CN111919044B - 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)包括：外侧联轴器构件(2)，其在球状内周面(6)形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽(7)，且具有在轴向上分离的开口侧和里侧；内侧联轴器构件(3)，其在球状外周面(8)与外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)对置地形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽(9)；以及转矩传递滚珠(4)，其装入对置的各滚道槽(7、9)之间；以及保持器(5)，其保持该转矩传递滚珠(4)，且形成有被外侧联轴器构件(2)的球状内周面(6)引导的球状外周面(12)和被内侧联轴器构件(3)的球状外周面(8)引导的球状内周面(13)，固定式等速万向联轴器(1)的特征在于，具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)的开口侧移动最大的转矩传递滚珠(4)在相位角
Figure DDA0002703876810000011
下从外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)的开口侧的端部脱离而开始与该滚道槽(7)的非接触状态，并且在相位角
Figure DDA0002703876810000012
下返回外侧联轴器构件(2)的滚道槽(7)的开口侧的端部而开始与该滚道槽(7)的接触状态，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure DDA0002703876810000013
下的转矩传递滚珠收容的保持器(5)的凹袋(5a)的两侧的柱部(5b、5b’)中的、相位角比相位角
Figure DDA0002703876810000014
大的一侧的柱部(5b)中，将外侧联轴器构件(2)的球状内周面(6)的开口侧的端部朝向保持器(5)的球状外周面(12)沿垂直方向投影而得到的投影端部(Eo)与将内侧联轴器构件(3)的球状外周面(8)的里侧的端部朝向保持器(5)的球状内周面(13)沿垂直方向投影而得到的投影端部(Ei)在保持器(5)的轴向上至少一部分重合。

Description

固定式等速万向联轴器
技术领域
本发明涉及固定式等速万向联轴器。
背景技术
构成机动车、各种工业机械的动力传递***的等速万向联轴器将驱动侧和从动侧的两轴连结为能够传递转矩，并且所述两轴即使取得工作角也能够等速地传递旋转转矩。等速万向联轴器大致区分为仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器和允许角度位移以及轴向位移这两方的滑动式等速万向联轴器，例如，在从机动车的发动机向驱动车轮传递动力的驱动轴中，在差速器侧(机内侧)使用滑动式等速万向联轴器，在驱动车轮侧(机外侧)使用固定式等速万向联轴器。
作为机动车的驱动轴用的固定式等速万向联轴器所谋求的功能，为与车轮的转向轮相匹配的高的工作角、以及与此相伴的高工作角时的强度。以往，对于最大工作角，通常在球笼型等速万向联轴器(BJ型)为47°，在免根切型等速万向联轴器(UJ型)为50°，但从机动车的回转性的提升、转小弯性的提升的观点出发，超过50°的要求不断增加。为了响应这些要求，提出了各种结构的固定式等速万向联轴器。
在专利文献1中提出了将外侧联轴器构件以及内侧联轴器构件各自的滚道槽设为圆弧状与锥状的组合，从而能够在不增大外径的情况下高工作角化的结构的固定式等速万向联轴器。在专利文献2中，在以往型的固定式等速万向联轴器中，通过使在最大工作角时转矩传递滚珠(以下，简称为滚珠)向外侧联轴器构件的开口侧移动最大的相位角(相位角0°)下的滚珠的中心与联轴器中心之间的轴平行距离、和滚珠的中心与外侧联轴器构件的开口圆锥面之间的轴平行距离之比小于2.9，从而在最大工作角时也能够维持功能。并且，在取得工作角而滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽突出到失去接触点的情况下，能够通过使所述比小于2.2来维持功能性。
在专利文献3中，记载了，在固定式等速万向联轴器取得高工作角时，外侧联轴器构件和内侧联轴器构件各自的球面边缘咬入保持器并剪断破坏的模式。这是如下结构：通过在取得最大工作角的固定式等速万向联轴器的纵截面上使如下直线与保持器的中心线所成的角度为10°以下，能够确保保持器的强度，所述如下直线为将保持器的球状外周面与外侧联轴器构件的球状内周面的边缘部的接点、和保持器的球状内周面与内侧联轴器构件的球状外周面的边缘部的接点连结而成的直线。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4041641号公报
专利文献2：日本特许第4885236号公报
专利文献3：日本特许第4133415号公报
发明内容
发明要解决的课题
在固定式等速万向联轴器中，在取得以往以上的高工作角的情况下，需要缩短外侧联轴器构件的长度，以使得中间轴不与外侧联轴器构件发生干涉，但其结果是，外侧联轴器构件的滚道槽变短，相位角0°附近的滚珠从滚道槽脱离而失去接触点。然而，关于具有这样的工作方式的固定式等速万向联轴器的保持器的强度问题，专利文献2并未着眼。
如专利文献3那样，明确了保持器成为剪断状态的情况由于在取得高工作角时的滚珠向等速万向联轴器的开口侧推压保持器的力的作用下保持器被外侧联轴器构件、内侧联轴器构件按压而产生，但当为了取得高工作角而缩短外侧联轴器构件的滚道槽的长度时，在为比以往的最大工作角更高的工作角的情况下，难以将如下直线与保持器的中心线所成的角度维持在10°以下，所述如下直线为将保持器的球状外周面与外侧联轴器构件的球状内周面的边缘部的接点、和保持器的球状内周面与内侧联轴器构件的球状外周面的边缘部的接点连结的直线。
作为上述的对策，也考虑通过扩大内侧联轴器构件的宽度从而使所述角度为10°以下，但在该情况下，由于内侧联轴器构件的宽度扩展，而有可能产生向保持器的装入性受损的情况，根据情况还有可能产生保持器的装入凹窝直径变得过大而使保持器不成立的情况。此外，也担心重量增加等问题。
另外，当相位角0°附近的滚珠失去接触点时，在失去了接触点的相位角的范围内，失去滚珠推压保持器的力，因此作用于联轴器内部的力的平衡改变，推压保持器的方向、力的大小不同，因此明确了在专利文献3的方法中不能得到充分的效果。
鉴于上述那样的问题，本发明的目的在于，提供在取得高工作角而滚珠从滚道槽脱离以致失去接触点的工作方式的固定式等速万向联轴器中能够抑制由外侧联轴器构件、内侧联轴器构件的球面边缘咬入保持器引起的剪断破坏的模式、且能够抑制重量增加的固定式等速万向联轴器。
用于解决课题的方案
本发明人们为了达到上述的目的而进行各种研究的结果是，通过着眼于在高工作角时与外侧联轴器构件的滚道槽为非接触状态的转矩传递滚珠返回滚道槽的开口侧的端部而开始与该滚道槽的接触状态时的滚道载荷较大的情况、并确保此时的保持器的强度这样的新的构想，而实现了本发明。
作为用于达到前述的目的的技术方案，本发明是一种固定式等速万向联轴器，其包括：外侧联轴器构件，其在球状内周面形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽，且具有在轴向上分离的开口侧和里侧；内侧联轴器构件，其在球状外周面与所述外侧联轴器构件的滚道槽对置地形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽；转矩传递滚珠，其装入对置的各滚道槽之间；以及保持器，其保持该转矩传递滚珠，且形成有被所述外侧联轴器构件的球状内周面引导的球状外周面和被所述内侧联轴器构件的球状外周面引导的球状内周面，所述固定式等速万向联轴器的特征在于，所述固定式等速万向联轴器具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧移动的所述转矩传递滚珠在相位角
Figure BDA0002703876790000031
下从所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧的端部脱离而开始与该滚道槽的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000041
下返回所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧的端部而开始与该滚道槽的接触状态，在取得所述最大工作角的状态下，在将所述相位角
Figure BDA0002703876790000042
下的所述转矩传递滚珠收容的所述保持器的凹袋的两侧的柱部中的、相位角比所述相位角
Figure BDA0002703876790000043
大的一侧的柱部中，将所述外侧联轴器构件的球状内周面的开口侧的端部朝向所述保持器的球状外周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将所述内侧联轴器构件的球状外周面的里侧的端部朝向所述保持器的球状内周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在所述保持器的轴向上至少一部分重合。
通过上述的结构，可以实现在取得高工作角而滚珠与滚道槽成为非接触状态的工作方式的固定式等速万向联轴器中能够抑制由外侧联轴器构件、内侧联轴器构件的球面边缘咬入保持器引起的剪断破坏的模式、且能够抑制重量增加的固定式等速万向联轴器。
具体而言，优选为，当将上述的重合的部分的在保持器的轴向上的长度设为Lt，将保持器5的半径方向壁厚的中央的半径设为Rm时，将比Lt/Rm设定为0.03以上。由此，能够充分地抑制柱部的剪断状态，且能够在使向内侧联轴器构件的保持器的装入没有问题的情况下抑制重量。
优选为，上述的外侧联轴器构件的滚道槽和内侧联轴器构件的滚道槽相对于联轴器的轴线向周向倾斜、且在所述两滚道槽的交叉部装入有转矩传递滚珠的固定式等速万向联轴器。由此，能够确保保持器的强度，并且实现转矩损失以及发热少且高效率的固定式等速万向联轴器。
发明效果
根据本发明，可以实现在取得高工作角而滚珠与滚道槽成为非接触状态的工作方式的固定式等速万向联轴器中能够抑制由外侧联轴器构件、内侧联轴器构件的球面边缘咬入保持器引起的剪断破坏的模式、且能够抑制重量增加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的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图1b是图1a的右侧视图。
图2是将图1a的P-P线上的一个转矩传递滚珠和滚道槽放大而得到的横剖视图。
图3a是图1a、图1b的固定式等速万向联轴器取得最大工作角时的纵剖视图。
图3b是图3a的右侧视图。
图4是将图3a的H部放大而得到的纵剖视图。
图5是在图1b中显示在最大工作角下转矩传递滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽脱离的范围的图。
图6是示出最大工作角时的相位角与滚道载荷的关系的曲线。
图7是示出滚珠在相位角
Figure BDA0002703876790000051
下返回外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧的端部并开始与滚道槽的接触的状态的右侧视图。
图8a示出在最大工作角下转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的状态，是将内侧联轴器构件的轴线固定为水平状态而显示的右侧视图。
图8b示出在最大工作角下转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的状态，是将外侧联轴器构件的轴线固定为水平状态而显示的右侧视图。
图8c是示出在最大工作角下转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的状态，是将保持器的轴线固定为水平状态而显示的右侧视图。
图9示出使转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽的相位角
Figure BDA0002703876790000053
下的滚道槽的槽底处的固定式等速万向联轴器的纵截面，是将在图8a的A-A线处向视观察而得到的内侧联轴器构件的纵截面、在图8b的B-B线处向视观察而得到的外侧联轴器构件的纵截面、在图8c的C-C线处向视观察而得到的保持器的纵截面以及转矩传递滚珠分别在纸面上合成而显示的纵剖视图。
图10示出相位角比使转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽的相位角
Figure BDA0002703876790000052
大的一侧的保持器的柱部的周向中央处的固定式等速万向联轴器的纵截面，是将在图8a的D-D线处向视观察而得到的内侧联轴器构件的纵截面、在图8b的E-E线处向视观察而得到的外侧联轴器构件的纵截面、在图8c的F-F线处向视观察而得到的保持器的纵截面分别纸面上合成而显示的纵剖视图。
图11a是转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的固定式等速万向联轴器的主视图。
图11b是图11a的右侧视图。
图12是示出向图11b的G方向向视观察而得到的外侧联轴器构件的球状内周面、内侧联轴器构件的球状外周面以及保持器的关系的图。
图13a是本发明的第二实施方式的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图13b是图13a的右侧视图。
图14a是图13a的外侧联轴器构件的纵剖视图。
图14b是图14a的右侧视图。
图15a是图13a的内侧联轴器构件的主视图。
图15b是图15a的右侧视图。
图16a是本发明的第三实施方式的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图16b是图16a的右侧视图。
图17a是现行的固定式等速万向联轴器的纵剖视图。
图17b是图17a的右侧视图。
具体实施方式
基于图1～图12来说明本发明的第一实施方式的固定式等速万向联轴器。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纵剖视图，图1b是图1a的右侧视图。如图1a、图1b所示，本实施方式的固定式等速万向联轴器1以球笼型等速万向联轴器为基础，且以外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3、转矩传递滚珠(也简称为滚珠)4以及保持器5为主要的结构。在外侧联轴器构件2的球状内周面6，在圆周方向上以等间隔且沿着轴向形成有八条曲线状的滚道槽7。在内侧联轴器构件3的球状外周面8，在圆周方向上以等间隔且沿着轴向形成有与外侧联轴器构件2的滚道槽7对置的八条曲线状的滚道槽9。在外侧联轴器构件2的滚道槽7与内侧联轴器构件3的滚道槽9之间逐个装入有传递转矩的八个滚珠4。在外侧联轴器构件2的球状内周面6与内侧联轴器构件3的球状外周面8之间配置有保持滚珠4的保持器5。滚珠4收容于保持器5的凹袋5a。保持器5的球状外周面12滑动自如地嵌合于外侧联轴器构件2的球状内周面6，保持器5的球状内周面13滑动自如地嵌合于内侧联轴器构件3的球状外周面8。
为了明确示出大体沿轴向延伸的滚道槽的形态、形状，在本说明书中，使用滚珠轨道中心线这样的用语来说明。在此，滚珠轨道中心线是指配置于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。
外侧联轴器构件2的球状内周面6和内侧联轴器构件3的球状外周面8的曲率中心分别形成于联轴器中心O。与此相对，外侧联轴器构件2的曲线状的滚道槽7的滚珠轨道中心线X的曲率中心O1和内侧联轴器构件3的曲线状的滚道槽9的滚珠轨道中心线Y的曲率中心O2相对于联轴器中心O向轴向相反侧偏置等距离f。由此，在固定式等速万向联轴器1取得工作角的情况下，始终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引导滚珠4，在两轴之间等速地传递旋转。
在内侧联轴器构件3的内径孔10形成有内花键(花键包括锯齿。以下相同。)11，将在中间轴14(参照图3a)的端部形成的外花键15嵌合于内花键11，并连结为能够传递转矩。内侧联轴器构件3与中间轴14通过挡圈16而在轴向上定位。
虽然省略图示，但在外侧联轴器构件2的外周、以及与内侧联轴器构件3连结的中间轴14的外周装配有保护罩，保护罩的两端通过保护罩带而紧固连结固定。在被保护罩覆盖的联轴器内部封入作为润滑剂的润滑脂。通过装配保护罩，从而防止润滑脂的外部泄漏、来自联轴器外部的异物侵入。
如图1a所示，在外侧联轴器构件2的口部2a的底部一体形成有轴杆部2b，在轴杆部2b虽然省略图示但形成有与安装驱动车轮的轮毂嵌合的外花键和螺纹部。
图2是将图1a的P-P线上的一个滚珠和滚道槽放大而得到的横剖视图。外侧联轴器构件2的滚道槽7以及内侧联轴器构件3的滚道槽9的横截面形状为椭圆形状、尖拱形状，如图2所示，滚珠4与外侧联轴器构件2的滚道槽7在两点C1、C2角接触，与内侧联轴器构件3的滚道槽9在两点C3、C4角接触。穿过滚珠4的中心Ob和各接触点C1、C2、C3、C4的直线与穿过滚珠4的中心Ob和联轴器中心O(参照图1a)的直线所成的角度(接触角α)优选设定为30°以上。需要说明的是，也可以使滚道槽7、9的横截面形状为圆弧形状，并使滚道槽7、9与滚珠4的接触为环状接触。
本实施方式的固定式等速万向联轴器1的整体的结构如以上那样，但接下来说明特征性的结构。本实施方式的固定式等速万向联轴器1的特征性的结构归纳来说如以下那样。
(1)具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000081
(参照图5)下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000082
(参照图5)下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。
(2)以及，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000083
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000084
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a(参照图1a)朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo(参照图12)与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a(参照图1a)朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei(参照图12)在保持器5的轴向上至少一部分重合。
在此，在本说明书以及技术方案中，外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a是球状内周面6的开口侧的球面边缘，在球状内周面6与入口倒角20直接连接的情况下，是指球状内周面6与入口倒角20的接点，在球状外周面6与入口倒角20之间设置有圆筒状的切口的情况下，是指球状内周面6与切口的接点。同样地，内侧联轴器构件3的球状外周面6的里侧的端部8a是球状外周面8的里侧的球面边缘，在球状外周面8与里侧的端面直接连接的情况下，是指球状外周面8与里侧的端面的接点，在球状外周面8与里侧的端面之间设置有倒角的情况下，是指球状外周面8与倒角的接点。
首先，关于作为本实施方式的固定式等速万向联轴器的上述的特征性的结构(1)的工作方式，与现行的固定式等速万向联轴器进行比较来说明。图17a是八个滚珠型的现行的球笼型固定式等速万向联轴器的纵剖视图，图17b是图17a的右侧视图。图17a、图17b所示的固定式等速万向联轴器101的最大工作角为47°。固定式等速万向联轴器101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为主要的结构。固定式等速万向联轴器101的外侧联轴器构件102、内侧联轴器构件103的滚道槽107、109的滚珠轨道中心线x、y的曲率中心O1、O2、球状内周面106、球状外周面108的曲率中心等内部结构与本实施方式的固定式等速万向联轴器1相同，因此省略说明。
现行的球笼型固定式等速万向联轴器101具有直到最大工作角(47°)都始终确保滚珠104与外侧联轴器构件102的滚道槽107的接触状态的工作方式。在外侧联轴器构件102的开口侧端部设置的入口倒角120设定为，在最大工作角下不与中间轴(省略图示，与图3a的中间轴14相同)发生干涉，并且确保滚珠104与外侧联轴器构件102的滚道槽107的接触状态。因此，外侧联轴器构件102的从联轴器中心O至开口侧端部的长度L2设定得比较长。
在需要最大工作角超过47°的高工作角的情况下，中间轴与入口倒角120发生干涉，因此为了将其避免，而使入口倒角120向联轴器中心O侧沿轴向移动，并且使倾斜角度适当增加，但伴随于此，需要缩短外侧联轴器构件102的从联轴器中心O至开口侧端部的长度。与此对应的结构是本实施方式的固定式等速万向联轴器1，图1a所示的外侧联轴器构件2的从联轴器中心O至开口侧端部的长度L1相比图17a所示的现行的固定式等速万向联轴器101的外侧联轴器构件102的从联轴器中心O至开口侧端部的长度L2缩短。
上述的结果是外侧联轴器构件2的开口侧的滚道槽7的长度减小，因此本实施方式的固定式等速万向联轴器1的工作方式成为即如下工作方式：如图5所示，在取得大到以往以上的最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000101
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000102
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。
参照图3a、图3b以及图4来说明具有上述的工作方式的固定式等速万向联轴器1取得最大工作角时的状态。图3a是图1a、图1b的固定式等速万向联轴器1取得最大工作角时的纵剖视图，图3b是图3a的右侧视图。
图4是将图3a的H部放大而得到的纵剖视图。
图3a示出使内侧联轴器构件3(中间轴14)的轴线Ni-Ni相对于外侧联轴器构件2的轴线No-No在该图的纸面上弯折至最大工作角θmax(50°)的状态。保持器5的轴线Nc-Nc以二等分角度θmax/2倾斜。滚珠4的中心Ob位于图3a的纸面上，图的上侧的滚珠4为相位角
Figure BDA0002703876790000103
在本说明书中将该相位角表记为
Figure BDA0002703876790000106
(参照图3b)。在本说明书中，相位角
Figure BDA0002703876790000104
以从相位角
Figure BDA0002703876790000105
向逆时针方向增加的规则表记。另外，在本说明书以及技术方案中，最大工作角以固定式等速万向联轴器1在使用时能够允许的最大的工作角的意思使用。
在图3a中，以在最大工作角时中间轴14与入口倒角20抵接的状态图示，但实际上，入口倒角20设定为在取得最大工作角时与中间轴14的外径面之间稍微具有富余的形状、尺寸，入口倒角20作为中间轴14超过最大工作角时的限位面而发挥功能。
如图3a所示，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的相位角
Figure BDA0002703876790000107
的滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部(入口倒角20)脱离而与滚道槽7成为非接触状态。参照将图3a的H部放大而得到的图4来说明该状态的详细情况。
在图4中以虚线表示在外侧联轴器构件2的开口侧的端部形成的入口倒角20以及球状内周面6。另外，将在轴向上连结外侧联轴器构件2的滚道槽7与滚珠4的接触点C2(或者C1，参照图2)而得到的接触点轨迹设为CLo，将在轴向上连结内侧联轴器构件3的滚道槽9与滚珠4的接触点C3(或者C4，参照图2)而得到的接触点轨迹设为CLi，以虚线表示它们。接触点轨迹CLo、CLi形成于与滚道槽7、9的槽底分离的位置。
接触点轨迹CLo朝向外侧联轴器构件2的开口侧沿轴向延伸，并在入口倒角20的缘部结束。该入口倒角20的缘部是外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部。滚珠4相对于接触点轨迹CLo的终端向图4的右方向脱离，滚珠4与滚道槽7成为非接触状态。与滚道槽7为非接触状态的滚珠4是八个中的一个，该一个滚珠4不参与转矩传递。内侧联轴器构件3的滚道槽9的接触点轨迹CLi延伸至滚珠4的位置。即，在滚珠4移动至外侧联轴器构件2的滚道槽7的接触点轨迹CLo的终端时，确保内侧联轴器构件3的滚道槽9的接触点轨迹CLi即可。
滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而与滚道槽7成为非接触状态，但滚道槽7的入口倒角20的缘部与保持器5的凹袋5a的缘部的间隔W和滚珠4的直径Db之间的关系设定为Db＞W，因此防止滚珠4从保持器5的凹袋5a的脱落。
在最大工作角下，相位角
Figure BDA0002703876790000111
的滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7脱离并成为非接触状态的情况如前述那样。接下来，参照图3a、图3b以及图5对滚珠4从滚道槽7脱离的范围、即滚珠4与滚道槽7成为非接触状态的相位角的范围进行说明。图5是在图1b中显示在最大工作角下滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7脱离的范围的图。在图5中以箭头表示滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7脱离的范围。具体而言，本实施方式的固定式等速万向联轴器1的最大工作角为50°，以相位角
Figure BDA0002703876790000114
为中心，相位角
Figure BDA0002703876790000115
与相位角
Figure BDA0002703876790000116
之间为20°，相位角
Figure BDA0002703876790000112
与相位角
Figure BDA0002703876790000113
之间为20°，滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7脱离的范围为40°。
关于滚珠4从滚道槽7脱离的范围、即滚珠4与滚道槽7成为非接触状态的相位角的范围，以位于图3a、图3b的相位角
Figure BDA0002703876790000117
的一个滚珠4为例进行补充说明。使图3a、图3b所示的外侧联轴器构件2的轴线No-No和内侧联轴器构件3(中间轴14)的轴线Ni-Ni为恒定状态，在使固定式等速万向联轴器1从相位角
Figure BDA0002703876790000121
向逆时针方向旋转时，在图5的相位角
Figure BDA0002703876790000122
Figure BDA0002703876790000123
的位置，滚珠4返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。并且，当持续逆时针方向的旋转时，在相位角
Figure BDA0002703876790000125
的近前的相位角
Figure BDA0002703876790000124
的位置，滚珠4从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态。在上述说明中，以特定的一个滚珠4为例进行了说明，但当使固定式等速万向联轴器1旋转时，实际上八个滚珠4依次通过成为非接触状态的相位角的范围。
接下来，对作为本实施方式的固定式等速万向联轴器1的特征性的结构(2)的外侧联轴器构件的球状内周面、内侧联轴器构件的球状外周面以及保持器的位置关系进行说明。首先，说明实现本实施方式的开发过程的见解。固定式等速万向联轴器1具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000126
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000127
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态，因此为了确保保持器5的强度，而对取得最大工作角时的滚道载荷进行了研究。以具有在最大工作角50°下确保滚珠与外侧联轴器构件的滚道槽始终为接触状态的工作方式的八个滚珠型的球笼型固定式等速万向联轴器为模型来分析滚道载荷。在图6中示出该分析结果。
图6对前述的模型的一个滚珠4以粗线表示最大工作角时的相位角与滚道载荷的分析结果。在图6中，重叠显示作为滚珠4与外侧联轴器构件2的滚道槽7成为非接触状态的相位角的范围的斜线部。基于图6的分析结果，如以下那样考察了本实施方式的固定式等速万向联轴器1的相位角与滚道载荷的关系。
在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，如前述那样，位于在最大工作角时滚珠4与滚道槽7成为非接触状态的相位角的范围的滚珠4是八个中的一个。另外，考察图6的分析结果，得到了以下那样的结果。即，对于滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000131
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离之前的滚道载荷，由于八个滚珠4全部与滚道槽7处于接触状态，因此能够将图6的分析结果的
Figure BDA0002703876790000132
下的滚道载荷视为本实施方式的固定式等速万向联轴器1的
Figure BDA0002703876790000134
下的滚道载荷。同样地，对于在相位角
Figure BDA0002703876790000133
下刚返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部后的滚道载荷，由于八个滚珠4全部与滚道槽7处于接触状态，因此能够将图6的分析结果的
Figure BDA0002703876790000135
下的滚道载荷视为本实施方式的固定式等速万向联轴器1的
Figure BDA0002703876790000136
下的滚道载荷。
基于上述的考察结果来评价图6的分析结果。其结果是，明确了，滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000137
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态的滚道载荷P1相比在相位角
Figure BDA0002703876790000138
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态的滚道载荷P2大幅增大。因此，在相位角
Figure BDA0002703876790000139
下从被外侧联轴器构件2的滚道槽7与内侧联轴器构件3的滚道槽9夹着的滚珠4对保持器5作用较大的轴向的推出力，在外侧联轴器构件2的球状内周面6与保持器5的球状外周面12之间以及内侧联轴器构件3的球状外周面8与保持器5的球状内周面13之间产生较大的球面力。着眼于该问题，为了确保保持器5的强度，而如以下那样推进了各种研究。
如图7所示，滚珠4在相位角
Figure BDA00027038767900001310
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。明确了，在固定式等速万向联轴器1向逆时针方向旋转的情况下，由于如图2所示滚珠4与滚道槽7、9的接触点C1、C3作用相对于穿过滚珠4的中心Ob和联轴器中心O的直线以接触角α向逆时针方向倾斜的滚道载荷的情况、因成为非接触状态而滚道载荷的分布、平衡发生变化的情况、滚道载荷P1、P2等大小不同的内部力的影响等，图7所示的将相位角
Figure BDA00027038767900001311
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA00027038767900001312
大的一侧的柱部5b通过外侧联轴器构件2的球状内周面6和内侧联轴器构件3的球状外周面8而受到前述的较大的球面力。
基于上述的见解，构思对将相位角
Figure BDA0002703876790000141
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000142
大的一侧(图7的左侧)的柱部5b，以在前述的较大的球面力下不会成为剪断状态的方式设定外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a(参照图1a)与内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a的位置关系，从而实现了本实施方式。
本实施方式的固定式等速万向联轴器1的特征性的结构(2)是，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000143
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000144
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo(参照图12)与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei(参照图12)在保持器5的轴向上至少一部分重合。
但是，在图7中，以固定式等速万向联轴器1向逆时针方向旋转的情况为例，将相位角
Figure BDA0002703876790000145
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000146
大的一侧的柱部作为5b而进行了说明，但在旋转方向相反的情况(顺时针方向)下，相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000147
大的一侧的柱部成为5b’。在本说明书以及技术方案中，相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000148
大的一侧的柱部以上述的意思使用。
基于图8～图12具体地说明上述的特征性的结构(2)。图8a示出在最大工作角下滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的状态，是使内侧联轴器构件的轴线为水平状态而显示的右侧视图，图8b是使外侧联轴器构件的轴线为水平状态而显示的右侧视图，图8c是使保持器的轴线为水平状态而显示的右侧视图。图9示出使滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽的相位角
Figure BDA0002703876790000149
下的滚道槽的槽底处的固定式等速万向联轴器的纵截面，是将在图8a的A-A线处向视观察而得到的内侧联轴器构件的纵截面、在图8b的B-B线处向视观察而得到的外侧联轴器构件的纵截面、在图8c的C-C线处向视观察而得到的保持器的纵截面以及滚珠分别在纸面上合成而显示的纵剖视图。图10示出相位角比使滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽的相位角
Figure BDA0002703876790000151
大的一侧的保持器的柱部5b的周向中央处的固定式等速万向联轴器的纵截面，是将在图8a的D-D线处向视观察而得到的内侧联轴器构件的纵截面、在图8b的E-E线处向视观察而得到的外侧联轴器构件的纵截面、在图8c的F-F线处向视观察而得到的保持器的纵截面分别在纸面上合成而显示的纵剖视图。
如图8a、图8b、图8c以及图9所示，在取得最大工作角时，在相位角
Figure BDA0002703876790000153
下滚珠4返回外侧联轴器构件2的滚道槽7并开始与滚道槽7的接触状态。此时，与图4中的接触点轨迹CLo的入口倒角20的缘部接触。如前述那样，滚珠4的滚道载荷P1相比在相位角
Figure BDA0002703876790000152
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态的滚道载荷P2大幅增大。
如图8a、图8b、图8c以及图10所示，相位角比使滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽的相位角
Figure BDA0002703876790000154
大的一侧的保持器的柱部5b被外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a与内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a夹着，从两端部向柱部作用较大的球面力，但如图10所示，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，存在外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a与内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a在保持器5的柱部5b的轴向上重合的部分T(参照图12)，因此柱部5b在球面力下不会成为剪断状态。
基于图11a、图11b以及图12来说明外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a与内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a重合的状态的详细情况。图11a是转矩传递滚珠返回外侧联轴器构件的滚道槽时的固定式等速万向联轴器的主视图，图11b是图11a的右侧视图。图12是示出向图11b的G方向向视观察而得到的外侧联轴器构件的球状内周面、内侧联轴器构件的球状外周面以及保持器的关系的图。
图11a、图11b将保持器5的轴线配置为水平方向而显示。图11b与前述的图8c对应。在图12中，以虚线显示外侧联轴器构件2的球状内周面6，以实线显示内侧联轴器构件3的球状外周面8。关于保持器5，以实线显示球状外周面12侧的轮廓线，以虚线显示球状内周面13侧的轮廓线。
如图12所示，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部为Eo。将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部为Ei。投影端部Eo与投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合。投影端部Eo与投影端部Ei以三角形状重合，三角形状的重合的部分T在保持器5的轴向上具有Lt的长度。技术方案中的“将所述外侧联轴器构件的球状内周面的开口侧的端部朝向所述保持器的球状外周面沿垂直方向投影而得到的投影端部(Eo)与将所述内侧联轴器构件的球状外周面的里侧的端部朝向所述保持器的球状内周面沿垂直方向投影而得到的投影端部(Ei)在所述保持器的轴向上至少一部分重合”以及“重合的部分的在所述保持器的轴向上的长度Lt”具有上述的意思。
另外，作为特征性的结构(2)，说明了如下内容：在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000161
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000162
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合，但根据固定式等速万向联轴器1的工作角、负载转矩等使用条件，在取得比最大工作角小几度左右(例如2～5°)的高工作角的状态下，也可以调整为投影端部Eo与投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合。在本说明书以及技术方案中的最大工作角包括上述意思。
投影端部Eo与投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合，因此柱部5b在球面力下不会成为剪断状态。因此，能够确保保持器5的强度，能够抑制重量增加。
对投影端部Eo与投影端部Ei的重合的部分T的设定范围进行说明。如图10所示，当将保持器5的球状外周面12的半径设为Ro，将球状内周面13的半径设为Ri，将保持器5的半径方向壁厚的中央的半径设为Rm时，为Rm＝(Ro+Ri)/2。重合的部分T的在保持器5的轴向上的长度Lt与保持器5的半径方向壁厚的中央的半径Rm之比Lt/Rm优选设定为0.03以上。当比Lt/Rm小于0.03时，重合的部分T的表面压力变高，不能充分抑制柱部5b的剪断状态。
基于图13～图15来说明本发明的第二实施方式的固定式等速万向联轴器。图13a是本实施方式的固定式等速万向联轴器的纵剖视图，图13b是图13a的右侧视图。图14a是图13a的外侧联轴器构件的纵剖视图，图14b是图14a的右侧视图。图15a是图13a的内侧联轴器构件的主视图，图15b是图15a的右侧视图。
如图13a、图13b所示，固定式等速万向联轴器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为主要的结构。在外侧联轴器构件2的球状内周面6形成有八条滚道槽7，在内侧联轴器构件3的球状外周面8形成有与外侧联轴器构件2的滚道槽7对置的八条滚道槽9。在外侧联轴器构件2的球状内周面6与内侧联轴器构件3的球状外周面8之间配置有保持滚珠4的保持器5。保持器5的球状外周面12滑动自如地嵌合于外侧联轴器构件2的球状内周面6，保持器5的球状内周面13滑动自如地嵌合于内侧联轴器构件3的球状外周面8。
外侧联轴器构件2的球状内周面6和内侧联轴器构件3的球状外周面8的曲率中心分别形成于联轴器中心O，与外侧联轴器构件2的球状内周面6和内侧联轴器构件3的球状外周面8分别嵌合的保持器5的球状外周面12和球状内周面13的曲率中心也分别位于联轴器中心O。
如图13b、图14a、图14b、图15a以及图15b所示，外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3各自的八条滚道槽7、9相对于联轴器的轴线N-N向周向倾斜，并且其倾斜方向在周向上相邻的滚道槽7A、7B以及9A、9B上形成为彼此相反方向。并且，在外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的成对的滚道槽7A、9A以及7B、9B的各交叉部配置有八个滚珠4。在图13a中，关于滚道槽7、9，分别以使图14a所示的平面M以及图15a所示的平面Q的截面旋转至倾斜角γ＝0°的状态示出。联轴器的轴线N-N也处于外侧联轴器构件的轴线No-No以及内侧联轴器构件的轴线Ni-Ni。
如图13a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包括：第一滚道槽部7a，其具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa；以及第二滚道槽部7b，其具有直线状的滚珠轨道中心线Xb，在第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa处，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。
如图13a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，滚道槽9包括：第一滚道槽部9a，其具有以联轴器中心O为曲率中心的圆弧状的滚珠轨道中心线Ya；以及第二滚道槽部9b，其具有直线状的滚珠轨道中心线Yb，在第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya处，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。通过将第一滚道槽部7a、9a的滚珠轨道中心线Xa、Ya的各曲率中心配置于联轴器中心O即联轴器的轴线N-N上，能够使滚道槽深度均匀，且能够使加工容易。
基于图14a、图14b，详细地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向周向倾斜的状态。外侧联轴器构件2的滚道槽7根据其倾斜方向的不同，标注滚道槽7A、7B的附图标记。如图14a所示，包括滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O在内的平面M相对于联轴器的轴线N-N以角度γ倾斜。并且，对于与滚道槽7A在周向上相邻的滚道槽7B，虽然省略图示，但包括滚道槽7B的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O在内的平面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以及第二滚道槽部7b的滚珠轨道中心线Xb这两方形成于平面M上。但是，并不限于此，也可以实施仅第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa包括于平面M的方式。因此，至少包括第一滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa和联轴器中心O在内的平面M相对于联轴器的轴线N-N倾斜，并且其倾斜方向在周向上相邻的第一滚道槽部7a上形成为彼此相反方向即可。
在此，对滚道槽的附图标记进行补充。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，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。并且，在区别倾斜方向不同的滚道槽的情况下标注附图标记7A、7B，对各自的第一滚道槽部标注附图标记7Aa、7Ba，对第二滚道槽部标注附图标记7Ab、7Bb。关于后述的内侧联轴器构件3的滚道槽，也按相同的规则标注附图标记。
接下来，基于图15a、图15b，详细地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。内侧联轴器构件3的滚道槽9根据其倾斜方向的不同，标注滚道槽9A、9B的附图标记。如图15a所示，包括滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O在内的平面Q相对于联轴器的轴线N-N以角度γ倾斜。并且，对于与滚道槽9A在周向上相邻的滚道槽9B，虽然省略图示，但包括滚道槽9B的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O在内的平面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的工作性以及内侧联轴器构件3的滚道槽的最接近的一侧的球面宽度I，倾斜角γ优选为4°～12°。
另外，与前述的外侧联轴器构件同样地，在本实施方式中，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以及第二滚道槽部9b的滚珠轨道中心线Yb这两方形成于平面Q上。但是，并不限于此，也可以实施仅第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya包括于平面Q的方式。因此，至少包括第一滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya和联轴器中心O在内的平面Q相对于联轴器的轴线N-N向周向倾斜，并且其倾斜方向在周向上相邻的第一滚道槽部9a上形成为彼此相反方向即可。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：在工作角0°的状态下以包括联轴器中心O在内的平面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13a，来说明通过外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的纵截面观察到的滚道槽的详细情况。在图13a中，关于滚道槽7、9，分别以使图14a所示的平面M以及图15a所示的平面Q的截面旋转至倾斜角γ＝0°的状态示出。即，是在图14a的包括外侧联轴器构件2的滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O在内的平面M处观察到的剖视图。因此，严格来说，不是包括联轴器的轴线N-N的平面的纵剖视图，而示出以角度γ倾斜的截面。在图13a中示出了外侧联轴器构件2的滚道槽7A，但滚道槽7B只是倾斜方向与滚道槽7A为相反方向，其他结构与滚道槽7A相同，因此省略说明。在外侧联轴器构件2的球状内周面6大体沿着轴向形成有滚道槽7A。
滚道槽7A具有滚珠轨道中心线X，滚道槽7A包括：第一滚道槽部7Aa，其具有以联轴器中心O为曲率中心(没有轴向的偏置)的圆弧状的滚珠轨道中心线Xa；以及第二滚道槽部7Ab，其具有直线状的滚珠轨道中心线Xb。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J处，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J是第一滚道槽部7Aa与第二滚道槽7Ab的连接点。端部J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J处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形成为随着趋向开口侧而接近联轴器的轴线N-N。由此，能够抑制楔角变得过大的情况。
如图13a所示，将连结端部J与联轴器中心O的直线设为S。投影在包括滚道槽7A的滚珠轨道中心线X和联轴器中心O在内的平面M上的联轴器的轴线N’-N’相对于联轴器的轴线N-N以γ倾斜，将轴线N’-N’的联轴器中心O处的垂线K与直线S所成的角度设为β’。上述的垂线K处于工作角0°的状态下的包括联轴器中心O的平面P上。因此，本发明所说的直线S相对于工作角0°的状态下的包括联轴器中心O的平面P所成的角度β为sinβ＝sinβ’×cosγ的关系。
同样地，基于图13a，通过内侧联轴器构件3的纵截面来说明滚道槽的详细情况。是在图15a的包括内侧联轴器构件3的滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y和联轴器中心O在内的平面Q观察到的剖视图。因此，严格来说，不是包括联轴器的轴线N-N的平面的纵剖视图，而示出以角度γ倾斜的截面。在图13a中，示出了内侧联轴器构件3的滚道槽9A，但滚道槽9B只是倾斜方向与滚道槽9A为相反方向，其他结构与滚道槽9A相同，因此省略说明。在内侧联轴器构件3的球状外周面8大体沿着轴向形成有滚道槽9A。
滚道槽9A具有滚珠轨道中心线Y，滚道槽9A包括：第一滚道槽部9Aa，其具有以联轴器中心O为曲率中心(没有轴向的偏置)的圆弧状的滚珠轨道中心线Ya；以及第二滚道槽部9Ab，其具有直线状的滚珠轨道中心线Yb。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J’处，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J’是第一滚道槽部9Aa与第二滚道槽9Ab的连接点。端部J’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J’处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接近联轴器的轴线N-N。由此，能够抑制楔角变得过大的情况。
如图13a所示，将连结端部J’与联轴器中心O的直线设为S’。投影在包括滚道槽9A的滚珠轨道中心线Y与联轴器中心O的平面Q上的联轴器的轴线N’-N’相对于联轴器的轴线N-N以γ倾斜，将轴线N’-N’的联轴器中心O处的垂线K与直线S’所成的角度设为β’。上述的垂线K处于工作角0°的状态下的包括联轴器中心O的平面P上。因此，直线S’相对于工作角0°的状态下的包括联轴器中心O的平面P所成的角度β为sinβ＝sinβ’×cosγ的关系。
接下来，对直线S、S’相对于工作角0°的状态下包括的联轴器中心O的平面P所成的角度β进行说明。在取得工作角θ时，相对于包括外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的联轴器中心O在内的平面P，滚珠4移动θ/2。通过使用频率高的工作角的1/2来决定角度β，在使用频率高的工作角的范围内决定滚珠4所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一名乘客时的机动车中，在使操纵方向为直行状态时前部用驱动轴的固定式等速万向联轴器所产生的工作角。常用角通常在2°～15°之间，根据每种车型的设计条件来选择、决定。
根据上述的角度β，在图13a中，第一滚道槽部7Aa的滚珠轨道中心线Xa的端部J成为在常用角时沿着轴向移动至最靠开口侧时的滚珠的中心位置。同样地，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的端部J’成为在常用角时沿着轴向移动至最靠里侧时的滚珠的中心位置。由于像这样设定，因此在常用角的范围内，滚珠4位于倾斜方向与外侧联轴器构件2以及内侧联轴器构件3的第一滚道槽部7Aa、9Aa相反的7Ba、9Ba，因此从滚珠4向保持器5的在周向上相邻的凹袋5a作用相反的方向的力，保持器5稳定在联轴器中心O的位置(参照图13a)。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、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的接触力被抑制，转矩损失、发热被抑制，耐久性提升。
在本实施方式的等速万向联轴器中，也可以对保持器5的凹袋5a与滚珠4的嵌合设定间隙。在该情况下，所述间隙优选设定为0～40μm左右。通过设定间隙，能够使保持于保持器5的凹袋5a的滚珠4顺畅地工作，能够实现进一步的转矩损失的降低。
需要说明的是，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和第二滚道槽部7Ab、9Ab。伴随于此，从滚珠4向保持器5的各凹袋5a作用的力彼此不平衡，产生保持器5与外侧联轴器构件2的球面接触部12、6以及保持器5与内侧联轴器构件3的球面接触部13、8之间的接触力，但高工作角的范围的使用频率低，因此本实施方式的等速万向联轴器1综合来看能够抑制转矩损失、发热。因此，能够实现转矩损失以及发热少且高效率的固定式等速万向联轴器。
本实施方式的固定式等速万向联轴器1的整体性的结构如以上那样。本实施方式的固定式等速万向联轴器1设定为大幅超过50°的最大工作角，但与第一实施方式同样地，特征性的结构如以下那样。
(1)具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000221
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000222
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。
(2)以及，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000233
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000234
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合。
关于第一实施方式的固定式等速万向联轴器1的图2的说明内容以及与上述的特征性的结构及其作用效果相关的基于图3～图12的说明内容，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中也相同，因此沿用在第一实施方式中说明了的内容，仅说明要点。
图13a所示的本实施方式的固定式等速万向联轴器1的外侧联轴器构件2的从联轴器中心O至开口侧端部的长度L1大幅缩短，成为上述的特征性的结构(1)的工作方式。
另外，当将图13a所示的保持器5的球状外周面12的半径设为Ro，将球状内周面13的半径设为Ri，将保持器5的半径方向壁厚的中央的半径设为Rm＝(Ro+Ri)/2时，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，也同样地，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000231
下的滚珠收容的保持器的凹袋的两侧的柱部中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000232
大的一侧的柱部中，部分T的在保持器5的轴向上的长度Lt与保持器5的半径方向壁厚的中央的半径Rm之比Lt/Rm设定为0.03以上，该部分T为将外侧联轴器构件的球状内周面的开口侧的端部朝向保持器的球状外周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件的球状外周面的里侧的端部朝向保持器的球状内周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei的重合的部分。
在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，如前述那样，滚道槽7、9向周向倾斜，因此在向图5所示的逆时针方向旋转时，返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态的相位角
Figure BDA0002703876790000241
在滚道槽7A例如为24°，在滚道槽7B例如为27°。另外，从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态的相位角
Figure BDA0002703876790000242
在滚道槽7A例如为336°，在滚道槽7B例如为333°。换句话说，在向图5所示的逆时针方向旋转时，本实施方式的固定式等速万向联轴器1的特征性的结构(2)、即在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000243
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000244
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合，成为滚道槽7B的两侧的球状内周面6中的相位角增加的一侧的球状内周面6，且成为与该球状内周面6对置的内侧联轴器构件3的球状外周面8。这是由于，在向逆时针方向旋转时，滚道槽7B与滚道槽7A相比接触点轨迹变短。
基于图16a、图16b来说明本发明的第三实施方式的固定式等速万向联轴器。图16a是本实施方式的固定式等速万向联轴器的纵剖视图，图16b是图16a的右侧视图。本实施方式的固定式等速万向联轴器1以免根切型等速万向联轴器为基础，且以外侧联轴器构件2、内侧联轴器构件3、转矩传递滚珠(也简称为滚珠)4以及保持器5为主要的结构。
在外侧联轴器构件2的球状内周面6，在圆周方向上以等间隔且沿着轴向形成有六条滚道槽7。在内侧联轴器构件3的球状外周面8，在圆周方向上以等间隔且沿着轴向形成有与外侧联轴器构件2的滚道槽7对置的滚道槽9。在外侧联轴器构件2的滚道槽7与内侧联轴器构件3的滚道槽9之间逐个装入有传递转矩的六个滚珠4。在外侧联轴器构件2的球状内周面6与内侧联轴器构件3的球状外周面8之间配置有保持滚珠4的保持器5。滚珠4收容于保持器5的凹袋5a。保持器5的球状外周面12滑动自如地嵌合于外侧联轴器构件2的球状内周面6，保持器5的球状内周面13滑动自如地嵌合于内侧联轴器构件3的球状外周面8。
外侧联轴器构件2的球状内周面6以及保持器5的球状外周面12的曲率中心O3和内侧联轴器构件3的球状外周面8以及保持器5的球状内周面13的曲率中心O4相对于联轴器中心O向轴向相反侧以等距离偏置小量f2。外侧联轴器构件2的曲线状的滚道槽7包括位于外侧联轴器构件2的里侧的曲线状滚道槽部7a和位于开口侧的直线状滚道槽部7s，内侧联轴器构件3的滚道槽9包括位于开口侧的曲线状滚道槽部9a和位于里侧的直线状滚道槽部9s。外侧联轴器构件2的曲线状滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa的曲率中心O1’和内侧联轴器构件3的曲线状滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya的曲率中心O2’相对于联轴器中心O向轴向相反侧以等距离f1偏置。
外侧联轴器构件2的曲线状滚道槽部7a的滚珠轨道中心线Xa与直线状滚道槽7s的滚珠轨道中心线Xs连接为切线状，直线状滚道槽部7s的滚珠轨道中心线Xs从曲率中心O1’的轴向位置至开口侧形成为与联轴器的轴线N-N平行。内侧联轴器构件3的曲线状滚道槽部9a的滚珠轨道中心线Ya与直线状滚道槽9s的滚珠轨道中心线Ys连接为切线状，直线状滚道槽部9s的滚珠轨道中心线Ys从曲率中心O2’的轴向位置至里侧形成为与联轴器的轴线N-N平行。
本实施方式的固定式等速万向联轴器1的整体性的结构如以上那样。本实施方式的固定式等速万向联轴器1设定为超过50°的最大工作角，但与第一实施方式同样地，特征性的结构如以下那样。
(1)具有如下工作方式，在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000253
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000254
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。
(2)以及，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000251
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000252
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合。
关于第一实施方式的固定式等速万向联轴器1的图2的说明内容以及与上述的特征性的结构及其作用效果相关的基于图3～图12的说明内容，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中也相同，因此沿用在第一实施方式中说明了的内容，仅说明要点。
图13a所示的本实施方式的固定式等速万向联轴器1的从外侧联轴器构件2的联轴器中心O至开口侧端部的长度L1大幅缩短，成为上述的特征性的结构(1)的工作方式。
另外，当将图16a所示的保持器5的球状外周面12的半径设为Ro，将球状内周面13的半径设为Ri，将保持器5的半径方向壁厚的中央的半径设为Rm＝(Ro+Ri)/2时，在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，也同样地，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000261
下的滚珠收容的保持器的凹袋的两侧的柱部中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000262
大的一侧的柱部中，部分T的在保持器5的轴向上的长度Lt与保持器5的半径方向壁厚的中央的半径Rm之比Lt/Rm设定为0.03以上，该部分T为将外侧联轴器构件的球状内周面的开口侧的端部朝向保持器的球状外周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件的球状外周面的里侧的端部朝向保持器的球状内周面沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei的重合的部分。
在本实施方式的固定式等速万向联轴器1中，返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态的相位角
Figure BDA0002703876790000263
为30°，从外侧联轴器构件的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态的相位角
Figure BDA0002703876790000264
为330°。
以上说明了的各实施方式的固定式等速万向联轴器1具有以下的特征性的结构(1)、(2)，因此即使取得大到以往以上的最大工作角，也能够确保保持器5的强度，能够抑制重量增加。
(1)具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧移动最大的滚珠4在相位角
Figure BDA0002703876790000265
下从外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部脱离而开始与滚道槽7的非接触状态，并且在相位角
Figure BDA0002703876790000271
下返回外侧联轴器构件2的滚道槽7的开口侧的端部并开始与滚道槽7的接触状态。
(2)以及，在取得最大工作角的状态下，在将相位角
Figure BDA0002703876790000272
下的滚珠4收容的保持器5的凹袋5a的两侧的柱部5b、5b’中的、相位角比相位角
Figure BDA0002703876790000273
大的一侧的柱部5b中，将外侧联轴器构件2的球状内周面6的开口侧的端部6a朝向保持器5的球状外周面12沿垂直方向投影而得到的投影端部Eo与将内侧联轴器构件3的球状外周面8的里侧的端部8a朝向保持器5的球状内周面13沿垂直方向投影而得到的投影端部Ei在保持器5的轴向上至少一部分重合。
本发明并不受前述的实施方式任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然还能够以各种方式实施，本发明的范围由技术方案示出，还包括与技术方案的记载同等意味、以及范围内的全部的变更。
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 转矩传递滚珠
5 保持器
5a 凹袋
5b 柱部
5b’ 柱部
6 球状内周面
6a 端部
7 滚道槽
8 球状外周面
8a 端部
9 滚道槽
12 球状外周面
13 球状内周面
20 入口倒角
CLo 接触点轨迹
CLi 接触点轨迹
Eo 投影端部
Ei 投影端部
Lt 长度
N 联轴器的轴线
O 联轴器中心
O1 曲率中心
O1’ 曲率中心
O2 曲率中心
O2’ 曲率中心
O3 曲率中心
O4 曲率中心
P 平面
Ri 半径
Ro 半径
Rm 半径
T 重合的部分
W 间隔
X 滚珠轨道中心线
Xa 滚珠轨道中心线
Xb 滚珠轨道中心线
Xs 滚珠轨道中心线
Y 滚珠轨道中心线
Ya 滚珠轨道中心线
Yb 滚珠轨道中心线
Ys 滚珠轨道中心线
f 偏置量
f1 偏置量
f2 偏置量
θmax 最大工作角
Figure BDA0002703876790000291
相位角
Figure BDA0002703876790000292
相位角
Figure BDA0002703876790000293
相位角。

Claims (3)

1.一种固定式等速万向联轴器，其包括：外侧联轴器构件，其在球状内周面形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽，且具有在轴向上分离的开口侧和里侧；内侧联轴器构件，其在球状外周面与所述外侧联轴器构件的滚道槽对置地形成有大体沿长度方向延伸的多个滚道槽；转矩传递滚珠，其装入对置的各滚道槽之间；以及保持器，其保持该转矩传递滚珠，且形成有被所述外侧联轴器构件的球状内周面引导的球状外周面和被所述内侧联轴器构件的球状外周面引导的球状内周面，
所述固定式等速万向联轴器的特征在于，
所述固定式等速万向联轴器具有如下工作方式：在取得最大工作角时，朝向所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧移动的所述转矩传递滚珠在相位角
Figure FDA0003966404580000011
下从所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧的端部脱离而开始与该滚道槽的非接触状态，并且在相位角
Figure FDA0003966404580000012
下返回所述外侧联轴器构件的滚道槽的开口侧的端部而开始与该滚道槽的接触状态，以相位角
Figure FDA0003966404580000013
为中心，相位角
Figure FDA0003966404580000014
与相位角
Figure FDA0003966404580000015
之间的角度和相位角
Figure FDA0003966404580000016
与相位角
Figure FDA0003966404580000017
之间的角度相等，
在取得所述最大工作角的状态下，在将所述相位角
Figure FDA0003966404580000018
下的所述转矩传递滚珠收容的所述保持器的凹袋的两侧的柱部中的、相位角比所述相位角
Figure FDA0003966404580000019
大的一侧的柱部中，投影端部Eo与投影端部Ei在所述保持器的轴向上至少一部分重合，所述投影端部Eo是将所述外侧联轴器构件的球状内周面的开口侧的端部朝向所述保持器的球状外周面沿垂直方向投影而得到的，所述投影端部Ei是将所述内侧联轴器构件的球状外周面的里侧的端部朝向所述保持器的球状内周面沿垂直方向投影而得到的。
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，
当将所述重合的部分的在所述保持器的轴向上的长度设为Lt，将所述保持器5的半径方向壁厚的中央的半径设为Rm时，比Lt/Rm设定为0.03以上。
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，
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相对于联轴器的轴线N-N向周向倾斜，在两所述滚道槽的交叉部装入有所述转矩传递滚珠。
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