专利名称：具有减摩板条定位器的等速万向节的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种万向节，更特别的是涉及一种等速万向节，其具有在内座圈的外表面上形成的用于接合保持架的内表面的球形部分的突起板条(web)，和在保持架的外表面上形成的用于接合外座圈的内表面上的球形部分的突起板条。
背景技术：
万向节是这样一种机械连接装置，其在两个可旋转的轴之间提供旋转传动连接，同时允许这样的轴相对于彼此成角度地取向。万向节一般用于车辆的传动系统中。例如，在现在使用的大多数陆上车辆中，发动机/传动装置产生旋转力，通过一个驱动轴组件从输出轴传递到车桥总成的输入轴，以旋转地驱动车轮。为了完成这个操作，在发动机/传动装置的输出轴和驱动轴组件的第一端之间通常提供有第一万向节，和在驱动轴组件的第二端和车桥总成的输入轴之间通常提供有第二万向节。第一和第二万向节提供一个通过驱动轴组件从发动机/传动装置的输出轴传递到车桥总成的输入轴的旋转传动连接，同时在这三个轴的旋转轴线之间调节有限数量的角度误差。
万向节通常按它们的操作特征分类。一个重要的操作特征涉及连接的两个轴的相对角速度。在等速型万向节中，不管轴的角向怎样，两个轴的瞬时角速度总是相等的。在非等速型万向节中，两个轴的瞬时角速度随轴的角向而变化(尽管对于整个周期来说平均角速度是相等的)。
典型的等速万向节包括一个连接在一个轴上的圆柱形内座圈和一个连接在另一轴上的空心圆柱形外座圈。在内座圈的外表面和外座圈的内表面那里分别形成多个槽。每个在内座圈的外表面上形成的槽与在外座圈内表面上形成的相应的槽相联。滚珠设置在每对连接的槽内。滚珠在内和外座圈之间提供传动连接。整体空心的圆柱形保持架通常被提供在内和外座圈之间以保持槽中的滚珠。该保持架具有环向延伸的内和外表面和穿过内外表面形成的用于容纳和保持滚珠的多个开口。
在等速万向节的特定类型中，希望抑制内座圈、保持架和外座圈的相对轴向运动。等速万向节的这些类型经常被称为是固定中心万向节。为了实现这种结构，公知的是使内座圈外表面的球形部分与相应的保持架内表面的球形部分接合，并且类似地使保持架外表面的球形部分与相应的外座圈内表面的球形部分接合。然而，各种表面的接合会导致不希望的摩擦和热的产生，特别的是如果等速万向节在使用时以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或者承受相对大的轴向载荷。这样，希望提供一种等速万向节，其在使用中使产生的摩擦量减到最小，特别是当以相对高速工作时或者以相对大角度活动连接时，和进一步防止在内座圈、保持架和外座圈间的相对轴向运动。
发明内容
本发明涉及一种使使用中产生的摩擦和热量最小化的等速万向节的改进结构，特别是当该等速万向节在使用中以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或者承受相对大的轴向载荷。等速万向节包括一个外座圈，具有限定了旋转轴线的形成在其中的中心孔，其中该外座圈适于与轴连接。外座圈的内表面具有多个形成在其中的槽。该等速万向节还包括一个具有中心开口和外表面的内座圈，其中该中心开口适合在那里容纳一个轴。内座圈的外表面具有多个形成于此的槽，外座圈的每个槽与内座圈的相应槽相连接。等速万向节进一步的包括一个具有中心孔和外表面的保持架。保持架的中心孔适合在那里容纳内座圈。该保持架具有一环排穿过它形成的装珠孔，这些孔与外座圈和内座圈的相应的槽对齐。穿过保持架而形成的每个孔其中都放置有一个滚珠，该滚珠延伸到外座圈和内座圈的对应槽中。内座圈具有至少一个在外表面上形成的接合保持架的内表面的板条。可供选择的是，保持架具有至少一个在外表面上形成的接合外座圈的内表面的板条。
对本领域的技术人员来说，从以下参照附图对优选实施例的细节描述中，本发明的各种目的和优点将变得显而易见。
图1是根据本发明的等速万向节的第一实施例的分解透视图。
图2是在图1中举例说明的等速万向节内座圈的放大透视图。
图3是在图1中举例说明的等速万向节保持架的放大透视图。
图4是根据本发明的等速万向节内座圈的第二实施例的放大透视图。
图5是根据本发明的等速万向节保持架的第二实施例的放大透视图。
图6是根据本发明的等速万向节保持架的第三实施例的放大透视图。
图7是根据本发明的等速万向节保持架的第四实施例的放大透视图。
具体实施例方式
现在参看附图，特别是图1所示，标号10表示一个根据本发明的用于例如车辆中的等速万向节。为了说明的目的，将显示和讨论球笼式等速万向节。然而，应当理解到，只要没有脱离本发明的范围和精神，本发明可以被用于其它类型的等速万向节，如十字槽和双位偏移式的。举例说明的等速万向节10包括一个外座圈12，一个内座圈14，多个滚珠16，一个保持架18，和一个花键轴20。
外座圈12适于连接到一个可连接到例如车辆的轮轴(未示出)的轴(未示出)。紧固件，如螺纹件，例如可以被用来将外座圈12连接到设置于所述轴一端的法兰上。外座圈12具有形成在其中的中心孔或开口22。多个槽24形成在外座圈12的开口22周围的内壁上。如实施例中所示，形成了六个这样的槽24。然而，应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，如需要可以使用更多或更少数量的槽24。图示的每个槽24大体有一个半圆形的横截面形状，尽管这是没有要求的。
正如图2中更清楚显示的那样，内座圈14具有一个穿过其中形成的中心花键孔26。该花键孔26适合容纳花键轴20并利于花键轴20与内座圈14同时旋转，这是现有技术中公知的。内座圈14有一个大体呈圆柱形的外表面28，但沿旋转轴线R从内座圈14的一个轴端向另一轴端轻微弯曲。在内座圈14的外表面28内形成了多个径向向内延伸的槽30。如实施例中所示，形成了六个这样的槽30。优选地，在内座圈14的外表面30内形成的槽30的数量等于在外座圈12内形成的槽24的数量。然而，应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，如需要可以使用更多或更少数量的槽24。示出的槽30具有相对于旋转轴线R交替倾斜的端面。外座圈12的每一个槽24与对应的内座圈14的槽30相连接。
一个或多个板条或突起表面32形成在内座圈14的部分外表面28上。在示出的实施例中，每个板条32位于相邻的一对在内座圈14上形成的槽30之间。每个示出的板条32包括一个突起的表面，从内座圈14的外表面28径向向外延伸而与保持架18的内表面接合。每个示出的板条32大体平行于旋转轴线R延伸，基本沿着内座圈14的整个轴向长度，尽管这是没有要求的。在举例说明的实施例中，每个板条32有从外表面28量起大约为0.50毫米的高度和以基本垂直旋转轴线R的方向测量大约为3.80毫米的宽度。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，板条32可以具有按照需要较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，作为选择，相似的板条也可以形成在保持架18的内表面上，并从那里径向向内延伸与内座圈14的外表面接合。
保持架18有一个中心孔33和一个根据外座圈12内壁的形状成形的外表面34。该中心孔33适合将内座圈14容纳于此。一系列环形排列的孔36穿过保持架18形成。当装配等速万向节10时，孔36适合于分别容纳滚珠16，并将滚珠16定位在外座圈12的槽24和内座圈14的槽30内。
一个或多个板条或突起表面38形成在保持架18的部分外表面34上。在举例说明的实施例中，每个板条38位于在一对相邻的穿过保持架18形成的孔36之间。每个举例说明的板条38包括一个从保持架18的外表面34径向向外延伸的突起表面，该突起表面与外座圈12的内表面接合。每个举例说明的板条38大体平行于旋转轴线R延伸，大体沿着保持架18的整个轴向长度，尽管这是没有要求的。在举例说明的实施例中，每个板条32有从外表面34量起大约为0.50毫米的高度和以基本垂直旋转轴线R的方向测量大约为3.80毫米的宽度。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条32可以具有所需的较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，作为选择，相似的板条可以形成在外座圈12的内表面上，并从那里径向向内延伸与保持架18的外表面34接合。
因此，当等速万向节10的构件装配好后，来自花键轴20的旋转扭矩通过滚珠16从内座圈14传动到外座圈12，以及与之相互的轴。从而，通过内座圈14、滚珠16和外座圈12，旋转连接被维持在连接到内座圈14上的花键轴20和连接到外座圈12上的轴之间，这是现有技术中公知的。在连接到内座圈14上的花键轴20和连接到外座圈12上的轴之间的任何角度不对准通过内座圈14、保持架18和外座圈12的相对角度活动连接而在等速万向节10内调节，也是现有技术中公知的。
同时，尽管如此，位于内座圈14的外表面28上的板条32的最外表面接合保持架18的内表面。类似地，位于保持架18的外表面34上的板条38的最外表面接合外座圈12的内表面。因而，等速万向节10是一个固定中心万向节，其阻止在外座圈12和内座圈14之间的相对轴向运动。
在传统等速万向节中，内座圈的外表面或者保持架的内表面上没有设置板条。这样，在工作中，内座圈外表面和保持架内表面的接合部分的表面面积相对较大(该表面面积的大小随万向节的活动连接角度变化)。结果，当等速万向节在使用中以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或承受相对大的轴向载荷时，在内座圈的外表面和保持架的内表面的接合部分之间产生了不期望的大摩擦。这种摩擦不仅导致内座圈和保持架上的不期望的磨损，还引起不期望的热量的产生。然而本发明中，在内座圈14的外表面28或保持架18的内表面上提供了板条32。因而，在工作中，内座圈14板条32和保持架18内表面的接合部分的表面面积相对地小。结果，当等速万向节10在使用中以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或受相对大的轴向载荷时，在内座圈14板条32和保持架18内表面的接合部分之间产生一个明显较小的摩擦。
同样的，在传统等速万向节中，保持架的外表面或者外座圈的内表面上没有板条。从而，在工作中，保持架的外表面和内座圈的内表面的接合部分的表面面积相对大(该表面面积的大小随万向节的活动连接角度变化)。结果，当等速万向节在使用中以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或受相对大的轴向载荷时，在保持架的外表面和外座圈的内表面的接合部分之间产生了不期望的大量摩擦。这种摩擦不仅导致保持架和外座圈上的不期望的磨损，还引起不期望的热量的产生。然而本发明中，在保持架18的外表面34或外座圈12的内表面上提供了板条38。因而，在工作中，保持架18的板条38和外座圈12的内表面的接合部分的表面面积相对地小。结果，当等速万向节10在使用中以相对高的速度(如，1500rpm或者更高)旋转，以相对大的角度(如，10°到20°或者更高)活动连接，或承受相对大的轴向载荷时，在保持架18的板条32和外座圈12的内表面的接合部分之间产生一个明显较小数量的摩擦。
优选地，由内座圈14的板条32限定形成的表面面积实质小于内座圈14的外表面28限定形成的表面面积否则该外表面28将会接触保持架18的内表面。同样优选地，由保持架18的板条38限定形成的表面面积实质小于保持架18的外表面34限定形成的表面面积否则该外表面34将会接合外座圈12的内表面。正如这里应用的，术语“实质小于”意思是由板条32限定形成的表面面积小于否则将接合保持架18的内表面的内座圈14的外表面28限定形成的表面面积的一半，和由保持架18的板条38限定形成的表面面积小于否则将接合外座圈12的内表面的保持架18的外表面34限定的表面面积的一半。
图4示出了用于根据本发明球笼式等速万向节10的内座圈50的第二实施例。内座圈50的第二实施例与图2中图解的第一实施例相似，放大了尺寸，类似的参考标记被用来表示相似的部件。在本发明的这个实施例中，一个或多个板条或突起表面52形成在内座圈50的部分外表面28上。在图解的实施例中，每个板条52位于形成于内座圈14内相邻的一对槽30之间。每个示出的板条52包括一个从内座圈14外表面28径向向外延伸的突起表面。每个示出的板条52大体相对于旋转轴线R周向延伸，基本沿着内座圈14内的相邻槽30之间的整个长度，尽管这样是没有要求的。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条32可以具有所需的较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条可以选择地形成在保持架18的内表面上，并从那里径向向内延伸。
图5示出了用于根据本发明球笼式等速万向节10的保持架60的第二实施例。保持架60的第二实施例与图3中示出的第一实施例相似，放大了尺寸，类似的参考标记被用来表示相似的部件。在本发明的这个实施例中，一个或多个板条或突起表面62形成在保持架18的部分外表面34上。在示出的实施例中，每个板条62位于穿过保持架18形成的相邻的一对孔36之间。每个示出的板条62包括一个从保持架18外表面34径向向外延伸的突起表面。每个示出的板条62通常相对于旋转轴线R周向延伸，基本沿着保持架18的相邻孔36之间的整个长度，尽管这样是没有要求的。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条62可以具有所需要的较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条可以选择地形成在外座圈12的内表面上，并从那里径向向内延伸。
图6示出了用于根据本发明球笼式等速万向节10的内座圈70的第三实施例。内座圈70的第三实施例与图2中图解的第一实施例相似，放大了尺寸，类似的参考标记被用来表示相似的部件。在本发明的这个实施例中，一个或多个板条或突起表面72形成在内座圈50的部分外表面28上。在示出的实施例中，两个这样的板条72相对于旋转轴R轴线周向延伸，并设置于邻近保持架70的轴向端。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条72可以具有所需要的较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条可以选择地形成在保持架18的内表面上，并从那里径向向内延伸。
图7示出了用于根据本发明球笼式等速万向节10的内座圈80的第四实施例。内座圈80的第四实施例与图2中图解的第一实施例相似，放大了尺寸，类似的参考标记被用来表示相似的部件。在本发明的这个实施例中，一个或多个板条或突起表面82形成在内座圈50的外表面28的部分上。在示出的实施例中，板条82相对于旋转轴线R呈螺旋地或对角地延伸。应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，板条82可以具有所需要的较小或较大的尺寸。还应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，相似的板条可以选择地形成在保持架18的内表面上，并从那里径向向内延伸。
依照专利法的规定，本发明的原理和操作模式已经通过优选实施例做了解释和图解。然而必须理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，还可以有除了已具体解释和图解的实施方式。
权利要求
1.一种等速万向节包括具有一开口的外座圈，该开口限定出一个其中形成有多个槽的内表面；内座圈，其限定形成一外表面，该外表面中形成有多个槽，每个所述内座圈的槽都与一个相应的所述外座圈槽相连接；在所述外座圈和所述内座圈之间延伸的保持架，所述保持架具有一个外表面，一个内表面，和多个在所述外表面和所述内表面之间延伸的装殊孔，每个装珠孔与所述外座圈和所述内座圈的相连槽中的一个对应槽相连接；设置在下述部位至少之一上的板条，(a)与保持架的所述内表面接合的所述内座圈的外表面上，(b)与所述内座圈的所述外表面接合的所述保持架的内表面上，(c)与所述外座圈的所述内表面接合的所述保持架的外表面上，和(d)与所述保持架的所述外表面接合的所述外座圈的所述内表面；和设置在所述保持架的各个装珠孔中的滚珠，这些滚殊延伸在所述外座圈和所述内座圈的相连槽中。
2.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条设置在所述内座圈的外表面上，并接合所述保持架的内表面。
3.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条设置在所述保持架的内表面上，并接合所述内座圈的外表面。
4.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条设置在所述保持架的外表面上，并接合所述外座圈的内表面。
5.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条设置在所述外座圈的内表面上，并接合所述保持架的外表面。
6.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条相对于等速万向节的旋转轴线基本平行地延伸。
7.如权利要求1所述的等速万向节，其中所述板条相对于等速万向节的旋转轴线基本以环形地、螺旋地、或对角地任一方式延伸。
8.如权利要求1所述的等速万向节，其中多个板条设置在下述部位之一上(a)设置在与所述保持架的内表面接合的所述内座圈的外表面上，(b)设置在与所述内座圈的外表面接合的所述保持架的内表面上，(c)设置在与所述外座圈的内表面接合的所述保持架的外表面上，和(d)设置在与所述保持架的外表面接合的所述外座圈的内表面上。
9.如权利要求8所述的等速万向节，其中每个所述板条相对于等速万向节的旋转轴线基本平行地延伸。
10.如权利要求8所述的等速万向节，其中每个所述板条相对于等速万向节的旋转轴基本以环形地、螺旋地、或对角地任一方式的延伸。
全文摘要
一种等速万向节，包括一个外座圈和一个限定外表面的内座圈，外表面形成有多个槽，该外座圈包括一个限定内表面的孔，内表面形成有多个槽。每个内座圈槽都与一个相应的外座圈槽相连接。保持架在外座圈和内座圈之间延伸。保持架具有一个外表面，一个内表面，和多个在外表面和那表面之间延伸的装珠孔。每个装珠孔与外座圈和内座圈的任一对应的相关槽相连接。滚珠设置在保持架的每个装珠孔内，并延伸到内座圈和外座圈的相关槽。在内座圈的外表面上提供一个接合保持架内表面的板条。可供选择的，在保持架的外表面上提供一个接合外座圈的内表面的板条。
文档编号F16D3/223GK1624353SQ20041008205
公开日2005年6月8日 申请日期2004年11月10日 优先权日2003年11月10日
发明者史蒂文·L·英格尔斯贝, 詹姆斯·W·沃恩克 申请人:达纳公司