(57)【要約】【課題】従来のものに比べて伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制を図ることができて、高精度で高品質な等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材のトラック溝１７と内側継手部材のトラック溝１６とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、外側継手部材のトラック溝１７と内側継手部材のトラック溝１６との交叉部にボール１３を介在させた等速自在継手である。外側継手部材のトラック溝１７と内側継手部材のトラック溝１６の交差角を７°〜１２°とする。トラック接触角を３５°〜５０°とする。トラック接触率を１．０２〜１．１とする。ケージ１４の窓部１９においてボール１３との間にケージ幅方向の窓すきまと、外側継手部材のトラック溝１７と内側継手部材のトラック溝１６に対してボール１３との間のトラックすきまとの少なくとも一方を正すきまとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、
ボールを保持するケージの窓部においてボールとの間にケージ幅方向の窓すきまを設けるとともに、この窓すきまを正すきまとしたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、
外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝に対してボールとの間のトラックすきまを設けるとともに、このトラックすきまを正すきまとしたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項３】
外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、
ボールを保持するケージの窓部においてボールとの間にケージ幅方向の窓すきまを設けるとともに、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝に対してボールとの間のトラックすきまを設け、前記窓すきま及びトラックすきまを正すきまとしたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項４】
窓すきま寸法を０．３ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の等速自在継手。
【請求項５】
トラックすきま寸法を０．１ｍｍ以下に設定したことを特徴とする請求項２又は請求項３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、等速自在継手に関し、特に、４ＷＤ（四輪駆動）車やＦＲ（前置きエンジン後輪駆動）車等においてトラミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフト（推進軸）に使用されるクロスグルーブ型等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
４ＷＤ車やＦＲ車では、変速機（トランスミッション）と減速歯車装置（ディファレンシャル）との間の動力伝達にプロペラシャフトを用いる。プロペラシャフトは、衝突時の軸方向衝撃による過大な軸方向荷重が作用したとき、トランスミッションとデフ間の軸方向変位を吸収する構造が採用される。このような衝撃吸収型プロペラシャフトでは、クロスグルーブ型等速自在継手（特許文献１及び特許文献２）等が使用される。
【０００３】
クロスグルーブ型等速自在継手は、図９に示すように、内輪１、外輪２、ボール３およびケージ４を主要な構成要素としている。
【０００４】
内輪１は、その外周面に複数のトラック溝６が形成されている。この内輪１の中心孔５に例えばプロペラシャフトのスタブシャフト（図示省略）を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。
【０００５】
そして、外輪２は、内輪１の外周に位置し、その内周面に内輪１のトラック溝６と同数のトラック溝７が形成されている。内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７は軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪１のトラック溝６と外輪２のトラック溝７の交叉部にボール３が組み込まれている。内輪１と外輪２の間にケージ４が配置され、ボール３は、ケージ４のポケット９に保持されている。なお、外輪２には、ボルト締結用の貫通孔１０が設けられている。
【０００６】
すなわち、内外輪のトラック６、７は、図１０のように交差状配置で形成される。特許文献１では、トラック６、７の交差角αは通常７〜１２°である。ところで、トラック６、７の横断面形状は、図１１に示すようにゴシックアーチ状である。このため、トラック６、７とボール３との接触は所定の接触角（β1：以下、トラック接触角という。）を持ったアンギュラコンタクトとなる。接触角β1が３０°〜４５°とされている。
【０００７】
トラック接触角とは、ボールの中心を基準として、ボールとトラックとが接触する接触中心と、トラックの溝底中心とのなす角度をさす。また、「接触中心」とは、トラックとボールとの接触により形成される楕円形状の接触面（接触楕円）における長軸と短軸とが交わる点のことをさす。長軸は、接触楕円の長手方向における最も長い部分となる軸をいい、短軸は、前記長軸と直交する短手方向における最も長い部分となる軸をいう。
【０００８】
また、特許文献２では、トラック交差角を７°〜１２°とし、トラック接触率を１．０５〜１．１とし、トラック接触角を４０°〜５０°としている。トラック断面の円弧の曲率半径の二倍をＤ、ボール径をdとしたとき、Ｄ／ｄを接触率という。
【０００９】
特許文献１では、トラック交差角およびトラック接触角を前記のように設定することによって、「等速性を維持しつつスライド抵抗及び屈曲抵抗が低減し、温度上昇を抑えて耐久性を向上させることができる。」というものである。
【００１０】
特許文献２では、トラック交差角、トラック接触角、及びトラック接触率を前記のように設定することによって、「継手寿命を延長するとともに、折り曲げ時の極大トルク発生による引っ掛かり現象が発生しにくい構造とする」というものである。なお、継手を回転停止状態でいったん任意の作動角をつけ（折曲げ）、その後再び元通りに戻す操作を角度を変えて繰返し行った場合に、極大なトルクが発生することがある。この極大トルクが発生すると、最悪の場合、継手は作動角がついたまま元に戻らなくなる。これを前記「引っかかり現象」と呼ぶ。
【特許文献１】特公平７−４７６１９号公報
【特許文献２】特開２００７−１００２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記特許文献１及び特許文献２では、伝達効率やＮＶＨ特性の向上や引っ掛かり現象の抑制等を目的としている。しかしながら、トラック交差角、トラック接触角、及びトラック接触率の設定のみでは、伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制には限度があった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、従来のものに比べて伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制を図ることができて、高精度で高品質な等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の等速自在継手は、外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、ボールを保持するケージの窓部においてボールとの間にケージ幅方向の窓すきまを設けるとともに、この窓すきまを正すきまとしたものである。
【００１４】
本発明の第２の等速自在継手は、外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝に対してボールとの間のトラックすきまを設けるとともに、このトラックすきまを正すきまとしたものである。
【００１５】
本発明の第３の等速自在継手は、外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部にボールを介在させ、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とした等速自在継手であって、ボールを保持するケージの窓部においてボールとの間にケージ幅方向の窓すきまを設けるとともに、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝に対してボールとの間のトラックすきまを設け、前記窓すきま及びトラックすきまを正すきまとしたものである。
【００１６】
等速自在継手の伝達効率は、窓すきまやトラックすきまに影響を受けることになる。すなわち、これらのすきまが負すきまであれば、ボールが窓側面やトラック溝に密接してボールの滑らかな転動を阻害するからである。このため、本発明の等速自在継手によれば、トラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とするとともに、窓すきまとトラックすきまとの少なくとも一方を正すきまとしているので、従来のものに比べて大幅な伝達効率の向上を図ることができる。しかも、この正すきまによって、引っ掛かり現象の抑制も大幅に図ることができる。
【００１７】
窓すきま寸法を０．３ｍｍ以下に設定するのが好ましく、トラックすきま寸法を０．１ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の等速自在継手では、伝達効率の向上を図ることができるとともに、引っ掛かり現象の抑制を図ることができる。このため、長期にわたって安定したトルク伝達機能を発揮するとともに、引っ掛かり現象の抑制による製造工程での作業工程の削減およびコスト低減を一層確実に達成できる。
【００１９】
窓すきま寸法を０．３ｍｍ以下に設定したり、トラックすきま寸法を０．１ｍｍ以下に設定したりすることによって、伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制の信頼性を高めることができる。すなわち、窓すきま寸法を０．３ｍｍのときにロス動力が最小となり、０．３ｍｍを超えれば、ロス動力が増加する。また、トラックすきま寸法が大きくなるにつれてロス動力が減少する。本発明の等速自在継手が適用されるプロペラシャフトは高速回転で運転されるため、トラックすきま寸法が大きいと、回転に伴うアンバランスが問題となる。このため、ロス動力とアンバランスとの両者を考慮して、トラックすきま寸法を０．１ｍｍ以下に設定するのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。本等速自在継手は、図１〜図３に示すように、内側継手部材としての内輪１１、外側継手部材としての外輪１２、ボール１３およびケージ１４を主要な構成要素としている。
【００２１】
内輪１１は、その外周面に複数のトラック溝１６が形成され、外輪１２は、内輪１１の外周に位置し、その内周面に内輪１１のトラック溝１６と同数のトラック溝１７が形成されている。内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７は軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなす。対をなす内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７の交叉部にボール１３が組み込まれている。内輪１１と外輪１２の間にケージ１４が配置され、ボール１３は、ケージ１４のポケット１９に保持されている。
【００２２】
内外輪のトラック１６、１７は、図２のように交差状配置で形成される。トラック１６、１７の交差角αは７〜１２°とされる。また、トラック１６、１７の横断面形状は、図４に示すようにゴシックアーチ状である。このため、トラック１６、１７とボール３との接触は所定の接触角（トラック接触角）を持ったアンギュラコンタクトとなる。この場合のトラック接触角βが３５°〜５０°とされている。
【００２３】
トラック接触角βとは、ボール１３の中心を基準として、ボール１３とトラック１６、１７とが接触する接触中心と、トラックの溝底中心とのなす角度をさす。すなわち、接触中心とボール１３の中心とを結ぶ線分ｍ１、ｍ２と、トラックの溝底中心とボール１３の中心とを結ぶｍ３との成す角度である。また、「接触中心」とは、トラックとボールとの接触により形成される楕円形状の接触面（接触楕円）における長軸と短軸とが交わる点のことをさす。長軸は、接触楕円の長手方向における最も長い部分となる軸をいい、短軸は、前記長軸と直交する短手方向における最も長い部分となる軸をいう。
【００２４】
また、トラック接触率γを１．０２〜１．１としている。図４に示すように、トラック断面の円弧の曲率半径の二倍をＤ、ボール径をdとしたとき、Ｄ／ｄを接触率という。
【００２５】
この等速自在継手では、図５に示すように、ケージ１４の窓部１９においてボール１３との間にケージ幅方向の窓すきまを設け、これを正すきまとしている。すなわち、窓部１９は長円形状であって、短軸方向に対向する一対の側辺１９ａ、１９ｂと、長軸方向に対向する円弧部１９ｃ、１９ｄとを備える。側辺１９ａ、１９ｂ間寸法（すなわち、短軸）Ｌをボール１３の直径ｄよりも大きく設定する。すなわち、ボール１３の中心と、窓部１９の中心とが一致した状態で、一方の側辺１９ａとボール１３との間がｂ／２となり、他方の側辺１９ｂとボール１３との間がｂ／２となる。そして、この窓すきま（ｂ／２＋ｂ／２＝ｂ）を０．３ｍｍ以下とする。
【００２６】
さらに、図６に示すように、外輪１２のトラック溝１７と内輪１１のトラック溝１６に対してボール１３との間のトラックすきまを設け、このトラックすきまを正すきまとする。すなわち、対をなす内輪１１のトラック溝１６と外輪１２のトラック溝１７の交叉部の中心上にボール中心が配置されている状態で、線分ｍ１、ｍ２上のすきまであって、各すきまをａ／４としたときに、このトラックすきま（ａ／４＋ａ／４＋ａ／４＋ａ／４＝ａ）を０．１ｍｍ以下とする。
【００２７】
本発明では、トラック溝の交差角を７°〜１２°とし、トラック接触角を３５°〜５０°とし、トラック接触率を１．０２〜１．１とするとともに、窓すきまとトラックすきまを正すきまとしているので、従来のものに比べて大幅な伝達効率の向上を図ることができる。しかも、この正すきまによって、引っ掛かり現象の抑制も大幅に図ることができる。このため、長期にわたって安定したトルク伝達機能を発揮するとともに、引っ掛かり現象の抑制による製造工程での作業工程の削減およびコスト低減を一層確実に達成できる。
【００２８】
図７は窓すきま（ポケットすきま）と伝達効率（ロス動力）との関係を示している。この図７において、横軸は窓すきまを示し、縦軸はロス動力を示している。窓すきま寸法を０．３ｍｍのときにロス動力が最小となり、０．３ｍｍを超えれば、ロス動力が増加する。また、トラックすきま寸法が大きくなるにつれてロス動力が減少する。このため、窓すきまを０．３ｍｍ以下に設定することによって、ロス動力を低く抑えることができる。
【００２９】
図８はトラックすきまと伝達効率（ロス動力）との関係を示している。この図８において、横軸はトラックすきまを示し、縦軸はロス動力を示している。トラックすきまが大きくなるにしたがってロス動力が減少している。このため、ロス動力のみ考慮すれば、トラックすきまが大きければよい。しかしながら、高速運転された場合、トラックすきまが大きいと、回転にともなうアンバランスが問題となる。このため、ロス動力の減少と回転のアンバランス性とを考慮することによって、トラックすきまを０．１ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００３０】
このため、窓すきまとしては、０．３ｍｍ以下としたり、トラックすきまを０．１ｍｍ以下にしたりすることによって、伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制の信頼性を高めることができる。
【００３１】
前記実施形態では、正すきまの窓すきま及び正すきまのトラックすきまを設け、かつ、窓すきまを０．３ｍｍ以下とするとともに、トラックすきまを０．１ｍｍ以下としているが、他の実施形態として、正すきまの窓すきま（０．３ｍｍ以下のすきま）のみを設けたり、正すきまのトラックすきま（０．１ｍｍ以下のすきま）のみを設けたりしたものであってもよい。
【００３２】
窓すきまのみを設けた場合であっても、トラックすきまのみ設けたものであっても、十分に、伝達効率の向上及び引っ掛かり現象の抑制の信頼性を高めることができる。
【００３３】
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、ボール数の増減は任意である。また、用途としては、プロペラシャフトに限るものではない。等速自在継手として、ケージの最小内径が内輪の最大外径よりも小さく設定されたフロートタイプであっても、ケージの最小内径が内輪の最大外径よりも大きく設定されているノンフロートタイプであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手の正面図である。
【図２】前記図１に示す等速自在継手の簡略展開図である。
【図３】前記図１に示す等速自在継手の断面図である。
【図４】前記図１に示す等速自在継手の要部拡大断面図である。
【図５】前記図１に示す等速自在継手のボールとケージとの関係を示す断面図である。
【図６】前記図１に示す等速自在継手のボールとトラック溝との関係を示す断面図である。
【図７】窓すきまとロス動力との関係を示すグラフ図である。
【図８】トラックすきまとロス動力との関係を示すグラフ図である。
【図９】従来の等速自在継手の断面図である。
【図１０】前記従来の等速自在継手の簡略展開図である。
【図１１】前記従来の等速自在継手の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１３    ボール
１４    ケージ
１６、１７      トラック溝
１９      ポケット
【図１】
2009250351.tif 000003
【図２】
2009250351.tif 000004
【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】
2009250351.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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