車両用等速自在継手
【課題】駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる等速自在継手を提供する。
【解決手段】等速自在継手１０であって、外筒部７６の円筒内周面７２と内筒部８２の円筒外周面７８との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を許容しつつそれら内筒部８２および外筒部７６をその軸心Ｃ１方向に案内する案内装置１０２と、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制するゴム素子９２とを備えて構成されていることから、この等速自在継手１０を備える駆動系に発生する振動の要因となる軸心Ｃ１方向の軸心力Ｆの伝達が抑制されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【解決手段】等速自在継手１０であって、外筒部７６の円筒内周面７２と内筒部８２の円筒外周面７８との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を許容しつつそれら内筒部８２および外筒部７６をその軸心Ｃ１方向に案内する案内装置１０２と、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制するゴム素子９２とを備えて構成されていることから、この等速自在継手１０を備える駆動系に発生する振動の要因となる軸心Ｃ１方向の軸心力Ｆの伝達が抑制されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸心の交差角が相対的に変化する２つの回転部材の間を等速回転で連結する車両用等速自在継手の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機或いは差動歯車装置から駆動輪への動力伝達などに際して用いられる車両用等速自在継手が知られている。たとえば、特許文献１に記載されたトリポード型等速自在継手がそれである。このような等速自在継手は、たとえば、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えた有底円筒状の外輪と、その外輪の複数本の溝内に転動自在に配設される複数のころを回転自在に支持し、一端部がその外輪の開口から突き出す内輪とを備え、その外輪とその内輪との間でそれらの軸心の斜交角度（ジョイント角）に拘わらず等速でトルクを伝達するようになっている。上記内輪は、例えば、シャフト部材とそのシャフト部材の一端に嵌め付けられたスリーブ部材とから構成される。
【特許文献１】特開２００５−１３３８９０号公報
【特許文献２】特開平８−４０００５号公報
【０００３】
そして、等速自在継手には、前記内輪が前記外輪に対してその外輪の軸心方向に相対移動することが許容された摺動式等速自在継手として、例えば上記トリポート型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、およびクロスグルーブ型等速自在継手などがあり、また、上記内輪が外輪に対してその外輪の軸心方向において固定され、それら内輪と外輪との最大交差角が比較的大きくとれる固定式等速自在継手として、例えばツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の等速自在継手を含む駆動系では、車両発進時において等速自在継手に作用する誘起スラスト力に起因する車体の横揺れ振動や、アイドリング時において例えばエンジンロール振動等が等速自在継手などを介して車体に伝達されることによるアイドル振動、或いは車両走行時においてエンジンやモータのトルク変動によって生じるドライブシャフトの曲げ共振に起因する車内こもり音または変速機内のギヤの噛合誤差に起因するギヤノイズなどが発生するという問題がある。これらの振動は、前記内輪と前記外輪との軸心方向の相対移動が許容される摺動式等速自在継手を駆動系の一部に用いることによって、ある程度抑制することができる。しかし、このような摺動式等速自在継手においては、外輪の内周面に形成された前記複数の溝内を内輪に支持された前記複数のころが転動することによって内輪が外輪に対してその外輪の軸心方向に相対移動するようになっているが、その相対移動に際して上記溝ところとの間、およびそのころと内輪との間に摩擦が生じるために、前記のような振動を必ずしも十分に吸収して抑制することはできない。
【０００５】
特許文献２には、前記内輪を構成するシャフト部材とスリーブ部材とがセレーション嵌合され、それらシャフト部材とスリーブ部材との軸心方向の間隙に弾性部材が設けられた等速自在継手が記載されている。これによれば、シャフト部材にその軸心方向の振動が作用すると弾性部材がその振動を吸収して振動を抑制することができるとされている。しかしながら、この特許文献２に記載の等速自在継手では、トルクがかかっている状態においてシャフト部材とスリーブ部材との間に摺動抵抗が生じるために、それらシャフト部材とスリーブ部材との軸心方向の相対移動作動が十分機能せず、前記のような振動を必ずしも十分に吸収して抑制することはできない。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる車両用等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（１）有底円筒状の外筒部と、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えてその外筒部に対して軸心方向の相対移動可能に外筒部内に嵌め入れられた内筒部とを備えた有底円筒状の外輪と、その内筒部の内周面に軸心方向に平行に形成された複数本の溝内に転動自在にそれぞれ配設された複数のころを回転自在に支持し、一端部が円筒部の開口から突き出す内輪とを備え、外輪と内輪との間でそれらの軸心の斜交角度に拘わらず等速でトルクを伝達する車両用等速自在継手であって、（２）前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず内筒部と外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ内筒部および外筒部をその軸心方向に案内する軸方向案内装置と、（３）外筒部と内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置とを、含むことにある。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１にかかる発明において、前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、その相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、その転動体を介して外筒部と内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることにある。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることにある。
【００１０】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることにある。
【００１１】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることにある。
【００１２】
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることにある。
【００１３】
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至６のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部と外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることにある。
【００１４】
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、請求項７にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることにある。
【００１５】
また、請求項９にかかる発明の要旨とするところは、請求項７または８にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることにある。
【００１６】
また、請求項１０にかかる発明の要旨とするところは、請求項７乃至９のいずれか１にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることにある。
【００１７】
また、請求項１１にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１０のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることにある。
【００１８】
また、請求項１２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１１のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部および外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることにある。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外輪の外筒部の内周面とその外筒部に嵌め入れられた内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず内筒部と外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ内筒部および外筒部をその軸心方向に案内する軸方向案内装置と、外筒部と内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置とを含んで構成されていることから、この車両用等速自在継手が駆動系の一部の例えばドライブシャフト等に用いられることにより、その駆動系に発生する振動の要因となるドライブシャフトに作用する軸心方向の強制力（スラスト力）の伝達が抑制される（吸収される）ので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２０】
また、請求項２にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、その相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、その転動体を介して外筒部と内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることから、例えば球体などにより構成される転動体と一対の軸方向溝とが線接触或いは点接触することで外筒部と内筒部との間の摺動抵抗が可及的に小さくされ、トルクがかかった状態であっても外筒部と内筒部とが軸心方向に滑らかに相対移動可能であるので、駆動系に発生する振動を十分に吸収して抑制することができる。
【００２１】
また、請求項３にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることから、車両用等速自在継手に作用する軸心方向の強制力の大きさに応じてその強制力の伝達方向とは反対の方向へ反発力が作用し、外筒部と内筒部との間において伝播される強制力が低減されるので、その強制力に起因して駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２２】
また、請求項４にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることから、その車両用等速自在継手を含む駆動系にて発生する振動が減衰要素で吸収されるので、駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項５にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることから、車両用等速自在継手に作用する軸心方向の強制力は必ず軸方向移動抑制装置を介して外筒部と内筒部との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生する振動を確実に抑制することができる。
【００２４】
また、請求項６にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることから、軸方向案内装置および軸方向移動抑制装置に過度な負担がかかることを防止できる。
【００２５】
また、請求項７にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部と外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることから、例えばバネやゴム等の弾性部材を含んで構成される相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部とが相対回転されることで、駆動系の一部である車両用等速自在継手のねじり剛性が低下して駆動系の共振周波数が低下し、ドライブシャフトのねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００２６】
また、請求項８にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることから、その弾性部材を含んで構成される相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部とが相対回転されることで、駆動系の一部である車両用等速自在継手のねじり剛性が低下して駆動系の共振周波数が低下し、ドライブシャフトのねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることから、その減衰要素において駆動系に発生するねじり振動が吸収されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２８】
また、請求項１０にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることから、駆動系に発生するねじり振動は必ず相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生するねじり振動を確実に抑制することができる。
【００２９】
また、請求項１１にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることから、相対回転抑制装置に過度な負担がかかることを防止できるとともに、例えば加速走行時などの比較的高いトルクが伝達されるときには車両用等速自在継手のねじり剛性が高くされるので、車両用等速自在継手の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。
【００３０】
また、請求項１２にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部および外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることから、内筒部および外筒部の回転軸心を略一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の一実施例のトリポード型摺動式車両用等速自在継手（以下では等速自在継手という）１０が適用されたドライブシャフト１２を含むドライブトレーン（駆動系）１４の一部、および駆動輪１６と車体１８との連結状態を示す一部断面図である。図１において、このドライブトレーン１４は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型の駆動形式を採用する車両のものであり、車両走行用の動力源として内燃機関で構成される例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジン２０と、そのエンジン２０の後段に設けられ、エンジン２０の出力を流体を介して伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２１と、そのトルクコンバータ２１の後段に設けられ、トルクコンバータ２１の出力回転を変速する変速機２２と、その変速機２２の出力回転を減速するとともに、左右一対の駆動輪１６の回転差を許容しつつそれら一対の駆動輪１６を回転駆動する差動歯車装置２４とを含んで構成されている。
【００３３】
上記駆動輪１６は、サスペンション２６や複数のリンク部材２８を介して車体１８に連結されるとともにそのリンク部材２８の１つにベアリング３０を介して回転可能に支持されたホイールハブ３２と、そのホイールハブ３２の外周部に嵌め付けられたブレーキディスク３４と、外周部にタイヤ３６が嵌め付けられるとともにホイールハブ３２に固定されたホイール３８とを備えている。
【００３４】
上記ドライブシャフト１２は、差動歯車装置２４と左右一対の駆動輪１６とをそれぞれ動力伝達可能に連結するものである。本実施例では、車両の左右方向すなわち幅方向に平行な断面図である図１に示すように、差動歯車装置２４が車両の右側すなわち図１の右側に配設されている。このため、車両の左側に設けられたドライブシャフト１２は、長くなることで強度上において不利となることのないように、一端が差動歯車装置２４に動力伝達可能に連結されるとともに他端が車体１８に固定されたマウント４０により軸心まわりの回転可能に支持された連結シャフト４２を介して、間接的に差動歯車装置２４と駆動輪１６とを連結している。
【００３５】
この左右一対のドライブシャフト１２は、被動側シャフト部材４４と、その被動側シャフト部材４４に対して本実施例の等速自在継手１０により連結された中間シャフト部材４６と、その中間シャフト部材４６に対してよく知られた所謂ツェッパ型固定式等速自在継手４８により連結された駆動側シャフト部材５０とを含んで構成されている。
【００３６】
上記被動側シャフト部材４４は、一端部が差動歯車装置２４の出力部材としての図示しないサイドギヤに対して動力伝達可能なように直接的または間接的に連結された被動側シャフト部５２と、底部がその被動側シャフト部５２の他端部に結合されることでその被動側シャフト部５２と一体的に構成された有底円筒状部材であって、軸心Ｃ１方向に平行な複数本の溝５４を円筒内周面５５に備えた外輪５６とを備えている。この外輪５６は、等速自在継手１０の一部を構成している。
【００３７】
図２は、図１の等速自在継手１０を外輪５６の軸心Ｃ１を通る断面で示すII−II矢視部断面図である。また、図３は、等速自在継手１０を外輪５６の軸心Ｃ１に直交する断面で示した図２のIII−III矢視部断面図である。図１乃至および図３において、等速自在継手１０は、上記外輪５６と、軸心Ｃ２を有してその外輪５６内に配設された円筒状のボス部５８およびそのボス部５８の外周面から外輪５６の複数本の溝５４に向けて径方向外側にそれぞれ突き出す複数の脚軸６０を有し、ボス部５８において軸心Ｃ２方向に形成された軸孔６２に前記中間シャフト部材４６の一端部がスプライン嵌合されたトリポード部材６４と、外輪５６の複数本の溝５４内に転動自在にそれぞれ配設されるとともに、複数の脚軸６０によりその軸心Ｃ３まわりに配設された複数の針状ころ６６を介して回転自在に支持された複数のローラ（ころ）６８とを備えている。
【００３８】
上記複数本の溝５４には、軸心Ｃ１まわりの周方向において相対向するとともに軸心Ｃ１に直交する面内において円弧状断面を有する一対のローラ案内面７０が形成されている。そして、上記ローラ６８の外周面は、その軸心Ｃ３を通る面内において円弧状に形成されており、ローラ案内面７０に対して線接触或いは点接触するようになっている。なお、トリポード部材６４および中間シャフト部材４６の結合体が、外輪５６の複数本の溝５４内に転動自在に配設された複数のローラ６８を回転自在に支持するとともに一端部がその外輪５６の開口から突き出す本発明における内輪に相当している。
【００３９】
ローラ６８は、溝５４内において、上述のように転動可能すなわち外輪５６に対して軸心Ｃ１と平行な方向に相対移動可能である。摺動式とは、ローラ６８が溝５４内で転動することによって、トリポード部材６４が外輪５６に対して軸心Ｃ１と平行な方向に相対移動可能であるということである。さらに、ローラ６８は、外輪５６に対してその外輪５６の軸心Ｃ１とトリポード部材６４の軸心Ｃ２との斜交角度が所定の角度範囲内で変化させられるように揺動可能であるとともに、脚軸６０に対して軸心Ｃ３に平行な方向に相対移動可能である。
【００４０】
このように構成された等速自在継手１０においては、ローラ６８が外輪５６のローラ案内面７０に沿ってその外輪５６の底部と接触する被動側限界位置（インボード側位置）から外輪５６の開口部端手前の駆動側限界位置（アウトボード側位置）まで転動することにより、中間シャフト部材４６が外輪５６に対して軸心Ｃ１方向に相対移動するようになっており、また、ローラ６８が外輪５６の溝５４内において前述のように揺動することにより、中間シャフト部材４６が外輪５６の開口部と接触するまで外輪５６に対して相対角度変化するようになっている。そして、この等速自在継手１０においては、外輪５６とトリポード部材６４との間でそれらの軸心Ｃ１およびＣ２の斜交角度に拘わらず、等速でトルクを伝達するようになっている。
【００４１】
ここで、本実施例の等速自在継手１０は、上記構成に加えて、以下のような構成を備えている。図２および図３において、本実施例の外輪５６は、底部が被動側シャフト部５２の他端部に結合されることでその被動側シャフト部５２と一体的に構成された有底円筒状部材であって、円筒内周面（内周面）７２から軸心Ｃ１に平行な方向に連なり且つ軸心Ｃ１まわりの所定の間隔で径方向内側に向かって突き出す複数本の凸部７４を有する外筒部７６と、円筒外周面７８から軸心Ｃ１に平行な方向に連なり且つ軸心Ｃ１まわりの所定の間隔で径方向内側に向かって凹む、上記複数の凸部７４がそれぞれ嵌め入れられた複数本の凹部８０を有する有底円筒状部材であって、前記複数本の溝５４を円筒内周面５５に備えて外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能且つ軸心Ｃ１まわりに所定の範囲だけ相対回転可能に嵌め入れられた内筒部８２とを、備えて構成されている。
【００４２】
外輪５６の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の間隙に相当する外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間隙８９および外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間隙９１には、それぞれ、例えば高粘性シリコンや高粘性オイル等の高粘性物質を内包する弾性変形可能な一対の環状のゴム素子９２が設けられている。このゴム素子９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置として機能するものである。すなわち、このゴム素子９２は、外輪５６に外力が作用していない図２に示す状態を原位置としたときの外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓに応じて弾性変形することでその変形方向とは反対の方向へ反発力を生じさせる弾性部材であるとともに、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素でもある。なお、ゴム素子９２と外筒部７６および内筒部８２との間には、表面に例えばすべりを良くするためのポリクロロフルオロエチレンの重合体であるフッ素樹脂膜加工などの低摩擦加工が施された摺動板９４がそれぞれ設けられている。本実施例において、上記ゴム素子９２は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対移動距離Ｓが０(零)である場合すなわち上記間隙８９、９１が所定距離Ｓ１である場合において、変形量が０(零)となり且つ一対の摺動板９４に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。
【００４３】
外輪５６の外筒部７６と内筒部８２との周方向の間隙に相当する外筒部７６の凸部７４と内筒部８２の凹部８０とで形成される周方向の間隙９５には、外輪５６に外力が作用していない図３に示す状態を原位置としたときの外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度（相対回転量）θに応じて弾性変形することでその変形方向とは反対の方向へ反発力を生じさせる弾性部材として、第１ばね９６および第２ばね９８が設けられている。これら第１ばね９６および第２ばね９８は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を抑制する相対回転抑制装置として機能するものである。なお、第１ばね９６および第２ばね９８と凸部７４および凹部８０との間には、表面に例えばすべりを良くするためのポリクロロフルオロエチレンの重合体であるフッ素樹脂膜加工などの低摩擦加工が施された摺動板１００がそれぞれ設けられている。本実施例において、上記第１ばね９６は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θが０(零)である場合すなわち上記周方向の間隙が所定角度θ２である場合において、与荷重が０(零)となり且つ一対の摺動板１００に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。また、第２ばね９８は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θが所定角度θ１である場合すなわち上記周方向の間隙９５が所定角度θ２と所定角度θ１との差である場合において、与荷重が０(零)となり且つ一対の摺動板１００に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。
【００４４】
外筒部７６の円筒内周面７２と内筒部８２の円筒外周面７８との間には、伝達トルクＴの大きさに拘わらず内筒部８２と外筒部７６との軸心Ｃ１方向の相対移動および内筒部８２と外筒部７６との軸心Ｃ１まわりの相対回転を許容し且つそれら内筒部８２および外筒部７６を軸心Ｃ１方向および軸心Ｃ１まわりにそれぞれ案内する案内装置１０２が設けられている。この案内装置１０２は、軸方向案内装置および相対回転案内装置として機能するものである。具体的には、本実施例の案内装置１０２は、軸心Ｃ１まわりの所定の間隔であって外筒部７６の凸部７４と内筒部８２の凹部８０との間において、それぞれ軸心Ｃ１方向に２カ所ずつ設けられている。この案内装置１０２は、外筒部７６の凸部７４の先端面に矩形断面を有して軸心Ｃ１方向に穿設された摺動溝１０４内に嵌め入れられた直方体状の摺動体１０６と、その外筒部７６の摺動溝１０４の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝１０８と、内筒部８２の凹部８０の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の周方向溝１１０と、一対の軸方向溝１０８内に嵌め入れられた球体状の軸方向転動体（転動体）１１２と、一対の周方向溝１１０内に嵌め入れられた球体状の周方向転動体（転動体）１１４とを有し、それら軸方向転動体１１２および周方向転動体１１４をそれぞれ介して外筒部７６と内筒部８２とを軸心Ｃ１方向に相対移動可能且つ周方向に相対回転可能に支持している。すなわち、外筒部７６と内筒部８２とは、軸心Ｃ１方向において、計６個設けられた一対の軸方向溝１０８にそれぞれ線接触或いは点接触する軸方向転動体１１２により支持されており、また、軸心Ｃ１まわりの周方向において、計６個設けられた一対の周方向溝１１０にそれぞれ線接触或いは点接触する周方向転動体１１４により支持されている。したがって、外輪５６にトルクが作用している場合であっても、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動すなわち摺動が滑らかに行われるようになっている。なお、一対の軸方向溝１０８が、本発明における外筒部７６の内周面と内筒部８２の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝に相当するものである。
【００４５】
上記案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離Ｓを所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置、および外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度θを所定の範囲内に規制する相対回転制限装置としても機能している。すなわち、案内装置１０２は、図２の案内装置１０２を拡大して示す図４において実線で示すように、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１方向に相対移動することにより軸方向転動体１１２が一対の軸方向溝１０８のうち一方の一端部に当接しつつ他方の他端部に当接した場合、それ以上の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を阻止するようになっている。したがって、外筒部７６と内筒部８２とは、外力が作用していない図２に示す状態すなわち図４において２点鎖線で示す状態を原位置とした場合、その原位置から図４において実線で示す状態まで相対移動可能となっている。案内装置１０２によって許容される片側相対移動許容距離Ｓａは、図４に示すように軸方向溝１０８の軸方向長さＬと軸方向転動体１１２の直径Ｄとの差となる。なお、これら軸方向長さＬおよび直径Ｄは、片側相対移動許容距離Ｓａが前記所定距離Ｓ１を下回るように設定される。すなわち、所定距離Ｓ１は、片側相対移動許容距離Ｓａを上回るように設定される。また、前記相対移動距離Ｓを所定の範囲内に規制するとは、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離Ｓが原位置を基準として−Ｓａから＋Ｓａの範囲内に規制されることを意味する。
【００４６】
また、案内装置１０２は、図３の案内装置１０２を拡大して示す図５において実線で示すように、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１まわりに相対移動することにより周方向転動体１１４が一対の周方向溝１１０のうち一方の一端部に当接しつつ他方の他端部に当接した場合、それ以上の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を阻止するようになっている。したがって、外筒部７６と内筒部８２とは、外力が作用していない図３に示す状態すなわち図５において２点鎖線で示す状態を原位置とした場合、その原位置から図５において実線で示す状態まで相対回転可能となっている。案内装置１０２によって許容される片側相対回転許容角度θａは、図５に示すように周方向溝１１０の周方向角度θＲと周方向転動体１１４の周方向角度θＤとの差となる。なお、これら周方向角度θＲおよびθＤは、片側相対回転許容角度θａが前記所定角度θ２を下回るように設定される。すなわち、所定角度θ２は、片側相対回転許容角度θａを上回るように設定される。また、前記相対回転角度θを所定の範囲内に規制するとは、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度θが原位置を基準として−θａから＋θａの範囲内に規制されることを意味する。
【００４７】
このように構成された外輪５６においては、その外輪５６に作用する軸心力Ｆと相対移動距離Ｓとの関係を示す図６に示すように、相対移動距離Ｓが−Ｓａ〜＋Ｓａの範囲内（スラスト加振範囲内）では次式(１)が成り立つ。なお、式(１)中において、ｋｓは、ゴム素子９２のバネ定数[N/m]すなわち加えられた力の大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００４８】
Ｆ＝ｋｓ×Ｓ ・・・(１)
【００４９】
そして、相対移動距離Ｓが−Ｓａ或いは＋Ｓａに達すると、前述のように案内装置１０２によりそれ以上の相対移動が制限されることで、軸心力Ｆが増加しても相対移動距離Ｓが変化しないようになっている。
【００５０】
したがって、相対移動距離Ｓが−Ｓａ〜＋Ｓａの範囲内である状態においては、駆動系において発生した軸心方向の強制力の伝達が等速自在継手１０の外輪５６において低減されるようになっている。
【００５１】
また、外輪５６においては、その外輪５６に作用するトルクＴと相対回転角度θとの関係を示す図７に示すように、相対回転角度θが−θ１〜＋θ１の範囲内では次式(２)が成り立つ。なお、式(２)中において、ｋθ１は、第１ばね９６のねじり剛性[N・m/rad]すなわち加えられたトルクの大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００５２】
Ｔ＝ｋθ１×θ ・・・(２)
【００５３】
そして、相対回転角度θが−θａ〜−θ１および＋θ１〜＋θａの範囲内では次式(３)が成り立つ。なお、式(３)中において、ｋθ２は、第２ばね９８のねじり剛性[N・m/rad]すなわち加えられたトルクの大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００５４】
Ｔ＝(ｋθ１＋ｋθ２)×θ−Ｔ１ ・・・(３)
【００５５】
さらに、相対回転角度θが−θａ或いは＋θａに達すると、前述のように案内装置１０２によりそれ以上の相対回転が制限されることで、トルクＴが増加しても相対回転角度θが変化しないようになっている。
【００５６】
したがって、相対回転角度θが−θａ〜＋θａの範囲内である状態においては、相対回転角度θが−θａ或いは＋θａに達した状態に比較して外輪５６のねじり剛性が小さくされるようになっている。特に、本実施例では、相対回転角度θが−θ１〜＋θ１の範囲内にあるときは、相対回転角度θが−θａ〜−θ１および＋θ１〜＋θａの範囲内にあるときに比較して外輪５６のねじり剛性が小さくされるようになっている。本実施例では、例えば、変速機２２や差動歯車装置２４内のギヤの噛合誤差に起因するギヤノイズ、およびトルクコンバータ２１のロックアップクラッチ係合に起因するロックアップこもり音の発生するトルク範囲が、図７に示すように０(零)から所定角度θ１に対応する所定トルクＴθ１までの範囲となるように、上記所定角度θ１が設定されている。また、本実施例では、例えば、アイドリング振動の発生するトルク範囲が、図７に示すように上記所定トルクＴθ１から片側相対回転許容角度θａに対応する所定トルクＴθａまでの範囲となるように、所定角度θ１および片側相対回転許容角度θａが設定されている。
【００５７】
以下においては、上述のように構成される本実施例の等速自在継手１０を備える車両の駆動系の振動特性について説明する。
【００５８】
先ず、本実施例の外輪５６のように外筒部７６および内筒部８２を備えてそれらが相対移動或いは相対回転するように構成されていない外輪を有する、従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備える車両の振動特性に関して考察する。このような従来例の車両では、発進時にトリポード型摺動式等速自在継手において誘起スラスト力が生じる。この誘起スラスト力は、ドライブシャフト１２の折れ角すなわち前記斜交角度が増大するほど大きくなる。この誘起スラスト力に起因する共振によって、駆動系に振動が発生する。この振動は、サスペンション２６やリンク部材２８或いは図示しないエンジンマウント等を介して駆動系に連結された車体１８に伝達され、車体１８に横揺れ振動を生じさせる。
【００５９】
また、従来例の車両では、アイドリング時に発生する例えば図１に矢印Ａで示すようなエンジンロール振動が従来例トリポード型摺動式等速自在継手などを介して車体１８に伝達される。これにより、車体１８を左右に振動させるアイドル振動が生じる。
【００６０】
また、従来例の車両では、エンジン２０の例えば爆発１次トルク変動やそのエンジン２０とは別に設けられた動力源としてのモータのトルク変動、或いは変速機２２や差動歯車装置２４内のギヤの噛合誤差に起因して、ドライブシャフト１２の曲げ共振やねじり共振が発生する。このドライブシャフト１２の曲げ共振やねじり共振によって、振動および車内こもり音やノイズなどの不快な騒音が発生する。
【００６１】
図８は、エンジン２０において発生した爆発１次トルク変動が駆動系に伝達され、その爆発１次トルク変動によってドライブシャフト１２のねじり共振が発生し、ドライブシャフト１２から出力されるトルク変動が車体（ボデー）１８に伝達されることを示すブロック図である。
【００６２】
図９は、車両の駆動系をマス（質量）とダンパとで表した等価４自由度モデル（駆動系ねじり共振モデル）を示す図である。図９において、等価４自由度モデルは、エンジン２０のクランクシャフトおよびトルクコンバータ２１の１次側（トルクコンバータ２１の入力軸およびポンプ翼車）を含み、慣性モーメントＩ１を有するマスＭ１と、トルクコンバータ２１の２次側（トルクコンバータの出力軸およびタービン翼車）、変速機２２、および差動歯車装置２４を含み、慣性モーメントＩ２を有するマスＭ２と、駆動輪１６を含み、慣性モーメントＩ３を有するマスＭ３と、サスペンション２６および車体１８を含み、慣性モーメントＩ４を有するマスＭ４とを、備えている。そして、マスＭ１とマスＭ２との間は、ねじり剛性ｋθＭ１２を有するトルクコンバータ１６のロックアップダンパにより連結されている。また、マスＭ２とマスＭ３との間は、ねじり剛性ｋθＭ２３を有する上記従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備えるドライブシャフトにより連結されている。また、マスＭ３とマスＭ４との間は、ねじり剛性ｋθＭ３４を有するタイヤ３６により連結されている。
【００６３】
図９に示す等価４自由度モデルの運動方程式を計算すると、前述のような振動や騒音を発生させる低回転領域のねじり振動に最も影響を与えているのは、ねじり共振２次モードであることがわかる。図１０は、その結果、すなわち図９に示す等価４自由度モデルにおける低回転領域のねじり振動の挙動を電子計算機によってシミュレーションした結果を示す図である。図１０は、ねじり共振２次モード（振動モード）を示すものであって、マスＭ１乃至Ｍ３のねじれの指標（各マス相互の相対的な振幅または角度）を矢印ａ、ｂ、ｃの長さで表した図である。なお、図１０において、マスＭ４はほとんど動いていない。図１０に示すように、このねじり共振２次モードにおいて最もねじれているのはマスＭ２であり、この駆動モードで共振を低減させるには、ドライブシャフト１０のねじり剛性ＫθＭ２３を低下させるか或いはロックアップダンパのねじり剛性ＫθＭ１２を低下させることが効果的であると考えられる。
【００６４】
図１１乃至図１３は、本実施例の等速自在継手１０を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数[Hz]またはエンジン回転速度ＮＥ[rpm]とトルク変動伝達率（振動伝達レベル）[dB]との関係を示す図である。図１１乃至図１３において、点線は、前記従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。また、実線は、本実施例の等速自在継手１０を備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。なお、図１１は、比較的広範な周波数範囲である５０〜１４５０[Hz]を示す図であり、また、図１２は、特に駆動系ねじり共振に関連する周波数範囲である１５〜５０[Hz]を示す図である。図１４は、ドライブシャフト１２の曲げ共振による振動モードを点線や１点鎖線で示すものであり、図１３は、従来例および本実施例に加えて、曲げ共振を低減するために図１４の各振動モードの腹に対応する部分などによく知られた所謂ダイナミックダンパを備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。なお、図１３は、特に車内こもり音に関連する周波数範囲である５０〜２００[Hz]を示す図である。
【００６５】
図１１および図１３に示すように、本実施例では、車内こもり音に関連する５０〜２００[Hz]辺り（図１１の矢印ｄで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。また、ダイナミックダンパを備えた例に比較しても、より効果的に振動伝達率が小さくなっている。
【００６６】
また、図１１に示すように、本実施例では、ギヤノイズに関連する４００〜９００[Hz]辺り（矢印ｅで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。
【００６７】
また、図１１に示すように、本実施例では、モータノイズに関連する８５０〜１４５０[Hz]辺り（矢印ｆで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。
【００６８】
また、図１２に示すように、本実施例では、低伝達トルク状態におけるねじり剛性が小さくされたことによって駆動系のねじり共振周波数が矢印ｇのように低下させられている。すなわち、同じエンジン回転速度ＮＥであっても、本実施例の方が従来例よりも振動レベルを示すトルク変動伝達率が低下させられている。
【００６９】
上述のように、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６の円筒内周面（内周面）７２と内筒部８２の円筒外周面（外周面）７８との間に設けられ、伝達トルクＴの大きさに拘わらず外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を許容しつつそれら内筒部８２および外筒部７６をその軸心Ｃ１方向に案内する案内装置（軸方向案内装置）１０２と、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制するゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２とを、備えて構成されていることから、この等速自在継手１０が駆動系の一部の例えばドライブシャフト１２等に用いられることで、その駆動系に発生する振動の要因となるドライブシャフト１２に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆの伝達が抑制されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７０】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、案内装置（軸方向案内装置）１０２は、外筒部７６の円筒内周面（内周面）７２の凸部７４の先端面に矩形断面を有して軸心Ｃ１方向に穿設された摺動溝１０４内に嵌め入れられた直方体状の摺動体１０６と、その外筒部７６の摺動溝１０４の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝１０８と、内筒部８２の円筒外周面（外周面）７８の凹部８０の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の周方向溝１１０と、一対の軸方向溝１０８内に嵌め入れられた球体状の軸方向転動体１１２と、一対の周方向溝１１０内に嵌め入れられた球体状の周方向転動体１１４とを有し、それら軸方向転動体１１２および周方向転動体１１４をそれぞれ介して外筒部７６と内筒部８２とを軸心Ｃ１方向に相対移動可能且つ周方向に相対回転可能に支持するものであることから、軸方向転動体１１２と一対の軸方向溝１０８とがそれぞれ線接触或いは点接触することで外筒部７６と内筒部８２との間の摺動抵抗が可及的に小さくされ、トルクがかかった状態であっても外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１方向に滑らかに相対移動可能であるので、駆動系に発生する振動を十分に吸収して抑制することができる。
【００７１】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓに応じて弾性変形する弾性部材であることから、等速自在継手１０に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆの大きさに応じてその軸心力Ｆの伝達方向とは反対の方向へ反発力が作用し、外筒部７６と内筒部８２との間において伝播される軸心力Ｆが低減されるので、その軸心力Ｆに起因して駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７２】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素であることから、等速自在継手１０を含む駆動系にて発生する振動がゴム素子９２で吸収されるので、駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７３】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の間隙に設けられていることから、等速自在継手１０に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆは必ずそのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生する振動を確実に抑制することができる。
【００７４】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓを所定の範囲内すなわち原位置を基準として−Ｓａから＋Ｓａの範囲内に規制する案内装置（軸方向移動制限装置）１０２を備えていることから、ゴム素子９２に過度な負担がかかることを防止できる。
【００７５】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制するゴム素子（相対回転抑制装置）９２を備えていることから、そのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２とが相対回転されることで、駆動系の一部であるドライブシャフト１２のねじり剛性Ｋθ２が低下して駆動系のねじり共振周波数が低下し、ドライブシャフト１２のねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００７６】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度（相対回転量）θに応じて弾性変形する弾性部材であることから、そのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２とが相対回転されることで、駆動系の一部であるドライブシャフト１２のねじり剛性Ｋθ２が低下して駆動系のねじり共振周波数が低下し、ドライブシャフト１２のねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００７７】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素であることから、そのゴム素子９２において駆動系に発生するねじり振動が吸収されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７８】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との周方向の間隙に設けられていることから、駆動系に発生するねじり振動は必ずそのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生するねじり振動を確実に抑制することができる。
【００７９】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対回転角度（相対回転量）θを所定の範囲内すなわち原位置を基準として−θａから＋θａの範囲内に規制する案内装置（相対回転制限装置）１０２を備えていることから、ゴム素子９２に過度な負担がかかることを防止できるとともに、例えば加速走行時などの比較的高いトルクが伝達されるときには等速自在継手１０のねじり剛性が従来どおりに高くされるので、等速自在継手１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。
【００８０】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を案内する案内装置（相対回転案内装置）１０２を備えていることから、外筒部７６と内筒部８２との回転軸心Ｃ１を略一定に保つことができる。
【００８１】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、前記軸方向移動抑制装置としてのゴム素子９２と前記相対回転抑制装置としての第１ばねおよび第２ばねとが外筒部７６と内筒部８２との間に設けられていることから、外輪５６にそれら抑制装置をまとめることができるので、簡便な構成で軸方向および回転方向の制振機能を得ることができる。
【００８２】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００８３】
たとえば、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外輪５６が外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能且つ軸心Ｃ１まわりに所定の範囲だけ相対回転可能に嵌め入れられた内筒部８２を備えて構成されていたが、これに限らない。例えば、図１５および図１６に示すように、等速自在継手１０は、外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能に嵌め入れられた内筒部８２を有する外輪５６を備えて構成されてもよい。すなわち、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１まわりの相対回転不能であっても軸心Ｃ１方向に相対移動可能であれば、一応の効果は得られる。
【００８４】
外輪５６が上述のように構成されることに伴って、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を案内するための周方向転動体１１４および周方向溝１１０を備えていなくても良い。すなわち、案内装置１０２は、内筒部８２の外筒部７６に対する軸心Ｃ１まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置としての機能を備えていなくてもよい。また、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θを所定の範囲内に規制する相対回転制限装置としての機能を備えていなくてもよい。また、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制するための第１ばね９６および第２ばね９８を備えていなくてもよい。すなわち、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制する相対回転抑制装置としての機能を備えていなくてもよい。
【００８５】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置としてのゴム素子９２を備えて構成されていたが、これに限らない。要するに、前記相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置として機能するものであれば、ゴム素子９２以外であっても用いられ得る。すなわち、外筒部７６と内筒部８２との相対移動距離Ｓに応じて弾性変形する弾性部材或いは外筒部７６と内筒部８２との相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素の少なくとも一方を備えて構成されていればよい。例えば、図１５に示すように、軸心Ｃ１方向に伸縮するスプリング１１６を含んで構成されてもよい。また、例えば、金属や樹脂などから形成されて軸心Ｃ１方向に付勢力を発生する板バネを含んで構成されてもよい。また、例えば、液体が流れるときの抵抗を利用して振動を吸収して減衰させる機能を有する所謂ショックアブソーバーであってもよい。
【００８６】
また、上記ゴム素子９２が用いられる場合であっても、例えば高粘性シリコンや高粘性オイル等の高粘性物質を内包する弾性変形可能な環状のものに限らない。たとえば、ゴム素子９２は、円形状或いは多角形状の断面を有する柱状のものであってもよい。また、軸心Ｃ１まわりに複数個設けられてもよい。
【００８７】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間および外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間に一対の環状のゴム素子９２がそれぞれ設けられていた。しかし、これに限らず、外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間、或いは外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間の少なくとも一方に上記ゴム素子９２が設けられていればよい。要するに、軸方向移動抑制装置は、外筒部７６と内筒部８２との間の軸心Ｃ１方向の間隙に設けられていればよい。
【００８８】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、駆動形式に拘わらず例えばＦＦ車両やＦＲ車両や４ＷＤ車両などの種々の駆動形式を採用する車両において用いられるドライブシャフトやプロペラシャフト等の連結部を構成するものとして好適に用いられる。また、本発明は、動力伝達経路において所定の斜交角度すなわち作動角度を有する駆動側と被動側との２軸間でトルクを伝達する等速自在継手であれば適用することが可能である。すなわち、例えば、トリポート型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、およびクロスグルーブ型等速自在継手などの摺動式等速自在継手、或いはツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手などの固定式等速自在継手等に適用することができる。
【００８９】
また、前述の実施例において、第１ばね９６および第２ばね９８は、相対回転抑制装置として機能するものであって、図７に示すように伝達トルクＴと相対回転角度θとが２段階の非線形特性を有するものであったが、これに限らず、線形特性を有するものであってもよいし、連続的に特性が変わるものであってもよい。これにより、上記特性は、駆動系に発生する振動に応じてその振動が抑制されるように適宜調整（チューニング）し得る。
【００９０】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施例のトリポード型摺動式等速自在継手が適用されたドライブシャフトを含むドライブトレーンの一部、および駆動輪と車体との連結状態を示す一部断面図である。
【図２】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心を通る断面で示すII矢視部断面図である。
【図３】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心に直交する断面で示した図２のIII−III矢視部断面図である。
【図４】図２の案内装置を拡大して示す断面図である。
【図５】図３の案内装置を拡大して示す断面図である。
【図６】図１の外輪に作用する軸心力と相対移動距離との関係を示す図である。
【図７】図１の外輪に作用する軸心力と相対回転角度との関係を示す図である。
【図８】エンジンにおいて発生した爆発１次トルク変動が駆動系に伝達され、その爆発１次トルク変動によってドライブシャフトのねじり共振が発生し、ドライブシャフトから出力されるトルク変動が車体に伝達されることを説明するブロック図である。
【図９】車両の駆動系のねじり振動系をマスとダンパとで簡素化して表した等価４自由度モデルを示す図である。
【図１０】図９に示す等価４自由度モデルの運動方程式の計算結果として、ねじれの指標すなわち各マスの相互の相対的な振幅を示した図である。
【図１１】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１２】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数またはエンジン回転速度とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１３】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１４】ドライブシャフトの曲げ共振による振動モードを示す図である。
【図１５】本発明の他の実施例のトリポード型摺動式等速自在継手を示す図であって、実施例１の図２に対応する断面図である。
【図１６】図１５のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心に直交する断面で示した図１５のXV−XV矢視部断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０：トリポード型摺動式車両用等速自在継手（等速自在継手）
５４：溝
５５、７２：円筒内周面（内周面）
５６：外輪
６８：ローラ（ころ）
７６：外筒部
７８：円筒外周面（外周面）
８２：内筒部
８９、９１：間隙
９２：ゴム素子（軸方向移動抑制装置、弾性部材、減衰要素）
９６：第１ばね（相対回転抑制装置、弾性部材）
９８：第２ばね（相対回転抑制装置、弾性部材）
１０２：案内装置（軸方向案内装置、相対回転案内装置、軸方向移動制限装置、相対回転制限装置）
１０８：軸方向溝
１１０：周方向溝
１１２：軸方向転動体（転動体）
１１４：周方向転動体（転動体）
Ｓ：相対移動距離（相対移動量）
θ：相対回転角度（相対回転量）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸心の交差角が相対的に変化する２つの回転部材の間を等速回転で連結する車両用等速自在継手の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の変速機或いは差動歯車装置から駆動輪への動力伝達などに際して用いられる車両用等速自在継手が知られている。たとえば、特許文献１に記載されたトリポード型等速自在継手がそれである。このような等速自在継手は、たとえば、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えた有底円筒状の外輪と、その外輪の複数本の溝内に転動自在に配設される複数のころを回転自在に支持し、一端部がその外輪の開口から突き出す内輪とを備え、その外輪とその内輪との間でそれらの軸心の斜交角度（ジョイント角）に拘わらず等速でトルクを伝達するようになっている。上記内輪は、例えば、シャフト部材とそのシャフト部材の一端に嵌め付けられたスリーブ部材とから構成される。
【特許文献１】特開２００５−１３３８９０号公報
【特許文献２】特開平８−４０００５号公報
【０００３】
そして、等速自在継手には、前記内輪が前記外輪に対してその外輪の軸心方向に相対移動することが許容された摺動式等速自在継手として、例えば上記トリポート型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、およびクロスグルーブ型等速自在継手などがあり、また、上記内輪が外輪に対してその外輪の軸心方向において固定され、それら内輪と外輪との最大交差角が比較的大きくとれる固定式等速自在継手として、例えばツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手などがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来の等速自在継手を含む駆動系では、車両発進時において等速自在継手に作用する誘起スラスト力に起因する車体の横揺れ振動や、アイドリング時において例えばエンジンロール振動等が等速自在継手などを介して車体に伝達されることによるアイドル振動、或いは車両走行時においてエンジンやモータのトルク変動によって生じるドライブシャフトの曲げ共振に起因する車内こもり音または変速機内のギヤの噛合誤差に起因するギヤノイズなどが発生するという問題がある。これらの振動は、前記内輪と前記外輪との軸心方向の相対移動が許容される摺動式等速自在継手を駆動系の一部に用いることによって、ある程度抑制することができる。しかし、このような摺動式等速自在継手においては、外輪の内周面に形成された前記複数の溝内を内輪に支持された前記複数のころが転動することによって内輪が外輪に対してその外輪の軸心方向に相対移動するようになっているが、その相対移動に際して上記溝ところとの間、およびそのころと内輪との間に摩擦が生じるために、前記のような振動を必ずしも十分に吸収して抑制することはできない。
【０００５】
特許文献２には、前記内輪を構成するシャフト部材とスリーブ部材とがセレーション嵌合され、それらシャフト部材とスリーブ部材との軸心方向の間隙に弾性部材が設けられた等速自在継手が記載されている。これによれば、シャフト部材にその軸心方向の振動が作用すると弾性部材がその振動を吸収して振動を抑制することができるとされている。しかしながら、この特許文献２に記載の等速自在継手では、トルクがかかっている状態においてシャフト部材とスリーブ部材との間に摺動抵抗が生じるために、それらシャフト部材とスリーブ部材との軸心方向の相対移動作動が十分機能せず、前記のような振動を必ずしも十分に吸収して抑制することはできない。
【０００６】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる車両用等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するための請求項１にかかる発明の要旨とするところは、（１）有底円筒状の外筒部と、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えてその外筒部に対して軸心方向の相対移動可能に外筒部内に嵌め入れられた内筒部とを備えた有底円筒状の外輪と、その内筒部の内周面に軸心方向に平行に形成された複数本の溝内に転動自在にそれぞれ配設された複数のころを回転自在に支持し、一端部が円筒部の開口から突き出す内輪とを備え、外輪と内輪との間でそれらの軸心の斜交角度に拘わらず等速でトルクを伝達する車両用等速自在継手であって、（２）前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず内筒部と外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ内筒部および外筒部をその軸心方向に案内する軸方向案内装置と、（３）外筒部と内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置とを、含むことにある。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１にかかる発明において、前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、その相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、その転動体を介して外筒部と内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることにある。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１または２にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることにある。
【００１０】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることにある。
【００１１】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至４のいずれか１にかかる発明において、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることにある。
【００１２】
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至５のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることにある。
【００１３】
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至６のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部と外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることにある。
【００１４】
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、請求項７にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることにある。
【００１５】
また、請求項９にかかる発明の要旨とするところは、請求項７または８にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることにある。
【００１６】
また、請求項１０にかかる発明の要旨とするところは、請求項７乃至９のいずれか１にかかる発明において、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることにある。
【００１７】
また、請求項１１にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１０のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることにある。
【００１８】
また、請求項１２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至１１のいずれか１にかかる発明において、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部および外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることにある。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外輪の外筒部の内周面とその外筒部に嵌め入れられた内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず内筒部と外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ内筒部および外筒部をその軸心方向に案内する軸方向案内装置と、外筒部と内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置とを含んで構成されていることから、この車両用等速自在継手が駆動系の一部の例えばドライブシャフト等に用いられることにより、その駆動系に発生する振動の要因となるドライブシャフトに作用する軸心方向の強制力（スラスト力）の伝達が抑制される（吸収される）ので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２０】
また、請求項２にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、その相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、その転動体を介して外筒部と内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることから、例えば球体などにより構成される転動体と一対の軸方向溝とが線接触或いは点接触することで外筒部と内筒部との間の摺動抵抗が可及的に小さくされ、トルクがかかった状態であっても外筒部と内筒部とが軸心方向に滑らかに相対移動可能であるので、駆動系に発生する振動を十分に吸収して抑制することができる。
【００２１】
また、請求項３にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることから、車両用等速自在継手に作用する軸心方向の強制力の大きさに応じてその強制力の伝達方向とは反対の方向へ反発力が作用し、外筒部と内筒部との間において伝播される強制力が低減されるので、その強制力に起因して駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２２】
また、請求項４にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることから、その車両用等速自在継手を含む駆動系にて発生する振動が減衰要素で吸収されるので、駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２３】
また、請求項５にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることから、車両用等速自在継手に作用する軸心方向の強制力は必ず軸方向移動抑制装置を介して外筒部と内筒部との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生する振動を確実に抑制することができる。
【００２４】
また、請求項６にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることから、軸方向案内装置および軸方向移動抑制装置に過度な負担がかかることを防止できる。
【００２５】
また、請求項７にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部と外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることから、例えばバネやゴム等の弾性部材を含んで構成される相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部とが相対回転されることで、駆動系の一部である車両用等速自在継手のねじり剛性が低下して駆動系の共振周波数が低下し、ドライブシャフトのねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００２６】
また、請求項８にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることから、その弾性部材を含んで構成される相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部とが相対回転されることで、駆動系の一部である車両用等速自在継手のねじり剛性が低下して駆動系の共振周波数が低下し、ドライブシャフトのねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００２７】
また、請求項９にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることから、その減衰要素において駆動系に発生するねじり振動が吸収されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００２８】
また、請求項１０にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることから、駆動系に発生するねじり振動は必ず相対回転抑制装置を介して外筒部と内筒部との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生するねじり振動を確実に抑制することができる。
【００２９】
また、請求項１１にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることから、相対回転抑制装置に過度な負担がかかることを防止できるとともに、例えば加速走行時などの比較的高いトルクが伝達されるときには車両用等速自在継手のねじり剛性が高くされるので、車両用等速自在継手の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。
【００３０】
また、請求項１２にかかる発明の車両用等速自在継手によれば、前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、それら内筒部および外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることから、内筒部および外筒部の回転軸心を略一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本発明の一実施例のトリポード型摺動式車両用等速自在継手（以下では等速自在継手という）１０が適用されたドライブシャフト１２を含むドライブトレーン（駆動系）１４の一部、および駆動輪１６と車体１８との連結状態を示す一部断面図である。図１において、このドライブトレーン１４は、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型の駆動形式を採用する車両のものであり、車両走行用の動力源として内燃機関で構成される例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジン等のエンジン２０と、そのエンジン２０の後段に設けられ、エンジン２０の出力を流体を介して伝達するロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ２１と、そのトルクコンバータ２１の後段に設けられ、トルクコンバータ２１の出力回転を変速する変速機２２と、その変速機２２の出力回転を減速するとともに、左右一対の駆動輪１６の回転差を許容しつつそれら一対の駆動輪１６を回転駆動する差動歯車装置２４とを含んで構成されている。
【００３３】
上記駆動輪１６は、サスペンション２６や複数のリンク部材２８を介して車体１８に連結されるとともにそのリンク部材２８の１つにベアリング３０を介して回転可能に支持されたホイールハブ３２と、そのホイールハブ３２の外周部に嵌め付けられたブレーキディスク３４と、外周部にタイヤ３６が嵌め付けられるとともにホイールハブ３２に固定されたホイール３８とを備えている。
【００３４】
上記ドライブシャフト１２は、差動歯車装置２４と左右一対の駆動輪１６とをそれぞれ動力伝達可能に連結するものである。本実施例では、車両の左右方向すなわち幅方向に平行な断面図である図１に示すように、差動歯車装置２４が車両の右側すなわち図１の右側に配設されている。このため、車両の左側に設けられたドライブシャフト１２は、長くなることで強度上において不利となることのないように、一端が差動歯車装置２４に動力伝達可能に連結されるとともに他端が車体１８に固定されたマウント４０により軸心まわりの回転可能に支持された連結シャフト４２を介して、間接的に差動歯車装置２４と駆動輪１６とを連結している。
【００３５】
この左右一対のドライブシャフト１２は、被動側シャフト部材４４と、その被動側シャフト部材４４に対して本実施例の等速自在継手１０により連結された中間シャフト部材４６と、その中間シャフト部材４６に対してよく知られた所謂ツェッパ型固定式等速自在継手４８により連結された駆動側シャフト部材５０とを含んで構成されている。
【００３６】
上記被動側シャフト部材４４は、一端部が差動歯車装置２４の出力部材としての図示しないサイドギヤに対して動力伝達可能なように直接的または間接的に連結された被動側シャフト部５２と、底部がその被動側シャフト部５２の他端部に結合されることでその被動側シャフト部５２と一体的に構成された有底円筒状部材であって、軸心Ｃ１方向に平行な複数本の溝５４を円筒内周面５５に備えた外輪５６とを備えている。この外輪５６は、等速自在継手１０の一部を構成している。
【００３７】
図２は、図１の等速自在継手１０を外輪５６の軸心Ｃ１を通る断面で示すII−II矢視部断面図である。また、図３は、等速自在継手１０を外輪５６の軸心Ｃ１に直交する断面で示した図２のIII−III矢視部断面図である。図１乃至および図３において、等速自在継手１０は、上記外輪５６と、軸心Ｃ２を有してその外輪５６内に配設された円筒状のボス部５８およびそのボス部５８の外周面から外輪５６の複数本の溝５４に向けて径方向外側にそれぞれ突き出す複数の脚軸６０を有し、ボス部５８において軸心Ｃ２方向に形成された軸孔６２に前記中間シャフト部材４６の一端部がスプライン嵌合されたトリポード部材６４と、外輪５６の複数本の溝５４内に転動自在にそれぞれ配設されるとともに、複数の脚軸６０によりその軸心Ｃ３まわりに配設された複数の針状ころ６６を介して回転自在に支持された複数のローラ（ころ）６８とを備えている。
【００３８】
上記複数本の溝５４には、軸心Ｃ１まわりの周方向において相対向するとともに軸心Ｃ１に直交する面内において円弧状断面を有する一対のローラ案内面７０が形成されている。そして、上記ローラ６８の外周面は、その軸心Ｃ３を通る面内において円弧状に形成されており、ローラ案内面７０に対して線接触或いは点接触するようになっている。なお、トリポード部材６４および中間シャフト部材４６の結合体が、外輪５６の複数本の溝５４内に転動自在に配設された複数のローラ６８を回転自在に支持するとともに一端部がその外輪５６の開口から突き出す本発明における内輪に相当している。
【００３９】
ローラ６８は、溝５４内において、上述のように転動可能すなわち外輪５６に対して軸心Ｃ１と平行な方向に相対移動可能である。摺動式とは、ローラ６８が溝５４内で転動することによって、トリポード部材６４が外輪５６に対して軸心Ｃ１と平行な方向に相対移動可能であるということである。さらに、ローラ６８は、外輪５６に対してその外輪５６の軸心Ｃ１とトリポード部材６４の軸心Ｃ２との斜交角度が所定の角度範囲内で変化させられるように揺動可能であるとともに、脚軸６０に対して軸心Ｃ３に平行な方向に相対移動可能である。
【００４０】
このように構成された等速自在継手１０においては、ローラ６８が外輪５６のローラ案内面７０に沿ってその外輪５６の底部と接触する被動側限界位置（インボード側位置）から外輪５６の開口部端手前の駆動側限界位置（アウトボード側位置）まで転動することにより、中間シャフト部材４６が外輪５６に対して軸心Ｃ１方向に相対移動するようになっており、また、ローラ６８が外輪５６の溝５４内において前述のように揺動することにより、中間シャフト部材４６が外輪５６の開口部と接触するまで外輪５６に対して相対角度変化するようになっている。そして、この等速自在継手１０においては、外輪５６とトリポード部材６４との間でそれらの軸心Ｃ１およびＣ２の斜交角度に拘わらず、等速でトルクを伝達するようになっている。
【００４１】
ここで、本実施例の等速自在継手１０は、上記構成に加えて、以下のような構成を備えている。図２および図３において、本実施例の外輪５６は、底部が被動側シャフト部５２の他端部に結合されることでその被動側シャフト部５２と一体的に構成された有底円筒状部材であって、円筒内周面（内周面）７２から軸心Ｃ１に平行な方向に連なり且つ軸心Ｃ１まわりの所定の間隔で径方向内側に向かって突き出す複数本の凸部７４を有する外筒部７６と、円筒外周面７８から軸心Ｃ１に平行な方向に連なり且つ軸心Ｃ１まわりの所定の間隔で径方向内側に向かって凹む、上記複数の凸部７４がそれぞれ嵌め入れられた複数本の凹部８０を有する有底円筒状部材であって、前記複数本の溝５４を円筒内周面５５に備えて外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能且つ軸心Ｃ１まわりに所定の範囲だけ相対回転可能に嵌め入れられた内筒部８２とを、備えて構成されている。
【００４２】
外輪５６の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の間隙に相当する外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間隙８９および外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間隙９１には、それぞれ、例えば高粘性シリコンや高粘性オイル等の高粘性物質を内包する弾性変形可能な一対の環状のゴム素子９２が設けられている。このゴム素子９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置として機能するものである。すなわち、このゴム素子９２は、外輪５６に外力が作用していない図２に示す状態を原位置としたときの外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓに応じて弾性変形することでその変形方向とは反対の方向へ反発力を生じさせる弾性部材であるとともに、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素でもある。なお、ゴム素子９２と外筒部７６および内筒部８２との間には、表面に例えばすべりを良くするためのポリクロロフルオロエチレンの重合体であるフッ素樹脂膜加工などの低摩擦加工が施された摺動板９４がそれぞれ設けられている。本実施例において、上記ゴム素子９２は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対移動距離Ｓが０(零)である場合すなわち上記間隙８９、９１が所定距離Ｓ１である場合において、変形量が０(零)となり且つ一対の摺動板９４に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。
【００４３】
外輪５６の外筒部７６と内筒部８２との周方向の間隙に相当する外筒部７６の凸部７４と内筒部８２の凹部８０とで形成される周方向の間隙９５には、外輪５６に外力が作用していない図３に示す状態を原位置としたときの外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度（相対回転量）θに応じて弾性変形することでその変形方向とは反対の方向へ反発力を生じさせる弾性部材として、第１ばね９６および第２ばね９８が設けられている。これら第１ばね９６および第２ばね９８は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を抑制する相対回転抑制装置として機能するものである。なお、第１ばね９６および第２ばね９８と凸部７４および凹部８０との間には、表面に例えばすべりを良くするためのポリクロロフルオロエチレンの重合体であるフッ素樹脂膜加工などの低摩擦加工が施された摺動板１００がそれぞれ設けられている。本実施例において、上記第１ばね９６は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θが０(零)である場合すなわち上記周方向の間隙が所定角度θ２である場合において、与荷重が０(零)となり且つ一対の摺動板１００に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。また、第２ばね９８は、前記原位置を基準として外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θが所定角度θ１である場合すなわち上記周方向の間隙９５が所定角度θ２と所定角度θ１との差である場合において、与荷重が０(零)となり且つ一対の摺動板１００に対する隙間がそれぞれ０(零)となるように設けられている。
【００４４】
外筒部７６の円筒内周面７２と内筒部８２の円筒外周面７８との間には、伝達トルクＴの大きさに拘わらず内筒部８２と外筒部７６との軸心Ｃ１方向の相対移動および内筒部８２と外筒部７６との軸心Ｃ１まわりの相対回転を許容し且つそれら内筒部８２および外筒部７６を軸心Ｃ１方向および軸心Ｃ１まわりにそれぞれ案内する案内装置１０２が設けられている。この案内装置１０２は、軸方向案内装置および相対回転案内装置として機能するものである。具体的には、本実施例の案内装置１０２は、軸心Ｃ１まわりの所定の間隔であって外筒部７６の凸部７４と内筒部８２の凹部８０との間において、それぞれ軸心Ｃ１方向に２カ所ずつ設けられている。この案内装置１０２は、外筒部７６の凸部７４の先端面に矩形断面を有して軸心Ｃ１方向に穿設された摺動溝１０４内に嵌め入れられた直方体状の摺動体１０６と、その外筒部７６の摺動溝１０４の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝１０８と、内筒部８２の凹部８０の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の周方向溝１１０と、一対の軸方向溝１０８内に嵌め入れられた球体状の軸方向転動体（転動体）１１２と、一対の周方向溝１１０内に嵌め入れられた球体状の周方向転動体（転動体）１１４とを有し、それら軸方向転動体１１２および周方向転動体１１４をそれぞれ介して外筒部７６と内筒部８２とを軸心Ｃ１方向に相対移動可能且つ周方向に相対回転可能に支持している。すなわち、外筒部７６と内筒部８２とは、軸心Ｃ１方向において、計６個設けられた一対の軸方向溝１０８にそれぞれ線接触或いは点接触する軸方向転動体１１２により支持されており、また、軸心Ｃ１まわりの周方向において、計６個設けられた一対の周方向溝１１０にそれぞれ線接触或いは点接触する周方向転動体１１４により支持されている。したがって、外輪５６にトルクが作用している場合であっても、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動すなわち摺動が滑らかに行われるようになっている。なお、一対の軸方向溝１０８が、本発明における外筒部７６の内周面と内筒部８２の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝に相当するものである。
【００４５】
上記案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離Ｓを所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置、および外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度θを所定の範囲内に規制する相対回転制限装置としても機能している。すなわち、案内装置１０２は、図２の案内装置１０２を拡大して示す図４において実線で示すように、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１方向に相対移動することにより軸方向転動体１１２が一対の軸方向溝１０８のうち一方の一端部に当接しつつ他方の他端部に当接した場合、それ以上の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を阻止するようになっている。したがって、外筒部７６と内筒部８２とは、外力が作用していない図２に示す状態すなわち図４において２点鎖線で示す状態を原位置とした場合、その原位置から図４において実線で示す状態まで相対移動可能となっている。案内装置１０２によって許容される片側相対移動許容距離Ｓａは、図４に示すように軸方向溝１０８の軸方向長さＬと軸方向転動体１１２の直径Ｄとの差となる。なお、これら軸方向長さＬおよび直径Ｄは、片側相対移動許容距離Ｓａが前記所定距離Ｓ１を下回るように設定される。すなわち、所定距離Ｓ１は、片側相対移動許容距離Ｓａを上回るように設定される。また、前記相対移動距離Ｓを所定の範囲内に規制するとは、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離Ｓが原位置を基準として−Ｓａから＋Ｓａの範囲内に規制されることを意味する。
【００４６】
また、案内装置１０２は、図３の案内装置１０２を拡大して示す図５において実線で示すように、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１まわりに相対移動することにより周方向転動体１１４が一対の周方向溝１１０のうち一方の一端部に当接しつつ他方の他端部に当接した場合、それ以上の外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を阻止するようになっている。したがって、外筒部７６と内筒部８２とは、外力が作用していない図３に示す状態すなわち図５において２点鎖線で示す状態を原位置とした場合、その原位置から図５において実線で示す状態まで相対回転可能となっている。案内装置１０２によって許容される片側相対回転許容角度θａは、図５に示すように周方向溝１１０の周方向角度θＲと周方向転動体１１４の周方向角度θＤとの差となる。なお、これら周方向角度θＲおよびθＤは、片側相対回転許容角度θａが前記所定角度θ２を下回るように設定される。すなわち、所定角度θ２は、片側相対回転許容角度θａを上回るように設定される。また、前記相対回転角度θを所定の範囲内に規制するとは、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度θが原位置を基準として−θａから＋θａの範囲内に規制されることを意味する。
【００４７】
このように構成された外輪５６においては、その外輪５６に作用する軸心力Ｆと相対移動距離Ｓとの関係を示す図６に示すように、相対移動距離Ｓが−Ｓａ〜＋Ｓａの範囲内（スラスト加振範囲内）では次式(１)が成り立つ。なお、式(１)中において、ｋｓは、ゴム素子９２のバネ定数[N/m]すなわち加えられた力の大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００４８】
Ｆ＝ｋｓ×Ｓ ・・・(１)
【００４９】
そして、相対移動距離Ｓが−Ｓａ或いは＋Ｓａに達すると、前述のように案内装置１０２によりそれ以上の相対移動が制限されることで、軸心力Ｆが増加しても相対移動距離Ｓが変化しないようになっている。
【００５０】
したがって、相対移動距離Ｓが−Ｓａ〜＋Ｓａの範囲内である状態においては、駆動系において発生した軸心方向の強制力の伝達が等速自在継手１０の外輪５６において低減されるようになっている。
【００５１】
また、外輪５６においては、その外輪５６に作用するトルクＴと相対回転角度θとの関係を示す図７に示すように、相対回転角度θが−θ１〜＋θ１の範囲内では次式(２)が成り立つ。なお、式(２)中において、ｋθ１は、第１ばね９６のねじり剛性[N・m/rad]すなわち加えられたトルクの大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００５２】
Ｔ＝ｋθ１×θ ・・・(２)
【００５３】
そして、相対回転角度θが−θａ〜−θ１および＋θ１〜＋θａの範囲内では次式(３)が成り立つ。なお、式(３)中において、ｋθ２は、第２ばね９８のねじり剛性[N・m/rad]すなわち加えられたトルクの大きさと縮み量または伸び量との比の値である。
【００５４】
Ｔ＝(ｋθ１＋ｋθ２)×θ−Ｔ１ ・・・(３)
【００５５】
さらに、相対回転角度θが−θａ或いは＋θａに達すると、前述のように案内装置１０２によりそれ以上の相対回転が制限されることで、トルクＴが増加しても相対回転角度θが変化しないようになっている。
【００５６】
したがって、相対回転角度θが−θａ〜＋θａの範囲内である状態においては、相対回転角度θが−θａ或いは＋θａに達した状態に比較して外輪５６のねじり剛性が小さくされるようになっている。特に、本実施例では、相対回転角度θが−θ１〜＋θ１の範囲内にあるときは、相対回転角度θが−θａ〜−θ１および＋θ１〜＋θａの範囲内にあるときに比較して外輪５６のねじり剛性が小さくされるようになっている。本実施例では、例えば、変速機２２や差動歯車装置２４内のギヤの噛合誤差に起因するギヤノイズ、およびトルクコンバータ２１のロックアップクラッチ係合に起因するロックアップこもり音の発生するトルク範囲が、図７に示すように０(零)から所定角度θ１に対応する所定トルクＴθ１までの範囲となるように、上記所定角度θ１が設定されている。また、本実施例では、例えば、アイドリング振動の発生するトルク範囲が、図７に示すように上記所定トルクＴθ１から片側相対回転許容角度θａに対応する所定トルクＴθａまでの範囲となるように、所定角度θ１および片側相対回転許容角度θａが設定されている。
【００５７】
以下においては、上述のように構成される本実施例の等速自在継手１０を備える車両の駆動系の振動特性について説明する。
【００５８】
先ず、本実施例の外輪５６のように外筒部７６および内筒部８２を備えてそれらが相対移動或いは相対回転するように構成されていない外輪を有する、従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備える車両の振動特性に関して考察する。このような従来例の車両では、発進時にトリポード型摺動式等速自在継手において誘起スラスト力が生じる。この誘起スラスト力は、ドライブシャフト１２の折れ角すなわち前記斜交角度が増大するほど大きくなる。この誘起スラスト力に起因する共振によって、駆動系に振動が発生する。この振動は、サスペンション２６やリンク部材２８或いは図示しないエンジンマウント等を介して駆動系に連結された車体１８に伝達され、車体１８に横揺れ振動を生じさせる。
【００５９】
また、従来例の車両では、アイドリング時に発生する例えば図１に矢印Ａで示すようなエンジンロール振動が従来例トリポード型摺動式等速自在継手などを介して車体１８に伝達される。これにより、車体１８を左右に振動させるアイドル振動が生じる。
【００６０】
また、従来例の車両では、エンジン２０の例えば爆発１次トルク変動やそのエンジン２０とは別に設けられた動力源としてのモータのトルク変動、或いは変速機２２や差動歯車装置２４内のギヤの噛合誤差に起因して、ドライブシャフト１２の曲げ共振やねじり共振が発生する。このドライブシャフト１２の曲げ共振やねじり共振によって、振動および車内こもり音やノイズなどの不快な騒音が発生する。
【００６１】
図８は、エンジン２０において発生した爆発１次トルク変動が駆動系に伝達され、その爆発１次トルク変動によってドライブシャフト１２のねじり共振が発生し、ドライブシャフト１２から出力されるトルク変動が車体（ボデー）１８に伝達されることを示すブロック図である。
【００６２】
図９は、車両の駆動系をマス（質量）とダンパとで表した等価４自由度モデル（駆動系ねじり共振モデル）を示す図である。図９において、等価４自由度モデルは、エンジン２０のクランクシャフトおよびトルクコンバータ２１の１次側（トルクコンバータ２１の入力軸およびポンプ翼車）を含み、慣性モーメントＩ１を有するマスＭ１と、トルクコンバータ２１の２次側（トルクコンバータの出力軸およびタービン翼車）、変速機２２、および差動歯車装置２４を含み、慣性モーメントＩ２を有するマスＭ２と、駆動輪１６を含み、慣性モーメントＩ３を有するマスＭ３と、サスペンション２６および車体１８を含み、慣性モーメントＩ４を有するマスＭ４とを、備えている。そして、マスＭ１とマスＭ２との間は、ねじり剛性ｋθＭ１２を有するトルクコンバータ１６のロックアップダンパにより連結されている。また、マスＭ２とマスＭ３との間は、ねじり剛性ｋθＭ２３を有する上記従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備えるドライブシャフトにより連結されている。また、マスＭ３とマスＭ４との間は、ねじり剛性ｋθＭ３４を有するタイヤ３６により連結されている。
【００６３】
図９に示す等価４自由度モデルの運動方程式を計算すると、前述のような振動や騒音を発生させる低回転領域のねじり振動に最も影響を与えているのは、ねじり共振２次モードであることがわかる。図１０は、その結果、すなわち図９に示す等価４自由度モデルにおける低回転領域のねじり振動の挙動を電子計算機によってシミュレーションした結果を示す図である。図１０は、ねじり共振２次モード（振動モード）を示すものであって、マスＭ１乃至Ｍ３のねじれの指標（各マス相互の相対的な振幅または角度）を矢印ａ、ｂ、ｃの長さで表した図である。なお、図１０において、マスＭ４はほとんど動いていない。図１０に示すように、このねじり共振２次モードにおいて最もねじれているのはマスＭ２であり、この駆動モードで共振を低減させるには、ドライブシャフト１０のねじり剛性ＫθＭ２３を低下させるか或いはロックアップダンパのねじり剛性ＫθＭ１２を低下させることが効果的であると考えられる。
【００６４】
図１１乃至図１３は、本実施例の等速自在継手１０を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数[Hz]またはエンジン回転速度ＮＥ[rpm]とトルク変動伝達率（振動伝達レベル）[dB]との関係を示す図である。図１１乃至図１３において、点線は、前記従来例のトリポード型摺動式等速自在継手を備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。また、実線は、本実施例の等速自在継手１０を備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。なお、図１１は、比較的広範な周波数範囲である５０〜１４５０[Hz]を示す図であり、また、図１２は、特に駆動系ねじり共振に関連する周波数範囲である１５〜５０[Hz]を示す図である。図１４は、ドライブシャフト１２の曲げ共振による振動モードを点線や１点鎖線で示すものであり、図１３は、従来例および本実施例に加えて、曲げ共振を低減するために図１４の各振動モードの腹に対応する部分などによく知られた所謂ダイナミックダンパを備えた車両の振動系における振動特性を示すものである。なお、図１３は、特に車内こもり音に関連する周波数範囲である５０〜２００[Hz]を示す図である。
【００６５】
図１１および図１３に示すように、本実施例では、車内こもり音に関連する５０〜２００[Hz]辺り（図１１の矢印ｄで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。また、ダイナミックダンパを備えた例に比較しても、より効果的に振動伝達率が小さくなっている。
【００６６】
また、図１１に示すように、本実施例では、ギヤノイズに関連する４００〜９００[Hz]辺り（矢印ｅで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。
【００６７】
また、図１１に示すように、本実施例では、モータノイズに関連する８５０〜１４５０[Hz]辺り（矢印ｆで示す範囲）の振動伝達率が従来例に比較して小さくなっている。
【００６８】
また、図１２に示すように、本実施例では、低伝達トルク状態におけるねじり剛性が小さくされたことによって駆動系のねじり共振周波数が矢印ｇのように低下させられている。すなわち、同じエンジン回転速度ＮＥであっても、本実施例の方が従来例よりも振動レベルを示すトルク変動伝達率が低下させられている。
【００６９】
上述のように、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６の円筒内周面（内周面）７２と内筒部８２の円筒外周面（外周面）７８との間に設けられ、伝達トルクＴの大きさに拘わらず外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を許容しつつそれら内筒部８２および外筒部７６をその軸心Ｃ１方向に案内する案内装置（軸方向案内装置）１０２と、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制するゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２とを、備えて構成されていることから、この等速自在継手１０が駆動系の一部の例えばドライブシャフト１２等に用いられることで、その駆動系に発生する振動の要因となるドライブシャフト１２に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆの伝達が抑制されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７０】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、案内装置（軸方向案内装置）１０２は、外筒部７６の円筒内周面（内周面）７２の凸部７４の先端面に矩形断面を有して軸心Ｃ１方向に穿設された摺動溝１０４内に嵌め入れられた直方体状の摺動体１０６と、その外筒部７６の摺動溝１０４の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝１０８と、内筒部８２の円筒外周面（外周面）７８の凹部８０の底面と摺動体１０６とにそれぞれ形成された相対向する一対の周方向溝１１０と、一対の軸方向溝１０８内に嵌め入れられた球体状の軸方向転動体１１２と、一対の周方向溝１１０内に嵌め入れられた球体状の周方向転動体１１４とを有し、それら軸方向転動体１１２および周方向転動体１１４をそれぞれ介して外筒部７６と内筒部８２とを軸心Ｃ１方向に相対移動可能且つ周方向に相対回転可能に支持するものであることから、軸方向転動体１１２と一対の軸方向溝１０８とがそれぞれ線接触或いは点接触することで外筒部７６と内筒部８２との間の摺動抵抗が可及的に小さくされ、トルクがかかった状態であっても外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１方向に滑らかに相対移動可能であるので、駆動系に発生する振動を十分に吸収して抑制することができる。
【００７１】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓに応じて弾性変形する弾性部材であることから、等速自在継手１０に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆの大きさに応じてその軸心力Ｆの伝達方向とは反対の方向へ反発力が作用し、外筒部７６と内筒部８２との間において伝播される軸心力Ｆが低減されるので、その軸心力Ｆに起因して駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７２】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素であることから、等速自在継手１０を含む駆動系にて発生する振動がゴム素子９２で吸収されるので、駆動系にて発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７３】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（軸方向移動抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の間隙に設けられていることから、等速自在継手１０に作用する軸心Ｃ１方向の軸心力（強制力）Ｆは必ずそのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生する振動を確実に抑制することができる。
【００７４】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動距離（相対移動量）Ｓを所定の範囲内すなわち原位置を基準として−Ｓａから＋Ｓａの範囲内に規制する案内装置（軸方向移動制限装置）１０２を備えていることから、ゴム素子９２に過度な負担がかかることを防止できる。
【００７５】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制するゴム素子（相対回転抑制装置）９２を備えていることから、そのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２とが相対回転されることで、駆動系の一部であるドライブシャフト１２のねじり剛性Ｋθ２が低下して駆動系のねじり共振周波数が低下し、ドライブシャフト１２のねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００７６】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転角度（相対回転量）θに応じて弾性変形する弾性部材であることから、そのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２とが相対回転されることで、駆動系の一部であるドライブシャフト１２のねじり剛性Ｋθ２が低下して駆動系のねじり共振周波数が低下し、ドライブシャフト１２のねじり共振が抑制されるので、ロックアップこもり音等の騒音の発生を抑制しつつロックアップクラッチのロックアップ回転速度の低回転化が図れる。
【００７７】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素であることから、そのゴム素子９２において駆動系に発生するねじり振動が吸収されるので、駆動系に発生する振動を十分に抑制することができる。
【００７８】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、ゴム素子（相対回転抑制装置）９２は、外筒部７６と内筒部８２との周方向の間隙に設けられていることから、駆動系に発生するねじり振動は必ずそのゴム素子９２を介して外筒部７６と内筒部８２との間を伝播するようになっているので、駆動系にて発生するねじり振動を確実に抑制することができる。
【００７９】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対回転角度（相対回転量）θを所定の範囲内すなわち原位置を基準として−θａから＋θａの範囲内に規制する案内装置（相対回転制限装置）１０２を備えていることから、ゴム素子９２に過度な負担がかかることを防止できるとともに、例えば加速走行時などの比較的高いトルクが伝達されるときには等速自在継手１０のねじり剛性が従来どおりに高くされるので、等速自在継手１０の耐久性や車両の操縦安定性が確保できる。
【００８０】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、外筒部７６と内筒部８２との間に設けられ、それら外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１まわりの相対回転を案内する案内装置（相対回転案内装置）１０２を備えていることから、外筒部７６と内筒部８２との回転軸心Ｃ１を略一定に保つことができる。
【００８１】
また、本実施例の等速自在継手１０によれば、前記軸方向移動抑制装置としてのゴム素子９２と前記相対回転抑制装置としての第１ばねおよび第２ばねとが外筒部７６と内筒部８２との間に設けられていることから、外輪５６にそれら抑制装置をまとめることができるので、簡便な構成で軸方向および回転方向の制振機能を得ることができる。
【００８２】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００８３】
たとえば、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外輪５６が外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能且つ軸心Ｃ１まわりに所定の範囲だけ相対回転可能に嵌め入れられた内筒部８２を備えて構成されていたが、これに限らない。例えば、図１５および図１６に示すように、等速自在継手１０は、外筒部７６に対して軸心Ｃ１方向に所定の範囲だけ相対移動可能に嵌め入れられた内筒部８２を有する外輪５６を備えて構成されてもよい。すなわち、外筒部７６と内筒部８２とが軸心Ｃ１まわりの相対回転不能であっても軸心Ｃ１方向に相対移動可能であれば、一応の効果は得られる。
【００８４】
外輪５６が上述のように構成されることに伴って、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を案内するための周方向転動体１１４および周方向溝１１０を備えていなくても良い。すなわち、案内装置１０２は、内筒部８２の外筒部７６に対する軸心Ｃ１まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置としての機能を備えていなくてもよい。また、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転角度θを所定の範囲内に規制する相対回転制限装置としての機能を備えていなくてもよい。また、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制するための第１ばね９６および第２ばね９８を備えていなくてもよい。すなわち、案内装置１０２は、外筒部７６と内筒部８２との相対回転を抑制する相対回転抑制装置としての機能を備えていなくてもよい。
【００８５】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外筒部７６と内筒部８２との軸心Ｃ１方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置としてのゴム素子９２を備えて構成されていたが、これに限らない。要するに、前記相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置として機能するものであれば、ゴム素子９２以外であっても用いられ得る。すなわち、外筒部７６と内筒部８２との相対移動距離Ｓに応じて弾性変形する弾性部材或いは外筒部７６と内筒部８２との相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素の少なくとも一方を備えて構成されていればよい。例えば、図１５に示すように、軸心Ｃ１方向に伸縮するスプリング１１６を含んで構成されてもよい。また、例えば、金属や樹脂などから形成されて軸心Ｃ１方向に付勢力を発生する板バネを含んで構成されてもよい。また、例えば、液体が流れるときの抵抗を利用して振動を吸収して減衰させる機能を有する所謂ショックアブソーバーであってもよい。
【００８６】
また、上記ゴム素子９２が用いられる場合であっても、例えば高粘性シリコンや高粘性オイル等の高粘性物質を内包する弾性変形可能な環状のものに限らない。たとえば、ゴム素子９２は、円形状或いは多角形状の断面を有する柱状のものであってもよい。また、軸心Ｃ１まわりに複数個設けられてもよい。
【００８７】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間および外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間に一対の環状のゴム素子９２がそれぞれ設けられていた。しかし、これに限らず、外筒部７６の内周底面８４と内筒部８２の外周底面８６との間、或いは外筒部７６の開口部内端面８８と内筒部８２の開口部端面９０との間の少なくとも一方に上記ゴム素子９２が設けられていればよい。要するに、軸方向移動抑制装置は、外筒部７６と内筒部８２との間の軸心Ｃ１方向の間隙に設けられていればよい。
【００８８】
また、前述の実施例において、等速自在継手１０は、駆動形式に拘わらず例えばＦＦ車両やＦＲ車両や４ＷＤ車両などの種々の駆動形式を採用する車両において用いられるドライブシャフトやプロペラシャフト等の連結部を構成するものとして好適に用いられる。また、本発明は、動力伝達経路において所定の斜交角度すなわち作動角度を有する駆動側と被動側との２軸間でトルクを伝達する等速自在継手であれば適用することが可能である。すなわち、例えば、トリポート型等速自在継手、ダブルオフセット型等速自在継手、およびクロスグルーブ型等速自在継手などの摺動式等速自在継手、或いはツェッパ型等速自在継手やアンダーカットフリー型等速自在継手などの固定式等速自在継手等に適用することができる。
【００８９】
また、前述の実施例において、第１ばね９６および第２ばね９８は、相対回転抑制装置として機能するものであって、図７に示すように伝達トルクＴと相対回転角度θとが２段階の非線形特性を有するものであったが、これに限らず、線形特性を有するものであってもよいし、連続的に特性が変わるものであってもよい。これにより、上記特性は、駆動系に発生する振動に応じてその振動が抑制されるように適宜調整（チューニング）し得る。
【００９０】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の一実施例のトリポード型摺動式等速自在継手が適用されたドライブシャフトを含むドライブトレーンの一部、および駆動輪と車体との連結状態を示す一部断面図である。
【図２】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心を通る断面で示すII矢視部断面図である。
【図３】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心に直交する断面で示した図２のIII−III矢視部断面図である。
【図４】図２の案内装置を拡大して示す断面図である。
【図５】図３の案内装置を拡大して示す断面図である。
【図６】図１の外輪に作用する軸心力と相対移動距離との関係を示す図である。
【図７】図１の外輪に作用する軸心力と相対回転角度との関係を示す図である。
【図８】エンジンにおいて発生した爆発１次トルク変動が駆動系に伝達され、その爆発１次トルク変動によってドライブシャフトのねじり共振が発生し、ドライブシャフトから出力されるトルク変動が車体に伝達されることを説明するブロック図である。
【図９】車両の駆動系のねじり振動系をマスとダンパとで簡素化して表した等価４自由度モデルを示す図である。
【図１０】図９に示す等価４自由度モデルの運動方程式の計算結果として、ねじれの指標すなわち各マスの相互の相対的な振幅を示した図である。
【図１１】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１２】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数またはエンジン回転速度とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１３】図１のトリポード型摺動式等速自在継手を含む振動系の全体の振動特性を示す図であって、発生する振動の周波数とトルク変動伝達率との関係を示す図である。
【図１４】ドライブシャフトの曲げ共振による振動モードを示す図である。
【図１５】本発明の他の実施例のトリポード型摺動式等速自在継手を示す図であって、実施例１の図２に対応する断面図である。
【図１６】図１５のトリポード型摺動式等速自在継手を外輪の軸心に直交する断面で示した図１５のXV−XV矢視部断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０：トリポード型摺動式車両用等速自在継手（等速自在継手）
５４：溝
５５、７２：円筒内周面（内周面）
５６：外輪
６８：ローラ（ころ）
７６：外筒部
７８：円筒外周面（外周面）
８２：内筒部
８９、９１：間隙
９２：ゴム素子（軸方向移動抑制装置、弾性部材、減衰要素）
９６：第１ばね（相対回転抑制装置、弾性部材）
９８：第２ばね（相対回転抑制装置、弾性部材）
１０２：案内装置（軸方向案内装置、相対回転案内装置、軸方向移動制限装置、相対回転制限装置）
１０８：軸方向溝
１１０：周方向溝
１１２：軸方向転動体（転動体）
１１４：周方向転動体（転動体）
Ｓ：相対移動距離（相対移動量）
θ：相対回転角度（相対回転量）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の外筒部と、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えて該外筒部に対して軸心方向の相対移動可能に該外筒部内に嵌め入れられた内筒部とを備えた有底円筒状の外輪と、該内筒部の内周面に軸心方向に平行に形成された複数本の溝内に転動自在にそれぞれ配設された複数のころを回転自在に支持し、一端部が該円筒部の開口から突き出す内輪とを備え、該外輪と該内輪との間でそれらの軸心の斜交角度に拘わらず等速でトルクを伝達する車両用等速自在継手であって、
前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず該内筒部と該外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ該内筒部および該外筒部を該軸心方向に案内する軸方向案内装置と、
該外筒部と該内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置と
を、含むことを特徴とする車両用等速自在継手。
【請求項２】
前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、該相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、該転動体を介して該外筒部と該内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることを特徴とする請求項１の車両用等速自在継手。
【請求項３】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１または２の車両用等速自在継手。
【請求項４】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項５】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項６】
前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項７】
前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、該内筒部と該外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項８】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項７の車両用等速自在継手。
【請求項９】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることを特徴とする請求項７または８の車両用等速自在継手。
【請求項１０】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項１１】
前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項１２】
前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、該内筒部および該外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項１】
有底円筒状の外筒部と、軸心方向に平行な複数本の溝を内周面に備えて該外筒部に対して軸心方向の相対移動可能に該外筒部内に嵌め入れられた内筒部とを備えた有底円筒状の外輪と、該内筒部の内周面に軸心方向に平行に形成された複数本の溝内に転動自在にそれぞれ配設された複数のころを回転自在に支持し、一端部が該円筒部の開口から突き出す内輪とを備え、該外輪と該内輪との間でそれらの軸心の斜交角度に拘わらず等速でトルクを伝達する車両用等速自在継手であって、
前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面との間に設けられ、前記トルクの大きさに拘わらず該内筒部と該外筒部との軸心方向の相対移動を許容し且つ該内筒部および該外筒部を該軸心方向に案内する軸方向案内装置と、
該外筒部と該内筒部との軸心方向の相対移動を抑制する軸方向移動抑制装置と
を、含むことを特徴とする車両用等速自在継手。
【請求項２】
前記軸方向案内装置は、前記外筒部の内周面と前記内筒部の外周面とにそれぞれ形成された相対向する一対の軸方向溝と、該相対向する一対の軸方向溝内に嵌め入れられた転動体とを有し、該転動体を介して該外筒部と該内筒部とを軸心方向の相対移動可能に支持するものであることを特徴とする請求項１の車両用等速自在継手。
【請求項３】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１または２の車両用等速自在継手。
【請求項４】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項５】
前記軸方向移動抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の間隙に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項６】
前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対移動量を所定の範囲内に規制する軸方向移動制限装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項７】
前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、該内筒部と該外筒部との相対回転を抑制する相対回転抑制装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項８】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転量に応じて弾性変形する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項７の車両用等速自在継手。
【請求項９】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との軸心まわりの相対回転速度に応じて相対移動抵抗を発生する減衰要素を備えていることを特徴とする請求項７または８の車両用等速自在継手。
【請求項１０】
前記相対回転抑制装置は、前記外筒部と前記内筒部との周方向の間隙に設けられていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項１１】
前記外筒部と前記内筒部との軸心方向の相対回転量を所定の範囲内に規制する相対回転制限装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１の車両用等速自在継手。
【請求項１２】
前記外筒部と前記内筒部との間に設けられ、該内筒部および該外筒部の軸心まわりの相対回転を案内する相対回転案内装置を備えていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１の車両用等速自在継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−１４４７６３（Ｐ２０１０−１４４７６３Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２０２５６（Ｐ２００８−３２０２５６）
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１６日（２００８．１２．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
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