CN203655928U - 等速万向节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等速万向节，包括：在内圆周面上形成有沿轴向延伸的外套导向沟道的外套、在外圆周面上形成有沿轴向延伸的星形套导向沟道的星形套、填充在外套导向沟道和星形套导向沟道之间的多个钢球和用于保持所述钢球的保持架，所述等速万向节在最大工作角时，所述钢球中距离外套开口端最近的钢球与星形套导向沟道的接触位置离星形套的近闭口侧端面的沿星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm，所述钢球中距离外套闭口端最近的钢球与星形套导向沟道的接触位置离星形套的近开口侧端面的沿星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm；本实用新型的等速万向节在最大工作角时，所有钢球保持在外套导向沟道和星形套导向沟道之间，不会脱落。

Description

等速万向节

技术领域

本实用新型涉及一种等速万向节，尤其是涉及一种配置在汽车和各种工业机械等的动力传递系统的驱动轴和从动轴的两轴问的夹角允许变化的等速万向节。

背景技术

等速万向节(CV Joint，全称Constant Velocity Joint)是主动轴与从动轴的转速(角速度)相等的万向节，其作用是把两个轴线相交的轴连接起来，并使两轴以相同的角速度传递运动。

例如作为汽车的驱动轴等的连接用接头所使用的等速万向节包括：外套，其球面状内径面沿轴向形成有曲线状导向沟道；星形套，其球面状外径面沿轴向形成有曲线状导向沟道；多个扭矩传递用钢球，其填充于外套的导向沟道和与之对应的星形套的导向沟道之间；保持器，其具备保持这些钢球的兜孔。多个钢球收容于在保持器的兜孔中，且在圆周方向上以规定间隔配置。在驱动轴中使用该等速万向节，将从外套的闭口端的外底面沿轴向一体地延伸的花键轴(从动轴)连接于车轮轮毂轴承的花键孔中，并且，将花键嵌合于星形套的花键孔的花键轴(驱动轴)连接于等速万向节。若在该外套的花键轴和星形套的花键孔的双轴问使外套和星形套的角度变化，则收容于保持器的兜孔的钢球无论在任意工作角下，始终都维持在该工作角的二等分面内，从而确保等速万向节的等速性。在此，工作角是指外套的花键轴和星形套的花键孔轴所形成的角度。

公知等速万向节的最大工作角经常受限于外套开口端的内倒角和与星形套花键嵌合的轴。所述内倒角优选形成为圆锥状。该圆锥与轴心线的夹角相当于将考虑轴直径后的工作角。

等速万向节的最大工作角越大，相应的使用范围就越广。为了达到预期的增大的工作角，第一种方法就是减小轴的直径。但是，在已设定轴的强度范围的情况下，这样会降低扭矩传递容量，这是不允许的。

第二种方式是增大上述倒角与轴心线的夹角。但是，由此将在万向节外套和星形套的轴心线相交时，同时缩短每个外套导向沟道的无效长度导向区域。在这种情况下，在导向沟道表面和环状止动面之间形成导向沟端部边缘。这样一来，在达到期望的增大的工作角时，相对应的球从外套导向沟道中跳出，导致万向节分解。

因此，采用日本专利文献1(日本特愿2008-547858号公报)所公开的具有更大工作角的等速万向节，该等速万向节，包括：设有外套导向沟道的外套、设有星形套导向沟道的星形套、填充于星形套导向沟道和外套导向沟道之间引导并传递扭矩的多个钢球、配置有沿周向分布的多个兜孔的保持器、形成倒角锥面的外套的至少一个开口端、和贯通该外套开口端与星形套花键嵌合的轴。当等速万向节的外套和星形套的轴心线共线时，所述钢球都保持在等速万向节的中心平面内；等速万向节工作时，所述钢球被分别导向到工作角的二等分面内；当等速万向节处于最大工作角β_max时，轴与倒角锥面抵接于环状止动面相接触，接触于倒角锥面的轴的母线形成开口圆锥面，此时，外套导向沟道位于外套的开口端的至少一个钢球，具有从钢球的中心到等速万向节的中心平面的在外套的轴心线平行方向上的距离(d1)，以及钢球的中心到倒角锥面的轴平行距离(d3)，d1/d3小于2.9。

在等速万向节中设置d1/d3小于2.9，使得等速万向节的最大工作角增大，并且在最大工作角时仍能维持该等速万向节的性能。但是，等速万向节在形成工作角的状态下传送扭矩时，钢球在保持器内同时沿圆周方向和径向方向进行移动，导向沟道与钢球之间的接触椭圆在重载荷下运动到导向沟道边缘，且大的工作角度区域处内、外套导向沟道的容许载荷扭矩的力臂变短。当等速万向节处于最大工作角时，一旦允许转矩载荷过高，就存在钢球与星形套的导向沟道完全失去接触的问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本实用新型的目的在于提供一种等速万向节，能够避免在最大工作角时钢球发生脱落。

为达到以上目的，本实用新型提供一种等速万向节，包括：

在内圆周面上形成有沿轴向延伸的外套导向沟道的外套，所述外套具有开口端和闭口端；

在外圆周面上形成有沿轴向延伸的星形套导向沟道的星形套，所述星形套沿轴向方向的两个端面为星形套的近闭口侧端面和星形套的近开口侧端面；

填充在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间的多个钢球；

配置在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间并沿着圆周方向以规定间隔地保持所述钢球的保持架，所述保持架上沿周向以规定间隔地设置有多个兜孔，其特点就是：

所述等速万向节在最大工作角时，所述钢球中距离所述外套开口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近闭口侧端面的沿所述星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm，所述钢球中距离所述外套闭口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近开口侧端面的沿所述星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm。

其中：

所述外套开口端，是指所述等速万向节中所述外套具有开口的一端；所述外套闭口端，是指相对于所述外套开口端的外套另一端。

所述星形套的近闭口侧端面，是指所述星形套沿轴向方向的两个端面中靠近所述外套闭口端的一侧的端面。

所述星形套的近开口侧端面，是指所述星形套沿轴向方向的两个端面中靠近所述外套开口端的一侧的端面。

根据本实用新型的一个实例，所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道为轴向等角度反向倾斜的等速万向节。

根据本实用新型的一个实例，所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道的母线均为S形的等速万向节。

根据本实用新型的一个实例，所述等速万向节为成对球的等速万向节。

根据本实用新型的一个实例，所述等速万向节为底切自由式(UF，undercut-free tracks)等速万向节，其外套导向沟道和星形套导向沟道均由圆弧部和直线部构成，且其外套导向沟道和星形套导向沟道均为精密成形的非磨削导向沟道。

根据本实用新型的一个实例，所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道均为椭圆形或高斯曲线(双圆弧)，且所述钢球与所述导向沟道(所述外套导向沟道和星形套导向沟道)为四点接触的等速万向节。

根据本实用新型的一个实例，所述钢球的数量为6个。

根据本实用新型的一个实例，所述钢球的数量为8个。

本实用新型的等速万向节中，当所述等速万向节取最大工作角时，所述钢球随着所述等速万向节旋转时，所述钢球在所述星形套导向沟道上，在最靠近外套开口端的位置与最靠近外套闭口端的位置之间往复滚动。因此，本实用新型的等速万向节中，工作角为最大时，距离外套开口端最近的钢球和距离外套闭口端最近的钢球最接近于星形套的沿轴向方向的两个端面。也就是说，这些钢球与其它钢球相比脱落的风险高。因此，本方案就是针对在星形套的沿轴向方向的两个端面附近位置上的这些钢球而进行的。

通过设置等速万向节在最大工作角时，所述钢球中距离外套开口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近闭口侧端面的沿星形套轴心方向的距离为0.5～4mm；所述钢球中距离外套闭口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近开口侧端面的沿星形套轴心方向的距离为0.5～4mm，能够避免零件变形，从而保证了所有钢球保持在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间，杜绝了钢球脱落的风险，防止了高工作角且高转矩载荷时易发生的工作不良，同时，又保持了等速万向节的轻量化。

等速万向节在最大工作角时，这些钢球(距离外套开口端最近的钢球和距离外套闭口端最近的钢球)和星形套导向沟道的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套的端面不到0.5mm的情况下，钢球会承受过大扭矩，或与异物相接触，而使勉强承受外力的零件变形，会有钢球脱落的风险；另一方面，等速万向节在最大工作角时，这些钢球(距离外套开口端最近的钢球和距离外套闭口端最近的钢球)和星形套导向沟道的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套的端面超过4mm的情况下，会导致重量增加，不是好现象。

本实用新型的等速万向节中，可以使用公知的任何种类的等速万向节，优选所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节、所述外套导向沟道和星形套导向沟道的母线均为S形的等速万向节、成对球的等速万向节、底切自由式(UF)等速万向节、或者，所述外套导向沟道和星形套导向沟道均为椭圆形或高斯曲线(双圆弧)，且所述钢球与所述导向沟道(所述外套导向沟道和星形套导向沟道)为四点接触的等速万向节，能够构成对应于各种使用环境的各种类型的等速万向节。因此，能够在机动车中构成最适合的等速万向节。

本实用新型的等速万向节中，优选使用6个或8个钢球。特别是，通过成为具有8个转矩传递钢球的等速万向节，能够确保强度/负载容量和耐久性，同时能够进一步实现紧凑化和轻量化。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型中，设置等速万向节在最大工作角时，所述钢球中距离外套开口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置沿星形套轴心方向距离所述星形套的近闭口侧端面为0.5～4mm，所述钢球中距离外套闭口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置沿星形套轴心方向距离所述星形套的近开口侧端面为0.5～4mm，避免因钢球承受过大扭矩或与异物相接触而使勉强承受外力的零件变形，从而保证了所有钢球保持在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间，杜绝了钢球脱落的风险，同时，又保持了等速万向节的轻量化。

本实用新型的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1为本实用新型的等速万向节的一个具体实施例在最大工作角时的剖视示意图，其中等速万向节采用外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。

图2为本实用新型的等速万向节的另一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用具有6个钢球的外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。

图2a是图2所示的等速万向节的A-A位置的剖视示意图。

图3为本实用新型的等速万向节的又一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用具有8个钢球的外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。

图3a是图3所示的等速万向节的A-A位置的剖视示意图。

图3b是图3所示的等速万向节的B-B位置的剖视示意图。

图4为本实用新型的等速万向节的又一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用外套导向沟道和星形套导向沟道的母线均为S形的等速万向节。

图4a是图4所示的等速万向节的A-A位置的剖视示意图。

图5为本实用新型的等速万向节的又一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用成对球的等速万向节。

图6为本实用新型的等速万向节的又一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用底切自由式(UF)等速万向节，其外套导向沟道和星形套导向沟道均由圆弧部和直线部构成，且其外套导向沟道和星形套导向沟道均为精密成形的非磨削导向沟道的等速万向节。

图6a是图6所示的等速万向节的A-A位置的剖视示意图。

图7为本实用新型的等速万向节的又一个具体实施例的轴向前视图，其中等速万向节采用外套导向沟道和星形套导向沟道均为椭圆形，且所述钢球与导向沟道(外套导向沟道和星形套导向沟道)为四点接触的等速万向节。

图7a是图7所示的等速万向节的A-A位置的剖视示意图。

(符号说明)

12 外套

13 闭口端

14 第一花键轴

15 开口端

16 星形套

17 花键孔

18 第二花键轴

19 星形套的近闭口侧端面

20 星形套的近开口侧端面

21、23 外套导向沟道

22、24 星形套导向沟道

25、26 钢球

27 保持架

28 兜孔

具体实施方式

以下，根据附图对本实用新型的实施方式进行详细说明，以便于更清楚地理解本实用新型的内容。

如图1所示，在本实用新型的一个具体实施例中，本实用新型的第一种等速万向节采用外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。

该等速万向节具有：外套12、星形套16、外套导向沟道21和23、星形套导向沟道22和24、多个钢球25和26、以及保持架27。

外套12设有开口的一端为开口端15，外套的另一端为闭口端13，在闭口端13外底面一体成形有第一花键轴14，第一花键轴14与车轮用轮毂轴承的轮毂轴的花键孔构成花键嵌合。外套12还设有外套导向沟道21和23，外套导向沟道21和23由外套12的内圆周沿轴向延伸形成。

星形套16沿轴向方向具有两个端面，为星形套的近闭口侧端面19和星形套的近开口侧端面20。星形套16设有星形套导向沟道22和24，星形套导向沟道22和24由星形套16的外圆周沿轴向延伸形成。星形套16还具有花键孔17，第二花键轴18插入到星形套的花键孔17与之嵌合并贯通开口端15。

外套导向沟道21和星形套导向沟道22之间设有钢球25，外套导向沟道23和星形套导向沟道24之间设有钢球26，用于传递扭矩；外套导向沟道21和星形套导向沟道22(以及外套导向沟道23和星形套导向沟道24)之间还配置有保持架27，保持架27上沿周向以规定间隔地设置有多个兜孔28，钢球25和26置于兜孔28内，从而保持架27沿着圆周方向以规定间隔地保持钢球25和26。

A16为星形套16的轴心线，A12为外套12的轴心线，两者之间所成的角为工作角。E为等速万向节的中心平面。图1中，等速万向节处于最大工作角β_max状态下，此时，距离外套开口端15最近的钢球25与星形套导向沟道22的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近闭口侧端面19的距离L1为0.5～4mm，距离外套闭口端13最近的钢球26与星形套导向沟道24的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近开口侧端面20的距离L2为0.5～4mm。

例如，可以通过在星形套导向沟道22和24沿轴向的两端各设置一段浮点状突起部，使得距离外套开口端15最近的钢球25与星形套导向沟道22的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近闭口侧端面19的距离L1为0.5～4mm，距离外套闭口端13最近的钢球26与星形套导向沟道24的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近开口侧端面20的距离L2为0.5～4mm。

再例如，可以通过调整星形套导向沟道22和24在靠近其沿轴向的两端的导向沟道段的曲率，使得距离外套开口端15最近的钢球25与星形套导向沟道22的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近闭口侧端面19的距离L1为0.5～4mm，距离外套闭口端13最近的钢球26与星形套导向沟道24的接触位置沿星形套轴心方向距离星形套16的近开口侧端面20的距离L2为0.5～4mm。

通常，与其它钢球相比，距离外套开口端15最近的钢球和距离外套闭口端13最近的钢球脱落的风险更高，当L1或L2的值小于0.5mm，钢球会承受过大扭矩，或与异物相接触，而使勉强承受外力的零件变形，会有钢球脱落的风险；当L1或L2的值超过4mm，会导致等速万向节重量增加，不是好现象。

本领域技术人员可以理解，上述具体实施例中等速万向节可以为任何种类的等速万向节，从而应对各种不同的应用。在图2至图7a中示出了几种不同的等速万向节在外套轴心线和星形套轴心线共线状态下的结构。

如图2和图2a所示，在本实用新型的另一个具体实施例中，本实用新型的第二种等速万向节采用具有6个钢球的、且外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。图2和图2a中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

如图3、图3a和图3b所示，在本实用新型的又一个具体实施例中，本实用新型的第三种等速万向节采用具有8个钢球的、且外套导向沟道和星形套导向沟道在轴向等角度反向斜置的等速万向节。图3、图3a和图3b中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

如图4和图4a所示，在本实用新型的又一个具体实施例中，本实用新型的第四种等速万向节采用具有6个钢球的外套导向沟道和星形套导向沟道的母线均为S形的等速万向节。图4和图4a中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

如图5所示，在本实用新型的又一个具体实施例中，本实用新型的第五种等速万向节采用成对球的等速万向节。图5中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

如图6和图6a所示，在本实用新型的又一个具体实施例中，本实用新型的第六种等速万向节采用具有6个钢球的底切自由式(UF)等速万向节，其外套导向沟道和星形套导向沟道均由圆弧部和直线部构成，且其外套导向沟道和星形套导向沟道均为精密成形的非磨削导向沟道。图6和图6a中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

如图7和图7a所示，在本实用新型的又一个具体实施例中，本实用新型的第七种等速万向节为具有6个钢球的、外套导向沟道和星形套导向沟道均为椭圆形或高斯曲线(双圆弧)，且所述钢球与导向沟道(外套导向沟道和星形套导向沟道)为四点接触的等速万向节。图7和图7a中，与图1相同的部件采用相同的符号标记。

本领域技术人员可以理解，当图2至图7a中示出的等速万向节满足以下条件：等速万向节处于最大工作角β_max状态下，L1为0.5～4mm，L2为0.5～4mm，同样可以实现本实用新型的技术目的。

采用本实用新型的等速万向节，不仅确保在最大工作角时，避免因钢球承受过大扭矩或与异物相接触而使勉强承受外力的零件变形，从而杜绝了钢球脱落的风险，同时，又保持了等速万向节的轻量化。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。

由此可见，本实用新型的目的已经完整并有效的予以实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本实用新型包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (8)

1.一种等速万向节，包括：

在内圆周面上形成有沿轴向延伸的外套导向沟道的外套，所述外套具有开口端和闭口端；

在外圆周面上形成有沿轴向延伸的星形套导向沟道的星形套，所述星形套沿轴向方向的两个端面为星形套的近闭口侧端面和星形套的近开口侧端面；

填充在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间的多个钢球；

配置在所述外套导向沟道和星形套导向沟道之间并沿着圆周方向以规定间隔地保持所述钢球的保持架，所述保持架上沿周向以规定间隔地设置有多个兜孔；

其特征在于：

所述等速万向节在最大工作角时，所述钢球中距离所述外套开口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近闭口侧端面的沿所述星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm，所述钢球中距离所述外套闭口端最近的钢球与所述星形套导向沟道的接触位置离所述星形套的近开口侧端面的沿所述星形套轴心线方向的距离为0.5～4mm。

2.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道为轴向等角度反向倾斜的等速万向节。

3.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道的母线均为S形的等速万向节。

4.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述等速万向节为成对球的等速万向节。

5.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述等速万向节为底切自由式等速万向节。

6.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述等速万向节为所述外套导向沟道和星形套导向沟道为椭圆形或双圆弧，且所述钢球与所述外套导向沟道和星形套导向沟道为四点接触的等速万向节。

7.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述钢球的数量为6个。

8.如权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述钢球的数量为8个。

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