專利名稱：：等速萬向接頭的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種汽車、各種工業(yè)機械的動力傳遞系統(tǒng)中使用的等速萬向接頭，更詳細而言，涉及一種在驅動側的旋轉軸和從動側的旋轉軸能以任意角度(活動角)始終順利地傳遞轉矩的等速萬向接頭中，在軸向上不會滑動(縱搖)的所謂固定式的等速萬向接頭。
背景技術：
：如圖2和圖3所示，在汽車的驅動軸等中使用的BJ(球形固定接頭)l由外圈2、內圈3、轉矩傳遞滾珠4及保持架5構成。在外圈2和內圈3線之間設有保持架5，保持架5分別與外圈2的球面狀內周面2a和內圈3的球面狀外周面3a球面接觸(例如參照專利文獻1)。在外圈2的內周面2a和內圈3的外周面3a上分別形成多條曲線狀的導向槽2b、3b，外圈2和圈3的導向槽2b、3b的曲率中心OTO、On分別處于相對于接頭中心O(外圈的球面狀內周面2a和內圈的球面狀外周面3a的球面中心相同)對稱的位置。換而言之，曲率中心Oto和曲率中心On從接頭中心O以等距離沿軸向而向相反方向偏置。因此，由外圈2的導向槽2b和內圈3的導向槽3b所形成的滾道，呈現(xiàn)從軸向的一方向另一方逐漸變寬的楔形狀。各轉矩傳遞滾珠4被收容在該楔形狀的滾道內，而在外圈2和內圈3之間傳遞負荷。為將全部的轉矩傳遞滾珠4保持于接頭平面P(與活動角的平分線垂直的平面)，而組裝有保持架5。對導向槽2b、3b施加偏置，因此，當轉矩傳遞滾珠4傳遞負荷時，軸向力作用于各轉矩傳遞滾珠4，其結果是，轉矩傳遞滾珠4欲要向導向槽2b、3b的開口方向，即上述楔形狀滾道空間的擴大方向飛出。與其相伴，軸向力也作用于保持架5，保持架5被牢固地按壓于外圈2的球面狀內周面2a和內圈3的球面狀外周面3a之間。專利文獻l:日本特開平8-128454號公報如上所述，由于導向槽2b、3b存在偏置，所以兩導向槽的深度在軸向上不均勻。因此，當轉矩傳遞滾珠4在導向槽較淺的地方傳遞高負荷時(處于大活動角時)，與轉矩傳遞滾珠4的接觸所致的接觸橢圓增大，接觸橢圓越過引力集中的導向槽肩部，導致肩部可能會發(fā)生缺損。作為其對策，考慮到增大轉矩傳遞滾珠4的直徑或節(jié)圓直徑(PCD)以降低表面壓力，不過，外圈2的外徑增加會產生等速萬向接頭增大的不良情況。
發(fā)明內容于是，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高強度且活動性和耐久性優(yōu)良的小型的等速萬向接頭。為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中將滾道的偏置角設為11.0°15.0°。這里，如圖l所示，偏置角4)t是指，由外側部件2的導向槽2b的曲率中心Oto、接頭平面P與PCD的交叉點Q及內側部件3的導向槽3b的曲率中心Ot!所形成的ZOtoQOt!。以往，將該偏置角小t設定為16.0°17.0°左右，但是本發(fā)明中采用較之小的偏置角4)t，即ll.O。蕓4)t^15.0如圖1所示，在減小偏置角》t時，與以往制品相比，導向槽2b、3b的深度在軸向上更接近均勻(以往制品的導向槽由虛線表示)。這時，由于在導向槽較淺的地方溝深比以往制品深，所以即便在高負荷下接觸橢圓也難于越過槽肩部，可以防止肩部的缺損等，從而實現(xiàn)導向槽的高強度化、耐久性的提高。另外，由于可以加厚保持架的壁厚，所以也可以實現(xiàn)保持架的高強度化和延長壽命化。圖1表示在導向槽2b、3b的最淺地方與以往制品取得相同程度的槽深的情況，在這種情況下，可以使保持架的壁厚比以往的保持架(虛線表示)更厚。因此，可以避免等速萬向接頭的大型化，同時可以實現(xiàn)接頭整體的負荷容量和耐久壽命的提高。另一方面，如果偏置角過小，則反而擔心在耐久性、強度降低或者活動性方面會產生問題。于是，為了尋求期望的偏置角4)t的范圍，對BJ進行了比較十字活動性、耐久性及準靜態(tài)扭轉強度的試驗。通過在包括對置的滾道的平面內將軸彎折至最大活動角，接著在與該平面垂直的平面內同樣將軸彎折時的鎖定的有無來評價十字活動性。另外，在負荷轉矩834N'm(85kgf'm)、轉速230rpm、活動角6°的條件下來評價耐久性，在活動角40°、轉速2.5rpm、負荷轉矩的增加率0.05kNm/rev的條件下來評價準靜態(tài)扭轉強度。圖4中表示試驗結果。這里，圖4中的X表示"存在問題"，A表示差，Q表示普通，表示良(以下說明中相同)。根據(jù)圖4可知，若偏置角小于ll.O。，則十字特性、耐久性以及準靜態(tài)扭矩強度的所有方面均存在問題，若偏置角大于15.0°，則耐久性和強度方面較差。因此，為了同時滿足等速萬向接頭的活動性、耐久性及強度，可以將偏置角小T設定為11.0°以上且15.(T以下。針對UJ(根切萬向接頭(undercutfreejoint))，與上述同樣進行了比較十字活動性、耐久性及準靜態(tài)扭轉強度的試驗。試驗條件除了以活動角50°進行準靜態(tài)扭轉強度試驗方面之外，其他均與圖4的BJ試驗相同。保持架的偏置角4)c設定為1.8°。圖5中表示試驗結果。根據(jù)該圖可判明如果在UJ中也將滾道的偏置角小c設定為11.0°以上且15.0°以下，則可以同時滿足等速萬向接頭的活動性、耐久性及準靜態(tài)扭矩強度。優(yōu)選地，UJ的保持架的偏置角4)c大于0。且在3.0°以下。超過O。的偏置角c])c是確保允許活動角和保持架的強度所需的。另一方面，如果小c超過3.0。，則發(fā)熱顯著增加，滾道的深度減小反而引起壽命的減小。這里，如圖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、接頭平面P與PCD的交叉點Q及保持架5的內周面5b的球面中心Oc,所形成的ZOcoQOd。球面中心Oco和球面中心Od從接頭中心O沿軸向以等距離而向相反方向偏置，并且該偏置量比滾道的球面中心Oto、On的偏置量小。外側部件通常在鍛造(例如冷鍛)后，熱處理(高頻淬火等)進而實施用于精加工成規(guī)定尺寸的精加工(研磨等)而制造。根據(jù)本發(fā)明可知，如上所述，為了提高保持架5的耐久性，在外側部件2的球面狀內周面2a和導向槽2b中的任意一方中，即便省略研磨等精加工而保持鍛造表面(鍛造紋理)使用，接頭整體的耐久性也不會發(fā)生特別的問題。為了證實該情況，關于外側部件的內周面的研磨的有無對耐久性的影<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>根據(jù)表1明確可知，滾道的偏置角4)T設為11.0°和15°，并且省略外側部件2的內周部(球面狀的內周面2a及導向槽2b的兩方)的研磨的發(fā)明制品1、2，與偏置角4)T為16.0°的比較制品1、2之一相比(比較制品1實施上述內周部的研磨，比較制品2沒有實施上述內周部的研磨)，可以認定耐久性均得以提高。因此，當偏置角小T處于上述范圍時，可以省略外側部件2的內周部(內周面2a和導向槽2b中的至少一方)的研磨，從而可以實現(xiàn)加工工序的簡化帶來的成本降低。當滾道的偏置角4)T較大時，使轉矩傳遞滾珠4欲要向上述楔形狀滾道空間擴大的方向飛出的力(軸向力)增大，轉矩傳遞滾珠4與保持架5、滾道等撞擊的聲音(撞擊聲音)變大。以往技術中，將轉矩傳遞滾珠4壓入保持架5的凹部51內，兩者之間為負間隙，從而將轉矩傳遞滾珠4可靠地保持于接頭平面P，實現(xiàn)撞擊聲音的減小。但是，當壓入轉矩傳遞滾珠時，由于以預壓負荷狀使轉矩傳遞滾珠4在保持架5的凹處51內運動，所以伴隨有發(fā)熱和保持架5的磨損。另外，由于等速萬向接頭的彎折阻力增大，所以人工難于彎折，在組裝于車輛等時往往會耗費工時。與此相對，可知如果使偏置角4)t比以往制品小，由于上述軸向力變弱，所以可以使凹部與轉矩傳遞滾珠4之間的過盈量為正間隙。表2是研究偏置角cl)T的大小和撞擊聲音的有無之間的關系，根據(jù)該結果明顯可知，雖然在偏置角4)T與以往制品相同(4)T=16.0°)的比較制品中發(fā)生了撞擊聲音，但是在偏置角4)T為11.0°、13.0°或者15.0°的發(fā)明制品中，沒有發(fā)生撞擊聲音(比較制品和發(fā)明制品的過盈量均為正間隙)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>這樣，由于偏置角》T設定在上述范圍內，可以防止撞擊聲音的發(fā)生，同時將凹部和轉矩傳遞滾珠之間的過盈量設為正間隙。因此，可以避免保持架的發(fā)熱和磨損而實現(xiàn)耐久性的提高，并且可以降低等速萬向接頭的彎折阻力，從而改善組裝性。這里，此處所謂的正間隙是指如圖6所示軸向的間隙，優(yōu)選地，其寬度t為0以上25^im以下(放大表示圖中的間隙寬度)。為了找到適于封入本發(fā)明的等速萬向接頭的內部的潤滑脂，將各種摩擦系數(shù)H的潤滑脂封入等速萬向接頭的內部，進行了耐久性試驗。潤滑脂的摩擦系數(shù)^吏用JIS規(guī)定的薩文(寸"'>)型摩擦磨損試驗機而測定。這里，如圖7所示，薩文型摩擦磨損試驗機將1/4inch的鋼珠壓接于404>X4mm的旋轉環(huán)11，在測量摩擦系數(shù)時，以周速108m/min旋轉旋轉環(huán)11，施加荷重12.7N(1.3kgf)，從旋轉環(huán)11的下端經由海綿13向旋轉環(huán)11的表面供給潤滑脂。而且，用測壓元件15檢測支承鋼珠12的氣動滑板14的作動，測定摩擦系數(shù)。從試驗開始10分鐘后進行摩擦系數(shù)的測定。耐久性試驗使用滾道的偏置角cl)T二13.0。的BJ，在負荷轉矩834N'm(85kgfm)、轉速230rpm、活動角6°的條件下進行。表3中表示試驗結果。表3摩擦系數(shù))I增稠劑耐久性0.119Li類X0細Li類△0.079尿素類△0扁尿素類〇0.056尿素類〇根據(jù)表3可以判明摩擦系數(shù)y為0.070以下的潤滑脂，特別是增稠劑為尿素類的情況下，可以使耐磨損性提高而提高等速萬向接頭的耐久性。如果在等速萬向接頭的構成部件中與配對側部件之間產生滑動摩擦的表面部設置保護層，則可以改善等速萬向接頭的活動性。作為形成保護層的表面部，可以舉出一個例子，即與外側部件2、內側部件3滑接的保持架5的表面部。作為保護層，可考慮對防止或抑制母材彼此的金屬接觸很有效的例如硫化鐵等化學處理膜或二硫化鉬等吸附膜。這時，在表面部上不僅可以形成任一種的膜(例如硫化鐵等化學處理膜)，而且也可以形成復合膜(硫化鐵等化學處理膜+二硫化鉬等吸附膜)。表4是保護層的有無對十字活動性的影響進行比較的表，比較制品是保持研磨紋理，發(fā)明制品是在其上涂覆二硫化鉬。根據(jù)表4可以明確，如果形成保護膜，則可以進一步提高等速萬向接頭的活動性。這里，試驗接頭是比較制品和發(fā)明制品的偏置角均為4>T=12.0°的BJ。表4十字活動性比較制品沒有涂覆〇發(fā)明制品有涂覆◎本發(fā)明涉及的等速萬向接頭，由于與以往制品相比具有高強度，所以可以提高負荷容量。另外，耐久性優(yōu)良且可以延長壽命。進而，活動性也良好，不管活動角如何均具有穩(wěn)定的傳遞功能。另外，可以實現(xiàn)這些效果而不會使等速萬向接頭大型化。9圖1是等速萬向接頭(BJ)的放大剖視圖。圖2是等速萬向接頭(BJ)的縱向剖視圖，表示圖3中A-O-A截面。圖3是等速萬向接頭的橫向剖視圖。圖4是表示試驗結果的圖。圖5是表示試驗結果的圖。圖6是保持架的放大俯視圖。圖7是薩文型摩擦磨損試驗機的剖視圖。圖8是等速萬向接頭(BJ)的縱向剖視圖，表示圖3中B-O-B截面。具體實施例方式下面，按照附圖詳細地說明本發(fā)明的實施方式。如圖1圖3所示，本實施方式的等速萬向接頭1包括外側部件2(外圈)、內側部件3(內圈)、轉矩傳遞滾珠4及保持架5，其中，外側部件2在球面狀的內周面2a上沿著軸向形成有多條(通常是6條)曲線狀的導向槽2b，內側部件3在球面狀的外周面3a上沿著軸向形成有多條(通常是6條)曲線狀的導向槽3b，轉矩傳遞滾珠4分別配置于由外側部件2的導向槽2b與內側部件3的導向槽3b協(xié)動而形成的滾道，保持架5保持轉矩傳遞滾珠4。外側部件2的導向槽2b的中心Oto和內側部件3的導向槽3b的中心0T1，相對于接頭中心O沿軸向以等距離而呈相反側偏置(中心Oto是接頭的開口側，OT!是接頭的里部側)。因此，滾道形成為開口側寬且朝向里部側逐漸縮小的形狀(楔形狀)。保持架5的外周面5a的球面中心和成為該外周面5a的導向面的外側部件2的內周面2a的球面中心，均與接頭中心O—致。另外，保持架5的內周面5b的球面中心和成為該外周面5b的導向面的內側部件3的外周面3a的球面中心，均與接頭中心O—致。如果外側部件2和內側部件3位移了角度e，則被保持架5引導的轉矩傳遞滾珠4在任意活動角e內始終維持在等分面(9/2)內，從而確保接頭的等速性。10如圖1所示，外側部件2的導向槽2b的曲率中心0TO、接頭平面P與PCD的交叉點Q及內側部件3的導向槽3b的曲率中心071所形成的偏置角小T設定在11.0°15.0°。該偏置角4)T比以往制品的偏置角(16.0°左右)小，因此，與以往制品相比，導向槽2b、3b的深度在軸向上更接近均勻(以往制品由虛線表示)。這時，在導向槽較淺的地方槽深比以往制品深，即便在高負荷下接觸橢圓也難于越過導向槽肩部，因此，可以防止肩部的缺損等而實現(xiàn)導向槽的高強度、耐久性的提高。另外，由于可以加厚保持架5的壁厚，所以也可以實現(xiàn)保持架的高強度化和延長壽命化。進而，如上所述，采用該范圍內的偏置角4)T，則也可以維持良好的活動性。外側部件2和內側部件3通常在冷軋鍛造后實施高頻淬火等熱處理，進而實施研磨加工而精加工成規(guī)定尺寸。在本發(fā)明中，如上所述，根據(jù)將偏置角4)T設置成比以往制品小的關系，可提高保持架5的耐久性，所以即便省略外側部件2的內周面2a的研磨加工，實際使用中也可以確保足夠的耐久壽命。根據(jù)相同的觀點，也可以省略外側部件2的導向槽2b的研磨，根據(jù)情況也可以省略內周面2a和導向槽2b二者的研磨。另外，由于轉矩傳遞滾珠4要飛出接頭開口側的力(軸向力)也比以往制品減弱，所以可以抑制發(fā)生起因于轉矩傳遞滾珠4的軸向力的撞擊聲音。因此，凹部51與轉矩傳遞滾珠4之間的過盈量可以為025toi的正間隙，可避免保持架5的發(fā)熱和磨損而實現(xiàn)耐久性的進一步提高，并且降低等速萬向接頭的彎折阻力，從而可以改善組裝性。在保持架5的外周面5a和內周面5b上形成有保護層，該保護層由硫化鐵等化學處理膜和二硫化鉬等吸附膜形成的保護層，以便防止或抑制與外側部件2和內側部件3的金屬接觸。保護層設置在發(fā)生相對滑動接觸的兩個部件之間即可，除了形成于保持架5側之外，也可以形成在外側部件2側和內側部件3偵lj，即也可形成在外側部件2的內周面2a和內側部件3的外周面3a。當然，也可以在保持架5側和外側部件2側及內側部件3側的雙方上形成保護層。在該等速萬向接頭的內部封入潤滑脂，該潤滑脂的用薩文型摩擦磨損試驗機測定的摩擦系數(shù)P在0.070以下。圖8表示將本發(fā)明用于根切萬向接頭(UJ)的實施方式。外側部件2的導向槽2b的曲率中心Oto和內側部件3的導向槽3b的曲率中心Oti，相對于接頭中心O沿軸向以等距離呈相反側偏置(中心OTO是接頭的開口側，On是接頭的里部側)。另外，保持架5的外周面5a的球面中心Oco(與外側部件2的內周面2a的球面中心相同)和保持架5的內周面5b的球面中心Od(與內側部件3的外周面的球面中心相同)，相對于接頭中心O沿軸向以等距離呈相反側偏置(中心Oco是接頭的開口側，Od是接頭的里部側)。保持架5的外周面5a和內周面5b的偏置量比導向槽2b、3b的偏置量小。在外側部件2的導向槽2b的局部區(qū)域Uo和內側部件3的導向槽3b的局部區(qū)域Q，分別形成縱向剖視下觀察槽底為直線狀的平坦部2bj、3b"外側部件2的平坦部2b,形成于導向槽2b的一端側(接頭的開口側的端部)，內側部件3的平坦部3b,形成于導向槽3b的另一端側(接頭的內部側的端部)。在該UJ中，也與圖1圖3表示的BJ同樣，適用本發(fā)明的各構造。在這種情況下，除上述不同點之外，具體構造相通，所以省略重復說明。權利要求1、一種等速萬向接頭，其是具備外側部件、內側部件、轉矩傳遞滾珠及保持架的固定式等速萬向接頭，其中，所述外側部件在球面狀的內周面上設有向軸向延伸的多條導向槽，所述內側部件在球面狀的外周面上設有向軸向延伸的多條導向槽，所述轉矩傳遞滾珠配置于由成對的外側部件的導向槽和內側部件的導向槽形成的滾道，所述保持架被外側部件的球面狀內周面和內側部件的球面狀外周面引導并保持轉矩傳遞滾珠，外側部件的導向槽的曲率中心和內側部件的導向槽的曲率中心，從接頭中心沿軸向而向相互相反方向偏置，所述等速萬向接頭的特征在于，將滾道的偏置角設為11.0°～15.0°。2、一種等速萬向接頭，其是具備外側部件、內側部件、轉矩傳遞滾珠及保持架的固定式等速萬向接頭，其中，所述外側部件在球面狀的內周面上設有向軸向延伸的多條導向槽，所述內側部件在球面狀的外周面上設有向軸向延伸的多條導向槽，所述轉矩傳遞滾珠配置于由成對的外側部件的導向槽和內側部件的導向槽形成的滾道，所述保持架被外側部件的球面狀內周面和內側部件的球面狀外周面引導并保持轉矩傳遞滾珠，外側部件的導向槽的曲率中心和內側部件的導向槽的曲率中心，從接頭中心沿軸向而向相互相反方向偏置，并且保持架的外周面和內周面的球面中心分別從接頭中心沿軸向而向相互相反方向偏置，且在外側部件和內側部件的各導向槽設有具有直線狀的槽底的平坦部，所述等速萬向接頭的特征在于，將滾道的偏置角設為11.0。15.0。。3、根據(jù)權利要求2所述的等速萬向接頭，其中，將保持架的偏置角設為大于O。且在3.0°以下。4、根據(jù)權利要求1或2所述的等速萬向接頭，其中，將外側部件的球面狀內周面和導向槽中的至少一方設為鍛造表面。5、根據(jù)權利要求1或2所述的等速萬向接頭，其中，將保持架中收容轉矩傳遞滾珠的凹部與該轉矩傳遞滾珠之間的過盈量設為正間隙。6、根據(jù)權利要求5所述的等速萬向接頭，其中，將正間隙設為025pm。7、根據(jù)權利要求1或2所述的等速萬向接頭，其中，在內部封入摩擦系數(shù)為0.070以下的潤滑脂。8、根據(jù)權利要求1或2所述的等速萬向接頭，其中，在等速萬向接頭的構成部件中與配對側部件之間產生滑動摩擦的表面部設有保護層。全文摘要本發(fā)明提供一種具有高強度且活動性和耐久性優(yōu)良的小型的等速萬向接頭。本發(fā)明的等速萬向接頭，將由外側部件(2)的導向槽(2b)的曲率中心O_TO、接頭平面P與PCD的交叉點Q以及內側部件3的導向槽3b的曲率中心O_TI所形成的偏置角φ_T設定為11.0°≤φ_T≤15.0°。文檔編號F16D3/2237GK101490434SQ20078002729公開日2009年7月22日申請日期2007年4月27日優(yōu)先權日2006年7月19日發(fā)明者東和弘,吉田和彥,小林正純申請人:Ntn株式會社