CN110446872A - 后轮用驱动轴 - Google Patents

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Abstract

后轮用驱动轴(1)具备固定式等速万向联轴器(3)、滑动式等速万向联轴器(2)、以及将它们连结的中间轴(4)。将固定式等速万向联轴器(3)的滚珠(33)的分度圆直径(PCDBALL(f))与滚珠(33)的直径(DBALL(f))之比(PCDBALL(f)/DBALL(f))设为3.70～3.87。将滑动式等速万向联轴器(2)的滚珠(23)的分度圆直径(PCDBALL(s))与滚珠(23)的直径(DBALL(s))之比(PCDBALL(s)/DBALL(s))设为3.3～3.6。

Description

后轮用驱动轴
技术领域
本发明涉及安装于机动车的后轮的后轮用驱动轴。
背景技术
通常，机动车的驱动轴由安装于车轮的外盘侧的等速万向联轴器、安装于差动齿轮的内盘侧的等速万向联轴器、以及将两个等速万向联轴器连结的中间轴构成。通常，关于外盘侧的等速万向联轴器，使用采取较大的工作角但不沿轴向位移的固定式等速万向联轴器。另一方面，关于内盘侧的等速万向联轴器，使用最大工作角较小但能够在采取工作角的同时轴向位移的滑动式等速万向联轴器。
驱动轴包括安装于前轮的前轮用驱动轴、以及安装于后轮的后轮用驱动轴。在前轮用驱动轴的等速万向联轴器和后轮用驱动轴的等速万向联轴器中所要求的特性不同，但现状是，出于量产成本等观点，在前轮用驱动轴和后轮用驱动轴中使用了相同规格的等速万向联轴器。
另一方面，机动车的轻型化的需求依然较高，且对于包括驱动轴在内的动力传递机构也要求轻型化、紧凑化。
作为设置于驱动轴的代表性的固定式等速万向联轴器，存在尔泽泊(Rzeppa)型等速万向联轴器。在尔泽泊型等速万向联轴器中，外侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心与内侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心相对于联轴器中心而向轴向相反侧偏置相等距离。由此，滚珠始终被保持于工作角的二等分面内，从而确保外侧联轴器构件与内侧联轴器构件之间的等速性。尔泽泊型等速万向联轴器通常具有6个转矩传递滚珠，但在下述的专利文献1中，公开了将尔泽泊型等速万向联轴器的转矩传递滚珠的个数设为8个的方案。通过像这样将滚珠的个数设为8个，从而能够在确保与具备6个滚珠的尔泽泊型等速万向联轴器同等以上的强度、负载容量以及耐老化性的同时，实现轻型化、紧凑化。
另外，作为设置于驱动轴的代表性的滑动式等速万向联轴器，存在双圈型等速万向联轴器。在双圈型等速万向联轴器中，设置于保持器的外周面的球面部的曲率中心与设置于保持器的内周面的球面部的曲率中心相对于联轴器中心向轴向相反侧偏置相等距离。由此，滚珠始终被保持于工作角的二等分面内，从而确保外侧联轴器构件与内侧联轴器构件之间的等速性。双圈型等速万向联轴器通常具有6个转矩传递滚珠，但在下述的专利文献2中，公开了将双圈型等速万向联轴器的转矩传递滚珠的个数设为8个的方案。通过像这样将滚珠的个数设为8个，从而能够在确保与具备6个滚珠的双圈型等速万向联轴器同等以上的强度、负载容量以及耐老化性的同时，实现轻型化、紧凑化。
另外，在下述的专利文献3中，公开了一种后轮用驱动轴。在该后轮用驱动轴中，通过使设置于中空的中间轴的两端部的花键的直径大径化，从而使中空轴的强度具有余裕，因此能够进行薄壁化，并由此实现中空轴的轻型化。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-103365号公报
专利文献2：日本特开平10-73129号公报
专利文献3：日本特开2012-97797号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述专利文献1所示那样的具备8个滚珠的尔泽泊型等速万向联轴器、上述专利文献2所示那样的具备8个滚珠的双圈型等速万向联轴器已作为批量生产产品而实用化。本发明通过实现该种等速万向联轴器的进一步轻型化、紧凑化，来对具备该种等速万向联轴器的后轮用驱动轴的进一步轻型化、紧凑化进行了研讨。
上述专利文献3中所提出的发明以用于后轮用驱动轴的中间轴的轻型化以及高强度化为目的。然而，在该文献中，并没有涉及使设置于后轮用驱动轴的等速万向联轴器轻型化、紧凑化这样的课题。
为此，本发明应解决的课题在于，通过对设置于后轮用驱动轴的等速万向联轴器的内部规格进行研讨，来实现后轮用驱动轴的进一步的轻型化、紧凑化。
用于解决课题的手段
设置于前轮用驱动轴的外盘侧的固定式等速万向联轴器安装于作为转向轮的前轮，因此最大工作角较大(例如45°以上)。另一方面，设置于后轮用驱动轴的外盘侧的固定式等速万向联轴器安装于不转向的后轮，因此使用最大工作臂与前轮用驱动轴的固定式等速万向联轴器小的联轴器即可。因此，通过将固定式等速万向联轴器作为后轮用驱动轴专用，从而能够减小最大工作角。
另一方面，设置于驱动轴的内盘侧的滑动式等速万向联轴器并非直接安装于车轮，因此几乎不受车轮的转向角的影响。然而，在滑动式等速万向联轴器中，也能够通过作为后轮用驱动轴专用而减小最大工作角。其理由如下。
即，车辆的前轮附近配置有较多的部件而空间受到限制，因此例如如图14A所示，有时必须使前轮FW的轴心与差动齿轮G的轴心在车辆前后方向上偏置开来配置。在该情况下，设置于前轮用驱动轴DS1的等速万向联轴器J11、J12的车辆前后方向的常用角(机动车以恒定速度笔直前进时的工作角)α并不为0°，而始终以在车辆前后方向上采取了工作角的状态进行旋转。因此，在滑动式等速万向联轴器J12中，上述的车辆前后方向的常用角α、与由于相对于车身的车轮的上下运动引起的上下方向的工作角复合地进行作用，因此需要较大的工作角。
与此相对，车辆的后轮附近就部件的配置空间而言相对具有余裕，因此，通常如图14B所示，后轮RW的轴心与差动齿轮G的轴心以在车身前后方向上几乎无偏置的状态设置。在该情况下，后轮用驱动轴DS2的等速万向联轴器J21、J22的车辆前后方向的常用角几乎为0°，因此用于后轮用驱动轴DS2的滑动式等速万向联轴器J22采取比用于前轮用驱动轴DS1的滑动式等速万向联轴器J12小的工作角边足以。因此，通过将滑动式等速万向联轴器作为后轮用驱动轴专用，因此能够减小最大工作角。
如上所述，在后轮用驱动轴中，能够减小外盘侧的固定式等速万向联轴器、以及内盘侧的滑动式等速万向联轴器双方的最大工作角。
基于以上见解，本发明提供一种后轮用驱动轴，其具有：固定式等速万向联轴器，其具备在球面状的内周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽的外侧联轴器构件、在球面状的外周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽且在轴心形成有花键孔的内侧联轴器构件、配置于由所述外侧联轴器构件的滚道槽和所述内侧联轴器构件的滚道槽形成的滚珠滚道的8个滚珠、以及具有收容所述滚珠的8个凹袋且与所述外侧联轴器构件的内周面以及所述内侧联轴器构件的外周面滑动接触的保持器，所述外侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心与所述内侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心分别相对于联轴器中心向轴向相反侧偏置相等距离；滑动式等速万向联轴器，其具备在圆筒状的内周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽的外侧联轴器构件、在球面状的外周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽且在轴心形成有花键孔的内侧联轴器构件、配置于由所述外侧联轴器构件的滚道槽和所述内侧联轴器构件的滚道槽形成的滚珠滚道的8个滚珠、以及具有收容所述滚珠的8个凹袋且与所述外侧联轴器构件的内周面以及所述内侧联轴器构件的外周面滑动接触的保持器，设置于所述保持器的外周面的球面部的曲率中心与设置于所述保持器的内周面的球面部的曲率中心分别相对于联轴器中心向轴向相反侧偏置相等距离；以及中间轴，其具备与所述固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔嵌合的外盘侧的花键、以及与所述滑动式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔嵌合的内盘侧的花键，其中，所述固定式等速万向联轴器的所述滚珠的分度圆直径PCDBALL(f)与所述滚珠的直径DBALL(f)之比PCDBALL(f)/DBALL(f)为3.70～3.87，所述滑动式等速万向联轴器的所述滚珠的分度圆直径PCDBALL(s)与所述滚珠的直径DBALL(s)之比PCDBALL(s)/DBALL(s)为3.3～3.6。
在等速万向联轴器中，在工作角为0°的状态下，均衡地对各滚珠施加负载，但若具有工作角，则不均衡地对各滚珠施加负载，工作角变得越大则对各滚珠施加的负载之差越大。因此，在高工作角的情况下，对各滚珠施加的最大负载变大，因此，与滚珠接触的构件(外侧联轴器构件、内侧联轴器构件、以及保持器)被要求能够耐受从滚珠收到的最大负载的较厚的壁厚。在后轮用驱动轴中，如上述那样能够减小等速万向联轴器的最大工作角，因此对滚珠施加的最大负载变小，与滚珠接触的各构件的强度产生余裕。由此，能够在不导致负载容量、耐老化性的降低的情况下减小等速万向联轴器的各构件的壁厚、例如内侧联轴器构件的半径方向的壁厚(详细而言，内侧联轴器构件的滚道槽的槽底与花键孔的分度圆的半径方向距离)。由此，能够使形成于内侧联轴器构件的外周面的滚道槽靠近内径侧，因此能够使滚道槽的分度圆直径、即配置于滚道槽的滚珠的分度圆直径比现有产品(能够应用于前轮用驱动轴以及后轮用驱动轴中的任一方的高工作角的等速万向联轴器)小。
然而，等速万向联轴器是大量生产的制品，因此，通常根据转矩负载容量来阶段性地设定尺寸，并针对每种尺寸设定内部规格(各构件的尺寸、形状等)(系列化)。若为了实现各尺寸的等速万向联轴器的轻型化、紧凑化而减小滚珠直径，则滚珠与滚道槽的接触部处的表面压力上升，因此直接导致转矩负载容量的减少。因此，在对等速万向联轴器的设计变更进行研讨时，只要不增加滚珠数量，则滚珠直径通常不会变更，以为了维持转矩负载容量。因此，通过以相对于滚珠直径的比率来表示各构件的尺寸，则能够表示与转矩负载容量(即，等速万向联轴器的尺寸)对应的等速万向联轴器的内部规格。如上所述，设置于后轮用驱动轴的等速万向联轴器采用最大工作角较小的联轴器即可，因此能够使相对于滚珠直径的各部位的尺寸(具体地说，滚珠的分度圆直径比滚珠直径(PCDBALL/DBALL))比现有产品小，由此，能够构筑后轮驱动轴专用的等速万向联轴器的轻型、紧凑的新的系列。
另外，在后轮用驱动轴中，如上所述，能够减小等速万向联轴器的最大工作角以使内侧联轴器构件的半径方向的壁厚变薄，因此能够使设置于内侧联轴器构件的轴心的花键孔大径化。由此，插入花键孔的中间轴大径化，因此中间轴的扭转强度提高。具体地说，能够将固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径PCDSPL(f)与滚珠的直径DBALL(f)之比PCDSPL(f)/DBALL(f)设为1.82～1.92，将滑动式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径PCDSPL(s)与滚珠的直径DBALL(s)之比PCDSPL(s)/DBALL(s)设为1.70～1.85(优选1.75～1.85)。
在后轮用驱动轴中，能够将固定式等速万向联轴器以及滑动式等速万向联轴器的最大工作角设为20°以下。
如果使中间轴中空，则可实现驱动轴的进一步的轻型化。
发明效果
如上所述，在本发明中，通过以与以往不同的设计思想来对设置于后轮用驱动轴的等速万向联轴器的内部规格进行核定，从而能够在维持转矩负荷容量的同时，实现等速万向联轴器的轻型化、紧凑化，进而实现后轮用驱动轴的轻型化、紧凑化。
附图说明
图1是示意性示出后轮驱动车的动力传递机构的俯视图。
图2是后轮用驱动轴的剖视图。
图3A是装入上述后轮用驱动轴的滑动式等速万向联轴器的纵剖视图(图3A的X-X线处的剖视图)。
图3B是上述滑动式等速万向联轴器的横剖视图(图3A的联轴器中心平面处的剖视图)。
图4是示出图3的滑动式等速万向联轴器采取了最大工作角的状态的纵剖视图。
图5A是上装入述后轮用驱动轴的固定式等速万向联轴器的纵剖视图(图5B的Y-Y线处的剖视图)。
图5B是上述固定式等速万向联轴器的横剖视图(图5A的联轴器中心平面处的剖视图)。
图6是滑动式等速万向联轴器的纵剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图7是滑动式等速万向联轴器的联轴器中央平面处的横剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图8是滑动式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的纵剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图9A是固定式等速万向联轴器的纵剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图9B是固定式等速万向联轴器的联轴器中央平面处的横剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图10是固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件以及保持器的纵剖视图，其上半部分示出本发明产品，下半部分示出比较产品。
图11是示出本发明产品的固定式等速万向联轴器采取了最大工作角(20°)的状态的剖视图。
图12是示出比较产品的固定式等速万向联轴器采取了最大工作角(47°)的状态的剖视图。
图13A是本发明产品的保持器的凹袋面与滚珠的接点的轨迹。
图13B是比较产品的保持器的凹袋面与滚珠的接点的轨迹。
图14A是示出将前轮用驱动轴相对于车宽度方向倾斜安装的状态的俯视图。
图14B是示出将后轮用驱动轴与车宽度方向平行安装的状态的俯视图。
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1示出独立悬架式的后轮驱动车辆(例如FR车)的动力传递机构。在该动力传递机构中，从发动机E输出的旋转驱动力经由变速器M以及传动轴PS而传递至差动齿轮G，并从差动齿轮G经由左右的后轮用驱动轴1而传递至左右的后轮(车轮W)。
如图2所示，后轮用驱动轴1具备如下结构：在内盘侧(图中右侧)设置有允许轴向位移以及角度位移这双方的滑动式等速万向联轴器2，在外盘侧(图中左侧)设置有仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器3，并利用中间轴4将两个等速万向联轴器2、3连结。内盘侧的滑动式等速万向联轴器2与差动齿轮G连结，外盘侧的固定式等速万向联轴器3与车轮W连结(参照图1)。
如图3所示，滑动式等速万向联轴器2具备：外侧联轴器构件21，其安装于差动齿轮G(参照图1)；内侧联轴器构件22，其安装于中间轴4(参照图2)的内盘侧端部；8个滚珠23，它们在外侧联轴器构件21与内侧联轴器构件22之间传递转矩；以及保持器24，其对8个滚珠23进行保持。
外侧联轴器构件21一体地具有在轴向一侧(外盘侧，在图3A中为左侧)开口的杯状的口部21a、以及从口部21a的底部向轴向另一侧(内盘侧，在图3A中为右侧)延伸的杆部21b。在口部21a的圆筒状的内周面21c设置有沿轴向延伸的8条直线状的滚道槽21d。在杆部21b的内盘侧端部的外周面设置有插入差动齿轮G(参照图1)的花键孔的花键21e。需要说明的是，口部21a以及杆部21b除了由相同材料一体形成之外，还可以在分体地形成它们之后，通过焊接等将它们接合。
在内侧联轴器构件22的轴心设置有供中间轴4(参照图2)插入的花键孔22c。在内侧联轴器构件22的球面状的外周面22d设置有沿轴向延伸的8条直线状的滚道槽22e。即，内侧联轴器构件22一体地包括具有花键孔22c的圆筒部22a、以及从圆筒部22a向外径突出的多个突出部22b，在多个突出部22b的圆周向之间设置有滚道槽22e。多个突出部22b的外径面成为内侧联轴器构件22的球面状的外周面22d。
外侧联轴器构件21的滚道槽21d与内侧联轴器构件22的滚道槽22e在半径方向上对置而形成8条滚珠滚道，在各滚珠滚道各配置一个滚珠23。滚道槽21d、22e的横截面形状为椭圆形状、尖拱形状，由此，滚道槽21d、22e与滚珠23构成以30～45°程度的接触角接触的、所谓的角接触。需要说明的是，也可以将滚道槽21d、22e的横截面形状设为圆弧形状，并将滚道槽21d、22e与滚珠23构成所谓的圆接触。
保持器24具有对滚珠23进行保持的8个凹袋24a。8个凹袋24a全部呈相同形状，并在圆周向上等间隔地配置。在保持器24的外周面设置有与外侧联轴器构件21的圆筒状的内周面21c滑动接触的球面部24b、以及从球面部24b的轴向两端部沿切线方向延伸的圆锥部24c。在如图4所示那样滑动式等速万向联轴器2采取了最大工作角θ时，圆锥部24c与外侧联轴器构件21的内周面21c线接触，从而作为限制工作角进一步增大的限位器发挥功能。圆锥部24c相对于保持器24的轴心的倾斜角度被设定为滑动式等速万向联轴器2的最大工作角θ的1/2的值。在保持器24的内周面设置有与内侧联轴器构件22的球面状的外周面22d滑动接触的球面部24d。通过使保持器24的外周面的球面部24b与外侧联轴器构件21的圆筒状的内周面21c在轴向上滑动，从而允许外侧联轴器构件21与内侧联轴器构件22之间的轴向位移。
如图3所示，保持器24的外周面的球面部24b的曲率中心O24b与保持器24的内周面的球面部24d的曲率中心O24d(即，内侧联轴器构件22的球面状外周面22d的曲率中心)相对于联轴器中心O(s)向轴向相反侧偏置相等距离。在图示例子中，保持器24的外周面的球面部24b的曲率中心O24b相对于联轴器中心O(s)向内盘侧(联轴器里侧)偏置，保持器24的内周面的球面部24d的曲率中心O24d相对于联轴器中心O(s)向外盘侧(联轴器开口侧)偏置。由此，在任意的工作角下，由保持器24保持的滚珠23始终配置于工作角的二等分面内，从而确保外侧联轴器构件21与内侧联轴器构件22之间的等速性。
如图5所示，固定式等速万向联轴器3具备：外侧联轴器构件31，其安装于车轮W(参照图1)；内侧联轴器构件32，其安装于中间轴4(参照图2)的外盘侧端部；8个滚珠33，其在外侧联轴器构件31与内侧联轴器构件32之间传递转矩；以及保持器34，其对8个滚珠33进行保持。
外侧联轴器构件31一体地具有轴向一侧(内盘侧，在图5A中为右侧)开口的杯状的口部31a、以及从口部31a的底部向轴向另一侧(外盘侧，在图5A中为左侧)延伸的杆部31b。在口部31a的球面状的内周面31c形成有沿轴向延伸的8条圆弧状的滚道槽31d。各滚道槽31d延伸至口部31a的开口侧端面。即，在外侧联轴器构件31的滚道槽31d与口部31a的开口侧端面之间设置有加工所需的微小的倒角部，但也可以如比较产品那样，不设置为了装入滚珠而所需的锥形面K1(参照图9A)。另外，在外侧联轴器构件31的内周面31c的开口端，也可以如比较产品那样，不设置与中间轴抵接以规定固定式等速万向联轴器的最大工作角那样的锥形面K2(参照图9A)。在杆部31b的外周面形成有插入车轮W侧的花键孔的花键31e。需要说明的是，口部31a以及杆部31b除了由相同材料一体形成之外，还可以在分体地形成它们之后，通过焊接等将它们接合。另外，也可以在口部31a以及杆部31b的轴心形成轴向的贯通孔。
在内侧联轴器构件32的轴心设置有供中间轴4(参照图2)插入的花键孔32c。在内侧联轴器构件32的球面状的外周面32d设置有沿轴向延伸的8条圆弧状的滚道槽32e。即，内侧联轴器构件32一体地包括具有花键孔32c的圆筒部32a、以及从圆筒部32a向外径突出的多个突出部32b，在多个突出部32b的圆周向之间设置有滚道槽32e。多个突出部32b的外径面成为内侧联轴器构件32的球面状的外周面32d。
外侧联轴器构件31的滚道槽31d与内侧联轴器构件32的滚道槽32e在半径方向上对置而形成8条滚珠滚道，在各滚珠滚道各配置一个滚珠33。滚道槽31d、32e的横截面形状为椭圆形状、尖拱形状，由此，滚道槽31d、32e与滚珠33构成以30～45°程度的接触角接触的、所谓的角接触。需要说明的是，也可以将滚道槽31d、32e的横截面形状设为圆弧形状，并将滚道槽31d、32e与滚珠33构成所谓的圆接触。
外侧联轴器构件31的滚道槽31d的曲率中心O31d与内侧联轴器构件32的滚道槽32e的曲率中心O32e相对于联轴器中心O(f)向轴向相反侧偏置相等距离。在图示例子中，外侧联轴器构件31的滚道槽31d的曲率中心O31d相对于联轴器中心O(f)向内盘侧(联轴器开口侧)偏置，内侧联轴器构件32的滚道槽32e的曲率中心O32e相对于联轴器中心O(f)向外盘侧(联轴器里侧)偏置。由此，在任意的工作角下，由保持器34保持的滚珠33始终配置于工作角的二等分面内，从而确保外侧联轴器构件31与内侧联轴器构件32之间的等速性。
保持器34具有对滚珠33进行保持的8个凹袋34a。8个凹袋34a全部呈相同形状，并在圆周向上等间隔地配置。保持器34的球面状的外周面34b与外侧联轴器构件31的球面状的内周面31c滑动接触。保持器34的球面状的内周面34c与内侧联轴器构件32的球面状的外周面32d滑动接触。保持器34的外周面34b的曲率中心(即，外侧联轴器构件31的球面状的内周面31c的曲率中心)以及内周面34c的曲率中心(即，内侧联轴器构件32的球面状的外周面32d的曲率中心)分别与联轴器中心O(f)一致。
如图2所示，中间轴4能够使用具有轴向的贯通孔41的中空轴。中间轴4具备设置于轴向中央的大径部42、设置于轴向两端的小径部43、以及使大径部42与小径部43连续的锥形部4。在中间轴4的小径部43设置有护罩装配用的环状槽45以及花键46。小径部43的外径在除了环状槽45以及花键46之外的部分为恒定。需要说明的是，中间轴4并不局限于中空轴，也能够使用中实轴。
中间轴4的内盘侧端部的花键46压入滑动式等速万向联轴器2的内侧联轴器构件22的花键孔22c。由此，中间轴4与内侧联轴器构件22通过花键嵌合而以能够传递转矩的方式连结。在中间轴4的内盘侧的端部形成有环状的凹槽，在该凹槽装配挡圈47。通过使该挡圈47从内侧联轴器构件22的内盘侧(轴端侧)进行卡合，从而进行中间轴4与内侧联轴器构件22的防脱落。另外，在滑动式等速万向联轴器2的外侧联轴器构件21的外周面与中间轴4的外周面之间，通过护罩带(省略图示)而安装固定有蛇腹状护罩25。在联轴器内部(由外侧联轴器构件21与护罩25密封而成的空间)封入由作为润滑剂的润滑脂。
中间轴4的外盘侧端部的花键46压入固定式等速万向联轴器3的内侧联轴器构件32的花键孔32c。由此，中间轴4与内侧联轴器构件32通过花键嵌合而以能够传递转矩的方式连结。在中间轴4的外盘侧的端部形成有环状的凹槽，在该凹槽装配挡圈47。通过使该挡圈47从内侧联轴器构件32的外盘侧(轴端侧)进行卡合，从而进行中间轴4与内侧联轴器构件32的防脱落。另外，在固定式等速万向联轴器3的外侧联轴器构件31的外周面与中间轴4的外周面之间，通过护罩带(省略图示)而安装固定有蛇腹状护罩35。在联轴器内部(由外侧联轴器构件31与护罩35密封而成的空间)封入由作为润滑剂的润滑脂。
上述的滑动式等速万向联轴器2以及固定式等速万向联轴器3为后轮用驱动轴专用，因此与还能够用于前轮用驱动轴的现有产品相比，能够将最大工作角设定得较小。在本实施方式中，滑动式等速万向联轴器2以及固定式等速万向联轴器3的最大工作角均设定为20°以下。由此，能够在维持负载容量的同时，实现滑动式等速万向联轴器2以及固定式等速万向联轴器3的轻型化、紧凑化。以下，对滑动式等速万向联轴器2以及固定式等速万向联轴器3的内部规格进行详细说明。
[滑动式等速万向联轴器的内部规格]
在下述的表1以及图6～8中，以与滚珠直径相等的比较产品(最大工作角25°的8个滚珠的双圈型等速万向联轴器)相比较的方式示出本发明产品的滑动式等速万向联轴器2的内部规格。需要说明的是，图6～8中的上半部分为本发明产品的滑动式等速万向联轴器2的剖视图，下半部分为比较产品的滑动式等速万向联轴器2’的剖视图。对比较产品的各部位标注了对本发明产品的各部位的附图标记附加“’(撇号)”而成的附图标记。
[表1]
本发明产品 比较产品
(1)滚珠PCD(PCD<sub>BALL</sub>)/滚珠直径 3.3～3.6 3.9～3.9
(2)内圈宽度(W<sub>I</sub>)/滚珠直径 1.2～1.55 1.6～1.8
(3)内圈壁厚(T<sub>I</sub>)/滚珠直径 0.30～0.45 0.45～0.60
(4)花键PCD(PCD<sub>SPL</sub>)/滚珠直径 1.70～1.85 1.65～1.75
(5)外圈外径(D<sub>O</sub>)/花键PCD(PCD<sub>SPL</sub>) 2.7～3.0 3.0～3.3
(6)保持器宽度(W<sub>C</sub>)/滚珠直径 1.8～2.0 2.0～2.2
上述的各参数的定义如下。
(1)滚珠PCD(滚珠的分度圆直径)PCDBALL(s)：外侧联轴器构件21的轴心或者内侧联轴器构件22的轴心与滚珠23的中心的距离的2倍的值。即，在工作角0°的状态下，通过所有滚珠23的中心的圆的直径。
(2)内圈宽度(内侧联轴器构件的轴向宽度)WI(s)：内侧联轴器构件22的最大轴向尺寸，在图示例子中为内侧联轴器构件22的两端面之间的轴向距离。
(3)内圈壁厚(内侧联轴器构件的半径方向的壁厚)TI(s)：联轴器中心平面P(s)(通过联轴器中心O(s)且与轴线正交的平面)上的滚道槽22e的槽底与花键孔22c的分度圆的半径方向距离。需要说明的是，在图示例子中，内侧联轴器构件的半径方向的壁厚在轴向上恒定。
(4)花键PCD(内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径)PCDSPL(s)：内侧联轴器构件22的花键孔22c与中间轴4的花键46的啮合分度圆的直径。
(5)外轮外径DO(s)：外侧联轴器构件21的最大外径。
(6)保持器宽度WC(s)：保持器24的最大轴向尺寸，在图示例子中为保持器24的两端面之间的轴向距离。
以下，对得到上述那样的内部规格的设计思想进行详细说明。
在滑动式等速万向联轴器2中，工作角越大则对各滚珠23施加的最大负载也越大，因此通过如上述那样减小最大工作角，从而对各滚珠23施加的最大负载变小。由此，与滚珠23接触的内侧联轴器构件22的强度产生余裕，能够使内侧联轴器构件22的半径方向的壁厚变薄，因此能够使内侧联轴器构件22的外周面小径化。由此，能够使形成于内侧联轴器构件22的外周面的滚道槽22e靠向内径侧，因此，能够使内侧联轴器构件22的滚道槽22e的分度圆直径、即装配于滚道槽22e的滚珠23的分度圆直径比比较产品小(PCDBALL(s)＜PCDBALL(s)’，参照上述表1的(1))。由此，能够在不导致负载容量、耐老化性的降低的情况下，使滑动式等速万向联轴器2在半径方向上紧凑化，从而能够实现轻型化。
比较产品的最大工作角较大，因此保持器24’的凹袋24a’的周向长度较大，为了确保该凹袋24a’的周向长度而需要增大保持器24’的直径。因此，与保持器24’的内周面滑动接触的内侧联轴器构件22’的外周面成为大径，其结果是，内侧联轴器构件22’具有强度上所需的壁厚以上的过大的壁厚。与此相对，在本发明产品中，通过如上述那样减小最大工作角，从而滚珠23相对于保持器24的周向移动量变小，因此能够缩小保持器24的各凹袋24a的周向尺寸(Lp＜Lp’)。由此，能够在维持凹袋24a之间的柱部24e的周向尺寸的同时(Lc≒Lc’)使保持器24小径化，从而能够使与保持器24的内周面的球面部24d滑动接触的内侧联轴器构件22的外周面22d小径化(参照图7)。其结果是，能够使内侧联轴器构件22薄壁化而为强度上所需的最低限度的壁厚(TI(s)＜TI(s)’，参照上述表1的(3))，通过如上述那样减小滚珠23的分度圆直径而能够使滑动式等速万向联轴器2在半径方向上紧凑化。
通过减小滑动式等速万向联轴器2的最大工作角，从而如上述那样，对各滚珠23施加的最大负载变小，因此与滚珠23接触的保持器24的强度产生余裕。由此，能够在维持与比较产品同等的耐老化性的同时，使设置于保持器24的轴向两端的环状部的轴向的壁厚变薄，因此能够缩小保持器24整体的轴向宽度来实现轻型化(WC(s)＜WC(s)’，参照上述表1的(6))。
通过减小滑动式等速万向联轴器2的最大工作角，从而能够减小保持器24的外周面的圆锥部24c相对于轴心的角度，在本实施方式中能够使该角度为10°以下。由此，能够增大保持器24的薄壁部的壁厚(例如，联轴器开口侧端部处的壁厚TC)，因此能够提高保持器24的强度。
通过减小滑动式等速万向联轴器2的最大工作角，从而如上述那样能够减小内侧联轴器构件22的半径方向的壁厚TI，因此能够使内侧联轴器构件22的花键孔22c大径化(PCDSPL(s)＞PCDSPL(s)’，参照上述表1的(4))。由此，能够使插入花键孔22c的中间轴4大径化，从而提高扭转强度。另外，通过减小滑动式等速万向联轴器2的最大工作角，从而如上述那样能够缩小滚珠23的分度圆直径，因此能够使外侧联轴器构件21小径化。根据以上内容，在本发明产品中，能够使外侧联轴器构件21的外径DO(s)与内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径PCDSPL(s)之比DO(s)/PCDSPL(s)比比较产品小(DO(s)/PCDSPL(s)＜DO(s)’/PCDSPL(s)’，参照上述表1的(5))。由此，能够同时实现滑动式等速万向联轴器2的轻型化、紧凑化、以及中间轴4的强度提高。
若减小滑动式等速万向联轴器2的最大工作角，则滚珠23相对于内侧联轴器构件22的轴向移动量变小。具体地说，如图8所示，最大工作角较小的本发明产品与最大工作角较大的比较产品相比，内侧联轴器构件22的滚道槽22e与滚珠23的接点轨迹的轴向长度(滚道有效长度)较短(ZI＜ZI’)。由此，在本发明产品中，能够使内侧联轴器构件22的滚道槽22e的轴向长度、进而内侧联轴器构件22整体的轴向宽度比比较产品短(WI(s)＜WI(s)’，参照上述表1的(2))。
然而，若过于减小内侧联轴器构件22的轴向宽度，则有可能设置于内侧联轴器构件22的轴心的花键孔22c的轴向长度不足，而导致内侧联轴器构件22与中间轴4的花键嵌合部的强度不足。在本发明产品的滑动式等速万向联轴器2中，通过减小最大工作角，从而如上述那样能够使内侧联轴器构件22的半径方向的壁厚变薄，因此能够使内侧联轴器构件22的花键孔22大径化。由此，能够在维持每一个花键齿的表面压力的同时(即，在维持花键嵌合部的强度的同时)，缩短内侧联轴器构件22的花键孔22c的轴向长度。如上所述，通过缩短内侧联轴器构件22的滚道槽22e以及花键孔22c的轴向长度，从而如上述那样能够缩小内侧联轴器构件22整体的轴向宽度而实现轻型化。
如上所述，考虑到通过减小滑动式等速万向联轴器的最大工作角而得到的各种条件，来对滑动式等速万向联轴器的内部规格进行了研讨，从而能够在维持与比较产品同等的转矩负载容量的同时使滑动式等速万向联轴器轻型化、紧凑化。由此，能够构筑能够作为后轮用驱动轴专用而使用的、轻型、紧凑的滑动式等速万向联轴器的新的系列。
[固定式等速万向联轴器的内部规格]
在下述的表2、图9以及图10中，以与滚珠直径相等的比较产品(最大工作角47°的8个滚珠的尔泽泊型等速万向联轴器)相比较的方式示出本发明产品的固定式等速万向联轴器3的内部规格。需要说明的是，图9以及图10的上半部分是本发明产品的固定式等速万向联轴器3的剖视图，下半部分是比较产品的固定式等速万向联轴器3’的剖视图。对比较产品的各部位标注了对本发明产品的各部位的附图标记附加“’(撇号)”而得的附图标记。
[表2]
各参数的定义如下。
(1)滚珠PCD(滚珠的分度圆直径)PCDBALL(f)：将外侧联轴器构件31的滚道槽31d的曲率中心O31d或者内侧联轴器构件32的滚道槽32e的曲率中心O32e与滚珠33的中心连结的线段的长度(将外侧联轴器构件31的滚道槽31d的曲率中心O31d与滚珠33的中心连结的线段的长度，同将内侧联轴器构件32的滚道槽32e的曲率中心O32e与滚珠33的中心连结的线段的长度相等，将该尺寸称作PCR。)的2倍的值(PCDBALL(f)＝2×PCR)。
(2)内圈滚道长度(内侧联轴器构件的滚道槽的轴向长度)WI·TRUCK(f)：严格来说为内侧联轴器构件32的滚道槽32e与滚珠33的接点轨迹的轴向长度，但在本说明书中，是指内侧联轴器构件32的球面状的外周面32d的轴向长度、即内侧联轴器构件32的轴向两端面之间的轴向距离(从外周面32d的轴向两端向内径侧延伸的端面之间的轴向距离)。
(3)内圈宽度(内侧联轴器构件的轴向宽度)WI(f)：内侧联轴器构件32的最大轴向尺寸，在图示例子中，为内侧联轴器构件32的圆筒部32a的两端面之间的轴向距离。
(4)内圈壁厚(内侧联轴器构件的半径方向的壁厚)TI(f)：联轴器中心平面P(f)(通过联轴器中心O(f)且与轴线正交的平面)上的滚道槽32e的槽底与花键孔32c的分度圆之间的半径方向距离。
(5)花键PCD(内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径)PCDSPL(f)：内侧联轴器构件32的花键孔32c与中间轴4的花键46的啮合分度圆的直径。
(6)外圈外径DO(f)：外侧联轴器构件31的最大外径。
(7)联轴器中心～外圈开口端面长度W1O(f)：联轴器中心O(f)与外侧联轴器构件31的口部31a的开口侧端面(内盘侧的端面)之间的轴向距离。
(8)保持器壁厚TC(f)：保持器34的联轴器中心平面P(f)上的半径方向的壁厚。
(9)保持器宽度WC(f)：保持器34的最大轴向尺寸，在图示例子中为保持器34的两端面之间的轴向距离。
以下，对得到上述那样的内部规格的设计思想进行详细说明。
在固定式等速万向联轴器3中，工作角越大则对各滚珠33施加的最大负载也越大，因此通过如上述那样减小最大工作角，从而对各滚珠33施加的最大负载变小。由此，与滚珠33接触的内侧联轴器构件32的强度产生余裕，因此能够使内侧联轴器构件32的半径方向的壁厚变薄(TI(f)＜TI(f)’，参照上述表2的(4))。由此，能够使内侧联轴器构件32的外周面小径化，因此能够使形成于内侧联轴器构件32的外周面的滚道槽32e靠向内径侧，能够使内侧联轴器构件32的滚道槽32e的分度圆直径、即配置于滚道槽32e的滚珠33的分度圆直径比比较产品小(PCDBALL(f)＜PCDBALL(f)’，参照上述表2的(1))。由此，能够在不导致负载容量、耐久性的降低的情况下，使固定式等速万向联轴器3在半径方向上紧凑化，从而能够实现轻型化。
通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而对各滚珠33施加的最大负载变小，与滚珠33接触的保持器34的强度产生余裕，因此能够在维持与比较产品同等的耐老化性的同时，减小保持器34的半径方向的壁厚(TC(f)＜TC(f)’，参照上述表2的(8))。另外，根据图13A所示的本发明产品(最大工作角20°)的保持器的凹袋面S与滚珠的接点的轨迹C、以及图13B所示的比较产品(最大工作角47°)的保持器的凹袋面S’与滚珠的接点的轨迹C’可知，通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而保持器34的凹袋34a内的滚珠33的半径方向(图13的上下方向)上的移动量变小。从该观点来看，也能够减小保持器34的半径方向的壁厚。如上所述，通过在使保持器34的壁厚TC(f)变薄的同时使滚珠33的分度圆直径PCDBALL(f)变小，来确保外侧联轴器构件31以及内侧联轴器构件32的滚道槽31d、32e的深度，从而能够在防止滚珠33向滚道槽边缘部的上升的同时，实现固定式等速万向联轴器3的轻型化、紧凑化。
通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而如上述那样能够减小内侧联轴器构件32的半径方向的壁厚TI(f)，因此能够使内侧联轴器构件32的花键孔32c大径化(PCDSPL(f)＞PCDSPL(f)’，参照上述表2的(5))。由此，能够使插入花键孔32c的中间轴4(参照图2)大径化以提高扭转强度。另外，通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而如上述那样能够缩小滚珠33的分度圆直径，因此能够使外侧联轴器构件31小径化。根据以上内容，在本发明产品中，能够使外侧联轴器构件31的外径DO(f)与内侧联轴器构件32的花键孔32c的分度圆直径PCDSPL(f)之比DO(f)/PCDSPL(f)比比较产品小(DO(f)/PCDSPL(f)＜DO(f)’/PCDSPL(f)’，参照上述表2的(6))。由此，能够同时实现固定式等速万向联轴器3的轻型化、紧凑化、以及中间轴4(参照图2)的强度提高。
图11示出本发明产品的固定式等速万向联轴器3采取了最大工作角(20°)的状态，图12示出比较产品的固定式等速万向联轴器3’采取了最大工作角(47°)的状态。根据这些图可知，本发明产品中的内侧联轴器构件32的滚道槽32e与滚珠33的接点轨迹L1的长度，比比较产品中的内侧联轴器构件32’的滚道槽32e’与滚珠33’的接点轨迹L1’的长度短。这样，通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而滚珠33的轴向移动量变小，因此如图10所示那样能够缩短内侧联轴器构件32的滚道槽32e的轴向长度(WI·TRUCK(f)＜WI·TRUCK(f)’，参照上述表2的(2))。由此，能够缩短内侧联轴器构件32整体的轴向宽度WI(f)以实现轻型化(WI(f)＜WI(f)’、参照上述的表2的(3))。
另外，通过如上述那样使内侧联轴器构件32的花键孔32c大径化，从而内侧联轴器构件32的花键孔32c与中间轴4的花键46(参照图2)的嵌合部的分度圆直径变大，因此花键齿彼此的接触部的表面压力减小。由此，能够在维持每一个花键齿的表面压力的同时，缩短内侧联轴器构件32的花键孔32c的轴向长度，从而能够缩短内侧联轴器构件32的圆筒部32a的轴向宽度。这样，不仅缩短内侧联轴器构件32的滚道槽32e的轴向长度，而且缩短花键孔32c的轴向长度，从而如上述那样能够缩短内侧联轴器构件32整体的轴向宽度。
另外，如图11以及图12所示，本发明产品中的外侧联轴器构件31的滚道槽31d与滚珠33的接点轨迹L2的长度，比比较产品中的外侧联轴器构件31’的滚道槽31d’与滚珠33’的接点轨迹L2’的长度短。这样，通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而滚珠33相对于外侧联轴器构件31的轴向移动量变短，因此如图9所示那样能够缩短外侧联轴器构件31的滚道槽31d的轴向长度、特别是比滚道槽31d的联轴器中心O(f)靠开口侧部分的轴向长度，具体而言，能够缩短从联轴器中心O(f)至外侧联轴器构件31的口部31a的开口侧端面的轴向长度(W1O(f)＜W1O(f)’，参照上述表2的(7))。由此，能够使外侧联轴器构件31在轴向上变得紧凑而实现轻型化。
通过减小固定式等速万向联轴器3的最大工作角，从而如上述那样保持器34的强度产生余裕，因此能够在维持与比较产品同等的耐老化性的同时，使保持器34的轴向宽度变小(Wc(f)＜Wc(f)’，参照上述表2的(9))。由此，能够使保持器34在轴向上变得紧凑而实现轻型化。
如上所述，考虑到通过减小固定式等速万向联轴器的最大工作角而得到的各种条件，来对固定式等速万向联轴器的内部规格进行了研讨，从而能够在维持与比较产品同等的转矩负载容量的同时使固定式等速万向联轴器轻型化、紧凑化。由此，能够构筑能够作为后轮用驱动轴专用而使用的、轻型且紧凑的固定式等速万向联轴器的新的系列。
如上所述，本实施方式的后轮用驱动轴1具有轻型化、紧凑化了的滑动式等速万向联轴器2以及固定式等速万向联轴器3，因此整体上能够实现轻型化、紧凑化。
本发明并不局限于上述的实施方式。例如，上述的后轮用驱动轴并不局限于仅利用后轮进行驱动的后轮驱动车辆(例如FR车)，也能够用于四轮驱动车(特别是，后轮作为主驱动轮的四轮驱动车)。需要说明的是，SUV车由于车轮的上下运动较大、且驱动轴的角度位移也较大，因此有时无法应用具有上述那样的低工作角的等速万向联轴器的后轮用驱动轴。因此，上述的后轮用驱动轴优选应用于后轮驱动或者四轮驱动的乘用车。
附图标记说明：
1 后轮用驱动轴
2 滑动式等速万向联轴器
21 外侧联轴器构件
22 内侧联轴器构件
23 滚珠
24 保持器
3 固定式等速万向联轴器
31 外侧联轴器构件
32 内侧联轴器构件
33 滚珠
34 保持器
4 中间轴
E 发动机
G 差动齿轮
M 变速器
PS 传动齿轮
W 车轮。

Claims (4)

1.一种后轮用驱动轴，其具有：
固定式等速万向联轴器，其具备在球面状的内周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽的外侧联轴器构件、在球面状的外周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽且在轴心形成有花键孔的内侧联轴器构件、配置于由所述外侧联轴器构件的滚道槽和所述内侧联轴器构件的滚道槽形成的滚珠滚道的8个滚珠、以及具有收容所述滚珠的8个凹袋且与所述外侧联轴器构件的内周面以及所述内侧联轴器构件的外周面滑动接触的保持器，所述外侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心与所述内侧联轴器构件的滚道槽的曲率中心分别相对于联轴器中心向轴向相反侧偏置相等距离；
滑动式等速万向联轴器，其具备在圆筒状的内周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽的外侧联轴器构件、在球面状的外周面形成有沿轴向延伸的8条滚道槽且在轴心形成有花键孔的内侧联轴器构件、配置于由所述外侧联轴器构件的滚道槽和所述内侧联轴器构件的滚道槽形成的滚珠滚道的8个滚珠、以及具有收容所述滚珠的8个凹袋且与所述外侧联轴器构件的内周面以及所述内侧联轴器构件的外周面滑动接触的保持器，设置于所述保持器的外周面的球面部的曲率中心与设置于所述保持器的内周面的球面部的曲率中心分别相对于联轴器中心向轴向相反侧偏置相等距离；以及
中间轴，其具备与所述固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔嵌合的外盘侧的花键、以及与所述滑动式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的花键孔嵌合的内盘侧的花键，
其中，
所述固定式等速万向联轴器的所述滚珠的分度圆直径(PCDBALL(f))与所述滚珠的直径(DBALL(f))之比(PCDBALL(f)/DBALL(f))为3.70～3.87，
所述滑动式等速万向联轴器的所述滚珠的分度圆直径(PCDBALL(s))与所述滚珠的直径(DBALL(s))之比(PCDBALL(s)/DBALL(s))为3.3～3.6。
2.根据权利要求1所述的后轮用驱动轴，其中，
所述固定式等速万向联轴器的所述内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径(PCDSPL(f))与所述滚珠的直径(DBALL(f))之比(PCDSPL(f)/DBALL(f))为1.82～1.92，
所述滑动式等速万向联轴器的所述内侧联轴器构件的花键孔的分度圆直径(PCDSPL(s))与所述滚珠的直径(DBALL(s))之比(PCDSPL(s)/DBALL(s))为1.70～1.85。
3.根据权利要求1或2所述的后轮用驱动轴，其中，
所述固定式等速万向联轴器以及所述滑动式等速万向联轴器的最大工作角为20°以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的后轮用驱动轴，其中，
所述中间轴是中空的。
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