JP2004116666A - 固定型等速自在継手及びその製造方法 - Google Patents
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- F16D2003/22313—Details of the inner part of the core or means for attachment of the core on the shaft
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Abstract
【課題】十分なトルク負荷容量を確保すると共に等速性を維持し、かつ、各構成要素の組立性を簡易にする。
【解決手段】内球面１１に複数のトラック溝１３を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した筒状の継手外輪１と、外球面１２に複数のトラック溝１４を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪２と、継手外輪１と継手内輪２の両トラック溝１３，１４が協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール４と、ボールトラックに配されたボール４を保持するケージ３と、継手内輪２の後方に配置されて継手内輪２を軸方向に支持するステム軸５とを備え、継手外輪１の後方開口端は、継手内輪２の外径より大きな内径を有すると共に、ケージ３の内径面は、軸方向中心から前方側を、継手内輪２の前方側への移動が規制可能な形状の内球面１７とし、かつ、後方側を、継手内輪２の軸方向移動が可能な形状の内円筒面１８とする。
【選択図】 図１
【解決手段】内球面１１に複数のトラック溝１３を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した筒状の継手外輪１と、外球面１２に複数のトラック溝１４を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪２と、継手外輪１と継手内輪２の両トラック溝１３，１４が協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール４と、ボールトラックに配されたボール４を保持するケージ３と、継手内輪２の後方に配置されて継手内輪２を軸方向に支持するステム軸５とを備え、継手外輪１の後方開口端は、継手内輪２の外径より大きな内径を有すると共に、ケージ３の内径面は、軸方向中心から前方側を、継手内輪２の前方側への移動が規制可能な形状の内球面１７とし、かつ、後方側を、継手内輪２の軸方向移動が可能な形状の内円筒面１８とする。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固定型等速自在継手として、ＵＪ（アンダーカットフリー）タイプのものがある。この固定型等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手外輪と、外球面に継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のボールと、ボールトラックに配されたボールを保持するポケットを有するケージと、継手外輪の底部に配置され、継手内輪の外球面を軸方向に支持する凹球面が形成された受け部材とを備えた構造を具備する。
【０００３】
この固定型等速自在継手の組立要領は、以下のとおりである。まず、継手外輪内にケージを正規位置に嵌め込んだ上で、継手内輪を軸方向に挿入して継手外輪の底部に当接するまで押し込む。その上で、ボールを軸方向から継手内輪のトラック溝に沿ってケージのポケットに挿入することにより継手外輪のトラック溝に嵌め込まれる。その後、継手内輪を継手外輪の開口端側へ引き戻すことによりボールを継手内輪のトラック溝に嵌め込みながら継手内輪を正規位置に配置する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の固定型等速自在継手として、ＢＪタイプのものがある。この固定型等速自在継手は、前述したＵＪタイプのものとほぼ同一構成を具備する。つまり、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手外輪と、外球面に継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のボールと、ボールトラックに配されたボールを保持するポケットを有するケージとを備えた構造を具備する。
【０００５】
この固定型等速自在継手の組立要領は、以下のとおりである。まず、継手外輪の中心軸に対してケージの中心軸を直交させた状態で継手外輪内にケージを挿入する。このケージの挿入後、ケージを９０°回転させてケージの中心軸を継手外輪の中心軸に一致させる。そして、ケージのポケットを継手外輪のトラック溝に対向させ、全てのポケットにボールを挿入する。その後、ボールがポケットに挿入されたケージを収納した継手外輪の中心軸の延長線上に継手内輪の中心軸を一致させ、両中心軸が一致する状態を保持してケージの内側に継手内輪を押し込む（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１９３６４５号公報（第４頁〜第６頁、図６〜図９および図１５〜図１８）
【特許文献２】
特開平７−９８０２３号公報（第２頁〜第３頁、図１〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示された固定型等速自在継手では、その組立方法により継手内輪のトラック溝が浅くなるためにトルク負荷容量が小さい。つまり、この固定型等速自在継手の組立では、継手外輪にケージを挿入配置した後、そのケージの内側に継手内輪を挿入して継手外輪の底部まで押し込むことができるように、継手内輪の外径をケージの内径よりも小さく設定している。ここで、継手内輪に嵌着される中間軸の外径は規定値となっているため、継手内輪の外径を小さくした場合、継手内輪のトラック溝が浅くなる。その結果、等速自在継手のトルク負荷容量が小さくなるという問題が発生する。
【０００８】
また、特許文献１に開示された固定型等速自在継手では、継手外輪の底部に配置された受け部材の凹球面で継手内輪の外球面を軸方向に支持した構造を有する。このように継手内輪を軸方向に支持する受け部材の凹球面が継手中心軸の周りに位置し、かつ、その支持範囲も狭いため、大作動角時の等速性を維持することが困難であり、振動や異音などの問題の発生や、受け部材の凹球面と継手内輪の外球面との相対変位量が大きいことにより、発熱量が大きくなる懸念がある。
【０００９】
さらに、特許文献２に開示された固定型等速自在継手では、その組立方法において、ケージを収納した継手外輪に対してそのケージの内側に継手内輪を押し込む際に、継手外輪や継手内輪の弾性変形を利用するようにしている。継手外輪や継手内輪の弾性変形量をコントロールすることが難しく、弾性変形量が大きすぎると、組立性が低下し、ボールとトラック間に過大荷重がかかり、両部材接触部に傷がつき易くなり、耐久性が低下する心配がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示された固定型等速自在継手の組立方法では、継手外輪の中心軸の延長線上に継手内輪の中心軸を一致させ、両中心軸が一致する状態を保持してケージの内側に継手内輪を押し込むようにしている。特許文献２のＢＪタイプの等速自在継手の場合には、継手外輪にケージを収納してそのケージのポケット内にボールを挿入した状態での内径に対して、継手内輪のトラック溝底はＲ形状であり、継手内輪の押し込みが容易である。しかし、ＵＪタイプの等速自在継手に適用した場合、そのＵＪタイプの等速自在継手では、継手内輪のトラック溝がストレート底を有し、そのストレート底が継手内輪の挿入側に位置するため、継手外輪にケージを収納してそのケージのポケット内にボールを挿入した状態での内径に対して、継手内輪のトラック溝底のストレート部が大きいため、継手内輪の押し込みが非常に困難になって組立性が低下する。
【００１１】
そこで、本発明は前記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、十分なトルク負荷容量を確保すると共に等速性を維持し、かつ、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立性を簡易にし得る固定型等速自在継手及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る固定型等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した筒状の継手外輪と、外球面に前記継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、前記継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のトルク伝達ボールと、前記ボールトラックに配されたトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、前記継手外輪の後方開口端は、継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、前記ケージの内径面は、その軸方向中心から前方側を、継手内輪の前方側への移動が規制可能な形状を有する面とし、かつ、軸方向中心から後方側を、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る固定型等速自在継手の製造方法は、筒状の継手外輪の前方開口端からケージを挿入してその継手内輪の内部でケージを正規位置に配置する工程と、前記継手外輪の内球面の円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された複数のトラック溝と合致したケージ内にトルク伝達ボールを挿入配置する工程と、前記継手内輪の外径より大きな内径を有する継手外輪の後方開口端から継手内輪を挿入し、ケージの軸方向中心から後方側に継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面を通過させて継手内輪を正規位置に配置する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、ケージの軸方向中心から前方側に形成された内径面、つまり、「継手内輪の前方側への移動が規制可能な形状を有する面」としては、継手内輪の外球面に接する内球面が有効であるが、この内球面以外の形状であってもよい。また、ケージの軸方向中心から後方側に形成された内径面、つまり、「継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面」としては、継手内輪の外球面に接する内円筒面が有効であるが、この内円筒面以外の形状であってもよい。
【００１５】
また、「継手外輪の後方開口端（前方開口端）」とは、継手外輪がステム軸などの他部品に連結される側に位置する開口端（その軸方向反対側に位置する開口端）を意味する。また、「軸方向中心から後方側（前方側）」とは、ケージを継手外輪に正規位置に組み込んだ状態で、ケージの軸方向中心は継手中心と一致し、その後方側（前方側）とは、前述した継手外輪がステム軸などの他部品と連結される側（その軸方向反対側）を意味する。
【００１６】
本発明に係る固定型等速自在継手では、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪の前方開口端からケージを挿入して正規位置に配置した上で全てのトルク伝達ボールをケージ内に挿入する。その上で、継手内輪を組み込むに際して、継手外輪の後方開口端が継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、ケージの内径面の軸方向中心から後方側に、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面、例えば内円筒面を形成したことから、継手外輪の後方開口端から継手内輪をケージ内側に挿入して正規位置に配置することができる。これにより、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００１７】
この固定型等速自在継手では、継手内輪の後部に外球面を延在させて形成すると共に前記継手内輪の後方に配置された受け部の端面に凹球面を形成し、前記継手内輪の外球面を受け部の凹球面で軸方向に支持した構造とすることにより、前記継手内輪の外球面をケージの内円筒面で径方向に支持することで、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。また、継手内輪の外球面にかかる力がケージの内円筒面と後方の受け部材の凹球面に分散されるので、受け部材の凹球面での発熱が抑えられて焼付け防止となる。なお、継手内輪の後部に形成された外球面を継手内輪とは別体の部材で形成することも可能である。
【００１８】
ここで、継手内輪の外球面の曲率半径をケージの内球面の曲率半径よりも小さく設定すれば、継手内輪とケージとの接触を減少させてケージの動きをスムーズにしてボールからケージに作用する力を小さくすることができる。
【００１９】
本発明は、８個のトルク伝達ボールを有する固定型等速自在継手に適用可能であり、ボールＰＣＤを小さくしてコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
なお、継手内輪を軸方向に支持する受け部構造としては、継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸で構成した形態、また、端面に凹球面が形成された受け部材と、その受け部材を介して継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸とで構成した形態、さらに、端面に凹球面が形成され、継手外輪の後方開口端に直接的に固着された受け部材で構成した形態が可能である。
【００２１】
さらに、前記継手内輪のトラック溝が最大作動角の範囲で形成され、その範囲外に肉盛り部を形成してトラック溝の軸方向長さを規制した構造とすれば、継手内輪のトラック溝間部分の強度を確保できてトラック溝間隔を狭くすることができることから、等速自在継手のコンパクト化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態で、ＵＪタイプの固定型等速自在継手を示し、同図（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。この実施形態の固定型等速自在継手は、継手外輪１、継手内輪２、ケージ３、トルク伝達ボール４（以下、単にボールと称す）およびステム軸５を主要構成要素として持つ。
【００２３】
継手外輪１は、図２に示すように一端側がステム軸５を連結するために開口し、他端側が継手内輪２、ケージ３およびボール４を収納して開口した筒状をなす。この継手外輪１の一端側（ステム側）には、後述する組み付け時に継手内輪２が通過可能なように継手内輪２の外径Ｄ１よりも大きな最小内径Ｄ２を有する内円筒面６が形成され、その内円筒面６の軸方向端部にはステム軸５の組み付け位置を規制するための環状段部７が設けられている。また、継手外輪１の他端側（マウス側）には、内球面１１に複数のトラック溝１３を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成している。
【００２４】
継手内輪２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように中間軸８を一体に形成した球状をなし、外球面１２に継手外輪１のトラック溝１３と対をなすトラック溝１４を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成している。この継手内輪２は、作動角が０°のとき、継手外輪１の中心軸と一致した状態でその継手外輪１の内部に収容されている。なお、また、継手内輪２の外球面１２の軸線周辺部位には、後述するようにステム軸５の凹球面１９で支持されることから、そのステム軸５の凹球面１９に対する継手内輪２の外球面１２の動きをスムーズにするため、潤滑剤を供給する油溝１５が形成されている。
【００２５】
このＵＪタイプの等速自在継手では、図１に示すように継手外輪１のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１と継手内輪２のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離ｆだけオフセットさせている。従って、継手外輪１の各トラック溝１３は、マウス奥側で曲率中心Ｏ１を持つ円弧底１３ａと、その曲率中心Ｏ１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、マウス開口側で軸方向と平行なストレート底１３ｂとを有する。また、継手内輪２の各トラック溝１４は、マウス開口側でトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を持つ円弧底１４ａと、その曲率中心Ｏ２から径方向に延びる線分がトラック溝１４の底部と交わる部位を境として、マウス奥側で軸方向と平行なストレート底１４ｂとを有する。
【００２６】
ケージ３は、図１（ａ）（ｂ）に示すように継手外輪１の内球面１１と継手内輪２の外球面１２との間に介在して複数（この実施形態では６個）のボール４を保持する。それらボール４は、ケージ３の円周方向等間隔に形成された複数（この実施形態では６個）のポケット１６に収容された状態で保持され、継手外輪１と継手内輪２の両トラック溝１３，１４が協働して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。ボール４は、このケージ３により、ステム軸５と中間軸８のなす角度の二等分面上に常に位置するように規制されている。ケージ３のポケット１６の円周方向幅Ｗ〔図１（ｂ）参照〕は、等速自在継手の最大作動角を許容できる大きさに設定されている。
【００２７】
ケージ３の内径面は、その軸方向中心〔図１（ａ）の状態では継手中心Ｏと一致〕から前方側であるマウス開口側が継手内輪２の外球面１２に接する内球面１７となっており、かつ、軸方向中心から後方側であるマウス奥側が内球面１７と連続する内円筒面１８となっている。ケージ３の内円筒面１８は、図４（ａ）（ｂ）に示すように継手内輪２の外径Ｄ１と合致する内径Ｄ３を有することから、継手内輪２が通過可能となっている。また、継手内輪２が正規位置に配置された状態では、ケージ３の内球面１７は、継手内輪２の外球面１２と合致することから、その継手内輪２の外球面１２が継手内輪２の内球面１７に当接している。
【００２８】
なお、トルク負荷によるボール４の軸方向分力は、継手外輪１のマウス開口側へ向く方向であるため、内円筒面１８が形成されたケージ３のマウス奥側が肉薄であっても、内球面１７が形成されたケージ３のマウス開口側が肉厚となっているので、軸方向分力を受けるマウス開口側の強度は確保されている。また、ケージ３のポケット１６での内径Ｄ４は、継手内輪２の挿入時に干渉することはないので、内円筒面１８での内径Ｄ３より小さく設定してもよい。
【００２９】
継手内輪２を軸方向に支持する受け部であるステム軸５は、その軸端面に継手内輪２の外球面１２と合致した凹球面１９を有し、継手外輪１の後方開口端であるステム側開口端に同軸的に固着される。つまり、このステム軸５の軸端部を継手外輪１のステム側開口端に挿入し、環状段部７に係止させることによりステム軸５の軸方向位置を規制する。ステム軸５は、継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接〔図１（ａ）のｍ部分〕することにより継手外輪１に固着されている。このようにしてステム軸５を継手外輪１に固着した状態で、ステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。
【００３０】
この等速自在継手では、継手外輪１のステム側開口端に配置されたステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持すると共に、継手内輪２の外球面１２をケージ３の内円筒面１８で径方向に支持した構造とすることにより、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。
【００３１】
次に、この実施形態の固定型等速自在継手の製造方法、つまり、継手外輪１、継手内輪２、ケージ３、ボール４およびステム軸５からなる各構成要素の組立手順を以下に詳述する。
【００３２】
まず、継手外輪１の前方開口端であるマウス側開口端からケージ３を挿入してその継手外輪１の内部でケージ３を正規位置に配置する。この継手外輪１へのケージ３の挿入に際しては、ケージ３のポケット１６での外径Ｄ５〔図４（ｂ）参照〕が継手外輪１の内球面１１の内径Ｄ６〔図２参照〕よりも小さければ、図５（ａ）に示すように継手外輪１に対して、ケージ３を同軸上で相互にトラック形成角αの１／２だけ回転させ、ケージ柱（ポケット間部位）をトラック溝１３に通過させて軸方向に位置させた後、再び、ケージ３をトラック形成角αの１／２だけ回転させて正規位置に配置すればよい。また、ケージ３のポケット１６での外径Ｄ５が継手外輪１の内球面１１の内径Ｄ６よりも大きければ、図５（ｂ）に示すように継手外輪１に対して、ケージ３を相互の軸線を９０°回転させた状態でマウス奥側まで入れ込んだ後、再び９０°回転させて正規位置に配置すればよい。
【００３３】
このケージ３の組み込み後、図６に示すようにケージ３の全てのポケット１６にボール４を挿入する。次に、図７に示すように継手外輪１のステム側開口端から継手内輪２を、継手外輪１およびケージ３の軸線と位相を一致させた状態で挿入し、ケージ３の内円筒面１８を通過させてその内球面１７に継手内輪２の外球面１２を当接させて継手内輪２を正規位置に配置する。そして最後に、図８に示すようにステム軸５を継手外輪１のステム側開口端から挿入し、継手外輪１の内円筒面６に嵌合させて環状段部７に係止させ、その継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接することにより継手外輪１に固着する。このようにステム軸５を継手外輪１に固着した状態で、ステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。
【００３４】
以上のような継手外輪１、ケージ３、ボール４および継手内輪２からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪１のステム側開口端からケージ３を挿入して正規位置に配置した上で全てのボール４をケージ３内に挿入した後、継手内輪２を組み込むに際しては、継手外輪１のステム側開口端が継手内輪２の外径Ｄ１より大きな内径Ｄ２を有すると共に、ケージ３の内径面にその軸方向中心からマウス奥側に内円筒面１８を形成したことから、継手外輪１のステム側開口端から継手内輪２をケージ３内側に挿入して正規位置に配置することができるので、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００３５】
図９（ａ）（ｂ）に示す等速自在継手は、本発明の他の実施形態であり、プレス加工により成形した継手外輪１’を使用した例示である。このようにプレス加工による継手外輪１’を使用すれば、等速自在継手の軽量化、低コスト化が実現容易である。
【００３６】
前述した実施形態では、継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接することによりステム軸５を継手外輪１に固着した例示であるが、ステム軸を継手外輪に固着する他の手段として、図１０に示すような構造も可能である。同図に示す実施形態では、継手外輪１’’のステム側開口端の内円筒面にセレーション２０を形成すると共にステム軸５の外周面にセレーション２１を形成し、ステム軸５を継手外輪１’’にセレーション２０，２１同士の嵌合でもって固着させる。さらに、継手外輪１’’のステム側開口端に形成された環状溝２２にクリップ２３を挿着することによりステム軸５を継手外輪１’’から抜け止めする。なお、図１０では、ＢＪタイプの固定型等速自在継手を示し、符号２’，３’はこの実施形態における継手内輪、ケージをそれぞれ示す。
【００３７】
図１１に示す実施形態は、ステム軸を有しないタイプの等速自在継手であり、同図に示すように継手外輪１’’’は、そのステム側に相当する開口端にフランジ２４が一体に形成され、ボルト等により他部品に装着する構造を具備する。この場合、凹球面１９が形成された受け部材２５を継手外輪１’’’に直接的に固着し、その受け部材２５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。なお、受け部材２５は、継手外輪１’’’の内円筒面に圧入されて加締めにより固定することが可能である。
【００３８】
この図１０および図１１の実施形態における継手内輪２’は、図１２に示すようにトラック溝１４’が最大作動角θの範囲で形成され、その範囲外を肉盛り部２６で規制する形状を有する。継手内輪２’のトラック溝１４’を図示のような形状とすれば、継手内輪２’のトラック溝間部分の強度を確保できてトラック溝間隔を狭くすることができることから、等速自在継手のコンパクト化が図れる。
【００３９】
前述の実施形態〔図１（ａ）および図９（ａ）参照〕は、ステム軸５の軸端面に継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する凹球面１９を形成した構造であるが、前述した受け部材２５（図１１参照）を利用し、ステム軸と凹球面１９が形成された受け部材２５からなる別体構造とすることも可能である。
【００４０】
この実施形態では、図１３（ａ）（ｂ）に示すようにステム軸５’の外周面にセレーション状突起２７を形成し、図１４に示すように凹球面１９を形成した受け部材２５を継手外輪１’’’’の内円筒面２８に圧入した上で、ステム軸５’を受け部材２５に当接するまで挿入してステム軸５’のセレーション状突起２７を継手外輪１’’’’の内円筒面２８に食い込ませて塑性結合させ、この塑性結合部でトルク伝達する。また、軸方向固定は、図１５（ａ）（ｂ）および図１６に示すように継手外輪１’’’’のステム開口端で加締め部２９を形成した構造が可能である。図１４および図１５（ａ）（ｂ）に示す実施形態は、ＵＪタイプの固定型等速自在継手を示し、符号２’’，３’’，５’’は各実施形態における継手内輪、ケージ、ステム軸をそれぞれ示す。
【００４１】
なお、この実施形態では、継手内輪２’’のマウス奥側に、外球面１２が形成された継手内輪２’と別体の部材３０を嵌合させた構造としている。また、この実施形態では、中間軸８を一体化した継手内輪２を有する前述の実施形態〔図１（ａ）および図９（ａ）参照〕と異なり、中間軸８’と継手内輪２’’とを別体で構成し、継手内輪２’’に中間軸８’をトルク伝達可能なようにセレーション嵌合させた構造を有する。
【００４２】
前述の実施形態〔図１（ｂ）および図９（ｂ）参照〕は、６個のボール４がケージ３により保持されている場合であるが、この実施形態は、図１５（ｂ）に示すように８個のボール４’を有する。８個ボール４’の場合は、ボール径も小さくすることができて継手全体を小型化できる点で有効である。
【００４３】
また、図１７に示すように継手内輪２’’の外球面１２の曲率半径Ｒ１をケージ３’’の内球面１７の曲率半径Ｒ２よりも小さく設定する。これにより継手内輪２’’とケージ３’’との接触を減少させてケージ３’’の動きをスムーズにしてボール４’からのケージ３’’を押す力を小さくできる。
【００４４】
さらに、図１８（ａ）（ｂ）に示すようにステム軸５’’’の外周面にローレット状突起３１を形成し、ステム軸５’’’を継手外輪１’’’’’のステム側開口端に挿入してその継手外輪１’’’’’の外方からの力で継手外輪１’’’’’を縮径させることにより固定し、ステム軸５’’’の凹陥部３２’に嵌合された受け部材２５’の凹球面１９で継手内輪２’’の外球面１２を軸方向に支持した構造を具備する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪の前方開口端からケージを挿入して正規位置に配置した上で全てのトルク伝達ボールをケージ内に挿入する。その上で、継手内輪を組み込むに際して、継手外輪の後方開口端が継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、ケージの内径面の軸方向中心から後方側に、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面を形成したことから、継手外輪の後方開口端から継手内輪をケージ内側に挿入して正規位置に配置することができる。これにより、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００４６】
また、本発明では、継手内輪の後部に外球面を延在させて形成すると共に前記継手内輪の後方に配置された受け部の端面に凹球面を形成し、前記継手内輪の外球面を受け部の凹球面で軸方向に支持した構造とすることにより、前記継手内輪の外球面をケージの内円筒面で径方向に支持することで、継手内輪の外球面に発生する力を分散させることにより、後方の受け部材の凹球面での発熱を抑え、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】図１（ａ）の継手外輪を示す断面図である。
【図３】（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は図１（ａ）の継手内輪を示す断面図である。
【図４】（ａ）は図１（ａ）のケージを示す左側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｏ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施形態で、（ａ）は継手外輪へのケージの組み付け要領の一例を示す側面図、（ｂ）は継手外輪へのケージの組み付け要領の他例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態で、ケージへのボールの組み付け要領を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態で、ケージ内への継手内輪の組み付け要領を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態で、継手外輪へのステム軸の組み付け要領を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態で、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｏ−Ｅ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｏ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態で、継手外輪に対してステム軸をセレーション嵌合させてクリップで抜け止めした固定型等速自在継手を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態で、継手内輪の受け部材を継手外輪に直接的に固着した固定型等速自在継手を示す断面図である。
【図１２】トラック溝が最大作動角の範囲で形成され、その範囲外を肉盛り形状とした図１０および図１１の継手内輪を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は外周にセレーション状突起を形成したステム軸を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態で、継手内輪の受け部材を介してステム軸を継手外輪に組み付ける要領を示す組立分解断面図である。
【図１５】図１４の組立完了状態を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｏ−Ｇ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｏ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１６】図１５（ａ）の左側面図である。
【図１７】図１５（ａ）の要部拡大断面図である。
【図１８】（ａ）は外周にローレット加工を施したステム軸を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のステム軸を組み付けた固定型等速自在継手を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１’，１’’，１’’’，１’’’’，１’’’’’ 継手外輪
２，２’，２’’ 継手内輪
３，３’，３’’ ケージ
４ トルク伝達ボール
５，５’，５’’，５’’’ ステム軸（受け部）
１１ 継手外輪の内球面
１２ 継手内輪の外球面
１３，１４ トラック溝
１７ ケージの内球面
１８ ケージの内円筒面
２５ 受け部材（受け部）
【発明の属する技術分野】
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型等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固定型等速自在継手として、ＵＪ（アンダーカットフリー）タイプのものがある。この固定型等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手外輪と、外球面に継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のボールと、ボールトラックに配されたボールを保持するポケットを有するケージと、継手外輪の底部に配置され、継手内輪の外球面を軸方向に支持する凹球面が形成された受け部材とを備えた構造を具備する。
【０００３】
この固定型等速自在継手の組立要領は、以下のとおりである。まず、継手外輪内にケージを正規位置に嵌め込んだ上で、継手内輪を軸方向に挿入して継手外輪の底部に当接するまで押し込む。その上で、ボールを軸方向から継手内輪のトラック溝に沿ってケージのポケットに挿入することにより継手外輪のトラック溝に嵌め込まれる。その後、継手内輪を継手外輪の開口端側へ引き戻すことによりボールを継手内輪のトラック溝に嵌め込みながら継手内輪を正規位置に配置する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の固定型等速自在継手として、ＢＪタイプのものがある。この固定型等速自在継手は、前述したＵＪタイプのものとほぼ同一構成を具備する。つまり、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手外輪と、外球面に継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のボールと、ボールトラックに配されたボールを保持するポケットを有するケージとを備えた構造を具備する。
【０００５】
この固定型等速自在継手の組立要領は、以下のとおりである。まず、継手外輪の中心軸に対してケージの中心軸を直交させた状態で継手外輪内にケージを挿入する。このケージの挿入後、ケージを９０°回転させてケージの中心軸を継手外輪の中心軸に一致させる。そして、ケージのポケットを継手外輪のトラック溝に対向させ、全てのポケットにボールを挿入する。その後、ボールがポケットに挿入されたケージを収納した継手外輪の中心軸の延長線上に継手内輪の中心軸を一致させ、両中心軸が一致する状態を保持してケージの内側に継手内輪を押し込む（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１９３６４５号公報（第４頁〜第６頁、図６〜図９および図１５〜図１８）
【特許文献２】
特開平７−９８０２３号公報（第２頁〜第３頁、図１〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に開示された固定型等速自在継手では、その組立方法により継手内輪のトラック溝が浅くなるためにトルク負荷容量が小さい。つまり、この固定型等速自在継手の組立では、継手外輪にケージを挿入配置した後、そのケージの内側に継手内輪を挿入して継手外輪の底部まで押し込むことができるように、継手内輪の外径をケージの内径よりも小さく設定している。ここで、継手内輪に嵌着される中間軸の外径は規定値となっているため、継手内輪の外径を小さくした場合、継手内輪のトラック溝が浅くなる。その結果、等速自在継手のトルク負荷容量が小さくなるという問題が発生する。
【０００８】
また、特許文献１に開示された固定型等速自在継手では、継手外輪の底部に配置された受け部材の凹球面で継手内輪の外球面を軸方向に支持した構造を有する。このように継手内輪を軸方向に支持する受け部材の凹球面が継手中心軸の周りに位置し、かつ、その支持範囲も狭いため、大作動角時の等速性を維持することが困難であり、振動や異音などの問題の発生や、受け部材の凹球面と継手内輪の外球面との相対変位量が大きいことにより、発熱量が大きくなる懸念がある。
【０００９】
さらに、特許文献２に開示された固定型等速自在継手では、その組立方法において、ケージを収納した継手外輪に対してそのケージの内側に継手内輪を押し込む際に、継手外輪や継手内輪の弾性変形を利用するようにしている。継手外輪や継手内輪の弾性変形量をコントロールすることが難しく、弾性変形量が大きすぎると、組立性が低下し、ボールとトラック間に過大荷重がかかり、両部材接触部に傷がつき易くなり、耐久性が低下する心配がある。
【００１０】
また、特許文献２に開示された固定型等速自在継手の組立方法では、継手外輪の中心軸の延長線上に継手内輪の中心軸を一致させ、両中心軸が一致する状態を保持してケージの内側に継手内輪を押し込むようにしている。特許文献２のＢＪタイプの等速自在継手の場合には、継手外輪にケージを収納してそのケージのポケット内にボールを挿入した状態での内径に対して、継手内輪のトラック溝底はＲ形状であり、継手内輪の押し込みが容易である。しかし、ＵＪタイプの等速自在継手に適用した場合、そのＵＪタイプの等速自在継手では、継手内輪のトラック溝がストレート底を有し、そのストレート底が継手内輪の挿入側に位置するため、継手外輪にケージを収納してそのケージのポケット内にボールを挿入した状態での内径に対して、継手内輪のトラック溝底のストレート部が大きいため、継手内輪の押し込みが非常に困難になって組立性が低下する。
【００１１】
そこで、本発明は前記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、十分なトルク負荷容量を確保すると共に等速性を維持し、かつ、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立性を簡易にし得る固定型等速自在継手及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための技術的手段として、本発明に係る固定型等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した筒状の継手外輪と、外球面に前記継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、前記継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のトルク伝達ボールと、前記ボールトラックに配されたトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、前記継手外輪の後方開口端は、継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、前記ケージの内径面は、その軸方向中心から前方側を、継手内輪の前方側への移動が規制可能な形状を有する面とし、かつ、軸方向中心から後方側を、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面としたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る固定型等速自在継手の製造方法は、筒状の継手外輪の前方開口端からケージを挿入してその継手内輪の内部でケージを正規位置に配置する工程と、前記継手外輪の内球面の円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された複数のトラック溝と合致したケージ内にトルク伝達ボールを挿入配置する工程と、前記継手内輪の外径より大きな内径を有する継手外輪の後方開口端から継手内輪を挿入し、ケージの軸方向中心から後方側に継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面を通過させて継手内輪を正規位置に配置する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、ケージの軸方向中心から前方側に形成された内径面、つまり、「継手内輪の前方側への移動が規制可能な形状を有する面」としては、継手内輪の外球面に接する内球面が有効であるが、この内球面以外の形状であってもよい。また、ケージの軸方向中心から後方側に形成された内径面、つまり、「継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面」としては、継手内輪の外球面に接する内円筒面が有効であるが、この内円筒面以外の形状であってもよい。
【００１５】
また、「継手外輪の後方開口端（前方開口端）」とは、継手外輪がステム軸などの他部品に連結される側に位置する開口端（その軸方向反対側に位置する開口端）を意味する。また、「軸方向中心から後方側（前方側）」とは、ケージを継手外輪に正規位置に組み込んだ状態で、ケージの軸方向中心は継手中心と一致し、その後方側（前方側）とは、前述した継手外輪がステム軸などの他部品と連結される側（その軸方向反対側）を意味する。
【００１６】
本発明に係る固定型等速自在継手では、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪の前方開口端からケージを挿入して正規位置に配置した上で全てのトルク伝達ボールをケージ内に挿入する。その上で、継手内輪を組み込むに際して、継手外輪の後方開口端が継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、ケージの内径面の軸方向中心から後方側に、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面、例えば内円筒面を形成したことから、継手外輪の後方開口端から継手内輪をケージ内側に挿入して正規位置に配置することができる。これにより、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００１７】
この固定型等速自在継手では、継手内輪の後部に外球面を延在させて形成すると共に前記継手内輪の後方に配置された受け部の端面に凹球面を形成し、前記継手内輪の外球面を受け部の凹球面で軸方向に支持した構造とすることにより、前記継手内輪の外球面をケージの内円筒面で径方向に支持することで、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。また、継手内輪の外球面にかかる力がケージの内円筒面と後方の受け部材の凹球面に分散されるので、受け部材の凹球面での発熱が抑えられて焼付け防止となる。なお、継手内輪の後部に形成された外球面を継手内輪とは別体の部材で形成することも可能である。
【００１８】
ここで、継手内輪の外球面の曲率半径をケージの内球面の曲率半径よりも小さく設定すれば、継手内輪とケージとの接触を減少させてケージの動きをスムーズにしてボールからケージに作用する力を小さくすることができる。
【００１９】
本発明は、８個のトルク伝達ボールを有する固定型等速自在継手に適用可能であり、ボールＰＣＤを小さくしてコンパクト化を図ることができる。
【００２０】
なお、継手内輪を軸方向に支持する受け部構造としては、継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸で構成した形態、また、端面に凹球面が形成された受け部材と、その受け部材を介して継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸とで構成した形態、さらに、端面に凹球面が形成され、継手外輪の後方開口端に直接的に固着された受け部材で構成した形態が可能である。
【００２１】
さらに、前記継手内輪のトラック溝が最大作動角の範囲で形成され、その範囲外に肉盛り部を形成してトラック溝の軸方向長さを規制した構造とすれば、継手内輪のトラック溝間部分の強度を確保できてトラック溝間隔を狭くすることができることから、等速自在継手のコンパクト化が図れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態で、ＵＪタイプの固定型等速自在継手を示し、同図（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。この実施形態の固定型等速自在継手は、継手外輪１、継手内輪２、ケージ３、トルク伝達ボール４（以下、単にボールと称す）およびステム軸５を主要構成要素として持つ。
【００２３】
継手外輪１は、図２に示すように一端側がステム軸５を連結するために開口し、他端側が継手内輪２、ケージ３およびボール４を収納して開口した筒状をなす。この継手外輪１の一端側（ステム側）には、後述する組み付け時に継手内輪２が通過可能なように継手内輪２の外径Ｄ１よりも大きな最小内径Ｄ２を有する内円筒面６が形成され、その内円筒面６の軸方向端部にはステム軸５の組み付け位置を規制するための環状段部７が設けられている。また、継手外輪１の他端側（マウス側）には、内球面１１に複数のトラック溝１３を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成している。
【００２４】
継手内輪２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように中間軸８を一体に形成した球状をなし、外球面１２に継手外輪１のトラック溝１３と対をなすトラック溝１４を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成している。この継手内輪２は、作動角が０°のとき、継手外輪１の中心軸と一致した状態でその継手外輪１の内部に収容されている。なお、また、継手内輪２の外球面１２の軸線周辺部位には、後述するようにステム軸５の凹球面１９で支持されることから、そのステム軸５の凹球面１９に対する継手内輪２の外球面１２の動きをスムーズにするため、潤滑剤を供給する油溝１５が形成されている。
【００２５】
このＵＪタイプの等速自在継手では、図１に示すように継手外輪１のトラック溝１３の曲率中心Ｏ１と継手内輪２のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離ｆだけオフセットさせている。従って、継手外輪１の各トラック溝１３は、マウス奥側で曲率中心Ｏ１を持つ円弧底１３ａと、その曲率中心Ｏ１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、マウス開口側で軸方向と平行なストレート底１３ｂとを有する。また、継手内輪２の各トラック溝１４は、マウス開口側でトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を持つ円弧底１４ａと、その曲率中心Ｏ２から径方向に延びる線分がトラック溝１４の底部と交わる部位を境として、マウス奥側で軸方向と平行なストレート底１４ｂとを有する。
【００２６】
ケージ３は、図１（ａ）（ｂ）に示すように継手外輪１の内球面１１と継手内輪２の外球面１２との間に介在して複数（この実施形態では６個）のボール４を保持する。それらボール４は、ケージ３の円周方向等間隔に形成された複数（この実施形態では６個）のポケット１６に収容された状態で保持され、継手外輪１と継手内輪２の両トラック溝１３，１４が協働して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。ボール４は、このケージ３により、ステム軸５と中間軸８のなす角度の二等分面上に常に位置するように規制されている。ケージ３のポケット１６の円周方向幅Ｗ〔図１（ｂ）参照〕は、等速自在継手の最大作動角を許容できる大きさに設定されている。
【００２７】
ケージ３の内径面は、その軸方向中心〔図１（ａ）の状態では継手中心Ｏと一致〕から前方側であるマウス開口側が継手内輪２の外球面１２に接する内球面１７となっており、かつ、軸方向中心から後方側であるマウス奥側が内球面１７と連続する内円筒面１８となっている。ケージ３の内円筒面１８は、図４（ａ）（ｂ）に示すように継手内輪２の外径Ｄ１と合致する内径Ｄ３を有することから、継手内輪２が通過可能となっている。また、継手内輪２が正規位置に配置された状態では、ケージ３の内球面１７は、継手内輪２の外球面１２と合致することから、その継手内輪２の外球面１２が継手内輪２の内球面１７に当接している。
【００２８】
なお、トルク負荷によるボール４の軸方向分力は、継手外輪１のマウス開口側へ向く方向であるため、内円筒面１８が形成されたケージ３のマウス奥側が肉薄であっても、内球面１７が形成されたケージ３のマウス開口側が肉厚となっているので、軸方向分力を受けるマウス開口側の強度は確保されている。また、ケージ３のポケット１６での内径Ｄ４は、継手内輪２の挿入時に干渉することはないので、内円筒面１８での内径Ｄ３より小さく設定してもよい。
【００２９】
継手内輪２を軸方向に支持する受け部であるステム軸５は、その軸端面に継手内輪２の外球面１２と合致した凹球面１９を有し、継手外輪１の後方開口端であるステム側開口端に同軸的に固着される。つまり、このステム軸５の軸端部を継手外輪１のステム側開口端に挿入し、環状段部７に係止させることによりステム軸５の軸方向位置を規制する。ステム軸５は、継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接〔図１（ａ）のｍ部分〕することにより継手外輪１に固着されている。このようにしてステム軸５を継手外輪１に固着した状態で、ステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。
【００３０】
この等速自在継手では、継手外輪１のステム側開口端に配置されたステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持すると共に、継手内輪２の外球面１２をケージ３の内円筒面１８で径方向に支持した構造とすることにより、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。
【００３１】
次に、この実施形態の固定型等速自在継手の製造方法、つまり、継手外輪１、継手内輪２、ケージ３、ボール４およびステム軸５からなる各構成要素の組立手順を以下に詳述する。
【００３２】
まず、継手外輪１の前方開口端であるマウス側開口端からケージ３を挿入してその継手外輪１の内部でケージ３を正規位置に配置する。この継手外輪１へのケージ３の挿入に際しては、ケージ３のポケット１６での外径Ｄ５〔図４（ｂ）参照〕が継手外輪１の内球面１１の内径Ｄ６〔図２参照〕よりも小さければ、図５（ａ）に示すように継手外輪１に対して、ケージ３を同軸上で相互にトラック形成角αの１／２だけ回転させ、ケージ柱（ポケット間部位）をトラック溝１３に通過させて軸方向に位置させた後、再び、ケージ３をトラック形成角αの１／２だけ回転させて正規位置に配置すればよい。また、ケージ３のポケット１６での外径Ｄ５が継手外輪１の内球面１１の内径Ｄ６よりも大きければ、図５（ｂ）に示すように継手外輪１に対して、ケージ３を相互の軸線を９０°回転させた状態でマウス奥側まで入れ込んだ後、再び９０°回転させて正規位置に配置すればよい。
【００３３】
このケージ３の組み込み後、図６に示すようにケージ３の全てのポケット１６にボール４を挿入する。次に、図７に示すように継手外輪１のステム側開口端から継手内輪２を、継手外輪１およびケージ３の軸線と位相を一致させた状態で挿入し、ケージ３の内円筒面１８を通過させてその内球面１７に継手内輪２の外球面１２を当接させて継手内輪２を正規位置に配置する。そして最後に、図８に示すようにステム軸５を継手外輪１のステム側開口端から挿入し、継手外輪１の内円筒面６に嵌合させて環状段部７に係止させ、その継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接することにより継手外輪１に固着する。このようにステム軸５を継手外輪１に固着した状態で、ステム軸５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。
【００３４】
以上のような継手外輪１、ケージ３、ボール４および継手内輪２からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪１のステム側開口端からケージ３を挿入して正規位置に配置した上で全てのボール４をケージ３内に挿入した後、継手内輪２を組み込むに際しては、継手外輪１のステム側開口端が継手内輪２の外径Ｄ１より大きな内径Ｄ２を有すると共に、ケージ３の内径面にその軸方向中心からマウス奥側に内円筒面１８を形成したことから、継手外輪１のステム側開口端から継手内輪２をケージ３内側に挿入して正規位置に配置することができるので、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００３５】
図９（ａ）（ｂ）に示す等速自在継手は、本発明の他の実施形態であり、プレス加工により成形した継手外輪１’を使用した例示である。このようにプレス加工による継手外輪１’を使用すれば、等速自在継手の軽量化、低コスト化が実現容易である。
【００３６】
前述した実施形態では、継手外輪１のステム側開口端での接合部位で溶接することによりステム軸５を継手外輪１に固着した例示であるが、ステム軸を継手外輪に固着する他の手段として、図１０に示すような構造も可能である。同図に示す実施形態では、継手外輪１’’のステム側開口端の内円筒面にセレーション２０を形成すると共にステム軸５の外周面にセレーション２１を形成し、ステム軸５を継手外輪１’’にセレーション２０，２１同士の嵌合でもって固着させる。さらに、継手外輪１’’のステム側開口端に形成された環状溝２２にクリップ２３を挿着することによりステム軸５を継手外輪１’’から抜け止めする。なお、図１０では、ＢＪタイプの固定型等速自在継手を示し、符号２’，３’はこの実施形態における継手内輪、ケージをそれぞれ示す。
【００３７】
図１１に示す実施形態は、ステム軸を有しないタイプの等速自在継手であり、同図に示すように継手外輪１’’’は、そのステム側に相当する開口端にフランジ２４が一体に形成され、ボルト等により他部品に装着する構造を具備する。この場合、凹球面１９が形成された受け部材２５を継手外輪１’’’に直接的に固着し、その受け部材２５の凹球面１９で継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する。なお、受け部材２５は、継手外輪１’’’の内円筒面に圧入されて加締めにより固定することが可能である。
【００３８】
この図１０および図１１の実施形態における継手内輪２’は、図１２に示すようにトラック溝１４’が最大作動角θの範囲で形成され、その範囲外を肉盛り部２６で規制する形状を有する。継手内輪２’のトラック溝１４’を図示のような形状とすれば、継手内輪２’のトラック溝間部分の強度を確保できてトラック溝間隔を狭くすることができることから、等速自在継手のコンパクト化が図れる。
【００３９】
前述の実施形態〔図１（ａ）および図９（ａ）参照〕は、ステム軸５の軸端面に継手内輪２の外球面１２を軸方向に支持する凹球面１９を形成した構造であるが、前述した受け部材２５（図１１参照）を利用し、ステム軸と凹球面１９が形成された受け部材２５からなる別体構造とすることも可能である。
【００４０】
この実施形態では、図１３（ａ）（ｂ）に示すようにステム軸５’の外周面にセレーション状突起２７を形成し、図１４に示すように凹球面１９を形成した受け部材２５を継手外輪１’’’’の内円筒面２８に圧入した上で、ステム軸５’を受け部材２５に当接するまで挿入してステム軸５’のセレーション状突起２７を継手外輪１’’’’の内円筒面２８に食い込ませて塑性結合させ、この塑性結合部でトルク伝達する。また、軸方向固定は、図１５（ａ）（ｂ）および図１６に示すように継手外輪１’’’’のステム開口端で加締め部２９を形成した構造が可能である。図１４および図１５（ａ）（ｂ）に示す実施形態は、ＵＪタイプの固定型等速自在継手を示し、符号２’’，３’’，５’’は各実施形態における継手内輪、ケージ、ステム軸をそれぞれ示す。
【００４１】
なお、この実施形態では、継手内輪２’’のマウス奥側に、外球面１２が形成された継手内輪２’と別体の部材３０を嵌合させた構造としている。また、この実施形態では、中間軸８を一体化した継手内輪２を有する前述の実施形態〔図１（ａ）および図９（ａ）参照〕と異なり、中間軸８’と継手内輪２’’とを別体で構成し、継手内輪２’’に中間軸８’をトルク伝達可能なようにセレーション嵌合させた構造を有する。
【００４２】
前述の実施形態〔図１（ｂ）および図９（ｂ）参照〕は、６個のボール４がケージ３により保持されている場合であるが、この実施形態は、図１５（ｂ）に示すように８個のボール４’を有する。８個ボール４’の場合は、ボール径も小さくすることができて継手全体を小型化できる点で有効である。
【００４３】
また、図１７に示すように継手内輪２’’の外球面１２の曲率半径Ｒ１をケージ３’’の内球面１７の曲率半径Ｒ２よりも小さく設定する。これにより継手内輪２’’とケージ３’’との接触を減少させてケージ３’’の動きをスムーズにしてボール４’からのケージ３’’を押す力を小さくできる。
【００４４】
さらに、図１８（ａ）（ｂ）に示すようにステム軸５’’’の外周面にローレット状突起３１を形成し、ステム軸５’’’を継手外輪１’’’’’のステム側開口端に挿入してその継手外輪１’’’’’の外方からの力で継手外輪１’’’’’を縮径させることにより固定し、ステム軸５’’’の凹陥部３２’に嵌合された受け部材２５’の凹球面１９で継手内輪２’’の外球面１２を軸方向に支持した構造を具備する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、継手外輪、ケージ、ボールおよび継手内輪からなる構成要素の組立において、まず、継手外輪の前方開口端からケージを挿入して正規位置に配置した上で全てのトルク伝達ボールをケージ内に挿入する。その上で、継手内輪を組み込むに際して、継手外輪の後方開口端が継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、ケージの内径面の軸方向中心から後方側に、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面を形成したことから、継手外輪の後方開口端から継手内輪をケージ内側に挿入して正規位置に配置することができる。これにより、構成要素の組立性の簡易化が図れる。
【００４６】
また、本発明では、継手内輪の後部に外球面を延在させて形成すると共に前記継手内輪の後方に配置された受け部の端面に凹球面を形成し、前記継手内輪の外球面を受け部の凹球面で軸方向に支持した構造とすることにより、前記継手内輪の外球面をケージの内円筒面で径方向に支持することで、継手内輪の外球面に発生する力を分散させることにより、後方の受け部材の凹球面での発熱を抑え、十分なトルク負荷容量を確保することができると共に、振動や異音の発生を防止し、等速性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態で、（ａ）は（ｂ）のＢ−Ｏ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｏ−Ａ線に沿う断面図である。
【図２】図１（ａ）の継手外輪を示す断面図である。
【図３】（ａ）は（ｂ）の左側面図、（ｂ）は図１（ａ）の継手内輪を示す断面図である。
【図４】（ａ）は図１（ａ）のケージを示す左側面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｏ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の実施形態で、（ａ）は継手外輪へのケージの組み付け要領の一例を示す側面図、（ｂ）は継手外輪へのケージの組み付け要領の他例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態で、ケージへのボールの組み付け要領を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態で、ケージ内への継手内輪の組み付け要領を示す断面図である。
【図８】本発明の実施形態で、継手外輪へのステム軸の組み付け要領を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態で、（ａ）は（ｂ）のＥ−Ｏ−Ｅ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｏ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態で、継手外輪に対してステム軸をセレーション嵌合させてクリップで抜け止めした固定型等速自在継手を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態で、継手内輪の受け部材を継手外輪に直接的に固着した固定型等速自在継手を示す断面図である。
【図１２】トラック溝が最大作動角の範囲で形成され、その範囲外を肉盛り形状とした図１０および図１１の継手内輪を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は外周にセレーション状突起を形成したステム軸を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図である。
【図１４】本発明の他の実施形態で、継手内輪の受け部材を介してステム軸を継手外輪に組み付ける要領を示す組立分解断面図である。
【図１５】図１４の組立完了状態を示すもので、（ａ）は（ｂ）のＧ−Ｏ−Ｇ線に沿う断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｏ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１６】図１５（ａ）の左側面図である。
【図１７】図１５（ａ）の要部拡大断面図である。
【図１８】（ａ）は外周にローレット加工を施したステム軸を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のステム軸を組み付けた固定型等速自在継手を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１’，１’’，１’’’，１’’’’，１’’’’’ 継手外輪
２，２’，２’’ 継手内輪
３，３’，３’’ ケージ
４ トルク伝達ボール
５，５’，５’’，５’’’ ステム軸（受け部）
１１ 継手外輪の内球面
１２ 継手内輪の外球面
１３，１４ トラック溝
１７ ケージの内球面
１８ ケージの内円筒面
２５ 受け部材（受け部）
Claims (10)
- 内球面に複数のトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した筒状の継手外輪と、外球面に前記継手外輪のトラック溝と対をなすトラック溝を円周方向等間隔に軸方向に沿って形成した継手内輪と、前記継手外輪と継手内輪の両トラック溝が協働して形成されるボールトラックにそれぞれ配された複数のトルク伝達ボールと、前記ボールトラックに配されたトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、
前記継手外輪の後方開口端は、継手内輪の外径より大きな内径を有すると共に、前記ケージの内径面は、その軸方向中心から前方側を、継手内輪の前方側への移動が規制可能な形状を有する面とし、かつ、軸方向中心から後方側を、継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面としたことを特徴とする固定型等速自在継手。 - 前記トルク伝達ボールが８個であることを特徴とする請求項１に記載の固定型等速自在継手。
- 前記継手内輪の後部に外球面を延在させて形成すると共に前記継手内輪の後方に配置された受け部の端面に凹球面を形成し、前記継手内輪の外球面を受け部の凹球面で軸方向に支持したことを特徴とする請求項１又は２に記載の固定型等速自在継手。
- 前記継手内輪の外球面の曲率半径をケージの内球面の曲率半径よりも小さく設定したことを特徴とする請求項３に記載の固定型等速自在継手。
- 前記継手内輪の後部に形成された外球面を継手内輪とは別体の部材で形成したことを特徴とする請求項３又は４に記載の固定型等速自在継手。
- 前記受け部は、継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸で構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
- 前記受け部は、端面に凹球面が形成された受け部材と、その受け部材を介して継手外輪の後方開口端に固着されたステム軸とで構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
- 前記受け部は、端面に凹球面が形成され、継手外輪の後方開口端に直接的に固着された受け部材で構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
- 前記継手内輪のトラック溝が最大作動角の範囲で形成され、その範囲外に肉盛り部を形成してトラック溝の軸方向長さを規制したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の固定型等速自在継手。
- 筒状の継手外輪の前方開口端からケージを挿入してその継手内輪の内部でケージを正規位置に配置する工程と、前記継手外輪の内球面の円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された複数のトラック溝と合致したケージ内にトルク伝達ボールを挿入配置する工程と、前記継手内輪の外径より大きな内径を有する継手外輪の後方開口端から継手内輪を挿入し、ケージの軸方向中心から後方側に継手内輪の軸方向移動が可能な形状を有する面を通過させて継手内輪を正規位置に配置する工程とを含むことを特徴とする固定型等速自在継手の製造方法。
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