WO2023100522A1 - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

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WO2023100522A1
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spherical
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cage
dci
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正純 小林
智茂 小林
達朗 杉山
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NTN Corp
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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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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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
    • F16D3/226—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 cylinder co-axial with the respective coupling part
    • F16D3/227—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 cylinder co-axial with the respective coupling part the joints being telescopic

Definitions

  • the present invention relates to power transmission systems for automobiles and various industrial machines, such as sliding constant velocity universal joints used for drive shafts and propeller shafts of automobiles.
  • Constant velocity universal joints applied to drive shafts can be broadly classified into fixed constant velocity universal joints that allow only angular displacement between two axes, and sliding constant velocity universal joints that allow angular displacement and axial displacement. There are joints, and various types are selected according to the usage conditions and applications.
  • the drive shaft of an automobile usually uses a fixed constant velocity universal joint on the drive wheel side (also called the outboard side), and uses a sliding constant velocity universal joint on the differential side (also called the inboard side). It is configured by connecting these two constant velocity universal joints with an intermediate shaft.
  • Double offset type constant velocity universal joints (DOJ) and tripod type constant velocity universal joints (TJ) are typical sliding type constant velocity universal joints.
  • DOJ type sliding constant velocity universal joint is widely used because of its low manufacturing cost and little backlash in the rotational direction inside the joint. Further, as the DOJ type sliding constant velocity universal joint, those having 6 or 8 balls are known. DOJ is described, and Patent Literature 2 describes a DOJ with a maximum operating angle of 30° or more, which is intended to increase the operating angle and to be lighter and more compact.
  • the DOJ type sliding constant velocity universal joint has the weak point that it is slightly inferior in durability to the TJ type sliding constant velocity universal joint.
  • the reason for this is that the constituent parts of the TJ type sliding constant velocity universal joint are mainly in rolling contact, whereas the constituent parts of the DOJ type sliding constant velocity universal joint are mainly in sliding contact. , the decrease in durability due to heat generation.
  • the object of the present invention is to provide a sliding constant velocity universal joint of the DOJ type that has improved operability, low heat generation, and improved durability.
  • FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a conventional DOJ-type sliding constant velocity universal joint focused on in the development process.
  • This sliding constant velocity universal joint 101 mainly comprises an outer joint member 102 , an inner joint member 103 , torque transmission balls 104 and a cage 105 .
  • Six track grooves 107 are formed on the cylindrical inner peripheral surface 106 of the outer joint member 102 at equal intervals in the circumferential direction and linearly along the axial direction.
  • track grooves 109 facing the track grooves 107 of the outer joint member 102 are formed at regular intervals in the circumferential direction and linearly along the axial direction.
  • a plurality of torque transmission balls (hereinafter simply referred to as balls) 104 are incorporated between the track grooves 107 of the outer joint member 102 and the track grooves 109 of the inner joint member 103, and the balls 104 are accommodated in the pockets 105a of the cage 105. ing.
  • the cage 105 has a spherical outer peripheral surface 111 and a spherical inner peripheral surface 112.
  • the spherical outer peripheral surface 111 is fitted and guided in contact with the cylindrical inner peripheral surface 106 of the outer joint member 102, and the spherical inner peripheral surface 112 is inside. It is engaged with the spherical outer peripheral surface 108 of the joint member 103 and is guided in contact therewith.
  • the spherical outer peripheral surface 108 of the inner joint member 103 and the spherical inner peripheral surface 112 of the cage 105 have a center of curvature at O1 that is offset by F in the axial direction from the joint center O, and the radius of curvature RCI of the spherical inner peripheral surface 112 and the spherical inner peripheral surface 112 are the same.
  • the radius of curvature RI of the outer peripheral surface 108 is set to be substantially the same, and the spherical clearance between the spherical inner peripheral surface 112 and the spherical outer peripheral surface 108 is set to approximately 0.010 to 0.200 mm.
  • the inner diameter dimension DCI of the spherical inner peripheral surface 112 is twice the radius of curvature RCI, and the outer diameter dimension DI of the spherical outer peripheral surface 108 is twice the radius of curvature RI.
  • a spherical outer peripheral surface 111 of the cage 105 is formed with a radius of curvature RCO having a center of curvature at O2 which is offset by F from the joint center O in the axial direction opposite to O1.
  • the ball 104 and the pocket 105a of the cage 105 are set with a clearance or interference depending on vehicle characteristics.
  • the pocket width Lw shown in FIG. 9 is formed slightly larger than the ball diameter D BALL (Lw>D BALL ), and in the case of setting the interference, the pocket width Lw is slightly smaller than the ball diameter D BALL . is formed (Lw ⁇ D BALL ).
  • FIG. 10 shows the state inside the joint as a longitudinal section.
  • the normal joint angle refers to the operating angle of the front drive shaft when the steering wheel is steered straight ahead in a car with one passenger on a horizontal and flat road surface.
  • the normal use angle is usually selected and determined between 2° and 15° according to design conditions for each vehicle type. As shown in FIG.
  • the axial relative distance due to the spherical clearance between the inner joint member 103 and the cage 105 is smaller at the end positions than at the center position of the spherical inner peripheral surface 112 of the cage 105. becomes (L1 ⁇ L2). Since the axial clearance due to the spherical clearance between the inner joint member 103 and the cage 105 has a relationship of L1 ⁇ L2, as shown in FIG. , the contact at the ends becomes stronger. As a result, it was found that wear and heat generation increased, which affected the durability.
  • the inventors conceived of bringing the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member into surface contact on the end side of the spherical inner peripheral surface of the cage. reached.
  • the present invention provides an outer joint member having a plurality of linear track grooves formed along the axial direction on a cylindrical inner peripheral surface; an inner joint member in which a plurality of linear track grooves facing the plurality of linear track grooves are formed along the axial direction; a plurality of linear track grooves in the outer joint member and the inner joint member; A plurality of torque transmission balls incorporated between a plurality of linear track grooves, the torque transmission balls being accommodated in pockets, the cylindrical inner peripheral surface of the outer joint member and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member.
  • the center of curvature of the spherical outer peripheral surface and the center of curvature of the spherical inner peripheral surface of the cage are axially opposite to the center of the joint.
  • the center of curvature of the spherical inner peripheral surface of the cage and the center of curvature of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member are the same, and the radius of curvature of the spherical inner peripheral surface of the cage is the same.
  • a spherical gap is formed between the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member so as to enable contact and guidance by making the radius of curvature of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member approximately the same.
  • the sliding constant velocity universal joint takes an operating angle
  • the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member are aligned with each other on the end side of the spherical inner peripheral surface of the cage. characterized by contact.
  • the spherical outer peripheral surface of the inner joint member is provided with a minute difference between the outer diameter dimension DI at the center in the axial direction and the outer diameter dimension DI′ at both ends in the axial direction.
  • DI' and a small difference is provided between the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface of the cage and the inner diameter dimension DCI' at the diagonal line at both ends in the axial direction to satisfy DCI ⁇ DCI'.
  • the outer diameter dimension DI at the axial center of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member means the outer diameter dimension DI in the direction perpendicular to the axis of the inner joint member passing through the axial center of the inner joint member.
  • the diagonal outer diameter dimension DI′ of both ends in the axial direction of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member means the outer diameter dimension DI′ that diagonally crosses both axial ends of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member. do.
  • the inner diameter dimension DCI at the axial center of the spherical inner peripheral surface of the cage means the inner diameter dimension DCI in the direction orthogonal to the axis of the cage passing through the axial center of the spherical inner peripheral surface of the cage.
  • the diagonal inner diameter dimension DCI′ at both axial ends of the cage means the inner diameter dimension DCI′ diagonally crossing both axial end portions of the spherical inner peripheral surface of the cage.
  • the position of the spherical inner peripheral surface of the cage, which diagonally crosses both ends in the axial direction, is in a range with a margin (for example, about 1 to 2 mm) from the chamfering of the ends.
  • the position diagonally crossing both axial ends of the spherical outer peripheral surface of the inner joint member is axially equivalent to the position diagonally crossing both axial ends of the spherical inner peripheral surface of the cage.
  • the spherical outer peripheral surface of the inner joint member is defined by the outer diameter dimension (DI) at the center in the axial direction, the outer diameter dimension DI' at both ends in the axial direction, and the spherical inner peripheral surface of the cage as the axis.
  • the inner diameter dimension DCI at the direction center and the diagonal inner diameter dimension DCI′ at both ends in the axial direction are respectively used in the above meaning.
  • the difference between DI and DI' is 0 ⁇ (DI-DI') ⁇ 0.020 mm, and the difference between DCI and DCI' is 0 ⁇ (DCI'-DCI) ⁇ 0.
  • the spherical outer peripheral surface of the inner joint member is provided with a minute difference between the outer diameter dimension DI at the center in the axial direction and the outer diameter dimension DI' at the diagonal line at both ends in the axial direction so that DI>DI'. is desirable.
  • the spherical outer peripheral surface of the inner joint member and the spherical inner peripheral surface of the cage only the spherical outer peripheral surface of the inner joint member is provided with the above minute difference.
  • the spherical outer peripheral surface of the member is in surface contact with the spherical inner peripheral surface of the cage on the end side.
  • DCI ⁇ DCI' by providing a small difference between the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction and the diagonal inner diameter dimension DCI' at both ends in the axial direction of the spherical inner peripheral surface of the cage.
  • the spherical outer peripheral surface of the inner joint member and the spherical inner peripheral surface of the cage only the spherical inner peripheral surface of the cage is provided with the above minute difference. is in surface contact with the spherical inner peripheral surface of the cage on the end side of the spherical inner peripheral surface of the cage.
  • the spherical inner surface of the cage is Since minute differences in the above dimensional range are provided only on the peripheral surface, processing is easy and simple.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the sliding constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention, taken along line BNB of FIG. 2;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sliding constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention, taken along line AA of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a vertical sectional view showing the state inside the joint when the sliding constant velocity universal joint of the present embodiment takes a normal angle. It is a longitudinal cross-sectional view showing details of an inner joint member and a cage of the sliding constant velocity universal joint of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the sliding constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention, taken along line BNB of FIG. 2;
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the sliding constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention, taken along line AA of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a vertical sectional view showing the state inside the joint when the sliding constant velocity universal joint of
  • FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view enlarging a gap between the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member on the end side of the spherical inner peripheral surface of the cage of FIG. 3 ;
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view showing a state in which the spherical inner peripheral surface of the inner joint member is in surface contact with the end portion side of the spherical inner peripheral surface of the cage of FIG. 5 ;
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a cage and an inner joint member in a sliding constant velocity universal joint according to a second embodiment of the present invention;
  • FIG. 10 is a vertical cross-sectional view showing a cage and an inner joint member in a sliding constant velocity universal joint according to a third embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing findings in the development process leading to the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing findings in the development process leading to the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing findings in the development process leading to the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing findings in the development process leading to the present invention
  • FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing findings in the development process leading to the present invention
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a sliding constant velocity universal joint according to a first embodiment of the present invention, taken along the line BNB of FIG. 2.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the sliding constant velocity universal joint according to the first embodiment of the present invention, taken along line AA of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the state inside the sliding constant velocity universal joint of the present embodiment when the joint is at a normal angle.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing details of an inner joint member and a cage of the sliding constant velocity universal joint of this embodiment.
  • FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view enlarging the gap between the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member on the end side of the spherical inner peripheral surface of the cage of
  • FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view showing a state in which the spherical inner peripheral surface of the inner joint member is in surface contact with the end portion side of the spherical inner peripheral surface of the cage of FIG. 5.
  • FIG. 1 and 3 to 6 exaggerately illustrate the clearance between the spherical inner peripheral surface of the cage and the spherical outer peripheral surface of the inner joint member for easy understanding.
  • the sliding constant velocity universal joint 1 is a so-called double-offset sliding constant velocity universal joint (also abbreviated as DOJ).
  • the inner joint member 3, the torque transmission balls 4 and the cage 5 are the main components.
  • Six track grooves 7 are formed in the cylindrical inner peripheral surface 6 of the outer joint member 2 at equal intervals in the circumferential direction and linearly along the axial direction.
  • Track grooves 9 facing the track grooves 7 of the outer joint member 2 are formed on the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 at regular intervals in the circumferential direction and linearly along the axial direction.
  • Balls 4 are housed in pockets 5 a of cage 5 .
  • the cage 5 has a spherical outer peripheral surface 11 and a spherical inner peripheral surface 12.
  • the spherical outer peripheral surface 11 is fitted and guided in contact with the cylindrical inner peripheral surface 6 of the outer joint member 2, and the spherical inner peripheral surface 12 is inside. It is engaged with and guided by the spherical outer peripheral surface 8 of the joint member 3 .
  • a spherical outer peripheral surface 11 of the cage 5 is formed with a radius of curvature RCO with a center of curvature O2.
  • the center of curvature of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the center of curvature of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are both O1. Details of the radius of curvature will be described later.
  • the centers of curvature O1, O2 are located on the axis N and are axially offset from the joint center O by an equal distance F.
  • a retaining ring groove is provided at the opening side end of the outer joint member 2, and a retaining ring is attached to the retaining ring groove to form the inner joint member 3, the balls 4, and the cage 5 shown in FIG.
  • the assembly is prevented from slipping out of the opening side end of the outer joint member 2.
  • - ⁇ A boot mounting groove is provided on the outer circumference of the opening-side end of the outer joint member 2 .
  • a stem portion is integrally formed on the side opposite to the opening of the outer joint member 2 and connected to the differential.
  • a spline (including serrations, the same shall apply hereinafter) 14 is formed in the connecting hole 13 of the inner joint member 3 , and the shaft end of the intermediate shaft is spline-fitted. is axially fixed by
  • FIG. 1 Six pockets 5a are provided at equal intervals in the circumferential direction at the axial center of the cage 5 indicated by line AA in FIG. 1, and columns 5b (see FIG. 2) are provided between adjacent pockets 5a. .
  • a notch 5c for incorporating the inner joint member 3 is provided on the inner periphery of the large-diameter end of the cage 5 .
  • the ball 4 and the pocket 5a of the cage 5 are set with a clearance or interference depending on vehicle characteristics.
  • the pocket width Lw shown in FIG. 1 is formed slightly larger than the ball diameter D BALL (Lw>D BALL )
  • the pocket width Lw is slightly smaller than the ball diameter D BALL . is formed (Lw ⁇ D BALL ).
  • FIG. 4 is a detailed vertical cross-sectional view of the inner joint member 3 and the cage 5 of the sliding constant velocity universal joint 1 of the present embodiment
  • the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 extends toward the center in the axial direction. is formed with an inner diameter dimension DCI, and both ends in the axial direction are formed with a diagonal inner diameter dimension DCI'.
  • the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction is the inner diameter dimension in the direction orthogonal to the axis of the cage 5 passing through the center of curvature O1 of the spherical inner peripheral surface 12, that is, the axial center of the spherical inner peripheral surface 12.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 is formed with an outer diameter dimension DI at the center in the axial direction and with a diagonal outer diameter dimension DI' at both ends in the axial direction.
  • the outer diameter dimension DI at the center in the axial direction is the outer diameter dimension in the direction orthogonal to the axis of the inner joint member 3 passing through the center of curvature O1 of the spherical outer peripheral surface 8, that is, the axial center of the spherical outer peripheral surface 8.
  • a minute dimensional difference is provided in both the outer diameter dimension of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the inner diameter dimension of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5. .
  • the radius of curvature RCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 gradually increases toward both ends in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12, and is smoothly connected to the radius of curvature RCI' at both ends in the axial direction. do.
  • the radius of curvature RI at the center in the axial direction of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 gradually decreases toward both ends in the axial direction of the spherical outer peripheral surface 8, and is smoothly connected to the radius of curvature RI' at both ends in the axial direction. do.
  • the center of curvature O1 of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the center of curvature O1 of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are the same, and the spherical inner peripheral surface of the cage 5
  • the curvature radii RCI, RCI' of the surface 12 and the curvature radii RI, RI' of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are substantially the same.
  • the difference between the outer diameter dimension DI at the center in the axial direction of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the outer diameter dimension DI′ at both ends in the axial direction is 0 ⁇ (DI-DI ') ⁇ 0.020 mm
  • the difference between the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the outer diameter dimension DCI′ at both ends in the axial direction is set to 0 ⁇ (DCI′ ⁇ DCI) ⁇ 0.020 mm. Since minute differences between the outer diameter dimensions D1 and DI' of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the inner diameter dimensions DCI and DCI' of the cage 5 can be suppressed within the above range, processing is facilitated.
  • the outer diameter dimension DI at the axial center of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the diagonal outer diameter dimension DI′ at both ends in the axial direction and a minute dimensional difference is provided between the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the inner diameter dimension DCI′ at both ends in the axial direction. . Therefore, as shown in FIG. 5, which is an enlarged view of the portion C of FIG. It becomes equivalent on the end side of the spherical inner peripheral surface 12 (L1 ⁇ L2).
  • the position of L1 is about 25°, and the position of L2 is about 20°.
  • the positions of L1 and L2 correspond to positions diagonally crossing both ends in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5, and are within a range provided with a margin (for example, about 1 to 2 mm) from the chamfer 12a of the end. It's becoming In addition, the positions of L1 and L2 also correspond to positions diagonally crossing both axial end portions of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3, and the axial end portions of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 are crossed. It is at the same position in the axial direction as the diagonally crossing position.
  • the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are in surface contact with a contact width W on the end side of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5. , the contact surface pressure is reduced.
  • lubricating grease retained in the spherical clearance ⁇ between the spherical inner peripheral surface 12 and the spherical outer peripheral surface 8 on the axial center side facilitates formation of an oil film on the surface contact portion. As a result, abrasion and heat generation are suppressed, and durability is improved.
  • the D section of FIG. 3 is omitted, but it is the same as the C section.
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the cage 5 and the inner joint member 3 in the sliding constant velocity universal joint of this embodiment.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 only the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 is provided with a minute difference in outer diameter. It differs from the sliding constant velocity universal joint of the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and only the main points will be described.
  • the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 is formed with a constant radius of curvature RCI with the center of curvature O1 throughout the axial direction, and the inner diameter dimension is also constant at DCI.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 is formed with an outer diameter dimension DI at the axial center and with a diagonal outer diameter dimension DI' at both axial ends.
  • the radius of curvature RI at the center in the axial direction of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 gradually decreases toward both ends in the axial direction of the spherical outer peripheral surface 8, and is smoothly connected to the radius of curvature RI' at both ends in the axial direction. do.
  • the center of curvature O1 of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the center of curvature O1 of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are the same, and the radius of curvature RCI of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the inner joint
  • the radii of curvature RI and RI' of the spherical outer peripheral surface 8 of the member 3 are substantially the same.
  • Other configurations, effects, etc., whose explanations are omitted, are the same as those of the first embodiment, so the contents explained in the first embodiment are applied mutatis mutandis to this embodiment.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the cage 5 and the inner joint member 3 in the sliding constant velocity universal joint of this embodiment.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 only the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 is provided with a minute difference in the inner diameter dimension. It is different from the sliding constant velocity universal joint of the embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, portions having similar functions are denoted by the same reference numerals, and only the main points will be described.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 is formed with a constant radius of curvature RI with the center of curvature O1 throughout the axial direction, and the outer diameter dimension is also constant DI.
  • the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 has an inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction and a diagonal inner diameter dimension DCI' at both ends in the axial direction.
  • the radius of curvature RCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 gradually increases toward both ends in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12, and is smoothly connected to the radius of curvature RCI' at both ends in the axial direction. do.
  • the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 and the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 is provided with a minute difference in the inner diameter dimension.
  • the difference between the inner diameter dimension DCI at the center in the axial direction of the spherical inner peripheral surface 12 and the inner diameter dimension DCI′ at both ends in the axial direction is set to 0 ⁇ (DCI′ ⁇ DCI) ⁇ 0.040 mm. .
  • the center of curvature O1 of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 and the center of curvature O1 of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are the same, and the curvature radii RCI, RCI' of the spherical inner peripheral surface 12 of the cage 5 are and the radius of curvature RI of the spherical outer peripheral surface 8 of the inner joint member 3 are substantially the same.
  • Other configurations, effects, etc., whose explanations are omitted, are the same as those of the first embodiment, so the contents explained in the first embodiment are applied mutatis mutandis to this embodiment.
  • the DOJ type sliding constant velocity universal joint 1 using six torque transmission balls 4 was exemplified. can be implemented as appropriate.
  • a sliding constant velocity universal joint suitable for power transmission systems of automobiles and various industrial machines can be configured.

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Abstract

外側継手部材２と、内側継手部材３と、外側継手部材２の直線状の複数のトラック溝７と内側継手部材３の直線状の複数のトラック溝９との間に組込まれた複数のトルク伝達ボール４と、トルク伝達ボール４を収容し、外側継手部材２の円筒状内周面６と内側継手部材３の球状外周面８に接触案内される球状外周面１１と球状内周面１２を有するケージ５とからなり、ケージ５の球状外周面１１の曲率中心Ｏ２と球状内周面１２の曲率中心Ｏ１が、継手中心Ｏに対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手１において、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とすると共に、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩと内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩとを略同一としてケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間に接触案内を可能にする球面すきまδを形成したものであって、摺動式等速自在継手が作動角θを取ったとき、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８とが、ケージ５の球状内周面１２の端部側において面接触することを特徴とする。

Description

摺動式等速自在継手
　本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、例えば、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに使用される摺動式等速自在継手に関する。
　ドライブシャフトに適用される等速自在継手には、大別すると、２軸間の角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式等速自在継手があり、それぞれの使用条件や用途等に応じて各種選択される。自動車のドライブシャフトは、通常、駆動車輪側（アウトボード側ともいう）に固定式等速自在継手が用いられ、デファレンシャル側（インボード側ともいう）に摺動式等速自在継手が用いられ、これらの２つの等速自在継手を中間シャフトで連結して構成されている。
　摺動式等速自在継手としては、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ）が代表的である。ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、製造コストが安価なことや、継手内部の回転方向ガタが少ないことで広く用いられている。また、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、ボールの個数が６個のものや８個のものが知られており、特許文献１には、ボール個数を８個としたコンパクトな設計のＤＯＪが記載され、特許文献２には、作動角の高角化と、より軽量、コンパクト化を図った、最大作動角が３０°以上とれるＤＯＪが記載されている。
特開平１０－７３１２９号公報 特開２００７－８５４８８号公報
　ところで、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は、ＴＪタイプの摺動式等速自在継手よりも耐久性が若干劣るという弱点がある。この理由は、ＴＪタイプの摺動式等速自在継手は構成部品が転がり接触を主体とするのに対して、ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手は構成部品が滑り接触を主体としているので、発熱による耐久性の低下が原因である。
　本発明は、上記の問題に鑑み、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を提供することを目的とする。
　ここで、本発明に至る開発過程の知見を図９～図１２に基づいて説明する。図９は、開発過程で着目した従来のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を示す縦断面図である。この摺動式等速自在継手１０１は、外側継手部材１０２、内側継手部材１０３、トルク伝達ボール１０４およびケージ１０５を主な構成とする。外側継手部材１０２の円筒状内周面１０６には、６本のトラック溝１０７が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成され、内側継手部材１０３の球状外周面１０８には、外側継手部材１０２のトラック溝１０７と対向するトラック溝１０９が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９との間に複数のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）１０４が組み込まれ、ボール１０４はケージ１０５のポケット１０５ａに収容されている。
　ケージ１０５は、球状外周面１１１と球状内周面１１２を有し、球状外周面１１１は外側継手部材１０２の円筒状内周面１０６と嵌合して接触案内され、球状内周面１１２は内側継手部材１０３の球状外周面１０８と嵌合して接触案内される。内側継手部材１０３の球状外周面１０８とケージ１０５の球状内周面１１２は、継手中心Ｏから軸方向にＦだけオフセットされたＯ１に曲率中心をもち、球状内周面１１２の曲率半径ＲＣＩと球状外周面１０８の曲率半径ＲＩは、略同一に設定され、球状内周面１１２と球状外周面１０８との間の球面すきまは、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。球状内周面１１２の内径寸法ＤＣＩは曲率半径ＲＣＩの２倍であり、球状外周面１０８の外径寸法ＤＩは曲率半径ＲＩの２倍である。球状内周面１１２と球状外周面１０８との間の球面すきまδは、δ＝ＤＣＩ－ＤＩである。ケージ１０５の球状外周面１１１は、継手中心Ｏに対してＯ１とは軸方向反対側にＦだけオフセットされたＯ２に曲率中心をもつ曲率半径ＲＣＯで形成されている。ボール１０４とケージ１０５のポケット１０５ａは、車両特性により、すきま、又は締め代で設定される。すきま設定の場合は、図９に示すポケット幅Ｌｗはボール径ＤBALLよりわずかに大きく形成され（Ｌｗ＞ＤBALL）、締め代設定の場合は、ポケット幅Ｌｗはボール径ＤBALLよりわずかに小さく形成されている（Ｌｗ≦ＤBALL）。
　ＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手１０１が、外側継手部材１０２の軸線Ｎｏ（作動角０°のときの継手軸線Ｎでもある）に対して常用角（θ＝５°）を取ったときの継手内部の状態を縦断面としての図１０に示す。継手の常用角とは、水平で平坦な路面上で１名乗車時の自動車において、ステアリングを直進状態にした時にフロント用ドライブシャフトに生じる作動角を言う。常用角は、通常、２°～１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。図１０に示すように、ＤＯＪが作動角を取ると、ボール１０４は外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９とがなす、くさび角により、矢印の方向へ力を受ける。そのため、内側継手部材１０３とケージ１０５は、図１０に示すＣ部とＤ部で接触することになる。
　Ｃ部を拡大した図１１に示すように、内側継手部材１０３とケージ１０５の球面すきまによる軸方向の相対距離は、ケージ１０５の球状内周面１１２の中心位置よりも端部位置の方が小さくなる(Ｌ１＜Ｌ２)。内側継手部材１０３とケージ１０５の球面すきまによる軸方向すきまはＬ１＜Ｌ２の関係にあるため、図１２に示すように、ケージ１０５の球状内周面１１２の端部で線接触Ｌの状態になり、端部での接触が強くなる。その結果、摩耗や発熱が大きくなり、耐久性に影響をもたらすことが判明した。
　上記のような開発過程の知見に基づいて、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とを、ケージの球状内周面の端部側において面接触させることを着想し、本発明に至った。
　前述の目的を達成する技術的手段として、本発明は、円筒状内周面に直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝に対向する直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝と前記内側継手部材の直線状の複数のトラック溝との間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールをポケットに収容し、前記外側継手部材の円筒状内周面と前記内側継手部材の球状外周面に接触案内される球状外周面と球状内周面を有するケージとからなり、前記ケージの球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心が、継手中心に対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手において、前記ケージの球状内周面の曲率中心と前記内側継手部材の球状外周面の曲率中心を同一とすると共に、前記ケージの球状内周面の曲率半径と前記内側継手部材の球状外周面の曲率半径とを略同一として前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面との間に接触案内を可能にする球面すきまを形成したものであって、前記摺動式等速自在継手が作動角を取ったとき、前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面とが、前記ケージの球状内周面の端部側において面接触することを特徴とする。上記の構成により、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を実現することができる。
　具体的には、上記の内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’とすると共に、上記のケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’とすることが望ましい。内側継手部材の球状外周面の外径寸法およびケージの内径寸法のそれぞれの上記微小な差の値を抑制できるので、加工が容易であり、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。
　ここで、内側継手部材の球状外周面における軸方向中心部の外径寸法ＤＩとは、内側継手部材の軸方向中心を通り内側継手部材の軸線に直交する方向の外径寸法ＤＩを意味する。また、内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’とは、内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部を対角線状に横切る外径寸法ＤＩ’を意味する。さらに、ケージの球状内周面における軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩとは、ケージの球状内周面の軸方向中心を通りケージの軸線に直交する方向の内径寸法ＤＣＩを意味する。また、ケージにおける軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’とは、ケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る内径寸法ＤＣＩ’を意味する。ケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置は、端部の面取りから余裕（例えば、１～２ｍｍ程度)を設けた範囲とする。内側継手部材の球状外周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置は、上記のケージの球状内周面における軸方向両端部を対角線状に横切る位置と軸方向に同等とする。本明細書および請求の範囲における内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’およびケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、それぞれ、上記の意味で用いる。
　上記のＤＩとＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍとすると共に、上記のＤＣＩとＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面の外径寸法およびケージの内径寸法のそれぞれの微小な差を上記寸法範囲に抑制できるので、加工が容易となる。
　上記の内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’としたことが望ましい。内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、内側継手部材の球状外周面のみに上記微小な差を設けたので、加工が簡素化でき、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。
　上記のＤＩとＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、内側継手部材の球状外周面のみに上記寸法範囲の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。
　上記のケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことが望ましい。内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、ケージの球状内周面のみに上記微小な差を設けたので、加工が簡素化でき、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面とが、ケージの球状内周面の端部側において面接触する。
　上記のＤＣＩとＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍとしたことにより、内側継手部材の球状外周面とケージの球状内周面のうち、ケージの球状内周面のみに上記寸法範囲の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。
　上記の複数のトルク伝達ボールの個数を５～８としたことにより、自動車や各種産業機械などの動力伝達系に好適な摺動式等速自在継手を構成することができる。
　本発明によれば、作動性の向上、低発熱および耐久性の向上を図ったＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手を実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図で、図２のＢ－Ｎ－Ｂ線における縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の横断面図で、図１のＡ－Ａ線における横断面図である。 本実施形態の摺動式等速自在継手が常用角を取ったときの継手内部の状態を示す縦断面図である。 本実施形態の摺動式等速自在継手の内側継手部材とケージの詳細を示す縦断面図である。 図３のケージの球状内周面の端部側におけるケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを拡大した部分的な縦断面図である。 図５のケージの球状内周面の端部側に内側継手部材の球状外周面が面接触した状態を示す部分的な縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手におけるケージと内側継手部材を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る摺動式等速自在継手におけるケージと内側継手部材を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。 本発明に至る開発過程の知見を示す縦断面図である。
　本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図１～図６に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の縦断面図で、図２のＢ－Ｎ－Ｂ線における縦断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手の横断面図で、図１のＡ－Ａ線における横断面図である。図３は、本実施形態の摺動式等速自在継手が常用角を取ったときの継手内部の状態を示す縦断面図である。図４は、本実施形態の摺動式等速自在継手の内側継手部材とケージの詳細を示す縦断面図である。図５は、図３のケージの球状内周面の端部側におけるケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを拡大した部分的な縦断面図である。図６は、図５のケージの球状内周面の端部側に内側継手部材の球状外周面が面接触した状態を示す部分的な縦断面図である。図１、図３～図６は、理解しやすいように、ケージの球状内周面と内側継手部材の球状外周面との間のすきまを誇張して図示している。
　図１、図２に示すように、摺動式等速自在継手１は、いわゆる、ダブルオフセット型摺動式等速自在継手（ＤＯＪと略称することもある。）であり、外側継手部材２、内側継手部材３、トルク伝達ボール４およびケージ５を主な構成とする。外側継手部材２の円筒状内周面６には、６本のトラック溝７が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。内側継手部材３の球状外周面８には、外側継手部材２のトラック溝７と対向するトラック溝９が円周方向に等間隔で、かつ軸方向に沿って直線状に形成されている。外側継手部材２のトラック溝７と内側継手部材３のトラック溝９との間に６個のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）４が１個ずつ組み込まれている。ボール４はケージ５のポケット５ａに収容されている。
　ケージ５は、球状外周面１１と球状内周面１２を有し、球状外周面１１は外側継手部材２の円筒状内周面６と嵌合して接触案内され、球状内周面１２は内側継手部材３の球状外周面８と嵌合して接触案内される。ケージ５の球状外周面１１は曲率中心Ｏ２とする曲率半径ＲＣＯで形成されている。ケージ５の球状内周面１２の曲率中心と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心は、いずれもＯ１で同一である。曲率半径の詳細は後述する。曲率中心Ｏ１、Ｏ２は、軸線Ｎ上に位置し、継手中心Ｏに対して軸方向に等距離Ｆだけオフセットされている。これにより、継手が作動角を取った場合、外側継手部材２と内側継手部材３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間が等速回転で伝達される。
　図示は省略するが、外側継手部材２の開口側端部に止め輪溝が設けられ、この止め輪溝に止め輪が装着されて、図１に示す内側継手部材３、ボール４、ケージ５の組立体が、外側継手部材２の開口側端部から抜け出すのを防止する。外側継手部材２の開口側端部の外周にブーツ装着溝が設けられる。外側継手部材２の反開口側にはステム部（軸部）が一体に形成され、デファレンシャルに連結される。内側継手部材３の連結孔１３にスプライン（セレーションを含む、以下同じ）１４が形成され、中間シャフトの軸端部がスプライン嵌合され、内側継手部材３に対して、中間シャフト肩部と止め輪によって軸方向に固定される。
　図１のＡ－Ａ線で示すケージ５の軸方向中心に６個のポケット５ａが円周方向に等間隔で設けられ、隣接するポケット５ａ間は柱部５ｂ（図２参照）となっている。ケージ５の大径側端部の内周に内側継手部材３を組み込むための切欠き５ｃが設けられている。ボール４とケージ５のポケット５ａは、車両特性により、すきま、又は締め代で設定される。すきま設定の場合は、図１に示すポケット幅Ｌｗはボール径ＤBALLよりわずかに大きく形成され（Ｌｗ＞ＤBALL）、締め代設定の場合は、ポケット幅Ｌｗはボール径ＤBALLよりわずかに小さく形成されている（Ｌｗ≦ＤBALL）。
　本実施形態の摺動式等速自在継手１の全体的な構成は以上の通りである。次に、特徴的な構成について、図３～図６に基づいて説明する。本実施形態の摺動式等速自在継手１の内側継手部材３とケージ５の詳細な縦断面図である図４に示すように、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向中心部が内径寸法ＤＣＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の内径寸法ＤＣＩ’で形成されている。軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩは、球状内周面１２の曲率中心Ｏ１、すなわち、球状内周面１２の軸方向中心を通りケージ５の軸線に直交する方向の内径寸法であるので、内径寸法ＤＣＩは、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩの２倍となる（ＤＣＩ＝２×ＲＣＩ）。軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、対角線が球状内周面１２の曲率中心Ｏ１を通っているので、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ’の２倍となる（ＤＣＩ’＝２×ＲＣＩ’）。
　内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向中心部が外径寸法ＤＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の外径寸法ＤＩ’で形成されている。軸方向中心部の外径寸法ＤＩは、球状外周面８の曲率中心Ｏ１、すなわち、球状外周面８の軸方向中心を通り内側継手部材３の軸線に直交する方向の外径寸法であるので、外径寸法ＤＩは、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩの２倍となる（ＤＩ＝２×ＲＩ）。軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’は、対角線が球状内周面１２の曲率中心Ｏ１を通っているので、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩ’の２倍となる（ＤＩ’＝２×ＲＩ’）。本実施形態の摺動式等速自在継手１は、内側継手部材３の球状外周面８の外径寸法およびケージ５の球状内周面１２の内径寸法の両方に微小な寸法差を設けている。
　ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδは、δ＝ＤＣＩ－ＤＩであり、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の曲率半径ＲＣＩは、球状内周面１２の軸方向両端部に向けて徐々に大きくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＣＩ’に滑らかに接続する。内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の曲率半径ＲＩは、球状外周面８の軸方向両端部に向けて徐々に小さくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＩ’に滑らかに接続する。本実施形態の摺動式等速自在継手１は、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ、ＲＣＩ’と内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩ、ＲＩ’を略同一としている。
　具体的には、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍと設定すると共に、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８の外径寸法Ｄ１、ＤＩ’およびケージ５の内径寸法ＤＣＩ、ＤＣＩ’のそれぞれの微小な差を上記寸法範囲に抑制できるので、加工が容易となる。
　本実施形態の摺動式等速自在継手１が、外側継手部材１０２の軸線Ｎｏ（作動角０°のときの継手軸線Ｎでもある）に対して常用角（θ＝５°）を取ったときの継手内部の状態を図３に基づいて説明する。図１０で前述した従来のＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手と同様、図３に示すように、ボール４は外側継手部材２のトラック溝７と内側継手部材３のトラック溝９とがなす、くさび角により、矢印の方向へ力を受ける。そのため、内側継手部材３とケージ５は、図３に示すＣ部とＤ部で接触することになる。
　本実施形態の摺動式等速自在継手１は、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間に微小な差を設けると共に、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間に微小な寸法差を設けている。このため、図３のＣ部を拡大した図５に示すように、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２との間の軸方向の相対距離は、ケージ５の球状内周面１２の端部側において同等となる（Ｌ１≒Ｌ２）。球状内周面１２の中心に対して、Ｌ１の位置は２５°程度の位置になり、Ｌ２の位置は２０°程度の位置になる。Ｌ１、Ｌ２の位置は、ケージ５の球状内周面１２における軸方向両端部を対角線状に横切る位置に対応し、端部の面取り１２ａから余裕（例えば、１～２ｍｍ程度)を設けた範囲となっている。また、Ｌ１、Ｌ２の位置は、内側継手部材３の球状外周面８における軸方向両端部を対角線状に横切る位置にも対応し、上記のケージ５の球状内周面１２における軸方向両端部を対角線状に横切る位置と軸方向に同等の位置になっている。
　このため、図６に示すように、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８は、ケージ５の球状内周面１２の端部側において接触幅Ｗの面接触となり、接触面圧が軽減される。加えて、軸方向中心部側には、球状内周面１２と球状外周面８との間の球面すきまδに保持された潤滑グリースにより面接触部の油膜形成が良好となる。その結果、摩耗や発熱が抑制され、耐久性が向上する。図５、図６では、図３のＤ部は図示を省略したが、Ｃ部と同様となる。
　本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態の摺動式等速自在継手におけるケージ５と内側継手部材３を示す縦断面図である。本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに外径寸法の微小な差を設けた点が、第１の実施形態の摺動式等速自在継手と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同じであるので、同様の機能を有する部位には同一の符号を付し、要点のみを説明する。
　図７に示すように、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向の全域において曲率中心をＯ１とする一定の曲率半径ＲＣＩで形成され、内径寸法もＤＣＩで一定である。一方、内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向中心部が外径寸法ＤＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の外径寸法ＤＩ’で形成されている。軸方向中心部の外径寸法ＤＩは、曲率中心をＯ１とする球状外周面８の曲率半径ＲＩの２倍である（ＤＩ＝２×ＲＩ）。軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’は、曲率中心をＯ１とする曲率半径ＲＩ’の２倍である（ＤＩ’＝２×ＲＩ’）。
　本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδ（＝ＤＣＩ－ＤＩ）は、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の曲率半径ＲＩは、球状外周面８の軸方向両端部に向けて徐々に小さくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＩ’に滑らかに接続する。
　本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに外径寸法の微小な差を設けたので、内側継手部材３の球状外周面８の軸方向中心部の外径寸法ＤＩと軸方向両端部の対角線状の外径寸法ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、内側継手部材３の球状外周面８のみに上記寸法範囲の外径寸法の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩと内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩ、ＲＩ’を略同一としている。説明を省略したその他の構成、作用効果等は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態で説明した内容を本実施形態に準用する。
　本発明の第３の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図８に基づいて説明する。図８は、本実施形態の摺動式等速自在継手におけるケージ５と内側継手部材３を示す縦断面図である。本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状内周面１２のみに内径寸法の微小な差を設けた点が、第１の実施形態の摺動式等速自在継手と異なる。その他の構成については、第１の実施形態と同じであるので、同様の機能を有する部位には同一の符号を付し、要点のみを説明する。
　図８に示すように、内側継手部材３の球状外周面８は、その軸方向の全域において曲率中心をＯ１とする一定の曲率半径ＲＩで形成され、外径寸法もＤＩで一定である。一方、ケージ５の球状内周面１２は、その軸方向中心部が内径寸法ＤＣＩで形成され、軸方向両端部が対角線状の内径寸法ＤＣＩ’で形成されている。軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩは、曲率中心をＯ１とする球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩの２倍である（ＤＣＩ＝２×ＲＣＩ）。軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’は、曲率中心をＯ１とする曲率半径ＲＣＩ’の２倍である（ＤＣＩ’＝２×ＲＣＩ’）。
　本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２と内側継手部材３の球状外周面８との間の球面すきまδ（＝ＤＣＩ－ＤＩ）は、０．０１０～０．２００ｍｍ程度に設定される。ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の曲率半径ＲＣＩは、球状内周面１２の軸方向両端部に向けて徐々に大きくなり、軸方向両端部の曲率半径ＲＣＩ’に滑らかに接続する。
　本実施形態では、内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状内周面１２のみに内径寸法の微小な差を設けたので、ケージ５の球状内周面１２の軸方向中心部の内径寸法ＤＣＩと軸方向両端部の対角線状の内径寸法ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍと設定している。内側継手部材３の球状外周面８とケージ５の球状内周面１２のうち、ケージ５の球状外周面１２のみに上記寸法範囲の内径寸法の微小な差を設けたので、加工が容易で簡素化できる。本実施形態でも、ケージ５の球状内周面１２の曲率中心Ｏ１と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心Ｏ１を同一とし、ケージ５の球状内周面１２の曲率半径ＲＣＩ、ＲＣＩ’と内側継手部材３の球状外周面８の曲率半径ＲＩを略同一としている。説明を省略したその他の構成、作用効果等は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態で説明した内容を本実施形態に準用する。
　前述した実施形態では、６個のトルク伝達ボール４を使用したＤＯＪタイプの摺動式等速自在継手１を例示したが、これに限られず、トルク伝達ボール４の個数を５～１０個の範囲で適宜実施することができる。自動車や各種産業機械などの動力伝達系に好適な摺動式等速自在継手を構成することができる。
　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
１　　　　　摺動式等速自在継手
２　　　　　外側継手部材
３　　　　　内側継手部材
４　　　　　トルク伝達ボール
５　　　　　ケージ
５ａ　　　　ポケット
６　　　　　円筒状内周面
７　　　　　トラック溝
８　　　　　球状外周面
９　　　　　トラック溝
１１　　　　球状外周面
１２　　　　球状内周面
ＤBALL　　　ボール径
ＤＣＩ　　　内径寸法
ＤＣＩ’　　内径寸法
ＤＩ　　　　外径寸法
ＤＩ’　　　外径寸法
Ｆ　　　　　オフセット量
Ｌｗ　　　　壁面間の幅
Ｏ　　　　　継手中心
Ｏ１　　　　曲率中心
Ｏ２　　　　曲率中心
ＲＣＩ　　　曲率半径
ＲＣＩ’　　曲率半径
ＲＣＯ　　　曲率半径
ＲＩ　　　　曲率半径
ＲＩ’　　　曲率半径
δ　　　　　球面すきま

Claims (8)

  1. 　円筒状内周面に直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝に対向する直線状の複数のトラック溝が軸方向に沿って形成された内側継手部材と、前記外側継手部材の直線状の複数のトラック溝と前記内側継手部材の直線状の複数のトラック溝との間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールをポケットに収容し、前記外側継手部材の円筒状内周面と前記内側継手部材の球状外周面に接触案内される球状外周面と球状内周面を有するケージとからなり、前記ケージの球状外周面の曲率中心と球状内周面の曲率中心が、継手中心に対して軸方向の反対側にオフセットした摺動式等速自在継手において、
    　前記ケージの球状内周面の曲率中心と前記内側継手部材の球状外周面の曲率中心を同一とすると共に、前記ケージの球状内周面の曲率半径と前記内側継手部材の球状外周面の曲率半径とを略同一として前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面との間に接触案内を可能にする球面すきまを形成したものであって、
    　前記摺動式等速自在継手が作動角を取ったとき、前記ケージの球状内周面と前記内側継手部材の球状外周面とが、前記ケージの球状内周面の端部側において面接触することを特徴とする摺動式等速自在継手。
  2. 　前記内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法（ＤＩ’）との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’とすると共に、前記ケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法（ＤＣＩ）と軸方向両端部の対角線状の内径寸法（ＤＣＩ’）との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
  3. 　前記ＤＩと前記ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０２０ｍｍとすると共に、前記ＤＣＩと前記ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０２０ｍｍとしたことを特徴とする請求項２に記載の摺動式等速自在継手。
  4. 　前記内側継手部材の球状外周面を軸方向中心部の外径寸法（ＤＩ）と軸方向両端部の対角線状の外径寸法（ＤＩ’）との間で微小な差を設けてＤＩ＞ＤＩ’としたこと特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
  5. 　前記ＤＩと前記ＤＩ’との間の差を０＜（ＤＩ－ＤＩ’）≦０．０４０ｍｍとしたことを特徴とする請求項４に記載の摺動式等速自在継手。
  6. 　前記ケージの球状内周面を軸方向中心部の内径寸法（ＤＣＩ）と軸方向両端部の対角線状の内径寸法（ＤＣＩ’）との間で微小な差を設けてＤＣＩ＜ＤＣＩ’としたことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
  7. 　前記ＤＣＩと前記ＤＣＩ’との間の差を０＜（ＤＣＩ’－ＤＣＩ）≦０．０４０ｍｍとした請求項６に記載の摺動式等速自在継手。
  8. 　前記複数のトルク伝達ボールの個数を５～８としたことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
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