JP2023080854A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供する。【解決手段】ケージ５の球状外周面１１の曲率中心Ｏ２と球状内周面１２の曲率中心Ｏ１が、継手中心Ｏに対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手１において、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とすると共に、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩと内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩとを略同一としてケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間に接触案内を可能にする球面すきまδを形成したものであって、摺動式等速自在継手が作動角θを取ったとき、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８とが、ケージ５の球状内周面１２の端部側において面接触する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、例えば、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに使用される摺動式等速自在継手に関する。

ドライブシャフトに適用される等速自在継手には、大別すると、２軸間の角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式等速自在継手があり、それぞれの使用条件や用途等に応じて各種選択される。自動車のドライブシャフトは、通常、駆動車輪側（アウトボード側ともいう）に固定式等速自在継手が用いられ、デファレンシャル側（インボード側ともいう）に摺動式等速自在継手が用いられ、これらの２つの等速自在継手を中間シャフトで連結して構成されている。

摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ）が代表的である。ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、製造コストが安価なことや、継手内部の回転方向ガタが少ないことで広く用いられている。また、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、ボールの個数が６個のものや８個のものが知られており、特許文献１には、ボール個数を８個としたコンパクトな設計のＤＯＪが記載され、特許文献２には、作動角の高角化と、より軽量、コンパクト化を図った、最大作動角が３０°以上とれるＤＯＪが記載されている。

特開平１０－７３１２９号公報 特開２００７－８５４８８号公報

ところで、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、ＴＪタイプの摺動式等速自在継手よりも耐久性が若干劣るという弱点がある。この理由は、ＴＪタイプの摺動式等速自在継手は構成部品が転がり接触を主体とするのに対して、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は構成部品が滑り接触を主体としているので、発熱による耐久性の低下が原因である。

本発明は、上記の問題に鑑み、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供することを目的とする。

ここで、本発明に至る開発過程の知見を図９～図１２に基づいて説明する。図９は、開発過程で着目した従来のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を示す縦断面図である。この摺動式等速自在継手１０１は、外側継手部材１０２、内側継手部材１０３、トルク伝達ボール１０４およびケージ１０５を主な構成とする。外側継手部材１０２の円筒状内周面１０６には、６本のトラック溝１０７が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成され、内側継手部材１０３の球状外周面１０８には、外側継手部材１０２のトラック溝１０７と対向するトラック溝１０９が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９との間に複数のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）１０４が組み込まれ、ボール１０４はケージ１０５のポケット１０５ａに収容されている。

ケージ１０５は、球状外周面１１１と球状内周面１１２を有し、球状外周面１１１は外側継手部材１０２の円筒状内周面１０６と嵌合して接触案内され、球状内周面１１２は内側継手部材１０３の球状外周面１０８と嵌合して接触案内される。内側継手部材１０３の球状外周面１０８とケージ１０５の球状内周面１１２は、継手中心Ｏから軸方向にＦだけオフセットされたＯ１に曲率中心をもち、球状内周面１１２の曲率半径ＲＣＩと球状外周面１０８の曲率半径ＲＩは、略同一に設定され、球状内周面１１２と球状外周面１０８との間の球面すきまは、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。球状内周面１１２の内径寸法ＤＣＩは曲率半径ＲＣＩの２倍であり、球状外周面１０８の外径寸法ＤＩは曲
率半径ＲＩの２倍である。球状内周面１１２と球状外周面１０８との間の球面すきまδは、δ＝ＤＣＩ－ＤＩである。ケージ１０５の球状外周面１１１は、継手中心Ｏに対してＯ１とは軸方向反対側にＦだけオフセットされたＯ２に曲率中心をもつ曲率半径ＲＣＯで形成されている。ボール１０４とケージ１０５のポケット１０５ａは、車両特性により、すきま、又は締め代で設定される。すきま設定の場合は、図９に示すポケット幅Ｌｗはボール径Ｄ_BALLよりわずかに大きく形成され（Ｌｗ＞Ｄ_BALL）、締め代設定の場合は、ポケット幅Ｌｗはボール径Ｄ_BALLよりわずかに小さく形成されている（Ｌｗ≦Ｄ_BALL）。

ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手１０１が、外側継手部材１０２の軸線Ｎｏ（作動角０°のときの継手軸線Ｎでもある）に対して常用角（θ＝５°）を取ったときの継手内部の状態を縦断面としての図１０に示す。継手の常用角とは、水平で平坦な路面上で１名乗車時の自動車において、ステアリングを直進状態にした時にフロント用ドライブシャフトに生じる作動角を言う。常用角は、通常、２°～１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。図１０に示すように、ＤＯＪが作動角を取ると、ボール１０４は外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９とがなす、くさび角により、矢印の方向へ力を受ける。そのため、内側継手部材１０３とケージ１０５は、図１０に示すＣ部とＤ部で接触することになる。

Ｃ部を拡大した図１１に示すように、内側継手部材１０３とケージ１０５の球面すきまによる軸方向の相対距離は、ケージ１０５の球状内周面１１２の中心位置よりも端部位置の方が小さくなる(Ｌ１＜Ｌ２)。内側継手部材１０３とケージ１０５の球面すきまによる軸方向すきまはＬ１＜Ｌ２の関係にあるため、図１２に示すように、ケージ１０５の球状内周面１１２の端部で線接触Ｌの状態になり、端部での接触が強くなる。その結果、摩耗や発熱が大きくなり、耐久性に影響をもたらすことが判明した。

上記のような開発過程の知見に基づいて、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とを、ケージの球状内周面の端部側において面接触させることを着想し、本発明に至った。

前述の目的を達成する技術的手段として、本発明は、円筒状内周面に直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝に対向する直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝と前記内側継手部材の直線状の複数のトラック溝との間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールをポケットに収容し、前記外側継手部材の円筒状内周面と前記内側継手部材の球状外周面に接触案内される球状外周面と球状内周面を有するケージとからなり、前記ケージの球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心が、継手中心に対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手において、前記ケージの球状内周面の曲率中心と前記内側継手部材の球状外周面の曲率中心を同一とすると共に、前記ケージの球状内周面の曲率半径と前記内側継手部材の球状外周面の曲率半径とを略同一として前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面との間に接触案内を可能にする球面すきまを形成したものであって、前記摺動式等速自在継手が作動角を取ったとき、前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面とが、前記ケージの球状内周面の端部側において面接触することを特徴とする。上記の構成により、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を実現することができる。

具体的には、上記の内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’とすると共に、上記のケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’とすることが望ましい。内側継手部材の球状外周面の外径寸法およびケージの内径寸法のそれぞれの上記微小な差の値を抑制できるので、加工が容易であり、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。

ここで、内側継手部材の球状外周面における軸方向中心部の外径寸法ＤＩとは、内側継手部材の軸方向中心を通り内側継手部材の軸線に直交する方向の外径寸法ＤＩを意味する
。また、内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’とは、内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部を対角線状に横切る外径寸法ＤＩ’を意味する。さらに、ケージの球状内周面における軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩとは、ケージの球状内周面の軸方向中心を通りケージの軸線に直交する方向の内径寸法ＤＣＩを意味する。また、ケージにおける軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’とは、ケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る内径寸法ＤＣＩ’を意味する。ケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置は、端部の面取りから余裕（例えば、１～２ｍｍ程度)を設けた範囲とする。内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置は、上記のケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置と軸方向に同等とする。本明細書および特許請求の範囲における内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’およびケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、それぞれ、上記の意味で用いる。

上記のＤＩとＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍとすると共に、上記のＤＣＩとＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面の外径寸法およびケージの内径寸法のそれぞれの微小な差を上記寸法範囲に抑制できるので、加工が容易となる。

上記の内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’としたことが望ましい。内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、内側継手部材の球状外周面のみに上記微小な差を設けたので、加工が簡素化でき、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。

上記のＤＩとＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、内側継手部材の球状外周面のみに上記寸法範囲の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。

上記のケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことが望ましい。内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、ケージの球状内周面のみに上記微小な差を設けたので、加工が簡素化でき、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。

上記のＤＣＩとＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、ケージの球状内周面のみに上記寸法範囲の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。

上記の複数のトルク伝達ボールの個数を５～８としたことにより、自動車や各種産業機械などの動力伝達系に好適な摺動式等速自在継手を構成することができる。

本発明によれば、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図で、図２のＢ－Ｎ－Ｂ線における縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の横断面図で、図１のＡ－Ａ線における横断面図である。 本実施形態の摺動式等速自在継手が常用角を取ったときの継手内部の状態を示す縦断面図である。 本実施形態の摺動式等速自在継手の内側継手部材とケージの詳細を示す縦断面図である。 図３のケージの球状内周面の端部側におけるケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを拡大した部分的な縦断面図である。 図５のケージの球状内周面の端部側に内側継手部材の球状外周面が面接触した状態を示す部分的な縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手におけるケージと内側継手部材を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る摺動式等速自在継手におけるケージと内側継手部材を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図１～図６に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図で、図２のＢ－Ｎ－Ｂ線における縦断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の横断面図で、図１のＡ－Ａ線における横断面図である。図３は、本実施形態の摺動式等速自在継手が常用角を取ったときの継手内部の状態を示す縦断面図である。図４は、本実施形態の摺動式等速自在継手の内側継手部材とケージの詳細を示す縦断面図である。図５は、図３のケージの球状内周面の端部側におけるケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを拡大した部分的な縦断面図である。図６は、図５のケージの球状内周面の端部側に内側継手部材の球状外周面が面接触した状態を示す部分的な縦断面図である。図１、図３～図６は、理解しやすいように、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを誇張して図示している。

図１、図２に示すように、摺動式等速自在継手１は、いわゆる、ダブルオフセット型摺動式等速自在継手（ＤＯＪと略称することもある。）であり、外側継手部材２、内側継手部材３、トルク伝達ボール４およびケージ５を主な構成とする。外側継手部材２の円筒状内周面６には、６本のトラック溝７が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。内側継手部材３の球状外周面８には、外側継手部材２のトラック溝７と対向するトラック溝９が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。外側継手部材２のトラック溝７と内側継手部材３のトラック溝９との間に６個のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）４が１個ずつ組み込まれている。ボール４はケージ５のポケット５ａに収容されている。

ケージ５は、球状外周面１１と球状内周面１２を有し、球状外周面１１は外側継手部材２の円筒状内周面６と嵌合して接触案内され、球状内周面１２は内側継手部材３の球状外周面８と嵌合して接触案内される。ケージ５の球状外周面１１は曲率中心Ｏ２とする曲率半径ＲＣＯで形成されている。ケージ５の球状内周面１２の曲率中心と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心は、いずれもＯ１で同一である。曲率半径の詳細は後述する。曲率中心Ｏ１、Ｏ２は、軸線Ｎ上に位置し、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離Ｆだけオフセットされている。これにより、継手が作動角を取った場合、外側継手部材２と内側継手部材３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間が等速回転で伝達される。

図示は省略するが、外側継手部材２の開口側端部に止め輪溝が設けられ、この止め輪溝に止め輪が装着されて、図１に示す内側継手部材３、ボール４、ケージ５の組立体が、外側継手部材２の開口側端部から抜け出すのを防止する。外側継手部材２の開口側端部の外周にブーツ装着溝が設けられる。外側継手部材２の反開口側にはステム部（軸部）が一体に形成され、デファレンシャルに連結される。内側継手部材３の連結孔１３にスプライン（セレーションを含む、以下同じ）１４が形成され、中間シャフトの軸端部がスプライン嵌合され、内側継手部材３に対して、中間シャフト肩部と止め輪によって軸方向に固定される。

図１のＡ－Ａ線で示すケージ５の軸方向中心に６個のポケット５ａが円周方向に等間隔で設けられ、隣接するポケット５ａ間は柱部５ｂ（図２参照）となっている。ケージ５の大径側端部の内周に内側継手部材３を組み込むための切欠き５ｃが設けられている。ボール４とケージ５のポケット５ａは、車両特性により、すきま、又は締め代で設定される。すきま設定の場合は、図１に示すポケット幅Ｌｗはボール径Ｄ_BALLよりわずかに大きく形成され（Ｌｗ＞Ｄ_BALL）、締め代設定の場合は、ポケット幅Ｌｗはボール径Ｄ_BALLよりわずかに小さく形成されている（Ｌｗ≦Ｄ_BALL）。

本実施形態の摺動式等速自在継手１の全体的な構成は以上の通りである。次に、特徴的な構成について、図３～図６に基づいて説明する。本実施形態の摺動式等速自在継手１の内側継手部材３とケージ５の詳細な縦断面図である図４に示すように、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向中心部が内径寸法ＤＣＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の内径寸法ＤＣＩ’で形成されている。軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩは、球状内周面１２の曲率中心Ｏ１、すなわち、球状内周面１２の軸方向中心を通りケージ５の軸線に直交する方向の内径寸法であるので、内径寸法ＤＣＩは、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩの２倍となる（ＤＣＩ＝２×ＲＣＩ）。軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、対角線が球状内周面１２の曲率中心Ｏ１を通っているので、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ’の２倍となる（ＤＣＩ’＝２×ＲＣＩ’）。

内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向中心部が外径寸法ＤＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の外径寸法ＤＩ’で形成されている。軸方向中心部の外径寸法ＤＩは、球状外周面８の曲率中心Ｏ１、すなわち、球状外周面８の軸方向中心を通り内側継手部材３の軸線に直交する方向の外径寸法であるので、外径寸法ＤＩは、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩの２倍となる（ＤＩ＝２×ＲＩ）。軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’は、対角線が球状内周面１２の曲率中心Ｏ１を通っているので、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩ’の２倍となる（ＤＩ’＝２×ＲＩ’）。本実施形態の摺動式等速自在継手１は、内側継手部材３の球状外周面８の外径寸法およびケージ５の球状内周面１２の内径寸法の両方に微小な寸法差を設けている。

ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδは、δ＝ＤＣＩ－ＤＩであり、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の曲率半径ＲＣＩは、球状内周面１２の軸方向両端部に向けて徐々に大きくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＣＩ’に滑らかに接続する。内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の曲率半径ＲＩは、球状外周面８の軸方向両端部に向けて徐々に小さくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＩ’に滑らかに接続する。本実施形態の摺動式等速自在継手１は、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ、ＲＣＩ’と内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩ、ＲＩ’を略同一としている。

具体的には、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍと設定すると共に、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８の外径寸法Ｄ１、ＤＩ’およびケージ５の内径寸法ＤＣＩ、ＤＣＩ’のそれぞれの微小な差を上記寸法範囲に抑制できるので、加工が容易となる。

本実施形態の摺動式等速自在継手１が、外側継手部材１０２の軸線Ｎｏ（作動角０°のときの継手軸線Ｎでもある）に対して常用角（θ＝５°）を取ったときの継手内部の状態を図３に基づいて説明する。図１０で前述した従来のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手と同様、図３に示すように、ボール４は外側継手部材２のトラック溝７と内側継手部材３のトラック溝９とがなす、くさび角により、矢印の方向へ力を受ける。そのため、内側継手部材３とケージ５は、図３に示すＣ部とＤ部で接触することになる。

本実施形態の摺動式等速自在継手１は、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間に微小な差を設けると共に、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間に微小な寸法差を設けている。このため、図３のＣ部を拡大した図５に示すように、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２との間の軸方向の相対距離は、ケージ５の球状内周面１２の端部側において同等となる（Ｌ１≒Ｌ２）。球状内周面１２の中心に対して、Ｌ１の位置は２５°程度の位置になり、Ｌ２の位置は２０°程度の位置になる。Ｌ１、Ｌ２の位置は、ケージ５の球状内周面１２における軸方向両端部を対角線状に横切る位置に対応し、端部の面取り１２ａから余裕（例えば、１～２ｍｍ程度)を設けた範囲となっている。また、Ｌ１、Ｌ２の位置は、内側継手部材３の球状外周面８における軸方向両端部を対角線状に横切る位置にも対応し、上記のケージ５の球状内周面１２における軸方向両端部を対角線状に横切る位置と軸方向に同等の位置になっている。

このため、図６に示すように、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８は、ケージ５の球状内周面１２の端部側において接触幅Ｗの面接触となり、接触面圧が軽減される。加えて、軸方向中心部側には、球状内周面１２と球状外周面８との間の球面すきまδに保持された潤滑グリースにより面接触部の油膜形成が良好となる。その結果、摩耗や発熱が抑制され、耐久性が向上する。図５、図６では、図３のＤ部は図示を省略したが、Ｃ部と同様となる。

本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態の摺動式等速自在継手におけるケージ５と内側継手部材３を示す縦断面図である。本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに外径寸法の微小な差を設けた点が、第１の実施形態の摺動式等速自在継手と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同じであるので、同様の機能を有する部位には同一の符号を付し、要点のみを説明する。

図７に示すように、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向の全域において曲率中心をＯ１とする一定の曲率半径ＲＣＩで形成され、内径寸法もＤＣＩで一定である。一方、内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向中心部が外径寸法ＤＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の外径寸法ＤＩ’で形成されている。軸方向中心部の外径寸法ＤＩは、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩの２倍である（ＤＩ＝２×ＲＩ）。軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’は、曲率中心をＯ１とする曲率半径ＲＩ’の２倍である（ＤＩ’＝２×ＲＩ’）。

本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδ（＝ＤＣＩ－ＤＩ）は、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の曲率半径ＲＩは、球状外周面８の軸方向両端部に向けて徐々に小さくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＩ’に滑らかに接続する。

本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに外径寸法の微小な差を設けたので、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに上記寸法範囲の外径寸法の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩと内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩ、ＲＩ’を略同一としている。説明を省略したその他の構成、作用効果等は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態で説明した内容を本実施形態に準用する。

本発明の第３の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態の摺動式等速自在継手におけるケージ５と内側継手部材３を示す縦断面図である。本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状内周面１２のみに内径寸法の微小な差を設けた点が、第１の実施形態の摺動式等速自在継手と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同じであるので、同様の機能を有する部位には同一の符号を付し、要点のみを説明する。

図８に示すように、内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向の全域において曲率中心をＯ１とする一定の曲率半径ＲＩで形成され、外径寸法もＤＩで一定である。一方、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向中心部が内径寸法ＤＣＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の内径寸法ＤＣＩ’で形成されている。軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩは、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩの２倍である（ＤＣＩ＝２×ＲＣＩ）。軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、曲率中心をＯ１とする曲率半径ＲＣＩ’の２倍である（ＤＣＩ’＝２×ＲＣＩ’）。

本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδ（＝ＤＣＩ－ＤＩ）は、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の曲率半径ＲＣＩは、球状内周面１２の軸方向両端部に向けて徐々に大きくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＣＩ’に滑らかに接続する。

本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状内周面１２のみに内径寸法の微小な差を設けたので、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状外周面１２のみに上記寸法範囲の内径寸法の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ、ＲＣＩ’と内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩを略同一としている。説明を省略したその他の構成、作用効果等は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態で説明した内容を本実施形態に準用する。

前述した実施形態では、６個のトルク伝達ボール４を使用したＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手１を例示したが、これに限られず、トルク伝達ボール４の個数を５～１０個の範囲で適宜実施することができる。自動車や各種産業機械などの動力伝達系に好適な摺動式等速自在継手を構成することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 摺動式等速自在継手
２ 外側継手部材
３ 内側継手部材
４ トルク伝達ボール
５ ケージ
５ａ ポケット
６ 円筒状内周面
７ トラック溝
８ 球状外周面
９ トラック溝
１１ 球状外周面
１２ 球状内周面
Ｄ_BALL ボール径
ＤＣＩ 内径寸法
ＤＣＩ’ 内径寸法
ＤＩ 外径寸法
ＤＩ’ 外径寸法
Ｆ オフセット量
Ｌｗ 壁面間の幅
Ｏ 継手中心
Ｏ１ 曲率中心
Ｏ２ 曲率中心
ＲＣＩ 曲率半径
ＲＣＩ’ 曲率半径
ＲＣＯ 曲率半径
ＲＩ 曲率半径
ＲＩ’ 曲率半径
δ 球面すきま

Claims (8)

1. 円筒状内周面に直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝に対向する直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝と前記内側継手部材の直線状の複数のトラック溝との間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールをポケットに収容し、前記外側継手部材の円筒状内周面と前記内側継手部材の球状外周面に接触案内される球状外周面と球状内周面を有するケージとからなり、前記ケージの球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心が、継手中心に対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手において、
   前記ケージの球状内周面の曲率中心と前記内側継手部材の球状外周面の曲率中心を同一とすると共に、前記ケージの球状内周面の曲率半径と前記内側継手部材の球状外周面の曲率半径とを略同一として前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面との間に接触案内を可能にする球面すきまを形成したものであって、
   前記摺動式等速自在継手が作動角を取ったとき、前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面とが、前記ケージの球状内周面の端部側において面接触することを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法（ＤＩ’）との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’とすると共に、前記ケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法（ＤＣＩ）と軸方向両端部の対角線状の内径寸法（ＤＣＩ’）との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 前記ＤＩと前記ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍとすると共に、前記ＤＣＩと前記ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 前記内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法（ＤＩ’）との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’としたこと特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
5. 前記ＤＩと前記ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍとしたことを特徴とする請求項４に記載の摺動式等速自在継手。
6. 前記ケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法（ＤＣＩ）と軸方向両端部の対角線状の内径寸法（ＤＣＩ’）との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
7. 前記ＤＣＩと前記ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍとした請求項６に記載の摺動式等速自在継手。
8. 前記複数のトルク伝達ボールの個数を５～８としたことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。

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