CN101809305A - 滑动式等速万向接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种滑动式等速万向接头，其具有：与驱动轴或从动轴连接的外侧接头构件(10)、与从动轴或驱动轴连接的内侧接头构件(20)、用于在外侧接头构件(10)与内侧接头构件(20)之间传递转矩的转矩传递要素(30)，转矩传递要素(30)能够沿着形成于外侧接头构件(10)的内部的轨道移动，通过在外侧接头构件(10)的开口端部设置防脱装置，而将外侧接头构件(10)、收容于外侧接头构件(10)的内部的内侧接头构件(20)及转矩传递要素(30)盒体化而能够作为一个单元进行操作。

Description

滑动式等速万向接头

技术领域

本发明涉及一种使用于机动车或各种工业用机械的动力传递装置的滑动式等速万向接头。滑动式等速万向接头不仅能够进行角度变位，还能够进行轴向变位(插进)，作为其例子列举有：三球销型等速万向接头、双偏心型等速万向接头、叉槽型等速万向接头等。

背景技术

将由机动车的发动机产生的动力传递给车轮的传动轴包括中间轴和在其两端安装的滑动式等速万向接头及固定式等速万向接头，传动轴经由滑动式等速万向接头与差速器连结，经由固定式等速万向接头与车轮连结。作为滑动式等速万向接头的一例，三球销型等速万向接头如图12A及图12B所示，为在作为外侧接头构件的外圈310、410的内部插入作为内侧接头构件的三球销320的结构，外圈310、410与三球销320能够进行轴向变位(插进)。图12A是外周的剖面形状形成圆形的外圈310的例子，图12B是外周的剖面形状形成三瓣的花冠状的外圈410的例子，该花冠状由交替的小径部412和大径部414构成。外圈310、410为碗状，在内周沿圆周方向等间隔地形成有沿轴向延伸的三条轨道槽314。三球销320具有向半径方向突出的三根腿轴326。在各腿轴326安装有旋转自如的滚筒330。滚筒330分别收容于外圈310、410的轨道槽314，在插进(プランジング)时，滚筒330沿着轨道槽314的滚筒引导面316在外圈310、410的轴向上滚动。

在将传动轴组装于车身的工序等中，存在不得不使传动轴倾斜或垂直的情况。此时，若使三球销型等速万向接头向上，则由于重量三球销320可能从外圈310、410脱落。因此，以往作为三球销320的防脱，在外圈310、410的开口端部内周安装有卡环342(专利文献1)。卡环342安装于在外圈310、410的内周面形成的圆形(形成圆形的一部分)槽340，卡环342的直径比在腿轴326安装的状态的滚筒330群的外接圆直径小。因此，卡环342在滚筒330向外圈310、410的开口端部侧移动时与其干涉，从而防止三球销320的脱落。

在专利文献2中记载有如下技术：如图13所示，保留外圈510的开口端部544，通过热处理使三球销型等速万向接头的外圈510的滚筒引导面514硬化，通过对未硬化的开口端部544进行塑性加工形成突出部546，从而使该突出部546与滚筒干涉来进行滚筒的防脱。图13中，散点图案表示通过热处理而硬化的区域542。

专利文献1：日本实开昭61-24528号公报

专利文献2：日本特开2002-235766号公报

在上述现有的技术中，不论是专利文献1还是专利文献2，都将与轴形成一体的三球销及滚筒插入外圈内，之后在外圈的开口端部安装卡环，或者必须通过对外圈实施塑性加工形成防脱装置，在装配上非常费时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于使滑动式等速万向接头的装配变得容易。

本发明为滑动式等速万向接头，其具有与驱动轴或从动轴连接的外侧接头构件、与从动轴或驱动轴连接的内侧接头构件、用于在所述外侧接头构件与所述内侧接头构件之间传递转矩的转矩传递要素，所述转矩传递要素能够沿着形成于所述外侧接头构件的内部的轨道移动，其中，通过在所述外侧接头构件的开口端部设置防脱装置，而将所述外侧接头构件、收容于所述外侧接头构件的内部的所述内侧接头构件及所述转矩传递要素构成一个盒体。在此，所谓“盒体”意味着不分散而能够成为一个整体进行操作的单元。

所述防脱装置例如可以通过在所述外侧接头构件的开口端部安装卡环或者在比所述外侧接头构件的开口端面更靠里侧的所述轨道设置突出部来形成。

通过在轨道设置突出部，由于该突出部与滚筒干涉，因此滚筒向外侧接头构件的开口端面侧移动时与其干涉，从而限制其进一步的移动。这样，即使不增加用于防脱的卡环等也能够实现防脱。

另外，在比外侧接头构件的开口端面更靠里侧的位置形成突出部，且将突出部的加工面形成相对于外侧接头构件的开口端面形成锐角的形状，由此，能够抑制外侧接头构件的不必要的变形，并且通过很小的载荷就能够产生有效地塑性变形。如此，通过对构成防脱机构的突出部的配置、形状下功夫，能够确保稳定的防脱强度。

在比外侧接头构件的开口端面靠里侧的位置配置突出部，且将突出部的形状形成外侧接头构件的开口端面侧的面相对于该开口端面呈锐角的形状，由此，能够简单且低成本地形成突出部。即，突出部能够通过使用加紧工具使轨道产生塑性变形而进行加工。通过使用形成锥面的加紧工具，能够以低载荷且同时形成一对加工面。由于突出部的加工面(外侧接头构件的开口端面侧的面)相对于开口端面形成锐角，因此即使加紧工具的压入量相同也能够确保更多的突出量，通过很小的载荷就能够产生有效地塑性变形。

当上述锐角即突出部的加工面的角度为α时，优选角度α为10度以上且60度以下，更加优选为15度以上且45度以下的范围。若角度α小，例如不足10度，则压入加紧工具时需要大的载荷。另一方面，若角度α变大，则突出部的突出量变大，载荷变小。但是，若角度α超过45度，则突出量变小，若角度α超过60度，则伴随加紧加工产生的向半径方向外侧的分力变大，以将轨道扩张的方式发挥作用。若考虑上述情况，角度α需要在10度以上且60度以下，优选15度以上且45度以下。

优选突出部自轨道起的突出高度为0.4mm以上。外侧接头构件的轨道与滚筒的外周面之间的间隙最大为0.2mm左右。因此，当突出部的突出高度为0.4mm以上时，能够使突出部与滚筒发生干涉，能够稳定地确保必要的防脱强度。

优选突出部的宽度即在外侧接头构件的半径方向上观察到的尺寸为4mm以上。这是由于当突出部的宽度窄时防脱强度不均。

优选490N以上的防脱强度。所谓防脱强度490N意味着通过沿外侧接头构件的轴向对滚筒施加490N以上的载荷，能够将滚筒从外侧接头构件拔出。在将等速万向接头组装于车辆时，假设轮毂圈等周边部件与自重关联的情况，也由于车辆等原因，其重量为294～490N。因此，该情况必要的防脱强度为490N以上。

在滑动式等速万向接头中，由于转矩传递要素在轨道上滚动的同时传递转矩，因此轨道要求有高的滚动疲劳寿命。若通过热处理使轨道硬化，则能够提高滚动疲劳寿命，能够实现接头寿命和转矩容量的增大。但是，在对轨道整体实施硬化处理时，在塑性加工的过程中，可能由于韧性不足而引起母材裂缝。因此，为了能够适度地进行加紧加工，对比突出部靠里侧(开口端面的相反侧)的轨道实施热处理。由此，在开口端附近形成比硬化的滚筒引导面硬度低且富有韧性的未硬化部，当使该未硬化部发生塑性变形而形成突出部时，能够避免伴随塑性变形的母材裂缝。由于能够可靠地防止母材裂缝，因此优选将未硬化部的表面硬度设定成以洛氏硬度(C标尺试验：以下相同)来说为HRC40以下。

作为轨道的表面硬化处理可以采用各种方法，但是，其中尤以高频淬火能够局部加热且硬化层深度的选定自由，并且能够控制成对硬化层以外不产生显著热影响，因此具有能够保持母材的性能等优点。因此，适合用于上述那样除了外侧接头构件的开口端面附近而使轨道表面硬化的热处理。当然也可以采用基于渗碳处理的淬火。

本发明能够适用于三球销型等速万向接头、双偏心型等速万向接头、叉槽型等速万向接头这样的滑动式等速万向接头。

根据本发明，在将从轴分离的内侧接头构件和转矩传递要素插入外圈碗内的状态下，在外侧接头构件的开口端部设置防脱装置，使其成为一个盒体，由此，在滑动式等速万向接头的装配时变成仅进行润滑脂填充、轴插入、防尘罩安装，非常简略化。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的三球销型等速万向接头的盒体的纵向剖面图。

图2A是图1的接头的端面图。

图2B是图2A的b-b剖面图。

图3A是外圈的端面图。

图3B是图3A的b-b剖面图。

图3C是加紧工具的俯视图。

图4A是加紧加工前的外圈的纵向剖面图。

图4B是图4A的俯视图。

图4C是图4B的侧视图。

图5A是三球销型等速万向接头的纵向剖面图。

图5B是图5A的三球销型等速万向接头的横向剖面图。

图6是双偏心型等速万向接头的纵向剖面图。

图7是图6的内组件的纵向剖面图。

图8是图6的外圈的端面图。

图9是叉槽型等速万向接头的纵向剖面图。

图10是图9的接头的端面图。

图11是图9的接头的滚珠槽的展开图。

图12A是设有卡环型的防脱装置的三球销型等速万向接头的端面图。

图12B是设有卡环型的防脱装置的三球销型等速万向接头的端面图。

图13是三球销型等速万向接头的外圈的局部纵向剖面图。

图14是表示盒体(外圈、三球销、滚筒)与轴的装配过程的纵向剖面图。

[符号说明]

10外圈(外侧接头构件)

12口部

14轨道槽

16滚筒引导面

18轴杆部

20三球销(内侧接头构件)

22突起

24花键孔

26腿轴

27凸缘

28环状槽

29滚道槽

30滚筒(转矩传递要素)

32滚针

34内垫圈

36外垫圈

38簧环

40突出部

44加紧工具(かしめ治具)

50轴

52环状槽

54卡环(クリツプ)

具体实施方式

首先，参照图5A及图5B对三球销型等速万向接头的基本结构进行叙述。三球销型等速万向接头以作为外侧接头构件的外圈10、作为内侧接头构件的三球销20及作为转矩传递要素的滚筒30为主要的构成要素。

外圈10由口部12和轴杆部18构成，通过轴杆部的花键(或锯齿形以下相同)轴部与要连结的两轴中的一方能够传递转矩地连接。口部12为碗状，在内周的圆周方向三等分位置形成有沿轴向延伸的轨道槽14。轨道槽14的两侧壁成为滚筒引导面16。

三球销20由突起22和腿轴26构成，通过在突起22的轴心部分形成的花键孔24与要连结的两轴中的另一方能够传递转矩地连接。腿轴26从突起部22的圆周方向三等分位置向半径方向突出。各腿轴26为圆筒形状，在前端附近形成有环状槽28。

滚筒30通过多个滚针32被旋转自如地支承于腿轴26。滚针32被以全部滚子的状态组入腿轴26与滚筒30之间，腿轴26的外周面成为滚针32的内侧滚道面，滚筒30的内周面成为滚针32的外侧滚道面。在滚针32的两端侧配置有内垫圈34和外垫圈36，以免在腿轴26的前端侧脱落而通过簧环38进行防脱。

外垫圈36由沿腿轴26的半径方向延伸的圆盘部和沿腿轴26的轴线方向延伸的圆筒部构成。簧环38安装于腿轴26的环状槽28。由于在环状槽28安装的状态下的簧环38的外径比外垫圈36的圆盘状的内径大，因此能够限制外垫圈36向腿轴26的轴端侧的移动。由于外垫圈36的圆筒部的外径与滚针32的外接圆相同或略比其小，因此能够进行滚针32的防脱。另外，外垫圈36的圆筒部的外径比滚筒30的内径小，将端部扩大为比滚筒30的内径大。因此，滚筒30沿腿轴26的轴线方向能够进行一定程度地移动。

在图1和图2A及图2B中示出省略内垫圈34、外垫圈36、簧环38而减少部件结构的例子。在该情况下，也取消腿轴26的环状槽28，作为代替，通过在前端形成凸缘27来形成滚针32用的滚道槽29，滚针32收容于滚道槽29内，通过滚道槽29的两侧壁限制轴向移动。

外圈10例如由含碳量0.15～0.60wt％的碳素钢(例如S53C)经过锻造加工、机械加工、热处理、轴杆部18的研磨加工这样的工序来制造。

上述热处理中包括滚筒引导面16的表面硬化处理。例如，通过淬火等热处理使滚筒引导面16硬化到HRC55以上，赋予能够耐滚筒30的滚动的充分的滚动疲劳寿命。滚筒引导面16中外圈10的开口端面附近不实施热处理，保留未硬化部分。然后，为了防止形成后述的突出部40时的裂缝产生，将该未硬化部分的表面硬度形成为HRC40以下。由于滚筒引导面16中保留未硬化部分的外圈10的开口端面附近在通常状态下滚筒30不会滚动，因此即使省略热处理也不特别产生问题。未硬化部分除了上述那样不实施热处理而保留未淬火的未加工材料，还可以在表面硬度不超过HRC40的范围内实施适当的热处理而进行调质。如此，由于仅滚筒引导面16的一部分区域形成未硬化部分，因此滚筒引导面16的热处理优选通过容易进行局部加热且能够控制成对硬化层以外不产生显著的热影响的高频淬火来进行。此外，也可以通过渗碳淬火进行。

当参照图1和图2A及图2B时，在外圈10的开口端附近的滚筒引导面16上形成有突出部40。如图3A～3C及图4A～4C所示，该突出部40通过使用加紧工具44对外圈10的滚筒引导面16实施加紧，使滚筒引导面16发生局部塑性变形而形成。图3A中，符号B表示外圈10的半径方向的突出部40的尺寸。另外，图3B中，符号D表示加紧深度，符号H表示突出部40从滚筒引导面16突出的突出高度，符号L表示从外圈10的开口端面沿轴向压入加紧工具44的长度。若加紧深度D过于浅，突出部40的突出高度H变小，相反若过于深，则加工变得困难。由于形成突出部40的目的在于滚筒30的防脱，因此，加紧深度D在0.3mm以上且5mm以下为适当。

图3C所示的加紧工具44中，与外圈10压力接触的面形成为锥形，能够同时加工两个突出部40。通过使角度α进行各种变化而尝试加紧时，得到如下的见解。当以同样的压入长度L(参照图3B)进行比较时，若角度α小(不足10度)则需要大的载荷。若角度α变大，则突出高度H变大，载荷变小。但是，若角度α超过45度，则突出高度H变小，若角度α超过60度，则突出部40的形成和面对的滚筒引导面间的距离向扩宽方向的变形变得显著。由于上述原因，角度α需要为10度以上且60度以下，优选15度以上且45度以下。

图3A示出了加紧同时加工一个相位的面对的两个轨道的例子。但是对每一个轨道进行加工、或同时加工三个相位或者在一个相位进行一个轨道的加工也成立。另外，加工部位既可以仅为轨道，也可以跨其周边部位。

此外，在图4A～4C中仅示出外圈10，但是加紧加工在将三球销配件(20、30)插入外圈10的内部而盒体(10、20、30)化的状态下进行。在此，包括三球销20和滚筒30及滚针32、其它附属品而称为三球销配件。图3A表示在外圈10收容三球销配件(20、30)而盒体化的状态。如此，通过盒体化，能够将外圈10与三球销配件(20、30)作为一个单元而进行操作。此外，在外圈10的开口端部设置的防脱装置也可以是安装挡圈的类型(参照图12A及图12B)。

如图14所示，在三球销20与轴50的防脱上使用卡环54。并且，若在盒体化的状态的三球销20的花键孔42中插入在轴端部的环状槽52中安装有卡环54的轴50，则卡环54刚一到达花键孔24的终端侧的凹部就弹性地扩径而嵌入三球销20的凹部。如图示那样，卡环54能够以规定的姿势安装到规定的位置，轴50的前端以不与外圈10的口部的底接触的方式来设定尺寸关系。

扩径的卡环54与轴50的环状槽52的侧壁和三球销20的凹部的侧壁干涉而起着防脱的作用。三球销20的凹部的侧壁形成相对于三球销20的中心轴线倾斜的斜面，从而当作用有将轴50从三球销20拔出方向的轴向载荷时产生使卡环54缩径方向的分力。因此，当轴50受到超过规定值的轴向载荷时，卡环54缩径而进入轴50的环状槽52，从三球销20的凹部脱出，允许三球销20与轴50的分离。如此，通过形成使三球销20与轴50的嵌合脱落的设计，也能够进行作为盒体的交换。

在将从轴50分离的三球销配件(20、30)插入外圈10内的状态下，在外圈10的开口端部设置防脱装置。由此，外圈10与三球销配件(20、30)盒体化，能够整体作为一个单元而进行操作。通过盒体化，三球销型等速万向接头的装配变成仅进行润滑脂填充、轴插入、防尘罩(图示省略)安装，作业变得简单。为了对比，若说到现有的技术则如下所述。即，使三球销配件与轴嵌合并由卡环阻止后插入外圈，之后在外圈的开口端部设置防脱装置。

以上，以适用于三球销型等速万向接头的情况为例进行了说明，但是本发明在其它类型的三球销型等速万向接头进而三球销型以外的滑动式等速万向节头上也同样能够适用。

图6～图8中示出双偏心型等速万向接头的例子。双偏心型等速万向接头是以作为外侧接头构件的外圈110、作为内侧接头构件的内圈120、作为转矩传递要素的滚珠130以及保持滚珠130的保持架132为主要构成要素的滑动式等速万向接头。

外圈110具有圆筒形状的内周面112，在其圆周方向以等间隔形成有沿轴向延伸的滚珠槽114。在此，外圈110为法兰类型，通过一体形成的法兰116与利用该接头要连结的两轴中的一方(驱动轴或从动轴)能够传递转矩地连接。在以下的说明中，将外圈110的法兰116侧(图6中右侧)称为外圈里侧，将其相反侧(图6中左侧)称为外圈入口侧。由于法兰类型的外圈110在两端开口，因此需要在内部填充润滑脂，并且在外圈里侧的开口部安装盖118。此外，也有具有形成细齿轴(锯齿形花键)的轴杆部的类型的外圈。

内圈120具有球面状的外周面122，在其圆周方向以等间隔形成有沿轴向延伸的滚珠槽124。内圈120通过在轴心部分形成的锯齿形孔126与利用该接头要连结的两轴中的另一方(从动轴或驱动轴)能够传递转矩地连接。

外圈110的滚珠槽114与内圈120的滚珠槽124构成一对，在各对滚珠槽114、124之间组入有一个滚珠130。滚珠的个数是任意的，但是通常使用6或8个滚珠130，所有的滚珠130由保持架132保持于同一平面内。

保持架132在圆周方向以规定间隔形成有用于收容滚珠130的凹槽134。保持架132的外周面136具有与外圈110的内周面112相接的凸球面部分，保持架132的内周面138具有与内圈120的外周面122相接的凹球面部分。使外周面136的凸球面部分的球面中心与内周面138的凹面球部分的球面中心隔着接头中心O向轴向两侧进行等距离偏离。将凹槽134设定成，使滚珠中心的轴向的位置配置在从保持架132的外周面136的凸球面部分的球面中心到内周面138的凹球面部分的球面中心的距离的二等分位置。

在双偏心型等速万向接头中，外圈110的滚珠槽114与上述的轨道相当。如图4及图6所示，通过在滚珠槽114设置突出部140，能够限制滚珠130向外圈110的开口端面方向的移动，能够防止外圈110从内圈120拔出。

图9～图11中示出叉槽型等速万向接头(クロスグル一ブ型等速自在継手)的例子。叉槽型等速万向接头以作为外侧接头构件的外圈210、作为内侧接头构件的内圈220、作为转矩传递要素的滚珠230及保持滚珠230的保持架232为主要的构成要素。

外圈210在此为圆盘类型，在圆筒形的内周面212形成有滚珠槽214a、214b。螺栓孔216位于外圈210的滚珠槽214a、214b之间且在圆周方向等间隔配置。另外，在外圈210的一端部安装有端盖234，在另一端部安装有防尘罩附件236。此外，外圈除了在此例示的圆盘类型以外，还有法兰类型和锥体(ベル)类型。

内圈220在大致球面状的外周面222形成有滚珠槽224a、224b。内圈220具有花键孔，并如虚线所示那样与轴的花键轴能够传递转矩地嵌合。

相对于外圈210的轴线倾斜的滚珠槽214a和相对于外圈210的轴线向与所述滚珠槽214a相反方向倾斜的滚珠槽214b在圆周方向交替配置。同样，相对于内圈220的轴线倾斜的滚珠槽224a和相对于内圈220的轴线向与所述滚珠槽224a相反方向倾斜的滚珠槽224b在圆周方向交替配置。

当参照图11时，各滚珠槽214a、214b；224a、224b相对于轴线的交叉角用符号β表示。互相向相反方向倾斜的外圈210的滚珠槽214a与内圈220的滚珠槽224a构成一对，两者构成的角用2β表示。同样，互相向相反方向倾斜的外圈210的滚珠槽214b与内圈220的滚珠槽224b构成一对，两者构成的角用2β表示。

在构成一对的外圈210的滚珠槽214a与内圈220的滚珠槽224a的交叉部及外圈210的滚珠槽214b与内圈220的滚珠槽224b的交叉部分别组入滚珠230。图10是例示出滚珠230的个数为6时的图。

在叉槽型等速万向接头中，外圈210的滚珠槽214a、214b与上述的轨道相当。如图9及图10所示，通过在滚珠槽214a、214b设置突出部240，能够限制滚珠230向外圈210的开口端面方向的移动，能够防止内圈220从外圈210拔出。

对于滑动式等速万向接头中具有保持架的情况来说，也可以在外圈的内周面设置突出部。例如，在叉槽型等速万向接头的情况，通过在图6所示的外圈110的内周面112设置突出部，能够与保持架132的外周面136发生干涉而限制移动。

Claims (13)

1.一种滑动式等速万向接头，具有：与驱动轴或从动轴连接的外侧接头构件、与从动轴或驱动轴连接的内侧接头构件、用于在所述外侧接头构件与所述内侧接头构件之间传递转矩的转矩传递要素，所述转矩传递要素能够沿着形成于所述外侧接头构件的内部的轨道移动，其中，

通过在所述外侧接头构件的开口端部设置防脱装置，而将所述外侧接头构件、收容于所述外侧接头构件的内部的所述内侧接头构件及所述转矩传递要素构成一个盒体。

2.如权利要求1所述的滑动式等速万向接头，其中，

通过在比所述外侧接头构件的开口端面更靠里侧的所述轨道设置突出部来形成所述防脱装置。

3.如权利要求2所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述突出部的所述开口端面侧的面相对于所述开口端面呈锐角。

4.如权利要求3所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述锐角为10度以上60度以下。

5.如权利要求2、3或4所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述突出部自所述轨道起的突出高度为0.4mm以上。

6.如权利要求2～5中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述突出部的突出宽度为4mm以上。

7.如权利要求2～6中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

在比所述突出部更靠里侧的所述轨道实施基于高频热处理的淬火。

8.如权利要求2～6中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

在所述轨道实施基于渗碳处理的淬火。

9.如权利要求1所述的滑动式等速万向接头，其中，

通过在所述外侧接头构件的开口端部安装卡环来形成所述防脱机构。

10.如权利要求1～9中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

防脱强度在490N以上。

11.如权利要求1～10中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述滑动式等速万向接头为三球销型等速万向接头。

12.如权利要求1～10中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述滑动式等速万向接头为双偏心型等速万向接头。

13.如权利要求1～10中任一项所述的滑动式等速万向接头，其中，

所述滑动式等速万向接头为叉槽型等速万向接头。

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