JP2017150558A - 摺動式等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】作動角を拡大すでき、安定したスライド性能が得られ、ドライブシャフトの角度の使用可能領域が拡大すると共に、レイアウト自由度が向上する摺動式等速自在継手を提供する。【解決手段】外側継手部材６と、内側継手部材７と、複数のトルク伝達ボール８と、トルク伝達ボール８を保持する保持器９とから固定式等速自在継手部２を構成し、この固定式等速自在継手部２を外筒部材３に嵌挿し、この外筒部材３の内周面２４と固定式等速自在継手部２の外側継手部材６の外周面２５との間にボールスプライン部４を形成した摺動式等速自在継手１において、ボールスプライン部４のボール２８が、外筒部材３の内周面２４と外側継手部材６の外周面２５との間に配置されたボールスプライン保持器２９により保持され、ボールスプライン保持器２９の軸方向移動量を、外筒部材３と固定式等速自在継手部２との軸方向の相対移動量Ｗの半分に規制する調心機構Ｓを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車や各種産業機械に使用される摺動式等速自在継手に関する。

昨今の自動車は、地球環境保全やグローバリゼーションなどの大きな流れの中、ますます多様化が進んでいる。それに伴い、ドライブシャフトに関しては、新たな機能を付加したものや使用領域を拡大したものへのニーズが増えつつある。

自動車用ドライブシャフトは、通常、駆動車輪側（アウトボード側ともいう）に固定式等速自在継手が用いられ、デファレンシャル側（インボード側ともいう）に摺動式等速自在継手が用いられ、これらの２つの等速自在継手を中間シャフトで連結して構成されている。固定式等速自在継手は、大きな作動角が取れるが軸方向にはスライドしない。一方、摺動式等速自在継手は、軸方向にスライド可能であるが、あまり大きな作動角が取れない。

具体的には、駆動車輪側に使用する固定式等速自在継手は、フル転舵時の角度にも対応できるように継手の最大許容角度は４６°〜５０°に設定される。一方、デファレンシャル側に使用する摺動式等速自在継手は、サスペンションの動きを吸収できるように継手の最大許容角度は２３°〜３０°に設定される。摺動式等速自在継手では、サスペンションが最も沈み込むフルバウンド状態およびサスペンションが最も伸びきったフルリバウンド状態のとき、最大作動角となる。

一般に、乗用車より車高が高いＳＵＶ車（スポーツ・ユーティリティ・ビークル）などは、平地走行状態でのドライブシャフトの角度（以下、常用角という）が大きく、さらにサスペンションの動きも大きくなる傾向にある。

自動車用ドライブシャフトとして、固定式等速自在継手を用いてボールスプラインにより軸方向のスライドを可能にしたものは、既に提案されている（特許文献１、非特許文献１）。

特許第４３１６２８９号公報

ＳＡＥ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｊｏｉｎｔ ａｎｄ Ｄｉｖｅｓｈａｆｔ ＤＥＳＩＧＮ ＭＡＮＵＡＬ Ｓｅｃｔｉｏｎ ２．２ Ｗｅｉｓｓ ａｎｄ Ｒｚｅｐｐａ Ｂａｌｌ Ｊｏｉｎｔｓ ３５頁のＦｉｇ．２．１１

今後の自動車は、これらサスペンションの多様化にとどまらず、エンジンを含めた駆動系部品全体のレイアウトが大きく変わる可能性があり、これらを想定すると、摺動式等速自在継手の最大許容角は４０°〜４５°程度まで拡大する必要があることが予想される。摺動式等速自在継手としては、外側継手部材、内側継手部材、保持器および６〜８個のボールで構成されるダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）や、外側継手部材、トラニオン、３個のローラおよび多数の転動体としての針状ころなどで構成されたトリポード型等速自在継手（ＴＪ）がよく使われている。しかしながら、従来型摺動式等速自在継手の改良による大幅な最大作動角の拡大は構造上困難であり、これまで実用化されていない。

特許文献１には、固定式等速自在継手を２個使用しボールスプラインを有するシャフトで連結したドライブシャフトが提案されている。このドライブシャフトは、大きな作動角が取れる固定式等速自在継手をデファレンシャル側にも使用するものであるが、シャフトに設けるボールスプラインは、大幅なコスト高を招くと共に、ボールスプラインの軸方向の長さを確保する必要があるので、ドライブシャフトは寸法的にも制約される。このため、特許文献１のドライブシャフトは一部の特殊な車両向けの適用に留まっている。

非特許文献１には、固定式等速自在継手の外周部にボールスプラインを配置した構造のドライブシャフトが記載されている。前輪駆動車（ＦＦ車）の台頭以前の１９６０年代の初期に一部の高級車向けに実用化されたものである。摺動式等速自在継手の標準としてのＤＯＪが実用化される以前の構造で、この構造は大変高価なものとなり、その結果、現在使用されているＤＯＪやＴＪに淘汰されていった。上記のように、非特許文献１は摺動式等速自在継手としてのＤＯＪが実用化される以前の構造であるので、摺動式等速自在継手の高角化を目的とするものではない。

本発明は、上記の問題に鑑み、摺動式等速自在継手の作動角を大幅に拡大することができ、かつ、安定したスライド性能が得られ、これにより、ドライブシャフトの角度の使用可能領域が拡大すると共に、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提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するため種々検討し、コンパクトな固定式等速自在継手の外周にボールスプラインを効率よく配置し、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えるという新たな着想により、図１７〜図１９に示す摺動式等速自在継手を先に提案した。この摺動式等速自在継手１０１は、球状内周面１１０に８本のトラック溝１１１が形成された外側継手部材１０６と、球状外周面１１２に外側継手部材１０６のトラック溝１１１に対向する８本のトラック溝１１３が形成された内側継手部材１０７と、外側継手部材１０６と内側継手部材１０７のトラック溝１１１、１１３間に組込まれた８個のトルク伝達ボール１０８と、外側継手部材１０６と内側継手部材１０７との間に配置され、トルク伝達ボール１０８を保持する保持器１０９とからツェッパ型の固定式等速自在継手部１０２を構成し、この固定式等速自在継手部１０２を外筒部材１０３に嵌挿し、この外筒部材１０３の内周面１２４と固定式等速自在継手部１０２の外側継手部材１０６の外周面１２５との間にボールスプライン部１０４を形成したもので、ボールスプライン部１０４のボール１２８が、外筒部材１０３の内周面１２４と外側継手部材１０６の外周面１２５との間に配置されたボールスプライン保持器１２９により保持されたものである。

上記の摺動式等速自在継手１０１では、作動角は内方の固定式等速自在継手部１０２で取り、軸方向のスライドはボールスプライン部１０４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１０２とボールスプライン部１０４に分けられている。そのため、摺動式等速自在継手１０１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）特性が良好であり、性能面でも画期的なものである。

そして、摺動式等速自在継手１０１は、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。また、コンパクトな固定式等速自在継手部１０２の外周１２５に保持器１２９を有するボールスプライン部１０４を配置し、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えることができる。

摺動式等速自在継手１０１は上記のように優れたものであるが、外筒部材１０３と固定式等速自在継手部１０２間で軸方向に相対運動する際、ボールスプライン保持器１２９は外筒部材１０３と固定式等速自在継手部１０２の双方に対して軸方向に移動が可能である。このため、スライド時のボールスプライン保持器１２９の中心位置が変わることや、ボールスプライン部１０４の組立時の位相合わせに工数を要することが開発過程の中で判明した。また、外筒部材１０３と固定式等速自在継手部１０２間の相対移動量は、ボール１２８と止め輪１３０、１３１、１３２との干渉により制限されているが（図１９参照）、ボールスプライン保持器１２９の中心位置が偏った場合に、スライドイン、スライドアウト時にボールスプライン溝１２６、１２７からボール１２８が脱落する可能性があることも判明した。この問題に着目し、摺動式等速自在継手１０１の改良に取り組んだ。

本発明者らは、上記の問題を種々検討した結果、ボールスプライン保持器の調心機構を設けるという新たな着想によって、本発明に至った。

前述の目的を達成する技術的手段として、本発明は、球状内周面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝に対向する複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材のトラック溝間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配置され、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とから固定式等速自在継手部を構成し、この固定式等速自在継手部を外筒部材に嵌挿し、この外筒部材の内周面と前記固定式等速自在継手部の外側継手部材の外周面との間にボールスプライン部を形成した摺動式等速自在継手において、前記ボールスプライン部のボールが、前記外筒部材の内周面と前記外側継手部材の外周面との間に配置されたボールスプライン保持器により保持され、前記ボールスプライン保持器の軸方向移動量を、前記外筒部材と前記固定式等速自在継手部との軸方向の相対移動量の半分に規制する調心機構を備えていることを特徴とする。

上記の構成により、摺動式等速自在継手の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摺動式等速自在継手を実現することができる。また、コンパクトな固定式等速自在継手部の外周に保持器を有するボールスプライン部を配置し、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えた摺動式等速自在継手を実現することができる。特に、ボールスプライン保持器の軸方向移動量を、外筒部材と固定式等速自在継手部との軸方向の相対移動量の半分に規制する調心機構を備えているので、スライド時のボールスプライン保持器の中心位置が偏ることを防止でき、スライドイン、スライドアウト時にボールスプライン溝からのボールの脱落を防止でき、安定したスライド性能が得られる。

上記のボールスプライン保持器は、ボールスプライン部のボールが軸方向に移動するとき、軸方向と周方向の両方に移動可能であることにより、ボールスプライン部の組立時の位相合わせの工数を低減でき、組立て作業性が向上する。

上記の調心機構は、ボールスプライン保持器に設けられた周方向に傾斜した少なくとも一対の長穴およびボールスプライン部のボールを収容する周方向に長窓形状のポケット部と、外筒部材と固定式等速自在継手部のそれぞれに設けられ、長穴に係合する係合子とから構成されていることが望ましい。これにより、調心機構を簡単な構成で実現することができる。

上記の固定式等速自在継手部のトルク伝達ボールの個数が８個であることにより、コンパクトな摺動式等速自在継手を実現することができる。

上記のボールスプライン部のボールスプライン溝を、固定式等速自在継手部の外側継手部材の隣り合うトラック溝間の位相に配置することが好ましい。これにより、固定式等速自在継手部の外周にボールスプライン部を効率よく配置し、コストや重量を抑えることができる。

上記のボールスプライン部のボールの個数を、ボールスプライン溝の１溝当たり２個以上とすることにより、作動角を取ったときボールスプライン部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になる。

上記のボールスプライン部の保持器を樹脂製にすることにより、軽量化および低摩擦化を図ることができる。

上記の外筒部材にステム軸部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。

上記の固定式等速自在継手部は、ツェッパ型等速自在継手や交差トラック溝を有する等速自在継手で構成することが好ましい。これにより、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えた摺動式等速自在継手とすることができる。

本発明の摺動式等速自在継手によれば、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。特に、ボールスプライン保持器の軸方向移動量を、外筒部材と固定式等速自在継手部との軸方向の相対移動量の半分に規制する調心機構を備えているので、スライド時のボールスプライン保持器の中心位置が偏ることを防止でき、スライドイン、スライドアウト時にボールスプライン溝からのボールの脱落を防止でき、安定したスライド性能が得られる。

また、コンパクトな固定式等速自在継手部の外周に保持器を有するボールスプライン部を配置し、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えた摺動式等速自在継手を実現することができる。有利な構成として、外側継手部材の隣り合うトラック溝間の位相にボールスプライン部を効率よく配置し、コストや重量をより一層抑えることができる。

本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手を示し、図３のＧ１−Ｎ−Ｇ２線における縦断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手を示し、図３のＧ１−Ｎ−Ｇ３線における縦断面図である。 図１のＨ−Ｈ線で矢視した側面図である。 図１のＰ−Ｐ線における１個のボールとトラック溝を拡大した横断図である。 図１のボールスプライン保持器単体を示し、（ａ）図は、（ｂ）図の左側面図で、（ｂ）図は正面図で、（ｃ）図は斜視図である。 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縦断面図である。 図１の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、（ａ）図はスライドインした状態、（ｂ）図は中心位置の状態、（ｃ）図はスライドアウトした状態を示す。 ボールスプライン保持器の調心機構を示す模式図であり、（ａ）図はスライドインした状態、（ｂ）図は中心位置の状態、（ｃ）図はスライドアウトした状態を示す。 図１の摺動式等速自在継手を適用したドライブシャフトを示す縦断面図である。 ボールスプライン保持器の変形例を示し、（ａ）図は、（ｂ）図の左側面図で、（ｂ）図は正面図で、（ｃ）図は斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る摺動式等速自在継手を示し、図１２のＧ１−Ｎ−Ｇ２における縦断面図である。 図１１のＨ−Ｈ線で矢視した側面図である。 図１１の外側継手部材の縦断面図である。 図１１の内側継手部材の外周面を示す図である。 図１３のトラック溝のボール軌道中心線と継手中心を含む平面Ｍで見た外側継手部材の断面図である。 図１４のトラック溝のボール軌道中心線と継手中心を含む平面Ｑで見た内側継手部材の断面図である。 先に提案した摺動式等速自在継手を示し、図１６のＧ−Ｎ−Ｇ線における縦断面図である。 図１７のＨ−Ｈ線で矢視した側面図である。 図１７の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、（ａ）図はスライドインした状態、（ｂ）図は中心位置の状態、（ｃ）図はスライドアウトした状態を示す。

本発明の第１の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る摺動式等速自在継手を示し、図３のＧ１−Ｎ−Ｇ２線における縦断面図で、図２は、図３のＧ１−Ｎ−Ｇ３線における縦断面図で、図３は、図１のＨ−Ｈ線で矢視した側面図である。図１および図２において、ボールスプライン保持器２９の長穴２９ｂ、２９ｃ（図８参照）の部分のみは、長穴２９ｂ、２９ｃの長手方向の中心線Ｔ１−Ｔ１線、Ｔ２−Ｔ２線における断面を示す。以下の図においても同様とする。

図１〜図３に示すように、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部４（図２参照）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の球状内周面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の球状外周面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の球状内周面１０と内側継手部材７の球状外周面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のポケット部９ａに収容されている。保持器９の球状外周面１４は外側継手部材６の球状内周面１０と、保持器９の球状内周面１５は内側継手部材７の球状外周面１２とそれぞれ嵌合している。

外側継手部材６の球状内周面１０と内側継手部材７の球状外周面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４は、図１のＰ−Ｐ線における１個のボールとトラック溝を拡大した横断図である。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４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と曲率中心Ｏｏ、Ｏｉ（図１参照）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の内周面２４と、固定式等速自在継手部２の外側継手部材６の外周面２５との間にボールスプライン部４が形成されている。具体的には、外筒部材３の内周面２４には、断面円弧状の８本の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の外周面２５には、外筒部材３のボールスプライン溝２６に対応して断面円弧状の８本の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。外側継手部材６の外周面２５と外筒部材３の内周面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。保持器２９のポケット部２９ａは、各ボールスプライン溝２６、２７当たり２個ずつ、すなわちボール２８毎のポケット部２９ａが設けられている。各ボール２８は、保持器２９のポケット部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の内外周面は、外側継手部材６の外周面２５と外筒部材３の内周面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、ボールスプライン部４の各ボール２８が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部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。

ボールスプライン保持器２９の詳細を図５（ａ）〜図５（ｃ）に基づいて説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）はボールスプライン保持器２９の単体を示し、（ａ）図は、（ｂ）図の左側面図で、（ｂ）図は正面図で、（ｃ）図は斜視図である。ボールスプライン保持器２９は円筒状であり、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、ボールスプライン部４（図２参照）のボール２８を収容するポケット部２９ａは周方向に長窓形状で形成されている。ポケット部２９ａは、周方向の８等分位置で、軸方向に２列で配置され、図２に示すように、ポケット部２９ａには、ボール２８が１個ずつ組み込まれ、１つのボールスプライン溝２６、２７に２個のボール２８が組み込まれる。周方向に隣り合うポケット部２９ａの間に一対の長穴２９ｂ、２９ｃが設けられている。長穴２９ｂ、２９ｃは周方向に互いに反対方向に等しい傾斜角で傾斜し、概ね軸方向に沿って延びている。前記傾斜角は、ボールスプライン保持器２９の案内性やスライド量の確保の面から５°〜１０°程度が好ましい。図１に示すように、長穴２９ｂには固定式等速自在継手部２の外側継手部材６に設けられた係合子としてのピン３０が嵌挿され、長穴２９ｃには外筒部材３に設けられた係合子としてのピン３１が嵌挿され、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓが構成される。その詳細は後述する。

ボールスプライン保持器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。ボールスプライン保持器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。

ボールスプライン保持器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、高品質なボールスプライン保持器２９とすることができる。

ボールスプライン保持器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、ボールスプライン保持器２９を樹脂製のものを例示したが、これに限られず、鋼管などの金属製としてもよい。

本実施形態では、部品点数削減のため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毎のポケット部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つのポケット部に保持する構造にしてもよい。

図１および図２に示すように、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部３ｂが一体に形成されている。ステム部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にステム軸部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。

外筒部材３の外周面と、内側継手部材７に連結された中間シャフト１９の外周面に蛇腹状ブーツ２２が装着されている。具体的には、ブーツ２２の一端は、外筒部材３の開口側外周面にブーツバンド３２により締付固定され、ブーツ２２の他端は、中間シャフト１９の外周面にブーツバンド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３に示すように、ボールスプライン部４を効率よく配置するために、外側継手部材６の外周面２５に形成されたボールスプライン溝２７は、外側継手部材６の球状内周面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。本実施形態の摺動式等速自在継手１が、コンパクトな固定式等速自在継手部２の外周にボールスプライン部４を効率よく配置し、コストや重量を抑えた構成の詳細は後述する。

図６に本実施形態の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。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部４の転がりによりスライドする。詳細には、ボールスプライン保持器２９の内外周面は、外側継手部材６の外周面２５と外筒部材３の内周面２４に案内されているので、ボールスプライン保持器２９の姿勢が安定し、このボールスプライン保持器２９のポケット部２９ａに収容されたボール２８はボールスプライン溝２６、２７（図２参照）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部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部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。

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、ボールスプライン部４に曲げモーメントがかかる状態になるが、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。

図示は省略するが、固定式等速自在継手部２が外筒部材３の奥側に移動してスライドインした状態では、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。

次に、本実施形態の特徴的な構成であるボールスプライン保持器の調心機構を図７および図８に基づいて説明する。図７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、（ａ）図はスライドインした状態、（ｂ）図は中心位置の状態、（ｃ）図はスライドアウトした状態を示す。図８はボールスプライン保持器の調心機構を示す模式図で、（ａ）図はスライドインした状態、（ｂ）図は中心位置の状態、（ｃ）図はスライドアウトした状態を示す。

図７（ｂ）に示す摺動式等速自在継手１が中心位置の状態では、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓは、図８（ｂ）に示す状態となる。具体的には、ボールスプライン保持器２９の長穴２９ｂの長さ方向の中央に固定式等速自在継手部２の外側継手部材６に設けられたピン３０が位置し、長穴２９ｃの長さ方向の中央に外筒部材３に設けられたピン３１が位置する。そして、ポケット部２９ａの長窓の周方向中央にボール２８が位置する。

図７（ｂ）に示す中心位置から、図７（ａ）示すスライドインした状態では、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓは、図８（ａ）に示す状態となる。具体的には、ボールスプライン保持器２９の長穴２９ｂの長さ方向の右側端に外側継手部材６に設けられたピン３０が移動し、長穴２９ｃの長さ方向の左側端に外筒部材３に設けられたピン３１が移動する。同時に、ボールスプライン保持器２９が白抜き矢印の方向に回転しポケット部２９ａの長窓の周方向上側にボール２８が位置する状態となる。

固定式等速自在継手部２の外側継手部材６と外筒部材３とは、ボールスプライン部４によって周方向には相対移動しないので、ピン３０、３１間の周方向の距離は一定である。また、長穴２９ｂ、２９ｃの傾斜角は等しい。このため、ボールスプライン保持器２９は、図８（ａ）に示すように、白抜き矢印の方向に回転して、外側継手部材６と外筒部材３の軸方向の相対移動量（スライド量）Ｗの半分、すなわちＷ／２だけ移動する。これにより、ボールスプライン保持器２９は、外側継手部材６と外筒部材３に対して偏りのない状態で位置決めされる。ボールスプライン保持器２９の白抜き矢印方向への回転を吸収するために、ポケット部２９ａは長窓形状に形成され、相対移動量がＷの状態でもポケット部２９ａとボール２８との間に周方向隙間が若干残るようにポケット部２９ａの周方向長さが設定されている。

外側継手部材６と外筒部材３の軸方向の相対移動量Ｗは、ボールスプライン保持器２９の長穴２９ｂ、２９ｃの軸方向の長さにより決定される。ピン３０、３１が長穴２９ｂ、２９ｃの端部に当接すると、外側継手部材６と外筒部材３のそれ以上の相対移動が阻止される。相対移動量（スライド量）Ｗ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。

図７（ｃ）示すスライドアウトした状態では、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓは、図８（ｃ）に示す状態となる。図８（ａ）に示すスライドインの状態とは逆に、ボールスプライン保持器２９の長穴２９ｂの長さ方向の左側端に外側継手部材６に設けられたピン３０が移動し、長穴２９ｃの長さ方向の右側端に外筒部材３に設けられたピン３１が移動すると共に、ボールスプライン保持器２９が白抜き矢印の方向に回転しポケット部２９ａの長窓の周方向下側にボール２８が位置する状態となる。この場合も、ボールスプライン保持器２９は、図８（ｃ）に示すように、白抜き矢印の方向に回転して、外側継手部材６と外筒部材３の軸方向の相対移動量Ｗの半分、すなわちＷ／２だけ移動し、ボールスプライン保持器２９は、外側継手部材６と外筒部材３に対して偏りのない状態で位置決めされる。ピン３０、３１が長穴２９ｂ、２９ｃの端部に当接すると、外側継手部材６は外筒部材３に対して抜け止めされる。このように、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓは、抜け止め機能も有している。

ボールスプライン保持器２９は、ボールスプライン部４のボール２８が軸方向に移動するとき、軸方向と周方向の両方に移動可能であることにより、ボールスプライン部４の組立時の位相合わせの工数を低減でき、組立て作業性が向上する。

次に、コンパクトな固定式等速自在継手部２の外周にボールスプライン部４を効率よく配置し、トルク損失を低減し、コストや重量を抑えた本実施形態の摺動式等速自在継手１の構成を説明する。

まず、本実施形態に係る固定式等速自在継手部２を構成する８個のボールを使用した固定式等速自在継手を図１および図３を参照して説明する。この固定式等速自在継手は、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。

次に、上記のコンパクトな８個のボールを使用した固定式等速自在継手部２の外周に配置したボールスプライン部４を説明する。ボールスプライン部４を効率よく配置するために、次の項目に着目し、検討した。
（１）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
図３に示すように、内方の固定式等速自在継手部２の外側継手部材６の隣り合うトラック溝１１の中間の余肉部分にボールスプライン溝２７を配置し、固定式等速自在継手部２の必要強度を確保するために、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する必要があることが判明した。
（２）ボールスプライン部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
ボールスプライン部４のボール径Ｄ４が必要以上に大きいと、摺動式等速自在継手１の外径やボールスプライン溝２６、２７の長さが大きくなり、これがコスト、重量の増加を招くため、ボールスプライン部４のボール２８の直径Ｄ４を必要十分な大きさに設定する必要があることが判明した。ただし、入力されるトルクに対してボール２８の径Ｄ４が小さいと、ボールスプライン溝２６、２７の応力変形等により、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ことが判明した。

以上の検討結果より、ボールスプライン部４を効率よく配置するために、次の比率が好ましいことが究明できた。
（１）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とする。
（２）ボールスプライン部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とする。

以上のように、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部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。

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４０を示す。このドライブシャフト４０は、中間シャフト１９の一端に固定式等速自在継手４１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４１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４１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４１の外周面と中間シャフト１９の外周面との間、および摺動式等速自在継手１の外周面と中間シャフト１９の外周面との間に、それぞれ蛇腹状ブーツ２２、３４が装着され、ブーツバンド３２、３３、３５ａ、３５ｂにより締め付け固定されている。

本実施形態の摺動式等速自在継手１を使用したので、作動角が大幅に拡大し、ドライブシャフト４０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。また、固定式等速自在継手部２と外筒部材３との間に保持器を有するボールスプライン部４が重畳状態で形成されているので、軸方向の寸法を抑えることができる。さらに、摺動式等速自在継手１は、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部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、ひいては、ドライブシャフト４０の高効率化、軽量・コンパクトで、コストの抑制につながる。特に、ボールスプライン保持器２９の軸方向移動量を、外筒部材３と固定式等速自在継手部２との軸方向の相対移動量Ｗの半分に規制する調心機構Ｓを備えているので、スライド時のボールスプライン保持器２９の中心位置が偏ることを防止でき、スライドイン、スライドアウト時にボールスプライン溝２６、２７からのボール２８の脱落を防止でき、安定したスライド性能が得られる。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）にボールスプライン保持器２９の変形例を示す。図１０（ａ）は、ボールスプライン保持器２９の左側面図で、図１０（ｂ）は正面図で、図１０（ｃ）は斜視図である。本変形例では、二対の長穴２９ｂ、２９ｃが設けられている点が第１の実施形態のボールスプライン保持器２９と異なる。本変形例では、二対の長穴２９ｂ、２９ｃが設けられているので、ピン３０、３１が、それぞれ２本となり、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓの作動がより安定する。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、第１の実施形態で説明した内容をすべて準用し、説明を省略する。

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１１〜１４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１１〜１４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が公差トラック溝６１、６３を有する等速自在継手で構成されている。トラック溝６１、６３の詳細は後述する。

図１２に示すように、本実施形態でも、ボールスプライン部４を効率よく配置するために、外側継手部材５６の外周面７５に形成されたボールスプライン溝２７は、外側継手部材５６の球状内周面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部４を効率よく配置し、コストや重量を抑えている。図１１および図１２に示すように、本実施形態でも、ボールスプライン保持器２９の調心機構Ｓを備えている。第１の実施形態と同様に、調心機構Ｓは、ボールスプライン保持器２９に設けられた周方向に傾斜した一対の長穴２９ｂ、２９ｃ、係合子としてのピン３０、３１およびボールスプライン保持器２９の周方向の回転を許容する長窓形状のポケット部２９ａから構成されている。

継手の縦断面を図１１に示す。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、本実施形態では、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。

図１３に基づき、外側継手部材５６のトラック溝６１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１３は外側継手部材５６の部分縦断面を示す。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の外周面を示す。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。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の球状内周面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１４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の球状外周面６２にはトラック溝６３Ａが概ね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部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の球状外周面６４と外側継手部材５６の球状内周面６０との接触力、および保持器５９の球状内周面６５と内側継手部材５７の球状外周面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の各ポケット部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および図１２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の内周面２４と、固定式等速自在継手部５２の外側継手部材５６の外周面７５との間にボールスプライン部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部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部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５６が相俟って、ＮＶＨ特性がきわめて良好である。

また、ボールスプライン保持器２９の軸方向移動量を、外筒部材３と固定式等速自在継手部２との軸方向の相対移動量Ｗの半分に規制する調心機構Ｓを備えているので、スライド時のボールスプライン保持器２９の中心位置が偏ることを防止でき、スライドイン、スライドアウト時にボールスプライン溝２６、２７からのボール２８の脱落を防止でき、安定したスライド性能が得られる。

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、ボールスプライン部４、調心機構Ｓの構成や作動、スライドイン・スライドアウトした状態やスライド量Ｗの設定、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）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）ボールスプライン部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。

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。また、直線状の第２のトラック溝部６１ｂ、６３ｂは、大きな曲率半径の凸円弧状あるいは凹円弧状に修正してもよい。

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り、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許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、５１ 摺動式等速自在継手
２、５２ 固定式等速自在継手部
３ 外筒部材
３ｂ ステム部
４ ボールスプライン部
６、５６ 外側継手部材
７、５７ 内側継手部材
８、５８ トルク伝達ボール
９、５９ 保持器
１０、６０ 球状内周面
１１、６１ トラック溝
１２、６２ 球状外周面
１３、６３ トラック溝
１４、６４ 球状外周面
１５、６５ 球状内周面
２４ 内周面
２５、７５ 外周面
２６ ボールスプライン溝
２７ ボールスプライン溝
２８ ボール
２９ ボールスプライン保持器
２９ａ ポケット部
２９ｂ 長穴
２９ｃ 長穴
３０ ピン
３１ ピン
Ｗ 相対移動量
Ｏ 継手中心
Ｏｉ 曲率中心
Ｏｏ 曲率中心
Ｐ 継手中心平面
Ｓ 調心機構

Claims (10)

1. 球状内周面に複数のトラック溝が形成された外側継手部材と、球状外周面に前記外側継手部材のトラック溝に対向する複数のトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材と前記内側継手部材のトラック溝間に組込まれた複数のトルク伝達ボールと、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に配置され、前記トルク伝達ボールを保持する保持器とから固定式等速自在継手部を構成し、この固定式等速自在継手部を外筒部材に嵌挿し、この外筒部材の内周面と前記固定式等速自在継手部の外側継手部材の外周面との間にボールスプライン部を形成した摺動式等速自在継手において、
   前記ボールスプライン部のボールが、前記外筒部材の内周面と前記外側継手部材の外周面との間に配置されたボールスプライン保持器により保持され、
   前記ボールスプライン保持器の軸方向移動量を、前記外筒部材と前記固定式等速自在継手部との軸方向の相対移動量の半分に規制する調心機構を備えていることを特徴とする摺動式等速自在継手。
2. 前記ボールスプライン保持器は、前記ボールスプライン部のボールが軸方向に移動するとき、軸方向と周方向の両方に移動可能である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. 前記調心機構は、前記ボールスプライン保持器に設けられた周方向に傾斜した少なくとも一対の長穴および前記ボールスプライン部の前記ボールを収容する周方向に長窓形状のポケット部と、前記外筒部材と前記固定式等速自在継手部のそれぞれに設けられ、前記長穴に係合する係合子とから構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. 前記固定式等速自在継手部のトルク伝達ボールの個数が８個であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
5. 前記ボールスプライン部のボールスプライン溝が、前記固定式等速自在継手部の外側継手部材の隣り合うトラック溝間の位相に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
6. 前記ボールスプライン部のボールの個数が、ボールスプライン溝の１溝当たり２個以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
7. 前記ボールスプライン保持器が樹脂製であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の摺動式等速自在継手。
8. 前記外筒部材にステム軸部が一体に形成されている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。
9. 前記固定式等速自在継手部がツェッパ型等速自在継手で構成されている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。
10. 前記固定式等速自在継手部が交差トラック溝を有する等速自在継手で構成されている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。

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