等速万向节的轻量化.doc

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1、等速万向节的轻量化、小型化1前言在作为汽车用驱动轴所使用的等速万向节（CVJ：ConstantVelocityJoint）中，使用如图1所示的在轮胎一侧取较大动作角的固定式等速万向节、在发动机一侧可以轴向滑动的滑动式等速万向节。在汽车起动时引起的车身横向摆动和A/T车在怠速当中所产生的振动，很大程度上是传递发动机动力的滑动式等速万向节的感应推力和推力阻力这些振动特性锁影响。图1前轮驱动NTN，为了消除这些振动现象，在2002年将与原来型低振动万向节相比，将振动特性值降低了50%以上的等速万向节「PT

2、J」投放了市场，并且进行了扩大生产。「PTJ」是，等速万向节取出角度，即使动作，由于内部部件的滚子盒在外轮的滚子槽上保持一定的姿态顺畅地滚动，因此，它可以不依赖动作角度，控制摩擦阻力，能够稳定地维持较低的振动特性值。由此，实现将等速万向节在低速旋转时所发生的感应推力降低到原来型低振动万向节的约50%，这样的话，就可以大幅度地改善汽车起动加速时的横向摆动。另外，它大幅度地减少了推力阻力，因此可以大幅度地改善A/T车的怠速振动特性。新开发的「EPTJ」采用了与「PTJ」同一机构，并且附加了FEM和机构解

3、析等电脑支援技术，另外，根据质量工学（强力设计）的应用，进行部件内部设计和热处理的最佳化，在维持与「PTJ」同等的振动特性的同时，实现了小型化和轻量化。2构造图2表示的是新开发的EPTJ的外观。EPTJ具有与「PTJ」同一的内部构造，根据内部部件的接触状态和滚子盒的姿态稳定化处理，降低了摩擦力。图2EPTJ的外观图3表示的是EPTJ与PTJ的构造比较。内部构造与PTJ相同，是由[滚子盒（内环、外环、开口环、滚针）+枢轴+外轮]而构成，以图提高等速万向节的装配性。图3PTJ与EPTJ的构造另外，如图4

4、所示，EPTJ的外轮外径与PTJ相比，实现了约4%的小型化（本公司比：小1号尺寸），在重量方面，由于外轮与内部部件的小型化，与PTJ相比，实现了约8%的轻量化。图4PTJ与EPTJ的外轮外径比较3功能由于等速万向节的轻量化和小型化，在振动性能和强度、寿命方面受到了影响，但是，对这些情况进行了改善处理，实现了一点也不逊色于现有件的机能水平。3.1降低感应推力由于等速万向节的感应推力（等速万向节的外轮与轴具有角度进行旋转时候的万向节部件之间内部摩擦而引起的感应轴力），与实车加速度时的车体横摆是相关的，根

5、据降低该感应推力，就能够控制车身横摆振动。图5感应推力EPTJ与PTJ同样，以枢轴的轴颈作为椭圆柱（负荷点：长径一侧），将与在其相接的内环内径面作为凸R，根据这样的接触形态来使驱使动作中的滚子盒倾斜的力矩变小，使外轮与滚子盒的姿态稳定，其结果如图5所示的那样，EPTJ不受动作角度的影响，经常地保持为较低的感应推力。在该图当中，EPTJ的值与PTJ的值大致相等。3.2降低推力阻力等速万向节的推力阻力（使等速万向节的外轮向轴向进行激振推力的时候所产生的阻力）与A/T车的D挡怠速振动有关，根据降低该推力阻

6、力就可以控制怠速振动。EPTJ与PTJ一样，滚子盒的内径与枢轴轴颈部分可以进行摆头动作。也就是，滚子盒只是向外轮轴向滚动，可以只是由滚针的滚动承受外轮轴向的激振力，如图6所示，EPTJ不受动作角度的影响，保持较低的推力阻力。在本图当中，EPTJ的值与PTJ的值大致相同。图6静态激振推力阻力3.3强度、耐久性EPTJ内部部件的强度是，静态扭曲强度、扭曲疲劳强度都要在外轮轴杆或者是轴强度以上的强度，充分具有耐实用的强度。EPTJ的耐久性是，高负荷摆动耐久、低负荷摆动耐久都要拥有比具有长年出色实际业绩的D

7、OJ（球型滑动式等速万向节）同等以上的耐久性。另外，即使与其它公司制造的相比，也要具有同等以上的耐久性。4解析的应用为了综合良好地平衡提高EPTJ的强度、耐久、NVH特性，如图7所示，为了决定作为主要部件的外轮、枢轴、滚子盒的最佳形状，附加FEM应力解析，与实物评价结果相联系地，在降低应力水平上下功夫。图7外轮FEM应力解析事例另外，如图8所示作为动态解析，附加机构解析，把握由于EPTJ的动作所产生的内部力和部件的动态，进行内部尺寸的最佳化。5质量工学的应用EPTJ在为了将PTJ小型化的设计，对由于

8、各个部件的刚性下降和接触面的增加所带来的机能特性是有影响的，在这当中，对NVH特性的影响较大，特别是在高负荷力矩情况下的感应推力恶化最为明显。因此，为了进行强力设计，使用了质量工学。在质量工学中，首先是从明确低振动等速万向节开始，将可能涉及到其机能的控制因素和使用条件、制造误差全部列入表中，进行了使用了L18正交表的实验。在这当中，选择获得效果较高的因素，加入到EPTJ的设计当中。如图9所示，运用了质量工学后的EPTJ感应推力与运用前的相比，可以降低约50%。图8机构