具有混合椭圆形轨道的优选三脚架壳体的制作方法

具有混合椭圆形轨道的优选三脚架壳体
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年4月27日提交的申请号为63/016,191的美国临时专利申请的权益，本技术通过援引其整体而纳入该临时专利申请。


背景技术：

3.三脚架(tripot)接头将车辆的旋转轴构件相互连接。三脚架接头包括三脚架壳体，该三脚架壳体具有内表面，该内表面提供用于引导多个滚子组件的多个滚子轨道。
4.目前的三脚架壳体可以允许滚子组件、特别是其外滚子在滚子轨道内部的过度倾翻，该倾翻沿横向于该三脚架壳体的纵向轴线延伸的平面被观察到。
5.滚子组件及其外滚子相对于滚子轨道的过度倾翻以及滚子组件的恢复力矩不足可能导致滚子组件的锁死状态。锁死状态是非常不期望的，因为锁死会阻止滚子组件的低摩擦滚动运动，并因此可能导致过早的磨损和故障。除了促使磨损外，锁死状态还可能导致非常不期望的噪声、振动和声振粗糙度(nvh)，nvh是非常不期望的并且容易被车辆内的乘客观察到。


技术实现要素：

6.本公开的一个目的是提供一种三脚架接头，其克服了关于已知三脚架接头的上述讨论的缺点中的至少一些。
7.本公开的另一个目的是提供一种具有滚子轨道的三脚架壳体，其有助于克服上述讨论的已知三脚架壳体的至少一些缺点。
8.本公开的另一个目的是提供一种具有滚子轨道的三脚架壳体，其有助于阻止滚子组件在滚子轨道内部的锁死状态。
9.本公开的另一个目的是提供一种具有滚子轨道的三脚架壳体，其使滚子组件在滚子轨道内部的倾翻最小化，该倾翻沿横向于该三脚架壳体的纵向轴线延伸的平面进行观察。
10.本公开的另一个目的是提供一种具有滚子轨道的三脚架壳体，其优化了滚子组件在滚子轨道内部的恢复力矩。
11.根据本公开的一个实施方式，提供了一种三脚架壳体，其包括在第一壳体端和第二壳体端之间沿纵向轴线延伸的壳体本体。该壳体本体限定了从第一壳体端朝第二壳体端延伸的滚子轨道，也被称为引导通道。该引导通道具有第一壁、第二壁和在第一壁和第二壁之间延伸的第三壁。第一外过渡区域在第一壁和第三壁之间延伸，第二外过渡区域在第二壁和第三壁之间延伸。第一内过渡区域在第一壁和第一间隔件之间延伸，第二内过渡区域在第二壁和第二间隔件之间延伸。第一外过渡区域、第二外过渡区域、第一内过渡区域和第二内过渡区域中的至少一个被形成为具有椭圆形轮廓。
12.根据本公开的另一个方面，第一外过渡区域和第二外过渡区域可以形成为具有椭圆形轮廓。
13.根据本公开的另一个方面，第一内过渡区域和第二内过渡区域可以形成为具有椭圆形轮廓。
14.根据本公开的另一个方面，第一外过渡区域和第二外过渡区域可以形成为具有外椭圆形轮廓，第一内过渡区域和第二内过渡区域可以形成为具有内椭圆形轮廓，外椭圆形轮廓和内椭圆形轮廓不同。
15.根据本公开的另一个方面，外椭圆形轮廓具有外主直径(major diameter，大径)，内椭圆形轮廓具有内主直径，其中，外主直径可以形成为大于内主直径。
16.根据本公开的另一个方面，外主直径和内主直径可以布置为大致(generally)横向于第一壁和第二壁延伸。
17.根据本公开的另一个方面，提供了一种三脚架组件。该组件包括壳体本体，壳体本体在第一壳体端和第二壳体端之间沿纵向轴线延伸。该壳体本体限定由间隔件彼此间隔开的多个引导通道。引导通道从第一壳体端朝第二壳体端延伸，引导通道中的每个具有第一壁、第二壁和在第一壁与第二壁之间延伸的第三壁。第一外过渡区域在第一壁和第三壁之间延伸，第二外过渡区域在第二壁和第三壁之间延伸。第一内过渡区域在第一壁和第一间隔件之间延伸，第二内过渡区域在第二壁和第二间隔件之间延伸。第一外过渡区域、第二外过渡区域、第一内过渡区域和第二内过渡区域中的至少一个具有凹椭圆形轮廓。在引导通道的每个中设置一独立滚子组件。每个滚子组件具有内滚子构件和外滚子构件。内滚子构件设置在星形轮构件上，外滚子构件设置为与第一壁、第二壁和第三壁接合。外滚子构件具有凸外表面和凸内表面，凸外表面配置为与第一外过渡区域和第二外过渡区域接合，凸内表面配置为与第一内过渡区域和第二内过渡区域接合。
18.根据本公开的另一个方面，凸内表面和凸外表面可以设置为具有恒定半径。
19.根据本公开的又一个实施方式，提供了一种制造三脚架壳体的方法。该方法包括：提供壳体本体，该壳体本体在第一壳体端与第二壳体端之间沿轴线延伸；形成多个引导通道，多个引导通道从第一壳体端朝第二壳体端轴向延伸，且多个引导通道绕纵向轴线由间隔件径向地彼此间隔开；形成引导通道中的每个，每个引导通道具有第一壁、第二壁和在第一壁与第二壁之间延伸的第三壁，第一外过渡区域在第一壁和第三壁之间延伸且第二外过渡区域在第二壁和第三壁之间延伸，第一内过渡区域在第一壁和第一间隔件之间延伸且第二内过渡区域在第二壁和第二间隔件之间延伸；以及形成具有椭圆形轮廓的第一外过渡区域、第二外过渡区域、第一内过渡区域和第二内过渡区域中的至少一个。
20.根据本公开的另一个方面，该方法还可以包括形成具有椭圆形轮廓的第一外过渡区域、第二外过渡区域、第一内过渡区域和第二内过渡区域中的每个。
21.根据本公开的另一个方面，该方法还可以包括：形成具有外椭圆形轮廓的第一外过渡区域和第二外过渡区域，该外椭圆轮廓具有外主直径；以及形成具有内主直径的第一内过渡区域和第二内过渡区域，外主直径大于内主直径。
22.这些以及其他优点和特征从以下结合附图的描述变得更加明显。
附图说明
23.在作为说明书总结的权利要求中特别指出并且明确要求保护被视为本发明的主题。本发明的前述及其他特征和优点从以下结合附图的详细描述是明显的，其中：
24.图1是根据本公开的一方面的三脚架接头的立体图；
25.图2是图1的三脚架组件的三脚架壳体的端视图；
26.图2a是图2的三脚架壳体的环绕区域2a的局部放大图，示出了三脚架壳体的滚珠轨道的轮廓；以及
27.图2b是滚子组件的局部横截面图，该滚子组件设置在大致平行于滚子组件的中心轴线的星形轮上。
具体实施方式
28.现在参考参照具体实施方式描述了本发明的附图，但不限制于这些具体实施方式，应当理解的是，所公开的实施方式仅仅是本发明的非限制性实施方式的以各种和替代形式来体现的图解。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能性细节不应被解释为限制性，而是仅作为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
29.参照图1，三脚架接头10能够在具有相对于彼此可能的轴向位置变化或角度位置变化的两个能旋转的轴构件之间传递扭矩。三脚架接头10配置为通过星形轮构件14将扭矩从第一轴构件12传递到第二轴构件(未示出)上，该星形轮构件通过各种的旋转速度、接头角度或伸缩位置可操作地被连接至第二轴构件，如三脚架接头技术领域的普通技术人员所熟知和理解的那样。
30.三脚架接头10包括三脚架壳体20，该三脚架壳体从第一轴构件12沿纵向轴线(示为纵向中心轴线22)延伸。三脚架壳体20和第一轴构件12的组合能够绕纵向中心轴线22以彼此固定、联动的关系旋转。可旋转地设置在星形轮构件14上的(也被称为滚珠组、滚珠构件或滚珠组件的)滚子组件16的行进方向基本上平行于纵向中心轴线22。
31.三脚架壳体20包括壳体本体30。壳体本体30具有外表面32和由内表面34界定的内孔18，其均沿纵向中心轴线22在第一壳体端36和第二壳体端38之间延伸。第一轴构件12靠近第二壳体端38固定地连接到壳体本体30，并且可以与壳体本体30形成为一整体材料块(piece of material，材料件)，或者可以形成为分开的材料块，该分开的材料块随后被固定到壳体本体30，例如通过焊接接头(作为示例但不限于此)。
32.参照图1至图2b，壳体本体30的内表面34限定了至少一个、优选地多个间隔件(示为三个间隔件)50和多个滚子轨道(也称为滚珠轨道、润滑滚珠孔或引导通道)52。每个间隔件50从内表面34的最外侧区域朝纵向中心轴线22径向延伸至径向面向内的自由端、也称为峰部24。间隔件50从第一壳体端36朝第二壳体端38轴向延伸。间隔件50可以被形成为具有靠近第一壳体端36设置的倒角60。倒角60从壳体本体30的内表面34延伸至间隔件50的峰部24，其中，倒角60与内表面34和间隔件50的峰部24呈倾斜关系延伸。
33.每个引导通道52沿轴向沿着轴线22并基本上平行于(基本上是指不是真正地平行，其可能偏离真正的平行达到5度)或真正地平行于轴线22延伸。每个引导通道52从相应的一对峰部24朝壳体本体30的外表面32在周向间隔开的间隔件50之间径向向内延伸。该三脚架接头10包括三个引导通道52，该三个引导通道绕轴线22由中间间隔件50在周向上彼此间隔开，使得每个引导通道52被部分地界定并被设置在一对间隔件50之间。每个引导通道52被配置为接收星形轮构件14的耳轴26的一部分，在该星形轮构件上设置有相应的滚珠组
件16，其中，星形轮构件14被接收为，能沿纵向中心轴线22在三脚架壳体20的壳体本体30的内孔18内部平移。
34.壳体的每个引导通道52包括第一壁70、第二壁72和第三壁74。第一壁70和第二壁72从轴线22朝第三壁74径向延伸。
35.第一壁70与第二壁72相对置设置，使得第一壁70和第二壁72彼此面对，基本上是相互平行的关系(基本上是指由于第一壁70和第二壁72的任何屈曲，它们不能真正地彼此平行)。第三壁74在第一壁70和第二壁72之间延伸。第三壁74设置为比第一壁70和第二壁72更远离轴线22，以建立内表面34的径向最外侧表面。如图2a所示，当沿横向于纵向中心轴线22的平面在横截面上观察时，第一壁70和第二壁72至少在与第三壁74的过渡区域中为大致弧形或大致凹形的外形。
36.第一壁70限定第一功能区域80。第一功能区域80在间隔件50和第三壁74之间延伸。第一功能区域80设置在第一壁70和间隔件50的至少一部分上，该至少一部分邻近引导通道52设置。
37.第一功能区域80配置为与星形轮构件14的一部分(图2b)接触，例如滚子组件的外滚子构件(也称为外滚珠构件81)，滚子组件也被称为设置在星形轮构件14上的滚珠组件83。滚珠组件83具有内滚子构件、也称为内滚珠构件85，其直接设置在星形轮构件14的耳轴26上，诸如针滚(needle rollers，滚针)87那样的滚子设置在外滚珠构件81和内滚珠构件85之间，以有利于外滚珠构件81和内滚珠构件85相对于彼此的低摩擦相对旋转。
38.第二壁72限定第二功能区域90。第二功能区域90面朝第一功能区域80。第二功能区域90在另一间隔件50和第三壁74之间延伸。第二功能区域90设置在第二壁72和间隔件50的至少一部分上，该至少一部分邻近引导通道52设置。
39.第二功能区域90配置为以与滚珠组件83与第一功能区域80接触类似的方式与星形轮构件14的一部分(图2b)接触，例如接触设置在星形轮构件14上的滚珠组件83的外滚珠构件81。
40.作为示例但不限于此地，第三壁74可以由第一壁部分100、第二壁部分102和第三壁部分104限定。第一壁部分100在第一壁70的一端和第二壁部分102之间延伸。第二壁部分102在第一壁部分100和第三壁部分104之间延伸。第二壁部分102配置为朝纵向中心轴线22径向向内延伸的凸形隆起或突起106。第三壁部分104在第二壁部分102和第二壁72的一端之间延伸。
41.第三壁74的至少一部分限定了第三功能区域110。第三功能区域110至少部分地由第二壁部分102限定。在至少一个实施方式中，第三功能区域110可以由第一壁部分100、第二壁部分102和第三壁部分104中的至少一个或多个限定。
42.第三功能区域110配置为与星形轮构件14的一部分接触，例如接触设置在星形轮构件14上的滚珠组件83的外滚珠构件81。
43.如图2a中最佳示出的那样，第一外过渡区域112在第一壁70和第三壁74之间延伸并使第一壁70和第三壁74彼此过渡，第二外过渡区域114在第二壁72和第三壁74之间延伸并使第二壁72和第三壁74彼此过渡。第一内过渡区域116在第一壁70和第一间隔件50a之间延伸并使第一壁70和第一间隔件50a彼此过渡，第二内过渡区域118在第二壁72和第二间隔件50b之间延伸并使第二壁72和第二间隔件50b彼此过渡。第一外过渡区域112、第二外过渡
区域114、第一内过渡区域116和/或第二内过渡区域118中的至少一个由具有通过二阶二次函数(a quadratic function of a second order)所限定的轮廓外形的表面来提供，与具有直形的、一阶线性的轮廓外形的已知过渡区域相反。在此，限定二阶轮廓外形以提供椭圆形轮廓。椭圆形轮廓使滚珠组件83在引导通道52内部的倾翻最小化，这阻止了滚珠组件83可能出现的锁死状态，并且优化了滚珠组件83在引导通道52内部的恢复力矩，以促使滚珠组件83在引导通道52内部保持并返回到其预期的低摩擦运行定向。
44.如图2a所示，第一外过渡区域112和第二外过渡区域114每个都具有外椭圆形轮廓，第一内过渡区域116和第二内过渡区域118每个都具有内椭圆形轮廓。如图所示，第一外过渡区域112和第二外过渡区域114的外椭圆形轮廓可以相同，第一内过渡区域116和第二内过渡区域118的内椭圆形轮廓可以相同。此外，外椭圆形轮廓和内椭圆形轮廓可以相同；然而，为获得优化的低滚动摩擦和恢复力矩性能，它们彼此不同，如下文进一步讨论的那样。
45.第一外过渡区域112和第二外过渡区域114的外椭圆形轮廓每个都具有外主直径omd，第一内过渡区域116和第二内过渡区域118的内椭圆形轮廓每个都具有内主直径imd，其中，外主直径omd彼此相同，内主直径imd彼此相同。但是，外主直径odm与内主直径imd不同。特别地，为了使滚珠组件16的低滚动摩擦和恢复力矩最大化，外主直径odm大于内主直径imd。因此，外椭圆形轮廓大于内椭圆形轮廓(图2a)。
46.每个第一外过渡区域112和第二外过渡区域114的外主直径omd以及每个第一内过渡区域116和第二内过渡区域118的内主直径imd大致横向于第一壁70和第二壁72延伸。因此，外主直径omd和内主直径imd通常彼此平行。
47.如图2b所示，每个滚子组件83包括内滚子构件85和外滚子构件81。内滚子构件85设置在星形轮构件14的大致球形的耳轴支承构件26上，外滚子构件81设置为与第一壁70、第二壁72和第三壁74接合。外滚子构件81具有配置为与第一外过渡区域112和第二外过渡区域114接合的凸外表面124和配置为与第一内过渡区域116和第二内过渡区域118接合的凸内表面126。凸外表面124和凸内表面126可以每个具有恒定半径r，其中，半径r可以彼此相同或彼此不同，以最适于与过渡区域112、114、116、118的相应椭圆形接触表面的优化的相互作用。
48.根据另一个方面，提供了一种制造三脚架壳体20的方法。该方法包括提供在第一壳体端36和第二壳体端38之间沿纵向中心轴线22延伸的壳体本体30。进一步，形成相对于纵向中心轴线22从第一壳体端36朝第二壳体端38轴向延伸的多个引导通道52，多个引导通道52绕纵向轴线22由间隔件50在周向上彼此间隔开。更进一步，形成引导通道52中的每个，其具有第一壁70、第二壁72和在第一壁70与第二壁72之间延伸的第三壁74，第一外过渡区域112在第一壁70和第三壁74之间延伸；第二外过渡区域114在第二壁72和第三壁74之间延伸，第一内过渡区域116在第一壁70和第一间隔件50a之间延伸；第二内过渡区域118在第二壁72和第二间隔件50b之间延伸，以及形成具有椭圆形轮廓的第一外过渡区域112、第二外过渡区域114、第一内过渡区域116和/或第二内过渡区域中的至少一个。
49.根据另一个方面，该方法还可以包括形成具有椭圆形轮廓的第一外过渡区域112和第二外过渡区域114。
50.根据另一个方面，该方法还可以包括形成具有椭圆形轮廓的第一内过渡区域116
和第二内过渡区域118。
51.根据另一个方面，该方法还可以包括形成具有椭圆形轮廓的第一外过渡区域112、第二外过渡区域114、第一内过渡区域116和第二内过渡区域118中的每个。
52.根据另一个方面，该方法还可以包括：形成具有外椭圆形轮廓的第一外过渡区域112和第二外过渡区域114，该外椭圆形轮廓具有外主直径omd；以及形成具有内主直径imd的第一内过渡区域116和第二内过渡区域118，外主直径omd与内主直径imd不同。
53.根据另一个方面，该方法还可以包括形成大于内主直径imd的外主直径omd。
54.在本说明书中，术语“附接”、“附件”、“连接”、“经联接”、“进行联接”、“安装”或“进行安装”应解释为表示结构部件或元件以某种方式直接或间接地通过至少一个中间结构元件与另一个元件连接或接触，或者与另一个结构元件整体形成。
55.尽管仅结合有限数量的实施方式在细节上描述了本发明，但是应该容易理解，本发明不限于这些公开的实施方式。相反，本发明可以被修改为包括迄今为止未描述但与本发明的构思和范围相称的任何数量的变型、改变、替换或等效布置。另外，尽管已经描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，本发明的方面可以仅包括所描述的实施方式中的一些。因此，本发明不应被视为受到上述描述的限制。