固定式等速万向联轴器的制作方法

本发明涉及在机动车、各种工业机械的动力传递系统中使用的、尤其是组装于机动车后部用驱动轴、机动车用传动轴的固定式等速万向联轴器。

背景技术：

作为从机动车的发动机向车轮等速地传递旋转力的机构而使用的等速万向联轴器有固定式等速万向联轴器和滑动式等速万向联轴器这两种。上述两种等速万向联轴器具备如下结构：将驱动侧与从动侧的两轴连结，即使这两轴具有工作角也能够等速地传递转矩。

从机动车的发动机向驱动车轮传递动力的驱动轴需要应对因发动机与车轮的相对位置关系的变化产生的角度位移和轴向位移。因此，通常，驱动轴具备如下结构：在发动机侧(内盘侧)装备有允许轴向位移以及角度位移双方的滑动式等速万向联轴器，并且在驱动车轮侧(外盘侧)装备有仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器，通过轴将两者的等速万向联轴器连结。

上述的固定式等速万向联轴器基于不允许轴向位移但允许大工作角(最大工作角45°以上)这一点而主要应用于机动车前部用驱动轴的驱动车轮侧。

另一方面，该固定式等速万向联轴器有时应用于机动车后部用驱动轴的驱动车轮侧、机动车用传动轴。在该情况下，无需如机动车前部用那样将最大工作角设为45°以上，若为机动车后部用，则最大工作角为30°以下，若为传动轴用，则最大工作角为10°以下。

这样，在机动车后部用驱动轴中，最大工作角为30°以下比较小，因此以等速万向联轴器的轻量化以及成本降低为目的，而使用了与机动车前部用驱动轴中使用的外侧联轴器构件相比缩短滚道槽并减小轴向尺寸的外侧联轴器构件。

通常，在组装等速万向联轴器时，以具有最大工作角以上的角度的方式来进行滚珠的装入。在进行该装入滚珠后的等速万向联轴器的搬运时、向车辆的组装时等、等速万向联轴器的处理时，由外侧联轴器构件、内侧联轴器构件、保持器以及滚珠构成的构成部件处于自由状态。在该自由状态下，有时因构成部件的自重而使等速万向联轴器处于超过最大工作角的状态。

这样，在等速万向联轴器处于具有比最大工作角大的工作角的状态的情况下，在机动车前部用驱动轴中使用的等速万向联轴器中，通过在比滚珠脱落的角度小的角度的情况下使轴与外侧联轴器构件干涉，从而防止滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落。

然而，如上述那样，在具有轴向尺寸小的外侧联轴器构件的机动车后部用驱动轴所使用的等速万向联轴器中，在处于具有比最大工作角大的工作角的状态的情况下，在轴与外侧联轴器构件干涉前成为大于滚珠脱落的角度的状态，从而滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落。

因此，提出了各种设置有防止在进行等速万向联轴器的处理时滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落的机构的等速万向联轴器(例如，参照专利文献1、2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-280359号公报

专利文献2：日本特开2011-80556号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，设置有在进行等速万向联轴器的处理时防止滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落的机构的专利文献1、2的等速万向联轴器具有以下的结构以及课题。

首先，专利文献1所公开的等速万向联轴器具备如下的限位器结构：在从内侧联轴器构件延伸的轴的外侧联轴器构件的开口部附近部位设置有突起，且能够使该突起与外侧联轴器构件的开口端部抵接。在该等速万向联轴器中，在轴相对于外侧联轴器构件具有比最大工作角大的工作角时，轴的突起与外侧联轴器构件的开口端部干涉，从而防止滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落。

然而，在该专利文献1的等速万向联轴器的情况下，在轴上形成有突起，因此需要增大对该轴进行切削加工前的原料直径。其结果是，需要用于形成突起的轴的切削加工，另外，轴的原料需要准备大径的材料，因此在材料费、切削加工费方面，难以实现等速万向联轴器的成本降低。

接下来，专利文献2所公开的等速万向联轴器具备如下的限位器结构：在内侧联轴器构件与轴之间，设置有限制轴相对于内侧联轴器构件的轴向的位移的开口侧限制构件，且能够使该开口侧限制构件与滚珠抵接。在该等速万向联轴器中，在轴相对于外侧联轴器构件具有比最大工作角大的工作角时，开口侧限制构件与滚珠干涉，从而防止滚珠从外侧联轴器构件的滚道槽移出而脱落。

然而，在该专利文献2的等速万向联轴器的情况下，将兼作滚珠掉落防止构件的开口侧限制构件安装于轴并且使其与内侧联轴器构件抵接。这样，需要与轴构成为分体构件的开口侧限制构件，因此部件数量增加，难以实现等速万向联轴器的成本降低。

因此，本发明是鉴于上述的课题而提出的，其目的在于提供将滚珠从外侧联轴器构件脱落的情况防患于未然的简单的限位器结构、并且能够容易地实现成本降低的等速万向联轴器。

用于解决课题的手段

作为用于实现上述的目的技术手段，本发明涉及一种固定式等速万向联轴器，其具备内侧联轴器构件和杯状的外侧联轴器构件，该内侧联轴器构件收容于该外侧联轴器构件，在内侧联轴器构件与外侧联轴器构件之间借助滚珠而允许角度位移并且传递转矩，固定式等速万向联轴器具有从该内侧联轴器构件延伸的轴，其特征在于，在轴上一体地设置有大径部，在轴相对于外侧联轴器构件具有比最大工作角大的工作角时，大径部与滚珠干涉。

在本发明中，在轴相对于外侧联轴器构件具有比最大工作角大的工作角时，一体地设置于轴的大径部与滚珠干涉。由此，在进行等速万向联轴器的处理时，轴的大径部发挥作为限制为比滚珠脱落的角度小的角度的限位器的功能。其结果是，能够防止在进行等速万向联轴器的处理时滚珠从外侧联轴器构件移出而脱落。

如以上那样，通过使轴的大径部与滚珠干涉来限制工作角，因此与如以往那样通过与外侧联轴器构件的干涉来限制工作角的情况相比，能够减小轴的外径，因此能够减小轴的原料直径。另外，将与滚珠干涉的大径部一体地设置于轴，因此与以往的分体结构不同，能够实现部件数量的削减。

优选为，本发明的大径部以与内侧联轴器构件的端面隔开滚珠直径的1/4以下的轴向距离的方式配置于轴。这样，若将大径部配置在接近内侧联轴器构件的端面的位置，则能够在发挥限制为比滚珠脱落的角度小的角度的限位器功能的基础上，将大径部配置在最佳的位置。

优选为，本发明的轴具有30°以下的最大工作角。这样一来，在应用于具有30°以下的最大工作角的机动车后部用驱动轴所使用的固定式等速万向联轴器方面是有效的。另外，在应用于具有10°以下的最大工作角的机动车用传动轴所使用的固定式等速万向联轴器方面是有效的。

发明效果

根据本发明，在进行等速万向联轴器的处理时，轴的大径部发挥作为限制为比滚珠脱落的角度小的角度的限位器的功能，从而能够防止在进行等速万向联轴器的处理时滚珠从外侧联轴器构件移出而脱落。通过这种简单的限位器结构，能够减小轴的原料直径并且能够实现部件数量的削减，因此能够容易地实现等速万向联轴器的成本降低。

附图说明

图1是示出在本发明的实施方式中工作角为0°的状态下的固定式等速万向联轴器的剖视图。

图2是示出图1的固定式等速万向联轴器具有工作角的状态的剖视图。

图3是示出在本发明的另一实施方式中固定式等速万向联轴器具有工作角的状态的剖视图。

图4是示出在本发明的另一实施方式中固定式等速万向联轴器具有工作角的状态的剖视图。

图5a是示出图4的轴的花键形成前的状态的主视图。

图5b是示出图4的轴的花键形成后的状态的主视图。

图6是示出在本发明的另一实施方式中固定式等速万向联轴器具有工作角的状态的剖视图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的实施方式中，例如，例示了作为组装于机动车用驱动轴的固定式等速万向联轴器之一的球笼型等速万向联轴器(bj)，但也可以作为其他固定式等速万向联轴器而应用免根切型等速万向联轴器(uj)。

从机动车的发动机向驱动车轮传递动力的驱动轴需要应对因发动机与车轮的相对位置关系的变化产生的角度位移和轴向位移。因此，通常，驱动轴具备如下结构：在发动机侧(内盘侧)装配有允许轴向位移以及角度位移双方的滑动式等速万向联轴器，并且在驱动车轮侧(外盘侧)装配有仅允许角度位移的固定式等速万向联轴器，通过轴将两者的等速万向联轴器连结。

如图1所示，上述的固定式等速万向联轴器具备：杯状的外侧联轴器构件10、收容于该外侧联轴器构件10的内侧联轴器构件20、多个滚珠30以及保持器40，且固定式等速万向联轴器具备从内侧联轴器构件20延伸并从外侧联轴器构件10的开口部突出的轴50。

在外侧联轴器构件10中，在球面状内周面12的圆周方向上等间隔地形成有多个沿轴向延伸的圆弧状滚道槽11。另外，从外侧联轴器构件10的杯状底部沿轴向延伸且一体地形成有轴13。轴13与旋转支承未图示的驱动车轮的车轮用轴承连结。在内侧联轴器构件20中，以与外侧联轴器构件10的滚道槽11成对的方式在球面状外周面22的圆周方向上等间隔地形成多个圆弧状滚道槽21。滚珠30夹设于外侧联轴器构件10的滚道槽11与内侧联轴器构件20的滚道槽21之间并传递转矩。保持器40夹设于外侧联轴器构件10的球面状内周面12与内侧联轴器构件20的球面状外周面22之间并保持滚珠30。轴50被压入内侧联轴器构件20的轴孔，通过花键嵌合而以能够传递转矩的方式连结，并通过挡圈60防脱。

在由以上的结构构成的等速万向联轴器中，当通过轴50而对外侧联轴器构件10与内侧联轴器构件20之间赋予工作角时，被保持器40保持的滚珠30在任一工作角下始终被维持在该工作角的二等分面内，从而确保外侧联轴器构件10与内侧联轴器构件20之间的等速性。在外侧联轴器构件10与内侧联轴器构件20之间，如上述那样在确保等速性的状态下经由滚珠30传递旋转转矩。

该固定式等速万向联轴器主要应用于机动车前部用驱动轴，但有时也应用于机动车后部用驱动轴。在机动车后部用驱动轴中使用的等速万向联轴器的情况下，最大工作角为30°以下比较小，因此与机动车前部用驱动轴中使用的等速万向联轴器相比，使用缩短滚道槽11并减小轴向尺寸的外侧联轴器构件10。由此，实现了等速万向联轴器的轻量化以及成本降低。

另外，在将滚珠30的个数设为八个的情况下，与六个滚珠的等速万向联轴器相比能够使外侧联轴器构件10的滚道槽11以及内侧联轴器构件20的滚道槽21变浅。与之相应地，能够减少外侧联轴器构件10以及内侧联轴器构件20的壁厚，在实现轻量小型化方面是有效的。需要说明的是，八个滚珠为一个例示，也可以为六个滚珠，滚珠30的个数是任意的。

在此，在组装等速万向联轴器时，设为具有最大工作角以上的角度且能够从外侧联轴器构件10观察到保持器40的球袋的位置而进行滚珠30的装入。在该装入滚珠后的等速万向联轴器的搬运时、向车辆的组装时等等速万向联轴器的处理时，构成等速万向联轴器的外侧联轴器构件10、内侧联轴器构件20、保持器40以及滚珠30处于自由状态。在该自由状态下，有时因构成部件的自重而使等速万向联轴器处于超过最大工作角的状态。

这样，在进行等速万向联轴器的处理时，作为即使在该等速万向联轴器处于具有比最大工作角大的工作角的状态的情况下，也防止滚珠30从外侧联轴器构件10的滚道槽11移出而脱落的机构，在该实施方式中，采用了以下的限位器结构。

在图1所示的实施方式中，具备在轴50上一体地设置有大径部51的限位器结构，所述大径部51在轴50相对于外侧联轴器构件10具有比最大工作角大的工作角时与滚珠30干涉。在该实施方式中，轴50的除与内侧联轴器构件20连结的轴端部52以外的部位形成大径部51，该大径部51具有外径d1。另外，该大径部51以其端部53与内侧联轴器构件20的端面23隔开滚珠直径d的1/4以下的轴向距离l的方式接近地配置于轴50。

在该固定式等速万向联轴器中，如图2所示，在轴50相对于外侧联轴器构件10具有比最大工作角大的工作角时，一体地设置于轴50的大径部51的端部53与滚珠30干涉。这样，在大径部51的端部53与滚珠30干涉的情况下，形成滚珠30的一半左右从内侧联轴器构件20的端面23露出的状态。

由此，在进行如等速万向联轴器的搬运时、向车辆的组装时等的等速万向联轴器的处理时，轴50的大径部51的端部53发挥作为限制为比滚珠30脱落的角度小的角度的限位器的功能。其结果是，能够防止在进行等速万向联轴器的处理时滚珠30从外侧联轴器构件10的滚道槽11移出而脱落。

如以上那样，通过使轴50的大径部51与滚珠30干涉来限制工作角，因此与如以往那样通过与外侧联轴器构件10的干涉来限制工作角的情况相比，能够减小轴50的大径部51的外径(原料直径)d1，因此能够减小轴50的原料直径。另外，将与滚珠30干涉的大径部51一体地设置于轴50，因此与以往的分体结构不同，能够实现部件数量的削减。

另外，大径部51的端部53以与内侧联轴器构件20的端面23隔开滚珠直径d的1/4以下的轴向距离l的方式配置于轴50(参照图1)，从而能够在发挥限制为比滚珠30脱落的角度小的角度的限位器功能的基础上，将大径部51配置在优选的位置。

需要说明的是，若将大径部51的端部53以与内侧联轴器构件20的端面23隔开比滚珠直径d的1/4大的轴向距离的方式配置于轴50，则难以以比滚珠30脱落的角度小的角度使大径部51与滚珠30干涉。

并且，如图2所示，大径部51的端部53能够将从滚珠中心o向轴50垂下的垂线h作为基准0°在范围m内与滚珠30抵接。这样，通过将与大径部51的端部53接触的滚珠30的部位规定为上述的范围m，能够在发挥限制为比滚珠30脱落的角度小的角度的限位器功能的基础上，使大径部51与滚珠30的优选的部位接触。在此，范围m是比前轮(转向轮)中使用的最大工作角小的角度的范围。

需要说明的是，若大径部51的端部53能够在比范围m大的范围内与滚珠30抵接，则难以限制为比滚珠30脱落的角度小的角度，无法发挥期望的限位器功能。

在图1的实施方式中，对轴50的除与内侧联轴器构件20连结的轴端部52以外的部位整体形成大径部51的结构进行了说明，但本发明不限于此，例如，也可以采用图3、图4以及图6所示的实施方式的结构。

需要说明的是，图3、图4以及图6示出与图2所示的状态同样，在轴50相对于外侧联轴器构件10具有比最大工作角大的工作角时，一体地设置于轴50的大径部54、56、58与滚珠30干涉的状态。在图3、图4以及图6中，对与图2相同的部分标注相同的附图标记并省略重复说明。

在图3所示的实施方式中，将与滚珠30干涉的大径部54形成于轴50的一部分。该大径部54在轴向上具有宽度，因此该端部55与滚珠30抵接。这样，通过将大径部54形成于轴50的一部分，从而减小大径部54以外的部位的外径，由此实现轴50的轻量化。

在图4所示的实施方式中，将与滚珠30干涉的大径部56形成为突起形状。该大径部56形成为在轴向上不具有宽度的尖端形状，因此大径部56整体与滚珠30抵接。大径部56能够通过塑性加工而成形。

例如，在采用在大径部56的轴向两侧设置有槽部57的结构的情况下，能够通过滚轧加工来成形。在该情况下，如图5a所示，通过对轴50进行滚轧加工而形成大径部56以及槽部57。之后，如图5b所示，在轴端部52形成花键以及挡圈60用的周槽即可。

这样，通过利用塑性加工来成形大径部56，原料直径变为d2，与不使用塑性加工的情况的原料直径(图1以及图3的原料直径d1)相比能够减小原料直径(d2＜d1)，能够实现进一步的成本降低。

作为其他的塑性加工，也可以采用轴扩径加工。在图6所示的实施方式中，通过轴扩径加工来成形与滚珠30干涉的大径部58。该大径部58在轴向上具有宽度，因此该端部59与滚珠30抵接。

该轴扩径加工是指，通过对旋转的轴材施加轴向的压缩应力和由旋转弯曲产生的拉伸、压缩的反复交替应力，从而在轴的一部分形成扩径部的渐进的塑性加工法。

通过采用该轴扩径加工，能够进一步增大大径部58的突出量。其结果是，原料直径变为d3，与通过滚轧加工成形的情况下的原料直径(图4的原料直径d2)相比能够减小原料直径(d3＜d2)，能够实现进一步的成本降低。

本发明不受上述的实施方式任何限定，无需言及在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式实施，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的记载等同的含义以及范围内的全部变更。