CN111473061A - 等速万向节 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于,在滚珠的夹角的开口方向相反的两种槽部围绕中心线交替设置的等速万向节中,即使在两种槽部的夹角的绝对值不同的情况下,在有负荷时也能够获得规定的径向间隙。为了解决上述课题,由于(a)无负荷时的径向间隙Ca1、Cb1在夹角β的绝对值βabs小的第二槽部3这一方大,因此,在根据夹角α及β的不同(αabs>βabs),隔圈26的游隙H或轴承等支承部件的游隙h发生松动收紧的(b)有负荷时,伴随着这些松动收紧,使第一槽部30的径向间隙Ca2增加,使第二槽部32的径向间隙Cb2减小,由此,可以将这些径向间隙Ca2、Cb2分别形成规定的尺寸。

Description

等速万向节
技术领域
本发明涉及等速万向节,特别地,涉及对于由外侧滚道槽及内侧滚道槽夹着滚珠的夹角的开口方向相反的两种槽部围绕中心线交替设置的等速万向节的改进。
背景技术
作为车辆的前轮车轴等的动力传递装置、或者车辆以外的各种机械的旋转传递装置,广泛地采用等速万向节,所述等速万向节具有:(a)杯状的外侧接头部件,所述外侧接头部件在内周面设有多个外侧滚道槽;(b)内侧接头部件,所述内侧接头部件配置在所述外侧接头部件的内侧,在外周面设有多个内侧滚道槽;(c)多个滚珠,所述滚珠介于所述外侧滚道槽与所述内侧滚道槽之间,进行扭矩传递;以及(d)隔圈,所述隔圈形成为圆环形状,配置在所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间,保持所述滚珠。并且,作为这样的等速万向节,提出了所谓相对滚道形式的等速万向节,所述等速万向节具有第一槽部和第二槽部,在所述外侧接头部件及所述内侧接头部件的各中心线位于一条直线上的接合角为0deg的基准状态下,所述第一槽部的所述外侧滚道槽及所述内侧滚道槽夹着所述滚珠的夹角朝向所述外侧接头部件的杯开口侧开放,所述第二槽部的所述夹角朝向所述外侧接头部件的杯内侧开放,所述第一槽部以及所述第二槽部围绕所述中心线交替设置(参照专利文献1)。另外,外侧接头部件及内侧接头部件也分别称为外圈、内圈。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2004-169915号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在这样的等速万向节中,由于当在所述基准状态下的第一槽部及第二槽部的夹角的绝对值彼此不同时,在有进行传递转矩的负荷时,根据夹角的绝对值大的一方的槽部,隔圈松动收紧,因此,夹角小的一方的槽部的径向间隙(滚珠的游隙)变小,滚珠与滚道槽之间的滚珠槽面压力变高,存在耐用性、扭矩传递效率降低等问题。即,一般地,在第一槽部及第二槽部设有彼此大致相等的径向间隙,但是,由于在有负荷时,夹角的绝对值越大则施加于滚珠的推出载荷(参照图7的Fa、Fb)变得越高,因此,隔圈与夹角的绝对值大的一方的槽部的滚珠一起移动,松动收紧。因此,在夹角的绝对值大的一方的槽部,滚珠向夹角的开口侧移动,径向间隙变大,另一方面,在夹角的绝对值小的一方的槽部,滚珠向夹角的闭合侧(内侧)移动,径向间隙变小。由于伴随着接合角的变化,隔圈相对于外侧接头部件及内侧接头部件发生姿势变化,因此,虽然以在与中心线平行的方向上具有规定的游隙的状态组装于外侧接头部件或内侧接头部件,而在第一槽部及第二槽部的夹角的绝对值彼此相等的情况下,由于施加于滚珠的推出载荷大致相等,因此,不会发生松动收紧,而是保持在中间位置,径向间隙也保持大致相同的大小。
图12是说明上述径向间隙的变化的图,该等速万向节80是第一槽部30的夹角α的绝对值αabs比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大的情况。(a)在无负荷时,径向间隙Ca1大致等于径向间隙Cb1,所述径向间隙Ca1相当于由第一槽部30的第一外侧滚道槽20a确定的滚珠轨道(滚珠中心的移动轨迹)La1与由第一槽部30的第一内侧滚道槽22a确定的滚珠轨道La2之间的间隙,所述径向间隙Cb1相当于由第二槽部32的第二外侧滚道槽20b确定的滚珠轨道Lb1与由第二槽部32的第二内侧滚道槽22b确定的滚珠轨道Lb2之间的间隙。该径向间隙Ca1、Cb1有必要在经由滚珠24在外侧接头部件12与内侧接头部件14之间进行扭矩传递,或者,在使接合角变化时使滚珠24顺滑地滚动的基础上有必要确保规定的尺寸。
另一方面,(b)在有负荷时,由于夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30中的滚珠24的推出载荷Fa(参照图7)比第二槽部32中的滚珠24的推出载荷Fb(参照图7)大,因此,隔圈26与滚珠24一起向夹角α的开口侧(图12中的右方)位移与游隙H相当的量而松动收紧。由此,第一槽部30侧的径向间隙Ca2变得比无负荷时的径向间隙Ca1大,另一方面,第二槽部32侧的径向间隙Cb2变得比无负荷时的径向间隙Cb1小。图12为除了隔圈26的游隙H之外,轴承等支承构件也具有游隙h的情况,内侧接头部件14相对于外侧接头部件12相对位移与该游隙h相当的量,径向间隙Ca2、Cb2的增、减变得更大。即,从滚珠24受到的反作用力在与推出载荷Fa、Fb相反的方向上作用,由于Fa>Fb,因此,反作用力也是在第一槽部30侧这一方大,因而,内侧接头部件14向外侧接头部件12的杯内侧(图12中的左方)相对位移。
图13是表示对于因αabs=βabs而即使在有负荷时也没有松动收紧的情况、以及因αabs>βabs而在有负荷时发生松动收紧的情况,对第二槽部32中的外侧(第二外侧滚道槽20b侧)以及内侧(第二内侧滚道槽22b侧)的滚珠槽面压力进行比较的图,当有松动收紧时,滚珠槽面压力在外侧及内侧一起变高。
本发明是以上述情况为背景做出的,其目的在于,在滚珠的夹角的开放方向相反的两种槽部围绕中心线交替设置的等速万向节中,即使在两种槽部的夹角的绝对值不同的情况下,也可以在有负荷时获得规定的径向间隙。
用于解决课题的手段
为了实现这样的目的,第一个发明为一种等速万向节,所述等速万向节具有:(a)杯状的外侧接头部件,所述外侧接头部件在内周面设有多个外侧滚道槽;(b)内侧接头部件,所述内侧接头部件配置在所述外侧接头部件的内侧,在外周面设有多个内侧滚道槽;(c)多个滚珠,所述滚珠介于所述外侧滚道槽与所述内侧滚道槽之间,进行扭矩传递;以及(d)隔圈,所述隔圈形成为圆环形状,配置在所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间,保持所述滚珠,并且,(e)所述等速万向节具有第一槽部和第二槽部,在所述外侧接头部件及所述内侧接头部件的各中心线位于一条直线上的接合角为0deg的基准状态下,在所述第一槽部,所述外侧滚道槽及所述内侧滚道槽夹着所述滚珠的夹角向所述外侧接头部件的杯开口侧开放,在所述第二槽部,所述夹角向所述外侧接头部件的杯内侧开放,所述第一槽部及所述第二槽部围绕所述中心线交替地设置,其特征在于,(f)所述基准状态下的所述第一槽部的夹角的绝对值与所述基准状态下的所述第二槽部的夹角的绝对值不同,(g)所述隔圈以在与该隔圈的中心线平行的方向上具有规定的游隙的状态组装于所述外侧接头部件或所述内侧接头部件,(h)所述基准状态下的无负荷时的所述第一槽部及所述第二槽部的径向间隙相互不同,并且,所述夹角的绝对值小的一方的槽部的径向间隙比所述夹角的绝对值大的一方的槽部的径向间隙大。
发明效果
在这样的等速万向节中,由于基准状态下的第一槽部的夹角的绝对值与第二槽部的夹角的绝对值不同,因此,若在进行扭矩传递的有负荷时,根据夹角的绝对值大的一方的槽部,隔圈松动收紧与其游隙相当的量,则夹角的绝对值大的一方的槽部的径向间隙变得比无负荷时大,夹角的绝对值小的一方的槽部的径向间隙变得比无负荷时小。但是,对于无负荷时的径向间隙,由于夹角的绝对值小的槽部这一方的无负荷时的径向间隙变得比夹角的绝对值大的槽部这一方的无负荷时的径向间隙大,因此,通过伴随着松动收紧,使夹角的绝对值大的一方的槽部的径向间隙增加,使夹角的绝对值小的一方的槽部的径向间隙减小,可以使这些径向间隙均成为规定的尺寸。
附图说明
图1是将作为本发明的一个实施例的等速万向节沿着中心线剖开的剖视图。
图2是从右方观察图1的等速万向节的侧视图。
图3是在图1的等速万向节中构成第一槽部的外侧接头部件的第一外侧滚道槽部分的剖视图,是用于说明该第一外侧滚道槽的长度方向的槽底形状的图。
图4是在图1的等速万向节中构成第一槽部的内侧接头部件的第一内侧滚道槽部分的剖视图,是用于说明该第一内侧滚道槽的长度方向的槽底形状的图。
图5是在图1的等速万向节中构成第二槽部的外侧接头部件的第二外侧滚道槽部分的剖视图,是用于说明该第二外侧滚道槽的长度方向的槽底形状的图。
图6是在图1的等速万向节中构成第二槽部的内侧接头部件的第二内侧滚道槽部分的剖视图,是用于说明该第二内侧滚道槽的长度方向的槽底形状的图。
图7是用于说明在图1的等速万向节中,根据第一槽部的夹角、第二槽部的夹角而作用于滚珠的推出载荷Fa、Fb的图。
图8是具体地表示将图1的等速万向节的内侧接头部件的轴向上方(第一槽部侧)以及下方(第二槽部侧)弯转并返回时的形态的图。
图9是图8中所示的6个滚珠A1、A3、A5、B2、B4、B6的各夹角α、β相对于接合角Φ的变化特性的图。
图10是表示对如图8所示那样将图1的等速万向节弯转并返回的情况下的轴弯转载荷的变化(实线)与夹角α、β的绝对值相等的过去的产品(虚线)进行比较的图。
图11是对于图1的等速万向节的第一槽部及第二槽部中的径向间隙而言,对无负荷时与有负荷时进行比较说明的图。
图12是对于第一槽部的夹角的绝对值比第二槽部的夹角的绝对值大、且在无负荷时第一槽部及第二槽部的径向间隙彼此相等的等速万向节而言,对与负荷相伴的径向间隙的增减进行说明的图。
图13是对于在有负荷时没有松动收紧的情况、以及在有负荷时产生松动收紧的情况而言,对夹角小的第二槽部的外侧及内侧的滚珠槽面压力进行比较表示的图。
图14是用于说明在等速万向节的扭矩传递时,在第二槽部从滚珠向内侧滚道槽施加的滚珠槽载荷Fg的图。
图15是用于说明夹角α、β的绝对值相等的过去的产品的图,是与图1的实施例产品的图7相对应的剖视图。
图16是对于图15的过去的产品而言,表示与图8同样地确定的6个滚珠A1、A3、A5、B2、B4、B6的各夹角α、β相对于接合角Φ的变化特性的图,是与图1的实施例产品的图9相对应的图。
具体实施方式
本发明的等速万向节例如被应用于作为转向车轮的前轮的车轴等车辆用的动力传递装置、或者车辆以外的各种机械的旋转传递装置等。第一槽部以及第二槽部优选围绕中心线以等角度间隔设置,合计的槽部数量为偶数,例如以大于等于6个为宜。基准状态下的第一槽部及第二槽部的夹角的绝对值例如在10deg~25deg程度的范围内为宜,但是,可以小于10deg,也可以大于25deg。夹角优选在外侧滚道槽及内侧滚道槽之间大致均等地向外侧及内侧开放,但是,也可以设置成更偏于向外侧和内侧中的任一方开放。在除了隔圈的游隙之外,轴承等支承部件也具有游隙的情况下,在无负荷时和有负荷时,径向间隙的增、减变大,可以恰当地应用本发明,但是,在轴承等支承部件的游隙大致为0的情况下,也可以应用本发明。隔圈的游隙不必一定存在能够测定的间隙,在通过由夹角引起的推出载荷而发生弹性变形等,从而滚珠的保持位置发生变化的情况也可以。
本发明的第一个实施方式构成为,例如(a)所述第一槽部及第二槽部夹着所述中心线配置在对称的位置,并且,(b)所述基准状态下的所述第一槽部的夹角的绝对值比所述基准状态下的所述第二槽部的夹角的绝对值大,(c)所述基准状态下的无负荷时的所述第二槽部的径向间隙比所述基准状态下的无负荷时的所述第一槽部的径向间隙大。即,当接合角变化时(弯转时以及返回时),利用作用于一部分滚珠上的推出载荷使隔圈转动,对于没有受到推出载荷的滚珠,也被隔圈移动,接合角顺滑地变化,但是,在第一槽部与第二槽部夹着中心线配置在对称的位置的情况下,对于接合角变化时的等速万向节的围绕中心线的相位以及接合角,存在着没有充分地受到滚珠的推出载荷,因隔圈的旋转阻力或旋转滞后等而产生异响等的可能性。与此相对,若使第一槽部的夹角的绝对值比第二槽部的夹角的绝对值大,则由于由第一槽部的夹角引起的滚珠的推出载荷变大,因此,即使在没有通过第一槽部的夹角获得足够的推出载荷的接合角的区域,第一槽部的滚珠的推出载荷也被增大,可以通过由该推出载荷引起的滚珠的移动来使隔圈顺滑地转动。
在上述实施方式的情况下,优选地,基准状态下的第一槽部的夹角的绝对值比基准状态下的第二槽部的夹角的绝对值大例如2deg~10deg程度的范围以内。另外,优选地,在包含第一槽部的弯转用平面中将等速万向节弯转了的情况下,在接合角的全部区域中,第一槽部的夹角朝向外侧接头部件的杯开口侧开放,并且,该夹角的绝对值保持在比基准状态下的第二槽部的夹角的绝对值大的状态。另外,优选地,第一槽部及第二槽部中的外侧滚道槽及内侧滚道槽的轴向截面的槽底形状,至少在接合角在5deg以下的小弯转区域中与滚珠接触的范围内为直线。另外,将第一槽部及第二槽部合起来的合计的槽部数量优选为6或10。
本发明也可以以上述实施方式以外的方式来实施。例如,可以将第一槽部彼此、第二槽部彼此配置在夹着中心线的对称的位置,也可以使基准状态下的第二槽部的夹角的绝对值比基准状态下的第一槽部的夹角的绝对值大,使基准状态下的无负荷时的第一槽部的径向间隙比基准状态下的无负荷时的第二槽部的径向间隙大。另外,若基准状态下的第一槽部的夹角的绝对值与第二槽部的夹角的绝对值之差大于10deg,则存在着隔圈的姿势变得不稳定的可能性,但是,在不产生问题的范围内,也可以设定为超过10deg。从夹角的精度或加工容易性等观点出发,优选地,第一槽部及第二槽部中的外侧滚道槽及内侧滚道槽的轴向截面的槽底形状,至少在接合角在5deg以下的小弯转区域中与滚珠接触的范围为直线,但是,也可以包含接合角为0deg的部分在内由圆弧等曲线构成,在这种情况下,由圆弧的切线来确定夹角。
实施例
以下,参照附图详细地说明本发明的实施例。另外,在以下的实施例中,为了进行说明,附图被适当地简化或变形,各部分的尺寸比以及形状等不一定被准确地绘出。
图1是将作为本发明的一个实施例的等速万向节10沿着中心线S1、S2剖开的剖视图,图2是从图1的右方观察的侧视图。该等速万向节10例如用于作为转向车轮的车辆的前轮的车轴等,具有外侧接头部件12以及内侧接头部件14,轴16经由花键等能够进行动力传递地连接于内侧接头部件14。图1及图2是表示外侧接头部件12的中心线S1及内侧接头部件14的中心线S2位于一条直线上的接合角Φ=0deg的基准状态的图。该等速万向节10的能够弯转的接合角Φ在40deg以上,在本实施例中为46deg的程度。接合角Φ是以中心线S1及S2位于一条直线上的基准状态为0deg的两者(S1及S2)的相交角度。
外侧接头部件12形成为杯状(半球形状),并且,在内周面围绕中心线S1以等角度间隔设有多个第一外侧滚道槽20a、第二外侧滚道槽20b(以下,在没有特别加以区别的情况下,简单地称为外侧滚道槽20)。在本实施例中,围绕中心线S1交替地各设有3个第一外侧滚道槽20a及第二外侧滚道槽20b。内侧接头部件14配置在杯状的外侧接头部件12的内侧,在外周面,围绕中心线S2以等角度间隔设有多个第一内侧滚道槽22a、第二内侧滚道槽22b(以下,在没有特别加以区别的情况下,简单地称为内侧滚道槽22)。在本实施例中,围绕中心线S2交替地各设有3个第一内侧滚道槽22a及第二内侧滚道槽22b。
第一内侧滚道槽22a与第一外侧滚道槽20a相对应地设置,在这些第一内侧滚道槽22a与第一外侧滚道槽20a之间夹设有扭矩传递用的滚珠24。另外,第二内侧滚道槽22b与第二外侧滚道槽20b相对应地设置,在这些第二内侧滚道槽22b与第二外侧滚道槽20b之间也夹设有扭矩传递用的滚珠24。在外侧接头部件12与内侧接头部件14之间的圆环状空间中,围绕接合中心O能够转动地配置有圆环形状的隔圈26,上述滚珠24被分别保持在以等角度间隔设置于该隔圈26上的6个容纳部(开口)28内。隔圈26的外周面形成球面形状,能够滑动地嵌合并保持于外侧接头部件12的内周面。
由第一外侧滚道槽20a及第一内侧滚道槽22a构成第一槽部30,由第二外侧滚道槽20b及第二内侧滚道槽22b构成第二槽部32。这些第一槽部30及第二槽部32围绕中心线S1、S2交替地设置,并且,在槽部30、32合计为6个的本实施例中,如从图2表明的那样,第一槽部30及第二槽部32夹着中心线S1、S2配置在对称的位置。
在图1、图2所示的基准状态下,在第一槽部30,第一外侧滚道槽20a及第一内侧滚道槽22a夹着滚珠24的夹角α为正,即,向外侧接头部件12的杯开口侧(图1的右方)开放。另一方面,在第二槽部32,第二外侧滚道槽20b及第二内侧滚道槽22b夹着滚珠24的夹角β为负,即,向外侧接头部件12的杯内侧(图1的左方)开放。该基准状态下的夹角α的绝对值αabs比夹角β的绝对值βabs大2~10deg的范围以内,在本实施例中大8deg。具体地,夹角α在15~25deg的范围内形成为22deg的程度,夹角β在-10~-20deg的范围内形成为-14deg的程度。夹角α随着接合角Φ的变化而变化,但是,在本实施例中,在如图1所示,等速万向节10在包含第一槽部30的弯转用平面中弯转了的情况下,无论接合角Φ的变化如何,该弯转用平面内的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs都保持在比基准状态下的夹角β的绝对值βabs(=14deg)大的状态。在图9中,由粗实线表示的A1曲线相当于图1上侧的第一槽部30处的滚珠24的夹角α的变化特性,在接合角Φ的全部区域中大于14deg,保持在20deg程度以上。即,将规定出夹角α的第一外侧滚道槽20a及第一内侧滚道槽22a的轴向截面中的槽底形状确定成使得无论接合角Φ的变化如何,夹角α都保持在20deg程度以上。
图3是具体地说明第一外侧滚道槽20a的长度方向、即轴向截面中的槽底形状的图,虚线是滚珠24的球中心的移动轨迹、即滚珠轨道La1,槽底形状根据滚珠轨道La1来确定。滚珠轨道La1具有:接合角Φ在7deg以下、即-7deg≤Φ≤+7deg的常用区域(小弯转区域)Ea中的倾斜直线部40;与倾斜直线部40的两侧平滑连接的半径Ra1、Ra2的圆弧部42、44;以及平行于与杯开口侧(图3的右侧)的圆弧部42平滑连接的中心线S1的平行直线部46。常用区域Ea为穿过接合中心O的垂直线Lo的两侧的3.5deg的范围。由倾斜直线部40确定接合角Φ=0deg的基准状态下的夹角α,在本实施例中以α/2、即11deg的程度随着趋向杯开口侧而向着从中心线S1分离的外周侧倾斜。圆弧部42、44的半径Ra1、Ra2均比到中心线S1的半径尺寸小。第一外侧滚道槽20a的槽底形状形成为比滚珠轨道La1大与滚珠24的半径相当的量的尺寸。另外,在图3中,省略了设置在第一外侧滚道槽20a附近的第二外侧滚道槽20b。
图4是用于具体地说明第一内侧滚道槽22a的长度方向、即轴向截面中的槽底形状的图,所述槽底形状根据由虚线表示的滚珠轨道La2来确定。滚珠轨道La2与所述第一滚珠轨道La1相比,只是以垂直线Lo为基准左右相反地确定,而在如下的点上是相同的,即:具有常用区域Ea中的倾斜直线部40、与倾斜直线部40的两侧平滑地连接的半径Ra1、Ra2的圆弧部42、44、以及平行于与外侧接头部件12的杯内侧(图4的左侧)的圆弧部42平滑地连接的中心线S2的平行直线部46。滚珠轨道La2的倾斜直线部40基于夹角α,以α/2、即11deg的程度随着趋向外侧接头部件12的杯开口侧(图4中的右侧)而向接近中心线S2的内周侧倾斜。第一内侧滚道槽22a的槽底形状形成为比滚珠轨道La2小与滚珠24的半径相当的量的尺寸。
图5是用于具体地说明第二外侧滚道槽20b的长度方向、即轴向截面中的槽底形状的图,虚线是滚珠24的球中心的移动轨迹、即滚珠轨道Lb1,槽底形状根据滚珠轨道Lb1来确定。滚珠轨道Lb1具有:设置于包含所述常用区域Ea的部分中的倾斜直线部50;以及与比常用区域Ea靠杯内侧(图5的左侧)平滑连接的半径Rb的圆弧部52,在比常用区域Ea靠杯开口侧(图5的右侧)延长设置有倾斜直线部50。由倾斜直线部50确定接合角Φ=0deg的基准状态下的夹角β,在本实施例中,以β/2的绝对值、即7deg的程度随着趋向杯开口侧而向接近中心线S1的内周侧倾斜。圆弧部52的半径Rb比到中心线S1的半径尺寸小。第二外侧滚道槽20b的槽底形状形成为比滚珠轨道Lb1大与滚珠24的半径相当的量的尺寸。另外,在图5中,省略了设置于第二外侧滚道槽20b附近的第一外侧滚道槽20a。
图6是用于具体地说明第二内侧滚道槽22b的长度方向、即轴向截面中的槽底形状的图,所述槽底形状根据由虚线表示的滚珠轨道Lb2来确定。滚珠轨道Lb2与所述滚珠轨道Lb1相比,只是以垂直线Lo为基准左右相反地确定,而在如下的点上是相同的,即:具有包含常用区域Ea的部分的倾斜直线部50、以及与比常用区域Ea靠外侧接头部件12的杯开口侧(图6的右侧)平滑地连接的半径Rb的圆弧部52,并且,在比常用区域Ea靠外侧接头部件12的杯内侧(图6的左侧)延长设置有倾斜直线部50。该滚珠轨道Lb2的倾斜直线部50基于夹角β,以β/2的绝对值、7deg程度随着趋向外侧接头部件12的杯开口侧而向从中心线S2分离的外周侧倾斜。第二内侧滚道槽22b的槽底形状形成为比滚珠轨道Lb2小与滚珠24的半径相当的量的尺寸。
图7是用于说明基于上述夹角α、β而作用于滚珠24的推出载荷Fa、Fb的图。为了区别6个滚珠24,如图8所示,将配置于第一槽部30的滚珠24作为A1、A3、A5,将配置于第二槽部32的滚珠24作为B2、B4、B6(在没有特别加以区别的情况下,称为滚珠A、B或滚珠24)。在图7中,第一槽部30的滚珠24为A1,向右的推出载荷Fa根据夹角α来起作用,第二槽部32的滚珠24为B4,向左的推出载荷Fb根据夹角β来进行作用。在接合角Φ的变化时(弯转时以及返回时),滚珠24根据这些推出载荷Fa、Fb而被推动,由此,隔圈26围绕接合中心O被转动。具体地,在包含滚珠A1及B4的弯转用平面(图7的纸面)中,如箭头Dn所示,在将内侧接头部件14的轴16向下方弯转的情况下,通过由推出载荷Fa、Fb引起的滚珠24的移动,隔圈26顺滑地围绕接合中心O向右转动。另一方面,在如箭头Up所示将内侧接头部件14的轴16向上方弯转的情况下,有必要使隔圈26围绕接合中心O向左转动,但是,由于作用于滚珠A1、B4的推出载荷Fa、Fb的方向相反,因此,这些推出载荷Fa、Fb对于隔圈26的转动没有帮助。
这里,上述夹角α、β根据接合角Φ而变化,伴随着该夹角α、β的变化,推出载荷Fa、Fb也变化。另外,由于具有6个滚珠A1、A3、A5、B2、B4、B6,因此,有必要根据总的滚珠A、B的夹角α、β来讨论推出载荷Fa、Fb的大小、方向。图9是表示在将内侧接头部件14在包含滚珠A1及B4的弯转用平面中上下弯转的情况下,与接合角Φ相应地变化的夹角α、β的变化特性的图。接合角Φ的正的一侧是如图8的右侧的Φ=46deg侧所示地将内侧接头部件14的轴16向上方(滚珠A1侧)弯转的方向,接合角Φ的负的一侧是如图8的左侧的Φ=-46deg侧所示地将内侧接头部件14的轴16向下方(滚珠B4侧)弯转的方向。基于图9,例如,当对向图7中的箭头Up侧(接合角Φ>0)弯转时的推出载荷Fa、Fb进行讨论时,由于位于比中心线S1靠上侧的滚珠B6的夹角β在Φ>0的全部区域中为负,并且,位于比中心线S1靠下侧的滚珠A3的夹角α在Φ>0的全部区域中为正,因此,通过滚珠B6、A3根据这些推出载荷Fb、Fa而被推动,由此,隔圈26围绕接合中心O向左顺滑地转动。
图15的等速万向节90是第一槽部30的夹角α的绝对值αabs与第二槽部32的夹角β的绝对值βabs彼此相等的现有技术产品的一个例子,接合角Φ=0deg的基准状态(图15的状态)下的夹角α=14deg,夹角β=-14deg。图16是对于图15的现有技术产品,表示与图8同样地确定的6个滚珠A1、A3、A5、B2、B4、B6的各夹角α、β的相对于接合角Φ的变化特性的图,是与前述图9相对应的图。在该图16中,在接合角Φ=20deg的附近,关于比中心线S1靠上侧的滚珠A1、B2、B6的夹角α、β,虽然滚珠A1的夹角α为正,但其它的滚珠B2、B6的夹角β同时为负。另外,比中心线S1靠下侧的滚珠A3、A5、B4的夹角α、β均为正。因此,在将内侧接头部件14的轴16向上方弯转之后向基准状态返回时的接合角Φ=20deg的附近,仅滚珠A1具有在该返回方向上的推出载荷Fa,但是,由于滚珠A1的夹角α小(10deg以下),因此,不能获得足够的推出载荷Fa,存在着因隔圈26的旋转阻力或旋转滞后等而产生异响等的可能性。另外,根据夹角α、β相对于接合角Φ的变化特性、即轴向截面中的滚道槽20a、20b、22a、22b的槽底形状等,成为问题的接合角Φ是不同的。这样的一定相位中的弯转及返回例如通过在工厂中的试验等来进行,但是,在设置于车辆的前轮车轴上的等速万向节的情况、在车辆的停车状态下改变转向车轮的方向的情况下等等,存在着在实际的车辆运转时也会进行的可能性。
与此相对,在第一槽部30的夹角α的绝对值αabs比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大的本实施例的等速万向节10中,如从图9可以理解的那样,在接合角Φ=20deg的附近,位于比中心线S1靠上侧的滚珠A1的夹角α为正,其它滚珠B2、B6的夹角β均为负,位于比中心线S1靠下侧的滚珠A3、A5、B4的夹角α、β均为正。这一点与图16所示的现有技术相同,虽然仅滚珠A1有助于隔圈26的旋转,但滚珠A1的夹角α为20deg的程度,与图16所示的现有技术(10deg以下)相比足够的大。因此,通过利用由该大的夹角α引起的大的推出载荷Fa来推动滚珠A1,隔圈26围绕接合中心O向右顺滑地转动。
图10是在如图8所示使接合角Φ在±46deg的范围变化的情况下的轴弯转载荷的曲线图,在本实施例中,如实线所示,在整个区域中,轴弯转载荷大致为0。与此相对,虚线是图15、图16所示的现有技术的情况,在弯转到+46deg之后返回基准状态时,若接合角Φ变成20deg程度以下,则轴弯转载荷急剧增大,不能恰当地获得由夹角α、β引起的隔圈26的旋转作用,被认为隔圈26的旋转阻力大。
在这样的等速万向节10中,由于基准状态下的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大,因此,由该第一槽部30的夹角α形成的滚珠24的推出载荷Fa变大。由此,在利用现有的第一槽部30的夹角α不能获得足够的推出载荷Fa的接合角Φ的区域、例如在向+46deg侧弯转后返回时的包含20deg附近且接合角Φ比20deg大的区域中,滚珠24(A1)的推出载荷Fa增大,通过由该推出载荷Fa引起的滚珠24(A1)的移动,隔圈26顺滑地转动。
另外,由于基准状态下的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大2deg~10deg的范围以内,在实施例中,大8deg,因此,由第一槽部30的夹角α引起的滚珠24的推出载荷Fa可靠地变大,能够通过由该推出载荷Fa引起的滚珠24的移动来使隔圈26恰当地转动。
另外,在等速万向节10在包含第一槽部30的弯转用平面中弯转的情况下,由于在接合角Φ的全部区域中,第一槽部30的夹角α向着外侧接头部件12的杯开口侧开放,并且,保持在夹角α的绝对值αabs比基准状态下的第二槽部32的夹角β的绝对值βabs(=14deg)大的状态,因此,在接合角Φ的全部区域中,由第一槽部30的夹角α引起的滚珠24的推出载荷Fa被保持在比较大的状态。由此,可以根据弯转方向,通过由该推出载荷Fa引起的滚珠24的移动来使隔圈26顺滑地转动。
另外,第一槽部30及第二槽部32中的外侧滚道槽20a、20b以及内侧滚道槽22a、22b的轴向截面的槽底形状,由于在接合角Φ在7deg以下的常用区域Ea中与滚珠24接触的范围为直线(倾斜直线部40、50),因此,能够容易且高精度地进行常用区域Ea的槽的加工,根据夹角α、β恰当地获得规定的推出载荷Fa、Fb。
另一方面,当像这样第一槽部30及第二槽部32的夹角α、β彼此不同时,在进行扭矩传递的有负荷时,根据夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30,隔圈26松动收紧。因此,夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32的径向间隙变小,滚珠24与第二滚道槽20b、22b之间的滚道槽面压力变高,存在着产生耐用性及扭矩传递效率降低等问题的可能性。即,由于一般在组装状态、即不进行扭矩传递的无负荷时,在第一槽部30及第二槽部32设置有彼此大致相等的径向间隙,因此,若在有负荷时施加在夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30的滚珠24上的推出载荷Fa比第二槽部32的推出载荷Fb高,则隔圈26与该第一槽部30的滚珠24一起向外侧接头部件12的杯开口侧(图7中的右侧)移动而松动收紧。由于隔圈26伴随着接合角Φ的变化而相对于外侧接头部件12及内侧接头部件14而发生姿势变化,因此,以在与其中心线(与图7的基准状态下的中心线S1、S2相同)平行的方向上存在规定的游隙H(参照图12)的状态组装于外侧接头部件12,但是,在如图15所示的现有的等速万向节90那样,第一槽部30及第二槽部32的夹角α、β的绝对值αabs、βabs彼此相等的情况下,由于施加于滚珠24的推出载荷Fa、Fb的大小大致相等,因此,不向任一方产生松动收紧,而保持在中间位置,径向间隙也保持大致相同的大小。
但是,当如本实施方式那样,第一槽部30及第二槽部32的夹角α、β的绝对值αabs、βabs彼此不同时,夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32的径向间隙变小。图12是用于说明该径向间隙的变化的图,该等速万向节80是基准状态下的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大、且(a)中所示的无负荷时的第一槽部30的径向间隙Ca1及第二槽部32的径向间隙Cb1彼此相等的比较产品。径向间隙Ca1相当于由第一槽部30的第一外侧滚道槽20a确定的滚珠轨道La1与由第一槽部30的第一内侧滚道槽22a确定的滚珠轨道La2之间的间隙,径向间隙Cb1相当于由第二槽部32的第二外侧滚道槽20b确定的滚珠轨道Lb1与由第二槽部32的第二内侧滚道槽22b确定的滚珠轨道Lb2之间的间隙。
图12(b)为在基准状态下进行扭矩传递的有负荷时的情况下,由于第一槽部30中的滚珠24的推出载荷Fa比第二槽部32中的滚珠24的推出载荷Fb大,因此,隔圈26与滚珠24一起向夹角α的开口侧(图12中的右方)位移与游隙H相当的量而松动收紧。由此,第一槽部30侧的径向间隙Ca2变得比无负荷时的径向间隙Ca1大,另一方面,第二槽部32侧的径向间隙Cb2变得比无负荷时的径向间隙Cb1小。图12是在隔圈26的游隙H以外,轴承等支承部件也具有游隙h的情况下,内侧接头部件14相对于外侧接头部件12相对位移与该游隙h相当的量,径向间隙Ca2、Cb2的增减变得更大。
图13是表示对于因αabs=βabs而即使在有负荷时也没有松动收紧的情况、以及因αabs>βabs而在有负荷时产生松动收紧的情况,对第二槽部32处的外侧(第2外侧滚道槽20b侧)及内侧(第二内侧滚道槽22b侧)的滚珠槽面压力进行比较的图,当因松动收紧而径向间隙Cb2变小时,滚珠槽面压力在外侧及内侧一起变高。滚珠槽面压力对应于图14的滚珠槽载荷Fg。图14是用于说明在从外侧接头部件12向内侧接头部件14传递扭矩的有负荷时,作用于第二槽部32处的滚珠24与第二内侧滚道槽22b之间的滚珠槽载荷Fg的图,滚珠槽载荷Fg利用滚珠24的载荷F0及接触角δ由下面的式(1)来表示。由于接触角δ随着第二槽部32的径向间隙Cb2变小而变小,因此,滚珠槽载荷Fg变高,与此相伴,滚珠槽面压力也变高。
Fg=F0/sinδ…(1)
与此相对,本实施方式的等速万向节10,如图11(a)所示,基准状态下的无负荷时的第一槽部30及第二槽部32的径向间隙Ca1、Cb1彼此不同,夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32的径向间隙Cb1比夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30的径向间隙Ca1大。由此,在图11(b)所示的有负荷时,根据第一槽部30处的滚珠24的推出载荷Fa,隔圈26与滚珠24一起向夹角α的开口侧(图11中的右方)位移与游隙H相当的量而松动收紧,若第一槽部30侧的径向间隙Ca2变得比无负荷时的径向间隙Ca1大,另一方面,第二槽部32侧的径向间隙Cb2变得比无负荷时的径向间隙Cb1小,则两个径向间隙Ca2、Cb2之差变小。另外,根据轴承等支承部件的游隙h,内侧接头部件14相对于外侧接头部件12向杯内侧(图11中的左方)相对位移与该游隙h相当的量,由此,径向间隙Ca2、Cb2之差变得更小,在本实施例中,变为Ca2≒Cb2。换句话说,如在进行扭矩传递的有负荷时,径向间隙Ca2及Cb2变成彼此大致相等的规定尺寸那样,无负荷的组装时的第二槽部32的径向间隙Cb1比第一槽部30的径向间隙Ca1大。
这样,在本实施例的等速万向节10中,基准状态下的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs与第二槽部32的夹角β的绝对值βabs彼此不同,若在进行扭矩传递的有负荷时,根据夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30的推出载荷Fa,隔圈26以与游隙H相当的量发生松动收紧,则第一槽部30的径向间隙Ca2变得比无负荷时大,夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32的径向间隙Cb2变得比无负荷时小。但是,由于无负荷时的径向间隙Ca1、Cb1在夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32一方比在夹角α的绝对值αabs大的第一槽部30一方大,因此,无论由负荷引起的径向间隙Ca1、Cb1的增减如何,在有负荷时,对于第一槽部30及第二槽部32中的任一方都能够恰当地确保规定的径向间隙Ca2、Cb2。在本实施例中,由于与轴承等支承部件的游隙h的松动收紧相结合,有负荷时的径向间隙Ca2及Cb2形成彼此大致相同的大小,因此,在有负荷时,能够恰当地确保规定的径向间隙Ca2、Cb2。由此,如图12所示,无负荷时的径向间隙Ca1、Cb1彼此大致相同,与有负荷时夹角β的绝对值βabs小的第二槽部32的径向间隙Cb2变小的等速万向节80相比,第二槽部32的滚道槽20b、22b与滚珠24之间的滚珠槽面压力增大的情况得到抑制,耐用性及扭矩传递效率提高。
另外,在上述实施例中,在图7中,由于在将内侧接头部件14的轴16向上方弯转之后向基准状态返回时的接合角Φ=20deg的附近,对隔圈26的转动受到阻碍而轴弯转载荷增大的情况加以抑制,因此,虽然对于将基准状态下的第一槽部30的夹角α的绝对值αabs形成得比第二槽部32的夹角β的绝对值βabs大的等速万向节10进行了说明,但在第一槽部30的夹角α的绝对值αabs和第二槽部32的夹角β的绝对值βabs彼此不同的情况下,同样能够应用本发明。例如,也可以应用于基准状态下的第二槽部32的夹角β的绝对值βabs比第一槽部30的夹角α的绝对值αabs大的等速万向节,在该情况下,只要将基准状态下的无负荷时的第一槽部30的径向间隙Ca1形成得比基准状态下的无负荷时的第二槽部32的径向间隙Cb1大即可。
另外,所述夹角α、β也可以是无负荷时的大小,但是,在无负荷时,存在着因隔圈26的游隙H或支承部件的游隙h的松动收紧而夹角α、β变化的可能性。夹角α、β是为了获得规定的推出载荷Fa、Fb而形成的,由于推出负荷Fa、Fb在进行扭矩传递的有负荷时产生,因此,严格来说,希望将槽底形状等设定成使得在基准状态下的有负荷时满足规定的夹角α、β。
以上,基于附图详细地说明了本发明的实施例,但是,这终归是一个实施方式而已,本发明可以根据本领域技术人员的知识以附加了各种改变、改进的形式来实施。
附图标记说明
10:等速万向节 12:外侧接头部件 14:内侧接头部件 20a、20b:外侧滚道槽 22a、22b:内侧滚道槽 24、A1、A3、A5、B2、B4、B6:滚珠 26:隔圈 28:容纳部 30:第一槽部 32:第二槽部 S1:外侧接头部件的中心线 S2:内侧接头部件的中心线 Φ:接合角 α:第一槽部的夹角 β:第二槽部的夹角 H:隔圈的游隙 Ca1:无负荷时的第一槽部的径向间隙 Cb1:无负荷时的第二槽部的径向间隙

Claims (3)

1.一种等速万向节(10),所述等速万向节(10)具有:
杯状的外侧接头部件(12),所述外侧接头部件(12)在内周面设有多个外侧滚道槽(20a、20b);
内侧接头部件(14),所述内侧接头部件(14)配置在所述外侧接头部件(12)的内侧,在外周面设有多个内侧滚道槽(22a、22b);
多个滚珠(24),所述滚珠(24)介于所述外侧滚道槽(20a、20b)与所述内侧滚道槽(22a、22b)之间,进行扭矩传递;以及
隔圈(26),所述隔圈(26)形成为圆环形状,配置在所述外侧接头部件(12)与所述内侧接头部件(14)之间,设有保持所述滚珠(24)的多个容纳部(28),
并且,所述等速万向节(10)具有第一槽部(30)和第二槽部(32),在所述外侧接头部件(12)及所述内侧接头部件(14)的各中心线(S1、S2)位于一条直线上的接合角(Φ)为0deg的基准状态下,在所述第一槽部,所述外侧滚道槽(20a、20b)及所述内侧滚道槽(22a、22b)夹着所述滚珠(24)的夹角(α、β)向所述外侧接头部件(12)的杯开口侧开放,在所述第二槽部,所述夹角(α、β)向所述外侧接头部件(12)的杯内侧开放,所述第一槽部(30)及所述第二槽部(32)围绕所述中心线(S1、S2)交替地设置,其特征在于,
所述基准状态下的所述第一槽部(30)的夹角(α)的绝对值(αabs)与所述基准状态下的所述第二槽部(32)的夹角(β)的绝对值(βabs)不同,
所述隔圈(26)以在与该隔圈(26)的中心线平行的方向上具有规定的游隙的状态组装于所述外侧接头部件(12)或所述内侧接头部件(14),
所述基准状态下的无负荷时的所述第一槽部(30)及所述第二槽部(32)的径向间隙(Ca1、Cb1)相互不同,并且,所述夹角(α、β)的绝对值(αabs、βabs)小的一方的槽部(32)的径向间隙(Cb1)比所述夹角(α、β)的绝对值(αabs、βabs)大的一方的槽部(30)的径向间隙(Ca1)大。
2.如权利要求1所述的等速万向节(10),其特征在于,所述第一槽部(30)及所述第二槽部(32)夹着所述中心线(S1、S2)配置在对称的位置。
3.如权利要求1或2所述的等速万向节(10),其特征在于,所述基准状态下的所述第一槽部(30)的夹角(α)的绝对值(αabs)比所述基准状态下的所述第二槽部(32)的夹角(β)的绝对值(βabs)大,所述基准状态下的无负荷时的所述第二槽部(32)的径向间隙(Cb1)比所述基准状态下的无负荷时的所述第一槽部(30)的径向间隙(Ca1)大。
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