JP2004211782A - Universal joint - Google Patents

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JP2004211782A
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彰英 永山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase permissible torque without enlarging boundary dimensions of an universal joint. <P>SOLUTION: The universal joint is provided with steps of: combining to be engaged with each other at a central axis Az direction; crossing a primary trunnion shaft 2 and a secondary trunnion shaft 5 at right angle by means of a pair of intermediate rings 6 which are fastened each other with bolts 7 or the like; and rotatably retaining the trunnion shafts 2 and 5 around a center line for both shafts on conditions that both trunnion shafts 2 and 5 are offset to the central axis Az direction orthogonal to both trunnion shafts 2 and 5. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユニバーサルジョイントに関する。
【0002】
【従来の技術】
ユニバーサルジョイントは、十字軸の一方の軸と他方の軸とをそれぞれ駆動軸及び従動軸に接続して駆動力を伝達する基本構成を有している。ここで、十字軸の各軸が軸周りに相対的に回動することを許容すべく、当該各軸の両端部には、ころ軸受が装着されている。ころ軸受の外輪は、両側からボルト及びナットで互いに締めつけたヨークとキャップとによって挟まれており、このヨークが、駆動軸や従動軸に接続される(例えば、特許文献1参照。)。また、ヨークとキャップとの接続面にはセレーション又はキーが設けられ、トルクによって接続面に平行な方向へ付与される力に耐え得るようになっている。
【0003】
【特許文献1】
特許第2987803号公報(第1〜3頁、図3〜5)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のユニバーサルジョイントでは、駆動軸と十字軸の一方との間、及び、十字軸の他方と従動軸との間でのトルク伝達において、上記ボルトには曲げ応力や引っ張り応力が作用する。また、セレーションやキーにも力が付与されている。このような構成において、許容トルクを増大させたい場合、ボルトを太くするとともに、セレーションやキーの寸法を拡大する必要がある。しかしながら、そうすると、ユニバーサルジョイント全体の外形寸法が大きくなり、コンパクト化の要請に反する。すなわち、外形寸法を維持して許容トルクを増大させることは困難である。
【0005】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、ユニバーサルジョイントの外形寸法を大きくすることなく、許容トルクを増大させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のユニバーサルジョイントは、第1トラニオン軸を有し、駆動軸に取り付けるための第1トラニオン部材と、前記第1トラニオン部材と対向して配置され、第2トラニオン軸を有し、被駆動軸に取り付けるための第2トラニオン部材と、前記第1トラニオン軸及び第2トラニオン軸を互いに直交させた状態で各トラニオン軸をその中心線周りに回動可能に保持するとともに、各トラニオン軸に共に直交する中心軸方向に互いに噛み合うように結合する複数の中間輪と、前記複数の中間輪を前記中心軸方向に締結する締結部材とを備えたものである(請求項1)。
上記のように構成されたユニバーサルジョイントでは、複数の中間輪が中心軸方向に噛み合うように結合することで、トルクは、中間輪の結合体を介して伝達され、締結部材にはほとんど及ばない。従って、締結部材を細くすることができ、その分、各トラニオン軸を太くすることができる。
【0007】
また、上記ユニバーサルジョイント(請求項1)において、第1トラニオン軸及び第2トラニオン軸は、中心軸方向に互いにオフセットさせた位置にあってもよい(請求項2)。
この場合、各トラニオン軸は相互に制限されることなく所望の太さの軸径を確保することができる。従って、許容トルク増大に寄与することができる。また、オフセットにより、トルク伝達時に中間輪の結合体に生じる応力が分散される。従って、応力集中により許容トルクが低下することを避け、許容トルク増大に寄与することができる。
【0008】
また、上記ユニバーサルジョイント(請求項2)において、中間輪は、中心軸方向に平行な噛み合い面を有するものであってもよい(請求項3)。
この場合、中心軸方向に平行な噛み合い面がトルクに対する受圧面となり、締結部材には実質的にトルクが及ばない。従って、締結部材を最小限度まで細くすることができ、その分、各トラニオン軸を太くすることができる。また、この噛み合い面の長さは、オフセット量に応じて十分に確保することができる。従って、トルクに対して十分な受圧面積を確保することができる。
【0009】
また、上記ユニバーサルジョイント(請求項2)において、中間輪は一対存在し、その各々は、各トラニオン軸の両端に回転自在に装着された外輪を保持する4個の半割の保持面を有するものであってもよい(請求項4)。
この場合、一対の中間輪を締結部材によって互いに締結することにより、半割の保持面同士で挟んだ外輪を締め付けることができる。従って、外輪のクリープが防止される。
【00010】
また、上記ユニバーサルジョイント(請求項4)において、各トラニオン軸の両端には軸受が装着され、当該軸受の外輪が保持面により保持されるように構成されていてもよい(請求項5)。
この場合、完成品である軸受単位での交換が容易である。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態によるユニバーサルジョイントの分解斜視図であり、また、図2は当該ユニバーサルジョイントを組み立てた状態の斜視図である。図1において、X,Y,Zを互いに直交する3方向とする。右端の第1トラニオン部材1は、Y方向に貫通孔1hを有する軸保持部1aと、この軸保持部1aと一体に形成されたフランジ部1bとを有している。フランジ部1bは、図示しない駆動軸に接続される。軸保持部1aは、図示のように上下面及び−Z方向の端面が平面であり、両側面はフランジ部1b側が円柱面で、端面側へ先細り状にテーパ面が形成されている。Y方向の中心線Ayを有する第1トラニオン軸2は、上記貫通孔1hに嵌入(焼嵌め)され、貫通孔1hから突出する両端部2aに、内輪31、ころ32及び外輪33を組み立てた完成品としてのころ軸受3が装着される。
【0012】
一方、第1トラニオン部材1と対向して配置される左端の第2トラニオン部材4も軸保持部4aとフランジ部4bとを有する実質的に第1トラニオン部材1と同一の部材であり、軸保持部4aの貫通孔4hには第1トラニオン軸2と実質同一部材である第2トラニオン軸5が嵌入される。また、第2トラニオン軸5の両端にはころ軸受3が装着される。但し、図示のように、第2トラニオン軸5は、中心線AxがX方向であって第1トラニオン軸2とは直交するように配置され、第2トラニオン部材4のフランジ部4bは図示しない被駆動軸に接続される。
【0013】
次に、実質同一の部材である一対の中間輪6は、基本的にはリング状若しくは筒状とも言える形態であり、Z方向に平行な中心軸Az方向の端面に所定の凹凸が形成されている。具体的には、外側(各トラニオン部材1,4側)の端面6aは周方向に約90度ごとに段差のある形状であり、中心軸Az方向に平行にボルト7を貫通させるための8個の孔6hが形成されている。また、内側(互いに向き合う側)は、周方向に90度の範囲で一対の端面6bの間に第2トラニオン軸5を保持するための半円形状(すなわち円形孔の半割)に凹んだ外輪保持面6cを備えた部分と、同様に90度の範囲で上記端面6bからZ方向にオフセットした一対の端面6dの間に第1トラニオン軸2を保持するための半円形状に凹んだ外輪保持面6eを備えた部分とが、周方向に交互に配置された形状である。径方向に互いに対向する一対二組の外輪保持面6c及び6eは、相互に位相が90度ずれている。また、周方向において互いに隣接する端面6b,6d間には、中心軸Az方向に平行な噛み合い面6fが形成されている。なお、噛み合い面6fは、その延長面上に中心軸Azを含んでいる。
【0014】
上記噛み合い面6fの中心軸Az方向における長さは、上記オフセットの量(以下、オフセット量という。)に相当する。また、オフセット量は、ユニバーサルジョイントを組み立てたとき、各トラニオン部材1,4の軸保持部1a,4aの端面同士が干渉しないような、所定の値となっている。一方、中間輪6の内周側の面は、各軸保持部1a,4aを嵌挿させ、かつ、これを貫通孔1h,4hの中心線Ax,Ay周りに揺動させることができる程度に内寸法に余裕のある形状となっている。
上記一対の中間輪6は、互いに周方向に位相を90度ずらして対向するように配置される。以下、便宜上、第1トラニオン部材1側の中間輪6を第1中間輪、第2トラニオン部材4側の中間輪6を第2中間輪と称する。
【0015】
上記のように構成されたユニバーサルジョイントを図2に示す状態に組み立てるには、第1トラニオン部材1の軸保持部1aを第1中間輪6に挿通して、軸保持部1aに第1トラニオン軸2を嵌入し、その両端にころ軸受3を装着する。同様に、第2トラニオン部材4の軸保持部4aを第2中間輪6に挿通して、軸保持部4aに第2トラニオン軸5を嵌入し、その両端にころ軸受3を装着する。そして、第1中間輪6と第2中間輪6とを互いに緊密に噛み合わせるように結合させ、ボルト7及びナット8等の締結部材を用いて締結する。
【0016】
このようにして互いに締結された一対の中間輪6は、第1トラニオン軸2及び第2トラニオン軸5を互いに直交させ、かつ、各トラニオン軸2,5に共に直交する中心軸Az方向にオフセットさせた状態で保持する。また、ころ軸受3の外輪33が、Z方向において互いに対向する一対の外輪保持面6c又は6e間に挟持され、かつ、締結によって締め付けられる。こうして、各トラニオン軸2,5は、一対の中間輪6に対して各トラニオン軸2,5の中心線Ax,Ay周りに回動可能に保持される。なお、前述のように所定のオフセット量が確保されていることにより、各トラニオン部材1,4の軸保持部2,5の端面同士は互いに干渉しない。
【0017】
このように組み立てられたユニバーサルジョイントにおいて、例えば駆動軸から第1トラニオン部材1にトルクが付与されると、このトルクは第1トラニオン軸からころ軸受3を介して中間輪6の結合体に伝えられ、さらに第2トラニオン軸5側のころ軸受3を経て第2トラニオン軸5に伝えられ、第2トラニオン部材4から被駆動軸に伝えられる。ここで、各トラニオン軸2,5が中心軸Az方向に互いに所定量オフセットさせた状態で保持されていることにより、各トラニオン軸2,5は相互に制限されることなく所望の太さの軸径を確保することができる。従って、許容トルク増大に寄与することができる。また、オフセットにより、トルク伝達時に中間輪6の結合体に生じる応力が分散される。従って、応力集中により許容トルクが低下することを避け、許容トルク増大に寄与することができる。
【0018】
また、トルク伝達は一対の中間輪6の間でもなされるが、一対の中間輪6が中心軸Az方向に互いに噛み合うように結合していることにより、両者を締結するボルト7に曲げ・引っ張り応力はほとんど作用しない。とりわけ、上記噛み合い面6fは中心軸Az方向に平行であり、ここで全トルクを垂直に受け止める。従って、変形しない限り、ボルト7には力の成分を及ぼさない構造である。すなわち、ボルト7には実質的に曲げ・引っ張り応力が作用しない。この噛み合い面6fは、オフセット量を噛み合い面6fの長さとして、これに中間輪6の肉厚を乗じた面積を有している。従って、オフセット量に応じて十分に広い受圧面積を確保することができ、面圧を小さく抑えることができる。これにより、ユニバーサルジョイント全体の外形寸法を大きくしなくても、許容トルクを増大させることができる。さらに、周方向のどちらの方向へのトルク伝達時でも、その受圧面となる噛み合い面6fは常に180度位相がずれた位置にある。そのため、中間輪6全体にバランス良く力がかかる。従って、高トルクにも耐え得る。
【0019】
上記のように、ボルト7にほとんど曲げ・引っ張り応力が作用しないことにより、ボルト7は最小限度の細いものが使用可能である。従って、ボルト7を細くすることができる分だけ、各トラニオン軸2,5の外径を太くして剛性を高め、許容トルクを増大させることができる。
また、トラニオン軸2,5の両端にころ32及び外輪33のみを装着する(内輪なし)場合と比べて、上記のように内輪31も含む完成品としてのころ軸受3の採用により、損傷時にはころ軸受3単位での交換が容易であり、便利である。
また、ころ軸受3の外輪33は一対の外輪保持面6c,6e間に保持され、かつ、締結によって締め付けられるので、外輪33と中間輪6との間でクリープが発生しない。従って、外輪33の焼き付きや、外輪保持面6c,6eの摩耗を防止することができる。
【0020】
なお、上記実施形態では各トラニオン軸2,5は軸保持部1a,4aに嵌入されるものとして説明したが、各トラニオン軸2,5を軸保持部1a,4aと一体化してもよい。図3は、第1トラニオン部材1の軸保持部1aに第1トラニオン軸2が一体に形成されている構成を示す斜視図である。この場合、トラニオン軸2を嵌入する手間が省けるとともに、部材点数も減るが、トラニオン軸2を中間輪6に通す(くぐらせる)作業がやや面倒になる。また、このような構成では、トラニオン軸2,5同士を当接させれば、オフセット量をトラニオン軸2の軸径に等しくすることも可能である。また、オフセット量をトラニオン軸2の軸径以下として、両トラニオン軸2,5の中心線を接近させることもできるが、その場合には、各トラニオン軸2,5の中央に相互の逃がし用の凹部2b,5bを設ける必要がある。凹部2b,5bを設けると、その分軸径が細くなるので、機械的強度は若干低下する。
【0021】
また、上記実施形態では、一対の中間輪6を中心軸Az方向に互いに噛み合わせるように結合させたが、中間輪6の構成数や形態はこれに限られることなく、他の中間輪構造も可能である。例えば、図4は、他の中間輪構造の一例を示す平面図である。この場合、Z方向に3分割された3つの中間輪61,62,63が、互いの境界面に形成されたセレーション61a,62a,63aで噛み合わせられ、ボルト7等で締結される。この場合、厳密にはトルクによりセレーション61a,62a,63aの溝に沿って中間輪61〜63を互いに開離させようとする力の成分が生じ、ボルト7に曲げ・引っ張り応力が作用するが、中間輪61〜63の端面の非常に広い範囲にセレーション61a,62a,63aを設けることができるので、摩擦抵抗により上記成分が減殺され、ボルト7に作用する曲げ・引っ張り応力を極めて小さく抑えることができる。従って、上記実施形態の場合と同様に、ボルト7を細くして、その分各トラニオン軸2,5を太くすることにより剛性を高め、許容トルクを増大させることができる。
【0022】
また、さらに、図4における中央の中間輪62を無くして、第1トラニオン軸2と第2トラニオン軸5とを交差部で例えば互いに大きくえぐるように切り欠いてオフセットなしで交差させれば、図5に示すようなZ方向にコンパクトな構成とすることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
請求項1のユニバーサルジョイントによれば、トルクは、中間輪の結合体を介して伝達され、締結部材にはほとんど及ばないので、締結部材を細くすることができ、その分、各トラニオン軸を太くして剛性を高め、許容トルクを増大させることができる。こうして、外形寸法を大きくすることなく剛性を高め、許容トルクを増大させることができる。
【0024】
請求項2のユニバーサルジョイントによれば、各トラニオン軸は相互に制限されることなく所望の太さの軸径を確保することができるので、許容トルク増大に寄与することができる。また、オフセットにより、トルク伝達時に中間輪の結合体に生じる応力が分散されるので、応力集中により許容トルクが低下することを避け、許容トルク増大に寄与することができる。
【0025】
請求項3のユニバーサルジョイントによれば、中心軸方向に平行な噛み合い面がトルクに対する受圧面となり、締結部材には実質的にトルクが及ばないので、締結部材を最小限度まで細くすることができ、その分、各トラニオン軸を太くして剛性を高め、許容トルクを増大させることができる。また、この噛み合い面の長さは、オフセット量に応じて十分に確保することができる。従って、トルクに対する十分な受圧面積を確保して、許容トルクを増大させることができる。
【0026】
請求項4のユニバーサルジョイントによれば、一対の中間輪を締結部材によって互いに締結することにより、半割の保持面同士で挟んだ外輪を締め付けることができるので、外輪のクリープを防止することができる。従って、外輪の焼き付きや、外輪保持面の摩耗を防止することができる。
【0027】
請求項5のユニバーサルジョイントによれば、完成品である軸受単位での交換が容易であるので、便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図2】図1のユニバーサルジョイントを組み立てた図である。
【図3】図1の構成を一部変更した例であり、トラニオン軸がトラニオン部材と一体構成された斜視図である。
【図4】中間輪構造が異なる他の構成のユニバーサルジョイントを示す平面図である。
【図5】中間輪構造が異なるさらに他の構成のユニバーサルジョイントを示す平面図である。
【符号の説明】
1 第1トラニオン部材
2 第1トラニオン軸
3 ころ軸受
4 第2トラニオン部材
5 第2トラニオン軸
6 中間輪
6c,6e 外輪保持面
6f 噛み合い面
7 ボルト
8 ナット
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a universal joint.
[0002]
[Prior art]
The universal joint has a basic configuration in which one shaft and the other shaft of a cross shaft are connected to a drive shaft and a driven shaft, respectively, to transmit a driving force. Here, roller bearings are mounted on both ends of each of the cross shafts in order to allow each of the cross shafts to relatively rotate around the shaft. The outer ring of the roller bearing is sandwiched between a yoke and a cap which are fastened to each other with bolts and nuts from both sides, and this yoke is connected to a drive shaft or a driven shaft (for example, see Patent Document 1). In addition, serrations or keys are provided on the connection surface between the yoke and the cap, so that they can withstand a force applied in a direction parallel to the connection surface by torque.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2987803 (pages 1 to 3, FIGS. 3 to 5)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional universal joint as described above, in the torque transmission between the drive shaft and one of the cross shafts and between the other of the cross shaft and the driven shaft, bending stress or tensile stress acts on the bolt. I do. Also, the serrations and keys are given power. In such a configuration, when it is desired to increase the allowable torque, it is necessary to increase the size of the serration and the key while increasing the thickness of the bolt. However, doing so increases the external dimensions of the entire universal joint, which is contrary to the demand for compactness. That is, it is difficult to increase the allowable torque while maintaining the external dimensions.
[0005]
In view of the above conventional problems, an object of the present invention is to increase the allowable torque without increasing the external dimensions of the universal joint.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A universal joint according to the present invention has a first trunnion shaft, a first trunnion member for mounting to a drive shaft, and a second trunnion shaft disposed opposite to the first trunnion member; A second trunnion member for attaching the first trunnion shaft and the second trunnion shaft to each other so as to be rotatable around a center line thereof while the first trunnion shaft and the second trunnion shaft are perpendicular to each other. A plurality of intermediate wheels that are engaged with each other so as to mesh with each other in a central axis direction, and a fastening member that fastens the plurality of intermediate wheels in the central axis direction.
In the universal joint configured as described above, the plurality of intermediate wheels are coupled so as to mesh with each other in the central axis direction, so that torque is transmitted via the coupled body of the intermediate wheels, and hardly reaches the fastening member. Therefore, the fastening member can be made thinner, and accordingly, each trunnion shaft can be made thicker.
[0007]
Further, in the universal joint (Claim 1), the first trunnion shaft and the second trunnion shaft may be at positions offset from each other in the direction of the central axis (Claim 2).
In this case, each trunnion shaft can secure a shaft diameter of a desired thickness without being mutually limited. Therefore, it is possible to contribute to an increase in allowable torque. Also, the offset disperses the stress generated in the combined body of the intermediate wheels during torque transmission. Therefore, it is possible to prevent the allowable torque from being reduced due to the stress concentration and to contribute to the increase in the allowable torque.
[0008]
In the universal joint (Claim 2), the intermediate wheel may have a meshing surface parallel to the center axis direction (Claim 3).
In this case, the meshing surface parallel to the central axis direction serves as a pressure receiving surface for torque, and substantially no torque is applied to the fastening member. Therefore, the fastening member can be made as thin as possible, and accordingly, each trunnion shaft can be made thicker. Further, the length of the meshing surface can be sufficiently secured according to the offset amount. Therefore, a sufficient pressure receiving area for the torque can be secured.
[0009]
In the above universal joint (Claim 2), there is a pair of intermediate wheels, each of which has four half retaining surfaces for retaining outer rings rotatably mounted on both ends of each trunnion shaft. (Claim 4).
In this case, by fastening the pair of intermediate wheels to each other with the fastening member, the outer ring sandwiched between the half holding surfaces can be tightened. Therefore, creep of the outer race is prevented.
[00010]
Further, in the universal joint (claim 4), bearings may be attached to both ends of each trunnion shaft, and an outer ring of the bearing may be held by a holding surface (claim 5).
In this case, it is easy to replace the finished bearing unit.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an exploded perspective view of a universal joint according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a state where the universal joint is assembled. In FIG. 1, X, Y, and Z are three directions orthogonal to each other. The right end first trunnion member 1 has a shaft holding portion 1a having a through hole 1h in the Y direction, and a flange portion 1b formed integrally with the shaft holding portion 1a. The flange portion 1b is connected to a drive shaft (not shown). As shown in the figure, the upper and lower surfaces and the end surface in the -Z direction of the shaft holding portion 1a are flat, and on both sides, the flange portion 1b side is a cylindrical surface, and a tapered surface is tapered toward the end surface. The first trunnion shaft 2 having the center line Ay in the Y direction is fitted (shrink-fitted) into the through hole 1h, and the inner ring 31, the roller 32, and the outer ring 33 are assembled at both ends 2a protruding from the through hole 1h. A roller bearing 3 is mounted as a product.
[0012]
On the other hand, the second trunnion member 4 at the left end disposed opposite to the first trunnion member 1 is also substantially the same as the first trunnion member 1 having the shaft holding portion 4a and the flange portion 4b. A second trunnion shaft 5, which is substantially the same member as the first trunnion shaft 2, is fitted into the through hole 4h of the portion 4a. Further, roller bearings 3 are mounted on both ends of the second trunnion shaft 5. However, as shown, the second trunnion shaft 5 is disposed so that the center line Ax is in the X direction and is orthogonal to the first trunnion shaft 2, and the flange portion 4b of the second trunnion member 4 is not shown. Connected to drive shaft.
[0013]
Next, the pair of intermediate wheels 6, which are substantially the same member, is basically in the form of a ring or a tube, and has a predetermined unevenness formed on the end face in the center axis Az direction parallel to the Z direction. I have. Specifically, the outer end surface 6a (on the side of each trunnion member 1, 4) has a shape having a step at about 90 degrees in the circumferential direction, and eight end portions 6 for penetrating the bolt 7 in parallel with the central axis Az direction. Hole 6h is formed. The inner ring (the sides facing each other) has an outer ring concaved in a semicircular shape (that is, half of a circular hole) for holding the second trunnion shaft 5 between the pair of end surfaces 6b in a range of 90 degrees in the circumferential direction. An outer ring holding concaved in a semicircular shape for holding the first trunnion shaft 2 between a portion having the holding surface 6c and a pair of end surfaces 6d similarly offset in the Z direction from the end surface 6b within a range of 90 degrees. The portion provided with the surface 6e has a shape alternately arranged in the circumferential direction. The two pairs of outer ring holding surfaces 6c and 6e that face each other in the radial direction are out of phase with each other by 90 degrees. A meshing surface 6f parallel to the central axis Az direction is formed between the end surfaces 6b and 6d adjacent to each other in the circumferential direction. Note that the engagement surface 6f includes a central axis Az on an extension surface thereof.
[0014]
The length of the meshing surface 6f in the direction of the central axis Az corresponds to the amount of the offset (hereinafter, referred to as an offset amount). Further, the offset amount has a predetermined value such that the end surfaces of the shaft holding portions 1a and 4a of the trunnion members 1 and 4 do not interfere with each other when the universal joint is assembled. On the other hand, the inner peripheral surface of the intermediate wheel 6 has such an extent that the shaft holding portions 1a and 4a can be fitted and swinged around the center lines Ax and Ay of the through holes 1h and 4h. It has a shape with sufficient inner dimensions.
The pair of intermediate wheels 6 are arranged so as to face each other with a phase shift of 90 degrees in the circumferential direction. Hereinafter, for convenience, the intermediate wheel 6 on the first trunnion member 1 side is referred to as a first intermediate wheel, and the intermediate wheel 6 on the second trunnion member 4 side is referred to as a second intermediate wheel.
[0015]
In order to assemble the universal joint configured as described above into the state shown in FIG. 2, the shaft holding portion 1a of the first trunnion member 1 is inserted through the first intermediate wheel 6, and the first trunnion shaft is inserted into the shaft holding portion 1a. 2 and the roller bearings 3 are mounted on both ends thereof. Similarly, the shaft holding portion 4a of the second trunnion member 4 is inserted through the second intermediate wheel 6, the second trunnion shaft 5 is fitted into the shaft holding portion 4a, and the roller bearings 3 are mounted on both ends thereof. Then, the first intermediate wheel 6 and the second intermediate wheel 6 are coupled so as to be intimately engaged with each other, and are fastened using fastening members such as bolts 7 and nuts 8.
[0016]
The pair of intermediate wheels 6 fastened to each other in this manner causes the first trunnion shaft 2 and the second trunnion shaft 5 to be orthogonal to each other and to be offset in the direction of the central axis Az orthogonal to both the trunnion shafts 2 and 5. And hold it. Further, the outer ring 33 of the roller bearing 3 is sandwiched between a pair of outer ring holding surfaces 6c or 6e facing each other in the Z direction, and is tightened by fastening. Thus, each of the trunnion shafts 2 and 5 is held rotatably around the center line Ax and Ay of each of the trunnion shafts 2 and 5 with respect to the pair of intermediate wheels 6. Since the predetermined offset amount is ensured as described above, the end surfaces of the shaft holding portions 2 and 5 of the trunnion members 1 and 4 do not interfere with each other.
[0017]
In the universal joint thus assembled, for example, when a torque is applied to the first trunnion member 1 from the drive shaft, the torque is transmitted from the first trunnion shaft to the combined body of the intermediate wheel 6 via the roller bearing 3. The power is further transmitted to the second trunnion shaft 5 via the roller bearing 3 on the second trunnion shaft 5 side, and transmitted from the second trunnion member 4 to the driven shaft. Here, since the trunnion shafts 2 and 5 are held in a state where they are offset from each other by a predetermined amount in the direction of the center axis Az, the trunnion shafts 2 and 5 are shafts having a desired thickness without being mutually limited. The diameter can be secured. Therefore, it is possible to contribute to an increase in allowable torque. Further, the stress generated in the combined body of the intermediate wheels 6 during torque transmission is dispersed by the offset. Therefore, it is possible to prevent the allowable torque from being reduced due to the stress concentration and to contribute to the increase in the allowable torque.
[0018]
Further, although torque transmission is also performed between the pair of intermediate wheels 6, since the pair of intermediate wheels 6 are connected so as to mesh with each other in the direction of the central axis Az, bending / tensile stress is applied to the bolt 7 for fastening the two. Has little effect. In particular, the meshing surface 6f is parallel to the direction of the central axis Az, and here receives the entire torque vertically. Therefore, as long as the bolt 7 is not deformed, the bolt 7 does not exert a force component. That is, bending / tensile stress does not substantially act on the bolt 7. The meshing surface 6f has an area obtained by multiplying the length of the meshing surface 6f by the thickness of the intermediate wheel 6 with the offset amount as the length of the meshing surface 6f. Therefore, a sufficiently large pressure receiving area can be secured according to the offset amount, and the surface pressure can be kept small. As a result, the allowable torque can be increased without increasing the external dimensions of the entire universal joint. Further, regardless of the circumferential direction of torque transmission, the engagement surface 6f serving as the pressure receiving surface is always at a position 180 degrees out of phase. Therefore, force is applied to the entire intermediate wheel 6 in a well-balanced manner. Therefore, it can withstand high torque.
[0019]
As described above, since the bending / tensile stress hardly acts on the bolt 7, the bolt 7 can be used as thin as possible. Therefore, the outer diameter of each of the trunnion shafts 2 and 5 can be increased to increase the rigidity and the allowable torque to be increased by the amount by which the bolt 7 can be made thinner.
In addition, as compared with the case where only the roller 32 and the outer ring 33 are attached to both ends of the trunnion shafts 2 and 5 (without the inner ring), the roller bearing 3 as a finished product including the inner ring 31 as described above is used, so Replacement of three bearings is easy and convenient.
Further, the outer ring 33 of the roller bearing 3 is held between the pair of outer ring holding surfaces 6c and 6e and is tightened by fastening, so that no creep occurs between the outer ring 33 and the intermediate wheel 6. Therefore, seizure of the outer ring 33 and wear of the outer ring holding surfaces 6c and 6e can be prevented.
[0020]
In the above embodiment, the trunnion shafts 2 and 5 are described as being fitted into the shaft holding portions 1a and 4a. However, the trunnion shafts 2 and 5 may be integrated with the shaft holding portions 1a and 4a. FIG. 3 is a perspective view showing a configuration in which the first trunnion shaft 2 is formed integrally with the shaft holding portion 1a of the first trunnion member 1. In this case, the work of fitting the trunnion shaft 2 can be omitted, and the number of members is reduced, but the operation of passing the trunnion shaft 2 through the intermediate wheel 6 is somewhat troublesome. Further, in such a configuration, if the trunnion shafts 2 and 5 are brought into contact with each other, the offset amount can be made equal to the shaft diameter of the trunnion shaft 2. Also, the center line of the two trunnion shafts 2 and 5 can be made closer by setting the offset amount to the shaft diameter of the trunnion shaft 2 or less. It is necessary to provide the recesses 2b and 5b. When the recesses 2b and 5b are provided, the shaft diameter becomes smaller by that amount, so that the mechanical strength is slightly reduced.
[0021]
Further, in the above embodiment, the pair of intermediate wheels 6 are coupled so as to mesh with each other in the direction of the central axis Az, but the number and configuration of the intermediate wheels 6 are not limited thereto, and other intermediate wheel structures may be used. It is possible. For example, FIG. 4 is a plan view showing an example of another intermediate wheel structure. In this case, the three intermediate wheels 61, 62, 63 divided into three in the Z direction are engaged with serrations 61a, 62a, 63a formed on the boundary surface of each other, and fastened with bolts 7 or the like. In this case, strictly, torque causes a component of a force to separate the intermediate wheels 61 to 63 from each other along the grooves of the serrations 61a, 62a, 63a, and a bending / tensile stress acts on the bolt 7. The serrations 61a, 62a, and 63a can be provided in a very wide range of the end faces of the intermediate wheels 61 to 63. Therefore, the above components are reduced by frictional resistance, and the bending and tensile stress acting on the bolt 7 can be suppressed to a very small value. it can. Therefore, as in the case of the above-described embodiment, the rigidity can be increased and the allowable torque can be increased by making the bolt 7 thinner and making each of the trunnion shafts 2 and 5 correspondingly thicker.
[0022]
Further, if the middle intermediate wheel 62 in FIG. 4 is eliminated, and the first trunnion shaft 2 and the second trunnion shaft 5 are cut off at the intersection, for example, so as to be larger than each other, and intersect without offset. A compact configuration in the Z direction as shown in FIG.
[0023]
【The invention's effect】
The present invention configured as described above has the following effects.
According to the universal joint of the first aspect, the torque is transmitted through the coupling body of the intermediate wheel and hardly reaches the fastening member. Therefore, the fastening member can be made thinner, and each trunnion shaft is made thicker accordingly. As a result, the rigidity can be increased and the allowable torque can be increased. Thus, the rigidity can be increased without increasing the external dimensions, and the allowable torque can be increased.
[0024]
According to the universal joint of the second aspect, each trunnion shaft can secure a shaft diameter of a desired thickness without being mutually limited, and can contribute to an increase in allowable torque. Further, since the offset causes the stress generated in the combined body of the intermediate wheels at the time of torque transmission to be dispersed, it is possible to avoid reduction in allowable torque due to stress concentration and to contribute to increase in allowable torque.
[0025]
According to the universal joint of the third aspect, the engaging surface parallel to the central axis direction serves as a pressure receiving surface against the torque, and the torque is not substantially applied to the fastening member. Therefore, the fastening member can be thinned to the minimum. To that extent, each trunnion shaft can be made thicker to increase rigidity and increase allowable torque. Further, the length of the meshing surface can be sufficiently secured according to the offset amount. Therefore, a sufficient pressure receiving area for the torque can be secured, and the allowable torque can be increased.
[0026]
According to the universal joint of the fourth aspect, by fastening the pair of intermediate wheels to each other with the fastening member, the outer ring sandwiched between the half holding surfaces can be tightened, so that creep of the outer ring can be prevented. . Therefore, seizure of the outer ring and wear of the outer ring holding surface can be prevented.
[0027]
According to the universal joint of claim 5, it is easy to replace the finished bearing unit, which is convenient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a universal joint according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an assembled view of the universal joint of FIG. 1;
FIG. 3 is an example in which the configuration of FIG. 1 is partially modified, and is a perspective view in which a trunnion shaft is integrally formed with a trunnion member.
FIG. 4 is a plan view showing a universal joint of another configuration having a different intermediate wheel structure.
FIG. 5 is a plan view showing yet another configuration of the universal joint having a different intermediate wheel structure.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 first trunnion member 2 first trunnion shaft 3 roller bearing 4 second trunnion member 5 second trunnion shaft 6 intermediate wheel 6c, 6e outer ring holding surface 6f meshing surface 7 bolt 8 nut

Claims (5)

第1トラニオン軸を有し、駆動軸に取り付けるための第1トラニオン部材と、
前記第1トラニオン部材と対向して配置され、第2トラニオン軸を有し、被駆動軸に取り付けるための第2トラニオン部材と、
前記第1トラニオン軸及び第2トラニオン軸を互いに直交させた状態で各トラニオン軸をその中心線周りに回動可能に保持するとともに、各トラニオン軸に共に直交する中心軸方向に互いに噛み合うように結合する複数の中間輪と、
前記複数の中間輪を前記中心軸方向に締結する締結部材と
を備えたことを特徴とするユニバーサルジョイント。
A first trunnion member having a first trunnion shaft for mounting to a drive shaft;
A second trunnion member disposed opposite to the first trunnion member, having a second trunnion shaft, and attached to a driven shaft;
The first trunnion shaft and the second trunnion shaft are rotatably held around their center lines in a state where the first trunnion shaft and the second trunnion shaft are perpendicular to each other, and are coupled so as to mesh with each other in a center axis direction perpendicular to each trunnion shaft. Multiple intermediate wheels
A fastening member for fastening the plurality of intermediate wheels in the direction of the central axis.
前記第1トラニオン軸及び第2トラニオン軸は、前記中心軸方向に互いにオフセットさせた位置にある請求項1記載のユニバーサルジョイント。The universal joint according to claim 1, wherein the first trunnion shaft and the second trunnion shaft are at positions offset from each other in the direction of the central axis. 前記中間輪は、前記中心軸方向に平行な噛み合い面を有する請求項2記載のユニバーサルジョイント。The universal joint according to claim 2, wherein the intermediate wheel has a meshing surface parallel to the central axis direction. 前記中間輪は一対存在し、その各々は、前記各トラニオン軸の両端に回転自在に装着された外輪を保持する4個の半割の保持面を有する請求項2記載のユニバーサルジョイント。3. The universal joint according to claim 2, wherein there are a pair of the intermediate wheels, each of which has four half retaining surfaces for retaining outer rings rotatably mounted on both ends of each of the trunnion shafts. 4. 前記各トラニオン軸の両端には軸受が装着され、当該軸受の外輪が前記保持面により保持される請求項4記載のユニバーサルジョイント。The universal joint according to claim 4, wherein bearings are mounted on both ends of each of the trunnion shafts, and outer rings of the bearings are held by the holding surfaces.
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