CN107614910A - 等速万向联轴器的外侧联轴器构件 - Google Patents
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Abstract
由独立构件构成在内周形成有供转矩传递单元(19、23)卡合的滚道槽(30)的杯状部(12、121、122)和形成于该杯状部(12、121、122)的底部的轴部(13),并使形成杯状部(12、121、122)的杯状构件(12a、12a2、12a2)和形成轴部(13)的轴构件(13a、13a2)对接并进行焊接而构成的等速万向联轴器(10)的外侧联轴器构件(11、112)的特征在于,在通过使杯状构件(12a、12a2、12a2)的接合用端面(50、501、502)与轴构件(13a、13a2)的接合用端面(51、511)对接而形成中空空洞部(H)的等速万向联轴器(10)的外侧联轴器构件(11)中,在杯状构件(12a、12a2、12a2)的轴心设置与中空空洞部(H、H1)相通的通气孔(60),并且在杯状构件(12a、12a2、12a2)的接合用端面(50、501、502)与轴构件(13a、13a2)的接合用端面(51、511)的任一方的内径侧形成有焊接溅射物收容槽(50a1、51a、51a1)。
Description
技术领域
本发明涉及等速万向联轴器的外侧联轴器构件。
背景技术
构成机动车、各种工业机械的动力传递系统的等速万向联轴器将驱动侧与从动侧的两轴能够传递转矩地连结,并且,即使所述两轴具有工作角也能够等速地传递旋转转矩。等速万向联轴器大致分为仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器、允许角度位移以及轴向位移双方的滑动式等速万向联轴器,例如,在机动车的从发动机向驱动车轮传递动力的驱动轴中,在差速器侧(内盘侧)使用滑动式等速万向联轴器,在驱动车轮侧(外盘侧)使用固定式等速万向联轴器。
无论滑动式或固定式,等速万向联轴器具备外侧联轴器构件作为主要的构成构件,所述外侧联轴器构件具有:在内周面形成有供转矩传递单元卡合的滚道槽的杯状部;以及从该杯状部的底部沿轴向延伸的轴部。就该外侧联轴器构件而言,经常通过对实心的棒状材料(棒材)实施锻造加工、减薄拉伸加工等塑性加工、切削加工、热处理、磨削加工等,从而将杯状部与轴部一体成形。
但是,作为外侧联轴器构件,存在使用具有长尺寸的轴部(长杆)的构件的情况。为了使左右的驱动轴的长度相等,将一侧的驱动轴的内盘侧外侧联轴器构件设为长杆,该长杆被滚动轴承旋转支承。长杆部的长度根据车型而有所不同,但大致为250mm~400mm左右。在该外侧联轴器构件中,由于轴部为长尺寸,因此难以将杯状部与轴部廉价高精度地一体成形。因此,提出了由独立构件构成杯状部和轴部并实施电子束焊接的方案(专利文献1)。
另外,在对形成杯状部的杯状构件和形成轴部的轴构件进行焊接的类型的外侧联轴器构件中,提出了为了抑制在两构件的接合部形成的中空空洞部的内压变化而设置与中空空洞部相通的通气孔的方案(专利文献2)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-64101号公报
专利文献2:日本特开2013-2586号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在专利文献1所记载的外侧联轴器构件的制造方法中,将杯状构件的接合用端面与轴构件的接合用端面对接,从外侧向该对接部沿径向照射射束而进行焊接,将接合用端面的外径针对每个联轴器尺寸均设为相同尺寸。根据该构成,提出了如下的优异的外侧联轴器构件的制造方法,其能够实现焊接部的强度、品质的提高、焊接成本的降低,并且能够实现杯状构件以及轴构件的生产率的提高、以及杯状构件的品种统一带来的成本降低、生产管理的减轻。但是,明确了存在如下的问题:在将焊接时的密闭空间设为使工业生产成立的级别的中真空的情况下,稍稍残存的空气会由于焊接时的热量输入而将焊接部朝向径向外侧推出,焊接长度不足。专利文献1没有关注该问题。
在专利文献2所记载的外侧联轴器构件中,虽然设置有与中空空洞部相通的通气孔,但并不是意图在真空环境下进行焊接。而且,没有关注焊接时的溅射物会通过通气孔侵入到杯状部内部这样的问题。
在外侧联轴器构件的杯状部内,形成有与转矩传递所用的滚道槽、保持器嵌合的嵌合面,本发明关注了焊接时的溅射物侵入到杯状部内时成为转矩传递时的异物、有可能对耐久性、NVH(Noise,Vibration,Harshness、以下相同)特性带来不良影响。
本发明是鉴于上述的问题点而提出的,其目的在于提供确保等速万向联轴器的外侧联轴器构件的焊接长度且防止焊接时产生的溅射物侵入到外侧联轴器构件的杯状部内、防止了等速万向联轴器的耐久性、NVH特性降低的外侧联轴器构件。
用于解决课题的手段
作为用于实现前述目的的技术手段,本发明提供一种等速万向联轴器的外侧联轴器构件,所述外侧联轴器构件的杯状部和轴部由独立构件构成,所述杯状部在内周形成有供转矩传递单元卡合的滚道槽,所述轴部形成于该杯状部的底部,并且所述外侧联轴器构件通过使形成所述杯状部的杯状构件和形成所述轴部的轴构件对接并进行焊接而构成,所述等速万向联轴器的外侧联轴器构件的特征在于,通过使所述杯状构件的接合用端面与所述轴构件的接合用端面对接而形成中空空洞部,在所述杯状构件的轴心设置有与所述中空空洞部相通的通气孔,并且在所述杯状构件的接合用端面与所述轴构件的接合用端面的任一方的内径侧形成有焊接溅射物收容槽。
根据上述的结构,能够确保外侧联轴器构件的焊接长度且能够防止在焊接时产生的溅射物侵入到外侧联轴器构件的杯状部内,从而能够防止等速万向联轴器的耐久性、NVH特性的降低。
通过在上述的通气孔形成中心孔,在中心孔的加工方面有利。
通过针对每个联轴器尺寸而将上述的焊接溅射物收容槽设定为相同尺寸,在加工、品种统一方面有利。
发明效果
根据本发明的等速万向联轴器的外侧联轴器构件,能够确保外侧联轴器构件的焊接长度且能够防止在焊接时产生的溅射物侵入到外侧联轴器构件的杯状部内,从而能够防止等速万向联轴器的耐久性、NVH特性的降低。
附图说明
图1是表示应用了本发明的第一实施方式涉及的等速万向联轴器的外侧联轴器构件的驱动轴的整体结构的图。
图2是放大表示图1的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图3a是将图2的外侧联轴器构件的杯状构件与轴构件的接合部附近放大了的图,是表示焊接前的状态的纵剖视图。
图3b是将图2的外侧联轴器构件的杯状构件与轴构件的接合部附近放大了的图,是表示焊接后的状态的纵剖视图。
图4是表示图1的外侧联轴器构件的制造工序的概要图。
图5a表示焊接前的杯状构件,是减薄拉伸加工后的杯状构件的纵剖视图。
图5b表示焊接前的杯状构件,是车削加工后的杯状构件的纵剖视图。
图6a表示焊接前的轴构件,是将棒材切断后的钢坯的主视图。
图6b表示焊接前的轴构件,是锻造加工后的轴构件的局部纵剖视图。
图6c表示焊接前的轴构件,是车削加工、花键加工后的局部纵剖视图。
图7是表示焊接工序的概要图。
图8是表示焊接工序的概要图。
图9是表示与图6c的轴构件编号不同的轴构件的主视图。
图10是表示使用图9的轴构件制造出的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图11是表示杯状构件的品种统一的例子的图。
图12a表示焊接溅射物收容槽的变形例,是表示焊接前的状态的纵剖视图。
图12b表示焊接溅射物收容槽的变形例,是表示焊接后的状态的纵剖视图。
图13a表示焊接溅射物收容槽的另一变形例,是表示焊接前的状态的纵剖视图。
图13b表示焊接溅射物收容槽的另一变形例,是表示焊接后的状态的纵剖视图。
图14是表示图1的外侧联轴器构件的制造工序的变形例的概要图。
图15是表示图1的外侧联轴器构件的制造工序的另一变形例的概要图。
图16是表示本发明的第二实施方式涉及的等速万向联轴器的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图17是放大表示图16的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
具体实施方式
以下,根据附图说明本发明的实施方式。
在图1~3中示出本发明涉及的等速万向联轴器的外侧联轴器构件的第一实施方式,在图4~11中示出制造本实施方式的外侧联轴器构件的方法。
图1是表示使用了第一实施方式涉及的外侧联轴器构件11的驱动轴1的整体结构的图。驱动轴1主要包括:配置于差速器侧(图中右侧:以下,也称为内盘侧)的滑动式等速万向联轴器10;配置于驱动车轮侧(图中左侧:以下,也称为外盘侧)的固定式等速万向联轴器20;以及以能够传递转矩的方式连结两等速万向联轴器10、20的中间轴2。
图1所示的滑动式等速万向联轴器10是所谓的双圈型等速万向联轴器(DOJ)。该等速万向联轴器10具备:外侧联轴器构件11,其具有杯状部12和从杯状部12的底部沿轴向延伸的长尺寸轴部(以下也称为长杆部13);内侧联轴器构件16,其收容于外侧联轴器构件11的杯状部12的内周;滚珠41,其作为转矩传递单元而配置于外侧联轴器构件11与内侧联轴器构件16的滚道槽30、40之间;保持器44,其具有分别与外侧联轴器构件11的筒状内周面42和内侧联轴器构件16的球状外周面43嵌合的球状外周面45、球状内周面46,用于保持滚珠41。保持器44的球状外周面45的曲率中心O1与球状内周面46的曲率中心O2相对于联轴器中心O在轴向上向相反侧等距离偏移。
在长杆部13的外周面固定有支承轴承6的内圈,该支承轴承6的外圈经由未图示的托架固定于变速器箱体。外侧联轴器构件11被支承轴承6支承为旋转自如,通过预先设置这样的支承轴承6,从而尽可能地防止运转时等的外侧联轴器构件11的振动。
图1所示的固定式等速万向联轴器20是所谓的球笼型等速万向联轴器,其具备:外侧联轴器构件21,其具有有底筒状的杯状部21a和从杯状部21a的底部沿轴向延伸的轴部21b;内侧联轴器构件22,其收容于外侧联轴器构件21的杯状部21a的内周;滚珠23,其作为转矩传递单元而配置在外侧联轴器构件21的杯状部21a与内侧联轴器构件22之间;保持器24,其配置于外侧联轴器构件21的杯状部21a的内周面与内侧联轴器构件22的外周面之间,用于保持滚珠23。需要说明的是,作为固定式等速万向联轴器20,有时也使用免根切型等速万向联轴器。
中间轴2在其两端部外径具有转矩传递用的花键(包括锯齿。以下相同)3。并且,通过使内盘侧的花键3与滑动式等速万向联轴器10的内侧联轴器构件16的孔部花键嵌合,从而以能够传递转矩的方式将中间轴2与滑动式等速万向联轴器10的内侧联轴器构件16连结。另外,通过使外盘侧的花键3与固定式等速万向联轴器20的内侧联轴器构件22的孔部花键嵌合,从而以能够传递转矩的方式将中间轴2与固定式等速万向联轴器20的内侧联轴器构件22连结。作为该中间轴2,示出了实心类型,但也可以使用中空类型。
在两等速万向联轴器10、20的内部封入有作为润滑剂的润滑脂。为了防止润滑脂向外部泄漏、来自联轴器外部的异物侵入,在滑动式等速万向联轴器10的外侧联轴器构件11与中间轴2之间、以及固定式等速万向联轴器20的外侧联轴器构件21与中间轴2之间,分别安装有蛇腹状的防护罩4、5。
根据图2对本实施方式的外侧联轴器构件进行说明。图2是将外侧联轴器构件11放大了的局部纵剖视图。外侧联轴器构件11包括有底筒状的杯状部12和长杆部13,所述杯状部12的一端开口,且在内周面的圆周方向等间隔地形成有供滚珠41(参照图1)滚动的多个滚道槽30与筒状内周面42,所述长杆部13从杯状部12的底部沿轴向延伸,并在与杯状部12相反侧的端部外周设置有作为转矩传递用连结部的花键Sp。外侧联轴器构件11通过焊接杯状构件12a、轴构件13a而形成。
杯状构件12a由S53C等含有0.40~0.60重量%的碳的中碳钢构成,并且是由在内周形成有滚道槽30和筒状内周面42的筒状部12a1与底部12a2构成的一体成形件。在杯状构件12a的底部12a2形成有凸部12a3。在杯状构件12a的开口侧的外周形成有防护罩安装槽32,在内周形成有挡圈槽33。轴构件13a在杯状构件12a侧的外周形成有轴承安装面14以及挡圈槽15,在相反侧的端部形成有花键Sp。
轴构件13a由S40C等含有0.30~0.55重量%的碳的中碳钢构成。如图3a及图3b所示,使在杯状构件12a的底部12a2的凸部12a3形成的接合用端面50与轴构件13a的杯状构件12a侧端部的接合用端面51对接,从杯状构件12a的外侧沿径向利用电子束焊接进行焊接。焊接部49由从杯状构件12a的径向外侧照射的射束产生的焊道而形成。详细情况后述,接合用端面50与接合用端面51的外径B1、B2针对每个联轴器尺寸均设定为相同尺寸。但是,杯状构件12a的接合用端面50的外径B1与轴构件13a的接合用端面51的外径B2不一定为相同尺寸,例如考虑焊道的状态等,也可以附加使接合用端面51的外径B2比接合用端面50的外径B1稍小、或相反地使接合用端面51的外径B2比接合用端面50的外径B1稍大等的适当的尺寸差。在本说明书中,接合用端面50与接合用端面51的外径B1、B2针对每个联轴器尺寸均设定为相同尺寸是也包括在接合用端面50的外径B1与接合用端面51的外径B2之间具有适当的尺寸差的概念。
如图2及图3a所示,焊接部49形成在轴构件13a的比轴承安装面14靠杯状构件12a侧的接合用端面51,因此轴承安装面14等能够在之前进行加工而取消焊接后的后加工。另外,由于进行电子束焊接而在焊接部不存在毛刺,因此也能够省略焊接部的后加工,能够降低制造成本。并且,能够实现焊接部的基于超声波探伤的全数检查。
根据图3a及图3b对本实施方式的外侧联轴器构件11的特征进行说明。如图3a所示,杯状构件12a的接合用端面50以锪孔为环状的形态进行车削加工,径向的中央部残留锻造表面。由此,缩短车削加工时间。在杯状构件12a的轴心,贯穿杯状构件12a的底部12a2地设有通气孔60。在杯状构件12a的底部12a2设有锪孔部61,在该锪孔部61形成有中心孔62。中心孔62用于在后述的外侧联轴器构件11的制造工序中供中心孔引导件嵌合而进行定心。由于将通气孔60设于杯状构件12a的轴心,因此,在产品强度方面有利。另外,由于在通气孔60形成中心孔62,因此在中心孔62的加工方面有利。
在轴构件13a的接合用端面51的内径侧形成有焊接溅射物收容槽51a,而且在焊接溅射物收容槽51a的内径侧形成有环状遮蔽部51b。如图3b所示,焊接溅射物收容槽51a形成于焊接部49的焊道的正下方的焊接接合界面。若使两接合用端面50、51对接,则形成中空空洞部H,但由于通气孔60的一端在中空空洞部H开口,因此与外气连通。
中空空洞部H经由通气孔60与外气连通,因此,在将焊接时的密闭空间设为使工业生产成立的级别的中真空的情况下,能够防止稍稍残存的空气由于焊接时的热量输入而将焊接部49朝向径向外侧推出、焊接长度不足的问题。在此,中真空是指由JIS 8126-1规定的100Pa~0.1Pa的真空。
由于设有通气孔60,因此,在使杯状构件12a与轴构件13a对接而在使作为批量产品的等速万向联轴器的工业生产成立的级别的中真空(低压)环境下进行电子束焊接的情况下,在焊接部49的焊道的内径侧不产生凹陷,焊接部49的焊道的内径端部充分形成至焊接溅射物收容槽51a,能够确保焊接长度。由此,能够提高焊接部的强度、品质、可靠性。
另外,焊接时的溅射物被焊接溅射物收容槽51a捕捉,该溅射物由于环状遮蔽部51b的存在而留在焊接溅射物收容槽51a内。因此,能够防止溅射物侵入到外侧联轴器构件11的杯状部12a内,从而能够防止等速万向联轴器10的耐久性、NVH特性的降低。
环状遮蔽部51b与接合用端面51虽设为同一平面,但环状遮蔽部51b与接合用端面50之间设定为溅射物不流出的程度的间隙,能够经由该间隙进行通气。期望环状遮蔽部51b与接合用端面50之间的间隙和环状遮蔽部51b的径向长度之比为4以上。目前为止能够确认的由于焊接产生的溅射物中的小的溅射物为直径0.2m左右,在环状遮蔽部51b与接合用端面50之间的间隙为0.2mm的情况下,虽然理论上溅射物能够挤过去,但通过与能设定的间隙相应地加长环状遮蔽部51b的径向长度,则能够防止溅射物的通过。
焊接溅射物收容槽51a的宽度为1~3mm左右,深度为0.5~2mm左右。焊接溅射物收容槽51a的槽底角部51a1(参照图3a)考虑到应力集中而形成为适当的圆角。焊接溅射物收容槽51a也针对每个联轴器尺寸均设定为相同尺寸。因此,在加工、品种统一方面有利。
通过在轴构件13a设置焊接溅射物收容槽51a,从而能够在轴构件13a的车削加工时容易地形成焊接溅射物收容槽51a。
接下来,根据图4~11对制造本实施方式的外侧联轴器构件的方法进行说明。图4表示外侧联轴器构件的制造工序的概要。在本实施方式中,如图所示,杯状构件12a通过包括棒材切断工序S1c、锻造加工工序S2c、减薄拉伸加工工序S3c以及车削加工工序S4c的制造工序而制造。另一方面,轴构件13a通过包括棒材切断工序S1s、车削加工工序S2s以及花键加工工序S3s的制造工序而制造。这样制造出的杯状构件12a与轴构件13a的中间部件分别被标注编号进行管理。
然后,杯状构件12a和轴构件13a经由焊接工序S6、热处理工序S7以及磨削加工工序S8而完成外侧联轴器构件11。
对各工序的概要进行说明。各工序是表示代表性的例子的工序,能够根据需要适当地进行变更、追加。首先,对杯状构件12a的制造工序进行说明。
[棒材切断工序S1c]
根据锻造重量将棒材以规定长度切断,制作钢坯。
[锻造加工工序S2c]
通过锻造加工将钢坯一体成形作为杯状构件12a的毛坯的筒状部、底部以及凸部。
[减薄拉伸加工工序S3c]
对所述毛坯的滚道槽30以及筒状圆筒面42进行减薄拉伸加工,完成杯状构件12a的筒状部的内周。
[车削加工工序S4c]
在减薄拉伸加工后的毛坯上车削加工出外周面、防护罩安装槽32、挡圈槽33、接合用端面50、通气孔60等。在本实施方式中,在车削加工工序S4c之后,对作为中间部件的杯状构件12a标注编号进行管理。
接下来,对轴构件13a的制造工序进行说明。
[棒材切断工序S1s]
根据轴部全长将棒材以规定长度切断,制作钢坯。之后,有时根据轴构件13a的形状,通过镦锻将钢坯锻造加工为概略形状。
[车削加工工序S2s]
对钢坯或毛坯的外周面(轴承安装面14、挡圈槽15、花键下径、端面等)与杯状构件12a侧端部的接合用端面51、焊接溅射物收容槽51a进行车削加工。
[花键加工工序S3s]
在车削加工后的轴构件上滚轧加工出花键。但是,花键的加工不限于滚轧加工,也可以适当地置换为冲压加工等。在本实施方式中,在花键加工后,对作为中间部件的轴构件13a标注编号进行管理。
接下来,对从杯状构件12a与轴构件13a到完成外侧联轴器构件11的制造工序进行说明。
[焊接工序S6]
使杯状构件12a的接合用端面50与轴构件13a的接合用端面51对接而进行焊接。
[热处理工序S7]
对焊接后的杯状部12的至少滚道槽30、筒状内周面42以及轴部13的外周的所需范围作为热处理进行高频淬火回火。焊接部不实施热处理。杯状部12的滚道槽30、筒状内周面42形成HRC58~62左右的硬化层。另外,在轴部13的外周的规定范围形成HRC50~62左右的硬化层。
[磨削加工工序S8]
在热处理后,对轴部13的轴承安装面14等进行磨削加工从而进行精加工。由此,外侧联轴器构件11完成。
在该制造工序中,在焊接工序后加入热处理工序,因此适于因焊接时的热量而使周边部的温度上升,对热处理部的硬度造成影响的形状、规格的杯状构件以及轴构件。
接下来,对制造外侧联轴器构件的方法的主要的结构进行详细说明。图5a是表示杯状构件12a的减薄拉伸加工后的状态的纵剖视图,图5b是表示车削加工后的状态的纵剖视图。杯状构件12a的毛坯12a’在锻造加工工序S2c中一体成形出筒状部12a1’、底部12a2’以及凸部12a3’。之后,在减薄拉伸加工工序S3c中,对滚道槽30以及筒状円筒面42进行减薄拉伸加工,如图5a所示对筒状部12a1’的内周进行精加工。
然后,在车削加工工序S4c中,如图5b所示,车削加工出杯状构件12a的外周面、防护罩安装槽32、挡圈槽33等和底部12a2的凸部12a3的接合用端面50、接合用端面50的外径B1及通气孔60(包括锪孔部61、中心孔62。)。
在图6中示出轴构件13a的各加工工序的状态。图6a是表示将棒材切断后的钢坯13a”的主视图,图6b是表示通过鐓锻将钢坯13a”锻造加工成概略形状的毛坯13a’的局部纵剖视图,图6c是表示车削加工以及花键加工后的轴构件13a的局部纵剖视图。
在棒材切断工序S1s中,制作图6a所示的钢坯13a”,根据需要,如图6b所示,通过鐓锻加工将钢坯13a”制作成使规定范围的轴径扩径并且在接合侧端部(杯状构件12a侧端部)形成凹部52的毛坯13a’。
之后,在车削加工工序S2s中,如图6c所示,对轴构件13a的外径、轴承安装面14、挡圈槽15、凹部52的内径面53(内径E)、接合用端面51、接合用端面51的外径B2以及焊接溅射物收容槽51a进行车削加工,在花键加工工序S3s中,在凹部52的相反侧端部通过滚轧、冲压加工出花键Sp。
图5b所示的杯状构件12a的接合用端面50的外径B1在一个联轴器尺寸中设定为相同尺寸。另外,图6c所示的轴构件13a是长杆用的构件,接合用端面51的外径B2与轴径、外周形状无关地在一个联轴器尺寸中设定为相同尺寸。并且,轴构件13a的接合用端面51设定在比轴承安装面14靠杯状构件12a侧的位置。由于像这样进行尺寸设定,因此使杯状构件12a共用化,仅将轴构件13a制作成与车型对应的各种轴径、长度、外周形状,通过对两构件12a、13a进行焊接,能够制作出适合于各种车型的外侧联轴器构件11。关于杯状构件12a的共用化的详细情况见后述。
接下来,根据图7以及图8对杯状构件12a与轴构件13a的焊接方法进行说明。图7以及图8是表示焊接装置的概要图。图7表示焊接前的状态,图8表示正在进行焊接的状态。如图7所示,焊接装置100主要包括电子枪101、旋转装置102、卡盘103、中心孔引导件104、尾座105、工件载置台106、中心孔引导件107、壳体108以及真空泵109。
作为工件的杯状构件12a、轴构件13a载置于焊接装置100内的工件载置台106。位于焊接装置100的一端的卡盘103以及中心孔引导件107与旋转装置102连结,在将中心孔引导件107嵌合于中心孔62而对杯状构件12a进行对心后的状态下通过卡盘103夹持杯状构件12a,并施加旋转运动。在位于焊接装置100的另一端的尾座105一体地安装有中心孔引导件104,两者构成为能够沿轴向(图7、8的左右方向)进退。
使轴构件13a的中心孔安置于中心孔引导件104,并进行定心。在焊接装置100的壳体108上连接有真空泵109。在本说明书中,封闭空间是指由壳体108形成的空间111。在本实施方式中,杯状构件12a以及轴构件13a整体收容于封闭空间111。在与杯状构件12a以及轴构件13a的接合用端面50、51对应的位置设置有电子枪101。电子枪101构成为能够相对于工件接近至规定位置。
接下来,对如上述那样构成的焊接装置100的工作与焊接方法进行说明。作为工件的杯状构件12a以及轴构件13a存放在与焊接装置100不同的部位。例如,通过机器人将各工件取出,搬运至图7所示的向大气开放的焊接装置100的壳体108内,放置在工件载置台106的规定位置。此时,中心孔引导件104以及尾座105向图的右侧后退,在杯状构件12a以及轴构件13a的接合用端面50、51之间设有间隙。之后,壳体108的门(省略图示)关闭,起动真空泵109而使壳体108内形成的封闭空间111减压。由此,轴构件13a的凹部52、内径部53、通气孔60内也被减压。
当封闭空间111减压至规定的压力,如图8所示,中心孔引导件104以及尾座105向左侧行进,杯状构件12a与轴构件13a的接合用端面50、51的间隙消失。杯状构件12a通过将中心孔引导件107嵌合于中心孔62而被定心且通过卡盘103而被固定,轴构件13a通过中心孔引导件104而被支承。之后,工件载置台106与工件分离。此时的工件载置台106与工件之间的间隔可以是微小的间隔,因此,在图8中上述间隔省略图示。当然,也可以做成使工件载置台106向下方较大退避的结构。
之后,虽然省略图示,电子枪101接近工件直至规定位置,使工件旋转,开始预热。预热条件与焊接条件不同,使电子枪101接近工件而在点径较大的状态下照射电子束等,从而成为比焊接温度低的温度。通过进行预热,延缓焊接后的冷却速度从而能够防止淬裂。在达到规定的预热时间后,电子枪101后退至规定的位置,从工件的外侧沿径向照射电子束开始进行焊接。
如之前参照图3a、图3b说明的那样,在轴构件13a,在接合用端面51的内径侧的焊接部49的焊道的正下方的焊接接合界面形成有焊接溅射物收容槽51a,在焊接溅射物收容槽51a的内径侧形成有环状遮蔽部51b。环状遮蔽部51b与接合用端面50之间设定为溅射物不流出的程度的间隙,能够经由该间隙进行通气。另外,在杯状构件12a与轴构件13a之间形成的中空空洞部H经由通气孔60而与外气连通。虽然在焊接工序中将中心孔引导件107嵌合于在通气孔60设置的中心孔62,但空气会通过嵌合所产生的接触部分进出。
因此,由于中空空洞部H经由通气孔60而与外气连通,因此,在焊接时设为使工业生产成立的级别的中真空的情况下,不会发生稍稍残存的空气由于焊接时的热量输入而将焊接部49朝向径向外侧推出,能够确保焊接长度。另外,焊接时的溅射物被焊接溅射物收容槽51a捕捉,该溅射物由于环状遮蔽部51b的存在而留在焊接溅射物收容槽51a内。因此,能够防止溅射物侵入外侧联轴器构件11的杯状部12a内,从而能够防止等速万向联轴器10的耐久性、NVH特性的降低。当焊接结束时,电子枪101后退,工件的旋转停止。
然后,虽然省略图示,但使密闭空间111向大气开放。并且,工件载置台106上升,在支承工件的状态下,中心孔引导件104以及尾座105向右侧后退,使卡盘103放开。之后,例如,机器人握持工件,从焊接装置100取出,排列在冷却储料器中。在该焊接装置100中,采用杯状构件12a以及轴构件13a整体收容于封闭空间111的方式,因此能够简化壳体108内的封闭空间111的结构。
具体而言,使用碳量为0.4~0.6%的杯状构件12a以及碳量为0.3~0.55%的轴构件13a,通过上述的焊接装置100,将壳体108内的封闭空间111的压力设定为6.7Pa以下而进行焊接。为了防止焊接后的快速冷却而抑制焊接部硬度的高硬度化,杯状构件12a、轴构件13a的接合用端面50、51在通过预热而均热化为300~650℃后,进行电子束焊接。其结果是,获得了对将轴承6装入外侧联轴器构件11的轴部没有影响的焊接表面的隆起高度(0.5mm以下)的焊接部49。另外,通过预热产生的均热化能够将焊接结束后的焊接部硬度控制在Hv200~500的范围内,焊接强度高,并且能够得到稳定的焊接状态、品质。并且,通过以将焊接装置100的封闭空间111设为大气压以下的方式进行焊接,能够抑制焊接中的中空空洞部内的压力变化,能够防止熔融物的涌出以及向内径侧的导入。壳体108内的密闭空间111的压力6.7Pa以下的设定是使机动车用等的作为批量产品的等速万向联轴器的工业生产成立的级别的真空(低压)条件。
而且,能够确认:在焊接部49的焊道的内径侧不产生凹陷,焊道的内径端部充分形成至溅射物收容槽51a,能够确保焊接长度。由此,能够提高焊接部的强度、品质、可靠性。另外,能够防止溅射物侵入外侧联轴器构件11的杯状部12a内,从而能够防止等速万向联轴器10的耐久性、NVH特性的降低。
接下来,作为制造理念的总结,关于杯状构件的品种统一,例示与上述的图6所示的长杆类型的轴构件13a不同编号的轴构件进行补充说明。图9以及图10所示的轴构件13b是内盘侧的标准的杆用的构件。在轴构件13b形成有与杯状构件12a的底部12a2(凸部12a3)的接合用端面50(参照图5b)对接的接合用端面51。该接合用端面51的外径B2及内径E形成为与图6c所示的长杆类型的轴构件13a的接合用端面51的外径B1及内径E相同的尺寸。
该轴构件13b是内盘侧的标准的杆用的构件,因此,轴部的长度短,在轴向中央部形成有滑动轴承面18,在该滑动轴承面18形成有多个油槽19。在与杯状构件12a侧相反侧的端部形成有花键Sp与挡圈槽48。这样,即使标准长度的杆、长杆这样的类型的不同、每种车型的各种轴径、外周形状不同,也能够将轴构件13a、13b的接合用端面51的外径B2设定为相同尺寸。另外,轴构件13a、13b的焊接溅射物收容槽51a也针对每个联轴器尺寸而设定为相同尺寸。
由于杯状构件12a与轴构件13a、13b的接合用端面50、51的外径B1、B2针对每个联轴器尺寸而设定为相同尺寸,因此能够在热处理前的状态下准备针对每个联轴器尺寸共用化的杯状构件和针对各种车型而具备各种轴部规格的轴构件,能够分别对杯状构件12a与轴构件13a、13b的中间部件标注编号进行管理。并且,即使将杯状构件12a品种统一,通过与对于每种车型具备各种轴部规格的轴构件13a、13b组合,能够迅速地制作与要求相应的各种外侧联轴器构件11。因此,能够实现由杯状构件12a的品种统一带来的成本降低和生产管理的负荷减轻。
在上述中,为了易于理解,以标准长度的杆与长杆这种类型的不同为例,进行杯状构件的品种统一的说明,但不限于此,杯状构件相对于标准长度的杆之间的针对每种车型而具备各种轴部规格的轴构件、长杆之间的针对每种车型而具备各种轴部规格的轴构件的品种统一也是同样的。
作为以上的概括,在图11中示出本实施方式的杯状构件的品种统一的例子。如图所示,杯状构件在一个联轴器尺寸中共用化,例如,标注编号C001而进行管理。与此相对,轴构件针对每种车型而具备各种轴部规格,例如,标注编号S001、S002、~S(n)而进行管理。并且,例如,当组合编号C001的杯状构件和编号S001的轴构件来进行焊接时,能够制作编号A001的外侧联轴器构件。这样,通过杯状构件的品种统一,能够实现成本降低、减轻生产管理的负荷。就该品种统一而言,杯状构件在一个联轴器尺寸中并不限定为一个种类、即一个型号,例如,也包括根据最大工作角的不同规格而在一个联轴器尺寸中设定多个种类(多个型号)的杯状构件,将这些杯状构件的上述接合用端面的外径B1设为相同尺寸的情况。
接下来,根据图12对焊接溅射物收容槽的变形例进行说明。图12a是表示焊接前的状态的纵剖视图,图12b是表示焊接后的状态的纵剖视图。本变形例的焊接溅射物收容槽51a1形成为通过内径侧的槽面倾斜而形成的仿形形状。因此,能够在轴构件13a1的接合用端面511的车削加工时通过仿形车削在一个工序中加工接合用端面511与焊接溅射物收容槽51a1,因此,能够省略由切断刀进行的焊接溅射物收容槽51a1的追加车削工序而缩短车削工序。其他的结构与第一实施方式的外侧联轴器构件11相同,因此,对具有相同功能的部位标注同一附图标记(除了带下角标的文字),关于第一实施方式的外侧联轴器构件及其制造方法全部适用上述的内容,省略说明。
根据图13说明焊接溅射物收容槽的另一变形例。图13a是表示焊接前的状态的纵剖视图,图13b是表示焊接后的状态的纵剖视图。本变形例的焊接溅射物收容槽50a1形成于杯状构件12a1的接合用端面501,在焊接溅射物收容槽50a1的内径侧形成有内径面(内径E)这一点与第一实施方式的外侧联轴器构件不同。其他的结构与第一实施方式的外侧联轴器构件11相同,因此,对具有相同功能的部位标注同一附图标记(除了带下角标的文字),关于第一实施方式的外侧联轴器构件及其制造方法全部适用上述的内容,省略说明。
在图14中示出制造外侧联轴器构件的方法的变形例。在本变形例的制造工序中,将上述的图4的热处理工序S7中的杯状构件的热处理工序放入到焊接工序S6之前,作为热处理工序S5c,对于杯状构件准备成品件。除此以外的内容,即,第一实施方式的外侧联轴器构件中的上述的各工序的概要、杯状构件以及轴构件的主要的加工工序的状态、杯状构件的共用化、焊接方法、品种统一、外侧联轴器构件的结构等相同,因此,将第一实施方式的全部内容适用于本变形例,仅对不同的部分进行说明。
如图5b所示,杯状构件12a呈从接合用端面50经由底部12a2直至直径较大的筒状部12a1的形状,并且,实施作为淬火回火的热处理的部位是筒状部12a1的内周的滚道槽30、筒状内周面42。因此,通常,对于热处理部不存在焊接时的热影响,因此对于杯状构件12a,在焊接前实施热处理作为成品部件而准备。本变形例的制造工序在实用方面优选。
在本变形例的制造工序中,对于杯状构件12a,不实施作为成品件的热处理,因此标注作为成品件的编号进行管理。因此,杯状构件12a的品种统一带来的成本降低、生产管理的负荷减轻变得显著。另外,对于杯状构件12a而言,直至经由锻造加工、车削加工、热处理的成品件,能够单独地制造,包括减少换产调整等而使生产率提高。
在本变形例的情况下,对于表示在第一实施方式的外侧联轴器构件中的上述的杯状构件的品种统一的例子的图11,图中的杯状构件的编号仅为成品件的编号,对于轴构件与外侧联轴器构件,与第一实施方式相同,因此省略说明。
在图15中示出关于制造外侧联轴器构件的方法的另一变形例。在本变形例的制造工序中,将上述的图4的热处理工序S7的杯状部与轴部的热处理工序以及轴部的磨削加工工序S8放入到焊接工序S6之前,作为杯状构件的热处理工序S5c、轴构件的热处理工序S4s以及磨削加工工序S5s。因此,将杯状构件与轴构件均作为成品件而准备。除此以外的内容,即,第一实施方式的外侧联轴器构件中的上述的各工序的概要、杯状构件以及轴构件的主要的加工工序的状态、杯状构件的共用化、焊接方法、品种统一、外侧联轴器构件的结构等相同,因此将第一实施方式的全部内容适用于本实施方式,仅对不同的部分进行说明。
轴构件在花键加工工序S3s之后,在热处理工序S4s中,在外周面的规定范围通过高频淬火形成HRC50~62左右的硬化层。包括接合用端面51在内的规定的轴向部位不实施热处理。对于杯状构件的热处理、编号标注等,与关于上述的制造方法的变形例相同,因此省略重复说明。
在热处理工序S4s后,轴构件移至磨削加工工序S5s,对轴承安装面14等进行精加工。由此,获得作为成品件的轴构件。然后,对轴构件标注作为成品件的编号进行管理。本变形例的制造工序适于具有对于热处理部不产生焊接时的热影响的形状、规格的杯状构件以及轴构件的情况。
在本变形例的制造工序中,杯状构件与轴构件双方能够标注作为成品件的编号进行管理。因此,杯状构件的品种统一带来的成本降低、生产管理的负荷减轻更加显著。另外,对于杯状构件以及轴构件而言,直至经由锻造加工、车削加工、热处理以及热处理后的磨削加工等的成品件,能够分别单独地制造,包括减少换产调整等而使生产率进一步提高。
在本变形例的情况下,对于表示第一实施方式的外侧联轴器构件中的上述的杯状构件的品种统一的例子的图11,图中的杯状构件以及轴构件的编号为成品件的编号。外侧联轴器构件与第一实施方式相同,因此省略说明。但是,所谓作为成品部件的杯状构件、轴构件,不限于实施了上述的热处理后的磨削加工、淬火钢切削等精加工的构件,还包括未进行该精加工的热处理结束状态的杯状构件、轴构件。
如在品种统一中所述的那样,杯状构件不限定于在一个联轴器尺寸中为一个种类、即一个编号。即,如上所述,例如,也包括如下情况,根据最大工作角的不同规格而在一个联轴器尺寸中设定多个种类(多个型号)的杯状构件,将这些杯状构件的上述接合用端面的外径B1设为相同尺寸。另外,除此以外,例如,还包括如下情况,考虑联轴器功能、制造现场的实际情况、生产率等,为了在热处理前的中间部件与成品部件的多个形态下管理杯状构件,在一个联轴器尺寸中设定多个种类(多个型号)的杯状构件,将这些杯状构件的上述接合用端面的外径B1设为相同尺寸。
接下来,根据图16以及图17对本发明的第二实施方式涉及的外侧联轴器构件进行说明。在该等速万向联轴器以及外侧联轴器构件中,对具有与图1及图2的等速万向联轴器及外侧联轴器构件相同功能的部位标注相同的附图标记(除了带下角标的文字),仅对要点进行说明。
图16所示的滑动式等速万向联轴器102是三球销型等速万向联轴器(TJ),且具备:外侧联轴器构件112,其具有杯状部122和从杯状部122的底部沿轴向延伸的长杆部13;内侧联轴器构件162,其收容于外侧联轴器构件112的杯状部122的内周;滚子19,其作为转矩传递单元,配置在外侧联轴器构件112与内侧联轴器构件162之间。内侧联轴器构件162由三球销构件17构成,该三球销构件17在圆周方向上等间隔地设置有外嵌有滚子19的三根脚轴18。
在长杆部13的外周面固定有支承轴承6的内圈,该支承轴承6的外圈经由未图示的托架固定于变速器箱体。外侧联轴器构件112通过支承轴承6被支承为旋转自如,从而尽可能地防止运转时等的外侧联轴器构件112的振动。
在图17中示出外侧联轴器构件112的局部纵剖面。如图所示,外侧联轴器构件112包括有底筒状的杯状部122和长杆部13,所述杯状部122的一端开口,且在内周面的圆周方向三等分位置形成有供滚子19(参照图16)滚动的滚道槽302与内周面312,所述长杆部13从杯状部122的底部沿轴向延伸,并且在与杯状部122侧相反侧的端部外周设置有作为转矩传递用连结部的花键Sp。外侧联轴器构件112通过焊接杯状构件12a2与轴构件13a而形成。
如图17所示,杯状构件12a2是由在内周形成有滚道槽302与内周面312的筒状部12a12与底部12a22构成的一体成形件。在杯状构件12a2的底部12a22形成有凸部12a32。在杯状构件12a2的开口侧的外周形成有防护罩安装槽32。轴构件13a在杯状构件12a2侧的外周形成有轴承安装面14以及挡圈槽15,在与杯状构件12a2侧相反侧的端部形成有花键Sp。
通过使在杯状构件12a2的底部12a22的凸部12a32形成的接合用端面502与轴构件13a的杯状构件12a2侧端部的接合用端面51对接,并从径向的外侧利用电子束焊接进行焊接。焊接部49由从杯状构件12a2的径向外侧照射的射束产生的焊道而形成。与第一实施方式的外侧联轴器构件相同,在轴构件13a的接合用端面51的内径侧设有焊接溅射物收容槽51a,在杯状构件12a2的底部12a22的轴心设有与中空空洞部H相通的通气孔60。接合用端面502与接合用端面51的外径针对每个联轴器尺寸而设定为相同尺寸。焊接部49形成在轴构件13a的比轴承安装面14靠杯状构件12a2侧的接合用端面51,因此轴承安装面14等能够在之前进行加工而取消焊接后的后加工。另外,由于进行电子束焊接而在焊接部不存在毛刺,因此也能够省略焊接部的后加工,能够降低制造成本。
关于其他的结构,外侧联轴器构件112与上述的第一实施方式涉及的外侧联轴器构件11中的上述的内容相同,因此,第一实施方式的外侧联轴器构件中的上述的各工序的概要、杯状构件以及轴构件的主要的加工工序的状态、杯状构件的共用化、焊接方法、品种统一、外侧联轴器构件的结构等相同,因此,将第一实施方式的全部内容适用于本实施方式,省略说明。
在以上的实施方式中,示出了应用电子束焊接的情况,但能同样地应用激光焊接。
在以上的关于外侧联轴器构件的实施方式中,对应用于作为滑动式等速万向联轴器10的双圈型等速万向联轴器、三球销型等速万向联轴器的情况进行了说明,但本发明也能够应用于十字槽型等速万向联轴器等其他滑动式等速万向联轴器的外侧联轴器构件、以及固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件。另外,以上,将本发明应用于构成驱动轴的等速万向联轴器的外侧联轴器构件,但本发明也能够应用于构成传动轴的等速万向联轴器的外侧联轴器构件。
本发明不受上述的实施方式任何限定,无需言及在不脱离本发明的主旨的范围内,还能够以各种方式实施,本发明的范围由权利请求的范围示出,并且包括与权利请求的范围的记载等同的含义以及范围内的全部变更。
附图标记说明
1 驱动轴
2 中间轴
3 花键
4 防护罩
5 防护罩
6 支承轴承
10 滑动式等速万向联轴器
11 外侧联轴器构件
11’ 工件
12 杯状部
12a 杯状构件
12a1 筒状部
12a2 底部
13 长尺寸轴部
13a 轴构件
14 轴承安装面
16 内侧联轴器构件
17 三球销构件
19 转矩传递单元(滚子)
20 固定式等速万向联轴器
21 外侧联轴器构件
22 内侧联轴器构件
23 转矩传递单元(滚珠)
24 保持器
30 滚道槽
31 内周面
40 滚道槽
41 转矩传递单元(滚珠)
42 筒状内周面
49 焊接部
50 接合用端面
50a1 焊接溅射物收容槽
51 接合用端面
51a 焊接溅射物收容槽
51a1 焊接溅射物收容槽
60 通气孔
62 中心孔
100 焊接装置
101 电子枪
108 壳体
109 真空泵
111 密闭空间
B1 外径
B2 外径
D 内径
E 内径
H 中空空洞部
H1 中空空洞部
O 联轴器中心
O1 曲率中心
O2 曲率中心
Claims (3)
1.一种等速万向联轴器的外侧联轴器构件,所述外侧联轴器构件的杯状部和轴部由独立构件构成,所述杯状部在内周形成有供转矩传递单元卡合的滚道槽,所述轴部形成于该杯状部的底部,并且所述外侧联轴器构件通过使形成所述杯状部的杯状构件和形成所述轴部的轴构件对接并进行焊接而构成,
所述等速万向联轴器的外侧联轴器构件的特征在于,
通过使所述杯状构件的接合用端面与所述轴构件的接合用端面对接而形成有中空空洞部,
在所述杯状构件的轴心设置有与所述中空空洞部相通的通气孔,
并且,在所述杯状构件的接合用端面与所述轴构件的接合用端面的任一方的内径侧形成有焊接溅射物收容槽。
2.根据权利要求1所述的等速万向联轴器的外侧联轴器构件,其特征在于,
在所述通气孔形成有中心孔。
3.根据权利要求1或2所述的等速万向联轴器的外侧联轴器构件,其特征在于,
所述焊接溅射物收容槽针对每个联轴器尺寸均设定为相同尺寸。
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