CN1366149A - 等速万向接头 - Google Patents

Abstract

通过切掉十字头28a(28b,28c)的不加力矩的球面(35)的一部分在十字头28a(28b,28c)上形成各种切口面,切口面例如包括一对相对的平面部分(36a,36b),孔(56a,56b),凹口或宽平面(62a,62b),和曲面部分(58a,58b)。

Description

等速万向接头

发明背景

发明领域

本发明关于一种用于连接作为一个传动轴的第一轴和作为另一传动轴的第二轴的、如汽车的驱动力传动部分中的等速万向接头。

相关技术的描述

在汽车上通常采用等速万向接头，等速万向接头安置在汽车的驱动力传输部分中，用以连接作为一个传动轴的第一轴和作为另一传动轴的第二轴，从而将转动力使到相应的轴上。

本申请人推荐美国专利申请No.09/4564488和09/984898中的等速万向接头及其组装方法。采用这种等速万向接头，通过减小在一个传动轴倾斜和十字头沿导向架移动时产生的滑动阻力来增大推进性能和延长使用寿命。本发明是参照上述建议而作出的。

发明概述

本发明的总的目的是提供一种等速万向接头，它们使十字头和环形构件很容易地组装在一起。十字头沿其圆周方向具有球面，该球面分段切成各种形状。环形构件具有球形凹口，该凹口的内周向表面与该球面相对应。

本发明的主要目的在于提供一种等速万向接头，它可不顾及组装件的方向均可组装十字头和环形件。

本发明的另一目的在于提供一种等速万向接头，它在十字头球面和环形构件的球形凹口之间的滑动面上具有改进的润滑性能。

从下面参照附图对作为本发明的示例性的优选实施例的描述，可以更加清楚本发明的上述和其它目的、特征和优点。

附图概述

图1是表示在基本垂直于本发明的第一实施例的等速万向接头的轴的等速万向接头的垂直剖视图；

图2是表示沿图1的II-II线的等速万向接头的垂直剖视图；

图3是表示图1的等速万向接头的部分省略的放大的垂直剖视图；

图4是一个放大的透视图，它表示包括图1中的等速万向接头的星形块部分的多个十字头；

图5是一个透视图，它表示装到图4的十字头上的内辊；

图6是表示图5所示内辊的平面视图；

图7是沿图6中VII-VII线的垂直剖视图；

图8是沿图6中VIII-VIII线的垂直剖视图；

图9是部分切除的表示将装到十字头上的内构件的分解透视图；

图10说明了将内辊装到十字头上的尺寸条件；

图11是一个放大的透视图，它表示第一个修改后的实施例的十字头上的切口表面；

图12是放大的透视图，它示出第二修改后的实施例的十字头的切口表面；

图13是放大的透视图，它示出将装到图12的十字头上的内辊；

图14是放大的透视图，它表示第三个修改后的实施例的十字头的切口表面；

图15是表示一个等速万向接头的、在基本垂直于本发明第二个实施例的等速万向接头轴的方向上的垂直剖视图；

图16是表示沿图15的XVI-XVI线的等速万向接头的垂直剖视图；

图17是表示图15的等速万向接头的部分省略的放大的垂直剖视图；

图18是一个放大的透视图，它示出包括图15的等速万向接头的星形块部分的多个十字头；

图19是一个放大的透视图，它示出将装到图18的十字头上的内辊；

图20是表示图19的内辊的平面视图；

图21是沿图20的XXI-XXI线的垂直剖视图；

图22是部分省略的透视图，它示出图19中的内辊装到十字头上的状态；

图23是放大的透视图，它表示第四个修改后的实施例的十字头的切口表面；和

图24是放大的透视图，它表示将装到图23的十字头上的内辊环。

优选实施例的描述

按照本发明，可能呈各种形状的切口表面由部分切除每个十字头的球面形成。正如下面描述的，切口表面形成在十字头，在这一部分不施加力矩。国际专利申请No.WO90/07067和日本已公开专利No.7-103251公开了在十字头外球面上的平面切口。

按照国际专利申请No.WO90/07067和日本公开专利No.7-103251，当环形辊子装到具有球面的十字头上时，辊子在受压弹性变形的状态下装到球形十字头上。然而，按照本发明，在将球形十字头装到内辊的球形面上时，内辊没有弹性变形。因此该安装工作就可很容易地进行。

另外，在日本公开专利No.7-103251中，一个平坦的表面部分形成在施加有十字头力矩的球面部分上。与此相反，按照本发明，一个平坦的表面部分或类似构形形成在不作用上十字头力矩的球面部分上。

从下面的详细描述可以看出，本发明的技术构思在布置、功能和效果上均完全不同于国际专利申请No.WO90/07067和日本公开专利No.7-103251。下面将描述本发明的等速万向接头的优选实施例。

参见图1和2，参照数字10表示本发明第一实施例中的等速万向接头。

该等速万向接头10包括：一个圆柱形外盖(外部构件)14，它具有一个开孔并整体地连到作为一个传动轴的第一轴12的一端上(如图2所示，部分省略)；一个内部构件18，它固定到作为另一传动轴的第二轴16的一端上，并可接纳在外盖14的开孔中。

正如图1所示，在外盖14的内壁表面上，形成三个导槽20a～20c，这些导槽在轴向延伸并绕轴心相互相隔约120°。正如图3所示，每个导槽20a～20c包括一个顶部22，形成在顶部22相对侧上的侧面部分24a，24b。顶部22具有沿外盖14外周面弯曲的凹口，每个侧面部分24a、24b的剖面呈弧形。

正如图1所示，一个环形星形块部分26从外部装到第二轴16上，在星形块部分26的外周面上整体形成了三个十字头28a～28c，它们分别朝导槽20a～20c延伸并绕轴心相隔约120°。

正如图3所示，每个十字头28a～28c包括从环形星形块部分26径向向外延伸的颈部30，和与颈部30整体形成的头部32。

在头部32的外表面上设有第一弯曲面33，曲面33具有从外盖4(见图3)的轴向看过去呈预定曲率的弧形，在基本垂直于外盖14(见图2)的轴的方向看呈直线形。该第一弯曲面33的形状不限制在从基本垂直于外盖14的轴的方向看所呈的直线形状，它还可以是从基本垂直于外盖14的轴线的方向看上去呈具有预定曲率的弧形。

第二个弯曲面34类似于上述第一个弯曲面33，形成在头部32的下表面上。该第二个弯曲面34延续到颈部30上。头部32还具有球面35，该球面位于第一弯曲面33和第二弯曲面34之间的外周向表面上，在第一弯曲面33和球面35之间的边界部分以及第二弯曲面34和球面35之间的边界部分上可具有弧形过渡的图中未示的倾斜部分。

正如图4所示，一对基本为圆形的平坦的表面部分36a、36b形成在球面35的方向相反的部分上，没有力矩加在第一弯曲面33和第二弯曲面34之间的该平坦表面部分上。十字头28a～28c在星形块部分26的周向转动。因此，在星形块部分26的周向的十字头28a～28c球面35的其它部分上加有力矩。

正如图3所示，内辊(环形构件)40和外辊44安置在十字头28a～28c和侧面部分24a、24b之间，内辊40是一个环形件，它具有在整个内周面上与十字头28a～28c的球面35相对应的球形凹口38。外辊44从外部装到内辊40上，在它之间夹有多个针形轴承42。外辊44的外周面具有与导槽20a～20c的侧面部分24a，24b相对应的弧形剖面。外辊44的外周面和导槽20a～20c的侧面部分24a，24b相互呈面与面的接触。

外辊44的外周面和导槽20a、20b的侧面部分的剖面形状不局限于弧形，这些构件的每一个均可具有线形剖面。

多个针形轴承42可转动地装到外辊44的内环形凹口46中，它们可用楔形畸变效应来进行安装成使它们不会与凹口46配合。

正如图5～8所示，内辊40在上表面部分50和内壁之间的边界处具有基本为椭圆形的切口52，这样十字头28a(28b，28c)易于装入内辊40的凹口48中。

在这种布置中，十字头28a～28c的球面35和内辊40的凹口38呈相互面对面的接触，因此，正如图3所示，十字头28a～28c可在箭头A的方向绕点O相对于内辊40转动。另外，十字头28a～28c可在周向(箭头B的方向)沿球面绕十字头28a～28c的轴转动。十字头28a～28c和内辊40可在垂直方向(箭头C的方向)与由外辊44支撑的针形轴承42一起移动。

上面已描述了本发明第一个实施例的等速万向接头的结构情况，下面将说明它的操作、功能和效果情况。

当作为一个传动轴的第一轴转动时，转动力通过外盖传到内部构件18。第二轴16借助于十字头28a～28c在预定的方向上转动。

亦即外盖4的转动力通过针状轴承42和与导槽20a～20c接触的外辊44传到内辊40，再通过与内辊40的凹口38面对面接触的球面35传到十字头28a～28c，由此来转动与十字头28a～28c贴合的第二轴16。

在这种布置中，当第二轴16相对于具有第一轴12的外盖14以预定角度倾斜时，十字头28a～28c在图3所示的箭头A的方向上绕O点滑动，或者沿球形凹口38(箭头B的方向)绕十字头28a～28c的轴在周向滑动。此时十字头28a～28c的球面35保持与内辊40的球形凹口38呈面与面的接触。

十字头28a～28c可在其轴向(箭头C的方向)与内辊40一起移动，内辊40相对于由外辊44支撑的针形轴承42滑动。

十字头28a～28c可在基本垂直于十字头28a～28c的轴的方向、即导槽20a～20c(见图2)的纵向(箭头D的方向)借助于外辊44沿导槽20a～20c的滑动来移动。

如上所述，第一轴12的转动力无论第二轴16相对于外盖14的倾角有多大，均可顺利地传到第二轴16上。

下面将描述组装该第一实施例的等速万向接头的方法。作为一个例子，十字头28a～28c装到内辊40的孔48中。

正如图10所示，十字头28a(28b，28c)相对于内辊40倾斜θ角，内辊具有基本为椭圆形的切口52，十字头28a(28b，28c)沿基本为椭圆形的切口52插入，由此将内辊40装到十字头28a～28c上，在此情况下，第二轴16在基本垂直于图10的纸平面的方向上延伸。

在第一个实施例中，通过切掉部分十字头28a(28b，28c)的球面35形成了一对基本为圆形的平坦的表面部分36a，36b，没有力矩加到该对表面部分上。因此，十字头28a(28b，28c)球面35的凸起的长的宽度X将缩短与该切口相对应的量，内辊40可很容易地装入十字头28a(28b，28c)。因此就能简化将内辊40装到十字头28a(28b，28c)上的工作，并能改进组装性能。

形成在十字头28a(28b，28c)外周面上的平坦的表面部分36a，36b起到一个润滑油槽的作用。因此就能改进润滑性能、转动驱动力的传输性能和延长寿命。

在图10中，θ代表组装角，R表示十字头28a(28b，28c)的球面35的半径，H表示十字头28a(28b，28c)的一半的球面宽度，r表示内辊40的切口52的短半径，h表示内辊40的一半宽度，d表示十字头28a(28b，28c)的颈部30的半径，X表示当组装角为θ时十字头28a(28b，28c)球面35的凸起的长的宽度，Y表示当组装角为θ时十字头28a(28b，28c)的球面35的凸起的短的宽度，δ表示内辊40的切口52和十字头28a(28b，28c)的颈部30之间的间隙。

在这种布置中，在十字头28a(28b，28c)的球面35的凸起的短宽度Y小于2R(球面35的直径)、即球面35落入内辊40的一半宽度h之内的条件，由下式(1)表示：

                      R-r＞0    (1)

在满足Y＜X的条件下，该条件由下式(2)表示： $\mathrm{\θ}-\mathrm{Si}{n}^{-1}\frac{H}{R}>0---\left(2\right)$ 在十字头28a(28b、28c)和内辊40没有碰上的条件下，该条件由下式(3)表示： $\sqrt{r^2+h^2}\·\sin ({\tan }^{-1}\frac{h}{r}-\mathrm{\θ})-d>0---\left(3\right)$

十字头28a(28b、28c)和内辊40的切口52的形状设计成能满足表达式(1)、(2)和(3)。此时假设组装能大于由内辊40的轴线和十字头28a(28b、28c)的轴线确定的角，该轴线是根据图10的纸平面上(包括三个十字头28a～28c的中心轴线)的等速万向接头10的操作角(由第一轴12和第二轴16确定的角)确定的。

当满足表达式(1)、(2)和(3)时，可以进行组装操作，而无需将十字头28a(28b、28c)用力插入到内辊40的切口52内应满足下式(4)： $r-H\sin \mathrm{\θ}+\sqrt{R^2-H^2}\·\cos \mathrm{\θ}>0---\left(4\right)$

另外，当满足表达式(1)、(2)和(3)时，组装操作时，却需要用力将十字头28a(28b、28c)插入内辊40的切口52中，应满足下列不等式(5)： $r-H\sin \mathrm{\θ}+\sqrt{R^2-H^2}\·\cos \mathrm{\θ}\≤0---\left(5\right)$

如果切口52的尺寸落入等速万向接头的两倍操作角的范围之内，就能改进转动驱动性能和延长寿命。如果切口52的尺寸不小于两倍的操作角，就能改进锻造性能。

图11～14表示形成在十字头28a(28b、28c)球面35部分上第一到第三个修改后的切口表面实施例，没有力矩加到该切口表面上。

正如图11所示，在第一修改后的实施例中，在两头形成一对孔56a、56b以代替平坦的表面部分36a、36b，每个孔的剖面大致为圆形。该对孔56a、56b最好不相互联通。

正如图12所示，在第二修改的实施例中，一对曲面部分58a、58b相对地形成在部分球面35中，每个曲面在周向延伸预定的长度。每个曲面部分58a、58b的中部较宽，沿其周向的端部逐渐变窄。在这种布置中，正如图13所示，最好在内辊40的内周向表面上形成与十字头28a(28b、28c)的曲面部分58a、58b相对应的曲面部分60a，60b。

在如上所述的第一和第二修改的实施例中，在十字头28a～28c的球面和内辊40之间接触面积增大，因此稳定了转动驱动力的传输性能，并能延长使用寿命。

另外，如图14所示，在第三个修改的实施例中，在球面35相对的部分上形成了较宽的平坦表面62a、62b。由于具有该对较宽的平坦的表面62a，62b，就能在锻造加工时制成球面部分64a，64b的金属块时改进的流动性。

第一到第三修改的实施例的切口表面的其它功能和效果与上述第一实施例相同，这里就不作详细描述了。

下面，在图15～17中示出本发明的第二个实施例的等速万向接头110，与第一个实施例相同的构件用同样的参数数字表示，并省略了对它们的描述。

这里也不再描述与图10所示的第一个实施例的等速万向接头10的组装方法相同的第二个实施例的等速万向接头110的特征。下面将详细描述不同的功能和效果。

在该等速万向接头110中，第二曲面34的弯曲半径不同于第一曲面33，该第二曲面延续在每个十字头28a(28b、28c)的头部32的下方。另外，头部32具有一个球面35(如果必要，可分为一对球面(35a，35b)，该球面形成在第一曲面33和第二曲面34(见图17和18)之间的外周向表面上。

正如图18所示，通过切掉头部32侧面上的环面35的一部分，在头部相对地形成略带周向弯曲的一对切口面136a，136b，它们在头部32的第一曲面33和第二曲面34之间，没有力矩加到该切口面上。每个切口面136a，136b具有中部较宽的部分，沿周向上朝其端部逐渐变窄。因此，头部32的周向侧面包括一对相对的切口面136a，136b，它们中的每一个均通过切掉周向的预定长度而形成，该对相互分开的球面35a，35b延续到切口面136a，136b上。

切口面136a，136b不限于曲面，它们可为图中未示出的平面。另外切口面136a，136b可以是包括曲面和平面的复合面。

正如图19～21所示，内辊140具有一个圆形的开口152(整圆形)，它形成在上表面部分150和内壁面之间，从而使十字头28a(28b、28c)可以很容易地组装到内辊140的孔148中。当开口152的形状是整圆形时，如下面所述，十字头28a(28b、28c)可在任何周向上装在内环140的孔148中。无需顾及组装方向均可进行组装。

上面已描述了本发明第二个实施例的等速万向接头的结构，下面将描述该等速万向接头110的组装方法。例如将十字头28a(28b、28c)装入内辊140的孔148中。

正如图22所示，十字头28a(28b、28c)在内辊140的整圆开口152周向的任何方向上插入，十字头28a(28b、28c)此时相对于内辊140的倾角为θ，由此将内辊140装到十字头28a(28b、28c)上。

在该等速万向接头110中，通过切掉不承受力矩的十字头28a(28b、28c)的球面35的一部分，来形成一对相对的切口面136a，136b。因此，十字头28a(28b、28c)的球面35凸起的长的宽度X的长度可以根据切口缩小一定的量。这样内辊140就可很容易地装到十字头28a(28b、28c)上。

例如，如果内辊140的开孔152的形状基本为一椭圆形，组装操作的方向仅限于长轴方向。相反，在如图22所示的等速万向接头中，十字头28a(28b、28c)可沿一对切口面136a，136b插入内辊140的凹口138中。因此，内辊140可很容易地装到十字头28a(28b、28c)上，组装方向不受限制。

换言之，当内辊140的开口152的形状为整圆形时，十字头28a(28b、28c)可在相对于内辊140的孔148的任何周向方向上进行组装，因此不管组装方向如何均可进行组装操作。

结果，就可简化将内辊140装到十字头28a(28b、28c)上的组装工作。另外不必考虑十字头28a(28b、28c)相对于内辊140的组装方向，因此能改进组装性能。

形成在十字头28a(28b、28c)的外周面上的切口面136a，136b起到一个油槽的作用，润滑油装到十字头28a(28b、28c)和内辊140的凹口138之间的间隙中。因此就能改进润滑性能，转动力传输性能和延长使用寿命。

下面，图23示出第四个修改后的实施例的十字头160a(160b，160c)。

第四个修改后的实施例的十字头160a～160c包括基本为盘形的头部164，其顶部为平坦的表面162。通过切掉球面166形成的一对相对的切口面168a、168b和一对相对的球面166设在基本为盘状的头部164的带状外周向面上。

带状切口面168a，168b的中部附近较宽。但切口面168a，168b的形状不限于此。切口面168a，168b可以是一个平面或包括平面和曲面的复合面。图24表示将装到图23的十字头160a～160c上的内辊140a。

在该第四个修改的实施例中，具有顶部为平面162的十字头160a～160c的头部164基本为盘形。因此减小了十字头160a～160c的头部164的体积。在以锻造加工来形成十字头160a～160c时就可减小载荷(压力)，因此可改进锻造性能。这里省略了对与图18所示的十字头28a～28c的相同的其它功能和效果的描述。

在已参照优选实施例专门描述了本发明时，应该看到，本专业技术人员可在不超出所附权利要求的精神和范围的情况作出多种变化和修改。

Claims (12)

1.一种等速万向接头，包括：

一个连到一根传动轴上的圆筒形外部构件，上述外部构件具有按预定间隔距离相互分开的导槽(20a～20c)，该导槽从上述外部构件的内周向面轴向上延伸；

一个连到另一根传动轴上的内部构件(18)，上述内部构件(18)插入上述外部构件的开口中，上述内部构件(18)包括十字头(28a～28c)和环形件，每个十字头具有球面(35)，每个环形件具有一个宜接纳上述球面(35)的球形凹口(38)；

其中，在上述十字头(28a～28c)的不加力矩的上述球面(35)部分上形成一个切口面。

2.如权利要求1的等速万向接头，其中上述切口面包括一个平面。

3.如权利要求2的等速万向接头，其中上述切口面包括一对相对的平面(36a，36b)。

4.如权利要求1的等速万向接头，其中上述切口面包括一个凹口或一个孔。

5.如权利要求4的等速万向接头，其中上述切口面包括一对相对的孔(56a，56b)。

6.如权利要求1的等速万向接头，其中上述切口面包括形成在上述十字头(28a～28c)的周向上的分开上述球面(35)的平面。

7.如权利要求6的等速万向接头，其中上述切口面包括一对相对的平面(62a，62b)。

8.如权利要求1的等速万向接头，其中上述切口面包括一个形成在十字头(28a～28c)的周向上的曲面。

9.如权利要求8的等速万向接头，其中上述切口面包括一对相对的曲面(58a，58b)。

10.如权利要求9的等速万向接头，其中上述曲面(58a，58b)的宽度从中部朝上述周向上的上述曲面(58a，58b)的两端逐渐减小。

11.一种等速万向接头，包括：

一个连到一个传动轴上的外部构件，上述外部构件具有按预定间隔距离相互分开的导槽(20a～20c)，上述导槽从上述外部构件的内周向面沿轴向延伸；和

一个连到另一个传动轴上的内部构件(18)，上述内部构件(18)插入上述外部构件的开孔中，上述内部构件(18)包括十字头(160a～160c)和环形件，每个十字头具有球面(35)，每个环形件具有宜接纳上述球面(136a，136b)的球形凹口(138)，

其中一对切口面(136a，136b)中的每一个包括至少一个平面、一个曲面或平面和曲面的复合面，上述切口面形成在不加力矩的十字头(28a～28c)的球面(35)的相对的部分上，和

其中上述球形凹口(138)形成在上述环形构件的整圆形开孔(152)中。

12.一种等速万向接头包括：

一个连到一根传动轴上的圆筒形的外部构件，上述外部构件具有按预定间隔距离相互分开的导槽(20a～20c)，上述导槽从上述外部构件的内周向面轴向延伸；和

一个连到另一根传动轴上的内部构件(18)，上述内部构件(18)插入上述外部构件的开孔，上述内部构件(18)包括十字头(28a～28c)和环形件，每个十字头具有球面(35)，每个环形件具有宜接纳上述球面(35)的球形凹口(38)，

其中，通过切掉上述十字头(160a～160c)的球面(166)的一部分形成基本为盘形的头部(164)，

其中一对切口面(168a，168b)的每一个包括至少一个平面、一个曲面或一个平面和一个曲面的复合面，上述切口面形成在不加力矩的上述十字头(168a～168c)的上述球面(166)的上述盘形头部(164)的带状外周面的相对部分上，和

其中上述球形凹口(138)形成在上述环形件的整圆形开口(152)中。

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