JP2009168190A - Double cardan joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダブルカルダンジョイント、詳しくは、入力軸と出力軸とがなすジョイント角が変化しても、入力軸と出力軸の角速度を等しくするようにしたダブルカルダンジョイントに関する。 The present invention relates to a double cardan joint, and more particularly to a double cardan joint in which the angular velocities of an input shaft and an output shaft are made equal even when the joint angle formed between the input shaft and the output shaft changes.
従来、この種のダブルカルダンジョイントとして、例えば、図11(a)に示すように、第1のヨークとしてのソケットヨーク101と、第3のヨークとしてのピンヨーク102とが、第2のヨークとしての図示しないカップリングヨークおよび、十字軸としてのクロスベアリング103、104を介して屈曲自在に連結されたダブルカルダンジョイント100が知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as this type of double cardan joint, for example, as shown in FIG. 11A, a
このダブルカルダンジョイント100においては、ソケットヨーク101に設けた筒部101aと、ピンヨーク102に設けたピン102aとの間に、球面軸受105を構成する球面軸受105aおよび球面軸受シート105bが介装されている。この球面軸受105aは、ピンヨーク102のピン102aに対して図示しないニードル軸受を介して回転自在に支持されており、また、球面軸受シート105bは、ソケットヨーク101の筒部101aの内周部に固定されており、球面軸受105aと球面軸受シート105bとが摺動するようになっている。
In the
この場合、例えば、ソケットヨーク101が図示しない入力軸に連結されるとともに、図示しないピンヨーク102が出力軸に連結され、球面軸受105aの中心Pbを回転中心として入力軸および出力軸が屈曲するようになっている。ピンヨーク102のピン102aが球面軸受105a内を軸線方向に摺動するので、入力軸と出力軸とがなすジョイント角が変化しても、単一のクロスベアリングで構成されたカルダンジョイントと比較し、入力軸の回転が出力軸に略等速で伝達されるようになっている。
In this case, for example, the
前述の従来のダブルカルダンジョイント100においては、図11(a)に示すように、ソケットヨーク101の回転中心P1とピンヨーク102の回転中心P2と結ぶ直線Lと回転中心P1と球面軸受105aの中心Pbとを結ぶ直線ΔL1とがなす角θと、直線Lと回転中心P2と球面軸受105aの中心Pbとを結ぶ直線ΔL2とがなす角θ2とが等しいとき、すなわち、ΔL1の距離とΔL2の距離とが等しいときは、ソケットヨーク101の角速度ω1(rad/s)とピンヨーク102の角速度ω2(rad/s)とが等しくなり、ソケットヨーク101とピンヨーク102とが等速で回転する。ここで、角速度とは、物体の回転の速さを表し、例えば、半径rおよび基準からの角度θで表される極座標における角度θの時間変化をいい、単位時間当たりに進む角度を表している。したがって、等速円運動であれば角速度は変化しない。
In conventional double Cardan joint 100 described above, as shown in FIG. 11 (a), the rotation center P 1 and rotation straight line L connecting the rotation center P 2 of
しかしながら、図11(b)に示すように、ソケットヨーク101とピンヨーク102との揺動が大きい場合には、直線Lと直線ΔL1とがなす角θ1´と、直線Lと直線ΔL2とがなす角θ2´とがθ1´>θ2´となる。すなわち、距離ΔL1と距離ΔL2´とがΔL2´>ΔL1となり等しくならない。
However, as shown in FIG. 11B, when the swing of the
図10は、入力軸および出力軸のいずれかの軸線と直線Lとがなすジョイント角(deg)、例えば、なす角θ2ないしθ2´と、入力軸および出力軸のいずれかの角速度(rad/s)、すなわち、極座標における角度θの時間変化との関係を表すグラフである。
図10に示す屈曲線は、従来の技術における出力軸側の角速度の変化を示している。この屈曲線の場合、出力軸側の軸線と直線Lとがなすジョイント角が0degおよびθaでは、図11(a)に示す角度θ1と角度θ2が等しくなるので角速度は0となり、入力軸および出力軸は等速となる。しかし、それ以外の角度においては、角度θ1と角度θ2が等しくならないので角速度に変化が生ずる。
FIG. 10 illustrates a joint angle (deg) formed by any one of the input shaft and the output shaft and the straight line L, for example, an angle θ 2 to θ 2 ′ formed, and an angular velocity (rad) of any of the input shaft and the output shaft. / S), that is, a graph showing the relationship with the time change of the angle θ in polar coordinates.
The bent line shown in FIG. 10 shows the change in the angular velocity on the output shaft side in the prior art. In the case of this bent line, when the joint angle formed by the axis on the output shaft side and the straight line L is 0 deg and θa, the angle θ 1 and the angle θ 2 shown in FIG. And the output shaft becomes constant speed. However, at other angles, the angle θ 1 and the angle θ 2 are not equal, and the angular velocity changes.
その結果、ソケットヨーク101の角速度ω1とピンヨーク102の角速度ω2とが等しくならず、ソケットヨーク101とピンヨーク102とが不等速で回転してしまうので、ダブルカルダンジョイント100に振動が励起され騒音が発生するおそれがあった。また、トルクの伝達の効率が低下してしまうおそれがあった。このように、従来のダブルカルダンジョイント100においては、等速性が不十分であるという問題があった。
As a result, the angular velocity ω 1 of the
本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and provides a double cardan joint having excellent constant velocity that is not affected by a change in joint angle between an input shaft and an output shaft. Objective.
本発明に係るダブルカルダンジョイントは、上記目的達成のため、(1)第1のヨークと、互いに直交する2軸を有する第1の十字軸を介して前記第1のヨークに連結された第2のヨークと、互いに直交する2軸を有する第2の十字軸を介して前記第2のヨークに連結された第3のヨークと、前記第1のヨーク内に収容され、前記第1のヨークと前記第3のヨークとを屈曲自在に結合する球面軸受とを備えたダブルカルダンジョイントにおいて、前記第1のヨークが、前記球面軸受を前記第1のヨークの軸線方向に摺動させる筒状部を有し、前記第2のヨークが、前記球面軸受を前記第2のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させる軸受案内部材を有し、前記第3のヨークが、前記球面軸受に形成された貫通孔内で摺動する円柱部を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the double cardan joint according to the present invention is (1) a second connected to the first yoke via a first yoke and a first cross shaft having two axes orthogonal to each other. A yoke, a third yoke coupled to the second yoke via a second cross shaft having two axes orthogonal to each other, and the first yoke housed in the first yoke, In a double cardan joint provided with a spherical bearing that flexibly couples with the third yoke, the first yoke has a cylindrical portion that slides the spherical bearing in the axial direction of the first yoke. And the second yoke has a bearing guide member that slides the spherical bearing in a direction orthogonal to the axial direction of the second yoke, and the third yoke is formed on the spherical bearing. Has a cylindrical part that slides in the through hole It is characterized in.
この構成により、第1のヨークの筒状部内を、球面軸受が第1のヨークの軸線方向に摺動するとともに、第3のヨークの円柱部が、球面軸受に形成された貫通孔内で摺動するようにしたので、第2のヨークの軸受案内部材により、球面軸受を第2のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させることができる。その結果、球面軸受が軸受案内部材によりその移動が摺動方向に規制されるので、第1のヨークおよび第3のヨークが球面軸受を介して屈曲したとき、球面軸受の中心と第1のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第1のヨークの回動中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受の中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第1のヨークの回動中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、第1のヨークおよび第3のヨークが等速で回転することになり、例えば、第1のヨークに連結された入力軸と第3のヨークに連結された出力軸とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。 With this configuration, the spherical bearing slides in the axial direction of the first yoke in the cylindrical portion of the first yoke, and the cylindrical portion of the third yoke slides in the through hole formed in the spherical bearing. Since it moved, the spherical bearing can be slid in the direction orthogonal to the axial direction of the second yoke by the bearing guide member of the second yoke. As a result, since the movement of the spherical bearing is regulated in the sliding direction by the bearing guide member, when the first yoke and the third yoke are bent through the spherical bearing, the center of the spherical bearing and the first yoke are The angle between the straight line connecting the rotation center of the first yoke and the straight line connecting the rotation center of the first yoke and the rotation center of the third yoke, and the rotation center of the spherical bearing and the third yoke. Is equal to the angle formed by the straight line connecting the rotation center of the first yoke and the rotation center of the third yoke. As a result, the first yoke and the third yoke rotate at a constant speed. For example, the joint angle between the input shaft connected to the first yoke and the output shaft connected to the third yoke is Even if it changes, excellent constant velocity can always be obtained.
上記(1)に記載のダブルカルダンジョイントは、好ましくは、(2)前記第2のヨークの前記軸受案内部材が、前記球面軸受を案内する第1の球面軸受ガイドと、前記球面軸受を挟んで前記第1の球面軸受ガイドと対向して配置され、前記球面軸受を案内する第2の球面軸受ガイドとを有するよう構成される。 In the double cardan joint described in (1), preferably, (2) the bearing guide member of the second yoke sandwiches the spherical bearing with the first spherical bearing guide for guiding the spherical bearing. The second spherical bearing guide is arranged opposite to the first spherical bearing guide and guides the spherical bearing.
この構成により、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドにより球面軸受が第2のヨークの軸線方向と直交する方向に確実に摺動させることができる。 With this configuration, the spherical bearing can be reliably slid in the direction perpendicular to the axial direction of the second yoke by the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide.
上記(1)または(2)に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、好ましくは、(3)前記第2のヨークが、前記第1の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第1の押圧手段と、前記第2の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第2の押圧手段とを有するよう構成される。 In the double cardan joint according to the above (1) or (2), preferably, (3) the second yoke includes first pressing means for pressing the spherical bearing by the first spherical bearing guide. And a second pressing means for pressing the spherical bearing by the second spherical bearing guide.
この構成により、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドにより球面軸受が第2のヨークの軸線方向と直交する方向に確実に摺動させるとともに、球面軸受が第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイド内で生ずる振動を抑制することができ、騒音が低減される。 With this configuration, the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide ensure that the spherical bearing slides in a direction orthogonal to the axial direction of the second yoke, and the spherical bearing is the first spherical bearing guide and Vibration generated in the second spherical bearing guide can be suppressed, and noise is reduced.
上記(1)ないし(3)に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、(4)前記第2のヨークが、前記軸受案内部材により前記球面軸受が摺動する方向と直交する方向に形成された第1の貫通孔を有し、前記第1の貫通孔内を前記第1の球面軸受ガイドを摺動させるとともに、前記球面軸受を挟んで前記第1の貫通孔と対向して形成された第2の貫通孔を有し、前記第2の貫通孔内を前記第2の球面軸受ガイドを摺動させるようにすることが好ましい。 In the double cardan joint according to the above (1) to (3), (4) the first yoke is formed by the bearing guide member in a direction orthogonal to the direction in which the spherical bearing slides. A second through hole formed to slide the first spherical bearing guide in the first through hole and to face the first through hole across the spherical bearing. It is preferable to have a through-hole and slide the second spherical bearing guide in the second through-hole.
この構成により、球面軸受を軸受案内部材により摺動する方向と直交する方向に移動させることができ、第1のヨークおよび第3のヨークが、軸受案内部材により摺動する方向と直交する方向に揺動した場合にも、球面軸受の中心と第1のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第1のヨークの回動中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受の中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第1のヨークの回動中心と第3のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、第1のヨークおよび第3のヨークが等速で回転することになり、例えば、第1のヨークに連結された入力軸と第3のヨークに連結された出力軸とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。 With this configuration, the spherical bearing can be moved in a direction orthogonal to the direction of sliding with the bearing guide member, and the first yoke and the third yoke are in a direction orthogonal to the direction of sliding with the bearing guide member. Even when it swings, a straight line connecting the center of the spherical bearing and the rotation center of the first yoke and a straight line connecting the rotation center of the first yoke and the rotation center of the third yoke are formed. The angle formed by the straight line connecting the center of the spherical bearing and the rotation center of the third yoke and the straight line connecting the rotation center of the first yoke and the rotation center of the third yoke is equal. Become. As a result, the first yoke and the third yoke rotate at a constant speed. For example, the joint angle between the input shaft connected to the first yoke and the output shaft connected to the third yoke is Even if it changes, excellent constant velocity can always be obtained.
上記(1)ないし(4)に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、好ましくは、(5)前記第1の押圧手段が、屈曲部を有する第1の板ばねで構成され、前記第1の板ばねの一端部が前記第1の球面軸受ガイドの側面に固定され、前記第2の押圧手段が屈曲部を有する第2の板ばねで構成され、前記第2の板ばねの一端部が前記第2の球面軸受ガイドの側面に固定されるよう構成される。 In the double cardan joint described in the above (1) to (4), preferably, (5) the first pressing means is configured by a first leaf spring having a bent portion, and the first leaf spring. One end of the second plate spring is fixed to the side surface of the first spherical bearing guide, the second pressing means is constituted by a second leaf spring having a bent portion, and one end of the second leaf spring is the second leaf spring. The spherical bearing guide is configured to be fixed to the side surface.
この構成により、球面軸受が移動するとともに、第1の球面軸受ガイドと第2の球面軸受ガイドが貫通孔内を摺動するとき、第1の球面軸受ガイド47に固定された第1の板ばねが収縮する。他方、第2の球面軸受ガイドに固定された第2の板ばねが伸張するので、球面軸受は移動の大きさによらず第1の球面軸受ガイドと確実に接触するとともに、第2の球面軸受ガイドと確実に接触する。球面軸受が元の位置に戻ろうとするとき、第1および第2の板ばねにより球面軸受を確実に元の位置に復帰させることができる。
With this configuration, the first leaf spring fixed to the first
本発明によれば、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the double cardan joint which has the outstanding constant velocity property which is not influenced by the change of the joint angle of an input shaft and an output shaft can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10が適用されるプロペラシャフト1の平面図であり、図2は、ダブルカルダンジョイント10の平面図であり、図3は、ダブルカルダンジョイント10の側面図であり、図4は、図3のA−A断面を示す断面図であり、図5は、図3のB−B断面を示す断面図であり、図6は、図2のC−C断面を示す断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a
まず、構成について説明する。
ダブルカルダンジョイント10は、車両に搭載され、推進軸としてのプロペラシャフト1の一部を構成している。車両は、大型自動車、普通自動車などであり、例えば、4気筒ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した普通自動車で構成されている。
First, the configuration will be described.
The double cardan joint 10 is mounted on a vehicle and constitutes a part of the
図1に示すように、プロペラシャフト1は、いわゆる2軸3ジョイントにより構成されており、第1のジョイント2と、第1のジョイント2と連結された第1のプロペラシャフト3と、第1のプロペラシャフト3と連結されたダブルカルダンジョイント10と、ダブルカルダンジョイント10と連結された第2のプロペラシャフト4と、第2のプロペラシャフト4と連結された第3のジョイント5と、第1のプロペラシャフト3を支持するセンターベアリング6とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1のジョイント2は、交差する2軸を連結し回転力を伝達する軸継手からなり、例えば、フック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手で構成されている。第3のジョイント5も、第1のジョイント2と同様にフック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手で構成されている。 The first joint 2 is composed of a shaft joint that connects two intersecting axes and transmits a rotational force, and is composed of, for example, a universal joint such as a hook-type universal joint or a constant velocity universal joint. Similarly to the first joint 2, the third joint 5 is also composed of a universal joint such as a hook-type universal joint and a constant velocity universal joint.
図2に示すように、ダブルカルダンジョイント10は、第1のヨークとしてのソケットヨーク11と、第3のヨークとしてのピンヨーク12と、第2のヨークとしてのカップリングヨーク13と、ソケットヨーク11に装着される第1の十字軸としてのクロスベアリング14と、ピンヨーク12に装着される第2の十字軸としてのクロスベアリング15と、図4に示すソケットヨーク11に挿入される球面軸受16と、球面軸受16内に装着されるニードルベアリング17と、ニードルベアリング17を保持するリテーナ18とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the double cardan joint 10 includes a
図2ないし図4に示すように、ソケットヨーク11は、フランジ部31、本体部32、筒状部33とを含んで構成されている。フランジ部31には、図示しないボルトなどの締結手段により第1のプロペラシャフト3が連結されている。本体部32には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔32aが形成されるとともに、貫通孔32aと対向する側に貫通孔32bの軸線が、貫通孔32aの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔32a、32bにはクロスベアリング14の軸線JA11方向の両端部がそれぞれ挿入され、ソケットヨーク11がクロスベアリング14の軸線JA11を中心に回動できるようになっている。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
筒状部33は、本体部32の軸線と筒状部33の軸線とが一致するよう、本体部32の軸線方向一方端部から突出して形成されており、第1のガイド33aと、第1のガイド33aと対向する第2のガイド33bとにより構成されている。
The
図5に示すように、第1のガイド33aの放射内方側には、球面軸受16の半径と略同一の半径を有する湾曲面で形成された溝33cが筒状部33の軸線方向に形成されており、第2のガイド33bの放射内方側にも、球面軸受16の半径と略同一の半径を有する湾曲面で形成された溝33dが筒状部33の軸線方向に形成されている。第1のガイド33aの溝33cと第2のガイド33bの溝33cとの間に球面軸受16が介装され、溝33cと溝33dとにより案内されて筒状部33内を摺動するようになっている。
As shown in FIG. 5, a
第1のガイド33aの先端部には、面取り33eが形成されており、ソケットヨーク11が回動した際に、ピンヨーク12と干渉しないようになっている。また、第2のガイド33bの先端部にも、面取り32fが形成されており、ソケットヨーク11が回動した際に、ピンヨーク12と干渉しないようになっている。
A chamfer 33e is formed at the tip of the
ピンヨーク12は、本体部36と、円柱部37とを含んで構成されている。本体部36の軸線方向の一端部には、第2のプロペラシャフト4が連結されている。本体部36には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔36aが形成されるとともに、貫通孔36aと対向する側に貫通孔36bが、貫通孔36aの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔36a、36bにはクロスベアリング15の軸線JA12方向の両端部がそれぞれ挿入され、ピンヨーク12がクロスベアリング15の軸線JA12を中心に回動できるようになっている。
円柱部37は、円形の断面を有し、本体部36の軸線と円柱部37の軸線とが一致するよう、軸線方向の他端部36cから突出して形成されており、球面軸受16に挿入されるようになっている。
The
The
図4および図5に示すように、球面軸受16は、所定の半径を有する球体からなり、貫通孔16aが、その軸線が球体の中心と交わるよう貫通して形成されている。この貫通孔16aには、ニードルベアリング17が挿入されており、ニードルベアリング17は、リテーナ18により球面軸受16内に保持されている。また、ニードルベアリング17には、ピンヨーク12の円柱部37が挿入され、球面軸受16内で回転できるようになっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
このように、ソケットヨーク11とピンヨーク12とが相対的にジョイント角が0の状態においては、ソケットヨーク11の軸線と、ピンヨーク12の軸線とが球面軸受16を介して一致するよう構成されている。
As described above, when the joint angle between the
図2に示すように、カップリングヨーク13は、筒状に形成された本体部41と、本体部41の軸線方向の一方端部から延在して本体部41と一体的に形成されたフランジ部42と、本体部41を挟んでとフランジ部42と対向して形成されたフランジ部43とを含んで構成されている。さらに、図3に示すように、カップリングヨーク13の軸線を挟んでフランジ部42とフランジ部43とそれぞれ対向するよう形成されたフランジ部44とフランジ部45とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 2, the
図5および図6に示すように、本体部41には、その軸線方向と直交する方向に、幅W1、長さW2の長方形の断面を有する貫通孔41aが形成されるとともに、貫通孔41aと対向する側に、貫通孔41aと同一の断面を有する貫通孔41bが形成されている。
この貫通孔41aには、第1の球面軸受ガイド47が挿入されるようになっている。第1の球面軸受ガイド47は、幅W1より僅かに小さい幅と、長さW2より僅かに小さい長さの長方形の断面を有し、貫通孔41a内で摺動できるようになっている。また、第1の球面軸受ガイド47の先端部は、球面軸受16の半径と略同一の半径を有する円弧面47aが形成されており、球面軸受16を保持するようになっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
A first
また、貫通孔41bには、第2の球面軸受ガイド48が挿入されるようになっている。第2の球面軸受ガイド48は、第1の球面軸受ガイド47と同様に、幅W1より僅かに小さい幅と、長さW2より僅かに小さい長さの長方形の断面を有し、貫通孔41b内で摺動できるようになっている。また、第2の球面軸受ガイド48の先端部は、第1の球面軸受ガイド47と同様に、球面軸受16の半径と略同一の半径を有する円弧面48aが形成されており、球面軸受16を保持するようになっている。
A second
図4および図6に示すように、第1の球面軸受ガイド47の一端部近傍の側面47bには、円弧状に屈曲した第1の板ばね51が固定されており、第1の球面軸受ガイド47の他端部近傍の側面47bには第1の板ばね51と同形状の第1の板ばね61が固定されている。また、第1の球面軸受ガイド47の一端部近傍の側面47cには、円弧状に屈曲した板ばね52が固定されており、第1の球面軸受ガイド47の他端部近傍の側面47cには第1の板ばね51と同形状の第1の板ばね62が固定されている。第1の球面軸受ガイド47は、第1の板ばね51、52、61、62により、球面軸受16を放射内方に押圧している。
As shown in FIGS. 4 and 6, a
第2の球面軸受ガイド48の一端部近傍の側面48bには、円弧状に屈曲した第2の板ばね53が固定されており、第2の球面軸受ガイド48の他端部近傍の側面48bには第1の板ばね51と同形状の第2の板ばねが固定されている。また、第2の球面軸受ガイド48の一端部近傍の側面47cには、円弧状に屈曲した第2の板ばね54が固定されており、第2の球面軸受ガイド48の他端部近傍の側面48cには第1の板ばね51と同形状の第2の板ばねが固定されている。第2の球面軸受ガイド48も、第1の球面軸受ガイド47と同様に、第2の板ばね53、54および図示しない2個の第2の板ばねにより、球面軸受16を放射内方に押圧している。
A
第1の球面軸受ガイド47の先端部と、第2の球面軸受ガイド48の先端部との間隔L2は、筒状部33の第1のガイド33aおよび第2のガイド33bの幅L1よりも大きく形成されており、球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47の円弧面47aと第2の球面軸受ガイド48の円弧面48aで案内されて摺動できるようになっている。
And the distal end portion of the first
図6に示すように、フランジ部42には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔42aが形成されるとともに、フランジ部44には、貫通孔42aと対向する側に貫通孔44aが、貫通孔42aの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔42a、44aにはクロスベアリング14の軸線JB11方向の両端部がそれぞれ挿入され、ソケットヨーク11がクロスベアリング14の軸線JB11を中心に回動できるようになっている。
As shown in FIG. 6, a through hole 42 a is formed in the
また、フランジ部43には、フランジ部42と同様にその軸線方向と直交する方向に貫通孔43aが形成されるとともに、フランジ部45には、貫通孔43aと対向する側に貫通孔45aが、貫通孔43aの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔43a、45aにはクロスベアリング15の軸線JB12方向の両端部がそれぞれ挿入され、ピンヨーク12がクロスベアリング15の軸線JB12を中心に回動できるようになっている。
In addition, the
クロスベアリング14は、互いに直交する2本の軸を有する十字軸と、各軸の両端部に装着され、例えば、ニードルベアリングなどの軸受を有する軸受カップとを含んで構成されており、各軸受カップがソケットヨーク11の各貫通孔およびカップリングヨーク13の各貫通孔に装着されている。クロスベアリング15も、クロスベアリング14と同様に、互いに直交する2本の軸を有する十字軸と、各軸の両端部に装着され、例えば、ニードルベアリングなどの軸受を有する軸受カップとを含んで構成されており、各軸受カップがピンヨーク12の各貫通孔およびカップリングヨーク13の各貫通孔に装着されている。
The
次いで、ダブルカルダンジョイント10の作用について説明する。
図7は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10の図3におけるA−A断面を示す断面図であり、図7(a)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に角度α1で揺動した状態を示し、図7(b)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に角度β1で揺動した状態を示す。
Next, the operation of the double cardan joint 10 will be described.
7 is a cross-sectional view showing the AA cross section in FIG. 3 of the double cardan joint 10 according to the embodiment of the present invention. FIG. 7A shows a relative angle α between the
図7(a)に示すように、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に矢印方向に揺動すると、ソケットヨーク11は、軸線JB11を中心にして矢印方向に回動しようとし、ピンヨーク12も、軸線JB12を中心にして矢印方向に回動しようとする。
ここで、ソケットヨーク11内の球面軸受16が、図5に示す第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に案内されて、矢印方向に摺動するとともに、図4に示すソケットヨーク11の筒状部33の第1のガイド33aおよび第2のガイド33bに案内されて、筒状部33の先端方向に摺動する。同時に、ピンヨーク12の円柱部37が、球面軸受16内のニードルベアリング17内で球面軸受16から抜き出る方向に摺動する。
As shown in FIG. 7 (a), a socket yokes 11 and
Here, the
このように球面軸受16が筒状部33内で摺動するとともに、円柱部37がニードルベアリング17内で摺動するので、ソケットヨーク11は、軸線JB11を中心にして矢印方向に回動することができ、ピンヨーク12も、軸線JB12を中心にして矢印方向に回動することができる。このとき、球面軸受16は、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に案内されて、矢印方向に摺動することができる。球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に沿って摺動するよう規制されるので、球面軸受16の中心Pbと軸線JB11とを結ぶ直線と、軸線JB11と軸線JB12とを結ぶ直線とがなす角がα1、球面軸受16の中心Pbと軸線JB12とを結ぶ直線と、軸線JB11と軸線JB12とを結ぶ直線とがなす角がα1となり、両者のなす角が等しくなる。
Thus with
図7(b)に示すように、ソケットヨーク11およびピンヨーク12の揺動が大きくなっても、球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に沿って摺動し、球面軸受16の中心Pbと軸線JB11とを結ぶ直線と、軸線JB11と軸線JB12とを結ぶ直線とがなす角がβ1、球面軸受16の中心Pbと軸線JB12とを結ぶ直線と、軸線JB11と軸線JB12とを結ぶ直線とがなす角がβ1となり、両者のなす角が等しくなる。
As shown in FIG. 7B, the
図8は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10の図2におけるC−C断面を示す断面図であり、図8(a)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に角度α2で揺動した状態を示し、図8(b)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に角度β2で揺動した状態を示す。
FIG. 8 is a cross-sectional view of the double cardan joint 10 according to the embodiment of the present invention taken along the line CC in FIG. 2, and FIG. 8 (a) shows that the
図8(a)に示すように、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が相対的に矢印方向に揺動すると、ソケットヨーク11は、軸線JA11を中心にして矢印方向に回動しようとし、ピンヨーク12も、軸線JA12を中心にして矢印方向に回動しようとする。
ここで、ソケットヨーク11内の球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に案内されて、矢印方向に移動するとともに、図4に示すソケットヨーク11の筒状部33の第1のガイド33aおよび第2のガイド33bに案内されて、筒状部33の先端方向に摺動する。同時に、ピンヨーク12の円柱部37が、球面軸受16内のニードルベアリング17内で球面軸受16から抜き出る方向に摺動する。
As shown in FIG. 8 (a), a socket yokes 11 and
Here, the
このように球面軸受16が筒状部33内で摺動するとともに、円柱部37がニードルベアリング17内で摺動するので、ソケットヨーク11は、軸線JA11を中心にして矢印方向に回動することができ、ピンヨーク12も、軸線JA12を中心にして矢印方向に回動することができる。このとき、球面軸受16は、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に案内されて、矢印方向に摺動することができる。球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に沿って移動するよう規制されるので、球面軸受16の中心Pbと軸線JA11とを結ぶ直線と、軸線JA11と軸線JA12とを結ぶ直線とがなす角がα2、球面軸受16の中心Pbと軸線JA12とを結ぶ直線と、軸線JA11と軸線JA12とを結ぶ直線とがなす角がα2となり、両者のなす角が等しくなる。
Thus with
図8(b)に示すように、ソケットヨーク11およびピンヨーク12の揺動が大きくなっても、球面軸受16が、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48に沿って移動し、球面軸受16の中心Pbと軸線JA11とを結ぶ直線と、軸線JA11と軸線JA12とを結ぶ直線とがなす角がβ2、球面軸受16の中心Pbと軸線JA12とを結ぶ直線と、軸線JA11と軸線JA12とを結ぶ直線とがなす角がβ2となり、両者のなす角が等しくなる。
As shown in FIG. 8B, the
球面軸受16が、図8(a)および図8(b)に示す矢印方向に移動し、第1の球面軸受ガイド47と第2の球面軸受ガイド48も球面軸受16とともに矢印方向に移動するとき、第1の球面軸受ガイド47に設けられた第1の板ばね51、52および図4に示す第1の板ばね61、62が収縮する。他方、第2の球面軸受ガイド48に設けられた第2の板ばね53、54および図示しない2個の第2の板ばねが伸張するので、球面軸受16は移動の大きさによらず常に第1の球面軸受ガイド47の円弧面47aと接触するとともに、第2の球面軸受ガイド48の円弧面48aと接触する。球面軸受16が矢印と反対方向に戻るとき、第1の板ばね51、52、第2の板ばね53、54および図4に示す第1の板ばね61、62および図示しない2個の第2の板ばねが元の位置に復帰するので、球面軸受16は、第1の球面軸受ガイド47の円弧面47aと接触するとともに、第2の球面軸受ガイド48の円弧面48aと接触する。
When the
このように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10においては、ソケットヨーク11と、互いに直交する2軸を有するクロスベアリング14を介してソケットヨーク11に連結されたカップリングヨーク13と、互いに直交する2軸を有するクロスベアリング15を介してカップリングヨーク13に連結されたピンヨーク12と、ソケットヨーク11内に収容され、ソケットヨーク11とピンヨーク12とを屈曲自在に結合する球面軸受16とを備え、ソケットヨーク11が、球面軸受16をソケットヨーク11の軸線方向に摺動させる筒状部33を有し、カップリングヨーク13が、球面軸受16をカップリングヨーク13の軸線方向と直交する方向に摺動させる第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48を有し、ピンヨーク12が、球面軸受16に形成された貫通孔16aで摺動する円柱部37を有することを特徴としている。
Thus, in the double cardan joint 10 according to the present embodiment, the
この場合、ソケットヨーク11の筒状部33内を、球面軸受16がソケットヨーク11の軸線方向に摺動するとともに、ピンヨーク12の円柱部37が、球面軸受16に形成された貫通孔16a内で摺動するので、カップリングヨーク13の第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48により、球面軸受16をカップリングヨーク13の軸線方向と直交する方向に確実に摺動させることができる。その結果、球面軸受16が第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48によりその移動が摺動方向に規制されるので、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が球面軸受16を介して屈曲したとき、球面軸受16の中心とソケットヨーク11の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク11の回動中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受16の中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク11の回動中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。そのため、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が等速で回転することになり、例えば、ソケットヨーク11に連結された第1のプロペラシャフト3とピンヨーク12に連結された第2のプロペラシャフト4とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られ、トルクの伝達効率の低下を防止することができる。
In this case, the
また、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10においては、カップリングヨーク13が、第1の球面軸受ガイド47により球面軸受16を押圧させる第1の板ばね51、52、61、62と、第2の球面軸受ガイド48により球面軸受16を押圧させる第2の板ばね53、54と他の2個の第2の板ばねとを有しているので、球面軸受16を確実に摺動させるとともに、球面軸受16が第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48内で生ずる振動を抑制することができ、騒音が低減される。また、球面軸受16が元の位置に戻ろうとするとき、各板ばねが球面軸受16を確実に元の位置に復帰させることができる。
Further, in the double cardan joint 10 according to the present embodiment, the
また、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10においては、カップリングヨーク13が、第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48により球面軸受16が摺動する方向と直交する方向に貫通孔41aを有し、貫通孔41a内を第1の球面軸受ガイド47を摺動させるとともに、球面軸受16を挟んで貫通孔41aと対向して形成された貫通孔41bとを有し、貫通孔41b内を第2の球面軸受ガイド48を摺動させるよう構成されている。
In the double cardan joint 10 according to the present embodiment, the
この場合、球面軸受16を第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48により摺動する方向と直交する方向に移動させることができ、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が、第1の球面軸受ガイド47および第2の球面軸受ガイド48により摺動する方向と直交する方向に揺動した場合にも、球面軸受16の中心とソケットヨーク11の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク11の回動中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受16の中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク11の回動中心とピンヨーク12の回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、ソケットヨーク11およびピンヨーク12が等速で回転することになり、例えば、ソケットヨーク11に連結された第1のプロペラシャフト3とピンヨーク12に連結された第2のプロペラシャフト4とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。
In this case, the
図9は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10の模式図であり、図9(a)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12がなす角がα3の状態を示し、図9(b)は、ソケットヨーク11およびピンヨーク12がなす角がβ3の状態を示す。
図10は、前述のように、ソケットヨーク11およびピンヨーク12のいずれかの軸線とソケットヨーク11の軸線JB11とピンヨーク12の軸線JB12とを結ぶ直線とがなすジョイント角(deg)と、ソケットヨーク11およびピンヨーク12のいずれかの角速度(rad/s)との関係を表すグラフである。
FIG. 9 is a schematic diagram of the double cardan joint 10 according to the embodiment of the present invention. FIG. 9A shows a state in which the angle formed by the
10, as described above, the joint angle formed by the straight line connecting the axis JB 12 axis JB 11 and
図9に示すように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10は、ソケットヨーク11とピンヨーク12とがなすジョイント角がα3になったとき、ソケットヨーク11の軸線JB11とピンヨーク12の軸線JB12とを結ぶ直線Lと、軸線JB11と球面軸受16の中心Pbとを結ぶ直線ΔL1とがなす角θ1と、直線Lと軸線JB12と球面軸受16の中心Pbとを結ぶ直線ΔL2とがなす角θ2とが等しくなる。すなわち、ΔL1の距離とΔL2の距離とが等しくなるので、ソケットヨーク11の角速度ω1(rad/s)とピンヨーク12の角速度ω2(rad/s)とが等しくなり、ソケットヨーク11とピンヨーク12とが等速で回転する。
As shown in FIG. 9, the double cardan joint 10 according to this embodiment, when the joint angle formed by the
このことは、ソケットヨーク11およびピンヨーク12の揺動が大きくなり、図9(b)に示すように、ソケットヨーク11とピンヨーク12とがなすジョイント角がβ3になったときも、ジョイント角がα3の場合と同様である。すなわち、ソケットヨーク11の軸線JB11とピンヨーク12の軸線JB12とを結ぶ直線Lと、軸線JB11と球面軸受16の中心Pbとを結ぶ直線ΔL´1とがなす角θ´1と、直線Lと軸線JB12と球面軸受16の中心Pbとを結ぶ直線ΔL´2とがなす角θ´2とが等しくなる。すなわち、ΔL´1の距離とΔL´2の距離とが等しくなるので、ソケットヨーク11の角速度ω1(rad/s)とピンヨーク12の角速度ω2(rad/s)とが等しくなり、ソケットヨーク11とピンヨーク12とが等速で回転する。
This rocking of the socket yokes 11 and
図10に示すように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10は、ジョイント角がどのような角度になっても、角速度(rad/s)は一定であり、角速度の変化はなく、ソケットヨーク11とピンヨーク12とが常に同じ速さで回転する。すなわち、ソケットヨーク11に連結された入力軸としての第1のプロペラシャフト3と、ピンヨーク12に連結された出力軸としての第2のプロペラシャフト4とがなすジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有している。
As shown in FIG. 10, in the double cardan joint 10 according to the present embodiment, the angular velocity (rad / s) is constant regardless of the joint angle, and there is no change in the angular velocity. 11 and the
本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント10においては、第1の球面軸受ガイド47の側面47bに第1の板ばね51、52と、側面47cに第1の板ばね61、62を設けるとともに、第2の球面軸受ガイド48にも側面48bに第2の板ばね53、54と側面48cに他の2個の第2の板ばねを設けた場合について説明したが、本発明に係るダブルカルダンジョイントにおいては、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドの各側面に1個の板ばねを設けてもよく、また、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドの片側の側面のみに設けてもよい。
In the double cardan joint 10 according to the present embodiment, the first plate springs 51 and 52 are provided on the side surface 47b of the first
また、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧する他の押圧手段を設けてもよい。例えば、第1または第2の押圧手段を圧縮コイルばねなどの弾性体で構成し、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよく、油圧手段により第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよい。さらに、第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイド自体を、ゴムやプラスチックなどの弾性体で構成し第1の球面軸受ガイドおよび第2の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよい。 Further, the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide may be provided with other pressing means for pressing the spherical bearing. For example, the first or second pressing means may be constituted by an elastic body such as a compression coil spring, and the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide may press the spherical bearing. The first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide may press the spherical bearing. Further, the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide itself are made of an elastic body such as rubber or plastic so that the first spherical bearing guide and the second spherical bearing guide press the spherical bearing. Also good.
以上説明したように、本発明によれば、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することができるという効果を奏し、フック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手全般に有用である。 As described above, according to the present invention, there is an effect that it is possible to provide a double cardan joint having excellent constant velocity that is not affected by a change in the joint angle between the input shaft and the output shaft. It is useful for universal joints such as joints and constant velocity universal joints.
1 プロペラシャフト
2 第1のジョイント
3 第1のプロペラシャフト
4 第2のプロペラシャフト
5 第3のジョイント
6 センターベアリング
10 ダブルカルダンジョイント
11 ソケットヨーク(第1のヨーク)
12 ピンヨーク(第3のヨーク)
13 カップリングヨーク(第2のヨーク)
14 クロスベアリング(第1の十字軸)
15 クロスベアリング(第2の十字軸)
16 球面軸受
16a、32a、32b、36a、36b、41a、41b、42a、43a、44a、45a 貫通孔
17 ニードルベアリング
18 リテーナ
31、42、43、44、45 フランジ部
32、36、41 本体部
33 筒状部
33a 第1のガイド
33b 第2のガイド
33c、33d 溝
36c 他端部
37 円柱部
47 第1の球面軸受ガイド(軸受案内部材)
47a、48a 円弧面
47b、47c、48b、48c 側面
48 第2の球面軸受ガイド(軸受案内部材)
51、52、61、62 第1の板ばね(第1の押圧手段)
53、54 第2の板ばね(第2の押圧手段)
DESCRIPTION OF
12 pin yoke (third yoke)
13 Coupling yoke (second yoke)
14 Cross bearing (first cross shaft)
15 Cross bearing (second cross shaft)
16
47a, 48a Arc surface 47b, 47c, 48b,
51, 52, 61, 62 First leaf spring (first pressing means)
53, 54 Second leaf spring (second pressing means)
Claims (5)
前記第1のヨークが、前記球面軸受を前記第1のヨークの軸線方向に摺動させる筒状部を有し、
前記第2のヨークが、前記球面軸受を前記第2のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させる軸受案内部材を有し、
前記第3のヨークが、前記球面軸受に形成された貫通孔内で摺動する円柱部を有することを特徴とするダブルカルダンジョイント。 Via a first yoke, a second yoke connected to the first yoke via a first cross shaft having two axes orthogonal to each other, and a second cross shaft having two axes orthogonal to each other And a third yoke coupled to the second yoke, and a spherical bearing housed in the first yoke and flexibly coupling the first yoke and the third yoke. In cardan joints,
The first yoke has a cylindrical portion that slides the spherical bearing in the axial direction of the first yoke;
The second yoke has a bearing guide member that slides the spherical bearing in a direction perpendicular to the axial direction of the second yoke;
The double cardan joint, wherein the third yoke has a cylindrical portion that slides in a through hole formed in the spherical bearing.
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