WO2014069210A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

固定式等速自在継手において、外側継手部材の奥側に位置する第１のトラック溝部は、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部分を有し、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第１のトラック溝部で互いに反対方向に形成されており、開口側に位置する第２のトラック溝部は、最大作動角に対する有効トラック長さを増加させるために第１のトラック溝部とは異なる形状を有し、第１のトラック溝部と第２のトラック溝部とは継手中心より開口側で接続されており、内側継手部材のトラック溝は、作動角が０°の状態で前記継手中心を含み継手の軸線に垂直な平面を基準として、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ものであり、内側継手部材と保持器間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまより大きくする。

Description

固定式等速自在継手

　本発明は、固定式等速自在継手に関し、詳しくは、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用されるもので、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する。

　例えば、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（デフ側）に、最大作動角は比較的小さいが作動角を取りつつ軸方向変位が可能な摺動式等速自在継手が組み込まれ、アウトボード側（車輪側）は、車輪が操舵されるので、大きな作動角が取れるが軸方向に変位しない固定式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式等速自在継手の一例として、図２７にツェッパ型等速自在継手１０１を示す。図２７ａは、作動角０°の状態における縦断面図であり、図２７ｂは、最大作動角を取った状態を示す概要図である。図２７ａに示すように、この等速自在継手１０１は、外側継手部材１０２、内側継手部材１０３、ボール１０４および保持器１０５を主な構成とする。外側継手部材１０２の球状内周面１０６には８本のトラック溝１０７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材１０３の球状外周面１０８には、外側継手部材１０２のトラック溝１０７と対向するトラック溝１０９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９との間にトルクを伝達する８個のボール１０４が介在されている。外側継手部材１０２の球状内周面１０６と内側継手部材１０３の球状外周面１０８の間に、ボール１０４を保持する保持器１０５が配置されている。外側継手部材１０２の外周と、内側継手部材１０３に連結されたシャフトの外周とをブーツで覆い、継手内部には、潤滑剤としてグリースが封入されている（図示省略）。

　図２７ａに示すように、外側継手部材１０２の球状内周面１０６と嵌合する保持器１０５の球状外周面１１２、および内側継手部材１０３の球状外周面１０８と嵌合する保持器１０５の球状内周面１１３の曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材１０２のトラック溝１０７のボール軌道中心線ｘの曲率中心Ｏｏと、内側継手部材１０３のトラック溝１０９のボール軌道中心線ｙの曲率中心Ｏｉとは、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１０２と内側継手部材１０３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１０４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。

　図２７ｂに示すように、固定式等速自在継手１０１の主要機能である最大作動角θｍａｘは、外側継手部材１０２の開口端に設けられる入口チャンファ１１０とシャフト１１１とが干渉する角度に依存する。シャフト１１１の軸径ｄは、許容伝達トルクを確保するためにジョイントサイズ毎に決められている。入口チャンファ１１０を大きくとると、ボール１０４が当接する外側継手部材１０２のトラック溝１０７の長さ（以下、有効トラック長さという）が不足し、ボール１０４がトラック溝１０７から脱落して回転トルクが伝達できなくなる。このため、外側継手部材１０２の有効トラック長さを確保しつつ、入口チャンファ１１０を如何に設定するかが、作動角を確保する上で重要なファクターとなる。ツェッパ型等速自在継手１０１では、外側継手部材１０２のトラック溝１０７のボール軌道中心線ｘの曲率中心Ｏｏが開口側にオフセットされているので、最大作動角の面で有利であるが、最大作動角θｍａｘは４７°程度である。

　また、８個ボールタイプのツェッパ型等速自在継手１０１は、従来の６個ボールの等速自在継手に比べて、トラックオフセット量を小さくし、ボールの個数を増やし、かつ直径を小さくしたことにより、軽量・コンパクトで、トルク損失の少ない高効率な等速自在継手を実現している。しかし、図２８に示すように、作動角０°の状態で、外側継手部材１０２と内側継手部材１０３の対向するトラック溝１０７、１０９の間に形成される各くさび角α（図示のようにボール１０４とトラック溝１０７、１０９との接触点は破線上に位置する）が、外側継手部材１０２の開口側に向けて開いているので、トラック溝１０７、１０９からボール１０４に作用する軸方向の力Ｇにより、外側継手部材１０２と保持器１０５との球面接触部１０６、１１２および内側継手部材１０３と保持器１０５の球面接触部１０８、１１３に作用する荷重が一定方向に向かって発生する構造であるため、図示のように外側継手部材１０２と保持器１０５とが部位Ｊで接触し、内側継手部材１０３と保持器１０５とが部位Ｉで接触し、更なる高効率化や低発熱化には限度がある。

　前述した８個ボールタイプのツェッパ型等速自在継手１０１よりも更に高効率化、低発熱化を狙って、トラック溝交差タイプの固定式等速自在継手が提案されている（特許文献１）。この等速自在継手を図２９および図３０に示す。図２９は、作動角０°の状態における縦断面図であり、図３０ａは、高作動角を取った状態を示す図であり、図３０ｂは、図３０ａの要部の拡大図である。図２９に示すように、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を主な構成とする。この等速自在継手１２１は、トラック溝交差タイプであり、図示は省略するが、外側継手部材１２２の８本のトラック溝１２７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で互いに反対方向に形成されている。そして、内側継手部材１２３のトラック溝１２９のボール軌道中心線ｙは、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み継手の軸線ｎ－ｎに垂直な平面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のボール軌道中心線ｘと鏡像対称に形成されている。

　図２９に示す縦断面では、外側継手部材１２２の球状内周面１２６に形成されたトラック溝１２７が軸方向に沿って円弧状に延び、その曲率中心は継手中心Ｏに位置する。内側継手部材１２３の球状外周面１２８には、外側継手部材１２２のトラック溝１２７と対向するトラック溝１２９が軸方向に沿って円弧状に延び、その曲率中心は継手中心Ｏに位置する。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との交差部にトルクを伝達する８個のボール１２４が介在されている。外側継手部材１２２の球状内周面１２６と内側継手部材１２３の球状外周面１２８の間に、ボール１２４を保持する保持器１２５が配置されている。外側継手部材１２２の球状内周面１２６と嵌合する保持器１２５の球状外周面１３２、および内側継手部材１２３の球状外周面１２８と嵌合する保持器１２５の球状内周面１３３の曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏに形成されている。この等速自在継手１２１では、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のボール軌道中心線ｘ、ｙの曲率中心は継手中心Ｏに対して軸方向にオフセットされていないが、傾斜した対向するトラック溝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、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。

　上記のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手１２１では、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に形成されているので、保持器１２５の周方向に隣り合うポケット部１２５ａにボール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、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

　上記の固定式等速自在継手１２１は低発熱ジョイントとしては優れているものの、次のような問題があり、詳細を図３０により説明する。図３０ａに上記の等速自在継手が高作動角を取った状態を示し、図３０ｂに外側継手部材１２２のトラック溝１２７とボール１２４を拡大して、その位置関係を示す。図３０ａに示すように継手が高作動角θを取ると、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線ｎ－ｎに垂直な平面Ｐに対してボール１２４の中心Ｏｂはθ／２の位置に移動する。ボール１２４とトラック溝１２７は、接触角を持ったアンギュラコンタクトとなっているので、ボール１２４とトラック溝１２７の接触点は、図３０ｂに示す破線上に位置する。そして、ボール１２４とトラック溝１２７の接触点の軸方向の位置は、ボール１２４の中心Ｏｂを通って、ボール軌道中心線ｘに対して直角な平面ｔ上に位置することになるが、上記の固定式等速自在継手１２１では、外側継手部材１２２の入口チャンファ１３０を大きくすると、高作動角θ時に入口チャンファ１３０を越えて外側に位置し、ボール１２４がトラック溝１２７から脱落することになる。この理由は、円弧状トラック溝１２７の曲率中心と継手中心Ｏが一致しているため、ボール１２４の中心Ｏｂと接触点ｓとの間の軸方向の距離ｗが大きいので、有効トラック長さが不足するためである。したがって、高作動角化が図れないという問題がある。

　また、特許文献２には、カウンタトラック形式の等速自在継手で、外側継手部材と保持器との間および保持器と内側継手部材との間の相対的な軸方向移動を可能にする軸方向遊びが設けられたものが記載されている。

特開２００９－２５０３６５号公報 特許第４９０４３５６号公報

　前述した従来技術の問題に鑑みて、発明者らは、特許文献１のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手において高角度化を図るために、継手中心Ｏから開口側のトラック溝を直線状にすることを検討した。この等速自在継手が図２５に示すものであり、図２５ａは縦断面を示し、図２５ｂは図２５ａの右側面を示す。図２５ａに示すように、この等速自在継手１４１では、外側継手部材１４２および内側継手部材１４３のトラック溝１４７、１４９が交差タイプで、外側継手部材１４２のトラック溝１４７は、継手中心Ｏから奥側は継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線ｘａを有するトラック溝部１４７ａと、継手中心Ｏから開口側は直線状のボール軌道中心線ｘｂを有するトラック溝部１４７ｂとからなる。一方、内側継手部材１４３のトラック溝１４９は、継手中心Ｏから奥側は直線状のボール軌道中心線ｙｂを有するトラック溝部１４９ｂと、継手中心Ｏから開口側は継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線ｙａを有するトラック溝部１４９ａとからなる。

　そして、図２５ｂに示すように、トラック溝１４７、１４９は、それぞれ、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１４７Ａ、１４７Ｂおよび１４９Ａ、１４９Ｂで傾斜方向が反対方向に形成されている。そして、外側継手部材１４２および内側継手部材１４３の対となるトラック溝１４７Ａ、１４９Ａおよび１４７Ｂ、１４９Ｂの各交差部にボール１４４が配置されている。したがって、図示のような作動角０°の状態でトルク伝達時、トラック溝１４７Ａ、１４９Ａの間に形成されるくさび角の開く方向と、１４７Ｂ、１４９Ｂの間に形成されるくさび角の開く方向とが互いに反対方向となり、保持器１４５の周方向に隣り合うポケット部１４５ａにボール１４４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１４５は継手中心Ｏ位置で安定する。このため、保持器１４５の球状外周面１５２と外側継手部材１４２の球状内周面１４６との接触力、および保持器１４５の球状内周面１５３と内側継手部材１４３の球状外周面１４８との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

　上記のように、トラック溝交差タイプで、外側継手部材１４２のトラック溝１４７の継手中心Ｏから開口側に直線状のトラック溝部１４７ｂを形成することにより、有効トラック長さを増加させることができるが、使用頻度の多い作動角を取ったとき、継手のトルク損失や発熱の抑制という面で問題があることが判明した。この理由を図２６に基づいて説明する。トラック溝１４７、１４９とボール１４４は、通常、接触角（３０°～４５°程度）をもって接触しているので、トラック溝１４７、１４９とボール１４４とは、図２６に示すようにトラック溝１４７、１４９の溝底より少し離れたトラック溝１４７、１４９の側面側の破線で示す位置で接触している。継手が作動角を取った際に、各ボール１４４には、トラック溝１４７、１４９の交差によるくさび角成分（図示省略）と、トラック溝１４７、１４９の溝底間の継手半径方向の拡がりによるくさび角成分αの両方が作用する。そのうち、トラック溝１４７、１４９の交差によるくさび角成分については、トラック溝１４７、１４９の傾斜方向が交互に反対方向なっているので、ボール１４４から保持器１４５のポケット部１４５ａに相反する方向の力が作用するので、打消し合い、力がバランスする。

　ところが、図２６に示すように、トラック溝１４７、１４９の溝底間の継手半径方向の拡がりによるくさび角成分αについては、図２５ｂにおいて、０°～９０°および２７０°～３６０°の位相範囲にあるボール１４４は直線状のトラック溝部１４７ｂ、１４９ｂに位置し、この位相範囲のボール１４４には開口側に向けて開いたくさび角成分α１により開口側への力が作用する。一方、９０°～２７０°の位相範囲にあるボール１４４は円弧状のトラック溝部１４７ａ、１４９ａに位置するので、この位相範囲のボールには継手の半径方向の拡がりにより発生するくさび角成分α２が０であり、ボール１４４の押出力は発生しない。したがって、各ボール１４４に対して、トラック溝１４７、１４９の交差によるくさび角成分と、トラック溝１４７、１４９の溝底間の継手半径方向の拡がりによるくさび角成分αとを合わせると、保持器１４５の各ポケット部１４５ａにボール１４４から作用する力が釣り合わず、保持器１４５と外側継手部材１４２との球面接触部１５２、１４６および保持器１４５と内側継手部材１４３との球面接触部１５３、１４８の接触力を低減させることができないという問題が生じる。特に、作動角が常用角を含む使用頻度の多い作動角の範囲では、トルク損失や発熱の抑制という面で大きな問題があることが判明した。

　また、図２５および図２６に示す等速自在継手１４１では、ボール軌道中心線ｘと継手中心Ｏを含む平面に継手の軸線ｎ－ｎを投影したとき、この投影した継手の軸線に対して直線状のトラック溝部１４７ｂが平行に形成されており、一方、ボール軌道中心線ｙと継手中心Ｏを含む平面に継手の軸線ｎ－ｎを投影したとき、この投影した継手の軸線に対して直線状のトラック溝部１４９ｂが平行に形成されている。このため、継手が高作動角を取ったとき、直線状のトラック溝部１４７ｂ、１４９ｂとの間で形成されるくさび角が大きくなる。その結果、直線状のトラック溝部１４７ｂ、１４９ｂに挟まれたボール１４４に開口側に飛び出そうとする力が大きくなる。これが原因で、保持器１４５のポケット荷重が大きくなり、高作動角時における保持器１４５の強度が問題であることが判明した。

　一方、固定式等速自在継手では、自動車の停止時に、エンジン振動がデファレンシャルギアから等速自在継手を通して車内に伝わるアイドリング振動などの微振幅を吸収することが望まれるが、特許文献２に記載されたカウンタトラック形式の等速自在継手における軸方向遊び構造には、次のような問題があることが分かった。すなわち、カウンタトラック形式の等速自在継手では、外側継手部材に対して内側継手部材が軸方向に相対的に移動すると、外側継手部材の奥側（第１の軸方向）に開く開き角度αと開口側（第２の軸方向）に開く開き角度βとに差が生じ、これに伴い、第１のトラックに挟まれたボールによる力Ｆ１と第２のボールトラックに挟まれたボールによる力Ｆ２に差が生じることになる。その結果、内側継手部材が軸方向に偏り、過度の球面接触が生じ、発熱に伴う耐久性の低下や摩擦損失からの伝達効率の低下を招く可能性がある。また、特許文献２に記載の等速自在継手では、大きな軸方向移動量Ｓを意図しているので、返って、固定式等速自在継手としての特性に悪影響を及ぼす可能性がある。

　以上の問題に鑑み、本発明は、トルク損失および発熱が少なく高効率で、高作動角を取ることができ、高作動角時の強度や耐久性に優れ、さらには車両のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の向上に好適な固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

　本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、トルク損失および発熱が少なく高効率化を図るためにトラック溝が周方向に交差し、かつ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の第１のトラック溝部により使用頻度の多い作動角の範囲をカバーすると共に、最大作動角に対する有効トラック長さを増加させるために第１のトラック溝部とは異なる形状を有する第２のトラック溝部により使用頻度の低い高作動角の範囲をカバーするというベースになる着想に加えて、さらには車両のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の向上に着目して、内側継手部材と保持器間の軸方向すきまとボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまの関係についての新たな着想により、本発明に至った。

　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、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、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、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、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複数のボールと、このボールを収容するポケットを有すると共に前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面とに嵌合する球状外周面と球状内周面を有する保持器とを備え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は奥側に位置する第１のトラック溝部７ａと開口側に位置する第２のトラック溝部７ｂとからなり、前記第１のトラック溝部７ａは、継手中心Ｏ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部分を有し、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前記第１のトラック溝部７ａで互いに反対方向に形成されており、前記第２のトラック溝部７ｂは、最大作動角に対する有効トラック長さを増加させるために前記第１のトラック溝部７ａとは異なる形状を有し、前記第１のトラック溝部７ａと第２のトラック溝部７ｂとは前記継手中心Ｏより開口側で接続されており、前記内側継手部材のトラック溝は、作動角が０°の状態で前記継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐ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ものであって、前記内側継手部材と保持器間の軸方向すきまを、前記ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまより大きくしたことを特徴とする。ここで、上記の継手の軸線とは、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。請求の範囲に記載の継手の軸線も同じとする。

　上記の構成により、トルク損失および発熱が少なく極めて高効率であると共に低発熱化により寿命が向上しコンパクト化が図られ、高作動角を取ること可能で、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れ、さらには車両のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の向上に好適な固定式等速自在継手を実現することができる。

　具体的には、上記のボールとトラック溝間のすきまを正の値とすることが望ましい。これにより、微振幅の振動を効率よく吸収することができる。

　トラック溝の構成としては、上記の第１のトラック溝部７ａと第２のトラック溝部７ｂとが接続される点と継手中心Ｏとを結ぶ直線Ｌが、作動角が０°の状態で継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度をβとし、この角度βを使用状態に応じて、適宜設定することができる。βの角度は、自動車用等速自在継手の常用作動角度範囲を考慮すると、３～１０°に設定にすることで種々の車種に汎用することができる。ただし、ここで、角度βは、上記直線Ｌが上記平面Ｐ上の直線となす角の中で最小のものと定義する。そして、実施形態および請求の範囲においても同じとする。

　上記の第１のトラック溝部７ａの円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線Ｎ－Ｎ上に配置することにより、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。また、第１のトラック溝部７ａの円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線Ｎ－Ｎより半径方向にオフセットさせることにより、継手の奥側のトラック溝深さを調整することができ、最適なトラック溝深さを確保することができる。

　上記の第２のトラック溝部７ｂが円弧状部分を有している。また、第２のトラック溝部７ｂの円弧状部分が、第１のトラック溝部７ａより半径方向外側で、かつ継手中心Ｏより開口側にオフセットされた曲率中心を有している。これにより、コンパクト化が図れると共に、有効トラック長さを増加させることができ、最大作動角を大きくすることができる。

　さらに、上記の第２のトラック溝部７ｂが直線状部分を有し、この直線状部分が、開口側に行くにつれて前記継手の軸線Ｎ－Ｎに接近するように傾斜して形成されている。この場合には、高作動角時における直線状のトラック溝のくさび角の大きさを抑制することができるので、保持器の強度を確保することができる。

　本発明により、トルク損失および発熱が少なく極めて高効率であると共に低発熱化により寿命が向上しコンパクト化が図られ、高作動角を取ること可能で、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れ、さらには車両のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の向上に好適な固定式等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る固定式等速自在継手の右側面図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手の外側継手部材の部分縦断面図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手の外側継手部材の右側面図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の左側面図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の外周面を示す図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の右側面図である。 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。 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。 トラック溝間のボールの保持状態を示す図である。 図６ａのトラック溝とは反対方向に傾斜するトラック溝間のボールの保持状態を示す図である。 両継手部材が軸方向に相対移動したときのトラック溝間のボールの保持状態を示す図である。 ボールとトラック溝間のすきまを示す横断面図である。 ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまを説明する拡大図である。 球面すきまを拡大して示す縦断面図である。 継手が最大作動角を取った状態を示す概要図である。 外側継手部材の斜視図である。 内側継手部材の斜視図である。 図１ａ、図１ｂの固定式等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用した状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る固定式等速自在継手の外側継手部材の縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る固定式等速自在継手の右側面図である。 図１５ａ、図１５ｂの固定式等速自在継手の外側継手部材の部分縦断面図である。 図１５ａ、図１５ｂの固定式等速自在継手の外側継手部材の右側面図である。 図１５ａ、図１５ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の左側面図である。 図１５ａ、図１５ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の外周面を示す図である。 図１５ａ、図１５ｂの固定式等速自在継手の内側継手部材の右側面図である。 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。 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。 継手が最大作動角を取った状態を示す概要図である。 継手が最大作動角を取ったときのボールとトラック溝との接触状態を示す図である。 図２１ａの要部の拡大図である。 継手が最大作動角を取った状態のくさび角を示す図である。 図２２ａのくさび角の変化を示す図である。 外側継手部材の斜視図である。 内側継手部材の斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る固定式等速自在継手の外側継手部材の縦断面図である。 本発明に至る過程における技術的知見を説明する図であり、固定式等速自在継手の部分縦断面図である。 図２５ａの固定式等速自在継手の右側面図である。 本発明に至る過程における技術的知見を説明する図である。 従来技術の固定式等速自在継手の縦断面図である。 図２７ａの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。 球面接触の状態を示す縦断面図である。 従来技術の固定式等速自在継手の縦断面図である。 図２９の固定式等速自在継手が高作動角を取った状態を示す概要図である。 図３０ａの要部の拡大図である。

　本発明の実施の形態を図１～図２４に基づいて説明する。

　本発明の第１の実施形態を図１～図１３に示す。図１は、第１の実施形態に係る固定式等速自在継手を示し、図１ａは、図１ｂのＣ－Ｏ－Ｃ線における部分縦断面図であり、図１ｂは図１ａの右側面図である。この等速自在継手１は、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を主な構成とする。図１ｂ、図２および図３に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、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７Ａ、７Ｂおよび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および内側継手部材３の対となるトラック溝７Ａ、９Ａおよび７Ｂ、９Ｂの各交差部に８個のボール４が配置されている。図１ａでは、トラック溝７、９については、それぞれ、図２ａに示す平面Ｍおよび図３ｂ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。その詳細は後述する。

　継手の縦断面を図１ａに示す。軸方向に延びるトラック溝の傾斜状態や湾曲状態などの形態、形状を的確に示すために、本明細書では、ボール軌道中心線という用語を用いて説明する。ここで、ボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じであり、また、トラック溝の円弧状、あるいは直線状の状態は、ボール軌道中心線の円弧状、あるいは直線状の状態と同じである。

　図１ａに示すように、外側継手部材２のトラック溝７はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７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Ｘａを有する第１のトラック溝部７ａと、この第１のトラック溝部７ａとは反対方向に湾曲する円弧状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７ｂとからなり、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａに第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂが滑らかに接続されている。一方、内側継手部材３のトラック溝９はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９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Ｙａを有する第１のトラック溝部９ａと、この第１のトラック溝部９ａとは反対方向に湾曲する円弧状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９ｂとからなり、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａに第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂが滑らかに接続されている。このように、第１のトラック溝部７ａ、９ａのボール軌道中心線Ｘａ、Ｙａと、第２のトラック溝部７ｂ、９ｂのボール軌道中心線Ｘｂ、Ｙｂとは形状が異なっている。

　第１のトラック溝部７ａ、９ａのボール軌道中心線Ｘａ、Ｙａの各曲率中心を、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。

　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形状に形成されており、トラック溝７、９とボール４は、接触角（３０°～４５°程度）をもって接触する、所謂、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の側面側で接触している。

　図２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２ａは外側継手部材２の部分縦断面を示し、図２ｂは外側継手部材２の右側面を示す。外側継手部材２のトラック溝７は、その傾斜方向の違いから、トラック溝７Ａ、７Ｂの符号を付す。図２ａ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に対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝７Ａに周方向に隣り合うトラック溝７Ｂは、図示は省略するが、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が、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して、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。本実施形態では、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘの全域、すなわち、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａおよび第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂの両方が平面Ｍ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａのみが平面Ｍに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａと継手中心Ｏを含む平面Ｍが継手の軸線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第１のトラック溝部７ａで互いに反対方向に形成されていればよい。

　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、その第１のトラック溝部に符号７ａ、第２のトラック溝部に符号７ｂを付す。さらに、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号７Ａ、７Ｂを付し、それぞれの第１のトラック溝部に符号７Ａａ、７Ｂａ、第２のトラック溝部に符号７Ａｂ、７Ｂｂを付す。後述する内側継手部材３のトラック溝についても、同様の要領で符号を付している。

　次に、図３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３ｂは内側継手部材３の外周面を示し、図３ａは内側継手部材３の左側面を、図３ｃは右側面を示す。内側継手部材３のトラック溝９は、その傾斜方向の違いから、トラック溝９Ａ、９Ｂの符号を付す。図３ｂ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に対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝９Ａに周方向に隣り合うトラック溝９Ｂは、図示は省略するが、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が、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して、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。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°の範囲が好ましい。

　前述した外側継手部材と同様、本実施形態では、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙの全域、すなわち、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａおよび第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂの両方が平面Ｑ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａのみが平面Ｑに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａと継手中心Ｏを含む平面Ｑが継手の軸線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第１のトラック溝部９ａで互いに反対方向に形成されていればよい。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、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面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のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。

　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。図４の部分縦断面は、前述した図２ａのトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。したがって、厳密には、継手の軸線Ｎ－Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図４には、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。

　図４に示すように、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はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７Ａａと、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの半径方向外側（換言すると、第１のトラック溝部７Ａａの半径方向外側）で、かつ継手中心Ｏから軸方向開口側にオフセットした点Ｏ_o1を曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂとからなる。したがって、第２のトラック溝部７Ａｂの円弧状のボール軌道中心線Ｘｂは、第１のトラック溝部７Ａａの円弧状のボール軌道中心線Ｘａとは反対方向に湾曲している。第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａは、継手中心Ｏとオフセット点Ｏ_o1とを結ぶ直線がボール軌道中心線Ｘと交わる点であり、端部Ａと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＬとする。この端部Ａに第２のトラック溝部７Ａｂのボール軌道中心線Ｘｂが滑らかに接続されている。すなわち、端部Ａが第１のトラック溝部７Ａａと第２のトラック溝部７Ａｂとの接続点である。

　図示のように、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（図２ａ参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’－Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｌとがなす角度β’は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して角度γだけ傾斜している。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐ上にある。したがって、本発明でいう直線Ｌが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。上記の外側継手部材２の第１のトラック溝部７Ａａおよび第２のトラック溝部７Ａｂは、それぞれ一つの円弧で形成したものを示したが、これに限られず、トラック溝深さなどを考慮して複数の円弧で形成してもよい。

　同様に、図５に基づいて、内側継手部材３の縦断面よりトラック溝の詳細を説明する。図５の縦断面は、前述した図３ｂのトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。したがって、図４と同様に、厳密には、継手の軸線Ｎ－Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図５には、内側継手部材３のトラック溝９Ａが示されているが、トラック溝９Ｂは、傾斜方向がトラック溝９Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝９Ａと同じであるので、説明は省略する。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はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９Ａａと、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの半径方向外側（換言すると、第１のトラック溝部９Ａａの半径方向外側）で、かつ継手中心Ｏから軸方向奥側にオフセットした点Ｏ_i1を曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９Ａｂとからなる。第１のトラック溝部９Ａａの奥側の端部Ｂは、継手中心Ｏとオフセット点Ｏ_i1とを結ぶ直線がボール軌道中心線Ｙと交わる点であり、端部Ｂと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＲとする。この端部Ｂに第２のトラック溝部９Ａｂのボール軌道中心線Ｙｂが滑らかに接続されている。すなわち、端部Ｂが第１のトラック溝部９Ａａと第２のトラック溝部９Ａｂとの接続点である。

　図示のように、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（図３ｂ参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’－Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｒとがなす角度β’は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して角度γだけ傾斜している。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。前述した外側継手部材２のトラック溝と同様に、上記の内側継手部材３の第１のトラック溝部９Ａａおよび第２のトラック溝部９Ａｂは、トラック溝深さなどを考慮して、それぞれ複数の円弧で形成してもよい。

　次に、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βについて説明する。作動角θを取ったとき、外側継手部材２および内側継手部材３の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対して、ボール４がθ／２だけ移動する。使用頻度が多い作動角の１／２より角度βを決め、使用頻度が多い作動角の範囲においてボール４が接触するトラック溝の範囲を決める。ここで、使用頻度が多い作動角について定義する。まず、継手の常用角とは、水平で平坦な路面上で１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用ドライブシャフトの固定式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。そして、使用頻度の多い作動角とは、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式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。使用頻度の多い作動角は最大２０°を目処とする。これにより、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βを３°～１０°と設定する。ただし、角度βは３°～１０°に限定されるものではなく、車種の設計条件に応じて適宜設定することができる。角度βを３°～１０°に設定することで種々の車種に汎用することができる。

　上記の角度βにより、図４において、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの端部Ａは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も開口側に移動したときのボールの中心位置となる。同様に、内側継手部材３では、図５において、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの端部Ｂは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も奥側に移動したときのボールの中心位置となる。このように設定されているので、使用頻度が多い作動角の範囲では、ボール４は、外側継手部材２および内側継手部材３の第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａと、傾斜方向が反対の７Ｂａ、９Ｂａ（図２、図３参照）に位置するので、保持器５の周方向に隣り合うポケット部５ａにボール４から相反する方向の力が作用し、保持器５は継手中心Ｏの位置で安定する（図１参照）。このため、保持器５の球状外周面１２と外側継手部材２の球状内周面６との接触力、および保持器５の球状内周面１３と内側継手部材３の球状外周面８との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

　次に、本実施形態の大きな特徴である微振幅の振動を吸収するための構成と作用を図６～図１０に基づいて説明する。図６は、トラック溝間のボールの保持状態を示す図であり、図６ａは図１のＤ方向に矢視した状態を示し、図６ｂは図１のＥ方向に矢視した状態を示す。図６ａおよび図６ｂは、ボール４とトラック溝７Ａ、９Ａ（図１ｂ参照）との接触点ＳｏＡ、ＳｉＡ、ボール４とトラック溝７Ｂ、９Ｂ（図１ｂ参照）との接触点ＳｏＢ、ＳｉＢにおける実際のくさび角２γ’を示すが、説明を分かりやすくするために、接触点ＳｏＡ、ＳｉＡ、ＳｏＢ、ＳｉＢを図の紙面上に位置させた状態で図示している。同様に、図７もボールとトラック溝の接触点を図の紙面上に位置させた状態で図示し、実際のくさび角２γ’を示す。

　図６ａに外側継手部材２のトラック溝７Ａとボール４との接触点軌跡をＣｏＡ、ＣｏＡ’で示し、内側継手部材３のトラック溝９Ａとボール４との接触点軌跡をＣｉＡ、ＣｉＡ’で示す。内側継手部材３に図１ｂに示す白抜き矢印の方向にトルクを負荷したときに、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。本実施形態の等速自在継手１は、トラック溝交差タイプであるので軸方向のオフセットはないが、負荷側の接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡは、ボール４を挟むくさび角２γ’が形成される。図示は省略するが、非負荷側の接触点軌跡ＣｏＡ’、ＣｉＡ’におけるくさび角２γ’は、負荷側の接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡによるくさび角２γ’の開く方向とは反対方向に開く。

　図６ｂに上記のトラック溝７Ａ、９Ａとは反対方向に傾斜するトラック溝７Ｂ、９Ｂ（図１ｂ参照）を示す。外側継手部材２のトラック溝７Ｂとボール４との接触点軌跡をＣｏＢ、ＣｏＢ’で示し、内側継手部材３のトラック溝９Ｂとの接触点軌跡をＣｉＢ、ＣｉＢ’で示す。図６ａと同様に、内側継手部材３に図１ｂに示す白抜き矢印の方向にトルクを負荷したときに、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とＣｉＢは、ボール４を挟むくさび角２γ’が形成されるが、その開く方向は、前述したトラック溝７Ａ、９Ａの接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡによるくさび角２γ’の開く方向とは反対方向になる。

　図６ａに示したトラック溝間のボールの保持状態で、外側継手部材２に対して内側継手部材３が軸方向に相対変位した状態を図７に示す。変位前のボール４の中心Ｏｂ１の軸方向位置がＨ１で、変位後のボール４の中心Ｏｂ２の軸方向位置がＨ２である。そして、外側継手部材２のトラック溝７Ａとボール４との接触点軌跡ＣｏＡ、ＣｏＡ’で、破線で示す。内側継手部材３のトラック溝９Ａとボール４との接触点軌跡は、変位前の状態をＣｉＡ１、ＣｉＡ１’で示し、変位後の状態をＣｉＡ２、ＣｉＡ２’で示す。

　本実施形態の等速自在継手１ではトラック溝７、９の軸方向のオフセットがないので、くさび角２γ’はトラック溝７、９の傾斜角、すなわちボール軌道中心線の傾斜角γ（図２ａ、図３ｂ参照）により決まる。したがって、図７に示すように、ボール４の軸方向位置が変化しても、トラック溝の交差角度は変化せず、接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡのくさび角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とＣｉＢでも同じである。したがって、接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡのくさび角２γ’と接触点軌跡ＣｏＢと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、両継手部材と保持器との球面すきまとボールとトラック溝間のすきまについて説明する。固定式等速自在継手における軸方向の変位は、両継手部材と保持器との球面すきまとボールとトラック溝間のすきまに関係するが、本実施形態の等速自在継手１では、上記のくさび角２γ’がボール４の軸方向位置に拘わらずに変化しないという特長を前提として、さらに振動を吸収するための円滑な作動を実現するために両継手部材２、３と保持器５との球面すきまとボール４とトラック溝７、９間のすきまが設定されている。図８～１０に基づいて、両継手部材２、３と保持器５との球面すきまとボール４とトラック溝７、９間のすきまの関係を説明する。

　まず、ボール４とトラック溝７、９間のすきまを図８および図９に基づいて説明する。図８は、作動角０°の状態での継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐ（図１ａ参照）における部分的な横断面を示す。ただし、トラック溝７（７Ａ）、９（９Ａ）については、各トラック溝７（７Ａ）、９（９Ａ）のボール軌道中心線Ｘ、Ｙに垂直な断面で図示している。図９は、図７の半径方向上側のみを拡大した図である。

　図８に示すように、外側継手部材２のトラック溝７（７Ａ）、内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ）とボール４とは接触角δでアンギュラコンタクトするが、この接触角δの方向にすきまΔＴが形成されている。ボール４とトラック溝７（７Ａ）、９（９Ａ）間のすきまΔＴを正の値とすることが望ましい。これにより、微振幅の振動を効率よく吸収することができる。すきまΔＴは、説明を分かりやすくするために、誇張して表示している。

　図９は、図７の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で示し、無負荷で両継手部材が図８と同様、周方向に中立位置の状態を示す。ボール４とトラック溝７（７Ａ）、９（９Ａ）の接触点軌跡ＣｏＡ’とＣｉＡ１との間にすきまΔＴが形成されているので、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’との間の軸方向すきまはΔＴａｏとなり、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との間の軸方向すきまはΔＴａｉとなる。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との間の軸方向すきまはΔＴａｏとなり、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’との間の軸方向すきまはΔＴａｉとなる。

　次に、両継手部材２、３と保持器５との球面すきまを図１０に基づき説明する。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。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との間の球面すきまΔＳｉにより、内側継手部材３と保持器５との間の軸方向すきまは、外側継手部材２の開口側でΔＳｉａ１となり、奥側でΔＳｉａ２となる。

　上記の内側継手部材３と保持器５との間の軸方向すきまΔＳｉａ１、ΔＳｉａ２と、前述したボールとトラック溝間の軸方向すきまΔＴａｏ、ΔＴａｉは、次のように設定されている。
ΔＳｉａ１＞（ΔＴａｏ＋ΔＴａｉ）
ΔＳｉａ２＞（ΔＴａｏ＋ΔＴａｉ）
ここで、請求の範囲における内側継手部材と保持器間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまより大きくしたとは、上記の関係を意味する。

　上記のような関係に設定されているので、例えば、アイドリング振動のように、自動車の停止時に、エンジン振動がデファレンシャルギアから摺動式等速自在継手、中間シャフト、固定式等速自在継手の内側継手部材に伝わってきた軸方向の微振動に対して、ボールとトラック溝間のすきまが正すきまに設定されているので、ボールがトラック上を転がることにより、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。その相対変位の際、前述したように内側継手部材３と保持器５との間の軸方向すきまΔＳｉａ１、ΔＳｉａ２を、それぞれ、ΔＴａｏとΔＴａｉの和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、前述したように接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡのくさび角２γ’と接触点軌跡ＣｏＢと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との間で球面接触が生じない状態で、上記の両継手部材２、３がボール４の転がりにより軸方向の相対変位が可能となるので、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。

　内側継手部材３と保持器５との間の軸方向すきまΔＳｉａ１、ΔＳｉａ２と、ボールとトラック溝間の軸方向すきまΔＴａｏ、ΔＴａｉとが、上記の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、屈曲作動に支障がない程度の最小すきまを確保できていればよい。

　また、前述したボール４とトラック溝７Ａおよび９Ａとの接触点軌跡ＣｏＡとＣｉＡのくさび角２γ’とボール４とトラック溝７Ｂおよび９Ｂとの接触点軌跡ＣｏＢとＣｉＢのくさび角２γ’は変化しないというトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手の構造的な効果によって、保持器５に作用するボール４の力の釣り合いが保てるため、球面接触は生じないことから球面接触による発熱を抑制することができ、効率 及び 耐久性を向上させることができる。

　以上に述べた微振幅の振動を吸収する構成やその作用は、後述する各実施形態でも同様である。

　本実施形態の等速自在継手が最大作動角を取った状態を図１１に示す。外側継手部材２のトラック溝７Ａは、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの半径方向外側で、かつ継手中心Ｏから軸方向開口側にオフセットした点Ｏ_o1を曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂが開口側に形成されている。コンパクト設計の中で、この第２のトラック溝部７Ａｂの存在により、有効トラック長さを増加させることができ、最大作動角を大きくすることができる。そのため、図示のように、最大作動角θｍａｘを５０°程度の高角にしても、必要十分な入口チャンファ１０を設けた状態でボール４が第２のトラック溝部７Ａｂと接触状態を確保することができる。

　尚、高作動角の範囲では、周方向に配置されたボール４が第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａ（７Ｂａ、９Ｂａ、図２ａおよび図３ｂ参照）と第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂ（７Ｂｂ、９Ｂｂ、図２ａおよび図３ｂ参照）に一時的に分かれて位置する。これに伴い、保持器５の各ポケット部５ａにボール４から作用する力が釣り合わず、保持器５と外側継手部材２との球面接触部１２、６および保持器５と内側継手部材３との球面接触部１３、８の接触力が発生するが、高作動角の範囲は使用頻度が少ないため、本実施形態の等速自在継手１は、総合的にみるとトルク損失や発熱を抑制できる。したがって、トルク損失および発熱が少なく高効率で、高作動角を取ることができ、高作動角時の強度や耐久性にも優れたコンパクトな固定式等速自在継手を実現することができる。

　図１２に、本実施形態の等速自在継手の外側継手部材２と内側継手部材３の斜視図を示す。この斜視図は、これまでに説明したトラック溝を立体的に示している。図１２ａに示すように、外側継手部材２の球状内周面６に、継手の軸線Ｎ－Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝７Ａ、７Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。トラック溝７Ａ、７Ｂは、それぞれ第１のトラック溝部７Ａａ、７Ｂａと第２のトラック溝部７Ａｂ、７Ｂｂとからなる。外側継手部材２の開口端に入口チャンファ１０が設けられている。また、図１２ｂに示すように、内側継手部材３の球状外周面８には、継手の軸線Ｎ－Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝９Ａ、９Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。トラック溝９Ａ、９Ｂは、それぞれ第１のトラック溝部９Ａａ、９Ｂａと第２のトラック溝部９Ａｂ、９Ｂｂとからなる。

　図１３は、本実施形態の固定式等速自在継手１を適用した自動車のフロント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、他端には摺動式トリポード型等速自在継手１５が連結されている。固定式等速自在継手１の外周面とシャフト１１の外周面との間、および摺動式トリポード型等速自在継手１５の外周面とシャフト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、かつ高作動角が取れ、さらには微振幅の振動が効果的に吸収でき、軽量・コンパクトな自動車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、伝達効率の改善による燃料消費を抑制と共にＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）を向上させることができる。

　本発明の第２の実施形態に係る固定式等速自在継手を図１４に基づいて説明する。図１４は、本実施形態の固定式等速自在継手の外側継手部材のみを示し、図４と同様の断面図である。この固定式等速自在継手は、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手と比較して、第１のトラック溝部の円弧状ボール軌道中心線の曲率中心は、継手中心Ｏに対して軸方向オフセットはないが、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にオフセットさせ、これに対応して第２のトラック溝部の円弧状ボール軌道中心線の構成を調整したところが異なり、その他の構成は、第１の実施形態と同じである。本実施形態においても第１の実施形態と同様の機能を有する部位には同一の符号を付して重複説明は省略する。

　外側継手部材２の第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａは第１の実施形態と同じである。しかし、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａの曲率中心Ｏ_o3は、継手中心Ｏに対して軸方向オフセットはないが、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にｆ₂だけオフセットしている。すなわち、垂線Ｋを含む作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐ上で半径方向にｆ₂だけオフセットしている。これに伴い、第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂの曲率中心Ｏ_o4は、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａに滑らかに接続するよう位置が調整されている。この構成により、継手の奥側のトラック溝深さを調整することができる。本実施形態の固定式等速自在継手においても、図示は省略するが、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、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面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のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。外側継手部材２および内側継手部材３のトラック溝７、９の継手の軸線Ｎ－Ｎに対する周方向の傾斜状態、保持器や継手の作用並びに、微振幅の振動を吸収する構成やその作用については、第１の実施形態の固定式等速自在継手と同様であるので、重複説明は省略する。

　本発明の第３の実施形態を図１５～図２３に示す。この実施形態の固定式等速自在継手は、第１の実施形態の固定式等速自在継手と比較して、第２のトラック溝部を直線状とし、これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制したところが異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、同様の機能を有する部位には同じ符号を付している。

　図１５は、本実施形態に係る固定式等速自在継手を示し、図１５ａは図１５ｂのＣ－Ｏ－Ｃ線における部分縦断面図であり、図１５ｂは図１５ａの右側面図である。この等速自在継手１は、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を主な構成とする。図１５ｂ、図１６および図１７に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、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７Ａ、７Ｂおよび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および内側継手部材３の対となるトラック溝７Ａ、９Ａおよび７Ｂ、９Ｂの各交差部に８個のボール４が配置されている。図１５ａでは、トラック溝７、９については、それぞれ、図１６ａに示す平面Ｍおよび図１７ｂ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１５ｂのＤ方向およびＥ方向に矢視する図示方法は、第１の実施形態の図１ｂと同じであり、図６～１０に図示された状態も同じである。

　図１５ａに示すように、外側継手部材２のトラック溝７はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７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Ｘａを有する第１のトラック溝部７ａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７ｂとからなり、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａに第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。一方、内側継手部材３のトラック溝９はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９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Ｙａを有する第１のトラック溝部９ａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９ｂとからなり、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａに第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。

　図１６に、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示す。図１６ａは外側継手部材２の部分縦断面を示し、図１６ｂは外側継手部材２の右側面を示す。外側継手部材２のトラック溝７の傾斜状態は、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

　図１７に、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示す。図１７ｂは内側継手部材３の外周面を示し、図１７ａは内側継手部材３の左側面を、図１７ｃは右側面を示す。内側継手部材３のトラック溝９の傾斜状態についても、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

　図１８に、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の詳細を示す。図１８の部分縦断面は、図１６ａのトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。図１８も、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。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はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて、第２のトラック溝部７Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。端部Ａは継手中心Ｏよりも開口側に位置するので、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて接線として接続される第２のトラック溝部７Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂは、開口側に行くにつれて継手の軸線Ｎ－Ｎ（図１５ａ参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

　本実施形態においても、端部Ａと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＬとする。直線Ｌが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βは、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

　同様に、図１９に、内側継手部材３の縦断面よりトラック溝の詳細を示す。図１９の縦断面は、前述した図１７ｂのトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。図１９には、内側継手部材３のトラック溝９Ａが示されているが、トラック溝９Ｂは、傾斜方向がトラック溝９Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝９Ａと同じであるので、説明は省略する。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はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて、第２のトラック溝部９Ａｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。すなわち、端部Ｂが第１のトラック溝部９Ａａと第２のトラック溝９Ａｂとの接続点である。端部Ｂは継手中心Ｏよりも奥側に位置するので、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて接線として接続される第２のトラック溝部９Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｙｂは、奥側に行くにつれて継手の軸線Ｎ－Ｎ（図１５ａ参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

　本実施形態においても、端部Ｂと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＲとする。直線Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してなす角度βは、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

　本実施形態の等速自在継手が最大作動角を取った状態を図２０に示す。外側継手部材２のトラック溝７Ａは、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂが開口側に形成されている。コンパクト設計の中で、この第２のトラック溝部７Ａｂの存在により、最大作動角時における有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。そのため、図示のように、最大作動角θｍａｘを５０°程度の高角にしても、必要十分な入口チャンファ１０を設けた状態でボール４が第２のトラック溝部７Ａｂと接触状態を確保することができ、かつ、くさび角が大きくならないように抑えることができる。

　さらに、本実施形態の等速自在継手の最大作動角時におけるトラック溝とボールの接触状態を図２１に基づいて詳細に説明する。図２１ａは、等速自在継手１の縦断面図であり、図２１ｂは外側継手部材２のトラック溝７Ａとボール４との接触状態を示す拡大図である。この図においても、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。図２１ａに示すように継手が最大作動角θｍａｘを取ると、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含み軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面Ｐに対してボール４の中心Ｏｂはθｍａｘ／２の位置に移動する。このとき、ボール４と第２のトラック溝部７Ａｂとの接触点Ｓが入口チャンファ１０に最も近づく。第２のトラック溝部７Ａｂの直線状ボール軌道中心線Ｘｂは、第１のトラック溝部７Ａａの円弧状ボール軌道中心線Ｘａの端部Ａにおいて、接線として接続されているので、図２１ａの縦断面において、外側継手部材２の開口側に行くにつれて継手の軸線Ｎ－Ｎに接近する方向に傾斜している。

　図２１ｂに拡大して示すように、ボール４と第２のトラック溝部７Ａｂの接触点Ｓは、ボール４の中心Ｏｂを通って、ボール軌道中心線Ｘｂに対して直角な平面Ｔ上に位置する。ボール軌道中心線Ｘｂが直線状であるので、ボール４の中心Ｏｂと接触点Ｓとの間の軸方向の距離Ｗは、図３０（ｂ）に示す従来の等速自在継手よりも小さくなっており、その分、有効トラック長さが増加している。そのため、本実施形態では、最大作動角をとった状態で、入口チャンファ１０のエッジ部と接触点Ｓとの間にトラック余裕量Ｕを確保することができ、ボール４が第２のトラック溝部７Ａｂと十分な接触状態を確保することができる。

　上述したように、外側継手部材２のトラック溝７とボール４との接触点Ｓは、トラック溝７の形状によって、継手の軸方向の位置が変化する。したがって、本明細書および請求の範囲における最大作動角に対する有効トラック長さとは、上記のような接触点Ｓの軸方向の位置の変化を加味したボールとトラック溝の接触点の軌跡の長さを意味するものである。

　次に、本実施形態の等速自在継手の特徴である最大作動角時におけるくさび角の状態について図２２に基づいて説明する。図２２ａは、等速自在継手１の縦断面図であり、図２２ｂは外側継手部材２のトラック溝７Ａ（７Ａｂ）と内側継手部材３のトラック溝９Ａ（９Ａｂ）のくさび角の状態を示す拡大図である。この図においても、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。本実施形態の等速自在継手１では、トラック溝７Ａ、９Ａとボール４は接触角をもったアンギュラコンタクトとなっており、かつ、トラック溝７Ａ、９Ａのボール軌道中心線Ｘ、Ｙがそれぞれ傾斜角γ（図１６ａおよび図１７ｂ参照）を有しているので、本明細書においては、トラック溝のくさび角とはボールとトラック溝の接触点における実際のくさび角を意味する。しかしながら、図示方法としては、トラック溝７Ａ、９Ａの溝底を用いて、くさび角を簡便的に表示する。

　図２２ａに示すように、本実施形態の等速自在継手１が最大作動角時θｍａｘにおけるトラック溝７Ａ、９Ａのくさび角αは、回転方向の位相角が３００°～３６０°（図２５ｂ参照）において最も大きくなる。外側継手部材２の第２のトラック溝部７Ａｂの直線状ボール軌道中心線Ｘｂは、第１のトラック溝部７Ａａの円弧状ボール軌道中心線Ｘａの端部Ａにおいて、接線として接続されているので、作動角が０°の状態で、縦断面において、外側継手部材２の開口側に行くにつれて継手の軸線Ｎ－Ｎに接近する方向に傾斜しており、一方、内側継手部材３の第２のトラック溝部９Ａｂの直線状ボール軌道中心線Ｙｂは、外側継手部材２の直線状ボール軌道中心線Ｘｂとは反対方向に傾斜している。したがって、第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂは、作動角が０°の状態では、開口側に狭まるように形成されている。そのため、最大作動角時におけるくさび角αを減少させることができる。その結果、直線状の第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂに挟まれたボール４が開口側に飛び出そうとする力が減少し、保持器５のポケット荷重が減少し、高作動角時における保持器５の強度を確保することができる。

　最大作動角時におけるくさび角αを減少させることができる理由について、図２２ｂにより具体的に説明する。図２２ｂには、本実施形態の等速自在継手１の外側継手部材２および内側継手部材３の第２のトラック溝部を７Ａｂ、９Ａｂで示す。そして、検討した比較例１の第２のトラック溝部を７Ａｂ’、９Ａｂ’で示し、比較例２の第２のトラック溝部を７Ａｂ”、９Ａｂ”で示す。本実施形態の等速自在継手１では、前述したように、第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂは、作動角が０°の状態では、開口側に狭まるように形成されているので、その分、最大作動角時のくさび角は減少しαとなる。これに対して、比較例１は、作動角０°の状態で、図２２ｂの断面で見て、第２のトラック溝部７Ａｂ’、９Ａｂ’の溝底が平行に形成されているので、最大作動角時のくさび角はα’と大きくなり、さらに比較例２では、第２のトラック溝部７Ａｂ”、９Ａｂ”の溝底が、外側継手部材２の開口側に行くにつれて離隔するように形成されているので、最大作動角時のくさび角はα”とさらに大きくなる。このように、本実施形態の等速自在継手１では、最大作動角時のくさび角αを、比較例１および比較例２に比べて、小さくすることができる。上記のように有効トラック長さでは比較例１および比較例２の方が増加するが、実用上の固定式等速自在継手としては、最大作動角時における有効トラック長さの確保とくさび角の抑制とを両立できる本実施形態が好ましい。

　図２３に、本実施形態の等速自在継手の外側継手部材２と内側継手部材３の斜視図を示す。この斜視図は第１の実施形態と同様である。また、保持器や継手の作用、微振幅の振動を吸収する構成やその作用についても、第１の実施形態の固定式等速自在継手と同様であるので、重複説明は省略する。

　本発明の第４の実施形態に係る固定式等速自在継手を図２４に基づいて説明する。図２４は本実施形態の固定式等速自在継手の外側継手部材のみを示し、図１８と同様の断面図である。この固定式等速自在継手は、前述した第３の実施形態の固定式等速自在継手と比較して、第１のトラック溝部の円弧状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、これに対応して第２のトラック溝部の直線状ボール軌道中心線の構成を調整したところが異なり、その他の構成は、第３の実施形態と同じである。本実施形態においても第１および第３の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明は省略する。

　外側継手部材２の第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａは第１の実施形態と同じである。しかし、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａの曲率中心Ｏ_o3は、継手中心Ｏに対して軸方向オフセットはないが、継手の軸線に対して半径方向にｆ₂だけオフセットしている。これに伴い、第２のトラック溝部７ｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂは、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａの開口側端部Ａに接線として接続するよう調整されている。この構成により、継手の奥側のトラック溝深さを調整することができる。本実施形態の固定式等速自在継手においても、図示は省略するが、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、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに垂直な平面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のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。外側継手部材２および内側継手部材３のトラック溝７、９の継手の軸線Ｎ－Ｎに対する周方向の傾斜状態、保持器や継手の作用並びに、微振幅の振動を吸収する構成やその作用については、第１および第３の実施形態の固定式等速自在継手と同様であるので、重複説明は省略する。

　以上の各実施形態の固定式等速自在継手１では、トラック溝交差という構造的な効果から保持器５と外側継手部材２、内側継手部材３の球面接触が抑制され摩擦損失を抑えることができるという作用と、ボールとトラック溝の接触点における実際のくさび角２γ’がボールの軸方向位置に拘わらずに変化しないという特長を前提として、内側継手部材と保持器間の軸方向すきまを、ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまより大きしたことにより、微振幅の振動が効果的に吸収できるという作用が相俟って、トルク損失および発熱が少なく極めて高効率であると共に低発熱化により寿命が向上しコンパクト化が図られ、高作動角を取ること可能で、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れ、さらには車両のＮＶＨ（騒音、振動、乗り心地）の向上に好適な固定式等速自在継手を実現することができる。

　以上の各実施形態の固定式等速自在継手では、ボール４の個数を８個のもので説明したが、これに限られるものではない。ボールの個数は１０個のものも好ましく、さらにボールの個数が１２個のものも適宜実施することができる。

　また、以上の実施形態の固定式等速自在継手では、第２のトラック溝部のボール軌道中心線Ｘｂを円弧状、直線状のものを説明したが、これに限られるものではない。要は、第１のトラック溝部のボール軌道中心線Ｘａとは形状が異なり、有効トラック長さを増加させて高作動角化が図れる形状であれば適宜の形状にすることができ、例えば、楕円であってもよい。また、第１のトラック溝部および第２のトラック溝部は、それぞれ単一の円弧に限られず、トラック溝深さなどを考慮して複数の円弧で形成してもよい。さらに、トラック溝は周方向に等ピッチで配置したものを示したが、不等ピッチで配置してもよい。また、継手の軸線Ｎ－Ｎに対する第１のトラック溝の傾斜角度γが、すべてのトラック溝において等しいものを示したが、これに限られず、傾斜角度γを外側継手部材と内側継手部材の対となる第１のトラック溝と他の対となる第１のトラック溝とで不等角度に形成してもよい。要は、保持器の周方向すべてのポケット部に作用するボールの軸方向の力が、全体として釣合うように各傾斜角度が設定されておればよい。加えて、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の実施形態を示したが、これに限られず、トラック溝の横断面形状を円形状に形成したサーキュラコンタクトにしてもよい。

　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り、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに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　　　　　固定式等速自在継手
２　　　　　外側継手部材
３　　　　　内側継手部材
４　　　　　ボール
５　　　　　保持器
６　　　　　球状内周面
７　　　　　トラック溝
７ａ　　　　第１のトラック溝部
７ｂ　　　　第２のトラック溝部
８　　　　　球状外周面
９　　　　　トラック溝
９ａ　　　　第１のトラック溝部
９ｂ　　　　第２のトラック溝部
１１　　　　シャフト
１２　　　　球状外周面
１３　　　　球状内周面
２０　　　　ドライブシャフト
Ａ　　　　　端部
Ｂ　　　　　端部
ｆ₂　　　   オフセット量
Ｋ　　　　　垂線
Ｌ　　　　　直線
Ｍ　　　　　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　　　　　継手中心を含む平面
Ｑ　　　　　ボール軌道中心線を含む平面
Ｏ_o1　　　　曲率中心
Ｏ_o3　　　　曲率中心
Ｏ_o4　　　　曲率中心
Ｒ　　　　　直線
Ｘ　　　　　ボール軌道中心線
Ｙ　　　　　ボール軌道中心線
ΔＴ　　　　ボールとトラック溝間のすきま
ΔＴａｉ　　軸方向すきま
ΔＴａｏ　　軸方向すきま
ΔＳｏ　　　球面すきま
ΔＳｉ　　　球面すきま
ΔＳｉａ１　軸方向すきま
ΔＳｉａ２　軸方向すきま
γ　　　　　傾斜角
β　　　　　角度
θ　　　　　作動角

Claims (8)

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、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、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、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複数のボールと、このボールを収容するポケットを有すると共に前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面とに嵌合する球状外周面と球状内周面を有する保持器とを備え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は奥側に位置する第１のトラック溝部（７ａ）と開口側に位置する第２のトラック溝部（７ｂ）とからなり、前記第１のトラック溝部（７ａ）は、継手中心（Ｏ）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部分を有し、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前記第１のトラック溝部（７ａ）で互いに反対方向に形成されており、前記第２のトラック溝部（７ｂ）は、最大作動角に対する有効トラック長さを増加させるために前記第１のトラック溝部（７ａ）とは異なる形状を有し、前記第１のトラック溝部（７ａ）と第２のトラック溝部（７ｂ）とは前記継手中心（Ｏ）より開口側で接続されており、前記内側継手部材のトラック溝は、作動角が０°の状態で前記継手中心（Ｏ）を含み継手の軸線（Ｎ－Ｎ）に垂直な平面（Ｐ）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ものであって、前記内側継手部材と保持器間の軸方向すきまを、前記ボールとトラック溝間のすきまによる軸方向すきまより大きくしたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 　前記ボールとトラック溝間のすきまを正の値と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. 　前記第１のトラック溝部（７ａ）と第２のトラック溝部（７ｂ）とが接続される点と継手中心（Ｏ）とを結ぶ直線（Ｌ）が、前記作動角が０°の状態で継手中心（Ｏ）を含み継手の軸線（Ｎ－Ｎ）に垂直な平面（Ｐ）に対してなす角（β）を３°～１０°に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
4. 　前記第１のトラック溝部（７ａ）の円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線（Ｎ－Ｎ）上に配置したことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
5. 　前記第１のトラック溝部（７ａ）の円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線（Ｎ－Ｎ）より半径方向にオフセットさせたことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
6. 　前記第２のトラック溝部（７ｂ）が円弧状部分を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
7. 　前記第２のトラック溝部（７ｂ）の円弧状部分が、前記第１のトラック溝部（７ａ）より半径方向外側で、かつ継手中心（Ｏ）より開口側にオフセットされた曲率中心を有することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
8. 　前記第２のトラック溝部（７ｂ）が直線状部分を有し、この直線状部分は、開口側に行くにつれて前記継手の軸線（Ｎ－Ｎ）に接近するように傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。

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