JP5398968B2 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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作動角変位を許容しながら回転トルクを伝達する固定式等速自在継手に関する。

自動車及びこれに準ずる各種車両においては、エンジンからの駆動力をホイールに伝達する動力伝達経路に、二軸間で角度変位や軸方向変位があった場合でも等速で回転動力を伝達することが可能な等速自在継手を配設することが行われている。等速自在継手には、プランジング運動（軸方向変位）を行わない固定式等速自在継手とプランジング運動を行う摺動式等速自在継手がある。

一般的に、固定式等速自在継手は、図１５に示すように、内球面１１１に軸方向に延びた複数のトラック溝１１２を円周方向等ピッチに形成した外側継手部材１１０と、外球面１２１に軸方向に延びた複数のトラック溝１２２を円周方向等ピッチに形成した内側継手部材１２０と、前記両継手部材１１０，１２０の対をなすトラック溝１１２，１２２間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達ボール１３０と、両継手部材１１０，１２０間に介在して各トルク伝達ボール１３０を保持するケージ１４０とを備えている。

図１５に示す固定式等速自在継手は、両継手部材１１０，１２０の各トラック溝１１２，１２２が、それぞれ、ストレート部１１３，１２３と円弧部１１４，１２４とで形成されたアンダーカットフリー型（以下、ＵＪ型という）の継手である。外側継手部材１１０のトラック溝１１２の円弧部１１４の曲率中心Ｏ₁と、内側継手部材１２０のトラック溝１２２の円弧部１２４の曲率中心Ｏ₂は、それぞれ継手中心Ｏを挟んで軸方向に等距離だけオフセットされている。

例えば、下記特許文献１に示す従来のＵＪ型等速自在継手は、小型軽量化のために、上記内外継手部材１１０，１２０の各トラック溝の曲率中心Ｏ₁，Ｏ₂とトルク伝達ボール１３０の中心Ｑを結ぶ直線と、トルク伝達ボール１３０の中心Ｑと継手中心Ｏを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θ_TRACKを、４°≦θ_TRACK≦６°の範囲に設定している。

また、外側継手部材１１０の内球面１１１の曲率中心Ｏ₁₀及び内側継手部材１２０の外球面１２１の曲率中心Ｏ₂₀、言い換えれば、ケージ１４０の外球面１４１の曲率中心Ｏ₁₀及び内球面１４２の曲率中心Ｏ₂₀も、それぞれ継手中心Ｏを挟んで軸方向に等距離だけオフセットされている。そして、上記特許文献１に示す継手では、ケージ１４０の内外球面１４１，１４２の曲率中心Ｏ₁₀，Ｏ₂₀とトルク伝達ボール１３０の中心Ｑを結ぶ直線と、トルク伝達ボール１３０の中心Ｑと継手中心Ｏを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θ_CAGEを、０°＜θ_CAGE＜１°の範囲に設定している。このように、ケージ１４０は、そのオフセット角θ_CAGEが非常に小さく設定されているため、略均一な厚さに成形される。
特開２００５−３３７３０４号公報

近年、固定式等速自在継手の更なる小型軽量化のため、ケージの厚さを更に薄くすることが試みられている。一方、継手が高作動角をとった状態で回転する場合、ケージの継手開口側の端部に大きな負荷がかかるため、その部分の強度は確保しなければならない。

しかし、上記特許文献１に示す継手の構成において、ケージの厚さを薄く設定すると、ケージが均一に薄く成形されるため、ケージの継手開口側の端部の強度を十分に確保することが困難であった。また、このケージの小型軽量化に伴う継手開口側の端部の強度低下は、特に小型車・軽自動車用等に適用する小サイズの固定式等速自在継手に顕著に認められる。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、ケージの強度を確保しつつ、小型軽量化を図り得る固定式等速自在継手を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、内球面に軸方向に延びた６本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びた６本のトラック溝を形成した内側継手部材と、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との対で形成されるボールトラックに１個ずつ配置した６個のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内球面と前記内側継手部材の外球面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを保持するケージを備えた固定式等速自在継手において、周方向に隣り合う一対のボールと、継手中心に対して前記一対のボールの対称位置に配設される他の一対のボールとにおけるそれぞれのボール周方向間隔ピッチを、他のボール周方向間隔ピッチよりも小さく設定し、かつ、前記各一対のボール周方向間隔ピッチを同一とするとともに、大きく設定された他のボール周方向間隔ピッチをそれぞれ同一とし、前記内外継手部材の各トラック溝が、前記ボールの配設位置に対応して周方向不等ピッチであり、前記外側継手部材のトラック溝相互間に配設された複数の内球面のうち、最小の前記ピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定し、前記ケージの外球面の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記ケージの内球面の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、継手作動角が０°の状態における、前記ケージの外球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥと、継手作動角が０°の状態における、前記ケージの内球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥとを、それぞれ、２．７°≦θ_ＣＡＧＥ≦５．７°の範囲に設定したものである。

このように、上記ケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥを、従来のケージのオフセット角（０°＜θ_ＣＡＧＥ＜１°）より大きく設定することによって、ケージの継手開口側の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形される。ところで、外側継手部材にケージを組み込む際は、ケージのポケットを、外側継手部材の最小のピッチ内に配設された内球面に対向させて組み込む。最小のピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さが、対向するケージのポケットの幅より小さく設定されているので、前記内球面がケージの外周面に干渉することなく、ケージを外側継手部材に容易に組み込むことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の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の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、継手作動角が０°の状態における、前記内外継手部材の各トラック溝の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θ_TRACKを、前記ケージのオフセット角θ_CAGEと略同一となるように設定したものである。

これにより、トラック溝の深さを十分に確保することが可能であり、継手が高作動角をとった場合の継手強度を維持することが可能である。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手において、前記トルク伝達ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_BALL）と前記トルク伝達ボールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ_BALL）を、３．０≦ｒ１≦３．３の範囲に設定したものである。

このようにｒ１を設定することにより、継手の小型軽量化を一層図り得る。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手において、前記外側継手部材の外径（Ｄ_OUTER）と前記トルク伝達ボールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ２（＝Ｄ_OUTER／Ｄ_BALL）を、４．６≦ｒ２≦４．８の範囲に設定したものである。

このようにｒ２を設定することにより、継手の小型軽量化を一層図り得る。

請求項５の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手において、前記内外継手部材の各トラック溝相互間のピッチのうち、継手中心に対して対称に位置する２つのピッチの位相を６０°より小さく設定すると共に、残りの４つのピッチの位相を６０°より大きく設定し、前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された外側継手部材の内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定したものである。

外側継手部材にケージを組み込む際は、ケージのポケットを、６０°より小さい位相のピッチ内に配設された外側継手部材の内球面に対向させて組み込む。この６０°より小さいピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さが、対向するケージのポケットの幅より小さく設定されているので、前記内球面がケージの外周面に干渉することなく、ケージを外側継手部材に容易に組み込むことができる。また、ポケットの幅より小さい周方向長さの内球面（開口側端部）が、継手中心に対して対称に配置されるので、一層組み込みやすいものとなる。

請求項６の発明は、請求項５に記載の固定式等速自在継手において、前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を除去して、ケージに２個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したものである。

内側継手部材をケージに組み込む際は、内側継手部材のトラック溝相互間に配設された外球面の一つを、ケージの長ポケットに挿入して、内側継手部材をケージ内に収納する。長ポケットの周方向の長さが、内側継手部材の幅より大きく設定されているため、内側継手部材の外球面を長ポケットに干渉させずに容易に挿入することが可能である。

請求項７の発明は、請求項５に記載の固定式等速自在継手において、前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部の一部を除去して、ケージに２個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したものである。

上記と同様に、内側継手部材をケージに組み込む際は、内側継手部材のトラック溝相互間に配設された外球面の一つを、ケージの長ポケットに挿入して、内側継手部材をケージ内に収納する。長ポケットの周方向の長さが、内側継手部材の幅より大きく設定されているため、内側継手部材の外球面を長ポケットに干渉させずに容易に挿入することが可能である。

請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の固定式等速自在継手において、前記６０°
より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、プレス加工にて除去したも
のである。

前記柱部の除去加工方法として、プレス加工を採用可能である。

請求項９の発明は、請求項６又は７に記載の固定式等速自在継手において、前記６０
°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、ミーリング加工にて除去
したものである。

前記柱部の除去加工方法として、ミーリング加工を採用可能である。

請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記内側継手部材の少なくとも１つのトラック溝の継手奥側の末端縁部に、傾斜
部又は段差部を設けたものである。

内側継手部材をケージに組み込む際、傾斜部又は段差部を設けた内側継手部材のトラック溝を、ケージの入口部に跨がせる。このとき、内側継手部材は、傾斜部又は段差部を設けたトラック溝を、（傾斜部等のない）従来の内側継手部材のトラック溝よりも、全体的にケージの入口部へ近づけて配置することができる。これにより、傾斜部又は段差部を設けた案内溝と反対側にある内側継手部材の外球面と、ケージの入口部との間の隙間を大きく確保することができ、容易に組み込むことができる。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の固定式等速自在継手において、前記傾斜部又は段差部を塑性加工にて成形したものである。

前記傾斜部又は段差部の加工方法として、塑性加工を採用することができる。

請求項１２の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手において、前記内外継手部材の各トラック溝にストレート部を設けたアンダーカットフリー型である。

本発明の構成を、アンダーカットフリー型の固定式等速自在継手に適用可能である。

請求項１３の発明は、請求項１から１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手に
おいて、前記内外継手部材の各トラック溝にテーパ部を設けたものである。

本発明の構成を、内外継手部材の各トラック溝にテーパ部を設けた固定式等速自在継手に適用可能である。

請求項１４の発明は、請求項１から１３のいずれか１項に記載の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又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも
一方を、塑性加工にて成形したものである。

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両方、又は一方の加工方法として、塑性加工を採用することができる。

請求項１５の発明は、請求項１から１３のいずれか１項に記載の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又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも
一方を、研削加工又は焼入れ鋼切削加工にて成形したものである。

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両方、又は一方の加工方法として、研削加工又は焼入れ鋼切削加工を採用することができる。

本発明の固定式等速自在継手によれば、ケージの継手開口側の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形することが可能である。これにより、継手の小型軽量化を図るためにケージを薄く成形しても、ケージの継手開口側の端部は、継手の高作動角回転時に付与される負荷に耐え得る強度を確保することができる。

以下、本発明に係る固定式等速自在継手の実施の形態について説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）は、本発明の固定式等速自在継手の一実施形態を示し、（Ａ）は前記継手をその軸線と平行に切断した縦断面図、（Ｂ）は前記継手をその軸線と直交方向に切断した横断面図である。本発明の固定式等速自在継手は、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材２と、トルク伝達ボール３と、ケージ４とを主要な構成要素とする。なお、図１（Ａ）（Ｂ）は、外側継手部材１の回転軸線と内側継手部材２の回転軸線とがなす作動角が０°となった状態を示す。また、外側継手部材１の回転軸線と内側継手部材２の回転軸線との交点が継手中心Ｏである。固定型等速自在継手は作動角に関わりなく継手中心Ｏは固定されている。

外側継手部材１は、図１（Ａ）において右側に開口して形成され、同図の左側には駆動軸及び従動軸の二軸のうちの一方と連結する連結部（図示省略）を有する。外側継手部材１の内周面１ａは球形に形成されており、この球形内周面１ａ（以下、内球面という）に、軸方向に延びるトラック溝１ｂが周方向等ピッチに６本形成されている。

内側継手部材２は、外側継手部材１内に組み込まれた筒状の部材である。内側継手部材２の外周面２ａは球形に形成され、その球形外周面２ａ（以下、外球面という）には、軸方向に延びるトラック溝２ｂが周方向等ピッチに６本形成されている。また、内側継手部材２の内周面２ｃには、前記二軸の他方であるシャフト等を挿入して嵌合するためのスプライン又はセレーションが形成してある。また、外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝の両方又は一方の加工方法として、塑性加工、研削加工、あるいは焼入れ鋼切削加工等を採用可能である。

この実施形態の継手は、上記両継手部材１，２の各トラック溝１ｂ，２ｂの一部がストレート状に形成されたＵＪ型等速自在継手である。詳しくは、図１（Ａ）に示すように、外側継手部材１のトラック溝１ｂは、継手開口側（図の右側）の軸方向に延びたストレート部５と、継手奥側（図の左側）の円弧部６とから成る。また、図１（Ａ）において、内側継手部材２のトラック溝２ｂは、継手奥側（図の左側）のストレート部７と、継手開口側（図の右側）の円弧部８とから成っている。

外側継手部材１のトラック溝１ｂと内側継手部材２のトラック溝２ｂとは対をなし、ボールトラックを構成する。各ボールトラックには、トルク伝達ボール３が１個ずつ、全部で６個、組み込まれている。

ケージ４には、その周方向等ピッチに６つのポケット４ａが貫設されている。各ポケット４ａに、トルク伝達ボール３が１個ずつ収容され転動自在に保持される。また、ケージ４の外周面４ｂ及び内周面４ｃは、それぞれ球形に形成されている。ケージ４の球形外周面４ｂ（以下、外球面という）は、外側継手部材１の内球面１ａに球面接触し、一方、ケージ４の球形内周面４ｃ（以下、内球面という）は、内側継手部材２の外球面２ａに球面接触している。

このケージ４の外球面４ｂの曲率中心Ｏ₁₀は、継手中心Ｏに対して継手開口側（図１（Ａ）の右側）に配置されている。一方、ケージ４の内球面４ｃの曲率中心Ｏ₂₀は、継手中心Ｏに対して継手奥側（図１（Ａ）の左側）に配置されている。そして、ケージ４の内外球面４ｂ，４ｃの各曲率中心Ｏ₁₀，Ｏ₂₀は、それぞれ、継手中心Ｏから軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットされている。

図２は、図１（Ａ）の軸線より上側半分を拡大した図である。ここで、図２に示す継手作動角が０°の状態において、ケージ４の外球面４ｂの曲率中心Ｏ₁₀（又は内球面４ｃの曲率中心Ｏ₂₀）とトルク伝達ボール３の中心Ｑを結ぶ直線と、トルク伝達ボール３の中心Ｑと継手中心Ｏを結ぶ直線とが成す角∠Ｏ₁₀ＱＯ（又は角∠Ｏ₂₀ＱＯ）を、ケージのオフセット角θ_CAGEという。このケージ４のオフセット角θ_CAGEは、２．７°≦θ_CAGE≦５．７°の範囲に設定されている。

このように、上記ケージのオフセット角θ_CAGEを、図１５に示す従来のケージのオフセット角（０°＜θ_CAGE＜１°）より大きく設定することによって、ケージ４の継手開口側（図２の右側）の端部の肉厚が、他の部分に比べて厚く成形される。これにより、継手の小型軽量化を図るためにケージ４を薄く成形しても、ケージ４の継手開口側の端部は、継手の高作動角回転時に付与される負荷に耐え得る強度を確保することができる。

ケージのオフセット角θ_CAGEが、θ_CAGE＜２．７°であると、ケージ４の継手開口側の端部が薄くなり、十分な強度が確保できない。また、５．７°＜θ_CAGEである場合は、ケージ４の継手奥側（図２の左側）の端部の肉厚が極端に薄くなる。ケージの製造工程において一般的に熱処理を施すが、ケージ４の肉厚が極端に薄くなると、その肉厚の薄い部分では熱処理による未硬化層が少なくなり、靱性が低下し十分な強度が確保できなくなる。また、ケージ４の継手開口側の端部と継手奥側の端部とで、肉厚差が大きいと加工性の悪化も懸念される。

また、図１（Ａ）に示すように、外側継手部材１のトラック溝１ｂ（の円弧部６）の曲率半径Ｏ₁と、内側継手部材２のトラック溝２ｂ（の円弧部８）の曲率半径Ｏ₂は、それぞれ、継手中心Ｏから軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットされている。図１（Ａ）において、外側継手部材１のトラック溝１ｂの曲率半径Ｏ₁は、継手中心Ｏに対して継手開口側（図の右側）に配置され、内側継手部材２のトラック溝２ｂの曲率半径Ｏ₂は、継手中心Ｏに対して継手奥側（図の左側）に配置されている。

そして、図２に示す継手作動角０°の状態において、外側継手部材１のトラック溝１ｂの曲率中心Ｏ₁（又は内側継手部材２のトラック溝２ｂの曲率中心Ｏ₂）とトルク伝達ボール３の中心Ｑを結ぶ直線と、トルク伝達ボール３の中心Ｑと継手中心Ｏを結ぶ直線とが成す角∠Ｏ₁ＱＯ（又は角∠Ｏ₂ＱＯ）を、トラック溝のオフセット角θ_TRACKという。このトラック溝のオフセット角θ_TRACKは、上記ケージのオフセット角θ_CAGEと略同一となるように設定されている。このようにトラック溝のオフセット角θ_TRACKを設定することによって、トラック溝の深さを十分に確保することが可能であり、継手が高作動角をとった場合の継手強度を維持できる。

この実施形態では、上記構成に加え、更に継手の小型軽量化を図るために、継手の主要寸法を以下の値に設定している。図１（Ａ）（Ｂ）に示すトルク伝達ボール３のピッチ円形ＰＣＤ_BALLとトルク伝達ボール３の直径Ｄ_BALLとの比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ_BALL）は、３．０≦ｒ１≦３．３の範囲に設定されている。ここで、トルク伝達ボール３のピッチ円形ＰＣＤ_BALLとは、外側継手部材１のトラック溝１ｂの曲率中心Ｏ₁、又は、内側継手部材２のトラック溝２ｂの曲率中心Ｏ₂と、トルク伝達ボール３の中心Ｑとを結ぶ線分の長さＰＣＲの２倍と定義する（ＰＣＤ_BALL＝ＰＣＲ×２）。

３．０≦ｒ１≦３．３とした理由は、継手を小型軽量化しつつも、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量及び耐久性を確保するためである。すなわち、等速自在継手においては、限られたスペースの範囲で、ボールのピッチ円形ＰＣＤ_BALLを大幅に変更することは困難である。そのため、ｒ１の値は、主にボールの直径Ｄ_BALLに依存することになる。ｒ１＜３．０であると（主に直径Ｄ_BALLが大きい場合）、他の部品（外側継手部材、内側継手部材等）の肉厚が薄くなり過ぎて十分な強度を確保できない虞がある。また、３．３＜ｒ１であると（主に直径Ｄ_BALLが小さい場合）、負荷容量が小さくなり耐久性を確保できない虞がある。

また、外側継手部材１の外径Ｄ_OUTERと、トルク伝達ボール３の直径Ｄ_BALLとの比ｒ２（＝Ｄ_OUTER／Ｄ_BALL）を、４．６≦ｒ２≦４．８の範囲に設定している。

４．６≦ｒ２≦４．８と設定したのは、上記と同様に、継手を小型軽量化しながら、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量及び耐久性を確保するためである。すなわち、ｒ２＜４．６であると（主に直径Ｄ_BALLが大きい場合）、他の部品（外側継手部材、内側継手部材等）の肉厚が薄くなり過ぎて十分な強度を確保できない虞がある。また、４．８＜ｒ２であると（主に直径Ｄ_BALLが小さい場合）、負荷容量が小さくなり耐久性を確保できない虞がある。

図３は、本発明の他の実施形態の横断面図を示している。以下、図３に基づいて、この実施形態の上記実施形態と異なる構成について説明する。
図３において、外側継手部材１と内側継手部材２の各トラック溝１ｂ，２ｂ、及び各トラック溝１ｂ，２ｂ間に介装されるトルク伝達ボール３は、それぞれ周方向に不等ピッチに配置されている。詳しくは、６個のトルク伝達ボール３相互間のピッチ（Ｐ₁〜Ｐ₆）のうち、継手中心Ｏに対して対称に配置された２つのピッチ（図３においてＰ₂とＰ₅で示すピッチ）は、他のピッチより小さく設定されている。上記小さい２つのピッチ（Ｐ₂とＰ₅）の位相は、６０°より小さくかつ互いに同じ角度に設定され、他の大きいピッチ（Ｐ₁，Ｐ₃，Ｐ₄，Ｐ₆）は、それぞれ６０°より大きくかつ互いに同じ角度に設定されている。

また、トルク伝達ボール３を保持するケージ４は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、一対の環状部９，９と、環状部９，９の間に配設した複数の柱部１０とから構成される。この実施形態では、各柱部１０が、環状部９の周方向に不等ピッチで配設されている。そして、各柱部１０相互間に、周方向に長いポケット４ａ₁（以下、長ポケットという）と、周方向に短いポケット４ａ₂の２種類のポケットが形成されている。この長ポケット４ａ₁に、小ピッチに設定された２つのトルク伝達ボール３，３が収納され、短いポケット４ａ₂には、それ以外のトルク伝達ボール３が１個ずつ収納されている。言い換えれば、小ピッチのトルク伝達ボール３，３相互間には、ケージ４の柱部１０が除去されている。具体的に、柱部１０を除去する加工方法としては、例えば、プレス加工、又はミーリング加工等を採用することができる。なお、図３及び図４に示す実施形態において、上述した構成以外は、図１及び図２に示す実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。

図５（Ａ）〜（Ｆ）は、図４に示すケージ４の変形例である。これらケージ４の変形例は、それぞれ、長ポケット４ａ₁の周方向中心に、突起部１１が形成されている。言い換えれば、柱部を部分的に除去し一部を残したように成形されている。図５（Ａ）に示す長ポケット４ａ₁において、突起部１１は、両方の環状部９，９の側面に１つずつ設けられている。また、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すように、片方の環状部９の側面に突起部１１を設けてもよい。

図５（Ａ）〜（Ｃ）の突起部１１は、周方向に平行なストレート面１１ａと、ストレート面１１ａの両端に連結した円弧面１１ｂ，１１ｂとで形成されているが、突起部１１の形状はこれに限らない。例えば、図５（Ｄ）に示すように、ストレート面１１ａと各円弧面１１ｂ，１１ｂとの連結部をＲ状に形成してもよい。また、図５（Ｅ）に示す変形例のように、突起部１１を、周方向に平行なストレート面１１ａと、ストレート面１１ａの両端に直交して連結した直交面１１ｃ，１１ｃとから成る長方形に形成してもよい。あるいは、図５（Ｆ）に示すように、突起部１１を、周方向に平行なストレート面１１ａと、ストレート面１１ａの両端に連結したテーパ面１１ｄ，１１ｄとから成る台形に形成してもよい。

以下、上記図３〜図５で説明したケージと内側継手部材、及びケージと外側継手部材のそれぞれの組み付け方法について説明する。
まず、内側継手部材をケージに組み付けるには、内側継手部材とケージを、互いの軸線が略９０°を成すように配置する。そして、図６（Ａ）に示すように、内側継手部材２の外球面２ａを有する凸部１２を、ケージ４の長ポケット４ａ₁に挿入して、内側継手部材２をケージ４内に収納する。このとき、凸部１２が長ポケット４ａ₁の縁に干渉し難くするために、小ピッチ内に配設された（周方向長さの小さい）外球面２ａを有する凸部１２を、長ポケット４ａ₁に挿入することが望ましい。また、図６（Ａ）を矢印Ｘ方向から見た図６（Ｂ）に示すように、長ポケット４ａ₁の周方向の長さＬ₄は、内側継手部材２の凸部１２の幅Ｗ₂よりも、大きく形成されているため、凸部１２は長ポケット４ａ₁に干渉せずに容易に挿入することが可能である。

このように、ケージ４の柱部（又はその一部）を除去して長ポケット４ａ₁を形成することで、内側継手部材２とケージ４の組み付け性が向上する。その後、内側継手部材２をケージ４内で９０°回転させて両部材の軸線が一致するように組み付ける（図示省略）。なお、図６では、長ポケット４ａ₁を有するケージ４の一例を用いてその組み付け方法を説明したが、他の変形例を用いた場合の組み付け方法も同様であるので説明を省略する。

なお、図３において、大ピッチ内に配設された柱部を除去しても、同様に長ポケット４ａ₁を形成可能であるが、ケージ４の強度を確保するためには、小ピッチ内に配設される柱部を除去して、大ピッチ内に配設された太い柱部を残す方が望ましい。

次に、図７を参照して、ケージと外側継手部材の組み付け方法について説明する。
ケージと外側継手部材を、互いの軸線が略９０°を成すように配置する。そして、図７に示すように、ケージ４の短いポケット４ａ₂（又は、長ポケット４ａ₁）を、外側継手部材１の小ピッチ（Ｐ₂及びＰ₅）に配設されたトラック溝１ｂ相互間の内球面１ａに対応させて、ケージ４を外側継手部材１内に収納する。ケージ４の短いポケット４ａ₂（又は、長ポケット４ａ₁）の幅Ｗ₄は、対応する小ピッチ内に配設された内球面１ａの開口側端部の周方向の長さＬ₁よりも、大きく形成されているため、上記内球面１ａ（の開口側端部）がケージ４の外周面に干渉することなくケージ４を外側継手部材１内に収納することが可能である。

このように、外側継手部材１のトラック溝１ｂ相互間の一部を、小ピッチにすることで、外側継手部材１とケージ４との組み付け性が向上する。その後、ケージ４を外側継手部材１内で９０°回転させて両部材の軸線が一致するように組み付ける（図示省略）。なお、図７では、長ポケット４ａ₁を有するケージ４の一例を用いてその組み付け方法を説明したが、他の変形例を用いた場合の組み付け方法も同様であるので説明を省略する。

また、内側継手部材とケージの組み付け性を向上させるために、図８〜図１０に示す内側継手部材の構成を採用してもよい。
図８は前記内側継手部材の斜視図、図９は図８のＹ矢視図、図１０（Ａ）は図９のＺ−Ｚ断面図であって、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）の要部の変形例を示す図面である。

図８、図９及び図１０（Ａ）に示すように、内側継手部材２の１つのトラック溝２ｂに傾斜部１３を設けている。この傾斜部１３は、複数ある（この場合６つの）トラック溝２ｂのうち少なくとも１つに設ければよい。この傾斜部１３は、例えば、塑性加工等によって形成することができる。

詳しくは、図１０（Ａ）に示すように、内側継手部材２のトラック溝２ｂは、内側継手部材２の軸方向に切り通して形成されているので、両端に末端縁部１４ａ，１４ｂを有する。傾斜部１３は、その両末端縁部１４ａ，１４ｂのうち、トラック溝２ｂのストレート部７側の末端縁部１４ａに設けてある。言い換えれば、傾斜部１３は、トラック溝２ｂの継手奥側（図の左側）の末端縁部１４ａに設けてある。

傾斜部１３は、末端縁部１４ａの全域に渡って設けられ、軸方向外側に臨んでテーパ状に縮径して形成されている。傾斜部１３の断面形状は、図１０（Ｂ）に示すような凹曲面状、又は、図１０（Ｃ）に示すような凸曲面状であってもよい。また、傾斜部の代わりに段差部としてもよい（図示省略）。また、図１１に示すように、傾斜部１３を、トラック溝２ｂの末端縁部の周方向中間部から両側へ次第に小さく形成してもよい。

以下、上記図８〜図１０に示す内側継手部材とケージの組み付け方法について説明する。
まず、内側継手部材２とケージ４を、互いの軸線が略９０°を成すように配置する。この状態で、図１２に示すように、傾斜部１３を設けたトラック溝２ｂを、ケージ４の継手奥側の（つまり、図の左側の内径の大きい）入口部４ｄに跨がせる。その跨がせたトラック溝２ｂを中心として内側継手部材２を矢印Ｔ方向に回転させて、内側継手部材２のトラック溝２ｂ相互間の凸部１２をケージ４のポケット４ａに挿入すると共に、内側継手部材２をケージ４内へ入れる。そして、内側継手部材２をケージ４内で９０°回転させて球面係合させ組み付ける。

傾斜部１３を形成した内側継手部材２のトラック溝２ｂを、ケージ４の入口部４ｄに跨がせた状態では、図１２のＶ−Ｖ矢視断面図の図１３に示すように、傾斜部１３が入口部４ｄに接近ないし接触している。つまり、傾斜部１３の代わりに直角の角部を有する従来の内側継手部材に比べて、傾斜部１３を有する内側継手部材は、（図１３の）下方に落とし込んで挿入することができる。これにより、内側継手部材２の上端面（外球面２ａ）と、入口部４ｄとの間の隙間Ｓを大きく確保することができるので、組み付けが容易となる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に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で、種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明の構造は、図１に示すＵＪ型固定式等速自在継手以外の固定式等速自在継手にも適用可能である。例えば、図１４に示すように、外側継手部材１のトラック溝２ｂの一部に、継手開口側（図の右側）に向けて直線的に拡径したテーパ部１５を形成すると共に、内側継手部材２のトラック溝２ｂの一部に、継手奥側（図の左側）に向けて直線的に拡径したテーパ部１６を形成した継手に、本発明の構成を適用してもよい。

本発明の固定式等速自在継手の一実施形態を示す図であって、（Ａ）は前記固定式等速自在継手を軸線と平行に切断した縦断面図、（Ｂ）は前記固定式等速自在継手を軸線と直交方向に切断した横断面図である。 前記固定式等速自在継手の縦断面図である。 本発明の他の実施形態を示す横断面図である。 前記他の実施形態のケージを示す図であって、（Ａ）は前記ケージの側面図、（Ｂ）は前記ケージの斜視図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は前記ケージの変形例を示す側面図である。 （Ａ）はケージと内側継手部材を組み付ける様子を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ矢視図である。 ケージと外側継手部材を組み付ける様子を示す図である。 内側継手部材の他の実施形態を示す斜視図である。 図８のＹ矢視図である。 （Ａ）は図９のＺ−Ｚ断面図であって、（Ｂ）（Ｃ）は（Ａ）の要部の変形例を示す要部断面図である。 内側継手部材の要部の更に別の変形例を示す要部断面図である。 ケージと内側継手部材を組み付ける様子を示す図である。 図１２のＶ−Ｖ矢視断面図である。 本発明をさらに別の固定式等速自在継手に適用した例を示す縦断面図である。 従来の固定式等速自在継手を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
１ａ 内球面
１ｂ トラック溝
２ 内側継手部材
２ａ 外球面
２ｂ トラック溝
３ トルク伝達ボール
４ ケージ
４ａ ポケット
４ｂ 外球面
４ｃ 内球面
１０ 柱部
１３ 傾斜部
１４ａ 末端縁部
１５ テーパ部
１６ テーパ部
Ｏ 継手中心
Ｏ₁ 外側継手部材のトラック溝の曲率中心
Ｏ₂ 内側継手部材のトラック溝の曲率中心
Ｏ₁₀ ケージの外球面の曲率中心
Ｏ₂₀ ケージの内球面の曲率中心
Ｑ トルク伝達ボールの中心

Claims (15)

1. 内球面に軸方向に延びた６本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外球面に軸方向に延びた６本のトラック溝を形成した内側継手部材と、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との対で形成されるボールトラックに１個ずつ配置した６個のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内球面と前記内側継手部材の外球面との間に介在すると共に前記トルク伝達ボールを保持するケージを備えた固定式等速自在継手において、
   周方向に隣り合う一対のボールと、継手中心に対して前記一対のボールの対称位置に配設される他の一対のボールとにおけるそれぞれのボール周方向間隔ピッチを、他のボール周方向間隔ピッチよりも小さく設定し、かつ、前記各一対のボール周方向間隔ピッチを同一とするとともに、大きく設定された他のボール周方向間隔ピッチをそれぞれ同一とし、
   前記内外継手部材の各トラック溝が、前記ボールの配設位置に対応して周方向不等ピッチであり、前記外側継手部材のトラック溝相互間に配設された複数の内球面のうち、最小の前記ピッチ内に配設された内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定し、
   前記ケージの外球面の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記ケージの内球面の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、
   継手作動角が０°の状態における、前記ケージの外球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥと、
   継手作動角が０°の状態における、前記ケージの内球面の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥとを、
   それぞれ、２．７°≦θ_ＣＡＧＥ≦５．７°の範囲に設定したことを特徴とする固定式等速自
   在継手。
2. 前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心を継手中心に対して継手開口側に、前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心を継手中心に対して継手奥側に、それぞれ、軸方向に互いに反対側に等距離だけオフセットすると共に、
   継手作動角が０°の状態における、前記内外継手部材の各トラック溝の曲率中心と前記トルク伝達ボールの中心を結ぶ直線と、前記トルク伝達ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とが成すトラック溝のオフセット角θ_{ＴＲＡＣＫ}を、前記ケージのオフセット角θ_ＣＡＧＥと略同一となるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
3. 前記トルク伝達ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）と前記トルク伝達ボールの直径（Ｄ_ＢＡＬＬ）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_ＢＡＬＬ／Ｄ_ＢＡＬL）を、３．０≦ｒ１≦３．３の範囲に設定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外径（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}）と前記トルク伝達ボールの直径（Ｄ_ＢＡＬＬ）との比ｒ２（＝Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}／Ｄ_ＢＡＬＬ）を、４．６≦ｒ２≦４．８の範囲に設定したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
5. 前記内外継手部材の各トラック溝相互間のピッチのうち、継手中心に対して対称に位置する２つのピッチの位相を６０°より小さく設定すると共に、残りの４つのピッチの位相を６０°より大きく設定し、前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された外側継手部材の内球面の開口側端部の周方向長さを、前記ケージのポケットの幅より小さく設定したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
6. 前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を除去して、ケージに２個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したことを特徴とする請求項５に記載の固定式等速自在継手。
7. 前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部の一部を除去して、ケージに２個の前記トルク伝達ボールを保持可能な長ポケットを形成すると共に、前記長ポケットの周方向長さを、前記内側継手部材の幅より大きく設定したことを特徴とする請求項５に記載の固定式等速自在継手。
8. 前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、プレス加工にて除去したことを特徴とする請求項６又は７に記載の固定式等速自在継手。
9. 前記６０°より小さい位相のピッチ内に配設された前記ケージの柱部を、ミーリング加工にて除去したことを特徴とする請求項６又は７に記載の固定式等速自在継手。
10. 前記内側継手部材の少なくとも１つのトラック溝の継手奥側の末端縁部に、傾斜部又は段差部を設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
11. 前記傾斜部又は段差部を塑性加工にて成形したことを特徴とする請求項１０に記載の固定式等速自在継手。
12. 前記内外継手部材の各トラック溝にストレート部を設けたアンダーカットフリー型であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
13. 前記内外継手部材の各トラック溝にテーパ部を設けたことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
14. 前記外側継手部材のトラック溝又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、塑性加工にて成形したことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
15. 前記外側継手部材のトラック溝又は前記内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、研削加工又は焼入れ鋼切削加工にて成形したことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。

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