JP5455554B2

JP5455554B2 - 球面軸継手装置

Info

Publication number: JP5455554B2
Application number: JP2009245283A
Authority: JP
Inventors: 和明蒲生
Original assignee: 埼玉機器株式会社
Priority date: 2009-10-26
Filing date: 2009-10-26
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2029-10-26
Also published as: JP2011089617A

Description

本発明は、球面軸継手装置に関し、例えば、車両動揺防止装置のアクチュエータの支持装置に利用して有効なものに関する。

軌道車両の横方向動揺を防止する車両動揺防止装置としては、車体の横方向動揺に抗する力を生じさせる気体圧サーボシリンダを備えているもの、がある。例えば、特許文献１参照。

特開２００５−０７５２７８号公報

ところで、気体圧サーボシリンダを備えた車両動揺防止装置においては、気体圧サーボシリンダに起因する振動制御の遅れや、空気消費量が多いという問題点がある。
そこで、気体圧サーボシリンダの代わりに、スクリュー（ウオーム歯車減速装置）式電動アクチュエータを使用した車両動揺防止装置、が提案され得る。
しかしながら、スクリュー式電動アクチュエータを使用した車両動揺防止装置においては、電動モータの回転が直線運動に変換されることにより、車両動揺防止装置の一部が変位してしまうので、球面軸継手装置を採用することができない。

本発明の目的は、一方向の回転を阻止することができる球面軸継手装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）互いに同心的に配設されたハウジングと球面軸との間に軸受部材が介装され、前記球面軸が三次元方向に回転自在に支持されている球面軸継手装置において、
前記球面軸には一対の連結部がそれぞれ突設されており、
前記ハウジングには一対のストッパが、前記一対の連結部のそれぞれに対向するように設けられていることを特徴とする球面軸継手装置。
（２）互いに同心的に配設されたハウジングと球面軸との間に軸受部材が介装され、前記球面軸が三次元方向に回転自在に支持されている球面軸継手装置において、
前記球面軸に一対の連結部がそれぞれ突設されており、
前記ハウジングには一対のストッパが、前記一対の連結部の一方に対向するように設けられていることを特徴とする球面軸継手装置。

この球面軸継手装置によれば、球面軸の一方向の回転を阻止することができる。

本発明の第一実施形態である球面軸継手装置を示しており、図２のＩ−Ｉ線に沿う正面断面図である。同じく底面図である。（ａ）は左側面図、（ｂ）は右側面図である。本発明の第二実施形態である球面軸継手装置を示す正面断面図である。その左側面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。

図１〜図３は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る球面軸継手装置は、車両動揺防止装置のスクリュー式電動アクチュエータを車台および車体に連結する軸継手装置として構成されており、原則として三次元方向の自由度を確保するように構成されている。

図１〜図３に示されているように、本実施形態に係る球面軸継手装置１は、アウタ部材およびインナ部材からなるハウジング１０を備えている。アウタ部材１１は鉄系材料によって円筒形状に形成されており、アウタ部材１１の中空部は内周面の一端部に円形リング形状に突設されたストッパ部１２によって二つの部分に区画されている。一方の部分は保持部１３を形成しており、他方の部分はブーツ取付部１４を形成している。

アウタ部材１１の保持部１３内には、鉄系材料によって略円筒形状に形成されたインナ部材１５が嵌入されており、インナ部材１５の中空部によって略円柱形の中空形状の軸受凹部１６が形成されている。軸受凹部１６の一端部には半球形の凹球面部１７が形成されており、軸受凹部１６の他端部には円柱内周面形の円柱内周面部１８が形成されている。インナ部材１５の円柱内周面部１８と反対側にはブーツ取付部１９が、円柱内周面部１８の内径よりも大径の円柱内周面形に形成されている。

インナ部材１５の軸受凹部１６には軸受部材２０が嵌入されており、軸受部材２０は軸受凹部１６に嵌入されるグリース封入式軸受構造および球面軸受構造に構成されている。軸受部材２０はポリアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等が使用されて、両端部が互いに平行に切り欠かれた球形の中空体に一体成形されており、軸受部材２０の球形中空体の内面が凹球面部２１を構成している。凹球面部２１は後述する球面軸２４の凸球面部２５に対応されており、凸球面部２５を略全体的に包囲するように形成されている。
凹球面部２１の一端部には位置決め筒２２が同軸に配されて軸方向外向きに突設されており、位置決め筒２２の外周には位置決めリング２３が嵌合されている。軸受部材２０が軸受凹部１６に嵌入され、インナ部材１５がアウタ部材１１に嵌入されると、位置決めリング２３はストッパ部１２に突き当たって位置規制される。

球面軸２４は略球体（ボール）形状に形成された凸球面部２５を備えている。凸球面部２５には一対の連結部２６、２６が、凸球面部２５の球心の延長線上で一直線に並ぶようにそれぞれ突設されている。一対の連結部２６、２６と凸球面部２５との接続部には円柱形状のネック部２７、２７がそれぞれ形成されており、一対のネック部２７、２７の外側にはアウタ部材１１のブーツ取付部１４およびインナ部材１５のブーツ取付部１９がそれぞれ対向している。

一対のネック部２７、２７には一対のブーツ３０、３０がそれぞれ嵌着されている。一対のブーツ３０、３０は球面軸２４とハウジング１０すなわちアウタ部材１１およびインナ部材１５との間に、凸球面部２５をそれぞれ被覆するように装着されている。
ブーツ３０はゴムまたは樹脂等の可撓性を有する材料が用いられて大略円形リング形状に形成されており、ブーツ３０には内周縁に内側取付部３１が円形リング形状に形成されているとともに、外周縁に外側取付部３２が円筒形状に形成されており、中間部に蛇腹部３３が断面「く」字形状に形成されている。内側取付部３１はネック部２７に嵌合された状態で、外周にガータースプリング３４を巻き付けられることにより固定されている。外側取付部３２の外周には円筒形状のリテーナ３５が焼き付け等によって固着されており、リテーナ３５がアウタ部材１１のブーツ取付部１４またはインナ部材１５のブーツ取付部１９に圧入されることにより、外側取付部３２はハウジング１０に固定されている。
ブーツ３０の中間部に形成された蛇腹部３３が径方向に開閉変形することにより、ブーツ３０は球面軸２４とハウジング１０との間の相対変位を吸収する。
図示しないが、ブーツ３０内にはグリースが充填されている。

球面軸２４の一対の連結部２６、２６には座面２８がそれぞれ形成されており、各座面２８には各締結孔２９がそれぞれ開設されている。一対の連結部２６、２６が車台または車体の取付部（図示せず）に取り付けられた状態で、締結孔２９において取付部に締結されることにより、球面軸２４は車台および車体に連結される。

アウタ部材１１の両端には一対のブラケット４１、４１が軸方向にそれぞれ突設されており、一対のブラケット４１、４１には取付孔４２が一対宛、それぞれ開設されている。一対のブラケット４１、４１には一対のストッパ４３、４３が一対の連結部２６、２６にそれぞれ対向するように配置されて締結されている。
ストッパ４３は接触部材４４と一対の雌ねじを有する雌ねじ部材４５とを備えている。接触部材４４はポリウレタン等の機械的強度を有する樹脂が使用されて略直方体形状に成形されており、接触部材４４の一側面には雌ねじ部材４５がインサート成形されている。ストッパ４３の雌ねじ部材４５側端面がブラケット４１の連結部２６側取付面に当接された状態で、一対のボルト４６、４６が一対の取付孔４２、４２に挿通されて、雌ねじ部材４５の一対の雌ねじにそれぞれねじ込まれることにより、ストッパ４３はブラケット４１に締結されている。

以上の構成に係る球面軸継手装置の作用および効果を説明する。

球面軸２４の凸球面部２５がインナ部材１５の凹球面部２１に摺動自在に嵌合されているので、球面軸２４に支持されたハウジング１０は球面軸２４に対して三次元方向に揺動することができる。
ハウジング１０が球面軸２４に対して揺動すると、ブーツ３０の蛇腹部３３が開閉変形することにより、ハウジング１０と球面軸２４との間の相対変位を吸収するので、ハウジング１０は球面軸２４に対してブーツ３０に妨害されることなく、スムーズに揺動することができる。

ところで、車両動揺防止装置において、スクリュー式電動アクチュエータを球面軸継手装置１によって車台および車体に連結した場合には、スクリュー式電動アクチュエータのスクリューの回転の影響を受けて、図１に矢印Ｒで示された方向の回転力が球面軸２４に作用することにより、車両動揺防止装置の精度が低下する可能性が考えられる。
本実施形態においては、図１の回転力Ｒが作用すると、一対の連結部２６、２６の一方が一対のストッパ４３、４３の一方に接触することにより、球面軸２４は回転を阻止されるので、車両動揺防止装置の精度が低下する現象を未然に防止することができる。

他方、図２に矢印Θで示された方向の回転力については、球面軸２４は回転することができるので、球面軸継手装置１は車台または車体の振動を吸収することができる。
また、ハウジング１０は球面軸２４の一対の連結部２６、２６を通る中心線に対しては回転することができるので、球面軸継手装置１はスクリュー式電動アクチュエータの伸縮作動を許容することができる。

球面軸２４の回転力Ｒによる変位を阻止するためには、ストッパ４３は金属のような非弾性材によって形成することが好ましい。他方、衝突による衝撃を緩和するためには、ストッパ４３はウレタン等の樹脂のような弾性材によって形成することが好ましい。
そこで、本実施形態においては、ポリウレタン等の機械的強度を有する樹脂製の接触部材４４に金属製の雌ねじ部材４５をインサート成形することにより、ストッパ４３を形成している。

図４および図５は本発明の第二実施形態を示している。
第二実施形態が前述した第一実施形態と異なる点は、一対のストッパ４３、４３がアウタ部材１１の片端において片方の連結部２６にそれぞれ対向するように配置されている点、である。
すなわち、アウタ部材１１の片端には一対のブラケット４１、４１が１８０度の位相差をもって配置されて軸方向にそれぞれ突設されており、一対のブラケット４１、４１には一対のストッパ４３、４３が片方の連結部２６にそれぞれ対向するように配置されて締結されている。一対のストッパ４３、４３は、連結部２６の締結孔２９と直交する平面内において、連結部２６を挟んで互いに対向している。

本実施形態においても、図４に矢印Ｒで示された方向の回転力が作用すると、一方の連結部２６が一対のストッパ４３、４３の一方に接触することにより、球面軸２４は矢印Ｒ方向の回転を阻止されるので、第一実施形態と同様の作用および効果を奏することになる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、ハウジングはアウタ部材およびインナ部材によって構成するに限らない。

前記実施形態においては、締結孔と直交する平面内の回転方向（図１および図４の矢印Ｒに相当）を阻止する場合について説明したが、一対の締結孔の中心線を含む平面内の回転方向（図２の矢印Θに相当）を阻止するように構成してもよい。

例えば、本発明に係る球面軸継手装置は、車両動揺防止装置のスクリュー式電動アクチュエータを車台および車体に連結するのに使用するに限らず、他の球面軸継手装置としても使用することができる。

１…球面軸継手装置、
１０…ハウジング、１１…アウタ部材、１２…ストッパ部、１３…保持部、１４…ブーツ取付部、１５…インナ部材、１６…軸受凹部、１７…凹球面部、１８…円柱内周面部、１９…ブーツ取付部、
２０…軸受部材、２１…凹球面部、２２…位置決め筒、２３…位置決めリング、
２４…球面軸、２５…凸球面部、２６…連結部、２７…ネック部、２８…座面、２９…締結孔、
３０…ブーツ、３１…内側取付部、３２…外側取付部、３３…蛇腹部、３４…ガータースプリング、３５…リテーナ、
４１…ブラケット、４２…取付孔、４３…ストッパ、４４…接触部材、４５…雌ねじ部材、４６…ボルト。

Claims

互いに同心的に配設されたハウジングと球面軸との間に軸受部材が介装され、前記球面軸が三次元方向に回転自在に支持されている球面軸継手装置において、
前記球面軸には一対の連結部がそれぞれ突設されており、
前記ハウジングには一対のストッパが、前記一対の連結部のそれぞれに対向するように設けられており、前記ハウジングの両端には一対のブラケットが軸方向にそれぞれ突設されており、
前記一対のストッパは弾性材によってそれぞれ形成された一対の接触部材と、前記一対の接触部材にそれぞれインサート成形された一対の非弾性材製ねじ部材とを備えており、前記一対の非弾性材製ねじ部材が前記一対のブラケットにそれぞれねじ止めされている、ことを特徴とする球面軸継手装置。
互いに同心的に配設されたハウジングと球面軸との間に軸受部材が介装され、前記球面軸が三次元方向に回転自在に支持されている球面軸継手装置において、
前記球面軸には一対の連結部がそれぞれ突設されており、
前記ハウジングには一対のストッパが、前記一対の連結部の一方に対向するように設けられており、前記ハウジングの一端には一対のブラケットが軸方向にそれぞれ突設されており、
前記一対のストッパは弾性材によってそれぞれ形成された一対の接触部材と、前記一対の接触部材にそれぞれインサート成形された一対の非弾性材製ねじ部材とを備えており、前記一対の非弾性材製ねじ部材が前記一対のブラケットにそれぞれねじ止めされている、ことを特徴とする球面軸継手装置。