(57)【要約】【課題】  内輪の切欠きやケージのインロー径を可能な限り小さくした上で、内輪のケージを組み込みを容易にする。【解決手段】  内球面２１に複数のトラック溝２２を開口端２３に向けて形成した外輪２５と、外球面２６に外輪２５のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２７を形成した内輪２８と、外輪２５および内輪２８の両トラック溝２２，２７間に介在してトルクを伝達する複数のボール２９と、外輪２５の内球面２１と内輪２８の外球面２６との間に介在してボール２９を保持するケージ３０とを備え、外輪２５のトラック溝２２を開口端２３に向けて直線的に拡径したテーパ状にすると共に内輪２８のトラック溝２７を反開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状とし、ケージ３０の外球面中心と内球面中心を継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせた固定式等速自在継手において、内輪２８のトラック溝２７のテーパ底２７ｂにスリット溝３６を設ける。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って開口端に向けて形成した外方部材と、外球面に前記外方部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内方部材と、前記外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の内球面と内方部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、前記外方部材のトラック溝を前記開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状にすると共に前記内方部材のトラック溝を反開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状とし、前記ケージの外球面中心と内球面中心を継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせた固定式等速自在継手において、前記内方部材のトラック溝のテーパ底にスリット溝を軸方向に沿って設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記外方部材および内方部材のそれぞれのトラック溝のテーパ角度の上限値を１２°とした請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記ケージの外球面中心と内球面中心とのケージオフセット量ｆと、作動角０°時における外方部材のトラック溝の曲率中心または内方部材のトラック溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲとの比の値ｆ／ＰＣＲが０より大きく、かつ、０．１２以下である請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記外方部材の開口端側にケージの厚肉側を位置させた請求項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】
前記ボールの個数が８個である請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【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角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
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等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。
【０００３】
一般的に、固定式等速自在継手は、図１３に示すように内球面１に複数のトラック溝２を円周方向等間隔に軸方向に沿って開口端３に向けて形成した外方部材としての外輪５と、外球面６に外輪５のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝７を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内方部材としての内輪８と、外輪５のトラック溝２と内輪８のトラック溝７との間に介在してトルクを伝達する複数のボール９と、外輪５の内球面１と内輪８の外球面６との間に介在してボール９を保持するケージ１０とを備えている。複数のボール９は、ケージ１０に形成されたポケット４に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
【０００４】
この等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用する場合、外輪５を従動軸に連結し、内輪８に車体側のディファレンシャルに取り付けられた摺動式等速自在継手から延びる駆動軸をスプライン嵌合で連結した構造としている。この等速自在継手では、外輪５と内輪８との間に作動角が付与されると、ケージ１０に収容されたボール９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。
【０００５】
前述した高角化のニーズに対する固定式等速自在継手は、大きな作動角を取り得る構造とするため、外輪５のトラック溝２を開口端３に向けて直線的に拡径したテーパ状にすると共に内輪８のトラック溝７を反開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状とすることにより、高角域の作動を実現している（例えば、特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】特開２００１−１５３１４９号公報
【特許文献２】特開２００１−３０４２８２号公報
【特許文献３】特開２００１−３４９３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した固定式等速自在継手では、ケージ１０への内輪８の組み込みを以下の要領でもって行っている。
【０００７】
まず、図１４に示すようにケージ１０の軸線に対して内輪８をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージ１０に対して内輪８を９０°回転）でその内輪８をケージ１０に挿入するようにしている。この内輪８の挿入は、ケージ１０の軸方向端部のどちらか一方、つまり、図１４に示すように外輪５の反開口端側（奥側）に配置される薄肉の軸方向端部１１、もしくは図１６に示すように開口端側（入口側）に配置される厚肉の軸方向端部１６から行われる。
【０００８】
この内輪８のケージ１０への組み込み時、ケージ１０内に内輪８を容易に挿入することができるように、内輪８の外球面１２の軸方向端部に切欠き１３〔図１５（ａ）参照〕を設けたり、ケージ１０の内球面１４の軸方向端部にインロー部１５，１７〔図１５（ｂ）参照〕を設けたりしている。
【０００９】
内輪８をケージ１０に組み込むに際しては、ケージ１０の軸線に対して内輪８をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージ１０に対して内輪８を９０°回転）で挿入し、その内輪８の外球面１２をケージ１０のポケット４に落とし込んだ上で、その内輪８を９０°回転させてケージ１０の軸線に内輪８の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する方法が一般的である。
【００１０】
この内輪８のケージ１０への組み込みに際して、その組み込み性をより向上させるためには、図１５（ａ）に示すように内輪８の外球面１２の切欠き１３（軸方向寸法Ｘ）を大きくしたり、図１５（ｂ）に示すようにケージ１０のインロー部１５，１７の内径、つまり、インロー径Ｙ１，Ｙ２を大きくする方法が容易である。
【００１１】
しかしながら、内輪８における切欠き１３の軸方向寸法Ｘやケージ１０における薄肉の軸方向端部１１のインロー径Ｙ１を大きくすると、内輪８あるいはケージ１０の軸方向端部での肉厚を小さくすることになり、内輪８あるいはケージ１０の強度および耐久性、ひいては継手の強度および耐久性を低下させてしまうという問題がある。従って、これら内輪８の切欠き１３の軸方向寸法Ｘやケージ１０のインロー径Ｙ１は可能な限り小さい方が望ましい。
【００１２】
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、内輪の切欠きやケージのインロー径を可能な限り小さくした上で、内輪のケージを組み込みを容易にし得る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】
【００１３】
前述の目的を達成するため、本発明は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って開口端に向けて形成した外方部材と、外球面に外方部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の内球面と内方部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、外方部材のトラック溝を開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状にすると共に内方部材のトラック溝を反開口端に向けて直線的に拡径したテーパ状とし、ケージの外球面中心と内球面中心を継手中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせた固定式等速自在継手において、内方部材のトラック溝のテーパ底にスリット溝を軸方向に沿って設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明では、内方部材のトラック溝のテーパ底にスリット溝を設けたことにより、内方部材をケージに組み込むに際して、ケージの軸線に対して内方部材をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージに対して内輪を９０°回転）で挿入し、その内方部材の外球面をケージのポケットに落とし込んだ時、ケージのインロー部がスリット溝に嵌まり込むことから、内方部材の外球面をケージのインロー部に深く落とし込める。また、内方部材の外球面がケージのポケットに落とし込まれた位置の１８０°反対側では、ケージのインロー部から内方部材の外球面エッジ部までの余裕量が増加する。その結果、内方部材の切欠きやケージのインロー径を可能な限り小さくした上で、内方部材のケージへの組み込みが容易となる。
【００１５】
本発明では、外方部材および内方部材の両トラック溝をテーパ状とすることにより、外方部材の外径を大きくすることなく、作動角の高角化を容易に実現する上で、外方部材の肉厚を薄くしてもその外方部材の強度および加工性を低下させないように、この等速自在継手の内部諸元の中で、トラック溝をテーパ状にすることによる影響および傾向を検証し、前述のトラック溝のテーパ角度の最適値としてその上限値を１２°に規定した。
【００１６】
本出願人は、従来必要な基本性能である強度や耐久性を確保しながら、静的内部力解析、有限要素法（ＦＥＭ）解析を用いて検討を進め、トラック溝のテーパ角度の範囲を絞り込んで最適設定した。そして、テーパ角度を変えたサンプルの評価結果と解析結果との整合性を確認した。
【００１７】
前述の構成において、ケージの外球面中心と内球面中心とのケージオフセット量ｆと、作動角０°時における外方部材のトラック溝の曲率中心または内方部材のトラック溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲとの比の値ｆ／ＰＣＲが０．１２以下であることが望ましい。このケージオフセット量ｆは、ケージの縦断面における肉厚差に関係するため、この点を考慮してケージオフセット量ｆを設定することが望ましい。
【００１８】
例えば、ケージオフセット量ｆを大きく設定することにより、外方部材の開口端側にケージの厚肉側を位置させるようにすれば、外方部材の開口端側のケージの肉厚を増大させて強度向上を図ることができる利点を有する。また、外方部材の開口端側のケージの肉厚を増大させることによって、作動角をとった時、外方部材の開口端から飛び出そうとするボールをケージで拘束することができる。
【００１９】
ただし、ケージオフセット量ｆが大きすぎると、ケージのポケット内におけるボールの周方向移動量が大きくなり、ボールの適正な運動を確保するため、ケージのポケットの周方向寸法を大きくする必要が生じるので、ケージの柱部が細くなり、強度面が問題となる。また、ケージの入口側と反対側に位置する奥側の肉厚が小さくなり、強度面が問題となる。
【００２０】
以上より、ケージオフセット量ｆが過大であるのは好ましくなく、ケージオフセット量ｆを設ける意義と前述の強度面での問題との均衡を図り得る最適範囲が存在する。ただ、ケージオフセット量ｆの最適範囲は継手の大きさによって変わるので、継手の大きさを表わす基本寸法との関係において求める必要がある。そのため、ケージオフセット量ｆと、外方部材のトラック溝の曲率中心または内方部材のトラック溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲとの比ｆ／ＰＣＲを用いる。
【００２１】
そこで、前述の構成におけるケージオフセット量は、そのケージオフセット量ｆと、作動角０°時における外方部材のトラック溝の曲率中心または内方部材のトラック溝の曲率中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さＰＣＲとの比ｆ／ＰＣＲを０より大きく、かつ、０．１２以下とすることが望ましい。
【００２２】
この比ｆ／ＰＣＲが０．１２より大きいと前述の強度面での問題がある。逆に、０以下であるとケージオフセット量ｆを設ける意義がなくなる。すなわち、ケージオフセットの大きな目的は、外方部材と内方部材のトラック溝中心を軸方向にオフセットさせることにより、ボールの位置を安定させて二等分面上にボールを保持させることであり、このオフセットがないと、ボールの位置が定まらないことから、０以下の範囲では、その目的が達成できない。従って、ケージ強度の確保、耐久性の確保の点から、比ｆ／ＰＣＲが０より大きく、かつ、０．１２以下であることが、ケージオフセット量ｆの最適範囲である。
【００２３】
なお、本発明に係る等速自在継手では、ボールを６個とするもの以外に、８個ボールも可能である。ボールを８個とすることにより、等速自在継手のコンパクト化が実現容易となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、内方部材のトラック溝のテーパ底にスリット溝を軸方向に沿って設けたことにより、内方部材をケージに組み込むに際して、ケージのインロー部がスリット溝に嵌まり込むことから、内方部材の外球面をケージのインロー部に深く落とし込める。また、その落とし込み位置の１８０°反対側では、ケージのインロー部から内方部材の外球面エッジ部までの余裕量が増加する。その結果、内方部材の切欠きやケージのインロー径を可能な限り小さくした上で、内方部材のケージへの組み込みが容易となり、内方部材の切欠きやケージのインロー径を大きくすることによる等速自在継手の強度低下を未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１に示す実施形態の等速自在継手は、内球面２１に複数のトラック溝２２を円周方向等間隔に軸方向に沿って開口端２３に向けて形成した外方部材としての外輪２５と、外球面２６に外輪２５のトラック溝２２と対をなす複数のトラック溝２７を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内方部材としての内輪２８と、外輪２５のトラック溝２２と内輪２８のトラック溝２７間に介在してトルクを伝達する複数のボール２９と、外輪２５の内球面２１と内輪２８の外球面２６との間に介在して各ボール２９を保持するケージ３０とを備えている。複数のボール２９は、ケージ３０に形成されたポケット２４に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
【００２７】
この等速自在継手では、大きな作動角を取り得る構造とするため、外輪２５の各トラック溝２２を外輪２５の開口端２３に向けて直線的に拡径させたテーパ状としている。つまり、トラック溝２２は、反開口端側である底側の円弧底２２ａと開口側のテーパ底２２ｂとを有する。一方、内輪２８の各トラック溝２７も外輪２５の反開口端に向けて直線的に拡径させたテーパ状としている。つまり、トラック溝２７は、開口端側の円弧底２７ａと底側のテーパ底２７ｂとを有する。
【００２８】
このようにして、高角化した固定型等速自在継手におけるケージ３０は、後述するようにケージオフセットを設けることにより、外輪２５の開口端側に向けて厚肉で、その奥側に向けて薄肉となった形状を有する。
【００２９】
一方、ケージ３０への内輪２８の組み込みは、通常、ケージ３０の軸線に対して内輪２８をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージに対して内輪を９０°回転）でその内輪２８をケージ３０に挿入するようにしている。この内輪２８の挿入は、ケージ３０に軸方向端部のどちらか一方、つまり、図５に示すように外輪２５の反開口端側（奥側）に配置される薄肉の軸方向端部３１、もしくは図６に示すように開口端側（入口側）に配置される厚肉の軸方向端部３７から行われる。
【００３０】
この内輪２８のケージ３０への組み込み時、ケージ３０内に内輪２８を容易に挿入することができるように、図２（ａ）に示すように内輪２８の外球面２６の軸方向端部に切欠き３３を設け、また、図２（ｂ）に示すようにケージ３０の内球面３４の軸方向端部にインロー部３５，３８を設けている。
【００３１】
この実施形態の等速自在継手では、図３に示すように内輪２８のトラック溝２７のテーパ底２７ｂにスリット溝３６を例えば鍛造成形により軸方向に沿って形成する。ここで、図４に示すように内輪２８のトラック溝２７はゴシックアーチ形状をなすことから、そのトラック溝２７にボール２９が二点でアンギュラ接触する。これら二つの接触点は、図示のような接触楕円ｍとなることから、スリット溝３６の幅ｔの上限値としては、ボール２９とトラック溝２７との接触楕円ｍにかかならない程度とする。これは、スリット溝３６が、ボール２９とトラック溝２７との接触楕円ｍにまでかかるようであれば、継手の作動性に悪影響を及ぼす可能性があるためである。
【００３２】
また、図２（ａ）に示すようにスリット溝３６の深さｄの上限値は、内輪２８の肉厚が同一サイズのアンダーカットフリー型等速字自在継手（ＵＪ）と同等レベルになるように設定している。このアンダーカットフリー型等速自在継手における内輪のトラック溝は、この実施形態の継手におけるテーパ底２７ｂに対応する部位が軸線に平行なストレート底となっている。このことから、実施形態の継手におけるスリット溝３６の深さｄの上限値は、アンダーカットフリー型等速自在継手における内輪のトラック溝のストレート底に相当する位置までとする。
【００３３】
この実施形態では、図５および図６に示すように内輪２８のトラック溝２７のテーパ底２７ｂにスリット溝３６を設けたことにより、内輪２８をケージ３０に組み込むに際して、ケージ３０の軸線に対して内輪２８をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージ３０に対して内輪２８を９０°回転）で挿入し、その内輪２８の外球面２６をケージ３０のポケット２４に落とし込んだ時、ケージ３０のインロー部３５，３８がスリット溝３６に嵌まり込むことから、内輪２８の外球面２６をケージ３０のインロー部３５，３８に深く落とし込める（図中Ｃ１，Ｃ２部位参照）。また、内輪２８の外球面２６がケージ３０のポケット２４に落とし込まれた位置の１８０°反対側（図中Ｄ１，Ｄ２部位参照）では、ケージ３０のインロー部３５，３８から内輪２８の外球面エッジ部までの余裕量が増加する。
【００３４】
その結果、内輪２８における切欠き３３の軸方向寸法Ａ〔図２（ａ）参照〕やケージ３０における薄肉の軸方向端部３１のインロー径Ｂ１〔図２（ｂ）参照〕を可能な限り小さくした上で、内輪２８のケージ３０への組み込みが容易となり、内輪２８の切欠き３３やケージ３０のインロー径を大きくすることによる等速自在継手の強度低下を未然に防止できる。
【００３５】
なお、このスリット溝３６は、内輪２８のトラック溝２７のテーパ底２７ｂに軸方向に沿って並行に形成されているため、内輪２８の肉厚が薄くなり強度が低下することはなく、内輪２８の強度を確保することができる。また、組み込み性の向上のほかにグリース潤滑性の向上やスリット溝３６を鍛造成形時に形成することによって鍛造時の加工負荷を減らし、金型の寿命向上などが期待できる。
【００３６】
また、この実施形態では、内輪２８の全て（６個）のトラック溝２７にスリット溝３６を設けているが、内輪２８をケージ３０に組み込むに際しては、いずれか一つのトラック溝２７にスリット溝３６を設けておけばよい。しかしながら、この実施形態のように全てのトラック溝２７にスリット溝３６を設けておけば、内輪２８の組み込み時に内輪２８の方向性（位相）を考慮する必要がないので、その組み込みが簡易となる。
【００３７】
この等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用する場合、前述の外輪２５を従動軸に連結し、内輪２８に車体側のディファレンシャルに取り付けられた摺動式等速自在継手から延びる駆動軸をスプライン嵌合で連結した構造とすることで、それら従動軸と駆動軸間で角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造としている。この等速自在継手では、外輪２５と内輪２８との間に作動角が付与されると、ケージ３０のポケット２４に収容されたボール２９は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面に維持され、継手の等速性が確保される。
【００３８】
図７は、外輪２５および内輪２８のそれぞれのトラック溝２２，２７の形状、トラックオフセットおよびケージオフセットを説明するため、図１の拡大断面（ハッチングは省略）を示す。
【００３９】
この等速自在継手では、大きな作動角を取り得る構造とするため、ケージ３０の内球面３４の曲率中心Ｏ３と、外球面３２の曲率中心Ｏ４とは、継手中心Ｏを通る継手中心面Ｐに対して等距離ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている（ケージオフセット）。なお、ケージ３０の外球面３２の曲率中心Ｏ４は、外輪２５の内球面２１の曲率中心と一致し、かつ、ケージ３０の内球面３４の曲率中心Ｏ３は、内輪２８の外球面２６の曲率中心と一致している（従って、以下の説明では、外輪２５の内球面２１の曲率中心もＯ４とし、内輪２８の外球面２６の曲率中心もＯ３とする）。さらに、外輪２５のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１と、内輪２８のトラック溝２７の曲率中心Ｏ２とは、外輪２５の内球面２１の曲率中心Ｏ４と内輪２８の外球面２６の曲率中心Ｏ３のそれぞれに対して等距離Ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている（トラックオフセット）。
【００４０】
このようにして、一対のトラック溝２２，２７により、外輪２５の奥側から開口端側に向けて径方向間隔が徐々に増加する楔状のボールトラックが形成されている。各ボール２９は一対のトラック溝２２，２７間に転動可能に組み込まれており、外輪２５と内輪２８が作動角をとった状態でトルクを伝達するとき、楔状のボールトラックの間隔の広い方へ移動させようとする軸方向の力を受ける。
【００４１】
外輪２５と内輪２８が最大作動角をとったとき、外輪２５の開口端２３からボール２９が飛び出すことを防止するため、ケージ３０のポケット２４で拘束できるようにケージオフセット量ｆを従来のものよりも大きく設定する。すなわち、ケージオフセット量をｆ、作動角０°におけるボール２９の中心軌跡半径値、すなわち、外輪２５のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１または内輪２８のトラック溝２７の曲率中心Ｏ２とボール２９の中心Ｏ５とを結ぶ線分の長さをＰＣＲとした場合、ｆ／ＰＣＲが０より大きく、かつ、０．１２以下となるように設定する。
【００４２】
このように、外輪２５および内輪２８の両トラック溝２２，２７をテーパ状とすれば、最大作動角の高角化と共に、外輪２５のトラック溝２２におけるボール２９との接触長さを確保することができるので、外輪２５と内輪２８との間で安定したトルク伝達を確保することができる。また、図８および図９に示すように作動角βをとった時にボール２９が最も飛び出そうとする位相（位相角φ＝０°）のトラック荷重およびポケット荷重を低減することができるので、外輪２５と内輪２８の高角域での作動において有利である。ここで、トラック荷重とポケット荷重とは、接触するボール２９からトラック溝２２，２７またはポケット２４が受ける荷重を意味する。
【００４３】
また、ケージ３０の外球面３２は外輪２５の内球面２１に接触案内され、ケージ３０の内球面３４は内輪２８の外球面２６に接触案内され、トルク伝達時にケージ３０と外輪２５または内輪２８との間で球面力が作用するが、その球面力の最大値を低減することができ、継手内部での発熱を抑制できる。さらに、外輪２５については、鍛造型が抜き易いことから冷間鍛造による加工性がよく、製造コストの低減も図れる。
【００４４】
本出願人は、外輪２５および内輪２８の両トラック溝２２，２７をテーパ状とすることにより、前述したトラック荷重、ポケット荷重および球面力からなる内部力の影響および傾向を検証し、有限要素法（ＦＥＭ）解析を実施することで、トラック溝２２，２７のテーパ角度α（図７参照）の範囲を絞り込んで最適設定した。
【００４５】
まず、トラック溝２２，２７のテーパ角度αを大きくすることによる内部力（トラック荷重、ポケット荷重および球面力）の傾向は、表１のとおりである。なお、表１において、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（位相角φ＝０°）と内部力が最大値となるボール２９の位相、つまり、ボール２９が最も奥に入る位相（位相角φ＝１８０°付近）について検証した（図８および図９参照）。また、球面力の変動幅とは、球面力の最大値と最小値との差を意味する。
【表１】
2007170422.tif 000003
【００４６】
上表から明らかなようにテーパ角度αを大きくすると、ポケット荷重の最大値が大きくなるが、ボール２９が最も奥に入る位相（位相角φ＝１８０°付近）で外輪２５の肉厚を大きく、また、ケージオフセット量を大きくしてケージの肉厚を大きくすることにより強度を確保することができるので問題にはならない。
【００４７】
次に、テーパ角度αの上限値を決定するために、有限要素法（ＦＥＭ）解析を実施した。テーパ角度αが大きくなれば、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（位相角φ＝０°）では内部力（トラック荷重およびポケット荷重）が小さくなり、強度的に有利になるが、外輪２５の開口端２３でありその肉厚が小さくなるため、トラック溝２２に発生する応力値を継手強度に換算して傾向を確認した。その結果は、図１０に示すとおりである。同図に示す特性から明らかなようにテーパ角度αが１２．９°で継手強度が必要強度を下回ることから、テーパ角度αの最適範囲としてその上限値を１２°として規定した。
【００４８】
なお、前述の実施形態では、トラックオフセットを設けた場合について例示したが、本発明はこれに限定されることなく、そのトラックオフセットを設けずにトラックオフセット量Ｆを０にしてもよい。つまり、トラックオフセットを設けていると、外輪２５の奥側に位置する円弧底２２ａがその奥側に向けて浅くなることから、作動角をとった時にトラック溝２２の最奥部に位置するボール２９の乗り上げが生じる可能性がある。
【００４９】
そこで、外輪２５のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１をその内球面２１の曲率中心Ｏ４に一致させ、かつ、内輪２８のトラック溝２７の曲率中心Ｏ２をその外球面２６の曲率中心Ｏ３に一致させてトラックオフセット量Ｆを０とすることにより、外輪２５の奥側に位置する円弧底２２ａが奥側に向けて浅くなることがなく均一な深さとなることから、作動角をとった時にトラック溝２２の最奥部に位置するボール２９の乗り上げを抑制することができる。
【００５０】
トラックオフセット量Ｆ、ケージオフセット量ｆ、テーパ角度αの各因子を変動させて内部力解析を行った結果を次に述べる。ここで、トラックオフセットについては、高角域に入っても許容負荷トルクが落ちない超高角固定式等速自在継手の特性を考慮してトラックオフセット量Ｆ＝０すなわち「トラックオフセットなし」とした。ケージオフセットについては、内部力の観点からはできるだけ小さい方がよいが、継手の機能確保のためにはある程度ケージオフセットをつけなくてはならないことから、０≦ｆ／ＰＣＲ≦０．１５０で変動させた。テーパ角度αについては、０°から１２°までの範囲で変動させた。
【００５１】
ケージオフセット量ｆ＝０（ｆ／ＰＣＲ＝０）ならば、テーパ角度αが１．１°以上のとき、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。一方、テーパ角度α＝１２°ならば、ケージオフセット量ｆ＝３．９４（ｆ／ＰＣＲ＝０．１１４）以下のとき、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。
【００５２】
つまり、ケージオフセット量ｆとテーパ角度αとの関係が図１１の斜線領域内に設定されていれば、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）のトラック荷重およびポケット荷重はゼロになる。ここで、図１１は内部力解析により算出したデータに基づいて作図したもので、横軸がテーパ角度α（deg）、縦軸がｆ／ＰＣＲを表している。
【００５３】
これより、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）に負荷される荷重を極力小さくし、より高角作動域において有利となる内部仕様は次のようになる。
トラックオフセット：なし
ケージオフセット量ｆ：０＜ｆ／ＰＣＲ≦０．１２（但し、作動角は０°とする。）
テーパ角度α：１°≦α≦１２°
【００５４】
また、この実施の形態では、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）における荷重が低減する一方、ピークの荷重は従来の等速自在継手と比較して大きくなることから、強度を確保するため、ケージ３０の肉厚部を外輪２５の開口端側に向けた配置とするのが好ましい。
【００５５】
前述の内部仕様で寸法を設定した本発明による固定式等速自在継手（実施例）と従来の固定式等速自在継手（比較例）について、ボール２９が最も飛び出そうとする位相（０°位相）におけるトラック荷重およびポケット荷重を算出したところ、結果は図１２に示すとおりであった。同図より、比較例に対して実施例が、トラック荷重とポケット荷重のいずれも８割以上減少していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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】（ａ）は図１の等速自在継手における内輪を示す部分断面図、（ｂ）は図１の等速自在継手のケージを示す断面図である。
【図３】図１の等速自在継手における内輪を示す右側面図である。
【図４】図３の内輪のトラック溝にボールが接触する状態を示す部分拡大側面図である。
【図５】本発明の実施形態で、内輪をケージの薄肉の軸方向端部から組み込む要領を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施形態で、内輪をケージの厚肉の軸方向端部から組み込む要領を説明するための断面図である。
【図７】図１の等速自在継手において、ケージオフセットおよびトラックオフセット等の内部諸元を説明するための図である。
【図８】図１の等速自在継手において、外輪に対して内輪が作動角をとった状態を示す断面図である。
【図９】ケージに収容されたボールの位相を示す断面図である。
【図１０】トラック溝のテーパ角度に対する継手強度の関係を示す特性図である。
【図１１】トラック溝のテーパ角度とｆ／ＰＣＲとの関係を示す特性図である。
【図１２】基本トルク負荷時の０°位相荷重を示す特性図である。
【図１３】固定式等速自在継手の従来例を示す断面図である。
【図１４】従来例において、内輪をケージの薄肉の軸方向端部から組み込む要領を説明するための断面図である。
【図１５】従来例において、内輪をケージの厚肉の軸方向端部から組み込む要領を説明するための断面図である。
【図１６】（ａ）は図１３の等速自在継手における内輪を示す部分断面図、（ｂ）は図１３の等速自在継手のケージを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
２１  外方部材（外輪）の内球面
２２  外方部材（外輪）のトラック溝
２３  開口端
２４  ポケット
２５  外方部材（外輪）
２６  内方部材（内輪）の外球面
２７  内方部材（内輪）のトラック溝
２８  内方部材（内輪）
２９  ボール
３０  ケージ
３２  ケージの外球面
３４  ケージの内球面
３５，３８  インロー部
３６  スリット溝
ｆ  ケージオフセット量
Ｆ  トラックオフセット量
Ｏ１  外方部材（外輪）のトラック溝の曲率中心
Ｏ２  内方部材（内輪）のトラック溝の曲率中心
Ｏ３  ケージの内球面中心
Ｏ４  ケージの外球面中心
α  トラック溝のテーパ角度
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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