专利名称：等速万向接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种等速万向接头，特别是涉及一种滑动式三脚型等速万向接头。
背景技术：
通常，等速万向接头作为万能接头的一种，它连接驱动侧和从动侧的两轴，即使两轴之间有角度也能等速传递转动力。其中滑动式的接头是通过接头的插入能够使两轴间的相对轴向发生位移，而三脚型等速万向接头就属于其中常见的一种。该三脚型等速万向接头，其中一面的轴上结合着三脚构件，它具有3个向半径方向突出的脚轴；另一面的轴上结合着中空圆筒状的外侧接头构件，它具有3个向轴向延伸的轨道槽；外侧接头件的轨道槽内用来收容三脚构件上的脚轴，并进行转矩的传递。
现有的三脚型等速万向接头的三脚构件上有3个向半径方向突出的脚轴，为了可以通过圆筒状脚轴外侧周围的多个针状滚轴实现回转，将滚轮镶嵌在外侧，并且该滚轮在轨道槽的滚轮引导面转动。滚轮相对于脚轴的姿势是固定的(同轴状态)。因此，当接头采取一定的动作角度传递转动力时，滚轮和滚轮引导面就会斜交，其结果是滚轮引导面和滚轮相互之间发生滑动而产生滑行阻力，进一步这种滑动会引起轴向产生诱发推力。这种滑行阻力和诱发推力会导致车体振动和噪音发生，从而影响汽车的NVH性能，降低汽车两侧车轮设计的自由性能，因此最好尽量减低为好。
正如日本专利特开2000-320563号公报所指示，本发明提供一种滑动式三脚型等速万向接头，目的是降低滑行阻力和诱发推力。这种接头具有滚轮和环部。滚轮插入到外侧接头构件的轨道槽内，环部在三脚构件的脚轴上向外镶嵌支持滚轮自如地转动，并且在环部的内侧周围形成一个圆弧状凸断面，同时脚轴的外侧周围在纵断面呈直线状，而横断面在和接头的轴线垂直相交的方向与环部的内侧接触的同时，在接头的轴线方向与环部的内侧之间形成一定间隙。
本发明包括环部和滚轮的滚轮部件能够促使脚轴摇动。因此，当接头有一定的动作角度时，脚轴能够不改变滚轮部件的姿势而向外侧接头构件倾斜。因此，能够长期保持滚轮部件的姿势稳定，为保持和滚轮引导面平行的状态滚轮能圆滑地转动。这样就有助于减小滑动阻力进而减低诱发推力。
上述公报中记载的等速万向接头如图5所示，滚轮34的外侧周围从功能上看，向脚轴22的轴心上，或者从该轴心向半径方向偏离的位置形成凸曲状面，该凸曲状面是以具有曲率中心的圆弧为母线而形成的。
但是，上述公报中记载的三脚型等速万向接头，其外侧接头构件10如图6所示分为两种不同的类型。一种是在轨道槽12的滚轮引导面14向外径一侧设置了凸缘部17的类型(A图)；另一种是省略了凸缘部而形成圆筒状的大内径部15的类型(B图)。其中，特别是省略了凸缘部的无凸缘型(B图)当汽车在仅靠惯性前进等无负荷状态下回转接头时，由于上述滚轮外周形状的关系，如图5所示滚轮34容易从正规的姿势(滚轮保持和滚轮引导面平行的状态)偏离倾斜(这里所说的倾斜是指滚轮的轴心在包括接头轴心的平面上倾斜。以下相同)。
发生这种倾斜时，滚轮部件的一部分，例如滚轮34的外径一侧端面34b有时候会和滚轮引导面14之间的大内径部15接触，如果在这种状态下回转的话，在干涉部会发生滑动摩擦，有时就会增加大内径部15的磨损量。
由此可见，上述现有的等速万向接头在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决等速万向接头存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。
有鉴于上述现有的等速万向接头存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的等速万向接头，能够改进一般现有的等速万向接头，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的等速万向接头存在的缺陷，而提供一种新的等速万向接头，所要解决的技术问题是使其对于无凸缘型外侧接头构件，可以抑制轨道槽内形成的大内径部的磨损量，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种等速万向接头，由外侧接头构件和三脚构件以及滚轮部件构成；其中外侧接头构件的内周的三处具有轨道槽，每个轨道槽分别具有面向圆周方向配置的滚轮引导面，及设在两个滚轮引导面之间的大内径部；三脚构件具有3个向半径方向突出的脚轴；三脚构件的各个脚轴上分别装有滚轮部件，滚轮部件具有滚轮，滚轮可面对脚轴呈摇摆自如，并沿着滚轮引导面被引向外侧接头构件的轴部方向，该等速万向接头的大内径部中至少在与倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的等速万向接头，其中使从轨道槽的中心到硬化层的轨道槽中心侧的端部之间距离是F，滚轮部件的外周直径是D，那么F/D在0.45以下。
前述的等速万向接头，其中所述的F/D在0.15以上。
前述的等速万向接头，其中所述的滚轮部件具备上述滚轮和镶嵌在上述脚轴外并支持上述滚轮自如回转的环部。
前述的等速万向接头，其中所述的脚轴的外周面的纵断面是直线形，横断面在和接头的轴线垂直相交的方向与上述环部的内周面接触，并于接触的同时在接头的轴线方向与上述环部的内周面之间形成一定间隙。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，为了达到前述发明目的，本发明提出一种等速万向接头，具备外侧接头构件、三脚构件以及滚轮部件。其中外侧接头构件在内周的三处具有轨道槽，轨道槽分别具有面向圆周方向配置的滚轮引导面，及设在两个滚轮引导面之间的大内径部；三脚构件具有3个向半径方向突出的脚轴；三脚构件的各个脚轴上分别装有滚轮部件。滚轮部件能面对脚轴自如地摇动，并且该等速万向接头具有的滚轮，沿着滚轮引导面被引向外侧接头构件的轴部方向。大内径部中，至少在和倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层。
这样由于在大内径部中和倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层，即使滚轮部件倾斜时通过和它的滑动也能减少大内径部的磨损，有助于延长等速万向接头的寿命。通常该硬化层在大内径部的圆周方向两端形成。其他也可以在滚轮引导面上形成硬化层，因此可以通过滚轮的转动抑制滚轮引导面的磨损。
如果从轨道槽的中心到硬化层的轨道槽中心一侧的端部之间的距离是F，滚轮部件的外周直径是D，那么大内径部的硬化层在F/D小于0.45的位置形成会比较理想。
这里的F/D表示在大内径部上形成的硬化层的轨道槽中心侧的边界，它越小该边界越向轨道槽的中心侧转移。如果F/D 0.45，和大内径部中倾斜的滚轮部件接触的部分能够确实形成硬化层。F/D的最小值，从抑制大内径部磨损的观点来看没有特别的限制，例如假使F/D＝0，也能使大内径部形成的2个硬化层在圆周方向连接。但是，大内径部的轨道槽中心附近和滚轮部件不接触，这部分也形成硬化层的话会导致热处理成本高涨。因此，考虑到经济性，F/D在0.15以上较为理想(F/D 0.15)。
滚轮部件具备滚轮和嵌在脚轴外侧支持滚轮自如回转的环部。环部和滚轮能够相对回转，圆筒面之间能够滑动接触互相配合也可以，或者让两者之间介入类似针状滚轴的转动体也可以。不管怎样，将环部和滚轮通过垫片等非分离性个体化。
脚轴的外侧周围纵断面呈直线状，横断面在和接头的轴线垂直相交的方向与上述环部的内周接触的同时，在接头的轴向方向和上述环部的内周之间形成间隙。通过相关构成，滚轮部件在面对脚轴自如地摇动的同时，脚轴的外侧周围和环部接触的椭圆由于从长条向点接近，从而减低倾斜滚轮部件的摩擦力矩。因此可以使滚轮部件的姿势长期稳定，为了保持滚轮和滚轮引导面保持平行而能够圆滑转动。
关于脚轴的横断面形状，在和接头的轴线垂直相交的方向与环部的内周接触的同时，在接头的轴向方向和环部的内周之间形成间隙，这样得到的形状换句话说，意思是指在三脚构件的轴部方向互相面对的部分向交互方向，即向比假想的圆筒面直径还小的一侧躲避而形成的形状。其中一个具体的实例就是椭圆形。不仅限于字意的椭圆，一般还包括被称为卵形、小判形(椭圆形)等形状。
另外，滚轮部件介于脚轴和外侧接头构件之间，发挥传递转矩的作用，但由于这种等速万向接头的转矩传递方向通常在和接头轴线垂直相交的方向，所以该转矩的传递方向能够通过脚轴和环部相连传递转矩，即使在接头的轴线方向两者之间有间隙也不会妨碍转矩的传递。
经由上述可知，本发明是关于一种等速万向接头，特别是一种三脚型等速万向接头，其外侧接头构件属于无凸缘型，其包括装有滚轮的滚轮部件，能够在脚轴自由转动地摇动，并且外侧接头构件的大内径部中与倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层。这时，设定从外侧接头构件的轨道槽中心到两个硬化层的轨道槽中心侧端部的距离是F，滚轮部件37的外周直径是D，那么F/D的值设定在0.45以下。本发明由于 无凸缘型外侧接头构件，所以能够抑制道槽上形成的大内径部的磨损量。
借由上述技术方案，本发明等速万向接头至少具有下列优点通过本发明即使滚轮部件倾斜时，在轨道槽的大内径部中和滚轮部件接触的部分上也会形成硬化层，因此通过这个接触能够减少轨道槽的局部磨损，并且可以达到延长接头使用寿命的目的。
综上所述，本发明特殊结构的等速万向接头，对于无凸缘型外侧接头构件，可以抑制轨道槽内形成的大内径部的磨损量，其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类产品中未见有类似的结构设计公开发表或使用而确属创新，其不论在结构上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，且较现有的等速万向接头具有增进的多项功效，从而更加适于实用，而具有产业的广泛利用价值，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1(A)是与本发明相关的等速万向接头的横断面示意图；图1(B)是脚轴和滚轮部件的截面图，是与脚轴垂直相交方向的截面图。
图2是本发明一实施例的示意图。表示外侧接头构件的横断面。
图3是本发明其他实施例的示意图，表示外侧接头构件的横断面。
图4是表示等速万向接头的其他示例的横断面图。
图5是表示滚轮部件的倾斜状态的等速万向接头的横断面图。
图6(A)是凸缘型外侧接头构件的横断面图，图6(B)无凸缘型外侧接头构件的横断面图。
具体实施例方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的等速万向接头其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
以下对本发明相关的等速万向接头的实施形态进行说明。这里，图1(A)表示接头的横断面，图1(B)表示和脚轴垂直的断面。如图1所示，等速万向接头由外侧接头构件10和三脚构件20构成，连接的两轴一方和外侧接头构件10相连，另一方和三脚构件20相连。
外侧接头构件10的内周面有3个向轴部方向延伸的轨道槽12。在各个轨道槽12的圆周方向正对面的侧壁上形成滚轮引导面14。三脚构件20具有3个向半径方向突出的脚轴22。各个脚轴22上装有滚轮34，该滚轮34收容在外侧接头构件10的轨道槽12内。
本发明中的外侧接头构件10不具备与滚轮34的外径侧端面相对的凸缘部，即属于无凸缘型(参照图6(B))。也就是说，外侧接头构件10的各轨道槽12的外径一侧，在接头中心部没有带有中心的圆筒面状部，而是形成了大内径部15，大内径部15把圆周方向两端与滚轮引导面14光滑地结合。
在这个实施形态中，在滚轮34的外侧周围，从脚轴22的轴线向半径方向偏离的位置形成凸曲状面，该凸曲状面是以具有曲率中心的圆弧为母线而形成的。滚轮引导面14的断面形状是粗弓形，滚轮34和滚轮引导面14形成角度接触。滚轮引导面14的断面的锥形形状也实现了两者的角度接触。这样通过滚轮34和滚轮引导面14形成角度接触的构成，滚轮就不易偏离因此能保持姿势稳定。而且，当不采取角度接触时，比如也可以让滚轮引导面14由轴线和外侧接头构件10的轴线平行的圆筒面的一部分构成，其断面形状是和滚轮34的外周面母线相对应的圆弧状。另外，也可以使滚轮34外周面是在脚轴22的轴线上具有曲率中心的圆球面。
脚轴22的外周面镶嵌环部32。该环部32和滚轮34通过多个针状滚轴36被个体化，构成了可以相对回转的滚轮部件37。也就是说，环部32的圆筒形外周面作为内侧轨道面，滚轮34的圆筒形内周面作为外侧轨道面，这两个内外轨道之间介入了转动自如的针状滚轴36。如图1(B)所示，针状滚轴36尽量放入更多的滚轴，没有定位器，也就是呈总组合状态。符号33、35指的是为防止针状滚轴36脱落，在滚轮34的内周面形成的环状沟上装入的一对垫圈。
从图1(A)可以看出脚轴22的外周面是和脚轴22的轴线平行的直线形，从图(B)可以看出长轴与接头的轴线垂直相交呈椭圆形。脚轴22的断面从三脚构件20的轴向看肉厚减少大致呈椭圆状。换句话说，脚轴22的断面是三脚构件的轴部方向互相面对的部分向交互方向，即向比假想的圆筒面直径还小的一侧躲避而形成的形状。
环部32的内周面具有圆弧状的凸断面。即内周面的母线是有一定半径的凸圆弧。这一点再加上上述脚轴22的横断面呈略微椭圆形，由于脚轴22和环部32之间设有一定的间隙，因此环部32不仅可以在脚轴22的轴向移动，还能面对脚轴22自由转动。并且如上所述，由于环部32和滚轮34通过针状滚轴36被个体化能够相对自如回转，因此面对脚轴22，环部32和滚轮34作为滚轮部件37能够转动地摇动。这里转动地摇动是指在包括脚轴22的轴线的平面内，环部32和滚轮34的轴线面对脚轴22的轴线倾斜。
上述各构成要素中，外侧接头构件10在经过低温锻造等成型工序后，被移送到热处理工序实施热处理。这时，经过热处理的硬化层如图2所示的用剖面线，在轨道槽12的滚轮引导面14和大内径部15的圆周方向两端，也就是和倾斜的滚轮34的外径侧端部的接触部分形成(前者用符号41a表示，后者用符号41b表示)。关于热处理，最好是能够局部加热，硬化层深度的选定自由，并且给硬化层以外的部分带来的热影响较小，还能保持母材性能的高频率淬火更适宜。
由以上结构，当接头采取一定的动作角度传递转矩时，脚轴22相对环部43在动作角的范围内往复摇动。这时，不管脚轴22的姿势如何，正规状态下滚轮部件37的轴心在与接头中心垂直相交的方向(半径方向)，但在无负荷回转等情况下，滚轮部件3 7的轴心会从本来应该的方向向前后(接头的轴心方向)偏离。这时，倾斜的滚轮部件37中，例如滚轮34的外径侧端面会和轨道槽12的大内径部15的一部分接触，如上所述由于在这个接触部分形成硬化层41b，因此能够降低接触部上外侧接头构件10的磨损量，可以通过这样延长接头的使用寿命。
在大内径部15中，为了使和倾斜的滚轮部件37全部接触的部分确实形成硬化层41b，如图2所示将F/D的值设定为0.45以下(F/D 0.45)。这里F表示从轨道槽12的中心L到硬化层41b表面的轨道槽中心L一侧的端部的距离，D表示滚轮部件37的外周直径(本实施形态中就是滚轮34的最大外周直径)。
这时，F/D如果过小，即使在没有和倾斜的滚轮部件37接触的部分(大内径部15的轨道槽中心侧)也能形成41b，这样会浪费热处理的成本，因此F/D的值最好在0.15(F/D 0.15)以上较理想。
连接于滚轮引导面14和大内径部15的R部一般是很难进行高频率淬火。考虑到这一点，在图2所示的实施形态中，滚轮引导面14的硬化层41a和大内径部15的硬化层41b分离形成，上述R部没有进行淬火，但由于上述R部是和滚轮部件不相干的部分，因此不淬火也没有什么大问题。当然，如果可以给这个R部淬火的话，也可以如图3所示在两个领域间形成连续的硬化层41。
本发明不仅限于上述实施形态中列举的三脚型等速万向接头，也可以广泛应用于滚轮部件能够转动的三脚型等速万向接头。图4中出现的接头作为这种接头的其他示例也被人熟知。以下对这种接头的大致构造进行说明。
这种等速万向接头，和图1中表示的实施形态一样，由外侧接头构件10和三脚构件20构成。外侧接头构件10的内周面具有3个向轴向延伸的轨道槽12，三脚构件20具有3个向半径方向突出的脚轴22。在各轨道槽12的圆周方向相对的侧避上形成滚轮引导面14，三脚构件20的脚轴22上装有的滚轮34被收容在轨道槽12内。外侧接头构件10是没有凸缘部的无凸缘型接头，并且滚轮引导面14之间形成圆筒状的大内径部15。
三脚构件20的脚轴22的外周面是圆球面，这个园球面的外侧镶嵌着圆筒形内周面可以滑动的圆筒状环部32。环部32和滚轮34借助转动体构成了能够相对自由回转的滚轮部件37。针状滚轴36配置在环部32的圆筒形外周面和滚轮34的圆筒形内周面之间，即呈总的配置状态。滚轮34被收容在外侧接头构件10的轨道槽12内，它可以一边在轨道槽12的滚轮引导面34上转动一边向外侧接头构件10的轴向移动。脚轴22的外周面是在脚轴22的轴线上具有曲率中心的真球面，滚轮部件环绕这个曲率中心转动地摇动。
该等速万向接头也和上述实施形态一样，通过在和倾斜的滚轮部件37接触的轨道槽12的大内径部15上形成部分硬化层(参照图2或图3)，能够防止大内径部15的滑动磨损。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
1.一种等速万向接头，由外侧接头构件和三脚构件以及滚轮部件构成；其中外侧接头构件的内周的三处具有轨道槽，每个轨道槽分别具有面向圆周方向配置的滚轮引导面，及设在两个滚轮引导面之间的大内径部；三脚构件具有3个向半径方向突出的脚轴；三脚构件的各个脚轴上分别装有滚轮部件，滚轮部件具有滚轮，滚轮可面对脚轴呈摇摆自如，并沿着滚轮引导面被引向外侧接头构件的轴部方向，其特征在于该等速万向接头的大内径部中至少在与倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层。
2.根据权利要求1中所述的等速万向接头，其特征在于，使从轨道槽的中心到硬化层的轨道槽中心侧的端部之间距离是F，滚轮部件的外周直径是D，那么F/D在0.45以下。
3.根据权利要求2所述的等速万向接头，其特征在于其中所述的F/D在0.15以上。
4.根据权利要求1至3中任意一权利要求所述的等速万向接头，其特征在于其中所述的滚轮部件具备上述滚轮和镶嵌在上述脚轴外并支持上述滚轮自如回转的环部。
5.根据权利要求4所述的等速万向接头，其特征在于其中所述的脚轴的外周面的纵断面是直线形，横断面在和接头的轴线垂直相交的方向与上述环部的内周面接触，并于接触的同时在接头的轴线方向与上述环部的内周面之间形成一定间隙。
全文摘要
本发明是关于一种等速万向接头，特别是一种三脚型等速万向接头，其外侧接头构件属于无凸缘型，其包括装有滚轮的滚轮部件，能够在脚轴自由转动地摇动，并且外侧接头构件的大内径部中与倾斜的滚轮部件接触的部分形成硬化层。这时，设定从外侧接头构件的轨道槽中心到两个硬化层的轨道槽中心侧端部的距离是F，滚轮部件37的外周直径是D，那么F/D的值设定在0.45以下。本发明由于无凸缘型外侧接头构件，所以能够抑制道槽上形成的大内径部的磨损量。
文档编号F16D3/20GK1573153SQ20041004826
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月14日 优先权日2003年6月16日
发明者板垣卓, 杉山达朗, 后藤龙宏, 铃木慎太郎 申请人:Ntn株式会社