(57)【要約】【課題】  固定式等速ジョイントのボールが受ける荷重の変動を緩和して耐久性を高める。【解決手段】  固定式等速ジョイントでは、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸との間の差動角が大きくなると、内周側トラック溝あるいは外周側トラック溝とボールとの間の隙間が回転位相に応じて変化し、ボールの分担荷重が変動して耐久性に悪影響を及ぼす可能性があるが、アウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂおよびインナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂの少なくとも一方は、一端側の溝幅に対して他端側の溝幅が幅広に形成されているので、アウター部材１２の回転軸１１とインナー部材１４の回転軸１３との間の差動角θが大きくなっても、内周側トラック溝１２ｂあるいは外周側トラック溝１４ｂとボール１５との間の隙間が回転位相に応じて変化するのを抑制し、ボール１５の分担荷重の変動を緩和して耐久性を高めることができる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面（１２ａ）に複数の内周側トラック溝（１２ｂ）が形成されたアウター部材（１２）と、前記アウター部材（１２）の内部に配置されて外周面（１４ａ）に前記内周側トラック溝（１２ｂ）にそれぞれ対向する複数の外周側トラック溝（１４ｂ）が形成されたインナー部材（１４）と、相互に対向する前記内周側トラック溝（１２ｂ）および前記外周側トラック溝（１４ｂ）に跨がるように嵌合して前記アウター部材（１２）および前記インナー部材（１４）間でトルクを伝達するボール（１５）と、前記ボール（１５）を前記内周側トラック溝（１２ｂ）および前記外周側トラック溝（１４ｂ）の所定位置に保持するリテーナ（１６）とを備える固定式等速ジョイントであって、
前記内周側トラック溝（１２ｂ）および前記外周側トラック溝（１４ｂ）の少なくとも一方は、一端側の溝幅に対して他端側の溝幅が幅広に形成されていることを特徴とする固定式等速ジョイント。
【請求項２】
前記内周側トラック溝（１２ｂ）および前記外周側トラック溝（１４ｂ）の溝幅は、一端側から端端側に向かって漸増することを特徴とする、請求項１に記載の固定式等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内周面に複数の内周側トラック溝が形成されたアウター部材と、前記アウター部材の内部に配置されて外周面に前記内周側トラック溝にそれぞれ対向する複数の外周側トラック溝が形成されたインナー部材と、相互に対向する前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝に跨がるように嵌合して前記アウター部材および前記インナー部材間でトルクを伝達するボールと、前記ボールを前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝の所定位置に保持するリテーナとを備える固定式等速ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる固定式等速ジョイントにおいて、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸とが成す角度である差動角が増加し、ボールがアウター部材の内周側トラック溝の溝端部に接近したとき、あるいはボールがインナー部材の外周側トラック溝の溝端部に接近したとき、内周側トラック溝あるいは外周側トラック溝の溝端部に応力が集中してエッジ欠けが発生するのを防止すべく、それら溝端部に応力集中を緩和する切欠アール部を設けたものが下記特許文献１により公知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８７７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、固定式等速ジョイントの差動角が増加すると、図６に示すように、ボールおよびトラック溝間の隙間の大きさが回転位相に応じて増減し、隙間が小さい部分に存在するボールの分担荷重が増加し、隙間が大きい部分に存在するボールの分担荷重が減少するため、ボールの分担荷重が大きな振幅で周期的に変動して固定式等速ジョイントの耐久性を低下させる問題がある。
【０００５】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、固定式等速ジョイントのボールが受ける荷重の変動を緩和して耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、内周面に複数の内周側トラック溝が形成されたアウター部材と、前記アウター部材の内部に配置されて外周面に前記内周側トラック溝にそれぞれ対向する複数の外周側トラック溝が形成されたインナー部材と、相互に対向する前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝に跨がるように嵌合して前記アウター部材および前記インナー部材間でトルクを伝達するボールと、前記ボールを前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝の所定位置に保持するリテーナとを備える固定式等速ジョイントであって、前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝の少なくとも一方は、一端側の溝幅に対して他端側の溝幅が幅広に形成されていることを特徴とする固定式等速ジョイントが提案される。
【０００７】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記内周側トラック溝および前記外周側トラック溝の溝幅は、一端側から他端側に向かって漸増することを特徴とする固定式等速ジョイントが提案される。
【発明の効果】
【０００８】
等速ジョイントは、内周面に複数の内周側トラック溝が形成されたアウター部材と、アウター部材の内部に配置されて外周面に内周側トラック溝にそれぞれ対向する複数の外周側トラック溝が形成されたインナー部材と、相互に対向する内周側トラック溝および外周側トラック溝に跨がるように嵌合してアウター部材およびインナー部材間でトルクを伝達するボールと、ボールを内周側トラック溝および外周側トラック溝の所定位置に保持するリテーナとを備えるので、内周側トラック溝内および外周側トラック溝内をボールが転動することで、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸との間の差動角を許容しながら、アウター部材およびインナー部材間で等速度でトルクを伝達することができる。
【０００９】
かかる固定式等速ジョイントでは、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸との間の差動角が大きくなると、内周側トラック溝あるいは外周側トラック溝とボールとの間の隙間が回転位相に応じて変化し、ボールの分担荷重が変動して耐久性に悪影響を及ぼす可能性があるが、請求項１の構成によれば、内周側トラック溝および外周側トラック溝の少なくとも一方は、一端側の溝幅に対して他端側の溝幅が幅広に形成されているので、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸との間の差動角が大きくなっても、内周側トラック溝あるいは外周側トラック溝とボールとの間の隙間が回転位相に応じて変化するのを抑制し、ボールの分担荷重の変動を緩和して耐久性を高めることができる。
【００１０】
また請求項２の構成によれば、内周側トラック溝および外周側トラック溝の溝幅は、一端側から他端側に向かって漸増するので、アウター部材の回転軸とインナー部材の回転軸との間の差動角が変化するときに、内周側トラック溝および外周側トラック溝に沿ってボールをスムーズに転動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】固定式等速ジョイントの縦断面図である（図２の１−１線断面図）。（実施の形態）
【図２】図１の２−２線断面図である。（実施の形態）
【図３】アウター部材の内周側トラック溝の形状（図２の３−３線断面図）およびインナー部材の外周側トラック溝の形状（図２の４方向矢視図）を示す図である。（実施の形態）
【図４】回転位相に対するボールの分担荷重の関係を示すグラフである。（実施の形態）
【図５】伝達トルクおよび差動角に対するボールの塑性変形量の関係を示すグラフである。（実施の形態）
【図６】回転位相に対するトラック溝−ボール間隙間およびボールの分担荷重の関係を示すグラフである。（従来例）
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図５に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１および図２に示すように、本実施の形態の固定式等速ジョイントは、第１回転軸１１と一体に形成されたアウター部材１２と、第２回転軸１３にスプライン結合されたインナー部材１４とを備えており、第１回転軸１１の反対側が開放するカップ状のアウター部材１２の部分球面状の内周面１２ａに、インナー部材１４の部分球面状の外周面１４ａが隙間を存して嵌合する。
【００１４】
アウター部材１２の内周面１２ａには、第１回転軸１１の軸線Ａ１方向に延びる６本の内周側トラック溝１２ｂ…が周方向に６０゜間隔で形成されるとともに、インナー部材１４の外周面１４ａには、第２回転軸１３の軸線Ａ２方向に延びる６本の外周側トラック溝１４ｂ…が周方向に６０゜間隔で形成されており、対を成して相互に対向する内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…に跨がるよう嵌合する６個のボール１５…が、アウター部材１２およびインナー部材１４間に配置された環状のリテーナ１６により脱落不能に保持される。
【００１５】
各々のボール１５は内周側トラック溝１２ｂおよび外周側トラック溝１４ｂに沿って軸線Ａ１方向あるいは軸線Ａ２方向に転動可能であるため、インナー部材１４がアウター部材１２の内部で揺動することで、第２回転軸１３の軸線Ａ２は第１回転軸１１の軸線Ａ１に対して任意の方向に差動角θを成すように屈曲可能である。
【００１６】
したがって、第１回転軸１１から入力したトルクは、アウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂ…からボール１５…および外周側トラック溝１４ｂ…を介してインナー部材１４に伝達され、差動角θの大小に関わらずに第２回転軸１３から等速で出力される。第１回転軸１１および第２回転軸１３は、相互の差動角θが変化するように相対的に回動するが、それらの軸線Ａ１，Ａ２方向に接近・離間しないため、この等速ジョイントは固定式である。第２回転軸１３側にトルクを入力した場合も、そのトルクは差動角θの大小に関わらずに第１回転軸１１側に等速で出力される。
【００１７】
図３（Ａ）に示すように、アウター部材１２の内周面１２ａの内周側トラック溝１２ｂは、アウター部材１２の一端側（第１回転軸１１側）に位置する幅狭部と、アウター部材１２の他端側（第１回転軸１１の反対側）に位置する幅広部とからなる。幅狭部はボール１５が隙間なく嵌合する溝幅Ｗａを有しており、幅狭部に沿って転動するボール１５の中心の軌跡は軸線Ａ１に重なる直線Ｌ１である。
【００１８】
一方、アウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂの幅広部は幅狭部に繋がる一端側から他端側に向かって溝幅Ｗｂが漸増しており、幅広部に嵌合するボール１５は周方向に僅かに移動可能である。すなわち、幅広部の周方向一側縁に沿って転動するボール１５の中心の軌跡である円弧Ｌ２と、幅広部の周方向他側縁に沿って転動するボール１５の中心の軌跡である円弧Ｌ３とは、直線Ｌ１の他端部から二股に分岐して相互に離反するように滑らかに湾曲する。
【００１９】
図３（Ｂ）に示すように、インナー部材１４の外周面１４ａの外周側トラック溝１４ｂも、インナー部材１４の一端側（第２回転軸１３の反対側）に位置する幅狭部と、インナー部材１４の他端側（第２回転軸１３側）に位置する幅広部とからなる。幅狭部はボール１５が隙間なく嵌合する溝幅Ｗａを有しており、幅狭部に沿って転動するボール１５の中心の軌跡は軸線Ａ２に重なる直線Ｌ１である。
【００２０】
一方、インナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂの幅広部は幅狭部に繋がる一端側から他端側に向かって溝幅Ｗｂが漸増しており、幅広部に嵌合するボール１５は周方向に僅かに移動可能である。すなわち、幅広部の周方向一側縁に沿って転動するボール１５の中心の軌跡である円弧Ｌ２と、幅広部の周方向他側縁に沿って転動するボール１５の中心の軌跡である円弧Ｌ３とは、直線Ｌ１の他端部から二股に分岐して相互に離反するように滑らかに湾曲する。
【００２１】
円弧Ｌ２および円弧Ｌ３の曲率半径Ｒは、アウター部材１２の内周面１２ａの開口部の直径をａ（図３（Ａ）参照）とし、ボール１５の直径をＳ（図１参照）としたとき、ａの自然対数ｌｎ（ａ）およびＳの自然対数ｌｎ（Ｓ）を用いて、
【００２２】
【数１】
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に設定される。実際にはボール１５の材料の弾塑性率を考慮し、円弧Ｌ２および円弧Ｌ３の曲率半径は、Ｒ±４０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。
【００２３】
図６で説明したように、従来の固定式等速ジョイントは、回転位相に応じてボールおよびトラック溝間の隙間の大きさが増減するため、特に差動角が大きい作動状態でボールの分担荷重が周期的に変動して耐久性低下の原因となる問題がある。
【００２４】
しかしながら、本実施の形態の形態によれば、アウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂ…の溝幅と、インナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅とが、アウター部材１２およびインナー部材１４の一端側から他端側に向けて増加するので、差動角θが存在する状態で固定式等速ジョイントが作動したときに、内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…とボール１５…との間の隙間が回転位相に応じて変動するのを抑制し、ボール１５…に作用する荷重の変動を最小限に抑えて耐久性を高めることができる。
【００２５】
しかも内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅は一端側から他端側に向けて漸増するので、アウター部材１２の第１回転軸１１とインナー部材１４の第２回転軸１３との間の差動角θが変化するときに、内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…に沿ってボール１５…をスムーズに転動させることができる。
【００２６】
図４には、固定式等速ジョイントの回転位相に対するボール１５の分担荷重の関係が示されており、内周側トラック溝および外周側トラック溝の溝幅が一定である破線で示す比較例に対して、実線で示す実施の形態は、ボール１５…の分担荷重の変動の振幅が小さくなるだけでなく、分担荷重のピーク値も低減していることが分かる。また本実施の形態によれば、比較例に対して、分担荷重のピーク値が発生する回転位相も変更することができる。
【００２７】
図５は、伝達トルクおよび差動角θに対するボール１５…の塑性変形量の関係を示すグラフであり、（Ａ）は大型の固定式等速ジョイントに対応し、（Ｂ）は小型の固定式等速ジョイントに対応する。大型および小型の何れの固定式等速ジョイントであっても、伝達トルクが大きい領域では、差動角θが２０゜以上になるとボール１５…の塑性変形量が許容値を超えることが分かる。
【００２８】
よって、図３（Ａ）、（Ｂ）において、内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…が幅狭部から幅広部に移行する位置、すなわち直線Ｌ１から円弧Ｌ２，Ｌ３が分岐して溝幅Ｗａ，Ｗｂが増加を開始する位置は、差動角θ＝２０゜に対応させることが望ましい。これにより、差動角θの増加に伴ってボール１５…の塑性変形量が許容値を超えるタイミングに合わせて、内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅Ｗａ，Ｗｂを増加させ、ボール１５…の分担荷重の変動を効果的に抑制することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、実施の形態ではアウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂ…の溝幅およびインナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅の両方を軸線Ａ１，Ａ２方向に変化させているが、インナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅を軸線Ａ２方向に一定にし、アウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂ…の溝幅だけを軸線Ａ１方向に変化させても良く、またアウター部材１２の内周側トラック溝１２ｂ…の溝幅を軸線Ａ１方向に一定にし、インナー部材１４の外周側トラック溝１４ｂ…の溝幅だけを軸線Ａ２方向に変化させても良い。
【００３１】
内周側トラック溝１２ｂ…および外周側トラック溝１４ｂ…の一方だけの溝幅を変化させる場合には、それらの両方の溝幅を変化させる場合に比べて、円弧Ｌ２，Ｌ３の曲率半径Ｒを小さくして溝幅の変化量を大きくする必要がある。
【００３２】
【数２】
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この場合、ボール１５の材料の弾塑性率を考慮し、円弧Ｌ２および円弧Ｌ３の曲率半径は、Ｒ±２０ｍｍの範囲に設定することが望ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１２        アウター部材
１２ａ      内周面
１２ｂ      内周側トラック溝
１４        インナー部材
１４ａ      外周面
１４ｂ      外周側トラック溝
１５        ボール
１６        リテーナ
【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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