專利名稱：固定型等速萬向節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固定型等速萬向節(jié)，其中位于驅(qū)動(dòng)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸和位于從動(dòng)側(cè)的旋轉(zhuǎn)軸相連接，其甚至能夠在兩根軸形成一個(gè)角度時(shí)以固定的角速度傳遞扭矩。可以只發(fā)生角位移而不發(fā)生竄動(dòng)，用于汽車和各種工業(yè)機(jī)器上。
背景技術(shù)：
當(dāng)汽車的驅(qū)動(dòng)軸的連接結(jié)構(gòu)根據(jù)車輛懸吊系統(tǒng)變化時(shí)，例如在使應(yīng)用獨(dú)立懸吊系統(tǒng)的車輛中，與車體的側(cè)面相連的差速齒輪，或末減速齒輪，和驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)端通過萬向節(jié)分別與差速齒輪和車軸相連。為了使驅(qū)動(dòng)軸的位移與懸吊系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)相適應(yīng)，上述這種連接結(jié)構(gòu)允許在輪側(cè)連接中驅(qū)動(dòng)軸產(chǎn)生角位移和在車體側(cè)邊連接中產(chǎn)生角位移和軸向位移。
對(duì)于上面提到的萬向節(jié)，目前使用等速萬向節(jié)，輪側(cè)面連接使用固定型等速萬向節(jié)，它只允許兩根軸發(fā)生角位移，如Rzeppa型；而車體側(cè)連接使用滑動(dòng)型等速萬向節(jié)，它允許位于兩個(gè)軸之間發(fā)生角位移和軸向位移，如雙偏移型，三腳架型和十字群型。
如圖9A和圖9B所示的固定型等速萬向節(jié)包括一個(gè)外組件1，一個(gè)內(nèi)組件2，多個(gè)扭矩傳遞球3和一個(gè)保持架4；所述外組件1具有6個(gè)軸向形成于球形內(nèi)圓周面1a上的曲線導(dǎo)向槽1b，所述內(nèi)組件2具有6個(gè)軸向形成于球形外圓周面2a上的曲線導(dǎo)向槽2b，外組件1的導(dǎo)向槽1b和內(nèi)組件2的導(dǎo)向槽2b相配合形成6個(gè)球徑，所述每一扭矩傳遞球30位于一球徑內(nèi)，保持架4支撐扭矩傳遞球3。
外組件1的內(nèi)圓周表面1a的曲率中心和內(nèi)組件2的外圓周表面2a的曲率中心與節(jié)點(diǎn)中心O重合。外組件1的每個(gè)導(dǎo)向槽1b的曲率A的中心和內(nèi)組件2的每個(gè)導(dǎo)向槽2b的曲率B的中心偏離萬向節(jié)的中心O，位于萬向節(jié)的中心O的兩側(cè)相等的軸向距離F處(在這個(gè)例子中用同樣的數(shù)字表示，中心A位于萬向節(jié)的開口端，中心B位于萬向節(jié)的最里端)。因此，位于導(dǎo)向槽1b和2b之間的球徑是楔形的，朝一個(gè)軸端(在所示的例子中，朝向萬向節(jié)的開口端)開口。
在這個(gè)例子中，兩根軸沒有發(fā)生角位移，即，兩根軸的旋轉(zhuǎn)軸線形成一個(gè)直線，如圖9A所示，所有扭矩傳遞球3的中心位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的一個(gè)平面內(nèi)，萬向節(jié)中心O也位于這個(gè)平面內(nèi)。當(dāng)外組件1和內(nèi)組件2發(fā)生一個(gè)角位移θ，保持架4使扭矩傳遞球3位于角θ的一個(gè)平分面內(nèi)，確保萬向節(jié)的等速特性。
本實(shí)施例以有8個(gè)扭矩傳遞球的等速萬向節(jié)為例，以實(shí)現(xiàn)在尺寸緊湊和減輕重量、確保強(qiáng)度、載荷能力和耐用性方面比圖9A和圖9B所示的具有6個(gè)扭矩傳遞球的等速萬向節(jié)優(yōu)越。
在大工作角狀態(tài)，對(duì)于等速萬向節(jié)來說，其中一個(gè)最主要的損傷是保持架梁剪切斷裂模式，它是由外組件和內(nèi)組件的球形端切入造成的。圖3是解釋固定型等速萬向節(jié)損傷模式的放大視圖，圖示了最大工作角時(shí)位于最外面的扭矩傳遞球的附近區(qū)域的情況。從該視圖上可以看出，當(dāng)外組件和內(nèi)組件的球形端接觸點(diǎn)(載荷點(diǎn))向保持架軸向方向大幅度偏移，保持架梁的剪應(yīng)力增大，其上的載荷過大，保持架的強(qiáng)度大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是減小固定型等速萬向節(jié)中的保持架梁的剪應(yīng)力，保證保持架的強(qiáng)度。
本發(fā)明通過調(diào)整內(nèi)外組件的球形端接觸點(diǎn)的軸向偏移量到一個(gè)優(yōu)選的值來降低保持架梁的剪應(yīng)力，從而保證保持架的強(qiáng)度。
即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的固定型等速萬向節(jié)包括一個(gè)外組件，一個(gè)內(nèi)組件，多個(gè)扭矩傳遞球和一個(gè)保持架；所述外組件有多個(gè)沿軸向延伸而形成于該外組件的球形內(nèi)圓周面上的導(dǎo)向槽，所述內(nèi)組件有多個(gè)沿軸向延伸而形成于該內(nèi)組件的球形外圓周面上的導(dǎo)向槽，而該外組件的導(dǎo)向槽和該內(nèi)組件的導(dǎo)向槽配合形成多個(gè)球徑，所述扭矩傳遞球各自位于一球徑內(nèi)，所述保持架支撐所述扭矩傳遞球；其中，所述保持架與所述外組件以及所述內(nèi)組件各有一接觸點(diǎn)，而連接該兩個(gè)接觸點(diǎn)的直線與上述保持架的中心線之間所形成的夾角α不大于10度。
本發(fā)明提供一種固定型等速萬向節(jié)，所述保持架與所述外組件以及所述內(nèi)組件各有一接觸點(diǎn)，連接所述兩個(gè)接觸點(diǎn)的直線與上述保持架的中心線形成一個(gè)夾角，該角不大于10度，本發(fā)明通過所述角來減小保持架梁上的剪應(yīng)力，并保證保持架的強(qiáng)度。
外組件的導(dǎo)向槽的數(shù)量是8個(gè)，內(nèi)組件的導(dǎo)向槽的數(shù)量也是8個(gè)。
內(nèi)、外組件的導(dǎo)向槽都具有帶有直槽底的直部分。


圖1A是產(chǎn)生最大工作角時(shí)的固定型等速萬向節(jié)的截面圖；圖1B是內(nèi)組件的截面圖；圖2A是產(chǎn)生最大工作角時(shí)的固定型等速萬向節(jié)的截面圖；圖2B是內(nèi)組件的截面圖；圖3是一固定型等速萬向節(jié)的截面圖，其中當(dāng)最大工作角變大時(shí)，扭矩傳遞球定位于最外側(cè)。
圖4是與圖3類似的截面圖，解釋內(nèi)組件端位置和剪應(yīng)力之間的關(guān)系。
圖5是固定型等速萬向節(jié)的縱向截面圖；圖6是圖5中所示的固定型等速萬向節(jié)的橫向截面圖；圖7是固定型等速萬向節(jié)的縱向截面圖；圖8是角α和保持架強(qiáng)度之間關(guān)系的圖表；
圖9A是現(xiàn)有技術(shù)的固定型等速萬向節(jié)的縱向截面圖；圖9B是圖9A所述的萬向節(jié)的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明，首先，圖5到7顯示了固定型等速萬向節(jié)的基本結(jié)構(gòu)。
在圖5和6所示的具體實(shí)施方式
中，固定型等速萬向節(jié)包括一個(gè)外組件10，一個(gè)內(nèi)組件20，多個(gè)扭矩傳遞球30，和一個(gè)保持架40。
外組件10是杯形的，在一個(gè)軸端開口，有一個(gè)球形內(nèi)圓周表面12，內(nèi)圓周表面12在周向等分的8個(gè)位置上(圖6)具有弓形的(圖5)導(dǎo)向槽14。導(dǎo)向槽14的曲率中心在圖5中以O(shè)1標(biāo)記。另外，圖5顯示了軸16與外組件10一體成型的一個(gè)例子。
內(nèi)組件20有一個(gè)球形外圓周表面22，球形外圓周表面22在周向等分的8個(gè)位置上具有(圖6)弓形的導(dǎo)向槽24。導(dǎo)向槽24的曲率中心在圖5中以O(shè)2標(biāo)記。圖5顯示了內(nèi)組件20有一個(gè)花鍵孔26，內(nèi)組件20通過花鍵孔26固定在軸5的花鍵軸上的一個(gè)例子。
外組件10的導(dǎo)向槽14和內(nèi)組件20的導(dǎo)向槽24配合形成8個(gè)球徑。每一個(gè)扭矩傳遞球30位于一個(gè)球徑內(nèi)。扭矩傳遞球30的中心在圖5中以O(shè)3表示。
扭矩傳遞球30由保持架40支撐。保持架40有一個(gè)球形外圓周表面42和一個(gè)球形內(nèi)圓周表面44。外圓周表面42與外組件10的內(nèi)圓周表面1 2球面配合，而內(nèi)圓周表面44與內(nèi)組件20的外圓周表面22球面配合。保持架40的外圓周表面42的曲率中心和外組件10的內(nèi)圓周表面12的曲率中心與萬向節(jié)中心O重合，外組件10的內(nèi)圓周表面12用作保持架40的外球形表面42的導(dǎo)向面。而保持架40的內(nèi)圓周表面44的曲率中心和內(nèi)組件20的外圓周表面22的曲率中心與節(jié)點(diǎn)中心O重合，內(nèi)組件20的外圓周表面22用作保持架40的內(nèi)球形表面44的導(dǎo)向面。
在本實(shí)施例中，外組件10的導(dǎo)向槽14的曲率01的中心和內(nèi)組件20的導(dǎo)向槽24的曲率02的中心偏離節(jié)點(diǎn)中心O的兩側(cè)，位于萬向節(jié)的中心O的兩側(cè)相等的軸向距離F處(在所示的例子中，中心O1位于萬向節(jié)的開口端，中心O2位于萬向節(jié)的最里側(cè))。換句話說，導(dǎo)向槽14的曲率O1的中心的偏移量F與曲率O1的中心和萬向節(jié)中心O之間的軸向距離相等；導(dǎo)向槽24的曲率O2的中心的偏移量F與曲率O2的中心和萬向節(jié)中心O之間的軸向距離相等；因此這兩個(gè)曲率O1、O2的中心的偏移量相等。因此，位于導(dǎo)向槽14和24之間的球徑是楔形的，具有一個(gè)軸端(在所示的具體實(shí)施例中，萬向節(jié)的開口端)開口。
連接外組件10的導(dǎo)向槽14的曲率01的中心和扭矩傳遞球30的中心O3的直線在長(zhǎng)度上與連接內(nèi)組件20的導(dǎo)向槽24的曲率O2的中心和扭矩傳遞球30的直線相等，此直線在圖5上由附圖標(biāo)記PCR表示。當(dāng)外、內(nèi)組件10和20發(fā)生一個(gè)角位移θ，保持架40使扭矩傳遞球30位于θ角的一個(gè)平分面內(nèi)，因此保證了萬向節(jié)的等速特性。
本實(shí)施例的等速萬向節(jié)有8個(gè)扭矩傳遞球30，這意味著每一個(gè)扭矩傳遞球所承載的載荷占總的載荷的比例比現(xiàn)有的萬向節(jié)(6球固定型等速萬向節(jié)，下同)?。灰虼?，對(duì)于現(xiàn)有的同樣額定尺寸的萬向節(jié)，可以減小扭矩傳遞球30的直徑使內(nèi)、外組件20和10的壁厚與現(xiàn)有技術(shù)的大致相等。再者，對(duì)于相同額定尺寸的現(xiàn)有萬向節(jié)，能夠根據(jù)外徑而使整個(gè)結(jié)構(gòu)更加緊湊，而確保相同的強(qiáng)度，載荷能力和耐用性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明的萬向節(jié)比現(xiàn)有的萬向節(jié)發(fā)熱少。
在圖7所示的實(shí)施例中，外組件10a的導(dǎo)向槽14a和內(nèi)組件20a的導(dǎo)向槽24a各有一個(gè)直的部分U1和U2，直的部分具有一個(gè)直的槽底，其余的結(jié)構(gòu)與上面圖5和圖6所示的實(shí)施例相同。直的部分U1和U2使本實(shí)施例的等速萬向節(jié)與圖5和圖6所示的等速萬向節(jié)相比最大工作角增大。
接下來，對(duì)圖1A和2B描述的本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1A顯示圖5和圖6所示的實(shí)施方式的固定型等速萬向節(jié)產(chǎn)生的最大工作角(θmax)。圖2A顯示圖7所示的實(shí)施方式的固定型等速萬向節(jié)的產(chǎn)生最大工作角(θmax)。從圖1A和圖2A上看出，決定向保持架軸向方向的，位于外組件10，10a和保持架40間的接觸點(diǎn)A的偏移量和位于內(nèi)組件20，20a和保持架40間的接觸點(diǎn)B的偏移量的因素包括接觸點(diǎn)A和B。為了減小接觸點(diǎn)A和B向保持架軸向的偏移量，可以預(yù)先減小外組件10，10a的內(nèi)徑ФC或增大內(nèi)組件20，20a的寬度D。但是，從與保持架40的配合的安全性來考慮，內(nèi)徑ФC尺寸的減小是受限。因此，可考慮增大內(nèi)組件20，20a的寬度。
另外，現(xiàn)有的固定型萬向節(jié)的內(nèi)組件的寬度設(shè)置為最小值，在此值下，考慮減輕重量和降低造價(jià)(輸入重量減小)，扭矩傳遞球的接觸橢圓在大工作角期間不會(huì)膨脹突出。這時(shí)測(cè)量現(xiàn)有萬向節(jié)的角α，α的范圍為從19度到34度左右。
圖4是與圖3大體相同的視圖，但顯示了通過軸向延長(zhǎng)如雙點(diǎn)劃線所示的內(nèi)組件，使外組件的球形端接近內(nèi)連接組件的球形端，使作用于保持架梁上的剪應(yīng)力減小。而且，可以看出，如果點(diǎn)A，B向保持架軸向的偏移量連接點(diǎn)A和B的直線與保持架的中心線形成的夾角α控制，通過減小角α降低保持架梁上的剪應(yīng)力。換句話說，當(dāng)角α為0時(shí)，即連接點(diǎn)A和B的直線與保持架的中心線平行，保持架梁上的剪應(yīng)力最小。
角α由內(nèi)組件20，20a的寬度D決定。即，為了減小角α，只需將寬度D設(shè)為如圖1B和圖2B虛線所示的最大值。但，因?yàn)樵龃髮挾菵導(dǎo)致內(nèi)組件20，20a的重量增加，并引起E部分(圖1B)和F部分(圖2B)變尖，因此有必要保持節(jié)頭組件20，20a的形狀優(yōu)化，并找到一個(gè)角α的優(yōu)化值，減小保持架梁的剪應(yīng)力。
以α＝10度作為一個(gè)例子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與現(xiàn)有的萬向節(jié)相比在大工作角時(shí)保持架的強(qiáng)度提高5-14％。圖8所示為角α和保持架強(qiáng)度之間的關(guān)系。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，因內(nèi)組件20，20A的寬度D是圓的，角α的值并不總是整數(shù)。在圖7所示的實(shí)施例中，角α的值，雖然不同于尺寸對(duì)尺寸，介于8.2到9.7之間。在圖5所示的例子中，接觸點(diǎn)A和B的位置關(guān)系與角α取最小值時(shí)的位置關(guān)系不變。所以從上面的描述可以說角α優(yōu)選的是不大于10度，更優(yōu)選的是不大于10度不小于8度。
另外，本發(fā)明是通過一個(gè)具有8個(gè)球的固定型等速萬向節(jié)的例子來說明，但本發(fā)明同樣適用于現(xiàn)有的6個(gè)球的固定型等速萬向節(jié)，并產(chǎn)生同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種固定型等速萬向節(jié)，其特征在于包括一個(gè)外組件，一個(gè)內(nèi)組件，多個(gè)扭矩傳遞球和一個(gè)保持架；所述外組件有多個(gè)沿軸向延伸而形成于該外組件的球形內(nèi)圓周面上的導(dǎo)向槽，所述內(nèi)組件有多個(gè)沿軸向延伸而形成于該內(nèi)組件的球形外圓周面上的導(dǎo)向槽，而該外組件的導(dǎo)向槽和該內(nèi)組件的導(dǎo)向槽配合形成多個(gè)球徑，所述扭矩傳遞球各自位于一球徑內(nèi)，所述保持架支撐所述扭矩傳遞球；其中，所述保持架與所述外組件以及所述內(nèi)組件各有一接觸點(diǎn)，而連接該兩個(gè)接觸點(diǎn)的直線與上述保持架的中心線之間所形成的夾角不大于10度。
2.如權(quán)利要求1所述的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于所述外組件的導(dǎo)向槽的數(shù)量是8個(gè)，而所述內(nèi)組件的導(dǎo)向槽的數(shù)量也是8個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于所述內(nèi)、外組件的導(dǎo)向槽都具有帶有直槽底的直部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種固定型等速萬向節(jié)，連接保持架和外組件之間的接觸點(diǎn)與保持架和內(nèi)組件之間的接觸點(diǎn)的直線和上述保持架的中心線形成一個(gè)夾角，該角不大于10度。
文檔編號(hào)F16D3/2245GK1523244SQ200410004340
公開日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2004年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月18日
發(fā)明者中川亮, 小林正純, 純, 中村正道, 道, 登根宏 申請(qǐng)人:Ntn株式會(huì)社