JP2009216220A - ユニバーサルジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】スパイダなどの構成要素が破損して駆動側ヨークと従動側ヨークとが分離しても、駆動側ヨークと従動側ヨークとを係合させ、回転軸の脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができるユニバーサルジョイントを提供すること。
【解決手段】プロペラシャフト３に連結される第１ヨーク１１と、プロペラシャフト５に連結される第２ヨーク１２と、第１ヨーク１１に回転自在に支持された第１短軸１３および第２ヨーク１２に回転自在に支持された第２短軸１４が十字に交差するよう一体化されたスパイダ１５とを備え、第１ヨーク１１の基端部１１ａと結合した一方端部と、第２ヨーク１２の基端部１２ａと結合した他方端部とを有するワイヤ２５と、第１ヨーク１１の基端部１１ａと結合した一方端部と、第２ヨーク１２の基端部１２ａと結合した他方端部とを有するワイヤ２６とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、一方の回転軸と他方の回転軸を回転伝動および軸交差可能に連結するユニバーサルジョイント、特に十字継手部材を有するユニバーサルジョイントに関する。

従来のこの種のユニバーサルジョイントとしては、例えばエンジンからの駆動力を車両の駆動輪側に伝達するために、トランスミッションの出力部に車両前後方向に延びるプロペラシャフトの一端側を連絡するカルダンジョイントが知られている。

このユニバーサルジョイントは、トランスミッションの出力軸に連結される基端部および二股の先端部を有する第１ヨークと、プロペラシャフト側の第２の回転軸に連結される基端部および二股の先端部を有する第２ヨークと、第１ヨークの先端部にニードルベアリングを介して回転自在に結合する第１短軸および第２ヨークの先端部にニードルベアリングを介して回転自在に結合する第２短軸が十字に交差するよう一体化された十字継手部材、いわゆるスパイダとを備えている。

このようなユニバーサルジョイントにおいては、大きな衝撃が作用してスパイダなどが破損した場合、プロペラシャフトの脱落を阻止する部材が設けられていないため、プロペラシャフトが車体側から脱落するのを防止する脱落防止構造が必要となる。
このような従来の脱落防止構造として、例えば、ステンレスワイヤなどの可撓性部材の一端を車体の底板に取付金具を介して固定し、他端をプロペラシャフトの近傍に配置された排気管などの静止部材に溶接して、可撓性部材でプロペラシャフトを軸回りに囲みプロペラシャフトが車体側から脱落するのを防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の脱落防止構造として、可撓性を有するプロペラシャフトを軸回りに囲むワイヤと、ワイヤの両端に固定された取付部とを含んで構成され、ユニバーサルジョイントなどのプロペラシャフトの構成部品が破損してもプロペラシャフトが車体側から脱落するのを防止したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、従来の脱落防止構造として、略Ｕ字状に形成されたガード本体と、ガード本体の内側部に形成され、プロペラシャフトの外形よりも小さい連通部を有するプロテクタとを含んで構成され、連通部によりガード本体の内側を上部側と底部側の空間に分け、底部側の空間にプロペラシャフトを挿通させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献３参照）。この脱落防止構造においては、プロペラシャフトの振れ回りをプロテクタの底部側の空間の範囲内に留めるようにして、他方の空間に位置する配管や配線および車体に対する衝撃をプロテクタで阻止するようにしている。
特開２００４−４２７７４号公報 特開平１０−３２９５５９号公報 特開平６−８００３３号公報

しかしながら、特許文献１ないし３に記載の従来の脱落防止構造においては、ユニバーサルジョイントのスパイダなどの構成要素が破損した場合には、可撓性部材、ワイヤおよびプロテクタなどの脱落防止部材によりプロペラシャフトの振れ回りや脱落が防止されるものの、構成要素の破損により、第１ヨークと第２ヨークとが分離してしまう。その結果、第１ヨークと第２ヨークとが係合する位置関係を保持することができず、駆動側の回転軸の動力を従動側のプロペラシャフトに伝達することが不能となってしまうという問題があった。

本発明は、前述のような従来の諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。すなわち、本発明は、スパイダなどの構成要素が破損して駆動側ヨークと従動側ヨークとが分離しても、駆動側ヨークと従動側ヨークとを係合させ、回転軸の脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができるユニバーサルジョイントを提供することを目的とする。

本発明に係るユニバーサルジョイントは、上記目的達成のため、（１）第１の回転軸に連結される第１ヨークと、第２の回転軸に連結される第２ヨークと、前記第１ヨークに回転自在に支持された第１短軸および前記第２ヨークに回転自在に支持された第２短軸が十字に交差するよう一体化された十字継手部材とを備えたユニバーサルジョイントにおいて、前記第１ヨークと結合した一方端部と、前記第２ヨークと結合した他方端部とを有する可撓性部材を少なくとも２個備えたことを特徴とする。
この構成により、ユニバーサルジョイントが破損して第１ヨークと第２ヨークとが分離した場合でも、第１ヨークおよび第２ヨークは、可撓性部材の一方端部と他方端部とで連結されているので、第１の回転軸および第２の回転軸の車体からの脱落が防止される。
また、可撓性部材によって、第１ヨークおよび第２ヨークの可動範囲が制限され、ユニバーサルジョイントの周辺に配置された部品との干渉が防止される。少なくとも２個の可撓性部材を備えているので、第１ヨークおよび第２ヨークが回転すると可撓性部材の中間部分に捩じれ部が生じ、速やかに、第１ヨークおよび第２ヨークが係合し、ユニバーサルジョイントの動力伝達機能が復帰する。また、第１ヨークおよび第２ヨークを可撓性部材で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイントの破損時における動力伝達が確保される。

上記（１）に記載のユニバーサルジョイントにおいて、（２）前記第１ヨークが第１の回転軸に連結される基端部および二股の先端部を有し、前記第２ヨークが第２の回転軸に連結される基端部および二股の先端部を有し、前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記基端部に結合するとともに、前記可撓性部材の前記他方端部が前記第２ヨークの前記基端部に結合するよう構成する。
この構成により、ユニバーサルジョイントが破損して第１ヨークと第２ヨークとが分離し、第１ヨークおよび第２ヨークが回転した際、速やかに可撓性部材の中間部分に捩じれ部が生じ、速やかに第１ヨークおよび第２ヨークが係合し、ユニバーサルジョイントの動力伝達機能が復帰する。第１ヨークの基端部および第２ヨークの基端部を可撓性部材で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイントの破損時における動力伝達を確保することができる。

上記（１）に記載のユニバーサルジョイントにおいて、（３）前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記先端部に結合するとともに、前記可撓性部材の前記他方端部が前記第２ヨークの前記先端部に結合するよう構成する。
この構成により、ユニバーサルジョイントが破損して第１ヨークと第２ヨークとが分離し、第１ヨークおよび第２ヨークが回転した際、速やかに可撓性部材の中間部分に捩じれ部が生じ、速やかに第１ヨークおよび第２ヨークが係合し、ユニバーサルジョイントの動力伝達機能が復帰する。第１ヨークの基端部および第２ヨークの基端部を可撓性部材で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイントの破損時における動力伝達を確保することができる。

上記（１）に記載のユニバーサルジョイントにおいて、（４）前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記基端部に結合するとともに、前記ワイヤの前記他方端部が前記第２ヨークの前記先端部に結合するよう構成する。
この構成により、ユニバーサルジョイントが破損して第１ヨークと第２ヨークとが分離し、第１ヨークおよび第２ヨークが回転した際、速やかに可撓性部材の中間部分に捩じれ部が生じ、速やかに第１ヨークおよび第２ヨークが係合し、ユニバーサルジョイントの動力伝達機能が復帰する。第１ヨークの基端部および第２ヨークの基端部を可撓性部材で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイントの破損時における動力伝達を確保することができる。

本発明に係るユニバーサルジョイントは、上記目的達成のため、（５）第１の回転軸に連結される第１ヨークと、第２の回転軸に連結される第２ヨークと、前記第１ヨークに回転自在に支持された第１短軸および前記第２ヨークに回転自在に支持された第２短軸が十字に交差するよう一体化された十字継手部材とを備えたユニバーサルジョイントにおいて、前記第１の回転軸と結合した一方端部と、前記第２ヨークと結合した他方端部とを有する可撓性部材を少なくとも２個備えたことを特徴とする。
この構成により、ユニバーサルジョイントが破損して第１ヨークから第２ヨークが分離した場合でも、第２ヨークは、第１の回転軸に可撓性部材の一方端部と他方端部とで連結されているので、第２ヨークと連結した第２の回転軸の車体からの脱落が防止される。
また、可撓性部材によって、第２ヨークの可動範囲が制限され、ユニバーサルジョイントの周辺に配置された部品との干渉が防止される。少なくとも２個の可撓性部材を備えているので、第１の回転軸および第２ヨークが回転すると可撓性部材の中間部分に捩じれ部が生じ、速やかに、第１ヨークおよび第２ヨークが係合し、ユニバーサルジョイントの動力伝達機能が復帰する。また、第１の回転軸および第２ヨークを可撓性部材で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイントの破損時における動力伝達が確保される。

本発明によれば、スパイダなどの構成要素が破損して駆動側ヨークと従動側ヨークとが分離しても、駆動側ヨークと従動側ヨークとを係合させ、回転軸の脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができるユニバーサルジョイントを提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１〜図９は本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントを示す図であり、本発明のユニバーサルジョイントをプロペラシャフトの中間ジョイントに適用した例を示している。まず、その構成について説明する。

図１は、その第１の実施の形態に係るプロペラシャフト１の側面図であり、図２は、プロペラシャフト１を構成するユニバーサルジョイント１０の分解斜視図である。
図１に示すように、プロペラシャフト１は、ジョイント２と、ジョイント２と連結された第１の回転軸としてのプロペラシャフト３と、プロペラシャフト３を回転自在に弾性的に支持するセンターベアリング４と、プロペラシャフト３に連結されたユニバーサルジョイント１０と、ユニバーサルジョイント１０に連結されたプロペラシャフト５と、プロペラシャフト５に連結されたジョイント６とを含んで構成されている。このようなプロペラシャフト１の全体構成自体は、従来のプロペラシャフトとほぼ同様であるので、ここでは本実施の形態のユニバーサルジョイント１０についてのみ詳述する。

図２に示すように、ユニバーサルジョイント１０は、第１ヨーク１１と、第２ヨーク１２と、十字継手部材としてのスパイダ１５と、ニードルベアリング１６、１７、１８、１９と、カップ２１、２２、２３、２４と、可撓性部材としてのワイヤ２５、２６とを含んで構成されている。

第１ヨーク１１は、基端部１１ａと、この基端部１１ａから突出し互いに平行で対向するよう配置され基端部１１ａと一体的に形成された二股の先端部１１ｂ、１１ｃとで構成されている。この基端部１１ａには、貫通孔１１ｄが４箇所に形成されている。
この貫通孔１１ｄには、図示しないボルトが挿入され、第１ヨーク１１とプロペラシャフト３とが図示しないナットにより固定されており、エンジン側の動力が第１ヨーク１１に伝達されるようになっている。また、この基端部１１ａの中央部には、係合部１１ｅが形成されており、第１ヨーク１１とプロペラシャフト３とが連結される際に、プロペラシャフト３の端部が係合部１１ｅと係合するようになっている。また、先端部１１ｂ、１１ｃには、貫通孔１１ｆ、１１ｇがそれぞれの軸線が互いに一致するよう形成されており、この貫通孔１１ｆ、１１ｇには、カップ２１、２２がそれぞれ挿入されるようになっている。

第２ヨーク１２は、基端部１２ａと、この基端部１２ａから突出し互いに平行で対向するよう配置され基端部１２ａと一体的に形成された二股の先端部１２ｂ、１２ｃとで構成されている。先端部１２ｂ、１２ｃには、それぞれ貫通孔１２ｄ、１２ｅが、その軸線が互いに一致するよう形成されており、この貫通孔１２ｄ、１２ｅには、カップ２３、２４がそれぞれ挿入されるようになっている。また、この基端部１２ａには、プロペラシャフト５の端部が連結されており、第２ヨーク１２に伝達された動力がプロペラシャフト５に伝達されるようになっている。

スパイダ１５は、円柱状の第１短軸１３と、第１短軸１３に十字に交差するよう一体化された円柱状の第２短軸１４とを含んで構成されている。第１短軸１３の一端部１３ｃはカップ２１にニードルベアリング１６を介して回転自在に支持されるようになっており、その他端部１３ｄはカップ２２にニードルベアリング１７を介して回転自在に支持されるようになっている。また、第２短軸１４の一端部１４ｃはカップ２３にニードルベアリング１８を介して回転自在に支持されるようになっており、その他端部１４ｄはカップ２４にニードルベアリング１９を介して回転自在に支持されるようになっている。

図３は、ワイヤ１５の側面図であり、（ａ）ないし（ｄ）は、一方端部２５ａおよび他方端部２５ｂに取付金具２５ｃないし２５ｆのいずれかを装着した状態を示す。また、図４は、ユニバーサルジョイント１０が破損した状態の第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の径方向の可動範囲を示す説明図であり、図５は、第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１０の側面図であり、図６は、ユニバーサルジョイント１０の平面図であり、図７は、図６のＡ−Ａ断面を示す断面図である。

図３（ａ）に示すように、ワイヤ２５は、第１ヨーク１１の基端部１１ａに結合する一方端部２５ａと、第２ヨーク１２の基端部１２ａに結合する他方端部２５ｂとを含んで構成されている。一方端部２５ａには、ワイヤをかしめて固定する取付金具２５ｃが設けられており、この取付金具２５ｃが第１ヨーク１１の基端部１１ａに結合するようになっている。他方端部２５ｂにも一方端部２５ａと同様に取付金具２５ｃが設けられており、この取付金具２５ｃが第２ヨーク１２の基端部１２ａに結合するようになっている。

この取付金具２５ｃは、図３（ａ）に示す形状以外の他の形状であってもよく、例えば、図３（ｂ）に示すように、取付用の貫通孔を有する半円形の固定板で形成してもよく、図３（ｃ）に示すように、ワイヤをループ状にして固定したループ金具で形成してもよく、図３（ｄ）に示すように、取付用の貫通孔を有し直角に屈曲した屈曲部を有する固定板で形成してもよい。この取付金具２５ｃは、一方端部２５ａに設けられたものと他方端部２５ｂに設けられたものとが同一の形状のものでもよく、異なった形状のものでもよい。
また、一方端部２５ａを基端部１１ａに結合させる結合手段は、取付金具による固定手段以外の他の手段であってもよく、例えば、基端部１１ａに圧入のための穴を形成し、この穴に一方端部２５ａを圧入して結合させる圧入手段でもよく、一方端部２５ａに装着した取付金具を基端部１１ａに直接溶接する溶接手段であってもよい。ワイヤ２６においても、ワイヤ２５の構成と同様に構成されている。

ワイヤ２５、２６の全長Ｌ（ｍｍ）、直径ｄ（ｍｍ）および破断荷重（Ｎ）などの機械的強度に関する事項は、ユニバーサルジョイント１０の形状、構造、大きさなどの設定条件および、ユニバーサルジョイント１０の配置箇所における他の部材との干渉関係などの諸条件により適宜選択される。

図４に示すように、スパイダ１５が破損し、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２がワイヤ２５、２６により径方向の可動範囲が制限された状態において、その可動範囲が第１ヨーク１１の回転中心Ｐを中心とする半径ｒで描かれる一点鎖線Ｋの範囲内になるようワイヤ２５、２６の全長Ｌ最大値が決定される。すなわち、一点鎖線Ｋの範囲は、ユニバーサルジョイント１０以外の構成部品が配置されていない範囲であり、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２が回転しても他の構成部品と干渉しない範囲である。

他方、ワイヤ２５、２６の全長Ｌの最小値は、ユニバーサルジョイント１０が正常な状態において、設定された第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の揺動範囲を妨げない値で決定される。また、ワイヤ２５、２６は、径方向におけるいずれの方向であっても同様に柔軟に撓む可撓性を有するとともに、繰り返し荷重に対して高い機械的強度を有する材料で形成されている。例えば、ワイヤ２５、２６は、複数の素線を撚り合わせて形成された数ｍｍの直径を有するステンレスワイヤで構成されている。

図５および図６に示すように、ワイヤ２５の一方端部２５ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａにおける先端部１１ｂの近傍であって、図７に示す上面部１１ｈの近傍に結合されている。ワイヤ２５の他方端部２５ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａにおける先端部１１ｂに対向する側に結合されている。
ワイヤ２６の一方端部２６ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａにおける先端部１１ｃの近傍であって、図７に示す底面部１１ｉの近傍に結合されている。ワイヤ２６の他方端部２６ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａにおける先端部１１ｃに対向する側に結合されている。

ワイヤ２５の一方端部２５ａの結合部分とワイヤ２６の一方端部２６ａの結合部分とは、できるだけ離隔していることが好ましく、ワイヤ２５の他方端部２５ｂの結合部分とワイヤ２６の他方端部２６ｂの結合部分とは、できるだけ離隔していることが好ましい。
各結合部分が離隔していると、ユニバーサルジョイント１０のスパイダ１５が破損して脱落したとき、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが相対回転しワイヤ２５とワイヤ２６とが捩れる際に、少ない捩れ回数で第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを近接させ、互いに係合させて動力を第１ヨーク１１から第２ヨーク１２に伝達させることができる。

以下、本発明の第１の実施の形態に係るプロペラシャフト１およびユニバーサルジョイント１０の動作について説明する。

図８は、第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１０を組み込んだプロペラシャフト１の側面図であり、（ａ）は、スパイダ１５が正常に機能し、第１ヨーク１１の動力が第２ヨーク１２に伝達される状態を示し、（ｂ）は、スパイダ１５が脱落して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とがワイヤ２５およびワイヤ２６により可動範囲が制限されている状態を示す。また、図９は、ユニバーサルジョイント１０のスパイダ１５が脱落した状態を示し、（ａ）は、ワイヤ２５およびワイヤ２６が捩じれる前の状態を示し、（ｂ）は、ワイヤ２５およびワイヤ２６が捩じられて、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが近づいた状態を示す。図１０は、ワイヤ２５およびワイヤ２６が捩じられて、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが係合し、第１ヨーク１１の動力が第２ヨーク１２に伝達される状態を示す。

図８（ａ）に示すように、ユニバーサルジョイント１０が正常に機能している場合には、エンジンの出力軸から伝達された動力がプロペラシャフト３から第１ヨーク１１に伝達されると、第１ヨーク１１が回転し、スパイダ１５を介して第２ヨーク１２に伝達され、第２ヨーク１２が回転する。その結果、第１ヨーク１１の動力は、第２ヨーク１２に固定されているプロペラシャフト５に伝達される。この場合、ワイヤ２５およびワイヤ２６は、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２とともに回転するので、第１ヨーク１１から第２ヨーク１２への動力伝達機能に影響することはない。また、ワイヤ２５およびワイヤ２６は、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の重量よりも著しく小さい重量を有しているので、ユニバーサルジョイント１０の回転の抵抗となることはなく、ワイヤ２５およびワイヤ２６の重量は無視することができる範囲である。

他方、図８（ｂ）および図９（ａ）に示すように、ユニバーサルジョイント１０が破損した場合、例えば、スパイダ１５が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離した場合、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２は、ワイヤ２５およびワイヤ２６で繋がれているので、第１ヨーク１１に連結されたプロペラシャフト３および第２ヨーク１２に連結されたプロペラシャフト５は、車体から脱落することはない。また、ワイヤ２５およびワイヤ２６で制限された範囲内で、プロペラシャフト１が回転するので、ユニバーサルジョイント１０の周辺に配置された部品と干渉することはない。

この状態で、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の少なくともいずれかが回転し続けた場合、第１ヨーク１１が、図９（ｂ）に示す矢印Ｄ１の回転方向に回転するとともに、第２ヨーク１２が矢印Ｄ１と異なる矢印Ｄ２の回転方向に回転するとき、ワイヤ２５およびワイヤ２６が捩られ、ワイヤ２５およびワイヤ２６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずる。また、第１ヨーク１１または第２ヨーク１２の回転方向が同じ方向であっても、それぞれの回転速度が異なる場合には、回転方向が異なる方向の場合と同様にワイヤ２５およびワイヤ２６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずる。

さらに、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の少なくともいずれかが回転し続けた場合、図１０に示すように、ワイヤ２５およびワイヤ２６の捩じれ部Ｎが増大するとともに、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２が接近して、第１ヨーク１１の先端部１１ｂと第２ヨーク１２の先端部１２ｂとが係合し、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが一緒に回転する。その結果、第１ヨーク１１に伝達された動力が第２ヨーク１２に伝達され、ユニバーサルジョイント１０の動力伝達機能が復帰する。

このように、本実施の形態のユニバーサルジョイント１０においては、プロペラシャフト３に連結される第１ヨーク１１と、プロペラシャフト５に連結される第２ヨーク１２と、第１ヨーク１１に回転自在に支持された第１短軸１３および第２ヨーク１２に回転自在に支持された第２短軸１４が十字に交差するよう一体化されたスパイダ１５とを備え、第１ヨーク１１の基端部１１ａと結合した一方端部２５ａと、第２ヨーク１２の基端部１２ａと結合した他方端部２５ｂとを有するワイヤ２５と、第１ヨーク１１の基端部１１ａと結合した一方端部２６ａと、第２ヨーク１２の基端部１２ａと結合した他方端部２６ｂとを有するワイヤ２６とを備えているので、以下のような効果が得られる。

すなわち、ユニバーサルジョイント１０が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離した場合、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２は、ワイヤ２５およびワイヤ２６で繋がれているので、プロペラシャフト１は、車体から脱落することはない。また、ワイヤ２５およびワイヤ２６によって、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の可動範囲が制限されているので、ユニバーサルジョイント１０の周辺に配置された部品と干渉することはない。第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の異なった方向の回転または回転速度差によりワイヤ２５およびワイヤ２６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずるので、ユニバーサルジョイント１０の破損による第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の分離後、速やかに、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２が係合し、ユニバーサルジョイント１０の動力伝達機能を復帰させることができる。また、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２をワイヤ２５およびワイヤ２６で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイント１０の破損時における動力伝達を確保することができる。

次に、本実施の形態のユニバーサルジョイント１０の変形例について説明する。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）ないし図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ワイヤの一方端部をユニバーサルジョイント１０の第１ヨーク１１の基端部１１ａおよび先端部１１ｂ、１１ｃのいずれかに連結し、ワイヤの他方端部をユニバーサルジョイント１０の第２ヨーク１２の基端部１２ａおよび先端部１２ｂ、１２ｃのいずれかに連結した例を示している。

本実施の形態のユニバーサルジョイント１０においては、ワイヤ２５の一方端部２５ａおよびワイヤ２６の一方端部２６ａを第１ヨーク１１の基端部１１ａに連結し、ワイヤ２５の他方端部２５ｂおよびワイヤ２６の他方端部２６ｂを第２ヨーク１２の基端部１２ａに連結した場合について説明したが、本発明のユニバーサルジョイントにおいては、ワイヤの一方端部および他方端部を第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の他の部分に連結するようにしてもよい。また、ワイヤを２個より多い個数で構成してもよい。

例えば、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ３１、３２、３３、３４の４個のワイヤで構成してもよい。この場合、ワイヤ３１の一方端部３１ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａの上面部１１ｈにおいて先端部１１ｂ側に連結され、他方端部３１ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｂ側に連結されている。また、ワイヤ３２の一方端部３２ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａの上面部１１ｈにおいて先端部１１ｃ側に連結され、他方端部３２ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。また、ワイヤ３３の一方端部３３ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａの底面部１１ｉにおいて先端部１１ｂ側に連結され、他方端部３３ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｂ側に連結されている。さらに、ワイヤ３４の一方端部３４ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａの底面部１１ｉにおいて先端部１１ｃ側に連結され、他方端部３４ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。

このように、ワイヤ３１、３２、３３、３４の４個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ３１、３２、３３、３４の各中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、プロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

また、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ３５、３６、３７、３８の４個のワイヤで構成してもよい。この場合、ワイヤ３５の一方端部３５ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｃの外側面部において上面部１１ｈ側に連結され、他方端部３５ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｂの側面部に連結されている。また、ワイヤ３６の一方端部３６ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｃの外側面部において底面部１１ｉ側に連結され、他方端部３６ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの側面部に連結されている。また、ワイヤ３７の一方端部３７ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｂの外側面部において上面部１１ｈ側に連結され、他方端部３７ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの側面部に連結されている。さらに、ワイヤ３８の一方端部３８ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｂの外側面部において底面部１１ｉ側に連結され、他方端部３８ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｃ側面部に連結されている。

このように、ワイヤ３５、３６、３７、３８の４個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ３５、３６、３７、３８の各中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、プロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

また、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ４１、４２の２個のワイヤで構成してもよい。この場合、ワイヤ４１の一方端部４１ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｂの外側面部の中央部に連結され、他方端部４１ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１１ｂ側に連結されている。また、ワイヤ４２の一方端部４２ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｃの外側面部の中央部に連結され、他方端部４２ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１１ｃ側に連結されている。

このように、ワイヤ４１、４２の２個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ４１、４２の中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、簡単な構造でプロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

また、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ４３、４４の２個のワイヤで構成してもよい。この場合、ワイヤ４３の一方端部４３ａは、第１ヨーク１１の基端部１１ａの上面部１１ｈの中央部に連結され、他方端部４３ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｂの外側面部の中央部に連結されている。また、ワイヤ４４の一方端部４４ａは、第１ヨーク１１の底面部１１ｉの中央部に連結され、他方端部４４ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの中央部に連結されている。このように、ワイヤ４３、４４の２個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ４１、４２の中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、簡単な構造でプロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

また、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ワイヤ４５、４６、４７、４８の４個のワイヤで構成してもよい。この場合、ワイヤ４５の一方端部４５ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｃの上面部に連結され、他方端部４５ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。また、ワイヤ４６の一方端部４６ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｃの底面部に連結され、他方端部４６ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。また、ワイヤ４７の一方端部４７ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｂの上面部に連結され、他方端部４７ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。さらに、ワイヤ４８の一方端部４８ａは、第１ヨーク１１の先端部１１ｂの底面部に連結され、他方端部４８ｂは、第２ヨーク１２の基端部１２ａの先端部１２ｃ側に連結されている。

このように、ワイヤ３５、３６、３７、３８の４個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ４５、４６、４７、４８の各中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、プロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

本実施の形態に係るユニバーサルジョイント１０においては、可撓性部材としてのワイヤ２５、２６、３１ないし４８を、数ｍｍの直径を有するステンレスワイヤで構成した場合について説明したが、本発明に係るユニバーサルジョイントにおいては、他の材質や形状の可撓性部材で構成してもよい。例えば、硬鋼線やピアノ線などのステンレス以外の金属線材でもよく、ポリアミド系などの樹脂材料でもよい。また、単一の材料で構成する単一構造でもよく、複数の材料を接合や撚り合わせなどにより一体化した複合構造でもよい。また、その断面が円形、楕円形、方形などの任意の形状を有していてもよく、例えば、帯状のベルトであってもよい。

（第２の実施の形態）
図１６は、本発明の第２の実施の形態に係るプロペラシャフト１０１の側面図であり、図１７は、ユニバーサルジョイント１１０の斜視図であり、図１８は、ユニバーサルジョイント１１０の側面図であり、図１９は、ユニバーサルジョイント１１０の平面図であり、図２０は、図１９のＧ−Ｇ断面を示す断面図である。

なお、第２の実施の形態に係るプロペラシャフト１０１においては、第１の実施の形態におけるジョイント２、プロペラシャフト３およびセンターベアリング４に代えて、トランスミッション１０２の回転軸１０３が第１ヨーク１１に連結されている。回転軸１０３は、本発明に係るユニバーサルジョイントが連結される第１の回転軸を構成している。
図１６に示すように、プロペラシャフト１０１は、ユニバーサルジョイント１１０と、プロペラシャフト５と、ジョイント６とを含んで構成されている。

また、第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１１０においては、第１の実施の形態における可撓性部材としてのワイヤの連結部位が異なっているが、他の構成は同様に構成されている。したがって、同一の構成については、図１ないし図１５に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。

図１７ないし図２０に示すように、第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１１０においては、ワイヤ１０５、１０６の２個のワイヤを含んで構成されている。
ワイヤ１０５の一方端部１０５ａは、回転軸１０３の外周面部１０３ａにおいて、第１ヨーク１１の上面部１１ｈの近傍に連結され、他方端部１０５ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｂの外側面部の中央部に連結されている。また、ワイヤ１０６の一方端部１０６ａは、回転軸１０３の外周面部１０３ａにおいて、第１ヨーク１１の底面部１１ｉの近傍に連結され、他方端部１０６ｂは、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの中央部に連結されている。

このように、ワイヤ４３、４４の２個のワイヤで構成されているので、スパイダ１５などの構成要素が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離しても、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の回転速度差によりワイヤ４１、４２の中間部分に速やかに捩じれ部が生じ、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とを係合させ、簡単な構造でプロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させることができる。

以下、本発明の第２の実施の形態に係るプロペラシャフト１およびユニバーサルジョイント１０の動作について説明する。
図２１は、第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１１０を組み込んだプロペラシャフト１０１の斜視図であり、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６が捩じられて、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが係合し、第１ヨーク１１の動力が第２ヨーク１２に伝達される状態を示す。

第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイント１１０が破損した場合、例えば、スパイダ１５が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離した場合、第２ヨーク１２は、第１ヨーク１１に連結された回転軸１０３にワイヤ１０５およびワイヤ１０６で繋がれているので、第２ヨーク１２は、車体から脱落することはない。また、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６で制限された範囲内で、プロペラシャフト５が回転するので、ユニバーサルジョイント１１０の周辺に配置された部品と干渉することはない。

第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離した状態で、回転軸１０３および第２ヨーク１２の少なくともいずれかが回転し続けた場合、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６が捩られ、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずる。また、回転軸１０３または第２ヨーク１２の回転方向が同じ方向であっても、それぞれの回転速度が異なる場合には、回転方向が異なる方向の場合と同様にワイヤ１０５およびワイヤ１０６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずる。

さらに、回転軸１０３および第２ヨーク１２の少なくともいずれかが回転し続けた場合、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６の捩じれ部Ｎが増大するとともに、第２ヨーク１２が第１ヨーク１１に接近して、第１ヨーク１１の先端部１１ｂと第２ヨーク１２の先端部１２ｂとが係合し、第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが一緒に回転する。その結果、第１ヨーク１１に伝達された動力が第２ヨーク１２に伝達され、ユニバーサルジョイント１１０の動力伝達機能が復帰する。

このように、本実施の形態のユニバーサルジョイント１１０においては、プロペラシャフト３に連結される第１ヨーク１１と、プロペラシャフト５に連結される第２ヨーク１２と、第１ヨーク１１に回転自在に支持された第１短軸１３および第２ヨーク１２に回転自在に支持された第２短軸１４が十字に交差するよう一体化されたスパイダ１５とを備え、回転軸１０３の外周面部１０３ａと結合した一方端部１０５ａと、第２ヨーク１２の先端部１２ｂの中央部と結合した他方端部１０５ｂとを有するワイヤ１０５と、回転軸１０３の外周面部１０３ａと結合した一方端部１０６ａと、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの中央部と結合した他方端部１０６ｂとを有するワイヤ１０６とを備えているので、以下のような効果が得られる。

すなわち、ユニバーサルジョイント１１０が破損して第１ヨーク１１と第２ヨーク１２とが分離した場合、回転軸１０３および第２ヨーク１２は、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６で繋がれているので、プロペラシャフト５は、車体から脱落することはない。また、ワイヤ１０５およびワイヤ１０６によって、第２ヨーク１２の可動範囲が制限されているので、ユニバーサルジョイント１１０の周辺に配置された部品と干渉することはない。回転軸１０３および第２ヨーク１２の異なった方向の回転または回転速度差によりワイヤ１０５およびワイヤ１０６の中間部分に捩じれ部Ｎが生ずるので、ユニバーサルジョイント１１０の破損による第１ヨーク１１および第２ヨーク１２の分離後、速やかに、第１ヨーク１１および第２ヨーク１２が係合し、ユニバーサルジョイント１１０の動力伝達機能を復帰させることができる。また、回転軸１０３および第２ヨーク１２をワイヤ１０５およびワイヤ１０６で連結するという簡単な構造で、ユニバーサルジョイント１１０の破損時における動力伝達を確保することができる。

本実施の形態のユニバーサルジョイント１１０においては、ワイヤ１０５の一方端部１０５ａを回転軸１０３の外周面部１０３ａに連結し、他方端部１０５ｂを、第２ヨーク１２の先端部１２ｂの外側面部の中央部に連結するとともに、ワイヤ１０６の一方端部１０６ａを回転軸１０３の外周面部１０３ａに連結し、他方端部１０６ｂを、第２ヨーク１２の先端部１２ｃの中央部に連結した場合について説明したが、本発明のユニバーサルジョイントにおいては、可撓性部材としてのワイヤの他方端部を本実施の形態の連結部位以外の第２ヨークの部位に連結するようにしてもよい。例えば、第２ヨークの基端部、第２ヨークの先端部の上面部または底面部に連結してもよい。また、ワイヤを２個より多い個数で構成してもよい。

以上説明したように、本発明に係るユニバーサルジョイントは、スパイダなどの構成要素が破損して第１ヨークと第２ヨークとが分離しても、第１ヨークと第２ヨークとを係合させ、プロペラシャフトの脱落を防止するとともに駆動側の動力を従動側に伝達させるユニバーサルジョイントを提供することができるという作用効果を奏する。したがって、本発明に係るユニバーサルジョイントは、自動車の駆動軸、トラクターの駆動軸、搬送装置の駆動軸など、十字継手部材を有する動力伝達装置に広く有用である。

本発明の第１の実施の形態に係るプロペラシャフトの側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの分解斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るワイヤの側面図であり、（ａ）ないし（ｄ）は、ワイヤの一方端部および他方端部に取付金具を装着した状態を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントが破損した状態の第１ヨークおよび第２ヨークの径方向の可動範囲を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの側面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの平面図である。 図６のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントを組み込んだプロペラシャフトの側面図であり、（ａ）は、スパイダが正常に機能し、第１ヨークの動力が第２ヨークに伝達される状態を示し、（ｂ）は、スパイダが脱落して第１ヨークと第２ヨークとがワイヤにより可動範囲が制限されている状態を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントのスパイダが脱落した状態の斜視図であり、（ａ）は、ワイヤが捩じれる前の状態を示し、（ｂ）は、ワイヤが捩じられて、第１ヨークと第２ヨークとが近づいた状態を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの斜視図であり、ワイヤが捩じられて、第１ヨークと第２ヨークとが係合し、第１ヨークの動力が第２ヨークに伝達される状態を示す。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの変形例の図であり、（ａ）は、その側面図を示し、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの変形例の図であり、（ａ）は、その側面図を示し、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの変形例の図であり、（ａ）は、その側面図を示し、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの変形例の図であり、（ａ）は、その側面図を示し、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの変形例の図であり、（ａ）は、その側面図を示し、（ｂ）は、その平面図を示し、（ｃ）は、（ｂ）のＦ−Ｆ断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るプロペラシャフトの側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイントの平面図である。 図１９のＧ−Ｇ断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るユニバーサルジョイントを組み込んだプロペラシャフトの斜視図であり、ワイヤが捩じられて、第１ヨークと第２ヨークとが係合し、第１ヨークの動力が第２ヨークに伝達される状態を示す。

符号の説明

１、１０１ プロペラシャフト
２、６ ジョイント
３ プロペラシャフト（第１の回転軸）
４ センターベアリング
５ プロペラシャフト（第２の回転軸）
１０、１１０ ユニバーサルジョイント
１１ 第１ヨーク
１１ａ、１２ａ 基端部
１１ｂ、１１ｃ、１２ｂ、１２ｃ 先端部
１２ 第２ヨーク
１３ 第１短軸
１４ 第２短軸
１５ スパイダ（十字継手部材）
２５、２６、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、１０５、１０６ ワイヤ（可撓性部材）
２５ａ、３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａ、４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ、４６ａ、４７ａ、４８ａ、１０５ａ、１０６ａ 一方端部
２５ｂ、３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ、３８ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、４８ｂ、１０５ｂ、１０６ｂ 他方端部
１０２ トランスミッション
１０３ 回転軸（第１の回転軸）

Claims (5)

1. 第１の回転軸に連結される第１ヨークと、
   第２の回転軸に連結される第２ヨークと、
   前記第１ヨークに回転自在に支持された第１短軸および前記第２ヨークに回転自在に支持された第２短軸が十字に交差するよう一体化された十字継手部材とを備えたユニバーサルジョイントにおいて、
   前記第１ヨークと結合した一方端部と、前記第２ヨークと結合した他方端部とを有する可撓性部材を少なくとも２個備えたことを特徴とするユニバーサルジョイント。
2. 前記第１ヨークが第１の回転軸に連結される基端部および二股の先端部を有し、
   前記第２ヨークが第２の回転軸に連結される基端部および二股の先端部を有し、
   前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記基端部に結合するとともに、前記可撓性部材の前記他方端部が前記第２ヨークの前記基端部に結合することを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
3. 前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記先端部に結合するとともに、前記可撓性部材の前記他方端部が前記第２ヨークの前記先端部に結合することを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
4. 前記可撓性部材の前記一方端部が前記第１ヨークの前記基端部に結合するとともに、前記ワイヤの前記他方端部が前記第２ヨークの前記先端部に結合することを特徴とする請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
5. 第１の回転軸に連結される第１ヨークと、
   第２の回転軸に連結される第２ヨークと、
   前記第１ヨークに回転自在に支持された第１短軸および前記第２ヨークに回転自在に支持された第２短軸が十字に交差するよう一体化された十字継手部材とを備えたユニバーサルジョイントにおいて、
   前記第１の回転軸と結合した一方端部と、前記第２ヨークと結合した他方端部とを有する可撓性部材を少なくとも２個備えたことを特徴とするユニバーサルジョイント。

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