CN102209857A - 固定式等速万向接头及其制造方法、以及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固定式等速万向接头及其制造方法、以及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元。所述固定式等速万向接头具备：在内球面形成有沿轴向延伸的多个滚道槽的外圈(10)；在外球面形成有与该外圈(10)的滚道槽成对而沿轴向延伸的多个滚道槽的内圈(20)；安装在外圈(10)的滚道槽与内圈(20)的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠(30)；安装在外圈(10)的内球面与内圈(20)的外球面之间来保持滚珠(30)的保持架(40)，外圈(10)的滚道槽或者内圈(20)的滚道槽中的至少一方通过冷锻精加工而形成，通过相对于任意选择出的外圈(10)及内圈(20)来选择与该外圈(10)及内圈(20)的各PCD测定值适合的类别的滚珠(30)及保持架(40)这样的匹配，来组装由外圈(10)、内圈(20)、滚珠(30)及保持架(40)构成的结构要素。

Description

固定式等速万向接头及其制造方法、以及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元
技术领域
本发明涉及例如在机动车或各种工业机械的动力传递系统中使用的、在驱动侧与从动侧的二轴间仅允许角度变位的固定式等速万向接头及其制造方法、以及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元。
背景技术
在机动车或各种工业机械的动力传递系统、例如前轮驱动车或独立悬架方式的后轮驱动车的驱动轴上，作为从机动车的发动机向车轮等速地传递旋转力的机构，使用仅允许角度变位的固定式等速万向接头、允许角度变位及轴向位移这二者的滑动式等速万向接头。
前述的驱动轴包括从变速器向差速器传递旋转驱动力的螺旋轴、或从差速器向车轮传递旋转驱动力的驱动轴。另外，作为固定式等速万向接头，周知有球笼型等速万向接头(BJ)，作为滑动式等速万向接头，周知有双偏置型等速万向接头(DOJ)。
例如，BJ型的固定式等速万向接头具备如下主要结构要素：在内球面上形成有沿轴向延伸的多个滚道槽的外侧接头构件即外圈；在外球面上形成有与该外圈的滚道槽成对的沿轴向延伸的滚道槽的内侧接头构件即内圈；安装在外圈的滚道槽与内圈的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠；安装在外圈的内球面与内圈的外球面之间来保持滚珠的保持架。多个滚珠收容于形成在保持架上的凹坑中且沿圆周方向等间隔地配置。
该固定式等速万向接头的外圈及内圈通常按照以下的技术要领制作。首先，利用热锻、温锻或冷锻将圆柱状钢坯形成为外圈或内圈的大致形状，并对该原材料的外球面、内球面及端面进行车削。之后，进行热处理，利用研磨或淬火钢切削等对外球面、内球面和滚道槽进行精加工。
对于这样制作而成的外圈及内圈而言，在将由内圈、滚珠和保持架构成的内部部件装入外圈时，选择性地组合以使PCD间隙等在规定值的范围内。
即，如图28所示那样，将多个外圈210及内圈220按PCD分类，并且，将具有与滚珠230一致的凹坑宽度的保持架240按其凹坑宽度分类。
这样，从分类为多个的外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240中，考虑由上述外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240构成的结构要素的组合，根据匹配表选择这些外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240而组合，以使PCD间隙等收敛在规定值的范围内(例如，参照专利文献1、2)。
【专利文献1】日本特公平1-55688号公报
【专利文献2】日本特开昭63-34323号公报
然而，作为前述现有的等速万向接头的结构要素的外圈210或内圈220通过锻造、车削及热处理、最终对滚道槽实施研磨等精加工而制成。这样，若在锻造、车削及热处理后进行滚道槽的精加工，则会出现用于精加工滚道槽的设备、工具等的费用增大且精加工费时、或材料的成品率低这样的不良情况。
另外，目前，在将由内圈220、滚珠230及保持架240构成的内部部件装入外圈210时，从分类出的多个外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240中，根据匹配表选择由这些外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240构成的结构要素而组合，使PCD间隙等收敛在规定值的范围内。该选择组合也会导致各结构要素的组装费时费力、作业性差这样的问题。
发明内容
因此，本发明鉴于前述的问题点而提出，其目的在于提供一种简化外圈或者内圈的制作、成本低的固定式等速万向接头及其制造方法、以及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元。
作为达成前述目的的技术手段，本发明提供一种固定式等速万向接头，其具备：沿轴向延伸的多个滚道槽形成在内球面上的外侧接头构件；与该外侧接头构件的滚道槽成对而沿轴向延伸的多个滚道槽形成在外球面上的内侧接头构件；安装在外侧接头构件的滚道槽与内侧接头构件的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠；安装在外侧接头构件的内球面与内侧接头构件的外球面之间来保持滚珠的保持架，外侧接头构件的滚道槽或者内侧接头构件的滚道槽中的至少一方通过冷锻精加工而形成，所述固定式等速万向接头的特征在于，通过相对于任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件来选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架这样的匹配，来组装由外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素。
另外，本发明提供一种固定式等速万向接头的制造方法，所述固定式等速万向接头具备：形成为一端开口的杯状、沿轴向延伸的多个滚道槽形成在内球面上的外侧接头构件；与该外侧接头构件的滚道槽成对而沿轴向延伸的多个滚道槽形成在外球面上的内侧接头构件；安装在外侧接头构件的滚道槽与内侧接头构件的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠；安装在外侧接头构件的内球面与内侧接头构件的外球面之间来保持滚珠的保持架，外侧接头构件的滚道槽或者内侧接头构件的滚道槽中的至少一方通过冷锻精加工而形成，所述固定式等速万向接头的制造方法的特征在于，利用下述的匹配组合由外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素，所述匹配是指：将具有与滚珠的外径一致的凹坑宽度的保持架按滚珠外径分类，测定任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD，相对于这些外侧接头构件及内侧接头构件选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架。需要说明的是，外侧接头构件的PCD意味着与外侧接头构件的滚道槽接触的状态下的滚珠的间距圆直径，内侧接头构件的PC意味着与内侧接头构件的滚道槽接触的状态下的滚珠的间距圆直径。
在本发明中，通过利用冷锻精加工来形成外侧接头构件的滚道槽或者内侧接头构件的滚道槽中的至少一方，由此滚道槽的形成仅通过冷锻精加工就能够实现，因此能够省略现有技术那样的冷锻后的切削加工或研磨加工等大量的机械加工，能够提高成品率提高，从而能够实现等速万向接头的低成本化。
这样，通过相对于任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件来选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架这样的简易匹配，即，通过将具有与滚珠的外径一致的凹坑宽度的保持架按滚珠外径分类、测定任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD、相对于这些外侧接头构件及内侧接头构件来选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架这样的匹配，来组装由外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素，由于没有进行对外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架所有的结构要素分类、并选择由这些外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素而组合这样的现有的匹配，因此能够迅速且容易地进行各结构要素的组装，实现成品率及作业性的提高。
本发明中，优选外侧接头构件的滚道槽及内侧接头构件的滚道槽的横截面形状形成为与滚珠角接触的尖端拱门形状，该接触角为35°～45°。
这样，若将外侧接头构件的滚道槽及内侧接头构件的滚道槽的横截面形状形成为与滚珠角接触的尖端拱门形状、并将该接触角设定为35°～45°，则能够使滚珠相对于滚道槽的接触状态稳定化。这里，若前述的接触角小于35°，则滚道面压力增大且有可能导致耐久性的降低。另外，若接触角大于45°，则至高动作角下的滚道肩部为止的滚珠的上行富余变小，高转矩负载时的滚珠引起的接触椭圆发生上行，有可能导致滚道肩部的缺欠等。
本发明中，优选在外侧接头构件的滚道槽的开口端或者内侧接头构件的滚道槽的开口端中的至少一方，至少在滚珠接触点对应部位设有切口圆角部。
这样，若在外侧接头构件的滚道槽的开口端或者内侧接头构件的滚道槽的开口端中的至少一方、至少在滚珠接触点对应部位设置切口圆角部，则即使在等速万向接头的高角度动作时、特别在因某些理由超过使用时假定的角度而滚珠位于外侧接头构件或者内侧接头构件的滚道槽的轴向端部的情况下，也能够通过切口圆角部防止滚珠啮入该轴向端部。
本发明中，优选通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和切口圆角部、及内侧接头构件的滚道槽和切口圆角部。
这样，若通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和切口圆角部、及内侧接头构件的滚道槽和切口圆角部，则不需要在滚道槽的形成后进行车削或热处理后的研磨精加工等机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽与切口圆角部，因此能够实现切口圆角部形成的简化，从而能够实现等速万向接头的低成本化。
本发明中，优选通过冷锻精加工形成沿着外侧接头构件的开口缘整周形成的入口倒棱、沿着内球面与滚道槽的交界部形成的滚道倒棱、沿着滚道槽与入口倒棱的交界部形成的滚道入口倒棱，并且通过冷锻精加工形成外侧接头构件的开口端外周面的除形成防护罩安装用凹槽之外的部位。
这样，若通过冷锻精加工形成外侧接头构件的入口倒棱、滚道倒棱及滚道入口倒棱，则入口倒棱、滚道倒棱及滚道入口倒棱的形成仅通过冷锻就能够实现，因此能够省略像现有技术那样冷锻后的切削加工或研磨加工等大量的机械加工，成品率进一步提高，能够进一步实现等速万向接头的低成本化。另外，若外侧接头构件的除防护罩用凹槽之外的外周面通过冷锻精加工形成，则能够提高该外周面的硬度，提高抗扭强度，此外能够减少加工工时而实现等速万向接头的低成本化。
本发明中，优选通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和滚道入口倒棱。
这样，若通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和滚道入口倒棱，则不需要在滚道槽的形成后进行车削或热处理后的研磨加工等机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽和滚道入口倒棱，因此能够实现滚道入口倒棱形成的简化，从而能够实现等速万向接头的低成本化。
本发明中，优选沿着外侧接头构件的内球面与滚道槽的交界部形成的滚道倒棱、及沿着内侧接头构件的外球面与滚道槽的交界部形成的滚道倒棱形成为圆角形状。
这样，若沿着外侧接头构件的内球面与滚道槽的交界部形成的滚道倒棱、及沿着内侧接头构件的外球面与滚道槽的交界部形成的滚道倒棱形成为圆角形状，则能够避免在该部分的应力集中。需要说明的是，该圆角形状的滚道倒棱除了通过冷锻精加工形成以外，也可以通过在冷锻后进行车削或热处理后的研磨加工等机械加工而形成。
本发明中，优先通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和滚道倒棱、及内侧接头构件的滚道槽和滚道倒棱。
这样，若通过冷锻精加工同时形成外侧接头构件的滚道槽和滚道倒棱、及内侧接头构件的滚道槽和滚道倒棱，则不需要在滚道槽的形成后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽和滚道倒棱，因此能够实现滚道倒棱形成的简化，从而实现等速万向接头的低成本化。
本发明中，优选在外侧接头构件的内球面上且沿周向相邻的滚道槽之间形成沿轴向延伸的狭缝槽，将狭缝槽的宽度尺寸设定为沿该周向相邻的滚道槽之间的内球面的最大宽度尺寸的5％～30％。
这样，若在外侧接头构件的内球面上且在周向相邻的滚道槽之间形成沿轴向延伸的狭缝槽，则在冷锻时，外侧接头构件的原材料的挤出部分不会进入冷锻用的成形模具的间隙，内球面能够获得所期望的形状精度。特别地，若将狭缝槽的宽度尺寸设定为5％～30％，则在冷锻时容易使外侧接头构件从成形模具脱模，且能够确保外侧接头构件的内球面的必要面积，从而能够确保必要的强度、耐久性。需要说明的是，当狭缝槽的宽度尺寸小于5％时，在冷锻时难以使外侧接头构件从成形模具脱模，当狭缝槽的宽度尺寸大于30％时，难以确保外侧接头构件的内球面的必要面积，从而导致强度、耐久性的降低。
本发明中，优选由外侧接头构件的滚道槽和与其协同动作的内侧接头构件的滚道槽形成的滚珠滚道的偏置角为11.0°～15.0°。这里，偏置角意味着外侧接头构件的滚道槽的曲率中心和内侧接头构件的滚道槽的曲率中心相当于滚珠中心所成的角度。
这样，若将滚珠滚道的偏置角设定为11.0°～15.0°，则能够同时满足等速万向接头的动作性、耐久性及准静态抗扭强度。这里，偏置角小于11.0°时，十字动作性、耐久性、及准静态抗扭强度方面都存在问题，偏置角大于15.0°时，耐久性及强度方面差。
本发明中，优选将位于内侧接头构件的外球面的接头开口侧的球面角设定为12.5°以上。这里，“接头开口侧”意味着外侧接头构件的开口侧。进而，“球面角”意味着内侧接头构件的外球面的接头开口侧端部相当于该外球面的曲率中心(接头中心)所成的轴向角度。
这样，若将位于内侧接头构件的外球面的接头开口侧的球面角设定为12.5°以上，则在高动作角、高转矩负载时，即使从内侧接头构件的外球面向保持架的内球面作用大的球面力，能够充分地确保内侧接头构件的外球面的接头开口侧端部与保持架的内球面接触的面积以能够抵抗前述的球面力。通过确保该接触面积，从而能够避免向保持架施加过大的负载，能够确保顺畅地旋转。
本发明中，优选在内侧接头构件的接头开口侧端面与形成于内侧接头构件的轴孔的花键端部之间设有轴向的台阶部，而在比内侧接头构件的接头开口侧端面靠里侧的位置形成凹端面。这里，“内侧接头构件的接头开口侧端面”意味着内侧接头构件中位于外侧接头构件的开口侧的端面，即位于压入内侧接头构件的轴孔中的轴构件的插入侧的端面。另外，“轴孔的花键端部”意味着轴孔的花键中位于外侧接头构件的开口侧的端部，即位于压入内侧接头构件的轴孔中的轴构件的插入侧的端部。进而，“轴向的台阶部”意味着通过使内侧接头构件的接头开口侧端面向轴向凹陷而形成的台阶部。
即使内侧接头构件的壁厚变薄以实现等速万向接头的轻量、紧凑化，但通过在内侧接头构件的接头开口侧端面与轴孔的花键端部之间设置轴向的台阶部、而在比该接头开口侧端面靠里侧的位置形成凹端面，由此能够使该凹端面、即滚道槽的底部处的壁厚(参照图15的本发明的N部：径向尺寸L2)比现有技术(参照图15的现有技术的M部：径向尺寸L1)大，因此即使在高动作角、高转矩负载时，也能够确保内侧接头构件的充分的强度。
需要说明的是，优选凹端面形成在与滚道槽的底部对应的部位。这样，若将凹端面形成在与滚道槽的底部对应的部位，则当等速万向接头取得高动作角时，滚珠接触点不会从滚道槽超出，能够效率良好且可靠地进行转矩传递。
本发明中，优选在内侧接头构件的外球面的接头里侧端部形成比该的外球面后退的锥状的避让部，该避让部以小的曲率与外球面相连而与外球面光滑连续地连接。
这样，若在内侧接头构件的外球面的接头里侧端部形成比该外球面后退的锥状的避让部、该避让部以小的曲率与外球面相连而与外球面光滑连续地连接，则能够消除内侧接头构件的接头里侧端部向保持架内径面啮入的情况。
本发明中，优选外侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置。另外，优选内侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的位置。
这样，若将外侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置、或将内侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的位置，则能够在滚道槽的轴向中央部闭塞间隙，能够容易地防止晃动从而防止噪声的产生。
能够实现具备以上的结构的固定式等速万向接头、具有与从该外侧接头构件沿轴向延伸的杆部连结的轮毂轮的车轮用轴承的驱动车轮用轴承单元。
这种情况下，若在轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的任一方的圆周方向的多处形成沿轴向延伸的凸部，通过将轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的该一方压入另一方中，从而在另一方形成与凸部密接嵌合的凹部，利用这样的凹凸嵌合结构使轮毂轮与外侧接头构件一体地结合，则能够实现由等速万向接头和车轮用轴承构成的一体型的驱动车轮用轴承单元。
另外，若在轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的任一方的圆周方向的多处形成沿轴向延伸的凸部，通过将轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的该一方压入另一方中，从而在另一方形成与所述凸部密接嵌合的凹部，利用这样的凹凸嵌合结构将轮毂轮与外侧接头构件结合成在轴向的拉伸力的作用下能够分离，则能够实现由等速万向接头和车轮用轴承构成的分离型的驱动车轮用轴承单元。
在该驱动车轮用轴承单元中，在轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的任一方的圆周方向的多处形成沿轴向延伸的凸部，通过将轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的该一方压入另一方中，从而在另一方形成与凸部密接嵌合的凹部，由此构成凹凸嵌合结构。作为该凹凸嵌合结构的形成方法，通过将在轮毂轮的内径或者外侧接头构件的杆部的外径中的任一方上形成的凸部的形状向硬度比该凸部的硬度低的另一方转印、由此利用压入时的弹性变形而在另一方形成与凸部密接嵌合的凹部这种方法是有效的。
即，伴随着塑性变形及切削的同时，在对方侧的凹部形成面上转印凸部的形状。此时，成为凸部啮入对方侧的凹部形成面由此该凹部形成面稍微发生了弹性变形的状态，允许凸部的轴向移动，当轴向移动停止时，凹部形成面的弹性变形回复。由此，凸部的凹部嵌合部位的整体相对于与其对应的凹部密接，能够使外侧接头构件与轮毂轮牢固地结合为一体。
另一方面，在本发明中，通过前述的凹凸嵌合结构将轮毂轮与外侧接头构件结合成在轴向的拉伸力的作用下能够分离。这样，由于轮毂轮与外侧接头构件能够分离，因此容易进行更换等速万向接头或者车轮用轴承中的任一方的驱动车轮用轴承装置的维修作业。
【发明效果】
根据本发明，通过相对于任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件来选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架这样的匹配，来组装由外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素，由于没有进行对外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架所有的结构要素进行分类、并选择由这些外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素而组合这样的现有的匹配，因此能够迅速且容易地进行各结构要素的组装，实现成品率及作业性的提高，实现等速万向接头的低成本化。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的固定式等速万向接头的实施方式中球笼型等速万向接头的整体结构的、沿图2的B-O-B线的剖视图。
图2是沿图1的A-A线的剖视图。
图3是用于说明本发明的实施方式中简易匹配的要领的简要结构图。
图4是表示滚道槽与滚珠的接触状态的主要局部放大剖视图。
图5a是表示外圈的开口端部的局部放大立体图，表示切口圆角部的一例。
图5b是表示外圈的开口端部的局部放大立体图，表示切口圆角部的另一例。
图6a是表示内圈的端部的局部放大立体图，表示切口圆角部的一例。
图6b是表示内圈的端部的局部放大立体图，表示切口圆角部的另一例。
图7是表示设有入口倒棱、滚道倒棱、滚道入口倒棱及狭缝槽的外圈的局部立体图。
图8是表示从开口端侧观察图7的外圈而得到的状态的侧视图。
图9是表示设有滚道倒棱及滚道入口倒棱的内圈的立体图。
图10是表示有关偏置角的十字动作性、耐久性及强度的试验结果的表。
图11用于说明球面角，是表示内圈的局部剖视图。
图12用于说明球面角，是表示接头取得最大动作角的状态的主视图。
图13是图12的右侧视图。
图14是沿着图13的C-O-C线的剖视图。
图15是中心线以下的下半部分表示本发明的内圈、中心线以上的上半部分表示现有技术的内圈的剖视图。
图16是表示在形成有凹端面的内圈端部内设有非固化层部分的形态的局部剖视图。
图17是表示本发明的等速万向接头成为高动作角的状态的剖视图。
图18是为了与图17相比而表示仅将内圈的轴向宽度缩短的等速万向接头成为高动作角的状态的剖视图。
图19是表示设有锥状的避让部的内圈的主要局部放大剖视图。
图20是表示将外圈的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置的等速万向接头的局部剖视图。
图21是表示将内圈的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的半径的等速万向接头的局部剖视图。
图22是表示将图1的等速万向接头与车轮用轴承连结而成的一体型的驱动车轮用轴承单元的整体结构的剖视图。
图23是表示图22的轮毂轮的轴孔的剖视图。
图24是表示图22的杆部的剖视图。
图25是表示通过在轮毂轮的轴孔中压入杆部而成的凹凸嵌合结构的剖视图。
图26是将图1的等速万向接头与车轮用轴承连结而成的分离型的驱动车轮用轴承单元的整体结构的剖视图。
图27是表示图26的驱动车轮用轴承单元中等速万向接头与车轮用轴承分离的状态的剖视图。
图28是用于说明现有的等速万向接头的制造中的结构要素的匹配的简要结构图。
具体实施方式
详细叙述本发明所涉及的固定式等速万向接头及使用了该固定式等速万向接头的驱动车轮用轴承单元的实施方式。在以下的实施方式中，作为固定式等速万向接头的一种，例示了球笼型等速万向接头(BJ)。
本实施方式的等速万向接头1如图1及图2所示那样具备作为外侧接头构件的外圈10、作为内侧接头构件的内圈20、滚珠30及保持架40这样主要的结构要素，且具备能够将由内圈20、滚珠30及保持架40构成的内部部件50角度变位地收容在外圈10中的结构。
外圈10形成为一端开口的杯状，沿轴向延伸的多个滚道槽12在内球面14上沿圆周方向等间隔地形成。内圈20中，沿轴向延伸的多个滚道槽22与外圈10的滚道槽12成对而在外球面24上沿圆周方向等间隔地形成。滚珠30安装在外圈10的滚道槽12与内圈20的滚道槽22之间来传递转矩。保持架40安装在外圈10的内球面14与内圈20的外球面24之间来保持滚珠30。
多个滚珠30收容于形成在保持架40上的凹坑42中而沿圆周方向等间隔地配置。在该实施方式中，例示了六个滚珠30，但滚珠的个数可以任意。外圈10的滚道槽12与内圈20的滚道槽22协同动作而形成的滚珠滚道形成为朝向外圈10的开口侧扩径的楔形状。
需要说明的是，外圈10通过收容有由内圈20、滚珠30及保持架40构成的内部部件50的杯状的嘴部16、从该嘴部16的底部一体地沿轴向延伸的杆部18而构成，在该杆部18的外周面形成有用于与后述的车轮用轴承100(参照图22及图26)连结的花键11。另外，在内圈20的轴孔26中形成有用于连结轴60(参照图12及图17)的花键28。
在该等速万向接头1中，外圈10的滚道槽12及内圈20的滚道槽22通过冷锻精加工形成，通过相对于任意选择出的外圈10及内圈20来选择与该外圈10及内圈20的各PCD测定值适合的类别的滚珠30及保持架40这样的简易匹配来组装由外圈10、内圈20、滚珠30及保持架40构成的结构要素。
外圈10的滚道槽12及内圈20的滚道槽22通过冷锻精加工形成，由于滚道槽12、22的形成仅利用冷锻精加工，因此能够省略像现有技术那样冷锻后的切削加工或研磨加工等大量的机械加工，从而能够提高成品率，实现等速万向接头1的低成本化。
另一方面，基于前述的简易匹配的结构要素的组装通过相对于外圈10及内圈20来选择滚珠30及保持架40而按以下的要领进行，其中，外圈10及内圈20的滚道槽12、22通过冷锻精加工而形成。
首先，如图3所示那样，不将多个外圈10及内圈20按PCD分类，而将具有与滚珠30的外径一致的凹坑宽度的保持架40按其滚珠外径分类。作为该滚珠外径的类别，对于滚珠30及具有与该滚珠30的外径一致的凹坑宽度的保持架40而言，例如分为“大”、“中”、“小”三类。并且，测定任意选择出的外圈10及内圈20的各PCD，相对于上述外圈10及内圈20选择与外圈10及内圈20的各PCD测定值适合的类别的滚珠30及保持架40。例如，测定任意选择出的外圈10及内圈20的各PCD，若从该外圈10及内圈20的各PCD测定值得到的PCD间隙在适当范围内，则选择“中”类别的滚珠30及保持架40。若基于各PCD测定值的PCD间隙比适当范围大，则选择“大”类别的滚珠30及保持架40，若该PCD间隙比适当范围小，则选择“小”类别的滚珠30及保持架40。通过这样的选择，组合由外圈10、内圈20、滚珠30及保持架40构成的结构要素。需要说明的是，对于滚珠30及保持架40的分类数，并不限于三类，可以根据需要任意设定。
这样，通过相对于任意选择出的外圈10及内圈20选择与该外圈10及内圈20的各PCD测定值适合的类别的滚珠30及保持架40这样的简易匹配来组装由外圈10、内圈20、滚珠30及保持架40构成的结构要素，由于没有进行对外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240所有的结构要素进行分类、并选择由上述外圈210、内圈220、滚珠230及保持架240构成的结构要素而组合这样的现有的匹配(参照图28)，因此能够迅速且容易地进行各结构要素的组装，实现成品率及作业性的提高，从而容易实现等速万向接头1的低成本化。
在利用相对于通过冷锻精加工而形成滚道槽12、22的外圈10及内圈20来选择滚珠30及保持架40这样的简易匹配组装而成的等速万向接头1中，将由外圈10的滚道槽12和与其协同动作的内圈20的滚道槽22形成的滚珠滚道的PCD间隙规定为0～+0.2mm。这里，“PCD(间距圆直径)间隙”意味着与外圈10的滚道槽12接触的状态下的滚珠30的PCD(外圈PCD)和与内圈20的滚道槽22接触的状态下的滚珠30的PCD(内圈PCD)之差。
这样，通过将PCD间隙规定在前述的规定范围内，由此利用必要最低限度的简易匹配来组合由外圈10、内圈20、滚珠30及保持架40构成的各结构要素，从而能够确保等速万向接头1的动作性，同时能够将各结构要素间的晃动所产生的噪声抑制在必要最小限度。需要说明的是，若该PCD间隙比0mm小，则难以确保等速万向接头1的动作性，反之，若比+0.2mm大，则各结构要素间的晃动变大而产生噪声。
另外，在利用相对于通过冷锻精加工而形成滚道槽12、22的外圈10及内圈20来选择滚珠30及保持架40这样的简易匹配组装而成的等速万向接头1中，将滚珠30收容在凹坑42中的保持架40的凹坑间隙规定为-0.05～0mm。该凹坑间隙的数值中的“-”意味着成为过盈量。这里，“凹坑间隙”意味着保持架40的凹坑42的轴向宽度(保持架凹坑宽度)与滚珠30的外径(滚珠直径)之差。
这样，通过将凹坑间隙规定在前述的规定范围内，由此利用必要最低限度的简易匹配来组合由外圈10、内圈20、滚珠30及保持架40构成的各结构要素，从而能够确保等速万向接头1的动作性，同时能够将各结构要素间的晃动所产生的噪声抑制在必要最小限度。需要说明的是，若保持架40的凹坑间隙比-0.050mm小，则凹坑42与滚珠30间的过盈量过大而导致等速万向接头1的耐久性降低，若该凹坑间隙为0mm以上，则滚珠30在凹坑42内发生晃动而产生噪声。
在具有通过冷锻精加工而形成滚道槽12、22的外圈10及内圈20的等速万向接头1中，外圈10的滚道槽12及内圈20的滚道槽22的横截面形状形成为与滚珠30角接触的尖端拱门形状。例如，图4例示了外圈10的滚道槽12及内圈20的滚道槽22的横截面形状。在具有该尖端拱门形状的滚道槽12、22中，具有与滚珠30角接触的两个滚珠接触点P、Q(滚珠接触角α)。
优选与该滚珠30角接触的两个滚珠接触点P、Q处的滚珠接触角α为35～45°。通过将滚珠接触角α设定在前述的规定范围，从而能够使滚珠30相对于滚道槽12、22的接触状态稳定化。需要说明的是，若滚珠接触角α小于35°，则滚道面压力增大且有可能导致耐久性的降低。反之，若滚珠接触角α比45°大，则至高动作角处的滚道肩部为止的滚珠的上行富余变小，高转矩负载时的滚珠引起的接触椭圆发生上行，有可能导致滚道肩部的缺欠等。
如图5a所示那样，在外圈10的滚道槽12的开口端，在滚珠接触点对应部位设有切口圆角部12a。另外，如图6a所示那样，在内圈20的滚道槽22的开口端，在滚珠接触点对应部位设有切口圆角部22a。如前述那样滚道槽12、22与滚珠30进行角接触，因此前述的滚珠接触点对应部位如图中的单点划线所示那样成为两个滚珠接触点P、Q(在图中表示接触点的轨迹)与滚道槽12、22的开口端相交的部位。
这样，通过在外圈10的滚道槽12的开口端及内圈20的滚道槽22的开口端设置切口圆角部12a、22a，从而即使在等速万向接头1的高角度动作时、特别在因某些理由超过使用时假定的角度而滚珠30位于外圈10或内圈20的滚道槽12、22的轴向端部的情况下，也能够通过切口圆角部12a、22a防止滚珠30啮入该轴向端部。需要说明的是，该切口圆角部12a、22a除了通过冷锻精加工形成以外，还可以通过在冷锻后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工而形成。
另外，在通过冷锻精加工而形成上述切口圆角部12a、22a的情况下，通过冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和切口圆角部12a、及内圈20的滚道槽22和切口圆角部22a为好。
这样，通过利用冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和切口圆角部12a、及内圈20的滚道槽22和切口圆角部22a，由此不需要在滚道槽12、22的形成后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽12、22与切口圆角部12a、22a，因此能够实现切口圆角部形成的简化，从而能够实现等速万向接头1的低成本化。
需要说明的是，在前述的情况下，仅在外圈10的滚道槽12的开口端及内圈20的滚道槽22的开口端的滚珠接触点对应部位形成切口圆角部12a、22a，但也可以如图5b及图6b所示那样，在外圈10的滚道槽12的开口端整体及内圈20的滚道槽22的开口端整体设置切口圆角部12a、22a。这样，在设置于外圈10的滚道槽12的开口端整体及内圈20的滚道槽22的开口端整体的情况下，该切口圆角部12a、22a成为后述的滚道入口倒棱。
在具有通过冷锻精加工而形成滚道槽12、22的外圈10及内圈20的等速万向接头1中，如图7及图8所示那样，通过冷锻精加工而形成沿着外圈10的开口缘整周形成的入口倒棱12b、沿着内球面14与滚道槽12的交界部形成的滚道倒棱12c、沿着滚道槽12与入口倒棱12b的交界部形成的滚道入口倒棱12a。另外，在外圈10的开口端部安装有树脂或橡胶制的防护罩以防止填充在接头内部的润滑油的泄漏以及水或异物从接头外部的侵入，但除在该外圈10的开口端外周面形成的防护罩安装用凹槽13之外的部位通过冷锻精加工。
这样，通过利用冷锻精加工形成外圈10的入口倒棱12b、滚道倒棱12c及滚道入口倒棱12a，由此入口倒棱12b、滚道倒棱12c及滚道入口倒棱12a的形成仅通过冷锻就能够实现，因此能够省略现有技术那样的冷锻后的切削加工或研磨加工等大量的机械加工，成品率进一步提高，进一步实现等速万向接头1的低成本化。另外，通过利用冷锻精加工形成外圈10的除防护罩安装用凹槽13之外的外周面，由此提高该外周面的硬度，能够提高抗扭强度，此外能够减少加工工时而实现等速万向接头1的低成本化。
另外，在具有通过冷锻精加工而形成滚道槽12、22的外圈10及内圈20的等速万向接头1中，如图9所示那样，通过冷锻精加工形成有沿着内圈20的外球面24与滚道槽22的交界部形成的滚道倒棱22c、沿着内圈20的两端面与滚道槽22的交界部形成的滚道入口倒棱22a。
这样，通过利用冷锻精加工形成内圈20的滚道倒棱22c及滚道入口倒棱22a，由此滚道倒棱22c及滚道入口倒棱22a的形成仅通过冷锻就能够实现，因此能够省略现有技术那样的冷锻后的切削加工或研磨加工等大量的机械加工，成品率进一步提高，进一步实现等速万向接头1的低成本化。
在通过冷锻精加工形成外圈10的滚道入口倒棱12a的情况下，通过冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和滚道入口倒棱12a为好。
这样，通过利用冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和滚道入口倒棱12a，由此不需要在滚道槽12的形成后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽12和滚道入口倒棱12a，因此能够实现滚道入口倒棱形成的简化，从而能够实现等速万向接头1的低成本化。
沿着外圈10的内球面14与滚道槽12的交界部形成的滚道倒棱12c、及沿着内圈20的外球面24与滚道槽22的交界部形成的滚道倒棱22c如图2中放大示出那样形成为圆角形状。该圆角形状的滚道倒棱12c、22c连续地形成而将滚道槽12与内球面14之间及滚道槽22与外球面24之间光滑地相连。
这样，通过将沿着外圈10的内球面14与滚道槽12的交界部形成的滚道倒棱12c、及沿着内圈20的外球面24与滚道槽22的交界部形成的滚道倒棱22c形成为圆角形状，由此能够避免在该部分的应力集中。需要说明的是，该滚道倒棱12c、22c除了通过冷锻精加工形成以外，也可以通过在冷锻后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工而形成。
在通过冷锻精加工形成上述滚道倒棱12c、22c的情况下，通过冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和滚道倒棱12c、及内圈20的滚道槽22和滚道倒棱22c为好。
这样，通过利用冷锻精加工同时形成外圈10的滚道槽12和滚道倒棱12c、及内圈20的滚道槽22和滚道倒棱22c，由此不需要在滚道槽12、22的形成后进行车削或热处理后的研磨精加工的机械加工，由于仅利用冷锻精加工同时形成滚道槽12、22与滚道倒棱12c、22c，因此能够实现滚道倒棱形成的简化，从而实现等速万向接头1的低成本化。
在该等速万向接头1中，如图7及图8所示那样，在外圈10的内球面14上且沿周向相邻的滚道槽12之间形成沿轴向延伸的狭缝槽12d。该狭缝槽12d形成为从外圈10的开口端面经由入口倒棱12b直至内球面14。需要说明的是，在该实施方式中，例示出六条狭缝槽12d，但其条数可以为任意。这种情况下，将狭缝槽12d的宽度尺寸设定为周向相邻的滚道槽12之间的内球面14的最大宽度尺寸的5％～30％。
这样，若在外圈10的内球面14上且在周向相邻的滚道槽12之间形成沿轴向延伸的狭缝槽12d，则在冷锻时，外圈10的原材料的挤出部分不会进入冷锻用的成形模具的间隙，内球面14能够获得所期望的形状精度。特别地，若将狭缝槽12d的宽度尺寸设定为5％～30％，则在冷锻时容易使外圈10从成形模具脱模，且能够确保外圈10的内球面14的必要面积，从而能够确保必要的强度、耐久性。需要说明的是，当狭缝槽12d的宽度尺寸小于5％时，在冷锻时难以使外圈10从成形模具脱模，当狭缝槽12d的宽度尺寸大于30％时，难以确保外圈10的内球面14的必要面积，从而导致强度、耐久性的降低。
在该等速万向接头1中，如图1所示那样，外圈10的滚道槽12的曲率中心O1与内圈20的滚道槽22的曲率中心O2相对于接头中心O在轴向相反侧偏置等距離F(滚道槽12的曲率中心O1位于接头的开口侧，滚道槽22的曲率中心O2位于接头的内部侧)。因此，滚珠滚道形成为朝向开口侧扩展且朝向内部侧逐渐缩小的楔形状。
另外，保持架40的外球面44的曲率中心、及与该外球面44滑动接触的外圈10的内球面14的曲率中心分别与接头中心O一致。另外，保持架40的内球面46的曲率中心、及与该内球面46滑动接触的内圈20的外球面24的曲率中心也分别与接头中心O一致。若外圈10与内圈20发生角度变位，则保持在保持架40上的滚珠30无论在哪个动作角下也始终维持在该动作角的平分面内，从而确保接头的等速性。
在该等速万向接头1中，如图1所示那样，将外圈10的滚道槽12的曲率中心O1与内圈20的滚道槽22的曲率中心O2相对于滚珠中心O3而成的角度、即偏置角φ设定为11.0°～15.0°。该偏置角φ比现有技术的偏置角(16.0°程度)小，因此滚道槽12、22的深度与现有技术相比在轴向上更近乎于均等。
这种情况下，由于滚道槽12、22浅的部位的槽深度与现有技术相比变深，因此即使在高负载下滚珠30的接触椭圆也不会上行至滚道槽12、22的肩部，能够防止肩部的缺欠等从而实现滚道槽12、22的高强度化、耐久性的提高。另外，由于能够将保持架40的壁厚形成得较厚，因此，也能够实现保持架40的高强度化或长寿命化。进而，如前所述，只要偏置角φ在该范围内，也能够良好地维持动作性。
其结果是，实现了外圈10及内圈20的滚道槽12、22的高强度化、耐久性的提高，因此容易通过冷锻精加工形成上述外圈10的滚道槽12及内圈20的滚道槽22。另外，由于滚珠30欲向接头开口侧飞出的力(轴向力)也比现有技术弱，因此也能够抑制因滚珠30的轴向力而产生的冲击声。
另一方面，若偏置角φ过小，则反之会存在耐久性或强度下降、或者动作性上产生问题这样的可能性。
本申请人利用比较十字动作性、耐久性、及准静态抗扭强度的试验来确认前述的偏置角φ的规定范围是否为最佳。十字动作性根据在包括对置的滚珠滚道在内的平面内将轴弯曲至最大动作角、接着在与该平面垂直的平面内同样地弯曲轴时有无障碍来进行评价。另外，耐久性在负载转矩为834N·m(85kgf·m)、转速为230rpm、动作角为6°的条件下进行评价，准静态抗扭强度在动作角为40°、转速为2.5rpm、负载转矩的增长率为0.05kN·m/rev的条件下进行评价。试验结果如图10所示。需要说明的是，图10中的×表示“有问题”，△表示“差”，○表示“普通”，◎表示“良好”(在以下的说明同样)。
根据图10可以理解，偏置角φ小于11.0°时，十字动作性、耐久性、及准静态抗扭强度方面都存在问题，偏置角φ大于15.0°时，耐久性及强度方面差。从而，为了同时满足等速万向接头1的动作性、耐久性及强度，将偏置角φ设定为11.0°～15.0°为好。
在该等速万向接头1的内圈20中，如图11所示那样，将位于外球面24的接头开口侧的球面角β设定为12.5°。这里，球面角β是指内圈20的外球面24的接头开口侧端部相对于该外球面24的曲率中心(接头中心O)所成的轴向角度。将该球面角β设定为12.5°的理由如下。
图12及图13是表示花键嵌合于内圈20的作为驱动轴的轴60(图中虚线)取得最大动作角θ的状态。在该轴60施加转矩时，在内圈20与保持架40之间、及保持架40与外圈10直接产生球面力。关于在该最大动作角时作用于内圈20与保持架40之间的球面力而言，在相位角0°～360°(参照图13)之间，在相位角180°方向轴60取得最大动作角θ的状态下，尤其在相位角240°～340°之间产生大的球面力。该球面力在相位角240°附近从之前为0的状态急剧地产生。
因此，着眼于等速万向接头1取得最大动作角θ时相位角240°状态下的内圈20与保持架40的接触状态，图14表示该内圈20与保持架40的接触状态。图14是沿着图13的C-O-C线的剖视图，是以图13的相位角240°侧为上方且以图13的相位角60°侧为下方的图。
如图14所示那样，在相位角180°方向轴60取得最大动作角θ的状态下，在图13的相位角240°侧，内圈20的外球面24的接头开口侧端部在比保持架40的内球面46的曲率中心靠里侧的位置与内球面46接触，这种情况下来自内圈20的球面力仅由保持架40的内球面46的里侧承受。轴60从该状态进一步旋转时，内圈20在前述的球面力的作用下向啮入保持架40的内球面46的方向旋转，因此在该保持架40上施加过大的负载，在高动作角、高转矩负载时存在保持架40承受过大应力的情况。
相对于在该保持架40上施加的过大的负载，将位于内圈20的外球面24的接头开口侧的球面角β设定为12.5°以上(参照图11)。在高动作角、高转矩负载时，即使从内圈20的外球面24的接头开口侧向保持架40的内球面46作用大的球面力，内圈20的外球面24的接头开口侧端部也会在保持架40的内球面46的入口侧与内球面46可靠地接触，能够充分地确保接触的面积以能够抵抗前述的球面力。
通过确保该接触面积，从而能够缓和内圈20的外球面24的接头开口侧端部啮入保持架40的内球面46的现象。其结果是，能够避免在保持架40上施加过大的负载，能够确保顺畅的旋转。
这样，通过确保接触面积，能够减轻向保持架40的过大的负载，因此能够确保抵抗从内圈20的外球面24向保持架40的内球面46作用的大球面力的保持架强度，能够提供顺畅地旋转而动作性良好且可靠性高的长寿命的等速万向接头1。
需要说明的是，若位于内圈20的外球面24的接头开口侧的球面角β小于12.5°，则相对于从内圈20作用到保持架40上的球面力而言，难以充分地确保该内圈20与保持架40的接触面积，难以减轻向保持架40施加的过大的负载及确保保持架强度，从而存在等速万向接头1无法顺畅地旋转的可能性。
除了实现该等速万向接头1的紧凑化外，还需要确保例如高动作角时的内圈20的强度。这里，图15表示构成等速万向接头1的一个结构要素即内圈20，中心线以下的下半部分表示本发明的内圈20，中心线以上的上半部分表示用于与本发明进行比较的现有技术的内圈220。
在该实施方式的等速万向接头1中，在内圈20的接头开口侧端面23与轴孔26的花键端部28a之间设置轴向的台阶部25，从而形成比接头开口侧端面23靠里侧的凹端面27。上述内圈20的接头开口侧端面23及轴孔26的花键端部28a位于被压入到内圈20的轴孔26中的轴60的插入侧且位于外圈10的开口侧。
若为了实现等速万向接头1的轻量、紧凑化而将内圈20的壁厚变薄，则如图15所示那样，在现有技术的情况下，内圈220的接头开口侧端面223的滚道槽222的底部处的壁厚变薄(M部的径向尺寸L1)。相对于此，在本发明的情况下，通过在内圈20的接头开口侧端面23与轴孔26的花键端部28a之间设置轴向的台阶部25，从而形成比接头开口侧端面23靠里侧的凹端面27，由此能够使凹端面27的滚道槽22的底部处的壁厚(N部的径向尺寸L2)比现有技术(M部的径向尺寸L1)大(L2＞L1)。
这样，由于使内圈20的凹端面27处的壁厚比现有技术大，因此即使在高动作角、高转矩负载时，也能够确保内圈20的充分的强度。其结果是，能够实现等速万向接头1的轻量、紧凑化并且实现内圈20的高强度化。
将比内圈20的接头开口侧端面23靠里侧的凹端面27的径向尺寸L2设定为1mm以上。若该凹端面27的径向尺寸L2小于1mm，则在高动作角、高转矩负载时，凹端面27处的应力集中容易产生，从而难以确保内圈20的充分的强度。
需要说明的是，在内圈20的外球面24及端面和轴孔26的内周面上，通常为了确保内圈20的强度而利用渗碳淬火等热处理形成表面固化层(未图示)。如图16所示那样，若将凹端面27的径向尺寸L2设定为1.5mm以上，则非固化层部分m在形成有该凹端面27的内圈20的接头开口侧端部残留，在高动作角、高转矩负载时能够稳定内圈20的充分强度。
比该内圈20的接头开口侧端面23靠里侧的凹端面27形成在与滚道槽22的底部对应的部位。这样，如图17所示那样，等速万向接头1取得高动作角时，滚珠接触点P、即滚珠30与内圈20的滚道槽22接触的接触椭圆不会从滚道槽22超出，效率良好且可靠地进行转矩传递。需要说明的是，前述的滚珠30意味着位于外圈10的滚道槽12的最内部(内圈20的滚道槽22的最入口部)的滚珠30。
需要说明的是，相对于此，图18表示与图17的比较例。在图18中，对与图17相同的部分在同一参照符号上附注“’”而省略重复说明。如图18所示那样，在切除了比形成在与滚道槽22’的底部对应的部位上的凹端面靠外径侧的部分(图中的虚线部分a)的情况下，即，在仅缩短内圈20’的轴向宽度的情况下，能够确保内圈20’的入口侧端面23’处的壁厚。
然而，在这种情况下，由于切除比前述的凹端面靠外径侧的部分中从滚道槽22’的底部立起的部分(图中的虚线部分)，因此滚珠接触点P’从内圈20’的滚道槽22’超出。
从而，如图18所示那样，仅通过缩短内圈20’的轴向宽度，即使能确保内圈20’的入口侧端面23’处的壁厚，滚珠接触点P’也会从内圈20’的滚道槽22’超出，因此无法效率良好地进行转矩传递，难以满足等速万向接头的功能。
因此，如图15及图16所示那样，将比内圈20的接头开口侧端面23靠里侧的凹端面27形成在与滚道槽24的底部对应的部位是有效的。
在该等速万向接头1中，如图19所示那样，在内圈20的外球面24的接头里侧端部形成有比曲率半径为R的外球面24后退的锥状的避让部24a。锥状的避让部24a以比外球面24的曲率半径R小的曲率半径R1与外球面24相连，从而锥状的避让部24a与外球面24光滑连续地连接。因此，比不设有这样的避让部24a的情况下的里侧端部(图19所示的假想线所示的范围)向内径侧后退。另外，作为该避让部24a的范围H(从内圈20的接头里侧端面29至锥状的避让部24a与外球面24的交点为止的范围)，优选设定为3mm以下。
这样，通过在内圈20的外球面24的接头里侧端部设置避让部24a，从而能够消除内圈20的接头里侧端部向保持架40的内球面46啮入的情况。由此，能够顺畅地旋转，减低向保持架40施加的过大负载，实现保持架40的高强度化。
通过将避让部24a的范围H设定为与内圈20的接头里侧端面29相距3mm以下，由此能够有效地确保内圈20与保持架40的接触面积，能够抑制内圈20与保持架40之间的面压力，抑制发热的产生发生从而实现高寿命化。若避让部24a过大，则内圈20与保持架40的接触面积变小，从而在内圈20与保持架40之间产生高面压力，发热变大而可能导致等速万向接头1的寿命的降低。此外，若避让部24a过小，则无法发挥作为避让部24a的功能，因此作为避让部24a的范围H，优选为0.5mm以上。
如图20所示那样，将该等速万向接头1的外圈10的滚道槽12的曲率中心O1’沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置。另外，如图21所示那样，将内圈20的滚道槽22的曲率中心O2’沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的位置。
这样，通过将外圈10的滚道槽12的曲率中心O1’沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置、或者将内圈20的滚道槽22的曲率中心O2’沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的位置，从而能够在滚道槽12、22的轴向中央部闭塞间隙。其结果是，能够容易地防止晃动从而抑制噪声的产生。
以上的实施方式所说明的等速万向接头1通过将杆部18以能够传递转矩的方式与车轮用轴承100连结而构成驱动车轮用轴承单元，其中，所述杆部18从收容有由内圈20、滚珠30及保持架40构成的内部部件50的嘴部16沿轴向一体地延伸。
图22例示出连结图1的等速万向接头1与车轮用轴承100而成的驱动车轮用轴承单元的结构。该驱动车轮用轴承单元具备如下主要结构要素：作为内侧构件的轮毂轮110及内圈120、多列滚动体130、140、作为外侧构件的外圈150、等速万向接头1。通过前述的轮毂轮110、内圈120、滚动体130、140及外圈150构成车轮用轴承100。需要说明的是，在以下的说明中，在组装于车辆的状态下，将偏向车辆的外侧的一侧称作外置侧(图中左侧)，将偏向中央的一侧称作内置侧(图中右侧)。
轮毂轮110在其外周面形成有外置侧的内侧轨道面112，且具备用于安装车轮(未图示)的车轮安装凸缘114。在该车轮安装凸缘114的圆周方向等间隔地植入设置有用于固定轮盘的轮毂螺栓116。使内圈120与形成在该轮毂轮110的内置侧外周面上的小径台阶部118嵌合，在该内圈120的外周面上形成有内置侧的内侧轨道面122。轮毂轮110通过车削或锻造来制作。
内圈120以适当的过盈量压入以防止蠕变。通过在轮毂轮110的外周面形成的外置侧的内侧轨道面112和在内圈120的外周面形成的内置侧的内侧轨道面122构成多列内侧轨道面。通过将该内圈120压入轮毂轮110的小径台阶部118、并通过摆动夹紧使轮毂轮110的小径台阶部118的端部向径向外方塑性变形，由此形成夹紧部113，该夹紧部113也能够防止内圈120脱落而使内圈120与轮毂轮110一体化，并对车轮用轴承100施加预负载。
外圈150在内周面上形成有与轮毂轮110及内圈120的内侧轨道面112、122对置的多列外侧轨道面152、154，外圈150与从车体的悬架装置延伸的转向节(未图示)嵌合并通过卡环151防止脱落。
车轮用轴承100具有多列角接触球轴承结构，其中，滚动体130、140安装在形成于轮毂轮110及内圈120的外周面上的内侧轨道面112、122与形成于外圈150的内周面上的外侧轨道面152、154之间，各列的滚动体130、140通过保持器132、142沿圆周方向等间隔地支承。需要说明的是，在该车轮用轴承100中，在其内部设定有规定的轴承间隙。
在车轮用轴承100的两端开口部，对外圈150与轮毂轮110及内圈120之间的环状空间进行密封的一对密封件134、144以与轮毂轮110和内圈120的外周面滑动接触的方式嵌合于外圈150的两端部内径，从而防止填充在内部的润滑油的泄漏以及水或异物从外部的侵入。
该驱动车轮用轴承单元如图22所示那样，将轮毂轮110的轴孔115形成为在其内周面上没有沿轴向延伸的凹部形成在圆周方向的多处这样的阴花键的简单圆筒形状(参照图23)，且在等速万向接头1的外圈10的杆部18的外周面上具有沿轴向延伸的凸部11a在圆周方向的多处形成的花键11(参照图24)。
将外圈10的杆部18压入轮毂轮110的轴孔115中，由此如图25所示那样，在轮毂轮110的轴孔115上形成与花键11密接嵌合的凹部115a，通过这样的凹凸嵌合结构S来使轮毂轮110与外圈10牢固地结合。
即，在轮毂轮110的轴孔115上形成与花键11的凸部11a密接嵌合的凹部115a的凹凸嵌合结构S中，伴随着塑性变形及切削的同时，在作为对方侧的凹部形成面的轮毂轮110的轴孔115上转印花键11的形状。此时，成为花键11啮入轮毂轮110的轴孔115中由此轮毂轮110的内径在弹性变形的作用下稍微扩径的状态，允许花键11的轴向移动，当花键11的轴向移动停止时，轮毂轮110的内径在弹性回复力的作用下缩径而回复到原本的直径。
由此，花键11的凹部嵌合部位的整体相对于与其对应的凹部115a密接，从而能够将外圈10与轮毂轮110牢固地结合为一体。通过这样的成本低且可靠性高的结合，能够消除杆部18与轮毂轮110的嵌合部分的晃动，从而能够长期防止刺耳的齿碰撞声。
需要说明的是，轮毂轮110的轴孔115的内周面处于未固化处理状态，即处于原材料状态，且外圈10的杆部18的花键11通过高频淬火而被固化处理。由此，容易进行将杆部18压入轮毂轮110的轴孔115中的作业。外圈10的杆部18的花键11的固化处理优选采用容易控制淬火范围及淬火深度的高频淬火，但也可以采用其它固化处理。轮毂轮110基本上为不施加热处理的原材料，但只要不超过杆部18的花键11的表面硬度即可，也可以对轮毂轮110施加热处理。
在以上的实施方式中，没有在轮毂轮110的轴孔115上形成花键，而在杆部18的外周面上形成花键11，反之，也可以在轮毂轮110的轴孔115上形成花键，而在杆部18的外周面上不形成花键，将该杆部18形成为简单圆柱形状。这种情况下，能够得到与在轮毂轮110的轴孔115上不形成花键而在杆部18的外周面上形成花键11的情况同样的作用效果，能够通过凹凸嵌合结构S将轮毂轮110与外圈10牢固地结合。
需要说明的是，在该实施方式中，使轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17接触。这种情况下，由于进行外圈10的杆部18的定位，因此轴承装置的尺寸精度稳定，并且使凹凸嵌合结构S的轴向长度稳定化，从而能够实现转矩传递性的提高。
这里，在轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17接触的状态下，若在车辆出发时从外圈10的杆部18相对于静止状态下的轮毂轮110施加旋转转矩负载，则因外圈10的扭转而在轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17之间产生急剧的滑动，从而可能产生噪声。
然而，只要控制轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17的接触面压力并同时形成凹凸嵌合结构S，就能够抑制因轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17的接触而产生的噪声。
在以上的实施方式中，例示了将等速万向接头1与车轮用轴承100一体化而成的驱动车轮用轴承单元，但也可以如图26所示那样，通过将等速万向接头1与车轮用轴承100以能够分离的方式连结而构成驱动车轮用轴承单元。需要说明的是，在图26中，对与图22相同的部分标注同一参照符号而省略重复说明。
在该驱动车轮用轴承单元中，将外圈10的杆部18压入轮毂轮110的轴孔115中而在轮毂轮110的轴孔115上形成与花键11密接嵌合的凹部115，通过这样的凹凸嵌合结构S将轮毂轮110与外圈10结合成在轴向的拉伸力的作用下能够分离。
即，在轮毂轮110的轴孔115上形成与花键11的凸部11a密接嵌合的凹部115a的凹凸嵌合结构S中，伴随着塑性变形及切削的同时，在作为对方侧的凹部形成面的轮毂轮110的轴孔115上转印阳花键11的形状。此时，成为花键11啮入轮毂轮110的轴孔115中由此轮毂轮110的内径在弹性变形的作用下稍微扩径的状态，允许花键11的轴向移动，当花键11的轴向移动停止时，轮毂轮110的内径在弹性回复力的作用下缩径而回复到原本的直径。
由此，花键11的凹部嵌合部位的整体相对于与其对应的凹部115a密接，从而能够将轮毂轮110与外圈10结合成可在轴向的拉伸力的作用下能够分离。另一方面，通过将螺栓80经由轮毂轮110而与在外圈10的杆部18形成的螺纹孔15螺接，由此将轮毂轮110与外圈10通过螺栓80结合。
如前述那样，在采用将内圈120固定在轮毂轮110上的夹紧结构的情况下，通过该夹紧部113对车轮用轴承100施加预负载，因此无需利用通过螺栓80的紧固力而作用的轴向力来管理车轮用轴承100的预负载，能够在不考虑预负载量的情况下压入外圈10的杆部18，从而实现轮毂轮110与外圈10的连结性(组装性)的提高。需要说明的是，螺栓80的紧固力为能够固定轮毂轮110与外圈10的程度为好。
在该实施方式中，在作为轮毂轮110的接头侧端部的夹紧部113与作为外圈10的轮毂轮对置端部的肩部17之间设有间隙n。这样，通过在轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17之间设置间隙n，由此轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17成为非接触状态。由于轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17成为非接触状态，因此能够防止因轮毂轮110的夹紧部113与外圈10的肩部17的接触而产生的噪声。
通过前述的凹凸嵌合结构S将轮毂轮110与外圈10结合成在轴向的拉伸力的作用下能够分离。这样，由于轮毂轮110与外圈10能够分离，因此容易进行驱动车轮用轴承单元的维修作业。即，在该维修作业中，可以更换由轮毂轮110、内圈120、外圈150及滚动体130、140构成的车轮用轴承100、或等速万向接头1中的任一方。在更换时，如图27所示那样，拆下螺栓80，并对轮毂轮110与外圈10之间沿轴向施加凹凸嵌合结构S的嵌合力以上的拉伸力而从轮毂轮110拔出外圈10，从而能够将两者分离。
在分离后，若继续使用车轮用轴承100，则相对于该车轮用轴承100组装新使用的等速万向接头1即可，反之，若继续使用等速万向接头1，则相对于该等速万向接头1组装新使用的车轮用轴承100即可。
在以上的实施方式中，例示了适用于在由轮毂轮110及内圈120构成的内侧构件上形成的多列内侧轨道面112、122中的一方、即外置侧的内侧轨道面112形成在轮毂轮110的外周(称作第三代)这种类型的驱动车轮用轴承装置的情况，但本发明并不局限于此，也可以适用于内置侧的内侧轨道面122形成在等速万向接头1的外圈10的肩部17(称作第四代)这种类型的驱动车轮用轴承装置，或者适用于在轮毂轮110的外周压入一对内圈、外置侧的轨道面112形成在一方的内圈的外周且内置侧的轨道面122形成在另一方的内圈的外周(称作第一、第二代)这种类型的驱动车轮用轴承装置。
本发明并不局限于前述的实施方式，当然可以在不脱离本发明的主旨的范围内以各种各样的方式实施，本发明的范围由权利要求书表示，进而包括与权利要求书所记载的内容等同的内容及范围内的所有变更。

Claims (19)

1.一种固定式等速万向接头，具备：形成为一端开口的杯状，且在内球面形成有沿轴向延伸的多个滚道槽的外侧接头构件；在外球面形成有与所述外侧接头构件的所述滚道槽成对而沿轴向延伸的多个滚道槽的内侧接头构件；安装在所述外侧接头构件的滚道槽与所述内侧接头构件的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠；安装在所述外侧接头构件的内球面与所述内侧接头构件的外球面之间来保持所述滚珠的保持架，所述外侧接头构件的滚道槽或所述内侧接头构件的滚道槽中的至少一方通过冷锻精加工而形成，所述固定式等速万向接头的特征在于，
通过相对于任意选择出的所述外侧接头构件及内侧接头构件来选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架这样的匹配，来组装由所述外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向接头，其中，
所述外侧接头构件的滚道槽及所述内侧接头构件的滚道槽的横截面形状形成为与所述滚珠角接触的尖端拱门形状，且该接触角为35°～45°。
3.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向接头，其中，
在所述外侧接头构件的滚道槽的开口端或所述内侧接头构件的滚道槽的开口端中的至少一方，至少在滚珠接触点对应部位设有切口圆角部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
通过冷锻精加工同时形成所述外侧接头构件的滚道槽和所述切口圆角部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
通过冷锻精加工形成沿着所述外侧接头构件的开口缘整周形成的入口倒棱、沿着内球面与所述滚道槽的交界部形成的滚道倒棱、沿着所述滚道槽与入口倒棱的交界部形成的滚道入口倒棱，并且通过冷锻精加工形成所述外侧接头构件的开口端外周面的除形成防护罩安装用凹槽以外的部位。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
通过冷锻精加工同时形成所述外侧接头构件的滚道槽和所述滚道入口倒棱。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
沿着所述外侧接头构件的内球面与滚道槽的交界部而形成的滚道倒棱、及沿着所述内侧接头构件的外球面与滚道槽的交界部而形成的滚道倒棱形成为圆角形状。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
通过冷锻精加工同时形成所述外侧接头构件的滚道槽和所述滚道倒棱、及所述内侧接头构件的滚道槽和所述滚道倒棱。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
在所述外侧接头构件的内球面且沿周向相邻的滚道槽之间形成有沿轴向延伸的狭缝槽，所述狭缝槽的宽度尺寸为沿该周向相邻的滚道槽之间的内球面的最大宽度尺寸的5％～30％。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
由所述外侧接头构件的滚道槽和与其协同动作的所述内侧接头构件的滚道槽形成的滚珠滚道的偏置角为11.0°～15.0°。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
位于所述内侧接头构件的外球面的接头开口侧的球面角为12.5°以上。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
在所述内侧接头构件的接头开口侧端面与形成于内侧接头构件的轴孔的花键端部之间设有轴向的台阶部，而在比所述内侧接头构件的接头开口侧端面靠里侧的位置形成有凹端面。
13.根据权利要求12所述的固定式等速万向接头，其中，
所述凹端面形成在与滚道槽的底部对应的部位。
14.根据权利要求1～13中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
在所述内侧接头构件的外球面的接头里侧端部形成有比该外球面后退的锥状的避让部，该避让部以小的曲率与所述外球面相连而与所述外球面光滑连续地连接。
15.根据权利要求1～14中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
所述外侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径大的位置。
16.根据权利要求1～15中任一项所述的固定式等速万向接头，其中，
所述内侧接头构件的滚道槽的曲率中心沿径向偏移至半径比位于接头轴心上时的半径小的位置。
17.一种驱动车轮用轴承单元，具备：权利要求1～16中任一项所述的固定式等速万向接头；具有与从所述外侧接头构件沿轴向延伸的杆部连结的轮毂轮的车轮用轴承，在所述轮毂轮的内径或所述外侧接头构件的杆部的外径中的任一方的圆周方向的多处形成沿轴向延伸的凸部，通过将所述轮毂轮的内径或所述外侧接头构件的杆部的外径中的该一方压入另一方中，从而在另一方形成与所述凸部密接嵌合的凹部，利用这样的凹凸嵌合结构使轮毂轮与外侧接头构件一体地结合。
18.一种驱动车轮用轴承单元，具备：权利要求1～16中任一项所述的固定式等速万向接头；具有与从所述外侧接头构件沿轴向延伸的杆部连结的轮毂轮的车轮用轴承，在所述轮毂轮的内径或所述外侧接头构件的杆部的外径中的任一方的圆周方向的多处形成沿轴向延伸的凸部，通过将所述轮毂轮的内径或所述外侧接头构件的杆部的外径中的该一方压入另一方中，从而在另一方形成与所述凸部密接嵌合的凹部，利用这样的凹凸嵌合结构将轮毂轮与外侧接头构件结合成在轴向的拉伸力的作用下能够分离。
19.一种固定式等速万向接头的制造方法，该固定式等速万向接头具备：形成为一端开口的杯状，且在内球面形成有沿轴向延伸的多个滚道槽的外侧接头构件；在外球面形成有与所述外侧接头构件的所述滚道槽成对而沿轴向延伸的多个滚道槽的内侧接头构件；安装在所述外侧接头构件的滚道槽与所述内侧接头构件的滚道槽之间来传递转矩的多个滚珠；安装在所述外侧接头构件的内球面与所述内侧接头构件的外球面之间来保持所述滚珠的保持架，所述外侧接头构件的滚道槽或所述内侧接头构件的滚道槽中的至少一方通过冷锻精加工而形成，所述固定式等速万向接头的制造方法的特征在于，
利用下述的匹配来组合由外侧接头构件、内侧接头构件、滚珠及保持架构成的结构要素，所述匹配是指：将具有与所述滚珠的外径一致的凹坑宽度的保持架按滚珠外径分类，并测定任意选择出的外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD，相对于这些外侧接头构件及内侧接头构件选择与该外侧接头构件及内侧接头构件的各PCD测定值适合的类别的滚珠及保持架。
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