JPH11236927A - バーフィールド型等速自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールとインナー溝およびアウター溝との当
接点に生じる荷重を抑制し、かつ、回転方向が異なる場
合でも耐久性を同じ状態にすることの可能なバーフィー
ルド型等速自在継手を提供する。 【解決手段】 複数のインナー溝１６を有するインナー
レース１０と、複数のアウター溝１７を有するアウター
レース１１と、複数のインナー溝１６および複数のアウ
ター溝１７に各々配置される複数のボール１２と、複数
のボール１２を保持する保持器１３とを備え、複数のイ
ンナー溝１６の曲率中心Ｄ１と、複数のアウター溝１７
の曲率中心Ｇ１とが２等分面Ｃ１の両側にオフセットさ
れ、複数のインナー溝１６がインナーレース１０に螺旋
方向に形成され、複数のアウター溝１７線がアウターレ
ース１１に螺旋方向に形成され、隣接するインナー溝１
６同士が逆方向に傾斜し、隣接するアウター溝１７同士
が逆方向に傾斜している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両の動力伝達
装置の構成部品として用いられるバーフィールド型等速
自在継手に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両の動力伝達経路に配置され
る等速自在継手には、バーフィールド型とトリポート型
とダブルオフセット型とクロスグルーブ型とダブルカル
ダン型とがある。このうち、特に、車両のフロントドラ
イブシャフトの車輪側に多用されるバーフィールド型等
速自在継手は、インナーレースと、インナーレースの外
側に配置されるアウターレースとを備えている。このイ
ンナーレースの外周面には複数のインナー溝が形成され
ており、アウターレースの内周面には複数のアウター溝
が形成されている。そして、１つのインナー溝および１
つのアウター溝を１組として、各組毎にボールが各々保
持されている。

【０００３】さらに、インナーレースの第１軸線と、ア
ウターレースの第２軸線とのなす角度を２等分する２等
分面が設定されている。そして、第１軸線を含む平面内
におけるインナー溝の曲率中心と、第２軸線を含む平面
内におけるアウター溝の曲率中心とが、２等分面の両側
にオフセットされている。さらにまた、インナーレース
とアウターレースとの間には、環状の保持器が配置され
ている。この保持器により各ボールが保持されている。

【０００４】そして、ドライブシャフトを車両に取り付
けた状態においては、デファレンシャル側のシャフトに
インナーレースが接続され、車輪側にアウターレースが
接続される。ここで、デファレンシャル側におけるシャ
フトの接続部の高さと、車輪側におけるアウターレース
の接続部の高さとが相違している。したがって、インナ
ーレースの第１軸線とアウターレースの第２軸線とが交
差し、所定のジョイント角が設定される。

【０００５】上記構成のバーフィールド型等速自在継手
によれば、デファレンシャルから出力されたトルクが、
インナーレースおよびボールならびにアウターレースを
介して車輪に伝達され、車輪の駆動力により車両が走行
する。ここで、バーフィールド型等速自在継手によるト
ルクの伝達中は、各ボールが保持器に保持された状態で
２等分面に直交する方向に移動するとともに、各ボール
の中心が２等分面上に保持されてインナーレースとアウ
ターレースとの等速回転が維持される。

【０００６】しかしながら、上記バーフィールド型等速
自在継手においては、複数のインナー溝の曲率中心と、
複数のアウター溝の曲率中心とが、２等分面の両側にオ
フセットされている。このため、トルクの伝達時に、イ
ンナー溝およびアウター溝と、ボールとの当接点におい
て、ボールの中心に向かう２つの荷重が生じる。

【０００７】すると、２つの荷重の合力によりボールが
２等分面に直交する方向に押圧され、この押圧力により
保持器がインナーレースの外周面およびアウターレース
の内周面に押し付けられる。このため、保持器とインナ
ーレースおよびアウターレースとの当接点、または保持
器とボールとの当接点、またはボールとインナー溝およ
びアウター溝との当接点に、摩擦による発熱、および繰
り返し荷重による疲労ならびに剥離が生じる。その結
果、バーフィールド型等速自在継手の耐久性の低下、ま
たはトルク伝達機能の低下、または振動やこもり音の増
大、などの各種の問題が生じていた。

【０００８】一方、ボールに作用する合力を抑制するこ
との可能な発明の一例が特開平７−９１４５８号公報に
記載されている。この公報には、ボールとインナー溝お
よびアウター溝との当接点からボールの中心までを結ぶ
線分と、２等分面とのなす角度、つまり挟み角を小さく
設定することが記載されている。この構成が採用された
場合、２等分面に直交する方向の合力が低減されて、保
持器とインナーレースおよびアウターレースとの当接
点、または保持器とボールとの当接点において、摩擦お
よび繰り返し荷重が軽減される。

【０００９】また、上記公報に記載された発明は、イン
ナー溝およびアウター溝のうち、ボールがアウターレー
スの内部に入り込んだ状態でボールに当接する軸線方向
の基端側部分に対応する曲率中心が、他の部分における
曲率中心とは異なる位置に設定されている。具体的に
は、基端側部分に対応する挟み角が、他の部分に対応す
る挟み角よりも大きく設定されている。このため、イン
ナーレースおよびアウターレースの等速回転によりボー
ルがアウターレースの内部に入り込んだ場合に、ボール
ロックが抑制されて当接点の発熱が一層抑制される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載された発明によれば、２等分面に直交する方向
の合力を抑制することが可能であるが、ボールとインナ
ー溝およびアウター溝との当接点に作用する荷重を低減
することは不可能である。このため、各ボールとインナ
ー溝およびアウター溝との当接点に生じる荷重により、
ボールまたはインナーレースまたはアウターレースに、
発熱または疲労または剥離が生じたりする問題を解消す
ることができなかった。また、トルク伝達中に、振動お
よびこもり音が増大される問題を解消することができな
かった。

【００１１】この発明は上記事情を背景としてなされた
もので、ボールとインナー溝およびアウター溝との当接
点に生じる荷重を可及的に抑制することができるバーフ
ィールド型等速自在継手を提供することを目的としてい
る。また、この発明の他の目的は、インナーレースおよ
びアウターレースが、正逆いずれ方向に回転した場合で
も、トルクの機能および耐久性を同じ状態に保持するこ
との可能なバーフィールド型等速自在継手を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記目的
を達成するため請求項１の発明は、外周面に複数のイン
ナー溝が形成されたインナーレースと、このインナーレ
ースの外側に配置され、かつ、内周面に複数のアウター
溝が形成されたアウターレースと、前記１つのインナー
溝および前記１つのアウター溝を１組として各組毎に配
置された複数のボールと、前記インナーレースと前記ア
ウターレースとの間に配置され、前記インナーレースの
第１軸線と前記アウターレースの第２軸線とのなす角度
を２等分する２等分面上に前記ボールの中心を保持させ
る環状の保持器とを備え、前記第１軸線を含む平面内に
おける前記インナー溝の曲率中心と、前記第２軸線を含
む平面内における前記アウター溝の曲率中心とが、前記
２等分面の両側にオフセットされているバーフィールド
型等速自在継手において、前記複数のインナー溝の少な
くとも一部が、前記インナーレースの外周に螺旋方向に
形成され、前記複数のアウター溝の少なくとも一部が、
前記アウターレースの内周に螺旋方向に形成されている
とともに、隣接するインナー溝同士のうちの少なくとも
１組が、相互のインナー溝同士の中間を通り、かつ、前
記第１軸線を含む平面を基準として面対称に構成され、
隣接するアウター溝同士のうちの少なくとも１組が、相
互のアウター溝同士の中間を通り、かつ、前記第２軸線
を含む平面を基準として面対称に構成されていることを
特徴とする。

【００１３】請求項１の発明によれば、インナーレース
とアウターレースとの間で、ボールによるトルクの伝達
が行われる。また、各ボールの中心が２等分面上に保持
されてインナーレースとアウターレースとが等速回転す
る。

【００１４】一方、インナー溝およびアウター溝の曲率
中心が、２等分面の両側にオフセットされているため、
各ボールとインナー溝およびアウター溝との接触点が３
次元的に変位する。そして、各ボールとインナー溝およ
びアウター溝との当接点に生じる荷重の最大値は、各ボ
ールにおける荷重と、直交線の長さとの積（モーメン
ト）の釣り合い関係により決定される。ここで、直交線
は、第１軸線と第２軸線との交点から荷重の作用線に対
して直角に設定される線分、つまり、モーメントの腕を
意味している。

【００１５】そして、請求項１の発明によれば、複数の
インナー溝の少なくとも一部が、インナーレースの外周
に螺旋方向に形成され、複数のアウター溝の少なくとも
一部が、アウターレースの内周に螺旋方向に形成されて
いるため、荷重が最大になる位相のボールについて、直
交線の長さを可及的に長く設定することが可能になる。
つまり、モーメントが一定であるため、直交線が可及的
に長くなることにより最大荷重が抑制される。

【００１６】また、請求項１の発明においては、隣接す
るインナー溝同士のうちの少なくとも１組が、相互のイ
ンナー溝同士の中間を通り、かつ、前記第１軸線を含む
平面を基準として面対称に構成されている。さらに、隣
接するアウター溝同士のうちの少なくとも１組が、相互
のアウター溝同士の中間を通り、かつ、前記第２軸線を
含む平面を基準として面対称に構成されている。このた
め、インナーレースおよびアウターレースが、正逆いず
れの方向に回転した場合でも、各ボールと、インナー溝
およびアウター溝との接触点に生じる荷重の最大値を、
ほぼ同じに制御することが可能になる。

【００１７】請求項２の発明は、請求項１の構成に加え
て、前記第１軸線に対する前記複数のインナー溝の長さ
方向の中央部の傾斜方向と、前記第１軸線に対する前記
複数のインナー溝の長さ方向の両端部の傾斜方向とが異
なり、かつ、前記第２軸線に対する前記複数のアウター
溝の長さ方向の中央部の傾斜方向と、前記第２軸線に対
する前記複数のアウター溝の長さ方向の両端部の傾斜方
向とが異なることを特徴とする。

【００１８】請求項２の発明によれば、請求項１と同様
の作用に加えて、インナー溝およびアウター溝の長さ方
向における中央部の傾斜方向と、長さ方向における両端
部の傾斜方向とが異なる。このため、インナー溝とアウ
ター溝とにより保持されているボールが、インナー溝お
よびアウター溝の長さ方向の両端部に移動した場合にお
いて、前記直交線の長さ、つまりモーメントの腕が一層
長くなる。このため、インナー溝およびアウター溝とボ
ールとの当接点に作用する荷重の最大値を、より均一に
することが可能になる。

【００１９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明に係るバーフィ
ールド型等速自在継手の実施例を添付図面に基づいて詳
細に説明する。なお、等速自在継手の技術分野におい
て、バーフィールド型等速自在継手がツェッパ型等速自
在継手と呼ばれる場合もある。図１は、この発明の適用
対象である車両１の概念的な平面図である。すなわち、
車両１には、エンジン２と、エンジン２から出力された
トルクを変換するトランスミッション３と、トランスミ
ッション３の出力側に接続されたデファレンシャル４と
が搭載されている。デファレンシャル４の出力側には、
一対のドライブシャフト５が接続され、この一対のドラ
イブシャフト５が前輪６に接続されている。一対のドラ
イブシャフト５は、デファレンシャル４側に接続された
等速自在継手７と、この等速自在継手７に接続されたシ
ャフト８と、シャフト８と前輪６とを接続したバーフィ
ールド型等速自在継手９とを備えている。なお、等速自
在継手７としては、バーフィールド型以外の型式、例え
ば、トリポート型またはダブルオフセット型が用いられ
る。

【００２０】図２は、図１の左側の車輪６に接続された
バーフィールド型等速自在継手９の構成を示す断面図で
ある。なお、図１の右側の車輪６に接続されるバーフィ
ールド型等速自在継手９は、図２に示されたバーフィー
ルド型等速自在継手９と対称に構成されているためその
説明を省略する。図２に示されたバーフィールド型等速
自在継手９は、インナーレース１０およびアウターレー
ス１１と、６個のボール１２と、環状の保持器１３とを
備えている。以下、これらの部品の構成、およびこれら
の部品と他の部品との位置関係を具体的に説明する。

【００２１】インナーレース１０は、シャフト８の一端
側にスプライン嵌合され、スナップリング（図示せず）
により、インナーレース１０がシャフト８の長手方向に
対して位置決めされている。上記構成により、インナー
レース１０は第１軸線Ａ１を中心として回転可能になっ
ている。

【００２２】アウターレース１１は円筒形状に構成さ
れ、このアウターレース１１はインナーレース１０の外
側に配置されている。アウターレース１１におけるシャ
フト８とは反対側の端部には、アウターレース１１と一
体的にボス部１４が形成されており、このボス部１４の
外端にはシャフト１５が設けられている。このシャフト
１５が車輪６側に接続されている。上記構成により、ア
ウターレース１１が第２軸線Ｂ１を中心として回転可能
になっている。

【００２３】このようにして、ドライブシャフト５が車
両１に取り付けられた状態においては、デファレンシャ
ル４側におけるシャフト８の接続部の高さよりも、車輪
６側におけるアウターレース１１の高さの方が低くなっ
ている。なお、図２においては、便宜上、第１軸線Ａ１
と第２軸線Ｂ１とがほぼ直線状に設定された状態で示さ
れている。

【００２４】図３は、車両１に対してバーフィールド型
等速自在継手９を車両に取り付けた状態において、第１
軸線Ａ１および第２軸線Ｂ１ならびにボール１２の位置
関係を３次元的に示す座標系である。また、図４は、図
３に示された座標系を、図１の左側の車輪６側から見た
２次元的な座標系である。

【００２５】車両１に対してバーフィールド型等速自在
継手９を取り付けた状態では、図３に示すように、第１
軸線Ａ１と第２軸線Ｂ１とが交差して所定のジョイント
角θ１が設定される。そして、第１軸線Ａ１と第２軸線
Ｂ１とのなす角度を２等分する２等分面Ｃ１上に、相互
に直交するｘ軸およびｙ軸が設定され、２等分面Ｃ１に
直交するｚ軸が設定される。また、ｘ軸およびｚ軸を含
む平面内に第１軸線Ａ１および第２軸線Ｂ１が配置され
る。

【００２６】図５は、インナーレース１０をデファレン
シャル４側から見た側面図である。インナーレース１０
の外周には、円周方向に等間隔をおいて６条のインナー
溝１６が形成されている。図２に示すように、第１軸線
Ａ１を含む平面内における各インナー溝１６の断面形状
は、インナーレース１０の外周側に向けて突出する円弧
形状に構成されている。そして、各インナー溝１６の曲
率中心Ｄ１が、第１軸線Ａ１を含む平面内において、２
等分面Ｃ１と第１軸線Ａ１との交点Ｅ１の一方にオフセ
ットされている。なお、各インナー溝１６の側面形状は
ほぼ半円形に構成されている。

【００２７】図６および図７はインナーレース１０の構
成を示す模式的な平面図である。図６は、図５のインナ
ー溝１６のうち、円周方向に１箇所おきに配置されたイ
ンナー溝１６の形状を示している。また、図７のインナ
ー溝１６は、図６のインナー溝１６と相互に隣接してい
る。

【００２８】図６に示されたインナー溝１６は、長さ方
向の前部がインナーレース１０の外周に螺旋方向に形成
されている。具体的には、インナー溝１６の幅方向の中
心線Ｆ１が直線状に構成され、第１軸線Ａ１に対して中
心線Ｆ１が角度α１傾斜している。すなわち、インナー
溝１６におけるデファレンシャル４側の端部が、インナ
ーレース１０の回転方向Ｊ１において、第１軸線Ａ１よ
りも前方に位置し、インナー溝１６における車輪６側の
端部が、インナーレース１０の回転方向Ｊ１において、
第１軸線Ａ１よりも後方に位置している。

【００２９】また、図７に示されたインナー溝１６の中
心線Ｆ１も、第１軸線Ａ１に対して角度α１傾斜してい
る。そして、図７のインナー溝１６の傾斜方向は、図６
のインナー溝１６の傾斜方向とは逆に設定されている。
つまり、相互に隣接するインナー溝１６同士の全てが、
相互のインナー溝１６同士の中間を通り、かつ、第１軸
線Ａ１を含む平面（図示せず）を基準として面対称に構
成されている。

【００３０】一方、前記アウターレース１１の内周に
は、円周方向に等間隔に６条のアウター溝１７が形成さ
れている。各アウター溝１７は、第２軸線Ｂ１を含む平
面内における断面形状が、アウターレース１１の外周側
に向けて突出する円弧形状に構成されている。そして、
第２軸線Ｂ１を含む平面内において、各アウター溝１７
の曲率中心Ｇ１が、２等分面Ｃ１と第２軸線Ｂ１との交
点Ｅ１の他方にオフセットされている。つまり、第１軸
線Ａ１と第２軸線Ｂ１との交点Ｅ１の両側に、曲率中心
Ｄ１と曲率中心Ｇ１とが配置されている。また、各アウ
ター溝１７の側面形状は、ほぼ半円形に構成されてい
る。

【００３１】図８は、アウターレース１１の外周面形状
を示す模式的な展開図である。各アウター溝１７は、ア
ウターレース１１の内周に螺旋方向に形成されている。
そして、隣接するアウター溝１７同士が、逆方向に傾斜
されている。具体的には、図６に示されたインナー溝１
６と協働してボール１２を保持するアウター溝１７が図
８の左側に示されている。

【００３２】また、図７に示されたインナー溝１６と協
働してボール１２を保持するアウター溝１７が図８の右
側に示されている。すなわち、各アウター溝１７の幅方
向の中心線Ｈ１が、第２軸線Ｂ１に対して角度β１傾斜
している。つまり、相互に隣接するアウター溝１７同士
の全てが、相互のアウター溝１７同士の中間を通り、か
つ、第２軸線Ｂ１を含む平面（図示せず）を基準として
面対称に構成されている。

【００３３】前記保持器１３には、円周方向に等間隔お
きに６箇所のボール保持孔１８が、保持器１３を厚さ方
向に貫通して形成されている。そして、２等分面Ｃ１に
直交する平面内において、各ボール保持孔１８の形状が
ほぼ方形に構成されている。各ボール保持孔１８に各ボ
ール１２が配置された状態で、各ボール１２の一部がイ
ンナー溝１６およびアウター溝１７にそれぞれ配置され
ている。

【００３４】一方、シャフト８は蛇腹形状のブーツ（図
示せず）の内部に配置されている。そして、ブーツの一
端側がアウターレース１１の開口部側の外周に固定さ
れ、ブーツの他端側がシャフト８に固定されている。こ
のブーツにより、バーフィールド型等速自在継手９の内
部空間が密封され、密封された空間には発熱および摩耗
部位を潤滑するグリース（図示せず）が封入されてい
る。

【００３５】上記インナーレース１０およびアウターレ
ース１１は、炭素鋼またはクロム鋼などの材料により構
成されている。また、保持器１３はクロム鋼などの材料
により構成され、ボール１２は軸受鋼などの材料により
構成されている。さらに、シャフト８は炭素鋼または炭
素鋼鋼管またはボロン鋼などの材料により構成されてい
る。そして、これらシャフト８およびインナーレース１
０およびアウターレース１１およびボール１２および保
持器１３を構成する材料には、全て熱処理が施されてい
る。すなわち、中炭素鋼には高周波焼入れが施され、低
炭素鋼には浸炭焼入れが施されている。このようにし
て、各種の材料を表面硬化させることにより、各部品
は、トルクの伝達に必要な強度が確保されている。

【００３６】つぎに、図１に示された車両１の走行動作
を説明する。エンジン２から出力されたトルクは、トラ
ンスミッション３およびデファレンシャル４を介して各
ドライブシャフト５に伝達される。より具体的には、シ
ャフト８に伝達されたトルクが、インナーレース１０お
よびボール１２を介してアウターレース１１に伝達され
る。ここで、各ドライブシャフト５が矢印Ｊ１方向に回
転した場合は、そのトルクが車輪６に伝達されて車両１
が矢印Ｋ１方向に前進する。

【００３７】上記トルク伝達中におけるバーフィールド
型等速自在継手９の動作を、図１の左側に配置されたバ
ーフィールド型等速自在継手９を例にして詳細に説明す
る。すなわち、シャフト８が矢印Ｊ１方向に回転した場
合は、図４および図６ならびに図７に示すように、イン
ナーレース１０が矢印Ｊ１方向に回転する。

【００３８】そして、バーフィールド型等速自在継手９
においては、インナー溝１６の曲率中心Ｄ１と、アウタ
ー溝１７の曲率中心Ｇ１とが交点Ｅ１に対してオフセッ
トされ、かつ、各ボール１２が保持器１３により保持さ
れている。このため、各ボール１２の中心Ｍ１が、図３
および図４に示すように２等分面Ｃ１内の円形の軌跡Ｎ
１に沿って交点Ｅ１の周囲を公転する。

【００３９】その結果、シャフト８およびインナーレー
ス１０と、アウターレース１１との等速回転が達成され
る。そして、インナーレース１０およびアウターレース
１１の回転中は、各ボール１２が交点Ｅ１の周囲を公転
し、かつ、ボール１２がインナー溝１６およびアウター
溝１７に沿って移動する。

【００４０】そして、インナーレース１０からアウター
レース１１にトルクが伝達される場合、各ボール１２と
インナー溝１６およびアウター溝１７との当接点には所
定の荷重が作用する。以下、インナー溝１６とボール１
２との当接点に作用する荷重を幾何学的に説明する。

【００４１】まず、インナー溝１６の曲率中心Ｄ１およ
びアウター溝１７の曲率中心Ｇ１が、交点Ｅ１の両側に
オフセットされているため、各ボール１２とインナー溝
１６との当接点が３次元的に変位する。つまり、インナ
ー溝１６側においては、インナーレース１０が矢印Ｊ１
方向に回転された場合、図４に示すように、ボール１２
とインナー溝１６との当接点Ｑ１が、２等分面Ｃ１以外
の箇所に設定される。このため、ボール１２が軌跡Ｎ１
に沿って公転した場合は、各ボール１２と、インナー溝
１６との接触点Ｑ１に作用する荷重は、ｘ軸およびｙ軸
ならびにｚ軸方向において常に変動する。

【００４２】つぎに、各ボール１２とインナー溝１６と
の当接点Ｑ１に生じる荷重の最大値について説明する。
この荷重の最大値は、図４に示すように、各ボール１２
における荷重Ｐ１と、直交線Ｌ２の長さＬ１との積（モ
ーメント）の釣り合い関係により決定される。ここで、
直交線Ｌ２は、交点Ｅ１から荷重Ｐ１の作用線に対して
直角に設定される線分、つまり、モーメントの腕を意味
している。

【００４３】この実施例では、図３に示すように、ｘ軸
およびｚ軸を含む平面内に第１軸線Ａ１および第２軸線
Ｂ１が配置されている。このため、ボール１２の中心Ｍ
１が、インナー溝１６の長さ方向の端部（図６において
上側）に位置した時点で、ｘ軸方向の成分が最大にな
る。

【００４４】インナーレース１０およびアウターレース
１１の回転に伴って、ボール１２の中心Ｍ１が、インナ
ー溝１６の長さ方向の中央に移動した場合は、ｙ軸方向
の成分１が最大になる。さらに、ボール１２の中心Ｍ１
が、インナー溝１６の長さ方向の端部（図６において下
側）に移動した場合に、ｘ軸方向の成分が最低になる。

【００４５】その後は、インナーレース１０およびアウ
ターレース１１の回転に伴って、ボール１２の移動方向
が逆になる。そして、ボール１２の中心Ｍ１が、インナ
ー溝１６の長さ方向の中央に到達した時点で、ｙ軸方向
の成分が最低になる。さらに、ボール１２の中心Ｍ１
が、インナー溝１６の長さ方向の端部（図６において上
側）に戻った時点でｘ軸方向の成分が最大になる。

【００４６】上記のようにして、インナーレース１０お
よびアウターレース１１が１回転する途中で、ボール１
２がインナー溝１６の長手方向の中央に到達した時点、
つまり、図４に示すようにボール１２の中心Ｍ１のｙ軸
方向の成分が最大になった時点において、ボール１２と
インナー溝１６との当接点Ｑ１の荷重Ｐ１が最大になる
ことが確認されている。

【００４７】そして、この実施例によれば、各インナー
溝１６がインナーレース１０の外周に螺旋方向に形成さ
れている。また、隣接するインナー溝１６同士の全て
が、相互のインナー溝１６同士の中間を通り、かつ、第
１軸線Ａ１を含む平面を基準として面対称に構成されて
いる。

【００４８】このため、図６に示されたインナー溝１６
においては、荷重Ｐ１が最大になる回転位相のボール１
２について、直交線Ｌ２の長さＬ１が可及的に長く設定
される。そして、モーメントが一定であるため、２等分
面Ｃ１に対するベクトルのｘ軸方向の成分の絶対値が可
及的に大きく設定され、当接点Ｑ１における荷重Ｐ１が
可及的に抑制される。

【００４９】なお、図８に示すように、アウターレース
１１側では、ボール１２とアウター溝１７との当接点が
中心線Ｈ１に沿って変位する。そして、図６に示された
インナー溝１６と協働してボール１２を保持するアウタ
ー溝１７と、ボール１２との当接点に作用する荷重の最
大値が、図６に示されたインナー溝１６側と同様の作用
により抑制される。

【００５０】上記のようにして、各ボール１２とインナ
ー溝１６との当接点Ｑ１、および各ボール１２とアウタ
ー溝１７との当接点において、発生する疲労や剥離が低
減する。したがって、バーフィールド型等速自在継手９
の耐久性およびトルク伝達機能が向上する。また、バー
フィールド型等速自在継手９の振動や、動作中のこもり
音が抑制される。

【００５１】ところで、デファレンシャル４側から左右
のバーフィールド型等速自在継手９を別々に見た場合、
その回転方向が逆になっている。このため、インナー溝
およびアウター溝を、それぞれ一方向にのみ傾斜させた
バーフィールド型等速自在継手を構成し、このバーフィ
ールド型等速自在継手を左右のドライブシャフトにそれ
ぞれ取り付けた場合は、一方のバーフィールド型等速自
在継手においては、前述と同様の作用により、耐久性が
向上する。

【００５２】ところが、他方のバーフィールド型等速自
在継手においては、回転方向が逆になるため、前述した
直交線の長さが可及的に短くなる。その結果、他方のバ
ーフィールド型等速自在継手の耐久性が低下する可能性
がある。この問題は、左右のドライブシャフトに取り付
けるバーフィールド型等速自在継手のインナー溝および
アウター溝の傾斜方向を、相互に逆方向に設定すること
で回避することができる。しかしながら、この構成を採
用した場合は、左右のドライブシャフトに対して、構成
の異なるバーフィールド型等速自在継手を別個に取り付
けなければならず、部品の種類が増加するという新たな
問題がある。

【００５３】これに対して、この実施例においては、隣
接するインナー溝１６同士が、相互のインナー溝１６同
士の中間を通り、かつ、第１軸線Ａ１を含む平面を基準
として面対称に構成されている。また、隣接するアウタ
ー溝１７同士の全てが、相互のアウター溝１７同士の中
間を通り、かつ、第２軸線Ｂ１を含む平面を基準として
面対称に構成されている。

【００５４】このため、図１の右側に配置されたバーフ
ィールド型等速自在継手９においては、図７に示された
インナー溝１６と、このインナー溝１６に対応するアウ
ター溝１７と、このインナー溝１６とアウター溝１７と
により保持されるボール１２とにおいて、図１の左側に
配置されたバーフィールド型等速自在継手９と同様の作
用効果を得られる。

【００５５】つまり、この実施例によれば、１種類（同
一構造）のバーフィールド型等速自在継手９を、左右い
ずれのドライブシャフト５に取り付けた場合でも、各バ
ーフィールド型等速自在継手９の耐久性およびトルクの
伝達機能がほぼ同じに保持される。したがって、左右の
ドライブシャフトに対応して、異なる種類（異なる構
造）のバーフィールド型等速自在継手を取り付ける必要
性が無く、１種類のバーフィールド型等速自在継手を取
り付けるだけで済む。

【００５６】図９および図１０は、インナーレース１０
の他の構成例を示す概念的な平面図である。図９および
図１０においては、上側がデファレンシャル４側に対応
し、下側が車輪６側に対応している。また、図９および
図１０のインナーレース１０において、図６および図７
のインナーレース１０と同一の構成部分については同一
の符号を付与し、その説明を省略する。

【００５７】図９に示されたインナー溝１８は、その長
さ方向の一部が、インナーレース１０に対して螺旋方向
に形成されている。すなわち、インナー溝１８の中心線
Ｒ１が、その長さ方向の中央部において第１軸線Ａ１に
対して角度α１の傾斜が設定されている。また、インナ
ー溝１８の長さ方向の両端において、中心線Ｒ１と第１
軸線Ａ１とがほぼ平行に設定されている。さらに、イン
ナー溝１８におけるデファレンシャル４側の端部が、イ
ンナーレース１０の回転方向Ｊ１において、第１軸線Ａ
１よりも前方に位置し、インナー溝１８における車輪６
側の端部が、インナーレース１０の回転方向Ｊ１におい
て、第１軸線Ａ１よりも後方に位置している。

【００５８】図１０に示されたインナー溝１８も、図９
に示されたインナー溝１８と同様に蛇行形状に構成され
ている。そして、図９に示されたインナー溝１８と、図
１０に示されたインナー溝１８とが、インナーレース１
０の外周に交互に配置されている。つまり、隣接するイ
ンナー溝１８同士の全てが、相互のインナー溝１８同士
の中間を通り、かつ、第１軸線Ａ１を含む平面を基準と
して面対称に構成されている。

【００５９】図１１は、図９および図１０のインナーレ
ース１０に対応するアウターレース１１の構成を示す展
開図である。図１１に示されたアウターレース１１の外
周に形成され、かつ、相互に隣接するアウター溝１９同
士の全てが、逆方向に傾斜されている。具体的には、図
９のインナー溝１８と協働してボール１２を保持するア
ウター溝１９が図１１の右側に示されている。

【００６０】また、図１０のインナー溝１８と協働して
ボール１２を保持するアウター溝１９が図１１の左側に
示されている。そして、図１１において、左側のアウタ
ー溝１９の幅方向の中心線Ｓ１が、長さ方向の中央部で
は第２軸線Ｂ１に対して角度α１傾斜している。図１１
において、左側のアウター溝１９の長さ方向の両端にお
いては、中心線Ｓ１と第２軸線Ｂ１とがほぼ平行に設定
されている。

【００６１】さらに、図１１において、右側のアウター
溝１９の幅方向の中心線Ｓ１が、長さ方向の中央部では
第２軸線Ｂ１に対して角度α１傾斜している。図１１に
おいて、右側のアウター溝１９の長さ方向の両端におい
ては、中心線Ｓ１と第２軸線Ｂ１とがほぼ平行に設定さ
れている。なお、図１１において、左側のアウター溝１
９の傾斜方向と、右側のアウター溝１９の傾斜方向とが
逆に設定されている。すなわち、隣接するアウター溝１
９同士の全てが、相互のアウター溝１９同士の中間を通
り、かつ、第２軸線Ｂ１を含む平面を基準として面対称
に構成されている。

【００６２】この図９ないし図１１に示すインナーレー
ス９およびアウターレース１１を用いた場合において
も、図５ないし図８のインナーレース９およびアウター
レース１１と同様の作用効果を得られる。また、図９お
よび図１０のインナーレース１０においては、インナー
溝１８の中心線Ｒ１が長さ方向の両端において第１軸線
Ａ１とほぼ平行に設定されている。さらに、図１１のア
ウターレース１１においては、アウター溝１９の中心線
Ｓ１が長さ方向の両端において、第２軸線Ｂ１とほぼ平
行に設定されている。

【００６３】このため、図９のインナー溝１８および図
１１の右側のアウター溝１９に保持されているボール１
２が、インナー溝１８およびアウター溝１９の長さ方向
の端部に移動した場合において、図４に示す直交線Ｌ２
の長さ線分Ｌ１が、図６の場合よりもさらに長く設定さ
れる。このため、当接点における荷重が一層抑制され
る。

【００６４】図１２および図１３は、インナーレース１
０の他の構成例を示す概念的な平面図である。図１２お
よび図１３においては、上側がデファレンシャル４側に
対応し、下側が車輪６側に対応している。また、図１２
および図１３のインナーレース１０において、図６およ
び図７のインナーレース１０と同一の構成部分について
は同一の符号を付与し、その説明を省略する。

【００６５】図１２に示されたインナー溝２０は、その
長さ方向の全部が、インナーレース１０に対して螺旋方
向に形成されている。すなわち、インナー溝２０の中心
線Ｔ１が、その長さ方向の中央部において第１軸線Ａ１
に対して角度α１の傾斜が設定されている。また、イン
ナー溝２０の長さ方向の両端において、中心線Ｔ１が、
第１軸線Ａ１と平行な線分Ｕ１に対して角度γ１傾斜し
ている。ここで、第１軸線Ａ１に対するインナー溝２０
の中央部の傾斜方向と、第１軸線Ａ１に対するインナー
溝２０の両端部の傾斜方向とが逆に設定されている。

【００６６】さらに、インナー溝２０におけるデファレ
ンシャル４側の端部が、インナーレース１０の回転方向
Ｊ１において、第１軸線Ａ１よりも前方に位置し、イン
ナー溝２０における車輪６側の端部が、インナーレース
１０の回転方向Ｊ１において、第１軸線Ａ１よりも後方
に位置している。すなわち、インナー溝２０は全体とし
て蛇行形状に構成されている。

【００６７】図１３に示されたインナー溝２０も、図１
２に示されたインナー溝２０と同様に蛇行形状に構成さ
れている。図１３に示されたインナー溝２０の傾斜方向
は、図１２に示されたインナー溝２０の傾斜方向とは逆
に設定されている。そして、図１２のインナー溝２０
と、図１３のインナー溝２０とが、インナーレース１０
の外周に交互に配置されている。すなわち、隣接するイ
ンナー溝２０同士の全てが、相互のインナー溝２０同士
の中間を通り、かつ、第１軸線Ａ１を含む平面を基準と
して面対称に構成されている。

【００６８】図１４は、図１２および図１３のインナー
レース１０に対応するアウターレース１１の構成を示す
展開図である。図１４に示されたアウターレース１１の
外周に形成され、かつ、相互に隣接するアウター溝２１
同士の全てが、逆方向に傾斜されている。具体的には、
図１２のインナー溝２０と協働してボール１２を保持す
るアウター溝２１が図１４の右側に示されている。

【００６９】また、図１３のインナー溝２０と協働して
ボール１２を保持するアウター溝２１が図１４の左側に
示されている。このアウター溝２１の幅方向の中心線Ｖ
１が、長手方向の中央部で、第２軸線Ｂ１に対して角度
α１傾斜している。また、各アウター溝２１の中心線Ｖ
１が、長手方向の両端において、第１軸線Ａ１に対して
角度γ１傾斜している。つまり、図１４の左側に示され
たアウター溝２１の傾斜方向と、図１４の右側に示され
たアウター溝２１の傾斜方向とが逆に設定されている。
言い換えれば、隣接するアウター溝２１同士の全てが、
相互のアウター溝２１同士の中間を通り、かつ、第２軸
線Ｂ１を含む平面を基準として面対称に構成されてい
る。

【００７０】この図１２ないし図１４に示すインナーレ
ース９およびアウターレース１１を用いた場合において
も、図５ないし図８のインナーレース９およびアウター
レース１１と同様の作用効果を得られる。また、図１２
および図１３のインナーレース１０においては、インナ
ー溝２１の中心線Ｔ１が長さ方向の両端において第１軸
線Ａ１に対して角度γ１傾斜している。さらに、図１４
のアウターレース１１においては、アウター溝２１の中
心線Ｖ１が、長さ方向の両端において、第２軸線Ｂ１に
対して角度γ１傾斜している。

【００７１】このため、図１２のインナー溝２１および
図１４の右側のアウター溝２１に保持されているボール
１２が、インナー溝２１およびアウター溝２１の長さ方
向の端部に移動した場合において、図４に示す直交線Ｌ
２の長さＬ１が、図１０の場合よりもさらに長く設定さ
れる。このため、当接点における荷重が一層抑制され
る。

【００７２】なお、特に図示しないが、隣接するインナ
ー溝同士のうちの少なくとも１組が、相互のインナー溝
同士の中間を通る構成とし、かつ、隣接するアウター溝
同士のうちの少なくとも１組が、相互のアウター溝同士
の中間を通る構成を採用することも可能である。また、
インナーレースのインナー溝の形状および傾斜角度と、
アウターレースのアウター溝の形状および傾斜角度と
は、バーフィールド型等速自在継手９の各部の寸法諸元
などに基づいて設定される。さらに、この発明のバーフ
ィールド型等速自在継手は、プロペラシャフトに適用す
ることも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
インナーレースおよびアウターレースの回転中におい
て、各ボールとインナー溝との当接点、および各ボール
とアウター溝との当接点に作用する荷重が抑制される。
したがって、当接部位の疲労や剥離が低減され、バーフ
ィールド型等速自在継手の耐久性およびトルク伝達機能
が向上する。また、インナーレースおよびアウターレー
スの回転中における振動やこもり音が抑制される。

【００７４】また、隣接するインナー溝同士のうちの少
なくとも１組が、相互のインナー溝同士の中間を通り、
かつ、第１軸線を含む平面を基準として面対称に構成さ
れている。さらに、隣接するアウター溝同士のうちの少
なくとも１組が、相互のアウター溝同士の中間を通り、
かつ、第２軸線を含む平面を基準として面対称に構成さ
れている。このため、１種類（同一構造）のバーフィー
ルド型等速自在継手を、車両の動力伝達装置において、
相互に逆方向に回転する箇所にそれぞれ取り付けた場合
でも、各バーフィールド型等速自在継手の耐久性および
トルクの機能がほぼ同じに保持される。したがって、各
取付部位に、１種類のバーフィールド型等速自在継手を
取り付ければ済む。

【００７５】請求項２の発明によれば、請求項１と同様
の効果に加えて、インナー溝およびアウター溝に保持さ
れているボールが、インナー溝およびアウター溝の長さ
方向の両端部に移動した場合において、前記直交線の長
さ、つまりモーメントの腕が一層長くなる。このため、
インナー溝およびアウター溝とボールとの当接点に作用
する荷重の最大値を、より均一にすることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を適用した車両の概略構成を示す模
式図である。

【図２】 この発明の実施例を示す断面図である。

【図３】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手を幾何学的に示す座標系である。

【図４】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手を幾何学的に示す座標系である。

【図５】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手のインナーレースをデファレンシャル側から見た側面
図である。

【図６】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手のインナーレースを示す概念的な平面図である。

【図７】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手のインナーレースを示す概念的な平面図である。

【図８】 図２に示されたバーフィールド型等速自在継
手のアウターレースを示す展開図である。

【図９】 この発明において、インナーレースの他の構
成例を示す概念的な平面図である。

【図１０】 この発明において、インナーレースの他の
構成例を示す概念的な平面図である。

【図１１】 図９および図１０のインナーレースに対応
するアウターレースを示す展開図である。

【図１２】 この発明において、インナーレースのさら
に他の構成例を示す概念的な平面図である。

【図１３】 この発明において、インナーレースのさら
に他の構成例を示す概念的な平面図である。

【図１４】 図１２および図１３のインナーレースに対
応するアウターレースを示す展開図である。

【符号の説明】

１０…インナーレース、 １１…アウターレース、 １
２…ボール、 １３…保持器、 １６，１８，２０…イ
ンナー溝、 １７，１９，２１…アウター溝、Ｃ１…２
等分面、 Ｄ１，Ｇ１…曲率中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉浦 豪軌 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に複数のインナー溝が形成された
   インナーレースと、このインナーレースの外側に配置さ
   れ、かつ、内周面に複数のアウター溝が形成されたアウ
   ターレースと、前記１つのインナー溝および前記１つの
   アウター溝を１組として各組毎に配置された複数のボー
   ルと、前記インナーレースと前記アウターレースとの間
   に配置され、前記インナーレースの第１軸線と前記アウ
   ターレースの第２軸線とのなす角度を２等分する２等分
   面上に前記ボールの中心を保持させる環状の保持器とを
   備え、前記第１軸線を含む平面内における前記インナー
   溝の曲率中心と、前記第２軸線を含む平面内における前
   記アウター溝の曲率中心とが、前記２等分面の両側にオ
   フセットされているバーフィールド型等速自在継手にお
   いて、 前記複数のインナー溝の少なくとも一部が、前記インナ
   ーレースの外周に螺旋方向に形成され、前記複数のアウ
   ター溝の少なくとも一部が、前記アウターレースの内周
   に螺旋方向に形成されているとともに、隣接するインナ
   ー溝同士のうちの少なくとも１組が、相互のインナー溝
   同士の中間を通り、かつ、前記第１軸線を含む平面を基
   準として面対称に構成され、隣接するアウター溝同士の
   うちの少なくとも１組が、相互のアウター溝同士の中間
   を通り、かつ、前記第２軸線を含む平面を基準として面
   対称に構成されていることを特徴とするバーフィールド
   型等速自在継手。
2. 【請求項２】 前記第１軸線に対する前記複数のインナ
   ー溝の長さ方向の中央部の傾斜方向と、前記第１軸線に
   対する前記複数のインナー溝の長さ方向の両端部の傾斜
   方向とが異なり、かつ、前記第２軸線に対する前記複数
   のアウター溝の長さ方向の中央部の傾斜方向と、前記第
   ２軸線に対する前記複数のアウター溝の長さ方向の両端
   部の傾斜方向とが異なることを特徴とする請求項１に記
   載のバーフィールド型等速自在継手。