专利名称：一种等速万向节的结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种等速万向节球笼新型结构，具体讲是一种用于汽车底盘传动系统的等速 万向节球笼的新型装配结构。
背景技术：
汽车用等速万向节总成是装在汽车差速器或末端减速齿轮与车轮之间传递运动和扭矩的 机械部件，由两套或一套输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的由等速万向节、 中间轴及其它零部件组成的传递运动和扭矩、并能同步改变工作角度和进行伸縮滑移的机械 部件。
球笼式万向节是目前应用最为广泛的等速万向节。球形壳的内表面和星形套的球表面上 各有沿圆周均匀分布的六条同心的圆弧滚道，在它们之间装有六个传力钢球，这些钢球由保 持架保持在同一平面内。球形壳和星形套的滚道做得不同心，令其圆心对称地偏离万向节中
心。这样，即使轴间夹角为o"，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。当轴间
夹角为o。时，内、外滚道决定的钢球中心轨迹的夹角稍大于ir，这是能可靠地确定钢球正
确位置的最小角度。滚道的横断面为椭圆形，接触点和球心的连线与过球心的径向线成45° 角，椭圆在接触点处的曲率半径选为钢球半径的1.03 1.05倍。当受载时，钢球与滚道的接 触点实际上为椭圆形接触区。由于工作时钢球的每个方向都有机会传递转矩，且由于钢球和 球笼的配合是球形的，故对工作过程中的润滑效用应给予足够的重视。润滑剂的使用主要取 决于传动的转速和角度，在转速高达1500r/min时， 一般使用防锈油脂，若转速和角度都较 大时，则使用润滑油。比较好的方法是采用油浴和循环油润滑，并应根据传动角度的大小采 用不同形式的密封装置。这种万向节允许的工作角达42。，极限轴间角可达45°。由于传递转 矩时六个钢球同时参加工作，其承载能力和耐冲击能力强，效率较高，尺寸紧凑，安装方便。 但是相互接触的球面和滚道的制造精度高，成本较高。
等速万向节工作原理当中间轴(主动轴)和外球座轴(从动轴)之间夹角发生变化时， 传力钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，并且到两轴线的距离相等，从而保证了主、从 动轴以相等的角速度旋转。
现有技术的等速万向节，其结构为球形壳内球面圆弧与保持架外球面圆弧相同，两者紧 密配合，保持架内球面圆弧与星形套外球面圆弧相同，两者紧密配合，在保持架圆周上均布 的六个窗口中各安装有一个钢球，在球形壳内沟道与星形套对应沟道形成的圆弧滚道内运动， 钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，通过圆弧滚道内壁传递转矩，保证主、从动轴以相
3等的角速度旋转。
基于等速万向节在运行过程中需要频繁变换工作角度和旋转频率，且因使用环境不同， 在性能方面要求其配合顺畅无阻滞，不易磨损，承载能力和耐冲击能力强。
现有技术的等速万向节因球形壳内球面与保持架外球面紧密接触、保持架内球面与星形 套外球面紧密接触，且保持架自身厚度较小，强度亦小，特别是中间部位环圆周均布有六个 用于安装钢球的窗口，致使保持架中间部位更脆弱。存在以下缺陷球形壳和保持架接触面、 保持架与星形套接触面之间磨损较大且不均匀，导致运行过程中不稳定，产生异响或阻滞， 保持架易碎裂，客观上降低了等速万向节总成的使用寿命，现有技术球笼故障表现在配合不 顺畅，有异响、阻滞，严重故障表现为保持架碎裂。
发明内容
本发明的目的是要提供一种新型结构的等速万向节，制备的等速万向节与现有技术相比 润滑效果好，磨损小，易于装配，制造成本低，综合性能更好，使用寿命更长。
为实现本发明的目的，本发明的技术解决方案是，提供一种等速万向节装配部件之间新 型的结构设计，改变装配部件相互之间的接触部位，达到提高等速万向节综合性能的目的。 等速万向节由球形壳、保持架、星形套和钢球组装而成，基于保持架厚度小，整体强度相对 较低，且中间部位沿圆周均布有六个空心窗口用于安装钢球，中间部位相对更脆弱。故球笼 新型结构围绕减少保持架磨损，保持其强度而展开，具体实施方式
是通过改变保持架、星形 套的接触面圆弧，增加保持架中间部位与球形壳内球面和星形套外球面之间的间隙，达到减 小磨损，增进润滑，保持强度的目的。
采用本发明制备的等速万向节与现有技术相比，具有以下优点
由于改变保持架接触面圆弧和星形套外球接触面圆弧，增加了保持架中间部位与球形壳 和星形套之间的间隙，保持架相对脆弱的中间区域避免了与球形壳内球面接触，也避免了与 星形套外球面接触，从而避免了磨损，维持了整体强度。同时因三者之间中间区域间隙增加， 利于润滑脂均匀散布，增进等速万向节内腔润滑效用，提升了综合性能，总成扭转疲劳强度 增加20%以上，且故障率降低，延长了使用寿命。同时通过改变接触面圆弧，相对降低了部 件制造精度要求，易于加工和装配，降低了制造成本。
由于采用新型结构，提升了综合性能，获得高质量、使用寿命更长的等速万向节，从而 提高了汽车等速万向节总成的使用寿命，降低了汽车使用成本。同时，采用本发明的方案， 制作过程与工艺控制可靠且易于实施。
图1是现有技术球形壳的剖视结构示意图。图2是现有技术保持架的正视和剖视结构示意图。 图3是现有技术星形套的正视和剖视结构示意图。
图4是现有技术球形壳与保持架装配、保持架与星形套装配的剖视结构示意图。 图5是现有技术等速万向节总成的剖视结构示意图。 图6是本发明保持架的正视和剖视结构示意图。 图7是本发明星形套的正视和剖视结构示意图。
图8是本发明球保持架与形壳装配、保持架与星形套装配的剖视结构示意图。
图9是本发明新型球笼等速万向节总成的剖视结构示意图。
图中所示
现有技术的球形壳与保持架连接结构的零部件101、球形壳，102、保持架，103、星形 套，104、钢球，105、中间轴，106、外球座轴。
本发明新型球笼球形壳与保持架连接结构的零部件1、球形壳，2、保持架，3、星形套， 4、钢球，5、中间轴，6、外球座轴。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5所示。
现有技术的球形壳101内表面均布有圆弧滚道，内表面与保持架102外球面紧密连接， 保持架102内球面与星形套103外球面紧密连接，当中间轴(主动轴)105与外球座轴(从 动轴)106之间的夹角变化时，球形壳IOI内球面与保持架102外球面产生滑移，保持架102 内球面与星形套103外球面产生滑移，使钢球中心始终位于两轴交角的平分面上，通过钢球 104传力作用于沟道，从而保证中间轴(主动轴)105、外球座轴(从动轴)106以相等的角 速度旋转。
因球形壳101内球面与保持架102外球面紧密接触，保持架102内球面与星形套103外 球面紧密接触，在相对滑移时，受各种因素影响，会磨损并产生金属屑，损伤球面，进而影 响接触面的润滑效果，当接触面圆弧加工精度不足时，其磨损更大且产生异响和阻滞现象， 因保持架102强度相对较弱，阻滞严重时保持架102可能碎裂，并可能导致安全事故。
如图6、图7、图8、图9所示。
本发明新型球笼结构，包括球形壳1内球面与保持架2外球面紧密连接，保持架2内球 面与星形套3外球面紧密连接，所述的保持架2外球面圆弧不是连续圆弧，而是分为三段a、 b、 c，两侧段圆弧a、 c与球形壳1内球面圆弧一致，其圆弧间隙精度要求在0.04mm以内， 中间段圆弧b稍大，与球形壳l内球面圆弧间隙保持在0.08 0.12mm。所述的星形套3外球面圆弧不是连续圆弧，而是分为三段a' 、 b' 、 c'，两侧段圆弧a' 、 c'与保持架2内球 面圆弧一致，其圆弧间隙精度要求在0.04mm以内，b'段圆弧稍大，与保持架2内球面圆弧 间隙保持在0.08 0.12mm。当中间轴(主动轴)5与外球座轴(从动轴)6之间的夹角变化 时，球形壳1内球面与保持架2外球面产生滑移，保持架2内球面与星形套3外球面产生滑 移时，因球形壳1与保持架2接触面中间区域存有间隙7，保持架2外球面中间段区域与球 形壳l内球面不接触；因保持架2与星形套3接触面中间区域之间存有间隙8，保持架2内 球面中间区域与星形套3外球面不接触。且因存有间隙7、 8，利于球笼内腔润滑脂散布均匀， 增进润滑效果，减小磨损。对于圆周上均布有六个用于安装钢球4的窗口且强度相对较低的 保持架2，其保护作用非常明显，总体延长了等速万向节使用寿命，降低汽车使用成本，防 范汽车安全事故。
保持架2外球面a、 b、 c变化圆弧段和星形套3外球面a' 、 b' 、 c'变化圆弧段加工 过程相对简单，自毛坯经多道金加工工序成型，再经过热处理后，通过高精度磨床用成型砂 轮精磨，形成分段圆弧且光滑连接。
新型结构等速万向节装配过程如下
1) 将球形壳l夹稳固定，按配合公差规定，将星形套3套入保持架2内，用配套摇杆辅 助，再套入球形壳l内部，摇杆沿圆周转动，检测三部件之间配合间隙。
2) 将初装配完成的球笼插入配套的固定摇杆，沿圆周摇摆检测配合度和径向窜动。
3) 用专用量仪检测轴向窜动及其它性能指标。
4) 在合格的球笼内腔注入润滑脂，配套适宜的防锈等防护措施。 经过以上主要过程，新型结构等速万向节制备完成。
权利要求
1、一种用于汽车传动系统的等速万向节球笼的新型装配结构，它包括球形壳(1)、保持架(2)、星形套(3)和外球座轴(6)，球形壳(1)内球面与保持架(2)外球面连接，保持架(2)内球面与星形套(3)外球面连接。其特征在于球形壳(1)内球面圆弧不变，改变保持架(2)外球面和星形套(3)外球面的接触面圆弧，采用中间段圆弧半径大于两端圆弧半径但光滑连接的方式。球笼组装后，增加了保持架(2)内、外接触面中间段的间隙。
2、 根据权利要求(1)所述的用于汽车传动系统的等速万向节保持架(2)外球面中间区域与 球形壳(l)内球面间隙和保持架(2)内球面中间区域与星形套(3)外球面间隙可根据实际需要 按比例变化。
3、 根据权利要求(2)所述的用于汽车传动系统的等速万向节保持架(2)外球面中间区域与 球形壳(l)内球面间隙为0.08 0.12mm，保持架内(2)球面中间区域与星形套(3)外球面间隙 为0.08 0.12mm。
全文摘要
本发明公开了一种用于汽车传动系统的等速万向节球笼的新型装配结构，它包括球形壳(1)、保持架(2)、星形套(3)、钢球(4)和外球座轴(6)，球形壳(1)内球面与保持架(2)外球面连接，保持架(2)内球面与星形套(3)外球面连接。其特征在于改变保持架(2)和星形套(3)的接触面圆弧，采用中间段圆弧半径大于两端圆弧半径但光滑连接的方式。球笼组装后，增加了保持架(2)内、外接触面中间段的间隙(7)、(8)，减小了磨损，同时有利于等速万向节内腔润滑脂均匀散布，增进润滑效果，提升了综合性能，实现总成扭转疲劳强度提升20％以上。同时易于加工和装配，相对降低了制造成本。
文档编号F16D3/223GK101672331SQ20081012085
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者付国庆, 叶祥宝 申请人:叶祥宝;付国庆