JP5501655B2

JP5501655B2 - 等速自在継手

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Publication number: JP5501655B2
Application number: JP2009115680A
Authority: JP
Inventors: 賢二山田; 真一高部; 正純小林; 千佳也榛葉
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: JP2010265925A

Description

本発明は、等速自在継手に関し、特に、入出力軸の角度変位及び軸方向変位を許容しつつ入出力軸間でトルクの伝達を可能にした摺動型等速自在継手に関するものである。

等速自在継手には、大別して、２軸間の角度変位のみを許容する固定型と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動型とがあり、それぞれ使用条件、用途等に応じて機種選択される。固定型としてはツェパー型等速自在継手、摺動型としてはダブルオフセット型等速自在継手、トリポード型等速自在継手等が代表的である。摺動型のうち、トリポード型等速自在継手はトルク伝達部材としてローラを用い、その他はトルク伝達部材としてボールを用いている。

例えばダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ型等速自在継手）（特許文献１等参照）は、図１１と図１２に示すように、円筒状の内径面１に６本の直線状のトラック溝２を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪３と、球面状の外径面４に６本の直線状のトラック溝５を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５とが協働して形成されるボールトラックに配された６個のトルク伝達ボール７と、トルク伝達ボール７を保持する保持器８とで構成される。そして、保持器８の外径面８ａの球面中心Ｏａと内径面８ｂの球面中心Ｏｂとが、それぞれ、ポケット中心から軸方向の反対側にオフセットされている。この場合、内径面８ｂの球面中心Ｏｂが外径面８ａの球面中心Ｏａよりも開口側に配置される。

また、内輪６とボール７と保持器８等で構成される内部部品Ｓは、外輪３を軸方向に沿って往復動する。このため、外輪３の開口部側には、内部部品Ｓの抜けを規制する抜け止め手段１０が設けられている。抜け止め手段１０は、一般的には、外輪３の内径面の開口部側に周方向溝１１を設け、この周方向溝１１の止め輪１２を嵌着してなるものである。

近年、自動車の低燃費化に伴い、等速自在継手に対しても軽量・コンパクトなものが要求されている。そのため、従来には、トルク伝達ボールを８個とするとともに、トルク伝達ボールのピッチ円直径と前記トルク伝達ボールの直径との比を、所定範囲に設定するようにしたものがある（特許文献２）。このように設定することによって、「より一層のコンパクト化を図ることができると同時に、比較品（６個トルク伝達ボール）と同等以上の強度、負荷容量、耐久性、作動角を確保することができる。」ようにしている。

特開２００５−２５６８７３号公報特許３８５９２９５号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載のものでは、外輪の外径サイズは、この特許文献２の表２に記載されたものが限度である。すなわち、このようなＤＯＪ型等速自在継手において、強度・耐久性を確保しながら、表２に示される寸法よりもさらに外輪の外径サイズを抑制して軽量コンパクト化を図ることが困難となっていた。これは、外輪の外径サイズを抑制するために、トルク伝達ボールのピッチ円径を小さくすると、内輪において肉厚が小さく強度不足となる部位が発生するためである。肉厚が小さく強度不足となる部位とは、内輪のトラック溝の溝底と、内輪の内径面に設けられた雌スプラインの間の部位である。また、強度不足となる部位の肉厚を確保するためにトルク伝達ボールのボール径を小さくすると、ボール溝の接触面での面圧の上昇を招き、耐久性が低下する問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みて、外輪の外径サイズを抑えることができ、しかも、内輪において強度不足となる部位の発生を防止できる等速自在継手を提供する。

本発明の等速自在継手は、内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている等速自在継手であって、前記トルク伝達ボールが６個であり、前記内側継手部材は、前記トラック溝が形成された内輪構成部を有し、この内輪構成部にトルク伝達用シャフトがスプライン嵌合構造及び接合部を介しない一体構造で連続し、前記トルク伝達ボールのピッチ円直径（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、２．５≦ｒ１≦２．８の範囲に設定し、かつ、前記内側継手部材の内輪構成部におけるトラック溝底径を、前記内輪構成部とトルク伝達用シャフトとの一体構造の連続部位のトルク伝達用シャフトの外径寸法よりも小さくしたものである。

本発明の等速自在継手によれば、２．５≦ｒ１≦２．８と設定することによって、トルク伝達ボールのピッチ円径を小さくして外側継手部材である外輪の外径サイズを抑制することができる。また、内輪構成部とトルク伝達用シャフトとが一体構造とされているので、内輪構成部に、従来のこの種の等速自在継手において必要とされていた内径面の雌スプラインを必要としない。このため、内輪構成部の肉厚を確保することができ、トラック溝が浅くなることを防止できる。

トルク伝達ボールのピッチ円径／ボール径の比を２．５より小さくすると、内輪においてボール溝とボール溝との間の肉厚を確保できなくなったり、保持器においてポケット（窓）とポケット（窓）との間の肉厚を確保できないといった問題がある。逆に、ピッチ円径／ボール径の比を２．８より大きくすると、ピッチ円径を小さくできない。

前記内側継手部材の内輪構成部におけるトラック溝底径を、前記内輪構成部とトルク伝達用シャフトとの一体構造の連続部位の前記トルク伝達用シャフトの外径寸法よりも小さくすることができる。これによって、外輪（外側継手部材）の外径を抑えた状態であっても、ボール径を小さくする必要がなくなる。また、一体構造である内輪構成部とトルク伝達用シャフトとは中空軸にて構成することができる。

外側継手部材の外径（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}）とトルク伝達ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）との比ｒ２（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}／ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）を、１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定するのが好ましい。ｒ２を１．５１未満とすると、外側継手部材の肉厚が不足して強度が確保できないといった問題を生ずる可能性がある。逆に、ｒ２を１．６１よりも大きくすると、外側継手部材の肉厚が過剰となり重量の増加を招く問題が生ずる。

また、保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とのオフセット量Ｋとトルク伝達ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）との比ｒ３（Ｋ／ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）を、０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲に設定するのが好ましい。すなわち、ＤＯＪ型等速自在継手では、作動角をとる場合にトルク伝達ボールはケージオフセットにより作動角の二等分面内に保持され、等速性が維持される。このため、ケージ（保持器）のオフセット量には最適値が存在する。この最適値が０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲である。

オフセット量の過小は作動性の低下を招く。すなわち、オフセット量が小さくなると、作動角を付与した時にトルク伝達ボールを作動角の二等分面内に案内する保持器の案内力が減少し、継手の作動性が悪くなり、また等速性も不安定になる。一方、オフセット量の過大は外側継手部材（外輪）の外径の増大を招く。すなわち、オフセット量が大きくなると、作動角を付与した時に継手一回転中における保持器のポケットに対するトルク伝達ボールの径方向の相対移動量が大きくなる。このため、最大作動角時においてもトルク伝達ボールをポケット内から外れないようにする必要がある。しかしながら、このような場合、保持器の肉厚が厚くなりすぎるため、外側継手部材（外輪）の外径も大きくなる。

このため、外輪外径をできるだけ小さくするためには、オフセット量を小さくするほうが好ましい。しかしながら、過小であると作動性の低下を招くことになる。このため、本発明では０．０５≦ｒ３≦０．１１としている。

少なくとも、内輪構成部における外径面およびトラック溝表面に熱硬化処理が施されているのが好ましい。このように熱硬化処理が施されれば、各部品同士が摺動することによって生ずる磨耗を減少させ、長期に渡って等速自在継手としての機能を発揮することができる。

内輪構成部とトルク伝達用シャフトとからなる軸で構成され、この軸が一本の軸部材の一体成形品にて構成されていても、内輪構成部とトルク伝達用シャフトとからなる軸で構成され、複数の部品の連結体であってもよい。複数の部品からなる場合、その連結部は前記内輪構成部とトルク伝達用シャフトとの一体構造の連続部位を除く範囲のトルク伝達用シャフトに設けられるのが好ましい。

外側継手部材の内径面の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出して、内輪構造部とボールと保持器とを含む内部部品に係止する抜け止め部を設けることができる。また、外側継手部材のトラック溝の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出して、内輪構造部とボールと保持器とを含む内部部品に係止する抜け止め部を設けることもできる。

抜け止め部を設ければ、外側継手部材内において内部部品が開口側へ移動した際に、抜け止め部に内部部品が係止する。これによって、内部部品の外側継手部材からの抜けを規制することができる。しかも、抜け止め部は、塑性加工によって内径側へ突出するように形成するものであるので、従来のような止め輪を必要としない。

保持器の外径面の球面中心が保持器の内径面の球面中心よりも継手開口側に配置されるようにできる。これによって、内部部品のスライド量に対する外側継手部材の深さ（カップ深さ）を、保持器の内径面の球面中心が保持器の外径面の球面中心よりも継手開口側に配置されるものよりは浅くできる。

本発明の等速自在継手では、トルク伝達ボールのピッチ円径を小さくして外側継手部材である外輪の外径サイズを抑制することができ、しかも内輪構成部の肉厚を確保することができ、トラック溝が浅くなることを防止できる。このため、耐久性やトルク負荷容量等を確保したまま外側継手部材の小径化を図ることができる。すなわち、ＤＯＪ型等速自在継手において、必要な機能や性能を確保しながら、より一層の軽量・コンパクト化を図ることができる。

前記内側継手部材の内輪構成部におけるトラック溝底径を、トルク伝達用シャフトの最大径よりも小さくすることによって、外側継手部材の外径を抑えた状態であっても、ボール径を小さくする必要がなくなる。このため、トラック溝との接触面での面圧の上昇を防止でき、耐久性の向上を図ることができる。また、トルク伝達用シャフト等を中空軸とすることによって、軽量化を図ることができる。

１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定することによって、外側継手部材の肉厚が不足することがなく、また、外側継手部材の肉厚が過剰とならない。このため、外側継手部材重量の増加を招くことなく、十分な強度を確保できる。

また、０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲に設定したことによって、作動性の低下を招くことなく、外側継手部材の外径を小さくできる。

内輪構成部における外径面およびトラック溝表面に熱硬化処理が施されていれば、各部品同士が摺動することによって生ずる磨耗を減少させ、長期に渡って等速自在継手としての機能を発揮することができる。

内輪構成部とトルク伝達用シャフトとが一体成形品にて構成されているものであれば、強度的に安定する。また、複数の部品の連結体であるものでは、各部品を成形した後、複数の部品を連結することになるので、連結作業を行う必要があるが、一体成形品に比べて各部品の形状が単純化され、各部品を低コストで容易に成形できる。

塑性加工によって内径側へ突出するように抜け止め部を形成したものであれば、別部材の規制部材を外側継手部材等に別途設ける必要がない。このため、従来必要としていたサークリップ溝加工が不要となって、生産性の向上を図るとともに、サークリップ（止め輪）を必要とせず、部品点数の減少を図ってコストの低減及び組立性の向上を達成できる。しかも、内部部品の抜けを確実に防止することができる。

保持器の外径面の球面中心が保持器の内径面の球面中心よりも継手開口側に配置されるものでは、内部部品のスライド量に対する外側継手部材の深さ（カップ深さ）を、浅くでき、継手の軽量化を図ることができる。

本発明の第１実施形態の等速自在継手の縦断面図である。前記図１における等速自在継手の横断面図である。前記図１における等速自在継手の内側継手部材の断面図である。前記図１における等速自在継手の保持器の断面図である。内輪構成部とトルク伝達シャフトとが２個の部品にて構成されている内側継手部材の断面図である。内輪構成部とトルク伝達シャフトとが３個の部品にて構成されている内側継手部材の断面図である。本発明の第２実施形態の等速自在継手の縦断面図である。前記図７における等速自在継手の要部拡大縦断面図である。本発明の第３実施形態の等速自在継手の縦断面図である。前記図９における等速自在継手の要部拡大断面図である。従来の等速自在継手の縦断面図である。従来の等速自在継手の横断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

図１と図２に本発明に係る等速自在継手を示し、等速自在継手は、内径面２１に複数のトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外径面２４に複数のトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、前記外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のトルク伝達ボール２７と、前記外側継手部材２３の内径面２１と内側継手部材２６の外径面との間に介在してボール２７を保持する保持器２８とを備える。

外側継手部材（外輪）２３は、内径面２１にトラック溝２２が形成された円筒状のマウス部３０と、このマウス部３０の底壁から突設されるステム部３１とを備える。トラック溝２２は、マウス部３０の軸方向に沿って延び、周方向に沿って６０°ピッチで６つ配設されている。

内側継手部材２６は、外径面２４に複数のトラック溝２５が形成された内輪構成部３２と、この内輪構成部３２に一体構造にて連設されるトルク伝達用シャフト３３からなる。すなわち、内側継手部材２６は、一体構造である内輪構成部３２とトルク伝達用シャフト３３とを構成する１本の軸部材からなる。軸部材は、中心孔３４を有する中空軸４０である。この内側継手部材２６のトラック溝２５も、外側継手部材２３のトラック溝２２に対応して、方向に沿って６０°ピッチで６つ配設されている。

保持器２８には周方向に沿って６０°ピッチで６個のポケット３５が設けられ、このポケット３５にボール２７が保持される。また、図４に示すように、保持器２８の内径面２８ｂの球面中心Ｏｂと保持器２８の外径面２８ａの球面中心Ｏａとが、ボール中心Ｏを含む継手中心面Ｐに対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている。この場合、保持器２８の外径面２８ａの球面中心Ｏａが保持器２８の内径面２８ｂの球面中心Ｏｂよりも継手開口側に配置されている。

そして、この等速自在継手においては、図２に示すように、トルク伝達ボール２７のピッチ円直径（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、２．５≦ｒ１≦２．８の範囲に設定している。

また、外側継手部材２３、つまり円筒状のマウス部３０の外径（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}）とトルク伝達ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）との比ｒ２（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}／ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）を、１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定している。

さらに、保持器２８の内径面２８ｂの球面中心Ｏｂと保持器２８の外径面２８ａの球面中心Ｏａとのオフセット量Ｋとトルク伝達ボール２７のピッチ円直径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）との比ｒ３（Ｋ／ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）を、０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲にしている。

内側継手部材２６の内輪構成部３２における外径面２４およびトラック溝表面に熱硬化処理が施されている。この場合、内輪構成部３２及びトルク伝達用シャフト３３を構成するシャフト（中空軸４０）の外径面全体に対して熱硬化処理を施すようにしてもよい。熱硬化処理は、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。なお、高周波焼入れの場合、少なくとも、内輪構成部３２における外径面２４およびトラック溝表面に硬化処理がなされる。この中空軸４０としては、例えば、機械構造用炭素鋼鋼材や構造用鋼鋼材等にて構成され、熱硬化処理部の硬度を、例えば、５０〜６５ＨＲＣ程度とされる。

また、この中空軸４０において、図３において、内輪構成部３２におけるトラック溝底径Ｄ１を、トルク伝達用シャフト３３の最大径Ｄ２よりも小さくしている。ここで、トラック溝底径とは、各トラック溝２５の溝底が描く円弧の直径である。トルク伝達用シャフト３３の最大径とは、トルク伝達用シャフト３３の外径寸法である。

本発明の等速自在継手によれば、２．５≦ｒ１≦２．８と設定することによって、トルク伝達ボールのピッチ円径を小さくして外側継手部材２３である外輪の外径サイズを抑制することができる。また、内輪構成部３２とトルク伝達用シャフト３３とが一体構造とされているので、内輪構成部３２に、従来のこの種の等速自在継手において必要とされていた内径面の雌スプラインを必要としない。このため、内輪構成部３２の肉厚を確保することができ、トラック溝２５が浅くなることを防止できる。

このため、この等速自在継手は、耐久性やトルク負荷容量等を確保したまま外側継手部材２３の小径化を図ることができる。すなわち、ＤＯＪ型等速自在継手において、必要な機能や性能を確保しながら、より一層の軽量・コンパクト化を図ることができる。

トルク伝達ボール２７のピッチ円径／ボール径の比を２．５より小さくすると、内輪構成部３２においてボール溝２５とボール溝２５との間の肉厚を確保できなくなったり、保持器２８においてポケット（窓）３５とポケット（窓）３５との間の肉厚を確保できないといった問題がある。逆に、ピッチ円径／ボール径の比を２．８より大きくすると、ピッチ円径を小さくできない。

前記内側継手部材２６の内輪構成部３２におけるトラック溝底径を、トルク伝達用シャフト３３の最大径よりも小さくすることができる。これによって、外輪（外側継手部材）２３の外径を抑えた状態であっても、ボール径を小さくする必要がなくなる。このため、トラック溝２２との接触面での面圧の上昇を防止でき、耐久性の向上を図ることができる。また、トルク伝達用シャフト３３等を中空軸４０とすることによって、軽量化を図ることができる。

外側継手部材２３の外径（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}）とトルク伝達ボール２７のピッチ円直径（ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）との比ｒ２（Ｄ_{ＯＵＴＥＲ}／ＰＣＤ_ＢＡＬＬ）を、１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定するのが好ましい。１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定することによって、外側継手部材２３の肉厚が不足することがなく、また、外側継手部材２３の肉厚が過剰とならない。このため、外側継手部材の重量の増加を招くことなく、十分な強度を確保できる。ｒ２を１．５１未満とすると、外側継手部材２３の肉厚が不足して強度が確保できないといった問題を生ずる可能性がある。逆に、ｒ２を１．６１よりも大きくすると、外側継手部材２３の肉厚が過剰となり重量の増加を招く問題が生ずる。

また、０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲に設定したことによって、作動性の低下を招くことなく、外側継手部材２３の外径を小さくできる。

ところで、ＤＯＪ型等速自在継手では、作動角をとる場合にトルク伝達ボール２７はケージオフセットにより作動角の二等分面内に保持され、等速性が維持される。ケージ（保持器）２８のオフセット量には最適値が存在する。

オフセット量の過小は作動性の低下を招く。すなわち、オフセット量が小さくなると、作動角を付与した時にトルク伝達ボール２７を作動角の二等分面内に案内する保持器２８の案内力が減少し、継手の作動性が悪くなり、また等速性も不安定になる。一方、オフセット量の過大は外側継手部材（外輪）２３の外径の増大を招く。すなわち、オフセット量が大きくなると、作動角を付与した時に継手一回転中におけるポケット３５に対するトルク伝達ボール２７の径方向の相対移動量が大きくなる。このため、最大作動角時においてもトルク伝達ボール２７をポケット３５内から外れないようにする必要がある。しかしながら、このような場合、保持器の肉厚が厚くなりすぎるため、外側継手部材（外輪）２３の外径も大きくなる。

このため、外側継手部材２３の外径をできるだけ小さくするためには、オフセット量を小さくするほうが好ましい。しかしながら、過小であると作動性の低下を招くことになる。このため、本発明品では前記最適として、０．０５≦ｒ３≦０．１１とし、より好ましくは、０．０７≦ｒ３≦０．０９としている。

また、前記実施形態では、内輪構成部３２における外径面およびトラック溝表面に熱硬化処理が施されている。このように熱硬化処理が施されれば、各部品同士が摺動することによって生ずる磨耗を減少させ、長期に渡って等速自在継手としての機能を発揮することができる。

保持器２８の外径面２８ａの球面中心Ｏａが保持器２８の内径面２８ｂの球面中心Ｏｂよりも継手開口側に配置されるものでは、内部部品Ｓ（内輪構成部３２と、ボール２７と保持器２８等で構成される部品）のスライド量に対する外側継手部材２３の深さ（カップ深さ）を、例えば３ｍｍ〜８ｍｍ程度減少させることができる。このため、継手の軽量化を図ることができる。

ところで、前記実施形態では、内輪構成部３２とトルク伝達用シャフト３３とが一体成形品であったが、図５と図６に示すように、内輪構成部３２とトルク伝達用シャフト３３からなる中空軸４０が、複数の部品の連結体で構成されていてもよい。

図５に示す中空軸４０では、第１部品４１と第２部品４２との２部品からなる。第１部品４１と第２部品４２とは、それぞれ、内輪構成部３２、３２と、軸部４３、４４とからなり、軸部４３、４４の端面４３ａ、４４ａが突き合わされた状態で接合されたものである。すなわち、接合された軸部４３、４４で、トルク伝達用シャフト３３を構成する。

また、図６に示す中空軸４０では、第１部品４１と、第２部品４２と、第１部品４１と第２部品４２との間に配設される第３部品４５との３部品からなる。第１部品４１と第２部品４２とは、それぞれ、内輪構成部３２、３２と、短軸部４６、４７とからなる。また、第３部品４５は中空材（パイプ材）４８からなる。第１部品４１の短軸部４６の端面４６ａと、中空材４８の一方の端面４８ａとが突き合わされた状態で接合され、第２部品４２の短軸部４７の端面４７ａと、中空材４８の他方の端面４８ｂとが突き合わされた状態で接合されたものである。このため、第１部品４１の短軸部４６と、第２部品４２の短軸部４７と、中空材４８とでトルク伝達用シャフト３３を構成する。

このように、図５と図６に示す中空軸４０では、各部品の端面同士を接合（金属接合）する必要がある。この金属接合法には、リべット接合、ねじ接合、又は圧入等の機械的接合法と、溶融溶接、圧接、ろう付け等の冶金的溶接法とがあり、これらの種々の接合法を用いることができる。ここで、溶融溶接は、溶接材料を使用し溶接材料と接合すべき母材を一緒に熱を加えて溶かして母材と母材をつなぐ方法である。圧接は、多少の熱を加えるか、または全く加えないで圧力でつなぐ方法である。ろう付けは、母材を溶かさないでろう（溶和材）だけを溶解して、つなぎ合わす金属の境界に流しこんで接合する方法である。

溶融溶接を行う場合、例えば、レーザ溶接が好ましい。レーザ溶接とは、レーザ光を熱源として主として金属に集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合する方法のことである。レーザ溶接は、高速深溶込み溶接が可能であり、溶接熱影響が非常に少なく、また溶接変形が少ない等の利点がある。

圧接では、例えば、摩擦圧接法が好ましい。摩擦圧接法とは、接合する部材（たとえば金属や樹脂など）を高速で擦り合わせ、そのとき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する接合方法である。従来行われているアーク溶接やガス溶接等と比較すると、摩擦熱以外の熱源を必要としないこと、溶接棒やフラックスが不要であること、接合時にガスやスパッタが出ない事などから自然環境にやさしい接合法である。

また、前記機械的接合法や冶金的溶接法とは相違して、接着剤を用いる接着であってもよい。接着剤としては、使用する金属によって、その金属にあったものを種々選択することができる。

このように、複数の部品の連結体であるものでは、各部品を成形した後、複数の部品を連結することになるので、連結作業を行う必要があるが、一体成形品に比べて各部品の形状が単純化され、各部品を低コストで容易に成形できる。

図７は本発明の第２実施形態を示し、この場合、外側継手部材２３のトラック溝２２の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出する抜け止め部５０が設けられている。図８に示すように、この抜け止め部５０は、外輪奥側から開口側に向かって内径側へ傾斜する傾斜面５１と、この傾斜面５１の開口端から連設される径方向端面５２とを有する断面直角三角形状の突起部５３にて構成される。なお、この抜け止め部５０は、例えば、図示省略の加締加工具の加締部を、トラック溝２２の開口部に圧入し、トラック溝２２の底部の一部を内径側へ突出させればよい。

このため、内輪構造部３２とボール２７と保持器２８とを含む内部部品Ｓが外側継手部材２３の開口側へ移動した際には、トラック溝２２を転動するボール２７が抜け止め部５０に当接する。これによって、内部部品Ｓが外側継手部材２３からの抜けを規制することができる。なお、抜け止め部５０は断面直角三角形状の突起部５３であるので、ボール２７が当接する際には、ボール２７は、外輪奥側から開口側に向かって内径側へ傾斜する傾斜面５１に当接することになる。このため、ボール２７が抜け止め部５０に当接する際には、ボール２７への衝撃が緩和される。なお、抜け止め部５０は全トラック溝２２に設けても、任意の１個又は任意の数個のトラック溝に設けるようにしたものであってもよい。

図９は本発明の第３実施形態を示し、この場合、外側継手部材２３の内径面２１の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出して、抜け止め部５５が設けられている。この場合の抜け止め部５５も、前記抜け止め部５０と同様、奥側から開口側に向かって内径側へ傾斜する傾斜面５６と、この傾斜面５６の開口端から連設される径方向端面５７とを有する断面直角三角形状の突起部５８にて構成される。なお、この抜け止め部５５は、例えば、図示省略の加締加工具の加締部を、外側継手部材２３の開口部に圧入し、外側継手部材２３の内径面の一部を内径側へ突出させればよい。

このため、内輪構造部３２とボール２７と保持器２８とを含む内部部品Ｓが外側継手部材２３の開口側へ移動した際には、保持器２８の外径面２８ａが抜け止め部５５に当接する。これによって、内部部品Ｓが外側継手部材２３からの抜けを規制することができる。なお、抜け止め部５５は断面直角三角形状の突起部５８であるので、保持器２８が当接する際には、保持器２８は、外輪奥側から開口側に向かって内径側へ傾斜する傾斜面５６に当接することになる。このため、保持器２８が抜け止め部５５に当接する際には、保持器２８への衝撃が緩和される。なお、抜け止め部５５は、周方向に沿って隣合うトラック溝間の全部位に設けてもよいが、任意の１個又は任意の数個のトラック溝間に設けるようにしたものであってもよい。

塑性加工によって内径側へ突出するように抜け止め部５０、５５を形成したものであれば、別部材の規制部材を外側継手部材等に別途設ける必要がない。このため、従来必要としていたサークリップ溝加工が不要となって、生産性の向上を図るとともに、サークリップ（止め輪）を必要とせず、部品点数の減少を図ってコストの低減及び組立性の向上を達成できる。しかも、内部部品の抜けを確実に防止することができる。

また、止め輪にて抜けを規制するものに比べて、内部部品Ｓの軸方向スライド量に対する外側継手部材２３のマウス部３０の深さを例えば２〜８ｍｍ程度減少させることができる。止め輪を装着する場合、この止め輪が嵌合される周方向溝を形成する必要があり、このため、開口端側に止め輪を配置できず、従来のものでは、外輪のマウス部の深さが深くなる。このように、外側継手部材２３のマウス部３０の深さを減少させることができれば、マウス部３０の軸方向長さを短く設定でき、その分、軽量・コンパクト化を達成できる。

なお、前記図７と図９に示す等速自在継手の他の構成は前記図１に示す等速自在継手と同様であるので、図１と同一部材は同一の符号を付してそれらの説明を省略する。このため、図７と図９に示す等速自在継手であっても、図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、内側継手部材２６を、中空軸４０にて構成することなく、中実軸にて構成してもよい。複数の部品で内側継手部材２６を構成する場合、２個や３個に限るものではなく、４個以上であってもよい。要は、内輪構成部３２に接合部が形成されなければよい。

抜け止め部５０、５５の断面形状として、直角三角形に限るものではなく、内部部品Ｓが係止して、この内部部品Ｓの抜けが規制されればよいので、断面半円、半楕円、二等辺三角形等の種々の形状のものを採用できる。

ところで、主要寸法の比の割合（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は、トルク伝達用ボール２７の数が６個である場合の最適値である。しかしながら、この種の等速自在継手には、トルク伝達用ボールの数が３〜１０個の場合がある。このため、トルク伝達用ボールの数を６個以外の場合とすれば、前記主要寸法の比の割合（ｒ１、ｒ２、ｒ３）には、それらに種々対応する最適値が存在する。したがって、トルク伝達用ボールの数が６個以外の場合であっても、主要寸法の比の割合（ｒ１、ｒ２、ｒ３）をそれぞれの最適値とすることによって、本発明に係る等速自在継手と同様に作用効果を奏することができる。

１２止め輪
２１内径面
２２トラック溝
２３外側継手部材
２４外径面
２５トラック溝
２６内側継手部材
２７トルク伝達ボール
２８保持器
２８ａ外径面
２８ｂ内径面
３２内輪構成部
３３トルク伝達用シャフト
４０中空軸
５０、５５抜け止め部
Ｓ内部部品

Claims

内径面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材としての複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持する保持器とを備え、前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とが、ボール中心を含む継手中心面に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットされている等速自在継手であって、
前記トルク伝達ボールが６個であり、前記内側継手部材は、前記トラック溝が形成された内輪構成部を有し、この内輪構成部にトルク伝達用シャフトがスプライン嵌合構造及び接合部を介しない一体構造で連続し、前記トルク伝達ボールのピッチ円直径（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、２．５≦ｒ１≦２．８の範囲に設定し、かつ、前記内側継手部材の内輪構成部におけるトラック溝底径を、前記内輪構成部とトルク伝達用シャフトとの一体構造の連続部位のトルク伝達用シャフトの外径寸法よりも小さくしたことを特徴とする等速自在継手。
一体構造である内輪構成部とトルク伝達用シャフトとは中空軸にて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
外側継手部材の外径（Ｄ _OUTER ）とトルク伝達ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ _BALL ）との比ｒ２（Ｄ _OUTER ／ＰＣＤ _BALL ）を、１．５１≦ｒ２≦１．６１の範囲に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
前記保持器の内径面の球面中心と保持器の外径面の球面中心とのオフセット量Ｋとトルク伝達ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ _BALL ）との比ｒ３（Ｋ／ＰＣＤ _BALL ）を、０．０５≦ｒ３≦０．１１の範囲に設定したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の等速自在継手。
少なくとも、内輪構成部における外径面およびトラック溝表面に熱硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手。
内輪構成部とトルク伝達用シャフトとからなる軸で構成され、この軸が一本の軸部材の一体成形品にて構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
内輪構成部とトルク伝達用シャフトとからなる軸で構成され、この軸が複数の部品の連結体で構成され、その連結部は前記内輪構成部とトルク伝達用シャフトとの一体構造の連続部位を除く範囲のトルク伝達用シャフトに設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
外側継手部材の内径面の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出して、内輪構成部とボールと保持器とを含む内部部品に係止する抜け止め部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の等速自在継手。
外側継手部材のトラック溝の開口部側に、塑性加工によって内径側へ突出して、内輪構成部とボールと保持器とを含む内部部品に係止する抜け止め部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の等速自在継手。
保持器の外径面の球面中心が保持器の内径面の球面中心よりも継手開口側に配置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の等速自在継手。
前記トルク伝達シャフトは両端部にはそれぞれ等速自在継手が連結され、各等速自在継手の内輪構成部に、トルク伝達シャフトを構成するシャフト構成部が一体構造にて連設され、一方の等速自在継手のシャフト構成部と、他方の等速自在継手のシャフト構成部とが突き合わせ状に接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。
前記トルク伝達シャフトは両端部にはそれぞれ等速自在継手が連結され、各等速自在継手の内輪構成部に、トルク伝達シャフトを構成するシャフト構成部が一体構造にて連設され、一方の等速自在継手のシャフト構成部と他方の等速自在継手のシャフト構成部とを、中間シャフトを介して直線状に接合していることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の等速自在継手。