JPH07269587A - 恒速度自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 自動車用等に使用する少くともある時期に互
に傾斜する回転軸における回転を伝達する恒速度自在継
手を提供する 【構成】 恒速度継手であり、２つの十字軸１０を有
し、その各々は各部分円筒状凹部６に滑動可能に収容さ
れている部分円筒状部分８と部分環状円筒状部分１２と
を含み、この両者の軸線は互に直角になっている。中心
部材１６は２つの部分環状円筒状凹部１４を与え、これ
ら凹部の軸線１８は一致し、且つ中心部材の軸線を構成
する。各凹部１４は部分環状円筒状部分１２の対応する
一つを滑動可能に収容している。凹部１４の軸線１８は
幾何学的中心２０を通っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動力伝達系統向けの用途
に利用される恒速度自在継度に関するものである。すな
わち、特に自動車用に関し、例えば４輪駆動車の駆動軸
に用いられると共に、少くとも或る時期に互いに傾斜し
た回転軸の間に回転運動を伝達するのが望ましい他の用
途にも利用される恒速度自在継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来最も良く知られている自在継手は恐
らくカルダン継手であり、この継手は各々の軸の端部に
位置すると共に互に直交している２つの二又を含み、各
二又の両端には各軸の軸線に直角に延びている穴が形成
されており、各穴には共通の十字部材の２つの対向する
アームの両端が回転可能に位置している。この様な継手
は相当な角度で回転運動を伝達できると共に、２つの軸
の毎分当りの回転数で表わした速度は常に同じであるも
のの、入力軸が一定の速度で回転するにつれて出力軸の
速度は各回転にわたって周期的に変動する。

【０００３】その理由は、出力軸の瞬間速度が一定の入
力速度と共に常に一定していなければならないならばカ
ルダン継手は必要な基本的関係を満足させないからであ
る。すなわち、第１番に両軸間の接触面は空間的に一定
に保持されねばならない。また第２番目に接触面は両軸
の回転軸線により定まる平面に直角でなければならな
い。そして第３番目に接触面は全継手角度の半分に等し
い角度を各軸の軸線と限定しなければならない点であ
る。

【０００４】速度の近不変性は２個のカルダン継手を直
列に有する複カルダン自在継手により達成されており、
第１番目の継手の出力部材は他方の継手の入力部材から
成る。両軸の両端には協同支持位置決め手段が設けられ
ている。継手は単一の継手角度においてのみ真の恒速度
継手として作動するものの、他の継手角度では出力速度
の変動が例えば単一カルダン継手よりもはるかに小さ
い。しかしながら、この減少した速度変動にも拘わらず
多くの用途に対しては満足させないものである。

【０００５】速度の真の不変性に対する必要な関係は、
２つ内レースと外レースとから成るルゼッパ継手により
達成されており、この内外のレースは、軸方向にオフセ
ットした子午線的に湾曲した溝で恒速度面内に位置決め
され、且つ両レース間に位置されたケージでこの面に保
持されている複数のボールで駆動可能に連結されてい
る。

【０００６】この継手で伝達されたトルクは継手が撓む
と、レースと接触して滑動するボールの非常に小さい接
触面積を介して伝達され、従って可成りの継手角度にお
いて継手は非常に激しい摩耗を受ける。実際上、ボール
の球面はレースの凸状内面と接触しており、且つこの事
は接触が事実上点接触であることを意味しているので面
応力は極めて高くなる。実際上、この点は単に大きい継
手角度が殆んどの用途でまれにしか利用されていないこ
と及び単に短時間だけ利用されているので許容し得る。
しかしながら、もしもルゼッパ継手を可成りの時間にわ
たって可成りの継手角度及び高速度及び／又は高トルク
で作動されれば、摩耗と熱及びノイズの発生は可成りの
ものとなり、また、継手は早過ぎる破損を受け易すくな
る。

【０００７】独特許第９１４２０８号は２本の軸の対向
端に２つの部分的に円筒状の凹部が設けられている恒速
度継手を開示している。各凹部には、大体にＵ字形状の
個別部材または十字軸が滑動可能に収容されており、そ
れぞれの十字軸の各アームの端部には円筒状部分で限定
された孔が設けられており、且つ各孔の軸線は関連した
凹部の軸線に対し直交している。

【０００８】４つの孔の全てには中心継手ピンが回転可
能に収容されている。各継手ピン上には案内部材が滑動
可能に支持され、各案内部材は２つの案内ピンにキー締
めされ、各２つの案内ピンはそれぞれの円筒状部分の内
面と滑り係合し、且つそれぞれの軸の端部に回転可能に
取付けられている。

【０００９】この公知の継手を介して伝達されるトルク
は継手ピンと十字軸との係合面を介して伝達される。十
字軸の係合面は円筒状なので中心ピンは必然的に比較的
小形になる。なぜならばそうしないと継手の全体的な寸
法が受け入れ不能なほどに大きくなってしまう。このこ
とは、もしも継手が相当なトルクを伝達しているとすれ
ば、係合面は必ず面積が小さくなり、その結果高い表面
荷重が生じて潤滑破壊と摩損とを生じ最終的には係合面
の溶着または焼付きとなることを意味する。更に、２つ
の軸が傾斜すると案内部材が案内ピン上で長手方向に往
復動し、この事は継手不均衡になりその結果継手が高速
回転すると受容できない振動が生じる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、公知の継手の問題点を解決し、且つ安価で簡単に製
造できると共に可成りの摩擦を受け、または早期破損の
危険もなく長時間にわたって高速度で且つ大きい継手角
度で作動可能な恒速度継手を提供することである。更に
別の目的は、少なくとも常にほぼ静的に且つ動的に均衡
した恒速度継手を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に従う恒速度継手
は、その各対向端に各一部円筒状凹部が形成され、且つ
その軸線が継手の幾何学的中心において交差している２
つの軸と、２つの十字軸とから成り、各十字軸は各部分
円筒状の凹部に滑動可能に収容されている一部円筒状の
外側部分と、中心部材の対応する円筒状面と回転滑り係
合し、且つその軸線が部分円筒状部分の軸線と直交する
円筒状面を与える内側部分とより成り、内側部分の両円
筒状面の軸線は一致しており、且つ幾何学的中心を通る
中心部材の軸線を構成している。さらに継手は内側部分
の円筒状面のみが部分的な円筒状であり、且つ両十字部
材を連結する結合手段が設けられており、該結合手段は
両十字軸間に回転運動を伝達して両十字軸を拘束して中
心部材の軸線を中心して反対方向に同一距離だけ回転さ
せるように配置されていることを特徴としている。

【００１２】本発明の継手は、一方の出力部材、すなわ
ち、中心部材が他方の入力部材を構成し、さらに、全て
の係合面が部分円筒状であり、且つ全ての円筒状部の軸
線が継手の幾何学的中心で交差していることを重要な相
違点とする。２個のオルダム継手と同等とみなすことが
できる。

【００１３】両軸が心合せされると、継手全体が一体の
本体として回転し、関連した十字軸の一部円筒状部分と
十字軸の部分環状の円筒状面と中心部材の円筒状面との
係合によりトルクは両軸の部分円筒状凹部の係合で構成
された２つの回転結合を介して一方の軸より中心部材へ
伝えられる。トルクは、継手の反対側の２つの対応する
回転カップリングによって中心部材から他方の軸へ伝わ
り続ける。

【００１４】いま両軸が相互に傾斜すると、それぞれの
カップリングの軸線を中心として各カップリングの面に
相対的な滑り回転運動が生じ、継手の各側面上の両カッ
プリングの滑り運動は直角で且つ位相外れとなる。中心
部材と係合する十字軸の面のみが部分円筒状であること
は、それらの面に中心部材の長さの同一部分と係合させ
ることになり、従って中心部材の軸線の方向に十分によ
り大きな長さを持たせる。このことはさらに、前記先行
独特許の場合よりも遥かに大きい表面積を介して十字軸
と中心部材との間にトルクが伝達されることを意味す
る。

【００１５】十字軸と中心部材間の回転結合の安全と従
ってそのトルク伝達能力とは、それぞれの十字軸の内側
部分が部分的に環状円状形状であり且つ中心部材がその
各々が内側部分の対応する一方を滑動可能に収容する２
つの部分的に環状の円筒状凹部を与えればより一層大き
く増大する。

【００１６】

【作用】継手が真の恒速度継手として作動するために
は、上述の條件を満足しなければならず、特に中心部材
の軸線が継手角度を二等分する必要がある。中心部材の
軸線は２つの自由度を有する。すなわち、両軸が共振の
場合、継手の幾何学的中心を通り且つ中心部材の２つの
部分的に環状の円筒状凹部の面に直角に延びると平面内
とおよび中心部材に直交し継手の幾何学的中心を通ると
共に両軸の軸線が置かれている平面内で可動なことであ
る。

【００１７】しかしながら、両十字軸は好ましくは伝動
装置で連結されているので、両十字軸は常に同一距離だ
け反対方向に中心部材の軸線を中心に回転してそのため
中心軸線は常に必らず上述の平面の第１の平面内で継手
角度を二等分する。一方の平面での中心部材の軸線の位
置の制御を伴なう継手の形状が他方の平面での継手角度
を二等分する位置へ中心部材の軸線を自動的に移動させ
ようとすることも容易に示すことができる。

【００１８】継手が早過ぎる破損を受けないで長期間に
にわたって大きい継手角度で、且つ高速度で駆動可能で
あり、且つ、その重要な理由の一つはルゼッパ継手の様
に多数の実質的に点接触を介するよりはむしろ各種の一
部円筒状の面の可成りな面積を介して荷重が伝わること
にある。滑り接触している大きい表面積の結果としてヘ
ルツ表面応力荷重が最小になり、それによって継手を極
めてコンパクトに保ちながら潤滑と高速度での大きいト
ルク伝達能力を助長する。

【００１９】部材の大半が圧縮荷重で剪断荷重を受けた
曲げ荷重ではないため、たとえ大きい継手角度において
さえも継手の静荷重支持力は本来的に高い。継手は本来
的に自動心合せ性であり、且つその振り直径、すなわ
ち、自動車の設計者にとって重要なところの軸の軸線の
方向に対し横向きの最大寸法は本来的に小さい。

【００２０】両十字軸を互に結合してそれらが反対方向
に同一の距離だけ回転させることは色々の方法で行い得
るものの、結合手段はそれぞれの部分環状の円筒状部分
に形成された歯部と中心部材に回転可能に取り付けら
れ、且つ相互およびそれぞれの部分環状の円筒状部分の
設けられた歯部とかみ合っている２つの平歯車で構成さ
れているのが好ましい。

【００２１】これら２つの平歯車は互に直接かみ合って
いてもかまわない。しかしながら、両十字軸が直径方向
の対向位置から回転移動するとそれらの質量は中心部材
の一方の側に移動することになり、この事は一方では低
速用途には許容できるものの、高速域では許容不可能な
振動の発生につながる可能性がある。従って、２つの対
向面の各々の上にほぼ直線状の歯列を設けた細長いつり
合い部材を介して両平歯車が互に間接的にかみ合ってお
り、各平歯車は直線歯列のそれぞれ一つとかみ合ってお
り、つり合い部材は、両十字軸が中心部材の軸線に関し
て直径方向に対向した時につり合い部材は中心部材の軸
線に関して対称的に配設され、且つ両十字部材が中心部
材の軸線の一方の側に配設される位置に回転するとつり
あい部材は中心部材の軸線の他方の側に移動するように
配設されているのが好ましい。

【００２２】この実施例において、本質的に両側ラック
を構成しているつり合い部材は２つの別個の機能を達成
する。第１に、両十字軸間の連結部の一部を形成してい
ることで、第２には両十字軸とは反対方向に移動してつ
り合重りとして作用することである。もしもその質量が
両十字軸の質量にほぼつり合っていれば、全ての継手角
度で事実上継手が静的にも動的にも均衡することが可能
である。

【００２３】しかしながら、両十字軸が回転すると、両
十字軸は周回路上を移動するのでそれらの中心軸線に関
する横方向速度は低下する。もしもつり合い部材が両十
字軸の所定角回転に対し一定距離移動するならば、つり
合い保たれるのに過ぎない。しかしながら、両十字軸が
さらに直径方向の対向位置より回転移動するにつれて移
動距離が減少するようにつり合い部材が配置されれば一
層正確になり、この事は平歯車が卵形の断面を有し、且
つほぼ直線状の歯列がそれらの中心部において互いの方
向にわん曲することで達成され得る。そしてそれによっ
て両十字軸が中心部材の軸線を中心にして回転して直径
方向に対向した位置より遠去かるにつれてつり合い部材
の直線運動速度は低下する。

【００２４】全部の用途に対し必須ではないものの、継
手が自立しており、且つこの目的のため各種の回転結合
部を形成する部材がキー締め結合されているのが好まし
い。もっともキーが必要な連結部の係合面の相対的な回
転滑り運動を可能にするようなものであることは当然必
要である。協同する弓形のトングとグループをこの目的
に利用できる。そしてこれは殆んどの高速域で完全に適
切である。高速度用途に対しては、トングとグループに
付随する摩擦損失は許容不可能な場合があり、これらは
ボール軸受けを収容するボールレースを定める２つの協
同する半円形グループで置換えることができる。各ボー
ルレースの両端は通路で互に結合されてそれによりボー
ル軸受が周回しあるいは往復運動するループを形成する
のが好ましい。

【００２５】好ましい実施例において、両軸の対向端部
はそれぞれのフランジ部を有し、且つこれらのフランジ
には一部円筒状凹部が形成されており、またその外形は
ほぼ一部球状形である。また内形がほぼ部分球形状であ
り、且つ両軸が通過する開口が設けられている外ケージ
ングで継手が囲まれている。従って、継手は大体におい
て球形の全体的外観を有する。

【００２６】上述のように、中心部材の軸線の制御によ
り、該軸線は第２の平面内で継手角度を二等分し、且つ
第１の平面は自動的に生じる。しかしながら、第２の平
面内での中心軸線の位置を積極的に制御することは、や
はり幾つかの用途で望ましいことである。これは色々な
方法で行ない得るものの、一つの実施例では中心部材と
外ケーシングとは協同する構造（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｓ）が設けられており、外ケーシングは継手角度に依存
してその位置および協同する構造の位置を変更するよう
に配置されそれによって中心部材の軸線が確実に拘束さ
れて継手角度の二等分線上に位置するようにする手段を
含んでいる。

【００２７】一つの実施例において、中心部材は２つの
大体平面的な対向した案内フランジを有し、その平面は
両軸が心合せされると両軸の軸線に対し直交すると共に
該平面は中心部材の軸線を含み、ケーシングの内面は第
１の大円上に置かれ、且つそれぞれ各案内フランジの自
由端を滑動可能に収容している２つの直径方向に対向し
た細長い溝が設けられており。そして案内フランジと細
長い溝とは協同する構造を構成している。

【００２８】更に、継手角度に応じて溝の位置を変更す
る手段が必要である。そして一つの実施例においてケー
シングの内面は細長い溝が設けられており、この溝は第
１の大円に直交する第２の大きい円上に置かれ、且つ２
つの直径方向に対向した溝の間の中途に位置し、且つ２
つの重なり合った２つの部分球面状の案内帯金を滑動可
能に収容していて、それぞれの案内帯金の一端は各軸栓
に結合し、この軸栓は両軸の端部のフランジの対応する
一つの外面にある穴に収容されていて幾何学的中心を通
る軸栓を中心に該フランジに関し回転可能になってい
る。

【００２９】従って両軸が互に傾斜し、且つ回転される
と、案内帯金はケーシング拘束して移動しその結果、そ
の一平面内の位置が直径方向の対向溝内の案内フランジ
の係合によって定まる中心部材の軸線は常に両軸の軸線
で定まる角度の二等分線上に置かれる。この構造は本来
的に、両軸の軸線が互に傾斜すると、継手の回転中に継
手の残部に関して周期的に加速し減速する外ケーシング
を生じる。ケーシングがそうした時の慣性の変動は十字
軸とつり合い部材の変動と位相外れとなっており、両軸
の軸線が互に傾斜した場合の継手の回転中においてその
慣性変動が実質的に往復動する十字軸とつり合い部材の
慣性変動と同等となり従ってそれを部分的に相殺するよ
うにケーシングの質量を選定するのが好ましい。本来の
上記以外の特徴および詳細は、単に添付図面に関連して
例示されている幾つかの具体的な実施例の下記の説明に
より明らかになろう。

【００３０】

【実施例】先ず図１乃至図５を参照して、継手は２つの
軸２を含み、その互に間隔を置いて対向している内端部
には外表面が部分的な球状である各フランジ４が設けら
れている。従ってフランジ４はきのこの外観を思い起さ
せる外観を有する。各フランジ４の内面には部分円筒状
の凹部またはくぼみ６が形成されており、その２つの凹
部の軸線は両方の軸２が心合せされると合致するように
なっており、且つ常に継手の幾何学的中心２０において
交差している。それぞれの凹部６には各十字軸１０の部
分円筒状の外側部８が滑動可能に収容されており、且つ
その他の内側部１２は部分環状の円筒形状を有し、１８
０度以下、すなわち、６０乃至１５０度にわたって延び
ており、さらに中央継手部材１６の各部分環状円筒状凹
部１４に滑動可能に収容されている。

【００３１】本実施例では両凹部１４は別個になってい
るものの、両凹部はある種の構造では完全に重なり合い
従って単一の環状凹部を形成し得ることが理解されよ
う。２つの部分環状円筒状部分１２と２つの部分環状円
筒状凹部１４の軸線は合致していて図２に符号１８で示
されており且つ継手の幾何学的中心点２０を通ってい
る。それぞれの部分環状円筒状部分１２の部分円筒状内
面は歯部２２が設けられており、歯部２２は各平歯車２
６の対応する歯部２４とかみ合っている。２個の平歯車
２６は２つの間隔を置いた端蓋２８に軸承されており、
端蓋２８は中心部材１６の大部分を成しており、且つそ
れぞれ４つの等角度で間隔を置いた構造３０を備えてい
る。両端蓋２８上の構造３０の自由端面は互に係合し、
且つそれらの外面は部分環円筒状凹部１４の円形断面の
内面を構成している。

【００３２】細長いつり合い板３２が中央部材１６内に
設定され、且つ両軸２の軸線と直交する方向に部材１６
の両側に突出している。つり合い板３２の対向面上には
各平歯車２６上の平歯２４とかみ合うそれぞれの組のラ
ック歯３４が形成されている。部分環状の円筒状部１２
は部分環状の円筒状凹部１４内で軸線１８を中心に自由
に回転滑動し、その回転滑動により歯部２２と２４との
かみ合った組は平歯車２６の回転を生じ、さらにつり合
い板３２直線運動を起させる。

【００３３】その結果両十字軸１０は連動し、且つ拘束
されて常に軸線１８を中心に反対方向に同一距離だけ回
転する。両軸２が軸方向に心合せされるとつり合い板３
２が中央部材１６の両側に同一距離だけ突出するように
つり合い板３２と平歯車２６とが位置決めされている。
その場合一方の軸が軸線１８を中心にして他方の軸に対
し傾斜していると、一方の方向への両十字軸の相対運動
の結果つり合い板を他方の方向に移動させる。相対的質
量と相対的運動距離とは、たとえ両軸が傾斜しても継手
を事実上静的且つ動的に平衡状態に止める。各構成部材
の寸法を適切に定めれば、つり合い板をＩ形断面に作る
ことでその両端での質量を増大できよう。

【００３４】継手の構造的な保全性を確保するために、
十字軸１０はその各軸２にと中央部材１６とにキー止め
される。このキー止めは半径方向すなわち幾何学的中心
２０より外方への相対運動を防止しなければならないも
のの、各凹部６の軸線を中心とした相対回転運動または
軸線１８を中心とした十字軸１０の相対回転運動を妨げ
てはならない。

【００３５】本実施例においては部分円形突起または隆
起部３６と同様な部分円形突起または隆起部４０とによ
り達成されており、突起３６の中心は協同する部分円筒
状凹部６の各軸方向端部において対応する部分円形切込
溝３８と係合する各部分円筒状部分８上の部分円筒状面
の各軸方向端部で協同する凹部６の軸線上に置かれてい
る。さらに突起４０の中心は直立した構造３０の周囲の
２つ端蓋２８に形成された対応する部分円形切込溝４２
と係合する各部分円筒状の環状部分１２の部分円筒状の
歯付面の各軸方向端部において軸線１８上に置かれてい
る。

【００３６】使用に際して、もしも両軸が軸方向に心合
せされ、且つその一方が回転すると、この回転運動は軸
の端部における部分円筒状凹部６の十字軸の部分円筒状
部分８の係合で構成された回転結合に基づいて協同する
十字軸に伝達される。回転は更に、十字軸の部分環状円
筒状部分１２の中央部材の部分環状円筒状凹部出の係合
によって構成された回転結合に基づいて中心部材１６に
伝達される。

【００３７】回転運動は更に継手の他方の側の対応する
回転結合によって他方の十字軸を介して他方の軸へ伝達
される。従って、継手全体が単一本体として両軸の共通
軸線を中心に回転し２つの直列円筒状オルダム継手とし
て効果的に作用するが、この時中心部材１６は一方のオ
ルダム継手の出力部材として、且つ他方のオルダム継手
の入力部材として働く。

【００３８】今両軸が互に傾斜したとすると、相対的回
転は部分円筒状凹部１６での部分円筒状部分８の相対回
転と部分環状円筒凹部１４での部分環状円筒状部分１２
の相対回転との組合せ、すなわち協同する部分円筒状面
対に各軸線を中心とした相対滑り運動によって調節され
る。フランジ４の縁部間の隙間は一方の側では減少し他
方の側では増大する。

【００３９】両十字軸が回転的に連結されている結果、
十字軸は拘束されて中心部材１６の中心軸線１８を中心
にして同一距離であるが反対方向に回転する。この回転
によってつり合い板３２の直線運動が生じるが、その距
離は中心部材の静的且つ動的な均衡を確実に保持させ
る。両軸２が回転すると、部分８と凹部６の協同面がそ
れらの軸線を中心に滑り往復動し、且つ部分１２と凹部
１４との協同面もまたそれらの軸線を中心に滑り往復動
する。そしてそれぞれの場合において往復動の距離は継
手角度の関数である。後者の回転往復運動はつり合い板
３２の直線往復運動を生じ、それによって継手は動的
に、且つ静的に均衡した状態に確実に保持させる。各種
の部分円筒状面の軸線の全てが幾何学的中心２０におい
て交差し続ける。

【００４０】継手の速度の不変性を確保するためには、
中心部材１６の軸線１８、すなわち、部分環状円筒状凹
部１４の軸線が常に継手角度を正確に二等分することが
必要である。このことは両十字軸１０が拘束されて中心
部材１６に関して反対方向に同一距離だけ回転する事に
基づいて一方の平面内で自動的に生じ、且つ継手の形状
寸法に基づいてどのような場合にも他方の平面内でも生
じ易いものであるものの、この好ましい実施例ではこの
必要条件が常に必らず達成されるように中心部材を確動
させて実現している。

【００４１】継手は２つの相互に連結されたケーシング
半体４８から成る外ケーシングで囲まれており、ケーシ
ング半体４８の内面は部分球状で、且つフランジ４の部
分球状の外面と係合している。このケーシングには、軸
２が貫通し、且つ該軸の最大予想角運動に対応するのに
充分な大きさを持った２つの開口が設けられている。各
端蓋２８に対向しているケーシングの内面には溝または
くぼみ５０が形成されており、２つの溝５０は同一の大
円の一部の上に延びている。

【００４２】大体において平面状のフランジ５２が各端
蓋２８と一体に形成されており、このフランジ５２は中
心部材１６の軸線１８に平行に延びており、且つその自
由端はそれぞれの溝５０に滑動可能に収容されている。
さらに、両軸が心合せされると端蓋２８に対向するポー
ルの中間においてケーシング４８の内面に別の溝または
くぼみ５４が形成されており、この溝５４は溝５０に直
角な大円の一部の上に延びている。

【００４３】２つのオーバライング部分球状案内帯金５
６と５６′が滑動可能に溝５４に収容されており、帯金
５６と５６′との対向端にはそれぞれ一体的な軸栓５８
と５８′とが設けられ、且つそれぞれのフランジ４の外
面の穴に回転可能に収容されている。これらの穴は、そ
の中で継手の幾何学的中心２０を通る軸線を中心にして
栓５８と５８′とが回転できるように心合せされ、且つ
寸法が決められる。

【００４４】溝５４の縁部で案内帯金５６と５６′とが
出来る限り円滑に且つ、効果的に作動できるためにはそ
れらが可能な限り長いことが望ましいので図示の実施例
では継手の或る回転位置で各帯金が他方の帯金の軸栓の
上を通過するような長さになっている。これを可能にす
るために、帯金５６′は帯金５６よりも広く、且つその
上に来るようになっていると共に栓５８′は栓５８より
も直径が大きい。栓５８′はその頭部にスロット５９が
設けられていてそこを通って帯金５６が滑動できるよう
になっている。

【００４５】継手は事実上２つの可撓性でゴム弾性の管
状じゃばら６１で密封されており、各じゃばら６１での
一端はケーシング４８の各開口の縁部の周囲に延び、且
つ結合されていると共にその他端は協同する軸の表面の
周囲に接して延びていて滑りシールを形成しまたはそこ
に結合されている。

【００４６】上述のように、両軸２が傾斜すると、フラ
ンジ４の縁部間の隙間は一方の側で他方の側より小さく
なる。案内帯金５６と５６′とが回転して隙間の最も狭
い部分を通過すると、栓５８と５８′とは拘束されて、
それぞれの穴で回転し、帯金５６と５６′との溝５４の
縁部に対抗する作用によってフランジ４の縁部間の隙間
の最も広い部分に帯金５６と５６′とが達する迄はケー
シング４８が継手の残りの部分よりも回転が遅くなる。
それ以降、ケーシングは拘束されて継手の残部よりも一
層速く回転する。

【００４７】従って継手が回転するにつれて周期的に帯
金の重なりの度合は変化し、且つ重なりの度合が最大限
に近付くと帯金５６はスロット５９のそれぞれの側で上
方に延びている材料のフィレットでその帯金５６に結合
された軸栓５８′のスロット５９を通って滑動する。溝
５４内での帯金５６と５６′との働きの結果、溝５０は
常に第２の平面内の継手角度の二等分線上に置かれる。
中心部分１６の配向は溝５０の位置で定まり、それはフ
ランジ５２が溝５０に事実上横方向の隙間なしに滑動可
能に収容されており、従って中心部材１６の軸線１８は
常に第２平面内で継手角度を正確に二等分しそのため継
手の速度の不変性に対する必要条件が満たされる。

【００４８】上述のように、両軸２が互に傾斜すると、
外ケーシング４８はその通常の回転運動に回転往復運動
を重畳させる。この結果その慣性の周期的変動を生じ、
この変動は十字軸とつり合い板が往復動すると十字軸と
つり合い板との慣性変動と位相外れに確実になるように
することで利用可能になる。適切な寸法決定によってこ
れら２つの慣性変動を部分的に確実に相殺できる。

【００４９】上述の実施例において、十字軸は協同する
トングと溝の対でフランジ４と中心部材１６へキー締め
されており、このキー締めは継手の機械的保全性を生じ
るために非常に望ましい、もっとも機械的保全性が他の
手段で確保されれば必須ではない。しかしながら、継手
が高速度用途向けに意図されている場合、トングと溝の
キーの摩擦損失は受け入れ不可能になり得るが、この潜
在的問題はトングと溝が再循環ボールレースでトングと
溝が置き換っている図６と図７に示してある改良構造で
克服される。

【００５０】トングと溝３６，３８および４０，４２と
は半円断面の円弧溝３６′，３８と４０′，４２′でそ
れぞれ置き換えられていて、その各協同対は清浄性の要
求のために図６及び図７におけるジョイントの片側のみ
に示されている複数のボール軸受３７，４１により占め
られている。各十字軸の２つの溝３６″再循環路６０で
接続されており、再循環路６０は溝の両端間で十字軸を
介して延びて連続ループを形成し、使用中この連続ルー
プ内でボールが前後に回転しかし十字軸と協同する軸と
の間でそれぞれ軸受およびキーとして作用する。同様
に、各十字軸の溝４０′は再循環路６２によって接続さ
れており、この再循環路６２は溝の両端間で十字軸を介
して延びて更に別の連続ボールループを形成している。

【００５１】摩擦抵抗の減少によって、この改良された
構成はいかなる問題も伴なわずに長時間にわたって例え
ば４５度以上の大きい継手角度および高速度で作動可能
であり、且つ、特にその実用寿命の早期減少を伴なわず
に実現できる。更に別の可能性としては、全ての形式の
キー締めを省略し、且つ外ケーシング４８をむしろ強度
を高め構造的機能を果しその結果そのフランジ４の部分
球状外面との係合が継手の全構成部材を所望の立体関係
に保持するに充分なようにすることである。

【００５２】上述のごとく、ダブルサイドラックを構成
するつり合い板３２は２つの別個の機能を果たす、すな
わち、機能の一つは両十字軸間の伝動装置の一部として
働くことであり、他方の機能はつり合い重りとして働き
中心部材の軸線に関して一方の方向に移動させて継手を
平衡させるものであり、この時両十字軸は反対方向に回
転しその結果十字軸の合成質量は他方の方向に移動す
る。

【００５３】しかしながら、上述の実施例においてはラ
ックは両十字軸の各単位角回転毎に一定距離移動し、こ
の間両十字軸の質量は該軸が円形路上を移動するので漸
進回転につれて漸進的に減少する距離だけ中心軸から移
動する。このことは実際上それらの質量がほとんど一つ
の特定位置でのみつり合い部材によってほぼ平衡される
ことを意味する。これは非常な高速度の場合を除いて問
題にならないものの、この潜在的問題は図８の改良構成
によって解決される。

【００５４】すなわち、図８では平歯車２６′は卵形体
断面を有し、且つ、２組のラック歯部３４は協同する平
歯車から離れるように湾曲している。すなわち、それら
の中央領域で互の方向に湾曲している。平歯車は、つり
合い部材が中央位置にある時、すなわち、両十字軸が直
径方向に対向している時に平歯車の頂点が協同するラッ
ク歯部と係合するように配置されている。十字軸が回転
して中心軸に関して一方の方向に移動すると、つり合い
部材は従って反対方向に漸進的に減少する距離だけ移動
する。平歯車の形状は、つり合い部材が十字軸をその全
ての回転位置でより厳密にまたはより正確につり合せる
ように選択される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う恒速度継手の中央断面図であっ
て、軸は図面の平面内である角度をもっている。

【図２】図１と同様図であるが図１の平面に直角な平面
上の中央断面であって、各軸は図面の平面内である角度
をもっている。

【図３】図１のＸ−Ｘ線上の外ケーシングの断面図であ
る。

【図４】外ケーシングおよび継手の内部部材を取り除い
た両軸と案内帯金の外観図である。

【図５】継手の構成部材の分解配列図である。

【図６】本発明に伴う恒速度継手の改良された構造を示
す図１と同様な中央断面図である。

【図７】本発明に従う恒速度継手の改造された構造を示
す図２と同様な中央断面図である。

【図８】更に別の改良された構造の中央部分の部分的断
面図である。

【符号の説明】 １ 軸 ２ フランジ ６ 部分円筒状凹部 ８ 部分円筒状部分 １０ 十字軸 １２ 内側部分 １４ 部分環状円筒状凹部 １６ 中心部材 ２２，２６，３２ 結合手段

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各対向端に各部分円筒状凹部（６）が形
   成されかつ該凹部の軸線が継手の幾何学的中心（２０）
   において交差している２つの軸（２）と、 それぞれ前記各部分円筒状凹部（６）に滑動可能に収容
   されている部分円筒形状の外側部分（８）と、中心部材
   （１６）の対応する円筒状面と回転滑り係合し、かつ前
   記部分円筒状部分（８）の軸線に直角な軸線を有する円
   筒状面を与える内側部分（１２）とを有し、前記内側部
   分（１２）の両円筒状面の軸線（１８）は一致してお
   り、且つ前記幾何学的中心（２０）を通る前記中心部材
   （１６）の軸線を構成している２つの十字軸（１０）
   と、 から成る恒速度自在継手において、前記内側部分（１
   ２）の円筒状面のみが部分円筒状であり、且つ、前記両
   十字軸（１０）を連結すると共に該両十字軸間に回転運
   動を伝達するように配置された結合手段（２２，２６，
   ３２）が設けられていることで前記十字軸（１０）は拘
   束されて前記中心部材（１６）の軸線（１８）を中心に
   して同一距離ではあるが反対方向に回転することを特徴
   とする恒速度自在継手。
2. 【請求項２】 前記各十字軸（１０）の内側部分（１
   ２）は部分環状円筒形であり、且つ、前記中心部材（１
   ６）はそれぞれ前記内側部分（１２）の各々を滑動自在
   に収容する２つ部分環状円筒状凹部（１４）を与えるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の恒速度自在継手。
3. 【請求項３】 前記結合手段は前記各部分環状円筒部分
   の円筒状内面に形成された歯部（２２）と、前記中心部
   材（１６）上に回転可能に取付けられ、且つ相互および
   前記部分環状円筒部分（１２）の対応する一つの歯部
   （２２）とかみ合っている２つの平歯車（２６）とから
   成っていることを特徴とする請求項２に記載の恒速度自
   在継手。
4. 【請求項４】 前記平歯車（２６）は２つの対向面の各
   々の上に事実上線状の歯列（３４）を備えている細長い
   つり合い部材（３２）を介し互に間接的にかみ合ってお
   り、前記各平歯車（２６）は前記線状歯列（３４）の対
   応する一つとかみ合っており、前記つり合い部材（３
   ２）は、前記両十字軸（１０）が前記中心部材（１６）
   の軸線（１８）に関して直径方向に対向すると前記つり
   合い部材（３２）は前記中心部材（１６）の軸線（１
   ８）に関して対称的に配設され、また、前記両十字軸
   （１０）がそれらが前記中心部材（１６）の軸線（１
   ８）の一方の側に配設される位置へ回転されると前記つ
   り合い部材（３２）は前記中心部材（１６）の軸線（１
   ８）の他方の側へ移動するように配置されている請求項
   ３に記載の恒速度自在継手。
5. 【請求項５】 前記平歯車（２６）は卵形の断面を有
   し、且つ、前記事実上線状の歯列（３４）はそれらの中
   心において、互に向かって湾曲しており、それによって
   前記両十字軸（１０）が前記中心部材（１６）の軸線
   （１８）を中心にして前記直径方向に対向した位置から
   遠ざかるように回転するにつれて前記つり合い部材（３
   ２）の線運動の速度が減少する請求項４に記載の恒速度
   自在継手。
6. 【請求項６】 前記十字軸（１０）と前記つり合い部材
   （３２）の質量および前記部分環状円筒部分（１２）上
   の歯部（２２）のピッチ円の半径は、前記十字軸（１
   ０）と前記つり合い部材（３２）とが事実上常に静的
   に、且つ動的に平衡するようなものである請求項４また
   は５に記載の恒速度自在継手。
7. 【請求項７】 前記各十字軸（１０）は第１の保護手段
   （３６，３８）で前記協同する軸（２）にキー締めされ
   該軸の軸線に平行な相対線運動を防止する請求項１乃至
   ６のいずれか１項に記載の恒速度自在継手。
8. 【請求項８】 前記第１の保持手段は前記部分円筒状凹
   部（６）と同軸に前記協同する軸（２）または前記十字
   軸（１０）の端部上に形成され且つ前記十字軸（１０）
   または協同する軸（２）のそれぞれに形成された相補的
   弓形溝（３８）と係合している２つの弓形トング（３
   ６）から成る請求項７に記載の恒速度自在継手。
9. 【請求項９】 前記第１の保持手段は、前記部分円筒状
   凹部（６）と同軸に前記十字軸（１０）上に形成され且
   つ前記協同する軸（２）の端部に形成された相補的部分
   円形断面溝（３８′）と協同する２つの弓形の部分円筒
   断面溝（３６′）から成り、前記溝（３６′、３８′）
   の各協同対は複数のボール軸受けで占められており、前
   記十字軸の各溝（３６′）の両端は前記ボール軸受けが
   再循環可能な通路（６０）で連結されている請求項７に
   記載の恒速度自在継手。
10. 【請求項１０】 前記各十字軸（１０）は第２の保護手
    段（４０，４２）で前記中心部材（１６）にキー締めさ
    れて前記中心部材（１６）の軸線（１８）に直角な相対
    線運動を防止する請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の恒速度自在継手。
11. 【請求項１１】 前記第２の保持手段は、前記中心部材
    （１６）の軸線と一致する軸線を有して前記十字軸（１
    ０）または前記中心部材（１６）上に形成され、且つ前
    記中心部材（１６）または前記十字軸（１０）のそれぞ
    れに形成された相補的弓形溝（４２）と係合している２
    つの弓形トングより成っている請求項１０に記載の恒速
    度自在継手。
12. 【請求項１２】 前記第２の保持手段は、前記中心部材
    （１６）と軸線（１８）と一致する軸線を有して前記十
    字軸（１０）に形成され且つ前記中心部材（１６）に形
    成された相補的部分円形断面の溝（４２′）と協同する
    ２つの部分円形断面弓形溝（４０′）から成り、前記溝
    （４０，４２′）の各協同対は複数のボール軸受で占め
    られており、前記十字軸（１０）の各溝（４０′）の両
    端は前記ボール軸受が更循環できる通路（６２）で連結
    されている請求項１０に記載の恒速度自在継手。
13. 【請求項１３】 前記軸（２）の対向端は各フランジ
    （４）を支持し、該フランジ（４）内には前記部分円筒
    状凹部（６）が形成され、且つ該フランジ（４）の外形
    は事実上部分球形状であり、前記継手は事実上部分球形
    の内形を有し、且つ前記軸（２）が通過する開口が形成
    された外ケーシング（４８）で囲まれていることを特徴
    とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の恒速度
    自在継手。
14. 【請求項１４】 前記中心部材（１６）は２つの大体平
    面状の案内フランジ（５２）が設けられており、該フラ
    ンジ（５２）の平面は前記両軸（２）が心合せされると
    該軸（２）の軸線に直角を成し、且つ前記中央部材（１
    ６）の軸線を含み、更に、前記ケーシング（４８）の内
    面は第１の大円上に置かれ、且つ前記各案内フランジ
    （５２）の自由端を滑動可能に収容している直径方向に
    対向した２つの細長い溝を備えていることを特徴とする
    請求項７に記載の恒速度自在継手。
15. 【請求項１５】 前記ケーシング（４８）の内面には細
    長い溝（５４）が設けられており、該溝（５４）は前記
    第１の大円に直角な第２の大円上に置かれて前記直径方
    向に対向する溝（５０）の間の中途に位置され、且つ２
    つの重り合った部分球状の案内帯金（５６，５６′）を
    滑動可能に収容しており、該案内帯金（５６，５６′）
    の各々の一端は前記軸（２）の端部で前記フランジ
    （４）の対応する一つの外面の穴に収容されている対応
    する軸栓（５８，５８′）に結合されていて前記幾何的
    中心（２０）を通る軸線を中心に該軸（２）に関して回
    転可能であり、それによって前記両軸（２）が互に傾斜
    し、且つ回転すると、前記案内帯金（５６，５６′）は
    前記ケーシング（４８）を拘束して移動させその結果前
    記直径方向に対向する溝（５０）に前記案内フランジ
    （５２）が係合することでその一つの平面における位置
    が定まる前記中心部材（１６）の軸線（１８）は常に前
    記両軸（２）の軸線により定まる角度の二等分線上に置
    かれることを特徴とする請求項１２に記載の恒速度自在
    継手。
16. 【請求項１６】 前記案内帯金（５６，５６′）は前記
    継手が大きい継手角度での回転中に他方の帯金の前記軸
    栓（５８，５８′）上の前記帯金が通り過ぎるような長
    さを有しており、前記外ケーシング（４８）により近接
    している一方の前記案内帯金（５６′）は他方の前記案
    内帯金（５６）より巾が大きく、且つ他方の前記軸栓
    （５８）よりも大きい直径の一方の前記軸栓（５８′）
    に結合されており、前記大きい軸栓（５８′）はその頭
    部を貫通して形成されたスロット（５９）を有し、狭い
    前記案内帯金（５６）は前記スロットを通して滑動可能
    である請求項１５に記載の恒速度自在継手。
17. 【請求項１７】 前記外ケーシング（４８）の質量は、
    前記継手の回転中で且つ前記両軸（２）の軸線が互に傾
    斜すると事実上前記往復動する十字軸（１０）とつり合
    い部材（３２）の質量と等しくなり且つ部分的に相殺す
    るように選定されている請求項１５または１６に記載の
    恒速度自在継手。