JP2014202297A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでありながら、ボール数の変更に対応し得る等速自在継手を提供する。【解決手段】等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝16、18を外周面に形成した内輪10と、軸方向に延びる複数のトラック溝26、28を内周面に形成した外輪20と、対をなす内輪10のトラック溝16、18と外輪20のトラック溝26、28とで形成されるボールトラックに配置され、内輪10と外輪20との間でトルクを伝達する複数のボール30と、内輪10の外周面14と外輪20の内周面24との間に介在してボール30を保持するケージ32とを備え、ボールトラックは遇数存在し、かつ、固定式等速自在継手用の第一ボールトラック16、26と、しゅう動式等速自在継手用の第二ボールトラック18、28とを含んでいる。【選択図】図１

Description

この発明は、ボールを用いたタイプの等速自在継手に関するもので、たとえば自動車のドライブシャフト用等速自在継手やプロペラシャフト用等速自在継手に利用することができる。

等速自在継手は、駆動側の回転軸と従動側の回転軸を連結してトルクを伝達する働きをし、２軸が角度をとった状態でも角速度が変動しないため、自動車や各種産業機械の動力伝達系をはじめ広く使用されている。各種の等速自在継手が知られているが、角度変位だけが可能な固定式と、軸方向変位（プランジング）も可能なしゅう動式とに大別できる。固定式としてはバーフィールドジョイント（ＢＪ）やアンダーカットフリージョイント（ＵＦ）などがあり、しゅう動式としてはダブルオフセットジョイント（ＤＯＪ）がある。なお、トリポードジョイント（ＴＪ）もしゅう動式に属するが、ボールタイプではないためここでは除外する。

図６〜８を参照して、固定式等速自在継手の代表例としてバーフィールドジョイントについて説明する。ここで、図６は図７のVI−VI線に沿った断面（縦断面）を示し、図７は図６のVII−VII線に沿った断面（横断面）を示す。バーフィールドジョイントは、内側継手部材としての内輪２１０と、外側継手部材としての外輪２２０と、トルク伝達部材としてのボール２３０と、ボール２３０を保持するケージ２３２とを主要な構成要素としている。内輪２１０を駆動側または従動側の回転軸と接続し、外輪２２０を従動側または駆動側の回転軸と接続する。

内輪２１０は軸心にスプライン（またはセレーション。以下同じ）孔２１２が形成してあり、このスプライン孔２１２で駆動側または駆動側の回転軸２００とトルク伝達可能に結合するようになっている。内輪２１０は球面状の外周面２１４を有し、その外周面２１４に、内輪２１０の軸方向に延びた複数のトラック溝２１６が円周方向に等ピッチで形成してある。

外輪２２０は、図示した例は軸方向の一端で開口したベル型で、マウス部２２２とステム部２２９とからなり、ステム部２２９に形成したスプラインで従動側または駆動側の回転軸とトルク伝達可能に結合するようになっている。マウス部２２２は球面状の内周面２２４を有し、その内周面２２４に、外輪２２０の軸方向に延びた複数のトラック溝２２６が円周方向に等ピッチで形成してある。

内輪２１０のトラック溝２１６と外輪２２０のトラック溝２２６は対をなし、各対のトラック溝２１６、２２６間にボール２３０が組み込んである。ここでは、横断面を示す図７から分かるように、ボール２３０の数は６である。したがって、内輪２１０のトラック溝２１６、外輪２２０のトラック溝２２６の数もそれぞれ６である。

縦断面（図６）で見るとトラック溝２１６、２２６は円弧状で、内輪２１０のボール溝２１６の曲率中心Ｏ₁と外輪２２０のボール溝２２６の曲率中心Ｏ₂は、いずれも中心軸線上にある。また、これらの曲率中心Ｏ₁、Ｏ₂は、継手中心Ｏから互いに反対側に等距離Ｆ₁だけオフセットした位置にある。したがって、対をなすトラック溝２１６、２２６によって形成されるボールトラックは、外輪２２０の開口側に向かって徐々に拡大したくさび状を呈する。なお、図７ではトラック溝２１６、２２６の横断面が円形であるかのように示してあるが、バーフィールドジョイントではトラック溝２１６、２２６の横断面は楕円形状である。

ケージ２３２は内輪２１０と外輪２２０との間に介在する。そして、ケージ２３２の球面状の内周面２３４は内輪２１０の外周面２１４と球面接触し、ケージ２３２の球面状の外周面２３６は外輪２２０の内周面２２４と球面接触する。ケージ２３２には、半径方向に貫通するポケット２３８が円周方向に所定間隔で形成してあり、各ポケット２３８にボール２３０が収容される。その結果、すべてのボール２３０はケージ２３２によって同一平面Ｐ（図８）上に保持される。

述べたような構成であるため、図８に示すように、駆動側と従動側の２軸が角度θをとった状態で回転すると、くさび状のボールトラック（２１６、２２６）の作用で、外輪２２０の開口側へボール２３０を押し出そうとする力が作用する。この力をケージ２３２が受け止める結果、ケージ２３２は常に、角度θを二等分する平面Ｐ上にボール列を配向せしめる。その結果、２軸が角度θをとった状態でも、ボール２３０の中心Ｏ_Bから各回転軸に降ろした垂線（回転半径）の長さが一定となり、各回転軸の角速度が変動することはない。

次に、図９および図１０を参照して、しゅう動式等速自在継手の代表例としてダブルオフセットジョイント（ＤＯＪ）について説明する。ここで、図９は図１０のIX−IX線に沿った断面（縦断面）を示し、図１０は図９のX−X線に沿った断面（横断面）を示している。ダブルオフセットジョイントは、内側継手部材としての内輪３１０と、外側継手部材としての外輪３２０と、トルク伝達部材としてのボール３３０と、ボール３３０を保持するケージ３３２とを主要な構成要素としている。内輪３１０を駆動側または従動側の回転軸と接続し、外輪３２０を従動側または駆動側の回転軸と接続する。

内輪３１０は軸心にスプライン孔３１２が形成してあり、このスプライン孔３１２で駆動側または駆動側の回転軸とトルク伝達可能に結合するようになっている。内輪３１０は球面状の外周面３１４を有し、その外周面３１４に、内輪３１０の軸方向に延びた複数のトラック溝３１６が円周方向に等ピッチで形成してある。図９に示すように、トラック溝３１６は内輪３１０の中心軸線と平行である。

外輪３２０は、いわゆるベル型で、互いに一体的なマウス部３２２とステム部３２９とからなり、ステム部３２９のスプラインで従動軸または駆動軸とトルク伝達可能に結合するようになっている。マウス部３２２は反ステム部３２８側で開口した空洞を有し、その内周面３２４は円筒状である。その内周面３２４の円周方向に等ピッチで、軸方向に延びる複数のトラック溝３２６が形成してある。図９に示すように、トラック溝３２６は外輪３２０の中心軸線と平行である。

内輪３１０のトラック溝３１６と外輪３２０のトラック溝３２６は対をなし、各対のトラック溝３１６、３２６間にボール３３０が組み込んである。ここでは、横断面を示す図１０から分かるように、ボール３３０の数は６である。したがって、内輪３１０のトラック溝３１６、外輪３２０のトラック溝３２６の数もそれぞれ６である。

ケージ３３２は内輪３１０と外輪３２０との間に介在している。そして、ケージ３３２は内周に内球面３３４を有し、外周に外球面３３６を有し、内球面３３４で内輪３１０の外周面３１４と球面嵌合し、外球面３３６で外輪３２０の内周面３２４と線接触する。内球面３３４の曲率中心Ｏ₃と外球面３３６の曲率中心Ｏ₄は、いずれもケージ３３２の中心軸線上にあり、継手中心Ｏから互いに反対側に等距離Ｆ₂だけオフセットした位置にある（ダブルオフセット）。

ケージ３３２の円周方向に所定ピッチでポケット３３８が設けてあり、各ポケット３３８にボール３３０が収容される。その結果、すべてのボール３３０が同一平面に保持される。ポケット３３８はケージ３３２を半径方向に貫通しており、したがって、ボール３３０はケージ３３２の内径側および外径側に部分的に突出する。ボール３３０の、内径側に突出した部分は内輪３１０のボール溝３１６と係合し、外径側に突出した部分は外輪３２０のボール溝３２６と係合する。

特開２００８−００８４７５号公報

特許文献１では、ボールタイプの等速自在継手におけるボールの数を３〜５に減らすことが提案されている。ボールの数を減らすことにより、内輪および外輪のトラック溝の数と、ケージのポケットの数が減少するため、加工工数の削減によるコスト低減が実現するというものである。しかしながら、トラック溝の数とケージのポケットの数を３〜５に減らした等速自在継手は、それ以外のボール数の等速自在継手、たとえばボール数を６とする等速自在継手としてはもはや成立し得ない。したがって、特許文献１に記載された等速自在継手は、ボールの数を６から３〜５に減らしただけであって、等速自在継手の種類を増やすことにしかならない。

この発明の主要な目的は、低コストでありながら、ボール数の変更に対応し得る等速自在継手を提供することにある。

この発明の等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝を外周面に形成した内輪と、軸方向に延びる複数のトラック溝を内周面に形成した外輪と、対をなす上記内輪のトラック溝と上記外輪のトラック溝とで形成されるボールトラックに組み込まれ、上記外輪と上記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、上記内輪の外周面と上記外輪の内周面との間に介在して上記ボールを保持するケージとを備え、
上記ボールトラックの数は遇数で、かつ、固定式等速自在継手用の第一ボールトラックと、しゅう動式等速自在継手用の第二ボールトラックとを含み、上記第一ボールトラックと上記第二ボールトラックは、円周方向に等ピッチで、かつ、交互に配置してあり、
上記ボールの数は上記ボールトラックの数の半分であり、上記ボールトラックに一つおきに上記ボールを組み込んだことを特徴とする。

この発明は、すべてのボールトラックにボールを組み込むのではなく、ボールが組み込んでない、したがって、トルク伝達に関与しないボールトラックをつくることで、課題を解決した。回転バランスを考慮するならば、偶数のボールトラックを設けておき、一つおきのボールトラックにボールを組み込むのが好ましい。たとえば、内輪と外輪にそれぞれ６本のトラック溝を設け、一つおきのボールトラックにボールを組み込むと、ボールの数は全部で３個となる。トラック溝の数や、ケージのポケットの数は変更しないため、組み込むボールの数を任意に変更することができる。したがって、ボールの数を減らすことにより、それに相応した部品（ボール）点数の削減が可能となり、それに伴って軽量化も実現する。

内輪と外輪に設けるトラック溝を、固定式等速自在継手用のトラック溝と、しゅう動式等速自在継手用のトラック溝を交互に配置するようにしてもよい。すなわち、その場合の等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝を外周面に形成した内輪と、軸方向に延びる複数のトラック溝を内周面に形成した外輪と、対をなす上記内輪のトラック溝と上記外輪のトラック溝とで形成されるボールトラックに配置され、上記外輪と上記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、上記内輪の外周面と上記外輪の内周面との間に介在して上記ボールを保持するケージとを備え、上記ボールトラックの数は遇数で、かつ、固定式等速自在継手用の第一ボールトラックと、しゅう動式等速自在継手用の第二ボールトラックとを含む。

従来の固定式等速自在継手は個々のボールに作用するトルク負荷が過大にならないようにしている。しかし、トラック溝径に対するボール径で表されるボール接触率や、トラック溝に対するボールの接触楕円の面積をある程度増大させても差し支えない場合には、ボール数を積極的に減らすことにより、その分だけコストダウンを図ることが可能となる。たとえば６個から３個にボール数を減らすことで、部品（ボール）点数が半減することによるコストダウンが可能となる。なお、ボールの数を６個から３個に減らすためには、ボールとトラック溝との接触面積を増やし、３個でも十分な総接触面積を確保する必要がある。そのためには、ボール径を大きくする。

本発明のドライブシャフトは、ハーフシャフトと、上記ハーフシャフトの一方の端部に取り付けた固定式等速自在継手と、上記ハーフシャフトの他方の端部に取り付けたしゅう動式等速自在継手とを具備したドライブシャフトであって、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手に上記等速自在継手を使用し、かつ、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手で共通の内輪または外輪を使用したものである。

一般に、等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用する場合、固定式等速自在継手をアウトボード側（車輪側）に配置し、しゅう動式等速自在継手をインボード側（ギアボックスやミッション側）に配置する。そこで、内輪および外輪に、それぞれ、固定式等速自在継手用のトラック溝としゅう動式等速自在継手用のトラック溝の両方を設けておくことにより、その内輪または外輪を、固定式等速自在継手用にもしゅう動式等速自在継手用にも使用する、言い換えれば兼用することができる。また、１種類の内輪と１種類の外輪がそれぞれ固定式等速自在継手用としゅう動式等速自在継手用に共通化されるため、２種類の内輪と２種類の外輪を製作するのに比べて、材料および製造の両面からコストダウンが可能となる。

本発明によれば、ボールの数を減らすことで、部品点数の削減とそれに伴う軽量化が実現する。しかも、ボールトラックは減らさず、単にトルク伝達に関与しないボールトラックをつくりだすのみであるから、ボールトラックの数の範囲内で、ボールの数の変更に対応することができる。

内輪および外輪のトラック溝を冷間鍛造で成型することで、トラック溝の数や形状が異なっても成型に要するコストは変わらない。たとえば、等速自在継手に使用するボールの数をたとえば６個から３個に減らし、その一方、内輪および外輪のトラック溝は６本のままとし、そのうちの３本は使用しないトラック溝、つまり、トルク伝達に関与しないトラック溝とする。トラック溝を減らさないことで、内輪および外輪の重量が増えず、また、鍛造素材の投入重量を増やす必要もない。この点、特許文献１のようにボール数を減らすためにトラック溝の数を減らした場合、内輪および外輪はむしろ重量が増え、しかも、鍛造成型の素材投入重量も増えることになる。

内輪および外輪に、固定式等速自在継手のトラック溝としゅう動式等速自在継手のトラック溝の両方を設けることにより、特性の異なる２種類の等速自在継手の内輪および外輪を共通化して互換性をもたせる。そうすることにより、固定式等速自在継手の内輪および外輪としゅう動式等速自在継手の内輪および外輪を兼用することができる。ケージポケットを減らすことでもポケットの加工が少なくなりケージの加工費が削減できる。したがって、鍛造金型代や管理費等が一元化され、コストダウンが図れる。

ドライブシャフトのインボードジョイント、アウトボードジョイントとして使用する場合、両者のトラック溝の位相を容易にずらすことができるため、ＮＶＨ特性を問題がないレベルに抑えることができ、かつ、組み立て工数が減少してコストダウンが図れる。ここで、ＮＶＨは、Noise、Vibration、Harshnessの頭文字で、振動、騒音、乗り心地を表す特性として知られている。

インボードジョイントとアウトボードジョイントのトラック溝の位相が重ならないようにする、言い換えれば、位相をずらすためには、たとえばアウトボードジョイントのトラック溝位相を基準とすると、それに対して位相をずらした位置にインボードジョイントのトラック溝があるようにして組み立てる。このとき、ドライブシャフトのハーフシャフトとジョイントの内輪とはスプラインで結合しているため、スプラインの歯数によって位相をずらすことのできるピッチが決まる。しかしながら、ボール数を減らしたことで、重なる位相が少なくなり、その結果、位相をずらす作業が容易となる。たとえば、ボールトラックの数が６でボールの数が３の場合、１０度〜１１０度の範囲内で位相をずらせばよい。従来のようにボールトラックの数が６でボールの数も６の場合には１０度〜５０度の範囲内で位相をずらす必要があるのに比べると＋６０度、範囲が広がったことになる。
このようにしてトラック溝の重なりを回避することにより、振動の振幅を減少させ、ＮＶＨ特性に影響ないレベルに抑えることができる。とりわけ前述の具体例において６０度ずらした場合は、相方の継手の誘起力が相殺され、より良好なＮＶＨ特性が得られる。また、組み付け公差が大きいため、組み付けが容易で、コストダウンが図れる。

また、ドライブシャフトが角度を取った状態でトルク伝達を行なう時には、誘起力が発生することが知られている。この誘起力はボール個数と角度位相に関係する。本発明の等速自在継手では、たとえば３個ボールの場合、３次の変動成分が主体となる。固定式等速自在継手のトラック溝位相としゅう動式等速自在継手のトラック溝位相が同位相であると、次数が同じ振動成分が重なり、誘起力が増大して車両のＮＶＨ性能に悪影響を与える。本発明の固定式等速自在継手としゅう動式等速自在継手をドライブシャフトに使用する場合には、その重なりを回避させて振幅を減少させ、ＮＶＨ特性に影響ないレベルに抑えることが低コストで実現できる。

第一実施例を示す縦断面図である。 図１の等速自在継手の端面図である。 図１の等速自在継手の斜視図である。 第二実施例を示す縦断面図である。 第三実施例を示す縦断面図である。 従来の技術を説明するための縦断面図である。 図６のVII−VII線に沿った断面図である。 作動角をとった状態を示す図６と類似の縦断面図である。 従来の技術を説明するための縦断面図である。 図９のX−X線に沿った断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。第一実施例は固定式等速自在継手として使用する場合、第二実施例はしゅう動式等速自在継手として使用する場合の例である。また、第三実施例はドライブシャフトの等速自在継手に適用する場合の例である。

第一実施例
まず、図１および図２を参照して、固定式等速自在継手として使用する場合の実施例について説明する。図面に例示した固定式等速自在継手Ｊ₁はアンダーカットフリージョイント（ＵＦ）の例で、内輪１０と、外輪２０と、ボール３０と、ケージ３２を主要な構成要素としている。ブーツ４６、４８（図５参照）を装着し、内部に潤滑用のグリースまたはオイルを充填して使用するのが一般的である。

内輪１０は、軸心部に軸孔１２を有し、この軸孔１２に形成したスプラインで駆動軸または従動軸とトルク伝達可能に結合するようになっている（図５参照）。内輪１０の外周面１４は球面状で、その外周面１４の円周方向に等ピッチで、軸方向に延びるトラック溝が形成してある。トラック溝は、交互に配置した第一トラック溝１６と第二トラック溝１８を含む。

第一トラック溝１６は固定式等速自在継手用で、図１の上半分に示すように、内輪１０の中心軸線上の点を曲率中心とする円弧状である。第一トラック溝１６の曲率中心は、内輪１０の外周面１４の曲率中心でもある継手中心から軸方向にオフセットした位置にある。第一トラック溝１６は、中心軸線と平行なストレート部分を有する（アンダーカットフリー）。第二トラック溝１８はしゅう動式等速自在継手用で、図１の下半分に示すように、内輪１０の中心軸線と平行である。

外輪２０は、いわゆるベル型で、互いに一体的なマウス部２２とステム部２９とからなり、ステム部２９のスプラインで従動軸または駆動軸とトルク伝達可能に結合するようになっている。マウス部２２は反ステム部２８側で開口した空洞を有し、内周面２４は球面状である。その内周面２４の円周方向に等ピッチで、軸方向に延びるトラック溝が形成してある。トラック溝は、交互に配置した第一トラック溝２６と第二トラック溝２８を含む。

第一トラック溝２６は固定式等速自在継手用である。すなわち、図１の上半分に示すように、外輪２０の中心軸線上の点を曲率中心とする円弧状である。第一トラック溝２６の曲率中心は、外輪２０の内周面２４の曲率中心でもある継手中心から軸方向にオフセットした位置にある。内輪１０の第一トラック溝１６の曲率中心と外輪２０の第一トラック溝２６の曲率中心は互いに反対方向に等距離だけオフセットしている。第一トラック溝２６は、外輪２０の中心軸線と平行なストレート部分を有する（アンダーカットフリー）。第二トラック溝２８はしゅう動式等速自在継手用で、図１の下半分に示すように、外輪２０の中心軸線と平行である。

図２は、内輪１０の第一トラック溝１６と第二トラック溝１８がそれぞれ３本で、内輪１０が合計６本のトラック溝を有し、同様に、外輪２０の第一トラック溝２６と第二トラック溝２８がそれぞれ３本で、外輪２０が合計６本のトラック溝を有する場合を例示したものである。
内輪１０の第一トラック溝１６および外輪２０の第一トラック溝２６は、基本的構成に関する限り、図６および図７を参照してすでに述べた従来の固定式等速自在継手と変わるところはない。同様に、内輪１０の第二トラック溝１８および外輪２０の第二トラック溝２８は、基本的構成に関する限り、図９および図１０を参照してすでに述べた従来のしゅう動式等速自在継手と変わるところはない。

対をなす内輪１０の第一トラック溝１６と外輪２０の第一トラック溝２６との間にボール３０を組み込む。一方、対をなす内輪１０の第二トラック溝１８と外輪２０の第二トラック溝２８との間にはボール３０を組み込まない。つまり、第二トラック溝１８、２８はトルク伝達に関与しない。

ケージ３２は内輪１０と外輪２０との間に介在し、両者と球面嵌合している。すなわち、ケージ３２は同心の内球面３４と外球面３６を有し、内球面３４は内輪１０の外周面１４と球面嵌合し、外球面３６は外輪２０の内周面２４と球面嵌合する。ケージ３２の円周方向に所定ピッチでポケット３８が設けてあり、各ポケット３８にボール３０を収容することで、すべてのボール３０が同一平面に保持される。ポケット３８はケージ３２を半径方向に貫通しており、したがって、ボール３０はケージ３２の内径側および外径側に部分的に突出する。そして、内径側に突出した部分は内輪１０の第一ボール溝１６と係合し、外径側に突出した部分は外輪２０の第一ボール溝２６と係合する。

述べたように、第一実施例は、６本のボールトラックのうちの３本にのみボールを組み込んだものである。固定式等速自在継手を構成する３本のボールトラック１６、２６にのみボール３０を組み込み、しゅう動式等速自在継手用のボールトラック１８、２８にはボールを組み込んでない。つまり、しゅう動式等速自在継手用のボールトラック１８、２８はトルク伝達に関与しない。したがって、６個のボールを用いる従来の固定式等速自在継手と比較してボール３個分の軽量化が達成できる。なお、第一実施例の固定式等速自在継手としての作用は、図９および図１０を参照して述べた従来の固定式等速自在継手と同様である。

第二実施例
次に、図４を参照して、しゅう動式等速自在継手として使用する場合の例について説明する。図面に例示したしゅう動式等速自在継手Ｊ₂は、内輪１１０と、外輪１２０と、ボール１３０と、ケージ１３２を主要な構成要素としている。ここでも、ブーツ４６、４８（図５参照）を装着し、内部に潤滑用のグリースまたはオイルを充填して使用するのが一般的である。

内輪１１０は、軸心部に軸孔１１２を有し、この軸孔１１２に形成したスプラインで駆動軸または従動軸とトルク伝達可能に結合するようになっている（図５参照）。内輪１１０の外周面１１４は球面状で、その外周面１１４の円周方向に等ピッチで、軸方向に延びるトラック溝が形成してある。トラック溝は、交互に配置した第一トラック溝１１６と第二トラック溝１１８を含む。

第一トラック溝１１６は固定式等速自在継手用である。すなわち、図４の上半分に示すように、外周面の曲率中心から軸方向にオフセットした中心軸線上の点を曲率中心とする円弧状である。ここでは、中心軸線と平行なストレート部分を有する（アンダーカットフリー）。第二トラック溝１１８はしゅう動式等速自在継手用で、図４の下半分に示すように、中心軸線と平行である。

外輪１２０は、いわゆるベル型で、互いに一体的なマウス部１２２とステム部１２９とからなり、ステム部１２９のスプラインで従動軸または駆動軸とトルク伝達可能に結合するようになっている。マウス部１２２は反ステム部１２８側で開口した空洞を有し、内周面１２４は円筒状である。その内周面１２４の円周方向に等ピッチで、軸方向に延びるトラック溝が形成してある。トラック溝は、交互に配置した第一トラック溝１２６と第二トラック溝１２８を含む。

第一トラック溝１２６は固定式等速自在継手用である。すなわち、図４の上半分に示すように、外周面の曲率中心から軸方向にオフセットした中心軸線上の点を曲率中心とする円弧状である。ここでは、中心軸線と平行なストレート部分を有する（アンダーカットフリー）。第二トラック溝１２８はしゅう動式等速自在継手用で、図４の下半分に示すように、中心軸線と平行である。

内輪１１０の第一トラック溝１１６および外輪１２０の第一トラック溝１２６は、基本的構成に関する限り、図６および図７を参照してすでに述べた従来の固定式等速自在継手と変わるところはない。同様に、内輪１１０の第二トラック溝１１８および外輪１２０の第二トラック溝１２８は、基本的構成に関する限り、図９および図１０を参照してすでに述べた従来のしゅう動式等速自在継手と変わるところはない。

対をなす内輪１１０の第二トラック溝１１８と外輪１２０の第二トラック溝１２８との間にボール１３０を組み込む。一方、対をなす内輪１１０の第一トラック溝１１６と外輪１２０の第一トラック溝１２６との間にはボール１３０を組み込まない。つまり、第一トラック溝１１６、１２６はトルク伝達に関与しない。

ケージ１３２は内輪１１０と外輪１２０との間に介在している。ケージ１３２は内周に内球面１３４を有し、外周に外球面１３６を有する。内球面１３４の曲率中心と外球面１３６の曲率中心は、継手中心から軸方向に互いに反対側にオフセットしている（ダブルオフセット）。そして、ケージ１３２の内球面１３４は内輪１１０の外周面１１４と球面嵌合し、ケージ１３２の外球面１３６は外輪１２０の内周面１２４と線接触する。

ケージ１３２の円周方向に所定ピッチでポケット１３８が設けてあり、各ポケット１３８にボール１３０を収容することで、すべてのボール１３０が同一平面に保持される。ポケット１３８はケージ１３２を半径方向に貫通しており、したがって、ボール１３０はケージ１３２の内径側および外径側に部分的に突出する。そして、内径側に突出した部分は内輪１１０の第二ボール溝１１８と係合し、外径側に突出した部分は外輪１２０の第二ボール溝１２８と係合する。

述べたように、第二実施例は、６本のボールトラックのうちの３本にのみボールを組み込んだものである。しゅう動式等速自在継手を構成する３本のボールトラック１１８、１２８にのみボール１３０を組み込み、固定式等速自在継手用のボールトラック１１６、１２６にはボールを組み込んでない。つまり、固定式等速自在継手用のボールトラック１１６、１２６はトルク伝達に関与しない。したがって、６個のボールを用いる従来のしゅう動式等速自在継手と比較してボール３個分の軽量化が達成できる。なお、第二実施例のしゅう動式等速自在継手としての作用は、図９および図１０を参照して述べた従来のしゅう動式等速自在継手と同様である。

上述の第一実施例、第二実施例のいずれにおいても、トラック溝の加工方法は鍛造でも機械加工でもよい。もっとも、鍛造成型によれば、材料歩留まりがよい上に、後加工を必要としないため製造工数も少なくてすむ。また、鍛造材料の投入重量を減らすことができるため、コストダウンとなる。また、６本のボールトラックのうち、実際にボールを組み込むのは３本だけであるため、固定式であれ、しゅう動式であれ、従来の等速自在継手と比較するとボール３個分の軽量化が実現する。

第三実施例
次に、ドライブシャフトの等速自在継手に適用した実施例について述べる。図５に示すように、ドライブシャフトは、ハーフシャフト４０と、固定式等速自在継手Ｊ₁と、しゅう動式等速自在継手Ｊ₂とで構成される。固定式等速自在継手Ｊ₁としては、上に述べた第一実施例の固定式等速自在継手を使用することができる。また、しゅう動式等速自在継手Ｊ₁としては、上に述べた第二実施例のしゅう動式等速自在継手を使用することができる。そして、図示するように、ハーフシャフト４０の一方の端部４２に、固定式等速自在継手Ｊ₁の内輪１０の軸孔１２をスプライン嵌合させ、止め輪で抜け止めをする。同様に、ハーフシャフト４０のもう一方の端部４４に、しゅう動作式等速自在継手Ｊ₂の内輪１１０の軸孔１１２をスプライン嵌合させ、止め輪で抜け止めをする。

ドライブシャフトとして使用する場合には、固定式等速自在継手Ｊ₁としゅう動式等速自在継手Ｊ₂のトラック溝位相が重ならないように、どちらかのトラック溝を基準に、任意の角度だけずらして組み付ける。具体例を挙げるならば、ボールトラックの数が６でボールの数が３の場合、１０度〜１１０度の範囲内で位相をずらす。ボールトラックの数が６でボールの数も６の場合には１０度〜５０度の範囲内で位相をずらす必要があるのに対して＋６０度、範囲が広がる。このようにしてトラック溝の重なりを回避することにより、振動の振幅を減少させ、ＮＶＨ特性に影響ないレベルに抑えることができる。とりわけ前述の具体例において６０度ずらした場合は、相方の継手の誘起力が相殺され、より良好なＮＶＨ特性が得られる。また、上記具体例から分かるように組み付け公差が大きいため、組み付けが容易で、コストダウンが図れる。

図面に示した実施例に即して本発明の構成を説明したが、本発明は、特許請求の範囲に悖ることなく種々の改変を加えて実施をすることが可能である。たとえば、図示した実施例はトラック溝の数を６とした例であるが、８、１０、１２などのその他の偶数とすることも可能である。

また、第一実施例および第二実施例では、固定式等速自在継手用のトラック溝すなわち第一トラック溝をアンダーカットフリージョイント用とした場合を例にとったが、バーフィールドジョイント用とすることも可能である。両者の相違点は第一トラック溝のストレート部の有無のみである。

さらに、第三実施例は自動車のドライブシャフトの等速自在継手に適用した例であるが、自動車のプロペラシャフトの等速自在継手に適用することも可能である。

Ｊ₁ 固定式等速自在継手
１０ 内輪
１２ 軸孔
１４ 外周面
１６ 第一ボール溝
１８ 第二ボール溝
２０ 外輪
２２ マウス部
２４ 内周面
２６ 第一ボール溝
２８ 第二ボール溝
２９ ステム部
３０ ボール
３２ ケージ
３４ 内球面
３６ 外球面
３８ ポケット
Ｊ₂ しゅう動式等速自在継手
１１０ 内輪
１１２ 軸孔
１１４ 外周面
１１６ 第一ボール溝
１１８ 第二ボール溝
１２０ 外輪
１２２ マウス部
１２４ 内周面
１２６ 第一ボール溝
１２８ 第二ボール溝
１２９ ステム部
１３０ ボール
１３２ ケージ
１３４ 内球面
１３６ 外球面
１３８ ポケット
４０ ハーフシャフト
４２、４４ 端部
４６、４８ ブーツ

Claims (5)

1. 軸方向に延びる複数のトラック溝を外周面に形成した内輪と、軸方向に延びる複数のトラック溝を内周面に形成した外輪と、対をなす上記内輪のトラック溝と上記外輪のトラック溝とで形成されるボールトラックに組み込まれ、上記外輪と上記内輪との間でトルクを伝達する複数のボールと、上記内輪の外周面と上記外輪の内周面との間に介在して上記ボールを保持するケージとを備え、
   上記ボールトラックの数は遇数で、かつ、固定式等速自在継手用の第一ボールトラックと、しゅう動式等速自在継手用の第二ボールトラックとを含み、上記第一ボールトラックと上記第二ボールトラックは、円周方向に等ピッチで、かつ、交互に配置してあり、
   上記ボールの数は上記ボールトラックの数の半分であり、上記ボールトラックに一つおきに上記ボールを組み込んだ、等速自在継手。
2. すべての上記第一ボールトラックに、または、すべての上記第二ボールトラックに、上記ボールを組み込んだ請求項１の等速自在継手。
3. 上記内輪のトラック溝および上記外輪のトラック溝のうちの少なくとも一方を冷間鍛造加工によって成形した請求項１または２の等速自在継手。
4. ハーフシャフトと、上記ハーフシャフトの一方の端部に取り付けた固定式等速自在継手と、上記ハーフシャフトの他方の端部に取り付けたしゅう動式等速自在継手とを具備したドライブシャフトであって、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手に請求項１ないし３のいずれか１項の等速自在継手を使用し、かつ、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手で共通の内輪を使用したドライブシャフト。
5. ハーフシャフトと、上記ハーフシャフトの一方の端部に取り付けた固定式等速自在継手と、上記ハーフシャフトの他方の端部に取り付けたしゅう動式等速自在継手とを具備したドライブシャフトであって、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手に請求項１ないし３のいずれか１項の等速自在継手を使用し、かつ、上記固定式等速自在継手と上記しゅう動式等速自在継手で共通の外輪を使用したドライブシャフト。

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