專利名稱：等速接頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及萬向接頭，并且更具體地涉及等速(CV)接頭，并且尤其具體地涉 及其中包含有潤滑劑儲存部的等速接頭。
背景技術(shù)：
等速接頭通常應(yīng)用于汽車軸向驅(qū)動軸中，并且尤其應(yīng)用于前輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動橋 差速器和驅(qū)動輪之間。它們用于以各種速度、角度和伸縮位置在第一軸與第二軸之間傳遞 扭矩。有許多類型的等速接頭。一種等速接頭結(jié)構(gòu)包括具有軸部和設(shè)置于軸部末端的容 腔端的可旋轉(zhuǎn)第一軸。第一軸可以繞著第一縱向軸線旋轉(zhuǎn)。容腔端設(shè)置在接頭殼體內(nèi)，所 述接頭殼體設(shè)置在第二軸的端部。第二軸可以繞著第二縱向軸線旋轉(zhuǎn)。接頭殼體包括設(shè)置 在中心孔內(nèi)并沿第二縱向軸線延伸的多個(gè)凹槽。容腔端的橫向于第一縱向軸線的直徑比第 一軸的軸部的直徑大。容腔端限定多個(gè)半球形的容腔，這些容腔以與所述多個(gè)凹槽互補(bǔ)的 結(jié)構(gòu)圍繞著第一縱向軸線周向及徑向地設(shè)置。這樣，容腔的數(shù)量等于凹槽的數(shù)量。等速接 頭包括多個(gè)球形驅(qū)動滾珠，其中每個(gè)容腔及相應(yīng)的凹槽內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置一個(gè)驅(qū)動滾珠。容 腔端和第一軸是可動的，并可相對于第二軸進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(articulated)或軸向發(fā)生行程 (stoked)。當(dāng)?shù)人俳宇^進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(即，當(dāng)?shù)诙S通過軸向發(fā)生行程或形成角度而相對 于第一軸運(yùn)動時(shí))時(shí)，驅(qū)動滾珠沿凹槽前后滾動并且在容腔內(nèi)轉(zhuǎn)動。驅(qū)動滾珠具有球形形狀。滾珠容腔具有半球形形狀。容腔的曲率半徑一般比驅(qū)動 滾珠的曲率半徑大。一般期望滾珠容腔與驅(qū)動滾珠緊密吻合，因此期望滾珠容腔的曲率半 徑盡可能接近驅(qū)動滾珠的曲率半徑。潤滑脂一般設(shè)置在容腔內(nèi)，在容腔與驅(qū)動滾珠之間，否 則設(shè)置在接頭內(nèi)，以便它可以用于驅(qū)動滾珠。然而，當(dāng)滾珠容腔的曲率半徑變得接近驅(qū)動滾 珠的曲率半徑時(shí)，滾珠與容腔之間的緊密吻合使得難以在它們之間提供潤滑，從而導(dǎo)致界 面變得缺少潤滑劑并且產(chǎn)生高摩擦以及伴隨著滾珠或容腔之一或這兩者的高磨損。因此，仍然需要提供具有改善的潤滑性的、所述類型的行程式等速接頭(stoking CV joint)及制造這些接頭的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種等速接頭。所述等速接頭包括具有 第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸部，所述容腔端 內(nèi)形成有多個(gè)周向及徑向地間隔的滾珠容腔。所述等速接頭也包括設(shè)置在所述滾珠容腔內(nèi) 的相應(yīng)多個(gè)球形滾珠。所述等速接頭還包括第二可旋轉(zhuǎn)軸，其具有第二縱向軸線且包含設(shè)
4置在其一端的接頭殼體，所述接頭殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地 間隔的滾珠凹槽圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，將所述接頭殼體設(shè)置在所述 容腔端之上并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽中，由此形成接頭，所述接頭構(gòu) 造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，所述多個(gè)滾珠容腔 中的每一個(gè)內(nèi)均形成有凹陷的潤滑劑儲存部，所述潤滑劑儲存部中設(shè)有潤滑劑。在本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種等速接頭的制造方法。所述方法 包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括在一端具有加大容腔端的 軸部。所述方法也包括沿著外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線在所述加大容腔端中形成多 個(gè)向內(nèi)延伸的孔直至一孔深度。所述方法還包括形成多個(gè)圍繞所述容腔軸線設(shè)置的、向內(nèi) 延伸的滾珠容腔直至一容腔深度，其中，所述孔深度比所述容腔深度大，從而形成凹陷的潤 滑劑儲存部。在本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供了一種制造等速接頭的方法。所述方法 包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸 部。所述方法也包括沿外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線形成多個(gè)向內(nèi)延伸的滾珠容腔。 所述方法也包括在每個(gè)所述滾珠容腔中形成凹陷的潤滑劑儲存部。本發(fā)明還涉及如下方案方案1、一種等速接頭，包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，其具有第一縱向軸線，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸 部，所述容腔端內(nèi)形成有多個(gè)周向及徑向地間隔的滾珠容腔；相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠，設(shè)置在所述滾珠容腔內(nèi)；以及第二可旋轉(zhuǎn)軸，其具有第二縱向軸線并包括設(shè)置在其一端的接頭殼體，所述接頭 殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠凹槽圍繞所述第二縱 向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，將所述接頭殼體設(shè)置在所述容腔端之上并讓所述相應(yīng)的多個(gè) 滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽中，由此形成接頭，所述接頭構(gòu)造成提供所述第一軸相對于所述 第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)內(nèi)均形成有凹陷的潤 滑劑儲存部，所述潤滑劑儲存部中設(shè)有潤滑劑。方案2、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均具有 多個(gè)形成在所述容腔的表面中的凹陷的潤滑劑儲存部。方案3、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)容腔中的每一個(gè)均具有徑向 延伸的容腔軸線，并且所述凹陷的潤滑劑儲存部設(shè)置在所述容腔軸線上。方案4、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)容腔中的每一個(gè)均具有徑向 延伸的容腔軸線，并且所述凹陷的潤滑劑儲存部偏離于所述容腔軸線。方案5、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均是具 有曲率半徑rp的半球形，所述球形滾珠中的每一個(gè)都具有曲率半徑rb，吻合比率C由C = rp/rb定義，并且所述容腔和滾珠的吻合比率為大約1. 01至大約1. 04。方案6、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均具有 非球形的形狀。方案7、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔包括三個(gè)或更多個(gè) 滾珠容腔。
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方案8、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述潤滑劑儲存部包括圓柱形凹陷、半 球形凹陷、或截頭圓錐形凹陷、或它們的組合。方案9、根據(jù)方案1所述的等速接頭，其中，所述潤滑劑包括潤滑脂。方案10、一種制造等速接頭的方法，包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括在一端具有加大容腔端 的軸部；沿外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線在所述加大容腔端中形成多個(gè)向內(nèi)延伸的孔 直至孔深度；以及形成多個(gè)圍繞所述容腔軸線設(shè)置的、向內(nèi)延伸的滾珠容腔直至容腔深度，其中，所 述孔深度比所述容腔深度大，從而形成凹陷的潤滑劑儲存部。方案11、根據(jù)方案10所述的方法，還包括將潤滑劑添加到所述潤滑劑儲存部中。方案12、根據(jù)方案11所述的方法，其中，所述潤滑劑包括潤滑脂。方案13、根據(jù)方案10所述的方法，還包括將相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠設(shè)置在所述滾珠容腔中；以及將所述第一軸和滾珠插入到設(shè)置在具有第二縱向軸線的第二可旋轉(zhuǎn)軸的端部的 接頭殼體中，所述接頭殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠 凹槽圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，其中，將所述接頭殼體設(shè)置在所述容腔 端之上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽內(nèi)，從而形成可動接頭，所述可動接 頭構(gòu)造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，其中，在所述 接頭的運(yùn)動過程中，從所述潤滑劑儲存部提供潤滑劑到相應(yīng)的滾珠和滾珠容腔。方案14、根據(jù)方案10所述的方法，其中，形成所述向內(nèi)延伸的孔包括鉆削。方案15、根據(jù)方案10所述的方法，其中，形成所述向內(nèi)延伸的容腔包括機(jī)械加工。方案16、一種制造等速接頭的方法，包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的 軸部；沿外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線形成多個(gè)向內(nèi)延伸的滾珠容腔；以及在每個(gè) 所述滾珠容腔中形成凹陷的潤滑劑儲存部。方案17、根據(jù)方案16所述的方法，還包括將潤滑劑添加到所述潤滑劑儲存部內(nèi)。方案18、根據(jù)方案17所述的方法，其中，所述潤滑劑包括潤滑脂。方案19、根據(jù)方案17所述的方法，還包括將相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠設(shè)置在所述滾珠容腔中；以及將所述第一軸和滾珠插入到設(shè)置在具有第二縱向軸線的第二可旋轉(zhuǎn)軸的端部的 接頭殼體中，所述接頭殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠 凹槽圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，其中，將所述接頭殼體設(shè)置在所述容腔 端之上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽內(nèi)，從而形成可動接頭，所述可動接 頭構(gòu)造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，其中，在所述 接頭的運(yùn)動過程中，從所述潤滑劑儲存部提供潤滑劑到相應(yīng)的滾珠。方案20、根據(jù)方案16所述的方法，其中，形成所述潤滑劑儲存部包括鉆削，形成所 述向內(nèi)延伸的容腔包括機(jī)械加工。
通過結(jié)合附圖從下面關(guān)于實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施方式的詳細(xì)描述中，可以顯而易 見地看出本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點(diǎn)及其他特征和優(yōu)點(diǎn)。


其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)將僅通過舉例的方式呈現(xiàn)在如下實(shí)施例的詳細(xì)描述 中，所述詳細(xì)描述參考了附圖，在附圖中圖1是如在此公開的等速接頭的示例性實(shí)施例的透視圖；圖2是圖1中的等速接頭的分解透視圖；圖3是沿剖面3-3截取的圖1中等速接頭的局部截面視圖，所述等速接頭示出為 處于關(guān)節(jié)運(yùn)動結(jié)構(gòu)下；圖4是如在此公開的第一軸的示例性實(shí)施例的透視圖；圖5是如在此公開的具有凹陷的潤滑劑儲存部的等速接頭的示例性實(shí)施例的局 部截面視圖；圖6A-6C是如在此公開的凹陷的潤滑劑儲存部的示例性實(shí)施例的局部截面視圖；圖7是如在此公開的制造等速接頭的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；以及圖8是如在此公開的制造等速接頭的方法的第二個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的并不意圖限制本發(fā)明、應(yīng)用或用途。應(yīng)該理解，所 有附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件和特征。參考附圖，等速接頭總體上以20表示。等速接頭20構(gòu)造成用來以各種轉(zhuǎn)速、接頭 角度(α )和軸向伸縮位置在第一軸22的第一端35和第二軸24之間傳遞扭矩。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，第二等速接頭(未示出)也可聯(lián)接到第一軸的第二端(未示出)并構(gòu)造成用 來以各種速度、角度和伸縮位置在第一軸22和第三軸(未示出)之間傳遞扭矩。構(gòu)造成用 來與等速接頭20 —起使用的、并且也可以構(gòu)造成用來與第二等速接頭一起使用的第一軸 22的使用可以用于要求沿一系列軸傳遞扭矩的任何合適的應(yīng)用中，尤其適合用于汽車軸向 驅(qū)動軸中，并且在前輪驅(qū)動車輛的動力傳動系統(tǒng)的驅(qū)動橋差速器和驅(qū)動輪之間作為內(nèi)側(cè)和 外側(cè)等速接頭是特別有用的。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，等速接頭20，或包括第一等速接頭20和第 二個(gè)等速接頭(未示出)的第一軸22，可以用于必須在進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動的軸之間傳遞扭矩的 其它情況中(即，相對于彼此運(yùn)動，特別是軸可相對于彼此成角度或伸縮、或既成角度又伸 縮的那些情況)。還應(yīng)該認(rèn)識到，第一等速接頭20和第二等速接頭可以具有相同的大小和 接頭結(jié)構(gòu)或不同的大小和接頭結(jié)構(gòu)。由于第二等速接頭可以與等速接頭20完全相同并且 可以作為其在第一軸22上的鏡像示出，這里對等速接頭20的描述同樣可應(yīng)用于第二等速 接頭和第一軸22，因此沒有提供另外的說明。如圖1-3所示，第二軸24包括設(shè)置在第二軸24 —端的接頭殼體26。第二軸24可 以具有任何合適的軸結(jié)構(gòu)，包括實(shí)心的、空心的和部分空心的軸結(jié)構(gòu)。第二軸24可繞著第 二縱向軸線28轉(zhuǎn)動。接頭殼體26包括設(shè)置在接頭殼體26的中心孔27內(nèi)的多個(gè)徑向和周 向間隔的凹槽30。凹槽30沿第二縱向軸線28延伸。如圖所示，接頭殼體26限定三個(gè)凹槽 30，這三個(gè)凹槽30繞著第二縱向軸線28徑向和周向地間隔開并且徑向和周向地彼此等距
7(即，繞著第二縱向軸線28互相間隔120度)。然而，應(yīng)該認(rèn)識到，接頭殼體26也可以限定 大于3的一些其他數(shù)目的凹槽30，例如4、5、6、7、8或更多個(gè)凹槽30，如果設(shè)計(jì)考慮如此要 求的話。第一軸22包括軸部32和在一端的加大容腔端部，例如在圖1_3的示例性實(shí)施例 中的容腔端34。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一軸22也可以包括在第一軸22的相對端的第 二加大容腔端部(未示出)。第一軸22也可以具有任何合適的軸結(jié)構(gòu)，包括實(shí)心的、空心的 (未示出)和部分空心(未示出)的軸結(jié)構(gòu)。容腔端34設(shè)置成接近軸部32的端部35、在 第二軸24的接頭殼體26內(nèi)。容腔端34可相對于第二軸24運(yùn)動；這包括伸縮運(yùn)動或者說 軸向運(yùn)動以及在接頭角度(α)內(nèi)的角運(yùn)動。第一軸22可繞著第一縱向軸線36轉(zhuǎn)動。容 腔端34限定多個(gè)容腔38，這多個(gè)容腔38以相對于所述多個(gè)第一凹槽30互補(bǔ)的取向圍繞著 第一縱向軸線36徑向及周向地布置。這樣，容腔38的數(shù)量等于第一凹槽30的數(shù)量。如圖 所示，容腔38的數(shù)量等于3，繞著第一縱向軸線36徑向和周向間隔的所述三個(gè)容腔38彼此 等距，即，所述三個(gè)容腔38繞著第一縱向軸線36彼此徑向間隔120度。應(yīng)該認(rèn)識到，容腔 38的數(shù)量可以不同于在此所示和描述的數(shù)量，但是等于由接頭殼體26限定的凹槽30的數(shù) 量。此外，當(dāng)?shù)谝惠S22繞著第一縱向軸線36轉(zhuǎn)動并且等速接頭20進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動時(shí)(即， 當(dāng)?shù)谝惠S22相對于第二軸24進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動時(shí))，驅(qū)動滾珠40沿凹槽30滾動并在容腔38 里轉(zhuǎn)動。等速接頭20包括多個(gè)驅(qū)動滾珠40，每個(gè)驅(qū)動滾珠40可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在容腔38之一 內(nèi)和凹槽30之一內(nèi)。換言之，每個(gè)驅(qū)動滾珠40部分地設(shè)置在容腔38之一內(nèi)并部分地設(shè)置 在與容腔38相對的凹槽30之一內(nèi)。驅(qū)動滾珠40可以具有任何合適的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)示例 性實(shí)施例中，驅(qū)動滾珠40可以是球形的并且具有曲率半徑rb。驅(qū)動滾珠40構(gòu)造為當(dāng)它們 在接頭殼體26內(nèi)運(yùn)動時(shí)在第二軸24和第一軸22之間傳遞扭矩。這包括當(dāng)?shù)诙S24繞第 二縱向軸線28旋轉(zhuǎn)時(shí)和第一軸22繞第一縱向軸線36旋轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。它也包括與第 一軸22、第二軸24和等速接頭20的關(guān)節(jié)運(yùn)動相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動。當(dāng)?shù)谝惠S22和第二軸24相 對于彼此構(gòu)成角度時(shí)，驅(qū)動滾珠40被構(gòu)造為沿凹槽30滾動和在容腔38內(nèi)轉(zhuǎn)動。它也包括 與第一軸22相對于第二軸24的軸向移動有關(guān)聯(lián)的軸向伸縮運(yùn)動。當(dāng)?shù)谝惠S22相對于第 二軸24軸向運(yùn)動時(shí)，驅(qū)動滾珠40被構(gòu)造為沿凹槽30滾動并在容腔38內(nèi)轉(zhuǎn)動。等速接頭 20構(gòu)造為單獨(dú)或同時(shí)提供任何這些運(yùn)動，包括同時(shí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、角運(yùn)動和軸向運(yùn)動。第一軸22的容腔端34相對于第一軸22的軸部32被徑向加大并且可構(gòu)造為徑向 地容納容腔38。因此，第一軸22的容腔端34包括橫向于第一縱向軸線36的直徑，該直徑 比第一軸22的軸部32的橫向于第一縱向軸線36的直徑大。換言之，第一軸22的容腔端 34要比第一軸22的軸部32大。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，容腔端34可以是部分球形的。容腔38可以有任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)或形狀，這些結(jié)構(gòu)或形狀允許驅(qū)動滾珠40隨同如 在此描述的等速接頭20的運(yùn)動在容腔里轉(zhuǎn)動。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，容腔38可以是具 有曲率半徑rp的部分球形或半球形。在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，容腔38可以是部分球形 的并且具有沿著與容腔38和驅(qū)動滾珠40的中心軸線44正交的方向變化的曲率半徑。中 心軸線44經(jīng)過驅(qū)動滾珠40的中心46和容腔38的曲率中心并且與第二縱向軸線36正交 地相交。例如，容腔38在正交于中心軸線44并平行于第一縱向軸線36的方向上的曲率半 徑可以不同于容腔38在正交于中心軸線44和第一縱向軸線36的方向上的曲率半徑?？梢詫⑷萸?8的曲率選擇成能提供容腔38對于驅(qū)動滾珠40的期望符合度，反之亦然。在一 個(gè)示例性實(shí)施例中，容腔38的半徑可以選擇為比與它們耦合的相應(yīng)驅(qū)動滾珠40的半徑大。 在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，每個(gè)容腔38均可以包括非球形形狀。例如，繞容腔中心軸線44 旋轉(zhuǎn)的哥特式拱的一部分或弧可以限定滾珠容腔36的非球形形狀。在另一個(gè)示例中，繞容 腔中心軸線44旋轉(zhuǎn)的橢圓的一部分或弧可以限定滾珠容腔36的非球形形狀。在又一個(gè)示 例中，繞容腔中心軸線44旋轉(zhuǎn)的拋物線的一部分或弧可以限定滾珠容腔36的非球形形狀。 應(yīng)該認(rèn)識到，也可以限定容腔36的許多其他的非球形彎曲形狀，包括不同于以上所述示例 性形狀的非球形彎曲形狀。如圖5所示，每個(gè)容腔38包括至少一個(gè)凹陷的潤滑劑儲存部42。在一個(gè)示例性 實(shí)施例中，潤滑劑儲存部42沿著容腔38的中心軸線44設(shè)置在容腔38的底部41。在另一 個(gè)示例性實(shí)施例中，凹陷的潤滑劑儲存部42在容腔38的底部關(guān)于容腔中心軸線44同軸 (concentric)。然而，凹陷的潤滑劑儲存部42可以設(shè)置在容腔38內(nèi)其他期望的位置上，包 括偏離于容腔中心軸線44的位置。凹陷的潤滑劑儲存部42可以位于滾珠容腔38內(nèi)任何 期望的位置上，包括沿著側(cè)壁39或在容腔的底部41。盡管滾珠容腔38包括至少一個(gè)凹陷 的潤滑劑儲存部42，但可以在每個(gè)滾珠容腔38內(nèi)設(shè)置多個(gè)凹陷的潤滑劑儲存部42。如圖5所示，凹陷的潤滑劑儲存部42限定用于儲存潤滑劑45的空腔?？梢允褂?任何合適的潤滑劑45，包括潤滑脂或各種潤滑脂配方的混合物。因而，即使容腔38和驅(qū)動 滾珠40之間緊密吻合，容腔38和驅(qū)動滾珠40之間的界面也能被充分潤滑以避免驅(qū)動滾珠 40和容腔38的支承面缺乏潤滑并維持等速接頭20的正確運(yùn)行。潤滑劑儲存部42可以隨 同等速接頭20的裝配填充潤滑劑45。當(dāng)驅(qū)動滾珠40在容腔38內(nèi)轉(zhuǎn)動時(shí)，潤滑劑儲存部 42也可以起到誘陷潤滑劑45的作用。例如，驅(qū)動滾珠40可以將儲存在用于圍封等速接頭 20的罩蓋(未示出)或其他裝置(未示出)中的潤滑劑45累積在它們的自由表面(不與 容腔38或凹槽30接觸的那些表面)上并且潤滑劑45可以通過驅(qū)動滾珠40在容腔38內(nèi) 的轉(zhuǎn)動而被帶至潤滑劑儲存部。潤滑劑儲存部42可以包括用于在其中儲存潤滑劑45的任 何合適的形狀和尺寸。如圖6A-6C所示，潤滑劑儲存部42可包括圓柱形凹陷(圖6A)、截頭 圓錐形凹陷(圖6B)、或半球形凹陷(圖6C)、或它們的組合。潤滑劑儲存部42也可以有不 同于那些在附圖中示出的形狀。凹陷的潤滑劑儲存部42在滾珠容腔38與驅(qū)動滾珠40緊密吻合的等速接頭20中 是特別有用的，所述等速接頭20包括外周間隔的徑向容腔中心軸線44通過驅(qū)動滾珠40和 滾珠容腔38的中心并且垂直于第一縱向軸線36設(shè)置的接頭，并且還包括每個(gè)驅(qū)動滾珠40 沿著環(huán)形接觸界面(即，圍繞滾珠容腔38延伸的接觸圓環(huán))接觸其相應(yīng)的滾珠容腔38的 接頭。在此描述的等速接頭20可能具有的滾珠容腔38和驅(qū)動滾珠40的緊密吻合可以通 過參考吻合比率來闡述。吻合比率C定義為滾珠容腔的半徑rp除以驅(qū)動滾珠的半徑rb之 商，即C = rp/rb。這樣，如果容腔的半徑等于驅(qū)動滾珠的半徑，則吻合比率等于1。吻合比 率也可以從兩個(gè)原則吻合比率(principle conformity ratio)的角度來描述，這兩個(gè)原則 吻合比率處于包括如上所述容腔的原則曲率半徑的互相垂直的平面內(nèi)。第一原則吻合比率 Cl可以沿垂直于第一縱向軸線36的平面測量。第二原則吻合比率C2可以沿著平行于第 一縱向軸線36并取向成包括線段48 (圖5)的平面測量，線段48在球形驅(qū)動滾珠40與滾 珠容腔38之間從球形驅(qū)動滾珠40的中心46延伸到初始接觸點(diǎn)50 (圖5)。凹陷的潤滑劑
9儲存部42的使用使得能夠使用彼此緊密吻合的驅(qū)動滾珠40和滾珠容腔38，包括第一和第 二吻合比率大約為1. 01到大約1. 04的驅(qū)動滾珠40和滾珠容腔38。凹陷的潤滑劑儲存部 42的使用避免了驅(qū)動滾珠40和滾珠容腔38之間的高摩擦，否則高摩擦將發(fā)生在驅(qū)動滾珠 40和滾珠容腔38緊密吻合并且沒有使用凹陷的潤滑劑儲存部42且沒有提供潤滑劑45到 它們之間界面的高摩擦位置處的能力的接頭中，所述高摩擦位置包括它們之間的接觸點(diǎn)或 支承面。如圖7所示，等速接頭20可以通過方法100制造，該方法包括形成步驟110 形成 具有第一縱向軸線36的第一可旋轉(zhuǎn)軸22，其包括在其一端具有加大容腔端34的軸部32。 形成步驟110可以利用常規(guī)的金屬成形工藝來形成這樣的軸，例如各種形式的鍛造和機(jī)械 加工。方法100也可包括形成步驟120 沿著外周間隔的、徑向延伸的容腔中心軸線44向 加大容腔部分34內(nèi)形成多個(gè)向內(nèi)延伸的孔43直到圖5的孔深度Cl1,所述孔43在其端部包 括潤滑劑儲存部42。方法100也可包括形成步驟130 形成多個(gè)向內(nèi)延伸的滾珠容腔38直 到圖5的容腔深度d2，所述滾珠容腔38圍繞容腔中心軸線44設(shè)置，其中孔深度Cl1比容腔 深度d2大，從而形成凹陷的潤滑劑儲存部42。方法100可以用于，例如，如圖5所示，提供 設(shè)置在容腔38底部41、與容腔中心軸線44同軸的潤滑劑儲存部42。潤滑劑儲存部42在 容腔38內(nèi)這個(gè)位置的設(shè)置，允許利用鉆尖工具通過沿著容腔中心軸線44鉆入第一軸22形 成孔43來形成潤滑劑儲存部42。容腔38可以隨后由機(jī)械加工形成。根據(jù)方法100，形成 孔43和潤滑劑儲存部42的形成步驟120在形成容腔38的形成步驟130之前進(jìn)行。在形 成孔43和潤滑劑儲存部42的形成步驟120之后，可以完成容腔38的形成步驟130，例如通 過使用銑刀進(jìn)行機(jī)械加工。由于首先在容腔38的底部形成潤滑劑儲存部42，并且潤滑劑儲 存部42比容腔38更深地延伸到第一軸22的容腔端34中，因此用來形成容腔38的銑刀不 需要移除銑刀尖部的任何材料，因?yàn)檫@些材料已經(jīng)在形成潤滑劑儲存部42的過程中通過 鉆尖工具被移除了。這是有利的，因?yàn)樾纬扇萸?8的銑刀的速度在銑刀中心處是零，這使 得銑刀要移除它中心附近的材料很難。通過首先形成孔43和潤滑劑儲存部42而移除銑刀 中心處的材料，提高了銑刀的效率和精度，并由此提高了形成容腔38的銑削工藝的效率和 精度。這也提高了銑刀和相關(guān)工具的預(yù)期壽命。應(yīng)該認(rèn)識到，術(shù)語“鉆尖工具”和“銑刀”應(yīng)該廣泛解釋為包括所有常規(guī)使用在銑削 和鉆削操作中的合適機(jī)械加工工具。因此，上面描述的包括形成孔43和凹陷的潤滑劑儲存 部42的形成步驟120和在第一軸22內(nèi)形成容腔38的形成步驟130的方法應(yīng)該被廣泛解 釋為包括用任何工具形成這些特征部的步驟，包括，例如，容腔38的鉆削步驟以及孔43和 凹陷的潤滑劑儲存部42的銑削步驟，并且所述方法不應(yīng)該理解為將孔43的形成步驟120 或容腔38的形成步驟130限制為任何特定類型的工具。方法100也可以包括將潤滑劑45 (例如潤滑脂)添加到潤滑劑儲存部42內(nèi)的添 加步驟140。方法100還可以包括設(shè)置步驟150和插入步驟160，其中設(shè)置步驟150將相應(yīng) 多個(gè)球形滾珠設(shè)置在滾珠容腔內(nèi)，插入步驟160將第一軸22和滾珠40插入到設(shè)置在第二 可旋轉(zhuǎn)軸24端部29上的接頭殼體26內(nèi)，如在此描述的。第二可旋轉(zhuǎn)軸24具有接頭殼體 26，接頭殼體26具有繞著第二縱向軸線28設(shè)置的中心孔27以及多個(gè)圍繞第二縱向軸線28 設(shè)置在其中的軸向延伸、周向及徑向間隔的滾珠凹槽30。將接頭殼體26設(shè)置在加大的容 腔端34之上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠40設(shè)置在滾珠凹槽30內(nèi)，從而形成可動等速接頭20，該可動等速接頭20構(gòu)造為提供第一軸22相對于第二軸24的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范 圍，其中在接頭運(yùn)動期間從潤滑劑儲存部42提供潤滑劑45到相應(yīng)的滾珠。可替代地，如圖8所示，等速接頭20可以通過方法200制造，該方法包括形成步驟 210 形成具有第一縱向軸線36的第一可旋轉(zhuǎn)軸22，其包括在其一端35處具有加大容腔端 34的軸部32。方法200也包括形成步驟220 沿著外周間隔的、徑向延伸的容腔中心軸線 44形成多個(gè)向內(nèi)延伸的滾珠容腔38，還包括形成步驟230 在每個(gè)滾珠容腔38內(nèi)形成凹陷 的潤滑劑儲存部42。方法200也可以包括將潤滑劑45(例如潤滑脂)添加到潤滑劑儲存 部42內(nèi)的添加步驟240。方法200還可以包括設(shè)置步驟250和插入步驟260，其中設(shè)置步 驟250將相應(yīng)多個(gè)球形滾珠40設(shè)置在滾珠容腔內(nèi)，插入步驟260將第一軸22和滾珠40插 入到設(shè)置在第二可旋轉(zhuǎn)軸24的端部29上的接頭殼體26內(nèi)，如在此描述的。第二可旋轉(zhuǎn)軸 24具有接頭殼體26，接頭殼體26具有繞著第二縱向軸線28設(shè)置的中心孔27以及多個(gè)繞 著第二縱向軸28線設(shè)置在其中的軸向延伸、周向和徑向間隔的滾珠凹槽30。將接頭殼體 26設(shè)置在加大的容腔端34之上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠40設(shè)置在滾珠凹槽30內(nèi)，從而 形成可動的等速接頭20，該可動的等速接頭20構(gòu)造為提供第一軸22相對于第二軸24的角 運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，其中在接頭運(yùn)動期間從潤滑劑儲存部42提供潤滑劑45到相應(yīng) 的滾珠。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不脫離 本發(fā)明范圍的情況下，可以做各種改變并可以用等同物替代其中的元件。另外，在不脫離本 發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以做許多修改以使具體情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，不 意圖將本發(fā)明限制為作為實(shí)施本發(fā)明的最佳方式而公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括 落入本申請范圍之內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
一種等速接頭，包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，其具有第一縱向軸線，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸部，所述容腔端內(nèi)形成有多個(gè)周向及徑向地間隔的滾珠容腔；相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠，設(shè)置在所述滾珠容腔內(nèi)；以及第二可旋轉(zhuǎn)軸，其具有第二縱向軸線并包括設(shè)置在其一端的接頭殼體，所述接頭殼體具行中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠凹槽圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，將所述接頭殼體設(shè)置在所述容腔端之上并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽中，由此形成接頭，所述接頭構(gòu)造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)內(nèi)均形成有凹陷的潤滑劑儲存部，所述潤滑劑儲存部中設(shè)有潤滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均具有多個(gè) 形成在所述容腔的表面中的凹陷的潤滑劑儲存部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)容腔中的每一個(gè)均具有徑向延伸 的容腔軸線，并且所述凹陷的潤滑劑儲存部設(shè)置在所述容腔軸線上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)容腔中的每一個(gè)均具有徑向延伸 的容腔軸線，并且所述凹陷的潤滑劑儲存部偏離于所述容腔軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均是具有曲 率半徑rp的半球形，所述球形滾珠中的每一個(gè)都具有曲率半徑rb，吻合比率C由C = rp/rb 定義，并且所述容腔和滾珠的吻合比率為大約1. 01至大約1. 04。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等速接頭，其中，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)均具有非球 形的形狀。
7.—種制造等速接頭的方法，包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括在一端具行加大容腔端的軸部；沿著外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線在所述加大容腔端中形成多個(gè)向內(nèi)延伸的孔直 至孔深度；以及形成多個(gè)圍繞所述容腔軸線設(shè)置的、向內(nèi)延伸的滾珠容腔直至容腔深度，其中，所述孔 深度比所述容腔深度大，從而形成凹陷的潤滑劑儲存部。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括將潤滑劑添加到所述潤滑劑儲存部中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括將相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠設(shè)置在所述滾珠容腔中；以及將所述第一軸和滾珠插入到設(shè)置在具有第二縱向軸線的第二可旋轉(zhuǎn)軸的端部的接頭 殼體中，所述接頭殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠凹槽 圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置在所述中心孔內(nèi)，其中，將所述接頭殼體設(shè)置在所述容腔端之 上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽內(nèi)，從而形成可動接頭，所述可動接頭構(gòu) 造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，其中，在所述接頭 的運(yùn)動過程中，從所述潤滑劑儲存部提供潤滑劑到相應(yīng)的滾珠和滾珠容腔。
10.一種制造等速接頭的方法，包括形成具有第一縱向軸線的第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸部；沿外周間隔的、徑向延伸的容腔軸線形成多個(gè)向內(nèi)延伸的滾珠容腔；以及 在每個(gè)所述滾珠容腔中形成凹陷的潤滑劑儲存部。
全文摘要
本發(fā)明涉及等速接頭及其制造方法。具體地，公開了一種等速接頭，其包括第一可旋轉(zhuǎn)軸，所述第一軸包括一端具有加大容腔端的軸部，所述容腔端具有多個(gè)周向及徑向地間隔的滾珠容腔和遠(yuǎn)端；相應(yīng)的多個(gè)球形滾珠，其設(shè)置在所述容腔中；以及包括接頭殼體的第二可旋轉(zhuǎn)軸，所述接頭殼體具有中心孔，相應(yīng)的多個(gè)軸向延伸的、周向且徑向地間隔的滾珠凹槽圍繞所述第二縱向軸線設(shè)置，將所述接頭殼體設(shè)置在容腔端之上，并讓所述相應(yīng)的多個(gè)滾珠設(shè)置在滾珠凹槽內(nèi)，由此形成接頭，所述接頭構(gòu)造成提供所述第一軸相對于所述第二軸的角運(yùn)動范圍和軸向運(yùn)動范圍，所述多個(gè)滾珠容腔中的每一個(gè)內(nèi)均形成有凹陷的潤滑劑儲存部，所述潤滑劑儲存部中設(shè)有潤滑劑。
文檔編號F16N1/00GK101922518SQ20101017503
公開日2010年12月22日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月13日
發(fā)明者K·A·科茲洛夫斯基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司