JP5106968B2

JP5106968B2 - 固定式等速自在継手

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Publication number: JP5106968B2
Application number: JP2007257913A
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Inventors: 雅司船橋
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-10-01
Filing date: 2007-10-01
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-10-01
Also published as: JP2009085382A

Description

本発明は、例えば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作動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等速自在継手が使用される。この等速自在継手は、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、前述した等速自在継手としては、ツェッパ型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）が広く知られている。

ＢＪタイプの等速自在継手は、図７に示すように軸方向に延びる複数のトラック溝１０６が球面状内周面に形成された外側継手部材としての外輪１０１と、外輪１０１のトラック溝１０６と対をなして軸方向に延びるトラック溝１０５が球面状外周面に形成された内側継手部材としての内輪１０２と、外輪１０１のトラック溝１０６と内輪１０２のトラック溝１０５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１０３と、外輪１０１の球面状内周面と内輪１０２の球面状外周面との間に介在してボール１０３を保持する保持器（ケージ）１０４とを備えている。複数のボール１０３は、ケージ１０４に形成されたポケット１０８に収容されて円周方向等間隔に配置されている。

このＢＪタイプの等速自在継手におけるトラック溝１０５、１０６は、軸方向の縦断面が単一の円弧面形状を有する。外輪１０１のトラック溝１０６の曲率中心Ｏ１および内輪１０２のトラック溝１０５の曲率中心Ｏ２は、初期設定では図７に示すように、ボール中心を含む継手中心Ｏに対して等距離ｆ１、ｆ２だけ軸方向逆向きにオフセットされている（トラックオフセット）。このように、トラックオフセットを設けることにより、一対のトラック溝１０５、１０６でもって外輪１０１の奥側から開口側に向けて径方向間隔が徐々に増加する楔状のボールトラックが形成されている。なお、この状態において、ボール中心Ｑと外輪１０１のトラック溝１０６の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α１、及びボール中心Ｑと内輪１０２のトラック溝１０５の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２とが同一となる。また、外輪１０１のトラック溝１０６の曲率中心Ｏ１を中心として、ボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１と、内輪１０２のトラック溝１０５の曲率中心Ｏ２を中心として、ボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２とが同一となる。なお、Ｒ３は外輪１０１のトラック溝１０６の曲率半径であり、Ｒ４は内輪１０２のトラック溝１０５の曲率半径である。

また、ＵＪタイプの等速自在継手は、図８に示すように、内輪１０２及び外輪１０１のトラック溝１０５、１０６が、軸方向の縦断面が部分的に軸方向と平行なストレート底を有する。この場合も、ボール中心Ｑと外輪１０１のトラック溝１０６の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α１、及びボール中心Ｑと内輪１０２のトラック溝１０５の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２とが同一となる。また、外輪１０１のトラック溝１０６の曲率半径Ｒ３を中心として、ボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１と、内輪１０２のトラック溝１０５の曲率半径Ｒ４を中心として、ボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２とが同一となる。

ところで、近年においては、軽量・コンパクトな等速自在継手として、ボールを８個備えたもの（特許文献１）や、周方向に沿ってボールを不等配としたもの（特許文献２）や、外輪及び内輪の円周方向に隣り合うトラック溝の形状がそれぞれ異なるいわゆるカウンタートラック（特許文献３）がある。また、より高角度を取れる固定式等速自在継手として、トラックが円弧部とテーパ部で形成されたいわゆるテーパトラック（特許文献４）がある。
特開平９−３１７７８３号公報特表２００４−５０４５７０号公報特表２００４−５１８０８３号公報特開２００１−１５３１４９号公報

前記特許文献１〜特許文献４に記載されたものでは、等速自在継手が高作動角をとった場合、トルク伝達のため回転方向に対してボール１０３に負荷される荷重が、一回転の間に２度抜ける（減少する）位相が存在し、その時ボール１０３は荷重から開放され不安定な状態となる。また、トルク伝達時には内部力の関係で、図９に示すように、ケージ１０４は内部隙間分だけ外輪１０１の開口側に移動し、内輪１０２は内部隙間分だけ奥側に移動することになる。このため、初期設定で内輪１０２及び外輪１０１のトラック溝１０５、１０６の曲率中心Ｏ１、Ｏ２を継手中心Ｏに対して対称に設定しても、トルク伝達時において、外輪１０１におけるトラックオフセットは減少し、内輪１０２におけるトラックオフセットは増加することになる（ｆ２＞ｆ１）。このように、トルク伝達時においてオフセットバランスがかわることで、荷重が抜ける（減少する）位相に位置するボールとトラック間の隙間がより大きくなる。このため、ボールの荷重が抜けて、再び荷重が負荷される際に、ボールに強制力が働き、内外輪トラックと衝突することで音・振動が発生する可能性があった。

本発明は、上記課題に鑑みて、トルク伝達時においてボールを安定させることができて、ボールと外側継手部材のトラック溝、及びボールと内側継手部材のトラック溝との衝突による音及び振動を抑制することができる固定式等速自在継手を提供する。

本発明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、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してボールを保持するポケットが円周方向に形成されたケージとを備え、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して継手開口側にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して反継手開口側にオフセットし、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手軸心から径方向にずれた位置に設けることで、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径を、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径よりも大とし、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心と外側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α１を、ボール中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α２と異なる大きさにしたことを特徴とするものである。

また、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、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してボールを保持するポケットが円周方向に形成されたケージとを備え、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して継手開口側にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して反継手開口側にオフセットし、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手軸心から径方向にずれた位置に設けることで、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径を、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径よりも大とし、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心と外側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α１を、ボール中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α２と異なる大きさにしたことを特徴とするものである。

本発明の固定式等速自在継手によれば、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心として、ボール中心を通る円弧の半径を、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心として、ボール中心を通る円弧の半径よりも大としている。このため、トルク伝達時において、荷重が抜ける位相に位置するボールとトラック間のすきまを相対的に詰めることができる。

外側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量及び内側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量を同一として、α１＜α２とし、あるいは外側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量を内側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量よりも大として、α１＞α２とすることができる。

前記トラック溝は、研削もしくは焼入鋼切削にて加工されたものとすることや、前記トラック溝は、鍛造仕上げされたものとすることができる。

前記内側継手部材及び外側継手部材が、軸方向の縦断面が単一の円弧面形状を有するトラック溝を持つものとすることや、前記内側継手部材及び外側継手部材のトラック溝が、軸方向の縦断面が円弧部と、軸方向と平行なストレート底を有するものとすることや、前記内側継手部材及び外側継手部材のトラック溝が、軸方向の縦断面が円弧部と、テーパ部とを有するトラック溝を有するものとすることができる。

外側継手部材及び内側継手部材の円周方向に隣り合うトラック溝の形状がそれぞれ異なるものとすることができる。すなわち、外側継手部材のトラック溝は第１の外側ボール軌道と第２の外側ボール軌道とを有し、内側継手部材のトラック溝は、第１の内側ボール軌道と第２の内側ボール軌道とを有する。第１の外側ボール軌道と第１の内側ボール軌道とが互いに軌道の第１の対を形成し、第２の外側ボール軌道と第２の内側ボール軌道とが互いに軌道の第２の対を形成し、軌道の対がそれぞれトルク伝達ボールを収容する。このため、ボール軌道との接触点におけるボールにおける接線が、ボール軌道において互いに開放角を形成することができる。従って、トラック溝の形状を異なるものとするものとして、例えば、軌道の第１の対の開放角が、開口端部側から反開口端部側に向かって開放させ、軌道の第２の対の開放角が、反開口端部側から開口端部側に向かって開放させることができる。

ボールを円周方向に不等ピッチに配することができる。この場合、前記ケージは２個のボールが収容されるポケットを有することができる。

ボール数を３〜１０個とすることができる。

本発明の固定式等速自在継手は、ボールに負荷される荷重が抜ける位相に位置するボールと、トラック間のすきまを相対的に詰めることができる。このため、トルク伝達のために負荷される荷重が１回転の間に２度抜ける位相が存在する領域を減少又は無くすことができて、ボールを安定させることができる。これにより、ボールと外側継手部材のトラック溝、及びボールと内側継手部材のトラック溝との衝突による音及び振動を抑制することができる。

前記発明は、従来のようにトラック仕上げ加工方法によらず、所定のすきま設定とするため内外輪のマッチングを行う固定式等速自在継手に用いても十分効果は期待できる。しかも、内部すきまが大きい設定においてもボールが安定するため、研削もしくは焼入鋼切削品に対して、マッチング工程を減らす、もしくは無くすことが可能となり、コストダウンを図ることができる。また、研削もしくは焼入鋼切削品に対して寸法ばらつきの大きいトラック鍛造仕上げ品に対してもマッチングを無くすことが可能となり、コストダウンを図ることができる。

ツェッパ型（ＢＪ）や、アンダーカットフリー型（ＵＪ）や、内側継手部材及び外側継手部材のトラック溝が、軸方向の縦断面が円弧部と、テーパ部とを有するトラック溝を有する固定式等速自在継手において、ボールを安定させることができる。外側継手部材および内側継手部材のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであれば、継手作動角の高角化を図ることができる。特に、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。

軌道の第１の対及び第２の対においてボールに作用する力が反対方向を向いているものであれば、これらの力はケージによって支持され、したがってこのケージは、ゼロになる軸線方向合力を受ける。その結果、ケージは、軸線方向の力を実質的に受けることなく外側継手部材に支持されて、摩擦を低減することができる。

ボールを円周方向に不等ピッチに配することができる。ケージは２個のボールが収容されるポケットを有すると、１本あたりの窓柱の周方向長さを長くすることができる。これにより、各ケージ窓柱の剛性を大きくすることができ、負荷容量を低下させずにコンパクト化が可能となる。

ボール数を３〜１０個とすることができ、すなわち、様々なタイプのものに対応させることができ、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。

本発明に係る固定式等速自在継手の実施形態を図面に基づいて説明する。

固定式等速自在継手として、図１に、軸方向の縦断面が単一の円弧面形状を有するトラック溝を持つＢＪ（ツェッパ）タイプを示す。この固定式等速自在継手は、軸方向に延びる複数のトラック溝１１が球面状外周面に形成された外側継手部材としての外輪１２と、外輪１２のトラック溝１１と対をなして軸方向に延びるトラック溝１４が球面状外周面に形成された内側継手部材としての内輪１５と、外輪１２のトラック溝１１と内輪１５のトラック溝１４との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１６と、外輪１２の球面状内周面と内輪１５の球面状外周面との間に介在してボール１６を保持する保持器（ケージ）１７とを備えている。複数のボール１６は、ケージ１７に形成されたポケット１８に収容されて円周方向等間隔に配置されている。

外輪１２は一端にて開口した筒状であり、以下の説明では、図の右側の開口端を継手開口側（マウス開口側）といい、図の左側を継手奥側（マウス奥側）という。外輪１２の内周面は球面状で、軸方向に延びる複数のトラック溝１１が円周方向に等間隔に形成してある。

内輪１５は、球状で、その外球面に、軸方向に延びる複数のトラック溝１４が円周方向に等間隔に形成してある。内輪１５はセレーション孔によって図示しない回転軸とトルク伝達可能に結合する。

各ボール１６は、ケージ１７に形成された複数のポケット１８のそれぞれに収容されて円周方向等間隔に配置されている。このボール１６の数、換言すれば、トラック溝１１，１４、ケージ１７のポケット１８の数は、６個の場合を例示している。また、これら内輪１５、ボール１６およびケージ１７からなる内部部品は、外輪１２の内部に相対動作可能に収容されている。

図１に参考例として示す固定式等速自在継手では、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも大きい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１をオフセット角方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも大となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２よりも大としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α１、及びボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２を同一としている。なお、Ｒ３は外輪１０１のトラック溝１０６の曲率半径であり、Ｒ４は内輪１０２のトラック溝１０５の曲率半径である。

本発明の第１実施形態の固定式等速自在継手について説明する。図２に示すように、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも大きい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を外輪軸に対して垂直方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも大となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１及び内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２を同一としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とが成す角α１を、ボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２よりも小としている。なお、図２に示す固定式等速自在継手において、図１と同様のものについては、図１と同一符号を付し、その説明を省略する。

以上の構成から、ボール１６に負荷される荷重が抜ける位相に位置するボール１６と、トラック間１１、１４のすきまを相対的に詰めることができ、トルク伝達のために負荷される荷重が１回転の間に２度抜ける位相が存在する領域を減少又は無くすことができる。

このように、第１実施形態の固定式等速自在継手では、ボールに負荷される荷重が抜ける位相に位置するボールと、トラック間のすきまを相対的に詰めることができる。このため、トルク伝達のために負荷される荷重が１回転の間に２度抜ける位相が存在する領域を減少又は無くすことができて、ボール１６を安定させることができる。これにより、ボール１６と外輪１２のトラック溝１１、及びボール１６と内輪１５のトラック溝１４との衝突による音及び振動を抑制することができる。

ところで、外輪１２及び内輪１５としては、トラック溝１１、１４が、研削もしくは焼入鋼切削にて加工されたものを使用するのが好ましい。前記発明は、従来のようにトラック仕上げ加工方法によらず、所定のすきま設定とするため内外輪のマッチングを行う固定式等速自在継手に用いても十分効果は期待できる。しかも、内部すきまが大きい設定においてもボールが安定するため、研削もしくは焼入鋼切削品に対して、マッチング工程を減らす、もしくは無くすことが可能となり、コストダウンを図ることができる。

また、トラック溝１１、１４が、鍛造仕上げされたものであってもよい。すなわち、研削もしくは焼入鋼切削品に対して寸法ばらつきの大きいトラック鍛造仕上げ品に対してもマッチングを無くすことが可能となり、コストダウンを図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態の固定式等速自在継手について説明する。図３に示すように、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも大きい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１をオフセット角を大きくする方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも大となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２よりも大としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とが成す角α１を、ボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２よりも大としている。

このように、本発明の第２実施形態の固定式等速自在継手では、前記第１実施形態の固定式等速自在継手と同様の効果を奏する。特に、トルク負荷時において外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２と同等以上とすることができるため、ボールに負荷される荷重が抜ける位相に位置するボールと、トラック間のすきまを一層詰めることができる。なお、図３に示す固定式等速自在継手において、図１と同様のものについては、図１と同一符号を付し、その説明を省略する。

図４は、参考例としての等速自在継手を示すものである。図４に示すように、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも小さい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２をオフセット角方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも小となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２よりも大としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α１、及びボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボール中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２を同一としている。

次に、本発明の第３実施形態の固定式等速自在継手について説明する。図５に示すように、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも小さい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を内輪軸に対して垂直方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも小となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１及び内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２を同一としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とが成す角α１を、ボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２よりも小としている。

このように、本発明の第３実施形態の固定式等速自在継手では、前記第１実施形態および第２実施形態の固定式等速自在継手と同様の効果を奏する。なお、図５に示す固定式等速自在継手において、図１と同様のものについては、図１と同一符号を付し、その説明を省略する。

次に、本発明の第４実施形態の固定式等速自在継手について説明する。図６に示すように、内輪１２のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を、継手軸心Ｏ上に位置するときの半径よりも小さい半径を描く位置となるように径方向にずらしている。すなわち、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２をオフセット角を小さくする方向にずらして、継手軸心上に位置するときの半径よりも小となるように設定している。この場合、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ１だけ継手開口側にオフセットされており、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２は、ボール中心を含む継手中心Ｏに対してｆ２だけ反継手開口側にオフセットされている。そして、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のオフセット量ｆ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のオフセット量ｆ２よりも大としている。また、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ１を、内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２を中心としてボール中心Ｑを通る円弧の半径Ｒ２よりも大としている。この場合、作動角が０°のときにおいて、ボールの中心Ｑと外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とが成す角α１を、ボール中心Ｑと内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２とを結ぶ直線と、ボールの中心Ｑと継手中心Ｏとを結ぶ直線とがなす角α２よりも大としている。

このように、本発明の第４実施形態の固定式等速自在継手では、前記第１実施形態〜第３実施形態の固定式等速自在継手と同様の効果を奏する。なお、図６に示す固定式等速自在継手において、図１と同様のものについては、図１と同一符号を付し、その説明を省略する。

なお、ボール１６を円周方向に不等ピッチに配することができる。この場合、前記ケージは２個のボールが収容されるポケットを有するものとすることができる。すなわち、ケージのポケットは、周方向間隔が大の長ポケットを有し、この長ポケットに２個ずつボールを収容することができる。また、ケージのポケットは、周方向間隔が大の長ポケットと、周方向間隔が小の短ポケットとを有し、長ポケットには２個のボールを収容するとともに、短ポケットには１個のボールを収容することもできる。これにより、１本あたりの窓柱の周方向長さを長くすることができる。これにより、各ケージ窓柱の剛性を大きくすることができ、負荷容量を低下させずにコンパクト化が可能となる。

また、外輪１２及び内輪１５の円周方向に隣り合うトラック溝の形状をそれぞれ異なるものとすることができる。すなわち、外輪１２のトラック溝１１は第１の外側ボール軌道と第２の外側ボール軌道とを有し、内輪１５のトラック溝１４は、第１の内側ボール軌道と第２の内側ボール軌道とを有する。第１の外側ボール軌道と第１の内側ボール軌道とが互いに軌道の第１の対を形成し、第２の外側ボール軌道と第２の内側ボール軌道とが互いに軌道の第２の対を形成し、軌道の対がそれぞれトルク伝達ボールを収容する。そして、ボール軌道との接触点におけるボールにおける接線が、ボール軌道において互いに開放角を形成することができる。従って、トラック溝の形状を異なるものとするものとして、例えば、軌道の第１の対の開放角が、開口端部側から反開口端部側に向かって開放させ、軌道の第２の対の開放角が、反開口端部側から開口端部側に向かって開放させることができる。このように、軌道の第１の対及び第２の対においてボール１６に作用する力が反対方向を向いているものであれば、これらの力はケージ１７によって支持され、したがってこのケージ１７は、ゼロになる軸線方向合力を受ける。その結果、ケージ１７は、軸線方向の力を実質的に受けることなく外輪１２に支持されて、摩擦を低減することができる。

前記各実施形態では、ボール数を６個としているが、３〜１０個とすることが好ましい。すなわち、様々なタイプのものに対応させることができ、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。

さらに、図示は省略するが、外輪１２及び内輪１５のトラック溝１１、１４が、軸方向の縦断面が円弧部と、軸方向と平行なストレート底を有するいわゆるアンダーカットフリー型（ＵＪ）にも本発明を適用することができる。また、外輪１２及び内輪１５のトラック溝１１、１４が、軸方向の縦断面が円弧部と、テーパ部とを有するトラック溝を有するタイプの等速自在継手にも本発明を適用することができる。この場合も、前記実施形態と同様、トルク伝達のために負荷される荷重が１回転の間に２度抜ける位相が存在する領域を減少又は無くすことができるため、ボールを安定させることができる。また、外輪および内輪のトラック溝底が円弧部とストレート部とを備えたものであれば、継手作動角の高角化を図ることができる。特に、トラック溝底が円弧部とテーパ部とを備えたものであれば、より一層の高角化が可能である。

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、前記第１実施形態および第２実施形態では、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１のみを径方向にずらし、第３実施形態および第４実施形態では内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２のみを径方向にずらしたが、外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１、及び内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２の両方を径方向にずらしてもよい。すなわち、Ｒ１＞Ｒ２の範囲内において、第１実施形態および第２実施形態のいずれかの外輪１２のトラック溝１１の曲率中心Ｏ１の位置のものと、第３実施形態および第４実施形態のいずれかの内輪１５のトラック溝１４の曲率中心Ｏ２の位置のものとを組合わせた等速自在継手を構成することができる。

固定式等速自在継手の断面図である。本発明の第１実施形態を示す固定式等速自在継手の断面図である。本発明の第２実施形態を示す固定式等速自在継手の断面図である。固定式等速自在継手の断面図である。本発明の第３実施形態を示す固定式等速自在継手の断面図である。本発明の第４実施形態を示す固定式等速自在継手の断面図である。従来の固定式等速自在継手の断面図である。従来の他の固定式等速自在継手の断面図である。従来の固定式等速自在継手の要部拡大断面図である。

１２外側継手部材
１５内側継手部材
１１、１４トラック溝
１６ボール
１７ケージ
１８ポケット
Ｏ継手中心
Ｏ１、Ｏ２曲率中心
Ｑボール中心
Ｒ１、Ｒ２曲率半径

Claims

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、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してボールを保持するポケットが円周方向に形成されたケージとを備え、
外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して継手開口側にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して反継手開口側にオフセットし、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手軸心から径方向にずれた位置に設けることで、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径を、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径よりも大とし、
作動角が０°のときにおいて、ボールの中心と外側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α１を、ボール中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α２と異なる大きさにしたことを特徴とする固定式等速自在継手。
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、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してボールを保持するポケットが円周方向に形成されたケージとを備え、
外側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して継手開口側にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手中心に対して反継手開口側にオフセットし、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手軸心から径方向にずれた位置に設けることで、外側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径を、内側継手部材のトラック溝の曲率中心を中心としてボール中心を通る円弧の半径よりも大とし、
作動角が０°のときにおいて、ボールの中心と外側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α１を、ボール中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とを結ぶ直線と、ボールの中心と継手中心とを結ぶ直線とがなす角α２と異なる大きさにしたことを特徴とする固定式等速自在継手。
外側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量及び内側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量を同一として、α１＜α２としたことを特徴とする請求項１または２に記載の固定式等速自在継手。
外側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量を内側継手部材のトラック溝の曲率中心のオフセット量よりも大として、α１＞α２としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固定式等速自在継手。
前記トラック溝は、研削もしくは焼入鋼切削にて加工されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
前記トラック溝は、鍛造仕上げされたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
前記内側継手部材及び外側継手部材が、軸方向の縦断面が単一の円弧面形状を有するトラック溝を持つことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
前記内側継手部材及び外側継手部材のトラック溝が、軸方向の縦断面が円弧部と、軸方向と平行なストレート底を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
前記内側継手部材及び外側継手部材のトラック溝が、軸方向の縦断面が円弧部と、テーパ部とを有するトラック溝を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
外側継手部材及び内側継手部材の円周方向に隣り合うトラック溝の形状がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
ボールを円周方向に不等ピッチに配したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
前記ケージは２個のボールが収容されるポケットを有することを特徴とする請求項１１に記載の固定式等速自在継手。
ボール数が３〜１０個であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。