JP6173675B2 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関し、詳しくは、自動車の後輪用ドライブシャフトに用いられる固定式等速自在継手に関する。

自動車のドライブシャフトとしては、前輪用ドライブシャフトと後輪用ドライブシャフトがある。前輪用ドライブシャフトは前輪駆動車（ＦＦ車）の前輪と４輪駆動車の前輪に使用され、後輪用ドライブシャフトは後輪駆動車（ＦＲ車）の後輪と４輪駆動車の後輪に使用される。前輪用ドライブシャフトは、車輪が操舵されるので、通常、アウトボード側（車輪側）には、大きな作動角が取れるが軸方向に変位しない固定式等速自在継手が使用され、インボード側（デフ側）には、最大作動角は比較的小さいが作動角を取りつつ軸方向変位が可能な摺動式等速自在継手が使用される。一方、後輪用ドライブシャフトは、車輪が操舵されないので高作動角を必要としないため、インボード側と同様にアウトボード側にも摺動式等速自在継手が使用されることがある。また、後輪用ドライブシャフトにおいても、アウトボード側に固定式等速自在継手が使用され、インボード側に摺動式等速自在継手が使用される場合もある。

後輪用ドライブシャフトにおいて、アウトボード側に固定式等速自在継手が使用され、インボード側に摺動式等速自在継手が使用された従来技術を図２６に示す。この後輪用ドライブシャフトでは、アウトボード側の固定式等速自在継手１０１としてツェッパ型等速自在継手が使用され、インボード側の摺動式等速自在継手１１５としてダブルオフセット型等速自在継手が使用され、両等速自在継手１０１、１１５間をシャフト１１６により連結されている。固定式等速自在継手１０１とシャフト１１６との間および摺動式等速自在継手１１５とシャフト１１６との間にブーツ１１７ａ、１１７ｂが装着され、ブーツバンド１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃおよび１１８ｄにより締付け固定されている。

固定式等速自在継手１０１では、外側継手部材１０２のトラック溝１０７の曲率中心と、内側継手部材１０３のトラック溝１０９の曲率中心とが、継手中心に対して軸方向に等距離オフセットされているので、外側継手部材１０２と内側継手部材１０３の対向するトラック溝１０７、１０９の間に形成される各くさび角が、外側継手部材１０２の開口側に向けて開いている。このため、トルク伝達時に、トラック溝１０７、１０９からボール１０４に作用する力が保持器１０５を軸方向に押すことにより、外側継手部材１０２と保持器１０５との球面嵌合部および内側継手部材１０３と保持器１０５の球面嵌合部に作用する荷重が一定方向に向かって発生し、外側継手部材１０２と保持器１０５との球面嵌合部および内側継手部材１０３と保持器１０５との球面嵌合部がそれぞれ接触し、この接触力が大きいので、更なる高効率化や低発熱化には限度がある。

固定式等速自在継手として、高効率化、低発熱化を狙って、トラック溝交差タイプの固定式等速自在継手が提案されている（特許文献１）。この等速自在継手を図２７に示す。図２７（ａ）は、作動角０°の状態における縦断面図であり、図２７（ｂ）は、最大作動角を取った状態を示す縦断面図である。この等速自在継手１２１は、外側継手部材１２２、内側継手部材１２３、ボール１２４および保持器１２５を主な構成とする。この等速自在継手１２１は、トラック溝交差タイプであり、図示は省略するが、外側継手部材１２２の８本のトラック溝１２７のボール軌道中心線ｘを含む平面が継手の軸線ｎ−ｎに対して傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝１２７で互いに反対方向に形成されている。そして、内側継手部材１２３のトラック溝１２９のボール軌道中心線ｙは、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材１２２の対となるトラック溝１２７のボール軌道中心線ｘと鏡像対称に形成されている。

図２７（ａ）に示す縦断面では、外側継手部材１２２の球状内周面１２６に形成されたトラック溝１２７が軸方向に沿って円弧状に延び、その曲率中心は継手中心Ｏに位置する。内側継手部材１２３の球状外周面１２８には、外側継手部材１２２のトラック溝１２７と対向するトラック溝１２９が軸方向に沿って円弧状に延び、その曲率中心は継手中心Ｏに位置する。外側継手部材１２２のトラック溝１２７と内側継手部材１２３のトラック溝１２９との交差部にトルクを伝達する８個のボール１２４が組込まれている。外側継手部材１２２の球状内周面１２６と内側継手部材１２３の球状外周面１２８の間に、ボール１２４を保持する保持器１２５が配置されている。外側継手部材１２２の球状内周面１２６と嵌合する保持器１２５の球状外周面１３２、および内側継手部材１２３の球状外周面１２８と嵌合する保持器１２５の球状内周面１３３の曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏに形成されている。この等速自在継手１２１では、外側継手部材１２２および内側継手部材１２３のトラック溝１２７、１２９のボール軌道中心線ｘ、ｙの曲率中心は継手中心Ｏに対して軸方向にオフセットされていないが、傾斜した対向するトラック溝１２７、１２９が交差し、この交差部にボール１２４が介在することにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１２４が常に案内され、二軸間で等速に回転トルクが伝達されることになる。

上記のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手１２１では、外側継手部材１２２および内側継手部材１２３のトラック溝１２７、１２９は、それぞれが、周方向に隣り合うトラック溝で傾斜方向が互いに反対方向に形成されているので、保持器１２５の周方向に隣り合うポケット部１２５ａにボール１２４から相反する方向の力が作用する。この相反する方向の力により保持器１２５は継手中心Ｏ位置で安定する。このため、保持器１２５の球状外周面１３２と外側継手部材１２２の球状内周面１２６との接触力、および保持器１２５の球状内周面１３３と内側継手部材１２３の球状外周面１２８との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

特開２００９−２５０３６５号公報

特許文献１に記載の固定式等速自在継手は、実用域の最大作動角θｍａｘとして４０°以上を確保する必要がある前輪用ドライブシャフトに用いることを狙ったものである。前輪用ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手は、自動車の操舵時に大きな角度が必要となり、図２７（ｂ）に示すように、最大作動角θｍａｘを取ったときに、ボール１２４が外側継手部材１２２のトラック溝１２７の開口側端部および内側継手部材１２３のトラック溝１２９の奥側端部から外れないトラック長さが必要である。このため、外側継手部材１２２のマウス部１２２ａの軸方向寸法ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部まで軸方向寸法ｔ₂、内側継手部材１２３の軸方向幅寸法ｔ₃および保持器１２５の軸方向幅寸法ｔ₄が長くなる〔図２７（ａ）、（ｂ）参照〕。

これに対して、後輪用ドライブシャフトのアウトボード側等速自在継手は、操舵しないため、通常、常用角分の角度（５〜１５°程度）をカバーしていれば良いが、ドライブシャフトの車両への取付時や、悪路走行時の車両の上下動を許容するために、常用角以上の角度をカバーする必要があり、後輪用ドライブシャフトの等速自在継手は、最大作動角θｍａｘとして３０°程度をカバーできる形状となる。

したがって、特許文献１の設計思想のままの固定式等速自在継手１２１を、実用域の最大作動角が３０°程度である後輪用ドライブシャフトの用途に使用する場合、外側継手部材１２２や内側継手部材１２３、保持器１２５の軸方向寸法ｔ₁〜ｔ₄が必要以上に長いため、コンパクト化や軽量化に問題が生じる。

また、特許文献１に記載のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手１２１では、保持器１２５の周方向に隣り合うポケット部にボール１２４から相反する方向の力が作用し、この相反する方向の力により保持器１２５は継手中心Ｏ位置で安定する。この構造的な効果により高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上するが、自動車等の燃料消費を抑えるために更なる高効率化のためには改善の余地を残している。

以上の問題に鑑み、本発明は、後輪用ドライブシャフトに特化し、トルク損失および発熱が少なく高効率で、軽量・コンパクトな固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、後輪用ドライブシャフトに用いる固定式等速自在継手を高効率なトラック溝交差タイプとし、軽量・コンパクトと共に、更なる高効率化を図るという新たな着想と共に次の知見により、本発明に至った。

すなわち、本発明は、鋭意検討と実験により見出された以下の知見に基づいている。
（１）前提条件として、トラック溝交差タイプの固定式等速自在継手は、構造的な効果から保持器と外側継手部材、内側継手部材の球面接触が抑制され摩擦損失を抑えることができる。
（２）さらに、保持器のポケット荷重が周方向に互い違いに発生するため、２等分平面への保持器の幾何学的拘束が安定し、保持器のポケットすきまδをプラスすきま側に設定できることを究明した。
（３）しかし、比較的最大作動角が小さい後輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手においても、上記のプラスすきまには上限があり、すきまが広すぎるとポケット内でのボールによる異音の発生が問題となることを検証した。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有し、この奥側に軸部が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トラック溝と対をなす複数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内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有し、前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面とに嵌合する球状外周面と球状内周面を有する保持器とを備えた固定式等速自在継手において、前記外側継手部材のトラック溝は、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状部分を有し、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝において互いに反対方向に形成されており、前記内側継手部材のトラック溝は、作動角が０°の状態で前記継手中心を含む平面を基準として、前記外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成されたものであって、トルク伝達時に前記保持器のポケット荷重が周方向に互い違いに発生してバランスし、前記保持器が２等分平面へ案内される構造における前記ボールと保持器のポケット間のポケットすきまを正の値とすると共に、少なくとも前記外側継手部材のトラック溝が、後輪ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有することを特徴とする。より好ましくは、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の双方が、後輪ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有する。ここで、上記の継手の軸線とは、継手の回転中心となる長手方向の軸線を意味し、後述する実施形態における継手の軸線Ｎ−Ｎを指す。特許請求の範囲に記載の継手の軸線も同じとする。

上記の構成により、トルク損失および発熱が少なく高効率で、かつ軽量・コンパクトで、後輪用ドライブシャフトに特化した固定式等速自在継手を実現することができる。詳しくは、トラック溝交差という構造的な効果から保持器と外側継手部材、内側継手部材の球面接触が抑制され摩擦損失を抑えることができるという作用と、ボールと保持器との間のポケットすきまδを正の値にしたことによる摩擦損失および発熱の一層の抑制という作用が相俟って更なる高効率化を実現することができる。また、後輪用ドライブシャフトに特化した固定式等速自在継手の寸法設定に加えて、低発熱化により寿命が向上し、継手の容量を大きくする必要がなくなり、一層のコンパクト化が図られる。

具体的には、上記のポケットすきまδを０〜５０μｍとしたことにより、ポケット内でのボールによる異音の発生もなく、摩擦損失および発熱の一層の抑制により更なる高効率化を図ることができる。

上記の最大作動角を３０°とし、外側継手部材および内側継手部材の各トラック溝が後輪用ドライブシャフトに必要十分な長さに短縮されているので、軽量・コンパクト化を図ることができる。

トラック溝の構成として、上記の円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができる。

上記の外側継手部材のトラック溝は、上記の円弧状部分としての第１の円弧状部分と、この第１の円弧状部分の開口側端部に接続する第２の円弧状部分とから構成とすることができる。また、この第２の円弧状部分を、第１の円弧状部分より半径方向外側で、かつ継手中心より軸方向に開口側にオフセットされた曲率中心を有する構成とすることができる。これにより、ボールを組み込むためのボール組込み角を小さくすることができるので、保持器のポケットの周方向寸法を短くでき、保持器の強度を向上させることができる。

上記の第２の円弧状部分が接続する第１の円弧状部分の開口側端部と継手中心とを結ぶ直線が、作動角が０°の状態で継手中心を含む平面に対してなす角βを３°〜７．５°に設定することが好ましい。これにより、後輪用ドライブシャフトにおける常用角１５°以下の範囲では、軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ第１の円弧状部分にボールが接触するので、トルク損失および発熱が少なく高効率化を図ることができる。

トルク伝達ボールの個数を８個又は１０個とすることにより、軽量コンパクトで、高効率な後輪用ドライブシャフトに好適な固定式等速自在継手を実現することができる。

本発明により、後輪用ドライブシャフトに特化したトルク損失および発熱が少なく高効率で、かつ軽量・コンパクトな固定式等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図および側面図である。 上記の固定式等速自在継手の外側継手部材の部分縦断面図および側面図である。 上記の固定式等速自在継手の内側継手部材の外周面および側面を示す図である。 外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。 内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。 保持器の縦断面図および横断面図である。 固定式等速自在継手の構成部材の軸方向寸法を説明する縦断面図である。 ボールを組み込む状態を示す縦断面図である。 外側継手部材の斜視図である。 内側継手部材の斜視図である。 保持器の斜視図である。 固定式等速自在継手の斜視図である。 上記の固定式等速自在継手を自動車の後輪用ドライブシャフトに使用した状態を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図および側面図である。 上記の固定式等速自在継手の外側継手部材の部分縦断面図および側面図である。 上記の固定式等速自在継手の内側継手部材の部分縦断面図および側面図である。 外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。 内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。 保持器の縦断面図および横断面図である。 固定式等速自在継手の構成部材の軸方向寸法を説明する縦断面図である。 ボールを組み込む状態を示す縦断面図である。 外側継手部材の斜視図である。 内側継手部材の斜視図である。 保持器の斜視図である。 固定式等速自在継手の斜視図である。 自動車の後輪用ドライブシャフトに使用された従来の固定式等速自在継手を示す縦断面図である。 従来の固定式等速自在継手を示す縦断面図である。

本発明の実施の形態を図１〜図２５に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態を図１〜図１３に示す。図１は、第１の実施形態に係る固定式等速自在継手を示し、図１（ａ）は部分縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の右側面図である。この等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および保持器５を主な構成とする。図１（ｂ）、図２および図３に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂおよび９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されている。そして、外側継手部材２および内側継手部材３の対となるトラック溝７Ａ、９Ａおよび７Ｂ、９Ｂの各交差部に８個のボール４が組込まれている。本実施形態の固定式等速自在継手１は、後輪用ドライブシャフトに特化したトラック溝７、９の長さ、外側継手部材２のマウス部の軸方向寸法、内側継手部材３の軸方向幅寸法、保持器５の軸方向幅寸法に設定されているが、その詳細は後述する。図１（ａ）では、トラック溝７、９については、それぞれ、図２（ａ）に示す平面Ｍおよび図３（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

継手の縦断面を図１（ａ）に示す。軸方向に延びるトラック溝の傾斜状態や湾曲状態などの形態、形状を的確に示すために、本明細書では、ボール軌道中心線という用語を用いて説明する。ここで、ボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じであり、また、トラック溝の円弧状の状態は、ボール軌道中心線の円弧状の状態と同じである。

図１（ａ）に示すように、外側継手部材２のトラック溝７のボール軌道中心線Ｘは、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状に形成されている。内側継手部材３のボール軌道中心線Ｙは、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状に形成されている。このように、外側継手部材２のトラック溝７および内側継手部材３のトラック溝９は円弧状部分を有する。トラック溝部７、９のボール軌道中心線Ｘ、Ｙの各曲率中心を、継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。

図示は省略するが、トラック溝７、９の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝７、９とボール４は、接触角（３０°〜４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝７、９の溝底より少し離れたトラック溝７、９の側面側で接触している。

図２に基づき、外側継手部材２のトラック溝７が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図２（ａ）は外側継手部材２の部分縦断面を示し、図２（ｂ）は外側継手部材２の右側面を示す。外側継手部材２のトラック溝７は、その傾斜方向の違いから、トラック溝７Ａ、７Ｂの符号を付す。図２（ａ）に示すように、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝７Ａに周方向に隣り合うトラック溝７Ｂは、図示は省略するが、トラック溝７Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝７Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。このように、外側継手部材２のトラック溝７Ａ、７Ｂが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂにおいて互いに反対方向に形成されている。

ここで、トラック溝の符号について補足する。外側継手部材２のトラック溝を指す場合は符号７を付し、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号７Ａ、７Ｂを付す。後述する内側継手部材３のトラック溝についても、同様の要領で符号を付している。

次に、図３に基づき、内側継手部材３のトラック溝９が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図３（ａ）は内側継手部材３の外周面を示し、図３（ｂ）は内側継手部材３の右側面を示す。内側継手部材３のトラック溝９は、図３（ａ）に示すように、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝９Ａに周方向に隣り合うトラック溝９Ｂは、図示は省略するが、トラック溝９Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝９Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。傾斜角γは、等速自在継手１の作動性および内側継手部材３のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°〜１２°の範囲、さらには、４°〜８°の範囲が好ましい。内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙは、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。

図４に基づいて、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の形状を説明する。図４の部分縦断面は、外側継手部材２の半径方向の上側半分だけを示し、前述した図２（ａ）のトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。したがって、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図４には、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明は省略する。外側継手部材２の球状内周面６にはトラック溝７Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘを有する。トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ〔図２（ａ）参照〕上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。

同様に、図５に基づいて、内側継手部材３の縦断面よりトラック溝の形状を説明する。図５の縦断面は、内側継手部材３の半径方向の上側半分だけを示し、前述した図３（ａ）のトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。したがって、図４と同様に、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図５には、内側継手部材３のトラック溝９Ａが示されているが、トラック溝９Ｂは、傾斜方向がトラック溝９Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝９Ａと同じであるので、説明は省略する。内側継手部材３の球状外周面８にはトラック溝９Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙを有する。トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ〔図３（ａ）参照〕上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。

図６に保持器を示す。図６（ａ）は保持器の縦断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＧ−Ｇ線における横断面図である。保持器５には、球状外周面１２と球状内周面１３が形成され、周方向に等間隔で８個のポケット５ａが形成されている。図６（ｂ）に示すように、ポケット５ａの周方向の長さＨ２は、外側継手部材２にボール４を組み込むときのボール４の周方向の移動量を許容できる寸法に設定されている。詳細は後述する。

図７に、後輪用ドライブシャフトに特化した本実施形態の固定式等速自在継手１の寸法的な構成を示す。図７（ａ）は、等速自在継手１の作動角０°の状態を示す縦断面図であり、図７（ｂ）は、最大作動角θｍａｘの状態を示す縦断面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）および後述する図８は、いずれも継手の軸線Ｎ−Ｎにおける断面であるが、トラック溝については、それぞれ、図２（ａ）に示す平面Ｍおよび図３（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

図７（ｂ）に示すように、等速自在継手１が最大作動角θｍａｘを取ると、ボール４は、作動角０°の状態における継手中心Ｏを含む平面Ｐに対して、ボール４の中心Ｏｂがθｍａｘ／２の位置に移動する。すなわち、最大作動角θｍａｘを３０°に設定した場合には１５°だけ移動する。この状態で、ボール４が、外側継手部材２のトラック溝７および内側継手部材３のトラック溝９のそれぞれと接触状態を確保するようにトラック溝７、９の長さが設定される。詳細には、図示のように、ボール４とトラック溝７、９との接触点Ｓｏ、Ｓｉとトラック溝７、９の端部との間に余裕量を設けてトラック長さが設定される。ここで、特許請求の範囲におけるトラック溝の長さ、すなわち、トラック溝が後輪ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有するとは、上記のように、最大作動角θｍａｘを取ったときにボールがトラック溝と接触状態を確保するに必要十分なトラック溝の長さを意味する。以降の実施形態においても同じとする。

上記のトラック溝の長さを基準にして外側継手部材２の軸方向寸法や内側継手部材３の軸方向幅寸法等が決められる。この固定式等速自在継手１では、最大作動角を３０°に設定しているので、図７（ａ）に示すように、外側継手部材２のマウス部２ａの軸方向寸法Ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部まで軸方向寸法Ｔ₂、内側継手部材３の軸方向幅寸法Ｔ₃および保持器５の軸方向幅寸法Ｔ₄は、必要十分な長さに短縮されている。

外側継手部材２の軸方向寸法Ｔ₁、Ｔ₂を短くするできることにより、外側継手部材１の重量低減、材料の投入重量の削減、トラック溝および球状内周面の仕上げ加工長さの削減が図れる。同様に、内側継手部材３の軸方向幅寸法Ｔ₃を短くするできることにより、内側継手部材３の重量低減、材料の投入重量の削減、トラック溝および球状外周面の仕上げ加工長さの削減を図ることができる。さらに、継手の内部空間の減少に伴い、潤滑剤（グリース）の削減を図ることができる。これにより、本実施形態の固定式等速自在継手１は、前輪用ドライブシャフトに使用された従来の固定式等速自在継手（図２７参照）に比べて大幅に軽量コンパクトにできる。

次に、本実施形態の更なる特徴であるトルク損失、発熱の一層の抑制、高効率化のための構成を図６に基づいて説明する。保持器５に周方向に８個形成されたポケット５ａの軸方向に対向する面がボール４を保持する面であり、これら両面間の軸方向寸法をＨ１とする。そして、二点鎖線で示したボール４の直径をＤｂとしたとき、ポケットすきまδは、次式で表される。
ポケットすきまδ＝保持器のポケットの軸方向寸法Ｈ１−ボールの直径Ｄｂ
したがって、ボールの直径Ｄｂがポケットの軸方向寸法Ｈ１よりの大きい場合にはマイナスすきまとなり、反対にボールの直径Ｄｂがポケットの軸方向寸法Ｈ１よりの小さい場合にはプラスすきま、すなわち、ポケットすきまδが正の値となる。

従来の固定式等速自在継手においては、組立時の屈曲作動性の問題から、ボールと保持器のポケットの嵌め合いは締まり嵌め、すなわち、ポケットすきまはマイナスすきま（例えば、−５０μｍ〜−１０μｍ）に設定されていた。しかし、本実施形態では、ボール４と保持器５のポケット５ａの嵌め合いをすきま嵌め、すなわち、ポケットすきまδを正の値としている。評価試験の結果、最大作動角θｍａｘが３０°の本実施形態の固定式等速自在継手１では、高作動角を取らないこともあって、ポケットすきまδを０μｍ≦δ≦５０μｍの範囲に設定すれば、継手の運転状態でのポケット５ａ内でのボール４による異音の発生がなく、また、組立時の屈曲作動性も問題なく、トルク損失および発熱が少なく高効率化を図れることが確認された。この理由は、トラック溝が交差した本実施形態の固定式等速自在継手１では、ポケットすきまδをプラスすきま側に設定しても、保持器５のポケット荷重が周方向に互い違いに発生してバランスするため、２等分平面への保持器５の幾何学的拘束が安定すること、これに加えて高作動角を取らないことによるものと考えられる。

ここで、屈曲作動性とは、固定式等速自在継手１が無負荷で回転しない状態（無負荷静止状態）で、内側継手部材３に連結されたシャフト１１（図１３参照）を外側継手部材２に対して十字方向（直径方向）に屈曲させるときの作動性を意味する。この屈曲作動性が悪いとシャフトを十字方向に屈曲させるときに引っ掛りが生じ、スムーズに折り曲げられない状態になる。

図８に、本実施形態の固定式等速自在継手１においてボール４を組み込む状態を示す。ボール４の組込み前に、保持器５の球状内周面１３内に内側継手部材３を組み込み、両部材５、３の軸線を一致させた状態のカセットを、その軸線を外側継手部材２の軸線Ｎ−Ｎに対して直交する姿勢で、外側継手部材２の球状内周面６内に挿入し、その後、保持器５、内側継手部材３および外側継手部材２の軸線を一致させる。そして、図８に示すように、内側継手部材３を最大作動角θｍａｘよりも大きいボール組込み角θ１まで折り曲げ、保持器５のポケット５ａと外側継手部材２のトラック溝７の開口側端部に形成される間隙にボール４を組み込む。

本実施形態の固定式等速自在継手では、トラック溝７、９が周方向に傾斜した交差溝となっているため、継手を折り曲げた際、ポケット５ａ内でのボール４の周方向移動量は、トラック溝７、９の傾斜分が加わって大きくなり、図６（ｂ）に示すポケット５ａの周方向寸法Ｈ２が大きくなる。その結果、保持器５の強度面で不利になる。しかし、前述したように、本実施形態では、外側継手部材２の継手中心Ｏから開口端までの軸方向寸法Ｔ２が短縮されているので、ボール組込み角θ１を、従来のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手に比べて小さくできる。その結果、保持器５のポケット５ａの周方向寸法Ｈ２を短縮できるので、保持器５の柱部の周方向幅を大きくでき、保持器の強度を向上させることができる。また、ポケット５ａの仕上げ加工長さを減少させることができるので、製造コストを抑制できる。

上記のように、本実施形態の固定式等速自在継手１では、後輪用ドライブシャフトに特化して外側継手部材２、内側継手部材３の軸方向寸法を短縮して大幅な軽量・コンパクト化が図れることに加えて、トラック溝交差という構造的な効果から保持器５と外側継手部材２、内側継手部材３の球面接触が抑制され摩擦損失を抑えることができるという作用と、ボール４と保持器５のポケット５ａ間のポケットすきまδを正の値に設定したことによる摩擦損失および発熱の一層の抑制という作用が相俟って更なる高効率化を実現することができる。また、低発熱化により寿命が向上し、継手の容量を大きくする必要がなくなり、コンパクト化をさらに促進することができる。

図９〜１２に、本実施形態の等速自在継手の外側継手部材２、内側継手部材３、保持器５および前記の各部材２、３、５、ボール４を組立てた等速自在継手１の斜視図を示す。この斜視図は、これまでに説明したトラック溝を立体的に示している。図９に示すように、外側継手部材２の球状内周面６に、継手の軸線Ｎ−Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝７Ａ、７Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。また、図１０に示すように、内側継手部材３の球状外周面８には、継手の軸線Ｎ−Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝９Ａ、９Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。

図１３は、本実施形態の固定式等速自在継手１を適用した自動車の後輪用ドライブシャフト２０を示す。固定式等速自在継手１は中間シャフト１１の一端に連結され、他端には摺動式ダブルオフセット型等速自在継手１５が連結されている。固定式等速自在継手１の外周面とシャフト１１の外周面との間、および摺動式ダブルオフセット型等速自在継手１５の外周面とシャフト１１の外周面との間に、それぞれ蛇腹状ブーツ１６ａ、１６ｂがブーツバンド１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄにより取り付け固定されている。継手内部には、潤滑剤としてのグリースが封入されている。本実施形態の固定式等速自在継手１を使用したので、トルク損失や発熱が小さく高効率で、かつ、軽量・コンパクトな後輪用ドライブシャフト２０が実現される。この後輪用ドライブシャフト２０を搭載した自動車は、伝達効率が改善されることにより燃料消費を抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る固定式等速自在継手を図１４〜２５に基づいて説明する。本実施形態の固定式等速自在継手は、第１の実施形態と比較して、外側継手部材のトラック溝が、円弧状部分としての第１の円弧状部分と、この第１の円弧状部分に対して開口側に位置し、かつ第１の円弧状部分の開口側端部に接続する第２の円弧状部分とからなる構成が異なる。第１の実施形態と同様の機能を有する部位には同じ符号を付して要点を説明する。

図１４は、第２の実施形態に係る固定式等速自在継手を示し、図１４（ａ）は部分縦断面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の右側面図である。この等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および保持器５を主な構成とする。図１４（ｂ）、図１５および図１６に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のそれぞれ８本のトラック溝７、９は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂおよび９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されている。そして、外側継手部材２および内側継手部材３の対となるトラック溝７Ａ、９Ａおよび７Ｂ、９Ｂの各交差部に８個のボール４が配置されている。第１の実施形態と同様に、図１４（ａ）では、トラック溝７、９については、それぞれ、図１５（ａ）に示す平面Ｍおよび図１６（ｂ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

図１４（ａ）に示すように、外側継手部材２のトラック溝７が、奥側に位置する第１の円弧状部分７ａと、この第１の円弧状部分７ａに対して開口側に位置し、かつ第１の円弧状部分７ａの開口側端部に接続する第２の円弧状部分７ｂとからなる。以降の説明では、トラック溝７の第１の円弧状部分７ａを第１のトラック溝部７ａといい、第２の円弧状部分７ｂを第２のトラック溝部７ｂという。外側継手部材２のトラック溝７はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７ａと、この第１のトラック溝部７ａとは反対方向に湾曲する円弧状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７ｂとからなり、第１のトラック溝部７ａのボール軌道中心線Ｘａに第２のトラック溝部７ｂのボール軌道中心線Ｘｂが滑らかに接続されている。

内側継手部材３においても、トラック溝９の第１の円弧状部分９ａを第１のトラック溝部９ａといい、第２の円弧状部分９ｂを第２のトラック溝部９ｂという。内側継手部材３のトラック溝９はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９ａと、この第１のトラック溝部９ａとは反対方向に湾曲する円弧状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９ｂとからなり、第１のトラック溝部９ａのボール軌道中心線Ｙａに第２のトラック溝部９ｂのボール軌道中心線Ｙｂが滑らかに接続されている。内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙは、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。

第１のトラック溝部７ａ、９ａのボール軌道中心線Ｘａ、Ｙａの各曲率中心を、継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。

本実施形態でも、トラック溝７、９の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝７、９とボール４は、接触角（３０°〜４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。

図１５に、外側継手部材２のトラック溝７が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を示す。図１５（ａ）は外側継手部材２の部分縦断面を示し、図１５（ｂ）は外側継手部材２の右側面を示す。外側継手部材２のトラック溝７の傾斜状態は、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

図１６に、内側継手部材３のトラック溝９が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を示す。図１６（ａ）は内側継手部材３の外周面を示し、図１６（ｂ）は内側継手部材３の右側面を示す。内側継手部材３のトラック溝９の傾斜状態についても、第１の実施形態と同様であるので、重複説明を省略する。

ここで、トラック溝の符号について更に補足する。外側継手部材２のトラック溝全体を指す場合は符号７を付し、その第１のトラック溝部に符号７ａ、第２のトラック溝部に符号７ｂを付す。さらに、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号７Ａ、７Ｂを付し、それぞれの第１のトラック溝部に符号７Ａａ、７Ｂａ、第２のトラック溝部に符号７Ａｂ、７Ｂｂを付す。後述する内側継手部材３のトラック溝についても、同様の要領で符号を付している。

図１７に基づいて、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。図１７の部分縦断面も、外側継手部材２の半径方向の上側半分だけを示し、前述した図１５（ａ）のトラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。したがって、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図１７には、外側継手部材２のトラック溝７Ａが示されているが、トラック溝７Ｂは、傾斜方向がトラック溝７Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝７Ａと同じであるので、説明を省略する。

図１７に示すように、外側継手部材２の球状内周面６にはトラック溝７Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝７Ａはボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部７Ａａと、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの半径方向外側（換言すると、第１のトラック溝部７Ａａの半径方向外側）で、かつ継手中心Ｏから軸方向開口側にオフセットした点Ｏｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部７Ａｂとからなる。したがって、第２のトラック溝部７Ａｂの円弧状のボール軌道中心線Ｘｂは、第１のトラック溝部７Ａａの円弧状のボール軌道中心線Ｘａとは反対方向に湾曲している。第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａは、継手中心Ｏとオフセット点Ｏｏとを結ぶ直線がボール軌道中心線Ｘと交わる点であり、端部Ａと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＬとする。この端部Ａに第２のトラック溝部７Ａｂのボール軌道中心線Ｘｂが滑らかに接続されている。すなわち、端部Ａが第１のトラック溝部７Ａａと第２のトラック溝７Ａｂとの接続点である。

図示のように、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図１５（ａ）参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｌとがなす角度β’は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、本発明でいう直線Ｌが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。

同様に、図１８に基づいて、内側継手部材３の縦断面よりトラック溝の詳細を説明する。図１８の縦断面も、内側継手部材３の半径方向の上側半分だけを示し、前述した図１６（ａ）のトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。したがって、図１７と同様に、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図１８には、内側継手部材３のトラック溝９Ａが示されているが、トラック溝９Ｂは、傾斜方向がトラック溝９Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝９Ａと同じであるので、説明は省略する。内側継手部材３の球状外周面８にはトラック溝９Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝９Ａはボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部９Ａａと、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの半径方向外側（換言すると、第１のトラック溝部９Ａａの半径方向外側）で、かつ継手中心Ｏから軸方向奥側にオフセットした点Ｏｉを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部９Ａｂとからなる。第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂは、継手中心Ｏとオフセット点Ｏｉとを結ぶ直線がボール軌道中心線Ｙと交わる点であり、端部Ｂと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＲとする。この端部Ｂに第２のトラック溝部９Ａｂのボール軌道中心線Ｙｂが滑らかに接続されている。すなわち、端部Ｂが第１のトラック溝部９Ａａと第２のトラック溝９Ａｂとの接続点である。

図示のように、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図１６（ａ）参照）上に投影された継手の軸線Ｎ’−Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｒとがなす角度β’は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ’×ｃｏｓγの関係になる。

次に、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βについて説明する。作動角θを取ったとき、作動角０°の状態における継手中心Ｏを含む平面Ｐに対して、ボール４がθ／２の位置に移動する。常用角の１／２より角度βを決め、ここれによりボール４が接触するトラック溝の範囲を決める。ここで、常用角について定義する。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、後輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手で生じる作動角をいう。常用角は、通常、５°〜１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。これにより、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βを３°〜７．５°と設定する。ただし、角度βは３°〜７．５°に限定されるものではなく、車種の設計条件に応じて適宜設定することができる。後輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手として、角度βを３°〜７．５°に設定することで種々の車種に汎用することができる。

上記の角度βにより、図１７において、第１のトラック溝部７Ａａのボール軌道中心線Ｘａの端部Ａは、常用角時に軸方向に沿って最も開口側に移動したときのボールの中心位置となる。同様に、内側継手部材３では、図１８において、第１のトラック溝部９Ａａのボール軌道中心線Ｙａの端部Ｂは、常用角時に軸方向に沿って最も奥側に移動したときのボールの中心位置となる。このように設定されているので、常用角の範囲では、ボール４は、外側継手部材２および内側継手部材３の第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａと、傾斜方向が反対の７Ｂａ、９Ｂａ（図１５、図１６参照）に位置するので、保持器５の周方向に隣り合うポケット部５ａにボール４から相反する方向の力が作用し、保持器５は継手中心Ｏの位置で安定する（図１４参照）。このため、保持器５の球状外周面１２と外側継手部材２の球状内周面６との接触力、および保持器５の球状内周面１３と内側継手部材３の球状外周面８との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

図１９に保持器を示す。図１９（ａ）は保持器の縦断面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＧ−Ｇ線における横断面図である。第１の実施形態と同様、保持器５には、球状外周面１２と球状内周面１３が形成され、周方向に等間隔で８個のポケット５ａが形成されている。図１９（ｂ）に示すように、ポケット５ａの周方向の長さＨ２は、外側継手部材２にボール４を組み込むときのボール４の周方向の移動量を許容できる寸法に設定されている。トルク損失、発熱の一層の抑制、高効率化のための保持器のポケットの軸方向寸法Ｈ１、ボールの直径Ｄｂ、ポケットすきまδとの関係、その作用については、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図２０に、後輪用ドライブシャフトに特化した本実施形態の固定式等速自在継手１の寸法的な構成を示す。図２０（ａ）は、作動角０°の状態を示す縦断面図であり、図２０（ｂ）は、最大作動角θｍａｘの状態を示す縦断面図である。図２０（ａ）、図２０（ｂ）および後述する図２１は、いずれも継手の軸線Ｎ−Ｎにおける断面であるが、トラック溝については、それぞれ、図１５（ａ）に示す平面Ｍおよび図１６（ａ）に示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

第１の実施形態と同様に、本実施形態の固定式等速自在継手１においても、最大作動角を３０°に設定しているので、図２０（ａ）に示すように、外側継手部材２のマウス部２ａの軸方向寸法Ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部まで軸方向寸法Ｔ₂、内側継手部材３の軸方向幅寸法Ｔ₃および保持器５の軸方向幅寸法Ｔ₄は、必要十分な長さに短縮されている。

外側継手部材２や内側継手部材３の軸方向寸法Ｔ₁、Ｔ₃を短くすることによる作用効果については、第１の実施形態の固定式等速自在継手と同様であるので、重複説明を省略する。

図２１に、本実施形態の固定式等速自在継手１においてボール４を組み込む状態を示す。第１の実施形態と同様に、ボール４の組込み前に、保持器５の球状内周面１３内に内側継手部材３を組み込み、両部材５、３の軸線を一致させた状態のカセットを、その軸線を外側継手部材２の軸線Ｎ−Ｎに対して直交する姿勢で、外側継手部材２の球状内周面６内に挿入し、その後、保持器５、内側継手部材３および外側継手部材２の軸線を一致させておく。そして、図２１に示すように、内側継手部材３を最大作動角θｍａｘよりも大きいボール組込み角θ１まで屈曲させ、保持器５のポケット５ａと外側継手部材２のトラック溝７の開口側端部に形成される間隙にボール４を組み込む。

本実施形態では、外側継手部材２の継手中心Ｏから開口端までの軸方向寸法Ｔ₂が短縮されていることに加えて、外側継手部材２の第２のトラック溝部７ｂの開口側端部が半径方向に拡がっているので、ボール組込み角θ１を、従来のトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手に比べて小さくできることはもちろん、第１の実施形態よりもさらにボール組込み角θ１を小さくできる。その結果、第１の実施形態に比べて、さらに保持器５のポケット５ａの周方向寸法Ｈ２を短縮できるので、保持器５の柱部の周方向幅を大きくでき、保持器の強度を向上させることができる。また、ポケット５ａの仕上げ加工長さを一層減少させることができるので、ポケット５ａの仕上げ加工についての製造コストを抑制できる。

上記のように、本実施形態の固定式等速自在継手１においても、後輪用ドライブシャフトに特化して外側継手部材２、内側継手部材３の軸方向寸法を短縮して大幅な軽量・コンパクト化が図れることに加えて、トラック溝交差という構造的な効果から保持器５と外側継手部材２、内側継手部材３の球面接触が抑制され摩擦損失を抑えることができるという作用と、ボール４と保持器５のポケット５ａ間のポケットすきまδを正の値に設定したことによる摩擦損失および発熱の一層の抑制という作用が相俟って更なる高効率化を実現することができる。また、低発熱化により寿命が向上し、継手の容量を大きくする必要がなくなり、コンパクト化をさらに促進することができる。

尚、悪路走行時等の車両の大きな上下動のために、常用角以上の角度を取った場合は、周方向に配置されたボール４が第１のトラック溝部７Ａａ、９Ａａ（７Ｂａ、９Ｂａ、図１５（ａ）および図１６（ａ）参照）と第２のトラック溝部７Ａｂ、９Ａｂ（７Ｂｂ、９Ｂｂ、図１５（ａ）および図１６（ａ）参照）に一時的に分かれて位置する。これに伴い、保持器５の各ポケット部５ａにボール４から作用する力が釣り合わず、保持器５と外側継手部材２との球面接触部１２、６および保持器５と内側継手部材３との球面接触部１３、８の接触力が発生するが、このような場合は、使用頻度としてきわめて少ないため、本実施形態の等速自在継手１は、総合的にみるとトルク損失や発熱を抑制できる。したがって、トルク損失および発熱が少なく高効率な、後輪用ドライブシャフトに特化した固定式等速自在継手を実現することができる。

図２２〜２５に、本実施形態の等速自在継手の外側継手部材２、内側継手部材３、保持器５および前記の各部材２、３、５、ボール４を組立てた等速自在継手１の斜視図を示す。図２２に示すように、外側継手部材２の球状内周面６に、継手の軸線Ｎ−Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝７Ａ、７Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。トラック溝７Ａ、７Ｂは、第１のトラック溝部７Ａａ、７Ｂａと第２のトラック溝部７Ａｂ、７Ｂｂとからなっている。また、図２３に示すように、内側継手部材３の球状外周面８には、継手の軸線Ｎ−Ｎ（図示省略）に対して周方向に傾斜したトラック溝９Ａ、９Ｂが交互に形成され、その傾斜方向は交互に反対方向に形成されている。トラック溝９Ａ、９Ｂは、第１のトラック溝部９Ａａ、９Ｂａと第２のトラック溝部９Ａｂ、９Ｂｂとからなっている。

以上の実施形態では、トラック溝７、９の円弧状部分の曲率中心を継手の軸線上に配置したものを例示したが、トラック溝７、９の円弧状部分の曲率中心を継手の軸線より半径方向にオフセットさせてもよい。この場合は、トラック溝深さを調整することができ、所望のトラック溝深さを確保することができる。第２の実施形態では、第２のトラック溝部７ｂ、９ｂを円弧状のものを例示したが、これに限られず、第２のトラック溝部７ｂ、９ｂを直線状にしてもよい。

また、以上の実施形態の固定式等速自在継手では、ボール４の個数を８個のもので説明したが、これに限られるものではない。ボールの個数は１０個のものも好ましく、さらにボールの個数が６個あるいは１２個以上のものも適宜実施することができる。

また、以上の実施形態の固定式等速自在継手では、トラック溝とボールとが接触角をもって接触するアンギュラコンタクトの実施形態を示したが、これに限られず、トラック溝の横断面形状を円形状に形成したサーキュラコンタクトにしてもよい。

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、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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 固定式等速自在継手
２ 外側継手部材
３ 内側継手部材
４ ボール
５ 保持器
６ 球状内周面
７ トラック溝
７ａ 第１のトラック溝部
７ｂ 第２のトラック溝部
８ 球状外周面
９ トラック溝
９ａ 第１のトラック溝
９ｂ 第２のトラック溝
１１ シャフト
１２ 球状外周面
１３ 球状内周面
２０ ドライブシャフト
Ａ 端部
Ｂ 端部
Ｋ 垂線
Ｌ 直線
Ｍ ボール軌道中心線を含む平面
Ｎ 継手の軸線
Ｏ 継手中心
Ｏｏ 曲率中心
Ｐ 継手中心平面
Ｑ ボール軌道中心線を含む平面
Ｒ 直線
Ｘ ボール軌道中心線
Ｙ ボール軌道中心線
γ 傾斜角
β 角度
θ 作動角

Claims (8)

1. 球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成され、軸方向に離間する開口側と奥側を有し、この奥側に軸部が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トラック溝と対をなす複数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内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、このボールを収容するポケットを有し、前記外側継手部材の球状内周面と内側継手部材の球状外周面とに嵌合する球状外周面と球状内周面を有する保持器とを備えた固定式等速自在継手において、
   前記外側継手部材のトラック溝は、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状部分を有し、かつ継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝において互いに反対方向に形成されており、前記内側継手部材のトラック溝は、作動角が０°の状態で前記継手中心を含む平面を基準として、前記外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成されたものであって、トルク伝達時に前記保持器のポケット荷重が周方向に互い違いに発生してバランスし、前記保持器が２等分平面へ案内される構造における前記ボールと保持器のポケット間のポケットすきまを正の値とすると共に、少なくとも前記外側継手部材のトラック溝が、後輪ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有することを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝の双方が、後輪ドライブシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有することを特徴とする請求項１に記載の固定式等速自在継手。
3. 前記ポケット隙間を０〜５０μｍとしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定式等速自在継手。
4. 前記最大作動角を３０°としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
5. 前記円弧状部分の曲率中心を、継手の軸線上に配置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
6. 前記外側継手部材のトラック溝は、前記円弧状部分としての第１の円弧状部分と、この第１の円弧状部分に対して開口側に位置し、かつ前記第１の円弧状部分の開口側端部に接続する第２の円弧状部分とからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の固定式等速自在継手。
7. 第２の円弧状部分が接続する前記第１の円弧状部分の開口側端部と継手中心とを結ぶ直線が、前記作動角が０°の状態で継手中心を含む平面に対してなす角（β）を３°〜７．５°に設定したことを特徴とする請求項６に記載の固定式等速自在継手。
8. 前記第２の円弧状部分が、前記円弧状部分より半径方向外側で、かつ継手中心より軸方向に開口側にオフセットされた曲率中心を有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の固定式等速自在継手。

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