专利名称：等速万向节的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种等速万向节，尤其是涉及一种球笼式等速万向节，该万向节的星形套(内滚道)和钟形壳(外滚道)之间俘获有多个球。
背景技术：
在前轮驱动车辆和四轮驱动车辆中，等速万向节通常例如在用作转向/驱动轮的前轮与驱动轴之间的连接部中使用。这种等速万向节允许改变驱动轴与连接至该万向节的从动轴之间的万向节夹角，同时允许驱动轴和从动轴以等角速度转动。作为一种等速万向节，公知有一种球笼式等速万向节，在该球笼式等速万向节中，该万向节的星形套与钟形壳之间俘获有多个球，使得转矩通过球与形成在星形套和钟形壳中的滚道的内壁的接触点传递。
该球笼式等速万向节的星形套具有基本球形的外球面，并且该星形套容纳在具有基本球形的内球面的钟形壳中。在该等速万向节中，沿万向节转动轴线方向延伸的球滚道沿圆周方向等距形成在星形套的外球面和钟形壳的内球面中。形成在星形套和钟形壳中的球滚道的数量与球的数量相同。各球分别位于星形套和钟形壳的相对球滚道中，沿圆周方向测量的球与球之间的间距由介于星形套外圆周面与钟形壳内圆周面之间的球笼(球保持架)固定或保持。
在如此构造的球笼式等速万向节中，钟形壳转动轴线与星形套转动轴线之间的角度可通过球在球滚道中的移动而自由改变。另一方面，球在圆周方向上的移动由星形套外球面和钟形壳内球面上的球滚道的侧壁抑制或限制，从而限制星形套与钟形壳的相对转动。在这种结构中，星形套和钟形壳可以等角速度转动，同时允许星形套与钟形壳之间的万向节夹角改变。
作为一种如上所述的球笼式等速万向节，公知有一种所谓的UF(undercut free，无底切)式等速万向节，在该万向节中，钟形壳开口端部中的球滚道的形状为与钟形壳转动轴线平行延伸的直滚道。
在UF式等速万向节中，钟形壳可形成为其开口的内径增加而钟形壳的外径不增加。对于如此形成的钟形壳，万向节夹角不太可能通过与星形套连接的轴和钟形壳开口端部的内缘相碰而抑制或限制，因而万向节夹角相应地增加。
日本专利公报No.2001-153149公开该UF式等速万向节的另一示例，在该示例中，可通过将钟形壳的直滚道形成为每个滚道均沿该滚道的底部与钟形壳转动轴线之间的距离朝向钟形壳开口端增加的方向笔直延伸而进一步增加最大万向节夹角。
但是，最大万向节夹角的增加会使公知UF式等速万向节遭受如下问题。
星形套外球面和钟形壳内球面在通过它们的转动轴线的平面中呈基本均匀弧形。如钟形壳中的球滚道基本笔直延伸，则球滚道的深度无法处处相同，并且球滚道的某些部分的深度必然减小。
此外，万向节转动期间，球在径向上的位移随着最大万向节夹角的增加而增加，从而保持球的球笼的外径增加。球笼直径的增加要求钟形壳的内球面扩大，从而造成钟形壳的球滚道的深度总体上减小。
在如上所述的等速万向节中，转矩通过分配有载荷或转矩的各球在钟形壳与星形套之间传递。因此很难确保钟形壳的球滚道深度如上所述较小的部分的使用寿命足够高。为确保这些部分的使用寿命足够高，必须增加整个球滚道的深度并增加球的直径。球滚道深度的增加和球直径的增加必然导致该等速万向节的尺寸和重量增加。
上述专利公报中公开的等速万向节很可能由于其球滚道的构造而遭受上述问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种使用寿命提高但尺寸和重量不增加的等速万向节。
为实现上述和/或其它目的，按照本发明一个方面，提供一种等速万向节，它包括(a)其内球面上形成有多个球滚道的钟形壳，这些球滚道沿该钟形壳转动轴线方向延伸；(b)其外球面上形成有多个球滚道的星形套，这些球滚道沿该星形套转动轴线方向延伸并且与该钟形壳的球滚道成对；以及(c)位于该钟形壳的球滚道和该星形套的球滚道之间的多个球，其中，该钟形壳和该星形套至少之一的球滚道部分地形成有卸载或减载轮廓(relief profile)，用以提供多个减载滚道部分，使得星形套与钟形壳之间的转矩传递期间作用在位于该减载滚道部分中的球上的载荷比作用在位于该球滚道的其它部分中的球上的载荷小。
在如上所述构造的等速万向节转动时，置于形成在星形套外球面内的球滚道与形成在钟形壳内球面内的球滚道之间的各球用来传递载荷，以便进行该星形套与该钟形壳之间的转矩传递。
由于该球滚道如上所述部分地形成有卸载或减载轮廓，因此该球的一部分随着由该星形套的转动轴线和该钟形壳的转动轴线形成的角度(即万向节夹角)的改变而在该万向节转动期间移入该减载滚道部分中。在这种情况下，转矩传递期间作用在位于该减载滚道部分中的各球上的载荷比作用在位于该球滚道的其它部分中的各球上的载荷小。
因此，要求该减载滚道部分的机械强度比该球滚道的其它部分的机械强度小，从而即使该减载滚道部分的深度减小也能确保足够高的使用寿命。因此，通过以减载轮廓形成深度减小的球滚道的一部分，用以提供该减载滚道部分，该球滚道的小深度部仍显示出足够高的使用寿命。
此外，该减载滚道部分中的所需深度的减小使得该万向节的设计自由度加大，例如在该球滚道的曲率半径以及该球的尺寸方面，并且使得该等速万向节的尺寸和重量减小。
按照本发明的另一方面，提供一种等速万向节，它包括(a)其内球面上形成有多个球滚道的钟形壳，这些球滚道沿该钟形壳转动轴线方向延伸；(b)其外球面上形成有多个球滚道的星形套，这些球滚道沿该星形套转动轴线方向延伸并且与该钟形壳的球滚道成对；以及(c)位于该钟形壳的球滚道与该星形套的球滚道之间的多个球，其中，该钟形壳和该星形套至少之一的球滚道部分地形成有减载轮廓，用以提供多个减载滚道部分，使得位于该减载滚道部分中的各球与该球滚道的内壁之间沿圆周方向看去的间隙比位于该球滚道的其它部分中的各球与该球滚道的内壁之间的间隙大。
在如上所述构造的等速万向节中，转矩传递期间作用在位于该减载滚道部分中的各球上的载荷比作用在位于该球滚道的其它部分中的球上的载荷小，从而即使该减载滚道部分的深度减小也能确保足够高的使用寿命。此外，该减载滚道部分中的所需深度的减小使得该万向节的设计自由度加大，例如在该球滚道的曲率半径以及该球的尺寸方面，并且使得该等速万向节的尺寸和重量减小。
从以下结合附图对优选实施例的说明中可清楚看出本发明的上述和/或其它目的、特征和优点，其中，相同部件用相同标号表示，在附图中图1为本发明等速万向节一实施例的纵向截面图；图2为图1的等速万向节的钟形壳的局部纵向截面图；图3为图1的等速万向节的星形套的局部纵向截面图；图4为该钟形壳的局部纵向截面图；图5为该星形套的局部纵向截面图；图6A至6C示出一球与球滚道之间的接合的示例；图7示出球的位置与球接触对应球滚道的侧壁时的接触角之间的关系；图8示出球的位置与PCR间隙之间的关系；以及图9A至9D示出该等速万向节的转动相位与各球的位置之间的关系。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明一示例性实施例。
图1所示依照本发明实施例的等速万向节10总体上包括与驱动轴(未示出)一端部连接的星形套11和与从动轴12连成一体的钟形壳13。该等速万向节10还包括置于星形套11与钟形壳13之间且用来在星形套11与钟形壳13之间传递转矩的多个球14(在该实施例中为六个球)，和保持这些球14的球笼15。图1示出该等速万向节10处于万向节夹角θ等于最大角度θmax时的状态。
如图1所示，通孔16形成在星形套11中，该通孔沿该星形套转动轴线L1的方向穿过星形套11。沿转动轴线L1方向延伸的花键16a形成在通孔16的内圆周壁上。通过将驱动轴的端部装配进通孔16中即能将星形套11与驱动轴彼此连接，使得星形套11与驱动轴可作为一整体一起转动。
基本球形的外球面17形成在星形套11的外周上。外球面17上形成有数量与球14的数量相同的多个球滚道18(在该实施例中为六个球滚道)，使得球滚道18围绕转动轴线L1彼此等距地隔开。各球滚道18沿星形套11的转动轴线L1的方向延伸。
另一方面，钟形壳13的末端(图1中右手侧)上有一开口19，从而在钟形壳13中形成容纳星形套11的空腔20。钟形壳13的空腔20由基本球形的内球面21限定形成。钟形壳13的内球面21上形成有数量与球14的数量相同的多个球滚道22(即在该实施例中为六个球滚道)，使得球滚道22围绕钟形壳13的转动轴线L2等距地隔开，并且分别与星形套11的球滚道18相对。各球滚道22沿钟形壳13的转动轴线L2的方向延伸。
上述球笼15位于星形套11的外球面17与钟形壳13的内球面21之间。球笼15形成有数量与球的数量相同的多个球保持窗23(在该实施例中为六个)，使得球保持窗23在其圆周方向上彼此等距地隔开。各球14置于星形套11和钟形壳13的对应球滚道18、20之间，同时被容纳或保持在球笼15的对应球保持窗23中。
下面结合图2和图3说明根据该实施例的等速万向节10的球滚道18、22的轮廓。
图2为钟形壳13的侧视截面图，图3为星形套11的侧视截面图。图2所示曲线L3为各球滚道22侧壁在与球滚道22延伸方向即转动轴线L2方向垂直的截面中的曲率中心的轨迹线。同样，图3所示曲线L4为球滚道18侧壁在与球滚道18延伸方向即转动轴线L1方向垂直的截面中的曲率中心的轨迹线。即，曲线L3、L4示出被沿球滚道18、22引导的球14的球心的轨迹。在下列说明中，曲线L3、L4称为各球滚道18、22的“曲率中心线”。
在本说明书中，(在转动轴线L2方向上)钟形壳13的开口19所在端部(图1和2的右手侧)称为“开口端部”或“开口端”，并且钟形壳13的与开口端部相反的端部(图1和2的左手侧)称为“内端部”或“最内侧”。同样，星形套11在图1中转动轴线L1方向上的右手侧部称为“开口端部”或“开口端”，在图1中其左手侧称为“内端部”或“最内侧”。
如图2所示，钟形壳13的各球滚道22包括其开口端部上的直滚道部22a和其内侧上的弧形滚道部22b。在直滚道部22a中，球滚道22在沿转动轴线L2延伸的平面中沿与钟形壳13的转动轴线L2平行的方向延伸。
在弧形滚道部22b中，球滚道22沿其曲率中心O2位于转动轴线L2上的一弧延伸。如图2所示，弧形滚道部22b的曲率中心O2在转动轴线L2上的位置从钟形壳13的内球面21的曲率中心O3向开口端偏离预定长度。
弧形滚道部22b中从曲率中心O2到曲率中心线L3的距离和直滚道部22a中从转动轴线L2到曲率中心线L3的距离称为“钟形壳球滚道22的曲率半径(PCR)”。
如图3所示，星形套11的外球面17的各球滚道18包括其内侧上的直滚道部18a和开口端部上的弧形滚道部18b。在直滚道部18a中，球滚道18在沿转动轴线L1延伸的平面中沿与星形套11的转动轴线L1平行的方向延伸。在弧形滚道部18b中，球滚道18沿其曲率中心O1位于转动轴线L1上的一弧延伸。如图3所示，弧形滚道部18b的曲率中心O1在转动轴线L1上的位置从星形套11的外球面17的曲率中心O4向最内侧偏离预定长度。
弧形滚道部18b中从曲率中心O4到曲率中心线L4的距离和直滚道部18a中从转动轴线L1到曲率中心线L4的距离称为“星形套球滚道18的曲率半径(PCR)”。
星形套球滚道18的曲率半径PCR稍小于钟形壳球滚道22的曲率半径(PCR)，以使球14在球滚道18、22之间平滑运动。即，处于球滚道18、22之间的球14在径向上稍稍留有间隙。星形套球滚道18的PCR与钟形壳球滚道22的PCR之差称为“PCR间隙”。
因此，该实施例的等速万向节10构造成上述UF式等速万向节，其中，形成在钟形壳13的内球面21上的各球滚道22的开口端部上设置有与转动轴线L2平行的直滚道。
在如上构造的等速万向节10中，各球14沿对应球滚道18、22移动，使得星形套11的转动轴线L1围绕一固定中心O相对钟形壳13的转动轴线L2倾斜。
工作中，通过置于对应球滚道18、22之间的球14传递转矩，从而与钟形壳13连接的从动轴12随着与星形套11连接的驱动轴的转动而转动。同时，球滚道18、22的侧壁限制球14在星形套11或钟形壳13的圆周方向上移动，从而防止星形套11与钟形壳13相对彼此转动。使用这一结构，星形套11和钟形壳13可在万向节夹角θ改变的同时以等角速度转动。
如图2所示，钟形壳13中弧形滚道部22b的曲率中心O2偏离内球面21的曲率中心O3，因此弧形滚道部22b的滚道深度向最内侧(即图2中左手侧)减小。此外，如图3所示，星形套11的直滚道部18a的深度向最内侧(即图3中左手侧)减小。
在该实施例的等速万向节10中，球滚道18、22的滚道深度减小的部分(18c、22c)构成“减载滚道部分”。减载滚道部分18c、22c在与曲率中心线L3、L4垂直方向上的横截面分别以减载轮廓形成，使得球14与球滚道18、22的侧壁之间沿星形套11或钟形壳13的圆周方向看去的间隙在减载滚道部分18c、22c中比在球滚道18、22其它部分中大。
在这里，各球滚道18、22在纵向上的位置用如下定义的滚道截面万向节夹角φ表示。
图4示出钟形壳13的沿通过钟形壳13的某一球滚道22的曲率中心线L3和钟形壳13的转动轴线L2的平面剖开的截面。图4所示直线L5表示当球14在球滚道22上位于图4的与上述截面中万向节夹角对应的位置上时的星形套11的转动轴线L1。
在这里，直线L5在逆时针方向上相对转动轴线L2的倾斜角φ称为与钟形壳13有关的“滚道截面万向节夹角”。当滚道截面万向节夹角φ等于某一角度φ1时，球滚道22中球14与滚道22的侧壁接触的位置称为“φ1位置”，该位置表示用位于球滚道22的该位置上的球14确立的滚道截面万向节夹角φ等于φ1。
同样，星形套11的球滚道18的位置用该滚道截面万向节夹角φ表示。图5示出星形套11的沿通过星形套11的某一球滚道18的曲率中心线L4和星形套11的转动轴线L1的平面剖开的截面。图5所示直线L6表示当球14在球滚道18上位于图5的与上述截面中万向节夹角对应的位置上时的钟形壳13的转动轴线L2。
在这里，直线L6在顺时针方向上相对转动轴线L1的倾斜角φ称为与星形套11有关的“滚道截面万向节夹角”。当滚道截面万向节夹角φ等于某一角度φ2时，球滚道18中球14与球滚道18的侧壁接触的位置称为“φ2位置”，该位置表示用位于球滚道18的该位置上的球14确立的滚道截面万向节夹角φ等于φ2。
滚道截面万向节夹角φ定义如上。在本实施例中，使用滚道截面万向节夹角φ如下设定和表达各球滚道18、22中的减载滚道部分18c、22c范围。
更具体地说，将钟形壳13的球滚道22中该滚道截面万向节夹角φ等于或大于预定角度φa(＝γ2)的部分设为上述减载滚道部分22c。此外，将星形套11的各球滚道18中该滚道截面万向节夹角φ等于或小于预定角度-φa(＝γ1)的部分设为减载滚道部分18c。
在上述等速万向节10中，当万向节夹角θ＝0°时，不管星形套11和钟形壳13的转动相位如何，各球14保持在球滚道18、22的滚道截面万向节夹角φ等于0°的位置上。在这种情况下，星形套11和钟形壳13之间的转矩传递利用基本均匀分布在各球14上的转矩进行。即，作用在各球14上的转矩基本相等，用以进行星形套11和钟形壳13之间转矩传递。
当钟形壳13的转动轴线L2相对星形套11的转动轴线L1倾斜时，各球14随星形套11和钟形壳13的转动相位的变化而沿对应球滚道18、22来回移动。当万向节夹角θ等于θ1(0°＜θ1≤θmax)时，球14在对应球滚道18、22中在从滚道截面万向节夹角φ等于-θ1的位置到滚道截面万向节夹角φ等于θ1的位置的范围中移动。随着万向节夹角θ增加，球14在球滚道18、22中的移动范围在开口端侧和内侧上都增加，该移动范围的中心位于滚道截面万向节夹角φ等于0°的位置上。
当万向节夹角θ小于上述角度φa时，不管星形套11和钟形壳13的转动相位如何，所有球14都位于球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分上。在这种情况下，星形套11和钟形壳13之间的转矩传递以分布在所有球14上的转矩进行。
当万向节夹角θ等于或大于上述角度φa时，各球14随星形套11和钟形壳13的转动相位的变化进入对应球滚道18、22的减载滚道部分18c、22c。
在这种情况下，作用在传递转矩的各球14上的载荷在球14位于球14与球滚道18、22的侧壁之间的间隙增加的减载滚道部分18c、22c范围中时比球14位于减载滚道部分18c、22c范围之外时小。在这种情况下，转距的减少量分布在位于减载滚道部分18c、22c的范围之外的球14上。
因此，在本实施例中，球滚道18、22的滚道深度较小的部分以下文所述的减载轮廓形成，因此通过位于减载区中的球14传递的载荷(转矩)可减小或抑制。
接下来，结合图6A和6B详细说明球滚道18、22的减载滚道部分18c、22c的截面形状。
图6A示出与球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分接合的球14。应注意，在图6A至6C中，重点是球滚道18、22的侧壁与球14之间的间隙。
如图6A所示，球14与球滚道18、22的侧壁接触的球接触角(在下文说明)在球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分的所有区域上都设为预定角度α。在球滚道18、22的这些部分上，上述PCR间隙设为预定长度CL1。
球接触角指形成在如下直线La与Lb之间的角。直线La为球滚道18、22在与曲率中心线L4、L3垂直的平面中的圆周方向的中心线。更具体地说，直线La为在上述平面中连接球滚道18的曲率中心线L4与星形套11的转动轴线L1的直线或连接球滚道22的曲率中心线L3与钟形壳13的转动轴线L2的直线。直线Lb为连接球14与球滚道(18、22)的侧壁的接触点C和球14的球心的直线。
另一方面，如图6B所示，在减载滚道部分22c中，球滚道22的截面形状形成为上述接触点C靠近球滚道22的中心定位，即该球接触角等于小于上述角度α的角β。在如此构造的减载滚道部分22c中，在减载滚道部分22c中球14与球滚道22的侧壁之间的间隙扩大或增加。同样，在星形套11的减载滚道部分18c中，球滚道18的截面形状形成为该球接触角变得比上述角度α小。
在本实施例中，如图7所示，钟形壳13球滚道22的在减载滚道部分22c之外的部分中等于角度α的球接触角从减载滚道部分22c的初始位置即滚道截面万向节夹角φ等于φa(＝γ2)的位置向最内侧递减。同样，星形套11球滚道18的在减载滚道部分18c之外的部分中等于角度α的球接触角从减载滚道部分18c的初始位置即滚道截面万向节夹角φ等于-φa(＝γ1)的位置向最内侧递减。
随着球接触角在减载滚道部分18c、22c中比在球滚道18、22的其它部分中减小，转矩传递期间位于减载滚道部分18c、22c中的各球14所受载荷减小。
随着球滚道18、22的球接触角如上所述减小，球滚道18、22的用于确保球接触点C所需深度也减小。因此，减载滚道部分18c、22c的滚道深度可进一步减小，从而各球滚道18、22的尺寸如PCR尺寸以及球14的尺寸的选择余地增加，从而该等速万向节10的设计自由度提高。
以上详细说明了减载滚道部分18c、22c的截面形状。下面结合图9A至9D详细说明球滚道18、22中的减载滚道部分18c、22c的设定范围。
如上所述，在减载滚道部分18c、22c中，球14与球滚道18、22的侧壁之间沿星形套11或钟形壳13的圆周方向看去的间隙扩大。如所有六个球14都位于减载滚道部分18c、22c的范围中，则星形套11和钟形壳13可相对于彼此转动，从而无法以足够高的可靠性作等速转动。
为了始终确保星形套11和钟形壳13的等速转动，不管万向节夹角如何即不管在星形套11和钟形壳13之间确立的转动相位如何，要求至少有三个球14位于球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分上。
图9A示出当具有六个球14的本实施例等速万向节10以等于最大角度θmax的万向节夹角θ转动时，各球14的位置(即球14在球滚道18、22中的滚道截面万向节夹角φ)随星形套11和钟形壳13的转动相位的改变。
在该实施例等速万向节10中，如图9A所示，即使在万向节夹角θ等于最大角度θmax时，总是有四个或更多个球14位于滚道截面万向节夹角φ介于γ1与γ2之间的范围内。因此，在该实施例中，减载滚道部分18c、22c分别设为滚道截面万向节夹角φ等于或大于γ2的范围和滚道截面万向节夹角φ等于或小于γ1的范围，使得总是有三个或更多个球14位于球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分中。
确保星形套11和钟形壳13等速转动所需减载滚道部分的设定范围随该等速万向节的结构或布置包括球的数量和最大万向节夹角变化。
图9B至9D示出当分别具有七个、八个和九个球的等速万向节在万向节夹角设定为最大角度的条件下转动时，各球的位置随星形套和钟形壳转动相位的改变。
如示出等速万向节具有七个球的图9B所示，即使在万向节夹角θ等于最大角度θmax时，不管转动相位如何，总是有三个或更多个球位于滚道截面万向节夹角φ介于ζ1和ζ2之间的范围内。因此，在该示例中，减载滚道部分分别设定成滚道截面万向节夹角φ等于或小于ζ1的范围和滚道截面万向节夹角φ等于或大于ζ2的范围，使得星形套和钟形壳确保等速转动。
同样，在具有八个球的等速万向节中，如图9C所示，如将减载滚道部分设定在η1至η2的范围之外，则总是有三个或更多个球位于球滚道的除减载滚道部分之外的部分中。此外，在具有九个球的等速万向节中，如图9D所示，如将减载滚道部分设定在λ1至λ2的范围之外，则总是有三个或更多个球位于球滚道的除减载滚道部分之外的部分中。
上述实施例的等速万向节10产生如下效果。
(1)在本实施例中，形成在星形套11外球面17和钟形壳13内球面21上的球滚道18、22的最内部18c、22c以减载轮廓形成，使得球14与球滚道18、22的侧壁之间沿圆周方向看去的间隙增加。具有减载轮廓和较小滚道深度的减载滚道部分18c、22c仅在万向节夹角θ较大时容纳球。在等速万向节10工作时，容纳在减载滚道部分18c、22c中的各球14所受载荷在转矩传递期间减小。因此，即使减载滚道部分18c、22c的滚道深度较小，等速万向节10的使用寿命也提高。
(2)由于在转矩传递期间作用在球滚道18、22的减载滚道部分18c、22c侧壁上的载荷减小，因此减载滚道部分所需滚道深度的值可比常规对应部分的滚道深度小。滚道深度的减小使得各球滚道18、22的PCR以及球的直径或尺寸的选择余地增加，从而使得等速万向节10的设计自由度提高。因此，等速万向节10的尺寸和重量可有利地减小。
(3)在该实施例中，减载滚道部分18c、22c的范围设定成不管万向节夹角以及星形套11和钟形壳13的转动相位如何，总是有三个或更多个球位于球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的部分上。在这种布置下，星形套11和钟形壳13的转动相位由至少三个球保持，从而确保等速万向节10的等速转动。
(4)在该实施例中，减载滚道部分18c、22c是通过将这些部分18c、22c中的球接触角设定为比球滚道18、22其它部分中的球接触角小而形成。使用如此构造的减载滚道部分18c、22c，转距传递期间位于减载滚道部分18c、22c中的球14所受载荷可适当减小。此外，在减载滚道部分18c、22c中，用于确保与球14接触所需的滚道深度可减小，使得该等速万向节10的设计自由度进一步提高。
上述实施例可作如下修正。
首先说明其中球滚道的位于减载滚道部分中的轮廓的修正的修正示例。比方说如图6C所示，可改变球滚道18、22的截面形状来增加减载滚道部分18c、22c中的间隙。
在图6C的示例中，球滚道22的PCR在减载滚道部分22c中比在其它部分中长，从而在减载滚道部分22c中PCR间隙CL2比上述预定长度CL1大(CL2＞CL1)。通过如此增加球滚道18、22之间的PCR间隙可增加球14与球滚道18、22的侧壁之间的间隙。
例如，如图8所示，减载滚道部分18c、22c可通过设定球滚道18、22的PCR形成。在图8的示例中，钟形壳13的球滚道22的PCR从减载滚道部分22c的起始位置(在该位置上滚道截面万向节夹角φ等于φa)向最内侧递增，从而PCR间隙从上述预定长度CL1递增。
同样，星形套11的球滚道18的PCR从减载滚道部分18c的起始位置(在该位置上滚道截面万向节夹角φ等于-φa)向最内侧递减，从而PCR间隙从上述预定长度CL1递增。
在上述布置中，PCR间隙在减载滚道部分18c、22c中比在球滚道18、22的其它部分中大，因此球滚道18、22之间的球14由球滚道18、22的侧壁较松地保持，从而在星形套11与钟形壳13之间的转矩传递期间位于减载滚道部分18c、22c中的球14所受载荷减小。如PCR间隙进一步增加到某一值，转矩传递期间位于减载滚道部分18c、22c中的球14所受载荷可为0，即位于减载滚道部分18c、22c中的球14完全不参与转矩传递。
应理解，在减载滚道部分18c、22c的设定范围中改变球接触角的方式和改变各球滚道18、22的PCR的方式不限于图7和图8所示方式，而可作出适当改变。
还可通过减小各球滚道18、22中的接触角并增加球滚道18、22的PCR间隙形成减载滚道部分18c、22c。
也可用减小球接触角、增加PCR间隙以及二者组合之外的方法形成减载滚道部分。总之，只要将球滚道构造成作用在各球14上的载荷在减载滚道部分中比在球滚道的其它部分中小，就能获得所示实施例的上述效果或等同或类似效果。
减载滚道部分18c、22c范围的设定方式不限于上述实施例所述方式，而可按需改变。下面列出减载滚道部分位置设定的一些示例。
(a)将星形套11外球面17球滚道18的滚道截面万向节夹角φ等于或大于角度φa的区域以及钟形壳13内球面21球滚道22的滚道截面万向节夹角φ等于或小于角度-φa的区域设为减载滚道部分。
(b)将星形套11外球面17球滚道18的滚道截面万向节夹角φ等于或大于角度φa的区域以及球滚道18的滚道截面万向节夹角φ等于或小于角度-φa的区域设为减载滚道部分。
(c)将钟形壳13内球面21球滚道22的滚道截面万向节夹角φ等于或大于角度φa的区域以及球滚道22的滚道截面万向节夹角φ等于或小于角度-φa的区域设为减载滚道部分。
(d)将星形套11外球面17球滚道18以及钟形壳13内球面21球滚道22的滚道截面万向节夹角φ等于或大于角度φa的区域和滚道截面万向节夹角φ等于或小于角度-φa的区域设为减载滚道部分。
在上述任何修正示例中，位于减载滚道部分中的各球14所受载荷可减小。此外，如按上述修正示例(b)、(c)设定减载滚道部分，则只需改变星形套11和钟形壳13之一的形状，从而确保等速万向节10的使用寿命提高。
当然，也可用上述方式之外的其它方式设定减载滚道部分。总之，减载滚道部分可形成在球滚道的难于获得足够机械强度的部分上，例如滚道深度由于比方说星形套11外球面17、钟形壳13内球面21以及球滚道18、22等的轮廓受约束而减小的部分。使用如此形成的减载滚道部分，可提高该等速万向节的使用寿命而不增加尺寸和重量。
所示实施例也可如下修正。
可将减载滚道部分形成为球14在转矩传递期间不受载荷，即球14在位于减载滚道部分的一部分或其整个区域中时不进行转矩传递。这种不发生转矩传递的减载滚道部分可通过将沿圆周方向看去的间隙增加到某一值或更大值形成。
在所示实施例中，减载滚道部分18c、22c设定成不管万向节夹角θ和转动相位如何，总是有三个或更多个球14位于球滚道18、22的除减载滚道部分18c、22c之外的区域中。但是，也可用其它方式确定减载滚道部分18c、22c。在这种情况下也可获得上述(3)之外的效果。
在所示实施例中，本发明应用于一种UF(无底切)式等速万向节。但是，本发明也可用于使用球的其它类型等速万向节，只要该万向节构造成多个球保持在星形套与钟形壳之间，并且通过球的接触点传递转矩。
权利要求
1.一种等速万向节，它包括(a)其内球面上形成有多个球滚道的钟形壳，这些球滚道沿所述钟形壳的转动轴线方向延伸；(b)其外球面上形成有多个球滚道的星形套，这些球滚道沿所述星形套的转动轴线方向延伸并且与所述钟形壳的球滚道成对；以及(c)位于所述钟形壳的球滚道和所述星形套的球滚道之间的多个球，其中，所述钟形壳和所述星形套至少之一的球滚道部分地形成有减载轮廓，用以提供多个减载滚道部分，使得在所述星形套与所述钟形壳之间的转矩传递期间作用在位于所述减载滚道部分中的各球上的载荷比作用在位于所述球滚道的其它部分中的各球上的载荷小。
2.一种等速万向节，它包括(a)其内球面上形成有多个球滚道的钟形壳，这些球滚道沿所述钟形壳的转动轴线方向延伸；(b)其外球面上形成有多个球滚道的星形套，这些球滚道沿所述星形套的转动轴线方向延伸并且与所述钟形壳的球滚道成对；以及(c)位于所述钟形壳的球滚道和所述星形套的球滚道之间的多个球，其中，所述钟形壳和所述星形套至少之一的球滚道部分地形成有减载轮廓，用以提供多个减载滚道部分，使得位于所述减载滚道部分中的各球与所述球滚道的内壁之间的沿圆周方向看去的间隙比位于所述球滚道的其它部分中的各球与所述球滚道的内壁之间的间隙大。
3.根据权利要求1或2所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分被确定成仅当由所述星形套的转动轴线与所述钟形壳的转动轴线形成的角度等于或大于一预定值时至少一个球位于所述减载滚道部分中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分设置在所述球滚道的滚道深度与其它滚道部的滚道深度相比减小的部分上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分设置在所述钟形壳的球滚道中，并且靠近所述钟形壳的沿所述钟形壳的转动轴线方向看去远离其开口端的最内侧定位。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分设置在所述星形套的球滚道中，并且靠近所述钟形壳的沿所述星形套的转动轴线方向远离其开口端的最内侧定位。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分形成为不管由所述星形套的转动轴线和所述钟形壳的转动轴线形成的角度以及所述星形套和所述钟形壳的转动轴线的转动相位的改变，总是有三个或更多个球位于所述球滚道的除所述减载滚道部分之外的部分中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分的减载轮廓是通过将各球与对应球滚道的内壁之间的接触点设置成比所述球滚道的其它部分中的接触点更靠近所述球滚道的中心而形成的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述减载滚道部分的减载轮廓是通过将所述减载滚道部分中的PCR间隙设置成比所述球滚道的其它部分中的PCR间隙大而形成的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的等速万向节，其特征在于，所述球滚道的至少一部分设置为沿所述星形套和所述钟形壳中对应的一个的转动轴线方向基本笔直延伸的直滚道。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的等速万向节，其特征在于，位于所述减载滚道部分中的球基本不传递转矩。
全文摘要
一种等速万向节，它包括其内球面上形成有多个球滚道的钟形壳，这些球滚道沿该钟形壳转动轴线方向延伸；其外球面上形成有多个球滚道的星形套，这些球滚道沿该星形套转动轴线方向延伸并且与钟形壳的球滚道成对；以及位于钟形壳球滚道和星形套球滚道之间的多个球。在该等速万向节中，钟形壳和星形套至少之一的球滚道部分地形成有减载轮廓，用以提供多个减载滚道部分，使得星形套与钟形壳之间的转矩传递期间作用在位于减载滚道部分中的各球上的载荷比作用在位于球滚道的其它部分中的各球上的载荷小。
文档编号F16D3/2237GK1608179SQ02825965
公开日2005年4月20日 申请日期2002年11月25日 优先权日2001年12月25日
发明者松本巧, 松田尚, 二村哲雄, 松浦孝一, 铃木聪, 中井信治 申请人:丰田自动车株式会社, 丰田工机株式会社