JP5458777B2 - ダブルカルダンジョイントのカップリングヨーク - Google Patents

Description

本発明はダブルカルダンジョイントのカップリングヨークに関する。さらに詳しくは、駆動側ヨーク及び従動側ヨークを軸線方向両端部において連結し、当該駆動側ヨークからの駆動力を従動側ヨークに伝達するダブルカルダンジョイントのカップリングヨークに関する。

この種のカップリングヨークとしては、十字軸の２つの軸部のうち一方の軸部を回動自在に支持するための軸受孔を軸線方向両端部に有し、互いに対向する一対のブリッジ部材と、両ブリッジ部材の軸線方向中央部を包囲する包囲手段と、各ブリッジ部材と包囲手段とを締結する締結手段とを備えた、所謂分割型のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、他のカップリングヨークとして、十字軸の一方の軸部を回動自在に取り付けるための軸受孔を有し且つ互いに対向する一対のフランジ部が、基体部の軸線方向両端部からそれぞれ軸線方向に突設された一体型のものもある。この一体型のカップリングヨークは、鋳造や鍛造により成形され、特許文献１記載の分割型カップリングヨークのようにブリッジ部材と包囲手段とを組み付けてから締結手段によってこれらを締結するといった組立作業が不要であるので、作業工数の面で有利である。また、一体型であるため、剛性の点においても優れている。

従来の一体型のカップリングヨークは、フランジ部が突設される基体部をブロック状の厚肉部で構成しているが、カップリングヨークによって連結される駆動側ヨークと従動側ヨークとが少し離れている場合、ねじり剛性を確保するために、基体部の長さを軸線方向に延ばすと、それに応じてカップリングヨーク全体の重量が増加する。重量が増加すると、カップリングヨークの慣性モーメントが大きくなり、駆動側ヨークから従動側ヨークへの駆動力伝達時のエネルギーロスが大きくなる。

そこで、基体部の重量増加を抑制するために、図２０に示されるように、基体部１１１の軸線方向中央付近に窪みないしは凹所１１２を形成したり、図２１に示されるように、同じく基体部１１１の軸線方向中央付近に開口１１３を形成したりすることが考えられる。

特開平８−１２１４９３号公報

しかしながら、基体部に窪みや開口を形成する手法では、少し窪みや開口を大きくすると、ねじり剛性が低下してしまい、有効な軽量化と剛性の確保とを両立させることができないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、必要なねじり剛性を確保しつつ有効な軽量化を達成することができるダブルカルダンジョイントのカップリングヨークを提供することを目的としている。

本発明のダブルカルダンジョイントのカップリングヨーク（以下、単に「カップリングヨーク」ともいう）は、十字軸の直交する２つの軸部のうち一方の軸部を回動自在に取り付けるための軸受孔を有し且つ互いに対向する一対のフランジ部が、基体部の軸線方向両端部からそれぞれ軸線方向に突設されたダブルカルダンジョイントのカップリングヨークであって、
前記基体部は、対角線上に位置する前記フランジ部の軸受孔同士を連結し、前記十字軸の他方の軸部の軸芯方向から見てＸ字形状を呈する厚肉部と、このＸ字形状を呈する厚肉部の隣接する厚肉部分間の除肉部とで構成されており、前記除肉部が、前記十字軸の他方の軸部の軸芯方向に除肉された実質的に平坦な薄肉部を含むことを特徴としている。

本発明のカップリングヨークでは、基体部を、十字軸の他方の軸部の軸芯方向から見てＸ字形状を呈する厚肉部と、このＸ字形状を呈する厚肉部の隣接する厚肉部分間の除肉部とで構成しており、前記厚肉部は、対角線上に位置するフランジ部の軸受孔同士を連結している。

カップリングヨークに加わる荷重は、十字軸の軸部を支持する軸受孔から当該カップリングヨークに作用し、カップリングヨークの４つのフランジ部の軸受孔に関して、対角線上に位置するフランジ部の軸受孔同士を結ぶ線にほぼ沿って作用している。このことは、数値解析手法の一つである有限要素法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄ：ＦＥＭ）でも確認することができる。

すなわち、カップリングヨークに加わる荷重は、Ｘ字状に作用することから、この荷重作用方向に沿って厚肉部を設けることで、カップリングヨークのねじり剛性を確保することができ、また、その他の部分を除肉することでカップリングヨークの軽量化を図ることができる。
なお、本明細書において、「軸線方向」とは、回転力を伝達するカップリングヨークの回転軸に沿った方向のことである。

前記除肉部が、前記十字軸の他方の軸部の軸芯方向に除肉された実質的に平坦な薄肉部を含むので、平坦な薄肉部を治具で固定することで、フランジ部の軸受孔を容易に形成することができる。

本発明のダブルカルダンジョイントのカップリングヨークによれば、必要なねじり剛性を確保しつつ有効な軽量化を達成することができる。

本発明の一実施の形態に係るカップリングヨークを用いたダブルカルダンジョイントの斜視説明図である。 図１に示されるカップリングヨークの斜視説明図である。 図２に示されるカップリングヨークの正面図である。 図２に示されるカップリングヨークの正面説明図である。 図２に示されるカップリングヨークの平面図である。 図２に示されるカップリングヨークの平面説明図である。 図２に示されるカップリングヨークの右側面図である。 図２に示されるカップリングヨークの右側面説明図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明のカップリングヨークの参考例の斜視説明図である。 図１１に示されるカップリングヨークの正面図である。 図１１に示されるカップリングヨークの正面説明図である。 図１１に示されるカップリングヨークの平面図である。 図１１に示されるカップリングヨークの平面説明図である。 図１１に示されるカップリングヨークの右側面図である。 図１１に示されるカップリングヨークの右側面説明図である。 図１３のＣ−Ｃ線断面図である。 図１５のＤ−Ｄ線断面図である。 従来例に係るカップリングヨークの斜視説明図である。 他の従来例に係るカップリングヨークの斜視説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明のカップリングヨークの実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るカップリングヨーク２を用いたダブルカルダンジョイント１の斜視説明図であり、図２は図１に示されるカップリングヨーク２の斜視説明図であり、図３は図２に示されるカップリングヨーク２の正面図であり、図４は図２に示されるカップリングヨーク２の正面説明図であり、図５は同カップリングヨーク２の平面図であり、図６は同カップリングヨーク２の平面説明図であり、図７は同カップリングヨーク２の右側面図であり、図８は同カップリングヨーク２の右側面説明図である。また、図９は図４のＡ−Ａ線断面図であり、図１０は図６のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図１，２，４，６，８、後出する図１１，１３，１５，１７、及び従来例として前述した図２０〜２１においては、カップリングヨークの形状を分かり易くするために、曲面部分に補助線を施している。

ダブルカルダンジョイント１は、図示しない駆動側ヨークと従動側ヨークとをカップリングヨーク２、駆動側十字軸３及び従動側十字軸４を介して屈曲自在に連結するものである。

カップリングヨーク２は、図２〜６にも示されるように、中央の基体部１１と、この基体部１１の軸線方向両端部（図４において左右両端部）にそれぞれ設けられた一対のフランジ部１２、１３とを備えている。

駆動側のフランジ部１２は、駆動側十字軸３の直交する２つの軸部のうち一方の軸部３ａを回動自在に取り付けるための軸受孔１４を有しており、互いに対向するように、前記基体部１１の軸線方向両端部から軸線方向に突設されている。軸部３ａは、円筒形状のベアリング１６を介して軸受孔１４に取り付けられている。駆動側十字軸３の他方の軸部３ｂには、駆動側ヨークを取り付けるための駆動側ヨーク取付部材６が円筒形状のベアリング７を介して回動自在に取り付けられている。

同様に、従動側のフランジ部１３も、従動側十字軸４の直交する２つの軸部のうち一方の軸部４ａを回転自在に取り付けるための軸受孔１５を有しており、互いに対向するように、前記基体部１１の軸線方向両端部から軸線方向に突設されている。軸部４ａは、円筒形状のベアリング１７を介して軸受孔１５に取り付けられている。従動側十字軸４の他方の軸部４ｂには、従動側ヨークを取り付けるための従動側ヨーク取付部材８が円筒形状のベアリング９を介して回動自在に取り付けられている。

基体部１１は、図４に示されるように、正面（十字軸３、４の他方の軸部３ｂ、４ｂの軸芯方向から見て正面）から見て略矩形状を呈しており、十字軸３、４の他方の軸部３ｂ、４ｂの軸芯方向から見てＸ字形状を呈する厚肉部１８と、このＸ字形状を呈する厚肉部１８の隣接する厚肉部分１８ａ間の除肉部１９とで構成されている。前記厚肉部１８は、対角線上に位置するフランジ部１２、１３の軸受孔１４、１５同士を連結している。

本実施の形態における厚肉部１８は、全体としてＸ字形状を呈しているが、より詳細には、中央の矩形状部分１８ｂと、この矩形状部分１８ｂの４隅から前記フランジ部１２、１３の根元部分にそれぞれ延びている４つの厚肉部分１８ａとからなっている。そして、隣接する厚肉部分１８ａ間が除肉部１９とされている。

４箇所の除肉部１９のうち、基体部１１の軸線方向に沿って隣接するフランジ部１２、１３間に位置する除肉部１９ａは、前記十字軸３、４の他方の軸部３ｂ、４ｂの軸芯方向に除肉された実質的に平坦な薄肉部とされている。一方、残りの２箇所の除肉部１９ｂは、中央の矩形状部分１８ｂから軸線方向外方に向かうに従い急激に除肉され、最終的には肉厚ゼロとなる形状である。

厚肉部１８の厚さ（図４において、紙面垂直方向のサイズ）や、厚肉部分１８ａの幅Ｗは、カップリングヨーク２に作用する設計トルクや両十字軸３、４間の軸線方向の離間距離などに応じて、適宜選定することができる。

本実施の形態のように、基体部１１を、前記Ｘ字形状を呈する厚肉部１８と除肉部１９とで構成することで、カップリングヨーク２の剛性を確保することができる。すなわち、回転力を伝達するカップリングヨーク２に掛かる荷重は、十字軸３、４の軸部を支持する軸受孔１４、１５から当該カップリングヨーク２に作用し、より詳細には、カップリングヨーク２の４つのフランジ部１２、１３の軸受孔１４、１５に関して、対角線上に位置するフランジ部１２、１３の軸受孔１４、１５同士を結ぶ線にほぼ沿って作用する。このようにＸ字状に作用する荷重に対して、この荷重作用方向の沿ったＸ字状の厚肉部１８を設けることで、荷重に対する耐力を高めることができる。換言すれば、ねじり剛性を確保することができる。

一方、荷重があまり作用しないその他の部分を除肉することで、カップリングヨーク２の軽量化を図ることができる。また、本実施の形態では、基体部１１の軸線方向に沿って隣接するフランジ部１２、１３間に位置する除肉部１９ａを、前記十字軸３、４の他方の軸部３ｂ、４ｂの軸芯方向に除肉された実質的に平坦な薄肉部としているので、この平坦な薄肉部を治具で固定することで、フランジ部１２、１３の軸受孔１４、１５を容易に形成することができる。

図１１は、本発明の参考例に係るカップリングヨーク２２の斜視説明図であり、図１２は図１１に示されるカップリングヨーク２２の正面図であり、図１３は同カップリングヨーク２２の正面説明図であり、図１４は同カップリングヨーク２２の平面図であり、図１５は同カップリングヨーク２２の平面説明図であり、図１６は同カップリングヨーク２２の右側面図であり、図１７は同カップリングヨーク２２の右側面説明図である。また、図１８は図１３のＣ−Ｃ線断面図であり、図１９は図１５のＤ−Ｄ線断面図である。

カップリングヨーク２２は、基体部３１の軸線方向に沿って隣接するフランジ部１２、１３間に位置する除肉部３９が、実質的にすべて除肉されている点が、図２〜１０に示されるカップリングヨーク２と異なっている。したがって、共通する要素ないしは構成には同一の参照符号を付し、それらについての説明は省略する。

図１１〜１９に示される参考例では、基体部３１の軸線方向に沿って隣接するフランジ部１２、１３間に位置する除肉部３９が、実質的にすべて除肉されているので、必要なにじり剛性を確保しつつ、カップリングヨーク２２の軽量化をさらに図ることができる。

１：ダブルカルダンジョイント、２：カップリングヨーク、３：駆動側十字軸、４：従動側十字軸、６：駆動側ヨーク取付部材、７：ベアリング、８：従動側ヨーク取付部材、９：ベアリング、１１：基体部、１２：フランジ部（駆動側）、１３：フランジ部（従動側）、１４：軸受孔（駆動側）、１５：軸受孔（従動側）、１６：ベアリング（駆動側）、１７：ベアリング（従動側）、１８：厚肉部、１８ａ：厚肉部分、１９：除肉部、２２：カップリングヨーク、３１：基体部、３９：除肉部

Claims (1)

1. 十字軸の直交する２つの軸部のうち一方の軸部を回動自在に取り付けるための軸受孔を有し且つ互いに対向する一対のフランジ部が、基体部の軸線方向両端部からそれぞれ軸線方向に突設されたダブルカルダンジョイントのカップリングヨークであって、
   前記基体部は、対角線上に位置する前記フランジ部の軸受孔同士を連結し、前記十字軸の他方の軸部の軸芯方向から見てＸ字形状を呈する厚肉部と、このＸ字形状を呈する厚肉部の隣接する厚肉部分間の除肉部とで構成されており、
   前記除肉部が、前記十字軸の他方の軸部の軸芯方向に除肉された実質的に平坦な薄肉部を含むことを特徴とするダブルカルダンジョイントのカップリングヨーク。

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