专利名称：万向接头的制作方法
万向接头
才支术领域
本发明涉及一种用于在驱动轴和从动轴相对铰接时在驱动轴和 从动轴之间传递扭矩的万向接头。
背景技术：
万向接头领域中的当前发展主要针对通过增加万向接头的传递能 力、减小噪音和万向接头的振动来改善万向接头的性能.
美国专利No. 4832657 (，657专利)披露一种便宜和容易制造的万 向接头.万向接头包括外部构件。外部构件限定内部开口和沿着纵向 轴线延伸并布置在内部开口内的多个凹槽.每个凹槽平行于所有的其 它凹槽和纵向轴线，并且沿着纵向轴线包括直的线性型面，内部构件 布置在内部开口内，并且限定与凹槽之一相对的多个孔口.内部构件 还限定与纵向轴线同心并延伸通过所迷孔口的中夹开孔.万向接头还 包括具有球形形状的多个驱动球.驱动球之一通过每个孔口支承并在 其中转动，并且通过凹槽之一以滚动接合方式支承.中心销布置在中 央开孔内并以滚动接合方式接合驱动球。但是，，657专利披露的万向 接头没有包括在内部构件相对于外部构件铰接时防止布置在孔口和凹 槽之间的驱动球在其中格格作响而由此形成不希望的噪音和振动的结 构。
美国专利No. 6685571 (，571专利)也披露一种便宜和容易制造的 万向接头。万向接头包括外部构件，外部构件限定内部开口和布置在 内部开口内的多个凹槽.凹槽沿着纵向轴线延伸.内部构件布置在内 部开口内，并且限定多个袋口，袋口围绕纵向轴线径向布置，其中每 个袋口与凹槽之一相对，，571专利披露的万向接头还包括具有球形形 状的多个驱动球，驱动球之一通过袋口之一支承并在其中转动，并且 通过凹槽之一以滚动接合方式支承。每个凹槽沿着纵向轴线包括弯曲 型面，以便在万向接头铰接的同时保持驱动球与凹槽接触。
发明内容
本发明提供一种万向接头。万向接头包括限定内部开口和布置在 内部开口内的多个凹槽的外部构件，凹槽沿着纵向轴线延伸。每个凹
4槽平行于所有其它凹槽，并且沿着纵向轴线包括直的线性型面.内部 构件布置在内部开口内。内部构件限定围绕纵向轴线径向布置的多个 袋口。每个袋口与凹槽之一相对。万向接头还包括多个驱动球，每个 驱动球包括球形形状，并且在袋口之一内转动，每个驱动球还布置在 凹槽之一内。每个驱动球包括球中心和中心轴线.中心轴线延伸穿过 每个驱动球的球中心，并且以垂直角度与纵向轴线交叉.每个驱动球 沿着环形接触界面接触袋口之一.每个驱动球包括从球中心延伸到环 形接触界面的第一袋口径向线以及与第一袋口径向线共面并从球中心 延伸到中心轴线相对側上的环形接触界面的第二袋口径向线.第一袋 口径向线和笫二袋口径向线限定在笫一袋口径向线和笫二袋口径向线 之间测量的袋口接触角度.每个驱动球还沿着笫一线性界面和第二线 性界面接触凹槽之一.每个驱动球包括在球中心和第一线性界面之间 延伸的第一凹槽径向线以及在中心轴线相对侧上的第二线性界面.第 一凹槽径向线和第二凹槽径向线限定第一凹槽径向线和第二凹槽径向 线之间测量的凹槽接触角度。袋口接触角度小于凹槽接触角度，以便 在内部构件相对于外部构件铰接时，贴靠多个凹槽向上压迫每个多个
驱动球.
因此，通过将凹槽接触角度大于袋口接触角度，由此向外压迫驱 动球到凹槽内，本发明的万向接头防止不希望的噪音.这可以使用具 有直的线性型面的凹槽，这种凹槽制造成本低于现有技术采用的弯曲 型面，以便在内部构件相对于外部构件铰接时，咸小在袋口和凹槽之 间啼呻作响的驱动球造成的不希望的噪音。
在结合附图参考以下详细描述来更好理解本发明时，将容易理解
到本发明的其它优点，附图中 图l是万向接头的透视图； 图2是万向接头的分解透视图； 图3是万向接头的横向截面图； 图4是万向接头的纵向截面图； 图5是万向接头的放大局部横向截面图； 图6是内部构件的袋口内的驱动球的放大局部横向截面图； 图7是外部构件的凹槽内的驱动球的放大局部横向截面图；以及
5图8是外部构件的凹槽内的驱动球的放大局部平面图，
具体实施例方式
参考附图，其中类似的标号在多个视图中表示相应的部件，万向 接头总体以20表示。在驱动轴22和从动轴24相对铰接时，万向接头 20在驱动轴22和从动轴24之间传递扭矩，即转动运动。
万向接头20包括外部构件26.外部构件26连接到驱动轴22上。 外部构件26和驱动轴22可以是相互固定连接以便一起转动运动的分 开部件。作为选择，外部构件26和驱动轴22可以整体形成单个部件，
外部构件26限定内部开口 28和布置在内部开口 28内的多个凹槽 30。凹槽30沿着纵向轴线L延伸，每个凹槽30平行于所有其它的凹 槽30，并且沿着纵向轴线L包括直的线性型面.最好是，凹槽30围绕 纵向轴线L相互径向隔开.凹槽30包括与纵向轴线L横向的截面.凹 槽30的截面包括非圆形形状.凹槽30的非圆形截面包括哥特弧形、 椭圆形或抛物线.应该理解到凹槽30的非圆形截面还可包括哥特弧形、 椭圆形或抛物线以外的形状.
内部构件32布置在外部构件26的内部开口 28内.内部构件32 连接到从动轴24上。内部构件32和从动轴24可以是相互固定连接以 便一起转动运动的分开部件。作为选择，内部构件32和从动轴24可 以整体形成单个部件，
内部构件32包括布置在外部构件26的内部开口28内的大致球根 形端部34。内部构件32限定球根形端部34处的多个开口 28.袋口 36 相互均匀隔开，围绕纵向轴线L径向布置并与其隔开.每个袋口 36与 凹槽30之一相对，即具有相同数量的相对袋口 36和凹槽30.每个袋 口 36包括非球形形状.应该理解到袋口 36的非球形形状包括与纵向 轴线L横向的截面，包括非圆形形状，其中袋口 36的截面形状不同于 凹槽30的截面形状。袋口 36的非球形形状可通过围绕中心轴线C转 动的哥特弧形、围绕中心轴线C转动椭圆形或围绕中心轴线C转动抛 物线限定。应该理解到袋口 36的非球形形状还可通过围绕中心轴线C 转动的哥特弧形、椭圃形或抛物线之外的形状限定，
万向接头20还包括多个驱动球38。每个驱动球38包括球形形状， 并且在袋口 36之一内局部布置和转动。每个驱动球38还局部布置在 凹槽30之一内以便与其滚动接合。每个驱动球38包括球中心40和中心轴线C。中心轴线C延伸穿过每个驱动球38的球中心40并以垂直角 度交叉纵向轴线L。
每个驱动球38沿着环形接触界面42接触袋口 36之一，即袋口 36 的非球形形状沿着环形接触界面42接合驱动球38的球形形状.由于 驱动球38的球形形状不同于袋口 36的非球形形状，驱动球38只沿着 环形接触界面42接触袋口 36，即与驱动球38的中心轴线C同心的环 形环。环形接触界面42的位置取决于袋口 36的非球形形状，因此， 由于驱动球38和袋口 36的第二表面区域之间的接触只沿着环形接触 界面42，较靠近袋口 36的底部的环形接触表面之下的袋口 36的第一 表面区域以及较靠近袋口 36外周边的环形接触表面42之上的袋口 36 的第二表面区域不接触驱动球38的球形形状，因此，每个袋口 36和 每个驱动球38较靠近袋口 36底部沿着中心轴线C在袋口 36和驱动球 38之间限定袋口分离距离44,
每个驱动球38包括第一袋口径向线46和第二袋口径向线48.第 一袋口径向线46从驱动球38的球中心40延伸到环形接触界面42,笫 二袋口径向线48与第一袋口径向线46共面并从驱动球38的球中心40 延伸到相对于第一袋口径向线46位于中心轴线C的相对侧上的环形接 触界面42。笫一袋口径向线46和笫二袋口径向线48限定在第一袋口 径向线46和第二袋口径向线48之间测量的袋口接触角度A。
每个驱动球38沿着第一线性界面50和第二线性界面53接触凹槽 30之一，即凹槽30的非圓形截面沿着第一线性界面50和笫二线性界 面52接合驱动球38的球形形状.由于驱动球38的球形形状不同于凹 槽30的非圃形截面，驱动球38沿着两个线性路径接触凹槽30，即第 一线性界面和第二线性界面52。这是沿着凹槽30的直的线性型面延伸 的两点接触的变型.笫一线性界面50和第二线性界面52的位置取决 于凹槽30的非圆形截面形状.因此，由于驱动球38和凹槽30之间的 唯一接触沿着笫一线性界面50和第二线性界面52,较靠近凹槽30底 部的第一线性界面50和第二线性界面52之上和之间的凹槽30的第一 表面区域以及较靠近凹槽30外边缘的第一线性界面50和第二线性界 面52之下的凹槽30的笫二表面区域不接触驱动球38的球形形状。因 此，每个凹槽30和其中每个驱动球38靠近凹槽30的底部沿着中心轴 线C在凹槽30和驱动球38之间限定凹槽分离距离54。
7每个驱动球38包括笫一凹槽径向线56和第二凹槽径向线58.笫 一凹槽径向线56在驱动球38的球中心40和笫一线性界面50之间延 伸.第二凹槽径向线58在驱动球38的球中心40和相对于第一凹槽径 向线56在中心轴线C的相对侧上的笫二线性界面之间延伸。笫一凹槽 径向线56和第二凹槽径向线58限定在第一凹槽径向线56和第二凹槽 径向线58之间测量的凹槽接触角度60,
凹槽接触角度60的大小大于(即数值较大)袋口接触角度A，或 者反过来说，袋口接触角度A的大小小于(即数值较小)凹槽接触角 度60.在内部构件32相对于外部构件26铰接时，较小的袋口接触角 度A贴靠凹槽30向上压迫每个驱动球38.袋口接触角度A沿着驱动球 38的中心轴线C形成向外离开中心轴线L的径向栽荷，凹槽接触角度 60沿着驱动球38的中心轴线C形成朝着纵向轴线L向内的径向栽荷. 由袋口接触角度A产生的径向栽荷大于由凹槽接触角度60产生的径向 栽荷，这是由于袋口接触角度A小于凹槽接触角度60.因此，形成净 径向栽荷，压迫驱动球38向外离开纵向轴线L并进入凹槽30,应该理 解到较大凹槽接触角度60使得更多栽荷在与纵向轴线L的方向上指 向，并且因此较小袋口接触角度A沿着中心轴线C形成较高的径向栽 荷。
保持机构62将内部构件32的球根形端部34和驱动球38保持在 外部构件26的内部开口 28内.保持机构62可包括通过外部构件26 限定在内部开口 28的凹口，其中弹簧C形夹布置在凹口内.但是应该 注意到保持机构62可包括某些其它的类似装置，能够防止内部构件32 离开外部构件26的内部开口 28，而不显著干涉内部构件32相对于外 部构件26的铰接，
最好是，多个袋口 36等于三个袋口 36，多个凹槽30等于三个凹 槽30，并且多个驱动球38等于三个驱动球38.但是，应该理解到多 个袋口 36的数量可以等于两个袋口 36或大于三个袋口 36，多个凹槽 30可以等于两个凹槽30或大于三个凹槽30,并且多个驱动球M可以 等于两个驱动球38或大于三个驱动球38.
以示例方式描述本发明，并且应该理解到这里使用的术语旨在描 述词汇的本质，而没有限制含义.本领域的普通技术人员现在理解到， 在以上的教导下可以进行本发明的许多变型和改型.因此应该理解到在所附权利要求的范围内，其中参考标号只出于便利，而不以任何方 式作为限制，本发明可以所述特定描述以外的方式实施。
权利要求
1. 一种万向接头，包括限定内部开口和布置在所述内部开口内的多个凹槽的外部构件，每个所述多个凹槽沿着纵向轴线延伸，每个所述多个凹槽平行于所有其它的所述多个凹槽，并且沿着所述纵向轴线包括直的线性型面；内部构件布置在所述内部开口内，限定围绕所述纵向轴线径向布置的多个袋口，其中每个所述多个袋口与所述多个凹槽之一相对；多个驱动球，各自具有球形形状，并且所述多个驱动球的每个在所述多个袋口之一内转动，并且布置在所述多个凹槽之一内，其中每个所述多个驱动球包括球中心和中心轴线，所述中心轴线延伸穿过每个所述多个驱动球的所述球中心，并且以垂直角度与所述纵向轴线交叉；每个所述多个驱动球沿着环形接触界面接触所述多个袋口之一，并包括从所述球中心延伸到所述环形接触界面的第一袋口径向线以及与所述第一袋口径向线共面并从所述球中心延伸到所述中心轴线相对侧上的所述环形接触界面的第二袋口径向线，以便限定在所述第一袋口径向线和所述第二袋口径向线之间测量的袋口接触角度，每个所述多个驱动球还沿着第一线性界面和第二线性界面接触所述多个凹槽之一，每个驱动球包括在所述球中心和所述第一线性界面之间延伸的第一凹槽径向线以及在所述中心轴线相对侧上的第二线性界面，以便限定所述第一凹槽径向线和所述第二凹槽径向线之间测量的凹槽接触角度，其中所述袋口接触角度小于所述凹槽接触角度，以便在所述内部构件相对于所述外部构件铰接时，贴靠所述多个凹槽向上压迫每个所述多个驱动球。
2. 如权利要求l所述的接头，其特征在于，每个所述多个袋口包 括非球形形状，该非球形形状在每个所迷多个袋口和其中的每个所述 多个驱动球之间沿着所述环形接触界面接合所述多个驱动球的所述球 形形状。
3. 如权利要求2所述的接头，其特征在于，所述多个袋口的所述非球形形状通过围绕所述中心轴线转动的哥特孤形限定。
4. 如权利要求2所述的接头，其特征在于。所述多个袋口的所述非球形形状通过围绕所迷中心轴线转动的抛物线限定。
5. 如权利要求2所述的接头，其特征在于。所述多个袋口的所述 非球形形状通过闺绕所述中心轴线转动的椭圃形限定.
6. 如权利要求l所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽包括与 所述中心轴线横向的截面，所述截面具有非圆形形状，该非圃形形状 在每个所述多个凹槽和其中接合的每个所述多个驱动球之间沿着所迷 第一线性界面和所述第二线性界面接合所述多个驱动球的所述球形形 状.
7. 如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述 非圆形截面包括哥特弧形.
8. 如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述 非圆形截面包括椭圆形.
9. 如权利要求6所述的接头，其特征在于，所述多个凹槽的所述非圆形截面包括抛物线。
10. 如权利要求6所述的接头，其特征在于，每个所述多个袋口 包括非球形形状，该非球形形状包括与所述中心轴线横向的截面，所 迷截面具有非圆形截面，其中所述多个袋口的所述截面不同于所述多 个凹槽的所述截面.
11. 如权利要求1所述的接头，其特征在于，所述多个袋口等于 三个袋口，所述多个凹槽等于三个凹槽，并且所述多个驱动球等于三 个驱动球.
12. 如权利要求1所述的接头，其特征在于，还包括将所述内部 构件和所述多个驱动球保持在所述外部构件的所述内部开口内的保持 机构.
13. 如权利要求2所述的接头，其特征在于，每个所述袋口和其 中的每个所迷驱动球沿着所述中心轴线在所述袋口和所述驱动球之间限定袋口分离距离.
14. 如权利要求6所述的接头，其特征在于，每个所述凹槽所述 袋口和其中的每个所述驱动球沿着所述中心轴线在所述凹槽和所迷驱 动球之间限定凹槽分离距离。
全文摘要
本发明涉及一种万向接头，万向接头包括限定内部开口和在开口内限定沿着纵向轴线延伸的多个凹槽。内部构件布置在开口内并包括与凹槽相对的多个袋口。驱动球布置在相对袋口内并接合向的凹槽。每个袋口和与袋口相对的每个凹槽包括穿过驱动球的球中心的中心轴线。驱动球通过袋口支承并限定袋口接触角度。驱动球同样通过凹槽支承并限定凹槽接触角度。袋口接触角度小于凹槽接触角度以便贴靠凹槽向上压迫驱动球。
文档编号F16D3/221GK101498341SQ20081018594
公开日2009年8月5日 申请日期2008年12月16日 优先权日2007年12月17日
发明者E·蒙德拉贡, K·A·科兹洛夫斯基 申请人:德尔菲技术公司