專(zhuān)利名稱(chēng)：恒定速度接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種萬(wàn)向接頭，該萬(wàn)向接頭用于當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸相對(duì)于彼此鉸接時(shí) 在驅(qū)動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間傳遞轉(zhuǎn)矩。
背景技術(shù)：
當(dāng)前萬(wàn)向接頭領(lǐng)域主要是朝通過(guò)提高萬(wàn)向接頭傳遞轉(zhuǎn)矩的能力和減少萬(wàn)向接頭 的噪音和振動(dòng)來(lái)提高萬(wàn)向接頭的性能方面發(fā)展的。萬(wàn)向接頭性能的提高導(dǎo)致制造萬(wàn)向接頭 的成本提高。然而，仍然需要便宜并且容易制造的萬(wàn)向接頭。第4，832，657號(hào)美國(guó)專(zhuān)利(‘657專(zhuān)利)公開(kāi)了這樣一種便宜并且容易制造的萬(wàn) 向接頭。該萬(wàn)向接頭包括外部元件。該外部元件限定了內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)凹槽，凹槽沿縱軸線 延伸并且布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)。每個(gè)凹槽都平行于其它所有凹槽和縱軸線并且沿縱軸線具有 筆直線性輪廓。內(nèi)部元件布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)并且限定了多個(gè)開(kāi)口，這些開(kāi)口從縱軸線沿徑 向向外延伸，同時(shí)每個(gè)開(kāi)口對(duì)著一個(gè)凹槽。內(nèi)部元件進(jìn)一步限定中心孔，中心孔與縱軸線同 心并且延伸穿過(guò)所述開(kāi)口。萬(wàn)向接頭進(jìn)一步包括多個(gè)具有球形外形的驅(qū)動(dòng)滾珠。一個(gè)驅(qū)動(dòng) 滾珠由每個(gè)開(kāi)口支撐并且在每個(gè)開(kāi)口內(nèi)旋轉(zhuǎn)，而且由一個(gè)凹槽以滾動(dòng)接合的方式支撐。中 心銷(xiāo)布置在中心孔內(nèi)并且以滾動(dòng)接合的方式接合驅(qū)動(dòng)滾珠。然而，‘657專(zhuān)利中公開(kāi)的萬(wàn) 向接頭不包括一結(jié)構(gòu)，當(dāng)內(nèi)部元件相對(duì)于外部元件鉸接時(shí)，該結(jié)構(gòu)防止布置在開(kāi)口和凹槽 之間的驅(qū)動(dòng)滾珠在其中發(fā)出咔嗒聲，因此產(chǎn)生不希望的噪音和振動(dòng)。第6，685，571號(hào)美國(guó)專(zhuān)利(‘571專(zhuān)利)也公開(kāi)了這樣一種便宜并且容易制造的 萬(wàn)向接頭。該萬(wàn)向接頭包括外部元件。該外部元件限定了內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)布置在內(nèi)部開(kāi)孔 內(nèi)的凹槽。這些凹槽沿縱軸線延伸。內(nèi)部元件布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)并且限定了多個(gè)凹座。這 些凹座圍繞縱軸線徑向布置，并且每個(gè)凹座對(duì)應(yīng)一個(gè)凹槽?！?71專(zhuān)利中公開(kāi)的萬(wàn)向接頭 進(jìn)一步包括多個(gè)具有球形外形的驅(qū)動(dòng)滾珠。一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠由一個(gè)凹座支撐并且在凹座內(nèi)旋 轉(zhuǎn)，而且由一個(gè)凹槽以滾動(dòng)接合的方式支撐。每個(gè)凹槽包括沿縱軸線的曲線輪廓，用于當(dāng)萬(wàn) 向接頭鉸接時(shí)保持驅(qū)動(dòng)滾珠與凹槽接觸。盡管這些萬(wàn)向接頭的設(shè)計(jì)可以是實(shí)用的，但仍然需要具有改進(jìn)性能特征的萬(wàn)向接頭，尤其具有改進(jìn)的傳遞轉(zhuǎn)矩能力、減小的噪音和振動(dòng)，相對(duì)于其它萬(wàn)向接頭設(shè)計(jì)，這種萬(wàn) 向接頭可以容易地以低成本制造。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例中，提供一種恒定速度接頭。該恒定速度接頭包括外部元件，外部元件限定了內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)-至少包含四個(gè)的凹槽，凹槽布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi) 并沿第一縱軸線延伸，同時(shí)多個(gè)凹槽中的每個(gè)都平行于多個(gè)凹槽中的所有其他凹槽和第一 縱軸線。接頭還包括內(nèi)部元件，內(nèi)部元件布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)，內(nèi)部元件具有第二縱軸線并且 限定了對(duì)應(yīng)多個(gè)凹槽的多個(gè)凹座，凹座圍繞第二縱軸線徑向布置，同時(shí)多個(gè)凹座中的每個(gè) 都對(duì)應(yīng)著多個(gè)凹槽中的一個(gè)。接頭進(jìn)一步包括對(duì)應(yīng)于多個(gè)凹槽的多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠，每個(gè)驅(qū)動(dòng) 滾珠都具有球形形狀并且可旋轉(zhuǎn)地布置在多個(gè)凹座的一個(gè)內(nèi)且可移動(dòng)地布置在多個(gè)凹槽 的每個(gè)內(nèi)，其中外部元件、內(nèi)部元件和多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠組成恒定速度接頭。方案1. 一種恒定速度接頭，包括外部元件，其限定內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)-包括至少四個(gè)凹槽，所述凹槽布置在所述內(nèi) 部開(kāi)孔內(nèi)并且沿第一縱軸線延伸，同時(shí)所述多個(gè)凹槽中的每個(gè)平行于所述多個(gè)凹槽中的所 有其他凹槽和所述第一縱軸線；內(nèi)部元件，其布置在所述內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)，所述內(nèi)部元件具有第二縱軸線并且限定對(duì) 應(yīng)于所述多個(gè)凹槽的多個(gè)凹座，所述凹座繞所述第二縱軸線徑向地布置，同時(shí)所述多個(gè)凹 座中的每個(gè)與所述多個(gè)凹槽中的一個(gè)相對(duì)；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠，其對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凹槽，每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠具有球形形狀并且可旋轉(zhuǎn) 地布置在所述多個(gè)凹座中的一個(gè)內(nèi)，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠可移動(dòng)地布置在所述多個(gè)凹槽中的 一個(gè)內(nèi)，其中所述外部元件、內(nèi)部元件和多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠組成恒定速度接頭。方案2.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座中的每個(gè)包括非球形 形狀。方案3.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括尖 拱形。方案4.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括拋 物線形。方案5.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括橢 圓形。方案6.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽包括橫向于所述縱軸 線的橫截面，所述橫截面具有與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠的球形形狀接合的非圓形形狀。方案7.如方案6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括 尖拱形。方案8.如方案6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括 橢圓形。方案9.如方案6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括 拋物線形。方案10.如方案6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座中的每個(gè)包括非球形 形狀，所述非球形形狀包括橫向于所述第二縱軸線的非圓形橫截面，同時(shí)所述多個(gè)凹座的 橫截面不同于所述多個(gè)凹槽的橫截面。方案11.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，每個(gè)凹座包括球形形狀。方案12.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述恒定速度接頭配置成提供基本 為零的生成軸向力。
方案13.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽、凹座和驅(qū)動(dòng)滾珠的 數(shù)量都為偶整數(shù)。方案14.如方案12所述的恒定速度接頭，其中，所述凹座繞所述第二縱軸線在周 向上和徑向上等間距地分隔開(kāi)。方案15.如方案13所述的恒定速度接頭，其中，所述恒定速度接頭配置成提供基本為零的生成軸向力。方案16.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，每個(gè)非球形凹座和布置在其中的球 形驅(qū)動(dòng)滾珠在所述凹座和所述驅(qū)動(dòng)滾珠之間限定出凹座間隔距離。方案17.如方案6所述的恒定速度接頭，其中，每個(gè)凹槽和布置在其中的驅(qū)動(dòng)滾珠 在所述凹槽和所述驅(qū)動(dòng)滾珠之間限定出凹槽間隔距離。方案18.如方案1所述的恒定速度接頭，其中，所述內(nèi)部元件具有球莖狀端端并且 所述多個(gè)凹座布置在所述球莖狀端部上。方案19.如方案2所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠中的每個(gè)包括滾 珠中心和中心軸線，所述中心軸線延伸穿過(guò)所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠中的每個(gè)的滾珠中心且以垂 直角度與所述第一縱軸線相交，并且所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠中的每個(gè)沿著環(huán)形接觸面與所述多 個(gè)凹座中的一個(gè)接觸。方案20.如方案19所述的恒定速度接頭，其中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠和凹座包括第一凹 座徑向線和第二凹座徑向線，所述第一凹座徑向線從滾珠中心延伸至環(huán)形接觸面，所述第 二凹座徑向線與所述第一凹座徑向線共面并且在所述中心軸線的相反側(cè)從滾珠中心延伸 至環(huán)形接觸面，從而限定凹座接觸角度，所述凹座接觸角度在所述第一凹座徑向線和所述 第二凹座徑向線之間測(cè)量，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠沿著第一線性接觸面和第二線性接觸面接觸 相應(yīng)的凹槽，并且包括第一凹槽徑向線和第二凹槽徑向線，所述第一凹槽徑向線在滾珠中 心和所述第一線性接觸面之間延伸，所述第二凹槽徑向線在中心軸線的相反側(cè)在滾珠中心 與第二線性接觸面之間延伸，從而限定凹槽接觸角度，所述凹槽接觸角度在所述第一凹槽 徑向線和所述第二凹槽徑向線之間測(cè)量，同時(shí)所述凹座接觸角度小于所述凹槽接觸角度從 而當(dāng)所述內(nèi)部元件相對(duì)于所述外部元件鉸接時(shí)迫使每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠抵靠相應(yīng)的凹槽。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面對(duì) 本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明而變得顯而易見(jiàn)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將很容易理解，正如通過(guò)參閱下面的詳細(xì)說(shuō)明而
變得更好理解一樣。圖1是在此公開(kāi)的恒定速度接頭的示例性實(shí)施例的立體圖；圖2是圖1中的恒定速度接頭的分解立體圖；圖3是圖1中的恒定速度接頭沿3-3截面剖開(kāi)的橫向剖視圖；圖4是圖1中的恒定速度接頭沿4-4截面剖開(kāi)的縱向剖視圖；圖5是圖3中的區(qū)域5的橫向剖視圖的局部放大；圖6是圖5中的區(qū)域6的剖視圖的進(jìn)一步局部放大；圖7是圖5中的區(qū)域7的剖視圖的進(jìn)一步局部放大；
圖8是圖5中的8-8截面的局部剖視圖；圖9是在此公開(kāi)的恒定速度接頭的第二示例性實(shí)施例的分解立體圖；圖10是圖9中的第二示例性實(shí)施例在接頭裝配好時(shí)沿10-10截面的剖視圖；圖11是圖10中的接頭裝配好時(shí)恒定速度接頭在鉸接位置的剖視圖；以及圖12是用于在此公開(kāi)的三滾珠和四滾珠恒定速度接頭的接頭角度與標(biāo)準(zhǔn)化生成 軸向力的函數(shù)圖。
具體實(shí)施方式

下面的描述在本質(zhì)上僅僅是示例性的，并非旨在限制本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容、其應(yīng)用 或使用。應(yīng)該理解的是，在所有附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記指代相似或相應(yīng)的部件和特征。參見(jiàn)附圖，萬(wàn)向接頭總體上表示為20。隨著驅(qū)動(dòng)軸22和從動(dòng)軸24相對(duì)于彼此鉸 接，萬(wàn)向接頭20傳遞轉(zhuǎn)矩，即驅(qū)動(dòng)軸22和從動(dòng)軸24之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。萬(wàn)向接頭20尤其適 合用作恒定速度接頭(CV接頭)，并且可以在需要沿著一系列軸傳遞轉(zhuǎn)矩的任何合適的應(yīng) 用中使用，而且尤其適合在機(jī)動(dòng)車(chē)軸向驅(qū)動(dòng)軸中使用，而且在驅(qū)動(dòng)橋差速器與驅(qū)動(dòng)輪之間 作為內(nèi)側(cè)CV接頭和外側(cè)CV接頭在前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中還特別有用。然而，應(yīng) 當(dāng)理解，CV接頭20，或者包括第一 CV接頭20和第二 CV接頭(未示出)的第一軸22，可以 應(yīng)用在其它場(chǎng)合中，其中轉(zhuǎn)矩必須在鉸接軸之間傳遞(即彼此相對(duì)移動(dòng)，特別是那些軸可 以是相對(duì)彼此成角度或者伸縮或兩者都有的場(chǎng)合)。萬(wàn)向接頭20包括外部元件26。外部元件26連接到驅(qū)動(dòng)軸22上。為了一起旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)，外部元件26和驅(qū)動(dòng)軸22可以是彼此固定附接的獨(dú)立部件。或者，外部元件26和驅(qū) 動(dòng)軸22可以作為一個(gè)單獨(dú)部件整體地形成。外部元件26限定了內(nèi)部開(kāi)孔28和多個(gè)布置在內(nèi)部開(kāi)孔28內(nèi)的凹槽30。凹槽30 沿外部元件26和驅(qū)動(dòng)軸22的縱軸線L延伸。每個(gè)凹槽30都平行于所有其它凹槽30，并且 具有筆直線性輪廓，該輪廓沿著并且平行于縱軸線L。優(yōu)選地，凹槽30繞縱軸線L彼此徑向 地分隔開(kāi)。凹槽30包括橫向于縱軸線L的橫截面。凹槽30的橫截面具有非圓形形狀。凹 槽30的非圓形橫截面可以包括尖拱形、橢圓或者拋物線。應(yīng)該理解，凹槽30的非圓形橫截 面還可以包括不同于尖拱形、橢圓或者拋物線的形狀。內(nèi)部元件32布置在外部元件26的內(nèi)部開(kāi)口 28內(nèi)。內(nèi)部元件32連接到從動(dòng)軸24 上。為了一起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部元件32和從動(dòng)軸24可以是彼此固定附接的獨(dú)立部件?；蛘?， 內(nèi)部元件32和從動(dòng)軸24可以作為一個(gè)單獨(dú)部件整體地形成。內(nèi)部元件32和從動(dòng)軸24沿 縱軸線L2延伸。當(dāng)接頭沒(méi)有鉸接時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸22和外部元件26的縱軸線L以及內(nèi)部元件32 和從動(dòng)軸24的縱軸線L2是共線的。內(nèi)部元件32包括總體上為球莖狀的端部34，該球莖狀端部布置在外部元件26的 內(nèi)部開(kāi)口 28內(nèi)。內(nèi)部元件32在球莖狀端部34處限定了多個(gè)凹座36。凹座36彼此等距地 間隔開(kāi)，繞縱軸線L2徑向分布且與縱軸線L2間隔開(kāi)來(lái)。每個(gè)凹座36對(duì)著一個(gè)凹槽30，即對(duì) 著的凹座36和凹槽30的數(shù)量相等。凹座36可以具有任何合適的凹座形狀，包括各種非球 形和球形凹座形狀。應(yīng)該理解，凹座36的非球形形狀可以包括橫向于縱軸線L2的橫截面， 該橫截面包括非圓形形狀，同時(shí)凹座36的橫截面形狀不同于凹槽30的橫截面形狀。凹座 36的非球形形狀可以由圍繞中心軸線C旋轉(zhuǎn)的尖拱形、圍繞中心軸線C旋轉(zhuǎn)的橢圓或者由圍繞中心軸線C旋轉(zhuǎn)的拋物線所限定。應(yīng)該理解，凹座36的非球形形狀也可以由不同于圍 繞中心軸線C旋轉(zhuǎn)的尖拱形、橢圓或者拋物線的非球形曲線形狀所限定。凹座36的球形形 狀可以包括任何合適的球形形狀，例如各種部分球形或者半球形形狀。凹座36的球形形狀 可以包括橫向于縱軸線L2的橫截面，該橫截面包括圓形形狀，同時(shí)凹座36的橫截面形狀不 同于凹槽30的橫截面形狀。萬(wàn)向接頭20進(jìn)一步包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38包括球形形狀并且部 分布置在一個(gè)凹座36內(nèi)且在其中旋轉(zhuǎn)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38也部分布置在一個(gè)凹槽30內(nèi)以 便與其滾動(dòng)接合。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38包括滾珠中心40和中心軸線C。中心軸線C延伸穿過(guò) 每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38的滾珠中心40并且與縱軸線L2以垂直角度相交。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38沿著環(huán)形接觸面42接觸一個(gè)凹座36，即凹座36的非球形形狀 沿著環(huán)形接觸面42接合驅(qū)動(dòng)滾珠38的球形形狀，如圖5和6所示。因?yàn)轵?qū)動(dòng)滾珠38的球 形形狀不同于凹座36的非球形形狀，驅(qū)動(dòng)滾珠38僅沿著環(huán)形接觸面42-即與驅(qū)動(dòng)滾珠38 的中心軸線C同心的環(huán)形圈接觸凹座36。環(huán)形接觸面42的位置取決于凹座36的非球形形 狀。因此，由于驅(qū)動(dòng)滾珠38和凹座36之間僅有的接觸是沿著環(huán)形接觸面42的，凹座36的 第一表面區(qū)域和凹座36的第二表面區(qū)域不接觸驅(qū)動(dòng)滾珠38的球形形狀，第一表面區(qū)域位 于環(huán)形接觸表面的下方更鄰近凹座36底座，第二表面區(qū)域位于環(huán)形接觸表面42的上方更 鄰近凹座36的外周邊。因此，在凹座36和驅(qū)動(dòng)滾珠38之間沿著鄰近凹座36的底座的中 心軸線C，每個(gè)凹座36與其中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38限定了凹座間隔距離44，如圖6所示。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38包括第一凹座徑向線46和第二凹座徑向線48。第一凹座徑向線 46從驅(qū)動(dòng)滾珠38的滾珠中心40延伸至環(huán)形接觸面42。第二凹座徑向線48與第一凹座徑 向線46共面并且從驅(qū)動(dòng)滾珠38的滾珠中心40延伸至相對(duì)于第一凹座徑向線46位于中心 軸線C相對(duì)側(cè)的環(huán)形接觸面42。第一凹座徑向線46和第二凹座徑向線48限定了凹座接觸 角度A，凹座接觸角度A在第一凹座徑向線46和第二凹座徑向線48之間測(cè)量。凹座接觸角 度A小于180度(180° )。優(yōu)選地，凹座接觸角度A小于100度(100° )。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38沿著第一線性接觸面50和第二線性接觸面52接觸一個(gè)凹槽30，即凹槽30的非圓形橫截面沿著第一線性接觸面50和第二線性接觸面52接合驅(qū)動(dòng)滾珠38 的球形形狀，如圖5和7所示。因?yàn)轵?qū)動(dòng)滾珠38的球形形狀不同于凹槽30的非圓形橫截 面，驅(qū)動(dòng)滾珠38沿著兩個(gè)線性路徑_即第一線性接觸面50和第二線性接觸面52接觸凹槽 30。這是沿凹槽30筆直線性輪廓延伸的兩點(diǎn)接觸的變形。第一線性接觸面50和第二線性 接觸面52的位置取決于凹槽30的非圓形橫截面形狀。因此，由于驅(qū)動(dòng)滾珠38和凹槽30 之間僅有的接觸是沿著第一線性接觸面50和第二線性接觸面52的，在更鄰近凹槽30底座 的第一線性接觸面50和第二線性接觸面52上方和之間的凹槽30的第一表面區(qū)域，與在更 鄰近凹槽30外緣的第一線性接觸面50與第二線性接觸面52下方的凹槽第二表面區(qū)域不 接觸驅(qū)動(dòng)滾珠38的球形形狀。因此，每個(gè)凹槽30和每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38之間限定了凹槽間隔 距離54，凹槽間隔距離54沿著鄰近凹槽30底座的中心軸線C位于凹槽30和驅(qū)動(dòng)滾珠38 之間。每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38包括第一凹槽徑向線56和第二凹槽徑向線58。第一凹槽徑向線 56在驅(qū)動(dòng)滾珠38的滾珠中心40和第一線性接觸面50之間延伸。第二凹槽徑向線58在相 對(duì)于第一凹槽徑向線56位于中心軸C相對(duì)側(cè)在驅(qū)動(dòng)滾珠38的滾珠中心40和第二線性接觸面52之間延伸。第一凹槽徑向線56和第二凹槽徑向線58限定了凹槽接觸角度B，凹槽 接觸角度B在第一凹槽徑向線56和第二凹槽徑向線58之間測(cè)量。凹槽接觸角度B在幅值上_即在數(shù)值上大于凹座接觸角度A，或者反過(guò)來(lái)說(shuō)，凹座接觸角度A在幅值上-即在數(shù)值上小于凹槽接觸角度B。當(dāng)內(nèi)部元件32相對(duì)于外部元件26 鉸接時(shí)，較小的凹座接觸角度A迫使每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38向上抵靠著凹槽30。凹座接觸角度A 產(chǎn)生沿著驅(qū)動(dòng)滾珠38中心軸線C向外遠(yuǎn)離縱軸線L2的徑向負(fù)載。凹槽接觸角度B產(chǎn)生沿 驅(qū)動(dòng)滾珠38中心軸線C向內(nèi)朝向縱軸線L2的徑向負(fù)載。因?yàn)榘甲佑|角度A小于凹槽接 觸角度B，所以由凹座接觸角度A產(chǎn)生的徑向負(fù)載大于由凹槽接觸角度B產(chǎn)生的徑向負(fù)載。 由此，所生成的最終徑向負(fù)載迫使驅(qū)動(dòng)滾珠38向外遠(yuǎn)離縱軸線L2并且進(jìn)入凹槽30。應(yīng)當(dāng) 理解，較大的凹槽接觸角度B允許較多負(fù)載引導(dǎo)到橫向于縱軸線L2的方向上，并且因此較 小的凹座接觸角度A沿著中心軸線C產(chǎn)生較高的徑向負(fù)載。如圖4所示，保持機(jī)構(gòu)62將內(nèi)部元件32的球莖狀端部34和驅(qū)動(dòng)滾珠38保持在 外部元件26的內(nèi)部開(kāi)孔28內(nèi)。保持機(jī)構(gòu)62可以包括由外部元件26限定在內(nèi)部開(kāi)孔28 內(nèi)的凹槽60，同時(shí)彈簧C形夾(spring C-clip)布置在凹槽60中。然而，應(yīng)該理解，保持機(jī) 構(gòu)62可以包括其他相似的在不明顯干擾內(nèi)部元件32相對(duì)于外部元件26的鉸接的情況下 能夠防止內(nèi)部元件32從外部元件26的內(nèi)部開(kāi)孔28內(nèi)移除的裝置。如圖1-8所示，在示例性實(shí)施例中，多個(gè)凹座36等于三個(gè)凹座36，多個(gè)凹槽30等 于三個(gè)凹槽30并且多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38等于三個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38。然而，應(yīng)該理解，多個(gè)凹座36 的數(shù)目可以等于兩個(gè)凹座36或者多于三個(gè)凹座36，多個(gè)凹槽30可以等于兩個(gè)凹槽30或者 多于三個(gè)凹槽30并且多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38可以等于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38或者多于三個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠 38。如圖1-8所示，三瓣式恒定速度接頭對(duì)于許多應(yīng)用而言都非常實(shí)用。然而，如圖 12所示，上述包括三個(gè)等距驅(qū)動(dòng)滾珠38的三瓣式恒定速度接頭20通常比圖9-11中的具 有四個(gè)等距驅(qū)動(dòng)滾珠38的接頭產(chǎn)生相對(duì)更高的生成軸向力。當(dāng)其他具有奇整數(shù)驅(qū)動(dòng)滾珠 38的接頭和具有偶整數(shù)驅(qū)動(dòng)滾珠的接頭比較時(shí)，這也是正確的。在三滾珠接頭的情況下， 這是因?yàn)楫?dāng)恒定速度接頭20鉸接同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38沿第一方向在其凹槽30內(nèi) 平移，而其他兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38沿相反于第一方向的第二方向在它們各自的凹槽30內(nèi)平移。 驅(qū)動(dòng)滾珠38和凹槽30之間的摩擦沿外部元件26和驅(qū)動(dòng)軸22產(chǎn)生各自的軸向力矢量并且 沿從動(dòng)軸24產(chǎn)生分解的力矢量，同時(shí)由在第一方向上平移的所述一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38產(chǎn)生的 力矢量不等于由其他兩個(gè)在相反的第二方向上平移的驅(qū)動(dòng)滾珠38產(chǎn)生的力矢量，導(dǎo)致最 終軸向生成力沿著所述軸輸入。隨著恒定速度接頭20繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，例如在另一半旋轉(zhuǎn)中(即 180° )，不平衡的力矢量反轉(zhuǎn)它們的方向，從而反轉(zhuǎn)了最終軸向力沿著所述軸輸入的方向。 在恒定速度接頭20中不希望這些不平衡的生成軸向力，因?yàn)樯奢S向力的周期特性可導(dǎo) 致振動(dòng)，這些振動(dòng)繼而將傳遞給與所述軸連接的元件。在車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合中，這 可以包括從動(dòng)輪、懸架和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的其它部分，例如差速器或變速器。這些振動(dòng)能依次 傳遞通過(guò)這些元件進(jìn)入車(chē)輛的其它部分，包括客艙，在那里這些振動(dòng)可以被操作者或者乘 客感覺(jué)到，使得這些振動(dòng)可導(dǎo)致不希望的車(chē)輛性能。在具有均勻間隔的奇整數(shù)滾珠的恒定 速度接頭中，存在類(lèi)似的不平衡力分配。另外，如圖12中三滾珠接頭的數(shù)據(jù)所示，最終生成 軸向力可以作為接頭角度(α)的函數(shù)而變化，其中恒定速度接頭是以接頭角度(α)被鉸接的。在具有偶整數(shù)驅(qū)動(dòng)滾珠38的恒定速度接頭中不平衡力基本上為零，例如4、6和8 個(gè)滾珠的接頭，因?yàn)闈L珠在直徑上彼此相對(duì)，并且當(dāng)接頭被鉸接和旋轉(zhuǎn)時(shí)，在一個(gè)方向上產(chǎn) 生軸向力的滾珠數(shù)量和在另一個(gè)相反方向上產(chǎn)生的軸向力的滾珠數(shù)量相同，并且相反的力 矢量彼此平衡，因此合成的最終生成軸向力矢量基本上為零，如圖12所示。同樣如圖12所 示，對(duì)于所有接頭角度(α)而言，合成最終生成軸向力矢量基本上是零。由于最終合成的 力矢量基本上為零，在恒定速度接頭20以及驅(qū)動(dòng)和從動(dòng)軸22、24鉸鏈和旋轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生的振 動(dòng)都大大降低。具有偶整數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38、凹座36和凹槽30的恒定速度接頭20的減小的 振動(dòng)是非常有利的。參見(jiàn)圖9到11，恒定速度接頭的第二實(shí)施例總體上表示為120。恒定速度接頭的第 二實(shí)施例120的與上文描述的恒定速度接頭的第一實(shí)施例20類(lèi)似的特征使用與恒定速度 接頭的第一實(shí)施例20相同的附圖標(biāo)記并在前面加上數(shù)字1來(lái)標(biāo)識(shí)。例如，恒定速度接頭的 第一實(shí)施例20的驅(qū)動(dòng)滾珠38在恒定速度接頭的第二實(shí)施例120中由附圖標(biāo)記138標(biāo)識(shí)。恒定速度接頭的第二實(shí)施例120包括偶數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38，特別是四個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠138、四個(gè)凹座136和四個(gè)凹槽130。凹座136和凹槽130是圍繞第二縱軸線L2在圓周上和 徑向上等距地間隔布置(即分別繞第一縱軸線L和縱軸線L2相對(duì)于彼此以90度角向地布 置)。因此，恒定速度接頭的第二實(shí)施例包括在直徑上相對(duì)的驅(qū)動(dòng)滾珠138 (即每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾 珠138與另一個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠138相對(duì)于縱軸線L2反方向地布置)。應(yīng)該理解，在直徑上相對(duì) 的驅(qū)動(dòng)滾珠138可以在具有任何偶數(shù)凹座136、驅(qū)動(dòng)滾珠138和凹槽130的恒定速度接頭中 實(shí)現(xiàn)(即4個(gè)、6個(gè)、8個(gè)等驅(qū)動(dòng)滾珠138、凹座136和凹槽130)。如上所述，在直徑上相對(duì) 的驅(qū)動(dòng)滾珠138提供基本上為零的最終合成生成軸向力(即如圖11中所示的力矢量F的 總和)，與在具有非偶或奇整數(shù)個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠38、凹座36和凹槽30 (即3個(gè)、5個(gè)、7個(gè)等驅(qū)動(dòng) 滾珠38、凹座36和凹槽30)的恒定速度接頭20中的驅(qū)動(dòng)滾珠38與凹槽30之間的摩擦產(chǎn) 生的最終合成生成軸向力相比，該合成軸向力明顯減小。這是因?yàn)樵诰哂兄睆缴舷鄬?duì)的驅(qū) 動(dòng)滾珠138的情況下，總是有相同數(shù)量的驅(qū)動(dòng)滾珠138沿相反的方向在凹槽130內(nèi)平移，因 此產(chǎn)生了基本上為零的最終生成凈軸向力。雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在 不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出各種改變以及用等同元件替代本發(fā)明的元件。另外，在 不改變本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以做出多種改型以使特定場(chǎng)合和材料適用于本發(fā)明 的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明將不限于本文中作為實(shí)施本發(fā)明的最佳模式而構(gòu)想并公開(kāi)的特定實(shí) 施例，相反本發(fā)明將包括落入本申請(qǐng)范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種恒定速度接頭，包括外部元件，其限定內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)一包括至少四個(gè)凹槽，所述凹槽布置在所述內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)并且沿第一縱軸線延伸，同時(shí)所述多個(gè)凹槽中的每個(gè)平行于所述多個(gè)凹槽中的所有其他凹槽和所述第一縱軸線；內(nèi)部元件，其布置在所述內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)，所述內(nèi)部元件具有第二縱軸線并且限定對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凹槽的多個(gè)凹座，所述凹座繞所述第二縱軸線徑向地布置，同時(shí)所述多個(gè)凹座中的每個(gè)與所述多個(gè)凹槽中的一個(gè)相對(duì)；以及多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠，其對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)凹槽，每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠具有球形形狀并且可旋轉(zhuǎn)地布置在所述多個(gè)凹座中的一個(gè)內(nèi)，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠可移動(dòng)地布置在所述多個(gè)凹槽中的一個(gè)內(nèi)，其中所述外部元件、內(nèi)部元件和多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠組成恒定速度接頭。
2.如權(quán)利要求1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座中的每個(gè)包括非球形形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括尖拱形。
4.如權(quán)利要求1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括拋物線形。
5.如權(quán)利要求1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座的非球形形狀包括橢圓形。
6.如權(quán)利要求1所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽包括橫向于所述縱軸線的 橫截面，所述橫截面具有與所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠的球形形狀接合的非圓形形狀。
7.如權(quán)利要求6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括尖拱形。
8.如權(quán)利要求6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括橢圓形。
9.如權(quán)利要求6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹槽的非圓形橫截面包括拋物 線形。
10.如權(quán)利要求6所述的恒定速度接頭，其中，所述多個(gè)凹座中的每個(gè)包括非球形形 狀，所述非球形形狀包括橫向于所述第二縱軸線的非圓形橫截面，同時(shí)所述多個(gè)凹座的橫 截面不同于所述多個(gè)凹槽的橫截面。
全文摘要
一種恒定速度接頭包括外部元件，該外部元件限定內(nèi)部開(kāi)孔和多個(gè)——包括至少四個(gè)——凹槽，凹槽布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)并且沿第一縱軸線延伸，每個(gè)凹槽平行于其他凹槽和第一縱軸線，并且內(nèi)部元件布置在內(nèi)部開(kāi)孔內(nèi)，該內(nèi)部元件具有第二縱軸線并且限定對(duì)應(yīng)凹槽的多個(gè)凹座，凹座繞第二縱軸線徑向布置，同時(shí)每個(gè)凹座與多個(gè)凹槽中的一個(gè)相對(duì)。接頭進(jìn)一步包括對(duì)應(yīng)凹槽的多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠，每個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠具有球形形狀并且可旋轉(zhuǎn)地布置在多個(gè)凹座中的一個(gè)內(nèi)且可移動(dòng)地布置在多個(gè)凹槽中的一個(gè)內(nèi)，其中外部元件、內(nèi)部元件和多個(gè)驅(qū)動(dòng)滾珠組成恒定速度接頭。
文檔編號(hào)F16D3/223GK101839288SQ20101017138
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者E·R·蒙拉岡-帕拉, J·弗洛里斯-加雷, K·A·科茲洛夫斯基 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司