CN217898568U - 大角度万向节总成的球面配合结构及万向节 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种大角度万向节总成的球面配合结构及万向节，包括外星轮、内星轮、钢球和球笼，所述外星轮的内球面设有多个外滚道；所述内星轮设置于所述外星轮的内球面，所述内星轮的外球面设有多个与外滚道对应的内滚道；多个设置在所述外球道和内球道之间的钢球；所述球笼设置于所述外星轮的内球面且套设在内星轮上，用于使多个所述钢球的球心保持在一个平面内球笼；其中，所述外星轮的内球面直径、内星轮的外球面直径、所述球笼的内、外球面直径在中心16°以外的两端设有0～±0.014mm的曲率半径。本实用新型通过对外星轮、内星轮、球笼重新设计曲率结构，确保了大角度安装使用工况下，仍然可以有限满足转向操纵机构的小回转间隙要求。

Description

大角度万向节总成的球面配合结构及万向节

技术领域

本实用新型属于汽车零部件技术领域，尤其涉及一种大角度万向节总成的球面配合结构及万向节。

背景技术

万向节即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件。万向节与传动轴组合，称为万向节传动装置。在前置发动机后轮驱动的车辆上，万向节传动装置安装在变速器输出轴与驱动桥主减速器输入轴之间；而前置发动机前轮驱动的车辆省略了传动轴，万向节安装在既负责驱动又负责转向的前桥半轴与车轮之间。其中，球笼式等速万向节，根据万向节轴向能否运动，又可区分为轴向不能伸缩型（固定型）球笼式万向节和可伸缩型球笼式万向节。结构上固定型球笼式万向节的星形套的内表面以内花键与传动轴连接，它的外表面制有6个弧形凹槽作为钢球的内球道，外球道做在球形壳的内表面上。星形套与球形壳装合后形成的6个球道内各装1个钢球，并由保持架（球笼）使6个钢球处于同一平面内。动力由传动轴经钢球、球形壳传出。

在汽车行驶的过程中，任何来自转向万向节的异响、卡滞、转向盘手力加重都会给驾驶员造成很大的心理压力。然而，传统的等速万向节沿用到目前的转向操纵机构，由于大角度安装及使用工况时，三者球面的配合接触面过小导致的圆周间隙过大的原因，会引起的转向操纵机构回转间隙过大，也即驾驶员手感方向盘间隙过大（回转空旷）的问题，从而影响行车驾驶安全。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种大角度万向节总成的球面配合结构及万向节，旨在解决现有的万向节中的球面配合结构，在转向操纵机构使用时存在回转间隙过大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种大角度万向节总成的球面配合结构，包括：

外星轮，设有内腔，所述外星轮的内球面上设有多个外滚道；

内星轮，设置于所述外星轮的内腔中，所述内星轮的外球面设有多个与外滚道对应的内滚道；

多个设置在所述外滚道和内滚道之间的钢球；以及球笼，设置于所述外星轮的内腔中且套设在内星轮上，用于使多个所述钢球的球心保持在一个平面内；

其中，所述外星轮的切面分为三段圆弧，在所述外星轮的内球面直径中心两侧16°以内为第一中间段圆弧，以外的两端设有0～-0.014mm曲率半径的第一调节段圆弧；所述内星轮的切面也分为三段圆弧，在所述内星轮的外球面直径中心两侧16°以内为第二中间段圆弧，以外的两端设有0～+0.014mm曲率半径的第二调节段圆弧；所述球笼的内、外球面的切面也分为三段圆弧，所述球笼的内、外球面的直径中心两侧16°以内为第三中间段圆弧，以外的两端分别设有0～-0.014mm曲率半径和0～+0.014mm曲率半径的第三调节段圆弧。

可选的，所述外星轮的柄部设有通孔，以便于向所述外星轮的内腔注入润滑脂。

可选的，还包括端盖，所述端盖与通孔过盈配合，以使所述端盖卡接于外星轮柄部的通孔内。

可选的，所述端盖设有拆卸孔，以便于使用卡钳拆卸。

可选的，所述外滚道和内滚道的轴线相对所述内星轮的轴线倾斜设置。

本实用新型还提出一种万向节，所述万向节包括上述的大角度万向节总成的球面配合结构。

本实用新型的技术方案中，通过对外星轮、内星轮、球笼采用0～-0.014mm的曲率半径结构设计，有效确保了大角度安装使用工况下，仍然可以符合转向操纵机构的小回转间隙要求。

附图说明

图1为本实用新型提供的大角度万向节总成的球面配合结构一实施例的截面图；

图2为图1中外星轮的截面图；

图3为图1中内星轮的截面图；

图4为图1中球笼的截面图；

图中：大角度万向节总成的球面配合结构-100，外星轮-1，通孔-11，端盖-12，拆卸孔-121，内星轮-2，钢球-3，球笼-4。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了更好地描述和说明本申请的实施例，可参考一幅或多幅附图，但用于描述附图的附加细节或示例不应当被认为是对本申请的实用新型创造、目前所描述的实施例或优选方式中任何一者的范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示所指的装置必须具有特定的方位或以特定的方位操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

在汽车行驶的过程中，任何来自转向万向节的异响、卡滞、转向盘手力加重都会给驾驶员造成很大的心理压力。然而，传统的等速万向节沿用到目前的转向操纵机构，由于大角度安装及使用工况时，三者球面的配合接触面过小导致的圆周间隙过大的原因，会引起的转向操纵机构回转间隙过大，也即驾驶员手感方向盘间隙过大（回转空旷）的问题，从而影响行车驾驶安全。

鉴于此，本实用新型提供一种大角度万向节总成的球面配合结构，图1-4为本实用新型的大角度万向节总成的球面配合结构一实施例，所述大角度万向节总成的球面配合结构100包括外星轮1、内星轮2、钢球3和球笼4，所述外星轮1内部设有内腔，其内球面设有多个外滚道；所述内星轮2设置于所述外星轮1的内腔中，所述内星轮2的外球面设有多个与外滚道对应的内滚道；多个设置在所述外滚道和内滚道之间的钢球3；所述球笼4设置于所述外星轮1的内腔中且套设在内星轮2上，所述球笼4上设有多个窗孔，用于使多个所述钢球3的球心保持在一个平面内；

其中，所述外星轮的切面分为三段圆弧，在所述外星轮的内球面直径中心两侧16°以内为第一中间段圆弧，以外的两端设有0～-0.014mm曲率半径的第一调节段圆弧；所述内星轮的切面也分为三段圆弧，在所述内星轮的外球面直径中心两侧16°以内为第二中间段圆弧，以外的两端设有0～+0.014mm曲率半径的第二调节段圆弧；所述球笼的内、外球面的切面也分为三段圆弧，所述球笼的内、外球面的直径中心两侧16°以内为第三中间段圆弧，以外的两端分别设有0～-0.014mm曲率半径和0～+0.014mm曲率半径的第三调节段圆弧。

请参阅图2-4，所述外星轮1的内球面结构采用内球面直径中心两侧16°以外两端采用0～-0.014mm的曲率半径设计，也即在截面上设三段圆弧，通过初始设计上添加第一调节段圆弧，减小与球笼4外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼4对6颗钢球3的运动轨迹控制；所述内星轮2的外球面采用外球面直径中心两侧16°以外两端采用0～+0.014mm的曲率半径设计，也即在截面上设三段圆弧，通过初始设计上添加第二调节段圆弧，减小与球笼4内球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高球笼4对6颗钢球3的运动轨迹控制；所述球笼4的内、外球面直径中心两侧16°以外两端采用0～-0.014mm和0～+0.014mm的曲率半径设计，也即在截面上设三段圆弧，通过初始设计上添加第三调节段圆弧，减小与所述外星轮1的内球面、所述内星轮2的外球面的配合间隙，降低轴向配合间隙，提高所述球笼4对6颗钢球3的运动轨迹控制。

进一步的，所述外滚道和内滚道采用“角接触球形子午线”结构设计，生成半径偏移量与万向节回转中心对称，压力角α=42±3°，椭圆形断面的相似度ψ=1.02～1.06，它们的运行轨道平行于主动元件和从动元件的轴线，所述钢球3在外滚道和内滚道中的滚动比例得到提高，降低发热和磨损，提高耐久性。所述外滚道PCD直径采用分档后与内星轮2对应档位配合装配，确保总成圆周间隙≤15'，所述内滚道的PCD直径采用分档后与外星轮1对应档位配合装配，确保总成圆周间隙≤15'。

并且，所述球笼4的窗孔宽采用钢球3用手压能轻轻按入且过渡配合的宽度，窗孔的边缘进行仔细的研磨去除尖角毛刺，确保摆动时不致于破坏所述外星轮1和内星轮2零件表面的润滑脂油膜，所述球笼4能够保持6颗钢球3在外星轮1的外滚道和内星轮2的内滚道内，并控制6颗钢球3跟随固定端万向节的摆动始终保持在所述外星轮1和内星轮2球道中心的对称平面。

本实用新型的技术方案中，通过对外星轮1、内星轮2、球笼4采用0～-0.014mm的曲率结构设计，有效确保了大角度安装使用工况下，仍然可以符合转向操纵机构的小圆周间隙要求。因此，本实用新型提供的大角度万向节总成的球面配合结构100能实现更大的工作摆角，本实用新型的结构≥46°，而传统产品只能满足≤30°；更大的工作摆角就能实现转向盘更大的前后调整倾角改变，满足驾驶员变换操作姿势的需求,减少驾驶员的操控劳动强度和疲劳感,更好地符合人机工程原理。

由于在安装所述内星轮2、所述钢球3、所述球笼4装配至所述外星轮1的内腔后，需要加注润滑脂。因此，所述外星轮1的柄部设有通孔11，使用注脂枪从所述通孔11中伸入，来加注或更换所述外星轮的内腔的润滑脂。

请参阅图1，考虑到所述外星轮1的柄部盲孔压装封盖后，无法实现万向节后期内腔零部件的检查、养护、维修，以及用注脂枪从所述通孔11中伸入，来加注或更换内腔注满油脂的问题，所述外星轮1的通孔11处设计有可拆卸的端盖12，所述端盖12设计成可拆卸结构并优化调整了配合公差等级，确保在有效密封油脂的同时，允许通过使用内径卡钳将其拆出。具体的，所述端盖12上设有拆卸孔121，所述端盖12与通孔11过盈配合，以使所述端盖12卡接于外星轮1柄部的通孔11中；在端盖12拆卸时，通过钳子卡入所述拆卸孔121，即可将端盖12取出。可选的，所述端盖12设有拆卸孔121，以便于使用内径卡钳拆卸。

本实用新型还提出一种万向节，所述万向节具有上述的大角度万向节总成的球面配合结构100。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种大角度万向节总成的球面配合结构，其特征在于，包括：

外星轮（1），设有内腔，所述外星轮（1）的内球面上设有多个外滚道；

内星轮（2），设置于所述外星轮（1）的内腔中，所述内星轮（2）的外球面设有多个与外滚道对应的内滚道；

多个设置在所述外滚道和内滚道之间的钢球（3）；以及球笼（4），设置于所述外星轮（1）的内腔中且套设在内星轮（2）上，用于使多个所述钢球（3）的球心保持在一个平面内；

其中，所述外星轮（1）的切面分为三段圆弧，在所述外星轮（1）的内球面直径中心的两侧16°以内为第一中间段圆弧，以外的两端设有0～-0.014mm曲率半径的第一调节段圆弧；所述内星轮（2）的切面也分为三段圆弧，在所述内星轮（2）的外球面直径中心的两侧16°以内为第二中间段圆弧，以外的两端设有0～+0.014mm曲率半径的第二调节段圆弧；所述球笼（4）的内、外球面的切面也分为三段圆弧，所述球笼（4）的内、外球面的直径中心的两侧16°以内为第三中间段圆弧，以外的两端分别设有0～-0.014mm曲率半径和0～+0.014mm曲率半径的第三调节段圆弧。

2.如权利要求1所述的大角度万向节总成的球面配合结构，其特征在于，所述外星轮（1）的柄部设有通孔（11），以便于向所述外星轮（1）的内腔注入润滑脂。

3.如权利要求2所述的大角度万向节总成的球面配合结构，其特征在于，还包括端盖（12），所述端盖（12）与通孔（11）过盈配合，以使所述端盖（12）卡接于外星轮（1）柄部的通孔（11）内。

4.如权利要求3所述的大角度万向节总成的球面配合结构，其特征在于，所述端盖（12）设有拆卸孔（121），以便于使用卡钳拆卸。

5.如权利要求1所述的大角度万向节总成的球面配合结构，其特征在于，所述外滚道和内滚道的轴线相对所述内星轮（2）的轴线倾斜设置。

6.一种万向节，其特征在于，所述万向节包括如权利要求1-5任意一项所述的大角度万向节总成的球面配合结构。

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