CN101493120A

CN101493120A - 等速万向节

Info

Publication number: CN101493120A
Application number: CNA2009100080306A
Authority: CN
Inventors: 中尾彰一; 井户一树
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2009-07-29
Also published as: JP4681235B2; CN100476227C; CN1910380A; JP2005201371A; CN101493119A

Abstract

本发明涉及一种等速万向节，其包括：外部件，在该外部件的内壁面上形成有沿轴向延伸的多个第一导向槽；内环，在该内环的外周面上形成有沿轴向延伸的多个第二导向槽；配置于第一导向槽和第二导向槽之间的六个球；以及用于收纳所述各球的保持窗；其中，设所述第一导向槽的节圆直径为外PCD，设所述第二导向槽的节圆直径为内PCD，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，在所述内环(34)的孔部的内壁面上形成有内环锯齿内径部，所述外/内PCD的尺寸(Dp)与内环锯齿内径部的直径(D)的比(Dp/D)设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内。

Description

等速万向节

本发明是申请号为200580002452.2(PCT/JP2005/000317)、申请日为2005年1月13日、发明名称为“等速万向节”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种等速万向节，其例如用于在汽车的驱动力传递部中使一个传动轴与另一个传动轴连接。

背景技术

一直以来，在汽车的驱动力传递部中，使用将一个传动轴与另一个传动轴连接起来以将旋转力传递给各个车轴的等速万向节。近年来，对等速万向节的轻量化要求不断提高，希望实现所述等速万向节的进一步小型化。在这种情况下，等速万向节的强度、耐久性、负载容量等，根据构成等速万向节的各要素的基本尺寸来分别进行设定，并且需要在分别保持所述等速万向节的强度、耐久性、负载容量等诸多特性的状态下，设定对应于小型化的尺寸。

作为关于这种等速万向节的基本设定的技术思想，在日本专利公报特开2001-330051号中公开了这样的内容：在具有外侧接头部件、内侧接头部件、八个转矩传递球和保持器的固定型等速万向接头中，所述内侧接头部件的轴向宽度(W)、和连接所述内侧接头部件的导向槽的中心与所述转矩传递球的中心的线段的长度(PCR)的比Rw(＝W/PCR)设定成0.69≤Rw≤0.84。

另外，在日本专利公报特开2003-97590号中公开了这样的内容：在具有钟形壳(outer race)、星型套(inner race)、六个转矩传递球和保持笼(cage)的固定型等速万向接头中，在设驱动轴的直径为d、转矩传递球的直径为DB、六个转矩传递球的节圆直径为D_P的情况下，转矩传递球的直径D_B相对于驱动轴的直径d的比D_B/d设定成在0.65～0.72的范围内，节圆直径D_P相对于转矩传递球的直径D_B的比D_P/D_B设定成在3.4～3.8的范围内。

另外，作为涉及这种现有技术的等速万向节，例如在Charles E.Cooney，Jr编《UNIVERSALJOINT AND DRIVESHAFT DESIGNMANUAL ADVANCES IN ENGINEERING SERIES NO.7》(美国)第2版，THE SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS，INC.1991年，p.145-149(以下称为普通文献)中公开了这样的球笼式等速万向节：在接头轴(驱动轴和从动轴)上具有钟形壳的球槽中心和星型套的球槽中心，并且所述钟形壳的球槽中心和星型套的球槽中心配置成在接头中心的两侧离开接头中心相等的距离。

在该球笼式等速万向节中，通过所述钟形壳的球槽与所述星型套的球槽的相对动作，保持于保持器中的六个球位于等速面或接头轴线之间的角平分面上，由此，驱动接点始终保持在等速面上，从而确保了等速性。

该情况下，在上述普通文献中记载了这样的内容：钟形壳的球槽(导向槽)和球的负载侧接触点的共同法线、与星型套的球槽(导向槽)和球的负载侧接触点的共同法线所成的角度、即楔角设定成大约为15度～17度。这是为了：当球笼式等速万向节在万向节夹角为0度左右时进行偏角动作的情况下，防止因摩擦导致球的锁死。

并且，在上述普通文献中还记载了这样的内容：通常使用的球槽的截面(与接头轴正交的方向上的截面)形成为圆弧形状或椭圆弧形状，椭圆弧形状的球槽与其中的球的接触角度设定为30度～45度，而最常采用的接触角度是45度。

另外，在日本专利公报特开2003-4062号和特开平9-317784号中公开了这样的固定型等速万向接头，其由钟形壳、星型套、八个球和保持器构成，钟形壳的导向槽(轨道槽)的槽底的、成为曲线状的部位的中心相对于内径面的中心，和星型套的导向槽(轨道槽)的槽底的、成为曲线状的部位的中心相对于外径面的中心，沿轴向分别朝相反的方向偏移了相等的距离(F)。

在上述日本专利公报特开2003-4062号中记载了这样的内容，偏移量(F)、与将钟形壳的导向槽的中心或星型套的导向槽的中心和球的中心连接起来的线段的长度(PCR)的比R1(＝F/PCR)设定在0.069≤R1≤0.121的范围内。

并且，在上述日本专利公报特开平9-317784号中记载了这样的内容：偏移量(F)、与将钟形壳的导向槽的中心或星型套的导向槽的中心和球的中心连接起来的线段的长度(PCR)的比R1(＝F/PCR)设定在0.069≤R1≤0.121的范围内，并且各导向槽与球的接触角度设定成小于等于37度。

另外，在日本专利公报特开2002-323061号中公开了这样的固定型等速万向接头：由外侧接头部件、内侧接头部件、八个转矩传递球和保持器构成，并且在该专利文献中还记载了这样的内容：所述外侧接头部件的球槽(轨道槽)的中心和内侧接头部件的球槽(轨道槽)的中心沿轴向朝相反侧偏移了相等的距离，球轨道上的PCD间隙(外侧接头部件的球槽的节圆直径与内侧接头部件的球槽的节圆直径的差)为5～50μm。

在上述日本专利公报特开2002-323061号中，通过使PCD间隙为5～50μm，由此，在具有八个转矩传递球的固定型等速万向接头中，能够提升高负载时的耐久性并稳定寿命偏差。

另外，在日本专利公报特开2002-323061号中记载有这样的内容：使外侧接头部件与保持器之间的径向间隙为20～100μm，使所述保持器与内侧接头部件之间的径向间隙为20～100μm。

另外，涉及这种现有技术的等速万向节，例如图24所示，具有：外部件(钟形壳部件)1，其在球面状的内径面1a上沿轴向形成有多个曲线状导向槽1b；以及内部件(星型套部件)2，其在球面状的外形面2a上沿轴向形成有多个曲线状导向槽2b，并且在内径面上设有花键2c。通过外部件1的曲线状导向槽1b和内部件2的曲线状导向槽2b，一体形成了球滚动槽，并且在该球滚动槽内配置用于转矩传递用的球3。球3由形成于大致环状的保持器4上的保持窗4a保持。

该情况下，对外部件1和内部件2赋予角度时的万向节强度由保持器4的强度决定。因此，为了提高赋予角度时的万向节强度，需要提高保持器4自身的强度。

这里，为了提高保持器4自身的强度，通过增大所述保持器4的截面积可以对应。作为该方法，例如可以列举以下等方法：通过减小保持器内球面直径尺寸、另一方面增大外球面直径尺寸来增大所述保持器4的壁厚的方法(以下称为第一方法)，针对在对万向节附加角度时产生的球3的弹出力，使保持器4的承受该弹出力一侧的截面积增大的方法(以下称为第二方法)，以及增大位于保持窗4a之间的柱部4b的截面积的方法(以下称为第三方法)。

但是，在上述第一方法和第二方法中，存在以下等问题：保持器4的重量变大、或宽度尺寸变宽，并且球3侵入到曲线状导向槽1b中，导致外部件1的耐久性降低。并且，由于保持器4宽度变宽，可能导致无法将该保持器4装配到外部件1中。

另一方面，在上述第三方法中，但当柱部4b长度增加导致保持窗4a的开口面积减小时，球3容易与所述柱部4b接触，从而存在致所述球3产生装配不良的问题。并且，由于保持窗4a过小，而存在无法容易地将内部件2组装到保持器4内的问题。

因此，例如在日本专利公报特开2002-13544号中公开了这样的等速万向接头：在保持窗4a上设置角半径部4c，并且该角半径部4c的曲率半径R与球3的直径D的比R/D为0.22≤R/D。

但是，在上述日本专利公报特开2001-330051号所公开的技术思想中，存在这样的问题：零件数量多，从而导致制造成本较高，并且实际生产时技术难度较大。

另外，在上述日本专利公报特开2003-97590号所公开的技术思想中，是为了提高保持转矩传递球的保持器的强度而进行的尺寸设定，因而存在无法使等速万向节小型化的问题。

另外，通过钟形壳的球槽和星型套的球槽形成的球轨道形成为：从钟形壳的开口部的里部侧朝向开口部侧沿轴向逐渐增大的楔状。因此，由于钟形壳侧和星型套侧的各球槽位于相对于接头中心偏移了相等距离的位置，因此两球槽的深度在轴向上不均匀。

在所述普通文献公开的结构中，由于钟形壳和星型套的各球槽的深度较浅，因此，在大连接角或者高负载动作时，球的接触椭圆可能从所述球槽脱开而移动到该球槽的肩部(端部)上，或者可能导致球槽肩部发生破坏或磨损等，从而降低耐久性。另外，还设想到这样的情况：当施加高负载时，球槽与球的接触位置接近星型套的端部，导致接触椭圆突出，从而使对该球槽的接触面压力增大。

另外，在上述日本专利公报特开2003-4062号和特开平9-317784号中公开了这样的内容：偏移量(F)、与将钟形壳的导向槽的中心或星型套的导向槽的中心和球的中心连接起来的线段的长度(PCR)的比R1(＝F/PCR)设定为预定值，但是在该情况下，若要将球的直径设定得较小，或者使等速万向节自身更加小型化，并且确保作为强度最弱部件的保持器的壁厚，则必然无法充分确保钟形壳和星型套的导向槽深度，从而会如前所述那样产生导向槽肩部的破坏或磨损等问题。

另外，在日本专利公报特开2002-323061号中记载了这样的内容，具有八个转矩传递球的等速万向接头与具有六个转矩传递球的等速万向接头的基本结构有所不同，前者PCD间隙的设定值也具有适合其结构的固有值，而关于具有六个转矩传递球的等速万向接头的PCD间隙等的设定值，则并无任何提及或暗示。

即，在这种等速万向接头中，球轨道由外侧接头部件和内侧接头部件的彼此对置的一组球槽所形成，而重点在于如何设定相对于该球轨道的PCD(节圆直径)间隙。这是因为，如果所述PCD间隙过小，则在将球插入到球轨道中时的球的组装作业很困难，另外，由于对球的约束力较大，因而会妨碍所述球的顺利的滚动动作。另一方面，如果PCD间隙过大，则又有在保持器的保持窗部与球之间产生碰撞噪音、或者接头振动增大的问题。

另外，根据前述日本专利公报特开2002-13544号所公开的技术思想，通过对设置于保持器的兜孔(保持窗)上的角半径部的曲率半径R与转矩传递用的球的直径D的比R/D进行设定，来提高耐久性和强度，但是存在仅通过上述的条件设定并不能充分提高所述保持器的强度的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种等速万向节，其能够降低由于与球接触而对导向槽产生的面压力，以提高耐久性。

本发明目的在于提供一种等速万向节，其能够防止导向槽的肩部发生破坏或磨损等，能够提高耐久性。

本发明目的在于提供一种等速万向节，其是具有六个球的等速万向节，通过将各种间隙或保持器的保持窗的偏移量设定为最佳，能够使直接影响万向节寿命的外侧导向槽与球之间以及内侧导向槽与球之间的面压力减小，从而能够提高耐久性。

本发明目的在于提供一种等速万向节，其能够保持强度、耐久性、负载容量等各方面特性，并能够进行对应于小型化的各种尺寸设定。

本发明目的在于提供一种等速万向节，其能够很好地确保保持器的强度，并且能够提高组装作业性。

根据本发明，外部件的第一导向槽的横截面形成为圆弧形状，并与球接触于一点，并且，内环的第二导向槽的横截面形成为椭圆弧形状，并与球接触于两点，由此，与现有技术相比，能够减小由于与球的接触而产生的对第一和第二导向槽的面压力，能够提高耐久性。

该情况下，将所述第一导向槽的横截面的槽半径(M)和第二导向槽的横截面的槽半径(P、Q)与球的直径(N)的比分别设定在0.51～0.55的范围内，并且，第一导向槽与球的接触角度以铅直线(L)为基准设为零度，而第二导向槽与球的接触角度(α)以铅直线(L)为基准设定在13度～22度的范围内，由此能够减小面压力，能够进一步提高耐久性。

另外，更理想的是将所述第二导向槽与球的接触角度(α)以铅直线(L)为基准设定在15度～20度的范围内。

另外，根据本发明，PCD间隙设定在0μm～100μm的范围内，这是因为：若PCD间隙小于0μm，则球相对于外部件的孔部内的装配性变差，并且会妨碍球的平稳的滚动动作，导致耐久性降低。另一方面是因为：若所述PCD间隙超过100μm，则在高负载时球与第一和第二导向槽的接触椭圆从作为槽端的肩部突出，使面压力增大，并且导致肩部发生破坏，导致耐久性降低。

该情况下，球面间隙通过将以下的两个差相加而得到：所述外部件的内径面的外部件内球面直径与所述保持器的外表面的保持器外球面直径的差，和所述保持器的内表面的保持器内球面直径与内环的外表面的内环外球面直径的差，所述球面间隙[(外部件内球面直径)-(保持器外球面直径)]+[(保持器内球面直径)-(内环外球面直径)]设定在50～200μm的范围内。

这是因为：如果小于50μm，则在外部件的内表面与保持器的外表面之间、以及内环外表面与保持器的内表面之间，会因为润滑不良而导致烧蚀，从而带来不好的影响。另一方面是因为：如果所述球面间隙超过200μm，则在外部件和内环与保持器之间产生碰撞噪音，会影响商品性。

另外，可以将形成于所述保持器的保持窗的保持窗宽度中心，设定在这样的位置：从所述保持器的外表面和内表面的球面中心沿着所述保持器的轴向在20～100μm的范围内进行了偏移的位置。

这是因为：若保持器的保持窗宽度中心与球面中心的偏移量小于20μm，则对球的约束力不足，因而难以确保等速性，若所述偏移量大于100μm，则束缚力过大，会妨碍球的顺利的滚动动作，使得耐久性变差。

另外，根据本发明，通过设定成使球的直径(N)与第一和第二导向槽的曲率中心(H、R)的偏移量T的比V(T/N)满足所述关系式(0.12≤V≤0.14)，因此能够有效防止球移动到形成于所述第一和第二导向槽端部的肩部上，或防止所述肩部发生缺陷或磨损等，从而能够提高等速万向节的耐久性。

该情况下，如果所述球的直径(N)与偏移量(T)的比V(T/N)小于0.12，则由第一导向槽和第二导向槽形成的楔角为极小的状态，当不进行旋转动作时，容易发生球的锁死状态，使得组装时的作业性降低。另一方面，如果所述球的直径(N)与偏移量(T)的比V(T/N)超过0.14，则第一和第二导向槽的深度较浅，难以阻止球移动到形成于所述第一和第二导向槽端部的肩部上，或阻止所述肩部发生破坏或磨损等。

另外，根据本发明，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，在所述内环的孔部的内壁面上形成有内环锯齿内径部，所述外/内PCD的尺寸(Dp)与所述内环锯齿内径部的直径(D)的比(Dp/D)优选设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内。如果所述外/内PCD的尺寸(Dp)与所述内环锯齿内径部的直径(D)的尺寸比(Dp/D)小于1.9，则存在内环的壁厚过薄而导致强度降低的不良情况，另一方面，如果所述尺寸比(Dp/D)超过2.2，则不能使等速万向节小型化。

另外，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，所述球的直径(Db)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Db/Dp)优选设定在0.2≤(Db/Dp)≤0.5的范围内。该情况下，如果所述尺寸比(Db/Dp)小于0.2，则存在球的直径过小而导致耐久性降低的不良情况，另一方面，如果所述尺寸比(Db/Dp)超过0.5，则球较大、而外部件的壁厚相对较薄，从而导致强度降低。

另外，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，所述外部件的外径(Do)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Do/Dp)优选设定在1.4≤(Do/Dp)≤1.8的范围内。该情况下，如果所述尺寸比(Do/Dp)小于1.4，则存在外部件的壁厚较薄而导致强度降低的不良情况，另一方面，如果所述尺寸比(Do/Dp)超过1.8，则外部件的外径较大而无法实现小型化。

使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，在所述内环的孔部的内壁面上形成有内环锯齿内径部，所述外/内PCD的尺寸(Dp)与所述内环锯齿内径部的直径(D)的比(Dp/D)优选设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内，并且，所述球的直径(Db)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Db/Dp)优选设定在0.2≤(Db/Dp)≤0.5的范围内，并且，所述外部件的外径(Do)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Do/Dp)优选设定在1.4≤(Do/Dp)≤1.8的范围内。

另外，根据本发明，所述保持窗在所述保持器的周向上具有开口长度(WL)，并且，所述开口长度(WL)与所述球的直径(N)的比(WL/N)优选设定在1.30≤(WL/N)≤1.42的范围内。所述保持窗具有曲率半径为R的角部，并且所述曲率半径(R)与所述球的直径(N)的比(R/N)优选设定在0.23≤(R/N)≤0.45的范围内。

通过设定成0.23≤(R/N)的关系，能够降低保持窗之间的柱部的最大主应力载荷，能够提高保持器的强度。另一方面，通过设定成(R/N)≤0.45的关系，能够有效地防止保持窗的角部过大，从而避免球与内环的装配不良。

另外，所述第一导向槽和所述第二导向槽可以形成为沿着长度方向具有弯曲形状部和直线形状部(S1、S2)。并且，所述第一导向槽和所述第二导向槽优选形成为沿着长度方向只具有弯曲形状部。

附图说明

图1是本发明实施方式的等速万向节的沿轴向的纵截面图。

图2是图1所示的等速万向节的局部放大纵截面图。

图3是图1所示的等速万向节的从轴向(箭头X方向)观察到的局部截面侧视图。

图4是图1所示的等速万向节的与轴向垂直的局部放大横截面图。

图5是表示本实施方式的等速万向节的第一导向槽的深度的局部放大纵截面图。

图6是表示比较例的等速万向节的第一导向槽的深度的局部放大纵截面图。

图7是表示第二导向槽与球的接触角度和耐久性之间的关系的说明图。

图8A是表示作为形成于外杯(outer cup)的第一导向槽的节圆直径的外PCD的纵截面图，图8B是表示作为形成于内环(inner ring)的第二导向槽的节圆直径的内PCD的纵截面图。

图9A是表示外杯的内径面的外杯内球面直径的纵截面图，图9B是表示内环的外表面的内环外球面直径的纵截面图，图9C是分别表示保持器的外表面的保持器外球面直径和保持器的内表面的保持器内球面直径的纵截面图。

图10是表示保持器的保持窗的保持窗宽度中心与保持器的外表面和内表面的球面中心之间的偏移量的纵截面图。

图11是表示PCD间隙与耐久性之间的关系的说明图。

图12是表示球面间隙与耐久性之间的关系的说明图。

图13是表示保持窗偏移与耐久性之间的关系的说明图。

图14是图1所示的等速万向节的从轴向(箭头X方向)观察到的局部截面侧视图。

图15是表示轴锯齿部直径(D)、外/内PCD(Dp)、外杯的外径(Do)和球的直径(Db)等的等速万向节的局部放大截面图。

图16是表示内环锯齿内径部的直径与外/内PCD之间的关系的特性直线L的特性图。

图17是表示外/内PCD与外杯的外径之间的关系的特性直线M的特性图。

图18是表示外/内PCD与内环的内环宽度之间的关系的特性直线N的特性图。

图19是表示外/内PCD与球的直径之间的关系的特性直线Q的特性图。

图20是用于说明形成于保持器的保持窗与球之间的关系的等速万向节的沿轴向的纵截面图。

图21是构成图20所示的等速万向节的保持器和球的分解立体图。

图22是用于说明图21所示的所述保持器和所述球的各尺寸的从周向观察到的侧视图。

图23是用于说明沿着长度方向只具有弯曲形状部的第一导向槽和第二导向槽的等速万向节的沿轴向的纵截面图。

图24是现有技术的等速万向节的分解立体图。

具体实施方式

在图1中，参照标号10表示本发明实施方式的等速万向节。另外，在以下的说明中，纵截面是指沿着第一轴12和第二轴18的轴向的截面，而横截面是指与所述轴向正交的截面。

该等速万向节10基本构成为包括：有底圆筒状的外杯(外部件)16，其与第一轴12的一端部连接为一体，并具有开口部14；以及内部件22，其紧固于第二轴18的一端部，并收容于外杯16的孔部内。

如图1和图3所示，在所述外杯16的内壁上具有由球面构成的内径面24，在所述内径面24上形成有沿轴向延伸的六个第一导向槽26a～26f，并且，所述六个第一导向槽26a～26f绕轴心分别以60度的间隔隔开配置。

如图2所示，形成于所述外杯16的、沿轴向的纵截面为曲线状的第一导向槽26a(26b～26f)，以点H为曲率中心。该情况下，所述点H配置于这样的位置：从内径面24的球面中心K(连接球28的中心点O的假想面(球的中心面)与万向节轴线27正交的交点)沿轴向朝外杯16的开口部14侧偏移了距离T1的位置。

如图4所示，形成于所述外杯16的第一导向槽26a～26f的横截面，分别构成为在通过球28的中心O的铅直线L上具有曲率中心A的单一的圆弧状，所述第一导向槽26a～26f形成为在图面上与后述的球28的外表面接触于一点B。

另外，实际上，当在传递旋转转矩而施加负载时，球28的外表面与第一导向槽26a～26f不是点接触而是面接触。

在所述横截面中的第一导向槽26a～26f的两侧，连续地形成有所述内径面24，在所述第一导向槽26a～26f的端部与内径面24的交界部分，形成有经过了倒角的一组第一肩部30a、30b。

球28与所述外杯16的第一导向槽26a～26f的接触角度以铅直线L为基准设定为零度。另外，所述第一导向槽26a～26f的横截面中的槽半径M与球28的直径N的比(M/N)可以设定在0.51～0.55的范围内(参照图4)。

内部件22构成为包括：内环34，在其外周面沿周向形成有与所述第一导向槽26a～26f对应的多个第二导向槽32a～32f；多个(在本实施方式中为六个)球28，它们配设成可以在形成于所述外杯16的内壁面上的第一导向槽26a～26f与形成于所述内环34的外径面35(参照图4)上的第二导向槽32a～32f之间滚动，并且具有旋转转矩传递功能；以及保持器38，沿保持器38的周向形成有保持所述球28的多个保持窗36，并且，所述保持器38插装在外杯16与所述内环34之间。

所述内环34通过形成于中心的孔部而与第二轴18的端部花键嵌合，或者通过安装于第二轴18的环状槽中的环状的卡定部件40而一体地固定于第二轴18的端部。在该内环34的外径面35上形成有沿周向隔开相等角度的多个第二导向槽32a～32f，所述多个第二导向槽32a～32f与外杯16的第一导向槽26a～26f对应地进行配置。

如图2所示，形成于所述内环34、且沿轴向的纵截面形成为曲线状的所述第二导向槽32a～32f，以点R为曲率中心。该情况下，所述点R配置于这样的位置：从内径面24的球面中心K(连接球28的中心点O的假想面(球的中心面)与万向节轴线27正交的交点)沿轴向偏移了距离T2的位置。

作为外杯16的第一导向槽26a～26f的曲率中心的点H、和作为内环34的第二导向槽32a～32f的曲率中心的点R配置于这样的位置：从内径面24的球面中心K(球的中心面与万向节轴线27正交的交点)沿周向彼此朝相反的方向偏移了相等距离(T1＝T2)的位置。所述点H以球面中心K为基准配置于外杯16的开口部14侧，所述R点位于外杯16的纵深部46侧，所述点H的曲率半径和点R的曲率半径设定为交叉状(参照图2)。

该情况下，设球28的直径为N，设外杯16的第一导向槽26a～26f和内环34的第二导向槽32a～32f的曲率中心(点H、点R)的偏移量(从球面中心K沿轴向离开的距离)分别设为T，设所述直径N和所述偏移量T的比设为V，此时，所述球28的直径N和偏移量T优选设定成使所述比V(＝T/N)满足0.12≤V≤0.14的关系式。

如图4所示，所述第二导向槽32a～32f的横截面形成为：具有沿着水平方向相距预定距离的一对中心C、D的椭圆弧形状，所述第二导向槽32a～32f形成为在图面上与球28的外表面接触于两点E、F。另外，实际上，当传递旋转转矩而施加负载时，球28的外表面与第二导向槽32a～32f不是点接触而是面接触。

在所述横截面中的第二导向槽32a～32f的两侧，连续地形成有外径面35，在所述第二导向槽32a～32f的端部与外径面35的交界部分，形成有经过了倒角的一组第二肩部42a、42b。

球28与第二导向槽32a～32f的接触角度α以铅直线L为基准设定为左右离开相等的角度α。该情况下，如图7所示，当球28与所述第二导向槽32a～32f的接触角度α设定在13度～22度的范围内时，耐久性良好，另外若将球28与所述第二导向槽32a～32f的接触角度α设定在15度～20度的范围内，则能够获得非常好的耐久性。另外，所述第二导向槽32a～32f的横截面中的槽半径P、Q与球28的直径N的比(P/N、Q/N)可以设定为0.51～0.55(参照图4)。

所述球28例如由钢球制成，并且配置成：在外杯16的第一导向槽26a～26f与内环34的第二导向槽32a～32f之间各配置一个，并且可以沿周向滚动。该球28将第二轴18的旋转转矩通过内环34和外杯16传递至第一轴12，并且通过沿着第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f滚动，能够使第二轴18(内环34)与第一轴12(外杯16)之间在交叉的角度方向上发生相对位移。另外，旋转转矩能够在第一轴12与第二轴18之间向任意方向良好地传递。

如图8A和图8B所示，在六个球28分别与外杯16的第一导向槽26a～26f点接触的状态下，设所述第一导向槽26a～26f的节圆直径为外PCD，在六个球28分别与内环34的第二导向槽32a～32f点接触的状态下，设所述第二导向槽32a～32f的节圆直径为内PCD，在该情况下，根据所述外PCD与所述内PCD的差，PCD间隙被确定(外PCD-内PCD)。

另外，如图9A～9C所示，通过将以下两个差相加，球面间隙被确定：外杯16的内径面24上的外杯内球面直径与保持器38的外径面的保持器外球面直径的差，以及保持器38内径面的保持器内球面直径与内环34的外径面的内环外球面直径的差。

换言之，根据下述公式来设定：球面间隙＝[(外杯内球面直径)-(保持器外球面直径)]+[(保持器内球面直径)-(内环外球面直径)]。

另外，如图10所示，保持器38的保持窗36的保持窗宽度中心(以保持器38的轴向作为宽度方向)、与所述保持器38的外表面38a和内表面38b的球面中心，配置在沿着保持器38的轴向偏移了预定距离的位置上。

本实施方式的等速万向节10的基本结构如上所述，下面对其动作和作用效果进行说明。

当第二轴18旋转时，其旋转转矩从内环34通过各球28传递至外杯16，第一轴12保持与所述第二轴18的等速性，并同时向预定方向旋转。

此时，在第一轴12与第二轴18的交叉角度(动作角)发生变化的情况下，通过在第一导向槽26a～26f与第二导向槽32a～32f之间滚动的球28的作用，保持器38倾动预定角度，从而容许所述角度变化。

在该情况下，保持于保持器38的保持窗36中的六个球28位于等速面或第一轴、第二轴12、18之间的角平分面上，由此，驱动接点始终保持在等速面上，可确保等速性。这样，在保持第一轴12与第二轴18的等速性的同时，还容许它们之间适当的角度变化。

在本实施方式中，球28的直径N、与外杯16的第一导向槽26a～26f和内环34的第二导向槽32a～32f的曲率中心(点H、点R)的偏移量(从球面中心K沿轴向离开的距离)T的比V(＝T/N)，设定成满足：0.12≤V≤0.14的关系式(参照图2)。

该情况下，如果所述球28的直径N与偏移量T的比V小于0.12，则由第一导向槽26a～26f与第二导向槽32a～32f形成的楔角为极小的状态，当未进行旋转动作时，容易发生球28的锁死状态，存在组装时的作业性降低的不良情况。

另一方面，如果所述球28的直径N与偏移量T的比V超过0.14，则由于第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f的深度较浅，而难以避免球28移动到形成于第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的端部的第一和第二肩部30a、30b、42a、42b上、或者难以避免破坏或磨损第一和第二肩部30a、30b、42a、42b等情况的发生。

这样，通过设定成使球28的直径N与第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的曲率中心(点H、点R)的偏移量T满足所述关系式(0.12≤V≤0.14)，能够有效防止球28移动到形成于第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的端部的第一和第二肩部30a、30b、42a、42b上、或者破坏或磨损第一和第二肩部30a、30b、42a、42b等情况的发生，从而能够进一步提高等速万向节10的耐久性。

图5表示本实施方式的等速万向节10的纵截面图的局部放大，由于球28的直径N与第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的曲率中心(点H、点R)的偏移量T的关系满足所述关系式，因此偏移量T1设定得较小。另一方面，图6表示比较例的等速万向节10的纵截面图的局部放大，偏移量T2与本实施方式相比设定得较大(T1＜T2)。

在该情况下，在相对于直线S(该直线S与接头轴线27正交并通过球28的中心)倾斜大约15度的部位，对外杯16的第一导向槽26a～26f的深度进行比较，此时，本实施方式的第一导向槽26a～26f的深度DP1能够形成为大于比较例的第一导向槽的深度DP2(DP1＞DP2)，因此能够有效避免球28移动到形成于第一导向槽26a～26f的端部的第一和第二肩部30a、30b、42a、42b上、或者破坏或磨损第一和第二肩部30a、30b、42a、42b等情况的发生。

另外，在本实施方式中，外杯16的第一导向槽26a～26f的横截面形成为圆弧形状，并与球28接触于一点，并且，内环34的第二导向槽32a～32f的横截面形成为椭圆形状，并与球28接触于两点，由此，与现有技术相比，降低了由于与球28接触而产生的对第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f的面压力，能够提高耐久性。

该情况下，在本实施方式中，第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f的横截面上的槽半径(M、P、Q)与球28的直径N的比(M/N、P/N、Q/N)分别设定在0.51～0.55的范围内，并且，第一导向槽26a～26f与球28的接触角度以铅直线L为基准设为零度，而第二导向槽32a～32f与球28的接触角度α以铅直线L为基准设定在13度～22度的范围内，由此能够降低面压力，可以进一步提高耐久性。

之所以使所述第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f的横截面上的槽半径(M、P、Q)与球28的直径N的比为0.51～0.55，是因为：当该比小于0.51时，槽半径(M、P、Q)与球28的直径N过于接近，而成为近似全部接触(整个面上的接触)的状态，因此不利于球28的滚动，所以导致耐久性降低，另一方面，如果超过0.55，则相反地，由于球28的接触椭圆减小，因而导致接触面压力增大，从而影响耐久性。

另外，所述球28的直径N与纵截面上的第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的曲率中心(点H、点R)的偏移量T的比V(T/N)，第二导向槽32a～32f与球28的接触角度α，以及所述第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f的横截面上的槽半径(M、P、Q)与球28的直径N的比，分别是根据反复进行的模拟和试验的结果而求得的最佳值。

另外，之所以将第二导向槽32a～32f与球28的接触角度α设定在13度～22度的范围内，是因为：如果所述接触角度α小于13度，则对球28的载荷增大，使得面压力增大，从而使耐久性变差，另一方面，如果所述接触角度α超过22度，则第二导向槽32a～32f的端部(第二肩部42a、42b)和球28的接触位置接近，引起接触椭圆突出，增大了面压力，从而使耐久性变差。

另外，在本实施方式中，通过外PCD与内PCD的差(外PCD-内PCD)而形成的PCD间隙(参照图8A和图8B)设定为0～100μm，并优选可以设定为0～60μm。使所述PCD间隙为0～100μm，是因为：如果小于0μm则会降低球28的组装性，并且妨碍球28的顺利的滚动动作，使得耐久性变差。另一方面是因为：如果所述PCD间隙超过100μm，则在高负载时使球28与第一和第二导向槽26a～26f、32a～32f的接触椭圆从作为槽端的第一和第二肩部30a、30b、42a、42b突出，使面压力增大，并且导致第一和第二肩部30a、30b、42a、42b发生破坏，导致耐久性变差。此时，如图11的试验结果所示，通过使所述PCD的设定范围为0～60μm，能够获得非常好的耐久性。

另外，在本实施方式中，如图9A～图9C所示，使通过[(外杯内球面直径)-(保持器外球面直径)]+[(保持器内球面直径)-(内环外球面直径)]来设定的球面间隙为50～200μm，优选可以设定为50～150μm。这是因为：如果小于50μm，则在外杯16的内表面与保持器38的外表面38a之间、以及内环34外表面与保持器38的内表面38b之间，会因为润滑不良而导致烧蚀，从而带来不好的影响。另一方面是因为：如果超过200μm，则在外杯16和内环34、与保持器38之间产生碰撞噪音，会影响商品性。此时，如图12的试验结果所示，通过使所述球面间隙的设定范围为50～150μm，能够获得非常好的耐久性。

另外，在本实施方式中，如图10所示，保持器38的保持窗36的保持窗宽度中心(以保持器38的轴向为宽度方向)配置于这样的位置：从所述保持器38的外表面38a和内表面38b的球面中心沿保持器38的轴向偏移了20～100μm的位置。这是因为：如果保持器38的保持窗36的保持窗宽度中心与球面中心的偏移量小于20μm，则对球28的约束力不足，因而难以确保等速性，而如果所述偏移量大于100μm，则束缚力过大，会妨碍球28的顺利的滚动动作，使耐久性降低。此时，如图13的试验结果所示，通过使所述保持器38的保持窗宽度中心与球面中心的偏移量的设定范围为40～80μm，能够获得非常好的耐久性。

结果，在本实施方式中，在具有六个球28的等速万向节10中，即使在高负载的情况下，也能够抑制球28的接触椭圆的突出，从而能够提高耐久性。

下面，对等速万向节10的各种尺寸的设定进行详细说明。

该情况下，图8A和图8B所示的所述外PCD和所述内PCD设定为相等(外PCD＝内PCD)，从而外PCD和内PCD的差被设定为零。另外，在下面的说明中，将外PCD和内PCD两者一并称为“外/内PCD”。

内环锯齿内径部39的直径(D)任意设定，根据所述内环锯齿内径部39的直径(D)，来设定作为内环34的最小壁厚的外/内PCD的尺寸(参照图14和图15)。

另外，所述内环锯齿内径部39的直径(D)是指：在通过内环34的孔部的中心的方向上的、一个内环锯齿内径部39的谷部的底部与另一个内环锯齿内径部39的谷部的底部之间的尺寸(最大直径)(参照图15)。通过所述内环34的最小壁厚来确保预定的接合强度。如图16所示，所述外/内PCD的值根据内环锯齿内径部39的直径与外/内PCD之间的关系的特性直线L来求得。

该情况下，设内环锯齿内径部39的直径为D，设外/内PCD为Dp(参照图14和图15)，则所述外/内PCD(Dp)与所述内环锯齿内径部39的直径(D)的尺寸比(Dp/D)优选设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内。

这是因为：如果所述尺寸比(Dp/D)小于1.9，则存在因内环34的壁厚过薄而导致强度降低的不良情况，另一方面，如果所述尺寸比(Dp/D)超过2.2，则无法使等速万向节10小型化。

另外，如图17所示，根据外杯16的杯部的外径与外/内PCD之间的关系的特性直线M，来设定所述外杯16的外径。该情况下，如图14和图15所示，设外杯16的外径为Do，则所述外杯16的外径(Do)与外/内PCD(Dp)的尺寸比(Do/Dp)优选设定在1.4≤(Do/Dp)≤1.8的范围内。

这是因为：如果所述尺寸比(Do/Dp)小于1.4，则存在因外杯16的壁厚过薄而导致强度降低的不利情况，另一方面，如果所述尺寸比(Do/Dp)超过1.8，则外杯16的外径较大而无法实现小型化。

另外，如图18所示，根据内环34的沿着第二轴18的轴向的环宽度与外/内PCD之间的关系的特性直线，来设定所述内环34的内环宽度。该情况下，设内环34的内环宽度为W，则内环34的内环宽度(W)与外/内PCD(Dp)的尺寸比(W/Dp)优选设定在0.38≤(W/Dp)≤0.42的范围内。

另外，如图19所示，根据球28的直径与外/内PCD之间的关系的特性直线Q，来设定球28的直径。该情况下，如图14和图15所示，设球28的直径为Db，则所述球28的直径(Db)与外/内PCD(Dp)的尺寸比(Db/Dp)优选设定在0.2≤(Db/Dp)≤0.5的范围内。

这是因为：如果所述尺寸比(Db/Dp)小于0.2，则存在球28的直径过小而导致耐久性降低的不良情况，另一方面，如果所述尺寸比(Db/Dp)超过0.5，则球28较大、而外杯16的壁厚相对较薄，从而导致强度降低。另外，保持所述球28的保持器38的内球面直径和外球面直径根据各自的设计任意设定。

这样，通过分别设定各尺寸，能够保持强度、耐久性、负载容量等各方面特性，同时能够进行对应于小型化的等速万向节10的各种尺寸的设定。

下面，根据图20～图23，对保持器38上形成的保持窗36在周向上的开口长度(WL)与球28的直径(N)之间的关系进行详细说明。

如图20所示，在外杯16的内径面24上形成有六个第一导向槽26a～26f，所述六个第一导向槽26a～26f沿轴向(箭头X方向)延伸，并绕轴心彼此隔开60度的间隔进行设置，所述第一导向槽26a～26f沿着长度方向(箭头X方向)具有与弯曲形状部设为一体的直线形状部S1。

在内环34的外径面35上，形成有沿轴向延伸、并与所述第一导向槽26a～26f数量相同的第二导向槽32a～32f。所述各第二导向槽32a～32f沿着长度方向(箭头X方向)具有与弯曲形状部设为一体的直线形状部S2，并且所述各直线形状部S1、S2沿着箭头X方向设置在相反方向。

如图21和图22所示，保持器38为大致环形，保持各球28的六个保持窗36沿着保持器38的周向隔开相等角度间隔地形成。

如图22所示，各保持窗36在保持器38的周向上具有开口长度(WL)，并且所述开口长度(WL)与球28的直径(N)的比(WL/N)设定成1.30≤WL/N≤1.42的关系。各保持窗36具有曲率半径为R的角部36a，并且所述曲率半径R与所述球28的直径N的比R/N设定为0.23≤R/N≤0.45的关系。

如图22所示，在等速万向节10中，在保持器38的各保持窗36中，所述保持器38的周向上的开口长度(WL)与球28的直径(N)设定为WL/N≤1.42的关系。因此，保持器38能够有效维持保持窗36之间的柱部136的周向长度，不需要将所述保持器38的壁厚设定得较大，能够增大所述柱部136的截面积。

因此，保持器38，例如，不需要将内球面直径尺寸设定得较小、并且将外球面直径尺寸设定得较大，或使轴向的宽度尺寸增大，就能够有效地提高所述保持器38的强度。

并且，在等速万向节10中，保持窗36的开口长度(WL)和球28的直径(N)设定成1.30≤WL/N的关系。由此，能够增大各保持窗36的开口面积，能够有效防止球28的装配不良和内环34的装配不良等。因此，在等速万向节10中，能够使用简单的结构容易地提高组装作业的作业性。

另外，通过将保持窗36的角部36a的曲率半径R和球28的直径(N)设定成0.23≤R/N的关系，能够降低所述保持窗36之间的柱部136的最大主应力载荷，能够提高保持器38的强度。

另一方面，通过设定成R/N≤0.45的关系，能够有效地阻止这样的情况发生：因保持窗36的角部36a过大，而导致球28和内环34产生装配不良。

另外，在等速万向节10中，第一导向槽26a～26f沿着长度方向具有直线形状部S1，同时，第二导向槽32a～32f沿着长度方向具有直线形状部S2。因此能够有效地将等速万向节10的最大动作角度设定得较大。

并且，如图23所示，所述第一导向槽26a～26f和第二导向槽32a～32f也可以形成为沿着长度方向只具有弯曲形状部。

Claims

1.一种等速万向节，其包括：

外部件(16)，其一端部开口，该外部件(16)与相交的两根轴中的一方连接，并具有内径面，并且，在该外部件(16)上形成有沿轴向延伸的多个第一导向槽(26a～26f)；

内环(34)，其与所述两根轴中的另一方连接，并且形成有沿轴向延伸的、与所述第一导向槽(26a～26f)数量相同的第二导向槽(32a～32f)；

六个球(28)，可滚动地配置于所述第一导向槽(26a～26f)与所述第二导向槽(32a～32f)之间，用于在所述第一导向槽(26a～26f)与所述第二导向槽(32a～32f)之间传递转矩；以及

保持器(38)，其形成有用于收纳所述各球(28)的保持窗，

其中，

设所述第一导向槽(26a～26f)的节圆直径为外PCD，设所述内环(34)的第二导向槽(32a～32f)的节圆直径为内PCD，在该情况下，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，在所述内环(34)的孔部的内壁面上形成有内环锯齿内径部，所述外/内PCD的尺寸(Dp)与内环锯齿内径部的直径(D)的比(Dp/D)设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内。

2.一种等速万向节，其包括：

保持器(38)，其形成有用于收纳所述各球(28)的保持窗，

其中，

设所述第一导向槽(26a～26f)的节圆直径为外PCD，设所述内环(34)的第二导向槽(32a～32f)的节圆直径为内PCD，在该情况下，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，所述球(28)的直径(Db)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Db/Dp)设定在0.2≤(Db/Dp)≤0.5的范围内。

3.一种等速万向节，其包括：

保持器(38)，其形成有用于收纳所述各球(28)的保持窗，

其中，

设所述第一导向槽(26a～26f)的节圆直径为外PCD，设所述内环(34)的第二导向槽(32a～32f)的节圆直径为内PCD，在该情况下，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，所述外部件的外径(Do)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Do/Dp)设定在1.4≤(Do/Dp)≤1.8的范围内。

4.一种等速万向节，其包括：

保持器(38)，其形成有用于收纳所述各球(28)的保持窗，

其中，

设所述第一导向槽(26a～26f)的节圆直径为外PCD，设所述内环(34)的第二导向槽(32a～32f)的节圆直径为内PCD，在该情况下，使所述外PCD与所述内PCD相同并作为外/内PCD，在所述内环(34)的孔部的内壁面上形成有内环锯齿内径部，所述外/内PCD的尺寸(Dp)与内环锯齿内径部的直径(D)的比(Dp/D)设定在1.9≤(Dp/D)≤2.2的范围内，

并且，所述球(28)的直径(Db)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Db/Dp)设定在0.2≤(Db/Dp)≤0.5的范围内，

并且，所述外部件(16)的外径(Do)与所述外/内PCD的尺寸(Dp)的比(Do/Dp)设定在1.4≤(Do/Dp)≤1.8的范围内。