(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる第１外側ボールトラック（２２Ａ）および第２外側ボールトラック（２２Ｂ）を有する外側ジョイント部（１２）と、
互いに異なる第１内側ボールトラック（２３Ａ）および第２内側ボールトラック（２３Ｂ）を有する内側ジョイント部（１３）と、
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）および前記第１内側ボールトラック（２３Ａ）が第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）を形成し、前記第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）のそれぞれに第１ボール（１４Ａ）が案内され、
前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）および前記第２内側ボールトラック（２３Ｂ）が第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）を形成し、前記第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）のそれぞれに第２ボール（１４Ｂ）が案内され、
前記外側ジョイント部（１２）および前記内側ジョイント部（１３）は互いに角度を成して可動であり、前記外側ジョイント部（１２）の長手軸（Ｌ１２）と前記内側ジョイント部（１３）の長手軸（Ｌ１３）との間に作動角（β）が規定され、前記内側ジョイント部（１３）が前記外側ジョイント部（１２）に対して０°から外れた作動角（β）だけ作動するとき、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）および前記内側ジョイント部（１３）の前記長手軸（Ｌ１３）がジョイント作動面（ＥＢ）を形成し、
前記第１ボール（１４Ａ）および第２ボール（１４Ｂ）を受ける周方向に分布したケージ窓部（１８）を備えるボールケージ（１５）と、を備える等速ジョイント（１１）であって、
前記第１ボール（１４Ａ）および前記第２ボール（１４Ｂ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）および前記内側ジョイント部（１３）の前記長手軸（Ｌ１３）が同軸上に整合するとき、前記第１ボール（１４Ａ）および前記第２ボール（１４Ｂ）は前記ボールケージ（１５）によってジョイント中心面（ＥＭ）上に保持され、
前記作動角（β）の大きさに応じて、少なくとも前記ジョイント中心面（ＥＭ）を含む前記ジョイント中心面（ＥＭ）周りに狭い作動角範囲が規定され、前記狭い作動角範囲の最大作動角（β）よりも大きな作動角（β）を備える大きな作動角範囲が規定され、
前記等速ジョイント（１１）の各角度位置において、前記ジョイント作動面（ＥＢ）における第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）で見た場合、前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）の第１外側接線（ＴＡ）と前記第１内側ボールトラック（２３Ａ）の第１内側接線（ＴＡ’）との間に第１開き角（δＡ）が形成され、前記第１外側接線（ＴＡ）は前記第１ボール（１４Ａ）と前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）との間の第１外側接点を通って延びており、前記第１内側接線（ＴＡ’）は前記第１ボール（１４Ａ）と前記第１内側ボールトラック（２３Ａ）との間の第１内側接点を通って延びており、前記第１開き角（δＡ）は、前記作動角（β）の関数として可変サイズを有しており、
前記等速ジョイント（１１）の各角度位置において、前記ジョイント作動面（ＥＢ）における第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）で見たときに、前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）の第２外側接線（ＴＢ）と前記第２内側ボールトラック（２３Ｂ）の第２内側接線（ＴＢ’）との間に第２開き角（δＢ）が形成され、前記第２外側接線（ＴＢ）は前記第２ボール（１４Ｂ）と前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）との間の第２外側接点を通って延びており、前記第２内側接線（ＴＢ’）は前記第２ボール（１４Ｂ）と前記第２内側ボールトラック（２３Ｂ）との間の第２内側接点を通って延びており、前記第２開き角（δＢ）は前記作動角（β）の関数として可変サイズを有しており、
前記第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）のうちの少なくとも１つのトラック形状は、
−少なくとも１つの作動角（β）が前記狭い作動角範囲内にある場合、第１外側接線（ＴＡ）は第１内側接線（ＴＡ’）に平行に延び、および
−少なくとも１つの作動角（β）が前記大きな作動角範囲内にある場合、第１外側ボールトラック（２２Ａ）において前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の開口側に向かって移動する第１ボール（１４Ａ）の開口側第１開き角（δＡｏ）および第１外側ボールトラック（２２Ａ）の前記ジョイント作動面（ＥＢ）において前記外側ジョイント部（１２）の取り付け側に向かって同じ作動角（β）で移動する第１ボール（１４Ａ）の取り付け側第１開き角（δＡａ）はゼロではないように、設計されており、
前記第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）のトラック形状とは異なる、前記第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）のうちの少なくとも１つのトラック形状は、
−少なくとも１つの作動角（β）が前記狭い作動角範囲内にある場合、第２外側接線（ＴＢ）が第２内側接線（ＴＢ’）と平行に延び、および、
−少なくとも１つの作動角（β）が前記大きな作動角範囲内にある場合、第２外側ボールトラック（２２Ｂ）の前記ジョイント作動面（ＥＢ）において前記外側ジョイント部（１２）の前記開口側に向かって移動する第２ボール（１４Ｂ）の開口側第２開き角（δＢｏ）と、第２外側ボールトラック（２２Ｂ）の前記ジョイント作動面（ＥＢ）において、前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け側に向かって同じ作動角（β）で移動する第２ボール（１４Ｂ）の取り付け側第２開き角（δＢａ）は、ゼロではないように、設計されており、
前記第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）及び前記第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）のトラック形状により、前記少なくとも１つの第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）の前記開口側第１開き角（δＡｏ）と、前記少なくとも１つの第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）の前記開口側第２開き角（δＢｏ）とが反対の軸方向に開き、
前記少なくとも１つの第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）の前記取り付け側第１開き角（δＡａ）と、前記少なくとも１つの第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）の前記取り付け側第２開き角（δＢａ）とが反対の軸方向に開く、
等速ジョイント（１１）。
【請求項２】
前記狭いジョイント作動角範囲は、最大２°（β＝±２°）になる作動角（β）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の等速ジョイント。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）は、前記第１開き角（δＡ）がゼロよりも大きい前記狭い作動角範囲内の別の作動角（β）の場合、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記開口側に向かって移動する第１ボール（１４Ａ）の開口側第１開き角（δＡｏ）と、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け側に向かって同じ作動角（β）で移動する第１ボール（１４Ａ）の取り付け側第１開き角（δＡａ）とが反対の軸方向に開くように設計されており、
前記少なくとも１つの第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）は、前記第２開き角（δＢ）がゼロよりも大きい前記狭い作動角範囲内の別の作動角（β）の場合、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記開口端に向かって移動する第２ボール（１４Ｂ）の開口側第２開き角（δＢｏ）と、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け端に向かって同じ作動角（β）で移動する第２ボール（１４Ｂ）の取り付け側第２開き角（δＢａ）とが反対の軸方向に開くように設計されている
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の等速ジョイント。
【請求項４】
少なくとも１つの前記第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）は、前記第１開き角（δＡ）がゼロよりも大きい前記狭い作動角範囲内の別の作動角（β）の場合、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記開口端に向かって移動する第１ボール（１４Ａ）の開口側第１開き角（δＡｏ）と、前記ジョイント作動角（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け端に向かって同じ作動角（β）で移動する第１ボール（１４Ａ）の取り付け側開き角（δＡａ）とが同じ軸方向に開くように設計されており、
前記少なくとも１つの第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）は、前記開き角（δ）がゼロよりも大きい前記狭い作動角範囲内の別の作動角（β）の場合、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記開口端に向かって移動する第２ボール（１４Ｂ）の開口側第２開き角（δＢｏ）と、前記ジョイント作動面（ＥＢ）で前記外側ジョイント部（１２）の前記取り付け端に向かって同じ作動角（β）で移動する第２ボール（１４Ｂ）の取り付け側第２開き角（δＢａ）とが同じ軸方向に開くように設計されている
ことを特徴とする、請求項１または２に記載の等速ジョイント。
【請求項５】
前記大きなジョイント作動角範囲内にあり、最大８°（β＝±８°）を有する作動角（β）において、前記少なくとも１つの第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）の前記開口側第１開き角（δＡｏ）および前記取り付け側第１開き角（δＡａ）のうちの少なくとも１つと、前記少なくとも１つの第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）の前記開口側第２開き角（δＢｏ）および前記取り付け側第２開き角（δＢａ）のうちの少なくとも１つとが、ゼロよりも大きく８°よりも小さい値になることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項６】
前記大きな作動角範囲は前記狭い作動角範囲に直接隣接しており、
前記大きな作動角範囲は、前記狭いジョイント作動角範囲外に位置し、少なくとも２０°までになる作動角（β）を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項７】
前記ボールケージ（１５）は、前記外側ジョイント部（１２）の内面に対して前記ボールケージ（１５）を案内する球状外面（１６）と、前記内側ジョイント部（１３）の外面に対して前記ボールケージ（１５）を案内する球状内面（１７）とを備えており、前記球状外面（１６）の中心（Ｍ１６）と前記球状内面（１７）の中心（Ｍ１７）との間に軸方向オフセットが設けられていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項８】
前記外側および内側の第１ボールトラック（２２Ａ、２３Ａ）に沿って移動するとき、前記第１ボール（１４Ａ）の前記中心は各第１中心線（Ａ、Ａ’）を規定し、前記第１中心線（Ａ、Ａ’）は、それぞれの長さに沿って、曲率の異なる少なくとも２つの第１トラック部（２２Ａａ、２２Ａｏ）をそれぞれ備え、前記第１中心線（Ａ、Ａ’）はそれぞれ、中心トラック部（Ａｚ、Ａｚ’）において曲率変化を備え、
および／または
前記外側および内側の第２ボールトラック（２２Ｂ、２３Ｂ）に沿って移動するとき、前記第２ボール（１４Ｂ）の前記中心はそれぞれ第２中心線（Ｂ、Ｂ’）を規定し、前記第２中心線（Ｂ、Ｂ’）は、それぞれの長さに沿って、曲率の異なる少なくとも２つのトラック部（２２Ｂａ、２２Ｂｏ）をそれぞれ備え、前記第２中心線（Ｂ、Ｂ’）はそれぞれ、中心トラック部（Ｂｚ、Ｂｚ’）において、曲率変化を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項９】
前記第１中心線（Ａ、Ａ’）および／または前記第２中心線（Ｂ、Ｂ’）はそれぞれ、前記中心トラック部（Ａｚ、Ａｚ’；Ｂｚ、Ｂｚ’）において、転換点を備えることを特徴とする、請求項８に記載の等速ジョイント。
【請求項１０】
前記第１ボールトラック（２２Ａ、２３Ａ）のすべてが互いに同一であり、および／または前記第２ボールトラック（２２Ｂ、２３Ｂ）のすべてが互いに同一であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の等速ジョイント。
【請求項１１】
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）は、前記外側ジョイント部（１２）の第１取り付け側トラック部（２２Ａａ）および第１開口側トラック部（２２Ａｏ）の前記第１中心線（Ａ）が、第１基準半径（ＲＲＡ）によって規定される第１円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向外側に延びるように設計されており、前記第１基準半径（ＲＲＡ）は前記ジョイント中心（Ｍ）から、前記第１中心線（Ａ）と前記ジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延びており、
前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）は、前記外側ジョイント部（１２）の第２取り付け側トラック部（２２Ｂａ）および第２開口側トラック部（２２Ｂｏ）の前記第２中心線（Ｂ）が、第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向内側に延びるように設計されており、前記第２基準半径（ＲＲＢ）は前記ジョイント中心（Ｍ）から、前記第２中心線（Ｂ）と前記ジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延びていることを特徴とする、請求項３に記載の等速ジョイント。
【請求項１２】
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１取り付け側トラック部（２２Ａａ）および開口側トラック部（２２Ａｏ）の前記第１中心線（Ａ）が、それぞれ、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して、前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）から遠ざかる方向に半径方向オフセットを備える円形アーチ部中心（ＭＡ）周りの半径（ＲＡ）を有する凹面円形アーチ部、
−直線部、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に、前記第１基準半径（ＲＲＡ）の半径方向外側に配置される円形アーチ中心（ＭＡ）周りの半径（ＲＡ）を有する凸面円形アーチ部、
のうちの少なくとも１つを備えるように設計されており、
前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第２取り付け側トラック部（２２Ｂａ）および開口側トラック部（２２Ｂｏ）の前記第２中心線（Ｂ）が、前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）に向かった半径方向オフセットを備える、円形アーチ中心（ＭＢ）周りの半径（ＲＢ）を有する円形アーチ部を備えるように設計されていることを特徴とする、請求項１１に記載の等速ジョイント。
【請求項１３】
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）は、第１取り付け側トラック部（２２Ａａ）の前記第１中心線（Ａ）が第１基準半径（ＲＲＡ）によって規定される円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向内側に延びるように設計されており、前記第１基準半径（ＲＲＡ）は前記ジョイント中心（Ｍ）から前記第１中心線（Ａ）と前記ジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延びるとともに、第１開口側トラック部（２２Ａｏ）においては、前記第１円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向外側に延びており、前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）は、第２取り付け側トラック部（２２Ｂａ）の前記第２中心線（Ｂ）が第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向外側に延びるように設計されており、前記第２基準半径（ＲＲＢ）は前記ジョイント中心（Ｍ）から前記第２中心線（Ｂ）と前記ジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延びるとともに、第２開口側トラック部（２２Ｂｏ）においては、前記第１円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向内側に延びることを特徴とする、請求項４に記載の等速ジョイント。
【請求項１４】
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１開口側トラック部（２２Ａｏ）の前記第１中心線（Ａ）が、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して、前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）から遠ざかる方向に半径方向オフセットを備える円形アーチ中心周りの半径（ＲＡ）を有する凹面円形アーチ部、
−直線部、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に、前記第１基準半径（ＲＲＡ）の半径方向外側に配置される円形アーチ中心周りの半径（ＲＢ）を有する凸面円形アーチ部、
のうちの少なくとも１つを備えるように設計されており、
前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１取り付け側トラック部（２２Ａａ）の前記第１中心線（Ａ）が、前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して、前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）への半径方向オフセットを備える、円形アーチ中心周りの半径（ＲＡ）を有する円形アーチ部を備えるように設計されており、
前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第２取り付け側トラック部（２２Ｂａ）の前記第２中心線（Ｂ）が、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して、前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）から遠ざかる方向に半径方向オフセットを備える、円形アーチ中心周りの半径（ＲＢ）を有する凹面円形アーチ部、
−直線部、
−前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に、前記第２基準半径（ＲＲＢ）の半径方向外側に配置される円形アーチ中心周りの半径（ＲＢ）を有する凸面円形アーチ部、
のうちの少なくとも１つを備えるように設計されており、
前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第２開口側トラック部（２２Ｂｏ）の前記第２中心線（Ｂ）が、前記ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置されるとともに、前記外側ジョイント部（１２）の前記長手軸（Ｌ１２）に対して、前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）への半径方向オフセットを備える、円形アーチ中心周りの半径（ＲＢ）を有する円形アーチ部を備えるように設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載の等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１および第２の外側ボールトラックを有する外側ジョイント部と、第１および第２の内側ボールトラックを有する内側ジョイント部と、第１および第２のトラック対で案内されるトルク伝達ボールと、ジョイントの作動時に周方向に分布した窓部にボールを受け、共通面内にボールを保持するボールケージとを有する等速ジョイントに関する。
【０００２】
独国特許公開第１０３，３７，６１２号明細書により、反転制御角度を有するカウンタートラックジョイントが知られている。外側ジョイント部の第１外側ボールトラックおよび内側ジョイント部の第１内側ボールトラックが第１トラック対を形成する。外側ジョイント部の第２外側ボールトラックおよび内側ジョイント部の第２内側ボールトラックが第２トラック対を形成する。ジョイントが整合した状態のとき、第１トラック対の開き角は取り付け端に向かって開く。第２トラック対の開き角は、ジョイントが整合した状態のとき、開口端に向かって開く。
【０００３】
米国特許第８，０９６，８８７号明細書により、外側ボールトラックと内側ボールトラックのすべてが互いに対して同一である固定式ジョイントの形態の等速ユニバーサルジョイントが知られている。一実施形態においては、外側ボールトラックは、中心が異なる２つの円形アーチ部および中間直線部を備える。円形アーチ部は、ジョイントの作動時に、開口端に向かって移動するボールでの各開き角とジョイントベースに向かって移動するボールでの各開き角とが反対の軸方向に開くように設計されている。
【０００４】
独国特許第１９７，０６，８６４号明細書により、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックの中心線が２つの隣接する異なる曲線部でそれぞれ構成された等速ユニバーサルジョイントが知られている。２つの曲線部間には、接線が軸と平行に延びる転換点が設けられている。ボールトラックの内側曲線部は、外側ジョイント部の開口端に向かって、ジョイント中心面を超えて１０°だけ延伸している。
【０００５】
米国特許第２，０４６，５８４号明細書は、等速固定式ジョイントの様々な実施形態を開示している。一実施形態によれば、ジョイント中心に対して、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックが同心円状に延伸している。ボールケージの外側球面および内側球面は、互いに軸方向にオフセットされている。別の実施形態によれば、外側ボールトラックの中心と内側ボールトラックの中心とが、長手軸上で互いに軸方向にオフセットされている。この実施形態において、ボールケージの外側球面および内側球面は、ジョイント中心に対して同心となるように設計されている。
【０００６】
独国特許第３９，３９，５３１号明細書から、２つの円形アーチで構成されたボールトラックを備える等速固定式ジョイントが知られている。ジョイントが整合した状態で、ボールに開き角が形成される。作動状態では、開き角はゼロである。
【０００７】
日本国特許公開第２００３０２１１５８号明細書は、ボールトラックが長手軸に平行に延伸している１つのトラック部および隣接する１つの曲線トラック部を備える固定型等速ジョイントを提案している。
【０００８】
本発明の目的は、小さな作動角においては互いに接触する構成要素間に小さな作用力のみが発生し、摩擦力が低く、より大きな作動角においては良好なケージ制御特性が保証される等速ジョイントを提供することにある。
【０００９】
上記目的は請求項１の特徴を有する等速ジョイントを提供することによって達成され、等速ジョイントの中心部内、すなわち、狭い作動角の領域内の少なくとも１つの断面において、少なくとも１つの第１トラック対および関連ボールと、少なくとも１つの第２トラック対および関連ボールとの間に小さな力のみが発生することが都合が良い。これは、少なくとも１つの断面で中心部内の等速ジョイントの少なくとも１つの第１トラック対を、第１外側ボールトラックでの接線と第１内側ボールトラックでの接線とが互いに平行に延びるように設計することによって実現されている。それに応じて同様に、少なくとも１つの断面において、関連ボールと接触している外側ボールトラックおよび内側ボールトラックそれぞれでの２本の接線が互いに平行に延びる少なくとも１つの第２トラック対にもこれが適用される。「少なくとも１つの第１トラック対」とは、１つ、２つ、３つ、４つ等のトラック対、またはすべてのトラック対を相応に設計できることを意味する。それに応じて同様に、１つ、２つ、３つ、４つ等、または全部が発明の特徴を備えることができる第２トラック対にも適用される。少なくとも１つの第１トラック対および少なくとも１つの第２トラック対は、開き角が反対の軸方向に広がる様々な形状を有する。当然のことながら、各トラック対は外側ボールトラックおよび内側ボールトラックを備える。
【００１０】
ボールトラックの接線が平行であること、またボールトラック自体が平行であることから、本発明の意味における少なくとも１つの第１および第２のトラック対の上記少なくとも１つの断面における開き角は０°となるため、ボールトラックとボールとの間においては、ボールトラックに沿う軸方向力が一切発生することがない。すなわち、上記中心部内のこの少なくとも１つの断面においては、外側ジョイント部および内側ジョイント部それぞれの接触面に対して、ボールケージにも軸方向力が発生しない。全体として、中心部内でのジョイントの動作中には、摩擦力ひいては摩擦損失が最小限に抑えられる。従来技術の等速ジョイントは、整合した状態で非ゼロの開き角を有するとともに、外側ジョイント部、内側ジョイント部、およびケージ間において、これら構成要素間の３点接触に起因する摩擦移動が生じるが、これとは対照的に、本発明の等速ジョイントは、摩擦の低減を特徴とする。
【００１１】
作動角が大きい場合すなわち等速ジョイントが中心部の外側で動作する場合、この種の、すなわち第１および第２のトラック対の開き角が反対の軸方向に広がっている、少なくとも１つの第１および第２のトラック対のボールトラックの設計は、良好なケージ制御状態を保証する。少なくとも１つの第１トラック対からケージに作用する力および少なくとも１つの第２トラック対からケージに作用する力は、反対方向に作用してひいては少なくとも部分的に互いを打ち消す成分を含む。このことから、ケージにおける力の均衡、ひいては良好なケージ制御状態がもたらされる。
【００１２】
「開き角が反対の軸方向に広がる」とは、ジョイント作動面で見ると、第１トラック対の第１開き角がボール面の片側に向かって広がり、第２トラック対の第２開き角がボール面の反対側に向かって広がることを意味する。これは、ジョイント作動面で見ると、第１開き角の角度二等分線が第２開き角の角度二等分線に対してある角度で延伸できることを含む。つまり、言い換えると、ジョイント作動面において、取り付け端に向かって移動する第１ボールに第１外側ボールトラックおよび内側ボールトラックから作用する結果的な力が、ジョイント作動面において、取り付け端に向かって移動する第２ボールに第２外側ボールトラックおよび内側ボールトラックから作用する結果的な軸方向力成分と反対の軸方向を向く軸方向力成分を含む。この設計により、ボールケージは、少なくとも実質的に、角度二等分面上に制御される。全体として、本発明の等速ジョイントは、作動角が大きい場合に、低摩擦損失の利点と信頼性の高い制御機能の利点とを兼ね備える。
【００１３】
上記開き角は、外側ボールトラックの外側接線と内側ボールトラックの内側接線との間に規定されており、いずれの場合も、それぞれ外側ボールトラックおよび内側ボールトラックにおいて案内される各ボールとの接触領域にある。これは第１外側ボールトラックおよび内側ボールトラックと、第２外側ボールトラックおよび内側ボールトラックのどちらにも当てはまる。この開き角は、外側ジョイント部および内側ジョイント部の長手軸によって形成されるジョイント面すなわちジョイント作動面内に配置されたボールを収容するトラック対を基準とする。ボールとボールトラックとの間の接触領域は、ジョイント作動面内に、特に、半径がボールの半径に対応する円形トラック断面の場合に直接配置可能であり、または、たとえばボールトラックの断面が円形から外れている場合に、ジョイント作動面に対して平行に延びるとともにボールとボールトラックとの間のボール接触線によって形成された平面内に直接配置可能である。後者の場合、各ボールトラックの接線の投影は、ジョイント作動面内にあるものと見なされ、上記開き角を囲んでいる。
【００１４】
ジョイントが内蔵された状態の場合は、プレテンションを加えつつ、ジョイント室を封止するための回旋状ブーツを取り付けると有利にすることができる。つまり、内側ジョイント部および外側ジョイント部を互いに引き離す軸方向力を回旋状ブーツが生じるように取り付けると有利にすることができる。このように、回旋状ブーツのプレテンションにより、狭い作動範囲内でケージの制御が保証される。このプレテンション状態において、回旋状ブーツは上記構成要素間に存在する遊びを取り除く軸方向力成分を生じる。たとえばトルク無しの状態から高トルクへと負荷が急激に変化しても、内側部および外側部それぞれに当たってケージが止まることはないため、如何なる望ましくないノイズも回避される。プレテンションの力の範囲は、３０Ｎから１５０Ｎとすることができる。
【００１５】
少なくとも１つの角度位置に関して、開き角がゼロ（δ＝０°）である等速の中心部は、特に、ジョイント中心面（ＥＭ）周りの±２°という小さなジョイント作動角（β０）によって規定される。これは、最大±２°の作動角でジョイントが角度を成した状態で回転するとき、ジョイント作動面でボールトラックに沿って移動するボールが網羅する経路によって上記ジョイント中心部が規定されることを意味する。また、この中心部は、ジョイント作動面（ＥＭ）周りの最大１°という、より狭い作動角内に配置することも可能である。いずれの場合も、上記ジョイント中心部および上記狭い作動角範囲にはそれぞれ、少なくともジョイント中心面（ＥＭ）が含まれる。
【００１６】
より狭い作動角範囲は、より大きな作動範囲に直接隣接することができる。すなわち、より大きなジョイント作動範囲は、狭いジョイント作動範囲の外側に配置された、すなわち、特に絶対値に関してそれぞれ±１°よりも大きく、または±２°よりも大きくなる作動角（β）を含む。より大きな作動角範囲の作動角（β）の範囲内で、第１トラック対の開口側（取り付け側）の第１開き角が第２トラック対の開口側（取り付け側）第２開き角とは反対の方向に、各転移点から中心トラック部まで広がり、好ましくは少なくとも最大２０°、特に、少なくとも最大３０°、またはさらに最大４０°にすることが提案される。
【００１７】
好適な一実施形態によれば、±２°のジョイント作動角の外側かつ±８°のジョイント作動角の内側のジョイント作動角βだけ内側ジョイント部が外側ジョイント部に対して作動した場合に、開口側および取り付け側の第１開き角（δＡｏ，δＡａ）のうちの少なくとも一方と、少なくとも１つの第２トラック対の開口側および取り付け側の第２開き角（δＢｏ，δＢａ）のうちの少なくとも一方とが、０°よりも大きく±８°よりも小さくなる、特に、±６°よりも小さくなることが提案される。したがって、この設計により、開口端および取り付け端で中心部と直に隣接している部分において、軸方向力がジョイント作動面内のボールにもたらされるため、ケージの良好なステアリングまたは制御状態が得られる。中心部と隣接するこの最大±８°の作動角範囲βにおいて、開き角δが最大８°と比較的小さいため、ボールに作用する力は小さく、摩擦損失も低減できて都合がよい。上記実施形態は、第１外側ボールトラックおよび内側ボールトラックならびに／または第２外側ボールトラックおよび内側ボールトラックに適用することができる。
【００１８】
ジョイントが回転しながら作動すると、トルク伝達ボールがボールトラックに沿って移動し、ジョイント作動面で見ると、外側ジョイント部の取り付け端に向かって移動するボールは、外側ジョイント部の取り付け側トラック部および内側ジョイント部の開口側トラック部へと案内される。ジョイント作動面で見ると、外側ジョイント部の開口端に向かって移動するボールは、外側ジョイント部の開口側トラック部および内側ジョイント部の取り付け側トラック部へと案内される。
【００１９】
トラック部の範囲は、１つのトルク伝達ボールのボール中心を通るジョイント中心Ｍ周りの半径と、ジョイント中心面ＥＭとの間に囲まれた角度を規定するトラック角β／２で記述することもできる。ジョイントの各角度位置において、トラック角β／２は、ジョイント作動角βの少なくとも実質的に半分となる。ただし、角度二等分面からある程度まで外れ得る共通面上にもボールを制御可能であることを除外することはできない。
【００２０】
好適な一実施形態によれば、ボールケージは、外側ジョイント部の内面に対して該ボールケージを案内する球状外面と、内側ジョイント部の外面に対してボールケージを案内する球状内面とを備え、球状外面の中心と球状内面の中心との間には、軸方向オフセットが設けられている。この手段により、等速ジョイントの作動時における良好なケージ制御状態が保証される。
【００２１】
好適な一実施形態によれば、ボールケージの球状外面と外側ジョイント部の球状内面の間および／またはボールケージの球状内面と内側ジョイント部の球状外面との間には、半径方向の遊びが設けられている。この手段により、内側ジョイント部と外側ジョイント部との間には、軸方向の一定の遊びが設けられており、ジョイント動作時に振動が遮断されることが都合良く保証される。
【００２２】
第１ボールが外側第１ボールトラックおよび内側第１ボールトラックに沿って移動する際、ジョイント作動面で見た場合に、第１ボールの中心は、それぞれ第１外側中心線Ａおよび第１内側中心線Ａ’を規定する。好適な一実施形態によれば、これら第１中心線がそれぞれ、その長さ方向に沿って、曲率が異なる少なくとも２つのトラック部を備えることが提案される。それに応じて同様に、第２ボールの中心はそれぞれ、外側第２ボールトラックおよび内側第２ボールトラックに沿って移動する際、各第２外側中心線Ｂおよび第１内側中心線Ｂ’を規定し、これら中心線がそれぞれ、その長さ方向に沿って、曲率が異なる少なくとも２つのトラック部を備える。曲率が異なるこれら少なくとも２つのトラック部の各個々のトラック部は、外側ボールトラックおよび内側ボールトラックのいずれの領域にも、すなわち、中心部内、開口側部内および／または取り付け側部内に配置することができる。また、第１中心線および／または第２中心線は、取り付け側トラック部内または開口側トラック部内のうちの少なくとも一方において、曲率が異なる少なくとも２つの部分を備えることも可能である。
【００２３】
第１中心線Ａ、Ａ’および／または第２中心線Ｂ、Ｂ’はそれぞれ、中心トラック部、特にジョイント中心面ＥＭとの交点において、曲率変化を含むのが好ましい。これに関して、曲率変化とは、大きな第１半径を有する円形アーチから小さな第２半径を有する円形アーチまたは直線への変化等、数学的な意味における中心線の勾配の任意の変化をいう。特に、曲率変化点とは数学的な意味における転換点であること、すなわち転換点において、たとえば第１曲率方向の円形アーチから反対の第２曲率方向の円形アーチへの変化等、トラック中心線の曲率が算術符号を変化させることも提案される。当然のことながら、トラック中心線としてより高次の曲線も可能であり、この場合の「曲率変化」も、高次の曲線に沿った勾配の変化をいう。第１中心線および／または第２中心線はそれぞれ、中心トラック部、特にジョイント中心面の交点において、転換点を含むのが好ましい。
【００２４】
等速ジョイントにおいては、第１トラック対および第２トラック対の少なくとも一方が、本発明の形状であって、中心部内側でゼロの少なくとも１つの開き角を有し、中心部外側で異なる方向に開いた第１開き角および第２開き角を有する形状を備える。当然のことながら、２つ以上の第１トラック対、２つ以上の第２トラック対もそれぞれ上記設計を備えることが可能である。第１トラック対および第２トラック対は、円周周りに、好ましくは交互になるように配置される。好適な一実施形態では、すべての第１トラック対が互いに同一、および／またはすべての第２トラック対が互いに同一である。
【００２５】
第１の実施形態によれば、０°から外れた作動角（β）において、ジョイント作動面（ＥＢ）で外側ジョイント部の開口端に向かって移動する第１ボールの開口側第１開き角（δＡｏ）と、ジョイント作動面（ＥＢ）で同じ作動角（β）で外側ジョイント部の取り付け端に向かって移動する第１ボールの取り付け側開口角（δＡａ）は反対方向に開くように、少なくとも１つの第１トラック対が設計される。それに応じて同様に、０°から外れた作動角（β）において、ジョイント作動面（ＥＢ）で外側ジョイント部の開口端に向かって移動する第２ボールの開口側第２開き角（δＢｏ）と、ジョイント作動面（ＥＢ）で同じ作動角（β）で外側ジョイント部の取り付け側に向かって移動する第２ボールの取り付け側第２開き角（δＢａ）とが反対の軸方向に開くように、少なくとも１つの第２トラック対が設計される。これは、開き角（δ）がゼロではない少なくとも１つの作動角（β）、好ましくは開口角（δ）がゼロから外れてもよい小さな作動角の範囲内の少なくともすべての作動角（β）に適用され、任意で開き角（δ）がゼロよりも大きい、より大きな作動角範囲内の作動角（β）にも適用される。
【００２６】
好ましくは、この第１実施形態において、外側ジョイント部の第１取り付け側トラック部および第１開口側トラック部における第１中心線（Ａ）が、ジョイント中心（Ｍ）から、第１中心線（Ａ）とジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延伸する第１基準半径（ＲＲＡ）によって規定される第１円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向外側に延びるように、第１外側ボールトラックが設計されるとともに、外側ジョイント部の第２取り付け側トラック部および第２開口トラック部における第２中心線（ＡＢ）が、ジョイント中心（Ｍ）から、いずれの場合も、第２中心線（Ｂ）とジョイント中心面（ＥＭ）との中心面交点まで延伸する第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される第２円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向内側に延びるように、第２外側ボールトラックが設計される（図１〜図３）。
【００２７】
外側ジョイント部の第１取り付け側トラック部および開口側トラック部における第１中心線（Ａ）はそれぞれ、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸に対して、第１外側ボールトラックから遠ざかる方向の半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凹面円形アーチ部（３．１）と、直線部（３．２）と、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸に対する第２外側ボールトラックへの半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凸面円形アーチ部とのうちの少なくとも１つを含むように、第１外側ボールトラックを設計可能である。
【００２８】
第２の実施形態によれば、０°から外れた作動角（β）において、ジョイント作動面（ＥＢ）で外側ジョイント部の開口端に向かって移動する第１ボールの開口側第１開き角（δＡｏ）と、ジョイント作動面（ＥＢ）で同じ作動角（β）で外側ジョイント部の取り付け端に向かって移動する第１ボールの取り付け側開き角（δＡａ）とが同じ軸方向に開くように、少なくとも１つの第１トラック対を設計するとともに、０°から外れた作動角（β）において、ジョイント作動面（ＥＢ）で外側ジョイント部の開口端に向かって移動する第２ボールの開口側第２開き角（δＢｏ）と、ジョイント作動面（ＥＢ）で同じ作動角（β）で外側ジョイント部の取り付け端に向かって移動する第２ボールの取り付け側第２開き角（δＢａ）とが同じ軸方向に開くように、少なくとも１つの第２トラック対を設計する（図４〜図８）。
【００２９】
第１中心線（Ａ）が、第１取り付け側トラック部においては、第１基準半径（ＲＲＡ）によって規定された第１円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向内側に延び、第１基準半径（ＲＲＡ）は、ジョイント中心（Ｍ）周りで、第１中心線（Ａ）とジョイント中心面（ＥＭ）との間の中心面交点を通って延伸しており、第１開口側トラック部においては、第１円形アーチ部（ＣＲＡ）の半径方向外側に延びるように、第１外側ボールトラックを設計するのが好ましく、第２中心線（Ｂ）が、第２取り付け側トラック部においては、第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される第２円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向外側に延びるとともに、第２開口側トラック部においては、第２円形アーチ部（ＣＲＢ）の半径方向内側に延びるように、第２外側ボールトラックを設計するのが好ましく、第２基準半径（ＲＲＢ）は、ジョイント中心（Ｍ）周りで、第２中心線（Ｂ）とジョイント中心面（ＥＭ）との間の中心面交点を通って延伸している。
【００３０】
外側ジョイント部の第１開口側トラック部における第１中心線（Ａ）が、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸に対して、第１外側ボールトラックから遠ざかる方向の半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凹面円形アーチ部（８．１）と、直線部（８．２）と、ジョイント中心面（ＥＭ）内に第１基準半径（ＲＲＡ）の半径方向外側に配置される円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凸面円形アーチ部（８．３）とのうちの少なくとも１つを含むように、第１外側ボールトラックを設計可能である。
【００３１】
外側ジョイント部の第２取り付け側トラック部における第２中心線（Ｂ）が、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸（Ｌ１２）に対して、第２外側ボールトラックから遠ざかる方向の半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凹面円形アーチ部（８．４）と、直線部（８．５）と、ジョイント中心面（ＥＭ）内に第２基準半径（ＲＲＢ）の半径方向外側に配置された円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する凸面円形アーチ部（８．６）とのうちの１つを含むように、第２外側ボールトラックを設計可能である。
【００３２】
特に、外側ジョイント部の第１取り付け側トラック部における第１中心線（Ａ）が、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸に対する第１外側ボールトラックへの半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部を含むように、第１外側ボールトラックを設計可能であるとともに、外側ジョイント部の第２開口側トラック部における第２中心線（Ｂ）が、ジョイント中心面（ＥＭ）内に配置され、外側ジョイント部の長手軸に対する第２外側ボールトラックへの半径方向オフセットを含む円形アーチ中心周りの半径（Ｒ）を有する円形アーチ部を含むように、第２外側ボールトラックを設計可能である（図８）。
【００３３】
一般に、開口側においてトラック部が中心部に隣接する内側ジョイント部のトラック部が、外側ジョイント部の取り付け側トラック部に従って設計されることが適用される。すなわち、内側ジョイント部の開口側の第１トラック部および第２トラック部のそれぞれは、上記トラック部の関連中心線が、角度二等分面に対して、外側ジョイント部の取り付け側の第１トラック部および第２トラック部のそれぞれの中心線とミラー対称になるように設計される。
【００３４】
特に都合の良いことに、上記第１実施形態および第２実施形態は、小さな作動角における低摩擦損失の利点と、より大きな作動角における信頼性の高いケージ制御状態すなわちケージステアリング特性の利点とを兼ね備える。
【００３５】
この等速ジョイントが満たすべき特定の要件を考慮すると、トラック対およびトルク伝達ボールの数はそれぞれ任意に選択可能である。通常、自動車のドライブラインは、６個、８個または１０個のボールを有する等速ジョイントを備えているが、奇数も含めて、その他任意の個数も考えられる。
【００３６】
この等速ジョイントは、外側ジョイント部の球状内面および内側ジョイント部の球状外面に対するボールケージの案内方法から、固定式ジョイントの形態で提供されており、外側ジョイント部と内側ジョイント部との間の軸方向の遊びに関連した変位移動のみ可能である。ただし、外側ジョイント部の内面および内側ジョイント部の外面に対してケージを軸方向に自由になるように設計すれば、当該等速ジョイントは摺動式ジョイントとして設計される。
【００３７】
以下、図面を参照して、好適な実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１ａ】本発明の第１実施形態に係る、等速の軸方向の図である。
【図１ｂ】整合した状態（作動角０°）における切断線Ｉ−Ｉに沿った図１ａのジョイントを示した図である。
【図１ｃ】２０°だけ作動させた、切断線Ｉ−Ｉに沿った図１ａのジョイントを示した図である。
【図１ｄ】整合した状態（作動角０°）における切断線ＩＩ−ＩＩに沿った図１ａのジョイントを示した図である。
【図１ｅ】２０°だけ作動させた、切断線ＩＩ−ＩＩに沿った図１ａのジョイントを示した図である。
【図１ｆ】切断線Ｉ−Ｉに沿った図１ａのジョイントの外側ジョイント部を示した図である。
【図１ｇ】図１ｆの外側ジョイント部の一部の詳細図である。
【図１ｈ】切断線Ｉ−Ｉに沿った図１ａのジョイントの内側ジョイント部を示した図である。
【図１ｊ】切断線ＩＩ−ＩＩに沿った図１ａのジョイントの外側ジョイント部を示した図である。
【図１ｋ】図１ｊの外側ジョイント部の一部の詳細図である。
【図１ｍ】切断線ＩＩ−ＩＩに沿った図１ａのジョイントの内側ジョイント部を示した図である。
【図１ｎ】図１ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。
【図２ａ】本発明の第２実施形態に係る、等速ジョイントの軸方向の図である。
【図２ｂ】切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図２ａのジョイントを示した図である。
【図２ｃ】切断線ＩＶ−ＩＶに沿った図２ａのジョイントを示した図である。
【図２ｄ】図２ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。
【図３】本発明の等速ジョイントの外側ジョイント部の第１ボールトラックおよび第２ボールトラックの中心線の様々な設計の線図である。
【図４ａ】本発明の別の実施形態に係る、等速ジョイントの軸方向の図である。
【図４ｂ】整合した状態（作動角０°）における切断線Ｖ−Ｖに沿った図４ａのジョイントを示した図である。
【図４ｃ】＋２０°だけ作動させた、切断線Ｖ−Ｖに沿った図４ａのジョイントを示した図である。
【図４ｄ】−２０°だけ作動させた、切断線Ｖ−Ｖに沿った図４ａのジョイントを示した図である。
【図４ｅ】切断線Ｖ−Ｖに沿った図４ａのジョイントの外側ジョイント部を示した図である。
【図４ｆ】切断線Ｖ−Ｖに沿った図４ａのジョイントの内側ジョイント部を示した図である。
【図４ｇ】図４ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。
【図５ａ】本発明の別の実施形態に係る、等速ジョイントの軸方向の図である。
【図５ｂ】整合した状態における切断線ＶＩ−ＶＩに沿った図５ａのジョイントを示した図である。
【図５ｃ】第１作動角非ゼロの切断線ＶＩ−ＶＩに沿った図５ａのジョイントを示した図である。
【図５ｄ】より大きな第２作動角の切断線ＶＩ−ＶＩに沿った図５ａのジョイントを示した図である。
【図５ｅ】図５ａのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。
【図６ａ】本発明の別の実施形態に係る、等速ジョイントの軸方向の図である。
【図６ｂ】切断線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った図６ａのジョイントを示した図である。
【図６ｃ】図６ｂのジョイントの外側ジョイント部の詳細図である。
【図６ｄ】図６ｂのジョイントの内側ジョイント部の詳細図である。
【図６ｅ】図６ｂのジョイントのボールケージの詳細図である。
【図７ａ】本発明の別の実施形態に係る、等速ジョイントの軸方向の図である。
【図７ｂ】ジョイントが整合した位置にある状態の切断線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った図７ａのジョイントを示した図である。
【図７ｃ】非ゼロの正の第１作動角における図７ｂのジョイントを示した図である。
【図７ｄ】非ゼロの負の第２作動角における図７ｂのジョイントを示した図である。
【図７ｅ】図７ｂのジョイントの外側ジョイント部の詳細図である。
【図７ｆ】図７ｂのジョイントの内側ジョイント部の詳細図である。
【図７ｇ】図７ｂのジョイントのボールケージの長手方向断面図である。
【図８】本発明の等速ジョイントの外側ジョイント部の第１ボールトラックおよび第２ボールトラックの中心線の様々な設計の線図である。
【００３９】
まず、共通に有する特徴に関して、図１から図８を併せて説明する。これらの図は、本発明の等速ジョイント１１を示している。等速ジョイント１１は、外側ジョイント部１２、内側ジョイント部１３、トルク伝達ボール１４、およびボールケージ１５を備える。ボールケージ１５は、外側ジョイント部１２において案内される球状外面１６と、内側ジョイント部１３において案内されるケージ球状内面１７とを備える。ボール１４は、ジョイント中心面ＥＭにおけるボールケージ１５の周方向に分布したケージ窓部１８に保持される。図中、外側ジョイント部１２は長手軸Ｌ１２を備え、内側ジョイント部１３は長手軸Ｌ１３を備える。長手軸Ｌ１２、Ｌ１３とジョイント中心面ＥＭとの交点がジョイント中心Ｍを構成する。
【００４０】
ボールケージ１５の球状外面１６と外側ジョイント部１２の球状内面との間には、わずかな遊びが設けられている。ボールケージ１５の球状内面１７と内側ジョイント部１３の球状外面との間の対を成す面についても、同じことが当てはまる。ボールケージ１５と外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３それぞれの対を成す面間の半径方向の遊びにより、内側ジョイント部１３は、外側ジョイント部１２に対して、限られた範囲内で軸方向に移動可能である。結果として得られる内側ジョイント部１３と外側ジョイント部１２との間の軸方向の遊びにより、ジョイントが動作状態にある場合の振動が遮断されて都合が良い。軸方向の遊びの範囲は、たとえば０．２ｍｍから１．０ｍｍとすることができる。
【００４１】
外側ジョイント部１２は、取り付けジャーナル２４が接続された基部１９と、内側ジョイント部１３を取り付け可能な開口２０とを備える。したがって、それぞれ、開口は開口部と呼ぶこともでき、開口側は開口部側としても説明可能である。内側ジョイント部１３は、ドライブシャフトのジャーナルを回転方向に固定するように挿入してトルクを伝達可能な開口２１を備える。基部１９の位置が「取り付け側への」軸方向を示し、開口２０の位置が「開口側への」軸方向を示す。上記用語は、内側ジョイント部１３へのシャフトの軸方向の接続を考慮しない場合にも、内側ジョイント部１３に関しても使用する。当然のことながら、たとえばディスクジョイントの場合のように、外側ジョイント部は、基部を備える代わりに、取り付け端に向かって開いたままとすることもできる。
【００４２】
外側ジョイント部１２は第１外側ボールトラック２２Ａおよび第１外側ボールトラック２２Ｂを備え、内側ジョイント部は第１内側ボールトラック２３ａおよび第２内側ボールトラック２３Ｂを備える。いずれの場合も、外側第１ボールトラック２２Ａおよび各内側第１ボールトラック２３Ａは、互いに向かい合って配置されるとともに、両者が一体となって、それぞれ第１トルク伝達ボール１４Ａを案内するトラック対を構成する。それに応じて同様に、いずれの場合も、外側第２ボールトラック２２Ｂおよび対向する各内側第２ボールトラック２３Ｂは、それぞれ第２トルク伝達ボール１４Ｂを案内する第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂを構成する。第１トラック対２２Ａ、２３Ａおよび第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂは、異なるトラック形状を備えており、円周に交互に配置されている。具体的なトラック形状は、以下詳細に取り上げる。ボール１４Ａ、１４Ｂは同一であり、合わせて「１４」で示される。
【００４３】
対向する外側および内側ボールトラック２２、３２は、各長手軸Ｌ１２、Ｌ１３周りの半径方向の面内に配置可能である。半径方向の面は、互いに同じ距離で配置されている。ただし、周方向に隣接する各２つのトラック対が、互いに平行に延伸するとともに長手軸Ｌ１２、Ｌ１３に平行に延伸する面内において延びることも考えられる。この設計は「ツインボール」ジョイントとも称する。ジョイントが作動した場合すなわち外側ジョイント部１２に対する内側ジョイント部１３の角運動の場合、ボール１４は、ジョイント中心面ＥＭを外れて、少なくとも近似的に、外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との間の角度二等分面へと案内される。「少なくとも近似的に」というのは、ボール１４のボール中心によって形成される平面が角度二等分面周りの±１０％の角度範囲内に配置され、特に、角度二等分面に対応可能であることを意味する。
【００４４】
第１および第２のボール１４は、外側ジョイント部１２において、それぞれ関連する第１および第２の外側ボールトラック２２に接触しており、内側ジョイント部において、関連する第１および第２の内側ボールトラック２３に接触している。長手方向断面図において、第１ボール１４Ａは、外側第１ボールトラック２２Ａとの接触領域において外側第１接触線ＫＡを形成するとともに、内側第１ボールトラック２３Ａとの接触領域において内側第１接触線ＫＡ’を形成する。それに応じて同様に、第２ボール１４Ｂは、外側第２ボールトラック２２Ｂおよび内側第２ボールトラック２３Ｂとの接触領域において、外側第２接触線ＫＢおよび内側第２接触線ＫＢ’を形成する。長手方向断面図において、ボール１４はそれぞれボールトラック２２、２３のトラック基部に接触しているが、この接触は必ずしも存在しなくてもよい。したがって、外側および内側接触線Ｋ、Ｋ’は、図示のようにトラック基部内すなわち長手軸Ｌ１２、Ｌ１３を含む半径方向の面内または長手軸Ｌ１２、Ｌ１３と平行に延びる面内に配置可能である。第１ボール１４Ａが外側および内側ボールトラック２２、２３に沿って移動すると、第１ボール１４Ａの中心が第１中心線Ａ、Ａ’をそれぞれ規定する。それに応じて同様に、第２ボール１４Ｂが第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂ内で移動すると、第２ボール１４Ｂの中心が第２中心線Ｂ、Ｂ’をそれぞれ規定する。中心線Ａ、Ａ’；Ｂ、Ｂ’は、各接触線ＫＡ、ＫＡ’；ＫＢ、ＫＢ’と平行に延びる。ボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの説明には、ジョイントの角運動中のボール中心全体で規定されるトラック基部の接触線ＫＡ、ＫＡ’；ＫＢ、ＫＢ’または中心線Ａ、Ａ’；Ｂ、Ｂ’のいずれかを参照する。第１ボール中心線Ａは、外側ジョイント部１２の外側第１ボールトラック２２Ｂに沿った第１ボール１４Ａのボール中心線を参照し、Ａ’は内側ジョイント部１３の関連する内側第１ボールトラック２３Ａのボール中心線を参照する。それに応じて同様に、第２ボール中心線Ｂは外側ジョイント部１２の外側第２ボールトラック２２Ｂに沿った第２ボール１４Ｂのボール中心線を参照し、Ｂ’は内側ジョイント部１３の関連する内側第２ボールトラック２３Ｂのボール中心線を参照する。
【００４５】
ジョイントの整合した位置すなわち外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３が同軸に延びる（作動角β＝０°）場合、外側および内側の第１および第２のボールトラック２２Ａ、２３Ａ、２２Ｂ、２３Ｂとの接点における関連ボール１４の接線ＴＡ、ＴＡ’；ＴＢ、ＴＢ’は、各長手軸Ｌ１２、Ｌ１３に平行に延伸する。少なくともジョイント中心面ＥＭを含むジョイントのこの中心部において接線Ｔ、Ｔ’が互いに平行に延びていることから、開き角δはゼロとなる。これは、不可避な製造公差によって開き角が実質的にゼロになることを含む。このように、等速ジョイント１１は、この狭い作動角範囲において軸方向に無負荷である。すなわちこの領域において、ボールトラック２２、２３とそこに案内されるボール１４との間に実質的に力が発生しない。
【００４６】
以下、本発明の等速ジョイント、特にボールトラックの設計の独自の特徴について説明する。特に、本発明の等速ジョイントおよびボールトラックの設計に関連して、以下の規定が当てはまる。
【００４７】
接線角αは、任意のトラック点における外側ジョイント部１２または内側ジョイント部１３の中心線Ａ、Ａ’すなわち接触線Ｋ、Ｋ’の接線Ｔ、Ｔ’と、外側ジョイント部１２または内側ジョイント部１３の各長手軸Ｌ１２、Ｌ１３との間に囲まれた角度を規定する。
【００４８】
ジョイント作動角βは、外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部の長手軸Ｌ１３との間に囲まれた角度を規定する。整合したジョイントの場合、ジョイント作動角βはゼロとなる（β＝０°）。
【００４９】
トラック角β／２は、ジョイント中心面ＥＭとトルク伝達ボール１４のボール中心に向かうジョイント中心Ｍ周りの半径との間に囲まれた角度を規定する。ジョイントの各角度位置において、トラック角β／２は少なくとも近似的にジョイント作動角βの半分となる。
【００５０】
円形アーチ状トラック部のトラック部角γは、一定半径Ｒを有する上記円形アーチ状トラック部が上記半径Ｒの半径中心Ｍ周りに延びる角度を規定する。
【００５１】
開き角δは、上記トラック対に案内される各ボール１４との各接点における外側ボールトラックの接線Ｔと内側ボールトラックの接線Ｔ’との間に囲まれた角度を規定する。当然のことながら、開き角δに関するこの規定は、第１トラック対および第２トラック対のどちらにも当てはまる。
【００５２】
中心面ＥＭは、整合したジョイントの場合のトルク伝達ボール１４のボール中心によって規定される。
【００５３】
外側ジョイント部１２のボール中心線Ａ（Ｂ）すなわち内側ジョイント部１３のボール中心線Ａ’（Ｂ’）の基準半径ＲＲＡ（ＲＲＢ）は、各中心線Ａ、Ａ’（Ｂ、Ｂ’）とジョイント中心面ＥＭとの間のジョイント中心Ｍから中心面交点ＰＥまでと規定される。
【００５４】
中心線Ａ、Ａ’（Ｂ、Ｂ’）の基準半径ＲＲＡ（ＲＲＢ）は、基準円形アーチＣＲＡ（ＣＲＢ）を規定する。
【００５５】
図１ａから図１ｎは、本発明の等速ジョイント１１の第１実施形態を示している。図１ｂ、図１ｃ、図１ｆ、図１ｇ、図１ｈでは、外側および内側の第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａを見ることができる。図１ｄ、図１ｅ、図１ｊ、図１ｋ、図１ｍは、外側および内側の第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂをそれぞれ示す。図１ａから分かるように、第１および第２のトラック対は円周周りに交互に配置されている。したがって、８個のボールを有するこの実施形態では、各２つの第１トラック対２２Ａ、２３Ａは互いに正反対であり、これは、それに応じて同様に、第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂにも当てはまる。図１ｆは、互いに平行に延びる外側ジョイント部１２の外側第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａおよび接触線ＫＡを示している。開口端２０から取り付け端１９に向かう外側ジョイント部１２の第１中心線Ａは、この方向に、外側ジョイント部１２の開口側から取り付け端に向かって延びる開口側部Ａｏと、開口側部Ａｏに連続して隣接する中心部Ａｚと、中心部Ａｚに連続して隣接する取り付け側部Ａａとを備える。
【００５６】
これに応じて同様に、図１ｈで確認できる内側ジョイント部１３の中心線Ａ’は、開口側２０から取り付け側１９に向かって、この方向に、開口側部Ａｏ’と、連続して隣接する中央部Ａｚ’と、連続して隣接する取り付け側部Ａａ’とを備える。
【００５７】
外側第１ボールトラック２２Ａの中心トラック部２２Ａｚおよび内側第１ボールトラック２３Ａの中心トラック部２３Ａｚは、ジョイント中心面ＥＭ周りの±２°のジョイント作動角範囲β内に配置されており、少なくともジョイント中心面ＥＭを有する断面領域を含む。それに応じて同様に、これは外側および内側の第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂの中心トラック部２２Ｂｚ、２３Ｂｚにも当てはまる。特に、図１ｂにおいて、外側中心トラック部内の外側第１接触線ＫＡの外側第１中心接触線の接線ＴＡが、内側中心トラック部内の内側第１接触線ＫＡ’の内側第１中心接触線の接線ＴＡ’と平行に延びていることが分かる。それに応じて同様に、中心トラック部内の外側第２接触線ＫＢの外側第２中心接触線の接線ＴＢは、中心トラック部内の内側第２接触線ＫＢ’の内側第２中心接触線ＴＢ’と平行に延びる。この設計により、第１および第２のボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂからボール１４には如何なる軸方向の力も実質的に作用しないため、摩擦低減効果がある。上記中心トラック部２２Ａｚ、２３Ａｚおよび２２Ｂｚ、２３Ｂｚそれぞれの内部の少なくとも１つの点において、中心接触線の接線ＴＡ、ＴＡ’およびＴＢ、ＴＢ’の間にそれぞれ囲まれた開き角δは、ゼロ（δ＝０°）である。
【００５８】
図１ｃおよび図１ｅは作動角βが約２０°の角度を成した角度位置における等速ジョイントを示しており、図１ｃは第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａを通る長手方向断面を示すのに対し、図１ｅは第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂを通る長手方向断面を示す。外側および内側の第１および第２のボールトラック２２、２３は、ジョイント作動面ＥＢにおいて、ボール１４ｏがジョイント中心面ＥＭから開口端２０に向かって移動するとき（図の下半分）、およびボール１４ａがジョイント中心面ＥＭから取り付け端に向かって移動するとき（図の上半分）の両方で、ゼロではない開き角δが生じるように設計されていることが分かる。
【００５９】
第１トラック対２２Ａ、２３Ａは、ジョイント作動面ＥＢで外側ジョイント部１２の開口端に向かって移動する第１ボール１４Ａの開口側第１開き角δＡｏと、ジョイント作動面ＥＢで外側ジョイント部１２の取り付け端１９に向かって同じ作動角βで移動する第１ボール１４Ａの取り付け側開き角δＡａとが反対の軸方向に開くように設計されている（図１ｃ）。第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａからボールを介してボールケージに作用する力は、矢印で示される第１回転方向のモーメントを生じる（この場合は、反時計回り）。
【００６０】
第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂも、０°から外れた作動角βの場合に、ジョイント作動面ＥＢで開口端に向かって移動する第２ボール１４Ｂの開口側第２開き角δＢｏと、取り付け端に向かって移動する第２ボール１４Ｂの取り付け側第２開口角δＢａとが反対の軸方向に開くように設計されている。ただし、第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂの開き角δＢｏ、δＢａは、第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａの開き角δＢｏ、δＢａと反対の軸方向に開く。つまり、第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂから作用する力は、第１ボールトラック２２ａ、２Ａの力が生み出すモーメントに抗して作用するモーメントを生み出す（この場合は、時計回りの方向）。このように、全体として、第１および第２のボール１４Ａ、１４Ｂからボールケージ１５に作用する結果的な軸方向力は、少なくとも大幅に互いを打消すため、摩擦低減効果がある。
【００６１】
上記挙動は、開き角δがゼロから外れた狭い作動角範囲内のすべての作動角βに適用することができ、好ましくは、狭い作動角範囲外すなわち開き角δが非ゼロで少なくとも２０°まで、好ましくは４０°までの、より大きな作動角範囲内の作動角βにも適用される。この設計は、特に、大きな作動角βでも、良好なケージ制御状態を保証する。４０°を超える作動角の場合、理論上は上記設計から逸脱した開き角を使用することも考えられる。
【００６２】
開き角δはそれぞれ、各ボール１４の外側接触線Ｋの外側接触線の接線Ｔおよび上記ボール１４の内側接触線Ｋ’の内側接触線の接線Ｔ’によって囲まれている。上記外側および内側の接触線の接線Ｔ、Ｔ’はそれぞれ、ボール１４と外側および内側の各ボールトラックとの各接点を通って延伸している。作動角βが２０°の場合、ジョイント作動面において開口端２０に向かって移動するボール１４ｏでは、開口側第１開き角δＡｏが得られる一方、ジョイント作動面において取り付け端に向かって移動するボール１４Ａでは、取り付け側開き角δＡｏが形成される。作動角βがさらに大きく、たとえば４０°の場合、開口側ボールの開き角δＡｏおよび取り付け側ボールの開き角δＡａは、作動角が２０°の場合よりも大きい。これは、第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂにも同様に当てはまる。従来技術の固定式ジョイントと比較すると、上記開き角δは比較的小さく、相対的に移動する構成要素間の摩擦損失を低減することになる。第１トラック対２２Ａ、２３Ａおよび第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂは、所与の作動角βにおいて、トラック対の開口側および取り付け側の開き角が少なくとも近似的に同じ大きさになるように設計するのが好ましい。ただし、所定の作動角βにおけるトラック対の開口側および取り付け側の開き角δの大きさが、ある程度、たとえば最大±１０％の範囲でずれることは許容可能である。
【００６３】
図１ｆおよび図１ｇは、外側ジョイント部１２の外側第１ボールトラック２２Ａのトラック形状のさらなる詳細を示す。基準半径ＲＲＡは、ジョイント中心Ｍに配置された半径中心と、中心線Ａとジョイント中心面ＥＭとの交点によって規定された端部（境界）とを有する。個々のトラック部２２Ａｏ、２２Ａｚ、２２Ａａおよび中心線部Ａｏ、Ａｚ、Ａａはそれぞれ、曲率および半径がそれぞれ異なることによって特徴付けられる。
【００６４】
第１中心線Ａは、基準半径ＲＲＡよりも大きな、中心ＭＡ周りに均一な半径ＲＡを有する円形アーチによって形成される。中心線Ａの中心ＭＡはジョイント中心面ＥＭ内に配置され、長手軸Ｌ１２に対して、外側ボールトラック２２から遠ざかる方向にオフセットしている。当然のことながら、中心線Ａは半径以外の形態、たとえば楕円形の線によって設けることもできる。中心トラック部Ａｚすなわち正にジョイント中心面ＥＭ内において、中心線は基準半径ＲＲＡに接する。図１ｂで分かるように、中心線Ａの上記点に位置する接線ＴＡは、長手軸Ｌ１２と平行に延びている。ジョイント中心面ＥＭに軸方向に隣接する開口側部および取り付け側部において、外側ジョイント部１２の第１中心線Ａは第１基準半径ＲＲＡの半径方向外側に延びる。
【００６５】
図１ｈは、本発明の等速ジョイントの内側ジョイント部１３を、２つの対向するボールトラック２３Ａを通る長手方向断面の詳細図として示している。内側ジョイント部１３の第１ボールトラック２３Ａのボール中心線Ａ’は、外側ジョイント部１２の第１ボールトラック２２Ａのボール中心線Ａと相補形である。つまり、内側ジョイント部１３の第１ボール中心線Ａ’は、ジョイント中心面ＥＭすなわち外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との角度二等分面に対して、外側ジョイント部１２の第１ボール中心線Ａとミラー対称である。
【００６６】
繰り返しを避けるため、内側ジョイント部１３の第１ボール中心線Ａ’の形状に関しては、外側ジョイント部１２の第１ボールトラック２２Ａの記述に関連して与えられる説明を参照する。
【００６７】
図１ｊおよび図１ｋは、外側ジョイント部１２の外側第２ボールトラック２３Ｂのトラック形状のさらなる詳細を示す。図中、基準半径ＲＲＢは、ジョイント中心Ｍに配置される半径中心と、中心線Ｂとジョイント中心面ＥＭとの交点によって規定される端部（境界）とを有する。個々のトラック部２２Ｂｏ、２２Ｂｚ、２２Ｂａすなわち個々の中心線部Ｂｏ、Ｂｚ、Ｂａも示されている。
【００６８】
第２中心線Ｂは、第２基準半径ＲＲＢよりも小さい、中心ＭＢ周りで均一な半径ＲＢを有する円形アーチによって形成される。中心線Ｂの中心ＭＢはジョイント中心面ＥＭ上に配置され、長手軸Ｌ１２から外側ボールトラック２２に向かってオフセットしている。当然のことながら、中心線Ｂは均一な半径を有する円形アーチ以外の形態、たとえば楕円形の線によって設けることもできる。中心トラック部Ｂｚ、すなわち正にジョイント中心面ＥＭ内において、第２中心線Ｂは基準半径ＲＲＢに接する。図１ｄで分かるように、中心線Ｂの上記点に位置する接線ＴＢは長手軸Ｌ１２に平行に延びる。ジョイント中心面ＥＭに軸方向に隣接している開口側部およびトラック側部では、外側ジョイント部１２の第２中心線Ｂは第２基準半径ＲＲＢの半径方向内側に延びる。
【００６９】
図１ｍは、本発明の等速ジョイント１１の内側ジョイント部１３を、２つの対向するボールトラック２３Ｂを通る長手方向断面の詳細図として示している。内側ジョイント部１３の第２ボールトラック２３Ｂのボール中心線Ｂ’は、外側ジョイント部１２の第２ボールトラック２２Ｂのボール中心線Ｂと相補形である。つまり、内側ジョイント部１３の第２ボール中心線Ｂ’は、ジョイント中心面ＥＭすなわち長手軸Ｌ１２とＬ１３との角度二等分面に対して、外側ジョイント部１２の第２ボール中心線Ｂとミラー対称である。
【００７０】
繰り返しを避けるために、内側ジョイント部１３の第２ボール中心線Ｂ’の形状に関しては、外側ジョイント部１２の第２ボールトラック２２Ｂの記述に関連して与えられた説明を参照する。
【００７１】
図１ｎは、ボールケージ１５を詳細図として示している。球状面１６の第１面中心Ｍ１６および球状面１７の第２面中心Ｍ１７はそれぞれ、ジョイント中心面ＥＭから遠ざかる反対方向に、ジョイント中心面ＥＭに対する軸方向のオフセットを含む。ケージのオフセットの結果として、内側および外側のボールトラック２２、２３の取り付け側トラック部におけるボール１４の包み具合は大きくなる。
【００７２】
以下併せて説明する図２ａから図２ｄは、図１ａから図１ｍに係る等速ジョイントに大部分一致する別の実施形態における本発明の等速ジョイント１１を示している。このため、これらが共通して有する特徴に関する限り、上記説明を参照する。同一の構成要素または対応する構成要素には同じ参照番号を付してある。
【００７３】
唯一の相違は、外側ジョイント部１２の球状内面およびボールケージ１５の球状外面１６がジョイント中心Ｍに対して同心円状に延びている点である。したがって、ボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の球状面の対もジョイント中心Ｍに対して同心円状であることが提案される。つまり、本実施形態に係る等速ジョイント１１はいわゆるケージオフセットを備えていない。このため、外側および内側の第１および第２のボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの取り付け側トラック部は、より小さなトラック深さを備え、そのため断面図では、トラックで受けるボール１４周りの、より小さな包み込み角度を備える。さらに、ボールトラックの接触線すなわち中心線の接線角がわずかに小さくなる。これ以外については、図２ａから図２ｄに係るジョイントは前述の実施形態と一致するため、その範囲においては上記記述を参照する。
【００７４】
図１ａから図１ｎおよび図２ａから図２に図示する２つの実施形態は、開口側および取り付け側における外側ジョイント部１２の第１外側ボールトラック２２Ａの中心線Ａが基準半径ＲＲＡの外側に位置付けられているのに対し、開口側および取り付け側における外側ジョイント部１２の第２外側ボールトラック２２Ｂの中心線Ｂは基準半径ＲＲＢ内に延びていることが共通している。この原則は様々な他のトラック形状によっても実行することができる。
【００７５】
外側ジョイント部に関して、図３は、第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａと第２ボールトラック２２Ｂの可能な中心線Ｂの様々な設計の線図を示している。この結果、本発明の等速ジョイントの様々な実施形態を様々に組み合わせることができる。
【００７６】
ボックス３．１、３．２および３．３には、外側第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａの開口側部Ａｏの様々な設計を示している。ボックス３．１は、基準半径ＲＲＡよりも大きな半径を有する円形アーチにより形成される開口側部Ａｏ１を示している。このような設計は図１および図２に係る実施形態に存在する。ボックス３．２は、直線により形成される中心線の開口側部Ａｏ２を示している。開口側直線部Ａｏ２は、ジョイント中心面ＥＭにおいて開口端２０に向かって、基準半径ＲＲＡに接線方向に隣接している。ボックス３．３は、考えられる別の中心線Ａの開口側部Ａｏ３を示している。この場合、開口側部Ａｏ３は、ジョイント中心面ＥＭにおいて基準半径ＲＲＡの半径方向外側に中心が位置する凸面湾曲を有する円形アーチによって形成される。
【００７７】
ボックス３．４、３．５および３．６は、中心線Ａの取り付け側部Ａａの様々な設計を示している。ボックス３．４は、半径が基準半径ＲＲＡよりも大きな円形アーチによって形成される第１の可能な取り付け側部Ａａ１を示している。このような設計は、図１および図２に係る実施形態に存在する。ボックス３．５は直線によって形成される取り付け側部Ａａ２の第２設計を示しており、これはジョイント中心面ＥＭにおいて、基準半径ＲＲＡに接線方向に隣接するとともに、取り付け端１９に向かって延びている。ボックス３．６は取り付け側部Ａａ３の別の設計を示しており、この場合、ジョイント中心面ＥＭにおいて基準半径ＲＲＡの半径方向外側に中心が位置する凸面湾曲を有する円形アーチによって形成される。
【００７８】
ボックス３．１、３．２および３．３に図示する外側第１ボールトラック２２Ａの開口側部Ａｏの実施形態のそれぞれを、ボックス３．４、３．５および３．６に図示する外側第１ボールトラック２２Ａの取り付け側部Ａａの実施形態のそれぞれと組み合わせることができる。この結果、図示する行列となり、外側第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａは、ボックス３．１．４、３．１．５、３．１．６、３．２．４、３．２．５、３．２．６、３．３．４、３．３．５および３．３．６に図示する９つの異なるトラック形状を有する。
【００７９】
図３の右側に、外側第２ボールトラック２２Ｂの中心線Ｂを示しており、さらに、上記９つのボックスに図示する設計のそれぞれと組合せることができる。
【００８０】
当然のことながら、外側第１および第２のボールトラック２２Ａ、２２Ｂのトラック形状、またそれに応じて同様に内側第１および第２のトラック対２３Ａ、２３Ｂのトラック形状も、図示する部分的な部分以外の方法で形成することもできる。たとえば、図示するトラック部Ａｏ、Ａａ、Ｂｏ、Ｂａのそれぞれは、楕円形、螺旋形および／もしくは双曲線形ならびに、それぞれ、より高次の数学関数など、円形アーチまたは直線のそれぞれの形状とはずれた形状を有することもできる。
【００８１】
以下併せて説明する図４ａから図４ｇは、本発明の第３実施形態の等速ジョイントを示しており、これは図１ａから図１ｎに図示する等速ジョイントに大部分が一致するため、これらが共通に有する特徴に関しては、上記説明を参照し、同一の構成要素、互いに対応する構成要素にはそれぞれ同じ参照番号を付す。
【００８２】
図４ａで分かるように、このジョイントは６つのトラック対と６つのトルク伝達ボール１４とを備える。３つの第１トラック対２２Ａ、２３Ａと３つの第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂが円周周りに交互に配置されて設けられている。合計６つのトラック対は、たとえば図４ｂで分かるように、各第１トラック対が第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂの正反対に配置されることを意味する。
【００８３】
図４ｅの上半分において確認できる外側ジョイント部１２の第１中心線Ａは、開口側２０から取り付け側１９に向かって、この方向に、外側ジョイント部１２の開口側から取り付け側に向かって延びる開口側部Ａｏと、開口側部Ａｏに連続して隣接する中心部Ａｚと、中心部Ａｚに連続して隣接する取り付け側部Ａａとを備える。これに応じて同様に、図４ｆの上半分で確認できる内側ジョイント部１３の中心線Ａ’は、開口側２０を起点として取り付け側１９に向かって延びており、この方向に、開口側部Ａｏ’と、連続して隣接する中心部Ａｚ’と、連続して隣接する取り付け側部Ａａ’とを備える。
【００８４】
開口側部Ｂｏ、中心部Ｂｚおよび取り付け側部Ｂａを備える外側ジョイント部１２の第２中心線Ｂは、図４ｅの下半分で確認できる。内側ジョイント部１３の関連する中心線Ｂ’は図４ｆの下半分で確認できる。
【００８５】
本実施形態の独自の特徴は次のとおりである。第１トラック対２２Ａ、２３Ａは、ジョイント作動面ＥＢにおいて外側ジョイント部１２の開口側２０に向かって移動する第１ボール１４Ａの開口側第１開き角δＡｏと、ジョイント作動面ＥＢにおいて外側ジョイント部１２の取り付け側１９に向かって同じ作動角βで移動する第１ボール１４Ａの取り付け側開き角δＡａとが同じ軸方向に開くように設計されていることである（図４ｃおよび図４ｄ）。矢印で示す第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａからボール１４Ａを介してボールケージ１５に作用する力は、結果的な軸方向力を第１軸方向に（この場合、開口端２０に向かって）かける。
【００８６】
第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂも、０°から外れた作動角βの場合、ジョイント作動面ＥＢにおいて開口端２０に向かって移動する第２ボール１４Ｂの開口側第２開き角δＢｏと、取り付け端１９に向かって移動する第２ボールの取り付け側第２開き角δＢａとが同じ軸方向に開くように設計されている。ただし、第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂの開き角δＢｏ、δＢａは、第１ボールトラック対２２Ａ、２３Ａの開き角δＡｏ、δＡａと反対の軸方向に開く。つまり、矢印で示す第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂからボール１４Ｂを介してケージ１５に作用する力は、第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａによって生じる力の結果的な軸方向力に抗して作用する結果的な軸方向力（この場合、取り付け端１９に向かう）を生み出す。このように、全体として、第１および第２のボール１４Ａ、１４Ｂからボールケージ１５に作用する結果的な軸方向力は、少なくとも実質的に互いに相殺され、摩擦の低減につながる。
【００８７】
上記挙動は、開き角δがゼロから外れる、特に±２°までの狭い作動範囲内のすべての作動角βに適用することができ、好ましくは、開き角δがゼロではない狭い作動角範囲外すなわち少なくとも２０°まで、好ましくは４０°までの、より大きな作動角範囲内の作動角βにも適用できる。この設計は、作動角βが大きい場合にも、良好なケージ制御を保証する。さらに大きく、４０°を超える作動角の場合、理論上、上記設計から逸脱した開き角を使用することも考えられる。開き角の詳細に関する限り、図４に係る本実施形態にも適用可能である図１から図３に関する上記説明を参照する。
【００８８】
図４ｅは、外側ジョイント部１２の外側第１ボールトラック２２Ａ（図の上半分）および外側第２ボールトラック２２Ｂ（図の下半分）のトラック形状のさらなる詳細を示す。
【００８９】
外側第１ボールトラック２２Ａの個々のトラック部２２Ａｏ、２２Ａｚ、２２Ａａすなわち個々の中心線部Ａｏ、Ａｚ、Ａａは、それぞれ異なる曲率および半径によって特徴付けられる。半径中心がジョイント中心Ｍにあり、端部が中心線Ａとジョイント中心面ＥＭとの交点によって規定される基準半径ＲＲＡは、明確化のためにここでは図示していない。
【００９０】
開口側の第１中心線Ａは、第１基準半径ＲＲＡの半径方向外側に延びる中心線部Ａｏを備える。このために、部分Ａｏは、中心ＭＡｏ周りの半径ＲＡｏが第１基準半径ＲＲＡよりも大きい円形アーチを備える。部分Ａｏの中心ＭＡｏはジョイント中心面ＥＭ内に位置付けられ、長手軸Ｌ１２に対して、外側ボールトラック２２から遠ざかる方向にオフセットしている。ジョイント中心面ＥＭ周りで、特に、正にジョイント中心面ＥＭ内で±２°の小さな作動範囲の周りで延びる中心トラック部Ａｚ内で、中心線Ａは基準半径ＲＲＡに接する。中心線Ａのこの点に位置する接線ＴＡは長手軸Ｌ１２と平行に延びている（図４ｂを参照）。外側ジョイント部１２の第１中心線Ａは、ジョイント中心面ＥＭすなわち第１基準半径ＲＲＡの半径方向内側の中心部Ａｚに隣接する取り付け側中心線部Ａａ内に延びる。このために、部分Ａａは、中心ＭＡａ周りの半径ＲＡａが第１基準半径ＲＲＡよりも小さい円形アーチを備える。部分Ａｏの中心ＭＡｏはジョイント中心面ＥＭ内に位置し、長手軸Ｌ１２に対して、外側ボールトラック２２に向かう半径方向にオフセットしている。当然のことながら、開口側部および取り付け側部の中心線Ａは、半径以外の形態、たとえば楕円形の線によって設けることもできる。
【００９１】
外側第２ボールトラック２２Ｂの個々のトラック部２２Ｂｏ、２２Ｂｚ、２２Ｂａすなわち個々の中心線Ｂｏ、Ｂｚ、Ｂａは、それぞれ異なる曲率および半径によって特徴付けられる。半径中心がジョイント中心Ｍに規定され、端部が中心線Ｂとジョイント中心面ＥＭとの交点によって規定される基準半径ＲＲＢは、明確化のために図示していない。
【００９２】
外側第２ボールトラック２２Ｂは、ジョイント中心に対して、外側第１ボールトラック２２Ａと点対称に延びている。第２中心線Ｂの開口側中心線部Ｂｏは第２基準半径ＲＲＢの半径方向内側に延び、取り付け側部Ｂａは第２基準半径ＲＲＢの半径方向外側に延びる。このために、開口側部Ｂｏは半径ＲＢｏが第２基準半径ＲＲＢよりも小さい円形アーチを備え、取り付け側部Ｂａは半径ＲＢａが第２基準半径ＲＲＢよりも大きい円形アーチを有する。中心トラック部Ｂｚすなわち正にジョイント中心ＥＭ内において、中心線Ｂは基準半径ＲＲＢに接する（図４ｂを参照）。中心線Ｂのこの点に位置する接線ＴＢは長手軸Ｌ１２と平行に延びる。第２中心線Ｂも、開口側部および取り付け側部において、円形アーチとは異なる形態を備えることができる。
【００９３】
図４ｆは、本発明の等速ジョイント１１の内側ジョイント部１３を、第１ボールトラック２３Ａ（図の上半分）および対向する第２ボールトラック２３Ｂ（図の下半分）を通る長手方向断面の詳細図として示す。内側ジョイント部１３の第１ボールトラック２３Ａのボール中心線Ａ’は、外側ジョイント部１２の第１ボールトラック２２Ａのボール中心線Ａと相補形である。つまり、内側ジョイント部１３の第１ボール中心線Ａ’は、ジョイント中心面ＥＭすなわち外側ジョイント部１２の長手軸Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手軸Ｌ１３との角度二等分面に対して、外側ジョイント部１２の第１ボール中心線Ａとミラー対称である。内側ジョイント部１３の第２ボールトラック２３Ｂのボール中心線Ｂ’は、内側ジョイント部１２の第２ボールトラック２２Ｂのボール中心線Ｂと相補形である。つまり、内側ジョイント部１３の第２ボール中心線Ｂ’は、ジョイント中心面ＥＭすなわち長手軸Ｌ１２とＬ１３との角度二等分面に対して、外側ジョイント部１２の第２ボール中心線Ｂとミラー対称である。
【００９４】
繰り返しを避けるために、内側ジョイント部１３の第１および第２のボール中心線Ａ’、Ｂ’のトラックに関しては、その範囲において、外側ジョイント部１２の第１および第２のボールトラック２２Ａ、２２Ｂの記述を参照する。
【００９５】
全体として、このジョイント１１の場合も、第１トラック対２２Ａ、２３Ａに関して、外側中心トラック部Ａｚ内の外側接触線ＫＡにおける接線ＴＡは、内側中心トラック部Ａｚ’内に位置する内側接触線ＫＡ’における接線ＴＡ’と平行に延びることが適用される。それに応じて同様に、これは第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂの中心トラック部Ｂｚ、Ｂｚ’にも当てはまるので、この中心領域の軸方向力は低い。中心トラック部Ａｚ、Ａｚ；Ｂｚ、Ｂｚ’内の少なくとも１つの点において、開き角δはゼロになる。さらに、図１の記述を参照する。
【００９６】
図４ｇは、ボールケージ１５を詳細図として示す。球状面１６の第１面中心Ｍ１６および球状面１７の第２面中心Ｍ１７はそれぞれ、ジョイント中心面ＥＭに対して、ジョイント中心面ＥＭから遠ざかる方向を向く方向に軸方向オフセットを備える。ケージのオフセットの結果として、内側および外側のボールトラック２２、２３の取り付け側トラック部におけるボールの、ボールの包み具合は大きくなる。
【００９７】
以下、図５ａから図５ｅを併せて説明する。これらの図は本発明の別の実施形態の等速ジョイント１１を示しており、図４ａから図４ｇに係る等速ジョイントに大部分が一致するので、これらが共通に有する特徴に関する限り、上記説明を参照し、同一の構成要素または互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付してある。
【００９８】
唯一の相違は、外側ジョイント部１２の球状内面およびボールケージ１５の球状外面がジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸している点である。それに応じて同様に、ボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の面対もジョイント中心Ｍに対して同心円状に延伸することが提案される。つまり、この実施形態に係る等速ジョイントは、いわゆるケージオフセットを備えていない。その結果、外側および内側の第１および第２のボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの取り付け側トラック部は深さが浅く、したがって断面図では、トラックで受けるボール１４周りに、より小さな包み込み角度を備える。さらに、ボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの接触線Ｋすなわち中心線Ａ、Ｂにおける接線角がいくぶん小さくなる。これ以外については、図４ａから図４ｇに係るジョイントは上記実施形態に対応するため、上記記述を参照する。
【００９９】
以下、図６ａから図６ｅを併せて説明する。これらの図は本発明の別の実施形態の等速ジョイントを示しており、図４ａから図４ｇに係る等速ジョイントと大部分が一致するため、これらが共通に有する特徴に関する限り、上記記述を参照し、同一の構成要素または互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付してある。
【０１００】
図６に係るこの実施形態においても、第１中心線Ａの開口側中心線部Ａｏは第１基準半径ＲＲＡの半径方向外側に延び、取り付け側部Ａａは第１基準半径ＲＲＡの半径方向内側に延びている。それに応じて同様に、第２中心線Ｂの開口側中心線部Ｂｏは第２基準半径ＲＲＢの半径方向内側に延び、取り付け側部Ｂａは第２基準半径ＲＲＢの半径方向外側に延びている。中心トラック部Ａｚ、Ｂｚ、つまり、正に中心ジョイント面ＥＭ内において、中心線Ａ、Ｂはそれぞれ基準半径ＲＲＡ、ＲＲＢに接する。これらの点に位置する接線Ｔはそれぞれ長手軸Ｌ１２、Ｌ１３に平行に延びているので、ジョイントがジョイント１１の中心部の内側で動作する場合、第１および第２のトラック対２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂとそれぞれのボール１４Ａ、１４Ｂとの間には小さな力しか作用しない。
【０１０１】
図４の実施形態との唯一の相違は、外側ジョイント部１２の第１中心線Ａの開口側部Ａｏの設計に関し、それに応じて同様に内側ジョイント部１３の第１中心線Ａ’の取り付け側部Ａａ’に関する。図６ａから図６ｅに図示する実施形態によると、開口側部Ａｏは直線で、アンダーカットがなく、中心面ＥＭの領域において、中心部Ａｚに接線方向に隣接するとともに、開口端２０に向かって延びている。外側ジョイント部１２の第１中心線Ａの開口側部Ａｏは長手軸Ｌ１２と平行に延びる。これ以外については、図６ａから図６ｅに係るジョイントは上記実施形態に対応するため、その範囲において、上記記述を参照する。
【０１０２】
以下併せて説明する図７ａから図７ｇは、本発明の別の実施形態の等速ジョイント１１を示しており、図６ａから図６ｅに係る等速ジョイントと大部分が一致するため、これらが共通に有する特徴に関する限り、上記記述を参照し、同一の構成要素または互いに対応する構成要素には同じ参照番号を付す。
【０１０３】
唯一の相違は、外側ジョイント部１２の球状内面およびボールケージ１５の球状外面がジョイント中心Ｍに対して同心円状に延びていることにある。それに応じて同様に、ボールケージ１５と内側ジョイント部１３との間の球状面対は、ジョイント中心Ｍに対して同心円状に延びることが提案される。つまり、この実施形態に係る等速ジョイントはいわゆるケージオフセットを備えていない。その範囲において、図７ａから図７ｇに係るジョイントは、図６ａから図６ｂに係るジョイント（トラック形状）と図５ａから図５ｅに係るジョイント（同心円状ケージ）との組合せであり、そのため上記記述を参照する。
【０１０４】
図８は、外側ジョイント部１２に関して、第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａと第２ボールトラック２２Ｂの可能な中心線Ｂとの様々な設計の線図である。これにより、本発明の等速ジョイントの様々な実施形態を組み合わせる様々な可能性が可能となる。
【０１０５】
ボックス８．１、８．２および８．３は、第１ボールトラック２２Ａの第１中心線Ａ１、Ａ２およびＡ３の様々な設計を示している。ボックス８．１は、基準半径ＲＲＡよりも大きな半径を有する円形アーチによって形成される開口側部Ａｏ１を示している。このような設計は図４および図５に係る実施形態に存在する。ボックス８．２は、直線によって部分Ａｏ２が形成される中心線Ａ２の開口側部Ａｏ２を示している。開口側直線部Ａｏ２は、ジョイント中心面ＥＭにおいて、基準半径ＲＲＡに接線方向に隣接する。この設計は図６および図７に係るジョイントに存在する。ボックス８．３は、別の中心線Ａ３の開口側部Ａｏ３を示している。この場合、開口側部Ａｏ３は、ジョイント中心面ＥＭ内で基準半径ＲＲＡの半径方向外側に中心が位置する凸面湾曲を有する円形アーチによって形成される。中心線Ａ１、Ａ２、Ａ３の取り付け側部Ａａは互いに同一であり、半径ＲＡａが基準半径ＲＲＡよりも小さい円形アーチによって形成される。
【０１０６】
ボックス８．４、８．５および８．６は、第２ボールトラック２２Ｂの第２中心線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３の様々な設計を示している。中心線Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は、ジョイント中心面ＥＭに対して、第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａ１、Ａ２、Ａ３とミラー対称であり、つまり、中心線Ｂ１は中心線Ａ１とミラー対称であり、中心線Ｂ２は中心線Ａ２とミラー対称であり、中心線Ｂ３は中心線Ａ３とミラー対称である。
【０１０７】
ボックス８．１、８．２、８．３に図示する外側第１ボールトラック２２Ａの中心線Ａの設計のそれぞれは、ボックス８．４、８．５、８．６に図示する外側第２ボールトラック２２Ｂの中心線Ｂの設計のそれぞれと組み合わせることができる。この結果、図示する行列となり、第１および第２の中心線Ａ、Ｂの組合せ、Ａ１／Ｂ１、Ａ２／Ｂ１、Ａ３／Ｂ１、Ａ１／Ｂ２、Ａ２／Ｂ２、Ａ３／Ｂ２、Ａ１／Ｂ３、Ａ２／Ｂ３、Ａ３／Ｂ３が可能であり、本発明のジョイントの９つの異なる実施形態となる。
【０１０８】
当然のことながら、外側第１および第２のボールトラック２２Ａ、２２Ｂのトラック形状、それに応じて同様に内側第１および第２のボールトラック２３Ａ、２３Ｂのトラック形状も、図示するもの以外の方法で形成することもできる。したがって、図示するトラック部のそれぞれは、楕円形、螺旋形および／もしくは双曲線形ならびに、それぞれ、より高次の数学関数など、円形アーチまたは直線からずれた形状を有することもできる。
【０１０９】
上で説明した本発明のすべての等速ジョイント１１の利点は、そのそれぞれが、ジョイント中心面ＥＭ周りの狭い作動角範囲内で、少なくとも１つの断面において、ボールトラック２２、３３とこのボールトラックに沿うボール１４との間に結果的な軸方向力が作用しないトラック形状を備えることにある。このため、ボールケージ１５は、少なくともこの範囲において、外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３との接触面に関して、軸方向力がなくなる。全体として、ジョイント１１が動作しているとき、中心部内の摩擦力、ひいては摩擦損失が低くなる。作動角が大きい場合、つまりジョイント１１が狭いジョイント作動範囲の外側で動作するとき、第１および第２のボールトラック２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの形状は、第１および第２のボール１４Ａ、１４Ｂの開き角δが反対方向に開くことを達成する。したがって、より大きな作動角において良好なケージ制御状態が得られる。
【符号の説明】
【０１１０】
１１  等速ジョイント
１２  外側ジョイント部
１３  内側ジョイント部
１４  ボール
１５  ボールケージ
１６  ボール外面
１７  ボール内面
１８  窓部
１９  取り付け側
２０  開口側
２１  開口
２２Ａ  第１外側ボールトラック
２２Ｂ  第２外側ボールトラック
２３Ａ  第１内側ボールトラック
２３Ｂ  第１内側ボールトラック
２４  ジャーナル
Ａ、Ａ’  中心線
Ｂ、Ｂ  中心線
Ａａ、Ａｚ、Ａｏ  トラック部
Ｂａ、Ｂｚ、Ｂｏ  トラック部
ＣＲＡ、ＣＲＢ  基準円形アーチ
Ｒ  半径
ＲＲＡ、ＲＲＢ  基準半径
Ｍ  ジョイント中心
ＥＢ  ジョイント作動面
ＥＫ  ボール面
ＥＭ  ジョイント中心面
Ｔ、Ｔ’  接線
α  接線角
β  ジョイント作動角
γ  トラック部角
δ  開き角
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
0006033491.tif 000004
【図１ｄ】
0006033491.tif 000005
【図１ｅ】
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【図１ｆ】
0006033491.tif 000007
【図１ｇ】
0006033491.tif 000008
【図１ｈ】
0006033491.tif 000009
【図１ｊ】
0006033491.tif 000010
【図１ｋ】
0006033491.tif 000011
【図１ｍ】
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【図１ｎ】
0006033491.tif 000013
【図２ａ】
0006033491.tif 000014
【図２ｂ】
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【図２ｃ】
0006033491.tif 000016
【図２ｄ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
0006033491.tif 000020
【図４ｃ】
0006033491.tif 000021
【図４ｄ】
0006033491.tif 000022
【図４ｅ】
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【図４ｆ】
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【図４ｇ】
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【図５ａ】
0006033491.tif 000026
【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図７ｆ】
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【図７ｇ】
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【図８】
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