万向节用的叉制造技术

一种万向节的叉，该叉有一中心轴线、一个环形毂体和从该毂端向中心轴的两侧伸展的两个臂。两个臂上有同心的贯穿孔，贯穿孔用来安装十字轴的第一对臂；叉的每个臂上有一剪切中心，该中心在臂和叉的中心轴之间，在毂端和臂的开孔之间采用一个朝外的Ｃ形剖面件，该件上有一大体平坦的腹板部和两个从腹板部向外垂直伸展的凸缘，两凸缘互相大体平行。以使叉臂和十字轴臂之间在中心轴施加扭曲负荷时具有非常相近的自由变形特性。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是本人的未决的美国专利申请129，765号的继续部分申请。本专利技术涉及万向节用的叉，更具体地说是涉及万向节用的黑色金属制、重量轻、灵活性好的叉。通常，万向节上有一叉，其上有一对通常称为臂或耳的相隔一定距离的零件。每一个臂或耳上有一贯穿孔，这些臂或耳上的开孔相互是同心的。这种万向节上还有一个通常称之为十字轴、耳轴或十字叉的十字形零件，其上有第一对相对放置的、同轴的臂，它们分别安装在叉的两臂的开孔内，并可在内转动。这种万向节上还有第三个零件，即第二叉，其上有一对开有贯穿同心孔的相隔一定距离的零件，十字轴的第二对相对放置的、同轴的臂装在该零件的两同心孔内，并可在内转动;十字轴的第二对相对放置的、同轴的臂的轴线方向与第一对的轴线垂直。使用这种万向节的目的是当驱动件的旋转轴和被驱动件的旋转轴不在同一直线上时把连接有第一叉和第二叉其中之一的驱动件上的力矩传送到连接有第一叉和第二叉中的另一个的被驱动件上。在驱动件和被驱动件之间加进多个万向节以及在每对万向节之间加进一中间被驱动件，就可以调节驱动件旋转轴与被驱动件旋转轴之间的轴向偏斜。上述各种形式的万向节广泛应用于发动机在前，后轮驱动的小汽车和卡车上，万向节与驱动轴装置连接，用来把汽车的传动装置上的力矩传递到差动装置上，以调节传动装置的输出轴的旋转轴与差动装置的输入轴的旋转轴之间的非同轴偏斜;在汽车跑动过程中由于受汽车悬挂系统的影响，上述两旋转轴之间的相对位置发生变化，此时更需使用万向节。具有上述特点的各种形式的万向节，可以使用由铸铁、锻钢之类黑色金属制成的叉，或使用由铝、铝合金之类轻金属制成的叉;叉的材料的选用取决于所要求的强度，变形和重量，取决于是否要在上面焊接上驱动装置的其它零件(如果要焊就要使用锻钢叉)。当然，由于黑色金属制的叉的弹性模数比铝或铝合金制的叉的高出几乎两倍(前者为30，000，000磅/吋2，后者为10，300，000磅/吋2)，而铸铁叉的弹性模数(23，000，000磅/吋2)也远大于铝或铝合金的弹性模数，锻钢或铸铁制的叉的臂的刚性要高得多，在万向节正常运转中所受的力矩作用下产生的弯曲或扭曲也比铝或铝合金制的小得多。在设计万向节中，可能由于在万向节运转过程中所受到的力矩而使十字头发生扭曲或弯曲而产生问题。发生的扭曲或弯曲可使十字轴的每对臂中原先为同轴的两臂的轴线产生偏斜。迄今为止，在使用铸铁或锻钢制叉的万向节中，叉都比较厚大，以使在万向节运转过程中臂在扭矩作用下叉的臂产生的扭曲或弯曲尽可能小，从而限制与叉相接的十字轴上的两臂的扭曲或弯曲。但是，这种解决办法会产生局部不平衡负载，该负载作用在用来可转动地分隔叉臂和十字轴臂的径向轴承上以及这种径向轴承的针形轴承件上，从而使轴承提前破损，同时还使叉的臂的结构比较厚大。为了使叉和十字轴在扭矩作用下产生的扭曲尽可能小，就要使常规结构的黑色金属制的万向节的叉臂比较厚大，这就要加大叉和万向节的重量和材料费用。本专利技术提出一种万向节用的黑色金属制的叉和使用这种叉的万向节，在这种叉的每一个臂上有一剪切中心(有时称为“弯曲中心”)，该中心在臂的内侧，也就是在臂和叉的旋转轴之间。采用这种结构可以使叉臂的扭转弯曲和扭曲特性与万向节的十字轴的臂的扭转弯曲和扭曲特性相匹配。按照本专利技术，可使叉臂具有这种剪切中心特性，具体办法是至少使臂的一部分大体成向外的C形结构;其大体平坦的腹板部与叉的旋转轴平行;而其两个分离的、大体平坦的凸缘部相互平行，并与腹板部垂直地向外突出。这种结构使叉的剪切中心向内侧移动，从而加在该臂上的扭曲负载的扭曲力矩加大了，使臂的扭曲变形加大，因而使其与十字轴的臂的自由扭曲和弯曲变形相匹配;同时可减少叉的臂的材料用量，降低叉的重量和成本。同时，叉臂的材料用量的减少可以增加其在扭曲负荷作用下的横向位移，因而同样可以使叉在扭曲负荷作用下的形状变化与十字轴臂的形状变化相匹配。EP074625号欧洲专利就提出了一种C形横剖面的叉臂;这种结构，与普通结构的叉臂相比，其在扭曲负荷作用下的弯曲较大。但是该专利所提出牟姹鄣腃形结构是朝向里面的，因此在剪切负荷作用下每个叉臂产生的扭曲的方向与使剪切中心向外移动来增加叉臂扭曲是相反的。本申请的专利技术可应用于如下类型汽车中的驱动轴装置中的万向节的各种叉发动机在前面的后轮驱动的小汽车和卡车中用的万向节，例如管叉、伸缩叉和外叉。下面对各图作简要介绍。附图说明图1A是老式结构叉臂的正视图;图1B是采用本专利技术所提出的结构的叉臂的正视图;图2是图1A中2-2处的剖视图;图3是图1B中3-3处的剖视图;图4是汽车用驱动装置的正视图(部分剖开)，该驱动装置中装有多个使用本专利技术的万向节叉;图5是图4中所示的一个万向节叉的正视图(部分剖开);图6是图5中6-6处的剖视图;图7是图4中所示的另一个万向节叉的斜视图;图8是图7所示的万向节叉的正视图(部分剖开);图9是图8中9-9处的横剖面图;图10是图4中所示的第三个万向节叉的正视图(部分剖开);图11是图10中11-11处的横剖面图;图12是图10、图11中所示的万向节叉的端视图。下面对本专利技术的推荐结构形式作详细介绍。图1A和图1B分别表示一个万向节的两半部;图1A中的那半个以代号20′表示，这是老式结构的，而图1B中的那半个以代号20表示，这是采用本专利技术的结构形式。叉20和叉20′的结构通常称作为外叉，它们是用铸铁、锻钢之类较重，较强固的黑色金属制作。叉20和叉20′上分别有环形毂部22和22′，上面开有贯穿孔24和24′。环形毂部22和22′的中心轴线就是万向节运转过程中叉20和20′的旋转轴;叉20和20′上分别有两个相隔一定距离的臂26和26′，但图1A和图1B中只表示出一个臂两臂是从毂部22、22′的端部突出，两臂相互平行，并大体与叉20和20′的旋转轴平行。叉20′的臂26′是采用老式结构，而叉20的臂26是按本专利技术设计的。臂26上开有贯穿孔28，臂26′上开有贯穿孔28′。在叉20和20′处于非受力状态，该叉的两臂的孔28和28′是同心的，其轴线垂直穿过叉20和20′的旋转轴，还装有径向轴承(未画出)，在径向轴承上装有普通十字形十字轴的两个臂的端头。当臂26′处于工作状况时，作用在叉20′上，作用力的方向是沿着轴X′-X′。该臂26′中有一剪切中心，该中心位置是沿着轴Y′-Y′方向;臂26′在沿X′-X′轴的作用力的作用下产生弯曲的大小与臂26′内扭曲力臂的大小有关(扭曲力臂即轴X′-X′和轴Y′-Y′之间的距离Z′)，当然弯曲的大小还与其它设计因素有关(例如臂的长度，臂与毂的连接方式)。正如图2中所示那样，普通结构的万向节的叉臂的扭曲力臂(即距离Z′)是很小的，因而在受到扭曲负荷时臂只产生极小的扭曲变形，其变形幅度将远小于十字头30的臂的自由变形，从而会对处于该十字头臂和万向节的叉臂之间的径向轴承施加巨大的不平衡负荷。采用图2所示的老式结构所产生的问题，如改用图3所示的臂26就可以避免，其中臂26的横剖面大体成C形，腹板部26a表面大体平直，两个分离的凸缘部26c和26b相互平行，并与腹板部垂直地向外突出。因而臂26的剪切中心就大大地移向臂26的内侧，接近该臂所在的那个万向节叉的旋转轴;在图3所示的结构形式中，该剪切中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种万向节用的黑色金属制叉它包括：一个有中心轴和端部的毂部，从上述毂部的上述端部向中心轴的两侧伸展的第一和第二臂，第一臂和第二臂互相之间相隔一定距离，上述叉作为一个整体制造，上述第一臂和第二臂上都有开孔，用来安装十字轴的臂（臂可 在里面转动），上述第一、第二臂上的开孔基本上是同心的，上述第一臂和第二臂上都有一个Ｃ形剖面部（处于上述毂端部和上述开孔之间）；该部上有一大体平坦的腹板部和两个从大体平坦的腹板部向外垂直伸展出的凸缘，两凸缘互相之间大体平行；上述第 一臂和第二臂上都有一剪切中心，该中心处在上述叉的中心轴和上述大体平坦的腹板部之间的一轴线上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷阿吉尔，
申请(专利权)人：达纳公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]