(57)【要約】【課題】ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保せずに、ボールに遠心力が作用したとしてもボールが所定位置から離脱することを防止できるボール形等速ジョイントを提供する。【解決手段】保持器５０の窓部５３の周方向開口幅は、ボール４０の直径より大きく形成される。さらに、保持器５０は、窓部５３の外周側縁部のうち、窓部５３の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅がボール４０の直径より小さくなるように窓部５３の中心に向かって突出形成される第一突起部５４を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状からなり、内周面に少なくとも第一軸方向に延びるように且つ一端が開口部に開放された複数の第一ボール溝が形成された外輪と、
前記外輪の内側に配置され、外周面に少なくとも第二軸方向に延びるように前記第一ボール溝と同数の第二ボール溝が形成された内輪と、
それぞれの前記第一ボール溝およびそれぞれの前記第二ボール溝に対して周方向に係合して、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、
を備えるボール形等速ジョイントにおいて、
前記窓部の周方向開口幅は、前記ボールの直径より大きく形成され、
前記保持器は、前記窓部の外周側縁部のうち、前記窓部の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅が前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成される第一突起部を有することを特徴とするボール形等速ジョイント。
【請求項２】
前記第一突起部は、前記窓部の第三軸方向対向面の両側面に形成される請求項１に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項３】
前記第一突起部は、前記窓部の第三軸方向対向面の少なくとも前記外輪の開口側の面に形成される請求項１に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項４】
前記保持器は、前記窓部の外周側縁部のうち、前記第三軸方向対向面の周方向中央部に、第三軸方向開口幅を前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成され、前記第一突起部よりも突出量が小さな第二突起部を有する請求項１〜３の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項５】
前記保持器は、前記窓部の内周側縁部のうち、前記第三軸方向対向面に、第三軸方向開口幅を前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成される第三突起部を有する請求項１〜４の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項６】
複数の前記ボールのうち何れかは、前記外輪の中心軸と前記内輪の中心軸との傾斜角度が所定角度の場合に、前記第一ボール溝の前記一端より前記外輪の開口外側に位置する請求項１〜５の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項７】
前記第一ボール溝の前記一端のうち少なくとも溝側面縁部が、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されている請求項６に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項８】
前記第一ボール溝の前記一端の全縁部は、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されている請求項７に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項９】
前記第一ボール溝と前記ボールとの接触角度が、前記第一ボール溝の前記一端から第一軸方向中央部側に向かって、大きくなるように変化する請求項６〜８の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボール形等速ジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ボール形等速ジョイントにおいて、例えば特許文献１〜４などには、ジョイント角の広角化を図るために種々のものが提案されている。ここで、等速ジョイントが回転中において、ボールに作用する遠心力により、ボールは径方向外側に移動しようとする。そこで、提案されている特許文献１〜４の何れにおいても、ボールが所定位置から離脱しないようにするために、ジョイント角が最大角となった際であっても、外輪の第一ボール溝とボールとの接点を確保するようにしている。つまり、ボールが外輪の第一ボール溝に必ず接触するようにすることで、ボールに遠心力が作用したとしても、ボールが所定位置から離脱しないようにしている。
【特許文献１】特開２００４−１６９９１５号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３１４９号公報
【特許文献３】特開２０００−５０９７９９号公報
【特許文献４】特開２００３−１９４０８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、常にボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保するという制約があるため、設計が容易ではない。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保せずに、ボールに遠心力が作用したとしてもボールが所定位置から離脱することを防止できるボール形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】
【０００５】
（１）本発明のボール形等速ジョイントは、カップ状からなり、内周面に少なくとも第一軸方向に延びるように且つ一端が開口部に開放された複数の第一ボール溝が形成された外輪と、外輪の内側に配置され、外周面に少なくとも第二軸方向に延びるように第一ボール溝と同数の第二ボール溝が形成された内輪と、それぞれの第一ボール溝およびそれぞれの第二ボール溝に対して周方向に係合して、外輪と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、外輪と内輪との間に配置され、周方向に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。
【０００６】
そして、本発明のボール形等速ジョイントの特徴的構成は、窓部の周方向開口幅は、ボールの直径より大きく形成され、保持器は、窓部の外周側縁部のうち、窓部の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅がボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成される第一突起部を有することである。
【０００７】
つまり、本発明のボール形等速ジョイントにおいて、窓部の周方向開口幅が、ボールの直径より大きく形成されているので、ボールは、保持器に対して保持器の周方向に移動可能である。ここで、ボール形等速ジョイントが回転中には、ボールは窓部のうち周方向中央部には位置しない。換言すると、ボールは窓部のうち周方向端側の何れか一方に移動する。ボールが、窓部のうち周方向端側の一方側に移動するか他方側に移動するかは、回転方向に応じて異なる。つまり、何れの回転方向であっても、ボールは窓部の周方向中央には位置せず、必ず窓部の周方向端側に位置することになる。
【０００８】
さらに、ボール形等速ジョイントが回転中には、ボールに遠心力が作用する。つまり、ボールに遠心力が作用する際には、ボールは、窓部のうち周方向端側に位置している。そして、本発明のボール形等速ジョイントの保持器は、第一突起部を有する。この第一突起部は、窓部の外周側縁部のうち、窓部の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面に形成されている。さらに具体的には、この第一突起部は、当該第三軸方向対向面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成される。つまり、第一突起部が形成されている部分の窓部開口幅は、ボールの直径よりも小さくなっている。従って、第一突起部が形成されている部分にボールが位置する場合には、ボールは第一突起部に係合するため、ボールは保持器の窓部から径方向外側に離脱しない。このことは、ジョイント角が最大角となった際であっても、同様である。つまり、ボール形等速ジョイントが回転することによりボールに遠心力が作用するときに、ボールが必ず第一突起部に係合する位置に位置している。従って、第一突起部を有することにより、ボール形等速ジョイントが回転中、ジョイント角が最大角となった際であっても、ボールが保持器から離脱することを防止できる。
【０００９】
このように、本発明によれば、従来のようにボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保することなく、ボールが保持器から径方向外側に離脱することを防止できる。つまり、ジョイント角が最大角となった際に、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保しなくても、ボールの離脱を防止できる。従って、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保するという制約がなくなり、外輪などの設計自由度が高くなり、従来に比べて容易に広角化の設計ができるようになる。
【００１０】
（２）また、第一突起部は、窓部の第三軸方向対向面の両側面に形成されるようにするとよい。これにより、確実に、ボールが保持器から径方向外側に離脱することを防止できる。
【００１１】
（３）仮に、第一突起部が、窓部の第三軸方向対向面の少なくとも一方面に形成される場合には、第一突起部は、窓部の第三軸方向対向面の少なくとも外輪の開口側の面に形成されるようにするとよい。ここで、仮に、ボールが外輪の第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置するとした場合には、ボールが外輪の第一ボール溝から抜け出た瞬間、および、ボールが第一ボール溝に復帰する瞬間において、主として保持器のうち外輪の開口側が、ボールから荷重を受けている状態となる。従って、少なくとも外輪の開口側に第一突起部を形成することで、確実にボールが保持器の窓部から径方向外側へ離脱しないようにできる。
【００１２】
（４）また、保持器は、窓部の外周側縁部のうち、第三軸方向対向面の周方向中央部に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成され、第一突起部よりも突出量が小さな第二突起部を有するようにしてもよい。上述したように、ボール形等速ジョイントが回転中には、ボールが窓部の周方向中央部に位置しない。ただし、ボール形等速ジョイントの停止中、およびボール形等速ジョイントの組付時や搬送時などにおいても、確実に、ボールが保持器の窓部から径方向外側に離脱することを防止できる。
【００１３】
ただし、第二突起部の突出量が大きすぎるとボールを保持器の窓部に挿入できないおそれがある。この理由は、ボールを保持器の窓部へ組み付ける際、ボールは保持器の窓部の径方向外側から挿入するためである。しかし、本発明における第二突起部の突出量は、第一突起部の突出量より小さく、ボールを圧入できる程度に小さくしておくことで、十分にボールを挿入することができる。
【００１４】
ここで、保持器は、第二突起部を有するようにしてもよいが、第二突起部自体を有さない構成であってもよい。つまり、保持器は、窓部の外周側縁部のうち、第三軸方向対向面の周方向中央部には、全く突起部を有さないようにしてもよい。これにより、ボールを保持器の窓部への挿入が容易にできる。従って、組付性が良好となる。
【００１５】
（５）また、保持器は、窓部の内周側縁部のうち、第三軸方向対向面に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成される第三突起部を有するようにしてもよい。上述したように、ジョイント角の広角化を図ることで、ボールが第二ボール溝から離脱するおそれがある。しかし、このような場合であっても、保持器が第三突起部を有することで、ボールが保持器の窓部から径方向内側に離脱することを防止できる。
【００１６】
（６）また、複数のボールのうち何れかは、外輪の中心軸と内輪の中心軸との傾斜角度が所定角度の場合に、第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置するようにしてもよい。ここで、ジョイント角（外輪の中心軸と内輪の中心軸との傾斜角度）を大きくすると、第一ボール溝の一端へ移動するボールが存在する。そして、このボールが、第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置する状態とすることにより、さらにジョイント角を大きくすることができる。このように、さらなる広角化を図ることができる。ただし、ボールが第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置するということは、ボールは第一ボール溝によっては支持されていないということになる。この場合であっても、上述したように、第一突起部を有することにより、ボールが保持器から離脱することを防止できる。
【００１７】
（７）また、第一ボール溝の一端のうち少なくとも溝側面縁部が、外輪の開口側に向かって広がるように形成されているとよい。これにより、第一ボール溝から離脱したボールが、再び第一ボール溝に復帰する際に、確実に第一ボール溝に復帰できる。ここで、外輪の開口側に向かって広がるように形成されている形状として、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、ラッパ形状など種々の形状を含む。特に、Ｒ面取り形状およびラッパ形状などの曲面形状にすることで、ボールが第一ボール溝の奥側に移動するにつれて、ボールと外輪との間で伝達されるトルクが徐々に大きくなる。従って、等速ジョイントの回転中に、違和感なくトルク伝達が行われる。
【００１８】
（８）また、第一ボール溝の一端のうち溝側面縁部のみを、外輪の開口側に向かって広がるように形成するのではなく、第一ボール溝の一端の全縁部が、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されてもよい。これにより、より確実に、ボールが第一ボール溝に復帰できる。この場合も、上記同様に、外輪の開口側に向かって広がるように形成されている形状として、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、ラッパ形状など種々の形状を含む。
【００１９】
（９）また、第一ボール溝とボールとの接触角度が、第一ボール溝の一端から第一軸方向中央部側に向かって、大きくなるように変化するようにしてもよい。いわゆる第一ボール溝が徐変溝となる。このように、第一ボール溝を徐変溝とすることで、より滑らかにボールが第一ボール溝を移動できる。さらに、ボールが第一ボール溝の奥側に移動するにつれて、ボールと外輪との間で伝達されるトルクが徐々に大きくなる。従って、等速ジョイントの回転中に、より違和感なくトルク伝達が行われる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のボール形等速ジョイントによれば、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保せずに、ボールに遠心力が作用したとしても、ボールが保持器に保持された状態を維持できる。従って、ボールが所定位置から離脱することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、実施形態を挙げ、本発明のボール形等速ジョイントをより詳しく説明する。本実施形態においては、本発明のボール形等速ジョイントとして、ツェッパ形等速ジョイントを例に挙げて説明する。本実施形態のツェッパ形等速ジョイント１０（以下、単に「等速ジョイント」と称す。）の構成について、図１〜図７を参照して説明する。図１は、ジョイント角が最大の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。図２は、保持器５０の斜視図を示す。図３は、保持器５０の周方向部分断面図を示す。図４は、図３のＣ−Ｃ断面図を示す。図５は、図３のＤ−Ｄ断面図を示す。図６は、外輪２０の第一ボール溝２３の開口端形状を説明する図である。図７は、外輪２０の第一ボール溝２３が徐変溝であることを説明する図である。
【００２２】
図１に示すように、等速ジョイント１０は、固定式ボール形等速ジョイントからなる。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、シャフト６０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。
【００２３】
外輪２０は、図１の右側に開口部を有するカップ状からなる。この外輪２０のカップ底部の外方（図１の左側）には、連結軸２１が第一軸方向に延びるように一体成形されている。この連結軸２１は、他の動力伝達軸に連結される。さらに、外輪２０の内周面は、凹球面状に形成されている。具体的には、外輪２０の凹球面状内周面の最内周面２２は、第一軸方向断面で見た場合に一様な円弧、つまり凹状の部分球面状に形成されている。さらに、外輪２０の凹球面状内周面には、複数の略円弧凹状からなる第一ボール溝２３が、第一軸方向に平行に延びるように形成されている。これら複数の第一ボール溝２３は、径方向断面で見た場合に、周方向に等間隔に形成されている。ここで、第一軸方向とは、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。なお、第一ボール溝２３の詳細については、後述する。
【００２４】
内輪３０は、筒状からなり、外輪２０の内側に配置されている。この内輪３０の外周面は、凸球面状に形成されている。具体的には、内輪３０の凸球面状外周面の最外周面３１は、第二軸方向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。さらに、内輪３０の凸球面状外周面には、複数の円弧凹状からなる第二ボール溝３２が、第二軸方向に平行に延びるように形成されている。これら複数の第二ボール溝３２は、径方向断面で見た場合に、周方向に等間隔に、且つ、外輪２０に形成される第一ボール溝２３と同数形成されている。つまり、それぞれの第二ボール溝３２が、外輪２０のそれぞれの第一ボール溝２３に対向するように位置する。また、内輪３０の内周面には、第二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、後述するシャフト６０の外周スプライン６１に嵌合（噛合）する。ここで、第二軸方向とは、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。
【００２５】
複数のボール４０は、それぞれ、外輪２０の第一ボール溝２３および内輪３０の第二ボール溝３２に配置されている。そして、それぞれのボール４０は、それぞれの第一ボール溝２３およびそれぞれの第二ボール溝３２に対して、転動自在で周方向（第一軸回り且つ第二軸回り）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。
【００２６】
保持器５０は、図２に示すように、環状からなる。この保持器５０の外周面５１は、外輪２０の最内周面２２にほぼ対応する部分球面状、すなわち凸球面状に形成されている。一方、保持器５０の内周面５２は、内輪３０の最外周面３１にほぼ対応する部分球面状、すなわち凹球面状に形成されている。そして、保持器５０は、外輪２０の最内周面２２と内輪３０の最外周面３１との間に配置されている。
【００２７】
さらに、この保持器５０は、周方向（第三軸の周方向）に等間隔に、略矩形孔の窓部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。この窓部５３は、第三軸径方向から見た場合に、角部が円弧状に面取り（Ｒ面取り）が施された長方形状に形成されている。具体的には、窓部５３の第三軸方向の対向面５３１、５３２は、ほぼ平行に形成されている。そして、これら窓部５３の第三軸方向の対向面５３１、５３２間の開口幅（以下、「第三軸方向開口幅」と称す。）Ｈ１は、窓部５３の周方向開口幅Ｈ２より狭くされている。この窓部５３の第三軸方向開口幅Ｈ１は、ボール４０の直径とほぼ同等である。つまり、窓部５３の周方向開口幅Ｈ２は、ボール４０の直径より大きく形成されている。ここで、第三軸方向とは、保持器５０の中心軸を通る、すなわち、保持器５０の回転軸方向を意味する。
【００２８】
さらに、保持器５０は、図２〜図５に示すように、第一突起部５４および第三突起部５５を有する。この第一突起部５４は、第一開口側突起部５４１と、第一奥側突起部５４２とからなる。
【００２９】
第一開口側突起部５４１は、窓部５３の外周側縁部のうち、外輪２０の開口側に位置する窓部５３の第三軸方向対向面５３１の周方向両端部に、窓部５３の中心に向かって（外輪２０の奥側に向かって）突出形成されている。さらに、第一開口側突起部５４１は、先端側ほど細くなるように形成されている。より詳細には、第一開口側突起部５４１のうち径方向外側に位置する部分は、保持器５０の外周面５１の一部をなしている。つまり、凸球面状の一部をなしている。また、第一開口側突起部５４１のうち径方向内側に位置する部分は、第三軸方向断面形状が、凸円弧状に形成されている。また、この第一開口側突起部５４１の突出量は、ほぼ一定とされている。従って、第一開口側突起部５４１が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より小さくなる。なお、この第一開口側突起部５４１は、窓部５３の第三軸方向対向面５３１の周方向中央部には、形成されていない。
【００３０】
第一奥側突起部５４２は、窓部５３の外周側縁部のうち、外輪２０の奥側に位置する窓部５３の第三軸方向対向面５３２（第三軸方向対向面５３１に対向する面）の周方向両端部に、窓部５３の中心に向かって（外輪２０の開口側に向かって）突出形成されている。さらに、第一奥側突起部５４２は、第一開口側突起部５４１と同様に、先端側ほど細くなるように形成されている。この第一奥側突起部５４２の周方向幅は、第一開口側突起部５４１と同じ幅である。従って、第一奥側突起部５４２が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より小さくなる。つまり、第一開口側突起部５４１および第一奥側突起部５４２が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より確実に小さくなる。なお、この第一奥側突起部５４２は、窓部５３の第三軸方向対向面５３２の周方向中央部には、形成されていない。
【００３１】
第三突起部５５は、窓部５３の内周側縁部のうち、窓部５３の第三軸方向対向面５３１、５３２の全縁部に、窓部５３の中心に向かって（外輪２０の奥側又は開口側に）突出形成されている。この第三突起部５５は、先端側ほど細くなるように形成されている。より詳細には、第三突起部５５のうち径方向内側に位置する部分は、保持器５０の内周面５２の一部をなしている。つまり、凹球面状の一部をなしている。また、第三突起部５５のうち径方向外側に位置する部分は、第三軸方向断面形状が、凸円弧状に形成されている。また、この第三突起部５５の突出量は、ほぼ一定とされている。従って、第三突起部５５が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より小さくなる。
【００３２】
シャフト６０は、動力伝達シャフトである。このシャフト６０の一端側の外周面には、外周スプライン６１が形成されている。この外周スプライン６１が内輪３０の内周スプライン３３に嵌合（噛合）されることにより、シャフト６０は内輪３０に連結される。
【００３３】
ここで、外輪２０の第一ボール溝２３について、より詳細に図６（ａ）（ｂ）及び図７（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図６（ａ）は、第一ボール溝２３を外輪２０の開口側から見た部分図を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の底面図、すなわち、第一ボール溝２３を外輪回転軸から見た図を示す。図７（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図、すなわち、第一ボール溝２３のうち外輪回転軸方向のほぼ中央部の断面図を示す。図７（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図、第一ボール溝２３のうち外輪回転軸方向の開口側の断面図を示す。
【００３４】
図６（ａ）（ｂ）に示すように、第一ボール溝２３の一端が、外輪２０の開口側に開放されている。そして、第一ボール溝２３の開放端側は、外輪２０の開口側に向かって広がるように形成されている。具体的には、第一ボール溝２３の外輪軸方向の中央部から開放端に向かって、まずラッパ形状に広がるように形成されている。第一ボール溝２３のラッパ形状部分２３１は、詳細には、開放端に向かって、開放角度が次第に大きくなるような曲面状に形成されている。ただし、このラッパ形状部分２３１は、第一ボール溝２３の溝側面縁部に主として形成されている。つまり、第一ボール溝２３の溝底面縁部は、溝側面縁部に比べて、外輪２０の開口側に向かって広がり量が小さい。
【００３５】
さらに、第一ボール溝２３は、ラッパ形状部分２３１から開放端に向かって、Ｃ面取り形状に広がるように形成されている。この第一ボール溝２３のＣ面取り形状部分２３２は、ラッパ形状部分２３１の開放端の接線にほぼ等しくなるように形成されている。そして、このＣ面取り形状部分２３２は、外輪回転軸に対して約４５度傾斜している。すなわち、Ｃ面取り形状部分２３２の開放角度が、約４５度となる。ただし、このＣ面取り形状部分２３２は、ラッパ形状部分２３１と同様に、第一ボール溝２３の溝側面縁部に主として形成されている。
【００３６】
さらに、第一ボール溝２３は、位置によって、ボール４０との接触角度θが変化するように形成されている。具体的には、第一ボール溝２３とボール４０との接触角度θは、第一ボール溝２３の開放端から第一軸方向中央部側（図１の左側）に向かって大きくなるように変化している。
【００３７】
この点、より詳細に説明する。第一ボール溝２３は、上述したように略円弧凹状、例えばゴシックアーチや楕円形状などからなる。ただし、本実施形態においては、ゴシックアーチなどの近似形状として、第一ボール溝２３は、外輪回転軸と第一ボール溝２３の溝中心Ｏ（Ｏ１、Ｏ２）とを結ぶ面Ｆに対して、対称な円弧形状から形成される。つまり、図１のＡ−Ａ断面を示す図７（ａ）においては、ボール４０のボール中心Ｏ１および点Ｐ１１を通る直線上の一点を中心とした曲率半径Ｒ１の円弧状と、ボール中心Ｏ１および点Ｐ１２を通る直線上の一点を中心とした曲率半径Ｒ１の円弧状とにより形成される形状からなる。
【００３８】
そして、点Ｐ１１および点Ｐ１２が、図１のＡ−Ａ断面における第一ボール溝２３とボール４０との接触点である。このとき、中心をＯ１とした場合において、面Ｆから中心Ｏ１と接触点Ｐ１１とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度が、当該Ａ−Ａ断面における第一ボール溝２３とボール４０との接触角θ１である。そして、面Ｆから中心Ｏ１と接触点Ｐ１１とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度は、面Ｆから中心Ｏ１と接触点Ｐ１２とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度と一致する。
【００３９】
また、図１のＢ−Ｂ断面を示す図７（ｂ）においては、ボール４０のボール中心Ｏ２および点Ｐ２１を通る直線上の一点を中心とした曲率半径Ｒ２の円弧状と、ボール中心Ｏ２および点Ｐ２２を通る直線上の一点を中心とした曲率半径Ｒ２の円弧状とにより形成される形状からなる。
【００４０】
そして、点Ｐ２１および点Ｐ２２が、図１のＢ−Ｂ断面における第一ボール溝２３とボール４０との接触点である。このとき、中心をＯ２とした場合において、面Ｆから中心Ｏ２と接触点Ｐ２１とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度が、当該Ｂ−Ｂ断面における第一ボール溝２３とボール４０との接触角θ２である。そして、面Ｆから中心Ｏ２と接触点Ｐ２１とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度は、面Ｆから中心Ｏ２と接触点Ｐ２２とを結ぶ直線までの角度のうち鋭角側の角度と一致する。
【００４１】
このように、第一ボール溝２３の開放端側に位置する図１のＢ−Ｂ断面における第一ボール溝２３とボール４０との接触角度θ２が、第一軸方向中央側に位置する図１のＡ−Ａ断面における接触角度θ１より小さくなっている。そして、図１のＢ−Ｂ断面の部位から図１のＡ−Ａ断面の部位との間は、徐々に接触角度θが変化している。
【００４２】
次に、上述した構成からなる等速ジョイント１０の動作について説明する。等速ジョイント１０は、ジョイント角を最大角とした場合に、１つのボール４０が第一ボール溝２３の開口端よりも外輪２０の開口外側に位置する状態となる。そして、等速ジョイント１０が回転するにつれて、当該ボール４０は、第一ボール溝２３に進入しようとする。
【００４３】
このとき、第一ボール溝２３の開口端は、Ｃ面取り形状およびラッパ形状に形成されている。従って、ボール４０は、非常に滑らかに第一ボール溝２３に進入する。さらに、第一ボール溝２３がラッパ形状および徐変溝形状に形成されているため、ボール４０が第一ボール溝２３の奥側に移動するについて、ボール４０と外輪２０との間で伝達されるトルクが徐々に大きくなる。従って、等速ジョイント１０の回転中に、違和感なくトルク伝達が行われる。
【００４４】
ここで、等速ジョイント１０の回転中においては、ボール４０に遠心力が作用する。従って、ボール４０が第一ボール溝２３の開口端よりも外輪２０の開口外側に位置すると、ボール４０に作用する遠心力により、ボール４０が外輪２０よりも外側に離脱する可能性がある。
【００４５】
しかし、本実施形態の等速ジョイント１０は第一突起部５４を有しているため、ボール４０が第一突起部５４に当接する。そのため、ボール４０が保持器５０の窓部５３から離脱しない。つまり、ジョイント角を大きくして、ボール４０が第一ボール溝２３よりも外輪２０の開口外側に位置する状態となったとしても、ボール４０が保持器５０から離脱することを防止できる。従って、本実施形態の等速ジョイント１０のジョイント角は、非常に大きくできる。
【００４６】
ところが、上述したように、第一突起部５４（第一開口側突起部５４１および第一奥側突起部５４２）は、窓部５３の第三軸方向対向面５３１、５３２の周方向中央部には、形成されていない。これは、等速ジョイント１０の組付時に、ボール４０を保持器５０の窓部５３に挿入するためのものである。従って、仮に、等速ジョイント１０の回転中に、ボール４０が窓部５３の周方向中央部に位置すると、ボール４０が保持器５０の窓部５３から離脱するおそれがある。しかし、等速ジョイント１０の回転中には、ボール４０が窓部５３の周方向中央部に位置することがないため、上記問題が生じることはない。
【００４７】
このことを証明するために、等速ジョイント１０の回転中に、保持器５０の窓部５３のうちボール４０が当接する位置について計測した。この計測結果を図８に示す。ここで、図８は、保持器５０の任意の１つの窓部５３の第三軸方向対向面５３１が、ボール４０に当接する位置の軌跡を示す。具体的には、横軸に保持器５０の周方向を示し、縦軸に保持器５０の第三軸中心からの離間距離を示す。なお、横軸における０点（原点）は、窓部５３の周方向中央であり、縦軸における０点（原点）は、保持器５０の第三軸中心である。また、図８は、等速ジョイント１０を一方方向に回転した場合のみについて示すものである。
【００４８】
図８から明らかなように、窓部５３におけるボール４０との当接位置は、窓部５３の周方向中央には位置しない。従って、等速ジョイント１０の回転中においては、ボール４０が第一突起部５４に必ず当接する状態となる。
【００４９】
ここで、当該当接位置の軌跡は、詳細には、窓部５３の第三軸方向対向面５３１、５３２のうち周方向一方端側にて、「８」の字状を描く。当該当接位置の軌跡のうち図８の左側は、ほぼ垂直な線となっている。これは、ボール４０が窓部５３の周方向側面に当接して、ガイドされることによるものである。また、当該当接位置の軌跡のうち図８の上側は、ボール４０が第一突起部５４１、５４２に当接して、ガイドされている状態の軌跡である。さらに、当該当接位置の軌跡のうち図８の下側は、ボール４０が第三突起部５５に当接して、ガイドされている状態の軌跡である。つまり、仮に、ボール４０が内輪３０の第二ボール溝３２から離脱したとしても、ボール４０が窓部５３の径方向内側に離脱することを防止できている。
【００５０】
また、保持器１５０の他の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。図９は、保持器１５０の周方向部分断面図を示し、上記実施形態の図３に相当する図である。図１０は、図９のＥ−Ｅ断面図を示し、上記実施形態の図４に相当する図である。ここで、当該保持器１５０は、上記実施形態の保持器５０に対して、第二突起部５６を有する点が相違する。以下、当該相違点である第二突起部５６のみについて説明する。なお、当該保持器１５０において、上記実施形態の保持器５０と同一構成については、同一符号を付す。
【００５１】
第二突起部５６は、第二開口側突起部５６１と、第二奥側突起部５６２とからなる。第二開口側突起部５６１は、窓部５３の外周側縁部のうち、外輪２０の開口側に位置する窓部５３の第三軸方向対向面５３１の周方向中央部に、窓部５３の中心に向かって（外輪２０の奥側に向かって）突出形成されている。つまり、第二開口側突起部５６１は、第一開口側突起部５４１と第一開口側突起部５４１間の隙間部分に形成されている。
【００５２】
この第二開口側突起部５６１は、先端側ほど細くなるように形成されている。より詳細には、第二開口側突起部５６１のうち径方向外側に位置する部分は、保持器１５０の外周面５１の一部をなしている。つまり、凸球面状の一部をなしている。また、第二開口側突起部５６１のうち径方向内側に位置する部分は、第三軸方向断面形状が、凸円弧状に形成されている。また、この第二開口側突起部５６１の突出量は、ほぼ一定であって、第一開口側突起部５４１の突出量より小さくされている。従って、第二開口側突起部５６１が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より僅かに小さくなる。
【００５３】
第二奥側突起部５６２は、窓部５３の外周側縁部のうち、外輪２０の奥側に位置する窓部５３の第三軸方向対向面５３２の周方向中央部に、窓部５３の中心に向かって（外輪２０の開口側に向かって）突出形成されている。つまり、第二奥側突起部５６２は、第一奥側突起部５４２と第一奥側突起部５４２間の隙間部分に形成されている。この第二奥側突起部５６２は、第二開口側突起部５６１と同様に、先端側ほど細くなるように形成されている。また、第二奥側突起部５６２の突出量は、ほぼ一定であって、第一奥側突起部５４２の突出量より小さくされている。従って、第二奥側突起部５６２が形成されている部分における第三軸方向開口幅は、ボール４０の直径より僅かに小さくなる。
【００５４】
このように、窓部５３の外周側縁部のうち、窓部５３の第三軸方向対向面５３１、５３２の周方向中央部が、ボール４０の直径より小さくなる。従って、等速ジョイント１０の搬送中などに、ボール４０が窓部５３の周方向中央部に位置する状態となったとしても、ボール４０が保持器５０の窓部５３から離脱することを防止できる。ただし、上記実施形態に比べると、ボール４０を保持器５０の窓部５３への組み付け性が悪くなる。しかし、第二突起部５６の突出量は僅かであるため、ボール４０を保持器５０の窓部５３に挿入する際に、僅かな押圧力により圧入できる。従って、組み付け性は、ある程度良好な状態を維持できる。
【００５５】
なお、上記実施形態において、第一突起部５４は、第一開口側突起部５４１と第一奥側突起部５４２とからなるとした。ただし、これに限られるものではなく、第一開口側突起部５４１のみとしてもよいし、第一奥側突起部５４２のみとしてもよい。これらの場合であっても、十分にボール４０が保持器５０の窓部５３から離脱することを防止できる。
【００５６】
ここで、ボール４０が第一ボール溝２３の開口端より外輪２０の開口外側に位置する場合には、ボール４０が第一ボール溝２３から抜け出た瞬間、および、ボール４０が第一ボール溝２３に復帰する瞬間において、主として保持器５０のうち外輪２０の開口側が、ボール４０から荷重を受けている状態となる。従って、第一開口側突起部５４１および第一奥側突起部５４２の何れか一方のみを有する場合には、第一開口側突起部５４１のみとする方がよい。これにより、確実にボール４０が保持器５０の窓部５３から径方向外側へ離脱しないようにできる。
【００５７】
また、上記実施形態において、第一ボール溝２３のラッパ形状部分２３１およびＣ面取り形状部分２３２は、第一ボール溝２３の溝側面縁部に主として形成した。この他に、ラッパ形状部分２３１およびＣ面取り形状部分２３２は、第一ボール溝２３の溝底面縁部を含む全縁部に形成してもよい。これにより、より確実に、ボール４０が第一ボール溝２３に復帰できる。
【００５８】
また、上記実施形態において、ツェッパ形等速ジョイントを例に挙げて説明したが、本発明はツェッパ形等速ジョイントに限定されるものではない。例えば、ダブルオフセット形等速ジョイントおよびクロスグルーブ形等速ジョイントにおいても、保持器５０、１５０を有する限り、同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】ジョイント角が最大の場合における等速ジョイント１０の軸方向断面図を示す。
【図２】保持器５０の斜視図を示す。
【図３】保持器５０の周方向部分断面図を示す。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面図を示す。
【図５】図３のＤ−Ｄ断面図を示す。
【図６】外輪２０の第一ボール溝２３の開口端形状を説明する図を示す。
【図７】外輪２０の第一ボール溝２３が徐変溝であることを説明する図を示す。
【図８】等速ジョイント１０の回転中に、保持器５０の窓部５３のうちボール４０が当接する位置についての計測結果を示す。
【図９】保持器１５０の周方向部分断面図を示す。
【図１０】図９のＥ−Ｅ断面図を示す。
【符号の説明】
【００６０】
１０：ツェッパ形等速ジョイント、
２０：外輪、  ２１：連結軸、  ２２：最内周面、
２３：第一ボール溝、  ２３１：ラッパ形状部分、  ２３２：Ｃ面取り形状部分、
３０：内輪、  ３１：最外周面、  ３２：第二ボール溝、  ３３：内周スプライン、
４０：ボール、
５０、１５０：保持器、  ５１：外周面、  ５２：内周面、
５３：窓部、  ５３１、５３２：第三軸方向対向面、
５４：第一突起部、  ５４１：第一開口側突起部、  ５４２：第一奥側突起部、
５５：第三突起部、
５６：第二突起部、  ５６１：第二開口側突起部、  ５６２：第二奥側突起部、
６０：シャフト、  ６１：外周スプライン
【図１】
2008121791.tif 000003
【図２】
2008121791.tif 000004
【図３】
2008121791.tif 000005
【図４】
2008121791.tif 000006
【図５】
2008121791.tif 000007
【図６】
2008121791.tif 000008
【図７】
2008121791.tif 000009
【図８】
2008121791.tif 000010
【図９】
2008121791.tif 000011
【図１０】
2008121791.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月25日(2007.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状からなり、内周面に少なくとも第一軸方向に延びるように且つ一端が開口部に開放された複数の第一ボール溝が形成された外輪と、
前記外輪の内側に配置され、外周面に少なくとも第二軸方向に延びるように前記第一ボール溝と同数の第二ボール溝が形成された内輪と、
それぞれの前記第一ボール溝およびそれぞれの前記第二ボール溝に対して周方向に係合して、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、
第三軸を中心とする環状からなり、前記外輪と前記内輪との間に配置され、第三軸の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、
を備えるボール形等速ジョイントにおいて、
前記窓部の周方向開口幅は、前記ボールの直径より大きく形成され、
前記保持器は、前記窓部の外周側縁部のうち、前記窓部の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅が前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成される第一突起部と、前記窓部の外周側縁部のうち、前記第三軸方向対向面の周方向中央部に、第三軸方向開口幅を前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成され、前記第一突起部よりも突出量が小さな第二突起部と、を有することを特徴とするボール形等速ジョイント。
【請求項２】
前記第一突起部は、前記窓部の第三軸方向対向面の両側面に形成される請求項１に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項３】
前記第一突起部は、前記窓部の第三軸方向対向面の少なくとも前記外輪の開口側の面に形成される請求項１に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項４】
前記保持器は、前記窓部の内周側縁部のうち、前記第三軸方向対向面に、第三軸方向開口幅を前記ボールの直径より小さくなるように前記窓部の中心に向かって突出形成される第三突起部を有する請求項１〜３の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項５】
複数の前記ボールのうち何れかは、前記外輪の中心軸と前記内輪の中心軸との傾斜角度が所定角度の場合に、前記第一ボール溝の前記一端より前記外輪の開口外側に位置する請求項１〜４の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項６】
前記第一ボール溝の前記一端のうち少なくとも溝側面縁部が、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されている請求項５に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項７】
前記第一ボール溝の前記一端の全縁部は、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されている請求項６に記載のボール形等速ジョイント。
【請求項８】
前記第一ボール溝と前記ボールとの接触角度が、前記第一ボール溝の前記一端から第一軸方向中央部側に向かって、大きくなるように変化する請求項５〜７の何れか一項に記載のボール形等速ジョイント。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
（１）本発明のボール形等速ジョイントは、カップ状からなり、内周面に少なくとも第一軸方向に延びるように且つ一端が開口部に開放された複数の第一ボール溝が形成された外輪と、外輪の内側に配置され、外周面に少なくとも第二軸方向に延びるように第一ボール溝と同数の第二ボール溝が形成された内輪と、それぞれの第一ボール溝およびそれぞれの第二ボール溝に対して周方向に係合して、外輪と内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、第三軸を中心とする環状からなり、外輪と内輪との間に配置され、第三軸の周方向に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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
そして、本発明のボール形等速ジョイントの特徴的構成は、窓部の周方向開口幅は、ボールの直径より大きく形成され、保持器は、窓部の外周側縁部のうち、窓部の第三軸方向対向面の少なくとも何れか一方面の周方向両端部に、第三軸方向開口幅がボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成される第一突起部と、窓部の外周側縁部のうち、第三軸方向対向面の周方向中央部に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成され、第一突起部よりも突出量が小さな第二突起部と、を有することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
このように、本発明によれば、従来のようにボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保することなく、ボールが保持器から径方向外側に離脱することを防止できる。つまり、ジョイント角が最大角となった際に、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保しなくても、ボールの離脱を防止できる。従って、ボールと外輪の第一ボール溝との接点を確保するという制約がなくなり、外輪などの設計自由度が高くなり、従来に比べて容易に広角化の設計ができるようになる。
さらに、保持器は、窓部の外周側縁部のうち、第三軸方向対向面の周方向中央部に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成され、第一突起部よりも突出量が小さな第二突起部を有する。ここで、上述したように、ボール形等速ジョイントが回転中には、ボールが窓部の周方向中央部に位置しない。ただし、ボール形等速ジョイントの停止中、およびボール形等速ジョイントの組付時や搬送時などにおいても、確実に、ボールが保持器の窓部から径方向外側に離脱することを防止できる。
ただし、第二突起部の突出量が大きすぎるとボールを保持器の窓部に挿入できないおそれがある。この理由は、ボールを保持器の窓部へ組み付ける際、ボールは保持器の窓部の径方向外側から挿入するためである。しかし、本発明における第二突起部の突出量は、第一突起部の突出量より小さく、ボールを圧入できる程度に小さくしておくことで、十分にボールを挿入することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（４）また、保持器は、窓部の内周側縁部のうち、第三軸方向対向面に、第三軸方向開口幅をボールの直径より小さくなるように窓部の中心に向かって突出形成される第三突起部を有するようにしてもよい。上述したように、ジョイント角の広角化を図ることで、ボールが第二ボール溝から離脱するおそれがある。しかし、このような場合であっても、保持器が第三突起部を有することで、ボールが保持器の窓部から径方向内側に離脱することを防止できる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（５）また、複数のボールのうち何れかは、外輪の中心軸と内輪の中心軸との傾斜角度が所定角度の場合に、第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置するようにしてもよい。ここで、ジョイント角（外輪の中心軸と内輪の中心軸との傾斜角度）を大きくすると、第一ボール溝の一端へ移動するボールが存在する。そして、このボールが、第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置する状態とすることにより、さらにジョイント角を大きくすることができる。このように、さらなる広角化を図ることができる。ただし、ボールが第一ボール溝の一端より外輪の開口外側に位置するということは、ボールは第一ボール溝によっては支持されていないということになる。この場合であっても、上述したように、第一突起部を有することにより、ボールが保持器から離脱することを防止できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
（６）また、第一ボール溝の一端のうち少なくとも溝側面縁部が、外輪の開口側に向かって広がるように形成されているとよい。これにより、第一ボール溝から離脱したボールが、再び第一ボール溝に復帰する際に、確実に第一ボール溝に復帰できる。ここで、外輪の開口側に向かって広がるように形成されている形状として、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、ラッパ形状など種々の形状を含む。特に、Ｒ面取り形状およびラッパ形状などの曲面形状にすることで、ボールが第一ボール溝の奥側に移動するにつれて、ボールと外輪との間で伝達されるトルクが徐々に大きくなる。従って、等速ジョイントの回転中に、違和感なくトルク伝達が行われる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
（７）また、第一ボール溝の一端のうち溝側面縁部のみを、外輪の開口側に向かって広がるように形成するのではなく、第一ボール溝の一端の全縁部が、前記外輪の開口側に向かって広がるように形成されてもよい。これにより、より確実に、ボールが第一ボール溝に復帰できる。この場合も、上記同様に、外輪の開口側に向かって広がるように形成されている形状として、Ｃ面取り形状、Ｒ面取り形状、ラッパ形状など種々の形状を含む。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
（８）また、第一ボール溝とボールとの接触角度が、第一ボール溝の一端から第一軸方向中央部側に向かって、大きくなるように変化するようにしてもよい。いわゆる第一ボール溝が徐変溝となる。このように、第一ボール溝を徐変溝とすることで、より滑らかにボールが第一ボール溝を移動できる。さらに、ボールが第一ボール溝の奥側に移動するにつれて、ボールと外輪との間で伝達されるトルクが徐々に大きくなる。従って、等速ジョイントの回転中に、より違和感なくトルク伝達が行われる。