專利名稱：三球銷型等速萬向接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三球銷型等速萬向接頭，可以利用于機(jī)動車或各種エ業(yè)機(jī)械等的動カ傳遞裝置。
背景技術(shù)：
通常，等速萬向接頭構(gòu)成為，外側(cè)接頭構(gòu)件與主動軸或從動軸連接，內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件與從動軸或主動軸連接，在外側(cè)接頭構(gòu)件與內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件之間夾設(shè)轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件，從而即使在主動軸與從動軸存在角度的狀態(tài)下也能傳遞轉(zhuǎn)矩，因此等速萬向接頭大致分為僅能夠進(jìn)行角度變位的固定式和不僅能夠進(jìn)行角度變位還能夠進(jìn)行軸向變位(Plunging)的滑動式。三球銷型等速萬向接頭屬于滑動式，如圖4所示，主要構(gòu)成要素為作為外側(cè)接頭構(gòu)件的外圈110、作為內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件的三球銷120、作為轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件的球面滾子130。 外圈110由嘴部112和未圖示的桿部構(gòu)成，通過形成在桿部上的花鍵(或鋸齒，下同)軸部與主動軸或從動軸連接成能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。嘴部112呈杯狀，在內(nèi)周沿圓周方向等間隔地形成有沿軸向延伸的三條滾道槽114。在滾道槽114的兩側(cè)壁形成有滾子引導(dǎo)面116。三球銷120由凸臺122和三條耳軸126構(gòu)成，通過形成在凸臺122上的花鍵孔124與從動軸或主動軸連接成能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。三條耳軸126在凸臺122的圓周方向上等間隔地配置，且分別從凸臺122向半徑方向突出。各耳軸126呈圓筒形狀，在前端附近形成有環(huán)狀槽 128。在各耳軸126上安裝有球面滾子130。多個針狀滾子132以滿滾子狀態(tài)夾設(shè)在球面滾子130與耳軸126之間。因而，球面滾子130相對于耳軸126旋轉(zhuǎn)自如。在針狀滾子132的軸向的兩端側(cè)配置有內(nèi)墊圈134和外墊圈136。內(nèi)墊圈134落座在耳軸126的根部的肩上。在耳軸126的環(huán)狀槽128安裝有簧環(huán)138，來限制外墊圈136向耳軸126的前端側(cè)的移動。因而，針狀滾子132的向耳軸126的前端側(cè)的移動受到限制(防脫)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本專利第3615987號公報現(xiàn)有的三球銷型等速萬向接頭除了外圈110和三球銷120之外，還需要球面滾子130、針狀滾子132、內(nèi)墊圈134、外墊圈136、簧環(huán)138這么多部件。這樣，從成本等觀點來說存在部件件數(shù)多的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于削減三球銷型等速萬向接頭的部件件數(shù)。本發(fā)明通過實施為轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件僅由球面滾子構(gòu)成且耳軸的外周面與球面滾子的內(nèi)周面直接接觸這種方式來解決上述課題。即，本發(fā)明的三球銷型等速萬向接頭的特征在于具備外圈，其在內(nèi)周具有沿軸線方向延伸的三條滾道槽，且在各滾道槽的兩側(cè)壁上形成有滾子引導(dǎo)面；三球銷，其包括凸臺和從該凸臺沿半徑方向突出的三根耳軸；球面滾子，其由各耳軸支承為能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)及軸向移動，且插入到滾道槽內(nèi)，耳軸與球面滾子直接接觸，在三球銷的凸臺的軸線方向上，在耳軸與球面滾子之間設(shè)有空處。由此，構(gòu)成三球銷型等速萬向接頭的部件僅由外圈(外側(cè)接頭構(gòu)件)、三球銷(內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件)和球面滾子(轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件)這三種部件構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的大幅削減。在球面滾子的內(nèi)周面形成為圓筒形狀，且耳軸的外周面也形成為圓筒形狀，在兩者的圓筒面間設(shè)置所期望的間隙而將球面滾子嵌在耳軸上的結(jié)構(gòu)中，耳軸的外周面與球面滾子的內(nèi)周面的接觸面積大，且對耳軸與球面滾子的相對旋轉(zhuǎn)的摩擦阻カ大。另外，在耳軸上嵌入球面滾子所需的最低限度的間隙中，耳軸的外周面與球面滾子的內(nèi)周面之間的潤滑脂填充性也不好。因此，可能會阻礙順暢的球面滾子的滾動。因此，在三球銷的凸臺的軸線方向上，在耳軸的外周面與球面滾子的內(nèi)周面之間設(shè)置空處。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，由此能夠在上述空處中填充潤滑脂來促進(jìn)球面滾子的滾動。由于在耳軸與球面滾子之間設(shè)置空處，因此例如可以將耳軸的圓筒形狀的外周面形成為在包括朝向凸臺的軸線方向的部分在內(nèi)的規(guī)定的整個區(qū)域上切除而成的形狀。
優(yōu)選球面滾子的縱截面的外周面形狀是在球面滾子的旋轉(zhuǎn)軸線上具有曲率中心的圓弧。這種情況下，球面滾子的外周面成為部分球面，容易在滾子引導(dǎo)面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。耳軸的橫截面的至少除了切除部以外的部分即與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分可以形成為正圓的一部分即正圓形狀。或者，耳軸的橫截面的至少與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分可以形成為非正圓形狀。作為非正圓形狀的例子，可以舉出在從耳軸的軸線離開的位置處具有中心的圓弧或橢圓形狀。在橢圓形狀的情況下，橢圓的長軸方向外周面與球面滾子內(nèi)徑接觸。通過將耳軸的橫截面形狀形成為非正圓，由此耳軸與球面滾子之間的間隙從耳軸與球面滾子的接觸部朝向空處而逐漸擴(kuò)大，因此容易引入潤滑脂，此外由于耳軸與球面滾子的接觸寬度變小，因此球面滾子容易擺動。因而，能夠促進(jìn)球面滾子的滾動，實現(xiàn)更低振動的等速萬向接頭。優(yōu)選耳軸的至少與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分通過磨削或淬火鋼切削來完成。尤其在淬火鋼切削的情況下，通過進(jìn)行所謂的干式切削，由此不需要使用磨削所需的磨削油劑(冷卻劑)，因此在環(huán)境方面優(yōu)越。優(yōu)選在耳軸設(shè)置通過表面熱處理而形成的硬化層。由于耳軸與球面滾子接觸，且耳軸起到傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，因此要求強(qiáng)度和耐久性。表面硬化處理已知有各種方法，例如可以選擇滲碳淬火、滲碳氮化、高頻淬火中的任ー種。在通過高頻淬火進(jìn)行表面硬化處理的情況下，優(yōu)選在耳軸的至少根部和外周面設(shè)置硬化層。高頻淬火能夠?qū)λ璧牟课痪植康貙嵤┐慊?，在這點上有利。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，作為僅由外圈、三球銷和球面滾子這三種部件構(gòu)成的三球銷型等速萬向接頭，能夠?qū)崿F(xiàn)三球銷型等速萬向接頭的大幅的部件件數(shù)削減。另外，通過在三球銷的凸臺的軸線方向上，在耳軸與球面滾子之間設(shè)置空處，由此能夠提高潤滑脂填充性而促進(jìn)球面滾子的滾動。因而，在三球銷型等速萬向接頭的軸向移動時，球面滾子沿著滾子引導(dǎo)面順暢地滑動，有助于減少滑動阻カ且降低感應(yīng)推力。


圖I是表示本發(fā)明的實施例的三球銷型等速萬向接頭的橫剖視圖。圖2是帶有動作角的狀態(tài)下的圖I的三球銷型等速萬向接頭的縱剖視圖。圖3A是表示耳軸的橫截面形狀為正圓形狀的情況的圖，是與圖I的III-III剖視圖相當(dāng)?shù)膱D。圖3B是表示耳軸的橫截面形狀為非正圓形狀的情況的圖，是與圖I的III-III剖視圖相當(dāng)?shù)膱D。圖3C是耳軸的橢圓形橫剖視圖。圖4是現(xiàn)有的三球銷型等速萬向接頭的橫剖視圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。圖I及圖2所示的三球銷型等速萬向接頭由作為外側(cè)接頭構(gòu)件的外圈10、作為內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件的三球銷20、作為轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件的球面滾子30這三種構(gòu)件構(gòu)成。從圖I明確可知，該三球銷型等速萬向接頭僅由外圈10、三球銷20、球面滾子30這三種部件構(gòu)成。此外，球面滾子30的總數(shù)當(dāng)然為三個。外圈10由嘴部12和未圖示的桿部構(gòu)成，通過形成在桿部上的花鍵軸部與主動軸或從動軸連接成能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。嘴部12呈杯狀，在內(nèi)周具有三條滾道槽14。滾道槽14在嘴部12的圓周方向上等間隔地形成，與嘴部12的軸線X平行地延伸。在各滾道槽14的兩側(cè)壁形成有滾子引導(dǎo)面16。滾子引導(dǎo)面16為圓筒面的一部分，與軸線X垂直的截面為正圓的一部分。三球銷20由凸臺22和三條耳軸26構(gòu)成，通過凸臺22的花鍵孔24與從動軸或主動軸連接成能夠傳遞轉(zhuǎn)矩。三條耳軸26在凸臺22的圓周方向上等間隔地配置，分別向凸臺22的半徑方向突出。在各耳軸26上安裝有球面滾子30，使耳軸26與球面滾子30直接接觸。另外，球面滾子30收容在滾道槽14中，通過外周面32與滾子引導(dǎo)面16直接接觸。球面滾子30呈環(huán)狀，具有部分球面狀的外周面32和圓筒形狀的內(nèi)周面34。對于球面滾子30的外周面32而言，由于在接頭的動作角為Θ時機(jī)構(gòu)上來說球面滾子30也需要追隨而傾斜(參照圖2)，因此球面滾子30的外周面32形成為在球面滾子30的旋轉(zhuǎn)軸線上具有曲率中心的球面的一部分即部分球面狀。換言之，球面滾子30的縱截面中的外周面32的形狀為在球面滾子30的旋轉(zhuǎn)軸線上具有曲率中心的圓弧。球面滾子30的外周面32的曲率半徑與滾子引導(dǎo)面16的曲率半徑大致相同，或者小于滾子引導(dǎo)面16的曲率半徑。需要說明的是，球面滾子30的縱截面中的外周面32的形狀也可以為在從球面滾子30的旋轉(zhuǎn)軸線離開的位置具有曲率中心的圓弧。這種情況下，球面滾子30的外周面32為環(huán)面(圓環(huán))的一部分。從圖2明確可知，耳軸26具有與凸臺22的軸線Y正交的面部分28。該面部分28從耳軸26的假想圓筒面向軸心側(cè)后退。并且，在凸臺22的軸線Y方向上，在耳軸26的面部分28與球面滾子30的內(nèi)周面34之間形成有空處36。這里，面部分28為平坦面，因此空處36形成為月牙形狀的截面。通過設(shè)置這樣的空處36，由此能夠期待改善耳軸26與球面滾子30之間的潤滑劑(潤滑脂)的填充性并促進(jìn)球面滾子30的滾動。
在圖示的實施例中，面部分28平坦，但并不一定要平坦，只要在面部分28與球面滾子30的內(nèi)周面之間形成所期望的空處36即可，也可以形成為平坦面以外的例如凸曲面或凹曲面。另外，在圖示的實施例中，面部分28遍及耳軸26的全長而存在，且與凸臺22的端面成為同一面，但并不一定要與凸臺22的端面成為同一面。然而，當(dāng)面部分28平坦且與凸臺22的端面成為同一面時，加工比較容易，因此在制造方面有利。就三球銷20而言，通常在通過鍛造來成形整體后，通過機(jī)械加工來形成花鍵孔24和耳軸26的外周面。面部分28可以在鍛造的過程中同時地成形，也可以在鍛造成形為圓筒形狀后實施切削加工而成。參照圖3A，特別用符號26a來表示耳軸。并且，耳軸26a的與軸線Z (圖2)垂直的截面即橫截面的至少與球面滾子30的內(nèi)周面34接觸的區(qū)域為正圓的一部分即正圓形狀。該正圓在耳軸26a的軸線Z上具有中心。參照圖3B，特別用符號26b來表示耳軸。并且，耳軸26b的橫截面的至少與球面滾子30的內(nèi)周面34接觸的區(qū)域可以為非正圓形狀。圖3B是表示耳軸26b的橫截面的外 周面形狀形成為在從耳軸26b的軸線Z離開的位置處具有曲率中心的圓弧、換言之在耳軸26b的軸線Z上不具有曲率中心的圓弧的示例。圓弧的曲率半徑用符號R表示。圖3B的情況與上述那樣耳軸26b的橫截面形狀形成為正圓形狀的情況相比，球面滾子30容易以負(fù)載點為支點而進(jìn)行擺動。在圖3A、3B中，與滾子引導(dǎo)面16垂直的單點劃線表示轉(zhuǎn)矩負(fù)載方向。并且，該單點劃線與滾子引導(dǎo)面16的交點成為負(fù)載點。需要說明的是，圖3A、3B示出如下情況在反負(fù)載側(cè)形成為微小的間隙a，由此可知，在從外圈10傳遞轉(zhuǎn)矩時，從該圖的右側(cè)向左側(cè)作用有力。對耳軸26的橫截面形狀而言，作為非正圓形狀的其它例，還可以是橢圓形。這種情況下，成為與圖3B所示的長圓形類似的截面形狀，因而，對于圖3B的結(jié)構(gòu)，可以期待與關(guān)于球面滾子30的擺動所敘述的效果同樣的效果。因而，例如在搭載有該三球銷型等速萬向接頭的車輛的停車時(怠速時)，可以期待吸收從發(fā)動機(jī)向王動軸傳遞的廣生在接頭軸向上的振動來抑制振動這樣的效果(滑動阻力的降低)。另外，在接頭帶有動作角而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時，通過球面滾子30的擺動運(yùn)動而使球面滾子30更容易滾動，因此可以期待產(chǎn)生在接頭軸向上的力(感應(yīng)推力)的降低。現(xiàn)有的三球銷型等速萬向接頭通常如圖4所示那樣構(gòu)成為將球面滾子隔著多個針狀滾子而安裝在耳軸的外周的結(jié)構(gòu)，但在外圈與三球銷帶有動作角地傳遞轉(zhuǎn)矩時，隨著耳軸的傾斜而使各球面滾子和滾子引導(dǎo)面成為相互傾斜交叉的狀態(tài)，因此存在如下問題在球面滾子與滾子引導(dǎo)面之間產(chǎn)生滑動，球面滾子的順暢的滾動受阻而使感應(yīng)推力變大。另外，存在因各球面滾子與滾子引導(dǎo)面之間的摩擦力而使外圈與三球銷在軸向上相對變位時的滑動阻力變大這樣的問題。這里，感應(yīng)推力是指，等速萬向接頭在旋轉(zhuǎn)中被以某角度施加轉(zhuǎn)矩時，因其接頭內(nèi)部的摩擦而產(chǎn)生的接頭的軸向上的力，在為三球銷型的情況下，主要強(qiáng)烈表現(xiàn)為三維成分。另外，滑動阻カ是指，在像三球銷型等速萬向接頭這樣的滑動式接頭中，外圈與三球銷相互滑動時產(chǎn)生的軸向摩擦力的大小。感應(yīng)推力和滑動阻カ成為車體的振動或噪聲的產(chǎn)生原因，對機(jī)動車的NVH特性造成影響，降低車輛的行走部分的設(shè)計自由度，因此期望盡可能地降低感應(yīng)推力和滑動阻力。NVH意味著噪聲(noise)、振動(vibration)、聲振粗糙度(harshness),是車輛的振動噪聲減少的總稱。
總之，在這種三球銷型等速萬向接頭中，以帶有角度的狀態(tài)傳遞轉(zhuǎn)矩時，因內(nèi)部部件間的相互摩擦而在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生感應(yīng)推力，另外，當(dāng)在停止?fàn)顟B(tài)下強(qiáng)制地沿軸向伸縮時，會產(chǎn)生滑動阻力。作為與上述感應(yīng)推力和滑動阻カ相關(guān)的機(jī)動車的代表性的NVH現(xiàn)象，已知有與感應(yīng)推力相關(guān)的行駛中的車體的側(cè)傾、與滑動阻カ相關(guān)的AT車中的停止時D檔的怠速振動現(xiàn)象。機(jī)動車的NVH問題的解決點在于減小接頭的感應(yīng)推力或滑動阻カ的大小。通常，接頭的感應(yīng)推力或滑動阻カ存在依存于動作角的大小的傾向。因此，在適用于機(jī)動車的主動軸的情況下，存在無法增大動作角這樣的設(shè)計上的制約。因而，為了提高機(jī)動車的行走部分設(shè)計的自由度，感應(yīng)推力或滑動阻カ的低位穩(wěn)定化成為課題。耳軸26通過實施表面硬化處理來設(shè)置硬化層。表面硬化處理已知有各種方法,例如可以選擇滲碳淬火、滲碳氮化、高頻淬火中的任ー種。需要說明的是，在高頻淬火的情況下，至少在耳軸26的根部和外周面設(shè)置硬化層即可。滲碳淬火是如下述的方法使用低碳的碳鋼或合金鋼，通常在900 930°C間使碳 從鋼材表面滲透，將表面附近的碳量提高至大約O. 8%為止，之后進(jìn)行淬火，在低的溫度、例如180°C左右下進(jìn)行回火，在表面形成硬的馬氏體且在內(nèi)部形成韌性馬氏體。滲碳已知有固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳等。滲碳氮化是使碳和氮同時向鋼的表面層擴(kuò)散，接著利用淬火僅使表面硬化的方法。已知有在滲碳性的載氣中添加HNO3來進(jìn)行的氣體滲碳氮化法、在氰化碳酸鈉等鹽浴中進(jìn)行的液體氮化(滲碳)法。由于溫度越高碳越容易浸入，而溫度越低氮越容易浸入，因此在800 900°C下進(jìn)行。高頻淬火的如下述的方式主要使用具有O. 3 O. 5%的碳量的中碳鋼，先進(jìn)行淬火、回火來使鋼材整個截面充分地具有強(qiáng)度和韌性，之后利用基于高頻電流的感應(yīng)加熱來快速地加熱，僅表面被從奧氏體化了的狀態(tài)淬火，從而僅使表面硬化。通過對高頻加熱所使用的線圈的形狀進(jìn)行研究，由此能夠僅對所需的部分局部地進(jìn)行加熱。進(jìn)而，耳軸26的至少與球面滾子30的內(nèi)周面34接觸的部分通過磨削或淬火鋼切削來完成。淬火鋼切削是使用像CBN(立方晶氮化硼)燒結(jié)體工具這樣的高硬度的工具來對淬火后的エ件進(jìn)行切削的方法。在淬火鋼切削的情況下，通過進(jìn)行所謂的干式切削，由此不需要使用磨削所需的磨削油劑(冷卻劑)，因此在環(huán)境方面優(yōu)越。符號說明10外圈(外側(cè)接頭構(gòu)件)12 嘴部14滾道槽16滾子引導(dǎo)面20三球銷(內(nèi)側(cè)接頭構(gòu)件)22 凸臺24花鍵孔26、26a、26b 耳軸28面部分30球面滾子(轉(zhuǎn)矩傳遞構(gòu)件)
32外周面
34內(nèi)周面36 空處
權(quán)利要求
1.一種三球銷型等速萬向接頭，其具備 外圈，其在內(nèi)周具有與軸線平行的三條滾道槽，且在各滾道槽的兩側(cè)壁上形成有滾子引導(dǎo)面； 三球銷，其包括凸臺和從該凸臺沿半徑方向突出的三根耳軸； 球面滾子，其由各耳軸支承為能夠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)及軸向移動，且插入到滾道槽內(nèi)， 耳軸與球面滾子直接接觸，在三球銷的凸臺的軸線方向上，在耳軸與球面滾子之間設(shè)有空處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 耳軸的橫截面的至少與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分為正圓形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 耳軸的橫截面的至少與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分為非正圓形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 所述非正圓形狀是橢圓形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 所述非正圓形狀是在從耳軸軸線離開的位置處具有曲率中心的圓弧。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 球面滾子的縱截面的外周面形狀是在球面滾子的軸線上具有曲率中心的圓弧。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 耳軸的至少與球面滾子的內(nèi)周面接觸的部分通過磨削或淬火鋼切削來完成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 在耳軸設(shè)有通過表面熱處理而形成的硬化層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三球銷型等速萬向接頭，其中， 在耳軸的至少根部及外周面上設(shè)有通過高頻淬火而形成的硬化層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種僅由外圈(10)、三球銷(20)和球面滾子(30)這三種構(gòu)件構(gòu)成的三球銷型等速萬向接頭，其中，耳軸(26)與球面滾子(30)直接接觸。外圈(10)在內(nèi)周具有與軸線平行的三條滾道槽(14)，在各滾道槽(14)的兩側(cè)壁形成有滾子引導(dǎo)面(16)。三球銷(20)插入到外圈(10)的內(nèi)部，且由凸臺(22)和從凸臺(22)向半徑方向突出的三條耳軸(26)構(gòu)成。球面滾子(30)由耳軸(26)支承為旋轉(zhuǎn)自如，在外圈(10)的滾道槽(14)內(nèi)沿著滾子引導(dǎo)面(16)滾動并同時沿外圈(10)的軸線方向移動。
文檔編號F16D3/20GK102859219SQ20108006554
公開日2013年1月2日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者板垣卓, 杉山達(dá)朗, 黑田正幸 申請人:Ntn株式會社