JP6779723B2 - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械において適用される摺動式等速自在継手に関する。

図１７はドライブシャフトを示し、このドライブシャフトは、固定式等速自在継手１０１と、摺動式等速自在継手１０２と、これらを連結するシャフト１０３とからなる。この図例では、固定式等速自在継手１０１としてバーフィールド型（ＢＪ）の固定式等速自在継手を用い、摺動式等速自在継手１０２としてトリポード型（ＴＪ）の摺動式等速自在継手を用いた（特許文献１及び特許文献２）。

固定式等速自在継手１０１は、内径面１１１に複数のトラック溝１１２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１１３と、外径面１１４に外側継手部材１１３のトラック溝１１２と対をなす複数のトラック溝１１５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１１６と、外側継手部材１１３のトラック溝１１２と内側継手部材１１６のトラック溝１１５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１１７と、外側継手部材１１３の内径面１１１と内側継手部材１１６の外径面１１４との間に介在してボール１１７を保持するケージ１１８とを備えている。

摺動式等速自在継手１０２は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１２１を設けると共に各トラック溝１２１の内側壁に互いに対向するローラ案内面１２１ａを設けた外側継手部材１２２と、半径方向に突出した３つの脚軸１２３を備えたトリポード部材１２４と、前記脚軸１２３に外嵌する内側ローラ１２５と、前記トラック溝１２１に挿入されると共に前記内側ローラ１２５に外嵌する外側ローラ１２６とを備えたものである。すなわち、この摺動式等速自在継手１０２は、外側ローラ１２６が脚軸１２３に対して回転自在であると共にローラ案内面１２１ａに沿って移動可能なダブルローラタイプである。また、トリポード部材１２４はボス１２７と前記脚軸１２３とを備える。脚軸１２３はボスの円周方向三等分位置から半径方向に突出している。

シャフト１０３は、軸方向両端部に雄スプライン１０３ａ，１０３ｂが形成されるとともに、各雄スプライン１０３ａ，１０３ｂに近接する部位には、後述するブーツの小径端部が外嵌固定される大径のブーツ装着部１０３ｃ、１０３ｃが設けられている。

固定式等速自在継手１０１の内側継手部材１１６の軸孔内径面に雌スプライン１２９が形成され、シャフト１０３の一方の端部を内側継手部材１１６の軸孔に嵌入することによって、内側継手部材１１６の雌スプライン１２９とシャフト１０３の雄スプライン１０３ａとがトルク伝達可能に噛合する。シャフト１０３の端部には、止め輪１３３が装着され、これによって、シャフト１０３の抜けを規制している。

摺動式等速自在継手１０２のトリポード部材１２４の軸孔内径面に雌スプライン１２９が形成され、シャフト１０３の一方の端部をトリポード部材１２４の軸孔に嵌入することによって、トリポード部材１２４の雌スプライン１２９とシャフト１０３の雄スプライン１０３ｂとがトルク伝達可能に噛合する。シャフト１０３の端部には、止め輪１３３が装着され、これによって、シャフト１０３の抜けを規制している。

シャフト１０３と各外側継手部材１１３，１２２との間には、外部からの異物の侵入および内部からのグリースの漏洩を防止するためのブーツ１３０がそれぞれ装着されている。各ブーツ１３０は、それぞれ、大径端部１３０ａと、小径端部１３０ｂと、大径端部１３０ａと小径端部1３０ｂとを連結する蛇腹部１３０ｃとからなる。ブーツ１３０の大径端部１３０ａは外側継手部材１１３，１２２の開口端でブーツバンド１３１により締め付け固定され、その小径端部１３０ｂはシャフト１０３のブーツ取付部１０３ｃでブーツバンド１３２により締め付け固定されている。

特開２０１２−１４５１６９号公報 特開２０１２−０６７８２５号公報

このように、自動車用ドライブシャフトは、ホイール側に固定式等速自在継手が用いられ、デファレンシャルギヤ側に摺動式等速自在継手が用いられる。固定式等速自在継手は、作動角が大きくとれるが軸方向にスライドしない。他方、摺動式等速自在継手は、スライドしながら回転可能だが作動角を大きくとれない。

そこで、作動角を大きくとることができて、ドライブシャフトに用いた場合にドライブシャフトの角度使用可能領域が拡大され、駆動系部品のレイアウトの自由度が向上し、しかかも、耐久性を確保しながらグリース封入量を抑えることが可能な摺動式等速自在継手を提供する。

本発明の摺動式等速自在継手は、外筒部材に、トルク伝達部材にボールを用いた角度変位のみ許容する固定式等速自在継手部を収容し、外筒部材と固定式等速自在継手部との間に、外筒部材に対して継手軸方向に沿った固定式等速自在継手部のスライドを可能とするボールスプライン機構を介在させた摺動式等速自在継手であって、前記ボールスプライン機構は、外筒部材の内径面に形成される外方ボールスプライン溝と、固定式等速自在継手部の外径面に形成される内方ボールスプライン溝と、外方ボールスプライン溝とこれに対応する内方ボールスプライン溝とに嵌合されるボールと、外筒部材の内径面と固定式等速自在継手部の外径面との間に介在されてボールを保持する保持器とを備え、前記ボールスプライン機構の保持器の軸方向両端側の開口部が閉されることになって、継手奥側空間部や継手開口部を塞いでいるブーツ側へグリースが流出することを防止するシール部材を配設し、かつ、このシール部材は、平板リング形状の本体部と、周方向に沿って所定ピッチで設けられる膨出部とからなるものである。

本発明の摺動式等速自在継手は、外筒部材に、トルク伝達部材にボールを用いた角度変位のみ許容する固定式等速自在継手部を収容したものであり、差動角を大きくとることができる。しかも、外筒部材と固定式等速自在継手部との間にボールスプライン機構が介在されるので、外筒部材に対する固定式等速自在継手部の軸方向のスライドが可能となる。このため、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を発揮することができる。すなわち、本発明の摺動式等速自在継手は、差動角を大きくとれる固定式等速自在継手の特有の機能とスライドしながら回転可能な摺動式等速自在継手の特有の機能を備えることになる。

ところで、ドライブシャフト等に用いられて、固定式等速自在継手部が大きくスライドする時は、車輪が大きく変動するときである。このような場合は、例えば、大きな凹凸がある路面を走行する場合等であり、頻繁に起こるものではない。このため、固定式等速自在継手部が外筒部材の奥側空間に長時間留まることはない。従って、機能上、この奥側空間に、従来の既存の摺動式等速自在継手のように継手奥側へのグリース封入を必要としない。

そこで、本発明では、保持器の軸方向両端部にグリースの流動を防止するシール部材を配設して、保持器外へのグリースの流出を防止又は抑制することが可能な構成とした。すなわち、ボールスプライン機構の保持器の軸方向両端側の開口部が閉されることになって、継手奥側空間部や継手開口部を塞いでいるブーツ側へグリースが流出することを防止でき、大幅なグリース低減が可能となって、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

固定式等速自在継手部は、内径面にトラック溝を有する外側継手部材と、外径面にトラック溝を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝に配設されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、ボールスプライン機構のスプライン溝を周方向に隣り合うトラック溝間の位相に配置するようにできる。

このように設定することによって、ボールスプライン機構のスプライン溝が、固定式等速自在継手部の外側継手部材に形成された隣り合うトラック溝間の位相の余肉部分に配置されることになって、この摺動式等速自在継手の外径寸法のコンパクト化に寄与する。

固定式等速自在継手部は、内径面にトラック溝を有する外側継手部材と、外径面にトラック溝を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝に配設されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、外側継手部材の内径面に形成されるトラック溝と内側継手部材の外径面に形成されるトラック溝がそれぞれ周方向に傾斜し、外側継手部材のトラック溝の傾斜方向と内側継手部材のトラック溝の傾斜方向とが反対方向に形成されているように設定できる。

このように設定することによって、固定式等速自在継手部は、交差溝タイプの固定式等速自在継手となり、高効率及び低発熱の効果を併せ持つことになる。

外方ボールスプライン溝とこれに対応する内方ボールスプライン溝とがボール嵌合溝部をなし、前記ボールスプライン機構のボールが、１つのボール嵌合溝部に対して２個以上配設されるのが好ましい。このように構成することによって、角度をとったときの固定式等速自在継手部に曲げモーメントがかかっても、スムーズにスライドすることができる。

シール部材をゴム系組成物又は樹脂系組成物で構成することができ、相手部材への密接性に優れ、安定したシール性能を発揮する。

ボールスプライン機構の保持器が、樹脂製であっても、金属製であってもよい。ボールスプライン機構の保持器は、大きな荷重を受けないため、軽量化・低摩擦化を考慮すれば、樹脂製が好ましい。

保持器とシール部材とは別部材で構成され、保持器とシール部材が固着手段を介して一体化されているように構成できる。このように構成することによって、保持器とシール部材とをそれぞれ別個に製造でき、保持器とシール部材とを異なる材質で構成したり、同じ材質で構成したりできて、生産性に優れる。また、シール部材が摩耗や損傷等した場合に、シール部材のみの交換も可能であるとともに、シール部材の材質、形状、及び大きさ等を相手のシール面の材質や形状等に合わせて変更することができる。固着手段としては、保持器やシール部材の材質や形状等に応じて、圧入カシメ、接着、ねじ止め等の公知公用の手段を採用できる。

シール部材は、保持器の軸方向両端面に付設され、その外径端部が外筒部材の内径面及び外方ボールスプライン溝の内径面に摺接し、その内径端部が固定式等速自在継手部の外径面及び内方ボールスプライン溝の内径面に摺接するものが好ましい。

本発明では、差動角を大きくとれる固定式等速自在継手の特有の機能とスライドしながら回転可能な摺動式等速自在継手の特有の機能を備えることになる。このため、この摺動式等速自在継手を、ドライブシャフトに用いれば、ドライブシャフトの角度の使用可能領域が拡大されると共に、駆動系部品のレイアウトの自由度が向上し、多様化する自動車の設計に大きく貢献できる摺動式等速自在継手を実現することができる。

また、外筒部材の奥側空間へのグリースの封入を廃止し、ボールスプライン機構内のグリースの外筒部材の奥側へ流動を防止や抑制が可能となる。このため、摺動式等速自在継手としての耐久性を確保しながらグリース封入量を削減できた。

本発明の第１の実施形態を示す摺動式等速自在継手の断面図である。 図１の摺動式等速自在継手の正面図である。 図１の摺動式等速自在継手のトラック溝とボールとの関係を示す要部を拡大断面図である。 図１の摺動式等速自在継手の分解状態を示す斜視図である。 図１の摺動式等速自在継手のボールスプライン機構の保持器の斜視図である。 図１の摺動式等速自在継手がスライドインして作動角を取った状態を示す断面図である。 図１の摺動式等速自在継手がスライドアウトして作動角を取った状態を示す断面図である。 図１の摺動式等速自在継手を示し、（ａ）はスライドインした状態の断面図であり、（ｂ）は中立状態の断面図であり、（ｃ）はスライドアウトした状態の断面図である。 図１の摺動式等速自在継手を用いたドライブシャフトを示す断面図である。 シール部材の先端摺接部を示し、（ａ）は図１に示す摺動式等速自在継手のボールスプライン機構の保持器に付設される先端摺接部の断面図であり、（ｂ）は先端摺接部の第１の変形例の断面図であり、（ｃ）は先端摺接部の第２の変形例の断面図であり、（ｄ）は先端摺接部の第３の変形例の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す摺動式等速自在継手の断面図である。 図１１の摺動式等速自在継手の正面図である。 図１１の摺動式等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 図１１の摺動式等速自在継手の内側継手部材の側面図である。 図１１の摺動式等速自在継手の外側継手部材の断面図である。 図１１の摺動式等速自在継手の内側継手部材の断面図である。 従来のドライブシャフトを示す断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。図１に本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手１を示し、この摺動式等速自在継手１は、固定式等速自在継手部２と、外筒部材３と、外筒部材３と固定式等速自在継手部２との間に形成されたボールスプライン機構４とからなる。

固定型等速自在継手部２は、８個のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）８を有するツェッパ型等速自在継手で構成され、外側継手部材６、内側継手部材７、ボール８および保持器９を主な構成部品とする。外側継手部材６の内径面１０には８本の曲線状のトラック溝１１が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材７の外径面１２には、外側継手部材６のトラック溝１１と対向する８本の曲線状のトラック溝１３が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材６のトラック溝１１と内側継手部材７のトラック溝１３との間にトルクを伝達する８個のボール８が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材６の内径面１０と内側継手部材７の外径面１２の間に、ボール８を保持する保持器９が配置されている。ボール８は保持器９のポケット９ａに収容されている。保持器９の外径面１４は外側継手部材６の内径面１０と、保持器９の内径面１５は内側継手部材７の外径面１２とそれぞれ嵌合している。

外側継手部材６の内径面１０と内側継手部材７の外径面１２の曲率中心は、それぞれ継手中心Ｏに形成されている。これに対して、外側継手部材６の曲線状のトラック溝１１の曲率中心Ｏｏと、内側継手部材７の曲線状のトラック溝１３の曲率中心Ｏｉは、継手の中心Ｏに対して軸方向反対側に等距離ｆ１オフセットされている。これにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材６と内側継手部材７の両軸線がなす角度を二等する平面上にボール８が常に案内され、二軸間で等速に回転が伝達される。

内側継手部材７の内径孔１６には、雌スプライン（スプラインはセレーションを含む。以下同じ。）１７が形成され、中間シャフト１９の端部に形成された雄スプライン２０を雌スプライン１７に嵌合し、トルク伝達可能に連結されている。内側継手部材７と中間シャフト１９は、止め輪２１により軸方向に位置決めされている。

図３は、ボールとトラック溝との関係を示す要部拡大断面図である。トラック溝１１、１３の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されている。図３に示すように、ボール８は、外側継手部材６のトラック溝１１と２点Ｃ１２、Ｃ１３でアンギュラコンタクトし、内側継手部材７のトラック溝１３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Ｏ２と各接触点Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ１６を通る直線と、ボール中心Ｏ２と継手中心Ｏを通る直線がなす角度（接触角α）は３０°〜４５°程度に設定することが好ましい。

図１および図２に示すように、固定式等速自在継手部２は、外筒部材３に嵌挿され、外筒部材３の内径面２４と、固定式等速自在継手部２の外側継手部材６の外径面２５との間にボールスプライン機構４が形成されている。具体的には、図４に示すように、外筒部材３の内径面２４には、断面円弧状の８本の外方ボールスプライン溝２６が軸方向に直線状に形成されている。外側継手部材６の外径面２５には、外筒部材３の外方ボールスプライン溝２６に対応して断面円弧状の８本の内方ボールスプライン溝２７が軸方向に直線状に形成されている。

対になる各ボールスプライン溝２６、２７の１溝あたり２個ずつボール２８が組み込まれている。すなわち、外方ボールスプライン溝２６とこれに対応する内方ボールスプライン溝２７とがボール嵌合溝部３６をなし、ボールスプライン機構４のボール２８が、１つのボール嵌合溝部３６に対して２個以上配設されることになる。

外側継手部材６の外径面２５と外筒部材３の内径面２４の間に、ボール２８を保持する保持器２９が配置されている。この保持器２９は、図４と図５に示すように、短円筒体からなり、軸方向に沿って並設された一対のポケット２９ａ、２９ａが周方向に沿って所定ピッチ（この場合、４５°の等ピッチ）で８個のポケット対２９Ａが設けられている。

すなわち、保持器２９のポケット２９ａは、各ボールスプライン溝２６、２７の当たり２個ずつ、つまりボール２８毎のポケット２９ａが設けられている。各ボール２８は、保持器２９のポケット２９ａに収容され保持され、保持器２９はボール２８を保持しながらスライドする。保持器２９の内外径面は、外側継手部材６の外径面２５と外筒部材３の内径面２４にそれぞれ案内されている。固定式等速自在継手部２は、ボールスプライン機構４の各ボール２８が外方ボールスプライン溝２６、２７を転がることにより外筒部材３に対してスライドする。ボール２８を外方ボールスプライン溝２６、２７の１溝あたり２個配置することにより、作動角を取ったときにボールスプライン機構４に曲げモーメントがかかっても、滑らかなスライドが可能である。

ボールスプライン機構４の保持器２９は、大きな荷重を受けないため軽量化、低摩擦化を考慮して樹脂製とした。保持器２９は、一般的に使用される耐摩耗性や耐焼き付性等に優れた樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリプチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、熱可塑性ポリイミド等が挙げられ、また、熱硬化性樹脂としては、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の合成樹脂が挙げられる。強度向上と寸法安定性のために、ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、あるいはポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂をベースとして、ガラス繊維や炭素繊維を添加することが好ましい。

保持器２９の材料として、引張り伸び、引張り強度、耐衝撃性、耐摩耗性、潤滑性等に優れたポリアミド樹脂を用いることが好ましい。ポリアミド樹脂としては、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＡ４６（ポリアミド４６）、ＰＡ９Ｔ（ポリアミド９Ｔ）、ＰＡ１１（ポリアミド１１）、ＰＡ６（ポリアミド６）が挙げられる。引張り伸び、引張り強度、耐衝撃性、耐摩耗性、潤滑性等に優れるので、高品質な保持器とすることができる。

保持器２９の材料として、熱硬化性ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることにより、高温での使用に適した保持器とすることができる。本実施形態では、ボールスプライン機構４の保持器２９を樹脂製のものを例示したが、これに
られず、鋼管などの金属製としてもよい。

外筒部材３の底部３ａにはデファレンシャルギヤ（図示省略）に連結されるステム軸３ｂが一体に形成されている。ステム軸３ｂには軸端にスプライン３ｃが形成され、中央部に油溝を設けた滑り軸受部３ｄが形成されている。スプライン３ｃがデファレンシャルギヤのスプライン孔に嵌合しトルク伝達可能に連結される。外筒部材３にステム軸３ｂが一体に形成されていることにより、デファレンシャルギヤとの連結が容易である。

図１に示すように、外筒部材３の内径面２４の開口側端部の外方ボールスプライン溝２６の溝底に止め輪３０が設けられている。また、外側継手部材６の外径面２５の内方ボールスプライン溝２７の両端の溝底に止め輪３１、３２が設けられている。各止め輪３０、３１、３２は外方ボールスプライン溝２６、２７の溝底より突出しているので、ボール２８が止め輪３０、３１、３２と干渉した位置で、外筒部材３に対する固定式等速自在継手部２の軸方向の移動が阻止される。

外筒部材３の外径面と、内側継手部材７に連結された中間シャフト１９の外径面に蛇腹状ブーツ２２が装着されている。具体的には、ブーツ２２の一端はシールアダプタ２３に取り付けられ、このシールアダプタ２３は、外筒部材３の開口側外径面に設けた取付溝１８に加締め固定されている。ブーツ２２の他端は、中間シャフト１９の外径面にブーツバンド３３により締付固定されている。これにより、継手内部に封入された潤滑剤としてのグリースの漏洩を防止すると共に外部からの異物の侵入を防止している。

図２に示すように、ボールスプライン機構４を効率よく配置するために、外側継手部材６の外径面２５に形成された内方ボールスプライン溝２７は、外側継手部材６の内径面１０に形成された隣り合うトラック溝１１間の位相の余肉部分に配置されている。

ところで、保持器２９の軸方向両端面にシール部材４０、４０が付設されている。シール部材４０は、ＣＲゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム等のゴム系組成物、又はフッ素樹脂等の樹脂系組成物で構成できる。シール部材４０は、平板リング形状の本体部４０ａと、周方向に沿って所定ピッチ（この場合、４５°の等ピッチ）で８か所に設けられる円形状の膨出部４０ｂとからなる。この場合、図５に示すように、膨出部４０ｂはポケット対２９Ａに対応している。

本体部４０ａは、保持器２９の肉厚と同一乃至僅かに大きい幅寸法とされ、また、膨出部４０ｂは、外方ボールスプライン溝２６，２７の曲率半径と同一乃至外方ボールスプライン溝２６，２７の曲率半径よりも僅かに大きい半径を有するように設定される。

すなわち、図１に示すように、保持器２９が、外側継手部材６の外径面２５と外筒部材３の内径面２４との間に介在された状態では、シール部材４０の本体部４０ａの外周縁部４１ａが外筒部材の内径面に摺接し、シール部材４０の本体部４０ａの内周縁部４１ｂが外側継手部材の外径面に摺接し、膨出部４０ｂの外径側外周縁部４２ａが外筒部材３の外方ボールスプライン溝２６に摺接し、膨出部４０ｂの内径側外周縁部４２ｂが外側継手部材６の内方ボールスプライン溝２７に摺接する。すなわち、シール部材４０は、保持器２９の軸方向両端面に付設され、その外径端部（本体部４０ａの外周縁部４１ａおよび膨出部４０ｂの外径側外周縁部４２ａ）が外筒部材３の内径面２４及び外方ボールスプライン溝２６の内径面２６ａに摺接し、その内径端部（本体部４０ａの内周縁部４１ｂおよび膨出部４０ｂの内径側外周縁部４２ｂ）が固定式等速自在継手部２の外径面２５及び内方ボールスプライン溝２７の内径面２７ａに摺接する。

ところで、保持器２９とシール部材４０，４０とを別部材で構成し、保持器２９とシール部材４０，４０との固着手段を介して一体化するようにするのが好ましい。このように構成することによって、保持器２９とシール部材４０，４０とをそれぞれ別個に製造でき、保持器２９とシール部材４０，４０とを異なる材質で構成したり、同じ材質で構成したりできて、生産性に優れる。また、シール部材４０が摩耗や損傷等した場合に、シール部材４０のみの交換も可能であるとともに、シール部材４０の材質、形状、及び大きさ等を相手のシール面の材質や形状等に合わせて変更することができる。固着手段としては、保持器やシール部材の材質や形状等に応じて、圧入カシメ、接着、ねじ止め等の公知公用の手段を採用できる。

次に、本実施形態の摺動式等速自在継手１の作動を図６〜８に基づいて説明する。図６は、摺動式等速自在継手１がスライドインして作動角を取った状態を示す縦断面図である。固定式等速自在継手部２は、外筒部材３の奥側（底部３ａ側）へボールスプライン機構４の転がりによりスライドする。詳細には、保持器２９の内外径面は、外側継手部材６の外径面２５と外筒部材３の内径面２４に案内されているので、保持器２９の姿勢が安定し、この保持器２９のポケット２９ａに収容されたボール２８は外方ボールスプライン溝２６、２７上を軸方向に滑らかに転がる。

本実施形態の摺動式等速自在継手１では、作動角は内方の固定式等速自在継手部２で取り、軸方向のスライドはボールスプライン機構４で取る。このように、作動角を取る機能と軸方向のスライドを取る機能が、固定式等速自在継手部２とボールスプライン機構４に分けられている。そのため、本実施形態の摺動式等速自在継手１は、作動角を取る機能とスライドする機能を同時に行う現在使われている摺動式等速自在継手に生じる作動角による軸力問題は発生せず、ＮＶＨ（Ｎｏｉｓｅ，Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，Ｈａｒｓｈｎｅｓｓ）特性が良好である。

摺動式等速自在継手１のスライドインの最終位置は、シール部材４０、４０を有するので、図６に示すように、開口側のシール部材４０が止め輪３１に干渉したときに規制される。スライドインの状態では、中間シャフト１９とブーツ２２との干渉等により、作動角が制約されるが、この状態は車両がフルバウンドやフルリバウンドの状態ではないので、摺動式等速自在継手１に余り大きな作動角が必要でなく、実用上問題は生じない。なお、シール部材４０、４０を有さない場合、スライドインの最終位置は、外側継手部材６の外径面２５の開口側端部に設けられた止め輪３１とボール２８とが干渉することにより規制される。

図７は、摺動式等速自在継手１がスライドアウトした状態を示す縦断面図である。スライドインした状態とは反対に、固定式等速自在継手部２は、外筒部材３の開口側へボールスプライン機構４の転がりによりスライドする。この場合、シール部材４０、４０を有するので、スライドアウトの最終位置は、開口側のシール部材４０が止め輪３０に干渉するとともに、継手奥側のシール部材４０が止め輪３２に干渉したときに規制される。なお、
シール部材４０、４０を有さない場合、摺動式等速自在継手１のスライドアウトの最終位置は、外筒部材３の内径面２４の開口側端部に設けられた止め輪３０および外側継手部材６の奥側端部に設けられた止め輪３２にボール２８が干渉したときに規制される。

スライドアウトした状態では、固定式等速自在継手部２は、外筒部材３に対してオーバハングして作動角を取り、ボールスプライン機構４に曲げモーメントがかかる状態になるが、外方ボールスプライン溝２６、２７の１溝あたり２個配置したボール２８により、荷重を支持することができる。スライドアウトの状態では、中間シャフト１９とブーツ２２との干渉等の問題は少なく、大きな作動角が取れるので、車両のフルバウンドやフルリバウンドの状態に対応することができる。これにより、本実施形態の摺動式等速自在継手１は、４０°〜４５°程度に作動角が大幅に拡大するので、ドライブシャフトの角度の使用可能領域が拡大され、駆動系部品のレイアウトの自由度が向上し、多様化する自動車の設計に大きく貢献できる。

本実施形態の摺動式等速自在継手１のスライド量の設定について、図８に基づいて説明する。図８は、摺動式等速自在継手が中心位置からスライドした状態を示す縦断面図で、図８（ａ）はスライドインした状態、図８（ｂ）は中心位置の状態、図８（ｃ）はスライドアウトした状態を示す。

図８（ｂ）に示す中心位置から、図８（ａ）に示す外筒部材３の奥側にスライド量Ｓ、図８（ｃ）に示す開口側にスライド量Ｓを確保できるように、前述したボール２８の径Ｄ４（図１参照）、外方ボールスプライン溝２６、２７の１溝あたりのボール２８の個数を設定した。スライド量Ｓは、ジョイントサイズや搭載車種により異なるが、２０〜３０ｍｍ程度である。本発明では、シール部材４０、４０を有するので、スライドは、シール部材４０、４０と止め輪３０、３１、３２との干渉により制限される。なお、シール部材４０，４０を有さない場合、ボール２８と止め輪３０、３１、３２との干渉により制限される。

この摺動式等速自在継手の固定式等速自在継手部は、ボール８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８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６のトラック溝１１の曲率中心Ｏｏとボール８の中心Ｏ２を結ぶ線分の長さ、内側継手部材７のトラック溝１３の曲率中心Ｏｉとボール８の中心Ｏ２を結ぶ線分の長さが、それぞれＰＣＲであり、両者は等しい。また、外側継手部材６の外径（Ｄ_OUTER）と内側継手部材７の内径孔１６の雌スプライン１７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。したがって、従来継手（６個のボールを使用した固定式等速自在継手）と同等以上の強度、負荷容量および耐久性を有し、かつ、外径寸法がコンパクトとなる。

前記実施形態では、外方ボールスプライン溝２６、２７のＰＣＤ（ＰＣＤ_BS）と固定式等速自在継手部２の外径（Ｄ_OUTER）の比率ＰＣＤ_BS／Ｄ_OUTERを、ＰＣＤ_BS／Ｄ_OUTER＝０．９６〜１．００とし、かつ、（２）ボールスプライン機構４のボール径（Ｄ４）と固定式等速自在継手部２のボール径（Ｄ_BALL）の比率Ｄ４／Ｄ_BALLを、Ｄ４／Ｄ_BALL＝０．５７〜０．６４としている・

以上のような寸法設定することによって、ボールスプライン溝のＰＣＤ（ＰＣＤ_BS）を必要十分な大きさに設定でき、固定式等速自在継手部２の必要強度を確保することができた。また、ボールスプライン機構４のボール２８の直径Ｄ４を必要十分な大きさに設定でき、ボールスプライン機構４のボール径が必要以上に大きくならず、摺動式等速自在継手１の外径や外方ボールスプライン溝２６、２７の長さが大きくなりず、これがコスト高や重量の増加を招かない。入力されるトルクに対してボール２８の径Ｄ４が小さいと、外方ボールスプライン溝２６、２７の応力変形等により、外方ボールスプライン溝２６、２７の早期剥離破損や破断破損が発生する可能性がある。

図９に本実施形態の摺動式等速自在継手１を適用した自動車の前輪用ドライブシャフト４３を示す。このドライブシャフト４３は、中間シャフト１９の一端に固定式等速自在継手４４が連結され、他端に本実施形態の摺動式等速自在継手１が連結されている。固定式等速自在継手４４は、８個のボールを用いたツェッパ型等速自在継手であり、摺動式等速自在継手１の固定式等速自在継手部２の内部構成と同じである。固定式等速自在継手４４が駆動車輪を装着したハブ輪（図示省略）に連結され、摺動式等速自在継手１がデファレンシャルギヤ（図示省略）に連結される。固定式等速自在継手４４の外径面と中間シャフト１９の外径面との間、および摺動式等速自在継手１の外径面と中間シャフト１９の外径面との間に、それぞれ蛇腹状ブーツ２２、３４が装着され、ブーツバンド３３、３５ａ、３５ｂにより締め付け固定されると共に、ブーツ２２のシールアダプタ２３の端部を加締めて固定されている。

本発明の摺動式等速自在継手は、外筒部材３に、トルク伝達部材にボール８を用いた角度変位のみ許容する固定式等速自在継手部を収容したものであり、差動角を大きくとることができる。しかも、外筒部材３と固定式等速自在継手部２との間にボールスプライン機構４が介在されるので、外筒部材３に対する固定式等速自在継手部２の軸方向のスライドが可能となる。このため、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を発揮することができる。すなわち、差動角を大きくとれる固定式等速自在継手の特有の機能とスライドしながら回転可能な摺動式等速自在継手の特有の機能を備えることになる。

このため、本発明では、差動角を大きくとれる固定式等速自在継手の特有の機能とスライドしながら回転可能な摺動式等速自在継手の特有の機能を備えることになる。この摺動式等速自在継手を、ドライブシャフト４３に用いれば、ドライブシャフト４３の角度の使用可能領域が拡大されると共に、駆動系部品のレイアウトの自由度が向上し、多様化する自動車の設計に大きく貢献できる摺動式等速自在継手を実現することができる。すなわち、本実施形態の摺動式等速自在継手１は、上述したコンパクトな８個のボール８を使用した固定式等速自在継手部２とボールスプライン機構４の効率のよい配置とが相俟って、トルク損失を低減し、軽量・コンパクトで、コストを抑えることができる。

ところで、ドライブシャフト等に用いられて、固定式等速自在継手部が大きくスライドする時は、車輪が大きく変動するときである。このような場合は、例えば、大きな凹凸がある路面を走行する場合等であり、頻繁に起こるものではない。このため、固定式等速自在継手部が外筒部材の奥側空間Ｍ（図１の仮想線で示す範囲）に長時間留まることはない。従って、機能上、この奥側空間に、従来の既存の摺動式等速自在継手のように継手奥側へのグリース封入を必要としない。

そこで、本発明では、保持器２９の軸方向両端部にグリースの流動を防止するシール部材４０を配設して、保持器２９外へのグリースの流出を防止又は抑制することが可能な構成とした。すなわち、ボールスプライン機構４の保持器２９の軸方向両端側の開口部が閉されることになって、継手奥側空間部Ｍや継手開口部を塞いでいるブーツ側へグリースが流出することを防止でき、大幅なグリース低減が可能となって、軽量化及び低コスト化を図ることができる。ボールスプライン機構４内のグリースの外筒部材３の奥側への流動の防止や抑制が可能となる。このため、摺動式等速自在継手としての耐久性を確保しながらグリース封入量を削減できた。

図１０は、シール部材４０を示し、図１０（ａ）は図１に示すシール部材である。すなわち、膨出部４０ｂが円形状とされている。図１０（ｂ）の膨出部４０ｂが、円板状本体部４５ｃと、外径側傾斜片部４５ａと、内径側傾斜片部４５ｂとを有するものであり、外径側傾斜片部４５ａと内径側傾斜片部４５ｂの外周縁部が円弧状とされる。このため、外径側傾斜片部４５ａの外周縁部が外方ボールスプライン溝２６に摺接し、内径側傾斜片部４５ｂの外周縁部が内方ボールスプライン溝２７に摺接する。

図１０（ｃ）の膨出部４０ｂは、円板状本体部４５ｃに、外径側小突起４５ｄと内径側小突起４５ｅとをさらに有するものである。また、この場合も、外径側傾斜片部４５ａの外周縁部が外方ボールスプライン溝２６に摺接し、内径側傾斜片部４５ｂの外周縁部が内方ボールスプライン溝２７に摺接する。

図１０（ｄ）の膨出部４０ｂは、断面横倒Ｖ字形状とされている。この場合も、外径側傾斜片部４５ａの外周縁部が外方ボールスプライン溝２６に摺接し、内径側傾斜片部４５ｂの外周縁部が内方ボールスプライン溝２７に摺接する。

図１０では、継手開口部側のシール部材４０を示して、継手奥側のシール部材４０の図示を省略しているが、この継手奥側のシール部材４０は継手開口側のシール部材の左右対称形である。このため、図１０（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すシール部材４０であっても、図１０（ａ）に示すシール材と同様のシール機能を発揮することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手を図１１〜図１６に基づいて説明する。本実施形態の摺動式等速自在継手５１は、固定式等速自在継手部５２が第１の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、同じ機能を有する部位には、同じ符号を付して説明を省略する。

図１１および図１２に示すように、固定式等速自在継手部５２は、外側継手部材５６、内側継手部材５７、ボール５８および保持器５９を主な構成とする。図１１〜図１６に示すように、外側継手部材５６および内側継手部材５７のそれぞれ８本のトラック溝６１、６３は、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝６１Ａ、６１Ｂおよび６３Ａ、６３Ｂで互いに反対方向に形成されている。そして、外側継手部材５６および内側継手部材５７の対となるトラック溝６１Ａ、６３Ａおよび６１Ｂ、６３Ｂの各交差部に８個のボール５８が配置されている。このように、固定式等速自在継手部５２が交差トラック溝６１、６３を有する等速自在継手で構成されている。

この場合でも、図１２に示すように、ボールスプライン機構４を効率よく配置するために、外側継手部材５６の外径面７５に形成された内方ボールスプライン溝２７は、外側継手部材５６の内径面６０に形成された隣り合うトラック溝６１間の位相の余肉部分に配置されている。本実施形態の摺動式等速自在継手５１においても、コンパクトで高効率な固定式等速自在継手部５２の外周にボールスプライン機構４を効率よく配置し、コストや重量を抑えている。

ところで、この図１１等に示す摺動式等速自在継手では、概ね軸方向に延びるトラック溝の傾斜状態や湾曲状態などの形態、形状を的確に示すために、ボール軌道中心線という用語を用いて説明する。ここで、ボール軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の傾斜状態は、ボール軌道中心線の傾斜状態と同じであり、また、トラック溝の円弧状、あるいは直線状の状態は、ボール軌道中心線の円弧状、あるいは直線状の状態と同じである。

図１１に示すように、外側継手部材５６のトラック溝６１はボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝６１は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部６１ａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部６１ｂとからなり、第１のトラック溝部６１ａのボール軌道中心線Ｘａに第２のトラック溝部６１ｂのボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。一方、内側継手部材５７のトラック溝６３はボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝６３は、継手中心Ｏを曲率中心とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部６３ａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部６３ｂとからなり、第１のトラック溝部６３ａのボール軌道中心線Ｙａに第２のトラック溝部６３ｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。第１のトラック溝部６１ａ、６３ａのボール軌道中心線Ｘａ、Ｙａの各曲率中心を、継手中心Ｏ、すなわち継手の軸線Ｎ−Ｎ上に配置したことにより、トラック溝深さを均一にすることができ、かつ加工を容易にすることができる。

トラック溝６１、６３の横断面形状は、前述した図３と同様、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝６１、６３とボール５８は、接触角（３０°〜４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール５８は、トラック溝６１、６３の溝底より少し離れたトラック溝６１、６３の側面側で接触している。

この実施形態では、外側継手部材５６のトラック溝６１は、その傾斜方向の違いから、トラック溝６１Ａ、６１Ｂの符号を付す。図１３に示すように、トラック溝６１Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝６１Ａに周方向に隣り合うトラック溝６１Ｂは、図示は省略するが、トラック溝６１Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝６１Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。

本実施形態では、トラック溝６１Ａのボール軌道中心線Ｘの全域、すなわち、第１のトラック溝部６１ａのボール軌道中心線Ｘａおよび第２のトラック溝部６１ｂのボール軌道中心線Ｘｂの両方が平面Ｍ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部６１ａのボール軌道中心線Ｘａのみが平面Ｍに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部６１ａのボール軌道中心線Ｘａと継手中心Ｏを含む平面Ｍが継手の軸線Ｎ−Ｎに対して傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う第１のトラック溝部６１ａで互いに反対方向に形成されていればよい。

ここで、トラック溝の符号について補足する。外側継手部材５６のトラック溝全体を指す場合は符号６１を付し、その第１のトラック溝部に符号６１ａ、第２のトラック溝部に符号６１ｂを付す。さらに、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号６１Ａ、６１Ｂを付し、それぞれの第１のトラック溝部に符号６１Ａａ、６１Ｂａ、第２のトラック溝部に符号６１Ａｂ、６１Ｂｂを付す。後述する内側継手部材５７のトラック溝についても、同様の要領で符号を付している。

次に、図１４に基づき、内側継手部材５７のトラック溝６３が継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜している状態を説明する。図１４は内側継手部材５７の外径面を示す。内側継手部材５７のトラック溝６３は、その傾斜方向の違いから、トラック溝６３Ａ、６３Ｂの符号を付す。図１４に示すように、トラック溝６３Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して角度γだけ傾斜している。そして、トラック溝６３Ａに周方向に隣り合うトラック溝６３Ｂは、図示は省略するが、トラック溝６３Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑが、継手の軸線Ｎ−Ｎに対して、トラック溝６３Ａの傾斜方向とは反対方向に角度γだけ傾斜している。この角度（傾斜角）γは、固定式等速自在継手部５２の作動性および内側継手部材５７のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆ（図１２参照）を考慮し、４°〜１２°にすることが好ましい。

前述した外側継手部材５６と同様、本実施形態の内側継手部材５７では、トラック溝６３Ａのボール軌道中心線Ｙの全域、すなわち、第１のトラック溝部６３ａのボール軌道中心線Ｙａおよび第２のトラック溝部６３ｂのボール軌道中心線Ｙｂの両方が平面Ｑ上に形成されている。しかし、これに限られるものではなく、第１のトラック溝部６３ａのボール軌道中心線Ｙａのみが平面Ｑに含まれている形態も実施することができる。したがって、少なくとも第１のトラック溝部６３ａのボール軌道中心線Ｙａと継手中心Ｏを含む平面Ｑが継手の軸線Ｎ−Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合う第１のトラック溝部６３ａで互いに反対方向に形成されていればよい。内側継手部材５７のトラック溝６３のボール軌道中心線Ｙは、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材５６の対となるトラック溝６１のボール軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。

図１５に基づいて、外側継手部材５６の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。図１５の部分縦断面は、前述した図１３のトラック溝６１Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍで見た断面図である。したがって、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図１５には、外側継手部材５６のトラック溝６１Ａが示されているが、トラック溝６１Ｂは、傾斜方向がトラック溝６１Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝６１Ａと同じであるので、説明は省略する。外側継手部材５６の内径面６０にはトラック溝６１Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝６１Ａはボール軌道中心線Ｘを有し、トラック溝６１Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｘａを有する第１のトラック溝部６１Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部６１Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部６１Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて、第２のトラック溝部６１Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂが接線として滑らかに接続されている。すなわち、端部Ａが第１のトラック溝部６１Ａａと第２のトラック溝部６１Ａｂとの接続点である。端部Ａは継手中心Ｏよりも開口側に位置するので、第１のトラック溝部６１Ａａのボール軌道中心線Ｘａの開口側の端部Ａにおいて接線として接続される第２のトラック溝部６１Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｘｂは、開口側に行くにつれて継手の軸線Ｎ−Ｎ（図１１参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

図１５に示すように、端部Ａと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＬとする。トラック溝６１Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図１３参照）上に投影された継手の軸線Ｎ'−Ｎ'は継手の軸線Ｎ−Ｎに対しγだけ傾斜し、軸線Ｎ'−Ｎ'の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｌとがなす角度をβ'とする。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｌが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ'×ｃｏｓγの関係になる。

同様に、図１６に基づいて、内側継手部材５７の縦断面よりトラック溝の詳細を説明する。図１６の縦断面は、前述した図１１のトラック溝６３Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑで見た断面図である。したがって、図１５と同様に、厳密には、継手の軸線Ｎ−Ｎを含む平面における縦断面図ではなく、角度γだけ傾斜した断面を示している。図１６には、内側継手部材５７のトラック溝６３Ａが示されているが、トラック溝６３Ｂは、傾斜方向がトラック溝６３Ａとは反対方向であるだけで、その他の構成はトラック溝６３Ａと同じであるので、説明は省略する。内側継手部材５７の外径面６２にはトラック溝６３Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝６３Ａはボール軌道中心線Ｙを有し、トラック溝６３Ａは、継手中心Ｏを曲率中心（軸方向のオフセットがない）とする円弧状のボール軌道中心線Ｙａを有する第１のトラック溝部６３Ａａと、直線状のボール軌道中心線Ｙｂを有する第２のトラック溝部６３Ａｂとからなる。そして、第１のトラック溝部６３Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて、第２のトラック溝部６３Ａｂのボール軌道中心線Ｙｂが接線として滑らかに接続されている。すなわち、端部Ｂが第１のトラック溝部６３Ａａと第２のトラック溝６３Ａｂとの接続点である。端部Ｂは継手中心Ｏよりも奥側に位置するので、第１のトラック溝部６３Ａａのボール軌道中心線Ｙａの奥側の端部Ｂにおいて接線として接続される第２のトラック溝部６３Ａｂの直線状のボール軌道中心線Ｙｂは、奥側に行くにつれて継手の軸線Ｎ−Ｎ（図１１参照）に接近するように形成されている。これにより、最大作動角時の有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。

図１６に示すように、端部Ｂと継手中心Ｏとを結ぶ直線をＲとする。トラック溝６３Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図１４参照）上に投影された継手の軸線Ｎ'−Ｎ'は継手の軸線Ｎ−Ｎに対しγだけ傾斜し、軸線Ｎ'−Ｎ'の継手中心Ｏにおける垂線Ｋと直線Ｒとがなす角度をβ'とする。上記の垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐ上にある。したがって、直線Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βは、ｓｉｎβ＝ｓｉｎβ'×ｃｏｓγの関係になる。

次に、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βについて説明する。作動角θを取ったとき、外側継手部材５６および内側継手部材５７の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対して、ボール５８がθ／２だけ移動する。使用頻度が多い作動角の１／２より角度βを決め、使用頻度が多い作動角の範囲においてボール５８が接触するトラック溝の範囲を決める。ここで、使用頻度が多い作動角について定義する。まず、継手の常用角とは、水平で平坦な路面上で１名乗車時の自動車において、ステアリングを直進状態にした時にフロント用ドライブシャフトの固定式等速自在継手に生じる作動角をいう。常用角は、通常、２°〜１５°の間で車種ごとの設計条件に応じて選択・決定される。そして、使用頻度の多い作動角とは、上記の自動車が、例えば、交差点の右折・左折時などに生じる高作動角ではなく、連続走行する曲線道路などで固定式等速自在継手に生じる作動角をいい、これも車種ごとの設計条件に応じて決定される。使用頻度の多い作動角は最大２０°を目処とする。これにより、直線Ｌ、Ｒが作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐに対してなす角度βを３°〜１０°と設定する。ただし、角度βは３°〜１０°に限定されるものではなく、車種の設計条件に応じて適宜設定することができる。角度βを３°〜１０°に設定することで種々の車種に汎用することができる。

上記の角度βにより、図１５において、第１のトラック溝部６１Ａａのボール軌道中心線Ｘａの端部Ａは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も開口側に移動したときのボールの中心位置となる。同様に、内側継手部材５７では、図１６において、第１のトラック溝部６３Ａａのボール軌道中心線Ｙａの端部Ｂは、使用頻度が多い作動角時に軸方向に沿って最も奥側に移動したときのボールの中心位置となる。このように設定されているので、使用頻度が多い作動角の範囲では、ボール５８は、外側継手部材５６および内側継手部材５７の第１のトラック溝部６１Ａａ、６３Ａａと、傾斜方向が反対の６１Ｂａ、６３Ｂａ（図１３、図１４参照）に位置するので、保持器５９の周方向に隣り合うポケット５９ａにボール５８から相反する方向の力が作用し、保持器５９は継手中心Ｏの位置で安定する（図１１参照）。このため、保持器５９の外径面６４と外側継手部材５６の内径面６０との接触力、および保持器５９の内径面６５と内側継手部材５７の外径面６２との接触力が抑制され、高負荷時や高速回転時に継手が円滑に作動し、トルク損失や発熱が抑えられ、耐久性が向上する。

本実施形態の固定式等速自在継手部５２の外側継手部材５６のトラック溝６１Ａは、直線状のボール軌道中心線Ｘｂを有する第２のトラック溝部６１Ａｂが開口側に形成されている。コンパクト設計の中で、この第２のトラック溝部６１Ａｂの存在により、最大作動角時における有効トラック長さを確保すると共にくさび角が過大になるのを抑制することができる。そのため、最大作動角を４７°程度の高角にしても、必要十分な入口チャンファ７０を設けた状態でボール５８がトラック溝部６１Ａｂと接触状態を確保することができ、かつ、くさび角が大きくならないように抑えることができる。

尚、高作動角の範囲では、周方向に配置されたボール５８が第１のトラック溝部６１Ａａ、６３Ａａ（６１Ｂａ、６３Ｂａ、図１３および図１４参照）と第２のトラック溝部６１Ａｂ、６３Ａｂ（６１Ｂｂ、６３Ｂｂ、図１３および図１４参照）に一時的に分かれて位置する。これに伴い、保持器５９の各ポケット５９ａにボール５８から作用する力が継手全体として釣り合わず、保持器５９と外側継手部材５６との球面接触部６４、６０および保持器５９と内側継手部材５７との球面接触部６５、６２の接触力が発生するが、高作動角の範囲は使用頻度が少ないため、本実施形態の摺動式等速自在継手５１に適用される固定式等速自在継手部５２は、総合的にみるとトルク損失や発熱を抑制できる。したがって、トルク損失および発熱が少なく高効率で、高作動角を取ることができ、高作動角時の強度や耐久性にも優れたコンパクトな固定式等速自在継手部５２となる。

以上説明した本実施形態の交差トラック溝６１、６３を有する固定式等速自在継手部５２は、図１１に示すように、第１の実施形態と同様に、外筒部材３に嵌挿され、外筒部材３の内径面２４と、固定式等速自在継手部５２の外側継手部材５６の外径面７５との間にボールスプライン機構４が形成されている。摺動式等速自在継手５１においても、第１の実施形態と同様、作動角は内方の固定式等速自在継手部５２で取り、軸方向のスライドはボールスプライン機構４で取る。作動角を取る機能と軸方向のスライドを取る機能が、固定式等速自在継手部５２とボールスプライン機構４に分けられており、かつ、高効率な交差トラック溝６１、６３を有する固定式等速自在継手部５２が相俟って、ＮＶＨ特性がきわめて良好である。

本実施形態の摺動式等速自在継手５１おける外筒部材３の構成、ボールスプライン機構４の構成や作動、スライドイン・スライドアウトした状態や規制方法、スライド量Ｓの設定やドライブシャフトへの適用などは、前述した第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態の説明内容を準用し、重複説明を省略する。なお、本実施形態の摺動式等速自在継手５１においても第１の実施形態と同じく、（１）外方ボールスプライン溝２６、２７のＰＣＤ（ＰＣＤ_BS）と固定式等速自在継手部５２の外径（Ｄ_OUTER）の比率ＰＣＤ_BS／Ｄ_OUTERを、ＰＣＤ_BS／Ｄ_OUTER＝０．９６〜１．００とし、（２）ボールスプライン機構４のボール径（Ｄ４）と固定式等速自在継手部５２のボール径（Ｄ_BALL）の比率Ｄ４／Ｄ_BALLを、Ｄ４／Ｄ_BALL＝０．５７〜０．６４とした。

また。この図８等に示す摺動式等速自在継手も、保持器２９の軸方向両端部にグリースの流動を防止するシール部材４０を配設しているので、ボールスプライン機構４内のグリースの外筒部材３の奥側への流動の防止や抑制が可能となる。このため、摺動式等速自在継手としての耐久性を確保しながらグリース封入量を削減できた。

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、固定式等速自在継手部のボール数としては、８個に限るものではなく、６個や８個以上であってもよい。また、図１に示す固定式等速自在継手部では、トラック溝底が円弧部のみからなるいわゆるツェッパタイプであったが、トラック溝底が円弧部及び直線部からなるいわゆるアンダーカットフリータイプであってもよい。

本実施形態の摺動式等速自在継手５１では、交差トラック溝が、軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状の第１のトラック溝部６１ａ、６３ａと直線状の第２のトラック溝部６１ｂ、６３ｂから構成した固定式等速自在継手部５２を適用したものを例示したが、これに限られず、軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状トラック溝のみで交差トラック溝が形成された固定式等速自在継手部としてもよい。

本実施形態では、部品点数削減のため外方ボールスプライン溝２６、２７の１溝あたり２個のボール２８を配置したものを例示したが、これに限られず、２個以上であれば、適宜の個数を設定することができる。また、保持器２９にボール２８毎のポケット２９ａを設けたものを例示したが、これに限られず、複数個のボールを１つのポケットに保持する構造にしてもよい。

２ 固定式等速自在継手部
３ シャフト
３ 外筒部材
４ ボールスプライン機構
６ 外側継手部材
７ 内側継手部材
８ ボール
９ 保持器
９ａ ポケット
１０、６０ 内径面（外側継手部材の内径面）
１１、１３，６１，６３ トラック溝
１２、６２ 外径面（内側継手部材の外径面）
１４，６４ 外径面（保持器の外径面）
１５，６５ 内径面（保持器の内径面）
２４ 内径面（外筒部材の内径面）
２５，７５ 外径面（外側継手部材の外径面）
２６ 外方ボールスプライン溝
２７ 内方ボールスプライン溝
２８ ボール
２９ 保持器
５２ 固定式等速自在継手部
５６ 外側継手部材
５７ 内側継手部材
５８ ボール
５９ 保持器
５９ａ ポケット

Claims (8)

1. 外筒部材に、トルク伝達部材にボールを用いた角度変位のみ許容する固定式等速自在継手部を収容し、外筒部材と固定式等速自在継手部との間に、外筒部材に対して継手軸方向に沿った固定式等速自在継手部のスライドを可能とするボールスプライン機構を介在させた摺動式等速自在継手であって、
   前記ボールスプライン機構は、外筒部材の内径面に形成される外方ボールスプライン溝と、固定式等速自在継手部の外径面に形成される内方ボールスプライン溝と、外方ボールスプライン溝とこれに対応する内方ボールスプライン溝とに嵌合されるボールと、外筒部材の内径面と固定式等速自在継手部の外径面との間に介在されてボールを保持する保持器とを備え、前記ボールスプライン機構の保持器の軸方向両端側の開口部が閉されることになって、継手奥側空間部や継手開口部を塞いでいるブーツ側へグリースが流出することを防止するシール部材を配設し、かつ、このシール部材は、平板リング形状の本体部と、周方向に沿って所定ピッチで設けられる膨出部とからなることを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 固定式等速自在継手部は、内径面にトラック溝を有する外側継手部材と、外径面にトラック溝を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝に配設されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、ボールスプライン機構のボールスプライン溝を周方向に隣り合うトラック溝間の位相に配置したことを特徴とする請求項１に記載の摺動式等速自在継手。
3. 固定式等速自在継手部は、内径面にトラック溝を有する外側継手部材と、外径面にトラック溝を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝とこれに対応する内側継手部材のトラック溝に配設されるトルク伝達ボールと、外側継手部材の内球面と内側継手部材の外球面との間に介在してトルク伝達ボールを保持するケージとを備え、外側継手部材の内径面に形成されるトラック溝と内側継手部材の外径面に形成されるトラック溝がそれぞれ周方向に傾斜し、外側継手部材のトラック溝の傾斜方向と内側継手部材のトラック溝の傾斜方向とが反対方向に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の摺動式等速自在継手。
4. 外方ボールスプライン溝とこれに対応する内方ボールスプライン溝とがボール嵌合溝部をなし、前記ボールスプライン機構のボールが、１つのボール嵌合溝部に対して２個以上配設されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の摺動式等速自在継手。
5. シール部材をゴム系組成物又は樹脂系組成物で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項に記載の摺動式等速自在継手。
6. ボールスプライン機構の保持器が樹脂製又は金属製であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の摺動式等速自在継手。
7. 保持器とシール部材とは別部材で構成され、保持器とシール部材が固着手段を介して一体化されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の摺動式等速自在継手。
8. シール部材は、保持器の軸方向両端面に付設され、その外径端部が外筒部材の内径面及び外方ボールスプライン溝の内径面に摺接し、その内径端部が固定式等速自在継手部の外径面及び内方ボールスプライン溝の内径面に摺接することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の摺動式等速自在継手。

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