專利名稱：三球銷等速萬向節(jié)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于汽車動力傳動系統(tǒng)的三球銷等速萬向節(jié)(tripodconstant volocity universal joint)，例如用于以任何角度在兩個旋轉軸之間以恒定角速度傳送轉矩，并允許軸向位移。
背景技術：
通常，三球銷等速萬向節(jié)包括外部接頭部件，該外部接頭部件適合連接到用于傳送轉矩的第一旋轉軸，并具有在其內部圓周中形成的三個、圓周等間隔、軸向延伸的軌道槽；內部接頭部件，該內部接頭部件具有適合連接到用于傳送轉矩的第二旋轉軸的軸套(boss)和從該軸套徑向突起的三個圓周等間隔的軸頸；和介于外部接頭部件和內部接頭部件之間以傳送轉矩的輥子。
在該三球銷等速萬向節(jié)中，軸頸底部部分很可能是內部接頭部件的強度最弱的部分。日本未審查專利公布2004-257418公開了一種所謂雙輥子型的三球銷等速萬向節(jié)，其中外部輥子平行于軌道槽滾動以實現(xiàn)減小重量與尺寸，同時保持內部接頭部件的強度。
日本未審查專利公布2004-257418中描述的三球銷等速萬向節(jié)的特征在于內部接頭部件的軸頸底部部分是非圓形橫斷面的，該非圓形橫斷面沿接頭圓周方向或接頭切線方向(circumferentially of the joint)測量的直徑大于接頭軸向測量的直徑。因此，能夠實現(xiàn)接頭的尺寸、重量和成本的減小，同時保持作為耳軸強度可能最弱的部分的軸頸底部部分的強度。

發(fā)明內容
在雙輥類型的三球銷等速萬向節(jié)中，當極限設計期望減小尺寸和重量時，軸頸底部部分的非圓形橫斷面不足以保持軸頸底部部分的強度，而軸頸底部部分的曲率半徑需要增加。然而，在軸頸底部部分的曲率半徑在整個軸頸的圓周不變的情況下，當在包括接頭軸線和軸頸軸線的橫斷面觀看時，當接頭采用工作角度時，曲率半徑的增加導致輥子更快地接近軸頸底部部分，因此需要犧牲接頭的最大工作角度。在橫斷面中，通過使接頭軸向測量的軸頸底部部分的直徑較小，能夠防止這一問題。然而，軸頸底部部分的橫斷面面積變得更小，導致強度減小。
本發(fā)明的目的是解決上述問題并提供三球銷等速萬向節(jié)，所述三球銷等速萬向節(jié)能夠實現(xiàn)尺寸、重量和成本的減小，而不會犧牲所述接頭的最大工作角度，而保持作為內部接頭部件的強度最弱的部分的軸頸底部部分的強度。
本發(fā)明的三球銷等速萬向節(jié)包括外部接頭部件，所述外部接頭部件具有形成在其內部圓周中的三個、圓周等間隔、軸向延伸的軌道槽，所述外部接頭部件連接到用于傳送轉矩的第一旋轉軸；內部接頭部件，所述內部接頭部件具有連接到用于傳送轉矩的第二旋轉軸的軸套；和每個都從軸套徑向突起的三個圓周等間隔的軸頸；和介于外部接頭部件和內部接頭部件之間用于傳送轉矩的輥子盒(roller cassette)，其中當在垂直于接頭的軸線的平面中觀看時的、將軸套連接到軸頸的軸頸底部部分的曲率半徑(R1)大于當在包含接頭的軸線和軸頸的軸線的平面中觀看時的、軸頸底部部分的曲率半徑(R2)，而曲率半徑從R1逐漸減小直到R2。
在該三球銷等速萬向節(jié)中，其中通過使曲率半徑R1大于曲率半徑R2，且曲率半徑從R1向R2連續(xù)減小，輥子盒(roller cassette)平行于軌道槽滾動，并能夠相對于內部接頭部件的軸頸擺動和旋轉，可以提供三球銷等速萬向節(jié)，該三球銷等速萬向節(jié)能夠實現(xiàn)尺寸、重量和成本減小萬向節(jié)，而不會犧牲接頭的最大工作角度，同時保持作為內部接頭部件強度最弱的部分的軸頸底部部分的強度。
根據(jù)本發(fā)明，能夠實現(xiàn)接頭尺寸、重量和成本的減小，而不會犧牲所述接頭的最大工作角度，而保持作為內部接頭部件的強度最弱的部分的軸頸底部部分的強度。
當結合附圖閱讀時，通過如下描述，本發(fā)明的這些以及其它目的和特征將會更加明顯。


圖1A是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的三球銷等速萬向節(jié)的內部接頭部件的部分的主視圖。
圖1B是圖1A中所示內部接頭部件的側視圖。
圖2是三球銷等速萬向節(jié)的部分的剖視圖。
圖3是圖2中所示的三球銷等速萬向節(jié)的縱向剖視圖。
圖4是顯示本發(fā)明第二實施例的類似于圖1A的主視圖。
圖5是沿圖4中的直線V-V的斷面視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的三球銷等速萬向節(jié)的部分的剖視圖。
圖7是圖6中所示的接頭中的內部接頭部件的部分的主視圖。
圖8是沿圖7中的直線VIII-VIII的剖視圖。
圖9是用于說明將輥子盒安裝到內部接頭部件的軸頸的過程的分解剖視圖。
具體實施例方式
以下將參照附圖描述本發(fā)明的實施例，其中圖1A到圖3顯示了第一實施例；圖4和5顯示了第二實施例；和圖6到8顯示了第三實施例。
首先，參照圖2和3描述基本結構，三球銷等速萬向節(jié)具有作為部件的外部接頭部件10；內部接頭部件20；以及輥子盒30。
該外部接頭部件10形成圓筒狀以在其一端開口并與桿部12成整體。通過例如桿部12與用于傳送轉矩的第一旋轉軸(未示出)花鍵連接，外部接頭部件10連接到第一旋轉軸。該外部接頭部件10具有在其內部圓周中形成的三個圓周等間隔的軌道槽14，該軌道槽14沿外部接頭部件10的軸向延伸。每個軌道槽14凹入外部接頭部件10的內部圓周中，而該軌道槽14的一對相對側壁提供導軌16，而引導肩部(guideshoulder)18形成在導軌16的徑向外側上。
該內部接頭部件20包括軸套22和三個軸頸24。該軸套22連接到用于傳送轉矩的第二旋轉軸28。例如，軸套22具有花鍵孔26并與軸28花鍵連接，而彈性擋環(huán)29咬入該軸中形成的槽中。該軸頸24沿軸套22圓周等間隔，并從軸頸22徑向突出。每個軸頸24的端部為實質上球形的。
軸頸底部部分23將軸套22連接到內部接頭部件20的軸頸24，該軸頸底部部分23具有非圓形橫斷面，該非圓形橫斷面沿軸套圓周方向或軸套切線方向測量的直徑大于沿軸套徑向測量的直徑。參見圖5和圖8，作為沿接頭圓周方向或接頭切線方向測量的直徑大于沿接頭徑向測量的直徑的非圓形橫斷面的典型實例，圖5和圖8中的每副圖顯示了橢圓，該橢圓具有沿軸套的軸向且相應的接頭的軸向延伸的短軸。
每個軸頸24支撐輥子盒30，輥子盒30是由外部輥子32和內部輥子36構成的雙輥子類型。一系列滾動件，即針輥或滾針34，介于外部滾子32的圓柱形內部圓周與內部輥子36的圓柱形外部圓周之間。相應地，外部輥子32和內部輥子36可相對旋轉，并可軸向運動。為防止針輥34滑出，環(huán)形凸緣38形成為面對針輥34的每個端部。
外部接頭部件10的導軌(guideway)16提供了用于外部輥子32滾動的滾道。圖2舉例說明了外部輥子32的外部圓周是環(huán)面的情況，該環(huán)面的母線(generator)的曲率半徑小于外部輥子32的外徑的一半，而導軌16是具有與環(huán)面實質相同曲率的部分圓柱狀表面。引導肩部18面對外部輥子32的端面，并用于抑制外部輥子32的傾斜，從而使輥子盒30沿外部接頭部件10的軸向方向平穩(wěn)旋轉。
內部輥子36的內部圓周是球形的，并具有與軸頸24的實質球形外部圓周實質上相同的曲率半徑，以便內部輥子36和軸頸24處于一個在另一個內部的接合。相應地，內部輥子36能夠相對于軸頸24擺動和旋轉。圖1B中的標號25代表通過在接頭的圓周相對的位置處部分切除實質球形的軸頸24形成的鏟去或鏟削部(relieving portion)。鏟去或鏟削部25的存在有利于將內部輥子36配合在軸頸24上。
在如圖9所示的傾斜狀態(tài)下，該輥子盒30，尤其內部輥子36，被裝配到內部接頭部件20的軸頸24。假定傾斜角度為θ，包括鍛造分模線27的突起部分的最外部分的、軸頸24的沿角度θ的方向觀看時的投影的最大直徑D被設為小于內部輥子36的接合側的內徑d。
在使用如此構造的三球銷等速萬向節(jié)期間，當?shù)谝恍D軸例如旋轉時，經(jīng)輥子盒30和軸頸24，該旋轉從外部接頭部件10傳送到內部接頭部件20的軸套22，以旋轉第二旋轉軸28。此外，如圖3中所示，第一和第二旋轉軸的軸線不是同軸的，換言之，接頭形成操作角度，利用兩軸的旋轉，外部輥子32在對應的軌道槽14的導軌16上滾動，并沿軸頸24的軸向方向位移。如已知一樣，利用這些運動，確保第一和第二軸之間的恒定角速度。
參照圖1A和圖1B描述第一實施例，軸頸底部部分23將內部接頭部件20的軸套22連接到軸頸24，軸頸底部部分23凹狀彎曲；并且假定當在垂直于接頭的軸線的平面中觀看時的軸頸底部部分的曲率半徑為R1(圖1A)，而當在包含接頭的軸線和軸頸的軸線的平面中觀看時的軸頸底部部分的曲率半徑為R2(圖1B)，R1大于R2，而R1逐漸減小直到R2。
假定曲率半徑R1與曲率半徑R2的比值為a，優(yōu)選設定2.0≤a≤6.5。在a＜2.0的情況下，R2太大且軸頸底部部分與輥子盒30干擾，降低了接頭的最大工作角度。因此，為了防止這種干擾，需要增加接頭的節(jié)徑(pitch diameter)，這又導致接頭的外部直徑增加。在a＞6.5的情況下，由于R2太小，鍛造的可模鍛性會惡化。
此外，假定曲率半徑R1與軸套22的花鍵孔26的節(jié)徑的比值為b，優(yōu)選設定0.13≤b≤0.25。在b＜0.13的情況下，由于R1太小，因此內部接頭部件20的強度會降低。在b＞0.25的情況下，由于R1太大而與輥子盒30干涉而接頭的最大工作角度減小，因此需要增加接頭的節(jié)徑以防止該干涉，由此可能導致接頭的外部直徑增加。
在圖4和圖5所示的第二實施例中，與上述實施例不同，軸頸底部部分23的曲率半徑R1在由附圖標記A表示的角度范圍內恒定(圖5)。在角度范圍外，如在第一實施例中，曲率半徑從R1到R2逐漸減小。
同樣在該實施例中，可以實現(xiàn)接頭的尺寸、重量和成本的減小，而不會犧牲接頭的最大工作角度，同時保持作為內部接頭部件20的強度可能最弱的部分的軸頸底部部分23的強度。期望只要角度范圍A不影響接頭的最大工作角度，最大化角度范圍A，并且優(yōu)選A≥5°。
在圖6到圖8中所示的第三實施例中，軸頸24’的外部圓周形成類似橢圓圓柱，橢圓圓柱主軸沿接頭圓周方向或接頭切線方向定向，而內部輥子36’的內部圓周具有凸弧形母線。因此，內部輥子36’能夠相對于軸頸24’擺動、旋轉和軸向運動。該輥子盒30完全形成為盒子。更確切地說，墊圈38’連接到外部輥子32的每個端部處的內部圓周中形成的環(huán)形槽，從而防止針輥34和內部輥子36’滑出。由于外部輥子32和內部輥子36’整體運動，因此它們能夠作為一個部件處理。
如圖8中所示，如在第一和第二實施例中，軸頸底部部分23的曲率半徑從在垂直于接頭軸線的平面中測量的R1減小到在包括軸頸的軸線的接頭的軸線的平面中測量的R2。在這里，如在第一實施例中，假定曲率半徑R1與曲率半徑R2的比值為a，優(yōu)選設定2.0≤a≤6.5。此外，假定曲率半徑R1與軸套22的花鍵孔26的節(jié)徑的比值為b，優(yōu)選設定0.13≤b≤0.25。
權利要求
1.三球銷等速萬向節(jié)，包括外部接頭部件，所述外部接頭部件具有形成在其內部圓周中的三個、圓周等間隔、軸向延伸的軌道槽，所述外部接頭部件連接到用于傳送轉矩的第一旋轉軸；內部接頭部件，所述內部接頭部件具有連接到用于傳送轉矩的第二旋轉軸的軸套和每個都從軸套徑向突起的三個圓周等間隔的軸頸；和介于外部接頭部件和內部接頭部件之間用于傳送轉矩的輥子盒，其中當在垂直于接頭的軸線的平面中觀看時的、將軸套連接到軸頸的軸頸底部部分的曲率半徑(R1)大于當在包含接頭的軸線和軸頸的軸線的平面中觀看時的、軸頸底部部分的曲率半徑(R2)，并且軸頸底部部分的曲率半徑從R1逐漸減小直到R2。
2.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中所述輥子盒包括經(jīng)滾動件可彼此相對旋轉的外部輥子和內部輥子，所述外部輥子能夠沿軌道槽上形成的導軌滾動，其中外部輥子的端面由形成在軌道槽上的引導肩部引導，內部輥子的實質球形內圓周與軸頸的實質球形外部圓周接合。
3.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中所述輥子盒包括經(jīng)滾動件可彼此相對旋轉的外部輥子和內部輥子，所述外部輥子能夠沿軌道槽上形成的導軌滾動，而其中內部輥子在其具有凸弧形母線的內部圓周處與軸頸接合，所述軸頸具有橢圓形橫斷面，該橢圓形橫斷面的主軸沿接頭圓周方向延伸。
4.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中內部接頭部件的軸頸底部部分具有非圓形橫斷面，該非圓形橫斷面沿接頭圓周方向或接頭切線方向測量的直徑大于沿接頭徑向測量的直徑。
5.根據(jù)權利要求2所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中所述軸頸在接頭的圓周相對位置處鏟削，允許內部輥子配合在實質球形軸頸上。
6.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中曲率半徑R1在預定角度是恒定的。
7.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中曲率半徑R1與曲率半徑R2的比值a被設為2.0≤a≤6.5。
8.根據(jù)權利要求1所述的三球銷等速萬向節(jié)，其中曲率半徑R1與軸套的花鍵孔的節(jié)徑的比值b設為0.13≤b≤0.25。
全文摘要
三球銷等速萬向節(jié)其中包括具有軸套(22)和從所述軸套徑向突起的軸頸(24)的內部接頭部件；當在橫斷面中觀看時和當在接頭的圓周相對位置處測量時的、將軸套(22)連接到軸頸(24)的軸頸底部部分(23)的曲率半徑R
文檔編號F16D3/20GK1837631SQ20061007178
公開日2006年9月27日 申請日期2006年3月22日 優(yōu)先權日2005年3月24日
發(fā)明者五十公野純一, 石島實 申請人:Ntn株式會社