CVジョイント
CVジョイント（Constant Velocity Joint）は、入出力で角速度が等しい等速継手であり、舵角やサスペンションのストロークによって角度・長さが変化しても回転脈動を極小化する機構である。主として前輪駆動車のフロントハブ側（外側）およびトランスアクスル側（内側）に用いられ、近年はAWDやEVでも広く採用される。一般的なユニバーサルジョイントに比べ大角度での等速性とトルク伝達の安定性に優れるため、操縦安定性・NVH低減・耐久性の面で車両性能に直結する重要部品である。
構造と動作原理
CVジョイントは、溝形状を持つ内外レースと複数のボール（またはトライポッドローラ）をケージで案内し、入出力軸の二等分面上でボール中心を拘束することで等速条件を満たす。外側用の球面等速形（いわゆるRzeppa型）は大舵角を許容し、内側用のダブルオフセット形（DOJ）やトライポッド形は角度変化に加え軸方向のプランジ（伸縮）を許容する。これによりステアリング操作やサスペンション作動時でも角速度の脈動が抑えられ、駆動力が滑らかに伝達される。
主な種類
- 球面等速形（Rzeppa）：外側に採用。大角度対応（目安で最大40°級）と等速性に優れる。
- ダブルオフセット形（DOJ）：内側に採用。ボールがオフセット溝を転動し、数十mm規模のプランジを許容する。
- トライポッド形：内側に採用。3ローラがトラック溝を転動し、低フリクションで伸縮に強い。
- ダブルカードン系：商用車・高トルク用途。等速化のための幾何配置を工夫する。
ドライブラインにおける役割
CVジョイントはドライブシャフト両端に配され、外側は舵角に追従しながら路面入力を受け、内側はエンジン・モータとハブ間の相対変位を吸収する。等速性により、ハンドル切り始めや段差乗り越え時のトルク変動と振動（トルクステアやシャダー）を抑制し、トラクション確保やタイヤ接地性の維持に寄与する。EVではモータの瞬時高トルクが頻繁に作用するため、接触応力・表面疲労への対策が特に重要となる。
材料・熱処理・表面改質
レースやボール・ローラにはCr系合金鋼が用いられ、浸炭焼入れ・焼戻しにより高硬度と靭性を両立させる。転動面の面粗さ・真円度・輪郭精度は疲労寿命に直結するため、精密研削・超仕上げで微細な仕上げを行う。ピッチングやスポーリング抑制のためショットピーニングや表面改質（窒化・DLC）を組み合わせることもある。ケージは軽量化と耐摩耗のバランスをとり、潤滑油膜切れ時の焼付きリスクに配慮した設計とする。
潤滑とシール
専用グリース（基油＋増ちょう剤＋MoS2などの固体潤滑剤）が封入され、ブーツとクランプでシールする。グリースは高せん断下でのちょう度維持、耐遠心分離性、低温始動性、耐水性が要求される。ブーツ材はCRやTPEEなどが用いられ、耐熱・耐オゾン・耐石打ち性が求められる。ブーツ破損やクランプ緩みはグリース漏れ・異物混入を招き、早期摩耗や異音の原因となるため、点検時は滲み・ひび・バンド状態を確認する。
設計パラメータと性能指標
- 許容角度・プランジ量：車種のサスペンション/操舵ストロークから逆算して設定する。
- 最大伝達トルク：モータ/エンジンのピークトルクと荷重係数を考慮し、接触応力に余裕を確保する。
- 効率と発熱：摩擦損失の低減は燃費/電費とNVHに寄与する。
- 寿命設計：面圧・転動回数・潤滑条件から転がり疲労寿命を見積もる。
- NVH：角速度脈動・ジョイントスティック・クリアランス起因のカタカタ音を抑える。
故障モードと症状
- ブーツ破損：グリース飛散や砂塵混入で溝・ローラが摩耗し、のちにノッキング音が発生する。
- グリース劣化：高温・水分混入で潤滑性が低下し、摩耗/発熱が進む。
- クリアランス増大：発進時・旋回時のカチカチ音、ジャダー、微振動として現れる。
- 表面疲労：ピッチングやスポールが生じ、振動・脈動が増大する。
製造工程と品質管理
鍛造→粗加工→熱処理→仕上げ研削→超仕上げ→洗浄/組立の順で製造され、寸法・形状・硬さ・残留応力・清浄度を工程内で管理する。ボール/ローラは選別によりクリアランスを最適化し、ケージとの摺動で生じる摩耗粉を最小化する。完成品はトルク効率、角度特性、プランジ抵抗、NVHを一台ごとに検査し、車両側の公差累積を見込んだマッチングで量産安定性を確保する。
車種別の設置傾向と応用
FWDの外側には大角度対応のRzeppa型、内側にはDOJやトライポッドが一般的である。AWDでは後軸やプロペラシャフト系にも採用が広がり、サスペンションの長ストローク化に合わせ内側ジョイントのプランジ能力が重要となる。EVでは瞬時トルクと回生によるトルク反転が頻発するため、トルク波形に対する接触疲労設計やグリースの剪断安定性が評価の焦点となる。ロボティクスや産機でも等速と低脈動が求められる用途で有効である。
用語整理（ユニバーサルジョイントとの違い）
一般的なユニバーサルジョイント（十字軸継手）は単体では等速でなく、入出力角速度に脈動が生じる。対してCVジョイントは機構学的拘束により等速性を実現する点が異なる。二重カルダンで等速化する手法もあるが、車輪側での大角度やパッケージ制約を考慮すると、RzeppaやDOJ/トライポッドが量産車で主流となっている。