WO2017154765A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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WO2017154765A1
WO2017154765A1 PCT/JP2017/008455 JP2017008455W WO2017154765A1 WO 2017154765 A1 WO2017154765 A1 WO 2017154765A1 JP 2017008455 W JP2017008455 W JP 2017008455W WO 2017154765 A1 WO2017154765 A1 WO 2017154765A1
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WO
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joint member
track groove
center
spherical surface
curvature
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PCT/JP2017/008455
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English (en)
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Inventor
雅司 船橋
Original Assignee
Ntn株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—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
    • F16D3/22—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
    • 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
    • F16D3/224—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 the groove centre-lines in each coupling part lying on a sphere

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint applied in automobiles and various industrial machines.
  • BJ Barfield type
  • UJ undercut free type
  • Patent Document 2 there is one in which a high angle strength of the cage is achieved by providing a cut portion on the opening end surface (large end surface) of the outer joint member. As described above, by providing the cut portion, it is possible to improve the ball assembling property without retreating the position of the opening end surface of the outer joint member.
  • FIG. 23 to FIG. 35 show a fixed type constant velocity universal joint in which eight balls as torque transmission members are set, the axial offset of the center of curvature of the track grooves is 0, and the adjacent track grooves are inclined. .
  • the fixed type constant velocity universal joint includes an outer joint member 3 in which a plurality of track grooves 2 are formed on the inner spherical surface 1, and a plurality of track grooves 5 that are paired with the track grooves 2 of the outer joint member 3 on the outer spherical surface 4.
  • the formed inner joint member 6, a plurality of balls 7 interposed between the track grooves 2 of the outer joint member 3 and the track grooves 5 of the inner joint member 6, and the inner spherical surface of the outer joint member 3. 1 and an outer spherical surface 4 of the inner joint member 6 and a cage 8 for holding a ball 7.
  • the axial offset between the center of curvature O1 of the track groove 2 of the outer joint member 3 and the center of curvature O2 of the track groove 5 of the inner joint member 6 is set to zero. That is, the curvature center O1 and the curvature center O2 are made to coincide with the joint center O.
  • each track groove 2 is inclined with respect to the axial direction.
  • the inclination directions of the track grooves 2 adjacent to each other in the circumferential direction are made to conflict. That is, as shown in FIG. 27, when the track groove 2A is inclined by the angle ⁇ with respect to the axis L in the clockwise direction from the back side toward the opening side, it is adjacent to the track groove 2A in the clockwise direction.
  • the other matching track groove 2B is inclined by ⁇ with respect to the axis L in the counterclockwise direction from the back side toward the opening side.
  • the center of curvature O1 of the track groove 2 and the center of curvature O5 of the inner spherical surface 1 are matched without being offset.
  • each track groove 5 is inclined with respect to the axial direction.
  • the inclination directions of the track grooves 5 adjacent to each other in the circumferential direction are contradictory. That is, as shown in FIG. 31, the track groove 5A is inclined by the angle ⁇ (the same angle as the track groove 2 of the outer joint member 3) in the counterclockwise direction from the back side toward the opening side.
  • the other track groove 5B adjacent to the track groove 5A in the clockwise direction is inclined by ⁇ with respect to the axis L in the clockwise direction from the back side toward the opening side.
  • the center of curvature O2 of the track groove 5 and the center of curvature O6 of the outer spherical surface 4 are matched without being offset.
  • the cage 8 is an annular body, and a plurality of cage windows 8d in which the balls 7 (see FIG. 23) are accommodated are arranged in the circumferential direction on the peripheral wall. . Further, as shown in FIG. 35, the curvature center O7 of the outer spherical surface 8a and the curvature center O8 of the inner spherical surface 8b are made to coincide.
  • a tapered portion 10 is provided at a position where the opening end surface 3a of the outer joint member 3 and the shaft S interfere with each other at the maximum operating angle, and further, a cut portion 11 for incorporation is provided. It can be provided. By setting in this way, the contact length between the track groove 2 of the outer joint member 3 and the ball 7 can be ensured while reducing the assembly angle.
  • the outer joint member 3 includes a mouth portion 12 in which a track groove 2 having an inner diameter surface is formed and a stem portion 13 protruding from the bottom wall 12a of the mouth portion 12. Then, it is necessary to form a male spline on the stem portion 13.
  • the male spline is formed by supporting the outer joint member 3 with a chuck mechanism 15 as shown in FIG.
  • the chuck mechanism 15 includes a center 17 whose tip is fitted in a center hole 16 on an end surface of the stem portion 13 of the outer joint member 3, and a chuck portion 18 disposed so as to face the center 17.
  • the chuck portion 18 includes a disk-shaped base portion 18a and a truncated cone-shaped portion 18b provided continuously from the disk-shaped base portion 18a.
  • the conical trapezoidal portion 18 b is pressed (pressed) from the inner diameter side to the tapered portion 10 of the outer joint member 3.
  • the taper portion 10 has a relatively short length, and when the chuck portion 18 as shown in FIG. 22 is used, product holding (outer joint member holding) is not stable. For this reason, there exists a possibility that variation may arise in processing accuracy.
  • the present invention provides a fixed type constant velocity universal joint capable of achieving stable machining accuracy while ensuring the contact length between the track groove of the outer joint member and the ball.
  • the fixed type constant velocity universal joint of the present invention has an outer joint member in which a plurality of track grooves are formed on the inner spherical surface, and a plurality of track grooves that are paired with the track grooves of the outer joint member on the outer spherical surface.
  • An inner joint member a plurality of balls that are interposed between a track groove of the outer joint member and a track groove of the inner joint member, and transmit torque, and an inner spherical surface of the outer joint member and an outer spherical surface of the inner joint member
  • a fixed type constant velocity universal joint provided with a cage having a cage window interposed between them, wherein the chuck is received on the opening end surface portion of the outer joint member by the taper chuck surface of the machining chuck.
  • the chuck portion is a tapered portion parallel to the major axis direction of the contact ellipse between the track groove of the outer joint member and the ball.
  • the taper portion parallel to the major axis direction of the contact ellipse between the track groove of the outer joint member and the ball is provided, the angle for assembling the ball can be reduced, and at the time of processing the outer joint member (spline against the stem part) In the forming process (rolling process, etc.), the taper portion can be used for chucking. At this time, since the taper portion is a taper surface parallel to the major axis direction of the contact ellipse between the track groove of the outer joint member and the ball, the contact length with the taper chuck surface of the processing chuck can be set relatively long. The outer joint member that is a workpiece can be stably held.
  • the track groove of the outer joint member and the track groove of the inner joint member are inclined with respect to the axis, and the inclination directions of the track grooves adjacent to each other in the circumferential direction are opposite to each other.
  • the track groove of the inner joint member facing this can be inclined in the opposite direction with respect to the axis.
  • the track groove of the outer joint member may be composed of a first track groove portion located on the back side and a second track groove portion located on the opening side.
  • the groove bottom of the first track groove portion is an arc portion
  • the groove bottom of the second track groove portion is a straight portion
  • the straight portion is a connection between the first track groove portion and the second track groove portion. It is preferable to be a tangent line of the first track groove portion at the portion.
  • the center of curvature of the outer spherical surface of the cage and the center of curvature of the inner spherical surface of the cage are offset in the axial direction with respect to the joint center
  • the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the inner joint member may be offset in the radial direction with respect to the joint center.
  • the circumferential length of the cage window can be reduced, and thereby the circumferential length of the cage window column of the cage (the column portion between the cage windows adjacent in the circumferential direction). Can be set large, and the strength of the cage can be improved.
  • work can be stably hold
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the inner joint member of FIG. 9. It is a perspective view of a cage. It is a side view of a cage. It is sectional drawing of the cage which made the curvature center of an outer spherical surface and the curvature center of an inner spherical surface correspond. The center of curvature of the outer sphere and the center of curvature of the inner sphere are cross-sectional views of the cage offset in the axial direction with respect to the joint center. It is sectional drawing of the state which took the operating angle of the constant velocity universal joint using the outer joint member shown in FIG.
  • FIG. It is a principal part expanded sectional view of FIG. It is sectional drawing of the processing state of the outer joint member of the constant velocity universal joint of FIG. It is sectional drawing of the conventional constant velocity universal joint.
  • FIG. 1 shows a fixed type constant velocity universal joint according to an embodiment.
  • the fixed type constant velocity universal joint includes an outer joint member 23 in which a plurality of track grooves 22 are formed on an inner spherical surface 21, and an outer joint member on an outer spherical surface 24. Torque between the inner joint member 26 in which a plurality of track grooves 25 that are paired with the track grooves 22 are formed, and between the track groove 22 of the outer joint member 23 and the track groove 25 of the inner joint member 26. A plurality of balls 27 to be transmitted, and a cage 28 that holds the balls 27 interposed between the inner spherical surface 21 of the outer joint member 23 and the outer spherical surface 24 of the inner joint member 26 are provided.
  • each track groove 22 is inclined with respect to the axial direction.
  • the inclination directions of the track grooves 22 adjacent to each other in the circumferential direction are made opposite to each other. That is, as shown in FIG. 6, when the track groove 22A is inclined by an angle ⁇ with respect to the axis L in the clockwise direction from the back side toward the opening side, the track groove 22A is adjacent to the track groove 22A in the clockwise direction.
  • the other matching track groove 22B is inclined by ⁇ with respect to the axis L in the counterclockwise direction from the back side toward the opening side.
  • the center of curvature O1 of the track groove 22a and the center of curvature O5 of the inner spherical surface 21 are matched without being offset.
  • each track groove 25 is inclined with respect to the axial direction.
  • the inclination directions of the track grooves 25 adjacent to each other in the circumferential direction are made opposite to each other. That is, as shown in FIG. 9, the track groove 25A is inclined by the angle ⁇ (the same angle as the track groove 22 of the outer joint member 23) in the counterclockwise direction from the back side toward the opening side.
  • another track groove 25B adjacent to the track groove 25A in the clockwise direction is inclined by ⁇ with respect to the axis L in the clockwise direction from the back side toward the opening side.
  • the center of curvature O2 of the track groove 22a and the center of curvature O6 of the outer spherical surface 24 are matched without being offset.
  • the cage 28 is an annular body as shown in FIGS. 11 and 12, and as shown in FIGS. 11 and 12, a cage window 28d in which a ball 27 (see FIG. 1) is accommodated on the peripheral wall thereof. A plurality are arranged along the direction. Further, as shown in FIG. 13A, the curvature center O7 of the outer spherical surface 28a and the curvature center O8 of the inner spherical surface 28b are made to coincide.
  • the track groove 22 of the outer joint member 23 and the track groove 25 of the inner joint member 26 corresponding thereto are: It will be inclined in the opposite direction with respect to the axis.
  • the track groove 22 of the outer joint member 23 has a first track groove portion 22a located on the back side and a second track groove portion 22b located on the opening side. It consists of.
  • the first track groove portion 22a is an arc portion whose groove bottom is the center of curvature O1
  • the second track groove portion 22b is a straight portion (straight portion).
  • the track groove 25 of the inner joint member 26 is composed of a first track groove portion 25a located on the opening side and a second track groove portion 25b located on the back side.
  • the first track groove portion 25a is an arc portion whose groove bottom is the center of curvature O2
  • the second track groove portion 25b is a straight portion (straight portion).
  • the connecting portion 40 between the first track groove portion 22a and the second track groove portion 22b of the outer joint member 23 and the connecting portion 41 between the first track groove portion 25a and the second track groove portion 25b of the inner joint member are: It lies on straight lines L1 and L2 that are inclined by a predetermined angle ⁇ with respect to a plane M orthogonal to the axis of the outer joint member 23 through the joint center.
  • the straight line L1 on the outer joint member 23 side is inclined to the joint opening side
  • the straight line L2 on the inner joint member 26 side is inclined to the joint back side.
  • a taper portion parallel to the major axis direction of the contact ellipse 30 between the track groove 22 of the outer joint member 23 and the ball 27 (see FIG. 1) is formed on the opening end surface portion of the outer joint member 23. 31 is provided. Further, a straight portion 32 is provided at the inner surface opening end of the outer joint member 23, and a chamfered portion 33 is provided at a corner portion between the straight portion 32 and the tapered portion 31. The chamfered portion 33 controls the angle of the shaft S by contacting the shaft S (see FIG. 20) inserted into the inner joint member 26 when the operating angle is taken.
  • the outer joint member 23 includes a mouth portion 42 in which a track groove 22 having an inner diameter surface is formed, and a stem portion 43 protruding from the bottom wall 42a of the mouth portion 42.
  • a male spline 46 and a male screw 47 are formed on the stem portion 43.
  • the male spline is formed by supporting the outer joint member 23 with a machining chuck 45 as shown in FIG. For this reason, it is necessary to provide a chuck portion that is received by a tapered chuck surface 51 (to be described later) of the machining chuck 45 at the opening end surface portion of the outer joint member. 27 (see FIG. 1) and the tapered portion 31 parallel to the long axis direction of the contact ellipse 30 (see FIG. 3).
  • the machining chuck 45 includes a center 47 in which a tip end is fitted into a center hole 46 on an end surface of the stem portion 43 of the outer joint member 23, and a chuck portion 48 disposed so as to face the center 47.
  • the chuck portion 48 includes a disk-shaped base portion 48a and a truncated cone-shaped portion 48b provided continuously from the disk-shaped base portion 48a.
  • the conical trapezoidal portion 48 b is pressed (pressed) from the inner diameter side to the tapered portion 31 of the outer joint member 23. That is, the outer surface of the truncated cone portion 48 b constitutes a tapered chuck surface 51 that chucks the tapered portion 31 of the outer joint member 23.
  • the taper portion 31 can be used for chucking.
  • the tapered portion 31 is a tapered surface parallel to the major axis direction of the contact ellipse 30 between the track groove 22 of the outer joint member 23 and the ball 27, and can stably hold the outer joint member 23 as a workpiece. The processing accuracy can be improved.
  • the cut part 50 for incorporating in the track groove inlet 22 of the outer joint member 23 is provided.
  • the taper part 31 parallel to the major axis direction of the contact ellipse 30 between the track groove 22 of the outer joint member 23 and the ball 27 (see FIG. 1) is provided.
  • a straight portion 32 is provided at the inner surface opening end of the outer joint member 23, and a chamfered portion 33 is provided at a corner portion between the straight portion 32 and the tapered portion 31.
  • the track groove 22 of the outer joint member 23 is comprised by the 1st track groove part 22a and the 2nd track groove part 22b.
  • the track groove 22c formed of one circular arc at the groove bottom the one having the first track groove portion 22a and the second track groove portion 22b as shown in FIG.
  • the minute dimension ⁇ is positioned on the outer diameter side. Therefore, when the maximum operating angle ⁇ is taken as shown in FIGS. 14 and 15, the track margin can be formed by the minute dimension X, and the ball 27 can be prevented from falling.
  • the groove bottom has a track groove 22c made of one circular arc, as shown in FIGS. 16 and 17, when the maximum operating angle ⁇ is taken, the track margin as described above is obtained. The amount cannot be formed and the ball 27 is dropped.
  • the curvature center O1 of the track groove 22 of the outer joint member 23 and the curvature center O2 of the track groove 25 of the inner joint member 26 are matched with each other without being offset in the radial direction.
  • the center of curvature O1 of the track groove 22 of the outer joint member 23 is offset in the radial direction
  • the center of curvature O2 of the track groove 25 of the inner joint member 26 is offset in the radial direction.
  • FIG. 18 When ensuring the groove depth of the track groove 22 of the outer joint member 23, as shown in FIG. 18, when ensuring the groove depth of the track groove 25 of the inner joint member 26 in the negative direction, FIG. As shown in FIG. 4, the offset is made in the radial direction in the positive direction.
  • R2 indicates the center locus of the ball 27 when the track center is offset by Rf in the radial direction (radial direction) with respect to the spherical center.
  • the groove depth of the track grooves 22 and 25 can be changed. For this reason, it can be set as the structure which can prevent the detachment
  • the center of curvature of the outer sphere coincided with the center of curvature of the inner sphere.
  • the curvature center O7 of the outer spherical surface 28a and the curvature center O8 of the inner spherical surface 28b are offset in the axial direction with respect to the joint center O.
  • the cage 28 shown in FIG. 13B can also be used for the constant velocity universal joint according to the present invention.
  • the joint 28 on the joint opening side is formed thicker.
  • the wall thickness on the joint opening side of the cage 28 is ensured to be strong enough to withstand the load applied at the time of high operating angle rotation. Can do.
  • the inclination angle ⁇ of the track grooves 22 and 25 can be set to adjacent ball tracks.
  • the pushing force acting on the arranged ball 27 acts in the opposite direction, and various changes can be made within a range (4 ° to 16 °) that does not hinder the operation of the constant velocity universal joint.
  • the radius of curvature may be larger or smaller than when the offset is not made in the radial direction.
  • An angle ⁇ that defines the connecting portion 40 between the first track groove portion 22a and the second track groove portion 22b, and an angle ⁇ that defines the connecting portion 41 between the first track groove portion 25a and the second track groove portion 25b. Can be set arbitrarily.
  • the number of balls as the torque transmission member is six or eight fixed constant velocity universal joints.
  • the ball mounting angle can be reduced, and when the outer joint member is processed (spline formation on the stem portion) In the processing (rolling processing, etc.), the taper portion can be used for chucking.

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Abstract

内球面に複数個のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に複数個のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数個のボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージ窓を有するケージとを備えた固定式等速自在継手である。外側継手部材の開口端面部に、加工用チャックのテーパチャック面にて受けられるチャック部を設ける。チャック部が、外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ部である。

Description

固定式等速自在継手
　本発明は、自動車や各種産業機械において適用される固定型等速自在継手に関する。
　固定式等速自在継手として、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）の等速自在継手が知られている。近年では、軽量・コンパクトを兼ね備えた８個ボールタイプのＢＪ及びＵＪもあり、目的に応じて様々な固定式等速自在継手を使い分けている。
　また、８個ボールタイプであっても、ケージの外球面と外側継手部材の内球面との接触、及びケージの内球面と内側継手部材の外球面との接触により発熱し、耐久性が低下する可能性があった。そこで、ケージの外球面と外側継手部材の内球面との接触、及びケージの内球面と内側継手部材の外球面との接触を低減させて、低発熱化を狙った、トラック交差タイプの等速自在継手が種々提案されている（特許文献１）。
　また、外側継手部材の開口端面（大端面）にカット部を設けることによって、ケージの高角強度化を図ったものがある（特許文献２）。このように、カット部を設けることによって、外側継手部材の開口端面の位置を後退させることなく、ボールの組込み性の向上を図っている。
　図２３～図３５に、トルク伝達部材としのボールを８個とし、トラック溝の曲率中心の軸方向オフセットを０とし、隣り合うトラック溝を傾斜させていた固定式等速自在継手を示している。
　この固定式等速自在継手は、内球面１に複数のトラック溝２が形成された外側継手部材３と、外球面４に外側継手部材３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材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、外側継手部材３の内球面１と内側継手部材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。
　外側継手部材３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材６のトラック溝５の曲率中心Ｏ２との軸方向のオフセットを０としている。すなわち、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２とを継手中心Ｏに一致させている。
　図２５～図２８に示すように、外側継手部材３において、各トラック溝２を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝２の傾斜方向を相反させている。すなわち、図２７に示すように、トラック溝２Ａが、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γだけ傾斜する場合、このトラック溝２Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝２Ｂは、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対してγだけ傾斜する。また、図２８に示すように、トラック溝２の曲率中心Ｏ１と、内球面１の曲率中心Ｏ５とはオフセットされることなく一致させている。
　また、図２９～図３２に示すように、内側継手部材６において、各トラック溝５を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝５の傾斜方向を相反させている。すなわち、図３１に示すように、トラック溝５Ａが、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γ（外側継手部材３のトラック溝２と同じ角度）だけ傾斜する場合、このトラック溝５Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝５Ｂは、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対してγだけ傾斜する。また、図３２に示すように、トラック溝５の曲率中心Ｏ２と、外球面４の曲率中心Ｏ６とはオフセットされることなく一致させている。
　ケージ８は、図３３と図３４に示すように、円環状体であって、その周壁にボール７（図２３参照）が収容されるケージ窓８ｄが周方向に沿って複数配設されている。また、図３５に示すように、外球面８ａの曲率中心Ｏ７と、内球面８ｂの曲率中心Ｏ８とを一致させている。
　これ等の等速自在継手は、近年自動車に求められる環境性能への対応に有効な手段となりつつある。また、トラック交差タイプの等速自在継手は、低発熱であることから、ドライブシャフトだけでなく、４ＷＤ車（４輪駆動車）やＦＲ車（後輪駆動車）等においてトランスミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフトにおいても性能を発揮することができる。
特開２００９－２５０３６５公報 特開平１１－１０１２５６公報
　ところで、前記したように、隣り合うトラック溝を傾斜させた固定式等速自在継手では、円周方向のボール移動量が大きく、ケージ窓長さを大きくする必要がある。しかしながら、ケージ窓長さを大きくすると、ケージの窓柱が細くなり、ケージ強度の確保が困難と
なる。また、ケージ柱の太さを確保するため、ボールを組込む際の組込角度を可能な限り小さくする必要がある。
　このため、図２０と図２１に示すように、最大作動角で外側継手部材３の開口端面３ａとシャフトＳが干渉する位置に、テーパ部１０を設け、さらには、組込む用のカット部１１を設けるようにすることができる。このように設定することによって、組込角を小さくしながら、外側継手部材３のトラック溝２とボール７との接触長さを確保することができる。
　ところで、外側継手部材３は、図２２に示すように、内径面のトラック溝２が形成されたマウス部１２と、このマウス部１２の底壁１２ａから突設されるステム部１３とからなる。そして、このステム部１３に雄スプラインを形成する必要がある。この雄スプライン形成は、図２２に示すようなチャック機構１５にて外側継手部材３を支持して行う。
　このチャック機構１５は、外側継手部材３のステム部１３の端面のセンタ穴１６に先端部が嵌合されるセンタ１７と、このセンタ１７に相対面するように配設されるチャック部１８とを備える。このチャック部１８は、円盤状基部１８ａと、この円盤状基部１８ａから連設される円すい台形状部１８ｂとからなる。そして、この円すい台形状部１８ｂが、外側継手部材３のテーパ部１０に内径側から圧接（押圧）させるものである。
　しかしながら、図２０及び図２１に示すものでは、テーパ部１０はその長さ寸法が比較的短く、図２２に示すようなチャック部１８を用いると、製品保持（外側継手部材保持）が安定しない。このため、加工精度にバラツキが生じるおそれがある。
　そこで、本発明は、外側継手部材のトラック溝とボールとの接触長さを確保したまま、安定した加工精度を達成できる固定式等速自在継手を提供する。
　本発明の固定式等速自在継手は、内球面に複数個のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数個のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数個のボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージ窓を有するケージとを備えた固定式等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口端面部に、加工用チャックのテーパチャック面にて受けられるチャック部を設け、このチャック部が、外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ部であるものである。
　外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ部を設けているので、ボールの組込み角を小さくでき、しかも、外側継手部材の加工時（ステム部に対してスプライン形成加工（転造加工）等）において、このテーパ部を利用してチャックすることができる。この際、テーパ部は、外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ面であるので、加工用チャックのテーパチャック面との接触長さを比較的長く設定でき、ワークである外側継手部材を安定して保持できる。
　外側継手部材のトラック溝の曲率中心と外側継手部材の内球面の曲率中心の軸方向のオフセットと、内側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材の外球面の曲率中心の軸方向のオフセットとを０とし、外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝をそれぞれ軸線に対して傾斜させるとともに、周方向に隣合うトラック溝の傾斜方向を相反させ、かつ外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝を軸線に対して反対方向に傾斜させたものとできる。
　前記外側継手部材のトラック溝は奥側に位置する第１のトラック溝部と開口側に位置する第２のトラック溝部とからなるものであってもよい。この際、第１のトラック溝部の溝底が円弧部とされ、第２のトラック溝部の溝底がストレート部とされ、前記ストレート部は、第１のトラック溝部と第２のトラック溝部との接続部での第１のトラック溝部の接線となるのが好ましい。
　前記ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とは、継手中心に対して軸方向にオフセットしているものであっても、外側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とが、継手中心に対して径方向にオフセットしているものであってもよい。
　本発明では、ボールの組込み角を小さくできるので、ケージ窓の周方向長さを小さくでき、これによって、ケージのケージ窓柱（周方向に隣り合うケージ窓間の柱部）の周方向長さを大きく設定できて、ケージの強度向上を図ることができる。また、外側継手部材の加工時（ステム部に対してスプライン形成加工（転造加工）等）において、ワークである外側継手部材を安定して保持できるので、加工精度の向上を図ることができる。
本発明の固定式等速自在継手の断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手の外側継手部材の要部拡大断面図である。 図１に示す固定式等速自在継手の外側継手部材の加工時の断面図である。 外側継手部材の変形例の断面図である。 第１のトラック溝部と第２のトラック溝部とを有する外側継手部材の要部断面図である。 図６に示す外側継手部材の要部拡大断面図である。 図６に示す外側継手部材の斜視図である。 第１のトラック溝部と第２のトラック溝部とを有する内側継手部材の側面図である。 図９の内側継手部材の断面図である。 ケージの斜視図である。 ケージの側面図である。 外球面の曲率中心と内球面の曲率中心とを一致させたケージの断面図である。 外球面の曲率中心と内球面の曲率中心とは、継手中心に対して軸方向にオフセットしているケージの断面図である。 図６に示す外側継手部材と図９に示す内側継手部材とを用いた等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。 図１４の等速自在継手の要部拡大断面図である。 溝底が円弧部のみのトラック溝を有する等速自在継手の作動角をとった状態の断面図である。 図１６に示す等速自在継手の要部拡大断面図である。 トラック溝の曲率中心が径方向にオフセットしている外側継手部材の断面図である。 トラック溝の曲率中心が径方向にオフセットしている内側継手部材の断面図である。 組込む用のカット部を有する外側継手部材を用いた等速自在継手の作動角を取った状態の断面図である。 図２０の要部拡大断面図である。 図２０の等速自在継手の外側継手部材の加工状態の断面図である。 従来の等速自在継手の断面図である。 従来の固定式等速自在継手の正面図である。 従来の固定式等速自在継手の外側継手部材の斜視図である。 従来の固定式等速自在継手の外側継手部材の正面図である。 従来の固定式等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 従来の固定式等速自在継手の外側継手部材の要部断面図である。 従来の固定式等速自在継手の内側継手部材の斜視図である。 従来の固定式等速自在継手の内側継手部材の正面図である。 従来の固定式等速自在継手の内側継手部材の側面図である。 従来の固定式等速自在継手の内側継手部材の要部断面図である。 従来の固定式等速自在継手のケージの斜視図である。 従来の固定式等速自在継手のケージの正面図である。 従来の固定式等速自在継手のケージの要部断面図である。
　以下本発明の実施の形態を図１～図１９に基づいて説明する。図１に実施形態の固定式等速自在継手を示し、この固定式等速自在継手は、内球面２１に複数のトラック溝２２が形成された外側継手部材２３と、外球面２４に外側継手部材２３のトラック溝２２と対をなす個のトラック溝２５が形成された内側継手部材２６と、外側継手部材２３のトラック溝２２と内側継手部材２６のトラック溝２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール２７と、外側継手部材２３の内球面２１と内側継手部材２６の外球面２４との間に介在してボール２７を保持するケージ２８とを備えている。
　図６及び図８に示すように、外側継手部材２３において、各トラック溝２２を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝２２の傾斜方向を相反させている。すなわち、図６に示すように、トラック溝２２Ａが、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γだけ傾斜する場合、このトラック溝２２Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝２２Ｂは、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対してγだけ傾斜する。また、図７に示すように、トラック溝２２ａの曲率中心Ｏ１と、内球面２１の曲率中心Ｏ５とはオフセットされることなく一致させている。
　また、図９と図１０に示すように、内側継手部材２６において、各トラック溝２５を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝２５の傾斜方向を相反させている。すなわち、図９に示すように、トラック溝２５Ａが、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γ（外側継手部材２３のトラック溝２２と同じ角度）だけ傾斜する場合、このトラック溝２５Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝２５Ｂは、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対してγだけ傾斜する。また、図１０に示すように、トラック溝２２ａの曲率中心Ｏ２と、外球面２４の曲率中心Ｏ６とはオフセットされることなく一致させている。
　ケージ２８は、図１１と図１２に示すように、円環状体であって、図１１と図１２に示すように、その周壁にボール２７（図１参照）が収容されるケージ窓２８ｄが周方向に沿って複数配設されている。また、図１３Ａに示すように、外球面２８ａの曲率中心Ｏ７と、内球面２８ｂの曲率中心Ｏ８とを一致させている。
　前記のように構成された外側継手部材２３と内側継手部材２６とケージ２８が組み付けられた状態では、外側継手部材２３のトラック溝２２とこれに対応する内側継手部材２６のトラック溝２５とは、軸線に対して反対方向に傾斜させることになる。
　このように、トラックオフセットを０とし、隣合うトラック溝２２Ａ、２２Ｂ、２５Ａ、２５Ｂを交互に交差させることによって、交互に逆方向のくさび角が発生し、隣合うポケット２８ｄ、２８ｄに交互に力が作用する。このため、ボール２７がケージ２８を押す力が相殺される。従って、ケージ外内球面２８ａ、２８ｂの球面接触が抑制され、高負荷時や高速回転時にこの等速自在継手が円滑に作動し、発熱が抑えられ、耐久性を向上させることができる。ボール数を８個とすることによって、負荷容量を確保しつつ等速自在継手サイズの小型、軽量化が可能となる。
　ところで、この固定式等速自在継手では図７等に示すように、外側継手部材２３のトラック溝２２は奥側に位置する第１のトラック溝部２２ａと開口側に位置する第２のトラック溝部２２ｂとからなる。この場合、第１のトラック溝部２２ａは溝底が前記曲率中心Ｏ１となる円弧部とされ、第２のトラック溝部２２ｂは溝底がストレート部（直線部）とされる。また、図１０に示すように、内側継手部材２６のトラック溝２５は開口側に位置する第１のトラック溝部２５ａと奥側に位置する第２のトラック溝部２５ｂとからなる。この場合、第１のトラック溝部２５ａは溝底が前記曲率中心Ｏ２となる円弧部とされ、第２のトラック溝部２５ｂは溝底がストレート部（直線部）とされる。
　外側継手部材２３の第１のトラック溝部２２ａと第２のトラック溝部２２ｂとの繋部４０、及び内側継手部材の第１のトラック溝部２５ａと第２のトラック溝部２５ｂとの繋部４１とは、継手中心を通って外側継手部材２３の軸心と直交する平面Ｍに対して所定角度βだけ傾斜した直線Ｌ１，Ｌ２上に位置する。なお、外側継手部材２３側の直線Ｌ１が継手開口側に傾斜し、内側継手部材２６側の直線Ｌ２が継手奥側に傾斜している。
　図２と図３に示すように、外側継手部材２３の開口端面部に、外側継手部材２３のトラック溝２２とボール２７（図１参照）との接触楕円３０の長軸方向と平行なテーパ部３１が設けられている。また、外側継手部材２３の内径面開口端部にはストレート部３２が設けられ、このストレート部３２と、テーパ部３１とのコーナ部には面取部３３が設けられている。なお、この面取部３３は、作動角をとった場合に、内側継手部材２６に嵌入されたシャフトＳ（図２０参照）が接触して、シャフトＳの角度規制を行うものである。
　ところで、外側継手部材２３は、図１に示すように、内径面のトラック溝２２が形成されたマウス部４２と、このマウス部４２の底壁４２ａから突設されるステム部４３とからなる。そして、このステム部４３に雄スプライン４６及び雄ねじ４７を形成している。この雄スプライン形成には、図４に示すような加工用チャック４５にて外側継手部材２３を支持して行う。このため、外側継手部材の開口端面部に、加工用チャック４５の後述するテーパチャック面５１にて受けられるチャック部を設ける必要があり、このチャック部が、外側継手部材２３のトラック溝２２とボール２７（図１参照）との接触楕円３０（図３参照）の長軸方向と平行な前記テーパ部３１で構成される。
　この加工用チャック４５は、外側継手部材２３のステム部４３の端面のセンタ穴４６に先端部が嵌合させるセンタ４７と、このセンタ４７に相対面するように配設されるチャック部４８とを備える。このチャック部４８は、円盤状基部４８ａと、この円盤状基部４８ａから連設される円すい台形状部４８ｂとからなる。そして、この円すい台形状部４８ｂを、外側継手部材２３のテーパ部３１に内径側から圧接（押圧）させるものである。すなわち、この円すい台形状部４８ｂの外面が、外側継手部材２３のテーパ部３１をチャックするテーパチャック面５１を構成する。
　この等速自在継手では、外側継手部材２３のトラック溝２２とボール２７との接触楕円３０の長軸方向と平行なテーパ部３１を設けているので、ボール２７の組込み角を小さくでき、ケージ窓２８ｄの周方向長さを小さくできる。これによって、ケージ２８のケージ窓柱２８ｃ（周方向に隣り合うケージ窓２８ｄ間の柱部、図１１参照）の周方向長さを大きく設定でき、ケージ２８の強度向上を図ることができる。
　しかも、外側継手部材２３の加工時（ステム部に対してスプライン形成加工（転造加工）等）において、このテーパ部３１を利用してチャックすることができる。この際、テーパ部３１は、外側継手部材２３のトラック溝２２とボール２７との接触楕円３０の長軸方向と平行なテーパ面であり、ワークである外側継手部材２３を安定して保持でき、加工精度の向上を図ることができる。
　図５では、外側継手部材２３のトラック溝入口２２に組込む用のカット部５０を設けている。この場合も、外側継手部材２３のトラック溝２２とボール２７（図１参照）との接触楕円３０の長軸方向と平行なテーパ部３１が設けられている。また、外側継手部材２３の内径面開口端部にはストレート部３２が設けられ、このストレート部３２と、テーパ部３１とのコーナ部には面取部３３が設けられている。
　ところで、前記実施形態では、外側継手部材２３のトラック溝２２は、第１のトラック溝部２２ａと第２のトラック溝部２２ｂとで構成される。このため、溝底が１個の円弧からなるトラック溝２２ｃと比べた場合、図７に示すように、第１のトラック溝部２２ａと第２のトラック溝部２２ｂを有するものが、トラック入口側において、微小寸法δだけ外径側へ位置することになる。このため、図１４と図１５に示すように最大作動角αを取った際に、微小寸Ｘだけトラック余裕量を形成することができ、ボール２７の落下を防止できる。
　これに対して、溝底が１個の円弧からなるトラック溝２２ｃを有するものであれば、図１６と図１７に示すように、最大作動角αを取った際に、前記したようなトラック余裕量を形成することができず、ボール２７の落下を招くことになる。
　前記実施形態では、外側継手部材２３のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材２６のトラック溝２５の曲率中心Ｏ２と径方向にオフセットされることなく一致させている。これに対して、図１８では、外側継手部材２３のトラック溝２２の曲率中心Ｏ１を径方向にオフセットさせ、図１９では、内側継手部材２６のトラック溝２５の曲率中心Ｏ２を径方向にオフセットさせている。
　外側継手部材２３のトラック溝２２の溝深さを確保する場合は、図１８に示すように、負の方向に、内側継手部材２６のトラック溝２５の溝深さを確保する場合は、図１９に示すように、正の方向に径方向にオフセットさせることになる。なお、図１８と図１９において、Ｒ２はトラック中心を球面中心に対し径方向（半径方向）にＲｆだけオフセットさせた時のボール２７の中心軌跡を示している。
　このように径方向にオフセットさせることによって、トラック溝２２、２５の溝深さに変化を付けることができる。このため、トラック溝２２、２５からのボール２７の外れを防止できる構造としたり、外側継手部材２３及び内側継手部材２６の剛性向上等を図ることができる構造としたりできる。
　また、図１３Ａに示すケージ２８は、外球面の曲率中心と内球面の曲率中心とが一致したものであった。これに対して、図１３Ｂに示すケージ２８では、外球面２８ａの曲率中心Ｏ７と内球面２８ｂの曲率中心Ｏ８とは、継手中心Ｏに対して軸方向にオフセットしている。このように、図１３Ｂに示すケージ２８も本発明に係る等速自在継手に用いることができる。この図１３Ｂに示すようなケージ２８を用いる場合、外側継手部材２３の内径面の曲率中心と内側継手部材の外径面の曲率中心とを、継手中心Ｏに対して軸方向にオフセットさせる必要がある。
　このように、外球面２８ａの曲率中心Ｏ７と内球面２８ｂの曲率中心Ｏ８とを、継手中心Ｏに対して軸方向にオフセットさせることによって、ケージ２８の継手開口側の肉厚を厚く形成することができる。これによって、継手の小型軽量化を図るために、ケージ２８を薄く成形しても、ケージ２８の継手開口側の肉厚を、高作動角回転時に付与される負荷に耐え得る強度に確保することができる。
　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、トラック溝２２、２５の傾斜角度γとしては、隣合うボールトラックに配置されるボール２７に作用する押出力が逆方向に作用し、この等速自在継手の作動を阻害しない範囲（４°～１６°）で種々変更できる。また、径方向にオフセットさせる場合、径方向にオフセットさせない場合に比べて、曲率半径が大きくなるものであっても、小さくなるものであってもよい。第１のトラック溝部２２ａと第２のトラック溝部２２ｂとの繋部４０を規定する角度β、及び第１のトラック溝部２５ａと第２のトラック溝部２５ｂとの繋部４１を規定する角度βとしても任意に設定できる。
　トルク伝達部材としてのボールが数としては、６個や８個等の固定式等速自在継手である。外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ部を設けることによって、ボールの組込み角を小さくでき、しかも、外側継手部材の加工時（ステム部に対してスプライン形成加工（転造加工）等）において、このテーパ部を利用してチャックすることができる。
２１   内球面
２２   トラック溝
２２ａ 第一のトラック溝部
２２ｂ 第二のトラック溝部
２３   外側継手部材
２４   外球面
２５   トラック溝
２５ａ 第一のトラック溝部
２５ｂ 第二のトラック溝部
２６   内側継手部材
２７   ボール
２８   ケージ
２８ａ 外球面
２８ｂ 内球面
２８ｄ ケージ窓
３０   接触楕円

Claims (6)

  1. 　内球面に複数個のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数個のトラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数個のボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してボールを保持するケージ窓を有するケージとを備えた固定式等速自在継手であって、
    　前記外側継手部材の開口端面部に、加工用チャックのテーパチャック面にて受けられるチャック部を設け、このチャック部が、外側継手部材のトラック溝とボールとの接触楕円の長軸方向と平行なテーパ部であることを特徴とする固定式等速自在継手。
  2. 　外側継手部材のトラック溝の曲率中心と外側継手部材の内球面の曲率中心の軸方向のオフセットと、内側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材の外球面の曲率中心の軸方向のオフセットとを０とし、外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝をそれぞれ軸線に対して傾斜させるとともに、周方向に隣合うトラック溝の傾斜方向を相反させ、かつ外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝を軸線に対して反対方向に傾斜させたことを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  3. 　前記外側継手部材のトラック溝は奥側に位置する第１のトラック溝部と開口側に位置する第２のトラック溝部とからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
  4. 　第１のトラック溝部の溝底が円弧部とされ、第２のトラック溝部の溝底がストレート部とされ、前記ストレート部は、第１のトラック溝部と第２のトラック溝部との接続部での第１のトラック溝部の接線となることを特徴とする請求項３に記載の固定式等速自在継手。
  5. 　前記ケージの外球面の曲率中心とケージの内球面の曲率中心とは、継手中心に対して軸方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
  6. 　外側継手部材のトラック溝の曲率中心と内側継手部材のトラック溝の曲率中心とは、継手中心に対して径方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
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