(57)【要約】      （修正有）【課題】トルク負荷容量が大で、組立てが簡単な固定式等速自在継手。【解決手段】外輪マウス部１０ａの奥側内面に、継手の連結二軸の中心線が交差する継手中心Ｏを中心とした球面支持部１８を形成し、内輪２０と接するケージ４０の内周面４６に、外輪マウス部の開口側に位置する球面部４６ａと、外輪マウス部の奥側に位置する円筒部４６ｂとを形成し、前記円筒部４６ａの軸長を、内輪２０の軸方向移動を所定範囲にわたって許容するとともに、内輪２０が軸方向移動のストローク端にあるときトルク伝達ボール３０の外接円をケージ４０の外側輪郭内に収容可能な長さに設定し、かつ、内輪２０の中心に形成された軸方向の連結孔に挿入されて内輪２０とトルク伝達するシャフト５０の先端に、前記球面支持部１８と同曲率であって前記球面支持部１８と継手作動角の全範囲で摺接する被支持面５０ａを形成した。【選択図】図１
2007120546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端にて開口した椀状のマウス部の内球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだトルク伝達ボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを軸方向に保持するケージとを具備した固定式等速自在継手において、
前記外輪マウス部の奥側内面に、継手の連結二軸の中心線が交差する継手中心を中心とした球面支持部を形成し、
内輪と接するケージの内周面に、外輪マウス部の開口側に位置する球面部と、外輪マウス部の奥側に位置する円筒部とを形成し、前記円筒部の軸長を、内輪の軸方向移動を所定範囲にわたって許容するとともに、内輪が軸方向移動のストローク端にあるときトルク伝達ボールの外接円をケージの外側輪郭内に収容可能な長さに設定し、かつ、
内輪の中心に形成された軸方向の連結孔に挿入されて内輪とトルク伝達するシャフトの先端に、前記球面支持部と同曲率であって前記球面支持部と継手作動角の全範囲で摺接する被支持面を形成した固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記外輪マウス部の奥側内面における前記球面支持部の外縁部分に隣接して、前記内輪連結孔にシャフトを挿入する際に内輪を受止める受座を形成した請求項１の固定式等速自在継手。
【請求項３】
シャフトの外周面に形成した環状溝に弾性的拡開力を有するサークリップを嵌合するとともに、内輪連結孔に前記サークリップが拡開して嵌合する拡径部を形成し、内輪に対するシャフトの挿入途中では前記サークリップを内輪連結孔の内周面に所定の摩擦力を伴って摺接させるとともに、前記内輪に対するシャフトの挿入完了位置では前記サークリップを前記拡径部で拡開させてシャフトを抜止めするようにした請求項１または２の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記拡径部の抜止め側の側面を、内輪の軸線に対して直角な直角面、または、サークリップに作用する軸力によってサークリップが拡開する方向に傾斜した傾斜面とした請求項１から３のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項５】
内輪、ケージおよびトルク伝達ボールを、ユニットハンドリングが可能な仮組みユニットとした請求項１から４のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項６】
ケージ内周面の前記円筒部に内径が内輪の外球面の外径より小さい突起を設け、前記突起によって内輪のストローク端を規定した請求項１から５のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項７】
外輪マウス部の開口部の最小内径を、ケージの外球面とポケットの軸方向に向かい合った側壁とがなす角部の径より大きくした請求項１から６のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項８】
前記仮組みユニットにおけるボールの外接円径を、ケージの外球面とポケットの軸方向に向かい合った側壁とがなす角部の径以下にした請求項５から７のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項９】
前記仮組みユニットにおける内輪のボール溝の底からケージの内球面とポケットの球面部側側壁とがなす角部までの距離を、ボール径より小さくした請求項５から８のいずれかの固定式等速自在継手。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかの固定式等速自在継手を組立てる方法であって、内輪をケージに入れ、内輪のボール溝とケージのポケットの位相を合わせてケージの外側からポケットにボールを入れることにより、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールの仮組みユニットを得、前記仮組みユニットを外輪に入れるようにした固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項１１】
前記仮組みユニットにおける内輪と外輪のボール溝の位相をずらす工程と、前記仮組みユニットを外輪に同軸方向に入れる工程と、内輪と外輪のボール溝の位相を一致させる工程と、内輪を軸方向に移動させて内輪とボールに正規位置を占めさせる工程を具備する請求項１０の固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項１２】
シャフトの外周面に形成した環状溝に弾性的拡開力を有するサークリップを嵌合するとともに、内輪連結孔に前記サークリップが拡開して嵌合する拡径部を形成し、内輪に対するシャフトの挿入途中で前記サークリップを内輪連結孔の内周面に所定の摩擦力を伴って摺接させるとともに、前記シャフトの挿入に伴う内輪の移動を受座で阻止するようにした請求項１１の固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項１３】
前記シャフトに作用させた引抜力を前記摩擦力を介して内輪に伝達することによって内輪を軸方向に移動させて内輪とボールに正規位置を占めさせるようにした請求項１２の固定式等速自在継手の組立方法。
【請求項１４】
シャフトに引抜力を作用させて内輪とボールに正規位置を占めさせた後、シャフトを傾斜させて外輪マウス部開口側に露出した内輪の片側端面を治具で押えて内輪を傾動不能にした状態でシャフトを挿入し、前記内輪に対するシャフトの挿入完了位置で前記サークリップを前記拡径部で拡開させてシャフトを抜止めする請求項１２または１３の固定式等速自在継手の組立方法。
【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とその組立方法に係り、特に、外輪マウス部の奥側内面に形成した球面支持部に、内輪にトルク伝達可能に連結したシャフト先端の被支持面を継手作動角の全範囲で摺接させるようにした固定式等速自在継手とその組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定式等速自在継手は、連結した駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容するもので、自動車のドライブシャフトのアクスル連結部や、各種産業機械の動力伝達系において使用される。この固定式等速自在継手の種類として、従来、ゼッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型（以下ＵＪ型という）等速自在継手が知られている。
【０００３】
固定式等速自在継手であるゼッパ型等速自在継手は、外輪、内輪、ボールおよびケージから成る。外輪の内球面と内輪の外球面には、複数の曲線状のボール溝が等間隔で形成される。ボールは外輪ボール溝と内輪ボール溝間に組込まれ、ケージは外輪と内輪間に組込まれる。ＵＪ型等速自在継手は、ゼッパ型等速自在継手よりも高作動角を目的として開発されたもので、外輪のボール溝のボール中心軌跡が、上記ゼッパ型の子午線の円弧のうち、円弧中心を通る軸直角断面より外輪の開口側の部分が継手軸と平行な直線となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
このような固定式等速自在継手の外輪に対してケージを組み付ける場合、特許文献１に記載された固定式等速自在継手では、まずケージを外輪内に入れ、次に内輪をそのケージの内側を通過させて外輪内の、正規位置よりも奥側に置き、その状態で、トルク伝達ボール（以下、単に「ボール」という。）を内側からケージのポケットに入れ込み、その後、内輪を正規位置に戻し、最後に、内輪を軸方向で支持する部材を入れて外輪に固定する、というものである。
【０００５】
特許文献２および特許文献３に記載された固定式等速自在継手は、外輪の大端面開口とは反対側のケージの内径部が内輪が同軸方向に通過できるような形状となっており、また、外輪の大端面開口とは反対側も内輪が同軸方向に通過できるように開口している。組立て方法は、外輪にケージを入れておき、ボールを内側からケージのポケットに入れて、その後、内輪を外輪の大端面開口側から外輪とケージを通過させて入れ、外輪の大端面開口とは反対側の開口部分に内輪を支持する部材を入れて外輪に固定する、というものである。
【特許文献１】特開平６−１９３６４５号公報
【特許文献２】特表２００４−５２１２９５号公報
【特許文献３】特開２００４−１１６６６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された固定型等速自在継手は、その組立方法に起因して内輪のトラック溝が浅く、トルク負荷容量が小さくなる。つまり、外輪にケージを挿入した後、そのケージの内側に内輪を挿入して外輪の底部まで押し込むことができるように、内輪の外径をケージの内径よりも小さく設定する必要がある。ここで、内輪に嵌着される中間軸の外径は規定値であることから、内輪の外径を小さくすると内輪のトラック溝が浅くなる。その結果、トルク負荷容量が小さくなるという問題が発生する。
【０００７】
また、特許文献１に記載された固定型等速自在継手では、外輪の底に配置された底部材の凹球面で内輪の外球面を軸方向に支持する構造となっている。このように内輪を軸方向に支持する底部材の凹球面が継手中心軸線を含む比較的狭い範囲に位置しているため、大作動角時の等速性を維持することが困難であり、振動や異音などといった問題や、底部材の凹球面と内輪の外球面との相対変位量が大きいことから発熱量や摩耗量が大きくなるといった問題がある。
【０００８】
加えて、外輪およびケージの内側からボールを入れるという作業は煩雑で、組立工程における作業能率が悪い。
【０００９】
特許文献２および特許文献３に記載された固定式等速自在継手でも、外輪およびケージの内側からボールを入れる作業は煩雑である。また、外輪の大端面開口とは反対側に内輪を通過させるための大きい開口が必要であるため、この部分の外径が大きくならざるを得ない。その結果、重量増となるばかりでなく、外径と内径の間が狭くなるため、たとえば駆動車輪用車輪軸受装置に適用する場合のホイールハブとの連結部（ステム軸）とこの中空状の外輪とを結合するための構造は、作り難い。しかも、外輪のホイール側つまり大端面の反対側は、車種によって形状が異なるものであるが、小さい径が必要となるときなどは適用が困難となる。
【００１０】
本発明の主要な目的は、上述の問題点を解消し、組立てが簡単で、軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１の発明は、一端にて開口した椀状のマウス部の内球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した外輪と、外球面に軸方向に延びる複数のボール溝を形成した内輪と、対をなす外輪のボール溝と内輪のボール溝との間に組み込んだトルク伝達ボールと、外輪の内球面と内輪の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを軸方向に保持するケージとを具備した固定式等速自在継手において、前記外輪マウス部の奥側内面に、継手の連結二軸の中心線が交差する継手中心を中心とした球面支持部を形成し、内輪と接するケージの内周面に、外輪マウス部の開口側に位置する球面部と、外輪マウス部の奥側に位置する円筒部とを形成し、前記円筒部の軸長を、内輪の軸方向移動を所定範囲にわたって許容するとともに、内輪が軸方向移動のストローク端にあるときトルク伝達ボールの外接円をケージの外側輪郭内に収容可能な長さに設定し、かつ、内輪の中心に形成された軸方向の連結孔に挿入されて内輪とトルク伝達するシャフトの先端に、前記球面支持部と同曲率であって前記球面支持部と継手作動角の全範囲で摺接する被支持面を形成した固定式等速自在継手である。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記外輪マウス部の奥側内面における前記球面支持部の外縁部分に隣接して、前記内輪連結孔にシャフトを挿入する際に内輪を受止める受座を形成した固定式等速自在継手である。
【００１３】
内輪を受止める受座を形成しない場合、内輪に治具係合部を形成して治具によってシャフト挿入時の内輪移動を拘束する必要があるが、治具係合部を形成するとその分だけ内輪軸長が長くなるし、加工コストも嵩む。勿論、治具による内輪拘束は作業性が悪く煩雑でもある。本発明では外輪に内輪受止め用受座を形成することによって前述した不都合をすべて解消する。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、シャフトの外周面に形成した環状溝に弾性的拡開力を有するサークリップを嵌合するとともに、内輪連結孔に前記サークリップが拡開して嵌合する拡径部を形成し、内輪に対するシャフトの挿入途中では前記サークリップを内輪連結孔の内周面に所定の摩擦力を伴って摺接させるとともに、前記内輪に対するシャフトの挿入完了位置では前記サークリップを前記拡径部で拡開させてシャフトを抜止めするようにした固定式等速自在継手である。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、前記拡径部の抜止め側の側面を、内輪の軸線に対して直角な直角面、または、サークリップに作用する軸力によってサークリップが拡開する方向に傾斜した傾斜面とした固定式等速自在継手である。
【００１６】
シャフトに引抜き方向の軸力が作用した場合、サークリップが内輪拡径部から抜け出ようとするが、拡径部のラジアル面を前述したような傾斜面にしておくことによりサークリップの抜け出し防止が確実になる。拡径部のラジアル面は垂直面としても十分な抜け出し防止効果が得られる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールを、ユニットハンドリングが可能な仮組みユニットとした固定式等速自在継手である。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかの発明において、ケージ内周面の前記円筒部に内径が内輪の外球面の外径より小さい突起を設け、前記突起によって内輪のストローク端を規定した固定式等速自在継手である。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかの発明において、外輪マウス部の開口部の最小内径を、ケージの外球面とポケットの軸方向に向かい合った側壁とがなす角部の径より大きくした固定式等速自在継手である。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項５から７のいずれかの発明において、前記仮組みユニットにおけるボールの外接円径を、ケージの外球面とポケットの軸方向に向かい合った側壁とがなす角部の径以下にした固定式等速自在継手である。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項５から８のいずれかの発明において、前記仮組みユニットにおける内輪のボール溝の底からケージの内球面とポケットの球面部側側壁とがなす角部までの距離を、ボール径より小さくした固定式等速自在継手である。
【００２２】
請求項１０の発明は、請求項１から９のいずれかの固定式等速自在継手を組立てる方法であって、内輪をケージに入れ、内輪のボール溝とケージのポケットの位相を合わせてケージの外側からポケットにボールを入れることにより、内輪、ケージおよびトルク伝達ボールの仮組みユニットを得、前記仮組みユニットを外輪に入れるようにした固定式等速自在継手の組立方法である。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、前記仮組みユニットにおける内輪と外輪のボール溝の位相をずらす工程と、前記仮組みユニットを外輪に同軸方向に入れる工程と、内輪と外輪のボール溝の位相を一致させる工程と、内輪を軸方向に移動させて内輪とボールに正規位置を占めさせる工程を具備する固定式等速自在継手の組立方法である。
【００２４】
請求項１２の発明は、請求項１１の発明において、シャフトの外周面に形成した環状溝に弾性的拡開力を有するサークリップを嵌合するとともに、内輪連結孔に前記サークリップが拡開して嵌合する拡径部を形成し、内輪に対するシャフトの挿入途中で前記サークリップを内輪連結孔の内周面に所定の摩擦力を伴って摺接させるとともに、前記シャフトの挿入に伴う内輪の移動を受座で阻止するようにした固定式等速自在継手の組立方法である。
【００２５】
請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記シャフトに作用させた引抜力を前記摩擦力を介して内輪に伝達することによって内輪を軸方向に移動させて内輪とボールに正規位置を占めさせるようにした固定式等速自在継手の組立方法である。
【００２６】
請求項１４の発明は、請求項１２または１３の発明において、シャフトに引抜力を作用させて内輪とボールに正規位置を占めさせた後、シャフトを傾斜させて外輪マウス部開口側に露出した内輪の片側端面を治具で押えて内輪を傾動不能にした状態でシャフトを挿入し、前記内輪に対するシャフトの挿入完了位置で前記サークリップを前記拡径部で拡開させてシャフトを抜止めする固定式等速自在継手の組立方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、固定式等速自在継手の組立すなわち構成要素の組立てが容易となる。一つには、内輪とケージとボールの仮組みユニットがユニットハンドリング可能であり、もう一つは、その仮組みユニットをつくるに際して外側からボールを入れるため作業性がよいことによる。
【００２８】
また、本発明の固定式等速自在継手は、仮組みユニットを外輪の大端面にある開口から入れ込むため、特許文献２，３のものに比べて、外輪の大端面とは反対側を閉塞構造（カップ状外輪）とするか、あるいは開口構造とした場合でもその内径を小さくすることができる。したがって、この部分の外径を小さくすることができ、軽量化および車種による外形形状の変化への対応が容易となる。また、同部の厚肉化によりホイールハブとの連結部の設計が容易となる。
【００２９】
内輪とケージとボールをユニットハンドリング可能な仮組みユニットとし、この仮組みユニットと外輪との組み合わせで固定式等速自在継手を構成することで、外輪は用途に応じた種々形状とし、それらの外輪に対して共通の仮組みユニットを使用することができる。たとえば、車種等によって外輪外形やホイールとの連結軸の形状が異なる場合でも、仮組みユニットだけは共通のものを使用することができるため、コスト低減に大いに寄与する。
【００３０】
外輪マウス部奥側内面の球面支持部が、外輪マウス部内球面と連続した球面であるため、これらを共通の工作機械による一つの工程で同時に形成することができ、外輪製作コストを低減できる。
【００３１】
シャフトの先端被支持面が外輪マウス部奥側内面の球面支持部に対して継手作動角の全範囲で連続的に摺接するから、内輪がシャフトを介して外輪球面支持部により軸方向に安定的かつ円滑に支持される結果、振動や異音の発生が抑制され等速性が維持されるのは勿論のこと、内輪外球面での発熱量や摩耗量が少なくなり十分なトルク負荷容量が得られる。
【００３２】
外輪マウス部の奥側内面は外輪内球面と同じ球面支持部であるから、内輪を支持するための別部材や凹部を外輪マウス部の奥側に別設しなくてもよいため、その分、継手の軸方向長さを節約して継手重量とコストを削減することができる。
【００３３】
シャフトないし内輪を傾斜させ、かつ、内輪の傾動を拘束した状態で内輪連結孔にシャフトを押し込むようにしたので、内輪を軸方向不動に拘束するため、内輪に治具係合部などを形成する必要がなく、その分、内輪の製作コストを低減可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、図面に従って本発明の実施の形態を説明する。図１にＵＪ（アンダーカットフリー）タイプの固定式等速自在継手の縦断面を示す。図示するように、この固定式等速自在継手は、外輪１０、内輪２０、ボール３０、ケージ４０およびシャフト５０を主要な構成要素とする。
【００３５】
外輪１０はマウス部１０ａとステム部１０ｂとからなる。ステム部１０ｂは、この実施の形態では、セレーション部１０ｂ１とねじ部１０ｂ２を有する。マウス部１０ａは、図２および図３に示すように一端にて開口した椀状で、その内周面（以下、「内球面」という。）は、継手の連結二軸、すなわちステム部１０ｂとシャフト５０の中心線が交差する継手中心Ｏを中心とする半径Ｒの内球面１２とされる。この内球面１２に軸方向に延びる複数（ここでは８本）のボール溝１４が円周方向等間隔に形成してある。マウス部１０ａの奥側内面に、図１のように、凹球面状の球面支持部１８が形成される。この球面支持部１８は、継手中心Ｏを中心とする半径Ｒの凹球面である。したがって、外輪内球面１２と球面支持部１８は同じ球面であり、工作機械による一工程で形成可能である。球面支持部１８に対して、内輪２０の中心の連結孔としてのスプライン孔２６にトルク伝達可能に挿入されたシャフト５０の先端被支持面５０ａが、継手作動角の全範囲で摺接する。外輪マウス部１０ａの内面には、球面支持部１８の外縁部分に隣接し、かつ、外輪内球面１２ないしボール溝１４の奥側端部と隣接する環状の凹部１９が形成される。この凹部１９の内面に、外輪軸線と垂直を成す受座１９ａが成形される。なお、外輪１０の球面支持部１８およびシャフト５０の先端被支持面５０ａには、耐摩耗性を向上させるため熱処理による表面硬化層が設けられる。
【００３６】
外輪１０のマウス部１０ａ開口側縁部には、図２に示すように、内輪２０に結合するシャフト５０の最大作動角時にシャフト５０と当接する面取り１６ａが周方向に連続して形成される。この面取り１６ａと、マウス部１０ａの内球面１２の開口側との間に、図２および図３に示すように、円筒部１６ｂが形成される。この円筒部１６ｂは、マウス部１０ａ開口の最小内径Ｃ１を形成し、外輪中心を挟んで対向する反対側の円筒部１６ｂとの相互間距離が最小内径Ｃ１となる。
【００３７】
内輪２０は図１および図４に示すように球状で、その部分球面状外周面（以下、「外球面」という。）２２に、軸方向に延びる複数ここでは８本のボール溝２４が円周方向等間隔に形成してある。図４において、符号Ａ1およびＡ2は、それぞれ、内輪２０の外球面２２の外径および外球面２２の中心横断面での最小投影径を示す。内輪２０は、連結孔としての貫通スプライン孔２６によって、シャフト５０とトルク伝達可能に結合する。シャフト５０の先端は、外輪マウス部１０ａの球面支持部１８と同曲率である凸球面の被支持面５０ａとされる。シャフト５０の先端はスプライン孔２６を貫通して内輪２０の反対側に突出する。スプライン孔２６の出口側内周縁に、スプライン孔２６の内径より大きくスプライン孔２６の歯底に達する拡径部２０ｄが形成される。拡径部２０ｄのラジアル面は、機械加工の容易性を考慮して、内輪２０の軸線と垂直な垂直面２０ｄ１で構成される（図１拡大図（Ｉ）参照）。ただし、必要に応じて拡径部２０ｄのラジアル面を傾斜面２０ｄ２としてもよい（図１拡大図（ＩＩ）参照）。この傾斜面２０ｄ２の傾斜方向は、サークリップ５２に作用する軸力によって、サークリップ５２が拡開する傾斜方向である（θ＜９０°）。シャフト５０のスプライン部５０ｂの軸線方向中間位置に、環状溝２７が形成される。この環状溝２７に、弾性的拡開力を有する円形断面または矩形断面のサークリップ５２が嵌合される。環状溝２７とサークリップ５２との間の隙間はできるだけ小さくする。スプライン部５０ｂの基端側にテーパ段部５０ｃが形成される。このテーパ段部５０ｃは、スプライン孔２６に対するシャフト５０の挿入完了状態で内輪２０側のテーパ段部２０ａと当接する（図１参照）。
【００３８】
図１に示すように、外輪１０のボール溝１４の曲率中心Ｏ1と内輪２０のボール溝２４の曲率中心Ｏ2は、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離ｆだけオフセットさせてある。したがって、対をなす内外輪１０、２０のボール溝１４、２４は外輪１０の大端面側開口に向かって拡開したくさび形状を呈する。
【００３９】
この実施の形態の固定式等速自在継手は、ボール溝１４、２４にアンダーカットがない（アンダーカットフリー）。すなわち、外輪１０のボール溝１４は、曲率中心Ｏ1を境にして小端面側に位置する円弧底１４ａと大端面側に位置する軸線と平行なストレート底１４ｂとで構成される。同様に、内輪２０のボール溝２４は、曲率中心Ｏ2を境にして外輪１０の大端面側に位置する円弧底２４ａと外輪１０の小端面側に位置する軸線と平行なストレート底２４ｂとで構成される。
【００４０】
ケージ４０は外輪１０の内球面１２と内輪２０の外球面２２との間に介在する。ケージ４０の円周方向に複数ここでは８個のポケット４２が配設してある。ポケット４２の形状は概略矩形であるが、円周方向対向面はボール３０の曲率とほぼ等しい円弧面とされる。ケージ４０の外球面４４は外輪１０の内球面１２と接する。図５および図６に示すように、ケージ４０の外球面４４と、ポケット４２の軸方向に向かい合った側壁とがなす角部４１、４３の径Ｂ2は、ケージ４０の外球面４４の外径Ｂ1よりも小さい。径Ｂ2は外輪１０の円筒部１６ｂの内径Ｃ１より小さくしてある（Ｂ2＜Ｃ１）。これはケージ４０を外輪１０と同軸方向に装入するとき必要となる寸法関係である。ただし、この寸法関係が僅差でＣ１＜Ｂ2のように逆転した場合でも、ケージ４０を外輪１０に焼嵌めするか、かち込むなどすれば、入れることも不可能ではない。
【００４１】
ここで、図５（Ｂ）の符号４１で示す部分の径Ｂ2（ケージ挿入側の径）は少し大きくてもシャフト５０を同軸から少し傾ければ入るが、符号４３で示す部分の径Ｂ2（ケージ挿入側と反対側の径）については上記寸法関係（Ｂ2＜Ｃ１）が必要である。なお、ケージ４０の角部４１、４３に面取りなど径Ｂ2を小さくするためのカットする部分を設けてもよい。径Ｂ2を小さくすることができれば外輪１０の円筒部１６ｂの内径Ｃ１も小さくでき、それによりケージ外球面４４を案内する外輪内球面１２の範囲を開口側に拡大できるため、軸方向すきまが少なくなり等速性、耐久性などがよくなる。
【００４２】
図５から分かるとおり、ケージ４０の内周面４６は、軸方向中心（図１では継手中心Ｏと一致）にて互いに滑らかに連続した球面部４６ａと円筒部４６ｂとの組み合わせで構成される。つまり、軸方向中心から外輪１０の大端面側は内輪２０の外球面２２と接して内輪２０を半径方向および軸方向に支持する球面部４６ａとなっており、軸方向中心から外輪１０の小端面側は内輪外球面２２と接して内輪２０を半径方向に支持する円筒部４６ｂとなっている。円筒部４６ｂは、組立ての過程で内輪２０を正規位置から軸方向に後退させておくために必要となる（図８参照）。したがって、正規位置で内輪２０を半径方向に支持する狭い範囲以外については、精度はラフでよい。図８では、球面部４６ａの内径をＢ３、円筒部４６ｂの内径をＢ４で示す。
【００４３】
ケージ円筒部４６ｂの端部に内径側に突出した突起４８が設けてある。この突起４８は、図８に示すように、内輪２０、ボール３０およびケージ４０を仮組みユニットとしたとき、内輪２０の脱落を防止するための、言い換えれば内輪２０の軸方向移動のストローク端を規定するストッパーとして機能する（図８、図９参照）。そのため突起４８の内径Ｂ5は内輪２０の外球面２２の外径Ａ1より小さく設定してある。
【００４４】
外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４は対をなし、各対のボール溝１４、２４間にボール３０が組み込んである。ケージ４０の各ポケット４２に一つのボール３０が収容される。そして、ケージ４０は、すべてのボール３０を外輪１０と内輪２０のなす角度すなわち継手の作動角の二等分面上に位置させるように作用し、これにより、継手の等速性が維持される。
【００４５】
次に、上述の構成の固定式等速自在継手の組立方法、つまり、外輪１０、内輪２０、ボール３０およびケージ４０からなる構成要素の組立て手順を説明する。まず、図７に示すように、内輪２０をケージ４０に、軸線を直交させて装入する。このとき、内輪２０の外球面２２の中心横断面での最小投影径Ａ2（図４）とケージ４０の突起４８の内径Ｂ5（図８）との大小関係（Ａ2＜Ｂ5）を利用する。そして、内輪２０を回して両者の軸線を一致させて同軸となす。なお、径差（Ｂ5−Ａ2）が小さい場合は最初から同軸方向にかち込んでもよい。
【００４６】
内輪２０をケージ４０の円筒部４６ｂ内で軸方向に移動させて内輪２０の外球面２２をケージ４０の突起４８に接触させ、両者を図８に示す位置関係となす。このとき内輪２０は、上述の突起４８のストッパー機能により、外球面２２がケージ４０の突起４８に当たった位置、つまり、正規位置から符号Ｘで示す距離だけ後退した位置で停止する。
【００４７】
図９および図１０に示すように、内輪２０のボール溝２４の位相とケージ４０のポケット４２の位相を合わせた状態で、外側からポケット４２にボール３０を入れる。ボール３０を内輪２０のボール溝２４に突き当たるまで押し込み、ボール外接円径Ｄ１がケージ４０のポケット４２の角部４１、４３の径Ｂ2（図５、図６）以下となるようにする。言い換えれば、内輪２０が軸方向移動のストローク端にあるときボール外接円がケージ４０の外側輪郭内に収まるようにする。
【００４８】
なお、ボールを８個にすると、７個以下のボールを使用するものに比べ、ボール径に対してボールＰＣＤが大きいため、ケージ外球面からのボールの飛び出し量が小さく、内輪、ケージ、ボールからなる仮組みユニットにおいてボールを押し込んだ状態を得るのに半径方向のボールの押し込み量が小さくてすむ。また、ボール径に対してボールＰＣＤが大きいことから、内輪内部にセレーションを確保しやすく、しかも、内輪の、外輪大端面とは反対側に球面部分を確保しやすい。
【００４９】
このとき、図９に符号Ｄ2で示す、内輪２０のボール溝２４の底からケージ４０の球面部４６ａとポケット４２の球面部側側壁とがなす角部までの距離が、ボール径より小さくなる寸法関係に設定しておくと、ボール３０が内径側に脱落せず、ユニットハンドリングが可能となって取り扱いが非常に容易となる。そして、かかる寸法関係は図８を参照して上に述べたケージ４０の突起４８の位置（Ｘ）に依存する。なお、通常、ボール３０とポケット４２の間には締めしろがあるため外径側へは脱落しにくくなっている。
【００５０】
次に、図１１に示すように、内輪２０、ケージ４０およびボール３０の仮組みユニットを外輪１０の開口から挿入する。この挿入は、図１２に示すように、隣接するボール間の角度をαとすると、外輪１０のボール溝１４と内輪２０のボール溝２４の位相をα／２だけずらした状態で行う。その結果、ケージ４０の外球面４４が外輪１０の内球面１２に当接し、その時点で内輪２０の端面２０ｂが外輪１０の受座１９ａに当接し、図１１に示す状態となる。
【００５１】
なお、仮組みユニットのボール３０は、外輪１０の円筒部１６ｂを通過するときにケージ４０の外側輪郭内に収まっていればよく、ここを通過した後は外輪１０の内球面１２に沿って半径方向外側に移動することができる。ここで、内輪２０の端面２０ｂ周縁部が当たる外輪１０の受座１９ａの軸方向位置は、より開口側にある方が、継手の軸方向コンパクト化を図る上で有利である。そこで、ボール３０が外輪円筒部１６ｂを通過した後、ケージ４０の外球面４４が外輪１０の内球面１２に当たる前に内輪２０の端面２０ｂ周縁部が外輪１０の受座１９ａに当たり、内輪２０のそれ以上の移動が阻止される結果、ケージ４０がさらに外輪マウス部１０ａの奥側に進むにつれてボール３０が半径方向外側に飛び出すようにすれば、受座１９ａをより大端面側に位置させることができる。
【００５２】
次に、図１３に示すように、外輪１０と内輪２０の軸線を整合させた状態で、矢印Ａ方向で内輪２０のスプライン孔２６にシャフト５０を挿入する。この際、シャフト５０に取付けられたサークリップ５２が内輪２０のスプライン孔２６と摺接して内輪２０を継手奥側に押すが、内輪２０は受座１９ａに受止められているので移動しない。シャフト５０を内輪２０のスプライン孔２６に最後まで挿入すると、シャフト５０の先端被支持面５０ａが球面支持部１８に当接する。
【００５３】
この状態から、図１２と図１４に示すように、仮組みユニット（２０、３０、４０）と外輪１０の位相をα／２ずらして内外輪１０、２０のボール溝１４、２４の位相を一致させる。ボール溝１４、２４の位相を一致させた状態で、図１３の矢印Ｂ方向（引抜き方向）にシャフト５０を移動させる。この際、シャフト５０の環状溝に嵌合したサークリップが、内輪２０の連結孔の内周面に所定の摩擦力を伴って摺接しているため、内輪２０もシャフト５０に引張られて矢印Ｂ方向で外輪１０の開口側に移動する。この内輪２０の移動によって内輪２０の外球面２２がケージ４０の球面部４６ａに当接する。また、内輪２０の軸方向移動に伴ってボール３０が半径方向外側に移動し、内輪２０とボール３０が正規位置を占めるに至る。
【００５４】
次に、図１５に示すように、シャフト５０と内輪２０を外輪１０に対して大きく傾斜させる。これにより、内輪２０の片側端面が外輪マウス部１０ａの開口側にはみ出す。この状態では、内輪外球面２２が片側ではケージ内周面４６の球面部４６ａに当接して継手の内外方向に拘束された状態となるが、反対側では内輪外球面２２がケージ内周面４６の円筒部４６ｂに当接し、継手の外側方向の移動は拘束されるが、内側（奥側）方向の移動はフリーの状態になる。
【００５５】
したがって、図１５の状態で、仮に内輪２０をまったく拘束することなくシャフト５０をスプライン孔２６に挿入すると、サークリップ５２による摩擦力により、内輪２０の反対側だけが継手奥側に傾動しようとする。この結果、内輪２０がシャフト５０に対して傾斜し、両者のスプライン嵌合面においてこじりが生じ、シャフト５０の挿入が不可能になる。
【００５６】
本発明はこのようなこじり現象を防止するため、図１５に示すように外輪１０を収容して位置決め可能な有底円筒状のメインブロック６０と鈎状のサブブロック６１を用いる。ステム部１０ｂをメインブロック６０の底部の穴６０ａに挿入して外輪１０をメインブロック６０内に収容する。外輪１０の開口側外周面をメインブロック６０の内周面に当接させて外輪１０を位置決めする。メインブロック６０の開口側にサブブロック６１をボルトやねじを使用して着脱自在に取付ける。サブブロック６１のアーム部６２の先端側側面６３を内輪２０の片側端面に押付ける。このアーム部６２の押付けにより、内輪２０の外球面２２がケージ球面部４６ａに押付けられ、アーム部６２の平らな側面６３による規制と相俟って、内輪２０の傾動が阻止される。このようにして内輪２０の傾動を阻止した状態で、シャフト５０を内輪２０のスプライン孔２６に矢印Ｃ方向に挿入すると、内輪２０を傾動させずに、すなわち、シャフト５０とのスプライン嵌合面でこじりを生ずることなく、シャフト５０を挿入することができる。この際、サークリップ５２は内輪２０のスプライン孔２６の内周面を摺動する。
【００５７】
シャフト５０を最後まで挿入してその先端被支持面５０ａが外輪マウス部１０ａの内周面（内球面１２と球面支持部１８）に当接すると、同時に、シャフト５０のテーパ段部５０ｃが内輪２０のテーパ段部２０ａに当接し、かつ、サークリップ５２が拡径部２０ｄに到達して弾性的に拡開する（図１拡大図（Ｉ）（ＩＩ）参照）。拡開したサークリップ５２は、内輪２０とシャフト５０の両スプライン歯の重合部分に位置し、環状溝２７に嵌合したまま、拡径部２０ｄの垂直面２０ｄ１（または傾斜面２０ｄ２）に拘束される。したがって、この状態ではシャフト５０は内輪２０から抜き差し不能となる。なお、シャフト５０に引抜き方向の軸力が作用した場合、サークリップ５２が内輪拡径部２０ｄから抜け出ようとする傾向がある。このため、拡径部２０ｄのラジアル面は傾斜面２０ｄ２にしておくとサークリップ５２の抜け出し防止が確実になる。拡径部２０ｄのラジアル面は必ずしも傾斜面２０ｄ２である必要はないが、少なくとも垂直面２０ｄ１とする必要がある。傾斜面２０ｄ２を反対側に傾斜した面にするとサークリップ５２が抜けやすくなる。
【００５８】
次に、サブブロック６１をメインブロック６０から取外し、次いで外輪１０をメインブロック６０から取出す。しかる後、シャフト５０を図１６で矢印Ｄ方向に動かし、図１のようにシャフト５０をステム部１０ｂと同軸状態に戻し、これで固定式等速自在継手の組立てを完了する。
【００５９】
本発明の固定式等速自在継手は、図１のように、外輪１０に設けた球面支持部１８でシャフト５０の先端被支持面５０ａひいては内輪２０の外球面２２を軸方向に支持するとともに、内輪２０の外球面２２をケージ４０の内径部４６ａ、４６ｂで半径方向に支持した構造であるため、外球面２２での発熱量や摩耗量を少なくでき、十分なトルク負荷容量を確保することができ、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。
【００６０】
なお、本発明は以上説明し、かつ、図示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく種々の改変態様が可能である。たとえば、図示した実施の形態は８個のトルク伝達ボールを用いたものを例示したが、６個のトルク伝達ボールを用いることも可能である。
【００６１】
また、固定式等速自在継手の組立て方法としては、前述のように内輪２０、ボール３０およびケージ４０を仮組みユニットにして組立てる方法の他、外輪１０のマウス部１０ａとステム部１０ｂを分離し中空状の外輪マウスとすれば、外輪１０にケージ４０を同軸方向で装入し、その後、内輪２０およびボール３０を組み付ける方法でも組立て可能である。さらに、前述のように外輪に対してケージを同軸方向で入れ込む他、外輪に対してケージの軸線を垂直にして入れ込む組立て方法にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図。
【図２】外輪の要部縦断面図。
【図３】外輪の開口側の側面図。
【図４】内輪の端面図。
【図５】ケージの縦断面図。
【図６】ケージの側面図。
【図７】内輪をケージに組み込む過程を示す説明図。
【図８】内輪とケージの位置関係を示す要部縦断面図。
【図９】内輪とケージのサブアセンブリにボールを組み込んで仮組みユニットとなす過程を示す縦断面図。
【図１０】図９のサブアセンブリの右側面図。
【図１１】内輪、ケージおよびボールの仮組みユニットを、外輪に組み込む過程を示す要部縦断面図。
【図１２】仮組みユニットをボール溝の位相を半ピッチずらして外輪に組み込んだ状態の端面図。
【図１３】外輪内の仮組みユニットにシャフトを挿入した状態の縦断面図。
【図１４】内外輪のボール溝の位相を一致させた状態の図１２と類似の端面図。
【図１５】シャフトを傾斜させた状態で内輪を治具によって傾動不能にし内輪に挿入する状態を示す縦断面図。
【図１６】シャフトを内輪に挿入して内輪に連結した状態の縦断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１０   外輪
１０ａ マウス部
１０ｂ ステム部
１０ｂ１       セレーション部
１０ｂ２       ねじ部
１２   内球面
１４、２４       ボール溝
１４ａ 円弧底
１４ｂ ストレート底
１６ａ 面取り
１６ｂ 円筒部
１７   突縁
１８   球面支持部
１９   凹部
１９ａ 受座
２０   内輪
２０ａ テーパ段部
２０ｂ 端面
２０ｄ 拡径部
２０ｄ１       垂直面
２０ｄ２       傾斜面
２２   外球面
２４   ボール溝
２４ａ 円弧底
２４ｂ ストレート底
２６   スプライン孔
２７   環状溝
２９   凹部
３０   ボール
４０   ケージ
４１、４３       角部
４２   ポケット
４４   外球面
４６ａ 内球部
４６ｂ 円筒部
４８   突起
５０   シャフト
５０ａ 先端被支持面
５０ｂ スプライン部
５０ｃ テーパ段部
５２   サークリップ
６０   メインブロック
６０ａ 穴
６１   サブブロック
６２   アーム部
６３   先端側側面
【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】
2007120546.tif 000007
【図６】
2007120546.tif 000008
【図７】
2007120546.tif 000009
【図８】
2007120546.tif 000010
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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