(57)【要約】【課題】  高作動角・高トルク負荷時、エッジ部の割れや欠け等の発生やエッジ部の球面部への食い込みを未然に防止する。【解決手段】  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を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した内輪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との間に介在してボール２９を保持するケージ３０とを備えた固定式等速自在継手において、前記ケージ３０の内球面３２とインロー部３３，３４が交差するエッジ部３５，３６、およびケージ３０の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０を球面Ｒ形状とする。【選択図】    図１
2007127177.tif 000002
【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た固定式等速自在継手において、前記ケージの内球面とインロー部が交差するエッジ部、あるいは前記ケージの外球面と端面が交差するエッジ部の少なくともいずれか一方を球面Ｒ形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請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
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２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
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２又は３に記載の固定式等速自在継手。
【請求項５】
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２〜４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１１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、回転トルクが負荷されると、外輪５の内球面１とケージ１０の外球面１１、およびケージ１０の内球面１２と内輪８の外球面６が相互に接触して擦れ合うことになる。特に、図１２に示すように外輪５と内輪８が高作動角（作動角β）をとった状態で高トルクが負荷されると、前述した外輪５の内球面１とケージ１０の外球面１１との間、およびケージ１０の内球面１２と内輪８の外球面６との間で擦れ合う力が強くなる。
【０００７】
一方、ケージ１０への内輪８の組み込みは、通常、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でその内輪８をケージ１０に挿入するようにしているが、その組み込み時にケージ１０内に内輪８を容易に挿入することができるようにケージ１０の内球面１２の軸方向両端、つまり、ケージ１０の軸方向両端開口部にインロー部１３，１４を設けている（図１３参照）。
【０００８】
前述したように外輪５と内輪８が高作動角をとった状態で高トルクが負荷されると、外輪５の内球面１とケージ１０の外球面１１との間、およびケージ１０の内球面１２と内輪８の外球面６との間で擦れ合う力が強くなる。このことから、ケージ１０の内球面１２とインロー部１３，１４が交差するエッジ部１５，１６と、ケージ１０の外球面１１と端面１７，１８が交差するエッジ部１９，２０に割れや欠け等が発生したり、それらエッジ部１５，１６が内輪８の外球面６に食い込む現象あるいはエッジ部１９，２０が外輪５の内球面１に食い込む現象が発生したりすることにより、作動不良を引き起こす可能性が高くなる。
【０００９】
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、高作動角・高トルク負荷時、エッジ部の割れや欠け等の発生やエッジ部の球面部への食い込みを未然に防止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】
【００１０】
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た固定式等速自在継手において、ケージの内球面とインロー部が交差するエッジ部、あるいはケージの外球面と端面が交差するエッジ部の少なくともいずれか一方を球面Ｒ形状としたことを特徴とする。ここで、前述の「球面Ｒ形状」とは、ケージの内球面とインロー部あるいはケージの外球面と端面とを滑らかに繋ぐ球面状の連続曲面を意味する。
【００１１】
本発明では、外方部材と内方部材が高作動角をとった状態で高トルクが負荷されて、ケージの内球面と内方部材の外球面との間で擦れ合う力が強くなっても、ケージの内球面とインロー部が交差するエッジ部を球面Ｒ形状としたことにより、そのエッジ部に割れや欠け等が発生したり、それらエッジ部が内方部材の外球面に食い込む現象が発生したりすることがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。
【００１２】
また、ケージの外球面と端面が交差するエッジ部についても同様で、高作動角・高トルク負荷時、外方部材の内球面とケージの外球面との間で擦れ合う力が強くても、ケージの外球面と端面が交差するエッジ部を球面Ｒ形状としたことにより、そのエッジ部の割れや欠け等、エッジ部の外方部材の内球面への食い込みがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。
【００１３】
本発明は、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構造とすることが望ましい。このような構造とすることにより、より一層の高角化を実現することができる。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ケージの内球面とインロー部が交差するエッジ部、あるいはケージの外球面と端面が交差するエッジ部の少なくともいずれか一方を球面Ｒ形状としたことにより、外方部材と内方部材が高作動角をとった状態で高トルクが負荷されて、ケージの内球面と内方部材の外球面との間で擦れ合う力が強くなっても、前述のエッジ部に割れや欠け等が発生したり、それらエッジ部が内輪の外球面あるいは外輪の内球面に食い込む現象が発生したりすることがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。その結果、作動性の向上が図れ、信頼性の高い固定式等速自在継手を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
なお、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でその内輪２８をケージ３０に挿入するようにしているが、その組み込み時にケージ３０内に内輪２８を容易に挿入することができるようにケージ３０の内球面３２の軸方向両端、つまり、ケージ３０の軸方向両端開口部にインロー部３３，３４を設けている。
【００２６】
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、図２に示すように外輪２５と内輪２８との間に作動角β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。
【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。このケージ３０において、図３に示すようにケージ３０の内球面３２とインロー部３３，３４が交差するエッジ部３５，３６、およびケージ３０の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０を球面Ｒ形状とする。この球面Ｒ形状は、ケージ３０の内球面３２とインロー部３５，３６およびケージ３０の外球面３１と端面３７，３８とを滑らかに繋ぐ球面状の連続曲面としている。
【００２９】
この実施形態における等速自在継手では、図２に示すように外輪２５と内輪２８が高作動角をとった状態で高トルクが負荷されて、ケージ３０の内球面３２と内輪２８の外球面２６との間で擦れ合う力が強くなっても、ケージ３０の内球面３２とインロー部３３，３４が交差するエッジ部３５，３６を球面Ｒ形状としたことにより、そのエッジ部３５，３６に割れや欠け等が発生したり、それらエッジ部３５，３６が内輪２８の外球面２６に食い込む現象が発生したりすることがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。
【００３０】
また、ケージ３０の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０についても同様で、高作動角・高トルク負荷時、外輪２５の内球面２１とケージ３０の外球面３１との間で擦れ合う力が強くても、ケージ３０の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０を球面Ｒ形状としたことにより、そのエッジ部３９，４０の割れや欠け等、エッジ部３９，４０の外輪２５の内球面２１への食い込みがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。
【００３１】
なお、この実施形態では、ケージ３０の内球面３２とインロー部３３，３４が交差するエッジ部３５，３６、およびケージ３０の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０の両方を球面Ｒ形状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４または図５に示す実施形態の構造であってもよい。
【００３２】
図４の実施形態では、ケージ３０’の内球面３２とインロー部３３，３４が交差するエッジ部３５，３６のみを球面Ｒ形状としている。この場合、エッジ部３５，３６の割れや欠け等、エッジ部３５，３６の内輪２８の外球面２６への食い込みがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。また、図５の実施形態では、ケージ３０''の外球面３１と端面３７，３８が交差するエッジ部３９，４０のみを球面Ｒ形状としている。この場合、エッジ部３９，４０の割れや欠け等、エッジ部３９，４０の外輪２５の内球面２１への食い込みがなくなり、作動不良の発生を未然に防止できる。
【００３３】
図６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。
【００３４】
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３２の曲率中心Ｏ３と、外球面３１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３１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３２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）。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、作動角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°）（図２および図７参照）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。
【００３８】
また、ケージ３０の外球面３１は外輪２５の内球面２１に接触案内され、ケージ３０の内球面３２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。
【００３９】
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６参照）の範囲を絞り込んで最適設定した。
【００４０】
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２および図７参照）。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。
【００４１】
【表１】
2007127177.tif 000003
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。
【００４２】
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８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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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９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９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。
【００４８】
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°
【００４９】
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。
【００５０】
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１０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】
【００５１】
【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３】図１の実施形態で、内球面とインロー部が交差するエッジ部、および外球面と端面が交差するエッジ部の両方を球面Ｒ形状としたケージを示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態で、内球面とインロー部が交差するエッジ部のみを球面Ｒ形状としたケージを示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態で、外球面と端面が交差するエッジ部のみを球面Ｒ形状としたケージを示す断面図である。
【図６】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７】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８】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９】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１０】基本トルク負荷時の０°位相荷重を示す特性図である。
【図１１】固定式等速自在継手の従来例を示す断面図である。
【図１２】図１１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１３】図１１のケージを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
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
３１  ケージの外球面
３２  ケージの内球面
３３，３４  インロー部
３５，３６  エッジ部
３７，３８  端面
３９，４０  エッジ部
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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