(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状内周面に軸方向に延びる８本の曲線状のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有する外側継手部材と、球状外周面に軸方向に延びる８本の曲線状のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝とこれに対応する前記内側継手部材のトラック溝との間に配された８個のボールと、このボールを１個ずつ収容する８個のポケットを有し、前記外側継手部材の球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面にそれぞれ摺接する球状外周面と球状内周面を有する保持器を備え、前記外側継手部材の曲線状のトラック溝の曲率中心と前記内側継手部材の曲線状のトラック溝の曲率中心が継手中心に対して軸方向反対側に等距離オフセットされ、前記内側継手部材に動力伝達可能に連結されたシャフトを有する固定式等速自在継手において、
前記固定式等速自在継手は、ボール脱落防止機構を備えた軽量・コンパクトな構成からなり、
前記軽量・コンパクトな構成は、前記継手中心から前記外側継手部材の開口側端面までの軸方向長さ（Ｗ１O）と前記ボールの直径（ＤBALL）との比Ｗ１O／ＤBALLが０．３５〜０．５２であり、
前記保持器の幅（ＷC）と前記ボールの直径（ＤBALL）との比ＷC／ＤBALLが１．６３〜１．８０であると共に、
前記外側継手部材の奥側底部に、ボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースが形成されており、
前記ボール脱落防止機構は、前記シャフトの端部に設けられた円筒状軸部と前記奥側底部に形成された凹部の内周の角度規制ストッパ面とからなり、前記円筒状軸部と前記角度規制ストッパ面とが、前記ボール組み込み角度より小さく、かつ継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で干渉し、
作動角０°の状態の継手軸線を含む縦断面の前記外側継手部材の奥側において、前記保持器の球状外周面を含む円（ＣC）と、前記外側継手部材の曲線状のトラック溝の溝底を含む円（ＣT）とで囲まれた範囲内に、前記シャフトの前記円筒状軸部の端面角部が配置されていることを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記外側継手部材の奥側底部に形成されたボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースが保持器ストッパ面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記角度規制ストッパ面が継手軸線を中心軸とする円筒面部分を有し、当該角度規制ストッパ面と前記保持器ストッパ面との交わる部分が、前記継手軸線を含む縦断面において凸状角部を形成することを特徴とする請求項２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記固定式等速自在継手が作動角０°の状態で、かつ前記継手軸線を含む縦断面において、前記継手中心（Ｏ）と前記シャフトの前記円筒状軸部の端面角部とを結ぶ直線（Ｒ）と前記継手軸線とのなす角度（α）が１０°〜１７°であることを特徴とする請求項１〜３項のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【請求項５】
前記外側継手部材の奥側底部に形成された凹部が鍛造加工による表面を有すると共に、前記凹部の内周の角度規制ストッパ面が旋削加工された表面を有することを特徴とする請求項１〜３項のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【請求項６】
前記固定式等速自在継手の外側継手部材と前記シャフトとの間に蛇腹部のない樹脂ブーツが装着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
【請求項７】
前記ボール脱落防止機構の前記角度規制ストッパ面に熱処理硬化層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項８】
前記角度規制ストッパ面に形成された熱処理硬化層の硬さが、前記外側継手部材のトラック溝および球状内周面に形成された熱処理硬化層の硬さより低いことを特徴とする請求項７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】
この発明は、ボール脱落防止機構を備えた軽量・コンパクトな固定式等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のドライブシャフトは、車輪に取り付けられるアウトボード側の等速自在継手と、デファレンシャルギヤに取り付けられるインボード側の等速自在継手と、両等速自在継手を連結する中間シャフトとで構成される。通常、アウトボード側の等速自在継手には、大きな作動角を取れるが軸方向に変位しない固定式等速自在継手が使用され、インボード側の等速自在継手には、最大作動角は比較的小さいが、作動角を取りつつ軸方向変位が可能な摺動式等速自在継手が使用される。
【０００３】
自動車のドライブシャフトには、前輪に取り付けられる前輪用ドライブシャフトと、後輪に取り付けられる後輪用ドライブシャフトとがある。前輪用ドライブシャフトのアウトボード側（車輪側）の固定式等速自在継手は、操舵輪である前輪に取り付けられるため、最大作動角が大きいもの（例えば、４５°以上）が使用される。一方、後輪用ドライブシャフトのアウトボード側の固定式等速自在継手は、操舵されない後輪に取り付けられるため、前輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手よりも最大作動角が小さいもので足りる。
【０００４】
後輪用ドライブシャフトでは、最大作動角が２０°以下と小さいことから、８個のボールを用いたツェッパ型固定式等速自在継手において、外側継手部材のトラック溝を短くし、従来とは異なる設計思想で内部仕様を設定することにより、顕著な軽量・コンパクト化を図った後輪用ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで、前輪用ドライブシャフト用いられる固定式等速自在継手の場合、外側継手部材のトラック溝へのボールの組み込み角度が大きいので、通常、ボールが外側継手部材のトラック溝から脱落する作動角より小さい作動角で、外側継手部材の開口側端部と中間シャフトが干渉することで角度ストッパとなり、ボールの脱落を防止している。
【０００６】
後輪用ドライブシャフトに用いられる固定式等速自在継手の外側継手部材のトラック溝の長さを短くした場合、固定式等速自在継手をドライブシャフトとして組み立てた後、ドライブシャフトを搬送する際や、車両にドライブシャフトを組み付ける際、固定式等速自在継手が作動角を取り過ぎて、ボールがトラック溝から脱落する恐れがある。これを防止する手段として、中間シャフトの先端部と外側継手部材のカップ底を干渉させる方法が提案されている（特許文献２〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１８−１５５３２０号公報
【特許文献２】特開平３−１１３１２４号公報
【特許文献３】特開２００５−１８０６４１号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８５５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、後輪用ドライブシャフトに用いられる固定式等速自在継手の外側継手部材のトラック溝を短くし、従来とは異なる設計思想で内部仕様を設定した基本的構成を提案しているが、ボールの脱落防止については着目していない。
【０００９】
特許文献２は、基本的には、前輪用ドライブシャフトに用いられる固定式等速自在継手を後輪用ドライブシャフトに用いるために、作動角を規制するものである。中間シャフトの軸端部が必要以上に長くなり、中間シャフトの重量増加を招く。外側継手部材のカップ長さを短くしても軽量化した効果が薄れる。
【００１０】
特許文献３は、中間シャフトの軸端部と干渉する外側継手部材の底部が別部材となっており、コスト高の要因となる。また、中間シャフトの軸端部が必要以上に長くなる。特許文献４は、外側継手部材の底部をテーパ形状にしたものであるが、角度規制ストッパとして、等速自在継手の使用角度とボールの脱落防止の管理を行うためには、テーパ角度と長さ、その他の底部形状および中間シャフトの先端部の長さの管理が必要になる。この場合、テーパの位置と角度で規制角度に変動が生じるため、寸法管理のためにコスト高となる。
【００１１】
中間シャフトと外側継手部材の底部を干渉させて角度規制ストッパとする特許文献２〜４のボール脱落防止機構では、固定式等速自在継手を車輪用軸受装置に取り付ける外側継手部材のステム部の形状に影響する。強度的に影響するステム部の根元と外側継手部材の底部との間の肉厚と外側継手部材の肩部と底部との間の肉厚を適切な寸法に設定する必要がある。外側継手部材の底部の空洞部が軸方向と径方向に拡大すると、継手中心位置と、ステム部の付根となるバックフェイス位置との間隔が長くなり、固定式等速自在継手の重量増を招く。このように、特許文献２〜４のボール脱落防止機構を備えた等速自在継手では、コスト面や軽量・コンパクト化の面で解決すべき問題が残っている。
【００１２】
上記のような問題に鑑み、本発明は、ボール脱落防止機構を備えた固定式等速自在継手を低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、軽量・コンパクトな後輪用ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手の各種内部仕様のうち、必要不可欠な内部仕様を見出し、この内部仕様と、ボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースおよびボール脱落防止機構の寸法、配置とを融合させるという新たな着想により、本発明に至った。
【００１４】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、球状内周面に軸方向に延びる８本の曲線状のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有する外側継手部材と、球状外周面に軸方向に延びる８本の曲線状のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝とこれに対応する前記内側継手部材のトラック溝との間に配された８個のボールと、このボールを１個ずつ収容する８個のポケットを有し、前記外側継手部材の球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面にそれぞれ摺接する球状外周面と球状内周面を有する保持器を備え、前記外側継手部材の曲線状のトラック溝の曲率中心と前記内側継手部材の曲線状のトラック溝の曲率中心が継手中心に対して軸方向反対側に等距離オフセットされ、前記内側継手部材に動力伝達可能に連結されたシャフトを有する固定式等速自在継手において、前記固定式等速自在継手は、ボール脱落防止機構を備えた軽量・コンパクトな構成からなり、前記軽量・コンパクトな構成は、前記継手中心から前記外側継手部材の開口側の端面までの軸方向長さＷ１ｏと前記ボールの直径ＤBALLとの比Ｗ１ｏ／ＤBALLが０．３５〜０．５２であり、前記保持器の幅Ｗｃと前記ボールの直径ＤBALLとの比Ｗｃ／ＤBALLが１．６３〜１．８０であると共に、前記外側継手部材の奥側底部に、ボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースが形成されており、前記ボール脱落防止機構は、前記シャフトの端部に設けられた円筒状軸部と前記奥側底部に形成された凹部の内周の角度規制ストッパ面とからなり、前記円筒状軸部と前記角度規制ストッパ面とが、前記ボール組み込み角度より小さく、かつ継手使用時の最大作動角よりも大きな角度で干渉し、作動角０°の状態の継手軸線を含む縦断面の前記外側継手部材の奥側において、前記保持器の球状外周面を含む円ＣCと、前記外側継手部材の曲線状のトラック溝の溝底を含む円ＣTとで囲まれた範囲内に、前記シャフトの前記円筒状軸部の端面角部が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
上記の構成により、ボール脱落防止機構を備えた固定式等速自在継手を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化できる。この固定式等速自在継手を自動車の後輪用ドライブシャフトに適用することにより、顕著な低コスト化、軽量・コンパクト化を実現でき、かつ、後輪用ドライブシャフトの搬送時や車両への組み付け時のボールの脱落が防止され後輪用ドライブシャフトの取り扱い作業を容易にすることができる。
【００１６】
具体的には、上記の外側継手部材の奥側底部に形成されたボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースが保持器ストッパ面を備えていることが好ましい。これにより、保持器の奥側の端面角部を保持器ストッパ面に当接させてボール組み込み角度を確保し、外側継手部材の軸方向寸法を縮小して軽量化を図ることができる。
【００１７】
上記の角度規制ストッパ面が継手軸線を中心軸とする円筒面部分を有し、当該角度規制ストッパ面と保持器ストッパ面との交わる部分が、継手軸線を含む縦断面において凸状角部を形成することが好ましい。これにより、ボール脱落防止機構を構成する角度規制ストッパ面とボール組み込み角度を確保する保持器ストッパ面とを接近させ、シンプルかつコンパクトな配置を実現できる。
【００１８】
上記の固定式等速自在継手が作動角０°の状態で、かつ継手軸線を含む縦断面において、継手中心Ｏとシャフトの円筒状軸部の端面角部とを結ぶ直線Ｒと継手軸線とのなす角度αが１０°〜１７°であることが好ましい。これにより、コンパクトなボール脱落防止機構を構成できる。
【００１９】
上記の外側継手部材の奥側底部に形成された凹部が鍛造加工による表面を有すると共に、凹部の内周の角度規制ストッパ面が旋削加工された表面を有することが望ましい。これにより、加工工数の省略、コスト低減が図れる。
【００２０】
上記の固定式等速自在継手の外側継手部材とシャフトとの間に蛇腹部のないブーツが装着されていることが好ましい。ボール脱落防止機構の規制角度により、ブーツの噛み込みやブーツ外れを防止でき、ブーツのコンパクト化、グリース充填量の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ボール脱落防止機構を備えた固定式等速自在継手を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化できる。この固定式等速自在継手を自動車の後輪用ドライブシャフトに適用することにより、顕著な低コスト化、軽量・コンパクト化を実現でき、かつ、後輪用ドライブシャフトの搬送時や車両への組み付け時のボールの脱落が防止され後輪用ドライブシャフトの取り扱い作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る固定式等速自在継手を自動車の後輪用ドライブシャフトに適用した部分縦断面図である。
【図２】（Ａ）図は、（Ｂ）図のＡ−Ｎ−Ｂ線における固定式等速自在継手の縦断面図であり、（Ｂ）図は、（Ａ）図のＰ−Ｐ線における横断面図である。
【図３】（Ａ）図は、外側継手部材の内周に保持器を組み付ける状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）図は、（Ａ）図の右側面図である。
【図４】ボールを組み込む状態を示す縦断面図である。
【図５】ボール脱落防止機構により角度制限された状態を示す縦断面図である。
【図６】ボール脱落防止機構の寸法、配置について調整した具体例を示す縦断面図である。
【図７】ボール脱落防止機構の寸法、配置について調整した具体例を示す縦断面図である。
【図８】ボール脱落防止機構の寸法、配置について調整した具体例を示す縦断面図である。
【図９】ボール脱落防止機構の寸法、配置について要約した図である。
【図１０】ブーツが装着された固定式等速自在継手の作動角０°の状態における縦断面図である。
【図１１】ブーツが装着された固定式等速自在継手がボール脱落防止機構の規制角度を取った状態における縦断面図である。
【図１２】第２の実施形態に係る固定式等速自在継手の縦断面図である。
【図１３】図１２に示す固定式等速自在継手がボール脱落防止機構の規制角度を取った状態における縦断面図である。
【図１４】第２の実施形態に係る固定式等速自在継手の変形例の縦断面図である。
【図１５】図１４に示す固定式等速自在継手がボール脱落防止機構の規制角度を取った状態における縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明に係る固定式等速自在継手を自動車の後輪用ドライブシャフトに適用した一実施形態を図１〜１１に基づいて説明する。図１は、後輪用ドライブシャフトの部分縦断面図である（断面のハッチングは省略）。図１では、図面スペースの関係から、中間シャフト４の中央部分を切断、短縮し、かつ、摺動式等速自在継手２側と固定式等速自在継手３側とを図面上で平行にずらせて図示している。後輪用ドライブシャフト１は、図示のように、インボード側（図中右側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手２を設け、アウトボード側（図中左側）に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手３を設けて、両等速自在継手２、３を中間シャフト４で連結した構造を有する。インボード側の摺動式等速自在継手２はデファレンシャルギヤ（図示省略）に連結され、アウトボード側の固定式等速自在継手３は車輪用軸受のハブ輪（図示省略）に連結される。
【００２４】
摺動式等速自在継手２は本発明の対象ではないが、以下に概要を説明する。摺動式等速自在継手２は、いわゆる、ダブルオフセット型等速自在継手で、外側継手部材２１と、内側継手部材２２と、外側継手部材２１と内側継手部材２２との間でトルクを伝達する８個のボール２３と、８個のボール２３を保持する保持器２４とを備える。外側継手部材２１はステム部２１ｂを一体に有し、ステム部２１ｂのインボード側端部の外周には、デファレンシャルギヤのスプライン穴に挿入されるスプライン２１ｅが設けられている。外側継手部材２１の円筒状内周面２１ｃには、軸方向に延びる８本の直線状のトラック溝２１ｄが設けられている。
【００２５】
内側継手部材２２の軸心には、中間シャフト４が挿入されるスプライン穴２２ｃが設けられている。内側継手部材２２の球状外周面２２ｄには、軸方向に延びる８本の直線状のトラック溝２２ｅが設けられている。外側継手部材２１のトラック溝２１ｄと半径方向に対向する内側継手部材２２のトラック溝２２ｅとの間にボール２３が１個ずつ組み込まれている。
【００２６】
保持器２４は、ボール２３を保持する８個のポケット２４ａを有する。保持器２４の外周面には、外側継手部材２１の円筒状内周面２１ｃと摺接する球状外周面部２４ｂが設けられ、保持器２４の内周面には、内側継手部材２２の球状外周面２２ｄと摺接する球状内周面部２４ｄが設けられている。
【００２７】
保持器２４の球状外周面部２４ｂの曲率中心Ｏ24bと、保持器２４の球状内周面部２４ｄの曲率中心Ｏ24dは、継手中心Ｏ’に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。これにより、任意の作動角において、保持器２４で保持されたボール２３が、常に作動角の二等分平面内に案内され、外側継手部材２１と内側継手部材２２との間で等速性が確保される。
【００２８】
外側継手部材２１の外周と、内側継手部材２２に連結された中間シャフト４の外周にブーツ１０を装着し、ブーツ１０は、蛇腹部を有し、その両端がブーツバンドにより締付固定されている。ブーツ１０で覆われた継手内部には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。
【００２９】
次に、本実施形態における固定式等速自在継手の全体構成を図１および図２に基づいて説明する。図２（Ａ）は、図２（Ｂ）のＡ−Ｎ−Ｂ線における固定式等速自在継手３の縦断面図で、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＰ−Ｐ線における横断面図である。ただし、図２（Ｂ）では、中間シャフト４の図示を省略している。ここで、特許請求の範囲におけるシャフトとは、中間シャフト４をいう。図１に示すように、固定式等速自在継手３は、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間でトルクを伝達する８個のボール３３と、８個のボール３３を保持する保持器３４とを主な構成とし、外側継手部材３１の奥側底部３１ｇにボール組み込み角度を確保する保持器ストッパ面Ｓおよび中間シャフト４のアウトボード側端部の位置にボール脱落防止機構Ｍを備えている。本実施形態における外側継手部材３１は、ボール組み込み角度を確保する保持器３４の傾斜許容スペースＫが保持器ストッパ面Ｓを備えている。外側継手部材３１はステム部３１ｂを一体に有し、ステム部３１ｂが車輪用軸受のハブ輪（図示省略）に連結される。外側継手部材３１の外周と、内側継手部材３２に連結された中間シャフト４の外周に、蛇腹部のないブーツ１５が装着されている。
【００３０】
図２に示すように、外側継手部材３１は、軸方向一方〔インボード側、図２（Ａ）では右側〕が開口したカップ状のマウス部３１ａと、マウス部３１ａの奥側底部３１ｇから軸方向他方〔アウトボード側、図２（Ａ）では左側〕に延びるステム部３１ｂとを一体に有する。マウス部３１ａの球状内周面３１ｃには８本の曲線状のトラック溝３１ｄが円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。各トラック溝３１ｄは、外側継手部材３１のマウス部３１ａの開口側端面３１ｅまで延びている。内側継手部材３２の軸心には、中間シャフト４が挿入されるスプライン穴３２ｃが設けられている（スプラインはセレーションを含む。以下同じ。）。内側継手部材３２の球状外周面３２ｄには、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄと対向する８本の曲線状のトラック溝３２ｅが円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。
【００３１】
外側継手部材３１のトラック溝３１ｄと内側継手部材３２のトラック溝３２ｅとの間にトルクを伝達する８個のボール３３が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材３１の球状内周面３１ｃと内側継手部材３２の球状外周面３２ｄの間に、ボール３３を保持する保持器３４が配置されている。保持器３４は、ボール３３を保持する８個のポケット３４ａを有する。８個のポケットは、全て同形状をなし、円周方向等間隔に配置されている。保持器３４の球状外周面３４ｂは外側継手部材３１の球状内周面３１ｃと摺接し、保持器３４の球状内周面３４ｃは内側継手部材３２の球状外周面３２ｄと摺接している。
【００３２】
外側継手部材３１のトラック溝３１ｄおよび内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状とし、これにより、トラック溝３１ｄ、３２ｅとボール３３とは、３０°〜４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとなっている。尚、トラック溝３１ｄ、３２ｅの横断面形状を円弧形状とし、トラック溝３１ｄ、３２ｅとボール３３とをいわゆるサーキュラコンタクトとしてもよい。
【００３３】
外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dと、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eは、継手中心Ｏに対して軸方向反対側に等距離ｆ１だけオフセットしている。図示例では、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dが、継手中心Ｏに対してインボード側（開口側）にオフセットし、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eが、継手中心Ｏに対してアウトボード側（奥側）にオフセットしている。これに対して、外側継手部材３１の球状内周面３１ｃの曲率中心および内側継手部材３２の球状外周面３２ｄの曲率中心は、いずれも継手中心Ｏに一致し、球状内周面３１ｃと球状外周面３２ｄに、それぞれ摺接する保持器３４の球状外周面３４ｂと球状内周面３４ｃの曲率中心も継手中心Ｏと一致している。これにより、任意の作動角において、保持器３４で保持されたボール３３が、常に作動角の二等分平面内に案内され、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間で等速性が確保される。
【００３４】
中間シャフト４のアウトボード側端部のスプライン４ａは、固定式等速自在継手３の内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃと嵌合する。これにより、中間シャフト４と内側継手部材３２がトルク伝達可能に連結される。中間シャフト４のアウトボード側端部には環状の凹溝が形成され、この凹溝に止め輪１１が装着されている。止め輪１１を内側継手部材３２のアウトボード側段部に係合させることにより、中間シャフト４と内側継手部材３２との抜け止めが行われる。
【００３５】
次に、本実施形態における固定式等速自在継手３の特徴的な構成を説明する。この特徴的な構成は、軽量・コンパクトな後輪ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手の各種内部仕様のうち、必要不可欠な内部仕様を見出し、この内部仕様と、ボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置とを融合させるという新たな着想により成し得たもので、ボール脱落防止機構Ｍを備えた固定式等速自在継手３を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化したものである。
【００３６】
ここで、固定式等速自在継手の内部荷重や作動、内部仕様について概要を説明する。固定式等速自在継手では、作動角が０°の状態では各ボールに均等に荷重が掛るが、作動角を取ると各ボールには不均等な荷重が掛り、作動角が大きくなる程、各ボールに掛る荷重の差が大きくなる。したがって、高作動角の場合には、各ボールに掛る最大荷重が大きくなるため、ボールと接触する部材（外側継手部材、内側継手部材および保持器）は、ボールから受ける最大荷重に耐え得るだけの厚い肉厚が要求される。そこで、固定式等速自在継手を後輪用ドライブシャフト専用として最大作動角を小さくすることにより、ボールに加わる最大荷重が小さくなり、ボールと接触する各部材の強度に余裕が生じるため、負荷容量や耐久性の低下を招くことなく、各部材の肉厚を低減できる。これにより、従来品（前輪用ドライブシャフトおよび後輪用ドライブシャフトの何れにも適用可能な高作動角の８個ボールのツェッパ型等速自在継手）よりも小さくすることができ、固定式等速自在継手を半径方向にコンパクト化して軽量化を図ることができる。
【００３７】
また、固定式等速自在継手を後輪用ドライブシャフト専用として最大作動角を２０°以下と小さくすることにより（従来品の最大作動角は４７°程度）、外側継手部材に対するボールの軸方向移動量が小さくなり、トラック溝とボールとの接点軌跡の長さが短くなるため、外側継手部材のトラック溝の軸方向長さ、特に、継手中心から外側継手部材の開口側端面までの軸方向長さを短くできる。これにより、固定式等速自在継手を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることができる。
【００３８】
ところで、等速自在継手は多量生産される製品であるため、通常、トルク負荷容量に応じて段階的にジョイントサイズが設定され、当該サイズ毎に内部仕様が設定される（シリーズ化される）。各サイズの等速自在継手の軽量・コンパクト化を図るに当たり、ボール径を小さくすると、ボールとトラック溝との接触部における面圧が上昇するため、トルク負荷容量の低減に直結する。このため、等速自在継手の設計変更を検討する際には、トルク負荷容量を維持するために、ボール個数を増やさない限り、ボール径は変更しないことが一般的である。したがって、各部材の寸法をボール径に対する比率で表すことで、トルク負荷容量（すなわち、ジョイントサイズ）に応じた等速自在継手の内部仕様を表すことができる。
【００３９】
本実施形態における固定式等速自在継手３は、後輪用ドライブシャフト専用であるため、前輪用ドライブシャフトにも使用可能であった従来品よりも最大作動角を小さく設定できる。この固定式等速自在継手３では、２０°以下に設定されている。これにより、負荷容量を維持しながら、固定式等速自在継手３の軽量・コンパクト化を図ることが可能となる。以下、固定式等速自在継手３の各種内部仕様について説明する。
【００４０】
表１および図２に基づいて、本実施形態における固定式等速自在継手３の内部仕様を具体的に説明する。表１における従来品は、ボール径が等しい最大作動角４７°の８個ボールのツェッパ型等速自在継手である。
【００４１】
【表１】
0006928162.tif 000002
【００４２】
各パラメータの定義は以下のとおりである。
（１）ボールＰＣＤ（ボールのピッチ円径）ＰＣＤBALL：外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31d又は内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さ（外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さと、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さとは等しく、この寸法をＰＣＲという。）の２倍の値である（ＰＣＤBALL＝２×ＰＣＲ）。
（２）内輪トラック長さ（内側継手部材のトラック溝の軸方向長さ）ＷI・TRUCK：厳密には、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅとボール３３との接点軌跡の軸方向長さであるが、本明細書では、内側継手部材３２の球状外周面３２ｄの軸方向長さ、すなわち、球状外周面３２ｄの軸方向両端から内径側に延びる端面間の軸方向距離のことをいう。
（３）内輪幅（内側継手部材の軸方向幅）ＷI：内側継手部材３２の最大軸方向寸法であり、図示例では、内側継手部材３２の溝底筒状部３２ａの両端面間の軸方向距離である。
（４）内輪肉厚（内側継手部材の半径方向の肉厚）ＴI：継手中心平面Ｐ（継手中心Ｏを通り、継手軸線と直交する平面）におけるトラック溝３２ｅの溝底とスプライン穴３２ｃのピッチ円との半径方向距離である。
（５）スプラインＰＣＤ（内側継手部材のスプライン穴のピッチ円径）ＰＣＤSPL：内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃと中間シャフト４のスプライン４ａとの噛み合いピッチ円の直径である。
（６）外輪外径ＤO：外側継手部材３１の最大外径である。
（７）継手中心〜外輪開口端面長さＷ１O：継手中心Ｏと外側継手部材３１の開口側端面との軸方向距離である。
（８）保持器肉厚ＴC：保持器３４の継手中心平面Ｐにおける半径方向の肉厚である。
（９）保持器幅ＷC：保持器３４の最大軸方向寸法であり、図示例では保持器３４の両端面間の軸方向距離である。
【００４３】
次に、上記のような内部仕様に至った設計思想を説明する。固定式等速自在継手３では、作動角が大きくなるほど各ボール３３に掛る最大荷重が大きくなるため、最大作動角を小さくすることで、各ボール３３に掛る最大荷重が小さくなる。これにより、ボール３３と接触する内側継手部材３２の強度に余裕が生じるため、従来品と同等の強度や耐久性を維持しながら、内側継手部材３２の半径方向の肉厚を薄くできる〔表１の（４）参照〕。このように内側継手部材３２を薄肉化することで、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅのピッチ円径、すなわち、トラック溝３２ｅに配されるボール３３のピッチ円径を小さくできる〔表１の（１）参照〕。これにより、固定式等速自在継手３を半径方向にコンパクト化して、軽量化を図ることができる。
【００４４】
最大作動角を小さくすることで、各ボール３３に掛る最大荷重が小さくなり、ボール３３と接触する保持器３４の強度に余裕が生じるため、従来品と同等の強度や耐久性を維持しながら、保持器３４の半径方向の肉厚を低減することが可能となる〔表１の（８）参照〕。また、保持器３４のポケット３４ａ内におけるボール３３の半径方向の移動量が小さくなる観点からも、保持器３４の半径方向の肉厚を低減することが可能になる。以上のように、保持器３４の肉厚ＴCを薄くしながら、ボール３３のピッチ円径ＰＣＤBALLを小さくすることにより、外側継手部材３１および内側継手部材３２のトラック溝３１ｄ、３２ｅの深さを確保してボール３３のトラック溝エッジ部への乗り上げを防止しつつ、固定型等速自在継手３の軽量・コンパクト化を図ることができる。
【００４５】
最大作動角を小さくすることで、ボール３３の軸方向移動量が小さくなるため、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの軸方向長さを短くできる〔表１の（２）参照〕。これにより、内側継手部材３２を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能になる。
【００４６】
最大作動角を小さくすることで、外側継手部材３１に対するボール３３の軸方向移動量が短くなるため、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの軸方向長さ、特に、トラック溝３１ｄの継手中心Ｏより開口側部分の軸方向長さ、具体的には、継手中心Ｏから外側継手部材３１の開口側端面３１ｅまでの軸方向長さを短くできる〔表１の（７）参照〕。これにより、外側継手部材３１を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能になる。
【００４７】
前述したように、保持器３４の強度に余裕が生じるため、従来品と同等の強度や耐久性を維持しながら、保持器３４の軸方向幅を小さくできる〔表１の（９）参照〕。これにより、保持器３４を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能になる。
【００４８】
前述したように、内側継手部材３２の半径方向の肉厚ＴＩを低減できるため、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃを大径化できる〔表１の（５）参照〕。これにより、スプライン穴３２ｃに挿入される中間シャフト４を大径化して、捩じり強度を高めることができる。また、前述したように、ボールの３３のピッチ円径を縮小できるため、外側継手部材３１を小型化できる。以上より、外側継手部材３１の外径ＤOと内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃのピッチ円径ＰＣＤSPLとの比ＤO／ＰＣＤSPLを従来品よりも小さくできる〔表１の（６）参照〕。これにより、固定式等速自在継手３の軽量・コンパクト化と、中間シャフト４の強度向上とを同時に達成できる。
【００４９】
また、前述したように、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃを大径化することで、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃと中間シャフト４のスプライン４ａとの嵌合部のピッチ円径が大きくなるため、スプライン歯同士の接触部面圧が低減される。これにより、スプライン歯一つ当たりの面圧を維持しながら、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃの軸方向長さを短くできるため、内側継手部材３２の溝底筒状部３２ａの軸方向幅を短縮できる。このように、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの軸方向長さを短くするだけでなく、スプライン穴３２ｃの軸方向長さを短くすることで、内側継手部材３２全体の軸方向幅ＷIを短くできる〔表１の（３）参照〕。
【００５０】
以上が、固定式等速自在継手３の内部仕様に至った設計思想である。そして、後述するボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置を融合させるために種々検討した結果、ボール脱落防止機構を備えた固定式等速自在継手を継手全体として軽量・コンパクト化するためには、前述した各種内部仕様のうち、特に、表１の（７）の継手中心から外側継手部材の開口側端面までの軸方向長さＷ１Oとボールの直径ＤBALLとの比Ｗ１O／ＤBALLが０．３５〜０．５２であることおよび表１の（９）の保持器の幅ＷCと前記ボールの直径ＤBALLとの比ＷC／ＤBALLが１．６３〜１．８０であることが必要不可欠であるという結論を見出した。
【００５１】
本実施形態において、固定式等速自在継手３は、上記の内部仕様をベースにし、ボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍを備えている。
【００５２】
外側継手部材３１の内周に保持器３４を組み付ける方法を図３に基づいて説明する。図３（Ａ）は、外側継手部材３１の内周に保持器３４を組み付ける状態を示す縦断面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の右側面図である。実際には、保持器３４内に内側継手部材３２が既に組み付けられた状態にあるが、図３（Ａ）、図３（Ｂ）では、内側継手部材３２の図示を省略している。
【００５３】
継手中心Ｏから外側継手部材３１の開口側端面３１ｅまでの軸方向長さＷ１ｏとボールの直径ＤBALLとの比Ｗ１ｏ／ＤBALLが０．３５〜０．５２である内部仕様により、外側継手部材３１の球状内周面３１ｃの開口側端部の内径側への迫り出しが減少する。これにより、外側継手部材３１の開口部の内径が大きくなるため、図３（Ｂ）に示すように、外側継手部材３１の球状内周面３１ｃの開口側端部における内径Ｄ31cを、保持器３４を軸方向から見たときのポケット３４ａの周方向中央部における外径Ｄ34bよりも大きくすることができる。図３（Ｂ）では、外側継手部材３１の内径Ｄ31cと保持器３４の外径Ｄ34bとが略同一であるように示されているが、実際には、外側継手部材３１の内径Ｄ31cが保持器３４の外径Ｄ34bよりも僅かに大きくなっている。また、外側継手部材３１の球状内周面３１ｃの、隣接するトラック溝３１ｄ間領域の周方向長さＬ31cは、保持器３４のポケット３４ａの周方向長さＬ34aより短い。
【００５４】
そのため、図３（Ａ）に示すように、外側継手部材３１と保持器３４とを同軸上に並べて配置し、保持器３４のポケット３４ａの周方向間に設けられた柱部３４ｄを外側継手部材３１のトラック溝３１ｄに配した状態で、保持器３４を外側継手部材３１の内周に組み込むことができる。このように、保持器３４と外側継手部材３１とを互いの軸心を一致させた状態で組み付ければ、従来品のような外側継手部材３１の奥側内部に軸線を直交させた保持器３４を収容可能な空間を設ける必要がないため、奥側底部３１ｇを開口側に寄せることができ、外側継手部材３１の軸方向寸法を縮小でき、組立工程も簡略化できる。
【００５５】
外側継手部材３１の内周に保持器３４と内側継手部材３２とを組み付けた後、ボール３３を組み込む。ボール３３を組み込む状態を示す図４に基づいて説明する。図４に示すように、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃに中間シャフト４を挿入しない状態で、外側継手部材３１の軸心を上下方向に配置する。そして、外側継手部材３１と内側継手部材３２とを最大作動角よりも大きい角度で屈曲させると、保持器３４の奥側の端面角部３４ｃが保持器ストッパ面Ｓに当接する。端面角部３４ｃが保持器ストッパ面Ｓに当接した状態で、保持器３４のポケット３４ａの一つが外側継手部材３１から露出し、すなわち、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの開口側端部とポケット３４ａとの間にボール３３の直径ＤBALLより大きい間隙が形成される。この時の作動角をボール組み込み角度θMOUNTという。本実施形態において、固定式等速自在継手３のボール組み込み角度θMOUNTは、例えば、４８°程度であり、従来品のボール組み込み角度（例えば、６５°程度）より小さい。露出したポケット３４ａにボール３３を組み込み、その後、順次残りのポケット３４ａを同一の要領で露出させてボール３３を組み込む。すべてのボール３３を組み込んだ後、作動角を０°近辺まで戻して、ブーツ１５（図１参照）を装着した中間シャフト４を内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃに挿入して後輪用ドライブシャフト１として組み立てる。
【００５６】
本実施形態における固定式等速自在継手３では、前述したように、継手中心Ｏから外側継手部材３１の開口側端面３１ｅまでの軸方向長さＷ１ｏとボールの直径ＤBALLとの比Ｗ１ｏ／ＤBALLが０．３５〜０．５２に設定され、保持器３４と外側継手部材３１とを互いの軸心を一致させた状態で組み付けられるので、外側継手部材３１の奥側底部を開口側に寄せて配置できるので、上記のような保持器ストッパ面Ｓを形成することができる。保持器ストッパ面Ｓを必要最小限のボール組み込み角度θMOUNTを確保できる設定にすることにより、外側継手部材３１の軸方向寸法を縮小して軽量化を図ることができる。
【００５７】
次に、ボール脱落防止機構Ｍを図５〜図９に基づいて説明する。図５は、ボール脱落防止機構Ｍにより角度規制された状態を示す縦断面図であり、図６〜図８は、ボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置について調整した具体例を示す縦断面図であり、図９は、ボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置について要約した図である。
【００５８】
本実施形態において、固定式等速自在継手３は、前述したように、使用時の最大作動角は、例えば２０°以下で、ボール組み込み角度θMOUNTは、例えば４８°程度である。固定式等速自在継手３を後輪用ドライブシャフト１として組み立てた後、後輪用ドライブシャフト１を搬送する際や、車両に後輪用ドライブシャフト１を組み付ける際、固定式等速自在継手３がボール組み込み角度θMOUNTまで作動角を取り過ぎて、ボール３３がトラック溝から脱落することを防止するために、本実施形態における固定式等速自在継手３はボール脱落防止機構Ｍを備えている。
【００５９】
図５に示すように、ボール脱落防止機構Ｍは、中間シャフト４のアウトボード側端部に形成された円筒状軸部４ｂと外側継手部材３１の奥側底部３１ｇに形成された凹部３１ｈの内周の角度規制ストッパ面３１ｉとからなる。角度規制ストッパ面３１ｉは、継手軸線を中心軸とする円筒面部分３１ｍを有する。円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃと角度規制ストッパ面３１ｉとが、ボール組み込み角度θMOUNTより小さく、継手使用時の最大作動角より大きな角度で干渉し角度を規制する。この規制角度θLIMITは、例えば２５°である。このように、ボール脱落防止機構Ｍにより規制角度に規制されるので、ボール３３は、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの開口側端部から脱落することが防止される。これにより、後輪用ドライブシャフト１の搬送時や車両への組み付け時のボール３３の脱落が防止され後輪用ドライブシャフト１の取り扱い作業を容易にすることができる。
【００６０】
角度規制ストッパ面３１ｉと保持器ストッパ面Ｓとの交わる部分３１ｊは、継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面において凸状角部を形成し、角度規制ストッパ面３１ｉと保持器ストッパ面Ｓとを接近させ、シンプルかつコンパクトな配置を実現している。また、加工面では、保持器ストッパ面Ｓおよび凹部３１ｈの大まかな形状は外側継手部材３１の鍛造加工により成形し、角度規制ストッパ面３１ｉや凹部３１ｈの干渉を避ける部分は適宜旋削加工で形成される。外側継手部材３１の奥側底部３１ｇに形成された凹部３１ｈが鍛造加工による表面を有すると共に、凹部３１ｈの内周の角度規制ストッパ面３１ｉが旋削加工された表面を有する形態にすることにより、加工工数の省略、コスト低減が図れるので好ましい。
【００６１】
次に、ボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置について調整した数種の具体例を図６〜図８に基づいて説明する。継手中心から外側継手部材の開口側端面までの軸方向長さＷ１ｏとボールの直径ＤBALLとの比Ｗ１ｏ／ＤBALLが０．３５〜０．５２であることおよび保持器の幅Ｗｃとボールの直径ＤBALLとの比Ｗｃ／ＤBALLが１．６３〜１．８０である内部仕様と、保持器の傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置を融合させてボール脱落防止機構を備えた固定式等速自在継手を継手全体として軽量・コンパクト化するためには、前述した角度規制ストッパ面３１ｉと保持器ストッパ面Ｓとを接近させ、シンプルかつコンパクトな配置にするという着想が後述するボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置を想起する鍵になった。
【００６２】
上記の着想に基づき種々検討した結果、ボール脱落防止機構Ｍを構成する中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃを、作動角０°の状態の継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面の外側継手部材３１の奥側において、保持器３４の球状外周面３４ｂを含む円ＣCと外側継手部材３１の曲線状のトラック溝３１ｄの溝底を含む円ＣTとで囲まれた範囲に配置する構成にたどり着いた。図６〜図８に示すボール脱落防止機構Ｍは、何れも上記の構成を共通に備えている。
【００６３】
図６に示すボール脱落防止機構Ｍでは、固定式等速自在継手３が作動角０°の状態で、かつ継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面において、継手中心Ｏと中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃとを結ぶ直線Ｒと継手軸線Ｎ−Ｎとのなす角αを１３°に設定している。この具体例は、保持器ストッパ面Ｓ、中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃおよび角度規制ストッパ面３１ｉの寸法、配置を最も余裕をもって設定できる。角度規制ストッパ面３１ｉは、規制角度θLIMIT（例えば、２５°）に対応した内径を有する。
【００６４】
図７に示すボール脱落防止機構Ｍでは、固定式等速自在継手３が作動角０°の状態で、かつ継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面において、継手中心Ｏと中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃとを結ぶ直線Ｒと継手軸線Ｎ−Ｎとのなす角度αを１０°に設定している。中間シャフト４の円筒状軸部４ｂに設ける加工用センター孔や円筒状軸部４ｂの強度等を考慮すると、角度α＝１０°は下限となる。角度αが小さくなった分、角度規制ストッパ面３１ｉの内径は縮小されている。
【００６５】
図８に示すボール脱落防止機構Ｍでは、固定式等速自在継手３が作動角０°の状態で、かつ継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面において、継手中心Ｏと中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃとを結ぶ直線Ｒと継手軸線Ｎ−Ｎとのなす角度αを１７°に設定している。角度αが大きくなった分、角度規制ストッパ面３１ｉの内径は拡大されるので、保持器ストッパ面Ｓを確保するためには、角度α＝１７°は上限となる。
【００６６】
以上より、固定式等速自在継手３が作動角０°の状態で、かつ継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面において、継手中心Ｏと中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃとを結ぶ直線Ｒと継手軸線Ｎ−Ｎとのなす角度αは、１０°〜１７°であることが好ましい。
【００６７】
以上説明したボール脱落防止機構Ｍを構成する中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃの寸法、配置について図９に要約して示す。図９にクロスハッチングで示すように、中間シャフト４の円筒状軸部４ｂの端面角部４ｃ（図９では図示を省略している）は、作動角０°の状態の継手軸線Ｎ−Ｎを含む縦断面の外側継手部材３１の奥側において、保持器３４の球状外周面３４ｂを含む円ＣCと外側継手部材３１の曲線状のトラック溝３１ｄの溝底を含む円ＣTとで囲まれた範囲内に配置されることが好ましい。かつ、角度αは１０°〜１７°であることが好ましい。上記の構成により、ボール脱落防止機構Ｍを備えた後輪ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手３を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化することができる。
【００６８】
本実施形態における固定式等速自在継手３では、中間シャフト４を中実形状とし、円筒状軸部４ｂを一体に形成したものを例示したが、これに限られるものではない。例えば、中間シャフトとは別体の円筒状軸部を形成する部品を中間シャフトに嵌合固定あるいは溶接固定等を行った構造にしてもよい。また、中間シャフトを中空形状のシャフトとし、上記と同様、別体の円筒状軸部を形成する部品を中間シャフトに嵌合固定あるいは溶接固定等を行った構造にしてもよい。
【００６９】
固定式等速自在継手３に装着されるブーツ１５について、図１０、図１１を引用して説明する。図１０は、ブーツ１５が装着された固定式等速自在継手３の作動角０°の状態における縦断面図であり、図１１は、ボール脱落防止機構Ｍの規制角度θLIMITを取った状態における縦断面図である。
【００７０】
図１０に示すように、ブーツ１５は、中間シャフト４の外周のブーツ取り付け溝４ｄに嵌装される小径取り付け部１６と、外側継手部材３１の外周のブーツ取り付け溝３１ｋに嵌装される大径取り付け部１７と、小径取り付け部１６と大径取り付け部１７とを連結する屈曲部１８を備えている。屈曲部１８は、小径取り付け部１６から大径取り付け部１７に行くにしたがって拡径される凹状に湾曲した凹状湾曲部１８ａと、凹状湾曲部１８ａに接続する凸状に湾曲した凸状湾曲部１８ｂとからなり、蛇腹部を有しない。凸状湾曲部１８ｂは段部１８ｃを経て大径取り付け部１７に接続されている。本実施形態の固定式等速自在継手３では、保持器３４の開口側の端部が外側継手部材３１の開口側端面３１ｅより突出しているが、ブーツ１５の凹状湾曲部１８ａは、その内面が保持器３４の開口側の端部に軽く接する程度に形成されている。小径取り付け部１６は、中間シャフト４の外周のブーツ取り付け溝４ｄに嵌装され、ブーツバンド１９によって締結固定されている。大径取り付け部１７は、外側継手部材３１の外周のブーツ取り付け溝３１ｋに嵌装され、ブーツバンド２０によって締結固定されている。
【００７１】
ブーツ１５は、弾性のある樹脂材料で形成され、例えば、熱可塑性エラストマー材料によりブロー成形や射出成形等によって形成される。ブーツ１５を構成する材料は、熱可塑性エラストマー材料に限定されるものではなく、従来から用いられている材料を用いることができる。
【００７２】
図１１に示すように、ボール脱落防止機構Ｍの規制角度θLIMITを取った状態では、ブーツ１５の引張り側（図１１の下側）では、屈曲部１８が略直線状に変形している。屈曲部１８は、規制角度θLIMITを考慮して膜長が設定されている。一方、ブーツ１５の圧縮側（図１１の上側）では、屈曲部１８の凹状湾曲部１８ａが折りたたまれるように変形し、保持器３４の開口側の端部との干渉は生じない。ブーツ１５は、蛇腹部を有しないが、ボール脱落防止機構Ｍの規制角度θLIMIT（例えば、２５°程度）が設定されているので、ブーツの噛み込みやブーツ外れを防止でき、ブーツ１５のコンパクト化、グリース充填量の削減を図ることができる。
【００７３】
本実施形態における固定式等速自在継手３では、屈曲部１８に蛇腹部のないブーツ１５を装着したもの例示したが、これに限られるものではない。大径取り付け部と小径取り付け部との間に、山部と谷部とが軸方向に交互に連続して形成される蛇腹部を設けたブーツを装着してもよい。
【００７４】
本実施形態では、強度、耐久性を得るために、構成部材である外側継手部材３１のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃ、内側継手部材３２、保持器３４等の表面に熱処理硬化層が形成されているが、図示および説明を省略する。
【００７５】
次に第２の実施形態に係る固定式等速自在継手について図１２および図１３に基づいて説明する。図１２は、本実施形態に係る固定式等速自在継手の縦断面図で、図１３は、図１２の固定式等速自在継手がボール脱落防止機構の規制角度を取った状態における縦断面図である。
【００７６】
本実施形態の固定式等速自在継手３1は、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手３と同様の内部仕様を備え、また、同様のボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースＫおよびボール脱落防止機構Ｍを備えている。ただし、本実施形態の保持器３４の傾斜許容スペースＫは、ボール組み込み角度を取ったときに保持器３４の端面角部３４ｃが当接する保持器ストッパ面Ｓを備えてなく、保持器３４の傾斜許容スペースＫの間隙によりボール組み込み角度を確保している。本実施形態の固定式等速自在継手３1は、第１の実施形態の固定式等速自在継手３と比べて、以下に説明する相違点を有する。この相違点を除く部分については、第１の実施形態の固定式等速自在継手３と同様であるので、同様の機能を有する部位には同じ符号を付し、第１の実施形態の固定式等速自在継手３について説明した内容を準用する。
【００７７】
図１２、図１３に示すように、本実施形態の固定式等速自在継手３1では、ボール脱落防止機構Ｍの構成の一つである外側継手部材３１1の奥側底部３１ｇに形成された凹部３１ｈの内周の角度規制ストッパ面３１ｉに熱処理硬化層Ｈ１が形成されている。熱処理硬化層Ｈ１には細かいハッチングを付して図示している。ボール脱落防止機構Ｍは、中間シャフト４の端部に設けられた円筒状軸部４ｂと奥側底部３１ｇに形成された凹部３１ｈの内周の角度規制ストッパ面３１ｉとを干渉させて角度を規制するものであるので、規制角度θLIMITは、中間シャフト４の端部に設けられた円筒状軸部４ｂの外径が一定の場合、凹部３１ｈの内径の大きさに支配される。このため、より大きい角度に角度規制をしようとすると、外側継手部材３１1の奥側底部３１ｇの肉厚が薄くなり、強度にも影響するため、あまり大きな角度を付けることができない。
【００７８】
本実施形態の固定式等速自在継手３1は、軸方向および半径方向にコンパクト化して、軽量化を図っており、特に、図１２、図１３に示す外側継手部材３１1は、カップ状のマウス部３１ａの内部のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃを加工する際の加工基準となるバックフェイス部３１ｎの外径が小さく設計され、バックフェイス部３１ｎの外径と角度規制ストッパ面３１ｉとの間に薄肉部Ｔが形成される。この薄肉部Ｔの内周、すなわち、角度規制ストッパ面３１ｉに熱処理を施し硬化層を形成することにより、外側継手部材３１1の強度不足を補い、外側継手部材３１1の強度が維持される。
【００７９】
上記に対して、薄肉部Ｔの内周に熱処理硬化層Ｈ１が形成されていない場合、図１３に示すように、規制角度θLIMITを取ったとき、中間シャフト４の端部の円筒状軸部４ｂが凹部３１ｈの内周の角度規制ストッパ面３１ｉに接触し接触痕が懸念され、接触痕を起点とする外側継手部材３１1の強度への影響が危惧される場合がある。補足すると、外側継手部材３１1のステム部３１ｂには車輪用軸受のハブ輪（図示省略）が組み付けられ、ステム部３１ｂの軸端のねじ部（図１参照）にナットを螺合し締め付け固定される。そのため、外側継手部材３１1のバックフェイス部３１ｎにはナットの軸力が常時負荷されているので、上記の接触痕を起点とする外側継手部材３１1の強度への影響が危惧される場合がある。
【００８０】
ボール脱落防止機構Ｍの角度規制ストッパ面３１ｉの薄肉部Ｔの内周に熱処理硬化層Ｈ１を形成することにより、外側継手部材３１1の強度が確保され、また、凹部３１ｈ（角度規制ストッパ面３１ｉ）の内径を大きく設定し規制角度θLIMITを大きくすることができるため、規制角度θLIMITの設計の自由度を上げることができる。
【００８１】
外側継手部材３１1のマウス部３１ａの内周のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃは、その表面に高周波焼入れが施され、熱処理硬化層Ｈ２、Ｈ３が形成されている。熱処理硬化層Ｈ２、Ｈ３には細かいハッチングを付して図示している。熱処理硬化層Ｈ２、Ｈ３の硬さはＨＲＣ５８〜６３程度である。これに対して、角度規制ストッパ面３１ｉの薄肉部Ｔの内周に形成された熱処理硬化層Ｈ１の硬さは、角度規制ストッパ面３１ｉの端部角部の焼割れや薄肉部Ｔの焼抜け等を考慮すると、ＨＲＣ５０程度、例えば、ＨＲＣ４６〜ＨＲＣ５４が望ましい。したがって、角度規制ストッパ面３１ｉの薄肉部Ｔに形成された熱処理硬化層Ｈ１の硬さは、外側継手部材３１1のトラック溝３１ｄおよび球状内周面３１ｃに形成された熱処理硬化層Ｈ２、Ｈ３の硬さより低く設定されている。ここで、熱処理硬化層Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の硬さは表面硬さと定義する。本明細書および特許請求の範囲における硬さは上記の定義に基づいて用いるものとする。
【００８２】
角度規制ストッパ面３１ｉの薄肉部Ｔの内周の熱処理は、マウス部３１ａの内周のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃの熱処理の高周波加熱コイルを適宜調整、修正して活用することができる。これにより、外側継手部材３１1のマウス部３１ａの内周のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃと角度規制ストッパ面３１ｉの内周の熱処理とを同時に熱処理でき、熱処理作業の短縮と熱処理コストの抑制を図ることができる。
【００８３】
本実施形態の固定式等速自在継手３1は、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手３と同様の内部仕様、また、同様のボール組み込み角度を確保する保持器の傾斜許容スペースＫおよびボール脱落防止機構Ｍを備えたものを例示した。したがって、ボール脱落防止機構Ｍを備えた後輪ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手３1を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化することができ、さらに、外側継手部材３１1の強度を確保することができるという顕著な効果が得られる。
【００８４】
しかし、本実施形態における角度規制ストッパ面３１ｉの内周に熱処理硬化層Ｈ１を形成することにより、外側継手部材３１1の強度が確保され、また、凹部３１ｈの内径を大きく設定し規制角度θLIMITを大きくすることができるため、規制角度θLIMITの設計の自由度を上げることができる利点については、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手３の内部仕様や、ボール組み込み角度を確保する傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置だけに限られず、当該内部仕様や寸法、配置を実用可能な範囲で適宜調整、変更したものにも同様に適用することができる。なお、熱処理硬化層Ｈ１は、角度規制ストッパ面３１ｉの円筒面部分３１ｍだけに限られず、凹部３１ｈの底部等など適宜の領域を含めて形成することができる。
【００８５】
図１４、図１５に第２の実施形態の固定式等速自在継手３1の変形例を示す。本変形例の固定式等速自在継手３2は、外側継手部材３１2のバックフェイス部３１ｎの外径寸法および奥側底部３１ｇの形状が第１の実施形態の外側継手部材３１と同じ寸法、形状に設計されている。本変形例の固定式等速自在継手３2は、ボール組み込み角度を取ったとき保持器３４の奥側の端面角部３４ｃが保持器ストッパ面Ｓに当接するタイプのものである。本変形例の固定式等速自在継手３2は、第１の実施形態の固定式等速自在継手３と比べて、以下に説明する相違点を有する。この相違点を除く部分については、第１の実施形態の固定式等速自在継手３と同様であるので、同様の機能を有する部位には同じ符号を付し、第１の実施形態の固定式等速自在継手３について説明した内容を準用する。また、第２の実施形態の固定式等速自在継手３1について説明した内容も準用する。
【００８６】
本変形例における外側継手部材３１2の角度規制ストッパ面３１ｉの内周に熱処理硬化層Ｈ１が形成されている。本変形例でも、外側継手部材３１2のマウス部３１ａの内周のトラック溝３１ｄ、球状内周面３１ｃは、高周波焼入れが施され、熱処理硬化層Ｈ２、Ｈ３が形成されているが、図示を省略する。
【００８７】
本変形例の固定式等速自在継手３2においても、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手３と同様の内部仕様、また、同様のボール組み込み角度を確保する傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍを備えたものを例示した。したがって、ボール脱落防止機構Ｍを備えた後輪ドライブシャフト専用の固定式等速自在継手３2を、低コストで、かつ、継手全体として軽量・コンパクト化することができ、さらに、外側継手部材３１2の強度を確保することができるという顕著な効果が得られる。
【００８８】
しかし、本変形例においても、角度規制ストッパ面３１ｉの内周に熱処理硬化層を形成することにより、外側継手部材３１2の強度が確保され、また、凹部３１ｈの内径を大きく設定し規制角度θLIMITを大きくすることもできるため、規制角度θLIMITの設計の自由度を上げることができる利点については、前述した第１の実施形態の固定式等速自在継手３の内部仕様や、ボール組み込み角度を確保する傾斜許容スペースＫ（保持器ストッパ面Ｓ）およびボール脱落防止機構Ｍの寸法、配置だけに限られず、当該内部仕様や寸法、配置を実用可能な範囲で適宜調整、変更したものにも同様に適用することができる。
【００８９】
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【符号の説明】
【００９０】
１          後輪用ドライブシャフト
３          固定式等速自在継手
４          中間シャフト
４ａ        スプライン
４ｂ        円筒状軸部
４ｃ        端面角部
１５        ブーツ
１８        屈曲部
１８ａ      凹状湾曲部
３１        外側継手部材
３１ｃ      球状内周面
３１ｄ      トラック溝
３１ｇ      奥側底部
３１ｈ      凹部
３１ｉ      角度規制ストッパ面
３１ｊ      凸状角部
３２        内側継手部材
３２ｄ      球状外周面
３２ｅ      トラック溝
３３        ボール
３４        保持器
３４ｂ      球状外周面
３４ｃ      球状内周面
ＣC        保持器の球状外周面を含む円
ＣT        外側継手部材の曲線状のトラック溝の溝底を含む円
ＤBALL     ボールの直径
Ｈ１        熱処理硬化層
Ｈ２        熱処理硬化層
Ｈ３        熱処理硬化層
Ｋ          保持器の傾斜許容スペース
Ｍ          ボール脱落防止機構
Ｎ          継手軸線
Ｏ          継手中心
Ｒ          継手中心と中間シャフトの円筒状軸部の端面角部とを結ぶ直線
Ｓ          保持器ストッパ面
Ｗ１O       継手中心から外側継手部材の開口側端面までの軸方向長さ
ＷC         保持器幅
α          直線Ｒと継手軸線とのなす角度
【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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