JP4285316B2 - 等速自在継手 - Google Patents

Description

この発明は、等速自在継手に関し、より特定的には、回転体の間にボールを介在させる等速自在継手に関するものである。

従来、等速自在継手は、たとえば特開平８−１５６６１８号公報（特許文献１）、特開２００２−１４７４８１号公報（特許文献２）および特開２００３−２７８８７５号公報（特許文献３）に開示されている。
特開平８−１５６６１８号公報 特開２００２−１４７４８１号公報 特開２００３−２７８８７５号公報

特許文献１では３つの等速ジョイントを用いることにより屈折角を大きくした構造が開示されている。

特許文献２では、引掛りが発生しないようにボールをボール溝に組付けられるようにした構造の等速ジョイントが開示されている。

特許文献３では、入力軸と出力軸の交差角を大きくした揺動回転型減速装置が開示されている。

しかしながら、上述のいずれの技術においても、１つの等速自在継手において揺動角（回動角）を大きくすることができないという問題があった。

そこで、この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、回動角度を大きくすることが可能な等速自在継手を提供することを目的とする。

この発明に従った等速自在継手は、第１の回転体と第２の回転体との間にボールを介在させ、第１の回転体は第２の回転体に対して回動中心を中心として回動することで第１の回転体の回転軸を第２の回転体の回転軸に対して傾斜させることが可能であり、第１の回転体の回転軸と第２の回転体の回転軸とのなす角を二等分する面上にボールを配置することで第１の回転体と第２の回転体との間でボールを経由して回転力を伝達する等速自在継手であって、第１の回転体とともに回転し、ボールと接触するインナーレース溝が表面に形成された第１の溝部材と、第２の回転体とともに回転し、ボールと接触するアウターレース溝が表面に形成された第２の溝部材と、アウターレース溝が延びる方向にスライド可能に第２の溝部材を保持するスライド部とを備える。インナーレース溝およびアウターレース溝の中心は回動中心を中心とする円弧上に延在する。インナーレース溝およびアウターレース溝の中心は、二等分する面に対して互いに対称となるように捩れ角を有する。インナーレース溝およびアウターレース溝の中心の交差する位置でボールが保持される。

このように構成された等速自在継手では、アウターレース溝がスライド可能であるため、アウターレース溝がスライドしない従来の構造よりも大きい回動角度を得ることができる。すなわち、第１および第２の回転軸のなす角度を増加させることが可能である。

より好ましくは、スライド部は転動体と転動体を保持する保持器とを有する。第２の回転体と第２の溝部材との間に転動体が介在する。

この場合、転動体が第２の回転体と第２の溝部材との間に介在することで、アウターレース溝がスムーズにスライド可能となる。

より好ましくは、等速自在継手は、ボールを保持するケージをさらに備え、ケージの内表面および外表面は回動中心を中心とする球面形状である。この場合、ケージ自身もスムーズに回動することが可能である。

この発明に従えば、回動角度（揺動角度）を大きくすることができる等速自在継手を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の断面図である。図１を参照してこの発明の実施の形態１に従った等速自在継手の全体構造および各部分構造について説明する。

まず、全体構造に関して、等速自在継手１は、複数のシャフト１０，９０間で動力を伝達する機構であり、かつ、それぞれのシャフト１０，９０が角度をなした場合であってもシャフト１０，９０の一方の回転を、シャフト１０，９０の他方側へ角速度を変化させずに伝達することが可能である。シャフト１０，９０間には、アウターレース２０、スライド用ボール３０、スライディンググルーブ５０、ボール６０、インナーレース８０が設けられ、回転トルクはこれらの部材を経由してシャフト１０，９０間で伝達される。シャフト１０の回転軸１１と、シャフト９０の回転軸９１とは、互いに回動中心２で交差し、回動中心２で交差した状態を保持したまま回転軸１１が回転軸９１に対して角度をなすことが可能である。回転軸１１が回転軸９１に対して傾斜した状態においてもシャフト１０の回転の角速度がシャフト９０の回転の角速度と等しくなる。そのためには、動力を伝達するためのボール６０が二等分面１００上に常に配置される。二等分面１００は、回転軸１１，９１のなす角度を二等分する面上に設けられており、常に回動中心２を通過する。

次に、各要素の説明に関して、シャフト１０は、たとえば自動車のドライブシャフトまたはプロペラシャフトであり、回転軸１１を中心として回転することが可能である。この発明に従った等速自在継手１では、大きな回動角度を得ることが可能であるため、シャフト１０は自動車のドライブシャフトとして用いることが好ましい。すなわち、デファレンシャルギヤから出力された回転力はシャフト１０を経由してシャフト９０に伝えられ、さらに車輪に伝えられる。操舵輪近辺に本発明に従った等速自在継手１を用いることで操舵角度（ハンドルの切れ角度）を大きくすることが可能である。

シャフト１０の材質としては特に限定されるものではないが、たとえば自動車用とするのであれば耐久性に優れた鋼材を用いることが可能である。また、プロペラシャフト等に用いる場合には、樹脂部材を採用することも可能である。また、シャフト１０は図１の断面では中実形状（中身の詰まった形状）であるが、中空形状のシャフト１０を採用してもよい。また、中空形状のシャフト１０を採用した場合、その中空空間に潤滑油のオイルなどを流してもよい。さらに、強度をあまり要求されず、軽量化を要求される分野においては、シャフト１０をアルミニウムなどの軽金属合金で構成してもよい。

アウターレース２０はシャフト１０に接続されており、ほぼ球面形状の内表面２５を有する。アウターレース２０の内表面２５は所定の空間を取囲み、その取囲まれた空間内にボール６０などの等速自在継手１の構成要素が収納される。アウターレース２０の内表面２５は半球よりも大きな球面形状となっている。具体的には、二等分面１００を超えてシャフト９０側まで球面は延びている。内表面２５の球面は回動中心２を中心とした球面であり、回動中心２を取囲むように形成される。

内表面２５にはスライド用ボール溝２１が設けられている。図１で示す断面では、スライド用ボール溝２１は２本示されているが、図１は仮想的な断面であり、それぞれのスライド用ボール溝２１は互いに捩れた位置に配置される。スライド用ボール溝２１は溝中心２２を有し、溝中心２２は回動中心２を中心とした円弧上に配置されている。すなわち、溝中心２２は湾曲して延びており、その湾曲をさらに延長すると回動中心２を中心とした円を描くような形状となる。図１の上側の溝中心２２と下側の溝中心２２とは実際には２点で交わるのみであり、同一平面にはない。溝中心２２と内表面２５とは回動中心２を中心として同心円上に配置される。アウターレース２０の材質としては、特に制限されるものではなく、シャフト１０と同一の材質または異なる材質を用いてもよい。また、アウターレース２０のうち、スライド用ボール溝２１近辺では耐摩耗性が要求されるため、この部分に焼入れなどの硬質化処理を施してもよい。

スライド用ボール３０はスライド用ボール溝２１上に配列される。スライド用ボール３０はスライド用ボール溝２１の延びる方向に複数個が配列され、かつスライド用ボール溝２１上で転がり運動をする。転動体としてのスライド用ボール３０は保持器としてのスライド用ボールケージ４０に保持されており、それぞれのスライド用ボール３０の間隔はほぼ一定に保たれる。この実施の形態では転動体としてスライド用ボール３０を用いているが、これに限定されるものではなく、より大きな荷重が加わることが予想される場合には、ニードルベアリングを用いてもよい。さらに、スライド用ボール３０の個数としても図１のものに限定されず、さらに多くのスライド用ボール３０およびさらに少ないスライド用ボール３０を用いてもよい。

スライド用ボール３０はたとえば鋼玉により構成される。スライド用ボール３０は溝中心２２に沿ってスライド用ボール溝２１上を転動する。スライド用ボール３０はアウターレース２０に構成されたスライド用ボール溝２１をアウターレースとし、スライディンググルーブ５０のスライド用ボール溝５５をインナーレースとし、これらのアウターレースおよびインナーレース間の摩擦抵抗を低減する。

スライディンググルーブ５０はアウターレース２０の内側に設けられており、その内表面側にはボール６０を保持するためのアウターレース溝５１が形成されている。スライディンググルーブ５０の外表面側にはスライド用ボール３０と接触するスライド用ボール溝５５が設けられており、スライド用ボール溝５５はスライド用ボール溝２１と向かい合うように配置される。スライディンググルーブ５０は回動中心２を中心とした円弧形状であり、回動中心２を中心とした円弧上を自在に移動することが可能である。アウターレース溝５１の中心であるアウターレース溝中心５２は回動中心２を中心とした円弧上を延びており、アウターレース溝中心５２にほぼ一致するようにボール６０が移動する。アウターレース溝５１の先端部では不完全溝５７が設けられており、不完全溝５７でボール６０を保持する構造とされる。

すなわち、スライディンググルーブ端面５３近傍においてもアウターレース溝５１が回動中心２を中心とする円弧上に延びていると、ボール６０が外部へ放出されるという問題が生じる。この問題を解決すべく、不完全溝５７を設け、アウターレース溝５１がスライディンググルーブ端面５３近傍において回動中心２側へ巻き込むような形状とされることで、ボール６０の飛出しを防止している。

スライディンググルーブ５０では、内表面側がボール６０と接触し、外表面側がスライド用ボール３０と接触するため、高い耐久性が要求される。スライディンググルーブ５０はスライド用ボール３０と接触しているため、スライディンググルーブ５０に設けられたアウターレース溝５１もスライディンググルーブ５０とともに円弧上をスライドする。スライディンググルーブ５０がスライドしても、アウターレース溝中心５２の位置は変化することがない。

すなわち、互いに接触するスライディンググルーブ５０、スライド用ボール３０およびスライド用ボール溝２１においては、溝中心２２とアウターレース溝中心５２とは回動中心２を中心とした同一平面上で、かつ同心円上に設けられる。そのため、スライディンググルーブ５０がスライドしたとしても、このスライド方向はアウターレース溝中心５２の延びる方向であり、アウターレース溝中心５２の位置に変化が生じない構造とされている。

ボール６０およびケージ７０は動力を伝達するための部材であり、ボール６０の位置をケージ７０が保持している。ボール６０は二等分面１００上に常に配置されている。ボール６０はアウターレース溝中心５２およびインナーレース溝中心８２の交点上に常に配置される。アウターレース溝中心５２およびインナーレース溝中心８２は互いに交差するため、この発明に従った等速自在継手１は、いわゆるクロスグルーブ型の等速自在継手である。ボール６０はアウターレース溝５１内を転動するため、この点同時の摩擦を少なくすべくボール６０の外表面に潤滑油またはグリースなどの所定の潤滑剤が塗布されていてもよい。同様にスライド用ボール３０の外表面にも摩擦を低減させるためのグリースなどの潤滑剤を塗布することが好ましい。

ボール６０およびスライド用ボール３０の潤滑方法としては、たとえばゲル状の潤滑剤をボール６０およびスライド用ボール３０近辺に配置することで潤滑が可能となる。さらに、等速自在継手１自体を油溜りに浸してもよい。また、等速自在継手１に潤滑油を吹付けてもよい。なお、潤滑剤の飛び散りを防止すべく、等速自在継手１全体をブーツなどで覆ってもよい。

ケージ７０はボール６０を保持する保持器としての役割を有し、ボール６０がスムーズにかつ所定の位置へ位置決めされる役割を果たす。ケージ７０には、貫通孔であるボール孔７１が設けられており、ボール孔７１にボール６０を嵌め合わせることでボール６０を位置決めする。ケージ７０はケージ内表面７２およびケージ外表面７３を有し、ケージ内表面７２およびケージ外表面７３の両面は、それぞれ回動中心２を中心とした球面上に配置されている。ケージ内表面７２はインナーレース８０と摺動し、ケージ外表面７３はスライディンググルーブ５０と摺動する。この摺動を妨げないようにケージ内表面７２およびケージ外表面７３がグリースなどの潤滑剤で潤滑されていることが好ましい。ケージ７０はドーム形状であり、インナーレース８０を取囲むような形状を有する。

インナーレース８０は、回動中心２近傍に設けられ、ボール６０を内側から支持する。インナーレース８０の外表面には、インナーレース溝８１が設けられており、インナーレース溝８１にボール６０が保持される。インナーレース溝８１は回転軸９１に対して傾斜するように設けられており、具体的には、二等分面１００に対してアウターレース溝５１とインナーレース溝８１とが対称に位置するように設けられる。インナーレース溝中心８２とアウターレース溝中心５２とが交差する点は二等分面１００上に設けられ、この交差する点においてボール６０が保持される。

インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は、互いに回動中心２を中心とした球面上に配置され、回動中心２を中心とした対称な２点で交わる。インナーレース８０は回動中心２を中心として回動することが可能であり、アウターレース２０に対して一定の距離を隔てた状態で回動する。インナーレース８０は図１では、中実形状（中身が詰まった形状）とされているが、中空形状であってもよい。インナーレース８０には、複数のインナーレース溝８１が設けられている。

シャフト９０は回転力を出力または入力するための部材であり、インナーレース８０に一体的に取付けられる。シャフト９０はインナーレース８０と別部材で構成されていてもよく、また一体的に構成されていてもよい。シャフト９０の先には、たとえば自動車の車輪を取付けるためのハブが設けられていてもよい。また、エンジンからの出力を入力するインプットシャフトとしてシャフト９０を用いてもよい。さらに、プロペラシャフトにシャフト９０が接続されていてもよい。また、自動車用の等速自在継手に限らず、工作機械、発電機などで使用される等速自在継手の動力入力および出力部分としてシャフト９０を用いてもよい。シャフト９０の回転軸９１は、シャフト１０の回転軸１１に対してさまざまな角度を持たせることが可能となる。

この発明の実施の形態１に従った等速自在継手１は、第１の回転体としてのシャフト９０と第２の回転体としてのシャフト１０およびアウターレース２０との間に中間部材としてのボール６０を介在させ、シャフト９０はシャフト１０に対して回動中心２を中心として回動することで回転軸１１を回転軸９１に対して傾斜させることが可能である。回転軸１１と回転軸９１とのなす角度を二等分する二等分面１００上にボール６０を配置することで、シャフト１０，９０間でボール６０を経由して回転力を伝達することができる。等速自在継手１は、シャフト９０とともに回転し、ボール６０と接触するインナーレース溝８１が外表面に形成された第１の溝部材としてのインナーレース８０と、シャフト１０およびアウターレース２０とともに回転し、ボール６０と接触するアウターレース溝５１が内表面に形成された第２の溝部材としてのスライディンググルーブ５０と、アウターレース溝５１が延びる方向にスライド可能にスライディンググルーブ５０を保持するスライド部としてのスライド用ボール３０およびスライド用ボールケージ４０とを備える。インナーレース溝８１およびアウターレース溝５１の溝中心であるインナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は、回動中心２を中心とする円弧上に延在し、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は二等分面１００に対し互いに対称となるように捩れ角を有し、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２の交差する位置でボール６０が保持される。

図２は、シャフト９０がシャフト１０に対して傾斜した状態での等速自在継手の断面図である。図２を参照して、等速自在継手１の回動動作について説明する。シャフト９０は、シャフト１０に対して角度θ１の角度をなすことが可能である。たとえば、角度θ１は１２０°とされる。このとき、角度θ１を二等分する二等分面１００上にボール６０が配置されるようにインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１が位置決めされている。

図２の上側では、ボール６０が図１で示す状態から回動するのに伴い、スライディンググルーブ５０およびスライド用ボール３０も回動中心２を中心として、時計回りに回動する。このとき、ボール６０はアウターレース溝５１から飛出す方向に力を受けるが、不完全溝５７が存在することで、不完全溝５７にボール６０が引掛り、ボール６０が外部へ飛出すことはない。同様に、スライド用ボール３０もアウターレース２０からはみ出て外部へ飛出そうとするが、ここでもスライド用ボール３０がスライド用ボールケージ４０に保持されているため、スライド用ボール３０が外部に飛出すことを防止できる。

図２の下側では、シャフト９０がアウターレース端面２３およびスライディンググルーブ端面５３に接触している。このような接触に備えて、アウターレース端面２３およびスライディンググルーブ端面５３はテーパ面とされており、シャフト９０に面接触する。そのため、シャフト９０との間での摩耗を減少させることができ、シャフト９０の破損を防止することができる。

図２で示したように、シャフト９０がシャフト１０に対して傾斜した状態においても、回転軸１１と回転軸９１との交点は回動中心２となる。このようにシャフト９０が回動（揺動）した状態で、シャフト９０は回転軸９１を中心として回転することが可能である。シャフト９０が回転したとしても、複数のボール６０は二等分面１００上に配置されるため、シャフト９０の回転がシャフト１０へ角速度を変換されることなく伝達される。

図２で示すように、スライディンググルーブ５０がアウターレース溝５１の延びる方向に沿ってスライドするため、この発明では、アウターレース溝５１が長く形成されていると考えることができ、この長いアウターレース溝５１に沿ってボール６０が回動中心２を中心として回動する。従来の等速自在継手において、仮にアウターレース溝５１を延長すると、シャフト９０とアウターレース溝５１とが接触してしまい、十分大きな回動角度を得ることができない。本発明では、自動車のフロントホイール側に搭載されるような、大きな角度をなして駆動力を伝達する等速自在継手において、アウターレース溝５１をスライドさせることにより、従来品よりも大きな角度（揺動角）で駆動力を伝達する等速自在継手１の構造を提供することができる。

アウターレース溝５１は、アウターレース２０に対し、アウターレース溝５１の延びる方向に摺動する。アウターレース溝中心５２およびインナーレース溝中心８２は、等速自在継手１の回動中心（揺動中心）１を中心とする二次元的な円弧上に設けられる。アウターレース溝５１およびインナーレース溝８１は二等分面１００に対し、互いが対称となるように捩れ角を有する。ケージ７０のケージ内表面７２およびケージ外表面７３は回動中心２を中心とする球面上に配置される。

なお、図１および図２では、同一断面に複数のインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１が現われているが、実際には、これらのインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１には捩れ角が付与されるため、同一断面にインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１が長く延びるようには現われない。

このような構成を採用することで、たとえば回動角度（摺動角度）６０°という大きな角度にて、駆動力を伝達することが可能となる。

図３は、インナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。図３を参照して、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は三次元的に延びており、かつ、二等分面１００上で交差する。交差した位置においてボール６０が保持される。なお、実際の設計においては、厳密にボール６０の中心と、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２の交点とが一致する必要はなく、若干のずれが生じていてもよい。また、ボール６０の移動を円滑なものとするために、多少のあそびが設けられていてもよい。二等分面１００上に回動中心２が位置し、回動中心２において２つの回転軸１１，９１が交差する。

図４は、図３中の矢印ＩＶで示す方向から見たインナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。図４を参照して、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は、捩れ角θ２を有する。捩れ角θ２は、回転軸１１，９１に対するアウターレース溝中心５２およびインナーレース溝中心８２の傾斜を示したものであり、インナーレース溝中心８２の傾斜とアウターレース溝中心５２の傾斜とはほぼ等しくなる。インナーレース溝中心８２とアウターレース溝中心５２とが互いに傾斜して一点で交わることで、この交点によりボール６０を保持することが可能となる。なお、捩れ角θ２としては、０°を超えるさまざまな角度を採用することが可能である。

図５は、図１で示す等速自在継手のインナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。図５を参照して、２つの回転軸１１，９１に角度が付与されていない場合であっても、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は二等分面１００上で交差する。交差した点でボール６０が保持される。すなわち、回転軸９１を回転軸１１に対して傾斜させたとしても、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は回動中心２を中心とする球面上に設けられているため、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は常に一点で交わる。さらに、インナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２は対称形状とされているため常に二等分面１００上でインナーレース溝中心８２およびアウターレース溝中心５２が交差する。すなわち、インナーレース溝中心８２とアウターレース溝中心５２とは二等分面１００に対し面対称に設けられる。

次に、ボールおよびスライド用ボールの抜けの防止構造について説明する。図６は、実施の形態１に従った等速自在継手の断面図である。なお、図６で示す断面は、図１で示す断面と異なる断面である。図６を参照して、まず、スライド用ボール３０およびスライディンググルーブ５０などの脱落を防止するために、アウターレース２０には抱込み角度θ３を設けている。抱込み角度θ３を設けることで、スライド用ボール３０およびスライディンググルーブ５０などが外部へ抜けるのを防止する働きがある。また、不完全溝５７は、回動中心２側へ回り込むように構成され、不完全溝５７では、回動中心２からの距離が小さくなっている。その結果、ボール６０の抜け落ちを防止することが可能となる。なお、図１および図２で示すスライド用ボール溝２１，５５には捩れ角があるため、抱込み角度θ３が浅くても抜けることはない。

図７は、シャフト９０がシャフト１０に対して傾斜した等速自在継手の断面図である。なお、図７で示す断面は、図２で示す断面と異なる断面である。図７を参照して、回動時（揺動時）には、スライド用ボール３０がアウターレース２０の外側に位置する。このとき、スライド用ボール３０は回転軸１１を中心として回転するためスライド用ボール３０に遠心力が働く。しかしながら、スライド用ボール３０はスライド用ボールケージ４０に圧入されているため、遠心力が加わったとしても、外側へ飛んでいくことはない。

スライディンググルーブ５０は、爪形状のストッパ５４が設けられており、ストッパ５４はストッパ溝２４に嵌め合わされている。ストッパ溝２４の端面にストッパ５４が引掛かることでスライディンググルーブ５０が抜けることを防止することができる。ストッパ５４およびストッパ溝２４の位置は、回動角度（揺動角度）に応じて適宜変更することが可能であり、大きく揺動させたい場合には、ストッパ溝２４を長くし、スライディンググルーブ５０のスライド角度（スライド量）を大きくすればよい。図７の上側では、ボール６０が不完全溝５７と接触し、外部へのボール６０の放出を防止している。このように、スライディンググルーブ５０に不完全溝５７を設けることで、角度を付与したときに、ボール６０がアウターレース溝５１をスライドさせる。

なお、図６および図７では、インナーレース溝８１およびアウターレース溝５１が同一平面上で延びるように作図されているが、これは実際の断面とは異なる。実際にはインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１には捩れ角が付与されるため、同一平面においてインナーレース溝８１およびアウターレース溝５１が長く延びるようには現われない。

図８は、アウターレースの一部断面を含む斜視図である。図８を参照して、アウターレース２０の内表面２５は球面状（ドーム状）であり、その球面内にスライド用ボール溝２１およびストッパ溝２４が設けられている。スライド用ボール溝２１は、２本が１組となって構成されており、隣り合う２本のスライド用ボール溝２１は互いに平行に延びる。スライド用ボール溝２１はアウターレース２０を貫通しておらず、底を有する凹部形状である。２本のスライド用ボール溝２１の間に、ストッパ溝２４が配置される。ストッパ溝２４はスライド用ボール溝２１に沿って、これらと平行に延びる。

なお、図８では、２本のスライド用ボール溝２１にストッパ溝２４が挟まれる構造としたが、これに限られるものではなく、スライド用ボール溝２１の両側に、すなわちスライド用ボール溝２１を取囲むようにストッパ溝２４が設けられてもよい。また、ストッパ溝２４およびスライド用ボール溝２１の本数および長さは等速自在継手１の要求に応じてさまざまに変形することが可能である。それぞれのスライド用ボール溝２１は同一球面上に配置されており、かつ、回動中心２を中心とした円弧上に配置される。そのため、仮に１つのスライド用ボール溝２１を延長すると、元の位置まで戻るようにスライド用ボール溝２１を延長すると、元の位置まで戻るようにスライド用ボール溝２１が延びる。そして、スライド用ボール溝２１が形成される円形状は回動中心２を中心とした円形状となる。言換えれば、内表面２５を構成する球面の大円上にスライド用ボール溝２１が配置されている。スライディンググルーブの移動を安定させるために、２本のスライド用ボール溝２１を設けている。

図９は、図８中のＩＸで示す方向から見たアウターレースの正面図である。図９を参照して、アウターレース２０の内表面２５に設けられるスライド用ボール溝２１は、互いに対称形状であり、回動中心２を中心とする球面上を延びる。すなわち、スライド用ボール溝２１の各点と回動中心２との距離は等しくなる。また、スライド量を有限するために、スライド用ボール溝２１の長さは有限であり、一定の範囲でのみスライディンググルーブのスライドを許容する。

図１０はインナーレースの斜視図である。図１０を参照して、インナーレース８０はシャフト９０と接続されており、複数本のインナーレース溝８１を有する。インナーレース溝８１はシャフト９０に対して傾斜しており、一定の角度で捩れた形状とされる。インナーレース溝中心８２は回動中心２を中心とした円形状であり、回転軸９１と非平行に延びている。インナーレース溝８１の本数は図１０で示すものに限定されず、さらに多くのインナーレース溝８１を設けてもよい。インナーレース８０の外表面は円弧形状であり、他の部材との摺動をスムーズなものとする。

図１１は、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の一部を切欠いた平面図である。図１２は、図１１中のＸＩＩで示す方向から見た等速自在継手の一部断面を含む側面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩで示す方向から見た等速自在継手の正面図である。図１１を参照して、アウターレース２０内には、スライド用ボール３０がシャフト１０に対して傾斜するように配置される。１つのスライド用ボールケージ４０が２列のスライド用ボール３０を保持しており、スライド用ボール３０はスライディンググルーブ５０に設けられたインナーレースとしてのスライド用ボール溝５５に嵌め合わされている。すなわち、アウターレース２０とスライディンググルーブ５０との間には、シャフト１０に対して傾斜した転動体としてのスライド用ボール３０が配列されている。なお、スライド用ボール３０の配列方向は、アウターレース溝の配列方向と同一である。スライディンググルーブ５０の内側にはケージ７０が設けられており、ケージ７０のさらに内側には、シャフト９０が配置される。シャフト９０はシャフト１０に対して傾斜しており、所定の揺動角度が付与されている。

図１２を参照して、側面から見ると、シャフト９０はシャフト１０に対して大きく傾斜しており、シャフト９０の一部分がアウターレース２０に接触している。シャフト９０はインナーレース８０と接続され、インナーレース８０の一部分がアウターレース２０からはみ出している。インナーレース８０にはインナーレース溝８１が傾斜して設けられており、インナーレース８０に対して回動可能にケージ７０が設けられる。ケージ７０には、ボールを保持するためのボール孔７１が形成されており、ケージ７０の外表面にはスライディンググルーブ５０が接触している。スライディンググルーブ５０はスライド用ボール３０によってある方向にスライドすることが可能であり、かつスライディンググルーブ５０の過度のスライドを防止するためのストッパ５４がスライディンググルーブ５０に一体的に形成される。ストッパ５４はストッパ溝２４に噛み合い、最大傾斜状態でストッパ溝２４とストッパ５４とが接触する。

図１３を参照して、正面図で示されるように、シャフト９０にはインナーレース８０が取付けられ、インナーレース８０には、シャフト９０の延びる方向に対して傾斜するインナーレース溝８１が複数本形成される。インナーレース溝８１は転動体であるボール６０を保持する。インナーレース８０の外表面に接触するように球体を一部切欠いた形状のケージ７０が配置される。ケージ７０の内表面がインナーレース８０に接触する。ケージ７０は複数のボール孔７１を有する。ボール孔７１内でボール６０が保持される。なお、インナーレース溝８１が回転軸９１に対して傾斜しているため、ボール６０はインナーレース溝８１内で回転方向に移動する。すなわち、インナーレース溝８１の傾斜方向に沿って、ケージ７０の円周方向にボール６０が移動する。この移動を吸収するために、ケージ７０のボール孔７１は長孔となっており、回転方向に長軸が存在するように形成される。このような形状とすることで、ボール６０の回転方向での移動を吸収することが可能となる。

ボール６０に接触するように、スライディンググルーブ５０が配置される。図１３で示されるように、スライディンググルーブ５０はインナーレース溝８１と異なる方向に傾斜して設けられる。インナーレース溝８１とアウターレース溝５１が対称形状であり、インナーレース溝８１とアウターレース溝５１の交差する点でボール６０が保持される。スライディンググルーブ５０の内表面側にアウターレース溝５１が配置され、アウターレース溝５１がボール６０を受入れる。スライディンググルーブ５０の外表面には、アウターレース溝５１の延びる方向と平行にスライド用ボール溝５５が２本配置される。スライド用ボール溝５５上をスライド用ボール３０が移動する。スライド用ボール３０はアウターレース２０のスライド用ボール溝２１に保持される。

図１４は、スライディンググルーブの斜視図である。図１５は、図１４中のＸＶで示す方向から見たスライディンググルーブの斜視図である。図１４を参照して、スライディンググルーブ５０は円弧形状であり、その内表面側には、ボールと接触するためのアウターレース溝５１およびボールを保持してボールの飛出しを防止するための不完全溝５７が形成される。不完全溝５７およびアウターレース溝５１はそれぞれ凹部であり、この中をボールが転動する。外表面側には、スライド用ボールを保持するためのスライド用ボール溝５５が設けられる。

図１５を参照して、スライド用ボール溝５５は、図１４のアウターレース溝５１に沿って延び、かつ、アウターレース溝５１と同心円上に配置される。すなわち、回動中心を中心とした同心円上にアウターレース溝５１およびスライド用ボール溝５５が配置される。２本のスライド用ボール溝５５の間に飛出しを防止するための爪状のストッパ５４が配置される。

次に、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法を説明する。図１６から図１９は、図１で示す、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法を説明するための断面図である。まず、図１６を参照して、ケージ７０、インナーレース８０およびシャフト９０を準備する。ケージ７０はインナーレースを収納するための内部空間を有し、この内部空間は球面状のケージ内表面７２により取囲まれる。ケージ内表面７２と対向するようにケージ外表面７３が設けられており、ケージ外表面７３も、ケージ内表面７２と同様に、回動中心を中心とした球面上に設けられる。ケージ７０のうち、最も大きい開口部分からインナーレース８０を挿入する。

図１７を参照して、インナーレース８０をケージ７０に挿入すると、インナーレース８０の外表面がケージ内表面７２に接触する。この状態で、ボール孔７１からボール６０をインナーレース溝８１側へ挿入する。そしてボール６０およびケージ７０に接触するようにスライディンググルーブ５０を取付ける。このとき、スライディンググルーブ５０のアウターレース溝５１がボール６０に接触するようにする。

図１８を参照して、スライディンググルーブ５０をボール６０と接触させた状態で、スライディンググルーブ５０をアウターレース２０に組付ける。具体的には、アウターレース２０の内表面２５で取囲まれる空間にスライディンググルーブ５０、ボール６０およびインナーレース８０を挿入する。

図１９を参照して、スライド用ボールケージ４０をスライドさせながらスライド用ボール孔４１内にスライド用ボール３０を嵌め合わせていく。このとき、内側（シャフト１０側）からボールを嵌めていき、ボールを嵌めるとともにスライド用ボールケージ４０をシャフト１０側へ向かって押込んでいく。これにより、図１１に示す等速自在継手が完成する。

この発明に従った等速自在継手１では、スライド部は、転動体としてのスライド用ボールとスライド用ボール３０を保持する保持器としてのスライド用ボールケージ４０とを有し、スライド用ボール３０がスライディンググルーブ５０とアウターレース２０との間に介在する。

等速自在継手１はボール６０を保持するケージ７０をさらに備え、ケージ内表面７２およびケージ外表面７３は、回動中心２を中心とする球面形状となっている。

このように構成された、実施の形態１に従った等速自在継手１では、図２で示すように、アウターレース溝５１が所定の方向にスライドする。これにより、アウターレース溝がスライドしない従来品に比べて大きな回動角度（揺動角度）を得ることができ、１つの等速自在継手で大きな回動角度を実現することが可能となる。

（実施の形態２）
図２０は、この発明の実施の形態２に従った自動車の模式図である。図２０を参照して、この発明の実施の形態２に従った自動車４００では、差動装置２０２とタイヤ２００との間に実施の形態１に従った等速自在継手１を用いている。具体的には、タイヤ２００側の等速自在継手として、本発明に従った等速自在継手１を用いてもよい。また、差動装置２０２に近い側の等速自在継手として本発明に従った等速自在継手１を用いてもよい。なお、差動装置２０２とタイヤ２００との間にはドライブシャフト２０１が介在する。自動車４００は矢印２０３で進む方向に進行し、矢印２０３で示す方向が車両前方方向である。

一般的に、フロント側駆動の自動車において、フロントホイール側の等速継手は、大きな角度をなして駆動力をタイヤ側に伝える必要がある。車両の旋回半径を小さくするためには、タイヤ２００の切れ角を大きくする必要があるが、従来の等速自在継手では、回動角度が制限されているため、切れ角の大きな自動車４００を製造することができなかった。本発明に従えば、タイヤ２００側の等速自在継手として、本発明の等速自在継手を用いることで、タイヤ２００の切れ角が飛躍的に向上した自動車４００を提供することができる。

（実施の形態３）
図２１は、この発明の実施の形態３に従った等速自在継手の断面図である。なお、図２１で示す断面は図１で示す断面に対応する。図２１を参照して、この発明の実施の形態３に従った等速自在継手１では、スライディンググルーブ５０とアウターレース２０との間にスライド用ボールが設けられていない点で、実施の形態１に従った等速自在継手１と異なる。スライディンググルーブ５０はアウターレース２０の内表面２５と直接接触している。アウターレース２０の内表面２５に対してアウターレース溝５１の延びる方向にスライドすることが可能である。スライディンググルーブ５０はアウターレース２０に対して摺動するため、摺動時の摩擦抵抗を抑えるために、スライディンググルーブ５０とアウターレース２０との間にオイルまたはグリースなどの潤滑剤を介在させてもよい。

このように構成された、実施の形態３に従った等速自在継手１では、実施の形態１に従った等速自在継手１と同様の効果がある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、各実施の形態では、複数のスライド用ボール溝２１、スライド用ボール３０、アウターレース溝５１、インナーレース溝８１を設けたが、これらの個数は特に限定されるものではない。さらに、各要素の寸法および材質については適宜変更することが可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、等速自在継手の分野で利用することが可能である。

この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の断面図である。 シャフト９０がシャフト１０に対して傾斜した状態での等速自在継手の断面図である。 インナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。 図３中の矢印ＩＶで示す方向から見たインナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。 図１で示す等速自在継手のインナーレース溝中心およびアウターレース溝中心の模式図である。 実施の形態１に従った等速自在継手の断面図である。 シャフト９０がシャフト１０に対して傾斜した等速自在継手の断面図である。 アウターレースの一部断面を含む斜視図である。 図８中のＩＸで示す方向から見たアウターレースの正面図である。 インナーレースの斜視図である。 この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の一部を切欠いた平面図である。 図１１中のＸＩＩで示す方向から見た等速自在継手の一部断面を含む側面図である。 図１２中のＸＩＩＩで示す方向から見た等速自在継手の正面図である。 スライディンググルーブの斜視図である。 図１４中のＸＶで示す方向から見たスライディンググルーブの斜視図である。 図１で示す、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法の第１工程を示す断面図である。 図１で示す、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法の第２工程を示す断面図である。 図１で示す、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法の第３工程を示す断面図である。 図１で示す、この発明の実施の形態１に従った等速自在継手の組立方法の第４工程を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に従った自動車の模式図である。 この発明の実施の形態３に従った等速自在継手の断面図である。

符号の説明

１ 等速自在継手、２ 回動中心、１０，９０ シャフト、１１，９１ 回転軸、２０ アウターレース、２１ スライド用ボール溝、２２ 溝中心、２３ アウターレース端面、２４ ストッパ溝、２５ 内表面、３０ スライド用ボール、４０ スライド用ボールケージ、４１ スライド用ボール孔、５０ スライディンググルーブ、５１ アウターレース溝、５２ アウターレース溝中心、５３ スライディンググルーブ端面、５４ ストッパ、５５ スライド用ボール溝、５７ 不完全溝、６０ ボール、７０ ケージ、７１ ボール孔、７２ ケージ内表面、７３ ケージ外表面、８０ インナーレース、８１ インナーレース溝、８２ インナーレース溝中心、１００ 二等分面。

Claims (3)

1. 第１の回転体と第２の回転体との間にボールを介在させ、前記第１の回転体は前記第２の回転体に対して回動中心を中心として回動することで前記第１の回転体の回転軸を前記第２の回転体の回転軸に対して傾斜させることが可能であり、前記第１の回転体の回転軸と前記第２の回転体の回転軸とのなす角を二等分する面上に前記ボールを配置することで前記第１の回転体と前記第２の回転体との間で前記ボールを経由して回転力を伝達する等速自在継手であって、
   前記第１の回転体とともに回転し、前記ボールと接触するインナーレース溝が表面に形成された第１の溝部材と、
   前記第２の回転体とともに回転し、前記ボールと接触するアウターレース溝が表面に形成された第２の溝部材と、
   前記アウターレース溝が延びる方向にスライド可能に前記第２の溝部材を保持するスライド部とを備え、
   前記インナーレース溝および前記アウターレース溝の中心は回動中心を中心とする円弧上に延在し、
   前記インナーレース溝および前記アウターレース溝の中心は、前記二等分する面に対して互いに対称となるように捩れ角を有し、前記インナーレース溝および前記アウターレース溝の中心の交差する位置で前記ボールが保持される、等速自在継手。
2. 前記スライド部は、転動体と前記転動体を保持する保持器とを有し、前記第２の回転体と前記第２の溝部材との間に前記転動体が介在する、請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記ボールを保持するケージをさらに備え、
   前記ケージの内表面および外表面は、前記回動中心を中心とする球面形状である、請求項１または２に記載の等速自在継手。

Images