JPH09317783A

JPH09317783A - 自動車用固定型等速自在継手

Info

Publication number: JPH09317783A
Application number: JP13399896A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Sone; 啓助曽根; Kazuhiko Hozumi; 和彦穂積; Yoshihisa Kaneko; 佳久兼子; Tatsuro Sugiyama; 達朗杉山
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-05-28
Publication date: 1997-12-09
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JP3859264B2

Abstract

(57)【要約】【解決課題】コンパクト化、強度、耐久性、負荷容
量、作動角の確保【解決手段】ボール３は８個配置されている。ボール
３のピッチ円径ＰＣＤ_BALL（ＰＣＤ_BALL＝２×ＰＣＲ）
と直径Ｄ_BALLとの比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ_BALL）は、
３．３≦ｒ１≦５．０の範囲、外輪１の外径Ｄ_OUTERと
内輪２のセレーション（又はスプライン）２ｃのピッチ
円径ＰＣＤ_SERRとの比ｒ１（＝Ｄ_OUTER／ＰＣＤ_SERR）
は２．５≦ｒ２≦３．５、の範囲内の値に設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、８個のボールを備
えた自動車用固定型等速自在継手に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】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る。自
動車のドライブシャフトやプロペラシャフトの連結に
は、通常、固定型と摺動型の等速自在継手を一対として
用いる。

【０００３】例えば、自動車のエンジンの動力を車輪に
伝達する動力伝達装置は、エンジンと車輪との相対的位
置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必
要があるため、図１４に示すように、エンジン側と車輪
側との間に介装されるドライブシャフト１０の一端を摺
動型等速自在継手１１を介してディファレンシャル１２
に連結し、他端を固定型等速自在継手１３を介して車輪
１４に連結している。

【０００４】摺動型と比較した場合の、固定型等速自在
継手の特徴の一つは、高作動角をとれることである。上
記のような自動車のドライブシャフト用固定型等速自在
継手では、最大作動角４５°以上が必要とされる。一
方、固定型等速自在継手は、摺動型に比べ、内部構造が
やや複雑にならざるをえない。

【０００５】図１５に示すのは、固定型等速自在継手と
して代表的なツェパー型等速自在継手である。この等速
自在継手は、内径面１１ａに６本の曲線状の案内溝１１
ｂを軸方向に形成した外側継手部材としての外輪１１
と、外径面１２ａに６本の曲線状の案内溝１２ｂを軸方
向に形成し、内径面に軸部を連結するためのセレーショ
ン（又はスプライン）１２ｃを形成した内側継手部材と
しての内輪１２と、外輪１１の案内溝１１ｂと内輪１２
の案内溝１２ｂとが協働して形成されるボールトラック
に配された６個のボール１３と、ボール１３を保持する
保持器１４とで構成される。

【０００６】外輪１１の案内溝１１ｂの中心Ａは内径面
１１ａの球面中心に対して、内輪１２の案内溝１２ｂの
中心Ｂは外径面１２ａの球面中心に対して、それぞれ、
軸方向に等距離だけ反対側に（球面中心Ａは継手の開口
側、球面中心Ｂは継手の奥部側に）オフセットされてい
る。保持器１４の案内面となる外輪１１の内径面１１ａ
および内輪１２の外径面１２ａの球面中心は、いずれも
継手中心面Ｏ内にある。

【０００７】外輪１１と内輪１２とが角度θだけ角度変
位すると、保持器１４に案内されたボール１３は常にど
の作動角θにおいても、角度θの２等分面（θ／２）内
に維持され、そのため継手の等速性が確保される。

【０００８】本発明は、固定型等速自在継手において、
より一層のコンパクト化を図り、また、比較品（上述し
たような６個ボールの固定型等速自在継手）と同等以上
の強度、負荷容量および耐久性を確保し、特に自動車の
動力伝達装置用として好適な固定型等速自在継手を提供
しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、内径面に８本の曲線状の案内溝を形成し
た外側継手部材と、外径面に８本の曲線状の案内溝を形
成し、内径面に軸部を連結するための歯型を形成した内
側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の
案内溝とが協働して形成されるボールトラックに配され
た８個のボールと、ボールを保持する保持器とを備え、
自動車の動力伝達装置に用いられる構成を提供する（請
求項１）。

【００１０】上記構成に加え、ボールのピッチ円径（Ｐ
ＣＤ_BALL）と直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL
／Ｄ_BALL）を３．３≦ｒ１≦５．０の範囲内とすると良
い（請求項２）。ここで、ボールのピッチ円径（ＰＣＤ
_BALL）は、外側継手部材の案内溝の中心又は内側継手部
材の案内溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さ
｛外側継手部材の案内溝の中心とボールの中心とを結ぶ
線分の長さと、内側継手部材の案内溝の中心とボールの
中心とを結ぶ線分の長さとは等しい。これにより、継手
の等速性が確保される。以下、この寸法を（ＰＣＲ）と
いう。｝の２倍（ＰＣＤ_BALL＝２×ＰＣＲ）である。

【００１１】３．３≦ｒ１≦５．０とした理由は、外輪
等の強度、継手の負荷容量および耐久性を比較品（６個
ボールの固定型等速自在継手）と同等以上に確保するた
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、ボールのピッチ円径（ＰＣ
Ｄ_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〈３．３であると（主に直径Ｄ_BALL
が大きい場合）、他の部品（外輪、内輪等）の肉厚が薄
くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。逆に、ｒ１〉
５．０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、耐久性の点で懸念が生じる。３．３
≦ｒ１≦５．０とすることにより、外輪等の強度、継手
の負荷容量および耐久性を比較品（６個ボール）と同等
以上に確保することができる。このことは、試験によ
り、ある程度裏付けされている。

【００１２】

【表２】

【００１３】表２に示すように（表２は比較試験に基づ
く評価を示している。）、ｒ１＝３．２とした場合で
は、外輪、内輪、保持器の強度が十分に確保されず、好
ましくない結果が得られた。ｒ１＝３．３、３．４とし
た場合では、強度面でもまずまず良好な結果が得られ
た。特に、ｒ１≧３．５とした場合では、外輪、内輪、
保持器の強度および継手の耐久性が十分に確保され、好
ましい結果が得られた。尚、ｒ１〉３．９の範囲内につ
いては、まだ試験は行なっていないが、上記と同様に好
ましい結果が得られるものと推測される。ただし、ｒ
１〉５．０になると、耐久性の点が問題になると考えら
れるので、ｒ１≦５．０とするのが良い。

【００１４】以上により、ｒ１は、３．３≦ｒ１≦５．
０の範囲内、好ましくは、３．５≦ｒ１≦５．０の範囲
内に設定するのが良い。

【００１５】また、上記構成に加え、さらに、外側継手
部材の外径（Ｄ_OUTER）と内側継手部材の歯型のピッチ
円径（ＰＣＤ_SERR）との比ｒ２（＝Ｄ_OUTER／ＰＣＤ
_SERR）を２．５≦ｒ２≦３．５の範囲内とすると良い
（請求項３）。

【００１６】２．５≦ｒ２≦３．５とした理由は次にあ
る。すなわち、内側継手部材の歯型のピッチ円径（ＰＣ
Ｄ_SERR）は、相手軸の強度等との関係で大幅に変更する
ことはできない。そのため、ｒ２の値は、主に外側継手
部材の外径（Ｄ_OUTER）に依存することになる。ｒ２
〈２．５であると（主に外径Ｄ_OUTERが小さい場合）、
各部品（外輪、内輪等）の肉厚が薄くなりすぎて、強度
の点で懸念が生じる。一方、ｒ２〉３．５であると（主
に外径Ｄ_OUTERが大きい場合）、寸法的な面等から実用
上の問題が生じる場合があり、また、コンパクト化とい
う目的も達成できない。２．５≦ｒ２≦３．５とするこ
とにより、外輪等の強度および継手の耐久性を比較品
（６個ボール）と同等以上に確保することができ、か
つ、実用上の要請も満足できる。特に、２．５≦ｒ２
〈３．２とすることにより、同じ呼び形式の比較品（６
個ボール）に対して、外径寸法をコンパクト化できると
いうメリットがある。

【００１７】以上により、ｒ２は、２．５≦ｒ２≦３．
５の範囲内、好ましくは、２．５≦ｒ２〈３．２の範囲
内に設定するのが良い。

【００１８】また、本発明は、内径面に８本の曲線状の
案内溝を形成した外側継手部材と、外径面に８本の曲線
状の案内溝を形成し、内径面に軸部を連結するための歯
型を形成した内側継手部材と、外側継手部材の案内溝と
内側継手部材の案内溝とが協働して形成されるボールト
ラックに配された８個のボールと、ボールを保持する保
持器とを備え、自動車の動力伝達装置に用いられるもの
であって、外側継手部材の案内溝の中心が内径面の球面
中心に対して、内側継手部材の案内溝の中心が外径面の
球面中心に対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だ
け反対側にオフセットされ、前記オフセット量（Ｆ）
と、前記（ＰＣＲ）との比Ｒ１（＝Ｆ／ＰＣＲ）が、
０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１の範囲内である構成を提
供する（請求項４）。

【００１９】０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１とした理由
は次にある。ＰＣＲを固定して考えた場合、一般に、作
動角付与時、オフセット量（Ｆ）が大きいほどトラック
荷重（案内溝とボールとの接触部分に加わる荷重）は減
少するので、トラック荷重の点では、オフセット量
（Ｆ）が大きい方が有利であると言える。

【００２０】しかし、オフセット量（Ｆ）が大きすぎる
と：（I）高作動角域でトラックが浅くなり、許容負荷トル
クの低下を招く；（II）保持器のポケット内での、ボールの径方向移動量
が大きくなるので、ボールの脱落を防止するため、保持
器の肉厚（径方向寸法）を大きくする必要が生じる。そ
のため、トラックが浅くなり、許容負荷トルクの低下を
招く；（III）保持器のポケット内での、ボールの周方向移動
量が大きくなるので、ボールの適正な運動を確保するた
め、保持器のポケットの周方向寸法を大きくする必要が
生じる。そのため、保持器の柱部が細くなり、強度面が
問題となる。

【００２１】一方、オフセット量（Ｆ）が小さすぎる
と：（IV）作動角付与時、負荷側のトラック荷重（Ｐ１）、
非負荷側のトラック荷重（Ｐ２：１回転中に、非負荷側
トラックに荷重が働く位相が生じる。）のピーク値が増
大し（Ｐ１、Ｐ２は所定の位相角でピーク値を示
す。）、耐久性低下を招く；（V）最大作動角が減少する。

【００２２】以上より、オフセット量（Ｆ）は、過大・
過小いずれも好ましくなく、上記（I）（II）（III）の
問題と上記（IV）（V）の問題との均衡を図り得る最適
範囲が存在する。ただ、オフセット量（Ｆ）の最適範囲
は継手の大きさによって変わるので、継手の大きさを表
す基本寸法との関係において求める必要がある。比Ｒ１
（＝Ｆ／ＰＣＲ）を用いているのはそのためである。Ｒ
１〉０．１２１であると上記（I）（II）（III）が問題
となり、Ｒ１〈０．０６９であると上記（IV）（V）が
問題となる。許容負荷トルクの確保、保持器強度の確
保、トラック荷重の低減、耐久性の確保、最大作動角の
確保の点から、０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１がオフセ
ット量（Ｆ）の最適範囲である。ここで、上記Ｒ１の上
限値（０．１２１）は比較品（６個ボールの固定型等速
自在継手）におけるＲ１の一般的な値（通常、０．１４
である。）よりもかなり小さい。Ｒ１が小さい分、本発
明品は比較品に比べ、許容負荷トルクの向上、保持器強
度の確保に関して、より一層の配慮が払われているとい
うことができる。Ｒ１を上記範囲に設定することができ
たのは、本発明品が８個のボールを備えており、トラッ
ク荷重の点で比較品よりも有利であること（理論解析に
より確認されている。）、温度上昇が比較品に比べて低
減されること（実験により確認されている。図８、図９
参照）による。比較品（６個ボール）において、Ｒ１を
上記範囲に設定すると、トラック荷重が過大となって、
耐久性低下につながると考えられる。

【００２３】上記構成に加え、さらに、保持器の外径面
の球面中心と内径面の球面中心とを、ボールの中心を含
む継手中心面に対して軸方向に等距離（ｆ）だけ反対側
にオフセットさせ、前記オフセット量（ｆ）と、前記
（ＰＣＲ）との比Ｒ２（＝ｆ／ＰＣＲ）を、０〈Ｒ２≦
０．０５２の範囲内とした構成を採用することもできる
（請求項５）。

【００２４】０〈Ｒ２≦０．０５２とした理由は次にあ
る。一般に、オフセット量（ｆ）を設けることにより、
保持器の内径面の面積を増大させ、発熱減少により、耐
久性向上を図ることができ、また、内輪を組入れる保持
器の入口部の肉厚を増大させ、強度向上を図ることがで
きるという利点がある。

【００２５】しかし、オフセット量（ｆ）が大きすぎる
と：（I）保持器のポケット内におけるボールの周方向移動
量が大きくなるので、ボールの適正な運動を確保するた
め、保持器のポケットの周方向寸法を大きくする必要が
生じる。そのため、保持器の柱部が細くなり、強度面が
問題となる；（II）保持器の入口部と反対側の部分の肉厚が小さくな
り、強度面が問題となる。

【００２６】以上より、オフセット量（ｆ）が過大であ
るのは好ましくなく、オフセット量（ｆ）を設ける意義
と上記（I）（II）の問題との均衡を図り得る最適範囲
が存在する。ただ、オフセット量（ｆ）の最適範囲は継
手の大きさによって変わるので、継手の大きさを表す基
本寸法との関係において求める必要がある。比Ｒ２（＝
ｆ／ＰＣＲ）を用いているのはそのためである。Ｒ１〉
０．０５２であると上記（I）（II）が問題となる。保
持器強度の確保、耐久性の確保の点から、０〈Ｒ２≦
０．０５２がオフセット量（ｆ）の最適範囲である。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。

【００２８】図１に示すように、この実施形態の固定型
等速自在継手は、内径面１ａに８本の曲線状の案内溝１
ｂを軸方向に形成した外側継手部材としての外輪１と、
外径面２ａに８本の曲線状の案内溝２ｂを軸方向に形成
し、内径面に軸部５を連結するためのセレーション（又
はスプライン）２ｃを形成した内側継手部材としての内
輪２と、外輪１の案内溝１ｂと内輪２の案内溝２ｂとが
協働して形成されるボールトラックに配された８個のボ
ール３と、ボール３を保持する保持器４とで構成され
る。

【００２９】この実施形態において、外輪１の案内溝１
ｂの中心Ｏ１は内径面１ａの球面中心に対して、内輪２
の案内溝２ｂの中心Ｏ２は外径面２ａの球面中心に対し
て、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側にオフ
セットされている。保持器４の外径面４ａの球面中心、
および、保持器４の外径面４ａの案内面となる外輪１の
内径面１ａの球面中心は、いずれも、ボール３の中心Ｏ
３を含む継手中心面Ｏ内にある。また、保持器４の内径
面４ｂの球面中心、および、保持器４の内径面４ｂの案
内面となる内輪２の外径面２ａの球面中心は、いずれ
も、継手中心面Ｏ内にある。それ故、外輪１の上記オフ
セット量（Ｆ）は、案内溝１ｂの中心Ｏ１と継手中心面
Ｏとの間の軸方向距離、内輪２の上記オフセット量
（Ｆ）は、案内溝２ｂの中心Ｏ２と継手中心面Ｏとの間
の軸方向距離になり、両者は等しい。外輪１の案内溝１
ｂの中心Ｏ１と内輪２の案内溝２ｂの中心Ｏ２とは、継
手中心面Ｏに対して軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側
（案内溝１ｂの中心Ｏ１は継手の開口側、案内溝２ｂの
中心Ｏ２は継手の奥部側）にずれた位置にある。外輪１
の案内溝１ｂの中心Ｏ１とボール３の中心Ｏ３を結ぶ線
分の長さ、内輪２の案内溝２ｂの中心Ｏ２とボール３の
中心Ｏ３を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲであり、
両者は等しい。

【００３０】外輪１と内輪２とが角度θだけ角度変位す
ると、保持器４に案内されたボール３は常にどの作動角
θにおいても、角度θの２等分面（θ／２）内に維持さ
れ、継手の等速性が確保される。

【００３１】この実施形態では、上記構成に加え、継手
の主要寸法を次のような値に設定している。前述したよ
うに、ボール３のピッチ円径ＰＣＤ_BALL（ＰＣＤ_BALL＝２×
ＰＣＲ）と直径Ｄ_BALLとの比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ
_BALL）は、３．３≦ｒ１≦５．０の範囲、好ましくは、
３．５≦ｒ１≦５．０の範囲内の値に設定するのが、外
輪等の強度確保、負荷容量の確保、耐久性の確保の点か
ら好ましいが、この実施形態では、ｒ１＝３．８３に設
定してある。また、外輪１の外径Ｄ_OUTERと内輪２のセレーション（又は
スプライン）２ｃのピッチ円径ＰＣＤ_SERRとの比ｒ２
（＝Ｄ_OUTER／ＰＣＤ_SERR）を２．５≦ｒ２≦３．５、
例えば、２．５≦ｒ２〈３．２の範囲内の値に設定して
ある。尚、上記の構成は単独で採用しても良い。

【００３２】上記の構成について、同じ呼び形式の
比較品（図１５に示すような６個ボールの固定型等速自
在継手）と比較すると表１のようになる。

【００３３】

【表１】

【００３４】この実施形態の固定型等速自在継手は、ボ
ール３の個数が８個であり、比較品（６個ボール）に比
べ、継手の全負荷容量に占めるボール１個当りの負荷割
合が少ないので、同じ呼び形式の比較品（６個ボール）
に対して、ボール３の直径Ｄ_BALLを小さくし、外輪１の
肉厚および内輪２の肉厚を比較品（６個ボール）と同程
度に確保することが可能である。

【００３５】また、同じ呼び形式の比較品（６個ボー
ル）に対して、比ｒ２（＝Ｄ_OUTER／ＰＣＤ_SERR）を小
さくし（２．５≦ｒ２〈３．２）、比較品（６個ボー
ル）と同等以上の強度、負荷容量および耐久性を確保し
つつ、より一層のコンパクト化を図ることができる。

【００３６】案内溝１ｂ、２ｂのオフセット量（Ｆ）は
次のような値に設定すると良い。前述したように、案内溝１ｂ、２ｂのオフセット量（Ｆ）は、比Ｒ１
（＝Ｆ／ＰＣＲ）が、０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１の
範囲内になるように設定するのが、許容負荷トルクの確
保、保持器強度の確保、トラック荷重の低減、耐久性の
確保、最大作動角の確保の点から好ましいが、この実施
形態では、Ｒ１＝０．１０４（又は０．１０３８）に設
定してある。比較品（６個ボール）におけるＲ１の一般
的な値は０．１４であり、この実施形態品のＲ１は比較
品よりもかなり小さい。

【００３７】図２は、外輪１を示している。外輪１の内
径面１ａの開口側領域には、保持器４を内径面１ａに組
込むための円筒状カット部１ａ１が設けられている。保
持器４の組込みに際しては、図２（ａ）に示すように、
軸線を互いに直交させた状態で、保持器４のポケット４
ｃを円筒状カット部１ａ１に入れる。この態様で、保持
器４を、その外径面４ａの球面中心が外輪１の内径面１
ａの球面中心に一致するまで挿入する。この状態から、
保持器４を９０度回転させ、保持器４の軸線と外輪１の
軸線とを一致させる。これにより、保持器４が外輪１の
内径面１ａに完全に組込まれる。

【００３８】また、図２（ｃ）（ｄ）に拡大して示すよ
うに、外輪１の案内溝１ｂの開口側領域には、チャンフ
ァ１ｂ１が設けられている。チャンファ１ｂ１は、案内
溝１ｂを熱処理する際｛図２（ｄ）における領域Ｗに熱
処理を施す。｝の焼抜けを防止する役割をもつ（外輪１
の開口端面に焼きが入らないようにする）と同時に、ボ
ール３を保持器４のポケット４ｃに組込む際の案内部と
して利用することができる。

【００３９】図３は、内輪２を示している。内輪２の外
径面２ａの直径はＡ、１８０度対向した２つの案内溝１
ｂの溝底を含む平面Ｓと平行な縦断面における、外径面
２ａ間の最大間隔はＣである。

【００４０】図４は、保持器４を示している。保持器４
には、ボール３を収容保持する８つの窓状のポケット４
ｃが円周等間隔に設けられている。８つのポケット４ｃ
のうち４つは円周方向寸法の大きな長ポケット４ｃ１、
残りの４つは円周方向の小さな短ポケット４ｃ２で、長
ポケット４ｃ１と短ポケット４ｃ２とは交互に配列され
ている。また、内輪２を組入れる保持器４の入口部４ｄ
の径（Ｂ）は、図３に示す内輪２の外径（Ａ）と、最大
間隔（Ｃ）に対して、Ｃ≦Ｂ〈Ａの関係になるように設
定されている。入口部４ｄの奥側（内径面４ｂと入口部
４ｄとの境界部分）は段差４ｅになっている。

【００４１】入口部４ｄの径（Ｂ）をＣ≦Ｂ〈Ａの関係
になるように設定したのは、保持器４の内径面４ｂに内
輪２を組込む際の組込み性に配慮したためである。内輪
２の組込みに際しては、互いの軸線を直交させた状態
で、内輪２の１つの案内溝２ｂを保持器４の入口部４ｄ
にあてがいながら、内輪２を保持器４の内径面４ｂに挿
入する。この態様で、内輪２をある程度挿入すると、内
輪２の外径面２ａの最大間隔（Ｃ）が段差４ｅに引っ掛
かり、その以上内輪２を挿入することができなくなる
（図５に示す状態）。この状態から、内輪２を９０度回
転させ、内輪２の軸線と保持器４の軸線とを一致させ
る。これにより、内輪２が保持器４の内径面４ｂに完全
に組込まれる。

【００４２】４つの長ポケット４ｃ１と４つの短ポケッ
ト４ｃ２とを交互に配列したのは、ボール３を保持器４
のポケット４ｃに組込む際の組込み性に配慮したためで
ある。図６（ａ）に示すように、ボール３の組込みは、
内輪２および保持器４のアッセンブリを外輪１の内径面
１ａに組込んだ後、内輪２および保持器４を外輪１に対
して角度変位（ボール組込み角α）させた状態で行な
う。図６（ｂ）の各位相におけるボール３を、３１、３
２、・・・、３８で示す。ボール３１、３３、３５、３
７は保持器４の短ポケット４ｃ２に収容され、ボール３
２、３４、３６、３８は長ポケット４ｃ１に収容されて
いる。継手が作動角αをとった時の、ポケット４ｃ内に
おけるボール３の移動位置は図７に示すようになる。
尚、図７（ａ）は保持器オフセット（ｆ）を設けていな
い図１の構成、図７（ｂ）は保持器オフセット（ｆ）を
設けた図１１および図１２の構成にそれぞれ対応してい
る。ボール３は、まず４つの長ポケット４ｃ１にそれぞ
れ組込み、その後、４つの短ポケット４ｃ２にそれぞれ
組込む。例えばボール３１を組込む際、３３、３５、３
７の位相では、ボール３の周方向の動き量は少ない。そ
のため、ボール３１を短ポケット４ｃ２に組込むことが
できる。同様に、例えばボール３３を組込む際、３１、
３５、３７の位相では、ボール３の周方向の動き量は少
ない。そのため、ボール３３を短ポケット４ｃ２に組込
むことができる。このようにして、全ての短ポケット４
ａ２にボール３を組込むことができる。尚、ボール３を
ポケット４ｃに組込む際、外輪１のチャンファ１ｂ１が
ボール３を案内する役割をなす｛図６（ａ）参照｝。

【００４３】上述した態様で、外輪１、内輪２、保持器
４、ボール３を組付けると、図１に示す本実施形態の固
定型等速自在継手が完成する。内輪２のセレーション
（スプラインでも良い。）２ｃには、軸部５が連結され
る。尚、この実施形態では、軸部５をボロン鋼で形成
し、軸部５の小径化を図っている（最大作動角付与時、
外輪１の開口端と干渉する部分の径を小さくしてある。
セレーションの径は比較品と同じにしてある。）。軸部
５の小径化を図ったのは、作動角増大に配慮したためで
ある。試作品では、例えば自動車のドライブシャフト用
継手として要求される最大作動角４５°以上を充分達成
できた。

【００４４】図８は、実施形態品と比較品（６個ボール
の固定型逃走自在継手）（いずれも同じ呼び形式）につ
いて、回転数（ｒｐｍ）と温度上昇量（°Ｃ）との関係
を比較試験した結果を示している。同図でＸ（点線白
○）は実施形態品、Ｙ（実線黒○）は比較品であり、温
度上昇量（°Ｃ）は、運転開始から３０分経過後に測定
したデータである。また、θは継手作動角、Ｔは入力回
転トルクである。

【００４５】同図に示す試験結果から明らかなように、
実施形態品（Ｘ）の温度上昇量は比較品（Ｙ）よりも小
さく、回転数が高くなるに従ってその差が大きくなって
いる。温度上昇の低減は、耐久性の向上につながる。ま
た、そのような温度上昇の低減は、作動角（θ）および
入力回転トルク（Ｔ）の如何を問わず得られるものと考
えられる。

【００４６】図９は、実施形態品と比較品（６個ボー
ル）（いずれも同じ呼び形式）について、温度上昇量
（°Ｃ）の経時変化を比較試験した結果を示している。
同図でＸ（点線白○）は実施形態品、Ｙ（実線黒○）は
比較品であり、θは継手作動角、Ｔは入力回転トルクで
ある。

【００４７】同図に示す試験結果から明らかなように、
実施形態品（Ｘ）の温度上昇量は比較品（Ｙ）よりも小
さく、その差は運転時間が長くなってもあまり変化して
いない。

【００４８】図１０は、実施形態品と比較品（６個ボー
ル）（いずれも同じ呼び形式）について、作動角θ（ｄ
ｅｇ）とトルク損失率（％）との関係を比較試験した結
果を示している。同図でＸ（点線白○）は実施形態品、
Ｙ（実線黒○）は比較品であり、θ＝１０ｄｅｇでは入
力回転トルクＴ＝１９６Ｎ・ｍ、θ＝３０ｄｅｇではＴ
＝９８Ｎ・ｍとして、トルク損失率を測定している。

【００４９】同図から明らかなように、実施形態品
（Ｘ）のトルク損失率は比較品（Ｙ）よりも小さく、作
動角θが大きくなるに従ってその差が大きくなってい
る。トルク損失の低減は、省燃費、省エネルギーに寄与
する他、温度上昇の低減ひいては耐久性の向上にもつな
がる。

【００５０】以上のように、この実施形態の固定型等速
自在継手によれば、形状がコンパクトでありながら、比
較品（６個ボール）と同等またはそれ以上の負荷容量お
よび耐久性をもたせることができる。

【００５１】図１１は、本発明の他の実施形態に係わる
固定型等速自在継手を示している。外輪１の案内溝１ｂ
の中心Ｏ１は内径面１ａの球面中心Ｏ４に対して、内輪
２の案内溝２ｂの中心Ｏ２は外径面２ａの球面中心Ｏ５
に対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側
にオフセットされている。さらに、この実施形態では、
保持器４の外径面４ａの球面中心（外輪１の内径面１ａ
の球面中心Ｏ４と同じ）と、保持器４の内径面４ｂの球
面中心（内輪２の外径面２ａの球面中心Ｏ５と同じ）と
を、継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離（ｆ）だけ反
対側にオフセットさせている。外輪１の上記オフセット
量（Ｆ）は、案内溝１ｂの中心Ｏ１と内径面１ａの球面
中心Ｏ４との間の軸方向距離、内輪２の上記オフセット
量（Ｆ）は、案内溝２ｂの中心Ｏ２と外径面２ａの球面
中心Ｏ５との間の軸方向距離になり、両者は等しい。外
輪１の案内溝１ｂの中心Ｏ１と内輪２の案内溝２ｂの中
心Ｏ２とは、継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離だけ
反対側（案内溝１ｂの中心Ｏ１は継手の開口側、案内溝
２ｂの中心Ｏ２は継手の奥部側）にずれた位置にある。
外輪１の案内溝１ｂの中心Ｏ１とボール３の中心Ｏ３を
結ぶ線分の長さ、内輪２の案内溝２ｂの中心Ｏ２とボー
ル３の中心Ｏ３を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲで
あり、両者は等しい。

【００５２】保持器４の外径面４ａ、内径面４ｂのオフ
セット量（ｆ）は、次のような値に設定すると良い。前
述したように、外径面４ａ、内径面４ｂのオフセット量（ｆ）は比Ｒ
２（＝ｆ／ＰＣＲ）が、０〈Ｒ２≦０．０５２の範囲内
になるように設定するのが、保持器強度の確保、耐久性
の確保の点から好ましいが、この実施形態では、Ｒ２＝
０．０３５に設定してある。上記実施形態における
の構成については同様であるので（但し、の構成に
関しては、Ｒ１＝０．１００３に設定している。）、説
明を省略する。尚、保持器４のオフセット（ｆ）の向き
は逆でも良い。すなわち、図１１における点Ｏ４を内径
面４ｂの球面中心、点Ｏ５を外径面４ａの球面中心とし
ても良い。

【００５３】図１２に示す実施形態は、外輪１の案内溝
１ｂの所定領域Ｕ１、内輪２の案内溝２ｂの所定領域Ｕ
２をそれぞれストレート状にしたものである。案内溝１
ｂのＵ１以外の領域は点Ｏ１を中心とする曲線状、案内
溝２ｂのＵ２以外の領域は点Ｏ２を中心とする曲線状で
ある。その他の構成は、図１１に示す実施形態と同様で
あるので、説明を省略する。

【００５４】尚、この種の固定型等速自在継手におい
て、外輪案内溝の中心、内輪案内溝の中心、外輪内径面
の球面中心、内輪外径面の球面中心の位置関係には、図
１３示すような８つのバリエーション｛図１３（ａ）〜
図１３（ｈ）｝があるが、本発明はそのいずれの構成に
も適用することができる。ちなみに、図１の構成は図１
３（ｂ）、図１１および図１２の構成は図１３（ａ）に
それぞれ対応している。

【００５５】また、以上説明した実施形態における構成
は、（）、（＋）、（）、（）、
（＋）、（＋）、（＋＋）、（＋＋
）、（＋）、（＋＋）、（＋＋＋
）のように、単独で又は組み合わせて用いることがで
きる。これらの中で、（）（請求項２）、（＋）
（請求項３）、（）（請求項４）、（＋）（請求
項５）、（＋）（請求項６）、（＋＋）（請
求項６）、（＋＋）（請求項７）、（＋＋
＋）（請求項７）の構成が好ましい。

【００５６】この実施形態の固定型等速自在継手は、自
動車、各種産業機械等における動力伝達要素として広く
用いることができるが、特に、自動車のドライブシャフ
ト用として好適である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
固定型等速自在継手における、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す縦断面図（図ａ：図ｂ
におけるａ−ａ断面）、横断面図（図ｂ：図ａにおける
ｂ−ｂ断面）である。

【図２】外輪の正面図（図ａ）、縦部分断面図（図
ｂ）、図ａにおける案内溝部分の拡大正面図（図ｃ）、
図ｂにおける端部の拡大縦断面図（図ｄ）である。

【図３】内輪の正面図（図ａ）、縦断面図（図ｂ）であ
る。

【図４】保持器の横断面図（図ａ）、縦断面図（図ｂ）
である。

【図５】内輪を保持器に組込む際の一態様を示す正面図
である。

【図６】ボールを組込む際の態様を示す縦断面図（図
ａ）、横断面図（図ｂ）である。

【図７】作動角αの時の、ポケット内におけるボールの
移動位置を示す図である。図（ａ）は保持器オフセット
を設けていない構成、図（ｂ）は保持器オフセットを設
けた構成にそれぞれ対応している。

【図８】回転数と温度上昇量との関係を示す図である
（図ａ、図ｂ、図ｃ）。

【図９】温度上昇量の経時変化を示す図である。

【図１０】作動角とトルク損失率との関係を示す図であ
る。

【図１１】本発明の他の実施形態を示す縦断面図（図
ａ：図ｂにおけるａ−ａ断面）、横断面図（図ｂ：図ａ
におけるｂ−ｂ断面）である。

【図１２】本発明の他の実施形態を示す縦断面図（図
ａ：図ｂにおけるａ−ａ断面）、横断面図（図ｂ：図ａ
におけるｂ−ｂ断面）である。

【図１３】固定型等速自在継手における、外輪案内溝の
中心、内輪案内溝の中心、外輪内径面（保持器外径面）
の中心、内輪外径面（保持器内径面）の中心の位置関係
のバリエーションを示す図である。

【図１４】自動車の動力伝達装置の一例（ドライブシャ
フト）を示す図である。

【図１５】比較品（６個ボールの固定型等速自在継手）
を示す横断面図（図ａ）、縦断面図（図ｂ：図ａにおけ
るｂ−ｂ断面図）である。

【符号の説明】

１外輪１ａ内径面１ｂ案内溝２内輪２ａ外径面２ｂ案内溝３ボール４保持器Ｏ１外輪の案内溝の中心Ｏ２内輪の案内溝の中心Ｏ３ボールの中心Ｏ４保持器の外径面の球面中心Ｏ５保持器の内径面の球面中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内径面に８本の曲線状の案内溝を形成し
た外側継手部材と、外径面に８本の曲線状の案内溝を形
成し、内径面に軸部を連結するための歯型を形成した内
側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の
案内溝とが協働して形成されるボールトラックに配され
た８個のボールと、ボールを保持する保持器とを備え、
自動車の動力伝達装置に用いられる自動車用固定型等速
自在継手。
【請求項２】ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_BALL）とボ
ールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ
_BALL）が、３．３≦ｒ１≦５．０の範囲内であることを
特徴とする請求項１記載の自動車用固定型等速自在継
手。
【請求項３】ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_BALL）とボ
ールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ
_BALL）が、３．３≦ｒ１≦５．０の範囲内であり、か
つ、外側継手部材の外径（Ｄ_OUTER）と内側継手部材の
歯型のピッチ円径（ＰＣＤ_SERR）との比ｒ２（＝Ｄ
_OUTER／ＰＣＤ_SERR）が、２．５≦ｒ２≦３．５の範囲
内であることを特徴とする請求項１記載の自動車用固定
型等速自在継手。
【請求項４】内径面に８本の曲線状の案内溝を形成し
た外側継手部材と、外径面に８本の曲線状の案内溝を形
成し、内径面に軸部を連結するための歯型を形成した内
側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の
案内溝とが協働して形成されるボールトラックに配され
た８個のボールと、ボールを保持する保持器とを備え、
自動車の動力伝達装置に用いられる固定型等速自在継手
であって、外側継手部材の案内溝の中心が内径面の球面中心に対し
て、内側継手部材の案内溝の中心が外径面の球面中心に
対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側に
オフセットされ、前記オフセット量（Ｆ）と、外側継手部材の案内溝の中
心又は内側継手部材の案内溝の中心とボールの中心とを
結ぶ線分の長さ（ＰＣＲ）との比Ｒ１（＝Ｆ／ＰＣＲ）
が、０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１の範囲内であること
を特徴とする自動車用固定型等速自在継手。
【請求項５】内径面に８本の曲線状の案内溝を形成し
た外側継手部材と、外径面に８本の曲線状の案内溝を形
成し、内径面に軸部を連結するための歯型を形成した内
側継手部材と、外側継手部材の案内溝と内側継手部材の
案内溝とが協働して形成されるボールトラックに配され
た８個のボールと、ボールを保持する保持器とを備え、
自動車の動力伝達装置に用いられる固定型等速自在継手
であって、外側継手部材の案内溝の中心が内径面の球面中心に対し
て、内側継手部材の案内溝の中心が外径面の球面中心に
対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側に
オフセットされ、かつ、保持器の外径面の球面中心と内
径面の球面中心とが、ボールの中心を含む継手中心面に
対して軸方向に等距離（ｆ）だけ反対側にオフセットさ
れ、前記オフセット量（Ｆ）と、外側継手部材の案内溝の中
心又は内側継手部材の案内溝の中心とボールの中心とを
結ぶ線分の長さ（ＰＣＲ）との比Ｒ１（＝Ｆ／ＰＣＲ）
が、０．０６９≦Ｒ１≦０．１２１の範囲内であり、か
つ、前記オフセット量（ｆ）と、前記（ＰＣＲ）との比
Ｒ２（＝ｆ／ＰＣＲ）が、０〈Ｒ２≦０．０５２の範囲
内であることを特徴とする自動車用固定型等速自在継
手。
【請求項６】ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_BALL）とボ
ールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ
_BALL）が、３．３≦ｒ１≦５．０の範囲内であることを
特徴とする請求項４又は５記載の自動車用固定型等速自
在継手。
【請求項７】ボールのピッチ円径（ＰＣＤ_BALL）とボ
ールの直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ
_BALL）が、３．３≦ｒ１≦５．０の範囲内であり、か
つ、外側継手部材の外径（Ｄ_OUTER）と内側継手部材の
歯型のピッチ円径（ＰＣＤ_SERR）との比ｒ２（＝Ｄ
_OUTER／ＰＣＤ_SERR）が、２．５≦ｒ２≦３．５の範囲
内であることを特徴とする請求項４又は５記載の自動車
用固定型等速自在継手。