可伸縮式球籠等速萬向節(jié)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，包括設有設有外球道的外星輪、設有內球道的內星輪、設有球籠窗口的球籠、以及多個滾動體，所述外球道包括外斜球道和外直球道，所述外斜球道的中心線和外星輪的軸線成銳角α，所述內球道包括內斜球道和內直球道，所述內斜球道和外斜球道鏡像對稱設置，所述內直球道和外直球道鏡像對稱設置；三個外斜球道的中心線和三個內斜球道中心線相交得到三個交點，由這三個交點確定一角平分面，且該角平分面平分由外星輪的軸線和內星輪的軸線所形成的夾角γ，多個滾動體的中心均位于該角平分面內。該可伸縮式球籠等速萬向節(jié)具有嚴格的等速性、且伸縮時的移動阻力小，同時其承載能力高，進而保證傳動系統(tǒng)的正常工作。
【專利說明】可伸縮式球籠等速萬向節(jié)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種汽車傳動用萬向節(jié)，特別是涉及一種可伸縮式球籠等速萬向節(jié)。
【背景技術】
[0002]在汽車傳動系統(tǒng)及其他系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)一些軸線不重合的兩根轉軸之間的動力傳遞，必須采用萬向節(jié)傳動裝置。萬向節(jié)傳動裝置一般由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還包括中間支承，所述萬向節(jié)是汽車傳動系統(tǒng)中萬向節(jié)傳動裝置的“關節(jié)”部位，可允許被連接的零件之間的夾角在一定范圍內變化，并允許被連接的零件之間有一定范圍的相對伸縮運動。
[0003]目前，萬向節(jié)的種類繁多，按萬向節(jié)在扭轉方向上是否具有明顯的彈性可將萬向節(jié)分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)兩個大類，而剛性萬向節(jié)又可分為不等速萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)三種。其中，等速萬向節(jié)是把兩根軸線不重合的軸連接起來、并使兩根軸以相同的角速度傳遞運動的機構，其具有傳動平穩(wěn)、可靠等優(yōu)點，故被廣泛地應用在前輪驅動的汽車上。
[0004]如申請?zhí)枮?01280022002.X的中國發(fā)明專利申請說明書公開了一種雙偏移等速萬向節(jié)，包括外部元件、內部元件、環(huán)形元件和多個扭矩傳遞元件。外部元件限定了外部元件軸線，其中形成有多個外部軌道，并且具有內表面，多個外部軌道平行于外部元件軸線。內部元件限定了內部元件軸線，具有球形外表面，并且具有多個內部軌道，多個內部軌道平行于內部元件軸線，并且球形外表面具有與萬向節(jié)樞轉點不同的中心。環(huán)形元件具有第一球形外表面、第二球形外表面、球形內表面和穿過環(huán)形元件形成的多個穿孔，第一球形外表面和球形內表面具有與內部元件的球形外表面共同的中心；第二球形外表面具有與萬向節(jié)樞轉點和第一球形外表面不同的中心；第二球形外表面的直徑與外部元件的內表面的直徑互補。環(huán)形元件設置在內部元件和外部元件之間，多個扭矩傳遞元件設置在穿過環(huán)形元件形成的穿孔中，每個扭矩傳遞元件接觸一個外部軌道和一個內部軌道，多個扭矩傳遞元件與多個外部軌道和多個內部軌道配合，以將環(huán)形元件定位在將由外部元件軸線和內部元件軸線形成的角度平分的平面中，以此來保證萬向節(jié)傳動的嚴格等速性。但是，該雙偏移等速萬向節(jié)在使用過程中具有如下缺陷:1、由于該萬向節(jié)是通過環(huán)形元件來約束扭矩傳遞元件(即滾動體)的位置，環(huán)形元件和內部元件之間為球面配合，其不允許相對移動，從而使得萬向節(jié)在伸縮時滾動體的移動距離和內部元件的移動距離相同，故滾動體在外部元件的外部軌道內的移動是滑動，從而使得該萬向節(jié)在伸縮移動時阻力很大；2、因滾動體和外部元件的外部軌道之間為滑動移動，故存在一個較大的滑動摩擦力，從而降低該萬向節(jié)的承載能力，縮短該萬向節(jié)的使用壽命，無法保證汽車傳動系統(tǒng)的正常工作。
實用新型內容
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種等速性好、伸縮移動時阻力小且承載能力大可伸縮式球籠等速萬向節(jié)。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，包括設有內腔的外星輪、以及位于內腔中的內星輪，所述外星輪和內星輪之間設有一球籠，所述外星輪的內表面上開設有多個外球道，內星輪的外表面上開設有多個和外球道相對設置的內球道，所述球籠的周面上開設有多個與外球道、內球道連通的球籠窗口，每個球籠窗口中均設有一滾動體，該滾動體的內外兩端分別位于內球道和外球道中，所述外球道包括三個沿外星輪周向均勻分布的外斜球道，相鄰的兩個外斜球道之間設有外直球道，所述外斜球道的中心線和外星輪的軸線成銳角α，所述外直球道的中心線和外星輪的軸線平行，所述內球道包括內斜球道和內直球道，所述內斜球道和外斜球道鏡像對稱設置，所述內直球道和外直球道鏡像對稱設置；三個外斜球道的中心線和三個內斜球道中心線相交得到三個交點，由這三個交點確定一角平分面，且該角平分面平分由外星輪的軸線和內星輪的軸線所形成的夾角Y，多個滾動體的中心均位于該角平分面內。
[0007]進一步地，所述外斜球道的中心線、外直球道的中心線、內斜球道的中心線、內直球道的中心線均為直線。
[0008]優(yōu)選地，所述外直球道為六個，且相鄰兩個外斜球道之間的外直球道為兩個。
[0009]進一步地，所述外斜球道、外直球道、內斜球道以及內直球道均為圓弧形凹槽或橢圓形凹槽，所述滾動體和圓弧形凹槽或橢圓形凹槽為間隙配合。
[0010]優(yōu)選地，多個滾動體的直徑相等。
[0011]進一步地,所述球籠的多個球籠窗口的中心位于同一平面內。
[0012]優(yōu)選地,所述滾動體為鋼球。
[0013]如上所述，本實用新型涉及的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，具有以下有益效果:
[0014]該可伸縮式球籠等速萬向節(jié)中，不管外星輪的軸線和內星輪的軸線是重合還是相交，其都能夠通過三組相互配合的外斜球道、內斜球道的中心線交點來控制滾動體的位置，從而使該萬向節(jié)保持嚴格的等速性；另外，當萬向節(jié)伸縮時，即外星輪和內星輪做伸縮式移動時，滾動體的位置始終是由外斜球道中心線與內斜球道的中心線的交點來控制的，故滾動體的相對移動距離嚴格為內星輪和外星輪之間相對移動距離的一半，且滾動體與外球道、滾動窗口、內球道均為間隙配合，從而嚴格保證萬向節(jié)在做伸縮式移動時，滾動體在外球道、滾動窗口、內球道中的移動為純滾動移動，進而減小萬向節(jié)伸縮時的移動阻力；同時，使用最少數(shù)量的斜球道組來控制滾動體的位置，進而相對增加直球道組的數(shù)量，使更多的直球道用于傳遞扭矩，在降低萬向節(jié)伸縮阻力的同時還提高了萬向節(jié)的承載能力，保證傳動系統(tǒng)的正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1中球籠的結構示意圖。
[0017]圖3為圖1中外星輪的結構示意圖。
[0018]圖4為外星輪的內表面展開圖。
[0019]圖5為圖1中內星輪的結構示意圖。
[0020]圖6為內星輪的外表面展開圖。[0021]圖7為本實用新型中內星輪軸線和外星輪軸線相交時的工作狀態(tài)。
[0022]圖8為本實用新型中內星輪軸線和外星輪軸線重合時的工作狀態(tài)。
[0023]元件標號說明
[0024]I 外星輪
[0025]11 內腔
[0026]12外球道
[0027]121外斜球道
[0028]122外直球道
[0029]2 內星輪
[0030]21 內球道
[0031]211內斜球道
[0032]212內直球道
[0033]22 軸孔
[0034]3 球籠
[0035]31 球籠窗口
[0036]4 滾動體
[0037]5 角平分面
【具體實施方式】
[0038]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0039]須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0040]本實用新型提供一種可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，用于汽車傳動系統(tǒng)中，使軸線相交的兩根軸以等角速度傳動。如圖1至圖6所示，該可伸縮式球籠等速萬向節(jié)包括設有內腔11的外星輪1、以及位于內腔11中的內星輪2，所述外星輪I和內星輪2之間設有一球籠3，所述外星輪I的內表面上開設有多個外球道12，內星輪2的外表面上開設有多個和外球道12相對設置的內球道21，所述球籠3的周面上開設有多個與外球道12、內球道21連通的球籠窗口 31,每個球籠窗口 31中均設有一滾動體4,該滾動體4的內外兩端分別位于內球道21和外球道12中，所述球籠3即為一保持架，球籠窗口 31用于保持所述滾動體4。所述外球道12包括三個沿外星輪I周向均勻分布的外斜球道121，相鄰的兩個外斜球道121之間設有外直球道122，所述外斜球道121的中心線和外星輪I的軸線成銳角α，所述外直球道122的中心線和外星輪I的軸線平行，所述內球道21包括內斜球道211和內直球道212，所述內斜球道211和外斜球道121鏡像對稱設置，所述內直球道212和外直球道122鏡像對稱設置；三個外斜球道121的中心線和三個內斜球道211中心線相交得到三個交點，由這三個交點確定一角平分面5，且該角平分面5平分由外星輪I的軸線和內星輪2的軸線所形成的夾角Y，多個滾動體4的中心均位于該角平分面5內。
[0041]本實用新型中，所述滾動體4的內端是指在外星輪I或內星輪2的徑向上，滾動體4靠近內星輪2的那一端；所述滾動體4的外端是指在外星輪I或內星輪2的徑向相，滾動體4靠近外星輪I的那一端，所述外星輪1、球籠3、以及內星輪2的橫截面均呈圓形。另夕卜，所述外直球道122為六個，且相鄰兩個外斜球道121之間的外直球道122為兩個，故外星輪I的內表面上一共有九個球道，分別以“外斜球道121、外直球道122、外直球道122、外斜球道121、外直球道122、外直球道122、外斜球道121、外直球道122、外直球道122”的方式周向均勻分布，且三個外斜球道121中心線的傾斜方向相同；而內星輪2外表面上的內球道21與外星輪I內表面上的外球道12是相對設置的，故內星輪2外表面上也有九個球道，分別以“內斜球道211、內直球道212、內直球道212、內斜球道211、內直球道212、內直球道212、內斜球道211、內直球道212、內直球道212”的方式周向均勻分布，且三個內斜球道211中心線的傾斜方向相同。
[0042]優(yōu)選地，所述外斜球道121的中心線、外直球道122的中心線、內斜球道211的中心線、內直球道212的中心線均為直線，且內斜球道211和外斜球道121鏡像對稱設置，所述內直球道212和外直球道122鏡像對稱設置。以下分別以一組內斜球道211和外斜球道121、一組內直球道212和外直球道122來舉例說明鏡像對稱設置。
[0043]內斜球道211和外斜球道121的鏡像對稱設置:如圖4和圖6所示，所述外斜球道121的中心線LI與外星輪I的軸線L成夾角α，內斜球道211的中心線SI與內星輪2的軸線S成夾角β，則夾角α和夾角β大小相等、方向相反；同時，外斜球道121的中心線距外星輪I的軸線的距離為PCR1，內斜球道211的中心線距內星輪2的軸線的距離為PCR3，則PCR1=PCR3，即該組鏡像對稱設置的外斜球道121和內斜球道211中，外斜球道121的中心線和內斜球道211的中心線在同一平面中且相交。
[0044]內直球道212和外直球道122的鏡像對稱設置:所述外直球道122的中心線L2與外星輪I的軸線L平行，內直球道212的中心線S2與內星輪2的軸線S也平行；同時，夕卜直球道122的中心線距外星輪2的軸線的距離為PCR2，內直球道212的中心線距內星輪2的軸線的距離為PCR4，則PCR2=PCR4，即該組鏡像對稱設置的外直球道122和內直球道212中,外直球道122的中心線和內直球道212的中心線在同一平面中且重合或相交。
[0045]外星輪I和內星輪2在傳遞動力時，外星輪I的軸線和內星輪2的軸線可能是相交狀態(tài)，也可能是重合狀態(tài)。當外星輪I的軸線和內星輪2的軸線相交時，如圖7所示，則外星輪I的九個外球道12和內星輪2的九個內球道21相交，并且有九個交點，這九個交點均位于所述角平分面5中，同時九個滾動體4的中心也均位于該角平分面5中，從而使萬向節(jié)保持嚴格的等速性；當外星輪I的軸線和內星輪2的軸線重合時，如圖8所示，則外直球道122的中心線和內直球道212的中心線重合，兩者之間有無數(shù)個交點，故失去對滾動體4的定位作用；但外斜球道121的中心線和內斜球道211的中心線仍是相交的，仍具有唯一的交點，故由三組外斜球道121的中心線和內斜球道211的中心線相交可得到三個唯一的交點，由這三個交點可唯一確定一平面，該平面即為平分由外星輪I的軸線和內星輪2的軸線所形成的夾角Y的角平分面5，因此仍然可以控制滾動體4的位置，從而保證在任何情況下萬向節(jié)都保持嚴格的等速性。
[0046]具體說，該可伸縮式球籠等速萬向節(jié)用于汽車傳動系統(tǒng)中時，內星輪2的中間開設有一軸孔22，見圖5，該軸孔22用于和第一傳動軸連接，且第一傳動軸和內星輪2為花鍵聯(lián)接；而外星輪I可通過焊接的方式與第二傳動軸的軸管相連接，第一傳動軸和第二傳動軸的軸線相交。第一傳動軸和第二傳動軸中有一根軸為主動軸，以第一傳動軸為主動軸時舉例:第一傳動軸帶動內星輪2轉動，使?jié)L動體4轉動、并使?jié)L動體4在內球道21和外球道12的長度方向上來回移動，進而帶動外星輪I轉動，最終帶動第二傳動軸轉動。上述傳動過程中，各零部件角速度的關系如下:
[0047]ω第—傳動軸=(0內星輪；
[0048]ω外星輪=ω滾動體=ω內星輪；
[0049]ω第二傳動軸=ω外星輪；
[0050]所以，ω第―傳動軸=ω s二傳動軸，即使得弟一傳動軸和弟二傳動軸以相冋的角速度運動，實現(xiàn)等速傳動。
[0051]另外，萬向節(jié)在等速傳動過程中可能還會做伸縮式移動，以外星輪I不動，內星輪2相對外星輪I的移動距離為W，則角平分面5的移動距離為W/2，故滾動體4的移動距離也為W/2，即萬向節(jié) 伸縮移動時，滾動體4的相對移動距離嚴格為外星輪I和內星輪2之間相對移動距離的一半，同時滾動體4與外球道12、球籠窗口 31、內球道21均為間隙配合,故實現(xiàn)了萬向節(jié)伸縮移動時，滾動體4在外球道12、內球道21中的移動為純滾動，進而減小萬向節(jié)伸縮時的移動阻力。
[0052]綜上所述，萬向節(jié)在等速傳動的過程中，三組外斜球道121、滾動體4、內斜球道211相配合，主要用于保證萬向節(jié)的嚴格等速性，降低萬向節(jié)伸縮時的移動阻力，確保第一傳動軸和第二傳動軸之間能夠以等角速度傳動，從而保證汽車傳動系統(tǒng)運轉的穩(wěn)定性；六組外直球道122、滾動體4、內直球道212相配合，主要用于傳遞扭矩，承受載荷。也就是說，本申請在保證萬向節(jié)等速性的前提下，使用了最少個數(shù)的斜球道組，從而能夠相對增加直球道組的個數(shù)，使更多的球道、以及球道中的滾動體4能夠參與扭矩的傳遞，以提高萬向節(jié)的承載能力，延長其使用壽命。另外，在傳動過程中，球籠3受力，若直球道組的個數(shù)較多，則球籠3外周面上的球籠窗口 31也會比較密集，此時會降低球籠3的結構強度；故本申請通過多次受力分析，將直球道組的數(shù)量設定為六組，則球籠3外周面上的球籠窗口 31為九個，且九個球籠窗口 31的中心位于同一平面內，進而在提高萬向節(jié)承載能力的基礎上又保證球籠3的結構強度。
[0053]另外，在不同的傳動系統(tǒng)中，外星輪1、球籠3以及內星輪2的大小會有所不同，此時可通過增加或減小滾動體4的直徑來使該萬向節(jié)滿足與不同傳動系統(tǒng)的需求。
[0054]進一步地，所述外斜球道121、外直球道122、內斜球道211以及內直球道212均為圓弧形凹槽或橢圓形凹槽，所述滾動體4和圓弧形凹槽或橢圓形凹槽為間隙配合，若為圓弧形凹槽，則圓弧形凹槽的半徑略大于滾動體4的半徑；若為橢圓形凹槽，則橢圓形凹槽的長軸平行于外星輪I或內星輪2的徑向。另外，所述滾動體4優(yōu)選采用鋼球。
[0055]優(yōu)選地，為了簡化萬向節(jié)的結構，降低萬向節(jié)的制造成本，本申請中，多個滾動體4的直徑相等，即九個鋼球的直徑相同，故外星輪I中，三個外斜球道121的半徑和六個外直球道122的半徑相等；球籠3中，九個球籠窗口 31的大小相等；內星輪2中，三個內斜球道211的半徑和六個內直球道212的半徑相等，從而大大簡化外星輪1、球籠3和內星輪2的制造工序，降低萬向節(jié)的制造成本。
[0056]綜上所述，本申請涉及的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)的承載能力相對于現(xiàn)有的萬向節(jié)提升30%左右，作為移動節(jié)用于等速傳動軸，還可作為高速節(jié)用于虎克傳動軸。所以，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。
[0057]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，包括設有內腔(11)的外星輪(I)、以及位于內腔(11)中的內星輪(2)，所述外星輪(I)和內星輪(2)之間設有一球籠(3)，所述外星輪(I)的內表面上開設有多個外球道(12),內星輪(2)的外表面上開設有多個和外球道(12)相對設置的內球道(21)，所述球籠(3)的周面上開設有多個與外球道(12)、內球道(21)連通的球籠窗口(31),每個球籠窗口(31)中均設有一滾動體(4),該滾動體(4)的內外兩端分別位于內球道(21)和外球道(12)中，其特征在于:所述外球道(12)包括三個沿外星輪(I)周向均勻分布的外斜球道(121),相鄰的兩個外斜球道(121)之間設有外直球道(122),所述外斜球道(121)的中心線和外星輪(I)的軸線成銳角α，所述外直球道(122)的中心線和外星輪(I)的軸線平行，所述內球道(21)包括內斜球道(211)和內直球道(212)，所述內斜球道(211)和外斜球道(121)鏡像對稱設置，所述內直球道(212)和外直球道(122)鏡像對稱設置；三個外斜球道(121)的中心線和三個內斜球道(211)中心線相交得到三個交點，由這三個交點確定一角平分面(5)，且該角平分面(5)平分由外星輪(I)的軸線和內星輪(2)的軸線所形成的夾角Y，多個滾動體(4)的中心均位于該角平分面(5)內。
2.根據(jù)權利要求1所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:所述外斜球道(121)的中心線、外直球道(122 )的中心線、內斜球道(211)的中心線、內直球道(212 )的中心線均為直線。
3.根據(jù)權利要求1所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:所述外直球道(122)為六個，且相鄰兩個外斜球道(121)之間的外直球道(122)為兩個。
4.根據(jù)權利要求1所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:所述外斜球道(121)、外直球道(122)、內斜球道(211)以及內直球道(212)均為圓弧形凹槽或橢圓形凹槽，所述滾動體(4)和圓弧形凹槽或橢圓形凹槽為間隙配合。
5.根據(jù)權利要求1所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:多個滾動體(4)的直徑相等。
6.根據(jù)權利要求1所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:所述球籠(3)的多個球籠窗口(31)的中心位于同一平面內。
7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的可伸縮式球籠等速萬向節(jié)，其特征在于:所述滾動體(4)為鋼球。
【文檔編號】F16D3/22GK203784118SQ201420156100
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權日:2014年4月2日
【發(fā)明者】李曉天, 彭堂俊, 孔令軍 申請人:上海納鐵福傳動系統(tǒng)有限公司