CN112020613B - 传动轴用滑动式等速万向联轴器 - Google Patents

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Abstract

传动轴用滑动式等速万向联轴器(1)具备外侧联轴器构件(2)、内侧联轴器构件(3)、8个转矩传递滚珠(4)、以及保持器(5)。保持器(5)的球状外周面(12)的曲率中心(O1)与球状内周面(13)的曲率中心(O2)分别相对于所述凹袋(5a)的中心(O3)而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)。保持器(5)的所述偏移量(f)与转矩传递滚珠(4)的节圆直径(PCDBALL)之比f/PCDBALL为0.07以上且0.09以下。

Description

传动轴用滑动式等速万向联轴器
技术领域
本发明涉及传动轴专用的滑动式等速万向联轴器。
背景技术
在四轮驱动车(4WD车)、前置发动机后轮驱动车(FR车)等机动车所使用的传动轴中，使用有能够应对轴向位移、角度位移的滑动式等速万向联轴器。作为该滑动式等速万向联轴器，使用有双圈型滑动式等速万向联轴器(DOJ)、三球销型滑动式等速万向联轴器(TJ)、十字槽型滑动式等速万向联轴器(LJ)等。
近年来，伴随机动车的低油耗化，在传动轴中也谋求小型化、轻型化。以往，从构成部件的共用化这样的观点出发，驱动轴用的滑动式等速万向联轴器中所使用的各部件(外侧联轴器构件、内侧联轴器构件、保持器等)仅变更外侧联轴器构件的安装部形状，其他则保持原样地用于传动轴用的滑动式等速万向联轴器。
作为用于传动轴的滑动式等速万向联轴器之一，存在双圈型滑动式等速万向联轴器(以下，也称为DOJ)。在下述的专利文献1中，提出有将DOJ的滚珠个数设为8个从而实现小型化、轻型化的装置。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-73129号公报
发明内容
发明要解决的课题
DOJ能够取得较大的轴向的滑动量，使用实际情况丰富且性能稳定，进而，能够通过将滚珠个数设为8个而实现小型化、轻型化。本发明者们为了应对机动车的进一步的低油耗化、传动轴的小型化、轻型化、高速旋转化的需求，对用于传动轴的现行的DOJ进行了各种研讨。
本发明的目的在于，提供一种能够有助于机动车的进一步的低油耗化、传动轴的高速旋转化的需求的、小型且轻型的传动轴专用的滑动式等速万向联轴器。
用于解决课题的手段
本发明者们为了达成上述目的而进行了各种研讨，并根据以下的见解和思想而提出了本发明。
(1)图11A、图11B、图12所示的现行的8个滚珠类型的传动轴用DOJ以还能够用于驱动轴的方式而将最大工作角设为25°左右。本发明者们着眼于通过将DOJ专门化为作为传动轴用的必要特性而能够限定DOJ的功能这一点。具体而言，发现了如下情况，通过将DOJ设为传动轴专用，从而能够将最大工作角限制得较低(例如设为15°以下)，并由此能够实现DOJ的小型化、轻型化。
(2)通过将传动轴专用的DOJ的最大工作角限制得较低，从而能够得到以下的具体的技术效果。
(a)由于各构成部件(外侧联轴器构件、内侧联轴器构件、保持器)的壁厚的减小而带来的半径方向的小型化、轻型化
(b)由于滚珠的轴向移动量的减小而带来的内侧联轴器构件的轴向的小型化、轻型化
(c)由于滚珠的周向移动量的减小而带来的保持器的半径方向的小型化、轻型化
(d)由于凹袋负载的减小而带来的保持器的轴向的小型化、轻型化
(3)此外，传动轴用DOJ着眼于工作角较小且大致恒定、高速旋转这样的动态的重要因素而对进一步的小型化/轻型化的可能性进行了研讨。其结果是，考虑到减小保持器的偏移量，明确了这能够飞跃地促进上述的(2)的技术效果，实现与以往本质不同的小型化/轻型化。
(4)并且，考虑到在性能方面上同时使用保持器的凹袋与滚珠之间的轴向的凹袋间隙δ1、以及保持器与内侧联轴器构件的球面之间的轴向间隙δ2，验证作为传动轴专用DOJ的寿命的提高、高速旋转化、滑动阻力的减小、车辆的振动特性的效果进行了，达到了本发明的有利结构。
作为用于实现上述目的的技术手段，本发明是一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其特征在于，所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)，所述保持器的所述偏移量(f)与所述转矩传递滚珠的节圆直径(PCDBALL)之比f/PCDBALL为0.07以上且0.09以下。
根据上述结构，能够实现一种能够有助于机动车的进一步的低油耗化、传动轴的高速旋转化的需求的、与以往本质不同的小型且轻型的传动轴专用的滑动式等速万向联轴器。
在上述的传动轴用滑动式等速万向联轴器中，优选在保持器的凹袋的轴向上对置的壁面与转矩传递滚珠之间设置轴向的凹袋间隙δ1，并且在上述的保持器的球状内周面与内侧联轴器构件的球状外周面之间设置轴向间隙δ2。由此，抑制由于保持器与滚珠的滑动、以及保持器与内侧联轴器构件的滑动引起的温度上升，因此对联轴器的寿命的提高、高速旋转化有效，并且减少联轴器的滑动阻力。另外，能够通过上述的凹袋间隙δ1以及轴向间隙δ2来吸收来自发动机的振动，因此能够实现车辆的振动特性的提高。特别是，优选将凹袋间隙δ1设为0～0.050mm，将轴向间隙δ2设为0.5～1.5mm。
将上述的传动轴用滑动式等速万向联轴器的最大工作角设定为15°以下、并专用化为传动轴用的必要功能，从而能够限定滑动式等速万向联轴器的功能，能够实现滑动式等速万向联轴器的小型化、轻型化。
将上述的内侧联轴器构件的壁厚Ti与转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Ti/Db设定为0.30以上且0.45以下，从而能够实现半径方向的小型化、轻型化。
将上述的内侧联轴器构件的宽度Wi与转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wi/Db设定为1.2以上且1.4以下，从而能够实现轴向的小型化、轻型化。
将上述的保持器的宽度Wc与转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wc/Db设定为1.8以上且2.0以下，从而能够实现轴向的紧凑化、轻型化。
另外，作为用于实现上述目的的技术手段，本发明是一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其特征在于，所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)，所述内侧联轴器构件的壁厚Ti与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Ti/Db为0.30以上且0.45以下，所述转矩传递滚珠的节圆直径PCDBALL与所述转矩传递滚珠的直径Db之比PCDBALL/Db为3.3以上且3.6以下。
在借助滚珠传递转矩的滚珠类型的等速万向联轴器中，工作角0°时，各滚珠均衡地承受负荷，但在取得工作角时，对各滚珠施加不均衡的负载，且工作角越高则负载的差异越大。因此，在较高的工作角的情况下，对一个部位的滚珠施加的最大负载也变大，因此与滚珠接触的内侧联轴器构件、外侧联轴器构件、以及保持器被要求能够耐受从滚珠承受的最大负载的程度的厚的壁厚。
为此，通过将DOJ设为传动轴专用而能够将最大工作角限制得较低，因此对一个部位的滚珠施加的最大负载变小。由此，内侧联轴器构件、外侧联轴器构件从滚珠承受的负载变小，因此能够减小它们的壁厚，能够实现DOJ的半径方向的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而保持器的凹袋内的滚珠的周向移动量变小，因此能够缩短凹袋的周向长度。由此，能够将保持器小径化，因此能够减小滚珠的节圆直径PCDBALL、进而减小外侧联轴器构件的外径，从而能够实现DOJ的半径方向上的进一步的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而能够使内侧联轴器构件的强度具有余裕，因此能够增大连结轴的内侧联轴器构件的连结孔的内径、即内花键的节圆直径。由此，能够将低工作角时的最弱部件即轴大径化而强化，因此传动轴的耐老化性提高。
在DOJ中，使保持器的球状外周面的曲率中心和球状内周面的曲率中心在轴向上偏移，从而在所有的工作角下将滚珠保持于工作角的二等分面上，由此实现等速条件下的转矩传递。传动轴的DOJ的工作角较小且大致恒定，因此即使减小保持器的外周面的曲率中心与内周面的曲率中心的偏移量(f)，也能够进行顺畅的转矩传递。本发明者们发现，通过减小保持器的偏移量(f)，从而能够在不阻碍DOJ的功能、耐老化性的情况下减小保持器的轴向尺寸、半径方向壁厚，并由此而实现了DOJ的进一步的小型轻型化。另外，通过减小保持器的偏移量(f)而对保持器的凹袋、外侧联轴器构件的内周面作用的力减小，因此在用于高速旋转的传动轴用的DOJ中能够抑制发热量。
另外，作为用于实现上述目的的技术手段，本发明是一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其特征在于，所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)，所述内侧联轴器构件的轴向宽度Wi与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wi/Db为1.2以上且1.4以下，所述转矩传递滚珠的节圆直径PCDBALL与所述转矩传递滚珠的直径Db之比PCDBALL/Db为3.3以上且3.6以下。
通过将DOJ设为传动轴专用，从而能够将最大工作角限制得较低，因此滚珠相对于内侧联轴器构件的轴向移动量变小。由此，能够缩小内侧联轴器构件的滚道槽的轴向长度、进而缩小内侧联轴器构件的轴向宽度Wi，由此能够实现DOJ的轴向的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而保持器的凹袋内的滚珠的周向移动量变小，因此能够缩短凹袋的周向长度。由此，能够将保持器小径化，因此能够减小滚珠的节圆直径PCDBALL，从而能够实现DOJ的半径方向的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而对在保持器的凹袋的轴向上对置的壁面施加的负载减小，因此能够将保持器中的从滚珠承受轴向负载的区域(具体而言，设置于凹袋的轴向两侧的环状部分)的轴向宽度减小。由此，保持器的轴向宽度减小，能够实现DOJ的轴向的进一步的小型化、轻型化。
另外，作为用于实现上述目的的技术手段，本发明是一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其特征在于，所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)，所述外侧联轴器构件的壁厚To与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比To/Db为0.25以上且0.29以下，所述转矩传递滚珠的节圆直径PCDBALL与所述转矩传递滚珠的直径Db之比PCDBALL/Db为3.3以上且3.6以下。
在借助滚珠传递转矩的滚珠类型的等速万向联轴器中，工作角0°时，各滚珠均衡地承受负荷，但在产生工作角时，对各滚珠施加不均衡的负载，且工作角越高则负载的差异越大。因此，在高的工作角的情况下，对一个部位的滚珠施加的最大负载也变大，因此与滚珠接触的内侧联轴器构件、外侧联轴器构件、以及保持器被要求能够耐受从滚珠承受的最大负载的程度的厚的壁厚。
为此，通过将DOJ设为传动轴专用而能够将最大工作角限制得较低，因此对一个部位的滚珠施加的最大负载变小。由此，内侧联轴器构件、外侧联轴器构件从滚珠承受的负载变小，因此能够减小它们的壁厚，能够实现DOJ的半径方向的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而保持器的凹袋内的滚珠的周向移动量变小，因此能够缩短凹袋的周向长度。由此，能够将保持器小径化，因此能够减小滚珠的节圆直径PCDBALL、进而减小外侧联轴器构件的外径，从而能够实现DOJ的半径方向上的进一步的小型化、轻型化。
另外，通过将DOJ的最大工作角限制得较低，从而能够使内侧联轴器构件的强度具有余裕，因此能够增大连结轴的内侧联轴器构件的连结孔的内径、即内花键的节圆直径。由此，能够将低工作角时的最弱部件即轴大径化而强化，因此传动轴的耐老化性提高。
发明效果
根据本发明，能够实现一种能够有助于机动车的进一步的低油耗化、传动轴的高速旋转化的需求的、与以往本质上不同的小型且轻型的传动轴专用的滑动式等速万向联轴器。
附图说明
图1是示出装配有本发明的一实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器的传动轴的图。
图2A是示出本发明的一实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器的、图2B的B-N-B线处的纵剖视图。
图2B是图2A的A-A线处的横剖视图。
图3A是将图2A的滑动式等速万向联轴器的轴线N-N靠上侧的上半部分的纵截面示出于上侧、且将图11A的滑动式等速万向联轴器的轴线N-N靠上侧的上半部分的纵截面反转而示出于下侧的图。
图3B是将图2A的滑动式等速万向联轴器的轴线N-N靠下侧的下半部分的纵截面反转而示出于上侧、且将图11A的滑动式等速万向联轴器的轴线N-N靠下侧的下半部分的纵截面示出于下侧的图。
图4是对图2A的滑动式等速万向联轴器(上半分)与图11A的滑动式等速万向联轴器(下半分)的内侧联轴器构件以及滚珠的轴向移动状态进行对比而得的剖视图。
图5是将图2A的内侧联轴器构件、保持器以及滚珠放大而得的纵剖视图。
图6A是图5的C部的放大图。
图6B是图5的D部的放大图。
图7A是示出未设置凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2的标准规格的内侧联轴器构件、保持器以及滚珠的纵剖视图。
图7B是示出设置有凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2的规格的内侧联轴器构件、保持器以及滚珠的纵剖视图。
图7C是示出设置有凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2的其他规格的内侧联轴器构件、保持器以及滚珠的纵剖视图。
图8是示出图2A、2B的滑动式等速万向联轴器的最大工作角的纵剖视图。
图9是示出图2A、2B的滑动式等速万向联轴器的在保护罩装配状态下产生的工作角的纵剖视图。
图10是将图2B的滑动式等速万向联轴器的横截面与图11B的滑动式等速万向联轴器的横截面进行比较而得的图。
图11A是示出现行的滑动式等速万向联轴器的、图11B的F-N-F线处的纵剖视图。
图11B是图11A的E-E线处的横剖视图。
图12是示出将图11A、图11B的滑动式等速万向联轴器组装完成的状态的纵剖视图。
图13是示出FF基座的4WD车的驱动系统的概要的俯视图。
图14是示出FR基座的4WD车的驱动系统的概要的俯视图。
具体实施方式
基于附图对本发明的实施方式进行说明。
首先，以使用了传动轴的四轮驱动车(以下，也称为4WD车)为例，基于图13、图14对驱动系统的概要进行说明。
如图13所示，在FF(前置发动机前轮驱动)基座的4WD车的驱动系统中，进行发动机100→驱动桥113→差速器111→分动器112→传动轴(后传动轴)102→差速器103→驱动轴104→后侧车轮105这样的驱动力的传递。另外，在前侧处，进行发动机100→驱动桥113→差速器111→驱动轴109→前侧车轮110这样的驱动力的传递。
如图14所示，在FR(前置发动机后轮驱动)基座的4WD车的驱动系统中，进行发动机100→变速器101→传动轴(后传动轴)102→差速器103→驱动轴104→后侧车轮105这样的驱动力的传递。另外，在前侧，进行发动机100→变速器101→分动器106→传动轴(前传动轴)107→差速器108→驱动轴109→前侧车轮110这样的驱动力的传递。
在FF基座、FR基座中的任一的4WD车中，经过作为最终减速机的差速器103、108、111的驱动轴104、109所使用的等速万向联轴器45、46、47的最大转速为2000min-1左右，常用最大工作角为15°左右。用于驱动轴104、109的等速万向联轴器45、46、47需要追随车轮105、110的上下运动的工作角，并且工作角常时变动。此外，安装于前侧车轮110的固定式等速万向联轴器46需要用于转向的较大的工作角。在本实施方式中，安装于前侧车轮110的固定式等速万向联轴器46的最大工作角为45°左右，除此之外的等速万向联轴器46、47的最大工作角为20～25°左右。
另一方面，传动轴102、107配置于作为最终减速机的差速器103、108、111的近前侧，因此在高速旋转中使用，具体而言最大转速为8000min-1左右。另外，在独立悬架车中，差速器103、108、111安装于车身侧，且传动轴102、107的全长较长，因此用于传动轴102、107的等速万向联轴器1的工作角较小且大致恒定。具体而言，等速万向联轴器1的常用最大工作角为10°以下，最大工作角为15°左右。并且，用于传动轴102、107的等速万向联轴器1的传递转矩远小于用于驱动轴104、109的等速万向联轴器45、46、47。需要说明的是，在图13、图14中，以十字接头为例示出了用于传动轴102、107的万向联轴器43、44、48、49，但作为这些万向联轴器43、44、48、49的至少一部分，有时也使用等速万向联轴器。
以FF基座的4WD车的传动轴为例，基于图1对传动轴的概要进行说明。传动轴102由位于前方(图中右侧，图13中的发动机100侧)的第一传动轴41、以及位于后方(图中左侧，图13中的差速器103侧)的第二传动轴42构成。
第一传动轴41的主要部位由中空管64构成，一端(前端)经由十字接头43与发动机100的输出侧(分动器112，参照图13)连结。在第一传动轴41的中空管64的另一端(后端)连接有滑动式等速万向联轴器1。该滑动式等速万向联轴器1为本实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器。
第二传动轴42的主要部位由中空管65构成，一端(前端)由轴承支承件60支承为旋转自如。具体而言，轴承支承件60由托架61、弹性构件62以及滚动轴承63构成。弹性构件62的外环62a嵌合于托架61，弹性构件62的内环62b嵌合于滚动轴承63。在第二传动轴42的一端设置有轴20，轴20的外周嵌合于滚动轴承63而在半径方向上被弹性支承。轴20的一端(前端)与滑动式等速万向联轴器1的内侧联轴器构件的连结孔连结。第二传动轴42的另一端(后端)经由十字接头44与差速器103(参照图13)连接。如上所述，第一传动轴41与第二传动轴42成为在轴向上连结的结构。
基于图2A、图2B对本实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器1的整体结构进行说明。
本实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器(以下，也简称为滑动式等速万向联轴器)1是所谓的双圈型滑动式等速万向联轴器(以下，也称为DOJ)，以外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3、转矩传递滚珠4以及保持器5为主要结构。在外侧联轴器构件2的圆筒状内周面6，在圆周向上等间隔地且沿着轴向形成有8条直线状滚道槽7。在内侧联轴器构件3的球状外周面8，在圆周向上等间隔地且沿着轴向形成有与外侧联轴器构件2的滚道槽7对置的8条直线状滚道槽9。在外侧联轴器构件2的直线状滚道槽7与内侧联轴器构件3的直线状滚道槽9之间各装入有一个转矩传递滚珠(以下，也简称为滚珠)4。滚珠4收容于保持器5的凹袋5a。
保持器5具有球状外周面12和球状内周面13，球状外周面12与外侧联轴器构件2的圆筒状内周面6嵌合而以接触方式被引导，球状内周面13与内侧联轴器构件3的球状外周面8嵌合而以接触方式被引导。保持器5的球状外周面12具有曲率中心O1，球状内周面13具有曲率中心O2。曲率中心O1、O2相对于保持器5的凹袋5a的中心O3而向轴向的相反侧具有相等的偏移量f。在此，凹袋5a的中心O3是指包含8个凹袋5a各自轴向的中心在内的平面与联轴器的轴线N-N的交点。由此，在联轴器取得工作角的情况下，在将外侧联轴器构件2与内侧联轴器构件3的两轴线所成的角度二等分的平面上始终引导滚珠4，在两轴之间等速地传递旋转转矩。
如图2A所示，在外侧联轴器7构件2的一端(图2A的右端)形成有与第一传动轴41的中空管64接合的大径部2a，在大径部2a的附近的内周孔装配有密封罩16。在贯通内侧联轴器构件3的轴心的连结孔10形成有内花键(包括锯齿部)11，与轴20(参照图1、图8)的外花键21嵌合连结，并通过挡圈22而在轴向上被固定。
在外侧联轴器构件2的另一端(开口侧端部)的内周设置有挡圈槽14。通过装配于该挡圈槽14的挡圈23(参照图8)来防止由内侧联轴器构件3、滚珠4以及保持器5构成的内侧组装体从外侧联轴器构件2的开口侧端部脱出。在保持器5的大径侧端部(图2A的右侧端部)的内周设置有用于装入内侧联轴器构件3的圆筒面状的缺口5c。在外侧联轴器构件2的开口侧端部的外周设置有保护罩装配槽15。如图9所示，在外侧联轴器构件2的保护罩装配槽15和轴20的保护罩装配槽20a装配有保护罩25，并通过保护罩带27、26而将其紧固固定。保护罩25与密封罩16配合，以防止封入联轴器内部的润滑脂的外部泄漏、来自联轴器外部的异物侵入。
本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的整体结构如上所述。接下来对特征性结构进行说明。关于得到本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的特征性结构的开发过程的见解及思想，如下叙述。
(1)双圈型滑动式等速万向联轴器(DOJ)能够产生较大的轴向的滑动量，使用实际情况丰富且性能稳定，并且能够通过将滚珠个数设为8个而实现小型化、轻型化。着眼于这些点，为了应对机动车的进一步的低油耗化、传动轴的小型化、轻型化、高速旋转化的需求，对用于图11A、图11B、图12所示的现行的传动轴的DOJ进行了各种研讨。其结果是，在现行的DOJ中，以还能够用于驱动轴的方式而将最大工作角设为25°左右，但着眼于通过将DOJ专门化为作为传动轴用的必要特性而能够限定DOJ的功能这一点。具体而言，发现了如下情况，通过将DOJ设为传动轴专用，从而能够将最大工作角限制得较低(例如设为15°以下)，由此能够实现DOJ的小型化、轻型化。
(2)通过将传动轴专用的DOJ的最大工作角限制得较低，从而能够得到以下的具体的技术效果。
(a)由于各构成部件(外侧联轴器构件、内侧联轴器构件、保持器)的壁厚的减小而带来的半径方向的小型化、轻型化
(b)由于滚珠的轴向移动量的减小而带来的内侧联轴器构件的轴向的小型化、轻型化
(c)由于滚珠的周向移动量的减小而带来的保持器的半径方向的小型化、轻型化
(d)由于凹袋负载的减小而带来的保持器的轴向的小型化、轻型化
(3)此外，传动轴用DOJ着眼于工作角较小且大致恒定、高速旋转这样的动态的重要因素而对进一步的小型化/轻型化的可能性进行了研讨。其结果是，考虑到减小保持器的偏移量，明确了这能够促进上述的(2)的技术效果，实现DOJ的进一步的小型化/轻型化。
关于上述的特征性结构，与图11A、图11B、图12所示的现行的滑动式等速万向联轴器比较来进行说明。如图11A、图11B、图12所示，现行的滑动式等速万向联轴器201是使用了8个转矩传递滚珠204的双圈型滑动式等速万向联轴器，且以外侧联轴器构件202、内侧联轴器构件203、转矩传递滚珠204以及保持器205为主要结构，最大工作角为25°左右。本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的转矩传递滚珠4的直径Db与现行的滑动式等速万向联轴器201的转矩传递滚珠204的直径Db’相等。基本的内部结构与本实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器1相同，因此对于具有与本实施方式的传动轴用滑动式等速万向联轴器1相同的功能的部位，标注将对本实施方式所标注的附图标记加上200而得的附图标记，对于凹袋的中心、曲率中心、偏移量等的字母附图标记，在本实施方式的附图标记的基础上标注有单引号(’)。
基于图3A、图3B将本实施方式的滑动式等速万向联轴器1与现行的滑动式等速万向联轴器201各自的纵截面对比来进行说明。图3A是将图2A的轴线N-N靠上侧的上半部分的纵截面示出于上侧、且将图11A的轴线N-N靠上侧的上半部分的纵截面反转而示出于下侧的图。图3B是将图2A的轴线N-N靠下侧的下半部分的纵截面反转而示出于上侧、且将图11A的轴线N-N靠下侧的下半部分的纵截面示出于下侧的图。
图3B的联轴器的轴线N-N的上侧所示的本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的最大工作角被设定为15°。伴随于此，保持器5的外周的圆锥状限动面5d的倾斜角β形成为最大工作角15°的1/2即7.5°。因此，如图8所示，滑动式等速万向联轴器1在装配保护罩之前的状态下能够产生最大工作角θmax＝15°。其中，最大工作角也可以设定为15°以下的适当角度。这样，在产生了工作角时，外侧联轴器构件2的圆筒状内周面6与保持器5的外周的圆锥状限动面5d抵接，从而限制最大工作角。在本说明书中，最大工作角具有以上含义。需要说明的是，在已将保护罩装配于滑动式等速万向联轴器1的完成状态下，如图9所示，在产生了工作角时，保护罩25与轴20抵接，从而产生的工作角被规制，变得比上述的最大工作角小。
相对于上述情况，图3B的联轴器的轴线N-N的下侧所示的现行的滑动式等速万向联轴器201的最大工作角被设定为25°左右，以使得能够用于驱动轴，保持器205的外周面的圆锥状限动面205d的倾斜角β’形成为最大工作角25°的1/2即12.5°。
在滚珠类型的等速万向联轴器中，在工作角0°时，各滚珠均衡地承受负荷，但在取得工作角时，对各滚珠施加不均衡的负载，且工作角越高则该负载的差异越大。因此，在较高的工作角的情况下，对一个部位的滚珠施加的最大负载也变大，因此与滚珠接触的内侧联轴器构件、外侧联轴器构件、以及保持器被要求能够耐受从滚珠承受的最大负载的程度的厚的壁厚。相对于此，在本实施方式的滑动式等速万向联轴器1中，将最大工作角限制得较低，由此能够抑制构成部件即外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3以及保持器5的必要强度，因此能够减薄它们的壁厚。另外，通过将最大工作角限制得较低，从而最大工作角时的保持器5的凹袋5a内的滚珠4的半径方向移动量也变小，因此能够减薄保持器5的壁厚。
具体而言，如图3A、图3B所示，本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的外侧联轴器构件2的壁厚To(详细而言，外侧联轴器构件2的滚道槽7的槽底与外周面之间的半径方向距离)、内侧联轴器构件3的壁厚Ti(详细而言，内侧联轴器构件3的滚道槽9的槽底与内花键11的节圆之间的半径方向距离)与现行的滑动式等速万向联轴器201的外侧联轴器构件202的壁厚To’、内侧联轴器构件203的壁厚Ti’相比分别变薄。作为最适当的值，内侧联轴器构件3的壁厚Ti与滚珠直径Db之比Ti/Db为0.30～0.45。另外，外侧联轴器构件2的壁厚To与滚珠直径Db之比To/Db为0.25～0.29。
在滚珠类型的等速万向联轴器中，工作角越高，则滚珠相对于保持器的周向移动量也越大。在现行的使用了8个滚珠的滑动式等速万向联轴器201中，将最大工作角设定为25°左右，因此滚珠204相对于保持器205的周向移动量较大，需要增大收容滚珠204的保持器205的凹袋205a的周向长度。另外，为了确保保持器205的柱部205b(参照图11B)的强度，柱部205b的周向尺寸的缩小存在界限。其结果是，保持器205的外径变大，无法实现滑动式等速万向联轴器201的充分的小型化。另外，伴随于此，内侧联轴器构件203的壁厚Ti’也成为必要以上的厚度。
相对于此，如上所述，通过将滑动式等速万向联轴器1的最大工作角限制得较低，从而保持器5的凹袋5a内的滚珠4的周向移动量变小，因此能够缩短凹袋5a的周向长度，从而保持器5的小径化、进而滑动式等速万向联轴器1的半径方向的小型化成为可能。另外，通过将保持器5小径化，从而能够将内侧联轴器构件3的壁厚适当化，以减小滚珠4的节圆直径PCDBALL。伴随于此，能够减小外侧联轴器构件2的外径Do。作为最适当值，滚珠4的节圆直径PCDBALL与滚珠4的直径Db之比PCDBALL/Db为3.3以上、3.6以下。
在图10中将本实施方式的滑动式等速万向联轴器1与现行的滑动式等速万向联轴器201各自的横截面对比而示出。本实施方式的滑动式等速万向联轴器1与现行的滑动式等速万向联轴器201相比，就外侧联轴器构件2的外径Do而言实现了5％以上的小型化。外侧联轴器构件2的外径Do与滚珠4的直径Db之比Do/Db的最适当值为2.7以上、3.0以下。
另外，通过如上述那样将滑动式等速万向联轴器1的最大工作角限制得较低，从而能够使内侧联轴器构件3的强度具有余裕，能够强化低工作角时的最弱部件即轴20。即，能够增大内侧联轴器构件3的内花键11的节圆直径(PCDSPL)，其结果是，能够实现低工作角时的传动轴的强度提高。作为最适当值，内花键11的节圆直径PCDSPL与滚珠4的直径Db之比PCDSPL/Db为1.75以上、1.85以下。另一方面，也能够将内花键11的节圆直径(PCDSPL)保持原样，并实现内侧联轴器构件3的半径方向的小型化的促进。
另外，通过如上述那样将滑动式等速万向联轴器1的最大工作角限制得较低，从而能够缩短内侧联轴器构件3、保持器5的轴向宽度，实现滑动式等速万向联轴器1的轻型化、轴向的小型化。如图3A、图3B所示，滑动式等速万向联轴器1的内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi、保持器5的轴向宽度Wc与现行的滑动式等速万向联轴器201的内侧联轴器构件203的轴向宽度Wi’、保持器205的轴向宽度Wc’相比大幅缩短。
在上述的滑动式等速万向联轴器1中，根据最大工作角而确定滚珠4的轴向移动量，因此只要与此相应地设定内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi即可。基于图4对滚珠4的轴向移动量与内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi的关系具体进行说明。图4是在本实施方式的滑动式等速万向联轴器1、以及用于传动轴的现行的滑动式等速万向联轴器201中，对各个内侧联轴器构件与滚珠的轴向移动状态进行对比而得的图。滑动式等速万向联轴器1中的滚珠4的轴向移动量为Zi，现行的滑动式等速万向联轴器201中的滚珠204的轴向移动量为Zi’。轴向移动量Zi与最大工作角降低的量相应地相比于轴向移动量Zi’缩短。内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi、内侧联轴器构件203的轴向宽度Wi’分别对应于轴向移动量Zi、Zi’而设定，因此滑动式等速万向联轴器1的内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi与现行的滑动式等速万向联轴器201的内侧联轴器构件203的轴向宽度Wi’相比大幅缩短。
若内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi过于缩短，则内侧联轴器构件3的内花键11与轴20的外花键21的花键嵌合长度不足，产生内侧联轴器构件3与轴20的结合强度不足。然而，通过如上述那样将滑动式等速万向联轴器1的最大工作角限制得较低，从而能够使内侧联轴器构件3的强度具有余裕，因此能够将内花键11的节圆直径(PCDSPL)设定得比通常大。这对于低工作角时的最弱部件即轴20的扭转强度、以及花键齿面压是有利的，从而能够缩短花键嵌合长度，因此能够缩短内侧联轴器构件的轴向宽度Wi而实现轻型化。作为最适当值，内侧联轴器构件3的轴向宽度Wi与滚珠直径Db之比Wi/Db为1.2～1.4。
通过如上述那样限制滑动式等速万向联轴器1的最大工作角，从而对保持器5的凹袋5a施加的滚珠负载减小。由此，能够减小在凹袋5a的轴向上对置的壁面与保持器5的端面之间的轴向壁厚(即，设置于凹袋5a的轴向两侧的环状部分的轴向壁厚)，并由此实现轻型化。具体而言，如图3B所示，滑动式等速万向联轴器1的保持器5的轴向宽度Wc相比于现行的滑动式等速万向联轴器201的保持器205的轴向宽度Wc’大幅缩短。作为最适当值，保持器5的轴向宽度Wc与滚珠直径Db之比Wc/Db为1.8～2.0。
关于飞跃地促进以上说明过的本实施方式的滑动式等速万向联轴器1的轻型化、小型化的技术效果的保持器的小偏移量化，基于图3B进行说明。在开发过程中，着眼于传动轴用滑动式等速万向联轴器1的最大工作角较小且角度大致恒定、高速旋转这样的动态的重要因素，对小型化/轻型化的可能性进行了根本性研讨。其结果是，考虑到能够减小保持器5的偏移量f，明确了这能够飞跃地促进了上述的技术效果，实现滑动式等速万向联轴器1的进一步的小型化/轻型化。
如图3B所示，滑动式等速万向联轴器1的保持器5的偏移量f与现行的滑动式等速万向联轴器201的保持器205的偏移量f’相比设定得较小。在滑动式等速万向联轴器1中，作为传动轴专用的规格，将保持器5的偏移量f与滚珠4的节圆直径PCDBALL(参照图3A)之比f/PCDBALL设定为0.07以上、0.09以下。通过上述那样的保持器5的小偏移量化，从而能够实现滑动式等速万向联轴器1的进一步的小型化、轻型化。另外，通过减小保持器5的偏移量f，从而对保持器5的凹袋5a、外侧联轴器构件2的内周面6作用的力减小，因此在高速旋转中所使用的传动轴用的滑动式等速万向联轴器1中能够抑制发热量。需要说明的是，现行的滑动式等速万向联轴器201的保持器205的偏移量f’与滚珠204的节圆直径PCDBALL’(参照图3A)之比f’/PCDBALL’被设定为超过0.09的值。
将本实施方式的滑动式等速万向联轴器1与现行的滑动式等速万向联轴器201的各尺寸比率示于表1。
[表1]
本发明产品 现行产品
保持器的偏移量f/滚珠PCD(PCDBALL) 0.07～0.09 超过0.09
内侧联轴器构件的壁厚Ti/滚珠直径Db 0.30～0.45 超过0.45
外侧联轴器构件的壁厚To/滚珠直径Db 0.25～0.29 超过0.29
内侧联轴器构件的宽度Wi/滚珠直径Db 1.2～1.4 1.6～1.8
保持器的宽度Wc/滚珠直径Db 1.8～2.0 超过2.0
滚珠节圆直径(PCDBALL)/滚珠直径Db 3.3～3.6 超过3.6
花键节圆直径(PCDSPL)/滚珠直径Db 1.75～1.85 小于1.75
外侧联轴器构件的外径Do/花键PCD(PCDBALL) 2.7～3.0 超过3.0
接下来，基于图5～图7对作为传动轴用滑动式等速万向联轴器1的振动特性、低发热化、高速旋转化这样的性能方面下的特征进行说明。
如图5所示，在保持器5的凹袋5a的轴向上对置的壁面与滚珠4之间设置有轴向的凹袋间隙δ1。在将在保持器5的凹袋5a的轴向上对置的壁面之间的尺寸设为Lc，将滚珠4的滚珠直径设为Db时，凹袋间隙δ1由δ1＝Lc-Db来表示。
如图6A、图6B所示，在保持器5的球状内周面13与内侧联轴器构件3的球状外周面8之间设置有轴向间隙δ2。轴向间隙δ2例如是在固定了保持器5的状态下，从使内侧联轴器构件3向轴向一侧移动而使内侧联轴器构件3的球状外周面8抵接于保持器5的球状内周面13的位置起、至使内侧联轴器构件3向轴向另一侧移动而内侧联轴器构件3的球状外周面8抵接于保持器5的球状内周面13的位置为止的、轴向上的相对移动量。
通过设置上述那样的凹袋间隙δ1以及轴向间隙δ2，从而滑动式等速万向联轴器1的滑动阻力减小，实现车辆的振动特性的提高，并且能够期待由于抑温效果带来的滑动式等速万向联轴器1的寿命的提高。特别是，在传动轴中，与驱动轴相比以高速旋转使用是有效的。
凹袋间隙δ1优选设定为0～0.05mm。只要稍微设置凹袋间隙δ1就能够发挥效果。另外，在凹袋间隙δ1比0.05mm大的情况下，存在滚珠4从工作角的二等分面偏离的偏离量变大，引起滑动式等速万向联轴器1的等速性、耐老化性的降低的可能性。
轴向间隙δ2优选设定为0.5～1.5mm左右。在轴向间隙δ2比0.5mm小的情况下，存在无法利用内侧联轴器构件3与保持器5之间的轴向上的相对移动量来吸收来自发动机的振动量(轴向振幅量)，传播振动的可能性。另一方面，在轴向间隙δ2比1.5mm大的情况下，存在滚珠4从工作角的二等分面偏离的偏离量变大，引起滑动式等速万向联轴器1的等速性、耐老化性的降低的可能性。
基于图7A、图7B、图7C对凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2的各规格进行说明。在图7A所示的标准规格中，在保持器5的凹袋5a的轴向上对置的壁面与滚珠4之间未设置轴向的凹袋间隙δ1。另外，关于保持器5的球状内周面13的曲率半径Rc与内侧联轴器构件3的球状外周面8的曲率半径Ri，存在用于滑动引导的微小的球面间隙，但实质上Rc≒Ri，未设置轴向间隙δ2。
如图7B、图7C所示，本实施方式的滑动式等速万向联轴器1成为设置有凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2(参照图5)的规格。在图7B所示的规格中，设置凹袋间隙δ1，并且使保持器5的球状内周面13的曲率半径Rc’比内侧联轴器构件3的球状外周面8的曲率半径Ri大，且使曲率半径Rc’的曲率中心相对于保持器5的轴心向半径方向偏移。由此，在内侧联轴器构件3的轴向的中央，内侧联轴器构件3的球状外周面8与保持器5的球状内周面13抵接，但在内侧联轴器构件3的两侧，形成有轴向间隙δ2(参照图5)。
图7C示出设置有凹袋间隙δ1和轴向间隙δ2的其他规格。在该规格中，内侧联轴器构件3的球状外周面8由曲率半径Ri单一的球面形成，但保持器5的球状内周面13在与内侧联轴器构件3的轴向的中央对应的位置以S的范围形成有圆筒部13a，且在圆筒部13a的两端部平滑地连接有曲率半径Rc的球面。关于保持器5的球状内周面13的曲率半径Rc与内侧联轴器构件3的球状外周面8的曲率半径Ri，存在用于滑动引导的微小的球面间隙，但实质上Rc≒Ri。在该规格中，在保持器5与内侧联轴器构件3在轴向上相对移动时，内侧联轴器构件3的球状外周面8的轴向的中央由圆筒部13a滑动引导，因此能够平滑地相对移动。
本发明不受上述的实施方式限定，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来实施，本发明的范围由权利请求的范围示出，并且包括与权利请求的范围中的记载等同的含义、以及范围内的所有变更。
附图标记说明：
1 传动轴用滑动式等速万向联轴器
2 外侧联轴器构件
3 内侧联轴器构件
4 转矩传递滚珠
5 保持器
102 传动轴
107 传动轴
O1 保持器的球状外周面的曲率中心
O2 保持器的球状内周面的曲率中心
O3 保持器的凹袋的中心。

Claims (7)

1.一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：
外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；
内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；
8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及
保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，
所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量f，
最大工作角被设定为15°以下，
所述保持器的所述偏移量f与所述转矩传递滚珠的节圆直径PCDBALL之比f/PCDBALL为0.07以上且0.09以下，
所述保持器的轴向宽度Wc与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wc/Db为1.8以上且2.0以下。
2.根据权利要求1所述的传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述内侧联轴器构件的内花键的节圆直径PCDSPL与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比PCDSPL/Db为1.75以上且1.85以下。
3.一种传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述传动轴用滑动式等速万向联轴器具备：
外侧联轴器构件，其具有在圆筒状内周面上沿着轴向形成的8条直线状滚道槽；
内侧联轴器构件，其具有在球状外周面上沿着轴向形成且与所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽对置的8条直线状滚道槽、以及形成有内花键的连结孔；
8个转矩传递滚珠，它们装入所述外侧联轴器构件的直线状滚道槽与所述内侧联轴器构件的直线状滚道槽之间；以及
保持器，其具有收容所述转矩传递滚珠的凹袋、被所述外侧联轴器构件的圆筒状内周面接触引导的球状外周面、以及被所述内侧联轴器构件的球状外周面接触引导的球状内周面，
所述保持器的球状外周面的曲率中心与球状内周面的曲率中心分别相对于所述凹袋的中心而向轴向的相反侧具有相等的偏移量(f)，
最大工作角被设定为15°以下，
所述内侧联轴器构件的轴向宽度Wi与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wi/Db为1.2以上且1.4以下，
所述内侧联轴器构件的内花键的节圆直径PCDSPL与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比PCDSPL/Db为1.75以上且1.85以下，
所述转矩传递滚珠的节圆直径PCDBALL与所述转矩传递滚珠的直径Db之比PCDBALL/Db为3.3以上且3.6以下。
4.根据权利要求1或3所述的传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述外侧联轴器构件的外径Do与所述内侧联轴器构件的内花键的节圆直径PCDSPL之比Do/PCDSPL为2.7以上且3.0以下。
5.根据权利要求3所述的传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述保持器的轴向宽度Wc与所述转矩传递滚珠的滚珠直径Db之比Wc/Db为1.8以上且2.0以下。
6.根据权利要求1或3所述的传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
在所述凹袋的轴向上对置的壁面与转矩传递滚珠之间设置有凹袋间隙δ1，并且在所述保持器的球状内周面与所述内侧联轴器构件的球状外周面之间设置有轴向间隙δ2。
7.根据权利要求6所述的传动轴用滑动式等速万向联轴器，其中，
所述凹袋间隙δ1为0～0.050mm，并且所述轴向间隙δ2为0.5～1.5mm。
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