一种双联等速万向节的分度机构及万向节的制作方法

1.本发明涉及万向节技术领域，尤其涉及一种双联等速万向节的分度机构及万向节。


背景技术：

2.万向节是实现转轴之间变角度传递动力的部件。双联等速万向节的等速条件是：输入万向节与输出万向节两轴间的夹角永远相等；两个万向节安装在双联叉上的十字轴在同一水平面，也就是输入轴叉和输出轴叉在同一平面。
3.现在大多数汽车上用的等速万向节都是球笼式的万向节，球笼式万向节工作效率很高，但是存在的主要问题是工作角度太小。由于电动汽车的轴距越来越长，要想实现小的转弯半径，需要增加转向角。有一些汽车上面也会用到十字万向节，单个的十字万向节它是不等数的，因为它的速度有周期性的变化，角度越大，它的周期性的变化越大。为了解决上面球笼式万向节工作角度小的问题，有研究人员研发出双联式的万向节，双联式万向节它的最大角度是75度，但是想要做到等速的话，它的机构效率是比较低的。


技术实现要素：

4.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种双联等速万向节的分度机构及万向节，其解决了现有技术中的万向节工作角度小或者效率低等技术问题。
5.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
6.本发明提供一种双联等速万向节的分度机构，包括相互啮合的第一球面齿轮和第二球面齿轮；第一球面齿轮和第二球面齿轮的半径相同、齿数相同；第一球面齿轮和第二球面齿轮的啮合面为球面；第一球面齿轮和第二球面齿轮上均设置多个环形齿，两个环形齿之间设置有环形槽；第一球面齿轮和第二球面齿轮通过环形齿和环形槽相互啮合。
7.进一步地，第一球面齿轮的非球面侧设置第一齿轮轴；第一球面齿轮的球面侧的中心处为齿谷或齿尖。
8.进一步地，第二球面齿轮的非球面侧设置第二齿轮轴；第二球面齿轮的球面侧的中心处为齿尖或齿谷。
9.进一步地，第一球面齿轮的第一齿轮轴与第二球面齿轮的第二齿轮轴的轴心线重合时，第一球面齿轮上的齿谷或齿尖与第二球面齿轮上的齿尖或齿谷啮合。
10.本发明还提供一种双联等速万向节，包括上述的分度机构，输入轴，输出轴，输入轴叉，输出轴叉，第一十字轴，第二十字轴，以及设置在输入轴叉和输出轴叉之间的双联叉；输入轴的一端与输入轴叉连接，输出轴的一端与输出轴叉连接；第一十字轴的两端与输入轴叉连接，第一十字轴的另外两端与双联叉的一端连接；第二十字轴的两端与输出轴叉连接，第二十字轴的另外两端与双联叉的另一端连接；分度机构设置在双联叉内部，分度机构的两端分别与输入轴叉和输出轴叉连接。
11.进一步地，输入轴叉与分度机构连接的一端设有第一定位桥，用于固定第一球面
齿轮。
12.进一步地，输出轴叉与分度机构连接的一端设有第二定位桥，用于固定第二球面齿轮。
13.进一步地，第一十字轴的轴心与第一球面齿轮的球心重合；第二十字轴的轴心与第二球面齿轮的球心重合。
14.进一步地，第一十字轴轴心到第二十字轴轴心之间的距离，等于第一球面齿轮与第二球面齿轮的半径之和。
15.本发明的有益效果是：本发明的一种双联等速万向节的分度机构，由于采用两个球面齿轮，两个球面齿轮的轴心线重合时，两个球面中心的齿尖和齿谷刚好可以啮合，并且，当两个球面齿轮沿着自己的球心任意方向转动时都可以啮合。本发明的分度机构体积小，结构紧凑，可以用在汽车前轴上。本发明由于采用两个球面齿轮，能够使输入轴和输出轴之间的交角可以轻易达到50
°
以上，并且能够提高万向节的工作效率。
附图说明
16.图1为本发明的双联等速万向节的分度机构的分解示意图；
17.图2为本发明的双联等速万向节的分度机构的啮合结构示意图；
18.图3为本发明的双联等速万向节的侧视结构示意图；
19.图4为本发明的双联等速万向节的分解结构示意图；
20.图5为本发明的双联等速万向节的立体结构示意图。
21.附图标记说明：
22.1、第一球面齿轮；11、第一环形齿；12、第一环形槽；13、第一齿轮轴；14、齿谷；2、第二球面齿轮；21、第二环形齿；22、第二环形槽；23、第二齿轮轴；24、齿尖；3、输入轴；4、输出轴；5、输入轴叉；51、第一定位桥；52、第一十字轴安装孔a；53、第一侧孔；6、输出轴叉；61、第二定位桥；62、第二十字轴安装孔a；63、第二侧孔；7、第一十字轴；8、第二十字轴；9、双联叉；91、第一十字轴安装孔b；92、第二十字轴安装孔b。
具体实施方式
23.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
24.实施例1：
25.参照图1和图2，本实施例提供一种双联等速万向节的分度机构。该分度机构包括相互啮合的第一球面齿轮1和第二球面齿轮2。其中，第一球面齿轮1和第二球面齿轮2的半径相同、齿数相同。第一球面齿轮1和第二球面齿轮2的啮合面为球面。第一球面齿轮1和第二球面齿轮2上均设置多个环形齿，两个环形齿之间设置有环形槽。第一球面齿轮1和第二球面齿轮2通过环形齿和环形槽相互啮合。本发明的第一球面齿轮1和第二球面齿轮2均是用普通渐开线齿轮的轮廓线，以一条半径为轴心旋转切割而成。
26.具体地，第一球面齿轮1的球面侧设置多层相互交替的第一环形槽12和第一环形齿11，第一球面齿轮1的非球面侧设置第一齿轮轴13；第一球面齿轮1的球面侧的中心处为齿谷14。第一球面齿轮1，用普通齿轮的齿廓，把从圆心到齿谷14中心的半径作为轴心旋转，
从而形成球形表面的齿轮，即第一环形槽12和第一环形齿11，再以这条半径为轴心做出第一齿轮轴13。当然，本发明的第一球面齿轮1的球面侧的中心处也可以为齿尖24。
27.具体地，第二球面齿轮2的球面侧设置多层相互交替的第二环形槽22和第二环形齿21，第二球面齿轮2的非球面侧设置第二齿轮轴23；第二球面齿轮2的球面侧的中心处为齿尖24，该齿尖24与第一球面齿轮1的齿谷14啮合。第二球面齿轮2，用第一球面齿轮1完全相同的齿廓，把从圆心到齿尖24中心的半径作为轴心旋转，从而生成球面的齿轮，即第二环形槽22和第二环形齿21，再以这条半径做出第二齿轮轴23。当然，本发明的第二球面齿轮2的球面侧的中心处也可以为齿谷14，该齿谷14可以与第一球面齿轮1的齿尖24啮合。
28.第一球面齿轮1和第二球面齿轮2的半径相等，齿数相等。第一球面齿轮1和第二球面齿轮2的啮合面弧度可根据整体传动角度的需要选择。
29.第一球面齿轮1的第一齿轮轴13与第二球面齿轮2的第二齿轮轴23的轴心线重合时，第一球面齿轮1上的齿谷14与第二球面齿轮2上的齿尖24啮合。并且，当第一球面齿轮1和第二球面齿轮2沿着各自的球心在任意方向转动时，第一球面齿轮1上的第一环形槽12和第二球面齿轮2上的第二环形齿21可以啮合，第一球面齿轮1上的第一环形齿11和第二球面齿轮2上的第二环形槽22也可以啮合。
30.实施例2：
31.参照图3
‑
图5，本实施例提供一种双联等速万向节。该万向节包括上述的分度机构，输入轴3，输出轴4，输入轴叉5，输出轴叉6，第一十字轴7，第二十字轴8，以及设置在输入轴叉5和输出轴叉6之间的双联叉9。输入轴3的一端与输入轴叉5连接，输出轴4的一端与输出轴叉6连接。第一十字轴7的两端与输入轴叉5连接，第一十字轴7的另外两端与双联叉9的一端连接。第二十字轴8的两端与输出轴叉6连接，第二十字轴8的另外两端与双联叉9的另一端连接。分度机构设置在双联叉9内部，分度机构的两端分别与输入轴叉5和输出轴叉6连接。
32.具体地，参照图4，第一十字轴7处于y轴方向的两端分别与输入轴叉5上的两个第一十字轴安装孔a52通过轴承连接，第一十字轴7处于x轴方向的两端穿过输入轴叉5上的第一侧孔53与双联叉9一端的两个第一十字轴安装孔b91通过轴承连接。第二十字轴8处于y轴方向的两端分别与输出轴叉6上的两个第二十字轴安装孔a62通过轴承连接，第二十字轴8处于x轴方向的两端穿过输出轴叉6上的第二侧孔63与双联叉9另一端的两个第二十字轴安装孔b92通过轴承连接。
33.参照图3，输入轴叉5与分度机构连接的一端设有第一定位桥51，用于固定第一球面齿轮1。第一定位桥51位于输入轴叉5的叉臂一端并连接两边的叉臂，第一定位桥51中间设有一个通孔，作为第一球面齿轮1的轴承容纳第一齿轮轴13，第一齿轮轴13通过轴承与第一定位桥51连接。
34.参照图3，输出轴叉6与分度机构连接的一端设有第二定位桥61，用于固定第二球面齿轮2。第二定位桥61位于输出轴叉6的叉臂一端并连接两边的叉臂，第二定位桥61中间设有一个通孔，作为第二球面齿轮2的轴承容纳第二齿轮轴23，第二齿轮轴23通过轴承与第二定位桥61连接。第一定位桥51和第二定位桥61必须保证第一球面齿轮1和第二球面齿轮2相互永久啮合。
35.万向节的分度机构必须满足以下条件：
36.参照图3，第一球面齿轮1的啮合球m的球心o1与第一十字轴7的轴心重合。第二球面齿轮2的啮合球n的球心o2与第二十字轴8的轴心重合。
37.第一十字轴7轴心到第二十字轴8轴心之间的距离，等于第一球面齿轮1与第二球面齿轮2的半径之和。
38.现有的万向节要么就是不等速或不完全等速的大角度的万向节结构，要么就是等速的小角度的万向节结构。本发明可以同时实现万向节的大角度和等速。图4、图5展示了分度机构在双联十字轴万向节上的运用。输入轴和输出轴之间的交角可以轻易达到50
°
以上，并且能够提高万向节的工作效率，可以用在汽车前轴上，对工程机械特别有利。
39.球笼式的等速万向节，还有一个问题就是不能承受轴向的力，而且在传动角过大时分力会造成传输扭矩的下降，也就是俗称的会“拧住”。本发明可以解决上述的两个问题。
40.本发明的工作原理为：
41.输入轴3作为驱动轴，用于驱动输入轴叉5以及与输入轴叉5连接的第一十字轴7转动，再带动与第一十字轴7连接的双联叉9转动，双联叉9再带动第二十字轴8转动，进而带动与第二十字轴8连接的输出轴叉6与输出轴4跟着转动。输入轴叉5和输出轴叉6之间设置有分度机构，当输入轴3与输出轴4的轴线重合时，分度机构的第一球面齿轮1上的齿谷14与第二球面齿轮2上的齿尖22啮合。当输入轴3与输出轴4之间的夹角发生变化时，分度机构的第一球面齿轮1上的第一环形槽12与第二球面齿轮2上的第二环形齿21啮合，第一球面齿轮1上的第一环形齿11与第二球面齿轮2上的第二环形槽22啮合。
42.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
45.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
46.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。