改進(jìn)的扭矩傳遞接頭和接頭部件、制造方法以及檢查方法
【專利摘要】提供了扭矩傳遞接頭的部件，其包括接合相鄰部件的承載表面，其中多個(gè)耳軸的承載表面限定獨(dú)特的表面紋理和潤滑。還通過本公開提供了所述扭矩傳遞接頭的另外構(gòu)造、制造方法和尺寸檢查方法。因此，所述扭矩傳遞接頭的磨合時(shí)間和所產(chǎn)生的軸向力(GAF)顯著降低。
【專利說明】
改進(jìn)的扭矩傳遞接頭和接頭部件、制造方法以及檢查方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用 本專利申請(qǐng)要求保護(hù)在2013年11月13日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)61/903,870的 優(yōu)先權(quán)，其通過引用以其整體結(jié)合到文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本公開涉及機(jī)械接頭，且更特別涉及用于車輛驅(qū)動(dòng)軸中的扭矩傳遞接頭。
【背景技術(shù)】
[0003] 本章節(jié)中的說明只提供涉及本公開的背景信息而不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 扭矩傳遞接頭一般用于車輛驅(qū)動(dòng)軸中，尤其用于前輪驅(qū)動(dòng)車輛中，且允許驅(qū)動(dòng)軸 以恒定轉(zhuǎn)速通過可變的角度來傳遞功率。在操作中，扭矩傳遞接頭以各種速度、角度和伸縮 位置傳遞扭矩，且還操作以避免或降低通過接頭的振動(dòng)。當(dāng)車輛暴露到各種行駛狀況時(shí)，這 樣的一個(gè)接頭的組成部分(例如多腳架(spider)耳軸和配合滾子組件)經(jīng)受相當(dāng)大的摩擦 和軸向力。
[0005] 為了降低摩擦，各種潤滑劑可以在接頭部件的配合表面之間使用。工廠的新接頭 通常具有"磨合"期，其中經(jīng)受相互的摩擦磨損并確立磨損圖案的表面，并且接頭部件的配 合表面在幾何學(xué)上相對(duì)于它們的標(biāo)稱狀況而改變。磨合期可以在幾百英里至幾千英里中變 化，取決于配合部件的初始狀況和消費(fèi)者的駕駛習(xí)慣。原始設(shè)備制造商(OEMS)對(duì)它們的部 件供應(yīng)商持續(xù)寄予新的和更嚴(yán)格的要求，包括減小或甚至消除磨合期，并提高許多車輛部 件(包括恒速接頭)的耐用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在本公開的一種形式中，提供了一種扭矩傳遞接頭的部件，其包括限定外輪廓和 中心孔的主體，和多個(gè)圍繞所述主體的外輪廓布置的耳軸，多個(gè)耳軸中的每一個(gè)限定承載 表面，其接合在操作中與多個(gè)耳軸接合的相應(yīng)滾子組件的相鄰部件。所述多個(gè)耳軸的承載 表面限定具有成隨機(jī)顆粒布局的底坑的表面紋理，所述底坑具有介于約1:1和約5:1之間的 長/寬比、介于約-3.5和約-0.6之間的粗糙度偏斜度(R sk)、大于約3的粗糙度峰度(Rku)，且 平方根粗糙度(Rq)大于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(R q)。
[0007] 在本公開的另一種形式中，提供了扭矩傳遞接頭，其包括殼體、布置在所述殼體內(nèi) 的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和固定到所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的遠(yuǎn)端部分的多腳架組件。所述多腳架組件包 括限定外輪廓和中心孔的多腳架主體、圍繞多腳架主體的外輪廓布置的多個(gè)耳軸、固定到 多個(gè)耳軸的多個(gè)滾子組件，各個(gè)滾子組件包括外球、內(nèi)球和布置在外球和內(nèi)球之間的多個(gè) 滾子軸承。多個(gè)耳軸中的每一個(gè)限定接合相應(yīng)滾子組件的內(nèi)球的承載表面，且所述多個(gè)耳 軸的承載表面限定表面紋理，其具有成隨機(jī)顆粒布局的底坑，所述底坑具有介于約1:1和約 5:1之間的長/寬比、在約-3.5和約-0.6之間的粗糙度偏斜度(R sk)、大于約3的粗糙度峰度 (Rku)和具有等于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(R q)的大小的平方根粗糙度(Rq)。
[0008] 在本公開的又一種形式中，提供了扭矩傳遞接頭的部件，其包括具有表面紋理的 承載表面，表面紋理具有成隨機(jī)顆粒布局的底坑，所述底坑具有介于約1:1和約5:1之間的 長/寬比、在約-3.5和約-0.6之間的粗糙度偏斜度(R sk)、大于約3的粗糙度峰度(Rku)和具有 等于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(Rq)的大小的平方根粗糙度(R q)。
[0009] 在另一種形式中，提供了扭矩傳遞接頭，其包括限定內(nèi)部球圓直徑(BCD)的殼體和 布置在殼體內(nèi)的多腳架組件，所述多腳架組件包括具有圍繞多腳架主體的外輪廓布置的多 個(gè)耳軸的多腳架主體，所述耳軸中的每一個(gè)限定中心，通過所述中心限定多腳架球圓直徑 (B⑶）。多腳架B⑶小于殼體內(nèi)部B⑶。
[0010] 在又一種形式中，提供了用于扭矩傳遞接頭的殼體，其包括多個(gè)縱向孔和中心縱 向軸，所述多個(gè)縱向孔各自限定孔球圓直徑(BCD)經(jīng)過的球孔中心，且所述殼體限定具有 BCD中心的內(nèi)部球圓直徑(BCD)。BCD至BCD中心的徑向位置變化小于球孔BCD的切向或角度 位置變化。
[0011] 另外，提供了用于扭矩傳遞接頭的內(nèi)部部件，所述扭矩傳遞接頭具有其中布置內(nèi) 部部件的殼體，所述內(nèi)部部件包括限定外輪廓的主體和圍繞所述主體的外輪廓布置的多個(gè) 耳軸，所述耳軸中的每一個(gè)限定幾何中心。所述主體限定具有中心的球圓直徑(BCD)，且耳 軸幾何中心至BCD中心的徑向變化小于在BCD處的耳軸幾何中心的角度位置變化。
[0012] 根據(jù)本公開的方法，檢查用于扭矩傳遞接頭中的多腳架的耳軸輪廓的尺寸特征， 所述方法包括基于標(biāo)稱圓環(huán)面幾何計(jì)算耳軸中心，和基于所述耳軸中心計(jì)算所述多腳架的 球圓直徑(BOT)。
[0013] 還提供了制造用于扭矩傳遞接頭中的多腳架的方法，所述多腳架包括多個(gè)耳軸， 各個(gè)耳軸限定承載表面，其接合固定到多個(gè)耳軸的相應(yīng)滾子組件的相鄰部件，所述方法包 括在所述多腳架的承載表面上進(jìn)行拋光操作，其中所述承載表面的平均粗糙度(Ra)除以承 載表面的五點(diǎn)平均粗糙度(Rz)的得數(shù)介于約0.05和約0.19之間。
[0014] 還進(jìn)一步提供了用于扭矩傳遞接頭的滾子組件中的內(nèi)球，所述內(nèi)球限定名義上通 過粗糙度輪廓和波紋度輪廓限定的凹內(nèi)表面。
[0015] 還有，提供了用于扭矩傳遞接頭的滾子組件中的外球，所述外球限定外拐角輪廓， 外拐角輪廓接觸所述滾子組件橫穿其中的殼體的內(nèi)部拐角表面，其中所述外拐角輪廓限定 選自弧形、橢圓形、B樣條、多個(gè)相交線段及其組合的表面，且輪廓的最小尺寸為約2_。
[0016] 在另一種形式中，提供了扭矩傳遞接頭，其包括具有多個(gè)限定內(nèi)部拐角表面的縱 向孔的殼體、布置在殼體內(nèi)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件、固定到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的遠(yuǎn)端部分的多腳架組 件，其中所述多腳架組件包括限定外輪廓和中心孔的多腳架主體、通過中心孔固定的內(nèi)部 構(gòu)件，圍繞多腳架主體的外輪廓布置的多個(gè)耳軸和固定到多個(gè)耳軸的多個(gè)滾子組件，各個(gè) 滾子組件包括外球、內(nèi)球和布置在外球和內(nèi)球之間的多個(gè)滾子軸承。所述外球限定接近殼 體的內(nèi)表面的約2mm的最小尺寸，沿內(nèi)表面接觸外球。
[0017] 結(jié)合附圖，根據(jù)以下描述，這些和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將變得更加顯而易見。
【附圖說明】
[0018] 在說明書結(jié)束處，在權(quán)利要求中特別指出并明確要求保護(hù)認(rèn)為是本發(fā)明的主題。 考慮附圖從以下詳述來看，本發(fā)明的上述和其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，其中： 圖1為部分剖開的透視圖，其說明根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的扭矩傳遞接頭； 圖2為部分剖開的另一個(gè)透視圖，其說明具有相對(duì)于外殼體成角度的內(nèi)部構(gòu)件且根據(jù) 本公開的教導(dǎo)構(gòu)建和組裝的扭矩傳遞接頭； 圖3為根據(jù)本公開的原理構(gòu)建的多腳架組件和相關(guān)滾子組件的透視圖； 圖4A為根據(jù)本公開的原理構(gòu)建的多腳架主體的透視圖； 圖4B為圖4A的多腳架主體的放大透視圖，其說明具有根據(jù)本公開的原理的有利表面紋 理的承載表面； 圖5A為根據(jù)本公開的教導(dǎo)的一種形式的表面紋理的顯微照片，其中所述表面紋理具有 較高粗糙度偏斜度(Rsk); 圖5B為根據(jù)本公開的教導(dǎo)的一種形式的表面紋理的顯微照片，其中所述表面紋理具有 較低粗糙度偏斜度(Rsk); 圖6為說明根據(jù)本公開的原理構(gòu)建的多腳架組件的承載表面的橫截面圖； 圖7A-C為根據(jù)本公開的特定球圓直徑(BCD)規(guī)定的殼體（圖7A)、多腳架（圖7B)和組裝 到殼體中的多腳架(圖7C)的側(cè)視圖； 圖8A為側(cè)視橫截面圖，其說明根據(jù)本公開的教導(dǎo)的殼體和多腳架耳軸的BCD的容許方 案； 圖8B為耳軸幾何中心的容許徑向變化和圖8A的殼體中的球孔中心的側(cè)向或切向變化 的示意圖。
[0019]圖9A包括內(nèi)球的透視圖； 圖9B包括說明根據(jù)本公開的規(guī)定的圖9A的區(qū)域B的粗糙度輪廓要求和波紋度輪廓要求 兩者的尺寸圖和示意圖； 圖10A為說明根據(jù)本公開的教導(dǎo)的滾子組件的外球的幾何構(gòu)造及其與殼體的內(nèi)部部分 的接觸的橫截面圖； 圖10B為沿著截面X-X得到的圖10A的滾子組件的橫截面，其說明了左邊的傾斜位置和 右邊的標(biāo)稱(未傾斜)位置； 圖11為殼體的一個(gè)實(shí)施方案的透視圖，其說明被外球的外表面接觸的殼體的區(qū)域;和 圖12為根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的扭矩傳遞接頭和并非根據(jù)本公開的教導(dǎo)構(gòu)建的基本 上類似構(gòu)造的接頭之間的作為接頭角度的函數(shù)的所產(chǎn)生的軸向力的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在來看附圖，在此將參考具體實(shí)施方案描述本發(fā)明，而不限制本發(fā)明，且更具體 地來看圖1和2,扭矩傳遞接頭10包括殼體12、具有遠(yuǎn)端部分15的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件14和三個(gè)驅(qū) 動(dòng)滾子組件16。在一種形式中，殼體12具有繞其旋轉(zhuǎn)的縱向軸線18和等距地彼此間隔基本 上120度且平行于軸線18的三個(gè)縱向孔20?？v向孔20中的每一個(gè)具有兩個(gè)被側(cè)壁26沿周向 分開的相對(duì)的內(nèi)部拐角表面22、24,在本公開的一種形式中側(cè)壁26沿徑向面向里邊。內(nèi)部驅(qū) 動(dòng)構(gòu)件14具有軸28和軸28繞其旋轉(zhuǎn)的縱向軸線30。當(dāng)扭矩傳遞接頭10為0角度時(shí)，縱向軸線 18和30重合或共線，如圖1中所示，而當(dāng)扭矩傳遞接頭10以一個(gè)角度鉸接或彎曲時(shí)，縱向軸 線18和30在縱向軸線18上的一個(gè)點(diǎn)相交，如圖2中所示。軸線18和30在縱向軸線18上的一個(gè) 點(diǎn)相交，該點(diǎn)與接頭中心3 2間隔開。
[0021]還來看圖3,多腳架組件31固定到內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件14的遠(yuǎn)端部分15。所述多腳架組件 31包括具有多個(gè)耳軸34的多腳架主體33(在該例示性形式中，三(3)個(gè)耳軸34等距地彼此間 隔基本上120度），和固定到所示的耳軸34和在方向37上可旋轉(zhuǎn)且在耳軸34上在方向39上可 傾斜的驅(qū)動(dòng)滾子組件16。驅(qū)動(dòng)滾子組件16中的每一個(gè)包括外球40、內(nèi)球42和布置在外球40 和內(nèi)球42之間的多個(gè)滾子軸承44。
[0022]在操作中，外球40接合耳軸34延伸到其中的縱向孔20的內(nèi)部拐角表面22、24,使得 滾子40限制成沿其滾動(dòng)。各個(gè)滾子40能夠繞負(fù)載滾子40的耳軸34旋轉(zhuǎn)，以其縱向移動(dòng)且相 對(duì)于耳軸34傾斜。
[0023] 耳軸紋理 在本公開的一種形式中，對(duì)某些承載表面50提供預(yù)定的表面紋理52,以便減小扭矩傳 遞接頭10的"磨合"（還稱為"試運(yùn)轉(zhuǎn)"）期，以及降低所產(chǎn)生的軸向力。來看圖3和圖4A以及 4B，耳軸34中的每一個(gè)限定承載表面50,其接合驅(qū)動(dòng)滾子組件的內(nèi)球42。如圖5A和5B中進(jìn)一 步顯示，耳軸34的承載表面50限定表面紋理52，表面紋理52具有成隨機(jī)顆粒布局的底坑54， 所述底坑54具有介于約1:1和約5:1之間的長/寬比、在約-3.5和約-0.6之間的粗糙度偏斜 度(R sk)、大于約3的粗糙度峰度(Rku)和大于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(Rq)的平 方根粗糙度(R q)。在另一種形式中，承載表面的平方根粗糙度(Rq)大于相鄰部件的配合表面 的平方根粗糙度(Rq)且具有約等于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(Rq)的大小。上述 預(yù)定的表面紋理52的結(jié)合導(dǎo)致接頭內(nèi)所產(chǎn)生的軸向力(GAF)降低，特別是當(dāng)接頭10和內(nèi)部 驅(qū)動(dòng)構(gòu)件14在接頭的操作期間鉸接成較高接頭角度時(shí)。圖12說明了其中耳軸包括由曲線圖 100所說明的預(yù)定表面紋理52的接頭10與不具有文中所述的預(yù)定表面紋理特征的基本上類 似構(gòu)造的接頭1〇(特別是具有在所規(guī)定的范圍之外的特征的值的那些)相比之間的作為接 頭角度的函數(shù)的GAF的區(qū)別。
[0024]在該例示形式中，相鄰部件為內(nèi)球42,其更好地顯示與圖6中的承載表面50配合。 在這種形式中，內(nèi)球42為凹的且具有內(nèi)圈60,而耳軸34的承載表面50為凸的。然而，應(yīng)當(dāng)理 解承載表面50可以具有本公開的范圍內(nèi)所涵蓋的任何形狀，例如，橢圓或沙漏形狀。
[0025]另外，在本公開的另一種形式中，耳軸34的承載表面50的波紋度輪廓(Wz)的最大 高度大于相鄰部件的配合表面(例如內(nèi)球42的內(nèi)表面60)的波紋度輪廓(Wz)的最大高度。在 又一種形式中，耳軸34的承載表面50的波紋度輪廓(W z)的最大高度為與相鄰部件的配合表 面(例如內(nèi)球42的內(nèi)表面60)的波紋度輪廓(Wz)的最大高度的大小大約相同。
[0026]如圖4B中進(jìn)一步顯示，各個(gè)耳軸34限定赤道E，其為圍繞所示的耳軸34的周緣延伸 的閉合曲線，且其沿著閉合曲線延伸通過耳軸34的幾何中心。在本公開的一種形式中，耳軸 34的承載表面50的波紋度輪廓(W z)在平行于耳軸34的赤道E的方向上小于約4.0微米，且更 具體而言，小于約1.0微米。在另一種形式中，耳軸34的承載表面50的波紋度輪廓(W z)在平 行于耳軸34的赤道E的方向上小于約0.8微米。在又一種形式中，耳軸34的承載表面50的波 紋度輪廓(W z)在垂直于耳軸34的赤道E的方向上小于約4.0微米。在另一種形式中，耳軸34 的承載表面50的波紋度輪廓(W z)在垂直于耳軸34的赤道E的方向上小于約3.0微米。在又一 種形式中，耳軸34的承載表面50的波紋度輪廓(W z)在沿著耳軸34的表面的任何方向上小于 約4.0微米。
[0027] 如圖5A和5B中所示，在一種形式中，表面紋理52的底坑54限定楔形狀。如文中所用 的術(shù)語"楔"應(yīng)當(dāng)視為表示包括至少兩(2)個(gè)收縮側(cè)面部分的幾何構(gòu)造/形狀。對(duì)于這種表面 紋理52,合乎需要的是多腳架主體33由具有小于內(nèi)球42的硬度的硬度的材料形成。例如，多 腳架主體33為具有約60的標(biāo)稱HRC的材料，例如各種級(jí)別的鐵或鋼，而內(nèi)球42為具有約62的 標(biāo)稱HRC的材料。
[0028]耳軸34的承載表面50還可以用包括顆粒固體潤滑劑的油脂潤滑，所述顆粒固體潤 滑劑包括具有特征粒徑"d"的支配性固體潤滑劑，其中承載表面的平均峰值至谷值粗糙度 (Rz)與特征粒徑d的比率(R z/d)小于約1.00。在另一種形式中，比率Rz/d小于約0.75。
[0029]用文中所述的表面紋理，扭矩傳遞接頭的磨合時(shí)間所產(chǎn)生的軸向力顯著降低。 [0030]如文中所用，表面粗糙度術(shù)語應(yīng)當(dāng)視為表示： 粗糙度偏斜度(Rsk)限定為根據(jù)以下方程1的表面的一階導(dǎo)數(shù)的平均值的量度(表面相 對(duì)于對(duì)稱的偏離）：
其中Z為偏離的高度，xk為橫坐標(biāo)，yi為縱坐標(biāo)且μ為采樣分布中的偏離的平均值。
[0031] 粗糙度峰度(Rku)限定為根據(jù)以下方程2的輪廓峰的銳度的量度：
平方根粗糙度(Rq)限定為根據(jù)以下方程3的來自平均線的單個(gè)高度和深度的平方的和 的平方根：
平均峰值至谷值粗糙度(Rz)通過在粗糙度圖表上從平均線選取一段標(biāo)準(zhǔn)長度來限定。 所選取的線的峰值和谷值之間的距離以z方向測量。隨后，在5個(gè)最高峰值(ZP)之間獲得平 均峰值，且在5個(gè)最低谷值(Z v)之間獲得平均谷值。
[0032] 球圓直徑(BCD) 來看圖7,說明了本公開的另一種形式，其中殼體12限定內(nèi)部球圓直徑(BCD)70和布置 在殼體12內(nèi)的多腳架組件31(出于簡潔的目的并不說明整個(gè)組件）。如先前所述，多腳架組 件31包括具有圍繞多腳架主體33的外輪廓布置的多個(gè)耳軸34的多腳架主體33,所述耳軸中 的每一個(gè)限定中心C，通過中心C如所示限定多腳架球圓直徑(B⑶)72。多腳架B⑶72名義上 超過殼體內(nèi)部BCD 70,以便進(jìn)一步有助于減小在達(dá)到約15度的接頭角度上所產(chǎn)生的軸向力 (GAF)，且還減小扭矩傳遞接頭10的磨合時(shí)間。在一種形式中，多腳架BCD 72和殼體內(nèi)部BCD 70之間的標(biāo)稱差介于約0.050mm和約0.070mm之間。
[0033] BCD容許方案 來看圖8A和8B，參考?xì)んw12說明容許方案。如圖8A中所示，殼體12包括具有中心縱向軸 (進(jìn)出圖8A的頁面）的多個(gè)縱向孔20和限定先前所述的內(nèi)部球圓直徑(BCD)70的殼體12,所 述多個(gè)縱向孔20各自限定孔球圓直徑(B⑶)82經(jīng)過的球孔中心80。如圖8B中所示，B⑶70和 82至BCD中心C的徑向位置變化84小于球孔中心80的切向位置變化86，這說明和限定了本申 請(qǐng)中所用的那些術(shù)語"徑向變化" 84和"切向變化"。
[0034] 在如圖7A-7C中所示的另一種形式中，且還參考圖8A和8B的公差帶，耳軸34各自限 定幾何中心90。多腳架主體33限定具有中心C的球圓直徑(BCD)(圖7B)，且根據(jù)本公開的另 一種形式，耳軸幾何中心90至BCD的徑向變化小于先前所述的殼體12的BCD的切向位置變 化。類似地，殼體幾何中心70至它們的BCD的徑向變化還小于標(biāo)稱BCD的切向位置變化。
[0035] 殼體孔和B⑶公差 另外，類似于圖7A-C和8A-B中所示的多腳架主體BCD，殼體B⑶還可以限定耳軸幾何中 心90至BCD的徑向變化，其小于先前所述的殼體12的BCD的切向位置變化。
[0036] CMM程序/方法 根據(jù)本公開的方法，檢查用于扭矩傳遞接頭中的多腳架的耳軸輪廓的尺寸特征。所述 方法包括基于標(biāo)稱圓環(huán)面幾何計(jì)算耳軸中心，和基于耳軸中心計(jì)算多腳架的球圓直徑 (BCD)〇
[0037] 拋光操作 在一種形式中，對(duì)多腳架主體33的承載表面50進(jìn)行拋光操作，其中承載表面的平均粗 糙度(Ra)除以承載表面的粗糙度(Rz)的得數(shù)介于約0.05和約0.19之間。
[0038]在承載表面50拋光之前，為了獲得需要的表面紋理，它們首先經(jīng)受機(jī)械加工且隨 后在拋光之前使用合適的噴丸介質(zhì)(例如各種金屬、磨蝕材料(gall)或陶瓷珠)進(jìn)行噴丸操 作。
[0039]回到圖4b，拋光區(qū)域橫過且沿著整個(gè)表面紋理52延伸。該拋光區(qū)域延伸超過被耳 軸34的承載表面50與內(nèi)球42的配合表面60的接觸限定的帶，所述接觸將在接頭10在特定范 圍的接頭角度內(nèi)的正常接合和操作期間出現(xiàn)。因此，接頭10持續(xù)如文中所述操作，例如即使 接頭10臨時(shí)處于過鉸接狀況中。
[0040] 內(nèi)球紋理 如圖9A和9B中所示，說明了本公開的另一種形式，其中內(nèi)球42限定名義上被粗糙度輪 廓和波紋度輪廓限定的凹內(nèi)表面60，其中Ra小于約0.2，Wa小于約0.2，且粗糙度偏斜度(R sk) 小于約0。
[0041] 中心引導(dǎo)件接觸 現(xiàn)在來看圖10A和10B以及圖11，顯示定位在殼體12內(nèi)的多腳架組件31，突出顯示了外 球40。外球40限定接觸如圖11中所示的殼體12的內(nèi)表面的外拐角輪廓，其中所述外拐角輪 廓限定選自弧形、橢圓形、B樣條、多個(gè)互連且相交線段及其組合的表面，且輪廓P的最小尺 寸為約2mm。如文中所用的術(shù)語"最小尺寸"應(yīng)當(dāng)視為表示對(duì)應(yīng)于輪廓的曲率或B樣條值(例 如半徑(弧））的尺寸值，。還應(yīng)當(dāng)理解約2_的最小標(biāo)稱尺寸接近殼體12的內(nèi)表面，沿內(nèi)表面 以2300大小(N-m標(biāo)稱扭矩能力)接觸外球40。在一種形式中，對(duì)于2300大小，最小尺寸為約 2.75。應(yīng)當(dāng)理解，針對(duì)不同大小/扭矩能力，最小尺寸可以高于或低于文中使用的2mm大小， 且因此2_作為下限不應(yīng)當(dāng)視為限制本公開的范圍。在一種形式中，外拐角輪廓限定具有以 小于約2mm的曲率半徑彎曲的彎曲輪廓的凸表面。換言之，拐角輪廓限定具有大于約2mm的 曲率半徑的彎曲輪廓的凸表面，且在另一個(gè)實(shí)施方案中曲率半徑大于約2.75mm。
[0042] 當(dāng)在非理想的配合表面之間出現(xiàn)滑移時(shí)，在滑移運(yùn)動(dòng)期間產(chǎn)生的摩擦和振動(dòng)受接 觸處的最小半徑或最小尺寸影響。通過在上述運(yùn)動(dòng)部件中使用約2mm的最小尺寸，靜態(tài)部件 中的大多數(shù)表面缺陷被機(jī)械地過濾掉，減小在滾子在中心引導(dǎo)件95處沿著殼體12的縱向孔 20行進(jìn)期間的摩擦和動(dòng)態(tài)激勵(lì)。如圖10B中所示，外球40的初步接觸在中心引導(dǎo)件95，如通 過"B"指定。圖10B的左邊部分說明在滾子組件16的縱搖或傾斜作用之后的位置，而圖10A的 右邊部分說明用于對(duì)比的標(biāo)稱位置。外球40與殼體12的二次接觸隨后在拐角中，如通過圖 13a中的"A"括號(hào)指定。殼體12的內(nèi)表面的接觸區(qū)域在圖11中顯示。
[0043]盡管表面紋理、幾何和尺寸規(guī)定和文中所述的方法已經(jīng)應(yīng)用到扭矩傳遞接頭，但 是應(yīng)當(dāng)理解其他部件和接頭類型，以及各種表面與表面軸承應(yīng)用預(yù)期在本公開的范圍內(nèi)。 [0044]雖然只詳細(xì)描述本發(fā)明的有限數(shù)目的實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)容易理解本發(fā)明并不限 于這些公開的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明可以修改以結(jié)合許多變化、改變、取代或之前未描述 但與本發(fā)明的精神和范圍匹配的等價(jià)配置。另外，雖然業(yè)已描述了本發(fā)明的各種實(shí)施方案， 應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的方面可以只包括一些描述的實(shí)施方案。因此，本發(fā)明并不視為受以上描 述限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種構(gòu)造成用于扭矩傳遞接頭的滾子組件中的外球，所述外球限定構(gòu)造成用于與所 述滾子組件橫穿其中的殼體的內(nèi)表面接觸的外拐角輪廓，其中所述外拐角輪廓限定具有以 小于約2mm的曲率半徑彎曲的彎曲輪廓的凸表面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外球，其特征在于，所述凸表面包括弧形、橢圓形、B樣條、一系 列連接的線段或其組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的外球，其特征在于，所述彎曲輪廓的最小尺寸為約2mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的外球，其特征在于，所述彎曲輪廓的最小尺寸為約2.75mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的外球，其特征在于，還包括扭矩傳遞接頭，所述扭矩傳遞接頭 包括： 具有限定內(nèi)表面的多個(gè)縱向孔的殼體； 布置在所述殼體內(nèi)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件； 固定到所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的遠(yuǎn)端部分的多腳架組件，其中所述多腳架組件包括： 限定外輪廓和中心孔的多腳架主體，所述內(nèi)部構(gòu)件通過所述中心孔固定； 圍繞所述多腳架主體的外輪廓布置的多個(gè)耳軸， 固定到多個(gè)耳軸的多個(gè)滾子組件，各個(gè)滾子組件包括所述外球、內(nèi)球和多個(gè)布置在所 述外球和所述內(nèi)球之間的滾子軸承。6. -種扭矩傳遞接頭的部件，其包括具有表面紋理的承載表面，所述表面紋理具有： 成隨機(jī)顆粒布局的底坑，所述底坑具有介于約1:1和約5:1之間的長/寬比； 介于約-3.5和約-0.6之間的粗糙度偏斜度(Rsk); 大于約3的粗糙度峰度(Rku);和 具有等于相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(Rq)的大小的平方根粗糙度(Rq)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的部件，其特征在于，所述部件包括： 限定外輪廓和中心孔的主體； 圍繞所述主體的外輪廓布置的多個(gè)耳軸，所述多個(gè)耳軸中的每一個(gè)限定承載表面，其 接合在操作中與所述多個(gè)耳軸接合的相應(yīng)滾子組件的相鄰部件， 其中所述多個(gè)耳軸的承載表面限定所述表面紋理。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述承載表面的平方根粗糙度(Rq)具有約 等于所述相鄰部件的配合表面的平方根粗糙度(R q)的大小。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面為凸的且所述相鄰部 件的配合表面為凹的。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)的 最大高度大于所述相鄰部件的配合表面的波紋度輪廓(W z)的最大高度。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz) 的最大高度與所述相鄰部件的配合表面的波紋度輪廓(W z)的最大高度的大小大約相同。12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)在 平行于所述耳軸的赤道的方向上小于約4.0微米。13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)在 平行于所述耳軸的赤道方向上小于約1.0微米。14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)在 平行于所述耳軸的赤道的方向上小于約0.8微米。15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)在 垂直于所述耳軸的赤道的方向上小于約4.0微米。16. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz)在 沿著所述耳軸的任何方向上小于約4.0微米。17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的部件，其特征在于，所述耳軸的承載表面的波紋度輪廓(Wz) 在垂直于所述耳軸的赤道的方向上小于約3.0微米。18. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述底坑限定楔形狀。19. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述部件具有小于所述相鄰部件的硬度 的硬度。20. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，所述承載表面用包括顆粒固體潤滑劑的 油脂潤滑，所述顆粒固體潤滑劑包括具有特征粒徑"d"的支配性固體潤滑劑，其中所述承載 表面的平均峰值至谷值粗糙度(R z)與所述特征粒徑d的比率(Rz/d)小于約1.00。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的部件，其特征在于，所述比率Rz/d小于約0.75。22. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的部件，其特征在于，還包括扭矩傳遞接頭，其包括： 殼體； 布置在所述殼體內(nèi)的內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件； 固定到所述內(nèi)部驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的遠(yuǎn)端部分的多腳架組件，其中所述多腳架組件包括： 主體； 多個(gè)耳軸，和 固定到所述多個(gè)耳軸的多個(gè)滾子組件，各個(gè)滾子組件包括外球、內(nèi)球和多個(gè)布置在所 述外球和所述內(nèi)球之間的滾子軸承。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的部件，其特征在于，所述內(nèi)球包括名義上通過粗糙度輪廓和 波紋度輪廓限定的凹內(nèi)表面，其中Ra小于約〇.2，W a小于約0.2,且粗糙度偏斜度(Rsk)小于約 0〇24. -種扭矩傳遞接頭，其包括： 限定內(nèi)部球圓直徑(BCD)的殼體;和 布置在所述殼體內(nèi)的多腳架組件，所述多腳架組件包括具有圍繞所述多腳架主體的外 輪廓布置的多個(gè)耳軸的多腳架主體，所述耳軸中的每一個(gè)限定中心，通過所述中心而限定 多腳架球圓直徑(BCD)， 其中所述多腳架BCD大于所述殼體的內(nèi)部BCD。25. 根據(jù)權(quán)利要求24的扭矩傳遞接頭，其特征在于，所述多腳架BCD和所述殼體的內(nèi)部 B⑶之間的差介于約0.050mm和約0.070mm之間。26. 根據(jù)權(quán)利要求24的扭矩傳遞接頭，其特征在于，所述殼體包括： 多個(gè)縱向孔和中心縱向軸，所述多個(gè)縱向孔各自限定球孔中心，孔球圓直徑(BCD)經(jīng)過 所述球孔中心，且所述殼體內(nèi)部球圓直徑(B⑶)具有B⑶中心， 其中所述BCD至所述BCD中心的徑向位置變化小于所述球孔BCD的切向位置變化。27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的扭矩傳遞接頭，其特征在于，所述耳軸幾何中心至所述BCD 中心的徑向變化小于所述BCD處的耳軸幾何中心的角度位置變化。28. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的扭矩傳遞接頭，其特征在于，通過檢查所述耳軸外輪廓的尺 寸特征的方法檢查所述多腳架，其包括： 基于標(biāo)稱圓環(huán)面幾何計(jì)算耳軸中心;和 基于所述耳軸中心計(jì)算所述多腳架的球圓直徑(BCD)。29. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的扭矩傳遞接頭，其特征在于，制造所述多腳架的方法包括對(duì) 所述多腳架的承載表面進(jìn)行拋光操作，其中所述承載表面的平均粗糙度(R a)除以所述承載 表面的五點(diǎn)平均粗糙度(Rz)的得數(shù)介于約0.05和約0.19之間。30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，還包括在進(jìn)行拋光操作之前的機(jī)械加工 和噴丸的步驟。31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述拋光操作限定所述承載表面的拋光 區(qū)域，所述承載表面的拋光區(qū)域延伸超過所述承載表面的將在所述扭矩傳遞接頭的正常操 作期間接合相鄰部件的操作區(qū)域。
【文檔編號(hào)】F16D3/20GK105899831SQ201480073093
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年11月14日
【發(fā)明人】S.M.托馬斯, W.P.斯克瓦拉, E.R.蒙拉貢-帕拉
【申請(qǐng)人】操縱技術(shù)Ip控股公司