固定型等速萬向接頭的製作方法

2023-12-01 20:00:51

專利名稱：固定型等速萬向接頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及固定型等速萬向接頭，尤其涉及僅允許連結的驅動側與從動側的兩軸間的角度變位的類型，即在機動車和各種產業設備的動カ傳遞系統中使用的具備八個轉矩傳遞滾珠的免根切(undercut free)的固定型等速萬向接頭。
背景技術：
在固定型等速萬向接頭中包括球籠型(BJ)(例如專利文獻I)、免根切型(UJ)等。如圖17所示，球籠式的固定型等速萬向接頭具備在內球面I上沿著軸向在圓周方向等間隔地形成有多個軌道槽2的外側接頭構件3 ;在外球面4上沿著軸向在圓周方向 等間隔地形成有與外側接頭構件3的軌道槽2成對的多個軌道槽5的內側接頭構件6 ;夾在外側接頭構件3的軌道槽2與內側接頭構件6的軌道槽5之間來傳遞轉矩的多個滾珠7 ;夾在外側接頭構件3的內球面I與內側接頭構件6的外球面4之間而保持滾珠7的保持架8。在保持架8上沿周向配設多個收容有滾珠7的窗部9。保持架8分別與外側接頭構件3的內球面及內側接頭構件6的外球面進行球面接觸。外側接頭構件3和內側接頭構件6的軌道槽2、5的滾珠中心軌跡線的曲率中心(02、01)相對於接頭中心Oj分別位於対稱的位置。換言之，曲率中心01與曲率中心02從接頭中心Oj彼此向反方向等距離地沿軸向偏置。即，使外側接頭構件3的軌道槽2從接頭中心Oj沿著接頭中心軸線X向接頭開ロ側偏置規定距離，使內側接頭構件6的軌道槽5從接頭中心Oj沿著接頭中心軸線X向接頭裡部側偏置規定距離。在此，接頭中心軸線X是在接頭的動作角為0°的狀態下包括外側接頭構件3的軸線和內側接頭構件6的軸線的直線，接頭中心面是包括轉矩傳遞滾珠7的中心且與接頭中心軸線正交的平面，接頭中心Oj是接頭中心面與接頭中心軸線的交點。因此，由外側接頭構件3的軌道槽2和內側接頭構件6的軌道槽5形成的轉矩傳遞滾珠軌道呈從軸向的一方朝向另一方逐漸擴大的楔形狀。各滾珠7收容在該楔狀的轉矩傳遞滾珠軌道內，在外側接頭構件3與內側接頭構件6之間傳遞轉矩。為了將所有的滾珠7保持在接頭平面(與動作角的二等分線垂直的平面)上而裝入保持架8。此外，在球籠式的固定型等速萬向接頭中，長年使用具備六個轉矩傳遞滾珠的構造物作為技術標準，且在性能·可靠性等方面得到了很多使用者的支持，但本申請人開發出如下的球籠式接頭，即，確保與作為該技術標準的六個滾珠的球籠式接頭同等以上的強度、載荷容量及耐久性，且實現了高效率及徹底的輕量化·緊湊化的八個滾珠的球籠式接頭，並提出了方案(例如下述的專利文獻I)。接下來，如圖18所示，UJ型的固定型等速萬向接頭具備在內徑面11上沿著軸向在圓周方向等間隔地形成有多個軌道槽12的外側接頭構件13 ;在外徑面14上沿著軸向在圓周方向等間隔地形成有與外側接頭構件13的軌道槽12成對的多個軌道槽15的內側接頭構件16 ;夾在外側接頭構件13的軌道槽12與內側接頭構件16的軌道槽15之間而傳遞轉矩的多個滾珠17 ;夾在外側接頭構件13的內徑面11與內側接頭構件16的外徑面14之間而保持滾珠17的保持架18。在保持架18上沿周向配設多個收容有滾珠17的窗部19。在這種情況下，外側接頭構件13的軌道槽12由軌道槽滾珠中心軌跡線成為圓弧部的裡側軌道槽12a和軌道槽滾珠中心軌跡線成為與外側接頭構件軸線平行的直線部的開ロ側軌道槽12b構成。在裡側軌道槽12a中，其曲率中心02從接頭中心Oj沿軸向向外側接頭構件13的開ロ側偏移。此外，內側接頭構件16的軌道槽15由軌道槽滾珠中心軌跡線成為與內側接頭構件軸線平行的直線部的裡側軌道槽15a和軌道槽滾珠中心軌跡線成為圓弧部的開ロ側軌道槽15b構成。開ロ側軌道槽15b的曲率中心01被設置成從接頭中心Oj沿軸向朝向外側接頭構件13的裡側軌道槽12a的曲率中心02的相反側的裡側偏移等距離F。如此，相對於使整個區域形成為圓弧形狀的球籠式而言，UJ型的外側接頭構件13的軌道形狀形成為開ロ側呈直線形狀的免根切型。因此，與BJ型相比，在開ロ部處滾珠位置位於外徑側，因此軸(嵌入於內側接頭構件的軸)與外側接頭構件13的軌道槽12的幹涉角變大，UJ型比BJ型能夠取到更大的動作角。此外，由於UJ型的外側接頭構件13的軌道形狀在開ロ側形成為直線形狀，因此滾珠17的半徑方向的移動量向外徑側方向變大，相應地用於保持滾珠17的保持架18的外徑也變大。由此，外側接頭構件13的內球面直徑變大。然而，對於UJ型而言，通過加大外側接頭構件13的內徑面(內球面)，且外側接頭構件13的圓弧軌道槽向開ロ側偏置，從而裡側的軌道深度變淺。因此，當如所述那樣加大外側接頭構件13的內球面時，裡側軌道槽深度變得更加淺。在此，軌道深度表現為在旋轉狀態下進行連接頭內部力解析，從一次旋轉中在軌道內沿軸向及接觸角方向移動的滾珠的接觸橢圓最接近球面的位置處的滾珠接觸點到球面的距離。此外，從保持架8、18對滾珠7、17的保持和軌道深度的確保方面考慮，在相同尺寸下，UJ型與球籠式相比滾珠直徑大，並且滾珠的節圓PCD、以及外側接頭構件外徑也形成得大。在圖18所示的UJ型中，形成為可有效確保外側接頭構件裡側軌道深度的保持架偏置形狀。S卩，相對於接頭中心0j，保持架18的外球面18a的中心04向軸向開ロ側偏置fc，保持架18的內球面18b的中心03向軸向裡側偏置fc。將這樣的保持架偏置型稱為軌道方向保持架偏置。近年來，提出了與六個滾珠型相比外徑更緊湊化的八個滾珠的UJ型接頭的方案(專利文獻I)。八個滾珠的UJ型接頭形成有比六個滾珠的直徑小的滾珠直徑，因此，無論滾珠的大小、個數如何，為了確保與由PCR(將外側接頭構件的軌道槽的圓弧中心或內側接頭構件的軌道槽的圓弧中心與滾珠的中心連結的線段的長度)和偏置量確定的所述的半徑方向移動量相當的保持架的半徑方向尺寸(厚度)而將偏置量設定得小，並且如圖14所 示，採用保持架偏置的結構。並且，為了在這種八個UJ型中進ー步實現緊湊化，高角時的強度、耐久性的提高成為重要的課題。此外，以往公開了下述技木，S卩，在六個滾珠的球籠式中，將軌道槽的中心偏置到從接頭中心軸線相對於該軌道槽向半徑方向相反側離開的位置(專利文獻2、專利文獻3及專利文獻4)。
在專利文獻2中，由以接頭中心為中心的開ロ側第一引導槽和以從接頭中心向半徑方向相反側偏置的點為中心的裡側第二引導槽來形成外側接頭構件的軌道槽。此外，由以從接頭中心沿著接頭中心軸線向裡側偏置的點為中心的裡側第二軌道槽和以從該裡側第二引導槽的中心進ー步向半徑方向相反側偏置的點為中心的開ロ側第二引導槽來形成內側接頭構件的軌道槽。
通過構成這樣的結構，外側接頭構件的裡側第一引導槽的槽深度變大，此外，由於在內側接頭構件的開ロ側第二引導槽的部分處內側接頭構件的壁厚變大，因此在接頭取到高動作角時，可消除滾珠越上外側接頭構件的裡側第一引導槽而造成該槽的邊緣部分欠缺的情況，此外，還消除了來自滾珠的載荷導致內側接頭構件損傷的情況。在專利文獻3中，外側接頭構件的軌道槽的中心和內側接頭構件的軌道槽的中心分別從直徑方向面(接頭中心面)朝向軸向兩側等距離地分離，並且偏置到從接頭中心軸線向半徑方向相反側離開規定量的位置。通過這樣構成，能夠使接頭取到最大動作角且滾珠極其接近外側接頭構件的軌道槽的入口緣部的狀態下的、滾珠與軌道槽的接觸カ減小，從而防止軌道槽的入口緣部的損傷。在專利文獻4中，外側接頭構件的軌道槽及內側接頭構件的軌道槽的槽中心線的曲率中心向接頭中心面的兩側偏心，且設定成在包括槽中心線和軸心的平面上處於越過該軸心的相反側。由此，能夠增大接頭角的最大允許角度，無需加大外側接頭構件的外徑就可以確保強度。此外，以往具有下述技木，即能夠在不對行駛特性等造成影響的情況下増大最大彎曲角度(專利文獻5)。即，在專利文獻5中，將行駛路的基底與接頭旋轉軸線之間的距離設定為如下方式，即，從取到最大值的點出發，軌跡曲線的切線與接頭旋轉軸線之間的交叉角單調增加。在先技術文獻專利文獻專利文獻I日本特開平9-317783號公報專利文獻2日本特開平4-228925號公報專利文獻3日本特表2002-541395號公報專利文獻4日本特開平8-128454號公報專利文獻5日本特開昭59-106724號公報在球籠式的等速萬向接頭中，若減小軌道槽的中心的軸向偏置量(軌道槽的中心與接頭中心面的軸向距離)，或者設定半徑方向偏置量(軌道槽的中心與接頭中心軸線的半徑方向距離)，則會發現接頭旋轉中的軌道負載(作用在轉矩傳遞滾珠與軌道槽的接觸部的負載)的峰值上升的傾向。在專利文獻2、3中，對於六個滾珠的球籠式接頭而言，相對於對軌道槽的中心設置了半徑方向偏置，但這是考慮了防止最大動作角或其附近的高動作角域中的軌道槽側壁部分的損傷而設計的結構，但根本沒有考慮確保低動作角域及中動作角域中的耐久性的課題。尤其是，在所述專利文獻2 專利文獻4所述的結構中均為六個滾珠，並且軌道槽由単一的圓弧部構成。此外，在專利文獻5中為六個滾珠，並且不具有軌道槽的直線部。因此，在利用八個滾珠的UJ型的等速萬向接頭中，以往不存在能夠確保低動作角時的耐久性並且能夠使高動作角下的轉矩容量提高的結構。

發明內容
本發明課題在於提供一種確保低動作角時的耐久性並且能夠實現高動作角下的轉矩容量的提高的利用八個滾珠的免根切的固定型等速萬向接頭。本發明的第一等速萬向接頭具備在內徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的外側接頭構件；在外徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的內側接頭構件；外側接頭構件的軌道槽和與其對應的內側接頭構件的軌道槽協作而形成的八條轉矩傳遞滾珠軌道；分別配置在該轉矩傳遞滾珠軌道中的八個轉矩傳遞滾珠；具有保持轉矩傳遞滾珠的凹陷部的保持架，所述固定型等速萬向接頭是在外側接頭構件的軌道槽底面及內側接頭構件的軌道槽底面上具有曲線部和直線部的免根切式固定 型等速萬向接頭，在所述固定型等速萬向接頭中，在接頭的動作角為0°的狀態下，當以包括所述外側接頭構件的軸線和所述內側構件的軸線的直線作為接頭中心軸線，且以包括所述轉矩傳遞滾珠的中心且與所述接頭中心軸線正交的平面作為接頭中心面時，所述外側接頭構件的軌道槽的中心和所述內側接頭構件的軌道槽的中心分別從所述接頭中心面向軸向兩側分離，並且偏置到從所述接頭中心軸線相對於所述軌道槽向半徑方向相反側離開的位置，且所述保持架的外球面中心與保持架的內球面中心一致，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述轉矩傳遞滾珠的中心之間的距離為Rt、所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述接頭中心面之間的軸向距離為F時，F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為O. 061彡Rl彡O. 087，並且，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心到所述接頭中心軸線的距離即半徑方向偏置量為fr時，fr與所述Rt的比R3( = fr/Rt)為O. 07彡R3彡O. 19，進而，在內側接頭構件的軌道槽的底面上形成有硬化層，當Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，所述硬化層的有效硬化層深度比Di/d至少為O. 111以上。本發明的第二等速萬向接頭具備在內徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的外側接頭構件；在外徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的內側接頭構件；外側接頭構件的軌道槽和與其對應的內側接頭構件的軌道槽協作而形成的八條轉矩傳遞滾珠軌道；分別配置在該轉矩傳遞滾珠軌道中的八個轉矩傳遞滾珠；具有保持轉矩傳遞滾珠的凹陷部的保持架，所述固定型等速萬向接頭是在外側接頭構件的軌道槽底面及內側接頭構件的軌道槽底面上具有曲線部和直線部的免根切式固定型等速萬向接頭，在所述固定型等速萬向接頭中，在接頭的動作角為0°的狀態下，當以包括所述外側接頭構件的軸線和所述內側構件的軸線的直線作為接頭中心軸線，且以包括所述轉矩傳遞滾珠的中心且與所述接頭中心軸線正交的平面作為接頭中心面時，所述外側接頭構件的軌道槽的中心和所述內側接頭構件的軌道槽的中心分別從所述接頭中心面向軸向兩側分離，並且偏置到從所述接頭中心軸線相對於所述軌道槽向半徑方向相反側離開的位置上，保持架的外球面中心配置在比接頭中心面靠內側接頭構件的軌道槽的中心側，且保持架的內球面中心配置在比接頭中心面靠外側接頭構件的軌道槽的中心側，在保持架的外球面中心或保持架的內球面中心到接頭中心面的軸向距離為fc、從轉矩傳遞滾珠的中心到接頭中心軸線的距離為R吋，fc與R的比R2( = fc/R)為O. 01以下，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述轉矩傳遞滾珠的中心之間的距離為Rt、所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述接頭中心面之間的軸向距離為F時，F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為O. 044彡Rl彡O. 087，並且，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心到所述接頭中心軸線的距離即半徑方向偏置量為fr時，fr與所述Rt的比R3( = fr/Rt)為O. 07彡R3彡O. 19，進而，在內側接頭構件的軌道槽的底面乃至內徑面上形成有硬化層，在Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d吋，所述硬化層的有效硬化層深度比Di/d至少為O. 111以上。在常用角(動作角6° )下，所述Rl值越小則軌道深度越深，R3值越小則軌道深度越深。在此，軌道深度是指，在旋轉狀態下進行連接頭內部力解析時，從ー周旋轉中在軌道內沿軸向及接觸角方向移動的滾珠的接觸橢圓最接近球面的位置處的滾珠接觸點到球面的距離。從滾珠接觸點到球面部的距離越大則耐久性越好。通過針對外側接頭構件的軌道槽的中心(曲線部的曲率中心)設置半徑方向偏 置，從而與不設置半徑方向偏置的情況相比，軌道槽的接頭裡部側部分的槽深度相對變大。因此，通過加大軌道槽的接頭裡部側壁部的剛性，從而接頭取到高動作角，在轉矩傳遞將滾珠在偏向軌道槽的接頭裡部側的位置傳遞轉矩時，能夠使此時的軌道槽的接頭裡部側壁部的邊緣部分的變形受到抑制，從提高在高動作角域的接頭的扭轉強度。此外，在高動作角域的轉矩容量増大，軌道槽的接頭裡部側壁部處的邊緣負擔減少，其結果是，在高動作角域的接頭的耐久性得以提高。在此，轉矩容量是指，在接頭取到某一動作角並同時傳遞轉矩時，轉矩傳遞滾珠與軌道槽的接觸部的接觸橢圓的端部為與軌道槽的邊緣線重疊時的轉矩。此外，通過使R2為O. 01以下，從而能夠防止保持架的開ロ側的壁厚變薄。Rl值越小則PV值(滾珠與軌道間的滑動速度與軌道負載相乘得到的值)越小。PV值越小則耐久性越良好。對於內側接頭構件的軌道槽的底面(槽內面)而言，在HV513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，有效硬化層深度比Di/d至少具有O. 111以上，因此，內側接頭構件的軌道肩部的邊緣部的剛性得到提高，尤其是在高角時軌道較淺的直線槽部的強度及耐久性得到提高。優選F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為O. 071以下，優選fr與Rt的比R3 ( = fr/Rt)為O. 15以上。優選，在Hv600下的有效硬化層深度為Dc、滾珠的直徑為d時，保持架的有效硬化層深度比Dc/d至少為O. 067以上且該保持架在非研磨表面上不具有比研磨部表面的硬度軟的軟化層。通過這樣構成，能夠構成高強度的保持架。優選在所述外側接頭構件的內徑面的開ロ端，在相對於軸心対稱的至少兩個部位設置有保持架插入用的切斷部。此時，優選通過冷鍛成形切斷部。優選，所述外側接頭構件具備形成有所述軌道槽的ロ部，在該ロ部的開ロ端部形成有朝向開ロ側擴徑的允許動作角用的斜面，在從該斜面與軌道槽的槽底的交點起算的ロ部的開ロ端部的突出量為t、滾珠的直徑為d時，滿足t = O. 13d O. 185d這ー關係，並且具有對ロ部的開ロ端面至與該開ロ端面連續的ロ部的外周面未實施硬化處理的非硬化層。所述等速萬向接頭用於例如機動車的驅動軸的連結。發明效果在本發明的等速萬向接頭中，由於在高動作角時外側接頭構件裡側的轉矩容量增カロ，因此軌道槽壁面的剛性得到提高，軌道邊緣部的變形受到抑制，從而扭轉強度提高。在高動作角時外側接頭構件裡側的軌道深度増加，因此越起轉矩提高，邊緣負擔減少，高動作角下的耐久性提高。在常用角(動作角6° )下，能夠確保如以往一樣的軌道深度，耐久性為以往同等或其以上。尤其是，若Rl = O. 071以下則軌道深度更深，PV值也變低且耐久性提高。如此，在該固定型的等速萬向接頭中，能夠適用於高耐久性要求，因此能夠實現尺寸減小，變得輕量，並且還能夠實現低成本化。此外，若Rl = O. 087以下而為比以往品低的值，則由於從軸向的滾珠向保持架的負載及滾珠的半徑方向移動量減少等，使得轉矩傳遞效率提高。當內側接頭構件在Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，有效硬化層深度比Di/d至少具有O. 111以上，若為這樣的結構，則能夠提高內側接頭構件的軌道肩部的邊緣部的剛性，且抑制局部的變形而提高強度和耐久性。若為在外側接頭構件的內徑面的開ロ端形成有兩處保持架插入用的切斷部的結構，則能夠使對保持架外球面進行保持的接觸面在向開ロ側形成得大，能夠抑制高載荷時的保持架的變形。因此，作為接頭整體能夠提高高動作角時的扭轉疲勞強度和準靜扭轉強度。通過使t = 0. 13d O. 185d而加長外側接頭構件的ロ部的開ロ側的突出部，從而能夠提高開ロ部的剛性而提高強度。此外，通過增加非硬化層，能夠抑制用於硬化層形成的熱處理中的變形。如此，本發明所涉及的固定型等速萬向接頭能夠提供使接頭的強度提高且緊湊化的結構。因此，成為最適於驅動軸用的固定型等速萬向接頭。


圖I是表示本發明的第一實施方式的固定型等速萬向接頭的剖視圖。圖2是所述固定型等速萬向接頭的剖視圖。圖3是所述固定型等速萬向接頭的軌道槽形狀的說明圖。圖4是所述固定型等速萬向接頭的外側接頭構件的主要部分放大說明圖。圖5是所述固定型等速萬向接頭的外側接頭構件與保持架的關係說明圖。圖6是所述固定型等速萬向接頭的外側接頭構件的主要部分剖視圖。圖7是表示本發明的第二實施方式的固定型等速萬向接頭的剖視圖。圖8是所述固定型等速萬向接頭的剖視圖。圖9是折彎狀態的剖視圖。圖10是表示動作角與動作角方向的轉矩的關係的曲線圖。圖11是表示Rl與動作角方向的轉矩的關係的曲線圖。
圖12是表示Rl與外圈軌道深度的關係的曲線圖。圖13是表示R3與外圈軌道深度的關係的曲線圖。圖14是表示Rl與外圈PV值的關係的曲線圖。圖15是表示R3與軌道深度的關係的曲線圖。圖16是表示旋轉扭轉強度試驗結果的曲線圖。圖17是球籠式的固定型等速萬向接頭的剖視圖。
圖18是以往的免根切的固定型等速萬向接頭的剖視圖。圖19是表示內側接頭構件的硬化層深度比Di/d與旋轉扭轉試驗結果的關係的圖。圖20是表示旋轉扭轉試驗結果與內側接頭構件的鼓起量及內圈的硬化層深度比Di/d的關係的圖。圖21是表示內側接頭構件的鼓起量的內側接頭構件的剖視圖。
具體實施方式
以下，根據

本發明的實施方式。本實施方式的固定型等速萬向接頭例如配置在機動車的驅動軸的固定側(車輪側)，所以如圖I和圖2所示，其具備在內徑面(內球面)31上沿著軸向在圓周方向等間隔地形成有多個(八個)軌道槽32的外側接頭構件33 ;在外徑面34沿著軸向在圓周方向等間隔地形成有與外側接頭構件33的軌道槽32成對的多個(八個)軌道槽35的內側接頭構件36 ;分別配置在通過外側接頭構件33的軌道槽32與內側接頭構件36的軌道槽35協作而形成的八條滾珠軌道中的八個轉矩傳遞滾珠37 ;夾在外側接頭構件33的內徑面31與內側接頭構件36的外徑面(外球面)34之間而保持滾珠37的保持架38。在保持架38上沿著周向配設多個收容有滾珠37的窗部39。需要說明的是，在內側接頭構件36的內徑面上形成有用於連結軸部的齒型(細齒(serration)或齒條(spline)) 36a。外側接頭構件33包括具有所述軌道槽32的ロ部33a和從ロ部33a的底壁突出設置的軸部33b。ロ部33a的軌道槽32包括軌道槽滾珠中心軌跡線成為曲線部(圓弧部)的裡側軌道槽32a ;軌道槽滾珠中心軌跡線成為與外側接頭構件軸線平行的直線部的開ロ側軌道槽32b。此外，內側接頭構件36的軌道槽35包括軌道槽滾珠中心軌跡線成為與內側接頭構件軸線平行的直線部的裡側軌道槽35a ;軌道槽滾珠中心軌跡線成為曲線部(圓弧部)的開ロ側軌道槽35b。外側接頭構件33的軌道槽32、內側接頭構件36的軌道槽35是僅通過鍛造加工或在鍛造加工後進行切削加工等而成形的哥德式弧狀。如圖3所示，通過形成為哥德式弧狀，從而軌道槽32、35與滾珠37角接觸。S卩，滾珠37形成為與外側接頭構件33的軌道槽32在兩點C11、C12接觸並與內側接頭構件36的軌道槽35在兩點C21、C22接觸的形狀。相對於通過滾珠37的中心Ob和接頭中心Oj的線段Pl而言的、滾珠37的中心Ob與各軌道槽32,35的接觸點C11、C12、C21、C22所成的角度為接觸角α。在圖I及圖2中示出了接頭的動作角Θ為O。的狀態，在該狀態下，外側接頭構件33的軸線與內側接頭構件36的軸線在直線X上一致，此外，包括所有的轉矩傳遞滾珠37的中心Ob的平面P與直線X正交。以下，將直線X稱為接頭中心軸線X，將平面P稱為接頭中心面P，將接頭中心面P與接頭中心軸線X的交點稱為接頭中心Oj。如圖2所示，外側接頭構件33的軌道槽32的裡側軌道槽32a的中心(曲率中心)02偏置到下述位置，即，所述位置為從接頭中心面P向接頭開ロ側(圖2中為右側)沿軸向離開距離F且從接頭中心軸線X向相對於該軌道槽32而言的半徑方向的相反側沿半徑方向離開距離fr的位置。此外，內側接頭構件36的軌道槽35的開ロ側軌道槽35b的中心01偏置到下述位置，即，所述位置為從接頭中心面P向接頭裡部側(該圖中為左側)沿軸向離開距離F且從接頭中心軸線X向相對於該軌道槽35的半徑方向的相反側沿半徑方向離開距離fr的位置。以下，將軌道槽32、35的中心02、01與接頭中心面P的軸向距離(F)稱為軸向偏置量F，將曲率中心02、01與接頭中心軸線X的半徑方向距離(fr)稱為半徑方向偏置量fr。需要說明的是，在該實施方式中，外側接頭構件33的軌道槽32與內側接頭構件36的軌道槽35是指軸向偏置量F相等且半徑方向偏置量fr相等。此外，在該實施方式中，保持架38的外球面38a的中心04及保持架38的內球面38b的中心03均位於接頭中心Oj上。如圖I所示，在外側接頭構件33的軌道槽32的中心(曲率中心)02或內側接頭構件36的軌道槽35的中心(曲率中心)01與轉矩傳遞滾珠37的中心Ob之間的距離為Rt，而外側接頭構件33的軌道槽32的中心02或內側接頭構件36的軌道槽35的中心01與接 頭中心面P之間的軸向距離(所述軸向偏置量)為F吋，設定為F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為O. 061 ^ Rl ^ O. 087。因此，該Rl也可以稱為表示偏置(軸向偏置)的程度的值。此外，在外側接頭構件33的軌道槽32的中心(曲率中心)02或內側接頭構件36的軌道槽35的中心(曲率中心)01到接頭中心軸線X的距離即半徑方向偏置量為fr時，設定為fr與Rt的比R3( = fr/Rt)為O. 07彡R3彡O. 19。因此，R3也可以稱為表示偏置(半徑方向偏置)的程度的值。需要說明的是，如圖4所示，在外側接頭構件33的ロ部33a的內徑面31及至軌道槽32的槽底41設有硬化層S2、SI。外側接頭構件33例如由碳量為O. 46 O. 58mass%的碳鋼構成，至少進行一次冷鍛加工，使ロ部27的外周側的硬度(硬化層以外的硬度)為Hv(維氏硬度)280以上且400以下，使硬化層的硬度為Hv500以上且780以下。在小於Hv500的情況下，不完全淬火組織的未固溶鐵素體量増加，靜扭轉強度急劇下降。需要說明的是，上限由對應於該碳量的馬氏體的硬度確定。在硬化層S1、S2的成形中，可以採用高頻淬火或滲碳淬火等各種熱處理。高頻淬火是指應用了如下原理的淬火方法，即，在高頻電流流動的線圈中加入淬火所需的部分，通過電磁感應作用產生焦耳熱而對傳導性物體進行加熱。滲碳淬火是從低碳材料的表面使碳滲入/擴散，然後進行淬火的方法。如圖4所示，在ロ部33a的開ロ端部形成有朝向開ロ側擴徑的允許動作角用的斜面40。在這種情況下，在從該斜面40與軌道槽32的槽底41的交點X算起的該ロ部33a的開ロ端面42的突出量(突出部43的突出量)為t、滾珠37的直徑為d吋，設定為滿足t =O. 13d O. 185d的關係。此外，將ロ部33a的開ロ端面42乃至與該開ロ端面42連續的ロ部33a的外周面形成為未進行硬化處理的非硬化層44。如圖2所示，在內側接頭構件36的外徑面34及軌道槽35的槽底45設置有硬化層S4、S3。該內側接頭構件36例如可以利用SCr420等為原材料，對於此時的硬化層S3、S4而言，Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時,至少有效硬化層深度比Di/d具有O. 111以上。在此，有效硬化層深度是指，從硬化層的表面到規定的極限硬度的位置的距離。因此，此時的規定的極限硬度為Hv513，在從硬化層的表面到該硬度為止的尺寸為Di、滾珠的直徑為d時，具有至少Di/d為O. 111以上的硬化層。在硬化層S3、S4的成形中，可以採用高頻淬火、滲碳淬火等各種熱處理。需要說明的是，作為該有效硬化層深度的上限，可以根據外側接頭構件33的ロ部33a的壁厚、非硬化部的硬度等在作為ロ的強度不降低的範圍內任意設定。另外，如圖5及圖6所示，在外側接頭構件33的內徑面31的開ロ端，在相對於軸心対稱的至少兩個部位設置有保持架插入用的切斷部50。該切斷部50為切ロ成平坦狀的結構，設置在相對於軸心180°對稱位置上的切斷部50間的尺寸D設定得比設置在相對於軸心180°對稱位置上的保持架38的凹陷部間尺寸Dl稍小。此外，沿著外側接頭構件33的周向相鄰的軌道槽間尺寸E設定得比保持架38的凹陷部的凹陷部軸向尺寸H小。S卩，如圖5所示，在設置在相對於軸心180°對稱位置的保持架38的凹陷部分別與切斷部50對應的狀態下，能夠進行保持架38向外側接頭構件33的嵌入。作為保持架38形成為如下方式，當Hv600下的有效硬化層深度為Dc、滾珠的直徑為d時，至少有效硬化層深度比Dc/d為O. 067以上，且在非研磨表面不具有比研磨部表面的硬度軟的軟化層。需要說明的是，保持架38例如以S48C為原材料，例如使用淬火爐進行熱硬化處理。接下來，圖7和圖8示出本發明的第二實施方式。如圖8所示，保持架38的外球面中心04配置在比接頭中心Oj靠內側接頭構件36的軌道槽的中心01側，且保持架38的內球面中心03配置在比接頭中心Oj靠外側接頭構件33的軌道槽的中心02側。S卩，保持架38的外球面中心04和保持架38的內球面中心03相對於接頭中心Oj沿軸線方向分別偏置fc。相對於與圖18的稱為軌道方向保持架偏置而言，將所述保持架偏置型結構稱為反軌道方向保持架偏置。如圖8所示，在這樣的情況下，同樣也是外側接頭構件33的軌道槽32的裡側軌道槽32a的中心(曲率中心)02偏置到下述位置，S卩，所述位置為從接頭中心面P向接頭開ロ側沿軸向離開距離F並且從接頭中心軸線X相對於該軌道槽32向半徑方向相反側沿半徑方向離開距離fr的位置。此外，內側接頭構件36的軌道槽35的開ロ側軌道槽35b的中心01偏置到下述位置，即，所述位置為從接頭中心面P向接頭裡部側沿軸向離開距離F並且從接頭中心軸線X相對於該軌道槽35向半徑方向相反側沿半徑方向離開距離fr的位置。將F與Rt的比Rl ( = F/Rt)設定為O. 044 ^ Rl ^ O. 087，並且設定為fr與Rt的比R3( = fr/Rt)為O. 07彡R3彡O. 19。此外，在保持架38的外球面中心04(外側接頭構件33的內徑面中心)或保持架38的內球面中心03 (內側接頭構件36的外徑面中心)到接頭中心面P的軸向距離為fc、從轉矩傳遞滾珠37的中心Ob到接頭中心軸線X的距離為R時，使fc與R的比R2( = fc/R)為O. 01以下。在該圖7和圖8所示的固定型等速萬向接頭中，在外側接頭構件33上的ロ部33a的內徑面31乃至軌道槽32的槽底41設置有硬化層S2、S1。在內側接頭構件36的外徑面34乃至軌道槽35上設置有硬化層S4、S3。該內側接頭構件36可以利用例如SCr420等為原材料，當此時的硬化層S3、S4在Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，至少有效硬化層深度比Di/d具有O. Ill以上。需要說明的是，圖7及圖8所示的固定型等速萬向接頭的其他結構與所述圖I和圖2所示的固定型等速萬向接頭同樣，因此省略對它們的說明。
如第一實施方式、第二實施方式那樣，對於沿半徑方向偏置的結構而言，與以往品相比即使偏置量更小也能夠使動作性變得良好。這是因為，主要因為間隙產生的內側接頭構件36的從接頭中心Oj的偏移量比以往品小。之所以如此是因為，本發明品與以往品相比軌道槽比接頭中心軸線X靠半徑方向外側，所以在取得動作角的狀態下的八個軌道載荷所產生的軌道部位在以往品和開發品中有所不同，所以根據支承內側接頭構件36的滾珠的位置關係的不同使得內側接頭構件36的偏移方向及偏移量有所不同。接下來對所述比Rl ( = F/Rt)的最佳範圍進行說明。如圖9所示，以無扭轉轉矩的方式在動作角方向上將軸折彎成動作角-20°至+20°。即，通過機構解析算出折彎時的 動作角方向的折彎阻カ轉矩值。在這種情況下，對於接頭內部間隙而言，滾珠37與內側接頭構件36的軌道槽35及滾珠37與外側接頭構件33的軌道槽32的間隙量為通常這種固定型等速萬向接頭中量產的部件的間隙。需要說明的是，外側接頭構件33的內球面(內徑面)31與保持架外球面間隙為設定範圍內的較小一側的間隙，內側接頭構件36的外球面(外徑面)34與保持架內球面38b的間隙為設定範圍內的較大ー側的間隙。此外，保持架38的窗部39與滾珠37間也為間隙的設定範圍內的較小一側的負的間隙。即，容易產生動作角方向的折彎阻カ轉矩值，成為動作性變差的條件。圖10中示出在半徑方向上未偏置的以往結構的八個滾珠(在軌道中心方向上保持架偏置)的所述解析結果。在圖10中，細線表示Rl為0.0701的情況，粗線表示Rl為O. 0771的情況，中線表示Rl為O. 0867的情況。根據該圖10可知，在Rl為O. 0701的情況和Rl為O. 0771的情況下，從動作角為+7. 5°附近開始轉矩值上升並在+13°確認到峰值。此夕卜，由解析結果可知，在Rl值為O. 0867時未產生轉矩而順暢地進行動作，當Rl值變小吋，折彎阻カ轉矩增加。即，該解析條件的間隙的以往品在Rl值到達O. 0867前動作性良好，但若小於此則動作性變差。接下來，圖11示出在相同間隙條件下對於本發明品使Rl值可變，且根據相對於Rl值的所述解析將最大轉矩值與以往品進行比較得出的結果。在圖11中，實線表示以往品(在半徑方向未偏置的軌道槽且保持架偏置形狀結構)，單點劃線表示所述圖I所示的本發明品(稱為本發明品A)，虛線表示圖7所示的本發明品(稱為本發明品B)。如圖18所示，以往品為軌道方向保持架偏置型，R2 = O. 0096，R3 = O。此外，如圖I所示，發明品A為保持架無偏置型，R2 = O, R3 = O. 167。如圖7所示，發明品B為反軌道方向保持架偏置型，R2 = O. 0095, R3 = O. 167。在該圖11中，Λ表示比較品，該比較品為保持架無偏置型的BJ型等速萬向接頭，R2 = O, R3 = O. 167。如此，對於本發明品即在半徑方向上偏置的結構而言，與以往品相比即使為偏置量更小葉能夠使動作性變得良好。這是因為，對於主要由間隙產生的內側接頭構件的從連接頭中心的偏移量而言，開發品要比以往品中。之所以這樣是因為，發明品與以往品相比軌道比中心軸靠半徑方向外側，因此在取得動作角的狀態下的八個軌道載荷所產生的軌道部位在以往品和開發品中有所不同。即，根據支承內側接頭構件的滾珠的位置關係的不同，使得內側接頭構件的偏移方向及偏移量有所不同。由解析結果可知，與A型(發明品Α)相比，B型(發明品B)這一方即使Rl值更小也能夠使動作性變得良好。並且，在本發明品A中，作為Rl為O. 061以上則可以稱動作性良好，在本發明品B中，作為Rl為O. 045以上則可以稱動作性良好。此外，圖11中的Λ的比較品為BJ結構，軌道槽的槽底為單一圓弧形狀，內側接頭構件的軌道槽的曲率中心與外側接頭構件的軌道槽的曲率中心在徑向上偏置(R3 =O. 167)。由該比較品可知，Rl值在O. 095以下時動作性變差。如此，在偏置量小的範圍內能夠確保動作性是免根切結構特有的現象，利用該特有的現象實現了常用角下的耐久性的提高。接下來，在圖12和圖13中示出了在常用角(6° )下的耐久試驗條件時的外側接頭構件33的軌道深度的值。圖12表示Rl與外側接頭構件33的軌道深度的關係，在該圖12中，·為保持架無偏置的A型，R2 = O, R3 = O. 167，尤其是，〇為Rl = O. 087( S卩，為A2型)。■為反軌道方向保持架偏置的B型，R2 = O. 0095, R3 = O. 167，尤其是，□為Rl =0.071。▲為保持架無偏置的A型，R2 = 0，R3 = O. 221，尤其是，Λ為Rl = 0.096(即為Al型)。* 為以往品，Rl = O. 087，R2 = O. 0096，R3 = O。圖13表示R3與外側接頭構件33的軌道深度的關係，在該圖13中，〇為A2型，R3=O. 167，Rl = O. 087，R2 = O。▲為 A 型，R3 = O. 221，Rl = O. 087，R2 = O。
在常用角(6° )下，Rl值越小則軌道深度越深，另外，R3值越小則軌道深度越深。需要說明的是，B型(保持架偏置品)由於採用了較小的Rl值因而有利。在此，軌道深度是指，在大的轉矩的常用角(動作角6° )耐久條件下以旋轉狀態進行接頭內部力解析吋，在一周旋轉中在軌道內沿軸向及接觸角α方向移動的滾珠的接觸橢圓51最接近球面的位置處的從滾珠接觸點到球面的距離L(參照圖3)。在常用角耐久試驗中，尤其在轉矩大的試驗中，由於軌道上的負載大因而滾珠接觸橢圓51變大，該接觸橢圓51向外側接頭構件33的內徑面伸出而因邊緣負擔產生剝離，對於耐久性的提高而言，從滾珠接觸點到球面部的距離L越大則耐久性越好。接下來，圖14表示由常用角)耐久試驗條件下的解析結果得到的外側接頭構件的PV值。PV值是滾珠和軌道間滑動速度與軌道負載相乘得到的值。該PV值越小則耐久性越好。由解析結果可知，Rl值越小則PV值越小。然而，在Rl值為O. 071以下吋，PV值的減少緩慢化。需要說明的是，B型(保持架偏置品)由於採用了較小的Rl值因而有利。此夕卜，由於Rl值小，因而內側接頭構件的PV值與外側接頭構件成為反而變大的關係，因此，內側接頭構件的PV值增加可能會導致內側接頭構件耐久性的下降。在Rl值為O. 071吋，沒有確認出內側接頭構件的不良情況。需要說明的是，圖14中的各·、□、▲、八、·、〇的發明品表示與圖12所示的各·、□、▲、八、·、〇相同類型的固定型等速萬向接頭。接下來，圖15表示根據動作角46°下負載了轉矩250Nm時的解析結果得出的軌道深度。在圖15中，□為反軌道方向保持架偏置的B型，Rl = O. 071，R2 = O. 0095，R3 =O. 167 ( S卩，為BI型)。 為保持架無偏置的A型，Rl = O. 087，R2 = 0，尤其是， 中R3 =O. 167 ( S卩，為A2型)。▲為保持架無偏置的A型，Rl = O. 096，R2 = 0，尤其是，Λ中R3 =O. 221 (即為 Al 型)。如此，在動作角46°下，R3值越大則軌道深度越深，而且對於Rl值而言，其值越小則軌道深度越深。在Rl值為O. 087的情況下，當R3值成為O. 07時達到與以往同等的深度。需要說明的是，以往品與所述各發明品的各類型的Rl、R2、R3的值及保持架偏置的種類在表I中示出。此外，以往的R1、R2、R3同樣也是比Rl( = F/Rt)、比R2 ( = fc/R)、比 R3 ( = fr/Rt) ο[表 I]
權利要求
1.一種固定型等速萬向接頭，其具備在內徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的外側接頭構件；在外徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的內側接頭構件；外側接頭構件的軌道槽和與其對應的內側接頭構件的軌道槽協作而形成的八條轉矩傳遞滾珠軌道；分別配置在該轉矩傳遞滾珠軌道中的八個轉矩傳遞滾珠；具有保持轉矩傳遞滾珠的凹陷部的保持架，所述固定型等速萬向接頭是在外側接頭構件的軌道槽底面及內側接頭構件的軌道槽底面上具有曲線部和直線部的免根切式固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 在接頭的動作角為0°的狀態下，當以包括所述外側接頭構件的軸線和所述內側構件的軸線的直線作為接頭中心軸線，且以包括所述轉矩傳遞滾珠的中心且與所述接頭中心軸線正交的平面作為接頭中心面時， 所述外側接頭構件的軌道槽的中心和所述內側接頭構件的軌道槽的中心分別從所述接頭中心面向軸向兩側分離，並且偏置到從所述接頭中心軸線相對於所述軌道槽向半徑方向相反側離開的位置，且所述保持架的外球面中心與保持架的內球面中心一致， 在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述轉矩傳遞滾珠的中心之間的距離為Rt、所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述接頭中心面之間的軸向距離為F時，F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為0. 061 ^ Rl ^ 0. 087，並且，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心到所述接頭中心軸線的距離即半徑方向偏置量為fr時，fr與所述Rt的比R3( = fr/Rt)為0. 07彡R3彡0. 19，並且還在內側接頭構件的軌道槽的底面上形成有硬化層，當Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，所述硬化層的有效硬化層深度比Di/d至少為0. 111以上。
2.一種固定型等速萬向接頭，其具備在內徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的外側接頭構件；在外徑面上形成有沿軸向延伸的八條軌道槽的內側接頭構件；外側接頭構件的軌道槽和與其對應的內側接頭構件的軌道槽協作而形成的八條轉矩傳遞滾珠軌道；分別配置在該轉矩傳遞滾珠軌道中的八個轉矩傳遞滾珠；具有保持轉矩傳遞滾珠的凹陷部的保持架，所述固定型等速萬向接頭是在外側接頭構件的軌道槽底面及內側接頭構件的軌道槽底面上具有曲線部和直線部的免根切式固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 在接頭的動作角為0°的狀態下，當以包括所述外側接頭構件的軸線和所述內側構件的軸線的直線作為接頭中心軸線，且以包括所述轉矩傳遞滾珠的中心且與所述接頭中心軸線正交的平面作為接頭中心面時， 所述外側接頭構件的軌道槽的中心和所述內側接頭構件的軌道槽的中心分別從所述接頭中心面向軸向兩側分離，並且偏置到從所述接頭中心軸線相對於所述軌道槽向半徑方向相反側離開的位置上， 保持架的外球面中心配置在比接頭中心面靠內側接頭構件的軌道槽的中心側，且保持架的內球面中心配置在比接頭中心面靠外側接頭構件的軌道槽的中心側，在保持架的外球面中心或保持架的內球面中心到接頭中心面的軸向距離為fc、從轉矩傳遞滾珠的中心到接頭中心軸線的距離為R時，fc與R的比R2( = fc/R)為0.01以下， 在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述轉矩傳遞滾珠的中心之間的距離為Rt、所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心與所述接頭中心面之間的軸向距離為F時，F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為0. 044 ^ Rl ^ 0. 087，並且，在所述外側接頭構件的軌道槽的中心或所述內側接頭構件的軌道槽的中心到所述接頭中心軸線的距離即半徑方向偏置量為fr時，fr與所述Rt的比R3( = fr/Rt)為0. 07≤R3≤0. 19，並且還在內側接頭構件的軌道槽的底面上形成有硬化層，在Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，所述硬化層的有效硬化層深度比Di/d至少為0. 111以上。
3.根據權利要求I或2所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， F與Rt的比Rl ( = F/Rt)為0.071以下。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， Fr 與 Rt 的比 R3( = fr/Rt)為 0. 15 以上。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 在Hv600下的有效硬化層深度為Dc、滾珠的直徑為d時，保持架的有效硬化層深度比Dc/d至少為0. 067以上且該保持架在非研磨表面上不具有比研磨部表面的硬度軟的軟化層。
6.根據權利要求I至5中任一項所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 在所述外側接頭構件的內徑面的開口端，在相對於軸心對稱的至少兩個部位設置有保持架插入用的切斷部。
7.根據權利要求6所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 所述切斷部通過冷鍛成形。
8.根據權利要求I至7中任一項所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 所述外側接頭構件具備形成有所述軌道槽的口部，在該口部的開口端部形成有朝向開口側擴徑的允許動作角用的斜面，在從該斜面與軌道槽的槽底的交點起算的口部的開口端部的突出量為t、滾珠的直徑為d時，滿足t = 0. 13d 0. 185d這一關係，並且具有對口部的開口端面至與該開口端面連續的口部的外周面未實施硬化處理的非硬化層。
9.根據權利要求I至8中任一項所述的固定型等速萬向接頭，其特徵在於， 所述固定型等速萬向接頭用於機動車的驅動軸的連結。
全文摘要
本發明提供能夠確保低動作角時的耐久性且實現高動作角下的轉矩容量提高的利用(8)個滾珠的免根切的固定型等速萬向接頭。在軌道槽(32)的中心與滾珠(37)的中心之間的距離為Rt、軌道槽(32)的中心與接頭中心面(P)之間的軸向距離為F時，F與Rt的比R1為0.061≤R1≤0.087。在軌道槽(32)的中心到接頭中心軸線(X)的距離即半徑方向偏置量為fr時，fr與Rt的比R3為0.07≤R3≤0.19。在內側接頭構件的軌道槽的底面上形成有硬化層，在Hv513下的有效硬化層深度為Di、滾珠的直徑為d時，所述硬化層的有效硬化層深度比Di/d至少為0.111以上。
文檔編號F16D3/2237GK102667202SQ201080053480
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月25日 優先權日2009年11月26日
發明者伊藤潔洋, 吉田和彥, 大場浩量, 曾根啟助 申請人:Ntn株式會社