JP7113588B1 - 連結部材 - Google Patents

Abstract

第１部材と第２部材とを連結する連結部材であって、第１部材側の第１位置と第２部材側の第２位置とを通る中心軸上に位置する第１点と、中心軸から離れた位置に位置する第２点とを結ぶ線が、第１点が中心軸に沿って一方の方向に移動しながら第１点を中心として中心軸周りに回転した螺旋状の軌跡によって形成される螺旋面に厚み付けがなされた形状の螺旋部を少なくとも１条有すると共に全体として一体に形成される。これにより、ボールジョイントやユニバーサルジョイントに比して、部品点数の削減を図ることができると共に組立工程の簡略化を図ることができる。

Description

本開示は、連結部材に関する。

従来、一方の部材に結合されると共に一端に開口部を有する有底筒状のハウジングと、他方の部材に結合されると共に球頭部を有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を回動自在に受容すると共にハウジング内に嵌入されたボールシートと、ボールスタッドとハウジングとの間に装着されたダストカバーとを備えるボールジョイントが提案されている（特許文献１参照）。

また、第１シャフトに取り付けられる第１ヨークと、第２シャフトに取り付けられる第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとを相互に連結する十字型アセンブリとを備えるユニバーサルジョイントも提案されている（特許文献２参照）。

特許第３３６９６５９号 特開２０００－３１４４３１号公報

特許文献１のボールジョイントでは、ハウジングやボールスタッド、ボールシート、ダストカバーなどを備える。また、特許文献２のユニバーサルジョイントでは、第１ヨークや第２ヨーク、十字型アッセンブリなどを備える。したがって、ボールジョイントやユニバーサルジョイントでは、部品点数が多くなり、且つ、煩雑な組立工程が必要となる。

本開示の一態様によれば、
第１部材と第２部材とを連結する連結部材であって、
前記第１部材側の第１位置と前記第２部材側の第２位置とを通る中心軸上に位置する第１点と、前記中心軸から離れた位置に位置する第２点とを結ぶ線が、前記第１点が前記中心軸に沿って一方の方向に移動しながら前記第１点を中心として前記中心軸周りに回転した螺旋状の軌跡によって形成される螺旋面に厚み付けがなされた形状の螺旋部を少なくとも１条有すると共に全体として一体に形成される、
連結部材が提供される。

本開示の他の特徴事項および利点は、例示的且つ非網羅的に与えられている以下の説明および添付図面から理解することができる。

本開示の連結部材２０の外観図である。 連結部材２０の断面図である。 連結部材２０を曲げたときの連結部材２０の外観図である。 連結部材２０を曲げたときの連結部材２０の断面図である。 連結部材２０Ｂの外観図である。 連結部材２０Ｂの断面図である。 連結部材２０の部分断面図である。 連結部材２０Ｂの部分断面図である。 連結部材２０Ｃの外観図である。 連結部材２０Ｃの断面図である。 連結部材２０Ｄの外観図である。 連結部材２０Ｅの外観図である。

次に、本開示を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本開示の一実施例としての連結部材２０の外観図であり、図２は、図１の連結部材２０を、その重心を通って図１の上下方向に延在する中心軸ＣＡを含み且つ紙面に平行な平面で切断したときの断面図である。

連結部材２０は、例えば、樹脂材料やゴム材料の射出成形、ブロー成形、押出し成形、３Ｄ印刷により一体成形されたり、金属材料の鋳造、鍛造、プレス、切削、押出し成形、３Ｄ印刷などにより一体成形されたりして、一体成形部材として構成されている。

連結部材２０は、図１や図２に示すように、中心軸ＣＡ周りに内径が実質的にゼロで螺旋状に延在する２条の螺旋部２２，２６を有する。２条の螺旋部２２，２６は、それぞれ、螺旋面２３，２７に中心軸ＣＡの延在方向（図１や図２の上下方向、以下、単に「軸方向」という場合がある）における厚み付けを行なった形状に形成されている。螺旋面２３，２７は、それぞれ、中心軸ＣＡにおける共通の点Ｐ０と点Ｐ０に対して中心軸ＣＡに直交する方向に離間した点Ｐ１，Ｐ２とを結ぶ線分Ｌ１，Ｌ２が、点Ｐ０が中心軸ＣＡに沿って一方の方向に移動しながら点Ｐ０を中心として中心軸ＣＡ周りに回転した軌跡によって形成される螺旋状の形状に形成されている。実施例では、線分Ｌ１，Ｌ２は、中心軸ＣＡ周りに互いに１８０°の間隔をおいて配置され、線分Ｌ１，Ｌ２の長さは、互いに同一である。また、２条の螺旋部２２，２６（螺旋面２３，２７）は、軸方向におけるピッチが一定となるように形成されている。連結部材２０は、こうした２条の螺旋部２２，２６により、中心軸ＣＡに沿って延在する軸部３０が形成されると共に、軸方向に見て外径が円形に形成されている。

連結部材２０の軸方向における一端部（図１や図２の上端部）は、第１部材１０の一面（図１や図２の下面）に固定され、他端部（図１や図２の下端部）は、第２部材１２の一面（図１や図２の上面）に固定される。

図３および図４は、連結部材２０を曲げたときの連結部材２０の外観図および断面図であり、図１および図２にそれぞれ対応する。実施例の連結部材２０では、中心軸ＣＡ周りに内径がゼロで螺旋状に延在する２条の螺旋部２２，２４を有すると共にこの２条の螺旋部２２，２４により中心軸ＣＡに沿って延在する軸部３０が形成されることにより、このように構成された軸部３０が、軸方向における圧縮（以下、「軸方向圧縮」という）、剪断、ねじりの剛性を高く確保しつつ、曲げの剛性だけを低くすることができるという特性を呈する。これにより、連結部材２０は、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形を抑制しつつ、曲げによる弾性変形だけを十分に許容することができる。したがって、連結部材２０では、軸方向圧縮、剪断、ねじり、曲げのいずれについても剛性が低いコイルばねに比して、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形を抑制することができる。また、連結部材２０では、軸方向圧縮、剪断、曲げの剛性は高いがねじり剛性は比較的低い円柱状や四角柱状などの軸部材に比して、ねじりによる弾性変形を抑制することができる。

また、実施例の連結部材２０では、ボールジョイントやユニバーサルジョイントに比して以下の効果を奏する。ここで、ボールジョイントは、例えば、一方の部材に結合されると共に一端に開口部を有する有底筒状のハウジングと、他方の部材に結合されると共に球頭部を有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を回動自在に受容すると共にハウジング内に嵌入されたボールシートと、ボールスタッドとハウジングとの間に装着されたダストカバーとを備える（上述の特許文献１参照）。また、ユニバーサルジョイントは、例えば、第１シャフトに取り付けられる第１ヨークと、第２シャフトに取り付けられる第２ヨークと、第１ヨークと第２ヨークとを相互に連結する十字型アセンブリとを備える（上述の特許文献２参照）。

したがって、ボールジョイントやユニバーサルジョイントでは、部品点数が多くなり且つ煩雑な組立工程が必要となるのに対し、実施例の連結部材２０では、一体に形成されることにより、部品点数の削減を図ることができると共に、第１部材１０および第２部材１２に固定するだけでよいことにより、組立工程の簡略化を図ることができる。また、ボールジョイントでは、ボールスタッドの球頭部とボールシートとに摩擦による摩耗が生じ、ユニバーサルジョイントでは、第１ヨークと十字型アセンブリとの連結部や第２ヨークと十字型アセンブリとの連結部に摩擦による摩耗が生じるのに対し、実施例の連結部材２０では、こうした摩擦による摩耗が生じる箇所を無しにすることができる。さらに、ボールジョイントやユニバーサルジョイントでは、無負荷時に所定姿勢を維持するために、ばねなどの付勢部材やサーボなどの動力装置を更に設ける必要があるのに対し、実施例の連結部材２０では、自身が有する弾性復元力によって無負荷時に所定姿勢を自律的に維持することができる。

以上説明した実施例の連結部材２０では、中心軸ＣＡ周りに内径がゼロで螺旋状に延在する２条の螺旋部２２，２４を有し、軸方向における一端部が第１部材１０に固定されると共に他端部が第２部材１２に固定される。これにより、ボールジョイントやユニバーサルジョイントに比して、部品点数の削減を図ることができると共に組立工程の簡略化を図ることができる。

しかも、連結部材２０では、２条の螺旋部２２，２４により、中心軸ＣＡに沿って延在する軸部３０が形成される。このように構成された軸部３０が呈する特性により、連結部材２０は、軸方向圧縮、剪断、ねじりの剛性を高く確保しつつ、曲げの剛性だけを低くすることができる。したがって、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形を抑制しつつ、曲げによる弾性変形だけを十分に許容することができる。この結果、上述したように、コイルばねに比して、軸方向圧縮や剪断、ねじりによる弾性変形を抑制することができ、また、円柱状や四角柱状などの軸部材に比して、ねじりによる弾性変形を抑制することができる。

上述の実施例では、連結部材２０の螺旋面２３，２７は、それぞれ、中心軸ＣＡにおける共通の点Ｐ０と点Ｐ０に対して中心軸ＣＡに直交する方向に離間した点Ｐ１，Ｐ２とを結ぶ線分Ｌ１，Ｌ２が、点Ｐ０が中心軸ＣＡに沿って一方の方向に移動しながら点Ｐ０を中心として中心軸ＣＡ周りに回転した軌跡によって形成される螺旋状の形状に形成され、この場合に、線分Ｌ１，Ｌ２は、中心軸ＣＡ周りに互いに１８０°の間隔をおいて配置され、線分Ｌ１，Ｌ２の長さは、互いに同一であるものとした。しかし、線分Ｌ１，Ｌ２は、互いに１８０°とは異なる間隔をおいて配置されるものとしてもよい。また、線分Ｌ１，Ｌ２の長さは、互いに異なるものとしてもよい。

上述の実施例では、連結部材２０は、中心軸ＣＡ周りに内径がゼロで螺旋状に延在する２条の螺旋部２２，２４を有するものとした。しかし、連結部材２０は、３条以上の螺旋部を有するものとしてもよい。この場合、ボールジョイント、ユニバーサルジョイント、コイルばね、円柱状や四角柱状などの軸部材に対して、連結部材２０と同様の効果を奏する。

上述の実施例では、連結部材２０は、中心軸ＣＡ周りに内径がゼロで螺旋状に延在する２条の螺旋部２２，２４を有するものとした。しかし、図５および図６の連結部材２０Ｂに示すように、１条の螺旋部２２を有するものとしてもよい。図５および図６は、連結部材２０Ｂの外観図および断面図である。この連結部材２０Ｂは、連結部材２０から螺旋部２６が除かれた点で、連結部材２０とは異なる。したがって、連結部材２０Ｂのうち連結部材２０と同一の部分については、連結部材２０と同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。連結部材２０Ｂでは、ボールジョイント、ユニバーサルジョイント、コイルばね、円柱状や四角柱状などの軸部材に対して、連結部材２０と同様の効果を奏する。

ここで、図１や図２の連結部材２０と図５や図６の連結部材２０Ｂとを比較する。図７および図８は、それぞれ連結部材２０，２０Ｂの部分断面図である。２条の螺旋部２２，２４を有する連結部材２０では、１条の螺旋部２２を有する連結部材２０Ｂに比して、軸部３０の軸方向圧縮、剪断、ねじり、曲げの剛性が高くなる。これは、図７および図８から分かるように、連結部材２０では、連結部材２０Ｂとは異なり、２条の螺旋部２２，２６が中心軸ＣＡに対して１８０°の回転対称性を有する形状であり、中心軸ＣＡに直交する平面（断面）に現われる２条の螺旋部２２，２６の螺旋状の内周縁面が互いに対向するため、軸方向圧縮における圧縮力を、互いに対向する２つの螺旋部２２，２６の内周縁面により略均一に受け止めることができるためである。このことから、連結部材２０では、連結部材２０Ｂに比して、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形をより十分に抑制することができる。また、連結部材２０Ｂでは、軸方向圧縮における圧縮力が１条の螺旋部２２の螺旋状の内周縁面によってモーメントに変換され得るのに対し、連結部材２０では、２条の螺旋部２２，２６の螺旋状の内周縁面が互いに対向しているため、この圧縮力がモーメントに変換されるのを抑制し、変形の制御を行ない易くすることができる。これらに対して、連結部材２０Ｂでは、連結部材２０に比して、曲げによる弾性変形をより十分に許容することができる。したがって、用途などに応じて、連結部材２０，２０Ｂを適宜選択するのが好ましい。

連結部材２０Ｂでは、螺旋部２２の螺旋面２３は、図６に示したように、中心軸ＣＡにおける点Ｐ０と点Ｐ０から離間した点Ｐ１とを直線により結ぶ線分Ｌ１の回転軌跡によって形成される螺旋状の形状に形成されるものとした。しかし、図９および図１０の変形例の連結部材２０Ｃに示すように、螺旋部２２Ｃの螺旋面２２Ｃは、点Ｐ０と点Ｐ１とを結ぶ曲線Ｌ３の回転軌跡によって形成される螺旋状の形状に形成されるものとしてもよい。また、図１１の変形例の連結部材２０Ｄに示すように、螺旋部２２Ｄの螺旋面２２Ｄは、点Ｐ０と点Ｐ１とを結ぶ線分Ｌ１を螺旋状に回転させる際に点Ｐ１にサイン波を重畳させることにより、螺旋面２３の外縁がサイン波状になるように形成されるものとしてもよい。これらについて、連結部材２０などのように螺旋部を複数条を有する場合についても、同様に考えることができる。なお、図１１に示した変形例では、螺旋面２２Ｄを形成する際にサイン波（正弦関数）を重畳させて螺旋面２３の外縁がサイン波状になるように形成された連結部材２０Ｄを一例として示したが、螺旋面を形成する際に重畳できるのはこれに限られず、任意の周期関数を重畳させることが可能である。

連結部材２０Ｂでは、図６に示したように、直線状に延在する中心軸ＣＡに沿って軸部３０が延在するものとした。しかし、図１２の連結部材２０Ｅに示すように、曲線状に延在する中心軸に沿って軸部３０Ｅが延在するものとしてもよい。連結部材２０などのように螺旋部を複数条を有する場合についても、同様に考えることができる。

上述の実施例や変形例では、連結部材２０の２条の螺旋部２２，２６（螺旋面２３，２７）や連結部材２０Ｂの１条の螺旋部２２は、軸方向におけるピッチが一定なるように形成されるものとした。しかし、連結部材２０の２条の螺旋部２２，２６や連結部材２０Ｂの一条の螺旋部２２は、軸方向におけるピッチが一定でない、例えば、軸方向における中央部で両端部よりも広くなるように形成されるものとしてもよい。

上述の実施例や変形例では、連結部材２０，２０Ｂは、軸方向に見て外径が円形に形成されるものとした。しかし、連結部材２０，２０Ｂは、軸方向に見て外径が楕円形や矩形などに形成されるものとしてもよい。

上述の実施例や変形例では、連結部材２０，２０Ｂは、軸方向における一端部が第１部材１０に固定され、他端部が第２部材１２に固定されるものとした。しかし、連結部材２０，２０Ｂは、第１部材１０および第２部材１２のうちの少なくとも一方と一体に形成されるものとしてもよい。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した開示の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した開示を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した開示の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した開示についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した開示の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本開示を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本開示はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

［付記］
本開示の連結部材は、第１部材と第２部材とを連結する連結部材であって、前記第１部材側の第１位置と前記第２部材側の第２位置とを通る中心軸上に位置する第１点と、前記中心軸から離れた位置に位置する第２点とを結ぶ線が、前記第１点が前記中心軸に沿って一方の方向に移動しながら前記第１点を中心として前記中心軸周りに回転した螺旋状の軌跡によって形成される螺旋面に厚み付けがなされた形状の螺旋部を少なくとも１条有すると共に全体として一体に形成されることを要旨とする。

本開示の連結部材では、第１部材側の第１位置と第２部材側の第２位置とを通る中心軸上に位置する第１点と、中心軸から離れた位置に位置する第２点とを結ぶ線が、第１点が中心軸に沿って一方の方向に移動しながら第１点を中心として中心軸周りに回転した螺旋状の軌跡によって形成される螺旋面に厚み付けがなされた形状の螺旋部を少なくとも１条有すると共に全体として一体に形成される。これにより、ボールジョイントやユニバーサルジョイントに比して、部品点数の削減を図ることができると共に組立工程の簡略化を図ることができる。

この連結部材では、少なくとも１条の螺旋部により、中心軸に沿って延在する軸部が形成される。これにより、軸方向圧縮、剪断、ねじりの剛性を高く確保しつつ、曲げの剛性だけを低くすることができる。したがって、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形を抑制しつつ、曲げによる弾性変形だけを十分に許容することができる。この結果、コイルばねに比して、軸方向圧縮や剪断、ねじりによる弾性変形を抑制することができる。また、円柱状や四角柱状などの軸部材に比して、ねじりによる弾性変形を抑制することができる。

本開示の連結部材において、前記螺旋部を複数条有するものとしてもよい。こうすれば、螺旋部を１条だけ有する場合に比して、軸方向圧縮、剪断、ねじりによる弾性変形をより十分に抑制することができる。

本開示の連結部材において、前記螺旋部は、前記中心軸に沿った方向のピッチが一定となるように形成されるものとしてもよい。

Claims (3)

1. 第１部材と第２部材とを連結する連結部材であって、
   前記第１部材側の第１位置と前記第２部材側の第２位置とを通る中心軸上に位置する第１点と、前記中心軸から離れた位置に位置する第２点とを結ぶ線が、前記第１点が前記中心軸に沿って一方の方向に移動しながら前記第１点を中心として前記中心軸周りに回転した螺旋状の軌跡によって形成される螺旋面に厚み付けがなされた形状の螺旋部を少なくとも１条有すると共に全体として一体に形成される、
   連結部材。
2. 請求項１記載の連結部材であって、
   前記螺旋部を複数条有する、
   連結部材。
3. 請求項１または２記載の連結部材であって、
   前記螺旋部は、前記中心軸に沿った方向のピッチが一定となるように形成される、
   連結部材。

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