(57)【要約】【課題】トルク伝達部材との接触部におけるすべり抵抗を減じることができる等速自在継手を提供する。【解決手段】内側継手部材１の外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面１１を形成し、外側継手部材２の内周面に、内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面２１を形成する。内側継手部材１の外側トルク伝達面１１と外側継手部材２の内側トルク伝達面２１の間にトルク伝達部材３を配置し、トルク伝達部材３の内側面３ａを内側トルク伝達面１１に接触させると共に、外側面３ｂを外側トルク伝達面２１に接触させる。トルク伝達部材３の内側面３ａに凹部６を設け、この凹部６に潤滑剤Ｌを保持させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうちいずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなる等速自在継手において、
トルク伝達部材に、潤滑剤を保持する保持部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
保持部が、トルク伝達部材の内側面および外側面のどちらか一方または双方に設けた凹部で形成されている請求項１記載の等速自在継手。
【請求項３】
前記凹部が、トルク伝達部材の内側面と外側面を貫通する貫通孔で形成されている請求項２記載の等速自在継手。
【請求項４】
外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうちいずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなる等速自在継手において、
外側継手部材の外側トルク伝達面に、潤滑剤を保持する保持部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項５】
外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうちいずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなる等速自在継手において、
内側継手部材の内側トルク伝達面に、潤滑剤を保持する保持部を設けたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項６】
外側継手部材の外側トルク伝達面に、潤滑剤を保持する保持部を設けた請求項５記載の等速自在継手。
【請求項７】
保持部を凹部で形成した請求項４〜６何れか１項に記載の等速自在継手。
【請求項８】
前記凹部が多数の微小ディンプルで形成されている請求項２または７に記載の等速自在継手。
【請求項９】
前記凹部が一つまたは複数の溝で形成されている請求項２または７に記載の等速自在継手。
【請求項１０】
外側トルク伝達面が平坦面である請求項１〜９の何れか１項に記載の等速自在継手。
【請求項１１】
トルク伝達部材の内側面を内側トルク伝達面と面接触する凹球面状に形成すると共に、トルク伝達部材の外側面を外側トルク伝達面と面接触する平坦面状に形成した請求項１０記載の等速自在継手。
【請求項１２】
トルク伝達部材の内側面を内側トルク伝達面と面接触する凹球面状に形成すると共に、トルク伝達部材の外側面を外側トルク伝達面と点接触する凸球面状または線接触する凸円筒面状に形成した請求項１０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、自動車等の車両や各種産業機械において動力伝達に用いられる等速自在継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手には、角度変位のみを許容する固定型等速自在継手と角度変位および軸方向変位（プランジング）の双方を許容する摺動型等速自在継手とがある。この二種類の等速自在継手は用途に応じて適宜使い分けがなされており、例えば自動車のドライブシャフトではその車輪側に固定型等速自在継手が使用され、そのディファレンシャルギア側に摺動型等速自在継手が使用されている。
【０００３】
ドライブシャフトに使用される摺動型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。しかしながら、このタイプの等速自在継手は、部品点数が多い、内輪シャフトの径寸法に比べて継手の外径寸法が大きい、内輪の内壁面の形状が複雑である等の問題点を有する。
【０００４】
これらの問題点を解消するため、軸線の直角方向の断面が正多角形状で、この正多角形の各辺をなす外壁面がそれぞれ軸方向に円弧状に湾曲した内輪と、内輪の各外壁面との間にそれぞれ円周方向にくさび空間を形成する複数の円筒面をその内壁に備え、かつこれらくさび空間の向きが隣り合った円筒面間で相反する外輪と、前記各くさび空間に配され、内輪の外壁面に接触する平坦な内側面および外輪の円筒面に適合して接触する円筒面状の外側面を備えたブロック状のトルク伝達部材とを有する摺動型等速自在継手が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２２１３３５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１の等速自在継手では、接触部の面圧軽減のために内輪と外輪の間にブロック状のトルク伝達部材を介在させている。かかる構成において、作動角をとった状態で等速自在継手を回転させると、トルク伝達部材と内輪または外輪との接触部ですべり接触を生じ、大きな抵抗を生じる。そのため、すべり接触部での摩耗が進行し、あるいは回転駆動時のトルクロスが大きくなる問題がある。また、この抵抗が異音や振動の発生要因となり、車両に搭載した際にＮＶＨ特性に悪影響を与える。
【０００７】
そこで、本発明は、トルク伝達部材との接触部におけるすべり抵抗を減じることができる等速自在継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、外周面の円周方向複数個所に内側トルク伝達面が形成された内側継手部材と、内周面に前記内側トルク伝達面のそれぞれと対向する複数の外側トルク伝達面が形成された外側継手部材と、内側継手部材の内側トルク伝達面に接触する内側面、および外側継手部材の外側トルク伝達面に接触する外側面をそれぞれに有する複数のトルク伝達部材とを備え、各内側トルク伝達面が、継手中心面上で継手中心から等距離オフセットされた複数位置のうちいずれかの位置に曲率中心を有する球面であり、各内側トルク伝達面が、同じ曲率中心を有する二つを一組として異なる位置に前記曲率中心を有する複数組からなる等速自在継手において、トルク伝達部材に、潤滑剤を保持する保持部を設けたことを特徴とする。
【０００９】
かかる構成から、保持部に保持された潤滑剤がトルク伝達部材の内側面と内側継手部材の内側トルク伝達面とのすべり接触部、あるいはトルク伝達部材の外側面と外側継手部材の外側トルク伝達面とのすべり接触部に逐次供給される。これによりすべり接触部に潤沢な潤滑剤を介在させることができ、すべり接触部の摩耗を防止すると共に、低トルク化を達成することが可能となる。さらには振動や異音の発生を防止することができる。
【００１０】
保持部は、トルク伝達部材の内側面および外側面のどちらか一方または双方に設けた凹部で形成することができる。この凹部は、多数の微小ディンプル、一つまたは複数の溝、あるいはトルク伝達部材の内側面と外側面を貫通する貫通孔等で形成することができる。
【００１１】
同様の作用効果は、外側継手部材の外側トルク伝達面、および内側継手部材の内側トルク伝達面のうちどちらか一方又は双方に、潤滑剤を保持する保持部を設けることでも達成することができる。
【００１２】
この場合の保持部は凹部で形成することができる。この凹部は、多数の微小ディンプル、あるいは一つまたは複数の溝で形成することができる。溝は継手中心線方向に延在させるのが好ましい。
【００１３】
以上に述べた等速自在継手では、外側継手部材の外側トルク伝達面を平坦面状に形成することができる。
【００１４】
この場合、トルク伝達部材の内側面を内側トルク伝達面と面接触する凹球面状に形成すると共に、トルク伝達部材の外側面を外側トルク伝達面と面接触する平坦面状に形成する。
【００１５】
この他、トルク伝達部材の内側面を内側トルク伝達面と面接触する凹球面状に形成すると共に、トルク伝達部材の外側面を外側トルク伝達面と点接触する凸球面状または線接触する凸円筒面状に形成することもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、トルク伝達部材と内側継手部材あるいは外側継手部材との接触部におけるすべり抵抗を減じ、摩耗やトルクロスを小さくすることができる。これにより等速継手の長寿命化、さらには低トルク化による省エネルギー性の向上を図ることができる。また、振動も生じにくく、等速自在継手を車両に搭載した際のＮＶＨ特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる等速自在継手をマウス部の開口側から見た正面図である。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】内側継手部材の斜視図である。
【図４】内側継手部材をマウス部の開口側から見た正面図である。
【図５】トルク伝達部材を示す図であり、（ａ）図は断面図、（ｂ）図は内径側から見た平面図である。
【図６】トルク伝達部材を示す図であり、（ａ）図は断面図、（ｂ）図は内径側から見た平面図である。
【図７】トルク伝達部材を内径側から見た平面図である。
【図８】トルク伝達部材を内径側から見た平面図である。
【図９】トルク伝達部材を内径側から見た平面図である。
【図１０】微小ディンプルを拡大して示す平面図である。
【図１１】トルク伝達部材の断面図である。
【図１２】トルク伝達部材の断面図である。
【図１３】トルク伝達部材の断面図である。
【図１４】トルク伝達部材の断面図である。
【図１５】本発明にかかる等速自在継手をマウス部の開口側から見た正面図である。
【図１６】本発明にかかる等速自在継手をマウス部の開口側から見た正面図である。
【図１７】本発明にかかる等速自在継手をマウス部の開口側から見た正面図である。
【図１８】（ａ）図および（ｂ）図ともトルク伝達部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、本実施形態の等速自在継手は、内側継手部材１と、外側継手部材２と、外側継手部材１と内側継手部材２との間に介在し、両部材１，２間でトルクを伝達する複数のブロック状のトルク伝達部材３とを主要な要素として構成される。内側継手部材１、外側継手部材２、およびトルク伝達部材３は何れも鋼等の金属材料で形成される。内側継手部材１の外周面と外側継手部材２の内周面との間の空間には、グリース等の潤滑剤が封入されている。なお、図１は作動角０の状態における等速自在継手の正面図である。また、図２は、図１中のＸ−Ｘ線の断面図であり、等速自在継手が最大作動角θｍａｘをとった状態を示す。図２中の符号Ｏ’は、図１に示す継手中心Ｏを該断面上に投影したものを表し、図２中の符号Ｐ’は、図１に示す継手中心線Ｐ（継手中心Ｏを通る図１の紙面鉛直方向の線）を該断面上に投影したものを表す。
【００２０】
内側継手部材１は、軸方向の貫通孔１ａを有する中空状に形成されている。内側継手部材１の内周面には軸４が挿入され、この軸４はセレーション１ｂ（図３参照）等のトルク伝達手段を介して内側継手部材１にトルク伝達可能に結合される。
【００２１】
図３および図４に示すように、内側継手部材１の外周面には複数（本実施形態では６つ）の内側トルク伝達面１１が形成されている。図４に示すように、各内側トルク伝達面１１は、継手中心線Ｐと直交する断面において、ＰＣＤ上に等ピッチで設けられた三つの点Ｃ１〜Ｃ３の何れかを曲率中心とする半径ｒの円弧である。ここでＰＣＤは継手中心面（継手中心Ｏを含み、継手中心線Ｐと直交する平面）上で継手中心Ｏを中心とする円であり、その半径ｑは継手の使用条件（特に負荷条件）によって定まる。具体的には６つ内側トルク伝達面１１のうち、対向する二つの内側トルク伝達面１１（ａ）は点Ｃ１を曲率中心とする円弧である。同様に対向する二つの内側トルク伝達面１１（ｂ）は点Ｃ２を曲率中心とする円弧であり、残りの二つの内側トルク伝達面１１（ｃ）は点Ｃ３を曲率中心とする円弧である。このように、本実施形態の内側トルク伝達面１１は、同じ曲率中心（Ｃ１〜Ｃ３の何れか）を有する二つを一組として、異なる位置に曲率中心を有する３組で構成される。円周方向で隣接する二つの内側トルク伝達面１１は、その外径端同士を突き合わせて山状に形成されている。
【００２２】
また、各内側トルク伝達面１１は、図２に示すように、継手中心線Ｐ方向に沿った断面において継手中心Ｏを中心とする円弧である。
【００２３】
以上から、内側継手部材１の各内側トルク伝達面１１のうち、時計回りで一番目の内側トルク伝達面１１（ａ）と四番目の内側トルク伝達面１１（ａ）が継手中心面上の点Ｃ１を中心とする凸球面状をなし、三番目の内側トルク伝達面１１（ｂ）と六番目の内側トルク伝達面１１（ｂ）が継手中心面上の点Ｃ２を中心とする凸球状面をなし、五番目の内側トルク伝達面１１（ｃ）と二番目の内側トルク伝達面１１（ｃ）が継手中心面上の点Ｃ３を中心とする凸球面状をなす。
【００２４】
図１および図２に示すように、図示例の外側継手部材２は軸方向一端が開口したカップ状のマウス部２ａと、マウス部２ａの底から延びるステム部２ｂとを備える。マウス部２ａの内周面の軸方向二箇所にはクリップ５が装着されている。
【００２５】
外側継手部材１の内周面には、内側トルク伝達面１１と同数の外側トルク伝達面２１が形成される。本実施形態において、各外側トルク伝達面２１は、継手中心線Ｐと直交する方向の断面において正多角形状（本実施形態では正六角形状）をなし、継手中心線Ｐ方向に沿った断面においてストレート形状をなす平坦面状に形成されている。かかる構成から、各外側トルク伝達面２１は、対向する内側トルク伝達面１１との間にくさび空間Ｓを形成する。外側トルク伝達面２１には耐摩耗性の向上のため、焼入れ等の熱処理を行って表面を硬化させ、耐摩耗性を向上させるのが望ましい。
【００２６】
図５に示すように、トルク伝達部材３は略円板状をなし、各くさび空間Ｓに一つずつ配置される。トルク伝達部材３の内側面３ａは内側継手部材１の内側トルク伝達面１１と球面接触する凹球面状に形成され、トルク伝達部材３の外側面３ｂは外側継手部材２の外側トルク伝達面２１と面接触する平坦面状に形成されている。
【００２７】
以上の構成において、図２に示すように作動角をとった等速自在継手が回転すると、トルク伝達部材３を介して内側継手部材１の内側トルク伝達面１１と外側継手部材２の外側トルク伝達面２１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３は、作動角に応じた一定ストロークで継手中心線Ｐ方向に往復移動する。その時の摩擦によってトルク伝達部材３をその中心線Ｑ（図５（ａ）（ｂ）参照）を中心として回転（自転）させることが可能である。この等速自在継手では、各トルク伝達部材３が内側トルク伝達面１１および外側トルク伝達面２１の双方に対して面接触しているため、すべり接触部での面圧を下げて高負荷容量化を図ることができる。
【００２８】
また、トルク伝達部材３の外側面３ｂが外側継手部材２の外側トルク伝達面２１に対して軸方向に摺動可能であるため、等速自在継手のプランジングも可能となる。このプランジング量は、トルク伝達部材３がクリップ５と当接する範囲（図１中の符号Ａ）となる。クリップ５間の間隔Ａを小さくし、トルク伝達部材３の軸方向両側をクリップ５で拘束することにより、プランジングを許容しない固定型の等速自在継手としても使用することが可能となる。
【００２９】
本発明においては、図５（ａ）（ｂ）に示すように、トルク伝達部材３に、潤滑剤を保持するため保持部６が設けられる。保持部６はトルク伝達部材３に形成した凹部で構成することができる。この凹部６として、例えば図示のように内側面３ａの中心に形成した凹球面状の陥没部６１を使用することができる。このようにトルク伝達部材３の表面に凹部６を形成することで、等速自在継手が回転する際のトルク伝達部材３の摺動運動や自転運動により、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤Ｌが凹部６に取り込まれて凹部６を満たし、凹部６に取り込まれた潤滑剤Ｌが内側面３ａと内側トルク伝達面１１とのすべり接触部に逐次供給される（等速自在継手の組立段階で予め凹部６に潤滑剤を充填しておいてもよい）。これにより、すべり接触部に潤沢な潤滑剤が供給されるので、すべ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共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。
【００３０】
凹部６の形状は任意であり、例えば図６（ａ）（ｂ）に示すように溝６２で凹部６を形成することもできる。この場合、溝６２の両端はトルク伝達部材３の外周面に開口させるのが好ましい。凹部６として溝６２を採用しても、等速自在継手の回転中は上記のようにトルク伝達部材３が中心線Ｑを中心として自転するため、トルク伝達部材３の内側面３ａと内側継手部材１の内側トルク伝達面１１とのすべり接触領域の全体に潤滑剤Ｌを満遍なく供給することが可能となる。溝６２は図７に示すように複数本（例えば二本）形成することもできる。また、図８に示すように球面状の陥没部６１と二本の溝６２とを複合させた形態の凹部６を使用することもできる。さらには、図９に示すようにトルク伝達部材３の内側面３ａに放射状の凸部３ａ１を設け、隣接する凸部３ａ１の間に形成された扇形の凹状領域６３で凹部６を形成することもできる。また、図１０に示すようにトルク伝達部材３の内側面３ａに形成した多数の微小ディンプル６４で凹部６を形成することもできる。この微小ディンプル６４は、バレル加工、ショットブラスト、ショットピーニング等の手法で形成することができる。
【００３１】
以上の説明では、トルク伝達部材３の内側面３ａに潤滑剤Ｌの保持部６を形成する場合を例示したが、この保持部６は、図１１に示すように、トルク伝達部材３の外側面３ｂに形成することもできる。トルク伝達部材３の外側面３ｂに形成する凹部６としては、図５に示す陥没部６１に相当するもの、図６および図７に示す溝６２に相当するもの、図８に示す陥没部６１と溝６２の複合形態に相当するもの、図９に示す扇型の凹状領域６３に相当するもの、図１０に示す微小ディンプル６４に相当するもの、が何れも使用可能である。これにより、凹部６に取り込まれた潤滑剤Ｌが外側面３ｂと外側トルク伝達面２１とのすべり接触部に逐次供給されるため、上記作用効果をより顕著に得ることができる。
【００３２】
このようにトルク伝達部材３の内側面３ａと外側面３ｂの双方に凹部６を形成する場合、内側面３ａと外側面３ｂで凹部６の形態を一致させる他、両面３ａ，３ｂで凹部６の形態を異ならせることもできる（例えば内側面３ａの凹部６を陥没部６１とし、外側面３ｂの凹部６を溝６２とする）。また、図１２に示すように、トルク伝達部材３に内側面３ａと外側面３ｂを貫通する孔６５を設け、この孔６５で内側面３ａと外側面３ｂに凹部６を形成することもできる。
【００３３】
内側面３ａと外側面３ｂの双方に保持部６を形成する他、外側面３ｂだけに上記各形態の保持部６を形成してもよい。
【００３４】
以上の説明では、トルク伝達部材３の外側面３ｂを平坦面状に形成していたが、図１３に示すように、外側面３ｂを半径ＳＲの凸球面状に形成することもできる。この場合、凸球面状の外側面３ｂと平坦面状の外側トルク伝達面２１とが点接触するため、両者の接触部に潤沢な潤滑剤を供給することができ、外側面３ｂに保持部６を形成した場合と同様の効果が得られる。なお、外側面３ｂに上記各形態の保持部６を形成した上で、さらに外側面３ｂを凸球面状に形成しても構わない。同様の観点から、図１４に示すように、トルク伝達部材３の外側面３ｂを半径Ｒの凸円筒面状に形成し、外側面３ｂと外側トルク伝達面２１を線接触させてもよい。
【００３５】
以上の説明では、保持部６をトルク伝達部材３に設けているが、この保持部６は、図１５に示すように外側継手部材２の外側トルク伝達面２１に形成した溝６６、あるいは図１６に示すように内側継手部材１の内側トルク伝達面１１に形成した溝６７で構成することができる。さらには、図１７に示すように、内側トルク伝達面１１と外側トルク伝達面２１の双方に形成した溝６６，６７で保持部６を構成することもできる。何れの実施形態においても溝６６，６７は継手中心線Ｐ方向に延在させ、トルク伝達部材３の内側面３ａや外側面３ｂとの接触領域全体をカバーできる長さに形成する。
【００３６】
かかる構成によっても、図１〜図１４に示す実施形態と同様に、各すべり接触部に保持部６から潤沢な潤滑剤が供給されるので、等速自在継手の長寿命化を達成すると共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】
図１５〜図１７の各実施形態における保持部６は、溝６６，６７で形成する他、図１０に示す微小ディンプルで形成することもできる。また、図１５〜図１７の各実施形態において、トルク伝達部材３の外側面３ｂは平坦面状に形成する他、図１８（ａ）に示す半径ＳＲの凸球面状あるいは図１８（ｂ）に示す半径Ｒの凸円筒面状に形成することもできる。
【００３８】
以上に説明した本発明にかかる等速自在継手は、自動車のトルク伝達系に装備されるドライブシャフト、あるいはプロペラシャフトに用いることができる。これ以外にも自動車のステアリング用シャフトにも使用することが可能である。もちろん等速自在継手の用途は自動車用には限定されず、産業機器一般の動力伝達系に広く用いることが可能である。また潤滑剤としては、グリースの他に潤滑油や固体潤滑剤を使用することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１        内側継手部材
１ａ      孔
２        外側継手部材
２ａ      マウス部
２ｂ      ステム部
３        トルク伝達部材
３ａ      内側面
３ｂ      外側面
４        軸
５        クリップ
６        保持部（凹部）
１１      内側トルク伝達面
２１      外側トルク伝達面
６２      溝
６４      微小ディンプル
６６      溝
６７      溝
Ｏ        継手中心
Ｐ        継手中心線
Ｓ        くさび空間
【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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【図１７】
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【図１８】
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