WO2014208241A1

WO2014208241A1 - 固定式等速自在継手

Info

Publication number: WO2014208241A1
Application number: PCT/JP2014/063853
Authority: WO
Inventors: 博康蛭川; 輝明藤尾
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2014-12-31
Also published as: CN105339692A; JP2015010616A; EP3015729B1; US10066674B2; EP3015729A4; EP3015729A1; US20160146260A1

Abstract

　外側継手部材２のトラック溝７が、継手中心Ｏを曲率中心とした円弧状をなし、かつ継手の軸線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７で互いに反対方向に形成され、内側継手部材３のトラック溝９が、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐを基準として外側継手部材２の対となるトラック溝７と鏡像対称に形成されたトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手１であって、両継手部材２，３のトラック溝７，９が、プロペラシャフトに求められる最大作動角θｍａｘに対応した長さを有し、かつ、例えば外側継手部材２のトラック溝７の画成面に、ボール４との摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減するための表面処理を施した。

Description

固定式等速自在継手

　本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸間で角度変位のみを許容する固定式等速自在継手に関し、その中でも、特にプロペラシャフトに用いられる固定式等速自在継手に関する。

　固定式等速自在継手としては、いわゆる６個ボールタイプのツェッパ型（ＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＵＪ）の他、８個ボールタイプのツェッパ型（ＥＢＪ）やアンダーカットフリー型（ＥＵＪ）等が公知であり、これらは用途・要求特性等に応じて適宜使い分けられている。また、いわゆるトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手も種々提案されている（例えば、特許文献１）。

　図１３Ａおよび図１３Ｂに基づき、特許文献１に開示されたトラック溝交差タイプの固定式等速自在継手を説明する。図１３Ａは、特許文献１に開示された固定式等速自在継手の作動角０°の状態の縦断面図であり、図１３Ｂは同固定式等速自在継手が作動角（最大作動角θｍａｘ）をとった状態の縦断面図である。この等速自在継手１２１は、外側継手部材１２２、内側継手部材１２３、ボール１２４および保持器１２５を備える。この等速自在継手１２１において、外側継手部材１２２の球状内周面１２６には円弧状のトラック溝１２７が複数本（例えば８本）形成されており、各トラック溝１２７は、そのボール軌道中心線ｘを含む平面が継手の軸線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トラック溝１２７で互いに反対方向となるように形成されている（傾斜態様についての詳細な図示は省略している）。また、詳細な図示は省略するが、内側継手部材１２３の球状外周面１２８には円弧状のトラック溝１２９が複数本（例えば８本）形成されており、各トラック溝１２９は、作動角０°の状態の継手中心Ｏを含む平面Ｐを基準として、外側継手部材１２２の対となるトラック溝１２７と鏡像対称に形成されている。つまり、内側継手部材１２３は、対をなすトラック溝１２７，１２９が交差するように外側継手部材１２２の内周に組み込まれている。

　図１３Ａに示すように、外側継手部材１２２の円弧状トラック溝１２７、および内側継手部材１２３の円弧状トラック溝１２９の曲率中心は何れも継手中心Ｏに位置する。対をなす外側継手部材１２２のトラック溝１２７と内側継手部材１２３のトラック溝１２９との交差部にボール１２４がそれぞれ介在し、ボール１２４は、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の間に配置された保持器１２５のポケット部１２５ａで保持される。保持器１２５の球状外周面１３２および球状内周面１３３の曲率中心は、何れも継手中心Ｏに位置している。この等速自在継手１２１では、対をなすトラック溝１２７，１２９が交差し、この交差部にボール１２４が介在することにより、継手が作動角をとった場合、外側継手部材１２２と内側継手部材１２３の両軸線がなす角度を二等分する平面上にボール１２４が常に案内される。そのため、二軸間で回転トルクが等速で伝達される。

　上記のように、外側継手部材１２２および内側継手部材１２３のトラック溝１２７，１２９は、それぞれが、周方向に隣り合うトラック溝で傾斜方向が互いに反対方向となっている。そのため、両継手部材１２２，１２３が相対回転すると、保持器１２５の周方向に隣り合うポケット部１２５ａにはボール１２４から相反する方向の力が作用する。この相反する方向の力により保持器１２５は継手中心Ｏの位置で安定する。これにより、保持器１２５の球状外周面１３２と外側継手部材１２２の球状内周面１２６との接触力、および保持器１２５の球状内周面１３３と内側継手部材１２３の球状外周面１２８との接触力が抑制される。従って、トルク損失や発熱が抑えられ、トルク伝達効率および耐久性に優れた等速自在継手が実現できる。

特開２００９－２５０３６５号公報

　ところで、上述した固定式等速自在継手１２１は、ドライブシャフト、その中でも特に大きな作動角（実用域の最大作動角θｍａｘとして例えば４０°以上）がとられる前輪用ドライブシャフト（のアウトボード側）に用いることを狙ったものである。固定式等速自在継手においては、継手が最大作動角θｍａｘをとったときに、ボールが外側継手部材のトラック溝の開口側端部および内側継手部材のトラック溝の奥側端部から外れないだけのトラック溝長さが必要とされる。そのため、上述した固定式等速自在継手１２１において、外側継手部材１２２のマウス部１２２ａの軸方向寸法ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部までの軸方向寸法ｔ₂、内側継手部材１２３の軸方向寸法ｔ₃および保持器１２５の軸方向寸法ｔ₄は、継手が最大作動角θｍａｘをとった際にも、ボール１２４がトラック溝１２７，１２９から外れないような値に設定されている。

　固定式等速自在継手は、主にＦＲ車や４ＷＤ車においてトランスミッションからデファレンシャルに回転動力を伝達するプロペラシャフトにも組み込んで使用されるが、プロペラシャフト用の固定式等速自在継手は、前輪用ドライブシャフトの固定式等速自在継手ほどの大きな作動角をとることはない。具体的に述べると、プロペラシャフトの固定式等速自在継手は、車両の走行時には１０°程度の作動角しかとらず、また、プロペラシャフトを車両に取り付ける際の折り曲げ角や悪路走行時の車両の上下動を許容することを考慮しても最大作動角θｍａｘとして２０°程度をカバーできれば良い。そうすると、特許文献１の設計思想を、プロペラシャフトの固定式等速自在継手にそのまま適用すると、上記の各寸法ｔ₁～ｔ₄が必要以上に長いため、コンパクト化や軽量化に問題が生じる。

　また、上記のとおり、トラック溝交差タイプの固定式等速自在継手は、その構造的な特長から高効率で耐久性に優れるが、部材同士の接触部における摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減することができれば、トルク損失や発熱を一層抑制して更なる高効率化を実現することができるため、改良の余地があると考えた。

　そこで、本発明は、一層の高効率化を実現可能で、しかもプロペラシャフトに適したコンパクトで軽量な固定式等速自在継手を提供することを目的とする。

　上記の目的を達成するために創案された本発明は、球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、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の間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、ボールを収容するポケット部を有すると共に、外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線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で互いに反対方向に形成されており、内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、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の双方が、プロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、外側継手部材のトラック溝の画成面、外側継手部材の球状内周面、内側継手部材のトラック溝の画成面、内側継手部材の球状外周面、ボールの外表面、保持器の球状外周面、保持器の球状内周面および保持器のポケット部の画成面の群から選択される少なくとも一つの面に、この面と接触した状態で相対移動する相手部材との摩擦抵抗を低減するための表面処理を施したことを特徴とする。

　なお、本発明でいう「継手の軸線」とは、継手の回転中心となる長手方向の軸線を意味し、後述する実施形態における継手の軸線Ｎ－Ｎを指す。また、「作動角０°の状態の継手中心平面」とは、作動角０°の状態で継手中心を含んで継手の軸線と直交する方向に延びる平面と同義であり、後述する実施形態における平面Ｐを指す（例えば、図１Ａを参照）。

　上記のように、本発明に係る固定式等速自在継手は、外側継手部材および内側継手部材のトラック溝が、何れもプロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有している。これはすなわち、トラック溝長さに直接関与する外側継手部材、内側継手部材および保持器の各部軸方向寸法が特許文献１の固定式等速自在継手に比べて短縮されることを意味する。従って、軽量・コンパクトでプロペラシャフトに好適な等速自在継手を実現することができる。

　また、上記のように、以上で列挙した面の群から選択される少なくとも一つの面に、この面と接触した状態で相対移動する相手部材との摩擦抵抗を低減するための表面処理を施せば、等速自在継手内に複数存在する部材同士の接触部のうち、少なくとも一つの接触部における摩擦抵抗（摺動抵抗）を軽減することができる。そのため、トルク損失や発熱の抑制効果が一層高まり、固定式等速自在継手の更なる高効率化を実現することができる。なお、上記の「表面処理」は、相手部材との摩擦抵抗を低減し得るものであれば任意の処理を選択することができる。例えば、固体潤滑剤を含む潤滑被膜の形成処理（潤滑剤コーティング）、油溜りとしての微小凹部を無数に形成するバレル処理、樹脂被膜の形成処理（樹脂コーティング）、ショットピーニングやショットブラスト等に代表される表面改質処理などを施すことができる。

　トラック溝の曲率中心は、継手の軸線上に配置することができる。このようにすれば、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。また、トラック溝の曲率中心は、継手の軸線より半径方向にオフセットさせた位置に配置することもできる。このようにすれば、オフセット量に応じて開口側および奥側（反開口側）のトラック溝深さを調整することができるので、最適なトラック溝深さを確保することができる。

　上記構成において、ボールの使用個数に特に制限はないが、例えば、６個、８個、１０個又は１２個の何れかとすることができ、ボール個数を何れとするかは要求特性に応じて選択できる。例えば、ボール個数を６個とすれば、ボール個数を８個とする場合に比べ、部材総数が少なく、各部材の加工性や組立性が良好で、しかもボールサイズを大きく出来る分だけ負荷容量を大きく出来る、などといった利点がある。一方、ボール個数を８個とすれば、ボール個数を６個とする場合に比べ、軽量・コンパクトで、しかもトルク損失を低減することができる（高効率化を図ることができる）、などといった利点がある。ボール個数を１０個又は１２個とすれば、一層の軽量・コンパクト化や高効率化を図ることができる。

　以上のことから、本発明によれば、一層高効率で、しかもプロペラシャフトに適したコンパクトで軽量な固定式等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る固定式等速自在継手の縦断面図である。本発明の第１実施形態に係る固定式等速自在継手の正面図である。図１に示す外側継手部材の縦断面図である。図１に示す外側継手部材の正面図である。図１に示す内側継手部材の側面図である。図１に示す内側継手部材の正面図である。図２Ａに示す外側継手部材のトラック溝の詳細を示す部分縦断面図である。図３Ａに示す内側継手部材のトラック溝の詳細を示す縦断面図である。図１に示す固定式等速自在継手の各部寸法を説明するための図である。図１に示す等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す概要図である。外側継手部材の概略斜視図である。外側継手部材の概略斜視図である。内側継手部材の概略斜視図である。内側継手部材の概略斜視図である。保持器の概略斜視図である。保持器の概略斜視図である。保持器の概略斜視図である。図１に示す固定式等速自在継手を備えるプロペラシャフトの概略断面図である。本発明の第２実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される外側継手部材の部分縦断面図である。本発明の第３実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される内側継手部材の部分縦断面図である。本発明の第４実施形態に係る固定式等速自在継手の部分縦断面図である。図１２Ａに示す固定式等速自在継手の正面図である。従来の固定式等速自在継手の部分縦断面図である。従来の固定式等速自在継手が最大作動角をとった状態を示す概要図である。

　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

　図１Ａに、本発明の第１実施形態に係る固定式等速自在継手１の部分縦断面図を示し、図１Ｂに、同等速自在継手１の正面図（図１Ａの右側面図）を示す。この等速自在継手１は、プロペラシャフトに組み込んで使用されるものであり、外側継手部材２、内側継手部材３、ボール４および保持器５を備える。

　図２Ａ及び図２Ｂにも示すように、ディスク状（リング状）をなした外側継手部材２の球状内周面６には軸方向に延びる８本のトラック溝７が形成されており、各トラック溝７は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に角度γ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７Ａ，７Ｂで互いに反対方向に形成されている。また、図３Ａ及び図３Ｂにも示すように、内側継手部材３の球状外周面８には軸方向に延びる８本のトラック溝９が形成されており、各トラック溝９は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に角度γ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９Ａ，９Ｂで互いに反対方向に形成されている。内側継手部材３は、各トラック溝９が、外側継手部材２の対となるトラック溝７と交差するようにして外側継手部材２の内周に組み込まれている。そして、外側継手部材２と内側継手部材３の対となるトラック溝７，９の各交差部にボール４が１個ずつ配置されている。なお、図１Ａに示すトラック溝７，９は、それぞれ、図２Ａに示す平面Ｍおよび図３Ａに示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

　以下では、トラック溝の形態（傾斜状態や湾曲状態など）を的確に示すために、「ボール軌道中心線」なる用語を用いる。ボール軌道中心線とは、ボールがトラック溝に沿って移動するときに、ボールの中心が描く軌跡を意味する。したがって、トラック溝の形態は、ボール軌道中心線の形態と同じである。

　図１Ａに示すように、外側継手部材２のトラック溝７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙは、何れも、継手中心Ｏを曲率中心とした円弧状を呈する。このように、外側継手部材２のトラック溝７のボール軌道中心線Ｘおよび内側継手部材３のトラック溝９のボール軌道中心線Ｙの曲率中心を、何れも継手中心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。

　詳細な図示は省略するが、トラック溝７，９の横断面（軸直交断面）形状は、楕円形状やゴシックアーチ状となっており、トラック溝７，９とボール４は、３０°～４５°程度の接触角をもって接触する、いわゆるアンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝７，９の溝底より少し離れたトラック溝７，９の側面部に接触している。

　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２のトラック溝全体を指す場合は符号７を付している。傾斜方向が異なるトラック溝を区別する場合には、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向一方側に傾斜したトラック溝に符号７Ａを付し、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向他方側に傾斜したトラック溝に符号７Ｂを付している。内側継手部材３のトラック溝９についても同様の要領で符号を付している。

　図２Ａ及び図２Ｂに基づき、外側継手部材２のトラック溝７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２Ａに示すように、トラック溝７Ａ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に対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝７Ａと周方向に隣り合うトラック溝７Ｂのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向他方側（トラック溝７Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。

　図３Ａ及び図３Ｂに基づき、内側継手部材３のトラック溝９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３Ａに示すように、トラック溝９Ａ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に対して周方向一方側に角度γだけ傾斜している。また、トラック溝９Ａと周方向に隣り合うトラック溝９Ｂのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図示せず）は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向他方側（トラック溝９Ａの傾斜方向とは反対方向）に角度γだけ傾斜している。内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ，９Ｂ）は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７（７Ａ，７Ｂ）と鏡像対称に形成されている。以上で述べた角度（傾斜角）γは、等速自在継手１の作動性および内側継手部材３のトラック溝の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°～１２°の範囲に設定するのが好ましい。

　次に、図４に基づいて、外側継手部材２の縦断面より見たトラック溝の詳細を説明する。なお、図４は、図２Ａ中に示すトラック溝７Ａ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、すなわち、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’－Ｎ’を含む平面における断面図である。図４には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝７Ａ，７Ｂのうち、トラック溝７Ａのみを示している。外側継手部材２の球状内周面６には、トラック溝７Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝７Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする（軸方向のオフセットがない）円弧状のボール軌道中心線Ｘを有する。トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図２Ａ参照）上に投影された傾斜軸Ｎ’－Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

　同様に、図５に基づいて、内側継手部材３のトラック溝の詳細を説明する。図５は、図３Ａ中に示すトラック溝９Ａ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、すなわち、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に角度γだけ傾斜した傾斜軸Ｎ’－Ｎ’を含む平面における断面を示している。図５には、傾斜方向が互いに異なるトラック溝９Ａ，９Ｂのうち、トラック溝９Ａのみを示している。内側継手部材３の球状外周面８には、トラック溝９Ａが軸方向に沿って形成されている。トラック溝９Ａは、継手中心Ｏを曲率中心とする（軸方向のオフセットがない）円弧状のボール軌道中心線Ｙを有するトラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図３Ａ参照）上に投影された傾斜軸Ｎ’－Ｎ’の継手中心Ｏにおける垂線をＫとすると、この垂線Ｋは作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上にある。

　上述したように、外側継手部材２および内側継手部材３のトラック溝７，９は、それぞれが、周方向に隣り合うトラック溝で傾斜方向が互いに反対方向となっており、しかも対をなすトラック溝７，９は交差している。そのため、図１Ａに示す作動角０°の状態で両継手部材２，３が相対回転すると、保持器５の周方向に隣り合うポケット部５ａにはボール４から相反する方向の力が作用する。この相反する方向の力により保持器５は継手中心Ｏの位置で安定する。これにより、保持器５の球状外周面１２と外側継手部材２の球状内周面６との接触力、および保持器５の球状内周面１３と内側継手部材３の球状外周面８との接触力が抑制される。従って、球状面同士の接触に起因したトルク損失や発熱が効果的に抑制され、トルク伝達効率および耐久性に優れた等速自在継手が実現できる。

　図６Ａ及び図６Ｂに、プロペラシャフトに特化した本実施形態の等速自在継手１の寸法的な特徴を示す。なお、図６Ａ，図６Ｂは、いずれも継手の軸線Ｎ－Ｎにおける断面であるが、両図に示すトラック溝７，９は、図１Ａに示すトラック溝７，９と同様に、図２Ａに示す平面Ｍおよび図３Ａに示す平面Ｑにおける断面を傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で示している。

　図６Ｂに示すように、等速自在継手１が最大作動角θｍａｘをとると、ボール４は、作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して、ボール４の中心Ｏｂがθｍａｘ／２の位置に移動する。本実施形態の等速自在継手１は最大作動角θｍａｘが２０°に設定されており、従って等速自在継手１が最大作動角θｍａｘをとると、ボール４は、その中心Ｏｂが作動角０°の状態の継手中心平面Ｐに対して１０°だけ移動する。この状態で、ボール４が、外側継手部材２のトラック溝７および内側継手部材３のトラック溝９のそれぞれと接触状態を確保するようにトラック溝７，９の長さが設定される。詳細には、図示のように、トラック溝７，９とボール４の接触点Ｓｏ，Ｓｉとトラック溝７，９の端部との間に余裕量を設けてトラック溝長さが設定されている。ここで、請求の範囲に規定した「トラック溝がプロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有する」とは、上記のように、「継手が最大作動角θｍａｘを取ったときにボールがトラック溝と接触状態を確保するのに必要十分なトラック溝長さを有する」ことを意味する。

　上記のトラック溝長さを基準にして外側継手部材２や内側継手部材３の軸方向寸法等が決定付けられる。本実施形態の等速自在継手１では、最大作動角θｍａｘを２０°に設定しているので、図６Ａに示すように、外側継手部材２の軸方向寸法Ｔ₁や継手中心Ｏから開口側端部までの軸方向寸法Ｔ₂、内側継手部材３の軸方向寸法Ｔ₃および保持器５の軸方向寸法Ｔ₄は、最大作動角θｍａｘが２０°に設定された図１３に示す固定式等速自在継手１２１に比べて十分に短縮されている。

　上記のように外側継手部材２の軸方向寸法Ｔ₁、Ｔ₂を短縮できることにより、外側継手部材１の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝７および球状内周面６の仕上げ加工長さを低減できる。同様に、内側継手部材３の軸方向寸法Ｔ₃を短縮できることにより、内側継手部材３の重量低減および材料の投入重量の低減が図られる他、トラック溝９および球状外周面８の仕上げ加工長さを低減できる。さらに、継手の内部空間の減少に伴い、潤滑剤（例えばグリース）の使用量を低減することができる。これらのことから、本実施形態の等速自在継手１は、前輪用ドライブシャフトに用いることを想定した図１３に示す固定式等速自在継手１２１に比べ、大幅に軽量・コンパクト化される。

　本発明の実施形態に係る等速自在継手１では、一層の高効率化を実現するために、以下に示すような技術手段を採用した。

　具体的には、図７Ａに示すように、外側継手部材２のうち、相手部材としてのボール４が繰り返し転がる部位（面）であるトラック溝７（７Ａ，７Ｂ）の画成面に、ボール４との摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減するための表面処理を施した。なお、表面処理を施す部位は図７Ａ中に斜線ハッチングで示す部位であり、以下の説明で参照する図７Ｂ，図８Ａ，図８Ｂおよび図９Ａ～Ｃにおいても同様である。表面処理としては、例えば、固体潤滑剤を含む潤滑被膜の形成処理（潤滑剤コーティング）、潤滑油溜りとしての微小凹部を無数に形成するバレル処理、樹脂被膜の形成処理（樹脂コーティング）、ショットピーニングやショットブラスト等に代表される表面改質処理などを施すことができる。

　上記の表面処理は、外側継手部材２のトラック溝７の画成面に加え、もしくはこれに替えて、図７Ｂに示すように、外側継手部材２のうち、保持器５の球状外周面１２と繰り返し摺動接触する可能性がある球状内周面６に施しても良い。ここで「可能性がある」と述べたのは、本発明に係る固定式等速自在継手１では、その構造的な特徴から、上記のとおり外側継手部材２の球状内周面６と保持器５の球状外周面１２との接触力は理論上ほぼゼロではあるものの、加工誤差等の影響によって上記二面６，１２間に接触力が生じる場合があるからである。

　上記の表面処理は、外側継手部材２のトラック溝７の画成面および／又は球状内周面６に加え、もしくはこれらに替えて、（１）内側継手部材３のうち、ボール４が繰り返し転がる部位であるトラック溝９（９Ａ，９Ｂ）の画成面（図８Ａ参照）、（２）内側継手部材３のうち、保持器５の球状内周面１３と繰り返し摺動接触する可能性がある球状外周面８（図８Ｂ参照）、（３）外側継手部材２のトラック溝７、内側継手部材３のトラック溝９および保持器５のポケット部５ａとの摺動接触（摩擦）が繰り返されるボール４の外表面（図示省略）、（４）保持器５のうち、外側継手部材２の球状内周面６と繰り返し摺動接触する可能性がある球状外周面１２（図９Ａ参照）、（５）保持器５のうち、内側継手部材３の球状外周面８と繰り返し摺動接触する可能性がある球状内周面１３（図９Ｂ参照）、（６）保持器５のうち、ボール４との摩擦が繰り返されるポケット部５ａの画成面（図９Ｃ参照。但し、同図に示すように、軸方向に対向する面のみで良い）、などに施すこともできる。要するに、上記の表面処理は、相手部材との摺動接触が繰り返される（可能性のある）面の少なくとも一つに施せば良く、どの面に上記の表面処理を施すかは、必要とされるトルク伝達効率やコスト面を考慮して適宜選択すれば良い。以上で述べた表面処理は、後述する他の実施形態に係る等速自在継手１においても同様に適用しているが、説明の簡略化の観点から説明を省略する。

　以上のような表面処理を施すことにより、当該等速自在継手１の構成部材同士の接触部における摩擦抵抗（摺動抵抗）を低減することができる。これにより、トルク損失や発熱を一層抑制し、固定式等速自在継手１の更なる高効率化や長寿命化を達成することができる。なお、トルク損失や発熱を効果的に抑制する観点（費用対効果の観点）から言うと、上記の表面処理は、大きな接触力が繰り返し作用する面に施すのが特に好ましく、具体的には、外側継手部材２のトラック溝７の画成面（図７Ａ参照）、内側継手部材３のトラック溝９の画成面（図８Ａ参照）、および保持器５のポケット部５ａの画成面（図９Ｃ参照）の群から選択される少なくとも一の面に施すのが好ましい。

　図１０に、以上で説明した固定式等速自在継手１を備えるプロペラシャフトの概略断面図を示す。このプロペラシャフト２０は、固定式等速自在継手１と、内側継手部材３の孔部に軸方向の一端部がスプライン結合されたシャフト２２と、外側継手部材２の外周面とシャフト２２の外周面に取り付けられ、継手内部に封入された潤滑剤としてのグリースの外部漏洩を防止するためのブーツ２１とを備える。シャフト２２は大径のパイプ部２２ａを有し、シャフト２２の軸方向の他端部には、摺動式あるいは固定式等速自在継手（図示省略）が連結される。ブーツ２１は、外側継手部材２の外周面に固定されたシール環２１ａと、一端がシール環２１ａに固定され、他端がブーツバンド２３によりシャフト２２に取り付けられた弾性ブーツ部２１ｂとからなる。なお、ブーツ２１のシール環２１ａは、例えば加締めによって外側継手部材２の外周面に固定されるが、ここでは詳細な図示を省略している。

　このプロペラシャフト２０では、本発明に係る固定式等速自在継手１を使用しているので、トルク損失や発熱が一層小さく高効率で、しかも軽量・コンパクトなプロペラシャフトが実現される。このプロペラシャフト２０を搭載した自動車は、トルク伝達効率に優れることから燃料消費を抑えることができるものとなる。

　本発明の第２実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される外側継手部材の部分断面図を図１１Ａに示し、本発明の第３実施形態に係る固定式等速自在継手で使用される内側継手部材の部分断面図を図１１Ｂに示す。なお、図１１Ａは、図４と同様に、トラック溝７Ａのボール軌道中心線Ｘと継手中心Ｏを含む平面Ｍ（図２Ａ参照）で見た外側継手部材の部分断面図であり、図１１Ｂは、図５と同様に、トラック溝９Ａのボール軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑ（図３Ａ参照）で見た内側継手部材の部分断面図である。第２および第３実施形態の等速自在継手が、以上で説明した第１実施形態の固定式等速自在継手１と異なる主な点は、トラック溝（ボール軌道中心線）の曲率中心を継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットした位置に配置した点にある（継手中心Ｏに対する軸方向のオフセットはない）。すなわち、第２および第３実施形態では、トラック溝のボール軌道中心線の曲率中心を、垂線Ｋを含む作動角０°の状態の継手中心平面Ｐ上で半径方向にｆだけオフセットさせている。

　図１１Ａに示す態様で外側継手部材２のトラック溝７（７Ａ，７Ｂ）のボール軌道中心線Ｘの曲率中心を継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットさせた場合、外側継手部材２のトラック溝７（７Ａ，７Ｂ）の溝深さを深くすることができる（同図中の符号Ｒ，Ｒ’を参照。但しこの場合、この外側継手部材２の内周に組み込まれる内側継手部材３のトラック溝９の溝深さは浅くなる）。一方、図１１Ｂに示す態様で内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ，９Ｂ）のボール軌道中心線Ｙの曲率中心を継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にｆだけオフセットさせた場合、内側継手部材３のトラック溝９（９Ａ，９Ｂ）の溝深さを深くすることができる（同図中の符号Ｒ，Ｒ’を参照。但し、この場合、この内側継手部材３を内周に組み込む外側継手部材２のトラック溝７の溝深さは浅くなる）。要するに、図１１Ａや図１１Ｂに示すように、トラック溝のボール軌道中心線の曲率中心を継手の軸線Ｎ－Ｎに対して半径方向にオフセットさせた場合、オフセットの向きやオフセット量に応じてトラック溝深さを調整することができる。なお、これ以外の構成については、第１実施形態の固定式等速自在継手１と共通するので詳細説明を省略する。

　図１２Ａ及び図１２Ｂに、本発明の第４実施形態に係る固定式等速自在継手１を示す。この実施形態の等速自在継手１は、ボール個数を６個とした点において、以上で説明した固定式等速自在継手１と構成を異にしている。このようにボール個数を６個とすれば、ボール個数を８個にする場合に比べ、部材総数が少なく、各部材の加工性や組立性が良好で、しかもボールサイズを大きく出来る分だけ負荷容量を大きく出来る、などといった利点がある。

　以上の説明では、８個又は６個のボールを備えた固定式等速自在継手に本発明を適用したが、本発明は、ボールの個数が１０個、又は１２個とされた固定式等速自在継手にも好ましく適用することができる。

　また、以上では、トラック溝を周方向に等ピッチで配置した固定式等速自在継手に本発明を適用した場合を示したが、トラック溝を周方向に不等ピッチで配置した固定式等速自在継手にも本発明は好ましく適用し得る。また、以上で説明した固定式等速自継手においては、継手の軸線Ｎ－Ｎに対するトラック溝の傾斜角γをすべてのトラック溝において等しいものとしたが、これに限られず、対をなす外側継手部材と内側継手部材のトラック溝の傾斜角γが等しく形成されていれば、トラック溝の相互間で傾斜角γを異ならせても構わない。要は、保持器のすべてのポケットに作用するボールの軸方向の力が、全体として釣り合うように各傾斜角度が設定されていればよい。また、以上では、トラック溝とボールとが接触角をもって接触する（アンギュラコンタクトする）ように構成された固定式等速自在継手に本発明を適用したが、これに限られず、本発明は、トラック溝の横断面形状が円弧状に形成され、トラック溝とボールとがサーキュラコンタクトするように構成された固定式等速自在継手にも好ましく適用することができる。

　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

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　　ボール
５　　保持器
５ａ　ポケット部
６　　球状内周面
７　　トラック溝
８　　球状外周面
９　　トラック溝
１２　球状外周面
１３　球状内周面
２０　プロペラシャフト
Ｋ　　垂線
Ｍ　　平面（ボール軌道中心線を含む平面）
Ｎ　　継手の軸線
Ｏ　　継手中心
Ｐ　　継手中心平面（作動角０°の状態の継手中心平面）
Ｑ　　平面（ボール軌道中心線を含む平面）
Ｘ　　ボール軌道中心線
Ｙ　　ボール軌道中心線
γ　　傾斜角
θ　　作動角

Claims

　球状内周面に軸方向に延びる複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、対をなす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の間に介在してトルクを伝達するボールと、ボールを収容するポケット部を有すると共に、外側継手部材の球状内周面に嵌合する球状外周面および内側継手部材の球状外周面に嵌合する球状内周面を有する保持器とを備え、外側継手部材のトラック溝が、継手中心に対して軸方向にオフセットのない曲率中心をもつ円弧状に形成され、かつ継手の軸線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前記トラック溝で互いに反対方向に形成されており、内側継手部材のトラック溝が、作動角０°の状態の継手中心平面を基準として、外側継手部材の対となるトラック溝と鏡像対称に形成された固定式等速自在継手において、
　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の双方が、プロペラシャフトに求められる最大作動角に対応した長さを有し、かつ、外側継手部材のトラック溝の画成面、外側継手部材の球状内周面、内側継手部材のトラック溝の画成面、内側継手部材の球状外周面、ボールの外表面、保持器の球状外周面、保持器の球状内周面および保持器のポケット部の画成面の群から選択される少なくとも一つの面に、該面と接触した状態で相対移動する相手部材との摩擦抵抗を低減するための表面処理を施したことを特徴とする固定式等速自在継手。
　外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手の軸線上に配置した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
　外側継手部材のトラック溝および内側継手部材のトラック溝の曲率中心を、継手の軸線より半径方向にオフセットした位置に配置した請求項１に記載の固定式等速自在継手。
　前記ボールの個数を、６個、８個、１０個又は１２個の何れかとした請求項１～３の何れか一項に記載の固定式等速自在継手。