JP2009036253A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図ることができ、しかも小型化しても、作動角をとった際においても、負荷容量の低下が少なく、また高角時のトラックへのボールの乗り上げを緩和することによって、高角度強度及び耐久性を向上させることができる固定式等速自在継手を提供する。
【解決手段】内球面２１に複数のトラック溝２２が形成された外方部材と、外球面２４に複数のトラック溝２５が形成された内方部材と、外方部材のトラック溝２２と内方部材のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、ボール２７を収容するポケットを有するとともに外方部材と内方部材との間に介装されるケージ２８とを備えた固定式等速自在継手である。ボール２７の数を６個とする。ボール２７のピッチ円径とボール２７の直径との比を、３．０以上３．３以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関し、詳しくは、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角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関する。

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の一種に固定式等速自在継手がある。この固定式等速自在継手は、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。一般的に、前述した固定式等速自在継手としては、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）が広く知られている。

例えば、ＢＪタイプの固定式等速自在継手は、図２１と図２２に示すように内球面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪３と、外球面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内球面１と内輪６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。ケージ８には、ボール７が収容されるポケット９が周方向に沿って複数配設されている。

内輪６のトラック溝５の曲率中心Ｏ１および外輪３のトラック溝２の曲率中心Ｏ２は、継手中心Ｏに対して等距離Ｆ、Ｆだけ軸方向に逆向きにオフセットされている（トラックオフセット）。

近年においては、コンパクト化を図るために、図２２に示すようにボールを８個としたものがある（特許文献１）。この場合、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、所定に設定している。ここで、ボールのピッチ円径とは、２×ＰＣＲである。また、ＰＣＲは、外輪のトラック溝の中心又は内輪のトラック溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さである。
特許第３８５９２６４号公報

特許文献１に記載のものでは、ボールが６個の等速自在継手と比較して、ボールサイズを小さくするとともに、ボール数を増加させている。すなわち、ボールサイズを小さくすることによって、ボール１個が許容できるトルク負荷レベルも小さくなる。これを補うために、ボールを６個から８個に増加させている。

しかしながら、等速自在継手の更なる外径のコンパクト化を図ってボールの数を増加させようとすれば、ケージ（保持器）のポケット間の柱幅（周方向長さ）が細くなってしまう。ケージの柱部の剛性は高作動角時のジョイント強度（継手強度）を確保するうえで重要である。

このため、ボール数が８個の等速自在継手は、現在の設定以上に柱部の肉厚を細くすれば、高作動角時の強度に余裕が無くなるので、更なるコンパクト化を狙うのは難しい。

本発明は、上記課題に鑑みて、小型化を図ることができ、しかも小型化しても、作動角をとった際においても、負荷容量の低下が少なく、また高角時のトラックエッジ部へのボールの乗り上げを緩和することによって、高角度強度及び耐久性を向上させることができる固定式等速自在継手を提供する。

本発明の固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が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の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有するとともに外方部材と内方部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手において、前記ボールの数を６個とするとともに、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、３．０以上３．３以下としたものである。

本発明の固定式等速自在継手では、ボールの数が６個であるので、比較的大きなボールを使用することができ、しかもケージのポケット間の柱幅も厚くすることができる。ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、３．０以上３．３以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができる。

ピッチ円径とボールの直径との比をｒ１としたときに、ｒ１＜３．０であると、ボールの直径が大きい場合は内方部材の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が小さい場合は内方部材（内輪）・外方部材（外輪）とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、ｒ１＞３．３であると、ボールの直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が大きい場合は、外方部材外径が大きくなり、コンパクト化が達成できない。

外方部材の外径とボールの直径との比を、４．６以上４.８以下とするのが好ましい。外方部材の外径とボールの直径との比ｒ２としたときに、ｒ２＜４．６であると、ボールの直径が大きい場合は外方部材の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、外方部材の外径が小さい場合は内方部材・外方部材とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、ｒ２＞４.８であると、ボールの直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、外方部材の外径が大きい場合はコンパクト化が達成できない。

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、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージのオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一として大きくするのが好ましい。これによって、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージの肉厚（径方向厚さ）を大きくすることができる。

内方部材のトラック溝及び外方部材のトラック溝を円周方向に不等ピッチで配設したものであってもよい。トラック溝を円周方向に不等ピッチで配設すれば、これに対応してケージのポケットも円周方向に不等ピッチで配設される。このため、周方向間隔が大の長ポケットが形成される。これによって、周方向長さが大となるポケットを有し、保持器に内輪を組み込む際に、この組立時に周方向長さが大となるポケットを利用することができる。

すなわち、内輪をケージに組み込むに際しては、ケージの軸線に対して内輪をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージに対して内輪を９０°回転させた状態）で、その内輪の外球面の一部（トラック溝間の突部）をケージのポケットに落とし込み、この状態で内輪をケージに挿入し、その後、内輪をケージに対して９０°回転させて、ケージの軸線に内輪６の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する方法が一般的である。このため、周方向長さが大となるポケットを内輪の外球面の一部が落とし込むポケットとすることができる。

また、（ピッチが小さいボール間の柱部を省略することによって、）周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの４個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置し、かつ長ポケットには２個のボールを収容するとともに、短ポケットには１個のボールを収容するのが好ましい。

長ポケットに収容される２個のボールのＰＣＤ上のピッチ角を６０度よりも小さくするとともに、その他のボールのピッチ角を６０度よりも大きくすることができる。これにより、長ポケットに収納した２個のボールのピッチ間距離が小さくなり、これに対応する外方部材のトラック溝のピッチ間距離が小さくなる。

長ポケットの相対面する長辺の少なくとも一方に長ポケット内方側へ張り出す膨出部を設けて、長ポケットにスリットを介して連設される２つのボール収容部を設けることができる。

また、内方部材の少なくとも一つのトラック溝の奥側端部に切欠部を設けるようにするのも好ましい。この切欠部を設けることによって、内方部材に組み込む際に、この切欠部を起点として、内方部材を回転させることができ、内方部材の回転半径を小さくすることができる。このためケージのインロー内径と、内方部材との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージのインロー径を小さく設定できる。

等速自在継手として、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであっても、内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであってもよい。

本発明では、比較的大きなボールを使用することができるので、ボール１個の許容できるトルク容量が確保でき、小さいＰＣＤに配置、つまり外径をコンパクトにすることができる。しかも、保持器のポケット間の柱部の肉厚も厚くすることができるので、高作動角時の強度を確保できる。

特に、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、３．０以上３．３以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができ、高精度の等速自在継手を提供することができる。また、外方部材の外径とボールの直径との比を、４．６以上４.８以下とすることによって、一層強度・耐久性を確保することができる。

トラック溝のオフセットを小さく、ケージ（保持器）のオフセット量を大きくしたので、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージの肉厚（径方向厚さ）を大きくすることができる。このため、高角時のボールがトラックエッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力が作用することがなくなる。すなわち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上（改善）や高角時の内方部材と外方部材のトラック溝の塑性変形に起因する破損強度の向上（改善）を図ることができる。

内方部材のトラック溝及び外方部材のトラック溝を円周方向に不等ピッチで配設したものであれば、保持器のポケットも円周方向に不等ピッチで配設される。これによって、保持器に内輪を組み込む際に、この組立時に周方向長さが大となるポケットを利用することができ、組立性の向上を図ることができる。

周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの４個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置したことによって、ケージのポケット間の柱部の数を４つとすることができる。また、長ポケットに収容される２個のボールのＰＣＤ上のピッチ角を６０度よりも小さくするとともに、その他のボールのピッチ角を６０度よりも大きくすることにより、１本あたりの柱部の周方向長さを長くすることができる。これにより、ケージ柱部の剛性を大きくすることができる。

膨出部を設けることによって、この長ポケットを構成するための枠（窓枠）の剛性を向上できる。これによって、窓枠の剛性不足によるケージの変形を防止でき、この継手の作動性を損なわずに済み、長期に亘って安定した作動性を発揮することができる。

膨出部を継手開口部側の長辺に設けた場合において、外方部材の開口（入口）のインローエッジ部と、ケージ外球面側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、膨出部を継手奥側の長辺に設けた場合において、内方部材の外球面の奥側エッジ部とケージ内球面側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。このため、ケージを外方部材の内球面や内方部材の外球面に案内しやすくなり、継手の作動性が悪化するのを防止でき、窓枠の剛性向上による継手の作動性の悪化防止と相俟って、ケージの欠けや割れを有効に防止できる。

長ポケットに収納した２個のボールのピッチ間距離を小さくでき、これに対応する外方部材のトラック溝のピッチ間距離を小さくできる。これにより、ケージの外輪への組込みが容易となる。特に、このピッチ間距離（トラック溝間肩幅寸法）を、ケージ軸方向におけるポケット幅よりも小さくでき、これにより、ケージの外輪への組込みが一層容易となって、組立作業性を向上することができる。

内方部材の少なくとも一つのトラック溝の奥側端部に切欠部を設けることによって、ケージに組み込む際に、この切欠部を起点として、内方部材を回転させることができ、内方部材の回転半径を小さくすることができる。このためケージのインロー内径と、内方部材との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージのインロー径を小さく設定できる。これによって、ケージのインロー側の断面積を拡大させることができ、ケージの薄肉の側枠部の剛性の向上を図ることができると共に、また、球面接触面積を確保することができるので、接触面圧の増加を防止し、発熱や耐久性の低下を回避することができ、さらにはケージの変形や強度の低下も回避できる。すなわち、内方部材の負荷容量や球面面積を減少させることなく、ケージの剛性を向上させることができる。

内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであれば、継手作動角の高角化を図ることができる。特に、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図２０に基づいて説明する。

この固定式等速自在継手は、図１に示すように内球面２１に複数（６個）のトラック溝２２が円周方向不等間隔に軸方向に沿って形成された外方部材としての外輪２３と、外球面２４に外輪２３のトラック溝２２と対をなす複数（６個）のトラック溝２５が円周方向不等間隔に軸方向に沿って形成された内方部材としての内輪２６と、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数（６個）のボール２７と、外輪２３の内球面２１と内輪２６の外球面２４との間に介在してボール２７を保持するポケット２９を有するケージ２８とを備えている。この場合、図２に示すように、ポケット２９は円周方向に沿って等ピッチ（６０°ピッチ）で６個配設されている。

前記外輪２３のトラック溝２２は、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝２２ａと、トラック溝底が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝２２ｂとからなる。奥側トラック溝２２ａは、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３の開口側にずらしている。また、内輪２６のトラック溝２５は、トラック溝底が内輪軸線と平行なストレート部となる奥側トラック溝２５ａと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝２５ｂとからなる。開口側トラック溝２５ｂの曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから
軸方向に外輪２３の奥側トラック溝２２ａの曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｋだけ離して設けている。

ケージ２８は、外球面２８ａの曲率中心Ｏ３と内球面２８ｂの曲率中心Ｏ４とを、継手中心（ケージ中心）Ｏに対して等距離ｋ２だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ２８のオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一として大きくしている。

このため、ケージ２８の外球面２８ａは、外輪２３の奥側トラック溝２２ａの溝底とほぼ同心円弧（曲率半径は相違する同心円弧）を形成することができ、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、ケージ２８の開口側の肉厚（径方向厚さ）を大きくすることができる。

図２に示すように、ボール２７のピッチ円径ＰＣＤ_BALLとボール２７の直径Ｄ_BALLとの比ｒ１を、３．０以上３．３以下とした。すなわち、３．０≦ｒ１≦３．３としている。外輪２３の外径Ｄ_OUTERとボール２７の直径Ｄ_BALLとの比ｒ２を、４．６以上４.８以下とした。すなわち、４．４≦ｒ２≦４．８としている。

ここで、ピッチ円径ＰＣＤ_BALLとは、２×（外輪のトラック溝の中心又は内輪のトラック溝の中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さ）であり、ボール中心が描く円の軌跡の直径である。

本発明では、ボール２７の数が６個であるので、比較的大きなボール２７を使用することができ、しかも、ケージ２８のポケット２９間の柱部３３の肉厚も厚くすることができる。ボール２７のピッチ円径とボールの直径との比を、３．０以上３．３以下としたことによって、等速自在継手としての強度・耐久性を確保することができる。

ピッチ円径とボール２７の直径との比をｒ１としたときに、ｒ１＜３．０であると、ボールの直径が大きい場合は内輪２６の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、ボールのピッチ円径が小さい場合は内・外輪２６、２３とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、ｒ１＞３．３であると、ボール２７の直径が小さい場合はボール２７の負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、ボール２７のピッチ円径が大きい場合は、外輪２３の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じたり、或いは外輪外径が大きくなり、コンパクト化が達成できない。

外輪２３の外径とボール２７の直径との比を、４．６以上４.８以下とするのが好ましい。外輪２３の外径とボール２７の直径との比ｒ２としたときに、ｒ２＜４．６であると、ボール２７の直径が大きい場合は外輪２３の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じ、外輪２３の外径が小さい場合は内・外輪２６、２３とボール間の面圧が大きくなり、耐久性の点で懸念が生じる。逆に、ｒ２＞４.８であると、ボール２７の直径が小さい場合はボールの負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じ、外輪２３の外径が大きい場合は、コンパクト化が達成できない。

また、本発明では、外輪２３のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１と内輪２６のトラック溝２５の曲率中心Ｏ２とを、継手中心Ｏに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージ２８の外球面２８ａの曲率中心Ｏ３とケージ２８の内球面２８ｂの曲率中心Ｏ４とを、継手中心Ｏに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ２８のオフセット量をトラック溝２２、２５のオフセット量と略同一として大きくしている。このように、本発明では、トラック溝溝２２、２５のオフセットを小さく、ケージ（保持器）２８のオフセット量を大きくしたので、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるのを防止できるとともに、開口側のケージ２８の肉厚（径方向厚さ）を大きくすることができる。このため、高角時のボール２７がトラックエッジに乗り上げるのを防止でき、エッジに過大な応力が作用することがなくなる。すなわち、高角時の捩りトルク負荷容量の低下を防ぎ、高角耐久寿命の向上（改善）や高角時の内輪２６と外輪２２のトラック溝２２、２５の塑性変形に起因する破損強度の向上（改善）を図ることができる。

図３はケージ２８の変形例を示し、この場合、周方向間隔が大の一対の長ポケット３０と、周方向間隔が小の一対の短ポケット３１との４個を有している。そして、一対の長ポケット３０を周方向に沿って１８０度ずらせるとともに、一対の短ポケット３１を周方向に沿って１８０度ずらせて、長ポケット３０と短ポケット３１とを周方向に沿って交互に配置している。このため、ポケット間に設けられる柱部（ケージ柱部）３３が４個となる。そして、長ポケット３０には２個のボール２７を収容するとともに、短ポケット３１には１個のボール２７を収容する。

長ポケット３０に収容される２個のボール２７のＰＣＤ上のピッチ角ｅを６０度よりも小さくするとともに、その他のボール２７のピッチ角ｄを６０度よりも大きくしている。このため、図４に示すように、ケージ２８の長ポケット３０に対応する外輪２３の２つのトラック溝間肩幅寸法ｆを、ケージ軸方向におけるポケット幅ｇよりも小さく設定している。さらに、図５に示すように、長ポケット３０の周方向間隔ｈよりも内輪２６の軸方向長さｉを短くしている。

ところで、長ポケット３０には、図４と図５に示すように、長ポケット３０の相対面する長辺３５ａ、３５ｂの長手方向中央部に、長ポケット内方側へ張り出す膨出部３６、３６を設けて、長ポケット３０にスリット３７を介して連設される２つのボール収容部３８、３８を形成している。また、膨出部３６、３６は、その外面がケージ２８の外球面２８ａと同一曲率半径の連続した球面であり、内面がケージ２８の内球面２８ｂと同一曲率半径の連続した球面である。なお、この実施形態では、膨出部３６の形状を、ケージ外周側からみて側辺が円弧面とされた台形状（いわゆる富士山形状）である。このため、各膨出部３６の突出端面３６ａは、ケージ周方向に沿って延びる平面であり、所定間隔Ｍをもって対向（対面）している。

所定間隔Ｍとしては、図５に示すように、組立時に内輪２６の肩部４７（隣合うトラック溝間の突部）に干渉しない寸法とする。また、膨出部３６の大きさや形状としても、作動角を付けて回転したとき等において、ボール収容部３８に収容されるボール２７の動きを阻害しないようにする必要がある。なお、膨出部３６としては、長ポケット３０を形成する際に、機械加工や塑性加工で形成することができる。

このように、周方向間隔が大の一対の長ポケット３０と、周方向間隔が小の一対の短ポケット３１との４個を有し、一対の長ポケット３０を周方向に沿って１８０度ずらせるとともに、一対の短ポケット３１を周方向に沿って１８０度ずらせて、長ポケット３０と短ポケット３１とを周方向に沿って交互に配置したことによって、ケージ２８のポケット間の柱部３３の数を４つとすることができ、１本あたりの柱部３３の周方向長さを長くすることができる。

これにより、各ケージ柱部３３の剛性を大きくすることができるので、小さなＰＣＤに大きなボール２７を配置することができ、負荷容量を低下させずにコンパクト化が可能となる固定式等速自在継手として小型化を図ることができ、しかも、高角度時の捩りトルク負荷に対して、ケージ２８の破損を防止できる。また、長ポケット３０を有することによって、内輪２６のケージ２８への組込みが容易となる。すなわち、内輪２６のケージ２８への組み込みは、図５と図６に示すように、内輪２６の一の肩部４７を一の長ポケット３０に落とし込むことになるから、肩部４７を落とし込むポケット２９に、長ポケット３０を用いることによって、その作業性の向上を図ることができる。

長ポケット３０に膨出部３６、３６を設けることによって、この長ポケット３０を構成するための枠（窓枠）の剛性を向上できる。これによって、窓枠の剛性不足によるケージ２８の変形を防止でき、この継手の作動性を損なわずに済み、長期に亘って安定した作動性を発揮することができる。

さらに、継手開口側の長辺３５ａ側の膨出部３６によって、作動角をとる際に、外輪２３の開口（入口）のインローエッジ部と、ケージ外球面２８ａ側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、継手奥側の長辺３５ｂの膨出部３６によって、内輪２６の外球面２４の奥側エッジ部とケージ内球面２８ｂ側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。このため、ケージ２８の外方部材の内球面２１や内方部材の外球面２４に案内しやすくなり、継手の作動性が悪化するのを防止でき、窓枠の剛性向上による継手の作動性の悪化防止と相俟って、ケージ２８の欠けや割れを有効に防止できる。

前記実施形態の長ポケット３０は図７（ａ）に記載のように、膨出部３６、３６がいわゆる富士山形状であったが、図７（ｂ）（ｃ）（ｂ）のような形状であってもよい。すなわち、図７（ｂ）の膨出部３６、３６は、膨出部３６の突出端面３６ａのコーナ部がアール状とされ、図７（ｃ）の膨出部３６、３６は、基部コーナ部がなだらかでない台形状とされ、図７（ｄ）の膨張部３６、３６は矩形状とされている。

この図７（ｂ）（ｃ）（ｂ）のような形状の長ポケット３０を有するケージ２８であっても、図７（ａ）のケージ２８と同様の作用効果を奏する。

また、図８に示すように、一対の膨出部３６、３６のうちいずれか一方を省略してもよい。図８（ａ）では膨出部３６を継手開口部側の長辺３５ａ側にのみ設け、図８（ｂ）では膨出部３６を継手開口部側の長辺３５ｂ側にのみ設けている。

すなわち、図８（ａ）に示すものでは、外輪２３の開口（入口）のインローエッジ部と、ケージ外球面２８ａ側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができ、図８（ｂ）に示すものでは、内輪２６の外球面２４の奥側エッジ部とケージ内球面２８ｂ側のポケットエッジ部との干渉を遅らせたり、無くしたりすることができる。

また、図９と図１０に示すように、長ポケット３０に膨出部３６を設けない長円孔としてもよい。このようなものでは、膨出部３６に基づく作用効果を享受できないが、内輪２６のケージ２８への組込性向上や軽量性向上を達成できる。

図１１〜図１３に示すように、内輪２６の一つのトラック溝２５（２５Ａ）の奥側端部に切欠部４５を設けてもよい。この場合の切欠部４５は、奥側端と内輪端面４６とのコーナ部に形成されるテーパ面にて構成される。なお、この切欠部４５は、機械加工による成形であっても、塑性加工による成形であってもよい。

ところで、内輪２６をケージ２８に組み込むに際しては、ケージ２８の軸線に対して内輪２６をその軸線が垂直になるように配置した状態（ケージ２８に対して内輪２６を９０°回転させた状態）とする。その状態で、図１４に示すように、その内輪２６の外球面２４の一部（周方向に隣合うトラック溝２５間の突部４７Ａ）をケージ２８のポケット２９（長ポケット３０）に落とし込む。すなわち、切欠部４５が形成されたトラック溝２５Ａを、ポケット３０よりも薄肉側の側枠部４８に嵌合させて、トラック溝２５Ａよりも反時計廻り側の突部４７Ａをケージ２８のポケット３０に落とし込んで、切欠部３５の底を中心に矢印Ｘ方向に内輪２６を回転させることになる。この際、この回転半径Ｃを、切欠部４５を有さない回転半径Ｂ(従来品の回転半径)よりも小さくすることができる。ここで、この回転半径Ｃは、切欠部４５の底中心部と、このトラック溝２５Ａと１８０度反対のトラック溝２５Ｂの一方の開口縁５０との間の寸法である。

このため、ケージ２８のインロー径をＡとし、内輪２６の回転半径を従来品をＢとし、本発明品をＣとしたときには、Ｂ＞Ｃであるので、Ａ−Ｂ＜Ａ−Ｃとなる。これにより、従来品よりも本発明品のインロー径Ａを小さくすることができ、薄肉側の側枠部４８の厚さを大きくすることができる。

内輪２６がケージ２８に嵌入された後は、内輪２６をケージ２８に対して９０°回転させて、ケージ２８の軸線に内輪２６の軸線を一致させて正規の姿勢に配置する。これによって、内輪２６をケージ２８内に組み込むことができる。

トラック溝２５の奥側端部に切欠部４５を設けたので、ケージ２８に組み込む際に、この切欠部４５を起点として、内輪２６を回転させることができ、内輪２６の回転半径を小さくすることができる。このためケージ２８のインロー内径と、内輪２６との間でより大きなスペースを確保することができ、その分、ケージ２８のインロー径を小さく設定できる。これによって、ケージ２８のインロー側の断面積を拡大させることができ、ケージ２８の薄肉の側枠部４８の剛性の向上を図ることができると共に、球面接触面積を確保することができるので、接触面圧の増加を防止し、発熱や耐久性の低下を回避することができ、さらにはケージ２８の変形や強度の低下も回避できる。すなわち、内輪２６の負荷容量や球面面積を減少させることなく、ケージ２８の剛性を向上させることができる。また、ケージ２８の内球面２８ｂの面積も拡大できるので、内輪２６の外球面２４との接触面積を拡大でき、剛性向上に加え、耐久性の安定化という利点もある。

切欠部４５の大きさとしては、ケージ２８への内輪２６の組み込み時における内輪２６の回転半径を小さくできる範囲で変更できるが、大きすぎると、内輪２６が強度不足となったり、トラック溝２５のボール転動範囲が小さくなったりし、また、小さすぎると、回転半径をあまり小さくできない。

次に図１５から図１７は、全トラック溝２５の奥側端部に切欠部４５を形成したものである。このため、この内輪２６であっても、前記図１１から図１３に示す内輪２６と同様、組み込む際に、この切欠部４５を起点として、内輪２６を回転させることができ、内輪２６の回転半径を小さくすることができる。このため、この図１５から図１７に示す内輪２６は、図１１から図１３に示す内輪２６と同様の作用効果を奏する。

特に、全トラック溝２５の奥側端部に切欠部４５を形成しているので、この内輪２６をケージ２８に組み込む際に、いずれの突部４７をポケット３０に挿入してもよい。このため、組み込み性の向上を図ることができる利点がある。

ところで、前記各実施形態では、切欠部４５を、開口側トラック溝２５ｂ側から内輪端面４６側に向かって順次縮径するテーパ面にて形成していたが、切欠部４５としては図１８（ａ）（ｂ）に示す形状であってもよい。図１８（ａ）に示す切欠部４５は凹アール状とされ、図１８（ｂ）に示す切欠部４５は凸アール状とされている。

この図１８（ａ）（ｂ）に示す切欠部４５であっても、組み込む際に、この切欠部３５を起点として、内輪２６を回転させることができ、内輪２６の回転半径を小さくすることができる。また、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、この切欠部４５はトラック溝端の一部（図例では底部）に形成されていても良い。

次に、図２０は別の実施形態を示し、この場合、内輪２６および外輪２３のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものである。すなわち、トラック溝底が円弧部となる奥側トラック溝２２ｃと、トラック溝底が奥側から開口側に向かって外径側へ傾斜する開口側トラック溝２２ｄとからなる。奥側トラック溝２２ｃは、その曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３の開口側にずらしている。また、内輪２６のトラック溝２５は、トラック溝底が開口側から奥側に向かって外径側へ傾斜する奥側トラック溝２５ｃと、トラック溝底が円弧部となる開口側トラック溝２５ｄとからなる。開口側トラック溝２５ｂの曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３の奥側トラック溝２２ａの曲率中心Ｏ１と反対側の奥側に等距離ｋだけ離して設けている。

この場合も、ケージ２８の外球面２８ａの曲率中心Ｏ３とケージ２８の内球面２８ｂの曲率中心Ｏ４とを、継手中心Ｏに対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージ２８のオフセット量をトラック溝２２、２５のオフセット量と略同一としている。

図２０の固定式等速自在継手の他の構成は前記図１に示す固定式等速自在継手と同様であり、同一部材には図１と同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

このため、図２０に示す固定式等速自在継手においても、図１に示す固定式等速自在継手と同様の作用効果を奏する。図１においては、内輪２６および外輪２６のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたアンダーカットフリー型を採用することによって、継手作動角の高角化を図ることができる。これに対して、図２０に示す固定式等速自在継手のように、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。

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、前記実施形態では、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ３とは僅かにずれた位置に配置されるとともに、曲率中心Ｏ２と曲率中心Ｏ４とは僅かにずれた位置に配置されているが、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ３とが同一位置であっても、曲率中心Ｏ２と曲率中心Ｏ４とが同一位置であってもよい。また、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ３とがずれたり、曲率中心Ｏ２と曲率中心Ｏ４とがずれたりする場合、そのずれ量は、任意に設定できるが、オフセット量ｋとずれ量（ｋ−ｋ２）との比は（ｋ−ｋ２）／ｋ≦０．３と設定するのが好ましい。（ｋ−ｋ２）／ｋ＞０．３になると、図２１に示す従来の固定式等速自在継手と差異が無くなって、継手奥側のトラック溝深さが浅くなるとともに、開口側のケージ２８の肉厚を大きくできなくなり、ジョイントの必要強度を下回る。

また、長ポケット３０の周方向間隔ｈとしても、内輪２６へのケージ２８の組込み性の向上が図れて、しかも、柱部３３の剛性が低下しない範囲で種々設定できる。さらに、トラック溝間肩幅寸法ｆやケージ２８のケージ軸方向におけるポケット幅ｇ等も、ケージ２８の外輪２３への組込み性等を考慮して設定できる。なお、膨出部３６の突出端面３６ａを平面とすることなく、曲面であってもよい。

図２０に示す固定式等速自在継手において、ケージ２８に図７〜図１０に示すような長ポケット３０を有するものを用いてもよい。また、内輪２６に図１１や図１５に示すような切欠部４５を有する内輪２６を用いてもよい。

図３等に示すように、内輪２６のトラック溝２５及び外輪２３のトラック溝２２を円周方向に不等ピッチで配設する場合、ボール２７の円周方向に不等ピッチで配設されることになる。このため、前記実施形態では、６０°未満で配設される２個のボールを一つの長ポケット３０に収容させていた。すなわち、６０°未満で配設される２個のボール間の柱部を省略した形状となっている。これに対して、この柱部を省略しないようなものであってもよく、この場合、図１に示すように柱部が６個形成されることになり、ケージ全体の強度が向上するとともに、剛性が大となる。

本発明の実施形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図である。 前記固定式等速自在継手の横断面図である。 本発明の他の実施形態を示す固定式等速自在継手の横断面図である。 図３に示す固定式等速自在継手の外輪とケージとの関係を示す正面図である。 図３に示す固定式等速自在継手の内輪とケージとの関係を示す側面図である。 図３に示す固定式等速自在継手のケージへに内輪の組み込み状態を示す側面図である。前記固定式等速自在継手の内輪の断面図である。 ケージを示し、（ａ）は前記図３の固定式等速自在継手のケージの側面図であり、（ｂ）は第１の変形例を示す側面図であり、（ｃ）は第２の変形例を示す側面図であり、（ｄ）第３の変形例を示す側面図である。 ケージを示し、（ａ）は第４の変形例を示す側面図であり、（ｂ）は第５の変形例を示す側面図である。 ケージの第６変形例を示す側面図である。 ケージの第６変形例を示す斜視図である。 内輪の変形例を示す斜視図である。 前記図１２に示す内輪の正面図である。 前記図１２に示す内輪の断面図である。 前記図１２に示す内輪を用いたケージへの組み込み方法を示す断面図である。 内輪の他の変形例を示す斜視図である。 前記図１５に示す内輪の正面図である。 前記図１５に示す内輪の断面図である。 内輪の形成される切欠部を示し、（ａ）は第１変形例を示す拡大断図であり、（ｂ）は第２変形例を示す拡大断図である。 内輪の形成される切欠部を示し、（ａ）は第３変形例の正面図であり、（ｂ）は第３変形例の断面図である。 本発明の別の実施形態を示す固定式等速自在継手の縦断面図である。 従来の固定式等速自在継手の縦断面図である。 従来の固定式等速自在継手の横断面図である。

符号の説明

２１ 内球面
２２ トラック溝
２４ 外球面
２５ トラック溝
２７ ボール
２８ ケージ
２８ａ 外球面
２８ｂ 内球面
２９ ポケット
３５ 切欠部

Claims (10)

1. 内球面に複数のトラック溝が形成された外方部材と、外球面に複数のトラック溝が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の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有するとともに外方部材と内方部材との間に介装されるケージとを備えた固定式等速自在継手において、
   前記ボールの数を６個とするとともに、ボールのピッチ円径とボールの直径との比を、３．０以上３．３以下としたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 外方部材の外径とボールの直径との比を、４．６以上４.８以下とした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。
3. 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、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせるとともに、ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とを、継手中心に対して等距離だけ軸方向に逆向きにオフセットさせ、このケージのオフセット量をトラック溝のオフセット量と略同一として大きくしたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の固定式等速自在継手。
4. 内方部材のトラック溝及び外方部材のトラック溝を円周方向に不等ピッチで配設したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の固定式等速自在継手。
5. 前記ケージのポケットは、周方向間隔が大の一対の長ポケットと、周方向間隔が小の一対の短ポケットとの４個を有し、一対の長ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせるとともに、一対の短ポケットを周方向に沿って１８０度ずらせて、長ポケットと短ポケットとを周方向に沿って交互に配置し、かつ長ポケットには２個のボールを収容するとともに、短ポケットには１個のボールを収容したことを特徴とする請求項４に記載の固定式等速自在継手。
6. 長ポケットに収容される２個のボールのＰＣＤ上のピッチ角を６０度よりも小さくするとともに、その他のボールのピッチ角を６０度よりも大きくしたことを特徴とする請求項５に記載の固定式等速自在継手。
7. 長ポケットの相対面する長辺の少なくとも一方に長ポケット内方側へ張り出す膨出部を設けて、長ポケットにスリットを介して連設される２つのボール収容部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の固定式等速自在継手。
8. 内方部材の少なくとも一つのトラック溝の奥側端部に切欠部を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の固定式等速自在継手。
9. 内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の固定式等速自在継手。
10. 内方部材および外方部材のトラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の固定式等速自在継手。

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