CN103052820A - 固定式等速万向接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种可在低成本下实现耐久性，和高负荷条件、低负荷条件、高角条件下的性能优异的特性的固定式等速万向接头。所述固定式等速万向接头是在接头内部密封有润滑油脂的固定式等速万向接头。在将滚珠(37)的表面粗糙度设为Ra0.15μm以下的同时，使滚珠所滚动的对方面的表面粗糙度比滚珠(37)的表面粗糙度更粗糙。作为润滑油脂的添加剂组成，含有基础油、双脲化合物、二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌、三聚氰胺氰尿酸酯、二硫化钼和烷基芳族磺酸的钙盐。

Description

固定式等速万向接头
技术领域
本发明涉及用于汽车或产业机械的传动装置的驱动轴等的固定式等速万向接头。
背景技术
固定式等速万向接头如图5所示具备于内径面1形成有多个轨道槽2的外侧接头构件3、于外径面4形成有与外侧接头构件3的轨道槽2配对的多个轨道槽5的内侧接头构件6、介于外侧接头构件3的轨道槽2与内侧接头构件6的轨道槽5之间并传导转矩的多个滚珠7、和介于外侧接头构件3的内径面1与内侧接头构件6的外径面4之间并保持滚珠7的保持架8。在保持架8上沿圆周方向配置多个容纳滚珠7的窗部9。
另外，外侧接头构件3由形成有上述轨道槽2的嘴部3a和从该嘴部3a的底壁10突出设置的杆部3b构成。在内侧接头构件6的轴心孔的内径面形成有阴花键11，轴12的端部嵌入该内侧接头构件6的轴心孔。在该轴12的端部形成阳花键13，该阳花键13与内侧接头构件6的轴心孔的阴花键11嵌合。需说明的是，在阳花键13的端部形成有圆周方向槽，在该圆周方向槽安装有作为防脱的止动环14。
在该情况下，就外侧接头构件3的轨道槽2而言，其曲率中心O1从接头中心O在轴向上向外侧接头构件3的开口侧沿接头轴线L错开规定尺寸的量。另外，内侧接头构件6的轨道槽5，其曲率中心O2从接头中心O在轴向上向与外侧接头构件3的轨道槽2的曲率中心O1相反侧的里侧沿接头轴线L离开规定尺寸的量而设置。即，曲率中心O1与曲率中心O2从接头中心O相互在反方向上沿接头轴线L于轴向上等距离偏置。
等速万向接头的开口部被用保护罩(boots)15密封。保护罩15由大直径部15a、小直径部15b、连结大直径部15a和小直径部15b的蛇腹部15c构成。而且，大直径部15a外嵌于外侧接头构件3的外径面的开口部侧的保护罩安装部17，在该外嵌状态下相对于大直径部15a紧固保护罩箍带16。由此，大直径部15a被安装于外侧接头构件3的保护罩安装部17。另外，形成圆周方向槽的保护罩安装部18形成于轴12上，保护罩15的小直径部15b外嵌于该保护罩安装部18，在该外嵌状态下相对于小直径部15b紧固保护罩箍带16。
可是，对于强烈希望削减CO2的运输部门、特别是汽车构件而言，在LCA(生命周期评估)的观点下使用期限的延长且轻量化是当务之急的课题。为能够延长使用期限，特别是以提高滚动寿命为课题。另外，为了达成轻量化，需要增加构件在持久时的容许负荷。由此强烈要求提高滚动寿命。
另外，作为汽车驱动轴的传动轴，可在在爬坡时这样的以高转矩低速旋转的条件(以下称高负荷条件)下使用，还可以在行驶于平坦的高速路时这样的以低转矩高速旋转的条件(以下称低负荷条件)下使用，以及在使车轮的转舵角为满舵(CVJ的工作角为最大角附近)且以低转矩微速旋转的条件(以下称高角条件)下使用。这样的代表性负荷模式反复作用，将滚珠用于转矩传导构件的固定式等速万向接头(以下有时称为固定式滚珠型等速万向接头)需要充分耐受所有的行驶模式，即使是任一条件优异的固定式滚珠型等速万向接头，也不具备实用的耐久性。另外，由于滑动式等速万向接头以比固定式滚珠型等速万向接头小的(约一半的)工作角被使用，所以与固定式滚珠型等速万向接头相比寿命较长的情况居多。因此，特别希望提高固定式滚珠型等速万向接头的滚动寿命。
在考虑耐久性的情况下，不在忽略润滑条件下进行思考。而且，润滑的组成因使用的产品而大不相同。这是由于摩擦学现象因接触的构件的运动状态和接触的面性状而大不相同的缘故。因此，必须明确限定密封有润滑剂的产品(例如汽车用传动轴的固定式滚珠型等速万向接头)，把握运转状态，进而考虑滚动面的面性状，确定润滑剂的组成。
被密封入等速万向接头的润滑剂，包括例如专利文献1～专利文献3中记载的润滑剂。专利文献1和专利文献2是通过设为这样的油脂组成而有效降低等速万向接头的磨损，从而防止润滑部分发生剥落的技术。但是，是在该情况下提供仅在高负荷条件下有效的油脂组成的技术。专利文献3是降低等速万向接头的磨损、防止发生振动的技术。
另外，专利文献4是在耐负荷性、耐磨损性和摩擦系数等润滑性能的至少任一性能方面得到改善的技术。而且是对应于此得到改善的性能，可有效用于与之相适应的各种机械或装置的润滑剂的技术。
专利文献
专利文献1：日本专利第3988895号公报
专利文献2：日本特开2004-123858号公报
专利文献3：日本专利第3988897号公报
专利文献4：日本特开昭61-12791号公报
发明内容
在上述专利文献1～专利文献3中记载的内容中，无针对接触面的面性状的记载。但是，由于接触的构件的运动状态和接触的面性状，摩擦学现象大不相同。因此，就汽车的传动轴中的使用滚珠的固定式等速万向接头而言，需要把握运转状态，进而考虑滚动面的面性状，需要确定润滑剂的组成。另外，专利文献4中记载的用途并不限定于等速万向接头，而且也完全未限定接触面的面性状。
因此，本发明鉴于这样的实际情况，希望提供可在低成本下实现耐久性、高负荷条件、低负荷条件、高角条件性能优异的特性的固定式等速万向接头。
解决课题的手段
本发明的固定式等速万向接头，具备于内径面形成有轨道槽的外侧接头构件、于外径面形成有与外侧接头构件的轨道槽配对的多个轨道槽的内侧接头构件、介于外侧接头构件的轨道槽与内侧接头构件的轨道槽之间并传导转矩的多个滚珠、和介于外侧接头构件的内径面与内侧接头构件的外径面之间并保持滚珠的保持架，且在接头内部密封有润滑油脂，其中，上述滚珠的表面粗糙度为Ra0.15μm以下，且使滚珠所滚动的对方面的表面粗糙度比滚珠的表面粗糙度更粗糙，并且作为上述润滑油脂的添加剂组成，含有基础油、双脲化合物、二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌、三聚氰胺氰尿酸酯、二硫化钼和烷基芳族磺酸的钙盐。
根据本发明的固定式等速万向接头，由于将滚珠的表面粗糙度设为Ra0.15μm以下，所以可减少保持架的与滚珠的接触部的磨损。需说明的是，滚珠以外的构件的表面粗糙度在摩擦学上加工成与滚珠的表面粗糙度同等程度是理想的，但由于形成表面积大、间断且复杂的形状，所以将成品的表面粗糙度加工为Ra0.15μm以下是不经济的。因此，滚珠以外的构件的表面加工仅限于磨削加工(磨削时的磨削纹路残留)和淬火钢切削(切削的导引纹路残留)或热处理过的面(省略磨削或车削等)，从而使其低于滚珠的表面粗糙度是经济的。优选为Ra0.4μm～1.8μm。
在高负荷时，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。在低负荷时，润滑剂应具备的要件是初期磨损的促进(磨合性的赋予)与摩擦系数的降低以及磨损粉末的分散。此外，在高角时，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。
这样，在高负荷时需要防止磨损，在低负荷时需要促进初期的磨损，需要具备相反的特性。另外，在高负荷下接触面的温度高，在低负荷下接触面的温度低。因此，为满足磨损的防止和促进(赋予磨合性)的相反的特性，添加效果因温度或表面压力条件而不同的固体润滑剂。三聚氰胺氰尿酸酯(MCA)在高负荷条件下磨蚀作用少、耐摩擦性高，因此添加。另外，二硫化钼(MoS2)在低负荷条件之类的低剪切应力范围内易发生作用，并且与三聚氰胺氰尿酸酯相比具有磨蚀作用，故合用添加。已知其润滑机制为具有层状晶格结构，因滑动运动而易剪切成薄层状，从而降低摩擦系数。另外，对防止等速万向接头的烧结也有效。
另外，为降低摩擦系数，由于二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)在更高温范围下发生反应，所以作为摩擦调节剂而添加。此外，由于二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)从更低温范围开始反应，所以作为摩擦调节剂而合用添加。
ZnDTP分解而在金属表面生成多聚磷酸盐的膜，其覆盖润滑面而形成具有粘弹性的高分子膜，被认为具有吸收振动、另外阻碍金属接触、防止磨损的效果。这些摩擦调节剂单独或相互作用而呈现出高的摩擦和磨损调节性能。
另外，因对磨损粉末的分散有效而添加了烷基芳族磺酸的钙盐(Ca磺酸盐)(优选0.5～3.5重量％)。烷基芳族磺酸的钙盐，是作为机油等润滑油中使用的金属系清洁分散剂或防锈剂的二壬基萘磺酸或烷基苯磺酸之类的烷基芳族磺酸等合成磺酸的钙盐。Ca磺酸盐对固体润滑剂的分散也有效。
作为植物油脂，可使用蓖麻油、大豆油、菜籽油、椰子油等。由该等植物油脂中的1种或2种以上的组合构成的油性剂，易吸附于金属表面而阻碍金属间的接触，被认为使低负荷时的摩擦系数降低。
除上述成分外，还可含有抗氧化剂、防锈剂、防腐剂等。本油脂组合物相对于油脂组合物的总重量优选含有基础油成分57.5～94.3重量％、双脲化合物成分1～25重量％、三聚氰胺氰尿酸酯成分2～4重量％、二硫化钼0.2～2.5重量％、二硫代氨基甲酸钼1～3重量％、二烷基二硫代磷酸锌0.5～1.5重量％、烷基芳族磺酸的钙盐0.5～3.5重量％、植物油脂0～3重量％，进一步优选含有基础油成分57.5～94.3重量％、双脲化合物成分1～25重量％、三聚氰胺氰尿酸酯成分2.5～3.5重量％、二硫化钼0.2～2.5重量％、二硫代氨基甲酸钼1～3重量％、二烷基二硫代磷酸锌0.5～1.5重量％、烷基芳族磺酸的钙盐0.5～3.5重量％、植物油脂0.5～3重量％。
若双脲化合物的含量不足1重量％，则增稠效果降低，从而难以油脂化，若多于25重量％，则得到的组合物过度变硬，从而难以获得所希望的效果。若三聚氰胺氰尿酸酯成分的含量不足2重量％，二硫代氨基甲酸钼的含量不足1重量％，二烷基二硫代磷酸锌的含量不足0.5重量％，烷基芳族磺酸的钙盐的含量不足0.5重量％，则存在难以充分获得所希望的效果的情况，另一方面，即使在多于三聚氰胺氰尿酸酯成分、烷基芳族磺酸的钙盐、植物油脂的上限的情况下，效果也并不会增大，在提高耐久寿命的效果方面，反而是相反的效果。在多于二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌的上限的情况下，添加效果不再明显。
可制成在外侧接头构件的轨道槽底面和内侧接头构件的轨道槽底面具有曲线部和直线部的无根切型。
在这样的无根切型固定式等速万向接头中，可以是相对于接头轴中心线使外侧接头构件的轨道槽的曲率中心与内侧接头构件的轨道槽的曲率中心向与所述轨道槽的相反侧的径向分别偏置等距离的量。
由于外侧接头构件的轨道槽与轴的干涉向更高角侧移动，所以可获得大的最大工作角。但是，轨道槽的圆弧部的高角侧，若最大工作角增加，则槽深度变浅，高角条件下的耐久性降低。因此，可通过将外侧接头构件的轨道槽的曲率中心与内侧接头构件的轨道槽的曲率中心向径向偏置而加深槽的里侧。
优选保持架的原料是碳量为0.46重量％以上且0.50重量％以下的碳钢，具有淬火后的硬度为HRC56～60的芯部硬度。另外，优选在将上述滚珠设为8个的同时将外侧接头构件的球面角设为17°～18.5°，并且在外侧接头构件的球面入口设置用于组装保持架的缺口部。
发明的效果
本发明的等速万向接头，可在低成本下实现耐久性、高负荷条件、低负荷条件和高角度条件性能优异的特性。通过如上所述地限定润滑油脂的添加剂组成的含量，从而可进一步提高低负荷耐久性。通过将添加剂组成中的基础油设为矿物油，从而可实现低成本化。
通过制成无根切型，可获得大的最大工作角，而且通过将上述添加剂组成的润滑油脂密封入接头内部，从而可防止高角条件下的耐久性的降低。此外，通过使其向径向偏置，从而可加深轨道槽的里侧，通过该结构与上述润滑油脂的组合，从而可确保与最大工作角小的球笼型同等的高角耐久性。
通过如上所述地限定保持架的原料，使得在高强度下耐久性优异的固定式高角接头成为可能。若碳量不足上述范围的下限，则硬度降低，耐磨损性显著降低。另外，若碳量超过上述范围的上限，则保持架的去框加工中的冲压加工变得困难，产生冲压面的尺寸精度显著降低的问题。若不足芯部硬度的下限，则见不到强度的提高。
通过将外侧接头构件的球面角设为17°～18.5°，从而可进一步增加保持架的强度，耐久性也大幅提高。其理由是由于球面部具有环抱保持架，增强保持架的职责的缘故。另外，由于球面角的增加降低来自保持架与内侧接头构件和滚珠的等速二等分面的摩擦，所以耐久性提高。另外，通过将滚珠个数增加为8个，从而可缩小滚珠直径，在不牺牲工作性的情况下也可降低偏置量，可大幅降低外侧接头构件与滚珠的滑动。
由于外侧接头构件通常是对S53C左右的碳钢进行高频淬火，内侧接头构件是进行渗碳淬火，所以外侧接头构件的软化阻力小，在运转过程中与内侧接头构件相比硬度易降低。因此，在负荷条件相同的情况下，由外侧接头构件的寿命决定固定式滚珠等速接头的寿命。因此，通过设为8个滚珠，从而可进一步提高外侧接头构件的寿命。强度和耐久性提高，使得小型·轻量化成为可能。
可是，球面角的增加使得保持架难以插入外侧接头构件，但通过在球面的入口设置用于插入保持架的缺口部，从而可容易地插入。此外，用于插入的缺口部可通过车削加工进行加工，但通过锻造加工，经济性大幅增加。若允许球面角不足下限，则效果小，若超过上限，则因用于插入的缺口部的加工费大幅增加而使得锻造加工变得困难。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的等速万向接头的剖面图。
图2是上述等速万向接头的外侧接头构件与保持架的尺寸关系的说明图。
图3是上述等速万向接头的外侧接头构件的重要部分剖面图。
图4是表示本发明的其它实施方式的等速万向接头的剖面图。
图5是现有的等速万向接头的剖面图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1表示本发明所涉及的固定式等速万向接头，该固定式等速万向接头为无根切型，具备在内径面31形成有多个轨道槽32的外侧接头构件33、在外径面34形成与外侧接头构件33的轨道槽32配对的多个轨道槽35的内侧接头构件36、介于外侧接头构件33的轨道槽32与内侧接头构件36的轨道槽35之间并传导转矩的多个滚珠37、和介于外侧接头构件33的内径面31与内侧接头构件36的外径面34之间并保持滚珠37的保持架38。在保持架38上沿圆周方向配置多个容纳滚珠37的窗部39。在该情况下，在圆周方向以45°螺距分别形成8条外侧接头构件33的轨道槽32和内侧接头构件36的轨道槽35，滚珠数设为8个。因此，外侧接头构件33如图2和图3所示，在轨道槽间沿圆周方向以45°螺距形成8个内径面构成面51。
外侧接头构件33由形成有上述轨道槽32的嘴部33a和从该嘴部33a的底壁40突出设置的杆部33b构成。在内侧接头构件36的轴心孔的内径面形成阴花键41，轴42的端部嵌入该内侧接头构件6的轴心孔。在该轴42的端部形成阳花键43，该阳花键43与内侧接头构件36的轴心孔的阴花键41嵌合。需说明的是，在阳花键43的端部形成圆周方向槽，在该圆周方向槽安装有作为防脱器的止动环44。
外侧接头构件33的轨道槽32的槽底面具有里侧的曲线部32a和开口侧的直线部32b(与接头轴线L平行延伸)。另外，内侧接头构件36的轨道槽35的槽底面具有里侧的直线部35a(与接头轴线L平行延伸)和开口侧的曲线部35b。就轨道槽32的曲线部分32a而言，其曲率中心O1从接头中心O在轴向上向外侧接头构件3的开口侧错开规定尺寸。另外，就轨道槽35的曲线部35b而言，其曲率中心O2从接头中心O在轴向上向与外侧接头构件33的曲线部32a的曲率中心O1相反侧的里侧离开规定尺寸的量而设置。即，曲率中心O1与曲率中心O2从接头中心O相互在反方向上沿接头轴线L在轴向上等距离偏置。
等速万向接头的嘴部被用保护罩45加以密封。保护罩45由大直径部45a、小直径部45b、和连结大直径部45a与小直径部45b的蛇腹部45c构成。而且，大直径部45a外嵌于外侧接头构件33的外径面嘴部侧的保护罩安装部47，在该外嵌状态下相对于大直径部45a紧固保护罩箍带46。由此，大直径部45a被安装于外侧接头构件33的保护罩安装部47。另外，形成圆周方向槽的保护罩安装部48形成于轴42上，保护罩45的小直径部45b外嵌于该保护罩安装部48，在该外嵌状态下相对于小直径部45b紧固保护罩箍带46。
可是，在外侧接头构件33的嘴部33a的开口端面形成如图2和图3所示的倒角50。另外，在相对向的一对内径面构成面51A、51B的开口端形成缺口部52。因此，当将不具有缺口部52的相对向的一对内径面构成面51、51的开口端之间尺寸计为E，将相对向的一对内径面构成面51A、51B的开口端之间尺寸(缺口部52的开口端之间尺寸)计为F时，F＞E。
将外侧接头构件33的球面角α设为17°～18.5°。在这里，所谓“球面角”，如图3所示，指相对于外侧接头构件33的内球面(内径面)中心(接头中心)O，其内径面31的接头开口侧端部形成的轴向角度。
另外，在固定式滚珠型等速万向接头的强度中最低强度的构件是保持架38。保持架38多在渗碳淬火条件下使用。但是，渗碳处理虽然有利于耐磨损性、软化阻力的增加，但由于碳量高达1.0重量％左右，所以对于具有凹槽的构件而言，韧性显著降低。关于韧性的降低，在冲击负荷作用于接头的情况下，存在因脆性断裂而导致瞬间无法传导转矩，在回避危险时的安全性方面产生问题的情况。
因此，在本发明中，对碳量0.46重量％以上、0.50重量％以下的钢进行淬火，使淬火后的碳量减为渗碳的表面碳量(0.9～1.1重量％)的一半，将芯部硬度设为HRC52以上。由此，可使该保持架38的韧性和强度大幅提高，从而使得高强度且耐久性优异的固定式高角接头成为可能。若碳量不足上述范围的下限，则硬度降低，耐磨损性显著降低。另外，若超过上述范围的上限，则保持架38的去框加工中的冲压加工变得困难，产生冲压面的尺寸精密度显著降低的问题。另外，芯部硬度若不足上述范围的下限，则见不到强度的提高。
可是，固定式等速万向接头(将滚珠用于转矩传导构件的固定式等速万向接头)的滚珠，通常从接头的光滑运转与对各个滚珠的均匀负荷的观点出发，最需要考虑加工精密度。因此，滚珠在热处理后将研磨剂和滚珠放入上下平板之间，进行使平板相对运动的研磨，然后进行抛光加工，将滚珠平滑地加工成真球。因此，由于滚珠可通过一次处理而大量加工，所以即使缩小成品的表面粗糙度，成本的增加也小。
因此，在本发明中将滚珠37的表面粗糙度设为Ra0.15以下。若超过Ra0.15，则由于与保持架38的点接触，所以保持架38的滚动面的磨损显著增加，往往导致运转时异常音的产生。
滚珠以外的构件的表面粗糙度，在摩擦学上加工成与滚珠37的表面粗糙度等同是理想的，但由于形成表面积大、间断且复杂的形状，所以将成品的表面粗糙度加工为Ra0.15以下是不经济的。因此，滚珠以外的构件的表面加工仅限于磨削加工(磨削时的磨削纹路残留)和淬火钢切削(切削的导引纹路残留)或热处理过的面(省略磨削或车削等)，从而使其低于滚珠的表面粗糙度是经济的。优选为Ra0.4～1.8。需说明的是，存在于磨削加工后实施喷丸或翻转(tumbler)加工的情况。
以这种经济的摩擦学的表面形状为前提，发现与之相适合的润滑剂组成是极其重要的，从而可实现有效且经济的润滑。此外，为确定组成，需要详细地把握固定式等速万向接头(将滚珠用于转矩传导构件的固定式等速万向接头)的损伤模式。因此，经时地慎重观察损伤模式并进行深入调查。
因此，在高负荷条件下，因外侧接头构件与内侧接头构件的轨道的脱落而达到寿命。在高负荷条件下，在边界润滑状态下运动，因滚珠的滚滑运动，表面的大的剪切应力占优(クライオリテイ)，表面层反复软化和磨损。因此，判明在高负荷条件下在表面产生剪切皲裂，因皲裂的发展导致肉眼可见的脱落。因此，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。
在低负荷条件下，因滚珠的脱落而达到寿命。在低负荷条件下若经时观察寿命较短的固定式滚珠型等速万向接头的内侧接头构件/外侧接头构件的轨道，则判明磨削纹路大量残留的构件寿命短。另外，判明在运转的初期(磨合的时期)以后轨道停止磨损。由更详细调查的结果判明，在低负荷条件下若完成磨合，则多在流体润滑状态下运动。即，判明若磨合性降低，则达不到流体润滑状态，轨道的磨削纹路对滚珠的表面造成损伤，因该损伤而产生皲裂，此后进一步发展，滚珠脱落。另外，作为另一个产生皲裂的原因，判明在磨合时磨蚀磨损的磨损粉末攻击滚珠，导致损伤，由该部位产生皲裂，滚珠脱落。因此，润滑剂应具备的要件是促进初期磨损(赋予磨合性)与降低摩擦系数和分散磨损粉末。
在高角条件下，因内侧接头构件的轨道肩部的缺损而达到寿命。在高角条件下，固定式滚珠型等速万向接头由于轨道的中心相对于球面中心沿轴向偏置，所以偏置侧的轨道里面的轨道深度(从轨道底至球面的深度)变浅。因此，轨道与滚珠的接触椭圆触碰轨道肩部，因应力集中于肩部，渗碳淬火的内侧接头构件的轨道肩部缺损。
对于外侧接头构件而言，对中碳钢(JIS S53C或S48C)进行高频淬火的情况居多，在这样的情况下，外侧接头构件表面的碳量比渗碳淬火的构件少一半左右。因此，判明外侧接头构件的肩部的韧性比内侧接头构件的肩部的韧性高，外侧接头构件的肩部难产生缺损，在塑性变形的状态下停止。此外，判明若轨道进一步磨损，则与肩部的触碰进一步增加，促进缺损的发生。因此，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。
综上所述，在高负荷时，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。在低负荷时，润滑剂应具备的要件是促进初期磨损(赋予磨合性)与降低摩擦系数和分散磨损粉末。此外，在高角时，润滑剂应具备的要件是减少磨损和降低摩擦系数。需说明的是，由于高角条件被认为与高负荷条件相同，所以只要考虑高负荷时和低负荷时的要件确定润滑组成即可。
即，在高负荷时需要防止磨损，在低负荷时需要促进初期的磨损，需要具备相反的特性。通过对高负荷与低负荷下接触面的硬度变化的调查发现，在高负荷下接触面的温度高，在低负荷下接触面的温度低。因此，为满足磨损的防止和促进(赋予磨合性)的相反的特性，添加效果因温度或表面压力条件而不同的固体润滑剂。因发现三聚氰胺氰尿酸酯(MCA)在高负荷条件下磨蚀作用少、耐摩擦性高而添加。三聚氰胺氰尿酸酯例如若将三聚氰胺水溶液与氰尿酸或异氰尿酸水溶液混合，则容易作为白色沉淀析出。三聚氰胺氰尿酸酯通常市售为平均粒径1～2μm的白色微粉。三聚氰胺氰尿酸酯是6元环结构的三聚氰胺分子与氰尿酸分子通过氢键强力键合，排列成平面状，其平面以弱键合力相互重叠成层状。因此，据推测具有与二硫化钼相同的解离性，三聚氰胺氰尿酸酯被认为是可赋予优异的润滑性的物质。另外，因发现二硫化钼(MoS2)在低负荷条件之类的低剪切应力范围内易发生作用，并且与三聚氰胺氰尿酸酯相比具有磨蚀作用，故合用添加。通常被广泛用作极压添加剂。已知其润滑机制为具有层状晶格结构，因滑动运动而易剪切成薄层状，从而降低摩擦系数。另外，对防止等速万向接头的烧结也有效。
另外，二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)在更高温范围下反应。因此，为降低摩擦系数，将其作为摩擦调节剂而添加。此外，由于二烷基二硫代磷酸锌(ZnDTP)从更低温范围开始反应，所以将其作为摩擦调节剂而合用添加。
ZnDTP发生分解而在金属表面生成多聚磷酸盐的膜，其覆盖润滑面而形成具有粘弹性的高分子膜。因此，被认为具有吸收振动、而且阻碍金属接触而防止磨损的效果。上述摩擦调节剂单独或相互作用而呈现出高的摩擦和磨损调节性能。
另外，烷基芳族磺酸的钙盐(Ca磺酸盐)被发现对磨损粉末的分散有效而添加(优选0.5～3.5重量％)。烷基芳族磺酸的钙盐是已知为用于机油等润滑油的金属系清洁分散剂或防锈剂的二壬基萘磺酸或烷基苯磺酸之类的烷基芳族磺酸等合成磺酸的钙盐。Ca磺酸盐对固体润滑剂的分散也有效。
作为植物油脂，可使用蓖麻油、大豆油、菜籽油、椰子油等。由该等植物油脂中的1种或2种以上的组合构成的油性剂易吸附于金属表面而阻碍金属间的接触，被认为使低负荷时的摩擦系数降低。除上述成分外，可含有抗氧化剂、防锈剂、防腐剂等。
本油脂组合物相对于油脂组合物的总重量优选含有基础油成分57.5～94.3重量％、双脲化合物成分1～25重量％、三聚氰胺氰尿酸酯成分：2～4重量％、二硫化钼0.2～2.5重量％、二硫代氨基甲酸钼1～3重量％、二烷基二硫代磷酸锌0.5～1.5重量％、烷基芳族磺酸的钙盐0.5～3.5重量％、植物油脂0～3重量％，进一步优选含有基础油成分57.5～94.3重量％、双脲化合物成分1～25重量％、三聚氰胺氰尿酸酯成分2.5～3.5重量％、二硫化钼0.2～2.5重量％、二硫代氨基甲酸钼1～3重量％、二烷基二硫代磷酸锌0.5～1.5重量％、烷基芳族磺酸的钙盐0.5～3.5重量％、植物油脂0.5～3重量％。
若双脲化合物的含量不足1重量％，则增稠效果降低，从而难以油脂化，若多于25重量％，则得到的组合物过度变硬，从而难以获得所希望的效果。若三聚氰胺氰尿酸酯成分的含量不足2重量％，二硫代氨基甲酸钼的含量不足1重量％，二烷基二硫代磷酸锌的含量不足0.5重量％，烷基芳族磺酸的钙盐的含量不足0.5重量％，则存在难以充分获得所希望的效果的情况，另一方面，即使在多于三聚氰胺氰尿酸酯成分、烷基芳族磺酸的钙盐、植物油脂的上限的情况下，效果也并不会增大，在提高耐久寿命的效果方面，反而是相反的效果。在多于二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌的上限的情况下，添加效果不再明显。
就基础油而言无特殊限定。可列举出矿物油、合成油(酯系合成油、醚系合成油、烃系合成油)等普遍使用的润滑油或它们的混合油，但并不限定于此。在经济上优选为矿物油，但考虑到耐热性，也可使用合成油。
作为本发明中使用的增稠剂，优选为尿素系增稠剂。作为尿素系增稠剂，例如可列举出双脲化合物、聚脲化合物，但并无特殊限定。双脲化合物例如可通过二异氰酸酯与单胺的反应获得。作为二异氰酸酯，可列举出亚苯基二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯、苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、十八烷二异氰酸酯、癸烷二异氰酸酯、己烷二异氰酸酯等，作为单胺，可列举出辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、油胺、苯胺、对甲苯胺、环己胺等。聚脲化合物例如可通过二异氰酸酯与单胺、二胺的反应获得。作为二异氰酸酯、单胺，可列举出与在双脲化合物的生成中使用的化合物相同的化合物，作为二胺，可列举出乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、辛二胺、苯二胺、甲苯二胺、二甲苯二胺等。
三聚氰胺氰尿酸酯是三聚氰胺与氰尿酸的加成物。氰尿酸与异氰脲酸具有互变异构关系，通常市售的三聚氰胺氰尿酸酯是1摩尔的三聚氰胺与1摩尔的氰尿酸的加成物，处于三聚氰胺异氰尿酸酯的形态。在该说明书中，认为三聚氰胺氰尿酸酯表示三聚氰胺与氰尿酸或异氰尿酸的加成物。三聚氰胺氰尿酸酯例如若将三聚氰胺水溶液与氰尿酸或异氰尿酸水溶液混合，则容易作为白色沉淀析出。三聚氰胺氰尿酸酯通常作为平均粒径1～2μm的白色微粉市售。
二硫化钼通常被广泛用作极压添加剂。作为二硫代氨基甲酸钼的优选实例，可列举出以下列化1所表示的化合物。
[R4R3N-CS-S]2-Mo2OmSn
(式中，R3和R4分别独立地为碳原子数1～24、优选碳原子数3～18的烷基，m为0～3，n为1～4，m+n＝4。)
二烷基二硫代磷酸锌优选以下列通式2所表示的化合物。2
[(R2O)2SP-S]2-Zn
(式中，R2为碳原子数1～24的伯或仲烷基、或碳原子数6～30的芳基。特别优选为碳原子数3～8的伯或仲烷基。)
烷基芳族磺酸的钙盐是用于机油等润滑油的二壬基萘磺酸或烷基苯磺酸之类的烷基芳族磺酸等合成磺酸的钙盐。作为植物油脂，可使用蓖麻油、大豆油、菜籽油、椰子油等。该等植物油脂可单独使用或将2种以上组合使用。
就如上述图1所示的等速万向接头而言，通过使外侧接头构件33与内侧接头构件36的轨道槽32、35的一部分成直线，使得锻造加工变得容易。另外，锻造的尺寸精密度也提高，可取消热处理后的轨道槽32、35的加工或大幅削减加工部分，因而经济。另外，由于外侧接头构件33的轨道槽32与轴42的干涉更向高角侧移动，所以可获得大的最大工作角。
另外，通过将外侧接头构件33的球面角α(参照图2)设为17°～18.5°，从而可进一步增加保持架38的强度，耐久性也大幅提高。其理由是由于球面部具有环抱保持架38、增强保持架38的职责的缘故。另外，由于球面角的增加降低来自保持架38与内侧接头构件36和滚珠37的等速二等分面的摩擦，所以耐久性提高。另外，通过将滚珠个数增加为8个，从而可缩小滚珠直径，在不牺牲工作性的情况下也可降低偏置量，可大幅降低外侧接头构件33与滚珠37的滑动。
由于外侧接头构件33是通常对S53C左右的碳钢进行高频淬火，内侧接头构件36是进行渗碳淬火，所以外侧接头构件33的软化阻力小，在运转过程中与内侧接头构件36相比硬度易降低。因此，在负荷条件相同的情况下，由外侧接头构件33的寿命决定等速万向接头的寿命。因此，通过设为8个滚珠，从而可进一步提高外侧接头构件33的寿命。强度和耐久性提高，使得小型/轻量化成为可能。但是，球面角的增加使得保持架38难以插入外侧接头构件33，但通过在球面的入口设置用于插入保持架的缺口部52，从而可容易地插入。此外，用于插入的缺口部52可通过车削加工进行加工，但通过锻造加工，经济性大幅增加。若允许球面角不足下限，则效果小，若超过上限，则因用于插入的缺口部52的加工费大幅增加而使得锻造加工变得困难。
其次，图4表示其它的实施方式，该情况下的固定式等速万向接头在曲率中心O1和曲率中心O2从接头中心O开始相互在反方向等距离f1地沿轴向偏置的同时，相对于接头轴中心线使曲率中心O1和曲率中心O2向与该轨道槽相反侧的径向分别偏置等距离f2的量。
由于该如图4所示的等速万向接头的其它构成与上述如图1所示的等速万向接头相同，所以对于与图1相同的构成(构件)附上与图1相同的符号，并省略它们的说明。因此，即使是该如图4所示的等速万向接头，也起到与如图1所示的等速万向接头相同的作用效果。
可是，通过制成无根切型，圆弧部的轨道的高角侧轨道的最大工作角增加。因此，轨道深度变浅，高角条件下的耐久性降低。但是，通过密封本油脂，从而可防止高角条件下的耐久性的降低。这样无根切型等速万向接头由于高角条件下的耐久性降低，所以如图4所示通过将轨道的偏置也在半径方向上偏置，从而可加深里侧的浅的轨道。通过将该结构与本油脂组合，从而可确保与如图5所示的最大工作角小的球笼型相同的高角耐久性。
以上对本发明的实施方式进行说明，但本发明并不限定于上述实施方式，可进行各种变形，例如作为固定式等速万向接头，不限定于无根切型，也可以是球笼型固定式等速万向接头。另外，如上所述，作为滚珠数，虽然优选8个，但并不限定于8个。
实施例
以下列举实施例。制作实施品1、2、3、4和比较品1、2、3，针对各个实施品和比较品，对高负荷耐久性、低负荷耐久性、高角耐久性、传导效率进行调查。各实施品和比较品的构成构件(外侧接头构件、内侧接头构件、保持架、滚珠)使用如表1所示材质的构件。外侧接头构件33的轨道槽32、内侧接头构件36的轨道槽35、保持架38的窗部39的滚珠接触面、滚珠37在热处理后的硬度，分别为HRC60.1、61.7、62.0、65.1。另外，对将这些各构件于200℃下保持1小时后的硬度降低进行了测定，结果为外侧接头构件33的轨道槽32、内侧接头构件36的轨道槽35、保持架38的窗部39的滚珠接触面、滚珠38的硬度分别为HRC58.2、60.5、60.8、64.5。由该结果可知，就软化阻力而言实施高频淬火的外侧接头构件33最低。
[表1]
单位：重量％
材料 c Sl Mn P S Cr 淬火后的芯部硬度
外侧接头构件 S53C 0.52 0.20 0.89 0.010 0.006 0.10
内侧接头构件 SCr420 0.21 0.21 0.70 0.012 0.013 0.98
第1保持架 S48C 0.47 0.21 0.86 0.009 0.007 0.12 HRc56
第2保持架 SCr415 0.14 0.22 0.72 0.010 0.015 1.03 HRc40
滚珠 SUJ2 0.98 0.21 0.02 0.010 0.010 1.05
将各实施品和比较品的构成构件的制造方法示出于下列表2中。在表2中，所谓第1滚珠如下述表4中的记载所示其表面粗糙度设为0.08μm，所谓第2滚珠如表4中记载所示是其表面粗糙度设为0.16μm。抛光1和抛光2如表2所示仅是处理时间的不同。
[表2]
构件 制造方法 应用
外侧接头构件 原料切断、亚热煅/冷锻、车削/滚压成型、高频淬火、磨削加工 全部比较例、全部实施例
内侧接头构件 原料切断、冷锻、车削/拉削、渗碳淬火、研磨 全部比较例、全部实施例
第1保持架 原料切断/镦锻/车削/去框冲压/框修整/淬火/磨削 全部实施例
第2保持架 原料切断/镦锻/车削/去框冲压/框修整/渗碳淬火/磨削 全部比较例
第1滚珠 模锻、冲洗、研磨、淬火、研磨、第1抛光
第2滚珠 模锻、冲洗、研磨、淬火、研磨、第2抛光 处理时间比第1抛光短
另外，关于实施品1、2、3和比较品1、2、3的润滑油脂，是在2000g的矿物油(100℃下的动粘度为13.5mm2/sec)中使60.6g的二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、与31.3g的辛胺和66.2g的十八胺反应，使生成的尿素化合物均匀分散，从而获得油脂。在该基础油脂中以如表5所示的配方添加添加剂，将得到的化合物用三段辊轧机调整为JIS稠度No.1级。
关于实施品4的润滑油脂，是在2000g的矿物油(100℃下的动粘度为13.5mm2/sec)中使60.3g的二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯、与65.5g的十八胺和24.1g的环己胺发生反应，使生成的尿素化合物均匀分散，从而获得油脂。在该基础油脂中以如表5所示的配方添加添加剂，将得到的化合物用三段辊轧机调整为JIS稠度No.1级。
另外，将试验条件示出于下列表3中。在表3中，◎表示优异的“优”，○表示可用作等速万向接头，表示“良”，×表示“不可以”。
[表3]
Figure BDA00002805272900171
将试验结果示出于以下表4中。比较品1的油脂是主要含有在高负荷条件下易发生作用的添加剂的油脂。低负荷耐久性和传导效率变差。传导效率被视为是油脂的摩擦系数的指标。实施品1是在比较品1中追加添加从低温范围开始发生作用的添加剂，减少为MCA4％的油脂。判明满足全部试验。实施品2是将实施品2的MCA进一步减少至3％的油脂。可知与实施品1相比进一步提高。此外，将MCA减少至1.5％的比较品2的寿命变差。实施品3是在实施品2中添加植物油，可知与实施品2相比低负荷耐久寿命提高。比较品3在将滚珠的表面粗糙度设为Ra0.16的情况下耐久性显著降低。实施品4与实施品3相比变更了尿素系增稠剂种类。具有与实施品3相同的性能。
[表4]
Figure BDA00002805272900181
产业上的可利用性
用于汽车或产业机械的传动装置的驱动轴等。在接头内部密封润滑油脂。作为固定式等速万向接头，可以是无根切型或球笼型。
符号说明
31      内径面
32、35  轨道槽
32a     曲线部
32b     直线部
33      外侧接头构件
34      外径面
35a     直线部
35b     曲线部
36      内侧接头构件
37      滚珠
38      保持架

Claims (8)

1.一种固定式等速万向接头，其特征在于，具备：
于内径面形成有轨道槽的外侧接头构件、
于外径面形成有与外侧接头构件的轨道槽配对的多个轨道槽的内侧接头构件、
介于外侧接头构件的轨道槽与内侧接头构件的轨道槽之间并传导转矩的多个滚珠、和
介于外侧接头构件的内径面与内侧接头构件的外径面之间并保持滚珠的保持架，
所述固定式等速万向接头在接头内部密封有润滑油脂，
所述滚珠的表面粗糙度设为Ra0.15μm以下，且使滚珠所滚动的对方面的表面粗糙度比滚珠的表面粗糙度更粗糙，并且作为所述润滑油脂的添加剂组成，含有基础油、双脲化合物、二硫代氨基甲酸钼、二烷基二硫代磷酸锌、三聚氰胺氰尿酸酯、二硫化钼和烷基芳族磺酸的钙盐。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
所述润滑油脂的添加剂组成为三聚氰胺氰尿酸酯2～4重量％、二硫化钼0.2～2.5重量％、二硫代氨基甲酸钼1～3重量％、二烷基二硫代磷酸锌0.2～1.5重量％、烷基芳族磺酸的钙盐0.5～3.5重量％。
3.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
在所述润滑油脂的添加剂组成中还添加有植物油脂。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
将所述添加剂组成中的基础油设为矿物油。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
是在外侧接头构件的轨道槽底面和内侧接头构件的轨道槽底面具有曲线部和直线部的无根切型。
6.根据权利要求5所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
相对于接头轴中心线使外侧接头构件的轨道槽的曲率中心和内侧接头构件的轨道槽的曲率中心向与所述轨道槽相反侧的径向分别等距离偏置。
7.根据权利要求6所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
保持架的原料是碳量为0.46重量％以上且0.50重量％以下的碳钢，具有淬火后的硬度为HRC56～60的芯部硬度。
8.根据权利要求7所述的固定式等速万向接头，其特征在于，
在将所述滚珠设为8个的同时将外侧接头构件的球面角设为17°～18.5°，并且在外侧接头构件的球面入口设置用于组装保持架的缺口部。
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