JP4885236B2 - 大きな屈曲角の固定式等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、外側案内溝付き外輪と、内側案内溝付き内輪と、外側案内溝と内側案内溝とから成る内外案内溝対内を案内されるトルクを伝達する複数の球と、円周方向に分布された複数のポケット穴を備えた保持器と、環状ストッパ面を形成する外輪の少なくとも１つの開口と、この外輪開口を貫通し内輪に結合された軸とを有し、ポケット穴内で複数の球が、自在継手の伸張時、共通の自在継手中心平面Ｅ内に保持され、自在継手の屈曲時、作動角二等分面上をそれぞれ案内され、自在継手の最大屈曲角β_maxの際、前記軸が環状ストッパ面に突き当たり、その環状ストッパ面に突き当たる軸の母線が開口円錐面を生じている、等速自在継手に関する。この等速自在継手には、公知のあらゆる種類の等速自在継手が含まれ、特に、対向案内溝形自在継手、Ｓ字状案内溝形自在継手、ツインボール形自在継手、ＵＦ（undercut-free tracks）自在継手、ＡＣ（angular contact truck）自在継手が含まれる。

公知の形式の自在継手において、最大作動屈曲角は、通常、内輪に結合された軸が、その外輪における開口を取り囲む環状面に突き当たることによって制限される。その環状面は、好適には、円錐状に形成され、その円錐の開き角は、軸直径を考慮に入れた作動屈曲角に相当している。

作動屈曲角を高め、これにより、自在継手の用途範囲を広げる、という目標設定において、第１の方式は軸直径を減少することである。軸が既にその強度限界にある場合、トルク伝達容量を低下させねばならず、これは許されない。

第２の方式は、上述の環状面の開き角を増大することにある。しかしこれによって、同時にそれぞれの外側案内溝の無効長手案内領域が自在継手屈曲時に短縮され、その場合、案内溝表面と環状ストッパ面との間に形成された案内溝終縁が、内輪に向けて内側に引き入れられる。これは、所望の増大された屈曲角において、相応した球が、屈曲平面においてあるいはその近くで外側案内溝から飛び出し、このために、自在継手が分解する結果を引き起こす。

本発明の課題は、増大された大きな自在継手屈曲角を有し、最大作動屈曲角において機能性を維持する等速自在継手を提供することにある。そのための解決方式は、自在継手の最大屈曲角の際、少なくとも１個の球が、外輪の開口において外側案内溝から、それぞれ外輪の軸線方向に関して、この球の中心Ｍが自在継手中心平面Ｅから軸平行距離Ｌ₁を有し、開口円錐面から軸平行距離Ｌ₃を有するほどに突出し、そのＬ₁／Ｌ₃が２．９未満であり、特に２．５未満であることにある。この場合特に、自在継手の最大屈曲角の際、少なくとも１個の球が、その保持器のポケット穴の内部に保持されるようにされている。本発明に基づく解決策によって一方で、その都度の屈曲平面内に位置し外輪の開口側に移動する球が、その横断面においてその外側案内溝における減少された抱き込み角を有し、一層屈曲した際、外輪との接触を完全に失うという問題を甘受する。このために、自在継手平面の近くでその球のトルク伝達力が低下する、しかし同時に、横断面で見て最良の抱き込み角から抜け出たこの球の保持器および外輪からの脱落が防止される。この場合、自在継手の屈曲は、抱き込み角αが屈曲平面において０°まで減少されるかそれ以上に減少される限りにおいて増大されるようにしなければならない。一層の屈曲の際、球は外輪から、この球が外側案内溝との接触を失うほどに突出する。この場合特に、自在継手の最大屈曲角β_maxの際、少なくとも１個の球が、外輪の開口において外側案内溝から、球の中心Ｋが自在継手中心平面Ｅから、自在継手中心平面Ｅから外側案内溝の案内溝終縁までの軸平行距離Ｌ₄より大きい軸平行距離Ｌ₁を有するほどに突出し、従って、Ｌ₁＞Ｌ₄である、ようにされている。その場合、Ｌ₁＞Ｌ₄であると同時にＬ₁／Ｌ₃が２．２未満であることが有利である。

案内溝断面形状に応じて、上述の球は、（外輪における外側案内溝が円弧形の断面によって規定されているとき）案内溝終縁に沿って線接触し、あるいは（外輪における外側案内溝が楕円形の断面によって規定されているとき）二点接触する。

通常、最大屈曲角は、内輪に結合された軸が外輪の環状ストッパ面に突き当たることによって制限されるようにされている。この場合、代表的にはストッパ面は円錐状に外側に継手開口に向けて開かれている。

最大作動屈曲角より大きくなければならない組立角において保持器のポケット穴に球をはめ込むことを可能にするために、軸が内輪に差込み継手で結合され、その場合、軸はすべての球の組立後にはじめて内輪に差し込まれ固定される、ようにされている。続いて運転中に最大作動屈曲角の際、屈曲平面内に位置する球の分解を確実に防止するために、種々の手段が採用されている。好適には、自在継手の最大屈曲角の際、少なくとも１個の球が、外側案内溝の案内溝終縁および対応したポケット穴の外周縁によって保持されていることを提案する。いずれの場合にも、自在継手の最大屈曲角の際、ポケット穴の外周縁と外側案内溝の案内溝終縁との間の開口幅Ｓが、自在継手の縦断面において球直径ＤＢより小さい、という条件を守らねばならない。

本発明に基づく自在継手の第１グループにおいて、外側案内溝と内側案内溝から成る内外案内溝対の少なくとも一部が、自在継手の伸張時、自在継手中心平面Ｅにおいて外輪の底部に向けて開いている、ようにされている。上述の自在継手グループには、外側案内溝と内側案内溝から成るすべての内外案内溝対が、自在継手の伸張時、自在継手中心平面において外輪の底部に向けて開いているような自在継手も含まれる。

この第１グループの自在継手について、ＸＸ状対向案内溝形自在継手およびＳ字状案内溝形自在継手と呼ばれる。

特別な実施態様において、内外案内溝対の前記一部の外側案内溝が、外輪開口に向けて半径方向外側に広がり、内外案内溝対の前記一部の内側案内溝が、底部に向けて半径方向外側に高くなっている、ようにされている。この場合特に、内外案内溝対の前記一部の外側案内溝および内側案内溝が、それぞれ縦断面でＳ字状に延びていることが有効である。

この自在継手の特別な実施態様において、２つの内外案内溝対のそれぞれの中心線が互いに平行な平面内を延びている、ようにされている。これにより、いわゆるツインボール形自在継手と呼ばれる。

本発明に基づく自在継手の第２グループにおいて、外側案内溝と内側案内溝から成る内外案内溝対の少なくとも一部が、自在継手の伸張時、自在継手中心平面において外輪開口に向けて広がっている、ようにされている。これは一方ではＸＸ状対向案内溝形自在継手も含んでいる。この内外案内溝対形状が外側案内溝と内側案内溝から成るすべての内外案内溝対に関係する限りにおいて、それはＡＣ自在継手あるいはＵＦ自在継手である。

なお、外輪の底部について言及するに、その底部とは常に、入口開口に対して軸方向で軸に対して反対側の面を意味し、それがたとえ外輪の他の開口を有するときでも意味する。

本発明の有利な複数の実施例が図示され、未満これらの実施例について詳細に説明する。

図１に、本発明に基づく固定式等速自在継手が最大屈曲角において縦断面図で示されている。その自在継手は、底部１３とこの底部１３に一体成形されたジャーナル１４とを備えた外輪（継手外側部分）１２を有し、これによっていわゆる単体ブロック自在継手として形成されている。外輪１２においてその底部１３に対向する位置に開口１５が存在している。さらに自在継手は差込み孔１７を備えた内輪（継手内側部分）１６を有し、その差込み孔１７に外輪開口１５を貫通する軸１８がはめ込まれている。この自在継手は対向案内溝形自在継手として形成され、図の上側半部に、外輪１２における第１外側案内溝２１₁と、内輪１６における第１内側案内溝２２₁が示されている。またこの自在継手は、図の下側半部において、外輪１２における第２外側案内溝２１₂、内輪１６における第２内側案内溝２２₂を有している。各内外案内溝対２１₁、２２₁；２１₂、２２₂にそれぞれ複数のトルク伝達球２５₁、２５₂がはめ込まれている。これらの球は、保持器２７の共通の断面平面内に保持され、それらの球はそれぞれ円周方向に分布されたポケット穴２８内に置かれている。対向案内溝形自在継手の定義に応じて、自在継手の伸張時、第１内外案内溝対２１₁、２２₁は自在継手中心平面Ｅにおいて底部１３に向けて開き、他方で、自在継手の伸張時、第２内外案内溝対２１₂、２２₂は自在継手中心平面Ｅにおいて外輪開口１５に向けて開いている。この場合、第１内外案内溝対２１₁、２２₁は、逆向きの案内溝開口付きのＳ字状案内溝の様式で形成され、その第１外側案内溝２１₁は、中心Ｚ₂を中心とする半径の円弧を描き、この円弧は、外輪開口１５の近くで反向半径の円弧に連続して移行し、他方で、第１内側案内溝２２₁は、自在継手の伸張時、中心Ｚ₁を中心とする半径の円弧を描き、この円弧は、底部１３に向けて反対向き半径の円弧に連続して移行し、これによって、互いに対称なＳ字状案内溝形状が存在している。中心Ｚ₁、Ｚ₂は自在継手中心平面Ｅに対して逆向きに同じ距離だけ軸方向にずれている。

第２内外案内溝対２１₂、２２₂はＳ字状ストッパ付きＡＣ（angular contact truck）自在継手の案内溝の様式で形成され、その第２外側案内溝２１₂は主に中心Ｚ₂を中心とする半径の円弧を描き、この円弧は、外輪開口１５の近くで反対向き半径の円弧に連続して移行し、他方で、第２内側案内溝２２₂は、自在継手の伸張時に主に、中心Ｚ₁を中心とする半径の円弧を描き、この円弧は底部１３に向けて反対向き半径の円弧に連続して移行している。案内溝終端部位はそれぞれ上述の円弧と異なって延びる。自在継手の円周にわたって、第１内外案内溝対２１₁、２２₁と第２内外案内溝対２１₂、２２₂は交互に存在している。

外輪１２の軸線Ａ１２と内輪１６の軸線Ａ１６との成す最大作動屈曲角β_maxで表される自在継手の図示された最大屈曲位置において、軸１８はその母線（外周面）３７が継手開口１５を取り囲む環状ストッパ円錐面２９に突き当たり、そのようにして、屈曲角を制限している。この位置において、第１外側案内溝２１₁における屈曲平面内に位置する球２５₁はその軸方向最外側位置に到達しており、この場合、球２５₁と第１外側案内溝２１₁との円周接触角は、伸張された自在継手の場合あるいは小さな屈曲角の場合よりも小さい。屈曲平面において第１外側案内溝２１₁から部分的に突出した球２５₁の位置は、外輪の長手軸線Ａ１２に対して平行方向における自在継手中心平面Ｅから球中心Ｋまでの距離Ｌ₁と、同様に外輪の長手軸線Ａ１２に対して平行方向における外輪開口円錐面Ｆから球中心Ｋまでの距離Ｌ₃によって規定される。本発明に基づいて、Ｌ₁とＬ₃の商は＜２．９である。Ｌ₁とＬ₃の差は、球中心Ｋを通過する軸平行線の外輪開口円錐面Ｆとの交点Ｄから自在継手中心平面Ｅまでの水平距離Ｌ₂である。外輪開口円錐面Ｆは、軸１８の母線３７によって形成され、環状ストッパ面２９の開き角と一致している。

本発明に基づく構成は、外輪１２の軸線Ａ１２に対する内輪１６の軸線Ａ１６の増大された屈曲を許すストッパ面２９の拡大された円錐角によって決定されている。ここでは例えば第１球２５₁を備えた第１内外案内溝対２１₁、２２₁について示されたものと同じ事象が、対向案内溝原理に相当しない自在継手の場合、逆向きに同じ平面に屈曲された自在継手における第２球２５₂に対する第２内外案内溝対２１₂、２２₂でも生ずる。

図２には図１ａ）が繰り返し示され、従って、符号とその機能についての説明は省略する。自在継手中心平面Ｅから球中心Ｋまでの水平距離Ｌ₁の計算式は、長手軸線Ａ１２から球中心Ｋまでの半径方向距離ＲＢと最大作動屈曲角β_maxとを組み入れて、次のように成り立つ。

図３には図１ａ）が繰り返し示され、従って、符号とその機能についての説明は省略する。自在継手中心平面Ｅから衝突点Ｄの水平距離Ｌ₂の計算式は、長手軸線Ａ１２から球中心Ｋまでの半径方向距離ＲＢと、軸１８の直径ＤＷと、最大作動屈曲角β_maxとを組み入れて、次のように成り立つ。

図４における２つの図に、図１ａ）における自在継手が同じように示され、従って、符号とその機能についての説明は省略する。なお、最大作動屈曲角β_maxにおいて、屈曲平面におけるポケット穴２８の外周縁３３と外側案内溝終縁３２との最大間隔Ｓは、球２５₁の直径ＤＢより小さく、従って、次式が当てはまる。

図５の図ａ）に、図１ａ）における自在継手が同じように示され、従って、符号とその機能についての説明は省略する。屈曲平面において突出した球２５₁の接点は案内溝終縁３２に位置し、この案内溝終縁３２は外側案内溝２１₁の案内溝表面と環状ストッパ面２９との間に形成され、その案内溝終縁３２との球外側接点Ｔ１、Ｔ２は、縦断平面の前ないし後ろに位置している。この位置においてなお有効な球に対する外側案内溝抱き込み角は、屈曲平面から両側に向かってそれぞれ角度αである。この案内溝抱き込み角αは、横断面図における案内溝全開き角の部分角しか形成していない。図示された位置において、球２５₁はなお内側案内溝２２₁の全抱き込み横断面内に保持されている。

屈曲平面に位置する突出した球２５₁の図５に示された状態が、図６に異なった大きさの最大屈曲角において示されている。ここでは、案内溝の半部における球外側接点Ｔ１とその案内溝抱き込み角αしか示されていない。

図６ａ）の第１の例では、本発明に基づく最大作動屈曲角は比較的小さく、これにより、球外側接点Ｔ１が外輪開口円錐面Ｆにおいて比較的深く位置し、Ｌ₃が小さな値となっている。しかし、抱き込み角は外側案内溝の全横断面をもはや含まず、既に小さくなっている。

図６ｂ）の第２の例では、より大きな最大作動屈曲角が示され、その場合、Ｌ₃はより大きくなり、外側案内溝抱き込み角αは、球外側接点Ｔ１まで非常に小さくなっている。この場合、Ｌ₃および従ってＬ₁は非常に大きくなっている。この場合、球２５₁のトルク伝達力は以前より小さくなっている。

図６ｃ）の第３の例では、もっと大きな最大作動屈曲角が示され、その場合、Ｌ₃はそのようにして一層増大され、外側案内溝抱き込み角αははじめて零となり、そして球は外輪との接触を完全に失っている。この場合、球２５₁のトルク伝達力は零となっている。外輪縁と保持器のポケット穴外周縁との間隔Ｓが依然として球直径ＤＢより小さいので、この位置においても、球はなお外輪内に保持される。

図７〜図９について以下共通して説明する。なお各図に図１と同じような自在継手が示され、図２および図３と同様に、幾つかの主要な単位しか示されていない。その点については上述の説明を参照されたい。自在継手をそれぞれ最大作動屈曲角β_maxで示している各図において、自在継手中心平面Ｅから球中心Ｋまでの軸平行距離Ｌ₁のほかに、それぞれ自在継手中心平面Ｅから外側案内溝終縁３２までの軸平行距離Ｌ₄が示されている。自在継手の異なった設計に基づいて、図７ではＬ₄＞Ｌ₁、図８ではＬ₄＝Ｌ₁、図９ではＬ₄＜Ｌ₁である。これによって、球はその中心Ｋが図７では、外側案内溝のほんの僅か外側に位置し、図８では、かなり外側に位置し、図９では、球断面の大部分は案内溝終縁を越えて外側球案内溝から出ている。図７と図８の実施例における球は異なった減少程度でなおトルクを伝達するが、図９の実施例ではトルク伝達は行われない。

図１０に、図１〜図９に応じた自在継手が、６個の球を備えた形態において伸張した状態で示されている。同一物に図１と同一符号が付され、それらについては上述の説明を参照されたい。それぞれ案内溝基準線および案内溝中心線（図示せず）にも関連する第１外側案内溝２１₁と第１内側案内溝２２₁のＳ字状案内溝の形状が理解できる。案内溝中心線はそれぞれ自在継手中心平面Ｅに関して鏡面対称となっている。自在継手中心平面Ｅにおいて第１内外案内溝対２１₁、２２₁は底部１３に向かって開いている。

第２外側案内溝２１₂と第２内側案内溝２２₂から成る第２内外案内溝対は主に、中心が軸方向にずれた円弧から成り、これらの円弧に外輪開口１５の近くでそれぞれ反対向きの半径の円弧が連続して続いている。この場合も、案内溝底および同様に案内溝中心線（図示せず）に、自在継手中心平面Ｅに関して互いに対称的である案内溝形状が生じている。第２内外案内溝対２１₂、２２₂は自在継手中心平面Ｅにおいて開口１５の側に向かって開いている。

図１１に、図１０における自在継手が屈折縦断面図で示され、そこで追加的に、保持器２７と一方では外輪１２との間および他方では内輪１６との間にそれぞれ半径方向の隙間が存在することが理解できる。これは、球に作用する案内溝からの力が交互に相殺され、これにより、保持器が自在継手部品（１３、１６）に直に軸方向に接触支持される必要がないことによって可能となる。

図１２に、図１〜図９に応じた自在継手が、８個の球を備えた形態において伸張した状態で示されている。同一物に図１と同一符号が付され、それらについては上述の説明を参照されたい。それぞれ案内溝基準線および案内溝中心線（図示せず）にも関連する第１内側案内溝２１₁と第１内側案内溝２２₁のＳ字状案内溝の形状が理解できる。案内溝中心線はそれぞれ自在継手中心平面Ｅに関して鏡面対称となっている。自在継手中心平面Ｅにおいて第１内外案内溝対２１₁、２２₁は底部１３に向かって開いている。

第２外側案内溝２１₂と第２内側案内溝２２₂から成る第２内外案内溝対は主に、中心が軸方向にずれた円弧から成り、これらの円弧に外輪開口１５の近くでそれぞれ反対向き半径の円弧が連続して続いている。この場合も、案内溝底および同様に案内溝中心線（図示せず）に、自在継手中心平面Ｅに関して互いに対称的である案内溝形状が生じている。第２内外案内溝対２１₂、２２₂は自在継手中心平面Ｅにおいて開口１５の側に向かって開いている。

図１〜図１２に挙げられた自在継手構造は、ＳＸ自在継手と略称される。

以下において、上述の図における対向案内溝形自在継手と異なっている自在継手構造について説明する。しかしこの自在継手構造にも、本発明の対象がその主要な特徴について制限されずに利用でき、これについて再度特に図示し説明する必要はない。

図１３に、上述の図１０〜図１２に類似した対向案内溝形自在継手が示され、この場合、Ｓ字状形状の案内溝が存在していない。むしろ、第１外側案内溝２１₁と第１内側案内溝２２₁はそれぞれ主に軸方向にずれた中心Ｚ１、Ｚ２を中心とする円弧によって形成され、第２外側案内溝２１₂と第２内側案内溝２２₂も同様に中心Ｚ１、Ｚ２を中心とする円弧によって形成されている。この場合、第１内外案内溝対２１₁、２２₁が自在継手中心平面Ｅにおいて底部１３に向かって開き、これによって、球へのトルク作用下でこの球に向けられた軸方向力が作用し、他方では、第２内外案内溝対２１₂、２２₂が自在継手中心平面Ｅにおいて外輪開口１５に向かって開き、これによって、第２球２５₂に外輪開口１５の方向に向いた軸方向力が作用する。保持器が軸方向において必ずしも自在継手部品（１２、１６）に直に接触支持される必要がないように、球に働く力が円周にわたって均等になっている。

図１４に、６個の球を備えた等速自在継手が示され、上述した図と同一物に同一符号が付されている。すべての内外案内溝対が円周にわたって互いに同じに形成され、その場合、外側案内溝２１および内側案内溝２２はその形状が、図１における第１内外案内溝対（２１₁、２２₁）に相当している。従って、これは逆向き案内溝開口付きのＳ字状案内溝であり、即ち、その内外案内溝対が自在継手中心平面Ｅにおいて底部１３に向かって開いている。

図１５に、図１０における自在継手が示され、即ち、六球式ＳＸ自在継手の様式における自在継手が最大屈曲位置において示されている。同一物に図１と同一符号が付され、それらについては上述の説明を参照されたい。すべての内外案内溝対２１、２２はその形成が図１における第１内外案内溝対（２１₁、２２₁）に相当している。１個の球２５が屈曲平面（０）において、この球２５の脱落を可能とすることなく、球２５が外輪との接触を完全に失うほどにその外側案内溝２１から突出していることが理解できる。トルク伝達は残り５個の球（１〜５）によって主に行われる。

図１６に、８個の球を備えた等速自在継手が示され、同一物に上述の図と同一符号が付されている。すべての内外案内溝対は円周にわたって互いに同じに形成され、その場合、外側案内溝２１および内側案内溝２２はその形状が、図１における第１内外案内溝対（２１₁、２２₁）に相当している。従って、これは逆向き案内溝開口付きのＳ字状案内溝であり、即ち、その内外案内溝対が自在継手中心平面Ｅにおいて底部１３に向かって開いている。

図１７に図１２における自在継手が示され、即ち、八球式ＳＸ自在継手の様式における自在継手が最大屈曲位置において示されている。同一物に図１と同一符号が付され、それらについては上述の説明を参照されたい。１個の球２５が屈曲平面（０）において、この球２５の脱落を可能とすることなく、球２５が外輪との接触を完全に失うほどにその外側案内溝２１から突出していることが理解できる。トルク伝達は残り７個の球（１〜７）によって主に行われる。

図１８に、６個の球を備えた等速自在継手が示され、同一物に上述の図と同一符号が付されている。外側案内溝２１と内側案内溝２２とから成るすべての内外案内溝対は互いに同じであり、これらは、中心がずれた円弧と接線方向に続く直線から成っている。この自在継手はＵＦ（undercut-free tracks）自在継手と呼ばれるように、案内溝はそれぞれ外輪開口の側からアンダーカットされていない。

図１９に、６個の球を備えた等速自在継手が示され、同一物に上述の図と同一符号が付されている。外側案内溝２１と内側案内溝２２とから成るすべての内外案内溝対は互いに同じであり、これらは専ら、中心が互いにずれた円弧から成り、これによって、それらは、すべての屈曲位置において球接触の領域に、それぞれ開口側に向けて開いている角度開口を発生している。この種の自在継手はＡＣ（angular contact tracks）自在継手と呼ばれる。

図２０および図２１に、それぞれ外側案内溝２１、２１′および内側案内溝２２、２２′から成る対を成して隣接する内外案内溝対を有する等速自在継手が示されている。それらの内外案内溝対は、互いに平行な平面Ｐ１、Ｐ１′；Ｐ２、Ｐ２′内を延び、即ち、内外案内溝対の中心線は、中心軸線を通る半径方向の平面内には位置せず、中心軸線を通る半径方向の平面から逆向きにそれぞれ同じ距離を隔てられた平面内に位置している。その場合、好適には、図２０ｂ）におけるＡ−Ａ断面から理解できるように、唯一のポケット穴２８にそれぞれ２個の球２５、２５′が保持されている。内外案内溝対の案内溝形状は円周にわたり互いに同じであり、ここでも、逆向き開口付きのＳ字状案内溝が実現され、これは、図２１ｂ）で理解できるように、自在継手中心平面Ｅにおいて底部に向けて広がっている。この自在継手は、二対形案内溝と呼ぶべき案内溝に応じて、ＴＢＪ自在継手（ツインボールジョイント）と呼ばれる。

以下、図２２〜図２６について共通して説明する。同一物に上述の図と同一符号が付され、それらについては上述の説明を参照されたい。種々示された案内溝の形状に対してそれぞれ、自在継手中心平面Ｅから案内溝終縁３２までの最大間隔Ｌ₄が記されており、これらはそれぞれ外側案内溝２１の案内溝底に関する。矢印Ｐ₁、Ｐ₂はそれぞれ、球からトルク作用下で保持器に与えられる軸方向力（スラスト）を表している。

上述したすべての自在継手は、外輪と内輪との軸方向相対変位を許さず、場所が固定された自在継手中心Ｍを有し、この中心Ｍで外輪および内輪の軸線が交差している、本発明に基づく固定式自在継手である。

対向案内溝形自在継手の形態の本発明に基づく自在継手の最大屈曲角における断面図であって、その図ａ）は全体図、図ｂ）は屈曲平面において突出する球の拡大詳細図。 図１における自在継手の寸法Ｌ₁についての寸法指定説明図。 図１における自在継手の寸法Ｌ₂についての寸法指定説明図。 図１における自在継手の球を保持するための寸法指定説明図。 図１における自在継手の異なった寸法指定説明図であって、その図ａ）は全体図、図ｂ）は屈曲平面において突出する球の軸方向正面図。 屈曲平面から突出する球の抱き込み状態の詳細縦断面図と軸方向正面図であって、その図ａ）は球抱き込みが既に減少された第１最大屈曲角β_maxの状態、図ｂ）は球抱き込みが著しく減少された第２最大屈曲角β_maxの状態、ｃ）図は球が完全に突出した第３最大屈曲角β_maxの状態。 図６ａに類似した設計の図１における自在継手の断面図。 図６ｂに類似した設計の図１における自在継手の断面図。 図６ｃに類似した設計の図１における自在継手の断面図。 ６個の球を備えた図１における対向案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ直線に沿った縦断面図。 図１０における対向案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ屈折線に沿った縦断面図。 ８個の球を備えた図１における対向案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図、ｃ）図はＢ−Ｂに沿った縦断面図。 ６個の球を備えた第２実施例の対向案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ６個の球を備えた逆向き案内溝開口付きのＳ字状案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ６個の球を備えた図１０の自在継手の最大屈曲角状態図であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）は突出した球の縦断面図、図ｃ）は突出した球の軸方向正面図。 ８個の球を備えた逆向き案内溝開口付きＳ字状案内溝形自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ８個の球を備えた図１２の自在継手最大屈曲角状態図であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）は突出した球の縦断面図、図ｃ）は突出した球の軸方向正面図。 ６個の球を備えたＵＦ自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ６個の球を備えたＡＣ自在継手であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ツインボール形自在継手の一例を示す図であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＡ−Ａ線に沿った縦断面図。 ツインボール形自在継手の異なる例を示す図であって、その図ａ）は軸方向正面図、図ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った縦断面図。 図１０における６個の球を備えた寸法Ｌ₄を有する対向案内溝形自在継手の断面図。 図１３における６個の球を備えた寸法Ｌ₄を有する対向案内溝形自在継手の断面図。 図１５における６個の球を備えた寸法Ｌ₄を有するＵＦ自在継手の断面図あるいは図１２における８個の球を備えた寸法Ｌ₄を有する対向案内溝形自在継手の第１断面図。 図１１における６個の球を備えた寸法Ｌ₄を有するＳ字状案内溝形自在継手の断面図あるいは図１２における８個の球を備えた寸法Ｌ₄を有する対向案内溝形自在継手の異なる断面図。 図１６における６個の球を備えたＡＣ自在継手の断面図。

符号の説明

１１ 自在継手
１２ 外輪
１３ 底部
１４ ジャーナル
１５ 外輪開口
１６ 内輪
１７ 差込み孔
１８ 軸
２１₁ 第１外側案内溝
２２₁ 第１内側案内溝
２１₂ 第２外側案内溝
２２₂ 第２内側案内溝
２５ 球
２７ 保持器
２８ ポケット穴
２９ 環状円錐面（ストッパ面）
３２ 案内溝終縁
３３ ポケット穴外周縁
３７ 母線（外周面）

Claims (20)

1. 外側案内溝（２１）付き外輪（１２）と、内側案内溝（２２）付き内輪（１６）と、外側案内溝（２１）と内側案内溝（２２）とから成る内外案内溝対内を案内されるトルクを伝達する複数の球（２５）と、円周方向に分布された複数のポケット穴（２８）を備えた保持器（２７）と、環状ストッパ面（２９）を形成する外輪（１２）の少なくとも１つの開口（１５）と、該外輪開口（１５）を貫通し内輪（１６）に結合された軸（１８）とを有し、前記ポケット穴（２８）内で前記複数の球（２５）が、自在継手の伸張時、共通の自在継手中心平面Ｅ内に保持され、自在継手の屈曲時、作動角二等分面上をそれぞれ案内され、自在継手の最大屈曲角β_maxの際、前記軸（１８）が環状ストッパ面（２９）に突き当たり、その環状ストッパ面（２９）に突き当たる軸（１８）の母線が開口円錐面を生じている固定式等速自在継手（１１）であって、
   前記外側案内溝（２１）と内側案内溝（２２）から成る内外案内溝対（２１、２２）の少なくとも一部が、自在継手の伸張時、自在継手中心平面において底部（１３）に向けて開いており、
   前記自在継手の最大屈曲角（β_max）の際、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）の開口（１５）において外側案内溝（２１）から、球（２５）の中心Ｋが、前記自在継手中心平面Ｅから軸平行距離Ｌ₁を有し、かつ開口円錐面から軸平行距離Ｌ₃を有するように突出し、そのＬ₁／Ｌ₃が２．９未満であり、
   さらに、前記自在継手の最大屈曲角（β _max ）の際、少なくとも１個の球（２５）が、外側案内溝（２１）の案内溝表面と環状ストッパ面（２９）との間に形成された案内溝終縁（３２）および前記保持器（２７）の対応したポケット穴（２８）の外周縁（３３）によって保持されていることを特徴とする固定式等速自在継手。
2. Ｌ₁／Ｌ₃が２．５未満であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
3. 自在継手の最大屈曲角（β_max）の際、その都度少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）の開口（１５）において外側案内溝（２１）から、球（２５）の中心Ｋが自在継手中心平面Ｅから軸平行距離Ｌ₁を有するように突出し、該軸平行距離Ｌ₁が、自在継手中心平面Ｅから外側案内溝（２１）の前記案内溝終縁（３２）までの軸平行距離Ｌ₄より大きく、従って、Ｌ₁＞Ｌ₄であることを特徴とする請求項１又は２に記載の自在継手。
4. Ｌ₁＞Ｌ₄であると同時にＬ₁／Ｌ₃が２．２未満であることを特徴とする請求項３に記載の自在継手。
5. 自在継手の最大屈曲角（β_max）の際、少なくとも１個の球（２５）が、保持器（２７）におけるそのポケット穴（２８）に保持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自在継手。
6. 環状ストッパ面（２９）が円錐状に外側に外輪開口（１５）に向けて開かれていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の自在継手。
7. 軸（１８）が内輪（１６）に差込み継手で結合されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の自在継手。
8. 外輪（１２）における外側案内溝（２１）の断面が円弧形によって規定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の自在継手。
9. 外輪（１２）における外側案内溝（２１）の断面が楕円形によって規定されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の自在継手。
10. 自在継手の最大屈曲角（β_max）の際、屈曲平面において、ポケット穴（２８）の外周縁（３３）と外側案内溝（２１）の前記案内溝終縁（３２）との間の開口幅Ｓが、自在継手の縦断面において球直径ＤＢより小さいことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の自在継手。
11. 内外案内溝対（２１、２２）の前記一部の外側案内溝（２１）が、外輪開口（１５）に向けて半径方向外側に広がり、内外案内溝対（２１、２２）の前記一部の内側案内溝（２２）が、底部（１３）に向けて半径方向外側に高くなっていることを特徴とする請求項１に記載の自在継手。
12. 内外案内溝対（２１、２２）の前記一部の外側案内溝（２１）および内側案内溝（２２）が、それぞれ縦断面Ｓ字状に延びていることを特徴とする請求項１１に記載の自在継手。
13. 外側案内溝（２１）と内側案内溝（２２）から成る互いに隣接する内外案内溝対（２１、２２）の中心線がそれぞれ互いに平行に延びていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の自在継手。
14. 外側案内溝（２１）と内側案内溝（２２）から成る内外案内溝対（２１、２２）の少なくとも一部が、自在継手の伸張時、自在継手中心平面において外輪開口（１５）に向けて広がっていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の自在継手。
15. 自在継手の屈曲時、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）から、前記球（２５）が対応した外側案内溝（２１）との接触を失うほどに突出していることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１つに記載の自在継手。
16. 自在継手の屈曲時、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）から、前記球（２５）が外側案内溝（２１）との対応した接触を失うが、それでも前記案内溝終縁（３２）と自在継手におけるポケット穴（２８）の外周縁との間に保持されるように突出していることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の自在継手。
17. 自在継手の屈曲時、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）から、前記球（２５）が対応した外側案内溝（２１）および内側案内溝（２２）との接触を失うほどに突出し、前記球（２５）がもはや力を伝達しないことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１つに記載の自在継手。
18. 自在継手の屈曲時、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）から、前記球（２５）が対応した外側案内溝（２１）および内側案内溝（２２）との接触を失うほどに突出し、六球形自在継手の場合、最大５個の球がトルクを伝達することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の自在継手。
19. 自在継手の屈曲時、少なくとも１個の球（２５）が、外輪（１２）から、前記球（２５）が対応した外側案内溝（２１）および内側案内溝（２２）との接触を失うほどに突出し、八球形自在継手の場合、最大７個の球がトルクを伝達することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の自在継手。
20. 自在継手の最大屈曲角（β_max）の際に球（２５）がなお自在継手内に保持されることを保証するために、自在継手の組立屈曲角が作動屈曲角より大きくされていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１つに記載の自在継手。

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