CN211398335U

CN211398335U - 一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节

Info

Publication number: CN211398335U
Application number: CN201922283788.2U
Authority: CN
Inventors: 张杰飞; 王会利; 何凯; 张静龙; 姚东
Original assignee: Nexteer Lingyun Driveline Zhuozhou Co Ltd
Current assignee: Nexteer Lingyun Driveline Zhuozhou Co Ltd
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2020-09-01
Anticipated expiration: 2029-12-18

Abstract

本实用新型公开了一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，钟形壳内滚道和星形套外滚道共轭且都由两段相切反向圆弧组成；第一对内滚道中心线位于内球面中心线外侧，钢球Ⅰ中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为2~4°，第二对和第四对内滚道中心线与内球面中心线重合，钢球Ⅱ和Ⅳ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为4~6°；第三对内滚道中心线位于内球面中心线内侧，钢球Ⅲ中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为9~11°。本实用新型角度可达52°，强度高，传动效率高，结构更紧凑、质量更轻，可适应车辆转弯半径要求更小的车辆的使用。

Description

一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节

技术领域

本发明属于汽车零部件领域，涉及一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节。

背景技术

乘用车的高性能等速万向传动轴总成通常由固定式万向节、滑移式万向节和连接于万向节之间的中间轴构成。

通常，万向节所起的作用是在两个彼此以一角度相接的转轴之间传递转动动力(扭矩)。在具有小的动力传动角的传动轴情况下，使用钩型万向节、挠性万向节等，而在具有大的动力传动角的前轮驱动车辆的驱动轴情况下，使用等速万向节。因为等速万向节甚至当驱动轴与从动轴之间的角很大时也能以等速度可靠地传递动力，所以等速万向节主要用于独立悬架型前轮驱动车辆的车轴。当从轴的角度看时，三叉式等速万向节设置在轴的面向发动机的内侧端，而球笼式万向节设置在轴的面向轮胎的外侧端。高性能的等速万向传动轴总成除了要求稳定地传递动力之外，还有强度可靠、经久耐用的要求。

随着全球资源的紧张以及各国政府对环境保护的日益重视，汽车的轻量化已经成为目前汽车工业发展的必然趋势。

传统的六钢球球笼式等速万向节钢数目相对较少，万向节钟形壳、星形套沟道尺寸较大，而与星形套相连接的中间轴花键分度圆尺寸较小，所以传统的六钢球球笼式等速万向节体积和质量均较大，最大角度较大，如RZ节最大角度只能达到47°，UF节最大角度只能达到50°，传递转矩的能力有限。万向节角度越小，车辆转弯半径越小，车辆性能越高，但现有的六钢球球笼式等速万向节要想达到更小的角度就需要较大幅度地减小几何尺寸，这直接导致强度和耐久性会不满足设计要求。所以，传统的六钢球球笼式等速万向节不能达到转弯半径要求很小的车辆的使用要求。另外，传统的六钢球球笼式等速万向节的钟形壳和星形套的各个钩道都是相同的，由于两个零件的滚道相对于球面存在偏心，在大角度情况下，保持架外球面外侧会挤压钟形壳内球面外侧，引起内部生热，降低了耐久性和传动效率。

实用新型内容

本实用新型的目的就是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，该等速万向节角度可达52°，强度高，传动效率高，结构更紧凑、质量更轻，可适应车辆转弯半径要求更小的车辆的使用，且配套成本更低。

为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，包括设有内腔的钟形壳、位于钟形壳内腔中的星形套、环形保持架和8个钢球：钢球Ⅰ、钢球Ⅱ、钢球Ⅲ、钢球Ⅳ、钢球Ⅴ、钢球Ⅵ、钢球Ⅶ和钢球Ⅷ；星形套的滚道与钟形壳的滚道之间为由均匀分布有八个窗口的环形保持架保持在一个角平分面内的8个钢球，滚道配合为过渡配合；钟形壳的内壁和环形保持架的内壁组成一组球面副，环形保持架的内壁和星形套的外壁组成另一组球面副，两组球面副均为间隙配合；钟形壳内腔表面开设有8个内滚道：内滚道Ⅰ、内滚道Ⅱ、内滚道Ⅲ、内滚道Ⅳ、内滚道Ⅴ、内滚道Ⅵ、内滚道Ⅶ和内滚道Ⅷ，星形套外表面在与所述内滚道相对应的位置开设有8个外滚道：外滚道Ⅰ、外滚道Ⅱ、外滚道Ⅲ、外滚道Ⅳ、外滚道Ⅴ、外滚道Ⅵ、外滚道Ⅶ和外滚道Ⅷ，8个内滚道和8个外滚道共轭且都由两段相切反向圆弧组成；钟形壳内腔所在的球面为内球面，星形套外表面所在的球面为外球面，内球面中心线与外球面中心线重合；钢球沿内滚道滚动时钢球中心轨迹A由两段相切反向内侧圆弧Ⅰ和外侧圆弧Ⅱ组成，切点为A；钢球沿外滚道滚动时钢球中心轨迹B由两段相切反向内侧圆弧Ⅲ和外侧圆弧Ⅳ组成，切点为B；钢球中心轨迹A和B相对于内或外球面中心线为镜像布置；内滚道Ⅰ与内滚道Ⅴ组成的第一对内滚道中心线位于内球面中心线的外侧，距离为e1，钢球Ⅰ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为2~4°，钢球Ⅰ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L1；内滚道Ⅱ与内滚道Ⅵ组成的第二对内滚道中心线、内滚道Ⅳ与内滚道Ⅷ组成的第四对内滚道中心线与内球面中心线重合，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为4~6°，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L3；内滚道Ⅲ与内滚道Ⅶ组成的第三对内滚道中心线位于内球面中心线的内侧，距离为e3，钢球Ⅲ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为9~11°，钢球Ⅲ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L2；外滚道Ⅰ与外滚道Ⅴ组成的第一对外滚道中心线位于外球面中心线的内侧，距离为e2，钢球Ⅰ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为2~4°，钢球Ⅰ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L1；外滚道Ⅱ与外滚道Ⅵ组成的第二对外滚道中心线、外滚道Ⅳ与外滚道Ⅷ组成的第四对外滚道中心线与外球面中心线重合，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为4~6°，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L3；外滚道Ⅲ与外滚道Ⅶ组成的第三对外滚道中心线位于外球面中心线的外侧，距离为e4，钢球Ⅲ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为9~11°，钢球Ⅲ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L2。

进一步优选地，所述e1=e2=(0.20~0.27)d0，d0为钢球直径。

进一步优选地，在万向节角度为0°时，所述每对滚道中两钢球中心之间的距离为钢球中心直径d1，d1=(3.9~4.3)d0。

进一步优选地，所述L1/L2/L3=(0.20~0.27)d0。

进一步优选地，所述第一对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R1=(1.65~1.85)*d0；所述第三对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R2=（0.85~1.0）*d0；所述第二和第四对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R3=(1.5~1.7)*d0。

进一步优选地，所述钟形壳外径D=(5.6~6.0)*d0。

进一步优选地，所述星形套通过渐开线花键与驱动轴连接，采用全通式中间卡环定位结构或带有定位台的端部卡环定位结构；所述钟形壳通过渐开线花键与轮毂连接，所述钟形壳最外端的螺纹具有锁紧功能。

本实用新型的钟形壳和星形套都包含了八个滚道，相比六个滚道的万向节，包络尺寸降低，强度和耐久性保持，质量降低。所述星形套和钟形壳的内滚道中心第一对在球面中心线的右侧，第三对在球面中心线的左侧，第二和第四对在球面中心线上。第一对和第三对通过偏置的设置将钢球铰接固定在内球面中心线上并驱动钢球在滚道内运动，第二和第四对没有偏置，依靠第一对和第三对钢球的角度变化运动进行随动。由于第一对和第三对滚道的偏置设置，保持架受向内和向外的力相等，避免了保持架球面外侧的过度挤压和磨损，从而提高了传动效率，万向节最大工作角度能达到52°。总之，本实用新型角度可达52°，强度高，传动效率高，结构更紧凑、质量更轻，可适应车辆转弯半径要求更小的车辆的使用，且配套成本更低。

附图说明

图1为本实用新型的轴向截面示意图；

图2为本实用新型中钟形壳第一对滚道的结构示意图；

图3为本实用新型中钟形壳第三对滚道的结构示意图；

图4为本实用新型中钟形壳第二和第四对滚道的结构示意图；

图5为本实用新型中星形套第一对滚道的结构示意图；

图6为本实用新型中星形套第三对滚道的结构示意图；

图7为本实用新型中星形套第二和第四对滚道的结构示意图；

图8为本实用新型中环形保持架与星形套装配方式图；

图9为本实用新型第一对内、外滚道52°大角度下装配关系图；

图10为本实用新型第三对内、外滚道52°大角度下装配关系图；

图11为本实用新型第二和第四对内、外滚道52°大角度下装配关系图；

图12为本实用新型中环形保持架内钢球基于滚道偏置的受力状态。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1至图11所示，本实施例包括设有内腔的钟形壳1、位于钟形壳1内腔中的星形套2、环形保持架4和8个钢球：钢球Ⅰ31、钢球Ⅱ32、钢球Ⅲ33、钢球Ⅳ34、钢球Ⅴ35、钢球Ⅵ36、钢球Ⅶ37和钢球Ⅷ38。星形套2的滚道与钟形壳1的滚道之间为由均匀分布有八个窗口的环形保持架4保持在一个角平分面内的8个钢球，滚道配合为过渡配合。钟形壳1的内壁和环形保持架4的内壁组成一组球面副，环形保持架4的内壁和星形套2的外壁组成另一组球面副，两组球面副均为间隙配合。钟形壳1内腔表面开设有8个内滚道：内滚道Ⅰ、内滚道Ⅱ、内滚道Ⅲ、内滚道Ⅳ、内滚道Ⅴ、内滚道Ⅵ、内滚道Ⅶ和内滚道Ⅷ，星形套2外表面在与所述内滚道相对应的位置开设有8个外滚道：外滚道Ⅰ、外滚道Ⅱ、外滚道Ⅲ、外滚道Ⅳ、外滚道Ⅴ、外滚道Ⅵ、外滚道Ⅶ和外滚道Ⅷ，8个内滚道和8个外滚道共轭且都由两段相切反向圆弧组成。钟形壳1内腔所在的球面为内球面，星形套2外表面所在的球面为外球面，内球面中心线11与外球面中心线21重合。钢球沿内滚道滚动时钢球中心轨迹A由两段相切反向内侧圆弧Ⅰ51和外侧圆弧Ⅱ52组成，切点为A。钢球沿外滚道滚动时钢球中心轨迹B由两段相切反向内侧圆弧Ⅲ53和外侧圆弧Ⅳ54组成，切点为B。钢球中心轨迹A和B相对于内或外球面中心线11/21为镜像布置。内滚道Ⅰ与内滚道Ⅴ组成的第一对内滚道中心线121位于内球面中心线11的外侧，距离为e1，钢球Ⅰ31的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ51中心C的连线61与内滚道中心线121的角度为2~4°中的任意角度，最佳为3°，钢球Ⅰ31中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ51中心C相对于零件纵向轴线7存在偏置距L1。内滚道Ⅱ与内滚道Ⅵ组成的第二对内滚道中心线122、内滚道Ⅳ与内滚道Ⅷ组成的第四对内滚道124中心线与内球面中心线11重合，钢球Ⅱ32和钢球Ⅳ34的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ51中心C的连线63与内滚道中心线11的角度为4~6°中的任意角度，最佳为5°，钢球Ⅱ32和钢球Ⅳ34中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ51中心相对于零件纵向轴线7存在偏置距L3。内滚道Ⅲ与内滚道Ⅶ组成的第三对内滚道中心线123位于内球面中心线11的内侧，距离为e3，钢球Ⅲ33的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ51中心C的连线63与内滚道中心线11的角度为9~11°中的任意角度，最佳为10°，钢球Ⅲ33中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ51中心C相对于零件纵向轴线7存在偏置距L2。外滚道Ⅰ与外滚道Ⅴ组成的第一对外滚道中心线221位于外球面中心线21的内侧，距离为e2，钢球Ⅰ31的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ54中心D的连线81与外滚道中心线221的角度为2~4°中的任意角度，最佳为3°，钢球Ⅰ31中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ54中心D相对于零件纵向轴线7存在偏置距L1。外滚道Ⅱ与外滚道Ⅵ组成的第二对外滚道中心线222、外滚道Ⅳ与外滚道Ⅷ组成的第四对外滚道中心线224与外球面中心线21重合，钢球Ⅱ32和钢球Ⅳ34的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ54中心D的连线83与外滚道中心线21的角度为4~6°中的任意角度，最佳为5°，钢球Ⅱ32和钢球Ⅳ34中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ54中心D相对于零件纵向轴线7存在偏置距L3。外滚道Ⅲ与外滚道Ⅶ组成的第三对外滚道中心线83位于外球面中心线21的外侧，距离为e4，钢球Ⅲ33的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ54中心D的连线83与外滚道中心线21的角度为9~11°中的任意角度，最佳为10°，钢球Ⅲ33中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ54中心D相对于零件纵向轴线7存在偏置距L2。优选地，所述e1=e2=(0.20~0.27)d0，d0为钢球直径。优选地，在万向节角度为0°时，所述每对滚道中两钢球中心之间的距离为钢球中心直径d1，d1=(3.9~4.3)d0。优选地，所述L1/L2/L3=(0.20~0.27)d0。优选地，所述第一对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ52和内侧圆弧Ⅲ53的半径R1=(1.65~1.85)*d0；所述第三对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ52和内侧圆弧Ⅲ53的半径R2=（0.85~1.0）*d0；所述第二和第四对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ52和内侧圆弧Ⅲ53的半径R3=(1.5~1.7)*d0。优选地，所述钟形壳1外径D=(5.6~6.0)*d0。优选地，所述星形套2通过渐开线花键与驱动轴9连接，采用全通式中间卡环定位结构或带有定位台的端部卡环定位结构。所述钟形壳1通过渐开线花键与轮毂连接，所述钟形壳1最外端的螺纹具有锁紧功能。

如图12所示，万向节内零件顺时针转动时，钢球Ⅱ32和钢球Ⅳ36、钢球Ⅵ34和钢球Ⅷ38随钢球Ⅰ31和钢球Ⅲ33、钢球Ⅴ35和钢球Ⅶ37受力而产生随动运动。

上述所述实施例仅是优选和示例形的，不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：包括设有内腔的钟形壳、位于钟形壳内腔中的星形套、环形保持架和8个钢球：钢球Ⅰ、钢球Ⅱ、钢球Ⅲ、钢球Ⅳ、钢球Ⅴ、钢球Ⅵ、钢球Ⅶ和钢球Ⅷ；星形套的滚道与钟形壳的滚道之间为由均匀分布有八个窗口的环形保持架保持在一个角平分面内的8个钢球，滚道配合为过渡配合；钟形壳的内壁和环形保持架的内壁组成一组球面副，环形保持架的内壁和星形套的外壁组成另一组球面副，两组球面副均为间隙配合；钟形壳内腔表面开设有8个内滚道：内滚道Ⅰ、内滚道Ⅱ、内滚道Ⅲ、内滚道Ⅳ、内滚道Ⅴ、内滚道Ⅵ、内滚道Ⅶ和内滚道Ⅷ，星形套外表面在与所述内滚道相对应的位置开设有8个外滚道：外滚道Ⅰ、外滚道Ⅱ、外滚道Ⅲ、外滚道Ⅳ、外滚道Ⅴ、外滚道Ⅵ、外滚道Ⅶ和外滚道Ⅷ，8个内滚道和8个外滚道共轭且都由两段相切反向圆弧组成；钟形壳内腔所在的球面为内球面，星形套外表面所在的球面为外球面，内球面中心线与外球面中心线重合；钢球沿内滚道滚动时钢球中心轨迹A由两段相切反向内侧圆弧Ⅰ和外侧圆弧Ⅱ组成，切点为A；钢球沿外滚道滚动时钢球中心轨迹B由两段相切反向内侧圆弧Ⅲ和外侧圆弧Ⅳ组成，切点为B；钢球中心轨迹A和B相对于内或外球面中心线为镜像布置；内滚道Ⅰ与内滚道Ⅴ组成的第一对内滚道中心线位于内球面中心线的外侧，距离为e1，钢球Ⅰ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为2~4°，钢球Ⅰ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L1；内滚道Ⅱ与内滚道Ⅵ组成的第二对内滚道中心线、内滚道Ⅳ与内滚道Ⅷ组成的第四对内滚道中心线与内球面中心线重合，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为4~6°，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L3；内滚道Ⅲ与内滚道Ⅶ组成的第三对内滚道中心线位于内球面中心线的内侧，距离为e3，钢球Ⅲ的中心轨迹A的切点A与内侧圆弧Ⅰ中心的连线与内滚道中心线的角度为9~11°，钢球Ⅲ中心轨迹A的内侧圆弧Ⅰ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L2；外滚道Ⅰ与外滚道Ⅴ组成的第一对外滚道中心线位于外球面中心线的内侧，距离为e2，钢球Ⅰ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为2~4°，钢球Ⅰ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L1；外滚道Ⅱ与外滚道Ⅵ组成的第二对外滚道中心线、外滚道Ⅳ与外滚道Ⅷ组成的第四对外滚道中心线与外球面中心线重合，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为4~6°，钢球Ⅱ和钢球Ⅳ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L3；外滚道Ⅲ与外滚道Ⅶ组成的第三对外滚道中心线位于外球面中心线的外侧，距离为e4，钢球Ⅲ的中心轨迹B的切点B与外侧圆弧Ⅳ中心的连线与外滚道中心线的角度为9~11°，钢球Ⅲ中心轨迹B的外侧圆弧Ⅳ中心相对于零件纵向轴线存在偏置距L2。

2.根据权利要求1所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述e1=e2=(0.20~0.27)d0，d0为钢球直径。

3.根据权利要求1或2所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：在万向节角度为0°时，所述每对滚道中两钢球中心之间的距离为钢球中心直径d1，d1=(3.9~4.3)d0。

4.根据权利要求3所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述L1/L2/L3=(0.20~0.27)d0。

5.根据权利要求4所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述第一对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R1=(1.65~1.85)*d0；所述第三对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R2=（0.85~1.0）*d0；所述第二和第四对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R3=(1.5~1.7)*d0。

6.根据权利要求5所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述钟形壳外径D=(5.6~6.0)*d0。

7.根据权利要求6所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述星形套通过渐开线花键与驱动轴连接，采用全通式中间卡环定位结构或带有定位台的端部卡环定位结构；所述钟形壳通过渐开线花键与轮毂连接，所述钟形壳最外端的螺纹具有锁紧功能。

8.根据权利要求1或2所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述L1/L2/L3=(0.20~0.27)d0。

9.根据权利要求1或2所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述第一对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R1=(1.65~1.85)*d0；所述第三对内、外滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R2=（0.85~1.0）*d0；所述第二和第四对滚道的外侧圆弧Ⅱ和内侧圆弧Ⅲ的半径R3=(1.5~1.7)*d0。

10.根据权利要求1或2所述的大角度高效率八钢球球笼式等速万向节，其特征在于：所述星形套通过渐开线花键与驱动轴连接，采用全通式中间卡环定位结构或带有定位台的端部卡环定位结构；所述钟形壳通过渐开线花键与轮毂连接，所述钟形壳最外端的螺纹具有锁紧功能。