(57)【要約】【課題】強度の低下を伴わず、大幅な軽量化が可能なトリポード型等速自在継手およびトリポード型等速自在継手の外側継手部材を提供する。【解決手段】内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝２６を設けると共に各トラック溝２６の内側壁に互いに対向するローラ案内面２７，２７を設けたトリポード型等速自在継手の外側継手部材である。内周にトラック溝２６が形成された金属製のカップ部２４を備える。カップ部２４に薄肉部４０となる小外径部４１を形成し、小外径部４１をＦＲＰ層４２にて被覆する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けたトリポード型等速自在継手の外側継手部材であって、
内周に前記トラック溝が形成された金属製のカップ部を備え、このカップ部に薄肉部を構成するための小外径部を形成し、この小外径部をＦＲＰ層にて被覆したことを特徴とするトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２】
カップ部の奥側を薄肉部として、開口部側を厚肉部としたことを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項３】
開口部側の厚肉部の外径面に、ブーツ装着用の溝を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項４】
開口部側の厚肉部の外径面とＦＲＰ層の外径面とでブーツ装着用の溝を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項５】
合成樹脂剤に浸潤させた繊維をフィラメントワインディング法でマンドレルに巻設して焼き固めてなるＦＲＰ製筒体にて、前記ＦＲＰ層を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項６】
合成樹脂剤に浸潤させた繊維をシート状にしたプリプレグを用いて、シートワインディング法でマンドレルに巻設して焼き固めてなるＦＲＰ製筒体にて、前記ＦＲＰ層を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項７】
ＦＲＰ製筒体をカップ部に圧入したことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項８】
肉厚が相違する複数のＦＲＰ層を備えることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項９】
前記ＦＲＰ層の繊維の配向角が軸線方向に対して＋５°〜＋９０°、−５°〜−９０°の角度で交互に配設される配向角となるように、所定の肉厚となるまで螺旋状に巻設したことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１０】
カップ部の外径面に、前記ＦＲＰ層の軸方向の抜けを防止するストッパを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１１】
ＦＲＰ層が被覆されるカップ部の被覆外径面とＦＲＰ層の内径面との間に接着剤を介在させたことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１２】
カップ部の被覆外径面に接着剤が溜まる溜り部を設けたことを特徴とする請求項１１に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１３】
カップ部の被覆外径面にショットピーニングによる凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１４】
カップ部の被覆外径面にローレットによる凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１５】
カップ部の被覆外径面に鋸歯状の凹凸部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１６】
カップ部は、鍛造にて成形された後、切削加工にて前記薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１７】
カップ部は、薄板材のプレス加工品であることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１８】
カップ部と、このカップ部に底壁から突設させる軸部とからなり、前記カップ部がプレス加工にて成形され、前記軸部が切削および転造加工にて成形され、カップ部と軸部とが摩擦圧接にて接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項１９】
カップ部と、このカップ部に底壁から突設させる軸部とからなり、前記カップ部がプレス加工にて成形され、前記軸部が切削および転造加工にて成形され、カップ部と軸部とがレーザ溶接にて接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２０】
カップ部と、このカップ部に底壁から突設させる軸部とからなり、前記カップ部がプレス加工にて成形され、前記軸部が切削および転造加工にて成形され、カップ部と軸部とがアーク溶接にて接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２１】
カップ部と、このカップ部に底壁から突設させる軸部とからなり、前記カップ部がプレス加工にて成形され、前記軸部が切削および転造加工にて成形され、カップ部と軸部とが塑性結合にて接合されていることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手の外側継手部材。
【請求項２２】
内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラとを備えたシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手であって、  前記外側継手部材に前記請求項１〜請求項２１のいずれか１項に記載の外側継手部材を用いたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２３】
内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に外嵌する内側ローラと、前記トラック溝に挿入されると共に前記内側ローラに外嵌する外側ローラとを備え、前記外側ローラが前記脚軸に対して回転自在であると共に前記ローラ案内面に沿って移動可能なダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手において、
前記外側継手部材に前記請求項１〜請求項２１のいずれか１項に記載の外側継手部材を用いたことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト等に使用されるトリポード型等速自在継手およびトリポード型等速自在継手の外側継手部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手（トリポード型等速自在継手）は、図１５と図１６に示すように、外側継手部材１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３を主要な構成要素としている。
【０００３】
外側継手部材１は一体に形成されたマウス部（カップ部）４と軸部５とからなる。マウス部４は、一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝６が形成してある。各トラック溝６の円周方向で向き合った内側壁にローラ案内面７、７が形成される。
【０００４】
トリポード部材２はボス８と脚軸９とを備える。ボス８にはシャフト１０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔が形成してある。脚軸９はボス８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材２の各脚軸９はローラ３を担持している。脚軸９とローラ３との間には、複数の針状ころ１２が総ころ状態で配設されている。
【０００５】
また、前記図１５と図１６に示すトリポード型等速自在継手では、ローラが一つのいわゆるシングルローラタイプであるが、トリポード型等速自在継手には、内側ローラと外側ローラとのローラが二つのいわゆるダブルローラタイプがある。シングルローラタイプとダブルローラタイプとは車両からの要求に応じて適宜選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平７−１０５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、自動車においては、環境保護及び省エネルギーの観点から、軽量化の要求が高まっている。しかしながら、トリポード型等速自在継手では、外側継手部材を含め、各部品の材料は鋼材である。このため、軽量化を図るためには、可能な限り構成部品を減肉するという方法を提案できる。すなわち、特許文献１に記載のように、外側継手部材１を、外周の断面形状が小径部１５と大径部１６の繰返しからなる３弁の花冠状としている（図１６参照）。
【０００８】
しかしながら、図１６に示すように花冠状としたとしても、継手機能を損なわせることなく、これ以上の軽量化は困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は斯かる実情を鑑み、強度の低下を伴わず、大幅な軽量化が可能なトリポード型等速自在継手およびトリポード型等速自在継手の外側継手部材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のトリポード型等速自在継手の外側継手部材は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けたトリポード型等速自在継手の外側継手部材であって、内周に前記トラック溝が形成された金属製のカップ部を備え、このカップ部に薄肉部を構成するための小外径部を形成し、この小外径部をＦＲＰ層にて被覆したものである。ここで、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とは、繊維でプラスチックを強化したものである。ＦＲＰは使用する繊維によって、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＡＦＲＰ、ＫＦＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）と呼ばれる。なお、使用する樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が代表的であるが、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂も使用できる。
【００１１】
本発明のトリポード型等速自在継手の外側継手部材によれば、ＦＲＰ層を構成するＦＲＰは、金属と同等以上の機械的性質を持ち、しかも金属材よりも軽量である。このため、全体を金属（鋼材）にて構成するものに比べて軽量化を図ることができ、しかも、強度的に劣ることがない。また、ＦＲＰ層は、カップ部の小外径部を被覆するものであり、完成品としての外径寸法を従来と同様に設定できる。
【００１２】
カップ部の奥側を薄肉部として、開口部側を厚肉部とし、開口部側の厚肉部の外径面に、ブーツ装着用の溝を形成することができる。また、開口部側の厚肉部の外径面とＦＲＰ層とでブーツ装着用の溝を形成することができる。
【００１３】
合成樹脂剤に浸潤させた繊維をフィラメントワインディング法でマンドレルに巻設して焼き固めてなるＦＲＰ製筒体にて、前記ＦＲＰ層を構成したり、合成樹脂剤に浸潤させた繊維をシート状にしたプリプレグを用いて、シートワインディング法でマンドレルに巻設して焼き固めてなるＦＲＰ製筒体にて、前記ＦＲＰ層を構成したりできる。フィラメントワインディング法とは、樹脂を含浸した繊維（繊維束）を心棒のまわりに巻いて成形し、加熱して硬化させた後に心棒を取り外す方法である。繊維の束でなく、シートを巻きつけるのをシートワインディング法という。
【００１４】
ＦＲＰ製筒体をカップ部に圧入することができる。このように、ＦＲＰ製筒体を圧入することによって、小外径部をＦＲＰ層にて被覆する状態とできる。
【００１５】
肉厚が相違する複数のＦＲＰ層を備えたものであってもよい。このように、肉厚が相違するＦＲＰ層を備えたものでは、高強度を必要とする部位に肉厚のＦＲＰ層を用いたり、あまり高強度を必要としない部位に薄肉のＦＲＰ層を用いたりすることができる。
【００１６】
前記ＦＲＰ層の繊維の配向角が軸線方向に対して＋５°〜＋９０°、−５°〜−９０°の角度で交互に配設される配向角となるように、所定の肉厚となるまで螺旋状に巻設したものとすることができる。
【００１７】
カップ部の外径面に、前記ＦＲＰ層の軸方向の抜けを防止するストッパを設けることができる。また、ＦＲＰ層が被覆されるカップ部の被覆外径面とＦＲＰ層の内径面との間に接着剤を介在させてもよく、カップ部の被覆外径面に接着剤が溜まる溜り部を設けてもよい。
【００１８】
カップ部の被覆外径面に凹凸部が形成されるものであってもよい。この凹凸部としては、ショットピーニングやローレット等にて形成することができる。また、この凹凸部として、鋸歯状であってもよい。
【００１９】
カップ部は、鍛造にて成形された後、切削加工にて前記薄肉部が形成されている場合や、薄板材のプレス加工品である場合がある。
【００２０】
例えば、カップ部と、このカップ部に底壁から突設させる軸部とからなり、前記カップ部がプレス加工にて成形され、前記軸部が切削および転造加工にて成形される。カップ部と軸部とが摩擦圧接にて接合されているもの、カップ部と軸部とがレーザ溶接にて接合されているもの、カップ部と軸部とがアーク溶接にて接合されているもの、カップ部と軸部とが塑性結合にて接合されているもの等がある。
【００２１】
本発明の第１のトリポード型等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、三本の脚軸を有するトリポード部材と、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されたローラとを備えたシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手であって、前記外側継手部材に前記の外側継手部材を用いたものである。
【００２２】
本発明の第２のトリポード型等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝を設けると共に各トラック溝の内側壁に互いに対向するローラ案内面を設けた外側継手部材と、半径方向に突出した３つの脚軸を備えたトリポード部材と、前記脚軸に外嵌する内側ローラと、前記トラック溝に挿入されると共に前記内側ローラに外嵌する外側ローラとを備え、前記外側ローラが前記脚軸に対して回転自在であると共に前記ローラ案内面に沿って移動可能なダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手において、前記外側継手部材に前記の外側継手部材を用いたものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のトリポード型等速自在継手の外側継手部材では、全体を金属（鋼材）にて構成するものに比べて軽量化を図ることができ、しかも、強度的に劣ることがない。このため、従来のものと同等の強度を有しかつ軽量である外側継手部材を提供できる。また、完成品としての外径寸法を従来と同様に設定でき、小型化を図ることができる。このため、この外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手は、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に使用すれば、重量軽減を有効に図ることが可能なシャフトを構成することができる。
【００２４】
ブーツ装着用の溝を形成したものでは、ブーツを安定して装着することができ、機能的に安定した等速自在継手を構成することができる。特に、開口部側の厚肉部の外径面に、ブーツ装着用の溝を形成したものでは、剛性が大である部位にブーツを装着することができ、ブーツ固定（装着）が一層安定する。また、ＦＲＰ層の一部をブーツ装着用の溝の一部と利用するものでは、厚肉部と薄肉部の径差の変化が小さくなり、応力の集中度合いを低減することができる。
【００２５】
ＦＲＰ製筒体を圧入することによって、小外径部をＦＲＰ層にて被覆する状態とでき、組立性に優れる。
【００２６】
肉厚が相違する複数のＦＲＰ層を備えたものであれば、高強度を必要とする部位に肉厚のＦＲＰ層を用いたり、あまり高強度を必要としない部位に薄肉のＦＲＰ層を用いたりすることができる。このため、ＦＲＰによる必要十分な補強効果を得る設計が可能であり、しかも、ＦＲＰの使用量を少なく抑えることができ、低コストが可能となる。
【００２７】
フィラメントワインディング法又はシートワインディング法等にて、安定してＦＲＰ層
を成形でき、生産性に優れる。また、繊維の配向角を５°〜＋９０°、−５°〜−９０°の角度で交互に配設される配向角となるように、所定の肉厚となるまで螺旋状に巻設することによって、より強度的に優れたＦＲＰ層を構成することができる。
【００２８】
ＦＲＰの強度は含まれる繊維によって異なるが、例えば炭素繊維の場合、鋼の２倍程度の引張り強度であるため、より小径化を図ることが可能である。例えば、ＣＦＲＰは鋼よりも変形しにくい材料であるため、荷重負荷時の外側継手部材の変形を抑え、等速自在継手の内部部品をより理想的な状態に保つことができ、高トルク負荷時の強度が向上する。ＦＲＰは異方性材料であるため、繊維の巻き角や厚さを調整することで使用状況に合わせ、容易に最適強度にチューニングできる。
【００２９】
カップ部の外径面にストッパを設けたものでは、ＦＲＰ層の軸方向の抜けを規制でき、製品として安定する。また、接着剤を用いた場合、ＦＲＰ製筒体をカップ部に対して安定した接合が可能となる。特に、ストッパと接着剤を併用すれば、ＦＲＰ製筒体の外側継手部材本体のカップ部に対する抜けや回転を防止でき、ＦＲＰ製筒体の抜けや回転による等速自在継手における損傷を抑制できる。また、カップ部の被覆外径面に接着剤が溜まる溜り部を設けた場合、接着性の向上を図ることができ、ＦＲＰ製筒体をカップ部に対して安定した接合が可能となって、製品として安定する。
【００３０】
カップ部の被覆外径面に凹凸部が形成されるものであれば、接着剤の接着性をより高めることができ、しかも、凹凸部としては、ショットピーニングやローレット等にて形成することができ、生産性に優れる。一方、鋸歯状の凹凸部であれば、この凹凸部（凸歯）がＦＲＰ層の内面に食い込むことになって、強固な接合状態を維持できる。
【００３１】
カップ部は、鍛造にて成形された後、切削加工にて薄肉部が形成されている場合や、薄板材のプレス加工品である場合があり、種々の製造方法によって成形することができる。カップ部と軸部とを別工程で製作した後、これらを組み付けるものでは、形状、大きさの相違する外側継手部材を容易に生産できる。また、同一形状サイズのカップ部に、異なる軸部を組み付けたりできる。すなわち、カップ部の共通化を図ることができる。特に、カップ部がプレス加工品であれば、塑性加工の段階でより製品形状に近いものを成形することができ、旋削等の後加工での取り代を少なくすることができる。これにより、材料の歩留まりが向上する。
【００３２】
カップ部と軸部とは、従来から公知公用の種々の接合方法によって接合でき、安定した接合が可能となる。
【００３３】
本発明の第１および第２のトリポード型等速自在継手では、軽量化を図った外側継手部材を用いることになって、軽量化を図ることが可能な等速自在継手を提供できる。しかも、従来品に比べて強度的に劣ることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図２】前記図１に示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図５】前記図４に示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図８】前記図７に示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図９】本発明の第６の実施形態を示す外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の縦断面図である。
【図１０】前記図９に示すトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態を示す外側継手部材の縦断面図である。
【図１２】前記図１１に示す外側継手部材の組立前の縦断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施形態を示す外側継手部材の縦断面図である。
【図１４】前記図１３に示す外側継手部材の組立前の縦断面図である。
【図１５】従来の外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【図１６】前記図１５のトリポード型等速自在継手の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下本発明の実施の形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
【００３６】
図１と図２は第１の外側継手部材を用いたトリポード型等速自在継手を示している。トリポード型等速自在継手は、外側継手部材２１と、内側継手部材としてのトリポード部材２２と、トルク伝達部材としてのローラ２３を主要な構成要素としている。
【００３７】
外側継手部材２１は一体に形成されたカップ部（マウス部）２４と軸部２５とを備える。カップ部２４は、一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝２６が形成してある。各トラック溝２６の円周方向で向き合った内側壁にローラ案内面２７、２７が形成される。なお、カップ部２４と軸部２５とは金属製（例えば中炭素鋼等）である。また、軸部２５は、カップ部２４の底壁２４ａ側の基部２５ａと、この基部２５ａから突設される本体部２５ｂと、この本体部２５ｂに連設されるスプライン軸部２５ｃとを備える。
【００３８】
トリポード部材２２はボス２８と脚軸２９とを備える。ボス２８の軸心孔には雌スプライン３１が形成され、この軸心孔にシャフト３０の端部が嵌入される。シャフト３０の端部の外周面には雄スプライン３０ａが設けられている。このため、シャフト３０の端部をボス２８の軸心孔に嵌入することによって、シャフト３０の雄スプライン３０ａとボス２８の雌スプライン３１とが嵌合する。なお、シャフト３０の雄スプライン３０ａの端部には、周方向溝３３が形成され、この周方向溝３３に抜け止めとしての止め輪３４が装着される。
【００３９】
脚軸２９はボス２８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材２２の各脚軸２９はローラ２３を担持している。脚軸２９とローラ２３との間には、複数の針状ころ３２が総ころ状態で配設されている。
【００４０】
カップ部２４は、図２に示すように、外周の断面形状が小径部３５と大径部３６の繰返しからなる３弁の花冠状としている。そして、このカップ部２４に薄肉部４０を構成する小外径部４１を形成し、この小外径部４１をＦＲＰ層４２にて被覆している。すなわち、各大径部３６の外径面に削り取り部（切削や研削等によって成形しても、このカップ部２４を形成する際の鍛造時に成形してもよい）を設け、この削り取り部に、短円筒体からなるＦＲＰ層４２を外嵌（圧入）している。
【００４１】
このため、カップ部２４は、奥側を薄肉部４０として、開口部側を厚肉部４３としている。開口部側の厚肉部４３の外径面に、ブーツ装着用の溝４５を形成している。このように、ＦＲＰ層４２が薄肉部４０に外嵌（装着）した状態において、ＦＲＰ層４２の外径面４２ａの外径寸法と、厚肉部４３の外径面４３ａの外径寸法とが略同一に設定され、厚肉部４３の外径面とＦＲＰ層４２の外径面とが連続して同一円筒面上に配設される。また、ＦＲＰ層４２の厚肉部側端縁４２ｂが、厚肉部４３の段差部４３ｂに当接している。なお、ＦＲＰ層４２の肉厚としては、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍ程度とされ、薄肉部４０の肉厚としては、例えば、２ｍｍ〜３ｍｍ程度とされ、厚肉部４３の肉厚としては、例えば、４ｍｍ〜６ｍｍ程度とされる。
【００４２】
ＦＲＰ層４２は、合成樹脂剤に浸潤させた繊維をフィラメントワインディング法又はシートワインディング法でマンドレルに巻設して焼き固めてなるＦＲＰ製筒体Ｐにて構成している。ここで、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ）とは、繊維でプラスチックを強化したものである。ＦＲＰは使用する繊維によって、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＡＦＲＰ、ＫＦＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）と呼ばれる。また、合成樹脂剤に浸潤させたＦＲＰを引抜成形法（型の中で樹脂を連続して加熱硬化させる成形法）にて成形したＦＲＰ製筒体Ｐにて、ＦＲＰ層４２を構成できる。さらに、射出成形にてこのようなＦＲＰ製筒体Ｐを構成することも可能である。
【００４３】
ＦＲＰ製筒体の形成に使用する樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が代表的であるが、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂も使用できる。特に、機械的強度が強く、耐熱性に優れ、耐薬品性、耐水性、耐湿性に優れる等の性質からこのＦＲＰ層４２にはエポキシ樹脂が好ましい。
【００４４】
ＦＲＰ製筒体Ｐは、繊維の配向を軸線方向に対して＋５°〜＋９０°、−５°〜−９０°の角度で交互に配設される配向角となるように、所定の肉厚となるまで螺旋状に巻設したものである。一般に、ＦＲＰは次に記載する特性を有する。耐候性、耐熱性、耐薬品性にすぐれている。電気絶縁性があり電波透過性に優れている。断熱性に優れている。さまざまな形状の製作に対応でき、着色が自由である。軽量かつ強度的に優れている。
【００４５】
この場合、ＦＲＰ層４２を構成するＦＲＰ製筒体Ｐを成形し、このＦＲＰ製筒体Ｐを、カップ部２４の薄肉部４０に圧入することになる。このように、別途ＦＲＰ製筒体Ｐを構成して、カップ部２４に圧入して装着するようにしたものでは、組立性に優れる。
【００４６】
ところで、ＦＲＰ製筒体Ｐの圧入の締代としては、使用する材質等によって相違するが、軸方向及び周方向にずれず、しかも、過大な圧入入力を必要とせず、圧入によって変形したり、損傷したりしないものとされる。
【００４７】
本発明の外側継手部材では、ＦＲＰ層４２を構成するＦＲＰは、金属と同等以上の機械的性質を持ち、しかも金属材よりも軽量である。このため、全体を金属（鋼材）にて構成するものに比べて軽量化を図ることができ、しかも、強度的に劣ることがない。このため、従来のものと同等の強度を有しかつ軽量である外側継手部材を提供できる。また、ＦＲＰ層４２は、カップ部２４の小外径部４１を被覆するものであり、完成品としての外径寸法を従来と同様に設定でき、小型化を図ることができる。
【００４８】
ブーツ装着用の溝４５を厚肉部４３に形成しているので、ブーツ（図示省略）を安定して装着することができ、機能的に安定した等速自在継手を構成することができる。
【００４９】
フィラメントワインディング法やシートワインディング法等にて、安定してＦＲＰ層４２を成形でき、生産性に優れる。また、繊維の方向を５°〜＋９０°、−５°〜−９０°の角度で交互に配設される配向角となるように、所定の肉厚となるまで螺旋状に巻設することによって、より強度的に優れたＦＲＰ層４２を構成することができる。
【００５０】
ＦＲＰの強度は含まれる繊維によって異なるが、例えば炭素繊維の場合、鋼の2倍程度
の引張り強度であるため、より小径化を図ることが可能である。例えば、ＣＦＲＰは鋼よりも変形しにくい材料であるため、荷重負荷時の外側継手部材の変形を抑え、等速自在継手の内部部品をより理想的な状態に保つことができ、高トルク負荷時の強度が向上する。ＦＲＰは異方性材料であるため、繊維の巻き角や厚さを調整することで使用状況に合わせ、容易に最適強度にチューニングできる。
【００５１】
ＦＲＰ層が被覆されるカップ部２４の被覆外径面４０ａとＦＲＰ層４２の内径面４２ｂとの間に接着剤を介在させてもよい。接着剤としては、金属・樹脂間の接合性の点からエポキシ系やウレタン系等の種々の接着剤を選択できる。
【００５２】
カップ部２４とＦＲＰ層４２とが接着剤を介して接合したものであれば、ＦＲＰ層４２のカップ部２４への嵌め合い関係の隙間として、この隙間に接着剤を介在させることができる。このため、ＦＲＰ層４２の内径面をカップ部２４の外径面４０ａに圧接させる必要がない。すなわち、ＦＲＰ層４２の内径面寸法を高精度に仕上げる必要がなく、生産性に優れる。
【００５３】
ところで、図３に示す外側継手部材２１では、開口部側の厚肉部４３の外径面４３ａとＦＲＰ層４２とでブーツ装着用の溝４５を形成している。すなわち、ＦＲＰ層４２の厚肉部４３側の外径部にテーパ部４６（外径が薄肉部側から厚肉部側に向かって縮径する）を設け、このテーパ部４６の先端４６ａを、厚肉部４３の段差部４３ｂに突き合せている。また、ＦＲＰ層４２の外径面４２ａの外径寸法を、厚肉部４３の外径面４３ａの外径寸法よりも大きく設定している。そして、厚肉部４３の外径面４３ａの継手開口部側に周方向に延びる凸隆部４７が設けられている。これによって、凸隆部４７とＦＲＰ層４２のテーパ部４６との間の厚肉部４３の外径面４３ａでもって、前記ブーツ装着用の溝４５を形成することができる。このように、図３に示す外側継手部材２１では、厚肉部４３と薄肉部４０の径差の変化が小さくなり、応力の集中度合いを低減することができる。
【００５４】
図４と図５に示す外側継手部材では、肉厚が相違する複数のＦＲＰ層４２Ａ、４２Ｂを備えたものである。この場合、大径部３６全体が同一肉厚の薄肉部４０とされ、継手開口側に肉厚寸法が大であるＦＲＰ層４２Ａが装着（外嵌）され、継手奥側に肉厚寸法が小であるＦＲＰ層４２Ｂが装着（外嵌）されている。この場合、ＦＲＰ層４２Ａの肉厚寸法が例えば、２ｍｍ〜３ｍｍ程度とされ、ＦＲＰ層４２Ｂの肉厚寸法が例えば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度とされる。また、大径部３６の肉厚寸法としては、例えば、４ｍｍ〜６ｍｍ程度とされる。
【００５５】
このように、肉厚が相違するＦＲＰ層４２を備えたものでは、高強度を必要とする部位に肉厚のＦＲＰ層を用いたり、あまり高強度を必要としない部位に薄肉のＦＲＰ層を用いたりすることができる。このため、ＦＲＰによる必要十分な補強効果を得る設計が可能であり、しかも、ＦＲＰの使用量を少なく抑えることができ、低コストが可能となる。
【００５６】
次に、図６に示す外側継手部材２１では、カップ部２４の外径面４０ａにＦＲＰ層４２の軸方向の抜けを防止するストッパ５０を設けている。すなわち、図１に示す外側継手部材２１において、カップ部２４の外径面に周方向凹溝５１を設け、この周方向凹溝５１に、ストッパ５０としての止め輪を装着している。そして、ストッパ５０と厚肉部４３の段差部４３ｂとの間にＦＲＰ層４２が介在される。クリップとしては、既存の丸サークリップ、角サークリップ、スナップリング等を用いることができる。なお、この実施形態では、断面扁平のサークリップを用いている。
【００５７】
ＦＲＰ層４２は、継手開口側への軸方向移動が厚肉部４３の段差部４３ｂに規制され、継手奥側への軸方向移動がストッパ５０に規制される。ＦＲＰ層４２の軸方向の抜けを規制でき、製品として安定する。また、特に、接着剤と併用すれば、ＦＲＰ製筒体Ｐをカップ部２４に対して安定した接合が可能となって、製品として安定する。すなわち、ＦＲＰ製筒体Ｐのカップ部２４に対する抜けや回転を防止でき、ＦＲＰ製筒体Ｐの抜けや回転による等速自在継手における損傷を抑制できる。
【００５８】
図７と図８とに示す外側継手部材では、カップ部２４の被覆外径面４０ａに接着剤が溜まる溜り部５５を設けたものである。すなわち、被覆外径面４０ａの厚肉部４３側に、断面扁平矩形の周方向溝を設け、この周方向溝でもって溜り部５５を構成している。
【００５９】
ところで、接着剤を用いる場合において、ＦＲＰ製筒体Ｐを圧入するものであれば、この圧入によって、外径面４０ａのＦＲＰ製筒体Ｐの内径面との界面に接着剤が残留しにくい。このため、接着性に劣ることになる。そのため、接着剤を用いる場合、外径面４０ａに接着剤が溜まる溜り部５５を設けるのが好ましい。このように、溜り部５５を設ければ、圧入の際に予め接着剤を流し込んでおくことで、接着剤の機能を十分発揮させることができる。これによって、ＦＲＰ製筒体Ｐのカップ部２４に対する抜けや回転を防止でき、ＦＲＰ製筒体Ｐの抜けや回転による等速自在継手における損傷を抑制できる。
【００６０】
なお、この場合の溜り部５５は、断面扁平矩形の周方向溝にて構成しているが、このような形状に限らず、接着剤を溜めることができて、カップ部２４の強度を低下させない範囲で種々変更できる。また、溜り部５５の大きさ（容量）、配置位置等も、接着剤を溜めることができて、カップ部２４の強度を低下させない範囲で種々変更できる。
【００６１】
接着剤を用いる場合、カップ部２４の被覆外径面４０ａに、凹凸部を設けるようにするのが好ましい。凹凸部を形成する場合、ショットピーニング処理やローレット加工等にて形成することができる。ショットピーニングとは、小さな鋼球（ショット）を構造材や機械部品の表面に噴射して、表面層に圧縮残留応力を生じさせると共に軽い加工硬化をおこさせ、応力や疲れによる破壊強度を増す加工である。ローレット加工とは、素材を旋盤で回転させ専用の工具（刃）を押しつけて溝をつける加工である。このように、凹凸部を設けることによって、接着剤の接着効果を高めることができる。
【００６２】
図９と図１０に示す外側継手部材では、カップ部２４の被覆外径面４０ａに、鋸歯状の凹凸部５６が形成されている。すなわち、軸方向に延びる断面三角形状の凸歯が周方向に沿って配設されてなる。このような凹凸部５６であれば、凹凸部５６の凸歯５６ａがＦＲＰ層４２の内径面に食い込むことになって、強固な接合状態を維持できる。
【００６３】
図１１に示す外側継手部材と図１３に示す外側継手部材とは、図１２と図１４に示すように、それぞれ、カップ部２４と軸部２５とが別個に成形され、その後、これらを組み付けるものである。図１２に示す外側継手部材では、カップ部２４は、周壁６０とこの周壁６０の継手奥側を塞ぐ底壁６１とからなり、周壁６０に、小外径部４１を形成して薄肉部４０を形成している。このため、薄肉部４０にＦＲＰ層４２を形成し、厚肉部４３にブーツ装着用の溝４５を設けている。
【００６４】
軸部２５は、基盤部６２と、この基盤部６２から突設される軸部本体６３とを備える。軸部本体６３は、基部６３ａと、スプライン軸部６３ｂとからなる。そして、図１１に示すように、軸部２５の基盤部６２がカップ部２４の底壁６１裏面に接合される。接合手段としては、摩擦圧接、レーザ溶接、アーク溶接等を採用できる。
【００６５】
摩擦圧接法とは、接合する部材（たとえば金属や樹脂など）を高速で擦り合わせ、 そのとき生じる摩擦熱によって部材を軟化させると同時に圧力を加えて接合する方法である。摩擦圧接には、次に記載する利点がある。比較的簡単な作業で寸法精度の高い製品が得られる。従って、仕上げ加工を施した部材の組み立て接合が行える。接合結果に高い再現性がある。用途に応じて種々の異種材料（ステンレスと軟鋼、ステンレスと銅など）を組み合わせて接合できるため、優れた性能の製品が得られる。アーク溶接では接合が難しい一部の材料についても、摩擦圧接で接合できる。鍛造などに比べて振動、騒音が少ない。スパッタ、ヒューム等が生じないので、他の工作機械と組み合わせた一貫ラインが編成できる。
【００６６】
レーザ溶接とは、レーザ光を熱源として主として金属に集光した状態で照射し、金属を局部的に溶融・凝固させることによって接合する方法のことである。レーザ溶接は次の利点がある。高速深溶込み溶接が可能である。溶接熱影響が非常に少ない。溶接変形が少ない。
【００６７】
アーク溶接とは、金属材料（母材）と溶接棒との間にアークを発生させる溶接法である。溶着効率・溶接性が良い、設備費が安く、手軽に溶接できる溶接部分の小さい面積を高温度にすることが出来るので厚板でも容易に溶接できる。
【００６８】
次に図１３に示す外側継手部材では、カップ部２４と軸部２５とを塑性結合にて接合している。すなわち、図１４に示すように、カップ部２４の底壁６１に貫通孔６５を設け、軸部２５の基盤部６２の外周面に軸方向に延びる多数の凸部６６を周方向に沿って配設する。そして、軸部２５の基盤部６２を底壁６１の貫通孔６５に圧入する。この場合、例えば、軸方向に沿う凸部と凹部とからなるスプラインを形成する。そして、スプラインの凸部を硬化処理して、この凸部を前記凸部６６とする。この熱硬化処理としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れ行う方法である。
【００６９】
底壁６１の貫通孔６５側においては熱硬化処理を行わない未硬化部（未焼き状態）とする。凸部６６と底壁６１の未硬化部との硬度差は、例えば、ＨＲＣで２０ポイント以上とする。さらに、具体的には、凸部６６の表面の硬度を５０ＨＲＣ以上とし、未硬化部の硬度を１０ＨＲＣから３０ＨＲＣ程度とする。
【００７０】
この際、凸部６６の突出方向中間部位が、凹部形成前の凹部形成面（この場合、底壁６１の貫通孔６５の内径面）の位置に対応する。すなわち、図１４に示すように、底壁６１の貫通孔６５の内径面の内径寸法ｄを、凸部６６の最大外径、つまりスプラインの凸部である前記凸部６６の頂部を結ぶ円の直径寸法（外接円直径）Ｄよりも小さく、凸部間の谷底（スプラインの凹部の底）を結ぶ円の直径寸法Ｄ１よりも大きく設定される。すなわち、Ｄ＜ｄ＜Ｄ１とされる。このため、凸部６６は、少なくとも頂点から突出方向中間部位までが底壁６１の貫通孔６５の内径面に圧入される。
【００７１】
凸部６６を構成するスプラインは、従来からの公知公用の手段である転造加工、切削加工、プレス加工、引き抜き加工等の種々の加工方法によって、形成することがきる。また、熱硬化処理としては、高周波焼入れ、浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。なお、スプラインを形成することによって構成された凸部６６の圧入開始端は、軸部軸線方向に対して直交する平坦面とされる。
【００７２】
次に、カップ部２４と軸部２５とを一体化する方法を説明する。まず、カップ部２４の軸心と軸部２５の軸心とを合わせた状態とする。この状態で、カップ部２４に対して、軸部２５を挿入（圧入）していく。この際、貫通孔６５の内径面の径寸法ｄと、凸部６６の直径寸法Ｄと、スプラインの凹部の直径寸法Ｄ１とが前記のような関係であり、しかも、凸部６６の硬度が貫通孔６５の内径面の硬度よりも２０ポイント以上大きいので、軸部２５をカップ部２４の貫通孔６５に圧入していけば、この凸部６６が貫通孔６５の内径面に食い込んでいき、凸部６６が、この凸部６６が嵌合する凹部６７を、軸方向に沿って形成していくことになる。
【００７３】
例えば、この圧入は、軸部２５の基盤部６２の先端面６２ａが、底壁６１の内面６１ａに一致する状態まで行われる。これによって、凸部６６と、これに嵌合する凹部６７との嵌合接触部位の全体が密着している。すなわち、相手側の凹部形成面（この場合、カップ部２４の貫通孔６５の内径面）に凸部６６の形状の転写を行うことになる。この際、凸部６６が貫通孔６５の内径面に食い込んでいくことによって、貫通孔６５が僅かに拡径した状態となって、凸部３１の軸方向の移動を許容し、軸方向の移動が停止すれば、貫通孔６５が元の径に戻ろうとして縮径することになる。言い換えれば、凸部６６の圧入時に貫通孔６５が径方向に弾性変形し、この弾性変形分の予圧が凸部６６の歯面（凹部嵌合部位の表面）に付与される。このため、凸部６６の凹部嵌合部位の全体がその対応する凹部６７に対して密着する凹凸嵌合構造Ｍを確実に形成することができる。
【００７４】
なお、軸部２５を圧入していけば、はみ出し部が形成されることになる。ここで、はみ出し部とは、凸部６６が嵌入（嵌合）する凹部の容量の材料分であって、形成される凹部から押し出されたもの、凹部を形成するために切削されたもの、又は押し出されたものと切削されたものの両者等から構成される。
【００７５】
軸部２５を貫通孔６５に圧入すれば、貫通孔６５の内径面に凸部６６に密着嵌合する凹部を軸方向に沿って形成することができる。しかも、凹凸嵌合構造Ｍは、凸部６６と凹部６７との嵌合接触部位の全体が密着しているので、この嵌合構造Ｍにおいて、径方向及び円周方向においてガタが生じる隙間が形成されない。
【００７６】
ところで、各実施形態におけるＦＲＰ層におけるＦＲＰとして、前記したように、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＡＦＲＰ、ＫＦＲＰ（アラミド繊維強化プラスチック）を用いることができ、このように、繊維の種類によって、特性の相違するＦＲＰ層を構成することができる。すなわち、ＧＦＲＰは、材料が安価でいろいろな形状になじみやすいので、形状の自由度が高い。また硬化時間が比較的短いため、短納期で製作できる利点がある。ＣＦＲＰは、ＧＦＲＰより高価であるが、強度の面で優れており、積層数を薄くすることによって重さを軽くすることができる。強度を必要とし、なおかつ重量を軽くしたい制作物に向いている。ＡＦＲＰ、ＫＦＲＰは、切断されにくく、最も優れた強度を発揮する。しかしながら、繊維の持つ「切れにくい」という特性が、自由な形状の成形を困難にし、後加工がしにくいという面もある。
【００７７】
カップ部２４は、鍛造にて成形された後、切削加工にて薄肉部が形成されている場合や、薄板材のプレス加工品である場合があり、種々の製造方法によって成形することができる。また、カップ部２４と軸部２５とからなり、カップ部２４と軸部２５とを別工程で製作した後、これらを組み付けるものでは、形状、大きさの相違する外側継手部材２１を容易に生産できる。また、同一形状サイズのカップ部に、異なる軸部２５を組み付けたりできる。すなわち、カップ部２４の共通化を図ることができる。特に、カップ部２４がプレス加工品であれば、塑性加工の段階でより製品形状に近いものを成型することができ、旋削等の後加工での取り代を少なくすることができる。これにより、材料の歩留まりが向上する。
【００７８】
しかも、カップ部２４と軸部２５とは、従来から公知公用の種々の接合方法によって接合でき、安定した接合が可能となる。
【００７９】
このように、本発明のトリポード型等速自在継手では、軽量化を図った外側継手部材を用いることになって、軽量化を図ることが可能な等速自在継手を提供できる。しかも、従来品に比べて強度的に劣ることもない。このため、本発明の外側継手部材２１を用いたトリポード型等速自在継手を、ドライブシャフトやプロペラシャフト等に使用すれば、重量軽減を有効に図ることが可能なものを構成することができる。
【００８０】
なお、前記各実施形態では、外側継手部材は、ローラが１個のシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手であったが、外側継手部材としては、ローラが内側ローラと外側ローラとの２個のダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手に用いることができる。このようなダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手の外側継手部材であっても、前記各実施形態の外側継手部材と同様の作用効果を奏することができる。
【００８１】
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、ＦＲＰ層４２の肉厚や軸方向長さとしては、カップ部２４の材質、肉厚、外径寸法、ＦＲＰ層４２の材質等に基づいて、形成される外側継手部材としての強度を考慮して種々選択できる。また、図１等においては、開口部側（入口側）を厚肉部４３としていたが、逆に、開口部側（入口側）を薄肉部として、この薄肉部にＦＲＰ層４２を設けるようにしてもよい。
【００８２】
ＦＲＰ層４２をＦＲＰ製筒体Ｐにて構成する場合、長尺状のＦＲＰ製筒体を成形した後、この長尺状のＦＲＰ製筒体を所定寸に切断してＦＲＰ製筒体Ｐを製作するようにすることができる。このような製法では、所定寸のＦＲＰ製筒体Ｐを個々に成形するより複数個分のＦＲＰ製筒体Ｐを一度に成形することができ、生産性に優れる。なお、このように長尺状のＦＲＰ製筒体を成形する場合、所定寸に切断した際に無駄な部分が生じなく、かつ、たわまない範囲とするのが好ましい。
【００８３】
図１３と図１４に示すように、カップ部２４と軸部２５とを塑性結合にて接合する場合、凸部６６の断面形状として、断面三角形状、台形形状、半円形状、半楕円形状、矩形形状等の種々の形状のものを採用でき、凸部６６の面積、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。すなわち、スプラインを形成し、このスプラインの凸部（凸歯）をもって凹凸嵌合構造Ｍの凸部６６とする必要はなく、キーのようなものであってもよく、曲線状の波型の合わせ面を形成するものであってもよい。要は、軸方向に沿って配設される凸部６６を相手側に圧入し、この凸部６６にて凸部６６に密着嵌合する凹部６７を相手側に形成することができて、凸部６６とこれに嵌合する凹部６６との嵌合接触部位の全体が密着すればよい。
【００８４】
凸部６６の圧入始端部のみが、凹部６７が形成される部位より硬度が高ければよいので、凸部６６の全体の硬度を高くする必要がない。凸部６６側と、凸部６６にて形成される凹部形成面側との硬度差としては、ＨＲＣで２０ポイント以上とするのが好ましいが、凸部３１が圧入可能であれば２０ポイント未満であってもよい。
【００８５】
凸部６６の端面（圧入始端）は前記実施形態では軸方向に対して直交する面であったが、軸方向に対して、所定角度で傾斜するものであってもよい。この場合、内径側から外径側に向かって反凸部側に傾斜しても凸部側に傾斜してもよい。
【符号の説明】
【００８６】
２１   外側継手部材
２２   トリポード部材
２３   ローラ
２４   カップ部
２４ａ 底壁
２５   軸部
２９   脚軸
４０ａ 被覆外径面
４０   薄肉部
４１   小外径部
４２、４２Ａ、４２Ｂ ＦＲＰ層
４２ａ 外径面
４３   厚肉部
４３ａ 外径面
４５   溝
５０   ストッパ
５５   溜り部
Ｐ     ＦＲＰ製筒体
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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