專利名稱：：帶油槽的固定型等速萬向節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及汽車或者其他機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的前后輪傳動(dòng)軸連接，特別涉及一種汽車用前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向連接的固定型等速萬向節(jié)。
背景技術(shù)：
：自1886年誕生第一輛汽車以來，有80%以上的小型汽車(轎車)都采用前輪驅(qū)動(dòng)，在前輪驅(qū)動(dòng)中，汽車的前輪既是驅(qū)動(dòng)輪，又是轉(zhuǎn)向輪。作為轉(zhuǎn)向輪，要求車輪能在一定角度范圍內(nèi)任意偏擺到某一個(gè)角度，以滿足汽車轉(zhuǎn)向的需求。作為驅(qū)動(dòng)輪，則要求傳動(dòng)軸在車輪偏轉(zhuǎn)過程中把動(dòng)力從變速箱傳遞到車輪，在這樣二個(gè)軸線不重合，而且相對(duì)位置還經(jīng)常變化的兩軸之間傳送動(dòng)力的機(jī)構(gòu)叫汽車前輪傳動(dòng)軸或者叫驅(qū)動(dòng)軸。它由車輪端的固定型等速萬向節(jié)、變速箱端的移動(dòng)式等速萬向節(jié)和中間軸桿組成。在70年代前，前輪用過十字式萬向節(jié)和虎克式萬向節(jié)，但其結(jié)構(gòu)傳動(dòng)效率和平穩(wěn)性差。70年代后，出現(xiàn)了等角速度萬向節(jié)，如圖l、圖2和圖2—1、圖2—2所示，其優(yōu)點(diǎn)是輸入的角速度與輸出的角速度永遠(yuǎn)一致，大大提高了汽車的平穩(wěn)性和舒適性，傳動(dòng)效率達(dá)也有很大提高。通過三十多年的發(fā)展，各制造廠商對(duì)等速萬向節(jié)作了很多的研究，又大大提高了它的擺動(dòng)角度和靈活性能。同時(shí)隨著汽車生產(chǎn)量的大大提高，其生產(chǎn)成本大大降低，已是規(guī)?；a(chǎn)。目前有各等速萬向節(jié)生產(chǎn)廠家都對(duì)等速萬向節(jié)壽命作了許多的研究，怎樣節(jié)約材料、怎樣提高生產(chǎn)率、怎樣提高壽命，但是固定型等速萬向節(jié)的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于移動(dòng)端萬向節(jié)的壽命，一般來說，固定型萬向節(jié)的壽命是移動(dòng)端萬向節(jié)壽命的l/3左右，從維修市場(chǎng)這兩種萬向節(jié)的需求量可以證明這一點(diǎn)。英國GKN公司近年來對(duì)固定型萬向節(jié)用的油脂作了專門的研究，提高了油脂的高溫潤滑性能，也提高了固定型萬向節(jié)的壽命，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到移動(dòng)端萬向節(jié)的壽命。日本NKN把等速萬向節(jié)的六個(gè)溝道增加到八個(gè)溝道，這樣就減輕單個(gè)鋼球的受力，但現(xiàn)實(shí)證明壽命提高幅度不大。等速萬向節(jié)目前主要失效機(jī)理如圖3和圖4所示，圖3中jl處為外套l與保持架3在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)頻繁接觸處，圖中j2處為鋼球4與保持架3運(yùn)動(dòng)時(shí)頻繁接觸處，圖中j3為星形套2與保持架3運(yùn)動(dòng)時(shí)頻繁接觸處，圖4中tl、t2以及t3、t4分別為鋼球在溝道中往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中與溝道的接觸處。如此頻繁的接觸加上潤滑不良即導(dǎo)致部件失效，如圖5、圖6和圖7所示，長(zhǎng)期在缺少潤滑條件下摩擦接觸后產(chǎn)生的失效示意圖1)、外套溝道兩側(cè)45度角方向產(chǎn)生凹陷或3蝕點(diǎn)(圖中S2處)，內(nèi)球面前端有拉毛或者凹陷等(圖中S1處)；2)、星形套溝道45度角方向產(chǎn)生凹陷或蝕點(diǎn)(圖中S3處)；3)、保持架窗口外側(cè)面產(chǎn)生凹坑(圖中S4處)。產(chǎn)生這樣的失效原因是由固定型萬向節(jié)的設(shè)計(jì)缺陷造成的，主要有以下幾點(diǎn)1)、目前傳動(dòng)軸的正常使用并且具有良好的潤滑條件下轉(zhuǎn)動(dòng)效率達(dá)到98.5%左右，1.5%的能量消耗在傳動(dòng)軸自身，其中3/4的消耗在固定型等速萬向節(jié)上，它將轉(zhuǎn)化成熱量，使萬向節(jié)發(fā)熱，這將影響油脂的潤滑性能。長(zhǎng)時(shí)間高溫，油脂容易喪失潤滑性能，也容易凝固，沒有流動(dòng)性，等速萬向節(jié)得不到良好潤滑而致?lián)p壞。2)、保持架外表面與外套內(nèi)表面接觸面大，在傳動(dòng)過程中，保持架受鋼球有一個(gè)向外的推力，使保持架的外部前半球面緊緊契合在外套內(nèi)表面的前半球面上(如圖3所示)。而且保持架在作往復(fù)擺動(dòng)，潤滑脂幾乎全部給保持架窗口的棱口刮掉，其與外套之間的接觸面只得到很少的潤滑脂潤滑，這將造成這一部分磨損加快，長(zhǎng)時(shí)間下來鋼球中心也將無法保證在同一平面內(nèi)，從而影響鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡，各零部件之間受力不均勻，加劇其他零件的磨損和損壞。3)、鋼球在等速萬向節(jié)中沿溝道往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因所保持架和溝道的限制，在角傳動(dòng)中，一般鋼球在溝道中并非完全的滾動(dòng)運(yùn)行，在保持架窗口上經(jīng)常作2-4mm不等的滑動(dòng)。而且受力大，鋼球很容易把油脂擠走，到使用一定時(shí)間后，溝道無油脂潤滑，那么鋼球與外套、星形套溝道接觸點(diǎn)很容易產(chǎn)生蝕點(diǎn)或凹陷。盡管目前萬向節(jié)生產(chǎn)企業(yè)把溝道截面做成了雙圓弧形，鋼球與溝道觸點(diǎn)放在45度角方向，鋼球與溝底留0.02-0.08mm的間隙(如圖2—2中dl處所示)，來連續(xù)供應(yīng)潤滑脂，理論上能延長(zhǎng)壽命，但實(shí)際上因間隙過小，無法連續(xù)潤滑，實(shí)際效果不明顯。如果間隙放大的話，鋼球與溝道接觸面過小，會(huì)導(dǎo)致磨損加快，壽命更短。4)、等速萬向節(jié)是一個(gè)高精度零件，配合間隙很小，在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，因型腔內(nèi)部的油脂因流動(dòng)性差無法利用旋轉(zhuǎn)慣性連續(xù)供應(yīng)到配合面上，造成摩擦阻力增加，傳動(dòng)效率明顯下降，導(dǎo)致萬向節(jié)發(fā)熱現(xiàn)象嚴(yán)重，從而使萬向節(jié)壽命降低。綜合以上幾點(diǎn)缺點(diǎn)，有一個(gè)共性，目前的固定型等速萬向節(jié)就是潤滑條件差，導(dǎo)致壽命短，如果能夠提供良好的潤滑條件，就可以大大延長(zhǎng)萬向節(jié)的使用壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種具備良好潤滑條件、進(jìn)而使用壽命延長(zhǎng)的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)。本實(shí)用新型技術(shù)方案如下4一種帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，具有鐘形外套和星形套，上述外套的內(nèi)表面與星形套的外表面上分別設(shè)有數(shù)條圓環(huán)形溝道，溝道中設(shè)有鋼球，鋼球之間設(shè)有固定鋼球相對(duì)位置的保持架；上述外套內(nèi)表面的溝道溝底設(shè)有第一油槽。上述第一油槽寬度為鋼球直徑的1/5—1/4，深度為O.35—0.5mm。上述星形套外表面的溝道溝底設(shè)有第二油槽。上述第二油槽寬度為鋼球直徑的1/5—1/4，深度為O.25mm。上述外套與保持架接觸部的外套內(nèi)表面上設(shè)有第三油槽。上述第三油槽寬度為2.5—4mm，深度為0.5—lmm。上述保持架與外套接觸部的保持架外表面上設(shè)有油槽。本實(shí)用新型突出的特點(diǎn)是由于等速萬向節(jié)的外套、星形套或者保持架上開設(shè)油槽，確保潤滑油脂能夠沿著油槽進(jìn)入上述零件以及鋼球相互運(yùn)動(dòng)的接觸面，保持萬向節(jié)內(nèi)部的良好潤滑條件；而且保持架與外套的接觸面上開設(shè)油槽可以減小相互之間的接觸面積，更加降低了保持架擺動(dòng)時(shí)的摩擦力；另外對(duì)于萬向節(jié)的生產(chǎn)加工來說，溝道內(nèi)油槽的存在還有利于溝道的磨加工，不光減少了磨削面，而且使加工砂輪冷卻條件更好，可以防止溝道表面因磨削而產(chǎn)生的燒傷，提高了溝道接觸面的表面硬度，從另一個(gè)方面提高了固定型等速萬向節(jié)的加工質(zhì)量。圖l為改進(jìn)前固定型萬向節(jié)的軸向剖面示意圖。圖2為圖1的徑向剖面示意圖。圖2—1為圖2中A處放大示意圖。圖2—2為圖2中B處放大示意圖。圖3為圖1中萬向節(jié)工作過程中各零件互相接觸處示意圖。圖4為圖l中鋼球往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中與溝道的相互接觸處示意圖。圖5為圖1中萬向節(jié)外套磨損失效示意圖。圖6為圖1中萬向節(jié)星形套磨損失效示意圖。圖7為圖1中萬向節(jié)保持架磨損失效示意圖。圖8為本實(shí)用新型萬向節(jié)外套內(nèi)表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本實(shí)用新型星形套外表面結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本實(shí)用新型軸向剖面示意圖。圖11為圖10的徑向剖面示意圖。圖11一1為圖11中C處放大示意圖。圖11一2為圖11中D處放大示意圖。圖12為本實(shí)用新型運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式見圖8、圖9和圖10，本實(shí)用新型帶油槽的固定型等速萬向節(jié)具有鐘形外套l、星形套2、保持架3和鋼球4，上述外套內(nèi)表面和星形套的外表面上都設(shè)有容納鋼球的圓環(huán)形溝道，保持架位于外套和星形套之間，圓周方向設(shè)有與鋼球數(shù)量一致的開窗，其作用是固定鋼球的位置，保證鋼球在溝道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)都處于同一平面內(nèi)。如圖10所示鋼球4作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中心點(diǎn)O位于萬向節(jié)中心軸線上，星形套2、外套1與保持架3在萬向節(jié)工作過程中互相間擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)萬向節(jié)所在驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)向功能。見圖8、圖9和圖11，外套l的溝道溝底部設(shè)有第一油槽ll，在外套與保持架接觸面上設(shè)有第三油槽12，星形套2的溝道溝底設(shè)有第二油槽21。第一、二油槽的存在確保了萬向節(jié)內(nèi)部的良好潤滑，即使在萬向節(jié)高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，仍能有足夠的潤滑油脂提供到鋼球與外套以及星形套溝道的運(yùn)行軌跡中，提高了鋼球的使用壽命，也有效防止了外套、星形套溝道的過早失效；外套與保持架之間的第三油槽的存在保證了保持架與外套之間的良好潤滑，能夠防止外套與保持架接觸處表面過早失效。上述第三油槽也可以用設(shè)在保持架上的油槽來替代，可以同樣起到對(duì)保持架和外套接觸面良好潤滑效果。圖11-1和圖11-2是圖11的部分放大示意圖，所示第一、二、三油槽的開設(shè)分別位于外套溝道溝底的中間、星形套溝道溝底的中間以及外套與保持架接觸面中間位置。所設(shè)油槽的尺寸與萬向節(jié)所用鋼球4大小有關(guān)，第一油槽的寬度為鋼球直徑的1/5—1/4，深度為0.35—0.5mm之間，第二油槽的寬度為鋼球直徑的1/5—1/4，深度為O.25mm，第三油槽的寬度為2.5—4mm，深度為O.5—lmm，具體的鋼球直徑一油槽尺寸關(guān)系見下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>見圖10及圖12，圖12為本實(shí)用新型萬向節(jié)在工作狀態(tài)示意圖，鋼球以中心點(diǎn)O在溝道內(nèi)擺動(dòng)，且鋼球在運(yùn)動(dòng)過程中保持在同一平面內(nèi)。星形套2擺動(dòng)時(shí)，保持架和鋼球擺動(dòng)過l/2a角度，a的范圍一般在0—50度之間，通過鋼球在溝道內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車輛驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)向操作，a的大小也即車輛轉(zhuǎn)向的角度。上述表格列舉了車輛驅(qū)動(dòng)用固定型等速萬向節(jié)的常用規(guī)格尺寸，實(shí)際使用證明，當(dāng)采用本實(shí)用新型所述的油槽設(shè)置，并設(shè)計(jì)如上表所列尺寸時(shí)，萬向節(jié)的潤滑效果大大提高，使用壽命延長(zhǎng)了40%—50%。權(quán)利要求1.一種帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，具有鐘形外套(1)和星形套(2)，上述外套的內(nèi)表面與星形套的外表面上分別設(shè)有數(shù)條圓環(huán)形溝道，溝道中設(shè)有鋼球(4)，鋼球之間設(shè)有固定鋼球相對(duì)位置的保持架(3)；其特征在于上述外套(1)內(nèi)表面的溝道溝底設(shè)有第一油槽(11)。2根據(jù)權(quán)利要求l所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述第一油槽(11)寬度為鋼球(4)直徑的1/5—1/4，深度為O.35—0.5mm。3根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述星形套(2)外表面的溝道溝底設(shè)有第二油槽(21)。4根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述第二油槽(21)寬度為鋼球(4)直徑的1/5—1/4，深度為0.25mm。5根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述外套(2)與保持架(3)接觸部的外套內(nèi)表面上設(shè)有第三油槽(12)。6根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述第三油槽(12)寬度為2.5—4讓，深度為0.5—l讓。7根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，其特征在于上述保持架(3)與外套(1)接觸部的保持架外表面上設(shè)有油槽。專利摘要本實(shí)用新型涉及汽車或者其他機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備的前后輪傳動(dòng)軸連接，特別涉及一種汽車用前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向連接的固定型等速萬向節(jié)。目的在于提供一種具備良好潤滑條件、進(jìn)而使用壽命延長(zhǎng)的帶油槽的固定型等速萬向節(jié)。一種帶油槽的固定型等速萬向節(jié)，具有鐘形外套和星形套，上述外套的內(nèi)表面與星形套的外表面上分別設(shè)有數(shù)條圓環(huán)形溝道，溝道中設(shè)有鋼球，鋼球之間設(shè)有固定鋼球相對(duì)位置的保持架；上述外套內(nèi)表面的溝道溝底設(shè)有第一油槽。油槽的開設(shè)保持了萬向節(jié)內(nèi)部的良好潤滑條件，從而延長(zhǎng)了使用壽命。文檔編號(hào)F16D3/223GK201407294SQ20092030273公開日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年4月30日優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日發(fā)明者王玉南申請(qǐng)人:常州超宇機(jī)械制造有限公司