(57)【要約】【課題】各案内溝の深さをバランスよく調整することができて、許容負荷トルクを増加することができる等速自在継手を提案する。【解決手段】外側継手部材７と、内側継手部材１０と、内側継手部材１０と外側継手部材７との間に介在される３つの保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、各保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの窓部１３、１４、１５に保持されるボール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃとを備える。内側継手部材１０の案内溝９の曲率中心と中間保持器１２Ｂの案内溝１９の曲率中心とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離だけ反対方向にオフセットする。内側保持器１２Ａの案内溝１７の曲率中心と外側保持器１２Ｃの案内溝２３の曲率中心とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離だけ反対方向にオフセットする。中間保持器１２Ｂの案内溝２１と外側継手部材７の案内溝６とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけ反対方向にオフセットする。【選択図】図１
2012057753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球形内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した外側継手部材と、球形外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内側継手部材と、球形内外周面を有すると共に前記両継手部材相互間に三層状に組み込んだ外側保持器、中間保持器及び内側保持器と、前記外側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側継手部材の各案内溝と前記中間保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に転動自在に介装した外側ボールと、前記中間保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に転動自在に介装した中間ボールと、前記内側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記中間保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側継手部材の各案内溝との間に転動自在に介装した内側ボールとを備えた等速自在継手であって、
内側継手部材の案内溝の曲率中心と中間保持器の球形内径面の案内溝の曲率中心とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットし、内側保持器の球形外周面の案内溝の曲率中心と外側保持器の球形内径面の案内溝の曲率中心とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットし、中間保持器の球形外周面の案内溝と外側継手部材の案内溝とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットしたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、
前記外側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形外周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧としたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、
前記内側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形内周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧としたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項４】
前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、
前記外側保持器の球形内径面の案内溝と前記内側保持器の球形外径面の.案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧としたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項５】
前記外側継手部材、内側継手部材及び中間保持器のそれぞれの案内溝の軸方向に直交する横断面において、各案内溝を、各案内溝の幅方向中心を通る継手径方向線を中心として鏡像対称となる一対の円弧部にて構成し、当該一対の円弧部の曲率半径を、対応する前記ボールの半径より大きく設定すると共に、当該一対の円弧部の曲率中心を、対応する円弧部から前記継手径方向線を越えて反対側に配置したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項６】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとが円周方向に位相をずらせていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項７】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとがそれぞれ３個以上であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項８】
相対向する案内溝にて構成されるボールトラックを、継手開口側あるいは継手奥側に向かって開いたくさび形状としたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の等速自在継手。
【請求項９】
内側継手部材の案内溝とこれに対向する中間保持器の案内溝とで構成される内側ボールトラック、内側保持器の案内溝とこれに対向する外側保持器の案内溝とで構成される中間ボールトラック、及び中間保持器の案内溝とこれに対向する外側継手部材の案内溝とで構成される外側ボールトラックは、それぞれ、周方向に隣合うボールトラック毎にくさび形状方向が逆であることを特徴とする請求項８に記載の等速自在継手。
【請求項１０】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとが、それぞれ４個以上の偶数個としたことを特徴とする請求項９に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械に用いられる動力伝達装置である等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のドライブシャフトのアクスル連結部や、ステアリングシャフトのシャフト折曲げ連結部には、固定型等速自在継手が一般的に使用される。この固定型等速自在継手として、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。ゼッパ型の特徴は、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡と内側継手部材の案内溝のボール中心軌跡が、それぞれ、継手中心から軸方向に等距離だけ離れた二点を中心とする二つの球の子午線となっていることである（特許文献１参照）。
【０００３】
これに対して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とするために発明されたもので、外側継手部材の案内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、継手中心を通る軸直角断面より外側継手部材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２参照）。
【０００４】
ゼッパにより発明されたゼッパ型等速自在継手は、最初は、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡と、内側継手部材の案内溝のボール中心軌跡が、ともに継手中心に中心を持つ同一円弧であった（特許文献３参照）。その自在継手は、作動角０°における保持器の回転位置が一定に定まらないという欠点があり、それを補うために、内側継手部材と外側継手部材の間に保持器の位置を制御するための別部品を追加していた（特許文献４のＦｉｇ．１、Ｆｉｇ．２のパイロットピンＫを参照）。
【０００５】
その後改良されたゼッパ型等速自在継手に、図１０と図１１に示すように、継手中心Ｏから継手軸線方向に互いに逆向きにそれぞれ等距離だけ離れた点Ｏ100，Ｏ200を、外側継手部材１０１と内側継手部材１０２の二つの案内溝１０１ｂ，１０２ｂの各曲率中心としたものである。そして、両継手部材の各案内溝１０１ｂ，１０２ｂにおけるボール中心軌跡Ｃ１００，Ｃ２００は、前記曲率中心Ｏ100，Ｏ200を中心とする同じ半径Ｒの円弧となっている。
【０００６】
詳しくは、等速自在継手は、球面状の内周面１０１ａに６本の曲線状の案内溝１０１ｂを軸方向に形成した外側継手部材１０１と、球面状の外周面１０２ａに６本の曲線状の案内溝１０２ｂを軸方向に形成し、スプライン（又はセレーション）孔を有する内側継手部材１０２と、外側継手部材１０１の案内溝１０１ｂと内側継手部材１０２の案内溝１０２ｂとが協働して形成される６本のボールトラックに１個ずつ配されたトルク伝達ボール１０３と、トルク伝達ボール１０３を保持する保持器１０４とで構成される。
【０００７】
外側継手部材１０１の内周面１０１ａの曲率中心、内側継手部材１０２の外周面１０２ａの曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏと一致している。これに対し、外側継手部材１０１の案内溝１０１ｂの曲率中心Ｏ100と、内側継手部材１０２の案内溝１０２ｂの曲率中心Ｏ200は、継手中心Ｏを挟んで、軸方向に等距離だけ互いに逆方向に（同図に示す例では中心Ｏ100は継手開口端側に、中心Ｏ200は継手閉塞端側に）オフセットしている。そのため、案内溝１０１ｂ，１０２ｂが協働して形成されるボールトラックは、軸方向の一方に向かって開いた楔形状となっている。
【０００８】
図１０に示すように、両継手部材１０１，１０２の各軸線が角度変位しない場合、すなわち二軸の回転軸線が一直線となった状態では、全てのトルク伝達ボール１０３の中心が継手中心Ｏを含み回転軸線に垂直な平面Ｙ上にある。外側継手部材１０１と内側継手部材１０２とが角度θだけ角度変位すると、保持器１０４によってトルク伝達ボール１０３が、角度θの二等分線に垂直な平面上に配置せしめられ、これにより継手の等速性が確保される。
【０００９】
図１０に示した等速自在継手においては、継手を高作動角で回転させる場合、ボール１０３が外側継手部材１０１の案内溝１０１ｂから外側にはみ出すと、ボール１０３が保持器１０４のポケットから半径方向外方に飛び出すのを防止することができない。このため、従来の等速自在継手では、ボール１０３は必ず外側継手部材１０１の案内溝１０１ｂの中に収めておく必要があり、これにより、継手の最大作動角が抑えられ、せいぜい４８°程度が限界であった。
【００１０】
一方、ＵＪ型等速自在継手は、ゼッパ型等速自在継手の作動角をさらに拡大するために発明されたもので、ボールが外側継手部材の案内溝から外れる位置を延長するために、外側継手部材の案内溝のボール中心軌跡を、外側継手部材入口部のみ、円弧状から直線状に変更した。しかし、ＵＪ型等速自在継手でも最大作動角は５２°程度であった。
【００１１】
そこで、従来において、高角時にボールが外側継手部材の案内溝の接触点から外れないように設定したものが提案されている（特許文献５）。この特許文献５では、保持器が、外側保持器と中間保持器と内側保持器との３つを有し、かつ、各外側保持器と中間保持器と内側保持器とに、トルク伝達部材としてのボールが収容されるポケット（窓部）を設けている。このため、ボールに、外側ボールと中間ボールと内側ボールとを有するものである。
【００１２】
このように設定することによって、この等速自在継手が作動角をとったときに、各ボールの案内溝（トラック溝）内での転動する軸方向距離が、従来の等速自在継手に比べて短くなる。このため、各案内溝（トラック溝）の軸方向寸法を短く設定でき、継手の軸方向の小型化を図ることができる。すなわち、作動角をとったときに、内側継手部材に連結したシャフトが、外側継手部材と干渉しにくくなり、最大作動角を高角化することが可能となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第２０４６５８４号公報
【特許文献２】特開昭５３−６５５４７号公報
【特許文献３】米国特許第１６６５２８０号公報
【特許文献４】米国特許第２０１０８９９号公報
【特許文献５】特開２００８−２１５５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記特許文献５に記載のものでは、外側継手部材の外径寸法が大となって、継手の大型化を招くことになる。このため、このような場合には、小径化するのが好ましい。しかしながら、各トラック（ボールトラック）の中心を等速自在継手の中心線上に設定したまま径方向に小さくすると、ボールを保持するボールトラックの内、等速自在継手の中心線に対して外側のボールトラックあるいは等速自在継手の中心線に対して内側のボールトラックのいずれかが、球面中心に対してオフセットをとった方向と反対側のトラックの深さが浅くなり、許容負荷トルクが減少する。
【００１５】
そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、外側継手部材の小径化を図ることができて、しかも、各案内溝の深さをバランスよく調整することができて、許容負荷トルクを増加することができる等速自在継手を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の等速自在継手は、球形内周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した外側継手部材と、球形外周面に軸方向に延びる複数の案内溝を形成した内側継手部材と、球形内外周面を有すると共に前記両継手部材相互間に三層状に組み込んだ外側保持器、中間保持器及び内側保持器と、前記外側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側継手部材の各案内溝と前記中間保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に転動自在に介装した外側ボールと、前記中間保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記外側保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側保持器の球形外周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝との間に転動自在に介装した中間ボールと、前記内側保持器の周方向に形成した複数のポケット内に収容すると共に、前記中間保持器の球形内周面に形成した軸方向に延びる複数の案内溝と前記内側継手部材の各案内溝との間に転動自在に介装した内側ボールとを備えた等速自在継手であって、内側継手部材の案内溝の曲率中心と中間保持器の球形内径面の案内溝の曲率中心とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットし、内側保持器の球形外周面の案内溝の曲率中心と外側保持器の球形内径面の案内溝の曲率中心とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットし、中間保持器の球形外周面の案内溝と外側継手部材の案内溝とを継手軸中心線に対して径方向にそれぞれ等距離だけオフセットしたものである。
【００１７】
本発明の等速自在継手によれば、作動角をとったときに、各ボールの案内溝（トラック溝）内での転動する軸方向距離が、従来の等速自在継手に比べて短くなる。このため、各案内溝（トラック溝）の軸方向寸法を短く設定でき、継手の軸方向の小型化を図ることができる。しかも、オフセット構造とすることによって、トラック深さ（案内溝の深さ）をバランスよく調整することができる。すなわち、本発明では、ボ−ルを保持する２つの案内溝（トラック溝）の内、外側の案内溝（トラック溝）が浅くなる場合、案内溝の中心点（曲率中心）を、軸方向のみでなく、等速自在継手の継手軸中心線に対しその案内溝と反対の径方向へオフセットさせることができる。また、ボ−ルを保持する案内溝（トラック溝）の内、内側の案内溝（トラック溝）が浅くなる場合、案内溝の中心点（曲率中心）を、軸方向のみでなく、等速自在継手の継手軸中心線に対しその案内溝と同じ径方向へオフセットさせることができる。これらにより、両トラック深さをバランスよく調整することができる。
【００１８】
前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、前記外側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形外周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧とするのが好ましい。このように設定することによって、外側ボールを、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面上に保持することができる。このため、作動角が０°において、外側保持器を定位置で回転させることができ、回転トルクを安定して伝達することができる。
【００１９】
また、前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、前記内側継手部材の案内溝と前記中間保持器の球形内周面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧とするのが好ましい。このように設定することによって、内側ボールを、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面上に保持することができる。このため、作動角が０°において、内側保持器を定位置で回転させることができ、回転トルクを安定して伝達することができる。
【００２０】
また、前記外側継手部材と内側継手部材の各軸線が一直線となった状態において、前記外側保持器の球形内径面の案内溝と前記内側保持器の球形外径面の案内溝のそれぞれのボール中心軌跡を継手中心を通り継手軸線に直交する横断面において互いに交差させると共に、前記横断面を中心として鏡像対称となる一対の円弧とするのが好ましい。このように設定することによって、中間ボールを、継手中心を通り継手軸線に直交する横断面上に保持することができる。このため、作動角が０°において、中間保持器を定位置で回転させることができ、回転トルクを安定して伝達することができる。
【００２１】
また、前記外側継手部材、内側継手部材及び中間保持器のそれぞれの案内溝の軸方向に直交する横断面において、各案内溝を、各案内溝の幅方向中心を通る継手径方向線を中心として鏡像対称となる一対の円弧部にて構成し、当該一対の円弧部の曲率半径を、対応する前記ボールの半径より大きく設定すると共に、当該一対の円弧部の曲率中心を、対応する円弧部から前記継手径方向線を越えて反対側に配置するようにしてもよい。
【００２２】
このように設定することによって、各ボールを、案内溝を構成する一対の円弧部にそれぞれ１点、合計２点で接触させることができる。これによって、継手回転駆動時に、案内溝がトルクの方向に力を受け易くなる。
【００２３】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとが円周方向に位相をずらせるのが好ましい。このようにずらすことによって、外側ボールと中間ボールと内側ボールとが径方向に沿って直線状に並ばないので、この等速自在継手の外径の小径化を図ることができる。
【００２４】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとがそれぞれ３個以上であるのが好ましい。また、相対向する案内溝にて構成されるボールトラックを、継手開口側あるいは継手奥側に向かって開いたくさび形状とすることができる。これにより、等速自在継手の組み立て時におけるボールの組み込みを容易化することができる。
【００２５】
内側継手部材の案内溝とこれに対向する中間保持器の案内溝とで構成される内側ボールトラック、内側保持器の案内溝とこれに対向する外側保持器の案内溝とで構成される中間ボールトラック、及び中間保持器の案内溝とこれに対向する外側継手部材の案内溝とで構成される外側ボールトラックは、それぞれ、周方向に隣合うボールトラック毎にくさび形状方向が逆であるように設定できる。
【００２６】
このように設定すれば、くさび角によって発生する力、つまりボールをそのくさび開口側に押し出そうとする力が互いに逆方向に発生し、その力は互いに打ち消し合う。このように、くさび形状方向を逆であるように設定するものであれば、外側ボールと中間ボールと内側ボールとがそれぞれ４個以上の偶数個とするのが好ましい。各ボールを４個以上の偶数個とすることによって、継手を回転させた場合、各保持器が保持するボールのうち、軸方向の一方の力を受けるボールの個数と、それと反対方向の力を受けるボールの個数は、同数となる。従って、各保持器に、それぞれ作用するボールの押圧力は確実に相殺される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、継手の軸方向の小型化を図ることができ、最大作動角を高角化することができる。しかも、オフセット構造とすることによって、トラック深さ（案内溝の深さ）をバランスよく調整することができ、許容負荷トルクを増加させることができる。
【００２８】
発生するトルクの方向に力を受けるようにするものであれば、回転トルクを効率良く伝達することができる。また、ボールが案内溝に沿って転動し易くなるとともに、ボールと案内溝との接触面圧を低減することができ、転動疲労寿命ないし継手寿命を長くすることができる。
【００２９】
外側ボールと中間ボールと内側ボールとを円周方向に位相をずらせるようにすれば、この等速自在継手の外径の小径化を図ることができて、小型化および軽量化を図ることができる。
【００３０】
くさび形状とすることによって、等速自在継手の組み立て時におけるボールの組み込みを容易化することができる。また、周方向に隣合うボールトラックのくさび形状方向が逆であるように設定すれば、くさび角によって発生する力、つまりボールをそのくさび開口側に押し出そうとする力が互いに逆方向に発生し、その力は互いに打ち消し合い、バランスのよい回転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の横断面である。
【図２】前記等速自在継手の要部縦断面図である。
【図３】前記等速自在継手の他の要部縦断面図である。
【図４】前記等速自在継手の別の要部縦断面図である。
【図５】ボールトラック形状を示す断面図である。
【図６】前記等速自在継手が作動角を取った際の保持器とボールとの関係を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示す等速自在継手の要部縦断面図である。
【図８】前記図７に示す等速自在継手の他の要部縦断面図である。
【図９】前記図７に示す等速自在継手の別の要部縦断面図である。
【図１０】従来の等速自在継手の縦断面図である。
【図１１】従来の等速自在継手の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００３３】
図１は本発明の等速自在継手を示し、この等速自在継手２は、内径面５に案内溝６が形成された外側継手部材７と、外径面８に案内溝９が形成された内側継手部材１０と、外側継手部材７と内側継手部材１０との間に介在される３つの保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃと、各保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃに保持されるボール１１Ａ，１１Ｂ、１１Ｃとを備える。
【００３４】
保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、それぞれ周方向に沿って９０°ピッチで４つの窓部（ポケット）１３、１４、１５が設けられ、各窓部１３、１４、１５にボール１１Ａ，１１Ｂ、１１Ｃが収容されている。また、保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの窓部１３、１４、１５は周方向位相がずれている。すなわち、保持器１２Ａの窓部１３は、Ａ１、Ａ２線上に配置され、保持器１２Ｂの窓部１４は、Ａ１、Ａ２線に対して時計周りに３０°ずれたＢ１、Ｂ２線上にあり、保持器１２Ｃの窓部１５は、Ａ１、Ａ２線に対して時計周りに６０°ずれたＣ１、Ｃ２線上にある。
【００３５】
内側保持器１２Ａの外径面１６には、中間ボール１１Ｂが嵌合する案内溝１７が形成され、中間保持器１２Ｂの内径面１８には、内側ボール１１Ａが嵌合する案内溝１９が設けられ、中間保持器１２Ｂの外径面２０には、外側ボール１１Ｃが嵌合する案内溝２１が設けられ、外側保持器１２Ｃの内径面２２には、中間ボール１１Ｂが嵌合する案内溝２３が設けられている。
【００３６】
すなわち、内側継手部材１０の案内溝９と中間保持器１２Ｂの案内溝１９とで、内側ボール１１Ａが転動する内側ボールトラックを構成し、内側保持器１２Ａの案内溝１７と外側保持器１２Ｃの案内溝２３とで、中間ボール１１Ｂが転動する中間ボールトラックを構成し、中間保持器１２Ｂの案内溝２１と外側継手部材７の案内溝６とで外側ボールトラックが構成される。
【００３７】
トルク伝達用の外側ボール１１Ｃと内側ボール１１Ａでは、内径側の内側ボール１１Ａの方が回転トルクによる荷重が大きいので、内側ボール１１Ａのボール径寸法を、外側ボール１１Ｃのボール径寸法より大きく設定している。
【００３８】
ところで、対向した円弧状の案内溝９，１９，１７，２３，２１、６にて形成されたボールトラックは、軸方向の一方に臨んで徐々に広がった楔状に形成される。このため、周方向に沿って隣合うボールトラックにおいて、その拡開方向を逆方向とすることも可能である。このように、周方向に隣合うボールトラックのくさび形状方向が逆であるように設定すれば、くさび角によって発生する力、つまりボールをそのくさび開口側に押し出そうとする力が互いに逆方向に発生し、その力は互いに打ち消し合い、バランスのよい回転が可能となる。なお、隣合うボールトラックにおいてその拡開方向を逆方向とする場合、ボール数は４個以上の偶数個とする。
【００３９】
図２に示すように、内側継手部材１０の案内溝９の曲率中心Ｑ１と中間保持器１２Ｂの球形内径面の案内溝１９の曲率中心Ｐ１とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ１だけその案内溝９，１９と反対方向にオフセットしている。また、図３に示すように、内側保持器１２Ａの球形外周面の案内溝１７の曲率中心Ｑ２と外側保持器１２Ｃの球形内径面の案内溝２３の曲率中心Ｐ２とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ２だけその案内溝１７，２３と反対方向にオフセットしている。さらに、図４に示すように、中間保持器１２Ｂの球形外周面の案内溝２１の曲率中心Ｑ３と外側継手部材７の案内溝６の曲率中心Ｐ３とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ３だけその案内溝６，２１と反対方向にオフセットしている。
【００４０】
案内溝９の曲率中心Ｑ１と案内溝１９の曲率中心Ｐ１とが、継手軸心Ｏから軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ１だけオフセットしている。また、案内溝１７の曲率中心Ｑ２と案内溝２３の曲率中心Ｐ２とが、継手軸心Ｏから軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ２だけオフセットしている。さらに、案内溝２１の曲率中心Ｑ３と案内溝６の曲率中心Ｐ３が、継手軸心から軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ３だけオフセットしている。
【００４１】
このため、図２に示すように、中間保持器１２Ｂの案内溝１９のボール中心軌跡Ｃ１は、点Ｐ1を中心とする円弧となり、内側継手部材１０の案内溝９のボール中心軌跡Ｃ２は、点Ｑ１を中心とし、前記軌跡Ｃ１と同じ半径の円弧となる。すなわち、これら２つのボール中心軌跡Ｃ１，Ｃ２は、継手中心Ｏを通り継手軸線に直交する横断面Ｙにおいて互いに交差すると共に、この横断面Ｙを中心として鏡像対称に配置される。
【００４２】
図３に示すように、外側保持器１２Ｃの案内溝２３のボール中心軌跡Ｃ３は、点Ｐ２を中心とする円弧となり、内側保持器１２Ａの案内溝１７のボール中心軌跡Ｃ４は、点Ｑ２を中心とする円弧となる。また、図４に示すように、外側継手部材７の案内溝６のボール中心軌跡Ｃ５は、点Ｐ３を中心とする円弧となり、中間保持器１２Ｂの案内溝２１のボール中心軌跡Ｃ６は、点Ｑ３を中心とする円弧となる。これら２組のボール中心軌跡Ｃ３，Ｃ４及びＣ５，Ｃ６も、前記ボール中心軌跡Ｃ１，Ｃ２と同様に、継手中心Ｏを通り継手軸線に直交する横断面Ｙにおいて互いに交差すると共に、この横断面Ｙを中心として鏡像対称に配置されている。
【００４３】
図５は図１の要部であり、外側ボール１１Ｃを挟む外側継手部材７の案内溝６と、中間保持器１２Ｂの外周側の案内溝２１の横断面を示す。同図において、一点鎖線で示すのは、外側継手部材７と中間保持器１２Ｂの各案内溝６、２１の幅方向中心を通る継手径方向線Ｌである。外側継手部材７の案内溝６は、この継手径方向線Ｌを中心として鏡像対称となる一対の円弧部４０，４１にて形成されている。この一対の円弧部４０，４１の各曲率半径Ｒ10，Ｒ11は、外側ボール１１Ｃの半径Ｒ0よりも大きく、一対の円弧部４０，４１の各曲率中心Ｏ10，Ｏ11は、対応する円弧部４０，４１から継手径方向線Ｌを越えて反対側に配置され、径方向線Ｌから互いに周方向に互いに逆向きに等距離だけ離れている。そして、外側ボール１１Ｃは、各円弧部４０，４１に対しそれぞれ１点（点Ｐ10と点Ｐ11）で接触（点接触）し、案内溝に対し合計２点で接触する（アンギュラコンタクト）。
【００４４】
一方、中間保持器１２Ｂの外側の案内溝２１は、外側ボール１１Ｃを挟んで外側継手部材７の案内溝６と対称に形成されている。つまり、中間保持器１２Ｂの案内溝２１は、継手径方向線Ｌを中心として鏡像対称となる一対の円弧部４２，４３にて構成される。そして、各円弧部４２，４３の各曲率半径Ｒ12，Ｒ13は、外側ボールの半径Ｒ0よりも大きく、その曲率中心Ｏ12，Ｏ13は、対応する円弧部から継手径方向線Ｌを越えて反対側に配置されている。従って、外側ボールは、各円弧部４２，４３に対しそれぞれ１点（点Ｐ12と点Ｐ13）で接触（点接触）し、案内溝に対し合計２点で接触する（アンギュラコンタクト）。
【００４５】
また、内側ボール１１Ａを挟む中間保持器１２Ｂの内側の案内溝１９と、内側継手部材１０の案内溝９の断面形状は、図５と同様の構成となっているので、図示及び説明を省略する。すなわち、内側ボール１１Ａは、各案内溝１９，９に対しそれぞれ２点で接触するようになっている（アンギュラコンタクト）。さらに、中間ボール１１Ｂを挟む外側保持器１２Ｃの案内溝２３と、内側保持器１２Ａの案内溝１７の断面形状も、図５と同様の構成し、中間ボール１１Ｂを、各案内溝に対しそれぞれ２点で接触するようにしている（アンギュラコンタクト）。
【００４６】
以下、本発明の等速自在継手の作用について説明する。図１において、シャフト１（図６参照）に回転力が付与された場合、その回転トルクは、シャフト１に連結された内側継手部材１０へ伝達された後、内側ボール１１Ａを介して中間保持器１２Ｂへと伝達され、中間保持器１２Ｂが回転する。さらに、回転する中間保持器１２Ｂの回転トルクは、外側ボール１１Ｃを介して外側継手部材７へと伝達される。このようにして、内側継手部材１０に連結された駆動軸から、外側継手部材７に連結された従動軸へ回転力が等速に伝達される。
【００４７】
そして、外側継手部材７の回転軸線Ｘと内側継手部材１０の回転軸線Ｚが、０°以外のある作動角θをとったとき、外側ボール１１Ｃは外側継手部材７と中間保持器１２Ｂの両回転軸線のなす角の二等分線に垂直な平面上に並ぶ。また、内側ボール１１Ａは中間保持器１２Ｂと内側継手部材１０の両回転軸線のなす角の二等分線に垂直な平面上に並ぶ。つまり、外側ボール１１Ｃの中心から外側継手部材７と中間保持器１２Ｂの両回転軸線までの距離が相等しく、内側ボール１１Ａの中心から中間保持器１２Ｂと内側継手部材１０の両回転軸線までの距離が相等しくなる。このような位置に各ボール１１Ａ、１１Ｃが配置されることで、各ボール１１Ａ、１１Ｃを介して回転トルクが内側継手部材１０から中間保持器１２Ｂへ、そして、中間保持器１２Ｂから外側継手部材７へと等速度で伝達される。
【００４８】
図６は、外側継手部材７の軸線Ｘと内側継手部材１０の軸線Ｚとが最大作動角をとった場合を示した図である。この場合、両継手部材７，１０と、３つの保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、及び各ボール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ相互間の干渉により、外側継手部材７に対して、各保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び内側継手部材１０は、それぞれ所定の傾斜角をもって位置規制される。外側ボール１１Ｃ・中間ボール１１Ｂ・内側ボール１１Ａのそれぞれが並ぶ平面を、ジョイント平面Ｓ，Ｔ，Ｕと呼ぶとすると、この実施形態では、各ジョイント平面Ｓ，Ｔ，Ｕは、継手中心Ｏを通り外側継手部材７の軸線Ｘに直交する横断面Ｙから、それぞれ時計回りに１５°・３０°・４５°傾斜した位置にある。そして、このときの内側継手部材１０の軸線Ｚと、外側継手部材７の軸線Ｘとで形成される最大作動角は６０°となる。
【００４９】
ところで、図１０と図１１のような従来の等速自在継手において、最大作動角を６０°にしようとすると、ボール１０３が並ぶジョイント平面は、継手中心Ｏを通り外側継手部材１０１の軸線Ｘと直交する横断面Ｙから時計回り又は反時計回りに３０°傾斜する必要があると推測される（図示省略）。つまり、ボール１０３が案内溝１０１ｂ，１０２ｂに沿って３０°移動することになる。これに対し、本発明は、最大作動角６０°のときに、各ジョイント平面Ｓ，Ｔ，Ｕに並ぶボール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、対応する案内溝に沿って移動する距離はそれぞれ１５°でよいので、各案内溝の軸方向長さ寸法は、従来の等速自在継手の案内溝よりも短く形成することが可能となる。
【００５０】
このように、本発明では、各案内溝（トラック溝）の軸方向寸法を短く設定でき、継手の軸方向の小型化を図ることができる。このため、最大作動角を高角化することができる。しかも、オフセット構造とすることによって、トラック深さ（案内溝の深さ）をバランスよく調整することができ、許容負荷トルクを増加させることができる。すなわち、前記実施形態では、ボ−ルを保持する２つの案内溝（トラック溝）内、外側の案内溝（トラック溝）が浅くなる場合であり、このため、案内溝の中心点（曲率中心）を、軸方向のみでなく、等速自在継手の継手軸中心線に対しその案内溝と反対の径方向へオフセットさせている。これによって、トラック深さ（案内溝の深さ）をバランスよく調整することができる。
【００５１】
また、図２から図４に示すように、ボール中心軌跡Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３，Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６を、継手中心Ｏを通り継手軸線に直交する横断面Ｙにおいて互いに交差させると共に、この横断面Ｙを中心として鏡像対称に配置することによって、作動角が０°において、保持器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを定位置で回転させることができる。
【００５２】
各案内溝９，１９、２１、６の構成を図５に示すものとすることによって、各ボール１１Ａ、１１Ｃを、案内溝９、１９、２１、６を構成する一対の円弧部４０，４１（４２，４３）にそれぞれ１点、合計２点で接触させることができる。これによって、継手回転駆動時に、案内溝９、１９、２１、６がトルクの方向に力を受け易くなる。このように、案内溝９、１９、２１、６がトルクの方向に力を受け易くなれば、回転トルクを効率良く伝達することができ、また、ボールが案内溝に沿って転動し易くなるとともに、ボール１１Ａ、１１Ｃと案内溝９、１９、２１、６との接触面圧を低減することができ、転動疲労寿命ないし継手寿命を長くすることができる。
【００５３】
外側ボール１１Ｃと中間ボール１１Ｂと内側ボール１１Ａとを図１に示すように、円周方向に位相をずらせることによって、外側ボール１１Ｃと中間ボール１１Ｂと内側ボール１１Ａとが径方向に沿って直線状に並ばないので、この等速自在継手の外径の小径化を図ることができる。
【００５４】
また、相対向する案内溝にて構成されるボールトラックを、継手開口側あるいは継手奥側に向かって開いたくさび形状とすることができる。これによって、等速自在継手の組み立て時におけるボール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの組み込みを容易化することができる。
【００５５】
周方向に隣合うボールトラックおいて、その拡開方向を逆方向とすることによって、くさび角によって発生する力、つまりボールをそのくさび開口側に押し出そうとする力が互いに逆方向に発生し、その力は互いに打ち消し合う。このように、くさび形状方向を逆であるように設定するものであれば、外側ボールと中間ボールと内側ボールとがそれぞれ４個以上の偶数個とするのが好ましい。各ボールを４個以上の偶数個とすることによって、継手を回転させた場合、各保持器が保持するボールのうち、軸方向の一方の力を受けるボールの個数と、それと反対方向の力を受けるボールの個数は、同数となる。従って、各保持器に、それぞれ作用するボールの押圧力は確実に相殺される。
【００５６】
図７から図９は他の実施形態を示し、この場合、図７に示すように、内側継手部材１０の案内溝９の曲率中心Ｑ４と中間保持器１２Ｂの球形内径面の案内溝１９の曲率中心Ｐ４とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ１ａだけその案内溝側にオフセットしている。また、図８に示すように、内側保持器１２Ａの球形外周面の案内溝１７の曲率中心Ｑ５と外側保持器１２Ｃの球形内径面の案内溝２３の曲率中心Ｐ５とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ２ａだけその案内溝側にオフセットしている。さらに、図９に示すように、中間保持器１２Ｂの球形外周面の案内溝２１の曲率中心Ｑ６と外側継手部材７の案内溝６の曲率中心Ｐ６とを継手軸中心線Ｘに対して径方向にそれぞれ等距離Ｂ３ａだけその案内溝側にオフセットしている。
【００５７】
ボ−ルを保持する案内溝（トラック溝）の内、内側の案内溝（トラック溝）が浅くなる場合であり、このため、案内溝の中心点（曲率中心）を、軸方向のみでなく、等速自在継手の継手軸中心線に対しその案内溝と同じ径方向へオフセットさせている。
【００５８】
この場合、図７に示すように、中間保持器１２Ｂの案内溝１９のボール中心軌跡Ｃ７は、点Ｐ４を中心とする円弧となり、内側継手部材１０の案内溝９のボール中心軌跡Ｃ８は、点Ｑ４を中心とし、前記軌跡Ｃ１と同じ半径の円弧となる。図８に示すように、外側保持器１２Ｃの案内溝２３のボール中心軌跡Ｃ９は、点Ｐ５を中心とする円弧となり、内側保持器１２Ａの案内溝１７のボール中心軌跡Ｃ１０は、点Ｑ５を中心とする円弧となる。また、図９に示すように、外側継手部材７の案内溝６のボール中心軌跡Ｃ１１は、点Ｐ６を中心とする円弧となり、中間保持器１２Ｂの案内溝２１のボール中心軌跡Ｃ１２は、点Ｑ６を中心とする円弧となる。各ボール中心軌跡Ｃ７，Ｃ８、Ｃ９、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２は、継手中心Ｏを通り継手軸線に直交する横断面Ｙにおいて互いに交差すると共に、この横断面Ｙを中心として鏡像対称に配置される。
【００５９】
案内溝９の曲率中心Ｑ４と案内溝１９の曲率中心Ｐ４とが、継手軸心Ｏから軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ１ａだけオフセットしている。また、案内溝１７の曲率中心Ｑ５と案内溝２３の曲率中心Ｐ５とが、継手軸心Ｏから軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ２ａだけオフセットしている。さらに、案内溝２１の曲率中心Ｑ６と案内溝６の曲率中心Ｐ６が、継手軸心から軸方向にそれぞれ逆方向に等距離Ｆ３ａだけオフセットしている。
【００６０】
なお、この等速自在継手の他の構成は、前記図１から図５に示す等速自在継手と同様の構成であり、それらの説明は図１等と同一の符号を付して説明を省略する。このような等速自在継手であっても、前記図１から図５に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００６１】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、各案内溝の溝底が円弧部及び直線部とからなるものであってもよい。各ボール１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの数としても、４個に限るものではなく、３個以上であればよい。また、オフセット量も任意に設定でき、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３として同一であっても、相違するものであってもよい。また、Ｂ１ａ、Ｂ２ｂ、Ｂ３ｃとしても同一であっても、相違するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
５     内径面（球形内周面）
６，２１，９，１９   各案内溝
７     外側継手部材
８     外径面（球形外周面）
９     案内溝
１０   内側継手部材
１１Ａ 内側ボール
１１Ｂ 中間ボール
１１Ｃ 外側ボール
１２Ａ 内側保持器
１２Ｂ 中間保持器
１２Ｃ 外側保持器
４０，４１    円弧部
４２，４３    円弧部
【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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