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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleichlaufgelenk und ein Verfahren zum Herstellen des Gleichlaufgelenks.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-185538 (
JP 2010-185538 A ) zeigt ein Gleichlaufgelenk, das Folgendes umfasst: ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Außengelenkelement, mit einer Öffnung auf einer Seite in der Richtung der Drehachse und mit einer Innenumfangsfläche, die mit äußeren Kugelnuten versehen ist; ein Innengelenkelement mit einer Außenumfangsfläche, die mit inneren Kugelnuten versehen ist; Kugeln, die in den äußeren Kugelnuten und den inneren Kugelnuten rollen; und einen Käfig zum Halten der Kugeln.
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Die äußeren Kugelnuten des Gleichlaufgelenks haben jeweils einen bearbeiteten Bereich und einen unbearbeiteten Bereich. Der bearbeitete Bereich wird einem Schleifen unterzogen und ist in der Mitte des Außengelenkelements in der Richtung der Drehachse angeordnet. Der unbearbeitete Bereich wird dem Schleifen nicht unterzogen und ist auf jeder Seite des bearbeiteten Bereichs in der Richtung der Drehachse angeordnet. Das Vorhandensein des unbearbeiteten Bereichs reduziert die Fläche der äußeren Kugelnut, die einem Schleifen unterzogen wird, wobei dadurch die Kosten der Herstellung des Gleichlaufgelenks reduziert werden.
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Der Nutboden in dem unbearbeiteten Bereich, der in der
JP 2010-185538 A gezeigt ist, hat eine konvexe kreisförmige Bogenform mit einem Krümmungsmittelpunkt an einem Punkt, der radial außerhalb des Außengelenkelements angeordnet ist (d.h., an dem Punkt P3 in der
JP 2010-185538 A ). Daher erstreckt sich der unbearbeitete Bereich in einer radialen Einwärtsrichtung des Außengelenkelements, um eine konvex gekrümmte Fläche auszubilden. Aufgrund dieser Form kann beim tatsächlichen Schleifen eine Schleifscheibe oder ein mit Zähnen versehener Abschnitt einen Teil des unbearbeiteten Bereichs berühren und unnötigerweise den Teil außerhalb eines Rollbereichs schleifen, der verwendet wird, wenn das Gleichlaufgelenk arbeitet. Die Zeit, die aufgewendet wird, um den Teil des unbearbeiteten Bereichs zu schleifen, kann die Maschinenbearbeitungszeit verlängern.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Ein Zweck der Erfindung ist es, ein Gleichlaufgelenk und ein Verfahren zum Herstellen des Gleichlaufgelenks bereitzustellen, die eine Reduzierung der Maschinenbearbeitungszeit ermöglichen.
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Ein Aspekt der Erfindung sieht ein Gleichlaufgelenk vor, das Folgendes umfasst: ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Außengelenkelement, mit einer Öffnung an einer Seite in einer Axialrichtung und mit einer konkaven kugelförmigen Innenumfangsfläche, die mit mehreren äußeren Kugelnuten versehen ist; ein Innengelenkelement, das innerhalb des Außengelenkelements angeordnet ist und eine konvexe kugelförmige Außenumfangsfläche hat, die mit mehreren inneren Kugelnuten versehen ist; mehrere Kugeln, die in den äußeren Kugelnuten und den inneren Kugelnuten rollen; und einen Käfig, der zwischen der Innenumfangsfläche des Außengelenkelements und der Außenumfangsfläche des Innengelenkelements angeordnet ist, um die Kugeln aufzunehmen.
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Jede der äußeren Kugelnuten des Außengelenkelements umfasst: eine erste Kugelnut und eine zweite Kugelnut. Die erste Kugelnut ermöglicht es einer entsprechenden der Kugeln darin zu rollen, wenn das Gleichlaufgelenk arbeitet. Die zweite Kugelnut ist näher an der Öffnung als die erste Kugelnut angeordnet und hat einen Kugelnutradius, der größer ist als ein Kugelnutradius der ersten Kugelnut. Die zweite Kugelnut hat eine gekrümmte Linie und eine Verbindungslinie in einem axialen Querschnitt, der durch den Boden einer entsprechenden der äußeren Kugelnuten verläuft. Die gekrümmte Linie ist mit einem Nutbodenende der ersten Kugelnut verbunden und ist in einer konkaven Weise radial nach außen gekrümmt. Das Nutbodenende ist ein Ende des Bodens der ersten Kugelnut, das näher an der Öffnung als an dem Boden des Außengelenkelements angeordnet ist. Die Verbindungslinie verbindet die gekrümmte Linie und die Öffnung. Die gekrümmte Linie ist mit einem Krümmungsmittelpunkt gekrümmt, der näher an der Öffnung angeordnet ist als das Nutbodenende der ersten Kugelnut und der radial innerhalb des Außengelenkelements angeordnet ist.
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Die erste Kugelnut wird verwendet wenn das Gleichlaufgelenk arbeitet. Daher wird die erste Kugelnut einem Schleifen unterzogen. Die zweite Kugelnut ist näher an der Öffnung angeordnet als die erste Kugelnut und wird verwendet, wenn das Gleichlaufgelenk zusammengebaut wird, nicht wenn das Gleichlaufgelenk arbeitet. Daher benötigt die zweite Kugelnut kein Schleifen. Der Kugelnutradius der zweiten Kugelnut ist größer als der Kugelnutradius der ersten Kugelnut. Der „Kugelnutradius“ bezieht sich auf einen Radius eines virtuell eingetragenen Kreises einer Kugelnut. Die Form der zweiten Kugelnut macht es einem Schleifwerkzeug, wie etwa einer Schleifscheibe, schwierig, die zweite Kugelnut zu berühren, wenn es die erste Kugelnut schleift.
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Ferner hat der Boden der zweiten Kugelnut die gekrümmte Linie und die Verbindungslinie. Die gekrümmte Linie ist mit dem Krümmungsmittelpunkt gekrümmt, der näher an der Öffnung angeordnet ist als das Nutbodenende als eine Verbindung mit der ersten Kugelnut, und der radial innerhalb des Außengelenkelements angeordnet ist. Insbesondere ist die gekrümmte Linie in einer konkaven Weise von dem Nutbodenende in der radial äußeren Richtung des äußeren Gelenkelements gekrümmt.
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Dieses Merkmal ermöglicht es, die erste Kugelnut zu schleifen, ohne das ein Schleifwerkzeug, wie etwa eine Schleifscheibe, einen Bereich der zweiten Kugelnut berührt, in dem die gekrümmte Line angeordnet ist. Weil die zweite Kugelnut nicht geschliffen wird, wenn die erste Kugelnut geschliffen wird, wird eine Maschinenbearbeitungszeit entsprechend reduziert. Dies reduziert auch den Bereich der äußeren Kugelnut, der dem Schleifen unterzogen wird, wobei dadurch die Menge einer Bearbeitung reduziert wird. Entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Element, wie etwa eine Schleifscheibe, das bei dem Schleifen verwendet wird, verschleißt. Daher ermöglicht es das Gleichlaufgelenk gemäß diesem Aspekt Herstellungskosten zu reduzieren.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen des vorstehend beschriebenen Gleichlaufgelenks vor. Das Verfahren umfasst: Ausbilden der ersten Kugelnut durch Schleifen; und Ausbilden der zweiten Kugelnut durch plastische Bearbeitung. Dieses Verfahren hat dieselben Wirkungen wie das vorstehend beschriebene Gleichlaufgelenk.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorstehenden und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen, und wobei:
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1 eine Schnittansicht eines Gleichlaufgelenks gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist, die entlang der Richtung der Drehachse des Gleichlaufgelenks verläuft;
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2 eine Ansicht auf Pfeil II in 1 ist, und ein Gleichlaufgelenk von einer Öffnung des Außengelenkelements aus betrachtet zeigt;
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3 eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie III-III in 2 ist, und das Außengelenkelement in einem axialen Querschnitt zeigt, der durch den Boden einer äußeren Kugelnut verläuft;
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4 eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die eine zweite Kugelnut der äußeren Kugelnut und einen Umriss einer ersten Kugelnut zeigt, bevor die erste Kugelnut einem Schleifen unterzogen wird;
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5 ein Querschnitt entlang der Linie V-V in 4 ist;
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6 eine zweite Ausführungsform zeigt, und eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die eine zweite Kugelnut einer äußeren Kugelnut und einen Umriss einer ersten Kugelnut zeigt, bevor die erste Kugelnut einem Schleifen unterzogen wird; und
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7 eine herkömmliche Struktur zeigt, und eine vergrößerte Teilschnittansicht ist, die eine zweite Kugelnut einer äußeren Kugelnut und einen Umriss einer ersten Kugelnut zeigt, bevor die erste Kugelnut einem Schleifen unterzogen wird.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein Gleichlaufgelenk 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Gleichlaufgelenk 100 ist ein Gleichlaufgelenk eines in einer Gelenkmitte fixierten Kugeltyps und wird vorzugsweise, zum Beispiel, als ein Außengelenk für Frontantriebswellen von Fahrzeugen verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Gleichlaufgelenk 100 ein Außengelenkelement 10, ein Innengelenkelement 20, sechs Kugeln 30 und einen Käfig 40.
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Das Außengelenkelement 10 hat eine mit einem Boden versehene zylindrische Form mit einer Öffnung 11 auf einer Seite (linken Seite in 1) in der Richtung einer Drehachse L1. Das Außengelenkelement 10 hat eine konkave kugelförmige Innenumfangsfläche 12 und sechs äußere Kugelnuten 13 auf der Innenumfangsfläche 12. In der nachstehenden Beschreibung wird die linke Seite in 1 als die Öffnungsseite bezeichnet, und die rechte Seite in 1 wird als die Bodenseite bezeichnet.
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Die Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10 ist geformt, um einer Kugel mit einem Mittelpunkt an einem Schnittpunkt O zwischen der Drehachse L1 des Außengelenkelements 10 und einer Drehachse L2 des Innengelenkelements 20 zu folgen. Jede der sechs äußeren Kugelnuten 13 erstreckt sich in der Richtung der Drehachse L1. Die äußeren Kugelnuten 13 sind mit gleichen Umfangsabständen (60-Grad-Abständen in der folgenden Ausführungsform) um die Drehachse L1 angeordnet.
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Obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, sind Verbindungen der Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10 mit den äußeren Kugelnuten 13 abgeschrägt. Der Boden des Außengelenkelements 10 ist einstückig mit einer Kupplungswelle 10a versehen, die sich in der Richtung der Drehachse L1 erstreckt. Die Kupplungswelle 10a ist mit einer anderen Leistungsübertragungswelle gekuppelt, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist.
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Das Innengelenkelement 20 hat eine ringförmige Form. Das Innengelenkelement 20 hat eine konvexe kugelförmige Außenumfangsfläche 21 und sechs innere Kugelnuten 22 auf der Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20.
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Die Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20 ist geformt, um einer Kugel mit einem Mittelpunkt an dem Schnittpunkt O zu folgen. Jede der sechs inneren Kugelnuten 22 erstreckt sich in der Richtung der Drehachse L2. Die inneren Kugelnuten 22 sind mit gleichen Umfangsabständen um die Drehachse L2 angeordnet. Obwohl dies nicht in den Zeichnungen gezeigt ist, sind Verbindungen der Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20 mit den inneren Kugelnuten 22 abgeschrägt. Eine Innenumfangsfläche des Innengelenkelements 20 ist mit einer inneren Keilverzahnung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) die mit einer äußeren Keilverzahnung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) auf der Welle 20a miteinander verzahnt ist.
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Der Käfig 40 ist ein ringförmiges Element und ist zwischen der Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10 und der Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20 angeordnet. Der Käfig 40 hat eine konvexe kugelförmige Außenumfangsfläche 41, eine konkave kugelförmige Innenumfangsfläche 42 und sechs Fenster 43. Die Außenumfangsfläche 41 des Käfigs 40 ist geformt, um der Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10 zu folgen. Die Innenumfangsfläche 42 des Käfigs 40 ist geformt, um der Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20 zu folgen. Die Fenster 43 sind jeweils ein rechteckiges Loch, das den Käfig 40 radial durchdringt. Die sechs Fenster 43 sind in gleichen Umfangsabständigen um die Drehachse L3 des Käfigs 40 angeordnet. Jedes der Fenster 43 nimmt eine der Kugeln 30 auf.
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Die Außenumfangsfläche 41 des Käfigs 40 berührt mindestens teilweise die Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10. Die Innenumfangsfläche 42 des Käfigs 40 berührt mindestens teilweise die Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20. Jede der Kugeln 30 ist zwischen einer der äußeren Kugelnuten 13 und einer der inneren Kugelnuten 22 angeordnet, die einander gegenüberliegen. Der Käfig 40 hält die Kugeln 30, um es den Kugeln 30 zu ermöglichen, in den äußeren Kugelnuten 13 und den inneren Kugelnuten 22 zu rollen.
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Beispielsweise hat in einem axialen Querschnitt entlang der Drehachse L1 eine Rollkontaktfläche der äußeren Kugelnut 13, in der die Kugel 30 rollt, eine kreisförmige Bogenform mit einem Mittelpunkt an einem Punkt, der näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als der Schnittpunkt O zwischen der Drehachse L1 und der Drehachse L2. Eine Rollkontaktfläche der inneren Kugelnut 22, in der die Kugel 30 rollt, hat eine kreisförmige Bogenform mit einem Mittelpunkt an einem Punkt, der näher an dem Boden des Außengelenkelements 10 angeordnet ist als der Schnittpunkt O. Die sechs Kugeln 30 sind mit den äußeren Kugelnuten 13 um die Drehachse L1 in Umfangsrichtung in Eingriff und sind mit den inneren Kugelnuten 22 um die Drehachse L2 in Umfangsrichtung in Eingriff, wobei dadurch ein Drehmoment zwischen dem Außengelenkelement 10 und dem Innengelenkelement 20 übertragen wird.
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Nachfolgend werden die äußeren Kugelnuten 13 auf der Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10 unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, hat jede der äußeren Kugelnuten 13 eine erste Kugelnut 51, eine zweite Kugelnut 52 und eine dritte Kugelnut 53.
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Die erste Kugelnut 51 ist fast in der Mitte der äußeren Kugelnut 13 in der Richtung der Drehachse L1 angeordnet. Die erste Kugelnut 51 hat eine Fläche, die einem Schleifen unterzogen wird, nachdem sie einer plastischen Bearbeitung (die ein Schmieden und ein Tiefziehen umfasst) unterzogen wurde. Die erste Kugelnut 51 ist so geformt, dass eine Ortslinie (geometrischer Ort) T1 der Mitte der in der ersten Kugelnut 51 rollenden Kugel 30 einen kreisförmigen Bogen ausbildet, der einen Krümmungsmittelpunkt an einem Punkt O1 hat und der einen Krümmungsradius R1 hat. Der Punkt O1 ist bezüglich des Schnittpunkts O in Richtung der Öffnungsseite versetzt.
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Die erste Kugelnut 51 deckt eine Rollfläche ab, auf der die Kugel 30 rollt, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet. Insbesondere sind beispielsweise, wie in 3 gezeigt ist, zwei Kontaktpunkte, an denen die Kugel 30 die äußere Kugelnut 13 berührt, wenn eine Gelenkbetriebswinkel θ einen Maximalwert erreicht, als Kontaktpunkte P1 und P2 definiert. In diesem Fall ist die axiale Länge der Rollfläche für die Kugel 30 von dem Kontaktpunkt P1 zu dem Kontaktpunkt P2. Ein öffnungsseitiges Ende der ersten Kugelnut 51 kann an derselben Position wie der Kontaktpunkt P1 angeordnet sein, oder kann etwas näher an der Öffnung 11 als der Kontaktpunkt P1 angeordnet sein. Ein bodenseitiges Ende der ersten Kugelnut 51 kann an derselben Position wie der Kontaktpunkt P2 angeordnet sein, oder kann etwas näher an dem Boden des Außengelenkelements 10 als der Kontaktpunkt P2 angeordnet sein. Daher ist die Rollfläche, in der die Kugel 30 rollt, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet, innerhalb der ersten Kugelnut 51, die einem Schleifen unterzogen wird.
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Die zweite Kugelnut 52 grenzt an dem öffnungsseitigen Ende der ersten Kugelnut 51 an und erstreckt sich von dem öffnungsseitigen Ende der ersten Kugelnut 51 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10. Die zweite Kugelnut 52 ist in einem Bereich angeordnet, in dem die Kugel 30 nicht rollt, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet. Die zweite Kugelnut 52 wird verwendet, wenn die Kugel 30 in das Außengelenkelement 10 eingesetzt wird.
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Die zweite Kugelnut 52 ist radial außerhalb einer Fläche angeordnet, die durch Verlängern des öffnungsseitigen Endes der ersten Kugelnut 51 ausgebildet ist. Somit ist die zweite Kugelnut 52 bezüglich der ersten Kugelnut 51 vertieft. Ferner hat die zweite Kugelnut 52 eine Fläche, die einer plastischen Bearbeitung unterzogen wird. Anders gesagt, wird die zweite Kugelnut 52 keinem Schleifen unterzogen.
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Die dritte Kugelnut 53 ist näher an dem Boden des Außengelenkelements 10 angeordnet als die erste Kugelnut 51 und grenzt an das bodenseitige Ende der ersten Kugelnut 51 an. Wie die zweite Kugelnut 52 ist die dritte Kugelnut 53 in einem Bereich angeordnet, in dem die Kugel 30 nicht rollt, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet, und wird verwendet, wenn die Kugel 30 in das Außengelenkelement 10 eingesetzt wird.
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Die dritte Kugelnut 53 ist radial außerhalb einer Fläche angeordnet, die durch Verlängern des bodenseitigen Endes der ersten Kugelnut 51 ausgebildet ist. Somit ist die dritte Kugelnut 53 bezüglich der ersten Kugelnut 51 vertieft. Insbesondere ist die dritte Kugelnut 53 so geformt, dass eine Ortslinie T3 der Mitte der Kugel 30, die in der dritten Kugelnut 53 rollt, einen kreisförmigen Bogen ausgebildet, mit einem Krümmungsmittelpunkt an einem Punkt O3, der von der dritten Kugelnut 53 weiter weg ist als der Punkt O1. Ferner hat, wie die zweite Kugelnut 52, die dritte Kugelnut 53 eine Fläche, die einer plastischen Bearbeitung unterzogen wird, und die keinem Schleifen unterzogen wird.
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Nachfolgend wird die Struktur der zweiten Kugelnut 52 im Einzelnen unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben. Wie in 5 gezeigt ist, ist ein Kugelnutradius Ra2 der zweiten Kugelnut 52 größer als ein Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51 über die gesamte Länge der zweiten Kugelnut 52. Der „Kugelnutradius“ bezieht sich auf einen Radius eines virtuell eingetragenen Kreises einer Kugelnut. Der Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51 ist etwas größer als der Radius der Kugel 30. Der Kugelnutradius Ra2 der zweiten Kugelnut 52 ist größer als der Radius der Kugel 30 und ist größer als der Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51. Damit hat ein öffnungsseitiges Ende der zweiten Kugelnut 52 eine kreisförmige Bogenform, die der Form des öffnungsseitigen Endes der ersten Kugelnut 51 folgt.
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Wie in 4 gezeigt ist, hat die zweite Kugelnut 52 eine gekrümmte Linie 61 und eine Verbindungslinie 62 in einem axialen Querschnitt, der durch den Boden der äußeren Kugelnut 13 verläuft. Die gekrümmte Linie 61 ist von einem Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51 in einer konkaven Weise in einer radialen Auswärtsrichtung des Außengelenkelements 10 gekrümmt. Das Nutbodenende 51a ist ein Ende des Bodens der ersten Kugelnut 51, das näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als der Boden des Außengelenkelements 10.
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Die gekrümmte Linie 61 ist geformt, um einem kreisförmigen Bogen zu folgen, der einen Krümmungsmittelpunkt O2 an einem Punkt hat und der einen Krümmungsradius Rb2 hat. Der Krümmungsmittelpunkt O2 ist näher an der Öffnung 11 angeordnet als das Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51 und ist auch radial innerhalb des Außengelenkelements 10 angeordnet. Daher ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gekrümmte Linie 61 geformt, um einem einzigen kreisförmigen Bogen mit dem Krümmungsmittelpunkt O2 zu folgen. Alternativ kann der Krümmungsmittelpunkt O2 variabel sein, sodass die gekrümmte Linie 61 geformt sein kann, um einer Form zu folgen, die von einem einzigen kreisförmigen Bogen verschieden ist. Beispielsweise kann die gekrümmte Linie 61 geformt sein, um einer Ellipse zu folgen. Auch in dieser Alternative erfüllt der Krümmungsmittelpunkt O2 die vorstehend beschriebenen Bedingungen.
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Der Krümmungsradius Rb2, der ein Abstand von dem Krümmungsmittelpunkt O2 zu der gekrümmten Linie 61 ist, ist kleiner als ein Abstand Rc1 (vergleiche 3) von der Drehachse L1 des Außengelenkelements 10 zu dem Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51. Damit ist die zweite Kugelnut 52 in der radialen Außenrichtung von dem öffnungsseitigen Ende der ersten Kugelnut 51 scharf konkav.
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Die Verbindungslinie 62 verbindet das öffnungsseitige Ende der gekrümmten Linie 61 und die Öffnung 11. Ein Abstand Rc2 (vergleiche 3) von der Verbindungslinie 62 zu der Drehachse L1 des Außengelenkelements 10 vergrößert sich in einer Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 10 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10. In einem Bereich der zweiten Kugelnut 52, in dem die Verbindungslinie 62 angeordnet ist, vergrößert sich der Kugelnutradius Ra2 allmählich in der Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 10 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10.
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Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Außengelenkelements 10 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Das Außengelenkelement 10 ist durch Schleifen der ersten Kugelnut 51 nach einem plastischen Bearbeiten ausgebildet. Der plastische Arbeitsvorgang umfasst Schmieden und ein dem Schmiedevorgang nachfolgendes Tiefziehen. Daher bildet der plastische Bearbeitungsvorgang eine raue Form der ersten Kugelnut 51 aus, und dann schleift der Schleifvorgang die raue Form, sodass die erste Kugelnut 51 eine geschliffene Fläche hat. Demgegenüber sind sowohl die zweite Kugelnut 52 als auch die dritte Kugelnut 53 nicht dem Schleifen unterzogen und haben daher eine ungeschliffene, plastisch bearbeitete Oberfläche.
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In 4 stellt eine Strich-Doppelpunktlinie eine Fläche der ersten Kugelnut 51 dar, bevor die erste Kugelnut 51 dem Schleifen unterzogen wird, d.h., stellt eine Fläche der ersten Kugelnut 51 dar, die durch eine plastische Bearbeitung ausgebildet ist. Eine Bearbeitungszugabe 63 wird durch Schleifen entfernt.
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Die zweite Kugelnut 52 grenzt an das öffnungsseitige Ende der ersten Kugelnut 51 an. Wie in 4 gezeigt ist, ist die gekrümmte Linie 61 der zweiten Kugelnut 52 mit dem Krümmungsmittelpunkt O2 gekrümmt, der näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als das Nutbodenende 51a und der radial innerhalb des Außengelenkelements 10 angeordnet ist. Insbesondere ist die gekrümmte Linie 61 von dem Nutbodenende 51a in einer konkaven Weise in der radialen Auswärtsrichtung des Außengelenkelements 10 gekrümmt.
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Dieses Merkmal ermöglicht es, die erste Kugelnut 51 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit einer Schleifscheibe zu schleifen, ohne dass die Schleifscheibe die Fläche der zweiten Kugelnut 52 berührt, wo die gekrümmte Linie 61 angeordnet ist. Zusätzlich erweitert sich die Verbindungslinie 62 von der gekrümmten Linie 61 radial nach außen weiter. Daher deckt die Bearbeitungszugabe 63 im Wesentlichen eine Fläche ab, die der ersten Kugelnut 51 entspricht. Weil die Zeit, die zum Schleifen eines Teils der zweiten Kugelnut 52 aufgebracht wird, unnötig ist, kann die Maschinenbearbeitungszeit entsprechend reduziert werden.
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Als nächstes wird ein Außengelenkelement 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Elemente des Außengelenkelements 110, die ähnlich denen des Außengelenkelements 10 gemäß der ersten Ausführungsform sind, werden durch dieselben Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet, und deren Beschreibung wird zweckmäßigerweise weggelassen.
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Wie in 6 gezeigt ist, hat eine zweite Kugelnut 152 des Außengelenkelements 110 eine gekrümmte Linie 61 und eine Verbindungslinie 162 in einem axialen Querschnitt, der durch den Boden einer äußeren Kugelnut 13 verläuft. Die gekrümmte Linie 61 der zweiten Kugelnut 152 ist dieselbe, wie die gekrümmte Linie 61 der zweiten Kugelnut 52 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Verbindungslinie 162 verbindet die gekrümmte Linie 61 und die Öffnung 11. Die Verbindungslinie 162 ist parallel zu einer Drehachse L1 (vergleiche 1 und 3) des Außengelenkelements 110 in einer Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 110 zu einer Öffnung 11 des Außengelenkelements 110. In einem Bereich der zweiten Kugelnut 152, in dem die Verbindungslinie 162 angeordnet ist, ist ein Kugelnutradius Ra2 der zweiten Kugelnut 152 konstant. Daher deckt, wie in der ersten Ausführungsform, die Bearbeitungszugabe 63 im Wesentlichen eine Fläche ab, die der ersten Kugelnut 51 entspricht. Weil der Zeit, die zum Schleifen eines Teils der zweiten Kugelnut 152 aufgewendet wird, und wird die Maschinenbearbeitungszeit entsprechend reduziert.
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Zu Vergleichszwecken wird ein Gleichlaufgelenk 200 mit einer herkömmlichen Struktur unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. 7 entspricht 4 der ersten Ausführungsform und zeigt eine herkömmliche erste Kugelnut 51 und eine herkömmliche zweite Kugelnut 210. In der nachstehenden Beschreibung werden Elemente des Gleichlaufgelenks 200, die ähnlich denen sind, die in den Ausführungsformen beschrieben wurden, durch dieselben Bezugszeichen wie in den Ausführungsformen bezeichnet, unnötig ist, deren Beschreibung wird zweckmäßigerweise weggelassen.
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Wie in 7 gezeigt ist, ist der Boden der herkömmlichen zweiten Kugelnut 210, der keinem Schleifen unterzogen wird, geformt, um einem konvexen kreisförmigen Bogen mit einem Krümmungsmittelpunkt an einem Punkt O4 zu folgen, der radial außerhalb des Außengelenkelements 10 angeordnet ist. Daher erweitert sich der Boden der zweiten Kugelnut 210 in einer radialen Einwärtsrichtung des Außengelenkelements 10. In diesem Fall kann, beim Schleifen des Bodens der ersten Kugelnut 51, eine Schleifscheibe einen Teil (Bereich 211 in 7) der zweiten Kugelnut 210 in der Nähe eines öffnungsseitigen Endes der ersten Kugelnut 51 (Rollfläche) berühren, wobei dadurch die zweite Kugelnut 210 geschliffen wird.
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Entsprechend deckt, wie durch diagonale Linien in 7 gezeigt ist, eine Bearbeitungszugabe, die zum Schleifen notwendig ist, einen Teil der zweiten Kugelnut 210 ab, der näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als das Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51. Die Zeit, die zum Schleifen des Teils der zweiten Kugelnut 210 verwendet wird, die kein Schleifen erfordert, kann die Maschinenbearbeitungszeit verlängern.
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Wie oben beschrieben wurde, umfasst gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform ein Gleichlaufgelenk 100: ein mit einem Boden versehenes zylindrisches Außengelenkelement 10, 110 mit einer Öffnung 11 an einer Seite in der Richtung der Drehachse L1 und mit einer konkaven kugelförmigen Innenumfangsfläche 12, die mit mehreren äußeren Kugelnuten 13 versehen ist; ein Innengelenkelement 20, das innerhalb des Außengelenkelements 10, 110 angeordnet ist und eine konvexe kugelförmige Außenumfangsfläche 21 hat, die mit mehreren inneren Kugelnuten 22 versehen ist; mehrere Kugeln 30, die in den äußeren Kugelnuten 13 und den inneren Kugelnuten 22 rollen; und einen Käfig 40, der zwischen der Innenumfangsfläche 12 des Außengelenkelements 10, 110 und der Außenumfangsfläche 21 des Innengelenkelements 20 angeordnet ist, um die Kugeln 30 aufzunehmen.
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Jede der äußeren Kugelnuten 13 des Außengelenkelements 10, 110 umfasst eine erste Kugelnut 51 und eine zweite Kugelnut 52, 152. Die erste Kugelnut 51 ermöglicht es einer entsprechenden der Kugeln 30 darin zu rollen, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet. Die zweite Kugelnut 52, 152 ist näher an der Öffnung 11 angeordnet als die erste Kugelnut 51 und hat einen Kugelnutradius Ra2, der größer ist als ein Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51. Die zweite Kugelnut 52, 152 hat eine gekrümmte Linie 61 und eine Verbindungslinie 62, 162 in einem axialen Querschnitt, der durch den Boden der entsprechenden der äußeren Kugelnuten 13 verläuft. Die gekrümmte Linie 61 ist mit einem Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51 verbunden und ist in einer konkaven Weise radial nach außen gekrümmt. Das Nutbodenende 51a ist ein Ende des Bodens der ersten Kugelnut 51, das näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als der Boden des Außengelenkelements 10, 110. Die Verbindungslinie 62, 162 verbindet die gekrümmte Linie 61 und die Öffnung 11. Die gekrümmte Linie 61 ist mit einem Krümmungsmittelpunkt O2 gekrümmt, der näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als das Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51, und der radial innerhalb des Außengelenkelements 10, 110 angeordnet ist.
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Die erste Kugelnut 51 wird verwendet, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet. Daher wird die erste Kugelnut 51 einem Schleifen unterzogen. Die zweite Kugelnut 52, 152 ist näher an der Öffnung 11 als die erste Kugelnut 51 angeordnet und wird verwendet, wenn das Gleichlaufgelenk 100 zusammengebaut wird, nicht wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet. Daher muss die zweite Kugelnut 52, 152 nicht geschliffen werden.
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Daher hat bei dem Außengelenkelement 10, 110 des Gleichlaufgelenks 100 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform die erste Kugelnut 51 eine Fläche, die einem Schleifen unterzogen wird, während die zweite Kugelnut 52, 152 eine Fläche hat, die einer plastischen Bearbeitung unterzogen wird.
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Der Kugelnutradius Ra2 der zweiten Kugelnut 52, 152 ist größer als der Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51. Der Boden der zweiten Kugelnut 52, 152 hat die gekrümmte Linie 61 und die Verbindungslinie 62, 162. Die gekrümmte Linie 61 ist mit einem Krümmungsmittelpunkt O2 gekrümmt, der näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als das Nutbodenende 51a als eine Verbindung mit der ersten Kugelnut 51, und der radial innerhalb des Außengelenkelements 10, 110 angeordnet ist. Insbesondere ist die gekrümmte Linie 61 von dem Nutbodenende 51a in einer konkaven Weise in der radial äußeren Richtung des Außengelenkelements 10, 110 gekrümmt.
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Dieses Merkmal ermöglicht es, die erste Kugelnut 51 zu schleifen, ohne das ein Schleifwerkzeug, wie etwa eine Schleifscheibe, eine Fläche der zweiten Kugelnut 52, 152 berührt, wo die gekrümmte Linie 61 angeordnet ist. Weil die zweite Kugelnut 52, 152 nicht geschliffen wird, wenn die erste Kugelnut 51 geschliffen wird, kann eine Maschinenbearbeitungszeit entsprechend reduziert werden. Dies reduziert auch die Fläche der äußeren Kugelnut 13, die einem Schleifen unterzogen wird, wobei dadurch die Bearbeitungsmenge reduziert wird. Entsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Element, wie etwa eine Schleifscheibe, das beim Schleifen verwendet wird, verschleißt. Daher ermöglicht es ein Gleichlaufgelenk 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsformen Herstellungskosten zu reduzieren.
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Ferner ist bei dem Gleichlaufgelenk 100 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform, in einem axialen Querschnitt, der durch den Boden der äußeren Kugelnut 13 verläuft, ein Krümmungsradius Rb2 (vergleiche 4 und 6), der ein Abstand von dem Krümmungsmittelpunkt O2 zu der gekrümmten Linie 61 ist, kleiner als ein Abstand Rc1 (vergleiche 3) von der Drehachse L1 zu dem Außengelenkelement 10, 110 zu dem Nutbodenende 51a. Dadurch ist die zweite Kugelnut 52, 152 in der radial äußeren Richtung von dem Ende der ersten Kugelnut 51 scharf konkav, das näher an der Öffnung 11 angeordnet ist als an dem Boden des Außengelenkelements 10, 110. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass eine äußere Kugelnut 13 zuverlässig geschliffen wird, ohne dass ein Schleifwerkzeug, wie etwa eine Schleifscheibe, die gekrümmte Linie 61 berührt, wobei dadurch die Maschinenbearbeitungszeit und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Ferner ist bei dem Gleichlaufgelenk 100 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform die gekrümmte Linie 61 geformt, um einem einzigen kreisförmigen Bogen mit dem Krümmungsmittelpunkt O2 zu folgen. Die Form der gekrümmten Linie 61, die einem einzigen kreisförmigen Bogen folgt, erleichtert einen Bearbeitungsvorgang, wie etwa ein Schmieden, zum Ausbilden der gekrümmten Linie 61 auf dem Außengelenkelement 10, 110, wobei dadurch die Herstellungskosten zuverlässig reduziert werden. Ferner erleichtert die Form der gekrümmten Linie 61 die Gestaltung einer Schmiedeform. Anstatt eines einzigen kreisförmigen Bogens kann die gekrümmte Linie 61 geformt sein, um einer Kombination von kreisförmigen Bögen, wie etwa einer Ellipse, zu folgen.
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Bei dem Außengelenkelement 10 des Gleichlaufgelenks 100 gemäß der ersten Ausführungsform vergrößert sich ein Abstand Rc2 (vergleiche 3) von der Verbindungslinie 62 zu der Drehachse L1 des Außengelenkelements 10 in der Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 10 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10. Ferner vergrößert sich in dem Bereich der zweiten Kugelnut 52, wo die Verbindungslinie 62 angeordnet ist, der Kugelnutradius Ra2 (vergleiche 4) allmählich in der Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 10 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10. Dieses Merkmal ermöglicht es, die äußere Kugelnut 13 zuverlässig zu schleifen, ohne das ein Schleifwerkzeug, wie etwa eine Schleifscheibe, die Fläche der zweiten Kugelnut 52 berührt, wo die Verbindungslinie 62 angeordnet ist, wobei dadurch eine Maschinenbearbeitungszeit und Herstellungskosten reduziert werden.
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Bei dem Außengelenkelement 110 des Gleichlaufgelenks 100 gemäß der zweiten Ausführungsform ist die Verbindungslinie 162 parallel zu der Drehachse L1 (vergleiche 1 und 3) des Außengelenkelements 110 in der Richtung von dem Boden des Außengelenkelements 110 zu der Öffnung 11 des Außengelenkelements 110. Ferner ist in dem Bereich der zweiten Kugelnut 152, wo die Verbindungslinie 162 angeordnet ist, der Kugelnutradius Ra2 (vergleiche 6) konstant. Dieses Merkmal ermöglicht es auch, die äußere Kugelnut 13 zuverlässig zu schleifen, ohne dass ein Schleifwerkzeug, wie etwa eine Schleifscheibe, die Verbindungslinie 162 berührt, wobei dadurch die Maschinenbearbeitungszeit und die Herstellungskosten reduziert werden.
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Äußere Kugelnuten 13 eines Außengelenkelements 10, 110 eines Gleichlaufgelenks 100 haben jeweils eine erste Kugelnut 51, die es einer Kugel 30 ermöglichen, darin zu rollen, wenn das Gleichlaufgelenk 100 arbeitet, sowie eine zweite Kugelnut 52, 152, die einen Kugelnutradius Ra2 haben, der größer ist als ein Kugelnutradius Ra1 der ersten Kugelnut 51. Die zweite Kugelnut 52, 152 hat eine gekrümmte Linie 61 und eine Verbindungslinie 62. Die gekrümmte Linie 61 ist mit einem Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51 verbunden, das näher an der Öffnung 11 des Außengelenkelements 10, 110 angeordnet ist, und ist in einer konkaven Weise radial nach außen gekrümmt. Die Verbindungslinie 62 verbindet die gekrümmte Linie 61 und die Öffnung 11. Die gekrümmte Linie 61 ist mit einem Krümmungsmittelpunkt O2 gekrümmt, der näher an der Öffnung 11 als das Nutbodenende 51a der ersten Kugelnut 51 angeordnet ist, und der radial innerhalb des Außengelenkelements 10 angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2010-185538 A [0002, 0004, 0004]
