CN101466958A

CN101466958A - 等速万向接头

Info

Publication number: CN101466958A
Application number: CN200780021311.4A
Authority: CN
Inventors: 福村善一; 藏久昭; 友上真; 中川亮; 浅野祐一
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: JP5283832B2; JP2007333154A; CN101466958B

Abstract

本发明涉及一种等速万向接头，坚固地连结等速万向接头的内侧接头部件和轴，难以产生晃动。预先使等速万向接头的内圈(20)的轴孔内径(26)为未硬化状态，并且在轴(50)的轴端外径(52)上形成沿着圆周方向的作为凹凸部的花键(54)。在轴(50)的轴端外径(52)上形成硬化层(n)，将该轴(50)的轴端压入内圈(20)的轴孔内径而使轴(50)和内圈(20)塑性结合。

Description

等速万向接头

技术领域

本发明涉及一种在自动车、各种产业机械的动力传递系统中使用的例如在FF车或4WD车、FR车等使用的组装在驱动轴或螺旋轴中的固定式或滑动式等速万向接头。

背景技术

例如，自动车的驱动轴具有在轴的一侧轴端安装滑动式等速万向接头，在另一侧轴端安装固定式等速万向接头的结构。

作为该驱动轴的连结用接头所使用的滑动式等速万向接头之一即三叉杆型等速万向接头(TJ)，在内周面沿轴向形成三条路径槽，作为主要部件具有在各路径槽的两侧分别具有轴向的辊引导面的外侧接头部件(外圈)、具有在半径方向突出的三条底轴的内侧接头部件(三叉杆部件)和旋转自如地收容在该内侧接头部件的底轴和外侧接头部件的辊引导面之间的滚动体(辊)而构成。

另外，作为固定式等速万向接头之一即球笼(バ—フイ—ルド)型等速万向接头(BJ)作为主要部件具有：在内球面在圆周方向等间隔地沿轴向形成多个路径槽的外侧接头部件(外圈)、在外球面在圆周方向等间隔地沿轴向形成与外侧接头部件的路径槽成对的多个路径槽的内侧接头部件(内圈)、介于外侧接头部件的路径槽和内侧接头部件的路径槽之间而传递转矩的多个球体以及介于外侧接头部件的内球面和内侧接头部件的外球面之间而保持球体的笼体。

在这些滑动式等速万向接头或固定式等速万向接头和轴的连结结构中采用在内侧接头部件的轴孔内径中压入轴的轴端外径的结构。在该内侧接头部件的轴孔内径作为沿着轴向的凹凸形成阴花键，并且在轴的轴端外径形成阳花键。

在这些形成阴花键的内侧接头部件的轴孔内径和形成阳花键的轴的轴端外径例如通过高频淬火或渗碳淬火而实施硬化处理来形成硬化层。通过该硬化层的形成而确保内侧接头部件的轴孔内径和轴的轴端外径的强度。

将轴的轴端外径压入内侧接头部件的轴孔内径而使阳花键和阴花键啮合，从而使轴与内侧接头部件嵌合。通过该轴和内侧接头部件的花键嵌合而能够在两者间传递转矩(例如参照专利文献1和2)。

另外，在这样的内侧接头部件和轴的连结结构中，安装在轴的轴端部上的剖面圆形的挡圈与设于内侧接头部件上的卡止面抵接而构成止脱结构(例如参照专利文献2)。

专利文献1：日本特开2003—314580号公报

专利文献2：日本特开平8—68426号公报

其中，在前述的等速万向接头中，通过在内侧接头部件的轴孔内径形成被硬化处理的阴花键，在轴的轴端外径上形成被硬化处理的阳花键，从而将轴的轴端外径压入内侧接头部件的轴孔内径而使花键嵌合。

但是，这些嵌合结构由于是利用被硬化处理的阴花键和被硬化处理的阳花键的凹凸嵌合，所以存在容易产生晃动的问题。若存在这样的晃动，则难以可靠地传递旋转转矩，并且会产生杂音。

另外，在内侧接头部件和轴的连结结构上设置利用挡圈的止脱部件的情况下，需要在内侧接头部件上形成卡止面的工序，工时增加，并且由于需要挡圈，所以部件数也增加，导致产品成本提高。在等速万向接头的组装工序中，也需要安装挡圈的工序，这一点也导致产品的成本增加，并且也多余地需要循环周期。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种难以产生晃动，能够将内侧接头部件和轴坚固地连结的等速万向接头。

作为用于实现上述目的的技术手段，本发明的等速万向接头，具有外侧接头部件、内侧接头部件和压入内侧接头部件的轴孔内径中的轴，使内侧接头部件的轴孔内径未硬化，且在轴的轴端外径形成沿圆周方向的凹凸部，并且在该轴端外径形成硬化层，将轴的轴端压入内侧接头部件的轴孔内径而使轴和内侧接头部件塑性结合。另外，优选内侧接头部件的轴孔内径通过冷锻精加工而形成。

本发明中，使内侧接头部件的内径未硬化，且在轴的轴端外径形成沿着圆周方向的凹凸部，并且在该轴端外径形成硬化层。将轴的轴端压入内侧接头部件的轴孔内径，则形成有硬化层的轴的轴端外径的凹凸部咬入未硬化的内侧接头部件的轴孔内径，使该内侧接头部件的轴孔内径塑性变形。

这样通过使轴和内侧接头部件塑性结合，而使轴和内侧接头部件一体化，从而能够消除两者间的晃动，使轴和内侧接头部件坚固连结。

本发明的等速万向接头中，优选使内侧接头部件的轴孔内径或轴的轴端外径的至少任一者形成朝向压入方向缩径的锥状，将所述轴的轴端外径压入内侧接头部件的轴孔内径，而能够使轴和内侧接头部件塑性结合。另外，优选通过冷锻精加工形成内侧接头部件的轴孔内径。

本发明中，使内侧接头部件的轴孔内径未硬化，且在轴的轴端外径形成沿着圆周方向的凹凸部，并且在该轴端外径形成硬化层。将轴的轴端外径压入内侧接头部件的轴孔内径，则形成有硬化层的轴的轴端外径的凹凸部咬入未硬化的内侧接头部件的轴孔内径，使该内侧接头部件的轴孔内径塑性变形。

这时，使内侧接头部件的轴孔内径或轴的轴端外径的至少任一者形成朝向压入方向缩径的锥状。该“至少任一者”是指内侧接头部件的轴孔内径形成锥状的方式、轴的轴端外径形成锥状的方式或内侧接头部件的轴孔内径和轴的轴端外径两者形成锥状的方式的任一者。

在内侧接头部件的轴孔内径形成朝向压入方向缩径的锥状的情况下，能够使内侧接头部件的轴孔内径的压入相反侧的塑性变形比压入侧大。另外，当轴的轴端外径形成朝向压入方向缩径的锥状的情况下，能够使内侧接头部件的轴孔内径的压入侧的塑性变形比压入相反侧大。

如以上所述，通过使轴和内侧接头部件塑性结合，而使轴和内侧接头部件一体化，从而不会在两者间产生晃动，能够将轴和内侧接头部件坚固地连结。

在前述的结构中，在内侧接头部件的轴孔内径形成朝向压入方向缩径的锥状的情况下，优选将内侧接头部件的压入相反侧端部的轴孔内径尺寸限定在轴的轴端外径的凹凸部的最大径和最小径之间。另外，当轴的轴端外径形成朝向压入方向缩径的锥状的情况下，优选将内侧接头部件的轴孔内径尺寸限定在轴的轴端外径的凹凸部根基部的最大径和最小径之间。这样，能够将轴的轴端外径顺畅地压入内侧接头部件的轴孔内径，并且能够可靠地使轴和内侧接头部件塑性结合。

在前述的结构中，优选轴的轴端外径的凹凸部在轴向的至少一部分上具有沿着轴向的凹凸部。该沿轴向的凹凸部可以形成在轴向的至少一部分上。即，可以形成在轴向的前端部分、根基部分或它们的中间部分，也可以形成在轴向的整体上。

通过这样具有沿着轴向的凹凸部，从而轴的轴端外径相对于内侧接头部件的轴孔内径成止脱状态，能够使轴和内侧接头部件进一步坚固连结。还有，作为前述的沿轴向的凹凸部优选形成锯齿状的结构。

另外，优选形成轴的轴端外径的凹凸部具有形成在轴端外径的前端上的切口的结构。这样，能够使切口端部与内侧接头部件的端面卡止，能够形成轴相对于该内侧接头部件的止脱。

根据本发明，使内侧接头部件的轴孔内径未硬化，且在轴的轴端外径形成沿着圆周方向的凹凸部，并且在该轴端外径形成硬化层，将轴的轴端压入内侧接头部件的轴孔内径，而使轴和内侧接头部件塑性结合，从而将轴和内侧接头部件一体化，由此能够消除两者间的晃动，使轴和内侧接头部件坚固连结。其结果是，能够提供刚性高的等速万向接头。另外，没必要向以往那样在内侧接头部件的轴孔内径上实施花键形成或硬化处理，所以可实现成本降低。

附图说明

图1是表示在本发明的第一实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图2是表示在本发明的第一实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图3a是沿图1的A-A线的剖面图。

图3b是沿图1的B-B线的剖面图。

图4是沿图2的C-C线的剖面图。

图5是表示固定式等速万向接头(球笼型等速万向接头)的整体结构的剖面图。

图6是表示在本发明的第二实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图7是表示在本发明的第二实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图8是表示在本发明的第三实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图9是表示在本发明的第三实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图10是表示在本发明的第四实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图11是表示在本发明的第四实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图12是表示在本发明的第五实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图13是表示在本发明的第五实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图14a是在轴的轴端外径的花键上设置锯齿的变形例，是表示轴的轴端外径的局部主视图。

图14b是沿图14a的D-D线的剖面图。

图15是表示在本发明的第六实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图16是表示在本发明的第六实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图17是表示在本发明的第七实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图18是表示在本发明的第七实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

图19是在表示本发明的第八实施方式中，连结内圈和轴之前的状态的剖面图。

图20是在表示本发明的第八实施方式中，连结内圈和轴之后的状态的剖面图。

具体实施方式

本发明的实施方式详述如下。以下的实施方式表示适用于固定式(球笼型)等速万向接头(BJ)的情况，但是也能够适用于其他固定式等速万向接头例如底切自由型等速万向接头(UJ)，另外，也能够适用于滑动式等速万向接头例如十字槽型等速万向接头(LJ)和双重补偿型等速万向接头(DOJ)。

图5例示球笼型等速万向接头的整体结构。该等速万向接头作为主要部件具有：作为外侧接头部件的外圈10、作为配置在外圈10的内侧的内侧接头部件的内圈20、介于外圈10和内圈20之间而传递转矩的多个球体30、介于外圈10和内圈20之间而保持球体30的笼体40。该固定式等速万向接头适用于驱动轴的情况下，使外圈10与车轮轴承装置(未图示)结合，由后述的嵌合结构使轴50结合在内圈20上，从而在外圈10和内圈20的旋转轴构成角度的状态下也等速传递转矩。

外圈10由口部16和棒部18构成，通过棒部18而能与车轮轴承装置传递转矩地进行结合。口部16是一端开口的碗状，在其内球面12上沿圆周方向等间隔形成有沿着轴向延伸的多个路径槽14。该路径槽14延伸至口部16的开口端。内圈20在其外球面22上在圆周方向等间隔形成有在轴向延伸的多个路径槽24。该路径槽24在内圈20的轴向开通。

外圈10的路径槽14和内圈20的路径槽24成对，对由各对的路径槽14、24构成的球路径一个个能够滚动地组装作为转矩传递要素的球体30。球体30介于外圈10的路径槽14和内圈20的路径槽24之间并传递转矩。笼体40能够滑动地介于外圈10和内圈20之间，通过外球面42与外圈10的内球面12相接，通过内球面44与内圈20的外球面22相接。

前述的内圈20通过在其轴孔内径26中压入轴50的轴端52外径，从而与轴50能够传递转矩地结合。该内圈20的轴孔内径26通过冷锻精加工形成，但是也可以通过车削、研磨精加工而形成。内圈20和轴50的嵌合结构如下。

图1表示内圈20和轴50连结前的状态，图2表示内圈20和轴50连结后的状态。另外，图3a是沿着图1的A-A线的剖面、图3b是沿着B-B线的剖面，图4是沿着图2的C-C线的剖面。

内圈20在路径槽24和该路径槽24之间的外球面22上通过高频淬火而形成硬化层m(图1的十字影线部分)，使该轴孔内径26为未硬化。即，关于内圈20的轴孔内径26不进行利用高频淬火的硬化处理。另外，关于内圈20的硬化层m的形成也能够通过高频淬火以外的渗碳淬火进行。这种情况下，关于轴孔内径26的未硬化能够通过防碳化处理进行。

另一方面，在轴50的外径上在其轴向整周通过高频淬火形成硬化层n(图1的十字影线部分)。另外，在轴50的轴端外径52上作为沿着圆周方向的凹凸部形成有花键54。其结果是，在轴50的轴端外径52上形成有通过高频淬火而被硬化处理的花键54。

如以上所示，内圈20的轴孔内径26是未进行硬化处理的状态，轴50的轴端外径52是形成有进行了硬化处理的花键54的状态。另外，内圈20的轴孔内径尺寸d₁限定在轴50的轴端外径52的花键54的最大径d₂和最小径d₃之间。

如图2所示，将该轴50的轴端外径52压入内圈20的轴孔内径26。通过该压入，形成有硬化层n的轴50的轴端外径52的花键54如图4所示咬入未硬化的内圈20的轴孔内径26，而使该内圈20的轴孔内径26塑性变形。这样通过使轴50和内圈20塑性结合，而使轴50和内圈20一体化，从而能够消除两者间的晃动，将轴50和内圈20坚固连结。

在以上说明的第一实施方式中，说明了在轴50的轴端外径52上仅形成沿着圆周方向的作为凹凸部的花键54的结构，但是本发明不限于此，也可以形成为在该花键54上附加沿着轴向的凹凸部的结构。与前述的第一实施方式相同，图6、图8、图10、图12和图15表示内圈20和轴50连结前的状态、图7、图9、图11、图13和图16表示内圈20和轴50连结后的状态，与图1和图2所示的第一实施方式相同或相当的部分使用相同附图标记而省略重复说明。

在图6所示的第二实施方式中，在轴50的轴端外径52的花键54上作为沿着轴向的凹凸部形成锯齿56。即，将构成花键54的凸状齿部形成沿着轴向的锯齿状。

如图7所示，若将轴50的轴端外径52压入内圈20的轴孔内径26，则形成有硬化层n的轴50的轴端外径52的花键54不仅是咬入未硬化的内圈20的轴孔内径26而使内圈20的轴孔内径26沿着圆周方向塑性变形，而且锯齿56咬入未硬化的内圈20的轴孔内径26而使该内圈20的轴孔内径26沿着轴向也塑性变形。

这样，通过形成沿着轴向的锯齿56，从而起到轴50相对于内圈20的止脱的作用，所以不需要作为以往那样的止脱结构的挡圈，能够实现部件数的降低，由于也不需要对内圈20的加工，所以不会导致成本升高。通过该锯齿56的止脱作用，能够将轴50和内圈20更坚固地连结。

将该花键54的凸状齿部形成为沿着轴向的锯齿状的部位，除了前述第二实施方式那样在花键54的轴向整体形成以外，例如也能够如图8和图9所示的第三实施方式那样仅形成在花键54的根基部分，另外，也可以如图10和图11所示的第四实施方式所示仅形成在花键54的前端部分、或如图12和图13所示的第五实施方式所示仅形成在前端部分和根基部分之间的中间部分。

另外，这些锯齿56没必要设置在花键54的沿着圆周方向的多个凸状齿部的全部上，也可以形成在沿着圆周方向的多个凸状齿部中的一部分上。例如在图14a和图14b所示的例子中，在花键54中的四个凸状齿部上设置锯齿56(图14b的四处)。

另外，如图15所示的第六实施方式所示，也可以在花键54的前端部分形成切口58。若这样形成切口58，则将轴50的轴端外径52压入内圈20的轴孔内径26的情况下，如图16所示能够使该切口58的端部与内圈20的端面卡止，形成轴50对该内圈20的止脱，内圈20和轴50的嵌合结构能够进一步牢固。这在前述的第二实施方式(参照图6和图7)和第四实施方式(参照图10和图11)所示锯齿56形成在含有花键54的前端部分的部位上的情况下也能够得到同样的作用效果。

接着，说明本发明的第七实施方式。图17和图18表示内圈20的轴孔内径26形成锥状的第七实施方式，与第一实施方式相同，图17表示连结内圈20和轴50之前的状态、图18表示连结内圈20和轴50之后的状态，与图1和图2所示的实施方式相同或相当的部分使用相同附图标记，重复说明省略。

在图17、图18所示的实施方式中，使内圈20的轴孔内径26形成朝向压入方向(图17中的左方向)缩径的锥状。

即，使内圈20的压入相反侧端部的轴孔内径尺寸d₁比压入侧端部的轴孔内径尺寸d₀小(d₀>d₁)。另外，使内圈20的压入相反侧端部的轴孔内径尺寸d₁限定在轴50的轴端外径52的花键54的最大径d₂和最小径d₃之间。

如图18所示，将该轴50的轴端外径52压入内圈20的轴孔内径26。通过该压入，形成有硬化层n的轴50的轴端外径52的花键54，与前述的图4同样，咬入未硬化的内圈20的轴孔内径26，使该内圈20的轴孔内径26塑性变形。这时，通过使内圈20的轴孔内径26形成朝向压入方向缩径的锥状，从而能够使内圈20的轴孔内径26的压入相反侧的塑性变形比压入侧大。

这样，通过使轴50和内圈20塑性结合，而使轴50和内圈20一体化，从而能够消除两者间的晃动，坚固连结轴50和内圈20。

在以上的第七实施方式中，说明了内圈20的轴孔内径26形成锥状的结构，但是本发明不限于此，也可以取代将内圈20的轴孔内径26形成锥状，而将轴50的轴端外径52形成锥状。图19和图20表示轴50的轴端外径52形成锥状的第八实施方式，与前述的实施方式同样地，图19表示内圈20和轴50连结之前的状态，图20表示内圈20和轴50连结后的状态。另外，对于与图1和图2所示的实施方式相同或相当部分使用相同的附图标记，重复说明省略。

在图19所示的实施方式中，使轴50的轴端外径52形成朝向压入方向(图19中的左方)缩径的锥状。即，使轴50的花键前端侧端部的外径尺寸d₄小于轴50的轴端外径52的花键根基侧端部的外径尺寸d₂(d₂>d₄)。另外，使内圈20的轴孔内径尺寸d₁限定在轴50的花键根基侧端部的花键54的最大径d₂和最小径d₃之间。

如图20所示，将该轴50的轴端外径52压入内圈20的轴孔内径26。通过该压入，形成有硬化层n的轴50的轴端外径52的花键54，与前述的图4同样，咬入未硬化的内圈20的轴孔内径26，使该内圈20的轴孔内径26塑性变形。这时，通过使轴50的轴端外径52形成朝向压入方向缩径的锥状，从而能够使内圈20的轴孔内径26的压入侧的塑性变形比压入相反侧大。

另外，在前述的两个实施方式中，说明了内圈20的轴孔内径26或轴50的轴端外径52的任一者形成锥状的情况，但是本发明不限于此，也能够使内圈20的轴孔内径26和轴50的轴端外径52这两者都形成锥状。

另外，在以上的各实施方式中，说明了适用于驱动轴的等速万向接头的情况，但是本发明不限于此，也能够适用于螺旋轴的等速万向接头。

本发明不限定于上述的任一实施方式，在不脱离本发明的中心思想的范围内，自然能够通过各种方式实施，本发明的范围由权利要求书的范围表示，并包含权利要求书记载的等同意思和范围内的全部变更。

Claims

1、一种等速万向接头，其具有外侧接头部件、内侧接头部件和压入内侧接头部件的轴孔内径中的轴，其特征在于，使所述内侧接头部件的轴孔内径未硬化，且在所述轴的轴端外径形成沿圆周方向的凹凸部，并且在该轴端外径形成硬化层，将所述轴的轴端压入内侧接头部件的轴孔内径而使轴和内侧接头部件塑性结合。

2、如权利要求1所述的等速万向接头，其特征在于，使所述内侧接头部件的轴孔内径或轴的轴端外径的至少任一者形成朝向压入方向缩径的锥状，将所述轴的轴端外径压入内侧接头部件的轴孔内径而使轴和内侧接头部件塑性结合。

3、如权利要求2所述的等速万向接头，其特征在于，使所述内侧接头部件的轴孔内径形成朝向压入方向缩径的锥状，将内侧接头部件的压入相反侧端部的轴孔内径尺寸限定在轴的轴端外径的凹凸部的最大径和最小径之间。

4、如权利要求2所述的等速万向接头，其特征在于，使所述轴的轴端外径形成朝向压入方向缩径的锥状，将内侧接头部件的轴孔内径尺寸限定在轴的轴端外径的凹凸部根基部的最大径和最小径之间。

5、如权利要求1～4任一项所述的等速万向接头，其特征在于，通过冷锻精加工形成所述内侧接头部件的轴孔内径。

6、如权利要求1～5任一项所述的等速万向接头，其特征在于，将所述内侧接头部件的轴孔内径尺寸限定在轴的轴端外径的凹凸部的最大径和最小径之间。

7、如权利要求1～6任一项所述的等速万向接头，其特征在于，所述轴的轴端外径的凹凸部在轴向的至少一部分上具有沿轴向的凹凸部。

8、如权利要求7所述的等速万向接头，其特征在于，所述轴的沿轴向的凹凸部形成锯齿状。

9、如权利要求1～8任一项所述的等速万向接头，其特征在于，所述轴的沿轴向的凹凸部具有形成在该轴端外径的前端上的切口。