JPS6069326A - 揺動シヤフト用連結デバイス - Google Patents

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】 本発明は大きなフレを伴わずに揺動シャフトを相互連結
する連結デバイスに係る。

この種の連結デバイスの一例として、第１及び第２シヤ
フトの互に向かい合う先端に固定すべ（構成された第１
及び第２先端部材と、これら両先端部祠間に配置される
中間部材とからなるデバイスが知られている。前記先端
部材は連結のほぼ中心点で互に合致する釉と、前記中心
点でほぼ京なり合い且つ第１及び第２先端部材の前記の
各軸に夫々面交する第１及び第２揺動軸を中心とした回
転面たる第１及び第２凹状円柱形支承面とを有しており
、これら支承面の円柱面が同一の直径を有している。ま
た、前記中間部材はほぼ垂直に交差する２つの揺動軸を
中心とした回転面たる第１及びｗＩ２凸状円柱形支承面
を有している。前記先端部材はこれら凸状支承面を夫々
第１及び第２先端部材の凹状支承面と協働させて、軸を
中心に回転する前記の２つのシャフト間の駆動トルクの
伝達と、これらシャフトの軸線に沿うつまりシャフト間
の推力の伝達と、前記の２つの揺動軸を中心とする回転
によるこれらシャフトの相対揺動とを全て同時に実施せ
しめるよう配置される。各先端部材はその揺動軸を辺と
し且つ％回転から最大角距離×２を差し引いた値に等し
い角度を有する凸状二面体の内側に限定された形の中実
体からなり、前記凹状円柱形支承面は断面が前記二面体
の角度に等しい角度をもつ円弧の形状を有するよう、且
つ当該先端部材の軸と揺動軸とに垂直な１種以上の力が
前記中間部材に加えられた時、特にトルクが伝達された
時に当該先端部材を中間部材から引き船そうとする長手
方向反力が必ず生じるよう、前記二面体から該先端部材
内に空洞状に形成される。尚前記の最大角距離とは揺動
軸を中心とする回転により一方の先端部材の軸と他方の
先端部材の軸線延長部との間に生じ得る最大角度であり
、前記凹状支承面の円柱体の母線に沿った長さは、中間
部材が該凹状支承面内で当該先端部材の揺動軸と平行に
移動することのないよう、該中間部材の凸状支承面の長
さと等しい値を有している。

このようなデバイスは英国特許出願第ＧＢ−Ａ−２１１
０７９２号（ＴＯＵＳ）によって知られている。この公
知デバイスでは中間部材が２つの半円柱体で構成され、
各半円柱体の先端面が半円形の平面からなり、これら半
円の直径が該半円柱体の両先端面間の長さより大ぎい値
を有している。この中間部材は前記の２つの半円柱体を
その円柱体の軸つまり軸線を含む矩形平面上で互に接合
することにより、複数の凹状二面角を有する十字形の単
一部材として形成される。

このような部材ではその長さ方向即ち連結されるシャフ
トの軸と平行な方向の応力変化について考えた場合、こ
の中間部材によるトルクの伝達が誹部材の長さの中間で
２つの半円柱体に共通の正方形部分、即ち近傍の部分よ
り小さい部分を介して行われると思われるが、これは限
定されたスペース内で大きなトルク又は大きな軸方向推
力を伝達したい場合には不利であると考えられろ１、 より一般的には、前記の公知デバイスは大きな軸方向推
力及び大きなトルクを余り良（伝達せず、軸方同筒７に
対する耐性が小さく且つ、主に分解及び組立てが難しい
ことから製造コス１・も維持コストも高くつ（という欠
点を有している。

本発明の目的は各シャフトの％揺動角が例えば約１０°
より小さい場合に前述の如き不都合を回避せしめること
にあり、本発明に従えは以下の利点が得られる。

一軸方向に大きな推力が伝達される； −大きなトルクが伝達される； 一場所をとらない； 一軸方向Ｙｔｒ５１Ａに対する耐性が大きい；−ａ立て
、分解、保守が簡単であり、種々の化学的及び熱的環境
条件に適応し易い；−製造が容易である。

本発明は前述の如きタイプの連結デバイスに係るが、前
記の諸利点が得られるよう該デバイスには次のような改
良が加えられる。

即ち本発明では前記中間部材が全体的に凸状の表面をも
つ中実部材で構成され、その表面の２つの部分が前記の
凸状支承面を構成する。これら支承面は半円形の断面を
もつ半円柱形状を有しており、軸方向長さが前記半円の
直径に等しく、この半円の中心と前記長さの中心とが連
結中心点とほぼ合致する。従って前記中間部材の表面は
少な（とも主要部が前記の２つの半円柱形支承面で構成
され、これら支承面は夫々が円柱体の半円形先端部に２
つの平面状半円形支承面を有し、これら平面状支承面が
他方の半円！ 柱支承面を構成する側面をもつ半円柱体の先端面一を形
成する。このような中間部材は大きな駆動トルクと大き
な軸方向推力とを同時に伝達し得、加工も容易である。

前記凹状円柱形支承面はいずれも嵌込み式の凹形部材で
構成される、この部材は第１内側表面に前記中実中間部
材の半円柱形支承面と係合するほぼ半円柱形の凹部が形
成されており、第２及び第３内側表面が前記中間部材の
平面状半円形支承面と係合するよう半円形平面で構成さ
れている。この部材の外面はこの部材が移動又は変形す
ることのないよう先端部材内に形成された腔部の壁面に
当接される。このようにすればトルクを伝達せしめるこ
れら摩擦部材の交換が容易に行われる。前記凹形部材は
より特定的には２つの嵌込み武生部材で構成される。こ
れら半部材は夫々が半円柱形の凹状支承面とほぼ半円形
の平面状支承面とを１つずつ有しており、先端部材に形
成された方形底面をもつ柱状腔部内に並置される。

保持部材は剛性スリーブからなり、第１先端部材に固定
されて該先端部材から第２先端部材上に伸長する。この
保持部材は凹状球形支承面を有しており、この支承面が
第２先端部材に形成された凸状球形支承面と係合する。

これら支承面はいずれも連結中心点に合わせて調心的に
４１４成され、且つ第２シヤフトを包囲する環状区域に
限定される。

前記凹状球形支承面は前記スリーブ内にネジどめされ且
つ該スリーブ内で径方向内部突起を形成するリング上に
形成し得、このようにすれば第２先端部材を該スリーブ
内に挿入してから前記のリングを配置して、摩耗による
間隙が生じた場合にこれを吸収補整することができる。

前記の凹状及び凸状球形支承面は夫々凹状及び凸状０２
つの別個のリングで構成してもよ（、その場合これらリ
ングは前記スリーブ内にネジどめされる別のリングによ
って定位置に保持されろ。

以下添伺図面に基づき非限定的具体例を拳げて本発明の
実施方法を説明する。図面中間−エレメントには同一の
符号を付した。尚、下記の具体例で使用されるエレメン
トは同一の技術的機能を果たす別のエレメントに代える
こともでき、その場合も本発明の範囲内に含まれるもの
と理解されたい。

本発明の基体的思想は中実状のコンパクトな単一部材に
より推力伝達、トルク伝達及び揺動という機械的機能を
全て遂行することにある。

本発明の連結デバイスは主として３つの機能部材と２つ
の保持部材とからなり、これら機能部材には 一全（同一の２つの先端部材１及び２、−一特殊中間部
材３ が含まれ、前記保持部材には 一スリーブ２０、 一門状球形リング２１ が含まれる。

前記先端部材１及び２はいずれも円柱形であって対応シ
ャフトと同軸的に配置される。各先端部材の互に対向す
る先端は極めて扁平な凸状二面角を有するよう加工され
ており、その角度は１８０°−２Ｅ　に等しい。Ｅはシ
ャフト５もしくは６と中間部材３の軸との間、又はこれ
らシャフト５及び６相互間に存在し得る最大角度である
。勿論このような二面角を形成する代り傾頂角が１８０
°−２Ｆ　である円錐を形成してもよい。その場合は画
先端部材の円錐の頂点が点７で合致する。この点７は前
述の連結中心点を構成し且つシャフト５及び６の軸８及
び９の交点に該当する（第１図参照）。

各先端部材ｌ及び２にはｆｌぼ半円柱形の腔部１０．１
３が形成されている。該腔部は面径と長さとが等しい（
第２図）。

連結位齢ではシャフトの軸８及び９が一直線になり、先
端部材１の半円柱形腔部１０の軸１１と先端部材２の半
円柱形腔部１３の軸とが直交する。これらの軸１１及び
１２は点７で重なり且つ前述の揺動軸を構成する。

前記腔部１０及び１３には長さと直径とが等しく、軸１
４及び１５がｔまぼ直交する２つの半円柱体で構成され
た本発明独自の中間部材３が嵌入される。

この中間部材の形状を第３図により詳細に示した。

この図から明らかなように、半円柱体３ａの平面状半円
形先端面１６及び１７には半円柱体３ｂの円柱面が続い
ており、同様にして半円柱体３ｂ先端の平面１８．１９
には３ＰＬの円柱面が続いている。

腔部１０の如ぎ半円柱形腔部は夫々２つの嵌込み部材３
１．３２に形成されたＨの長さの半円柱形腔部で構成す
ると有刊であり、その場合これら２つの部材は先端部材
１に形成された方形底面をもつ角柱状腔部内に互に隣接
して配置される（第５図参照）。これらの部材は前述の
凹形半部材に該当する。

これらの部招は別個に製造されるため作用面に適切な処
理を施してその摩耗又は焼付きを防止する加工を容易に
行うことができる。

部材１．３及び２を組立てると軸８に対する軸９の任意
の揺動運動ＯＡは全て一定の点７から２つの運動、即ち 一軸１２を中心とする回転運動○Ｘ −軸１１を中心とする回転運動ＸＡ に分解される。

軸１１を中心とする運動ＸＡの場合中間部材３は先端部
材２に対しては面１６及び１７を介して固定されるが、
先端部材１の腔部１０内でｔ工自由に回転する。

逆に、軸１２を中心とする運動ＯＸでは、先端部材２が
面１３を介して中間部材３０周りを回動し、この中間部
材３は面１８．１９を介して先端部材１に固定される。

トルクの伝達は先端部材ｌ及び２に形成された腔部１０
及び１３と中間部材３との平面の他、これら部材の円柱
面をも介して実施される。

この連結デバイスは耐性が大きいが、これは曲げ応力下
で作動する部材が１つも使われていないためである。主
な応力は中間部材の半円形平面部の４つの直径で規定さ
れた正方形部分に加えられる剪断応力と、トルクを伝達
する面間の極めて小さい衝撃応力である。

保持部材はスリーブ２ｏ及びリング２１からなっている
（第４図参照）。

該スリーブ２ｏは先端部材１に滑り嵌めされ、ショルダ
２２によって後方部が該部材に衝止される。従って該ス
リーブは全ての運動において該先端部拐と連動する。該
スリーブの前方部２３には四部が形成されており、この
部分によって先端部材２の角横動を可能にするチャンバ
２４が形成される。

スリーブ２ｏにネジ止めされたリング２１は凹状球形支
承面２５を有しており、前述の点７に球の中心をもつ先
端部材２の球形支承面２６とこの支承面２５とが互に係
合する。

その結果支承面２６と支承面２５との相対滑動によりシ
ャフト６が揺動運動し、先端部材１に対する先端部材２
の不適切な前後運動が阻止されることになる。

ゴム製スリーブ２８は作動ゾーンを大気から隔離するた
めのものである。

第６図の具体例では前記の凹状及び凸状球形支承面が夫
々別個の凹状リング３６及び凸状リング３５に形成され
ており、これらリングはスリーブ２０内にネジどめされ
る別のリング３７によって定位１ｈに保持されている、 本発明は第５図及び第６図に従い実施するのが好ましく
、その場合には前出の英国特許出願第（）Ｂ−Ａ−２１
１０７９２号に記載の公知デバイスに比べて以下の如き
利点が得られる。

先ず、全ての部材が極めて簡単な形状を有しているため
従来の方法により容易に加工できる。

本発明の中間部材３は一定の大きさに対してより大きな
トルクを伝達し得、各作動面が隣接作動面につながって
いる。また、トルクの伝達が円柱面とこれら円柱面に続
く平面との双方を介して行われ、且つ中間部材の長さと
これを構成する半円柱体の直径とが等しいため該中間部
材の断面がその長さの中間部分でも変化しない。

更に、中間部材を支承する凹状支承面は極めて簡単な形
状の外面を有する凹形半部材３１及び３２で構成される
ため、複雑な道具も方法も用いずに形成し得る簡単な形
状の先端部材内腔部に容易に且つ迅速に配にできる。

このような構造からはまた作動部材（中間部材及び凹形
半部材）を随意に交換し且つこれら部材を正確な作動条
件に適合（材料及び表面処理）させ得るという利点も得
られる。

この構造では特に、 一様準的な、従ってコストの低い先端部材と、一種々の
用途に適合する特殊アセンブリ（中間部材及び凹形半部
材） との使用が可能である。

更に、一方の先端部材１の軸と合致する軸を有する円柱
状外被スリーブを用いるため、球形支承面を備えた部材
３５及び３６（これら摩耗部制も随意に作動条件に適合
させ得る）の保持及び誘導が可能であるという利点と、
微細な調整を行ってナツト３７により軸方向のアソピっ
まり遊隙を調整し得るという利点も得られる。

このような構造の別の利点はデバイスが凹凸のない連続
的回転面で構成されるため気密性を容易に、そして特に
効果的に確保し得ることにある（スリーブ２８）。

本発明とは逆に前述の英国特許出願では被雑な形状の部
材が使用され、先端部材１及び２も高度な技術によって
球形に加工しなければならない。特に十字形中間部材３
は極めてデリヶ−トな加工を必要とすると思われる上に
、耐性が小さいため本発明でなら耐え得る大きなトルク
を伝達することができない。

更に、この公知デバイスの先端部材１及び２は球形面で
も円形腔部においても摩耗するため、種々の特定作動条
件に適合させるためにはこれらの高価で極めて高張る（
本発明で得られるような性能を獲得したければ）部材を
全面的に処理（又は交換）しなければならない、 これらの欠点に加えて、ｎ″ａ記公知デバイスでは球状
支承面４及び管状ケーシング５が自由に球状回転し得、
この自由度（３度）がこの連結デバイスの寿命に有害な
作用（衝撃及び揺動）を及ぼし得る。

要約すれば本発明は、フレを殆んど伴うことな（大きな
トルクと大きな推力とを完全に伝達し得、従って掘削シ
ステムで特に効果的に使用し得る連結デバイスを提供″
３″るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図を工連結された２つのシャフトの互に合致する軸
と一方のシャフトの揺動軸とを通過する面に沿って切断
した部分断面図を含み且つ保持部材を除去した本発明の
デバイスの正面図、第２図は第１図の先端部材を示す斜
視図、第３図は第１図の中間部材を示す斜視図、第４図
は保持部材の断面を含む第１図のデバイスの正面図、第
５図は第１図の先端部材と第３図の中間部材とを分解し
た斜視図、第６図は第１図のデバイスの一変形例を示す
軸方向断面図である。 １．２・・・先端部材、 ３・・・中間部材、 ５．６・・・シャフト、 ７・・・連結中心点、 ２０・・・スリーブ、 ２１．３５，３６．３７・・・リング。 代理人弁理士今　村　元 ＦＩＧ、１ ＦＩＧ　４ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　大きなフレを伴わずに揺動シャフトを連結する
   ためのデバイスであって、第１及び第２シヤフトの互に
   向かい合う先端に固定すべく構成された第１及び第２先
   端部材とこれら画先端部材間に配置される中間部材とか
   らなっており、前記先端部材は連結のほぼ中心点で互に
   合致する長手方向軸と、前記連結中心点でほぼ重なり合
   い且つ第１及び嬉２先端部材の前記各長手方向軸に夫々
   直交する第１及び第２揺動軸を中心とした回転面たる第
   １及び第２凹状円柱形支承面とを有しており、これら２
   つの支承面の円柱面が互に等しい直径を有しており、前
   記中間部材はほぼ直交する２つの揺動軸を中心とした回
   転面たる第１及び第２凸状円柱形支承面を有しており、
   前記先端部材はこれら凸状支承面を夫々第１及び第２先
   端部材の前記凹状支承面と協働させそれによって軸を中
   心に回転する前記の２つのシャフト間の駆動トルク伝達
   と、これらシャフト間の推力の伝達と、前記の２つの揺
   動軸を中心とする回転によるこれらシャフトの相対揺動
   とを全て同時に実施せしめるよう配置され、各先端部材
   は該部材自体の揺動軸を辺とし且つ％回転（１８０°）
   から柴犬角距離、即ち揺動軸を中心とする回転により一
   方の先端部材の軸と他方の先端部材の軸延長部との間に
   生じ得る最大角度の２倍の値を差引いた値に等しい角度
   を有する凸状二面体によって規定される面をもつ中実体
   で構成され、前記凹状円柱形支承面は断面が前記二面体
   の角度に等しい角度をもつ円弧形状を有するよう、且つ
   当該先端部材の軸と揺動軸とに対して垂直な１種以上の
   力が前記中間部材に加えられた時、特にトルクが伝達さ
   れた時に、当該先端部材を中間部材から引紐そうとする
   長手方向反力が必ず生じるよう、前記二面体から該先端
   部材内部へかけて空洞状に形成され、この凹状支承面の
   円柱体の母線に沿った長さは中間部材が該凹状支承面内
   で当該先端部材の揺動軸と平行に移動することのないよ
   う該中間部材の凸状支承面と同じ長さを有しており、該
   デバイスは更に前記先端部材が前記長手方向反力の作用
   下で互に離れることのないようこれら先端部拐を連結す
   る保持部材をも備えており、前記中間部材が全体的に凸
   状の表面をもつ中実体で構成され、この表面の２つの部
   分が前記凸状支承面を構成し、これら支承面は半円形の
   断面をもつ半円柱形状を有しており、軸方向長さが前記
   半円の直径に等しく、この半円の中心と前記長さの中心
   とが連結中心点とほぼ合致し、従って該中間部材の表面
   は少なくとも主要部が前記の２つの半円柱形支承面で構
   成され、これら支承面は夫々が円柱体の半円形先端部に
   ２つの平面状半円形支承面な有し、これら平面状支承面
   が他方の半円柱形支承面をわＩ成する側面をもつ半円柱
   体の先端面を形成し、このような中間部材は加工が簡単
   であると共に大きな駆動トルクと大きな軸方向推力とを
   同時に伝達し得ることを特徴とするデバイス。 （２１前記の各凹状円柱形支承面が嵌込み武門形部材に
   よって構成され、該部材は第１内側表面に前記中実中間
   部材の半円柱形支承面と協働するほぼ半円柱形の凹部が
   形成されており、第２及び第３内側表面が前記中間部材
   の半円形支承面と協働すぺ（半円形平面で構成されてお
   り、外側表面がこの凹形部材の移動又は変形を阻止すべ
   く前記先端部材に形成された腔部の壁面に当接され、従
   ってトルクを伝達せしめる前記の種々の摩擦部材が容易
   に交換され得ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載のデバイス。 （３）　前ｉｉｉ：の各凹形部材が２つの嵌込み弐凹形
   半部材からなり、これら半部材はいずれもほぼ半円柱形
   の凹状支承面とはぼ半円形の平面状支承面とを有してお
   り、前記先端部材に形成された方形の原画をもつ角柱形
   腔部内に互に隣接して配置されることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載のデバイス。 ４４１　前記保持部材が第１先端部材に固定されて該部
   材から第２先端部材上に伸味する剛性スリーブからなり
   、該スリーブは第２先晧部材に形成された凸状球形支承
   面と協働する凹状球形支承面を有しており、これら支承
   面は前記連結中止に合わせて調心されていると共にいず
   れも第２シヤフトの周りの環状区域に限定されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のデバイス
   。 （５）前記の凹状球形支承面が前記スリーブ内にネジど
   めされて該スリーブ内部に径方向突起を形成するリング
   上に形成され、そのため前記第２先端部材を該スリーブ
   内に挿入した後で該リングを配置して摩耗による間隙が
   生じた場合にこれを吸収補整せしめ得ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項に記載のデバイス。 （６）前記の最太角距ぬ１が約１０°を越えないことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のデバイス。 （７）　前記の凹状及び凸状球形支承面が２つの別個の
   凹状及び凸状リングによって夫々構成され、これらリン
   グが前記スリーブ内にネジどめされる別のリングにより
   定位随に保持されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項に記載のデバイス。