專利名稱：等速萬向接頭的制作方法
背景技術：
發明領域本發明關于一種用于連接作為一個傳動軸的第一軸和作為另一傳動軸的第二軸的、如汽車的驅動力傳動部分中的等速萬向接頭。
相關技術的描述在汽車上通常采用等速萬向接頭，等速萬向接頭安置在汽車的驅動力傳輸部分中，用以連接作為一個傳動軸的第一軸和作為另一傳動軸的第二軸，從而將轉動力使到相應的軸上。
本申請人推薦美國專利申請No.09/4564488和09/984898中的等速萬向接頭及其組裝方法。采用這種等速萬向接頭，通過減小在一個傳動軸傾斜和十字頭沿導向架移動時產生的滑動阻力來增大推進性能和延長使用壽命。本發明是參照上述建議而作出的。
發明概述本發明的總的目的是提供一種等速萬向接頭，它們使十字頭和環形構件很容易地組裝在一起。十字頭沿其圓周方向具有球面，該球面分段切成各種形狀。環形構件具有球形凹口，該凹口的內周向表面與該球面相對應。
本發明的主要目的在于提供一種等速萬向接頭，它可不顧及組裝件的方向均可組裝十字頭和環形件。
本發明的另一目的在于提供一種等速萬向接頭，它在十字頭球面和環形構件的球形凹口之間的滑動面上具有改進的潤滑性能。
從下面參照附圖對作為本發明的示例性的優選實施例的描述，可以更加清楚本發明的上述和其它目的、特征和優點。
附圖概述

圖1是表示在基本垂直于本發明的第一實施例的等速萬向接頭的軸的等速萬向接頭的垂直剖視圖；圖2是表示沿圖1的II-II線的等速萬向接頭的垂直剖視圖；圖3是表示圖1的等速萬向接頭的部分省略的放大的垂直剖視圖；圖4是一個放大的透視圖，它表示包括圖1中的等速萬向接頭的星形塊部分的多個十字頭；圖5是一個透視圖，它表示裝到圖4的十字頭上的內輥；圖6是表示圖5所示內輥的平面視圖；圖7是沿圖6中VII-VII線的垂直剖視圖；圖8是沿圖6中VIII-VIII線的垂直剖視圖；圖9是部分切除的表示將裝到十字頭上的內構件的分解透視圖；圖10說明了將內輥裝到十字頭上的尺寸條件；圖11是一個放大的透視圖，它表示第一個修改后的實施例的十字頭上的切口表面；圖12是放大的透視圖，它示出第二修改后的實施例的十字頭的切口表面；圖13是放大的透視圖，它示出將裝到圖12的十字頭上的內輥；圖14是放大的透視圖，它表示第三個修改后的實施例的十字頭的切口表面；圖15是表示一個等速萬向接頭的、在基本垂直于本發明第二個實施例的等速萬向接頭軸的方向上的垂直剖視圖；圖16是表示沿圖15的XVI-XVI線的等速萬向接頭的垂直剖視圖；圖17是表示圖15的等速萬向接頭的部分省略的放大的垂直剖視圖；圖18是一個放大的透視圖，它示出包括圖15的等速萬向接頭的星形塊部分的多個十字頭；圖19是一個放大的透視圖，它示出將裝到圖18的十字頭上的內輥；圖20是表示圖19的內輥的平面視圖；圖21是沿圖20的XXI-XXI線的垂直剖視圖；圖22是部分省略的透視圖，它示出圖19中的內輥裝到十字頭上的狀態；
圖23是放大的透視圖，它表示第四個修改后的實施例的十字頭的切口表面；和圖24是放大的透視圖，它表示將裝到圖23的十字頭上的內輥環。
優選實施例的描述按照本發明，可能呈各種形狀的切口表面由部分切除每個十字頭的球面形成。正如下面描述的，切口表面形成在十字頭，在這一部分不施加力矩。國際專利申請No.WO90/07067和日本已公開專利No.7-103251公開了在十字頭外球面上的平面切口。
按照國際專利申請No.WO90/07067和日本公開專利No.7-103251，當環形輥子裝到具有球面的十字頭上時，輥子在受壓彈性變形的狀態下裝到球形十字頭上。然而，按照本發明，在將球形十字頭裝到內輥的球形面上時，內輥沒有彈性變形。因此該安裝工作就可很容易地進行。
另外，在日本公開專利No.7-103251中，一個平坦的表面部分形成在施加有十字頭力矩的球面部分上。與此相反，按照本發明，一個平坦的表面部分或類似構形形成在不作用上十字頭力矩的球面部分上。
從下面的詳細描述可以看出，本發明的技術構思在布置、功能和效果上均完全不同于國際專利申請No.WO90/07067和日本公開專利No.7-103251。下面將描述本發明的等速萬向接頭的優選實施例。
參見圖1和2，參照數字10表示本發明第一實施例中的等速萬向接頭。
該等速萬向接頭10包括一個圓柱形外蓋(外部構件)14，它具有一個開孔并整體地連到作為一個傳動軸的第一軸12的一端上(如圖2所示，部分省略)；一個內部構件18，它固定到作為另一傳動軸的第二軸16的一端上，并可接納在外蓋14的開孔中。
正如圖1所示，在外蓋14的內壁表面上，形成三個導槽20a～20c，這些導槽在軸向延伸并繞軸心相互相隔約120°。正如圖3所示，每個導槽20a～20c包括一個頂部22，形成在頂部22相對側上的側面部分24a，24b。頂部22具有沿外蓋14外周面彎曲的凹口，每個側面部分24a、24b的剖面呈弧形。
正如圖1所示，一個環形星形塊部分26從外部裝到第二軸16上，在星形塊部分26的外周面上整體形成了三個十字頭28a～28c，它們分別朝導槽20a～20c延伸并繞軸心相隔約120°。
正如圖3所示，每個十字頭28a～28c包括從環形星形塊部分26徑向向外延伸的頸部30，和與頸部30整體形成的頭部32。
在頭部32的外表面上設有第一彎曲面33，曲面33具有從外蓋4(見圖3)的軸向看過去呈預定曲率的弧形，在基本垂直于外蓋14(見圖2)的軸的方向看呈直線形。該第一彎曲面33的形狀不限制在從基本垂直于外蓋14的軸的方向看所呈的直線形狀，它還可以是從基本垂直于外蓋14的軸線的方向看上去呈具有預定曲率的弧形。
第二個彎曲面34類似于上述第一個彎曲面33，形成在頭部32的下表面上。該第二個彎曲面34延續到頸部30上。頭部32還具有球面35，該球面位于第一彎曲面33和第二彎曲面34之間的外周向表面上，在第一彎曲面33和球面35之間的邊界部分以及第二彎曲面34和球面35之間的邊界部分上可具有弧形過渡的圖中未示的傾斜部分。
正如圖4所示，一對基本為圓形的平坦的表面部分36a、36b形成在球面35的方向相反的部分上，沒有力矩加在第一彎曲面33和第二彎曲面34之間的該平坦表面部分上。十字頭28a～28c在星形塊部分26的周向轉動。因此，在星形塊部分26的周向的十字頭28a～28c球面35的其它部分上加有力矩。
正如圖3所示，內輥(環形構件)40和外輥44安置在十字頭28a～28c和側面部分24a、24b之間，內輥40是一個環形件，它具有在整個內周面上與十字頭28a～28c的球面35相對應的球形凹口38。外輥44從外部裝到內輥40上，在它之間夾有多個針形軸承42。外輥44的外周面具有與導槽20a～20c的側面部分24a，24b相對應的弧形剖面。外輥44的外周面和導槽20a～20c的側面部分24a，24b相互呈面與面的接觸。
外輥44的外周面和導槽20a、20b的側面部分的剖面形狀不局限于弧形，這些構件的每一個均可具有線形剖面。
多個針形軸承42可轉動地裝到外輥44的內環形凹口46中，它們可用楔形畸變效應來進行安裝成使它們不會與凹口46配合。
正如圖5～8所示，內輥40在上表面部分50和內壁之間的邊界處具有基本為橢圓形的切口52，這樣十字頭28a(28b，28c)易于裝入內輥40的凹口48中。
在這種布置中，十字頭28a～28c的球面35和內輥40的凹口38呈相互面對面的接觸，因此，正如圖3所示，十字頭28a～28c可在箭頭A的方向繞點O相對于內輥40轉動。另外，十字頭28a～28c可在周向(箭頭B的方向)沿球面繞十字頭28a～28c的軸轉動。十字頭28a～28c和內輥40可在垂直方向(箭頭C的方向)與由外輥44支撐的針形軸承42一起移動。
上面已描述了本發明第一個實施例的等速萬向接頭的結構情況，下面將說明它的操作、功能和效果情況。
當作為一個傳動軸的第一軸轉動時，轉動力通過外蓋傳到內部構件18。第二軸16借助于十字頭28a～28c在預定的方向上轉動。
亦即外蓋4的轉動力通過針狀軸承42和與導槽20a～20c接觸的外輥44傳到內輥40，再通過與內輥40的凹口38面對面接觸的球面35傳到十字頭28a～28c，由此來轉動與十字頭28a～28c貼合的第二軸16。
在這種布置中，當第二軸16相對于具有第一軸12的外蓋14以預定角度傾斜時，十字頭28a～28c在圖3所示的箭頭A的方向上繞O點滑動，或者沿球形凹口38(箭頭B的方向)繞十字頭28a～28c的軸在周向滑動。此時十字頭28a～28c的球面35保持與內輥40的球形凹口38呈面與面的接觸。
十字頭28a～28c可在其軸向(箭頭C的方向)與內輥40一起移動，內輥40相對于由外輥44支撐的針形軸承42滑動。
十字頭28a～28c可在基本垂直于十字頭28a～28c的軸的方向、即導槽20a～20c(見圖2)的縱向(箭頭D的方向)借助于外輥44沿導槽20a～20c的滑動來移動。
如上所述，第一軸12的轉動力無論第二軸16相對于外蓋14的傾角有多大，均可順利地傳到第二軸16上。
下面將描述組裝該第一實施例的等速萬向接頭的方法。作為一個例子，十字頭28a～28c裝到內輥40的孔48中。
正如圖10所示，十字頭28a(28b，28c)相對于內輥40傾斜θ角，內輥具有基本為橢圓形的切口52，十字頭28a(28b，28c)沿基本為橢圓形的切口52插入，由此將內輥40裝到十字頭28a～28c上，在此情況下，第二軸16在基本垂直于圖10的紙平面的方向上延伸。
在第一個實施例中，通過切掉部分十字頭28a(28b，28c)的球面35形成了一對基本為圓形的平坦的表面部分36a，36b，沒有力矩加到該對表面部分上。因此，十字頭28a(28b，28c)球面35的凸起的長的寬度X將縮短與該切口相對應的量，內輥40可很容易地裝入十字頭28a(28b，28c)。因此就能簡化將內輥40裝到十字頭28a(28b，28c)上的工作，并能改進組裝性能。
形成在十字頭28a(28b，28c)外周面上的平坦的表面部分36a，36b起到一個潤滑油槽的作用。因此就能改進潤滑性能、轉動驅動力的傳輸性能和延長壽命。
在圖10中，θ代表組裝角，R表示十字頭28a(28b，28c)的球面35的半徑，H表示十字頭28a(28b，28c)的一半的球面寬度，r表示內輥40的切口52的短半徑，h表示內輥40的一半寬度，d表示十字頭28a(28b，28c)的頸部30的半徑，X表示當組裝角為θ時十字頭28a(28b，28c)球面35的凸起的長的寬度，Y表示當組裝角為θ時十字頭28a(28b，28c)的球面35的凸起的短的寬度，δ表示內輥40的切口52和十字頭28a(28b，28c)的頸部30之間的間隙。
在這種布置中，在十字頭28a(28b，28c)的球面35的凸起的短寬度Y小于2R(球面35的直徑)、即球面35落入內輥40的一半寬度h之內的條件，由下式(1)表示R-r＞0(1)在滿足Y＜X的條件下，該條件由下式(2)表示θ-Sin-1HR>0---(2)]]>在十字頭28a(28b、28c)和內輥40沒有碰上的條件下，該條件由下式(3)表示r2+h2·sin(tan-1hr-θ)-d>0---(3)]]>十字頭28a(28b、28c)和內輥40的切口52的形狀設計成能滿足表達式(1)、(2)和(3)。此時假設組裝能大于由內輥40的軸線和十字頭28a(28b、28c)的軸線確定的角，該軸線是根據圖10的紙平面上(包括三個十字頭28a～28c的中心軸線)的等速萬向接頭10的操作角(由第一軸12和第二軸16確定的角)確定的。
當滿足表達式(1)、(2)和(3)時，可以進行組裝操作，而無需將十字頭28a(28b、28c)用力插入到內輥40的切口52內應滿足下式(4)r-Hsinθ+R2-H2·cosθ>0---(4)]]>另外，當滿足表達式(1)、(2)和(3)時，組裝操作時，卻需要用力將十字頭28a(28b、28c)插入內輥40的切口52中，應滿足下列不等式(5)r-Hsinθ+R2-H2·cosθ≤0---(5)]]>如果切口52的尺寸落入等速萬向接頭的兩倍操作角的范圍之內，就能改進轉動驅動性能和延長壽命。如果切口52的尺寸不小于兩倍的操作角，就能改進鍛造性能。
圖11～14表示形成在十字頭28a(28b、28c)球面35部分上第一到第三個修改后的切口表面實施例，沒有力矩加到該切口表面上。
正如圖11所示，在第一修改后的實施例中，在兩頭形成一對孔56a、56b以代替平坦的表面部分36a、36b，每個孔的剖面大致為圓形。該對孔56a、56b最好不相互聯通。
正如圖12所示，在第二修改的實施例中，一對曲面部分58a、58b相對地形成在部分球面35中，每個曲面在周向延伸預定的長度。每個曲面部分58a、58b的中部較寬，沿其周向的端部逐漸變窄。在這種布置中，正如圖13所示，最好在內輥40的內周向表面上形成與十字頭28a(28b、28c)的曲面部分58a、58b相對應的曲面部分60a，60b。
在如上所述的第一和第二修改的實施例中，在十字頭28a～28c的球面和內輥40之間接觸面積增大，因此穩定了轉動驅動力的傳輸性能，并能延長使用壽命。
另外，如圖14所示，在第三個修改的實施例中，在球面35相對的部分上形成了較寬的平坦表面62a、62b。由于具有該對較寬的平坦的表面62a，62b，就能在鍛造加工時制成球面部分64a，64b的金屬塊時改進的流動性。
第一到第三修改的實施例的切口表面的其它功能和效果與上述第一實施例相同，這里就不作詳細描述了。
下面，在圖15～17中示出本發明的第二個實施例的等速萬向接頭110，與第一個實施例相同的構件用同樣的參數數字表示，并省略了對它們的描述。
這里也不再描述與圖10所示的第一個實施例的等速萬向接頭10的組裝方法相同的第二個實施例的等速萬向接頭110的特征。下面將詳細描述不同的功能和效果。
在該等速萬向接頭110中，第二曲面34的彎曲半徑不同于第一曲面33，該第二曲面延續在每個十字頭28a(28b、28c)的頭部32的下方。另外，頭部32具有一個球面35(如果必要，可分為一對球面(35a，35b)，該球面形成在第一曲面33和第二曲面34(見圖17和18)之間的外周向表面上。
正如圖18所示，通過切掉頭部32側面上的環面35的一部分，在頭部相對地形成略帶周向彎曲的一對切口面136a，136b，它們在頭部32的第一曲面33和第二曲面34之間，沒有力矩加到該切口面上。每個切口面136a，136b具有中部較寬的部分，沿周向上朝其端部逐漸變窄。因此，頭部32的周向側面包括一對相對的切口面136a，136b，它們中的每一個均通過切掉周向的預定長度而形成，該對相互分開的球面35a，35b延續到切口面136a，136b上。
切口面136a，136b不限于曲面，它們可為圖中未示出的平面。另外切口面136a，136b可以是包括曲面和平面的復合面。
正如圖19～21所示，內輥140具有一個圓形的開口152(整圓形)，它形成在上表面部分150和內壁面之間，從而使十字頭28a(28b、28c)可以很容易地組裝到內輥140的孔148中。當開口152的形狀是整圓形時，如下面所述，十字頭28a(28b、28c)可在任何周向上裝在內環140的孔148中。無需顧及組裝方向均可進行組裝。
上面已描述了本發明第二個實施例的等速萬向接頭的結構，下面將描述該等速萬向接頭110的組裝方法。例如將十字頭28a(28b、28c)裝入內輥140的孔148中。
正如圖22所示，十字頭28a(28b、28c)在內輥140的整圓開口152周向的任何方向上插入，十字頭28a(28b、28c)此時相對于內輥140的傾角為θ，由此將內輥140裝到十字頭28a(28b、28c)上。
在該等速萬向接頭110中，通過切掉不承受力矩的十字頭28a(28b、28c)的球面35的一部分，來形成一對相對的切口面136a，136b。因此，十字頭28a(28b、28c)的球面35凸起的長的寬度X的長度可以根據切口縮小一定的量。這樣內輥140就可很容易地裝到十字頭28a(28b、28c)上。
例如，如果內輥140的開孔152的形狀基本為一橢圓形，組裝操作的方向僅限于長軸方向。相反，在如圖22所示的等速萬向接頭中，十字頭28a(28b、28c)可沿一對切口面136a，136b插入內輥140的凹口138中。因此，內輥140可很容易地裝到十字頭28a(28b、28c)上，組裝方向不受限制。
換言之，當內輥140的開口152的形狀為整圓形時，十字頭28a(28b、28c)可在相對于內輥140的孔148的任何周向方向上進行組裝，因此不管組裝方向如何均可進行組裝操作。
結果，就可簡化將內輥140裝到十字頭28a(28b、28c)上的組裝工作。另外不必考慮十字頭28a(28b、28c)相對于內輥140的組裝方向，因此能改進組裝性能。
形成在十字頭28a(28b、28c)的外周面上的切口面136a，136b起到一個油槽的作用，潤滑油裝到十字頭28a(28b、28c)和內輥140的凹口138之間的間隙中。因此就能改進潤滑性能，轉動力傳輸性能和延長使用壽命。
下面，圖23示出第四個修改后的實施例的十字頭160a(160b，160c)。
第四個修改后的實施例的十字頭160a～160c包括基本為盤形的頭部164，其頂部為平坦的表面162。通過切掉球面166形成的一對相對的切口面168a、168b和一對相對的球面166設在基本為盤狀的頭部164的帶狀外周向面上。
帶狀切口面168a，168b的中部附近較寬。但切口面168a，168b的形狀不限于此。切口面168a，168b可以是一個平面或包括平面和曲面的復合面。圖24表示將裝到圖23的十字頭160a～160c上的內輥140a。
在該第四個修改的實施例中，具有頂部為平面162的十字頭160a～160c的頭部164基本為盤形。因此減小了十字頭160a～160c的頭部164的體積。在以鍛造加工來形成十字頭160a～160c時就可減小載荷(壓力)，因此可改進鍛造性能。這里省略了對與圖18所示的十字頭28a～28c的相同的其它功能和效果的描述。
在已參照優選實施例專門描述了本發明時，應該看到，本專業技術人員可在不超出所附權利要求的精神和范圍的情況作出多種變化和修改。
權利要求
1.一種等速萬向接頭，包括一個連到一根傳動軸上的圓筒形外部構件，上述外部構件具有按預定間隔距離相互分開的導槽(20a～20c)，該導槽從上述外部構件的內周向面軸向上延伸；一個連到另一根傳動軸上的內部構件(18)，上述內部構件(18)插入上述外部構件的開口中，上述內部構件(18)包括十字頭(28a～28c)和環形件，每個十字頭具有球面(35)，每個環形件具有一個宜接納上述球面(35)的球形凹口(38)；其中，在上述十字頭(28a～28c)的不加力矩的上述球面(35)部分上形成一個切口面。
2.如權利要求1的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一個平面。
3.如權利要求2的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一對相對的平面(36a，36b)。
4.如權利要求1的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一個凹口或一個孔。
5.如權利要求4的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一對相對的孔(56a，56b)。
6.如權利要求1的等速萬向接頭，其中上述切口面包括形成在上述十字頭(28a～28c)的周向上的分開上述球面(35)的平面。
7.如權利要求6的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一對相對的平面(62a，62b)。
8.如權利要求1的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一個形成在十字頭(28a～28c)的周向上的曲面。
9.如權利要求8的等速萬向接頭，其中上述切口面包括一對相對的曲面(58a，58b)。
10.如權利要求9的等速萬向接頭，其中上述曲面(58a，58b)的寬度從中部朝上述周向上的上述曲面(58a，58b)的兩端逐漸減小。
11.一種等速萬向接頭，包括一個連到一個傳動軸上的外部構件，上述外部構件具有按預定間隔距離相互分開的導槽(20a～20c)，上述導槽從上述外部構件的內周向面沿軸向延伸；和一個連到另一個傳動軸上的內部構件(18)，上述內部構件(18)插入上述外部構件的開孔中，上述內部構件(18)包括十字頭(160a～160c)和環形件，每個十字頭具有球面(35)，每個環形件具有宜接納上述球面(136a，136b)的球形凹口(138)，其中一對切口面(136a，136b)中的每一個包括至少一個平面、一個曲面或平面和曲面的復合面，上述切口面形成在不加力矩的十字頭(28a～28c)的球面(35)的相對的部分上，和其中上述球形凹口(138)形成在上述環形構件的整圓形開孔(152)中。
12.一種等速萬向接頭包括一個連到一根傳動軸上的圓筒形的外部構件，上述外部構件具有按預定間隔距離相互分開的導槽(20a～20c)，上述導槽從上述外部構件的內周向面軸向延伸；和一個連到另一根傳動軸上的內部構件(18)，上述內部構件(18)插入上述外部構件的開孔，上述內部構件(18)包括十字頭(28a～28c)和環形件，每個十字頭具有球面(35)，每個環形件具有宜接納上述球面(35)的球形凹口(38)，其中，通過切掉上述十字頭(160a～160c)的球面(166)的一部分形成基本為盤形的頭部(164)，其中一對切口面(168a，168b)的每一個包括至少一個平面、一個曲面或一個平面和一個曲面的復合面，上述切口面形成在不加力矩的上述十字頭(168a～168c)的上述球面(166)的上述盤形頭部(164)的帶狀外周面的相對部分上，和其中上述球形凹口(138)形成在上述環形件的整圓形開口(152)中。
全文摘要
通過切掉十字頭28a(28b,28c)的不加力矩的球面(35)的一部分在十字頭28a(28b,28c)上形成各種切口面,切口面例如包括一對相對的平面部分(36a,36b),孔(56a,56b),凹口或寬平面(62a,62b),和曲面部分(58a,58b)。
文檔編號F16D3/205GK1366149SQ0210177
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月18日 優先權日2001年1月19日
發明者川勝勉, 中尾彰一, 工藤智 申請人:本田技研工業株式會社