(57)【要約】【課題】保持器の剛性および強度向上を図り、これにより、特に高作動角時においても良好な作動性を発揮し得る等速自在継手を提供する。【解決手段】  等速自在継手１は、外輪１０と、内輪２０と、ボール３０と、保持器４０とを主要な構成部材として備える。保持器４０の一端内径部に、内輪２０が、その軸線を保持器４０の軸線と直交した状態で挿入可能となる凹部４４を１８０°対向した二箇所に設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内球面に軸方向に延びる複数の案内溝が形成された外輪と、外球面に外輪の案内溝と対をなして軸方向に延びる複数の案内溝が形成された内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内球面と内輪の外球面の間に配設され、ボールを保持する複数のポケットを有する保持器とを備える固定型等速自在継手において、
保持器の一端内径部に、内輪が、その軸線を保持器の軸線と直交した状態で挿入可能となる凹部を１８０°対向した二箇所に設けたことを特徴とする固定型等速自在継手。
【請求項２】
凹部間の内径Ｄ１が、内輪の外径Ｄ２と、内輪の１８０°相対向した２つの案内溝の溝底を含む平面と平行な縦断面における外球面間の最大間隔Ｄ３とに対して、Ｄ３≦Ｄ１＜Ｄ２の関係式を満たす請求項１記載の固定型等速自在継手。
【請求項３】
凹部が、ポケットの軸方向一端側に設けられた請求項１記載の等速自在継手。
【請求項４】
凹部が、塑性加工もしくは機械加工で形成された請求項１記載の等速自在継手。
【請求項５】
外輪の案内溝の中心と内輪の案内溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされた請求項１記載の固定型等速自在継手。
【請求項６】
外輪の案内溝の中心と内輪の案内溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされ、かつ、外輪および内輪の各案内溝に、直線状の溝底を有するストレート部が設けられた請求項１記載の固定型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固定型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定型等速自在継手と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動型等速自在継手とに大別され、用途に応じて適宜使い分けられている。
【０００３】
例えば、固定型等速自在継手の一種であるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）は、内球面に軸方向に延びる複数（例えば、６本）の案内溝が形成された外輪と、外球面に外輪の案内溝と対をなして軸方向に延びる複数の案内溝が形成された内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内球面と内輪の外球面の間に配設され、ボールを保持するポケットを有する保持器とを主要な構成部材として備える。
【０００４】
上記の構成部材からなる等速自在継手において、内輪は、例えば以下示す要領で保持器内に組み込まれる。まず、図５に示すように、内輪５１の軸線と保持器５２の軸線とを直交させ、内輪５１の１つの突状部（各案内溝５１ａの溝底から外径側に隆起した突状部分）５１ｂを保持器５２の１つのポケット５２ａに落とし込む。次いで、落とし込まれた突状部５１ｂを支点として内輪５１を回転させ、保持器５２内に内輪５１を挿入する。そして、内輪５１の中心と保持器５２の中心とが一致した時点で内輪５１を保持器５２に対して９０°回転させ、両者の軸線を一致させる。
【０００５】
かかる方法を採用する場合、上記のように、内輪５１の突状部５１ｂを保持器５２のポケット５２ａに落とし込む必要がある。そこで、図６（Ａ）（Ｂ）にも示すように、内輪５１の突状部５１ｂの外輪開口側端部には切欠き５１ｃが設けられる。また、ポケット５２ａの円周方向寸法を内輪５１の突状部５１ｂの軸方向寸法Ｗ２よりも大きく設定している（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００６】
上記の他、保持器５２の入口部（内輪５２が挿入される側の開口部）の内径寸法を内輪５１の外径寸法以上に設定することにより、内輪５１の突状部５１ｂを保持器５２のポケット５２ａに落とし込むことなく内輪５１を保持器５２内に組み込み可能とした固定型等速自在継手も提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献１】独国特許ＤＥ  １９５１４８６８  Ｃ１
【特許文献２】特許第３６７８０２６号公報
【特許文献３】特開平９−１７７８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に開示された継手では、特に内輪と外輪とが高作動角をとった場合、切欠き５１ｃの分だけ内輪５１の外球面と保持器５２の内球面の接触面積が減少する。この状態で高トルクが負荷されると、接触面積が減少する分、保持器５２に過大な負荷が作用し、その結果、保持器５２が変形等して継手の作動性が低下するおそれがある。また、ポケット５２ａの円周方向寸法を内輪５１の突状部５１ｂの軸方向寸法Ｗ２よりも大きく設定すると、その分、ポケット５２ａ間の柱部の面積が減少して保持器５２の強度（剛性）が低下するため、保持器５２が変形し易くなる。
【０００８】
また、特許文献３に開示された継手では、保持器５２の入口部の内径寸法をその全周に亘って内輪５１の最大外径以上に設定しているため、保持器５２の開口部が相対的に大径になる。これはすなわち、保持器５２の内球面の表面積が減少することを意味し、保持器５２に必要とされる強度を確保するのが難しくなる。
【０００９】
本発明の課題は、保持器の剛性および強度向上を図り、これにより、特に高作動角時においても良好な作動性を発揮し得る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】
上記課題を解決するため、本発明では、内球面に軸方向に延びる複数の案内溝が形成された外輪と、外球面に外輪の案内溝と対をなして軸方向に延びる複数の案内溝が形成された内輪と、外輪の案内溝と内輪の案内溝の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、外輪の内球面と内輪の外球面の間に配設され、ボールを保持する複数のポケットを有する保持器とを備える固定型等速自在継手において、保持器の一端内径部に、内輪が、その軸線を保持器の軸線と直交した状態で挿入可能となる凹部を１８０°対向した二箇所に設けたことを特徴とする固定型等速自在継手を提供する。
【００１１】
上記のように、本発明は、保持器の一端内径部に、内輪が、その軸線を保持器の軸線と直交した状態で挿入可能となる凹部を１８０°対向した二箇所に設けたことを特徴とするものである。つまり、本発明では、内輪挿入用の凹部が、保持器の一端内径部に部分的に設けられるので、保持器の一端開口部を全周に亘って内輪を挿入可能な内径に設定する場合に比べ、保持器内球面の面積拡大を図ることができ、保持器の剛性および強度向上が図られる。
【００１２】
上記構成において、凹部間の内径Ｄ１は、内輪の外径Ｄ２と、内輪の１８０°相対向した２つの案内溝の溝底を含む平面と平行な縦断面における外球面間の最大間隔Ｄ３とに対して、Ｄ３≦Ｄ１＜Ｄ２の関係式を満たすように設定するのが望ましい。このようにすれば、内輪を所定の姿勢で水平移動させるだけで、保持器に内輪を組み込むことができる。これはすなわち、従来のように内輪の突状部を保持器のポケット内に落とし込むことなく保持器内に内輪を組み込み可能であることを意味する。従って、保持器のポケットの円周方向寸法を内輪の突状部の軸方向寸法よりも大きく設定する必要がなくなるため、更なる保持器内球面の面積拡大が図られ、更なる剛性および強度向上が図られる。また、組み込みを考慮して内輪の突状部に設けていた切欠きを設ける必要がなくなり、内輪の外球面の面積拡大を図ることができる。
【００１３】
保持器の周方向における凹部の形成位置に特段の制限はないが、ポケットの軸方向一端側に設ければ、保持器内に内輪を挿入して保持器と内輪とを９０°相対回転させた後に、両者の円周方向での位置合わせ（保持器のポケットと内輪の案内溝の円周方向での位置合わせ）を省略することができるため、内輪の組み込み作業を簡略化する上で好適である。また、保持器の内球面のうち、内輪の（突状部）外球面との接触部となるポケット間領域（柱部）の面積減少量をゼロとすることが、あるいは最小限に留めることができるので、継手の作動性が低下する可能性を減じることができる。
【００１４】
凹部の形成方法に特段の限定はなく、塑性加工もしくは機械加工で形成することができる。ただし、加工コストを考慮すると、塑性加工で形成するのが望ましい。
【００１５】
上記の本発明は、外輪の案内溝の中心と内輪の案内溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされた、いわゆるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）や、外輪の案内溝の中心と内輪の案内溝の中心とが、それぞれ、継手中心の両側に等距離オフセットされ、かつ外輪および内輪の各案内溝に、直線状の溝底を有するストレート部が設けられた、いわゆるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）に好適に採用可能である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、保持器の内球面の面積拡大を通じてその剛性および強度向上を図ることができる。これにより、特に高作動角運転時においても等速自在継手の作動性は良好な状態に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る固定型等速自在継手、詳細にはツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）の一実施形態を示すものである。同図に示す等速自在継手１は、外輪１０と、内輪２０と、ボール３０と、保持器４０とを主要な構成部材として備える。
【００１９】
外輪１０は一端を開口させたカップ状をなし、内球面１１には、複数の案内溝１２が円周方向等間隔に形成される。内輪２０の外球面２１には、複数の案内溝２２が円周方向等間隔に形成される。外輪１０の案内溝１２と内輪２０の案内溝２２とは対をなし、各対の案内溝１２，２２によって形成されるボールトラックに、トルクを伝達するボール３０が１つずつ配設される。本実施形態に係るＢＪタイプの等速自在継手１において、外輪１０および内輪２０の案内溝１２，２２は軸方向に延びる曲線状をなす。
【００２０】
外輪１０の内球面１１の中心と、内輪２０の外球面２１の中心は、それぞれ継手中心Ｏと一致している。これに対して、外輪１０の案内溝１２の中心Ｏ１と、内輪２０の案内溝２２の中心Ｏ２は、それぞれ、継手中心Ｏの左右両側（軸方向両側）に等距離ｆだけオフセットしている。そのため、一対の案内溝１２，２２によって形成されるボールトラックは、外輪１０の奥部側から開口側に向かって径方向寸法が漸次拡大する楔状を呈している。
【００２１】
保持器４０は、外輪１０と内輪２０との間に配設され、その内球面４２および外球面４３は、それぞれ外輪１０の内球面１１と内輪２０の外球面２１によって摺動案内される。この保持器４０には、円周方向等間隔で複数のポケット４１が設けられ、このポケット４１内にボール３０がそれぞれ収容される。ボール３０、内外輪の案内溝１２，２２、および保持器４０のポケット４１はそれぞれ同数設けられ、本実施形態ではそれぞれ６つ設けられる。これらは６つに限らず、例えばそれぞれ８つ設けることも可能である。
【００２２】
この等速自在継手１を、例えば自動車のドライブシャフトに使用した場合、外輪１０には従動軸が連結され、内輪２０には車体側のディファレンシャルに取り付けられた摺動型等速自在継手から延びる駆動軸が例えばスプライン嵌合で連結される。またこの等速自在継手１において、外輪１０と内輪２０とがいかなる折り曲げ角、つまり作動角をとっても、保持器４０に収容されたボール３０は常時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。
【００２３】
以下、上記の保持器４０および内輪２０の具体的構成を、図２および図３に基づいて説明する。
【００２４】
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、保持器４０の一端開口部（外輪開口側の開口部）には、当該開口部の内径部を円周方向で円弧状に、かつ軸方向でストレートに切り欠いてなる凹部４４が１８０°対向した二箇所に設けられる。この凹部４４は、ポケット４１の軸方向一端側（外輪開口側）に設けられ、かつその周方向中央部が、ポケット４１の周方向中央部と略同位相となるように設けられている。凹部４４は、プレス加工等の塑性加工や切削等の機械加工で形成されるが、本実施形態ではコスト面で有利な塑性加工で形成されている。
【００２５】
図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、内輪２０の突状部２３（各案内溝２２の溝底から外径側に隆起した突状部分）は、その径方向各部で軸方向寸法（厚み）Ｗ１が一定とされ、図６に示すような切欠きは形成されていない。そのため、本実施形態と従来構成との間における突状部２３先端部の厚みの関係式は、Ｗ１＞Ｗ２となる（「Ｗ２」は図６（Ｂ）を参照）。
【００２６】
図２（Ｃ）に示す保持器４０の凹部４４間の内径Ｄ１、および図２（Ｂ）に示す両凹部４４の幅Ｗは、内輪２０の軸線と保持器４０の軸線とを直交させた状態で、保持器４０内に内輪２０を挿入可能な値に設定されている。具体的に述べると、凹部４４間の内径Ｄ１は、図３（Ａ）に示す内輪２０の外球面２１の外径Ｄ２と、内輪２０の１８０°相対向した２つの案内溝２２の溝底を含む平面Ｓと平行な縦断面における、外球面２１間の最大間隔Ｄ３とに対して、Ｄ３≦Ｄ１＜Ｄ２の関係となるように設定されている。また、両凹部４４の幅Ｗは、突状部２３先端部の厚みＷ１に対して、Ｗ＞Ｗ１の関係となるように設定されている。
【００２７】
次に、保持器４０内に内輪２０を組み込む方法を、図４に基づいて詳述する。
【００２８】
まず、内輪２０の軸線と保持器４０の軸線とを直交させた状態で、内輪２０を保持器４０の外輪開口側一端に配置する。このとき、図４（Ａ）に示すように、内輪２０を保持器４０の凹部４４に挿入できるように、保持器４４の円周方向に対する内輪２０の位置合わせを行う。またこのとき、図４（Ｂ）に示すように、内輪２０の１８０°相対向した２つの案内溝２２の溝底を含む平面Ｓが、保持器４０の開口側一端面と平行になるように、内輪２０の姿勢を調整する。
【００２９】
次いで、上記の状態を保持したまま内輪２０を水平方向に移動させ、内輪２０を、凹部４４を介して保持器４０内に挿入する。そして、内輪２０の外球面２１の球面中心が保持器４０の内球面４２の球面中心に一致した時点で内輪２０の水平方向移動を停止する。その後、内輪２０の外球面２１を保持器４０の内球面４２で案内しながら、内輪２０を保持器４０に対して９０°回転させて両者の軸線を一致させる。これにより、保持器４０に対する内輪２０の組み込みが完了する。なお、凹部４４をポケット４１の軸方向一端側に設けているので、上記態様で内輪２０を組み込めば、内輪２０と保持器４０の軸線を一致させた後に、両者の円周方向での相対的な位置決め（案内溝２２とポケット４１の円周方向での位置決め）を行わずとも足りる。
【００３０】
以上に示したように、本発明では、保持器４０の一端内径部に、内輪２０が、その軸線を保持器４０の軸線と直交した状態で挿入可能となる凹部４４を１８０°対向した二箇所に設けるようにしたので、保持器４０の一端開口部を全周に亘って内輪２０を挿入可能な内径に設定する場合に比べ、保持器４０の内球面４２の面積拡大が図られる。
【００３１】
また、凹部４４間の内径Ｄ１を、内輪２０の外径Ｄ２と、内輪２０の１８０°相対向した２つの案内溝２２の溝底を含む平面Ｓと平行な縦断面における外球面２１間の最大間隔Ｄ３とに対して、Ｄ３≦Ｄ１＜Ｄ２の関係式を満たすようにしたので、図４に示すように、内輪２０の突状部２３を保持器４０のポケット４１内に落とし込むことなく両者を組み付けることができる。これにより、保持器４０に対する内輪２０の組み付け性が向上し、製造コストの低廉化が図られる。また、これにより、保持器４０のポケット４１の円周方向寸法を内輪２０（の突状部２３）の軸方向寸法よりも大きく設定する必要がなくなるので、保持器４０の内球面４２の更なる面積拡大が図られる。さらに、組み込みを考慮して内輪２０の突状部２３に設けていた切欠き（図６を参照）を設ける必要がなくなる分、内輪２０の外球面２１の面積拡大が図られる。
【００３２】
上記のように、保持器４０の内球面４２および内輪２０の外球面２１の面積が拡大する結果、保持器４０および内輪２０の剛性、強度が向上する。また、保持器４０と内輪２０の面積拡大により、保持器４０の内球面角α１（内球面４２の中心から、軸線と直行する方向に延びる線と、内球面４２の端部に向かって延びる線とで形成される角度。図２（Ｃ）を参照。）と、内輪２０の外球面角β１（外球面２１の中心から、軸線と直交する方向に延びる線と、外球面２１の外輪開口側端部に向かって延びる線とで形成される角度。図３（Ｂ）を参照。）とが従来構成のこれらよりも大きくなり、両者の接触面積が増大する。そのため、継手が高作動角をとり、高トルクが負荷された場合であっても、過大な負荷による保持器４０の変形を内輪２０の外球面２１で支えることができる。従って、保持器４０の変形に起因した継手の作動性低下を防止することができる。
【００３３】
特に本実施形態では、凹部４４を、その周方向中央部がポケット４１の周方向中央部と略同位相となるように設けたので、保持器４０の内球面４２のうち、内輪２０（突状部２３）の外球面２１との接触面となるポケット４１間の柱部形成領域の面積減少量をゼロあるいは最小限に留めることができる。これにより、保持器４０の内球面４２と内輪２０の外球面２１との接触面積を大きく確保して、継手の作動性低下を一層効果的に防止することができる。
【００３４】
以上では、本発明をツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）に適用した場合について説明を行ったが、本発明はこのタイプの等速自在継手に限定適用されるものではない。すなわち、本発明は、他の固定型等速自在継手、詳細にはアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）に適用することも可能である。
【００３５】
図示は省略するが、アンダーカットフリー型等速自在継手は、外輪１０に形成される案内溝１２の外輪開口側に、軸線と平行な直線状の溝底を有するストレート部が設けられる点、および内輪２０に形成される案内溝２２の外輪奥部側に、軸線と平行な直線状の溝底を有するストレート部が設けられる点でツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）と構成を異にする。なお、各案内溝１２，２２に設けられるストレート部は、上記のように軸線と平行に形成する他、軸線に対して傾斜するように、より厳密には、軸線に対して互いに逆方向に傾斜するように形成することもできる（図示省略）。かかる構成とした場合には一層大きな作動角をとることができる。
【００３６】
以上、本発明について説明を行ったが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。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、および範囲内の全ての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る固定型等速自在継手の断面図である。
【図２】図１の等速自在継手を構成する保持器を示すもので、（Ａ）図はその斜視図、（Ｂ）図はその正面図、（Ｃ）図は（Ｂ）図のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の等速自在継手を構成する内輪を示すもので、（Ａ）図はその正面図、（Ｂ）図はその側面図である。
【図４】内輪を保持器に組み込む状態を示す図であり、（Ａ）図は保持器を正面から見た図、（Ｂ）図は内輪を正面から見た図である。
【図５】従来構成の等速自在継手において、内輪を保持器に組み込む状態を示す図である。
【図６】（Ａ）図は図５に示す内輪の斜視図、（Ｂ）図は図５に示す内輪の側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      固定型等速自在継手
１０    外輪
２０    内輪
１２、２２  案内溝
２１    外球面
３０    ボール
４０    保持器
４１    ポケット
４２    内球面
４３    外球面
４４    凹部
Ｄ１    （凹部間の）内径
Ｄ２    内輪の外径
Ｄ３    最大間隔
Ｓ      平面
【図１】
2009138906.tif 000003
【図２】
2009138906.tif 000004
【図３】
2009138906.tif 000005
【図４】
2009138906.tif 000006
【図５】
2009138906.tif 000007
【図６】
2009138906.tif 000008