CN108019437A - 一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统 - Google Patents

Abstract

一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统，属于汽车传动技术应用领域。针对目前球笼式万向节存在的花键配合导致整体结构空间占用大和传动效率低等问题，提供了一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统。具体形式为将球笼式万向节外壳优化改进嵌套到轮边系统的轮轴内部，从而实现两个系统高度集成。球笼式万向节外壳采用中空式筒状设计，截面充分考虑内外配合，去除了花键连接，有更为紧密的配合效果；外壳过盈配合嵌套到轮轴的配合孔位内，螺纹限位环和开口销对球笼壳体进行限位，螺纹限位环固定在轮轴，限位环和轮轴上打通孔插入开口销；限位挡圈对球笼内部零件和球笼外壳进行限位。本发明实现了轮边的轮轴和球笼式万向节、半轴连接的高度集成，具有占用空间小、传动效率高、配合紧密、轻量化等有益效果。

Description

一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统

技术领域

本发明涉及汽车传动技术应用领域，尤其涉及一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统，能够使轮边及半轴传动系统高度紧凑，提高传动效率，节省底盘簧下空间占用。

背景技术

汽车传动中广泛使用半轴加万向节的传动方式。在现有的万向节中，最常使用的三种万向节分别是固定式等速万向节（BJ型万向节），六珠式伸缩万向节（DOJ型万向节）和三销式伸缩万向节（TJ型万向节）。其中，固定式等速万向节的半轴摆动角度范围为0°~36°，不具备伸缩性，传力方式为六珠式，需要用五轴机床进行加工；六珠式伸缩万向节半轴摆动范围为0°~30°，具有伸缩性，传力方式也为六珠式，三轴铣床即可加工，加工难度低；三销式伸缩万向节半轴摆动范围为0°~23°，具备伸缩性，通过三销球传力，需要五轴铣床才能加工出复杂外形。

现有的“CN 104154136 A一种新型球笼式万向节”、“CN 105452694 A 用于车辆的滑动球笼式等速万向节”、“CN 106015373 A 直接小齿轮安装式万向节”、“CN 106555824 A一种球笼万向节、万向节传动装置及汽车”等专利，均提到了对球笼式万向节的改进方案，但这些专利对已较成熟的传统球笼式万向节的改进，仅局限于对球笼内部结构的改进以及球笼和半轴连接形式的改进，都没有考虑球笼式万向节和轮边的轮轴系统的连接方案的创新，未考虑轮边和半轴系统的整体集成和优化，也未考虑如何节省空间、减小簧下质量、减少簧下运动干涉等方面。

现有的球笼式万向节与轮边的轮轴系统的连接方式中广泛使用花键连接，损失了一部分传动效率的同时，还具有体积大、重量大等缺点。如何省去花键配合成为一个有效的传动改进方向。因此，将球笼式万向节和轮边的轮轴高度集成，具有节省空间、减少干涉、简化轮边设计、增加传动效率等优点，应用前景广阔，对车辆的轻量化和操控性等多方面性能的提升具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对目前球笼式万向节存在的花键配合导致整体结构空间占用大和传动效率低等问题，提供了一种集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统。整个系统结构紧凑、精密，轮边和球笼式万向节、半轴的连接高度集成，可减轻汽车簧下质量，实现配合紧凑、轻量化、减小转动惯量、增加传动效率等效果。本发明包括整体集成方案设计和系统内各零部件设计，还包括零部件之间的配合和限位方式。

本发明实现上述目的和解决其技术问题所采用的技术方案是。

本发明整体构成包括轮边的轮轴系统部分和球笼式万向节系统和半轴；拆分后包括轮辋螺栓、轮轴、螺纹限位环、开口销、球笼式万向节外壳、限位挡圈、保持架、滚珠、行星架、轴用卡簧、半轴等零件。

所述的球笼式万向节，球笼式万向节外壳采用中空式筒状设计；所述的球笼式万向节外壳通过盈配合嵌套到轮轴提前加工好的孔内，所述的螺纹限位环和开口销对球笼式万向节外壳进行限位，所述的螺纹限位环拧在轮轴上，所述的轮轴相应区域加工有螺纹；所述的螺纹限位环和轮轴上打通孔插入开口销；所述的半轴、卡簧、行星架、滚珠、保持架的球笼内部安装与DOJ型万向节类似，所述的球笼内部安装完成后插入已经安装在轮轴的球笼式万向节外壳的可伸缩滚道内，再加入限位挡圈进行限位。

所述的轮边的轮轴系统，轮轴为单个零件，增加了整体的结构强度，在与球笼式万向节外壳嵌套的部位进行表面处理以减少磨损，嵌套部位的底部封闭来限制球笼式万向节外壳产生滑移。其中，球笼式万向节外壳钢制，加工工艺可采用线切割，并对其内表面进行热处理来增加硬度，所述的壳体在一侧加工出限位槽用来装限位挡圈。所述的螺纹限位环内侧有螺纹，与同样具有螺纹的轮轴配合，所述的开口销穿过轮轴和螺纹限位环。所述的螺纹限位环的作用包括利用其外径对安装在轮轴外径上的轴承进行位置限位；并且为球笼防尘套固定卡箍留出的凹槽部位可直接紧固在该部。所述的开口销对螺纹限位环做进一步防松处理。

所述的球笼式万向节内部零件和半轴，其中，保持架、滚珠、行星架通过机加工完成，相互配合安装，然后在行星架内侧插入半轴后用轴用卡簧进行限位，将其放入球笼式万向节外壳的内部，加上限位挡圈完成装配，后续加装防尘套紧固在螺纹限位环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是。

（1）高集成化。通过嵌套形式实现了球笼式万向节和轮轴的高度集成，结构设计合理紧凑，避免了传统万向节与轮轴连接的空间位置和悬架设计的干涉，缩小了配合整体在轮边占据的空间，并且能够避免不平路面和路面障碍导致的万向节磕碰，提高了可靠性。

（2）高传动效率。去除了传统球笼式万向节和轮边的轮轴系统之间花键配合连接方式，采用嵌套式设计，减少了传动效率的损失；与传统形式对比，同等轮距下半轴长度增大，半轴角度在正视平面减小，能带来更小的半轴传动效率损失和更优的悬架几何上角度增益。

（3）轻量化。各零部件尺寸较传统轮边轮轴系统和球笼式万向节具有更小的体积，采用合适的材料使用能极大的减轻簧下质量，带来更小的转动惯量和更优秀的操控体验。

（4）限位设计巧妙。球笼万向节的球笼式万向节外壳和轮边系统轮轴同时加工出限位槽安装限位挡圈的设计，在对球笼嵌套紧固的同时还能防止球笼从滚道滑出；内部有螺纹外部有凹槽的限位环的设计，在保证轴承能装入轮边系统轮轴上并对轴承可靠限位，同时还方便拆装维修和固定球笼防尘套。

（5）应用前景广阔。不仅可用于乘用车、商用车、赛车等汽车领域，还可用于特种机械、星球探测车、玩具车等领域。

附图说明

图1是球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统整体结构示意图。

图2是包含零件示意图。

图3是轮轴系统零件示意图。

图4是球笼式万向节、半轴系统零件示意图。

图5是球笼式万向节内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统的整体构成方案如图1，包括轮边的轮轴系统部分和球笼式万向节系统和半轴；拆分后包含的所有零件如图2，包括轮辋螺栓1、轮轴2、螺纹限位环3、开口销4、球笼式万向节外壳5、限位挡圈6、保持架7、滚珠8、行星架9、轴用卡簧10、半轴11。

所述的球笼式万向节的球笼式万向节外壳5采用中空式筒状设计；所述的球笼式万向节外壳5通过过盈配合嵌套到轮轴2提前加工好的孔内，所述的螺纹限位环3和开口销4对球笼式万向节外壳5进行限位，所述的螺纹限位环3拧在轮轴2上，所述的轮轴2相应区域加工有螺纹；所述的螺纹限位环3和轮轴2上打通孔插入开口销4；所述的半轴11、卡簧10、行星架9、滚珠8、保持架7的球笼内部安装与DOJ型万向节类似，所述的球笼内部安装完成后插入已经安装在轮轴2的球笼式万向节外壳5的可伸缩滚道内，再加入限位挡圈6进行限位。

具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式的轮边的轮轴系统，其中所述的轮轴2为单个零件，增加了整体的结构强度，在与所述的球笼式万向节外壳5嵌套的部位进行表面处理以减少磨损，嵌套部位的底部封闭来限制球笼式万向节外壳5产生滑移。其中球笼式万向节外壳3钢制加工工艺可采用线切割，并对其内表面进行热处理来增加硬度，所述的壳体3在一侧加工出限位槽用来装限位挡圈6。所述的螺纹限位环3内侧加工有螺纹，与同样加工有螺纹的轮轴2配合，所述的开口销4穿过轮轴2和螺纹限位环3。所述的螺纹限位环3的作用包括利用其外径对安装在轮轴2外径上的轴承（图中未给出，安装在轮轴2外径中间位置）进行位置限位；并且为球笼防尘套固定卡箍留出的凹槽部位可直接紧固在该部。所述的开口销4对螺纹限位环3做进一步防松处理。

具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式的球笼式万向节内部零件和半轴部分如图4所示，其中保持架7、滚珠8、行星架9通过机加工完成，相互配合安装，然后在行星架7内侧插入半轴11后用轴用卡簧10进行限位，把其放入球笼式万向节外壳5的内部，加上限位挡圈6完成装配，后续加装防尘套紧固在螺纹限位环3上。

具体实施方式四：结合图5说明本实施方式，本实施方式的球笼内部细节中如图5所示，球笼式万向节外壳5经过改进，更适合集成到轮轴上的装配和限位，内部采用表面硬化处理，降低内部零件对其磨损，行星架9、保持架7、钢球8相互配合，在滚道内工作可靠。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明的，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其他变化，以及应用到本发明未提及的领域中，当然，这些依据本发明精神所做的变化都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种集成化球笼式万向节和轮边半轴嵌套系统，包括固定轮辋的轮辋螺栓1、一体式轮轴2、可以同时限位球笼壳体和轮轴上轴承的螺纹限位环3、防松作用的开口销4、中空式筒状的球笼式万向节外壳5、限位挡圈6、保持架7、滚珠8、行星架9、轴用卡簧10、半轴11；所述的集成化球笼式万向节和轮边轮轴嵌套系统具体形式为：将球笼式万向节外壳进行结构优化，去除花键结构，并将外壳通过结构设计嵌套到配合设计的轮轴内的嵌套结构，再通过螺纹限位环和销进行限位保证，使整个系统紧凑、轻量化。

2.根据权利要求1所述的球笼嵌套结构，其特征在于：万向节球笼外壳5进行结构和外型的重新设计，采用了中空式筒状结构，以便更好的嵌套进轮轴2上，球笼外壳的壁厚可以设计的较为轻薄，用轮轴2上的配合壁厚来弥补球笼外壳的强度不足，同时实现轻量化。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的球笼嵌套结构，其特征在于：球笼式万向节的球笼外壳，在与轮轴过盈配合的基础上，在两个零件配合处同时在两个零件上设有环形凹槽来安装限位挡圈，起到防止球笼外壳脱出作用；与此同时，该限位环形凹槽配合限位挡圈能保证限制球笼从滚道中滑出。

4.根据权利要求3所述的球笼外壳5和轮轴2，其特征在于：其球笼外壳5和轮轴相应配合处的剖面形状为类六边形，配合强度高，减少壳体之间的磨损破坏，替代了传统的花键连接、过盈配合，不会带来传动效率的损失。

5.根据权利要求1所述的螺纹限位环3和开口销4与轮轴2的配合结构，其特征在于：螺纹限位环3对安装在轮轴2上的轴承做单侧限位，开口销4用来进一步限位螺纹限位环3；该设计方便轮轴上轴承的拆装，结构简单、工作可靠。

6.根据权利要求1和权利要求5所述的螺纹限位环3，其特征在于：既可作为轴肩用来对轮轴2上安装的轴承进行单侧限位，又可在其中间的环形凹槽加装球笼防尘套，并用卡箍开在凹槽位置紧固防松，并且在限位环上设有两个平面用来放入扳手或者手动拧紧和拆卸限位环。