用于車輛的固定式球型萬(wàn)向節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于車輛的固定式球型萬(wàn)向節(jié)，更特別地涉及一種用于車輛的固 定式球型萬(wàn)向節(jié)，其通過(guò)改變外圈的球形內(nèi)徑和內(nèi)圈的球形外徑的形狀，來(lái)減小保持架與 外圈之間的摩擦以及保持架與內(nèi)圈之間的摩擦。
【背景技術(shù)】
[0002] 一般而言，萬(wàn)向節(jié)作用為在以一角度相接的兩個(gè)轉(zhuǎn)軸之間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力（扭矩）。 在動(dòng)力傳遞角度小的傳動(dòng)軸的情況下，使用鉤式萬(wàn)向節(jié)、撓性萬(wàn)向節(jié)等，而在動(dòng)力傳遞角度 大的前輪驅(qū)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)軸的情況下，使用等速萬(wàn)向節(jié)。
[0003] 對(duì)于上述等速萬(wàn)向節(jié)而言，即使在驅(qū)動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間的角較大的情況下，也 可以以等速度可靠地傳遞動(dòng)力，因此等速萬(wàn)向節(jié)主要用于獨(dú)立懸架式前輪驅(qū)動(dòng)車的車軸 (axel shaft)。當(dāng)從軸的角度觀察時(shí)，三叉式等速萬(wàn)向節(jié)設(shè)置于軸的面向發(fā)動(dòng)機(jī)的一端（即 內(nèi)側(cè)端），球型萬(wàn)向節(jié)設(shè)置于軸的面向輪胎的另一端（即外側(cè)端）。
[0004] 圖1為傳統(tǒng)萬(wàn)向節(jié)的截面圖，圖2為圖示圖1所示的傳統(tǒng)等速萬(wàn)向節(jié)的外觀的示 意圖。
[0005] 如圖1及圖2所示，傳統(tǒng)等速萬(wàn)向節(jié)包括三叉式等速萬(wàn)向節(jié)和固定式球型萬(wàn)向節(jié)， 三叉式等速萬(wàn)向節(jié)相對(duì)于軸1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)（內(nèi)側(cè)端），固定式球型萬(wàn)向節(jié)相對(duì)于軸1設(shè) 置于車輪側(cè)（即外側(cè)端）。
[0006] 相對(duì)于軸1安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)（內(nèi)側(cè)端）上的三叉式等速萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括：外殼 2,其傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)（未圖示）的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力且在內(nèi)表面上限定有軌道槽；軸1，其接收上述外殼 2的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力并轉(zhuǎn)動(dòng)；三角架3,其設(shè)置于上述外殼2內(nèi)，并與上述軸1的一端連接以將上述 外殼2和軸1彼此連接，并且形成有三個(gè)待分別插入外殼2的軌道槽內(nèi)的樞軸；滾針6,其 設(shè)置于上述三角架3的各樞軸的外周面上；內(nèi)輥5,其各自繞關(guān)于上述三角架3的各樞軸的 上述滾針6設(shè)置；外輥4,其安裝于各內(nèi)輥5的外周面上以減少上述外殼2和軸1之間的摩 擦；鎖止銷7,其安裝于上述滾針6的上端部和內(nèi)輥5的上端部上；簧環(huán)8,用于防止上述鎖 止銷7掉落；保護(hù)罩10,其一端與上述外殼2相連接，另一端與上述軸1相連接；夾緊帶11、 12, 其用于夾緊上述保護(hù)罩10的兩個(gè)端部。
[0007] 另外，相對(duì)于軸1安裝于車輪側(cè)（外側(cè)端）上的球型萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)包括：軸1，其 接收上述三叉式等速萬(wàn)向節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力并轉(zhuǎn)動(dòng)；內(nèi)圈15,其安裝于上述軸1的一端上；外圈 13, 其繞上述內(nèi)圈15安裝；多個(gè)球16,其用于將上述內(nèi)圈15的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力傳遞到外圈13 ;保 持架14,其用于支撐上述球16 ;傳感器環(huán)17,其繞上述外圈13安裝；保護(hù)罩18,其一端與上 述軸1連接，另一端與上述外圈13相連接；夾緊帶19、20,其用于夾緊上述保護(hù)罩18的兩 個(gè)端部。
[0008] 另外，阻尼器21利用帶22、23安裝于軸1的中間處，并具有安裝于本體內(nèi)的配重。
[0009] 下文，將描述如上述構(gòu)造的傳統(tǒng)等速萬(wàn)向節(jié)的操作。
[0010] 當(dāng)從發(fā)動(dòng)機(jī)（未圖示）輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力通過(guò)變速器（未圖示）傳遞到外殼2時(shí)， 外殼2轉(zhuǎn)動(dòng)。外殼2的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力通過(guò)外輥4、內(nèi)輥5、滾針6傳遞到三角架3,，由此與三角架 3連接的軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011] 另外，上述軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力通過(guò)內(nèi)圈15和球16傳遞到外圈13,由此與外圈13連 接的車輪（未圖示）轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0012] 在此情況下，在相對(duì)于軸1設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)側(cè)（即內(nèi)側(cè)端）的三叉式等速萬(wàn)向節(jié)中， 當(dāng)外輥4在外殼2的軌道槽內(nèi)滑動(dòng)時(shí)，操作上與外輥4關(guān)聯(lián)的軸1的轉(zhuǎn)動(dòng)角改變，使得產(chǎn)生 萬(wàn)向節(jié)角以追隨車輛的位移。在相對(duì)于軸1設(shè)置于車輪側(cè)（即外側(cè)端）的球型等速萬(wàn)向節(jié) 中，由于球16的存在，外圈13的轉(zhuǎn)動(dòng)角度發(fā)生變化，使得產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)角以追隨車輛的位移。
[0013] 三叉式萬(wàn)向節(jié)的保護(hù)罩10和球型萬(wàn)向節(jié)的保護(hù)罩18分別作用為包封三叉式萬(wàn)向 節(jié)和球型萬(wàn)向節(jié)，使得防止三叉式萬(wàn)向節(jié)和球型萬(wàn)向節(jié)被外部污染物質(zhì)污染。
[0014] 另外，當(dāng)從發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器輸出的扭矩通過(guò)軸1傳遞到車輪時(shí)，對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的 軸1來(lái)說(shuō)，在某個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度處可發(fā)生不平衡轉(zhuǎn)動(dòng)，這種不平衡轉(zhuǎn)動(dòng)可引起不期望的振動(dòng)，并 對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的操作產(chǎn)生負(fù)面影響。為了抑制由于上述不平衡轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的不期望振動(dòng)，安 裝于軸1中間處的阻尼器21可防止高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸1由于有害振動(dòng)頻率而產(chǎn)生轟鳴噪音。
[0015] 圖3為圖示傳統(tǒng)的用于車輛的球型等速萬(wàn)向節(jié)的分解圖，圖4為圖示傳統(tǒng)的用于 車輛的球型等速萬(wàn)向節(jié)在產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)角之前的主要部件的截面圖，以及圖5為圖示傳統(tǒng)球 型等速萬(wàn)向節(jié)在產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)角之后的主要部件的截面圖。
[0016] 如圖3至圖5所示，在傳統(tǒng)的用于車輛的球型等速萬(wàn)向節(jié)中，保持架14及內(nèi)圈15 固定球16。在轉(zhuǎn)向過(guò)程中，球16在外圈13內(nèi)周面上形成的球軌道內(nèi)沿縱向移動(dòng)。
[0017] 外圈13的軌道半徑R11的中心01和內(nèi)圈15的軌道半徑R21的中心02關(guān)于萬(wàn)向 節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心0彼此對(duì)稱，并且沿萬(wàn)向節(jié)的軸向也就是X軸方向偏移恒定偏移量f，以約束球 16。
[0018] 在此，當(dāng)內(nèi)圈15接收扭矩時(shí)，隨著轉(zhuǎn)向裝置和車輛的動(dòng)態(tài)位移，保持架14的球形 內(nèi)徑R32和內(nèi)圈15的球形外徑R22彼此接觸，使得相對(duì)于萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心0產(chǎn)生0的萬(wàn) 向節(jié)角。
[0019] 另外，當(dāng)保持架14的球形外徑R31和外圈13的球形內(nèi)徑R12彼此接觸時(shí)，在保持 架14中相對(duì)于萬(wàn)向節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心0產(chǎn)生角度為0 /2的萬(wàn)向節(jié)角，使得多個(gè)球16被保持架開 口 143約束以位于Y'平面上，也即，保持架14的與0/2的萬(wàn)向節(jié)角大小對(duì)應(yīng)的平面。
[0020] 當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力時(shí)，在外圈13的軌道和球16之間產(chǎn)生接觸力Fo,且在內(nèi)圈15的 軌道和球16之間產(chǎn)生接觸力Fi。由上述接觸力Fo和Fi產(chǎn)生保持架軸向球分力Fc，由此 朝向外圈13的入口推動(dòng)球16。
[0021] 因此，由于部件間發(fā)生接觸而產(chǎn)生摩擦阻力，因此可引發(fā)扭矩傳遞效率損失?，F(xiàn)將 更詳細(xì)描述在保持架14的球形外徑R31和保持架14的球形內(nèi)徑R32上產(chǎn)生的摩擦阻力。
[0022] 圖6的立體圖示出傳統(tǒng)的用于車輛的固定式球型等速萬(wàn)向節(jié)的主要部件，以示出 當(dāng)產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)角時(shí)保持架與外圈之間的摩擦。
[0023] 如圖6所示，當(dāng)內(nèi)圈15產(chǎn)生的萬(wàn)向節(jié)角為0時(shí)，由于保持架軸向球分力Fc以及兩 個(gè)部件即外圈13和保持架14之間的容差，在外圈內(nèi)球面長(zhǎng)度Lo和保持架寬度Lc的外徑部 分的末端處產(chǎn)生保持架14的球形外徑R31和外圈13的球形內(nèi)徑R12的接觸點(diǎn)。在此，由接 觸力Fla和Fib產(chǎn)生摩擦力y Fla和y Fib。摩擦力y Fla和y Fib與接觸角0 la和0 lb 成比例。即，如果外圈內(nèi)球面長(zhǎng)度Lo和保持架寬度Lc變大，則接觸角0 1a、0 1b變大，且 摩擦力uFla、yFlb也變大。因此，為了減小保持架14和外圈13之間的摩擦力yFla和 y Flb，必需通過(guò)減小外圈內(nèi)球面長(zhǎng)度Lo和保持架寬度Lc來(lái)減小接觸角0 la和0 lb。 [0024] 圖7的立體圖示出傳統(tǒng)的用于車輛的固定式球型等速萬(wàn)向節(jié)的主要部件，以示出 當(dāng)產(chǎn)生萬(wàn)向節(jié)角時(shí)保持架與內(nèi)圈之間的摩擦。
[0025] 如圖7所示，當(dāng)內(nèi)圈15產(chǎn)生的萬(wàn)向節(jié)角為0時(shí)，由于保持架軸向球分力Fc以及 兩個(gè)部件即保持架14和內(nèi)圈15之間的容差，在內(nèi)圈寬度Li和保持架寬度Lc的內(nèi)徑部分 的末端處，產(chǎn)生保持架14的球形內(nèi)徑R32和內(nèi)圈15的球形外徑R22的接觸點(diǎn)。在此，由接 觸力F2a和F2b產(chǎn)生摩擦力yF2a和yF2b。上述摩擦力yF2a和yF2b與接觸角0 2a和 0 2b成比例。即