WO2018168642A1 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

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WO2018168642A1
WO2018168642A1 PCT/JP2018/008981 JP2018008981W WO2018168642A1 WO 2018168642 A1 WO2018168642 A1 WO 2018168642A1 JP 2018008981 W JP2018008981 W JP 2018008981W WO 2018168642 A1 WO2018168642 A1 WO 2018168642A1
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constant velocity
velocity universal
type constant
universal joint
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PCT/JP2018/008981
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智茂 小林
正純 小林
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Ntn株式会社
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    • Y10S464/904—Homokinetic coupling
    • Y10S464/906—Torque transmitted via radially spaced balls

Definitions

  • the present invention relates to a fixed type constant velocity universal joint.
  • a zeppa type constant velocity universal joint usually has six torque transmission balls.
  • the number of torque transmission balls of a zepper type constant velocity universal joint is eight. It is shown. By making the number of balls 8 in this way, lightness and compactness are achieved while ensuring strength, load capacity, and durability equal to or higher than those of a zeppa type constant velocity universal joint with six balls. be able to.
  • the outer joint member 101 and the cage 104 are orthogonal to each other as shown in FIGS.
  • the cage 104 was inserted from the opening side of the outer joint member 101 in this state.
  • the bottom surface 101f of the outer joint member 101 has an inner peripheral surface. It is necessary to dispose on the back side from the virtual spherical surface Q ′ obtained by extending 101c. For this reason, the axial direction dimension of the outer joint member 101 is bulky, resulting in an increase in weight.
  • the problem to be solved by the present invention is to further reduce the weight and size of the fixed type constant velocity universal joint.
  • the present invention provides an outer joint member having a cup-shaped mouth portion having one axial opening and having eight track grooves formed on a spherical inner peripheral surface.
  • An inner joint member having eight track grooves formed on an outer peripheral surface thereof, a plurality of balls disposed on a ball track formed by the track grooves of the outer joint member and the track grooves of the inner joint member,
  • a fixed type constant velocity universal joint having a plurality of pockets for accommodating balls, and comprising a retainer that is in sliding contact with an inner peripheral surface of the outer joint member and an outer peripheral surface of the inner joint member, the outer joint member
  • the diameter at the open end of the inner peripheral surface of the outer peripheral member is larger than the outer diameter at the central portion in the circumferential direction of the pocket when the cage is viewed from the axial direction, and the bottom surface of the mouth portion of the outer joint member is the outer joint member.
  • the inner diameter of the opening of the outer joint member is increased. Specifically, the diameter at the opening end of the inner peripheral surface of the outer joint member is set to the center in the circumferential direction of the pocket when the cage is viewed from the axial direction. It was larger than the outer diameter at the part. Thereby, the cage and the outer joint member are arranged coaxially side by side, and the cage can be inserted into the inner periphery of the outer joint member in this state (see FIG. 10). In this case, since it is not necessary to provide a space in the outer joint member that can accommodate the cage with the axes orthogonal to each other, the inner space of the outer joint member is made smaller (shallow) than the conventional product shown in FIG. Can do.
  • the bottom surface of the mouth portion of the outer joint member can be provided at a position that interferes with a virtual spherical surface obtained by extending the inner peripheral surface of the outer joint member to the back side.
  • the axial direction dimension of an outer joint member can be reduced and weight reduction can be achieved.
  • the drive shaft includes a front wheel drive shaft attached to the front wheel and a rear wheel drive shaft attached to the rear wheel. Since the fixed type constant velocity universal joint on the outboard side of the front wheel drive shaft is attached to the front wheel which is a steering wheel, one having a large maximum operating angle (for example, 45 ° or more) is used. On the other hand, the fixed constant velocity universal joint on the outboard side of the rear wheel drive shaft is attached to the rear wheel that is not steered, so that the maximum operating angle is smaller than the fixed constant velocity universal joint of the front wheel drive shaft. .
  • FIG. 7 shows a state in which the fixed constant velocity universal joint 3 with a low operating angle dedicated to the rear wheel drive shaft takes a maximum operating angle (20 °), and FIG. 8 is also applicable to the front wheel drive shaft.
  • the fixed type constant velocity universal joint is dedicated to the rear wheel drive shaft and the maximum operating angle is reduced, so that the amount of axial movement of the ball relative to the outer joint member is reduced.
  • the axial length of the track groove in particular, the axial length from the joint center to the opening side end surface of the mouth portion of the outer joint member can be shortened.
  • the product of the present invention having a smaller maximum operating angle ⁇ see the upper half of FIG. 5A ⁇ is a spherical surface of the outer joint member than the comparative product having a larger maximum operating angle ⁇ see the lower half of FIG. 5A ⁇ .
  • the protrusion to the inner diameter side at the opening end of the inner peripheral surface of the shape is reduced, and the inner diameter of the opening end of the outer joint member can be increased.
  • the diameter at the open end of the inner peripheral surface of the outer joint member can be made larger than the outer diameter at the central portion in the circumferential direction of the pocket when the cage is viewed from the axial direction. .
  • the above-mentioned fixed type constant velocity universal joint preferably has a maximum operating angle of 20 ° or less.
  • the present invention is, for example, a zepper-type fixed type constant velocity universal joint, specifically, the center of curvature of the track groove of the outer joint member and the center of curvature of the track groove of the inner joint member are axial directions with respect to the joint center, respectively. It can be applied to a fixed type constant velocity universal joint that is offset by an equal distance on the opposite side.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a sliding type constant velocity universal joint incorporated in the rear wheel drive shaft (cross sectional view taken along line XX in FIG. 3B). It is a transverse cross section of the above-mentioned sliding type constant velocity universal joint (sectional view in the joint central plane of Drawing 3A).
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a fixed type constant velocity universal joint incorporated in the rear wheel drive shaft (cross sectional view taken along line YY in FIG. 4B). It is a cross-sectional view of the fixed type constant velocity universal joint (cross-sectional view in the joint center plane of FIG.
  • FIG. 1 shows a power transmission mechanism of an independent suspension type rear wheel drive vehicle (for example, an FR vehicle).
  • the rotational driving force output from the engine E is transmitted to the differential gear G via the transmission M and the propeller shaft PS, and from there to the left and right rear wheels via the left and right rear wheel drive shaft 1. Is transmitted to (wheel W).
  • the rear wheel drive shaft 1 includes a sliding type constant velocity universal joint 2 that allows both axial displacement and angular displacement on the inboard side (right side in the drawing), and the outboard side (see FIG.
  • a fixed type constant velocity universal joint 3 that allows only angular displacement is provided on the middle left side, and both the constant velocity universal joints 2 and 3 are connected by an intermediate shaft 4.
  • the sliding constant velocity universal joint 2 on the inboard side is connected to the differential gear G, and the fixed constant velocity universal joint 3 on the outboard side is connected to the wheels W (see FIG. 1).
  • the sliding type constant velocity universal joint 2 includes an outer joint member 21 attached to the differential gear G, an inner joint member 22 attached to an inboard side end portion of the intermediate shaft 4, and an outer joint member. Eight balls 23 that transmit torque between the inner joint member 22 and the inner joint member 22, and a cage 24 that holds the eight balls 23.
  • the outer joint member 21 includes a cup-shaped mouth portion 21a having an opening in the axial direction ⁇ outboard side, left side in FIG. 3A ⁇ and the other axial end ⁇ inboard side, FIG. In A), it integrally has a stem portion 21b extending to the right side ⁇ . Eight linear track grooves 21d extending in the axial direction are provided on the cylindrical inner peripheral surface 21c of the mouse portion 21a. A spline 21e to be inserted into the spline hole of the differential gear G is provided on the outer peripheral surface of the end portion on the inboard side of the stem portion 21b.
  • mouth part 21a and the stem part 21b may be joined by welding etc., after forming these separately in addition to integrally forming with the same material.
  • a spline hole 22c into which the intermediate shaft 4 is inserted is provided at the axis of the inner joint member 22.
  • Eight linear track grooves 22e extending in the axial direction are provided on the spherical outer peripheral surface 22d of the inner joint member 22. That is, the inner joint member 22 integrally includes a cylindrical portion 22a having a spline hole 22c and a plurality of protruding portions 22b protruding from the cylindrical portion 22a to the outer diameter, and between the circumferential directions of the plurality of protruding portions 22b.
  • a track groove 22e is provided. The outer diameter surfaces of the plurality of projecting portions 22 b become the spherical outer peripheral surface 22 d of the inner joint member 22.
  • the track groove 21d of the outer joint member 21 and the track groove 22e of the inner joint member 22 are opposed to each other in the radial direction to form eight ball tracks, and one ball 23 is arranged on each ball track.
  • the cross-sectional shape of the track grooves 21d and 22e is an elliptical shape or a Gothic arch shape. As a result, the track grooves 21d and 22e and the ball 23 are in contact with a so-called angular contact that has a contact angle of about 30 to 45 °. Is done.
  • the cross-sectional shape of the track grooves 21d and 22e may be an arc shape, and the track grooves 21d and 22e and the ball 23 may be so-called circular contacts.
  • the holder 24 has eight pockets 24a for holding the balls 23.
  • the eight pockets 24a all have the same shape and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the cage 24 is provided with a spherical portion 24b that is in sliding contact with the cylindrical inner peripheral surface 21c of the outer joint member 21, and a conical portion 24c that extends tangentially from both axial ends of the spherical portion 24b.
  • the conical portion 24c is a stopper that restricts the contact angle of the sliding type constant velocity universal joint 2 with the inner peripheral surface 21c of the outer joint member 21 from being increased further when the sliding joint constant velocity universal joint 2 takes the maximum operating angle. Function as.
  • the inclination angle of the conical portion 24 c with respect to the axial center of the cage 24 is set to a value that is 1 ⁇ 2 of the maximum operating angle of the sliding type constant velocity universal joint 2.
  • a spherical surface portion 24d that is in sliding contact with the spherical outer peripheral surface 22d of the inner joint member 22 is provided.
  • the center of curvature O 24b of the spherical surface portion 24b of the outer peripheral surface of the cage 24 and the center of curvature O 24d of the spherical surface portion 24d of the inner peripheral surface of the cage 24 (that is, the center of curvature of the spherical outer peripheral surface 22d of the inner joint member 22). are offset by an equal distance on the opposite side in the axial direction with respect to the joint center O (s).
  • the curvature center O 24b of the spherical surface portion 24b of the outer peripheral surface of the cage 24 is offset to the inboard side (joint back side) with respect to the joint center O (s), and the spherical surface of the inner circumferential surface of the cage 24 center of curvature O 24d parts 24d is offset to the outboard side (joint opening side) with respect to the joint center O (s).
  • the ball 23 held by the cage 24 is always disposed within the bisector of the operating angle at an arbitrary operating angle, and constant velocity between the outer joint member 21 and the inner joint member 22 is ensured. Secured.
  • the fixed type constant velocity universal joint 3 includes an outer joint member 31 attached to the wheel W, an inner joint member 32 attached to an end portion on the outboard side of the intermediate shaft 4, and an outer joint member 31. Eight balls 33 for transmitting torque to and from the inner joint member 22 and a cage 34 for holding the eight balls 33 are provided.
  • the outer joint member 31 includes a cup-shaped mouth portion 31a having an opening in one axial direction ⁇ inboard side, right side in FIG. 4A ⁇ and the other axial end ⁇ outboard side, FIG. A) is integrally provided with a stem portion 31b extending to the left side ⁇ .
  • a stem portion 31b extending to the left side ⁇ .
  • eight arc-shaped track grooves 31d extending in the axial direction are formed. Each track groove 31d extends to the opening side end face of the mouse portion 31a. That is, a slight chamfered portion necessary for processing is provided between the track groove 31d of the outer joint member 31 and the opening side end surface of the mouth portion 31a, but in order to incorporate the ball as in the comparative product.
  • the necessary tapered surface K1 ⁇ see FIG. 5A ⁇ is not provided. Further, at the opening end of the inner peripheral surface 31c of the outer joint member 31, a tapered surface K2 that abuts against the intermediate shaft and defines the maximum operating angle of the fixed type constant velocity universal joint as in the comparative product ⁇ FIG. (A) Reference ⁇ is not provided.
  • a spline 31e to be inserted into the spline hole on the wheel W side is provided on the outer peripheral surface of the stem portion 31b.
  • mouth part 31a and the stem part 31b may be joined by welding etc., after forming these separately in addition to integrally forming with the same material. Moreover, you may form the through-hole of an axial direction in the axial center of the mouse
  • a spline hole 32c into which the intermediate shaft 4 is inserted is provided at the axis of the inner joint member 32.
  • eight arc-shaped track grooves 32e extending in the axial direction are provided.
  • the inner joint member 32 integrally includes a cylindrical portion 32a having a spline hole 32c and a plurality of protruding portions 32b protruding from the cylindrical portion 32a to the outer diameter, and between the circumferential directions of the plurality of protruding portions 32b.
  • a track groove 32e is provided.
  • the outer diameter surfaces of the plurality of projecting portions 32 b become spherical outer peripheral surfaces 32 d of the inner joint member 32.
  • the track groove 31d of the outer joint member 31 and the track groove 32e of the inner joint member 32 face each other in the radial direction to form eight ball tracks, and one ball 33 is arranged on each ball track.
  • the cross-sectional shape of the track grooves 31d and 32e is an elliptical shape or a Gothic arch shape, so that the track grooves 31d and 32e and the ball 33 are in contact with a so-called angular contact with a contact angle of about 30 to 45 °. Is done.
  • the cross-sectional shape of the track grooves 31d and 32e may be an arc shape, and the track grooves 31d and 32e and the ball 33 may be so-called circular contacts.
  • the curvature center O 31d of the track groove 31 d of the outer joint member 31 is offset to the inboard side (joint opening side) with respect to the joint center O (f), and the curvature of the track groove 32 e of the inner joint member 32 is.
  • the center O 32e is offset to the outboard side (the joint back side) with respect to the joint center O (f).
  • the holder 34 has eight pockets 34 a for holding the balls 33.
  • the eight pockets 34a all have the same shape and are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the spherical outer peripheral surface 34 b of the cage 34 is in sliding contact with the spherical inner peripheral surface 31 c of the outer joint member 31.
  • the spherical inner peripheral surface 34 c of the cage 34 is in sliding contact with the spherical outer peripheral surface 32 d of the inner joint member 32.
  • Center of curvature of outer peripheral surface 34b of cage 34 ie, center of curvature of spherical inner peripheral surface 31c of outer joint member 31
  • center of curvature of inner peripheral surface 34c ie, spherical outer peripheral surface of inner joint member 32
  • 32d curvature center coincides with the joint center O (f).
  • the intermediate shaft 4 a hollow shaft having an axial through hole 41 can be used as shown in FIG. 2.
  • the intermediate shaft 4 includes a large diameter portion 42 provided at the center in the axial direction, a small diameter portion 43 provided at both ends in the axial direction, and a tapered portion 44 that continues the large diameter portion 42 and the small diameter portion 43.
  • the small-diameter portion 43 of the intermediate shaft 4 is provided with an annular groove 45 and a spline 46 for boot mounting.
  • the outer diameter of the small diameter portion 43 is constant except for the annular groove 45 and the spline 46.
  • the intermediate shaft 4 is not limited to a hollow shaft, and a solid shaft can also be used.
  • the spline 46 at the end on the inboard side of the intermediate shaft 4 is press-fitted into the spline hole 22 c of the inner joint member 22 of the sliding type constant velocity universal joint 2.
  • the intermediate shaft 4 and the inner joint member 22 are connected so as to be able to transmit torque by spline fitting.
  • An annular groove is formed at the end of the intermediate shaft 4 on the inboard side, and a retaining ring 47 is attached to the groove.
  • the spline 46 at the end on the outboard side of the intermediate shaft 4 is press-fitted into the spline hole 32 c of the inner joint member 32 of the fixed type constant velocity universal joint 3. Thereby, the intermediate shaft 4 and the inner joint member 32 are connected so as to be able to transmit torque by spline fitting.
  • An annular groove is formed at the end of the intermediate shaft 4 on the outboard side, and a retaining ring 47 is attached to the groove.
  • the above-mentioned sliding type constant velocity universal joint 2 and fixed type constant velocity universal joint 3 are exclusively used for the rear wheel drive shaft. Therefore, the maximum operating angle is smaller than that of the conventional product that can also be used for the front wheel drive shaft. Can be set. In this embodiment, the maximum operating angles of the sliding type constant velocity universal joint 2 and the fixed type constant velocity universal joint 3 are both set to 20 ° or less. Accordingly, it is possible to reduce the weight and size of the sliding type constant velocity universal joint 2 and the fixed type constant velocity universal joint 3 while maintaining the load capacity.
  • the internal specifications of the fixed type constant velocity universal joint 3 will be described in detail.
  • the internal specifications of the fixed type constant velocity universal joint 3 according to the present invention are shown in the following Table 1, FIG. 5 and FIG. 6 as a comparative product having the same ball diameter (eight ball zepper type constant velocity with a maximum operating angle of 47 °). It is shown in comparison with a universal joint.
  • 5 and 6 are sectional views of the fixed type constant velocity universal joint 3 according to the present invention, and the lower half is a sectional view of the fixed type constant velocity universal joint 3 'according to the comparative product. is there.
  • Each part of the comparative product is given a reference numeral with “′ (dash)” added to the part of the product of the present invention.
  • PCD PCD BALL connecting the center of curvature center of the track groove 32e of the center of curvature of the track grooves 31d of the outer joint member 31 O 31d or the inner joint member 32 O 32e and the ball 33
  • Inner ring track length (axial length of track groove of inner joint member) W I ⁇ TRUCK Strictly speaking, it is the axial length of the contact locus between track groove 32e of inner joint member 32 and ball 33 However, in this specification, it refers to the axial length of the spherical outer peripheral surface 32d of the inner joint member 32, that is, the axial distance between the end surfaces extending from the both axial ends of the outer peripheral surface 32d to the inner diameter side.
  • Inner ring width (axial width of the inner joint member) W I The maximum axial dimension of the inner joint member 32. In the illustrated example, the inner ring width is the axial distance between both end faces of the cylindrical portion 32a of the inner joint member 32. is there.
  • Thickness of inner ring (radial thickness of inner joint member) T I : pitch of groove bottom of track groove 32e and spline hole 32c on joint center plane P (plane passing through joint center O and perpendicular to the axis) The radial distance from the circle.
  • Spline PCD Peak circle diameter of spline hole of inner joint member
  • PCD SPL Diameter of meshing pitch circle between spline hole 32c of inner joint member 32 and spline 46 of intermediate shaft 4.
  • Outer ring outer diameter D O The maximum outer diameter of the outer joint member 31.
  • Joint center to outer ring opening end face length W1 O A distance in the axial direction between the joint center O (f) and the opening-side end face (end face on the inboard side) of the mouth portion 31a of the outer joint member 31.
  • Cage thickness T C A radial thickness in the joint center plane P of the cage 34.
  • Cage width W C The maximum dimension in the axial direction of the cage 34, and the axial distance between both end faces of the cage 34 in the illustrated example.
  • the maximum load applied to each ball 33 increases as the operating angle increases. Therefore, the maximum load applied to each ball 33 decreases by reducing the maximum operating angle as described above. As a result, there is a margin in the strength of the inner joint member 32 in contact with the ball 33, so that the radial thickness of the inner joint member 32 can be reduced while maintaining the same durability as the comparative product ⁇ T I ⁇ T I ', see (1) in Table 1 above ⁇ .
  • the pitch diameter of the track grooves 32e of the inner joint member 32 that is, the balls 33 arranged in the track grooves 32e, without reducing the load capacity and durability.
  • the fixed type constant velocity universal joint 3 can be made compact in the radial direction, and light weight can be achieved.
  • the inside of the pocket 34a of the cage 34 can be reduced by reducing the maximum operating angle of the fixed type constant velocity universal joint 3.
  • the movement amount of the ball 33 in the radial direction becomes small. Also from this viewpoint, the thickness of the cage 34 in the radial direction can be reduced.
  • the fixed type constant velocity universal joint 3 can be reduced in weight and size while securing the ball 33 to prevent the ball 33 from climbing onto the track groove edge.
  • FIG. 7 shows a state in which the fixed type constant velocity universal joint 3 according to the present invention has a maximum operating angle (20 °)
  • FIG. 8 shows a state in which the fixed type constant velocity universal joint 3 ′ according to the comparative product operates at maximum.
  • the state where the angle (47 °) is taken is shown.
  • the length of the contact locus L1 between the track groove 32e of the inner joint member 32 and the ball 33 in the product of the present invention is the length of the track groove 32e 'and ball 33 of the inner joint member 32' in the comparative product. It is shorter than the length of the contact locus L1 with “.
  • the length of the contact locus L2 between the track groove 31d of the outer joint member 31 and the ball 33 in the product of the present invention is the track groove 31d ′ of the outer joint member 31 ′ in the comparative product.
  • the length of the contact locus L2 ′ between the ball 33 ′ and the ball 33 ′ is shortened.
  • the axial length of the opening side portion from the joint center O (f) of the track groove 31d, specifically, from the joint center O (f) to the opening side end surface of the mouth portion 31a of the outer joint member 31. Can be shortened ⁇ W1 O ⁇ W1 O ', see (7) in Table 1 above ⁇ .
  • the outer joint member 31 can be made compact in the axial direction to reduce the weight.
  • the ratio D O / PCD SPL between the outer diameter D O of the outer joint member 31 and the pitch circle diameter PCD SPL of the spline hole 32c of the inner joint member 32 can be made smaller than that of the comparative product.
  • the pitch circle diameter of the fitting portion between the spline hole 32c of the inner joint member 32 and the spline 46 of the intermediate shaft 4 is increased.
  • the surface pressure at the contact portion between the spline teeth is reduced.
  • the axial length W1 O of the opening side portion is made shorter than the joint center O (f) of the outer joint member 31, so that the opening end of the spherical inner peripheral surface 31c is moved to the inner diameter side.
  • the squeeze out is reduced.
  • the inner diameter of the opening of the outer joint member 31 is increased.
  • the diameter D 31c at the opening end of the inner peripheral surface 31 c of the outer joint member 31 is determined from the axial direction of the cage 34.
  • the outer diameter D 34b of the pocket 34a at the center in the circumferential direction can be made larger.
  • the circumferential length L 31c of the region between the adjacent track grooves 31d of the spherical inner circumferential surface 31c of the outer joint member 31 is shorter than the circumferential length L 34a of the pocket 34a of the cage 34.
  • the outer joint member 31 and the cage 34 are arranged side by side on the same axis, and the column portion 34d provided between the pockets 34a of the cage 34 is positioned in the circumferential direction of the track groove 31d of the outer joint member 31.
  • the region facing the spherical inner peripheral surface 31c of the outer joint member 31 in the outer peripheral surface 34b of the retainer 34 in a state of being arranged at the center (preferably in the circumferential direction) is more than the opening end of the inner peripheral surface 31c.
  • the cage 34 can be incorporated in the inner periphery of the outer joint member 31 without interfering with the opening end of the inner peripheral surface 31c of the outer joint member 31 in a state of being arranged coaxially with the outer joint member 31. .
  • the outer joint member 101 When the cage 104 and the outer joint member 101 are assembled with their axes orthogonal to each other as in the conventional product shown in FIG. 11, the outer joint member 101 is in a state where the axes are orthogonal to each other. It is necessary to secure a space in which the cage 104 can be accommodated. Specifically, as shown in FIG. 11 (A), the inner bottom surface 101f of the outer joint member 101 needs to be arranged on the back side from the phantom spherical surface Q 'obtained by extending the inner peripheral surface 101c. On the other hand, if the cage 34 and the outer joint member 31 are assembled with their axes aligned with each other as in the product of the present invention shown in FIG.
  • the inner space of the outer joint member 31 can be made smaller (shallow) than the conventional product shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 10A, the inner bottom surface 31f of the outer joint member 31 is moved to the joint opening side (inside It can be placed near the board. Thereby, the axial direction dimension of the outer joint member 31 can be reduced and weight reduction can be achieved.
  • the outer joint member 31 and the inner joint member 32 are bent at an angle larger than the maximum operating angle.
  • One of the pockets 34 a of the cage 34 needs to be exposed from the outer joint member 31.
  • the balls 33 (balls 33 appearing in FIG. 12) on the plane including the axial centers of the members 31 and 32, and these balls 33 and The phase of the ball 33 having a phase difference of 90 ° is the same as that when the operating angle is 0 ° (that is, the circumferential position with respect to the cage 34).
  • the balls 33 between the four balls 33 in the circumferential direction are out of phase with respect to the state where the operating angle is 0 ° (that is, move in the circumferential direction with respect to the cage 34). Accordingly, the circumferential dimension of the pocket 34a of the retainer 34 needs to be large enough to allow circumferential movement when the ball 33 is incorporated as described above.
  • the ball can be incorporated into all the pockets by first incorporating the ball into four pockets having a large circumferential dimension and then incorporating the ball into four pockets having a small circumferential dimension.
  • the balls cannot be incorporated, which takes time for assembling work.
  • the circumferential dimension of the pocket 34a of the cage 34 is made larger than that of the conventional product. Can also be reduced. Thereby, even if the circumferential direction dimension of all the pockets 34a is made equal, the intensity
  • the joint back side end portion of the outer peripheral surface 34 b of the cage 34 is connected to the bottom surface 31 f of the outer joint member 31. It is restricted that the operating angle becomes larger beyond the contact.
  • the present invention considers various conditions obtained by reducing the maximum operating angle of the constant velocity universal joint, and examines the internal specifications of the constant velocity universal joint.
  • the constant velocity universal joint is lighter and more compact while maintaining torque load capacity. This makes it possible to build a new series of lightweight and compact fixed constant velocity universal joints that can be used exclusively for the rear wheel drive shaft.
  • the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the above-mentioned fixed type constant velocity universal joint has shown the case where the number of balls 33 is eight, the number of balls may be increased or decreased, for example, six or ten.
  • the fixed type constant velocity universal joint is a Zepper type constant velocity universal joint in which the groove bottom of the track groove is composed only of an arc is shown. You may apply this invention to the undercut free type constant velocity universal joint by which the groove bottom was comprised by the circular arc and the straight line.
  • the fixed type constant velocity universal joint is not limited to a rear wheel drive shaft (for example, an FR vehicle) driven by only the rear wheels, but is also a rear wheel drive shaft (particularly, It can also be used in a four-wheel drive vehicle in which the rear wheels are main drive wheels.
  • the vertical movement of the wheel is large and the angular displacement of the drive shaft is large, so that the fixed constant velocity universal joint having the low operating angle as described above may not be applicable. Therefore, the fixed type constant velocity universal joint is preferably applied to a rear wheel drive shaft for a rear wheel drive or four wheel drive passenger car.

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Abstract

固定式等速自在継手３は、外側継手部材３１と、内側継手部材３２と、８個のボール３３と、保持器３４とを備える。外側継手部材３１の内周面３１ｃの開口端における直径Ｄ31cを、保持器３４を軸方向から見たときのポケット３４ａの周方向中央部における外径Ｄ34bよりも大きくする。外側継手部材３１のマウス部３１ａの底面３１ｆを、外側継手部材３１の内周面３１ｃを奥側に延長した仮想球面Ｑと干渉する位置に設ける。

Description

固定式等速自在継手
　本発明は、固定式等速自在継手に関する。
　代表的な固定式等速自在継手として、ゼッパ型等速自在継手がある。ゼッパ型等速自在継手では、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、継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。これにより、ボールが常に作動角の二等分面内に保持され、外側継手部材と内側継手部材との間での等速性が確保される。
　ゼッパ型等速自在継手は、通常、６個のトルク伝達ボールを有しているが、下記の特許文献１には、ゼッパ型等速自在継手のトルク伝達ボールの数を８個にしたものが示されている。このようにボールの数を８個にすることで、６個のボールを備えたゼッパ型等速自在継手と同等以上の強度、負荷容量、及び耐久性を確保しながら、軽量・コンパクト化を図ることができる。
特開平１０－１０３３６５号公報
　上記特許文献１に示されているような固定式等速自在継手の組立工程では、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、外側継手部材１０１と保持器１０４とを互いの軸線を直交させた状態とし、この状態で保持器１０４を外側継手部材１０１の開口側から挿入していた。この場合、外側継手部材１０１の内部には、軸線を直交させた状態の保持器１０４を収容できる空間を確保する必要があり、具体的には、外側継手部材１０１の底面１０１ｆは、内周面１０１ｃを延長した仮想球面Ｑ’よりも奥側に配する必要がある。このため、外側継手部材１０１の軸方向寸法が嵩み、重量増を招いていた。
　そこで、本発明が解決すべき課題は、固定式等速自在継手のより一層の軽量・コンパクト化を図ることにある。
　前記課題を解決するために、本発明は、軸方向一方を開口したカップ状のマウス部を有し、球面状の内周面に８本のトラック溝が形成された外側継手部材と、球面状の外周面に８本のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝とで形成されるボールトラックに配された複数のボールと、前記ボールを収容する複数のポケットを有し、前記外側継手部材の内周面及び前記内側継手部材の外周面に摺接する保持器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内周面の開口端における直径が、前記保持器を軸方向から見たときのポケットの周方向中央部における外径よりも大きく、前記外側継手部材のマウス部の底面が、前記外側継手部材の内周面を奥側に延長した仮想球面と干渉する位置に設けられた固定式等速自在継手を提供する。
　本発明では、外側継手部材の開口部の内径を大きくし、具体的には、外側継手部材の内周面の開口端における直径を、保持器を軸方向から見たときのポケットの周方向中央部における外径よりも大きくした。これにより、保持器と外側継手部材とを同軸上に並べて配置し、この状態で保持器を外側継手部材の内周に挿入することができる（図１０参照）。この場合、外側継手部材の内部に、軸線を直交させた保持器を収容可能な空間を設ける必要はないため、図１１に示す従来品よりも外側継手部材の内部空間を小さく（浅く）することができる。具体的には、外側継手部材のマウス部の底面を、外側継手部材の内周面を奥側に延長した仮想球面と干渉する位置に設けることができる。これにより、外側継手部材の軸方向寸法を縮小して軽量化を図ることができる。
　ところで、ドライブシャフトには、前輪に取り付けられる前輪用ドライブシャフトと、後輪に取り付けられる後輪用ドライブシャフトとがある。前輪用ドライブシャフトのアウトボード側の固定式等速自在継手は、操舵輪である前輪に取り付けられるため、最大作動角が大きいもの（例えば４５°以上）が使用される。一方、後輪用ドライブシャフトのアウトボード側の固定式等速自在継手は、操舵されない後輪に取り付けられるため、前輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手よりも最大作動角が小さいもので足りる。
　図７に、後輪用ドライブシャフト専用の低作動角の固定式等速自在継手３が最大作動角（２０°）を取った状態を示し、図８に、前輪用ドライブシャフトにも適用可能な高作動角の固定式等速自在継手３’が最大作動角（４７°）を取った状態を示す。これらの図から明らかなように、固定式等速自在継手を後輪用ドライブシャフト専用として最大作動角を小さくすることにより、外側継手部材に対するボールの軸方向移動量が小さくなるため、外側継手部材のトラック溝の軸方向長さ、特に、継手中心から外側継手部材のマウス部の開口側端面までの軸方向長さを短くすることができる。これにより、最大作動角の小さい本発明品｛図５（Ａ）の上半分参照｝は、最大作動角の大きい比較品｛図５（Ａ）の下半分参照｝よりも、外側継手部材の球面状の内周面の開口端における内径側への迫り出しが減じられ、外側継手部材の開口端の内径を大きくすることができる。これにより、上記のように、外側継手部材の内周面の開口端における直径を、保持器を軸方向から見たときのポケットの周方向中央部における外径よりも大きくすることが可能となる。
　上記の固定式等速自在継手は、最大作動角を２０°以下とすることが好ましい。
　本発明は、例えば、ゼッパ型の固定式等速自在継手、具体的には、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それぞれ継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットした固定式等速自在継手に適用することができる。
　以上のように、本発明によれば、固定式等速自在継手のより一層の軽量・コンパクト化を図ることができる。
後輪駆動車の動力伝達機構を概略的に示す平面図である。 後輪用ドライブシャフトの断面図である。 上記後輪用ドライブシャフトに組み込まれた摺動式等速自在継手の縦断面図である（図３ＢのＸ－Ｘ線における断面図）。 上記摺動式等速自在継手の横断面図である（図３Ａの継手中心平面における断面図）。 上記後輪用ドライブシャフトに組み込まれた固定式等速自在継手の縦断面図である（図４ＢのＹ－Ｙ線における断面図）。 上記固定式等速自在継手の横断面図である（図４Ａの継手中心平面における断面図）。 固定式等速自在継手の縦断面図であり、上半分が本発明品、下半分が比較品を示す。 固定式等速自在継手の継手中央平面における横断面図であり、上半分が本発明品、下半分が比較品を示す。 固定式等速自在継手の内側継手部材及び保持器の縦断面図であり、上半分が本発明品、下半分が比較品を示す。 本発明品に係る固定式等速自在継手が最大作動角（２０°）を取った状態を示す断面図である。 比較品に係る固定式等速自在継手が最大作動角（４７°）を取った状態を示す断面図である。 本発明品の保持器のポケット面とボールとの接点の軌跡である。 比較品の保持器のポケット面とボールとの接点の軌跡である。 本発明品の外側継手部材の内周に保持器を組み込む様子を示す縦断面図である。 図１０Ａを軸方向から見た正面図である。 従来品の外側継手部材の内周に保持器を組み込む様子を示す縦断面図である。 図１１Ａを軸方向から見た正面図である。 本発明品の固定式等速自在継手にボールを組み込む様子を示す縦断面図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１に、独立懸架式の後輪駆動車（例えばＦＲ車）の動力伝達機構を示す。この動力伝達機構では、エンジンＥから出力された回転駆動力が、トランスミッションＭ及びプロペラシャフトＰＳを介してデファレンシャルギヤＧに伝達され、そこから左右の後輪用ドライブシャフト１を介して左右の後輪（車輪Ｗ）に伝達される。
　後輪用ドライブシャフト１は、図２に示すように、インボード側（図中右側）に軸方向変位および角度変位の両方を許容する摺動式等速自在継手２を、アウトボード側（図中左側）に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手３をそれぞれ設け、両等速自在継手２，３を中間シャフト４で連結した構造を具備する。インボード側の摺動式等速自在継手２はデファレンシャルギヤＧに連結され、アウトボード側の固定式等速自在継手３は車輪Ｗに連結される（図１参照）。
　図３に示すように、摺動式等速自在継手２は、デファレンシャルギヤＧに取り付けられる外側継手部材２１と、中間シャフト４のインボード側端部に取り付けられる内側継手部材２２と、外側継手部材２１と内側継手部材２２との間でトルクを伝達する８個のボール２３と、８個のボール２３を保持する保持器２４とを備える。
　外側継手部材２１は、軸方向一方｛アウトボード側、図３（Ａ）では左側｝が開口したカップ状のマウス部２１ａと、マウス部２１ａの底部から軸方向他方｛インボード側、図３（Ａ）では右側｝に延びるステム部２１ｂとを一体に有する。マウス部２１ａの円筒状の内周面２１ｃには、軸方向に延びる８本の直線状のトラック溝２１ｄが設けられる。ステム部２１ｂのインボード側端部の外周面には、デファレンシャルギヤＧのスプライン穴に挿入されるスプライン２１ｅが設けられる。尚、マウス部２１ａ及びステム部２１ｂは、同一材料で一体形成する他、これらを別体に形成した後、溶接等により接合してもよい。
　内側継手部材２２の軸心には、中間シャフト４が挿入されるスプライン穴２２ｃが設けられる。内側継手部材２２の球面状の外周面２２ｄには、軸方向に延びる８本の直線状のトラック溝２２ｅが設けられる。すなわち、内側継手部材２２は、スプライン穴２２ｃを有する円筒部２２ａと、円筒部２２ａから外径に突出した複数の突出部２２ｂとを一体に有し、複数の突出部２２ｂの円周方向間にトラック溝２２ｅが設けられる。複数の突出部２２ｂの外径面が、内側継手部材２２の球面状の外周面２２ｄとなる。
　外側継手部材２１のトラック溝２１ｄと内側継手部材２２のトラック溝２２ｅとが半径方向で対向して８本のボールトラックが形成され、各ボールトラックにボール２３が一個ずつ配される。トラック溝２１ｄ，２２ｅの横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状とされ、これにより、トラック溝２１ｄ，２２ｅとボール２３とは、３０～４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとされる。尚、トラック溝２１ｄ，２２ｅの横断面形状を円弧形状とし、トラック溝２１ｄ，２２ｅとボール２３とをいわゆるサーキュラコンタクトとしてもよい。
　保持器２４は、ボール２３を保持する８個のポケット２４ａを有する。８個のポケット２４ａは、全て同形状をなし、円周方向等間隔に配されている。保持器２４の外周面には、外側継手部材２１の円筒状の内周面２１ｃと摺接する球面部２４ｂと、球面部２４ｂの軸方向両端部から接線方向に延びる円すい部２４ｃとが設けられる。円すい部２４ｃは、摺動式等速自在継手２が最大作動角を取ったときに、外側継手部材２１の内周面２１ｃと線接触して、それ以上作動角が大きくなることを規制するストッパとして機能する。保持器２４の軸心に対する円すい部２４ｃの傾斜角度は、摺動式等速自在継手２の最大作動角の１／２の値に設定される。保持器２４の内周面には、内側継手部材２２の球面状の外周面２２ｄと摺接する球面部２４ｄが設けられる。
　保持器２４の外周面の球面部２４ｂの曲率中心Ｏ24bと、保持器２４の内周面の球面部２４ｄの曲率中心Ｏ24d（すなわち、内側継手部材２２の球面状外周面２２ｄの曲率中心）は、継手中心Ｏ（ｓ）に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。図示例では、保持器２４の外周面の球面部２４ｂの曲率中心Ｏ24bが継手中心Ｏ（ｓ）に対してインボード側（継手奥側）にオフセットし、保持器２４の内周面の球面部２４ｄの曲率中心Ｏ24dが継手中心Ｏ（ｓ）に対してアウトボード側（継手開口側）にオフセットしている。これにより、任意の作動角において、保持器２４で保持されたボール２３が常に作動角の二等分面内に配置され、外側継手部材２１と内側継手部材２２との間での等速性が確保される。
　図４に示すように、固定式等速自在継手３は、車輪Ｗに取り付けられる外側継手部材３１と、中間シャフト４のアウトボード側端部に取り付けられる内側継手部材３２と、外側継手部材３１と内側継手部材２２との間でトルクを伝達する８個のボール３３と、８個のボール３３を保持する保持器３４とを備える。
　外側継手部材３１は、軸方向一方｛インボード側、図４（Ａ）では右側｝が開口したカップ状のマウス部３１ａと、マウス部３１ａの底部から軸方向他方｛アウトボード側、図４（Ａ）では左側｝に延びるステム部３１ｂとを一体に有する。マウス部３１ａの球面状の内周面３１ｃには、軸方向に延びる８本の円弧状のトラック溝３１ｄが形成されている。各トラック溝３１ｄは、マウス部３１ａの開口側端面まで延びている。すなわち、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄとマウス部３１ａの開口側端面との間には、加工上必要な僅かな面取り部は設けられているが、比較品のように、ボールを組み込むために必要なテーパ面Ｋ１｛図５（Ａ）参照｝は設けられていない。また、外側継手部材３１の内周面３１ｃの開口端には、比較品のように、中間シャフトに当接して固定式等速自在継手の最大作動角を規定するようなテーパ面Ｋ２｛図５（Ａ）参照｝は設けられていない。ステム部３１ｂの外周面には、車輪Ｗ側のスプライン穴に挿入されるスプライン３１ｅが設けられる。尚、マウス部３１ａ及びステム部３１ｂは、同一材料で一体形成する他、これらを別体に形成した後、溶接等により接合してもよい。また、マウス部３１ａ及びステム部３１ｂの軸心に、軸方向の貫通孔を形成してもよい。
　内側継手部材３２の軸心には、中間シャフト４が挿入されるスプライン穴３２ｃが設けられる。内側継手部材３２の球面状の外周面３２ｄには、軸方向に延びる８本の円弧状のトラック溝３２ｅが設けられる。すなわち、内側継手部材３２は、スプライン穴３２ｃを有する円筒部３２ａと、円筒部３２ａから外径に突出した複数の突出部３２ｂとを一体に有し、複数の突出部３２ｂの円周方向間にトラック溝３２ｅが設けられる。複数の突出部３２ｂの外径面が、内側継手部材３２の球面状の外周面３２ｄとなる。
　外側継手部材３１のトラック溝３１ｄと内側継手部材３２のトラック溝３２ｅとが半径方向で対向して８本のボールトラックが形成され、各ボールトラックにボール３３が一個ずつ配される。トラック溝３１ｄ，３２ｅの横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状とされ、これにより、トラック溝３１ｄ，３２ｅとボール３３とは、３０～４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとされる。尚、トラック溝３１ｄ，３２ｅの横断面形状を円弧形状とし、トラック溝３１ｄ，３２ｅとボール３３とをいわゆるサーキュラコンタクトとしてもよい。
　外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dと、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eは、継手中心Ｏ（ｆ）に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしている。図示例では、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dが、継手中心Ｏ（ｆ）に対してインボード側（継手開口側）にオフセットし、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eが、継手中心Ｏ（ｆ）に対してアウトボード側（継手奥側）にオフセットしている。これにより、任意の作動角において、保持器３４で保持されたボール３３が常に作動角の二等分面内に配置され、外側継手部材３１と内側継手部材３２との間での等速性が確保される。
　保持器３４は、ボール３３を保持する８個のポケット３４ａを有する。８個のポケット３４ａは、全て同形状をなし、円周方向等間隔に配されている。保持器３４の球面状の外周面３４ｂは、外側継手部材３１の球面状の内周面３１ｃと摺接する。保持器３４の球面状の内周面３４ｃは、内側継手部材３２の球面状の外周面３２ｄと摺接する。保持器３４の外周面３４ｂの曲率中心（すなわち、外側継手部材３１の球面状の内周面３１ｃの曲率中心）及び内周面３４ｃの曲率中心（すなわち、内側継手部材３２の球面状の外周面３２ｄの曲率中心）は、それぞれ継手中心Ｏ（ｆ）と一致している。
　中間シャフト４は、図２に示すように、軸方向の貫通孔４１を有する中空シャフトを使用することができる。中間シャフト４は、軸方向中央に設けられた大径部４２と、軸方向両端に設けられた小径部４３と、大径部４２と小径部４３とを連続するテーパ部４４とを備える。中間シャフト４の小径部４３には、ブーツ装着用の環状溝４５及びスプライン４６が設けられる。小径部４３の外径は、環状溝４５及びスプライン４６を除いて一定とされる。尚、中間シャフト４は、中空シャフトに限らず、中実シャフトを使用することもできる。
　中間シャフト４のインボード側端部のスプライン４６は、摺動式等速自在継手２の内側継手部材２２のスプライン穴２２ｃに圧入される。これにより、中間シャフト４と内側継手部材２２とがスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結される。中間シャフト４のインボード側の端部には環状の凹溝が形成され、この凹溝に止め輪４７が装着される。この止め輪４７を内側継手部材２２のインボード側（軸端側）から係合させることで、中間シャフト４と内側継手部材２２との抜け止めが行われる。
　中間シャフト４のアウトボード側端部のスプライン４６は、固定式等速自在継手３の内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃに圧入される。これにより、中間シャフト４と内側継手部材３２とがスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結される。中間シャフト４のアウトボード側の端部には環状の凹溝が形成され、この凹溝に止め輪４７が装着される。この止め輪４７を内側継手部材３２のアウトボード側（軸端側）から係合させることで、中間シャフト４と内側継手部材３２との抜け止めが行われる。
　上記の摺動式等速自在継手２及び固定式等速自在継手３は、後輪用ドライブシャフト専用であるため、前輪用ドライブシャフトにも使用可能であった従来品よりも最大作動角を小さく設定することができる。本実施形態では、摺動式等速自在継手２及び固定式等速自在継手３の最大作動角が、何れも２０°以下に設定される。これにより、負荷容量を維持しながら、摺動式等速自在継手２及び固定式等速自在継手３の軽量・コンパクト化を図ることが可能となる。以下、固定式等速自在継手３の内部仕様について、詳しく説明する。
　下記の表１、図５及び図６に、本発明品に係る固定式等速自在継手３の内部仕様を、ボール径が等しい比較品（最大作動角４７°の８個ボールのゼッパ型等速自在継手）と比較して示す。尚、図５及び図６の上半分は、本発明品に係る固定式等速自在継手３の断面図であり、下半分は、比較品に係る固定式等速自在継手３’の断面図である。比較品の各部位には、本発明品の各部位の符号に「’（ダッシュ）」を付した符号を付している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　各パラメータの定義は、以下のとおりである。
（１）ボールＰＣＤ（ボールのピッチ円径）ＰＣＤBALL：外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31d又は内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さ（外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの曲率中心Ｏ31dとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さと、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの曲率中心Ｏ32eとボール３３の中心とを結ぶ線分の長さとは等しく、この寸法をＰＣＲと言う。）の２倍の値である（ＰＣＤBALL＝２×ＰＣＲ）。
（２）内輪トラック長さ（内側継手部材のトラック溝の軸方向長さ）ＷI・TRUCK：厳密には、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅとボール３３との接点軌跡の軸方向長さであるが、本明細書では、内側継手部材３２の球面状の外周面３２ｄの軸方向長さ、すなわち、外周面３２ｄの軸方向両端から内径側に延びる端面間の軸方向距離のことを言う。
（３）内輪幅（内側継手部材の軸方向幅）ＷI：内側継手部材３２の最大軸方向寸法であり、図示例では、内側継手部材３２の円筒部３２ａの両端面間の軸方向距離である。
（４）内輪肉厚（内側継手部材の半径方向の肉厚）ＴI：継手中心平面Ｐ（継手中心Ｏを通り、軸線と直交する平面）におけるトラック溝３２ｅの溝底とスプライン穴３２ｃのピッチ円との半径方向距離である。
（５）スプラインＰＣＤ（内側継手部材のスプライン穴のピッチ円径）ＰＣＤSPL：内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃと中間シャフト４のスプライン４６との噛み合いピッチ円の直径である。
（６）外輪外径ＤO：外側継手部材３１の最大外径である。
（７）継手中心～外輪開口端面長さＷ１O：継手中心Ｏ（ｆ）と外側継手部材３１のマウス部３１ａの開口側端面（インボード側の端面）との軸方向距離である。
（８）保持器肉厚ＴC：保持器３４の継手中心平面Ｐにおける半径方向の肉厚である。
（９）保持器幅ＷC：保持器３４の最大軸方向寸法であり、図示例では保持器３４の両端面間の軸方向距離である。
　以下、上記のような内部仕様に至った設計思想を詳しく説明する。
　固定式等速自在継手３では、作動角が大きくなるほど各ボール３３に加わる最大荷重が大きくなるため、上記のように最大作動角を小さくすることで、各ボール３３に加わる最大荷重が小さくなる。これにより、ボール３３と接触する内側継手部材３２の強度に余裕が生じるため、比較品と同等の耐久性を維持しながら、内側継手部材３２の半径方向の肉厚を薄くすることができる｛ＴI＜ＴI’、上記表１の（４）参照｝。このように内側継手部材３２を薄肉化することで、負荷容量や耐久性の低下を招くことなく、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅのピッチ円径、すなわち、トラック溝３２ｅに配されるボール３３のピッチ円径を比較品よりも小さくすることができる｛ＰＣＤBALL＜ＰＣＤBALL’、上記表１の（１）参照｝。これにより、固定式等速自在継手３を半径方向にコンパクト化して、軽量化を図ることができる。
　固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、各ボール３３に加わる最大荷重が小さくなり、ボール３３と接触する保持器３４の強度に余裕が生じるため、比較品と同等の耐久性を維持しながら、保持器３４の半径方向の肉厚を低減することが可能となる｛ＴC＜ＴC’、上記表１の（８）参照｝。また、図９（Ａ）に示す本発明品（最大作動角２０°）の保持器のポケット面Ｓとボールとの接点の軌跡Ｃと、図９（Ｂ）に示す比較品（最大作動角４７°）の保持器のポケット面Ｓ’とボールとの接点の軌跡Ｃ’とから明らかなように、固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、保持器３４のポケット３４ａ内におけるボール３３の半径方向（図９の上下方向）の移動量が小さくなる。この観点からも、保持器３４の半径方向の肉厚を低減することが可能となる。以上のように、保持器３４の肉厚ＴCを薄くしながら、ボール３３のピッチ円径ＰＣＤBALLを小さくすることにより、外側継手部材３１及び内側継手部材３２のトラック溝３１ｄ、３２ｅの深さを確保してボール３３のトラック溝エッジ部への乗り上げを防止しつつ、固定式等速自在継手３の軽量・コンパクト化を図ることができる。
　図７に、本発明品に係る固定式等速自在継手３が最大作動角（２０°）を取った状態を示し、図８に、比較品に係る固定式等速自在継手３’が最大作動角（４７°）を取った状態を示す。これらの図から明らかなように、本発明品における内側継手部材３２のトラック溝３２ｅとボール３３との接点軌跡Ｌ１の長さは、比較品における内側継手部材３２’のトラック溝３２ｅ’とボール３３’との接点軌跡Ｌ１’の長さよりも短い。このように、固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、ボール３３の軸方向移動量が小さくなるため、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの軸方向長さを短くすることができる｛ＷI・TRUCK＜ＷI・TRUCK’、上記表１の（２）参照｝。これにより、内側継手部材３２を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能となる。
　また、図７及び図８に示すように、本発明品における外側継手部材３１のトラック溝３１ｄとボール３３との接点軌跡Ｌ２の長さは、比較品における外側継手部材３１’のトラック溝３１ｄ’とボール３３’との接点軌跡Ｌ２’の長さよりも短い。このように、固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、外側継手部材３１に対するボール３３の軸方向移動量が短くなるため、外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの軸方向長さ、特に、トラック溝３１ｄの継手中心Ｏ（ｆ）よりも開口側部分の軸方向長さ、具体的には、継手中心Ｏ（ｆ）から外側継手部材３１のマウス部３１ａの開口側端面までの軸方向長さを短くすることができる｛Ｗ１O＜Ｗ１O’、上記表１の（７）参照｝。これにより、外側継手部材３１を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能となる。
　固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、上記のように保持器３４の強度に余裕が生じるため、比較品と同等の耐久性を維持しながら、保持器３４の軸方向幅を小さくすることができる｛ＷC＜ＷC’、上記（９）参照｝。これにより、保持器３４を軸方向にコンパクト化して軽量化を図ることが可能となる。
　固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、上記のように内側継手部材３２の半径方向の肉厚ＴIを減じることができるため、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃを大径化することができる｛ＰＣＤSPL＞ＰＣＤSPL’、上記表１の（５）参照｝。これにより、スプライン穴３２ｃに挿入される中間シャフト４を大径化して、捩じり強度を高めることができる。また、固定式等速自在継手３の最大作動角を小さくすることで、上記のようにボール３３のピッチ円径を縮小することができるため、外側継手部材３１を小径化することができる。以上より、本発明品では、外側継手部材３１の外径ＤOと内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃのピッチ円径ＰＣＤSPLとの比ＤO／ＰＣＤSPLを、比較品よりも小さくすることができる｛ＤO／ＰＣＤSPL＜ＤO’／ＰＣＤSPL’、上記表１の（６）参照｝。これにより、固定式等速自在継手３の軽量・コンパクト化と、中間シャフト４の強度向上とを同時に達成することができる。
　また、上記のように内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃを大径化することで、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃと中間シャフト４のスプライン４６との嵌合部のピッチ円径が大きくなるため、スプライン歯同士の接触部の面圧が低減される。これにより、スプライン歯一つ当たりの面圧を維持しながら、内側継手部材３２のスプライン穴３２ｃの軸方向長さを短くすることができるため、内側継手部材３２の円筒部３２ａの軸方向幅を短縮することができる。このように、内側継手部材３２のトラック溝３２ｅの軸方向長さを短くするだけでなく、スプライン穴３２ｃの軸方向長さを短くすることで、内側継手部材３２全体の軸方向幅ＷIを短くすることができる｛ＷI＜ＷI’、上記表１の（３）参照｝。
　また、上記のように、外側継手部材３１の継手中心Ｏ（ｆ）よりも開口側部分の軸方向長さＷ１Oを短くすることで、球面状の内周面３１ｃの開口端の内径側への迫り出しが減じられる。これにより、外側継手部材３１の開口部の内径が大きくなるため、図１０に示すように、外側継手部材３１の内周面３１ｃの開口端における直径Ｄ31cを、保持器３４を軸方向から見たときのポケット３４ａの周方向中央部における外径Ｄ34bよりも大きくすることができる。また、外側継手部材３１の球面状内周面３１ｃの、隣接するトラック溝３１ｄ間領域の周方向長さＬ31cは、保持器３４のポケット３４ａの周方向長さＬ34aよりも短い。この場合、外側継手部材３１と保持器３４とを同軸上に並べて配置し、保持器３４のポケット３４ａの周方向間に設けられた柱部３４ｄを外側継手部材３１のトラック溝３１ｄの周方向位置（好ましくは周方向中央）に配した状態で、保持器３４の外周面３４ｂのうち、外側継手部材３１の球面状の内周面３１ｃと対向する領域を、内周面３１ｃの開口端よりも内径側に配することができる。これにより、保持器３４を、外側継手部材３１と同軸に配した状態で、外側継手部材３１の内周面３１ｃの開口端に干渉することなく、外側継手部材３１の内周に組み込むことができる。
　また、図１１に示す従来品のように、保持器１０４と外側継手部材１０１とを互いの軸線を直交させた状態で組み付ける場合、外側継手部材１０１の内部には、軸線を直交させた状態の保持器１０４を収容できる空間を確保する必要がある。具体的には、図１１（Ａ）に示すように、外側継手部材１０１の内底面１０１ｆは、内周面１０１ｃを延長した仮想球面Ｑ’よりも奥側に配する必要がある。これに対し、図１０に示す本発明品のように、保持器３４と外側継手部材３１とを互いの軸心を一致させた状態で組み付ければ、外側継手部材３１の内部には、軸線を直交させた保持器３４を収容可能な空間を設ける必要がないため、図１１に示す従来品よりも外側継手部材３１の内部空間を小さく（浅く）することができる。具体的には、図１０（Ａ）に示すように、外側継手部材３１の内底面３１ｆを、外側継手部材３１の内周面３１ｃを延長した仮想球面Ｑと干渉する位置まで継手開口側（インボード側）に寄せて配することができる。これにより、外側継手部材３１の軸方向寸法を縮小して軽量化を図ることができる。
　また、本発明品に係る固定式自在継手３にボール３３を組み込む際には、図１２に示すように、外側継手部材３１と内側継手部材３２とを最大作動角よりも大きい角度で屈曲させて、保持器３４のポケット３４ａの一つを外側継手部材３１から露出させる必要がある。このように、固定式自在継手３の作動角を大きくしたとき、両部材３１，３２の軸心を含む平面上にあるボール３３（図１２に現れているボール３３）、及びこれらのボール３３と位相が９０°異なるボール３３は、作動角０°のときと位相（すなわち、保持器３４に対する周方向位置）は変わらない。一方、これらの４個のボール３３の周方向間にあるボール３３は、作動角０°の状態に対して位相がずれる（すなわち、保持器３４に対して周方向に移動する）。従って、保持器３４のポケット３４ａの周方向寸法は、上記のようなボール３３の組み込み時の周方向移動を許容する大きさとする必要がある。
　しかし、全てのポケット３４ａの周方向寸法を大きくすると、ポケット３４ａ間の柱部が細くなって強度が不足する恐れがある。このため、従来の固定式等速自在継手（８個ボールのゼッパ型等速自在継手）では、周方向寸法が大きいポケットと、周方向寸法が小さいポケットとを交互に配することで、柱部の強度を確保していた。この場合、まず、周方向寸法が大きい４個のポケットにボールを組み込んだ後、周方向寸法が小さい４個のポケットにボールを組み込むことで、全てのポケットにボールを組み込むことができる。しかし、ボールを組み込むポケットの順序を間違えると、ボールを組み込むことができなくなるため、組み込み作業に手間がかかる。
　上記の固定式等速自在継手３では、最大作動角を小さくすることで、ボールを組み込む際の作動角が従来品よりも小さくなるため、保持器３４のポケット３４ａの周方向寸法を従来品よりも小さくすることができる。これにより、全てのポケット３４ａの周方向寸法を等しくしても、ポケット３４ａ間の柱部の強度を確保することができる。この場合、どのポケット３４ａからボール３３を組み込んでもよいため、ボール３３の組み込み作業が容易になる。尚、本実施形態では、図１２に示すように、固定式等速自在継手３にボール３３を組み込む際、保持器３４の外周面３４ｂの継手奥側端部が外側継手部材３１の底面３１ｆに当接し、それ以上作動角が大きくなることが規制されている。
　以上のように、本発明は、等速自在継手の最大作動角を小さくすることにより得られる様々な条件を考慮して、等速自在継手の内部仕様を検討することで、比較品と同等のトルク負荷容量を維持しながら等速自在継手を軽量・コンパクト化したものである。これにより、後輪用ドライブシャフト専用として使用できる、軽量・コンパクトな固定式等速自在継手の新たなシリーズを構築することができる。
　本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の固定式等速自在継手は、ボール３３が８個である場合を示したが、ボールの数を増減させてもよく、例えば、６個、あるいは１０個としてもよい。また、上記の実施形態では、固定式等速自在継手が、トラック溝の溝底が円弧のみからなるゼッパ型等速自在継手である場合を示したが、これに限らず、例えば、トラック溝の溝底が円弧及び直線で構成されたアンダーカットフリー型等速自在継手に本発明を適用してもよい。
　また、上記の固定式等速自在継手は、後輪のみで駆動する後輪駆動車（例えばＦＲ車）の後輪用ドライブシャフトに限らず、四輪駆動車の後輪用ドライブシャフト（特に、後輪が主駆動輪となる四輪駆動車）にも用いることができる。尚、ＳＵＶ車は車輪の上下動が大きく、ドライブシャフトの角度変位が大きいため、上記のような低作動角の固定式等速自在継手は適用できない場合がある。従って、上記の固定式等速自在継手は、後輪駆動あるいは四輪駆動の乗用車の後輪用ドライブシャフトに適用することが好ましい。
１     後輪用ドライブシャフト
２     摺動式等速自在継手
２１   外側継手部材
２２   内側継手部材
２３   ボール
２４   保持器
３     固定式等速自在継手
３１   外側継手部材
３１ｄ トラック溝
３２   内側継手部材
３２ｃ スプライン穴
３２ｅ トラック溝
３３   ボール
３４   保持器
３４ａ ポケット
４     中間シャフト
Ｄ31c  外側継手部材の内周面の開口端における直径
Ｄ34b  保持器を軸方向から見たときのポケットの周方向中央部における外径
Ｏ     継手中心
Ｑ     外側継手部材の内周面を奥側に延長した仮想球面

Claims (4)

  1. 　軸方向一方が開口したカップ状のマウス部を有し、球面状の内周面に８本のトラック溝が形成された外側継手部材と、球面状の外周面に８本のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝とで形成されるボールトラックに配された複数のボールと、前記ボールを収容する複数のポケットを有し、前記外側継手部材の内周面及び前記内側継手部材の外周面に摺接する保持器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内周面の開口端における直径が、前記保持器を軸方向から見たときのポケットの周方向中央部における外径よりも大きく、
    　前記外側継手部材のマウス部の底面が、前記外側継手部材の内周面を奥側に延長した仮想球面と干渉する位置に設けられた固定式等速自在継手。
  2. 　後輪用ドライブシャフト専用である請求項１に記載の固定式等速自在継手。
  3. 　最大作動角が２０°以下である請求項１又は２に記載の固定式等速自在継手。
  4. 　前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心と前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心とがそれぞれ継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットしている請求項１～３の何れか１項に記載の固定式等速自在継手。
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