JPH04236835A - 摺動部を有する機械要素及び等速自在継手 - Google Patents

摺動部を有する機械要素及び等速自在継手

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JPH04236835A
JPH04236835A JP3005109A JP510991A JPH04236835A JP H04236835 A JPH04236835 A JP H04236835A JP 3005109 A JP3005109 A JP 3005109A JP 510991 A JP510991 A JP 510991A JP H04236835 A JPH04236835 A JP H04236835A
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JP
Japan
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outer ring
inner ring
phase
rotating shaft
universal joint
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JP3005109A
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English (en)
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Keijiro Iwao
桂二郎 巖
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、等速自在継
手における外輪とボール，内輪とボール等のように、摺
動を伴って相対的に調和振動する二つの部材を有した機
械要素に関し、特に、それら二つの部材の摺動を伴った
相対振動に起因する高周波振動が発生しないようにした
ものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、従来の等速自在継手１の構成を
示す断面図である。等速自在継手１は、周知のように、
回転軸２及び３を接続する継手であって、継手角度に関
係なく、それら回転軸２及び３間の等速で且つ円滑な回
転運動の伝達を可能にする継手である。
【０００３】この等速自在継手１の構成を簡単に説明す
ると、同図に示すように、一方の回転軸２の端部には、
フランジ２ａが締結されるとともに、そのフランジ２ａ
には、取付ボルト４によって、リング状の外輪５が同軸
に固定されていて、その外輪５の内周面には、軸方向に
長い複数のボール転走溝６が形成されている。また、他
方の回転軸３の端部には、外輪５に包囲されるように、
リング状の内輪７が同軸に締結されていて、その内輪７
の外周面には、軸方向に長い複数のボール転走溝８が、
上述した外輪５のボール転走溝６に対向するように形成
されている。
【０００４】そして、外輪５と内輪７との間には、それ
らのボール転走溝６及び８内に収容され、且つ、リング
状のケージ９に保持された複数のボール１０が配設され
ている。この等速自在継手１の屈曲時における回転軸２
及び３間でのトルク伝達の作用を、図５に従って説明す
る。
【０００５】先ず、一方の回転軸２を駆動軸，他方の回
転軸３を被駆動軸と考え、回転軸２及び外輪５が回転速
度ωｉｎｐｕｔ　で回転し、その回転力が等速自在継手
１を介して回転軸３側に伝達されて、内輪７及び回転軸
３が回転速度ωｏｕｔｐｕｔで回転するものとする。そ
して、任意の時刻において外輪５に点ａで接触し且つ内
輪７に点ｂで接触するボール１０は、等速自在継手１が
さらに９０度回転した後は、外輪５に点ａ′で接触し且
つ内輪７に点ｂ′で接触する。
【０００６】このとき、ボール１０は、常に外輪５の中
心軸から距離Ｒの位置に存在し、ボール１０の中心から
接触点ａ，ａ′までの距離ｒ１　は一定であり、また、
同様にボール１０は、常に内輪７の中心軸からも距離Ｒ
の位置に存在し、ボール１０の中心から接触点ｂ，ｂ′
までの距離ｒ２　も一定である。さらに、等速自在継手
１が９０度回転した後のボール１０の進み角度をθ′と
し、且つ、その時点におけるボール１０に対する内輪７
の進み角度をθ″とすると、 　　　　　　　　θ＝θ′＋θ″　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……（１）式となる。
【０００７】そして、この等速自在継手１が等速自在継
手としての機能を備えていれば、 　　　　　　　　ωｉｎｐｕｔ　＝ωｏｕｔｐｕｔ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　……（２）式が成り立つはずであり、この（
２）式を満足して等速自在継手１の等速性が確保される
ためには、　　　　　　　　θ′＝θ″　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　……（３）式つまり、 　　　　　　　　θ′＝θ″＝θ／２　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…
…（４）式であることが必要十分条件である。
【０００８】ここで、このような従来の等速自在継手１
において、外輪５，内輪７と、ボール１０との間の相対
的な運動関係について考える。即ち、等速自在継手１が
９０度回転する間に、ボール１０が転がる回転角をφ、
ボール１０の外輪５に対する移動距離（ａ−ａ′間距離
）をＬ１　、ボール１０の内輪７に対する移動距離（ｂ
−ｂ′間距離）をＬ２　とし、ボール１０が、外輪５及
び内輪７の両方に対して全く滑らずに転がると仮定し、
この仮定が正しいとすれば、 　　　　　　　　Ｌ１　＝Ｌ２　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　……（５）式が成り立つはずである。
【０００９】そして、この（５）式から、　　　　　　
　　ｒ１　・φ＝ｒ２　・（φ＋θ）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　……（６）式となり
、 　　　　　　　　（ｒ１　−ｒ２　）・φ＋ｒ２　・θ
＝０　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（７）
式が成り立たなければならない。
【００１０】この（７）式が任意の回転角φについて常
に成り立つには、 　　　　　　　　ｒ１　＝ｒ２　，　　ｒ２　＝０　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　……（８）式が必要条件である。しかし、実際にはこ
の（８）式を満足することはなく、従って、上記仮定、
即ち、ボール１０が、外輪５及び内輪７に対して全く滑
ることなく転がるという仮定に矛盾があることになる。
【００１１】よって、実際には、ボール１０は、外輪５
及び内輪７に対して完全な転がり運動をするのではなく
、摺動を伴って運動していることが判る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の等
速自在継手１においては、ボール１０を介してのトルク
伝達の際に、ボール１０と、外輪５，内輪７との間に、
転がりだけではなく、摺動が生じていることが明らかで
あり、その摺動部の摩擦による加振力が回転軸方向に加
わってしまうことになる。
【００１３】そのような加振力が加わった振動系が、入
力加振力に対してどのような応答を示すのかを、等速自
在継手１における外輪５とボール１０との間のトルク伝
達の関係を最も簡単なモデルで表した図である図６に基
づいて説明する（内輪７とボール１０との間にも同様の
モデルが成り立つが、重複する説明となるので、ここで
は省略する。）。
【００１４】なお、以下の説明は、昭和５８年７月発行
の「日本機械学会　　論文集　　Ｃ編４９巻　　４４３
号」の１１４６頁から１１５２頁を参考にしている。即
ち、図６に示すように、質量Ｍ、バネ剛性Ｋ、減衰定数
Ｃの１自由度振動モデルを考えるとともに、その系の質
量Ｍに図７に示すような速度ｄＸ／ｄｔに依存する摩擦
力Ｆが作用する系を考える。
【００１５】そして、この系に、 　　　　　　　　Ｙ＝Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（
９）式という変位加振入力が加わるとする。なお、この
変位加振入力を正弦波としたのは、例えば外輪５を固定
して考えれば、ボール１０は、その外輪５のボール転走
溝６内を、等速自在継手１が１回転する間に１往復する
ことに基づいている。つまり、外輪５及びボール１０は
、摺動を伴って相対的に調和振動している機械要素を構
成しているといえる。
【００１６】そして、この振動系の運動方程式は、　　
　　　　　　Ｍ・ｄ２　Ｘ／ｄｔ２　＝−Ｃ（ｄＸ／ｄ
ｔ−ｄＹ／ｄｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　−Ｋ（Ｘ−Ｙ）−Ｆ・ｓｇｎ（
ｄＸ／ｄｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　……（１０）式となる。
【００１７】ここで、評価パラメータを絞るために、以
下のように無次元化を行う。即ち、 Ｋ／Ｍ＝ωｎ　２　 Ｃ／Ｍ＝２ζωｎ　 Ｘ／Ａ＝ｘ ω／ωｎ　＝γ ωｎ　ｔ＝τ Ｆ／ＫＡ＝ｆ とすれば、 　　　　　　　　ｄｘ／ｄｔ＝ωｎ　（ｄｘ／ｄτ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……（１１）
式であるから、上記（１０）式は、 　　　　　　　　ｄ２　ｘ／ｄτ２　＋２ζｄｘ／ｄτ
＋ｘ＋ｆ・ｓｇｎ（ｄｘ／ｄτ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＝２ζγ・
ｃｏｓ（γτ）＋ｓｉｎ（γτ）　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……
（１２）式となり、減衰比ζと、加振周波数ω及び固有
振動数ωｎ　の比である無次元加振周波数γと、摩擦力
Ｆ及び変位加振力ＫＡの比である無次元摩擦力ｆとの三
つのパラメータで決定される無次元運動方程式が得られ
る。
【００１８】図８に、上記（１２）式で表される運動方
程式を、ルンゲ・クッタ法によりシミュレーションを行
った結果を示す。図８の結果から、この系への変位加振
入力Ｙが正弦波であるのに、摩擦力Ｆが存在するために
、質量Ｍの変位に対応する無次元変位ｘが、入力には含
まれていない高周波振動成分の影響を受けていることが
推定される。
【００１９】そこで、減衰比ζ及び無次元摩擦力ｆを、
ζ＝０．１　 ｆ＝０．２　 に固定し、且つ、無次元加振周波数γをγ＝０．２　 とした場合、つまり、摩擦力発生部位近傍の剛性が高い
場合のシミュレーションを行い、その周波数分析結果を
図９に示す。
【００２０】この結果から明らかなように、図６に示し
た振動系には、入力周波数（この例では０．２　）とは
異なる高周波（この例では、０．６　以上）の振動が発
生していることが確認される。即ち、このような考察か
ら判るように、従来の等速自在継手１にあっては、ボー
ル１０が外輪５，内輪７に対して滑りながら転がってい
るため、摩擦力による高周波振動が発生しており、この
高周波振動は、継手部分の騒音の一つの原因となってい
た。
【００２１】なお、このような不具合は、等速自在継手
１に限るものではなく、図６に示したモデルで表される
系、即ち、摺動を伴って相対的に調和振動する二つの部
材を有する機械要素の全てに考えられるものである。こ
の発明は、このような従来の技術が有する未解決の課題
に着目してなされたものであり、等速自在継手のボール
と外輪，ボールと内輪のように、摺動を伴って相対的に
調和振動する二つの部材を有する機械要素において、そ
の摺動部の摩擦力に起因した高周波振動成分の発生を抑
制できるようにすることを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、摺動を伴って相対的に調和
振動する二つの部材を有した機械要素において、前記調
和振動による加振力の位相とは異なる位相で、前記二つ
の部材間に変位変動を与える変位変動付与手段を設けた
。
【００２３】同様に、上記目的を達成するために、請求
項２記載の発明は、摺動を伴って相対的に調和振動する
二つの部材を有した機械要素において、前記調和振動の
周波数とは異なる周波数で、前記二つの部材間に変位変
動を与える変位変動付与手段を設けた。そして、請求項
３記載の発明は、一方の回転軸に設けられ且つ外周面に
複数のボール転走溝を有する外輪と、他方の回転軸に設
けられ且つ内周面に複数のボール転走溝を有する内輪と
、前記外輪のボール転走溝及び前記内輪のボール転走溝
内に配設され且つそれら外輪及び内輪間でトルクを伝達
するボールと、このボールを保持するケージと、を備え
た等速自在継手において、前記外輪又は内輪と前記ボー
ルとの間に作用する加振力の位相とは異なる位相で、前
記外輪又は内輪に変位変動を与える変位変動付与手段を
設けた。
【００２４】さらに、請求項４記載の発明は、一方の回
転軸に設けられ且つ外周面に複数のボール転走溝を有す
る外輪と、他方の回転軸に設けられ且つ内周面に複数の
ボール転走溝を有する内輪と、前記外輪のボール転走溝
及び前記内輪のボール転走溝内に配設され且つそれら外
輪及び内輪間でトルクを伝達するボールと、このボール
を保持するケージと、を備えた等速自在継手において、
前記等速自在継手の回転周波数とは異なる周波数で、前
記外輪又は内輪に変位変動を与える変位変動付与手段を
設けた。
【００２５】なお、上記請求項３又は請求項４記載の発
明における変位変動付与手段としては、例えば、請求項
５記載の発明のように、一方の回転軸と外輪との間若し
くは他方の回転軸と内輪との間に挟み込まれた圧電アク
チュエータで構成することもできるし、また、請求項６
記載の発明のように、一方の回転軸と外輪との間若しく
は他方の回転軸と内輪との間に配設された流体圧アクチ
ュエータで構成することもできる。
【００２６】
【作用】図１０は、上記（１２）式で表される運動方程
式に基づいてルンゲ・クッタ法によるシミュレーション
を行った場合の無次元変位ｘの応答波形と、無次元変位
ｘの速度成分１／γ・（ｄｘ／ｄτ）の波形とを示して
いる。なお、図１０（１）〜（３）のシミュレーション
結果は、それぞれ減衰比ζ及び無次元摩擦力ｆはζ＝０
．１　，ｆ＝０．２　に固定しているが、無次元加振周
波数γを、図１０（１）ではγ＝０．２　、図１０（２
）ではγ＝０．６　、図１０（３）ではγ＝１．６　と
した場合の結果を示している。
【００２７】また、図１０（１）〜（３）中、幅をもっ
て表される波形は、上記参考文献の中で述べられている
条件帯であって、この条件帯の中で速度が零となると、
加速度も零となって、有限時間運動そのものが停止して
しまうという現象が発生する。この現象を、一般にｓｔ
ｉｃｋ−ｓｌｉｐ現象と呼んでいる。なお、この条件帯
の中心ラインが描く波形は、振幅及び位相とも、変位加
振入力Ｙによって発生する力の波形に等しく、且つ、摩
擦力Ｆの大きさによってその幅が決まるものである。従
って、摩擦力Ｆが存在していなければ、条件帯の幅はな
くなり、変位加振入力Ｙによって発生する力の波形に一
致することになる。
【００２８】図１１は、無次元加振周波数γを、０〜２
．０　の範囲で設定してシミュレーションを行い、それ
らシミュレーションの応答波形を周波数分析した結果を
示している。この結果から、振動系への加振周波数を上
げていき、無次元加振力と無次元変位の位相がずれるに
従い、高周波振動成分が発生しないことが判る。
【００２９】つまり、摩擦力Ｆの発生部位の変位（図６
のモデルであれば、斜線で表される固定部分に対する変
位Ｘ）の位相と、振動系に加わる加振力（図６のモデル
であれば、変位加振入力Ｙによって生じる力）の位相と
が少しでもずれてしまえば、問題となっている高周波振
動は発生しないことになる。従って、請求項１記載の発
明であれば、変位変動付与手段が、二つの部材間に、調
和振動による加振力の位相と異なった位相で変位変動を
与えるから、変位の位相と加振力の位相とがずれ、それ
ら二つの部材間の摩擦力に起因した高周波振動は発生し
ない。
【００３０】また、請求項２記載の発明であれば、変位
変動付与手段が、二つの部材間に、調和振動の周波数と
異なった周波数で変位変動を与えるから、変位の位相と
加振力の位相とが一致する確率は極めて小さく、従って
、それら二つの部材間の摩擦力に起因した高周波振動は
ほとんど発生しない。請求項３乃至請求項６記載の発明
は、請求項１又は請求項２記載の発明を、等速自在継手
に適用したものである。
【００３１】即ち、上述したように、等速自在継手のボ
ールと外輪との間並びにボールと内輪との間には、摺動
を伴って相対的に調和振動が生じているから、そのまま
では摺動部の摩擦力による高周波振動が発生してしまう
。しかし、請求項３記載の発明であれば、変位変動付与
手段が、外輪又は内輪とボールとの間に作用する加振力
の位相とは異なる位相で、外輪又は内輪に変位変動を与
えるから、摩擦力の発生部位の変位の位相と、加振力の
位相とがずれ、その摩擦力に起因した高周波振動は発生
しない。
【００３２】また、等速自在継手にあっては、外輪又は
内輪とボールとの間に作用する加振力の周波数は、等速
自在継手の回転周波数と等しいから、請求項４記載の発
明のように、変位変動付与手段が、等速自在継手の回転
周波数とは異なる周波数で、外輪又は内輪に変位変動を
与えると、摩擦力の発生部位の変位の周波数と、加振力
の周波数とがずれる。従って、請求項２記載の発明と同
様に、変位の位相と加振力の位相とが一致する確率は極
めて小さいので、摩擦力に起因した高周波振動はほとん
ど発生しない。
【００３３】さらに、請求項５記載の発明にあっては、
変位変動付与手段を構成する圧電アクチュエータが伸縮
すると、それが配設された部位（一方の回転軸と外輪と
の間若しくは他方の回転軸と内輪との間）の間隔が拡縮
するから、外輪若しくは内輪が、変位変動し、且つ、そ
の変位変動は、位相が外輪又は内輪とボールとの間に作
用する加振力の位相とは異なっているか、或いは、周波
数が等速自在継手の回転周波数とは異なっているので、
請求項３又は請求項４記載の発明と同等の作用により、
変位の位相と、加振力の位相とがずれ、その摩擦力に起
因した高周波振動は発生しない。
【００３４】そして、請求項６記載の発明であっても、
変位変動付与手段を構成する流体圧アクチュエータが伸
縮すれば、それが配設された部位の間隔が拡縮するから
、上記請求項５記載の発明と同様に、外輪若しくは内輪
が、変位変動し、且つ、その変位変動は、位相が外輪又
は内輪とボールとの間に作用する加振力の位相とは異な
っているか、或いは、周波数が等速自在継手の回転周波
数とは異なっているので、請求項３又は請求項４記載の
発明と同等の作用により、変位の位相と、加振力の位相
とがずれ、その摩擦力に起因した高周波振動は発生しな
い。
【００３５】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１及び図２は、本発明の第１実施例を示す図
であり、図１は、本発明に係る等速自在継手１の断面図
である。なお、上記従来の技術で説明した図４の等速自
在継手と同等の部位及び部材には、同じ符号を付してい
る。
【００３６】即ち、この等速自在継手１も、回転軸２及
び３間を接続し、且つ、継手角度に関係なく、それら回
転軸２及び３間の等速で且つ円滑な回転運動の伝達を可
能にする継手である。従って、従来の等速自在継手と同
様に、外輪５，ボール転走溝６，内輪７，ボール転走溝
８，ケージ９及びボール１０を備えて構成されている。
【００３７】そして、本実施例では、一方の回転軸２に
固定されたフランジ２ａと外輪５との間、並びに、その
フランジ２ａに外輪５を取り付ける取付ボルト４の頭部
と外輪５との間に、それぞれリング状の圧電アクチュエ
ータ１１，１２を挟み込ませている。これら圧電アクチ
ュエータ１１及び１２は、周知のように、印加される電
圧に応じて伸縮する性質を有していて、本実施例では、
それらの伸縮方向と回転軸２の軸方向とが一致するよう
に配設している。
【００３８】また、それら圧電アクチュエータ１１及び
１２には、取付ボルト４の締結力を適宜調整することに
より、軸方向（即ち、それらの伸縮方向）に予荷重が与
えられている。さらに、圧電アクチュエータ１１及び１
２は、電圧印加装置（図示せず）に接続されていて、且
つ、その電圧印加装置は、回転軸２の回転位相を検出す
る回転位相センサ（図示せず）の検出結果に基づいて、
圧電アクチュエータ１１に図２（１）に示すような電圧
Ｖａ　を印加し、圧電アクチュエータ１２に図２（２）
に示すような電圧Ｖｂ　を印加する。
【００３９】これら電圧Ｖａ　及びＶｂ　は、　　　　
　　　　Ｖａ　＝Ｖ０　−ｖ・ｓｉｎ（ωｔ＋θ１　）
　　　　　　　　　　　　　　……（１３）式　　　　
　　　　Ｖｂ　＝Ｖ０　＋ｖ・ｓｉｎ（ωｔ＋θ１　）
　　　　　　　　　　　　　　……（１４）式　　　　
　　　　　　　　　　　　　　Ｖ０　：予電圧　　ｖ：
変動電圧幅　　θ１　：位相で表される電圧であって、
上記（１３）式及び（１４）式の第２項の変動電圧成分
が互いに逆相となっている。
【００４０】従って、圧電アクチュエータ１１及び１２
は、一方が伸長するときには、それと同じ量だけ他方が
縮小することになり、一方の伸縮が他方の伸縮によって
吸収される。このため、アクチュエータ１１及び１２の
伸縮は、取付ボルト４等に伝達されることがないから、
それらアクチュエータ１１及び１２は、取付ボルト４の
伸縮等の大きな負荷を受けることなく伸縮することがで
き、そして、その伸縮によって外輪５が軸方向に変位変
動する。
【００４１】また、電圧印加装置は、回転位相センサの
検出結果に基づいて、電圧Ｖａ　及びＶｂ　に含まれる
変動電圧成分の位相θ１　が、回転軸２の回転位相とは
異なるように、電圧Ｖａ　及びＶｂ　を印加している。 ここで、この形式の等速自在継手１にあっては、回転軸
２の回転による外輪５及びボール１０間の変位の位相と
、それらの間に生じる加振力の位相とが一致し、且つ、
その変位の位相は、回転軸２の回転位相と一致する。
【００４２】よって、電圧Ｖａ　及びＶｂ　に含まれて
いる変動電圧成分の位相θ１　が、回転軸２の回転位相
と同期しないように圧電アクチュエータ１１及び１２に
電圧Ｖａ　及びＶｂ　が印加され、外輪５に変位変動を
与えると、その外輪５の変位の位相は、外輪５及びボー
ル１０間の加振力の位相とずれることになる。すると、
図１１に示したような高周波振動成分の発生が避けられ
る、即ち、等速自在継手１の摺動部の摩擦加振力に起因
する高周波振動が抑制され、その結果、騒音レベルの低
減が図られる。
【００４３】なお、本実施例では、圧電アクチュエータ
１１及び１２を、回転軸２と外輪５との間には挟み込ま
せることにより、外輪５に変位変動を与えるようにして
いるが、内輪７が回転軸３に対して軸方向に変位変動す
るように、圧電アクチュエータを回転軸３及び内輪７間
に介装させてもよい。また、本実施例の構成であれば、
等速自在継手１を含む回転部品に、軸方向の変位及び加
振力を与えることができるので、回転部品の不釣り合い
振動も、軸方向の変位及び加振力制御により、低減する
ことが可能となる。
【００４４】図３は、本発明の第２実施例を示す図であ
り、図１と同様に本発明に係る等速自在継手１の断面図
である。なお、上記第１実施例の等速自在継手と同等の
部材及び部位には、同じ符号を付し、その重複する説明
は省略する。即ち、フランジ２ａと外輪５との間には、
リング状の弾性体１５が挟み込まれていて、取付ボルト
４を締め付けて適度な予圧を与えることにより、フラン
ジ２ａと外輪５との間を封止している。なお、取付ボル
ト４の締結力は、後述するように、弾性体１５の予圧が
小さくなる方向に外輪５が変位変動しても、フランジ２
ａと外輪５との間の密封が確実に保たれるような大きさ
とする。
【００４５】また、外輪５と弾性体１５との間には、フ
ランジ２ａの開口部全体を覆う継手カバー１６の縁部分
が挟み込まれている。そして、フランジ２ａの内周面２
ｃが、シリンダとなるように円筒形に形成されていて、
この内周面２ｃにピストン１８が内在している。ピスト
ン１８の外周面には、オイルシール１９が設けられてい
る。
【００４６】つまり、フランジ２ａの開口側端部の内側
には、弾性体１５，継手カバー１６，ピストン１８及び
オイルシール１９によって密封された流体室２０が画成
されていて、この流体室２０内に、オイルが充填されて
いる。そして、回転軸２の端部と、ピストン１８の回転
軸２側の面との間に、伸縮方向と回転軸２の軸方向とが
一致するように、圧電アクチュエータ２１が介在してい
て、この圧電アクチュエータ２１は、回転軸２及びピス
トン１８の両方に接着されている。
【００４７】圧電アクチュエータ２１は、電圧印加装置
（図示せず）に接続されていて、且つ、その電圧印加装
置は、上記第１実施例と同様に、回転軸２の回転位相を
検出する回転位相センサ（図示せず）の検出結果に基づ
いて、圧電アクチュエータ２１に図２（１）に示すよう
な電圧Ｖａ　を印加する。また、電圧印加装置は、回転
位相センサの検出結果に基づいて、電圧Ｖａ　に含まれ
る変動電圧成分の位相θ１　が、回転軸２の回転位相と
は異なるように、電圧Ｖａ　を印加している。
【００４８】すると、圧電アクチュエータ２１がその印
加電圧に応じて伸縮するが、圧電アクチュエータ２１は
、回転軸２及びピストン１８の両方に接着されて配設し
てあるので、圧電アクチュエータ２１の伸縮に併せて、
ピストン１８が軸方向に進退することになる。そして、
ピストン１８の進退は、流体室２０内のオイルに伝達さ
れ、流体室２０内に圧力変動が生じるが、フランジ２ａ
及び外輪５間には弾性体１５が挟み込まれているので、
その圧力変動によって弾性体１５が弾性変形し、その結
果、フランジ２及び外輪５の間隔が拡縮することになる
。
【００４９】従って、外輪５が変位変動することになる
が、その変位変動の位相は、回転軸２の回転位相とは異
なっているので、結局、上記第１実施例と同様に、外輪
５の変位の位相は、外輪５及びボール１０間の加振力の
位相とずれることになり、図１１に示したような高周波
振動成分の発生が避けられる、即ち、等速自在継手１の
摺動部の摩擦加振力に起因する高周波振動が抑制されて
、騒音レベルの低減が図られる。
【００５０】ここで、本実施例では、フランジ２の内周
面２ｃ，弾性体１５，継手カバー１６，ピストン１８，
オイルシール１９及び圧電アクチュエータ２１によって
、流体圧アクチュエータが構成されている。なお、この
ような流体圧アクチュエータは、内輪７を回転軸３に対
して軸方向に変位変動するように構成してもよい。
【００５１】また、上記各実施例では、回転軸２の回転
位相とは異なった位相で圧電アクチュエータ１１，１２
，２１を伸縮させることにより、外輪５及びボール１０
間の変位の位相と、加振力の位相とをずらしているが、
これに限定されるものではなく、例えば、圧電アクチュ
エータ１１，１２，２１を、回転軸２の回転周波数とは
異なった周波数で伸縮させるような構成としても、上記
各実施例と同等の効果が得られる。
【００５２】これは、圧電アクチュエータ１１，１２，
２１の伸縮の周波数が、回転軸２の回転周波数と異なれ
ば、外輪５及びボール１０間の変位の位相と、加振力の
位相とが一致する確率は極めて小さくなるから、ほとん
どの時点でそれら位相が異なることになり、上記各実施
例と同等の作用により、高周波振動成分は発生しなくな
るからである。
【００５３】さらに、外輪５に変位変動を与える構成は
、上記第１実施例又は第２実施例の構成に限定されるも
のではなく、他の手段であってもよい。そして、本発明
の適用対象は、上記各実施例で説明した等速自在継手１
に限定されるものではなく、摺動を伴って相対的に調和
振動する二つの部材を有した機械要素であれば、それら
二つの部材間に、調和振動による加振力とは異なる位相
で変位変動を与える手段、若しくは、調和振動の周波数
とは異なる周波数で変位変動を与える手段を設けること
により、上記各実施例と同等の作用効果が得られる。
【００５４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は請求
項２記載の発明であれば、摺動を伴って相対的に調和振
動する二つの部材を有した機械要素において、それら二
つの部材間に、調和振動による加振力とは異なる位相で
変位変動を与える手段、若しくは、調和振動の周波数と
は異なる周波数で変位変動を与える手段を設けるように
したため、摺動部の変位の位相と加振力の位相とがずれ
、摺動部の摩擦力に起因する高周波振動が発生しないと
いう効果が得られる。
【００５５】また、請求項３乃至請求項６記載の発明で
あれば、等速自在継手に、外輪又は内輪と前記ボールと
の間に作用する加振力の位相とは異なる位相で、外輪又
は内輪に変位変動を与える手段、若しくは、等速自在継
手の回転周波数とは異なる周波数で、外輪又は内輪に変
位変動を与える手段を設けたため、摺動を伴って相対的
に調和振動する外輪又は内輪とボールとの間の変位の位
相と加振力の位相とがずれ、摺動部の摩擦力に起因する
高周波振動が発生せず、その結果、等速自在継手の騒音
レベルの低減が図られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す断面図である
。
【図２】本発明の第１実施例における圧電アクチュエー
タに付与する電圧の特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施例の構成を示す断面図である
。
【図４】従来の等速自在継手の構成を示す断面図である
。
【図５】従来の等速自在継手のトルク伝達の際の作用を
説明する図である。
【図６】摺動を伴って相対的に調和振動する二つの部材
を有する機械要素をモデルで表した図である。
【図７】速度と摩擦力との関係を示すグラフである。
【図８】シミュレーションの結果を示すグラフである。
【図９】シミュレーションの結果を周波数成分分布を示
すグラフである。
【図１０】複数の入力周波数における変位と速度との応
答波形を示すグラフである。
【図１１】複数の入力周波数における応答波形の周波数
成分分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１　　　　　　等速自在継手 ２　　　　　　回転軸（一方の回転軸）３　　　　　　
回転軸（他方の回転軸）５　　　　　　外輪 ６　　　　　　ボール転走溝（外輪のボール転走溝）７
　　　　　　内輪 ８　　　　　　ボール転走溝（内輪のボール転走溝）９
　　　　　　ケージ １０　　　　ボール １１，１２　　　　　　圧電アクチュエータ１５　　　
　弾性体 １６　　　　継手カバー １８　　　　ピストン １９　　　　オイルシール ２０　　　　流体室 ２１　　　　圧電アクチュエータ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　摺動を伴って相対的に調和振動する二
    つの部材を有した機械要素において、前記調和振動によ
    る加振力の位相とは異なる位相で、前記二つの部材間に
    変位変動を与える変位変動付与手段を設けたことを特徴
    とする摺動部を有する機械要素。
  2. 【請求項２】　　摺動を伴って相対的に調和振動する二
    つの部材を有した機械要素において、前記調和振動の周
    波数とは異なる周波数で、前記二つの部材間に変位変動
    を与える変位変動付与手段を設けたことを特徴とする摺
    動部を有する機械要素。
  3. 【請求項３】　　一方の回転軸に設けられ且つ外周面に
    複数のボール転走溝を有する外輪と、他方の回転軸に設
    けられ且つ内周面に複数のボール転走溝を有する内輪と
    、前記外輪のボール転走溝及び前記内輪のボール転走溝
    内に配設され且つそれら外輪及び内輪間でトルクを伝達
    するボールと、このボールを保持するケージと、を備え
    た等速自在継手において、前記外輪又は内輪と前記ボー
    ルとの間に作用する加振力の位相とは異なる位相で、前
    記外輪又は内輪に変位変動を与える変位変動付与手段を
    設けたことを特徴とする等速自在継手。
  4. 【請求項４】　　一方の回転軸に設けられ且つ外周面に
    複数のボール転走溝を有する外輪と、他方の回転軸に設
    けられ且つ内周面に複数のボール転走溝を有する内輪と
    、前記外輪のボール転走溝及び前記内輪のボール転走溝
    内に配設され且つそれら外輪及び内輪間でトルクを伝達
    するボールと、このボールを保持するケージと、を備え
    た等速自在継手において、前記等速自在継手の回転周波
    数とは異なる周波数で、前記外輪又は内輪に変位変動を
    与える変位変動付与手段を設けたことを特徴とする等速
    自在継手。
  5. 【請求項５】　　変位変動付与手段は、一方の回転軸と
    外輪との間若しくは他方の回転軸と内輪との間に挟み込
    まれた圧電アクチュエータである請求項３又は請求項４
    記載の等速自在継手。
  6. 【請求項６】　　変位変動付与手段は、一方の回転軸と
    外輪との間若しくは他方の回転軸と内輪との間に配設さ
    れた流体圧アクチュエータである請求項３又は請求項４
    記載の等速自在継手。
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