CN104704252B - 固定式等速万向联轴器 - Google Patents

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Abstract

外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)由第一滚道槽部(7a)和第二滚道槽部(7b)构成。第一滚道槽部(7a)呈在相对于联轴器中心向开口侧偏移的位置处具有曲率中心的圆弧状，且相对于联轴器的轴线(N‑N)而向周向倾斜，并且在周向上相邻的第一滚道槽部(7a)的倾斜方向形彼此成为相反方向，为了增加对于最大工作角的有效滚道长度，第二滚道槽部(7b)具有直线状部分，且在比联轴器中心(O)靠开口侧的位置处与第一滚道槽部(7a)连接。内侧联轴器构件(3)的滚道槽(9)以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面(P)作为基准，与外侧联轴器构件(2)的成对的滚道槽(7)形成为镜像对称。

Description

固定式等速万向联轴器
技术领域
本发明涉及一种固定式等速万向联轴器，详细而言，涉及一种在机动车、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两轴之间仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器。
背景技术
例如，在机动车的前部用驱动轴上，通常在内侧(差速器侧)组装有最大工作角比较小但具有工作角的同时能进行轴向位移的滑动式等速万向联轴器，在外侧(车轮侧)组装有由于车轮转向而具有较大的工作角但在轴向上没有位移的固定式等速万向联轴器。
基于图19A所示的在等速万向联轴器101的工作角为0°的状态下的纵剖视图、以及图19B所示的该等速万向联轴器101具有最大工作角的状态的概要图，对在外侧使用的固定式等速万向联轴器的一个例子进行说明。等速万向联轴器101是八个滚珠型的球笼型等速万向联轴器，且以外侧联轴器构件102、内侧联轴器构件103、滚珠104以及保持器105为主要结构。在外侧联轴器构件102的球状内周面106上，在圆周向上等间隔地沿轴向形成有八个滚道槽107。在内侧联轴器构件103的球状外周面108上，在圆周向上等间隔地沿轴向形成有与外侧联轴器构件102的滚道槽107对置的滚道槽109。在外侧联轴器构件102与内侧联轴器构件103的成对(在半径方向上对置)的滚道槽107、109之间配置有滚珠104。在外侧联轴器构件102的球状内周面106与内侧联轴器构件103的球状外周面108之间配置有对滚珠104进行保持的保持器105。
如图19A所示，与外侧联轴器构件102的球状内周面106嵌合的保持器105的球状外周面112、以及与内侧联轴器构件103的球状外周面108嵌合的保持器105的球状内周面113的曲率中心均形成于联轴器中心O。相对于此，外侧联轴器构件102的滚道槽107的滚珠轨道中心线x的曲率中心Oo和内侧联轴器构件103的滚道槽109的滚珠轨道中心线y的曲率中心Oi相对于联轴器中心O向轴向两侧等距离偏移。由此，在联轴器具有工作角的情况下，始终在将外侧联轴器构件102与内侧联轴器构件103的两轴线所成的角度二等分的平面上引导滚珠104，在两轴之间等速地传递转矩。
如图19B所示，作为固定式等速万向联轴器101的主要功能的最大工作角θmax取决于设于外侧联轴器构件102的开口端(内周缘部)的入口倒角110与轴111发生干涉的角度。为了确保允许传递转矩，针对每种联轴器尺寸来确定轴111的轴径d。当增大入口倒角110时，供滚珠104抵接的外侧联轴器构件102的滚道槽107的长度(以下称作“有效滚道长度”)不足，滚珠104从滚道槽107脱落而无法传递转矩。因此，在确保外侧联轴器构件102的有效滚道长度的同时，如何设定入口倒角110在确保工作角方面成为重要的因素。在图19A以及图19B所示的等速万向联轴器101中，由于滚道槽107的滚珠轨道中心线x的曲率中心Oo向开口侧偏移，因此在最大工作角方面有利，最大工作角θmax是47°左右。
另外，与以往的六个滚珠型的等速万向联轴器相比，上述八个滚珠型的等速万向联轴器通过减小滚道偏移量、增加滚珠个数且减小滚珠直径，从而实现轻量·小型且转矩损失较少的高效率的等速万向联轴器。但是，在工作角为0°的状态下，在外侧联轴器构件102与内侧联轴器构件103的成对的滚道槽107、109之间形成的各楔角朝向外侧联轴器构件102的开口侧敞开，因此，通过从滚道槽107、109作用于滚珠的轴向的力，朝向恒定方向产生作用于外侧联轴器构件102与保持器105的球面接触部106、112以及内侧联轴器构件103与保持器105的球面接触部108、113的负载。因此，进一步的高效率化、低发热化受到限制。
因此，为了实现进一步的高效率化、低发热化，提出有图20A以及图20B所示的滚道槽交叉型的固定式等速万向联轴器121(例如，参照下述专利文献1)。图20A是在工作角为0°的状态下的纵剖视图，图20B是表示等速万向联轴器121具有高工作角的状态的概要图。如图20A所示，该等速万向联轴器121以外侧联轴器构件122、内侧联轴器构件123、滚珠124及保持器125为主要结构。在该等速万向联轴器121中，虽省略图示，但包含外侧联轴器构件122的八个滚道槽127的滚珠轨道中心线x与联轴器中心O的平面相对于联轴器的轴线n-n倾斜，并且在周向上相邻的滚道槽127的倾斜方向形成为彼此相反的方向。而且，以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面(在工作角为0°的状态下包含联轴器中心O且在与联轴器的轴线n-n正交的方向上延伸的平面)P作为基准，内侧联轴器构件123的滚道槽129的滚珠轨道中心线y与外侧联轴器构件122的成对的滚道槽127的滚珠轨道中心线x形成为镜像对称。
如图20A所示，形成于外侧联轴器构件122的球状内周面126的滚道槽127、以及形成于内侧联轴器构件123的球状外周面128的滚道槽129分别沿轴向呈圆弧状延伸，且它们的曲率中心位于联轴器中心O。在外侧联轴器构件122与内侧联轴器构件123的成对(在半径方向上对置)的滚道槽127、129的交叉部处夹设有滚珠124。在外侧联轴器构件122的球状内周面126与内侧联轴器构件123的球状外周面128之间配置有对滚珠124进行保持的保持器125。与外侧联轴器构件122的球状内周面126嵌合的保持器125的球状外周面132、以及与内侧联轴器构件123的球状外周面128嵌合的保持器125的球状内周面133的曲率中心均形成于联轴器中心O。在该等速万向联轴器121中，外侧联轴器构件122及内侧联轴器构件123的滚道槽127、129的滚珠轨道中心线x、y的曲率中心配置于联轴器中心O，然而成对的滚道槽127、129交叉，通过在该交叉部处夹设滚珠124，从而在联轴器具有工作角的情况下，始终在将外侧联轴器构件122与内侧联轴器构件123的两轴线所成的角度二等分的平面上引导滚珠124，能在两轴之间等速地传递转矩。
在上述的滚道槽交叉型的固定式等速万向联轴器121中，两联轴器构件122、123的滚道槽127、129的在周向上相邻的滚道槽的倾斜方向彼此形成为相反的方向，因此，从滚珠124向保持器125的在周向上相邻的球袋部125a作用有相反方向的力。利用该相反方向的力使保持器125在联轴器中心O位置处稳定。因此，抑制保持器125的球状外周面132与外侧联轴器构件122的球状内周面126的接触力、以及保持器125的球状内周面133与内侧联轴器构件123的球状外周面128的接触力，使得联轴器在高负荷时、高速旋转时顺畅地动作，因此转矩损失、发热得到抑制，耐久性提高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-250365号
发明内容
发明要解决的课题
上述的滚道槽交叉型的固定式等速万向联轴器121虽然作为低发热联轴器较为优异，但如图20B所示，当增大外侧联轴器构件122的入口倒角130时，滚道槽127的曲率中心与联轴器中心O一致，在结构上，存在外侧联轴器构件122的滚道槽127的有效滚道长度不足，在具有高工作角θ时，滚珠124从滚道槽127脱落而无法实现高工作角化这样的问题。
因此，本申请发明人为了实现上述的滚道槽交叉型的固定式等速万向联轴器的高工作角化，研究了在两联轴器构件的滚道槽中设置直线状的部分。在图16中示出该等速万向联轴器，图16A以及图16B分别示出该等速万向联轴器的纵剖视图以及主视图。如图16A所示，在该等速万向联轴器141中，外侧联轴器构件142的滚道槽147以在工作角为0°的状态下包含联轴器中心O且与联轴器的轴线n-n正交的平面(联轴器中心平面)为界，分别在该联轴器中心平面的里侧以及开口侧形成以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚道槽147a以及直线状的滚道槽147b。另一方面，内侧联轴器构件143的滚道槽149以联轴器中心平面为界，分别在该联轴器中心平面的开口侧以及里侧形成以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚道槽149a以及直线状的滚道槽149b。
而且，如图16B所示，滚道槽147、149分别相对于联轴器的轴线向周向倾斜，并且在周向上相邻的滚道槽147A、147B及149A、149B的倾斜方向彼此形成为相反方向。在外侧联轴器构件142及内侧联轴器构件143的成对的滚道槽147A、149A及147B、149B的各交叉部处配置有滚珠144。因此，当在图示那样的工作角为0°的状态下两联轴器构件142、143相对旋转时，形成于滚道槽147A、149A之间的楔角的打开方向和形成于147B、149B之间的楔角的打开方向彼此成为相反方向，从滚珠144向保持器145的在周向上相邻的球袋部145a作用有相反方向的力，由此使保持器145在联轴器中心O位置处稳定。因此，抑制保持器145的球状外周面152与外侧联轴器构件142的球状内周面146的接触力、以及保持器145的球状内周面153与内侧联轴器构件143的球状外周面148的接触力，联轴器的动作性提高，其结果是，转矩损失、发热得到抑制，耐久性提高。
如上所述，若在外侧联轴器构件142的滚道槽147中的从联轴器中心平面到开口侧的区域形成直线状的滚道槽147b，则能够增加有效滚道长度而实现高工作角化。然而发现，在上述结构中，已知在具有使用频率较高的工作角时，在抑制联轴器的转矩损失、发热方面存在问题。基于图17说明其理由。
滚道槽147、149和滚珠144通常以具有30°～45°左右的接触角的方式接触，因而如图17所示，滚道槽147、149和滚珠144在稍微离开滚道槽147、149的槽底的滚道槽147、149的侧面侧的由虚线表示的位置接触。在联轴器具有工作角时，在各滚珠144上作用有基于滚道槽147、149的交叉而形成的楔角成分和基于滚道槽147、149的槽底间的联轴器半径方向的扩宽而形成的楔角成分。在两楔角成分中，对于基于滚道槽147、149的交叉而形成的楔角成分，滚道槽147、149的倾斜方向彼此成为相反方向，因此，由于从滚珠144对保持器145的球袋部145a作用有相反方向的力，从而彼此抵消，而使力平衡。
但是，如图17所示，对于基于滚道槽147、149的槽底间的联轴器半径方向的扩宽而形成的楔角成分，在图16B中，处于0°～90°以及270°～360°的相位范围的滚珠144位于直线状的滚道槽147b、149b之间，利用朝向开口侧打开的楔角成分α1而对该相位范围的滚珠144作用有朝向开口侧的按压力。另一方面，位于90°～270°的相位范围的滚珠144位于圆弧状的滚道槽147a、149a之间，因此，对于该相位范围的滚珠而言，由联轴器的半径方向的扩宽而产生的楔角成分α2为0，不产生滚珠144的按压力。从而，对于各滚珠144，当将基于滚道槽147、149的交叉而形成的楔角成分和基于滚道槽147、149的槽底间的半径方向的扩宽而形成的楔角成分α相加时，从滚珠144作用于保持器145的各球袋部145a的力不均衡，存在无法降低保持器145的球状外周面152与外侧联轴器构件142的球状内周面146的接触部、以及保持器145的球状内周面153与内侧联轴器构件143的球状外周面148的接触部的接触力这样的问题。特别是，在工作角为包含常用角的使用频率较高的工作角的范围内，在抑制转矩损失、发热方面存在较大的问题。
鉴于以上实际情况，本发明的目的在于提供一种转矩损失以及发热较少、高效率且耐久性优异、并且能够具有高工作角的固定式等速万向联轴器。
用于解决课题的方案
本申请发明人为了实现上述目的而进行了各种研究，其结果是，为了实现转矩损失及发热较少且高效率化，而想到了如下的新的构思：在外侧联轴器构件以及内侧联轴器构件的滚道槽中，分别设置能够与对方侧配合而形成交叉部(交叉滚道)且具有圆弧状的滚珠轨道中心线的第一滚道槽部，来覆盖使用频率高的工作角的范围，并且在两联轴器构件的滚道槽中，分别设置具有直线状的滚珠轨道中心线的第二滚道槽部，来覆盖使用频率低的高工作角的范围。此外，为了增加对于最大工作角的有效滚道长度而实现高工作角化，想到使呈圆弧状的第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心相对于联轴器中心而向轴向偏移。
即，为了实现上述目的而完成的本发明涉及一种固定式等速万向联轴器，具备：外侧联轴器构件，其在球状内周面上形成有沿轴向延伸的多个滚道槽，且具有在轴向上分开的开口侧和里侧；内侧联轴器构件，其在球状外周面上形成有与外侧联轴器构件的滚道槽成对的多个滚道槽；多个滚珠，它们夹设于外侧联轴器构件的滚道槽与内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩；以及保持器，其对滚珠进行保持，且具有分别与外侧联轴器构件的球状内周面以及内侧联轴器构件的球状外周面嵌合的球状外周面以及球状内周面，所述固定式等速万向联轴器的特征在于，外侧联轴器构件的滚道槽由位于里侧的第一滚道槽部和位于开口侧的第二滚道槽部构成，第一滚道槽部具有在相对于联轴器中心向开口侧偏移的位置处具有曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线，至少包含该滚珠轨道中心线和联轴器中心的平面相对于联轴器的轴线向周向倾斜，并且在周向上相邻的第一滚道槽部的倾斜方向彼此形成为相反方向，为了增加对于最大工作角的有效滚道长度，第二滚道槽部的滚珠轨道中心线具有直线状部分，且在比联轴器中心靠开口侧的位置处与第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接，内侧联轴器构件的滚道槽的滚珠轨道中心线以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面作为基准，与外侧联轴器构件的成对的滚道槽的滚珠轨道中心线形成为镜像对称。
需要说明的是，本发明中所说的“滚珠轨道中心线”是指，当滚珠沿滚道槽移动时，滚珠的中心所描绘出的轨迹。因此，滚道槽的倾斜状态、弯曲状态与其滚珠轨道中心线的倾斜状态、弯曲状态相同。另外，本发明中所说的“联轴器的轴线”表示成为联轴器的旋转中心的长度方向上的轴线，是指后述的实施方式中的联轴器的轴线N-N。并且，“工作角为0°的状态下的联轴器中心平面”与在工作角为0°的状态下包含联轴器中心且在与联轴器的轴线正交的方向上延伸的平面为相同的含义。
在本发明中，在外侧联轴器构件的滚道槽中，设于其开口侧的用于增加有效滚道长度的第二滚道槽部的滚珠轨道中心线在比联轴器中心靠开口侧的位置处与第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接(在内侧联轴器构件的滚道槽中，设于其里侧的第二滚道槽部的滚珠轨道中心线在比联轴器中心靠里侧的位置处与第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接)。这也意味着，在本发明所涉及的固定式等速万向联轴器中，与图16参照进行说明的等速万向联轴器141相比，形成转矩损失等的抑制效果优异的交叉滚道的第一滚道槽部的形成范围扩大。因此，能够抑制常用工作角的范围内的转矩损失、发热而实现高效率化。另一方面，由于设于外侧联轴器构件的第一滚道槽部具有在相对于联轴器中心向开口侧偏移的位置处具有曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线(设于内侧联轴器构件的第一滚道槽部具有在相对于联轴器中心向里侧偏移的位置处具有曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线)，因而通过在不损害通过采用上述结构而得到的转矩损失等的抑制效果(联轴器的效率性)的范围内适当地调节该偏移量，能够有效地增加第二滚道槽部的长度(有效滚道长度)而实现高工作角化。因此，根据本发明，能够实现转矩损失以及发热较少、高效率且耐久性优异、并且能够具有高工作角的固定式等速万向联轴器。
在将连结第一滚道槽部和第二滚道槽部的滚珠轨道中心线彼此的连接点与联轴器中心的直线相对于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面所成的角度设为β时，通过根据使用状态等而适当地设定该角度β，从而能够适当地实现固定式等速万向联轴器的高效率化。尤其是当考虑到机动车用等速万向联轴器的常用工作角度范围时，通过将角度β设定为3°～10°能够在各种车型中通用。需要说明的是，此处提及的角度β定义为在上述的直线与工作角为0°的状态下的联轴器中心平面上的直线所成的角度中的最小的角度。
第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心只要在外侧联轴器构件中相对于联轴器中心向开口侧偏移，或在内侧联轴器构件中相对于联轴器中心向里侧偏移，则能够任意地设定其半径方向位置。即，第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心可以配置在相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜的倾斜轴N’-N’上，也可以配置在相对于倾斜轴N’-N’而向半径方向偏移的位置处。在使第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心相对于倾斜轴N’-N’而向半径方向偏移的情况下，能够根据其偏移量调节第一滚道槽部的槽深度，因而能够确保最佳的滚道槽深度。
保持器的球状外周面以及球状内周面的曲率中心能够分别配置在相对于联轴器中心向开口侧以及里侧偏移的位置处。这样一来，能够使保持器的壁厚朝向开口侧而逐渐变厚，从而能够确保尤其在高工作角时的保持器的强度而提高联轴器的可靠性。
第二滚道槽部(的滚珠轨道中心线)只要具有直线状部分，可以形成为各种方式。例如可以采用如下方式：(1)由直线状部分构成第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的整个区域，且以形成为呈圆弧状的第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的切线的方式形成第二滚道槽部的滚珠轨道中心线；(2)将第二滚道槽部的滚珠轨道中心线设为，还包含具有与呈圆弧状的第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率半径不同的曲率半径的圆弧状部分，且使该圆弧状部分与第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接；(3)与联轴器的轴线平行地形成第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的直线状部分。需要说明的是，若采用上述(1)的结构，则能够将第一滚道槽部和第二滚道槽部形成为简单的方式，因此加工变得容易能够降低制造成本。另外，若采用上述(2)的结构，则能够调节形成于两联轴器构件的第二滚道槽部之间的楔角的大小。
在上述结构中，也可以使外侧联轴器构件的第二滚道槽部的滚珠轨道中心线相对于联轴器的轴线而向周向倾斜，且使其倾斜角朝向开口侧而逐渐减小。由此，能够增大在周向上相邻的第二滚道槽部中的接近一侧的间隔，另一方面，能够缩小分离一侧的间隔，因而能够在周向上缩小各间隔之差。其结果是，能够分别缩小开口侧的外侧联轴器构件的各球状内周面与保持器的球状外周面的接触面积之差、以及里侧的内侧联轴器构件的各球状外周面与保持器的球状内周面的接触面积之差。因此，能够平衡性良好地配置保持器与外侧联轴器构件的球面接触部、以及保持器与内侧联轴器构件的球面接触部，从而能够进一步提高工作性。
在上述结构中，滚珠的个数优选为八个、十个或十二个中的任一方。这样一来，能够实现轻量小型、高效率、且具有高工作角的固定式等速万向联轴器以及机动车的驱动轴。
发明效果
综上，根据本发明，能够实现转矩损失以及发热较少、高效率且耐久性优异、并且能够具有高工作角的小型的固定式等速万向联轴器。
附图说明
图1A是本发明的第一实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器的局部纵剖视图。
图1B是本发明的第一实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器的主视图。
图2A是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图2B是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的主视图。
图3A是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的后视图。
图3B是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的侧视图。
图3C是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的主视图。
图4是表示图2所示的外侧联轴器构件的滚道槽的详细结构的局部纵剖视图。
图5是表示图3所示的内侧联轴器构件的滚道槽的详细结构的纵剖视图。
图6A是在图1所示的等速万向联轴器具有最大工作角的状态下的外侧联轴器构件的局部剖视图。
图6B是图6A的主要部分放大图。
图6C是在图20所示的等速万向联轴器的外侧联轴器构件具有最大工作角的状态下的局部剖视图。
图6D是图6C的主要部分放大图。
图7A是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的立体图。
图7B是构成图1所示的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的立体图。
图8是表示组装有图1所示的固定式等速万向联轴器的机动车用驱动轴的一个例子的图。
图9是在本发明的第二实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图10是在本发明的第三实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图11是在本发明的第四实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图12是在本发明的第五实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图13是在本发明的第六实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图14是在本发明的第七实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的保持器的局部纵剖视图。
图15是在本发明的第八实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图16A是在完成本发明的过程中研究的固定式等速万向联轴器的局部纵剖视图。
图16B是在完成本发明的过程中研究的固定式等速万向联轴器的右侧视图。
图17是表示图16A所示的固定式等速万向联轴器具有工作角的状态的局部剖视图，是对完成本发明的过程中的技术见解进行说明的图。
图18是对完成本发明的过程中的技术见解进行说明的图。
图19A是以往的固定式等速万向联轴器的工作角为0°的状态下的纵剖视图。
图19B是表示图19A所示的固定式等速万向联轴器具有高工作角的状态的概要图。
图20A是以往的固定式等速万向联轴器的工作角为0°的状态下的纵剖视图。
图20B是表示图20A所示的固定式等速万向联轴器具有高工作角的状态的概要图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A示出本发明的第一实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器1(以下，也简称为“等速万向联轴器1”)的局部纵剖视图，图1B示出该等速万向联轴器1的主视图(图1A的右侧视图)。该等速万向联轴器1以外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5为主要结构。
也如图2A、2B所示，在外侧联轴器构件2的球状内周面6上形成有在轴向上延伸的八个滚道槽7，各滚道槽7相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜角度γ，且在周向上相邻的滚道槽7、7(7A、7B)的倾斜方向彼此形成为相反方向。另外，也如图3A～图3C所示，在内侧联轴器构件3的球状外周面8上形成有在轴向上延伸的八个滚道槽9，各滚道槽9相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜角度γ，且在周向上相邻的滚道槽9、9(9A、9B)的倾斜方向彼此形成为相反方向。而且，在外侧联轴器构件2与内侧联轴器构件3的成对的滚道槽7、9的各交叉部处各配置有一个滚珠4。虽省略详细的图示，但各滚道槽7、9的横截面形状例如形成为椭圆形状、尖拱形状，滚道槽7、9与滚珠4以30°～45°左右的接触角而接触，成为所谓的角接触。因此，滚珠4在稍微离开滚道槽7、9的槽底的滚道槽7、9的侧面侧与滚道槽7、9接触。
以下，为了恰当地表示滚道槽7、9的倾斜状态、弯曲状态等而使用“滚珠轨道中心线”这样的用语。滚珠轨道中心线是指，当滚珠4沿滚道槽7、9移动时，滚珠4的中心所描绘出的轨迹。因此，滚道槽7、9的倾斜状态、弯曲状态与其滚珠轨道中心线的倾斜状态、弯曲状态相同。
如图1A以及图2A所示，外侧联轴器构件2的滚道槽7具有滚珠轨道中心线X。更具体而言，滚道槽7由设于里侧的第一滚道槽部7a和设于开口侧的第二滚道槽部7b构成，第一滚道槽部7a以及第二滚道槽部7b分别具有圆弧状的滚珠轨道中心线Xa以及直线状的滚珠轨道中心线Xb。呈直线状的第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A平滑地连接。如图4所示，第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心位于相对于联轴器中心O向开口侧偏移尺寸f1的点Oo处，且该偏移点Oo配置在相对于联轴器的轴线N-N倾斜角度γ(参照图2A)的倾斜轴N’-N’上。需要说明的是，在本实施方式中，由单一的圆弧形成第一滚道槽部7a(滚珠轨道中心线Xa)，但考虑到槽深度等，第一滚道槽部7a也可以由多个圆弧形成。在后述的其他实施方式中也是同样的。
在此，补充说明滚道槽的附图标记。在表示外侧联轴器构件2的滚道槽整体的情况下标注附图标记7，而对其第一滚道槽部以及第二滚道槽部分别标注附图标记7a、7b。在区别倾斜方向不同的滚道槽的情况下，对相对于联轴器的轴线N-N而向周向一侧倾斜的滚道槽标注附图标记7A，另外对相对于联轴器的轴线N-N而向周向另一侧倾斜的滚道槽标注附图标记7B。而且，分别对滚道槽7A、7B的第一滚道槽部标注附图标记7Aa、7Ba，对滚道槽7A、7B的第二滚道槽部标注附图标记7Ab、7Bb。对于后述的内侧联轴器构件3的滚道槽9，也以同样的方式标注附图标记。
参照图2A、2B，对外侧联轴器构件2的滚道槽7(7A、7B)相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜的状态进行更详细的说明。如图2A所示，包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N而向周向一侧倾斜角度γ。在周向上与滚道槽7A相邻的滚道槽7B相对于联轴器的轴线N-N而向滚道槽7A的倾斜方向的相反方向倾斜角度γ。在本实施方式中，滚道槽7(7A、7B)的滚珠轨道中心线X的整个区域、即第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa以及第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb双方形成在平面M上。但是不限于此，也可以采用两滚道槽部7A、7B中，仅第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa包含于平面M的方式。总之，至少包含第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa和联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜角度γ，并且在周向上相邻的第一滚道槽部7a的倾斜方向彼此形成为彼此相反方向即可。
如图1A以及图3B所示，内侧联轴器构件3的滚道槽9具有滚珠轨道中心线Y。更具体而言，滚道槽9由设于开口侧的第一滚道槽部9a和设于里侧的第二滚道槽部9b构成，第一滚道槽部9a以及第二滚道槽部9b分别具有圆弧状的滚珠轨道中心线Ya以及直线状的滚珠轨道中心线Yb。呈直线状的第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb与第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya的里侧端部B平滑地连接。如图5所示，第一滚道槽部9a的曲率中心位于相对于联轴器中心O向里侧偏移尺寸f1的点Oi处，且该偏移点Oi配置在相对于联轴器的轴线N-N倾斜角度γ(参照图3B)的倾斜轴N’-N’上。需要说明的是，在本实施方式中，由单一的圆弧形成第一滚道槽部9a(滚珠轨道中心线Ya)，但与外侧联轴器构件2的第一滚道槽部7a同样，考虑到滚道槽深度等，第一滚道槽部9a也可以由多个圆弧形成。在后述的其他实施方式中也是同样的。
参照图3A～图3C，对内侧联轴器构件3的滚道槽9(9A、9B)相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜的状态进行更详细的说明。如图3B所示，包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O的平面Q相对于联轴器的轴线N-N而向周向一侧倾斜角度γ。另外，在周向上与滚道槽9A相邻的滚道槽9B相对于联轴器的轴线N-N而向滚道槽9A的倾斜方向的相反方向(周向另一侧)倾斜角度γ。考虑到等速万向联轴器1的工作性以及内侧联轴器构件3的滚道槽9的最接近一侧的球面宽度F，平面Q(以及上述平面M)的相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ优选为4°～12°。另外，与上述的外侧联轴器构件2相同，在本实施方式中，滚道槽9(9A、9B)的滚珠轨道中心线Y的整个区域、即第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya以及第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb双方形成在平面Q上。但是不限于此，也可以实施两滚道槽部9A、9B中，仅第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya包含于平面Q的方式。总之，至少包含第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya和联轴器中心O的平面Q相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜，并且在周向上相邻的第一滚道槽部9a的倾斜方向彼此形成为相反方向即可。
根据以上结构，内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P作为基准，与外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7的滚珠轨道中心线X形成为镜像对称。
接下来，基于图4对外侧联轴器构件2的滚道槽的详细结构进行说明。需要说明的是，图4是通过包含图2A中示出的滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M进行观察时的剖视图，即在包含相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜角度γ的倾斜轴N’-N’的平面处的纵剖面。在图4中仅示出倾斜方向彼此不同的滚道槽7A、7B中的滚道槽7A。
在外侧联轴器构件2的球状内周面6上，沿轴向形成有具有滚珠轨道中心线X的滚道槽7A。该滚道槽7A包括：第一滚道槽部7Aa，其具有以在倾斜轴N’-N’上相对于联轴器中心O向开口侧偏移尺寸f1的点Oo为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa；第二滚道槽部7Ab，其具有直线状的滚珠轨道中心线Xb。而且，呈直线状的第二滚道槽部7Ab的滚珠轨道中心线Xb作为切线而与呈圆弧状的第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A平滑地连接。即，上述的端部A是第一滚道槽部7Aa(的滚珠轨道中心线Xa)与第二滚道槽部7Ab(的滚珠轨道中心线Xb)的连接点。第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A位于比联轴器中心O更靠开口侧的位置，因而作为切线而与开口侧端部A连接的第二滚道槽部7Ab的滚珠轨道中心线Xb随着朝向开口侧而接近联轴器的轴线N-N(参照图1A)。由此，能够确保最大工作角时的有效滚道长度，并且抑制楔角变得过大。
在将连结第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A与联轴器中心O的直线设为L时，包含该直线L与垂线K所成的角度β’的平面相对于联轴器的轴线N-N倾斜角度γ，该垂线K为，投影于包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M(参照图2A)上的联轴器的轴线(倾斜轴)N’-N’的联轴器中心O处的垂线。上述的垂线K位于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P上。因此，直线L相对于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P所成的角度β成为sinβ＝sinβ’×cosγ的关系。
同样，基于图5对内侧联轴器构件3的滚道槽的详细结构进行说明。需要说明的是，图5是在通过包含图3B中示出的滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O的平面Q进行观察时的内侧联轴器构件3的纵剖视图，即在包含相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜角度γ的倾斜轴N’-N’的平面处的内侧联轴器构件3的纵剖面。在图5中仅示出倾斜方向彼此不同的滚道槽9A、9B中的滚道槽9A。
在内侧联轴器构件3的球状外周面8上，沿轴向形成有具有滚珠轨道中心线Y的滚道槽9A。该滚道槽9A包括：第一滚道槽部9Aa，其具有以在倾斜轴N’-N’上相对于联轴器中心O向里侧偏移尺寸f1的点Oi为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Ya；第二滚道槽部9Ab，其具有直线状的滚珠轨道中心线Yb。而且，呈直线状的第二滚道槽部9Ab的滚珠轨道中心线Yb作为切线而与呈圆弧状的第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧端部B平滑地连接。即，里侧端部B是第一滚道槽部9Aa(的滚珠轨道中心线Ya)与第二滚道槽部9Ab(的滚珠轨道中心线Yb)的连接点。第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧端部B位于比联轴器中心O靠里侧的位置处，因而作为切线而与里侧端部B连接的第二滚道槽部9Ab的滚珠轨道中心线Yb随着朝向里侧而接近联轴器的轴线N-N(参照图1A)。由此，能够确保最大工作角时的有效滚道长度，并且抑制楔角变得过大。
在将连结第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧端部B与联轴器中心O的直线设为R时，包含该直线L与垂线K所成的角度β’的平面相对于联轴器的轴线N-N倾斜角度γ，该垂线K为，投影于包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O的平面Q(参照图3B)上的联轴器的轴线(倾斜轴)N’-N’的联轴器中心O处的垂线。上述的垂线K位于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P上。因此，直线R相对于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P所成的角度β成为sinβ＝sinβ’×cosγ的关系。
接下来，对直线L、R相对于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P所成的角度β进行说明。在具有工作角θ时，相对于外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的上述平面P，滚珠4移动θ/2。通过使用频率高的工作角的1/2确定角度β，在使用频率高的工作角的范围内确定供滚珠4接触的滚道槽的范围。在此，对使用频率高的工作角进行定义。首先，联轴器的常用角是指，在水平且平坦的路面上乘坐有一人时的机动车中，在将转向系设为直行状态时，在前部用驱动轴的固定式等速万向联轴器中产生的工作角。常用角通常在2°～15°之间根据各车型的设计条件而选择/确定。而且，使用频率高的工作角不是上述的机动车例如在十字路口右转/左转时产生的高工作角，而是指在连续行驶的曲线道路等中在固定式等速万向联轴器中产生的工作角，其也根据各车型的设计条件而确定。使用频率高的工作角最大为20°。由此，将直线L、R相对于工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P所成的角度β设定为3°～10°。但是，角度β不限定于3°～10°，可以根据车型的设计条件而适当地设定，若将角度β设定为3°～10°则能在各车型中通用。
基于上述的角度β，在外侧联轴器构件2中，第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A(图4)成为具有使用频率高的工作角时沿轴向移动至最开口侧时的滚珠4的中心位置。同样，在内侧联轴器构件3中，第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧端部B(图5)成为具有使用频率高的工作角时沿轴向移动至最里侧时的滚珠4的中心位置。通过这样设定，在使用频率高的工作角的范围内，滚珠4位于外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的第一滚道槽部7Aa、9Aa以及倾斜方向与它们相反的第一滚道槽部7Ba、9Ba(参照图2、图3)的范围内、即位于交叉滚道的范围内。
在该情况下，由于从滚珠4对保持器5的在周向上相邻的球袋部5a作用有相反方向的力，因而只要两联轴器构件2、3的第一滚道槽部7a、9a的曲率中心位于联轴器中心O，则保持器5在联轴器中心O的位置稳定。若保持器5在联轴器中心O的位置稳定，则能够最大限度地抑制保持器5的球状外周面12与外侧联轴器构件2的球状内周面6的接触力、以及保持器5的球状内周面13与内侧联轴器构件3的球状外周面8的接触力，从而确保联轴器在高负荷时、高速旋转时的顺畅的工作性，因而能够有效地抑制转矩损失、发热而实现高效率化。
然而，在为了增加有效滚道长度而实现高工作角化，从而在外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧区域设置具有直线状的滚珠轨道中心线Xb的第二滚道槽部7b的情况下，当将两联轴器构件2、3的第一滚道槽部7a、9a的曲率中心配置在联轴器中心O时，难以同时实现联轴器的高工作角化和联轴器的强度。参照图18对其理由进行详述。
图18所示的外侧联轴器构件是在球状内周面上形成有由第一滚道槽部7Aa’和第二滚道槽部7Ab’构成的滚道槽7A’的外侧联轴器构件，所述第一滚道槽部7Aa’具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa’，所述第二滚道槽部7Ab’具有作为切线而与第一滚道槽部7Aa’的滚珠轨道中心线Xa’的开口侧端部A’平滑地连接的直线状的滚珠轨道中心线Xb’。在图18中，滚珠轨道中心线Xa’的开口侧端部A’的位置(角度β’)以及入口倒角10的角度与上述的本发明的第一实施方式所涉及的等速万向联轴器1的外侧联轴器构件2相同。另外，虽省略图示，但在图18所示的外侧联轴器构件2’的内周处配设有内侧联轴器构件，该内侧联轴器构件在球状外周面上形成有以工作角为0°的状态的联轴器中心平面P作为基准而与成对的外侧联轴器构件2’的滚道槽7A’呈镜像对称的滚道槽。
在该情况下，为了增加有效滚道长度而实现联轴器的高工作角化，尽可能地增大倾斜轴N’-N’与呈直线状的第二滚道槽部7Ab’(的滚珠轨道中心线Xb’)所成的角度是有效的。因此，与将呈直线状的第二滚道槽部7Ab’(的滚珠轨道中心线Xb’)向该图中用箭头Y1示出的方向延长的情况相比，在向该图中用箭头Y2示出的方向延长的情况下，有效滚道长度变长。然而，上述的角度越大，则在联轴器具有高工作角时，在该外侧联轴器构件2’的滚道槽7A’和与之成对的内侧联轴器构件的滚道槽之间所形成的楔角变得越大，将滚珠向开口侧按压的力增大，因此在保持器的球袋部产生的负荷变大，联轴器的耐久性以及强度降低。
因此，在本发明中，如上所述，使外侧联轴器构件2的第一滚道槽部7a的曲率中心位于从联轴器中心O向开口侧偏移的点Oo的位置。这样一来，只要使第一滚道槽部的曲率中心位置以外的设计条件相同，则与图6C所示的外侧联轴器构件(与图18所示的外侧联轴器构件2’结构相同)相比，图6A所示的应用了本发明的外侧联轴器构件能够减小第二滚道槽部(的滚珠轨道中心线)相对于倾斜轴N’-N’的斜率，因而能够增加有效滚道长度。能够将有效滚道长度的长短替换为在图6A的主要部分放大图即图6B、以及图6C的主要部分放大图即图6D中分别示出的“滚道富余量z”的大小而进行比较。滚道富余量是指，在联轴器具有工作角(在图6A、图6C中为最大工作角)θ时，从滚珠4与外侧联轴器构件2(2’)的滚道槽7(7’)的接触点Cp到外侧联轴器构件2(2’)的入口倒角10的边缘部的尺寸，即从接触点Cp到接触点的轨迹与入口倒角10的边缘部的交点的距离。因此，可以说滚道富余量z越大，则越成为有效滚道长度长从而滚珠难以从滚道槽脱落的结构，有利于增大联轴器的最大工作角。
对滚道富余量进行更详细的说明。在联轴器具有最大工作角θ时，如图6B以及图6D所示，连结滚珠4的中心点Ob与联轴器中心O的直线相对于联轴器中心平面P倾斜θ/2。此时，从滚珠与滚道槽的接触点Cp到入口倒角10的边缘部的尺寸是滚道富余量z，与图6D所示的比较对象相比，图6B所示的本发明的实施方式的滚道富余量z增加。
因此，如图4所示，如果在外侧联轴器构件2的滚道槽7(7A、7B)的开口侧，设置具有直线状的滚珠轨道中心线Xb的第二滚道槽部7b(7Ab、7Bb)，并且使第一滚道槽部7a(7Aa、7Ba)的曲率中心位于从联轴器中心O向开口侧偏移的点Oo的位置，则能够确保滚道富余量较大，从而增大联轴器的最大工作角。
需要说明的是，第一滚道槽部7a、9a的曲率中心的相对于联轴器中心O的偏移量越大，则对转矩损失、发热的抑制效果越弱(联轴器的效率性降低)，然而只要将第一滚道槽部7a、9a的偏移量调节为不使转矩损失等的抑制效果过低的程度，则由交叉滚道结构覆盖使用频率高的联轴器常用角的范围所带来的转矩损失等的抑制效果要超过使第一滚道槽部7a、9a的曲率中心相对于联轴器中心O向轴向偏移所引起的减少部分。另外，根据本发明所涉及的等速万向联轴器1的结构，在高工作角的范围内，沿周向配置的滚珠4暂时地分开位于第一滚道槽部和第二滚道槽部。伴随于此，从滚珠4作用于保持器5的各球袋部5a的力不均衡，在保持器5的球状外周面12与外侧联轴器构件2的球状内周面6的接触部、以及保持器5的球状内周面13与内侧联轴器构件3的球状外周面8的接触部产生接触力，但高工作角的范围的使用频率较低。因此，综合考虑，与图16所示的等速万向联轴器141相比，本发明所涉及的等速万向联轴器1能够有效地抑制转矩损失、发热。由上，根据本发明，能够实现转矩损失以及发热较少、高效率且耐久性优异、并且能够具有高工作角的固定式等速万向联轴器。
在以上所说明的本实施方式的等速万向联轴器1中，也可以将保持器5的球袋部5a与滚珠4的嵌合设定为间隙配合。在此情况下，优选将所述间隙的间隙宽度设定为0～40μm左右。通过设定为间隙配合，能够使被保持器5的球袋部5a保持的滚珠4顺畅地动作，从而能够实现进一步的转矩损失的降低。
图7表示作为以上所说明的等速万向联轴器1的构成构件的外侧联轴器构件2与内侧联轴器构件3的立体图。该立体图立体地表示之前说明的滚道槽。如图7A所示，在外侧联轴器构件2的球状内周面6上，交替地形成有相对于联轴器的轴线N-N(省略图示)向周向倾斜的滚道槽7A、7B，且滚道槽7A、7B的倾斜方向彼此形成为相反方向。滚道槽7A、7B分别由第一滚道槽部7Aa、7Ba和第二滚道槽部7Ab、7Bb构成。在外侧联轴器构件2的开口端设有入口倒角10。另外，如图7B所示，在内侧联轴器构件3的球状外周面8上，交替地形成有相对于联轴器的轴线N-N(省略图示)向周向倾斜的滚道槽9A、9B，且滚道槽9A、9B的倾斜方向彼此形成为相反方向。滚道槽9A、9B分别由第一滚道槽部9Aa、9Ba和第二滚道槽部9Ab、9Bb构成。
图8表示组装有本发明的第一实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器1的机动车的前部用驱动轴20。固定式等速万向联轴器1与中间轴11的一端连结，在另一端连结有滑动式等速万向联轴器(在图示例中为三球销型等速万向联轴器)15。在固定式等速万向联轴器1的外周面与轴11的外周面之间、以及滑动式等速万向联轴器15的外周面与轴11的外周面之间，利用防尘罩带18(18a、18b、18c、18d)分别安装固定有蛇腹状防尘罩16a、16b。在联轴器内部封入有作为润滑剂的润滑脂。由于使用了本发明所涉及的固定式等速万向联轴器1，因而能够实现转矩损失及发热小、高效率且具有高工作角、轻量/小型的机动车用驱动轴20。
以上，对本发明的第一实施方式所涉及的等速万向联轴器1进行了说明，但能够在不脱离本发明的要旨的范围内对上述的等速万向联轴器1实施各种变更。以下，对本发明的其他实施方式所涉及的等速万向联轴器进行说明，但以下对与第一实施方式不同的结构进行重点说明，对发挥实质上与第一实施方式相同的功能的构件/部位标注相同的附图标记，并省略重复说明。
图9是在本发明的第二实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的局部剖视图，更具体而言，与图4相同，是通过包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M(参照图2A)进行观察时的外侧联轴器构件的局部剖视图。该实施方式的等速万向联轴器主要在构成各滚道槽的第二滚道槽部(的滚珠轨道中心线)包含圆弧状部分(由直线状部分和圆弧状部分构成)这一点上与上述的第一实施方式的等速万向联轴器结构不同。
参照图9对上述的不同点进行详述，构成外侧联轴器构件2的滚道槽7的第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb由圆弧状的滚珠轨道中心线Xb1和直线状的滚珠轨道中心线Xb2构成，且两滚珠轨道中心线Xb1、Xb2中的圆弧状的滚珠轨道中心线Xb1与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A连接。第二滚道槽部7b的圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的曲率半径比第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率半径小，且在圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的开口侧的端部C处作为切线连接有直线状滚珠轨道中心线Xb2。而且，虽然省略图示，但向该外侧联轴器构件2的内周组装具有滚道槽9的内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5(参照图1A)，由此完成固定式等速万向联轴器，所述滚道槽9以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P作为基准，而与该外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7镜像对称，。
根据这样的结构，通过适当地设定第二滚道槽部7b的圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的曲率半径、角度范围E，从而能够变更第二滚道槽部7b的直线状滚珠轨道中心线Xb2相对于倾斜轴(相对于联轴器的轴线N-N而向周向倾斜的轴)N’-N’的倾斜角。因此，能够适当地调节在具有最大工作角时的楔角。
图10～12分别是在本发明的第三至第五实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的剖视图，更具体而言，与图4相同，是通过包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M(参照图2A)进行观察时的外侧联轴器构件的局部剖视图。第三至第五实施方式的等速万向联轴器的构成各滚道槽的第二滚道槽部(的滚珠轨道中心线)的延伸方向与第一实施方式所涉及的等速万向联轴器不同。
参照分别在图10～图12示出的外侧联轴器构件2对上述的不同点进行详述，首先，在图10示出的外侧联轴器构件2中，以滚道槽7的开口侧端部处的外侧联轴器构件2的开口尺寸比图4示出的第一实施方式的外侧联轴器构件2小的方式，变更第二滚道槽部7b(的滚珠轨道中心线Xb)相对于倾斜轴N’-N’的倾斜角(斜率)。详细而言，第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb的斜率比图4示出的第一实施方式的外侧联轴器构件2小角度δ。由此，在图10示出的外侧联轴器构件2中，第二滚道槽部7b与倾斜轴N’-N’的径向分开距离的每单位长度的缩小幅度比图4示出的外侧联轴器构件2大。
另一方面，在图11、12示出的外侧联轴器构件2中，以滚道槽7的开口侧端部处的外侧联轴器构件2的开口尺寸比图4示出的第一实施方式的外侧联轴器构件2大的方式，变更第二滚道槽部7b(的滚珠轨道中心线Xb)相对于倾斜轴N’-N’的倾斜角(斜率)。更具体而言，在图11示出的外侧联轴器构件2中，以第二滚道槽部7b与倾斜轴N’-N’的径向分开距离朝向开口侧而逐渐扩大的方式，调节第二滚道槽部7b的延伸方向。详细而言，第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb的倾斜角比图4示出的第一实施方式的外侧联轴器构件2大角度δ。另外，在图12示出的外侧联轴器构件2中，以与倾斜轴N’-N’平行的方式形成第二滚道槽部7b，使得第二滚道槽部7b与倾斜轴N’-N’的径向分开距离在轴向整个区域内恒定。需要说明的是，即便在采用上述的图10～图12示出的结构的情况下，第一滚道槽部7a(的滚珠轨道中心线Xa)与第二滚道槽部7b(的滚珠轨道中心线Xb)也能够经由具有适当曲率的圆弧而连接(省略图示)。而且，虽然省略图示，但向图10～图12示出的外侧联轴器构件2的内周组装具有滚道槽9的内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5(参照图1A)，由此完成固定式等速万向联轴器，所述滚道槽9以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P作为基准，而与成对的滚道槽7镜像对称。
在采用图10示出的结构的情况下，在高工作角时，在两联轴器构件的成对的滚道槽之间所形成的楔角比第一实施方式所涉及的等速万向联轴器1小，因而能够减小在保持器的球袋部产生的负荷，从而提高联轴器的耐久性(强度)。另一方面，由于有效滚道长度比第一实施方式所涉及的等速万向联轴器1短，因而不利于实现高工作角化。另外，在采用了图11或图12示出的结构的情况下，能够实现进一步的高工作角化，但不利于耐久性(强度)。
图13是在本发明的第六实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的局部剖视图，更具体而言，与图4等相同，是通过包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M(参照图2A)进行观察时的外侧联轴器构件的局部剖视图。该实施方式的等速万向联轴器与上述的第一实施方式的固定式等速万向联轴器的结构不同之处主要在于，在构成各滚道槽的第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心相对于联轴器中心O向开口侧偏移的基础上，相对于倾斜轴N’-N’而向半径方向偏移这一点、以及与此对应地调节呈直线状的第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的结构这一点。
参照图13对上述的不同点进行详述，构成外侧联轴器构件2的滚道槽7的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心Oo相对于联轴器中心O向开口侧偏移，并且相对于倾斜轴N’-N’向半径方向偏移fr。即，在与包含垂线K的工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P平行的平面上向半径方向偏移fr。伴随于此，将呈直线状的第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb的位置调节为作为切线而与呈圆弧状的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A平滑地连接。通过该结构，能够调节联轴器的里侧的滚道槽深度。而且，虽然省略图示，但向该外侧联轴器构件2的内周组装具有滚道槽9的内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5(参照图1A)，由此完成固定式等速万向联轴器，所述滚道槽9以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P作为基准，而与该外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7镜像对称。
图14示出在本发明的第七实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的保持器的剖视图。即，该实施方式的固定式等速万向联轴器在使用使球状外周面以及球状内周面的曲率中心相对于联轴器中心O向轴向偏移的保持器这一点上，与第一实施方式的固定式等速万向联轴器结构不同。
对此进行详述，如图14所示，该保持器5的球状外周面12的曲率中心Oc1相对于联轴器中心O向开口侧偏移尺寸f3，另外，球状内周面13的曲率中心Oc2相对于联轴器中心O向里侧偏移尺寸f3。通过所述结构，保持器5的壁厚朝向开口侧而逐渐变厚，尤其能够提高高工作角时的保持器5的强度。如上所述，在高工作角的范围内，沿周向配置的滚珠4暂时分开位于第一滚道槽部7Aa、9Aa(7Ba、9Ba)和第二滚道槽部7Ab、9Ab(7Bb、9Bb)。在该情况下，虽然从位于第二滚道槽部7Ab、9Ab(7Bb、9Bb)的滚珠4向保持器5的球袋部5a作用有向开口侧按压的力，但由于保持器5的壁厚朝向开口侧而逐渐变厚，因而能够提高保持器5的强度。另外，能够增加里侧的滚道槽7(第一滚道槽部7a)的滚道槽深度。需要说明的是，该实施方式的保持器5能够组装在以上所说明的各实施方式的固定式等速万向联轴器中而使用。
图15是在本发明的第八实施方式所涉及的固定式等速万向联轴器中使用的外侧联轴器构件的局部剖视图。在该实施方式的等速万向联轴器中，构成各滚道槽的第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的方式与上述的第一实施方式的固定式等速万向联轴器不同。
参照图15对上述的不同点进行详述，构成外侧联轴器构件2的滚道槽7的呈直线状的第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb形成为，在作为切线而与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧端部A平滑地连接后，以倾斜角γ朝向开口侧而逐渐变小的方式缓慢地弯曲，且倾斜角γ在开口端部附近成为0°。而且，虽然省略图示，但向该外侧联轴器构件2的内周组装具有滚道槽9的内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5(参照图1A)，由此完成固定式等速万向联轴器，所述滚道槽9以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P作为基准，而与该外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7镜像对称。
根据这样的结构，在外侧联轴器构件2中，在周向上相邻的滚道槽7A、7B的第二滚道槽部7Ab、7Bb的接近一侧的间隔扩大，背离一侧的间隔缩小。另外，在内侧联轴器构件3中也同样，在周向上相邻的滚道槽9A、9B的第二滚道槽部9Ab、9Bb的接近一侧的间隔扩大，背离一侧的间隔缩小。因此，能够缩小开口侧的外侧联轴器构件2的各球状内周面6与保持器5的球状外周面12的接触面积之差、以及里侧的内侧联轴器构件3的各球状外周面8与保持器5的球状内周面13的接触面积之差。由此，能够平衡性良好地配置外侧联轴器构件2与保持器5的球面接触部、以及内侧联轴器构件3与保持器5的球面接触部，从而能够进一步实现动作的顺畅化。
在以上所说明的本发明所涉及的固定式等速万向联轴器中，将滚珠4的个数设为八个，但不限于此。虽然省略图示，但本发明也能够优选地应用于例如将滚珠的个数设为十个或十二个的固定式等速万向联轴器。
另外，以上示出了将本发明应用于在周向上以等间距配置滚道槽的固定式等速万向联轴器的情况，但本发明也能够优选地应用于以不等间距配置滚道槽的固定式等速万向联轴器。另外，在以上所说明的固定式等速自联轴器中，将滚道槽(第一滚道槽部)相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ设为在所有的滚道槽中均相等，但不限于此，只要成对(在半径方向上对置)的外侧联轴器构件与内侧联轴器构件的滚道槽(第一滚道槽部)的倾斜角γ形成为相等，则也可以在滚道槽(第一滚道槽部)彼此之间使倾斜角γ不同。总之，只要以使作用于保持器的周向所有的球袋部的滚珠的轴向的力整体平衡的方式设定各倾斜角度即可。另外，以上将本发明应用于构成为滚道槽与滚珠以具有接触角的方式接触(角接触)的固定式等速万向联轴器中，但不限于此，本发明也能够优选地应用于构成为滚道槽的横截面形状形成为圆弧状且滚道槽与滚珠角接触的固定式等速万向联轴器中。
本发明不受到上述的实施方式任何限定，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进一步以各种方式实施，本发明的范围由权利要求书示出，并且包含与权利要求书中的记载等同的意义以及范围内的所有变更。
附图标记说明：
1 固定式等速万向联轴器(等速万向联轴器)
2 外侧联轴器构件
3 内侧联轴器构件
4 滚珠
5 保持器
6 球状内周面
7 滚道槽
7a 第一滚道槽部
7b 第二滚道槽部
8 球状外周面
9 滚道槽
9a 第一滚道槽部
9b 第二滚道槽部
12 球状外周面
13 球状内周面
20 驱动轴
A 开口侧端部
B 里侧端部
K 垂线
L 直线
M 包含滚珠轨道中心线的平面
N 联轴器的轴线
N’ 倾斜轴
O 联轴器中心
P 联轴器中心平面
Q 包含滚珠轨道中心线的平面
R 直线
X 滚珠轨道中心线
Y 滚珠轨道中心线
γ 倾斜角
β 角度
θ 工作角

Claims (10)

1.一种固定式等速万向联轴器，具备：
外侧联轴器构件，其在球状内周面上形成有沿轴向延伸的多个滚道槽，且具有在轴向上分开的开口侧和里侧；
内侧联轴器构件，其在球状外周面上形成有与所述外侧联轴器构件的滚道槽成对的多个滚道槽；
多个滚珠，它们夹设于所述外侧联轴器构件的滚道槽与所述内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩；以及
保持器，其对所述滚珠进行保持，且具有分别与所述外侧联轴器构件的球状内周面以及所述内侧联轴器构件的球状外周面嵌合的球状外周面以及球状内周面，
所述固定式等速万向联轴器的特征在于，
所述外侧联轴器构件的滚道槽由位于里侧的第一滚道槽部和位于开口侧的第二滚道槽部构成，所述第一滚道槽部具有在相对于联轴器中心向开口侧偏移的位置处具有曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线，至少包含该滚珠轨道中心线和联轴器中心的平面相对于联轴器的轴线向周向倾斜，并且在周向上相邻的所述第一滚道槽部的倾斜方向彼此形成为相反方向，为了增加对于最大工作角的有效滚道长度，所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线具有直线状部分，且在比联轴器中心靠开口侧的位置处与所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接，
所述内侧联轴器构件的滚道槽的滚珠轨道中心线以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面作为基准，与所述外侧联轴器构件的成对的滚道槽的滚珠轨道中心线形成为镜像对称，工作角为0°的状态下的所述联轴器中心平面是指在工作角为0°的状态下包含所述联轴器中心且在与所述联轴器的轴线正交的方向上延伸的平面。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
将连结所述第一滚道槽部和所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的连接点与联轴器中心的直线相对于工作角为0°的状态下的所述联轴器中心平面所成的角度β设定为3°～10°。
3.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器，其中，
将所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心配置在相对于联轴器的轴线向周向倾斜的倾斜轴上。
4.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器，其中，
将所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率中心配置在相对于倾斜轴向半径方向偏移的位置处，所述倾斜轴相对于联轴器的轴线向周向倾斜。
5.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
将所述保持器的球状外周面以及球状内周面的曲率中心配置在相对于联轴器中心而分别向开口侧以及里侧偏移的位置处。
6.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的整个区域由直线状部分构成，且形成为所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的切线。
7.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线包含具有与所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线的曲率半径不同的曲率半径的圆弧状部分，且该圆弧状部分与所述第一滚道槽部的滚珠轨道中心线连接。
8.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线的直线状部分以与联轴器的轴线平行的方式形成。
9.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
使所述第二滚道槽部的滚珠轨道中心线相对于联轴器的轴线向周向倾斜，且使其倾斜角朝向开口侧而逐渐减小。
10.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其中，
将所述滚珠的个数设为八个、十个或十二个中的任一方。
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