(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円筒状の内周面に軸方向に延びる６本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる６本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される６本のボールトラックにそれぞれ配された６個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】
中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、内周面に軸線に対して傾斜した６本の案内溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸線に対して外側継手部材の案内溝とは逆方向に傾斜した６本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される６本のボールトラックにそれぞれ配された６個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。
【請求項３】
中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とするドライブシャフト。
【請求項４】
中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避し、
前記脚軸と前記ローラの間に回転自在にリングを介在させ、前記リングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するようにしたことを特徴とするドライブシャフト。
【請求項５】
脚軸の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたことを特徴とする請求項４に記載のドライブシャフト。
【請求項６】
前記リングの内周面の母線が、中央部の円弧部と両端部の逃げ部とで構成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のドライブシャフト。
【請求項７】
リングとローラの間に複数の転動体を配置してリングとローラを相対回転自在としたことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のドライブシャフト。
【請求項８】
前記転動体が針状ころであることを特徴とする請求項７に記載のドライブシャフト。
【請求項９】
前記ローラの外周面が球状に形成され、外側継手部材のローラ案内面とアンギュラコンタクトすることを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれかに記載のドライブシャフト。
【請求項１０】
前記中間シャフトが中空であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のドライブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達するドライブシャフト、より詳しくは、中間シャフトと、中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトに関するもので、ドライブシャフトの振動がエンジン振動などと関係することに起因してうなり音が発生することを防止し、振動、騒音特性の改善を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のドライブシャフトは、独立懸架方式の駆動輪車軸とディファレンシャル（終減速装置）との間で駆動力を伝達するために使用される。駆動輪車軸は車両荷重を分担する役目と駆動力を車輪に伝達する役目を持っている。また、駆動輪前車軸はかじ取り機能が必要なため大きな作動角と共に等速性が要求される。さらに、独立懸架方式では、ディファレンシャルが車体に取り付けられていることから、車輪または車体のバウンス等に伴うサスペンションの動きを許容する作動角が要求される。この作動角は車輪側継手ほど大きくないが、サスペンションの動きに追随した車軸の長さ変化を可能にする必要がある。これらの要求を満たすため、車輪側継手にはバーフィールド型固定式（ツェッパ型）、トリポード型固定式などの固定式継手が用いられる。一方、車体側継手にはバーフィールド型スライド式、トリポード型スライド式、クロスグルーブ型（レブロ型）などのスライド式継手が用いられる。そして、バーフィールド型、クロスグルーブ型といったボールタイプの等速自在継手ではトルク伝達要素として６個のボールを使用するのが従来一般的であった。
【０００３】
たとえば、図９および図１０に示すドライブシャフトは、中間シャフト５０とその両端部に装着した等速自在継手５１，５３とで構成されている。一方の等速自在継手５１は中間シャフト５０の端部をディファレンシャル５２の出力軸に連結するためのものであって、中間シャフト５０はディファアレンシャル５２の出力軸に対して屈曲可能、かつ、スラスト方向にスライド可能である。他方の等速自在継手５３は中間シャフト５０の端部を駆動輪車軸５４に連結するための固定式等速自在継手であって、中間シャフト５０は駆動輪車軸５４に対して屈曲のみ可能である。このような構成によれば、車両走行時において駆動輪が上下動してもこれに追随して中間シャフト５０の角度が変化し、しかも中間シャフト５０の角度変化に関係なく、ディファレンシャル５２から入力されるトルクを駆動輪車軸５４に等速で伝達することができる。また、スライド側と固定側のいずれにも作動角を大きくとることが可能なボールタイプの等速自在継手を用いているが、とくに固定側（駆動輪側）にもボールタイプの等速自在継手を採用することにより、駆動輪車軸５４と中間シャフト５０との相対角度変化の許容範囲を大きくとることが可能となり、駆動輪が上下動するストロークが大きい場合にも好適に対処できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
等速自在継手５１，５３と中間シャフト５０とが角度をとった状態でトルクを伝達する際、中間シャフト５０を曲げようとする曲げモーメント（２次モーメント）が発生する。すなわち、等速自在継手５１，５３は、それぞれの内部に等角度間隔で配置されたトルク伝達要素（ボールまたはローラ）によってトルクを伝達する構造となっている。このような構造では、ディファレンシャル５２の出力軸、中間シャフト５０、および駆動輪車軸５４の三者が一直線上にあるときには、トルク伝達要素が格別顕著な挙動動作を生じることはなく、大きな起振力を生じさせないものの、上記三者が非直線状に屈曲した場合には、トルク伝達要素が大きく挙動する現象がみられ、これがドライブシャフトの起振力となり、車体に伝達されて音となる。
【０００５】
車両走行時に駆動輪が上下動すると、図１０に示すように、中間シャフト５０が角度αで傾斜した状態となる。このような状況下において、ディファレンシャル５２から中間シャフト５０にトルクを入力し、このトルクを駆動輪車軸５４に伝達させる場合には、中間シャフト５０に入力するトルクの方向と駆動輪からの反作用として生ずるトルクの方向とが互いに相違することに原因して、ドライブシャフトに上記トルクの釣り合いを保つための曲げモーメントが発生することとなる。具体的には、図１１に示すように、中間シャフト５０に対する入力トルクをＴ１、駆動輪からの反作用のトルクをＴ２とすると、これらのトルクＴ１、Ｔ２の方向が相違するために、外部からは何らかのかたちでこれらのトルクの釣り合いを保つための回転モーメントＭが関与するはずである。この曲げモーメントＭは、ディファレンシャル５２の出力軸に垂直な方向のモーメントＭ１と、駆動輪車軸５４に垂直な方向の曲げモーメントＭ２とに分けることができ、このＭ１、Ｍ２が２次モーメントである。なお、このＭ１、Ｍ２を正の２次モーメントとすると、逆向きのＭ１’、Ｍ２’は負の２次モーメントとなる。
【０００６】
この２次モーメントは等速自在継手の構造と関連した周期的な変動成分をもち、ドライブシャフトを振動させる起振力となる。通常、２次モーメントによるドライブシャフトの振動はエンジンの振動に比較してレベル的にはかなり小さく、それ自体で不快な振動・騒音を生じさせるものではないが、その周波数がエンジンの振動の周波数と接近してくると、車室内で共振（共鳴）現象が起こり、こもり音あるいはビート音などと呼ばれる異音が発生して、乗員に不快感を与えるという問題がある。
【０００７】
たとえば、それぞれ６個のボールを有する固定式等速自在継手とスライド式等速自在継手を用いてドライブシャフトの両端を連結した場合、等速自在継手に作用する２次モーメントは固定式、スライド式ともに、ボールの個数および角度位相に関連した６次の変動成分が主体となり、また、各２次モーメントの変動のピーク値（最大値、最小値）も同じ回転角で現われる。そのため、固定式、スライド式等速自在継手の各２次モーメントを合成した全体の２次モーメント（固定式＋スライド式）は６次変動成分が主体となり、その振幅も増幅されて大きくなる。
【０００８】
ここで、２次モーメント（固定式＋スライド式）の６次変動成分の周波数をＦD6、ホイール（車輪）の回転数をＦWHEEL 、エンジンの回転数をＦENGINE、ディファレンシャルの減速比を０．３５とすると、ＦD6はＦWHEEL の６倍になるので、ＦD6＝６×ＦWHEEL ＝６×ＦENGINE×０．３５＝ＦENGINE×２．１である。一方、エンジンの振動は２次変動成分が主体であるので、ＦD6＝（２×ＦENGINE）×１．０５となり、２次モーメントの６次変動成分の周波数ＦD6は、エンジンの２次変動成分の周波数（２×ＦENGINE）の１．０５倍となる。このように、両者の周波数が接近してくると共振（共鳴）現象によって車室内で異音が発生しやすくなる。
【０００９】
固定式等速自在継手にはボールが６個、スライド式等速自在継手には、トリポードタイプの場合はローラが３個、ボールタイプの場合はボールが６個使用されているため、回転３次と６次に起因するＮＶＨ問題が発生する。固定側はボール数が６であるため回転６次の振動成分が発生するが、同時に回転３次の振動成分も発生する。これは、外側継手部材の案内溝が６本あることが影響して、外側継手部材の外径形状が三角変形しやすいためと考えられる。したがって、固定側、スライド側で発生する次数の同じ振動成分が重なり合うことにより、車両のＮＶＨ特性に悪影響を与える。
【００１０】
さらに、次数の同じ振動成分が合成される場合、位相によって振幅が増減する（図１２および図１３参照）。なお、特開平１０−１２２２５３号公報において提案されているように、固定側等速自在継手とスライド側等速自在継手のボールの位相合わせを行なうことで振幅を小さくすることは可能であるが、位相合わせのためにさらに工数が必要となるという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、ドライブシャフトの高次振動を抑制することにより、車両のＮＶＨ性能を向上させることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、固定式等速自在継手とスライド式等速自在継手を次数の異なる振動特性にすることで、振動成分の低次での重なり合いを回避し、その重なりの回数をも減少させて振幅の増加を抑制するようにしたものである。振幅を減少させることはできないが、工数を要して位相合わせをする必要がなく、かつ、振幅を車両のＮＶＨ特性に影響のないレベルに抑えることができる。
【００１３】
たとえば、請求項１および請求項２に記載のように、固定側に８個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側に６個のボールを使用する等速自在継手を採用することにより、固定側が回転８次、スライド側が回転６次の振動特性となるため、車両のＮＶＨ特性が改善される。
【００１４】
すなわち、請求項１の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円筒状の内周面に軸方向に延びる６本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる６本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される６本のボールトラックにそれぞれ配された６個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、内周面に軸線に対して傾斜した６本の案内溝を形成した外側継手部材と、外周面に軸線に対して外側継手部材とは逆方向に傾斜した６本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される６本のボールトラックにそれぞれ配された６個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３および請求項４に記載のように、固定側に８個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側にトリポード型等速自在継手を採用することにより、固定側が回転８次、スライド側が回転３次の振動特性となるため、車両のＮＶＨ特性が改善される。
【００１７】
すなわち、請求項３の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避したことを特徴とする。
【００１８】
請求項４の発明は、中間シャフトと、前記中間シャフトの一端に取り付けた固定式等速自在継手と、前記中間シャフトの他端に取り付けたスライド式等速自在継手とで構成されるドライブシャフトにおいて、
前記固定式等速自在継手が、凹球面状の内周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した外側継手部材と、凸球面状の外周面に軸方向に延びる８本の案内溝を形成した内側継手部材と、対をなす外側継手部材の案内溝と内側継手部材の案内溝とで形成される８本のボールトラックにそれぞれ配された８個のボールと、前記ボールを同一平面内に保持するケージとを具備し、
前記スライド式等速自在継手が、円周方向に向き合って配置されたローラ案内面を有する３本のトラック溝が形成された外側継手部材と、半径方向に突出した３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前記ローラ案内面に沿って外側継手部材の軸方向に移動可能なローラとを具備し、
振動成分の低次での重なり合いを回避し、
前記脚軸と前記ローラの間に回転自在にリングを介在させ、前記リングの内周面を円弧状凸断面に形成すると共に、前記脚軸の外周面を、縦断面においてはストレート形状とし、かつ、横断面においては、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するようにしたことを特徴とする。脚軸の横断面形状について、継手の軸線と直交する方向で前記リングの内周面と接触するとともに継手の軸線方向で前記リングの内周面との間にすきまを形成するような形状とは、言い換えれば、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面部分が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している形状を意味する。その一つの具体例として楕円形が挙げられる（請求項５）。
【００１９】
従来円形であった脚軸の断面形状を上記の形状としたことにより、継手が作動角をとったとき、ローラアセンブリの姿勢を変えることなく、脚軸が外側継手部材に対して傾くことができる。しかも、脚軸の外周面とリングとの接触楕円が横長から点に近づくため（図５（Ｃ）参照）、ローラアセンブリを傾けようとする摩擦モーメントが低減する。したがって、ローラアセンブリの姿勢が常に安定し、ローラがローラ案内面と平行に保持されるため円滑に転動することができる。これにより、スライド抵抗の低減ひいては誘起スラストの低減に寄与する。さらに、脚軸の根元部の断面係数が増加することによる脚軸の曲げ強度が向上するという利点もある。
【００２０】
なお、ローラアセンブリは脚軸と外側継手部材との間に介在してトルクを伝達する役割を果たすものであるが、この種の等速自在継手におけるトルクの伝達方向は常に継手の軸線に直交する方向であるため、当該トルクの伝達方向において脚軸とリングとが接していることでトルクの伝達は可能であり、継手の軸線方向において両者間にすきまがあってもトルク伝達に支障を来すことはない。
【００２１】
請求項５の発明は、請求項４に記載のドライブシャフトにおいて、脚軸の横断面を長軸が継手の軸線に直交する略楕円形としたことを特徴とする。略楕円形とは、字義どおりの楕円に限らず、一般に卵形、小判形等と称される形状を含むものとする。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５に記載のドライブシャフトにおいて、リングの内周面の母線を、中央部の円弧部と両端部の逃げ部とで構成したことを特徴とする。円弧部の曲率半径は、２〜３°程度の脚軸の傾きを許容できる大きさとするのが好ましい。
【００２３】
請求項７の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、リングとローラの間に複数の転動体を配置してリングとローラを相対回転自在としたことを特徴とする。請求項８の発明は、請求項７に記載のドライブシャフトにおいて、上記転動体が針状ころであることを特徴とする。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項３乃至８のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、上記ローラの外周面が球状に形成され、該ローラの球状外周面が外側継手部材のローラ案内面とがアンギュラコンタクトをなすことを特徴とする。ローラとローラ案内面とがアンギュラコンタクトをなすことにより、ローラが振れにくくなってその姿勢が一層安定するため、ローラが外側継手部材の軸方向に移動する際にローラ案内面上をより少ない抵抗で円滑に転動する。かかるアンギュラコンタクトを実現するための具体的な構成を例示するならば、ローラ案内面の断面形状をテーパ形状またはゴシックアーチ形状とすることが挙げられる。
【００２５】
請求項１０の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載のドライブシャフトにおいて、前記中間シャフトが中空であることを特徴とする。中間シャフトを中空とすることで、固定式等速自在継手のボール数を８個にしたことによる小型・コンパクト化と相俟って、ドライブシャフトの１５〜２０％の軽量化が達成できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２７】
図１に示す実施の形態は、中間シャフト５０と、その一方の端部にスライド式等速自在継手の一種であるトリポード型スライド式等速自在継手５１を装着し、他方の端部に固定式ジョイントの一種であるバーフィールド型固定式等速自在継手５３を装着したものである。図示するように、中間シャフト５０を全長にわたって筒状となし軽量化を図っている。
【００２８】
まず固定側について述べると、図２に示すように、固定式等速自在継手５３の一種であるバーフィールド型固定式等速自在継手は外側継手部材１と、内側継手部材２と、８個のボール３と、ケージ４を主要な構成要素としている。外側継手部材１は凹球面状の内周面１ａを有し、その内周面１ａの円周方向に等間隔で８本の案内溝１ｂを軸方向に形成してある。内側継手部材２は凸球面状の外周面２ａを有し、その外周面２ａの円周方向に等間隔で８本の案内溝２ｂを軸方向に形成してある。内側継手部材２の軸心部には、中間シャフト５０の一端に歯型結合するためのセレーション孔またはスプライン孔２ｃを形成してある。外側継手部材１の案内溝１ｂと内側継手部材２の案内溝２ｂとは対をなして８本のボールトラックを形成し、各ボールトラックに１個のボール３が組み込まれてある。すべてのボール３はケージ４によって同一平面内に保持される。
【００２９】
この実施の形態では、外側継手部材１の案内溝１ｂの曲率中心Ｏ1 は内周面１ａの球面中心に対して、内側継手部材２の案内溝２ｂの曲率中心Ｏ2 は外周面２ａの球面中心に対して、それぞれ、軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側に、つまり、曲率中心Ｏ1 は継手の開口側、曲率中心Ｏ2 は継手の奥側に、オフセットしている。そのため、案内溝１ｂ，２ｂによって形成されるボールトラックは継手の開口側に向かって楔状に開いた形状を呈している。
【００３０】
ケージ４の外周面４ａの球面中心、および、ケージ４の外周面４ａの案内面となる外側継手部材１の内周面１ａの球面中心は、いずれも、ボール３の中心Ｏ3 を含む継手中心面Ｏ内にある。また、ケージ４の内周面４ｂの球面中心、および、ケージ４の内周面４ｂの案内面となる内側継手部材２の外周面２ａの球面中心は、いずれも、継手中心面Ｏ内にある。それゆえ、外側継手部材１の上記オフセット量Ｆは案内溝１ｂの中心Ｏ1 と継手中心面Ｏとの間の軸方向距離に等しく、内側継手部材２の上記オフセット量Ｆは案内溝２ｂの中心Ｏ2 と継手中心面Ｏとの間の軸方向距離に等しい。外側継手部材１の案内溝１ｂの中心Ｏ1 と内側継手部材２の案内溝２ｂの中心Ｏ2 とは、継手中心面Ｏに対して軸方向に等距離（Ｆ）だけ反対側にずれた位置にある。つまり、案内溝１ｂの中心Ｏ1 は継手の開口側に位置し、案内溝２ｂの中心Ｏ2 は継手の奥側に位置している。
【００３１】
外側継手部材１と内側継手部材２とが角度をなすとき、ケージ４に保持されたボール３はあらゆる作動角θにおいて作動角θを二等分する平面内に維持される。その結果、ボール３の中心Ｏ3 から外側継手部材１の軸線までの距離と内側継手部材２の軸線までの距離が常に相等しくなるため、継手の等速性が確保される。ここで、外側継手部材１の案内溝１ｂの中心Ｏ1 とボール３の中心Ｏ3 を結ぶ線分の長さ、内側継手部材２の案内溝２ｂの中心Ｏ2 とトルク伝達ボール３の中心Ｏ3 を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲであり、両者は相等しい。ボール３の直径（ＤBALL）とボール３のピッチ円径（ＰＣＤBALL）との比r1＝ＰＣＤBALL／ＤBALL）は、３．３≦r1≦５．０の範囲内の値とすることができる。３．３≦r1≦５．０とした理由は、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量および耐久性を６個のボールを使用する固定式等速自在継手（以下、「比較品」という）と同等以上に確保するためである。すなわち、等速自在継手においては、限られたスペースの範囲で、ボールのピッチ円径（ＰＣＤBALL）を大幅に変更することは困難である。そのため、r1の値は主にボールの直径（ＤBALL）に依存することになる。r1＜３．３であると（主に直径ＤBALLが大きい場合）、他の部品（外側継手部材、内側継手部材等）の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。逆にr1＞５．０であると（主に直径ＤBALLが小さい場合）、負荷容量が小さくなり、耐久性の点で懸念が生じる。また、直径ＤBALLが小さくなると接触部分の接触楕円が小さくなるため、ボールと案内溝との接触部分の面圧が上昇し、案内溝の溝肩エッジ部分の欠け等の要因になることが懸念される。３．３≦r1≦５．０とすることにより、外側継手部材等の強度、継手の負荷容量および耐久性を比較品と同等以上に確保することができる。より好ましくは、３．５≦r1≦５．０の範囲、例えば、r1＝３．８３、またはその近傍の値に設定するのがよい。
【００３２】
外側継手部材１の外径（ＤOUTER ）と内側継手部材２の歯型（セレーションまたはスプライン）２ｃのピッチ円径（ＰＣＤSERR）との比r2（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）は２．５≦r2≦３．５の範囲内の値に設定することができる。２．５≦r2≦３．５とした理由は次のとおりである。内側継手部材の歯型２ｃのピッチ円径（ＰＣＤSERR）は、ドライブシャフトの強度等との関係で大幅に変更することはできない。そのため、r2の値は、主に外側継手部材の外径（ＤOUTER ）に依存することになる。r2＜２．５であると（主に外径ＤOUTER が小さい場合）、各部品（外側継手部材、内側継手部材等）の肉厚が薄くなりすぎて、強度の点で懸念が生じる。一方、r2＞３．５であると（主に外径ＤOUTER が大きい場合）、寸法的な面等から実用上の問題が生じる場合があり、また、コンパクト化という目的も達成できない。２．５≦r2≦３．５とすることにより、外側継手部材等の強度および継手の耐久性を比較品と同等以上に確保することができ、かつ、実用上の要請も満足できる。好ましくは、２．５≦r2＜３．２とするのがよい。
【００３３】
この実施の形態の等速自在継手は、ボール３の数が８であり、比較品に比べ、継手の全負荷容量に占めるボール１個当りの負荷割合が少ないので、同じ呼び寸法の比較品に対して、ボール３の直径（ＤBALL）を小さくし、外側継手部材１の肉厚および内側継手部材２の肉厚を比較品と同程度に確保することが可能である。また、同じ呼び寸法の比較品に対して、比r2（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）を小さくして（比較品におけるr2の一般的な値はr2≧３．２である）、比較品と同等以上の強度、負荷容量および耐久性を確保しつつ、外径寸法（ＤOUTER ）のより一層のコンパクト化を図ることができる。また、比較品に比べて低発熱でもあることが実験の結果確認されている。
【００３４】
図示は省略したが、上述のバーフィールド型固定式等速自在継手の変形態様として、案内溝のアンダーカットをなくして高角度化を図ったいわゆるアンダーカットフリータイプを採用することもできる。
【００３５】
次にスライド側について述べると、図３および図４はスライド式等速自在継手２１の一種であるトリポード型スライド式等速自在継手を示す。ここで、図３（Ａ）に継手の横断面を示し、図４（Ａ）に作動角θをとった状態の継手の縦断面を示す。
【００３６】
この等速自在継手は外側継手部材１０とトリポード部材２０とからなり、外側継手部材１０は内周面に軸方向に延びる３本のトラック溝１２を有する。各トラック溝１２の円周方向で向かい合った側壁にローラ案内面１４が形成されている。トリポード部材２０は半径方向に突出した３本の脚軸２２を有し、各脚軸２２にはローラ３４が取り付けてあり、このローラ３４が外側継手部材１０のトラック溝１２内に収容される。ローラ３４の外周面はローラ案内面１４に適合する凸曲面である。
【００３７】
ここでは、ローラ３４の外周面は脚軸２２の軸線から半径方向に離れた位置に曲率中心を有する円弧を母線とする凸曲面であり、ローラ案内面１４の断面形状はゴシックアーチ形状であって、これにより、ローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす。図３（Ａ）において、二つの当たり位置を一点鎖線で示してある。球面状のローラ外周面に対してローラ案内面１４の断面形状をテーパ形状としても両者のアンギュラコンタクトが実現する。このようにローラ３４とローラ案内面１４とがアンギュラコンタクトをなす構成を採用することによって、ローラが振れにくくなるため姿勢が安定する。なお、アンギュラコンタクトを採用しない場合には、たとえば、ローラ案内面１４を軸線が外側継手部材１０の軸線と平行な円筒面の一部で構成し、その断面形状をローラ３４の外周面の母線に対応する円弧とすることもできる。
【００３８】
脚軸２２の外周面にリング３２が外嵌している。このリング３２とローラ３４とは複数の針状ころ３６を介してユニット化され、相対回転可能なローラアセンブリを構成している。すなわち、リング３２の円筒形外周面を内側軌道面とし、ローラ３４の円筒形内周面を外側軌道面として、これらの内外軌道面間に針状ころ３６が転動自在に介在する。図３（Ｂ）に示されるように、針状ころ３６は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。符号３３，３５で指してあるのは、針状ころ３６の抜け落ち止めのためにローラ３４の内周面に形成した環状溝に装着した一対のワッシャである。
【００３９】
脚軸２２の外周面は、縦断面（図４（Ａ））で見ると脚軸２２の軸線と平行なストレート形状であり、横断面（図３（Ｂ））で見ると、長軸が継手の軸線に直交する楕円形状である。脚軸の断面形状は、トリポード部材２０の軸方向で見た肉厚を減少させて略楕円状としてある。言い換えれば、脚軸の断面形状は、トリポード部材の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも小径側に退避している。
【００４０】
リング３２の内周面は円弧状凸断面を有する。すなわち、内周面の母線が半径ｒの凸円弧である（図３（Ｃ））。このことと、脚軸２２の断面形状が上述のように略楕円形状であり、脚軸２２とリング３２との間には所定のすきまが設けてあることから、リング３２は脚軸２２の軸方向での移動が可能であるばかりでなく、脚軸２２に対して首振り揺動自在である。また、上述のとおりリング３２とローラ３４は針状ころ３６を介して相対回転自在にユニット化されているため、脚軸２２に対し、リング３２とローラ３４がユニットとして首振り揺動可能な関係にある。ここで、首振りとは、脚軸２２の軸線を含む平面内で、脚軸２２の軸線に対してリング３２およびローラ３４の軸線が傾くことをいう（図４（Ａ）参照）。
【００４１】
仮に脚軸２２の外周面が全周にわたってリング３２の内周面と接する構造とした場合、接触楕円が円周方向に延びた横長形状を呈することとなる。そのため、外側継手部材１０に対して脚軸２２が傾くとき、脚軸２２の動きに伴ってリング３２を、延いてはローラ３４を傾かせるように作用する摩擦モーメントが発生する。これに対し、図３に示した実施の形態では、脚軸２２の横断面が略楕円状で、リング３２の内周面の横断面が円筒形であることから、図３（Ｃ）に破線で示すように、両者の接触楕円は点に近いものとなり、同時に面積も小さくなる。したがって、ローラアセンブリ（３２，３４）を傾かせようとする力が非常に低減し、ローラ３４の姿勢の安定性が一層向上する。
【００４２】
図５および図６に示す実施の形態は、リング３２の内周面の母線が、上述の実施の形態では単一の円弧で形成されているのに対して、中央の円弧部３２ａとその両側の逃げ部３２ｂとの組合せで形成されている点でのみ相違する。なお、図５（Ａ）では一部の部品すなわち、リング３２、ローラ３４、ワッシャ３３，３５を断面にしたものであるが、引出し線や中心線との輻輳を避けるため、断面を表わすハッチングを省略してある。逃げ部３２ｂは、図５（Ｃ）のように作動角θをとったときの脚軸２２との干渉を避けるための部分であり、円弧部３２ａの端からリング３２の端部に向かって徐々に拡径した直線または曲線で構成する。ここでは、逃げ部３２ｂを円錐角β＝５０°の円錐面の一部とした場合を例示してある。円弧部３２ａは、リング３２に対する脚軸２２の２〜３°程度の傾きを許容するため、たとえば３０ｍｍ程度の大きな曲率半径Ｒとする。トリポード型等速自在継手では、機構上、外側継手部材１０が１回転するときトリポード部材２０は外側継手部材（１０）の中心に対して３回振れ回る。このとき符号ｅ（図４（Ａ）、図５（Ｃ））で表わされる偏心量は作動角θに比例して増加する。そして、３本の脚軸２２は１２０°ずつ離間しているが、作動角θをとると、図４（Ｂ）に示すように、図の上側に表われている垂直な脚軸２２を基本として考えると、他の２本の脚軸２２は、一点鎖線で示す作動角０のときのそれらの軸線からわずかに傾く。その傾きは作動角θがたとえば約２３°のとき２〜３°程度となる。この傾きがリング３２の内周面の円弧部３２ａの曲率によって無理なく許容されるため、脚軸２２とリング３２との接触部における面圧が過度に高くなるのを防止することができる。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）、図５（Ｃ）の左側面から見たトリポード部材２０の３本の脚軸２２を模式的に図示したもので、実線が脚軸を表わしている。
【００４３】
スライド式等速自在継手５１としては、図７に示すバーフィールド型スライド式等速自在継手（ダブルオフセット型等速自在継手：ＤＯＪ）を採用することもできる。この等速自在継手は、外側継手部材１’と、内側継手部材２’と、トルク伝達ボール３’と、ケージ４’を主要な構成要素としている。外側継手部材１’は、円筒状の内周面１ａ’を有し、その内周面１ａ’に円周方向で等間隔に６本の軸方向に延びる案内溝１ｂ’を形成してある。内側継手部材２’は、球面状の外周面２ａ’を有し、その外周面２ａ’に円周方向で等間隔に、軸方向に延びる６本の案内溝２ｂ’を形成してある。内側継手部材２’の軸心部に、中間軸２０と歯型結合するためのセレーション孔またはスプライン孔２ｃ’を形成してある。外側継手部材１’の案内溝１ｂ’と内側継手部材２’の案内溝２ｂ’とが対をなして６本のボールトラックを形成し、各ボールトラックに１個ずつボール３’が組み込まれてある。すべてのボール３’はケージ４’によって同一平面内に保持される。ケージ４’の内周面４ａ’の球面中心と外周面４ｂ’の球面中心とは、それぞれ、ケージ４’のポケット中心に対して軸方向に等距離だけ反対側にオフセットしている。
【００４４】
図８は、スライド式等速自在継手５１のさらに別の例としてレブロ型等速自在継手（ＬＪ）を示す。この等速自在継手は、内周面１ａ”に６本の案内溝１ｂ”を有する外側継手部材１”と、外周面２ａ”に６本の案内溝２ｂ”を有する内側継手部材輪２”と、対をなす外側継手部材の案内溝１ｂ”と内側継手部材の案内溝２ｂ”とで形成されるボールトラックにそれぞれ組み込まれた６個のボール３”と、すべてのボール３”を同一平面内に保持するケージ４”と、継手の一端側に取り付けられたエンドプレート５と、継手の他端側に取り付けられたダストシール７とを備える。外側継手部材１”とディファレンシャル５２の出力軸Ｓとは、エンドプレート５を挟み込んだ状態でボルト８によって締結される。内側継手部材２”はセレーション孔またはスプライン孔２ｃ”により中間シャフト５０と結合される。外側継手部材１”の案内溝１ｂ”と内側継手部材２”の案内溝２ｂ”は、互いに逆方向に、軸線に対して所定角度傾斜しており、案内溝のこのような形状からこの等速自在継手はクロスグルーブ型とも称される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、中間シャフトの両端の等速自在継手を、固定側に８個のボールを使用する等速自在継手を採用し、スライド側に６個のボールを使用する等速自在継手または３個のローラを使用する等速自在継手を採用した組合せとしたので、少なくとも２次モーメントによるドライブシャフトの共振（共鳴）現象が生じにくくなる。これにより、車室内における異音の発生が抑制され、ＮＶＨ性能の向上に寄与することができる。
【００４６】
固定式等速自在継手について、ボールのピッチ円径（ＰＣＤBALL）と直径（ＤBALL）との比r1（＝ＰＣＤBALL／ＤBALL）、外側継手部材の外径（ＤOUTER ）と内側継手部材の歯型のピッチ円径（ＰＣＤSERR）との比r2（＝ＤOUTER ／ＰＣＤSERR）を実施の形態に関して例示した数値範囲内に設定することにより等速自在継手のサイズダウンを図ることができるので、ドライブシャフトのコンパクト化が達成され、車体重量の軽量化、低燃費化にとって有利である。さらに、中間シャフトを中空とすることによって一層の軽量化が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドライブシャフトの縦断面図である。
【図２】（Ａ）はバーフィールド型固定式等速自在継手の縦断面図、
（Ｂ）は横断面図である。
【図３】（Ａ）はトリポード型スライド式等速自在継手の横断面図、
（Ｂ）は脚軸に垂直な断面図、
（Ｃ）は接触楕円を説明するためのリングの断面図である。
【図４】（Ａ）は図３の等速自在継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）におけるトリポード部材の模式的側面図である。
【図５】（Ａ）は一部を断面にしたトリポード型スライド式等速自在継手の端面図、
（Ｂ）は（Ａ）における脚軸に垂直な断面図、
（Ｃ）は（Ａ）の継手の縦断面図であって作動角をとった状態を示す。
【図６】図５におけるリングの拡大断面図である。
【図７】ダブルオフセット型スライド式等速自在継手の縦断面図である。
【図８】クロスグルーブ型等速自在継手の縦断面図である。
【図９】自動車の動力伝達装置を示す縦断面図である。
【図１０】図９におけるドライブシャフトの縦断面図である。
【図１１】曲げモーメントを説明するベクトル図である。
【図１２】振動成分の合成線図である。
【図１３】振動成分の合成線図である。
【符号の説明】
１，１’，１”  外側継手部材
２，２’，２”  内側継手部材
３，３’，３”  ボール
４，４’，４”  ケージ
１０  外側継手部材
１４  ローラ案内面
２０  トリポード部材
２２  脚軸
３２  リング
３４  ローラ
３６  針状ころ
５０  中間シャフト
５１  スライド式等速自在継手
５２  ディファレンシャル
５３  固定式等速自在継手
５４  駆動輪車軸
【図１】
0004037995.tif 000002
【図２】
0004037995.tif 000003
【図３】
0004037995.tif 000004
【図４】
0004037995.tif 000005
【図５】
0004037995.tif 000006
【図６】
0004037995.tif 000007
【図７】
0004037995.tif 000008
【図８】
0004037995.tif 000009
【図９】
0004037995.tif 000010
【図１０】
0004037995.tif 000011
【図１１】
0004037995.tif 000012
【図１２】
0004037995.tif 000013
【図１３】
0004037995.tif 000014