TW202400916A - 等速萬向接頭及其製造方法、驅動軸 - Google Patents

Abstract

在保持器24的外周面24b以及內側接頭構件22的外周面22b設置具有多個研削凸紋P的研削面。研削面具有將設於研削凸紋P的邊界的凸部Q的前端去除而成的去除部R。

Description

等速萬向接頭及其製造方法、驅動軸

本發明是有關於一種等速萬向接頭及其製造方法。

一般而言，汽車的驅動軸包含被安裝於車輪的舷外側的等速萬向接頭、被安裝於差速器齒輪的舷內側的等速萬向接頭、以及連結兩等速萬向接頭的中間軸。通常，對於舷外側的等速萬向接頭，使用採取大的運轉角但不會沿軸向位移的固定式等速萬向接頭。另一方面，對於舷內側的等速萬向接頭，使用最大運轉角較小但可採取運轉角且可進行軸向位移的滑動式等速萬向接頭。

近年來，伴隨汽車的低燃耗化，要求驅動軸的小型/輕量化，對於設於該驅動軸的等速萬向接頭亦要求小型/輕量化。例如，下述的專利文獻1以及專利文獻2中，示出了將球數設為八個而實現了小型/輕量化的等速萬向接頭。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開平10-103365號公報 專利文獻2：日本專利特開平10-73129號公報

[發明所欲解決之課題] 如上所述，等速萬向接頭已小型化，但另一方面，對等速萬向接頭輸入的運轉角或扭矩及轉速無變更，因此與各零件經小型化相應地，對各零件施加的載荷變大。此時，零件彼此的接觸部的發熱量變大，因此導致耐久性的下降。為了提高耐久性，必須降低彼此接觸的零件的相對移動時的阻力。例如，等速萬向接頭的轉動部（例如球與軌道槽的接觸部）中的滾動阻力可藉由球個數增加帶來的負載分散或者滾動率增加、高功能潤滑劑的使用等而減輕。另一方面，保持器與外側接頭構件及內側接頭構件的滑接部為無滾動部分的滑動接觸，因此用於降低滑動阻力的部件少。

因此，本發明的目的在於，降低等速萬向接頭的保持器與外側接頭構件及內側接頭構件的滑接部中的滑動阻力，提高耐久性。 [解決課題之手段]

為了解決所述課題，本發明提供一種等速萬向接頭，包括：外側接頭構件，在內周面形成有多個軌道槽；內側接頭構件，在外周面形成有多個軌道槽；多個球，配設於由所述外側接頭構件的軌道槽與所述內側接頭構件的軌道槽所形成的球軌道內；以及保持器，具有保持所述多個球的多個袋體，與所述外側接頭構件的內周面以及所述內側接頭構件的外周面滑接，所述等速萬向接頭中， 在所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面，設有具有多個加工凸紋的加工面， 所述加工面具有將設於所述加工凸紋的邊界的凸部的前端去除而成的去除部。

所述的固定式等速萬向接頭可經過下述步驟來製造，即：對所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面實施機械加工；以及對所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面實施滾光加工，藉此來去除由所述機械加工所形成的加工凸紋的邊界的凸部的前端。

當對保持器的外周面以及內側接頭構件的外周面實施機械加工時，形成具有圖6所示般的多個加工凸紋P的加工面。藉由對該加工面實施滾光加工，從而如圖9所示，設於鄰接的加工凸紋P的邊界的凸部Q的前端被去除，加工面的表面性狀變得平滑。藉由將此種平滑的加工面設於保持器的外周面以及內側接頭構件的外周面，從而可降低該些面與外側接頭構件的內周面以及保持器的內周面的接觸部的滑動阻力。而且，由於在滾光加工後的加工面殘留有凹狀的加工凸紋，因此該加工凸紋（凹部）作為油槽發揮功能，藉此，所述接觸部的滑動阻力得到進一步降低。 [發明的效果]

如上所述，根據本發明，可降低等速萬向接頭的保持器與外側接頭構件及內側接頭構件的滑接部的滑動阻力，因此可抑制滑接部的發熱而提高耐久性。

以下，基於附圖來說明本發明的實施方式。

[驅動軸的基本結構] 圖1所示的驅動軸1包括：滑動式等速萬向接頭2，被設於舷內側（圖中右側）；固定式等速萬向接頭3，被設於舷外側（圖中左側）；以及中間軸4，連結兩等速萬向接頭2、3。滑動式等速萬向接頭2容許軸向位移以及角度位移這兩者，而固定式等速萬向接頭3僅容許角度位移。舷內側的滑動式等速萬向接頭2連結於差速器齒輪，舷外側的固定式等速萬向接頭3連結於車輪。自發動機輸出的旋轉驅動力經由變速箱（transmission）以及傳動軸（propeller shaft）而傳遞至差速器齒輪，並自此經由左右的驅動軸1而傳遞至左右的車輪。本實施方式的驅動軸1是被安裝於汽車的後輪的後輪用驅動軸。

滑動式等速萬向接頭2包括外側接頭構件21、內側接頭構件22、在外側接頭構件21與內側接頭構件22之間傳遞扭矩的多個（本實施方式中為八個）球23、以及保持多個球23的保持器24。外側接頭構件21被安裝於差速器齒輪，內側接頭構件22被安裝於中間軸4的舷內側端部。

如圖2所示，外側接頭構件21一體地具有舷外側開口的杯狀的口部21a以及自口部21a的底部朝舷內側延伸的軸桿部21b。在口部21a的圓筒狀的內周面21c，設有沿軸向延伸的多條（本實施方式中為八條）直線狀的軌道槽21d。在軸桿部21b的舷內側端部的外周面，設有插入至差速器齒輪的花鍵孔的花鍵21e。

在內側接頭構件22的軸心，設有供中間軸4插入的花鍵孔22a。在內側接頭構件22的球面狀的外周面22b，設有沿軸向延伸的多條（本實施方式中為八條）直線狀的軌道槽22c。

外側接頭構件21的軌道槽21d與內側接頭構件22的軌道槽22c在半徑方向上相向而形成多條（本實施方式中為八條）球軌道。在各球軌道中各配設一個球23。

保持器24具有保持球23的多個（本實施方式中八個）袋體24a。袋體24a全部呈相同形狀，且沿圓周方向等間隔地配設。在保持器24的外周面，設有與外側接頭構件21的圓筒狀的內周面21c滑接的球面部24b、以及自球面部24b的軸向兩端部朝接線方向延伸的圓錐部24c。圓錐部24c作為如下所述的擋塊發揮功能，即，當滑動式等速萬向接頭2採取最大運轉角時，與外側接頭構件21的內周面21c形成線接觸，以限制運轉角變得更大。圓錐部24c相對於保持器24的軸心的傾斜角度θ被設定為滑動式等速萬向接頭2的最大運轉角的1/2的值。在保持器24的內周面，設有與內側接頭構件22的球面狀的外周面22b滑接的球面部24d。藉由保持器24的外周面的球面部24b與外側接頭構件21的圓筒狀的內周面21c沿軸向滑動，從而容許外側接頭構件21與內側接頭構件22之間的軸向位移。

保持器24的外周面的球面部24b的曲率中心O24b與保持器24的內周面的球面部24d的曲率中心O24d（即，內側接頭構件22的球面狀外周面22b的曲率中心）相對於接頭中心O（s）朝軸向相反側偏置等距離。圖示例中，保持器24的外周面的球面部24b的曲率中心O24b相對於接頭中心O（s）朝舷內側（接頭里側）偏置，保持器24的內周面的球面部24d的曲率中心O24d相對於接頭中心O（s）朝舷外側（接頭開口側）偏置。藉此，在任意的運轉角下，由保持器24所保持的球23始終配置於運轉角的二等分面內，從而確保外側接頭構件21與內側接頭構件22之間的等速性。

本實施方式的滑動式等速萬向接頭2是設為後輪用驅動軸專用，藉此實現了小型/輕量化。具體而言，在以往品中，最大運轉角為25°以上，而在本實施方式中，藉由設為後輪用驅動軸專用，從而將最大運轉角限制為20°以下。

如圖1所示，固定式等速萬向接頭3包括：外側接頭構件31，被安裝於車輪；內側接頭構件32，被安裝於中間軸4的舷外側端部；多個（本實施方式中為八個）球33，在外側接頭構件31與內側接頭構件32之間傳遞扭矩；以及保持器34，保持多個球33。

如圖3所示，外側接頭構件31一體地具有舷內側開口的杯狀的口部31a、以及自口部31a的底部朝舷外側延伸的軸桿部31b。在口部31a的球面狀的內周面31c，形成有沿軸向延伸的多條（本實施方式中為八條）圓弧狀的軌道槽31d。在軸桿部31b的外周面，設有插入至車輪側的花鍵孔的花鍵31e。

在內側接頭構件32的軸心，設有供中間軸4插入的花鍵孔32a。在內側接頭構件32的球面狀的外周面32b，設有沿軸向延伸的多條（本實施方式中為八條）圓弧狀的軌道槽32c。

外側接頭構件31的軌道槽31d與內側接頭構件32的軌道槽32c在半徑方向上相向而形成多條（本實施方式中為八條）球軌道。在各球軌道各配置一個球33。

外側接頭構件31的軌道槽31d的曲率中心O31d與內側接頭構件32的軌道槽32c的曲率中心O32c相對於接頭中心O（f）朝軸向相反側偏置等距離。圖示例中，外側接頭構件31的軌道槽31d的曲率中心O31d相對於接頭中心O（f）朝舷內側（接頭開口側）偏置，內側接頭構件32的軌道槽32c的曲率中心O32c相對於接頭中心O（f）朝舷外側（接頭里側）偏置。藉此，在任意的運轉角下，由保持器34所保持的球33始終配置於運轉角的二等分面內，從而確保外側接頭構件31與內側接頭構件32之間的等速性。

保持器34具有保持球33的多個（本實施方式中為八個）袋體34a。袋體34a全部呈相同形狀，且沿圓周方向等間隔地配設。保持器34的球面狀的外周面34b與外側接頭構件31的球面狀的內周面31c滑接。保持器34的球面狀的內周面34c與內側接頭構件32的球面狀的外周面32b滑接。保持器34的外周面34b的曲率中心（即，外側接頭構件31的球面狀的內周面31c的曲率中心）以及內周面34c的曲率中心（即，內側接頭構件32的球面狀的外周面32b的曲率中心）分別與接頭中心O（f）一致。

本實施方式的固定式等速萬向接頭3是設為後輪用驅動軸專用，藉此實現了小型/輕量化。具體而言，在以往品中，最大運轉角為45°以上，而在本實施方式中，藉由設為後輪用驅動軸專用，從而將最大運轉角限制為20°以下。

如圖1所示，中間軸4可使用具有軸向的貫穿孔的中空軸。中間軸4的舷內側端部的花鍵41被插入至滑動式等速萬向接頭2的內側接頭構件22的花鍵孔22a。藉此，中間軸4與內側接頭構件22藉由花鍵嵌合可傳遞扭矩地連結。在滑動式等速萬向接頭2的外側接頭構件21的外周面與中間軸4的外周面之間，藉由護套帶而安裝固定有蛇腹狀護套25。在接頭內部（由外側接頭構件21與護套25所密封的空間），封入有作為潤滑劑的潤滑脂。

中間軸4的舷外側端部的花鍵42被插入至固定式等速萬向接頭3的內側接頭構件32的花鍵孔32a。藉此，中間軸4與內側接頭構件32藉由花鍵嵌合可傳遞扭矩地連結。在固定式等速萬向接頭3的外側接頭構件31的外周面與中間軸4的外周面之間，藉由護套帶而安裝固定有蛇腹狀護套35。在接頭內部（由外側接頭構件31與護套35所密封的空間），封入有作為潤滑劑的潤滑脂。

以下，對滑動式等速萬向接頭2的各零件的製造方法進行說明。

[外側接頭構件的製造方法] 如圖4所示，外側接頭構件21是經過鍛造步驟、車削步驟、花鍵加工步驟、熱處理步驟以及機械加工步驟（本實施方式中為研削步驟）而製造。

在鍛造步驟中，對軸狀原材料實施鍛造加工，使與外側接頭構件21大致相同形狀的預製原材料成形。本實施方式中，使一體地具有口部21a以及軸桿部21b的預製原材料成形。

在車削步驟中，對預製原材料實施車削加工，提高口部21a的外周面以及軸桿部21b的外周面的尺寸精度，並且在口部21a的外周面形成護套安裝槽。

在花鍵加工步驟中，對軸桿部21b的外周面實施滾軋加工而形成花鍵21e。

在熱處理步驟中，對預製原材料的必要部位實施熱處理。本實施方式中，對口部21a的內周面21c、軌道槽21d以及軸桿部21b的花鍵21e實施熱處理。作為熱處理，例如可適用高頻淬火回火或滲碳淬火回火。

在研削步驟中，對預製原材料的必要部位實施研削加工。本實施方式中，對軸桿部21b實施研削加工。

[內側接頭構件的製造方法] 如圖7所示，內側接頭構件22是經過鍛造步驟、車削步驟、花鍵加工步驟、熱處理步驟、機械加工步驟（本實施方式中為研削步驟）以及滾光加工步驟而製造。

在鍛造步驟中，對筒狀原材料實施鍛造加工，使與內側接頭構件22大致相同形狀的預製原材料成形。

在車削步驟中，對預製原材料的外周面以及軸向兩端面實施車削加工，提高該些的尺寸精度。

在花鍵加工步驟中，對預製原材料的內周面實施拉削（broach）加工等而形成花鍵孔22a。

在熱處理步驟中，對預製原材料的必要部位實施熱處理。本實施方式中，對預製原材料的外周面22b、軌道槽22c以及花鍵孔22a實施熱處理。作為熱處理，例如實施滲碳淬火回火。

在研削步驟中，對預製原材料的必要部位實施研削加工。本實施方式中，對預製原材料的球面狀外周面22b以及軌道槽22c實施研削加工。藉此，在外周面22b以及軌道槽22c，形成圖5所示般的研削面。在該研削面，如圖6所示，形成有多個研削凸紋P。在鄰接的研削凸紋P的邊界，形成有前端尖尖的凸部Q。研削凸紋P以及凸部Q沿著加工方向延伸。

在滾光加工步驟中，對預製原材料實施滾光加工。所謂滾光加工，是指如下所述的方法，即，將工件（預製原材料）與介質投入容器（滾筒）中並使容器運動，藉此，藉由工件與介質的相互摩擦來加工工件。作為滾光加工，已知有旋轉滾光加工、振動滾光加工、離心滾光加工、流動滾光加工等。無論哪種滾光加工均可採用，但尤佳為振動滾光加工以及流動滾光加工。具體而言，對於保持器，最佳為振動滾光加工，對於內側接頭構件，最佳為流動滾光加工。

滾光加工中，介質易碰撞至工件的外周面，因此主要對預製原材料的外周面22b以及軌道槽22c實施滾光加工。藉由該滾光加工，研削面如圖8所示般變得平滑。詳細而言，如圖9所示，介質碰撞至設於研削凸紋P的邊界的凸部Q，藉此，凸部Q的前端被去除而形成去除部R。如此，去除凸部Q的前端而形成平滑的去除部R，藉此，可將研削面整體精加工得平滑。而且，凸部Q未被滾光加工完全去除，在研削面殘留有凹狀的研削凸紋P。

[保持器的製造方法] 如圖10所示，保持器24是經過衝壓成形步驟、車削步驟、袋體沖孔步驟、熱處理步驟、機械加工步驟（本實施方式中為研削步驟）以及滾光加工步驟而製造。

在衝壓成形步驟中，對圓筒狀原材料實施衝壓成形，使與保持器24大致相同形狀的桶形的預製原材料成形。

在車削步驟中，對預製原材料的外周面以及內周面實施車削加工，提高該些的尺寸精度。

在袋體沖孔步驟中，利用模具沿半徑方向對桶形的預製原材料進行沖孔，藉此形成多個袋體24a。

在熱處理步驟中，對預製原材料的必要部位實施熱處理。本實施方式中，對預製原材料的袋體24a的內表面實施熱處理。作為熱處理，例如實施滲碳淬火回火。

在研削步驟中，對預製原材料的必要部位實施研削加工。本實施方式中，對預製原材料的袋體24a的內表面、外周面的球面部24b以及內周面的球面部24d實施研削加工。藉此，在袋體24a的內表面、外周面的球面部24b以及內周面的球面部24d形成圖5所示般的研削面。在該研削面，如圖6所示，形成有多個研削凸紋P。在鄰接的研削凸紋P的邊界，形成有前端尖尖的凸部Q。研削凸紋P以及凸部Q沿著加工方向延伸。

在滾光加工步驟中，對預製原材料實施滾光加工。滾光加工的詳情與所述內側接頭構件22的滾光加工同樣，因此省略說明。藉由滾光加工，在保持器24的預製原材料的表面（主要是外周面）形成如圖8、圖9所示般的平滑的研削面。

如上所述，在滑動式等速萬向接頭2的外側接頭構件21的內周面21c，形成有具有前端尖尖的凸部Q的研削面（參照圖6）。另一方面，在保持器24的外周面的球面部24b，形成有具有研削凸紋P的邊界的凸部Q的前端被去除的平滑的去除部R的研削面（參照圖9）。如此，將保持器24的外周面的球面部24b設為平滑的研削面，藉此，與外側接頭構件21的內周面21c的滑接部的滑動阻力得以降低。而且，在保持器24的外周面的球面部24b，殘留有凹狀的研削凸紋P，因此藉由該研削凸紋P作為油槽發揮功能，從而與外側接頭構件21的內周面21c的滑接部的滑動阻力得到進一步降低。

而且，在滑動式等速萬向接頭2的保持器24的內周面的球面部24d，形成有即便在滾光加工後仍具有前端尖尖的凸部Q的研削面（參照圖6）。另一方面，在內側接頭構件22的外周面22b，形成有具有研削凸紋P的邊界的凸部Q的前端被去除的平滑的去除部R的研削面（參照圖9）。如此，將內側接頭構件22的外周面22b設為平滑的研削面，藉此，與保持器24的內周面的球面部24d的滑接部的滑動阻力得以降低。而且，在內側接頭構件22的外周面22b，殘留有凹狀的研削凸紋P，因此藉由該研削凸紋P作為油槽發揮功能，從而與保持器24的內周面的球面部24d的滑接部的滑動阻力得到進一步降低。

如上所述，在滑動式等速萬向接頭2中，藉由降低零件彼此的滑接部的滑動阻力，可抑制驅動軸1的旋轉時的滑動式等速萬向接頭2的發熱，提高耐久性。

固定式等速萬向接頭3的製造方法與滑動式等速萬向接頭同樣，因此省略詳細的說明。在固定式等速萬向接頭3中，在外側接頭構件31的內周面31c形成有具有前端尖尖的凸部Q的研削面（參照圖6），另一方面，在保持器34的外周面34b，形成有在研削凸紋P的邊界具有凸部Q的前端被去除的平滑的去除部R的研削面（參照圖9）。而且，在保持器34的內周面34c，形成有即便在滾光加工後仍具有前端尖尖的凸部Q的研削面（參照圖6），另一方面，在內側接頭構件32的外周面32b，形成有在研削凸紋P的邊界具有凸部Q的前端被去除的平滑的去除部R的研削面（參照圖9）。藉此，可降低各滑接部的滑動阻力，因此可抑制驅動軸1的旋轉時的固定式等速萬向接頭3的發熱，提高耐久性。

本發明並不限於所述的實施方式。例如，所述的實施方式中，示出了等速萬向接頭2的球23、等速萬向接頭3的球33的數量為八個的情況，但球的數量並不限於此，例如亦可設為六個。

而且，所述的實施方式中，作為滾光加工前的機械加工，示出了研削加工，但並不限於此，亦可將滾光加工前的機械加工設為切削加工。此時，切削加工後的剖面呈現與圖6同樣的形態，滾光加工後的剖面呈現與圖9同樣的形態。

而且，所述的實施方式中，示出了後輪用驅動軸專用的等速萬向接頭2、等速萬向接頭3，但並不限於此，亦可將本發明適用於亦能作為前輪用驅動軸而使用的以往的等速萬向接頭。

而且，可適用本發明的等速萬向接頭的種類並不限於所述，例如亦可將本發明適用於十字槽（cross groove）型的等速萬向接頭。

1:驅動軸 2:滑動式等速萬向接頭 3:固定式等速萬向接頭 4:中間軸 21:外側接頭構件 21a、31a:口部 21b、31b:軸桿部 21c、31c、34c:內周面 21d、31d:軌道槽 21e、31e、41、42:花鍵 22:內側接頭構件 22a、32a:花鍵孔 22b、32b、34b:外周面 22c、32c:軌道槽 23、33:球 24、34:保持器 24a、34a:袋體 24b、24d:球面部 24c:圓錐部 25:護套 31:外側接頭構件 32:內側接頭構件 35:護套 O24b、O24d、O31d、O32c:曲率中心 O（f）、O（s）:接頭中心 P:研削凸紋（加工凸紋） Q:凸部 R:去除部 θ:傾斜角度

圖1是驅動軸的剖面圖。 圖2是滑動式等速萬向接頭的剖面圖。 圖3是固定式等速萬向接頭的剖面圖。 圖4是表示外側接頭構件的製造步驟的流程圖。 圖5是將未實施滾光加工的研削面放大表示的圖（照片）。 圖6是未實施滾光加工的研削面的剖面圖。 圖7是表示內側接頭構件的製造步驟的流程圖。 圖8是將實施了滾光加工的研削面放大表示的圖（照片）。 圖9是實施了滾光加工的研削面的剖面圖。 圖10是表示保持器的製造步驟的流程圖。

P:研削凸紋(加工凸紋)

Q:凸部

R:去除部

Claims (4)

1. 一種等速萬向接頭，包括： 外側接頭構件，在內周面形成有多個軌道槽； 內側接頭構件，在外周面形成有多個軌道槽； 多個球，配設於由所述外側接頭構件的軌道槽與所述內側接頭構件的軌道槽所形成的球軌道內；以及 保持器，具有保持所述多個球的多個袋體，與所述外側接頭構件的內周面以及所述內側接頭構件的外周面滑接，所述等速萬向接頭中， 在所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面，設有具有多個加工凸紋的加工面， 所述加工面具有將設於所述加工凸紋的邊界的凸部的前端去除而成的去除部。
2. 如請求項1所述的等速萬向接頭，其是容許所述外側接頭構件與所述內側接頭構件之間的軸向位移以及角度位移這兩者的、滑動式的等速萬向接頭， 所述球的數量為八個。
3. 一種驅動軸，其具有如請求項1或2所述的等速萬向接頭。
4. 一種等速萬向接頭的製造方法，所述等速萬向接頭包括： 外側接頭構件，在內周面形成有多個軌道槽； 內側接頭構件，在外周面形成有多個軌道槽； 多個球，配設於由所述外側接頭構件的軌道槽與所述內側接頭構件的軌道槽所形成的球軌道內；以及 保持器，具有保持所述多個球的多個袋體，與所述外側接頭構件的內周面以及所述內側接頭構件的外周面滑接，所述等速萬向接頭的製造方法包括下述步驟： 對所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面實施機械加工；以及 對所述保持器的外周面以及所述內側接頭構件的外周面實施滾光加工，藉此來去除由所述機械加工所形成的加工凸紋的邊界的凸部的前端。

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