(57)【要約】【課題】ボールと保持器との間に生じる最大荷重を小さくし、ジョイント全体として小型化、軽量化し得るボール型等速ジョイントを提供する。【解決手段】外輪ボール溝２３を転動する際のボール４０の中心軌跡Ｃ１は、外輪２０の軸心から径方向外側に向かって外輪ボール溝２３を見た場合に、外輪ボール溝２３の一端から他端に亘って周方向に湾曲するＳ字状にされている。内輪ボール溝３２を転動する際のボール４０の中心軌跡Ｃ２は、内輪３０の径方向外側から軸心に向かって内輪ボール溝３２を見た場合に、内輪ボール溝３２の一端から他端に亘って周方向に湾曲するＳ字状にされている。ボール４０が外輪２０の奥側に位置する場合に、当該ボール４０が位置する部位における外輪ボール溝２３のピッチ円半径と内輪ボール溝３２のピッチ円半径との差は、中央位置Ａにボール４０が位置する部位における前記差より大きく設定されている。【選択図】図２
2010019275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向一方に開口部を備える筒状からなり、内周面に外輪ボール溝が複数形成された外輪と、
前記外輪の内側に配置され、外周面に内輪ボール溝が複数形成された内輪と、
それぞれの前記外輪ボール溝および前記内輪ボール溝を転動し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、
環状からなり、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部が形成された保持器と、
を備えるボール型等速ジョイントにおいて、
前記外輪ボール溝を転動する際の前記ボールの中心軌跡は、前記外輪の軸心から径方向外側に向かって前記外輪ボール溝を見た場合に、前記外輪ボール溝の前記開口部側に位置し周方向に湾曲する第一の湾曲部と、前記外輪ボール溝の前記開口部と反対側に位置し前記第一の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第二の湾曲部とからなるＳ字状に形成され、
前記内輪ボール溝を転動する際の前記ボールの中心軌跡は、前記内輪の径方向外側から軸心に向かって前記内輪ボール溝を見た場合に、前記内輪ボール溝の前記開口部側に位置し周方向に湾曲する第三の湾曲部と、前記内輪ボール溝の前記開口部と反対側に位置し前記第三の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第四の湾曲部とからなるＳ字状に形成され、
前記外輪ボール溝の前記第一の湾曲部の開口側と、前記内輪を前記外輪の内側に配置した状態における前記内輪ボール溝の前記第三の湾曲部の前記開口側とが、周方向の反対方向に向いており、且つ、
前記ボールが前記外輪の前記開口部と反対側に位置する場合に、当該ボールが位置する部位における前記外輪ボール溝のピッチ円半径と前記内輪ボール溝のピッチ円半径との差は、ジョイント角が０ｄｅｇの場合に前記ボールが位置する部位における前記差より大きく設定されていることを特徴とするボール型等速ジョイント。
【請求項２】
前記第一の湾曲部は、前記外輪ボール溝の前記開口部側の端部からジョイント角０ｄｅｇの場合に前記ボールの中心が位置する中央位置までに亘って形成され、
前記第二の湾曲部は、前記中央位置から前記外輪ボール溝の前記開口部と反対側の端部までに亘って形成され、
前記第三の湾曲部は、前記内輪ボール溝の前記開口部側の端部から前記中央位置までに亘って形成され、
前記第四の湾曲部は、前記中央位置から前記内輪ボール溝の前記開口部と反対側の端部までに亘って形成されている請求項１に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項３】
前記ボールが前記外輪の前記開口部側に位置する状態からジョイント角が０ｄｅｇの状態までの間、前記差は一定に設定されている請求項１または２に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項４】
前記第一の湾曲部の開口側は、前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向に向いている請求項１〜３の何れか一項に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項５】
前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向と反対側の前記外輪ボール溝と前記ボールとの第二の接触角は、前記主たる回転方向側における前記外輪ボール溝と前記ボールとの第一の接触角より小さく設定されている請求項４に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項６】
前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向側の前記内輪ボール溝と前記ボールとの第四の接触角は、前記主たる回転方向と反対側における前記内輪ボール溝と前記ボールとの第三の接触角より小さく設定されている請求項４または５に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項７】
前記第一の湾曲部の開口側は、前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向の逆側に向いている請求項１〜３の何れか一項に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項８】
前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向側の前記外輪ボール溝と前記ボールとの第二の接触角は、前記主たる回転方向の反対側における前記外輪ボール溝と前記ボールとの第一の接触角より小さく設定されている請求項７に記載のボール型等速ジョイント。
【請求項９】
前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向と反対側の前記内輪ボール溝と前記ボールとの第四の接触角は、前記主たる回転方向側における前記内輪ボール溝と前記ボールとの第三の接触角より小さく設定されている請求項７または８に記載のボール型等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール型等速ジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボール型等速ジョイントとして、例えば、特開２００３−１９４０８９号公報（特許文献１）や特開２００１−１５３１４９号公報（特許文献２）などに記載されているものがある。これら特許文献などに記載の一般的なボール型等速ジョイントにおいては、外輪ボール溝および内輪ボール溝におけるボール軌跡は、回転軸に対して周方向に平行に設定されている。すなわち、それぞれのボール軌跡は、回転軸を通る同一平面上に位置するように設定されている。
【０００３】
なお、内輪ボール溝におけるボール軌跡が、回転軸に対して周方向に平行に設定されていないものが、特許文献３、４に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１９４０８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３１４９号公報
【特許文献３】特開平１０−２５２７６９号公報
【特許文献４】特開平１１−２３６９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１などに記載のボール型等速ジョイントにおいては、ジョイント角をとった状態でのトルク伝達時に、ボール溝との間で、ジョイントの回転位相によって大きな荷重を受けるボールと小さな荷重しか受けないボールが存在することがある。この時ボールが受けた荷重は、ボールを保持する保持器にも付加される。そして、外輪、内輪および保持器の強度は、最大荷重を受けるボールに対応した強度を確保しなければならない。ところで、現状の各部材の強度バランスでは、保持器の破壊強度が最弱となることがある。このような場合には、ボールから受ける保持器の最大荷重が小さくなれば、保持器の破壊強度が向上する。その結果、ジョイント全体として小型化、軽量化を図ることができる。
【０００５】
また、最大ジョイント角を大きく確保しようとすると、外輪のボール溝のボール軌道長さを確保することが困難となる。引用文献２に記載の発明では、外輪の開口部を直線状に拡径したテーパ状とすることで最大ジョイント角を広角化しようとしているが、このような外輪の形状では強度の低下を招来するおそれがある。なお、特許文献３、４には、ボールが受ける荷重に関することは何ら記載されていない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ジョイント全体として小型化、軽量化し得るボール型等速ジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
【０００８】
１．ボール型等速ジョイントは、
軸方向一方に開口部を備える筒状からなり、内周面に外輪ボール溝が複数形成された外輪と、
前記外輪の内側に配置され、外周面に内輪ボール溝が複数形成された内輪と、
それぞれの前記外輪ボール溝および前記内輪ボール溝を転動し、前記外輪と前記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、
環状からなり、前記外輪と前記内輪との間に配置され、周方向に前記ボールをそれぞれ収容する複数の窓部が形成された保持器と、
を備えるボール型等速ジョイントにおいて、
前記外輪ボール溝を転動する際の前記ボールの中心軌跡は、前記外輪の軸心から径方向外側に向かって前記外輪ボール溝を見た場合に、前記外輪ボール溝の前記開口部側に位置し周方向に湾曲する第一の湾曲部と、前記外輪ボール溝の前記開口部と反対側に位置し前記第一の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第二の湾曲部とからなるＳ字状に形成され、
前記内輪ボール溝を転動する際の前記ボールの中心軌跡は、前記内輪の径方向外側から軸心に向かって前記内輪ボール溝を見た場合に、前記内輪ボール溝の前記開口部側に位置し周方向に湾曲する第三の湾曲部と、前記内輪ボール溝の前記開口部と反対側に位置し前記第三の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第四の湾曲部とからなるＳ字状に形成され、
前記外輪ボール溝の前記第一の湾曲部の開口側と、前記内輪を前記外輪の内側に配置した状態における前記内輪ボール溝の前記第三の湾曲部の前記開口側とが、周方向の反対方向に向いており、且つ、
前記ボールが前記外輪の前記開口部と反対側に位置する場合に、当該ボールが位置する部位における前記外輪ボール溝のピッチ円半径と前記内輪ボール溝のピッチ円半径との差は、ジョイント角が０ｄｅｇの場合に前記ボールが位置する部位における前記差より大きく設定されていることを特徴とする。
【０００９】
手段１において、それぞれの外輪ボール溝を転動する際のボール中心軌跡が、外輪の回転軸を通る同一平面上に位置するのではなく、当該平面からＳ字状にずれるように設定されている。また、それぞれの内輪ボール溝を転動する際のボール中心軌跡が、内輪の回転軸を通る同一平面上に位置するのではなく、当該平面状からＳ字状にずれるように設定されている。
【００１０】
そして、手段１において、前記ボールが前記外輪の前記開口部と反対側に位置する場合に、当該ボールが位置する部位における前記外輪ボール溝のピッチ円半径と前記内輪ボール溝のピッチ円半径との差は、前記中央位置に前記ボールが位置する部位における前記差より大きく設定されている。
【００１１】
ここで、外輪ボール溝のピッチ円半径とは、外輪ボール溝を転動する際のボールの中心軌跡の半径、すなわち、外輪の回転軸からボールの中心軌跡までの距離である。内輪ボール溝のピッチ円半径とは、内輪ボール溝を転動する際のボールの中心軌跡の半径、すなわち、内輪の回転軸からボールの中心軌跡までの距離である。
【００１２】
そして、外輪ボール溝と内輪ボール溝とのピッチ円半径差が大きくなると、ボールとボール溝との隙間が大きくなることになる。本手段によれば、ボールが外輪の開口部と反対側に位置する場合のピッチ円半径差が、ジョイント角０ｄｅｇの場合のピッチ円半径差より大きく設定されている。つまり、ボールとボール溝との隙間が、ジョイント角０ｄｅｇの状態におけるボール位置の場合に比べて、ボールが開口部と反対側に位置する場合の方が大きく設定されている。
【００１３】
したがって、手段１によれば、外輪ボール溝を転動する際のボールの中心軌跡、および内輪ボール溝を転動する際のボールの中心軌跡を上記のようなＳ字状に形成し、且つ、外輪の開口部と反対側の部位においてボールとボール溝との隙間を大きくすることで、ボールが当該ボール溝に当たりにくくし、その結果、ボールが当該ボール溝に位置する場合の保持器に対する荷重を低減することができる。
【００１４】
すなわち、内輪から外輪にトルクが伝達される場合であってジョイントがＳ字状の第一の湾曲部の開口側に回転する場合に、保持器との間においてボールが受ける最大荷重を低減できる。これにより、強度が最弱である保持器の強度を、当該最大荷重に合わせることができるので、同じ性能、容量を有するボール型等速ジョイントの場合に、本手段を採用することにより、小型化、軽量化を図ることができる。なお、ピッチ円半径の差を大きくするには、外輪ボール溝のピッチ円半径を大きくするか、内輪ボール溝のピッチ円半径を小さくすることによりなし得る。
【００１５】
また、手段１によれば、ジョイント角が最大になった状態で外輪ボール溝の開口部に最も近い位置に存在するボールとボール溝との接触点が、ボール軌跡が回転軸に対して周方向に平行に設定されている従来のボール型等速ジョイントよりも外輪の内側（反開口側）となり得、接点余裕を大きく確保できるため、同じ性能、容量を有するボール型等速ジョイントの場合に、本手段を採用することにより、小型化、軽量化を図ることができる。また、従来と同じサイズであれば最大ジョイント角を拡大することができる。
【００１６】
なお、手段１において、前記第一の湾曲部は、前記外輪ボール溝の前記開口部側の端部からジョイント角０ｄｅｇの場合に前記ボールの中心が位置する中央位置までに亘って形成され、前記第二の湾曲部は、前記中央位置から前記外輪ボール溝の前記開口部と反対側の端部までに亘って形成され、前記第三の湾曲部は、前記内輪ボール溝の前記開口部側の端部から前記中央位置までに亘って形成され、前記第四の湾曲部は、前記中央位置から前記内輪ボール溝の前記開口部と反対側の端部までに亘って形成されているのが望ましい。
【００１７】
２．手段１に記載のボール型等速ジョイントにおいて、前記ボールが前記外輪の前記開口部側に位置する状態からジョイント角が０ｄｅｇの状態までの間、前記差は一定に設定されている。
【００１８】
手段２によれば、ボールが外輪の開口部側に位置する状態からジョイント角が０ｄｅｇの状態までの間、ボールとボール溝との隙間は一定としている。これにより、ボールが受ける最大荷重を確実に低減できる。
【００１９】
３．手段１または２に記載のボール型等速ジョイントにおいて、前記第一の湾曲部の開口側は、前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向に向いている。
【００２０】
上述したように、上記手段によれば、内輪から外輪にトルクが伝達される場合であって、ジョイントがＳ字状の第一の湾曲部の開口側に回転する場合に、保持器との間でボールが受ける最大荷重を低減できる。そこで、ボール型等速ジョイントが内輪から外輪にトルクが伝達され且つ両方向に回転する部位に適用される場合には、本手段によれば、その回転方向のうち主たる回転方向がＳ字状の第一の湾曲部の開口側を向いているように設定する。これにより、内輪から外輪にトルクが伝達される場合であって主たる回転方向において、確実に、保持器との間でボールが受ける最大荷重を低減できる。例えば、本発明のボール型等速ジョイントが車両のドライブシャフトやプロペラシャフトに適用される場合には、車両が前進する場合に回転する方向を主たる回転方向とする。
【００２１】
４．手段３に記載のボール型等速ジョイントにおいて、前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向と反対側の前記外輪ボール溝と前記ボールとの第二の接触角は、前記主たる回転方向側における前記外輪ボール溝と前記ボールとの第一の接触角より小さく設定されている。
【００２２】
ここで、「外輪ボール溝とボールとの接触角」とは、外輪の軸心およびボールの中心を通る平面と、外輪ボール溝のうちボールとの接触点とボールの中心とを結ぶ直線と、のなす鋭角である。つまり、当該接触角が小さいほど、外輪の軸心およびボールの中心を通る平面から外輪ボール溝の当該接触点までの距離が短くなる。
【００２３】
そして、上述したように、外輪ボール溝のボール中心軌跡を周方向においてＳ字状に形成しているため、仮に、主たる回転方向側における外輪ボール溝とボールとの第一の接触角とその反対側における外輪ボール溝とボールとの第二の接触角を同じにすると、主たる回転方向と反対側に回転する場合にボールと外輪ボール溝との接触点を確保できないおそれがある。この場合、ボールが外輪ボール溝の端部（エッジ部）に接触してしまい、ボールの円滑な転がり、ボールによる円滑な荷重伝達を妨げるおそれがある。その結果、ボールや外輪ボール溝の損傷を引き起こすおそれがある。
【００２４】
そこで、本手段によれば、内輪から外輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向と反対側の外輪ボール溝とボールとの第二の接触角は、主たる回転方向側における外輪ボール溝とボールとの第一の接触角より小さく設定されている。つまり、主たる回転方向の反対側における接触点を中心線に近づけるようにして、外輪ボール溝とボールとの接触点を確保するようにしている。これにより、ボールが外輪ボール溝の端部に接触することを防止している。
【００２５】
５．手段３または４に記載のボール型等速ジョイントにおいて、前記内輪から前記外輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向側の前記内輪ボール溝と前記ボールとの第四の接触角は、前記主たる回転方向と反対側における前記内輪ボール溝と前記ボールとの第三の接触角より小さく設定されている。
【００２６】
手段４においては、外輪ボール溝とボールとの接触角についてのものであったが、内輪ボール溝とボールとの接触角についても同様のことが言える。ここで、「内輪ボール溝とボールとの接触角」とは、内輪の軸心およびボールの中心を通る平面と、内輪ボール溝のうちボールとの接触点とボールの中心とを結ぶ直線と、のなす鋭角である。つまり、当該接触角が小さいほど、内輪の軸心およびボールの中心を通る平面から内輪ボール溝の当該接触点までの距離が短くなる。そこで、本手段によれば、主たる回転方向の反対側における接触点を中心線に近づけるようにして、内輪ボール溝とボールとの接触点を確保するようにしている。これにより、ボールが内輪ボール溝の端部に接触することを防止している。
【００２７】
６．手段１または２に記載のボール型等速ジョイントにおいて、前記第一の湾曲部の開口側は、前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向の逆側に向いている。
【００２８】
上記手段によれば、外輪から内輪にトルクが伝達される場合であって、ジョイントがＳ字状の第一の湾曲部の開口側とは逆側に回転する場合に、保持器との間でボールが受ける最大荷重を低減できる。そこで、ボール型等速ジョイントが外輪から内輪にトルクが伝達され且つ両方向に回転する部位に適用される場合には、本手段によれば、その回転方向のうち主たる回転方向の逆側がＳ字状の第一の湾曲部の開口側を向いているように設定する。これにより、外輪から内輪にトルクが伝達される場合であって主たる回転方向において、確実に、保持器との間でボールが受ける最大荷重を低減できる。例えば、本発明のボール型等速ジョイントが車両のドライブシャフトやプロペラシャフトに適用される場合には、車両が前進する場合に回転する方向を主たる回転方向とする。
【００２９】
７．手段６のボール型等速ジョイントにおいて、前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向側の前記外輪ボール溝と前記ボールとの第二の接触角は、前記主たる回転方向の反対側における前記外輪ボール溝と前記ボールとの第一の接触角より小さく設定されている。
【００３０】
上述したように、外輪ボール溝のボール中心軌跡を周方向においてＳ字状に形成しているため、仮に、主たる回転方向側における外輪ボール溝とボールとの第一の接触角とその反対側における外輪ボール溝とボールとの第二の接触角を同じにすると、主たる回転方向と反対側に回転する場合にボールと外輪ボール溝との接触点を確保できないおそれがある。この場合、ボールが外輪ボール溝の端部（エッジ部）に接触してしまい、ボールの円滑な転がり、ボールによる円滑な荷重伝達を妨げるおそれがある。その結果、ボールや外輪ボール溝の損傷を引き起こすおそれがある。
【００３１】
そこで、本手段によれば、外輪から内輪にトルクが伝達される場合における主たる回転方向側の外輪ボール溝とボールとの第二の接触角は、主たる回転方向の反対側における外輪ボール溝とボールとの第一の接触角より小さく設定されている。つまり、主たる回転方向側における接触点を中心線に近づけるようにして、外輪ボール溝とボールとの接触点を確保するようにしている。これにより、ボールが外輪ボール溝の端部に接触することを防止している。
【００３２】
８．手段６または７のボール型等速ジョイントにおいて、前記外輪から前記内輪にトルクが伝達される場合における前記主たる回転方向と反対側の前記内輪ボール溝と前記ボールとの第四の接触角は、前記主たる回転方向側における前記内輪ボール溝と前記ボールとの第三の接触角より小さく設定されている。
【００３３】
手段７においては、外輪ボール溝とボールとの接触角についてのものであったが、内輪ボール溝とボールとの接触角についても同様のことが言える。つまり、本手段によれば、主たる回転方向側における接触点を中心線に近づけるようにして、内輪ボール溝とボールとの接触点を確保するようにしている。これにより、ボールが内輪ボール溝の端部に接触することを防止している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明のボール型等速ジョイントを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００３５】
本実施形態のボール型等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」と称す）の構成について、図１を参照して説明する。図１は、等速ジョイント１０の軸方向断面図である。なお、以下の説明において、外輪２０の開口側とは、図１の左側を意味し、外輪２０の奥側とは、図１の右側を意味する。また、本実施形態の等速ジョイント１０は、車両のドライブシャフトのアウトボード等速ジョイント、すなわち内輪３０から外輪２０へトルクを伝達する等速ジョイントに適用される場合について説明する。
【００３６】
図１に示すように、等速ジョイント１０は、固定式ボール型等速ジョイント（「ツェッパ形等速ジョイント」とも称す）からなる。この等速ジョイント１０は、外輪２０と、内輪３０と、複数のボール４０と、保持器５０とから構成される。以下、各構成部品について詳細に説明する。
【００３７】
外輪２０は、図１の左側に開口部を有するカップ状（有底筒状）からなる。この外輪２０のカップ底部２１には、図示しない他の動力伝達軸が同軸状に連結される。さらに、外輪２０の内周面は、球面凹状に形成されている。具体的には、外輪２０の球面凹状内周面２２は、外輪軸方向に切断した断面で見た場合に円弧凹状に形成されている。
【００３８】
さらに、外輪２０の内周面には、外輪軸直交方向断面がほぼ円弧凹状からなる複数の外輪ボール溝２３が、ほぼ外輪軸方向に延びるように形成されている。この外輪ボール溝２３の詳細については後述する。これら複数（本実施形態では６個）の外輪ボール溝２３は、径方向に切断した断面で見た場合に、周方向に等間隔（本実施形態においては６０度間隔）に形成されている。ここで、外輪軸方向とは、外輪２０の中心軸を通る方向、すなわち、外輪２０の回転軸方向を意味する。
【００３９】
内輪３０は、環状からなり、外輪２０の内側に配置されている。この内輪３０の外周面は、球面凸状に形成されている。具体的には、内輪３０の球面凸状外周面３１は、内輪軸方向に切断した断面で見た場合に一様な円弧、つまり凸状の部分球面状に形成されている。
【００４０】
さらに、内輪３０の外周面には、内輪軸直交方向断面がほぼ円弧凹状からなる複数の内輪ボール溝３２が、ほぼ内輪軸方向に延びるように形成されている。この内輪ボール溝３２の詳細については後述する。これら複数（本実施形態では６個）の内輪ボール溝３２は、径方向に切断した断面で見た場合に、周方向に等間隔（本実施形態では６０度間隔）に、且つ、外輪２０に形成される外輪ボール溝２３と同数形成されている。つまり、それぞれの内輪ボール溝３２が、外輪２０のそれぞれの外輪ボール溝２３に対向するように位置する。
【００４１】
また、内輪３０の内周面には、内輪軸方向に延びる内周スプライン３３が形成されている。この内周スプライン３３は、動力伝達軸３５の外周スプラインに嵌合（噛合）されている。ここで、内輪軸方向とは、内輪３０の中心軸を通る方向、すなわち、内輪３０の回転軸方向を意味する。
【００４２】
複数のボール４０は、それぞれ、外輪２０の外輪ボール溝２３と、当該外輪ボール溝２３に対向する内輪３０の内輪ボール溝３２に挟まれるように配置されている。そして、それぞれのボール４０は、それぞれの外輪ボール溝２３およびそれぞれの内輪ボール溝３２に対して、転動自在で周方向（外輪軸回りまたは内輪軸回り）に係合している。従って、ボール４０は、外輪２０と内輪３０との間でトルクを伝達する。
【００４３】
保持器５０は、環状からなる。この保持器５０の外周面５１は、外輪２０の球面凹状内周面２２にほぼ対応する部分球面状、すなわち球面凸状に形成されている。一方、保持器５０の内周面５２は、内輪３０の球面凸状外周面３１にほぼ対応する部分球面状、すなわち球面凹状に形成されている。この保持器５０は、外輪２０の球面凹状内周面２２と内輪３０の球面凸状外周面３１との間に配置されている。さらに、保持器５０は、周方向（保持器軸心の周方向）に等間隔に、略矩形の貫通孔である窓部５３を複数形成している。この窓部５３は、ボール４０と同数形成されている。そして、それぞれの窓部５３に、ボール４０が１つずつ収容されている。
【００４４】
次に、外輪ボール溝２３の詳細形状について図２および図３を参照して説明する。図２は、外輪２０の軸方向断面図である。図３は、外輪ボール溝２３、内輪ボール溝３２およびボール４０の部分を軸方向から見た図である。
【００４５】
図２に示すように、外輪ボール溝２３を転動する際のボール４０の中心軌跡Ｃ１は、外輪２０の軸心から径方向外側に向かって外輪ボール溝２３を見た場合に、外輪ボール溝２３の開口部側の端部からジョイント角０ｄｅｇの場合にボールの中心が位置する中央位置Ａまでに亘って周方向に湾曲する第一の湾曲部と、中央位置Ａから外輪ボール溝２３の開口部と反対側（奥側）の端部までに亘って第一の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第二の湾曲部とからなるＳ字状に形成されている。つまり、それぞれの外輪ボール溝２３におけるボール４０の中心軌跡Ｃ１は、外輪２０の軸心を通る同一平面からずれるように設定されている。より詳細には、外輪２０の開口部側（図２の左側）から外輪ボール溝２３を見た場合に、第一の湾曲部の開口側が反時計回り方向に向いている。ここで、「反時計回り方向」とは、車両が前進する場合に回転する方向、つまり、この方向とは、車両使用状態における主たる回転方向である。
【００４６】
外輪ボール溝２３におけるＳ字状の中心軌跡Ｃ１は、ジョイント角０ｄｅｇの場合に、ボール４０の中心が前記中央位置Ａに位置するように設定されている。さらに、Ｓ字状の中心軌跡Ｃ１のうち開口部側の第一の湾曲部での挙動と、Ｓ字状の中心軌跡Ｃ１のうち開口部と反対側（奥側）の第二の湾曲部での挙動とは、中央位置Ａに対して対称に設定されている。ただし、この両挙動は常に対称に設定されるとは限られず、適宜調整される。さらに、図３に示すように、主たる回転方向と反対側（車両の後退方向）における外輪ボール溝２３とボール４０との第二の接触角θ２は、主たる回転方向側（車両の前進方向）における外輪ボール溝２３とボール４０との第一の接触角θ１より小さく設定されている。
【００４７】
ここで、「外輪ボール溝２３とボール４０との接触角」とは、外輪２０の軸心およびボール４０の中心を通る平面と、外輪ボール溝２３のうちボール４０との接触点Ｐ１、Ｐ２とボール４０の中心とを結ぶ直線と、のなす鋭角である。つまり、当該接触角が小さいほど、外輪２０の軸心およびボール４０の中心を通る平面から外輪ボール溝２３の当該接触点までの距離が短くなる。なお、接触点Ｐ１は、主たる回転方向側（車両の前進方向）における外輪ボール溝２３とボール４０との接触点であり、接触点Ｐ２は、主たる回転方向と反対側（車両の後退方向）における外輪ボール溝２３とボール４０との接触点である。
【００４８】
次に、内輪ボール溝３２の詳細形状について図３および図４を参照して説明する。図４は、内輪３０を径方向から見た図である。
【００４９】
図４に示すように、内輪ボール溝３２を転動する際のボール４０の中心軌跡Ｃ２は、内輪３０の径方向外側から軸心に向かって内輪ボール溝３２を見た場合に、内輪ボール溝３２の開口部側の端部から中央位置Ａまでに亘って周方向に湾曲する第三の湾曲部と、中央位置Ａから内輪ボール溝３２の開口部と反対側（奥側）の端部までに亘って第三の湾曲部と反対側の周方向に湾曲する第四の湾曲部とからなるＳ字状に形成されている。つまり、それぞれの内輪ボール溝３２におけるボール４０の中心軌跡Ｃ２は、内輪３０の軸心を通る同一平面からずれるように設定されている。より詳細には、内輪３０を外輪２０の内側に配置した状態において、外輪２０の開口部側（図１の左側）から内輪ボール溝３２を見た場合に、第四の湾曲部の開口側が反時計回り方向に向いている。つまり、内輪３０を外輪２０の内側に配置した状態において、外輪ボール溝２３における第一の湾曲部の開口側と内輪ボール溝３２における第四の湾曲部の開口側とが、周方向の同方向に向いている。また、外輪ボール溝２３における第二の湾曲部の開口側と内輪ボール溝３２における第三の湾曲部の開口側とが、周方向の同方向に向いている。
【００５０】
内輪ボール溝３２におけるＳ字状の中心軌跡Ｃ２は、ジョイント角０ｄｅｇの場合に、ボール４０の中心が前記中央位置Ａに位置するように設定されている。さらに、Ｓ字状の中心軌跡Ｃ２のうち開口部側の第三の湾曲部での挙動と、Ｓ字状の中心軌跡Ｃ２のうち開口部と反対側（奥側）の第四の湾曲部での挙動とは、中央位置Ａに対して対称に設定されている。ただし、この両挙動は常に対称に設定されるとは限られず、適宜調整される。さらに、図３に示すように、主たる回転方向と反対側（車両の後退方向）における内輪ボール溝３２とボール４０との第四の接触角θ４は、主たる回転方向側（車両の前進方向）における内輪ボール溝３２とボール４０との第三の接触角θ３より小さく設定されている。
【００５１】
ここで、「内輪ボール溝３２とボール４０との接触角」とは、内輪３０の軸心およびボール４０の中心を通る平面と、内輪ボール溝３２のうちボール４０との接触点Ｐ３、Ｐ４とボール４０の中心とを結ぶ直線と、のなす鋭角である。つまり、当該接触角が小さいほど、内輪３０の軸心およびボール４０の中心を通る平面から内輪ボール溝３２の当該接触点までの距離が短くなる。なお、接触点Ｐ３は、主たる回転方向側（車両の前進方向）における内輪ボール溝３２とボール４０との接触点であり、接触点Ｐ４は、主たる回転方向と反対側（車両の後退方向）における内輪ボール溝３２とボール４０との接触点である。
【００５２】
さらに、外輪ボール溝２３のピッチ円半径と内輪ボール溝３２のピッチ円半径との差について、図５を参照して説明する。図５は、ある外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２において、ボール４０の位置に対するピッチ円半径差の関係を示す図である。
【００５３】
図５に示すように、ボール４０が外輪ボール溝２３のうち開口部側に位置する状態からジョイント角０ｄｅｇの状態までの間において、ピッチ円半径差は一定に設定されている。そして、ボール４０がジョイント角０ｄｅｇの状態から外輪ボール溝２３のうち最奥部側に位置する状態に向かって、ピッチ円半径差が徐々に大きくなるように設定している。つまり、ボール４０が外輪２０の奥部側に位置する場合に、当該ボール４０が位置する部位における外輪ボール溝２３のピッチ円半径と内輪ボール溝３２のピッチ円半径との差は、ジョイント角０ｄｅｇの場合にボール４０が位置する部位（中央位置Ａ）におけるピッチ円半径差より大きく設定されている。
【００５４】
この構成は、外輪ボール溝２３のピッチ円半径が、中央位置Ａより外輪２０の奥側に行くに従って、大きくなるように形成することで達成できる。この他に、内輪ボール溝３２のピッチ円半径が、中央位置Ａより外輪２０の開口部側に行くに従って、小さくなるように形成することで達成できる。さらには、外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２を上記のようにしてもよい。なお、ピッチ円半径差が大きくなると、ボール４０とボール溝２３、３２との隙間が大きくなることになる。
【００５５】
上述した本実施形態の等速ジョイント１０について、保持器５０とボール４０との間に生じる接触荷重について解析を行った。比較例１として、外輪ボール溝２３が外輪軸方向に平行で、且つ、内輪ボール溝３２が内輪軸方向に平行に形成された従来のものについて行った。さらに、比較例２として、比較例１に対して、外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２の形状がＳ字状に変更されている点でのみ異なるものについても行った。
【００５６】
解析結果について図６に示す。図６は、等速ジョイント１０の回転位相に応じた「保持器５０とボール４０との間に生じる接触荷重」を示す解析結果である。図６において、比較例１の解析結果を白丸印および細い実線にて示し、比較例２の解析結果を白三角印および細い破線にて示し、実施形態の解析結果を黒丸印および太い実線にて示す。
【００５７】
ここで、等速ジョイント１０の回転位相について、図７を参照して説明する。図７は、ジョイント角をとった状態において、等速ジョイント１０を外輪２０の軸方向のうち開口部側から見た図である。図７に示すように、内輪３０に連結されたシャフトを図７の下側に屈曲させた状態において、その上端位置を回転位相０ｄｅｇとし、図７の左回りに回転させた場合に回転位相が進行するように定義する。なお、図７の左回りとは、上述にて説明した車両が前進する場合の回転方向に一致する。
【００５８】
図６に示すように、比較例１において、ボール４０が回転位相０ｄｅｇ付近および２００ｄｅｇ付近に位置する場合に、他の回転位相に比べて、保持器５０とボール４０との間での接触荷重が大きくなっている。そして、比較例１の場合、回転位相２００ｄｅｇ付近で接触荷重が最大になっている。
【００５９】
一方、比較例２の場合には、回転位相０ｄｅｇ付近および２００ｄｅｇ付近での接触荷重は、比較例１に比べて低減している。しかし、回転位相１５０ｄｅｇ付近での接触荷重が、回転位相２００ｄｅｇ付近での接触荷重とほぼ同程度にまで増加している。よって、全体的に見れば、比較例２の最大接触荷重は、比較例１に比べて少し低減している。
【００６０】
これに対して、実施形態の場合には、回転位相０ｄｅｇ付近および２００ｄｅｇ付近での接触荷重は、比較例１に比べて大幅に低減している。なお、実施形態の場合、回転位相６０ｄｅｇ付近での接触荷重は、比較例１および２に比べて増加しているものの、実施形態の回転位相２００ｄｅｇ付近での最大接触荷重、および比較例２の回転位相１５０ｄｅｇ付近での最大接触荷重を越えるものではない。すなわち、実施形態の場合には、全体的に見れば、比較例１および２に比べて、最大接触荷重を大幅に低減していることが解る。
【００６１】
以上の解析結果からも明らかなように、外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２を以上説明したようなＳ字状に形成するとともに、外輪２０の開口部と反対側（奥側）においてボール溝２３、３２とボール４０との隙間を大きくすることで、保持器５０とボール４０との間に生じる最大接触荷重を低減することができる。これにより、等速ジョイント１０の各部材のうちで強度が最弱である保持器５０の強度を、当該最大接触荷重に合わせることができるので、ジョイント全体として小型化、軽量化することができる。
【００６２】
また、上述したように、外輪ボール溝２３におけるボール４０の中心軌跡Ｃ１および内輪ボール溝３２におけるボール４０の中心軌跡Ｃ２をＳ字状に形成しているため、仮に、主たる回転方向におけるボール溝２３、３２とボール４０との接触角θ１、θ３と、反対方向におけるボール溝２３、３２とボール４０との接触角θ２、θ４とを同じ角度にすると、主たる回転方向と反対側に回転する場合にボール４０とボール溝２３、３２との接触点を確保できないおそれがある。
【００６３】
この場合、ボール４０がボール溝２３、３２の端部（エッジ部）に接触してしまい、ボール４０の円滑な転がり、ボール４０による円滑な荷重伝達を妨げるおそれがある。その結果、ボール４０やボール溝２３、３２の損傷を引き起こすおそれがある。そこで、主たる回転方向と反対側（後退方向）におけるボール溝２３、３２とボール４０との接触角θ２、θ４は、主たる回転方向側（前進方向）におけるボール溝２３、３２とボール４０との接触角θ１、θ３より小さく設定されている。つまり、主たる回転方向とは反対側における接触点を中心線に近づけるようにして、ボール溝２３、３２とボール４０との接触点を確保するようにしている。これにより、車両が後退する際に、ボール４０がボール溝２３、３２の端部に接触することを防止している。
【００６４】
なお、上記実施形態では、主として内輪３０から外輪２０へトルクを伝達する、例えば車両のドライブシャフトのアウトボード等速ジョイントに本発明を適用した場合について説明したが、主として外輪２０から内輪３０へトルクを伝達する等速ジョイント、すなわちインボード等速ジョイントに本発明を適用することもできる。インボード等速ジョイントに適用する場合には、外輪ボール溝２３におけるＳ字形の中心軌跡Ｃ１の第一の湾曲部の開口側、および内輪ボール溝３２におけるＳ字形の中心軌跡Ｃ２の第四の湾曲部の開口側は、主たる回転方向の逆側に向くようにすべきである。また、主たる回転方向側の外輪ボール溝２３とボール４０との第二の接触角θ２は、主たる回転方向の反対側における外輪ボール溝２３とボール４０との第一の接触角θ１より小さく設定すべきである。またさらに、主たる回転方向と反対側の内輪ボール溝３２とボール４０との第四の接触角θ４は、主たる回転方向側における内輪ボール溝３２とボール４０との第三の接触角θ３より小さく設定すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】等速ジョイント１０の軸方向断面図である。
【図２】外輪２０の軸方向断面図である。
【図３】外輪ボール溝２３、内輪ボール溝３２およびボール４０の部分を軸方向から見た図である。
【図４】内輪３０を径方向から見た図である。
【図５】ある外輪ボール溝２３および内輪ボール溝３２において、ボール４０の位置に対するピッチ円半径差の関係を示す図である。
【図６】等速ジョイント１０の回転位相に応じた「保持器５０とボール４０との間に生じる接触荷重」を示す解析結果である。
【図７】ジョイント角をとった状態において、等速ジョイント１０を外輪２０の軸方向のうち開口部側から見た図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０：ボール型等速ジョイント
２０：外輪、  ２１：連結軸、  ２２：球面凹状内周面、  ２３：外輪ボール溝
３０：内輪、  ３１：球面凸状外周面、  ３２：内輪ボール溝、  ３３：内周スプライン
４０：ボール、  ５０：保持器、  ５３：窓部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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