JP2012072865A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】鍛造成形トラックと仕上げ加工トラックのボールとの安定した接触状況を確保することでより優れた耐久性を確保し、鍛造金型や製品の品質管理も従来と変わらず容易とするトラック形状を有する固定式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と内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型する。トラック溝の横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を前記ゴシックアーチ形状よりも曲率半径が大きい単一アール形状とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関し、特に、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト等に用いることが可能な固定式等速自在継手に関する。

固定式等速自在継手には、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等の固定式等速自在継手がある。

バーフィールドの固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝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、外球面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝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、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、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージとを備えている。

このような固定式等速自在継手における外側継手部材及び内側継手部材は、以下の方法で製作される。まず、円柱状ビレットを熱間鍛造、温間鍛造または冷間鍛造で外側継手部材あるいは内側継手部材の概略形状に形成し、任意の形状に旋削加工を行う。その後に熱処理を施し、外球面、内球面とトラック溝を研削や焼入れ鋼切削などで仕上げ加工することにより製作している。

このように、鍛造、旋削および熱処理の後、トラック溝の仕上げ加工を行っていると、トラック溝の仕上げ加工に要する設備、工具などの費用が嵩むと共に、仕上げ加工に時間を要することや、材料の歩留まりも悪いという不都合がある。そこで、外側継手部材のトラック溝あるいは内側継手部材のトラック溝の少なくとも一方またはその両方を冷間鍛造仕上げにより形成する方法がある（特許文献１）。このように、冷間鍛造仕上げで形成したことにより、トラック溝の形成が冷間鍛造仕上げのみとなるので、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工などの多くの機械加工を省略することができ、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の低コスト化を図ることができる。

特開２００８-２６２４号公報

ところで、このような固定式等速自在継手のトラック溝の横断面形状は、トラック溝に対するボールの接触状態を安定化させるために、ボールとアンギュラ接触させる構造が望ましい。トラック溝の横断面形状は、研削や焼入れ鋼切削加工による仕上げ加工方法では、工具と加工方法から略楕円形状となるのに対し、冷間鍛造仕上げトラック溝の横断面形状は、鍛造の成型のし易さや品質管理の観点から、通常ゴシックアーチ形状としていた。

トルク負荷を受けた固定式等速自在継手の内部では、内側継手部材（外側継手部材）→ボール→外側継手部材（内側継手部材）と荷重が伝わり、内側継手部材と外側継手部材間のＰＣＤスキマやトルクの大小により、ボールとトラックの接触点が球面部側に移動し（ボールがトラック斜面を乗りあがって）、接触角が変化する。

上記従来技術の冷間鍛造仕上げトラック溝（ゴシックアーチ形状）と加工トラック溝（略楕円形状）を比較すると、その形状差から接触点の移動距離（接触角度の変化量）が異なるため、外側継手部材と内側継手部材のトラックの加工方法が異なる場合など、ボールと外側継手部材及び内側継手部材トラックの接触角度が狙い値から外れ、耐久性にバラつきが生じる事が懸念される。

従来の鍛造成型トラックの横断面形状を図１６に示し、仕上げ加工トラックの横断面形状を図１７に示す。通常の鍛造成型のトラック溝横断面形状は、単純Ｒを垂直軸に対して投影した形となるため、トラック溝底２側に形成されるＶＣ（Vertical Clearance）（トラック溝１の溝底２とボール３のこの溝底対応部３ａとの間の寸法）を大きくすることが出来、ＶＣ測定による形状管理が容易となっている。しかしながら、仕上げ加工のトラック溝１の横断面形状は楕円形状であり、トラック溝底２側のＶＣが小さくなる。すなわち、鍛造成型トラックのＶＣ量をＶＣ１とし、仕上げ加工トラックのＶＣ量をＶＣ２とした場合、ＶＣ１＞ＶＣ２となる。このため、仕上げ加工をしない鍛造仕上げのトラックに仕上げ加工のトラック形状を適用する場合、単純Ｒの場合より金型や鍛造品の形状管理がし難くなる。

本発明の課題は、鍛造成形トラックと仕上げ加工トラックのボールとの安定した接触状況を確保することでより優れた耐久性を確保し、鍛造金型や製品の品質管理も従来と変わらず容易とするトラック形状を有する固定式等速自在継手を提案する。

本発明の固定式等速自在継手は、内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた固定式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の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を前記ゴシックアーチ形状よりも曲率半径が大きい単一アール形状としたものである。

本発明の固定式等速自在継手は、トラック溝底付近を従来の鍛造仕上品と同様に単純アールのゴシックアーチ形状とし、球面に近い側（トラック溝開口側）をトラック溝底付近のゴシックアーチ形状よりも大きな曲率半径の単純アール形状とすることができる。これによって、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とし、機能上必要なトラック範囲を前記ゴシックアーチ形状よりも大きな曲率半径の単純アール形状とすることになる。

トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度（繋ぎ位置）を徐々に小さくすることによって、継手奥側においても、接触楕円のはみ出しが発生しにくくなる。この場合、継手開口側であるトラック溝の開角側から継手奥側に向けて接触角が徐々に小さくなるように設定できる。

ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、３０°〜４５°の範囲で溝開口側に位置するようにしたり、２０°〜３５°の範囲で継手奥側に位置するようにしたりできる。２０°未満では、形状管理のためのＶＣ量が不足し、また、４５°を越えれば、４５°を超える範囲のトラック面（範囲）が小さく、大きい単一アール形状とすることの影響が小さくなる（有利さが発揮されない）。

外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部とにそれぞれトラックチャンファを形成するとともに、トラックチャンファのトラック溝側に、トラック溝と連結されるアール部を形成したものとすることができる。また、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部をアール状のトラックチャンファとすることができる。

さらに、外側継手部材の開口縁全周に沿って形成される入口チャンファと、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝との境界部のトラック入口チャンファとを冷間鍛造仕上げにより形成することができる。

外側継手部材の開口端面乃至開口縁全周に沿って形成される入口チャンファを冷間鍛造仕上げにより形成してもよい。また、外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、及び内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げによりそれぞれ形成したりすることができる。

固定式等速自在継手として、トラック溝底が円弧部のみであるバーフィールド型やトラック溝底が円弧部及び直線部とからなるアンダーカットフリー型の固定式等速自在継手であってもよい。

自動車の駆動軸用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車のプロペラシャフト用の固定式等速自在継手に用いたりできる。

トルク伝達ボールが１０個以下であるのが好ましい。

本発明の固定式等速自在継手では、機能上必要なトラック範囲を単一アール形状とし、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とすることになり、鍛造金型や製品の品質管理の容易さと、ボールとトラック溝の接触状態の安定化を両立させることが可能となる。

トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度（繋ぎ位置）を徐々に小さくすることによって、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても、接触楕円のはみ出しが発生し難くなり、より高い耐久性を確保することができる。

ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°〜４５°の範囲で溝奥側に位置するものでは、形状管理のためのＶＣ量を十分確保でき、機能上必要なトラック面を十分確保できる。

外側継手部材の入口チャンファと、外側継手部材のトラックチャンファと、内側継手部材のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝とのトラック入口チャンファ等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。

特に、外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したり、外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げにより形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。

トルク伝達ボールが１０個以下であればよいので、設計自由度が大となって、設計性に優れる。また、種々のタイプの固定式等速自在継手に対応することができる。

本発明の第１の固定式等速自在継手の外側継手部材のトラック溝の断面図である。 前記外側継手部材のトラック溝の要部拡大断面図である。 前記固定式等速自在継手の内側継手部材のトラック溝の断面図である。 前記内側継手部材のトラック溝の要部拡大断面図である。 前記固定式等速自在継手の外側継手部材のトラック溝形状を示し、（ａ）は継手開口側のθ１が３０〜４５ｄｅｇの範囲の説明図であり、（ｂ）は継手奥側のθ２が２０〜３５ｄｅｇの範囲の説明図である。 前記固定式等速自在継手の内側継手部材のトラック溝形状を示し、（ａ）は継手開口側のθ１が３０〜４５ｄｅｇの範囲の説明図であり、（ｂ）は継手奥側のθ２が２０〜３５ｄｅｇの範囲の説明図である。 前記固定式等速自在継手の断面図である。 前記固定式等速自在継手の外側継手部材のトラック溝の簡略展開図である。 前記固定式等速自在継手の外側継手部材の半裁断面図である。 前記固定式等速自在継手の内側継手部材の半裁断面図である。 前記外側継手部材の繋ぎ角度を変化させていないときのトラック溝を示し、（ａ）は図９のＡ断面であり、（ｂ）図９のＢ断面であり、（ｃ）は図９のＣ断面である。 外側継手部材の繋ぎ角度を変化させたときのトラック溝を示し、（ａ）は図９のＡ断面であり、（ｂ）は図９のＢ断面であり、（ｃ）は図９のＣ断面である。 前記内側継手部材の繋ぎ角度を変化させていないときのトラック溝を示し、（ａ）は図１０のＡ断面であり、（ｂ）は図１０のＢ断面であり、（ｃ）は図１０のＣ断面である。 内側継手部材の繋ぎ角度を変化させたときのトラック溝を示し、（ａ）は図１０のＡ断面であり、（ｂ）は図１０のＢ断面であり、（ｃ）は図１０のＣ断面である。 本発明の第２の固定式等速自在継手の断面図である。 鍛造成型トラック溝の断面形状を示す断面図である。 仕上げ加工トラック溝の断面形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。

図７は本発明の固定式等速自在継手であるアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手を示している。この固定式等速自在継手は、内球面（内径面）１１に複数のトラック溝１２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１３と、外球面（外径面）１４に外側継手部材１３のトラック溝１２と対をなす複数のトラック溝１５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１６と、外側継手部材１３のトラック溝１２と内側継手部材１６のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１７と、外側継手部材１３の内球面１１と内側継手部材１６の外球面１４との間に介在してボール１７を保持するケージ１８とを備えている。ケージ１８には、ボール１７が収容されるポケット１８ａが周方向に沿って複数配設されている。

また、外側継手部材１３のトラック溝１２は、奥側が円弧部１２ａとされ、開口側が直線部１２ｂとされる。内側継手部材１６のトラック溝１５は、奥側が直線部１５ａとされ、開口側が円弧部１５ｂとされる。内側継手部材１６のトラック溝１５ｂの曲率中心Ｏ１および外側継手部材１３のトラック溝１２ａ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。

また、内側継手部材１６はシャフト嵌入用孔部１９が設けられ、このシャフト嵌入用孔部１９の内径面に雌スプライン２３が形成されている。内側継手部材１６のシャフト嵌入用孔部１９にシャフト２５の端部雄スプライン２５ａが嵌入され、この端部雄スプライン２５ａが内側継手部材１６の雌スプライン２３に嵌合する。なお、端部雄スプライン２５ａの端部には周方向溝２６が設けられ、この周方向溝２６に止め輪２７が装着されている。

外側継手部材１３において、図８に示すように、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面１１とトラック溝１２との境界部には、トラックチャンファ３１が形成され、トラック溝１２とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファ３２が形成されている。

また、内側継手部材１６において、外径面１４とトラック溝１５との境界部とにトラックチャンファ３３（図３と図４等参照）が形成される。

外側継手部材１３のトラック溝１２の横断面形状を、図２に示すように、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を前記ゴシックアーチ形状よりも曲率半径が大きい単一アール形状としている。すなわち、外側継手部材１３のトラック溝１２は、トラック溝底側にアーチトラック形状部３５を形成するとともに、トラック溝開口側の単一アールトラック形状部３６，３６を備えるものである。アーチトラック形状部３５の曲率半径をＲ１とし、単一アールトラック形状部３６の曲率半径をＲ２としたときに、Ｒ１＜Ｒ２となる。なお、外側継手部材１３における内径面１１とトラック溝１２との境界部のトラックチャンファ３１は、図１と図２に示すように、テーパ状面３１ａからなり、このトラックチャンファ３１ａとトラック溝１２とはアール部３１ｂを解して連接されている。

内側継手部材１６のトラック溝１５の横断面形状も、図４に示すように、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側をゴシックアーチ形状よりも曲率半径が大きい単一アール形状としている。すなわち、内側継手部材１６のトラック溝１５は、トラック溝底側にアーチトラック形状部３８を形成するとともに、トラック溝開口側の単一アールトラック形状部３９，３９を備えるものである。アーチトラック形状部３８の曲率半径をＲ１ａとし、単一アールトラック形状部３９の曲率半径をＲ２ａとしたときに、Ｒ１ａ＜Ｒ２ａとなる。内側継手部材１６における外径面１４とトラック溝１５との境界部のトラックチャンファ３３は、図２と図３に示すように、テーパ状面３３ａからなり、このトラックチャンファ３３ａとトラック溝１５とはアール部３３ｂを介して連設されている。

ところで、アーチトラック形状部３５（３８）と単一アールトラック形状部３６（３９）との繋ぎ位置２２，２２ａは、図５（ａ）（ｂ）、図６（ａ）（ｂ）に示すように、ボール中心Ｏｂとトラック溝底中心とを結んだ直線Ｌを中心に、θ（θ１、θ２）の範囲で溝開口側に位置する。すなわち、図１と図２に示すように、アーチトラック形状部３５（３８）は範囲Ｈ内に設けられ、単一アールトラック形状部３６（３９）は範囲Ｈ１内に設けられる。図５（ａ）及び図６（ａ）では、そのθをθ１（３０°〜４５°）とし、図５（ｂ）では、そのθをθ２（２０°〜３５°）としている。図５（ａ）及び図６（ａ）は、継手開口側での繋ぎ位置２２，２２ａを表しており、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、継手奥側での繋ぎ位置２２，２２ａを表している。

外側継手部材１３においては、トラック溝１２、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０、トラックチャンファ３１、及びトラック入口チャンファ３２、開口端面１３ａが冷間鍛造仕上げにより形成される。特に、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラック入口チャンファ３２とを同時冷間鍛造仕上げにより形成し、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラックチャンファ３１を同時冷間鍛造仕上げにより形成する。

ところで、外側継手部材１３の鍛造仕上げには、既設の製造装置（例えば、特開２００９−１８５９３３号公報に開示された製造装置等）にて行うことができる。この場合、複数の分割パンチのトラック溝形成部の形状を、アーチトラック形状部３５と単一アールトラック形状部３６，３６とを形成することができる形状に変更すればよい。

また、内側継手部材１６においても、トラック溝１５とトラックチャンファ３３とは同時冷間鍛造仕上げにより形成する。内側継手部材１６の鍛造仕上げには、既設の製造装置（例えば、特開２００７−２６０６９８号公報に開示された製造装置等）にて行うことができる。この場合、ダイスのトラック溝形成部の形状を、アーチトラック形状部３８と単一アールトラック形状部３９，３９とを形成することができる形状に変更すればよい。

本発明の固定式等速自在継手は、ラック溝底付近を従来の鍛造仕上品と同様に単純アールのゴシックアーチ形状とし、球面に近い側（トラック溝開口側）をトラック溝底付近のゴシックアーチ形状よりも大きな曲率半径の単純アール形状とすることができる。これによって、管理上必要なトラック範囲をゴシックアーチ形状とし、機能上必要なトラック範囲を前記ゴシックアーチ形状よりも大きな曲率半径の単純アール形状とすることになる。このため、鍛造金型や製品の品質管理の容易さと、ボール１７とトラック溝１２（１５）の接触状態の安定化を両立させることが可能となる。

また、ゴシックアーチ形状と単一アーチ形状との繋ぎ位置を、ボール中心Ｏｂとトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°〜４５°の範囲で溝開口側に位置する。このため、形状管理のためのＶＣ（Vertical Clearance）量を、ＶＣ３（図１に示す溝底２０と、これに対向するボールの対応部２１との間のクリアランス）及びＶＣ４（図３に示す溝底２０ａと、これに対向するボールの対応部２１ｂとの間のクリアランス）に示すように、十分確保でき、機能上必要なトラック面を十分確保できる。

外側継手部材１３の入口チャンファ３０と、外側継手部材１３のトラックチャンファ３１と、外側継手部材１３のトラック入口チャンファ３２と、内側継手部材１６のトラックチャンファ３３等を冷間鍛造仕上げすることによって、従来の冷間鍛造後の切削加工や研削加工等を省略することができる。これによって、歩留まりが向上し、固定式等速自在継手の製造コストの低減を図ることができる。

特に、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラック入口チャンファ３２とを同時冷間鍛造仕上げにて形成したり、外側継手部材１３のトラック溝１２とトラックチャンファ３１、及び内側継手部材１６のトラック溝１５とトラックチャンファ３３を同時冷間鍛造仕上げにて形成したりすることによって生産性の向上を図ることができる。

トルク伝達ボールとしては１０個以下であればよい。このため、設計自由度が大となって、設計性に優れる。

ところで、この種の固定式等速自在継手においては、図９に示すように、外側継手部材１３のトラック溝１２は、トラック開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって徐々に浅くなる。このため、アーチトラック形状部３５と単一アールトラック形状部３６との繋ぎ位置２２が、開角側から継手奥側に沿って同一位置であれば、継手奥側ほど繋ぎ位置２２からトラックエッジＥ(トラック溝と内径面との境界線)(図１１と図１２参照)までの距離が、継手奥側ほど短くなる。

すなわち、図９のＡ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＡ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図９のＢ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＢ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図９のＣ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＣ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθとが、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）では同一である。

この場合、図１１（ａ）に示すように、Ａ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬａとし、図１１（ｂ）に示すように、Ｂ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｂとし、図１１（ｃ）に示すように、Ｃ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｃとする。この場合、Ｌａ＜Ｌｂ＜Ｌｃとなる。このため、想定以上の大きなトルクを負荷した場合、接触楕円がはみ出して寿命が低下することがある。

そこで、本発明では、トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度θ（θａ、θｂ、θｃ）を図１２に示すように、徐々に小さくしている。このように、設定すれば、Ａ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬａ´(図１２（ａ）参照)とし、Ｂ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｂ´（図１２（ｂ）参照）とし、Ｃ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｃ´（図１２（ｃ）参照）となる。この場合、Ｌａ＜Ｌａ´となり、Ｌｂ＜Ｌｂ´となり、Ｌｃ＝Ｌｃ´となる。

また、図１０に示すように、内側継手部材１６のトラック溝１５も、トラック開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって徐々に浅くなる。このため、アーチトラック形状部３８と単一アールトラック形状部３９との繋ぎ位置２２ａが、開角側から継手奥側に沿って同一位置であれば、継手奥側ほど繋ぎ位置２２ａからトラックエッジＥ(トラック溝と内径面との境界線)(図１３と図１４参照)までの距離が、継手奥側ほど短くなる。

すなわち、図１３のＤ断面（トラック溝１５の中心Ｏ２とＤ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図９のＥ断面（トラック溝１５の中心Ｏ２とＥ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθと、図９のＦ断面（トラック溝１２の中心Ｏ２とＦ部とを結ぶ直線に沿って切断されてなる断面）におけるθとが、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）では同一である。

この場合、図１３（ａ）に示すように、Ｄ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬａとし、図１３（ｂ）に示すように、Ｅ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｂとし、図１３（ｃ）に示すように、Ｆ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離をＬｃとする。この場合、Ｌｄ＜Ｌｅ＜Ｌｆとなる。このため、想定以上の大きなトルクを負荷した場合、接触楕円がはみ出して寿命が低下することがある。

そこで、本発明では、トラック溝の開角側（継手開口側）から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度θ（θｄ、θｅ、θｆ）を図１４に示すように、徐々に小さくしている。このように、設定すれば、Ｄ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｄ´(図１４（ａ）参照)とし、Ｅ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｅ´（図１４（ｂ）参照）とし、Ｆ断面での繋ぎ位置２２からトラックエッジＥまでの距離がＬｆ´（図１４（ｃ）参照）となる。この場合、Ｌｄ＜Ｌｄ´となり、Ｌｅ＜Ｌｅ´となり、Ｌｆ＝Ｌｆ´となる。

これによって、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても、接触楕円のはみ出しが発生し難くなり、より高い耐久性を確保することができる。この場合、接触角として、継手開口側から継手奥側に沿って変化しないものであっても、継手開口側から継手奥側に沿って徐々に小さくなるものであってもよい。

次に、図１５はバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であって、この固定式等速自在継手は、内径面４１に複数のトラック溝４２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４３と、外径面４４に外側継手部材４３のトラック溝４２と対をなす複数のトラック溝４５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４６と、外側継手部材４３のトラック溝４２と内側継手部材４６のトラック溝４５と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トルク伝達ボール４７と、外側継手部材４３の内径面４１と内側継手部材４６の外径面４４との間に介在してボール４７を保持するケージ４８とを備えている。

この場合も、トラック溝４２、４５は図１と図３に示すように、トラック溝底側にアーチトラック形状部３５、３８を形成するとともに、トラック溝開口側の単一アールトラック形状部３６，３６、３９，３９を備えるものである。しかも、トラック溝の開角側から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度を徐々に小さくする。

さらには、外側継手部材４３において、開口縁全周に沿って形成される入口チャンファ（カップ入口チャンファ）３０が形成され、内径面４１とトラック溝４２との境界部には、トラックチャンファが形成され、トラック溝４２とカップ入口チャンファ３０との境界部にはトラック入口チャンファが形成されている。また、内側継手部材４６において、外径面４４とトラック溝４５との境界部とにトラックチャンファが形成される。

この場合も、トラック溝４２、入口チャンファ（カップ入口チャンファ）、トラックチャンファ、及びトラック入口チャンファ、外側継手部材４３の開口端面４３ａが冷間鍛造仕上げにより形成される。特に、外側継手部材４３のトラック溝４２とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成し、外側継手部材４３のトラック溝４２とトラックチャンファ、内側継手部材４６のトラック溝４５とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げにより形成する。

このようなバーフィールドタイプの固定式等速自在継手であっても、前記図７に示すアンダーカットフリータイプの固定式等速自在継手と同様の作用効果を奏する。このため、本発明の固定式等速自在継手は、自動車の駆動軸用の固定式等速自在継手に用いたり、自動車のプロペラシャフト用の固定式等速自在継手に用いたりできる。

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、外側継手部材及び内側継手部材の各トラック溝を冷間鍛造仕上げにて形成していたが、外側継手部材及び内側継手部材のいずれか一方のみのトラック溝を冷間鍛造仕上げにて形成したものであってもよい。チャンファのアール部の曲率半径としては、トラック溝と内径面（又は外径面）とが滑らかに連続するものであれば種々変更することができる。また、図７のθａ、θｂ、θｃ等の変位量は、トラック溝における継手奥側の浅い部位においても接触楕円のはみ出しが発生しにくくなる範囲で種々変更できる。

１１ 内球面（内径面）
１２ トラック溝
１２ａ 円弧部
１２ｂ 直線部
１３ 外側継手部材
１４ 外球面（外径面）
１５ トラック溝
１５ａ 直線部
１５ｂ 円弧部
１６ 内側継手部材
１７ ボール
１８ ケージ
３０ カップ入口チャンファ
３１ トラックチャンファ
３２ トラック入口チャンファ
３３ トラックチャンファ
４１ 内径面
４２ トラック溝
４３ 外側継手部材
４４ 外径面
４５ トラック溝
４６ 内側継手部材
４７ ボール
４８ ケージ

Claims (16)

1. 内径面にトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面にトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成されるトラックに配設されるトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備えた固定式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の少なくとも一方を、冷間鍛造仕上げにより成型し、その横断面形状を、トラック溝底側をゴシックアーチ形状とし、トラック溝開口側を前記ゴシックアーチ形状よりも曲率半径が大きい単一アール形状としたことを特徴とする固定式等速自在継手。
2. トラック溝の開角側から継手奥側に向かって、前記ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ角度を徐々に小さく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. 継手開口側であるトラック溝の開角側から継手奥側に向けて接触角が徐々に小さくなる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
4. ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、３０°〜４５°の範囲で溝開口側に位置することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
5. ゴシックアーチ形状と単一アール形状との繋ぎ位置を、ボール中心とトラック溝底中心とを結んだ直線を中心に、２０°〜３５°の範囲で溝奥側に位置することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
6. 外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部とにそれぞれトラックチャンファを形成するとともに、トラックチャンファのトラック溝側に、トラック溝と連結されるアール部を形成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. 外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部と、内側継手部材における外径面とトラック溝との境界部をアール状のトラックチャンファ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. 外側継手部材の開口縁全周に沿って形成される入口チャンファと、外側継手部材における内径面とトラック溝との境界部のトラックチャンファと、入口チャンファとトラック溝との境界部のトラック入口チャンファとを冷間鍛造仕上げにより形成した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. 外側継手部材の開口端面乃至開口縁全周に沿って形成される入口チャンファを冷間鍛造仕上げにより形成したことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
10. 外側継手部材のトラック溝とトラック入口チャンファとを同時冷間鍛造仕上げにより形成したことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
11. 外側継手部材のトラック溝とトラックチャンファ、及び内側継手部材のトラック溝とトラックチャンファを同時冷間鍛造仕上げによりそれぞれ形成したことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
12. トラック溝底が円弧部のみであることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
13. トラック溝底が円弧部及び直線部とからなることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
14. 自動車の駆動軸用固定式等速自在継手に用いたことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の固定式等速自在継手。
15. 自動車のプロペラシャフト用固定式等速自在継手に用いたことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の固定式等速自在継手。
16. トルク伝達ボールが１０個以下であることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。

Images