专利名称：固定式等速万向接头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固定式等速万向接头，更具体地，涉及一种适用于振动有害的情况下(比如汽车转向设备中)的固定式等速万向接头。
背景技术：
等速万向接头可以被粗略地分为固定式接头和滑动式接头，其中固定式接头只允许在输入轴和输出轴之间存在角位移，而滑动式接头允许角位移和轴向位移，可以根据用途、使用条件等来选择所用接头的种类。作为固定式等速万向接头，球笼式接头和下部无切口式接头被广泛使用。
例如，图7表示一种球笼式接头1′(下文中称之为接头1′)，该接头为固定式等速万向接头的一种。该接头1′主要由以下零部件组成外部部件10，该外部部件10在第一轴部11的一端具有杯形部分13，该杯形部分13带有球形内表面12，在杯形部分13的球形内表面上形成有多条轨道沟槽14；内部部件20，该内部部件20在第二轴部21的一端具有内环23，该内环23带有球形外表面22，在该内环23的球形外表面22上形成有多条轨道沟槽24；设置在轨道沟槽14和24之间的多个滚珠30；以及保持架40，该保持架具有与外部部件10的球形内表面12相对应的球形外表面42、以及与内部部件20的球形外表面22相对应的球形内表面44，并且还配备有用于保持滚珠30的多个滚珠槽46，其中所述滚珠30以预定的周向间隔设置(例如，参见JP2003-130082A)。
在以上描述的接头1′中，外部部件10的杯形部分13的球形内表面12的球心O与内部部件20的内环23的球形外表面22的球心O基本彼此重合。外部部件10的轨道沟槽14的中心O1与内部部件20的轨道沟槽24的中心O2沿轴向位于球心O的两侧，并且距球心O的距离大致相同。结果，轨道沟槽14和24所形成的滚珠轨道呈现从外部部件10的较深侧向开口侧扩张开的楔形。在球笼式接头1′中，轨道沟槽14和24的纵向剖面结构为在其整个区域上是弯曲的，并且弯曲部分的中心分别为轨道沟槽14和24的中心O1和O2。与此相反，在下部无切口式接头中，每个轨道沟槽的开口侧端部形成沿轴向直线延伸的构造。
如图8所示，在上述接头1′中，当旋转扭矩被施加到外部部件10和内部部件20之一上时，并且外部部件10和内部部件20之间的工作角度为θ时，致使滚珠30在滚珠轨道内往复运动，并且内环23的轨道沟槽24相对于外部部件10的轨道沟槽14摇摆，借此将旋转扭矩传递到另一部件上。
图9A表示上述接头1′被用于汽车转向设备71的实例。在该转向设备71中，在与方向盘72相连接的输入轴73和转向器74之间设置有一个或多个中间轴75，这些部件通过接头1′而被连接。在转向设备71中，如果在行驶过程中有振动从车轮(未示出)传递到方向盘72，则可能会导致司机感到不适并且可能导致操作失误。因此，必须使转向设备71能够防止振动传递到方向盘72。通常，作为吸收这种振动的装置，在输入轴73和中间轴75之间设置弹性联轴器76，如图9B所示(例如，参见JP1999-133097A和JP2002-310182A)。在图9B所示的弹性联轴器76中，内轴76a和外轴76b通过减振件76c的中介作用而彼此装配接合。
但是应该注意到，如果不仅弹性联轴器76，而且接头1′也能吸收振动，则可以更有效地阻断振动向方向盘72传递。如图7和8所示，在上述接头1′中，还设置有挤压部分21a，用于向构成内部部件20的第二轴部21的端部施加轴向的弹性压力，并且保持架40带有接收部分48，用于接收来自挤压部分21a的压力。然而，在外部部件10和内部部件20之间形成工作角度θ的情况下，如图8所示，由外部部件10沿轴向传递来的振动的方向与挤压部件21a所施加的弹性作用的方向彼此不同，从而不可能有效地吸收由外部部件10传向内部部件20的振动。
发明内容
本发明是考虑到现有技术中上述问题而做出的。本发明的目的是提供一种固定式等速万向接头，其适用于振动有害的情况，比如汽车转向设备中的固定式等速万向接头。
为了实现上述目的，根据本发明，所述固定式等速万向接头包括具有球形内表面的外部部件，其中形成有多个轨道沟槽；具有球形外表面的内部部件，其中形成有多个轨道沟槽；滚珠，其位于外部部件的轨道沟槽和内部部件的轨道沟槽所形成的楔形滚珠轨道内；设置在外部部件的球形内表面和内部部件的球形外表面之间的保持架，该保持架适于保持滚珠，其中外部部件被形成为由外层件、一个或多个中间件以及内层件组成的三层或更多层的多层结构，并且其中至少一个中间件是由弹性材料制成的。
更具体地，例如，如图1所示，外部部件10被形成为三层结构，包括外层件15、中间件16和内层件17，中间件16由弹性材料制成。不仅可以只设置一个中间件16，还可以设置多个中间件16，并且多个中间件中至少有一个中间件16是由弹性材料制成的。通过以多层结构的方式形成外部部件10，由于中间件16的减振作用，可以可靠地吸收由外部部件10和内部部件20的任一个传来的振动。这样，可以提供适用于振动有害的场合的固定式等速万向接头。
当以上述的多层结构形成外部部件时，通过在外层件的内侧和内层件的外侧上设置接合部分，可以在外部部件和内部部件之间进行扭矩传递。
在外部部件中，内层件与外层件通过中间件的中介作用而装配接合，并且外层件、中间件和内层件被固定装置整体地固定在一起。
当通过中间件的中介作用将外层件和内层件装配接合时，设置用来将外层件、中间件和内层件整体地固定在一起的固定装置，以便防止内层件和中间件从外层件上脱离开来。固定装置的实例包括独立于外层件制成的构件或类似构件，并且该构件被一体地安装到外层件上，以便被锁定至内层件的端部的一个实例；或者是通过外层件的预定部分的塑性变形而被锁定至内层件的端部的一个实例。
尽管在考虑到可加工性和可用性时，比较理想的是使用橡胶材料作为制造中间件的弹性材料，但是能够提供所需的减振作用的其他任何材料也是可以的。
此外，特别是用作车辆的方向盘和转向器之间的转向设备的等速万向接头时，上述的固定式等速万向接头有效地提供了如上所述的振动吸收功能，使得可以防止方向盘振动。所述转向设备可以是通过电机施加助力的电动转向设备(EPS)，或者是通过油压施加助力的液压动力转向设备。
在本发明中，如上所述，外部部件带有弹性件，由此可以借助简单的结构吸收振动。这样，可以提供适用于振动有害的情况(比如转向设备中)中的固定式等速万向接头。
图1是表示本发明用于球笼式接头的纵向剖视图，该球笼式接头是固定式等速万向接头的一种；图2是沿着图1的A-A线取的外部部件的剖视图；图3是沿着图1中箭头B的方向看过去的外部部件的开口的端视图；图4是沿着图1中线A-A取的、根据本发明修改例的外部部件的剖视图；图5是根据本发明修改例的外部部件的纵向剖视图；图6A至6C是表示固定装置的修改例的简图，其中图6A是外部部件开口的端视图，图6B的左侧部分是外部部件主要部分的放大纵向剖视图，图6B的右侧部分是外部部件开口的端视图，图6C是外部部件主要部分的纵向剖视图；图7是传统的固定式等速万向接头的纵向剖视图；图8是表示传统的固定式等速万向接头操作的说明图；以及图9A和9B是传统的固定式等速万向接头用于转向设备时的示意图。
具体实施例方式
在下文中将参照图1至6介绍根据本发明优选实施例的固定式等速万向接头。与图7和图8所示的传统接头1′相同的零部件采用相同的附图标记，并且省略对其的具体说明。
图1表示本发明被用于球笼式接头1(下面称之为接头1)，球笼式接头是固定式等速万向接头的一种。如图1所示，接头1主要由下述零部件组成外部部件10，内部部件20，滚珠30以及保持架40；外部部件10具有形成为三层结构的杯形部分13，该三层结构包括外层件15、中间件16和内层件17，并且中间件16是由弹性材料形成。
如图1和2所示，外侧件15是组成外部部件10的主体的构件，并且由第一轴部11的端部处的杯形部分13的外层部分形成。如图2所示，外层件15的内表面被形成为与杯形部分13的球形内表面12相对应的球形结构，并且作为用来与内层件17相接合的接合部分的接合沟槽15a被设置在与多个轨道沟槽14相对应的位置处。
如图1和2所示，中间件16是设置在外层件15和内层件17之间的构件，并且由弹性材料，比如橡胶或树脂制成。所述中间件16被形成为与外层件15和内层件17之间的间隙结构相对应的杯状结构，并且被布置成与外层件15的整个内表面以及内层件17的整个外表面都紧密接触。
如图1和2所示，内层件17是构成外部部件10的杯形部分13的球形内表面12的构件。内层件17的外表面被形成为与球形内表面12相对应的球形结构，并且其外径稍小于外层件15的内径。如图2所示，在内层件17的外表面上，在对应于在内表面一侧上所形成的多个轨道沟槽14的位置处形成有作为接合部分的凸脊17a，用于与外层件15的接合沟槽15a相接合。所述凸脊17a的宽度稍小于外层件15的接合沟槽15a的宽度，并且被形成为凸入外层件15的接合沟槽15a，以便通过中间件16的中介作用与外层件15的接合沟槽15a相接合。通过该结构，可以在外层件15和内层件17之间传递扭矩。
在图1至3中，，附图标记60表示作为固定装置的固定件，并且该固定件60用于防止中间件16和内层件17脱离外层件15。如图1和3所示，所述固定件60具有与外部部件15的开口端部的外侧相装配接合的圆柱部分61，以及以舌状从圆柱部分61的、与外部部件10的轨道沟槽14相对应的末端处的位置沿径向向内延伸的多个锁定部分62。如图1所示，深侧端部(在多定部分62的相反侧上的端部)向内被敛缝以形成敛缝部分63，所述敛缝部分与外层件15的外部接合。如图3所示，锁定部分62被锁定到外层件15、中间件16和外层件17的各个开口侧端部，并且处于与外层件15和内层件17的接合部分相对应的位置处。结果，外层件15、中间件16和内层件17整体地固定到一起，以形成外部部件10。
如上所述，在本发明的接头1中，通过在外层件15和内层件17之间设置由弹性材料(比如橡胶或树脂)制成的具有杯状结构的中间件16而形成了具有三层结构的外部部件10，从而在外部部件10和内部部件20之间形成预定工作角度θ(参见图8)的情况下，由外部部件10或内部部件20传来的振动能够被外部部件10的杯形部分13所吸收。
以上介绍了本发明的一个实施例，但是本发明并不局限于上述实施例，而是允许实施各种修改。例如，如图4所示，外层件15的接合沟槽15a和内层件17的凸脊17a可以是与杯形部分13的轨道沟槽14相对应的、并且能够在外层件15和内层件17之间传递扭矩的任何其他沟槽，比如弧形截面结构。
中间件16的结构并不局限于杯形一种。例如，如图5所示，所述中间件16可以被形成为圆柱形结构。该圆柱形中间件16例如适用于如图5所示的情况，其中外部部件10是由第一轴部11和杯形部分13(外环)两个构件组成的。图5的第一轴部11和杯形部分13(外环)通过合适的方法，比如螺纹连接、塑性连接、焊接、粘结、压力装配或冷缩配合而被连接到一起。在图5的情况下，内层件17也可以被形成为具有圆柱结构，通过设置在外层件15内表面上的台阶部分15b来锁定内层件17的较深一侧的端部。
如图6A所示，可以在圆柱形部分61的整个圆周上形成固定件60的锁定部分62。这种情况下，如果固定件60相对于外部部件10沿周向滑动，则总是可以防止中间件16脱离内层件17。
此外，如图6B所示，固定装置可以是由锁定部分15c形成的，而锁定部分15c是由外层件15的开口端处的轴向切口形成的。如图6B的右侧部分所示，对应于外层件15的内部结构形成外层件15的外部结构，由此形成所述锁定部分15c。锁定部分15c被形成在接合沟槽15a之间的小直径部分15d内，并且与通过朝向外层件15内侧的塑性变形而与中间件16和内层件17的端部相锁定。除了在外层件15的端部处形成的切口之外，锁定部分15c还可以是在外层件15的端部形成的舌状突起，类似图1和3中所示的固定件60的锁定突起62。
此外，如图6C所示，也可以通过敛缝部分15e形成固定装置，该敛缝部分15e是通过向外层件15的部分或全部开口端部的内侧的塑性变形而形成的。这种情况下，形成有膨大部分17b，其使得内层件17的开口端部的外径基本等于外层件15的开口端部的内径，外层件15的敛缝部分15e锁定至内层件17的膨大部分17b。中间件16被设置在外层件15和内层件17的深侧部分之间的间隙中，并且内层件17的深侧部分的外径小于外层件15的深侧部分的内径。
此外，也可以通过将中间件16焙烘或粘结到外层件15和内层件17上来使外层件15、中间件16和内层件17结合为一个整体。当通过外层件15的塑性变形、或者通过焙烘或粘结中间件16来将外层件15、中间件16以及内层件17结合为整体时，外部部件10的部件的数量会减少，由此有助于组装，并且相比于将固定件60和外层件15制成为独立部件的情况，能够降低生产成本。
对于外部部件10而言，采用三层或更多层的多层结构已经足够。如果设置多个中间件16，则可以用不同种类的弹性材料制造中间件16，而不是只使用相同种类的弹性材料制造所述中间件。或者，也可以用弹性材料制造至少一个中间件16，同时用非弹性材料制造其他中间件16。
尽管本发明的上述实施例被用于球笼式接头1，其中挤压部分21a位于内部部件20的第二轴部21的一端并且保持架40带有接收部分48，但是本发明也可以用于包括下部无切口式接头的其他固定式等速万向接头。
权利要求
1.一种固定式等速万向接头，包括具有球形内表面的外部部件，其中形成有多条轨道沟槽；具有球形外表面的内部部件，其中形成有多条轨道沟槽；多个滚珠，每个滚珠被设置在外部部件的轨道沟槽和内部部件的轨道沟槽所形成的楔形滚珠轨道内；以及保持架，所述保持架设置在外部部件的球形内表面和内部部件的球形外表面之间，所述保持架适于保持滚珠，其中，外部部件被形成为具有三层或更多层的多层结构，其中所述多层结构由外层件、一个或多个中间件以及内层件组成，并且其中，至少一个中间件是由弹性材料制成的。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向接头，其中，所述外层件和内层件设置有用于传递扭矩的接合部分。
3.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向接头，其中，还包括用于通过中间件使内层件与外层件装配接合的固定装置，以便将外层件、中间件和内层件整体固定在一起。
4.根据权利要求3所述的固定式等速万向接头，其中，所述固定装置具有将被装配到外侧件的开口端部的外侧上的圆柱形部分；以及锁定部分，所述锁定部分从圆柱形部分的端部沿径向向内延伸、以便锁定到内层件的端部。
5.根据权利要求3所述的固定式等速万向接头，其中，所述固定装置是通过外层件的端部径向向内塑性变形而形成的敛缝部分，以便锁定至内层件的端部。
6.根据权利要求1至5之一所述的固定式等速万向接头，其中，所述弹性材料包括橡胶材料。
7.根据权利要求1至6之一所述的固定式等速万向接头，其中，所述固定式等速万向接头被用于设置在车辆的方向盘和转向器之间的转向设备中。
全文摘要
本发明提供一种适用于振动有害的情况下的固定式等速万向接头。该固定式等速万向接头(1)包括装配在外部部件(10)内的内部部件(20)，二者之间设置有保持架(40)，在外部部件(10)和内部部件(20)的轨道沟槽(14，24)之间设置有滚珠(30)，并且滚珠(30)由保持架(40)保持。外部部件(10)被构造成由外层件(15)、一个或多个中间件(16)以及内层件(17)组成的具有三层或更多层的多层结构，并且其中至少一个中间件(16)是由弹性材料制成的。当部件(10，20)被设置成预定工作角度时，中间件(16)的缓冲作用能够可靠地吸收由外部部件(10)或内部部件(20)传递来的振动。
文档编号F16D3/2245GK1906427SQ20048004114
公开日2007年1月31日 申请日期2004年12月8日 优先权日2004年1月30日
发明者山崎健太, 石岛实 申请人:Ntn株式会社