JP5886428B2 - カウンタートラックジョイント - Google Patents

Description

本発明は、カウンタートラックジョイントとしての等速ジョイントに関する。カウンタートラックジョイントは偶数のトラック対を含む。前記トラック対の前半は外側ジョイント部の開口端に向かって開いており、前記トラック対の後半は外側ジョイント部の接続端に向かって開いている。第１および第２の種類のトラック対は、周方向に交互になるように配置されている。トラック対の数は偶数であり、より具体的には６、８または１０になる。

ＷＯ ２００６／０４８０３２ Ａ１号に対応するＵＳ ２００７／０１１１８０６ Ａ１号は、前記種類のカウンタートラックジョイントを提案している。整合したジョイントのジョイント中心平面で接続端に向かって開いているボールトラックは、接続端に、小半径の第１弧状部分を含む。ジョイント中心平面の領域には、より大きな半径の第２弧状部分を含む。さらに、開口端には、第２弧状部分に対して逆向きの湾曲方向を含む第３弧状部分を含む。第１実施形態により、整合したジョイントのジョイント中心平面で開口端に向かって広がるボールトラックは、ボールトラックの全長にわたり同じ半径を含む。または第２実施形態によると、均一な半径を有して、接続端からジョイント中心平面を超えて延びており、開口端で逆半径に隣接する弧状部分を含み、または第３実施形態によると、同じ半径を有して、接続端からジョイント中心平面を超えて延びており、開口端で接線に隣接する弧状部分を含む。

ＷＯ ２００５／０２８８９５ Ａ１号に対応するＥＰ １６５６５０９ Ｂ１号から、ジョイント中心平面に整合したジョイントにおいて、開口端から接続端まで延びているボールトラックがＳ字形に延びており、外側ジョイント部の前記ボールトラックの中心線が接続端に向かって基準半径から半径方向内側に逸れ、開口端に向かって、前記基準半径から半径方向外側に逸れることが提案されているカウンタートラックジョイントは周知である。ジョイント中心平面に整合したジョイントにおいて接続端に向かって開いているボールトラックの前記トラック形状により、最大屈曲角度を大きくすることが達成される。ジョイント中心平面に整合したジョイントにおいて、接続端から開口端に向かって広がるボールトラックは、接続端からジョイント中心平面まで均一な半径の円弧を含んでおり、円弧は開口端で接線に隣接する。

ＷＯ ２００８／０８０７０９号に対応するＵＳ ２０１０／０３２３８０２ Ａ１号は、別のカウンタートラックジョイントを提案している。ジョイント中心平面に整合したジョイントにおいて開口端から接続端に開いているボールトラックは、Ｓ字形に延びている。ジョイント中心平面に整合したジョイントにおいて接続端から開口端に広がっているボールトラックはＳ字形に延びており、大きな半径の後弧状部分からなる。ジョイント中心平面の領域には、より小さい半径の中心弧状部分と開口端に弧状部分とを含んでおり、該弧状部分は、中心弧状部分に対して、逆向きの湾曲方向に延びている。ボールケージは内球中心を有する外球面を含んでおり、外球中心および内球中心は互いにずれるように配置されている。このカウンタートラックジョイントの設計により、より厚いケージ径が達成され、強度が増すとともに接続端により深いトラックの逃げがもたらされ、さらには耐用年数が長くなる。

前述のカウンタートラックジョイントにおいて、カウンタートラックジョイントの整合した状態で、ジョイント中心平面において接続端に向かって開いているボールトラックは半径方向内側に湾曲している。そのため、内側ジョイント部および外側ジョイント部においてボールを中心とするボールトラックのラップ角度は互いにより整合し、それによって向上される。

特に、ボールを６個有するカウンタートラックジョイントの場合、ジョイントが稼働しているとき、合計で３個のボールだけが１方向にケージに作用し、折れた状態では、このうちの一部のみがケージに対して制御機能を含むため、信頼性のあるケージ制御と低騒音特性を兼ね備えることは難しい。

そのため、本発明の目的は、同じ耐用年数をもちながら、ケージ制御状態の改善と稼働中の低騒音レベルを保証するカウンタートラックジョイントを提案することである。

この目的は、カウンタートラックジョイントとしての等速ジョイントであって、
長手方向軸線Ｌ１２と、互いに軸方向に対向する接続端および開口端とを含み、さらに第１外側ボールトラックおよび第２外側ボールトラックを含む外側ジョイント部を備えており、
長手方向軸線Ｌ１３と、外側ジョイント部の開口端を向いているシャフトの接続手段とを含み、さらに第１内側ボールトラックおよび第２内側ボールトラックを含む内側ジョイント部を備えており、
第１外側ボールトラックおよび第１内側ボールトラックが第１トラック対を形成し、カウンタートラックジョイントの整合した状態にあるとき、外側ジョイント部の開口端に向かって広がり、
第２外側ボールトラックおよび第２内側ボールトラックが第２トラック対を形成し、カウンタートラックジョイントの整合した状態にあるとき、外側ジョイント部の接続端に向かって広がり、
各第１トラック対および各第２トラック対にあるトルク伝達ボールを備えており、
外側ジョイント部と内側ジョイント部との間に配置されて、それぞれがトルク伝達ボールのうちの少なくとも１つを収容する周方向に分配されているケージ窓を含む環状ボールケージを備えており、
内側ジョイント部および外側ジョイント部の長手方向軸線Ｌ１２、Ｌ１３が同軸上に整合しているとき、ボールはボールケージによりジョイント中心平面ＥＭに保持され、内側ジョイント部が外側ジョイント部に対して角移動する場合、長手方向軸線Ｌ１２、Ｌ１３の間の角度二等分平面に案内され、
第１ボールトラックの前記ボールの中心は、前記ボールが外側および内側の第１ボールトラックに沿って移動するとき、第１トラック中心線Ａを規定し、
第２ボールトラックのボールの中心は、前記ボールが外側および内側の第２ボールトラックに沿って移動するとき、第２トラック中心線Ｂを規定し、
外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２の半径中心ＭＲＡと第１トラック中心線Ａとジョイント中心平面ＥＭの中心平面交点ＰＥＡとの間に第１基準半径ＲＲＡが規定され、半径中心ＭＲＡは、長手方向軸線Ｌ１２と、前記中心平面交点ＰＥＡを通り、ジョイント中心平面ＥＭの第１トラック中心線Ａの接線に垂直な線との交点に位置付けられており、
ジョイント中心平面ＥＭから接続端に向かう方向に、第１トラック中心線Ａの少なくとも一部は、前記第１基準半径ＲＲＡによって規定される基準円弧ＣＲＡの半径方向内側に延びていることを特徴とする、カウンタートラックジョイントとしての等速ジョイントを提供することによって達成される。

この利点は、第１トラック中心線が基準半径内側に接続端に向かって延びているため、大きな屈曲角度でケージ制御状態の改善が達成されることにある。これは、後部分では、第１トラック対からボールへの力および後者からボールケージへの力の導入が改善されることによる。その結果、ボールケージに作用する力は特に良好に釣り合いがとれる。そのため、全体として、特に大きな屈曲角度を達成することが可能なジョイントが提供され、ケージ制御状態が改善されるため、騒音、振動およびハーシュネス（ＮＶＨ）がほとんどない。最新技術から周知のカウンタートラックジョイントに対し、本発明によるボールトラックのトラック後部分は、ジョイントが整合した状態にあるとき、開口端（トラック中心線Ａ）に向かって開いており、接続端に向かって半径方向内側に湾曲している。そのため、外側ジョイント部では、それに案内されるボールを中心とする前記ボールトラック（トラック中心線Ａ）のラップ角度が小さくなる。

上記、第１トラック中心線Ａの本発明のトラック形状は、外側ジョイント部に関して説明している。しかし、内側ジョイント部の第１トラック中心線Ａ’はそれに応じて設計されることは理解される。外側ジョイント部の第１トラック中心線Ａまたは第２トラック中心線Ｂに関連して本明細書で説明する各実施形態は、ジョイント中心平面ＥＭに対して鏡面対称にすぎない内側ジョイント部のそれぞれ第１トラック中心線Ａ’および第２トラック中心線Ｂ’にも同様に適用される。これに関連して、外側ジョイント部のトラック中心線の凹部分は、内側ジョイント部のトラック中心線の各凸部分に対応し、またその逆も然りである。

好適な実施形態によると、第１トラック中心線Ａは、ジョイント中心Ｍを中心としてジョイント中心平面ＥＭに対して、少なくとも８°の角度から始まり、より特定的には少なくとも１０°または１２°の角度から始まって、第１基準半径ＲＲＡにより規定される基準円弧ＣＲＡの半径方向内側に接続端に向かって延びている。ジョイント中心平面ＥＭとジョイント中心Ｍおよびボールの中心を通る線との間に囲まれる前記角度まで、第１トラック中心線Ａはその中心部分で比較的小さな曲率を有する。しかし、第１基準半径ＲＲＡによって規定される第１基準円弧の半径方向内側に少なくとも部分的に位置する後湾曲部分では、中心部分の曲率と比較して曲率はより強い。トラック中心線Ａが基準半径の半径方向内側を通る角度から始まるボールの中心とジョイント中心平面との間の前述の角度が、好適な値である。トラック中心線Ａは、例えば３°の角度から始まるなど、ジョイント中心平面ＥＭに対してより小さい角度領域ですでに基準半径の半径方向内側を通ることもできることは理解される。

好適な実施形態によると、外側ジョイント部では、第１トラック中心線Ａの後部分Ａ２は、第１後トラック点Ｐ１の第１トラック中心線Ａの第１接線Ｔ１と外側ジョイント部の長手方向軸線Ｌ１２との間の第１接線角度α１が２８°から３８°の範囲になるように設計され、第１トラック点Ｐ１が第１トラック中心線Ａとジョイント中心Ｍを通る直線との交点によって規定され、該直線がジョイント中心平面ＥＭと１５°の角度を成す。または、言い換えると、第１トラック点Ｐ１は、内側ジョイント部が外側ジョイント部に対して３０°屈曲されるときに、各ボールトラックのトルク伝達ボールが取るボール中心の位置によって規定される。

さらに、外側ジョイント部において、第１トラック中心線Ａの第２後部分Ａ２は、第２後トラック点Ｐ２の第１トラック中心線Ａの第２接線Ｔ２と外側ジョイント部の長手方向軸線との間の第２接線角度α２が３６°から４６°の範囲になるように設計されることが好ましく、第２トラック点Ｐ２は第１トラック中心線Ａとジョイント中心Ｍを通る直線との交点によって設計され、該直線はジョイント中心平面ＥＭと２０°の角度を成す。または、言い換えると、第２トラック点Ｐ２は、内側ジョイント部が外側ジョイント部に対して４０°で屈曲されるときに、ボール中心の位置によって規定される。

前記対策により、後部分の第１トラック中心線Ａについて特に大きな接線角度αが達成され、特に優れたケージ制御状態と低騒音レベルがもたらされる。

第１トラック中心線Ａは中心湾曲部分Ａ１を含んでおり、これはジョイント中心平面ＥＭに対して、片側が開口端に、反対側は接続端に向かって、少なくとも３°、より特定的には少なくとも４°のジョイント中心平面ＥＭを中心とした角度範囲で延びている。ジョイント中心平面ＥＭを中心とするこの角度範囲内で、等速ジョイントは耐用年数運転で運転される。つまり、ジョイントが前記角度範囲内で運転されるとき、負荷条件が変化しても、ジョイントが損傷を受けずにジョイントの設計耐用年数に達する。そのため、ジョイント中心平面の両側での前記角度範囲は、耐用年数角度ということもできる。

中心湾曲部分Ａ１は、いくつかのやり方で設計することができる。第１の可能性によると、第１トラック中心線Ａの中心湾曲部分Ａ１は円弧形であり、つまり、中心湾曲部分Ａ１は第１中心を中心としてその長さにわたり均一な第１半径の円弧によって形成され、中心湾曲部分Ａ１の全長にわたる曲率は一定である。中心湾曲部分Ａ１の半径は基準半径と同じサイズにすることができ、すなわち、前記中心部分Ａ１の２つの前記半径は一致するであろう。しかし、中心部分Ａ１の半径が基準半径よりも小さくまたは大きくなるようにすることも考えられ、その場合、外側ジョイント部の長手方向軸線に対する半径中心は半径方向距離に位置付けられるであろう。中心部分Ａ１の半径が基準半径ＲＲＡよりも小さく、すでに前記中心部分Ａ１内にある場合、第１トラック中心線Ａは基準半径ＲＲＡから接続端に向かって半径方向内側に逸れるであろう。中心部分Ａ１の半径が基準半径ＲＲＡよりも大きい場合、中心部分Ａ１の第１トラック中心線Ａは前記基準半径ＲＲＡの半径方向外側を通る。この場合、トラック中心線Ａは、中心湾曲部に隣接する後湾曲部分の内部に向かって基準半径ＲＲＡが規定する第１基準円弧ＣＲＡの上を通り、それから後湾曲部分の接続端に向かうその後のコースは基準半径ＲＲＡの半径方向内側になる。

第２の可能性によると、第１トラック中心線Ａの中心湾曲部分Ａ１は、均一な半径をもつ円弧によって形成される代わりに、高次の曲線、例えば楕円、渦巻き線または双曲線によって形成することができる。この場合、中心湾曲部分Ａ１の曲率は接続端に向かって連続的に大きくなり、前記部分の第１トラック中心線Ａが基準半径ＲＲＡから半径方向内側に離れるようになるであろう。この状況での曲率とは、限りなく短い辺の長さに沿った各トラック部分の方向の変化をいう。

好適な実施形態によると、接続端に向かう第１トラック中心線Ａの中心湾曲部分Ａ１は後湾曲部分Ａ２に隣接する。第１の可能性によると、第１トラック中心線Ａの後湾曲部分Ａ２は、第２中心ＭＡ２を中心としてその長さに沿って均一な第２半径ＲＡ２をもつ円弧を含み、すなわち、後部分Ａ２の全長にわたる曲率は一定である。後部分Ａ２の第２半径ＲＡ２は、それぞれ半径Ｒ１（円弧の場合）、または中心部分Ａ１の最小半径（高次の曲線の場合）よりも小さいことが提案される。第２部分Ａ２の第２半径ＲＡ２は、第１部分Ａ１の（最小）第１半径ＲＡ１の０．５倍から０．７５倍にするのが好ましい。しかし、第２の可能性によると、後部分Ａ２は円弧からずれる形状、例えば楕円、渦巻き線、または双曲線の形状を有することもできることは理解される。決定要因は、湾曲後部分Ａ２が、それぞれ後部で少なくとも部分的に、第１基準半径ＲＲＡの半径方向内側に延びていることである。好ましくは、後部分Ａ２の接線と外側ジョイント部の長手方向軸線との間に囲まれる各接線角度が、中心部分Ａ１の接線と外側ジョイント部の長手方向軸線との間に囲まれる接線角度よりも小さい。または、言い換えると、後部分Ａ２に沿ったどの点においても、後部分Ａ２の曲率は中心部分Ａ１の最大曲率よりも大きい。

好適な実施形態では、外側ジョイント部において、後湾曲部分Ａ２の円弧の中心ＭＡ２は、第１トラック中心線Ａに向かう軸方向オフセットを含む。さらに、前記中心ＭＡ２はジョイント中心平面ＥＭに対して、つまり開口端に向かって軸方向オフセットを含む。

好適な実施形態によると、外側ジョイント部において、第１オフセット平面ＥＡが開口端に向かって規定され、ジョイント中心平面ＥＭに平行に延びるように位置付けられて、第１トラック中心線Ａの中心湾曲部分Ａ１の中心ＭＡ１を含み、第１トラック中心線Ａの中心湾曲部分Ａ１は、オフセット平面ＥＡから始まって、接続端に向かって１６°よりも大きいトラック角度γＡ１にわたり延びている。好ましくは、トラック角度γＡ１は１８°よりも小さい。

さらに有利な実施形態によると、第１中心部分Ａ１と第２後部分Ａ２との間の第１トラック中心線Ａに、移行点Ｐ１２が規定され、第２部分Ａ２の円弧は、移行点Ｐ１２から始まって、接続端に向かって２０°よりも大きい角度γＡ２にわたり延びていることが提案される。好ましくは、角度γＡ２は２７°よりも小さい。

さらに好適な実施形態によると、後湾曲部分Ａ２に隣接する領域で、第１トラック中心線Ａは、接続端に向かって後湾曲部分Ａ２に接線方向に隣接する後直線部分Ａ３を含むことが提案される。前記直線部分Ａ３は、外側ジョイント部の第１トラック中心線Ａの逃げ（接続端の）を形成する。

開口端に向かって、外側ジョイント部の第１トラック中心線Ａは、開口端に向かって中心部分に隣接する前部分を含む。第１の可能性によると、第１トラック中心線Ａの前部分は、中心部分の続きとして、つまり同じ半径ＲＡ１をもつように提供することができる。第２の可能性によると、前部分は第１基準半径から半径方向外側に延びることができる。前部分は、湾曲方向が中心部分の円弧と逆向きの円弧として、または中心部分Ａ１に接線方向に隣接する接線として提供することができる。

好適な実施形態によると、ボールケージは、第１面中心を中心とする内半径を有する内球面と、第２面中心を中心とする外半径を有する外球面とを含み、第１面中心および第２面中心は互いに軸方向に離れて配置されている。この実施形態は、接続端のボールトラックのボールラップを大きくすることを保証する。より具体的には、これは、この領域において、ケージのオフセットが縮小された半径により減少したトラックの深さに逆らって作用するため、接続端で第１基準半径ＲＲＡの内側に延びている第１トラック中心線Ａと協働する点で有利である。そのため、全体として、ジョイントの強度および耐用年数に関する損失を受けることなく、接続端に向かって開いている第１ボールトラックで優れたケージ制御状態が達成される。

外側ジョイント部において、ジョイント中心平面ＥＭにおける第１トラック対の第１トラック中心線Ａの接線ＴＭＡと外側ジョイント部の長手方向軸線との間に第１制御角度δＡ／２が形成されているとともに、ジョイント中心平面における第２トラック対の第２トラック中心線Ｂの接線ＴＭＢと外側ジョイント部の長手方向軸線との間に第２制御角度δＢ／２が形成されており、好適な実施形態によると、第１トラック中心線Ａの第１制御角度δＡ／２は第２トラック中心線Ｂの第２制御角度δＢ／２よりも大きいことが提案されている。より具体的には、開口端に向かって広がる第１トラック中心線Ａの制御角度δＡ／２は９°より大きく、より特定的には、１３°よりも小さい。接続端に向かって広がるトラック中心線Ｂの制御角度δＢ／２は、好ましくは８°よりも小さく、より特定的には６°よりも大きい。

好適な実施形態によると、半径中心ＭＲＢと、第２トラック中心線Ｂとジョイント中心平面ＥＭとの中心平面交点ＰＥＢとの間に、外側ジョイント部のトラック中心線Ｂの第２基準半径ＲＲＢが規定され、第２基準半径ＲＲＢの半径中心ＭＲＢは中心平面交点ＰＥＢで第２トラック中心線Ｂの半径中心ＭＲ２に等しく、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂの少なくとも一部は、前記第２基準半径ＲＲＢによって規定される第２基準円弧ＣＲＢの半径方向内側に接続端に向かって延びている。このように、内側ジョイント部におけるボールを中心とするボールトラックのラップ角度と、外側ジョイント部におけるボールを中心とするボールトラックのラップ角度は互いに整合しており、それにより向上される。

第２トラック中心線Ｂの設計、接続端に向かって開いている第２ボールトラックはそれぞれ、多様にすることができる。好ましくは、ジョイント中心平面ＥＭの領域に、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂは中心湾曲部分Ｂ２を含み、これは中心ＭＢ２を中心とする半径ＲＢ２を有する円弧として設けられる。より具体的には、第２トラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２は、外側ジョイント部の長手方向軸線に対して第２トラック中心線Ｂから離れた半径方向オフセットを含む。さらに、第２トラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２は接続端に向かってジョイント中心平面ＥＭに対して軸方向オフセットを含み、第２トラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２は第１トラック中心線Ａの中心部分Ａ１の中心ＭＡ２の軸方向オフセットに対応する。第２トラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２の半径方向オフセットは、第１トラック中心線Ａの中心部分Ａ１の中心ＭＡ１の半径方向オフセットよりも大きい。

好適な実施形態によると、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂは接続端に向かって中心湾曲部分Ｂ２に隣接する後湾曲部分Ｂ３を含んでおり、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂの後湾曲部分Ｂ３は第２基準円弧ＣＲＢの半径方向内側に延びている。第２中心部分Ｂの前記後湾曲部分Ｂ３は中心ＭＢ３を中心とする半径ＲＢ３の円弧として設けられるのが好ましく、後湾曲部分Ｂ３の半径ＲＢ３は中心部分Ｂ２の半径ＲＢ２よりも小さく、第２基準半径ＲＲＢよりも小さい。

第２トラック中心線Ｂの後湾曲部分Ｂ３の中心ＭＢ３は、第２トラック中心線Ｂに向かって外側ジョイント部の長手方向軸線に対して半径方向オフセットを含むのが好ましい。さらに、ジョイント中心平面ＥＭに対する後湾曲部分Ｂ３は、接続端に向かって軸方向オフセットを含む。

好適な実施形態によると、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂは、接続端に向かって後湾曲部分Ｂ３に隣接する逃げとして後直線部分Ｂ４を含む。

開口端に向かって、外側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂは、開口端に向かって中心部分Ｂ２に連続的に隣接する前部分Ｂ１を備える。前記前部分Ｂ１は、第２基準半径ＲＲＢによって規定される第２基準円弧ＣＲＢの半径方向外側に延びていることが好ましい。前部分Ｂ１は直線または湾曲にすることができ、より具体的にはその湾曲方向は中心湾曲部分Ｂ２の湾曲方向の逆向きにすることができる。

両端に２つの半径および２つの接線を有する第２トラック中心線Ｂの前記実施形態の代わりに、第２トラック中心線Ｂは高次の曲線、例えば楕円、渦巻き線または双曲線によって形成することもできる。

すでに上で述べたように、外側ジョイント部について説明する前記実施形態は、内側ジョイント部の第１および第２のトラック中心線にそれに応じて適用されるので、内側ジョイント部のボールトラックの設計に関して繰り返しを避けるために、外側ジョイント部の説明を参照することができる。外側ジョイント部の第１および第２のトラック中心線は、ジョイントが整合した位置にあるとき、ジョイント中心平面に対して鏡面対称である。

好適な実施形態によると、正確には３つの第１トラック対および３つの第２トラック対が設けられており、第１および第２のトラック対は円周の周りに交互になるように配置されている。このように規定されるカウンタートラックジョイントの場合、６つのトラック対およびトルク伝達ボールを有しており、開口端に向かって広がる第１中心線Ａの本発明の実施形態は、ボールが少数で、それに関連してボールケージに作用する力が少数であるにも関わらず、特に信頼性のあるケージ制御状態が達成され、それによりＮＶＨ挙動の改善がもたらされるため特に有利である。しかし、言うまでもなく、４以上の第１トラック対と４以上の第２トラック対を設けることも可能であり、第１および第２のトラック対は円周の周りに交互になるように配置されている。

本発明の好適な実施形態を、以下、図面を参照して説明する。

第１実施形態による本発明のジョイントであり、ａ）軸方向図であり、ｂ）切断線Ｉ−Ｉで切断した縦断面図であり、ｃ）切断線ＩＩ−ＩＩで切断した縦断面図であり、ｄ）図１ｃ）の詳細図Ｘである。 図１によるカウンタートラックジョイントの外側ジョイント部を示す図であり、ａ）軸方向図であり、ｂ）切断線ＩＩＩ−ＩＩＩで切断した縦断面図であり、ｃ）切断線ＩＶ−ＩＶで切断した縦断面図である。 図１によるカウンタートラックジョイントの内側ジョイント部を示す図であり、ａ）軸方向図であり、ｂ）切断線Ｖ−Ｖに沿った縦断面図であり、ｃ）切断線ＶＩ−ＶＩに沿った縦断面図である。 図１によるカウンタートラックジョイントのボールケージを示す図であり、ａ）軸方向図であり、ｂ）２つの対向するケージ窓を通る縦断面図であり、ｃ）２つの対向するウェブを通る縦断面図である。 ａ）図１によるカウンタートラックジョイントの外側ジョイント部の縦断面図を示す図であり、ｂ）図１によるカウンタートラックジョイントの内側ジョイント部の縦断面図を示す図であり、いずれも、それぞれ第１および第２のボールトラックのコースと、そのトラック中心線に関する詳細を含む。 図１によるカウンタートラックジョイントの外側ジョイント部の縦断面図を示す図であり、ａ）より具体的に、基準半径ＲＲＡに対するトラック中心線Ａのコースに関するさらなる詳細を含み、ｂ）より具体的に、開口端に向かって開いている第１ボールトラックのコース、およびそれぞれ一定のジョイント屈曲角度βでの各接線角度αに対するトラック中心線Ａに関するさらなる詳細を含む。 図１による本発明のカウンタートラックジョイントについて、第１トラック中心線Ａのそれぞれ第１トラック対の接線角度αの曲線を、屈曲角度βの関数としてグラフ表示する。 図１による本発明のカウンタートラックジョイントについて、様々な接線角度αのケージタンブリング指数（ＣＴＩ）の曲線をグラフ表示する。 本発明による第２実施形態のカウンタートラックジョイントである。

図１から図４を以下合わせて説明する。これらはカウンタートラックジョイント１１として設けられる本発明の等速ユニバーサルジョイントを示す。カウンタートラックジョイント１１は、外側ジョイント部１２と、内側ジョイント部１３と、６個のトルク伝達ボール１４と、ボールケージ１５とを含む。ボールケージ１５は、外側ジョイント部に案内される外球面１６と、内側ジョイント部に案内される内球面１７とを含む。ボールケージ１５の外球面１６と外側ジョイント部１２の内球面との間に、少量の遊びが設けられている。ボールケージ１５の内球面１７と内側ジョイント部１３の外球面との間の対の表面にも同じことが当てはまる。より具体的には、第１球面中心Ｍ１６と第２球面中心Ｍ１７はそれぞれジョイント中心平面ＥＭに対して反対方向に軸方向の距離（オフセット）を含むことが図１ｃ）から分かる。ボール１４は、ジョイント中心平面ＥＭでボールケージ１５の周方向に分配されるケージ窓１８に保持される。外側ジョイント部１２には長手方向軸線Ｌ１２が示されており、内側ジョイント部１３には長手方向軸線Ｌ１３が示されている。長手方向軸線Ｌ１２、Ｌ１３とジョイント中心平面ＥＭの交点がジョイント中心Ｍを形成する。

外側ジョイント部１２は、例えば接続ジャーナルに変えることのできるベース１９と、開口２０とを含む。内側ジョイント部１３は、回転可能に固定して挿入することが可能な開口２１と、トルクを伝達するためのドライブシャフト２４のジャーナルとを含む。さらに、ベース１９の位置は「接続端に向かう」軸方向を示し、開口２０の端の位置は「開口端に向かう」軸方向を示す。前記用語は内側ジョイント部に関しても使用され、シャフトの内側ジョイント部１３への実際の接続は考慮していない。ベースの代わりに、外側ジョイント部１２を接続端に向かって開くように、より具体的にはディスクジョイントとして設計することもできることは理解される。

円周の周りに、第１トルク伝達ボール１４Ａを有する第１トラック対２２Ａ、２３Ａと、第２トルク伝達ボール１４Ｂを有する第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂとが交互にある。第１トラック対２２Ａ、２３Ａの形状は図１ｂ）の断面図の上半分に見ることができ、第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂの形状は図１ｂ）の下半分に見ることができる。第１ボール１４Ａは、外側ジョイント部で第１外側ボールトラック２２Ａに、内側ジョイント部で第１内側ボールトラック２３Ａに接触していて、外側および内側の第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａに沿って移動する間に、第１ボール１４Ａの中心が、それぞれ第１トラック中心線Ａ、Ａ’を規定しており、第２ボール１４Ｂの中心は、外側および内側の第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂに沿って移動する間に、それぞれ第２トラック中心線Ｂ、Ｂ’を規定する。前記トラック中心線Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’の設計に関するさらなる詳細を以下記載する。

図示するジョイントの整合した位置で、つまり、外側ジョイント部１２と内側ジョイント部１３とが同軸上に整合されているとき、ボール１４Ａと第１トラック２２Ａ、２３Ａとの接触点を通る接線Ｔ２２Ａ、Ｔ２３Ａは開放角δＡを形成し、この開放角δＡは開口端に向かって開いている。第２ボール１４Ｂは、外側ジョイント部１２では外側ボールトラック２２Ｂに、内側ジョイント部１３では内側ボールトラック２３Ｂに案内される。ボール１４Ｂはボールトラックのトラックベースで接触している状態が示されているが、この接触は必ずしも存在する必要はない。図示する整合した位置では、第２トラック２２Ｂ、２３Ｂとの接触点での第２ボール１４Ｂの接線Ｔ２２Ｂ、Ｔ２３Ｂが接続端に向かって開いている第２開放角δＢを形成する。また、第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａを説明するために、ジョイントの角変位中にボールの中心の集合によって規定される中心線ＡおよびＡ’をそれぞれ参照し、ボール中心線Ａは、外側ジョイント部１２の第１ボールトラック２２Ａにおいてボール１４Ａのボール中心の線を規定して、開口端に向かって広がっており、Ａ’は内側ジョイント部１３において関連する第１ボールトラック２３Ａのボール中心線を規定する。さらに、ボール中心線Ｂは外側ジョイント部１２の第２ボールトラック２２Ｂにおいてボール１４Ｂのボール中心の線を規定して、接続端に向かって開いており、Ｂ’は内側ジョイント部１３の関連する第２ボールトラック２３Ｂにおけるボール中心線を規定する。ボール中心線Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’はそれぞれボールトラック対によって規定されるため、トラック中心線、または単に中心線と呼ぶこともできる。

その中心線Ａ、Ｂを有する各トラック対はジョイントを通る半径方向平面に位置付けられているとともに、各ボール１４はボールケージ１５のケージ窓１８によって受容されていることが、それぞれ図１ａ）、図２ａ）、図３ａ）で分かる。さらに、外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３の第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａはそれぞれ、第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂと正反対に位置付けられていることも分かる。

より具体的には、図４ｃは、内球面１７を作る半径中心Ｍ１７と、外球面１６を作る半径中心Ｍ１６が互いに軸方向に距離（オフセット）を有するように形成されているケージのオフセットを示す。２つの半径中心Ｍ１６、Ｍ１７はジョイント中心平面ＥＭから反対方向に離れるように配置されている。ケージのオフセットにより、第１および第２のトラック対２２Ａ、２３Ａ；２２Ｂ、２３Ｂの後部分でボールのボールラップが大きくなる。

以下に、本発明のカウンタートラックジョイント、より具体的には開口端に向かって広がる第１トラック対２２Ａ、２３Ａの設計およびそのトラック中心線Ａ、Ａ’をより詳細に記載する。本発明のカウンタートラックジョイントおよびボールトラックの設計に関連して、以下の定義を適用する。

接線角度αは、あるトラック点Ｐにおける外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３のそれぞれトラック中心線Ａ、Ａ’の接線Ｔと、外側ジョイント部１２および内側ジョイント部１３のそれぞれ長手方向軸線Ｌとの間の角度を規定する。

ジョイント屈曲角度βは、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２と内側ジョイント部１３の長手方向軸線Ｌ１３との間の角度を規定する。整合したジョイントでは、ジョイント屈曲角度βはゼロになる。

トラック屈曲角度β／２は、ジョイント中心平面ＥＭと、ジョイント中心Ｍおよびボール中心を通る半径方向の線とによって囲まれる角度を規定する。ジョイントのどの角度位置でも、トラック屈曲角度β／２は必ずジョイント屈曲角度βの半分になる。

円弧形のトラック部分のトラック部分角度γは、均一な半径Ｒをもって、前記円弧形のトラック部分が前記半径Ｒの半径中心Ｍの回りに広がる角度を規定する。

口開放角δは、整合したジョイントで、第１ボールトラックと第２ボールトラックそれぞれの接触点におけるボールの接線Ｔ間で囲まれる角度を規定する。

制御角度δ／２は、整合したジョイントで、各ボールトラック中心線のボール中心における接線と、外側ジョイント部、関連する内側ジョイント部のそれぞれの関連する長手方向軸線Ｌとの間の角度を規定する。制御角度δ／２は、口開放角δの半分に等しい。

中心平面ＥＭは、整合したジョイントでトルク伝達ボール１４のボール中心によって規定される。

オフセット平面ＥＡは、ジョイント中心平面ＥＭに平行に延びており、開口端に向かって開いている第１ボールトラック中心線Ａの中心部分Ａ１の半径中心ＭＡ１を含む平面によって規定される。

オフセット平面ＥＢは、ジョイント中心平面ＥＭに平行に延びており、接続端に向かって開いている第２ボールトラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の半径中心ＭＢ２を含む平面によって規定される。

外側ジョイント部１２の第１ボールトラック中心線Ａの基準半径ＲＲＡは、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２上の半径中心ＭＲＡと、第１トラック中心線Ａとジョイント中心平面ＥＭとの中心平面交点ＰＥＡとの間に規定され、半径中心ＭＲＡは長手方向軸線Ｌ１２と、前記中心平面交点ＰＥＡを通る、中心平面交点ＰＥＡにおける第１トラック中心線Ａの接線に垂直な線との交点に位置付けられる。

第１トラック中心線Ａの第１基準半径ＲＲＡは、第１基準円弧ＣＲＡを規定する。

外側ジョイント部１２の第２ボールトラック中心線Ｂの基準半径ＲＲＢは、半径中心ＭＲＢと、第２トラック中心線Ｂとジョイント中心平面ＥＭとの中心平面交点ＰＥＢとの間で規定され、第２基準半径ＲＲＢの半径中心ＭＲＢは、トラック中心線Ｂが前記中心平面交点ＰＥＢに有する半径の半径中心（曲率中心）に等しい。

第２トラック中心線Ｂの第２基準半径ＲＲＢは、第２基準円弧ＣＲＢを規定する。

以下、図５ａ）および図５ｂ）を説明する。

図５ａ）は、そのトラック中心線Ａとそのトラック中心線Ｂとともに外側ジョイント部１２を示す。開口端に向かって広がる外側ジョイント部１２のボールトラック２２Ａのトラック中心線Ａは、開口端から始まって所与のシーケンスで接続端に向かって、外側ジョイント部の開口端からジョイント中心平面ＥＭおよびそれを超えて延びている第１湾曲部分Ａ１と、第１湾曲部分Ａ１に連続的に隣接する第２湾曲部分Ａ２と、第２湾曲部分Ａ２に接線方向に隣接する第３部分Ａ３とを含む。第３部分Ａ３は直線であり、第１ボールトラックＡの端部分を形成する。本発明により、第１トラック中心線Ａは、ジョイント中心平面ＥＭから接続端に向かう方向に、少なくとも一部分が、第１基準半径ＲＲＡの半径方向内側に延びることが提案され、以下、これをより詳細に説明する。基準半径ＲＲＡの内側に延びている前記一部分は、トラック中心線Ａのうち少なくとも第２湾曲部分Ａ２と第３直線部分Ａ３とを含む。第１湾曲部分Ａ１は、この場合、基準半径ＲＲＡと同一の半径である。しかし、第１部分Ａ１は少なくとも部分的に前記基準半径ＲＲＡの半径方向外側に延びることも考えられる。

個々の部分Ａ１、Ａ２およびＡ３は、それぞれ異なる曲率および半径によって特徴付けられる。第１トラック中心線Ａの第１湾曲部分Ａ１は、第１中心ＭＡ１を中心として延在長さにわたり均一な第１半径ＲＡ１の円弧を含む。第１中心ＭＡ１はジョイント中心平面ＥＭに対して軸方向にずれており、そのためオフセット平面ＥＡを規定する。中心湾曲部分Ａ１は接続端に向かって、少なくとも４°、より特定的には約５°のジョイント中心Ｍを中心とする角度範囲にわたり、ジョイント中心平面ＥＭおよびそれを超えて延びている。第１中心湾曲部分Ａ１は、第１オフセット平面ＥＡから始まって、第１中心ＭＡ１を中心として好ましくは１６°より大きく、かつ１８°より小さいトラック部分角度γＡ１で接続端に向かって延びている。第１中心ＭＡ１は、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２上に位置付けられていることが分かる。そこまでは、第１半径ＲＡ１は第１基準半径ＲＲＡに一致する。しかし、第１半径は基準半径ＲＲＡよりも小さいまたは大きいことも考えられ、これは半径中心の半径方向オフセットによって達成できるであろう。

第１部分Ａ１に連続的に隣接する第２部分Ａ２は、第２中心ＭＡ２を中心として延在長さにわたり均一な第２半径ＲＡ２の円弧によって形成される。第２部分Ａ２の第２中心ＭＡ２は、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２に対して、第１ボールトラック中心線Ａへの半径方向オフセットを含み、ジョイント中心平面ＥＭに対して、開口端側への軸方向オフセットを含む。そのため、第２湾曲部分Ａ２の第２半径ＲＡ２は中心部分Ａ１の半径ＲＡ１よりも小さい。第２半径Ｒ２は第１半径Ｒ１の０．５倍から０．７５倍にするのが好ましい。中心第１部分Ａ１と接続端の第２部分Ａ２との間に移行点ＰＡ１２が規定されており、接続端の第２部分Ａ２の円弧は、移行点ＰＡ１２から始まって、好ましくは２５°よりも大きく、２７°よりも小さい第２トラック部分角度γＡ２で、接続端に向かって延びている。

第２湾曲部分Ａ２は第３直線部分Ａ３に接線方向に隣接しており、前記トラック部分Ａ２、Ａ３の間に移行点ＰＡ２３が規定される。第３直線部分Ａ３は接続端に向かってボールトラック中心線Ａのトラック逃げを形成する。

以下に、接続端に向かって開いている外側ジョイント部１２の第２ボールトラック中心線Ｂの設計を説明する。

外側ジョイント部１２の開口端から始まって接続端１９に向かうトラック中心線Ｂは、第１直線部分Ｂ１と、中心ＭＢ２を中心とする半径ＲＢ２の第２湾曲部分Ｂ２と、より小さい第３半径ＲＢ３の隣接する第３湾曲部分Ｂ３と、接続端の直線端部分Ｂ４とを含む。中心湾曲部分Ｂ２は、半径中心ＭＢ２で、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２に対して、第２トラック中心線Ｂから離れる方向の半径方向オフセットを含む円弧として設けられる。第２トラック中心線Ｂの第２中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２は、ジョイント中心平面ＥＭに対して接続端１９に向かった軸方向オフセットを含む。第２トラック中心線Ｂの中心部分Ｂ２の中心ＭＢ２の軸方向オフセットは、第１トラック中心線Ａの中心部分Ａ１の中心ＭＡ１の軸方向オフセットに一致する。オフセット平面ＥＢは、中心平面ＥＭに平行に延びており、第２トラック中心線Ｂの中心湾曲部分Ｂ２の中心ＭＢ２を含む平面によって規定される。

接続端に向かって第２部分Ｂ２に連続的に隣接する第３後湾曲部分Ｂ３も円弧として設けられる。しかし、前記第３部分の半径ＲＢ３は、第２部分Ｂ２の半径ＲＢ２よりもかなり小さい。また、半径中心ＭＢ３は、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２に対して、第２トラック中心線Ｂに向かった半径方向オフセットを含む。この実施形態は、第３湾曲部分Ｂ３が、ジョイント中心平面ＥＭから接続端に向かうコースで、半径方向外側から、第２基準半径ＲＲＢによって規定される第２基準円弧ＣＲＢと交差し、少なくともその後部でそれぞれ少なくとも大部分が前記基準円弧ＣＲＢの半径方向内側を通ることを保証する。また、第３湾曲部分に接線方向に隣接する直線端部分Ｂ４も、前記基準円弧ＣＲＢの半径方向内側を通るのが好ましい。それに対して、中心部分Ｂ２は、第２基準半径ＲＲＢによって規定される基準円弧ＣＲＢの半径方向外側に位置付けられる。

第１部分Ｂ１と第２部分Ｂ２との間に、第２部分Ｂ２の湾曲が接線方向で第１部分Ｂ１に変わる移行点ＰＢ１２が形成される。また、第２部分Ｂ２と後第３部分Ｂ３との間には、第２半径ＲＢ２の曲率が第３半径ＲＢ３の曲率に連続的に変わる移行点ＰＢ２３が形成される。第２部分は１２°から１３°の範囲のトラック部分角度γＢ２で延びている。第３部分Ｂ３は約３３°から３４°の半径中心ＭＢ３を中心とするトラック部分角度γＢ３で延びている。第３部分Ｂ３と第４部分Ｂ４との間の移行点には参照番号ＰＢ３４を付してある。

図５ｂ）は、本発明のカウンタートラックジョイント１１の内側ジョイント部１３を、ボールトラック２３Ａ、２３Ｂを通る縦断面図で示す。開口端に向かって広がる第１ボールトラック２３Ａは第１トラック中心線Ａ’を規定する一方、接続端に向かって広がる第２ボールトラック２３Ｂは内側ジョイント部の第２トラック中心線Ｂ’を規定する。

内側ジョイント部１３の第１ボールトラック中心線Ａ’は外側ジョイント部１２の第１ボールトラック中心線Ａと相補しており、すなわち内側ジョイント部１３のボールトラック中心線Ａ’は、ジョイント中心平面ＥＭに対して外側ジョイント部１２のボールトラック中心線Ａと鏡面対称である。したがって、内側ジョイント部１３の第２ボールトラック中心線Ｂ’は外側ジョイント部１２の第２ボールトラック中心線Ｂと相補しており、すなわち内側ジョイント部１３の第２トラック中心線Ｂ’は、ジョイント中心平面ＥＭに対して外側ジョイント部１２のジョイントトラック中心線Ｂと鏡面対称である。

そのため、内側ジョイント部１３の第１および第２のボールトラック中心線Ａ’、Ｂ’がとるコースに関して繰り返しを避けるために、外側ジョイント部１２の説明に関連して上記および下記にする説明を参照する。

図６ａ）および図６ｂ）は、開口端に向かって広がる外側ジョイント部１２の第１ボールトラック２２Ａのトラック形状に関してさらなる詳細を示す。図６ａ）はジョイント中心平面ＥＭにおける第１トラック中心線Ａの第１基準半径ＲＲＡを示し、その半径中心ＭＲＡは外側ジョイント部の長手方向軸線Ｌ１２上に位置付けられる。半径中心ＭＲＡは、ジョイント中心平面ＥＭにおける第１トラック中心線Ａの接線ＴＭＡの垂線と長手方向軸線Ｌ１２との交点によって規定される。トラック中心線Ａとジョイント中心平面ＥＭとの間に中心平面交点ＰＥＡが規定され、前記接線ＴＭＡは前記ジョイント中心平面交点ＰＥＡを通る。さらに、第１トラック中心線Ａは、第１および第２の部分Ａ１、Ａ２間の移行点ＰＡ１２から接続端に向かって、前記第１基準半径ＲＲＡによって規定される第１基準円弧ＣＲＡの半径方向内側で延びている。したがって、後部分の外側ジョイント部１２における第１ボールトラック２２Ａのトラックベースは、トラック中心線Ａの基準円弧ＣＲＡに平行に延びている対応する基準円弧ＣＲ２２Ａの半径方向内側に残る。このように、前記後部分Ａ２、Ａ３では、それぞれトラック中心線Ａおよびトラックベースにおける接線の比較的大きな接線角度αが達成される。より具体的には、本発明による接線角度αは、均一な半径のボールトラックがトラック中心平面から接続端に向かって連続する場合よりも大きい。より大きな接線角度αにより、前記第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａのボール１４Ａからボールケージ１５への力の導入が増大することになり、その結果、不要な騒音の発生を減少しながら、角度二等分平面の方へより効果的に制御されることになる。

さらに、外側ジョイント部１２は、ジョイント中心平面ＥＭにおいて第１トラック中心線Ａの接線ＴＭＡを含むように示されている。前記接線ＴＭＡと長手方向軸線Ｌ１２との間、および接線ＴＭＡの垂線と外側ジョイント部１２のオフセット平面ＥＡとの間には、第１制御角度δＡ／２が形成される。ジョイント中心平面ＥＭにおいて第２トラック中心線Ｂは、外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２に対して、第２制御角度δＢ／２を成す第２接線ＴＭＢを含むように示されている。第１トラック中心線Ａの第１制御角度δＡ／２は、第２トラック中心線Ｂの第２制御角度δＢ／２よりも大きい。より具体的には、開口端に向かって広がる第１トラック中心線Ａの制御角度δＡ／２は９°よりも大きく、さらに特定的には、１３°よりも小さいことが提案される。接続端に向かって広がるトラック中心線Ｂの制御角度δＢ／２は好ましくは８°より小さく、さらに特定的には６°よりも大きい。

特に図６ｂ）から明らかなように、外側ジョイント部１２の第１トラック中心線Ａの第２後部分Ａ２は、トラック点Ｐ１における第１トラック中心線Ａの接線Ｔ１と外側ジョイント部の長手方向軸線Ｌ１２との間に囲まれる第１接線角度α１が２８°から３８°の間の値、より特定的には３３°になるように設計されている。内側ジョイント部１３が外側ジョイント部１２に対して３０°屈曲するときに、トラック点Ｐ１は第１トラック中心線Ａにおけるボール中心の位置によって規定され、または、言い換えると、トラック点Ｐ１は第１トラック中心線Ａとジョイント中心Ｍを通る直線との交点によって規定され、該直線はジョイント中心平面ＥＭと１５°の角度を成す。

さらに、トラック点Ｐ２における第１トラック中心線Ａの第２接線Ｔ２と外側ジョイント部１２の長手方向軸線Ｌ１２との間の第２接線角度α２は３６°から４６°の間の値、より特定的には約４０°になることが分かる。第２トラック点Ｐ２は、内側ジョイント部１３が外側部１２に対して４０°で屈曲するときに、第１トラック中心線Ａにおけるボール中心の位置によって規定される。または、言い換えると、第２トラック点Ｐ２は、第１トラック中心線Ａとジョイント中心Ｍを通る直線との交点によって規定され、該直線は、ジョイント中心平面ＥＭに対して、２０°の角度を成す。

後湾曲部分Ａ２における、そのため後直線部分Ａ３においても大きな接線角度αは、前記ボールトラック２２Ａ、２３Ａのボール１４Ａからボールケージ１５への力の導入の改善をもたらし、そのため不要な騒音の発生を低減するとともに、角度二等分平面の方へより容易に制御されることになる。

後部分Ａ２、Ａ３における大きな接線角度αは、図示するトラック形状以外の手段によっても達成できることは理解される。例えば、第２後部分Ａ２は、楕円、渦巻き線状または双曲線形状などの円弧からずれた形状を有することができる。第３部分Ａ３は直線からずれた形状、つまり、曲率を含むことも考えられる。しかしいずれにしても、第１ボールトラック中心線Ａが部分Ａ１、Ａ２、Ａ３について説明する形状以外の形状を有したとしても、後部分は第１基準半径ＲＲＡの半径方向内側に延び、その結果、その長さにわたり均一な半径を有するボールトラックの場合よりも大きな接線角度αを長手方向軸線と成すであろう。

図７は、最新技術から周知のジョイントと比較して、図１による本発明のカウンタートラックジョイント１１の第１トラック対２２Ａ、２３Ａの接線角度αを屈曲角度βの関数としてグラフ表示する。図７は、３つのジョイントについて、０°から約４５°までの接線角度αの変化を屈曲角度βの関数として示す。上の破線（ＳＸ６）は、図１による本発明のジョイント１１について、屈曲角度βの関数としての接線角度αの変化を表す。他方で、実線（ＡＣ）はいわゆるＡＣジョイントについての、屈曲角度の関数としての接線角度αを示す。最も緩やかな線である一点鎖線（ＳＸ８）は、ＳＸ８型のボールを８個有するカウンタートラックジョイントについての、屈曲角度βの関数としての接線角度αを示す。

比較のために使用したＡＣジョイントは、互いに均一な設計のボールトラックを含む。全長にわたり、ボールトラックは、それぞれ内側ジョイント部および外側ジョイント部の長手方向軸線に位置付けられている半径中心を中心とした連続的に均一な半径を含む。

これも比較のために使用したＳＸ８ジョイントは、ＷＯ ２００８／０４３３８４ Ａ１号の図５に図示されるカウンタートラックジョイントである。前記カウンタートラックジョイントの後部分では、開口端に向かって広がる外側ジョイント部のボールトラックは、中心部分の半径に対して大きくした半径を含む。

図７では、屈曲角度３０°および４０°に対しては、屈曲角度βの関数としての接線角度αの延長線との交点において、３０°および４０°の前記具体的な屈曲角度に対応する接線角度αが示されている。

約１０°の屈曲角度以降で、本発明のカウンタートラックジョイント１１の接線角度αがとるコースは、先行技術のＡＣジョイントおよびＳＸ８ジョイントの各接線角度よりも急勾配であることが分かる。３０°の屈曲角度では、本発明のジョイントは約３３°の具体的な接線角度αが得られる。他方で、ＡＣジョイントの接線角度は約２３°にしかならず、ＳＸ８ジョイントの接線角度αは約１９°になる。

４０°の屈曲角度では、本発明のＳＸ−６ジョイントの接線角度αは約４０°になるが、先行技術のＡＣジョイントでは約２８°、ＳＸ８ジョイントでは約２２°であって、各接線角度αは明らかに小さい。

屈曲角度の関数として接線角度αを大きくすることは、第１トラック対２２Ａ、２３Ａおよび基準半径ＲＲＡ、ＲＲＡ’の内側に延びている第１ボールトラック中心線Ａ、Ａ’についての本発明の設計により達成される。

全体として、図７のグラフは、１０°以降の屈曲角度における接線角度αは、先行技術のＡＣジョイントおよびＳＸ８ジョイントの場合よりも明らかに大きいことを示している。この対策はボールケージ１５のケージ制御の改善を保証し、これを図８に関連してより詳細に説明する。

図８は、特定の屈曲角度βでの接線角度αの関数としてケージタンブリング指数（ＣＴＩ）の曲線をグラフ表示する。グラフは、接線角度αがより大きくなるとＣＴＩが明らかに低下していることを示している。より具体的には、３０°の屈曲角度と約２６°の接線角度で、本発明のカウンタートラックジョイントのケージタンブリング指数ＣＴＩは０．１未満になっている。より大きな２８°から３４°の接線角度の場合、ケージタンブリング指数（ＣＴＩ）は０．０５未満である。３０°の屈曲角度βでのケージタンブリング指数（ＣＴＩ）と接線角度αとの関係を破線で示す。

４０°の屈曲角度のそれぞれの関係は、一点鎖線で示される。３３°の接線角度αでは、０．１より小さいケージタンブリング指数がすでに達成される。より大きな接線角度αでは、つまり、長手方向軸線Ｌ１２、Ｌ１３に向かう第１トラック対２２Ａ、２３Ａの曲率がより大きい場合には、０．０７未満のさらに小さなケージタンブリング指数（ＣＴＩ）が達成される。

トラック中心線Ａ、Ａ’は、３０°のジョイント屈曲角度βで第１トラック中心線Ａ、Ａ’の接線角度αが２８°から３８°の範囲で、４０°のジョイント屈曲角度βでの接線角度αが３６°から４６°の範囲になるように設計されると特に有利である。中間の屈曲角度の有利な値は、補間法によって得られる。より具体的には、求められる範囲は、ケージを制御するボールの数が少ないことにより力の導入の改善が有利なため、６個のボールを有するカウンタートラックジョイントに適用される。８個のボールを有するカウンタートラックジョイントでは、所与の屈曲角度βでの接線角度αの前記値はやや小さくすることができ、例えば２°減じることができる。

図８によるシミュレーションおよびグラフは、トラック中心線Ａ、Ａ’の後部範囲における接線角度αが大きな屈曲角度でのケージ制御に決定的に影響すること、つまり、接線角度αが大きくなるほど、よりよくケージのモーメントの釣り合いがとれることを説明している。逆もまた同様に、ＣＴＩ指数が大きいほど、ケージの釣り合いは悪くなる。ＣＴＩ指数は、より低い温度でも、より具体的には大きな屈曲角度で、カウンタートラックジョイントが信頼性のあるケージ制御と低騒音レベルを特徴とすることを保証するために、０．１より小さくするべきである。

図９は、別の実施形態による本発明のカウンタートラックジョイントを軸方向図で示す。このジョイントは図１から図６によるカウンタートラックジョイントに実質的に一致するので、共通の特徴に関しては上記説明を参照することができ、同じ部品には同じ参照番号を付している。唯一の違いはボールトラックのそれぞれのトルク伝達ボールの数にあり、この実施形態では８個になる。開口端に向かって開いており、第１トラック中心線Ａを規定する第１トラック対２２Ａ，２３Ａと、接続端に向かって開いており、第２トラック中心線Ｂを規定する第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂは、円周にわたり交互になるように配置されている。合計８個のボールの数により、結果として、それぞれの場合において、それぞれ２つの第１トラック対２２Ａ、２３Ａおよび２つの第２トラック対２２Ｂ、２３Ｂが、互いに正反対に配置されている。この実施形態のそれぞれ第１ボールトラック２２Ａ、２３Ａおよびトラック中心線Ａの設計は、図１から図６に図示する実施形態のそれぞれ第１ボールトラック２２Ａ，２３Ａおよび第１トラック中心線Ａに対応する。それぞれ第２ボールトラック２２Ｂ、２３Ｂ、第２トラック中心線Ｂにも同じことが当てはまる。また、図１から図６による実施形態に関連して述べた他の特徴、そのため図７および図８に関連して説明した各利点も、８個のボールを有するこのカウンタートラックジョイントに適用されるので、この点に関して上記説明を参照することができる。

図１から図６による６個のボールを有する本発明のカウンタートラックジョイント、または８個のボールを有する本発明のカウンタートラックジョイントは、それぞれ個々のパラメータ間の以下の関係、個々のパラメータの以下の比率が遵守される場合、４７°よりも小さい屈曲角度に特に最適化される。
０．２６＜ＤＺ／ＤＯ＜０．３４
０．２７＜ＰＣＤＳ／ＤＯ＜０．３３
１．３１＜ＰＣＤＳ／ＤＢ＜１．５１
２．７＜ＰＣＤ／ＤＢ＜３．８
２．２＜ＰＣＤ／ＰＣＤＳ＜２．５
２．２＜ＰＣＤ／ＤＺ＜２．７
０．２＜ＯＦＣ／ＯＦＡ＜０．５
１．２＜ＨＢ／ＨＡ＜３．５
１．３＜ＰＣＤＳ／ＬＦ＜１．８
０．０１＜ＯＲＣ＜０．２
０．０１＜ＩＲＣ＜０．２
Ｗ＞２．５ｍｍ
−０．０２ｍｍ＜ＳＫＲ＜＋０．０５ｍｍ
−０．０４ｍｍ＜ＳＫＦ＜＋０．０４ｍｍ

前記関係において、使用されるパラメータは以下の意味をもつ。
ＤＺ：ジョイントが屈曲するとき、外側ジョイント部に接触できる領域におけるジャーナルの外径
ＤＯ：外側ジョイント部の外径
ＰＣＤ：ボールのピッチ円直径
ＰＣＤＳ：シャフトスプラインのピッチ円直径
ＤＢ：ボール径
ＯＦＡ：開口端に向かって開いているトラックＡのボールトラックのオフセット
ＯＦＣ：ケージのオフセット
ＯＲＣ：外側ジョイント部とボールケージとの間の半径方向の遊び
ＩＲＣ：内側ジョイント部とボールケージとの間の半径方向の遊び
ＨＡ：第１ボールトラックのアンダーカット（外側ジョイント部）
ＨＢ：第２ボールトラックのアンダーカット（外側ジョイント部）
ＬＦ：機能長、つまりジョイントが４７°の角度で屈曲したとき、内側ジョイント部でボールによって覆われる軸方向距離
Ｗ：最深のトラックベースと外側ジョイント部の外面との間の半径方向厚さ
ＳＫＲ：ボールトラックのボールの半径方向の遊び
ＳＫＦ：ケージ窓のボールの遊び

ジョイントの最大屈曲では、ボールはボールケージのケージ窓から出て移動することを提供することができる。この場合、各ケージ窓から出るボールの最大移動は０．５ｍｍまで可能である。ボールを中心とするボールトラックの最小ラップ角度は、外側ジョイント部の場合４０°より大きいことが好ましく、内側ジョイント部の場合４５°より大きいことが好ましい。

前述の値および比率はそれぞれ、４７°の最大屈曲角度を有するトルク伝達ボールを６個または８個有するカウンタートラックジョイントに特に適用される。しかし、本発明によるカウンタートラックジョイントは他の最大屈曲角度でも設計することができ、特に４０°から５２°までの最大屈曲角度を考慮に入れることができることは理解される。４０°から５２°までのこれら屈曲角度に関して、上で述べた値および比率はそれぞれ、それに応じて変更されるであろう。

１１ カウンタートラックジョイント
１２ 外側ジョイント部
１３ 内側ジョイント部
１４ ボール
１５ ボールケージ
１６ 外球面
１７ 内球面
１８ 窓
１９ 接続端
２０ 開口端
２１ 開口
２２ 外側ボールトラック
２３ 内側ボールトラック
Ａ 第１中心線（外側ジョイント部）
Ａ’ 第１中心線（内側ジョイント部）
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 部分
ＣＲＡ 基準円弧
ＲＡ１、ＲＡ２ 半径
ＲＲＡ 基準半径（第１中心線）
ＭＡ１、ＭＡ２ 中心
ＭＲＡ 基準半径ＲＲＡの中心
Ｍ ジョイント中心
ＥＭ ジョイント中心平面
Ｂ 第２中心線（外側ジョイント部）
Ｂ’ 第２中心線（内側ジョイント部）
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４ 部分
ＲＢ２、ＲＢ３ 半径
ＭＢ２、ＭＢ３ 中心
ＲＲＢ 基準半径（第２中心線）
Ｐ トラック点
Ｔ 接線
ＥＡ 第１オフセット平面
ＥＢ 第２オフセット平面
α 接線角度
β ジョイント屈曲角度
γ トラック部分角度
δ 口開放角

Claims (14)

1. カウンタートラックジョイントとしての等速ジョイントであって、
   第１の長手方向軸線（Ｌ１２）と互いに軸方向に対向する接続端および開口端とを含み、さらに第１外側ボールトラック（２２Ａ）および第２外側ボールトラック（２２Ｂ）を含む外側ジョイント部（１２）を備えており、
   第２の長手方向軸線（Ｌ１３）と前記外側ジョイント部（１２）の前記開口端に向いているシャフトの接続手段とを含み、さらに第１内側ボールトラック（２３Ａ）および第２内側ボールトラック（２３Ｂ）を含む内側ジョイント部（１３）を備えており、
   前記第１外側ボールトラック（２２Ａ）および前記第１内側ボールトラック（２３Ａ）はともに第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）を形成し、前記カウンタートラックジョイントが整合した位置にあるとき、前記外側ジョイント部（１２）の前記開口端に向かって広がり、
   前記第２外側ボールトラック（２２Ｂ）および前記第２内側ボールトラック（２３Ｂ）はともに第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）を形成し、前記カウンタートラックジョイントが整合した状態にあるとき、前記外側ジョイント部（１２）の前記接続端に向かって広がり、
   各第１トラック対（２２Ａ、２３Ａ）および各第２トラック対（２２Ｂ、２３Ｂ）にあるトルク伝達ボール（１４Ａ、１４Ｂ）を備えており、
   前記カウンタートラックジョイントの整合状態において、前記トルク伝達ボール（１４Ａ，１４Ｂ）のボール中心により、ジョイント中心平面（ＥＭ）が規定されており、
   前記外側ジョイント部（１２）と前記内側ジョイント部（１３）との間に配置されて、それぞれ前記トルク伝達ボール（１４）のうちの少なくとも１個を収容する、周方向に分布されるケージ窓（１８）を含む環状ボールケージ（１５）を備えており、
   前記内側ジョイント部（１３）および前記外側ジョイント部（１２）の前記第２及び第１の長手方向軸線（Ｌ１３，Ｌ１２）が同軸上に整合しているとき、前記ボール（１４）は前記ボールケージ（１５）によってジョイント中心平面（ＥＭ）上に保持され、前記内側ジョイント部（１３）が前記外側ジョイント部（１２）に対して角変位する場合、前記ボール（１４）は前記第１及び第２の長手方向軸線（Ｌ１２、Ｌ１３）間の角度二等分平面上に案内され、
   前記第１ボールトラック（２２Ａ、２３Ａ）の前記ボール（１４Ａ）の中心は、前記ボールが前記外側および内側の第１ボールトラック（２２Ａ、２３Ａ）に沿って移動するとき、それぞれ第１トラック中心線（Ａ、Ａ’）を規定し、
   前記第２ボールトラック（２２Ｂ、２３Ｂ）の前記ボール（１４Ｂ）の中心は、前記ボールが前記外側および内側の第２ボールトラック（２２Ｂ、２３Ｂ）に沿って移動するとき、それぞれ第２トラック中心線（Ｂ、Ｂ’）を規定し、
   前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）上の半径中心（ＭＲＡ）と、前記第１トラック中心線（Ａ）と前記ジョイント中心平面（ＥＭ）との中心平面交点（ＰＥＡ）との間に第１基準半径（ＲＲＡ）が規定されていて、前記半径中心（ＭＲＡ）は、前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）と、前記中心平面交点（ＰＥＡ）を通る直線であって、前記中心平面交点（ＰＥＡ）における前記第１トラック中心線（Ａ）の接線（ＴＭＡ）に垂直な直線との交点に位置付けられ、
   前記ジョイント中心平面（ＥＭ）から前記接続端に向かう方向で、前記第１トラック中心線（Ａ）の少なくとも一部は前記第１基準半径（ＲＲＡ）によって規定される基準円弧（ＣＲＡ）の半径方向内側に延びていることを特徴とする、
   カウンタートラックジョイントとしての等速ジョイント。
2. 前記第１トラック中心線（Ａ）は、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）に対して前記ジョイント中心（Ｍ）を中心に少なくとも８°の角度から始まって、前記接続端に向かって前記基準円弧（ＣＲＡ）の半径方向内側に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のカウンタートラックジョイント。
3. 前記第１トラック中心線（Ａ）と、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）と１５°の角度を成す前記ジョイント中心（Ｍ）を通る直線との交点において、第１後中心線点（Ｐ１）が規定され、
   前記外側ジョイント部（１２）において、前記第１トラック中心線（Ａ）の後部分（Ａ２）は、前記第１後中心線点（Ｐ１）における前記第１トラック中心線（Ａ）の第１接線（Ｔ１）と、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）との間の第１接線角度（α１）が２８°から３８°の範囲になるように設計されており、且つ
   前記第１トラック中心線（Ａ）と、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）と２０°の角度を成す前記ジョイント中心（Ｍ）を通る直線との間の交点において、第２後中心線点（Ｐ２）が規定され、
   前記外側ジョイント部（１２）において、前記第１トラック中心線（Ａ）の後部分（Ａ２）は、前記第２後中心線点（Ｐ２）における前記第１トラック中心線（Ａ）の第２接線（Ｔ２）と、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）との間の第２接線角度（α２）が３６°から４６°の範囲になるように設計されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のカウンタートラックジョイント。
4. 前記外側ジョイント部（１２）の前記第１トラック中心線（Ａ）は、第１曲率を有しており、前記ジョイント中心（Ｍ）に対して、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）を中心として少なくとも±３°の角度領域で延びている中心湾曲部分（Ａ１）と、第２曲率を有しており、前記接続端に向かって前記中心湾曲部分（Ａ１）に隣接する後湾曲部分（Ａ２）とを含み、
   前記後湾曲部分（Ａ２）の前記第２曲率は、前記中心湾曲部分（Ａ１）の前記第１曲率よりも大きいことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。
5. 前記第１トラック中心線（Ａ）の前記中心湾曲部分（Ａ１）は、中心（ＭＡ１）を中心とする半径（ＲＡ１）を有する円弧によって形成され、
   前記第１トラック中心線（Ａ）の前記後湾曲部分（Ａ２）は、第２中心（ＭＡ２）を中心とする第２半径（ＲＡ２）を有する円弧によって形成され、前記後湾曲部分（Ａ２）の前記第２半径（ＲＡ２）は前記中心湾曲部分（Ａ１）の前記第１半径（ＲＡ１）よりも小さいことを特徴とする、請求項４記載のカウンタートラックジョイント。
6. 前記外側ジョイント部（１２）において、前記後湾曲部分（Ａ２）の前記円弧の中心（ＭＡ２）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）に対する半径方向オフセットを含み、および／または前記外側ジョイント部（１２）で、前記後湾曲部分（Ａ２）の前記円弧の中心（ＭＡ２）は、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）に対する軸方向のオフセットを含むことを特徴とする、請求項５に記載のカウンタートラックジョイント。
7. 前記外側ジョイント部（１２）において、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）に平行に延びており、前記第１トラック中心線（Ａ）の前記中心湾曲部分（Ａ１）の前記中心（ＭＡ１）を含む第１オフセット平面（ＥＡ）が前記開口端に向けて規定され、
   前記第１オフセット平面（ＥＡ）から始まる前記第１トラック中心線（Ａ）の前記中心湾曲部分（Ａ１）は、１６°より大きく１８°よりも小さいトラック角度（γＡ１）で前記接続端に向かって延びていることを特徴とする、請求項４から６のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。
8. 前記ボールケージ（１５）は第１面中心（Ｍ１７）を中心とする内半径（Ｒ１７）を有する内球面（１７）と、第２面中心（Ｍ１６）を中心とする外半径（Ｒ１６）を有する外球面（１６）とを含んでおり、前記第１面中心（Ｍ１７）および前記第２面中心（Ｍ１６）は互いに軸方向の距離（オフセット）を有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。
9. 前記外側ジョイント部（１２）において、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）における前記第１トラック中心線（Ａ）の接線（ＴＭＡ）と、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）との間に第１制御角度（δＡ／２）を有し、
   前記外側ジョイント部（１２）において、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）における前記第２トラック中心線の接線（ＴＭＢ）と、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）との間に第２制御角度（δＢ／２）を有し、
   前記第１トラック中心線（Ａ）の前記第１制御角度（δＡ／２）は、前記第２トラック中心線（Ｂ）の前記第２制御角度（δＢ／２）よりも大きいことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。
10. 半径中心（ＭＲＢ）と、前記第２トラック中心線（Ｂ）と前記ジョイント中心平面（ＥＭ）との中心平面交点（ＰＥＢ）との間に、前記外側ジョイント部（１２）の前記第２トラック中心線（Ｂ）の第２基準半径（ＲＲＢ）が規定され、前記第２基準半径（ＲＲＢ）の前記半径中心（ＭＲＢ）は、前記中心平面交点（ＰＥＢ）における前記第２トラック中心線（Ｂ）の半径中心（ＭＢ２）に等しく、
    前記外側ジョイント部（１２）の前記第２トラック中心線（Ｂ）の少なくとも一部は、前記第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される第２基準円弧（ＣＲＢ）の半径方向内側に延びていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。
11. 前記第２トラック中心線（Ｂ）は、前記半径中心（ＭＢ２）を中心とする半径（ＲＢ２）を有する中心湾曲部分（Ｂ２）と、前記接続端に向かって前記中心湾曲部分（Ｂ２）に隣接し、中心（ＭＢ３）を中心とする半径（ＲＢ３）を有する後湾曲部分（Ｂ３）とを有しており、
    前記後湾曲部分（Ｂ３）の前記半径（ＲＢ３）は、前記中心湾曲部分（Ｂ２）の前記半径（ＲＢ２）よりも小さいことを特徴とする、請求項１０に記載のカウンタートラックジョイント。
12. 前記外側ジョイント部（１２）において、前記第２トラック中心線（Ｂ）の前記中心湾曲部分（Ｂ２）の中心（ＭＢ２）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）に対して、前記第２トラック中心線（Ｂ）から離れる方向に延びている半径方向オフセットと、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）に対して、前記接続端に向かって延びている軸方向のオフセットとを含むことを特徴とする、請求項１１に記載のカウンタートラックジョイント。
13. 前記外側ジョイント部（１２）において、前記第２トラック中心線（Ｂ）の前記後湾曲部分（Ｂ３）の前記中心（ＭＢ３）は、前記外側ジョイント部（１２）の前記第１の長手方向軸線（Ｌ１２）に対して、前記第２トラック中心線（Ｂ）に向かった半径方向オフセットと、前記ジョイント中心平面（ＥＭ）に対して、前記接続端に向かって延びている軸方向のオフセットとを含むことを特徴とする、請求項１１又は１２に記載のカウンタートラックジョイント。
14. 前記外側ジョイント部（１２）の前記第２トラック中心線（Ｂ）は、前記開口端に向かって前記中心湾曲部分（Ｂ２）に隣接する前部分（Ｂ１）を含み、前記前部分（Ｂ１）は前記第２基準半径（ＲＲＢ）によって規定される前記第２円弧（ＣＲＢ）の半径方向外側に延びていることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のカウンタートラックジョイント。

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