JP2015010615A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク損失および発熱が少なく高効率で、ＮＶＨ性能が向上し、しかも後輪用ドライブシャフトに適したコンパクトで軽量な固定式等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材２のトラック溝７が、継手中心Ｏを曲率中心とした円弧状をなし、かつ継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７で互いに反対方向に形成され、内側継手部材３のトラック溝９が、作動角０?の状態の継手中心平面Ｐを基準として外側継手部材２の対となるトラック溝７と鏡像対称に形成されたトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手１において、両継手部材２，３のトラック溝７，９が、後輪用ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、内側継手部材３と保持器５の間の軸方向すきまを、それぞれ、ボール４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくした。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関し、その中でも、特に自動車の後輪用ドライブシャフト、あるいはプロペラシャフトに用いられる固定式等速自在継手に関する。

固定式等速自在継手としては、いわゆる６個ボールタイプのツェッパ型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）の他、８個ボールタイプのツェッパ型（ＥＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＥＵＪ）等が公知であり、これらは用途・要求特性等に応じて適宜使い分けられている。また、いわゆるトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手も種々提案されている（例えば、特許文献１）。

図２２（ａ）（ｂ）に基づき、特許文献１に開示されたトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手を説明する。図２２（ａ）は、特許文献１に開示された固定式等速自在継手の作動角０°の状態の縦断面図であり、図２２（ｂ）は同固定式等速自在継手が作動角をとった状態の縦断面図である。この等速自在継手１２１は、外側継手部材１２２、内側継手部材１２３、ボール１２４および保持器１２５を備える。この等速自在継手１２１において、外側継手部材１２２の球状内周面１２６には円弧状のトラック溝１２７が複数本（例えば８本）形成されており、各トラック溝１２７は、そのボール軌道中心線ｘを含む平面が継手の軸線ｎ−ｎに対して傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝１２７で互いに反対方向となるように形成されている（傾斜態様についての詳細な図示は省略している）。また、詳細な図示は省略するが、内側継手部材１２３の球状外周面１２８には円弧状のトラック溝１２９が複数本形成されており、各トラック溝１２９は、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材１２２の対となるトラック溝１２７と鏡像対称に形成されている。つまり、内側継手部材１２３は、対をなすトラック溝１２７，１２９が交差するように外側継手部材１２２の内周に組み込まれている。

図２２（ａ）に示すように、外側継手部材１２２の円弧状トラック溝１２７、および内側継手部材１２３の円弧状トラック溝１２９の曲率中心は何れも継手中心Ｏに位置する。対をなす外側継手部材１２２のトラック溝１２７と内側継手部材１２３のトラック溝１２９との交差部にボール１２４がそれぞれ介在し、ボール１２４は、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の間に配置された保持器１２５により保持される。保持器１２５の球状外周面１３２および球状内周面１３３の曲率中心は、何れも継手中心Ｏに位置している。この等速自在継手１２１では、対をなすトラック溝１２７，１２９が交差し、この交差部にボール１２４が介在することにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１２４が常に案内される。そのため、二軸間で回転トルクが等速で伝達される。

上記のように、外側継手部材１２２および内側継手部材１２３のトラック溝１２７，１２９は、それぞれが、周方向に隣り合うトラック溝で傾斜方向が互いに反対方向となっている。したがって、図２２（ａ）に示す作動角０°の状態で両継手部材１２２，１２３が相対回転すると、保持器１２５の周方向に隣り合うポケット１２５ａにはボール１２４から相反する方向の力が作用する。この相反する方向の力により保持器１２５は継手中心Ｏの位置で安定する。このため、保持器１２５の球状外周面１３２と外側継手部材１２２の球状内周面１２６との接触力、および保持器１２５の球状内周面１３３と内側継手部材１２３の球状外周面１２８との接触力が抑制される結果、トルク損失や発熱が抑えられ耐久性が向上する。

特開２００９−２５０３６５号公報

ところで、上述した固定式等速自在継手１２１は、自動車用のドライブシャフトのうち、特に大きな作動角（実用域の最大作動角θｍａｘとして例えば４０°以上）がとられる前輪用ドライブシャフト（のアウトボード側）に用いることを狙ったものである。固定式等速自在継手においては、継手が最大作動角θｍａｘをとったときに、ボールが外側継手部材のトラック溝の開口側端部および内側継手部材のトラック溝の奥側端部から外れないだけのトラック溝長さが必要とされる。そのため、上述した固定式等速自在継手１２１において、外側継手部材１２２のマウス部１２２ａの軸方向寸法ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部までの軸方向寸法ｔ₂、内側継手部材１２３の軸方向寸法ｔ₃および保持器１２５の軸方向寸法ｔ₄は、継手が最大作動角θｍａｘをとった際にも、ボール１２４がトラック溝１２７，１２９から外れないような値に設定されている。

一方、後輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手は、前輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手ほどの大きな作動角をとることはなく、車両の走行時には２０°程度の作動角を、また、ドライブシャフトを車両に取り付ける際の折り曲げ角や悪路走行時の車両の上下動を許容することを考慮しても最大作動角θｍａｘとして３０°程度をカバーできれば良い。プロペラシャフト用の固定式等速自在継手も、前輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手ほどの大きな作動角をとることはなく、車両の走行時には１０°程度の作動角を、また、プロペラシャフトを車両に取り付ける際の折り曲げ角や悪路走行時の車両の上下動を許容することを考慮しても最大作動角θｍａｘとして２０°程度をカバーできれば良い。以上のことから、特許文献１の設計思想を、後輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手やプロペラシャフトの固定式等速自在継手にそのまま適用すると、上記の各寸法ｔ₁〜ｔ₄が必要以上に長いため、コンパクト化や軽量化に問題が生じる。

また、固定式等速自在継手において、自動車の停止時に車内に伝わるアイドリング振動などの微振幅の振動を吸収することができれば、自動車のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）性能の向上に寄与することができる。しかしながら、特許文献１に記載の固定式等速自在継手においては、自動車のＮＶＨ性能向上のための技術手段について何ら検討されておらず、改善の余地がある。

そこで、本発明は、トルク損失および発熱が少なく高効率で、ＮＶＨ性能の向上に寄与することができ、しかも後輪用ドライブシャフトあるいはプロペラシャフトに適したコンパクトで軽量な固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために創案された第１発明は、球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを収容するポケットを有すると共に、外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成されており、内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の双方が、後輪用ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、内側継手部材と保持器の間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくしたことを特徴とする。

また、上記の目的を達成するために創案された第２発明は、球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを収容するポケットを有すると共に、外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成されており、内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の双方が、プロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、内側継手部材と保持器の間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくしたことを特徴とする。

なお、上記の第１および第２発明でいう「継手の軸線」とは、継手の回転中心となる長手方向の軸線を意味し、後述する実施形態における継手の軸線Ｎ−Ｎを指す。また、「作動角０°の状態の継手中心平面」とは、作動角０°の状態で継手中心を含んで継手の軸線と直交する方向に延びる平面と同義であり、後述する実施形態における平面Ｐを指す。また、「ボールトラックすきま」とは、外側継手部材のトラック溝のＰＣＤから内側継手部材のトラック溝のＰＣＤを減じることで算出されるＰＣＤすきまにより生じるボールと各トラック溝の間のすきま（図９に示すΔＴ）を指す。

上記のように、本発明に係る固定式等速自在継手は、外側継手部材および内側継手部材のトラック溝が、何れも後輪用ドライブシャフトあるいはプロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有しており、このことは、トラック溝長さに直接関与する外側継手部材、内側継手部材および保持器の各部軸方向寸法が特許文献１の固定式等速自在継手に比べて短縮されることを意味する。従って、軽量・コンパクトで後輪用ドライブシャフトあるいはプロペラシャフトに好適な等速自在継手を実現することができる。また、内側継手部材と保持器の間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくすることにより、アイドリング振動のような微振幅の振動を効果的に抑制することができるので、自動車等のＮＶＨ性能の向上に寄与することのできる固定式等速自在継手を実現することができる。

なお、後輪用ドライブシャフトに求められる最大作動角は３０°とすることができる。また、プロペラシャフトに求められる最大作動角は２０°とすることができる。この場合には、外側継手部材および内側継手部材の各トラック溝が後輪用ドライブシャフトあるいはプロペラシャフトに必要十分な長さに短縮されるので、後輪用ドライブシャフトあるいはプロペラシャフトに用いるのに好適な軽量・コンパクトな固定式等速自在継手を適切に実現できる。

上記のボールトラックすきまは正の値とするのが好ましい。これにより、微振幅の振動を効率良く吸収することができる。

トラック溝の曲率中心は、継手の軸線上に配置することができる。このようにすれば、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。また、トラック溝の曲率中心は、継手の軸線より半径方向にオフセットさせた位置に配置することもできる。このようにすれば、オフセット量に応じて開口側および奥側（反開口側）のトラック溝深さを調整することができるので、最適なトラック溝深さを確保することができる。

上記構成において、ボールの使用個数に特に制限はないが、例えば、６個、８個、１０個又は１２個の何れかとすることができ、ボール個数を何れとするかは要求特性に応じて選択できる。例えば、ボール個数を６個とすれば、ボール個数を８個にする場合に比べ、部材総数が少なく、各部材の加工性や組立性が良好で、しかもボールサイズを大きく出来る分だけ負荷容量を大きく出来る、などといった利点がある。一方、ボール個数を８個とすれば、ボール個数を６個とする場合に比べ、軽量・コンパクトで、しかもトルク損失を低減出来る、などといった利点がある。

以上のことから、本発明によれば、トルク損失および発熱が少なく高効率で、自動車のＮＶＨ特性の向上に寄与することができ、しかも後輪用ドライブシャフト、あるいはプロペラシャフトに適したコンパクトで軽量な固定式等速自在継手を実現することができる。

（ａ）図は本発明の第１実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図、（ｂ）図は同固定式等速自在継手の正面図である。 （ａ）図は図１に示す外側継手部材の部分縦断面図、（ｂ）図は同外側継手部材の正面図である。 （ａ）図は図１に示す内側継手部材の側面図、（ｂ）図は同内側継手部材の正面図である。 図２に示す外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。 図３に示す内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。 （ａ）図は、図１（ｂ）中のＣ−Ｏ−Ｃ’線断面図、（ｂ）図は（ａ）図に示す等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す概要図である。 （ａ）図および（ｂ）図は、それぞれ、図１（ｂ）中の矢印Ａ方向およびＢ方向から見たボールの保持状態を示す概要図である。 両継手部材が軸方向に相対移動したときのボールの保持状態を示す概要図である。 ボールトラックすきまを説明するための部分断面図である。 ボールトラックすきまによる軸方向すきまを説明するための概要図である。 球面すきまを説明するための部分縦断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手を備えた後輪用ドライブシャフトの概略断面図である （ａ）図は、本発明の第２実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図、（ｂ）図は同固定式等速自在継手の正面図である。 （ａ）図は、図１３に示す固定式等速自在継手を構成する外側継手部材の部分縦断面図、（ｂ）図は同外側継手部材の正面図である。 （ａ）図は図１３に示す固定式等速自在継手を構成する内側継手部材の側面図、（ｂ）図は同内側継手部材の正面図である。 図１４に示す外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。 図１５に示す内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。 図１３に示す固定式等速自在継手の各部寸法を説明するための図である。 図１３に示す固定式等速自在継手を備えたプロペラシャフトの概略断面図である。 （ａ）図は本発明の第３実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される外側継手部材の部分縦断面図、（ｂ）図は本発明の第４実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される内側継手部材の部分縦断面図である。 （ａ）図は本発明の第５実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図、（ｂ）図は同固定式等速自在継手の正面図である。 （ａ）図は従来の固定式等速自在継手の部分縦断面図、（ｂ）図は同固定式等速自在継手が最大作動角を取った状態を示す概要図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）に、本発明の第１実施形態に係る固定式等速自在継手１の部分縦断面図を示し、図１（ｂ）に、同等速自在継手１の正面図［図１（ａ）の右側面図］を示す。この等速自在継手１は、後輪用ドライブシャフトに組み込んで使用されるものであり、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および保持器５を備える。

図２（ａ）（ｂ）にも示すように、外側継手部材２のマウス部２ａの球状内周面６には軸方向に延びる８本のトラック溝７が形成されており、各トラック溝７は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γ傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ，７Ｂで互いに反対方向に形成されている。また、図３（ａ）（ｂ）にも示すように、内側継手部材３の球状外周面８には軸方向に延びる８本のトラック溝９が形成されており、各トラック溝９は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γ傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝９Ａ，９Ｂで互いに反対方向に形成されている。そして、外側継手部材２と内側継手部材３の対となるトラック溝７，９の各交差部にボール４が１個ずつ配置されている。なお、図１（ａ）に示すトラック溝７，９は、それぞれ、図２（ａ）に示す平面Ｍおよび図３（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

以下では、トラック溝の形態（傾斜状態や湾曲状態など）を的確に示すために、「ボール軌道中心線」なる用語を用いる。ボール軌道中心線とは、ボールがトラック溝に沿って移動するときに、ボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の形態は、ボール軌道中心線の形態と同じである。

図１（ａ）に示すように、外側継手部材２のトラック溝７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙは、何れも、継手中心Ｏを曲率中心とした円弧状を呈する。このように、外側継手部材２のトラック溝７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙの曲率中心を、何れも継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。

詳細な図示は省略するが、トラック溝７，９の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ状となっており、トラック溝７，９とボール４は、３０°〜４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝７，９の溝底より少し離れたトラック溝７，９の側面部に接触している。

ここで、トラック溝の符号について補足する。外側継手部材２のトラック溝全体を指す場合は符号７を付している。傾斜方向が異なるトラック溝を区別する場合には、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向一方側に傾斜したトラック溝に符号７Ａを付し、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向他方側に傾斜したトラック溝に符号７Ｂを付している。内側継手部材３のトラック溝９についても同様の要領で符号を付している。

図２（ａ）（ｂ）に基づき、外側継手部材２のトラック溝７が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図２（ａ）に示すように、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝７Ａと周方向に隣り合うトラック溝７Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向他方側（トラック溝７Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。

図３（ａ）（ｂ）に基づき、内側継手部材３のトラック溝９が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図３（ａ）に示すように、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝９Ａと周方向に隣り合うトラック溝９Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向他方側（トラック溝９Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。以上で述べた角度（傾斜角）γは、等速自在継手１の作動性および内側継手部材３のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°〜１２°の範囲に設定するのが好ましい。内側継手部材３のトラック溝９は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７と鏡像対称に形成されている。

次に、図４に基づいて、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。なお、図４は、図２（ａ）中に示すトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図、すなわち、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’−Ｎ’を含む平面における断面図である。図４には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝７Ａ，７Ｂのうち、トラック溝７Ａのみを示している。外側継手部材２の球状内周面６には、トラック溝７Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする（軸方向のオフセットがない）円弧状のボール軌道中心線Ｘを有する。トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ［図２（ａ）参照］上に投影された傾斜軸Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

同様に、図５に基づいて、内側継手部材３のトラック溝の詳細を説明する。図５は、図３（ａ）中に示すトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図、すなわち、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’−Ｎ’を含む平面における断面を示している。図５には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝９Ａ，９Ｂのうち、トラック溝９Ａのみを示している。内側継手部材３の球状外周面８には、トラック溝９Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする（軸方向のオフセットがない）円弧状のボール軌道中心線Ｙを有するトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ［図３（ａ）参照］上に投影された傾斜軸Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

図６（ａ）（ｂ）に、後輪用ドライブシャフトに特化した本実施形態の等速自在継手１の寸法的な特徴を示す。なお、図６（ａ）（ｂ）は、いずれも継手の軸線Ｎ−Ｎにおける断面であるが、両図に示すトラック溝７，９は、図２（ａ）に示す平面Ｍおよび図３（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

図６（ｂ）に示すように、等速自在継手１が最大作動角θｍａｘを取ると、ボール４は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して、ボール４の中心Ｏｂがθｍａｘ／２の位置に移動する。そのため、最大作動角θｍａｘを３０°に設定した場合、ボール４は、その中心Ｏｂが作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して１５°だけ移動する。この状態で、ボール４が、外側継手部材２のトラック溝７および内側継手部材３のトラック溝９のそれぞれと接触状態を確保するようにトラック溝７，９の長さが設定される。詳細には、図示のように、トラック溝７，９とボール４の接触点Ｓｏ，Ｓｉとトラック溝７，９の端部との間に余裕量を設けてトラック溝長さが設定されている。ここで、特許請求の範囲に規定した「トラック溝が後輪用ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有する」とは、上記のように、「継手が最大作動角θｍａｘを取ったときにボールがトラック溝と接触状態を確保するのに必要十分なトラック溝長さを有する」ことを意味する。

上記のトラック溝長さを基準にして外側継手部材２や内側継手部材３の軸方向寸法等が決定付けられる。この固定式等速自在継手１では、最大作動角θｍａｘを３０°に設定しているので、図６（ａ）に示すように、外側継手部材２のマウス部２ａの軸方向寸法Ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部までの軸方向寸法Ｔ₂、内側継手部材３の軸方向寸法Ｔ₃および保持器５の軸方向寸法Ｔ₄は、最大作動角θｍａｘが４０°に設定された図２２に示す固定式等速自在継手１２１に比べて十分に短縮されている。

上記のように外側継手部材２の軸方向寸法Ｔ₁、Ｔ₂を短縮できることにより、外側継手部材１の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝７および球状内周面６の仕上げ加工長さを低減できる。同様に、内側継手部材３の軸方向寸法Ｔ₃を短縮できることにより、内側継手部材３の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝９および球状外周面８の仕上げ加工長さを低減できる。さらに、継手の内部空間の減少に伴い、潤滑剤（例えばグリース）の使用量を低減することができる。これにより、本実施形態の等速自在継手１は、前輪用ドライブシャフトに用いることを想定した図２２に示す固定式等速自在継手１２１に比べ、大幅に軽量・コンパクト化される。

本実施形態の等速自在継手１では、以上で述べた構成に加え、微振幅の振動を吸収可能とするための構成を採用しており、その詳細を図７〜図１１に基づいて説明する。

図７（ａ）および図７（ｂ）は、それぞれ、トラック溝７，９間に配置されたボール４の保持状態を図１（ｂ）中の矢印Ａ方向および矢印Ｂ方向から見た概要図である。図７（ａ）にはボール４とトラック溝７Ａ，９Ａとの接触点ＳｏＡ，ＳｉＡにおける実際のくさび角２γ’を、また、図７（ｂ）にはボール４とトラック溝７Ｂ，９Ｂとの接触点ＳｏＢ，ＳｉＢにおける実際のくさび角２γ’を示しているが、両図においては説明の容易化のために、接触点ＳｏＡ，ＳｉＡ，ＳｏＢ，ＳｉＢを紙面上に位置させた状態で示している。

図７（ａ）について補足すると、同図中に示す符号ＣｏＡ，ＣｏＡ’は、外側継手部材２のトラック溝７Ａとボール４の接触点軌跡であり、また符号ＣｉＡ，ＣｉＡ’は、内側継手部材３のトラック溝９Ａとボール４の接触点軌跡である。内側継手部材３に図１（ｂ）中に示す白抜き矢印の方向の回転トルクを負荷した場合、接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡは負荷側となり、接触点軌跡ＣｏＡ’，ＣｉＡ’は非負荷側となる。負荷側の接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡはボール４を挟むくさび角２γ’を形成し、非負荷側の接触点軌跡ＣｏＡ’，ＣｉＡ’は、負荷側の接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡにより形成されるくさび角２γ’の開く方向とは反対方向に開いたくさび角（図示せず）を形成している。

また、図７（ｂ）について補足すると、同図中に示す符号ＣｏＢ，ＣｏＢ’は、外側継手部材２のトラック溝７Ｂとボール４の接触点軌跡であり、また符号ＣｉＢ，ＣｉＢ’は、内側継手部材３のトラック溝９Ｂとボール４の接触点軌跡である。内側継手部材３に図１（ｂ）中に示す白抜き矢印の方向の回転トルクを負荷した場合、接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢは負荷側となり、接触点軌跡ＣｏＢ’，ＣｉＢ’は非負荷側となる。負荷側の接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢはボール４を挟むくさび角２γ’を形成し、非負荷側の接触点軌跡ＣｏＢ’，ＣｉＢ’は、負荷側の接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢにより形成されるくさび角２γ’の開く方向とは反対方向に開いたくさび角（図示せず）を形成している。

図８は、図７（ａ）に示すボール４の保持状態（変位前の状態）と、内側継手部材３を外側継手部材２に対して軸方向に相対移動させたときのボール４の保持状態（変位後の状態）とを重ねて示す図であり、図７と同様に、ボール４とトラック溝の接触点を紙面上に位置させた状態で示している。図８中に示す符号Ｈ１およびＨ２は、それぞれ、変位前のボール４の中心Ｏｂ１の軸方向位置および変位後のボール４の中心Ｏｂ２の軸方向位置である。また、図８中に示す符号ＣｉＡ１，ＣｉＡ１’は、変位前の状態における内側継手部材３のトラック溝９Ａとボール４の接触点軌跡であり、符号ＣｉＡ２，ＣｉＡ２’は、変位後の状態における内側継手部材３のトラック溝９Ａとボール４の接触点軌跡である。

本実施形態の等速自在継手１は、円弧状をなしたトラック溝７（７Ａ，７Ｂ），９（９Ａ，９Ｂ）の曲率中心を継手中心Ｏに配置している（トラック溝７，９の軸方向オフセットがない）関係上、くさび角２γ’はトラック溝７，９の傾斜角γ、すなわちボール軌道中心線Ｘ，Ｙの傾斜角γにより決定付けられる。従って、図８に示すように、外側継手部材２と内側継手部材３が軸方向に相対移動するのに伴ってボール４の軸方向位置が変化しても、トラック溝７Ａ，９Ａの交差角度は変化しない。すなわち、外側継手部材２のトラック溝７Ａとボール４の接触点軌跡ＣｏＡと、内側継手部材３のトラック溝９とボール４の接触点軌跡ＣｉＡ（ＣｉＡ１，ＣｉＡ２）で形成されるくさび角２γ’も変化しない。この点については、トラック溝７Ｂ，９Ｂの接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢでも同じである。従って、接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡのくさび角２γ’と接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢのくさび角２γ’による保持器５へのボール４の力の釣り合いが保たれる。

次に、両継手部材２，３と保持器５の間の球面すきまと、ボール４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまについて説明する。一般に、固定式等速自在継手における両継手部材２，３の軸方向の変位量は、上記の各種すきま（のすきま幅）に関係するが、本実施形態の等速自在継手１では、ボール４の軸方向位置が変化してもくさび角２γ’が変化しないという上記の特長を前提として、さらに微振幅の振動を吸収して円滑な作動を実現するために、上記の各種すきまが設定されている。以下、図９〜図１１に基づいて、ボール４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまΔＴと、両継手部材２，３と保持
器５の間の球面すきまとの関係を説明する。

まず、ボール４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまΔＴを図９，１０に基
づいて説明する。図９は、図１（ａ）に示す等速自在継手１の継手中心平面Ｐにおける部分的な横断面図であり、同図中に示すトラック溝７（７Ａ），９（９Ａ）については、トラック溝７（７Ａ），９（９Ａ）のボール軌道中心線Ｘ，Ｙに垂直な断面で描いている。

トルク伝達時、ボール４と両継手部材２，３のトラック溝７（７Ａ），９（９Ａ）とは、図９中に示す接触角δでアンギュラコンタクトするが、この接触角δの方向に、両継手部材２，３が周方向に中立位置にある状態（無負荷の状態）で正の値のボールトラックすきまΔＴが形成されている。なお、図９においては、理解の容易化のために各ボールトラ
ックすきまΔＴを誇張して描いている。

図１０は、図８の部分拡大図であるが、詳細には、両継手部材２，３が周方向に中立位置にある状態（無負荷の状態）において、図８に示す変位前の軸方向位置Ｈ１を継手中心Ｏ上に一致させた状態を示している。図９を参照して説明したように、ボール４とトラック溝７（７Ａ），９（９Ａ）の間にはボールトラックすきまΔＴが存在するので、ボール
４と外側継手部材２のトラック溝７（７Ａ）の接触点軌跡ＣｏＡ’との間には軸方向すきまΔＴａｏが形成され、ボール４と内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ）の接触点軌跡
ＣｉＡ１との間には軸方向すきまΔＴａｉが形成される。図示は省略するが、同様に、ボ
ール４と外側継手部材２のトラック溝７（７Ａ）の接触点軌跡ＣｏＡとの間には軸方向すきまΔＴａｏが形成され、ボール４と内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ）の接触点軌
跡ＣｉＡ１’との間には軸方向すきまΔＴａｉが形成される。

次に、図１１に基づき、両継手部材２，３と保持器５の間に設けられる球面すきまについて説明する。図１１は、無負荷の状態における等速自在継手１の部分断面図［図１（ｂ）中のＯ−Ｃ’線断面図］である。図１１に示すように、外側継手部材２の球状内周面６と保持器５の球状外周面１２との間に球面すきまΔＳｏが形成され、内側継手部材３の球
状外周面８と保持器５の球状内周面１３との間に球面すきまΔＳｉが形成されている。こ
の球面すきまΔＳｉにより、内側継手部材３と保持器５の間には、両者を外側継手部材２
の開口側および奥側（反開口側）においてそれぞれ軸方向に離間させる軸方向すきまΔＳ
ｉａ１，ΔＳｉａ２が形成される。

本実施形態の等速自在継手１は、内側継手部材３と保持器５の間の軸方向すきまΔＳｉ
ａ１，ΔＳｉａ２と、上記のボールトラックすきまΔＴによる軸方向すきまΔＴａｏ，Δ
Ｔａｉとの間に以下の関係式が成立するように形成されている。
ΔＳｉａ１＞（ΔＴａｏ＋ΔＴａｉ）
ΔＳｉａ２＞（ΔＴａｏ＋ΔＴａｉ）
ここで、本願の特許請求の範囲で規定している「内側継手部材と保持器の間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくした」とは、上記の関係式が成立することを意味する。

そして、上記のように、ボール４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまΔＴ
が正の値に設定されているので、図示しないデファレンシャルギア、摺動式等速自在継手および中間シャフトを介して固定式等速自在継手１の内側継手部材３にアイドリング振動（軸方向の微振動）が伝わっても、ボール４がトラック溝７，９に沿って滑らかに転がることが、すなわち外側継手部材２と内側継手部材３が軸方向に滑らかに相対変位することができる。この相対変位の際、前述のように、内側継手部材３と保持器５の間の軸方向すきまΔＳｉａ１，ΔＳｉａ２を、それぞれ、ボールトラックすきまΔＴによる軸方向すき
ま（ΔＴａｏ＋ΔＴａｉ）よりも大きくしたことにより、上記の相対変位時にも球面間の
軸方向すきまを残存させることができる。これと共に、接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡにより形成されるくさび角２γ’および接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢにより形成されるくさび角２γ’による保持器５へのボール４の力の釣り合いが保たれることによって、保持器５が軸方向に片寄ることなく上記球面間の軸方向すきまを維持することができる。これらの相互作用により、内側継手部材３の球状外周面８と保持器５の球状内周面１３とが接触（球面接触）することなく、両継手部材２，３が軸方向に相対変位することが可能となるので、アイドリング振動のような軸方向の微振幅の振動を円滑に吸収することができる。

以上で説明した微振幅の振動を吸収可能とするための構成は、後述する他の実施形態に係る固定式等速自在継手においても同様に採用しているが、後述する他の実施形態においては説明の簡略化の観点から詳細説明を省略している。

なお、内側継手部材３と保持器５の間の軸方向すきまΔＳｉａ１，ΔＳｉａ２と、ボー
ル４とトラック溝７，９の間のボールトラックすきまΔＴによる軸方向すきまΔＴａｏ，
ΔＴａｉとが上記の関係式を満たすように設定されているので、外側継手部材２の球状内
周面６と保持器５の球状外周面１２との間の球面すきまΔＳｏは、両継手部材２，３の屈
曲作動（角度変位）に支障がない程度の最小値を確保できていれば良い。

また、上述したように、トラック溝交差タイプの固定式等速自在継手においては、ボール４とトラック溝７Ａ，９Ａの接触点軌跡ＣｏＡ，ＣｉＡとで形成されるくさび角２γ’、およびボール４とトラック溝７Ｂ，９Ｂの接触点軌跡ＣｏＢ，ＣｉＢとで形成されるくさび角２γ’が何れも変化しないため、保持器５に作用するボール４の力の釣り合いが保たれる。従って、外側継手部材２の球状内周面６と保持器５の球状外周面１２の接触（球面接触）、および内側継手部材３の球状外周面８と保持器５の球状内周面１３の接触（球面接触）は何れも生じず、球面接触に起因した発熱が効果的に抑制あるいは防止されるので、トルク伝達効率および耐久性を向上することができる。

図１２に、以上で説明した固定式等速自在継手１を組み込んだ自動車の後輪用ドライブシャフト２０を示す。固定式等速自在継手１は中間シャフト１１の一端に連結され、中間シャフト１１の他端には摺動式等速自在継手１５が連結されている。固定式等速自在継手１の外周面と中間シャフト１１の外周面との間、および摺動式等速自在継手１５の外周面と中間シャフト１１の外周面との間に、それぞれ蛇腹状ブーツ１６ａ，１６ｂがブーツバンド１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）により締め付け固定されている。継手内部には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。本実施形態の固定式等速自在継手１を使用したので、トルク損失や発熱が小さく高効率で、微振幅の振動を効果的に吸収することができ、しかも軽量・コンパクトな後輪用ドライブシャフト２０が実現される。このドライブシャフト２０を搭載した自動車は、トルク伝達効率が改善されることにより燃料消費を抑えることができ、しかもＮＶＨ（騒音、振動および乗り心地）性能が優れたものとなる。

図１３（ａ）に、本発明の第２実施形態に係る固定式等速自在継手２１の部分縦断面図を示し、図１３（ｂ）に、同固定式等速自在継手２１の正面図［図１３（ａ）の右側面図］を示す。この実施形態の等速自在継手２１は、プロペラシャフトに組み込んで使用される（詳細は後述する）ものであり、外側継手部材２２、内側継手部材２３、ボール２４および保持器２５を備える点では図１等に示した固定式等速自在継手１と共通するが、外側継手部材２２としてディスク状（リング状）に形成されたものを使用している点において、図１等に示した固定式等速自在継手１と異なっている。

図１３（ａ）に示すように、外側継手部材２２のトラック溝２７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材２３のトラック溝２９のボール軌道中心線Ｙは、何れも、継手中心Ｏを曲率中心とした円弧状を呈する。このように、外側継手部材２２のトラック溝２７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材２３のトラック溝２９のボール軌道中心線Ｙの曲率中心を、何れも継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。

詳細な図示は省略するが、トラック溝２７，２９の横断面（軸直交断面）形状は、楕円形状やゴシックアーチ状となっており、トラック溝２７，２９とボール２４は、３０°〜４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール２４は、トラック溝２７，２９の溝底より少し離れたトラック溝２７，２９の側面部に接触している。

図１４（ａ）に示す外側継手部材２２の部分縦断面、および図１４（ｂ）に示す外側継手部材２２の正面図［図１４（ａ）の右側面］を参照しながら、外側継手部材２２のトラック溝２７が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図１４（ａ）に示すように、トラック溝２７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝２７Ａと周方向に隣り合うトラック溝２７Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向他方側（トラック溝２７Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。

図１５（ａ）に示す内側継手部材２３の側面図、および図１５（ｂ）に示す内側継手部材２３の正面図に基づき、内側継手部材２３のトラック溝２９が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図１５（ａ）に示すように、トラック溝２９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝２９Ａと周方向に隣り合うトラック溝２９Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向他方側（トラック溝２９Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。以上で述べた角度（傾斜角）γは、等速自在継手２１の作動性および内側継手部材２３のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°〜１２°の範囲に設定するのが好ましい。内側継手部材２３のトラック溝２９は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐを基準として、外側継手部材２２の対となるトラック溝２７と鏡像対称に形成されている。

次に、図１６に基づいて、外側継手部材２２の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。なお、図１６は、図１４（ａ）中に示すトラック溝２７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図、すなわち、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’−Ｎ’を含む平面における断面図である。図１６には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝２７Ａ，２７Ｂのうち、トラック溝２７Ａのみを示している。外側継手部材２２の球状内周面２６には、トラック溝２７Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝２７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘを有する。トラック溝２７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ［図１４（ａ）参照］上に投影された傾斜軸Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

同様に、図１７に基づいて、内側継手部材３のトラック溝の詳細を説明する。図１７は、図１５（ａ）中に示すトラック溝２９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図、すなわち、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’−Ｎ’を含む平面における断面を示している。図１７には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝２９Ａ，２９Ｂのうち、トラック溝２９Ａのみを示している。内側継手部材２３の球状外周面２８には、トラック溝２９Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝２９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙを有する。トラック溝２９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ［図１５（ａ）参照］上に投影された傾斜軸Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

図１８に、プロペラシャフトに特化した本実施形態の等速自在継手２１の寸法的な特徴を示す。なお、図１８は継手の軸線Ｎ−Ｎにおける断面であるが、本図に示すトラック溝は、図１４（ａ）に示す平面Ｍおよび図１５（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。図示は省略するが、この等速自在継手２１が最大作動角θｍａｘ（ここでは２０°）をとると、ボール２４は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して、ボール２４の中心Ｏｂがθｍａｘ／２の位置に移動する。そのため、本実施形態のように最大作動角θｍａｘを２０°に設定した場合、ボール２４は、その中心Ｏｂが作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して１０°だけ移動する。この状態で、ボール２４が、外側継手部材２２のトラック溝２７および内側継手部材２３のトラック溝２９のそれぞれと接触状態を確保するようにトラック溝２７，２９の長さが設定される。詳細には、トラック溝２７，２９とボール２４の接触点とトラック溝２７，２９の端部との間に余裕量を設けてトラック溝長さが設定されている。特許請求の範囲に示した「トラック溝がプロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有する」とは、上記のように、「継手が最大作動角θｍａｘを取ったときにボールがトラック溝と接触状態を確保するのに必要十分なトラック溝長さを有する」ことを意味する。

上記のトラック溝長さを基準にして外側継手部材２２や内側継手部材２３の軸方向寸法等が決定付けられる。この固定式等速自在継手２１では、最大作動角θｍａｘを２０°に設定しているので、図１８に示すように、外側継手部材２２の軸方向寸法Ｔ₁₁や継手中心Ｏから開口側端部までの軸方向寸法Ｔ₁₂、内側継手部材２３の軸方向寸法Ｔ₁₃および保持器２５の軸方向寸法Ｔ₁₄は、最大作動角θｍａｘを４０°に設定した図２２に示す従来の固定式等速自在継手１２１に比べて十分に短縮されている。

上記のように外側継手部材２２の軸方向寸法Ｔ₁₁、Ｔ₁₂を短縮できることにより、完成品としての外側継手部材２２の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝２７および球状内周面２６の仕上げ加工長さを低減できる。同様に、内側継手部材２３の軸方向寸法Ｔ₁₃を短縮できることにより、完成品としての内側継手部材２３の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝２９および球状外周面２８の仕上げ加工長さを低減できる。さらに、継手の内部空間の減少に伴い、潤滑剤（例えばグリース）の使用量を低減することができる。これにより、本実施形態の等速自在継手２１は、前輪用ドライブシャフトに用いることを想定した図２２に示す従来の固定式等速自在継手１２１に比べ、大幅に軽量・コンパクト化される。

図１９に、以上で説明した第２実施形態の固定式等速自在継手２１を備えるプロペラシャフトの概略断面図を示す。このプロペラシャフト４０は、固定式等速自在継手２１と、内側継手部材２３の孔部に軸方向の一端がスプライン結合されたシャフト４２と、外側継手部材２２の外周面とシャフト４２の外周面に取り付けられ、継手内部に封入された潤滑剤（例えばグリース）の外部漏洩を防止するためのブーツ４１とを備える。シャフト４２は大径のパイプ部４２ａを有し、シャフト４２の軸方向の他端には、摺動式あるいは固定式等速自在継手（図示省略）が連結される。ブーツ４１は、外側継手部材２２の外周面に固定されたシール環４１ａと、一端がシール環４１ａに固定され、他端がブーツバンド４３によりシャフト４２に取り付けられた弾性ブーツ部４１ｂとからなる。なお、ブーツ４１のシール環４１ａは、例えば加締めによって外側継手部材２２の外周面に固定されるが、ここでは詳細な図示を省略している。

このプロペラシャフト４０では、第２実施形態の固定式等速自在継手２１を使用しているので、トルク損失や発熱が小さく高効率で、微振幅の振動を効果的に吸収することができ、しかも軽量・コンパクトなプロペラシャフトが実現される。このプロペラシャフト４０を搭載した自動車は、トルク伝達効率が改善されることにより燃料消費を抑えることができ、しかもＮＶＨ（騒音、振動および乗り心地）性能が優れたものとなる。

第２実施形態の固定式等速自在継手２１の変形例であって、本発明の第３実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される外側継手部材の部分断面図を図２０（ａ）に示し、本発明の第４実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される内側継手部材の部分断面図を図２０（ｂ）に示す。なお、図２０（ａ）は、図１６と同様に、トラック溝２７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ［図１４（ａ）参照］で見た外側継手部材の部分断面図であり、図２０（ｂ）は、図１７と同様に、トラック溝２９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ［図１５（ａ）参照］で見た内側継手部材の部分断面図である。第３および第４実施形態の等速自在継手が、図１３等に示した第２実施形態の固定式等速自在継手２１と異なる主な点は、トラック溝（ボール軌道中心線）の曲率中心を継手の軸線Ｎ−Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットした位置に配置した点にある（継手中心Ｏに対する軸方向のオフセットはない）。すなわち、第３および第４実施形態では、トラック溝のボール軌道中心線の曲率中心を、垂線Ｋを含む作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上で半径方向にｆだけオフセットさせている。

図２０（ａ）に示す態様で外側継手部材２２のトラック溝２７（２７Ａ，２７Ｂ）のボール軌道中心線Ｘの曲率中心を継手の軸線Ｎ−Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットさせた場合、外側継手部材２２のトラック溝２７（２７Ａ，２７Ｂ）の溝深さを深くすることができる（図中の符号Ｒ，Ｒ’を参照。但しこの場合、この外側継手部材２２の内周に組み込まれる内側継手部材２３のトラック溝２９の溝深さは浅くなる）。一方、図２０（ｂ）に示す態様で内側継手部材２３のトラック溝２９（２９Ａ，２９Ｂ）のボール軌道中心線Ｙの曲率中心を継手の軸線Ｎ−Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットさせた場合、内側継手部材２３のトラック溝２９（２９Ａ，２９Ｂ）の溝深さを深くすることができる（図中の符号Ｒ，Ｒ’を参照。但し、この場合、この内側継手部材２３を内周に組み込む外側継手部材２２のトラック溝２７の溝深さは浅くなる）。要するに、図２０（ａ）や図２０（ｂ）に示すように、トラック溝のボール軌道中心線の曲率中心を継手の軸線Ｎ−Ｎに対して半径方向にオフセットさせた場合、オフセットの向きやオフセット量に応じてトラック溝深さを調整することができる。なお、これ以外の構成については、第２実施形態の固定式等速自在継手２１と共通するので詳細説明を省略する。

図示は省略するが、図１等に示した第１実施形態の固定式等速自在継手１においても、同様の構成（トラック溝の曲率中心を、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して半径方向にオフセットさせる構成）を採用できる。

図２１（ａ）（ｂ）に、本発明の第５実施形態に係る固定式等速自在継手２１を示す。同図に示す等速自在継手２１は、図１３等に示す第２実施形態の固定式等速自在継手２１の変形例であり、ボール個数を６個とした点において、第２実施形態の固定式等速自在継手２１と構成を異にしている。このようにボール個数を６個とすれば、ボール個数を８個にする場合に比べ、部材総数が少なく、各部材の加工性や組立性が良好で、しかもボールサイズを大きく出来る分だけ負荷容量を大きく出来る、などといった利点がある。

図示は省略するが、図１等に示した第１実施形態の固定式等速自在継手１においても、同様の構成（ボール個数を６個とする構成）を採用できる。

以上の説明では、８個又は６個のボールを備えた固定式等速自在継手に本発明を適用したが、本発明は、ボールの個数が１０個、又は１２個とされた固定式等速自在継手にも好ましく適用することができる。

また、以上では、トラック溝を周方向に等ピッチで配置した固定式等速自在継手に本発明を適用した場合を示したが、トラック溝を不等ピッチで配置した固定式等速自在継手にも本発明は好ましく適用し得る。また、以上で説明した固定式等速自継手においては、継手の軸線Ｎ−Ｎに対するトラック溝の傾斜角γをすべてのトラック溝において等しいものとしたが、これに限られず、対をなす外側継手部材と内側継手部材のトラック溝の傾斜角γが等しく形成されていれば、トラック溝の相互間で傾斜角γを異ならせても構わない。要は、保持器のすべてのポケットに作用するボールの軸方向の力が、全体として釣り合うように各傾斜角度が設定されていればよい。また、以上では、トラック溝とボールとが接触角をもって接触する（アンギュラコンタクトする）ように構成された固定式等速自在継手に本発明を適用したが、これに限られず、本発明は、トラック溝の横断面形状が円弧状に形成され、トラック溝とボールとがサーキュラコンタクトするように構成された固定式等速自在継手にも好ましく適用することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１，２１ 固定式等速自在継手
２，２２ 外側継手部材
３，２３ 内側継手部材
４，２４ ボール
５，２５ 保持器
６，２６ 球状内周面
７，２７ トラック溝
８，２８ 球状外周面
９，２９ トラック溝
１２，３２ 球状外周面
１３，３３ 球状内周面
２０ 後輪用ドライブシャフト
４０ プロペラシャフト
Ｋ 垂線
Ｍ 平面（ボール軌道中心線を含む平面）
Ｎ 継手の軸線
Ｏ 継手中心
Ｐ 継手中心平面（作動角０°の状態の継手中心平面）
Ｑ 平面（ボール軌道中心線を含む平面）
Ｘ ボール軌道中心線
Ｙ ボール軌道中心線
γ 傾斜角
θ 作動角
ΔＴ ボールトラックすきま
ΔＴａｉ （ボールトラックすきまによる）軸方向すきま
ΔＴａｏ （ボールトラックすきまによる）軸方向すきま
ΔＳｉ 球面すきま
ΔＳｏ 球面すきま
ΔＳｉａ１ （内側継手部材と保持器の間の）軸方向すきま
ΔＳｉａ２ （内側継手部材と保持器の間の）軸方向すきま

Claims (6)

1. 球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対をなす前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝の間に介在してトルクを伝達するボールと、前記外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および前記内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、前記外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う前記トラック溝で互いに反対方向に形成されており、前記内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、
   前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝の双方が、後輪用ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、前記内側継手部材と前記保持器の間の軸方向すきまを、前記ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向すきまよりも大きくしたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対をなす前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝の間に介在してトルクを伝達するボールと、前記外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および前記内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、前記外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う前記トラック溝で互いに反対方向に形成されており、前記内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、
   前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝の双方が、プロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、前記内側継手部材と前記保持器の間の軸方向すきまを、前記ボールとトラック溝の間のボールトラックすきまによる軸方向隙間よりも大きくしたことを特徴とする固定式等速自在継手。
3. 前記ボールトラックすきまを正の値としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
4. 前記外側継手部材のトラック溝および前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手の軸線上に配置した請求項１〜３の何れか一項に記載の固定式等速自在継手。
5. 前記外側継手部材のトラック溝および前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手の軸線より半径方向にオフセットした位置に配置した請求項１〜３の何れか一項に記載の固定式等速自在継手。
6. 前記ボールの個数を、６個、８個、１０個又は１２個の何れかとした請求項１〜５の何れか一項に記載の固定式等速自在継手。

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