CN105658980B - 固定式等速万向联轴器 - Google Patents

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Abstract

在外侧联轴器构件的滚道槽之间的内径球面部与滚道槽的内径侧开口端部的至少杯部开口侧角部形成有缺口部，该缺口部防止所述保持架向外侧联轴器构件组装时外侧联轴器构件侧的干涉。缺口部与外侧联轴器构件的滚道槽通过使用一个减径挤压冲头的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成。

Description

固定式等速万向联轴器
技术领域
本发明涉及一种固定式等速万向联轴器，尤其涉及机动车的驱动轴、传动轴中使用的固定式等速万向联轴器。
背景技术
图14中示出了固定式等速万向联轴器，该固定式等速万向联轴器是免根切(undercut free)型等速万向联轴器，且具备：外侧联轴器构件3，其具有在内径面1形成有多个滚道槽2的杯部10；内侧联轴器构件6，其在外径面4形成有与外侧联轴器构件3的滚道槽2成对的多个滚道槽5；多个滚珠7，它们夹设于外侧联轴器构件3的滚道槽2与内侧联轴器构件6的滚道槽5之间并传递转矩；以及保持架8，其夹设于外侧联轴器构件3的内径面1与内侧联轴器构件6的外径面4之间，且具有对滚珠7进行保持的球袋8。在保持架8上沿着周向配置有多个收纳滚珠7的窗部9。
该固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件3的滚道槽2的槽底包括：开口侧的直线部2a(与外侧联轴器构件的轴线方向平行的直线部)、里侧的圆弧部2b。内侧联轴器构件6的滚道槽5的槽底包括开口部一侧的圆弧部5a和里侧的直线部5b(与内侧联轴器构件6的轴线方向平行的直线部)。在该情况下，外侧联轴器构件3的滚道槽2的中心O1与内侧联轴器构件6的滚道槽5的中心O2分别沿轴向从联轴器中心O向相反侧偏移等距离f、f。
一般而言，等速万向联轴器的外侧联轴器构件通过以下的方式制作。首先，在对圆柱状坯锭实施热锻、温锻或者冷锻从而形成了外侧联轴器构件的大致形状后，车削加工成任意的形状。之后实施热处理，通过磨削、淬火钢切削等方式对内径面与滚道槽实施精加工来制作。
像这样，在锻造、车削以及热处理之后进行滚道槽的精加工会导致对滚道槽实施精加工所需的设备、工具等的费用提高。并且，精加工需要花费时间，存在材料的成品率也较差的不良情况。对此，以往存在通过冷锻精加工来形成外侧联轴器构件的滚道槽的方法(专利文献1以及专利文献2)。另外，也存在通过冷锻来精加工成外侧联轴器构件的滚道槽、内径球面部、杯入口倒角、滚道倒角、以及滚道入口倒角等的方法(专利文献3)。
通过由冷锻精加工来形成，从而能够省略以往的冷锻后的切削加工、磨削加工等繁多的机械加工，从而成品率提高，能够谋求等速万向联轴器的低成本化。
然而，在谋求低成本化的情况下，也可以考虑通过使等速万向联轴器小型化来减轻产品的重量。然而，在各构件的组装(特别是将保持架向外侧联轴器构件组装的情况)中采取通过使外侧联轴器构件的杯部的入口径大于保持架窗的孔部的最外径而装入保持架的方法。
若要使等速万向联轴器小型化，则也需要将内装于外侧联轴器构件的杯部的内部构件(内侧联轴器构件、保持架、滚珠等)小型化。然而，需要维持转矩负载容量。
在等速万向联轴器的内部，以内侧联轴器构件→滚珠→外侧联轴器构件、以及外侧联轴器构件→滚珠→内侧联轴器构件的方式传递载荷。然而，若通过小型化而减小等速万向联轴器的滚珠PCD，则会导致与现有产品相比内侧联轴器构件、外侧联轴器构件与滚珠的载荷增加。因此，为了分散该负载，实施增大滚珠直径而使内侧联轴器构件、外侧联轴器构件的接触表面压力与现有产品相同等的设计。另外，对收纳滚珠的保持架的形状也进行同样的研究。
然而，即便是通过设计而最佳化了的形状，因滚珠直径、滚珠PCD、保持架形状，如图15～图17所示，也会产生保持架8等无法简单地装入外侧联轴器构件3的情况。
即，在将保持架8装入外侧联轴器构件3的情况下，首先，如图16与图17所示，相对于外侧联轴器构件3的内径面1，沿绕Y轴旋转90°的方向插入保持架8。之后，在将保持架8压入至外侧联轴器构件3的杯部10的底部后，使保持架8绕Y轴旋转90°而以正规的姿势配置。这里，Y轴是外侧联轴器构件3上与轴心轴即X轴正交的轴。
然而，如图16与图17所示，在将保持架8插入外侧联轴器构件3的情况下，存在保持架8的球袋(窗部)的保持架轴向端部(侧面部)的边缘12(参照图15)如图17所示与滚道槽2的内径侧开口部(滚道倒角)13干涉的顾虑。
以往存在如下手段，即，在外侧联轴器构件的内径球面部与孔口开口部的内径面的边界部分设置倒角部，从而便于保持架向外侧联轴器构件组装(专利文献4)。在该情况下，防止在该边界部分产生飞边等那样的角状。另外，为了提高滚珠组装性，在杯部的入口锥体部开口的滚道槽的端部设有切削部(专利文献5以及专利文献6)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-2624号公报
专利文献2：日本特开平11-236925号公报
专利文献3：日本特开2009-185929号公报
专利文献4：日本特开2007-64322号公报
专利文献5：日本特开平11-101256号公报
专利文献6：日本特开2001-323945号公报
发明内容
发明要解决的课题
所述专利文献4中，防止在边界部分产生飞边等那样的角状，无法消除图15所示那样的状态(与滚道槽2的滚道倒角13干涉的状态)。另外，专利文献5以及专利文献6中，也无法消除类似图15所示的状态。像这样，所述专利文献1～专利文献4中，在将保持架装入外侧联轴器构件时，并不能消除图15所示那样的状态。
对此，在这样的情况下，作为消除图15所示那样的状态的方法，提出了在外侧联轴器构件的开口侧，对滚道倒角13实施车削加工而形成保持架装入用的倒角的方案。然而，若进行这样的车削加工，则会导致外侧联轴器构件的制造工序中，保持架装入用的倒角的加工工序增加，造成生产性降低且车削加工费的成本提高。另外，即使滚道槽等实施锻造成形精加工，因进行车削加工也会导致滚道槽的精度恶化，从而需要再次加工滚道槽。
鉴于上述课题，本发明提出一种具备外侧联轴器构件的固定式等速万向联轴器，该外侧联轴器构件无需进行车削加工，能够以低成本成形保持架装入用的倒角，同时通过冷锻精加工来形成高精度的滚道槽，从而确保了优异的耐老化性，锻造模具、产品的质量管理也与现有产品相同。
用于解决课题的方案
本发明的固定式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其具有在内径面形成有多个滚道槽的杯部；内侧联轴器构件，其在外径面形成有多个滚道槽；多个转矩传递滚珠，它们夹设于所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩；以及保持架，其夹设于所述外侧联轴器构件的内径面与所述内侧联轴器构件的外径面之间，且具有对所述转矩传递滚珠进行保持的球袋，所述固定式等速万向联轴器的特征在于，在所述外侧联轴器构件的滚道槽之间的内径球面部与所述外侧联轴器构件的滚道槽的内径侧开口端部的至少杯部开口侧角部形成有缺口部，所述缺口部防止所述保持架向所述外侧联轴器构件组装时外侧联轴器构件侧的干涉，并且，该缺口部与所述外侧联轴器构件的滚道槽通过使用一个减径挤压冲头的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成。
本发明的固定式等速万向联轴器中，在滚道槽之间的内径球面部与滚道槽的内径侧开口端部的至少杯部开口侧角部形成有缺口部，所述缺口部防止保持架向外侧联轴器构件组装时外侧联轴器构件侧的干涉，因此能够避免装入保持架时保持架与外侧联轴器构件的干涉，能够实现组装作业性的提高。
并且，该缺口部通过冷锻的减径挤压加工而与外侧联轴器构件的滚道槽一起精加工而成，因而在缺口部形成后无需重新进行滚道槽的精加工。
所述缺口部可以为圆角形状，在缺口部与滚道槽之间形成有连接部，该连接部也可以为圆角形状。通过设为圆角形状，能够避免该部分的应力集中。
可以在外侧联轴器构件的滚道槽之间的内径球面部与外侧联轴器构件的滚道槽的边界部设有滚道倒角，并且经由圆角形状的连接部将滚道倒角与外侧联轴器构件的滚道槽连接设置。
另外，可以沿着杯部的开口部整周设有杯入口倒角，且在外侧联轴器构件的滚道槽与杯入口倒角的边界部设有滚道入口倒角，并且杯入口倒角与滚道入口倒角通过冷锻精加工而形成。
并且，可以沿着杯部的开口部整周设有杯入口倒角，且在外侧联轴器构件的滚道槽与杯入口倒角的边界部设有滚道入口倒角，并且外侧联轴器构件的滚道槽与滚道入口倒角通过冷锻精加工而形成。
作为固定式等速万向联轴器可以为外侧联轴器构件的滚道槽底面以及内侧联轴器构件的滚道槽底面具有圆弧部与直线部的免根切型的联轴器。
优选设置10个以下的转矩传递用滚珠。
发明效果
根据本发明的固定式等速万向联轴器，能够避免组装保持架时保持架与外侧联轴器构件的干涉，从而能够实现组装作业性的提高，能够实现生产性的提高。另外，无需在形成缺口部后重新进行滚道槽的精加工，因此能够实现生产成本的减少以及生产时间的缩短。由于缺口部与滚道槽通过使用一个减径挤压冲头的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成，因此能够提供高精度且无偏差的产品(外侧联轴器构件)。
通过将缺口部、连接部形成为圆角形状，能够避免该部分的应力集中，从而能够有效地防止损伤等。
通过冷锻精加工来形成外侧联轴器构件的入口倒角、外侧联轴器构件的滚道倒角、滚道入口倒角等，从而能够省略以往的冷锻后的切削加工、磨削加工等。由此，成品率提高，能够实现固定式等速万向联轴器的制造成本的减少。
特别是，通过冷锻精加工同时形成外侧联轴器构件的滚道槽与滚道入口倒角，或者通过冷锻精加工同时形成外侧联轴器构件的滚道槽与滚道倒角，能够实现生产性的提高。
由于设置10个以下的转矩传递滚珠即可，因此设计自由度变大，设计性优异。另外，能够应对各种类型的固定式等速万向联轴器。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的主要部位立体图。
图2是采用图1的外侧联轴器构件的本发明的实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器的主要部位纵剖视图。
图3是图2所示的固定式等速万向联轴器的主要部位横剖视图。
图4是表示将保持架装入外侧联轴器构件的工序的主视图。
图5是图4的D-D线剖视图。
图6是图4的E-E线剖视图。
图7是表示滚道入口倒角的立体图。
图8是锻造成形装置的主要部位简略图。
图9是锻造成形装置的减径挤压冲头的侧视图。
图10是锻造成形装置的减径挤压冲头的立体图。
图11A中示出了在内径面形成有滚道槽、遍及滚道槽全长的保持架装入用倒角(缺口部)以及连接部的外侧联轴器构件，是从内径侧观察的滚道槽的端面图。
图11B中示出了在内径面形成有滚道槽、遍及滚道槽全长的保持架装入用倒角(缺口部)以及连接部的外侧联轴器构件，是从内径侧观察的滚道槽的立体图。
图12A中示出了内径面上在联轴器开口部侧设有保持架装入用倒角(缺口部)的外侧联轴器构件，是从内径侧观察到的滚道槽的端面图。
图12B中示出了内径面上在联轴器开口部侧设有保持架装入用倒角(缺口部)的外侧联轴器构件，是从内径侧观察的滚道槽的立体图。
图13A中示出了内径面上形成有滚道槽、保持架装入用倒角(缺口部)以及连接部的外侧联轴器构件，是从内径侧观察的滚道槽的端面图。
图13B中示出了内径面上形成有滚道槽、保持架装入用倒角(缺口部)以及连接部的外侧联轴器构件，是从内径侧观察的滚道槽的立体图。
图14是以往的免根切型的固定式等速万向联轴器的剖视图。
图15是以往的固定式等速万向联轴器中将保持架装入外侧联轴器构件的工序的主视图。
图16是图15的A-A线剖视图。
图17是图15的B-B线剖视图。
具体实施方式
以下，依照附图对本发明的实施方式进行说明。
图2示出了本发明的固定式等速万向联轴器即免根切型的固定式等速万向联轴器。该固定式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件23，其在内径面21形成有多个滚道槽22；内侧联轴器构件26，其在外径面24形成有与外侧联轴器构件23的滚道槽22成对的多个滚道槽25；多个滚珠27，它们夹设于外侧联轴器构件23的滚道槽22与内侧联轴器构件26的滚道槽25之间并传递转矩；以及保持架28，其夹设于外侧联轴器构件23的内径面21与内侧联轴器构件26的外径面24之间且保持滚珠27。在保持架28沿着周向配置有多个收纳滚珠27的球袋29。
外侧联轴器构件23的滚道槽22的里侧为圆弧部22a，开口侧为直线部22b。内侧联轴器构件26的滚道槽25的里侧为直线部25a，开口侧为圆弧部25b。需要说明的是，外侧联轴器构件23包括：在内径面21形成有滚道槽22的杯部23a、从该杯部23a的底壁突出设置的轴部(省略图示)。
在内侧联轴器构件26的孔部内径面形成有内花键部30。即，轴31的端部嵌入该内侧联轴器构件26的孔部26a，形成在该轴的端部的外花键部32与该内侧联轴器构件26的内花键部30啮合。需要说明的是，在轴31的端部形成有周向槽33，在该周向槽33内安装有止动环34。
如图2所示，内侧联轴器构件26的滚道槽25的曲率中心B以及外侧联轴器构件23的滚道槽22的曲率中心A相对于联轴器中心O沿轴向朝相反方向偏移等距离F、F。在该情况下，外侧联轴器构件23的滚道槽22的曲率中心A相对于联轴器中心O向联轴器开口侧而内侧联轴器构件26的滚道槽25的曲率中心B相对于联轴器中心O向联轴器里侧分别沿轴向相互向相反侧偏移等距离。
另外，如图3所示，外侧联轴器构件23的滚道槽22以及内侧联轴器构件26的滚道槽25分别沿着周向以规定间距(在该情况下，60°间距)各形成有6个。因此，作为转矩传递构件的滚珠27沿着周向以等间距(60°间距)配置有6个。在该情况下，优选设置10个以下的滚珠27。即，优选外侧联轴器构件23的滚道槽22以及内侧联轴器构件26的滚道槽25分别为10个以下。
在外侧联轴器构件13，如图1所示，形成有沿着开口缘整周形成的入口倒角(杯入口倒角)35，在内径球面部21a与滚道槽22的边界部形成有滚道倒角36。需要说明的是，如图7所示，也可以在滚道槽22与杯入口倒角35的边界部形成滚道入口倒角37。另外，虽然未图示，在内侧联轴器构件26的外径面24的外径球面部24a与滚道槽25的边界部形成有滚道倒角。
如图1所示，在该等速万向联轴器的外侧联轴器构件的开口部的与滚道槽22的内径侧开口端部的杯部开口侧角部形成有缺口部(保持架装入用倒角)40，该缺口部40防止保持架28向外侧联轴器构件组装时外侧联轴器构件侧的干涉。即，在滚道倒角36的联轴器开口侧形成有所述缺口部40。需要说明的是，该缺口部40呈凸圆角形状，开口侧被更多地切除。
接下来，对保持架28装入如上述那样构成的外侧联轴器构件23的方法进行说明。首先，如图4至图6所示，相对于外侧联轴器构件23的内径面21，沿绕Y轴旋转90°的方向插入保持架28。之后，在将保持架8压入至外侧联轴器构件23的杯部10的底部后，使保持架8绕Y轴旋转90°而以正规的姿势配置。这里，Y轴是外侧联轴器构件23上与轴心轴即X轴正交的轴。
如该图5以及图6所示，在将保持架28插入外侧联轴器构件23时，如图4所示，使相对于轴心配置在180°相反侧的一对保持架28的窗部29以嵌合状与相对于外侧联轴器构件23的轴心配置在180°相反侧的一对内径球面部21a对应，使保持架28的窗部29的长边边缘部29a、29a与缺口部40对应。由此，能够不与外侧联轴器构件23干涉地将保持架28压入至杯部23a的底部。
然而，外侧联轴器构件23由例如机械构造用碳钢构成，优选机械构造用碳钢的碳成分为0.37wt％以上0.61wt％以下，更优选0.50wt％以上0.58wt％以下。具体而言，日本工业标准(JIS)所规定的S40C～S58C，优选S53C～S55C。
外侧联轴器构件23中，滚道槽22、入口倒角(杯入口倒角)35、滚道倒角36以及滚道入口倒角37(参照图7)通过冷锻形成。外侧联轴器构件的冷锻中能够通过现有的制造装置(例如，日本特开2009-185933号公报中公开的制造装置等)进行。
然而，滚道槽22与缺口部40通过使用如图8所示那样的一个减径挤压冲头50的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成，其它的入口倒角(杯入口倒角)35、滚道倒角36以及滚道入口倒角37通过所述现有的制造装置冷锻精加工而成。
即，图8所示的锻造装置具备：外径模51、52和所述减径挤压冲头50等，用于对通过现有的制造装置冷锻精加工成的预锻造件S(未冷锻精加工出滚道槽22与缺口部40的构件)进行冷锻精加工。预锻造件S包括：构成外侧联轴器构件23的杯部23a的杯部55；以及构成外侧联轴器构件23的杆部的杆部56。
因此，杯部55与外径模51嵌合，杆部56嵌入外径模52，通过减径挤压冲头50而进行减径挤压加工。作为减径挤压冲头50，可以使用图9与图10所示的冲头。该减径挤压冲头50在其外径面设有滚道槽形成部57、内径球面部形成部58、缺口部形成部59以及连接部形成部60。
然而，如图11A以及图11B所示，图9与图10中所示的减径挤压冲头50沿着滚道槽22的长边方向遍及滚道槽22的大致全长地形成缺口部40即保持架装入用倒角。另外，在滚道槽22与保持架装入用倒角(缺口部40)之间设有连接部61。该连接部61为圆角形状。因此，在减径挤压锻造完成时外侧联轴器构件23的杯部23a的内部形状成为图11A以及图11B所示的形状。
图12A以及图12B是对图11A以及图11B所示的形状在通过减径挤压加工而精加工出滚道槽22与缺口部40后，通过车削而形成了内径球面部21a的形状。如图1所示，该情况的缺口部40仅形成在杯部23a的开口部侧。
图13A以及图13B是对图12A以及图12B所示的形状在通过减径挤压加工而精加工成滚道槽22与缺口部40且通过车削加工形成了内球面部21a后通过车削而形成了滚道倒角36的形状。在该情况下，如图1所示，缺口部40也仅形成在杯部23a的开口部侧。
在滚道槽22之间的内径球面部2与滚道槽的内径侧开口端部的至少杯部开口侧角部设有缺口部40，该缺口部40防止保持架28向外侧联轴器构件23组装时外侧联轴器构件23侧的干涉，因此能够避免组装保持架28时保持架28与外侧联轴器构件23的干涉，从而能够实现组装作业性的提高，能够实现生产性的提高。
并且，该缺口部40通过冷锻的减径挤压加工与外侧联轴器构件23的滚道槽22一起精加工，因而无需在形成缺口部40后重新进行滚道槽22的精加工。能够实现生产成本的减少以及生产时间的缩短。由于缺口部40与滚道槽22通过使用一个减径挤压冲头的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成，因此能够提供高精度且无偏差的产品(外侧联轴器构件)。
通过将缺口部40、连接部61设为圆角形状，能够避免该部分的应力集中，从而能够有效地防止损伤等。
通过冷锻精加工来形成外侧联轴器构件23的入口倒角35、外侧联轴器构件23的滚道倒角36、滚道入口倒角37等，从而能够省略以往的冷锻后的切削加工、磨削加工等。由此，成品率提高，能够实现固定式等速万向联轴器的制造成本的减少。
特别是，通过冷锻精加工同时形成外侧联轴器构件23的滚道槽22与滚道入口倒角37，或者通过冷锻精加工同时形成外侧联轴器构件的滚道槽22与滚道倒角36，能够实现生产性的提高。
设置10个以下的转矩传递滚珠即可，因此设计自由度变大，设计性优异。另外，能够应对各种类型的固定式等速万向联轴器。
在上文中对本发明的实施方式进行了说明，然而本发明不限定于所述实施方式而能够进行各种变形，也可以不具有杯入口倒角35、滚道倒角36、滚道入口倒角37中的任一者或者全部。
工业实用性
本发明的固定式等速万向联轴器能够用于机动车的前驱动轴、后驱动轴、传动轴等。
附图标记说明
21 内径面
22 滚道槽
23 外侧联轴器构件
23a 杯部
24 外径面
25 滚道槽
26 内侧联轴器构件
27 滚珠
28 保持架
29 球袋(窗部)
35 杯入口倒角
36 滚道倒角
37 滚道入口倒角
40 缺口部
60 连接部

Claims (5)

1.一种固定式等速万向联轴器，其具备：
外侧联轴器构件，其具有在内径面形成有多个滚道槽的杯部；
内侧联轴器构件，其在外径面形成有多个滚道槽；
多个转矩传递滚珠，它们夹设于所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩；以及
保持架，其夹设于所述外侧联轴器构件的内径面与所述内侧联轴器构件的外径面之间，且具有对所述转矩传递滚珠进行保持的球袋，
所述固定式等速万向联轴器的特征在于，
所述固定式等速万向联轴器是所述外侧联轴器构件的滚道槽底面以及所述内侧联轴器构件的滚道槽底面具有圆弧部与直线部的免根切型的联轴器，
在所述外侧联轴器构件的滚道槽之间的内径球面部与所述外侧联轴器构件的滚道槽的内径侧开口端部的至少杯部开口侧角部形成有缺口部，所述缺口部防止所述保持架向所述外侧联轴器构件组装时外侧联轴器构件侧的干涉，并且，在所述外侧联轴器构件的滚道槽之间的内径球面部与所述外侧联轴器构件的滚道槽的边界部设有滚道倒角，并且经由圆角形状的连接部将所述滚道倒角与所述外侧联轴器构件的滚道槽连接设置，
所述缺口部与所述外侧联轴器构件的滚道槽以及所述缺口部与所述外侧联轴器构件的滚道槽之间形成的连接部一起通过使用一个减径挤压冲头的冷锻的减径挤压加工来进行精加工而成，并且，在所述缺口部的至少开口侧端部设有直线部。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其特征在于，
所述缺口部为圆角形状。
3.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器，其特征在于，
沿着杯部的开口部整周设有杯入口倒角，且在所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述杯入口倒角的边界部设有滚道入口倒角，并且所述杯入口倒角与所述滚道入口倒角通过冷锻精加工而形成。
4.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器，其特征在于，
沿着杯部的开口部整周设有杯入口倒角，且在所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述杯入口倒角的边界部设有滚道入口倒角，并且所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述滚道入口倒角通过冷锻精加工而形成。
5.根据权利要求3所述的固定式等速万向联轴器，其特征在于，
沿着杯部的开口部整周设有杯入口倒角，且在所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述杯入口倒角的边界部设有滚道入口倒角，并且所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述滚道入口倒角通过冷锻精加工而形成。
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