球笼,也被称为“等速万向节”,在轿车传动系统中扮演着至关重要的角色。它负责将发动机的动力从变速器顺利传递至两个前车轮,从而确保轿车能够高效地高速行驶。根据万向节轴向是否能够运动,球笼式等速万向节被进一步细分为固定型球笼式等速万向节(RF节)和伸缩型球笼式万向节(VL节)。
球笼的分类及其结构特点
固定型球笼式万向节,通常被称为外球笼,其构成包括钟形壳、星形套、钢球、保持架及一系列配件。它主要负责连接车轮,并具备改变工作角度和传递扭矩的重要功能。这种类型的球笼能在40度至50度的最大工作角度范围内,通过星形套和钟形壳之间的六个钢球,将动力平稳地传递至车轮。其结构类型多样,例如BJ结构和EBJ结构等。
另一方面,伸缩型球笼式万向节,即内球笼,则是连接变速箱差速器的重要部件。它不仅具备改变工作角度的功能,还能补偿底盘长度变化,同时传递扭矩。内球笼主要分为三叉式和六珠式两大类,并进一步细分为DOJ、LJ、VL、TJ和AAR五种结构类型。
三球销式等速万向节内部并无钢球,而是配备了三个带有滚针的轴承,它们能在钟形壳内的轨道上自由滑移。这种设计主要适用于四驱车的内球笼,特别是在扭转角度不大的情况下。该万向节能向内或向外滑移,从而适应驱动轴在行驶过程中的长度变化。
而六珠式内球笼则采用了不同的设计理念。其滑移式等速万向节通过斜轨道内的钢球传递扭矩,展现出卓越的性能,甚至超越了TJ式的内球笼。尽管其滑移距离相对较短,但能有效解决噪音问题,因此在四驱车上的应用较为广泛。
中心固定型等速万向节(BJ型)
结构:该等速万向节由星形套、外套、保持架以及钢球等部件构成。
特点:其工作原理是通过两个球面运动副的协同作用——即外套内球面与保持架外球面,以及保持架内球面与星形套外球面的配合,使得万向节在传递扭矩时无轴向运动,因此得名中心固定型。这种设计使得产品能够在两轴夹角高达42度的情况下仍能稳定传递力矩,且极限轴间角大约为45°。在工作过程中,不论传动方向如何改变,全部6个钢球都会参与力矩的传递,从而确保了其强大的传递能力以及长久的使用寿命。
可轴向移动的球笼等速万向节(DOJ型)
结构:DOJ型球笼等速万向节包含星形套、外套、保持架以及钢球。其独特之处在于,星形套与外套的沟道设计是沿着轴线方向排列的,这样钢球的运动就由保持架进行精确控制。保持架的内外球面中心与窗口中心呈对称分布,从而实现了轴间角的灵活运动。
特点:这种设计使得万向节在传递扭矩时具有较小的滑移阻力,同时允许轴向移动,提供大滑移量,但极限轴间角控制在18°以内。
交叉滚道球笼等速万向节(LJ型或VL型)
结构:VL型交叉滚道球笼等速万向节包含星形套、外套、保持架及钢球。其内、外滚道均为圆筒形,但滚道中心线与轴线呈一定角度倾斜,且相邻滚道的斜向相反,形成“V”形布局。装合后,内、外滚道的倾斜方向在同一周向位置处相互对称交叉,而钢球恰好位于这些交叉点上。这种设计使得球笼式等角速万向节能够实现等角速传递动力,其原理与VL型和RF型球笼万向节相似。
特点:相较于其他万向节所采用的滑动花键结构在补偿传动轴轴向尺寸变化方面的应用,VL型交叉滚道球笼等速万向节具有摩擦损失小、传动效率高、工作更可靠及使用寿命长的显著优点。
三球销式万向节(TJ型或GI型)
结构:三球销式万向节,自1983年发明以来,便成为四驱车内球笼的理想选择。其结构紧凑,特别适用于扭转角度不大的内球笼位置。该万向节由外套、三销架、球环和滚针等部件组成,其中滚针是承受转矩的关键部件,而最大接触应力则集中在滚针与三柱轴的接触点上。
特点:三球销式万向节不仅具有较大的轴向滑移量和较小的滑移阻力,还具备出色的传输能力、散热性能以及简单的加工工艺和安装方式。此外,其工作可靠,特别适用于轻量化设计的中小排量轿车,以及在布置上具有挑战性的场合。
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