一种等速万向节及消除等速万向节敲击异响的方法与流程

本发明涉及汽车传动设备，特别是涉及一种等速万向节及消除等速万向节敲击异响的方法。

背景技术：

1、如图1所示，现有技术中的等速万向节具有若干等分分布内球道的外星轮2、具有相同数量等分分布外球道的内星轮1，具有相同数量等分分布的窗口的球笼3，以及相同数量的钢球4组成。其中，钢球4容纳在球笼3的窗口内，球笼3将钢球4约束在球笼3的中心平面内运动。

2、如图2、图3所示，当等速万向节在大角度工况下，内星轮1和外星轮2在球笼3中心平面截面上的球道分布不再为等分分布，造成钢球4绕球笼3中心线的转动出现速度波动，并与同步转动的球笼3产生转动速度差。

3、如图4所示，当球笼3被内星轮1、外星轮2的摩擦力推动而使钢球4接触在球笼3窗口长度方向的一侧时，钢球4和球笼3的转动速度差使每一粒钢球4在旋转过程中，和球笼3窗口长度方向一侧发生周期性的接触和脱离，并在接触的瞬间产生较大的冲击力，形成周期性的敲击振动信号。该敲击振动信号通常以敲击异响噪音的形式被车辆驾乘人员感知，严重影响了车辆的舒适性。

4、在大角度工况(通常为车辆小半径转弯工况，此时等速万向节工作角度可大于35°)下的钢球和球笼相对转动速度差产生的敲击振动以及由此引起的敲击异响噪音，属于等速万向节现有结构本身固有的不益特征。

5、在传统燃油车上，等速万向节的敲击异响容易被发动机本身的噪音覆盖而不易被感知到。随着电动车的发展和普及，因电动车优异的静音性能，电动车驾乘人员越来越容易感受到万向节发出的敲击异响。因此，消除万向节敲击振动及由此引起的敲击异响噪音成为了急需解决的设计难题。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种等速万向节及消除等速万向节敲击异响的方法，用于解决现有技术中钢球和球笼窗口长度方向的一侧出现的周期性敲击造成的负面影响。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种等速万向节，包括外星轮、内星轮、球笼、以及若干个钢球，所述外星轮的内壁上等分开设有若干个内球道，所述内星轮的外壁上等分开设有若干个外球道，所述球笼上等分开设有若干个窗口；所述球笼设置在内星轮和外星轮之间，所述内球道、窗口、外球道对齐；若干个所述钢球设置在内球道、窗口、外球道三者之间；任一窗口或任一对相对球笼中心对称分布的窗口设置为限位窗口，剩余窗口为非限位窗口；当等速万向节转动限位窗口中的钢球与限位窗口的内壁接触时，非限位窗口中的钢球不会与非限位窗口的内壁接触。

3、优选的，所述非限位窗口的长度为l，所述钢球的直径为d，所述非限位窗口的宽度与钢球的直径相匹配，所述钢球在非限位窗口中的长度方向运动自由度l0＝l-d；所述限位窗口的长度为l1，所述钢球在限位窗口中的长度方向运动自由度为a＝l1-d；a的取值范围为0≤a≤0.3l0。

4、优选的，当l1＝d时，所述钢球在限位窗口中的长度方向运动自由度为a＝0；限位窗口中的钢球和球笼同步转动，非限位窗口中的钢球与非限位窗口内壁之间的长度方向运动自由度为l0。

5、优选的，当l1＝l-0.7l0时，所述钢球在限位窗口中的长度方向运动自由度为a＝0.3l0，所述限位窗口中的钢球运动与球笼内壁抵接后，限位窗口中的钢球和球笼同步运动，非限位窗口中的钢球与非限位窗口内壁之间的长度方向运动自由度为0.7l0。

6、优选的，所述限位窗口的宽度小于钢球的直径，所述限位窗口沿宽度延伸方向开设有限位槽，所述限位槽的槽深和限位窗口的宽度之和与钢球的直径相匹配；所述钢球卡设在限位槽中，且钢球与限位槽的内壁完全贴合；限位窗口中的钢球和球笼同步转动，非限位窗口中的钢球与非限位窗口内壁之间的长度方向运动自由度为l0。

7、优选的，所述限位窗口的宽度小于钢球的直径，所述限位窗口沿宽度延伸方向开设有限位槽，所述限位槽的槽深和限位窗口的宽度之和与钢球的直径相匹配；所述钢球卡设在限位槽中，且钢球可在限位槽中沿限位窗口的长度方向运动，所述钢球在限位槽中的长度方向运动自由度为a＝0.3l0；所述限位窗口中的钢球运动与限位槽的内壁抵接后，限位窗口中的钢球和球笼同步运动，非限位窗口中的钢球与非限位窗口内壁之间的长度方向运动自由度为0.7l0。

8、为实现上述目的或其他目的，本发明还公开一种消除等速万向节敲击异响的方法，针对上述的等速万向节在工作过程中产生异响的问题，步骤如下：

9、s1：选定任一窗口或任一对相对球笼中心对称分布的窗口设置为限位窗口，剩余窗口为非限位窗口；非限位窗口的长度为l，钢球的直径为d，钢球在非限位窗口中的长度方向运动自由度为l0＝l-d；

10、限位窗口的长度为l1；钢球在限位窗口中的长度方向运动自由度为a；

11、s2：对限位窗口的长度l1、限位窗口的宽度、以及限位窗口上是否开设有限位槽进行设计，使得限位窗口中的钢球与限位窗口的内壁抵接时，非限位窗口中的钢球不与非限位窗口的内壁抵接；

12、s3：然后对内星轮、外星轮、球笼、钢球进行安装；安装钢球时，非限位窗口中的钢球先安装，限位窗口中的钢球作为最后一粒或最后两粒进行安装。

13、优选的，所述步骤s2中限位窗口的宽度大于钢球的直径，限位窗口的长度为d≤l1≤l-0.7l0。

14、优选的，所述步骤s2中限位窗口的宽度小于钢球的直径，限位窗口中开设有限位槽；所述钢球卡设在限位槽中且钢球与限位槽的内壁完全贴合，所述钢球在限位槽中的长度方向运动自由度为a＝0；或钢球在限位槽中沿限位窗口的长度方向运动，所述钢球在限位槽中的长度方向运动自由度为0＜a≤0.3l0。

15、如上所述，本发明涉及的等速万向节及消除等速万向节敲击异响的方法，具有以下有益效果：

16、本发明中将窗口分为限位窗口和非限位窗口，对限位窗口进行一定的设计，限位窗口中的钢球自由度减少，当球笼被内星轮、外星轮的摩擦力推动使钢球接触在窗口长度方向的一侧时，限位窗口中的钢球先和限位窗口长度方向的一侧接触，此时非限位窗口中的钢球将不会和非限位窗口长度方向的一侧接触，从而彻底消除了非限位窗口中钢球的敲击振动，从根本上完全避免钢球和球笼上窗口长度方向一侧的敲击，是一种彻底消除等速万向节敲击异响的方法。

技术特征：

1.一种等速万向节，包括外星轮(2)、内星轮(1)、球笼(3)、以及若干个钢球(4)，所述外星轮(2)的内壁上等分开设有若干个内球道，所述内星轮(1)的外壁上等分开设有若干个外球道，所述球笼(3)上等分开设有若干个窗口；所述球笼(3)设置在内星轮(1)和外星轮(2)之间，所述内球道、窗口、外球道对齐；若干个所述钢球(4)设置在内球道、窗口、外球道三者之间；其特征在于：任一窗口或任一对相对球笼(3)中心对称分布的窗口设置为限位窗口(301)，剩余窗口为非限位窗口(302)；当等速万向节转动限位窗口(301)中的钢球(4)与限位窗口(301)的内壁接触时，非限位窗口(302)中的钢球(4)不会与非限位窗口(302)的内壁接触。

2.根据权利要求1所述的等速万向节，其特征在于：所述非限位窗口(302)的长度为l，所述钢球(4)的直径为d，所述非限位窗口(302)的宽度与钢球(4)的直径相匹配，所述钢球(4)在非限位窗口(302)中的长度方向运动自由度l0＝l-d；所述限位窗口(301)的长度为l1，所述钢球(4)在限位窗口(301)中的长度方向运动自由度为a＝l1-d；a的取值范围为0≤a≤0.3l0。

3.根据权利要求2所述的等速万向节，其特征在于：当l1＝d时，所述钢球(4)在限位窗口(301)中的长度方向运动自由度为a＝0；限位窗口(301)中的钢球(4)和球笼(3)同步转动，非限位窗口(302)中的钢球(4)与非限位窗口(302)内壁之间的长度方向运动自由度为l0。

4.根据权利要求2所述的等速万向节，其特征在于：当l1＝l-0.7l0时，所述钢球(4)在限位窗口(301)中的长度方向运动自由度为a＝0.3l0，所述限位窗口(301)中的钢球(4)运动与球笼(3)内壁抵接后，限位窗口(301)中的钢球(4)和球笼(3)同步运动，非限位窗口(302)中的钢球(4)与非限位窗口(302)内壁之间的长度方向运动自由度为0.7l0。

5.根据权利要求2所述的等速万向节，其特征在于：所述限位窗口(301)的宽度小于钢球(4)的直径，所述限位窗口(301)沿宽度延伸方向开设有限位槽(303)，所述限位槽(303)的槽深和限位窗口(301)的宽度之和与钢球(4)的直径相匹配；所述钢球(4)卡设在限位槽(303)中，且钢球(4)与限位槽(303)的内壁完全贴合；限位窗口(301)中的钢球(4)和球笼(3)同步转动，非限位窗口(302)中的钢球(4)与非限位窗口(302)内壁之间的长度方向运动自由度为l0。

6.根据权利要求2所述的等速万向节，其特征在于：所述限位窗口(301)的宽度小于钢球(4)的直径，所述限位窗口(301)沿宽度延伸方向开设有限位槽(303)，所述限位槽(303)的槽深和限位窗口(301)的宽度之和与钢球(4)的直径相匹配；所述钢球(4)卡设在限位槽(303)中，且钢球(4)可在限位槽(303)中沿限位窗口(301)的长度方向运动，所述钢球(4)在限位槽(303)中的长度方向运动自由度为a＝0.3l0；所述限位窗口(301)中的钢球(4)运动与限位槽(303)的内壁抵接后，限位窗口(301)中的钢球(4)和球笼(3)同步运动，非限位窗口(302)中的钢球(4)与非限位窗口(302)内壁之间的长度方向运动自由度为0.7l0。

7.一种消除等速万向节敲击异响的方法，针对权利要求1-6任一项所述的等速万向节在工作过程中产生异响的问题，其特征在于：步骤如下：

8.根据权利要求7所述的消除等速万向节敲击异响的方法，其特征在于：步骤s2中限位窗口(301)的宽度大于钢球(4)的直径，限位窗口(301)的长度为d≤l1≤l-0.7l0。

9.根据权利要求7所述的消除等速万向节敲击异响的方法，其特征在于：步骤s2中限位窗口(301)的宽度小于钢球(4)的直径，限位窗口(301)中开设有限位槽(303)；所述钢球(4)卡设在限位槽(303)中且钢球(4)与限位槽(303)的内壁完全贴合，所述钢球(4)在限位槽(303)中的长度方向运动自由度为a＝0；或钢球(4)在限位槽(303)中沿限位窗口(301)的长度方向运动，所述钢球(4)在限位槽(303)中的长度方向运动自由度为0＜a≤0.3l0。

技术总结
本发明提供一种等速万向节及消除等速万向节敲击异响的方法，包括外星轮、内星轮、球笼、以及若干个钢球，外星轮的内壁上等分开设有若干个内球道，内星轮的外壁上等分开设有若干个外球道，所述球笼上等分开设有若干个窗口；球笼设置在内星轮和外星轮之间，所述内球道、窗口、外球道对齐；若干个所述钢球设置在内球道、窗口、外球道三者之间；任一窗口或任一对相对球笼中心对称分布的窗口设置为限位窗口，剩余窗口为非限位窗口；当等速万向节转动限位窗口中的钢球与限位窗口的内壁接触时，非限位窗口中的钢球不会与非限位窗口的内壁接触。本发明从根本上完全避免钢球和球笼上窗口长度方向一侧的敲击，是一种彻底消除等速万向节敲击异响的方法。

技术研发人员：范智华,彭堂俊,王浩任,王伟,邢天龙,孙寅威,李新华,牟保军,李晓天
受保护的技术使用者：上海纳铁福传动系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21