專利名稱：球銷式萬向節(jié)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于車輛萬向傳動裝置技術領域。具體而言，本實用新型涉及在主動 軸、從動軸同時發(fā)生軸向位移和角位移時能夠傳遞動力的球銷式萬向節(jié)。
背景技術：
眾所周知，萬向傳動裝置的功用是在軸線且相對位置經(jīng)常發(fā)生變化的兩軸間傳遞 動力，一般主要包括萬向節(jié)和傳動軸。萬向傳動裝置在車輛上的應用主要包括連接變速器 與驅動橋；連接離合器與驅動橋或變速器與分動器；連接斷開式驅動橋或轉向驅動橋；連 接轉向操縱機構。其中，萬向節(jié)的功用是能夠在相互位置及兩轉軸之間夾角不斷變化的兩轉軸之間 傳遞動力。按扭轉方向上是否有明顯的彈性，萬向節(jié)可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。前 者是靠零件的剛性鉸鏈式連接傳遞動力；后者則是靠彈性元件傳遞動力，且具有緩沖減振 作用。剛性萬向節(jié)又分為不等速萬向節(jié)、準萬向節(jié)和等速萬向節(jié)?，F(xiàn)有的三球銷式萬向節(jié)包括銷架、槽殼、球環(huán)、滾針、銷柱、開口卡簧以及沖壓擋 圈。銷柱一體地設于所述銷架上。銷架的內(nèi)花鍵與傳動軸上的外花鍵配合，槽殼與另一傳 動軸一體制造。三個銷柱分別放置在槽殼上周向均勻分布的三個凹槽中。球環(huán)可活動地套 設在銷柱上。球環(huán)的外表面與槽殼上周向均勻分布的凹槽的內(nèi)表面之間具有間隙。而且， 球環(huán)的外表面與所述凹槽的內(nèi)表面形狀相互對應。凹槽的內(nèi)表面也為球面。具體而言，球 環(huán)的外表面的球心與凹槽的內(nèi)表面的球心重合而位于同一點上。在傳遞動力和轉矩的過程 中，球環(huán)的外表面與所述凹槽的內(nèi)表面形成一個區(qū)域的接觸。而且，球環(huán)的外表面與所述凹 槽的內(nèi)表面之間的間隙在0. 2mm至0. 3mm之間。經(jīng)長期使用，發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)有的三球銷式萬 向節(jié)的承載能力低，使用壽命短。

實用新型內(nèi)容本實用新型為解決現(xiàn)有三球銷式萬向節(jié)承載能力低、使用壽命短的技術問題，提 供一種球銷式萬向節(jié)，其能夠在傳遞動力時增大球環(huán)與凹槽的接觸面積，減小接觸應力，提 高球銷式萬向節(jié)的承載轉矩。本實用新型的發(fā)明人為解決上述技術問題專心研究，并進行了大量測試和分析， 發(fā)現(xiàn)在傳遞轉矩的過程中現(xiàn)有的三球銷式萬向節(jié)的球環(huán)的外表面與所述凹槽的內(nèi)表面之 間為所謂一個區(qū)域接觸傳力，受力不夠合理，致使三球銷式萬向節(jié)的承載能力低，使用壽命短。本實用新型所采用的技術方案是，構造一種球銷式萬向節(jié)，包括銷架、槽殼以及球 環(huán)，所述銷架具有周向分布的銷柱，所述球環(huán)套設在所述銷柱上，所述槽殼具有容納并適配 所述球環(huán)的凹槽，其中，所述凹槽在所述銷柱的突出方向上具有通過與所述球環(huán)的外表面 接觸傳遞扭矩的至少兩個凹陷曲面，各凹陷曲面均為球面的一部分，且各凹陷曲面的球面 半徑均大于所述球環(huán)的外表面的球面半徑，各曲面相接處形成有接觸溝道。[0008]優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述凹槽在所述銷柱的突出方向上 具有第一凹陷曲面和第二凹陷曲面，所述第一凹陷曲面與所述第二凹陷曲面形成有交線。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述球環(huán)的外表面與所述第一凹陷 曲面或所述第二凹陷曲面的最短距離在0. 03mm以上且在0. IOmm以下。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述球環(huán)的外表面與所述第一凹陷 曲面或所述第二凹陷曲面的最短距離在0. 03mm以上且在0. 05mm以下。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述第一凹陷曲面的球心和所述第 二凹陷曲面的球心均偏離所述球環(huán)的外表面的球心。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述第一凹陷曲面的球心、所述第二 凹陷曲面的球心、以及所述球環(huán)的外表面的球心構成的銳角為12度，其中，所述銳角以所 述球環(huán)的外表面的球心為頂點。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述銷柱的數(shù)量為3個或3個以上。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述第一凹陷曲面與所述第二凹陷 曲面的球面半徑相等。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述第一凹陷曲面與所述第二凹陷 曲面對稱布置。優(yōu)選的是，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述球銷式萬向節(jié)為三球銷式等速 萬向節(jié)。與傳統(tǒng)的球銷式萬向節(jié)相比，本實用新型的球銷式萬向節(jié)在傳遞轉矩的過程中， 球環(huán)在所述銷柱的突出方向上分別與各凹陷曲面形成接觸，至少形成兩處接觸，有利于增 大球環(huán)與凹槽的接觸面積，減小接觸應力，相較于以往球環(huán)外表面與凹槽內(nèi)表面的一個區(qū) 域的接觸，能夠更加平穩(wěn)、可靠地傳遞運動和轉矩。另外，經(jīng)過接觸應力分析并經(jīng)扭轉力矩 試驗角接觸凹槽的球銷式等速萬向節(jié)的承載轉矩較以往的球銷式等速萬向節(jié)增加10%。 更具體地說，因以往凹槽的內(nèi)表面的球心與球環(huán)的外表面是同心的，幾乎為線接觸，但由于 在凹槽和球環(huán)傳遞扭矩時，均產(chǎn)生彈性變形，所以變成一個區(qū)域的面觸接。在本實用新型的 球銷式萬向節(jié)中，凹槽的內(nèi)表面包括至少兩個凹陷曲面，其球心與球環(huán)的外表面的球心是 非同心的，在凹槽和球環(huán)傳遞扭矩時，亦均產(chǎn)生彈性變形，此時變成多個區(qū)域的面接觸。而 至少兩個凹陷曲面大于球環(huán)的外表面的曲率，接觸面積增大。劃分的多個區(qū)域的面積總和 要大于所謂的一個面接觸形成的接觸區(qū)域面積(經(jīng)分析與計算增大10% -20% )，因應力 等于力除以面積，顯然，在球環(huán)與至少兩個凹陷曲面的凹槽接觸時，應力減少10% -20%, 承載能力亦增大10% -20%。通過結合附圖，閱讀以下對本實用新型的具體實施例的詳細描述，可以進一步理 解本實用新型的其它優(yōu)點、特征以及方面。

圖1為作為本實用新型的優(yōu)選實施例的球銷式萬向節(jié)的剖面示意圖；圖2為作為本實用新型的優(yōu)選實施例的球銷式萬向節(jié)的另一剖面示意圖；圖3為作為本實用新型的優(yōu)選實施例的球銷式萬向節(jié)的正面示意圖，其中移除了 槽殼；[0022]圖4為作為本實用新型的優(yōu)選實施例的球銷式等速萬向節(jié)的球環(huán)的剖面示意圖；圖5顯示了球環(huán)的外表面與所述凹槽的內(nèi)表面之間的裝配關系圖。
具體實施方式
為了使本實用新型所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下 結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施 例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。下面參照附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。本文中，相同附圖標 記表示相同組成部分。如圖1至5所示，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，三球銷式萬向節(jié)包括銷架 11、槽殼12、球環(huán)13、滾針14、銷柱15、開口卡簧16以及沖壓擋圈17。銷柱15 —體地設于 所述銷架11上。銷架11的內(nèi)花鍵與傳動軸上的外花鍵配合，槽殼12與另一傳動軸一體制 造，從而形成主動軸、從動軸之間的動力和轉矩傳遞。三個銷柱15分別置放在槽殼12上周 向均勻分布的三個凹槽中。球環(huán)13可活動地套設在銷柱15上，且球環(huán)13與銷柱15之間 滿裝滾針14。球環(huán)13的外表面與槽殼12上周向均勻分布的凹槽的內(nèi)表面之間具有間隙， 且形狀相應。為防止?jié)L針14在工作中脫落，專門設計了三個開口卡簧16和沖壓擋圈17。 開口卡簧16分別置于三個銷柱15頂部的三個卡簧槽中。如圖1所示，所述銷架11具有周向分布的銷柱15。一般而言，銷柱15是一體地鑄 造在銷架11上的。另外，銷柱15的數(shù)量一般為3個，但顯然其數(shù)量也可以大于3個。如上所述，所述槽殼12具有容納并適配所述球環(huán)13的凹槽。在傳遞動力和轉矩 時所述凹槽的內(nèi)表面18與所述球環(huán)的外表面相互接觸甚至碰撞、沖擊。在本實用新型的球 銷式萬向節(jié)中，所述凹槽在所述銷柱的突出方向上包括通過與所述球環(huán)13的外表面130接 觸傳遞扭矩的至少兩個凹陷曲面。換言之，所述凹槽的傳力表面(即內(nèi)表面)包括至少兩 個凹陷曲面，各凹陷曲面均為球面的一部分，且各曲面的球面半徑均大于所述球環(huán)的外表 面的球面半徑，各曲面相接處形成有接觸溝道。一個具體的結構，如圖5所示，所述凹槽的內(nèi)表面18包括第一凹陷曲面181和第 二凹陷曲面182。所述第一凹陷曲面181與所述第二凹陷曲面182相交。在本實施例中， 所述第一凹陷曲面181與所述第二凹陷曲面182在球環(huán)的厚度方向(即所述銷柱的突出方 向)的均分平面上形成有交線。所述的接觸溝道形成于所述交線處。這里，所述第一凹陷 曲面181與所述第二凹陷曲面182空間延伸后不重合也不相切。設置兩個不同的第一凹陷曲面181與所述第二凹陷曲面182的原因在于，本實用 新型的發(fā)明人通過大量測試和分析，發(fā)現(xiàn)在傳遞轉矩的過程中，現(xiàn)有三球銷式萬向節(jié)的球 環(huán)的外表面與所述凹槽的內(nèi)表面之間為一個區(qū)域接觸，受力不夠合理，致使球銷式萬向節(jié) 的承載能力低，使用壽命短。亦即，因此，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，凹槽與球環(huán)是 所謂的兩個區(qū)域接觸，在凹槽和球環(huán)傳遞扭矩時，亦均產(chǎn)生彈性變形，此時變成多個區(qū)域 的面接觸。而至少兩個凹陷曲面大于球環(huán)的外表面的曲率，接觸面積增大。劃分的多個 區(qū)域的面積總和要大于所謂的一個區(qū)域接觸形成的接觸區(qū)域面積(經(jīng)分析與計算增大 10% -20% )，因應力等于力除以面積，顯然，在球環(huán)與至少兩個凹陷曲面的凹槽接觸時，應 力減少10% -20%，承載能力亦增大10% -20%。[0031]因此，在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，所述凹槽的內(nèi)表面包括第一凹陷曲面181 和第二凹陷曲面182，所述第一凹陷曲面與所述第二凹陷曲面相交，在傳遞轉矩的過程中， 球環(huán)12分別與第一凹陷曲面181和第二凹陷曲面182面接觸，形成所謂的兩個區(qū)域接觸。 不僅能平穩(wěn)、可靠、靈活、精確地傳遞運動和轉矩，而且受力合理，承載轉矩大，耐沖擊等。當 然，所述凹槽的內(nèi)表面可以包括兩個以上的不同曲面，以更加合理地分解沖擊應力，提高承 載能力，延長球銷式萬向節(jié)的壽命。如圖5所示，在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述第一凹陷曲面181和所述第 二凹陷曲面182為球面。而且，所述第一凹陷曲面181的球心01、所述第二凹陷曲面的球 心02、以及所述球環(huán)的外表面的球心0構成的夾角為12度，其中，所述夾角以所述球環(huán)的外 表面的球心為頂點，以達到合理地傳遞動力和轉矩的作用。亦即，在圖5所示的實施例中， 0為三球銷總成中球環(huán)13的外球心，球環(huán)與溝道的接觸角(銳角)為12°。如圖5所示，第一凹陷曲面181和第二凹陷曲面182形成有交線183。優(yōu)選的是， 該交線183剛好位于在所述球環(huán)13的厚度方向上的均分平面上。即，第一凹陷曲面181和 第二凹陷曲面182關于該均分平面對稱布置。此時，第一凹陷曲面181和第二凹陷曲面182 的球面半徑相等，但球心不重合。在本實用新型的球銷式萬向節(jié)的優(yōu)選實施例中，所述球環(huán)13的外表面130與所述 第一凹陷曲面181的最短距離在0. 03mm以上且0. IOmm以下?；蛘?，所述球環(huán)13的外表面 130與或所述第二凹陷曲面182的最短距離在0. 03以上且0. IOmm以下。更為優(yōu)選的是， 所述球環(huán)的外表面與所述第一凹陷曲面或所述第二凹陷曲面的最短距離在0. 03mm以上且 0. 05mm以下。這樣，通過減小球環(huán)13與槽殼12的凹槽之間的間隙，能夠有效地解決球銷式 萬向節(jié)在工作存在的異響，以至于在沖擊過程中損壞的問題。在裝配本實用新型的優(yōu)選實施例的三球銷式等速萬向節(jié)時，首先，將若干個滾針 裝滿于球環(huán)并由沖壓擋圈和開口卡簧裝配到三等分銷軸，組成三球銷總成該總成通過花鍵 與傳動軸外花鍵聯(lián)結，通過彈性擋圈鎖緊在傳動軸上，然后，傳動軸和三球銷總成分別裝入 三柱槽殼的三個角接觸溝道內(nèi)。綜上所述，本實用新型的球銷式萬向節(jié)在傳遞轉矩的過程中，球環(huán)分別與各凹陷 曲面形成面接觸，至少形成兩處接觸，有利于增大球環(huán)與凹槽的接觸面積，減小接觸應力， 相較于以往球環(huán)外表面與凹槽內(nèi)表面的一個區(qū)域接觸，能夠更加平穩(wěn)、可靠地傳遞運動和 轉矩。另外，經(jīng)過接觸應力分析并經(jīng)扭轉力矩試驗角接觸凹槽的球銷式等速萬向節(jié)的承 載轉矩較以往的球銷式等速萬向節(jié)增加10%。更具體地說，因以往凹槽的內(nèi)表面的球心與 球環(huán)的外表面是同心的，是接近線接觸的區(qū)域接觸，但由于在凹槽和球環(huán)傳遞扭矩時，均產(chǎn) 生彈性變形，所以變成一個區(qū)域的面觸接。在本實用新型的球銷式萬向節(jié)中，包括至少兩個 凹陷曲面的凹槽的內(nèi)表面的球心與球環(huán)的外表面的球心是非同心的，是所謂的兩個區(qū)域接 觸，在凹槽和球環(huán)傳遞扭矩時，亦均產(chǎn)生彈性變形，此時變成多個區(qū)域的面接觸。而至少兩 個凹陷曲面大于球環(huán)的外表面的曲率，接觸面積增大。劃分的多個區(qū)域的面積總和要大于 所謂的一個區(qū)域接觸形成的接觸區(qū)域面積(經(jīng)分析與計算增大10% -20% )，因應力等于 力除以面積，顯然，在球環(huán)與至少兩個凹陷曲面的凹槽接觸時，應力減少10% -20%，承載 能力亦增大10% -20%.本領域技術人員容易知道，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進 等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。本實用新型的保護范圍由權利要求書確定。
權利要求1.球銷式萬向節(jié)，包括銷架、槽殼以及球環(huán)，所述銷架具有周向分布的銷柱，所述球環(huán) 套設在所述銷柱上，所述槽殼具有容納并適配所述球環(huán)的凹槽，其特征在于，所述凹槽在所 述銷柱的突出方向上具有通過與所述球環(huán)的外表面接觸傳遞扭矩的至少兩個凹陷曲面，各 凹陷曲面均為球面的一部分，且各曲面的球面半徑均大于所述球環(huán)的外表面的球面半徑， 各凹陷曲面相接處形成有接觸溝道。
2.根據(jù)權利要求1所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述凹槽在所述銷柱的突出方 向上具有第一凹陷曲面和第二凹陷曲面，所述第一凹陷曲面與所述第二凹陷曲面形成有交 線。
3.根據(jù)權利要求2所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述球環(huán)的外表面與所述第一 凹陷曲面或所述第二凹陷曲面的最短距離在0. 03mm以上且在0. IOmm以下。
4.根據(jù)權利要求3所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述球環(huán)的外表面與所述第一 凹陷曲面或所述第二凹陷曲面的最短距離在0. 03mm以上且在0. 05mm以下。
5.根據(jù)權利要求2所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述第一凹陷曲面的球心和所 述第二凹陷曲面的球心均偏離所述球環(huán)的外表面的球心。
6.根據(jù)權利要求5所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述第一凹陷曲面的球心、所述 第二凹陷曲面的球心、以及所述球環(huán)的外表面的球心構成的銳角為12度，其中，所述銳角以所述球環(huán)的外表面的球心為頂點。
7.根據(jù)權利要求1所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述銷柱的數(shù)量為3個或3個以上。
8.根據(jù)權利要求1所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述第一凹陷曲面與所述第二 凹陷曲面的球面半徑相等。
9.根據(jù)權利要求8所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述第一凹陷曲面與所述第二 凹陷曲面對稱布置。
10.根據(jù)權利要求1所述的球銷式萬向節(jié)，其特征在于，所述球銷式萬向節(jié)為三球銷式 等速萬向節(jié)。
專利摘要本實用新型提供了一種球銷式萬向節(jié)。所述球銷式萬向節(jié)，包括銷架、槽殼以及球環(huán)，所述銷架具有周向分布的銷柱，所述球環(huán)套設在所述銷柱上，所述槽殼具有容納并適配所述球環(huán)的凹槽。所述凹槽在所述銷柱的突出方向上具有通過與所述球環(huán)的外表面接觸傳遞扭矩的至少兩個凹陷曲面，各凹陷曲面均為球面的一部分，且各凹陷曲面的球面半徑均大于所述球環(huán)的外表面的球面半徑，各曲面相接處形成有接觸溝道。與傳統(tǒng)的球銷式萬向節(jié)相比，本實用新型的球銷式萬向節(jié)在傳遞轉矩的過程中，球環(huán)分別與各凹陷曲面形成接觸，至少形成兩個區(qū)域的接觸，有利于增大球環(huán)與凹槽的接觸面積，減小接觸應力，相較于以往球環(huán)外表面與凹槽內(nèi)表面的一個區(qū)域接觸，能夠更加平穩(wěn)、可靠地傳遞運動和轉矩。
文檔編號F16D3/205GK201779165SQ20102027601
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月27日 優(yōu)先權日2010年7月27日
發(fā)明者石寶樞 申請人:比亞迪股份有限公司