一种SF结构等速万向节的制作方法

一种sf结构等速万向节
技术领域
1.本发明涉及汽车制造领域，尤其涉及一种sf结构等速万向节。


背景技术：

2.在2015年的巴黎气候协定中，世界各国一致同意，未来将世界平均气温上升控制在2℃以内，而造成温度上升的主要原因之一是温室气体的排放。这其中，汽车等道路交通造成的co2排放占比约为18%，因此为实现低碳减碳的目标，提高汽车零部件的能源效率尤为重要。
3.另一方面，近年来随着行业发展，汽车逐渐演变成一个新的智能终端，市场对汽车的要求也逐步提高。如汽车的空间要增大，汽车轴距要延长，对行驶稳定性的要求更高，更亲睐大尺寸轮胎等等。除此以外，节能省油是一项更为普遍的需求。在汽车的底盘件当中，等速驱动轴同时传递扭矩和转弯半径。而中心固定型等速万向节作为其中的重要部件，它的结构革新直接影响着整个驱动轴整体效率，具有越来越大的技术革新紧迫感。
4.目前，针对传统中心固定型等速万向节已经发展出一些改进型号。如一种在中国专利文献上公开的“bj型等速万向节钟形壳”，其公告号为cn209557518u，包括主动轴、钟形壳、星形套、卡环、钢球、保持架、摩擦座、限位套。该bj型等速万向节钟形壳，通过在钟形壳上开设限位槽能够使摩擦座便于装配，同时摩擦座与钢球产生磨损后可直接拆卸进行更换，降低了成本，通过在限位套上设置环形凸起可对摩擦座进行固定，避免摩擦座产生位移减小主动轴的晃动。
5.该方案改进了bj型等速万向节的钟形壳，使之方便拆卸并减少磨损和晃动。然而该bj型等速万向节最大只有45
°
的摆动角度，无法满足更大角度的转弯半径；星形套和钟形壳均采用六沟道结构，二者的沟道均为一段圆弧，由于二者与钢球接触，承受的接触应力较大，六沟道结构比较容易使接触面磨损。
6.对于上述问题，近年推出的uf结构中心固定型等速万向节可以解决一部分。该设计将星形套和钟形壳的沟道改为圆弧加直线段，使最大摆动角度提升至50
°
。然而该设计仍然采用六沟道结构，且使用圆弧加直线的非对称结构，无法平衡正反两方钢球的应力，可能使磨损加剧，降低疲劳寿命。


技术实现要素：

7.本发明克服了现有技术中摆动角度偏小、结构现有方案不能兼顾角度和疲劳寿命等不足，提供了一种采用多沟道结构设计，将钟形壳和星形套的沟道改为两段正反交叉的弧线结构，实现最大摆动角度进一步扩展并降低接触疲劳应力的一种sf结构等速万向节。
8.为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案。
9.一种sf结构等速万向节，包括钟形壳、星形套、保持架和钢球，所述钟形壳的内球面设有若干对称的钟形壳沟道；所述星形套的外球面设有若干对称的星形套沟道；所述钟形壳沟道与星形套沟道均大于或等于八道，且为两段正反交叉的弧线结构；所述钟形壳的
内球面与保持架的外球面接触配合；所述保持架的内球面与星形套的外球面接触配合；所述钢球设置在保持架上，并与钟形壳沟道和星形套沟道相对运动；所述钟形壳与星形套的最大相对摆动角度大于50
°
。该发明的钟形壳与星形套采用大于等于八道的沟道结构，更好地分散了万向节内部应力；沟道本身为两段正反交叉的弧线结构，该结构在装配后内部会产生相互抵消的正反应力，提升万向节内的接触疲劳寿命；弧线结构的应用使万向节的最大摆动角度进一步扩大，从而可以适应更大角度的转向。
10.作为优选，所述钟形壳沟道与星形套沟道的弧线结构均为s型弧线结构；s型弧线结构有利于对称部位产生的力相互抵消，降低万向节内的疲劳接触应力。
11.作为优选，所述钟形壳沟道为偶数；所述钟形壳沟道均布于钟形壳的内球面；偶数均布是产生对称力的必要条件。
12.作为优选，所述星形套沟道为偶数，并与钟形壳沟道一一对应。
13.作为优选，所述星形套沟道的平均深度大于钟形壳沟道的平均深度；星形套作为内部构件，可以比外部构件钟形壳承受更大的应力，因此深度更深。
14.作为优选，所述保持架设有可容纳钢球的钢球通槽；所述钢球通槽的数量与钟形壳沟道的数量一致。
15.作为优选，所述钢球通槽的截面为圆角矩形且槽内空腔呈鼓型；所述圆角矩形的短边与钢球直径相配合，圆角小于钢球半径；鼓型空腔有利于限定钢球的位置，防止钢球在运动中松脱。
16.作为优选，所述钢球的数量等于或小于钟形壳沟道的数量；在一些情况下，为了平衡部分额外力，可以根据实际需求撤下某一对对称分布的钢球。
17.作为优选，所述钟形壳和星形套的最大相对摆动角度为55
°
；所述钟形壳和保持架的最大相对摆动角度为27.5
°
；特殊的弧线结构增加了最大相对摆动角度。
18.因此，本发明具有如下有益效果：（1）钟形壳与星形套采用大于等于八道的沟道结构，更好地分散了万向节内部应力。（2）沟道本身为两段正反交叉的弧线结构，该结构在装配后内部会产生相互抵消的正反应力，提升万向节内的接触疲劳寿命。（3）弧线结构的应用使万向节的最大摆动角度进一步扩大，从而可以适应更大角度的转向。
附图说明
19.图1是本发明的整体结构剖面示意图。
20.图2是本发明的星形套结构示意图。
21.图3是本发明的保持架结构示意图。
22.图中：1
‑
钟形壳，11
‑
钟形壳沟道，2
‑
星形套，21
‑
星形套沟道，3
‑
保持架，31
‑
钢球通槽，4
‑
钢球。
具体实施方式
23.下面通过具体实施例,并结合附图对本发明的实施方式进行进一步的说明。
24.如图1至图3所示，本发明涉及的一种sf结构等速万向节，包括钟形壳1、星形套2、保持架3和钢球4，所述钟形壳1的内球面设有若干对称的钟形壳沟道11；所述星形套2的外球面设有若干对称的星形套沟道21；所述钟形壳沟道11与星形套沟道21均大于或等于八
道，且为两段正反交叉的弧线结构；所述钟形壳1的内球面与保持架3的外球面接触配合；所述保持架3的内球面与星形套2的外球面接触配合；所述钢球4设置在保持架3上，并与钟形壳沟道11和星形套沟道21相对运动；所述钟形壳1与星形套2的最大相对摆动角度大于50
°
。
25.具体地，所述钟形壳沟道11与星形套沟道21的弧线结构均为s型弧线结构。
26.具体地，所述钟形壳沟道11为偶数；在实施例中，钟形壳沟道11设有八条；所述钟形壳沟道11均布于钟形壳1的内球面。
27.具体地，所述星形套沟道21为偶数，并与钟形壳沟道11一一对应；在实施例中，星形套沟道21设有八条。
28.具体地，所述星形套沟道21的平均深度大于钟形壳沟道11的平均深度。
29.具体地，所述保持架3设有可容纳钢球4的钢球通槽31；所述钢球通槽31的数量与钟形壳沟道11的数量一致；在实施例中，钢球通槽31的数量为八个。
30.具体地，所述钢球通槽31的截面为圆角矩形且槽内空腔呈鼓型；所述圆角矩形的短边与钢球4直径相配合，圆角小于钢球4半径。
31.具体地，所述钢球4的数量等于或小于钟形壳沟道11的数量；在实施例中，钢球4的数量为八个。
32.具体地，所述钟形壳1和星形套2的最大相对摆动角度为55
°
；所述钟形壳1和保持架3的最大相对摆动角度为27.5
°
。
33.本发明工作过程如下。
34.如图1至图3所示，sf结构等速万向节运动原理如下：保持架外球面与钟形壳内球面接触，保持架内球面与星形套外球面配合，钢球在保持架的窗口内沿钟形壳和星形套的沟道运动，钟形壳和星形套的沟道均为两段圆弧，两段圆弧反向相切形成s形状。
35.sf结构等速万向节利用钢球与星形套及钟形壳之间均为共轭hertz接触的原理，以及星形套、钟形壳和钢球主要承受接触应力，将sf结构等速万向节设为8沟道结构，钟形壳沟道s形状正反交叉；星形套同样采用8沟道，沟道s形状正反交叉；按照hertz接触理论分析，该结构在装配后，内部产生轴向正反两方向接触应力，两方向应力相互作用，使得等速万向节内的接触疲劳应力下降，接触疲劳寿命提高。
36.上述实施例仅用来进一步说明本发明一种sf结构等速万向节，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。