等速萬向節的洩放結構的製作方法
2023-05-23 08:13:01
專利名稱：等速萬向節的洩放結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種改進的可洩放的等速萬向節，更具體地涉及一種等速萬向節的洩放結構。
背景技術：
大部分等速萬向節是密封的，以便將潤滑脂保持在萬向節內，同時將汙染物和異物如灰塵和水等拒於萬向節之外。為了實現這種保護，通常在外座圈的開口端處採用由橡膠、熱塑性塑料或氨基甲酸乙酯製成的密封護套將等速萬向節密封起來。外座圈的另一端有時用在本領域中稱為「潤滑脂蓋」的圓頂件來密封。對等速萬向節的這種密封和保護是必要的，這是因為一旦外接頭的內腔得到部分地填充且因此被潤滑，它通常就在整個使用壽命期間得到了潤滑。
對等速萬向節進行洩放以降低在工作期間因萬向節內的氣體膨脹及收縮而導致的氣壓波動通常是必要的。這對於例如三球銷式、滑叉VL式和整體式等速萬向節來說尤其如此。
如本領域的技術人員所認識到的那樣，三球銷萬向節的特徵為設於內十字軸接頭周圍的鐘形外座圈(外殼)，該十字軸在形成於外座圈中的通道內運動。內接頭的十字軸形截面可描述為從其中延伸出來的等距分布的三個臂，這些臂在外接頭的軌道中運動。各個臂上均具有部分球面滾子的特徵。
滑叉式三球銷萬向節是目前在前輪驅動車輛中最廣泛使用的內側(變速器側)萬向節，特別是用在後輪驅動、全輪驅動以及四輪驅動車輛中的傳動軸上。三球銷萬向節的一個共同特點是它們的插入(plunging)或端部運動特徵。滑叉式三球銷萬向節可在不使用花鍵的情況下允許互連的軸在操作中改變長度，這樣就產生了相當大的反作用力，從而成為振動及噪音的來源。
由於部分球面滾子本身可通過滾針軸承而支撐在臂上，因此滑叉式三球銷萬向節可在萬向節本身內在極小的摩擦阻力下調節端部運動。在標準的球形滾子型等速萬向節中，萬向節的中間部件(如球籠式等速萬向節的球籠)被約束成總是處於將驅動軸和從動軸之間的角度等分的平面中。由於三球銷型萬向節沒有這樣的中間部件，因此中間平面總是與驅動軸的軸線垂直。
滑叉VL式或「橫槽式」等速萬向節由外座圈和內座圈組成，外座圈和內座圈通過位於周向隔開的直線型或螺旋型溝槽內的滾珠而可驅動地相連，這些溝槽相對於旋轉軸線交替地傾斜。通過交叉的溝槽關係將滾珠定位於等速平面內，並通過位於兩個座圈之間的保持架來將滾珠固定在該平面內。由於保持架未定位成和任一座圈相接合，因此萬向節可作軸向運動。
在需要高速變速器的地方可使用高速固定萬向節。高速固定萬向節允許一定角度(無插入)的鉸接運動，但可容納比甲唐節或其它非等速萬向節如橡膠聯軸節等大得多的角度。大致有三種類型的高速固定萬向節(1)螺栓連接到法蘭上的盤型；(2)在多件式傳動軸中連在管子上作為中央萬向節的整體型；以及(3)與車軸或T形殼直接交界而代替了法蘭和螺栓的插塞式整體型。
高速固定萬向節通常包括(1)通常為中空構造的具有旋轉軸線的外萬向節構件，在其內部，多個圍繞該軸線周向間隔開分布的弧形軌道在該軸線的子午面內延伸，並在軌道之間形成了與外萬向節部分成一體的平臺(land)，其中這些平臺具有徑向朝內的表面；(2)位於外萬向節構件內且具有旋轉軸線的內萬向節構件，該內萬向節構件在其外部具有多個軌道，這些軌道的中心線位於內萬向節構件的旋轉軸線的子午面內，並且面向外萬向節構件的軌道且成對地相面對，其中在內萬向節構件的軌道之間形成了平臺，其具有徑向朝外的表面；(3)多個滾珠，在外、內萬向節構件中的各對相對的軌道內各分布有一個滾珠，以便在構件之間傳遞扭矩；以及(4)環形構造的保持架，該保持架設於萬向節的構件之間，並具有開口以容納和包含相應的滾珠，以便使它們的中心線處於同一平面，其中保持架具有外表面和內表面，各表面可分別與外萬向節構件和內萬向節組件的平臺表面協同操作，從而將保持架和內萬向節構件在軸向上定位。
在這種類型的萬向節中，內、外萬向節構件中的軌道和/或保持架的內、外表面構造成使得當萬向節是鉸接的時，包含有滾珠中心的公共平面將萬向節構件的旋轉軸線之間的角度基本上等分。如上所述，高速固定萬向節具有多種類型，它們在萬向節構件內的軌道和/或保持架的內、外表面的排列和構造方面各不相同，由此來如上所述地引導公共等分平面，從而為萬向節提供等速比工作特性。然而在各種設計中，要通過在外部保持架表面和面向保持架表面的平臺表面之間的協同操作來將保持架軸向地定位於萬向節內。
保持架的外表面及外萬向節構件的協同工作的平臺表面通常是球形的。當扭矩通過萬向節傳遞時，作用於萬向節內的作用力將保持架推向萬向節的一端(例如通過滾珠的排出力)，推向哪一端將取決於當萬向節處於非鉸接位置時內、外萬向節構件內的軌道相對於公共平面的偏移的相應方向。為了降低由於這些滾珠排出力而作用於保持架內的正常作用力，可增大被外萬向節構件的平臺所包圍的球面積，以加強保持架的支撐。
在盤型等速固定萬向節中，外萬向節構件在兩端處敞開，保持架在鉸接式加載情況下從與滾珠排出力將保持架所推向的端部相反的一端來裝配。通常可通過在外萬向節構件內的一個或一對平臺中結合保持架的裝配槽口，或通過充分地增大外萬向節部分的孔徑以允許滾珠保持架放入到外萬向節部分內，從而實現將保持架裝配到外萬向節構件中。
在也稱為「整體式高速固定萬向節」的整體式等速固定萬向節中，外萬向節部件是具有封閉端的圓頂件或鐘形件。因此，必須從外萬向節構件的敞開端來裝配保持架。為了將保持架組件裝到外萬向節部件內，必須將外萬向節部件的孔徑充分地增大以允許進行裝配，和/或必須在至少一對相對的外萬向節構件平臺中結合裝配槽口以允許放入保持架。
通常來說，等速萬向節通過一般在潤滑脂蓋的中心開小孔來進行洩放，或者在整體式高速固定萬向節的情況下，通過在洩放板處開孔來進行洩放。這就允許空氣在需要時進出萬向節，以防止在萬向節的工作期間產生壓力積累。然而，當等速萬向節處於靜止狀態且不旋轉時，潤滑脂可能會在洩放孔內沉澱下來，堵塞洩放孔並妨礙萬向節的功能。其中，這種情況可能會導致壓力積累，還可能因防塵罩的破裂而導致萬向節產生故障。在這種靜止狀態下，潤滑脂還可能從洩放孔流到萬向節外，因此導致萬向節中的潤滑脂流失。潤滑劑的這種流失可能會導致需要更頻繁地添加潤滑劑和進行維護保養，最終可能導致要更換萬向節。此外，在野外、被水浸沒或其它惡劣氣候的行車條件下，水和其它汙染物可能會通過洩放孔進入萬向節內，從而損害萬向節的工作。
授權給Hegler等人的美國專利No.4319467公開了一種壓配到萬向節軸環孔內的密封的洩放組件。該組件包括洩放盤，其套裝於密封盤內，形成了通過多個孔和腔通到殼體外部的洩放裝置。然而，這種洩放孔仍可能在靜止或工作狀態下產生潤滑脂的聚積。
授權給Johnson並轉讓給本發明的受讓人GKN汽車公司的美國專利No.6010409公開了一種用於等速萬向節的洩放調節裝置，其包括具有形成了內腔的內表面的外殼。內表面包括環形部分，以及其中心設有較小洩放孔的圓頂形部分。洩放調節裝置還包括具有第一端和第二端的構件，其中第一端安裝於殼體的內表面上，而第二端緊鄰洩放孔設置。當等速萬向節處於靜止狀態或以低於預定閾值的速度旋轉的工作狀態時，構件的第一端重疊式地遮蓋了洩放孔，從而可防止潤滑脂滲透過該孔。而且，當等速萬向節處於以高於預定閾值的速度旋轉的工作狀態時，離心力使構件的第二端徑向地離開洩放孔，以容許空氣從此洩放出來。
授權給Miller並轉讓給本發明的受讓人GKN汽車公司的美國專利No.6220967公開了一種與具有洩放孔的萬向節一起使用的等速萬向節塞。該萬向節塞包括一個相當堅硬的細長本體，該本體具有第一端、第二端以及在它們之間延伸的洩放腔。在第一端的附近設有具有逸出孔的固定蓋。洩放塞裝在洩放孔內，並延伸到萬向節腔內的潤滑脂注滿線之上。在工作中，由於潤滑脂揮發和較高的內部工作溫度(「過壓」)而在萬向節內產生的壓力通過洩放塞的洩放腔釋放，並由逸出孔釋放到萬向節之外。由於逸出孔釋放空氣與萬向節內部壓力的任何增加成正比，因此穩定性得以維持。
發明內容
本發明提供了一種用於洩放等速萬向節而又不損失潤滑脂或其它萬向節內部滑潤劑的系統。本發明還提供了這樣一種用於洩放等速萬向節的系統，該系統可防止會妨礙萬向節工作的水、灰塵和其它汙染物進入到萬向節內。
具體地說，本發明提供了一種可洩放的等速萬向節系統，其包括具有與內部萬向節腔室相通的洩放孔的等速萬向節。洩放孔可直接設於萬向節中(例如設於潤滑脂蓋中)，或設於任何合適的部件如整體式設計中常用的洩放板中。該系統還包括可容納於洩放孔內的洩放閥。該洩放閥包括主體部分和柔性固定蓋，該主體部分具有第一端、第二端以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道，該柔性固定蓋設置在主體部分的第一端和至少一個逸出通道的附近。在操作中，固定蓋覆蓋了所述至少一個逸出通道，並在常閉位置處將萬向節密封成免受外部汙染物的影響。固定蓋可響應於萬向節腔室中所形成的內部壓力而打開，並暴露出所述至少一個通道，以允許空氣從腔室中逸出。
從以下對實施本發明的最佳方式的詳細說明中並結合附圖，可以更容易地清楚本發明。
圖1是顯示為整體式設計的根據本發明的可洩放等速萬向節系統的第一實施例的透視圖；圖2是圖1所示可洩放等速萬向節系統的側視圖；圖3是圖1-2所示可洩放等速萬向節系統的正視圖；圖4是圖1-3所示可洩放等速萬向節系統沿圖3中的線4-4的局部剖視圖；圖5是圖4所示洩放板的透視圖；圖6是圖4-5所示洩放板的平面圖；圖7是圖4-6所示洩放板沿圖6中的線7-7的剖視圖；圖8是圖4所示的洩放板和洩放閥的透視圖；圖9是圖8所示的洩放板和洩放閥的平面圖；圖10是圖9所示的洩放板和洩放閥沿圖9中的線10-10的剖視圖；圖11是本發明洩放閥的透視圖；圖12是本發明洩放閥的平面圖；圖13是本發明洩放閥沿圖12中的線13-13的剖視圖；圖14是顯示了結合在軸組件中的本發明可洩放等速萬向節系統的局部剖視圖；圖15是顯示了響應於內部過壓狀態而處於打開位置中的圖8所示洩放閥的示意圖；和圖16是顯示為VL滑叉式萬向節的根據本發明的可洩放等速萬向節系統的一個備選實施例的剖視圖。
各附圖中的標號含義如下10等速萬向節；12洩放板；14洩放孔；16洩放閥；18內座圈；20保持架；22滾珠；24外座圈；25萬向節腔室；26封閉端；28主體部分；30第一端；32第二端；34逸出通道；36固定蓋；38外表面；40環形通道；42接合面；44環形唇緣；46內壁；48頂面；49軸；50洩放孔；52潤滑脂蓋；54滑叉式萬向節；56內座圈；58保持架；60滾珠；62外座圈；64萬向節腔室。
具體實施例方式
現來參考圖1-4，圖中大體上顯示了整體式萬向節，尤其是固定式或球籠式等速萬向節10。等速萬向節10包括位於萬向節腔室或空腔25內的內座圈18、保持架20、滾珠22和外座圈24。如本領域的技術人員所認識到的那樣，等速萬向節10通常使用6個滾珠22。
如圖5-13更具體地顯示，在等速萬向節10內設有洩放板12(又稱通氣板)，其形成有適合於容納洩放閥16的洩放孔14。根據應用的情況，洩放板12可具有任意合適的尺寸或形狀。然而，在所示的優選實施例中，洩放板12包括適合於設置在等速萬向節10的封閉端26中的環形件。
洩放閥16包括主體部分28，該主體部分具有第一端30和第二端32，以及至少一個、優選多個在它們之間軸向延伸的逸出通道34。洩放閥16還包括柔性固定蓋36，其設置在主體部分28的第一端30和至少一個逸出通道34的附近。固定蓋36優選但並非必須地是具有一定表面積的傘狀，當洩放閥16位於洩放孔14中時，該表面積超出並覆蓋了洩放孔14的面積。
參考圖1 1-13，逸出通道34可具有任意合適的尺寸或形狀。然而，在所示的優選實施例中，通道34通常是軸向地設置在洩放閥16的主體部分28的外表面38中的大致細長的通道。主體部分28還包括環形通道40，其形成有環形接合面42及環形唇緣44，環形唇緣44的表面積(或直徑)顯著地大於洩放孔14的表面積，使得洩放閥16可壓配並保持在孔14內。具體地說，接合面42與孔14的內壁46相接觸，並通過環形唇緣44的頂面48固定住。洩放閥16由大致剛硬的材料如熱塑性彈性體或橡膠製造。優選用熱塑性彈性體製造。
在操作中，如圖10更具體地顯示，固定蓋36處於常閉位置，並用來覆蓋逸出通道34和密封萬向節10、特別是萬向節腔室25，使之免受會妨礙萬向節10工作的外部汙染物的影響。響應於萬向節腔室內由於潤滑脂的揮發性、高工作溫度等而產生的內部壓力，固定蓋36如圖15所示地打開(例如向外脹開)，將逸出通道34暴露於外部空氣中(通常在較低的氣壓條件下)，以便允許空氣經由逸出通道34從萬向節腔室25逸出到外部大氣中，從而減輕萬向節的過壓狀況。
以上所討論的可洩放等速萬向節的設計當然可以在希望或要求有適當的洩放時結合到任意合適的軸或軸組件中。例如，在圖14中顯示了一種典型的結合了本發明的軸組件49。洩放閥16還可以作為以上所討論的洩放板或排氣板的一部分而結合到其它合適的萬向節中，或直接結合到萬向節本身中。例如，如圖16所示，可將洩放閥16安裝到現有的或改進過的VL型滑叉式萬向節54的潤滑脂蓋52的洩放孔50內。同整體式設計類似，圖16所示的滑叉式萬向節54包括設於萬向節腔室64內的內座圈56、保持架58、滾珠60和外座圈62。將洩放閥16壓配到洩放孔50中並固定住，並且以與上述討論相同的方式操作。同樣，這種可洩放等速萬向節與結合有洩放閥16的任何適當萬向節一樣，可以設置在希望能提供洩放的軸或軸組件中。
雖然已經對發明的實施例作了說明和描述，但並不意味著這些實施例說明及描述了本發明的所有可能的形式。相反，本說明書所使用的用語是描述性的而非限制性的，應當理解，在不脫離本發明的精神和範圍的前提下可對本發明做各種變更。
權利要求
1.一種可洩放的等速萬向節系統，包括具有內腔(25)和洩放板(12)的等速萬向節(10)，所述洩放板(12)形成有與所述萬向節腔(25)相通的洩放孔(14)；和容納於所述洩放孔(14)內的洩放閥(16)，所述洩放閥(16)包括具有第一端(30)和第二端(32)以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道(34)的主體部分(28)；和設置在所述主體部分(28)的第一端(30)和所述至少一個逸出通道(34)的附近的柔性固定蓋(36)；其中，所述固定蓋(36)可在常閉位置中覆蓋住所述至少一個逸出通道(34)，並密封所述萬向節(10)以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔(25)內所產生的內部壓力而打開並暴露出所述至少一個逸出通道(34)，以便允許空氣從所述腔(25)中逸出。
2.根據權利要求1所述的可洩放的等速萬向節(10)，其特徵在於，所述固定蓋(36)具有比所述洩放孔(14)更大的表面積。
3.根據權利要求1所述的可洩放的等速萬向節(10)，其特徵在於，所述固定蓋(36)具有傘狀的形狀。
4.一種可洩放的等速萬向節系統，包括具有內腔(25)和洩放板(12)的等速萬向節(10)，所述洩放板(12)形成有與所述萬向節腔(25)相通的洩放孔(14)；和容納於所述洩放孔(14)內的洩放閥(16)，所述洩放閥(16)包括具有第一端(30)和第二端(32)以及多個在它們之間延伸的周向分布的通道(34)的主體部分(28)；和設置在所述主體部分(28)的第一端(30)和所述多個逸出通道(34)的附近的柔性的傘形固定蓋(36)；其中，所述固定蓋(36)可在常閉位置中覆蓋住所述多個逸出通道(34)，並密封所述萬向節(10)以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔(25)內所產生的內部壓力而向外脹開並暴露出所述逸出通道(34)，以便允許空氣從所述腔(25)中逸出。
5.一種可洩放的等速萬向節系統，包括等速萬向節(10)，其具有內腔(25)和形成有與所述萬向節腔相通的洩放孔的潤滑脂蓋；和容納於所述洩放孔內的洩放閥，所述洩放閥包括具有第一端和第二端以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述至少一個逸出通道的附近的柔性固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述至少一個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而打開並暴露出所述至少一個逸出通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
6.根據權利要求1所述的可洩放的等速萬向節，其特徵在於，所述固定蓋具有比所述洩放孔更大的表面積。
7.根據權利要求1所述的可洩放的等速萬向節，其特徵在於，所述固定蓋具有傘狀的形狀。
8.一種可洩放的等速萬向節系統，包括等速萬向節，其具有內腔和形成有與所述萬向節腔相通的洩放孔的潤滑脂蓋；和容納於所述洩放孔內的洩放閥，所述洩放閥包括具有第一端和第二端以及多個在它們之間延伸的周向分布的通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述多個逸出通道的附近的柔性的傘形固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述多個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而向外脹開並暴露出所述逸出通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
9.一種用於具有與萬向節腔相通的洩放孔的等速萬向節中的洩放閥，所述閥包括具有第一端和第二端以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述至少一個逸出通道的附近的柔性固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述至少一個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而打開並暴露出所述至少一個通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
10.一種用於具有與萬向節腔相通的洩放孔的等速萬向節的洩放閥，所述閥包括具有第一端和第二端以及多個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述多個逸出通道的附近的傘形柔性固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述多個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而向外脹開並暴露出所述多個逸出通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
11.一種等速萬向節和軸組件，包括軸；第一萬向節部分，其與所述軸相連以使所述第一萬向節部分可沿著所述軸的一部分運動；第二萬向節部分，其可與所述第一萬向節部分配合操作，以便在它們之間傳遞扭矩並形成萬向節腔；與所述萬向節腔相通的洩放孔；和容納於所述洩放孔內的洩放閥，所述洩放閥包括具有第一端和第二端以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述至少一個逸出通道的附近的柔性固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述至少一個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而打開並暴露出所述至少一個通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
12.一種等速萬向節和軸組件，包括軸；第一萬向節部分，其與所述軸相連以使所述第一萬向節部分可沿著所述軸的一部分運動；第二萬向節部分，其可與所述第一萬向節部分配合操作，以便在它們之間傳遞扭矩並形成萬向節腔；洩放板，其形成了與所述萬向節腔相通的洩放孔；和容納於所述洩放孔內的洩放閥，所述洩放閥包括具有第一端和第二端以及至少一個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；和設置在所述主體部分的第一端和所述至少一個逸出通道的附近的柔性固定蓋；其中，所述固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述至少一個逸出通道，並密封所述萬向節以使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於所述萬向節腔內所產生的內部壓力而打開並暴露出所述至少一個通道，以便允許空氣從所述腔中逸出。
全文摘要
一種用於具有與萬向節腔相通的洩放孔的等速萬向節中的洩放閥，包括具有第一端、第二端和多個在它們之間延伸的逸出通道的主體部分；以及相鄰於主體部分的第一端和所述多個逸出通道而設置的傘狀柔性固定蓋，其中，該固定蓋可在常閉位置中覆蓋住所述多個逸出通道，並密封萬向節使之免受外部汙染物的影響，並且可響應於萬向節腔內所產生的內部壓力而向外脹開並暴露所述多個逸出通道，以允許空氣從腔逸出。
文檔編號F16K24/00GK1690460SQ200510067020
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月20日 優先權日2004年4月21日
發明者王聖齡 申請人:Gkn動力傳動系統北美有限公司