CN105658981A - 固定式等速万向联轴器 - Google Patents

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Abstract

形成在外侧联轴器构件(2)的球状内周面(6)的6个滚道槽(7)形成为以联轴器中心(O)为曲率中心的圆弧状，并且，该6个滚道槽(7)相对于联轴器的轴线(N-N)沿周向倾斜，且在周向上相邻的滚道槽(7)的倾斜方向彼此形成为相反方向，形成在内侧联轴器构件(3)的球状外周面(8)的6个滚道槽(9)以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面(P)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。外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)相对于联轴器的轴线(N-N)的倾斜角(γ)设定为8°以上16°以下。

Description

固定式等速万向联轴器
技术领域
本发明涉及一种在例如机动车的动力传递系中使用且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，其中尤其涉及一种主要搭载在FR(前置后驱)车或4WD(四轮驱动)车中且从变速器向差速器传递旋转动力的传动轴用的固定式等速万向联轴器。
背景技术
作为固定式等速万向联轴器，公知6个滚珠型的球笼型(BJ)、免根切型(UJ)、8个滚珠型的球笼型(EBJ)及免根切型(EUJ)、使成对的滚道槽交叉的滚道槽交叉型联轴器(例如，参照专利文献1)等，且根据用途、需求特性等而适当分别使用。
根据图14a以及图14b对滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器(下文中称为交叉型固定式CVJ)的一例进行说明。图14a是传动轴用的交叉型固定式CVJ在工作角为0°的状态下的纵剖视图(图14b中所示的A-O-B线剖视图)，图14b是该交叉型固定式CVJ的主视图。该等速万向联轴器100具备：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。在外侧联轴器构件102的球状内周面106形成有8个圆弧状的滚道槽107，各滚道槽107的包含其滚珠轨道中心线x的平面相对于联轴器的轴线n-n倾斜，且在周向上相邻的滚道槽107的倾斜方向彼此形成为相反方向。在内侧联轴器构件103的球状外周面108形成有8个圆弧状的滚道槽109，各滚道槽109以工作角为0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P为基准，与外侧联轴器构件102的成对的滚道槽107形成为镜像对称。换句话说，内侧联轴器构件103以使成对的滚道槽107、109交叉的方式装入外侧联轴器构件102的内周。
如图14a所示，外侧联轴器构件102的滚道槽107以及内侧联轴器构件103的滚道槽109的曲率中心都位于联轴器中心O。滚珠104夹设于成对的滚道槽107、109的交叉部，且收纳保持于在外侧联轴器构件102的球状内周面106与内侧联轴器构件103的球状外周面108之间配置的保持器105的球袋部105a内。保持器105的球状外周面111以及球状内周面112的曲率中心都位于联轴器中心O。在该等速万向联轴器100中，滚珠104夹设于成对的滚道槽107、109的交叉部，因此在联轴器具有工作角的情况下，滚珠104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被引导。由此，在两轴之间等速传递旋转转矩。
另外，就外侧联轴器构件102的滚道槽107以及内侧联轴器构件103的滚道槽109而言，各自的周向上相邻的滚道槽的倾斜方向彼此形成为相反方向。因此，在工作角为0°的状态下两联轴器构件102、103相对旋转时，从滚珠104向保持器105的周向上相邻的球袋部105a作用有相反方向的力。由此，保持器105在联轴器中心O的位置稳定。因此，抑制了保持器105的球状外周面111与外侧联轴器构件102的球状内周面106的接触力、以及保持器105的球状内周面112与内侧联轴器构件103的球状外周面108的接触力。其结果是，能够抑制转矩损失及发热，能够实现耐老化性优异的等速万向联轴器100。因此，使用该等速万向联轴器100能够实现转矩损失及发热小且高效的传动轴。
通过为由成对的滚道槽形成的滚珠滚道设定楔角(通过由成对的滚道槽限制滚珠)来确保包含上文中说明的等速万向联轴器100在内的、在两联轴器构件之间经由滚珠传递旋转转矩的固定式等速万向联轴器的工作性。如上所述，在滚道槽交叉型的等速万向联轴器100中，在工作角为0°的状态下，将形成为使从滚珠104施加向轴向一侧(例如，图14a中右侧)按压保持器105的力的楔角设为正侧，将形成为使从滚珠104施加向轴向另一侧按压保持器105的力的楔角设为负侧时，通过沿周向交替地配置形成有正侧以及负侧的楔角的滚珠滚道，来确保所期望的联轴器性能。需要说明的是，在上述的等速万向联轴器100中，楔角的大小、打开方向与各滚道槽107、109的曲率中心位于联轴器中心O相关，而由滚道槽107、109(包含滚珠轨道中心线的平面)相对于联轴器的轴线n-n所成的角度(倾斜角)、滚珠104与滚道槽107、109的接触角以及工作角来决定。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-043667号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，各滚珠滚道的楔角随着联轴器设有工作角而时刻变化，并且，两联轴器构件相对旋转的时间也时刻变化。而且，若联轴器的工作角变大，则存在两联轴器构件转一圈期间楔角从正侧向0或者负侧转移或者从负侧向0或者正侧转移的情况。当楔角从正侧向负侧转移或者楔角从负侧向正侧转移时(即，楔角的打开方向反转时)，楔角暂时变为0。“楔角变成0”是指成对的滚道槽对滚珠的位置限制解除。因此，在楔角暂时变为0可能对联轴器的工作性造成负面影响，然而认为可以通过保持器的球袋部保持滚珠来尽可能避免所涉及的问题。
然而，经本发明人验证发现，在6个滚珠型的交叉型固定式CVJ设有规定值以上的工作角的状态下两联轴器构件相对旋转时，存在类似使保持器旋转的力作用于保持器而导致保持器的动作不稳定化的情况。当保持器的动作不稳定化时，变得难以将滚珠保持在规定位置从而不仅会导致联轴器的工作性恶化，还无法有效地享受转矩损失及发热的抑制效果。
这里，依照图10a以及图10b，对在6个滚珠型的交叉型固定式CVJ中旋转力作用于保持器的事例进行说明。图10a是表示验证了相对于联轴器的轴线的各滚道槽的倾斜角设定为6°的6个滚珠型的交叉型固定式CVJ的工作角为12°的状态下两联轴器构件转一圈期间各滚珠滚道T1～T6(参照图10b)的楔角如何变化的结果的图。另外，图10b是示意地表示滚珠滚道T1的相位角为90°时的各滚珠滚道T1～T6的楔角的状态(楔角是正、负或者0中的某一个)的图。需要说明的是，图10b中所示的“+”、“-”以及“0”分别示出了楔角为正侧、负侧以及零的情况。后述的图11b～图11d以及图15b～图15d中也相同。
如图10a以及图10b所示，当滚珠滚道T1的相位角为90°时，180°对置的滚珠滚道T4的楔角也为0，周向上相邻的滚珠滚道T2、T3的楔角的打开方向彼此为相反方向且两楔角的绝对值相同，以及周向上相邻的滚珠滚道T5、T6的楔角的打开方向彼此为相反的方向且两楔角的绝对值相同，因此以通过联轴器中心O、滚珠滚道T2、T3的中间部以及滚珠滚道T5、T6的中间部且在半径方向上延伸的直线Z1为轴的旋转力R作用于保持器。详细的图示以及说明省略，然而当滚珠滚道T1的相位角为210°以及330°时，也会因上述相同的理由对保持器作用有旋转力。
在6个滚珠型的交叉型固定式CVJ的工作角(这里是24°)设置为更大的角度的情况下，各滚珠滚道T1～T6的楔角在两联轴器构件转一圈期间以图11a所示的方式变化。在该情况下，例如相位角0°、30°以及90°处的各滚珠滚道T1～T6的楔角处于图11b～图11d中分别示出的状态，当滚珠滚道T1的相位角为0°时，以图11b中所示的直线Z2为轴的旋转力R作用于保持器，当滚珠滚道T1的相位角为30°时，以图11c中所示的直线Z3为轴的旋转力作用于保持器，当滚珠滚道T1的相位角为90°时，以图11d中所示的直线Z4为轴的旋转力作用于保持器。具体而言，在该交叉型固定式CVJ的工作角为24°的状态下两联轴器构件相对旋转时，对保持器始终作用有旋转力R，因此变得无法作为联轴器发挥功能。
与之相对，即便依照图14而说明的8个滚珠型的交叉型固定式CVJ具有较大的工作角的状态下两联轴器构件相对旋转，也不会产生类似对保持器作用有旋转力的情况。依照图15a～图15d对其具体情况进行说明。图15a是表示验证了相对于联轴器的轴线的各滚道槽的倾斜角设定为6°的8个滚珠型的交叉型固定式CVJ的工作角为12°的状态下两联轴器构件转一圈期间8个滚珠滚道t1～t8的楔角如何变化的结果的图，图15b～图15d分别是示意地表示滚珠滚道t1的相位角为0°、45°以及90°时的各滚珠滚道t1～t8的楔角的状态的图。基于在上文中说明的理由可以明确，在图15b～图15d中分别示出的滚珠滚道t1的相位角位于0°、45°以及90°时的任一情况下，都不会因各滚珠滚道t1～t8上形成的楔角的状态对保持器作用有旋转力。省略图示，然而即使假设在8个滚珠型的交叉型固定式CVJ的工作角为24°的状态下两联轴器构件相对旋转，也不会对保持器作用有旋转力。
基于上文中的验证结果等明确了，交叉型固定式CVJ中的保持器动作的不稳定化问题特别是在滚珠个数为6个且设置为超过10°的工作角的状态下两联轴器构件相对旋转时会明显化。因此，可以认为，作为使用时的最大工作角设置为40°～50°左右且设为20°左右的工作角的频度较多的驱动轴用的固定式等速万向联轴器，难以采用6个滚珠型的交叉型固定式CVJ。与之相对，传动轴中使用的固定式等速万向联轴器基本在工作角为10°以下的角度下使用，即使混入车辆的动作，也完全不会产生工作角超过14°的情况。因此，可以认为，作为传动轴用的固定式等速万向联轴器，存在采用6个滚珠型的交叉型固定式CVJ的余地。而且，6个滚珠型的固定式等速万向联轴器与8个滚珠型的固定式等速万向联轴器相比具有如下的优点，即，(1)与构件总数少相应地能够实现低成本化，(2)由于各构件的加工性、组装性良好，因此能够减少品质(性能)方面的个体差异，(3)与能够增大滚珠尺寸相应地能够增大负载容量等。因此，若能够实现6个滚珠型的交叉型固定式CVJ，则可以实现有效地享有上述的优点且转矩损失及发热小且高效的传动轴。
鉴于以上的实际情况，本发明的目的在于，提供一种在传动轴的使用工作角的范围内转矩损失及发热少且高效，并且能够稳定地发挥所期望的联轴器性能的6个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器。
用于解决课题的方案
如上所述，在滚道槽交叉型的固定式等速万向联轴器中，楔角不仅与联轴器的工作角相应地变化，还与滚道槽相对于联轴器的轴线的倾斜角、滚珠和滚道槽的接触角相应地变化。而且，在6个滚珠型的交叉型固定式CVJ(严格来说，在工作角为0°的状态下沿周向交替配置有形成了正侧的楔角的滚珠滚道与形成了负侧的楔角的滚珠滚道的6个滚珠型的交叉型固定式CVJ)中，只要在两联轴器构件转一圈期间各滚珠滚道的楔角不为0，便不会对保持器作用有旋转力，因此，能够避免保持器动作的不稳定化等问题产生。
由此，本发明人分别对在不改变上述的倾斜角而改变上述的接触角的情况以及不改变上述的接触角而改变上述的倾斜角的情况下两联轴器构件转一圈期间楔角如何变化的情况进行了验证。其结果发现，不改变倾斜角而改变接触角，楔角变为0的相位也不会变化。基于如下的事实可以理解该结果，即，如图12所示，例如，由将接触角设为α的滚道槽形成的滚珠滚道Tα的楔角、由将接触角设为比α大的α’的滚道槽形成的滚珠滚道Tα’的楔角、以及由将接触角设为比α’大的α”的滚道槽形成的滚珠滚道Tα”的楔角在同一相位为0。总之，即使不改变倾斜角而改变接触角，在设为较大的工作角的情况下，也无法避免各滚珠滚道的楔角变为0。
与之相对，明确了在不改变接触角而改变倾斜角的情况下，与倾斜角的值相应地各相位处的楔角的值改变。基于如下的记载可以理解该结果，即，如图13所示，例如，相比由相对于联轴器的轴线的倾斜角为β的滚道槽所形成的滚珠滚道Tβ的楔角，由倾斜角为β’(其中，β’＞β)的滚道槽所形成的滚珠滚道Tβ’的楔角在各相位处更大，另外，相比滚珠滚道Tβ’的楔角，由倾斜角为β”(其中，β”＞β’)的滚道槽所形成的滚珠滚道Tβ”的楔角在各相位处更大。基于以上的验证结果，本发明人发现，只要适当地设定滚道槽相对于联轴器的轴线的倾斜角的范围，便可以实现在传动轴的使用工作角的范围内(工作角为14°以下)转矩损失少且高效并且能够稳定地发挥所期望的联轴器性能的6个滚珠型的交叉型固定式CVJ，从而完成了本发明。
即，为了达到上述的目的而完成的本发明涉及一种固定式等速万向联轴器，其组装于传动轴而使用，所述固定式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其在球状内周面形成有沿轴向延伸的六个滚道槽；内侧联轴器构件，其在球状外周面形成有与外侧联轴器构件的滚道槽成对的六个滚道槽；滚珠，其夹设于成对的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，其具有对滚珠进行保持的球袋部，且具有与外侧联轴器构件的球状内周面嵌合的球状外周面以及与内侧联轴器构件的球状外周面嵌合的球状内周面，外侧联轴器构件的滚道槽形成为具有相对于联轴器中心在轴向上不存在偏移的曲率中心的圆弧状，并且，所述外侧联轴器构件的滚道槽相对于联轴器的轴线沿周向倾斜，且在周向上相邻的所述滚道槽的倾斜方向彼此形成为相反方向，内侧联轴器构件的滚道槽以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面为基准，与外侧联轴器构件的成对的滚道槽形成为镜像对称，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相对于联轴器的轴线的倾斜角γ设定为8°以上16°以下。
需要说明的是，本发明中所称的“联轴器的轴线”是指联轴器的旋转中心的长边方向上的轴线，指后述的实施方式中的联轴器的轴线N-N。另外，“工作角为0°的状态下的联轴器中心平面”与工作角为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含义相同。
如上文所述，在6个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器中，若外侧联轴器构件的滚道槽相对于联轴器的轴线的倾斜角γ设定为8°以上16°以下，则基于图6a所示的验证结果，无论该等速万向联轴器在传动轴的使用工作角的范围内(工作角为14°以下)设置为任何工作角，都能够避免在两联轴器构件转一圈期间，由成对的滚道槽形成的滚珠滚道的楔角变为0。因此，能够有效地防止使用时对保持器作用有旋转力，即保持器的动作不稳定化。由此，能够避免因保持器动作的不稳定化导致的转矩损失的增大、发热等的问题产生。
优选的是，在滚珠的节圆半径(PCR)设为R，滚珠的直径设为d，传动轴装入机动车时的该固定式等速万向联轴器的工作角设为θ时，外侧联轴器构件的滚道槽的有效长度L满足L＝2×(R+d/2)×sin(θ/2)的关系式。由此，能够可靠地防止在将传动轴装入机动车时滚珠从滚道槽脱落。
滚道槽的曲率中心可以配置在联轴器的轴线上，也可以配置在比联轴器的轴线向半径方向偏移了的位置。采用前者的结构，能够使滚道槽的深度均匀且便于加工。另外，采用后者的结构，由于能够根据偏移量来调节滚道槽深度，因此能够确保最佳的滚道槽深度。
滚珠能够以30°～45°的接触角与外侧联轴器构件的滚道槽以及内侧联轴器构件的滚道槽接触。这样设置，能够稳定地保持滚道槽与滚珠的接触状态。
发明效果
基于上述的设置，根据本发明，能够提供在传动轴的使用工作角的范围内转矩损失及发热少且高效，并且能够稳定地发挥所期望的联轴器性能的6个滚珠型的滚道槽交叉型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是固定式等速万向联轴器的主视图。
图2a是外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图2b是外侧联轴器构件的主视图。
图3a是内侧联轴器构件的侧视图。
图3b是内侧联轴器构件的主视图。
图4是表示外侧联轴器构件的滚道槽的具体结构的局部纵剖视图。
图5是表示内侧联轴器构件的滚道槽的具体结构的纵剖视图。
图6a是表示工作角以及倾斜角的大小对图1所示的固定式等速万向联轴器的楔角的状态造成的影响的调查结果的图。
图6b是示意地表示图6a中所示的“○”的一例的图。
图7是具备图1所示的固定式等速万向联轴器的传动轴的局部剖视图。
图8是变形例的外侧联轴器构件的局部纵剖视图。
图9是变形例的内侧联轴器构件的纵剖视图。
图10a是用于说明得到本发明的过程中的技术知识的图，且是表示在6个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器设置成规定的工作角的状态下外侧联轴器构件与内侧联轴器构件相对旋转时的各滚珠滚道的楔角的变化方式的图。
图10b是示意地表示滚珠滚道T1的相位角为90°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图11a是用于说明得到本发明的过程中的技术知识的图，且是表示6个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器设置为比图10a大的工作角的状态下两联轴器构件相对旋转时的各滚珠滚道的楔角的变化方式的图。
图11b是示意地表示滚珠滚道T1的相位角为0°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图11c是示意地表示滚珠滚道T1的相位角为45°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图11d是示意地表示滚珠滚道T1的相位角为90°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图12是用于说明得到本发明的过程中的技术知识的图。
图13是用于说明得到本发明的过程中的技术知识的图。
图14a是表示8个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器的一例的纵剖视图。
图14b是表示8个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器的主视图。
图15a是表示图14a所示的固定式等速万向联轴器设置为规定的工作角的状态下外侧联轴器构件与内侧联轴器构件相对旋转时的各滚珠滚道的楔角的变化方式的图。
图15b是示意地表示滚珠滚道t1的相位角为0°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图15c是示意地表示滚珠滚道t1的相位角为45°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
图15d是示意地表示滚珠滚道t1的相位角为90°时的各滚珠滚道的楔角的状态的图。
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
图1a表示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的局部纵剖视图，图1b表示该等速万向联轴器1的主视图。该等速万向联轴器1主要搭载在FR车及4WD车中，且装入从变速器向差速器传递旋转动力的传动轴而使用，该等速万向联轴器1具备：呈环状的外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3、配置在两联轴器构件2、3之间的6个滚珠4、对滚珠4进行保持的保持器5。需要说明的是，在下文中对装有该等速万向联轴器1的传动轴进行详细说明。
如图2a以及图2b所示，在呈环状的外侧联轴器构件2的球状内周面6形成有沿轴向延伸的6个滚道槽7，各滚道槽7相对于联轴器的轴线N-N沿周向以角度γ倾斜，并且周向上相邻的滚道槽7A、7B的倾斜方向彼此形成为相反方向。另外，如图3a以及图3b所示，在内侧联轴器构件3的球状外周面8形成有沿轴向延伸的6个滚道槽9，各滚道槽9相对于联轴器的轴线N-N沿周向以角度γ倾斜，并且周向上相邻的滚道槽9A、9B的倾斜方向彼此形成为相反方向。内侧联轴器构件3以各滚道槽9与外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7交叉的方式组装在外侧联轴器构件2的内周。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的各交叉部各配置有一个滚珠4。需要说明的是，图1a所示的滚道槽7、9以分别将图2a所示的平面M以及图3a所示的平面Q的剖面旋转至倾斜角γ＝0°的状态示出。
具体的图示省略，然而在滚珠4的节圆半径(PCR)设为R，滚珠4的直径设为d，传动轴装入机动车时的等速万向联轴器1的工作角设为θ时，外侧联轴器构件2的滚道槽7(7A、7B)的有效长度L设定为满足L＝2×(R+d/2)×sin(θ/2)的关系式。由此，能够可靠地防止在将传动轴装入机动车时滚珠4从滚道槽7(7A、7B)脱落。
下面，为了准确地表示滚道槽的形态(倾斜状态、弯曲状态等)，使用“滚珠轨道中心线”这样的用语。滚珠轨道中心线，是指当滚珠沿着滚道槽移动时，滚珠的中心所描绘的轨迹。因此，滚道槽的形态与滚珠轨道中心线的形态相同。
如图1a所示，外侧联轴器构件2的滚道槽7的滚珠轨道中心线X以及内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y都呈以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状。这样，通过将外侧联轴器构件2的滚道槽7的滚珠轨道中心线X以及内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y的曲率中心都配置在联轴器中心O，即联轴器的轴线N-N上，由此能够使滚道槽7、9的深度均匀且便于加工。
具体的图示省略，滚道槽7、9的横剖面(轴正交剖面)形状形成椭圆形状、哥特式尖拱状，滚道槽7、9与滚珠4以30°～45°左右的接触角接触即所谓的角接触。因此，滚珠4与从滚道槽7、9的槽底略微离开的滚道槽7、9的侧面部接触。
这里，对滚道槽的附图标记补充说明。在指外侧联轴器构件2的滚道槽整体的情况下标注附图标记7。在区分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向周向一侧倾斜的滚道槽标注附图标记7A，对相对于联轴器的轴线N-N向周向另一侧倾斜的滚道槽标注附图标记7B。对于内侧联轴器构件3的滚道槽9也按照相同的要领标注附图标记。
基于图2a以及图2b对外侧联轴器构件2的滚道槽7相对于联轴器的轴线N-N沿周向倾斜的状态进行说明。如图2a所示，包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N向周向一侧以角度γ倾斜。另外，包含同滚道槽7A在周向上相邻的滚道槽7B的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N向周向另一侧以角度γ倾斜。
基于图3a以及图3b对内侧联轴器构件3的滚道槽9相对于联轴器的轴线N-N沿周向倾斜的状态进行说明。如图3a所示，包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q相对于联轴器的轴线N-N向周向一侧以角度γ倾斜。另外，包含同滚道槽9A在周向上相邻的滚道槽9B的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q相对于联轴器的轴线N-N向周向另一侧(与滚道槽9A的倾斜方向相反的方向)以角度γ倾斜。内侧联轴器构件3的滚道槽9(9A、9B)以在工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P为基准，与外侧联轴器构件2的成对的滚道槽7(7A、7B)形成为镜像对称。
接下来，基于图4对从外侧联轴器构件2的纵剖面观察到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中所示的滚道槽7A的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M观察到的剖视图，即，包含相对于联轴器的轴线N-N向周向以角度γ倾斜的倾斜轴N’-N’的平面的剖视图。图4中仅示出了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沿着轴向形成有滚道槽7A。滚道槽7A具有以联轴器中心O为曲率中心(不存在轴向上的偏移)的圆弧状的滚珠轨道中心线X。在将包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M(参照图2a)上投影的倾斜轴N’-N’的联轴器中心O处的垂线设为K时，该垂线K位于在工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P上。
同样地，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。图5是通过包含图3a中所示的滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q观察到的剖视图，即，示出了包含相对于联轴器的轴线N-N向周向以角度γ倾斜的倾斜轴N’-N’的平面的剖面。图5中仅示出了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沿着轴向形成有滚道槽9A。滚道槽9A具有以联轴器中心O为曲率中心(不存在轴向上的偏移)的圆弧状的滚珠轨道中心线Y。在将包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q(参照图3a)上投影的倾斜轴N’-N’的联轴器中心O处的垂线设为K时，该垂线K位于在工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P上。
如上所述，就外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的滚道槽7、9而言，各自的周向上相邻的滚道槽的倾斜方向彼此形成为相反方向，而且成对的滚道槽7、9交叉。因此，在图1a所示的在工作角为0°的状态下两联轴器构件2、3相对旋转时，从滚珠4向保持器5的周向上相邻的球袋部5a作用有相反方向的力。通过该相反方向的力使得保持器5在联轴器中心O的位置稳定。由此，抑制了保持器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。因此，有效地抑制了因球状面彼此的接触导致的转矩损失及发热，能够实现转矩传递效率以及耐老化性优异的等速万向联轴器。
另外，在本发明所涉及的等速万向联轴器1中，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的倾斜角γ设定为8°以上16°以下。即，包含滚道槽7(7A、7B)的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N在8°以上16°以下的范围内沿周向倾斜。内侧联轴器构件3的滚道槽9以在工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P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，因此滚道槽9(9A、9B)相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ也设定为8°以上16°以下。即，包含滚道槽9(9A、9B)的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q相对于联轴器的轴线N-N在8°以上16°以下的范围内沿周向倾斜。
如上文所述，若滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N沿周向倾斜的倾斜角γ设定在8°以上16°以下的范围内，则根据图6a所示的验证结果，即使上文中说明的6个滚珠型的滚道槽交叉型等速万向联轴器1在具有工作角的状态下，外侧联轴器构件2与内侧联轴器构件3相对旋转的情况下，只要上述工作角在传动轴的使用工作角的范围内(14°以下)，便能够可靠地防止由成对的滚道槽7、9形成的滚珠滚道的楔角的打开方向反转那样的情况。即，在图6a中所示的“○”的情况下，如图6b所示，在两联轴器构件2、3转一圈期间，不会发生在工作角为0°的状态下正侧的楔角向零或者负侧转移，或者在工作角为0°的状态下负侧的楔角向零或者正侧转移的情况。因此，能够可靠地防止在等速万向联轴器1使用时对保持器5作用有旋转力，即保持器5的动作不稳定化。由此，能够避免因保持器动作的不稳定化导致的转矩损失的增大、发热等问题产生。需要说明的是，对图6a中所示的“△”以及“×”进行补充说明，它们分别指在图10a以及图11a所例示的方式中楔角变化的情况。
由图6a可以明显看出，理论上讲，越增大倾斜角γ，则即便在设置有高工作角的状态下两联轴器构件2、3相对旋转的情况下，也能够越稳定地维持所期望的联轴器性能。然而，越增大倾斜角γ，则内侧联轴器构件3的滚道槽9的最接近侧的球面宽度F(参照图3b)变小，因此若倾斜角γ过大(这里是倾斜角γ超过16°)，则变得难以确保内侧联轴器构件3所需的强度。基于这样的理由，将滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ设定在8°以上16°以下的范围内。
图7表示具备上文中说明的6个滚珠型的滚道槽交叉型固定式等速万向联轴器1的传动轴的简略剖视图。该传动轴20具备：等速万向联轴器1；轴向的一端部花键结合在内侧联轴器构件3的孔部中的轴22；以及安装在外侧联轴器构件2的外周面与轴22的外周面而用于防止联轴器内部封入的润滑剂向外部泄漏的防护罩21。轴22具有大径的管道部22a，在轴22的轴向上的另一端部连结有滑动式等速万向联轴器或者固定式等速万向联轴器(图示省略)。防护罩21包括：固定在外侧联轴器构件2的外周面上的密封环21a；一端固定在密封环21a上，而另一端通过防护罩带23安装在轴22上的弹性防护罩部21b。需要说明的是，防护罩21的密封环21a通过例如铆接的方式固定在外侧联轴器构件2的外周面，这里省略了具体的图示。
该传动轴20使用本发明所涉及的等速万向联轴器1，因此转矩损失及发热小且高效而且轻量紧凑。并且，本发明所涉及的6个滚珠型的等速万向联轴器1与图14所示的8个滚珠型的等速万向联轴器100相比具有如下的优点，即，(1)与构件总数少相应地能够实现低成本化，(2)由于各构件的加工性、组装性良好，因此能够减少质量(性能)方面的个体差异，(3)与能够增大滚珠尺寸相应地能够增大负载容量等。因此，可以实现能够廉价地制造且能够稳定地维持所期望的转矩传递性能的高品质的传动轴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，然而在不脱离本发明的主旨的范围内能够对上述的等速万向联轴器1进行各种变更。在下文中对本发明的其它实施方式所涉及的等速万向联轴器进行说明，在下文中，着重说明与上述的第一实施方式不同的结构，而对起到与第一实施方式实质上相同的功能的构件或部位标注相同的附图标记且省略重复说明。
图8中示出了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，图9中示出了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内侧联轴器构件的局部剖视图。需要说明的是，图8与图4相同，是通过包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M(参照图2a)观察到的外侧联轴器构件的局部剖视图，图9与图5相同，是通过包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q(参照图3a)观察到的内侧联轴器构件的局部剖视图。第二以及第三实施方式的等速万向联轴器与上文中说明的第一实施方式的等速万向联轴器1的主要不同点在于，滚道槽(滚珠轨道中心线)的曲率中心配置在相对于联轴器的轴线N-N向半径方向偏移了f的位置(不存在相对于联轴器中心O在轴向上的偏移)。即，在第二以及第三实施方式中，使滚道槽的滚珠轨道中心线的曲率中心在包含垂线K的工作角为0°的状态下的联轴器中心平面P上向半径方向偏移了f。
在图8所示的方式中使外侧联轴器构件2的滚道槽7(7A、7B)的滚珠轨道中心线X的曲率中心相对于联轴器的轴线N-N向半径方向偏移了f的情况下，能够加深外侧联轴器构件2的滚道槽7(7A、7B)的槽深(参照该图中的附图标记R、R’)。然而，在该情况下，装入该外侧联轴器构件2的内周的内侧联轴器构件3的滚道槽9的槽深变浅。另一方面，在图9所示的方式中使内侧联轴器构件3的滚道槽9(9A、9B)的滚珠轨道中心线Y的曲率中心相对于联轴器的轴线N-N向半径方向偏移了f的情况下，能够加深内侧联轴器构件3的滚道槽9(9A、9B)的槽深(参照该图中的附图标记R、R’)。然而，在该情况下，在内周装入该内侧联轴器构件3的外侧联轴器构件2的滚道槽7的槽深变浅。
总之，如图8、图9所示，在使滚道槽的滚珠轨道中心线的曲率中心相对于联轴器的轴线N-N向半径方向偏移的情况下，能够根据偏移的方向、偏移量来调节滚道槽深。
上文中示出了在沿周向等间距地配置有滚道槽的固定式等速万向联轴器中应用本发明的情况，然而在沿周向以不等间距配置有滚道槽的固定式等速万向联轴器中也可以良好地应用本发明。另外，在上文中说明的固定式等速万向联轴器中，在所有的滚道槽中，滚道槽相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ相等，然而不限于此，只要成对的外侧联轴器构件与内侧联轴器构件的滚道槽相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ在8°以上16°以下的范围内形成为相等，便也可以使滚道槽彼此之间的倾斜角γ不同。总之，使对保持器5的所有的球袋部作用的滚珠4的轴向上的力整体上平衡地设定各倾斜角度即可。另外，在上文中，在滚珠4与滚道槽7、9角接触的固定式等速万向联轴器中应用了本发明，然而不局限于此，本发明也可以良好地用于滚道槽7、9的横剖面形状形成为圆弧状且构成为滚道槽7、9与滚珠4圆环接触的固定式等速万向联轴器中。
本发明完全不限定于前述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内还能够以各种方式实施是无需言及的。本发明的范围由请求保护的范围示出，还包含请求保护的范围中记载的等同的意思以及范围内的所有的变更。
附图标记说明
1固定式等速万向联轴器
2外侧联轴器构件
3内侧联轴器构件
4滚珠
5保持器
5a球袋部
6球状内周面
7滚道槽
8球状外周面
9滚道槽
12球状外周面
13球状内周面
20传动轴
K垂线
M平面(包含滚珠轨道中心线的平面)
N联轴器的轴线
O联轴器中心
P联轴器中心平面(工作角为0°的状态下的联轴器中心平面)
Q平面(包含滚珠轨道中心线的平面)
X滚珠轨道中心线
Y滚珠轨道中心线
γ倾斜角

Claims (5)

1.一种固定式等速万向联轴器，其组装于传动轴而使用，所述固定式等速万向联轴器具备：
外侧联轴器构件，其在球状内周面形成有沿轴向延伸的六个滚道槽；
内侧联轴器构件，其在球状外周面形成有与所述外侧联轴器构件的滚道槽成对的六个滚道槽；
滚珠，其夹设于成对的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，其具有对所述滚珠进行保持的球袋部，且具有与所述外侧联轴器构件的球状内周面嵌合的球状外周面以及与所述内侧联轴器构件的球状外周面嵌合的球状内周面，
所述外侧联轴器构件的滚道槽形成为具有相对于联轴器中心在轴向上不存在偏移的曲率中心的圆弧状，并且，所述外侧联轴器构件的滚道槽相对于联轴器的轴线沿周向倾斜，且在周向上相邻的所述滚道槽的倾斜方向彼此形成为相反方向，
所述内侧联轴器构件的滚道槽以工作角为0°的状态下的联轴器中心平面为基准，与所述外侧联轴器构件的成对的滚道槽形成为镜像对称，
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相对于所述联轴器的轴线的倾斜角γ设定为8°以上16°以下。
2.根据权利要求1所述的固定式等速万向联轴器，其特征在于，
在所述滚珠的节圆半径设为R，所述滚珠的直径设为d，所述传动轴装入机动车时的该固定式等速万向联轴器的工作角设为θ时，所述外侧联轴器构件的滚道槽的有效长度L满足L＝2×(R+d/2)×sin(θ/2)的关系式。
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，
所述外侧联轴器构件的滚道槽以及所述内侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心配置在联轴器的轴线上。
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，
所述外侧联轴器构件的滚道槽以及所述内侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心配置在比联轴器的轴线向半径方向偏移了的位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的固定式等速万向联轴器，其中，
所述滚珠以30°～45°的接触角与所述外侧联轴器构件的滚道槽以及所述内侧联轴器构件的滚道槽接触。
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