JP6821295B2 - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械において適用される固定式等速自在継手に関する。

固定式等速自在継手には、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等がある。また、近年、軽量・コンパクトを兼ね備えた８個ボールタイプのＢＪやＵＪもあり、目的に応じて様々な固定式等速自在継手を使い分けている。

固定式等速自在継手としては、更なる高性能化を図るべく、ケージの外球面・内球面の接触を低減させ低発熱化を狙った、トラック交差タイプの等速自在継手が種々提案されている（特許文献１〜特許文献４）。

トラック交差タイプの等速自在継手は、例えば、図２０と図２１に示すように、内球面１に複数（６個）のトラック溝２が形成された外側継手部材３と、外球面４に外側継手部材３のトラック溝２と対をなす複数（６個）のトラック溝５が形成された内側継手部材６と、外側継手部材３のトラック溝２と内側継手部材６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数（６個）のボール７と、外側継手部材３の内球面１と内側継手部材６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。

外側継手部材３のトラック溝２の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材６のトラック溝５の曲率中心Ｏ２との軸方向のオフセットを０としている。すなわち、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２とを継手中心Ｏに一致させている。外側継手部材３のトラック溝２とこれに対向する内側継手部材６のトラック溝５とでトルク伝達ボールトラック１０を構成する。

図２２〜図２４に示すように、外側継手部材３において、各トラック溝２を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝２の傾斜方向を相反させている。すなわち、トラック溝２Ａが、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γだけ傾斜する場合、このトラック溝２Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝２Ｂは、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対してγだけ傾斜する。

また、図２５〜図２７に示すように、内側継手部材６において、各トラック溝５を軸方向に対して傾斜させている。この場合、周方向に隣合うトラック溝５の傾斜方向を相反させている。すなわち、トラック溝５Ａが、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌ１に対して角度γ（外側継手部材３のトラック溝２と同じ角度）だけ傾斜する場合、このトラック溝５Ａに対して時計廻り方向に隣合う他のトラック溝５Ｂは、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌ１に対してγだけ傾斜する。

このように、外側継手部材３は、時計廻り方向に傾斜するトラック溝２と、反時計廻り方向に傾斜するトラック溝２とが周方向に沿って交互に配設されることになり、また、内側継手部材６は、反時計廻り方向に傾斜するトラック溝５と、時計廻り方向に傾斜するトラック溝５とが周方向に沿って交互に配設されることになる。そして、時計廻り方向に傾斜する外側継手部材３のトラック溝２と、反時計廻り方向に傾斜する内側継手部材６のトラック溝５とが対応し、反時計廻り方向に傾斜する外側継手部材３のトラック溝２と、時計廻り方向に傾斜する内側継手部材６のトラック溝５とが対応する。

このため、トルク伝達ボールトラック１０は、図２１に示すように、トラック溝２，５の傾斜方向によって、ＰタイプとＭタイプとがある。Ｐタイプとは、トラック溝２がトラック溝２Ｂであり、トラック溝５がトラック溝５Ｂであり、Ｍタイプとは、トラック溝２がトラック溝２Ａであり、トラック溝５がトラック溝５Ａである。

ケージ８は、図２８及び図２９に示すように、円環状体であって、その周壁にボール７が収容されるポケット９が周方向に沿って複数配設されている。この場合、ポケット９の周方向長さＷは同一となり、柱部８ｃ(周方向に沿って隣り合うポケット間)の柱幅は比較的小さくなっている。また、外球面８ａの曲率中心と、内球面８ｂの曲率中心とを一致させている。この場合、ポケット９の周方向長さＷは同一となる。

このようなトラック交差タイプの固定式等速自在継手は、近年自動車に求められる環境性能への対応に有効な手段となりつつある。また、トラック交差タイプの固定式等速自在継手は、低発熱であることから、ドライブシャフトだけでなく、４ＷＤ車（４輪駆動車）やＦＲ車（後輪駆動車）等においてトランスミッションからディファレンシャルに回転駆動力を伝達するプロペラシャフトにおいても性能を発揮することができる。

特許第５１３８４４９号公報 特許第５１０１４３０号公報 特開２０１３−１１３３８号公報 特開２０１３−１１３３９号公報

このようなタイプにおいて、トルク伝達ボールが６個のタイプは、部品総数の少なさ、加工性の良さ、組立性の良さやボールサイズを大きく出来る（負荷容量を大きく出来る）などの利点がある。しかしながら、交差角やボールの接触状態（接触角、接触率）により作動性が著しく低下する問題があった。

ボールタイプの等速自在継手においては、外内輪トラックがボールを挟む角度（楔角）によってケージが拘束を受けて、等速自在継手を作動させる。この楔角は、図３１に示すように、等速自在継手が作動角を取るに従って刻々と変化し、一回転中においても変動している。作動角が大きくなると、各位相にあるボールが受ける楔が「＋」や「−」へ変動するが、ケージによって位置を定めている。隣り合うトラック溝が鏡面対称であるため、楔角が逆側に発生する。

６個ボールのトラック交差タイプの等速自在継手はトラックオフセットが無く、トラックの交差角・接触角・作動角によって楔角が決まり、ある作動角範囲において楔による力がケージを回転させる様に働くことが分かった。これにより、ケージは不安定になり、ケージの外球面やケージの内球面での接触が生じ、トルク損失の増大、継手の異常発熱などの問題が発生することになる。ここで、楔角とは、図２０に示すように、ボール７と内側継手部材６のトラック溝５の接触点をＡとし、ボール７と外側継手部材３のトラック溝２の接触点をＢとし、ボール中心点をＣとしたとき、直線ＡＣと直線ＢＣとが成す角度をα´としたときの（π−α´）＝αのことである（狭角側）。なお、図２０では、２次元平面での図示のため、楔角が０に見えるが、実際には交差角による楔角が存在する。

図３１は、６個のトラック１０（第１のトラック１０Ａ、第２のトラック１０Ｂ、第３のトラック１０Ｃ、第４のトラック１０Ｄ、第５のトラック１０Ｅ、及び第６のトラック１０Ｆ）の位相角と楔角との関係を示している。この場合、交差角γを６ｄｅｇとし、作動角を１２ｄｅｇとしている。

図３２は、図３１のｄ部の楔角の「＋」「−」を示している。この場合、第１のトラック１０Ａ及び第４のトラック１０Ｄが「０」であり、第２のトラック１０Ｂ及び第６のトラック１０Ｆが「−」であり、第３のトラック１０Ｃ及び第５のトラック１０Ｅが「＋」である。

このため、この図３１のｄ部では、図３２で示すように、軸Ｘに関して「＋」「−」が対称に配設されることになる。このように、楔角が対称状態で「＋」と「−」になる場合が発生することによって、ケージに回転力が加わり、等速自在継手が不安定となる。

また、図３３は、交差角γを６ｄｅｇとし作動角を２４ｄｅｇとしている場合の位相角と楔角との関係を示している。また、図３４（ａ）は図３３のａ部の楔角の「＋」「−」を示し、図３４（ｂ）は図３３のｂ部の楔角の「＋」「−」を示し、図３４（ｃ）は図３３のｃ部の楔角の「＋」「−」を示している。

ａ部では、第１のトラック１０Ａ，第５のトラック１０Ｅ，及び第６のトラック１０Ｆが「＋」であり、第２のトラック１０Ｂ，第３のトラック１０Ｃ，及び第４のトラック１０Ｄが「−」である。ｂ部では、第１のトラック１０Ａ、第３のトラック１０Ｃ、第４のトラック１０Ｄ、及び第６のトラック１０Ｆが「０」であり、第２のトラック１０Ｂが「−」であり、第５のトラック１０Ｅが「＋」である。ｃ部では、第１のトラック１０Ａ、第２のトラック１０Ｂ、及び第６のトラック１０Ｆは「−」であり、第３のトラック１０Ｃ、第４のトラック１０Ｄ、及び第５のトラック１０Ｅが「＋」である。

このため、図３３のａ部では、図３４（ａ）で示すように、軸Ｘ１に関して「＋」「−」が対称に配設されることになる。図３３のｂ部では、図３４（ｂ）で示すように、軸Ｘ２に関して「＋」「−」が対称に配設されることになる。図３３のｃ部では、図３４（ｃ）で示すように、軸Ｘに関して「＋」「−」が対称に配設される。

このように、図３１に示すものよりも図３３に示すように作動角を大きく取ると、ケージは常に回転力を受け続ける為、等速自在継手としての機能を果たさなくなる。

ところで、交差角と接触角により１回転中の楔角が変動するが、図３５で示すように、交差角一定で接触角を変更しても楔角０となる位相が変わらないため前記課題を解決することができない。また、図３６に示すように、交差角を大きくすると楔角の反転（±）が発生しないため、交差角を制限することで、前記課題が発生する初期作動角を遅らせることが可能である。

次に、表１に、前記図２０に示す６個ボール交差タイプの固定式等速自在継手の作動角と交差角との関係を示す。この表１から分かるように、隣り合う交差角が同じ角度である場合、交差角を大きくすることで、ケージのバランスが保たれる為に、等速自在継手として使用することが可能である。しかしながら、交差角を大きくとると、内側継手部材や外側継手部材のトラックの近接する側の球面幅Ｆ２(図２６参照)が減少し、成立しなくなる。等速自在継手の大きさの兼ね合いから、交差角度γは、１７°位までが限界である。

図３７（ａ）はケージ反転無しとなる楔角と位相角との関係を示すグラフ図であり、図３７（ｂ）はケージが反転する状態が発生し始める楔角と位相角との関係を示すグラフ図であり、図３７（ｃ）は、どの位相角でもケージが反転する状態が発生する楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。

本発明は、上記課題に鑑みて、本発明は、６個ボールのトラック交差タイプ固定式等速自在継手において、完全な釣り合い状態ではないが、球面の接触を極力低減でき、適用される作動角範囲において、作動性が悪化しない等速自在継手を提供する。

本発明の固定式等速自在継手は、内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に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、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される複数のトルク伝達ボールトラックに配設される複数のトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、前記トルク伝達ボールトラックを周方向に沿って、第１トラック、第２トラック、第３トラック、第４トラック、第５トラック、及び第６トラックの６個とし、外側継手部材のトラック溝の曲率中心と、内側継手部材のトラック溝の曲率中心とは、軸方向のオフセットを０とした等速自在継手において、外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝をそれぞれ軸線に対して傾斜させるとともに、各トルク伝達ボールトラックでは、外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝を軸線に対して反対方向に傾斜させ、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度を相違させて、傾斜角度を相違させないものに比べて内側継手部材のトラック溝が近接した側の球面幅を大きくすることを可能とするとともに、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度が同じものに比べて、周方向に沿って隣り合うポケット間の柱部の周方向長さを大きくとるものである。

本発明の固定式等速自在継手によれば、外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝を軸線に対して反対方向に傾斜させ、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度を相違させたため、内側継手部材のトラック溝が近接した側の球面幅（周方向に隣り合うトラック溝間の外球面の幅寸法）を大きくとることが可能となる。また、ケージの周方向に隣り合うポケット内でのボールの最大移動量が異なることになり、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度が同じものに比べて、周方向に沿って隣り合うポケット間の柱部の周方向長さを大きくとることができる。

第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの傾斜角度である交差角を同一とするとともに、この交差角をγ１とし、第２トラック、第４トラック、及び第６トラックの傾斜角度である交差角を同一とするとともに、この交差角をγ２としたときに、γ１＞γ２とするのが好ましい。

また、第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの交差角γ１を８°≦γ１≦２０°とするのが好ましい。さらには、第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの交差角γ１と、第２トラック、第４トラック、及び第６トラックの交差角γ２とを４°≦γ２＜γ１とすることができる。

ボールとトラック溝との接触角を３０°〜４５°のアンギュラコンタクトとすることができる。

外側継手部材のトラック溝の曲率中心が外側継手部材の内球面の曲率中心に対して径方向にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心が内側継手部材の外球面の曲率中心に対して、径方向にオフセットしたものであってもよい。

本発明では、内側継手部材のトラック溝が近接した側の球面幅を大きくとることが可能であるため、強度と、軽量化・コンパクト化の両立が可能となる。また、ケージの柱部の周方向長さ（柱幅）を大きくとることができ、ケージ強度の向上を図ることができる。

ボールとトラック溝との接触角を３０°〜４５°のアンギュラコンタクトとすることよって、高トルク入力時のトラック溝エッジ部へのボール乗り上げを防止でき、トラック溝とボールの滑り量の低減を図ることができ、接触面圧を良好な範囲とすることができる。

径方向にオフセットさせることによって、トラック溝の溝深さに変化を付けることができる。このため、トラック溝のボールの外れを防止できる構造としたり、外輪及び内輪の剛性向上等を図ることができる構造としたりできる。

本発明の等速自在継手の断面図である。 図１の等速自在継手の正面図である。 図１の等速自在継手の接触角を説明する要部拡大断面図である。 図１の等速自在継手の外側継手部材の正面図である。 図１の等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 図１の等速自在継手の外側継手部材の斜視図である。 図１の等速自在継手の内側継手部材の側面図である。 図１の等速自在継手の内側継手部材の正面図である。 図１の等速自在継手の内側継手部材の斜視図である。 図１の等速自在継手のケージの斜視図である。 図１の等速自在継手のケージの正面図である。 図１の等速自在継手のケージの縦断面図である。 図１の等速自在継手のケージの横断面図である。 交差角γ１が６degであり、交差角γ２が４degであり、作動角θが８degのときの楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。 楔角の正負の関係を示し、（ａ）は図１４のａ部の楔角を示す図であり、（ｂ）は図１４のｂ部の楔角を示す図であり、（ｃ）は図１４のｃ部の楔角を示す図である。 交差角γ１が６degであり、交差角γ２が４degであり、作動角θが１２degのときの楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。 楔角の正負の関係を示し、（ａ）は図１６のａ部の楔角を示す図であり、（ｂ）は図１６のｂ部の楔角を示す図であり、（ｃ）は図１４のｃ部の楔角を示す図である。 外側継手部材の要部断面図である。 内側継手部材の要部断面図である。 従来の等速自在継手の断面図である。 図２０の等速自在継手の正面図である。 図２０の等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 図２０の等速自在継手の外側継手部材の正面図である。 図２０の等速自在継手の外側継手部材の斜視図である。 図２０の等速自在継手の内側継手部材の側面図である。 図２０の等速自在継手の内側継手部材の正面図である。 図２０の等速自在継手の内側継手部材の斜視図である。 図２０の等速自在継手のケージの斜視図である。 図２０の等速自在継手のケージの断面図である。 楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。 ６個ボールで、交差角を６degとし、作動角を１２degとした状態の楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。 楔角の正負の関係を示し、図３１のｄ部の楔角を示す図である。 ６個ボールで、交差角を６degとし、作動角を２４degとした状態の楔角と位相角との関係を示すグラフ図である。 楔角の正負の関係を示し、（ａ）は図３３のａ部の楔角を示す図であり、（ｂ）は図３３のｂ部の楔角を示す図であり、（ｃ）は図３３のｃ部の楔角を示す図である。 楔角と位相角との関係を示し、交差角を一定として接触角を変更した場合のグラフ図である。 楔角と位相角との関係を示し、交差角を変更した場合のグラフ図である。 隣り合う交差角を同一とした場合の楔角と位相角との関係を示し、（ａ）はケージの反転無しの場合のグラフ図であり、（ｂ）はケージが反転する状態が発生し始める場合のグラフ図であり、（ｃ）はどの位相でも反転発生する場合のグラフ図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１９に基づいて説明する。図１と図２に実施形態の固定式等速自在継手を示し、この固定式等速自在継手は、内球面１１に６個（６本）のトラック溝１２が形成された外側継手部材１３と、外球面１４に外側継手部材１３のトラック溝１２と対をなす６個（６本）のトラック溝１５が形成された内側継手部材１６と、外側継手部材１３のトラック溝１２と内側継手部材１６のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する６個のボール１７と、外側継手部材１３の内球面１１と内側継手部材１６の外球面１４との間に介在してボール１７を保持するケージ１８とを備えている。

外側継手部材１３のトラック溝１２の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材１６のトラック溝１５の曲率中心Ｏ２との軸方向のオフセットを０としている。すなわち、曲率中心Ｏ１と曲率中心Ｏ２とを継手中心Ｏに一致させている。

図４〜図６に示すように、外側継手部材１３において、各トラック溝１２を軸方向に対して傾斜させている。なお、図４は図１に示す固定式等速自在継手の外側継手部材１３の正面図であり、図５は外側継手部材１３の断面図、図６は外側継手部材１３の斜視図である。この場合、図５に示すように、トラック溝１２には、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γ１だけ傾斜するものと、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対して角度γ２だけ傾斜するものとがある。

また、図７〜図９に示すように、内側継手部材１６においても、各トラック溝１５を軸方向に対して傾斜させている。この場合、図７に示すように、トラック溝１５には、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌ１に対して角度γ１だけ傾斜するものと、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌ１に対して角度γ２だけ傾斜するものとがある。

図１および図２に示すように、外側継手部材１３のトラック溝１２とこれに相対向する内側継手部材１６のトラック溝１５とで、１個のトルク伝達ボールトラック２０を構成することになる。このため、この実施形態では、トルク伝達ボールトラック２０が６個形成される。また、トルク伝達ボールトラック２０では、外側継手部材１３のトラック溝１２とこれに対向する内側継手部材１６のトラック溝１５を軸線に対して反対方向に傾斜させている。

また、トルク伝達ボールトラック２０のトラック溝１２、１５の傾斜方向は、図２に示すように、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ、第５のボールトラック２０Ｅの３個のボールトラック２０をＰ１タイプとし、他の第２のボールトラック２０Ｂ、第４のトラックボール２０Ｄ、及び第６のボールトラック２０Ｆの３個のボールトラック２０をＭ１タイプとしている。

ここで、Ｐ１タイプとしては、外側継手部材１３のトラック溝１２が、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌに対してγ１（図５参照）だけ傾斜させたものであり、内側継手部材１６のトラック溝１５が、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌ１に対してγ１（図７参照）だけ傾斜させたものである。また、Ｍ１タイプとしては、外側継手部材１３のトラック溝１２が、奥側から開口側に向かって反時計廻り方向に軸線Ｌに対してγ２（図５参照）だけ傾斜させたものであり、内側継手部材１６のトラック溝１５が、奥側から開口側に向かって時計廻り方向に軸線Ｌ１に対してγ２（図７参照）だけ傾斜させたものである。なお、図２にＰ１タイプとＭ１タイプとがわかるように、外側継手部材１３のトラック溝１２と内側継手部材１６のトラック溝１５のそれぞれに明記している。

このため、第１のボールトラック２０Ａと、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅとは、各トラック溝１２，１５がそれぞれ同一方向に傾斜している。第２のボールトラック２０Ｂと、第４のボールトラック２０Ｄ，及び第６のボールトラック２０Ｆとは、各トラック溝１２，１５がそれぞれ同一方向に傾斜している。

ところで、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ、第５のボールトラック２０Ｅの各ボールトラック２０のトラック溝１２，１５の傾斜角度（交差角γ１）を、同一角度とする。また、第２のボールトラック２０Ｂ、第４のボールトラック２０Ｄ、第６のボールトラック２０Ｆの各ボールトラック２０のトラック溝１２，１５の傾斜角度（交差角γ２）を、同一角度とする。また、γ１＞γ２とする。γ１は、８°≦γ１≦２０°とし、また、４°≦γ２＜γ１とするのが好ましい。

また、ボールトラック２０のトラック溝１２，１５は、図３に示すように、ゴシックアーチ状に形成されている。従って、ボール１７は、外側継手部材１３のトラック溝１２とＣ１１，Ｃ１２の２点で接触（アンギュラコンタクト）し、内側継手部材１６のトラック溝１５とＣ２１，Ｃ２２の２点で接触（アンギュラコンタクト）している。

ボール中心Ｏ₃と各接点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２を通る直線と、ボール中心Ｏ₃と継手中心Ｏを通る直線が成す角度βが、接触角である。各接点Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１，Ｃ２２の接触角βは全て等しく、接触角βの下限値を３０°とし、上限値を４５°と設定している。

ケージ１８は、図１０〜１３に示すように、円環状体であって、その周壁にボール１７が収容されるポケット１９が周方向に沿って複数配設されている。また、図１に示すように、外球面１８ａの曲率中心と、内球面１８ｂの曲率中心とを継手中心Ｏに一致させている。この場合、図１３に示すように、ポケット１９は、交差角が大きいトラック２０Ａ，２０Ｃ，２０Ｅに対応する第１のポケット１９Ａと、交差角が小さいトラック２０Ｂ、２０Ｄ，２０Ｆに対応する第２のポケット１９Ｂとの２種類が形成される。この場合、第１のポケット１９Ａの周方向長さをＷ１とし、第２のポケット１９ｂの周方向長さをＷ２としたとき、Ｗ１＞Ｗ２とされる。

これに対して、図２９に示す従来の６個ボール交差トラックの固定式等速自在継手のケージ８では、各ポケット９の周方向長さＷは同一となる。このため、図２９の従来のケージ８の柱部８ｃの柱幅に比べて、図１３に示すケージ１８では、柱部１８ｃの柱幅を大きく設定することができる。

前記のように構成された固定式等速自在継手では、ボールトラック２０は、各トラック２０の位相角と楔角との関係が図１４に示すようになる。図１５（ａ）は図１４のａ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示し、図１５（ｂ）は図１４のｂ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示し、図１５（ｃ）は図１４のｃ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示している。この場合、交差角γ１を６°（deg）とし、交差角γ２を４°（deg）とし、作動角θを８°（deg）としている。

すなわち、図１５（ａ）では、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ、第４のボールトラック２０Ｄ、及び第６のボールトラック２０Ｆが「−」である。図１５（ｂ）においても、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ、第４のボールトラック２０Ｄ、及び第６のボールトラック２０Ｆが「−」である。図１５（ｃ）では、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ及び第６のボールトラック２０Ｆが「−」であり、第４のボールトラック２０Ｄが「０」である。

図１６は、交差角γ１を６°（deg）とし、交差角γ２を４°（deg）とし、作動角θを１２°（deg）とした場合の各トラック２０の位相角と楔角との関係を示している。図１７（ａ）は図１６のａ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示し、図１７（ｂ）は図１６のｂ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示し、図１７（ｃ）は図１６のｃ部の各トラック２０の楔角の「＋」、「−」を示している。

図１７（ａ）では、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅ、及び第６のボールトラック２０Ｆが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ及び第４のボールトラック２０Ｄが「−」である。図１７（ｂ）では、第１のボールトラック２０Ａ、第３のボールトラック２０Ｃ，及び第５のボールトラック２０Ｅが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ、第４のボールトラック２０Ｄ、及び第６のボールトラック２０Ｆが「−」である。図１７（ｃ）では、第１のボールトラック２０Ａが「０」であり、第３のボールトラック２０Ｃ、第４のボールトラック２０Ｄ及び第５のボールトラック２０Ｅが「＋」であり、第２のボールトラック２０Ｂ及び第６のボールトラック２０Ｆが「−」である。

本発明の固定式等速自在継手によれば、外側継手部材１３のトラック溝１２とこれに対向する内側継手部材１６のトラック溝１５を軸線に対して反対方向に傾斜させ、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラック２０の傾斜角度を相違させたため、内側継手部材１６のトラック溝１５が近接した側の球面幅Ｆ（図８参照）を大きくとることが可能となる。このため、強度と、軽量化・コンパクト化の両立が可能となる。また、ケージ１８の周方向に隣り合うポケット１９内でのボール１７の最大移動量が異なることになり、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラック２０の傾斜角度が同じものに比べて、周方向に沿って隣り合うポケット１９間の柱部の周方向長さを大きくとることができる。このため、ケージ強度の向上を図ることができる。

ボール１７とトラック溝１２，１５との接触角を３０°〜４５°のアンギュラコンタクトとすることによって、高トルク入力時のトラック溝エッジ部へのボール乗り上げを防止でき、トラック溝とボールの滑り量の低減を図ることができ、接触面圧を良好な範囲とすることができる。

前記実施形態では、外側継手部材１３のトラック溝１２の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材１６のトラック溝１５の曲率中心Ｏ２とを径方向にオフセットされることなく一致させている。これに対して、図１８では、外側継手部材１３のトラック溝１２の曲率中心Ｏ５を継手中心Ｏから径方向にオフセットさせ、図１９では、内側継手部材１６のトラック溝１５の曲率中心Ｏ６を継手中心Ｏから径方向にオフセットさせている。

外側継手部材１３のトラック溝１２の溝深さを確保する場合は、図１８に示すように、負の方向に、内側継手部材１６のトラック溝１５の溝深さを確保する場合は、図１９に示すように、正の方向に径方向にオフセットさせることになる。なお、図１８と図１９において、Ｒ２はトラック中心を球面中心に対し径方向（半径方向）にＦｒだけオフセットさせた時のボール１７の中心軌跡を示している。

このように径方向にオフセットさせることによって、トラック溝１２、１５の溝深さに変化を付けることができる。このため、トラック溝１２、１５からのボール１７の外れを防止できる構造としたり、外側継手部材１３及び内側継手部材１６の剛性向上等を図るこができる構造としたりできる。

本願発明のように、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラック２０の傾斜角度が異なる場合であっても、等速自在継手を安定的に作動させる限界角度は傾斜角度が大きい側の交差角側の交差角に依存する。このため、通常の６個のボール交差トラックを有するものであって、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度が同じものと同じ作動角をとることができる。すなわち、隣り合うトラックの傾斜角度が同じタイプのものに比べて、傾斜角度を大きくすることができるため、等速自在継手を安定的に作動させる限度角度が高くできる（高作動角化が可能となる）。

表２は交差角γ１と作動角の関係を示す。交差角γ１はプロペラシャフトやリア用ドライブシャフトの最大作動角を考慮し、限界作動角から８°以上に設定する。交差角γ２に関しては、γ２≦γ１とすることができるが、γ２の交差角が４°以下の場合、そのトラックで発生するポケット方向の力（トラック荷重の分力）が常用角度域（通常走行時の等速自在継手の角度）で非常に小さくなり、ケージに作用する力のバランスが悪くなる。このため、交差角γ２は４°以上に設定するのが好ましい。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、本発明の固定式等速自在継手は、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に用いることができ、さらには、他の各種の産業機械の動力伝達系に使用できる。径方向オフセットを有するものである場合、外側継手部材１３及び内側継手部材１６のトラック溝１２，１５の負荷容量を大きくしたり、トラック溝１２，１５の底部の肉厚を厚くしたりすることができる範囲で、径方向オフセット量を任意に設定できる。

１１ 内球面
１２，１５ トラック溝
１３ 外側継手部材
１４ 外球面
１６ 内側継手部材
１７ ボール
１８ ケージ
１８ａ 外球面
１８ｂ 内球面
２０ トルク伝達ボールトラック

Claims (6)

1. 内球面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に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、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝とが協働して形成される複数のトルク伝達ボールトラックに配設される複数のトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、前記トルク伝達ボールトラックを周方向に沿って、第１トラック、第２トラック、第３トラック、第４トラック、第５トラック、及び第６トラックの６個とし、外側継手部材のトラック溝の曲率中心と、内側継手部材のトラック溝の曲率中心とは、軸方向のオフセットを０とした等速自在継手において、
   外側継手部材のトラック溝及び内側継手部材のトラック溝をそれぞれ軸線に対して傾斜させるとともに、各トルク伝達ボールトラックでは、外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝を軸線に対して反対方向に傾斜させ、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度を相違させて、傾斜角度を相違させないものに比べて内側継手部材のトラック溝が近接した側の球面幅を大きくすることを可能とするとともに、周方向に隣り合うトルク伝達ボールトラックの傾斜角度が同じものに比べて、周方向に沿って隣り合うポケット間の柱部の周方向長さを大きくとることを特徴とする固定式等速自在継手。
2. 第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの傾斜角度である交差角を同一とするとともに、この交差角をγ１とし、第２トラック、第４トラック、及び第６トラックの傾斜角度である交差角を同一とするとともに、この交差角をγ２としたときに、γ１＞γ２とした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. 第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの交差角γ１を８°≦γ１≦２０°としたことを特徴とする請求項２に記載の固定式等速自在継手。
4. 第１トラック、第３トラック、及び第５トラックの交差角γ１と、第２トラック、第４トラック、及び第６トラックの交差角γ２とを４°≦γ２＜γ１としたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の固定式等速自在継手。
5. ボールとトラック溝との接触角を３０°〜４５°のアンギュラコンタクトとしたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。
6. 外側継手部材のトラック溝の曲率中心が外側継手部材の内球面の曲率中心に対して径方向にオフセットするとともに、内側継手部材のトラック溝の曲率中心が内側継手部材の外球面の曲率中心に対して、径方向にオフセットしたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の固定式等速自在継手。

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