[实用新型]带油槽的固定型等速万向节

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车或者其他机械传动设备的前后轮传动轴连接，特别涉及一种汽车用前轮驱动转向连接的固定型等速万向节。

背景技术

自1886年诞生第一辆汽车以来，有80％以上的小型汽车(轿车)都采用前轮驱动，在前轮驱动中，汽车的前轮既是驱动轮，又是转向轮。作为转向轮，要求车轮能在一定角度范围内任意偏摆到某一个角度，以满足汽车转向的需求。作为驱动轮，则要求传动轴在车轮偏转过程中把动力从变速箱传递到车轮，在这样二个轴线不重合，而且相对位置还经常变化的两轴之间传送动力的机构叫汽车前轮传动轴或者叫驱动轴。它由车轮端的固定型等速万向节、变速箱端的移动式等速万向节和中间轴杆组成。在70年代前，前轮用过十字式万向节和虎克式万向节，但其结构传动效率和平稳性差。70年代后，出现了等角速度万向节，如图1、图2和图2-1、图2-2所示，其优点是输入的角速度与输出的角速度永远一致，大大提高了汽车的平稳性和舒适性，传动效率达也有很大提高。通过三十多年的发展，各制造厂商对等速万向节作了很多的研究，又大大提高了它的摆动角度和灵活性能。同时随着汽车生产量的大大提高，其生产成本大大降低，已是规模化生产。

目前有各等速万向节生产厂家都对等速万向节寿命作了许多的研究，怎样节约材料、怎样提高生产率、怎样提高寿命，但是固定型等速万向节的寿命远远低于移动端万向节的寿命，一般来说，固定型万向节的寿命是移动端万向节寿命的1/3左右，从维修市场这两种万向节的需求量可以证明这一点。英国GKN公司近年来对固定型万向节用的油脂作了专门的研究，提高了油脂的高温润滑性能，也提高了固定型万向节的寿命，但还远远没有达到移动端万向节的寿命。日本NKN把等速万向节的六个沟道增加到八个沟道，这样就减轻单个钢球的受力，但现实证明寿命提高幅度不大。

等速万向节目前主要失效机理如图3和图4所示，图3中j1处为外套1与保持架3在相对运动时频繁接触处，图中j2处为钢球4与保持架3运动时频繁接触处，图中j3为星形套2与保持架3运动时频繁接触处，图4中t1、t2以及t3、t4分别为钢球在沟道中往复运动过程中与沟道的接触处。如此频繁的接触加上润滑不良即导致部件失效，如图5、图6和图7所示，长期在缺少润滑条件下摩擦接触后产生的失效示意图：1)、外套沟道两侧45度角方向产生凹陷或蚀点(图中S2处)，内球面前端有拉毛或者凹陷等(图中S1处)；2)、星形套沟道45度角方向产生凹陷或蚀点(图中S3处)；3)、保持架窗口外侧面产生凹坑(图中S4处)。

产生这样的失效原因是由固定型万向节的设计缺陷造成的，主要有以下几点：

1)、目前传动轴的正常使用并且具有良好的润滑条件下转动效率达到98.5％左右，1.5％的能量消耗在传动轴自身，其中3/4的消耗在固定型等速万向节上，它将转化成热量，使万向节发热，这将影响油脂的润滑性能。长时间高温，油脂容易丧失润滑性能，也容易凝固，没有流动性，等速万向节得不到良好润滑而致损坏。

2)、保持架外表面与外套内表面接触面大，在传动过程中，保持架受钢球有一个向外的推力，使保持架的外部前半球面紧紧契合在外套内表面的前半球面上(如图3所示)。而且保持架在作往复摆动，润滑脂几乎全部给保持架窗口的棱口刮掉，其与外套之间的接触面只得到很少的润滑脂润滑，这将造成这一部分磨损加快，长时间下来钢球中心也将无法保证在同一平面内，从而影响钢球的运动轨迹，各零部件之间受力不均匀，加剧其他零件的磨损和损坏。

3)、钢球在等速万向节中沿沟道往复运动，因所保持架和沟道的限制，在角传动中，一般钢球在沟道中并非完全的滚动运行，在保持架窗口上经常作2-4mm不等的滑动。而且受力大，钢球很容易把油脂挤走，到使用一定时间后，沟道无油脂润滑，那么钢球与外套、星形套沟道接触点很容易产生蚀点或凹陷。尽管目前万向节生产企业把沟道截面做成了双圆弧形，钢球与沟道触点放在45度角方向，钢球与沟底留0.02-0.08mm的间隙(如图2-2中d1处所示)，来连续供应润滑脂，理论上能延长寿命，但实际上因间隙过小，无法连续润滑，实际效果不明显。如果间隙放大的话，钢球与沟道接触面过小，会导致磨损加快，寿命更短。

4)、等速万向节是一个高精度零件，配合间隙很小，在转动过程中，因型腔内部的油脂因流动性差无法利用旋转惯性连续供应到配合面上，造成摩擦阻力增加，传动效率明显下降，导致万向节发热现象严重，从而使万向节寿命降低。

综合以上几点缺点，有一个共性，目前的固定型等速万向节就是润滑条件差，导致寿命短，如果能够提供良好的润滑条件，就可以大大延长万向节的使用寿命。