WO2009150942A1 - 固定型等速自在継手 - Google Patents

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WO2009150942A1
WO2009150942A1 PCT/JP2009/059745 JP2009059745W WO2009150942A1 WO 2009150942 A1 WO2009150942 A1 WO 2009150942A1 JP 2009059745 W JP2009059745 W JP 2009059745W WO 2009150942 A1 WO2009150942 A1 WO 2009150942A1
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WO
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center
joint
track groove
joint member
track
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PCT/JP2009/059745
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English (en)
French (fr)
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曽根　啓助
大場　浩量
吉田　和彦
潔洋 伊藤
Original Assignee
Ntn株式会社
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Publication date
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Priority to EP20090762372 priority patent/EP2299136B1/en
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    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
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    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
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    • F16D2003/22309—Details of grooves

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint, and in particular, is a type that allows only angular displacement between two connected drive and driven shafts, and is used in power transmission systems of automobiles and various industrial machines.
  • the present invention relates to an undercut-free type fixed type constant velocity universal joint including eight torque transmission balls.
  • the fixed type constant velocity universal joint includes a Rzeppa type (BJ) (for example, Patent Document 1) and an undercut free type (UJ).
  • BJ Rzeppa type
  • UJ undercut free type
  • the Rzeppa-type fixed type constant velocity universal joint includes an outer ring 3 as an outer joint member in which a plurality of track grooves 2 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction on the inner spherical surface 1;
  • An inner ring 6 as an inner joint member in which a plurality of track grooves 5 paired with the track grooves 2 of the outer ring 3 are formed in the outer spherical surface 4 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the track grooves 2 of the outer ring 3
  • a plurality of balls 7 that are interposed between the track grooves 5 of the inner ring 6 and transmit torque, and a cage 8 that is interposed between the inner spherical surface 1 of the outer ring 3 and the outer spherical surface 4 of the inner ring 6 and holds the balls 7.
  • a plurality of window portions 9 in which the balls 7 are accommodated are arranged in the cage 8 along the circumferential direction.
  • the cage 8 is in spherical contact with the inner spherical surface of the outer ring 3 and the outer spherical surface of the inner ring 6.
  • the curvature centers (O2, O1) of the ball center locus lines of the track grooves 2, 5 of the outer ring 3 and the inner ring 6 are respectively symmetrical with respect to the joint center Oj.
  • the curvature center O1 and the curvature center O2 are offset from the joint center Oj by an equal distance in the opposite direction and offset in the axial direction.
  • the track groove 2 of the outer ring 3 is offset from the joint center Oj by a predetermined distance along the joint center axis X toward the joint opening side, and the track groove 5 of the inner ring 6 is offset from the joint center Oj along the joint center axis X.
  • the part is offset by a predetermined distance.
  • the joint center axis X is a straight line including the axis of the outer ring 3 and the axis of the inner ring 6 when the operating angle of the joint is 0 °.
  • the joint center plane is a plane that includes the center of the torque transmission ball 7 and is orthogonal to the joint center axis.
  • the joint center Oj is the intersection of the joint center plane and the joint center axis.
  • the torque transmitting ball track formed by the track groove 2 of the outer ring 3 and the track groove 5 of the inner ring 6 has a wedge shape that gradually spreads from one to the other in the axial direction.
  • Each ball 7 is accommodated in this wedge-shaped torque transmission ball track, and transmits torque between the outer ring 3 and the inner ring 6.
  • a cage 8 is incorporated to hold all the balls 7 in the joint plane (plane perpendicular to the bisector of the operating angle).
  • the fixed-type constant velocity universal joint of the Rzeppa type has a structure with six torque transmission balls that has been used for many years as a technical standard, and has gained the support of many users in terms of performance and reliability. It was.
  • the applicant of the present invention has achieved a high-efficiency, radically light and compact design while ensuring strength, load capacity, and durability equivalent to or better than the 6-ball Zeppa joint as the technical standard.
  • a ball zepper joint has been developed and already proposed (for example, Patent Document 1 below).
  • the UJ type fixed type constant velocity universal joint is an outer joint member in which a plurality of track grooves 12 are formed on the inner diameter surface 11 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction.
  • a plurality of window portions 19 in which the balls 17 are accommodated are arranged in the cage 18 along the circumferential direction.
  • the track groove 12 of the outer ring 13 includes an inner track groove 12a in which the track groove ball center locus line is an arc portion, and an opening side track groove 12b in which the track groove ball center locus line is a straight portion parallel to the outer ring axis. It consists of.
  • the back side track groove 12a has its center of curvature O2 shifted from the joint center Oj in the axial direction toward the opening side of the outer ring 13.
  • the track groove 15 of the inner ring 16 includes a back-side track groove 15a in which the track groove ball center locus line is a straight portion parallel to the inner ring axis, and an opening-side track groove 15b in which the track groove ball center locus line is an arc portion. Consists of.
  • the center of curvature O1 of the opening-side track groove 15b is provided at an equal distance F away from the joint center Oj in the axial direction on the back side opposite to the center of curvature O2 of the back-side track groove 12a of the outer ring 13.
  • the track shape of the UJ type outer ring 13 is undercut free with a straight opening on the track shape of the UJ type outer ring 13 in contrast to the Rzeppa type in which the entire region is an arc shape.
  • the interference angle between the shaft (the shaft fitted into the inner ring) and the track groove 12 of the outer ring 13 is increased, and the UJ type is changed to the BJ type.
  • a larger operating angle can be obtained.
  • the track shape of the UJ type outer ring 13 is a straight shape on the opening side, the movement amount of the ball 17 in the radial direction increases in the outer diameter side direction, and the ball 17 is held correspondingly. Therefore, the outer diameter of the cage 18 is also increased. For this reason, the inner spherical diameter of the outer ring 13 is increased.
  • the track depth refers to the joint internal force analysis in the rotating state, and from the ball contact point at the position where the contact ellipse of the ball moving in the axial direction and the contact angle direction in the single rotation is closest to the spherical surface. Expressed as the distance to the sphere.
  • the UJ type has a larger ball diameter than the Rzeppa type at the same size, and the pitch circle PCD of the ball, and thus the outer diameter of the outer ring. It is also bigger.
  • the UJ type shown in FIG. 14 has a cage offset shape that is effective in ensuring the depth of the outer ring inner track. That is, with respect to the joint center Oj, the center O4 of the outer spherical surface 18a of the cage 18 is offset by fc toward the axial opening side, and the center O3 of the inner spherical surface 18b of the cage 18 is offset by fc toward the rear side in the axial direction. .
  • Such a cage offset type is called a track direction cage offset.
  • Patent Document 1 An 8-ball UJ type joint having a smaller outer diameter compared to the 6-ball type has also been proposed (Patent Document 1). Since the 8-ball UJ type joint has a smaller ball diameter than the 6-ball, the radius of the cage corresponding to the above-mentioned radial movement amount determined by the PCR and the offset amount regardless of the size and number of balls.
  • the offset amount is set small so that the directional dimension (thickness) can be secured, and a cage offset is adopted as shown in FIG.
  • PCR is the length of the line segment connecting the center of the arc of the track groove of the outer ring or the center of the arc of the track groove of the inner ring and the center of the ball.
  • the track groove of the outer ring is formed by an opening side first guide groove centered on the joint center and a back side second guide groove centered on a point offset from the joint center to the opposite side in the radial direction. is doing. Further, the inner side track groove is further opposite in the radial direction from the center of the back side second track groove and the back side second track groove centered on the point offset from the joint center to the back side along the joint center axis. And an opening-side second guide groove with the point offset at the center.
  • the depth of the first guide groove on the back side of the outer ring is increased. Further, the thickness of the inner ring is increased at the opening-side second guide groove of the inner ring. For this reason, when the joint takes a high operating angle, the ball does not ride on the first guide groove on the inner side of the outer ring and the edge portion of the groove is not chipped, and the inner ring is damaged by a load from the ball. Will not be lost.
  • the center of the track groove of the outer ring and the center of the track groove of the inner ring are spaced apart from each other by an equal distance from the diametrical surface (joint center surface) in the axial direction, and opposite from the joint center axis in the radial direction. It is offset to a position separated by a predetermined amount on the side.
  • the center of curvature of the groove center line of the outer ring track groove and the inner ring track groove is eccentric to both sides of the joint center plane and exceeds the axis center on a plane including the groove center line and the axis center. It is set to be on the opposite side.
  • the maximum allowable angle of the joint angle can be increased, and the strength is ensured without increasing the outer diameter of the outer ring.
  • Patent Document 5 there is one that can increase the maximum bending angle without affecting the running characteristics. That is, in Patent Document 5, the intersection angle between the tangent to the trajectory curve and the joint rotation axis monotonously increases starting from the point where the distance between the base of the traveling path and the joint rotation axis is the maximum value. It is what you do.
  • An object of the present invention is to provide an undercut-free type fixed constant velocity universal joint with eight balls capable of improving the torque capacity at a high operating angle while ensuring durability at a low operating angle. It is to provide.
  • an outer joint member in which eight track grooves extending in the axial direction are formed on the inner diameter surface, and eight track grooves extending in the axial direction are formed on the outer diameter surface.
  • the inner joint member, the track groove of the outer joint member and the corresponding track groove of the inner joint member are formed in cooperation with the eight torque transmission ball tracks, and the torque transmission ball tracks are arranged respectively.
  • An undercut free type comprising eight torque transmission balls and a cage having a pocket for holding the torque transmission balls, and having a curved portion and a straight portion on the track groove bottom surface of the outer joint member and the track groove bottom surface of the inner joint member.
  • a fixed type constant velocity universal joint wherein the joint operating axis is 0 °, and a straight line including the axis of the outer joint member and the axis of the inner joint member is a joint center axis,
  • the center of the track groove of the outer joint member and the center of the track groove of the inner joint member when the plane that includes the center of the torque transmission ball and is orthogonal to the joint central axis is the joint center plane, respectively,
  • the outer spherical center of the cage and the inner spherical center of the cage are offset to a position spaced apart on both sides in the axial direction from the central plane and spaced away from the joint central axis on the opposite side in the radial direction with respect to the track grooves.
  • Rt the distance between the center of the track groove of the outer joint member or the center of the track groove of the inner joint member and the center of the torque transmitting ball, or the center of the track groove of the outer joint member or
  • the radial offset amount which is 0.087 and the distance between the center of the track groove of the outer joint member or the center of the track groove of the inner joint member and the joint center axis line, is fr
  • the second fixed type constant velocity universal joint of the present invention has an outer joint member in which eight track grooves extending in the axial direction are formed on the inner diameter surface, and eight track grooves extending in the axial direction on the outer diameter surface.
  • the formed inner joint member, the track groove of the outer joint member and the corresponding track groove of the inner joint member are formed in cooperation with each other, and eight torque transmission ball tracks are respectively arranged on the torque transmission ball track.
  • Type fixed-type constant velocity universal joint and when the joint operating angle is 0 °, the straight line including the axis of the outer joint member and the axis of the inner joint member is the joint center axis
  • the center of the track groove of the outer joint member and the center of the track groove of the inner joint member when the plane including the center of the torque transmission ball and perpendicular to the joint central axis is a joint center plane
  • the outer spherical center of the cage is offset from the joint center plane to both sides in the axial direction and is spaced from the joint central axis to the opposite side of the track groove in the radial direction.
  • the inner spherical center of the cage is arranged closer to the center side of the track groove of the outer joint member than the joint center, and the outer spherical center of the cage or the inner spherical center of the cage and the joint central plane.
  • Rt is the distance between the center of the track groove of the outer joint member or the center of the track groove of the inner joint member and the center of the torque transmitting ball, or the center of the track groove of the outer joint member or the inner joint member
  • the track depth refers to the joint internal force analysis in the rotating state, and from the ball contact point at the position where the contact ellipse of the ball moving in the axial direction and the contact angle direction in the single rotation is closest to the spherical surface. The distance to the sphere. The greater the distance from the ball contact point to the spherical surface, the better the durability.
  • the groove depth of the inner side of the joint of the track groove is relatively less than when no radial offset is provided. Become bigger. Therefore, the rigidity of the side wall of the joint deep part of the track groove is increased. As a result, when the joint takes a high operating angle and the torque transmission ball transmits torque at a position close to the joint groove back side of the track groove, deformation of the edge portion of the track groove joint back side wall part is suppressed. The torsional strength of the joint in the high operating angle range is improved.
  • the torque capacity in the high operating angle region is increased, and the edge load at the side wall of the joint in the track groove is reduced. As a result, the durability of the joint in the high operating angle region is improved.
  • the torque capacity is a torque at which the end of the contact ellipse of the contact portion between the torque transmission ball and the track groove overlaps with the edge line of the track groove when the torque is transmitted while taking a certain operating angle. is there.
  • R2 0.01 or less, it is possible to prevent the thickness of the cage opening side from becoming thin.
  • the constant velocity universal joint is used for connecting a drive shaft of an automobile, for example.
  • the fixed type constant velocity universal joint of this embodiment is arranged on the fixed side (wheel side) of a drive shaft of an automobile, for example, and as shown in FIGS. 1 and 2, a plurality (eight) are provided on the inner diameter surface 31.
  • the outer ring 33 as an outer joint member formed with the track grooves 32 along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and a plurality of (eight) tracks paired with the track grooves 32 of the outer ring 33 on the outer diameter surface 34.
  • the inner ring 36 as an inner joint member in which the grooves 35 are formed along the axial direction at equal intervals in the circumferential direction, and the track groove 32 of the outer ring 33 and the track groove 35 of the inner ring 36 are formed in cooperation with each other.
  • the cage 38 is provided with a plurality of window portions 39 in which the balls 37 are accommodated along the circumferential direction.
  • a tooth mold (serration or spline) 36a for connecting the shaft portion to the inner diameter surface of the inner ring 36 is formed.
  • the track groove 32 of the outer ring 33 includes an inner track groove 32a in which the track groove ball center locus line is a curved portion (arc portion), and an opening side track groove in which the track groove ball center locus line is a straight portion parallel to the outer ring axis. 32b.
  • the track groove 35 of the inner ring 36 has an inner track groove 35a in which the track groove ball center locus line is a straight portion parallel to the inner ring axis, and an opening side in which the track groove ball center locus line is a curved portion (arc portion). It consists of a track groove 35b.
  • the track groove 32 of the outer ring 33 and the track groove 35 of the inner ring 36 have a Gothic arch shape formed only by forging, or by shaving after forging.
  • the track grooves 32, 35 and the ball 37 are in an angular contact by using a Gothic arch shape. That is, the ball 37 is in contact with the track groove 32 of the outer ring 33 at two points C11 and C12, and is in contact with the track groove 35 of the inner ring 36 at two points C21 and C22.
  • An angle formed by contact points C11, C12, C21, and C22 between the center Ob of the ball 37 and the track grooves 32 and 35 with respect to the line segment P1 passing through the center Ob of the ball 37 and the joint center Oj is a contact angle ⁇ .
  • the contact angles ⁇ of the contact points C11, C12, C21, C22 are all set equal.
  • FIG. 1 and 2 show a state in which the operating angle ⁇ of the joint is 0 °.
  • the axis of the outer ring 33 and the axis of the inner ring 36 coincide with each other on the straight line X, and all torques are shown.
  • a plane P including the center Ob of the transmission ball 37 is orthogonal to the straight line X.
  • the straight line X is referred to as a joint center axis X
  • the plane P is referred to as a joint center plane P
  • the intersection of the joint center plane P and the joint center axis X is referred to as a joint center Oj.
  • the center (curvature center) O2 of the inner side track groove 32a of the track groove 32 of the outer ring 33 is separated from the joint center plane P by the axial distance F from the joint opening side (right side in FIG. 2).
  • the center O1 of the opening-side track groove 35b of the track groove 35 of the inner ring 36 is separated from the joint center plane P by the axial distance F from the joint back side (left side in the figure) and from the joint center axis X.
  • the track groove 35 is offset to a position separated by a radial distance fr on the opposite side in the radial direction.
  • the axial distance (F) between the centers O2, O1 of the track grooves 32, 35 and the joint center plane P is defined as the axial offset amount F
  • the radial distance (fr) between the curvature centers O2, O1 and the joint center axis X is referred to as a radial offset amount fr.
  • the track groove 32 of the outer ring 33 and the track groove 35 of the inner ring 36 have the same axial offset amount F and the same radial offset amount fr.
  • the center O4 of the outer spherical surface 38a of the cage 38 and the center O3 of the inner spherical surface 38b of the cage 38 are both on the joint center Oj.
  • the distance between the center (curvature center) O2 of the track groove 32 of the outer ring 33 or the center (curvature center) O1 of the track groove 35 of the inner ring 36 and the center Ob of the torque transmission ball 37 is Rt.
  • F is the axial distance between the center O2 of the track groove 32 of the outer ring 33 or the center O1 of the track groove 35 of the inner ring 36 and the joint center plane P (the axial offset amount)
  • the radial offset amount which is the distance between the center (curvature center) O2 of the track groove 32 of the outer ring 33 or the center (curvature center) O1 of the track groove 35 of the inner ring 36 and the joint center axis X
  • FIG. 4 and FIG. 5 show a second embodiment of the present invention.
  • the outer spherical center O4 of the cage 38 is disposed closer to the track groove center O1 side of the inner ring 36 than the joint center Oj, and the inner spherical center O3 of the cage 38 is closer to the outer ring 33 than the joint center Oj. It is arranged on the center O2 side of the track groove. That is, the outer spherical surface center O4 of the cage 38 and the inner spherical surface center O3 of the cage 38 are offset from the joint center Oj by fc in the axial direction.
  • Such a cage offset type is called an anti-track direction cage offset opposite to the track direction cage offset of FIG.
  • the center (curvature center) O2 of the inner side track groove 32a of the track groove 32 of the outer ring 33 is separated from the joint center plane P by the axial distance F from the joint opening side, and , And offset from the joint center axis X to a position separated from the track groove 32 by a radial distance fr on the opposite side in the radial direction.
  • the center O1 of the opening side track groove 35b of the track groove 35 of the inner ring 36 is separated from the joint center plane P toward the joint back side by an axial distance F, and from the joint center axis X to the track groove 35.
  • they are offset to a position separated by a radial distance fr on the opposite side in the radial direction.
  • the axial distance from the outer spherical center O4 of the cage 38 (center of the inner surface of the outer ring 33) or the inner spherical surface O3 of the cage 39 (center of the outer surface of the inner ring 36) to the joint center plane P is fc, and torque is transmitted.
  • the structure offset in the radial direction has good operability up to an offset amount smaller than that of the conventional product.
  • the amount of deviation from the joint center Oj of the inner ring 36 mainly caused by the gap is smaller than that of the conventional product.
  • the track groove in which eight track loads are generated in the state where the working angle is taken is caused by the fact that the track groove is positioned radially outward from the joint center axis X as compared with the conventional product. This is because the direction and amount of displacement of the inner ring 36 differ depending on the positional relationship of the balls supporting the inner ring 36.
  • the shaft is bent in the operating angle direction from the operating angle of ⁇ 20 ° to + 20 ° with no torsional torque. That is, the bending resistance torque value in the working angle direction when bent was calculated by mechanism analysis.
  • the clearance between the ball 37 and the track groove 35 of the inner ring 36 and the clearance between the ball 37 and the track groove 32 of the outer ring 33 is the clearance of what is usually mass-produced in this type of fixed type constant velocity universal joint. It was.
  • the gap between the inner spherical surface (inner diameter surface) 31 of the outer ring 33 and the cage outer spherical surface is smaller than the actual gap, and the gap between the outer spherical surface (outer diameter surface) 34 of the inner ring 36 and the cage inner spherical surface 38b is larger than a normal one.
  • the amount of gap was used.
  • the gap between the window portion 39 of the cage 38 and the ball 37 is a negative gap smaller than the normal negative gap. That is, the bending resistance torque value in the operating angle direction is likely to be generated and the operability is deteriorated.
  • FIG. 7 shows the analysis result of eight balls having a conventional structure that is not offset in the radial direction (cage offset in the track center direction).
  • the thin line indicates the case where R1 is 0.070
  • the thick line indicates the case where R1 is 0.078
  • the middle line indicates the case where R1 is 0.087.
  • FIG. 8 shows the result of comparing the R1 value for the product of the present invention under the same clearance conditions and comparing the maximum torque value with the conventional product from the above analysis for the R1 value.
  • the solid line indicates a conventional product (track groove that is not offset in the radial direction and has a cage offset shape), and the alternate long and short dash line indicates the product of the present invention (referred to as product A of the present invention) shown in FIG.
  • the broken line indicates the product of the present invention (referred to as product B of the present invention) shown in FIG.
  • the structure offset in the radial direction as the product of the present invention has good operability up to an offset amount smaller than that of the conventional product.
  • the developed product has a smaller amount of deviation from the joint center of the inner ring, which is mainly caused by the gap, compared to the conventional product.
  • the track position where the track load is generated in the state where the working angle is taken is the conventional position because the track of the invention product is positioned radially outward from the center axis than the conventional product.
  • the product is different from the developed product. That is, the direction and the amount of displacement of the inner ring differ depending on the positional relationship of the balls supporting the inner ring.
  • FIG. 9 and FIG. 10 show the track depth value of the outer ring 33 under the durability test condition at the normal angle (6 °).
  • FIG. 9 shows the relationship between R1 and the track depth of the outer ring 33.
  • FIG. 10 shows the relationship between R3 and the track depth of the outer ring 33.
  • the track depth is a ball that moves in the axial direction and the contact angle ⁇ direction in the track during one rotation by analyzing the internal force of the joint in a rotating state under a normal condition of a large torque (operating angle 6 °).
  • the distance L from the ball contact point to the spherical surface at the position where the contact ellipse 51 is closest to the spherical surface see FIG. 3).
  • the ball contact ellipse 51 becomes large due to a large load on the track, and the contact ellipse 51 protrudes from the inner diameter surface of the outer ring 33 and peeling occurs from the edge load.
  • the longer the distance L from the ball contact point to the spherical surface portion the better the durability.
  • FIG. 11 shows the PV value of the outer ring from the analysis result under the normal angle (6 °) durability test condition.
  • the PV value is obtained by multiplying the sliding speed between the ball and the track and the track load. The smaller the PV value, the better the durability. From the analysis results, the smaller the R1 value, the smaller the PV value. However, when the R1 value is 0.071 or less, the decrease in the PV value slows down.
  • the B type (cage offset product) is advantageous because a small R1 value can be obtained.
  • the PV value of the inner ring 36 has a relationship that increases as the R1 value is decreased, contrary to the outer ring.
  • each ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ invention product in FIG. 11 indicates a fixed type constant velocity universal joint of the same type as each ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ shown in FIG. Yes.
  • FIG. 12 shows the track depth from the analysis result when a torque of 250 Nm is applied at an operating angle of 46 °.
  • the depth is the same as the conventional depth.
  • the preferred range of R1 is 0.061 to 0.087 for the A type and 0.044 to 0.087 for the B type.
  • the lower bound value in this case is the limit value of operability, as can be seen from FIG.
  • the upper limit is a range in which a normal angle durability test result and a track depth, which will be described later, can be secured more than the conventional products.
  • 0.061 to 0.071 for the A type and 0.044 to 0.071 for the B type are more preferable ranges. This is a range in which the PV value is below the conventional product from FIG. By setting the upper limit range, the track depth is further increased and the durability is further improved.
  • R2 is preferably 0.01 or less. This is because if R2 exceeds 0.01, the wall thickness on the opening side (joint opening side) of the cage 38 becomes thin, and the strength may decrease.
  • R3 is preferably 0.07 to 0.19. That is, as can be seen from FIG. 12, at a suitable R1 value of 0.087, the track depth is set to 0.07 or more, which is assured as in the conventional product. Further, it is set to 0.19 or less that can be secured as in the conventional product from the track depth at the normal angle endurance described later (see FIG. 10).
  • the groove on the joint back side portion of the track groove 32 is compared with a case where no radial offset is provided.
  • the depth becomes relatively large. Therefore, the rigidity of the joint back side wall portion of the track groove 32 is increased. For this reason, when the joint takes a high operating angle and the torque transmission ball 37 transmits torque at a position close to the joint back side of the track groove 32, the deformation of the edge portion of the joint back side wall portion of the track groove 32 is deformed. Is suppressed, and the torsional strength of the joint in the high operating angle region is improved.
  • the torque capacity in the high operating angle region increases.
  • the torque capacity means that the end of the contact ellipse of the contact portion between the torque transmission ball 37 and the track groove 32 is the edge line of the track groove 32 when transmitting torque while taking a certain operating angle. Overlapping torque.
  • the torque capacity on the inner side of the outer ring is increased at a high operating angle, the rigidity of the track groove wall surface is improved, the deformation of the track edge portion is suppressed, and the torsional strength is improved.
  • the track depth on the inner side of the outer ring increases at a high operating angle, the riding torque is improved, the edge load is reduced, and the durability at a high operating angle is improved.
  • the present invention has been described.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible.
  • the axial offset amount, the radial offset amount, the cage offset amount, etc. , R1, R2, and R3 can be arbitrarily set within a range where the optimum values are obtained.
  • the R1 value can be set low by improving the operability due to the radial offset, the outer spherical surface center O4 of the cage 38 is arranged closer to the center O2 side of the track groove 32 of the outer ring 33 than the joint center Oj.
  • the inner spherical surface center O3 may be disposed closer to the center O1 side of the track groove 35 of the inner ring 36 than the joint center Oj.
  • the fixed type constant velocity universal joint according to the present invention is not limited to a drive shaft, but can be used for a propeller shaft and a power transmission system of various other industrial machines.
  • the curved portions of the track grooves 32 and 35 are formed as a single arc. You may form with a circular arc. If the curved portion is a single circular arc, there are advantages that the processing is easy and the manufacturing cost is low.
  • Example 1 A service angle (operating angle 6 °) durability test under a large torque condition was performed, and the results are shown in Table 2 below.
  • two samples of the conventional product (conventional product No. 1, conventional product No. 2, 2) are manufactured, and two samples of the invention product A1 (invention product A1 No. 1, 1, product A1 No. 2) are manufactured.
  • 4 samples of invention product A2 and invention product B (invention product A2No, 1, invention product A2No, 2, invention product A2No, 3, invention product A2No, 4, invention product B1No, 1, invention product B1No, 2.
  • the durability test was performed under the conditions of a torque of 834 Nm and a rotation speed of 230 r / min.
  • the conventional product has a defect from the inner ring, but the inventive product has no problem with the inner ring. This is because the track main curvature is large because the radius of the arc of the inner ring is large due to the offset in the radial direction, thereby reducing the surface pressure.
  • the analysis results of the track depth and PV Similarly, it has been confirmed that the defects occurring in the outer ring are more durable as the track depth is deeper and the PV value is lower. It can be seen that the invention product is better in durability than the conventional product.
  • Example 2 Next, a durability test at a high angle was performed, and the results are shown in Table 3 below.
  • two samples of the conventional product (conventional product No. 1, conventional product No. 2,) are manufactured, and two samples of the invention product A1, invention product A2, and invention product B (invention product A1 No. 1, 1, Invention A1No, 2, Invention A2No, 1, Invention A2No, 2 Invention B1No, 1, Invention B1No, 2,)).
  • the durability test was performed under the conditions of a torque of 549 Nm, an angle of 0 to 46 ° (swing), and a rotational speed of 80 r / min.
  • the inventive product No. 1 and the conventional product No. 2 had a defect due to the track missing on the back side of the outer ring.
  • the invention A1No, 1 and the invention A1No, 2 had a problem due to a track chip at the back side of the outer ring.
  • the invention A2No, 1 and the invention A2No, 2 suffered a problem due to a chipped track on the back side of the outer ring.
  • Invention B1No, 1 and Invention B1No, 2 did not cause any problems even after an operating time of 18.5 hours.
  • the inventive product has improved durability compared to the conventional product.
  • Invention B1 is excellent.
  • the fixed type constant velocity universal joint according to the present invention is not limited to a drive shaft, and can be used for a power transmission system of a propeller shaft and various other industrial machines.
  • the curved portion of the track groove may be constituted by a single arc or a plurality of arcs. If the curved portion is a single circular arc, there are advantages that the processing is easy and the manufacturing cost is low.

Landscapes

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Abstract

　低作動角時の耐久性を確保しつつ、高作動角でのトルク容量の向上を図ることが可能な８個ボールでのアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手を提供する。 　アンダーカットフリータイプの８個ボールの固定型等速自在継手である。外側継手部材のトラック溝３２の中心と内側継手部材のトラック溝３２の中心とが、それぞれ、継手中心面Ｐから軸方向両側に離間し、かつ、継手中心軸線Ｘからこれらトラック溝３２に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットされている。外側継手部材のトラック溝３２の中心とボール３７の中心との間の距離をＲｔ、外側継手部材のトラック溝３２の中心と継手中心面Ｐとの間の軸方向距離をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１が０．０６１≦Ｒ１≦０．０８７であり、かつ、外側継手部材のトラック溝３２の中心と継手中心軸線Ｘまでの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒとＲｔとの比Ｒ３が０．０７≦Ｒ３≦０．１９である。 　 　

Description

固定型等速自在継手
　本発明は、固定型等速自在継手に関し、特に、連結した駆動側と従動側の２軸間での角度変位にのみ許容するタイプであって、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８個のトルク伝達ボールを備えたアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手に関する。
　固定型等速自在継手には、ツェッパ型（ＢＪ）（例えば特許文献１）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等がある。
　ツェッパタイプの固定型等速自在継手は、図１３に示すように、内球面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３と、外球面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内球面１と内輪６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。ケージ８には、ボール７が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。
　ケージ８は外輪３の内球面及び内輪６の外球面とそれぞれ球面接触している。外輪３と内輪６のトラック溝２，５のボール中心軌跡線の曲率中心（Ｏ２，Ｏ１）はそれぞれ継手中心Ｏｊに対して対称な位置にある。言い換えれば、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２は継手中心Ｏｊから互いに逆方向に等距離、軸方向にオフセットしている。すなわち、外輪３のトラック溝２を継手中心Ｏｊから継手中心軸線Ｘに沿って継手開口側に所定距離だけオフセットさせ、内輪６のトラック溝５を継手中心Ｏｊから継手中心軸線Ｘに沿って継手奥部側に所定距離だけオフセットさせている。ここで、継手中心軸線Ｘは、継手の作動角が０°の状態で、外輪３の軸線と内輪６の軸線とを含む直線である。継手中心面は、トルク伝達ボール７の中心を含み、継手中心軸線と直交する平面である。継手中心Ｏｊは、継手中心面と継手中心軸線との交点である。
　このため、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５とで形成されトルク伝達ボールトラックは、軸方向の一方から他方へ向かって徐々に広がったくさび形状を呈する。各ボール７はこのくさび状のトルク伝達ボールトラック内に収容され、外輪３と内輪６との間でトルクを伝達する。すべてのボール７を継手平面（作動角の二等分線に垂直な平面）に保持するためケージ８が組み込まれている。
　また、ツェッパタイプの固定型等速自在継手には、６個のトルク伝達ボールを備えた構造のものが技術標準として長年にわたって使用され、性能・信頼性等の面で多くのユーザの支持を得てきた。しかしながら、本出願人は、この技術標準としての６個ボールのツェッパジョイントと同等以上の強度、負荷容量および耐久性を確保しつつ、高効率で抜本的な軽量・コンパクト化を図った８個ボールのツェッパジョイントを開発し、既に提案した（例えば下記の特許文献１）。
　次に、ＵＪタイプの固定型等速自在継手は、図１４に示すように、内径面１１に複数のトラック溝１２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪１３と、外径面１４に外輪１３のトラック溝１２と対をなす複数のトラック溝１５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪１６と、外輪１３のトラック溝１２と内輪１６のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１７と、外輪１３の内径面１１と内輪１６の外径面１４との間に介在してボール１７を保持するケージ１８とを備えている。ケージ１８には、ボール１７が収容される窓部１９が周方向に沿って複数配設されている。
　この場合、外輪１３のトラック溝１２は、トラック溝ボール中心軌跡線が円弧部となる奥側トラック溝１２ａと、トラック溝ボール中心軌跡線が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝１２ｂとからなる。奥側トラック溝１２ａは、その曲率中心Ｏ２を継手中心Ｏｊから軸方向に外輪１３の開口側にずらしている。また、内輪１６のトラック溝１５は、トラック溝ボール中心軌跡線が内輪軸線と平行なストレート部となる奥側トラック溝１５ａと、トラック溝ボール中心軌跡線が円弧部となる開口側トラック溝１５ｂとからなる。開口側トラック溝１５ｂの曲率中心Ｏ１を継手中心Ｏｊから軸方向に外輪１３の奥側トラック溝１２ａの曲率中心Ｏ２と反対側の奥側に等距離Ｆだけ離して設けている。
　このように、全域を円弧形状としているツェッパタイプに対して、ＵＪタイプの外輪１３のトラック形状は、開口側がストレート形状のアンダーカットフリーとなっている。このため、ＢＪタイプに比べて開口部でボール位置が外径側にあるためシャフト（内輪に嵌入されるシャフト）と外輪１３のトラック溝１２との干渉角が大きくなり、ＵＪタイプはＢＪタイプに比べてより大きい作動角がとれる。また、ＵＪタイプの外輪１３のトラック形状は、開口側においてストレート形状となっているために、ボール１７の半径方向の移動量が外径側方向に大きくなり、それに対応してボール１７を保持するためケージ１８の外径も大きくすることになる。このことから外輪１３の内球面径は大きくなる。
　しかしながら、ＵＪタイプは、外輪１３の内径面（内球面）を大きくすることで、外輪１３の円弧トラック溝が開口側にオフセットしていることによって、奥側のトラック深さは浅くなる。このため、前記したように外輪１３の内球面を大きくすると奥側トラック溝深さは更に浅くなる。ここで、トラック深さとは、回転状態でジョイント内部力解析を行い、一回転中でトラック内を軸方向および接触角方向に移動するボールの接触楕円が最も球面に近づく位置でのボール接触点から球面までの距離として現した。
　また、ボール７，１７のケージ８，１８での保持とトラック深さの確保から、同じサイズにおいてＵＪタイプはツェッパタイプに比べてボール径を大きく、またボールのピッチ円ＰＣＤ、延いては外輪外径も大きくしている。
　図１４に示すＵＪタイプでは、外輪奥側トラック深さの確保に効果のあるケージオフセット形状としている。すなわち、継手中心Ｏｊに対して、ケージ１８の外球面１８ａの中心Ｏ４を軸方向開口側へｆｃだけオフセットさせ、ケージ１８の内球面１８ｂの中心Ｏ３を軸方向奥側へｆｃだけオフセットさせている。このようなケージオフセットタイプを、トラック方向ケージオフセットと呼ぶ。
　近年、６個ボールタイプに比べ外径がコンパクト化された８個ボールのＵＪタイプの継手も提案されている（特許文献１）。８個ボールのＵＪタイプの継手は、６個ボールよりも小さいボール径としているため、ボールの大きさ，個数によらずＰＣＲとオフセット量とで決まる前記の半径方向移動量に相当するケージの半径方向寸法（厚み）を確保できるようにオフセット量を小さく設定するとともに、図１４に示すように、ケージオフセットを採用している。ここで、ＰＣＲとは、外輪のトラック溝の円弧中心または内輪のトラック溝の円弧中心とボールの中心とを結ぶ線分の長さである。
　そして、このような８個のＵＪタイプではさらなる耐久性向上には、高角時の向上が重要な課題とされている。
　ところで、従来には、６個ボールのツェッパタイプにおいて、トラック溝の中心を継手中心軸線から該トラック溝に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットさせることが開示されている（特許文献２、特許文献３、及び特許文献４）。
　特許文献２では、外輪のトラック溝を、継手中心を中心とする開口側第１案内溝と、継手中心から半径方向反対側にオフセットされた点を中心とする奥側第２案内溝とで形成している。また、内輪のトラック溝を、継手中心から継手中心軸線に沿って奥側にオフセットされた点を中心とする奥側第２トラック溝と、この奥側第２案内溝の中心からさらに半径方向反対にオフセットされた点を中心とする開口側第２案内溝とで形成している。
　このような構成とすることにより、外輪の奥側第１案内溝の溝深さが大きくなる。また、内輪の開口側第２案内溝の部分で内輪の肉厚が大きくなる。このため、継手が高作動角を取ったとき、ボールが外輪の奥側第１案内溝に乗り上げて該溝のエッジ部分が欠けてしまうことがなくなり、また、ボールからの負荷によって内輪が損傷してしまうことがなくなる。
　特許文献３では、外輪のトラック溝の中心と内輪のトラック溝の中心を、それぞれ、直径方向面（継手中心面）から軸方向両側に等距離だけ離間し、かつ、継手中心軸線から半径方向反対側に所定量だけ離間した位置にオフセットさせている。このような構成とすることにより、継手が最大作動角を取り、ボールが外輪のトラック溝の入口縁部に極めて接近した状態において、ボールとトラック溝との接触力が小さくなる。このため、トラック溝の入口縁部の損傷が防止される。
　特許文献４では、外輪のトラック溝及び内輪のトラック溝の溝中心線の曲率中心が、継手中心面の両側に偏心され、かつ溝中心線と軸心とを含む平面上でこの軸心を越えた反対側にあるように設定している。これによって、継手角の最大許容角度を大きくでき、外輪の外径を大きくすることなく強度を確保するようにしている。
　また、従来には、走行特性等に影響を与えることことなく最大屈曲角度を増大できるようにするものがある（特許文献５）。すなわち、特許文献５では、走行路の基底と継手回転軸線との間の距離を、最大値を取る点から出発して、軌跡曲線の接線と継手回転軸線との間の交差角が単調に増加するようにしたものである。
特開平９-３１７７８３号公報 特開平４－２２８９２５号公報 特表２００２－５４１３９５号公報 特開平８－１２８４５４号公報 特開昭５９－１０６７２４号公報
　ツェッパタイプの等速自在継手において、トラック溝の中心の軸方向オフセット量（トラック溝の中心と継手中心面との軸方向距離）を小さくし、あるいは、半径方向オフセット量（トラック溝の中心と継手中心軸線との半径方向距離）を設けると、継手回転中のトラック荷重（トルク伝達ボールとトラック溝との接触部に作用する荷重）のピーク値が上昇する傾向がみられる。引用文献２、３では、６個ボールのゼッパジョイントについて、トラック溝の中心に半径方向オフセットを設けているが、これは最大作動角又はその近傍の高作動角域でのトラック溝側壁部分の損傷防止に配慮したものである。このため、低作動角域及び中作動角域での耐久性確保の課題は全く考慮されていない。
　特に、前記特許文献２～特許文献４に記載のものでは、いずれも６個ボールであり、しかも、トラック溝が単一の円弧部から構成されるものである。また、特許文献５においても、６個ボールであり、しかも、トラック溝のストレート部を有さないものである。このため、８個ボールでのＵＪタイプの等速自在継手において、低作動角時の耐久性を確保しつつ、高作動角でのトルク容量の向上を図ることが可能なものは従来には存在しなかった。
　本発明の課題は、低作動角時の耐久性を確保しつつ、高作動角でのトルク容量の向上を図ることが可能な８個ボールでのアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手を提供することにある。
　本発明の第１の固定型等速自在継手は、内径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される８本のトルク伝達ボールトラックと、該トルク伝達ボールトラックにそれぞれ配された８個のトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージとを備え、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手であって、継手の作動角が０°の状態で、前記外側継手部材の軸線と前記内側継手部材の軸線とを含む直線を継手中心軸線、前記トルク伝達ボールの中心を含み、前記継手中心軸線と直交する平面を継手中心面としたとき、前記外側継手部材のトラック溝の中心と前記内側継手部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、前記継手中心面から軸方向両側に離間し、かつ、前記継手中心軸線からこれらトラック溝に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットされているとともに、前記ケージの外球面中心とケージの内球面中心とを一致させ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記トルク伝達ボールの中心との間の距離をＲｔ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心面との間の軸方向距離をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０６１≦Ｒ１≦０．０８７であり、かつ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心軸線までの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒと前記Ｒｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であるものである。
　また、本発明の第２の固定型等速自在継手は、内径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される８本のトルク伝達ボールトラックと、該トルク伝達ボールトラックにそれぞれ配された８個のトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージとを備え、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手であって、継手の作動角が０°の状態で、前記外側継手部材の軸線と前記内側継手部材の軸線とを含む直線を継手中心軸線、前記トルク伝達ボールの中心を含み、前記継手中心軸線と直交する平面を継手中心面としたとき、前記外側継手部材のトラック溝の中心と前記内側継手部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、前記継手中心面から軸方向両側に離間し、かつ、前記継手中心軸線からこれらトラック溝に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットされ、ケージの外球面中心が継手中心よりも内側継手部材のトラック溝の中心側に配置されるとともに、ケージの内球面中心が継手中心よりも外側継手部材のトラック溝の中心側に配置されて、ケージの外球面中心又はケージの内球面中心と継手中心面までの軸方向距離をｆｃとし、トルク伝達ボールの中心から継手中心軸線までの距離をＲとしたとき、ｆｃとＲとの比Ｒ２（＝ｆｃ／Ｒ）が０．０１以下とし、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記トルク伝達ボールの中心との間の距離をＲｔ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心面との間の軸方向距離をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０４４≦Ｒ１≦０．０８７であり、かつ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心軸線までの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒと前記Ｒｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であるものである。
　常用角（作動角６°）においては、前記Ｒ１値が小さいほどトラック深さが深くなり、Ｒ３値が小さいほどトラック深さが深くなる。ここで、トラック深さとは、回転状態でジョイント内部力解析を行い、一回転中でトラック内を軸方向および接触角方向に移動するボールの接触楕円が最も球面に近づく位置でのボール接触点から球面までの距離である。ボール接触点から球面部までの距離は大きいほど耐久性は良くなる。
　外側継手部材のトラック溝の中心（曲線部の曲率中心）に半径方向オフセットを設けることにより、半径方向オフセットを設けない場合に比べて、トラック溝の継手奥部側部分の溝深さが相対的に大きくなる。そのため、トラック溝の継手奥部側壁部の剛性が増大する。これにより、継手が高作動角を取って、トルク伝達ボールがトラック溝の継手奥部側に寄った位置でトルクを伝達する場合、トラック溝の継手奥部側壁部のエッジ部分の変形が抑制され、高作動角域での継手の捩り強度が向上する。また、高作動角域でのトルク容量が増大し、トラック溝の継手奥部側壁部でのエッジロードが減少する結果、高作動角域での継手の耐久性が向上する。ここで、トルク容量とは、継手がある作動角を取りつつトルクを伝達する際に、トルク伝達ボールとトラック溝との接触部の接触楕円の端部が、トラック溝のエッジ線と重なるトルクである。
　また、Ｒ２を０．０１以下とすることによって、ケージの開口側の肉厚が薄くなるのを防止できる。Ｒ１値が小さいほどＰＶ値（ボールとトラック間の滑り速度とトラック荷重を乗じたもの）が小さくなる。ＰＶ値が小さいほど耐久性は良くなる。
　この固定型等速自在継手において、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部を単一円弧とするのが好ましい。これは、加工が容易で製造コストが安価となるからである。また、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）を０．０７１以下とするのが好ましく、ｆｒとＲｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）を０．１５以上とするのが好ましい。
　前記等速自在継手は、例えば自動車のドライブシャフトの連結に用いられる。
　本発明によれば、高作動角時において外輪奥側のトルク容量が増えるため、トラック溝壁面の剛性が向上し、トラックエッジ部の変形が抑えられ、捩り強度が向上する。高作動角時において外輪奥側のトラック深さが増えるため、乗り上げトルクが向上し、エッジロードが減少し、高作動角での耐久性が向上する。常用角（作動角６°）では、従来並みのトラック深さを確保でき、耐久性は従来と同等かそれ以上となる。特にＲ１＝０．０７１以下とするとトラック深さはより深く、ＰＶ値も低くなり耐久性が向上する。このように、この固定型の等速自在継手では、高い耐久性要求に適用できるのでサイズダウンが図れ、軽量となり、また低コスト化にもなる。また、Ｒ１＝０．０８７以下として従来品より低い値とすると、軸方向のボールからケージへの荷重および、ボールの半径方向移動量が減少するなどによりトルク伝達効率が向上する。
本発明の第１実施形態を示す固定型等速自在継手の断面図である。 前記固定型等速自在継手の断面図である。 前記固定型等速自在継手のトラック溝形状の説明図である。 本発明の第２実施形態を示す固定型等速自在継手の断面図である。 前記固定型等速自在継手の断面図である。 折り曲げ状態の断面図である。 作動角と作動角方向のトルクとの関係を示すグラフ図である。 Ｒ１と作動角方向のトルクとの関係を示すグラフ図である。 Ｒ１と外輪トラック深さとの関係を示すグラフ図である。 Ｒ３と外輪トラック深さとの関係を示すグラフ図である。 Ｒ１と外輪ＰＶ値との関係を示すグラフ図である。 Ｒ３とトラック深さとの関係を示すグラフ図である。 ツェッパタイプの固定型等速自在継手の断面図である。 従来のアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手の断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
　この実施形態の固定型等速自在継手は、例えば自動車のドライブシャフトの固定側（車輪側）に配置されるもので、図１と図２に示すように、内径面３１に複数（８個）のトラック溝３２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３３と、外径面３４に外輪３３のトラック溝３２と対をなす複数（８個）のトラック溝３５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪３６と、外輪３３のトラック溝３２と内輪３６のトラック溝３５とが協働して形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のトルク伝達ボール３７と、外輪３３の内径面３１と内輪３６の外径面３４との間に介在してボール３７を保持するケージ３８とを備えている。ケージ３８には、ボール３７が収容される窓部３９が周方向に沿って複数配設されている。なお、内輪３６の内径面に軸部を連結するための歯型（セレーション又はスプライン）３６ａを形成している。
　外輪３３のトラック溝３２は、トラック溝ボール中心軌跡線が曲線部（円弧部）となる奥側トラック溝３２ａと、トラック溝ボール中心軌跡線が外輪軸線と平行なストレート部となる開口側トラック溝３２ｂとからなる。また、内輪３６のトラック溝３５は、トラック溝ボール中心軌跡線が内輪軸線と平行なストレート部となる奥側トラック溝３５ａと、トラック溝ボール中心軌跡線が曲線部（円弧部）となる開口側トラック溝３５ｂとからなる。
　外輪３３のトラック溝３２や内輪３６のトラック溝３５は、鍛造加工のみ、又は鍛造加工後の削り加工等にて成形したゴシックアーチ状である。図３に示すように、ゴシックアーチ状とすることによって、トラック溝３２、３５とボール３７はアンギュラ接触となっている。すなわち、ボール３７は、外輪３３のトラック溝３２と２点Ｃ１１，Ｃ１２で接触し、内輪３６のトラック溝３５と２点Ｃ２１，Ｃ２２で接触する形状となっている。ボール３７の中心Ｏｂと継手中心Ｏｊを通る線分Ｐ１に対するボール３７の中心Ｏｂと各トラック溝３２，３５との接触点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２とのなす角度が、接触角αである。各接触点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の接触角αはすべて等しく設定されている。
　図１と図２においては、継手の作動角θが０°の状態を示しており、この状態では、外輪３３の軸線と内輪３６の軸線とが直線Ｘ上で一致し、また、全てのトルク伝達ボール３７の中心Ｏｂを含む平面Ｐは直線Ｘと直交する。以下、直線Ｘを継手中心軸線Ｘ、平面Ｐを継手中心面Ｐ、継手中心面Ｐと継手中心軸線Ｘとの交点を継手中心Ｏｊという。
　図２に示すように、外輪３３のトラック溝３２の奥側トラック溝３２ａの中心（曲率中心）Ｏ２は、継手中心面Ｐから継手開口側（図２で右側）に軸方向距離Ｆだけ離間し、かつ、継手中心軸線Ｘからこのトラック溝３２に対して半径方向反対側に半径方向距離ｆｒだけ離間した位置にオフセットされている。また、内輪３６のトラック溝３５の開口側トラック溝３５ｂの中心Ｏ１は、継手中心面Ｐから継手奥部側（同図で左側）に軸方向距離Ｆだけ離間し、かつ、継手中心軸線Ｘからこのトラック溝３５に対して半径方向反対側に半径方向距離ｆｒだけ離間した位置にオフセットされている。
　以下、トラック溝３２，３５の中心Ｏ２、Ｏ１と継手中心面Ｐとの軸方向距離（Ｆ）を軸方向オフセット量Ｆ、曲率中心Ｏ２、Ｏ１と継手中心軸線Ｘとの半径方向距離（ｆｒ）を半径方向オフセット量ｆｒという。尚、この実施形態において、外輪３３のトラック溝３２と内輪３６のトラック溝３５とは、軸方向オフセット量Ｆが相等しく、また、半径方向オフセット量ｆｒが相等しい。
　また、この実施形態では、ケージ３８の外球面３８ａの中心Ｏ４、および、ケージ３８の内球面３８ｂの中心Ｏ３は、いずれも、継手中心Ｏｊ上にある。
　図１に示すように、外輪３３のトラック溝３２の中心（曲率中心）Ｏ２又は内輪３６のトラック溝３５の中心（曲率中心）Ｏ１とトルク伝達ボール３７の中心Ｏｂとの間の距離をＲｔとし、外輪３３のトラック溝３２の中心Ｏ２又は内輪３６のトラック溝３５の中心Ｏ１と継手中心面Ｐとの間の軸方向距離（前記軸方向オフセット量）をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０６１≦Ｒ１≦０．０８７であるように設定する。このため、このＲ１はオフセット（軸方向オフセット）の程度を表す値と呼ぶことができる。
　また、外輪３３のトラック溝３２の中心（曲率中心）Ｏ２又は内輪３６のトラック溝３５の中心（曲率中心）Ｏ１と継手中心軸線Ｘまでの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒとＲｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であるように設定する。このため、Ｒ３をオフセット（半径方向オフセット）の程度を表す値と呼ぶことができる。
　次に、図４と図５は本発明の第２の実施形態を示している。図５に示すうに、ケージ３８の外球面中心Ｏ４が継手中心Ｏｊよりも内輪３６のトラック溝の中心Ｏ１側に配置されるともに、ケージ３８の内球面中心Ｏ３が継手中心Ｏｊよりも外輪３３のトラック溝の中心Ｏ２側に配置されている。すなわち、ケージ３８の外球面中心Ｏ４とケージ３８の内球面中心Ｏ３とが、継手中心Ｏｊに対して軸線方向にそれぞれｆｃだけオフセットされている。このようなケージオフセットタイプのものを、図１４のトラック方向ケージオフセットと呼ぶのに対向して、反トラック方向ケージオフセットと呼ぶ。
　この場合も、図５に示すように、外輪３３のトラック溝３２の奥側トラック溝３２ａの中心（曲率中心）Ｏ２は、継手中心面Ｐから継手開口側に軸方向距離Ｆだけ離間し、かつ、継手中心軸線Ｘからこのトラック溝３２に対して半径方向反対側に半径方向距離ｆｒだけ離間した位置にオフセットされている。また、内輪３６のトラック溝３５の開口側トラック溝３５ｂの中心Ｏ１は、継手中心面Ｐから継手奥部側に軸方向距離Ｆだけ離間し、かつ、継手中心軸線Ｘからこのトラック溝３５に対して半径方向反対側に半径方向距離ｆｒだけ離間した位置にオフセットされている。
　ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０４４≦Ｒ１≦０．０８７であるように設定するとともに、ｆｒとＲｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であるように設定する。また、ケージ３８の外球面中心Ｏ４（外輪３３の内径面中心）又はケージ３９の内球面中心Ｏ３（内輪３６の外径面中心）と継手中心面Ｐまでの軸方向距離をｆｃとし、トルク伝達ボール３７の中心Ｏｂから継手中心軸線Ｘまでの距離をＲとしたとき、ｆｃとＲとの比Ｒ２（＝ｆｃ／Ｒ）が０．０１以下とする。なお、図４と図５に示す固定型等速自在継手の他の構成は前記図１と図２に示す固定型等速自在継手と同様であるので、それらの説明を省略する。
　第１の実施形態や第２の実施形態のように、半径方向にオフセットしている構造は、従来品よりさらに小さいオフセット量まで作動性が良好となる。これは、主に隙間により発生する内輪３６の継手中心Ｏｊからのズレ量が従来品に比べ小さいためである。このことは、本発明品は従来品よりトラック溝が継手中心軸線Ｘより半径方向外側に位置していることに起因して、作動角を取った状態での8個のトラック荷重の発生するトラックの箇所
が従来品と開発品で異なっており、このことから内輪３６を支えるボールの位置関係の違いにより内輪３６のずれる方向及びずれる量が異なってくるためである。
　次に前記比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）の最適範囲について説明する。図６に示すように、捩りトルクなしとして作動角方向に作動角－２０°から＋２０°までシャフトを折り曲げる。すなわち、折り曲げたときの作動角方向の折り曲げ抵抗トルク値に関して機構解析により算出した。
　この場合、継手内部隙間については、ボール３７と内輪３６のトラック溝３５及びボール３７と外輪３３のトラック溝３２の隙間量は、通常この種の固定型等速自在継手において量産されているものの隙間とした。なお、外輪３３の内球面（内径面）３１とケージ外球面隙間は、実際より小さい隙間とし、内輪３６の外球面（外径面）３４とケージ内球面３８ｂとの隙間は通常のものより大きい隙間量とした。また、ケージ３８の窓部３９とボール３７間についても通常の負の隙間よりも小さい負の隙間としている。すなわち、作動角方向の折り曲げ抵抗トルク値が発生し易い、作動性が悪くなる条件としている。
　図７に半径方向にオフセットしていない従来構造の８個ボール（トラック中心方向にケージオフセットしている）の前記解析結果を示している。図７において、細線がＲ１を０．０７０とした場合を示し、太線がＲ１を０．０７８とした場合を示し、中線がＲ１を０．０８７とした場合を示している。この図７からわかるように、Ｒ１を０．０７０とした場合と、Ｒ１を０．０７８とした場合とにおいて、作動角が＋７．５°付近からトルク値が立ち上がり＋１３°でピーク値が確認される。また、解析結果からＲ１値が０．０８７のときはトルクは発生しておらずスムースに作動しており、Ｒ１値が小さくなると折り曲げ抵抗トルクが増加する。すなわち、この解析条件の隙間の従来品は、Ｒ１値が０．０８７までは作動性が良好であるが、それより小さくなると作動性が悪くなる。
　次に図８は、同じ隙間条件で本発明品についてＲ１値を可変し、Ｒ１値に対する前記解析から最大トルク値を従来品と比較した結果を示している。図８において、実線は従来品（半径方向にオフセットさせないトラック溝で、ケージオフセット形状のもの）を示し、１点鎖線は前記図１に示す本発明品（本発明品Ａと呼ぶ）を示し、破線は図４に示す本発明品（本発明品Ｂと呼ぶ）を示している。従来品は図１４に示すように、トラック方向ケージオフセットタイプであり、Ｒ２＝０．００９６とし、Ｒ３＝０としている。また、発明品Ａは図１に示すように、ケージオフセット無しタイプであって、Ｒ２＝０とし、Ｒ３＝０．１６７としている。発明品Ｂは図４に示すように、反トラック方向ケージオフセットタイプであり、Ｒ２＝０．００９５とし、Ｒ３＝０．１６７としている。
　このように、本発明品である半径方向にオフセットしている構造は、従来品よりさらに小さいオフセット量まで作動性が良好となる。これは、主に隙間により発生する内輪のジョイント中心からのズレ量が開発品は従来品に比べ小さいためである。このことは、発明品は従来品よりトラックが中心軸より半径方向外側に位置していることに起因して、作動角を取った状態での8個のトラック荷重の発生するトラックの箇所が従来品と開発品で異なっているためである。すなわち、内輪を支えるボールの位置関係の違いにより内輪のずれる方向及びずれる量が異なってくるためである。
　解析結果からＡタイプ（発明品Ａ）よりもＢタイプ（発明品Ｂ）のほうがより小さいＲ１値まで作動性が良好となることがわかる。そして、本発明品Ａでは、Ｒ１として０．０６１以上が作動性良好ということができ、本発明品Ｂでは、Ｒ１として０．０４５以上が作動性良好ということができる。
　次に、常用角（６°）での耐久試験条件のときの外輪３３のトラック深さの値を図９と図１０に示す。図９はＲ１と外輪３３のトラック深さとの関係を示し、この図９において、●はケージオフセット無しのＡタイプであり、Ｒ２＝０とし、Ｒ３＝０．１６７とし、特に、○はＲ１＝０．０８７である（つまり、Ａ２タイプである）。■は反トラック方向ケージオフセットのＢタイプであり、Ｒ２＝０．００９５とし、Ｒ３＝０．１６７とし、特に、□はＲ１＝０．０７１である。▲はケージオフセット無しのＡタイプであり、Ｒ２＝０とし、Ｒ３＝０．２２１とし、特に、△はＲ１＝０．０９６である（つまりＡ１タイプである）。図９において、＊は従来品を示している。この従来品は、Ｒ１＝０．０８７であり、Ｒ２＝０．００９６であり、Ｒ３＝０である。
　図１０はＲ３と外輪３３のトラック深さとの関係を示し、この図９において、○はＡ２タイプであり、Ｒ３＝０．１６７であり、Ｒ１＝０．０８７であり、Ｒ２＝０である。▲はＡタイプであり、Ｒ３＝０．２２１であり、Ｒ１＝０．０８７であり、Ｒ２＝０である。
　常用角（６°）においては、Ｒ１値が小さいほどトラック深さが深くなり、またＲ３値が小さいほどトラック深さが深くなる。尚、Ｂタイプ（ケージオフセット品）は、小さいＲ１値が採れることから有利である。ここでトラック深さとは、回転状態で継手内部力解析を、大きいトルクの常用角（作動角６°）耐久条件で行い、一回転中でトラック内を軸方向および接触角α方向に移動するボールの接触楕円５１が最も球面に近づく位置でのボール接触点から球面までの距離Ｌ（図３参照）である。
　常用角耐久試験では、特にトルクが大きい試験において、トラック上の荷重が大きいことによりボール接触楕円５１が大きくなり、外輪３３の内径面にこの接触楕円５１がはみ出してエッジロードから剥離が発生しており、耐久性の向上にはボール接触点から球面部までの距離Ｌは大きいほど耐久性は良くなる。
　次に図１１は、常用角（６°）耐久試験条件での解析結果からの外輪のＰＶ値を示す。ＰＶ値は、ボールとトラック間の滑り速度とトラック荷重を乗じたものである。このＰＶ値が小さいほど耐久性は良くなる。解析結果からＲ１値が小さいほどＰＶ値が小さくなる。しかし、Ｒ１値０．０７１以下ではＰＶ値の減少は鈍化する。なお、Ｂタイプ（ケージオフセット品）は、小さいＲ１値が採れることから有利である。また、内輪３６のＰＶ値は、Ｒ１値を小さくすることで外輪とは逆に大きくなる関係がある、このため、内輪３６のＰＶ値増加による内輪耐久性の低下が懸念される。Ｒ１値０．０７１では、内輪の不具合は認められていない。なお、図１１における各■、□、▲、△、●、○の発明品は図９に示す各■、□、▲、△、●、○と同じタイプの固定型等速自在継手を示している。
　次に図１２は、作動角４６°でトルク２５０Ｎｍを負荷したときの解析結果からのトラック深さを示している。図１２において、□は反トラック方向ケージオフセットのＢタイプであり、Ｒ１＝０．０７１であり、Ｒ２＝０．００９５であり、Ｒ３＝０．１６７である（つまり、Ｂ１タイプである）。●はケージオフセット無しのＡタイプであり、Ｒ１＝０．０８７とし、Ｒ２＝０とし、特に、○はＲ３＝０．１６７である（つまり、Ａ２タイプである）。▲はケージオフセット無しのＡタイプであり、Ｒ１＝０．０９６、Ｒ２＝０とし、特に、△はＲ３＝０．２２１である（つまりＡ１タイプである）。
　このように、作動角４６°においては、Ｒ３値が大きいほどトラック深さは深くなり、またＲ１値については小さいほどトラック深さは深くなる。Ｒ１値０．０８７では、Ｒ３値が０．０７になると従来と同等の深さとなる。
　なお、従来品と前記各発明品のタイプ別のＲ１、Ｒ２、Ｒ３の値、およびケージオフセットの種類を表１に示した。また、従来におけるＲ１、Ｒ２、Ｒ３も、比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）であり、比Ｒ２（＝ｆｃ／Ｒ）であり、比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　前記図７から図１２から分かるように、Ｒ１の好適の範囲では、Ａタイプでは、０．０６１～０．０８７であり、Ｂタイプでは、０．０４４～０．０８７である。この場合の下界値は、図８から分かるように、作動性の限界値である。上限値は、後述する常用角耐久試験結果及びトラック深さが従来品以上に確保できる範囲である。特に、Ａタイプでは、０．０６１～０．０７１とし、Ｂタイプでは、０．０４４～０．０７１とするのがさらに好適な範囲となる。これは、図１１から、ＰＶ値が従来品以下となる範囲としている。この上限範囲とすることでさらにトラック深さが大きくなりさらに耐久性が向上する。
　Ｒ２としては０．０１以下が好ましい。Ｒ２が０．０１を越えると、ケージ３８の開口側（継手開口側）の肉厚が薄くなり、強度が低下するおそれがあるからである。
　Ｒ３としては０．０７～０．１９が好ましい。すなわち、図１２から分かるように、好適なＲ１値の０．０８７において、トラック深さを従来品なみに確保できる範囲の０．０７以上とする。また、後述する常用角耐久時のトラック深さから従来品並みに確保できる０．１９以下とする（図１０参照）。特に、Ｒ３を０．１５～０．１９とするのがより好ましい。０．１５は、図１２における本発明品Ａ１のトラック深さのレベルをＲ１＝０．０８７に対応するＲ３値としたものである。
　本発明では、外輪３３のトラック溝３２の中心（曲線部の曲率中心）に半径方向オフセットを設けることにより、半径方向オフセットを設けない場合に比べて、トラック溝３２の継手奥部側部分の溝深さが相対的に大きくなる。そのため、トラック溝３２の継手奥部側壁部の剛性が増大することになる。このため、継手が高作動角を取って、トルク伝達ボール３７がトラック溝３２の継手奥部側に寄った位置でトルクを伝達する場合、トラック溝３２の継手奥部側壁部のエッジ部分の変形が抑制され、高作動角域での継手の捩り強度が向上する。また、高作動角域でのトルク容量が増大する。ここで、トルク容量とは、継手がある作動角を取りつつトルクを伝達する際に、トルク伝達ボール３７とトラック溝３２との接触部の接触楕円の端部が、トラック溝３２のエッジ線と重なるトルクである。
　このように本発明では、高作動角時において外輪奥側のトルク容量が増えるため、トラック溝壁面の剛性が向上し、トラックエッジ部の変形が抑えられ、捩り強度が向上する。高作動角時において外輪奥側のトラック深さが増えるため、乗り上げトルクが向上し、エッジロードが減少し、高作動角での耐久性が向上する。常用角では、従来並みのトラック深さを確保でき、耐久性は従来と同等かそれ以上となる。特にＲ１＝０．０７１以下とするとトラック深さはより深く、ＰＶ値も低くなり耐久性が向上する。このように、この固定型の等速自在継手では、高い耐久性要求に適用できるのでサイズダウンが図れ、軽量となり、また低コスト化にもなる。また、Ｒ１＝０．０８７以下として従来品より低い値とすると、軸方向のボール３７からケージ３８への荷重および、ボール３７の半径方向移動量が減少するなどにより効率が向上する。このため、本発明の固定型等速自在継手は自動車のドライブシャフト用に最適となる。
　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、軸方向オフセット量、径方向オフセット量、ケージオフセット量等は、Ｒ１、Ｒ２、及びＲ３が前記最適な値となる範囲で任意に設定できる。また、半径方向オフセットによる作動性の向上によりＲ１値を低く設定できることから、ケージ３８の外球面中心Ｏ４を継手中心Ｏｊよりも外輪３３のトラック溝３２の中心Ｏ２側に配置するとともに、ケージ３８の内球面中心Ｏ３が継手中心Ｏｊよりも内輪３６のトラック溝３５の中心Ｏ１側に配置するものであってもよい。本発明にかかる固定型等速自在継手は、ドライブシャフト用に限るものではなく、プロペラシャフト、さらには他の各種の産業機械の動力伝達系に使用できる。なお、図１に示す固定型等速自在継手であっても、図４に示す固定型等速自在継手であっても、トラック溝３２，３５の曲線部を単一円弧としているが、複数の円弧でもって形成してもよい。曲線部を単一円弧であれば、加工が容易で製造コストが安価となる利点がある。
　実施例１
　大きなトルク条件での常用角（作動角６°）耐久試験を行って、その結果を次の表２に表した。この場合、従来品のサンプルを２個（従来品No,１、従来品No,２）製作し、前記発明品Ａ１のサンプルを２個（発明品Ａ１No,１、発明品Ａ１No,２）製作し、前記発明品Ａ２及び発明品Ｂのサンプルをそれぞれ４個（発明品Ａ２No,１、発明品Ａ２No,２、発明品Ａ２No,３、発明品Ａ２No,４、発明品Ｂ１No,１、発明品Ｂ１No,２、発明品Ｂ１No,３、発明品Ｂ１No,４）製作した。トルク８３４Ｎｍ、回転速度２３０ｒ／ｍｉｎの条件で耐久試験を行なった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２において、△は不具合が生じたものの継続運転が可能な状態を示し、×は不具合が大きく継続運転できない状態を示している。運転時間１３８時間で、従来品No,１、従来品No,２に、内輪が損傷する不具合（継続運転が可能な不具合）が生じたのに対して、発明品にはこのような不具合が生じなかった。また、運転時間２７６時間で、発明品Ａ１No,１に、外輪とボールに大きな不具合が生じて、継続運転できない状態となり、発明品Ａ１No,２に、ボールに大きな不具合が生じて、継続運転できない状態となった。また、この運転時間２７６時間で、発明品Ａ２No,１、発明品Ａ２No,３、及び発明品Ａ２No,４に外輪が損傷する不具合（継続運転が可能な不具合）が生じた。なお、各発明品についての解析からのトラック深さを、前記図９と図１０のグラフ図の裏づけとなり、図１１のＰＶ値の裏づけとなっている。
　このように、従来品は内輪から不具合が発生しているが、発明品は、内輪の不具合は発生していない。これは、半径方向にオフセットしているため内輪の円弧部半径が大きいためトラック主曲率が大きく、これにより面圧が低下するためである、発明品については、トラック深さ及びＰＶの解析結果と同様に、外輪に発生する不具合はトラック深さが深いほど又ＰＶ値が低いほど耐久性は良くなることが確認された。発明品は耐久性において、従来品より良好であることがわかる。
　実施例２
次に高角での耐久試験を行い、その結果を次の表３に表した。この場合、従来品のサンプルを２個（従来品No,１、従来品No,２）製作し、発明品Ａ１、発明品Ａ２、及び発明品Ｂのサンプルを２個（発明品Ａ１No,１、発明品Ａ１No,２、発明品Ａ２No,１、発明品Ａ２No,２発明品Ｂ１No,１、発明品Ｂ１No,２、）製作した。トルク５４９Ｎｍ，角度０～４６°（揺動），回転速度８０ｒ／ｍｉｎの条件で耐久試験を行なった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　運転時間３．７時間で、従来品No,１及び従来品No,２は、外輪の奥側において、トラック欠けによる不具合を生じた。運転時間７．４時間で、発明品Ａ１No,１及び発明品Ａ１No,２は、外輪の奥側において、トラック欠けによる不具合を生じた。運転時間１４．８時間で、発明品Ａ２No,１及び発明品Ａ２No,２は、外輪の奥側において、トラック欠けによる不具合を生じた。発明品Ｂ１No,１及び発明品Ｂ１No,２は、運転時間１８．５時間を過ぎても不具合が生じなかった。このように、発明品は従来品よりも耐久性が向上していることが分かる。特に、発明品Ｂ１が優れる。
　本発明にかかる固定型等速自在継手は、ドライブシャフト用に限るものではなく、プロペラシャフト、さらには他の各種の産業機械の動力伝達系に使用できる。トラック溝の曲線部を単一円弧で構成しても、複数の円弧でもって構成してもよい。曲線部を単一円弧であれば、加工が容易で製造コストが安価となる利点がある。
　３２，３５ トラック溝
　３７ トルク伝達ボール
　３８ ケージ
　
　

Claims (6)

  1. 　内径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される８本のトルク伝達ボールトラックと、該トルク伝達ボールトラックにそれぞれ配された８個のトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージとを備え、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手であって、
    　継手の作動角が０°の状態で、前記外側継手部材の軸線と前記内側継手部材の軸線とを含む直線を継手中心軸線、前記トルク伝達ボールの中心を含み、前記継手中心軸線と直交する平面を継手中心面としたとき、
    　前記外側継手部材のトラック溝の中心と前記内側継手部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、前記継手中心面から軸方向両側に離間し、かつ、前記継手中心軸線からこれらトラック溝に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットされているとともに、前記ケージの外球面中心とケージの内球面中心とを一致させ、
    　前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記トルク伝達ボールの中心との間の距離をＲｔ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心面との間の軸方向距離をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０６１≦Ｒ１≦０．０８７であり、かつ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心軸線までの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒと前記Ｒｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であることを特徴とする固定型等速自在継手。
  2. 　内径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した外側継手部材と、外径面に軸方向に延びる８本のトラック溝を形成した内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される８本のトルク伝達ボールトラックと、該トルク伝達ボールトラックにそれぞれ配された８個のトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するポケットを有するケージとを備え、外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面に曲線部とストレート部を有するアンダーカットフリータイプの固定型等速自在継手であって、
    　継手の作動角が０°の状態で、前記外側継手部材の軸線と前記内側継手部材の軸線とを含む直線を継手中心軸線、前記トルク伝達ボールの中心を含み、前記継手中心軸線と直交する平面を継手中心面としたとき、
    　前記外側継手部材のトラック溝の中心と前記内側継手部材のトラック溝の中心とが、それぞれ、前記継手中心面から軸方向両側に離間し、かつ、前記継手中心軸線からこれらトラック溝に対して半径方向反対側に離間した位置にオフセットされ、
    　ケージの外球面中心が継手中心面よりも内側継手部材のトラック溝の中心側に配置されるとともに、ケージの内球面中心が継手中心面よりも外側継手部材のトラック溝の中心側に配置されて、ケージの外球面中心又はケージの内球面中心と継手中心面までの軸方向距離をｆｃとし、トルク伝達ボールの中心から継手中心軸線までの距離をＲとしたとき、ｆｃとＲとの比Ｒ２（＝ｆｃ／Ｒ）が０．０１以下とし、
    　前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記トルク伝達ボールの中心との間の距離をＲｔ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心面との間の軸方向距離をＦとしたとき、ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）が０．０４４≦Ｒ１≦０．０８７であり、かつ、前記外側継手部材のトラック溝の中心又は前記内側継手部材のトラック溝の中心と前記継手中心軸線までの距離である半径方向オフセット量をｆｒとしたとき、ｆｒと前記Ｒｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）が０．０７≦Ｒ３≦０．１９であることを特徴とする固定型等速自在継手。
  3. 　外側継手部材のトラック溝底面及び内側継手部材のトラック溝底面の曲線部を単一円弧としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定型等速自在継手。
  4. 　ＦとＲｔとの比Ｒ１（＝Ｆ／Ｒｔ）を０．０７１以下としたことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の固定型等速自在継手。
  5. 　ｆｒとＲｔとの比Ｒ３（＝ｆｒ／Ｒｔ）を０．１５以上としたことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の固定型等速自在継手。
  6. 　自動車のドライブシャフトの連結に用いられる請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の固定型等速自在継手。
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