WO2003104669A1 - 等速ジョイント - Google Patents

Abstract

内方継手部材12の第1案内溝21におけるボール15との接触角を開口部側から底部側に向かって次第に小さくし、かつ第1案内溝21の曲率半径を開口部側から底部側に向かって次第に大きくする。もし、接触角のみを開口部側から底部側に向かって次第に小さくすると、その接触角が小さくなりすぎてしまい、回転ガタが発生してしまう。また、もし曲率半径のみを開口部側から底部側に向かって次第に大きくすると、ボール15と第1案内溝21とがなす接触楕円M2が小さくなりすぎてしまい、そのボール15によって第1案内溝21の表面に凹部を形成してしまう。しかしながら、開口部側から底部側に向かって接触角を次第に小さくすると共に曲率半径を次第に大きくすることにより、上記のような不具合をなくせる。

Description

明 細 書 等速ジョ イ ン ト 技術分野

本発明は、 等速ジョ イ ン トに関するものである。 背景技術

従来より、 相交わる 2軸の角度 （ジョイン ト角） を可変と し、 両軸間 の回転伝動に等速性をもたせたボールジョイン ト型の等速ジョイン トが 知られている。 この等速ジョイン トは、 内方継手部材、 外方継手部材、 ボール保持窓を有するケージ、 及びボールを備えている。

前記内方継手部材は外周面が球面をなすと と もに軸方向に複数の第 1 案内溝を備え、 前記外方継手部材はカップ状で内周面が球面をなすと と もに軸方向に前記第 1案内溝と同数の第 2案内溝を備えている。 前記ケ ージは前記内外両継手部材間に嵌合されている。 前記ボールは前記ケー ジの前記ボール保持窓に保持されると と もに前記第 1及び第 2案内溝と 係合し、 前記内方継手部材の トルクを前記外方継手部材に伝達するよ う に構成されている。

そして、 第 1及び第 2案内溝は外方継手部材の開口部側から底部側へ の軸方向に向かって次第に浅く なるよ うに形成されている。 また、 前記 ボールが開口部側から底部側に向かって第 1及び第 2案内溝と一定の接 触角をもって接するよ うに構成されている。 さ らに、 前記第 1及び第 2 案内溝は、断面において溝底中心で交わる 2つの曲面で形成されており、 各曲面はそれぞれ開口部側から底部側に向かって一定の曲率半径で形成 されている。 なお、 ここでいう接触角 とは、 ボールの中心を基準と してボールと案 内溝とが接触する接触中心と案内溝の溝底中心とのなす角度をさす。 な お、 ここでいう接触中心とは、 案内溝とボールとの接触によ り形成され る楕円形状の接触面 （接触楕円） における長軸と短軸とが交わる点のこ とをさす。 長軸は、 接触楕円の長手方向における最も長い部分となる軸 をいい、 短軸は、 前記長軸と直交する短手方向における最も長い部分と なる軸をレヽう。

と ころが、 上記従来の等速ジョイ ン トは第 1及び第 2案内溝が開口部 側から底部側に向かって次第に浅く なるよ う に形成されていた （即ち、 第 1 図における左側 （開口部側） から右側 （底部側） ） 。 そのため、 第 1 図の下側及び第 5 図 （ a ) に示すよ う に、 外方継手部材 1 1 3の底部 側にボール 1 0 1 が位置している際には、 内方継手部材 1 1 2の第 1案 内溝 1 0 2 における溝が深い部分とボール 1 0 1 とが対応する。 そのた め、 同第 1 案内溝 1 0 2 とボール 1 0 1 との接触によ り形成される楕円 形状の接触面 （以下、 接触楕円 Dという） は第 1案内溝 1 0 2からはみ 出さない。

しかしながら、 第 1 図の上側及び第 5図 （ b ) に示すよ う に、 外方継 手部材 1 1 3の開口部側にボール 1 0 1 が位置している際には次のよ う な問題があった。接触角が前記開口部側の接触角 13 と同じでかつ曲面が 前記開口部側の曲面 k と同じであるにもかかわらず内方継手部材 1 1 2 の第 1案内溝 1 0 2が浅いため、 前記接触楕円 Dの長軸側半径が第 1案 内溝 1 0 2 のエッジ部 1 0 2 a からはみ出す。 この状態では、 ボール 1 0 1 が第 1案内溝 1 0 2 のエッジ部 1 0 2 a に乗り 上げてエッジ部 1 0 2 a に過度の負荷を与えるため、 エッジ部 1 0 2 a の欠けが生じやすく なっていた。 本発明は、 前述した事情に鑑みてなされたものであって、 その目的は ボールが案内溝からはみ出すこ とがなく かつボールと案内溝との接触面 積を充分に確保できる等速ジョ イ ン トを提供するこ と にある。 発明の開示

第 1 の本発明は、 外周面が球面をなすと と もに軸方向に複数の第 1案 内溝をもつ内方継手部材と、 カ ップ状で内周面が球面をなすと と もに軸 方向に第 1案内溝と同数の第 2案内溝をもつ外方継手部材と、 内外方両 継手部材間に嵌合されるケージと、 同ケージのボール保持窓に保持され る と と もに第 1及び第 2案内溝と係合するボールとを備えた等速ジョ イ ン トにおいて、 第 1及び第 2案内溝の う ち少なく と も一方は、 ボールと の接触角を外方継手部材の開口部側よ り も底部側の方を小さ く し、 その 案内溝の曲率半径を開口部側よ り も底部側の方を大き く してある。

これによれば、 開口部側の接触角に比して底部側の接触角が小さいた め、 ボールと案内溝の曲面との接触によ り形成される楕円形状の底部側 の接触楕円は、 開口部側の接触楕円と比して溝底中心側に位置する。 ま た、 開口部側の曲率半径に比して底部側の曲率半径は大きいため、 ボー ルと案内溝の曲面との接触面積が小さ く なり 、 この結果、 底部側の接触 楕円は開口部側の接触楕円に比して小さ く なる。 したがって、 第 1 また は第 2案内溝の底部側において、 同第 1 または第 2案内溝が浅く ても、 底部側の接触楕円がエッジ部からはみ出すことがないので、 ジョイ ン ト 角が大き く なった場合でもボールが第 1 または第 2案内溝からはみ出す こ とがなく かつボールと第 1 または第 2案内溝との接触面積を充分に確 保できる。 これによ り 、 第 1 または第 2案内溝がボールから受ける面圧 を押さえる こ とができ、 この結果、 エッジ部の応力集中を回避する こ と ができ、 等速ジョ イン トの寿命の向上を図るこ とができる。 さ らに、 接触角 と 曲率半径の両方を適宜調整して第 1 または第 2案内 溝を形成するこ とによ り 、 接触楕円がエッジ部からはみ出さないよ う に したので、 接触角のみ或いは曲率半径のみを調整して第 1 または第 2案 内溝を形成した場合と比べて、 本発明の内方継手部材は設計の自由度を 上げるこ とができる。

さ らに、 第 1 または第 2案内溝の常用域 （ジョイ ン ト角が 0〜土略 1 0 ° 前後） においては、 接触楕円は底部側の接触楕円よ り も面積 （接触 面積） が大きいため、 面圧 （すなわち、 応力） を下げる ことができ、 常 用域においては従来と同様の耐久性を維持する こ とができ、 また、 常用 域よ り も使用頻度が少なく 、 ジョ イ ン ト角が大き く なる底部側の接触楕 円は、 接触楕円の面積が小さ く なつて面圧が上昇しても、 エッジ部の応 力が発生するこ とがなく 、 エッジ部の損傷のおそれがないので、 従来技 術の内方継手部材に比して本発明の内方継手部材は肉厚を薄く しても耐 久性を確保できる と と もに、 肉厚を薄く した分だけ小型化できる。

また、 第 2の本発明は、 請求項 1 に記載の等速ジョ イ ン トにおいて、 接触角は、 外方継手部材の開口部側から底部側に向かって次第に小さ く なる よ う に設けられ、 曲率半径は、 開口部側から底部側に向かって次第 に大き く なるよ う に設けられている。 これによれば、 請求項 1 に記載の 等速ジョイン ト と同様な作用および効果を得るこ とができる。

また、 第 3の本発明は、 外周面が球面をなすと と もに軸方向に複数の 第 1案內溝をもつ内方継手部材と、 カ ップ状で内周面が球面をなすと と もに軸方向に第 1 案内溝と同数の第 2案内溝をもつ外方継手部材と、 内 外方両継手部材間に嵌合されるケージと、 同ケージのボール保持窓に保 持される と と もに第 1及び第 2案内溝と係合するボールと を備えた等速 ジョ イ ン トにおいて、 第 1 及び第 2案内溝のう ち少なく と も一方の案内 溝は、 少なく と も外方継手部材の底部側における溝底側の曲率半径を同 案内溝におけるエッジ側の曲率半径よ り も小さ く してある。

これによれば、 ボールと第 1案内溝または第 2案内溝の曲面との接触 によ り短軸を中心と して、 エッジ部側と溝底中心側とで非対称な楕円形 状をなす接触楕円が形成される。 即ち、 接触楕円において、 短軸からェ ッジ部側部分は、 短軸から溝底中心側部分と比して長軸方向長さが短く かつ接触面積が小さ く なる。 したがって、 第 1案内溝または第 2案内溝 の底部側における溝の浅い部分において、 ボールがエッジ部からはみ出 さないよ う になつている。 即ち、 エッジ部と接触楕円との間は所定の離 間距離を有するよ う に設定されている。 この結果、 接触楕円における短 軸よ り溝底中心側に位置する部分の接触面積を大き く 設けるこ とによ り . ボールと第 1案内溝または第 2案内溝との接触面積を確保でき るので、 第 1案内溝または第 2案内溝の底部側において、 接触面積を確保するこ とによ り、 面圧を軽減するこ とができる。 したがって、 ジョ イ ン ト角が 大き く なつても、 面圧を軽減でき、 しかも、 底部側における接触楕円の 長軸の長さを、 開口部側における接触楕円よ り も短かく でき、 エッジ部 の損傷を抑制できる。

さ らに、 異なる曲率半径にて構成した二つの曲面の曲率半径を適宜調 整すること によ り 、 接触楕円がエッジ部からはみ出さないよ う にしたの で、 接触角のみ或いは曲率半径のみを調整して第 1案内溝または第 2案 内溝を形成した場合と比べて、 本発明の内方継手部材は設計の自由度を 上げることができる。

また、 第 4の本発明は、 請求項 3 に記載の等速ジョイ ン トにおいて、 第 1及び第 2案内溝の う ち少なく と も一方の案内溝は、 全長に亘つて溝 底側の曲率半径を同案内溝におけるェッジ側の曲率半径よ り も小さ く し てある。 これによれば、 請求項 3に記載の等速ジョイ ン ト と同様な作用 および効果を得るこ とができる。 また、 第 5の本発明は、 請求項 3又は請求項 4に記載の等速ジョイン トにおいて、 案内溝とボールとの接触角を外方継手部材の開口部側よ り も底部側の方を小さ く してある。 これによれば、 請求項 3又は請求項 4 に記載の等速ジョイン ト と同様な作用および効果を得ることができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 第 1実施形態及び従来技術における等速ジ ョ イ ン トの正断 面図であり、 第 2図 （ a ) は、 第 1実施形態における第 1図の内方継手 部材の A— A線矢視断面図であり 、 第 2図 （ b ) は、 第 1実施形態にお ける第 1図の内方継手部材の B— B線矢視断面図であり、 第 3図 （ a ) は、 第 2実施形態における第 1図の内方継手部材の A— A線矢視断面図 であり、 第 3図 （ b ) は、 第 2実施形態における第 1図の内方継手部材 の B— B線矢視断面図であり、 第 3図 （ c ) は、 接触楕円を示す説明図 であり、 第 4図は、 他の実施形態における第 1 図の内方継手部材の B— B線矢視断面であり、 第 5図 （ a ) は、 従来技術における内方継手部材 の開口部側の部分断面図であり、 第 5図 （ b ) は、 従来技術における内 方継手部材の底部側の部分断面図である。 発明を実施するための最良の形態

(第 1実施形態）

以下、 本発明を具体化した第 1実施形態を第 1図及び第 2図に従って 説明する。 なお、 第 1図において、 左側を開口部側、 右側を底部側とい う こと力 Sある。

第 1図に示すよ うに、 本実施形態の等速ジョ イ ン ト 1 1 は、 内方継手 部材 1 2 と、 外方継手部材 1 3 と、 両継手部材 1 2 , 1 3の間に嵌合さ れたケージ 1 4 と、ケージ 1 4に保持されたボール 1 5 とを備えている。 内方継手部材 1 2は略円筒形状をなしており、 駆動軸 1 6の一端に対 してスプライ ン結合によって固定されている。 内方継手部材 1 2の外周 面 2 0は、 所定の曲率半径で凸状球面に形成されている。 外周面 2 0に は、 駆動軸 1 6 の軸線 P 1方向 （軸方向） に沿ってボール 1 5 を案内す る 6条の第 1案内溝 2 1が等角度間隔で形成されている。 そして、 第 1 案内溝 2 1 は組み付けられた状態の外方継手部材 1 3における開口部側 から底部側に向かって次第に浅く なるよ う に、 即ち、 駆動軸 1 6に対し 軸元 （第 1図における左側） から軸端 （第 1図における右側） に向かつ て次第に浅く形成されている。

外方継手部材 1 3は有底のカップ形状をなしており、 この底部 1 3 a が被動軸 2 2の一端に対して一体的に形成されている。 外方継手部材 1 3の開口部側部分の内周面 2 3は、 内方継手部材 1 2の外周面 2 0に対 応する部分が所定の曲率半径で凹状球面に形成されている。

そして、 この内周面 2 3には、 被動軸 2 2 の軸線 P 2方向 （軸方向） に沿ってボール 1 5を案内する 6条の第 2案内溝 2 4が等角度間隔で形 成されている。

第 2案内溝 2 4は、 軸線 P 2に対して直交する方向の断面において、 溝底中心で交わる 2つの曲面で形成されている。 この 2つの曲面はボー ル 1 5の半径よ り少し大きい一定の曲率半径で形成され、 かつボール 1 5が第 2案内溝 2 4に対して一定の接触角で接するよ う に構成されてい る。 そして、 第 2案内溝 2 4においても、 第 1案内溝 2 1 と同様に開口 部側から底部側に向かって次第に浅く なるよ う に形成されている。また、 各第 2案内溝 2 4は各第 1案内溝 2 1 とそれぞれ対応した位置に形成さ れている。

ケージ 1 4は、 略円筒形状をなしており、 内方継手部材 1 2の外周面 2 0 と外方継手部材 1 3の内周面 2 3 との間に嵌合されている。 このケ —ジ 1 4は、 その外周面 3 0が外方継手部材 1 3の内周面 2 3 と同じ曲 率半径で形成されている。 このケージ 1 4には、 周方向に沿って等角度 間隔に 6個のボール保持窓 3 1 が形成されている。

ボール 1 5は、 鋼鉄によ り真球状に形成されている。 このボール 1 5 は各第 1案内溝 2 1 と これに対応する各第 2案内溝 2 4 との間にそれぞ れ 1個ずつ配置されているとと もに、 ケージ 1 4 の各ボール保持窓 3 1 内に配置されている。

次に、 内方継手部材 1 2 の第 1案内溝 2 1 について詳しく説明する。 なお、 第 2図 （ a ) は第 1図における軸線 P 2 の下側にボール 1 5が 位置した際の第 1案内溝 2 1の開口部側、 即ち、 駆動軸 1 6 に対し内方 継手部材 1 2の左側の A— A線矢視断面図である。 第 2図 （ b ) は第 1 図における軸線 P 2の上側にボール 1 5が位置した際の第 1案内溝 2 1 の底部側、 即ち、 駆動軸 1 6に対し内方継手部材 1 2のお側の B— B線 矢視断面図である。 なお、 第 2図 （ a ) は、 説明の便宜上、 上下を逆転 して図示している。

第 2図 （ a ) , ( b ) に示すよ うに、 内方継手部材 1 2 の第 1案内溝 2 1 は、 溝底中心 3 5で交わる左右 （第 2図 （ a ) ， ( b ) における左 右） 2つの曲面 3 6で形成されている。 曲面 3 6は、 開口部側から底部 側に向かって、その曲率半径が次第に大き く なるよ うに形成されている。 即ち、 第 2図 （ a ) における曲面 3 6 の曲率半径 r 1 と、 第 2図 （ b ) における曲面 3 6の曲率半径 r 2 とでは、 曲率半径 r 2の方が大き く な るよ う に形成されている。 曲率半径 r 1 はボール 1 5 の半径よ り少し大 き く なるよ うに形成されている。

また、 ボール 1 5 と第 1案内溝 2 1 とが接する接触角は、 開口部側か ら底部側に向かって次第に小さく なるよ うに形成されている。 即ち、 第 2図 （ a ) における接触角 ひ 1 と、 第 2図 （ b ) における接触角 α 2 と では、 接触角 α 2 の方が小さ く形成されている。

なお、 こ こでい う接触角 α 1 ， α 2 とは、 ボール 1 5 の中心を基準と してボール 1 5 と第 1案内溝 2 1 とが接触する接触中心と第 1案内溝 2 1 の溝底中心 3 5 とのなす角度をさす。なお、こ こでいう接触中心とは、 第 1案内溝 2 1 とボール 1 5 との接触によ り形成される楕円形状の接触 面（接触楕円） における長軸と短軸とが交わる点のこ と をさす。長軸は、 接触楕円の長手方向における最も長い部分となる軸をいい、 短軸は、 長 軸と直交する短手方向における最も長い部分となる軸をいう。

そして、 ボール 1 5 と曲面 3 6 との接触によ り形成される接触楕円 Μ 1 , Μ 2が第 1案内溝 2 1 の両側縁部のェッジ部 3 7 をそれぞれ越えな いよ うに （はみ出さないよ う に） 、 接触角 α 1 , α 2が設定され、 かつ 曲率半径 r l ， r 2が設定されている。

また、 曲率半径 r l ， r 2に関する前述の大小関係の設定によ り 、 開 口部側から底部側に向かって接触楕円の面積 （接触面積） は徐々に小さ く なるよ う に設定されている。

なお、 エッジ部 3 7 と接触楕円との距離は、 第 1案内溝 2 1 の全長に 亘つて均一であっても不均一であってもよレ、。 エッジ部 3 7 と接触楕円 との距離は、 要は、 過度の負荷がエッジ部 3 7 に加わらない距離であれ ばよい。

次に、 上記第 1 実施形態のよ う に構成された等速ジ ョ イ ン ト 1 1 の作 用について説明する。

駆動軸 1 6 が回転する とその回転 トルク を内方継手部材 1 2から各ボ ール 1 5 を介して外方継手部材 1 3 に伝達し、 被動軸 2 2 を駆動軸 1 6 と等速で回転させる。 そして、 駆動軸 1 6 と被動軸 2 2 とのジョイ ン ト 角が変化する と きには、 ボール 1 5が第 1及び第 2案内溝 2 1 , 2 4 に 案内されて転動する。

しかし、 第 1案内溝 2 1 において、 接触角が開口部側から底部側に向 かって次第に小さ く なるよ うに形成されている と と もに曲率半径が開口 部側から底部側に向かって次第に大き く なるよ う に形成されているため ジョ イ ン ト角が大き く なつた場合でもボール 1 5 はエッジ部 3 7を乗り 上げる ことがない。

即ち、 第 2図 （ b ) に示すよ う に、 開口部側の接触角 α 1 に比して底 部側の接触角 α 2が小さいため、 ボール 1 5 と曲面 3 6 との接触によ り 形成される楕円形状の接触楕円 Μ 2は、 第 2図 （ a ) における接触楕円 M 1 と比して溝底中心 3 5側に位置する。 また、 開口部側の曲率半径 r 1 に比して底部側の曲率半径 r 2 は大きいため、 ボール 1 5 と曲面 3 6 との接触面積が小さ く な り、 この結果、 接触楕円 M 2は接触楕円 M 1 に 比して小さ く なる。

このため、 第 1案内溝 2 1 の底部側において、 同第 1案内溝 2 1 が浅 く ても、 接触楕円 M 2がエッジ部 3 7からはみ出すことがない。

従って、 上記第 1実施形態の等速ジョ イ ン ト 1 1 によれば、 以下のよ う な効果を得るこ とができる。

( 1 ) 本実施形態では、 第 1案内溝 2 1 におけるボール 1 5 との接触 角を開口部側から底部側に向かって次第に小さ く し、 かつ第 1案内溝 2 1 の曲率半径を開口部側から底部側に向かって次第に大き く した。

このよ う に、 第 1案内溝 2 1 において、 開口部側から底部側に向かつ て接触角を次第に小さ く する と と もに曲率半径を次第に大き くするこ と によ り 、 接触角のみを或いは曲率半径のみを開口部側から底部側に向か つて次第に変化させた場合と比べて次のよ うな効果を奏する。 第 1案内溝 2 1 において、 接触角のみを開口部側から底部側に向かつ て次第に小さ く し、 曲率半径を一定にした場合、 ボール 1 5 と第 1案内 溝 2 1 とがなす接触楕円がエッジ部 3 7からはみ出さないよ う に接触角 を設定しなければならず、その角度が小さ く なりすぎてしま う。する と、 ボール 1 5 と両曲面 3 6 と の接触部が溝底中心 3 5 に近づき過ぎて しま い、 駆動軸 1 6 から被動軸 2 2 へ トルク を伝達する際に回転ガタが発生 して しま う。

一方、 第 1案内溝 2 1 において、 曲率半径のみを開口部側から底部側 に向かって次第に大き く し、 接触角を一定にした場合、 ボール 1 5 と第 1案内溝 2 1 とがなす接触楕円がエッジ部 3 7からはみ出さないよ う に 曲率半径を設定しなければならず、 その接触楕円における接触面積が小 さ く なりすぎて しま う。 する と、 第 1案内溝 2 1 がボール 1 5から受け る面圧が上昇、即ち、単位面積当たり の応力が大き く なりすぎてしまい、 ポール 1 5 によって第 1案内溝 2 1 の表面に凹部を形成して しま う。 こ の結果、 等速ジョイ ン ト 1 1 の寿命を縮めてしま うおそれがあった。

しかしながら、 本実施形態のよ う に、 開口部側から底部側に向かって 接触角を次第に小さ くする と と もに曲率半径を次第に大き くするこ と に よ り 、 上記のよ う な不具合をなくすこ とができる。

従って、 ボール 1 5が第 1案内溝 2 1 からはみ出すこ とがなく かつボ ール 1 5 と第 1案内溝 2 1 との接触面積を充分に確保でき、 第 1案内溝 2 1 がボール 1 5から受ける面圧を押さえるこ とができる。 この結果、 エッジ部 3 7の応力集中を回避するこ とができ、 等速ジョイ ン ト 1 1 の 寿命の向上を図るこ とができる。

( 2 ) 本実施形態では、 接触角 と曲率半径の両方を適宜調整して第 1 案内溝 2 1 を形成するこ とによ り 、 接触楕円がエッジ部 3 7からはみ出 さないよ う にした。 従って、 接触角のみ或いは曲率半径のみを調整して 第 1案内溝 2 1 を形成した場合と比べて、 本実施形態の内方継手部材 1 2は設計の自 由度を上げる ことができる。

即ち、 接触角だけで調整しょ う とする と、 接触楕円における面圧は一 義的に決定されるこ と になるため設計自 由度がない。 また、 曲率半径だ けで調整しょ う とする と、 接触楕円の大き さだけでボール 1 5 が第 1案 内溝 2 1からはみ出ないよ うに調整するこ とになるため、 接触中心位置 の設計自由度がなく なる。

( 3 ) 本実施形態では、 第 1案内溝 2 1 の常用域 （ジョ イ ン ト角が 0 〜土略 1 0 ° 前後） においては、 接触楕円は底部側の接触楕円 M 2 よ り も面積 （接触面積） が大きいため、 面圧 （すなわち、 応力） を下げるこ とができ、 常用域においては従来と同様の耐久性を維持するこ とができ る。

なお、 常用域とは、 駆動軸 1 6 と被動軸 2 2 と のジョ イ ン ト角が 0〜 土略 1 0 ° 前後の際に、 ボール 1 5が第 1案内溝 2 1 を転動する領域を いう。 なお、 等速ジョ イン ト 1 1 が使用される車種によ り 、 常用域のジ ョ イ ン ト角の範囲が異なるため、 前記 0〜土略 1 0 ° の数値範囲は、 例 示のための数値であ り 、 これに限定する ものではない。

また、 常用域よ り も使用頻度が少なく 、 ジョ イ ン ト角が大き く なる底 部側の接触楕円 M 2は、 接触楕円の面積が小さ く なつて面圧が上昇して も、 エッジ部 3 7の応力が発生するこ とがなく 、 エッジ部 3 7の損傷の おそれがない。

従って、 従来技術の内方継手部材 1 1 2 に比して本実施形態の内方継 手部材 1 2 は肉厚を薄く しても耐久性を確保できる と と もに、 肉厚を薄 く した分だけ小型化できる。

(第 2実施形態） 以下、 本発明を具体化した第 2実施形態を第 3図に従って説明する。 なお、 第 2実施形態の等速ジョイン ト 5 1 は、 第 1実施形態の等速ジ ョイ ン ト 1 1 における第 1案内溝 2 1 を変更したものであり、 第 1実施 形態と同様の構成については、 同一符号を付して、 その詳細な説明を省 略し、 異なると ころのみを説明する。

第 3図 （ a ) は第 1 図における軸線 P 2の下側にボール 1 5が位置し た際の第 1案内溝 2 1の開口部側、 即ち、 駆動軸 1 6に対し内方継手部 材 1 2の左側の A— A線矢視断面図である。 第 3図 （ b ) は第 1図にお ける軸線 P 2の上側にボール 1 5が位置した際の第 1案内溝 2 1の底部 側、 即ち、 駆動軸 1 6に対し内方継手部材 1 2の右側の B— B線矢視断 面図である。 なお、 第 3図 （ a ) は、 説明の便宜上、 上下を逆転して図 示している。

本実施形態の等速ジョ イ ン ト 5 1の内方継手部材 1 2において、 ボー ル 1 5が第 1案内溝 2 1 に対して一定の接触角 1 で接するよ うに構 成されている。

また、 第 1案内溝 2 1 における底部側では、 溝底中心 3 5で交わる左 右 （第 3図 （ a ) ， ( b ) における左右） 2つの曲面 5 2でその第 1案 内溝 2 1が形成されている。

第 3図 （ b ) に示すよ うに、 第 1案内溝 2 1の底部側において、 各曲 面 5 2は、 異なる二つの曲率半径 r 3 , r 4の曲面部 5 2 a ， 5 2 b で それぞれ形成されている。 底部側の曲面 5 2において、 曲率半径 r 3 を なす曲面部 5 2 a は溝底中心 3 5側 （溝底側） に位置し、 曲率半径 r 4 をなす曲面部 5 2 bはエッジ部 3 7側 （エッジ側） に位置している。 曲 率半径 r 3は第 1実施形態における曲率半径 r 1 と同じ曲率半径と され ており、 曲率半径 r 4は曲率半径 r 3 よ り も大きな曲率半径と されてい る。 本実施形態では曲面部 5 2 a と曲面部 5 2 b は第 3図 （ b ) におけ る境界線 b を境と してそれぞれ隣り合う よ う に形成されている。

そして、 ボール 1 5 と曲面 5 2 との接触によ り形成される非対称な楕 円形状をなす接触楕円 M 3が第 1案内溝 2 1 の両側縁部のエッジ部 3 7 をそれぞれ越えないよ う に、 接触角 α 1及び曲率半径 r 3， r 4が設定 されている。 さ らに、 接触楕円 M 3の短軸 S (第 3図 （ c ) 参照） は、 境界線 b と一致するよ う に設定されている。

次に、 上記第 2実施形態のよ う に構成された等速ジョ イ ン ト 5 1 の作 用について説明する。

駆動軸 1 6 と被動軸 2 2 とのジョ イ ン ト角が大き く なつた場合、 各ボ ール 1 5の う ち少なく と も一つが第 1案內溝 2 1 に案内されて、 第 1案 内溝 2 1 の底部側に転動する。 第 1案内溝 2 1 の底部側においては、 第 3図 （ b ) に示すよ う に、 短軸 S よ り もエッジ部 3 7側に位置する曲面 5 2 (曲面部 5 2 b ) は、 短軸 S よ り も溝底中心 3 5側に位置する曲面 5 2 (曲面部 5 2 a ) よ り も曲率半径が大き く形成されている。

そのため、ボール 1 5 と曲面 3 6 との接触によ り短軸 Sを中心と して、 エッジ部 3 7側と溝底中心 3 5側とで非対称な楕円形状をなす接触楕円 M 3が形成される。 即ち、 接触楕円 M 3 において、 短軸 Sからエッジ部 3 7側部分は、 短軸 Sから溝底中心 3 5側部分と比して長軸方向長さが 短く かつ接触面積が小さ く なる。

も し、 第 3図 （ b ) における曲面部 5 2 bが曲面部 5 2 a と同じ曲率 半径であれば、 接触楕円 M 3 における短軸 S よ り もエッジ部 3 7側の形 状は、 短軸 S よ り も溝底中心 3 5側の形状と同じとなり 、 この結果、 接 触楕円 M 3がエッジ部 3 7からはみ出 して しま う こ とになる。

しかしながら、 上記のよ うに曲面部 5 2 bの曲率半径を、 曲面部 5 2 a の曲率半径よ り大き くするこ と によ り 、 第 1案内溝 2 1 の底部側にお ける溝の浅い部分において、 ポール 1 5がエッジ部 3 7からはみ出さな いよ う にしている。 即ち、 エッジ部 3 7 と接触楕円との間は所定の離間 距離を有するよ う に設定されている。

従って、 上記第 2実施形態の等速ジョ イ ン ト 5 1 によれば、 第 1 実施 形態における効果 （ 3 ) と同様の効果を得ると と もに、 以下のよ う な効 果を得ることができる。

( 1 ) 本実施形態では第 1案内溝 2 1 の底部側において、 同第 1案内 溝 2 1 を構成する両曲面 5 2 を、 異なる二つの曲率半径 r 3， r 4の曲 面部 5 2 a , 5 2 b でそれぞれ形成した。 曲面部 5 2 a よ り も大きな曲 率半径を有する曲面部 5 2 bは短軸 Sを境と してエッジ部 3 7側に位置 するよ うに形成し、 曲面部 5 2 a を短軸 S を境と して溝底中心 3 5側に 位置するよ う に形成した。

そのため、 短軸 S よ り エッジ部 3 7側に位置する接触楕円 M 3構成部 の長軸方向長さが、 短軸 S よ り溝底中心 3 5側に位置する接触楕円 M 3 構成部の長軸方向長さよ り も短く なり、 接触楕円 M 3がエッジ部 3 7か らはみ出すこ とがない。 また、 接触楕円 M 3における短軸 S よ り溝底中 心 3 5側に位置する部分の接触面積を大き く設ける こ とによ り 、 ボール 1 5 と第 1案内溝 2 1 との接触面積を確保できる。

すなわち、 第 1案内溝 2 1 の底部側において、 接触面積を確保する こ と によ り、 面圧を軽減することができる。 従って、 ジョ イ ン ト角が大き く なつても、 面圧を軽減でき、 しかも、 底部側における接触楕円 M 3 の 長軸の長さを、 開口部側における接触楕円 M 1 よ り も短かく でき、 エツ ジ部 3 7の損傷を抑制できる。

( 2 ) 本実施形態では、 第 1案内溝 2 1 の底部側において、 異なる二 つの曲率半径 r 3 , r 4 にて両曲面 5 2 を構成した。 そして、 曲率半径 r 3 , r 4の曲率半径を適宜調整するこ と によ り 、 接触楕円がエッジ部 3 7からはみ出さないよ う にした。 従って、 接触角のみ或いは曲率半径 のみを調整して第 1案内溝 2 1 を形成した場合と比べて、 本実施形態の 内方継手部材 1 2は設計の自由度を上げる ことができる。

(他の実施形態）

なお、 上記各実施形態は以下のよ う な他の実施形態に変更して具体化 してもよい。

' 第 2実施形態では、 接触楕円 M 3 の短軸 S と境界線 b と を一致させ る よ う に内方継手部材 1 2 を形成していたが、 短軸 S と境界線 b とを一 致させない状態で内方継手部材 1 2 を形成してもよい。

- 第 1実施形態では、 第 1案内溝 2 1 におけるボール 1 5 との接触角 を開口部側から底部側に向かって次第に小さ く し、 かつ第 1案内溝 2 1 の曲率半径を開口部側から底部側に向かって次第に大き く していた。 こ れに限らず、 第 1案内溝 2 1 において、 接触角を開口部側から中央部ま では一定の角度とする と と もに中央部から底部側に向かって次第に小さ く し、 曲率半径を開口部側から中央部までは一定とする と と もに中央部 から底部側に向かって次第に大き く するよ う にしてもよい。

• 第 2実施形態では、 第 1案内溝 2 1 の底部側のみにおいて、 異なる 二つの曲率半径 r 3 , r 4 の曲面部 5 2 a , 5 2 bで曲面 5 2 をそれぞ れ形成していた。 これに限らず、 第 1案内溝 2 1 の全長に亘つて、 異な る二つの曲率半径 r 3 , 4の曲面部 5 2 & ， 5 2 bで曲面 5 2 をそれ ぞれ形成してもよい。

' 第 2実施形態では、 ボール 1 5 が第 1案内溝 2 1 に対して一定の接 触角 α 1 で接するよ う に構成していた。 これに限らず、 ボール 1 5 と第 1案内溝 2 1 とが接する接触角を開口部側から底部側に向かって次第に 小さ く なる よ う に形成してもよい。 即ち、 第 3図 （ a ) における接触角 α 1 と、 第 4図における接触角 α 3 とでは、 接触角 α 3の方が小さ く な るよ う に内方継手部材 1 2 を形成する。

• 第 1実施形態では、 第 1案内溝 2 1 におけるボール 1 5 との接触角 を開口部側から底部側に向かって次第に小さ く し、 かつ第 1案内溝 2 1 の曲率半径を開口部側から底部側に向かって次第に大き く していた。 こ れに限らず、 上記のよ う な加工を第 2案内溝 2 4にのみ、 或いは両案内 溝 2 1， 2 4に施してもよい。 このよ う にしても、 それぞれ第 1実施形 態と同等又は同等以上の効果を得るこ とができる。

• 第 2実施形態では、 第 1案内溝 2 1 における両曲面 5 2 を、 異なる 二つの曲率半径 r 3， r 4 の曲面部 5 2 a , 5 2 bでそれぞれ形成した。 これに限らず、 上記のよ う な加工を第 2案内溝 2 4 にのみ、 或いは両案 内溝 2 1 , 2 4 に施してもよい。 このよ う にしても、 それぞれ第 2実施 形態と同等又は同等以上の効果を得るこ とができる。 産業上の利用可能性

以上のよ う に、 本発明にかかる等速ジョ イン トは、 ボールが案内溝か らはみ出すこ とがなく かつボールと案内溝との接触面積を充分に確保で きる ものと して有用であり 、 特に相交わる 2軸の角度 （ジョイ ン ト角） を可変と し、 両軸間の回転伝動に等速性をもたせたボールジョイ ン ト型 の等速ジョ ィ ン 卜に用いるのに適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 外周面が球面をなすと と もに軸方向に複数の第 1案内溝をもつ内方 継手部材と、 カップ状で内周面が球面をなすと と もに軸方向に前記第 1 案内溝と同数の第 2案内溝をもつ外方継手部材と、 前記内外方両継手部 材間に嵌合されるケージと、 同ケージのポール保持窓に保持される と と もに前記第 1 及び第 2案内溝と係合するボールとを備えた等速ジョ イ ン トにおいて、 前記第 1及び第 2案内溝の う ち少なく と も一方は、 前記ボ ールとの接触角を前記外方継手部材の開口部側よ り も底部側の方を小さ く し、 その案内溝の曲率半径を開口部側よ り も底部側の方を大き く した こ と を特徴とする等速ジョ イン ト。

2 . 前記接触角は、 前記外方継手部材の開口部側から底部側に向かって 次第に小さ く なる よ う に設けられ、 前記曲率半径は、 前記開口部側から 前記底部側に向かって次第に大き く なるよ う に設けられているこ と を特 徴とする請求の範囲第 1項に記載の等速ジョイ ン ト。

3 . 外周面が球面をなすと と もに軸方向に複数の第 1案内溝をもつ内方 継手部材と、 カ ップ状で内周面が球面をなすと と もに軸方向に前記第 1 案内溝と同数の第 2案内溝をもつ外方継手部材と、 前記内外方両継手部 材間に嵌合されるケージと、 同ケージのボール保持窓に保持される と と もに前記第 1及び第 2案内溝と係合するボールと を備えた等速ジョ イン トにおいて、前記第 1及び第 2案内溝の う ち少なく と も一方の案内溝は、 少なく と も前記外方継手部材の底部側における溝底側の曲率半径を同案 内溝におけるエッジ側の曲率半径よ り も小さ く したこ と を特徴とする等 速ジョ イン ト。

4 . 前記第 1及び第 2案内溝の う ち少なく と も一方の案内溝は、 全長に 亘つて溝底側の曲率半径を同案内溝におけるエッジ側の曲率半径よ り も 小さ く したこ とを特徴とする請求の範囲第 3項に記載の等速ジョイ ン ト ,

5 . 前記案内溝と前記ボールとの接触角を前記外方継手部材の開口部側 よ り も前記底部側の方を小さ く したこ とを特徴とする請求の範囲第 3項 又は第 4項に記載の等速ジョイ ン ト。