CN107605980A - 一字轴式传动轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一字轴式传动轴，其属于机械行业传动***的零部件。本发明将现有技术的十字轴改为一字轴，凸缘叉配合改为球头/球窝配合，从而综合了现有技术十字轴式、球笼式、球叉式三种传动轴的结构优点，通过球窝包裹球头，提高了产品的整体结构强度和密封性能，润滑充分，定位精确可靠，动平衡性能好，提高了现有产品的质量，且制造工艺简单，免除了日常润滑维护，降低了维修使用成本，可以满足机械产品对传动***零部件的高可靠性要求。
Description
技术领域
本发明属于机械行业传动***的传动轴。
背景技术
现有技术的传动轴主要有十字轴式、球笼式、球叉式三种结构，其中十字轴式结构相对简单，成本低，应用最为普遍，但尚存在以下不足：1、整体结构强度及质量、性能不够高；2、润滑困难，日常维护麻烦；3、密封性较差，十字轴铰接部位易于磨损，且磨损后的动平衡性能变差，振动加大，影响了使用寿命；而球叉式和球笼式尽管密封性能好，但结构太复杂，制造困难，成本较高。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种一字轴式传动轴，将现有技术的十字轴改为一字轴，凸缘叉配合改为球头/球窝配合，从而综合了现有技术十字轴式、球笼式、球叉式三种传动轴的结构优点，通过球窝包裹球头，提高了产品的整体结构强度和密封性能，润滑充分，定位精确可靠，动平衡性能好，提高了现有产品的质量，且制造工艺简单，免除了日常润滑维护，降低了维修使用成本，可以满足机械产品对传动***零部件的高可靠性要求。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种一字轴式传动轴，包括球窝、球头，其特征在于：还包括一字轴，球头或球窝上还设置有传动孔，球头外球面被定位限制在球窝内腔设置的定位内球面内形成配合副；对应地，一字轴穿过球头或球窝的传动孔后铰接在球窝或球头上，并通过一字轴与传动孔的配合实现球窝与球头之间的动力/转速传递；球头的球头柄可绕球窝定位内球面的球心摆动，从而可使球头柄的轴线与球窝的轴线形成一定夹角，可在球头柄轴线与球窝轴线产生一定夹角的状态下实现二者之间的动力/转速传递。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、结构强度高，结构简单、紧凑，简化了工艺； 2、动平衡性能好，由于定位内球面的定心作用，降低了因铰接部位的磨损对传动轴动平衡性能的影响，提高了产品寿命；4、密封性能好，润滑充分，黄油填充量大，一次填充黄油后可在很长时间内免除润滑维护，方便了用户的使用。
附图说明：
图1是本发明实施例1和实施例2的主视图，其中，Ⅰ的球窝为整体式结构，Ⅱ的球窝为分体式结构。
图2是图1的A-A、B-B、C-C、D-D剖视图。
图3是本发明实施例1的装配过程示意图，球窝为整体式结构。
图4是本发明实施例2的装配过程示意图，球窝为分体式结构。
图5是本发明实施例3的主视图，其中，Ⅲ的球窝为整体式结构，Ⅳ的球窝为分体式结构。
图6是本发明实施例4的主视图，其中，Ⅴ的球窝为整体式结构，Ⅵ的球窝为分体式结构。
图7是本发明实施例5的主视图。
图8是图7的E-E、F-F、M-M、N-N剖视图。
图9是本发明传动轴球头柄轴线与球窝轴线在某一夹角状态的传动示意图，其中K的传动孔设置在球头上，Y的传动孔设置在球窝上。
图中，Q、球头；Q-1、传动孔；Q-2、球头外球面；Q-3、球头柄；Q-4、球道键槽；Q-5、耐摩片；S、一字轴；W、球窝；W1、球窝分体Ⅰ；W2、球窝分体Ⅱ；W-1、定位内球面；W-2、固定孔；W-3、球窝端口；W-4、装配槽；T、密封套；G、球窝接口。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明
实施例1：
如图1中的Ⅰ、图2中的A-A、B-B和图3所示，一种一字轴式传动轴，包括球窝W、球头Q、一字轴S、密封套T。球窝为整体式结构，设置有球窝接口G可与车辆传动系的动力接口连接；球窝的内腔设置有定位内球面（W-1），可与球头外球面（Q-2）配合，球头外球面被定位限制在球窝的定位内球面内，定位内球面的球窝端口（W-3）的直径小于球头外球面直径，以防止球头从定位内球面内脱出；球头上还设置有传动孔（Q-1），一字轴穿过球头的传动孔后通过轴承铰接在球窝的固定孔（W-2）上，通过一字轴与传动孔的配合实现球窝与球头之间的动力/转速传递；球头的球头柄（Q-3）可绕球窝定位内球面的球心摆动，从而可使球头柄的轴线与球窝的轴线形成一定夹角，可在球头柄轴线与球窝轴线产生一定夹角的状态下实现二者之间的动力/转速传递，如图9中的K所示。
球窝上还设置有装配槽（W-4），装配槽的宽度大于球头传动孔的深度，而装配槽的顶部直径大于球头外球面，从而可使球头通过装配槽进入到整体式球窝的定位内球面内，其使用方法如图3所示，具体装配方法为：1、调整球头位置使球头柄轴线与球窝同轴，同时使球头传动孔的方向朝向装配槽的宽度方向，如图3中的Ⅶ所示；2、移动球头进入装配槽直至球头球心与球窝定位内球面的球心重合；3、转动球头使球头传动孔的方向到达与球窝固定孔的轴线相平行的位置，使球头传动孔的开口与球窝固定孔正对，此时，球头外球面也已进入球窝的定位内球面内形成滑动配合副，如图3中的Ⅷ所示；4、将一字轴通过球窝固定孔穿入球头传动孔；5、将轴承压入球窝固定孔并装配到一字轴的两端；6、将密封套T的一端固定到球窝上，而密封套的另一端则固定到球头柄或与球头柄配合连接的其它部件上，从而将球头密封在球窝的内腔内，然后注满润滑脂以保持轴承、球头和一字轴的充分润滑。
一字轴的结构可根据结构需要灵活设置，例如：可为圆柱状的圆柱销（如图2中的A-A、B-B所示），从而可与球头传动孔的侧壁配合形成滚动和/或滑动摩擦；还可为两头圆柱中间扁平的结构（如图2中的C-C、D-D所示），两头圆柱与球窝固定孔内的轴承配合，而中间扁平的部分则与球头传动孔的侧壁配合形成滑动摩擦。
进一步，可在传动孔侧壁设置可更换的耐磨片（Q-5），一字轴装配到传动孔后与耐磨片配合，在耐磨片表面滚动和或滑动，当零件磨损后，可方便维修更换。
实施例2：
如图1中的Ⅱ、图2中的C-C、D-D和图4所示，一种一字轴式传动轴，包括球窝、球头Q、一字轴S、密封套T（可参见图5中的Ⅳ）。球窝为分体式结构，由球窝分体ⅠW1和球窝分体ⅡW2构成，定位内球面和固定孔各被分割为两部分，分别设置在球窝分体Ⅰ和球窝分体Ⅱ上，当球窝分体Ⅰ和球窝分体Ⅱ按照正确位置固定装配在一起后，被分割的固定孔和定位内球面便合围成完整的结构，分体式球窝便重新组合成了一个整体式的球窝，发挥着与整体球窝一样的功能。
分体式球窝不必设置装配槽即可完成球头与定位内球面的装配，图4展示了本实施例的装配示意图，具体装配方法为：1、将球头柄穿过球窝分体Ⅱ的球窝端口（W-3），并使球窝分体Ⅱ的定位内球面朝向球头；2、将一字轴穿入球头传动孔，移动球头，使球头外球面进入球窝分体Ⅱ的定位内球面内形成滑动配合副，而一字轴的轴线保持与球窝分体Ⅱ的固定孔轴线同轴；3、将球窝分体Ⅰ的定位内球面包裹在球头外球面上，并使球窝分体Ⅰ的固定孔轴线与球窝分体Ⅱ的固定孔轴线重合，从而形成完整的固定孔；4、将球窝分体Ⅰ和球窝分体Ⅱ紧固；5、将轴承压入固定孔并装配到一字轴的两端。
其它的结构原理与实施例1类似，在此不再重复。
实施例3：
如图5所示，展示了两对球窝/球头配合副串联在一起使用的结构示例，其中，Ⅲ为整体式球窝，Ⅳ为分体式球窝，两对配合副的球头柄保持同轴并通过可滑动伸缩的花键连接在一起，以适应传动过程中传动轴两连接端的距离上的变化。花键的结构形式可根据需要灵活设置，例如：可采用渐开线花键（如图5中的Ⅲ所示），也可采用球道键槽（Q-4），通过钢球与球道键槽的配合传递动力，通过钢球在球道键槽内的滚动来减小花键滑动伸缩的摩擦力，钢球则被约束在对应花键套的球窝内并可灵活转动（如图5中的Ⅳ所示）。串联在一起的两配合副的一字轴的轴线应尽量保持在同一平面内。
实施例4：
如图6所示，展示了两对球窝/球头配合副通过球窝串联在一起使用的结构示例，其中，Ⅴ为整体式球窝，通过在球窝内并列设置两组固定孔和定位内球面的方式实现了两对配合副的串联；Ⅵ为分体式球窝，通过将两对分体式球窝配合副的两个球窝分体Ⅰ背对背集成在一起的方式实现了两对配合副的串联。其它结构原理与前述类似，在此不再重复。
实施例5：
如图7-8所示，一种一字轴式传动轴，包括球窝W、球头Q、一字轴S。实施例5与实施例1的工作原理类似，不同之处在于：实施例1的传动孔（Q-1）和固定孔（W-2）分别设置在球头和球窝上，而实施例5的传动孔（Q-1）和固定孔（W-2）则分别设置在球窝和球头上。图7中Ⅸ的一字轴直接配合在球头上设置的固定孔（W-2）内，其两端则通过轴承与设置在球窝上的传动孔（Q-1）配合；图7中Ⅹ的一字轴则是通过轴承配合在球头上设置的固定孔（W-2）内，而其两端则直接与设置在球窝上的传动孔（Q-1）配合。其它的结构与作用机理与上述类似，在此不再重复。
需要指出的是，以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。显而易见，根据实际需要，还可以做出种种变化，例如：球窝接口的连接形式可以根据车辆动力输入/输出口的不同结构进行相应的变化，可为法兰式连接，也可为花键式/单键式连接等结构形式；球窝或球头也可集成到车辆的其它传动零部件上，例如：可集成到变速箱的输入/输出口部位、驱动桥的输入口部位、或者传动轴支座上；球头与球头柄也可做成分体式结构固定连接在一起；一字轴及传动孔的外形结构也可根据实际需要进行变化。任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的实施方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种一字轴式传动轴，包括球窝、球头，其特征在于：还包括一字轴，球头或球窝上还设置有传动孔，球头外球面被定位限制在球窝内腔设置的定位内球面内形成配合副；对应地，一字轴穿过球头或球窝的传动孔后铰接在球窝或球头上，并通过一字轴与传动孔的配合实现球窝与球头之间的动力/转速传递；球头的球头柄可绕球窝定位内球面的球心摆动，从而可使球头柄的轴线与球窝的轴线形成一定夹角，可在球头柄轴线与球窝轴线产生一定夹角的状态下实现动力/转速传递。
2.根据权利要求1所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：所述球窝为整体式结构，球窝上还设置有装配槽（W-4），球头可通过装配槽装配到整体式球窝的定位内球面内。
3.根据权利要求1所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：所述球窝为分体式结构，由球窝分体Ⅰ（W1）和球窝分体Ⅱ（W2）构成，定位内球面和固定孔各被分割为两部分分别设置在球窝分体Ⅰ和球窝分体Ⅱ上，当球窝分体Ⅰ和球窝分体Ⅱ按照正确位置固定装配在一起后，被分割的固定孔和定位内球面便合围成完整的结构。
4.根据权利要求1所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：两对球窝/球头配合副串联在一起使用，并通过可滑动伸缩的花键连接在一起，以适应传动过程中传动轴两连接端的距离上的变化。
5.根据权利要求4所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：所述花键采用球道键槽（Q-4），通过钢球与球道键槽的配合传递动力。
6.根据权利要求1所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：两对球窝/球头配合副通过球窝串联在一起使用。
7.根据权利要求6所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：所述球窝为整体式球窝，通过在球窝内并列设置两组固定孔和定位内球面的方式实现了两对配合副的串联。
8.根据权利要求6所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：所述球窝为分体式球窝，通过将两对分体式球窝配合副的两个球窝分体Ⅰ背对背集成在一起的方式实现了两对配合副的串联。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：还设置有密封套，密封套的一端连接在球窝上，另一端则固定到球头柄或与球头柄配合连接的其它部件上，从而将球头密封在球窝的内腔内。
10.根据权利要求1-8任一所述的一种一字轴式传动轴，其特征在于：可在传动孔侧壁设置可更换的耐磨片（Q-5），一字轴装配到传动孔后与耐磨片配合，在耐磨片表面滚动和或滑动，当零件磨损后，可方便维修更换。
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