[发明专利]一种等速万向节的结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种等速万向节球笼新型结构，具体讲是一种用于汽车底盘传动系统的等速万向节球笼的新型装配结构。

背景技术

汽车用等速万向节总成是装在汽车差速器或末端减速齿轮与车轮之间传递运动和扭矩的机械部件，由两套或一套输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的由等速万向节、中间轴及其它零部件组成的传递运动和扭矩、并能同步改变工作角度和进行伸缩滑移的机械部件。

球笼式万向节是目前应用最为广泛的等速万向节。球形壳的内表面和星形套的球表面上各有沿圆周均匀分布的六条同心的圆弧滚道，在它们之间装有六个传力钢球，这些钢球由保持架保持在同一平面内。球形壳和星形套的滚道做得不同心，令其圆心对称地偏离万向节中心。这样，即使轴间夹角为0°，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。当轴间夹角为0°时，内、外滚道决定的钢球中心轨迹的夹角稍大于11°，这是能可靠地确定钢球正确位置的最小角度。滚道的横断面为椭圆形，接触点和球心的连线与过球心的径向线成45°角，椭圆在接触点处的曲率半径选为钢球半径的1.03～1.05倍。当受载时，钢球与滚道的接触点实际上为椭圆形接触区。由于工作时钢球的每个方向都有机会传递转矩，且由于钢球和球笼的配合是球形的，故对工作过程中的润滑效用应给予足够的重视。润滑剂的使用主要取决于传动的转速和角度，在转速高达1500r/min时，一般使用防锈油脂，若转速和角度都较大时，则使用润滑油。比较好的方法是采用油浴和循环油润滑，并应根据传动角度的大小采用不同形式的密封装置。这种万向节允许的工作角达42°，极限轴间角可达45°。由于传递转矩时六个钢球同时参加工作，其承载能力和耐冲击能力强，效率较高，尺寸紧凑，安装方便。但是相互接触的球面和滚道的制造精度高，成本较高。

等速万向节工作原理：当中间轴(主动轴)和外球座轴(从动轴)之间夹角发生变化时，传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，并且到两轴线的距离相等，从而保证了主、从动轴以相等的角速度旋转。

现有技术的等速万向节，其结构为球形壳内球面圆弧与保持架外球面圆弧相同，两者紧密配合，保持架内球面圆弧与星形套外球面圆弧相同，两者紧密配合，在保持架圆周上均布的六个窗口中各安装有一个钢球，在球形壳内沟道与星形套对应沟道形成的圆弧滚道内运动，钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，通过圆弧滚道内壁传递转矩，保证主、从动轴以相等的角速度旋转。

基于等速万向节在运行过程中需要频繁变换工作角度和旋转频率，且因使用环境不同，在性能方面要求其配合顺畅无阻滞，不易磨损，承载能力和耐冲击能力强。

现有技术的等速万向节因球形壳内球面与保持架外球面紧密接触、保持架内球面与星形套外球面紧密接触，且保持架自身厚度较小，强度亦小，特别是中间部位环圆周均布有六个用于安装钢球的窗口，致使保持架中间部位更脆弱。存在以下缺陷：球形壳和保持架接触面、保持架与星形套接触面之间磨损较大且不均匀，导致运行过程中不稳定，产生异响或阻滞，保持架易碎裂，客观上降低了等速万向节总成的使用寿命，现有技术球笼故障表现在配合不顺畅，有异响、阻滞，严重故障表现为保持架碎裂。

发明内容

本发明的目的是要提供一种新型结构的等速万向节，制备的等速万向节与现有技术相比润滑效果好，磨损小，易于装配，制造成本低，综合性能更好，使用寿命更长。

为实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是，提供一种等速万向节装配部件之间新型的结构设计，改变装配部件相互之间的接触部位，达到提高等速万向节综合性能的目的。等速万向节由球形壳、保持架、星形套和钢球组装而成，基于保持架厚度小，整体强度相对较低，且中间部位沿圆周均布有六个空心窗口用于安装钢球，中间部位相对更脆弱。故球笼新型结构围绕减少保持架磨损，保持其强度而展开，具体实施方式是通过改变保持架、星形套的接触面圆弧，增加保持架中间部位与球形壳内球面和星形套外球面之间的间隙，达到减小磨损，增进润滑，保持强度的目的。

采用本发明制备的等速万向节与现有技术相比，具有以下优点：

由于改变保持架接触面圆弧和星形套外球接触面圆弧，增加了保持架中间部位与球形壳和星形套之间的间隙，保持架相对脆弱的中间区域避免了与球形壳内球面接触，也避免了与星形套外球面接触，从而避免了磨损，维持了整体强度。同时因三者之间中间区域间隙增加，利于润滑脂均匀散布，增进等速万向节内腔润滑效用，提升了综合性能，总成扭转疲劳强度增加20％以上，且故障率降低，延长了使用寿命。同时通过改变接触面圆弧，相对降低了部件制造精度要求，易于加工和装配，降低了制造成本。