固定式等速万向接头制造技术

一种固定式等速万向接头，其中外环和内环的轨道槽以不超过１２°的锥角渐缩。隔离圈偏移量ｆ对ＰＣＲ的比（ｆ／ＰＣＲ）大于０且小于或等于０．１２。隔离圈外径（Ｄｏ）对滚珠直径（ｄ）的比、隔离圈壁厚（ｔ）对滚珠直径（ｄ）的比以及隔离圈宽度（ｗ）对滚珠直径（ｄ）的比分别为：３．９≤Ｄｏ／ｄ≤４．１、０．３１≤ｔ／ｄ≤０．３４和１．８≤ｗ／ｄ≤２．０。邻近开口端的隔离圈球形内表面的端部轴向延伸，邻近开口端的隔离圈球形内表面的端部形成锥形使得锥面的直径朝邻近开口端的球形外表面的端部增大。隔离圈的一部分球形外表面在凹穴开口端侧被切割，横过两个相对的平切面的隔离圈外径小于外环的套管直径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固定式等速万向接头。等速节用于汽车和各种工业机械的动力传输，并以恒定角速度将扭矩从主动轴传输至从动轴。已知两种类型的等速万向接头固定式，其仅允许角位移；以及可滑动式，其允许角位移和轴向位移。
技术介绍
一种典型的固定式等速万向接头包括以下部件以传输扭矩的方式连接到主动或从动轴的外接头构件；以传输扭矩的方式连接到从动或主动轴的内接头构件；置于内外接头构件之间以传输扭矩的多个滚珠；以及将滚珠保持在主动和从动轴之间的角的二等分剖面内的隔离圈。近来，由于对在碰撞时确保汽车安全性方面的关注而产生了具有更长轴距的汽车的设计。为防止伴随而来的转向半径的增大，需要通过增大固定式等速万向接头的工作角度来增大前轮的转向角，其中所述固定式等速万向接头用作汽车主动轴中的连接接头。为了增大固定式等速万向接头的工作角度，已经提出在内外接头构件中形成具有锥形底部的轨道槽，从而相应的槽一起形成了滚珠在其中滚动的滚珠轨道(例如参见日本专利公开No.2001-153149，No.2001-304282，No.2001-349332)。在已有的增大固定式等速万向接头工作角度的尝试中，并不认为确定内外接头构件的轨道槽的锥角是特别重要的。尽管上述公开文件中描述的每一个固定式等速万向接头都具有其特征在于锥形轨道槽的内和外接头构件，其中所述锥形轨道槽允许更大的接头工作角度，但目前接头倾向于重量轻且结构紧凑的趋势限制了外接头构件的外径，而且如果轨道槽的锥角增大，那么外接头构件的壁厚将不可避免地减小，导致外接头构件的强度降低。轨道槽锥角的增大还导致由容纳在隔离圈中的滚珠施加在隔离圈凹穴(cage pocket)侧壁上的载荷增大。施加在隔离圈凹穴上的载荷与轨道槽的锥角成比例地增大(图22)。在日本专利公开No.2001-153149中公开的固定式等速万向接头中，隔离圈偏移量足够大，从而由处在其最外侧位置或相位(相位角＝0°；图3)的滚珠施加在隔离圈凹穴上的载荷能够保持较小。不过，在另一传统等速万向中，处在0°相位的滚珠所施加的载荷一般随着接头工作角度的增大而增大。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是确定适于固定式等速万向接头的最佳内部尺寸，从而使接头的每一个部件的几何结构最优化，继而容易地获得更大的接头工作角度。(1)本专利技术通过在固定式等速万向接头的所有内部尺寸中确定内外接头构件的轨道槽的最佳锥角的上限来实现该目的。确切地说，本专利技术的一种固定式等速万向接头包括具有球形内表面的外接头构件，所述外接头构件具有开口端和形成在该球形内表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向朝向开口端延伸并沿着球形内表面的圆周等距地分隔开；内接头构件，所述内接头构件具有球形外表面和对应于外接头构件的轨道槽而形成在球形外表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向延伸并沿着球形外表面的圆周等距地分隔开；容纳在内外接头构件的各轨道槽中以便传输扭矩的多个滚珠；以及用于保持多个滚珠的隔离圈，该隔离圈布置在外接头构件的球形内表面与内接头构件的球形外表面之间，且该隔离圈具有球形内表面和球形外表面，其中隔离圈的球形外表面中心与隔离圈的球形内表面的中心沿着轴线方向从接头中心反向地偏移相等的距离； 在纵剖面中观察，隔离圈的壁在邻近外接头构件开口端的区域中较厚，而在远离开口端的区域中较薄；外接头构件的每一个轨道槽都具有在邻近开口端的区域中线性地逐渐变细、以致槽的深度向着开口端增大的底部；内接头构件的每一个轨道槽都具有在远离开口端的区域中线性地逐渐变细、从而槽的深度向着与开口端相对的内接头构件的末端减小的底部；并且内外接头构件的轨道槽的锥角设定为12°或更小。根据本专利技术，内外接头构件的各轨道槽是锥形的，从而能够通过使外接头构件变薄来容易地增大固定式等速万向接头的工作角度，而不增大外接头构件的外径或导致外接头构件的强度或可加工性受损。为了确定固定式等速万向接头的最佳内部尺寸，本申请已针对固定式等速万向接头的所有内部尺寸研究了形成锥形轨道槽的作用和效果，从而确定了轨道槽的最佳锥角的上限是12°。本申请已经利用静态内力分析以及有限元方法(FEM)进行了研究，以确定轨道槽锥角的最佳范围。锥角的最佳范围必须这样来确定使得形成锥形不会影响接头所需的强度、耐用性和其他实质条件。已经评测了具有不同锥角的样品，由此来了解结果是否与分析所确定的最佳角度一致。通过确定内外接头构件的轨道槽的最佳范围的上限(即，12°)，能够容易地增大固定式等速万向接头的工作角度，而不会降低接头的强度和可加工性。这允许汽车前轮有更大的转向角，从而有助于保持较小的转向半径，满足了对于具有更长轴距的汽车的需求，这种汽车由于其改良的对抗碰撞的安全性而变得越来越流行。(2)本专利技术通过评估在形成了锥形轨道槽的情况下施加于接头内部的内力，尤其是施加于凹穴的载荷，且考虑到载荷对于接头强度的影响，并且针对固定式等速万向接头的所有内部尺寸确定隔离圈的最佳几何尺寸来实现上述目的。确切地说，本专利技术的一种固定式等速万向接头包括具有球形内表面的外接头构件，所述外接头构件具有开口端和形成在该球形内表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向朝向开口端延伸并沿着球形内表面的圆周等距地分隔开；内接头构件，所述内接头构件具有球形外表面和对应于外接头构件的轨道槽而形成在球形外表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向延伸并沿着球形外表面的圆周等距地分隔开；容纳在内外接头构件的各轨道槽中以便传输扭矩的多个滚珠；以及用于保持多个滚珠的隔离圈，该隔离圈布置在外接头构件的球形内表面与内接头构件的球形外表面之间，且该隔离圈具有球形内表面和球形外表面，其中隔离圈的球形外表面中心与隔离圈的球形内表面的中心沿着轴线方向从接头中心反向地偏移相等的距离；在纵剖面中观察，隔离圈的壁在邻近外接头构件开口端的区域中较厚，而在远离开口端的区域中较薄；外接头构件的每一个轨道槽都具有在邻近开口端的区域中线性地逐渐变细、以致槽的深度向着开口端增大的底部，；内接头构件的每一个轨道槽都具有在远离开口端的区域中线性地逐渐变细、从而槽的深度向着与开口端相对的内接头构件的末端减小的底部；并且隔离圈外径(Do)相对于滚珠直径(d)的比(Do/d)在3.9至4.1的范围内，隔离圈壁厚(t)相对于滚珠直径(d)的比(t/d)在0.31至0.34的范围内，且隔离圈宽度(w)相对于滚珠直径(d)的比(w/d)在1.8至2.0的范围内。虽然对于传统固定式等速万向接头，隔离圈外径(Do)相对于滚珠直径(d)的比(Do/d)是3.7≤Do/d≤3.8，但对于根据本专利技术的接头，同样的比落入3.9≤Do/d≤4.1的范围内。这是由于以下原因随着工作角度增大，滚珠在凹穴内沿着隔离圈轴线移动的总量也增大(参见图3，其中“m”表示径向最外侧的点，在该点处滚珠与隔离圈相接触，“n”表示径向最内侧的点，在该点处滚珠与隔离圈相接触)。隔离圈外径的下限是自动确定的，因为即使在接头以最大的工作角度工作时滚珠与隔离圈的接触点也必须保持在隔离圈范围内。另一方面，如果隔离圈外径太大，外接头构件的轨道槽的深度就会不够，在这种情况下会降低外接头构件的耐用性。因此，隔离圈外径的上限必须这样确定使得能够确保最小的耐用性。虽然对于传统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固定式等速万向接头，包括：具有球形内表面的外接头构件，所述外接头构件具有开口端和形成在球形内表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向朝向开口端延伸并沿着球形内表面的圆周等距地分隔开；内接头构件，所述内接头构件具有球形 外表面和对应于外接头构件的轨道槽而形成在球形外表面上的多个轨道槽，每一个轨道槽沿着轴线方向延伸并沿着球形外表面的圆周等距地分隔开；容纳在内外接头构件的各轨道槽中以便传输扭矩的多个滚珠；以及用于保持多个滚珠的隔离圈，该隔离圈布 置在外接头构件的球形内表面与内接头构件的球形外表面之间，且该隔离圈具有球形内表面和球形外表面，其中：隔离圈的球形外表面中心与隔离圈的球形内表面的中心沿着轴线方向从接头中心反向地偏移相等的距离；在纵剖面中观察，隔离圈的 壁在邻近外接头构件开口端的区域中较厚，而在远离开口端的区域中较薄；外接头构件的每一个轨道槽都具有在邻近开口端的区域中线性地逐渐变细、以致槽的深度向着开口端增大的底部；内接头构件的每一个轨道槽都具有在远离开口端的区域中线性地逐 渐变细、从而槽的深度向着与开口端相对的内接头构件的末端减小的底部；并且内外接头构件的轨道槽的锥角设定为１２°或更小。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：星野学，中川亮，登根宏，菅沼和三郎，
申请(专利权)人：NTN株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]