(57)【要約】【課題】  トルク損失の少ない高効率の固定型等速自在継手を低コストに製造できるようにする。【解決手段】  外側継手部材１と内側継手部材２の対向する中央トラック溝部１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂの間にくさび角を形成する。外側継手部材１と内側継手部材２に形成されるトラック溝１１、１２、２１、２２を、作動角０°の状態において、くさび角αが外側継手部材１の開口側に向かって開く中央トラック溝部１１ｂ、２１ｂを有する第１の対のトラック溝１１、２１と、これとは反対にくさび角βが外側継手部材１の奥側に向かって開く中央トラック溝部１２ｂ、２２ｂを有する第２の対のトラック溝１２、２２の両方で構成する。外側継手部材１の第１トラック溝１１および第２トラック溝１２の双方において、中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を軸方向の直線状とし、かつ前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）の奥側に曲線状にした円弧部（１１ａ、１２ａ）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内球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、外球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対向する内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面および内側継手部材の外球面とそれぞれ球面嵌合し、かつ各トルク伝達ボールを保持する保持器とを具備する固定型等速自在継手において、
前記外側継手部材と前記内側継手部材の対向するトラック溝（１１、１２、２１、２２）の常用角範囲に位置する中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）の間にくさび角を形成し、前記外側継手部材と前記内側継手部材に形成されるトラック溝（１１、１２、２１、２２）を、上記等速自在継手が作動角０°の状態において、前記くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く前記中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）を有する第１の対のトラック溝（１１、２１）と、これとは反対に前記くさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く前記中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）を有する第２の対のトラック溝（１２、２２）の両方で構成すると共に、前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に直接接続され、又は中継トラック溝部（１１ｄ、１２ｄ）を介して接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を軸方向の直線状に形成し、前記内側継手部材の第１および第２トラック溝（２１、２２）を、継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対になる第１および第２トラック溝（１１、１２）と鏡像対称となる形状に形成したものであって、
前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に直接接続され、又は中継トラック溝部（１１ｄ、１２ｄ）を介して接続される奥側のトラック溝部（１１ａ、１２ａ）を曲線状に形成したことを特徴とする固定型等速自在継手。
【請求項２】
前記内側継手部材と外側継手部材の対になる中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）が形成するくさび角（α、β）の開く向きを、常用角範囲で変化させず、かつ作動角０°の時にそれぞれが形成するくさび角の開く向きと同じにした請求項１に記載の固定型等速自在継手。
【請求項３】
外側継手部材の少なくとも一つのトラック溝（１１，１２）のボール軌道中心線（ｘ）が、常用角範囲内で傾斜直線状部分を有する請求項１または２に記載の固定型等速自在継手。
【請求項４】
外側継手部材の少なくとも一つのトラック溝（１１、１２）のボール軌道中心線（ｘ）が、常用角範囲内で１つの曲率中心を有する請求項１または２に記載の固定型等速自在継手。
【請求項５】
外側継手部材の少なくとも一つのトラック溝（１１、１２）のボール軌道中心線（ｘ）が、常用角範囲内で２つの曲率中心を有する請求項１または２に記載の固定型等速自在継手。
【請求項６】
前記２つの曲率中心を、外側継手部材のトラック溝（１１、１２）の外径側と内径側に配置した請求項５記載の固定型等速自在継手。
【請求項７】
作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角（α）、および奥側に向かって開くくさび角（β）のうち、どちらか一方を形成する外側継手部材のトラック溝が、その常用角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を有する請求項１〜６の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項８】
作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角、および奥側に向かって開くくさび角のうち、どちらか一方を形成する外側継手部材のトラック溝が、その常用角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心よりも奥側に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を有する請求項１〜６の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項９】
外側継手部材の内球面と嵌合する保持器の外球面の中心、および内側継手部材の外球面と嵌合する保持器の内球面の中心を同じ位置に配置した請求項１〜８の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項１０】
トルク伝達ボールを、円周方向に６個配置した請求項１〜９の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項１１】
トルク伝達ボールを、円周方向に８個配置した請求項１〜９の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項１２】
作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝１２とを、円周方向で交互に１つずつ配置した請求項１〜１１の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【請求項１３】
作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝１２とを、円周方向で交互に２つずつ配置した請求項１〜１１の何れか１項に記載の固定型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のフロント用ドライブシャフトには、インボード側に摺動型等速自在継手が組み込まれ、アウトボード側に固定型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型等速自在継手では、通常、作動性を確保するために、図１１に示すように、外側継手部材１０１に形成したトラック溝のボール軌道中心線ｘの曲率中心を、軸心上で継手中心Ｏｊの軸方向一方側にオフセットし、内側継手部材１０２に形成したトラック溝のボール軌道中心線ｙの曲率中心を軸心上で継手中心Ｏｊの軸方向他方側にオフセットしている。オフセット量ｆｏ、ｆｉは等しい。このオフセットによって、外側継手部材１０１のトラック溝１０１ａと、これに対向する内側継手部材１０２のトラック溝１０２ａとで形成されるボールトラックにくさび角αが形成され、ボール１０３および保持器１０４を作動角の２等分面に保持する力が作用する。このくさび角αは、通常、全てのボールトラックで外側継手部材１０１の開口側の向きに開く方向となっている。
【０００３】
この構成では、ボール１０３が外側継手部材のトラック溝１０１ａおよび内側継手部材のトラック溝１０２ａからくさび角αに応じた軸方向分力を受けるため、保持器１０４がボール１０３によって外側継手部材の開口側に押し込まれる。これにより、外側継手部材１０１と保持器１０４の間、および内側継手部材１０２と保持器１０４の間の球面嵌合部分に軸方向の力（球面力）が作用する。この球面力は等速自在継手の発熱につながり、伝達トルク損失を増加させる。
【０００４】
以上の問題を解決するため、特許第３１１１９３０号（特許文献１）では、複数のボールトラックを、くさび角の軸方向に開く向きが逆向きのボールトラックに置換した等速自在継手が開示されている。かかる構成であれば。ボールに作用する軸方向分力が相殺されるため、球面嵌合部の接触圧を減少させて、伝達トルク損失を少なくすることができる。
【０００５】
また、特開２００４−１６９９１５号公報（特許文献２）では、複数のボールトラックを、くさび角の軸方向に開く向きが逆向きのボールトラックに置換した等速自在継手において、高作動角化を図るため、外側継手部材のトラック溝のうち、開口側の端部を、外側継手部材の外側に中心を有する円弧で形成した提案もなされている。
【特許文献１】特許第３１１１９３０号
【特許文献２】特開２００４−１６９９１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、外側継手部材の開口側にアンダーカットを有するトラック溝が存在し、高作動角をとった際には、そのトラック溝からトルク伝達ボールが脱落し易く、高作動角をとることが困難となる。
【０００７】
一方、特許文献２の構成であれば、高作動角化自体は達成できるが、高作動角時にくさび角が大きくなるので、ボールから保持器に作用する荷重が増大する。そのため、保持器の強度が不足するおそれがあり、この点が継手の小型化を図る上での障害となる。また、内側継手部材のトラック溝や外側継手部材のトラック溝の半径方向の寸法変化が大きく、内側継手部材や外側継手部材を鍛造する際に、ニアネットシェイプが困難となる。さらに、等速自在継手の作動角が０°のとき、外側継手部材の開口側に向けてくさび角を開いたトラック溝では、外側継手部材の奥側でトラック溝のトラック深さが浅くなるので、高作動角時の許容負荷トルクが低くなる。
【０００８】
以上の課題に鑑み、本発明は、トルク損失の少ない高効率の固定型等速自在継手を低コストに製造できるようにすることを目的とする。
【０００９】
また、高作動角をとることができ、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れた固定型等速自在継手を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の目的を達成するため、本発明は、内球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、外球面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対向する内側継手部材のトラック溝と外側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面および内側継手部材の外球面とそれぞれ球面嵌合し、かつ各トルク伝達ボールを保持する保持器とを具備する固定型等速自在継手において、
前記外側継手部材と前記内側継手部材の対向するトラック溝（１１、１２、２１、２２）の常用角範囲に位置する中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）の間にくさび角を形成し、前記外側継手部材と前記内側継手部材に形成されるトラック溝（１１、１２、２１、２２）を、上記等速自在継手が作動角０°の状態において、前記くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く前記中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）を有する第１の対のトラック溝（１１、２１）と、これとは反対に前記くさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く前記中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）を有する第２の対のトラック溝（１２、２２）の両方で構成すると共に、前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に直接接続され、又は中継トラック溝部（１１ｄ、１２ｄ）を介して接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）を軸方向の直線状に形成し、前記内側継手部材の第１および第２トラック溝（２１、２２）を、継手中心平面を基準として、前記外側継手部材の対になる第１および第２トラック溝（１１、１２）と鏡像対称となる形状に形成したものであって、前記外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、前記中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に直接接続され、又は中継トラック溝部（１１ｄ、１２ｄ）を介して接続される奥側のトラック溝部（１１ａ、１２ａ）を曲線状に形成したことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、「常用角」とは、一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ドライブシャフトの固定型等速自在継手で生じる作動角をいい、「常用角範囲」とは、前記常用角をとった固定側等速自在継手において、内側継手部材のトラック溝および外側継手部材のトラック溝がトルク伝達ボールと接触する範囲をいう。常用角は、通常、５°〜１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。
【００１２】
以上の構成であれば、常用角範囲内では、くさび角（α）が外側継手部材の開口側に向かって開く中央トラック溝部（１１ｂ、２１ｂ）と、これとは反対にくさび角（β）が外側継手部材の奥側に向かって開く中央トラック溝部（１２ｂ、２２ｂ）の二種類が形成される。この場合、常用角範囲内での使用時には、外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝からトルク伝達ボールに作用する軸方向分力が相殺されるため、保持器と内側継手部材の間に作用する球面力、および保持器と外側継手部材の間に作用する球面力を減じることができ、トルク損失を少なくすることができる。また、外側継手部材の奥側に向かって開くくさび角が、外側継手部材のトラック溝の一部領域に限って形成され、かつ内側継手部材のトラック溝が、継手中心平面を基準として、対になる外側継手部材のトラック溝と鏡像対称となる形状に形成されているので、全ての作動角でこの種のくさび角を形成する場合に比べ、外側継手部材のトラック溝や内側継手部材のトラック溝の加工が容易となり、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
加えて、外側継手部材の第１トラック溝（１１）および第２トラック溝（１２）の双方において、中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ）に接続される開口側のトラック溝部（１１ｃ、１２ｃ）が軸方向の直線状であるので、高作動角状態でもボールトラックの開口側の端部からトルク伝達ボールが脱落することがなく、等速自在継手の高作動角化を図ることができる。また、外側継手部材や内側継手部材のトラック溝全体でその形状が単純化されるので、例えば外側継手部材や内側継手部材を鍛造で成形する際に、ニアネットシェイプ化が可能であり、製造コストを低廉化することができる。
【００１４】
内側継手部材と外側継手部材の対になる中央トラック溝部（１１ｂ、１２ｂ、２１ｂ、２２ｂ）が形成するくさび角（α、β）の軸方向に開く向きを、常用角範囲で変化させず、かつ作動角０°の時にそれぞれが形成するくさび角の軸方向に開く向きと同じにすることにより、常用角範囲では、外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝からトルク伝達ボールに作用する軸方向分力の少なくとも一部が常時相殺される。従って、常用角範囲内では球面力の発生を抑制することができる。
【００１５】
外側継手部材の少なくとも一つのトラック溝（１１、１２）のボール軌道中心線（ｘ）は、常用角範囲内で傾斜直線状部分を有するもの、常用角範囲内で１つの曲率中心を有するもの、あるいは常用角範囲内で２つの曲率中心を有するもの、の何れかに形成することができる。
【００１６】
常用角範囲内で２つの曲率中心を有するものとした場合には、２つの曲率中心を外側継手部材のトラック溝の外径側と内径側に配置すれば、当該トラック溝を滑らかに連続させることが可能となる。
【００１７】
作動角が０°の状態で、外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角（α）、および奥側に向かって開くくさび角（β）のうち、どちらか一方を形成する外側継手部材のトラック溝には、その常用角範囲よりも奥側に、ボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配した円弧部（１１ａ、１２ａ）を設けることができる。従来の固定型等速自在継手では、外側継手部材のトラック溝において、ボール軌道中心線の曲率中心を継手中心よりも開口側にオフセットさせている関係で、外側継手部材のトラック溝の奥側でトラック深さが浅くなる傾向にあるが、上記のようにボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を継手中心上に配置することにより、奥側でのトラック深さを大きくすることができ、高作動角時の許容負荷トルクを向上させることができる。円弧部のボール軌道中心線（ｘ）の曲率中心を、継手中心よりも奥側に配置すれば、高作動角領域でのトラック深さをさらに深くすることができる。
【００１８】
外側継手部材の内球面と嵌合する保持器の外球面の中心、および内側継手部材の外球面と嵌合する保持器の内球面の中心は同じ位置に配置する。
【００１９】
トルク伝達ボールは、円周方向に６個もしくは８個配置することができる。８個のトルク伝達ボールを配置すれば、６個を配置する場合に比べて、小型・軽量で高効率の固定型等速自在継手を提供することができる。
【００２０】
作動角が０°の状態で、開口側に向かって開くくさび角（α）を形成する外側継手部材のトラック溝（１１）と、奥側に向かって開くくさび角（β）を形成する外側継手部材のトラック溝１２とは、円周方向で交互に１つずつ配置し、あるいは円周方向で交互に２つずつ配置することができる。何れの場合でも、球面力を確実に減少させるため、二種類のトラック溝の数を同じにするのが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、トルク損失の少ない高効率の固定型等速自在継手を低コストに製造可能とすることが可能となる。また、高作動角化も容易であり、かつ高作動角時の強度や耐久性にも優れた固定型等速自在継手を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下本発明の実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図４に本発明の第１の実施形態を示す。図１に示すように、第１の実施形態の固定型等速自在継手は、マウス部１ａおよびステム部１ｂを一体に有する外側継手部材１と、外側継手部材１内に収容された内側継手部材２と、外側継手部材１と内側継手部材２の間でトルクを伝達する複数のトルク伝達ボール３と、トルク伝達ボール３を円周方向の等配位置に保持する保持器４とを具備する。外側継手部材１のマウス部１ａは、軸方向の一端が閉じた形態を有し、軸方向一端側が奥側となり、軸方向他端側が開口側となっている。この固定型等速自在継手は、自動車のドライブシャフトのアウトボード側に組み込まれるもので、外側継手部材１のステム部１ｂがハブ（図示省略）に結合される。また、内側継手部材２の内周に中間軸（図示省略）の一端がスプライン結合され、この中間軸の他端がインボード側の摺動型等速自在継手に結合される。
【００２４】
外側継手部材１の内球面１０には、軸方向に延びる複数のトラック溝１１，１２が形成され、内側継手部材２の外球面２０には、同じく複数のトラック溝２１、２２が形成されている。対向する外側継手部材１のトラック溝と内側継手部材２のトラック溝との間（トラック溝１１とトラック溝２１との間、およびトラック溝１２とトラック溝２２との間）にボールトラックが形成され、このボールトラックにトルク伝達ボール３が一つずつ配置されている。本実施形態では、図２に示すように、８個のトルク伝達ボール３を使用する場合を例示している。保持器４は、部分球面状の外球面４０と内球面４１とを具備する。保持器４の外球面４０と内球面４１の球面中心は、何れも継手中心Ｏｊ上にあり、保持器４の外球面４０が外側継手部材１の内球面１０と球面嵌合し、保持器４の内球面４１が内側継手部材２の外球面２０と球面嵌合している。
【００２５】
図３に、外側継手部材１の断面図（図２におけるＡ−Ａ線断面図）を示す。外側継手部材１のトラック溝１１，１２は、軸方向断面形状が異なる２種類で構成される。そのうちの一方が第１トラック溝１１であり、他方が第２トラック溝１２である。
【００２６】
図３に示すように、外側継手部材１の第１トラック溝１１は、外側継手部材１の奥側から順に円弧部１１ａ、中央トラック溝部１１ｂ、および開口側トラック溝部１１ｃを有する。円弧部１１ａは、継手中心Ｏｊ上にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧状であり、開口側トラック溝部１１ｃのボール軌道中心線ｘは軸方向の直線状である。中央トラック溝部１１ｂは、第１トラック溝１１の外径側でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する奥側の円弧と、第１トラック溝１１の内径側（図示例では軸心上）でかつ継手中心Ｏｊより開口側に曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態である。中央トラック溝部１１ｂは、円弧部１１ａおよび開口側トラック溝部１１ｃと直接かつ滑らかに接続されている。円弧部１１ａ、中央トラック溝部１１ｂ、および開口側トラック溝部１１ｃの何れも開口側に向けてアンダーカットを有しない。
【００２７】
外側継手部材１の第２トラック溝１２も同様に、外側継手部材１の奥側から順に円弧部１２ａ、中央トラック溝部１２ｂ、および開口側トラック溝部１２ｃを有する。中央トラック溝部１２ｂは、円弧部１２ａおよび開口側トラック溝部１２ｃと直接かつ滑らかに接続されている。円弧部１２ａは、継手中心Ｏｊ上にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧状であり、開口側トラック溝部１２ｃのボール軌道中心線ｘは軸方向に延びる直線状である。中央トラック溝部１２ｂは、第２トラック溝１２の内径側であって、継手中心Ｏｊより奥側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する奥側の円弧と、第２トラック溝１２の外径側でかつ継手中心Ｏｊより開口側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態を有する。円弧部１２ａおよび開口側トラック溝部１２ｃは開口側に向けてアンダーカットを有しないが、中央トラック溝部１２ｂは開口側に向けて僅かにアンダーカットを有する。
【００２８】
外側継手部材１の第１トラック溝１１および第２トラック溝１２は、図２に示すように１つずつ円周方向に交互に配置される。この他、図示は省略するが、２つずつ円周方向に交互に配置してもよい。何れの場合でも、球面力の発生を極力回避するため、継手全体で第１トラック溝１１の総数と第２トラック溝１２の総数を同じにするのが好ましい。
【００２９】
図４に内側継手部材２の断面図（図２おけるＡ−Ａ線断面図）を示す。内側継手部材２のトラック溝２１，２２は、軸方向断面形状を異にした２種類で構成される。そのうちの一方である第１トラック溝２１は、外側継手部材１の第１トラック溝１１と対向して配置され、他方である第２トラック溝２２は、外側継手部材１の第２トラック溝１２と対向して配置される。内側継手部材２の第１トラック溝２１および第２トラック溝２２は、継手中心平面（継手中心Ｏｊを通る半径方向面）を基準として、対になる外側継手部材１のトラック溝１１，１２と鏡像対称となる形状を有する。すなわち、内側継手部材２の第１トラック溝２１には、外側継手部材１の奥側から順に奥側トラック溝部２１ｃ、中央トラック溝部２１ｂ、および円弧部２１ａが形成され、同様に、内側継手部材２の第２トラック溝２２には、外側継手部材１の奥側から順に奥側トラック溝部２２ｃ、中央トラック溝部２２ｂ、および円弧部２２ａが形成される。
【００３０】
内側継手部材２の円弧部２１ａ，２２ａは、何れも継手中心Ｏｊ上にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有し、第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂと第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂのボール軌道中心線ｙは何れも２つの曲率中心を有する。第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂは、内側継手部材２の第１トラック溝２１の内径側（図示例では軸心上）でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する奥側の円弧と、第１トラック溝２１の外径側で継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態である。第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂは、第２トラック溝２２の外径側でかつ継手中心Ｏｊよりも奥側にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する奥側の円弧と、第２トラック溝２２の内径側であって、継手中心Ｏｊよりも開口側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置にボール軌道中心線ｙの曲率中心を有する開口側の円弧とを滑らかにつなげたＳ字状の形態を有する。
【００３１】
なお、図３および図４において、外側継手部材１のトラック溝１１，１２のボール軌道中心線ｘおよび内側継手部材２のトラック溝２１，２２のボール軌道中心線ｙに描いた白丸印は、隣接する円弧間の変曲点、円弧と直線の境界点、あるいは直線と直線の境界点を表す。これら変曲点や境界点では、両側の領域を滑らかに連続させる。滑らかに連続させることが困難である場合には、小さいアールでつないでもよい（図５〜図１０でも同様とする）。
【００３２】
図３および図４中の符号Ｌは、等速自在継手が常用角をとった際に、トルク伝達ボール３が外側継手部材１のトラック溝１１，１２、および内側継手部材２のトラック溝２１，２２と接触する範囲である常用角範囲を表す。外側継手部材１のトラック溝１１，１２、および内側継手部材２のトラック溝２１，２２のうち、常用角範囲Ｌの部分が中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂを構成する。
【００３３】
外側継手部材１内に、内側継手部材２、トルク伝達ボール３、および保持器４を組み込むと、図１に示すように、外側継手部材１の第１トラック溝１１と内側継手部材２の第１トラック溝２１との間、および外側継手部材１の第２トラック溝１２と内側継手部材２の第２トラック溝２２との間に、それぞれトルク伝達ボール３を収容するボールトラックが形成される。作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂは、外側継手部材１の開口側に向かって開くくさび角αを形成する。また、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂは、外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βを形成する。
【００３４】
この固定型等速自在継手を自動車のフロント用ドライブシャフトに組み込み、常用角（例えば１０°）をとると、作動角０°の時のくさび角α，βと軸方向の同じ側に向かって開くくさび角が得られる。このくさび角により、外側継手部材１のトラック溝１１，１２および内側継手部材２のトラック溝２１，２２からトルク伝達ボール３に作用する力が互いに打ち消されるので、保持器４と外側継手部材１の間、および保持器４と内側継手部材２の間に作用する球面力を減少させることができる。これにより常用角範囲Ｌにおいて、伝達トルクの損失を抑制して、継手の高効率化を図ることが可能となる。
【００３５】
また、この固定型等速自在継手では、等速自在継手の作動角が０°の状態で相互に逆向きのくさび角αを形成する中央トラック溝部１１ｂ，２１ｂ、およびくさび角βを形成する中央トラック溝部１２ｂ，２２ｂが、継手中心Ｏｊを含む軸方向の一定範囲（常用角範囲Ｌ）に限って形成されている。外側継手部材１の中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂに接続される開口側トラック溝部１１ｃ，１２ｃ、および内側継手部材２の中央トラック溝部２１ｂ，２２ｂに接続される奥側トラック溝２１ｃ，２２ｃは、何れもボール軌道中心ｘ，ｙを軸方向の直線状としたアンダーカットのない形状である。外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂ、および内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂにおいてアンダーカットを生じているが、これらのアンダーカット量は鍛造性に影響を与えない程度の微小量である。従って、外側継手部材１や内側継手部材２の鍛造を容易に行うことができ、鍛造時のニアネットシェイプも達成可能となる。
【００３６】
また、外側継手部材１のトラック溝１１，１２の奥側に形成された円弧部１１ａ，１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心を何れも継手中心Ｏｊ上にとっているので、継手中心Ｏｊよりも開口側にボール軌道中心線の曲率中心をとる場合に比べて、トラック溝１１，１２の最奥部でのトラック深さを深くすることができる。従って、高作動角時の許容負荷トルクを大きくすることができる。
【００３７】
さらに、外側継手部材１のトラック溝１１，１２の開口側および内側継手部材２のトラック溝２１，２２の奥側には、従来のアンダーカットフリージョイント（ＵＪ）と同形態の開口側トラック溝部１１ｃ，１２ｃ、および奥側トラック溝２１ｃ，２２ｃを形成しているので、高作動角時にも過大な荷重が保持器４に作用することがない。従って、保持器４の小型化を通じて、継手全体の小型化を図ることができる。
【００３８】
以下、図５〜図１０に基づいて、本発明の他の実施形態を説明する。
【００３９】
図５（ａ）（ｂ）に、本発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態は、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂ、および第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂのボール軌道中心線ｘを何れも傾斜直線状に形成したものである。第１トラック溝１１の中央トラック溝１１ｂは開口側ほど大径となり、第２トラック溝１２の中央トラック溝１２ｂは開口側ほど小径になっている。第１トラック溝１１の開口側トラック溝部１１ｃ、および第２トラック溝１２の開口側トラック溝部１２ｃは、図１に示す第１の実施形態と共通した形態を有し、何れのボール軌道中心線ｘも軸方向の直線状をなしている。内側継手部材２の各トラック溝２１，２２は、継手中心平面を基準として、外側継手部材１の対になるトラック溝１１，１２と鏡像対称となる形状に形成されている（以下の実施形態でも同じ）。
【００４０】
外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂよりも奥側、および第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂよりも奥側が何れも円弧部１１ａ，１２ａで形成されている。これら円弧部１１ａ，１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊ上もしくは継手中心Ｏｊよりも継手奥側に設けられる。図５（ａ）（ｂ）では、一例として、第１トラック溝１１に形成された円弧部１１ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心を継手中心Ｏｊよりも奥側の軸心上に設け、第２トラック溝１２に形成された円弧部１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心を、継手中心Ｏｊよりも奥側の軸心上に設けている。第１トラック溝１１では、円弧部１１ａと中央トラック溝部１１ｂとを滑らかに接続するため、両者間に、中央トラック溝部１１ｂを延長した形態（傾斜直線状）の中継トラック溝部１１ｄを介在させている。第２トラック溝１２では、円弧部１２ａを中央トラック溝部１２ｂに直接かつ滑らかに接続させている。
【００４１】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、各ボールトラックのくさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００４２】
図６（ａ）（ｂ）に、本発明の第３の実施形態を示す。この第３の実施形態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂ、および第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂが、図１に示す第１の実施形態と同様にボール軌道中心線に２つの曲率中心を持たせたＳ字状に形成されている。第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂのうち、奥側の円弧は、継手中心Ｏｊよりも奥側でかつ第１トラック溝１１の外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有し、開口側の円弧は、継手中心Ｏｊよりも開口側の軸心上にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂのうち、奥側の円弧は継手中心Ｏｊよりも奥側の軸心上にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有し、開口側の円弧は継手中心Ｏｊよりも開口側でかつ第２トラック溝１２よりも外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。第１トラック溝１１の開口側トラック溝部１１ｃ、および第２トラック溝１２の開口側トラック溝部１２ｃの構成は第１の実施形態と共通した形態を有する。
【００４３】
その一方で、第１の実施形態と異なり、第１トラック溝１１の円弧部１１ａおよび第２トラック溝１２の円弧部１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、何れも継手中心Ｏｊよりも奥側にある。図６（ａ）（ｂ）では、一例として両曲率中心を軸心上の共通位置に配置しているが、継手中心Ｏｊよりも奥側であれば、両曲率中心を異なる位置に配置することもできる。第１トラック溝１１の中央トラック溝１１ｂ、および第２トラック溝１２の中央トラック溝１２ｂは、何れも奥側の円弧部１１ａ，１２ａおよび開口側トラック溝部１１ｃ，１２ｃに直接かつ滑らかに接続されている。第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂのうち、継手中心Ｏｊよりも奥側の円弧は、そのボール軌道中心線ｘの曲率中心を円弧部１２ａのボール軌道中心線の曲率中心と同じ位置に有する。
【００４４】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで外側継手部材１の開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、上記くさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００４５】
図７（ａ）（ｂ）に、本発明の第４の実施形態を示す。この第４の実施形態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂ、および第２トラック溝の中央トラック溝部１２ｂが、常用角範囲Ｌ内でボール軌道中心線ｘに１つの曲率中心を持たせた単一円弧で形成されている。外側継手部材１の第１トラック溝１１の開口側トラック溝部１１ｃ、および外側第２トラック溝１２の開口側トラック溝部１２ｃは、第１の実施形態と共通した形態を有し、中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂに直接かつ滑らかに接続されている。
【００４６】
第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂにおいて、ボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも開口側の軸心上にあり、第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂにおいて、ボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも開口側でかつ第２トラック溝１２の外径側にある。また、第１トラック溝１１のうち、円弧部１１ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも奥側の軸心上にある。この円弧部１１ａと中央トラック溝部１１ｂとを滑らかに接続するため、両者間には、継手中心Ｏｊよりも奥側でかつ第１トラック溝１１の外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する中継トラック溝部１１ｄが形成される。この中継トラック溝部１１ｄおよび中央トラック溝部１１ｂは、外側継手部材１の開口側に向けてアンダーカットを有しない。第２トラック溝１２の円弧部１２ａは、継手中心Ｏｊよりも奥側であって、第２トラック溝１２の内径側でかつ軸心から外径方向にオフセットした位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。第２トラック溝１２は、常用角範囲Ｌよりも奥側に円弧部１２ａと中央トラック溝部１２ｂとを滑らかにつなぐための中継トラック溝部１２ｄを有する。中継トラック溝部１２ｄのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、円弧部１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心と一致している。第２トラック溝１２の中継トラック溝部１２ｄおよび中央トラック溝部１２ｂは、鍛造性に影響を与えない程度のアンダーカットを形成する。
【００４７】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで外側継手部材１の開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、上記くさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００４８】
図８（ａ）（ｂ）に、本発明の第５の実施形態を示す。この第５の実施形態では、第４の実施形態と同様に、第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂ、および第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂが、ボール軌道中心線に１つの曲率中心を持たせた単一円弧で形成されている。第１トラック溝１１の開口側トラック溝部１１ｃ、および外側第２トラック溝１２の開口側トラック溝部１２ｃは、第１の実施形態と共通した形態を有する。図７（ａ）（ｂ）に示す第４の実施形態では、中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂを直接開口側のトラック溝部１１ｃ，１２ｃに接続しているが、図８（ａ）（ｂ）に示す第５の実施形態では、中央トラック溝部１１ｂ，１２ｂと開口側のトラック溝部１１ｃ，１２ｃとの間に中継トラック溝部１１ｄ，１２ｄをそれぞれ介在させることで、両者を滑らかに接続している。第１トラック溝１１の中継トラック溝部１１ｄは、継手中心Ｏｊよりも開口側であって、第１トラック溝１１の内径側でかつ軸心よりも外径側にオフセットした位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有し、第２トラック溝１２の中継トラック溝部１２ｄは、継手中心よりも開口側であって、第１トラック溝１１の外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。
【００４９】
外側継手部材１の第１トラック溝１１の円弧部１１ａ、および外側継手部材１の第２トラック溝１２の円弧部１２ａは、そのボール軌道中心線ｘの曲率中心を何れも継手中心Ｏｊよりも奥側に有する。図示例では、円弧部１１ａ，１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心を軸心上の共通位置に設けているが、これらの曲率中心を継手中心Ｏｊよりも奥側で異なる位置に配置することもできる。第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂは、継手中心Ｏｊよりも奥側でかつ第１トラック溝１１の外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有し、円弧部１１ａと直接かつ滑らかに接続されている。第２トラック溝１１の中央トラック溝部１２ｂは、円弧部１２ａのボール軌道中心線ｘと同じ位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する。
【００５０】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材１の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、上記くさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００５１】
図９（ａ）（ｂ）に、本発明の第６の実施形態を示す。この第６の実施形態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂは、ボール軌道中心線ｘに一つの曲率中心を持たせた単一円弧で形成されているが、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂは、ボール軌道中心線ｘに２つの曲率円弧を持たせたＳ字状に形成されている。第１トラック溝１１の開口側トラック溝部１１ｃ、および第２トラック溝１２の開口側トラック溝部１２ｃは、第１の実施形態と同じ形態を有し、それぞれ中央トラック溝部１１ｂ、１２ｂに直接かつ滑らかに接続されている。
【００５２】
第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂは、円弧部１１ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心と同じ位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧で形成される。この曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも開口側の軸心上にある。第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂは、継手中心Ｏｊよりも開口側の領域が、継手中心Ｏｊよりも開口側でかつ第２トラック溝１２の外径側にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧で形成され、継手中心Ｏｊよりも奥側の領域が円弧部１２ａと同じ位置にボール軌道中心線ｘの曲率中心を有する円弧で形成されている。中央トラック溝部１２ｂの奥側の領域および円弧部１２ａのボール軌道中心線ｘの曲率中心は、継手中心Ｏｊよりも奥側の軸心上にある。
【００５３】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで外側継手部材１の開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材の奥側向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、上記くさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００５４】
なお、この第６の実施形態における外側継手部材１の第１トラック溝１１は、アンダーカットフリージョイント（ＵＪ）と称される等速自在継手の外側継手部材のトラック溝形態と共通するものである。かかる構成では、変曲点の数が第１〜第４の実施形態に比べて減少するので、外側継手部材１や内側継手部材２の加工コストを低廉化することができる。
【００５５】
図１０（ａ）（ｂ）に、本発明の第７の実施形態を示す。この第７の実施形態は、図９（ａ）（ｂ）に示す第６の実施形態において、外側継手部材１の第１トラック溝１１の円弧部１１ａおよび中央トラック溝部１１ｂのボール軌道中心線ｘの曲率中心を、継手中心Ｏｊよりも開口側の領域で、かつ軸心を超えて軸心から外径方向にオフセットした位置まで移動させたもの（曲率半径をより長くしたもの）である。第２トラック溝１２の構成は、図９（ａ）（ｂ）に示す第６の実施形態と共通する。
【００５６】
以上の構成から、作動角０°の状態では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の中央トラック溝部１１ｂと、内側継手部材２の第１トラック溝２１の中央トラック溝部２１ｂとで外側継手部材の開口側に向かって開くくさび角αが形成され、外側継手部材１の第２トラック溝１２の中央トラック溝部１２ｂと、内側継手部材２の第２トラック溝２２の中央トラック溝部２２ｂとで外側継手部材２の奥側に向かって開くくさび角βが形成される。常用角範囲Ｌでは、上記くさび角α、βの軸方向に開く向きは変わらない。
【００５７】
この構成では、外側継手部材１の第１トラック溝１１の奥側においてトラック深さが第８の実施形態よりも深くなるので、奥側での許容負荷トルクを大きくすることができる。
【００５８】
なお、以上の説明で述べた各円弧の中心位置は例示にすぎず、外側継手部材１の第１トラック溝１１、外側継手部材１の第２トラック溝１２、内側継手部材２の第１トラック溝２１、および内側継手部材２の第２トラック溝２２がエッジのない滑らかに連続した形態となる限り任意に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図２】上記固定型等速自在継手を外側継手部材の開口側から見た正面図である。
【図３】外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図４】内側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図５】（ａ）図は、第２の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図６】（ａ）図は、第３の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図７】（ａ）図は、第４の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図８】（ａ）図は、第５の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図９】（ａ）図は、第６の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図１０】（ａ）図は、第７の実施形態にかかる固定型等速自在継手の断面図（図２のＡ−Ａ方向）であり、（ｂ）図は、外側継手部材の断面図（図２のＡ−Ａ方向）である。
【図１１】従来の固定型等速自在継手の断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      外側継手部材
１ａ    マウス部
１ｂ    ステム部
２      内側継手部材
３      トルク伝達ボール
４      保持器
１０    内球面
１１    外側継手部材の第１トラック溝
１１ａ  円弧部
１１ｂ  中央トラック溝部
１１ｃ  開口側トラック溝部
１１ｄ  中継トラック溝部
１２    外側継手部材の第２トラック溝
１２ａ  円弧部
１２ｂ  中央トラック溝部
１２ｃ  開口側トラック溝部、奥側トラック溝部
１２ｄ  中継トラック溝部
２０    外球面
２１    内側継手部材の第１トラック溝
２２    内側継手部材の第２トラック溝
４０    外球面
４１    内球面
Ｏｊ    継手中心
Ｌ      常用角範囲
【図１】
2010133444.tif 000003
【図２】
2010133444.tif 000004
【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】
2010133444.tif 000009
【図８】
2010133444.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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