JP2011106490A - 固定型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 トルク損失の少ない高効率の固定型等速自在継手を低コストに製造できるようにする。
【解決手段】 外側継手部材１と内側継手部材２の対向する中央トラック溝部１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂの間にくさび角を形成する。外側継手部材１と内側継手部材２に形成されるトラック溝１１、１２、２１、２２を、作動角０°の状態において、くさび角αが外側継手部材１の開口側に向かって開く中央トラック溝部１１ｂ、２１ｂを有する第１の対のトラック溝１１、２１と、これとは反対にくさび角βが外側継手部材１の奥側に向かって開く中央トラック溝部１２ｂ、２２ｂを有する第２の対のトラック溝１２、２２の両方で構成する。外側継手部材１の第１トラック溝１１および第２トラック溝１２の双方において、中央トラック溝部１１ｂ、１２ｂに接続される開口側トラック溝部１１ｃ、１２ｃを開口側に向かってアンダーカットのない形状とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定型等速自在継手に関する。

自動車のフロント用ドライブシャフトには、通常、インボード側に摺動型等速自在継手が組み込まれ、アウトボード側に固定型等速自在継手が組み込まれる。アウトボード側に使用されている固定型等速自在継手では、通常、作動性を確保するために、図９に示すように、外側継手部材１０１に形成したトラック溝のボール軌道中心線ｘの曲率中心を、軸心上で継手中心Ｏｊの軸方向一方側にオフセットし、内側継手部材１０２に形成したトラック溝のボール軌道中心線ｙの曲率中心を軸心上で継手中心Ｏｊの軸方向他方側にオフセットしている。オフセット量ｆｏ、ｆｉは等しい。このオフセットによって、外側継手部材１０１のトラック溝１０１ａと、これに対向する内側継手部材１０２のトラック溝１０２ａとで形成されるボールトラックにくさび角αが形成され、ボール１０３および保持器１０４を作動角の２等分面に保持する力が作用する。このくさび角αは、通常作動角が０°の状態で、全てのボールトラックで外側継手部材１０１の開口側の向きに開く方向となっている。

この構成では、ボール１０３が外側継手部材のトラック溝１０１ａおよび内側継手部材のトラック溝１０２ａからくさび角αに応じた軸方向分力を受けるため、保持器１０４がボール１０３によって外側継手部材の開口側に押し込まれる。これにより、外側継手部材１０１と保持器１０４の間、および内側継手部材１０２と保持器１０４の間の球面嵌合部分に軸方向分力（球面力）が作用する。この球面力は等速自在継手の発熱につながり、伝達トルク損失を増加させる。

以上の問題を解決するため、特許第３１１１９３０号（特許文献１）では、複数のボールトラックを、くさび角の軸方向に開く向きが逆向きのボールトラックに置換した等速自在継手が開示されている。かかる構成であれば、ボールに作用する軸方向分力が相殺されるため、球面嵌合部の接触圧を減少させて、伝達トルク損失を少なくすることができる。

また、特開２００４−１６９９１５号公報（特許文献２）では、複数のボールトラックを、くさび角の軸方向に開く向きが逆向きのボールトラックに置換した等速自在継手において、高作動角化を図るため、外側継手部材のトラック溝のうち、開口側の端部を、外側継手部材の外側に中心を有する円弧で形成した提案もなされている。
特許第３１１１９３０号 特開２００４−１６９９１５号

しかしながら、特許文献１の構成では、外側継手部材の開口側にアンダーカットを有するトラック溝が存在し、高作動角をとった際には、そのトラック溝からトルク伝達ボールが脱落し易く、高作動角をとることが困難となる。

一方、特許文献２の構成であれば、高作動角化自体は達成できるが、高作動角時にくさび角が大きくなるので、ボールから保持器に作用する荷重が増大する。そのため、保持器の強度が不足する恐れがあり、この点が継手の小型化を図る上での障害となる。また、内側継手部材のトラック溝や外側継手部材のトラック溝の半径方向の寸法変化が大きく、内側継手部材や外側継手部材を鍛造する際に、ニアネットシェイプが困難となる。さらに、等速自在継手の作動角が０°のとき、外側継手部材の開口側に向けてくさび角を開いたトラック溝では、外側継手部材の奥側でトラック溝のトラック深さが浅くなるので、高作動角時の許容負荷トルクが低くなる。

以上の課題に鑑み、本発明は、トルク損失の少ない高効率でコンパクトな固定型等速自在継手を低コストに製造できるようにすることを目的とする。

また、高作動角をとることができ、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れた固定型等速自在継手を提供することも目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は、内球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有する外側継手部材と、外球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対向する内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面および内側継手部材の外球面とそれぞれ球面嵌合し、かつ各トルク伝達ボールを保持する保持器とを具備する固定型等速自在継手において、前記外側継手部材と前記内側継手部材の対向するトラック溝（１１、１２、２１、２２）の常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲に位置する中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）の間にくさび角を形成し、前記外側継手部材と前記内側継手部材に形成されるトラック溝（１１、１２、２１、２２）を、上記等速自在継手が作動角０°の状態において、前記くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く前記中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）を有する第１の対のトラック溝（１１、２１）と、これとは反対に前記くさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く前記中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）を有する第２の対のトラック溝（１２、２２）の両方で構成すると共に、前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を開口側に向かってアンダーカットのない形状とし、前記内側継手部材の第１および第２トラック溝（２１、２２）を、継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対になる第１および第２のトラック溝（１１、１２）と鏡像対称となる形状に形成したことを特徴とするものである。

なお、「常用角」とは、水平で平坦な路面上で一名乗車時の自動車において、ステアリングを直進状態にした時にフロントドライブシャフトの固定型等速自在継手で生じる作動角をいう。常用角は、通常、２°〜１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。「常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角」とは、上記の自動車が、例えば、交差点の右折・左折時などに生じる高作動角ではなく、連続走行する曲線道路などで固定型等速自在継手に生じる作動角をいい、これも車種ごとの設計条件に応じて決定される。「常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角」は、約２０°を目処とする。「常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲」とは、前記「常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角」をとった固定側等速自在継手において、内側継手部材のトラック溝および外側継手部材のトラック溝がトルク伝達ボールと接触する範囲をいう。

以上の構成であれば、作動角０°の状態において、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内では、くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）と、これとは反対にくさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）の二種類が形成される。この場合、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内での使用時には、外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝からトルク伝達ボールに作用する軸方向分力が相殺されるため、保持器と内側継手部材の間に作用する球面力、および保持器と外側継手部材の間に作用する球面力を減じることができ、トルク損失を少なくすることができる。また、外側継手部材の奥側に向かって開くくさび角が、外側継手部材のトラック溝の一部領域に限って形成され、かつ内側継手部材のトラック溝が、継手中心平面を基準として、対になる外側継手部材のトラック溝と鏡像対称となる形状に形成されているので、全ての作動角でこの種のくさび角を形成する場合に比べ、外側継手部材のトラック溝や内側継手部材のトラック溝の加工が容易となり、低コスト化を図ることができる。

外側継手部材の中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を開口側に向かってアンダーカットのない形状にしているので、高作動角状態でもボールトラックの開口側の端部からトルク伝達ボールが脱落することがなく、等速自在継手の高作動角化を図ることができる。また、外側継手部材や内側継手部材のトラック溝全体でその形状が単純化されるので、例えば外側継手部材や内側継手部材を鍛造で成形する際に、ニアネットシェイプ化が可能であり、製造コストを低廉化することができる。

前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を軸方向の直線状に形成したことにより、外側継手部材や内側継手部材を鍛造で成形する際に、より一層のニアネットシェイプ化が可能であり、製造コストを低廉化することができる。

常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲では、外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝からトルク伝達ボールに作用する軸方向分力の少なくとも一部が相殺される。従って、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内では球面力の発生を抑制することができる。

外側継手部材のトラック溝（１１、１２）の少なくとも一方のボール軌道中心線（ｘ）は、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内で１つの曲率中心を有するもの、あるいは２つの曲率中心を有するもの、の何れかに形成することができる。

常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内で２つの曲率中心を有するものとした場合には、２つの曲率中心を外側継手部材のトラック溝の外径側と内径側に配置すれば、当該トラック溝を滑らかに連続させることが可能となる。

作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角（α）、および奥側に向かって開くくさび角（β）の少なくとも一方を形成する外側継手部材のトラック溝には、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を設けることができる。従来の固定型等速自在継手では、外側継手部材のトラック溝において、ボール軌道中心線の曲率中心を継手中心よりも開口側にオフセットさせている関係で、外側継手部材のトラック溝の奥側でトラック深さが浅くなる傾向にあるが、上記のようにボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配置することにより、奥側でのトラック深さを大きくすることができ、高作動角時の許容負荷トルクを向上させることができる。円弧部のボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を、継手中心よりも奥側に配置すれば、高作動角領域でのトラック深さをさらに深くすることができる。

外側継手部材の内球面と嵌合する保持器の外球面の中心、および内側継手部材の外球面と嵌合する保持器の内球面の中心は同じ位置に配置する。

トルク伝達ボールは、円周方向に６個もしくは８個配置することができる。８個のトルク伝達ボールを配置すれば、６個を配置する場合に比べて、小型・軽量で高効率の固定型等速自在継手を提供することができる。

作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝（１２）とは、円周方向で交互に１つずつ配置し、あるいは円周方向で交互に２つずつ配置することができる。何れの場合でも、球面力の発生を確実に減少させるため、二種類のトラック溝の数を同じにするのが望ましい。

以上のように、本発明によれば、トルク損失の少ない高効率の固定型等速自在継手を低コストに製造可能とすることが可能となる。また、高作動角化も容易であり、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れた固定型等速自在継手を提供することが可能となる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。

図１〜図４に本発明の第１の実施形態を示す。図１に示すように、第１の実施形態の固定型等速自在継手は、マウス部１ａおよびステム部１ｂを一体に有する外側継手部材１と、外側継手部材１内に収容された内側継手部材２と、外側継手部材１と内側継手部材２の間でトルクを伝達する複数のトルク伝達ボール３と、トルク伝達ボール３を円周方向の等配位置に保持する保持器４とを具備する。外側継手部材１のマウス部１ａは、軸方向の一端が閉じた形態を有し、軸方向一端側が奥側となり、軸方向他端側が開口側となっている。この固定型等速自在継手は、自動車のドライブシャフトのアウトボード側に組み込まれるもので、外側継手部材１のステム部１ｂがハブ（図示省略）に結合される。また、内側継手部材２の内周に中間軸（図示省略）の一端がスプライン結合され、この中間軸の他端がインボード側の摺動型等速自在継手に結合される。

外側継手部材１の内球面１０には、軸方向に延びる複数のトラック溝１１，１２が形成され、内側継手部材２の外球面２０には、同じく複数のトラック溝２１、２２が形成されている。対向する外側継手部材１のトラック溝と内側継手部材２のトラック溝との間（トラック溝１１とトラック溝２１との間、およびトラック溝１２とトラック溝２２との間）にボールトラックが形成され、このボールトラックにトルク伝達ボール３が一つずつ配置されている。本実施形態では、図２に示すように、８個のトルク伝達ボール３を使用する場合を例示している。保持器４は、部分球面状の外球面４０と内球面４１とを具備する。保持器４の外球面４０と内球面４１の球面中心は、何れも継手中心Ｏｊ上にあり、保持器４の外球面４０が外側継手部材１の内球面１０と球面嵌合し、保持器４の内球面４１が内側継手部材２の外球面２０と球面嵌合している。

図３に、外側継手部材１の断面図（図２におけるＡ−Ａ線断面図）を示す。外側継手部材１のトラック溝１１，１２は、軸方向断面形状が異なる２種類で構成される。そのうちの一方が第１トラック溝１１であり、他方が第２トラック溝１２である。

図３に示すように、外側継手部材１の第１トラック溝１１は、外側継手部材１の奥側から順に円弧部１１ａ、中央トラック溝部１１ｂ、および開口側トラック溝部１１ｃを有する。円弧部１１ａは、継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧状であり、開口側トラック溝部１１ｃのボール軌道中心線ｘは軸方向の直線状である。中央トラック溝部１１ｂは、第１トラック溝１１の外径側でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する奥側の円弧と、第１トラック溝１１の内径側（図示例では軸心上）でかつ継手中心Ｏｊより開口側に曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態である。中央トラック溝部１１ｂは、円弧部１１ａおよび開口側トラック溝部１１ｃと滑らかに接続されている。円弧部１１ａは、継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧状である。円弧部１１ａ、中央トラック溝部１１ｂ、および開口側トラック溝部１１ｃの何れも開口側に向けてアンダーカットを有しない。

外側継手部材１の第２トラック溝１２も同様に、外側継手部材１の奥側から順に円弧部１２ａ、中央トラック溝部１２ｂ、および開口側トラック溝部１２ｃを有する。中央トラック溝部１２ｂは、円弧部１２ａおよび開口側トラック溝部１２ｃと滑らかに接続されている。円弧部１２ａは、継手中心Ｏｊ上にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧状であり、開口側トラック溝部１２ｃのボール軌道中心線ｘは軸方向に延びる直線状である。中央トラック溝部１２ｂは、第２トラック溝１２の内径側であって、継手中心Ｏｊより奥側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する奥側の円弧と、第２トラック溝１２の外径側でかつ継手中心Ｏｊより開口側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態を有する。円弧部１２ａおよび開口側トラック溝部１２ｃは開口側に向けてアンダーカットを有しないが、中央トラック溝部１２ｂは開口側に向けて僅かにアンダーカットを有する。

外側継手部材１の第１トラック溝１１および第２トラック溝１２は、図２に示すように１つずつ円周方向に交互に配置される。この他、図示は省略するが、２つずつ円周方向に交互に配置してもよい。何れの場合でも、球面力の発生を極力回避するため、継手全体で第１トラック溝１１の総数と第２トラック溝１２の総数を同じにするのが好ましい。

図４に内側継手部材２の断面図（図２おけるＡ−Ａ線断面図）を示す。内側継手部材２のトラック溝２１，２２は、軸方向断面形状を異にした２種類で構成される。そのうちの一方である第１トラック溝２１は、外側継手部材１の第１トラック溝１１と対向して配置され、他方である第２トラック溝２２は、外側継手部材１の第２トラック溝１２と対向して配置される。内側継手部材２の第１トラック溝２１および第２トラック溝２２は、継手中心平面（継手中心Ｏｊを通る半径方向面）を基準として、対になる外側継手部材１のトラック溝１１，１２と鏡像対称となる形状を有する。すなわち、内側継手部材２の第１トラック溝２１には、外側継手部材１の奥側から順に奥側トラック溝部２１ｃ、中央トラック溝部２１ｂ、および円弧部２１ａが形成され、同様に、内側継手部材２の第２トラック溝２２には、外側継手部材１の奥側から順に奥側トラック溝部２２ｃ、中央トラック溝部２２ｂ、および円弧部２２ａが形成される。

内側継手部材２の円弧部２１ａは、継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有し、円弧部２２ａは、継手中心Ｏｊ上にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する。第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂと第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂのボール軌道中心線ｙは何れも２つの曲率中心を有する。第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂは、内側継手部材２の第１トラック溝２１の内径側（図示例では軸心上）でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する奥側の円弧と、第１トラック溝２１の外径側で継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態である。第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂは、第２トラック溝２２の外径側でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する奥側の円弧と、第２トラック溝２２の内径側であって、継手中心Ｏｊよりも開口側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態を有する。

なお、図３および図４において、外側継手部材１のトラック溝１１，１２のボール軌道中心線ｘおよび内側継手部材２のトラック溝２１，２２のボール軌道中心線ｙに描いた白丸印は、隣接する円弧間の変曲点、円弧と直線の境界点を表す。これら変曲点や境界点では、両側の領域を滑らかに連続させる。滑らかに連続させることが困難である場合には、小さいアールでつないでもよい（図５〜図８でも同様とする）。

図３および図４中の符号Ｌは、等速自在継手が常用角をとった際に、トルク伝達ボール３が外側継手部材１のトラック溝１１，１２、および内側継手部材２のトラック溝２１，２２と接触する範囲である常用角範囲を表す。そして、符号Ｌ’は、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲を表す。外側継手部材１のトラック溝１１，１２、および内側継手部材２のトラック溝２１，２２のうち、常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲Ｌ’の部分が中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂを構成する。

図１に示すように、外側継手部材１内に、内側継手部材２、トルク伝達ボール３、および保持器４を組み込むと、外側継手部材１の第１トラック溝１１と内側継手部材２の第１トラック溝２１との間、および外側継手部材１の第２トラック溝１２と内側継手部材２の第２トラック溝２２との間に、それぞれトルク伝達ボール３を収容するボールトラックが形成される。作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂは、外側継手部材１の開口側に向かって開くくさび角αを形成する。また、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂは、外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βを形成する。

このくさび角により、外側継手部材１のトラック溝１１，１２および内側継手部材２のトラック溝２１，２２からトルク伝達ボール３に作用する力が互いに打ち消されるので、保持器４と外側継手部材１の間、および保持器４と内側継手部材２の間に作用する球面力を減少させることができる。これにより常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲Ｌ’において、伝達トルクの損失を抑制して、継手の高効率化を図ることが可能となる。

また、この固定型等速自在継手では、等速自在継手の作動角が０°の状態で相互に逆向きのくさび角αを形成する中央トラック溝部１１ｂ，２１ｂ、およびくさび角βを形成する中央トラック溝部１２ｂ，２２ｂが、継手中心Ｏｊを含む軸方向の一定範囲（常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲Ｌ’）に限って形成されている。外側継手部材１の中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂに接続される開口側トラック溝部１１ｃ，１２ｃ、および内側継手部材２の中央トラック溝部２１ｂ，２２ｂに接続される奥側トラック溝２１ｃ，２２ｃは、何れもアンダーカットのない形状である。外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂ、および内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂにおいてアンダーカットを生じているが、これらのアンダーカット量は鍛造性に影響を与えない程度の微小量である。従って、外側継手部材１や内側継手部材２の鍛造を容易に行うことができ、鍛造時のニアネットシェイプも達成可能となる。

また、外側継手部材１のトラック溝１１，１２の奥側に形成された円弧部１１ａのボール軌道中心線xの曲率中心を継手中心Ｏｊよりも奥側に、また、円弧部１２ａのボール軌道中心線xの曲率中心を継手中心Ｏｊ上にとっているので、継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線の曲率中心をとる場合に比べて、トラック溝１１，１２の最奥部でのトラック深さを深くすることができる。従って、高作動角時の許容負荷トルクを大きくすることができる。

さらに、外側継手部材１のトラック溝１１，１２の開口側および内側継手部材２のトラック溝２１，２２の奥側には、従来のアンダーカットフリージョイント（ＵＪ）と同形態の開口側トラック溝部１１ｃ，１２ｃ、および奥側トラック溝２１ｃ，２２ｃを形成しているので、高作動角時にも過大な荷重が保持器４に作用することがない。従って、保持器４の小型化を通じて、継手全体の小型化を図ることができる。

以下、図５〜図８に基づいて、本発明の他の実施形態を説明する。

図５、図６に、本発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態では、外側継手部材１の第２トラック溝１２は、図１に示す第１の実施形態と同じ形態を有する。

その一方で、第１の実施形態と異なり、この第２の実施形態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂが、奥側トラック溝部１１ａに続く単一円弧で形成された部分と、開口側トラック溝部１１ｃに続く直線状部分とから構成されている。すなわち、第１トラック溝１１は、ボール軌道中心線ｘが一つの曲率中心を有する単一円弧と直線形状からなるアンダーカットフリー溝となっている。奥側トラック溝部１１ａは、継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。外側継手部材１の第２トラック溝１２については、第１の実施形態と同じ形態を有する。内側継手部材２の各トラック溝２１，２２は、継手中心平面を基準として、外側継手部材１の対になるトラック溝１１，１２と鏡像対称となる形状に形成されている（以下の実施形態でも同じ）。

以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで奥側に向かって開くくさび角βが形成される。

図７、図８に、本発明の第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１が、図５、図６に示す第２の実施形態と同じ形態を有する。

この第３の実施形態では、外側継手部材１の第２トラック溝１２のうち、中央トラック溝部１２ｂの継手中心Ｏｊより奥側の円弧と奥側トラック溝部１２ａの形態が、図５、図６に示す第２の実施形態と異なる。中央トラック溝部１２ｂの継手中心Ｏｊより奥側の円弧が、奥側トラック溝部１２ａに続く単一円弧で形成され、そのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも奥側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置に形成されている。外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂの奥側の円弧と開口側の円弧はＳ字状に接続されている。

以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。

なお、以上の説明で述べた各円弧の中心位置は例示にすぎず、外側継手部材１の第１トラック溝１１、外側継手部材１の第２トラック溝１２、内側継手部材２の第１トラック溝２１、および内側継手部材２の第２トラック溝２２がエッジのない滑らかに連続した形態となる限り任意に決定することができる。また、中央トラック溝部１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂは、円弧形状のものを示したが、これを傾斜直線状に置き換えて形成し、奥側トラック溝部１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２ａ、開口側トラック溝部１１ｃ、１２ｃ、２１ｃ、２２ｃ、に接続してもよい。この場合には、小さいアールでつなぐことが望ましい。

本発明にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 上記固定型等速自在継手を外側継手部材の開口側から見た正面図である。 外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 内側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 第２の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 第２の実施形態にかかる外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 第３の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 第３の実施形態にかかる外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。 従来の固定型等速自在継手の断面図である。

１ 外側継手部材
１ａ マウス部
１ｂ ステム部
２ 内側継手部材
３ トルク伝達ボール
４ 保持器
１０ 内球面
１１ 外側継手部材の第１トラック溝
１１ａ 円弧部
１１ｂ 中央トラック溝部
１１ｃ 開口側トラック溝部
１２ 外側継手部材の第２トラック溝
１２ａ 円弧部
１２ｂ 中央トラック溝部
１２ｃ 開口側トラック溝部、奥側トラック溝部
２０ 外球面
２１ 内側継手部材の第１トラック溝
２２ 内側継手部材の第２トラック溝
４０ 外球面
４１ 内球面
Ｏｊ 継手中心
Ｌ 常用角範囲
Ｌ’ 常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲

Claims (12)

1. 内球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有する外側継手部材と、外球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対向する内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面および内側継手部材の外球面とそれぞれ球面嵌合し、かつ各トルク伝達ボールを保持する保持器とを具備する固定型等速自在継手において、
   前記外側継手部材と前記内側継手部材の対向するトラック溝（１１、１２、２１、２２）の常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲に位置する中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）の間にくさび角を形成し、前記外側継手部材と前記内側継手部材に形成されるトラック溝（１１、１２、２１、２２）を、上記等速自在継手が作動角０°の状態において、前記くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く前記中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）を有する第１の対のトラック溝（１１、２１）と、これとは反対に前記くさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く前記中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）を有する第２の対のトラック溝（１２、２２）の両方で構成すると共に、前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を開口側に向かってアンダーカットのない形状とし、前記内側継手部材の第１および第２トラック溝（２１、２２）を、継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対になる第１および第２トラック溝（１１、１２）と鏡像対称となる形状に形成したことを特徴とする固定型等速自在継手。
2. 前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を軸方向の直線状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の固定型等速自在継手。
3. 外側継手部材のトラック溝（１１、１２）の少なくとも一方のボール軌道中心線（ｘ）が、前記常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内で１つの曲率中心を有する請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
4. 外側継手部材のトラック溝（１１、１２）の少なくとも一方のボール軌道中心線（ｘ）が、前記常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲内で２つの曲率中心を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
5. 前記２つの曲率中心を、外側継手部材のトラック溝（１１、１２）の外径側と内径側に配置した請求項４記載の固定型等速自在継手。
6. 作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角（α）、および奥側に向かって開くくさび角（β）の少なくとも一方を形成する外側継手部材のトラック溝が、前記常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
7. 作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角（α）、および奥側に向かって開くくさび角（β）の少なくとも一方を形成する外側継手部材のトラック溝が、前記常用角より大きい比較的使用頻度の高い作動角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心よりも奥側に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
8. 外側継手部材の内球面と嵌合する保持器の外球面の中心、および内側継手部材の外球面と嵌合する保持器の内球面の中心を同じ位置に配置した請求項１〜７の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
9. トルク伝達ボールを、円周方向に６個配置した請求項１〜８の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
10. トルク伝達ボールを、円周方向に８個配置した請求項１〜８の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
11. 作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝１２とを、円周方向で交互に１つずつ配置した請求項１〜１０の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
12. 作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝１２とを、円周方向で交互に２つずつ配置した請求項１〜１０の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。

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