CN1837631A - 三球销等速万向节 - Google Patents

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Abstract

三球销等速万向节其中包括：具有轴套(22)和从所述轴套径向突起的轴颈(24)的内部接头部件；当在横断面中观看时和当在接头的圆周相对位置处测量时的、将轴套(22)连接到轴颈(24)的轴颈底部部分(23)的曲率半径R1大于当在其横断面中观看时和当在接头的轴向相对位置处测量时的、轴颈底部部分的曲率半径R2，并且R1逐渐减小直到R2。

Description

三球销等速万向节
技术领域
本发明涉及用于汽车动力传动系统的三球销等速万向节(tripodconstant volocity universal joint)，例如用于以任何角度在两个旋转轴之间以恒定角速度传送转矩，并允许轴向位移。
背景技术
通常，三球销等速万向节包括：外部接头部件，该外部接头部件适合连接到用于传送转矩的第一旋转轴，并具有在其内部圆周中形成的三个、圆周等间隔、轴向延伸的轨道槽；内部接头部件，该内部接头部件具有适合连接到用于传送转矩的第二旋转轴的轴套(boss)和从该轴套径向突起的三个圆周等间隔的轴颈；和介于外部接头部件和内部接头部件之间以传送转矩的辊子。
在该三球销等速万向节中，轴颈底部部分很可能是内部接头部件的强度最弱的部分。日本未审查专利公布2004-257418公开了一种所谓双辊子型的三球销等速万向节，其中：外部辊子平行于轨道槽滚动以实现减小重量与尺寸，同时保持内部接头部件的强度。
日本未审查专利公布2004-257418中描述的三球销等速万向节的特征在于：内部接头部件的轴颈底部部分是非圆形横断面的，该非圆形横断面沿接头圆周方向或接头切线方向(circumferentially of the joint)测量的直径大于接头轴向测量的直径。因此，能够实现接头的尺寸、重量和成本的减小，同时保持作为耳轴强度可能最弱的部分的轴颈底部部分的强度。
发明内容
在双辊类型的三球销等速万向节中，当极限设计期望减小尺寸和重量时，轴颈底部部分的非圆形横断面不足以保持轴颈底部部分的强度，而轴颈底部部分的曲率半径需要增加。然而，在轴颈底部部分的曲率半径在整个轴颈的圆周不变的情况下，当在包括接头轴线和轴颈轴线的横断面观看时，当接头采用工作角度时，曲率半径的增加导致辊子更快地接近轴颈底部部分，因此需要牺牲接头的最大工作角度。在横断面中，通过使接头轴向测量的轴颈底部部分的直径较小，能够防止这一问题。然而，轴颈底部部分的横断面面积变得更小，导致强度减小。
本发明的目的是解决上述问题并提供三球销等速万向节，所述三球销等速万向节能够实现尺寸、重量和成本的减小，而不会牺牲所述接头的最大工作角度，而保持作为内部接头部件的强度最弱的部分的轴颈底部部分的强度。
本发明的三球销等速万向节包括：外部接头部件，所述外部接头部件具有形成在其内部圆周中的三个、圆周等间隔、轴向延伸的轨道槽，所述外部接头部件连接到用于传送转矩的第一旋转轴；内部接头部件，所述内部接头部件具有：连接到用于传送转矩的第二旋转轴的轴套；和每个都从轴套径向突起的三个圆周等间隔的轴颈；和介于外部接头部件和内部接头部件之间用于传送转矩的辊子盒(roller cassette)，其中：当在垂直于接头的轴线的平面中观看时的、将轴套连接到轴颈的轴颈底部部分的曲率半径(R1)大于当在包含接头的轴线和轴颈的轴线的平面中观看时的、轴颈底部部分的曲率半径(R2)，而曲率半径从R1逐渐减小直到R2。
在该三球销等速万向节中，其中通过使曲率半径R1大于曲率半径R2，且曲率半径从R1向R2连续减小，辊子盒(roller cassette)平行于轨道槽滚动，并能够相对于内部接头部件的轴颈摆动和旋转，可以提供三球销等速万向节，该三球销等速万向节能够实现尺寸、重量和成本减小万向节，而不会牺牲接头的最大工作角度，同时保持作为内部接头部件强度最弱的部分的轴颈底部部分的强度。
根据本发明，能够实现接头尺寸、重量和成本的减小，而不会牺牲所述接头的最大工作角度，而保持作为内部接头部件的强度最弱的部分的轴颈底部部分的强度。
当结合附图阅读时，通过如下描述，本发明的这些以及其它目的和特征将会更加明显。
附图说明
图1A是根据本发明的第一实施例的三球销等速万向节的内部接头部件的部分的主视图。
图1B是图1A中所示内部接头部件的侧视图。
图2是三球销等速万向节的部分的剖视图。
图3是图2中所示的三球销等速万向节的纵向剖视图。
图4是显示本发明第二实施例的类似于图1A的主视图。
图5是沿图4中的直线V-V的断面视图。
图6是根据本发明的第三实施例的三球销等速万向节的部分的剖视图。
图7是图6中所示的接头中的内部接头部件的部分的主视图。
图8是沿图7中的直线VIII-VIII的剖视图。
图9是用于说明将辊子盒安装到内部接头部件的轴颈的过程的分解剖视图。
具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例，其中：图1A到图3显示了第一实施例；图4和5显示了第二实施例；和图6到8显示了第三实施例。
首先，参照图2和3描述基本结构，三球销等速万向节具有：作为部件的外部接头部件10；内部接头部件20；以及辊子盒30。
该外部接头部件10形成圆筒状以在其一端开口并与杆部12成整体。通过例如杆部12与用于传送转矩的第一旋转轴(未示出)花键连接，外部接头部件10连接到第一旋转轴。该外部接头部件10具有在其内部圆周中形成的三个圆周等间隔的轨道槽14，该轨道槽14沿外部接头部件10的轴向延伸。每个轨道槽14凹入外部接头部件10的内部圆周中，而该轨道槽14的一对相对侧壁提供导轨16，而引导肩部(guideshoulder)18形成在导轨16的径向外侧上。
该内部接头部件20包括轴套22和三个轴颈24。该轴套22连接到用于传送转矩的第二旋转轴28。例如，轴套22具有花键孔26并与轴28花键连接，而弹性挡环29咬入该轴中形成的槽中。该轴颈24沿轴套22圆周等间隔，并从轴颈22径向突出。每个轴颈24的端部为实质上球形的。
轴颈底部部分23将轴套22连接到内部接头部件20的轴颈24，该轴颈底部部分23具有非圆形横断面，该非圆形横断面沿轴套圆周方向或轴套切线方向测量的直径大于沿轴套径向测量的直径。参见图5和图8，作为沿接头圆周方向或接头切线方向测量的直径大于沿接头径向测量的直径的非圆形横断面的典型实例，图5和图8中的每副图显示了椭圆，该椭圆具有沿轴套的轴向且相应的接头的轴向延伸的短轴。
每个轴颈24支撑辊子盒30，辊子盒30是由外部辊子32和内部辊子36构成的双辊子类型。一系列滚动件，即针辊或滚针34，介于外部滚子32的圆柱形内部圆周与内部辊子36的圆柱形外部圆周之间。相应地，外部辊子32和内部辊子36可相对旋转，并可轴向运动。为防止针辊34滑出，环形凸缘38形成为面对针辊34的每个端部。
外部接头部件10的导轨(guideway)16提供了用于外部辊子32滚动的滚道。图2举例说明了外部辊子32的外部圆周是环面的情况，该环面的母线(generator)的曲率半径小于外部辊子32的外径的一半，而导轨16是具有与环面实质相同曲率的部分圆柱状表面。引导肩部18面对外部辊子32的端面，并用于抑制外部辊子32的倾斜，从而使辊子盒30沿外部接头部件10的轴向方向平稳旋转。
内部辊子36的内部圆周是球形的，并具有与轴颈24的实质球形外部圆周实质上相同的曲率半径，以便内部辊子36和轴颈24处于一个在另一个内部的接合。相应地，内部辊子36能够相对于轴颈24摆动和旋转。图1B中的标号25代表通过在接头的圆周相对的位置处部分切除实质球形的轴颈24形成的铲去或铲削部(relieving portion)。铲去或铲削部25的存在有利于将内部辊子36配合在轴颈24上。
在如图9所示的倾斜状态下，该辊子盒30，尤其内部辊子36，被装配到内部接头部件20的轴颈24。假定倾斜角度为θ，包括锻造分模线27的突起部分的最外部分的、轴颈24的沿角度θ的方向观看时的投影的最大直径D被设为小于内部辊子36的接合侧的内径d。
在使用如此构造的三球销等速万向节期间，当第一旋转轴例如旋转时，经辊子盒30和轴颈24，该旋转从外部接头部件10传送到内部接头部件20的轴套22，以旋转第二旋转轴28。此外，如图3中所示，第一和第二旋转轴的轴线不是同轴的，换言之，接头形成操作角度，利用两轴的旋转，外部辊子32在对应的轨道槽14的导轨16上滚动，并沿轴颈24的轴向方向位移。如已知一样，利用这些运动，确保第一和第二轴之间的恒定角速度。
参照图1A和图1B描述第一实施例，轴颈底部部分23将内部接头部件20的轴套22连接到轴颈24，轴颈底部部分23凹状弯曲；并且假定当在垂直于接头的轴线的平面中观看时的轴颈底部部分的曲率半径为R1(图1A)，而当在包含接头的轴线和轴颈的轴线的平面中观看时的轴颈底部部分的曲率半径为R2(图1B)，R1大于R2，而R1逐渐减小直到R2。
假定曲率半径R1与曲率半径R2的比值为a，优选设定2.0≤a≤6.5。在a＜2.0的情况下，R2太大且轴颈底部部分与辊子盒30干扰，降低了接头的最大工作角度。因此，为了防止这种干扰，需要增加接头的节径(pitch diameter)，这又导致接头的外部直径增加。在a＞6.5的情况下，由于R2太小，锻造的可模锻性会恶化。
此外，假定曲率半径R1与轴套22的花键孔26的节径的比值为b，优选设定0.13≤b≤0.25。在b＜0.13的情况下，由于R1太小，因此内部接头部件20的强度会降低。在b＞0.25的情况下，由于R1太大而与辊子盒30干涉而接头的最大工作角度减小，因此需要增加接头的节径以防止该干涉，由此可能导致接头的外部直径增加。
在图4和图5所示的第二实施例中，与上述实施例不同，轴颈底部部分23的曲率半径R1在由附图标记A表示的角度范围内恒定(图5)。在角度范围外，如在第一实施例中，曲率半径从R1到R2逐渐减小。
同样在该实施例中，可以实现接头的尺寸、重量和成本的减小，而不会牺牲接头的最大工作角度，同时保持作为内部接头部件20的强度可能最弱的部分的轴颈底部部分23的强度。期望只要角度范围A不影响接头的最大工作角度，最大化角度范围A，并且优选A≥5°。
在图6到图8中所示的第三实施例中，轴颈24’的外部圆周形成类似椭圆圆柱，椭圆圆柱主轴沿接头圆周方向或接头切线方向定向，而内部辊子36’的内部圆周具有凸弧形母线。因此，内部辊子36’能够相对于轴颈24’摆动、旋转和轴向运动。该辊子盒30完全形成为盒子。更确切地说，垫圈38’连接到外部辊子32的每个端部处的内部圆周中形成的环形槽，从而防止针辊34和内部辊子36’滑出。由于外部辊子32和内部辊子36’整体运动，因此它们能够作为一个部件处理。
如图8中所示，如在第一和第二实施例中，轴颈底部部分23的曲率半径从在垂直于接头轴线的平面中测量的R1减小到在包括轴颈的轴线的接头的轴线的平面中测量的R2。在这里，如在第一实施例中，假定曲率半径R1与曲率半径R2的比值为a，优选设定2.0≤a≤6.5。此外，假定曲率半径R1与轴套22的花键孔26的节径的比值为b，优选设定0.13≤b≤0.25。

Claims (8)

1.三球销等速万向节，包括：
外部接头部件，所述外部接头部件具有形成在其内部圆周中的三个、圆周等间隔、轴向延伸的轨道槽，所述外部接头部件连接到用于传送转矩的第一旋转轴；
内部接头部件，所述内部接头部件具有连接到用于传送转矩的第二旋转轴的轴套和每个都从轴套径向突起的三个圆周等间隔的轴颈；和
介于外部接头部件和内部接头部件之间用于传送转矩的辊子盒，
其中：当在垂直于接头的轴线的平面中观看时的、将轴套连接到轴颈的轴颈底部部分的曲率半径(R1)大于当在包含接头的轴线和轴颈的轴线的平面中观看时的、轴颈底部部分的曲率半径(R2)，并且轴颈底部部分的曲率半径从R1逐渐减小直到R2。
2.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：所述辊子盒包括：经滚动件可彼此相对旋转的外部辊子和内部辊子，所述外部辊子能够沿轨道槽上形成的导轨滚动，其中外部辊子的端面由形成在轨道槽上的引导肩部引导，内部辊子的实质球形内圆周与轴颈的实质球形外部圆周接合。
3.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：所述辊子盒包括：经滚动件可彼此相对旋转的外部辊子和内部辊子，所述外部辊子能够沿轨道槽上形成的导轨滚动，而其中内部辊子在其具有凸弧形母线的内部圆周处与轴颈接合，所述轴颈具有椭圆形横断面，该椭圆形横断面的主轴沿接头圆周方向延伸。
4.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：内部接头部件的轴颈底部部分具有非圆形横断面，该非圆形横断面沿接头圆周方向或接头切线方向测量的直径大于沿接头径向测量的直径。
5.根据权利要求2所述的三球销等速万向节，其中：所述轴颈在接头的圆周相对位置处铲削，允许内部辊子配合在实质球形轴颈上。
6.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：曲率半径R1在预定角度是恒定的。
7.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：曲率半径R1与曲率半径R2的比值a被设为2.0≤a≤6.5。
8.根据权利要求1所述的三球销等速万向节，其中：曲率半径R1与轴套的花键孔的节径的比值b设为0.13≤b≤0.25。
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