(57)【要約】【課題】内側継手部材と外側継手部材との間にトルク伝達部材を介在させた等速自在継手において、トルク伝達部材と内側継手部材との間およびトルク伝達部材と外側継手部材との間における滑り接触部分の摩擦抵抗を減少させる。【解決手段】等速自在継手は、回転軸線に垂直な断面が六角形状の穴24を有し、その穴24の内壁面26が回転軸線P-Pに平行な平坦面である外側継手部材20と、外側継手部材20の穴24に収容され、外周面16が球面状である内側継手部材10と、外側継手部材20の内壁面26と内側継手部材10の外周面16との間に介在させた複数のトルク伝達部材30とを有し、トルク伝達部材30の表面のうち内側継手部材10または外側継手部材20と接する部分を構成する材料を、降伏強度が100MPa以上で、内側継手部材10もしくは外側継手部材20または両方に対する摩擦係数の低い金属とした。【選択図】図1
2014101984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に垂直な断面が六角形状の穴を有し、前記穴の内壁面が回転軸線と平行な平坦面である外側継手部材と、
前記穴に収容され、外周面が凸球面状である内側継手部材と、
前記外側継手部材の前記内壁面と前記内側継手部材の前記外周面との間に介在させた複数のトルク伝達部材と
を有し、前記トルク伝達部材の表面のうち、前記内側継手部材または前記外側継手部材と接する部分を構成する材料を、降伏強度が１００ＭＰａ以上で、前記内側継手部材もしくは前記外側継手部材または両方に対する摩擦係数の低い金属とした等速自在継手。
【請求項２】
前記トルク伝達部材に前記金属を被覆した請求項１の等速自在継手。
【請求項３】
前記トルク伝達部材が多層構造で、最外層は前記金属である請求項１または２の等速自在継手。
【請求項４】
前記トルク伝達部材の中央部と周囲とが別々の材料で構成され、中央部の材料は前記金属である請求項１、２または３の等速自在継手。
【請求項５】
前記金属は銅合金である請求項１ないし４のいずれか１項の等速自在継手。
【請求項６】
前記トルク伝達部材の表面に潤滑剤保持機構を有する請求項１ないし５のいずれか１項の等速自在継手。
【請求項７】
前記潤滑剤保持機構は前記トルク伝達部材の前記内側継手部材と接触する面にある請求項６の等速自在継手。
【請求項８】
前記潤滑剤保持機構は前記トルク伝達部材の前記外側継手部材と接触する面にある請求項６の等速自在継手。
【請求項９】
前記潤滑剤保持機構に加えて潤滑剤溜りを設けた請求項６、７または８の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手は、角度変位だけが可能な固定式と、角度変位と軸方向変位（プランジング）が可能なしゅう動式とに大別され、用途に応じて適宜使い分けるようにしている。たとえば自動車のドライブシャフトの場合、車輪側（アウトボード）に固定式等速自在継手を使用し、ディファレンシャルギヤ側（インボード）にしゅう動式等速自在継手を使用する。
【０００３】
しゅう動式等速自在継手の一例としてトリポード型等速自在継手が知られている。しかし、トリポード型等速自在継手は、部品点数が多い、内側継手部材と結合するシャフトの径寸法の割に継手の外径寸法が大きい、外側継手部材の内壁面の形状が複雑である、といった問題点を有する。これらの問題点を解消するため、特許文献１では、内側継手部材と外側継手部材の２部品からなり、トリポード型等速自在継手に比べて部品点数を大幅に減少させた等速自在継手が提案されている。その等速自在継手は、内側継手部材と、外側継手部材とからなり、内側継手部材は外側継手部材の内側に収容されている。外側継手部材の内壁面は、回転軸線に対して垂直な断面で見ると正六角形状で、回転軸線を含む断面で見ると回転軸線と平行な平坦面である。内側継手部材は、外側継手部材の内壁面を構成する各平坦面に対応した凸球面状の外周面を有する。このような構造であるため、内側継手部材と外側継手部材の相互間では、軸線方向の変位と角度変位（屈曲）が可能であるが、円周方向での相対移動は阻止され、したがってトルク伝達が可能である。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のものでは、内側継手部材の凸球面状の外周面と、外側継手部材の内壁面の平坦面とが接触する。したがって、両者の接触部は点接触となる。そのため、接触部の面圧が非常に高くなり、接触部に損傷が生じやすい。かかる問題点を除去するため、特許文献２では、内側継手部材と外側継手部材との間に別途、トルク伝達部材を介在させることを提案している。これにより、特許文献１のものに比べて部品点数は増えるものの、接触部の面圧が低下し、継手寿命が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１７２１５２号公報
【特許文献２】特開平７−１９００８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２の等速自在継手は、内側継手部材と外側継手部材の間にトルク伝達部材を介在させることにより、特許文献１のものよりも接触部の面圧は低下するものの、その接触の形態は滑り接触であるため、依然、継手が作動角をとった状態で回転するときのスライド抵抗は転がり接触の場合に比較して大きい。とりわけ自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに用いる等速自在継手の場合、継手の耐久性およびＮＶＨ特性の改善といった観点から、スライド抵抗を減少させる必要がある。
【０００７】
この発明は、トリポード型でも、ボールを用いるタイプでもない、上に述べた特許文献２に記載されたタイプの等速自在継手において、トルク伝達部材と内側継手部材との間およびトルク伝達部材と外側継手部材との間における滑り接触部分の摩擦抵抗を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、トルク伝達部材の表面のうち、すくなくとも内側継手部材または外側継手部材と接触する部分を、内側継手部材および／または外側継手部材に対する摩擦係数の低い金属で形成することによって課題を解決した。すなわち、この発明の等速自在継手は、回転軸線に垂直な断面が六角形状の穴を有し、前記穴の内壁面が回転軸線に平行な平坦面である外側継手部材と、前記穴に収容され、外周面が球面状である内側継手部材と、前記外側継手部材の前記内壁面と前記内側継手部材の前記外周面との間に介在させた複数のトルク伝達部材とを有し、前記トルク伝達部材の表面のうち、前記内側継手部材または前記外側継手部材と接触する部分を、降伏強度が１００ＭＰａ以上で、前記内側継手部材もしくは前記外側継手部材または両方に対する摩擦係数の低い金属で形成したものである。
【０００９】
簡略化のため、「内側継手部材もしくは外側継手部材または両方」を以下では「内側継手部材および／または外側継手部材」と表記する。トルク伝達部材は、内側継手部材と接触する側と、外側継手部材と接触する側の、二つの面を有する。そして、「内側継手部材および外側継手部材」というときはそれらの両面が対象であり、「内側継手部材または外側継手部材」というときはどちらか片面が対象であることを意味する。
【００１０】
内側継手部材および／または外側継手部材に対する摩擦係数の低い金属であれば種類は問わないが、もちろん合金も含まれる。たとえば銅合金、好ましくは黄銅、より好ましくは高力黄銅であり、具体例としては高力黄銅鋳物１種ＣＡＣ３０１（旧記号ＨＢｓＣ１）（ＪＩＳ Ｈ ５１２０：９７）を挙げることができる。これらの金属材料の摩擦係数は、通常内側継手部材と外側継手部材に用いられる炭素鋼に比べて十分低い。
トルク伝達部材の表面のみそのような金属材料で形成するほか、トルク伝達部材全体をそのような金属材料で形成してもよい。また、トルク伝達部材の表面から芯部に向かって２以上の層状とした多層構造としてもよい。
【００１１】
また、トルク伝達部材と内側継手部材との間およびトルク伝達部材と外側継手部材との間の接触は弾性変形の範疇であることが好ましく、そのためにトルク伝達部材を構成する金属材料は１００ＭＰａ以上の降伏強さまたは降伏強度（塑性変形が始まる点すなわち降伏点における応力）を有するものとする。等速自在継手の入力トルクや内部部品の設計によってトルク伝達部材に作用する応力は変わってくるが、たとえばドライブシャフトとしての使用を想定した場合、１００ＭＰａ以上の降伏強度がないと、高い入力トルクや高作動角を取ったときにトルク伝達部材が変形する可能性がある。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、トルク伝達部材の表面を内側継手部材および／または外側継手部材に対する摩擦係数の低い金属で構成することにより、内側継手部材とトルク伝達部材との間および外側継手部材とトルク伝達部材との間の摩擦力が低減し、振動特性の面でも有利となる。
また、従来の等速自在継手では、高面圧であることから、少なくとも接触部位に熱処理による硬化層を形成する必要があるところ、この発明によれば、低面圧であるため、熱処理しなくても必要な降伏強度を有する限り、熱処理を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施例を示す等速自在継手の正面図である。
【図２】図１に示す等速自在継手の最大作動角をとった状態の縦断面図である。
【図３】図１に示す等速自在継手の内側継手部材の正面図である。
【図４】図１に示す等速自在継手の内側継手部材の斜視図である。
【図５】（Ａ）はトルク伝達部材の断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は外側面の拡大断面略図である。
【図６】トルク伝達部材の断面図である。
【図７】（Ａ）はトルク伝達部材の断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図８】（Ａ）はトルク伝達部材の断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図９】摩擦係数の経時変化を示す線図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はトルク伝達部材の側面図である。
【図１１】微小凹部（ディンプル）を設けた面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
ここで、図１は作動角０の状態における等速自在継手を、外側継手部材の開口端面側から見た図である。図２は、図１のII−II線に沿う、等速自在継手が最大作動角θｍａｘをとった状態の縦断面を示している。図２中の符号Ｏは継手中心を表し、符号Ｐ‐Ｐは外側継手部材の回転軸線すなわち、継手中心Ｏを通り図１の紙面に対して垂直な線を表す。
【００１５】
図１および図２に示すように、等速自在継手は、内側継手部材１０と、外側継手部材２０と、トルク伝達部材３０を主要な構成要素としている。内側継手部材１０は外側継手部材２０の内側に位置し、両者間に複数のトルク伝達部材３０が介在している。
【００１６】
内側継手部材１０は、軸心に軸方向の貫通孔１２を有し、この貫通孔１２にはセレーション孔１４が形成してある（図４参照）。そして、このセレーション孔１４にシャフト１８のセレーション軸を挿入して両者をトルク伝達可能に結合するようになっている。周知のように、セレーションに代えてスプラインその他の凹凸結合を採用することも可能である。
【００１７】
内側継手部材１０の外周面には複数の内側トルク伝達面１６が形成してある。図１、３、４の場合、合計６面の内側トルク伝達面１６（ａ）〜１６（ｃ）がある。各内側トルク伝達面１６は凸球面状である。内側継手部材１０の回転軸線を含む断面すなわち縦断面（図２参照）で見ると、内側トルク伝達面１６は継手中心Ｏを曲率中心とする円弧である。したがって、内側トルク伝達面１６の曲率中心は回転軸線上にある。また、横断面（図３参照）で見ると、ピッチ円ＰＣ上に等間隔で配置した点Ｃ（ａ）〜Ｃ（ｃ）のいずれかを曲率中心とする半径ｒの円弧である。ピッチ円ＰＣは、継手中心面（継手中心Ｏを含み回転軸線に垂直な平面）上で継手中心Ｏを中心とする円であり、その半径ｒ0は継手の使用条件（特に負荷条件）によって定まる。
【００１８】
より具体的に述べると、点Ｃ（ａ）を挟んで対向する一対の内側トルク伝達面１６（ａ）は、点Ｃ（ａ）を曲率中心とする円弧であると同時に点Ｃ（ａ）を中心とする球面の一部でもある。同様に、点Ｃ（ｂ）を挟んで対向する一対の内側トルク伝達面１６（ｂ）は、点Ｃ（ｂ）を曲率中心とする円弧であると同時に点Ｃ（ｂ）を中心とする球面の一部である。また、点Ｃ（ｃ）を挟んで対向する一対の内側トルク伝達面１６（ｃ）は、点Ｃ（ｃ）を曲率中心とする円弧であると同時に点Ｃ（ｃ）を中心とする球面の一部である。このように、内側トルク伝達面１６は、曲率中心（Ｃ（ａ）、Ｃ（ｂ）またはＣ（ｃ））を共通にするもの同士を一組として３組で構成される。
【００１９】
円周方向で隣り合った二つの内側トルク伝達面１６は、大径端縁同士を突き合わせて稜線を形成している。図３に関して述べるならば、同図の下部に、内側トルク伝達面１６（ｂ）と内側トルク伝達面１６（ｃ）とで形成される稜（隣り合う二つの面が交わった所に生じる線分または半直線）が同図の上下方向に走る直線として現れており、そこから反時計方向に１２０度進んだ位置に内側トルク伝達面１６（ａ）と内側トルク伝達面１６（ｂ）とで形成される稜があり、さらにそこから反時計方向に１２０度進んだ位置に内側トルク伝達面１６（ｃ）と内側トルク伝達面１６（ａ）とで形成される稜がある。このようにして、３組の内側トルク伝達面１６（ｂ）（ｃ）、１６（ａ）（ｂ）、１６（ｃ）（ａ）がそれぞれ稜を形成している。内側継手部材１０の外周の、稜と稜の間の部分は、内側継手部材１０の強度や加工上の配慮をした上で、任意の形状とすることができる。
【００２０】
外側継手部材２０は、図１および図２に示すように、カップ状のマウス部２２と、マウス部２２の底から延びたステム部２８とからなり、ステム部２８に形成したセレーション軸で他のシャフト（図示せず）とトルク伝達可能に結合するようになっている。ここでも、セレーションに代えてスプラインその他の凹凸結合を採用することも可能である。
【００２１】
外側継手部材２０のマウス部２２は一端で開口した穴２４を有し、その穴２４の内壁面は、図１からわかるように、外側継手部材２０の回転軸線Ｐ‐Ｐに垂直な断面で見て、正多角形状（図示例では正六角形）である。穴２４の内壁面を構成するそれぞれの面２６は外側継手部材２０の回転軸線Ｐ‐Ｐと平行な平坦面である。この面２６を、上述の内側トルク伝達面１６に対して外側トルク伝達面と呼ぶこととする。なお、外側トルク伝達面２６は、外側継手部材２０の回転軸線Ｐ‐Ｐに垂直な断面で見て、文字どおり平坦（ストレート）とするほか、大きな曲率半径の円弧としてもよい。その場合、外側トルク伝達面２６は回転軸線Ｐ‐Ｐと平行な部分円筒面となる。
【００２２】
図２に示すように、外側トルク伝達面２６には、軸方向の２箇所に、クリップ２５を装着するための周方向の溝が形成してある。なお、図１ではその溝を破線で示し、クリップ２５は省略してある。ここではクリップ２５の輪郭も正六角形で、弾性変形を利用して取り付け、取り外しができるように、周方向の一ヶ所で分断してある。図１はクリップ２５を取り外した状態を示している。クリップ２５は後に述べるトルク伝達部材３０のしゅう動範囲を規定する役割を果たす。
【００２３】
内側トルク伝達面１６と外側トルク伝達面２６は対をなし、図示した例では６対存在する。各対の内側トルク伝達面１６と外側トルク伝達面２６は、互いに対向して相互間にくさび空間３６を形成する。内側継手部材１０と外側継手部材２０との間に介在させるトルク伝達部材３０は、上記くさび空間３６に配置する。図５に例示したトルク伝達部材３０は略円形（図５（Ｂ）参照）のボタン状である。内側継手部材１０と接触する面を内側面３２、外側継手部材２０と接触する面を外側面３４と呼ぶこととする。内側面３２は凹球面状で、内側継手部材１０の凸球面状の内側トルク伝達面１６と球面接触する。図１および図２では両者の曲率半径は同じであるかのように示してあるが、必ずしも同じである必要はなく、たとえばトルク伝達部材３０の内側面３２の曲率半径を内側トルク伝達面１６の曲率半径よりも小さくしてもよい。また、両者の曲率中心を適宜オフセットさせてもよい。
【００２４】
トルク伝達部材３０の外側面３４は、外側継手部材２０の平坦面状の外側トルク伝達面２６と接触する。なお、図１では簡略化のため外側トルク伝達面３４は平坦面であるかのように示してある。図５（Ａ）は外側面３４を凸球面とした例を示し、符号ＳＲは外側面３４の凸球面の曲率半径を表している。この場合、外側面３４と外側トルク伝達面２６との接触関係が点接触となるため、外周に向かってくさび状に開口したすきまが形成される。したがって、周囲の潤滑剤を引き込んで、接触部に潤滑剤を潤沢に供給することができる。
【００２５】
外側面３４の凸球面の曲率半径ＳＲを小さくするほど面圧が高くなる。そのため、面圧があまり高くならないようにしつつ、外周に向かってくさび状に開口したすきまを形成させる必要がある。しかも、外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６のうちの対向する２面間の距離は、正六角形の内壁面に内接する円の直径に相当するため、当該２面間距離の半分よりも曲率半径ＳＲを小さくすると、内側継手部材１０と外側継手部材２０の相対回転を許容してしまうおそれがある。しかし、それではトルク伝達という等速自在継手の基本的な機能を達成することができない。このような観点から、外側面３４の凸球面の曲率半径ＳＲは、外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６のうちの対向する２面、具体的には、点Ｃ（ａ）、Ｃ（ｂ）またはＣ（ｃ）を挟んで対向する一対の外側トルク伝達面２６（ａ）、２６（ｂ）または２６（ｃ）の対向する２面間の距離の半分よりも大きくするのが好ましく、より好ましくは、上記２面間距離の半分の５倍以上とする。
【００２６】
外側面３４の凸球面の曲率半径ＳＲは、上述のとおり外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６のうちの対向する２面間の距離の半分よりも大きくすることにより、必然的に、内側トルク伝達面１６の曲率半径よりも大きくなる。そのため、内側継手部材１０と外側継手部材２０との角度変位は内側トルク伝達面とトルク伝達部材との球面接触部分で行われることになる。したがって、継手の角度変位を内側継手部材１０とトルク伝達部材３０との間で許容し、継手の軸方向変位を外側継手部材２０とトルク伝達部材３０との間で許容する、といった分担が成り立ち、トルク伝達部材３０の偏当たりによる偏摩耗を防ぎ、また、スライド抵抗の低減に寄与することができる。
【００２７】
一方、外側面３４の凸球面の曲率半径ＳＲは、最大負荷下で生じる接触円がトルク伝達部材３０の外周からはみ出さないような設定、言い換えれば、接触円がトルク伝達部材３０の外径よりも小さくなるような設定とするのが好ましい（接触円とは接触面の形状を意味する。転がり軸受の分野では玉軸受の軌道と玉との接触面が楕円形となることから接触楕円と呼ばれているが、トルク伝達部材３０の外側面３４が凸球面の場合、平坦面状の外側トルク伝達面２６との接触面の形状は円となるため接触円という）。そのような設定のための具体的な条件を例示するならば、ＳＲ／ｒ０＜３５０とする。ここに、ＳＲは凸球面の曲率半径、ｒ０は内側継手部材１０の内側トルク伝達面１６の曲率中心Ｃ（ａ）〜Ｃ（ｃ）を配置するピッチ円ＰＣの半径を表す。
【００２８】
図５（Ｃ）に、トルク伝達部材３０の凸球面状の外側面３４の高さＨを測定する方法を示す。想像線で示す円は、トルク伝達部材３０の外周面と外側面３４を滑らかにつなぐ丸みを表している。この円と外側面３４の接線との交点３８を求め、交点３８から外側面３４の頂点までの距離を高さＨとする。この場合、高さＨは、トルク伝達部材３０の外周に向かってくさび状に開口するすきの開口部高さをも意味する。このすきまの開口部高さを例示するならば、グリース潤滑の場合、２０〜３００μｍ、好ましくは４０〜８０μｍである。
【００２９】
図６はトルク伝達部材３０の外側面３４を凸円筒面とした例を示す。同図において、符号Ｒは凸円筒面状の外側面３４の曲率半径を表す。この場合、凸円筒面状の外側面３４と平坦面状の外側トルク伝達面２６との接触関係は線接触となるため、周囲の潤滑剤を引き込んで、接触部に潤滑剤を潤沢に供給することができるという点で、上述の点接触の場合と同様の作用効果が得られる。
【００３０】
凸曲面の例として上に挙げた凸球面や凸円筒面はいずれも回転体の一部であって、対称形であるが、必ずしもそのような対称形とする必要はない。また、いわゆるクラウニング形状とすることもできる。要するに、トルク伝達部材３０の外側面３４と外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６との間に、トルク伝達部材３０の外周に向かってくさび状に開口したすきまを形成することができる限り、任意の形状とすることができる。トルク伝達部材３０の外形も、円形に限らず、多角形、矩形その他の任意の形状とすることができる。この意味で、ボタン状と称しても何ら外形を特定するものではない。
【００３１】
内側継手部材１０、外側継手部材２０、トルク伝達部材３０は、いずれも鋼等の金属材料で形成される。内側継手部材１０の内側トルク伝達面１６および外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６には、高周波焼入れその他の表面硬化処理を施して耐摩耗性を向上させるのが望ましい。継手が作動角をとった状態で回転すると、トルク伝達部材３０は外側継手部材２０の回転軸線Ｐ‐Ｐ方向に外側トルク伝達面２６上をしゅう動する。このとき、外側トルク伝達面２６とトルク伝達部材３０との間で滑りが生ずる。そのため、外側トルク伝達面２６のうち、少なくともトルク伝達部材３０がしゅう動する領域に、表面硬化処理による硬化層を設けることにより、外側トルク伝達面２６の摩耗抑制に加えて、外側継手部材２０の捩り強度を確保することができる。
【００３２】
等速自在継手は、内側継手部材１０と外側継手部材２０との間の空間にグリース等の潤滑剤を充填して使用する。そして、潤滑剤のもれ防止と、水その他の異物の侵入防止のため、ブーツを装着する。そのような等速自在継手用ブーツは周知であるため、詳細な説明は省略する。
【００３３】
上述の構成において、内側継手部材１０と外側継手部材２０は、角度変位と、軸方向変異と、両者が複合した変位とが可能である。角度変位は、縦断面（図２参照）における継手中心Ｏを中心として屈曲する内側継手部材１０と外側継手部材２０の相対運動である。軸方向変位は、内側継手部材２０が外側継手部材１０の回転軸線Ｐ‐Ｐ方向に移動する相対運動である。
【００３４】
トルク伝達部材３０の外側面３４は外側トルク伝達面２６に沿って外側継手部材２０の軸線方向にしゅう動可能であるため、等速自在継手のプランジングも可能となる。プランジング量は図２に符号Ａで示してある一対のクリップ２５間の距離に相当する。つまり、トルク伝達部材３０は、クリップ２５と当接するとそれ以上の軸方向移動を阻止される。クリップ２５間の距離Ａを小さくして、トルク伝達部材３０の軸方向両側をクリップ２５で拘束すれば、プランジングを許容しない固定式の等速自在継手として使用することが可能となる。
【００３５】
そして、図２に示すように作動角θをとった状態で継手が回転すると、トルク伝達部材３０を介して内側継手部材１０の内側トルク伝達面１６と外側継手部材２０の外側トルク伝達面２６との間でトルク伝達が行われる。トルク伝達中のトルク伝達部材３０は、作動角に応じた一定ストロークで外側自在継手２０の回転軸線Ｐ‐Ｐ方向に往復移動する。その際発生する摩擦によって、トルク伝達部材３０をその中心線を中心として回転（自転）させる力が作用する。トルク伝達部材３０が自転することにより、偏当たりによる偏摩耗の進行といった問題が生じないばかりでなく、潤滑剤を引き込むうえでも有利に作用する。
【００３６】
トルク伝達部材３０の内側面３２と内側トルク伝達面１６は球面接触するため、当該接触部での面圧は高くない。トルク伝達部材３０の外側面３４と外側トルク伝達面２６は点接触または線接触となるが、すでに述べたように、外側面３４の曲率半径を適宜設定することにより、面圧があまり高くならないようにしつつ、トルク伝達部材３０の外周に向かってくさび状に開口したすきまを形成することができる。このようにして形成されたすきまによる潤滑剤の引き込み作用で、滑り接触部に潤沢な潤滑剤が供給される。したがって、滑り接触部での摩耗を抑制して等速自在継手の長寿命化を達成するとともに低トルク化を図ることが可能となる。また、振動や異音の発生も防止することができ、車両搭載時のＮＶＨ特性の改善を図ることができる。
【００３７】
次に、トルク伝達部材３０の材質について述べる。トルク伝達部材３０の材料一般としては、鋼、黄銅、アルミ合金などを挙げることができるが、トルク伝達部材３０の少なくとも表面を構成する材料としては、内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属を採用する。また、摩耗を防ぐ観点から、トルク伝達部材３０の少なくとも表面を構成する金属は、内側継手部材１０および／または外側継手部材２０とは異種のものとし、「ともがね」を避けるのが好ましい。
【００３８】
そのような金属材料の一例として、すでに例示した黄銅が挙げられる。高力黄銅鋳物１種ＣＡＣ３０１の主要成分（質量％）は、Ａｌ：０．５〜１．５、Ｆｅ：０．５〜１．５、Ｍｎ：０．１〜１．５、Ｚｎ：３３．０〜４２．０、残余がＣｕである。高力黄銅鋳物１種ＣＡＣ３０１の場合、その降伏強度は４００ＭＰａ程度である。降伏強度が４００ＭＰａの場合、ヘルツ接触の最大接触面圧が降伏強度を０．６で除した６６７ＭＰａ以下であれば、マクロ的には塑性変形は生じない。さらに、接触面表層の降伏強度を向上させる手段としては、たとえばＥＣＡＰ（Equal Channel Angular Pressing）法などが挙げられる。ＥＣＡＰ法は比較的大きな材料を均一に強塑性変形させて結晶粒径をサブミクロンからナノメトリック領域まで微細化することのできる塑性加工法であり、加工前後で材料の断面形状が同一であるのが特徴である。たとえばトルク伝達部材を最終的なボタン状に加工する前の棒状の素材にＥＣＡＰを施すことができる。
【００３９】
また、トルク伝達部材３０は内側継手部材１０および外側継手部材２０に対してしゅう動する部品であるため、ヤング率（縦弾性係数）は３５ＧＰａ以上であることが望ましい。ヤング率が３５ＧＰａ未満であると、しゅう動部に大きな摩擦力が働いたときに変形するおそれがある。周知のとおり、ヤング率は垂直応力（断面に垂直な方向に生ずる応力）と縦ひずみ（材料の軸方向に荷重が加わったときに生じる軸方向の変形量ともとの長さとの比）との比をいう。
【００４０】
トルク伝達部材３０の全体を、内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属で形成してもよいし、内側継手部材１０または外側継手部材２０に対してしゅう動する表面のみを内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属で形成してもよい。さらに、そのような表面の全部または一部のみを内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属で形成してもよい。たとえば、トルク伝達部材３０の一部を内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属で形成し、しゅう動に関わらない部分は別の、たとえば安価な金属とすることができる。
【００４１】
トルク伝達部材３０の表面のみをそのような金属で構成させる場合、一例として、トルク伝達部材３０の母材表面に当該金属を被覆する方法がある。被覆の具体的な手段としては、めっき、溶射、化学蒸着、物理蒸着などが挙げられる。めっきの例としてはニッケル（合金）めっきやクロム（合金）めっきが挙げられる。溶射に用いる金属の例としては、ニッケル合金やニッケル−クロム合金といった金属のほか、酸化クロムや炭化クロムといった非金属が挙げられる。
【００４２】
あるいは、異種の材料を組み合わせる方法がある。組み合わせの例を図７および図８に示す。図７は、内側継手部材１０とおよび外側継手部材２０と接触する面（表面）のみ、内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属で形成し、内部はそれとは別の、安価な金属、たとえば機械構造用炭素鋼ＳＣや一般構造用圧延鋼材ＳＳとした例である。具体的には、内側継手部材１０の内側トルク伝達面１６と接触する内側面３２と、外側継手部材２０の外側トルク伝達面２０と接触する面３４に、内側継手部材１０および外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属の層３８ａが表面に設けてある。したがって、図７のトルク伝達部材３０は断面が３層になっている。図８は、トルク伝達部材３０の中央のみを内側継手部材１０および／または外側継手部材２０に対する摩擦係数の低い金属３８ｂで構成し、周囲はそれとは別の、安価な金属、たとえば機械構造用炭素鋼ＳＣや一般構造用圧延鋼材ＳＳとした例である。なお、図７、８に示すトルク伝達部材は削り出しや鍛造によって製造することができる。
【００４３】
サバン式摩擦摩耗試験機を用いて、摩擦を測定し、その経時的変化を確認する試験を行った（図９参照）。試験形態は平板状の試料を回転するリングの上部に押し付ける一方向すべりである。試料の材質は、高力黄銅鋳物１種ＣＡＣ３０１（実施例）と非調質の機械構造用炭素鋼Ｓ３０Ｃ（比較例）とである。リングは高炭素クロム軸受鋼ＳＵＪ２製で、転がり軸受の標準的な熱処理（焼入れ、焼戻し）を施した。潤滑方法は、粘度グレードＶＧ２の潤滑油（Mobil Velocity Oil No. 3(VG2)）を常温でフェルトパッドに浸み込ませ、それをリングの下部に押し付けた。表面粗さ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１）は、試料が０．３μｍＲａ、リングのしゅう動面（円筒面）は０．０２μｍＲａとした。リングの回転方向は、試料の表面粗さに平行になるようにした。最大接触面圧は１２５ＭＰａ、リングの回転周速は３．８ｍ／ｓ、試験時間は１０ｍｉｎ（しゅう動距離２２６０ｍ）とした。歪ケージにより試料の変位を検出し、動摩擦係数を算出した。
【００４４】
図９に摩擦係数の経時変化を示す。実施例は比較例に比べて、明らかに摩擦係数が終始小さかった。試験終了時の摩擦係数は、実施例が約０．００２であったのに対して比較例は約０．０２５であった（約１２．５倍）。この結果から、実施例は摩擦抵抗が小さく、したがって、しゅう動発熱が少なくなるといえる。
【００４５】
また、トルク伝達部材３０に潤滑剤保持機構を設けることにより、接触部分の潤滑を促進し、摩耗や損傷の防止、摩擦力の低減を図ることができる。図１０は、溝４２の形態をした潤滑剤保持機構４０の例を示す。溝４２の本数は任意であるが、図１０（Ａ）は１条の例、図１０（Ｂ）は直交２条の例を示す。もちろん３条以上の放射状の溝とすることも可能である。また、溝４２に加えて潤滑剤溜まり４４を設けてもよい。図１０（Ｃ）は、直交した溝４２の交差点に潤滑剤溜まり４４を設けた例である。図１０に示した潤滑剤保持機構４０は、トルク伝達部材３０の外側継手部材２０と接触する外側面３４に設けた場合の例であるが、内側継手部材１０と接触する内側面３２に設けてもよく、また、両面に設けてもよい。
【００４６】
図１１は、微小凹み（ディンプル）４６の形態をした潤滑剤保持機構４０の例を示す。図示するように、深さ数１０ミクロン程度の微小凹み４６を無数にランダムに形成することにより、微小凹み４６に潤滑剤が保持される。微小凹み４６は、バレル加工、ショットブラスト、ショットピーニング等によって形成することができる。
【００４７】
この発明の等速自在継手は、自動車の駆動系におけるドライブシャフトやプロペラシャフトに使用できるほか、自動車のステアリング用シャフトにも使用できる。さらに、自動車用に限らず、各種産業機械機の動力伝達系にも広く用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１０    内側継手部材
１２    貫通孔
１４    セレーション孔
１６    内側トルク伝達面
１８    シャフト
２０    外側継手部材
２２    マウス部
２４    穴
２５    クリップ
２６    外側トルク伝達面
２８    ステム部
３０    トルク伝達部材
３２    内側面
３４    外側面
３６    くさび空間
３８ａ、３８ｂ    低摩擦金属
４０    潤滑剤保持機構
４２    溝
４４    微小凹み（ディンプル）
４６    潤滑剤溜まり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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