JP2009191911A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】ボール径およびオフセット等の等速自在継手基本構造を変更することなく、低角時の効率を更に改善することが可能な固定式等速自在継手を提供する。
【解決手段】外側継手部材および内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝２２において、低作動角時にボール２７が接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定した。内側継手部位および外側継手部材のトラック溝２２，２５の溝表面に微小凹形状のくぼみ３５を設けた。
【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、バーフィールド型（ＢＪ）の固定式等速自在継手は、図１０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側継手部材としての外輪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側継手部材としての内輪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が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。

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

一般に、自動車用でその前輪のタイヤを駆動するために使用される固定式等速自在継手（タイヤ側の等速自在継手）は、直進状態での作動角は低く設定されている（０〜１０ｄｅｇ程度）。自動車が旋回する場合には、操舵角に応じて大きな作動角をとる。一般の自動車の使用状況から考えれば、大きな操舵を必要とする場面(車庫入れ時や交差点の走行等)の頻度は少なく、大半は直線状態＝低作動角で使用されている。よって、低作動角での固定式等速自在継手の効率(摩擦による損失)を改善することで、自動車の燃費向上が期待出来る。

固定式等速自在継手の効率改善に関しては、図１３に示すように、小径のボール７を使用するとともに、トラックオフセット量ｋ´（ｋ´＜ｋ）を小とすることにより、高効率・コンパクトな固定式等速自在継手を実現する方法がある（特許文献１及び特許文献２）。このように、小径ボール・小トラックオフセットを採用することで、内輪６とボール７・外輪３とボール７の移動距離の差が少なくなり、ボール７と外輪３のトラック２間でのすべり速度が減少し、効率が向上する。

すなわち、図１０に示す等速自在継手と、図１３に示すように小トラックオフセット化したものとを比較した場合、図１０に示す等速自在継手では、ボール７の挟み角がβであり、図１３に示す等速自在継手では、ボール７の挟み角が挟み角βよりも小さいβ´となる。ボール７を軸方向に押し出す力は、図１１と図１４に示すように、ＦからＦ´のように減少する。ボール７を軸方向に押す力の減少により、ボール７によってケージ８が内外輪の球面に押し付けられる力、即ち、球面力が減少し、接触部の摩擦損失が少なくなって効率が向上する。

図１２は図１０に示す等速自在継手が作動角（４０ｄｅｇ）をとった場合を示し、図１５は図１３に示す等速自在継手が作動角（４０ｄｅｇ）をとった場合を示し、ラインＬ１は外輪３とボール７との接触点の軌跡であり、ラインＬ２は内輪６とボール７との接触点の軌跡である。

ところで、図１０はボールが６個の場合であり、図１３はボールが８個の場合であり、これらの場合の接触点軌跡の長さ等を比較し、その結果を次の表１に記載した。

この表１から分かるように、８個ボールに比べて６個ボールは、接触点軌跡の長さが長いことが分かる。
特許第３４６０１０７号公報 特開平９−３１７７８４号公報

小径ボール、小オフセットの構造を採用すれば、等速自在継手の効率を改善することは可能であるが、強度面とのバランスを考慮すると設計に限界がある。ボール径およびオフセットを小さくするほど、効率は向上する。しかしながら、ボール径を小さくしすぎると、それに対応するトラック溝が浅くなり、大トルク入力時に、ボールがトラック溝肩部に乗り上げ易くなり、高角時の強度が低下する。オフセットを極端に小さくすれば、ボールに発生する挟み角が小さくなり、結果、ボールをコントロールする力が不足し、作動時の引っ掛かり等の作動不良が生じる。このように、従来の固定式等速自在継手におけるボール小径化や小オフセット化は、強度、作動性、効率の三者間のバランスをとりながら設計する必要があり、設計性に劣っていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、ボール径およびオフセット等の等速自在継手基本構造を変更することなく、設計性に優れ低角時の効率を更に改善することが可能な固定式等速自在継手を提供する。

本発明の第１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側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、ボール表面に微小凹形状のくぼみを設けたものである。

本発明の第２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側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、内側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたものである。

本発明の第３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側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、外側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたものである。

本発明の第４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側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、前記内側継手部位および外側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたものである。

本発明の第５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側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、ボール表面と、前記内側継手部位および外側継手部材のトラック溝の溝表面とに微小凹形状のくぼみを設けたものである。

ところで、ボールと内外継手部材のトラック間に生じる発熱は、内側継手部材のトラックと外側継手部材のトラックのトラック長さの違いによって生じるすべり摩擦に起因する。つまり、外側にある外側継手部材のトラック長さが内側継手部材のトラック長さよりも長いため、内外のトラックに挟まれているボールが転動する際に、トラック長さの差の分だけ、長い外側継手部材の側でボールが転がることができずにすべりが生じ、結果としてすべり摩擦による発熱が生じてしまう。ここで、接触角が大きいと、内側継手部材のトラックおよび外側継手部材のトラックに対するボールの接触点が近づき(ボールを小径化するのと同様の効果がある)、内側継手部材とボール・外側継手部材とボールの移動距離の差が少なくなり、ボールと外側継手部材のトラック間でのすべり摩擦量が減少し、効率が向上する。しかしながら、接触角を大きくすると、大負荷時にボールがトラック溝肩部に乗り上げ易くなり、強度が低下してしまう。特に、高作動角時に使用する内側継手部材および外側継手部材の奥側のトラック(マウス底側)では、オフセットの影響で元々トラック溝が浅いため、強度低下が顕著になる。

そこで、本発明では、トラック溝の深さに余裕がある低作動角域のみ、接触角を大きくし、奥側のトラック溝深さに余裕がない部分については従来の接触角のままとした。この構造をとることにより、高作動角時の奥側トラックでの強度を確保しつつ、燃費向上に重要な低作動角時の効率を改善することができる。しかも、このような構造は設計上及び製作上の困難性を有しない。

ボール（鋼球）の表面やトラック溝の溝表面に多数の微小凹部（例えば、大きさが数１０μｍ程度の微小凹部）をランダムに配置したことによって、潤滑流体は平滑面の接触部（相手転動面との接触部）を迂回し、微小凹部で油量を増加し接触面（鋼球表面）内を通過する。すなわち、微小凹部（マイクロオイルポット）が鋼球の表面と相手転動面の保油効果として働く。しかも、鋼球の表面粗さを相手転動面の表面粗さに近づけて粗面化することによって、鋼球の表面と相手転動面との接触面間における油膜層を確実に形成することができる。

前記微小凹形状のくぼみが設けられた表面の面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとし、面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とし、くぼみの面積比率を１０〜４０％とするのが好ましい。

ここで、面粗さをＲａとは、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を長さで割った値をマイクロメートル（μm）で表わしたものである。パラメータのＳＫ値は、粗さ曲線の歪み度（スキューネス）を指し（ISO 4287:1997）、凹凸分布の非対称性を知る目安の統計量であり、ガウス分布のような対称な分布ではＳＫ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負、逆の場合は正の値をとることになる。

このため、ボール表面やトラック溝の溝表面の面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとしたことにより、ボール表面やトラック溝の相手転動面（トラック溝）との接触面間における油膜層を確実に形成することができる。面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とすることにより、前記くぼみが安定して油溜まりとなり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリークは少なく、油膜形成に優れ、油膜形成状況は良好で、表面損傷を極力抑える効果がある。また、くぼみの面積比率を１０〜４０％とすることにより、潤滑油を保持するくぼみをボール表面にアトランダムに多数設けることができ、安定した低摩擦化を図ることができる。

ボール表面やトラック溝の溝表面に、多数の微小凹形状のくぼみをランダムに設けるとともに、前記ボール表面の面粗さをＲａ０．０５〜０．１５μｍとし、面粗さのパラメータのＳＫ値を−４．９〜−１．０とするのがより好ましい。

微小凹形状のくぼみが設けられた表面が、バレル研磨加工にて形成されていたり、ショットブラスト加工にて形成されていたりする。バレル研磨とは、容器（バレル）に被研磨物（ワーク）と研磨材（メディア）を入れ、バレルの運動により発生するワークとメディアとの相対摩擦によりバリ取り、Ｒ付け等の表面加工を行う方法である。ショットブラストとは、ブラストとも呼ばれ投射材と呼ばれる粒体を加工物（ワーク）に衝突させ、ワークの加工等を行う手法（方法）である。

このため、バレル研摩である場合、ＳＫ値のコントロールは、バレル研摩機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行える。また、ショットブラストである場合、投射材の種類（粒径、組成、密度、硬度、強度）、投射速度、投射角度、投射量等を選ぶことにより行える。

本発明では、高作動角時の奥側トラックでの強度を確保しつつ、燃費向上に重要な低作動角時の効率を改善することができる。すなわち、ボール径及びオフセット等の等速自在継手の基本構造を変更することなく、低角時の継手効率を改善しつつ、高角時の継手強度を十分確保できる固定式等速自在継手を提供できる。しかも、このような構造は設計上及び製作上の困難性を有しないので、低コストで簡単にこのような固定式等速自在継手を製造することができる。

ボール表面又はトラック表面にランダムに付けられた微小凹形状のくぼみの効果により、潤滑剤が微小凹形状の窪み部に保持される。よって、トラックとボールの接触面において、より良好な油膜層状態が維持できることから、接触の摩擦抵抗の減少により、等速自在継手の効率を向上させることができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。

本発明に係る固定式等速自在継手は、図１に示すように内球面２１に複数のトラック溝２２が軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪２３と、図２に示すように外球面２４に複数のトラック溝２５が軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪２６とを備える。そして、図３と図４に示すように、外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５とが対をなし、トルクを伝達するボール２７が外輪２３のトラック溝２２と内輪２６のトラック溝２５との間に介在する。外輪２３の内球面２１と内輪２６の外球面２４との間にケージが介在され、このケージの周方向に沿って所定ピッチで配設された複数の窓部（ポケット）にボール２７が保持される。

前記外輪２３のトラック溝２２は、図１に示すように、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、図２に示すように、内輪２６のトラック溝２５の曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏから軸方向に外輪２３のトラック溝２２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。

外輪２３のトラック溝２２や内輪２６のトラック溝２５は、図３と図４に示すように、ボール２７の半径ｒよりも大きな曲率半径Ｒで、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成形したゴシックアーチ状である。このように、ゴシックアーチ状とすることによって、トラック溝２２、２５とボール２７はアンギュラ接触となっている。

外輪２３のトラック溝２２は、低作動角時にボールが接触する範囲Ａ（図１参照）の接触角θ_ＡＯと、他の範囲Ｂ（図１参照）の接触角θ_ＢＯとを相違させている。この場合、範囲Ａの接触角θ_ＡＯを範囲Ｂの接触角θ_ＢＯよりも大きく、つまり、θ_ＡＯ＞θ_ＢＯとしている。また、内輪２６のトラック溝２５は、低作動角時にボールが接触する範囲Ａ１（図２参照）の接触角θ_ＡＩと、他の範囲Ｂ１（図２参照）の接触角θ_ＢＩとを相違させている。この場合、範囲Ａ１の接触角θ_ＡＩを範囲Ｂ１の接触角θ_ＢＩよりも大きく、つまり、θ_ＡＩ＞θ_ＢＩとしている。

接触角とは、ボール２７の中心Ｏ_Ｂを基準としてボール２７とトラック溝２２，２５とが接触するボール接触中心Ｐとトラック溝２２，２５の溝底中心Ｑとのなす角度を意味する。また、ボール接触中心Ｐとは、トラック溝２２，２５とボール２７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を意味する。この長軸は、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、前述の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。

この場合、θ_ＡＩ＝θ_ＡＯ及びθ_ＢＩ＝θ_ＢＯである必要はなく、θ_ＡＩ≠θ_ＡＯ及びθ_ＢＩ≠θ_ＢＯであってもよい。すなわち、内外輪の接触角の値は異なっていてもよいが、内輪２６および外輪２３の各トラックの低角時にボール２７が移動する範囲Ａ、Ａ１は、必ず他の範囲Ｂ、Ｂ１よりも大きくしておく。また、低角時とは、この等速自在継手が自動車に使用されて、車庫入れ時や交差点走行時等の大きな操舵をとらない通常の走行時での低角時である。

また、ボール表面には、図５に示すように、大きさ数１０μｍ程度の微小凹部（くぼみ）３５を無数にランダムに形成する。この場合、ボール表面の面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとし、好ましくは、Ｒａ０．０５〜０．１５μｍとする。面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とし、好ましくは、ＳＫ値を−４．９〜−１．０とするのが好ましい。さらに、くぼみの面積比率を１０〜４０％とする。

面粗さＲａとは、粗さ曲線を中心線から折り返し、その粗さ曲線と中心線によって得られた面積を長さで割った値をマイクロメートル（μm）で表わしたものである。パラメータのＳＫ値は、粗さ曲線の歪み度（スキューネス）を指し（ISO 4287:1997）、凹凸分布の非対称性を知る目安の統計量であり、ガウス分布のような対称な分布ではＳＫ値は０に近くなり、凹凸の凸部を削除した場合は負、逆の場合は正の値をとることになる。

微小凹形状のくぼみが設けられた表面は、バレル研磨加工にて形成したり、ショットブラスト加工にて形成したりできる。バレル研磨とは、容器（バレル）に被研磨物（ワーク）と研磨材（メディア）を入れ、バレルの運動により発生するワークとメディアとの相対摩擦によりバリ取り、Ｒ付け等の表面加工を行う方法である。ショットブラストとは、ブラストとも呼ばれ投射材と呼ばれる粒体を加工物（ワーク）に衝突させ、ワークの加工等を行う手法（方法）である。

このような表面加工には、ＷＰＣ加工、ディンプル加工、マイクロディンプル処理、さらには、微粒子ピーニングや精密ショットピーニングとも呼ばれるＷＰＣ処理がより好ましい。ＷＰＣ処理とは、金属成品の表面に、目的に応じた材質の微粒子を圧縮性の気体に混合して高速衝突させるという表面改質処理である。この手法においては、処理対象物の最表面で急熱・急冷が繰り返される。このため、微細で靭性に富む緻密な組織が形成され、高硬度化して表面を強化すると同時に、表面性状を微小ディンプルへ変化させることによって摩擦摩耗特性を向上させることができる。すなわち、ＷＰＣ処理を施すことによって、疲労強度向上と摺動性向上とを図ることができる。

マイクロディンプルである微小凹部（マイクロオイルスポット）３５以外は平坦面で、方向性はなく（等方性）、この部分の表面粗さが、内輪２６及び外輪２３のトラック溝表面粗さと同等とされる。この微小凹部３５は、最適なメディア、砥粒の選定により微細ディンプルを形成することができる。この場合、表面の研削条件を変えることによって、任意の大きさ、任意の数の微小凹部３５を製作できる。この微小凹部３５の深さは例えば約１μｍ程度である。すなわち、バレル研摩である場合、ＳＫ値のコントロール等は、バレル研摩機の回転速度、加工時間、ワーク投入量、チップの種類と大きさ等を選ぶことにより行える。また、ショットブラストである場合、投射材の種類（粒径、組成、密度、硬度、強度）、投射速度、投射角度、投射量等を選ぶことにより行える。

ところで、図７に示すような潤滑流体流れモデルを形成した場合、潤滑流体の流れは、（Ａ）よりも（Ｂ）、（Ｃ）の方が抵抗が大きく、接触内部に存在する流体の量が増加することになる。このため、転がり接触面の油膜厚さが増すことになる。図７において、ハッチング部が弾性変形による接触部４０ａ、４０ｂ、４０ｃを示し、破線は潤滑流体の流れを示している。（Ａ）および（Ｃ）は接触部４０ａ、４０ｃが楕円乃至長円状であり、（Ｂ）は接触部４０ｂが円形状である。また、転がり方向と仕上げ面の加工方向が同じ場合を示し、（Ｃ）は、転がり方向と仕上げ面の加工方向が直角の場合を示している。

この潤滑流体流れモデルを、前記等速自在継手にあてはめれば、図６に示すようなモデルにて表すことができる。図６において、ハッチング部が弾性接触部３６を示し、クロスハッチングが微小凹部３５を示し、破線が流体の流れを示す。この場合、転がり方向は図面上の左から右で、潤滑流体は平滑面の接触部を迂回し、微小凹部３５で油量を増加しボール表面上を流れる。このため、油膜を形成することができる。

本発明では、トラック溝の深さに余裕がある低作動角域のみ、接触角を大きくし、奥側のトラック溝深さに余裕がない部分については従来の接触角のままとした。この構造をとることにより、高作動角時の奥側トラックでの強度を確保しつつ、燃費向上に重要な低作動角時の効率を改善することができる。しかも、このような構造は設計上及び製作上の困難性を有しないので、低コストで簡単にこのような固定式等速自在継手を製造することができる。

また、鋼球（ボール７）の表面に大きさが数１０μｍ程度の多数の微小凹部３５をランダムに配置したことによって、潤滑流体は平滑面の接触部（外輪２３及び内輪２６のトラック溝表面との接触部）を迂回し、微小凹部３５で油量を増加しボール表面上を通過する。すなわち、微小凹部（マイクロオイルポット）３５がボール２７の表面とトラック溝表面の保油効果として働く。

しかも、ボール表面の面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとしたことにより、ボール表面と相手転動面（トラック溝）との接触面間における油膜層を確実に形成することができる。面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とすることにより、前記くぼみが安定して油溜まりとなり、圧縮されても滑り方向、直角方向への油のリークは少なく、油膜形成に優れ、油膜形成状況は良好で、表面損傷を極力抑える効果がある。また、くぼみの面積比率を１０〜４０％とすることにより、潤滑油を保持するくぼみをボール表面にアトランダムに多数設けることができ、安定した低摩擦化を図ることができる。

このため、ボール表面にマイクロオイルポット効果を発揮するくぼみ３５を設けることなく、外輪２３のトラック溝２２や内輪２６のトラック溝２５の溝表面に、前記くぼみ３５を設けてもよい。この場合も、多数の微小凹形状のくぼみをランダムに設けるとともに、くぼみの面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとし、好ましくは、Ｒａ０．０５〜０．１５μｍとする。くぼみの面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とし、好ましくは、ＳＫ値を−４．９〜−１．０とするのが好ましい。さらに、くぼみの面積比率を１０〜４０％とする。

このように、外輪２３のトラック溝２２や内輪２６のトラック溝２５の溝表面に、くぼみ３５を設けても、ボール表面にくぼみ３５を設けた場合と同様の作用効果を奏する。

ボール表面又はトラック表面にランダムに付けられた微小凹形状のくぼみの効果により、潤滑剤が微小凹形状の窪み部に保持される。よって、トラックとボールの接触面において、より良好な油膜層状態が維持できることから、接触の摩擦抵抗の減少により、等速自在継手の効率を向上させることができる。

外輪２３のトラック溝２２や内輪２６のトラック溝は、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成形することができるので、内輪２６や外輪２３のトラック溝成形は、なんら特別な成形方法によることなく簡単に行うことができる。

外輪２３の範囲Ａや範囲Ｂの接触角は、それぞれにおいて一定である必要がなく、図８に示すように、滑らかに連続的に変化するものであってもよく、内輪２６の範囲Ａ１や範囲Ｂ１の接触角においても、それぞれにおいて一定である必要がなく、図９に示すように、滑らかに連続的に変化するものであってもよい。これによって、ボールの滑らかな移動が可能となる。

ところで、等速自在継手として、継手作動角の高角化を図るために、トラック溝底がそれぞれ円弧部とストレート部とを備えるアンダーカットフリー型であっても、アンダーカットフリー型の直線部分がテーパー形状を呈している形状のものであってもよい。また、トラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたものであっても、外輪のトラック溝の曲率中心および内輪のトラック溝の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセット（径方向のオフセット）させたものであってもよい。

さらには、外輪２３のトラック溝２２のオフセット量ｋ（軸方向のオフセット量）と内輪２６のトラック溝２５のオフセット量ｋ（軸方向のオフセット量）とを相違させてもよい。この場合、外輪２３のトラック溝２２のオフセット量ｋを内輪２６のトラック溝２５のオフセット量ｋよりも大きくしても、内輪２６のトラック溝２５のオフセット量ｋを外輪２３のトラック溝２２のオフセット量ｋよりも大きくしてもよい。

また、ボール数も５個以上としたり、トラック溝の周方向配設ピッチが等ピッチであっても不等ピッチであってもよく、トラック溝底がそれぞれ曲率半径が相違する複数の円弧部を備えたものであったり、さらには、外輪２３のトラック溝２２の軸方向オフセット量ｋと内輪２６トラック溝２２の軸方向オフセット量ｋとを相違させたり、外輪２３のトラック溝２２の曲率中心および内輪２６のトラック溝２５の曲率中心をそれぞれ継手軸線よりも径方向にオフセットさせたりすることができる。

このように、本発明の等速自在継手は、種々の使用環境に対応した種々のタイプのものを構成することができる。このため、自動車のプロペラシャフトに、最適な等速自在継手を構成することができる。特に、８個以上のトルク伝達ボールを備えた等速自在継手では、強度、負荷容量、及び耐久性を確保しつつ、より一層のコンパクト化、軽量化を実現することができる。

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、外輪２３のトラック溝２２においても、内輪２６のトラック溝２５においても、低角時のボール移動範囲Ａ、Ａ１の接触角θを他の範囲Ｂ、Ｂ１の接触角θよりも大きく設定したが、このような設定を、外輪２３のトラック溝２２のみに行っても、内輪２６のトラック溝２５のみに行ってもよい。このような接触角の設定は、外輪側に行う場合であっても、内輪側に行う場合であっても、少なくとも１つのトラック溝２２，２５に行えばよい。すなわち、全トラック溝２２，２５にこのような接触角の設定を行っても、選択した任意の数のトラック溝２２，２５に行ってもよい。このため、多数の微小凹形状のくぼみを形成する場合、全トラック溝２２，２５であっても、接触角の大きさが相違する範囲Ａ、Ａ１、Ｂ、Ｂ１を有するトラック溝２２，２５のみに設けてもよい。

本発明の第１実施形態を示す固定式等速自在継手の外輪の要部断面図である。 前記固定式等速自在継手の内輪の要部断面図である。 前記固定式等速自在継手の要部拡大断面図である。 前記固定式等速自在継手の要部断面図である。 前記固定式等速自在継手のボールの表面粗さを示す簡略図である。 本発明の鋼球転動構造の流体流れモデル図である。 鋼球の表面粗さと油膜パラメータに関した係数の変化を示すグラフ図である。 本発明の第２実施形態を示す固定式等速自在継手の外輪の要部断面図である。 前記第２実施形態を示す固定式等速自在継手の内輪の要部断面図である。 従来の固定式等速自在継手の断面図である。 前記図１０の固定式等速自在継手のボールに作用する押圧力を示す図である。 前記図１０の固定式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。 従来の他の固定式等速自在継手の断面図である。 前記図１３の固定式等速自在継手のボールに作用する押圧力を示す図である。 前記図１４の固定式等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。

符号の説明

２１ 内球面
２２，２５ トラック溝
２４ 外球面
２７ ボール
３５ くぼみ（微小凹部）

Claims (9)

1. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、ボール表面に微小凹形状のくぼみを設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、内側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
3. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、外側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
4. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、前記内側継手部位および外側継手部材のトラック溝の溝表面に微小凹形状のくぼみを設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
5. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記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間に介在してトルクを伝達する複数のボールとを備えた固定式等速自在継手であって、
   前記外側継手部材および前記内側継手部材の少なくとも一つのトラック溝において、低作動角時にボールが接触する範囲の接触角を、他の範囲の接触角よりも大きく設定するとともに、ボール表面と、前記内側継手部位および外側継手部材のトラック溝の溝表面とに微小凹形状のくぼみを設けたことを特徴とする固定式等速自在継手。
6. 前記微小凹形状のくぼみが設けられた表面の面粗さをＲａ０．０３〜０．６μｍとし、面粗さのパラメータのＳＫ値を−１．０以下とし、くぼみの面積比率を１０〜４０％としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
7. 前記微小凹形状のくぼみが設けられた表面の面粗さをＲａ０．０５〜０．１５μｍとし、面粗さのパラメータのＳＫ値を−４．９〜−１．０としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
8. 前記微小凹形状のくぼみが設けられた表面が、バレル研磨加工にて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
9. 前記微小凹形状のくぼみが設けられた表面が、ショットブラスト加工にて形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。

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