(57)【要約】【課題】作動角範囲が小さく、負荷条件の軽い用途に最適な、低コストで製造可能な、小型・軽量の固定式等速自在継手の構造および製造方法を提供する。【解決手段】円筒状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝25と凹球状内周面27を形成した外輪21と、凸球状外周面28に軸方向に伸びる複数のトラック溝26を形成した内輪22と、外輪21のトラック溝25と内輪22のトラック溝26とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボール23と、トルク伝達ボール23を収容するポケット39を有し、外輪21の凹球状内周面27および内輪22の凸球状外周面28と係合する凸球状外周面29および凹球状内周面30を有するケージ24とからなり、前記ケージ24の凸球状外周面29の中心Oxと凹球状内周面30の中心Oyを継手の角度中心Ooから軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手において、前記トラック溝25,26の縦断面における溝底形状を軸線に平行な直線状とした。また、外輪21のカップ部分21aを冷間加工により成形し、シャフト31の先端に作動角を制限する突起32を設けた。【選択図】  図１
2005180641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝と凹球状内周面を形成した外輪と、凸球状外周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝を形成した内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有し、外輪の凹球状内周面および内輪の凸球状外周面と係合する凸球状外周面および凹球状内周面を有するケージとからなり、前記ケージの凸球状外周面の中心と凹球状内周面の中心を継手の角度中心から軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手において、前記トラック溝の縦断面における溝底形状を軸線に平行な直線状としたことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記外輪が、冷間加工により成形した後表面硬化処理を施したカップ部分と、高周波焼入れにより必要範囲を硬化処理させた軸部分とを接合することによって構成されたことを特徴とする請求項１の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記内輪と結合されるシャフトの先端に、一定の作動角に達したときに前記外輪の一部と干渉する突起を設けことを特徴とする請求項２の固定式等速自在継手。
【請求項４】
トルク伝達ボールの直径をｄ、トルク伝達ボールの中心を結ぶ円の直径をＰＣＤ、外輪の凹球状内周面の直径をＳ1、内輪の凸球状外周面の直径をＳ2、外輪のカップ部分の冷間加工におけるトラック溝の肉厚をｔとするとき、これらの比ｄ：ＰＣＤ：Ｓ1：Ｓ2：ｔが、１．０：（２．６〜３．３）：（３．０〜４．３）：（２．３〜３．７）：（０．２２〜０．４２）なる範囲に設定され、かつ、トルク伝達ボールが５個で構成されていることを特徴とする請求項２または３の固定式等速自在継手。
【請求項５】
円筒状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝と凹球状内周面を形成したカップ部分および軸部分からなる外輪と、凸球状外周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝を形成した内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有し、外輪の凹球状内周面および内輪の凸球状外周面と係合する凸球状外周面および凹球状内周面を有するケージとを具備し、前記ケージの凸球状外周面の中心と凹球状内周面の中心を継手の角度中心から軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手の前記外輪のカップ部分を製造するにあたり、管材に冷間プレス加工を施すことにより、トラック溝の部分を外径側に拡径させるか、または、トラック溝間の部分を内径側に縮径させた後、切削加工により前記凹球状内周面を形成することを特徴とする、等速自在継手の外輪の製造方法。
【請求項６】
円筒状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝と凹球状内周面を形成したカップ部分および軸部分からなる外輪と、凸球状外周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝を形成した内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有し、外輪の凹球状内周面および内輪の凸球状外周面と係合する凸球状外周面および凹球状内周面を有するケージとを具備し、前記ケージの凸球状外周面の中心と凹球状内周面の中心を継手の角度中心から軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手の前記外輪のカップ部分を製造するにあたり、板材から深絞りにより成形した筒状素材に冷間プレス加工を施すことにより、トラック溝の部分を外径側に拡径させるか、または、トラック溝間の部分を内径側に縮径させた後、切削加工により前記凹球状内周面を形成することを特徴とする、等速自在継手の外輪の製造方法。
【請求項７】
凹球状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝を形成したカップ部分および軸部分からなる外輪と、凸球状外周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝を形成した内輪と、外輪のトラック溝と内輪のトラック溝とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを収容するポケットを有し、外輪の凹球状内周面および内輪の凸球状外周面と係合する凸球状外周面および凹球状内周面を有するケージとを具備し、前記ケージの凸球状外周面の中心と凹球状内周面の中心を継手の角度中心から軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手の前記外輪のカップ部分を製造するにあたり、冷間引抜加工により前記カップ部分の円筒状内周面およびトラック溝の断面形状を有する長尺の引抜材を成形し、所定の長さに切断した後、切削加工により前記凹球状内周面を形成することを特徴とする、等速自在継手の外輪の製造方法。
【請求項８】
前記外輪のカップ部分を成形した後、表面硬化処理を施し、高周波焼入れにより必要範囲を硬化処理された軸部分と接合することを特徴とする、請求項５、６または７の等速自在継手の外輪の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車において車輪に駆動力を伝達するために用いられる等速自在継手のうち、例えば、前輪を常時駆動して必要に応じて後輪を駆動するパートタイム四輪駆動車の後輪用ドライブシャフトのように、対象とする車両が走行する期間のなかで、ごく短時間・限定的に使用され、かつ、使用角度や負荷トルクが小さい用途に用いられる、固定式等速自在継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、前輪を常時駆動して必要に応じて後輪を駆動するパートタイム四輪駆動車の後輪用ドライブシャフトにおいては、使用時間や負荷トルクなど負荷条件が軽いため、常時駆動する前輪のドライブシャフトに比べて、負荷容量の小さい小型の等速自在継手が使用されている。また、その形式としては、車輪側には固定式のバーフィールド型等速自在継手が用いられ、ディファレンシャルギヤ側には摺動式のダブルオフセット型あるいはトリポード型等速自在継手が用いられることが多い。
【特許文献１】特開平０９−０２９３８０号公報（段落番号０００９、図１、図４、図６）
【特許文献２】特開平０９−０７６０２６号公報（段落番号０００９、図１、図４、図６）
【特許文献３】特開２００２−１９５２８６号公報（段落番号００１９〜００２３、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年ニーズが増加している小型乗用車においても、雪道などのごく限られた状況での走行安定性の確保を目的とした、パートタイム四輪駆動車の需要があり、車体が軽量でありエンジンも低出力であるため、その後輪駆動用としては、従来にない小型、軽量の等速自在継手が最適である。また、車輪側に使用する固定式等速自在継手については、転舵機構のない後輪では、前輪のように４０°以上の大きな最大作動角を必要としない。
【０００４】
しかしながら、従来の等速自在継手の製造方法では、この用途に限定して設計した小型の等速自在継手を少量生産することは、製造コスト面で非常に不利である。そのため、既に量産した実績のある比較的小型の等速自在継手の設計を流用する場合が多く、結果として、負荷条件に対して負荷容量の大きい、大型で重い等速自在継手が適用されてきた。  また、特に車輪側に使用されるバーフィールド型等速自在継手の場合、その構成部品（外輪、内輪、ケージ）に形成されるトラック溝や球面部の、輪郭形状と相対位置において、高い加工精度が要求される。
【０００５】
図９にバーフィールド型等速自在継手の構造を示す。この等速自在継手は、外輪１のトラック溝５と内輪２のトラック溝６との間にトルク伝達ボール３を組み込み、トルク伝達ボール３をケージ４で保持したものである。外輪１は、カップ部分１ａと、このカップ部分１ａの底部から軸方向に延びる軸部分１ｂとを有する。カップ部分１ａは凹球状内周面７を有し、その内周面７の円周方向複数箇所に、軸方向に延びるトラック溝５が形成されている。溝本数は例えば６本または８本とされる。カップ部分１ａの開口縁には入口チャンファ９が形成される。内輪２は軸１０に取り付けられ、その凸球状外周面８に、外輪１のトラック溝５と対をなすトラック溝６が形成されている。トラック溝５，６は、縦断面（図９）における溝底形状が円弧状の曲線とされている。ケージ４は、外輪１の内周面７と内輪２の外周面８とで接触案内される凸球状外周面４ａおよび凹球状内周面４ｂを有する。外輪１のトラック溝５の円弧中心Ｏ1と内輪２のトラック溝６の円弧中心Ｏ2を、継手角度中心Ｏ0に対して軸方向で左右に等距離オフセットさせることにより、外輪１と内輪２が作動角をとったときに、その作動角の二等分位置にトルク伝達ボール３が保持されるようにしている。
【０００６】
バーフィールド型等速自在継手では、トラック溝５，６の横断面における輪郭形状の精度がよく、縦断面の円弧形状における半径が設計どおり正確に加工されていることや、Ｏ1，Ｏ2のオフセット量の誤差が小さいことなどが、その作動性を大きく左右する要因となる。これらの加工精度が悪いと伝達ロスや回転トルクが大きくなって、車両において振動、騒音や、燃費などを悪化させる要因となるばかりか、過度な発熱などの重大な欠陥の原因となる可能性も生じる。そのため、前述のごく限られた状況で使用される軽い負荷条件に適用する場合においても、熱処理後に切削または研削加工による仕上加工を行うなど、加工精度の高い製造方法を適用する必要があり、この点が製造コストを削減する上での阻害要因となっていた。
【０００７】
前述のとおり、従来の等速自在継手の構造および製造方法では、小型乗用車のパートタイム四輪駆動車における後輪用ドライブシャフトのような、作動角範囲が小さく、負荷条件の軽い用途に最適な、低コストで製造可能な小型・軽量の固定式等速自在継手を提供することは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、この問題を解決するために、作動角範囲が小さく、負荷条件の軽い用途に最適な、低コストで製造可能な、小型・軽量の固定式等速自在継手の構造および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】
【０００９】
本発明の固定式等速自在継手は、円筒状内周面に軸方向に伸びる複数のトラック溝２５と凹球状内周面２７を形成した外輪２１と、凸球状外周面２８に軸方向に伸びる複数のトラック溝２６を形成した内輪２２と、外輪２１のトラック溝２５と内輪２２のトラック溝２６とで形成されたボール軌道に転動自在に組み込まれたトルク伝達ボール２３と、トルク伝達ボール２３を収容するポケット３９を有し、外輪２１の凹球状内周面２７および内輪２２の凸球状外周面２８と係合する凸球状外周面２９および凹球状内周面３０を有するケージ２４とを具備し、前記ケージ２４の凸球状外周面２９の中心Ｏｘと凹球状内周面３０の中心Ｏｙを継手の角度中心Ｏｏから軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせた固定式等速自在継手において、前記トラック溝２５，２６の縦断面における溝底形状を軸線に平行な直線状としたことを特徴とするものである（請求項１）。図９を参照して既に述べたように、バーフィールド型等速自在継手では外輪および内輪のトラック溝の縦断面における溝底形状が円弧状の曲線であるため、外輪のトラック溝の縦断面における溝底形状の円弧中心と、外輪の凹球状内周面の中心との位置関係精度が、作動性に大きく影響する。これに対し、本発明では、外輪２１のトラック溝２５の縦断面における溝底形状が軸線に対して平行な直線であるため、外輪２１の凹球状内周面２７の球面中心Ｏｘの軸方向位置は作動性に全く影響を与えない。これは、外輪２１の凹球状内周面２７の加工工程において仕上加工が容易であることを意味し、製造コストの低減につながる。製造工程は外輪２１と異なるが、内輪２２の凸球状外周面２８の加工についても同様の特徴があり、仕上加工が容易であるため製造コストの低減につながる。
【００１０】
具体的には、本発明の固定式等速自在継手における外輪２１は、バーフィールド型等速自在継手の外輪に比べて、しごき成形などの冷間プレス加工により容易に製造することができる。その理由は、本発明の固定式等速自在継手のカップ部分２１ａの形状は、冷間プレス加工において、管材や円筒状素材に対してトラック溝２５の部分を外径側に拡径させるか、または、その逆にトラック溝２５間の部分を内径側に縮径させることにより、少ない変形を与えることで、容易に得られるからである（請求項５、請求項６）。また、その他に、冷間引抜加工によりカップ部分２１ａと同一の断面形状を有する長尺の引抜材を成形し、適当な長さに切断してもよい（請求項７）。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の固定式等速自在継手において、前記外輪２１が、冷間加工により成形した後表面硬化処理を施したカップ部分２１ａと、高周波焼入れにより必要範囲を硬化処理させた軸部分２１ｂとを接合することによって構成されたことを特徴とするものである。カップ部分２１ａをプレス加工などの冷間成形法により製造し、適用車両ごとに必要形状が異なる軸部分２１ｂはカップ部分２１ａとは別体として製造し、カップ部分２１ａと軸部分２１ｂを接合して外輪２１を構成する製造方法を適用することにより（請求項８）、カップ部分２１ａの設計は共通化してまとめて生産することができるためコスト面で有利となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の固定式等速自在継手において、前記内輪２２と結合されるシャフト３１の先端に、一定の作動角θに達したときに外輪２１の一部と干渉する突起３２を設けたことを特徴とするものである。外輪２１とシャフト３１が一定の相対角度に達した場合に、外輪２１の一部、たとえば外輪内周に設けられた環状体３３の内径部に突起３２の先端が干渉することにより、外輪２１とシャフト３１との相対角度、すなわち作動角θが制限される。通常、前輪を常時駆動して必要に応じて後輪を駆動するパートタイム四輪駆動車の後輪用ドライブシャフトの用途において、作動角θの上限は２５°〜３０°前後に設定されていれば機能上十分である。
【００１３】
車両に取り付けられる以前の製造工程内において、バーフィールド型等速自在継手では、外輪２１とシャフト３１の相対角度を、車両で使用される作動角θの上限よりも大きい角度、すなわちシャフト３１の外径と外輪２１の開口端部が干渉する角度まで屈曲させることが可能である場合が多い。この場合、継手内部の密閉を目的としたブーツにおける蛇腹状部分または屈曲変形部分に、想定され得る最大の変形が生じることになる。その結果、車両においては取りえない大きな作動角に対応する設計によりブーツは必要以上に大型となり、その内部に封入する潤滑剤の量も多いため、コストダウンが困難となる。これに対し、本発明のように、突起３２と環状体３３を備えて作動角θを構造的に制限することにより、ブーツ３５を必要最小限の大きさに設計して潤滑剤の量も少なくすることが可能となり、低コスト化を図ることができる。
【００１４】
また、本発明の固定式等速自在継手においては、その構造上、カップ部分２１ａにケージ２４と内輪２２を組み込んだ後にトルク伝達ボール２３を一箇所ずつ組み込む方法により組み立てられるように構成すると、組立て後に外輪２１と内輪２２の相対角度が過大になると、トルク伝達ボール２３がケージ２４のポケット３９から脱落するという問題が生じる。そのため製造工程においては、内輪２２にシャフト３１を挿入嵌合した後に、外輪２１と内輪２２の相対角度が過大にならないように、作動角θを制限する手段（３２，３３）を備えていることが非常に好都合である。突起３２はシャフト３１の一部、環状体３３は外輪２１の軸部分２１ｂの一部として形成することにより、製造コストの増加を抑えることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１、２または３の固定式等速自在継手において、トルク伝達ボール２３の直径をｄ、トルク伝達ボール２３の中心を結ぶ円の直径をＰＣＤ、外輪２１の凹球状内周面２７の直径をＳ1、内輪２２の凸球状外周面２８の直径をＳ2、外輪２１のカップ部分２１ａの冷間加工におけるトラック溝２５の肉厚をｔとするとき、これらの比ｄ：ＰＣＤ：Ｓ1：Ｓ2：ｔが、１．０：（２．６〜３．３）：（３．０〜４．３）：（２．３〜３．７）：（０．２２〜０．４２）なる範囲に設定され、かつ、トルク伝達ボール２３が５個で構成されていることを特徴とするものである。等速自在継手としての必要強度および耐久性と、カップ部分２１ａにケージ２４と内輪２２を組み込んだ後にトルク伝達ボール２３を組み込む方法における組立て性とを両立させるため、トルク伝達ボール２３の数は５個に設定されている。
【００１６】
ｄ＝１．０を基準として、各寸法の比率およびトルク伝達ボール数を上記の範囲外とした場合には、次に述べる代表的な問題または傾向が生じる。
【００１７】
ＰＣＤを上限値の比率３．３より大きくとると、カップ部分２１ａの外径が大きくなり、軽量・コンパクト性が低下する。従来の製造方法である、温間または熱間鍛造により成形されたものより軽量かつコンパクトなカップ部分２１ａが得られなくなる。
【００１８】
ＰＣＤを下限値の比率２．６より小さくすると、ケージ２４の隣り合うポケット３９間の柱状部分が細くなり、ケージ２４の強度低下により継手の許容伝達トルクが低下する。
【００１９】
Ｓ1を上限値の比率４．３より大きくすると、カップ部分２１ａのトラック溝２５が浅くなり、ボール２３が溝肩に乗り上げやすくなり、トラック溝２５とボール２３との接触点が、トラック溝２５から脱落することにより、カップ部分２１ａの強度が低下し、継手の許容伝達トルクが低下する。Ｓ1を下限値の比率３．０より小さくすると、ケージ２４の凸球状外周面２９と凹球状内周面３０が接近して肉厚が薄くなるため、ケージ２４の強度が低下し、継手の許容伝達トルクが低下する。
【００２０】
Ｓ2を上限値の比率３．７より大きくすると、ケージ２４の凸球状外周面２９と凹球状内周面３０が接近して肉厚が薄くなるため、ケージ２４の強度が低下し、継手の許容伝達トルクが低下する。Ｓ2を下限値の比率２．３より小さくすると、内輪２２のトラック溝２６が浅くなり、トルク伝達ボール２３が溝肩に乗り上げやすくなり、トラック溝２６とトルク伝達ボール２３との接触点がトラック溝２６から脱落することにより、内輪２２の強度が低下し、継手の許容伝達トルクが低下する。
【００２１】
ｔを上限値の比率０．４２より大きくすると、カップ部分２１ａの重量が大きくなるとともに、軽量・コンパクト性が低下する。従来の製造方法である、温間または熱間鍛造により成形されたものより軽量かつコンパクトなカップ部分２１ａが得られなくなる。ｔを下限値の比率０．２２より小さくすると、継手の負荷トルクによりボール２３からトラック溝２５に加わる荷重に対するカップ部分２１ａの強度が低下し、継手の許容伝達トルクが低下する。
【００２２】
トルク伝達ボール２３の数を増やすと、ケージ２４の隣り合うポケット３９間の柱状部分を構成できなくなり、ケージ２４の構造が成立しない。逆に、トルク伝達ボール２３の数を減らすと、継手の負荷トルクに対するトルク伝達ボール２３とトラック溝２５，２６との接触荷重が大きくなるため、カップ部分２１ａおよび内輪２２の強度低下により継手の許容伝達トルクが低下する。また、トルク伝達ボール２３とトラック溝２５，２６の摩耗が激しくなるため、継手の耐久性も低下する。
【００２３】
以上のとおり、ｄ、ＰＣＤ、Ｓ1、Ｓ2、ｔの寸法比およびトルク伝達ボール数が、本発明の固定式等速自在継手における機能（許容負荷トルク、耐久性）と特性（軽量・コンパクト性）とを決定する要因となる。前述の寸法比は、本発明の固定式等速自在継手が、その用途に対して最適な機能と特性を発揮することを目的として設定したものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、小型乗用車のパートタイム四輪駆動車における後輪用ドライブシャフトのような、作動角範囲が小さく、負荷条件の軽い用途に最適な、低コストで製造可能な小型・軽量の固定式等速自在継手の構造および製造方法を提供することができる。
【００２５】
本発明の要点は、外輪のカップ部分の製造方法として冷間プレス加工を適用する上で、カップ部分の成形が最も容易な固定式等速自在継手の構造を選択し、製造方法を考案したことである。等速自在継手の適用用途、構造、製造方法を総合的に検討することにより、製造コストを抑えられる反面、鍛造による成形方法と比べて成形できる形状が制約される冷間プレス加工の利点を、最大限に活かす製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１および図２に従って本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態の固定式等速自在継手は、外輪２１と、内輪２２と、トルク伝達ボール２３と、ケージ２４を主要な構成要素として成り立っている。符号３５はブーツを示す。
【００２７】
外輪２１はカップ部分２１ａと軸部分２１ｂとからなる。カップ部分２１ａは概ね円筒形で、内周面に、軸方向に伸びる複数、ここでは５本のトラック溝２５を有する。トラック溝２５の縦断面（図１（ａ））における溝底形状は軸線に平行な直線である。トラック溝２５間の部分には凹球状内周面２７が形成してある。カップ部分２１ａを製造するにあたっては、低炭素鋼の円管材から冷間プレス加工により成形した後、凹球状内周面２７、ブーツ３５を装着するための係合溝３４、軸部分２１ｂとの係合部などの必要箇所に切削加工を施し、さらに浸炭焼入れによる表面硬化処理を施した後、凹球状内周面２７に仕上加工を施す。カップ部分２１ａの形状は、冷間プレス加工において、円管材に対してトラック溝２５の部分を外径側に拡径させるか、または、その逆にトラック溝２５間部分を内径側に縮径させることにより、少ない変形を与えることで、容易に得ることができる。トラック溝２５に要求される形状精度や位置関係精度は、前述の加工方法により充分に達成し得るものであり、熱処理後の仕上加工を必要としない。軸部分２１ｂは、鍛造により粗成形した素材に切削加工を施して必要形状を得た後、熱処理を施したものである。この実施の形態では、カップ部分２１ａと軸部分２１ｂは、符号３８で示すように、係合部分の外径面に適度の開先形状を設けて溶接することにより接合されており、前述の浸炭焼入れ工程において、カップ部分２１ａの接合部周辺は防炭処理を施してある。
【００２８】
内輪２２は、スプラインやセレーションを代表とする回り止め手段によってトルク伝達可能にシャフト３１と結合される。内輪２２は凸球状外周面２８を有し、その外周面に外輪２１のトラック溝２５と対応するトラック溝２６が形成してある。ここでもトラック溝２６の縦断面（図１（ａ））における溝底形状は軸線に平行な直線である。内輪２２は鍛造素材に切削加工やブローチ加工を施して成形され、浸炭焼入れによる表面硬化処理を施した後、凸球状外周面２８に仕上加工を施したものである。内輪２２についても外輪２１のカップ部分２１ａと同様に、トラック溝２６に要求される形状精度や位置関係精度は、冷間鍛造により成形した素材に前述の加工を施すことで充分に達成し得るものであり、熱処理後の仕上加工を必要としない。
【００２９】
外輪２１のトラック溝２５と内輪２２のトラック溝２６とは対をなし、各対のトラック溝に１個宛トルク伝達ボール２３が転動自在に組み込んである。この実施の形態では５個のトルク伝達ボール２３があり、それぞれケージ２４のポケット３９内に保持される。ケージ２４は、外輪２１の凹球状内周面２７および内輪２２の凸球状外周面２８と係合する凸球状外周面２９および凹球状内周面３０を有する。ケージ２４の凸球状外周面２９および凹球状内周面３０の中心Ｏｘ，Ｏｙを継手の角度中心Ｏｏから軸方向に互いに逆向きに等距離オフセットさせてある。ケージ２４は、鍛造素材に切削加工を施して成形され、浸炭焼入れによる表面硬化処理を施した後、凸球状外周面２９と凹球状内周面３０の仕上加工を施したものである。
【００３０】
図１および図２に示す実施の形態では、トルク伝達ボール２３の直径をｄ、トルク伝達ボール２３の中心を結ぶ円の直径をＰＣＤ、カップ部分２１ａの凹球状内周面２７の直径をＳ1、内輪２２の凸球状外周面２８の直径をＳ2、カップ部分２１ａのプレス成形加工におけるトラック溝の肉厚をｔとするとき、これらの比ｄ：ＰＣＤ：Ｓ1：Ｓ2：ｔが、１．０：（２．６〜３．３）：（３．０〜４．３）：（２．３〜３．７）：（０．２２〜０．４２）となるように寸法設定されている。
【００３１】
シャフト３１の先端には、作動角を制限するための突起３２が設けてある。図２に示すように、外輪２１に対して内輪２２およびシャフト３１が一定の作動角θに達した場合に、外輪２１の内周に設けられた環状体３３に突起３２の先端が干渉することにより、作動角が制限される。通常、前輪を常時駆動して必要に応じて後輪を駆動するパートタイム四輪駆動車における後輪用ドライブシャフトの用途において、作動角θの上限は２５°〜３０°前後に設定されている。
【００３２】
ブーツ３５は、クロロプレンゴムを材料として、射出成形法により成形されたものである。ブーツ３５は、金属製の固定バンド３６，３７により、小径側端部をシャフト３１に、大径側端部をカップ部分２１ａに、それぞれ固定されている。ブーツ３５の軸方向中央に位置する蛇腹状部分の形状は、適用する等速自在継手の作動角の範囲に応じて設計されている。通常、等速自在継手におけるブーツの耐久性を考慮するうえで、対象とする等速自在継手の作動角の範囲が広いほど、蛇腹状部分の形状は軸方向に長く、ひだの数を多くする必要がある。しかし、ここでは前述の構造により作動角を制限するため、ブーツ３５の蛇腹状部分を必要最小限の大きさに設計することが可能である。また、ブーツ３５の内部容積が小さいため、内部に充填する潤滑剤の量も少なくすることができる。
【００３３】
次に、図３〜図９に従って、図示した実施の形態の等速自在継手の組立て方法について説明する。
【００３４】
まず、図３に示すように内輪２２とケージ２４の回転位相を合わせ、図３（ａ）に示すように内輪２２をケージ２４に対して軸方向に矢印の向きに挿入する。
【００３５】
次に、内輪２２の凸球状外周面２８とケージ２４の凹球状内周面３０が係合するように、内輪２２をケージ２４に対して回転させ、図４の状態に至る。
【００３６】
図５に示すように、内輪２２およびケージ２４とカップ部分２１ａとの回転位相を合わせ（図５（ｂ））、内輪２２およびケージ２４をカップ部分２１ａに対して軸方向に矢印の向きに挿入する（図５（ａ））。
【００３７】
ケージ２４の凸球状外周面２９とカップ部分２１ａの凹球状内周面２７が係合するように、内輪２２およびケージ２４をカップ部分２１ａに対して回転させ、図６の状態に至る。
５）図７に示すように、カップ部分２１ａに対する内輪２２およびケージ２４の傾斜角θ1，θ2が、θ1＝２×θ2となる位置で、トルク伝達ボール２３を一ヶ所ずつ（計５ヶ所）挿入してゆく。
【００３８】
この後、潤滑剤（図示せず）を内部に封入したうえで、内輪２２にシャフト３１を挿入し、ブーツ３５をバンド３６，３７により固定した状態が図１に示すものである。
【００３９】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態である図１に示す固定式等速自在継手により、従来のバーフィールド型等速自在継手よりも低コストで製造できる等速自在継手を提供することが可能である。
【００４０】
その他の実施の形態として、カップ部分２１ａを円管材から成形する代わりに、円盤状の板材を絞り成形により有底の円筒材に成形し、前述の方法と同様にトラック溝２５の部分を外径側に拡径させるか、または、その逆にトラック溝２５間の部分を内径側に縮径させた後、底部を切断して成形することにより同様の形状を得てもよい。
【００４１】
また、冷間引抜加工によりカップ部分と同一の断面形状を有する長尺の引抜材を成形し、適当な長さに切断してカップ部分を形成した実施の形態を図８に示す。図１の実施の形態に対して、カップ部分２１ａの軸部分２１ｂとの接合部の断面形状が異なり、溶接部４０は全周隅肉溶接の形態としている。
【００４２】
さらに他の実施の形態としては、カップ部分を前述の低炭素鋼を用いて成形した後、浸炭焼入れを施す方法の代わりに、高炭素鋼を用いてプレス成形したものに高周波焼入れを施してもよいし、軸部分との接合方法にレーザ溶接や摩擦圧接などの他の接合手段を適用してもよい。いずれも本発明の固定式等速自在継手の構造が目的とする製造コストの低減を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ａは本発明の実施の形態を示す等速自在継手の縦断面図、ｂは横断面図である。
【図２】図１（ａ）の継手が作動角θを取った状態を示す縦断面図である。
【図３】ａは内輪とケージの縦断面図、ｂは側面図である。
【図４】ａは内輪とケージを組んだ状態の縦断面図、ｂは側面図である。
【図５】ａは図４（ａ）と外輪の縦断面図、ｂは側面図である。
【図６】ａは内輪とケージと外輪を組んだ状態の縦断面図、ｂは側面図である。
【図７】図６の状態の内輪、ケージ、外輪にボールを組み込む要領を示す縦断面図である。
【図８】ａは別の実施の形態を示す等速自在継手の縦断面図、ｂは横断面図である。
【図９】従来の技術を示す等速自在継手の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
２１  外輪
２１ａ  カップ部分
２１ｂ  軸部分
２２  内輪
２３  トルク伝達ボール
２４  ケージ
２５  トラック溝
２６  トラック溝
２７  カップ部分２１ａの凹球状内周面
２８  内輪２２の凸球状外周面
２９  ケージ２４の凸球状外周面
３０  ケージ２４の凹球状内周面
３１  シャフト
３２  突起
３３  環状体
３４  ブーツ溝
３５  ブーツ
３６  ブーツバンド
３７  ブーツバンド
３８  溶接部
３９  ポケット
【図１】
2005180641.tif 000003
【図２】
2005180641.tif 000004
【図３】
2005180641.tif 000005
【図４】
2005180641.tif 000006
【図５】
2005180641.tif 000007
【図６】
2005180641.tif 000008
【図７】
2005180641.tif 000009
【図８】
2005180641.tif 000010
【図９】
2005180641.tif 000011