CN103917796B - 固定式等速万向联轴器 - Google Patents
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Abstract
固定式等速万向联轴器(1)中,外侧联轴器构件的滚道槽由位于里侧的第一滚道槽部(7a)和位于开口侧的第二滚道槽部(7b)构成,第一滚道槽部(7a)具有曲率中心相对于联轴器中心(O)在轴向上没有偏移的圆弧状的滚珠轨道中心线(Xa),至少包含滚珠轨道中心线(Xa)和联轴器中心(O)的平面(M)相对于联轴器的轴线(N‑N)倾斜,并且在周向上相邻的第一滚道槽部(7a)的倾斜方向形成为彼此相反方向,在将第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)投影于平面(M)上时,滚珠轨道中心线(Xb)具有直线状部分,且该直线状部分以随着趋向开口侧而接近联轴器的轴线(N‑N)的方式倾斜形成,第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的端部(A)位于在轴向上比联轴器中心(O)靠开口侧的位置,第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)连接于该端部(A),以工作角0°的状态下的包含联轴器中心(O)的平面(P)作为基准,内侧联轴器构件的滚道槽的滚珠轨道中心线(Y)与外侧联轴器构件的成对的滚道槽的滚珠轨道中心线(X)形成为镜像对称。
Description
技术领域
本发明涉及固定式等速万向联轴器,详细而言,涉及在机动车、各种工业机械的动力传递***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)安装最大工作角较小但具有工作角且可轴向位移的滑动式等速万向联轴器,在外侧(车轮侧)由于被车***纵,因此安装具有大工作角但在轴向上没有位移的固定式等速万向联轴器。
作为在外侧使用的固定式等速万向联轴器的一例,图21示出球笼型等速万向联轴器101。图21(a)是工作角0°的状态下的纵剖视图,图21(b)是表示具有最大工作角的状态的概要图。如图21(a)所示,该等速万向联轴器101主要包括:外侧联轴器构件102、内侧联轴器构件103、滚珠104及保持器105。在外侧联轴器构件102的球状内周面106上,在圆周方向上等间隔地沿轴向形成有8个滚道槽107。在内侧联轴器构件103的球状外周面108,在圆周方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的滚道槽107与内侧联轴器构件103的滚道槽109之间夹入有用于传递转矩的8个滚珠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之间配置有用于保持滚珠104的保持器105。用防尘罩将外侧联轴器构件102的外周和连结于内侧联轴器构件103的轴的外周覆盖,在联轴器内部封入有润滑脂作为润滑剂(省略图示)。
如图21(a)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、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的曲率中心都形成于联轴器中心O。与此相对,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在轴向上偏移相等距离。由此,在联轴器具有工作角时,总是在将外侧联轴器构件102和内侧联轴器构件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旋转转矩。
如图21(b)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依赖于设于外侧联轴器构件102的开口端的入口倒角110与轴111发生干涉的角度。为确保允许传递转矩而根据每种联轴器尺寸来决定轴111的轴径d。若增大入口倒角110,则滚珠104所抵接的外侧联轴器构件102的滚道槽107的长度(以下称为有效轨道长度)不足,滚珠104从滚道槽107脱落而无法传递旋转转矩。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。在球笼型等速万向联轴器101中,由于外侧联轴器构件102的滚道槽107的滚珠轨道中心线x的曲率中心Oo向开口侧偏移,因此在最大工作角方面有利,最大工作角θmax为47°左右。
此外,与以往的六个滚珠的等速万向联轴器相比,八个滚珠式的球笼型等速万向联轴器101减小了轨道偏移量,增加了滚珠的个数,且缩小了直径,从而能够实现轻量紧凑、转矩损失少的高效率的等速万向联轴器。但是,在工作角0°的状态下,在外侧联轴器构件102和内侧联轴器构件103的相对的滚道槽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,因此由于从滚道槽107、109作用于滚珠的轴向的力,作用于外侧联轴器构件102与保持器105的球面接触部106、112及内侧联轴器构件103与保持器105的球面接触部108、113的负载朝向恒定方向产生,由于成为这样的结构,所以若要进一步高效率化、低发热化受到限制。
为了实现比上述的8个滚珠式的球笼型等速万向联轴器101更高效率化、低发热化,提出有滚道槽交叉式的固定式等速万向联轴器(专利文献1)。图22及图23示出该等速万向联轴器。图22是工作角0°的状态下的纵剖视图,图23表示具有高工作角的状态的图。如图22所示,该等速万向联轴器121主要包括:外侧联轴器构件122、内侧联轴器构件123、滚珠124及保持器125。该等速万向联轴器121是滚道槽交叉式联轴器,虽然省略图示,但包含外侧联轴器构件122的8个滚道槽127的滚珠轨道中心线x在内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方向。并且,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,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。
在图22所示的纵剖面中,在外侧联轴器构件122的球状内周面126形成的滚道槽127沿着轴向呈圆弧状延伸,其曲率中心位于联轴器中心O。在内侧联轴器构件123的球状外周面128,与外侧联轴器构件122的滚道槽127对置的滚道槽129沿着轴向呈圆弧状延伸,其曲率中心位于联轴器中心O。在外侧联轴器构件122的滚道槽127与内侧联轴器构件123的滚道槽129的交叉部夹入有传递转矩的8个滚珠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之间配置有用于保持滚珠124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的曲率中心都形成于联轴器中心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的曲率中心相对于联轴器中心O在轴向上没有偏移,但倾斜的对置的滚道槽127、129交叉,在该交叉部夹入滚珠124,从而在联轴器具有工作角时,总是在将外侧联轴器构件122和内侧联轴器构件123的两轴线所成角度二等分的平面上引导滚珠124,在两轴之间等速地传递旋转转矩。
在上述的滚道槽交叉式的固定式等速万向联轴器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分别形成为在周向上相邻的滚道槽上的倾斜方向彼此相反,因此从滚珠124对保持器125的周向上相邻的球袋部125a作用相反方向的力。由于该相反方向的力,保持器125稳定在联轴器中心O位置。因此,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的接触力被抑制,在高负载时或高速旋转时,联轴器顺畅地动作,抑制了转矩损失、发热,提高了耐久性。
上述的固定式等速万向联轴器121作为低发热联轴器是优异的,但存在如下间题,基于图23详细说明。图23(a)表示上述的等速万向联轴器具有高工作角的状态,图23(b)是将外侧联轴器构件122的滚道槽127和滚珠124放大,来表示其位置关系。如图23(a)所示,当联轴器具有高工作角θ时,滚珠124的中心Ob相对于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P而移动到θ/2的位置。滚珠124与滚道槽127成为具有接触角的角接触,因此滚珠124与滚道槽127的接触点位于图23(b)所示的虚线上。并且,滚珠124与滚道槽127的接触点在轴向上的位置位于通过滚珠124的中心Ob且相对于滚珠轨道中心线x垂直的平面t上,但在上述的固定式等速万向联轴器121中,若增大外侧联轴器构件122的入口倒角130,则在高工作角θ时滚珠124与滚道槽127的接触点越过入口倒角130而位于外侧,滚珠124从滚道槽127脱落。其理由在于,由于圆弧状滚道槽127的曲率中心与联轴器中心O一致,因此滚珠124的中心Ob与接触点s之间的轴向距离w大,所以轨道有效长度不足。因此,存在无法实现高工作角化的问题。
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
鉴于上述的以往技术的问题,发明人为了在专利文献1的滚道槽交叉式的固定式等速万向联轴器中谋求高角度化而探讨了将从联轴器中心O向开口侧的滚道槽形成为直线状。该等速万向联轴器为图19所示,图19(a)表示纵剖面,图19(b)表示图19(a)的右侧面。如图19(a)所示,在该等速万向联轴器141中,外侧联轴器构件142及内侧联轴器构件143的滚道槽147、149是交叉式的,外侧联轴器构件142的滚道槽147由滚道槽部147a和滚道槽部147b构成,所述滚道槽部147a从联轴器中心O向里侧具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线xa,所述滚道槽部147b从联轴器中心O向开口侧具有直线状的滚珠轨道中心线xb。另一方面,内侧联轴器构件143的滚道槽149由滚道槽部149a和滚道槽部149b构成,所述滚道槽部149b从联轴器中心O向里侧具有直线状的滚珠轨道中心线yb,所述滚道槽部149a从联轴器中心O向开口侧具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线ya。
并且,如图19(b)所示,滚道槽147、149分别相对于联轴器的轴线向周向倾斜,且其倾斜方向形成为在周向上相邻的滚道槽147A、147B及149A、149B的倾斜方向为彼此相反方向。并且,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的各交叉部配置有滚珠144。因此,在以图示那样的工作角0°的状态下传递转矩时,形成于滚道槽147A、149A之间的楔角的打开方向与形成于147B、149B之间的楔角的打开方向为彼此相反的方向,从滚珠144对在保持器145的周向上相邻的球袋部145a作用相反方向的力。由于该相反方向的力,保持器145稳定在联轴器中心O位置。因此,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的接触力被抑制,在高负载时、高速旋转时,联轴器顺畅动作,抑制了转矩损失、发热,提高了耐久性。
如上所述,在滚道槽交叉式中,通过在外侧联轴器构件142的滚道槽147的从联轴器中心O到开口侧形成直线状的滚道槽部147b,由此能够增加有效轨道长度,但在具有使用频率多的工作角时,在抑制联轴器的转矩损失、发热方面还存在问题。基于图20说明其理由。滚道槽147、149与滚珠144通常以接触角(30°~45°左右)接触,因此,滚道槽147、149与滚珠144,如图20所示在从滚道槽147、149的槽底稍离开的滚道槽147、149的侧面侧的虚线所示的位置接触。在联轴器具有工作角时,对各滚珠144作用基于滚道槽147、149的交叉而形成的楔角成分(省略图示)、和基于滚道槽147、149的槽底之间的联轴器半径方向上的扩宽而形成的楔角成分α这两者。其中,关于基于滚道槽147、149的交叉而形成的楔角成分,由于滚道槽147、149的倾斜方向是交替地成为相反方向,因此从滚珠144向保持器145的球袋部145a作用相反方向的力,彼此抵消而形成力平衡。
但是,如图20所示,关于基于滚道槽147,149的槽底之间的联轴器半径方向的扩宽而形成的楔角成分α,在图19(b)中,处于0°~90°及270°~360°的相位范围的滚珠144位于直线状的滚道槽部147b、149b,由于朝向开口侧打开的楔角成分α1而向该相位范围的滚珠144作用朝向开口侧的力。另一方面,处于90°~270°的相位范围的滚珠144位于圆弧状的滚道槽部147a、149a,因此,对于该相位范围的滚珠,由于联轴器的半径方向上的扩宽而发生的楔角成分α2为0,不产生对滚珠144的推出力。因此,对于各滚珠144,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的槽底之间的联轴器半径方向上的扩宽而形成的楔角成分α合计,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与外侧联轴器构件142的球面接触部152、146及保持器145与内侧联轴器构件143的球面接触部153、148的接触力的问题。尤其是,在工作角为包含常用角在内的使用频率多的工作角的范围时,在抑制转矩损失、发热方面还存在很大问题。
而且,在图19及图20所示的等速万向联轴器141中,在将联轴器的轴线n-n投影于包含滚珠轨道中心线x和联轴器中心O的平面时,形成为直线状的滚道槽部147b相对于该投影而得的联轴器的轴线平行,而在将联轴器的轴线n-n投影于包含滚珠轨道中心线y和联轴器中心O的平面时,形成为直线状的滚道槽部149b相对于该投影而得的联轴器的轴线平行。因此,在联轴器具有高工作角时,在直线状的滚道槽部147b、149b之间形成的楔角变大。结果,对直线状的滚道槽部147b、149b所夹着的滚珠144作用的欲使其向开口侧飞出的力变大。由于这个原因,保持器145的球袋负载变大,在高工作角时的保持器145的强度存在问题。
鉴于以上问题,本发明的目的在于提供一种转矩损失及发热少、高效率、可具有高工作角,在高工作角时的强度、耐久性也优异的紧凑的固定式等速万向联轴器。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的本发明人进行了各种研究,结果得到如下的新发现:为了使转矩损失及发热少、且谋求高效率化,滚道槽在周向上交叉,且由第一滚道槽部覆盖使用频率多的工作角的范围,所述第一滚道槽部具有曲率中心相对于联轴器中心在轴向上无偏移的圆弧状的滚珠轨道中心线,为了增加相对于最大工作角的有效轨道长度而由具有直线状部分的第二滚道槽部覆盖使用频率低的高工作角的范围。除此之外,还想到抑制在高工作角时的第二滚道槽部的楔角的大小这一方案。
作为用于达到上述目的的技术手段,本发明的固定式等速万向联轴器,其具备: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内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩;保持器,其对该滚珠进行保持,且具有与所述外侧联轴器构件的球状内周面和内侧联轴器构件的球状外周面分别嵌合的球状外周面和球状内周面,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7a和位于开口侧的第二滚道槽部7b构成,所述第一滚道槽部7a具有曲率中心相对于联轴器中心O在轴向上没有偏移的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa,至少包含滚珠轨道中心线Xa和联轴器中心O的平面M相对于联轴器的轴线N-N倾斜,并且在周向上相邻的所述第一滚道槽部7a的倾斜方向形成为彼此相反方向,在将所述第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb投影于所述平面M上时,该第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb具有直线状部分,且该直线状部分以随着趋向开口侧而接近所述联轴器的轴线N-N的方式倾斜形成,所述第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的端部A位于比所述联轴器中心O靠开口侧的位置,所述第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb与该端部A连接,以工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P作为基准,所述内侧联轴器构件的滚道槽的滚珠轨道中心线Y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X形成为镜像对称。在此,上述的联轴器的轴线是指作为联轴器的旋转中心的长度方向上的轴线,指后述的实施方式中的联轴器的轴线N-N。权利要求书记载的联轴器的轴线也是相同意义。
根据上述的结构,能实现转矩损失及发热少、高效率、可具有高工作角,在高工作角时的强度、耐久性也优异的紧凑的固定式等速万向联轴器。尤其是在将第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb投影于平面M上时,滚珠轨道中心线Xb的直线状部分以随着趋向开口侧而接近联轴器的轴线N-N的方式形成,因此可抑制高工作角时的直线状的滚道槽7b、9b的楔角的大小,可确保保持器5的强度。
具体而言,将第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A与联轴器中心O进行连结的直线L相对于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P所成的角度设为β,可以根据使用状态而适当设定β。考虑到机动车用等速万向联轴器的常用工作角度范围,通过将β的角度设定为3~10°,能够在各种车型中通用。但是,在此角度β定义为直线L与平面P上的直线所成的角中的最小角。并且,在实施方式及权利要求书中也相同。
通过将上述的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心配置于联轴器的轴线N-N上,能够使滚道槽深度均匀。此外,通过使第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心相对于联轴器的轴线N-N在半径方向上偏移,从而能够调整联轴器的里侧的滚道槽深度,能够确保最佳的滚道槽深度。
上述保持器的球状外周面和球状内周面具有相对于联轴器中心O在轴向上偏移了的曲率中心,由此保持器的壁厚朝向开口侧变厚,尤其是可确保高工作角时的保持器的强度。
可以使上述第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb整个为直线状,且形成为第一滚道槽部7a的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa的切线。由此,第一滚道槽部7a和第二滚道槽部7b可形成为简单的形状,因此加工变得容易,可降低制造成本。
上述第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb包含曲率半径与第一滚道槽部7a的圆弧状滚珠轨道中心线Xa的曲率半径不同的圆弧状部分,该圆弧状部分与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的端部A连接。由此,可调整第二滚道槽部的楔角的大小。
可以使上述第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb的倾斜角γ朝向开口侧逐渐减小。此外,可以使第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb的直线状部分与联轴器的轴线N-N平行地形成。由此,在周向上相邻的第二滚道槽部7b的接近一侧的间隔扩宽,背离一侧的间隔缩窄,因此可减小在周向上各间隔的差。结果,可减小外侧联轴器构件的各球状内周面的开口侧的接触面积之差及内侧联轴器构件的各球状外周面的里侧的接触面积之差,因此可平衡良好地配置保持器与外侧联轴器构件、内侧联轴器构件的球面接触部,能够实现动作的进一步顺畅。
通过使上述的传递转矩的滚珠的个数为八个或十个,从而能够实现轻量紧凑、高效率、具有高工作角的固定式等速万向联轴器,进而实现机动车的驱动轴。
发明效果
根据本发明,能够实现转矩损失及发热少、高效率、可具有高工作角,在高工作角时的强度、耐久性也优异的紧凑的固定式等速万向联轴器。尤其是能够抑制高工作角时的直线状的滚道槽的楔角的大小,因此能够确保保持器的强度。
附图说明
图1a是本发明的第一实施方式的固定式等速万向联轴器的局部纵剖视图。
图1b是上述的固定式等速万向联轴器的侧视图。
图2a是上述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是外侧联轴器构件的侧视图。
图3a是上述的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的左侧视图。
图3b是表示内侧联轴器构件的外周面的图。
图3c是内侧联轴器构件的右侧视图。
图4是表示外侧联轴器构件的滚道槽的详细的局部纵剖视图。
图5是表示内侧联轴器构件的滚道槽的详细的纵剖视图。
图6是表示联轴器具有最大工作角的状态的概要图。
图7a是表示联轴器具有最大工作角时的滚珠与滚道槽的接触状态的图。
图7b是将图7a局部放大而成的图。
图8a是表示联轴器具有最大工作角的状态的楔角的图。
图8b是表示楔角的变化的图。
图9a是外侧联轴器构件的立体图。
图9b是内侧联轴器构件的立体图。
图10是表示将上述的固定式等速万向联轴器使用于机动车的驱动轴的状态的图。
图11是本发明的第二实施方式的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图12是本发明的第三实施方式的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图13a是本发明的第四实施方式的固定式等速万向联轴器的局部纵剖视图。
图13b是上述的固定式等速万向联轴器的保持器的纵剖视图。
图14是本发明的第五实施方式的固定式等速万向联轴器的局部纵剖视图。
图15是上述的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图16是上述的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的纵剖视图。
图17是表示上述的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件的内周形状的局部纵剖视图。
图18是表示上述的固定式等速万向联轴器的内侧联轴器构件的外周形状的图。
图19a是说明完成本发明的过程中的技术见解的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图19b是上述固定式等速万向联轴器的侧视图。
图20是说明完成本发明的过程中的技术见解的图。
图21a是以往技术的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图21b是表示上述的固定式等速万向联轴器具有最大工作角时的状态的图。
图22是以往技术的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图23a是以往技术的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图23b是将上述的固定式等速万向联轴器局部放大的图。
具体实施方式
基于图1~图18说明本发明的实施方式。
图1~图10示出本发明的第一实施方式。图1表示第一实施方式的固定式等速万向联轴器,图1(a)是局部纵剖视图,图1(b)是图1(a)的右侧视图。该等速万向联轴器1主要包括:外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3、滚珠4及保持器5。如图1(b)、图2及图3所示,外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的各自的8个滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N沿周向倾斜,并且在周向上相邻的滚道槽7A、7B及9A、9B的倾斜方向形成为彼此相反方向。并且,在外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的成对的滚道槽7A、9A及7B、9B的各交叉部配置有8个滚珠4。关于滚道槽7、9的详细将后述。
图1(a)示出联轴器的纵剖面。为了明确示出沿轴向延伸的滚道槽的倾斜状态、弯曲状态等形态、形状,在本说明书中,使用滚珠轨道中心线这一术语进行说明。在此,滚珠轨道中心线是指配置在滚道槽的滚珠沿着滚道槽移动时的滚珠的中心所描绘的轨迹。因此,滚道槽的倾斜状态与滚珠轨道中心线的倾斜状态相同,滚道槽的圆弧状或直线状的状态与滚珠轨道中心线的圆弧状或直线状的状态相同。
如图1(a)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,滚道槽7由具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa的第一滚道槽部7a、和具有直线状的滚珠轨道中心线Xb的第二滚道槽部7b构成,第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb作为切线而平滑地连接于第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa。另一方面,内侧联轴器构件3的滚道槽9具有滚珠轨道中心线Y,滚道槽9由具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Ya的第一滚道槽部9a、和具有直线状的滚珠轨道中心线Yb的第二滚道槽部9b构成,第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb作为切线而平滑地连接于第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya。通过将第一滚道槽部7a、9a的滚珠轨道中心线Xa、Ya的各曲率中心配置在联轴器中心O、即联轴器的轴线N-N上,从而能够使滚道槽深度均匀,且能够使加工变得容易。滚道槽7、9的横截面形状形成为椭圆形状或尖端拱门形状,滚道槽7、9与滚珠4以接触角(30°~45°左右)接触,成为所谓的角接触。因此,滚珠4在从滚道槽7、9的槽底稍离开的滚道槽7、9的侧面侧接触。
基于图2详细说明外侧联轴器构件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。图2(a)表示外侧联轴器构件2的局部纵剖面,图2(b)表示外侧联轴器构件2的右侧面。对于外侧联轴器构件2的滚道槽7,按照其倾斜方向的差异,标注滚道槽7A、7B的附图标记。如图2(a)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以角度γ倾斜。并且,虽然对周向上与滚道槽7A相邻的滚道槽7B省略了图示,但包含滚道槽7B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向与滚道槽7A的倾斜方向相反的方向以角度γ倾斜。在本实施方式中,滚道槽7A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及第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb这两方形成于平面M上。但是,不限于此,也可以实施仅第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa包含于平面M的方式。因此,只要形成为如下即可:至少是包含第一滚道槽部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倾斜,且在周向上相邻的第一滚道槽部7a的倾斜方向形成为彼此相反的方向。
在此,补充说明滚道槽的附图标记。在指外侧联轴器构件2的滚道槽整体时标注附图标记7,对其第一滚道槽部标注附图标记7a,对第二滚道槽部标注附图标记7b。而且,在区别倾斜方向不同的滚道槽时,标注附图标记7A、7B,对各自的第一滚道槽部分别标注附图标记7Aa、7Ba,对各自的第二滚道槽部分别标注附图标记7Ab,7Bb。关于后述的内侧联轴器构件3的滚道槽,也是按同样的规则标注附图标记。
接着,基于图3详细说明内侧联轴器构件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。图3(b)表示内侧联轴器构件3的外周面,图3(a)表示内侧联轴器构件3的左侧面,图3(c)表示右侧面。对于内侧联轴器构件3的滚道槽9,根据其倾斜方向的差异,标注滚道槽9A、9B的附图标记。如图3(b)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以角度γ倾斜。并且,虽然对于在周向上与滚道槽9A相邻的滚道槽9B省略了图示,但包含滚道槽9B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向与滚道槽9A的倾斜方向相反的方向以角度γ倾斜。考虑到等速万向联轴器1的动作性及与内侧联轴器构件3的滚道槽的最接近一侧的球面宽度F,倾斜角γ优选是4°~12°。此外,与前述的外侧联轴器构件相同,在本实施方式,滚道槽9A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及第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb这两方形成于平面Q上。但是,不限于此,也可以实施仅第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya包含于平面Q的方式。因此,只要是形成为如下即可:至少是包含第一滚道槽部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沿周向倾斜,且其倾斜方向在周向上相邻的第一滚道槽部9a彼此相反。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。
基于图4说明从外侧联轴器构件2的纵剖面观察到的滚道槽的详细。图4的局部纵剖面是在上述图2(a)的包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M所观察的剖视图。因此,严格来讲,不是表示包含联轴器的轴线N-N的平面的纵剖视图,而是表示倾斜了角度γ的截面。图4示出外侧联轴器构件2的滚道槽7A,但滚道槽7B仅是倾斜方向与滚道槽7A相反,其他结构与滚道槽7A相同,因此省略其说明。在外侧联轴器构件2的球状内周面6沿轴向形成有滚道槽7A。滚道槽7A具有滚珠轨道中心线X,滚道槽7A由具有以联轴器中心O为曲率中心(无轴向偏移)的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa的第一滚道槽部7Aa、和具有直线状的滚珠轨道中心线Xb的第二滚道槽部7Ab构成。并且,在第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A,第二滚道槽部7Ab的直线状的滚珠轨道中心线Xb作为切线而平滑地连接。即,端部A为第一滚道槽部7Aa与第二滚道槽7Ab的连接点。端部A位于比联轴器中心O靠开口侧的位置,因此在第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A,作为切线而连接的第二滚道槽部7Ab的直线状的滚珠轨道中心线Xb以随着趋向开口侧而接近联轴器的轴线N-N(参照图1(a))的方式形成。由此,能够确保最大工作角时的有效轨道长度,且抑制楔角变得过大。
如图4所示,将连结端部A和联轴器中心O的直线设为L。在包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O的平面M(参照图2(a))上投影的联轴器的轴线N’-N’相对于联轴器的轴线N-N倾斜角度γ,轴线N’-N’的联轴器中心O的垂线K与直线L所成角度为β’。上述的垂线K位于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P上。因此,本发明所指的直线L相对于在工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P所成的角度β,具有如下关系:sinβ=sinβ’×cosγ。
同样,基于图5根据内侧联轴器构件3的纵剖面说明滚道槽的详细。图5的纵剖面是在上述图3(b)的包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O的平面Q观察到的剖视图。因此,与图4相同,严格来讲,不是表示包含联轴器的轴线N-N的平面的纵剖视图,而是表示倾斜了角度γ的截面。在图5示出内侧联轴器构件3的滚道槽9A,但滚道槽9B仅是倾斜方向与滚道槽9A相反,其他结构与滚道槽9A相同,因此省略其说明。在内侧联轴器构件3的球状外周面8沿轴向形成有滚道槽9A。滚道槽9A具有滚珠轨道中心线Y,滚道槽9A由具有以联轴器中心O为曲率中心(无轴向偏移)的圆弧状的滚珠轨道中心线Ya的第一滚道槽部9Aa、和具有直线状的滚珠轨道中心线Yb的第二滚道槽部9Ab构成。并且,在第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧的端部B,第二滚道槽部9Ab的滚珠轨道中心线Yb作为切线而平滑地连接。即,端部B为第一滚道槽部9Aa与第二滚道槽9Ab的连接点。端部B位于比联轴器中心O靠里侧的位置,因此在第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧的端部B,作为切线而连接的第二滚道槽部9Ab的直线状的滚珠轨道中心线Yb形成为随着趋向里侧而越接近联轴器的轴线N-N(参照图1(a))。由此,能够确保最大工作角时的有效轨道长度,且抑制楔角变得过大。
如图5所示,将连结端部B和联轴器中心O的直线设为R。在包含滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O的平面Q(参照图3(b))上投影的联轴器的轴线N’-N’,相对于联轴器的轴线N-N倾斜γ,轴线N’-N’的联轴器中心O的垂线K与直线R所成角度为β’。上述的垂线K位于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P上。因此,本发明所指的直线R相对于在工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P所成的角度β,具有如下关系:sinβ=sinβ’×cosγ。
接着,对直线L、R相对于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P所成的角度β进行说明。当具有工作角θ时,相对于包含外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的联轴器中心O的平面P,滚珠4移动了θ/2。由使用频率多的工作角的1/2确定角度β,在使用频率多的工作角的范围内确定滚珠4所接触的滚道槽的范围。在此,对使用频率多的工作角进行定义。首先,联轴器的常用角是指1名乘员乘车的机动车在水平且平坦的路面上的情况下,在使转向为直进状态时在前部用驱动轴的固定式等速万向联轴器产生的工作角。常用角通常是2°~15°之间,根据各车型的设计条件而选择确定。并且,使用频率多的工作角是指上述的机动车例如不是指在交叉点右转、左转时等所产生的高工作角,而是指在连续行驶的曲线道路等固定式等速万向联轴器所产生的工作角,这也根据各车型的设计条件而确定。使用频率多的工作角以最大20°为目标。由此,将直线L、R相对于工作角0°的状态的包含联轴器中心O的平面P所成的角度β设为3°~10°。但是,角度β不限于3°~10°,可以根据车型的设计条件而适当设定。通过将角度β设定为3°~10°,由此可在各种车辆上通用。
根据上述的角度β,在图4中,第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的端部A成为在使用频率多的工作角时沿着轴向向开口侧移动最大时的滚珠的中心位置。同样,对于内侧联轴器构件3,在图5中,第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的端部B成为在使用频率多的工作角时沿着轴向向里侧移动最大的滚珠的中心位置。通过这样设定,由此在使用频率多的工作角的范围内,滚珠4位于倾斜方向与外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的第一滚道槽部7Aa、9Aa相反的7Ba、9Ba(参照图2、图3),因此从滚珠4对保持器5的周向上相邻的球袋部5a作用相反方向的力,保持器5稳定在联轴器中心O的位置(参照图1)。因此,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的接触力被抑制,在高负载时、高速旋转时联轴器顺畅动作,抑制了转矩损失、发热,提高了耐久性。
在本实施方式的等速万向联轴器中,可以将保持器5的球袋部5a与滚珠4的嵌合设定为间隙嵌合。这种情况下,优选是所述间隙设定为0~40μm左右。通过做成间隙嵌合,从而能够使保持于保持器5的球袋部5a的滚珠4顺畅地动作,能够进一步谋求转矩损失的降低。
图6表示本实施方式的等速万向联轴器具有最大工作角的状态。外侧联轴器构件2的滚道槽7A中,具有直线状的滚珠轨道中心线Xb的第二滚道槽部7Ab形成于开口侧。在紧凑化设计中,由于该第二滚道槽部7Ab的存在,可以确保最大工作角时的有效轨道长度并抑制楔角变得过大。因此,如图所示,即使使最大工作角θmax为47°左右这样的大角度,也能在设置了所需的入口倒角10的状态下确保滚珠4与滚道槽7Ab的接触状态,并且能够抑制楔角使其不会变大。
另外,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(参照7Ba、9Ba、图2(a)及图3(b))和第二滚道槽部7Ab、9Ab(参照7Bb、9Bb、图2(a)及图3(b))。随之,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与外侧联轴器构件2的球面接触部12、6及保持器5与内侧联轴器构件3的球面接触部13、8产生接触力,但由于高工作角的范围的使用频率低,因此综合来看,本实施方式的等速万向联轴器1能够抑制转矩损失、发热。因此,可实现能够使转矩损失及发热少、且高效率地具有高工作角,高工作角时的强度、耐久性也优异的紧凑的固定式等速万向联轴器。
进而,基于图7详细说明本实施方式的等速万向联轴器的最大工作角时的滚道槽与滚珠的接触状态。图7(a)是等速万向联轴器1的纵剖视图,图7(b)是表示外侧联轴器构件2的滚道槽7A与滚珠4的接触状态的放大图。在该图中也示出了外侧联轴器构件2的滚道槽7A,由于滚道槽7B仅是倾斜方向与滚道槽7A相反,其他结构与滚道槽7A相同,因此省略了说明。如图7(a)所示,联轴器取最大工作角θmax时,相对于工作角0°的状态下的包含联轴器中心O的平面P,滚珠4的中心Ob移动到θmax/2的位置。此时,滚珠4与第二滚道槽部7Ab的接触点S最接近入口倒角10。第二滚道槽7Ab的直线状滚珠轨道中心线Xb在第一滚道槽部7Aa的圆弧状滚珠轨道中心线Xa的端部A处作为切线而连接,因此,在图7(a)的纵剖面中,随着趋向外侧联轴器构件2的开口侧而向接近联轴器的轴线N-N的方向倾斜。如图7(b)放大所示,滚珠4与滚道槽7Ab的接触点S通过滚珠4的中心Ob而位于与滚珠轨道中心线Xb成直角的平面T上。由于滚珠轨道中心线Xb是直线状,因此滚珠4的中心Ob与接触点S之间的轴向距离W小于图23(b)所示的以往的等速万向联轴器,有效轨道长度相应地增加。因此,在本实施方式中,在具有最大工作角的状态下,能够在入口倒角10的边缘部与接触点S之间确保轨道富余量U,能够确保滚珠4与滚道槽部7Ab充分接触的接触状态。
接着,基于图8说明作为本实施方式的等速万向联轴器的大特征的最大工作角时的楔角状态。图8(a)是等速万向联轴器1的纵剖视图,图8(b)是表示外侧联轴器构件2的滚道槽7A(7Ab)与内侧联轴器构件3的滚道槽9A(9Ab)的楔角的状态的放大图。在该图中也是示出了外侧联轴器构件2的滚道槽7A,但由于滚道槽7B仅是倾斜方向与滚道槽7A相反,其他结构与滚道槽7A相同,因此省略了说明。在本实施方式的等速万向联轴器1中,滚道槽7A、9A与滚珠4成为具有接触角的角接触,并且滚道槽7A、9A的滚珠轨道中心线X、Y分别具有倾斜角γ(参照图2(a)及图3(b)),因此在本说明书中,滚道槽的楔角是指在滚珠与滚道槽的接触点处的实际的楔角。但是,作为图示方法,使用滚道槽7A、9A的槽底而简化显示楔角。如图8(a)所示,本实施方式的等速万向联轴器1处于最大工作角θmax时的滚道槽7A、9A的楔角α,在旋转方向的相位角为300°~360°(参照图19(b))时最大。外侧联轴器构件2的第二滚道槽部7Ab的直线状滚珠轨道中心线Xb,在第一滚道槽部7Aa的圆弧状滚珠轨道中心线Xa的端部A处作为切线而连接,因此在工作角为0°的状态下,在图示纵剖面中,随着趋向外侧联轴器构件2的开口侧而向接近联轴器的轴线N-N的方向倾斜,而内侧联轴器构件3的第二滚道槽部9Ab的直线状滚珠轨道中心线Yb,向与外侧联轴器构件2的直线状滚珠轨道中心线Xb相反的方向倾斜。因此,第二滚道槽部7Ab、9Ab在工作角为0°的状态下,形成为开口侧较窄。因此,能够减小最大工作角时的楔角α。结果,欲使直线状的第二滚道槽部7Ab、9Ab所夹着的滚珠4向开口侧飞出的力减小,保持器5的球袋负载减小,能够确保高工作角时的保持器5的强度。
关于使最大工作角时的楔角α减小的理由,基于图8(b)具体说明。在图8(b)用7Ab、9Ab表示本实施方式的等速万向联轴器1的外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的第二滚道槽部。并且,用7Ab’、9Ab’表示所探讨的比较例1的第二滚道槽部,用7Ab”、9Ab”表示比较例2的第二滚道槽部。在本实施方式的等速万向联轴器1中,如上所述,第二滚道槽部7Ab、9Ab在工作角为0°的状态下形成为在开口侧较窄,因此最大工作角时的楔角相应地减小为α。与此相对,比较例1中,在工作角为0°的状态下,从图8(b)的截面观察,第二滚道槽部7Ab’、9Ab’的槽底形成为平行,最大工作角时的楔角变大为α’,进而在比较例2中,第二滚道槽部7Ab”、9Ab”的槽底形成为随着趋向外侧联轴器构件2的开口侧而相分离,因此最大工作角时的楔角进一步变大为α”。如此,在本实施方式的等速万向联轴器1中,能够使最大工作角时的楔角α与比较例1及比较例2相比变小。如上所述,在有效轨道长度中,比较例1及比较例2增加,但作为实用上的固定式等速万向联轴器,能够同时实现最大工作角时的有效轨道长度的确保和楔角的抑制的本实施方式优选。
图9表示本实施方式的等速万向联轴器的外侧联轴器构件2和内侧联轴器构件3的立体图。该立体图立体地示出此前说明的滚道槽。如图9(a)所示,在外侧联轴器构件2的球状内周面6,相对于联轴器的轴线N-N(省略图示)向周向倾斜了的滚道槽7A、7B交替形成,其倾斜方向交替地相反。滚道槽7A由第一滚道槽部7Aa和第二滚道槽部7Ab构成,滚道槽7B由第一滚道槽部7Ba和第二滚道槽部7Bb构成。在外侧联轴器构件2的开口端设有入口倒角10。并且,如图9(b)所示,在内侧联轴器构件3的球状外周面8,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交替形成,其倾斜方向交替地相反。滚道槽9A由第一滚道槽部9Aa和第二滚道槽部9Ab构成,滚道槽9B由第一滚道槽部9Ba和第二滚道槽部9Bb构成。
图10表示应用了本实施方式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连结于中间轴11的一端,中间轴11的另一端连结滑动式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的外周面之间及滑动式三球销型等速万向联轴器15的外周面与轴11的外周面之间,分别通过防尘罩带18a、18b、18c、18d而安装固定有蛇腹状防尘罩16a、16b。在联轴器内部封入作为润滑剂的润滑脂。由于使用本实施方式的固定式等速万向联轴器1,因此能实现转矩损失、发热小、高效率且具有高工作角、轻型紧凑的机动车用驱动轴20。
接着,基于图11说明本发明的第二实施方式的固定式等速万向联轴器。图11仅示出本实施方式的固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件,与图4相同,是在包含滚道槽7A的滚珠轨道中心线X与联轴器中心O的平面M观察的剖视图(参照图2(a)。在以后的实施方式的对应图中也同样。)。另外,还示出外侧联轴器构件的轴线的半径方向的上半部分。该固定式等速万向联轴器与上述第一实施方式的固定式等速万向联轴器相比,不同点在于第二滚道槽部由圆弧状部分和直线状部分构成,其他结构与第一实施方式相同。对与第一实施方式具有相同功能的部位标注相同附图标记,省略重复说明。
外侧联轴器构件2的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A与第一实施方式相同。第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb由圆弧状滚珠轨道中心线Xb1和直线状滚珠轨道中心线Xb2构成,圆弧状滚珠轨道中心线Xb1与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A连接。圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的曲率半径小于第一滚道槽7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率半径,在圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的开口侧的端部E处,直线状滚珠轨道中心线Xb2作为切线而连接。虽然省略了图示,但内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y形成为,以在工作角0°的状态下包含联轴器中心O的平面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镜像对称。通过适当设定圆弧状滚珠轨道中心线Xb1的曲率半径、角度范围F,从而可改变第二滚道槽7b的直线状滚珠轨道中心线Xb2随着趋向开口侧而向接近联轴器的轴线N-N的方向倾斜的倾斜角,可以适当调整最大工作角时的楔角α。如图11所示,在本实施方式中,向接近轴线N-N的方向的倾斜角比第一实施方式增大了角度λ。关于外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N在周向上倾斜的倾斜状态、保持器5的结构、联轴器的作用,与第一实施方式的固定式等速万向联轴器相同,因此省略重复说明。
基于图12说明本发明的第三实施方式的固定式等速万向联轴器。在图12中也仅示出固定式等速万向联轴器的外侧联轴器构件。该固定式等速万向联轴器与上述第一实施方式的固定式等速万向联轴器相比,不同点在于使第一滚道槽部的圆弧状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,并与此对应地调整第二滚道槽部的直线状滚珠轨道中心线的结构,其他结构与第一实施方式相同。在本实施方式中,对与第一实施方式具有相同功能的部位标注相同附图标记,省略重复说明。
外侧联轴器构件2的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A与第一实施方式相同。但是,第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心OO3相对于联轴器中心O不在轴向偏移,但相对于联轴器的轴线在半径方向上偏移了f2。随之,第二滚道槽部7b的直线状的滚珠轨道中心线Xb被调整为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连接。通过该结构,可以调整联轴器的里侧的滚道槽深度。在本实施方式的固定式等速万向联轴器中,虽然省略了图示,但内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y形成为,以在工作角0°的状态下包含联轴器中心O的平面P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镜像对称。关于外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N在周向上倾斜的倾斜状态、保持器5的结构、联轴器的作用,与第一实施方式的固定式等速万向联轴器相同,因此省略重复说明。
基于图13说明本发明的第四实施方式的固定式等速万向联轴器。该实施方式的固定式等速万向联轴器与第一实施方式的固定式等速万向联轴器相比,其不同点在于使保持器的球状外周面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,其他结构与第一实施方式相同。
图13(a)表示固定式等速万向联轴器的局部纵剖面,图13(b)表示保持器的纵剖面。保持器5的球状外周面12的曲率中心Oc1与球状内周面13的曲率中心Oc2相对于联轴器中心O在轴向上偏移了f3。通过该偏移的结构,保持器5的壁厚朝向开口侧变厚,尤其是可以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暂时地分开位于第一滚道槽部7Aa、9Aa(参照7Ba、9Ba,图2(a)及图3(b))和第二滚道槽部7Ab、9Ab(参照7Bb、9Bb,图2(a)及图3(b))。在该情况下,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作用向开口侧推压的力,但由于保持器5的壁厚朝向开口侧变厚,因此可以提高保持器5的强度。此外,可以增加里侧的滚道槽7a、9b的滚道槽深度。在该实施方式中也是关于外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N在周向上倾斜的倾斜状态、保持器5的结构、联轴器的作用,与第一实施方式的固定式等速万向联轴器相同,因此省略重复说明。
基于图14~图18说明本发明的第五实施方式的固定式等速万向联轴器。该实施方式的固定式等速万向联轴器与第一实施方式的固定式等速万向联轴器相比,不同点在于第二滚道槽部的结构,其他结构与第一实施方式相同。
如图14所示,在本实施方式的固定式等速万向联轴器的纵剖面,包括第二滚道槽部的形状在内,为与第一实施方式大致相同的形状。即,外侧联轴器构件2的滚道槽7具有滚珠轨道中心线X,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,第二滚道槽部7b具有在投影于包含第一滚道槽7a的滚珠轨道中心线Xa和联轴器中心O的平面M(参照图17)上时呈直线状的滚珠轨道中心线Xb,第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb作为切线而平滑地连接于第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa。另一方面,内侧联轴器构件3的滚道槽9具有滚珠轨道中心线Y,滚道槽9由第一滚道槽部9a和第二滚道槽部9b构成,第一滚道槽部9a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Ya,第二滚道槽部9b具有在投影于包含第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya和联轴器中心O的平面M(参照图18)上时呈直线状的滚珠轨道中心线Yb,第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb作为切线而平滑地连接于第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya。
如图15所示,外侧联轴器构件2的第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A之前的形状与第一实施方式。但是,第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb与第一实施方式不同。本实施方式的外侧联轴器构件2的第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb在投影到包含第一滚道槽7a的滚珠轨道中心线Xa和联轴器中心O的平面M(参照图17))上时呈直线状,但与第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A平滑地连接后,以随着朝向开口侧而倾斜角γ逐渐变小的方式缓慢弯曲,形成为在开口端部附近倾斜角γ成为0°。图16所示的内侧联轴器构件3的第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb也是同样,内侧联轴器构件3的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y形成为,以在工作角0°的状态下包含联轴器中心O的平面P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镜像对称。
基于图17,说明外侧联轴器构件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。包含外侧联轴器构件2的第一滚道槽7Aa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倾斜了角度γ。并且,虽然省略了图示,在周向上与第一滚道槽部7Aa相邻的第一滚道槽部7Ba中,包含第一滚道槽部7Ba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而向与第一滚道槽部7Aa的倾斜方向相反的方向倾斜了角度γ。如上所述,在本实施方式中,仅第一滚道槽部7Aa、7Ba形成在平面M上。而且,在本实施方式中,第二滚道槽部7Ab的滚珠轨道中心线Xb如上述那样与第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A平滑地连接后,以朝向开口侧而倾斜角γ逐渐变小的方式缓慢弯曲,形成为在开口端部附近倾斜角γ成为0°。倾斜方向相反的第二滚道槽部7Bb的滚珠轨道中心线Xb也同样形成。
基于图18,说明内侧联轴器构件3的滚道槽9相对于联轴器的轴线N-N向周向倾斜的状态。包含内侧联轴器构件3的第一滚道槽部9Aa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倾斜了角度γ。并且,虽然省略了图示,关于在周向上与第一滚道槽部9Aa相邻的第一滚道槽部9Ba,包含第一滚道槽部9Ba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向与第一滚道槽部9Aa的倾斜方向相反的方向倾斜了角度γ。与上述外侧联轴器构件2的滚道槽相同,内侧联轴器构件3的第二滚道槽部9Ab的滚珠轨道中心线Yb在与第一滚道槽部9Aa的滚珠轨道中心线Ya的里侧的端部B平滑地连接后,以朝向里侧而倾斜角γ逐渐变小的方式缓慢弯曲,形成为在里侧端部附近倾斜角γ成为0°。另外,倾斜方向相反的第二滚道槽部9Bb的滚珠轨道中心线Yb也同样形成。
如上所述,由于形成了外侧联轴器构件2及内侧联轴器构件3的第二滚道槽部7Ab、9Ab及7Bb、9Bb,因此在周向上相邻的第二滚道槽部7Ab与7Bb及9Ab与9Bb的接近一侧的间隔扩宽,能够缩小在周向上各间隔之差。由此,能够缩小外侧联轴器构件2的各球状内周面6的开口侧的接触面积之差及内侧联轴器构件3的各球状外周面8的里侧的接触面积之差,因此能够平衡良好地配置保持器5与外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3的球面接触部,能够使动作更加顺畅。
在上述第五实施方式中,在将外侧联轴器构件2的第二滚道槽部7Ab,7Bb的滚珠轨道中心线Xb与第一滚道槽部7Aa、7Ba的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A平滑地连接后,以朝向开口侧而倾斜角γ逐渐变小的方式缓慢弯曲,形成为在开口端部附近倾斜角γ成为0°,另一方面,在将内侧联轴器构件3的第二滚道槽部9Ab、9Bb的滚珠轨道中心线Yb与第一滚道槽部9Aa,9Ba的滚珠轨道中心线Ya的里侧的端部B平滑地连接后,以朝向里侧而倾斜角γ逐渐变小的方式缓慢弯曲,形成为在里侧端部附近倾斜角γ成为0°,但不限于此。即,可以是在以较小曲率半径的圆弧将外侧联轴器构件2的第二滚道槽部7Ab、7Bb的滚珠轨道中心线Xb与第一滚道槽部7Aa、7Ba的滚珠轨道中心线Xa的开口侧的端部A连接后,在开口侧形成为倾斜角γ为0°,同样可以是,在以较小曲率半径的圆弧将内侧联轴器构件3的第二滚道槽部9Ab、9Bb的滚珠轨道中心线Yb与第一滚道槽部9Aa、9Ba的滚珠轨道中心线Ya的里侧的端部B连接后,在里侧形成为倾斜角γ为0°。
在以上实施方式的固定式等速万向联轴器中,说明了滚珠4的个数为8个,但不限于此。滚珠的个数优选为10个,进而也可以适当实施滚珠的个数为12个的方式。
此外,在以上实施方式的固定式等速万向联轴器中,第一滚道槽部不限于单一的圆弧,考虑滚道槽深度等而可以由多个圆弧形成。而且,以上表示了在将滚道槽在周向上以等间距配置的固定式等速万向联轴器,但也可以以不等间距配置滚道槽。此外,表示了第一滚道槽部相对于联轴器的轴线N-N的倾斜角γ在所有的滚道槽中均相等,但不限于此,也可以使倾斜角度γ在外侧联轴器构件与内侧联轴器构件的成对的第一滚道槽和另一成对的第一滚道槽以不等角度形成。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上的力整体平衡的方式设定各倾斜角度即可。而且,以上表示了在构成为滚道槽与滚珠具有接触角地接触的角接触的实施方式,但不限于此,也可以做成使滚道槽的横截面形状形成为圆弧状的圆环接触。
本发明不被前述的实施方式有任何限定,当然能在不脱离本发明的要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,还包含与权利要求书记载等同意义及范围内的所有变更。
附图标记的说明
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
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
9b第二滚道槽
11轴
12球状外周面
13球状内周面
20驱动轴
A端部
B端部
f2偏移量
f3偏移量
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
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
Oc1曲率中心
Oc2曲率中心
OO3曲率中心
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 (9)
1.一种固定式等速万向联轴器,其具备:
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内侧联轴器构件的滚道槽之间并传递转矩;
保持器,其对该滚珠进行保持,且具有与所述外侧联轴器构件的球状内周面和内侧联轴器构件的球状外周面分别嵌合的球状外周面和球状内周面,
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(7a)和位于开口侧的第二滚道槽部(7b)构成,所述第一滚道槽部(7a)具有曲率中心相对于联轴器中心(O)在轴向上没有偏移的圆弧状的滚珠轨道中心线(Xa),至少包含滚珠轨道中心线(Xa)和联轴器中心(O)的平面(M)相对于联轴器的轴线(N-N)倾斜,并且在周向上相邻的所述第一滚道槽部(7a)的倾斜方向形成为彼此相反方向,在将所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)投影于所述平面(M)上时,该第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)具有直线状部分,且该直线状部分以随着趋向开口侧而接近所述联轴器的轴线(N-N)的方式倾斜形成,所述第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的端部(A)位于比所述联轴器中心(O)靠开口侧的位置,所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)与该端部(A)连接,以工作角0°的状态下的包含联轴器中心(O)的平面(P)作为基准,所述内侧联轴器构件的滚道槽的滚珠轨道中心线(Y)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(X)形成为镜像对称,
所述传递转矩的滚珠的个数为八个。
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,
将所述第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的开口侧的端部(A)与联轴器中心(O)进行连结的直线(L)相对于包含所述联轴器中心(O)的平面(P)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,其特征在于,
将所述第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的曲率中心配置于联轴器的轴线(N-N)上。
4.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器,其特征在于,
将所述第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的曲率中心配置于相对于联轴器的轴线(N-N)在半径方向上偏移了的位置。
5.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,
所述保持器的球状外周面和球状内周面具有相对于联轴器中心(O)在轴向上偏移了的曲率中心。
6.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器,其特征在于,
所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)整个为直线状,且形成为所述第一滚道槽部(7a)的圆弧状的滚珠轨道中心线(Xa)的切线。
7.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器,其特征在于,
所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)包含曲率半径与第一滚道槽部(7a)的圆弧状滚珠轨道中心线(Xa)的曲率半径不同的圆弧状部分,该圆弧状部分与所述第一滚道槽部(7a)的滚珠轨道中心线(Xa)的端部(A)连接。
8.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器,其特征在于,
所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)的倾斜角(γ)朝向开口侧逐渐减小。
9.根据权利要求1或2所述的固定式等速万向联轴器,其特征在于,
所述第二滚道槽部(7b)的滚珠轨道中心线(Xb)的直线状部分与联轴器的轴线(N-N)平行地形成。
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