JP3061638B2 - 半球カップ状ヨーク及び外部潤滑リングを備えるユニバーサルジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願は1989年６月28日出願の米国特許出願第07/37318
3号の一部継続出願に関する。

発明の背景 1.発明の分野 本発明はユニバーサルジョイントに関する。

2.発明の一般的背景 ユニバーサルジョイントは、航空宇宙、自動車、船舶
産業等の数多くの産業に使用されている。航空宇宙産業
では、動力を制御表面へ伝達するための手段として、例
えばユニバーサルジョイントが使用されている。ユニバ
ーサルジョイントは、動力を伝達するために自動車のス
テアリングコラムに使用される。ユニバーサルジョイン
トはモータボートにも使用される。更に、ユニバーサル
ジョイントは、トラクターからロボットに至るまであら
ゆるものに使用されている。

発明の要旨 本発明は、動作角度（operating angle）が大きく、
しかもr.p.m.の高い用途に特に設計されたユニバーサル
ジョイントである。本発明のユニバーサルジョイントの
第１実施例は、ボール、半球の割カップ状ヨーク及びリ
ングを備えている。ボールはヨークの内側にあり、ヨー
クはリングの内側にある。リングは、ピンによって、ヨ
ークとボールに接続される。

第１のシャフトはボールに接続され、第２のシャフト
はヨークに接続される。

ヨークは、内部がカップ形であり、ボールと最もぴっ
たりと適合するようにしている。ヨークは、外部がカッ
プ形であり、リングと最もぴったりと適合するようにし
ている。ヨークはカップ形であるから、遠心力及び捩り
荷重に関して、従来のＹ型ヨークよりも耐える力は大き
い。

リング、シャフト、ボール及びヨークは、夫々、それ
らの長軸を中心として環状に対称の要素から形成され
る。これら要素はそのような形状であるから、コンピュ
ータ旋盤を用いてジョイントを作ることができる。従っ
て、より大きな角度及びより大きなr.p.m.で運転して
も、その他のユニバーサルジョイントよりも振動が少な
い。

ヨークの内側にボールを配備し、リングの内側にヨー
クを配備したから、ボールとヨークとの間にリングを設
けた場合よりも、ユニバーサルジョイントの本体（bulk
of the mass）はユニバーサルジョイントのスピン軸に
より接近させることができる。この結果、遠心力の影響
を軽減し、動的ジョイントの安定性をより高めることが
できる。ヨークは、ジョイントの動作角度を最大にしつ
つ、その大きさを最小にし、かつその強度を最大にする
ために斜面を形成している。

ヨークの内側に、ボールを設けているから、従来のカ
ルダン型ジョイントよりも、より短い間隔で（即ち、ジ
ョイントの軸方向の間隔）で、45度を越える角度までは
ジョイントを曲げることができる。

ジョイントの回動はリングの中で起こり、ここでリン
グをボールに接続するピン及びヨークに接続するピン
は、ニードルローラに取り囲まれている。ピンとニード
ルローラの潤滑は、リング内の環状溝に充填した潤滑剤
よって行なうことができる。潤滑剤ポートを設け、該ポ
ートを通じて溝の中を潤滑剤で満たすことができる。

本発明の望ましい実施例におけるユニバーサルジョイ
ントは、複トラニオン、半球割りカップ状ヨーク及びリ
ングを備えている。複トラニオンは、ヨークの内側にあ
り、ヨークはリングの内側にある。ピンを用いて、リン
グとヨーク、及びリングと複トラニオンを繋ぐ。

第１のシャフトは複トラニオンに接続され、第２のシ
ャフトはヨークに接続される。

ヨークの内部は、複トラニオンにぴったりと嵌まる形
状であり、しかも複トラニオンは２つの部品が接触する
ことなくジョイントの所望の動作角度にて自由に動くこ
とができるようにしている。ヨークの外部は割カップ形
で、リングに最もぴったり嵌まる形状であり、リングは
２つの部品が接触することなくその周囲を揺動できるよ
うにしている。ヨークはカップ形であるから、従来のＹ
型ヨークよりも遠心力及び捩り荷重に耐える力は大き
い。

リングとヨークは、それらの長軸を中心として環状に
対称な要素から形成される。このような形状であるか
ら、ジョイントをコンピュータ旋盤を用いて作ることが
できる。従って、バランス取りが容易であり、より大き
な角度及びより大きなr.p.m.で運転しても、その他のユ
ニバーサルジョイントよりも振動は少ない。

ヨークの内側に複トラニオンを設け、リングの内側に
ヨークを設けたから、ボールとヨークとの間にリングを
設けた場合よりも、ユニバーサルジョイントの本体をユ
ニバーサルジョイントの回転軸に近づけることができ
る。これによって、遠心力の影響を軽減し、動的ジョイ
ントの安定性をより高めることができる。ヨークは、ジ
ョイントの動作角度を最大にしつつ、そのサイズを最小
にし、かつその強度を最大にするために斜面を形成して
いる。

ヨークの内側に、ボールを設けているから、従来のカ
ルダン型ジョイントよりも、より短い間隔で（即ち、ジ
ョイントの軸方向の間隔）で、45度を越える角度までは
ジョイントを曲げることができる。

ジョイントの回動はリングの中で起こり、ここでリン
グを複トラニオンに接続するピン及びヨークに接続する
ピンはニードルローラに囲まれている。ピンとニードル
ローラの潤滑は、リング内の非連続的な環状溝に充填し
た潤滑剤によって行なうことができる。潤滑剤ポートを
設け、該ポートを通じて溝の中を潤滑剤で満たすことが
できる。ニードルローラベアリングは、２つの潤滑剤ポ
ートが外レースの中に180度離間して設けられ、リング
の潤滑剤用環状溝に連通している。このようにして、リ
ング及び４つのベアリング全部に潤滑剤を送り込むこと
ができるようにしている。リング内の隣り合う２つの潤
滑剤ポートは非連続的な環状溝によって繋がるだけであ
って、リングの２つのポート間の最短距離間では連通し
ていない。このため、潤滑剤用の溝が詰まることのない
点でその他形状のリングよりも有利であり、潤滑剤は最
も小さな抵抗で径路を流れるから、４つのベアリング全
部は潤滑されない。更に、非連続的な潤滑剤用溝の入口
及び出口を通じて、潤滑剤を装置から除去したり、古い
潤滑剤を新しいものと交換したりできる。

ジョイントは、駆動軸と被駆動軸との間の動作角度が
最大45度まで調節可能な構造である。

前述したように、２つのジョイントは、２つのヨーク
間の共通シャフトで接続することができる。ジョイント
は、駆動軸と被駆動軸との間の角度を90度まで調節する
ことができるから、公知のその他のジョイントよりも横
方向の距離が短い。

入力軸、出力軸及び中心軸を回転軸の近傍にそれらの
重量が集中するように配備し、オシレーションに抵抗す
る慣性モーメントよりも、動作速度の変化に抵抗する慣
性モーメントの方が大きいリングを使用すると有利な場
合がある。このようにすれば、特に大きなシャフト角度
での振動伝達を軽減できるからである。回転中心に最も
近い位置に鼓型ヨークを配備することによって、ダブル
ジョイントの同じ部材が非均一運動することによって生
じる慣性振動の影響を非常に軽減することができる。代
表的なダブルカルダン型ジョイントとの比較試験結果に
よれば、大きな角度及び高速で運転したとき、本発明の
製品は最大75％まで振動を少なくすることができること
を示している。リングだけでなくカップも半球形状であ
るから、ユニットのバランス取りが容易で、これもまた
振動調節に寄与している。

図面の簡単な説明 本発明の特徴、目的及び利点をより一層理解しやすく
するために、図面を参照しながら以下に詳細に説明す
る。なお、図面中、同様な要素については同じ引用符号
を付している。

第１図は本発明のユニバーサルジョイントの分解組立
図である。

第２図は第１図に示す本発明の実施例の側面図であ
る。

第３図は本発明の他の実施例の断面図である。

第４図は本発明の第１実施例及び第２実施例の回転リ
ングの断面図である。

第５図は第６図の５−５線に沿う断面図である。

第６図は本発明のユニバーサルジョイントの第３実施
例を一部破断して示す図である。

第７図は本発明のユニバーサルジョイントの望ましい
実施例の分解組立図である。

第８図は本発明の望ましい実施例の側面図である。

第９図は本発明の望ましい実施例の断面図である。

第10図は本発明の望ましいの回転リングの断面図であ
る。

第11図は第12図の11−11線に沿う断面図である。

第12図は本発明のユニバーサルジョイントの第５実施
例を一部破断して示す図である。

部品リスト 本発明の種々要素の主たる部品及び材料のリストを以
下に挙げる。

（10） ユニバーサルジョイント （11） 半球割カップヨーク（AISI 4340 金属合金） （12） ボール（AISI 4340） （13） シャフト（AISI 4340） （14） シャフト（AISI 4340） （15） リング（AISI 4340） （16） ヨーク（11）のノッチ （17） 内リング部材（AISI 4340） （18） 外リング部材（AISI 4340） （19） リング（15）の溝 （20） リング（15）の潤滑剤用ポート （21） 長いピン（ロックウエルＣスケールにて60〜65
の硬度を備えたAISI 1060） （22） 短いピン（ロックウエルＣスケールにて60〜65
の硬度を備えたAISI 1060） （23） ヨーク（11）の斜面部 （31） ニードルローラ （32） レース （33） リング（15）の孔 （34） レース（32）の孔 （35） バンド（望ましくは金属製で、内面深さ0.075c
mまで高周波焼入れし、ロックウエルＣ硬度60） （41） ボール（12）の孔 （41） ヨーク（11）の孔 （100）ユニバーサルジョイント （113）シャフト（AISI 4340） （134）レース（32）の溝 （200）ユニバーサルジョイント （213）シャフト（AISI 4340） （300）ユニバーサルジョイント （310）ユニバーサルジョイント （311）半球割カップヨーク（AISI 4340） （312）複トラニオン（AISI 4340） （313）シャフト（AISI 4340） （314）シャフト（AISI 4340） （315）リング（AISI 4340） （316）ヨーク（311）のノッチ （317）内リング部材（AISI 4340） （318）外リング部材（AISI 4340） （319）リング（315）の溝 （320）リング（315）の潤滑剤用ポート （321）長いピン（ロックウエルＣスケールにて60〜65
の硬度を備えたAISI 1060） （322）短いピン（ロックウエルＣスケールにて60〜65
の硬度を備えたAISI 1060） （323）ヨーク（311）の内向き放射状の傾斜面 （324）ヨーク（311）の傾斜した内面 （325）ヨーク（311）の傾斜した平面 （326）リング（315）の潤滑剤ポート （327）NPT六角形穴皿頭プラグ取付具 （328）NPT六角形穴皿頭プラグ取付具 （330）一端を閉じたニードルローラベアリング（トリ
ントン社製ベアリングNo.M−1081−20Hの改良型） （332）レース （333）リング（315）の孔 （334）レース（332）の孔 （336）内スナップリング （337）孔（333）のスナップリング溝 （338）ポリテトラフルオロエチレン（PTEE）製スペー
サリング （339）ゴム製Ｏ−リング（Bruna−N90 ジュロメー
タ、例えばパーカーNo.2−016） （340）シャフト（AISI 4340） （341）複トラニオン（312）の孔 （342）ヨーク（311）の孔 （513）シャフト（AISI 4340） 望ましい実施例の詳細な説明 図面を参照すると、ユニバーサルジョイント（10）
（第５図及び第６図）は、半球の割カップ状ヨーク（1
1）、ボール（12）、シャフト（13）、シャフト（14）
及びリング（15）を備えている。

ヨーク（11）は、略半球形の外表面と、これと軸心を
共通にする略半球形の内表面を有している。

長い方のピン（21）は、ボール（12）の孔（41）（第
１図参照）を貫通してリング（15）に挿入される。短い
方のピン（22）は、ヨーク（11）をリング（15）に連結
する。ピン（21）の第１の端部及び第２の端部はニード
ルローラ（31）に囲まれ、リング（15）中に回転自由に
収容される。ピン（22）の第１の端部は、ヨーク（11）
の孔（42）の中に位置し、ピン（22）の第２の端部は、
リング（15）の中に回転自由に収容されている。ピン
（22）の第２の端部はニードルローラ（31）に囲まれて
いる。バンド（35）（金属材料から作るのが望ましい）
はリング（15）を包囲し、ニードルローラ（31）及びピ
ン（21）（22）がリング（15）から突出しないようにし
ている。バンド（35）は、潤滑剤のシールとしても作用
する。ニードルローラ（31）はレース（32）の中に含ま
れており、該レースをリング（15）の孔（33）（第１図
参照）の中に圧入する。レース（32）を孔（33）の中に
圧入するから、ニードルローラ（31）は、ユニバーサル
ジョイント（10）の中心に向けて内向きに動かない。レ
ース（32）には、周囲を潤滑剤が通過するための溝（13
4）と、潤滑剤が通過するための孔（34）を２つ形成し
ている。レース（32）の孔（34）は、リング（15）の溝
（19）と同一線上に揃うようにする。ベアリングはレー
ス（32）とニードルローラ（31）とから構成され、該ベ
アリングはトリントン社製ベアリング装置No.BH−108−
20Hを改良することによって作ることができる。

レース（32）及びニードルローラ（31）とから構成さ
れる端部開口式のベアリングの代わりに、トリントン社
の部品No.M−11101−OHと同様な一端密封式のニードル
ベアリングを用いる場合、バンド（35）を省くことがで
きる。

ヨーク（11）にはノッチ（16）を形成し、ピン（21）
が移動できるようにしている。

シャフト（14）はボール（12）に取り付けて固定す
る。シャフト（14）とボール（12）は一体に形成しても
よい。シャフト（13）はヨーク（11）に取り付けて固定
する。シャフト（13）とヨーク（11）は一体にしてもよ
い。

リング（15）は、内リング部材（17）と外リング部材
（18）とから構成される（第４図参照）。各リング部材
には環状の凹部形状をした溝（19）が形成されている。
リング部材（17）（18）の大きさは、内リング部材（1
7）を外リング部材（18）の中に圧入して溝（19）から
潤滑剤が洩れないようなサイズにする。レース（32）
は、内リング部材（17）の外リング部材（18）に対する
移動を妨げることによって、リング（15）を一体に保持
する役割を果たす。

リング（15）は潤滑剤用のポート（20）を幾つか有し
ており、各ポートは溝（19）に連通している。潤滑剤ポ
ート（20）は、例えば、着脱可能なネジプラグ（図示せ
ず）を用いて密封することができる。潤滑剤ポート（2
0）を通じて、潤滑剤を溝（19）に加えたり、溝（19）
内の潤滑剤を交換したり、溝（19）から潤滑剤を取り除
くことができる。

ヨーク（11）の縁部は斜面になっており、シャフト
（14）が、シャフト（13）の軸心に関して最大角度Ａ
（45度が望ましい−第６図参照）までの偏りができる。
角度Ａをあまり大きくする必要のない使用条件の場合
は、斜面（23）を設けなくてもよい。

孔（33）（41）（42）及びノッチ（16）を形成する
前、リング（15）、ボール（12）、ヨーク（11）及びシ
ャフト（13）（14）は、それらの長軸を中心として環状
に対称である。

ユニバーサルジョイント（100）（第１図及び第２図
参照）は、ユニバーサルジョイント（10）と同様のもの
である。ユニバーサルジョイント（100）は、２つの半
球割カップ状ヨーク（11）がシャフト（113）によって
接合されている。２つのヨーク（11）とシャフト（11
3）は一体に形成してもよい。ユニバーサルジョイント
（100）の両シャフト（14）は、Ｂの角度になるまでは
可撓性を有していてもよい。角度Ｂの望ましい角度は90
度である。ユニバーサルジョイントが第２図に示す位置
にあるとき、角度Ｂの大きさはシャフト（113）によっ
て制限を受ける。両シャフト（14）を第２図の角度Ｂほ
ども大きくする必要がない用途の場合、ヨーク（11）を
繋ぐシャフトの直径は、シャフト（113）の直径よりも
大きくすることができる。第３図は、そのようなシャフ
ト（213）を有するユニバーサルジョイント（200）を示
している。シャフト（213）はシャフト（113）よりも直
径が大きいため、シャフト（113）よりも強度及び動的
安定性が高いという利点がある。

ユニバーサルジョイント（10）の組立ては、次の手順
にて行なう；内リング部材（17）を外リング部材（18）
の中に圧入する；ニードルローラ（31）を含むレース
（32）をリング（15）の孔（33）の中に圧入する;2つの
孔（33）がヨーク（11）の孔（42）と同一線上に揃うよ
うにリング（15）を配置し、ピン（22）をレース（32）
の中に挿入し、ピン（22）を孔（42）に圧入する；ボー
ル（12）をヨーク（11）の中に挿入し、孔（41）をリン
グ（15）の２つの孔（33）と同一線上に揃え、ピン（2
1）をリング（15）の孔（33）から挿入し、ボール（1
2）の孔（41）に圧入する。ピン（21）は、ボール（1
2）の両側から同じ長さ分だけ突出させる；バンド（3
5）をリング（15）の上に圧入する；及び、潤滑剤を潤
滑剤ポート（20）の１つから溝（19）の中に送り込み、
別の潤滑剤ポート（20）から排出する。潤滑剤は、レー
ス（32）の溝（134）及び孔（34）を通ってニードルロ
ーラ（31）の潤滑を行なう。第５図に示すように、全て
のニードルローラ（31）は溝（19）の潤滑剤によって潤
滑される。

第１図上部のリング（15）に示された潤滑剤ポート
（20）は、第２リング（15）に面する側の表面に形成し
ているけれども、ポート（20）はリング（15）の反対側
の面（第１図の下リング（15）に示すように）に設ける
ことが望ましい。このようにすれば、ジョイント（10
0）を取り付けたとき、ポート（20）の取扱いが便利だ
からである。

（13）又は（14）のどちらか一方のシャフトを駆動軸
に接続する。他方のシャフトは被駆動軸に接続する。こ
れらの接続は、公知の適当な手段を用いて行なうことが
できる。

本発明の他の実施例として、ユニバーサルジョイント
（310）（第11図及び第12図参照）は、半球割カップ状
ヨーク（311）、複トラニオン（dual trunnion）（31
2）、シャフト（513）、シャフト（340）及びリング（3
15）から構成される。

ヨーク（311）は略半球状の外表面と、同心の略半球
状の内表面を有している。

長い方のピン（321）は、複トラニオン（312）の孔
（341）（第７図参照）からリング（315）の中に通す。
短い方のピン（322）はヨーク（311）をリング（315）
に連結する。ピン（321）の第１及び第２の端部は、リ
ング（315）内にあって一端を閉じたニードルベアリン
グ（330）の中に回転自由に収容される。各ピン（322）
の第１の端部は、締り嵌め（焼嵌め）又は圧入によって
ヨーク（311）の孔（342）の中に収容され、各ピン（32
2）の第２の端部はリング（315）の中に回転自由に収容
される。各ピン（322）の第２の端部は、一端を閉じた
ニードルベアリング（330）の中に収容される。一端を
閉じたニードルベアリング（330）はニードルローラ（3
1）を有しており、該ニードルローラはレース（332）に
含まれて、リング（315）の孔（333）（第７図参照）の
中に圧入される。レース（332）には２つの孔（334）を
180度離れて形成し、潤滑剤が通過できるようにしてい
る。レース（332）の孔（334）は、リング（315）の溝
（319）と同一線上に揃うようにする。一端を閉じたニ
ードルベアリング（330）は、内スナップリング（336）
によって固定され、該スナップリングは孔（333）のス
ナップリング溝（337）の中に嵌められる。

ヨーク（311）にはノッチ（316）を形成し、ピン（32
1）がその中を移動できるようにしている。

シャフト（340）はトラニオン（312）に取り付けられ
る。シャフト（340）とトラニオン（312）は一体に形成
してもよい。シャフト（513）とヨーク（311）は互いに
接合される。シャフト（513）とヨーク（311）は一体に
形成してもよい。

リング（315）は、内リング部材（317）と外リング部
材（318）から構成される（第11図参照）。溝（319）は
リング部材（317）の中にあって、非連続的な環状凹部
の形態をしており、その断面は半円形である（第10図参
照）。溝（319）は、リング（315）を組み立てる前に、
リング部材（317）の外径部を機械加工して形成するこ
とが望ましい。リング部材（317）（318）の大きさは、
内リング部材（317）を外リング部材（318）の中に圧入
して、潤滑剤が溝（319）から洩れないようなサイズと
する。レース（332）は、内リング部材（317）の外リン
グ部材（318）に対する移動を防止することによって、
リング（315）を一体に（together）保持する役割を果
たす。

リング（315）は、潤滑剤用の２つのポート（320）
（326）を有し、これらポートは非連続性の環状溝（31
9）に連通している。潤滑剤ポート（320）（326）は、
リング（315）の上部に設けられ、その中心位置が溝（3
19）の上にくるようにしている。ポート（320）（326）
は、隣り合わせて形成され、各ポートは溝（319）の一
端部に連通している。溝（319）はリング（315）の周り
から脱しないようにする。どちらかといえば、溝（31
9）はポート（320）からポート（326）までのほぼ360度
をリング（315）の周りに形成する。潤滑剤ポート（32
0）（326）は、例えば、NPT六角穴付皿頭プラグ取付具
（327）（328）を用いて密封してもよい。ベアリング
（330）の潤滑は、六角穴付皿頭プラグ（327）（328）
を取り外し、潤滑剤供給ガン（図示せず）をポート（32
0）（326）のどちから一方にねじこみ、公知の如く潤滑
剤を送り込むことによって行なうことができる。潤滑剤
ポート（320）（326）を通じて、潤滑剤を溝（319）に
加えたり、溝（319）内の潤滑剤を交換したり、リング
（315）から出て行く前に、４つの全てのベアリング（3
30）から潤滑剤を押しやることによって溝（319）から
潤滑剤を除去することができる。潤滑剤は、（320）又
は（326）のどちらか一方からパージすることができ
る。溝（319）はリング（315）の中で完全に一周して延
びる溝ではないから、ポート（320）に送り込まれた潤
滑剤は、潤滑剤がポート（326）から出ていく前は一方
向にのみ進行する。このようにして、潤滑剤は、溝（31
9）から出て行く前に、全てのベアリングと強制的に接
触する。レース（332）内に180度の間隔をあけて２つの
孔（334）を設けているから、溝（319）から出て行く前
に、潤滑剤は全てのベアリング（330）の孔（334）を通
って進んでいく。このようにして、潤滑剤は全てのニー
ドルローラ（31）に届くことになる。更に、第11図を参
照すると明らかなように、孔（334）の位置はベアリン
グ（330）の内端部近傍にある。このように配置されて
いるから、遠心力が働いて、潤滑剤はベアリング（33
0）にうまく充填できる。

ヨーク（311）の内部は、円錐形斜面（324）と平坦な
斜面（325）に形成されており、シャフト（513）の長軸
に関して最大角度Ａ（望ましくは45度）に達するまでシ
ャフト（340）が同一線上に揃わないようにしており、
ヨーク（311）の最大強度が維持される。

孔（333）（341）（342）及びノッチ（316）を形成す
る前に、リング（315）及びヨーク（311）は長軸を中心
にして環状に対称に配備される。

ヨーク（311）は、スペーサリング（338）を収容する
ための孔（342）（第７図参照）に隣接する外表面を平
らに形成することが望ましい。スペーサリング（338）
からＯ−リング（339）を押圧すると、Ｏ−リング（33
9）は確実に３つの面に押しつけられる。３つの面と
は、ピン（321）（322）の傍の内径部、レース（332）
の傍の前部、及びスペーサリング（338）の傍の背部で
ある。Ｏ−リング（339）は、ベアリング（330）を密封
し、潤滑剤がピン（321）（322）及びレース（332）と
の間から出て行かないようにする。一端を閉じたシール
内蔵ベアリングを用いる場合、リング（338）（339）、
及び孔（342）近傍の平らな外部表面を設けなくてもよ
い。

ユニバーサルジョイント（300）（第７図乃至第９
図）は、ユニバーサルジョイント（310）と同様なもの
である。ユニバーサルジョイント（300）は、２つの半
球割カップ状ヨーク（311）を有し、これらヨークはシ
ャフト（313）によって接合される。シャフト（313）は
滑らかな曲率でヨーク（311）に連なって、鼓形の要素
を形成している。２つのヨーク（311）とシャフト（31
3）は一体に形成してもよく、また、そうすることが望
ましい。ユニバーサルジョイント（300）のシャフト（3
14）（340）は、両シャフトの角度がＢになるまでは可
撓性を備えていてもよい。角度Ｂは90度が望ましい。ユ
ニバーサルジョイント（300）は、90度で使用すること
ができ、公知のユニバーサルジョイントよりも横方向距
離（lateral distance）が少なくてすむ。角度Ｂの大き
さは、ユニバーサルジョイントが第８図に示す位置にあ
るとき、シャフト（314）（340）とヨーク（311）の接
触によって制限される。シャフト（314）（340）を、第
８図の角度Ｂまでも大きく離間させる必要のない用途の
場合、ヨーク（311）を繋ぐシャフトの直径は、シャフ
ト（313）よりも大きくすることができる。シャフトの
直径を大きくすれば、強度及び動的安定性を高めること
ができる。

ユニバーサルジョイント（310）の組立ては、次の手
順にて行なう；潤滑剤ポート（320）（326）を外方に向
けた状態でヨーク（311）をリング（315）の中に挿入す
る。なお、２つの孔（333）（333）はヨーク（311）の
孔（342）と同一線上に揃うようにする；ピン（322）を
孔（333）の中に挿入し、ピン（322）をヨーク（311）
の孔（342）の中に押し込む;PTFEスペーサリング（33
8）を孔（333）のピン（322）に挿入する;O−リング（3
39）を孔（333）のピン（322）に挿入し、一端を閉じた
ベアリング（330）を、その端部がスナップリング溝（3
37）と同一面となるまで、孔（333）のピン（322）に押
し込む；スナップリング（336）をスナップリング溝（3
37）に挿入し、孔（333）の中のベアリング（330）を固
定する；複トラニオン（312）をヨーク（311）の中に挿
入し、孔（341）をリング（315）の孔（333）と揃うよ
うにする；長いピン（321）を孔（333）の中に挿入し、
更に孔（341）の中にピンを押し込む。このとき、ピン
（321）は、複トラニオン（312）の孔（341）の各端部
から同じ長さ分だけ出るようにする。ピン（321）を孔
（341）に押し込む;PTFEスペーサリング（338）を孔（3
33）のピン（321）の両端に挿入する;O−リング（330）
を孔（333）のピン（321）の両端に挿入し、一端を閉じ
たベアリング（330）を孔（333）のピン（321）の両端
に押し込む。このとき、ベアリング（330）の両端がス
ナップリング溝（337）と同一面になるようにする；ス
ナップリング（336）をスナップリング溝（337）の中に
挿入し、ベアリング（330）を孔（333）の中に固定す
る；（320）及び（326）の潤滑剤ポートのどちらか一方
のポートから潤滑剤を溝（319）の中に送り込み、他方
のポートから排出する。潤滑剤はレース（332）の孔（3
34）を通り、ニードルローラ（31）の潤滑を行なう。第
11図に示す如く、溝（319）の潤滑剤は全てのニードル
ローラ（31）に供給される。

（513）及び（340）のシャフトのうち、どちらか一方
のシャフトが駆動軸に接続され、他方のシャフトは被駆
動軸に接続される。これらの接続は公知の要領にて行な
うことができる。

一端を閉じたベアリング（330）と、レース（32）を
備えるベアリングとは互換性があるが、ベアリング（33
0）が望ましい。レース（32）を有するベアリングを使
用するとき、リング（35）は、スラスト荷重をもたら
し、シールを供給するために使用される。

ピン（21）（22）（321）（322）はニードルローラ
（31）と同じ表面硬度にすることが望ましい。なお、望
ましい表面硬度は、ロックウエルＣスケールで60〜65で
ある。

孔（33）（333）（41）（341）（42）（342）は、ラ
インボーリングで形成することが望ましい。ラインボー
リングでこれらの孔を形成すると、ピンを非常に正確に
揃えることができるからである。ピンを正確に整列させ
ることができれば、ベアリング寿命が向上し、ジョイン
トの寿命が向上することになるからである。

ヨーク（311）の外表面が滑らかであれば、応力は鋭
いエッジ部に集中せずに、均等に分配されるので好まし
い。

ここでは「圧入」の場合について説明したが、「焼嵌
め（shrink−fit）」でもよいことは勿論である。圧入
の場合、直径がピンよりも僅かに小さい孔の中に、ピン
に機械的な力を力を加えて押し込めばよい。焼嵌めは、
孔を含む部分を加熱し、ピンを冷却することによって行
なうから、圧入の場合に比べて、孔径をピン径よりも更
に小さくすることができる。従って、嵌合部品はより一
層強固に密着する。

前述した実施例は例示であって、本発明の範囲は添付
の請求の範囲によって規定される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−150510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−19841（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−120829（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−48619（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭29−12417（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭31−19411（ＪＰ，Ｙ１) 米国特許3064453（ＵＳ，Ａ) 米国特許899534（ＵＳ，Ａ) 米国特許1913783（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 3/38 - 3/42 F16D 3/26

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）リング（15）； （ｂ）リング（15）内に配備された略半球状のヨーク
   （11）； （ｃ）ヨーク（11）内に配備されたボール（12）又は複
   トラニオン（312）； （ｄ）ヨーク（11）とリング（15）を回転可能に連結す
   る第１のピン手段（21）； （ｅ）ボール（12）又は複トラニオン（312）とリング
   （15）を回転可能に連結する第２のピン手段（22）； （ｆ）ボール（12）又は複トラニオン（312）に接続さ
   れた第１のシャフト手段（14）；及び （ｇ）ヨーク（11）に接続された第２のシャフト手段
   （13）、 を具えているユニバーサルジョイント。
2. 【請求項２】（ａ）第１の端部及び第２の端部を有し、
   内部を潤滑剤が流通可能な潤滑剤溝（19）（319）を有
   するリング（15）（315）； （ｂ）リング（15）（315）内に配備されたヨーク手段
   （11）（311）； （ｃ）リング（15）（315）に隣接する位置に端部を有
   する第１のシャフト手段（14）（314）； （ｄ）ヨーク手段（11）（311）とリング（15）（315）
   を回転可能に連結する第１のピン手段（21）（321）； （ｅ）第１のシャフト手段（14）（314）とリング（1
   5）（315）を回転可能に連結する第２のピン手段（22）
   （322）； （ｆ）リング（15）（315）の潤滑剤溝（19）（319）と
   流体接触するようにリング（15）（315）内に配備さ
   れ、第１及び第２のピン手段を受ける複数のベアリング
   手段； （ｇ）ヨーク手段（11）（311）に接続された第２のシ
   ャフト手段（13）（340）；及び （ｈ）１つの潤滑剤ポートが潤滑剤溝（19）（319）の
   各端部に隣接して配備され、潤滑剤溝（19）（319）と
   連通する第１及び第２の潤滑剤ポートを具えており、 潤滑剤溝（19）（319）は第１及び第２の潤滑剤ポート
   間で分断されており、第１の潤滑剤ポートに入る潤滑剤
   は、第２の潤滑剤ポートから出て行く前に、潤滑剤溝
   （19）（319）の全長を通るようにしている、ユニバー
   サルジョイント。
3. 【請求項３】（ｈ）第２のリング（315）； （ｉ）第２のシャフト手段（340）に接続され、第２の
   リング（315）内に配備された略半球状の第２のヨーク
   （311）； （ｊ）第２のヨーク（311）内に配備された第２のボー
   ル又は第２の複トラニオン（312）； （ｋ）第２のヨーク（311）と第２のリング（315）を回
   転可能に連結する第３のピン手段（322）； （ｌ）第２のボール又は第２の複トラニオン（312）と
   第２のリング（315）を連結する第４のピン手段（32
   1）；及び （ｍ）第２のボール又は第２の複トラニオン（312）に
   接続された第３のシャフト手段（314）； をさらに具えている請求項１に記載のユニバーサルジョ
   イント。
4. 【請求項４】リング、ヨーク及びボールは中心軸を有す
   る要素から作られ、各要素は、中心軸を中心として環状
   に対称である請求項１又は請求項３に記載のユニバーサ
   ルジョイント。
5. 【請求項５】各ヨーク（11）（311）には、第２のピン
   手段又は第４のピン手段がヨーク（11）（311）に対し
   て相対移動できるようにするためのノッチ（16）（31
   6）が形成されている請求項１又は請求項３又は請求項
   ４に記載のユニバーサルジョイント。
6. 【請求項６】各リング（15）（315）は潤滑剤を貯えて
   おくための潤滑剤溝（19）（319）を有し、 ピン手段はリング（15）（315）内のベアリング手段と
   物理的に接触し、該ベアリング手段は潤滑剤溝（19）
   （319）と流体接触している請求項１又は請求項３又は
   請求項４又は請求項５に記載のユニバーサルジョイン
   ト。
7. 【請求項７】潤滑剤溝（319）に連通する第１及び第２
   の潤滑剤ポート（320）（326）をさらに具えており、 潤滑剤溝（319）は第１及び第２の端部を有し、第１の
   潤滑剤ポート（320）は潤滑剤溝の第１の端部に隣接
   し、第２の潤滑剤ポート（326）は潤滑剤溝の第２の端
   部に隣接しており、 潤滑剤溝（319）は非連続とし、第１の潤滑剤ポート（3
   20）に入る潤滑剤は、第２の潤滑剤ポート（326）から
   出て行く前に、潤滑剤溝（319）の全長を通る請求項６
   に記載のユニバーサルジョイント。
8. 【請求項８】ベアリング手段は、潤滑剤が流れる孔（3
   4）（334）を有しており、潤滑剤が第１のポートから第
   ２のポートまで流れるようにしている請求項２又は請求
   項７に記載のユニバーサルジョイント。
9. 【請求項９】リング（15）（315）は内リング部材（1
   7）（317）と外リング部材（18）（318）を具えてお
   り、 内リング部材（17）（317）は、外リング部材（18）（3
   18）に嵌まる大きさであり、 ベアリング手段はベアリングを入れるレース（32）（33
   2）を含み、該レース（32）（332）は、内リング部材
   （17）（317）及び外リング部材（18）（318）を通って
   延びており、内リング部材（17）（317）が外リング部
   材（18）（318）に関して相対移動するのを防ぐことに
   より、リング（15）（315）を一体に保持している請求
   項１乃至請求項８の何れかに記載のユニバーサルジョイ
   ント。
10. 【請求項１０】第２のシャフト手段（13）（340）を第
    １のシャフト手段（14）（314）に対して最大45度まで
    移動させることを許す斜面（23）（323）を更に具えて
    いる請求項１乃至請求項９の何れかに記載のユニバーサ
    ルジョイント。