CN101836002A - 等速万向接头 - Google Patents

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    • F16D2003/22313—Details of the inner part of the core or means for attachment of the core on the shaft

Abstract

本发明提供一种万向接头，即使为了实现轻量、紧凑化而使内圈的壁厚变薄，在高动作角、高转矩载荷时，也可以确保内圈的足够的强度。所述万向接头具有：外圈(10)，其在内周面(12)上形成有沿轴向延伸的多个滚道槽(14)；内圈(20)，其在外周面(22)上形成有与外圈(10)的滚道槽(14)成对地沿轴向延伸的多个滚道槽(24)，并且具有在内周面形成了沿轴向延伸的花键(28)的轴孔(26)；多个滚珠(30)，它们介于外圈(10)的滚道槽(14)和内圈(20)的滚道槽(24)之间来传递转矩；以及隔圈(40)，其介于外圈(10)的内周面(12)和内圈(20)的外周面(22)之间来保持滚珠(30)，在内圈(20)的入口侧端面(23)和轴孔(26)的花键端部(28a)之间设置轴向的台阶部(25)，并形成有位于比入口侧端面(23)更靠里侧的位置的凹端面(27)。

Description

等速万向接头
技术领域
本发明涉及一种等速万向接头，其例如用于汽车或各种工业机械的动力传递系统，在驱动侧和从动侧的二轴间仅允许动作角度位移。
背景技术
例如，作为将旋转力从汽车的发动机等速传递给车轮的手段而使用的等速万向接头，有一种固定式等速万向接头。该固定式等速万向接头具有的构造是：即使连结驱动侧和从动侧的二轴并且该二轴取动作角，也能够以等速方式传递旋转转矩。一般地说，作为所述的固定式等速万向接头，被广泛所知的是伯菲尔德(Birfield)型(BJ)或底切(undercutfree)型(UJ)。
例如，BJ类型的固定式等速万向接头具有：外圈，其作为外侧接头部件并在圆周方向等间隔地形成有多个滚道槽，所述多个滚道槽在球面状内周面上沿轴向延伸；内圈，其作为内侧接头部件并在圆周方向等间隔地形成有多个滚道槽，所述多个滚道槽在球面状外周面上与外圈的滚道槽成对并沿轴向延伸；多个滚珠，所述多个滚珠介于外圈的滚道槽和内圈的滚道槽之间来传递转矩；以及隔圈(cage)，其介于外圈的球面状内周面和内圈的球面状外周面之间来保持滚珠。
各滚珠被分别收容在隔圈上形成的多个凹袋(pocket)中，并在圆周方向上等间隔地配置。近年来，作为轻量、紧凑的固定式等速万向接头存在具有8个滚珠的接头。
在将该固定式等速万向接头用于例如汽车的驱动轴的情况下，一般的构造是将外圈连结到从动轴上，通过花键嵌合方式将驱动轴连结于内圈，所述驱动轴从安装于车身侧的差动齿轮(differential)上的滑动式等速万向接头延伸。在该等速万向接头中，当在外圈和内圈之间施加动作角时，在隔圈中收容的滚珠始终不管是什么动作角都被维持于该动作角的二等分面内，确保接头的等速性。
在实现该固定式等速万向接头的紧凑化这点上，尤其重要的是确保高动作角时的隔圈的强度、内圈的强度。
目前，专利文献1公开的等速万向接头具有在隔圈的圆周方向上等配设置圆周方向长度不同的两种凹袋的构造，由此，可以使在凹袋之间形成的柱的截面面积以及隔圈内外的球面面积增大，实现隔圈的强度提高。
此外，专利文献2公开的等速万向接头通过使凹袋的拐角圆角(隅ア一ル)部的曲率半径R和滚珠的直径d之比为R/d≥0.22并且对隔圈的凹袋部的拐角圆角部的形状在尺寸上进行规定，由此，实现隔圈的强度提高。
进而，专利文献3公开的等速万向接头通过在内圈的花键孔中对位于接头入口侧的入口侧倒角(chamfer)的角度进行规定，由此，实现内圈的强度提高。
专利文献1：日本特开平9-177814号公报
专利文献2：日本特开2002-13544号公报
专利文献3：日本特许第3188001号公报
但是，在由所述的专利文献1～3公开的固定式等速万向接头中，为了实现轻量、紧凑化，需要使由外圈、内圈以及隔圈构成的构成部件的壁厚变薄。
尤其，构成固定式等速万向接头的内圈，由于具备具有在中心压入轴的花键孔的构造，所以当要使内圈的壁厚变薄时，在供轴插入的内圈120的入口侧端面123上，在滚道槽124的底部壁厚会严重变薄(参照图2的现有品的A部：径向尺寸L1)。
其结果是，当固定式等速万向接头取高动作角时，所述的内圈120的入口侧端面123在滚道槽124的底部，由于从位于该滚道槽124的滚珠受到应力作用，所以成为最弱部，从而很难确保内圈120的足够的强度。
发明内容
因此，本发明鉴于所述的问题点而提出，其目的在于提供一种等速万向接头，为了实现轻量、紧凑化而即使使内圈的壁厚变薄，当高动作角、高转矩载荷时，也可以确保内圈的足够的强度。
作为用于实现所述的目的的技术手段，本发明的等速万向接头的特征在于，其具有：外侧接头部件，其在内周面形成有沿轴向延伸的多个滚道槽；内侧接头部件，其在外周面形成有与外侧接头部件的滚道槽成对地沿轴向延伸的多个滚道槽，并且具有在内周面形成有沿轴向延伸的花键的轴孔；多个滚珠，所述多个滚珠介于外侧接头部件的滚道槽和内侧接头部件的滚道槽之间来传递转矩；以及隔圈，其介于外侧接头部件的内周面和内侧接头部件的外周面之间来保持滚珠，在内侧接头部件的入口侧端面和轴孔的花键端部之间设置轴向的台阶部，并形成有位于比入口侧端面更靠里侧的位置的凹端面。
在此，所谓“内侧接头部件的入口侧端面”，是指在内侧接头部件上，位于外侧接头部件的开口侧，即，压入到内侧接头部件的轴孔中的轴部件(轴)的插入侧的端面。此外，所谓“轴孔的花键端部”，是指在轴孔的花键上，位于外侧接头部件的开口侧，即，压入到内侧接头部件的轴孔中的轴部件(轴)的插入侧的端部。进而，所谓“轴向的台阶部”，是指通过使内侧接头部件的入口侧端面在轴向上凹陷而形成的台阶。
在本发明中，在实现等速万向接头的轻量、紧凑化这点上，即使内侧接头部件的壁厚变薄，由于在内侧接头部件的入口侧端面和轴孔的花键端部之间设置轴向的台阶部，并形成有位于比该入口侧端面更靠里侧的位置的凹端面，由此，也可以使该凹端面，即，使滚道槽的在底部的厚度(参照图2的本发明产品的B部：径向尺寸L2)比现有产品(参照图2的现有产品的A部：径向尺寸L1)大，因此即使在高动作角、高转矩载荷时，也可以确保内侧接头部件的足够的强度。
本发明的凹端面，希望形成在与滚道槽的底部对应的部位。这样的话，当等速万向接头取高动作角时，滚珠接触点不会从滚道槽露出，从而高效并可靠地进行转矩传递。
希望本发明的凹端面的径向尺寸为1mm以上。当该凹端面的径向尺寸小于1mm时，在高动作角、高转矩载荷时很难确保内圈的足够的强度。
并且，优选本发明的凹端面的径向尺寸为1.5mm以上，并且在形成有该凹端面的内侧接头部件端部内具有非硬化层部分。这样若使凹端面的径向尺寸为1.5mm以上，在形成有该凹端面的内侧接头部件端部残留非硬化层部分，在高动作角、高转矩载荷时可以稳定确保内圈的足够的强度。
并且，本发明的等速万向接头，希望滚珠的个数为5～8个，此外，希望外侧接头部件以及内侧接头部件的滚道槽通过精锻形成。
此外，本发明也可以适用于伯菲尔德型的固定式等速万向接头(BJ)或底切型的固定式等速万向接头(UJ)的任意一个，所述伯菲尔德型的固定式等速万向接头(BJ)具备外侧接头部件以及内侧接头部件，所述外侧接头部件以及内侧接头部件具有滚道槽，该滚道槽的轴向的纵剖面具有单一的圆弧面形状，而所述底切型的固定式等速万向接头(UJ)也具备外侧接头部件以及内侧接头部件，所述外侧接头部件以及内侧接头部件也具有滚道槽，但该滚道槽具有与轴向平行的直线部分。
发明效果
在本发明中，在实现等速万向接头的轻量、紧凑化这点上，即使内侧接头部件的壁厚变薄，通过在内侧接头部件的入口侧端面和轴孔的花键端部之间设置轴向的台阶部，并形成有位于比该入口侧端面更靠里侧的位置的凹端面，由此，可以使该凹端面处的滚道槽的在底部的壁厚比现有产品的大，所以即使在高动作角、高转矩载荷时，也可以确保内侧接头部件的足够的强度。
其结果是，可以提供一种长寿命且可靠性高的等速万向接头，实现等速万向接头的轻量、紧凑化，并且也实现内侧接头部件的高强度化。
附图说明
图1为本发明的实施方式，是表示伯菲尔德型等速万向接头的整体构造的纵剖面图；
图2中，中心线的下半部分是表示图1的等速万向接头的内圈的纵剖面图，中心线的上半部分是表示现有的等速万向接头的内圈的纵剖面图；
图3为表示在图1的等速万向接头的内圈中，在形成有凹端面的内圈端部内具有(内在する)非硬化层部分的形态的局部剖面图；
图4是表示图1的等速万向接头取高动作角的状态的纵剖面图；
图5是表示在仅缩短内圈的轴向宽度的等速万向接头中，取高动作角的状态的纵剖面图。
具体实施方式
详述本发明的等速万向接头的实施方式。图1所示的实施方式例示的是伯菲尔德型的固定式等速万向接头(BJ)，其具有外侧接头部件以及内侧接头部件，所述外侧接头部件以及内侧接头部件具有滚道槽，所述滚道槽的轴向的纵剖面具有单一的圆弧面形状。
并且，虽然未图示，但也可以适用于具有外侧接头部件以及内侧接头部件的底切型的固定式等速万向接头(UJ)，所述外侧接头部件以及内侧接头部件具有滚道槽，所述滚道槽具有与轴向平行的直线部分。此外，也可适用于具有除这些伯菲尔德型或底切型之外的滚道槽形状的其他的固定式等速万向接头。
图1所示的BJ类型的固定式等速万向接头具有：外圈10，其作为外侧接头部件并在圆周方向等间隔地形成有多个滚道槽14，所述多个滚道槽14在球面状内周面12上沿轴向延伸；内圈20，其作为内侧接头部件并在圆周方向等间隔地形成有多个滚道槽24，所述多个滚道槽24在球面状外周面22上与外圈10的滚道槽14成对地沿轴向延伸；多个滚珠30，所述多个滚珠30介于外圈10的滚道槽14和内圈20的滚道槽24之间来传递转矩；隔圈40，其介于外圈10的球面状内周面12和内圈20的球面状外周面22之间来保持滚珠30。并且，外圈10的滚道槽14以及内圈20的滚道槽24分别通过精锻形成。
内圈20在其轴孔26中从外圈10的开口侧插入轴50，通过使在轴孔26的内周面形成的花键28和在轴50的外周面形成的花键58啮合，内圈20和轴50被连结起来从而能够传递转矩。在轴50的轴端部形成有环状的凹槽52，在该凹槽52中嵌合有簧环(circlip)等挡圈60，通过使簧环(circlip)等挡圈60卡止到在内圈20的里侧开口端部形成的凹部21上来防止轴50脱落。
各滚珠30分别被收容到在隔圈40上形成的多个凹袋42中并且在圆周方向等间隔地配置。该滚珠30的数目，换言之，滚道槽14、滚道槽24、隔圈40的凹袋42的数目为任意，但如果列举的话为5～8个。在滚珠30为8个的情况下，与6个滚珠的情况相比，可以实现紧凑的等速万向接头。此外，由内圈20、滚珠30以及隔圈40构成的内部部件以可以相对动作的方式被收容到外圈10的内部。
该BJ类型的等速万向接头的滚道槽14、24的轴向的纵剖面具有单一的圆弧面形状。外圈10的滚道槽14的曲率中心O1以及内圈20的滚道槽24的曲率中心O2相对于包含滚珠中心在内的接头中心O，以等距离f在轴向上逆向偏置配置(滚道偏置)。并且，外圈10的球面状内周面12(隔圈40的球面状外周面44)的曲率中心以及内圈20的球面状外周面22(隔圈40的球面状内周面46)的曲率中心与所述的接头中心O一致。这样，通过设置滚道偏置(track offset)，由一对滚道槽14、24形成从外圈10的里侧朝向开口侧径向间隔逐渐增加的楔状的滚珠滚道。
并且，UJ类型的等速万向接头与BJ类型的等速万向接头的不同点仅在于：外圈10以及内圈20具备具有与轴向平行的直线部分的滚道槽，关于其他的构成零件，UJ类型的等速万向接头与BJ类型的等速万向接头相同。
在将等速万向接头用于例如汽车的驱动轴的情况下，形成如下构造：将外圈10连结在从动轴上，从安装于车身侧的差动齿轮上的滑动式等速万向接头延伸的驱动轴(轴50)通过花键嵌合与内圈20连结。在该等速万向接头中，当在外圈10和内圈20之间施加动作角时，在隔圈40中收容的滚珠30始终不管是什么动作角都维持在该动作角的二等分面内，确保接头的等速性。
在实现该等速万向接头的紧凑化这点上，需要确保例如高动作角时的内圈20的强度。在此，图2表示构成图1的等速万向接头的一个零件即内圈20、120，中心线的下半部分表示本发明产品的内圈20，为了与该本发明产品进行比较，在中心线的上半部分表示现有产品的内圈120。
在本实施方式的等速万向接头中，在内圈20的入口侧端面23和轴孔26的花键端部28a之间设置轴向的台阶部25，形成位于比入口侧端面23更靠里侧的位置的凹端面27。内圈20的入口侧端面23以及轴孔26的花键端部28a，在压入到内圈20的轴孔26中的轴50的插入侧位于外圈10的开口侧。
为了实现等速万向接头的轻量、紧凑化，若使内圈20、120的壁厚变薄时，如图2所示，在现有产品的情况下，内圈120的入口侧端面123处的滚道槽124的在底部的厚度变薄(A部的径向尺寸L1)。与此相对，在本发明产品的情况下，在内圈20的入口侧端面23和轴孔26的花键端部28a之间设置轴向的台阶部25，形成位于比该入口侧端面23更靠里侧的位置的凹端面27，由此，可以使该凹端面27处的滚道槽24的在底部的壁厚(B部的径向尺寸L2)大于现有产品(A部的径向尺寸L1)(L2＞L1)。
这样由于可以使内圈20的在凹端面27的壁厚比现有产品更大，所以即使在高动作角、高转矩载荷时，也可以确保内圈20的足够的强度。其结果是，可以实现等速万向接头的轻量、紧凑化并且也可以实现内圈20的高强度化。
位于比内圈20的入口侧端面23更靠里侧的位置的凹端面27的径向尺寸L2为1mm以上。当该凹端面27的径向尺寸L2小于1mm时，在高动作角、高转矩载荷时，容易在凹端面27产生应力集中，从而很难确保内圈20的足够的强度。
并且，在内圈20的外周面以及端面和轴孔26的内周面上，通常为了确保内圈20的强度而通过渗碳淬火等热处理来形成表面硬化层(未图示)。如图3所示，若使凹端面27的径向尺寸L2为1.5mm以上，则在形成有该凹端面27的内圈20的入口侧端部残留非硬化层部分m，在高动作角、高转矩载荷时可以稳定确保内圈20的足够的强度。
内圈20上位于比该内圈20的入口侧端面23更靠里侧的位置的凹端面27形成在与滚道槽24的底部对应的部位。这样的话，如图4所示，当等速万向接头取高动作角时，滚珠接触点α、即，滚珠30与内圈20的滚道槽24接触的接触椭圆不会从滚道槽24露出(食み出す)，从而高效并可靠地进行转矩传递。并且，所述的滚珠30是指例如8个滚珠之中的、如图4所示位于外圈10的滚道槽14的最里部(内圈20的滚道槽24的最入口部)的滚珠30。
与此相对，在图5中表示与图1的实施方式比较的比较例。并且，在图5中，对于与图1相同的部分标注相同的参照符号并在该符号的右上角打撇号，省略重复说明。如图5所示，当将在与滚道槽24′的底部对应的部位形成的凹端面的外径侧部分(图中的虚线部分n)切除的情况下，即，在仅缩短内圈20′的轴向宽度的情况下，可以确保内圈20′的在入口侧端面23′的厚度。
但是，在此情况下，由于从所述凹端面的外径侧部分的滚道槽24′的底部立起部分(图中的虚线部分)被切除，所以，滚珠接触点α′从内圈20′的滚道槽24′露出。
因此，如图5所示，通过仅缩短内圈20′的轴向宽度，即使要确保内圈20′的在入口侧端面23′的厚度，由于滚珠接触点α′从内圈20′的滚道槽24′露出，所以不能高效地进行转矩传递，很难满足等速万向接头的功能。
由此，如图1以及图4所示的实施方式那样，在与滚道槽24的底部对应的部位形成位于比内圈20的入口侧端面23更靠里侧位置的凹端面27是有效的。
本发明不限定于所述的实施方式，在不脱离本发明的要点的范围内，当然可以进一步以各种各样的方式实施，本发明的范围由权利要求书的范围表示，还包括权利要求书所述的均等的意义以及范围内的全部变更。

Claims (8)

1.一种等速万向接头，其特征在于，
具有：外侧接头部件，其在内周面形成有沿轴向延伸的多个滚道槽；内侧接头部件，其在外周面形成有与所述外侧接头部件的滚道槽成对地沿轴向延伸的多个滚道槽，并且具有在内周面形成有沿轴向延伸的花键的轴孔；多个滚珠，所述多个滚珠介于所述外侧接头部件的滚道槽和内侧接头部件的滚道槽之间来传递转矩；以及隔圈，其介于所述外侧接头部件的内周面和内侧接头部件的外周面之间来保持滚珠，
在所述内侧接头部件的入口侧端面和所述轴孔的花键端部之间设置轴向的台阶部，并形成位于比所述入口侧端面更靠里侧的位置的凹端面。
2.如权利要求1所述的等速万向接头，其中，
所述凹端面形成在与滚道槽的底部对应的部位。
3.如权利要求1或者2所述的等速万向接头，其中，
所述凹端面的径向尺寸为1mm以上。
4.如权利要求1～3中任一项所述的等速万向接头，其中，
所述凹端面的径向尺寸为1.5mm以上，并且在形成有该凹端面的内侧接头部件端部内具有非硬化层部分。
5.如权利要求1～4中任一项所述的等速万向接头，其中，
所述滚珠的个数为5～8个。
6.如权利要求1～5中任一项所述的等速万向接头，其中，
所述外侧接头部件以及内侧接头部件的滚道槽通过精锻形成。
7.如权利要求1～6中任一项所述的等速万向接头，其中，
所述外侧接头部件以及内侧接头部件形成有沿轴向呈圆弧状的滚道槽。
8.如权利要求1～6中任一项所述的等速万向接头，其中，
所述外侧接头部件以及内侧接头部件形成有沿轴向具有直线部分的滚道槽。
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