專利名稱：三叉式等速萬向接頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明關于一種三叉式等速萬向接頭，可用于汽車和各種產業(yè)機械的動力傳送。例如，當裝入到汽車的驅動系統(tǒng)中，并在非直線上所存在的旋轉軸彼此之間以等角速度進行旋轉力的傳送時，進行利用。
背景技術：
作為一種解決關于三叉式等速萬向接頭的旋轉3次的軸向力的車輛的強烈振動的裝置，例如在日本專利的特表平4-503554號公報、日本專利早期公開的特開平5-215141號公報中，記錄了一種所謂的雙滾柱型，且外滾柱4是沿外側接頭構件1的導向溝2而對外側接頭構件1的軸線平行滾動的類型的三叉式等速萬向接頭(參照圖7)。在這些三叉式等速萬向接頭中，借由使外側接頭構件1的滾柱引導面3的形狀為哥特式尖拱形狀，且使與滾柱4的接觸狀態(tài)為角接觸，從而可具有產生用于修正滾柱4的滾動方向傾斜(在圖3的平面內的傾斜)的恢復力偶，并使?jié)L柱4對導向溝保持平行的效果。
為了對具有受限的幅面的滾柱而使角接觸成立，需要使圖7中以符號P表示的壓力角(接觸角度)小，該結果有時無法得到足夠的恢復力偶。而且，為了管理接觸角度，需要將滾柱引導面的曲率半徑和滾柱外周面的母線曲率半徑的差設定得比較大，這樣一來就使接觸面壓力增大，所以有時接觸部會提前被磨損。任意一種情況都會導致性能的下降，有時會使搭載該接頭的車輛發(fā)生強烈振動。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決這些問題而形成的。即，本發(fā)明的課題是提供一種采用不使用由哥特式尖拱形狀的滾柱引導面形成的角接觸，而產生用于修正滾柱的滾動方向傾斜的恢復力偶并降低表面壓力的構造，且長期維持NVH特性的三叉式等速萬向接頭。
本發(fā)明為一種包括在內周面的圓周方向三等分位置形成導向溝的外側接頭構件、在圓周方向三等分位置形成沿半徑方向突出的支軸的內側接頭構件、在各支軸上以可自如旋轉且自如變向的形態(tài)被擔持(支撐)的滾柱，并使?jié)L柱在導向溝內沿外側接頭構件的軸線方向進行轉動的三叉式等速萬向接頭；其特征在于使?jié)L柱外周面的母線曲率半徑較外徑半徑(滾柱的橫斷面半徑)小，當對滾柱引導面的曲率半徑，在一定的扭矩負載狀態(tài)下，利用滾柱和滾柱引導面的接觸部的彈性變形，使形成全面接觸的范圍內的滾柱外周面的母線曲率半徑的最小值為r1，最大值為r2時，將母線曲率半徑r設定在r1≤r≤r2的范圍內。
利用該設定，可在滾柱的整個幅面上設置接觸角度，并可使扭矩負載時的前述恢復力偶增大。而且，由于在高負載區(qū)域形成全面接觸，所以接觸面壓力大幅減少且接觸部的磨損減少。在上述設定中，滾柱外周面的母線曲率半徑r是以到稍小于滾柱引導面的曲率半徑R的范圍作為容許范圍。由于滾柱為圓環(huán)形狀，所以如果產生滾柱的滾動方向傾斜，則形成與r＞R設定相同的狀態(tài)，即變成滾柱的寬度方向的中心附近從滾柱引導面離開，并在寬度方向的兩端附近進行接觸。
這里，如果舉出一定的扭矩負載的具體例，為接頭的破損扭矩的1/2以下的范圍。而且，接頭的破損扭矩具體地說，相當于由軸的最小軸徑所求得的靜態(tài)扭轉斷裂扭矩。
也可在滾輪外周面的寬度方向兩末端，從滾柱引導溝沿退出方向設置較母線曲率半徑小的曲率半徑的圓形，借此，可回避在滾柱的寬度方向末端的邊緣負載。
如利用本發(fā)明，可不使用利用哥特式尖拱形狀的滾柱引導面的角接觸，而產生對滾柱的滾動方向傾斜進行修正的大的恢復力偶，而且，由于可降低接觸面壓力，所以磨損減少，可長期維持NVH特性。


圖1所示為表示本發(fā)明的實施形態(tài)的滾柱和滾柱引導面的接觸部的曲線圖。
圖2A為使表示本發(fā)明的實施形態(tài)的三叉式等速萬向接頭的一部分形成截面的側視圖。
圖2B為與支軸垂直的、支軸和滾柱·組裝部件的截面圖。
圖3所示為圖2A的三叉式等速萬向接頭的取得動作角的狀態(tài)的縱截面圖。
圖4為圖3的三叉式等速萬向接頭的環(huán)圈的放大截面圖。
圖5為表示另一實施形態(tài)的三叉式等速萬向接頭的主要部分截面圖。
圖6為表示其它一個實施形態(tài)的三叉式等速萬向接頭的主要部分的截面圖。
圖7為表示習知技術的三叉式等速萬向接頭的主要部分的截面圖。
符號說明1外側接頭構件；2導向溝；3滾柱引導面；4外滾柱；10外側接頭構件；12口部；14導向溝；16滾柱引導面；18軸桿部；
20三叉構件；22輪轂部；24三角形花鍵孔；26支軸；32環(huán)圈；32a內周面；32b圓筒形外周面；33擋圈；34滾柱；34b外周面；35擋圈；36轉動體；126支軸；130滾柱組裝部件；132環(huán)圈；134滾柱；136轉動體；226支軸；230滾柱組裝部件；232環(huán)圈；234滾柱；236轉動體；m圓弧部；n退出部；
r母線曲率半徑；R外徑半徑具體實施方式
下面對圖中所例示的本發(fā)明的實施形態(tài)進行說明。首先，參照圖2A、2B以及圖3，對三叉式等速萬向接頭的基本構成進行敘述。這里，圖2A為使部分呈斷面的接頭的側視圖，圖2B為支軸和滾柱組裝部件的橫截面圖，圖3為取動作角θ的狀態(tài)的接頭的縱截面。如圖所示，等速萬向接頭由外側接頭構件10和三叉構件20構成，應該連結的二軸中的一個與外側接頭構件10連接，另一個與三叉構件20連接。外側接頭構件10由有底筒狀的口部12和軸桿部18構成，且與應該由軸桿18的三角形花鍵軸連結的二軸中的一個連結。在口部12的內周面的圓周方向三等分位置，形成有沿軸方向伸展的導向溝14。在各導向溝14的、沿圓周方向對合的側壁上，形成有滾柱引導面16。三叉構件20由輪轂部22和支軸26構成，且與應該由輪轂部22上所形成的三角形花鍵孔24連結的二軸中的其它一個連結。支軸26從輪轂部22的圓周方向三等分位置向半徑方向突出。在各支軸26上擔持(支撐)有滾柱組裝部件(32、34、36)。該滾柱組裝部件被收納在外側接頭構件10的導向溝14中。
在該實施形態(tài)中，支軸26的外周面26a由橫截面(圖2B)看，為長徑與接頭的軸線直交的橢圓形狀，由縱截面(圖3)看，為與支軸平行的直線形狀，且橫截面在軸方向的所有位置形成迭合。支軸26的橫截面形狀在三叉構件20的軸方向為短徑，且彼此對合的面沿交互方向從假想圓筒面向小徑側退避。
滾柱·組裝部件包含有環(huán)圈32、滾柱34、轉動體36。環(huán)圈32外嵌在支軸26上，且環(huán)圈32和滾柱34通過若干個轉動體36被單元化，構成有可相對轉動的滾柱·組裝部件。即，在環(huán)圈32的圓筒形外周面32b和滾柱34的圓筒形內周面之間，轉動體36可轉動自如地插于其中。在該實施形態(tài)中，借由在滾柱34的內周面上形成的環(huán)狀溝中安裝擋圈33、35，從而使環(huán)圈32和滾柱34一體化，并謀求對轉動體36的退出限制。
如圖4所放大表示的，環(huán)圈32的內周面32a具有圓弧狀凸截面。即，內周面32a的母線為凸圓弧。雖然也可使環(huán)圈32的內周面32a在幾乎全長的范圍內為凸圓弧(參照圖2A)，但在這里，環(huán)圈32的內周面32a的母線由中央的圓弧部m和其兩側的退出部n的組合所形成。退出部n如圖3所示，接頭是具有為避開取動作角θ時的支軸26的干涉的部分，由從圓弧部m的末端向環(huán)圈32的末端緩緩增大直徑的直線或曲線構成。這里，例示有使退出部n為圓錐角α＝50°的圓錐面的一部分的情況。
如上所述，由于環(huán)圈32的內周面32a的母線為半徑R的凸圓弧，以及支軸26的橫截面形狀略呈橢圓形狀且在支軸26和環(huán)圈32之間設有一定的縫隙，所以環(huán)圈32不只可在支軸26的軸方向上進行移動，還可對支軸26自如變向搖動。而且，如上所述，因為環(huán)圈32和滾柱34通過轉動體36相對轉動自如地被單元化，所以對支軸26，環(huán)圈32和滾柱34處于一種作為單元可自由變向搖動的關系。這里，所說的自由變向，是指在含有支軸26的軸線的平面內，環(huán)圈32及滾柱34的軸線對支軸26的軸線產生傾斜(參照圖3)。這樣，滾柱34對支軸26可自由變向搖動，結果即使在接頭取動作角的狀態(tài)下傳達扭矩時，滾柱34也可沿外側接頭構件的軸線方向，保持平行的姿勢并在滾柱引導面16上進行轉動。
與滾柱34的外周面34b相接的外側接頭構件10的滾柱引導面16，呈曲率半徑R的圓弧狀的橫截面形狀。滾柱34的外周面34b的母線，為一種以從滾柱34的軸線沿半徑方向離開的位置上的點為曲率中心的圓弧。滾柱34的外周面34b的母線曲率半徑r較滾柱34的外徑半徑R小。具體地說，滾柱34的外周面34b的母線曲率半徑r，對應滾柱引導面16的曲率半徑R，在該等速萬向接頭的破損扭矩的二分之一以下的扭矩負載狀態(tài)下，通過滾柱34和滾柱引導面16的接觸部的彈性變形，使形成全面接觸的范圍內的滾柱外周面34b的母線曲率半徑的最小值為r1，最大值為r2時，設定在r1≤r≤r2的范圍內為佳。
在上述設定中，滾柱外周面的母線曲率半徑r以到稍小于滾柱引導面16的曲率半徑R的范圍作為容許范圍。由于滾柱34為圓環(huán)形狀，所以如果產生滾柱34的滾動方向傾斜，則形成與r＞R設定相同的狀態(tài)，即滾柱34的寬度方向的中心附近從滾柱引導面16離開，并在寬度方向的兩端附近進行接觸。利用該設定，可在滾柱34的整個幅面上設置接觸角度，并可使扭矩負載時的前述恢復力偶增大。而且，因為在高負載區(qū)域形成全面接觸，所以接觸面壓力大幅減少，從而能夠降低接觸部的磨損。
在圖示的實施形態(tài)中，使?jié)L柱34的寬度方向兩末端，形成設有較母線曲率半徑r小的曲率半徑r3及r4的圓形，并作為從滾柱引導面16退出的形狀。借此，能夠回避在滾柱34的寬度方向末端的邊緣負載。
圖5及圖6所示為另外的實施形態(tài)。任意一個都是滾柱對應支軸自如旋轉且自如變向搖動，關于滾柱引導面的曲率半徑和滾柱外周面的母線曲率半徑的關系，也與上述的實施形態(tài)相同。下面只對不同的部分進行說明。圖5的等速萬向接頭，通過轉動體136由相對轉動自如的環(huán)圈132和滾柱134構成滾柱組裝部件130，且環(huán)圈132的圓筒形內周面外嵌在支軸126的球形外周面上。圖6的等速萬向接頭，通過轉動體236由相對轉動自如的環(huán)圈232和滾柱234構成滾柱組裝部件230，且使環(huán)圈232的凹球狀內周面嵌入于支軸226的球面狀外周面中。
權利要求
1.一種三叉式等速萬向接頭，包括在內周面的圓周方向三等分位置形成導向溝的外側接頭構件；在圓周方向三等分位置形成沿半徑方向突出的支軸的內側接頭構件；以及在各支軸上以可自如旋轉且自如變向的形態(tài)被支持的滾柱；其中滾柱在導向溝內沿外側接頭構件的軸線方向進行轉動，其特征在于滾柱外周面的母線曲率半徑較外徑半徑(滾柱的橫斷面半徑)小，當對滾柱引導面的曲率半徑，在一定的扭矩負載狀態(tài)下，利用滾柱和滾柱引導面的接觸部的彈性變形，使形成全面接觸的范圍內的滾柱外周面的母線曲率半徑的最小值為r1，最大值為r2時，將母線曲率半徑r設定在r1≤r≤r2的范圍內。
2.如權利要求1所述的三叉式等速萬向接頭，其特征在于前述扭矩負載相當于接頭的破損扭矩的1/2以下。
3.如權利要求1所述的三叉式等速萬向接頭，其特征在于在滾柱外周面的寬度方向兩末端，從滾柱引導溝沿退出方向設置較母線曲率半徑小的曲率半徑的圓形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三叉式等速萬向接頭。在該三叉式等速萬向接頭中，為了不使用由哥特式尖拱形狀的滾柱引導面形成的角接觸，而產生用于修正滾柱(34)的滾動方向傾斜的恢復力偶并降低表面壓力，對應滾柱引導面(16)的曲率半徑(R)，在一定的扭矩負載狀態(tài)下，通過滾柱(34)和滾柱引導面(16)的接觸部的彈性變形，使形成全面接觸的范圍內的滾柱外周面(34b)的母線曲率半徑(r)的最小值為r1，最大值為r2時，將母線曲率半徑(r)設定在r1≤r≤r2的范圍內。
文檔編號F16D3/205GK1580596SQ200410054678
公開日2005年2月16日 申請日期2004年7月27日 優(yōu)先權日2003年7月31日
發(fā)明者五十公野純一, 山崎健太 申請人:Ntn株式會社