(57)【要約】【課題】トラック−ボール間における高面圧に耐えることができて、内部の早期剥離を防止できる等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝１２とこれに対向する内側継手部材のトラック溝１５との間に配置されるトルク伝達部材としてのボール１７と、ボール１７を保持するケージ１８とを備えた等速自在継手である。少なくともボール１７の表面に表面処置層を設ける。表面処理層は、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達部材としてのボールと、このボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、少なくともボールの表面に表面処置層を設けるとともに、表面処置層が、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートから構成されることを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
表面処置層は、ボール以外に、外側継手部材のトラック溝表面、内側継手部材のトラック溝表面、ケージの表面の１つまたは２つ以上に設けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
【請求項３】
外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面が球面状であり、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面に形成されるトラック溝との間にボールを介在させたバーフィールド式としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項４】
外側継手部材の円筒状の内周面には軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の球面状外周面には外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、これらの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との間にボールを介在させたダブルオフセット式としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
【請求項５】
外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、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とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの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との交叉部にボールを介在させたクロスグルーブ式としたことを特徴とする請求項１又は請求項２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、等速自在継手に関し、特に自動車、産業機械、農業機械等におけるドライブシャフトに使用さ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、角度変位のみ許容する固定式等速自在継手と、角度変位のみならず軸方向変位も許容する摺動式等速自在継手とがある。固定式等速自在継手には、バーフィールド型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）等があり、摺動式等速自在継手には、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）やクロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）等がある。
【０００３】
ＢＪタイプの固定式等速自在継手は、図４に示すように、内球面１に複数のトラック溝２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪３と、外球面４に外輪３のトラック溝２と対をなす複数のトラック溝５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪６と、外輪３のトラック溝２と内輪６のトラック溝５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール７と、外輪３の内球面１と内輪６の外球面４との間に介在してボール７を保持するケージ８とを備えている。ケージ８には、ボール７が収容される窓部９が周方向に沿って複数配設されている。
【０００４】
ところで、自動車の高性能に伴う部品点数の増加等によるレイアウトスペースの制約や環境への配慮から、等速自在継手に対しても軽量化及びコンパクト化を求めらている。また、産業機械や農業機械等についても、スペースが限られている場合がある。このような場合には、等速自在継手をサイズダウンすることで対応することになる。この際、トラック−ボール間は、高面圧になり、早期剥離を引起す原因になる。そのため、通常、等速自在継手はグリース（極圧剤を含んだグリース）等の潤滑剤が充填されて潤滑される（特許文献１）。場合によっては、オイル潤滑等で潤滑されることもある。
【特許文献１】特開２００７−２６３２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記したように、自動車，産業機械，農業機械等において、小スペースが問題となる場合、等速自在継手の小型化を図る一方、高トルクにおけるトラック−ボール間は、高面圧となり、潤滑条件が厳しくなっている。その為、従来から使用されている極圧グリース（極圧剤を含んだグリース）では、耐久性が不十分であり、早期剥離を防止できないおそれがある。
【０００６】
また、グリース潤滑ではなく、オイル潤滑等で等速自在継手を駆動させる場合、グリースの極圧成分がないので、トラック-ボール間において、潤滑不良を起すとともに、十分な面圧を確保できない。このため、このオイル潤滑であっても、早期剥離を引起すことになる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて、トラック−ボール間における高面圧に耐えることができて、内部の早期剥離を防止できる等速自在継手を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の等速自在継手は、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対向する内側継手部材のトラック溝との間に配置されるトルク伝達部材として
のボールと、このボールを保持するケージとを備えた等速自在継手において、少なくともボールの表面に表面処置層を設けるとともに、表面処置層が、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートから構成されるものである。
【０００９】
本発明の等速自在継手によれば、少なくともボールの表面処置層の表層は固体潤滑コートであるので、初期なじみ、耐摩耗性、安定摩擦係数に優れる。しかも、りん酸塩処理により下地処理を行っているので、固体潤滑剤のコーティングを行いやすくなる。すなわち、ＮａＨ２ＰＯ４等を主成分とした溶液で処理することにより鉄鋼表面に均一な非結晶質皮膜（リン酸鉄皮膜）を形成し塗装性能を向上させることができる。
【００１０】
表面処置層は、ボール以外に、外側継手部材のトラック溝表面、内側継手部材のトラック溝表面、ケージの表面の１つまたは２つ以上に設けようにすることができる。
【００１１】
等速自在継手として、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面が球面状であり、外側継手部材の内周面と内側継手部材の外周面に形成されるトラック溝との間にボールを介在させたバーフィールド式（ＢＪ）とすることができる。
【００１２】
また、外側継手部材の円筒状の内周面には軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の球面状外周面には外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、これらの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との間にボールを介在させたダブルオフセット式（ＤＯＪ）とすることができる。
【００１３】
さらに、外側継手部材の内周面に複数の直線状トラック溝が形成され、内側継手部材の外周面には、外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、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とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を成し、これらの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との交叉部にボールを介在させたクロスグルーブ式（ＬＪ）とすることができる
【発明の効果】
【００１４】
本発明の等速自在継手では、ボールの表面処置層の表層（固体潤滑コート）は、初期なじみ、耐摩耗性、安定摩擦係数に優れるので、この等速自在継手で発生する高面圧に十分に耐えうることができ、内部の早期剥離を防止できる。しかも、りん酸塩処理によって下地処理が行われ、塗装性能を向上させることができ、固体潤滑コートの安定した被膜状態を維持でき、長期にわたって高精度のトルク伝達機能を発揮することができる。
【００１５】
ボールの表面にのみこのような表面処置層を設けても、十分早期剥離を防止できるが、ボール以外に、外側継手部材のトラック溝表面、内側継手部材のトラック溝表面、ケージの表面の１つまたは２つ以上に設け場合、より一層内部の早期剥離を防止できる。
【００１６】
等速自在継手として、ＢＪ、ＤＯＪ、ＬＪ等であってもよく、本発明は種々のタイプの等速自在継手に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１に第１実施形態の等速自在継手を示す。この等速自在継手は、内球面１１に複数のトラック溝１２が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された外側継手部材としての外輪１３と、外球面１４に外輪１３のトラック溝１２と対をなす複数のトラック溝１５が円周方向等間隔に軸方向に沿って形成された内側継手部材としての内輪１６と、外輪１３のトラック溝１２と内輪１６のトラック溝１５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１７と、外輪１３の内球面
１１と内輪１６の外球面１４との間に介在してボール１７を保持するケージ１８とを備えている。ケージ１８には、ボール１７が収容される窓部１９が周方向に沿って複数配設されている。
【００１８】
また、外輪１３は、マウス部２０と、マウス部２０の底部から突出される軸部２１とからなり、マウス部２０に前記トラック溝１２が形成されている。内輪１６はその軸孔内径面に雌スプライン１６ａが形成され、シャフト２２の端部スプライン２３を圧入することによりスプライン嵌合してシャフト２２とトルク伝達可能に結合されている。シャフト２２の端部スプライン２３の先端側（マウス部奥側）、及びマウス部開口側には止め輪２８，２９が装着されている。なお、ケージ１８は外輪１３と内輪１６との間に摺動可能に介在し、外球面１８ａにて外輪１３の内球面１１と接し、内球面１８ｂにて内輪１６の外球面１４と接する。なお、この場合の等速自在継手は、バーフィールド式（ＢＪ）を示しているが、各トラック溝の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。
【００１９】
また、外輪１３のマウス部２０の開口部はブーツ２５にて塞がれている。すなわち、ブーツ２５は、大径部２５ａと、小径部２５ｂと、大径部２５ａと小径部２５ｂとを連結する蛇腹部２５ｃとからなる。大径部２５ａがマウス部２０の開口部に外嵌され、この状態でブーツバンド２６が装着され、これによって、大径部２５ａがマウス部２０に固定される。また、小径部２５ｂがシャフト２２のブーツ装着部２７に外嵌され、この状態でブーツバンド２６が装着され、これによって、小径部２５ｂがシャフト２２に固定される。
【００２０】
ボール１７の表面に表面処置層を設けている。この表面処置層は、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートからなる。すなわち、ボール１７を構成する鋼球の表面にりん酸塩被膜処理を行って、りん酸塩被膜処理表面上を固体潤滑コートにて被覆するものである。ここで、りん酸塩皮膜（被膜）処理（ボンデ処理）は、被処理物と処理液とが反応して処理液中のりん酸塩が加水分解し、被処理物の表面に、水の不溶性のりん酸塩を成生させる処理である。ＮａＨ２ＰＯ４等を主成分とした溶液で処理することにより鉄鋼表面に均一な非結晶質皮膜（リン酸鉄皮膜）を形成し塗装性能を向上させることができる。
【００２１】
固体潤滑コートは、二硫化モリブデン、黒鉛（グラファイト）、フッ素樹脂（四フッ化エチレン等）、二硫化タングステン、金属酸化物などの固体潤滑剤を一種類または数種類、各種の有機樹脂に分散させ塗料状にし、これをコーティングして得られる乾燥皮膜である。
【００２２】
固体潤滑コートは、潤滑皮膜の寿命が永い、耐荷重が大きい、摩擦係数が低い、耐食性がよい、使用温度範囲が広い、加工が容易である、有害物質を含まない、他の潤滑剤（油・グリス）による汚染に強い等の利点がある。
【００２３】
このため、本発明に係る等速自在継手では、少なくともボールの表面処置層の表層は固体潤滑コートであるので、初期なじみ、耐摩耗性、安定摩擦係数に優れ、この等速自在継手で発生する高面圧に十分に耐えうることができて、内部の早期剥離を防止できる。しかも、りん酸塩処理によって下地処理が行われ、塗装性能を向上させることができ、固体潤滑コートの安定した被膜状態を維持でき、長期にわたって高精度のトルク伝達機能を発揮することができる。
【００２４】
前記実施形態では、ボール１７にのみ表面処置層を設けているが、表面処置層をボール１７以外に、外輪１３のトラック溝１２の表面、内輪１６のトラック溝１５の表面、ケージ１８の表面の１つまたは２つ以上に設けようにすることができる。
【００２５】
すなわち、表面処置層を設ける場合、ボール１７と、外輪１３のトラック溝１２の表面との２箇所、ボール１７と、内輪１６のトラック溝１５の表面との２箇所、ボール１７と、ケージ１８の表面との２箇所、ボール１７と、外輪１３のトラック溝１２の表面と、内輪１６のトラック溝１５の表面との３箇所、ボール１７と、外輪１３のトラック溝１２の表面と、ケージ１８の表面との３箇所、ボール１７と、内輪１６のトラック溝１５の表面と、ケージ１８の表面との３箇所、ボール１７と、外輪１３のトラック溝１２の表面と、内輪１６のトラック溝１５の表面と、ケージ１８の表面との４箇所に設けることができる。
【００２６】
なお、ケージ１８の表面とは、外球面１８ａのみを表面と呼んだり、内球面１８ｂのみを表面と呼んだり、外球面１８ａ及び内球面１８ｂをもって表面と呼んだりすることができる。このため、ケージ１８に表面処置層を設ける場合、外球面１８ａのみに設けたり、内球面１８ｂのみに設けたり、外球面１８ａ及び内球面１８ｂに設けたりすることになる。また、ポケット（窓部）１９の内周面に表面処置層を設けてもよい。
【００２７】
このように、表面処置層をボール１７以外に、外輪１３のトラック溝１２の表面、内輪１６のトラック溝１５の表面、ケージ１８の表面の１つまたは２つ以上に設けることによって、より一層内部の早期剥離を防止できる。
【００２８】
次に、図２は第２実施形態を示し、この場合の等速自在継手は、このダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）の摺動式等速自在継手である。この等速自在継手は、円筒状の内径面３１に複数の直線状のトラック溝３２を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪３３と、球面状の外径面３４に複数の直線状のトラック溝３５を軸方向に形成した内側継手部材としての内輪３６と、外輪３３のトラック溝３２と内輪３６のトラック溝３５との間に介在してトルクを伝達するボール３７と、外輪３３の内径面３１と内輪３６の外径面３４との間に介在してボール３７を保持するケージ３８とを備える。
【００２９】
ケージ３８は、ボール３７を収容する複数（この場合、８個）のポケット３９とを備えた環体であり、球面状の外周面（外径面）３８ａが外輪３３の内径面３１に接触案内され、球面状の内周面（内径面）３８ｂが内輪３６の外径面３４に接触案内される。外径面３８ａの曲率中心Ｏ４と内径面３８ｂの曲率中心Ｏ５とは、ボール中心を含む継手中心面Ｐに対して軸方向の反対側にｆ２だけオフセットされている。
【００３０】
この場合も、少なくもボール３７に、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートから表面処理層を設けている。このため、このダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）であっても、前記図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００３１】
また、このダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）においても、表面処置層をボール３７以外に、外輪３３のトラック溝３２の表面、内輪３６のトラック溝３５の表面、ケージ３８の表面の１つまたは２つ以上に設けようにすることができる。
【００３２】
次に、図３は第３実施形態を示し、この場合の等速自在継手はクロスグルーブ式等速自在継手（ＬＪ）であって、内輪４１、外輪４２、ボール４３およびケージ４４を主要な構成要素としている。
【００３３】
内輪４１は、その外周面に複数のトラック溝４５が形成されている。この内輪４１の中心孔５５に例えばプロペラシャフトのスタブシャフト（図示省略）を挿入してスプライン嵌合させ、そのスプライン嵌合により両者間でトルク伝達可能としている。
【００３４】
そして、外輪４２は、内輪４１の外周に位置し、その内周面に内輪４１のトラック溝４
５と同数のトラック溝４６が形成されている。内輪４１のトラック溝４５と外輪４２のトラック溝４６は軸線に対して反対方向に傾斜した角度をなし、対をなす内輪４１のトラック溝４５と外輪４２のトラック溝４６の交叉部にボール４３が組み込まれている。内輪４１と外輪４２の間にケージ４４が配置され、ボール４３は、ケージ４４のポケット４９に保持されている。なお、外輪４２には、ボルト締結用の貫通孔５０が設けられている。
【００３５】
この図３に示すものは、ケージ４４の最小内径が内輪４１の最大外径よりも小さく設定されたフロートタイプであるが、ケージ４４の最小内径が内輪４１の最大外径よりも大きく設定されているノンフロートタイプであってもよい。
【００３６】
このようなクロスグルーブ式等速自在継手（ＬＪ）であっても、少なくもボール４３に、りん酸塩被膜処理表面上を被覆する固体潤滑コートから表面処理層を設けている。このため、このクロスグルーブ式等速自在継手（ＬＪ）であっても、前記図１に示す等速自在継手と同様の作用効果を奏する。
【００３７】
また、このクロスグルーブ式等速自在継手（ＬＪ）においても、表面処置層をボール４３以外に、外輪４２のトラック溝４６の表面、内輪４１のトラック溝４５の表面、ケージ４４の表面の１つまたは２つ以上に設けるようにすることができる。
【００３８】
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、トルク伝達部材としてのボール数の増減は任意であり、固体潤滑コートの膜厚としては、任意に設定できるが、薄すぎると、固体潤滑コートとしての機能が発揮されず、逆に厚すぎると、ボール球径（固体潤滑コートを含む径）が大きくなって、滑らかな転動を損なうおそれがある。このため、固体潤滑コートの膜厚としては、３μｍ〜１５μｍ程度とするのが好ましい。
【実施例】
【００３９】
高速四球式耐荷重性能試験にて、発明品１から発明品３と、従来品（表面処理層を有さないもの）とのそれぞれの耐荷重性能を調べた。発明品１はボールにおいて、りん酸塩被膜処理（日本パーカーライジング社製の商品名「パルホスＭ５」による処理）を行った後、日本パーカーライジング社製の商品名「ＨＭＢ−４Ａ」のコートにて被覆したものである。発明品２はボールにおいて、りん酸塩被膜処理（日本パーカーライジング社製の商品名「パルホスＭ５」による処理）を行った後、日本パーカーライジング社製の商品名「ＨＭＢ−２Ｇ」のコートにて被覆したものである。発明品３はボールにおいて、りん酸塩被膜処理（日本パーカーライジング社製の商品名「パルホスＭ５」による処理）を行った後、日本パーカーライジング社製の商品名「ＨＢＸ−１」のコートにて被覆したものである。
【表１】
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【００４０】
また、発明品１では、固体潤滑コートの膜厚を３〜７μｍとして、保持時間を１５０℃で９０分とした。発明品２では、固体潤滑コートの膜厚を１２〜１３μｍとして、保持時間を１８０℃で６０分とした。発明品３では、固体潤滑コートの膜厚を１２〜１３μｍとして、保持時間を１８０℃で６０分とした。各発明品および従来品において、潤滑材として、ＮＫＧ８１３Ａ（協同油脂株式会社製）、ＮＴＧ２２１８−Ｍ（協同油脂株式会社製）、ＰＡＧオイル（ポリアルキレングリコール）の３種類を使用した。
【００４１】
耐荷重性能評価は（高速四球式耐荷重性能試験  ＡＳＴＭ  Ｄ２５９６）の方法に準拠して行った。この表１から本発明のボールにおける耐荷重性能に優れることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態を示す等速自在継手の断面図である。
【図４】従来の等速自在継手の断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１２    トラック溝
１５    トラック溝
１７    ボール
３２    トラック溝
３５    トラック溝
３７    ボール
４３    ボール
４５    トラック溝
４６    トラック溝
【図１】
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【図２】
2009250342.tif 000005
【図３】
2009250342.tif 000006
【図４】
2009250342.tif 000007