JP2023144584A - 固定式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車に適した固定式等速自在継手を提供する。【解決手段】電動モータにより回転駆動される８個ボールの固定式等速自在継手１において、初期ちょう度がちょう度番号１号～２号であると共に、混和安定度が３９０～４４０であるグリースＧを使用すると共に、ポケット５ａの軸方向幅Ｈとトルク伝達ボール４の直径ＤＢＡＬＬとの差（Ｈ－ＤＢＡＬＬ）で表される初期ポケット隙間δを－２１μｍ以上－６μｍ以下とする。【選択図】図１

Description

本発明は、固定式等速自在継手に関する。

一般に、自動車のドライブシャフトは、車輪に取り付けられるアウトボード側の等速自在継手と、デファレンシャルギヤに取り付けられるインボード側の等速自在継手と、両等速自在継手を連結する中間シャフトとで構成される。通常、アウトボード側の等速自在継手には、大きな作動角を取れるが軸方向に変位しない固定式等速自在継手が使用される。一方、インボード側の等速自在継手には、最大作動角は比較的小さいが、作動角を取りつつ軸方向変位が可能な摺動式等速自在継手が使用される。

近年、自動車の低燃費化に伴い、ドライブシャフトの小型・軽量化が求められ、これに設けられる等速自在継手にも小型・軽量化が求められている。例えば、下記の特許文献１及び２には、ボール数を８個とすることで、ボール数が６個の場合と同等以上の強度・負荷容量及び耐久性を確保しながら小型化及び軽量化を図った固定式等速自在継手が示されている。

ところで、等速自在継手において、保持器のポケットとボールとの間の締め代（負隙間）が過大であると、ボールを拘束する力が大きくなり、ボールとトラック溝との接触部で滑りを伴った転がり運動が生じることで、継手内部の温度上昇、それによる寿命低下の一因となる。逆に、保持器のポケットとボールとの間の遊び（正隙間）が過大であると、ポケットとボールとの間で打音が発生したり、振動が増大したりするなど、継手性能に好ましくない影響が生じる。また、ポケットの壁面にはボールとの接触により摩耗が生じるため、初期時にはそうでなくても、使用により正隙間が過大となる場合もある。さらに、各構成部品の寸法には製造公差内での寸法のバラつきが不可避である。

これらの点を考慮して、従来の６個ボールの固定式等速自在継手では、保持器のポケットの軸方向幅Ｈとボールの直径Ｄ_ＢＡＬＬとの差で表される初期ポケット隙間（Ｈ－Ｄ_ＢＡＬＬ）を－５０～－１０μｍの範囲内に設定していた。一方、８個ボールの固定式等速自在継手では、６個ボールと比べてボール１個当たりに加わる負荷が小さいため、ボールと接触するポケットの内壁（ポケット面）の摩耗量が少なくなる。これにより、８個ボールの固定式等速自在継手の初期ポケット隙間は、６個ボールの初期ポケット隙間よりもプラス側にシフトさせることができる。具体的に、下記の特許文献２では、８個ボールの固定式等速自在継手の初期ポケット隙間を－３０～＋１０μｍとしている。

また、下記の特許文献３には、セダン系乗用車のドライブシャフトに使用される低常用角（３°～６°）の固定式等速自在継手において、優れたＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｅｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）性能を損なうことなく、トルク損失低減と耐久性向上を目的として、（１）ポケット隙間を正隙間とし、（２）特定のグリースを用いることが示されている。具体的には、初期ポケット隙間を０より大きく＋２０μｍ以下すると共に、グリースとして、ちょう度番号１号～２号であり、且つ、混和安定度が３９０～４４０であるものを使用している。

特許第３４６０１０７号公報 特許第３９３１０２０号公報 特許第６３２８４５２号公報

ところで、電気自動車（車輪が電動モータで駆動される車両であり、ハイブリッド車を含む。以下同様。）は、従来のエンジンで駆動される車両よりも応答性及び静寂性が向上している。そのため、電気自動車では、等速自在継手を含む動力伝達系のガタ低減やＮＶＨ性能のさらなる向上が求められている。しかし、上記特許文献１～３に示されたような固定式等速自在継手では、電気自動車に要求される性能を十分に満足することができるとは言えない。

そこで、本発明は、電気自動車に適した固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

本発明では、上記特許文献３に示されたグリース、すなわち、ちょう度番号１号～２号であり、且つ、混和安定度が３９０～４４０であるグリース（以下、「特定グリース」とも言う。）を用いた８個ボールの固定式等速自在継手において、車両の電動化等に伴う以下の要求特性を考慮して、初期ポケット隙間の範囲を再検討した。

（１）ガタ低減
ポケット隙間が大きすぎるとガタが大きくなるため、作動時の異音が大きくなる。上記特許文献３の段落００５２～００５４には、ポケット隙間を２０μｍ以下とすることで、異音が実車では感知できないレベルとなる、と記載されている。本発明においても、異音の発生を抑えるために、ポケット隙間が２０μｍを超えないようにすることを目標とする。一方、長期使用によりポケット面が摩耗してポケット隙間が広がるため、予めポケット面の摩耗量を見込んで初期ポケット隙間を設定する必要がある。例えば、上記特許文献２の段落００２４に示されている試験では、６５０時間運転後の摩耗深さが１０．０μｍや１１．９μｍとなっているが、この試験では実車での使用条件は考慮されていない。そこで、本発明者が、実車での使用条件を想定した評価試験を行ったところ、１０万ｋｍ走行時のポケット面の摩耗量は最大で２０μｍ程度であることが分かった。

（２）トルク損失率
トルク損失率とは、等速自在継手の入力トルクＴ_ｉｎに対する出力トルクＴ_ｏｕｔの減少率（Ｔ_ｉｎ－Ｔ_ｏｕｔ）・１００／Ｔ_ｉｎである。本発明者は、８個ボールのツェッパ型等速自在継手（図１及び２参照）において、ポケット隙間を変動させたときのトルク損失率の変化をシミュレーションにより検証した。図６は作動角６°のときの結果を示し、図７は作動角９°のときの結果を示す。これらの図から明らかなように、ポケットとボールとの間の締め代（負隙間）を大きくすると、ボールとポケットとの摩擦が大きくなって、特に入力トルクが小さい場合においてトルク損失率が大きくなる。そこで、上記の特定グリースを使用してボールとポケットとの摩擦を抑えることにより、トルク損失率を抑えることができる。従って、トルク損失率低減の観点からは、上記の特定グリースを使用することで、ポケット隙間を負隙間に設定することが可能であると言える。

一方、ポケットとボールとの間の締め代が小さくなるほど、すなわち、負隙間が０に近づくほど、トルク損失率は低減している。しかし、ポケット隙間が－６μｍ以上の範囲では、低トルク（１５０Ｎｍ）の場合でもトルク損失率が略一定となっている。これは、トルク伝達時にボールがポケット面を押圧してポケット面が変形することにより、ポケット隙間が実質的に広がっているためと考えられる。この結果から、ポケット隙間の上限を設定する際には、上記（１）で示したようなポケット面の摩耗量だけでなく、トルク伝達時のポケット面の変形も考慮すべきであると言える。具体的に、上記（１）で示したポケット隙間の上限値２０μｍ、及び、１０万ｋｍ走行時のポケット面の最大摩耗量２０μｍと、図６及び図７の検証結果から得られたトルク伝達時のポケット面の変形量６μｍとから、初期ポケット隙間の上限値は、ポケット隙間上限値（２０μｍ）－ポケット面最大摩耗量（２０μｍ）－ポケット面変形量（６μｍ）で算出され、具体的には－６μｍとすればよいことが明らかになった。

（３）回転変動率
回転変動率とは、等速自在継手の入力側の継手部材（例えば、内側継手部材）の回転数Ｒ_ｉｎに対する出力側の継手部材（例えば、外側継手部材）の回転数Ｒ_ｏｕｔの変動率｜Ｒ_ｉｎ－Ｒ_ｏｕｔ｜・１００／Ｒ_ｉｎである。等速自在継手では、保持器によりボールを両継手部材の軸心の二等分面上に配することで、両継手部材の等速性が確保されるが、等速自在継手の内部隙間等の要因により、ボールが両継手部材の二等分面からずれると、両継手部材の等速性が崩れてしまう。等速性が崩れると、すなわち回転変動率が大きくなると、特に作動角を大きく取った状態で回転させたときに回転数の微小な増減（回転ムラ）が生じる。

本発明者は、８個ボールのツェッパ型等速自在継手（図１及び２参照）において、ポケット隙間を変動させたときの回転変動率の変化をシミュレーションにより検証した。図９に示す作動角が９°のときの回転変動率は、図８に示す作動角が６°のときの回転変動率よりも大きい値を示しているが、ポケット隙間を変化させてもあまり変化していない。一方、図８に示す作動角が６°のときの回転変動率は、特に低トルク（２００Ｎｍ）において、ポケット隙間が小さい場合（締め代が大きい場合）の回転変動率が、ポケット隙間が大きい場合（締め代が小さい場合）と比べて大幅に上昇した。

これは、以下のような理由によると考えられる。ボールとポケットとの間の締め代が大きい場合、ボールがポケット内で移動しにくくなる。例えば、作動角が大きい場合や伝達トルクが大きい場合は、等速自在継手の部品間に大きな力が作用するため、上記のようなボールのポケット内での移動抵抗が等速自在継手の回転性能に与える影響は小さい。一方、作動角や伝達トルクが小さい場合、等速自在継手の各部品間に作用する力が小さくなるため、上記のようなボールのポケット内での移動抵抗が、等速自在継手の回転性能に影響を及ぼしやすくなり、その結果、回転変動率が大きくなったと考えられる。

エンジンで駆動される車両では、エンジンの振動があるため、上記のような等速自在継手の回転数の僅かな変化（回転ムラ）を乗員が感じることはほとんどないが、エンジンの振動が無い電気自動車では、上記のような等速自在継手の僅かな回転ムラがＮＶＨ性能に影響する恐れがある。従って、電気自動車に要求されるＮＶＨ性能を満たすためには、回転変動率をできるだけ抑える必要がある。具体的に、ポケット隙間を－２１μｍ以上とすれば、作動角が６°、入力トルクが２００Ｎｍのときの回転変動率を０．１％以下に抑えることができる。

上記の知見に基づいてなされた本発明に係る固定式等速自在継手は、電動モータにより回転駆動される固定式等速自在継手であって、
内球面に８本のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に８本のトラック溝が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との間に配された８個のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持するポケット、前記外側継手部材の内球面と嵌合する外球面、及び前記内側継手部材の外球面と嵌合する内球面を有する保持器と、前記外側継手部材の内部に封入されたグリースとを備え、前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心と前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心とが継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットされ、
前記グリースは、初期ちょう度がちょう度番号１号～２号であると共に、混和安定度が３９０～４４０であり、
前記ポケットとこれに保持された前記トルク伝達ボールとの間の軸方向隙間が、－２１μｍ以上－６μｍ以下であることを特徴とする。

以上のように、上記の特性グリースを用いた８個ボールの固定式等速自在継手において、ポケット隙間を－２１μｍ以上－６μｍ以下に設定することで、トルク損失率、ガタ、及び回転変動率が小さく、優れたＮＶＨ性能を有する、電気自動車に適した固定式等速自在継手を得ることができる。

本発明の実施形態に係る固定式等速自在継手の軸方向断面図である。 上記固定式等速自在継手のＰ－Ｐ線における断面図である。 図２のボール付近の拡大図である。 上記固定式等速自在継手の保持器の軸方向断面図である。 上記固定式等速自在継手が作動角を取った状態の軸方向断面図である。 ８個ボールの固定式等速自在継手（作動角６°）のポケット隙間とトルク損失率との関係を示すグラフである。 ８個ボールの固定式等速自在継手（作動角９°）のポケット隙間とトルク損失率との関係を示すグラフである。 ８個ボールの固定式等速自在継手（作動角６°）のポケット隙間と回転変動率との関係を示すグラフである。 ８個ボールの固定式等速自在継手（作動角９°）のポケット隙間と回転変動率との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る固定式等速自在継手１を含むドライブシャフトを示す。このドライブシャフトは、電気自動車に組み込まれるものであり、アウトボード側（車幅方向外側）に設けられた固定式等速自在継手１と、インボード側（車幅方向中央側）に設けられた摺動式等速自在継手（図示省略）と、これらを連結する中間シャフト１２とを備える。固定式等速自在継手１は車輪に連結され、摺動式等速自在継手はデファレンシャル装置に連結される。電動モータの駆動力が、デファレンシャル装置及びドライブシャフトを介して車輪に伝達される。

固定式等速自在継手１は、ツェッパ型等速自在継手であり、外側継手部材２、内側継手部材３、トルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）４、及び保持器５を備える。

外側継手部材２は、カップ状のマウス部２ａと、マウス部２ａの底部からアウトボード側に延びるステム部２ｂとを一体に有する。ステム部２ｂには、雄スプライン２１及びねじ部２２が形成されている。雄スプライン２１を、駆動車輪が取り付けられるハブ輪（図示省略）と嵌合させた状態で、ねじ部２２にナット（図示省略）を締め付けることにより、外側継手部材２がハブ輪にトルク伝達可能に結合される。

外側継手部材２のマウス部２ａの内球面８には、軸方向に延びる８本の曲線状のトラック溝６が円周方向等間隔に形成されている。内側継手部材３の外球面９には、軸方向に延びる８本のトラック溝７が円周方向等間隔に形成されている。外側継手部材２のトラック溝６と内側継手部材３のトラック溝７とがそれぞれ半径方向に対向し、これらの間にボール４が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材２の内球面８と内側継手部材３の外球面９の間には、ボール４を保持する保持器５が配置されている。保持器５の外球面１０は外側継手部材２の内球面８と嵌合し、保持器５の内球面１１は内側継手部材３の外球面９と嵌合している。

電動モータを回転駆動すると、摺動式等速自在継手及び中間シャフト１２を介して内側継手部材３が回転駆動される。そして、内側継手部材３の回転が、ボール４を介して外側継手部材２に等速で伝達され、外側継手部材２と車輪が一体に回転する。

外側継手部材２の内球面８と内側継手部材３の外球面９の曲率中心は、いずれも継手中心Ｏに一致している。一方、外側継手部材２のトラック溝６の曲率中心Ａと、内側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ｂは、継手中心Ｏに対して軸方向反対側に等距離ｆ１だけオフセットされている。これにより、固定式等速自在継手１が作動角をとった場合、外側継手部材２と内側継手部材３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール４が常に案内され、二軸間で等速に回転が伝達されることになる。

外側継手部材２の内球面８と保持器５の外球面１０との間の球面隙間、及び、内側継手部材３の外球面９と保持器５の内球面１１との間の球面隙間は、それぞれ２５～１２０μｍの範囲内で設定される。尚、球面隙間とは、互いに嵌合する球面の直径差である。また、固定式等速自在継手１のＰＣＤ隙間は、５～５０μｍの範囲内で設定される。尚、ＰＣＤ隙間とは、外側継手部材２のトラック溝６のピッチ円直径（８本のトラック溝６に押し当てたボール４の中心を繋ぐ円の直径）と内側継手部材３のトラック溝７のピッチ円直径（８本のトラック溝７に押し当てたボール４の中心を繋ぐ円の直径）との差である。また、ボール４の中心Ｏ４と継手中心Ｏとを結ぶ線と、ボール４の中心Ｏ４とトラック溝６，７の曲率中心Ａ，Ｂとを結ぶ線との間の角度をθとしたとき、トラック溝６，７の曲率中心Ａ，Ｂの継手中心Ｏに対する軸方向オフセット量ｆ１は、ｆ１＝ＰＣＲ×ｓｉｎθを満たす。このときのθは５～６°の範囲内で設定される。

内側継手部材３の軸心に設けられた孔１７には雌スプライン１６が形成され、中間シャフト１２のアウトボード側の端部には雄スプライン１９が形成される。内側継手部材３の雌スプライン１６と中間シャフト１２の雄スプライン１９とを嵌合することにより、これらがトルク伝達可能に連結される。内側継手部材３と中間シャフト１２は、止め輪１８により軸方向に位置決めされている。

図３に拡大して示すように、ボール４は、外側継手部材２のトラック溝６と２点Ｃ１２、Ｃ１３でアンギュラコンタクトし、内側継手部材３のトラック溝７と２点Ｃ１５、Ｃ１６でアンギュラコンタクトしている。ボール中心Ｏ４と各接触点Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１６を通る直線と、ボール中心Ｏ４と継手中心Ｏを通る直線がなす角度（接触角α）は３０°以上に設定することが好ましい。

本実施形態の８個ボールタイプの固定式等速自在継手１は、ボール４のピッチ円直径（ＰＣＤ_BALL）とボール直径（Ｄ_BALL）との比ｒ１（＝ＰＣＤ_BALL／Ｄ_BALL）は３．３≦ｒ１≦５．０、好ましくは３．５≦ｒ１≦５．０の範囲内に設定されている。ここで、ボール４のピッチ円直径（ＰＣＤ_BALL）は、ＰＣＲの２倍の寸法である（ＰＣＤ_BALL＝２×ＰＣＲ）。外側継手部材２のトラック溝６の曲率中心Ａとボール４の中心Ｏ４を結ぶ線分の長さ、内側継手部材３のトラック溝７の曲率中心Ｂとボール４の中心Ｏ４を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲ（図１参照）であり、両者は等しい。また、外側継手部材２の外径（Ｄ_OUTER）と内側継手部材３の孔１７の雌スプライン１６のピッチ円直径(ＰＣＤ_SERR)との比ｒ２（＝Ｄ_OUTER／ＰＣＤ_SERR）は２．５≦ｒ２≦３．５の範囲内の値に設定されている（図２参照）。

外側継手部材２の開口部にはブーツ１３が装着される（図１参照）。図示例では、ブーツ１３の大径側端部が外側継手部材２の外周面にブーツバンド１４で締め付け固定され、ブーツ１３の小径側端部が中間シャフト１２の外周面にブーツバンド１５で締め付け固定されている。ブーツ１３で覆われた空間（外側継手部材２及びブーツ１３の内部）には、グリースＧが封入されている。

グリースＧは、初期ちょう度がちょう度番号１号～２号（混和ちょう度２６５～３４０）であると共に、混和安定度が３９０～４４０であるものが使用される。グリースＧは、基油と増ちょう剤と添加剤からなる。

基油は、パラフィン系鉱物油を含有したものを使用できる。パラフィン系鉱物油は、基油の全質量に対して７０質量％以上とすることが好ましい。パラフィン系鉱物油は、等速自在継手１の回転時にせん断を受けることで急激に流動性がよくなり、トルク損失を低減できる。

増ちょう剤はウレア化合物とすることが好ましい。ウレア化合物としては、例えば、ジウレア化合物、ポリウレア化合物が挙げられる。

ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、アニリン、p－トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。特に望ましいジウレア化合物は、次式で表されるものである。
Ｒ_１ＮＨ-ＣＯ-ＨＨ-Ｃ_６Ｈ_４-Ｐ-ＣＨ_２-Ｃ_６Ｈ_４-Ｐ-ＮＨ-ＣＯ-ＮＨＲ_２
（式中、Ｒ_１，Ｒ_２：炭素数８～２０の脂肪族の炭化水素基。Ｒ_１とＲ_２は同一でも異なっても良い）

ポリウレア化合物は、例えば、ジイソアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン等が挙げられる。

上記のウレア化合物の中では、耐熱性、介入性に優れるジウレア化合物が増ちょう剤として望ましい。

添加剤としては、例えば極圧添加剤を使用できる。具体的には、モリブデンジチオカーバメイト（ＭｏＤＴＣ）、モリブデンジチオフォスフェート（ＭｏＤＴＰ）、ジンクジチオカーバメイート（ＺｎＤＴＣ）、ジンクジチオフォスフェート（ＺｎＤＴＰ）等を使用できる。

ここで、保持器５のポケット５ａとボール４との間のポケット隙間を図４に基づいて説明する。保持器５には、８個のポケット５ａが周方向等ピッチで設けられている。各ポケット５ａの内周面のうち、軸方向に対向する面がボール４を軸方向に保持するポケット面５ｂである。二点鎖線で示したボール４を組み付ける前のポケット５ａの軸方向幅（すなわち、軸方向に対向するポケット面５ｂの軸方向間隔）をＨとする。ポケット５ａの軸方向幅Ｈとボール４の直径Ｄ_BALLとの差が、初期ポケット隙間δ（＝Ｈ－Ｄ_BALL）となる。本実施形態では、初期ポケット隙間δが負隙間であり、すなわち、ボール４とポケット面５ｂとが締め代をもって当接している（詳細は後述する。）。

等速自在継手１が作動角を取った状態で回転すると、外側継手部材２と内側継手部材３とが斜交することにより、周方向に隣り合うトラック溝６、７とボール４との接触点Ｃ１２、Ｃ１３およびＣ１５、Ｃ１６の周方向の間隔が変化する。これにより、トラック溝６、７に拘束されたボール４がポケット５ａに対して周方向に移動し、ボール４とポケット面５ｂとが周方向に摺動する（図４の矢印Ｅ参照）。

また、等速自在継手１が作動角θを取ると、図５に示すように、両継手部材２，３の軸心を含む平面上の一方のボール４_１は外側継手部材２の奥側に移動し、前記平面上の他方のボール４_２は外側継手部材２の開口側に移動する。このとき、等速自在継手１にはトラックオフセット量ｆ１が設けられているので、外側継手部材２と内側継手部材３のトラック溝６、７は、それぞれ、溝深さが開口側で深く、奥側に行く程浅く形成されている。そのため、外側継手部材２の奥側に移動したボール４_１は半径方向内側に移動し、外側継手部材２の開口側に移動したボール４_２は半径方向外側に移動する。このように、ボール４と当接するトラック溝６、７の軸方向の位置によりボール４が半径方向に移動し、ボール４がポケット面５ｂと半径方向に摺動する（図４の矢印Ｆ参照）。尚、図５に示すＬ１は、外側継手部材２のトラック溝６とボール４との接触点Ｃ１２、Ｃ１３（図３参照）の軌跡であり、Ｌ２は、内側継手部材３のトラック溝７とボール４との接触点Ｃ１５、Ｃ１６（図３参照）の軌跡である。

前述したボール４のポケット５ａ内での半径方向と周方向の摺動は、いずれも転がり成分を含まないものである。この転がり成分を含まない摺動部は、トラック溝６、７とボール４との間の転がり成分をもつ接触部位と比較して、グリースが介入しにくく流動性が大きく影響する。上記のグリースＧは、初期ちょう度がちょう度番号１号～２号（混和ちょう度２６５～３４０）であるので、継手の組立時の作業性が損なわれない。また、混和安定度が３９０～４４０であるので、運転時にちょう度が大きくなり、部品同士の接触部へグリースが供給され、トルク損失を低減させることができる。

本発明では、上記のグリースＧを用いることでトルク損失を低減した８個ボールのツェッパ型等速自在継手において、電気自動車用の優れた応答性及び静寂性に伴う要求特性を考慮して、初期ポケット隙間の範囲を再検討した。

ポケット隙間が過大となると、打音が大きくなるため、ＮＶＨ性能が低下する。このような異音が実車で感知できないレベルに抑えるためには、ポケット隙間を２０μｍ以下とすればよい。従って、許容最大ポケット隙間δmaxは２０μｍに設定される。

本発明者による実車での使用条件を想定した評価試験によると、１０万ｋｍ走行時のポケット面５ｂの摩耗量は最大で２０μｍ程度であった。従って、ポケット面最大摩耗量は２０μｍに設定される。

本発明者によるトルク損失率の評価結果（図６及び図７参照）から、トルク伝達時には、ポケット面にボールが押し付けられることにより、ポケット面が６μｍ程度変形していると考えられる。従って、トルク伝達時のポケット面変形量は６μｍに設定される。

初期ポケット隙間δの上限値は、許容最大ポケット隙間δmax－ポケット面想定摩耗量－ポケット面変形量で算出される。各項目に上記の値を代入すると、初期ポケット隙間δの上限値は－６μｍとなる。よって、初期ポケット隙間δを－６μｍ以下とすれば、すなわち、ボール４とポケット５ａとの締め代を６μｍ以上とすれば、ポケット面５ｂが摩耗した場合でも、電気自動車の乗員が感知できるような異音の発生を防止できる。

一方、ポケット隙間が過小であると、すなわち、ボール４とポケット５ａとの締め代が過大であると、トルク損失が過大となる。しかし、外側継手部材２の内部に封入されるグリースとして上記のグリースＧを用いることで、ボール４とポケット５ａとの間にグリースＧが侵入しやすくなってトルク損失が低減されるため、初期ポケット隙間δを負隙間とすることが可能になる（図６及び図７参照）。

しかし、本発明者のさらなる評価試験により、ポケット隙間が負隙間である場合、上記のグリースＧを使用することでトルク損失率は抑えられるが、回転変動率、特に低作動角（６°）、低トルク値（２００Ｎｍ）における回転変動率が上昇する問題が発生することが明らかになった（図８参照）。これは、ボールとポケットとの締め代が過大となることで、ボールのポケット内での移動抵抗が大きくなり、等速自在継手の回転性能に影響を及ぼすためと考えられる。そこで、初期ポケット隙間δを－２１μｍ以上とすることで、等速自在継手の回転変動率を抑えることができるため、ＮＶＨ性能を向上させることができる。

電気自動車は、エンジンで駆動される車両と比べて応答性や静寂性に優れているため、等速自在継手を含む動力伝達系のガタ低減やＮＶＨ性能のさらなる向上が要求されている。そこで、上記のように、８個ボールのツェッパ型の固定式等速自在継手１において、上記のグリースＧを使用してトルク損失率を抑えると共に、初期ポケット隙間δを－２１μｍ～－６μｍの範囲内に設定することで、トルク損失、ガタ、及び回転変動率が小さく、優れたＮＶＨ性能を有する、電気自動車に適した固定式等速自在継手を得ることができる。

１ 固定式等速自在継手
２ 外側継手部材
３ 内側継手部材
４ トルク伝達ボール
５ 保持器
５ａ ポケット
５ｂ ポケット面
６，７ トラック溝
１２ 中間シャフト
１３ ブーツ
ｆ１ トラックオフセット量
Ｇ グリース
Ｏ 継手中心
Ｏ４ ボール中心
α 接触角
δ 初期ポケット隙間
δmax 許容最大ポケット隙間

Claims (2)

1. 電動モータにより回転駆動される固定式等速自在継手であって、
   内球面に８本のトラック溝が形成された外側継手部材と、外球面に８本のトラック溝が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との間に配された８個のトルク伝達ボールと、前記トルク伝達ボールを保持するポケット、前記外側継手部材の内球面と嵌合する外球面、及び前記内側継手部材の外球面と嵌合する内球面を有する保持器と、前記外側継手部材の内部に封入されたグリースとを備え、
   前記外側継手部材のトラック溝の曲率中心と前記内側継手部材のトラック溝の曲率中心とが継手中心に対して軸方向反対側に等距離だけオフセットされ、
   前記グリースは、初期ちょう度がちょう度番号１号～２号であると共に、混和安定度が３９０～４４０であり、
   前記ポケットの軸方向幅Ｈと前記トルク伝達ボールの直径Ｄ_ＢＡＬＬとの差（Ｈ－Ｄ_ＢＡＬＬ）で表される初期ポケット隙間δが－２１μｍ以上－６μｍ以下である固定式等速自在継手。
2. 作動角６°、入力トルク２００Ｎｍのときの回転変動率が０．１％以下である請求項１に記載の固定式等速自在継手。
   

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