JPH10267042A - シャフトカップリング - Google Patents

シャフトカップリング

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JPH10267042A
JPH10267042A JP10068015A JP6801598A JPH10267042A JP H10267042 A JPH10267042 A JP H10267042A JP 10068015 A JP10068015 A JP 10068015A JP 6801598 A JP6801598 A JP 6801598A JP H10267042 A JPH10267042 A JP H10267042A
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shaft
gear
tubular sleeve
cylindrical bush
sleeve
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/18—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts the coupling parts (1) having slidably-interengaging teeth
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
    • Y10S464/901—Rapid attachment or release

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改良したシャフトカップリングを提供する。 【解決手段】 シャフトカップリング（１０）は第１シ
ャフト（１２）に設けた第１歯車（２２）と、第２シャ
フト（１４）に設けられ、第１歯車と噛合する第２歯車
（３０）と、第１及び第２の歯車のまわりに位置する管
状のスリーブ（３８）と、管状スリーブと第１シャフト
との間に位置するユニバーサルスラスト軸受（４６）
と、管状スリーブと第２シャフトとの間に位置する自己
係止線形リテーナ（６０）とを有し、リテーナは、第２
シャフトに取り付けらた円筒状ブッシュ（６２）と、管
状スリーブに設けた複数の窓（６４）と、円筒状ブッシ
ュに設けられ、第２歯車を設けた第２シャフトの端部が
管状スリーブ内へ挿入されたときに内方へ撓み、窓内で
弾性的に拡張して、第２シャフトが管状スリーブから離
脱するのを阻止する複数個のあご部（６８）とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は関節式のシャフトカ
ップリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許第１，４２９，９８０号明細書
は、第１のシャフト及び第２のシャフトの対向する端部
にそれぞれ設けられ、第１のシャフトと第２のシャフト
との間で関節運動の角度範囲全体にわたってトルクを伝
達する一対の歯車と、これら歯車の分離を阻止するリテ
ーナとを有する関節式のシャフトカップリングを開示し
ている。リテーナは噛合する歯車のまわりに囲いを形成
するように一緒にクランプされた一対の円弧状シェル
と、リテーナに設けられ、一方のシャフトの環状溝内に
着座し、囲いの直線運動を規制する環状のフランジとを
有する。
【０００３】
【発明の目的】本発明の目的は、上記米国特許第１，４
２９，９８０号明細書に開示された関節式のシャフトカ
ップリングを改良した関節式のシャフトカップリングを
提供することである。
【０００４】
【発明の構成並びに作用効果】本発明は新規で改善され
た関節式のシャフトカップリングを提供し、このシャフ
トカップリングは第１のシャフトの端部に設けた第１の
歯車と、第２のシャフトの端部に設けられ、第１の歯車
と噛合する第２の歯車と、噛合する第１及び第２の歯車
のまわりに位置する管状のスリーブと、管状スリーブと
第１シャフトとの間に位置するユニバーサルスラスト軸
受と、管状スリーブと第２シャフトとの間に位置する自
己係止線形リテーナとを有する。自己係止線形リテーナ
は、第２シャフトに取り付けられ、第２シャフトと一体
のユニットとして直線並進運動し、管状スリーブと緊密
嵌合するように計算された直径を有する円筒状のブッシ
ュと、管状スリーブに設けた複数個の窓と、円筒状ブッ
シュに設けられ、第２歯車を設けた第２シャフトの端部
が管状スリーブ内へ挿入されたときに内方へ撓み、窓内
で弾性的に拡張して、第２シャフトが管状スリーブから
離脱するのを阻止する複数個のあご部とを備える。好ま
しい実施の形態においては、円筒状ブッシュは第２シャ
フトの溝内へ内方に延びる突起（ラグ）を有し、これら
の突起は溝内への突起の設置中に半径方向に拡張するよ
うに長手方向で割り型となっている。ユニバーサルスラ
スト軸受は第１シャフトに設けた球面状の肩部と、球面
状肩部に着座する軸受リングと、管状スリーブの複数個
のディンプルに着座する環状のワッシャと、軸受リング
とワッシャとの間で圧縮され、軸受リング、球面状肩
部、第１歯車及び第２歯車を一緒に同時に押すバネとを
有する。
【０００５】
【発明の実施の形態】図１、２、５−７を参照すると、
本発明に係る関節式のシャフトカップリング１０は、一
体回転及び相対関節運動を行わせるように、第１のシャ
フト１２と第２のシャフト１４とを一緒に結合する。第
１のシャフト１２の拡大ヘッド１８の球面状の端部１６
は第２のシャフト１４の平坦な端部２０に対面する。シ
ャフトカップリング１０の第１の歯車２２は、拡大ヘッ
ド１８に設けられ、第１シャフトの球面状端部１６に対
して開いた対応する複数個の楔状の歯みぞ２６により分
割された複数個の楔状の平歯車の歯２４を有する。歯車
の歯２４及び歯みぞ２６は第１シャフトの球面状端部１
６の中央に設けた凹状のソケット２８に向かって収斂す
る。シャフトカップリング１０の第２の歯車３０は、平
坦な端部２０に設けられ、平坦な端部２０に対して開い
た対応する複数個の楔状の歯みぞ３４により分割された
複数個の楔状の平歯車の歯３２を有する。歯車の歯３２
及び歯みぞ３４は第２シャフトの平坦な端部２０の中央
に設けた凸状のパイロット３６に向かって収斂する。
【０００６】第１歯車２２と第２歯車３０との噛合の特
徴とするところは、第２歯車の歯３２間の歯みぞ３４に
第１歯車の歯２４がそれぞれ着座し、第１歯車の歯２４
間の歯みぞ２６に第２歯車の歯３２がそれぞれ着座し
て、凸状のパイロット３６を凹状のソケット２８内に着
座させることである。このような状態において、歯車の
歯２４、３２は共働し、第１シャフト１２と第２シャフ
ト１４との間でトルクを伝達し、それと同時に、第１シ
ャフトの球面状端部１６と第２シャフトの平坦な端部２
０との間の間隙が、凹状のソケット２８及び凸状のパイ
ロット３６の一致する幾何学的中心のまわりで、第２シ
ャフトに関する第１シャフトのユニバーサル関節運動、
即ち、任意の方向における関節運動を許容する。
【０００７】図２−５に明示するように、第１の端部４
０と第２の端部４２とを有するシャフトカップリング１
０の管状のスリーブ３８は第１及び第２のシャフト１
２、１４のまわりに位置し、シャフトカップリングの長
手中心線４４の方向において第１及び第２の歯車２２、
３０と重なっている。管状スリーブ３８の内径寸法Ｄ1
は第１シャフト１２、第２シャフト１４及び第１シャフ
トの拡大ヘッド１８の直径より大きくなっており、中心
線４４の方向における第１及び第２シャフトに関する管
状スリーブの制限されない直線並進運動を可能にする。
【０００８】シャフトカップリング１０のユニバーサル
スラスト軸受４６は第２端部４２の近傍で管状スリーブ
３８に設けた複数個のディンプル４８と、管状スリーブ
内でディンプルに着座した環状のワッシャ５０と、プラ
スチック製の軸受リング５２と、軸受リングと環状ワッ
シャとの間で圧縮された波形バネ５４とを有する。ユニ
バーサルスラスト軸受４６は更に、第１シャフトの拡大
ヘッド１８に設けられ、球面状ソケット２８の幾何学的
中心に一致する幾何学的中心を有する球面状の肩部５６
と、球面状肩部に対面して軸受リング５２に設けられた
球面状の座５８とを具備する。
【０００９】シャフトカップリング１０の自己係止線形
リテーナ６０は円筒状のブッシュ６２と、管状スリーブ
３８に設けた複数個の窓６４とを有する。円筒状ブッシ
ュ６２は管状スリーブの内径寸法Ｄ1 に実質上対応する
外径寸法Ｄ2 （図３）、即ち、管状スリーブ３８内に緊
密嵌合するように計算された外径寸法を有する。ブッシ
ュは更に、複数個の一体で半径方向内方に突出した突起
６６と、複数個の一体で半径方向外方に突出したあご部
６８とを有する。各突起６６は第２シャフト１４の環状
の溝７０内に着座し、突起の一対の側縁７２Ａ、７２Ｂ
が環状溝の対応する一対の側縁７４Ａ、７４Ｂに対面
し、もって、円筒状ブッシュが中心線４４の方向に第２
シャフトと一緒に直線並進運動できるように第２シャフ
トに取り付けられる。各あご部６８は管状スリーブ３８
の対応する窓６４と整合し、各あご部の末端部７６が窓
の隣接する縁部７８に当接して、管状スリーブの第１端
部４０からの円筒状ブッシュ６２及び第２シャフト１４
の離脱を阻止する。
【００１０】図２に明示するように、ディンプル４８と
窓６４の縁部７８との間の管状スリーブ３８の直線距離
Ｄ3 は、第１歯車２２と第２歯車３０とが噛み合ったと
きに波形バネ５４の直線的な圧縮を生じさせるように計
算されている。このような状態において、波形バネの推
力（スラスト）は軸受リング５２を介して第１シャフト
１２に伝達され、管状スリーブ３８及び円筒状ブッシュ
６２を介して第２シャフト１４に伝達され、もって、第
１及び第２歯車２２、３０は中心線４４の方向に一緒に
弾性的に押される（スラストされる）。同様に、軸受け
リング５２の球面状座５８は第１シャフト１２の球面状
肩部５６に対して押され、この球面状肩部と共働して、
球面状肩部５６の幾何学的中心のまわりで、管状スリー
ブ３８に関する第１シャフトの（±５°の角度にわた
る）ユニバーサル関節運動を許容する。円筒状ブッシュ
６２は管状スリーブと第２シャフト１４との間の直線的
な整合を維持させる。
【００１１】図３−５を参照すると、シャフトカップリ
ング１０を組立てるには、環状ワッシャ５０、波形バネ
５４及び軸受リング５２を管状スリーブ３８内に挿入
し、そして、第１シャフトの拡大ヘッド１８の背後か
ら、軸受リングが球面状肩部５６に着座するまで、第１
シャフト１２上でスリーブを直線的に摺動させる。円筒
状ブッシュ６２は長手方向の割り部（スプリット）８０
を備え、この割り部は、突起６６が第２シャフトの環状
溝７０に整合して同環状溝内にスナップ式に進入するま
で、第２シャフト１４の外側での突起６６の通過を許容
するのに十分な直径までブッシュを弾性的に拡張させる
（図４）ことができる。その後、第２シャフト１４の平
坦な端部２０が管状スリーブ３８の第１端部４０内へ挿
入されて、第１歯車２２と第２歯車３０とを噛合させ、
波形バネ５４を環状ワッシャ５０と軸受リング５２との
間で圧縮させ、弾性あご部６８を窓６４内へスナップ式
に進入させて第２シャフトを管状スリーブ内に自動的に
保持させ、これによって第１歯車と第２歯車との分離を
阻止する。
【００１２】図８を参照すると、本発明に係るシャフト
カップリング１０は、上述の第１及び第２のシャフト１
２、１４にそれぞれ対応する自動車のステアリングシャ
フト８６の第１のシャフトセグメント８２及び第２のシ
ャフトセグメント８４を相互に結合して、一体回転及び
相対ユニバーサル関節運動を行わせるものとして示され
ている。第２シャフトセグメント８４はトーションバー
９０を介してステアリングシャフト８６の第３のシャフ
トセグメント８８に連結される。自動車の手動ハンドル
（図示せず）は第１のシャフトセグメントに連結されこ
れと一体的に回転する。第３シャフトセグメントは普通
のステアリングギヤを介して自動車の操縦車輪（図示せ
ず）に接続される。ハンドルに加えた手動の力はシャフ
トセグメント８２、８４及びシャフトカップリング１０
を介してトーションバーに伝達され、上述のステアリン
グギヤを介して第３セグメントに伝達された操縦車輪の
抵抗力に抗してトーションバーを捩る。
【００１３】自動車の電気的なパワーアシスト装置９２
は一対の玉軸受９６Ａ、９６Ｂ及びスリーブ軸受９８を
介して第２及び第３のシャフトセグメント８４、８８を
回転可能な状態で支持するハウジング９４を有する。ウ
ォームホイール１００はハウジング９４の内部室１０２
内で第３シャフトセグメント８８に剛直に取り付けら
れ、減速ハウジングの電気モータの出力シャフト（図示
せず）に連結されたウォーム歯車１０４と噛み合う。減
速ハウジングの内部室１０２内のトランスジューサ１０
６は第２及び第３のシャフトセグメント８４、８８と重
なり、第２シャフトセグメントと第３シャフトセグメン
トとの間の相対回転角度に対応する電気信号を発生させ
る。電子コントローラ（図示せず）はトランスジューサ
１０６からの信号に応じて上述の電気モータをオン、オ
フする。電気モータの出力トルクはウォーム歯車１０４
及びウォームホイール１００を介してステアリングシャ
フト８６に加えられ、上述の手動ハンドルに加えられた
手動の力を補う。
【００１４】減速ハウジング９４の軸受９６Ａ、９６
Ｂ、９８は比較的高精度の軸受であって、シャフトセグ
メント８４、８８の横断方向の移動に関連するトランス
ジューサの信号誤差を最小にする。ステアリングコラム
と減速ハウジング９４から遠い方の第１シャフトセグメ
ントとの間の軸受（図示せず）はステアリングコラム上
でのステアリングシャフトの組立てを容易にするため一
層大きな製造公差を有する。本発明に係るシャフトカッ
プリング１０は第１シャフトセグメント８２を支持する
軸受と第２及び第３のシャフトセグメント８４、８８を
支持する軸受との間の製造公差の差に起因する第１シャ
フトセグメント８２と第２シャフトセグメント８４との
間の小さな角度関節運動を可能にする。重要なことは、
シャフトカップリング１０の管状スリーブ内での第２シ
ャフトセグメント８４の自動的な保持が大きな体積の自
動車の製造習慣に対して一貫した割合で達成されること
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る関節式のシャフトカップリングの
斜視図である。
【図２】図１のほぼ２−２線における拡大断面図であ
る。
【図３】図２のほぼ３−３線における断面図である。
【図４】図３と同様の図であるが、異なる相対位置にお
ける本発明に係る関節式のシャフトカップリングの素子
を示す図である。
【図５】本発明に係る関節式のシャフトカップリングの
分解部品斜視図である。
【図６】図５のほぼ６−６線における断面図である。
【図７】図５のほぼ７−７線における断面図である。
【図８】自動車のステアリングシャフトに組み込んだ本
発明に係る関節式のシャフトカップリングの縦断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ シャフトカップリング １２ 第１シャフト １４ 第２シャフト １６ 球面状の端部 ２０ 平坦な端部 ２２ 第１歯車 ２８ 凹状ソケット ３０ 第２歯車 ３６ 凸状パイロット ３８ 管状スリーブ ４４ 中心線 ４６ ユニバーサルスラスト軸受 ５０ 環状ワッシャ ５２ 軸受リング ５４ バネ ５６ 球面状肩部 ５８ 球面状座 ６０ リテーナ ６２ 円筒状ブッシュ ６４ 窓 ６６ 突起 ６８ あご部 ７０ 環状溝 ７２Ａ、７２Ｂ 側縁 ７４Ａ、７４Ｂ 側縁 ７８ 縁部 ８０ 割り部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のシャフト（１２）と第２のシャフ
    ト（１４）との間のシャフトカップリング（１０）にお
    いて、 上記第１のシャフト（１２）の一端（１６）に設けた凹
    状のソケット（２８）と；上記第２のシャフト（１４）
    の一端（２０）に設けられ、上記第１のシャフト（１
    ２）を相対ユニバーサル関節運動を行うように当該第２
    のシャフト（１４）に連結するために、上記凹状のソケ
    ット（２８）内に着座する凸状のパイロット（３６）
    と；上記凹状のソケット（２８）のまわりで上記第１の
    シャフト（１２）の上記一端（１６）に設けた第１の歯
    車（２２）と；上記凸状のパイロット（３６）のまわり
    で上記第２のシャフト（１４）の上記一端（２０）に設
    けられ、上記第１のシャフト（１２）と当該第２のシャ
    フト（１４）との間でトルクを伝達すると共に同シャフ
    ト（１２、１４）間の相対関節運動を許容するように上
    記第１の歯車（２２）と噛合する第２の歯車（３０）
    と；上記第１の歯車（２２）の方への直線的な並進運動
    が可能なように上記第１のシャフト（１２）に支持され
    た管状のスリーブ（３８）と；上記管状のスリーブ（３
    ８）と上記第１のシャフト（１２）との間に位置し、当
    該管状のスリーブの直線的な上記並進運動を上記一端
    （１６）及び上記第１の歯車（２２）と重なるような位
    置で制限すると共に、該管状のスリーブに関する当該第
    １のシャフトの相対ユニバーサル枢動運動を許容するユ
    ニバーサルスラスト軸受（４６）と；上記第２のシャフ
    ト（１４）と上記管状のスリーブ（３８）との間に位置
    し、上記第１の歯車（２２）が上記第２の歯車（３０）
    と噛み合い、かつ、上記凸状のパイロット（３６）が上
    記凹状のソケット（２８）内に着座するような位置まで
    の当該管状のスリーブ内への当該第２のシャフトの上記
    一端（２０）及び当該第２歯車の挿入に応答して、該管
    状のスリーブからの該第２のシャフトの離脱を自動的に
    阻止すると共に、シャフトカップリング（１０）の長手
    中心線（４４）の方向で上記第１及び第２の歯車を一緒
    に押し付けるようになった保持手段（６０−７８）と；
    を有することを特徴とするシャフトカップリング。
  2. 【請求項２】 上記ユニバーサルスラスト軸受（４６）
    が、上記第１のシャフト（１２）に設けた環状で球面状
    の肩部（５６）と；上記第１のシャフト（１２）のまわ
    りに設けられ、同第１のシャフトの上記環状で球面状の
    肩部（５６）に係合する球面状の座（５８）を有する軸
    受リング（５２）と；上記第１のシャフト（１２）のま
    わりに設けられ、上記管状のスリーブ（３８）に当接す
    る環状のワッシャ（５０）と；上記環状のワッシャ（５
    ０）と上記軸受リング（５２）との間で圧縮され、シャ
    フトカップリング（１０）の長手中心線（４４）に平行
    で相互に反対の方向へ上記管状のスリーブ（３８）及び
    上記第１のシャフト（１２）を押すようになったバネ
    （５４）と；を有することを特徴とする請求項１のシャ
    フトカップリング（１０）。
  3. 【請求項３】 上記第２のシャフト（１４）と上記管状
    のスリーブ（３８）との間に位置した上記保持手段（６
    ０−７８）が、上記管状のスリーブ（３８）の直径に実
    質上相当する直径を有する円筒状のブッシュ（６２）
    と；上記第２のシャフト（１４）と一体的に直線並進運
    動を行うように上記円筒状のブッシュ（６２）を当該第
    ２のシャフトに装着する装着手段（６６、７０）と；上
    記管状のスリーブ（３８）に設けた複数個の窓（６４）
    と；上記円筒状のブッシュ（６２）に設けられ、上記第
    ２のシャフト（１４）の上記一端（２０）及び上記第２
    の歯車（３０）が上記管状のスリーブ（３８）内に挿入
    されたときに、同管状のスリーブにより内方へそれぞれ
    撓まされ、上記第１の歯車（２２）が当該第２の歯車
    （３０）と噛み合い、かつ、上記凸状のパイロット（３
    ６）が上記凹状のソケット（２８）内に着座したとき
    に、当該管状のスリーブの対応する１つの上記窓（６
    ４）内へ突出するように自動的に偏倚されて同窓の縁部
    （７８）にそれぞれ係合するようになった複数個の外方
    へ突出する弾性的なあご部（６８）と；を有することを
    特徴とする請求項２のシャフトカップリング（１０）。
  4. 【請求項４】 上記円筒状のブッシュ（６２）を上記第
    ２のシャフト（１４）に装着する上記装着手段（６６、
    ７０）が、 上記第２のシャフト（１４）に設けられ、一対の側縁
    （７４Ａ、７４Ｂ）を有する環状の溝（７０）と；上記
    円筒状のブッシュ（６２）に一体的に設けられ、上記環
    状の溝（７０）の上記一対の側縁（７４Ａ、７４Ｂ）の
    対応する１つとそれぞれ対面する一対の側縁（７２Ａ、
    ７２Ｂ）をそれぞれ有する複数個の内方へ突出する突起
    （６６）と；上記円筒状のブッシュ（６２）に設けら
    れ、上記環状の溝（７０）内への上記突起（６６）の挿
    入時に当該円筒状のブッシュの縮径を許容する長手方向
    の割り部（８０）と；を有することを特徴とする請求項
    ３のシャフトカップリング（１０）。
JP10068015A 1997-03-20 1998-03-18 シャフトカップリング Expired - Lifetime JP2933592B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/821,607 US5730657A (en) 1997-03-20 1997-03-20 Shaft coupling
US821607 1997-03-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10267042A true JPH10267042A (ja) 1998-10-06
JP2933592B2 JP2933592B2 (ja) 1999-08-16

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ID=25233822

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JP10068015A Expired - Lifetime JP2933592B2 (ja) 1997-03-20 1998-03-18 シャフトカップリング

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US (1) US5730657A (ja)
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DE (1) DE19811904A1 (ja)
IT (1) IT1299384B1 (ja)

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