(57)【要約】【課題】  外側継手部材と内側継手部材間の摺動部位での潤滑性の向上を図る。【解決手段】  軸方向に延びるトラック溝１９が内周面２０の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材１２と、その外側継手部材１２のトラック溝１９と対をなして軸方向に延びるトラック溝２１が外周面２２の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材１３と、外側継手部材１２のトラック溝１９と内側継手部材１３のトラック溝２１間に介在するボール１４と、外側継手部材１２の内周面２０と内側継手部材１３の外周面２２間に介在するケージ１５とを備えた等速自在継手であって、外側継手部材１２の内周面２０および内側継手部材１３の外周面２２に凹部２９，３０を設け、その凹部２９，３０の表面に、多数の繊維が植設された植毛部３１，３２を形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びるトラック溝が内周面の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びるトラック溝が外周面の円周方向複数箇所に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前記内側継手部材のトラック溝間に介在するトルク伝達部材と、前記外側継手部材の内周面と前記内側継手部材の外周面間に介在するケージとを備えた等速自在継手であって、
前記外側継手部材の内周面および前記内側継手部材の外周面の少なくとも一方に凹部を設け、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を前記凹部に形成したことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
前記柔軟性構造体は、前記凹部の表面に対して垂直な状態で短繊維が植設された植毛部である請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記柔軟性構造体は、前記凹部の表面に対して一定の角度に傾斜した状態で短繊維が植設された植毛部である請求項１に記載の等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車や各種産業機械などの動力伝達系、例えば、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトにおいて使用される等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。
【０００３】
エンジンから車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要がある。そのため、ドライブシャフトは、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。
【０００４】
この種の等速自在継手は、カップ状の外側継手部材、内側継手部材、トルク伝達部材で主要部が構成され、外側継手部材の内部空間にグリース等の潤滑剤を封入した構造を具備する。この潤滑剤の封入により、継手作動時において、継手内部の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
【０００５】
一方、前述の等速自在継手には、トルク伝達部材としてボールを使用したボールタイプのものがある（例えば、特許文献１参照）。このボールタイプの等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材およびボールの他にケージを具備する。
【０００６】
このタイプの等速自在継手において、外側継手部材は、軸方向に延びるトラック溝が内周面に形成されている。内側継手部材は、外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びるトラック溝が外周面に形成されている。ボールは、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間に介在して回転トルクを伝達する。ケージは、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面間に介在してボールを保持する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１４９７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前述したボールタイプの等速自在継手では、外側継手部材の内部空間に潤滑剤を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
【０００９】
特に、継手内部の摺動部位の中でも、外側継手部材の内周面とケージの外周面との摺動部位、および内側継手部材の外周面とケージの内周面との摺動部位については、厳しい条件下にある。そのため、これらの摺動部位で潤滑剤の保持力を向上させることにより潤滑性を確保することが要望されている。
【００１０】
そこで、本発明は前述の課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、外側継手部材と内側継手部材間の摺動部位での潤滑性の向上を図り得る等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る等速自在継手は、軸方向に延びるトラック溝が内周面の円周方向複数箇所に形成された外側継手部材と、その外側継手部材のトラック溝と対をなして軸方向に延びるトラック溝が外周面の円周方向複数箇所に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内側継手部材のトラック溝間に介在するトルク伝達部材と、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面間に介在するケージとを備えている。
【００１２】
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明において、外側継手部材の内周面および内側継手部材の外周面の少なくとも一方に凹部を設け、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体を凹部に形成したことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、外側継手部材の内周面および内側継手部材の外周面の少なくとも一方に設けられた凹部に柔軟性構造体を形成したことにより、継手作動時、外側継手部材とケージの摺動部位およびケージと内側継手部材の摺動部位に潤滑剤が柔軟性構造体によって保持される。
【００１４】
このことから、外側継手部材の内周面および内側継手部材の外周面において、潤滑剤の保持力の向上により潤滑性が向上し、耐久性の向上、および滑り抵抗低減による低発熱や高効率化が図れる。
【００１５】
本発明における柔軟性構造体は、凹部の表面に対して垂直な状態で短繊維が植設された植毛部である構造が望ましい。この構造は、静電植毛により実現することが可能である。
【００１６】
このような構造を採用すれば、外側継手部材の内周面および内側継手部材の外周面に対して、多量の短繊維を短時間で密に植毛することができる。
【００１７】
本発明における柔軟性構造体は、凹部の表面に対して一定の角度に傾斜した状態で短繊維が植設された植毛部である構造が望ましい。この構造は、静電吹付け植毛により実現することが可能である。
【００１８】
このような構造を採用すれば、吹付けしない静電植毛と比べて植毛密度を減少させることで、少量の短繊維で広い面積を覆うことができる。その結果、植毛部に保持される潤滑剤の量が多くなり、より効果的に回転トルクを低減できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、継手作動時、外側継手部材とケージの摺動部位およびケージと内側継手部材の摺動部位に潤滑剤が柔軟性構造体によって保持される。このことから、外側継手部材の内周面および内側継手部材の外周面において、潤滑剤の保持力の向上により潤滑性が向上し、耐久性の向上、および滑り抵抗低減による低発熱や高効率化が図れる。その結果、高品質で長寿命の等速自在継手を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態で、等速自在継手の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の外側継手部材を開口側から見た部分正面図である。
【図３】図１の外側継手部材を内周面側から見た部分正面図である。
【図４】図１の内側継手部材を外側継手部材の開口側から見た部分正面図である。
【図５】図４の要部拡大正面図である。
【図６】静電植毛の概略要領を説明するための構成図である。
【図７】（Ａ）は静電植毛により形成された植毛部の拡大断面図、（Ｂ）は静電吹付け植毛により形成された植毛部の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る等速自在継手の実施形態を、図面に基づいて以下に詳述する。
【００２２】
以下の実施形態では、自動車用ドライブシャフトに組み込まれ、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達するボールタイプの固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手を例示する。この実施形態の特徴的な構成を説明する前に等速自在継手の全体構成を説明する。
【００２３】
なお、本発明は、ツェッパ型等速自在継手以外に、アンダーカットフリー型等速自在継手など他のボールタイプの固定式等速自在継手にも適用可能である。また、ダブルオフセット型やクロスグルーブ型等速自在継手などボールタイプの摺動式等速自在継手にも適用可能である。さらに、自動車用プロペラシャフトに組み込まれるボールタイプの固定式等速自在継手や摺動式等速自在継手にも適用可能である。
【００２４】
この実施形態の固定式等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図１に示すように、開口部１１を有するカップ状の外側継手部材１２、内側継手部材１３、トルク伝達部材である複数個のボール１４、およびケージ１５で主要部が構成されている。
【００２５】
内側継手部材１３の軸孔１６には、軸部材であるシャフト１７の一端がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。この内側継手部材１３から延びるシャフト１７は、止め輪１８により内側継手部材１３に対して抜け止めされている。
【００２６】
外側継手部材１２は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１９が球面状内周面２０の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１３は、外側継手部材１２のトラック溝１９と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。
【００２７】
ボール１４は、外側継手部材１２のトラック溝１９と内側継手部材１３のトラック溝２１との間に介在して回転トルクを伝達する。ケージ１５は、外側継手部材１２の内周面２０と内側継手部材１３の外周面２２との間に配されてボール１４を保持する。なお、ボール１４は、６個、８個あるいはそれ以外であってもよく、その個数は任意である。
【００２８】
以上の構成からなる等速自在継手では、外側継手部材１２の内部空間にグリース等の潤滑剤（図示せず）を封入することにより、継手作動時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１２に対して、内側継手部材１３、ボール１４およびケージ１５からなる内部部品の摺動部位での潤滑性を確保する。
【００２９】
この等速自在継手は、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止すると共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材１２の開口部１１とシャフト１７との間に、樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ２３を装着した構造を具備する。
【００３０】
ブーツ２３は、外側継手部材１２の開口部１１の外周面にブーツバンド２７により締め付け固定された大径端部２４と、内側継手部材１３から延びるシャフト１７の外周面にブーツバンド２８により締め付け固定された小径端部２５と、大径端部２４と小径端部２５とを繋ぎ、大径端部２４から小径端部２５へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部２６とで構成されている。
【００３１】
ブーツ２３が樹脂製の場合、その表面硬さがＨＤＤ３８〜５０であるのが好ましい。ブーツ２３の素材としては、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーなどがある。
【００３２】
なお、表面硬さがＨＤＤ３８より小さいと、耐熱性の低下、ブーツ２３のコストアップおよび強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨＤＤ５０より大きいと、疲労性、柔軟性および組付性の低下を招来する。
【００３３】
ブーツ２３がゴム製の場合、その表面硬さがＨｓ５０〜７０であるのが好ましい。ブーツ２３の素材としては、例えば、クロロプレンゴムやシリコンゴムなどがある。
【００３４】
なお、表面硬さがＨｓ５０より小さいと、ブーツ２３の強度低下を招来する。逆に、表面硬さがＨｓ７０より大きいと、疲労性の低下を招来する。
【００３５】
この実施形態における等速自在継手の全体構成は、前述のとおりであるが、この実施形態における等速自在継手の特徴的な構成について、以下に詳述する。
【００３６】
この実施形態の等速自在継手では、図１に示すように、外側継手部材１２の内周面２０（図２および図３参照）および内側継手部材１３の外周面２２（図４および図５参照）に軸方向に延びる凹部２９，３０を設け、その凹部２９，３０の表面に、繊維材、軟質発泡材または軟質樹脂材からなる柔軟性構造体、例えば、多数の繊維が植設された植毛部３１，３２を形成する。
【００３７】
外側継手部材１２の内周面２０とケージ１５の外周面３３、およびケージ１５の内周面３４と内側継手部材１３の外周面２２が相対的に摺動するが、外側継手部材１２の内周面２０とケージ１５の外周面３３からなる摺動部位、およびケージ１５の内周面３４と内側継手部材１３の外周面２２からなる摺動部位に植毛部３１，３２が介在する。
【００３８】
このように、外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に植毛部３１，３２を形成したことにより、外側継手部材１２の内周面２０とケージ１５の外周面３３からなる摺動部位、およびケージ１５の内周面３４と内側継手部材１３の外周面２２からなる摺動部位に介在する植毛部３１，３２に潤滑剤が付着して保持される。
【００３９】
この植毛部３１，３２で潤滑剤が保持されることから、外側継手部材１２の内周面２０とケージ１５の外周面３３からなる摺動部位、およびケージ１５の内周面３４と内側継手部材１３の外周面２２からなる摺動部位に植毛部３１，３２から潤滑剤が供給され油膜が切れることがないので、摺動部位で生じる滑り抵抗が低減される。
【００４０】
この滑り抵抗の低減により、外側継手部材１２の内周面２０とケージ１５の外周面３３からなる摺動部位、およびケージ１５の内周面３４と内側継手部材１３の外周面２２からなる摺動部位での発熱を低減できて高効率化および耐久性の向上が図れる。
【００４１】
植毛部３１，３２は、短繊維を外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に植設することにより形成される。その植毛方法としては、静電植毛や静電吹付け植毛を採用することができる。これらの方法は、外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に、多量の繊維を短時間で密に植毛することができる点で好ましい。
【００４２】
静電植毛は、接着剤塗布工程、静電植毛工程、乾燥工程、仕上げ工程等がある。静電植毛工程を図６に示す。静電植毛では、植毛対象物である外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面（便宜上、平坦面として表す）に接着剤の塗布により接着層４０を形成する。そして、高電圧電極４２により静電界を作り、その静電吸引力で短繊維４１を接着層４０に立毛させる。その後、接着層４０の接着剤を乾燥させる乾燥工程を行い、次に、除毛等を行う仕上げ加工を行うことになる。
【００４３】
静電植毛工程は、所定寸に切断された短繊維４１（表面に電解質や界面活性剤の被膜を形成したもの、すなわち、電着処理剤をコーティングしたもの）を高電圧電極４２の近傍に投入する。この投入で、クーロン力によって、短繊維４１は高電圧電極４２に引き付けられる。短繊維４１が高電圧電極４２に触れた瞬間に電極と同電位に帯電され、クーロン力によってはじかれる。短繊維４１は高い電位が付与されているので、アース側に向かって飛翔する。
【００４４】
この際、アース側の外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面には接着層４０が形成されているので、この接着層４０に短繊維４１が突き刺さることになる。このようにして、短繊維４１が外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に植設され、植毛部３１，３２が外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に形成される。
【００４５】
図７（Ａ）は、静電植毛により形成された植毛部３１，３２を例示する。また、図７（Ｂ）は、静電吹付け植毛により形成された植毛部３１，３２を例示する。なお、同図では、植毛対象物である外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面は曲面状であるが、便宜上、平坦面として表している。
【００４６】
静電植毛では、図７（Ａ）に示すように、外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に対して短繊維４１が垂直な状態で植設される。これに対して、静電吹付け植毛では、図７（Ｂ）に示すように、短繊維４１が垂直に植毛される静電植毛と異なり、短繊維４１をエアで接着剤塗布面に吹き付けることで、外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に対して短繊維４１が一定の角度に傾斜した状態で植設される。
【００４７】
このため、静電吹付け植毛によれば、吹付けしない静電植毛と比べて植毛密度を減少させることで、少量の短繊維４１で広い面積を覆うことができる。特に、植毛に保持される潤滑剤の量が多くなり、より効果的に滑り抵抗を低減できる。
【００４８】
植毛に用いられる短繊維４１としては、植毛用短繊維として使用可能であれば特に限定されず、例えば、（１）ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ナイロンなどのポリアミド樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル、ビニロンなどの合成樹脂繊維、（２）カーボン繊維、グラスファイバーなどの無機繊維、（３）レーヨン、アセテートなどの再生繊維や、綿、絹、麻、羊毛などの天然繊維が挙げられる。
【００４９】
これらは単独で用いられてもよく、２種類以上が併用されてもよい。油による潤滑や溶解などが生じにくく化学的に安定であり、均質な繊維を多量に生産することができ、安価に入手することができる。そのため、前述の（１）〜（３）の中でも（１）の合成樹脂繊維を用いることが好ましい。
【００５０】
短繊維４１の形状としては、植毛部３１，３２の形成箇所において、外側継手部材１２とケージ１５との間、およびケージ１５と内側継手部材１３との間で相互に干渉しない形状であれば特に限定されない。具体的な形状としては、例えば、長さ０．５〜２．０ｍｍ、太さ０．５〜５０デシテックスのものが好ましく、植毛部３１，３２の短繊維４１の密度としては、植毛した面積あたりに繊維の占める割合が１０〜３０％が好ましい。
【００５１】
短繊維４１の形状としてストレートやベンド（先端部が曲がった形状）があり、断面形状は円形や多角形状がある。ベンド形状ではストレート形状と比較して潤滑剤をより強く保持することができる。断面多角形状の短繊維４１を利用することで、断面円形よりも大きな表面積とすることができ、潤滑剤の表面張力を大きくすることができる。それぞれの特性に合わせて、短繊維４１の形状を選定することが好ましい。
【００５２】
接着層４０としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂などを主成分とする接着剤が挙げられる。例えば、ウレタン樹脂溶剤系接着剤、エポキシ樹脂溶剤系接着剤、酢酸ビニル樹脂溶剤系接着剤、アクリル樹脂系エマルジョン接着剤、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体系エマルジョン接着剤、酢酸ビニル系エマルジョン接着剤、ウレタン樹脂系エマルジョン接着剤、エポキシ樹脂系エマルジョン接着剤、ポリエステル系エマルジョン接着剤、エチレン−酢酸ビニル共重合体系接着剤などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよく、２種以上が併用されてもよい。
【００５３】
なお、以上の実施形態では、柔軟性構造体を繊維材で構成した場合、つまり、多数の短繊維４１が植設された植毛部３１，３２について説明したが、柔軟性構造体を軟質発泡材または軟質樹脂材で構成してもよい。その場合、柔軟性構造体を外側継手部材１２および内側継手部材１３の凹部２９，３０の表面に接着剤などにより固定すればよい。
【００５４】
軟質発泡材としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、フェノール、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂や、天然ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのゴムを発泡したものが挙げられる。軟質樹脂材としては、コルク材、ゴム板材、ポリエチレンや塩化ビニルなどの軟質シートが挙げられる。
【００５５】
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、さらに種々なる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。
【符号の説明】
【００５６】
１２  外側継手部材
１３  内側継手部材
１４  トルク伝達部材（ボール）
１５  ケージ
１９，２１  トラック溝
２０  内周面
２２  外周面
２９，３０  凹部
３１，３２  柔軟性構造体（植毛部）
３３  外周面
３４  内周面
４１  短繊維
【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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