JPH0140334Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、各種の回転動力伝達機器類に利用可
能な自在継手に関するものである。

［従来の技術］ 対をなす回転部材を連結して回転動力を伝達す
る機器として利用される継手には主なものとして
固定継手、たわみ継手あるいは自在継手等があ
り、各種の産業機器類に利用されている。

本考案は、これらの継手のうち自在継手に関す
るものである。ところで、自在継手は一定の角度
範囲内で交叉する２軸間において回転動力を伝達
するものであるが、その主なものとしては、スプ
ライン歯をある角度範囲内で傾動できるように噛
合させてなるいわゆるクラウニング・スプライン
方式のものや、直交する２本のピンを介して駆動
側の回転部材と、従動側の回転部材とを連結する
ようにしたいわゆるユニバーサル・ジヨイント方
式のものがある。

しかしながら、前述したクラウニング・スプラ
イン方式のものは、噛合部分におけるがたつきが
生じ易くトルク伝達の信頼性に問題があるだけで
なく、駆動側の回転軸心と従動側の回転軸心との
交叉角が、例えば、０〜3゜程度の範囲でしか使用
することができない。そのため、適用対象が限ら
れるという不都合がある。

一方、前述したユニバーサルジヨイント方式の
ものは、構造が複雑で部品点数が多いため、大型
化を免がれない。

また、これらいずれの方式のものも、駆動側の
回転軸心と従動側の回転軸心との交点を越えて、
駆動側の軸あるいは従動側の軸を延長することは
構造上困難である。そのため、各種機器類への組
込みの自由度に一定の限界がある。

そのため、近時、斜軸形ピストンポンプ／モー
タの同期機構として使用する場合のものとして、
第６図〜第１０図に示すようなものが考えられて
いる。以下、この例につき説明する。

図中１はピストンポンプ／モータのケーシング
である。このケーシング１は円筒体状のフロント
カバー部２とこのフロントカバー部２の後端開口
部に蓋着したリヤカバー部３とからなり、前記リ
ヤカバー部３には、対をなす流出入ポート（図示
せず）が開口させてある。そして、前記フロント
カバー部２の前端開口部４から一端５ａを外部に
突出させた入出力軸５が軸受６，７を介して前記
ケーシング１内に支持されている。また、この入
出力軸５の前記ケーシング１内に位置する部分に
スプライン部８を設け、このスプライン部８に円
板状のトルクプレート９を前記入出力軸５と一体
に回転するように嵌着している。そして、このト
ルクプレート９の後方に厚肉円筒体状のシリンダ
ブロツク１０を、前記入出力軸５および前記トル
クプレート９の回転中心X₁に対して一定の角度
θだけ傾斜した傾斜軸心X₂回りに回転可能に設
けている。このシリンダブロツク１０の後端面１
０ａはリヤカバー部３に設けたバルブ面１１に摺
接した状態で前記傾斜軸心X₂回りに回転可能に
配設してある。また、このシリンダブロツク１０
には前記傾斜軸心X₂に平行で前記トルクプレー
ト９側に開口する奇数本のシリンダ穴１２が回転
方向に等角間隔をあけて穿設してある。そして、
これらの各々のシリンダ穴１２には一端をトルク
プレート９に枢支させたピストン１３がピストン
リング１３ａを介してスライド可能に嵌合させて
ある。また、前記入出力軸５とシリンダブロツク
１０とを同期機構としての役割りをなす自在継手
１４を介して連結しており、トルクプレート９と
シリンダブロツク１０との同期回転により前記各
ピストン１３を往復動させることによりピストン
１３の他端側に形成されるポンプ室１５の容積を
増減させ得るようにしている。前記ポンプ室１５
は前記ピストン１３と前記シリンダ穴１２とによ
つて形成されており、流体通路１６を介してシリ
ンダブロツク１０の後端面１０ａに開口し、それ
ぞれリヤカバー部３の流出入ポートに連通してい
る。すなわち、前記バルブ面１１には、前記シリ
ンダブロツク１０と前記トルクプレート９との一
定方向への同期回転に伴つて容積が漸次増大する
ポンプ室１５に連通する三カ月形の第１接続ポー
ト（図示せず）と、その同期回転に伴つて容積が
漸次減少するポンプ室１５に連通する三カ月形の
第２接続ポート（図示せず）とが開口させてあ
り、これら各接続ポートが前記各流出入ポートに
連通している。

一方、前記自在継手１４は、第１の回転部材２
１と、第２の回転部材２２とから構成されたもの
で、前記第１の回転部材２１は前記シリンダブロ
ツク１０の前端中心部に一体に突設されていると
ともに、前記第２の回転部材２２は前記入出力軸
５に一体に設けられている。詳述すれば、第１の
回転部材２１は円筒体状のもので、その内周に前
記傾斜軸心X₂に軸心を一致させた円筒面部２３
と、この円筒面部２３に連続する対をなす平面部
２４とを有している。両平面部２４は平行に形成
されており、前記傾斜軸心X₂に対してもそれぞ
れ平行をなしている。また、第２の回転部材２２
は、入出力軸５の回転中心X₁と前記傾斜軸心X₂
との交点O₁を中心とし前記円筒面部２３の半径
と略同一の半径を有した球面部２５と、前記各平
面部２４に摺接する回転防止部２６とを具備して
なる。回転防止部２６は、前記交点O₁を通り前
記回転中心X₁に直交する軸心X₃を有した円柱面
により構成されており、前記平面部２４に摺動可
能に線接触している。

ここで、この自在継手１４の作用を説明する。

第１の回転部材２１の円筒面部２３と第２の回
転部材２２の球面部２５とは、３軸の回転自由度
を有した状態で係合することになる。そして、そ
の係合によつて前記傾斜軸心X₂が前記球面部２
５の中心を通るように規制される。つまり、傾斜
軸心X₂と回転中心X₁との交点O₁が入出力軸５に
対して一定の位置に維持される。また、第１の回
転部材２１の平面部２４と、第２の回転部材２２
の回転防止部２６とは、２軸の回転自由度（円柱
の自転と平面に沿つた回動）を有した状態で係合
することになる。そして、残る１軸方向の回転力
を伝達できることになる。

そのため、以上の組み合せにより、第１の回転
部材２１と、第２の回転部材２２とは、その軸心
X₁，X₂を交叉させた状態で無理なく同期的に回
転することができる。そして、いずれか一方の回
転部材２１，２２から他方の回転部材２２，２１
へ回転トルクを伝達することが可能である。

しかして、このような自在継手１４を使用すれ
ば、前記シリンダブロツク１０と前記入出力軸５
に軸装されたトルクプレート９とを、常時円滑に
同期回転させることができる。そのため、このポ
ンプ／モータに斜軸形のポンプ／モータとしての
作動を適正に営させることができる。すなわち、
入出力軸５を一定方向に回転駆動すると、トルク
プレート９とシリンダブロツク１０とが同期回転
し、このシリンダブロツク１０の各シリンダ穴１
２に嵌合するピストン１３が周期的に突没動作を
行なう。その結果、ポンプ室１５の容積がその回
転に伴つて増減を繰り返すことになり、容積の増
大しつつあるポンプ室１５に一方の流出入ポート
および接続ポートを介して流体が吸込まれるとと
もに、容積の減少しつつあるポンプ室１５から他
方の接続ポートおよび流出入ポートを通して流体
が吐出されることになり、ポンプ機能が営まれ
る。そして、逆に、いずれか一方の流出入口から
圧力流体を導入すれば、モータとしての機能が発
揮される。

しかも、この自在継手１４は、一方の回転部材
２１を筒状に構成することができるので、他方の
回転部材２２に関連する軸、つまり、この実施例
では入出力軸５を前述した交点O₁を越えて後方
へ延長することができる。そのため、ユニバーサ
ル・ジヨイント等を用いた従来の斜軸形のポン
プ／モータとは異なり、前記入出力軸５をシリン
ダブロツク１０に貫通させ、その両端をケーシン
グ１に支持させることが可能となる。

また、この自在継手１４は、部品点数が少なく
構造が簡単であるため、製作が容易である上にコ
ンパクト化が可能となる。そのため、かかる斜軸
形ポンプ／モータの同期機構として使用した場合
には、ポンプ／モータ全体の小形、軽量化を図る
ことができる。

さらに、前述したように第１の回転部材２１の
円筒面部２３と第２の回転部材２２の球面部２５
との係合によりシリンダブロツク１０の中心軸
（傾斜軸心X₁）の振れを無くすことができるの
で、高速運転等も円滑に行なうことが可能とな
り、ポンプ／モータの高性能化を図ることができ
る。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、このような自在継手１４の回転防止
部２６は、円柱面により構成されており、この回
転防止部２６を平面部２４に摺動可能に線接触さ
せたものであるため、その接触面積がきわめて小
さいものとなる。そのため、第１の回転部材２１
と、第２の回転部材２２との間に、衝撃等に起因
する大きな相対トルクが作用した場合に、その線
接触部分に応力が集中して変形が生じ易く、円滑
な作動が損なわれるおそれがある。

本考案は、以上のような課題を解消することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、このような目的を達成するために、
次のような構成を採用したものである。

すなわち、本考案にかかる自在継手は内周に円
筒面部および平面部を有してなる一方の回転部材
と、前記円筒面部に摺接する球面部および前記平
面部に回転伝達方向を除く２軸方向に傾回動可能
に係接する回転防止部を有してなる他方の回転部
材とを具備してなり、前記回転防止部が、他方の
回転部材における前記平面部に対応する部位に、
内面が円筒面をなす溝を回転中心に直交させて形
成するとともに、この溝に、その内面に摺接する
円柱面部を有した回動子を嵌合させ、この回動子
に設けた平面部を前記一方の回転部材に設けた平
面部に摺動可能に面接触させてなるものであるこ
とを特徴とする。

［作用］ このような構成のものであれば、一方の回転部
材の円筒面部に摺接する他方の回転部材の球面部
は、前記両回転部材の軸心の交点を常に該球面部
の曲率中心に合致させた状態でこれら両回転部材
の相対位置を規定する役割りをなす。そして、こ
の球面部は円筒面部に対して３軸方向に傾回動可
能である。

また、一方の回転部材の平面部に係接する他方
の回転部材の回転防止部は、その平面部に対して
回転伝達方向を除く２軸方向に傾回動可能であ
る。

そのため、前記両回転部材同志を一定の交叉角
を維持しながら回転させても各部に無理な力が作
用することはない。そして、前記平面部と回転防
止部との係接部分を介して回転トルクが円滑にい
ずれか一方の回転部材から他方の回転部材に伝達
されることになる。

しかも、このようなものであれば、回転防止部
の摺動部分、すなわち、他方の回転部材の溝の内
面と、回動子の円柱面部との摺動部分、および、
この回動子の平面部と一方の回転部材の平面部と
の摺動部分が全て面接触状態になる。そのため、
前記両回転部材間に大きな相対トルクが作用して
も、その摺動部分に集中荷重が働くのを有効に防
止することができる。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を、第１図〜第５図を
参照して説明する。

この実施例は、第６図〜第１０図に示すものと
同様な斜軸形のポンプ／モータの同期機構として
本考案に係る自在継手１１４を使用した場合のも
のであるが、第１図は必要部分のみを模式的に示
したものであり、第６図に示すものに相当する部
分には同一の符号を付して説明を省略する。この
自在継手１１４が、第６図に示す自在継手と異な
つている個所は、回転防止部１２６の構造のみで
ある。すなわち、この自在継手１１４の第１の回
転部材１２１は、その内周に第６図〜第１０図に
示すものと同様な円筒面部２３と、平面部２４と
を有している。一方、第２の回転部材１２２は、
第６図〜第１０図に示すものと同様な球面部２５
と、第６図〜第１０図に示すものとは異なる回転
防止部１２６とを有している。この回転防止部１
２６は、前記第２の回転部材１２２の前記平面部
２４に対応する部位に、内面１２７ａが円筒面を
なす溝１２７を前記回転中心X₁と直交する方向
に形成するとともに、この溝１２７に、その内面
１２７ａに摺接する円柱面部１２８を有した回動
子１３１を嵌合させてなるものである。そして、
この回動子１３１は平面部１２９を有しており、
その平面部１２９を前記第１の回転部材１２１の
平面部２４に摺接させている。なお、第１の回転
部材１２１の対向する平面部２４間の距離は、こ
の平面部２４と前記回動子１３１の平面部１２９
とが円滑に摺動し得るような距離に設定してあ
る。しかして、このものも第１の回転部材１２１
の平面部１２９と、第２の回転部材１２２の回転
防止部１２６との係接部分においては、、回転伝
達方向以外の２軸方向の自由度が確保されるた
め、第６図〜第１０図に示すものと同様な作用効
果を得ることができる。

さらに、このような構成の自在継手１１４であ
れば、回転防止部１２６の摺動部分、すなわち、
第２の回転部材１２２の溝１２７の内面１２７ａ
と、回動子１３１の円柱面部１２８との摺動部
分、および、この回動子１３１の平面部１２９と
第１の回転部材１２１の平面部２４との摺動部分
が全て面接触状態となる。そのため、第１の回転
部材１２１と第２の回転部材１２２との間に大き
なトルクが作用しても、摺動部分に集中的な荷重
が作用するのを有効に緩和することができ、部材
の変形等を効果的に防止することができる。その
ため、高い耐久性を確保することができ、長期に
亘つて円滑な作動を営ませることができる。

また、本考案に係る自在継手の用途は、以上の
実施例のものに限定されないのは勿論であり、例
えば、トロコイド式ポンプ／モータにおける、入
出力軸と自転および公転を行なうトロコイドギヤ
との間の動力伝達部分に適用するなど、種々の用
途に広く使用することができるものである。

［考案の効果］ 本考案は、以上のような構成であるから、次の
ような効果を同時に奏し得るものである。

まず、円筒面部と球面部との係合により３軸方
向の回転自由度を確保するとともに、平面部と回
転防止部との係合により回転方向以外の２軸方向
の回転自由度を確保しているので、第１の回転部
材と第２の回転部材との交叉角度をクラウニン
グ・スプライン方式に比べて大きな値に設定した
状態で無理なく使用することができ、トルク伝達
の信頼性を向上させることができる。

また、前記円筒面部と前記球面部との係合によ
り前記両回転部材の軸心の交点を常に一定の位置
に保持することができる。そのため、芯ぶれのな
い円滑なトルク伝達を行なわせることができる。

さらに、少なくとも前記円筒面部、平面部およ
び球面部は前記回転部材に一体に形成することが
できる。そのため、ユニバーサルジヨイント方式
のものに比べて部品点数を大幅に削減することが
可能となり、構造の簡略化ならびにコンパクト化
を図ることができる。

また、一方の回転部材を筒状のものにすること
ができるので、他方の回転部材に係る軸をこれら
両回転部材の交点を越えて延長することが可能と
なる。そのため、配置の自由度を向上させたり、
軸の支持構造を改善することができるという効果
が得られる。

その上、回転防止部における摺動部分を全て面
接触状態にしているので、両回転部材間に大きな
相対トルクが作用しても特定の部分に応力が集中
して部材が変形するという不具合を有効に防止す
ることができる。そのため、高い耐久性を確保す
ることができ、長期に亘つて円滑な作動を営ませ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第
１図は全体を模式的に示す縦断面図、第２図は自
在継手の一方の回転部材を示す拡大した縦断面
図、第３図は第２図における−線断面図、第
４図は同自在継手の他方の回転部材を示す拡大し
た側面図、第５図は第４図における−線断面
図である。第６図〜第１０図は従来例を示し、第
６図は全体を示す概略縦断面図、第７図は自在継
手の一方の回転部材を示す拡大した縦断面図、第
８図は第７図における−線断面図、第９図は
同自在継手の他方の回転部材を示す拡大した側面
図、第１０図は第９図における−線断面図で
ある。 ２４……平面部、１１４……自在継手、１２１
……第１の回転部材、１２２……第２の回転部
材、１２６……回転防止部、１２７……溝、１２
７ａ……内面、１２８……円柱面部、１２９……
平面部、１３１……回動子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内周に円筒面部および平面部を有してなる一方
   の回転部材と、前記円筒面部に摺接する球面部お
   よび前記平面部に回転伝達方向を除く２軸方向に
   傾回動可能に係接する回転防止部を有してなる他
   方の回転部材とを具備してなり、前記回転防止部
   が、他方の回転部材における前記平面部に対応す
   る部位に、内面が円筒面をなす溝を回転中心に直
   交させて形成するとともに、この溝に、その内面
   に摺接する円柱面部を有した回動子を嵌合させ、
   この回動子に設けた平面部を前記一方の回転部材
   に設けた平面部に摺動可動に面接触させてなるも
   のであることを特徴とする自在継手。