文献>
-美国专利第US8,313,107号(2012.11.20)
-美国专利第US9,494,199号(2016.11.15)
发明内容
技术目的
本发明的目的是提供一种用于等速万向节的润滑脂密封结构，其即使在应用于高速旋转并且具有大旋转半径的等速万向节时也能够有效地防止护罩损坏和润滑脂泄漏。
技术方案
根据本发明的实施方式的一种润滑脂密封结构提供对填充在等速万向节的外圈和内圈之间的润滑脂的密封并且包括：护罩，其被形成为被紧密地配合并支撑在外圈和内圈二者上；夹紧帽，其被构造为紧固于外圈以限制外圈的轴向方向上的运动并且在外圈的轴向方向上挤压护罩以确保护罩与外圈紧密配合；以及密封环，其被构造为紧固于护罩以将护罩压在内圈的外周表面上。
护罩可包括被构造为紧固于外圈的第一固定部、被构造为紧固于内圈的第二固定部以及连接第一固定部和第二固定部的连接部。第一固定部可通过夹紧帽在轴向方向上被支撑在外圈上，并且第二固定部可被构造为通过密封环在径向方向上被支撑在内圈上。
夹紧帽可包括：紧固部，其紧固于外圈以限制轴向方向上的运动；以及支撑部，其在径向上从紧固部的一端延伸以在轴向方向上挤压第一固定部。
夹紧帽还可包括运动限制部，其从紧固部的一端在径向上向内弯曲以限制轴向方向上的运动。
夹紧帽还可包括扩张限制部，其在轴向方向上从支撑部的内端部延伸并且被形成为定位在护罩的连接部的径向外侧。
护罩的连接部可包括在轴向方向上从第一固定部的径向内端部延伸的轴向延伸部以及连接轴向延伸部和第二固定部的具有波纹形状的波纹部，并且扩张限制部可被构造为围绕轴向延伸部的外侧。
扩张限制部可被构造为在外圈和内圈处于彼此没有成角度地移位的状态时与轴向延伸部的外表面间隔开。
扩张限制部可被构造为使得与轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向保持恒定。
扩张限制部可被构造为使得与轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向逐渐增大或减小。
根据本发明的实施方式的一种等速万向节包括：外圈，其形成多个外滚珠槽；内圈，其形成分别与外滚珠槽配对的多个内滚珠槽；多个滚珠，其分别定位在由配对的外滚珠槽和内滚珠槽形成的空间中；滚珠架，其容纳多个滚珠；以及润滑脂密封结构，其提供填充外圈和内圈之间的滚珠和滚珠架所在的空间的润滑脂。润滑脂密封结构包括：护罩，其被形成为被紧密地配合并支撑在外圈和内圈二者上；夹紧帽，其被构造为紧固于外圈以限制外圈在轴向方向上的运动并且在外圈的轴向方向上挤压护罩以确保护罩与外圈紧密配合；以及密封环，其被构造为紧固于护罩以将护罩压在内圈的外周表面上。
可在外圈的支撑第一固定部的支撑表面上形成槽，并且第一固定部可设置有插在槽中的密封突起。
可在内圈的支撑第二固定部的支撑表面上在与密封环对应的位置形成槽。
发明效果
根据本发明，由于通过附接于外圈的夹紧帽在外圈的轴向方向上对护罩加压以进行固定，因此可以使护罩的旋转半径最小化，并且可以防止护罩的过度扩张。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的具有润滑脂密封结构的等速万向节的正视图。
图2是根据本发明的实施方式的具有润滑脂密封结构的等速万向节的分解立体图。
图3是沿着图1的线III-III截取的剖视图。
图4是图3的一部分的放大视图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图给出本发明的实施方式的详细说明。
参照图1至图3，等速万向节10包括被构造为分别与分离的动力传动元件连接的外圈11和内圈13。滚珠15作为用于传递扭矩的介质并且以被容纳在滚珠架17的腔171中的状态而被放置在外圈11和内圈13之间。可以设置多个滚珠15，并且外圈11和内圈13可以各自具有配对形成容纳每个滚珠15的空间的外滚珠槽114和内滚珠槽133。外圈11和内圈13之间的旋转动力传动通过放置在由外滚珠槽114和内滚珠槽133形成的空间中的滚珠15进行。图2示例性示出了设置八个滚珠15的情况，但是滚珠15的数量不限于此并且可以变化，例如六个、十个等。
外圈11可以包括在内表面上形成外滚珠槽114的动力传动部111、被构造为与动力传动轴(未被示出)连接的连接部113以及连接动力传动部111和连接部113的连接部112。外圈11可以形成沿着轴向方向X1延伸的穿透动力传动部111、连接部112和连接部113的通孔118。内圈13可以包括在外表面上形成内滚珠槽133的动力传动部131以及在轴向方向X2上从动力传动部131延伸的轴部132。内圈13可以形成沿着轴向方向X2延伸的穿透动力传动部131和轴部132的通孔138。例如，当根据本发明的实施方式的等速万向节安装在差速齿轮与传动轴之间时，内圈13可以经由花键耦合与插在通孔138中的差速齿轮的输出轴耦合，并且外圈11的连接部113可以经由焊接与传动轴的中空轴耦合。
外圈11和内圈13可以被构造为在彼此成角度地移位的同时旋转以进行动力传动。在图3中，外圈11和内圈13的纵向轴线X1和X2被表示为处于它们是同轴的没有成角度地移位的状态。在成角度地移位的状态下，外圈11和内圈13的相对位置改变，使得两条纵向轴线X1和X2不会彼此平行地对准。根据本发明的实施方式的等速万向节被设计为允许外圈11和内圈13在预定角度范围内成角度地位移的同时旋转。
虽然未在图中示出，但是润滑脂填充在滚珠15和滚珠架17所在的空间中以进行润滑。参照图2和图3，为了防止润滑脂通过外圈11的通孔118和内圈13的通孔138泄漏，能够阻挡这些通孔118、138的润滑脂保持器25和27能够分别与外圈11和内圈13耦合。
润滑脂密封结构20在外圈11和内圈13之间提供润滑脂密封。润滑脂密封结构20可以包括护罩19、夹紧帽21和密封环23。护罩19与外圈11和内圈13二者紧密配合，以防止填充滚珠15和滚珠架17所在的空间的润滑脂通过外圈11与内圈13之间的空间泄漏。护罩19可以通过被夹紧帽21挤压而与外圈11紧密配合并且可以通过被密封环23挤压而与内圈13紧密配合。
护罩19可以包括用于紧固于外圈11的第一固定部191、用于紧固于内圈13的第二固定部194以及连结第一固定部191和第二固定部194的连接部192和193。护罩19可以由诸如橡胶的能够弹性变形的材料制成。连接部192和193可以被构造为允许在成角度地位移的状态下在操作期间形状变形。第一固定部191可以被构造为与设置在外圈11的轴向端部X1处的轴向支撑表面116紧密配合，并且第二固定部194可以被构造为与设置在内圈13的径向外表面上的径向支撑表面134紧密配合。
在本发明的一个实施方式中，如图3和图4所示，第一固定部191可以大致垂直于外圈11的轴向方向X1延伸，第二固定部194可以大致平行于内圈13的轴向方向X2延伸。在本发明的实施方式中，如图3和图4所示，连接部可以包括两个部分，即，从第一固定部191的内端部大致平行于内圈13的轴向方向X2延伸的轴向延伸部192以及用于将轴向延伸部192的一端连接到第二固定部194的具有波纹形状的波纹部193。波纹部193可以具有相对于径向方向以锯齿形延伸的波纹形状，从而允许在轴向方向X2和径向方向(图4中的竖直方向)上容易地移位。
夹紧帽21被构造为固定于外圈11，并且在轴向方向X1上对要被牢固地固定于轴向支撑表面116的第一固定部191加压。更详细地，参照图4，夹紧帽21包括附接至外圈11的动力传动部111的紧固部(即，轴向延伸部211)以及从轴向延伸部221的一端径向向内延伸以在轴向方向X1上压紧和夹紧第一固定部191的支撑部212。轴向延伸部211具有中空柱状形状并且可以与动力传动部111压配合。在这方面，运动限制部214通过砸边而变形，以被外圈11的卡爪219卡住，从而提供轴向方向X1上的紧固力。例如，运动限制部214可以在图4的虚线圆圈内所示的平行于轴向延伸部211延伸的状态下与外圈11压配合，并且在压配合之后其可以通过砸边而如图4所示那样变形，以被紧固于外圈11的卡爪219。在这方面，为了使运动限制部214的变形更容易，可以在运动限制部214的外表面上设置斜面215。
如图3和图4所示，随着夹紧帽21在轴向方向X2上受到轴向延伸部211和运动限制部214约束的同时被固定于外圈11，支撑部212在轴向方向X1上对第一固定部191加压。结果，护罩19的第一固定部191在被在轴向方向X1上加压的状态下紧密地附着于动力传动部111的轴向支撑表面116。由于护罩19的第一固定部191固定于外圈11的轴向支撑表面116而不是外圈11的径向外周部，因此可以减小旋转半径。
同时，为了增强第一固定部191和轴向支撑表面116之间的密封特性，可以在轴向支撑表面116上形成槽115，并且第一固定部191可以设置有插在槽115中的密封突起195。槽115和密封突起195可以具有沿着外圈11的动力传动部111的圆周方向延伸的环形。
护罩19的第二固定部194可以定位在第一固定部191的径向内侧并且在轴向上隔开一定距离。通过用密封环23挤压第二固定部194的径向外表面，可以将第二固定部194压紧并且紧密地附着于内圈13的径向支撑表面134。在这方面，为了增强第二固定部194和径向支撑表面134之间的密封特性，可以在与密封环23的位置对应的位置处形成槽135，并且第二固定部194的一部分可以被构造为由于其在被按压时的形状变形而插在槽135中。
同时，根据本发明的实施方式，设置扩张限制部213以限制轴向延伸部192在径向方向(图4中的竖直方向)上的扩张，从而限制护罩19的径向扩张。如图4所示，扩张限制部213可以从支撑部212的径向内端部大致平行于轴向方向X1延伸。扩张限制部213可以具有在与轴向延伸部192的外周部在径向上向外分开的同时在轴向方向X1上延伸的中空柱状形状。通过扩张限制部213来限制护罩19的径向扩张，可以防止护罩19过度扩张，并且可以使护罩19上的应力最小化，从而提高其耐用性。此外，扩张限制部213还可以用于保护护罩19的径向外表面免受外部污染物或冲击的影响。夹紧帽21的扩张限制部213与护罩19的轴向延伸部192之间的距离可以具有适当的大小，并且它们之间的间隙可以沿着轴向方向保持一致或者可以被构造为增大或减小。
尽管上面已经描述了本发明的实施方式，但是本发明的权利范围不限于此，其还包括本发明所属技术领域的技术人员容易做出的并且被视为其等同物的所有的修改和变型。
工业适用性
本发明涉及一种可用于车辆驱动机构的等速万向节，因此具有工业适用性。

Claims (20)

1.一种对填充在等速万向节的外圈和内圈之间的润滑脂进行密封的润滑脂密封结构，其包括：
护罩，其被形成为被紧密地配合并支撑在所述外圈和所述内圈二者上；
夹紧帽，其被构造为紧固于所述外圈以限制所述外圈的轴向方向上的运动并且在所述外圈的轴向方向上挤压所述护罩以确保所述护罩与所述外圈紧密配合；以及
密封环，其被构造为紧固于所述护罩以将所述护罩压在所述内圈的外周表面上。
2.根据权利要求1所述的润滑脂密封结构，其中，所述护罩包括被构造为紧固于所述外圈的第一固定部、被构造为紧固于所述内圈的第二固定部以及连接所述第一固定部和所述第二固定部的连接部，
其中所述第一固定部通过所述夹紧帽在轴向方向上被支撑在所述外圈上，并且
其中所述第二固定部被构造为通过所述密封环在径向方向上被支撑在所述内圈上。
3.根据权利要求2所述的润滑脂密封结构，其中，所述夹紧帽包括：紧固部，其紧固于所述外圈以限制轴向方向上的运动；以及支撑部，其在径向上从所述紧固部的一端延伸以在轴向方向上挤压所述第一固定部。
4.根据权利要求3所述的润滑脂密封结构，其中，所述夹紧帽还包括运动限制部，其从所述紧固部的一端在径向上向内弯曲以限制轴向方向上的运动。
5.根据权利要求3所述的润滑脂密封结构，其中，所述夹紧帽还包括扩张限制部，其在轴向方向上从所述支撑部的内端部延伸并且被形成为定位在所述护罩的所述连接部的径向外侧。
6.根据权利要求5所述的润滑脂密封结构，其中，所述护罩的所述连接部包括在轴向方向上从所述第一固定部的径向内端部延伸的轴向延伸部以及连接所述轴向延伸部和所述第二固定部的具有波纹形状的波纹部，并且所述扩张限制部被构造为围绕所述轴向延伸部的外侧。
7.根据权利要求6所述的润滑脂密封结构，其中，所述扩张限制部被构造为在所述外圈和所述内圈处于彼此没有成角度地移位的状态时与所述轴向延伸部的外表面间隔开。
8.根据权利要求7所述的润滑脂密封结构，其中，所述扩张限制部被构造为使得与所述轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向保持恒定。
9.根据权利要求7所述的润滑脂密封结构，其中，所述扩张限制部被构造为使得与所述轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向逐渐增大或减小。
10.一种等速万向节，其包括：
外圈，其形成多个外滚珠槽；
内圈，其形成分别与所述外滚珠槽配对的多个内滚珠槽；
多个滚珠，其分别定位在由配对的所述外滚珠槽和所述内滚珠槽形成的空间中；
滚珠架，其容纳多个所述滚珠；以及
润滑脂密封结构，其提供填充所述外圈和所述内圈之间的所述滚珠和所述滚珠架所在的空间的润滑脂，
其中所述润滑脂密封结构包括：
护罩，其被形成为被紧密地配合并支撑在所述外圈和所述内圈二者上；
夹紧帽，其被构造为紧固于所述外圈以限制所述外圈在轴向方向上的运动并且在所述外圈的轴向方向上挤压所述护罩以确保所述护罩与所述外圈紧密配合；以及
密封环，其被构造为紧固于所述护罩以将所述护罩压在所述内圈的外周表面上。
11.根据权利要求10所述的等速万向节，其中，所述护罩包括被构造为紧固于所述外圈的第一固定部、被构造为紧固于所述内圈的第二固定部以及连接所述第一固定部和所述第二固定部的连接部，
其中所述第一固定部通过所述夹紧帽在轴向方向上被支撑在所述外圈上，并且
其中所述第二固定部被构造为通过所述密封环在径向方向上被支撑在所述内圈上。
12.根据权利要求11所述的等速万向节，其中，所述夹紧帽包括：紧固部，其紧固于所述外圈以限制轴向方向上的运动；以及支撑部，其在径向上从所述紧固部的一端延伸以在轴向方向上挤压所述第一固定部。
13.根据权利要求12所述的等速万向节，其中，所述夹紧帽还包括运动限制部，其从所述紧固部的一端在径向上向内弯曲以限制轴向方向上的运动。
14.根据权利要求12所述的等速万向节，其中，所述夹紧帽还包括扩张限制部，其在轴向方向上从所述支撑部的内端部延伸并且被形成为定位在所述护罩的所述连接部的径向外侧。
15.根据权利要求14所述的等速万向节，其中，所述护罩的所述连接部包括在轴向方向上从所述第一固定部的径向内端部延伸的轴向延伸部以及连接所述轴向延伸部和所述第二固定部的具有波纹形状的波纹部，并且所述扩张限制部被构造为围绕所述轴向延伸部的外侧。
16.根据权利要求15所述的等速万向节，其中，所述扩张限制部被构造为在所述外圈和所述内圈处于彼此没有成角度地移位的状态时与所述轴向延伸部的外表面间隔开。
17.根据权利要求16所述的等速万向节，其中，所述扩张限制部被构造为使得与所述轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向保持恒定。
18.根据权利要求16所述的等速万向节，其中，所述扩张限制部被构造为使得与所述轴向延伸部的外表面分开的距离沿着轴向方向逐渐增大或减小。
19.根据权利要求11所述的等速万向节，其中，在所述外圈的支撑所述第一固定部的支撑表面上形成有槽，并且所述第一固定部设置有插在所述槽中的密封突起。
20.根据权利要求11所述的等速万向节，其中，在所述内圈的支撑所述第二固定部的支撑表面上在与所述密封环对应的位置形成有槽。
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