专利名称：等速传动轴万向节及其机械传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1前序部分所述类型的一种等速传动轴万向节。
本发明主要用于机动车辆传动系统的三脚架等速万向节(jointhomocinétiquesàtripode)。
这种三脚架等速万向节通常包括一个三元对称型阳性件，或者说三脚架，和一个三元对称型阴性件，或者说钟形壳(tulipe)。前者与一第一旋转轴连接；后者与一个第二旋转轴连接。
在文件FR--A-2701741所公开的一种实施方式中，每个机械传动装置包括一个设置在外圈内的内圈，内圈在相应臂的球形支承面上面转动和滑动。
每个机械转动装置还包括外圈和内圈之间的连接部件，以保证它们围绕着公共回转轴相对转动。而这些连接部件只允许内圈和外圈之间沿着公共回转轴进行有限的相对平移。
通常，外圈周边表面呈环型截面。每个轨槽(piste)的横断面为关于中垂面对称的折弧形(arc brisé)。该中垂面是相对于相应的纵向和径向面而言。
当受发动机转矩作用时，通过外圈沿双轨槽中的一个轨槽的转动，这样一种结构型式允许等速传动轴万向节在两个旋转轴成一铰链角(anglede brisure)的情况下运转。
当这样在扭矩作用下运转时，每个外圈周边表面均支承在相应双轨槽中的一个轨槽上。这样，在外圈周边表面和另外一个轨槽之间就留有很小间隙。再者，每个臂相对于平行于相应纵向和径向面的双轨槽做往复平移运动。在现有技术中已知，这种在纵向和径向面上的往复运动，一方面源自所述臂的倾斜角；另一方面，源自三脚架的轨道运动即所谓偏移，该轨道运动的频率三倍于旋转速度。
所述臂的这种往复运动对每个外圈来说，都会导致该外圈在其周边表面支承在一个轨槽上的部分的周围产生往复摆动运动。产生这种摆动运动，一方面，是因为所述臂的球形支承面与相应内圈之间的摩擦；另一方面，也和它们之间接触点的位移有关。
这样，对每个臂来说，所述外圈的周边表面的与摆动支承在形成所述轨槽折弧形断面的两个半弧之间的部分径向相对的部分并未支撑到所述轨槽上。
这种摆动运动会在外圈和外圈并未支撑在上面的轨槽之间引起摩擦现象，甚至于可能引起卡塞现象。尤其在位于钟形壳最里面的轨槽断面的半弧位置，更易引起这种现象。
本发明的目的意在解决这些问题，提供一种机械传动万向节，能够在存在铰链角的情况下运转，同时减轻摩擦，减少卡塞现象。
为此，本发明的目的是一种上述类型的等速传动轴万向节，其具有权利要求1特征部分所述的技术特征。
按照特定的实施方式，这种传动轴万向节可具备从属权利要求2至8的一个或几个技术特征。
本发明的另一个目的一种用于上述等速传动轴万向节的机械传动装置。
在阅读下述作为示例的描述及其附图后，相信会更好地理解本发明。这些附图为—
图1本发明第一种实施方式的三脚架等速万向节的局部横剖面图；—图2与图1相似，是本发明三脚架等速传动万向节的另一种实施方式。
图1局部图示了用于机动车辆传动系统的三脚架等速万向节1，主要包括以下一些部件(一)一个相对于一中心轴线X-X(与图1平面相垂直)三元对称的阳性件，或者说三脚架2，它包括一个轴套3和三个角度间隔120度的径向臂4，图中仅展示其中之一。每个臂4的端部由材料制作成球型支承面5，与相应臂4的轴线Y-Y对中。该阳性件2
与一第一旋转轴6相连接；(二)一个相对于一中心轴线X’--X’三元对称的阴性件，或者说钟形壳8。该中心轴线在所示万向节的对中位置与中心轴线X-X相重合。在每个臂4的两侧，该钟形壳上面有两个相对的轨槽9A和9B。该阴性件8与一第二旋转轴(图中未表示)相连接；(三)对于每个臂4，一个机械传动装置11包括一个回转轴线为Z-Z的外圈12。在图1所示的位置上，回转轴线Z-Z与相应臂4的轴线Y-Y相重合。外圈12用来在相应轨槽9A和9B中的一个轨槽上滚动。
鉴于三个机械传动装置11完全一样，而所述阳性件2和阴性件8又都呈三元对称布置，所以下面仅介绍万向节1的由图1所示的部分。
轨槽9A和9B的运动方向线(la ligne directrice)，例如，大体为直线并与X’-X’轴线平行。这些轨槽关于阴性件8的纵向和径向面P(与图1的平面垂直)对称。
每个轨槽9A，9B上面都有一个外圈12滚动的中心区域14A，14B和一个径向保持外圈的支承区15A，15B。
中心区域14A和14B在轨槽9A和9B的中面Q两侧延伸。
轨槽9A，9B的所述中心区域14A，14B的横断面，即在垂直于轴线X’-X’的平面如图1所在平面中所见的横断面，大致为直线形，并相对于纵向和径向面P倾斜一个角α。虽然，中心区14A和14B的横断面以2α角朝钟形壳8的内部径向会聚。
支承区15A和15B的横断面大体呈直线形，并与纵向和径向面P垂直。
支承区15A和15B在径向上位于钟形壳8的外部，即径向位于中心区14A和14B的横断面的发散一侧。
对于每个轨槽9A，9B来说，中心区14A，14B的横断面和支承区15A，15B的横断面之间为一个锐角。
每个轨槽9A，9B的支承区15A，15B和中心区14A，14B均由横断面为曲线的部分连接起来。
机械传动装置11一方面包括一个回转轴线为Z-Z，总体形状为园筒形的内圈18，它位于外圈12的里面。另一方面，还包括内圈18和外圈12之间的连接装置19。
这些连接装置19包括一个滚针环21，位于内圈18的相对于Z-Z轴线在径向外侧的圆柱形表面22和外圈22的相对于Z-Z轴线在径向内侧的圆柱形表面23之间。这些连接装置19还包括两个平支承垫圈24和25，位于内圈18和滚针轴承21的两侧。
每个支承垫圈24、25的周边均置于在表面23上布置的环状凹槽内。在垫圈24和25之间保持着滚针环21和内圈18，并在轴线Z-Z方向有微小间隙。
因此，连接装置19允许外圈和内圈绕轴线Z-Z相对转动，并允许它们沿轴线Z-Z方向作有限的相对平移。
内圈18包括一个相对于轴线Z-Z在径向内侧的大致圆柱形的表面27，该表面形成臂4的接纳孔。臂4的球型支承面5和内圈18的表面27允许内圈和臂绕轴线Y-Y做相对转动。
外圈12包括一个相对于轴线Z-Z在径向外侧的周边表面30，该表面包括一个中心区域31。该外圈12还包括一个前表面和一个后表面33。
中心区域31沿轴线Z-Z在外圈12中面Q’两侧延伸。该中面与轴线Z-Z垂直，在图1所示位置与平面Q大体重合。
轨槽9A和9B大体将外圈12的中面Q’保持与P面垂直。
中心区域31大体为截锥形，并以大致等于2α的角度朝三脚架2的轴套3方向会聚，该收敛方向即为轨槽9A和9B的中心区14A和14B的横断面会聚的同一径向方向。因此，在子午面上，外圈的中心区域31大体上与轨槽9A和9B的中心区域14A和14B相耦合。
前表面32大体为以Z-Z为轴线的一个平面环。该表面32在径向上位于外圈12的所述区域31的发散方向一侧。因此，在子午面上，外圈12的前表面32大致与轨槽9A和9B的支承区15A和15B相耦合。后表面33大体为以Z-Z为轴线的一个平面环，在径向上位于万向节1的内侧。
外圈12的所述区域31通过外圈12的在子午面上为曲线断面的若干部分与所述前表面32和后表面33连接起来。
万向节1的工作运转状况如下。
例如，当阳性件2如图1所示被逆时针驱动时，外圈12则支撑在轨槽9A上，将转矩传递到阴性件8上。
这样，臂4将与平面Q’平行的力F传递给相应的机械传输装置11。该力F的作用点M即为支承面5与内圈18的表面27之间的接触点。
对每个机械传动装置11来说，轨槽9A的中心区域14A和外圈12的中心区域31相互支承。这些中心区域横断面的形状致使它们之间的支承基本上为平面支承，且它们之间的作用力由于这些中心区域横断面形状的倾斜角而具有一个方向为径向朝万向节1外侧的分量R。
这种径向分力R会使外圈12在径向上向钟形壳8外侧移动，直到外圈12的前表面32支撑到轨槽9A和9B的支承区15A和15B。外圈12的所述表面32与支承区15A和15B几近垂直接触。这样，就不会出现卡塞现象。
当万向节1在X-X轴线和X’-X’轴线之间存在铰链角的情况下运转时，在平面P内，臂4会产生相对于轨槽9A和9B的径向的往复平移运动。这一方面是因为所述臂的倾斜，另一方面是因为现有技术中已知的三脚架的所谓偏移轨道运动，该轨道运动的频率三倍于旋转速度。在朝向万向节1内的径向方向，与在朝向万向节1外的径向方向相比，这种运动的幅度更大。
在这种往复运动中，当臂4向万向节1内侧径向移动时(向图1中的下方移动)，力F作用点M也向万向节1内侧径向移动，这倾向于使外圈12在图1中的顺时针方向摆动。另外，在这种移动过程中，臂4通过摩擦沿轴线Z-Z方向向内圈18上作用一个力F1。该力F1的方向为径向朝钟形壳8内。该力F1也倾向于使外圈12在图1中的顺时针方向摆动。
外圈周边表面30与轨槽9A在它们的中心区域14A和31之间的平面支承，以及这些中心部位的横断面倾角，可允许通过分力R来补偿所述力F1和点M的位移的影响，使外圈12仍然支承在轨槽9A和9B的支承区15A和15B上。
当臂4向万向节1外径向移动时(向图1中的上方)，力F的作用点M向同一方向移动。与此同时，臂4通过摩擦沿轴线Z-Z方向在内圈18上作用一个力F2，该力的方向朝钟形壳8的外侧。M点的位移和力F2会使外圈12保持支承到轨槽9A和9B的支承区15A和15B上。
这样，外圈12仍处于稳定状态，其与轨槽9B的中心区域14B(外圈未支承在该区域上)相对的那部分不产生摆动。
所述α角度这样确定，使其尽可能精确地补偿力F1和力F的作用点M向万向节1内的径向位移的影响。因此，不管臂3移动方向如何，都限制了由轨槽9A和9B的支承区15A和15B作用到外圈12上面的反作用力F3。
这样，在万向节1在有铰链角的情况下运转时，外圈12的摆动受到了限制，从而限制了外圈卡塞的可能。
最后，将中心区域14A和14B与轨槽9A和9B的支承区15A和15B连接起来的各部分的曲线断面，可避免在外圈12中心区域和轨槽9A和9B之间的支承端部出现强大的压力。
应该注意，这些曲线断面部分地是通过在支承面30的中心区域31的端部倒角而获得的。
通常，α角范围为约1-10°，最好是约3-5°。
根据变型，轨槽9A和9B的中心区域14A和14B的横断面形状朝钟形壳8的外侧径向会聚，在这种情况下，外圈12中心区域31同样也朝外侧径向会聚，轨槽9A和9B的边缘保持部分则位于钟形壳8的径向内侧。
图2示出了本发明的等速万向节的第二种实施方式。与图1相比，有下列一些区别内圈18包括一个在该内圈18的径向上在内侧的表面上的轴线为Z-Z的环形凸肩40。该环形凸肩40位于万向节1的径向外侧。
内圈18的表面22沿轴线Z-Z的长度比图1所示万向节1的表面22的长度要长。
外圈12的表面23具有两个轴线为Z-Z的环形凸肩41，沿该轴线位于所述滚针环21的两侧。
另外，连接装置19不包括支承垫圈24或25。
因此，连接装置19既允许外圈12和内圈18之间绕Z-Z轴线的旋转运动，又允许它们之间沿所述轴线滑动。
再有，内圈18绕臂4的球型支承面5转动并沿Z-Z轴线滑动。
然而，该滑移运动由于环形凸肩40而在径向向万向节1内侧的方向受到限制，又由于钟形壳支承区15A和15B之间的底部42而在向外侧的方向受到限制。
外圈12的环形凸肩41可以相对于外圈保持滚针环21。
这第二种实施方式可以减少内圈18沿轴线Z-Z方向向外圈12传递的力，因为内圈18和外圈12之间沿该轴线的相对位移是由滚针环保证的。
权利要求
1.等速传动轴万向节(1)，包括一个具有几个臂(4)的阳性件(2)，和一个形成每个臂的相对的轨槽对(9A，9B)的阴性件(8)，所述的一对轨槽分别位于所述臂的两侧，并关于阴性件的纵向和径向面(P)对称，在每个臂(4)上装有机械传动装置(11)，后者包括一个相对于臂可旋转和滑移的外回转圈(12)，用来在相应的双轨槽中的一个轨槽上滚动，所述轨槽使外圈的中面(Q’)保持大致垂直于上述纵向和径向面(P)，并保持到阴性件的中心轴线(X’-X’)的距离不变，所述机械传动装置(11)还包括一个位于外圈(12)内侧的内圈(18)，和将内圈(18)与外圈(12)相连接的连接装置(19)，这些连接装置可允许内圈(18)与外圈(12)绕一公共回转轴(Z-Z)相对旋转，所述内圈(18)绕上述臂(4)可旋转和滑移地安装，其特征在于，对每个臂来说，每个轨槽(9A，9B)一方面包括一个中心区域(14A，14B)，其横断面形状大致呈直线形并相对于上述纵向和径向面(P)倾斜一个非零角α，另一方面，还包括一个径向保持所述外圈(12)的，在径向上位于所述中心区域(14A，14B)发散方向的支承区(15A，15B)，其特征还在于，外圈(12)一方面具有一个周边表面，其中心区域(31)大致呈圆锥型，并在子午面上与所述轨槽的中心区域(14A，14B)耦合，另一方面，外圈(12)有一个前表面(32)，该表面适于在驱动力矩的作用下，几近垂直地与所述轨槽(9A，9B)的所述支承区(15A，15B)接触。
2.如权利要求1所述的万向节，其特征在于，外圈(12)的前表面(32)在子午面上大致与轨槽的支承区(15A，15B)耦合。
3.如权利要求1或2所述的万向节，其特征在于，所述轨槽中心区域(14A，14B)的横断面形状在径向上向万向节(1)阴性件(8)的内侧会聚。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的万向节，其特征在于，α角的范围为约1-10°，最好为约3-5°。
5.如权利要求1至4之一所述的万向节，其特征在于，所述轨槽(9A，9B)的支承区(15A，15B)各具有大致直线形的横断面形状。
6.如权利要求1至5之一所述的万向节，其特征在于，所述轨槽(9A，9B)的支承区(15A，15B)的横断面与相应的纵向和径向面(P)大致垂直。
7.如前述权利要求之一所述的万向节，其特征在于，所述外圈(12)相对于内圈可沿外圈回转轴线(Z-Z)(如图2所示)滑动。
8.如权利要求7所述的万向节，其特征在于，内圈(18)具有一个限制其向万向节阳性件(2)中心轴线(X-X)方向滑移的内凸缘(40)。
9.用于如权利要求1至8之一所述的机械万向节的机械传动装置(11)。
全文摘要
用于机动车辆传动装置的三脚架等速万向节包括一个有若干臂(4)的阳性件(2)和一个形成每个臂的轨槽对(9A,9B)的阴性件(8),所述轨槽对关于一个面(P)对称。在每个臂上装有一个机械传动装置(11)。该传动装置包括一个用来在相应轨槽对的一个轨槽上面滚动的外圈(12)。每个轨槽均包括一个中心区域(14A,14B),其横断面形状为直线形,并相对于所述面(P)倾斜一个角度α。每个轨槽还包括一个径向保持外圈的支承区(15A,15B)。每个外圈都有一个周边表面,其中心区域(31)呈圆锥型,并与轨槽的中心区域耦合;外圈还有一个前表面(32),适于在驱动力矩的作用下与上述轨槽的支承区几近垂直地接触。本发明应用于机动车辆传动系统的三脚架等速万向节。
文档编号F16D3/205GK1341199SQ0080418
公开日2002年3月20日 申请日期2000年2月23日 优先权日1999年2月24日
发明者米歇尔·马格里 申请人:Gkn汽车有限公司