等速万向接头的制作方法

专利名称：：等速万向接头的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种汽车、各种工业机械的动力传递系统中使用的等速万向接头，更详细而言，涉及一种在驱动侧的旋转轴和从动侧的旋转轴能以任意角度(活动角)始终顺利地传递转矩的等速万向接头中，在轴向上不会滑动(纵摇)的所谓固定式的等速万向接头。
背景技术：
：如图2和图3所示，在汽车的驱动轴等中使用的BJ(球形固定接头)l由外圈2、内圈3、转矩传递滚珠4及保持架5构成。在外圈2和内圈3线之间设有保持架5，保持架5分别与外圈2的球面状内周面2a和内圈3的球面状外周面3a球面接触(例如参照专利文献1)。在外圈2的内周面2a和内圈3的外周面3a上分别形成多条曲线状的导向槽2b、3b，外圈2和圈3的导向槽2b、3b的曲率中心OTO、On分别处于相对于接头中心O(外圈的球面状内周面2a和内圈的球面状外周面3a的球面中心相同)对称的位置。换而言之，曲率中心Oto和曲率中心On从接头中心O以等距离沿轴向而向相反方向偏置。因此，由外圈2的导向槽2b和内圈3的导向槽3b所形成的滚道，呈现从轴向的一方向另一方逐渐变宽的楔形状。各转矩传递滚珠4被收容在该楔形状的滚道内，而在外圈2和内圈3之间传递负荷。为将全部的转矩传递滚珠4保持于接头平面P(与活动角的平分线垂直的平面)，而组装有保持架5。对导向槽2b、3b施加偏置，因此，当转矩传递滚珠4传递负荷时，轴向力作用于各转矩传递滚珠4，其结果是，转矩传递滚珠4欲要向导向槽2b、3b的开口方向，即上述楔形状滚道空间的扩大方向飞出。与其相伴，轴向力也作用于保持架5，保持架5被牢固地按压于外圈2的球面状内周面2a和内圈3的球面状外周面3a之间。专利文献l:日本特开平8-128454号公报如上所述，由于导向槽2b、3b存在偏置，所以两导向槽的深度在轴向上不均匀。因此，当转矩传递滚珠4在导向槽较浅的地方传递高负荷时(处于大活动角时)，与转矩传递滚珠4的接触所致的接触椭圆增大，接触椭圆越过引力集中的导向槽肩部，导致肩部可能会发生缺损。作为其对策，考虑到增大转矩传递滚珠4的直径或节圆直径(PCD)以降低表面压力，不过，外圈2的外径增加会产生等速万向接头增大的不良情况。
发明内容于是，本发明的目的在于提供一种具有高强度且活动性和耐久性优良的小型的等速万向接头。为了实现上述目的，在本发明中将滚道的偏置角设为11.0°15.0°。这里，如图l所示，偏置角4)t是指，由外侧部件2的导向槽2b的曲率中心Oto、接头平面P与PCD的交叉点Q及内侧部件3的导向槽3b的曲率中心Ot!所形成的ZOtoQOt!。以往，将该偏置角小t设定为16.0°17.0°左右，但是本发明中采用较之小的偏置角4)t，即ll.O。芸4)t^15.0如图1所示，在减小偏置角》t时，与以往制品相比，导向槽2b、3b的深度在轴向上更接近均匀(以往制品的导向槽由虚线表示)。这时，由于在导向槽较浅的地方沟深比以往制品深，所以即便在高负荷下接触椭圆也难于越过槽肩部，可以防止肩部的缺损等，从而实现导向槽的高强度化、耐久性的提高。另外，由于可以加厚保持架的壁厚，所以也可以实现保持架的高强度化和延长寿命化。图1表示在导向槽2b、3b的最浅地方与以往制品取得相同程度的槽深的情况，在这种情况下，可以使保持架的壁厚比以往的保持架(虚线表示)更厚。因此，可以避免等速万向接头的大型化，同时可以实现接头整体的负荷容量和耐久寿命的提高。另一方面，如果偏置角过小，则反而担心在耐久性、强度降低或者活动性方面会产生问题。于是，为了寻求期望的偏置角4)t的范围，对BJ进行了比较十字活动性、耐久性及准静态扭转强度的试验。通过在包括对置的滚道的平面内将轴弯折至最大活动角，接着在与该平面垂直的平面内同样将轴弯折时的锁定的有无来评价十字活动性。另外，在负荷转矩834N'm(85kgf'm)、转速230rpm、活动角6°的条件下来评价耐久性，在活动角40°、转速2.5rpm、负荷转矩的增加率0.05kNm/rev的条件下来评价准静态扭转强度。图4中表示试验结果。这里，图4中的X表示"存在问题"，A表示差，Q表示普通，表示良(以下说明中相同)。根据图4可知，若偏置角小于ll.O。，则十字特性、耐久性以及准静态扭矩强度的所有方面均存在问题，若偏置角大于15.0°，则耐久性和强度方面较差。因此，为了同时满足等速万向接头的活动性、耐久性及强度，可以将偏置角小T设定为11.0°以上且15.(T以下。针对UJ(根切万向接头(undercutfreejoint))，与上述同样进行了比较十字活动性、耐久性及准静态扭转强度的试验。试验条件除了以活动角50°进行准静态扭转强度试验方面之外，其他均与图4的BJ试验相同。保持架的偏置角4)c设定为1.8°。图5中表示试验结果。根据该图可判明如果在UJ中也将滚道的偏置角小c设定为11.0°以上且15.0°以下，则可以同时满足等速万向接头的活动性、耐久性及准静态扭矩强度。优选地，UJ的保持架的偏置角4)c大于0。且在3.0°以下。超过O。的偏置角c])c是确保允许活动角和保持架的强度所需的。另一方面，如果小c超过3.0。，则发热显著增加，滚道的深度减小反而引起寿命的减小。这里，如图8所示，保持架的偏置角4)c是指，由保持架5的外周面5a的球面中心Oco、接头平面P与PCD的交叉点Q及保持架5的内周面5b的球面中心Oc,所形成的ZOcoQOd。球面中心Oco和球面中心Od从接头中心O沿轴向以等距离而向相反方向偏置，并且该偏置量比滚道的球面中心Oto、On的偏置量小。外侧部件通常在锻造(例如冷锻)后，热处理(高频淬火等)进而实施用于精加工成规定尺寸的精加工(研磨等)而制造。根据本发明可知，如上所述，为了提高保持架5的耐久性，在外侧部件2的球面状内周面2a和导向槽2b中的任意一方中，即便省略研磨等精加工而保持锻造表面(锻造纹理)使用，接头整体的耐久性也不会发生特别的问题。为了证实该情况，关于外侧部件的内周面的研磨的有无对耐久性的影<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根据表1明确可知，滚道的偏置角4)T设为11.0°和15°，并且省略外侧部件2的内周部(球面状的内周面2a及导向槽2b的两方)的研磨的发明制品1、2，与偏置角4)T为16.0°的比较制品1、2之一相比(比较制品1实施上述内周部的研磨，比较制品2没有实施上述内周部的研磨)，可以认定耐久性均得以提高。因此，当偏置角小T处于上述范围时，可以省略外侧部件2的内周部(内周面2a和导向槽2b中的至少一方)的研磨，从而可以实现加工工序的简化带来的成本降低。当滚道的偏置角4)T较大时，使转矩传递滚珠4欲要向上述楔形状滚道空间扩大的方向飞出的力(轴向力)增大，转矩传递滚珠4与保持架5、滚道等撞击的声音(撞击声音)变大。以往技术中，将转矩传递滚珠4压入保持架5的凹部51内，两者之间为负间隙，从而将转矩传递滚珠4可靠地保持于接头平面P，实现撞击声音的减小。但是，当压入转矩传递滚珠时，由于以预压负荷状使转矩传递滚珠4在保持架5的凹处51内运动，所以伴随有发热和保持架5的磨损。另外，由于等速万向接头的弯折阻力增大，所以人工难于弯折，在组装于车辆等时往往会耗费工时。与此相对，可知如果使偏置角4)t比以往制品小，由于上述轴向力变弱，所以可以使凹部与转矩传递滚珠4之间的过盈量为正间隙。表2是研究偏置角cl)T的大小和撞击声音的有无之间的关系，根据该结果明显可知，虽然在偏置角4)T与以往制品相同(4)T=16.0°)的比较制品中发生了撞击声音，但是在偏置角4)T为11.0°、13.0°或者15.0°的发明制品中，没有发生撞击声音(比较制品和发明制品的过盈量均为正间隙)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>这样，由于偏置角》T设定在上述范围内，可以防止撞击声音的发生，同时将凹部和转矩传递滚珠之间的过盈量设为正间隙。因此，可以避免保持架的发热和磨损而实现耐久性的提高，并且可以降低等速万向接头的弯折阻力，从而改善组装性。这里，此处所谓的正间隙是指如图6所示轴向的间隙，优选地，其宽度t为0以上25^im以下(放大表示图中的间隙宽度)。为了找到适于封入本发明的等速万向接头的内部的润滑脂，将各种摩擦系数H的润滑脂封入等速万向接头的内部，进行了耐久性试验。润滑脂的摩擦系数^吏用JIS规定的萨文(寸"'>)型摩擦磨损试验机而测定。这里，如图7所示，萨文型摩擦磨损试验机将1/4inch的钢珠压接于404>X4mm的旋转环11，在测量摩擦系数时，以周速108m/min旋转旋转环11，施加荷重12.7N(1.3kgf)，从旋转环11的下端经由海绵13向旋转环11的表面供给润滑脂。而且，用测压元件15检测支承钢珠12的气动滑板14的作动，测定摩擦系数。从试验开始10分钟后进行摩擦系数的测定。耐久性试验使用滚道的偏置角cl)T二13.0。的BJ，在负荷转矩834N'm(85kgfm)、转速230rpm、活动角6°的条件下进行。表3中表示试验结果。表3摩擦系数)I增稠剂耐久性0.119Li类X0細Li类△0.079尿素类△0扁尿素类〇0.056尿素类〇根据表3可以判明摩擦系数y为0.070以下的润滑脂，特别是增稠剂为尿素类的情况下，可以使耐磨损性提高而提高等速万向接头的耐久性。如果在等速万向接头的构成部件中与配对侧部件之间产生滑动摩擦的表面部设置保护层，则可以改善等速万向接头的活动性。作为形成保护层的表面部，可以举出一个例子，即与外侧部件2、内侧部件3滑接的保持架5的表面部。作为保护层，可考虑对防止或抑制母材彼此的金属接触很有效的例如硫化铁等化学处理膜或二硫化钼等吸附膜。这时，在表面部上不仅可以形成任一种的膜(例如硫化铁等化学处理膜)，而且也可以形成复合膜(硫化铁等化学处理膜+二硫化钼等吸附膜)。表4是保护层的有无对十字活动性的影响进行比较的表，比较制品是保持研磨纹理，发明制品是在其上涂覆二硫化钼。根据表4可以明确，如果形成保护膜，则可以进一步提高等速万向接头的活动性。这里，试验接头是比较制品和发明制品的偏置角均为4>T=12.0°的BJ。表4十字活动性比较制品没有涂覆〇发明制品有涂覆◎本发明涉及的等速万向接头，由于与以往制品相比具有高强度，所以可以提高负荷容量。另外，耐久性优良且可以延长寿命。进而，活动性也良好，不管活动角如何均具有稳定的传递功能。另外，可以实现这些效果而不会使等速万向接头大型化。9图1是等速万向接头(BJ)的放大剖视图。图2是等速万向接头(BJ)的纵向剖视图，表示图3中A-O-A截面。图3是等速万向接头的横向剖视图。图4是表示试验结果的图。图5是表示试验结果的图。图6是保持架的放大俯视图。图7是萨文型摩擦磨损试验机的剖视图。图8是等速万向接头(BJ)的纵向剖视图，表示图3中B-O-B截面。具体实施例方式下面，按照附图详细地说明本发明的实施方式。如图1图3所示，本实施方式的等速万向接头1包括外侧部件2(外圈)、内侧部件3(内圈)、转矩传递滚珠4及保持架5，其中，外侧部件2在球面状的内周面2a上沿着轴向形成有多条(通常是6条)曲线状的导向槽2b，内侧部件3在球面状的外周面3a上沿着轴向形成有多条(通常是6条)曲线状的导向槽3b，转矩传递滚珠4分别配置于由外侧部件2的导向槽2b与内侧部件3的导向槽3b协动而形成的滚道，保持架5保持转矩传递滚珠4。外侧部件2的导向槽2b的中心Oto和内侧部件3的导向槽3b的中心0T1，相对于接头中心O沿轴向以等距离而呈相反侧偏置(中心Oto是接头的开口侧，OT!是接头的里部侧)。因此，滚道形成为开口侧宽且朝向里部侧逐渐缩小的形状(楔形状)。保持架5的外周面5a的球面中心和成为该外周面5a的导向面的外侧部件2的内周面2a的球面中心，均与接头中心O—致。另外，保持架5的内周面5b的球面中心和成为该外周面5b的导向面的内侧部件3的外周面3a的球面中心，均与接头中心O—致。如果外侧部件2和内侧部件3位移了角度e，则被保持架5引导的转矩传递滚珠4在任意活动角e内始终维持在等分面(9/2)内，从而确保接头的等速性。10如图1所示，外侧部件2的导向槽2b的曲率中心0TO、接头平面P与PCD的交叉点Q及内侧部件3的导向槽3b的曲率中心071所形成的偏置角小T设定在11.0°15.0°。该偏置角4)T比以往制品的偏置角(16.0°左右)小，因此，与以往制品相比，导向槽2b、3b的深度在轴向上更接近均匀(以往制品由虚线表示)。这时，在导向槽较浅的地方槽深比以往制品深，即便在高负荷下接触椭圆也难于越过导向槽肩部，因此，可以防止肩部的缺损等而实现导向槽的高强度、耐久性的提高。另外，由于可以加厚保持架5的壁厚，所以也可以实现保持架的高强度化和延长寿命化。进而，如上所述，采用该范围内的偏置角4)T，则也可以维持良好的活动性。外侧部件2和内侧部件3通常在冷轧锻造后实施高频淬火等热处理，进而实施研磨加工而精加工成规定尺寸。在本发明中，如上所述，根据将偏置角4)T设置成比以往制品小的关系，可提高保持架5的耐久性，所以即便省略外侧部件2的内周面2a的研磨加工，实际使用中也可以确保足够的耐久寿命。根据相同的观点，也可以省略外侧部件2的导向槽2b的研磨，根据情况也可以省略内周面2a和导向槽2b二者的研磨。另外，由于转矩传递滚珠4要飞出接头开口侧的力(轴向力)也比以往制品减弱，所以可以抑制发生起因于转矩传递滚珠4的轴向力的撞击声音。因此，凹部51与转矩传递滚珠4之间的过盈量可以为025toi的正间隙，可避免保持架5的发热和磨损而实现耐久性的进一步提高，并且降低等速万向接头的弯折阻力，从而可以改善组装性。在保持架5的外周面5a和内周面5b上形成有保护层，该保护层由硫化铁等化学处理膜和二硫化钼等吸附膜形成的保护层，以便防止或抑制与外侧部件2和内侧部件3的金属接触。保护层设置在发生相对滑动接触的两个部件之间即可，除了形成于保持架5侧之外，也可以形成在外侧部件2侧和内侧部件3侦lj，即也可形成在外侧部件2的内周面2a和内侧部件3的外周面3a。当然，也可以在保持架5侧和外侧部件2侧及内侧部件3侧的双方上形成保护层。在该等速万向接头的内部封入润滑脂，该润滑脂的用萨文型摩擦磨损试验机测定的摩擦系数P在0.070以下。图8表示将本发明用于根切万向接头(UJ)的实施方式。外侧部件2的导向槽2b的曲率中心Oto和内側部件3的导向槽3b的曲率中心Oti，相对于接头中心O沿轴向以等距离呈相反侧偏置(中心OTO是接头的开口侧，On是接头的里部侧)。另外，保持架5的外周面5a的球面中心Oco(与外侧部件2的内周面2a的球面中心相同)和保持架5的内周面5b的球面中心Od(与内侧部件3的外周面的球面中心相同)，相对于接头中心O沿轴向以等距离呈相反侧偏置(中心Oco是接头的开口侧，Od是接头的里部侧)。保持架5的外周面5a和内周面5b的偏置量比导向槽2b、3b的偏置量小。在外侧部件2的导向槽2b的局部区域Uo和内侧部件3的导向槽3b的局部区域Q，分别形成纵向剖视下观察槽底为直线状的平坦部2bj、3b"外侧部件2的平坦部2b,形成于导向槽2b的一端侧(接头的开口侧的端部)，内侧部件3的平坦部3b,形成于导向槽3b的另一端侧(接头的内部侧的端部)。在该UJ中，也与图1图3表示的BJ同样，适用本发明的各构造。在这种情况下，除上述不同点之外，具体构造相通，所以省略重复说明。权利要求1、一种等速万向接头，其是具备外侧部件、内侧部件、转矩传递滚珠及保持架的固定式等速万向接头，其中，所述外侧部件在球面状的内周面上设有向轴向延伸的多条导向槽，所述内侧部件在球面状的外周面上设有向轴向延伸的多条导向槽，所述转矩传递滚珠配置于由成对的外侧部件的导向槽和内侧部件的导向槽形成的滚道，所述保持架被外侧部件的球面状内周面和内侧部件的球面状外周面引导并保持转矩传递滚珠，外侧部件的导向槽的曲率中心和内侧部件的导向槽的曲率中心，从接头中心沿轴向而向相互相反方向偏置，所述等速万向接头的特征在于，将滚道的偏置角设为11.0°～15.0°。2、一种等速万向接头，其是具备外侧部件、内侧部件、转矩传递滚珠及保持架的固定式等速万向接头，其中，所述外侧部件在球面状的内周面上设有向轴向延伸的多条导向槽，所述内侧部件在球面状的外周面上设有向轴向延伸的多条导向槽，所述转矩传递滚珠配置于由成对的外侧部件的导向槽和内侧部件的导向槽形成的滚道，所述保持架被外侧部件的球面状内周面和内侧部件的球面状外周面引导并保持转矩传递滚珠，外侧部件的导向槽的曲率中心和内侧部件的导向槽的曲率中心，从接头中心沿轴向而向相互相反方向偏置，并且保持架的外周面和内周面的球面中心分别从接头中心沿轴向而向相互相反方向偏置，且在外侧部件和内侧部件的各导向槽设有具有直线状的槽底的平坦部，所述等速万向接头的特征在于，将滚道的偏置角设为11.0。15.0。。3、根据权利要求2所述的等速万向接头，其中，将保持架的偏置角设为大于O。且在3.0°以下。4、根据权利要求1或2所述的等速万向接头，其中，将外侧部件的球面状内周面和导向槽中的至少一方设为锻造表面。5、根据权利要求1或2所述的等速万向接头，其中，将保持架中收容转矩传递滚珠的凹部与该转矩传递滚珠之间的过盈量设为正间隙。6、根据权利要求5所述的等速万向接头，其中，将正间隙设为025pm。7、根据权利要求1或2所述的等速万向接头，其中，在内部封入摩擦系数为0.070以下的润滑脂。8、根据权利要求1或2所述的等速万向接头，其中，在等速万向接头的构成部件中与配对侧部件之间产生滑动摩擦的表面部设有保护层。全文摘要本发明提供一种具有高强度且活动性和耐久性优良的小型的等速万向接头。本发明的等速万向接头，将由外侧部件(2)的导向槽(2b)的曲率中心O_TO、接头平面P与PCD的交叉点Q以及内侧部件3的导向槽3b的曲率中心O_TI所形成的偏置角φ_T设定为11.0°≤φ_T≤15.0°。文档编号F16D3/2237GK101490434SQ20078002729公开日2009年7月22日申请日期2007年4月27日优先权日2006年7月19日发明者东和弘,吉田和彦,小林正纯申请人:Ntn株式会社