WO2016013341A1

WO2016013341A1 - 等速自在継手

Info

Publication number: WO2016013341A1
Application number: PCT/JP2015/068145
Authority: WO
Inventors: 一彦田口; 真友上; 真一高部
Original assignee: Ntn株式会社; 一彦田口; 真友上; 真一高部
Priority date: 2014-07-23
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-01-28
Also published as: US10544837B2; JP6675982B2; JPWO2016013341A1; EP3173647B1; EP3173647A1; CN106662163A; EP3173647A4; US20170175820A1

Abstract

　一端に開口部を有する外側継手部材と、その外側継手部材との間でボールを介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備える等速自在継手である。外側継手部材の開口部を閉塞するブーツの端部を、外側継手部材の取付部位および内側継手部材から延びるシャフトの取付部位に締め付け固定した。外側継手部材に対してシャフトが作動角をとった時にシャフトの外周面のうちで少なくともブーツの内周面が接触する部位に、シャフトの外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材としてのすべり軸受を設ける。

Description

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、例えば自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれ、継手外部からの異物侵入や継手内部からの潤滑剤漏洩を防止するブーツを備えた等速自在継手に関する。

　例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。

　自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にエンジン側（インボード側）に角度変位および軸方向変位の両方を許容する摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に角度変位のみを許容する固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手をシャフトで連結した構造を具備する。

　固定式等速自在継手は、図１５に示すように、内径面１２１に複数のトラック溝１２２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１２３と、外径面１２４に外側継手部材１２３のトラック溝１２２と対をなす複数のトラック溝１２５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１２６と、外側継手部材１２３のトラック溝１２２と内側継手部材１２６のトラック溝１２５との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１２７と、外側継手部材１２３の内径面１２１と内側継手部材１２６の外径面１２４との間に介在してボール１２７を保持するケージ１２８とを備えている。

　また、内側継手部材１２６の軸孔内径面に雌スプライン１２９が形成され、この内側継手部材１２６の軸孔に嵌入されるシャフト１３０の端部には雄スプライン１３１が形成されている。このため、シャフト１３０の端部を内側継手部材１２６の軸孔に嵌入することによって、内側継手部材１２６の雌スプライン１２９とシャフト１３０の雄スプライン１３１とがトルク伝達可能に嵌合する。シャフト１３０の端部には、止め輪１３２が装着され、これによって、シャフト１３０の抜けを規制している。なお、外側継手部材１２３は、内径面１２１に複数のトラック溝１２２が形成されたマウス部１２３ａと、このマウス部１２３ａの底壁か突設されるステム部（軸部）１２３ｂとからなる。

　また、摺動式等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１４０を設けると共に各トラック溝１４０の内側壁に互いに対向するローラ案内面１４０ａを設けた外側継手部材１４１と、三本の脚軸１４２を有する内側継手部材としてのトリポード部材１４３と、前記脚軸１４２に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材１４１のトラック溝１４０に転動自在に挿入されたトルク伝達手段としてのローラ１４４とを備える。この場合、ローラ１４４は脚軸１４２の外径面に周方向に沿って配設される複数のころ１４５を介して外嵌されている。

　外側継手部材１４１は一体に形成されたマウス部１４１ａとステム部１４１ｂとを備える。マウス部１４１ａは一端にて開口したカップ状で、その内径面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝１４０が形成される。トリポード部材１４３はボス１４６と前記脚軸１４２とを備える。脚軸１４２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。

　ボス１４６の内径面には雌スプライン１４８が形成され、シャフト１５０のインボード側の端部がこのボス１４６に挿入されて、シャフト１５０の端部に設けられた雄スプライン１４９がボス１４６の雌スプライン１４８に嵌合し、これによって、シャフト１５０とトリポード部材１４３とがトルク伝達可能に嵌合する。シャフト１５０の端部には、止め輪１５２が装着され、これによって、シャフト１５０の抜けを規制している。

　これら固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手では、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、等速自在継手の外側継手部材１２３（１４１）と内側継手部材１２６（１４３）から延びるシャフト１３０（１５０）との間にゴム製あるいは樹脂製のブーツ１６０を装着して、外側継手部材１２３（１４１）の開口部をブーツ１６０で閉塞した構造が一般的である。

　ブーツ１６０は、図１５および図１６に示すように、等速自在継手の外側継手部材１２３（１４１）の開口部外周面にブーツバンド１６１により締め付け固定された大径端部１６０ａと、等速自在継手の内側継手部材１２６（１４３）から延びるシャフト１３０（１５０）の外周面にブーツバンド１６２により締め付け固定された小径端部１６０ｂと、大径端部１６０ａと小径端部１６０ｂとを繋ぎ、山部と谷部が交互に連続的に形成されて大径端部１６０ａから小径端部１６０ｂへ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部１６０ｃとで構成されている。

　等速自在継手には、作動角を取りながら回転したり、さらには摺動式等速自在継手では、軸方向に摺動しながら回転する機能が備わっている。このため、ブーツの耐摩耗性や耐疲労性などの耐久性を確保するために、従来から種々提案されている。

　すなわち、ブーツの摩耗を抑制するため、従来の等速自在継手では、ブーツの谷部の内径を大きくしたり、特許文献１のように、ブーツの谷部の内周面を摩耗に強い形状としたり、あるいは、特許文献２のように、シャフトの外周面の表面粗さを小さくする種々の対策が講じられている。

　さらには、特許文献３のように、ブーツ材料内に摩耗や異音を低減するための成分を添加したもの、特許文献４のように、ジエン系ゴム材料から構成されるブーツの表面に四フッ化エチレン樹脂粉末を配合した合成樹脂を不連続被膜として設けている。この特許文献４では、このように、不連続被膜を設けることによって、表面の低摩擦特性、耐摩耗性が安定して発揮できるものとしている。

　また、特許文献５では、蛇腹部を、大径装着部寄り部分、小径装着部寄り部分と、中央部分との３つの部分に区分し、これらの部位の剛性を相違させている。すなわち、部位の剛性の関係を、中央部分＞大径装着部寄り部分＞小径装着部寄り部分としている。さらに特許文献６では、山部の径および谷部の径等を限定している。

特開２００７－５７０７１号公報特開２０１０－３２００２号公報特開２００１－１７３６７２号公報特開平８－８６３１９号公報特開２００２－２５７１５２号公報特開平５－１４９３４６号公報

　ところで、自動車や各種産業機械では小型軽量化のニーズが高まっており、等速自在継手用ブーツに対してもコンパクトな設計が要望されている。これに対して、ブーツの谷部の内周面に発生する摩耗を抑制する対策として、前述したように、ブーツの谷部の内径を大きくすることは、継手重量の増加を招くと共に、継手の周辺部品と干渉するおそれがあるので、実用的な対策とは言えない。

　また、等速自在継手が作動角を取ったり、摺動したりすることで、ブーツはその動きに追従するために変形する。作動角を取る方向の位相(以降、圧縮側と称す)では、作動角を大きく取ると、谷部内面がシャフトと接触し易くなる。通常、シャフトの外周面は旋削加工によるリード面が存在することから、この蛇腹部の谷部の内周面とシャフトの外周面との接触により、蛇腹部の谷部の内周面に摩耗が発生し易く、ブーツの耐久性が低下して寿命が短くなる。

　しかしながら、特許文献１および特許文献２で開示された等速自在継手のいずれも、ブーツの谷部の内周面とシャフトの外周面との接触を避けられない。このブーツの谷部の内周面とシャフトの外周面には、等速自在継手が作動角を取って回転する際に、軸方向及び周方向の相対的な移動を伴うため、ブーツの谷部の内周面とシャフトの外周面との間で摩擦が発生する。この摩擦によりブーツの谷部の内周面に摩耗が発生する。さらに、シャフトの外周面の表面粗さを小さくするためには、シャフトへの表面処理が必要となってコスト低減が困難となる。

　特許文献３に記載のものでは、耐摩耗性の向上や異音低減に期待できるが、ブーツ蛇腹部の谷部とシャフトとの干渉摩擦には十分な対策となっておらず、かえって耐疲労性や耐老化性を低下させたり、大径端部及び小径端部におけるシール性を低下させたりする要因にもなっていた。

　また、特許文献４に記載のものにおいて、このような不連続被膜をブーツ内面に施した場合でも、十分な谷部内面の耐摩耗性を得ることは困難である。特許文献５及び特許文献６では、ブーツ形状に工夫を凝らした提案であるが、いずれの場合も谷部内面の耐摩耗性の向上の手段としても十分ではなく、しかも、ブーツ全体のコンパクトさに欠くものである。

　そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、ブーツの内周面とシャフトの外周面との接触によるブーツの内周面の摩耗を確実に抑制し得る等速自在継手を提供することにある。

　前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、一端に開口部を有する外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、外側継手部材の開口部を閉塞するブーツの端部を、外側継手部材の取付部位および内側継手部材から延びる軸部材の取付部位に締め付け固定した等速自在継手であって、外側継手部材に対して軸部材が作動角をとった時に軸部材の外周面のうちで少なくともブーツの内周面が接触する部位に、軸部材の外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材を設けたことを特徴とする。ここで、相対移動とは、軸方向及び周方向の相対移動である。

　本発明では、軸部材の外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材を、外側継手部材に対して軸部材が作動角をとった時に軸部材の外周面のうちで少なくともブーツの内周面が接触する部位に設けたことにより、軸部材の外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦を分散させることで、ブーツの内周面の摩擦を少なくるすことができ、その摩擦によるブーツの内周面の摩耗を抑制することができる。

　本発明における相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材をすべり軸受とすることが望ましい。このようにすれば、簡便な手段で摩擦を低減する中間部材を構成することができる。この場合、ブーツの内周面と軸部材の外周面との間にすべり軸受が介在することで、ブーツの内周面がすべり軸受の外周面に対して滑ると共に、すべり軸受の内周面が軸部材の外周面に対して滑ることになる。そのため、ブーツの内周面とすべり軸受の外周面との相対移動量を、ブーツの内周面と軸部材の外周面との相対移動量よりも小さくすることができる。つまり、すべり軸受に対するブーツの摩擦を軸部材に対するブーツの摩擦よりも少なくすることができるので、その摩擦によるブーツの内周面の摩耗を確実に抑制することができる。

　本発明における相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材は、複数個のすべり軸受が軸方向に沿って独立して並設された構成とすることが望ましい。このようにすれば、すべり軸受１個当たりの軸部材の外周面との接触面積を減らすことで、すべり軸受が軸部材の外周面を滑り易くなる。そのため、ブーツの内周面とすべり軸受の外周面との相対移動量をより一層小さくすることができる。また、ブーツの内周面が複数箇所で接触しても、それぞれのすべり軸受が独立して軸部材の外周面を滑るので、ブーツの内周面のすべり軸受との相対移動量をより一層抑制することができる。

　本発明における相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材は、軸部材の外周面を被覆する筒状部材からなり、その筒状部材の周方向の少なくとも一箇所に、接合可能な一対の端部を軸方向に沿って形成した構成とすることが望ましい。このようにすれば、相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材を軸部材に容易に組み付けることが可能となる。つまり、一対の端部が切り離された状態にある筒状部材に軸部材を収容した上で、一対の端部を接合することにより、筒状部材の軸部材への組み付けを完了することができる。

　前記相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材は、軸部材の外周面を被覆する筒状部材からなり、この筒状部材は、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能とされるものであってもよい。

　前記筒状部材は、軸方向両端縁にわたって軸方向スリットが形成されているのが好ましい。

　前記筒状部材は、軸部材の軸端部部位の最大外径寸法よりも内径寸法が大きくなる拡径更には、軸部材のブーツの内周面が接触する部位の外径寸法よりも軸方向スリットの周方向の幅寸法が大きくなる拡径が可能で、ブーツの内周面が接触する部位への装着時には、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に縮径しているものであっても、ブーツの内周面が接触する部位よりも内径寸法が小さく、ブーツの内周面が接触する部位への装着時には、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に拡径しているものであってもよい。

　前記筒状部材の内周面と軸部材の外周面との間に継手内部に封入される潤滑剤が介在するのが好ましい。

　本発明によれば、軸部材の外周面とブーツの内周面との(軸方向及び周方向の)相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材を、外側継手部材に対して軸部材が作動角をとった時に軸部材の外周面のうちで少なくともブーツの内周面が接触する部位に設けたことにより、軸部材の外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦を分散させることで、ブーツの内周面の摩擦を少なくすることができ、その摩擦によるブーツの内周面の摩耗を抑制することができる。その結果、耐久性に優れた長寿命の等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。図１の等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。本発明の第２の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。図３の等速自在継手が作動角をとった状態を示す断面図である。すべり軸受の構造の一例を示す側面図である。図５のすべり軸受をシャフトに装着した状態を示す側面図である。すべり軸受の構造の他例を示す側面図である。図７のすべり軸受をシャフトに装着した状態を示す側面図である。本発明の第３の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。図９に示す円筒部材をシャフトに装着する方法を示す側面図である。本発明の第４の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。本発明の第５の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。本発明の第６の実施形態で、作動角が０°の状態にある等速自在継手を示す断面図である。軸心方向に沿ったスリットを有する円筒部材の簡略斜視図である。凹凸嵌合歯状のスリットを有する円筒部材の簡略斜視図であり、三角歯状のスリットを有する円筒部材の簡略斜視図であり、軸心方向に対して傾斜状のスリットを有する円筒部材の簡略斜視図であり、波形歯状のスリットを有する円筒部材の簡略斜視図であり、帯板状体を螺旋状に巻設した円筒部材の簡略斜視図である。従来の固定式等速自在継手の断面図である。従来の摺動式等速自在継手の断面図である。

　本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手としてのツェッパ型等速自在継手を例示するが、本発明は、ツェッパ型等速自在継手以外に、アンダーカットフリー型等速自在継手など他の固定式等速自在継手にも適用可能である。さらに、本発明は、角度変位および軸方向変位の両方を許容するトリポード型、クロスグルーブ型およびダブルオフセット型等速自在継手のような摺動式等速自在継手にも適用可能である。なお、本発明は、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれた等速自在継手に適用可能である。

　図１は、作動角が０°の状態にある第１の実施形態の等速自在継手を示す。この等速自在継手は、軸方向に延びる円弧状のトラック溝１１が球面状内周面１２の円周方向複数箇所に形成されたカップ状の外側継手部材１０と、その外側継手部材１０のトラック溝１１と対をなして軸方向に延びる円弧状のトラック溝２１が球面状外周面２２の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材２０と、外側継手部材１０のトラック溝１１と内側継手部材２０のトラック溝２１との間に介在するトルク伝達部材としての複数個のボール３０と、外側継手部材１０の球面状内周面１２と内側継手部材２０の球面状外周面２２との間に配され、円周方向等間隔に形成されたポケットでボール３０を保持するケージ４０とを主要な構成要素としている。

　この等速自在継手では、内側継手部材２０の軸孔に軸部材としてのシャフト５０の軸端部位５１がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に連結されている。この種の等速自在継手は、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材１０とシャフト５０との間に、例えば樹脂製あるいはゴム製の蛇腹状ブーツ６０を装着した構造を具備する。シャフト５０の端部には、止め輪５５が装着され、これによって、シャフト５０の抜けを規制している。なお、外側継手部材１０は、内径面に複数のトラック溝１１が形成されたマウス部１０ａと、このマウス部１０ａの底壁か突設されるステム部（軸部）１０ｂとからなる。

　このように、外側継手部材１０およびブーツ６０の内部空間に潤滑剤（図示せず）を封入することにより、外側継手部材１０に対してシャフト５０が作動角をとりながら回転する動作時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材１０、内側継手部材２０、ボール３０およびケージ４０からなる構成部品間における摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。

　前述のブーツ６０は、外側継手部材１０の取付部位である開口部の外周面にブーツバンド７１により締め付け固定された大径端部６１と、内側継手部材２０から延びるシャフト５０の取付部位５２の外周面にブーツバンド７２により締め付け固定された小径端部６２と、大径端部６１と小径端部６２とを繋ぎ、山部６３と谷部６４が交互に連続的に形成されて大径端部６１から小径端部６２へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部６５とで構成されている。

　また、前述のシャフト５０は、内側継手部材２０の軸孔に圧入された軸端部位５１と、ブーツ６０の小径端部６２が締め付け固定された取付部位５２と、軸端部位５１と取付部位５２との間に位置する中間部位５３とを備えている。このシャフト５０の中間部位５３は、軸端部位５１および取付部位５２よりも小さい外径を有し、軸方向に沿って平滑な外周面を持つ。このシャフト５０の中間部位５３の外側に、ブーツ６０の蛇腹部６５が配置されている。

　図２は、等速自在継手が作動角をとった状態を示す。このように、等速自在継手が作動角をとった場合、ブーツ６０の片側（図示上側）が圧縮されることにより、その片側で蛇腹部６５の谷部６４の内周面がシャフト５０の外周面に接触し易くなる。特に、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とシャフト５０の外周面とでは相対移動（図１参照）があるため、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とシャフト５０の外周面との間で摩擦が発生することになる。

　そこで、この実施形態では、この摩擦によりブーツ６０の蛇腹部６５の谷部６４の内周面に発生する摩耗を抑制するため、等速自在継手が作動角をとった時にシャフト５０の外周面のうちで少なくとも蛇腹部６５の谷部６４の内周面が接触する部位、つまり、シャフト５０の中間部位５３の外周面に、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とシャフト５０の中間部位５３の外周面との相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材を設けている。

　この相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材としては、すべり軸受８０が、簡便な手段で相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材を構成できる点で有効である。すべり軸受８０は、シャフト５０の中間部位５３の略全長に亘ってその中間部位５３を覆うように装着されている。また、このすべり軸受８０は、シャフト５０の中間部位５３に対してすきまを設けた状態で装着されているので、シャフト５０との共回りを回避することができる。すべり軸受８０は、自己潤滑性を有する樹脂などで製作することで、蛇腹部６５の谷部６４の内周面の摩耗を軽減することが容易となる。さらに、このすべり軸受８０の外周面に塗装膜を形成するようにしてもよい。この塗装膜の形成は、すべり軸受８０の外周面と蛇腹部６５の谷部６４の内周面の接触による摩耗を抑制する点で有効である。

　すべり軸受８０を構成する素材、例えば、自己潤滑性を有する樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、フッ素樹脂（四フッ化エチレン）、フッ素樹脂系エラストマー（フッ素ゴム）、ポリフェニレンサルファイド、ポリオキシメチレン、ポリアミドおよびポリエチレンなどが挙げられる。なお、すべり軸受８０の素材としては、自己潤滑性を有する樹脂以外のものであってもよい。但し、樹脂より硬度が高い金属などを用いる場合は、摩耗抑制のため、すべり軸受８０の外周面に塗装膜を形成することが望ましい。

　以上の構成からなるすべり軸受８０をシャフト５０の中間部位５３に装着したことにより、等速自在継手が作動角をとった時、ブーツ６０の蛇腹部６５の谷部６４の内周面が、焼入れ硬化処理されたシャフト５０の中間部位５３の外周面に直接的に接触することはない。つまり、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とシャフト５０の中間部位５３の外周面との間にすべり軸受８０が介在する。これにより、ブーツ６０の片側でその蛇腹部６５の谷部６４の内周面がすべり軸受８０の外周面に接触するが、蛇腹部６５の谷部６４の内周面がすべり軸受８０の外周面に対して滑ると共に、すべり軸受８０の内周面がシャフト５０の中間部位５３の外周面に対して滑る。

　そのため、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とすべり軸受８０の外周面との相対移動量を、蛇腹部６５の谷部６４の内周面とシャフト５０の中間部位５３の外周面との相対移動量よりも小さくすることができる。つまり、すべり軸受８０に対するブーツ６０の摩擦をシャフト５０に対するブーツ６０の摩擦よりも少なくすることができるので、その摩擦による蛇腹部６５の谷部６４の内周面の摩耗を確実に抑制することができる。このように、すべり軸受８０を使用することにより、蛇腹部６５の谷部６４の摩耗は、シャフト５０の中間部位５３の外周面の面粗さに影響されることがなく、また、シャフト５０への表面処理も不要となる。

　ここで、ブーツ６０の蛇腹部６５の谷部６４の内周面とすべり軸受８０の外周面との最大接触面圧をＰ［ＭＰａ］とし、すべり軸受８０に対するブーツ６０の滑り速度をＶ［ｍｍ／ｓ］とした場合、その最大接触面圧Ｐと滑り速度Ｖとの積であるＰＶ値が３０００［ＭＰａ・ｍｍ／ｓ］以下とすることが好ましい。このＰＶ値を３０００以下とすることにより、蛇腹部６５の谷部６４の内周面の摩耗を抑制することができる（摩耗量０．０５ｍｍ未満）。なお、このＰＶ値が３０００よりも大きいと、所望の摩耗抑制効果を得ることが困難となる。

　図１および図２の等速自在継手では、一つのすべり軸受８０をシャフト５０の中間部位５３の外周面に設けた構造を具備するが、第２の実施形態を示す図３および図４に示す等速自在継手のように、複数個のすべり軸受８１をシャフト５０の中間部位５３の外周面に設けた構造とすることも可能である。これらのすべり軸受８１は、シャフト５０の中間部位５３の外周面に軸方向に沿って独立して並設されている。なお、すべり軸受８１の素材、機能および作用効果については、図１および図２の等速自在継手で使用した一つのすべり軸受８０と同様であるため、重複説明は省略する。

　以上のように、複数個のすべり軸受８１を使用することにより、すべり軸受１個当たりのシャフト５０の中間部位５３の外周面との接触面積を減らすことで、すべり軸受８１がシャフト５０の中間部位５３の外周面を滑り易くなる。そのため、ブーツ６０の蛇腹部６５の谷部６４の内周面とすべり軸受８１の外周面との相対移動に伴う摩擦をより一層小さくすることができる。また、蛇腹部６５の谷部６４の内周面が複数箇所で接触しても、それぞれのすべり軸受８１が独立してシャフト５０の中間部位５３の外周面を滑るので、蛇腹部６５の谷部６４の内周面のすべり軸受との相対移動に伴う摩擦をより一層抑制することができる。

　図１～図４に示す等速自在継手で使用するすべり軸受８０，８１は、その周方向の少なくとも一箇所に、図５および図７に示すように、接合可能な一対の端部（後述の係合部８４，８５）を軸方向に沿って形成した構造とすればよい。このような構造とすることにより、すべり軸受８０，８１をシャフト５０の中間部位５３に容易に組み付けることが可能となる。

　図５のすべり軸受８０，８１は、接合可能な端部を一箇所に設けた例示であり、連結部８２により連結された二つの半割部８３を開閉自在とし、それぞれの半割部８３の端部に接合可能な係合部８４，８５を形成した構造を具備する。連結部８２は、内周に切り込みを形成することにより二つの半割部８３を開閉自在としている。一方の係合部８４は、内径側を周方向に突出させ、基端から先端に向けて厚肉となる形状をなし、他方の係合部８５は、外径側を周方向に突出させ、基端から先端に向けて厚肉となる形状をなす。

　このすべり軸受８０，８１は、前述のような構造とすることにより、二つの半割部８３を開いた状態でその内部にシャフト５０の中間部位５３を収容し、図６に示すように、一方の係合部８４と他方の係合部８５とを接合することにより、シャフト５０の中間部位５３への組み付けが完了する。一方の係合部８４と他方の係合部８５は、相互に基端から先端に向けて厚肉となる形状をなすことから、組み付け後に外れることなく、強固な接合状態を維持することができる。

　図７のすべり軸受８０，８１は、接合可能な端部を二箇所に設けた例示であり、独立分離した二つの半割部８６の両端部に、接合可能な係合部８７，８８を形成した構造を具備する。それぞれの半割部８６の一方の係合部８７は、内径側を周方向に突出させ、基端から先端に向けて厚肉となる形状をなし、他方の係合部８８は、外径側を周方向に突出させ、基端から先端に向けて厚肉となる形状をなす。

　このすべり軸受８０，８１は、前述のような構造とすることにより、二つの半割部８６の間にシャフト５０の中間部位５３を配置し、図８に示すように、一方の半割部８６の両端部に位置する係合部８７，８８と、他方の半割部８６の両端部に位置する係合部８７，８８とを接合することにより、シャフト５０の中間部位５３への組み付けが完了する。一方の係合部８７と他方の係合部８８は、相互に基端から先端に向けて厚肉となる形状をなすことから、組み付け後に外れることなく、強固な接合状態を維持することができる。

　なお、以上の実施形態では、相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材としてすべり軸受８０，８１を使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、他の相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材として、転がり軸受を使用することも可能である。

　次に図９は第３の実施形態を示し、この場合、相対移動に伴う摩擦を低減する中間部材は、軸部材としてのシャフト５０の外周面を被覆する筒状部材１００で構成され、筒状部材１００はこのシャフト５０に対して周方向（矢印Ａ方向）および軸方向（矢印Ｂ方向）の移動が可能となっている。

　この筒状部材１００は、図１０に示すように、軸方向両端に達する軸方向に沿った直線状のスリット１０１が設けられたものである。すなわち、筒状部材１００は、横断面形状において、その一部に切欠部が形成された円形形状を成す。このため、スリット１０１の幅寸法を拡大させて、この筒状部材１００を拡径させることによって、シャフト５０の中間部位５３に嵌着することになる。

　すなわち、スリット１０１を図１０の矢印Ａ１、Ａ２のように押し広げた状態として、筒状部材１００の内径寸法を、シャフト５０の軸端部位５１の外径寸法よりも大きくする。この状態で、矢印Ｃのように、シャフト５０の軸端部位５１を介してシャフト５０の中間部位５３に嵌入状態とする。あるいは、更にスリット１０１を押し広げた状態として、スリット１０１の周方向幅をシャフト５０の中間部位５３の径よりも大きくすることで、シャフト５０の中間部位５３に嵌入状態とする。この嵌入状態で、この筒状部材１００に付与している拡径力を解除する。これによって、この筒状部材１００の復元力によって、縮径して自由状態の径に戻る。また、筒状部材１００はシャフト５０の軸端部位５１の外径寸法よりも大きくした状態で拡径力を解除しても元の径に戻らなくても良く、中間部位５３へ嵌入した状態で縮径力を与えることでシャフト５０の中間部位５３に沿った自由状態に戻れば良い。

　この自由状態での筒状部材１００の内径寸法は、シャフト５０の中間部位５３の外径寸法よりも０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定される。また、筒状部材１００の軸方向長さとしては、中間部位５３よりも短く、この等速自在継手が任意の作動角を取って回転した際に、ブーツ６０の蛇腹部６５の谷部６４が接触して、その谷部６４が軸心方向に沿って移動するスライド量を許容できるだけの寸法とする。

　筒状部材１００の材質は、金属製であっても、樹脂製であっても、ゴム製であってもよい。しかしながら、シャフト５０への装着時に筒状部材１００の内径を広げるため、その変形を許容し、かつ、装着後には上述のシャフト５０との装着条件を満たす寸法に戻る特性を必要とする。金属製としては鉄やアルミニウムを用いることができるが、金属製の筒状部材１００では肉厚が厚過ぎると拡径させにくく、元の自由状態に戻す作業性も低下したり、筒状部材１００に不要な局部的変形を伴う恐れもあるため、望ましくない。そこで、鉄製やアルミニウム製の場合、０．０１ｍｍ～０．５ｍｍの厚みに設定される。

　樹脂製やゴム製の場合は、金属製よりも肉厚寸法の自由度が大きいが、肉厚寸法が大きくなるとブーツ６０における谷部６４と接触し始める作動角が小さくなる。このため、ブーツ６０の変形状態や疲労性への影響が懸念される。従って、樹脂製やゴム製の場合は、肉厚寸法として１ｍｍ以下が望ましい。樹脂の材質は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等を適用できるが、シャフト５０への装着性を考慮すると、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーが望ましい。熱可塑性樹脂の場合、硬い材料を選択しても、加熱して軟化させた状態でシャフト５０に装着することが可能である。熱可塑性エラストマーであれば、常温にて容易にシャフト５０に装着できる。また、ゴムとしては、ジエン系ゴムや非ジエン系ゴムなど、一般的に知られている素材が使用できる。

　また、等速自在継手には、潤滑のための潤滑剤（グリース）が封入される。この場合、前記したように、筒状部材１００の内径寸法が中間部位５３の外径寸法よりも０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定されているので、シャフト５０と筒状部材１００の間には僅かな隙間が形成され、この隙間にグリースが介在することになる。

　次に図１１は、図９に示す等速自在継手と相違して、シャフト５０の中間部位５３の軸方向長さを短く設定している。この場合は、装着されるブーツ６０の軸方向長さが短く設定されている。すなわち、図９では、ブーツ６０の蛇腹部６５の山部６３が６個で谷部６４が５個であったが、図１１のブーツ６０では、蛇腹部６５の山部６３が４個で谷部６４が３個である。

　このため、シャフト５０の中間部位５３の軸方向長さに対応させて筒状部材１００を短寸の筒状体から構成している。この場合も、スリット１０１（図１０参照）の幅寸法を拡大させて、この筒状部材１００を拡径させることによって、シャフト５０の中間部位５３に嵌着することになる。そして、この自由状態での筒状部材１００の内径寸法を、筒状部材１００の中間部位５３の外径寸法よりも０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定している。したがって、筒状部材１００はこのシャフトに対して周方向（矢印Ａ方向）および軸方向（矢印Ｂ方向）への移動が可能となっている。

　次に、図１２は、等速自在継手としてトリポードタイプの摺動式等速自在継手としている。この摺動式等速自在継手は、内周に軸線方向に延びる三本のトラック溝１０５を設けると共に各トラック溝１０５の内側壁に互いに対向するローラ案内面１０５ａを設けた外側継手部材１０６と、三本の脚軸１０７を有する内側継手部材としてのトリポード部材１０８と、前記脚軸１０７に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材１０６のトラック溝１０５に転動自在に挿入されたトルク伝達手段としてのローラ１０９とを備える。この場合、ローラ１０９は脚軸１０７の外径面に周方向に沿って配設される複数のころ１１０を介して外嵌されている。

　外側継手部材１０６は一体に形成されたマウス部１０６ａとステム部１０６ｂとを備える。マウス部１０６ａは一端にて開口したカップ状で、その内径面に、軸方向に延びる３本の前記トラック溝１０５が形成される。トリポード部材１０８はボス１１１と前記脚軸１０７とを備える。脚軸１０７はボス１１１の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。

　ボス１１１の内径面には雌スプライン１１２が形成され、シャフト５０の端部がこのボス１１１に挿入されて、シャフト５０の端部に設けられた雄スプライン１１３がボス１１１の雌スプライン１１２に嵌合し、これによって、シャフト５０とトリポード部材１０８とがトルク伝達可能に結合する。シャフト５０の端部には、止め輪５６が装着され、これによって、シャフト５０の抜けを規制している。

　この場合も、ブーツ６０は、その蛇腹部６５の山部６３が８個であり、その蛇腹部６５の谷部６４が７個である。また、小径端部６２側の４つの谷部６４をシャフト５０の中間部位５３に近接させたものである。このため、シャフト５０の中間部位５３に外嵌される筒状部材１００をこれら４つの谷部６４に対応する軸方向長さとしている。

　この場合も、自由状態での筒状部材１００の内径寸法を、シャフト５０の中間部位５３の外径寸法よりも０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定している。したがって、筒状部材１００はこのシャフトに対して周方向（矢印Ａ方向）および軸方向（矢印Ｂ方向）への移動が可能となっている。

　次に、図１３に示すものでは、筒状部材１００の装着状態で、所定幅寸Ｔのスリット１０１が形成されている。この場合、筒状部材１００をシャフト５０の中間部位５３に装着する前の状態において、その内径寸法はシャフト５０の中間部位５３の外径寸法よりも小さく設定されても、０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定されても良い。

　シャフト５０の中間部位５３に装着する際には、筒状部材１００を拡径させて、シャフト５０の中間部位５３に嵌着させることになる。この場合も、筒状部材１００はこのシャフト５０に対して周方向（矢印Ａ方向）および軸方向（矢印Ｂ方向）に移動が可能である。また、シャフト５０の中間部位５３と筒状部材１００との間には、スリット１０１からグリースが侵入して介在する。そして、装着状態での筒状部材１００の内径寸法は、シャフト５０の中間部位５３の外径寸法と同じ、または０．１ｍｍ～１ｍｍ程度大きく設定する。但し、シャフト５０の中間部位５３の外径寸法と同じになる場合も、筒状部材１００と中間部位５３の間にグリースが介在するため、実質的には若干大きくなると言える。

　スリット１０１の幅寸法（隙間寸法）Ｔが大き過ぎると、このスリット１０１を介して、ブーツ６０の谷部６４がシャフト５０に接触するおそれがある。このため、スリット１０１の幅寸法（隙間寸法）Ｔとしては、２ｍｍ以下と設定するのが好ましい。

　ところで、筒状部材１００としては、図１４に示す種々のものを提案できる。図１４Ａは前記図９に示すものと同様、スリット１０１が、軸方向沿って直線状に形成されたものであり、図１４Ｂはスリット１０１が凹凸嵌合歯状に形成されたものであり、図１４Ｃはスリット１０１が三角歯状に形成されたものであり、図１４Ｄはスリット１０１が軸心方向に対して傾斜状にかつ曲線状に形成されたものであり、図１４Ｅはスリット１０１が波形歯状に形成されたものであり、図１４Ｆは帯板状体を螺旋状に巻設したものである。なお、図１４Ｆでは、スリット１０１が螺旋状に形成されることになる。

　図９、図１１、図１２、及び図１３に示すように、筒状部材１００が、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能とされるものであれば、作動角を取ってブーツ６０の谷部６４が筒状部材１００に接触しても、筒状部材１００がこの谷部６４の移動に伴ってシャフト５０上を移動することになる。このため、ブーツ６０の谷部６４は摩耗しない。なお、筒状部材１００を有さないものであれば、ブーツ６０の谷部６４はシャフト５０と接触して相対的な移動を伴うため、摩耗する。

　すなわち、ブーツ６０の谷部６４がシャフト５０と接触する際、耐摩耗性を向上させ、ブーツ材料が持つ本来の耐疲労性，耐老化性などの各特性を効果的に活かしてブーツ耐久性を確保した上で、ブーツ６０の外径を飛躍的に小さくした形状設計を採用できる。この効果により、ブーツ耐久性を保持した上で、ブーツ６０のコンパクト化が達成でき、ブーツ６０の内容積を小さくできることで、ブーツ６０内に封入するグリース量を少なくした等速自在継手を得ることが可能となる。

　また、図９、図１１、図１２、及び図１３に示す筒状部材１００では、軸方向両端縁にわたって軸方向スリット１０１が形成されているものであり、筒状部材１００の拡縮が容易に行うことができ、着脱作業を迅速かつ確実に行うことができる。

　筒状部材１００は、軸部材（シャフト５０）の最大外径寸法よりも内径寸法が大きくなる拡径が可能で、ブーツ６０の内周面（谷部６４）が接触する部位（シャフト５０の中間部位５３）への装着時には、軸部材（シャフト５０）に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に縮径しているものであっても、ブーツ６０の内周面（谷部６４）が接触する部位（シャフト５０の中間部位５３）よりも内径寸法が小さく、ブーツ６０の内周面（谷部６４）が接触する部位（シャフト５０の中間部位５３）への装着時には、軸部材（シャフト５０）に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に拡径しているものであってもよい。このため、筒状部材１００としては極めて簡単な構造のものとなって、生産性の向上及びコスト低減に寄与する。しかも、スリット１０１として、軸方向に沿った直線状のものに限らず、図１４Ｂ～図１４Ｆに示す種々の形状のものであってもよく、設計の自由度が大きく、生産性に優れる。

　前記筒状部材１００の内周面と軸部材（シャフト５０）の外周面との間に継手内部に封入される潤滑剤（グリース）が介在することになる。このため、筒状部材１００がシャフト５０上を円滑に移動することができ、作動角を取った状態において、ブーツ６０の谷部６４が筒状部材１００と接触して筒状部材１００に力が掛かることになり、筒状部材１００に接触しているブーツ６０の谷部６４の移動とともに筒状部材１００を移動することになる。このため、谷部６４と筒状部材１００との間に相対的な移動が生じず、谷部６４の摩耗を生じさせない。

　ブーツ６０としては、等速自在継手に従来から用いられている既存（公知公用）のものを用いることができる。この場合、本発明では、ブーツ６０の谷部６４が筒状部材１００に接触しても、ブーツ６０の谷部６４の摩耗を生じさせないものであり、谷部の耐摩耗性を考慮する必要がなく、谷部６４の谷径を小さくすることができる。このため、ブーツ外径を小さくするコンパクト設計が可能となる。このように、ブーツ６０の材質は、特に制限されることなく種々のものが適用できることになる。このため、従来材よりも耐摩耗性が低下しても耐疲労性や耐熱老化性に優れる材料など、本願の特性を活かした材料が適用できる様になり、選択肢が広がる。

　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、さらに種々なる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。

　本発明は、固定式等速自在継手であっても、摺動式等速自在継手であってもよい。固定式等速自在継手が高作動角を取る際のブーツ６０の谷部６４の摩耗防止に効果的なため、ブーツ６０をコンパクトにできる。摺動式等速自在継手においても、ブーツ６０の山谷径を極限まで小さく設計することが可能なため、ブーツ６０をコンパクトに設計できる。いずれの仕様においても本願の適用が、とても有効である。

　θ=４５deg以上の大きな作動角を取ることのできるツェッパ型、バーフィールド型などのボールを用いたタイプの固定式等速自在継手や、外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えたダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動型等速自在継手など、あらゆる等速自在継手に適用できる。なお、トリポード型の場合、シングルローラタイプであっても、ダブルローラタイプであってもよい。

１０   外側継手部材
２０   内側継手部材
３０   トルク伝達部材（ボール）
５０   軸部材（シャフト）
６０   ブーツ
８０，８１    中間部材（すべり軸受）
１００筒状部材
１０１スリット

Claims

　一端に開口部を有する外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記外側継手部材の開口部を閉塞するブーツの端部を、前記外側継手部材の取付部位および前記内側継手部材から延びる軸部材の取付部位に締め付け固定した等速自在継手であって、
　前記外側継手部材に対して前記軸部材が作動角をとった時に軸部材の外周面のうちで少なくとも前記ブーツの内周面が接触する部位に、軸部材の外周面とブーツの内周面との相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材を設けたことを特徴とする等速自在継手。
　前記相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材をすべり軸受とした請求項１に記載の等速自在継手。
　前記相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材は、複数個のすべり軸受が軸方向に沿って独立して並設されている請求項１又は２に記載の等速自在継手。
　前記相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材は、軸部材の外周面を被覆する筒状部材からなり、前記筒状部材の周方向の少なくとも一箇所に、接合可能な一対の端部を軸方向に沿って形成した請求項１～３のいずれか一項に記載の等速自在継手。
　前記相対移動に伴う摩擦による摩耗を低減する中間部材は、軸部材の外周面を被覆する筒状部材からなり、この筒状部材は、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能とされる請求項１～４に記載の等速自在継手。
　前記筒状部材は、軸方向両端縁にわたって軸方向スリットが形成されている請求項５に記載の等速自在継手。
　前記筒状部材は、軸部材の軸端部部位の最大外径寸法よりも内径寸法が大きくなる拡径が可能で、ブーツの内周面が接触する部位への装着時には、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に縮径している請求項６に記載の等速自在継手。
　前記筒状部材は、軸部材のブーツの内周面が接触する部位の外径寸法よりも軸方向スリットの周方向の幅寸法が大きくなる拡径が可能で、ブーツの内周面が接触する部位への装着時には、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に縮径している請求項６に記載の等速自在継手。
　前記筒状部材は、軸部材のブーツの内周面が接触する部位よりも内径寸法が小さく、軸部材のブーツの内周面が接触する部位への装着時には、軸部材に対して周方向及び軸方向の移動が可能となる内径寸法に拡径している請求項６に記載の等速自在継手。
　前記筒状部材の内周面と軸部材の外周面との間に継手内部に封入される潤滑剤が介在する請求項１～９のいずれか一項に記載の等速自在継手。