CN101410644B - 固定式等速万向接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可以实现小型化，而且即使小型化在取动作角时，负荷容量的下降少，或通过缓和高角时滚珠向轨道的爬跃，可以使高角度强度以及耐久性提高的固定式等速万向接头。隔圈(28)的凹袋(29)具有圆周方向间隔大的一对长凹袋(30)和圆周方向间隔小的一对短凹袋(31)这样的四个凹袋，使一对长凹袋(30)沿着圆周方向错开180度，并且使一对短凹袋(31)沿着圆周方向错开180度，从而沿着圆周方向交替配置长凹袋(30)和短凹袋(31)，且在长凹袋(30)收容两个滚珠(27)，同时在短凹袋(31)收容一个滚珠。使隔圈的偏置量增大以与轨道槽的偏置量大致相同，加深接头里侧的轨道槽，并且增大开口侧的隔圈的壁厚。

Description

固定式等速万向接头
技术领域
本发明涉及固定式等速万向接头及其制造方法，详细地说，涉及在汽车或各种产业机械的动力传递系统中使用的接头，在驱动侧和从动侧的两轴间只允许角度变位的固定式等速万向接头。
背景技术
例如，作为从汽车的发动机向车轮等速传递旋转力的机构使用的等速万向接头的一种是固定式等速万向接头。该固定式等速万向接头具有将驱动侧和从动侧的两轴连结且该两轴即使取动作角也能够以等速传递旋转转矩的构造。一般地说，作为所述的固定式等速万向接头，广泛所知的有球笼(バ一フイ一ルド)型(BJ)或底切(アンダ一カツト)型(UJ)。
例如，UJ型的固定式等速万向接头如图6以及图7所示，包括：作为外侧构件的外圈3，其在内球面1以圆周方向等间隔地沿轴向形成有多个轨道槽2；作为内侧构件的内圈6，其在外球面4以圆周方向等间隔地沿轴向形成有与外圈3的轨道槽2成对的多个轨道槽5；多个滚珠7，其介于外圈3的轨道槽2和内圈6的轨道槽5之间来传递转矩；隔圈(cage)8，其介于外圈3的内球面1和内圈6的外球面4之间来保持滚珠7。在隔圈8上沿圆周方向配置有多个收容滚珠7的凹袋9。
所述外圈3的轨道槽2由轨道槽底为圆弧部的里侧轨道槽2a和轨道槽底为与外圈轴线平行的笔直部的开口侧轨道槽2b构成。里侧轨道槽2a使其曲率中心O1从接头中心O沿轴向朝外圈3的开口侧错开。另外，内圈6的轨道槽5由轨道槽底形成为与内圈轴线平行的笔直部的里侧轨道槽5a和轨道槽底形成为圆弧部的开口侧轨道槽5b构成。将开口侧轨道槽5b的曲率中心O2从接头中心O沿轴向向外圈3的里侧轨道槽2a的曲率中心O1的相反侧的里侧偏离等距离k设置。
另外，隔圈外球面8a使其曲率半径O3从接头中心O沿轴向向隔圈8的开口侧错位，隔圈内球面8b使其曲率中心O4从接头中心O沿轴向向隔圈外球面8a的曲率中心O3的相反侧的里侧偏离等距离k1设置。在现有的这种等速万向接头中，增大内外圈的轨道偏置量，减小隔圈的偏置量。另外，相邻的两个滚珠7的间距角(pitch angle)是60度。即，滚珠7沿圆周方向以60度的间距配置有六个。
但是，在固定式等速万向接头中，近年来，要求实现小型化而且要求提高转矩负荷容量。作为将具有六个滚珠的固定式等速万向接头小型化且提高转矩负荷容量的方法，可以考虑将尽可能大的滚珠配置在尽可能小的PCD上。但是，当使用大的滚珠时，隔圈的凹袋间的柱(窗柱)变细，隔圈的刚性下降。尤其对于高角时的扭转转矩负荷，容易产生隔圈的破损，成为等速万向接头的强度下降的主要原因。
尤其如图6所示，在内外圈的轨道偏置量大，且隔圈的偏置量小的情况下，外圈里侧的轨道槽深度变浅，高角时的转矩负荷容量变小。即，对于高角时的转矩负荷滚珠容易越过轨道边缘，在边缘部产生过大的应力。因此，产生因边缘部的缺口引起的损伤或因产生塑性变形而引起的与隔圈的锁定现象。这样的损伤或锁定现象使工作性能恶化，降低耐久寿命，成为隔圈破损的主要原因。另外，在内圈中里侧的轨道深度也变浅，具有与外圈同样的缺点。因此，在高角度区域的接头强度以及耐久性的提高成为一直以来的课题。
因此，现有技术中，增大在圆周方向相邻的凹袋彼此之间存在的柱部的圆周方向长度尺寸，实现隔圈的耐久性的确保，实现等速万向接头整体的耐久性的提高(专利文献1)。即，该专利文献1记载的技术，通过在一个凹袋收容多个滚珠，缩窄在同一凹袋内收容的滚珠的间隔，增大在圆周方向上相邻的凹袋彼此之间存在的柱部的圆周方向长度尺寸，并将滚珠的数量设为7个以上。
另外，在现有技术中，存在在隔圈的各凹袋各收容两个，抑制旋转中的力矩的周期变动的技术(专利文献2)。即，该专利文献2记载的技术，是将隔圈的全部凹袋作为增大了其圆周方向间隔的长窗，增大一个窗柱的圆周方向的长度。
专利文献1：日本特开平11-303882号公报
专利文献2：英国专利1537067号公报
但是，在图6所示的构造的等速万向接头中，一般的方法是在将内圈6组装到隔圈8中时，在相对于隔圈8的轴线将内圈6以其轴线垂直的方式配置的状态(相对于隔圈8使内圈6旋转了90°的状态)下，使该内圈6的外球面5的一部分落入隔圈8的凹袋9中，在该状态下将内圈6插入隔圈8，之后，使内圈6相对于隔圈8旋转90°，使内圈6的轴线与隔圈8的轴线一致，而配置成正规的姿势。
因此，为了容易向隔圈8内插入内圈6，如图8所示，在内圈6的外球面4上设置截面矩形的切口部11，或如图9所示，在内圈6的外球面4上设置截面三角形的切口部(倒角)12。进而，如图10所示，需要形成具有通常的圆周方向间隔b的凹袋9和圆周方向间隔a大于通常的凹袋9的长窗(长凹袋)13的结构，或如图11所示，需要在隔圈8的一方的入口部的内表面设置内圈组装用的凹坑径14，扩大该入口部的直径。
另外，在外圈3中，为了实现组装了内圈6的隔圈8向外圈3的组装性的提高，如图12所示，有时也在外圈3的开口部形成倒角15。
但是，如图8所示，如果设置切口部11，则导致高角时的内圈负荷容量的下降、以及内圈和隔圈内球面的接触面压的增加，即使是图9所示那样的倒角12，也会导致内圈和隔圈内球面的接触面压的增加。另外，如图10所示，如果设置长窗13，则隔圈窗柱变细，导致隔圈的强度下降。进而，如图11所示，如果在一方的入口的内表面设置内圈组装用的凹坑径14，则该入口侧的强度下降，并且导致内圈和隔圈内球面的接触面压的增加。
但是，在专利文献1所述的技术中，通过在凹袋中收容多个滚珠，增大在圆周方向上相邻的凹袋彼此之间存在的柱部的圆周方向长度尺寸，实现确保隔圈的耐久性，实现等速万向接头整体的耐久性的提高。但是，在专利文献1所述的技术中，以设有七个以上的滚珠为前提，在具有六个滚珠的结构中，并不能防止高角度时的负荷容量的下降以及内圈和隔圈内球面的接触面压的增加。
另外，在专利文献2所述的技术中，在隔圈的各凹袋各收容两个滚珠，与所述专利文献1同样，减少整体的凹袋数量，增大窗柱的圆周方向长度。因此，即使是这种情况，也不能防止高角度时的负荷容量的下降以及内圈和隔圈内球面的接触面压的增加。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而提出的，提供一种可以实现小型化，而且即使小型化在取动作角时，负荷容量的下降少，或通过缓和高角时滚珠向轨道的爬跃，可以使高角度强度以及耐久性提高的固定式等速万向接头。
本发明的固定式等速万向接头，其包括：在内球面形成有六个轨道槽的外侧构件；在外球面形成有六个轨道槽的内侧构件；介于所述外侧构件的轨道槽和内侧构件的轨道槽之间来传递转矩的六个滚珠；具有收容该滚珠的凹袋并且夹装在外侧构件和内侧构件之间的隔圈，其中，使所述外侧构件的轨道槽的曲率中心和内侧构件的轨道槽的曲率中心相对于接头中心以等距离沿轴向向相反方向偏置，并且使外侧构件的轨道槽的曲率中心从接头中心沿轴向朝外侧构件的开口侧错开，使所述隔圈的外球面的曲率中心和隔圈的内球面的曲率中心相对于接头中心以等距离沿轴向向相反方向偏置，并且使所述隔圈的外球面的曲率中心从接头中心沿轴向朝外侧构件的开口侧错开，增大所述隔圈的偏置量以与轨道槽的偏置量大致相同，所述隔圈的凹袋具有圆周方向间隔大的一对长凹袋和圆周方向间隔小的一对短凹袋这样的四个凹袋，使一对长凹袋沿着圆周方向错开180度，并且使一对短凹袋沿着圆周方向错开180度，从而沿着圆周方向交替配置长凹袋和短凹袋，且在长凹袋收容两个滚珠，同时在短凹袋收容一个滚珠。
在本发明的固定式等速万向接头中，可以使隔圈的凹袋间的窗柱的数量为四个，可以增长每一个窗柱的圆周方向长度。由此，可以增大各隔圈的窗柱的刚性。另外，由于具有长凹袋，所以内圈向隔圈的组装变容易。另外，可以防止接头里侧的轨道槽深度变浅，并且可以增大开口侧的隔圈的壁厚(径向厚度)。
在长凹袋收容的两个滚珠在PCD上的间距角小于60度，并且其他的滚珠的间距角大于60度。由此，在长凹袋收容的两个滚珠的间距间距离变小，于此对应的外侧构件的轨道槽的间距间距离变小。
长凹袋的圆周方向间隔比内侧构件的轴向长度长。由此，内侧构件向隔圈的组装变得更容易。进而，可以将与隔圈的长凹袋对应的外侧构件的两个轨道槽间肩宽度尺寸被设定成小于隔圈轴向上的凹袋宽度。由此，隔圈向外圈的组装变容易。
作为固定式等速万向接头，还可以是内侧构件以及外侧构件的轨道槽底具有圆弧部和笔直部的结构，也可以是内侧构件以及外侧构件的轨道槽底具有圆弧部和锥部的结构。
发明效果
在本发明中，由于可以增大各隔圈窗柱的刚性，因此，可以在小的PCD上配置大的滚珠，在不降低负荷容量的情况下，能够紧凑化，而且相对于高角度时的扭转转矩负荷，可以防止隔圈的破损。另外，由于具有长凹袋，所以内圈容易向隔圈组装。尤其通过使所述内圈的轴向长度比长凹袋的圆周方向间隔的最小长度短，内圈向隔圈的组装变得更容易，可以提高组装作业性。
可以减小在长凹袋收容的两个滚珠的间距间距离，可以减小与之对应的外侧构件的轨道槽的间距间距离。由此，隔圈向外圈的组装变容易。尤其可以使该间距间距离(轨道槽间肩宽度尺寸)小于隔圈轴向上的凹袋宽度，由此，隔圈向外圈的组装变得更容易，可以提高组装作业性。
由于使隔圈的偏置量变大以与轨道槽的偏置量大致相同，所以可以防止接头里侧的轨道槽深度变浅，并且可以增大开口侧的隔圈的壁厚(径向厚度)。因此，可以防止高角度时滚珠爬越到轨道边缘，在边缘不会作用过大的应力。即，可以防止高角度时的扭转转矩负荷容量的下降，可以实现高角度耐久寿命的提高(改善)、高角度时的内侧构件和外侧构件的轨道槽的塑性变形引起的破损强度的提高(改善)。
另外，由于可以增大接头开口侧的隔圈的壁厚(径向厚度)，因此可以增大接头开口侧的隔圈窗框的刚性。因此，伴随各隔圈窗柱的刚性变大，可以大幅度实现相对于高角度时的扭转转矩负荷的隔圈破损强度的提高。
而且，由于若在长凹袋收容两个滚珠，在该滚珠间不存在窗柱，因此，虽然有必要提高承受来自滚珠的大的负荷的接头开口侧的窗框的刚性，但如前所述，通过使隔圈的偏置量增大以与轨道槽的偏置量大致相同，由此可以提高接头开口侧的窗框的刚性，即使是在长凹袋中收容两个滚珠的构造，也能够充分确保隔圈的强度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的固定式等速万向接头的纵剖面图；
图2是所述固定式等速万向接头的横剖面图；
图3是所述固定式等速万向接头的隔圈的剖面图；
图4是所述固定式等速万向接头的内圈的剖面图；
图5是表示隔圈向外圈的组装状态的剖面图；
图6是现有的固定式等速万向接头的纵剖面图；
图7是所述固定式等速万向接头的横剖面图；
图8是现有的内圈的剖面图；
图9是其他的现有的内圈的剖面图；
图10是现有的隔圈的横剖面图；
图11是现有的隔圈的纵剖面图；
图12是现有的外圈的主要部分剖面图；
图13是表示偏置量k和错位量(k-k2)的关系的图。
具体实施方式
基于图1～图7说明本发明的固定式等速万向接头的实施方式。
该固定式等速万向接头如图1所示，包括：作为外侧构件的外圈23，其在内球面21以圆周方向不等间隔地沿轴向形成有多个轨道槽22；作为内侧构件的内圈26，其在外球面24以圆周方向不等间隔地沿轴向形成有与外圈23的轨道槽22成对的多个轨道槽25；多个滚珠27，其介于外圈23的轨道槽22和内圈26的轨道槽25之间来传递转矩；隔圈(cage)28，其介于外圈23的内球面21和内圈26的外球面24之间来保持滚珠27。
所述外圈23的轨道槽22由轨道槽底为圆弧部的里侧轨道槽22a和轨道槽底为与外圈轴线平行的笔直部的开口侧轨道槽22b构成。里侧轨道槽22a使其曲率中心O1从接头中心O沿轴向朝外圈23的开口侧错开。另外，内圈26的轨道槽25由轨道槽底形成为与内圈轴线平行的笔直部的里侧轨道槽25a和轨道槽底形成为圆弧部的开口侧轨道槽25b构成。将开口侧轨道槽25b的曲率中心O2从接头中心O沿轴向向外圈23的里侧轨道槽22a的曲率中心O1的相反侧的里侧偏离等距离k设置。
隔圈28使外球面28a的曲率中心O3和内球面28b的曲率中心O4相对于接头中心(隔圈中心)O以等距离k2沿轴向朝相反方向偏置，将该隔圈28的偏置量增大以与轨道槽的偏置量大致相同。
因此，隔圈28的外球面28a可以形成与外圈23的里侧轨道槽22a的槽底大致同心圆弧(曲率半径不同的同心圆弧)，可以防止接头里侧的轨道槽深度变浅，并且可以增大隔圈28的开口侧的壁厚(径向厚度)。
另外，在隔圈28设有收容滚珠27的凹袋9。此时，隔圈28的凹袋9如图2以及图3所示，圆周方向间隔大的一对长凹袋30和圆周方向间隔小的一对短凹袋31这样的四个凹袋。而且，使一对长凹袋30沿圆周方向错开180度，并且使一对短凹袋31沿圆周方向错开180度，沿着圆周方向交替配置长凹袋30和短凹袋31。因此，在凹袋间设置的窗柱(隔圈窗柱)为四个。而且，在长凹袋30收容两个滚珠27，并且在短凹袋31收容一个滚珠27。
使收容在长凹袋30中的两个滚珠27的PCD上的间距角e小于60度，并且使其他的滚珠27的间距角d大于60度。另外，使内圈26的轴向长度i(参考图4)比长凹袋30的圆周方向间隔h(参考图3)短。进而，如图5所示，将与隔圈8的长凹袋30对应的外圈23的两个轨道槽间肩宽度尺寸f设定得小于隔圈轴向上的凹袋宽度g。
根据本发明的固定式等速万向接头，可以使隔圈28的凹袋肩的窗柱33的数量为四个，可以增长每一个窗柱33的圆周方向长度。由此，可以增大各隔圈窗柱33的刚性，因此，可以在小的PCD上配置大的滚珠27，在不降低负荷容量的情况下能够紧凑化，可以实现固定式等速万向接头的小型化，而且，相对于高角度时的扭转转矩负荷，可以防止隔圈28的破损。
另外，由于具有长凹袋30，所以内圈27容易向隔圈28组装。尤其通过使内圈26的轴向长度i比长凹袋30的圆周方向间隔h短，内圈26向隔圈28的组装变得更容易，可以提高组装作业性。
即，在将内圈26组装到隔圈28上时，在将内圈26的轴线相对于隔圈28的轴线垂直配置的状态(使内圈26相对于隔圈28旋转了90度的状态)下，使该内圈26的外球面24的一部分落入隔圈28的凹袋29中，在该状态下将内圈26插入隔圈28，之后，使内圈26相对于隔圈28旋转90度，使内圈26的轴线与隔圈28的轴线一致而配置成正规的姿势。因此，在将内圈26组装到隔圈28上时，可以使内圈26的外球面24的一部分落入长凹袋30内，内圈26向隔圈的组装变容易。
另外，可以减小在长凹袋30收容的两个滚珠27的间距距离，可以减小对此对应的外圈23的轨道槽22的间距间距离。由此，隔圈28向外圈23的组装变容易。尤其可以使该间距间距离(轨道槽肩宽度尺寸f)小于隔圈轴向上的凹袋宽度g，由此，隔圈28向外圈23的组装变得更容易，可以提高组装作业性。
由于可以使隔圈28的偏置量增大以与轨道槽22、25的偏置量大致相同，所以可以防止接头里侧的轨道槽深度变浅，并且可以增大开口侧的隔圈28的壁厚(径向厚度)。因此，可以防止高角度时滚珠爬越到轨道边缘，在边缘不会作用过大的应力。即，可以防止高角度时的扭转转矩负荷容量的下降，可以实现高角度耐久寿命的提高(改善)、高角度时的内侧构件和外侧构件的轨道槽的塑性变形引起的破损强度的提高(改善)。
另外，由于可以增大接头开口侧的隔圈28的壁厚(径向厚度)，因此可以增大接头开口侧的隔圈窗框的刚性。因此，伴随各隔圈窗柱的刚性变大，可以大幅度实现相对于高角度时的扭转转矩负荷的隔圈破损强度的提高。
而且，由于若在长凹袋30收容两个滚珠27，在该滚珠间不存在窗柱33，因此，虽然有必要提高承受来自滚珠27的大的负荷的接头开口侧的窗框的刚性，但如前所述，通过使隔圈28的偏置量增大以与轨道槽22、25的偏置量大致相同，由此可以提高接头开口侧的窗框的刚性，即使是在长凹袋30中收容两个滚珠27的构造，也能够充分确保隔圈28的强度。
但是，在所述的实施方式中，作为固定式等速万向接头，是在轨道槽22、25具有笔直槽22b、25a的底切型(UJ)，但还可以是不具有这样的笔直槽的球笼型(BJ)。另外，还可以是内圈26以及外圈23的轨道槽底具有圆弧部和锥部的结构。此时，优选将外圈23的轨道槽22的锥部设置在开口侧，且从里侧朝向开口侧扩大。这是为了取大的工作角。
以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于所述实施方式，可以进行各种变形，例如在所述实施方式中，曲率中心O1和曲率中心O3被配置在稍微错开的位置上，并且曲率中心O2和曲率中心O4被配置在稍微错开的位置上，但即使曲率中心O1和曲率中心O3处于同一位置、曲率中心O2和曲率中心O4处于同一位置也可以。另外，在曲率中心O1和曲率中心O3错开，或曲率中心O2和曲率中心O4错开的情况下，其错位量虽然可以任意设定，但优选偏置量k和错位量(k-k2)之比(k-k2)/k≤0.3。如果(k-k2)/k＞0.3，则变得与图6所示的现有的固定式等速万向接头没有差别，接头里侧的轨道槽深度变浅，并且无法增大开口侧的隔圈28的壁厚，接头的必要强度下降(图13)。
另外，即使对于长凹袋30的圆周方向间隔h，也可以在实现隔圈28向内圈26的组装性的提高，而且窗柱33的刚性不降低的范围进行各种设定。进而轨道槽间肩宽度尺寸f、隔圈28的隔圈轴向上的凹袋宽度g等也可以考虑隔圈28向外圈23的组装性等来设定。

Claims (6)

1.一种固定式等速万向接头，其包括：在内球面形成有六个轨道槽的外侧构件；在外球面形成有六个轨道槽的内侧构件；介于所述外侧构件的轨道槽和内侧构件的轨道槽之间来传递转矩的六个滚珠；具有收容该滚珠的凹袋并且夹装在外侧构件和内侧构件之间的隔圈，
所述固定式等速万向接头的特征在于，
使所述外侧构件的轨道槽的曲率中心和内侧构件的轨道槽的曲率中心相对于接头中心以等距离沿轴向向相反方向偏置，并且使外侧构件的轨道槽的曲率中心从接头中心沿轴向朝外侧构件的开口侧错开，使所述隔圈的外球面的曲率中心和隔圈的内球面的曲率中心相对于接头中心以等距离沿轴向向相反方向偏置，并且使所述隔圈的外球面的曲率中心从接头中心沿轴向朝外侧构件的开口侧错开，增大所述隔圈的偏置量以与轨道槽的偏置量大致相同，
所述隔圈的凹袋具有圆周方向间隔大的一对长凹袋和圆周方向间隔小的一对短凹袋这样的四个凹袋，使一对长凹袋沿着圆周方向错开180度，并且使一对短凹袋沿着圆周方向错开180度，从而沿着圆周方向交替配置长凹袋和短凹袋，且在长凹袋收容两个滚珠，同时在短凹袋收容一个滚珠。
2.如权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
在所述长凹袋收容的两个滚珠在PCD上的间距角小于60度，并且其他的滚珠的间距角大于60度。
3.如权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
所述长凹袋的圆周方向间隔比所述内侧构件的轴向长度长。
4.如权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
与所述隔圈的长凹袋对应的外侧构件的两个轨道槽间肩宽度尺寸被设定成小于隔圈轴向上的凹袋宽度。
5.如权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
内侧构件以及外侧构件的轨道槽底具有圆弧部和笔直部。
6.如权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
内侧构件以及外侧构件的轨道槽底具有圆弧部和锥部。
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