TWI260376B - Constant-velocity joint and method of manufacturing same - Google Patents

Description

1260376 九、發明說明： L發明戶斤屬之技術領域3 發明背景 發明領域 5 本發明係有關於一種用以連接在如一汽車傳動系統之 一傳動軸與另一傳動軸的等速連接器，及一種製造這種等 速連接器之方法。 L先前技術3 相關技術之說明 10 迄今，汽車傳動系統使用一用以連接一傳動軸與另一 傳動軸並用以將轉動力傳至軸上之等速連接器。 一技術觀念揭露在日本公開專利公報第10-184717號 中的習知等速連接器，如附圖之第21圖所示，包括一具有 一圓柱形内圓周壁表面2之滾子1及一對安裝在該圓柱形内 15 圓周壁表面2之各軸端上的凸緣（圖未示），以防止多數滾動 元件3(滾珠、滾針等）脫離。該等速連接器係以如下方式組 合：將其數目小於最後欲安裝之滾動元件3總數的多數滾動 元件3排列在該圓柱形内圓周壁表面2上的凸緣之間，且選 擇該圓柱形内圓周壁表面2與該等滾動元件3之尺寸，使在 20 該結構之末端上的兩滾動元件3間之最小距離d2小於欲最 後加在這兩個滾動元件3間之滾動元件3a的直徑 dl(d2<dl)，而且在該距離d2與該直徑dl之間的差（dl —d2) 作為一由數μιη至數十μιη之干涉量。最後，將該滾動元件3a 壓入兩滾動元件3之間並徑向向外地壓向該圓柱形内圓周 1260376 凡件3a上之徑向向外壓力。因此，構成實施組裝滾動元件 之方法之組裝袭置的零件數目會增加，使製造料速連接 器之成本增加。 义今已使用過各種軸承來滿足包括不同負載量、方向 5與轉速之負載要求，這些各式各樣的軸承通常依據欲承接 、載9方向被刀顯為梭向軸承與止推軸承。用以承接徑 σ 、載之八中種梭向軸承是習知的楔嵌(keystone)軸承。 该楔嵌軸承是一種在重負載下使用之徑向軸承，且具 有匕括夕數環狀排列之滾動元件之基本結構，且該等滾 動凡件係元全沿圓周緣排列並與一外圈之内表面接觸之圓 柱幵力袞子。该楔嵌軸承不需要一用以防止圓柱形滾子脫離 才持構件楔嵌軸承具有—用以在操作時將該等滾 動，件保持在該外圈内以防止脫離的構件。該構件具有一 内從，且該内徑小於該等滾動元件會徑向向内脫離之最小 匕不在日本公開實用新案公報第2_9329號中之習知 絲轴承亦顯示在_之第仰中，如第21_示，該模 肷軸承包括一外圈1，且該外圈1具有-圓柱形内圓周壁表 面2及-對安裝在該圓柱形内圓周壁表面^之各軸向端上的 _未示)’以防止滾動元件3(滾珠、滾針等)脫離。該 寻速連接H仙如下方式崎··將其數目持最後欲安穿 之滚動料3_之多數滾動元件3排财位於 圓周壁表面2上之凸緣之間，且選定該圓柱形内圓周壁表面 2與轉淚動元件3之尺寸，使在該結構之末端上的兩滾動 20 1260376 第2圖是第1圖所示之等速連接器之滾子之垂直截面 圖， 第3圖是一橫截面圖，顯示用以將多數滾動元件組裝在 該滾子之内圓周緣壁表面上之第一組裝程序； 5 第4圖是一橫截面圖，顯示該等滾動元件利用一凸輪配 置在e亥滾子之内圓周緣壁表面上之方式； 第5圖是一橫截面圖，顯示最後三個滾動元件裝入各凸 輪槽中之方式； 第6圖是一橫截面圖，顯示藉由對該凸輪施壓而將最後 10三個滾動元件壓入嵌合於間隙中之方式； 第7圖是一橫截面圖，顯示在最後三個滾動元件壓入嵌 合於該等溝槽後，多數滾動元件排列在該滾子之内圓周緣 壁表面上的方式； 第8圖疋一橫截面圖，顯示排列在該滾子中之滾動元件 15由於模嵌效應而與該滾子之内圓周緣壁表面分開-徑向間 距Η的方式； 弟9圖是—橫截面®，顯示當-最後滾動元件以-比較 用之組裝方法壓入一間隙中時壓力作用之方式； 第10圖疋一橫截面圖，顯示當三個沿圓周緣分散之滾 兀么以本發明之實施例的第一組裝方法屬入各個間隙時 壓力作用之方式； /、 -第11圖是-橫截面圖，顯示六個沿圓周緣分散之滾動 7件以本發明之實施例的第-組裝方法Μ人各個間隙時麼 力作用之方式； 土 1260376 第1圖頒不一利用本發明之實施例之製造等速連接器 的方法製成的三腳架等速連接器1Q，如第i圖所示，該三腳 架等速連接H1G基本±包含―與—第―軸（圖未示）結合且 具有一開口之官狀外杯體（外構件）12、及一固定於一第二軸 5 14之一端且容置於該外杯體12之開口中之内構件16。 如第1圖所示，該外杯體12具有三個形成在其内壁表面 中之引導槽18a至18c，而該等引導槽18b、18c未顯示在第i 圖中。該等引導槽18a至18c朝該外杯體12之軸向延伸且以 環繞该外杯體12之軸的12〇。之角間距分開設置，且各引導 10槽丨以至1%包含一具有一弧形橫截面之頂部2〇及設置在該 頂部20之相對側上且互相相對之滑動表面22a、22b，並且 各滑動表面22a、22b具有一弧形橫截面。 該内構件16包含一嵌套在該第二軸14上之環形三腳架 24，且該三腳架24具有三個一體樞耳26a至26c。該等樞耳 15 26a至26c由其外圓周緣表面徑向向外突出並分別進入引導 槽18a至18c且以環繞該三腳架24之軸的120。之角間距分 開，並且該等26b、26c未顯示在第1圖中。 一環狀滾子30嵌套在各樞耳26a至26c，且多數滾動元 件28設置於其間。該等滾動元件28可包含如滾針、滾珠等 20 滾動軸承元件。 如第2圖所示，該滾子30具有一包含一弧形表面32、一 第一環狀傾斜表面36a及一第二環狀傾斜表面36b之外圓周 緣表面。該弧形表面32之橫截面形狀與該等滑動表面22a、 22b互補，以面對面地接觸滑動表面22a、22b。該第一環狀 11 1260376 傾斜表面36a係由該弧形表面32延伸進入該滾子3〇之第— 端面34,且該第二環狀傾斜表面36b由該弧形表面&延伸進 入》亥滾子30之第二端面38。又，該第二端面38係與該第— 端面34軸向相對。 5 該滾子30熹有一内圓周緣壁表面4〇,而該内圓周緣壁 表面40具有固定之直徑且作為一以滾動結合方式固持該等 滾動元件28之滾動表面。該滾子30亦具有一由該内圓周緣 壁表面40之上部（一端）徑向向内一體地突出一預定距離的 環狀第一凸緣42、及一由該内圓周緣壁表面4〇之下部（另一 1〇端）徑向向内一體地突出一預定距離且與該等第一凸緣42 軸向相對並分開的環狀第二凸緣44。該等滾動元件28係安 衣在。亥’袞子30之内圓周緣壁表面4〇上且被垂直地固持在兮 第一凸緣42與該第二凸緣44之間。 在第1與2圖中，所示之該第一凸緣42與該第二凸緣44 15係與該滾子30一體成型。但是，該等滾動元件28可以藉由 如安裝在環狀溝槽（圖未示）中之墊圈等（圖未示）固持機 構’垂直地固持定位在該内圓周緣壁表面4〇上，且該等溝 槽係形成在該内圓周緣壁表面40上。一固持機構可定位在 该内圓周緣壁表面4〇之上與下位置之其中一位置，或者兩 2〇固持機構可以分別定位在該内圓周緣壁表面40之上與下位 置上。 如第2圖所示，環狀溝槽46a、46b係形成在該内圓周緣 壁表面40與該等第一與第二凸緣42、44之間的邊界處。該 等％狀溝槽46a、46b係作為用以在該内圓周緣壁表面4〇塗 12 l26〇376 外地推向各個第一、第二與第三間隙56a、56b、56c，可將 匈述二個滾動元件28a、28b、28c大致同時地壓入各個第 〜、第二與第三間隙56a、56b、56c，如第5圖所示。在該 等第一、第二與第三間隙56a、56b、56c中任兩者之間的最 5 小距離d2與各滾動元件28a、28b、28c之直徑dl係如習知者 一般地設定成d2<dl。 裝載在該内圓周緣壁表面40上之所有滾動元件28、28a ^ 至28c係被垂直地固持在該第一凸緣42與該第二凸緣44之 間’且利用該楔嵌效應避免脫離該内圓周緣壁表面40。 1〇 如第8圖所示，當利用楔嵌效應將所有滚動元件28、28a • 至28c固持成一圓周緣陣列時，一徑向間距η形成在該等滾 動元件28、28a至28c之外圓周緣表面與該内圓周緣壁表面 4〇之間。在第8圖中，雙點與虛線K表示一連接該等滾動元 件28、28a至28c之相鄰者之假想圓形。 15 依據該第一組裝法，沿著該内圓周緣壁表面40排列之 該等滾動元件28被分成三組滾動元件（一組滾動元件係由 • 六個滾動元件28構成）即使圓周緣間距C係形成在多組滾動 元件中之相鄰滾動元件28之間或者所產生之圓周緣間距c 係不規則的，且前述三個滾動元件28a至28c可以分別平順 20地被壓入第一、第二與第三間隙56a、56b、56c中且不會使 該等滾動元件28變形。 依據第21圖所示之習知結構，除了最後滾動元件如以 外，該等滾動元件3係設置成單一組滾動元件。如果在該組 滾動元件中之相鄰滾動元件3之間形成不規則間距，則在該 16 1260376 組滾動元件末端上之滾動元件之間產生的間隙將會縮小， 且真正的干涉量會由於該等間隙而變成比預設干涉量大。 當發生這種情形時，該滾動元件3a將被迫壓入該間隙中。 如果該滾動元件3a在一較高壓力負載下被迫壓入該間隙 5 中，則已在該陣列中之該滚動元件3a或該等滾動元件3會變 形。 但是，依據該第一組裝方法，由於除了該等最後三個 滾動元件之所有滾動元件被分成三組滾動元件，所以構成 各組滚動元件之滾動元件28數目減少。因此，當前述三個 10 滚動元件被壓入該等間隙時，一力量可輕易地作用，使在 多組滚動元件中之相鄰滾動元件相向移動，藉此減少在該 等滾動元件28之間的圓周緣間距C。 例如，如第9圖所示，當僅有單一最後滚動元件28a欲 依據一比較例被壓入一間隙56a時，如果一圓周緣間距C1 15 形成在相對該間隙56a分開180 °之角度的滾動元件28C、 28D，則用以將該滾動元件28a壓入該間隙56a中所施加之壓 力L被其間形成該間隙56a之相鄰滾動元件28A、28B分成壓 力LI、L2，且該等壓力LI、L2連續地傳送通過沿圓周緣排 列之滾動元件28。此時，欲使該等壓力LI、L2作用在位於 20 距離該等相鄰滾動元件28A、28B最遠的滾動元件28C、28D 之間，以消除或減少該圓周緣間距C1是困難的。 依據該第一組裝方法，如第10圖所示，當該等沿圓周 緣分散或分開之滾動元件28a至28c欲壓入各個第一、第二 與第三間隙56a、56b、56c中時，在位於第一至第三間隙56a 17 1260376 至56c之間之各組滾動元件中之滾動元件28數目係小於比 較例之該組滾動元件中的滾動元件28數目且由施加於該等 滾動元件28a至28c之壓力L分出之壓力LI、L2互相相向作 用，使已在該内圓周緣壁表面4〇上之相鄰滾動元件28可以 5 輕易地互相相向移動，如第10圖中之雙點與虛線所示。因 此，形成在相鄰滾動元件28之間的圓周緣間距c可輕易地消 除或減少，使該等滾動元件28a至28c可以輕易地被壓入各 個第一至第三間隙56a、56b、56c。 因此，依據該第一組裝方法，即使該等圓周緣間距C 10 形成在前述多組滾動元件中之相鄰滾動元件之間或者所產 生之圓周緣間距C是不規則的，則藉由防止在前述多組滾動 元件末端上之滾動元件28之間的第一、第二與第三間隙 56a、56b、56c被減少，可使真正的干涉量靠近預設干涉量。 此外，依據該第一組裝方法，該等滾動元件28係大致 15 同時地供應通過該等槽道且該等最後三個滚動元件28a至 28c大致同時地被壓入各個間隙56a至56c中。因此，該第一 組裝方法之循環時間短於其中只有一最後滾動元件被壓入 該間隙之習知組裝方法的循環時間。 依據該第一組裝方法，用以對該等滾動元件施壓之壓 2〇 力負載不會集中在一位置，而是分散至多數位置處。因此， 該第一組裝方法不需要在習知組裝方法中使用之固持器 4。所以構成該組裝裝置之零件數目將可減少，使製造該等 速連接器之成本降低。依據該第一組裝方法，最後被壓入 定位之滾動元件28a至28c可被定位在某角度上，使施加於 18 1260376 中時，在該等滾動元件28a至28c之外圓周緣表面與該夾具 64之結合槽68a至68c之間的接觸會由線與線接觸逐漸變成 面與面接觸。因此，該等滾動元件28a至28c可以平順地壓 入各間隙中。 5 一第三組裝方法係顯示於第18至19圖中。 依據該第三組裝方法，該等滾動元件未如第一組裝方 法般地被分成三組滾動元件。如第18圖所示，除了最後三 個滾動元件28a至28c以外之所有滾動元件28係沿著該滾子 30之内圓周緣壁表面40任意地一起嵌入，然後，利用一振 10 動機構（圖未示）使該滚子30振動朝箭頭FI、F2所示之方向 沿圓周緣振動小距離。接著，如第19圖所示，使用該夾具 64將前述最後三個滾動元件28a至28c壓入對應間隙中，藉 此將所有滾動元件28、28a至28c裝置至該内圓周緣壁表面 40上。 15 依據該第三組裝方法，可減少其循環時間，因為除了 最後三個滾動元件28a至28c以外之所有滾動元件28係沿著 該滾子30之内圓周緣壁表面40任意地一起嵌入。此外，由 於不需要複雜且特殊之機械動作來將除了最後三個滾動元 件28a至28c以外之所有滾動元件28沿著該内圓周緣壁表面 20 40排列，所以該等滾動元件28可以有效地組裝定位。 以第一至第三組裝方法中任一者組裝之滾子30係安裝 在該三腳架24之各樞耳26a至26c上，且接著沿該等引導槽 18a至18c組裝在該外杯體12中。 第20圖顯示一當第一至第三組裝方法中之任一者用於 21 1260376 第5圖是一橫截面圖，顯示最後三個滾動元件裝入各凸 輪槽中之方式； 苐6圖疋一橫戴面圖，顯示藉由對該凸輪施壓而將最後 二個滾動元件壓入嵌合於間隙中之方式； 5 第7圖是一橫戴面圖，顯示在最後三個滾動元件壓入嵌 。於忒等溝槽後，多數滾動元件排列在該滾子之内圓周緣 壁表面上的方式； 第8圖是一橫截面圖，顯示排列在該滾子中之滾動元件 由於楔嵌效應而與該滾子之内圓周緣壁表面分開一徑向 10 距H的方式； 曰 第9圖是一橫截面圖，顯示當一最後滾動元件以一比較 用之組衣方法壓入一間隙中時壓力作用之方式； 第10圖是一橫截面圖，顯示當三個沿圓周緣分散之滾 15 20 動兀件以本發明之實施例的第一組裝方法壓入各個間 壓力作用之方式； /'、 -第11圖是一橫截面圖，顯示六個沿圓周緣分散之滾動 兀件以本發明之實闕的第__方法壓人各個間隙 力作用之方式； 土 一第12圖是-橫截面圖，顯示依據本發明之實施例的第 组裝方法被兩壓人義元件分開之滾動元件群互相不相 荨之方式； 第13圖是-橫截面圖，顯示三個最後滚動元件以臂而 不是以凸輪壓入各間隙中之方式； 第14圖是一橫截面圖，顯示前述三個最後滾動元件以 24

1260376 28A，28B,28C,28D...滾動元件 28a-28f...滾動元件 30.. .滾子 32.. .弧形表面 34…第一端面 36a...第一環狀傾斜表面 36b...第二環狀傾斜表面 38…第二端面 40.. .内圓周緣壁表面 42…第一凸緣 44…第二凸緣 46a，46b...環狀溝槽 48a...第一凸輪槽 48b...第二凸輪槽 48c...第三凸輪槽 50a...第一壓力施加表面 50b...第二壓力施加表面 50c...第三壓力施加表面 52.. .凸輪 54a，54b，54c·.·引導槽 56a...第一間隙 56b...第二間隙 56c.··第三間隙 58.··銷 60a，60b...抓握指 62a-62c...臂部 64.. .夾具 66.. .錐形表面 68a-68c··.結合槽 70.. .固持器 72.. .台階部 120…楔嵌軸承 122···軸桿 130.. .外圈 140.. .内圓周緣壁表面 142…第一凸緣 144…第二凸緣 146a，146b...環狀溝槽 26

Claims (1)

1260376 「 4第94115599號專利申請案申請專利範圍修正j 十、申請專利範圍： !.-種f造-三㈣料連接器之方法，且料速連接哭 具有-與-傳動軸-端結合且具有多數轴向延伸引導 槽之管狀外構件，並且料料槽係形成在料構件之 5 内圓周緣表面中並以預定間隔分開，該等速連接器更具 有多數分別突入該引導槽之樞耳、—結合在各引導射 且嵌套在各柩耳上之環狀滾子、及多數可滾動地設置在 各樞耳與該滾子之間之滾動元件，又，該方法包含以下 步驟： 1〇 找滾子之内關緣絲面之轴向分開相對端上 設置第-與第二⑽’且該等第_與第二凸緣徑向向内 突出並將該等滾動元件固持於其間；及 將除了多數剩餘滾動元件以外的所有滾動元件沿 著該滾子之内圓周緣壁表面排列，且接著同時將該等剩 15 #滾動元件徑向向外地分別壓人沿著該内圓周緣壁表 面排列之相鄰滾動元件之間沿圓周緣分開間隙。 2·如申請專利範圍第㈣之方法，其中該等剩餘滾動元件 同時壓入該等間隙係藉由嵌入一凸輪之各個凸輪槽中 亚接著轉動該凸輪，使各個施麼表面同時將該等剩餘滾 2〇 動元件徑向向外地分別壓入該等間隙來達成。 3·如申e月專利祀圍第】項之方法，其中該等剩餘滾動元件 同時塵入該等間隙係藉由各個臂部達成，且前述各臂部 具有一對以一銷可樞轉地支持之抓握指。 4.如申咕專利犯圍第]項之方法，其中該等剩餘滾動元件 27 1260376 '一从守间隐係藉由_夹且 該内圓周緣壁表面之轴料^、達成，且核具可沿著 5. 範圍第#之方法，其中 滾動元件以外之所有承 夕数刹餘 面排列，且不規則之著該内圓周緣壁表 前述滾動元件之間。 絲圓縣形成在相鄰 6. 如申請專利範圍第1奴方法，其中該等職滾動元件 =順間隙’且以一相等之角間距分開設置二 10 7· —種等速連接器，包含： 一管狀外構件，係與—傳動轴-端結合且具有多數 軸向延伸引導槽，並且該等引導槽係形成在該外構件之 内圓周緣表面中並以預定間隔分開； 多數柩耳，係分別突入該引導槽； 5 —環狀滾子，係結合在各引導槽巾且嵌套在各樞耳 上；及 多數滾動元件，係可滾動地設置在各樞耳與該滾子 之間者， 又，該滾子在該滾子之内圓周緣壁表面之軸向分開 相對端上具有第一與第二凸緣，且該等第一與第二凸緣 徑向向内突出並將該等滾動元件固持於其間，且 其中除了多數剩餘滾動元件以外的所有滾動元件 係沿著該滾子之内圓周緣壁表面排列，且同時該等剩餘 滾動元件係徑向向外地分別壓入沿著該内圓周緣壁表 28 1260376 面排列之相鄰滾動元件之間的沿圓周緣分開間隙。 8·如申請專利範圍第7項之等速連接器，其中該等剩餘滚 動元件同時壓入該等間隙係藉由嵌入-凸輪之各個凸 輻槽中並接著轉動該凸輪，使各個施壓表面同時將該等 5 剩餘滾動元件徑向向外地分別壓入該等間隙來達成。 9.如申請專利範圍第7項之等速連接器，其中該等剩餘滾 動元件同時壓入該等間隙係藉由各個臂部達成，且前述 各臂部具有一對以一銷可樞轉地支持之抓握指。 1〇·如申請專利範圍第7項之等速連接器，#中該等剩餘滾 1〇 動科同時壓人該等_係藉由—夾具達成，且該夹具 可沿著該内圓周緣壁表面之軸移動。 a如申請專利範圍第7項之等速連接器，其中除了前述多 數剩餘滾動元件以外之所有滾動元件係沿著該内圓周 、、彖絲面排列’且不規則之圓周緣間距係沿圓周緣形成 5 在相鄰前述滾動元件之間。 12.如申請專利範圍第7項之等速連接器，其中該等剩餘滾 動元件同時堡入該等間隙，且以一相等之角間距分開設 置在圓周緣上。 29