专利名称：万向接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及万向接头，特别涉及这样的万向接头，其适用于高负荷作用其上的驱动系统，如在轧机等中。
背景技术：
例如，驱动轧机轧辊的机构在驱动电机和轧辊之间设有万向接头。作为这样的万向接头，块型(block type)等的接头是周知的(例如，参见专利参考文献1)。
块型的万向接头采用的结构是，其中十字头的各耳轴分别由块形轴承杯通过滚柱支撑，各轴承杯通过螺栓固定地连接到轭。为了说明方便，参照后面说明的本发明实施例的图1和图2说明，图1示出部分分解的透视图，图2示出与轴线垂直的耳轴的附近区域的剖视图，在各图中，标记1表示接头十字头，标记11表示各十字头的耳轴，各耳轴11由轴承杯3通过多个滚柱2支撑，轴承杯3通过螺栓5固定连接到轭4。轴承杯3与键部分31在连接到轭4的面上一体形成，并且通过将键部分31装配到形成在轭4的侧面上的键槽41中，在与螺栓5合作中传递力矩。
也就是说，作为图2的箭头所指的位置上的负荷，轭4之一的旋转力通过接头十字头1的耳轴11传递到轴承杯3，并且通过螺栓5的轴向力和在键部分31和键槽41之间的表面压力传递到另一轭4上。
这里，作为在这类万向接头中应用的现有技术的螺栓5，在轧机的轧辊的驱动系统中使用的螺栓5型号大到M36到M80。因此，通常使用通过车削形成螺纹然后热处理调质的螺栓。其强度范围归类为10.9或12.9。
专利参考文献1JP-A-2002-181069发明内容本发明要解决的问题同时，在上述万向接头中有产生开裂的情况，在过大的负荷反复作用时，在螺栓5的螺纹的底部上开裂开始。这是因为，组装螺栓的部分由于过大的负荷而弹性变形，并且弯曲和拉伸复合负荷反复加到螺栓5上。
可以认为，这样的现象不仅在块型万向接头中引起，而且在如圆型(见图5，后面说明)和拼接(split)型(见图6，后面说明)的使用螺栓的其他型万向接头中也产生。
鉴于这样的情况而开发了本发明，其目的是提供一种万向接头，其中即使在过大的负荷反复作用时在螺栓的螺纹的底部也难以引起开裂，从而能够在大的负荷作用的条件，如在轧机的轧辊的驱动系统中等的情况下，耐长久使用。
问题的解决方法为了解决上述问题，本发明的万向接头的特征在于在万向接头中，通过针状滚柱支撑十字头的各耳轴的轴承杯或其保持部件通过螺栓固定到轭上，或通过螺栓将装配轴承杯的轭固定到法兰上，其中螺栓是热处理后经滚轧(forming of rod)的螺栓(权利要求1)。
这里，根据本发明，优选地，可以采用螺栓材料包括镍铬钼钢的构造(权利要求2)，而且，优选地为螺栓的最大残余压应力等于或大于1500Mpa的构造(权利要求3)。
本发明通过提高，将万向接头的轴承杯或轴承保持器固定到轭的螺栓，或将装配轴承杯的轭固定到法兰的螺栓的允许疲劳应力，解决了该问题。
也就是说，根据本发明，通过经滚轧处理的螺栓，代替在车削后热处理和在热处理步骤后进行螺栓成型步骤的现有技术螺栓，构成本发明万向接头用的螺栓，与现有技术的经车削的螺栓比，以沿螺纹的形状的形状构成材料的纤维流，在螺纹的底部的表面正下方产生大的残余压应力，结果，相当显著地提高了允许的疲劳应力，能够限制在螺纹底部引起开裂。通过相当显著地提高螺栓的允许的疲劳应力，能够提高万向接头的承受负荷的能力。
而且，在根据权利要求2的本发明中，通过使用镍铬钼钢作为螺栓的材料，能够在需要的强度范围稳定地取得上述效果，进一步，通过在热处理后滚轧处理，使得向螺栓提供的最大残余压应力等于大于1500Mpa，能够确保上述效果。
本发明的优点根据本发明，在通过螺栓将轴承杯或轴承保持器固定到轭的类型或通过螺栓将装配轴承杯的轭固定到法兰类型的万向接头中，使用在热处理后经滚轧处理的螺栓，因此，按照沿螺纹形状的形状构成纤维流，向螺纹的底部表面正下方提供大的残余压应力，显著提高了螺栓的允许疲劳应力(约为经车削的现有技术的螺栓的1.9倍)，并且甚至用于长时间，能够限制在螺栓的螺纹底部发生开裂。
图1是本发明实施例的部分分解透视图；图2是与轴线垂直的图1的耳轴11和轴承杯3的剖视图；图3是根据本发明实施例的螺栓5与比较例一起的残余应力的测量结果曲线图；
图4是根据本发明实施例的螺栓5与比较例一起的疲劳测试结果曲线图；图5是与轴线垂直的根据本发明另一实施例的耳轴和轴承杯附近的剖视图；以及图6是垂直轴线的根据本发明又另一实施例的耳轴和轴承杯附近的剖视图。
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的块型万向接头的部分分解透视图。图2是垂直其轴线的耳轴和轴承杯附近的剖视图。
如上所述，所述例子带有这样的结构，其中通过滚柱2支撑十字头1的各耳轴的轴承杯3由螺栓5固定到轭4。键部分31在轴承杯3的面上一体形成，轭4固定连接到轴承杯3，并且在键部分31装配到在轭4上形成的键槽41的状态，轭4和轴承杯3固定连接。
该实施例的特征在于螺栓5，其材料是日本工业标准(JIS)中的标号为SNCM630的镍铬钼钢，其通过热处理调质到12.9的强度范围，并且在热处理步骤后通过滚轧形成螺纹部分，从而，大压应力保留在螺栓5的螺纹的底部表面正下方，能够显著提高允许的疲劳应力。
图3示出本发明实施例的螺栓5的测量残余应力分布的例子，和作为比较例的现有技术车削生产的螺栓的测量残余应力的例子。如曲线所示，在车削工艺制造的螺栓的情况中，压应力最大为500MPa或多一些，根据本发明实施例，在从表面约30μm的位置，保留超过1800MPa最大值的压应力，并且该残余压应力以及由于滚轧呈沿螺纹的形状形成的纤维流促使显著提高允许的疲劳应力。
图4用图示出本发明实施例中使用的螺栓5的疲劳测试结果，和作为比较例的通过现有技术车削工艺制造的螺栓的测试结果，以及作为比较例类似地在滚轧形成螺纹部分后经热处理的螺栓的测试结果。从曲线可见，根据车削工艺的螺栓，拉伸/弯曲疲劳极限是60MPa，根据在滚轧后热处理的螺栓，拉伸/弯曲极限是72MPa，为60MPa的1.2倍，根据在本发明实施例中使用的在热处理后经滚轧的螺栓5，拉伸/弯曲疲劳极限具有112MPa的值，为经车削工艺的现有技术螺栓的1.9倍之多。
这里，尽管在上述实施例中，示出了本发明应用到块型万向接头的例子，但是本发明同样可应用于圆型的万向接头和拼接型的万向接头。
图5和图6分别示出圆型和拼接型的万向接头的结构例子，分别示出在垂直其轴线的十字头的耳轴和轴承杯附近的剖视图。
根据图5示出的圆型，在轴承杯51保持在圆弧形的轴承保持器52和轭53之间的状态中，螺栓54将轴承保持器固定到轭53，使得通过滚柱2支撑耳轴11的轴承杯51间接固定到轭53。
根据如图6所示的拼接型，通过滚柱支撑耳轴11的轴承杯61直接装配到轭62，并且螺栓63将轭62固定到在轴64的端部上形成的法兰64a上。
以与块型的万向接头的螺栓5相同的方式，在上述圆型和拼接型的万向接头中，拉伸/弯曲应力作用在螺栓54或63上。因此，由于使用本发明螺栓，其中通过对螺栓54或63在热处理后进行滚轧，形成沿螺纹的形状的纤维流和强的残余压应力施加到螺纹底部的表面下，能够提供万向接头，其提高允许的疲劳极限，即使长时间使用过大的拉伸和弯曲应力反复作用，其中的螺栓中开裂也难以产生，从而，取得长时间的稳定性能。
权利要求
1.一种万向接头，其中由螺栓将通过针状滚柱支撑十字头的各耳轴的轴承杯或其保持部件固定到轭，或由螺栓将装配轴承杯的轭固定到法兰；其中所述螺栓是在热处理后经滚轧形成的螺栓。
2.如权利要求1所述的万向接头，其特征在于，所述螺栓的材料包括镍铬钼钢。
3.如权利要求1或2所述的万向接头，其特征在于，所述螺栓的最大残余压应力等于或大于1500MPa。
全文摘要
提供一种万向接头，其中即使过大的负荷反复作用，在将轴承杯或轴承保持器固定到轭的螺栓的螺纹的底部上也难以产生开裂，并且其能够在轧机的负荷的驱动系统的大负荷的状态下，耐长时间的使用。在块型等的万向接头中，其中通过针状滚柱(2)支撑十字头(1)的耳轴(11)的轴承杯(3)由螺栓(5)固定到轭(4)，通过在热处理后经滚轧的螺栓来构造螺栓(5)，形成沿螺纹形状的纤维流，在螺纹底部表面正下方产生残余压应力，与现有技术的车削工艺的螺栓相比，显著增加了允许的疲劳极限。
文档编号F16B31/00GK101035996SQ20058003041
公开日2007年9月12日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月9日
发明者永山彰英, 米山展央 申请人:株式会社捷太格特