(57)【要約】【課題】  二つの等速自在継手を組み合わせて、ＴＪに匹敵する高効率でＵＪ以上の高作動角を実現容易にする。【解決手段】  円筒状の外輪３０を共通にしてその一端側にＵＪ部１０を配設すると共に他端側にＴＪ部２０を配設し、ＵＪ部１０のシャフト１１のＴＪ側端部に凹球面部１２を設けると共にＴＪ部２０のシャフト２１のＵＪ側端部に凸球面部２２を設け、凸球面部２２と凹球面部１２からなる球対偶４０を介してＵＪ部１０のシャフト１１とＴＪ部２０のシャフト２１を連結する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側にトリポード型継手部を配設し、前記固定式継手部の内方部材あるいは前記トリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、前記凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して前記固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結したことを特徴とする固定式等速自在継手。
【請求項２】
前記外方部材は、固定式継手部側とトリポード型継手部側の二部材で分割構成し、両部材を同軸的に突き合わせて接合一体化した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
【請求項３】
前記固定式継手部とトリポード型継手部との間に配された球対偶は、嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、前記凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能とした請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
【請求項４】
前記固定式継手部は、軸方向に延びる複数のトラック溝が球面状内周面に形成された前記外方部材と、前記外方部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝が球面状外周面に形成された内方部材と、前記外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝とで形成されるボールトラックに配されてトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の球面状内周面と内方部材の球面状外周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】
前記固定式継手部は、外方部材のトラック溝の軸方向一端側に軸方向と平行な直線部分が形成されると共に内方部材のトラック溝の軸方向他端側に軸方向と平行な直線部分が形成され、前記外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを継手中心を挟んで等距離だけ軸方向逆向きにオフセットさせることにより、前記ボールトラックを軸方向に拡開する楔形状とし、そのボールトラックの楔拡開側を外方部材の開口側と一致させた請求項４に記載の固定式等速自在継手。
【請求項６】
前記トリポード型継手部は、軸方向に延びる三本のトラック溝が円筒状内周面に形成され、各トラック溝の両側にローラ案内面を有する前記外方部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材を含む内方部材と、前記トリポード部材の各脚軸に回転自在に装着され、各トラック溝に挿入されてローラ案内面と摺接するローラ機構とを備えた請求項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７】
前記ローラ機構は、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内される外側ローラと、脚軸の外周面に外嵌されて複数の転動体を介して前記外側ローラを回転自在に支持する内側ローラとからなる請求項６に記載の固定式等速自在継手。
【請求項８】
前記トリポード部材は、脚軸の外周面を球面形状とした請求項６又は７に記載の固定式等速自在継手。
【請求項９】
前記固定式継手部とトリポード型継手部の作動角を０°とした時、前記凸球面部と凹球面部からなる球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離Ｌ1と、前記球対偶の球面中心からトリポード型継手部の継手中心までの距離Ｌ2とを、Ｌ1＜Ｌ2の条件を満足するように設定した請求項１〜６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、例えば、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作動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】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトでは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
【０００４】
一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、ツェッパ型（以下、ＢＪと称す）や作動角の大きなアンダーカットフリー型（以下、ＵＪと称す）が広く知られている。この作動角の大きなアンダーカットフリー型の固定式等速自在継手では、最大作動角が約５０°となっている。また、摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型（以下、ＤＯＪと称す）やトリポード型（以下、ＴＪと称す）が広く知られている。
【０００５】
一方、ＴＪを固定式とした構造を具備する等速自在継手がある（例えば、特許文献１，２参照）。この種の固定式等速自在継手では、その最大作動角が約４５°となっている。
【０００６】
特許文献１に開示された固定式等速自在継手は、一方の軸と剛接され、軌道を有するチューリップ形部材と、そのチューリップ形部材の軌道内にローラを回転および滑動可能に配設されたトラニオンが延びるハブを含む他方の軸と剛接された３脚部材とで主要部が構成されている。この等速自在継手では、チューリップ形部材に取り付けられたファスナの弾性力でもってハブの球面接触部の軸方向移動を規制することにより固定式としている。
【０００７】
また、特許文献２に開示された固定式等速自在継手は、一方の軸に一体的に設けられ、トラニオンおよびローラセクタを有する３脚要素と、他方の軸に一体的に設けられ、３脚要素を収容するたる形要素と、３脚要素とたる形要素との間に配設されたばね性の３脚スパイダとで主要部が構成されている。この等速自在継手では、ばね性を有する３脚スパイダにより３脚要素の軸方向移動を規制すると共にその円周方向のすきまを詰めることによって固定式としている。
【特許文献１】特開昭５４−４９４４３号公報
【特許文献２】特開昭５８−１９１３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述した特許文献１，２に開示されたＴＪタイプの固定式等速自在継手の両者とも、ばね性を有する部材などからなる構成部品が多く、しかも複雑な構造となっていることから、部品点数の増加により製品のコストアップを招来すると共に、構成部品の組立ても困難でその製造工程においても作業効率が悪いという問題がある。
【０００９】
また、一般的な摺動式等速自在継手であるＴＪでは、ローラと軸との間に転動体（ニードル）が介在する構造となっているのに対して、特許文献１に開示されたＴＪタイプの固定式等速自在継手では、ローラと軸との間を滑り接触とする構造であるため、トルク伝達効率が悪いという問題もある。
【００１０】
さらに、これら特許文献１，２に開示されたＴＪタイプの固定式等速自在継手では、大きな作動角をとった時、ＴＪタイプ固有の軸芯の偏心が生じて振動などが発生するという問題もある。
【００１１】
なお、一般的な固定式等速自在継手には、前述したようにＢＪや作動角の大きなＵＪがあるが、ＵＪの最大作動角としては、約５０°が限界となっている。また、これらＢＪやＵＪは、一般的な摺動式等速自在継手であるＴＪに比べてトルク伝達効率が悪いという問題もあった。
【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、二つの等速自在継手を組み合わせた簡単な構造で、ＴＪに匹敵する高効率でＵＪ以上の高作動角を実現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の技術的手段として、本発明は、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側にトリポード型継手部を配設し、その固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、その凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結したことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前述の内方部材とは、外方部材としての外輪の内周側に配置された内輪あるいはトリポード部材だけではなく、その内輪あるいはトリポード部材の軸孔にスプライン嵌合で連結一体化されたシャフトを含む。
【００１５】
また、前述の外方部材は、単一の部材で構成することが可能であるが、固定式継手部側とトリポード型継手部側の二部材で分割構成し、両部材を同軸的に突き合わせて接合一体化した構成とすることも可能である。
【００１６】
さらに、前述の球対偶は、切り欠き等による嵌め合い構造の凸球面部と凹球面部からなり、凸球面部と凹球面部の相対回転による位相合わせでもって両者の係合離脱を可能にした構造としてもよい。
【００１７】
本発明では、固定式継手部とトリポード型継手部とで円筒状外方部材を共通にしたことにより、その外方部材内に固定式とトリポード型の二つの継手部を組み合わせた構造を具備する。さらに、固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結したことにより、凸球面部と凹球面部からなる球対偶は、固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材とを連結し、固定式継手部とトリポード型継手部で共通の一点を中心とした球面案内機構とすることで、この球面中心を作動角の中心とする固定式等速自在継手となる。
【００１８】
このように固定式継手部とトリポード型継手部を共通の外方部材に組み込み、両者の固定式継手部とトリポード型継手部を球対偶で連結した構造としたことにより、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現できる。この等速自在継手の作動角は、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれが分担するため、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれが分担する作動角分は少なくて済むのでトルク損失も低く、トリポード型等速自在継手に匹敵する高効率化が図れる。また、固定式継手部とトリポード型継手部間に凸球面部と凹球面部からなる球対偶が介在するのみであるため、固定式等速自在継手の構造の簡略化も図れる。
【００１９】
前述した構成における固定式継手部は、軸方向に延びる複数のトラック溝が球面状内周面に形成された外方部材と、その外方部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝を球面状外周面に形成された内方部材と、外方部材のトラック溝と内方部材のトラック溝とで形成されるボールトラックに配されてトルクを伝達する複数のボールと、外方部材の球面状内周面と内方部材の球面状外周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構造のものが適用可能である。この固定式継手部としては、ＢＪやＵＪがある。
【００２０】
特に、この固定式継手部は、外方部材のトラック溝の軸方向一端側に軸方向と平行な直線部分が形成されると共に内方部材のトラック溝の軸方向他端側に軸方向と平行な直線部分が形成された構造、つまり、ＵＪとする。このＵＪにおいて、外方部材のトラック溝の曲率中心と内方部材のトラック溝の曲率中心とを継手中心を挟んで等距離だけ軸方向逆向きにオフセットさせることにより、ボールトラックを軸方向に拡開する楔形状とし、そのボールトラックの楔拡開側を外方部材の開口側と一致させることが望ましい。
【００２１】
このようにすれば、内方部材の奥側端部においてトラック溝底の肉厚が厚くなる。そのため、この内方部材にセレーション嵌合される軸部材の端部に球対偶の凹球面部をより大きく、また、球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離Ｌ1とを小さくすることが容易となる。ここで、球対偶の凹球面部の径が大きいことは、凸球面部の首部の径を大きくできて高強度となり、球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離Ｌ1とが小さいことは、軸方向にコンパクトとなるために望ましい。
【００２２】
また、トリポード型継手部は、軸方向に延びる三本のトラック溝が円筒状内周面に形成され、各トラック溝の両側にローラ案内面を有する外方部材と、半径方向に突出した三本の脚軸を有するトリポード部材を含む内方部材と、トリポード部材の各脚軸に回転自在に装着され、各トラック溝に挿入されてローラ案内面と摺接するローラ機構とを備えた構造のものが適用可能である。このトリポード型継手部としては、一般的なＴＪと同一構造である。
【００２３】
このトリポード型継手部においては、ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸線と平行な方向に案内される外側ローラと、脚軸の外周面に外嵌されて複数の転動体を介して外側ローラを回転自在に支持する内側ローラとからなるダブルローラタイプのローラ機構や、脚軸の外周面を球面形状としたトリポード部材を採用することが望ましい。
【００２４】
このようにすれば、一般的なＴＪに比べて三次振動が低減できるため、さらに高い常用角（車両の直進状態での作動角）に適用できる。また、この等速自在継手の作動角のうち、トリポード型継手部が分担する作動角分を大きくすることで、さらに高効率の等速自在継手を実現できる。
【００２５】
本発明に係る固定式等速自在継手においては、固定式継手部とトリポード型継手部の作動角を０°とした時、凸球面部と凹球面部からなる球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離Ｌ1と、球対偶の球面中心からトリポード型継手部の継手中心までの距離Ｌ2とした場合、Ｌ1＜Ｌ2の条件を満足するように設定することが望ましい。
【００２６】
通常、固定式継手部（例えばＵＪ）がトリポード型継手部（ＴＪ）よりも構造上大きな作動角をとることができる。このことから、前述したように球対偶の球面中心から固定式継手部の継手中心までの距離Ｌ1と、球対偶の球面中心からトリポード型継手部の継手中心までの距離Ｌ2について、Ｌ1＜Ｌ2の条件を満足するように設定すれば、固定式継手部にトリポード型継手部よりも大きな作動角を分担させることになり、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、円筒状外方部材を共通にしてその一端側に固定式継手部を配設すると共に他端側にトリポード型継手部を配設し、その固定式継手部の内方部材あるいはトリポード型継手部の内方部材のいずれか一方の対向端部に凸球面部を設けると共に他方の対向端部に凹球面部を設け、その凸球面部と凹球面部からなる球対偶を介して固定式継手部の内方部材とトリポード型継手部の内方部材を連結した構造としている。
【００２８】
これにより、固定式継手部とトリポード型継手部のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、固定式継手部とトリポード型継手部とを組み合わせた簡単な構造で、一般的なＴＪに匹敵する高効率でＵＪ以上の高作動角を実現した固定式等速自在継手を提供できる。その結果、例えば、近年における自動車のドライブシャフトに使用され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への要望に迅速に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。以下で説明する実施形態の固定式等速自在継手は、固定式継手部としてＵＪ、トリポード型継手部としてＴＪをそれぞれ適用して組み合わせた構造を例示する。なお、固定式継手部としてはＵＪ以外にＢＪを適用して組み合わせることも可能である。
【００３０】
図１はＵＪとＴＪを組み合わせた固定式等速自在継手の全体構成を示す。この実施形態の固定式等速自在継手は、円筒状外方部材である外輪３０を共通にしてその一端側（図示左側）に固定式継手部としてのＵＪ部１０を配設すると共に他端側（図示右側）に摺動式のトリポード型継手部としてのＴＪ部２０を配設し、そのＵＪ部１０の内方部材であるシャフト１１のＴＪ側端部に凹球面部１２を設けると共にＴＪ部２０の内方部材であるシャフト２１のＵＪ側端部に凸球面部２２を設け、その凸球面部１２と凹球面部２２からなる球対偶４０を介してＵＪ部１０のシャフト１１とＴＪ部２０のシャフト２１をトルク伝達可能に連結した構造を具備する。
【００３１】
この実施形態における外輪３０は、ＵＪ用外輪３１とＴＪ用外輪３２とを溶接（図中で示す符号３４は溶接部）により接合一体化した場合であるが、ＵＪ部１０とＴＪ部２０で共通する単一構造の外輪を使用することも可能である。この固定式等速自在継手では、ＵＪ部１０のシャフト１１の中心軸Ｍ1とＴＪ部２０のシャフト２１の中心軸Ｍ2とが一致した状態に配されている。
【００３２】
この固定式等速自在継手に組み込まれたＵＪ部１０は、軸方向に延びる複数のトラック溝３３が球面状内周面の開口端側で円周方向等間隔に形成された外輪３０をＴＪ部２０と共通にし、その外輪３０のトラック溝３３と対をなして軸方向に延びる複数のトラック溝１３が球面状外周面に円周方向等間隔に形成された内方部材である内輪１４と、外輪３０のトラック溝３３と内輪１４のトラック溝１３とで形成されるボールトラック１５に配されてトルクを伝達する複数のボール１６と、外輪３０の球面状内周面と内輪１４の球面状外周面との間に介在して各ボール１６を保持するケージ１７とを備えている。複数のボール１６は、ケージ１７に形成されたポケット１８に収容されて円周方向等間隔に配置されている。
【００３３】
このＵＪ部１０では、外輪３０のトラック溝３３の曲率中心Ｏ11と内輪１４のトラック溝１３の曲率中心Ｏ12とを、継手中心Ｏ1に対して等距離ｆだけ軸方向逆向きにオフセットさせている。また、外輪３０のトラック溝３３は、曲率中心Ｏ11を持つ円弧部分３３ａと、その曲率中心Ｏ11から径方向に延びる線分がトラック溝３３の底部と交わる部位を境として軸方向と平行な直線部分３３ｂとで構成されている。同様に、内輪１４のトラック溝１３は、曲率中心Ｏ12を持つ円弧部分１３ａと、その曲率中心Ｏ12から径方向に延びる線分がトラック溝１３の底部と交わる部位を境として軸方向と平行な直線部分１３ｂとで構成されている。
【００３４】
このＵＪ部１０では、前述したトラックオフセットにより、ボールトラック１５を軸方向に拡開する楔形状とし、外輪３０のトラック溝３３の直線部分３３ｂを外輪開口側に配すると共に内輪１４のトラック溝１３の直線部分１３ｂを外輪奥側に配することにより、楔形状のボールトラック１５の楔拡開側を外輪３０の開口側と一致させている。
【００３５】
前述の内輪１４の軸孔には、駆動側あるいは従動側のシャフト１１がスプライン嵌合により結合されて止め輪１９により内輪１４に対して抜け止めされている。このようにして、シャフト１１と外輪３０との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、この内輪１４とシャフト１１で内方部材を構成する。
【００３６】
また、外輪３０とシャフト１１との間には、継手外部からの異物侵入や継手内部からのグリース漏洩を防止するため、例えば蛇腹状の樹脂製ブーツ５０が装着されている。このブーツ５０の大径端部５１は、外輪３０の開口端外周面にブーツバンド５２により締め付け固定され、その小径端部５３は、シャフト１１の取り付けられたフレーム５４の外周面にブーツバンド５５により締め付け固定されている。
【００３７】
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面を示す。この固定式等速自在継手に組み込まれたＴＪ部２０は、図１および図２に示すように、軸方向に延びて軸線に平行な三本の直線状トラック溝２３が円筒状内周面に円周方向等間隔に形成された外輪３０を前述のＵＪ部１０と共通にし、半径方向に突出した三本の脚軸２４ａを有する内方部材であるトリポード部材２４と、トリポード部材２４の各脚軸２４ａに回転自在に装着され、各トラック溝２３の両側に形成されたローラ案内面２３ａと摺接するローラ機構２５とを備えている。
【００３８】
このローラ機構２５は、トリポード部材２４の脚軸２４ａに針状ころ２５ａを介してローラ２５ｂを回転自在に外嵌し、それら針状ころ２５ａおよびローラ２５ｂをワッシャ２６および止め輪２７により脚軸２４ａに対して抜け止めした構造を具備する。
【００３９】
なお、図２中の符号Ｒ1は、外輪３０の中心軸から外輪３０の軸方向に円筒状に延びるトラック溝２３の円筒中心軸までの距離であり、符号Ｒ2は、Ｒ1の延長線上で、外輪３０の中心軸から前記トラック溝２３以外の他のトラック溝２３の円筒中心軸までの距離である。
【００４０】
前述のトリポード部材２４の軸孔には、従動側あるいは駆動側のシャフト２１がスプライン嵌合により結合されて止め輪２８により抜け止めされている。このようにして、シャフト２１と外輪３０との間で作動角度変位を許容しながらトルク伝達が可能な構造となっている。なお、このトリポード部材２４とシャフト２１で内方部材を構成する。
【００４１】
また、外輪３０とシャフト２１との間には、継手外部からの異物侵入や継手内部からのグリース漏洩を防止するため、例えば蛇腹状のゴム製ブーツ６０が装着されている。このブーツ６０の大径端部６１は、外輪３０の開口端外周面にブーツバンド６２により締め付け固定され、その小径端部６３は、シャフト２１の外周面にブーツバンド６４により締め付け固定されている。
【００４２】
これらＵＪ部１０とＴＪ部２０を組み込んだ固定式等速自在継手では、ＴＪ部２０のシャフト２１のＵＪ側端部に凸球面部２２が形成されている。この凸球面部２２の球面中心Ｏはシャフト２１の中心軸Ｍ2上に配置されている。凸球面部２２から一体的に延びる軸部２２ａをシャフト２１の軸端に形成された孔（図示せず）に圧入することにより凸球面部２２をシャフト２１に取り付けている。なお、この凸球面部２２は、シャフト２１と一体的に形成することも可能である。
【００４３】
一方、ＵＪ部１０のシャフト１１のＴＪ側端部に、前述の凸球面部２２を受ける凹球面部１２が形成されている。この凹球面部１２の球面中心Ｏはシャフト１１の中心軸Ｍ1上に配置され、そのシャフト１１の中心軸Ｍ1はＴＪ部２０のシャフト２１の中心軸Ｍ2と一致する。これら凸球面部２２の球面中心Ｏと凹球面部１２の球面中心Ｏは一致して継手中心となる。なお、この凹球面部１２は、シャフト１１のＴＪ側端部に一体的に形成されているが、別体で形成することも可能である。
【００４４】
この凸球面部２２と凹球面部１２からなる球対偶４０を、ＵＪ部１０のシャフト１１とＴＪ部２０のシャフト２１で共通の一点を中心Ｏとして球面案内機構とすることにより、ＵＪ部１０の内輪１４とＴＪ部２０のトリポード部材２４とを連結し、この球面中心Ｏを継手中心とする固定式等速自在継手となる。このようにＵＪ部１０とＴＪ部２０を共通の外輪３０に組み込み、両者のＵＪ部１０の内輪１４とＴＪ部２０のトリポード部材２４とを球対偶４０で連結した構造としたことにより、ＵＪ部１０とＴＪ部２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができ、構造が簡単で軽量コンパクトな固定式等速自在継手を提供できる。
【００４５】
図３は、図１の固定式等速自在継手が最大作動角αをとった状態を示す。この等速自在継手の作動角は、ＵＪ部１０とＴＪ部２０とで分担され、ＵＪ部１０の作動角α11とＴＪ部２０の作動角α21の合計となる（図４参照）。これらＵＪ部１０とＴＪ部２０との作動角分担比は、図１に示すようにＵＪ部１０の作動角α11が０°での球対偶４０の球面中心ＯからＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ1と、ＴＪ部２０の作動角α21が０°での球対偶４０の球面中心ＯからＴＪ部２０の継手中心Ｏ2までの距離Ｌ2とによって決定される。
【００４６】
そのため、ＵＪ部１０とＴＪ部２０とで分担される作動角α11，α21は、従来における単一の固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手よりも小さくて済み、シンプルな摺動構造を有するＴＪ部２０の作動角α21を従前の２０°としても、ＵＪ部１０の作動角α11を４０°（限界作動角が約５０°）とすることで、従来における単一の固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手よりも大きな作動角α＝６０°を持つ固定式等速自在継手を実現できる。
【００４７】
球対偶４０の球面中心ＯからＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ1と、球対偶４０の球面中心ＯからＴＪ部２０の継手中心Ｏ2までの距離Ｌ2との関係では、Ｌ1＜Ｌ2の条件を満足させている。通常、ＵＪ部１０がＴＪ部２０よりも構造上大きな作動角をとることができる。このことから、前述したようにＬ1＜Ｌ2の条件を満足するように設定すれば、ＵＪ部１０にＴＪ部２０よりも大きな作動角を分担させることになり、全体としての固定式等速自在継手において、より大きな作動角が得られる。
【００４８】
この実施形態の固定式等速自在継手が作動角をとった時、ＴＪ部２０のトリポード部材２４の脚軸２４ａの中心Ｏ2が、外輪３０の軸方向の中心軸Ｍ4に対して変位する。この脚軸２４ａの中心Ｏ2の変位を外輪３０の中心軸Ｍ4が微小量だけ角度変化することで吸収し、これにより等速自在継手におけるＵＪ部１０とＴＪ部２０の等速性を確保するようにしている。この外輪３０の中心軸Ｍ4の角度変化を図３〜図６に基づいて以下に説明する。
【００４９】
ここで、図３はＵＪ部１０に対して球対偶４０の球面中心Ｏを中心にしてＴＪ部２０が作動角をとった状態で、ＵＪ部１０のシャフト１１（内輪１４）の中心軸Ｍ1とＴＪ部２０のシャフト２１（トリポード部材２４）の中心軸Ｍ2とがなす角度（１８０°−α°）の内側（図中下側）にトリポード部材２４の脚軸２４ａが位置する状態を示す。図４は、図３の状態におけるＵＪ部１０、ＴＪ部２０および外輪３０の位置関係を模式的に示す。
【００５０】
また、図５はＵＪ部１０に対して球対偶４０の球面中心Ｏを中心にしてＴＪ部２０が作動角をとった状態で、ＵＪ部１０のシャフト１１（内輪１４）の中心軸Ｍ1とＴＪ部２０のシャフト２１（トリポード部材２４）の中心軸Ｍ2とがなす角度（１８０°−α°）の外側（図中上側）にトリポード部材２４の脚軸２４ａが位置する状態を示す。図６は、図５の状態におけるＵＪ部１０、ＴＪ部２０および外輪３０の位置関係を模式的に示す。
【００５１】
なお、図４および図６中の符号Ｓ1は、Ｒ1側に位置するローラ２５ｂの外球面中心であり、Ｓ2は、Ｒ2側に位置するローラ２５ｂの外球面中心である（図２参照）。
【００５２】
実施形態の固定式等速自在継手が作動角をとった時、ＵＪ部１０のシャフト１１の中心軸Ｍ1とＴＪ部２０のシャフト２１の中心軸Ｍ2とがなす角度（１８０°−α°）の内側（図３では下側）にトリポード部材２４の脚軸２４ａが位置する状態（図３および図４参照）と、ＵＪ部１０のシャフト１１の中心軸Ｍ1とＴＪ部２０のシャフト２１の中心軸Ｍ2とがなす角度（１８０°−α°）の外側（図３では上側）にトリポード部材２４の脚軸２４ａが位置する状態（図５および図６参照）とを比較すると、等速自在継手の作動角αが一定の状態で、図３および図４に示す状態では外輪３０の中心軸Ｍ4が、等速自在継手の作動角αをＵＪ部１０の作動角α11とＴＪ部２０の作動角α21とで分担される位置にあるのに対して、図５および図６に示す状態では外輪３０の中心軸Ｍ4が、等速自在継手の作動角αをＵＪ部１０の作動角α12（α12≠α11）とＴＪ部２０の作動角α22（α22≠α21）とで分担される位置にある。
【００５３】
つまり、等速自在継手が作動角αが一定の状態で、外輪３０の中心軸Ｍ4がＵＪ部１０の継手中心Ｏ1を中心にして微小量だけ角度変化している。このように、等速自在継手が作動角をとった時、ＴＪ部２０の脚軸２４ａの中心Ｏ2の外輪中心軸Ｍ4に対する変位を外輪３０の中心軸Ｍ4が微小量だけ角度変化することで吸収し、これにより等速自在継手におけるＵＪ部１０とＴＪ部２０の等速性を確保するようにしている。
【００５４】
以上の実施形態における球対偶４０は、凸球面部２２を凹球面部１２に圧入することにより球面嵌合させた構造であるが、その球対偶４０は以下のような構造も可能である。つまり、図７（ａ）（ｂ）に示すように凹球面部１２の内周面の円周方向等間隔に複数の切り欠き１２ｂを設けると共に、図８（ａ）（ｂ）に示すように凸球面部２２の外周面の円周方向等間隔に前述の凹球面部１２の切り欠き１２ｂと対応させて複数の切り欠き２２ｂを設ける。
【００５５】
この場合、凹球面部１２の切り欠き１２ｂと凸球面部２２の切り欠き２２ｂを互いに切り欠きではない部分と対応させて位相合わせした状態で、凹球面部１２に凸球面部２２を嵌め込んだ上で両者を相互に回転させて凹球面部１２と凸球面部２２を合わせることにより球対偶４０を形成することができる。このようにすれば、凸球面部２２を凹球面部１２に圧入することなく、凸球面部２２と凹球面部１２の係合離脱が容易に行える。
【００５６】
以上の構成からなる実施形態の固定式等速自在継手は、例えば、以下のような要領でもって組み立てることが可能である。図９に示すように外輪３０の一方の開口側に、内輪１４、ボール１６およびケージ１７からなるＵＪアッセンブリ体を組み付ける。一方、トリポード部材２４の脚軸２４ａにローラ機構２５を組み付けてそのトリポード部材２４にシャフト２１をスプライン嵌合させ、そのシャフト先端の凸球面部２２をＵＪ部１０のシャフト１１の凹球面部１２に球面嵌合させたＴＪアッセンブリ体を、ＵＪアッセンブリ体が組み付けられた外輪３０の他方の開口側から挿入する。このＴＪアッセンブリ体の挿入により、シャフト１１をＵＪ部１０の内輪１４にスプライン嵌合させ、ＵＪ側のブーツ５０およびＴＪ側のブーツ６０を装着することにより、等速自在継手の組み立てを完了する。
【００５７】
この等速自在継手は、ＵＪ部１０とＴＪ部２０を共通の外輪３０に組み込み、両者のＵＪ部１０とＴＪ部２０を球対偶４０で連結した構造としたことにより、ＵＪ部１０とＴＪ部２０のそれぞれの作動角を加えた大きな作動角を実現することができる。この等速自在継手の作動角は、ＵＪ部１０とＴＪ部２０のそれぞれが分担するため、ＵＪ部１０とＴＪ部２０のそれぞれが分担する作動角分は少なくて済むのでトルク損失も低く、トリポード型等速自在継手に匹敵する高効率化が図れる。
【００５８】
本出願人は、本発明品における等速自在継手と従来におけるＵＪ、ＴＪ、ＤＯＪとについて、作動角とトルク損失率との関係を図１０に示す。本発明品は、従来のＵＪに比べて作動角全域に亘ってトルク損失率が低く、特に常用角域においてトルク損失率が低く、高常用角となる１０°前後においてトルク損失の低減が顕著であることが判明した。
【００５９】
例えば、等速自在継手の作動角が１０°の時、ＵＪ部１０およびＴＪ部２０のそれぞれの作動角は５°前後であり、ＵＪ部１０およびＴＪ部２０では作動角が小さいほうがトルク損失も小さくなるためであり、また、継手中心を形成する球対偶４０での損失の影響も小さいためである。
【００６０】
このように、等速自在継手の作動角に対してＴＪ部２０の作動角は小さいため、そのＴＪ部２０におけるトリポード部材２４の脚軸２４ａの中心Ｏ2の変位については、一般的なＴＪが作動角をとる時に比べて小さくなる。その結果、等速自在継手の作動角に対するＴＪ部２０による三次振動が低減できる。
【００６１】
この等速自在継手は、ＴＪ部２０を内蔵させた構造であるが、継手中心Ｏの偏心がないため、シャフト２１の振れ回りがなく、低振動となる。
【００６２】
また、この等速自在継手では、ＵＪ部１０を内蔵させた構造であり、特に、このＵＪ部１０において、トラックオフセットにより、ボールトラック１５を軸方向に拡開する楔形状とし、外輪３０のトラック溝３３の直線部分３３ｂを外輪開口側に配すると共に内輪１４のトラック溝１３の直線部分１３ｂを外輪奥側に配することにより、楔形状のボールトラック１５の楔拡開側を外輪３０の開口側と一致させている。
【００６３】
このようにすれば、内輪１４の奥側端部においてトラック溝底の肉厚が厚くなる。そのため、この内輪１４にセレーション嵌合されるシャフト１１の端部に球対偶４０の凹球面部１２をより大きく、また、球対偶４０の球面中心ＯからＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ1とを小さくすることが容易となる。ここで、球対偶４０の凹球面部１２の径が大きいことは、凸球面部２２の首部２２ａの径を大きくできて高強度となり、球対偶４０の球面中心ＯからＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ1とが小さいことは、軸方向にコンパクトとなるために望ましい。
【００６４】
その結果、球対偶４０の球面中心ＯからＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ1を短くすることができ、伝達部材との接触面（ＵＪ側のブーツ５０のフレーム５４の外側端面）からＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ3も短くなる。この伝達部材との接触面からＵＪ部１０の継手中心Ｏ1までの距離Ｌ3が短くできることは、ＵＪ部１０のシャフト１１を車両ホイール側とした場合、タイヤの切れ角を大きくできることになり、車両旋回半径を小さくできる効果がある。
【００６５】
なお、前述の実施形態におけるＴＪ部２０のローラ機構２６は、脚軸２４ａに針状ころ２５ａを介して単一のローラ２５ｂを回転自在に装着した構造であるが、本発明はこれに限定されることなく、例えば図１１に示すように、ローラ案内面２３ａに沿って外輪３０の軸線と平行な方向に案内される外側ローラ２５ｂ’と、脚軸２４ａの外周面に外嵌されて複数の転動体である針状ころ２５ａ’を介して外側ローラ２５ｂ’を回転自在に支持する内側ローラ２５ｃ’とからなるダブルローラタイプのローラ機構２５’にも適用可能である。また、前述の実施形態におけるＴＪ部２０の脚軸２４ａは、円筒面形状の外周面を有するが、図１２に示すように脚軸２４ａ’の外周面を球面形状とすることも可能である。
【００６６】
このように、ダブルローラタイプのローラ機構２５’や脚軸２４ａ’の外周面を球面形状した構造の場合、一般的なＴＪに比べて三次振動がより一層低減することができ、さらに高常用角に適用でき、ＴＪ部２０が分担する作動角分を大きくすることで、より一層高効率の等速自在継手を実現できる。
【００６７】
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、さらに種々なる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。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施形態で、固定式等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１の固定式等速自在継手が作動角をとった状態で、ＵＪ部のシャフトの中心軸とＴＪ部のシャフトの中心軸とがなす角度の内側にトリポード部材の脚軸が位置する状態を示す断面図である。
【図４】図３の状態におけるＵＪ部、ＴＪ部および外輪の位置関係を模式的に示す図である。
【図５】図１の固定式等速自在継手が作動角をとった状態で、ＵＪ部のシャフトの中心軸とＴＪ部のシャフトの中心軸とがなす角度の外側にトリポード部材の脚軸が位置する状態を示す断面図である。
【図６】図５の状態におけるＵＪ部、ＴＪ部および外輪の位置関係を模式的に示す図である。
【図７】（ａ）はＵＪ部において、切り欠きを設けた凹球面部を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図８】（ａ）はＴＪ部において、切り欠きを設けた凸球面部を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図９】図１の固定式等速自在継手の組み立て要領を説明するための断面図である。
【図１０】作動角とトルク損失率との関係を示すグラフである。
【図１１】ダブルローラタイプのローラ機構を示す部分拡大断面図である。
【図１２】外周面を球面形状とした脚軸を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０  固定式継手部（ＵＪ部）
１１  固定式継手部の内方部材（シャフト）
１２  凹球面部
１３  トラック溝
１３ｂ  直線部分
１４  固定式継手部の内方部材（内輪）
１５  ボールトラック
１６  ボール
１７  ケージ
２０  トリポード型継手部（ＴＪ部）
２１  トリポード型継手部の内方部材（シャフト）
２２  凸球面部
２３  トラック溝
２３ａ  ローラ案内面
２４  トリポード型継手部の内方部材（トリポード部材）
２４ａ，２４ａ’  脚軸
２５，２５’  ローラ機構
２５ａ’  転動体（針状ころ）
２５ｂ’  外側ローラ
２５ｃ’  内側ローラ
３０  円筒状外方部材（外輪）
３３  トラック溝
３３ｂ  直線部分
４０  球対偶
Ｏ11，Ｏ12  トラック溝の曲率中心
【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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