(57)【要約】【課題】  軸方向および径方向にコンパクトで高強度および高角化を容易に実現する。【解決手段】  円筒状外輪３０を共通にしてその一端側に固定式継手部１０を配設すると共に他端側に摺動式継手部２０を配設し、固定式継手部１０の内輪１２にシャフト１１をトルク伝達可能に嵌挿し、その固定式継手部１０のシャフト１１の端部に凹球面部１５を設けると共に摺動式継手部２０の内輪２２にトルク伝達可能に嵌挿されたシャフト２１の端部に凸球面部２５を設け、凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を介して固定式継手部１０と摺動式継手部２０を連結し、凹球面部１５の外周面１５ａを内輪２１の端部のテーパ状端面１２ａに常時接触させた状態とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、前記継手部の少なくともいずれか一方の内方部材に軸部材をトルク伝達可能に嵌挿し、その一方の継手部の軸部材の端部に凹球面部を設けると共に他方の継手部に凸球面部を設け、前記凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部と摺動式継手部を連結し、前記凹球面部の外周面を前記内方部材の端部と常時接触させた状態としたことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凸球面部を設け、前記凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部の軸部材と摺動式継手部の軸部材を連結した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材に凸球面部を一体的に設け、前記凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部の軸部材と摺動式継手部の内方部材を連結した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、前記凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能とした請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【請求項５】
円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凹球面部が形成された一方の軸部材を前記外方部材の他端側から挿入して固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で前記凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、端部に凸球面部が形成された他方の軸部材を外方部材の他端側から挿入して前記凸球面部と凹球面部とを球面嵌合させて球対偶を形成した後、前記摺動式継手部の内方部材を含む継手アッセンブリ体を外方部材の他端側から挿入し、凸球面部が形成された他方の軸部材に前記継手アッセンブリ体の内方部材をトルク伝達可能に嵌挿させて摺動式継手部を外方部材の他端側に配設することを特徴とする固定式等速自在継手の製造方法。
【請求項６】
円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凸球面部が一体的に設けられた内方部材を含む摺動式継手部の継手アッセンブリ体に対して、軸部材の端部に設けられた凹球面部を前記凸球面部に球面嵌合させて球対偶を形成した後、その継手アッセンブリ体に球対偶を形成した球対偶アッセンブリ体を前記外方部材の他端側から挿入し、凹球面部が形成された軸部材を前記固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で前記凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、摺動式継手部を外方部材の他端側に配設することを特徴とする固定式等速自在継手の製造方法。
【請求項７】
前記球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、前記凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者を係合離脱させる請求項５又は６に記載の固定式等速自在継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定式等速自在継手及びその製造方法に関し、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作動角度変位のみを許容する固定式等速自在継手及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
【０００４】
一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型（以下、ＢＪと称す）や作動角の大きなアンダーカットフリー型（以下、ＵＪと称す）が広く知られている。また、摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型（以下、ＤＯＪと称す）やレブロ型（以下、ＬＪと称す）が広く知られている。
【０００５】
近年、自動車の乗車空間拡大の観点からホイールベースを長くすることがあるが、それに伴って車両回転半径が大きくならないようにするため、自動車のドライブシャフトの連結用継手として使用されている固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大が求められている。
【０００６】
この要望に対して、二個のＢＪを組み合わせたものがある（例えば、特許文献１，２参照）。なお、二つの等速自在継手を組み合わせた構造例では、摺動式等速自在継手として、ＢＪとＤＯＪを組み合わせたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平４−１９１５２３号公報
【特許文献２】特開平１−２１０６１９号公報
【特許文献３】特開平７−２６９５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述した特許文献に開示された等速自在継手では、二個のＢＪを組み合わせたり、あるいはＢＪとＤＯＪを組み合わせたりすることにより、通常のＵＪ単体よりも大きな作動角をとることができるという利点がある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に開示された固定式等速自在継手のように二個のＢＪを組み合わせた構造では、二つのＢＪが作動角をとった時に、入出力軸であるＢＪのそれぞれの軸間での軸方向変位を吸収するための機構を二つのＢＪ間に配設しなければならない。このように二つのＢＪの作動角を制御する機構を外輪であるハウジングに支持した構造を有することから、全体の重量が大きくなると共に大型化し、また、構造も複雑となって部品点数の増加により製品のコストアップを招来する。
【０００９】
一方、特許文献３に開示された摺動式等速自在継手のようにＢＪとＤＯＪを組み合わせた構造では、前述したように二つのＢＪを組み合わせた固定式等速自在継手のように二軸間の角度変位のみを許容する機能はなく、また、入出力軸の軸周りの回転自由度以外（例えば、軸方向、角度位置など）を固定しないと、入力軸に対する出力軸の位置が定まらない。
【００１０】
本出願人は、前述の問題点を改善するため、二つの等速自在継手、例えばＵＪとＤＯＪを組み合わせて、構造が簡単で高角化を実現容易にした軽量コンパクトな固定式等速自在継手を先に提案している（特願２００５−２６３９４１参照）。
【００１１】
この固定式等速自在継手は、図１２に示すように、単一の円筒状外輪１３０を共通にしてその一端側に固定式継手部１１０（ＵＪ）を配設すると共に他端側に摺動式継手部１２０（ＤＯＪ）を配設し、その固定式継手部１１０の内輪１１２にスプライン嵌合されたシャフト１１１の端部に凸球面部１１５を設けると共に摺動式継手部１２０の内輪１２２の端部に凹球面部１２５を設け、その凸球面部１１５と凹球面部１２５からなる球対偶１４０を介して固定式継手部１１０のシャフト１１１と摺動式継手部１２０の内輪１２２を連結した構造を具備する。
【００１２】
このように固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０を共通の外輪１３０に組み込み、両者の固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０を球対偶１４０で連結した構造としたことにより、固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部１１０と摺動式継手部１２０間に凸球面部１１５と凹球面部１２５からなる球対偶１４０が介在するのみであるため、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を実現している。
【００１３】
ところで、球対偶１４０の球面中心Ｏを作動角の中心とする前述の固定式等速自在継手では、図１３に示すように、固定式継手部１１０のシャフト１１１と摺動式継手部１２０のシャフト１２１が作動角αをとった状態で、その作動角と共に回転トルクが大きくなると、その球対偶１４０を構成する固定式継手部１１０の凸球面部１１５のシャフト１１１との連結部分、つまり、凸球面部１１５の付け根部１１５ｃに大きな曲げモーメントが加わることになる。そのため、この凸球面部１１５の付け根部１１５ｃでの強度を確保し、等速自在継手の捩り強度を向上させる必要がある。
【００１４】
しかしながら、凸球面部１１５の付け根部１１５ｃでの強度を確保するため、その凸球面部１１５を大径化すると、シャフト１１１との連結部分である付け根部１１５ｃの外径を大きくすることはできるが、球対偶１４０の球面中心Ｏから固定式継手部１１０の継手中心Ｏ10までの距離Ｌ1が大きくなり、等速自在継手全体の軸方向寸法が長くなると共に径方向寸法も大きくなる。
【００１５】
そこで、本発明は前述の点を改善して提案されたもので、その目的とするところは、軸方向および径方向にコンパクトで高強度および高角化を容易に実現し得る固定式等速自在継手及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、固定式継手部あるいは摺動式継手部の少なくともいずれか一方の内方部材に軸部材をトルク伝達可能に嵌挿し、その一方の継手部の軸部材の端部に凹球面部を設けると共に他方の継手部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結し、凹球面部の外周面を内方部材の端部と常時接触させた状態としたことを特徴とする。
【００１７】
なお、前述の球対偶は、切り欠き等による嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能とした構造としてもよい。また、固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設ける場合、摺動式継手部に凸球面部を設けることになるが、その凸球面部は、摺動式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に設けるか、あるいは、摺動式継手部の内方部材に一体的に設けることも可能である。
【００１８】
本発明では、固定式継手部と摺動式継手部とで円筒状外方部材を共通にしたことにより、その外方部材内に固定式と摺動式の二つの継手部を組み合わせた構造を具備する。さらに、固定式継手部あるいは摺動式継手部の少なくともいずれか一方の内方部材に軸部材をトルク伝達可能に嵌挿し、その一方の継手部の軸部材の端部に凹球面部を設けると共に他方の継手部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結したことにより、凸球面部と凹球面部からなる球対偶は、固定式継手部と摺動式継手部とを連結し、固定式継手部と摺動式継手部で共通の一点を中心とした球面案内機構とすることで、この球面中心を作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。
【００１９】
このように固定式継手部と摺動式継手部を共通の外方部材に組み込み、両者の固定式継手部と摺動式継手部を球対偶で連結した構造としたことにより、固定式継手部と摺動式継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部と摺動式継手部間に凸球面部と凹球面部からなる球対偶が介在するのみであるため、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。
【００２０】
さらに、この固定式等速自在継手では、凹球面部の外周面を内方部材の端部と常時接触させた状態としたことにより、凹球面部と内方部材との隙間を詰めて径方向および軸方向に隙間のない集約した構造とすることができる。その結果、固定式継手部と摺動式継手部が作動角をとった時、凸球面部の付け根部に加わる大きな曲げモーメントに対してその付け根部の強度を確保するために凸球面部を大径化しようとする場合でも、球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離を大きくすることなく、また、等速自在継手全体の軸方向寸法および径方向寸法も大きくなることなく、凸球面部およびその付け根部の大径化が可能となる。
【００２１】
以上の構成からなる固定式等速自在継手の製造方法としては、次に述べる要領でもって組み立てることが可能である。
【００２２】
固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凸球面部を設けた前述の構成の場合、以下の手法が可能である。
【００２３】
つまり、円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凹球面部が形成された一方の軸部材を外方部材の他端側から挿入して固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、端部に凸球面部が形成された他方の軸部材を外方部材の他端側から挿入して凸球面部と凹球面部とを球面嵌合させて球対偶を形成した後、摺動式継手部の内方部材を含む継手アッセンブリ体を外方部材の他端側から挿入し、凸球面部が形成された他方の軸部材に継手アッセンブリ体の内方部材をトルク伝達可能に嵌挿させて摺動式継手部を外方部材の他端側に配設する。
【００２４】
また、固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材に凸球面部を一体的に設けた前述の構成の場合は以下の手法が可能である。
【００２５】
つまり、円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凸球面部が一体的に設けられた内方部材を含む摺動式継手部の継手アッセンブリ体に対して、軸部材の端部に設けられた凹球面部を凸球面部に球面嵌合させて球対偶を形成した後、その継手アッセンブリ体に球対偶を形成した球対偶アッセンブリ体を外方部材の他端側から挿入し、凹球面部が形成された軸部材を固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、摺動式継手部を外方部材の他端側に配設する。
【００２６】
以上のいずれの手法についても、球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者を係合離脱させることが可能である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る固定式等速自在継手では、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側に摺動式継手部を配設し、固定式継手部あるいは摺動式継手部の少なくともいずれか一方の内方部材に軸部材をトルク伝達可能に嵌挿し、その一方の継手部の軸部材の端部に凹球面部を設けると共に他方の継手部に凸球面部を設け、凹球面部と凸球面部からなる球対偶を介して固定式継手部と摺動式継手部を連結し、凹球面部の外周面を内方部材の端部と常時接触させた状態としたことにより、簡単な構造で高角化が図れ、しかも、径方向および軸方向に隙間のない集約した構造とすることができるので、凸球面部の大径化が図れて強度を向上させることができると同時に径方向および軸方向のコンパクト化も実現できる。その結果、例えば、近年における自動車のドライブシャフトに使用される固定式等速自在継手の高角化による前輪の操舵角の増大への要望に迅速に対応することができる。
【００２８】
また、本発明に係る固定式等速自在継手の製造方法では、固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凸球面部を設けた前述の構成の場合、以下の手法を採用する。
【００２９】
つまり、円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凹球面部が形成された一方の軸部材を外方部材の他端側から挿入して固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、端部に凸球面部が形成された他方の軸部材を外方部材の他端側から挿入して凸球面部と凹球面部とを球面嵌合させて球対偶を形成した後、摺動式継手部の内方部材を含む継手アッセンブリ体を外方部材の他端側から挿入し、凸球面部が形成された他方の軸部材に継手アッセンブリ体の内方部材をトルク伝達可能に嵌挿させて摺動式継手部を外方部材の他端側に配設する。
【００３０】
また、固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿された軸部材の端部に凹球面部を設けると共に、摺動式継手部の内方部材に凸球面部を一体的に設けた前述の構成の場合は、以下の手法を採用する。
【００３１】
つまり、円筒状外方部材の一端側に固定式継手部を配設した上で、端部に凸球面部が一体的に設けられた内方部材を含む摺動式継手部の継手アッセンブリ体に対して、軸部材の端部に設けられた凹球面部を凸球面部に球面嵌合させて球対偶を形成した後、その継手アッセンブリ体に球対偶を形成した球対偶アッセンブリ体を外方部材の他端側から挿入し、凹球面部が形成された軸部材を固定式継手部の内方部材にトルク伝達可能に嵌挿した上で凹球面部の外周面を内方部材の端部に当接させ、摺動式継手部を外方部材の他端側に配設する。
【００３２】
以上のような手法を採用することにより、前述した構成、つまり、固定式継手部、摺動式継手部および球対偶からなる固定式等速自在継手を容易に組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。図１に示す実施形態の固定式等速自在継手は、固定式継手部としてＵＪ、摺動式継手部としてＤＯＪをそれぞれ適用して組み合わせた構造を例示する。なお、固定式継手部としてはＢＪ、摺動式継手部としてはＬＪを適用して組み合わせることも可能である。
【００３４】
この実施形態の固定式等速自在継手は、円筒状外方部材である単一の外輪３０を共通にしてその一端側（図示左側）に固定式継手部１０（ＵＪ）を配設すると共に他端側（図示右側）に摺動式継手部２０（ＤＯＪ）を配設し、その固定式継手部１０の内方部材である内輪１２にスプライン嵌合されたシャフト１１の端部に凹球面部１５を一体的に設けると共に摺動式継手部２０の内方部材である内輪２２にスプライン嵌合されたシャフト２１の端部に凸球面部２５を一体的に設け、その凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を介して固定式継手部１０のシャフト１１と摺動式継手部２０のシャフト２１を連結した構造を具備する。
【００３５】
この固定式等速自在継手に組み込まれた固定式継手部１０は、内周面に複数のトラック溝３１が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外輪３０を摺動式継手部２０と共通にし、外球面に外輪３０のトラック溝３１と対をなす複数のトラック溝１６が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材である内輪１２と、外輪３０のトラック溝３１と内輪１２のトラック溝１６間に介在してトルクを伝達する複数のボール１４と、外輪３０の内周面と内輪１２の外球面との間に介在して各ボール１４を保持するケージ１３とを備えている。複数のボール１４は、ケージ１３に形成されたポケット１７に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
【００３６】
前述の内輪１２の軸孔１８には、駆動側あるいは従動側のシャフト１１がスプライン嵌合により結合されており、それらシャフト１１と外輪３０との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、シャフト１１は、内輪１２の外輪開口側端部で止め輪１９により抜け止めされている。
【００３７】
また、外輪３０とシャフト１１との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために樹脂あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ５０が装着されている。この蛇腹状ブーツ５０の大径部は外輪３０の外周面にブーツバンド５１により固定され、その小径部はシャフト１１に取り付けられたアダプタ５２の外周面にブーツバンド５３により固定されている。
【００３８】
この固定式継手部１０では、外輪３０のトラック溝３１の曲率中心Ｏ11と内輪１２のトラック溝１６の曲率中心Ｏ12とを、継手中心Ｏ10に対して等距離ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットしており、シャフト１１と外輪３０とが角度変位すると、ケージ１３のポケット１７に収容されたボール１４は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。
【００３９】
また、外輪３０のトラック溝３１は、外輪開口側（図示左側）に位置して曲率中心Ｏ11を持つ円弧部分と、その曲率中心Ｏ11から径方向に延びる線分がトラック溝３１の底部と交わる部位を境として外輪反開口側に位置する軸方向と平行なストレート部分とで構成されている。同様に、内輪１２のトラック溝１６は、外輪反開口側に位置して曲率中心Ｏ12を持つ円弧部分と、その曲率中心Ｏ12から径方向に延びる線分がトラック溝１６の底部と交わる部位を境として外輪開口側に位置する軸方向と平行なストレート部分とで構成されている。
【００４０】
一方、この固定式等速自在継手に組み込まれた摺動式継手部２０は、内周面に軸線に平行な複数の直線状トラック溝３１が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外輪３０を前述の固定式継手部１０と共通にし、外球面に外輪３０のトラック溝３１と対をなす軸線に平行な複数の直線状トラック溝２６が円周方向等間隔に軸線に沿って形成された内方部材である内輪２２と、外輪３０のトラック溝３１と内輪２２のトラック溝２６間に介在してトルクを伝達する複数のボール２４と、外輪３０の内周面と内輪２２の外周面との間に介在して各ボール２４を保持するケージ２３とを備えている。複数のボール２４は、ケージ２３に形成されたポケット２７に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
【００４１】
なお、外輪３０における摺動式継手部２０のトラック溝３１は、固定式継手部１０のトラック溝３１と共通して形成されているが、固定式継手部１０と摺動式継手部２０とで個別に形成することも可能である。
【００４２】
前述の内輪２２の軸孔２８には、従動側あるいは駆動側のシャフト２１がスプライン嵌合により結合されており、それらシャフト２１と外輪３０との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、シャフト２１は、内輪２２に対してスナップリング２９により抜け止めされている。
【００４３】
また、外輪３０とシャフト２１との間には、内部からのグリース漏洩および外部からの異物侵入を防止するために樹脂あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ６０が装着されている。この蛇腹状ブーツ６０の大径部は外輪３０の外周面にブーツバンド６１により固定され、その小径部はシャフト２１の外周面にブーツバンド６３により固定されている。
【００４４】
この摺動式継手部２０では、ケージ２３の内球面の曲率中心Ｏ21と、外球面の曲率中心Ｏ22とは、継手中心Ｏ20に対して等距離Ｆだけ軸方向にオフセットされている。このケージオフセットにより、シャフト２１と外輪３０とが角度変位すると、ケージ２３のポケット２７に収容されたボール２４は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。
【００４５】
これら固定式継手部１０と摺動式継手部２０を組み込んだ固定式等速自在継手では、凹球面部１５の外周面１５ａを内輪１２の外輪反開口側端部のテーパ状端面１２ａに常時接触させた状態でその凹球面部１５を有するシャフト１１を、内輪１２にスプライン嵌合させて固定式継手部１０に取り付けている。なお、前述の凹球面部１５の外周面１５ａには、作動角をとった時にボール１４との干渉を回避するための複数の凹所１５ｂがボール１４の配列ピッチに合わせて円周方向に形成されている。一方、前述した凹球面部１５に球面嵌合する凸球面部２５をシャフト径よりも小径の付け根部としての縊れ部２５ａを介して一体的に形成したシャフト２１を、内輪２２にスプライン嵌合させて摺動式継手部２０に取り付けている。
【００４６】
この凹球面部１５と凸球面部２５からなる球対偶４０を、固定式継手部１０のシャフト１１と摺動式継手部２０のシャフト２１で共通の一点を中心Ｏとして球面案内機構とすることにより、この球面中心Ｏを作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。
【００４７】
このように固定式継手部１０と摺動式継手部２０を共通の外輪３０に組み込み、両者の固定式継手部１０と摺動式継手部２０を球対偶４０で連結した構造としたことにより、固定式継手部１０と摺動式継手部２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。
【００４８】
図２は固定式継手部１０のシャフト１１と摺動式継手部２０のシャフト２１が最大作動角をとった状態を示す。この固定式等速自在継手の作動角αは、固定式継手部１０の作動角と摺動式継手部２０の作動角の合計となり、図１に示すように固定式継手部１０の作動角が０°での球対偶４０の球面中心Ｏから固定式継手部１０の継手中心Ｏ10までの距離Ｌ1と、摺動式継手部２０の作動角が０°での球対偶４０の球面中心Ｏから摺動式継手部２０の継手中心Ｏ20までの距離Ｌ2との関係によって決定される。なお、図２に示すように固定式継手部１０と摺動式継手部２０が作動角をとった時に、凸球面部２５とシャフト２１との間に形成された縊れ部２５ａが凹球面部１５とシャフト２１との干渉を回避している。
【００４９】
通常、固定式継手部１０（限界作動角５０°）が摺動式継手部２０（限界作動角３０°）よりも構造上大きな作動角をとることができることから、前述したように球対偶４０の球面中心Ｏから固定式継手部１０の継手中心Ｏ10までの距離Ｌ1と、球対偶４０の球面中心Ｏから摺動式継手部２０の継手中心Ｏ20までの距離Ｌ2については、Ｌ1＜Ｌ2の条件を満足するように設定すればよい。このように設定することにより、固定式継手部１０に摺動式継手部２０よりも大きな作動角を分担させることになり（固定式継手部１０の作動角＞摺動式継手部２０の作動角）、例えば、固定式継手部１０の作動角を３５°、摺動式継手部２０の作動角を２５°とすることで、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角（α＝６０°）が得られる。
【００５０】
この固定式等速自在継手の作動角αは、前述したように固定式継手部１０と摺動式継手部２０に分配されるため、それぞれの作動角が限界作動角よりも小さくて済むため、ボールトラック端部に余裕ができ、また、荷重が各ボールトラックに均一に付与されることから強度の向上が図れる。また、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の各作動角が固定式等速自在継手の作動角αよりも小さくて済むことから、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の構成部材間の相対変位が小さくなるため、耐久性の向上も図れる。これは、車両の常用角（直進状態での作動角）が大きい場合に特にその効果が顕著である。
【００５１】
なお、ボール１４，２４が８個の場合には、６個ボールタイプに比べて内輪のシャフトスペースを広く確保することができるので、固定式継手部１０と摺動式継手部２０のシャフト１１，２１間に位置する球対偶４０（凹球面部１５および凸球面部２５）を形成し易くなる。
【００５２】
前述したように、固定式継手部１０の凹球面部１５の外周面１５ａを内輪１２の外輪反開口側端部のテーパ状端面１２ａに常時接触させた状態としたことにより、その凹球面部１５と内輪１２との隙間を詰めて径方向および軸方向に隙間のない集約した構造としている。
【００５３】
その結果、図２に示すように固定式継手部１０と摺動式継手部２０とが作動角をとった時、凸球面部２５の縊れ部２５ａに加わる大きな曲げモーメントに対してその縊れ部２５ａの強度を確保するために凸球面部２５およびその縊れ部２５ａを大径化することが可能となる。
【００５４】
その場合、球対偶４０の球面中心Ｏから固定式継手部１０の継手中心Ｏ10までの距離を大きくすることなく、また、等速自在継手全体の軸方向寸法および径方向寸法も大きくなることなく、凸球面部２５およびその縊れ部２５ａの大径化が可能となり、さらに、縊れ部２５ａの凸球面部側およびシャフト側の隅部２５ｂの曲率半径を大径化することも可能となってその強度を向上させることができる。
【００５５】
また、この固定式等速自在継手では、図１に示すように固定式継手部１０におけるボール１４のピッチ円径ＰＣＤ1（図１中のＰＣＲ1の２倍）と直径Ｄ1との比ｒ1（ＰＣＤ1／Ｄ1）と、摺動式継手部２０におけるボール２４のピッチ円径ＰＣＤ2（図１中のＰＣＲ2の２倍）と直径Ｄ2との比ｒ2（ＰＣＤ2／Ｄ2）とを同一とし（ｒ1＝ｒ2）、かつ、その値を３．５〜４．５の範囲に設定している。
【００５６】
このように、固定式継手部１０と摺動式継手部２０におけるボール１４，２４のピッチ円径ＰＣＤ1，ＰＣＤ2と直径Ｄ1，Ｄ2との比ｒ1，ｒ2の両方を３．５〜４．５の範囲に規定したことにより、固定式継手部１０のシャフト１１の凹球面部１５の肉厚が確保されると共に、シャフト１１の軸径を大きくすることでそのシャフト１１に連結される他部品との連結部１１ａにおける軸径も大きくすることができて強度を確保することができる。
【００５７】
これは、前述したように径方向と軸方向を集約し、凸球面部２５およびその縊れ部２５ａを大径化させた構造を採るため、凹球面部１５の外径をシャフト１１の軸径よりも大きくしてそのシャフト１１を後述するように球面中心Ｏ側から挿入して組み付けるようにしたことにより、シャフト１１の内輪とのセレーション嵌合部径よりも連結部１１ａは小さいためである。一方、摺動式継手部２０においては、上述のｒ2範囲とすることで内輪２２の径方向肉厚を確保したうえで、シャフト２１の軸径を大きくすることができ、これにより凸球面部２５およびその縊れ部２５ａの大径化が容易となる。
【００５８】
なお、固定式継手部１０と摺動式継手部２０におけるボール１４，２４のピッチ円径ＰＣＤ1，ＰＣＤ2と直径Ｄ1，Ｄ2との比ｒ1，ｒ2の両方が３．５よりも小さいと、固定式継手部１０においてはＰＣＤ径に対してボール径が大きくなることで、最大角度をとりボールが継手中心Ｏ側に寄ったときボール外径とシャフト１１の中心軸との距離が小さくなり、これにより凹球面径も小さくなり、強度確保は困難になる。また、摺動式継手部２０においては、内輪２２のトラック底径が小さくなり、内輪の半径方向肉厚の確保が困難となり、凸球面部２５およびその縊れ部２５ａの大径化にともなうセレーション径の大径化に対応できなくなる。一方、比ｒ1，ｒ2の両方が４．５よりも大きいと、固定式継手部１０および摺動式継手部２０ともにＰＣＤに対するボール径が小さくなり、球対偶４０の許容トルクに対してボールと内輪及び外輪のトラック溝との接触部の面圧が大きくなり、耐久性の確保が困難になる。
【００５９】
以上の構成からなる実施形態の固定式等速自在継手は、次に述べる要領でもって組み立てることが可能である。
【００６０】
図３に示すように外輪３０の一端側（図示左側）に固定式継手部１０を組み込む。この固定式継手部１０の組み込みは、通常のＵＪを組み立てる場合と同様で、ケージ１３に内輪１２を組み込み（ケージ１３の軸線に対して内輪１２を９０°傾けた状態でケージ１３に内輪１２を挿入し、その後、内輪１２を９０°逆方向に傾けて正規の姿勢に配置する）、外輪３０にケージ１３を組み込む（外輪３０の軸線に対してケージ１３を９０°傾けた状態で外輪３０にケージ１３を挿入し、その後、ケージ１３を９０°逆方向に傾けて正規の姿勢に配置する）。そして、ケージ１３および内輪１２を作動角以上に大きく傾けた状態で外輪３０の開口端側にケージ１３のポケット１７を覗かせてボール１４を組み込む。
【００６１】
その後、図４に示すようにシャフト１１を固定式継手部１０に組み付ける。この時、シャフト１１の端部に形成された凹球面部１５の外径はシャフト径よりも大きいことから、そのシャフト１１を外輪３０の他端側（図示右側）から挿入して固定式継手部１０の内輪１２の軸孔１８にスプライン嵌合させ、止め輪１９により抜け止めする。この状態で、凹球面部１５の外周面１５ａが内輪１２の外輪反開口側端部のテーパ状端面１２ａに常時接触した状態で当接する。
【００６２】
次に、図５に示すように端部に凸球面部２５が形成されたシャフト２１を外輪１０の他端側から挿入して固定式継手部２０の凹球面部１５に凸球面部２５を球面嵌合させて球対偶４０を形成する。ここで、図６（ａ）（ｂ）に示すように凹球面部１５の内周面の円周方向等間隔に複数の切り欠き１５ｃを設けると共に、図７（ａ）（ｂ）に示すように凸球面部２５の外周面の円周方向等間隔に前述の凹球面部１５の切り欠き１５ｃと対応させて複数の切り欠き２５ｃを設ける。
【００６３】
この構造に基づいて、凹球面部１５と凸球面部２５の球面嵌合は、以下の要領でもって行う。つまり、凹球面部１５の切り欠き１５ｃと凸球面部２５の切り欠き２５ｃを対応させて位相合わせした状態で、凹球面部１５に凸球面部２５を嵌め込んだ上で両者を相互に回転させることにより球対偶４０を形成することが可能である。
【００６４】
一方、摺動式継手部２０については、図５に示すように摺動式継手部２０の内輪２２、ケージ２３およびボール２４を組んだ継手アッセンブリ体７０を用意し、外輪３０に配設された固定式継手部２０の凹球面部１５と球面嵌合した凸球面部２５を有するシャフト２１に、前述の継手アッセンブリ体７０の内輪２２を外輪３０の他端側（図示右側）から挿入してスプライン嵌合させ、スナップリング２９で抜け止めする。このように継手アッセンブリ体７０を外輪３０に組み込むことで摺動式継手部２０を外輪３０の他端側に配設する。
【００６５】
なお、この継手アッセンブリ体７０を外輪３０に組み込むに際しては、外輪３０のトラック溝３１に継手アッセンブリ体７０の内輪２２のトラック溝２６を位相合わせした上で継手アッセンブリ体７０を外輪３０に挿入する。
【００６６】
その後、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の両方にブーツ５０，６０を装着することにより固定式等速自在継手の組立を完了する。
【００６７】
以上の実施形態では、摺動式継手部２０の内輪２２と凸球面部２５を別体構造とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図８に示すように摺動式継手部２０’の内輪２２’と凸球面部２５’を一体構造とすることも可能である。
【００６８】
図８に示す実施形態では、内輪２２’の外輪反開口側を延設して縊れ部２５ａ’を介して凸球面部２５’を一体に形成する。一方、内輪２２’の外輪開口側には、軸孔２８’が形成され、その軸孔２８’にシャフト２１’を圧入してスプライン嵌合させ、スナップリング２９’により抜け止めしている。なお、他の構造および機能については、図１に示す実施形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００６９】
以上の構成、すなわち、摺動式継手部２０’の内輪２２’と凸球面部２５’を一体構造とした実施形態の固定式等速自在継手は、次に述べる要領でもって組み立てることが可能である。
【００７０】
図９に示すように凸球面部２５’を一体化した内輪２２’、ケージ２３およびボール２４を組んだ摺動式継手部２０’の継手アッセンブリ体７０’を用意する。その後、図１０に示すように前述の継手アッセンブリ体７０’の内輪２２’から延びる凸球面部２５’に、シャフト１１の端部に形成された凹球面部１５を球面嵌合させて球対偶４０’を形成する。
【００７１】
この凹球面部１５と凸球面部２５’の球面嵌合は、図１の実施形態と同様、凹球面部１５の切り欠き１５ｃと凸球面部２５’の切り欠き（図示せず）を対応させて位相合わせした状態で、凹球面部１５に凸球面部２５’を嵌め込んだ上で両者を相互に回転させることにより球対偶４０’を形成すればよい〔図６（ａ）（ｂ）および図７（ａ）（ｂ）参照〕。
【００７２】
そして、図１１に示すように外輪３０の一端側（図示左側）に固定式継手部１０を組み込む。その後、継手アッセンブリ体７０’（図９参照）にシャフト１１を組み付けた球対偶アッセンブリ体７１（図１０参照）を外輪３０の他端側（図示右側）から挿入し、シャフト１１を固定式継手部１０の内輪１２の軸孔１８にスプライン嵌合させて止め輪１９により抜け止めする。この状態で、凹球面部１５の外周面１５ａが内輪１２の外輪反開口側端部のテーパ状端面１２ａに常時接触した状態で当接する。このように球対偶アッセンブリ体７１を外輪３０に組み込むことで摺動式継手部２０を外輪３０の他端側に配設する。
【００７３】
なお、この球対偶アッセンブリ体７１を外輪３０に組み込むに際しては、外輪３０のトラック溝３１に球対偶アッセンブリ体７１の内輪２２のトラック溝２６を位相合わせした上で球対偶アッセンブリ体７１を外輪３０に挿入する。
【００７４】
その後、図１１に示すように球対偶アッセンブリ体７１の内輪２２’の軸孔２８’にシャフト２１’を圧入してスプライン嵌合させ、固定式継手部１０および摺動式継手部２０の両方にブーツ５０，６０を装着することにより固定式等速自在継手の組立を完了する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図３】図１の固定式等速自在継手の組み立て要領を説明するためのもので、外輪に固定式継手部を組み付けた状態を示す断面図である。
【図４】図３の固定式継手部の内輪に、凹球面部を有するシャフトを組み付けた状態を示す断面図である。
【図５】図４のシャフトに、凸球面部を有するシャフトを組み付けた状態を示す断面図である。
【図６】図１の固定式継手部に組み付けられるシャフトで、（ａ）は一部断面を含む正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図７】図１の摺動式継手部に組み付けられるシャフトで、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】図８の固定式等速自在継手の組み立て要領を説明するためのもので、内輪に凸球面部を一体的に形成した継手アッセンブリ体を示す断面図である。
【図１０】図９の継手アッセンブリ体に、凹球面部を有するシャフトを組み付けた球対偶アッセンブリ体を示す断面図である。
【図１１】図１０の球対偶アッセンブリ体を外輪に組み付けた状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の前提となる固定式等速自在継手の一例を示す断面図である。
【図１３】図１２の固定式等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  固定式継手部（ＵＪ）
１１  固定式継手部の軸部材（シャフト）
１２  固定式継手部の内方部材（内輪）
１５  凹球面部
２０  摺動式継手部（ＤＯＪ）
２１  摺動式継手部の軸部材（シャフト）
２２  摺動式継手部の内方部材（内輪）
２５  凸球面部
３０  外方部材（外輪）
４０  球対偶
７０  継手アッセンブリ体
７１  球対偶アッセンブリ体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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