球形万向联轴节制造技术

一对球形齿轮将ＣＶ联轴节的两相交转轴连接起来。其中一个齿轮具有内齿，另一齿轮具有外齿。齿轮的设计是基于节距圆进行的，节距圆是两理论节距球上的大圆，两理论节距球是同心的，且具有相同的半径。内齿是锥形或者球形的，而外齿面是具有切向平面延伸部的圆柱状。球形齿轮示为是在半轴上。优选实施例具有每个齿轮上的六个齿，一个优选实施例还使用球体用于内齿。齿轮在负荷作用下高速旋转时，可以在６０度或者更大的连续最大范围内沿着任何方向相交。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及万向联轴节和汽车的半轴，更特定而言，本专利技术涉及 等速万向节，其用于以一定形式将两个轴直接连接起来，以便于将转动 运动从驱动轴传递到从动轴，与此同时，允许轴的轴线之间的交角偏离 180。对正状态在相对宽的、连续的角度范围上(例如60。或更大的范围 内)沿任意方向变动。
技术介绍
公知的是现有技术中存在用于在发生角度改变的轴之间传递旋 转运动的非齿轮装置。此类装置中最为人所知的一种可能就是万向节， 其被用来将汽车的驱动轴与车轮的轮轴连接起来。这些万向节通常被制成经典的双轭叉(yoke)(卡登平浮环)的形式，该结构形式表示为由 一对轭叉互连起来的两根小交叉轴。但是，在每一圈完整的旋转过程中， 由这样的轭叉和轴接头连接起来的转轴的转速并不相等。因而，人们研 制出了等速("CV")型万向节(例如球笼式万向节和Birfield型万向 节)，其中，倾斜转轴之间的连接点是由滑动的滚球提供的，在驱动轴 和从动轴的每圈旋转过程中，这些滚球在各自的轨道内前后滑动，从而 将它们各自的中心在任何时候都保持在一个平面内，该平面将两轴之间形成的瞬态角平分。但是，这样的cv万向节非常复杂，且其润滑较为困难，且在全世界的汽车工业界内，这种万向节上零部件的设计和制造 都被广泛地认为是至关重要、且非常专业而高深的技术。尽管这种万向 节技术已经得到了非常好的发展，但其价格仍然是昂贵的，且万向节包 括许多制造困难、价格昂贵的部件，原因在于必须要以很高的精度(例如0. 0002〃/0. 005mrn)对很大的表面进行研磨。此类万向节在其所传递 的转速方面受到限制，更具体而言，在它们能有效工作的角度大小方面， 此类万向节受到限制。在广泛使用的球笼式等速万向节的设计方面，例如，在万向节每 次旋转时，具有(a)沿着内外经向(弯曲的纵向)滚球引导槽的相当 的往复滑动作用，以及(b)穿过所需的球形滚球保持器的矩形槽，滚 球的另外的交叉滑动作用；(c)这些设计所需的球形内部轴承环的滑 动，紧靠着壳体杯的突出球形表面，以及紧靠具有槽的芯部元件的突出 球形直径。这些滑动作用的频率产生了热，该热与工作速度和轴的角度 成比例增加。另外，球笼式等速万向联轴节的设计还必须要使得内外经 向滚球引导槽发生凸轮变形，从而迫使滚球和它们的保持器进入等速平 面位置。这些凸轮角度还确保了沿着槽的滚球运动的一部分以滑动进 行，而不是单纯的滚动运动。相对于现有市场上的等速万向节设计的运动限制，球笼式经向槽 的锥形(funnel)角度(或者组合的内外凸轮角度)需要大于15度， 从而避免球堵塞摩擦，并且因此，相应的内外滚球引导槽迅速地汇聚和 发散，限制整个角度范围，该角度范围可以容纳在合理尺寸的等速联轴 节组件单元(package)中。第No. 5613914号美国专利中公开了一种采用了新型"球形"齿轮 传动机构的万向联轴节。该专利及其对应的全世界范围内的其它许多专 利公开了球形的齿轮，这种齿轮具有几种不同的、可能的轮齿形式，这 些形式可被结合到所公开的CV万向节的多种设计中。这种球形齿轮传 动机构是基于一种根本不同的齿轮几何轮廓设计。也就是说，借助于一 种设计而实现了利用单对齿轮在两转轴之间传递等速，在该设计中，其 中一个齿轮具有内齿，而另一个齿轮具有外齿。两齿轮的节距圆为相同的尺寸，并且实际上，两节距圆始终保持为相同节距球面上的大圆。作 为球面几何学中的一个公理，这种大圆将在两个相交点处相交，在相交 的大圆之间(即在两齿轮的节距圆之间)，球面上形成的一对球面二角形在球面的表面周围绘出了巨大的双纽线("8"字形)。由于在齿轮轴的 全部相对转角调整下、啮合齿轮之间的轮齿接触点的相对运动都绘制出 双纽线，所以两轴以等速旋转。尽管如上文刚刚指出的那样每个球形齿轮的节距圆都是同一节 距球上的理论大圆，通过将所述对的每个齿轮看作是具有它自己相应的 理论节距表面，较为容易构思这种球形齿轮，从而允许齿轮之间的需要 的相对运动。因而，每个球形齿轮也可以被认为是理论上具有它自己的 相应的节距表面，节距表面为一对相应节距球面中相应的一个的形式， 它们具有重合的中心，且半径大体上相等，同时还允许每个节距球绕着 各自的轴线独立转动。因而，每个节距圆在理论上还可被看作分别是这 些基本相同的节距球中的相应一个上的大圆，从而，齿轮对的节距圆实质上是在分开180°的两点(即"两极")处彼此相交，且在任何时候和任何相交角的情况下，两个相应节距球的旋转轴线都是在两节距球的重合 中心处相交。一对全尺寸钢齿轮已被制出，并进行了台架试验，试验清楚地表 明球形齿轮能使偏角连接在高速工作时实现大体上真正的等速、低摩 擦，同时，轴之间的夹角可在很大的角度范围内连续地变动，该角度范围比目前在售的普通汽车CV万向节的角度范围大很多。不幸的是，美 国专利No.5,613，914中公开的球形齿轮非常复杂，难以制造，并且缺 乏商业CV万向节使用所需的实用性。目前，万向节有两种使用形式(a)联锁轭叉(例如卡登万向节) 的形式，以在车辆的传动轴中提供偏角互连；以及(b)汽车半轴驱动 车轴的形式，其用于将驱动差速器的输出轴与车辆上转动和跳动的驱动 轮连接起来。典型的市场上的半轴包括两种不同类型的万向节，例如位 于一端的球笼型万向节和位于另一端的tripot型万向节。这两种万向 节的制造都是复杂而昂贵的。球笼型万向节使用了六个精密研磨的滚 球，如上所述，这些滚球在对应的精密研磨轨道的组合体内往复滑动，而tripot型万向节使用了三个精密研磨的球面滚子和直线形的研磨轨 道。
技术实现思路
一对球形齿轮将CV联轴器的相交转轴连接起来。 一个齿轮具有内 齿，另一齿轮具有外齿。齿轮设计是基于节距圆的概念，这些节距圆是 半径相等的、同心的理论节距球上的大圆。内齿是锥形的或者球形地成 型，而外齿面是具有切向平坦延伸部的柱状。球形齿轮示为是位于半轴 上。优选实施例在每个齿轮上具有六个齿，并且一个优选实施例也使用 滚球用于内齿。当在负荷作用下以高速旋转时，齿轮可以穿过60度或 者更大的连续最大范围沿着任何方向相交。球形齿轮设计提供了实用的 商业上的CV万向节，其比现有的万向节更轻但是更坚固，同时容易制 造，价格低廉。还公开了使用球形齿轮设计的半轴。本专利技术的一对球形齿轮如同基本真正的等速联轴节一样工作，从 而连接车辆传动轴的相交轴。外齿轮具有内齿，并且所述对的内齿轮具 有外齿，均具有相应的节距圆，这些节距圆是半径相等的、同心的理论 节距球上的大圆。然而，本专利技术的球形齿轮的单个齿的设计与上述美国 专利No. 5， 613， 914中公开的设计完全不同，并且甚至本专利技术的球形齿 轮的几何构造也是不同的，使用了多个单独更小的结构球，所述结构球 面设置在圆上，从而相连续的较小球面之间的相切点都位于齿轮的相同 节距圆的圆周上。每个齿轮的轮齿的每个齿面对中在各个理论上的大球形的大圆 上，所述球是每个齿轮的节距球，并且每个大圆的轴线在任何时候与它 的相应的相交传动轴的轴线对齐。外齿轮的内齿的齿面成型为锥形或者 球形的。如果成型为锥形，每个锥面的尺寸构造成与锥形的相应的较小 结构球的节距圆相切；如果成型为球形，每个球形面优选通过内球齿提 供，其直径与它们相应的单独本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种万向联轴节，用于将第一元件和第二元件相互连接，第一元件和第二元件可围绕各自的轴线旋转，所述轴线以变化的角度相交，所述联轴节包括：　单对球形齿轮，包括：　第一齿轮，固定到所述第一元件用于与其一起旋转，并且包括多个内齿，每个内齿 具有内齿面，所述内齿面形成有纵向的曲线，所述曲线仅具有圆形形状；和　第二齿轮，固定到所述第二元件用于与其一起旋转，并包括多个外齿，所述外齿与所述内齿配合地啮合，每个外齿具有外齿面，所述外齿面形成有柱状的中央部分，所述中央部分具有预定的 半径，并且还具有预定宽度的两个平面延伸部，所述平面延伸部分别形成在所述柱状中央部分的每侧上；　每个所述齿轮都具有各自的节距表面，其为各个大节距球面的形式，所述大节距球面是同心的，且具有基本上相等的半径，每个所述齿轮的节距圆是其中一个所 述相应的大节距球面上的大圆，并且所述节距圆在分开１８０°的两个极点处有效地彼此相交；　所述齿轮的每个相应的齿形成在设置成圆的多个单独的较小球面中的一个内，从而每个连续的较小球面在接触点处相切于相邻的较小球面，所述接触点落在所述大节距球 面的表面上，每个较小球面上的所述接触点之间的距离限定每个相应齿的法向弦齿厚；和　随着所述轴线在从１８０°到与１８０°相差预定最大角度ｘ°的角度的连续范围内变化地相交，当所述齿轮以驱动和被驱动的关系旋转时，所述元件的轴线总是在所述大节距 球面的中心处相交，从而所述元件在２ｘ°的连续最大范围上相交。...

【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：KE格利斯曼，PW苏维金，
申请(专利权)人：托维克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]