JP2007051692A - ユニバーサルジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】 安価な構造で、回転軸に設けた球部の回転中心が移動しないようにする。
【解決手段】 一端に球部２２を設け、この球部２２の直径線上に一対の突部２４，２５を形成した回転軸２１と、この回転軸の両突部を挿入するガイド溝２８，２８を形成するとともに、上記球部２２を保持する保持孔２７を形成した回転体２６とを備え、上記球部は、その突部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記突部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記保持孔に球部が抜け出るのを阻止するストッパーであるピン３２，３３を設けている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、回転軸と回転体とが全方向に折れ曲がるユニバーサルジョイントに関する。

この種のユニバーサルジョイントとして、例えば、図４〜図８に示すものが従来から知られている。この従来のユニバーサルジョイントは、回転軸１の両端に球部２，３を設け、この球部２，３にはその直径線上に一対の突部４，４および５，５を形成している。

一方、上記回転軸１と連結する回転体６，７は、その軸中心線上に保持孔８，９を形成して筒状にしているが、この保持孔８，９には、上記球部２，３を軸方向に摺動自在に挿入する。このようにした回転体６，７であって、１８０度位相をずらした位置に、軸線方向に伸びるガイド溝１０，１１を形成している。このガイド溝１０，１１には、保持孔８，９に挿入した球部２，３の突部４，４および５，５を摺動自在に挿入している。

上記のように球部２，３を保持孔８，９に挿入することによって、球部２，３は突部４，４および５，５の軸線を中心にして回ることができるとともに、上記ガイド溝１０，１１内で突部４，４および５，５を傾かせながら回ることができる。したがって、回転軸１は回転体６，７に対して、全方向に回ることができることになる。

なお、上記のようにしたユニバーサルジョイントは、例えば、ラジコンカーなどの駆動輪と出力軸などを連結する場合に用いられるが、このようにラジコンカーの駆動輪と出力軸とを連結するときには、上記一方の回転体６を図６に示すように駆動輪側に連結する。すなわち、上記回転体６は、駆動輪のステアリング系であるナックルアーム１２に形成したリング部１３に、軸受１４，１５を介して組み付けられる。そして、回転体６に一体的に設けた車軸１６に駆動輪１７が固定される。したがって、回転軸１が回転すれば、回転体６が回転するとともに、この回転体６の回転にともなって駆動輪１７が回転する。そして、上記ナックルアーム１２は、図６に示す矢印１８方向に回動するが、この回動中心が図示していないキングピンの中心であるＸ点である。

また、上記一方の回転体６に対して、他方の回転体７は、図示していない出力軸に連結され、その出力軸とともに回転する。したがって、出力軸とともに回転体７が回転するが、この回転体７の回転力が、上記回転軸１を介して他方の回転体６に伝達される。このように回転体６に回転力が伝達されれば、その回転力が駆動輪１７に伝わり、駆動輪１７が回転することになる。このとき、ナックルアーム１２が矢印１８方向に回動すれば、駆動輪１７が転舵されることになる。

なお、上記のようにナックルアーム１２が、キングピンがあるＸ位置を中心にして矢印１８方向に回動すると、両回転体６，７の見かけ上の対向間隔が大きくなる。例えば、両回転体６，７が同一軸線上にあるとき、図７に示すように、回転体６，７の間隔はＬ１になる。このように両回転体６，７が同一軸線上にあるときには、回転体６の回転中心Ｘと、球部２の回転中心Ｙとが一致しているものとする。

上記の状態から、一方の回転体６が、上記Ｘを中心に回ったとすると、図８に示すように、回転体６，７の間隔はＬ２になるが、この間隔Ｌ２は、上記間隔Ｌ１よりも大きくなる。ただし、上記のように対向間隔がＬ１からＬ２へ大きくなったとしても、回転軸１は伸縮できないので、回転体６，７の保持孔８，９における球部２，３が軸方向に移動することによって、上記間隔のずれを吸収している。
なお、従来例については、特に調査はしていない。

上記のようにした従来のユニバーサルジョイントでは、例えば、一方の回転体６がＸ位置を中心に回ったとき、両回転体６，７の間隔は、（Ｌ２−Ｌ１）の分だけ大きくなるが、それが大きくなった分を、例えば、一方の回転体６側で吸収したとする。このように回転体６で間隔が大きくなった分を吸収すれば、その球部２の回転中心Ｙが、図８に示すように回転体６の回転中心Ｘからずれてしまう。

上記のように回転体６の回転中心Ｘと球部２の回転中心Ｙとがずれてしまうと、回転体６はＸを中心に回れなくなってしまう。それでも、ナックルアーム１２は駆動輪１７を転舵させるために、上記Ｘを中心に回ろうとするが、このときには、回転体６が球部２の回転中心Ｙを回転中心Ｘに引き込みながら回ることになる。言い換えると、回転軸１の球部３を他方の回転体７の保持孔９から引き出すようにして、回転軸１を一方の回転体６側に移動させながら、一方の回転体６が回ることになる。

上記のように一方の回転体６が球部２を引き込みながら回れば、その抵抗が大きくなるので、駆動輪１７の転舵がスムーズにいかなくなる。また、上記のように駆動輪１７を転舵するたびに、回転軸１が軸方向に移動するので、やはり駆動輪１７の転舵がスムーズにいかなくなる。

なお、上記の説明は、駆動輪１７の駆動機構とステアリング機構とを一体化して、一方の回転体６を、Ｘを中心に意図的に回すようにした例である。しかし、上記従来のユニバーサルジョイントでは、回転体が回る原因が意図したものではなく、結果的なものの場合にも、上記したと同じような問題が発生する。

ただし、上記のような問題は、保持孔８内における球部２の回転中心Ｘと、回転体６の回転中心Ｙとが、常に一致していれば発生しない。しかし、上記のように従来のユニバーサルジョイントは、そのコストメリットを考慮して、保持孔８内における球部２の回転中心Ｙと、回転体６の回転中心Ｘとを意図的に一致させるようにはしていなかった。そして、保持孔８内における球部２の回転中心Ｙと、回転体６の回転中心Ｘとを一致させるためには、この種の安価なユニバーサルジョイントでは不可能であり、より精度の高いユニバーサルジョイントを用いなければならないと考えられていた。

さらに、球部２の中心Ｙの移動量を確保するために、保持孔８の深さを深くしなければならないが、その深いところに球部２が位置しているときに、回転軸１が回転体６に対して折れ曲がると、その回転軸１が保持孔８の開口部をこじってしまい、その開口部を破損してしまうという問題もあった。

この発明の目的は、球部を保持孔に挿入する安価な形態を採用しながら、球部が保持孔内で位置ずれしないユニバーサルジョイントを提供することである。

この発明は、一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の突部を形成した回転軸と、この回転軸の両突部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その突部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記突部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントを前提にする。

上記のユニバーサルジョイントを前提にしつつ、第１の発明は、上記保持孔に球部が抜け出るのを阻止するストッパーを設け、球部が突部の軸線を中心に回転するときの回転中心のずれを防止した点に特徴を有する。

第２の発明は、上記回転体に、それに挿入された上記回転軸の両側に位置する一対のピンを挿入し、これら一対のピンを上記ストッパーとした点に特徴を有する。
第３の発明は、上記回転体の保持孔には、その保持孔に挿入された上記球部に接触するボールを埋め込み、このボールを上記ストッパーとした点に特徴を有する。
第４の発明は、上記保持孔の開口部を、上記ストッパーに近接させた点に特徴を有する。

第１〜３の発明によれば、保持孔内において球部の位置を特定するストッパーを設けたので、球部の回転中心と、回転体あるいはその回転体に組み付けた軸受等の回転中心とを常に一致させることができる。このように回転体等の回転中心と球部の回転中心とを常に一致させることができるので、その回転体をきわめてスムーズに回転させることができる。したがって、例えば、この発明のユニバーサルジョイントを、ラジコンカーにおいて、ステアリング機構を備えた駆動輪の駆動軸として利用したときには、球部の回転中心をナックルアームに設けたキングピンの位置に常に一致させておけるので、駆動輪の転舵がきわめてスムーズに行えることになる。

しかも、この種のユニバーサルジョイントは、安価な点が特徴であるが、その安価さを損なうことなく、従来の問題点を確実に解消できたものである。すなわち、従来のユニバーサルジョイントにおける回転体に球部を挿入するとともに、その球部をストッパーで止めるだけで十分な性能の向上が図れるので、そのコストメリットは計り知れないものとなる。

第４の発明によれば、球部が回転体の保持孔内で位置規制されているので、保持孔の深さを深くしなくてもよい。このように保持孔の深さを深くしなくてもよいので、回転軸が回転体に対して折れ曲がったとしても、その回転軸が保持孔の開口部に接触しにくくなる。したがって、回転軸によって保持孔の開口部がこじられたりしない。

図１〜図３は、当該ユニバーサルジョイントをラジコンカーに用いた場合の実施形態を示すもので、その回転軸２１の両端には球部２２，２３を設け、この球部２２，２３にはその直径線上に一対の突部２４．２４および２５，２５を設けている。

また、上記回転軸２１の両端それぞれには、回転体を連結するが、一方の回転体２６に、この発明としての特徴があり、他方の回転体は従来と同様である。そこで、この他方の回転体の説明は省略するとともに、他方の回転体の説明を必要とするときには、従来の場合と同様の符号を用いる。

上記一方の回転体２６は、その軸中心線上に保持孔２７を形成して筒状にしているが、この保持孔２７には、上記球部２２を挿入する。このようにした回転体２６であって、１８０度位相をずらした位置には、軸線方向に伸びるガイド溝２８，２８を形成している。このガイド溝２８，２８には、保持孔２７に挿入した球部２２の突部２４，２４を移動可能に挿入している。

上記のように球部２２を保持孔２７に挿入することによって、球部２２は突部２４，２４の軸線を中心にして回ることができるとともに、上記ガイド溝２８，２８内で突部２４を傾かせながら回ることができる。したがって、回転軸２１は回転体２６に対して、全方向に回ることができることになる。

なお、上記のようにしたユニバーサルジョイントは、例えば、ラジコンカーにおいて、ステアリング機構とともに、駆動輪と出力軸などを連結する場合に用いられるが、この点は従来と同様なので、そのステアリング機構および駆動機構の構成要素については、従来と同一符号を付して説明する。

上記一方の回転体２６は、図２に示すように駆動輪１７側に連結する。すなわち、上記回転体２６は、駆動輪１７のステアリング系であるナックルアーム１２に形成したリング部１３に、軸受１４，１５を介して組み付けられる。そして、回転体２６に一体的に設けた車軸２９に駆動輪１７が固定される。したがって、回転軸２１が回転すれば、回転体２６も回転するとともに、この回転体２６の回転にともなって駆動輪１７が回転する。そして、上記ナックルアーム１２は、図２に示す矢印１８方向に回動するが、この回動中心が図示していないキングピンの中心であるＸ点である。

また、上記一方の回転体２６に対して、他方の回転体７は、従来と同様に図示していない出力軸に連結され、その出力軸とともに回転する。したがって、出力軸とともに回転体７が回転するが、この回転体７の回転力が、上記回転軸２１を介して一方の回転体２６に伝達される。このように回転体２６に回転力が伝達されれば、その回転力が駆動輪１７に伝わり、駆動輪１７が回転することになる。このとき、ナックルアーム１２が矢印１８方向に回動すれば、駆動輪１７が転舵されることになる。

上記のようにした回転体２６には、図１〜図３からも明らかなように、その保持孔２７を通過する一対の貫通孔３０，３１を形成するとともに、この貫通孔３０，３１のそれぞれには、この発明のストッパーである一対のピン３２，３３を挿入している。このようにして貫通孔３０，３１に挿入したピン３２，３３は、保持孔２７内で球部２２に接触して、それが抜け出るのを防止する機能を発揮している。したがって、上記球部２２は、保持孔２７内で、ピン３２，３３で位置規制されることになる。そして、その規制された位置において、上記ナックルアーム１２の回転中心Ｘと、球部２２の回転中心Ｙとが一致するようにしている。

したがって、例えば、ナックルアーム１２がキングピンを中心に回ったとしても、球部２２と回転体２６との相対回転中心がずれたりしない。このように相対回転中心がずれないので、ナックルアーム１２はキングピンを中心にスムーズに回ることになる。言い換えると、従来のように回転体２６と球部２２との回転中心がずれることによる不都合がすべて解消されることになる。なお、この実施形態では、一方の回転体２６側において球部２２をピン３２，３３で止めているが、他方の回転体７側は、従来と同様である。したがって、ナックルアーム１２が回って、両回転体２６と７との間隔が、前記したようにＬ１からＬ２に変化したときには、その変化は、他方の回転体７が側ですべて吸収することになる。

さらに、この実施形態によれば、従来のように球部２の中心Ｙの移動量を確保する必要がないために、保持孔２７の深さを深くしなくてもよくなる。したがって、保持孔２７の開口部とピン３２，３３との位置を近接させられるので、回転軸２１と回転体２６との相対的な許容回動角を大きく設定できる。このように許容折れ曲がり角を大きくできれば、回転軸２１と回転体２６とが相対的に大きく回動したとしても、回転軸２１が保持孔２７の開口部をこじったりしなくなる。

一方、回転体２６の保持孔２７に球部２２を挿入するとともに、それが抜け出るのを防止するストッパーであるピン３２，３３を設けるだけで足りるので、図４〜図７に示した従来のユニバーサルジョイントの利点である安価さを十分に活かしつつ、その問題点を確実に解消することがでたものである。なお、この実施形態では、一対のピン３２，３３を用いたが、１本のピンだけで球部２２を止めるようにしてもよい。ピンを１本にするか２本にするかは、求められる寸法精度やコスト等に応じて決められるものである。

また、上記実施形態では、ストッパーとしてピン３２，３３を用いたが、例えば、保持孔２７の内面にボールを埋め込み、このボールを保持孔２７内の球部２２に接触させるようにしてもよい。その場合には、上記ボールがこの発明のストッパーを構成することになる。いずれにしても、この発明においては、保持孔２７内において、球部２２に接触してそれが抜け出るのを防止できれば、そのストッパーの構成は特に限定されない。

この発明の要部の斜視図である。 この発明を、ラジコンカーのステアリング機構に設けた駆動輪に連係した状態の一部断面図である。 回転体の断面図である。 従来のユニバーサルジョイントの正面図である。 従来の回転軸に形成した球部の斜視図である。 従来のユニバーサルジョイントを、ラジコンカーのステアリング機構に設けた駆動輪に連係した状態の一部断面図である。 従来のユニバーサルジョイントにおいて、一対回転体が同一軸線上にある状態を示す断面図である。 従来のユニバーサルジョイントにおいて、一方の回転体が回ったときの一対回転体の状態を示す断面図である。

符号の説明

２１ 回転軸
２２ 球部
２４ 突部
２６ 回転体
２７ 保持孔
２８ ガイド溝
３２，３３ ストッパーであるピン

Claims (4)

1. 一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の突部を形成した回転軸と、この回転軸の両突部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その突部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記突部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記保持孔に球部が抜け出るのを阻止するストッパーを設け、球部が突部の軸線を中心に回転するときの回転中心のずれを防止したユニバーサルジョイント。
2. 上記回転体には、それに挿入された上記回転軸の少なくとも一方の側に位置するピンを挿入し、このピンを上記ストッパーとした請求項１記載のユニバーサルジョイント。
3. 上記回転体の保持孔には、その保持孔に挿入された上記球部に接触するボールを埋め込み、このボールを上記ストッパーとした請求項１記載のユニバーサルジョイント。
4. 上記保持孔の開口部を、上記ストッパーに近接させた請求項１〜３のいずれかに記載されたユニバーサルジョイント。

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