(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動及び被駆動軸の軸芯が軸と直角方向にオフセットされた各装置間に等速回転動力を伝達する場合、又は、互いの軸芯位置が軸と直角方向に不定的に変化する各装置間に等速回転動力を伝達するため従来から使用されている、一対の自在続手とスプラインヨークを使用したプロペラシャフト機構、又は等速ドライブシャフト機構等と比較して、簡易構造で低コスト、かつ各装置間の設置間隔を小さくできる、溝嵌合等速ジョイントを提供する。【解決手段】駆動及び被駆動装置間を回転動力伝達する駆動側と被駆動側の各軸２，１０の片端に棒状の凸４，８を設け、一枚の板６の表裏にその板の中心で直角に交差するように駆動及び被駆動各軸２，１０の凸４，８が勘合しスライドする凹状の溝５を設ける。向かい合わせた駆動及び被駆動装置の各軸の凸４，８に、プレート表裏の各凹５を嵌合したジョイント構成にすることにより各装置間に等速回転動力を伝達させる。【選択図】図２
2008202611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側と被駆動側の各回転軸の合わせ方向端に角棒状の凸を設け、一枚の中板の表裏各面に一ずつ凹状の溝を互いが直角となるように設け、駆動及び被駆動各軸の凸が中板の各凹にスライド嵌合するようにして中板を挟み合わせて回転を伝達することにより、回転中に駆動及び被駆動軸芯間距離が軸と直角方向に不定的な変化が発生しても等速の回転動力伝達することを特徴とする、溝嵌合接続の等速ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動及び被駆動装置間で回転動力を伝達するとき、各装置の駆動と被駆動の軸芯位置が異なる場合、又は各装置間の軸芯位置に変化が生じる場合や変化させることを必要とする場合に、各装置間に等速の回転動力伝達する機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
代表的な装置で、自動車の回転動力伝達機構の等速ドライブシャフトやプロペラシャフトのように、駆動及び被駆動装置の軸芯位置が同一位置でない、又は回転動力伝達中に互いの軸芯位置が軸延直方向の直角方向に不定的に変化する等の各装置間に等速回転動力を伝達するため、一対の自在続手を装着したプロペラシャフト等や等速ドライブシャフトで回転動力を伝達している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
(ア)等速ドライブシャフトやプロペラシャフトを構成するために高精度な部品を多数組み    合わせた一対の自在続手を必要とする。
(イ)等速ドライブシャフトやプロペラシャフトで回転動力伝達するとき、駆動及び被駆動    の各装置間の軸芯位置に変化が生じる場合各々装置の設置間距離に伸縮が伴うため、    その伸縮を吸収するスプラインヨーク等が必要となり、等速ドライブシャフトやプロ    ペラシャフト機構の長さは、一対の自在続手の大きさ分とスプラインヨーク長さ分を    必要とする。
(ウ)本発明は、上記(ア)の一対の自在続手の省略、及び、上記(イ)のスプラインヨークの    省略、並びに、駆動及び被駆動装置の最小設置間隔の縮小等の問題点を解決するため    なされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
(ア)図１に示すように、円形の板３に角棒状の突起４を設けて駆動軸２の被駆動側先端に    結合する。
(イ)上記(ア)同様、円形の板９に角棒状の突起８を設けて被駆動軸10の駆動側先端に結合    する。
(ウ)円形の板スライドプレート６の片面に、溝５を駆動軸２の突起４とスライド嵌合する    ように設ける。
(エ)円形の板スライドプレート６の上記(ウ)反面には溝７を被駆動軸10の突起８とスライ    ド嵌合するように、かつ、上記(ウ)の溝5と互いが中央で直角に交差するように設け    る。
(オ)駆動軸２の突起４に、スライドプレート６の溝５を嵌合させ、スライドプレート６の    溝７に被駆動軸10の突起８を嵌合させて溝嵌合等速ジョイントを構成する。
(カ)上記(オ)の構成で、駆動軸２を回転すると、回転はスライドプレート６を介して被駆    動軸10を回転する。
(キ)溝嵌合等速ジョイントが駆動装置１から被駆動装置11に回転動力伝達中、駆動軸２と    被駆動軸10の互いの軸芯距離を軸延直方向の角方向に移動するとき、スライドプレー    ト６の溝５とスライドプレート６の溝７が各々直角に交差するように設けてあるため    、入力軸２の突起４とスライドプレート６の溝５及び被駆動軸10の突起８とスライド    プレート６の溝７とがスライドし、スライドプレート６が回転移動しながら等速の回    転動力が伝達される。
(ク)駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８又はスライドプレート６の溝５と溝７の長さ    を大きく作製することで、駆動軸２と被駆動軸10の互いの軸芯間の移動可能距離を大    きく設定することができる。
【発明の効果】
【０００５】
(ア)当発明の溝嵌合等速ジョイントは極めて簡易な構造で駆動軸２と被駆動軸10の軸芯位    置が異なる装置間を等速の回転動力伝達ができるため、同じ用途に用いられるプロペ    ラシャフト機構や等速ドライブシャフト機構と比較すると、高精度な部品を多数組み    合わせた一対の自在続手機構とスプラインヨーク等が不要になる。
(イ)溝嵌合等速ジョイントは、従来のプロペラシャフト機構や等速ドライブシャフトと比    較して構造が簡易であり制作費が廉価である。
(ウ)駆動及び被駆動装置間の設置間隔を小さくできるため機械全体の構成が小型化できる    。
(エ)溝嵌合等速ジョイントは、制作費の廉価性を活かして、回転・回動・遥動等の機能を    伴う玩具等に採用することも有効である。
(オ)溝嵌合等速ジョイントは、前記(ウ)の通り駆動及び被駆動装置との間隔が小さい特質    、及び、各軸芯間距離を随意にコントロールできる特性を活かして、人型ロボットの    肩間接や首関節等の様な動作に採用することも有効である。
(カ)図(６)と(００１０)に記載した、回転ホイール偏芯回転機構は、溝嵌合等速ジョイン    トを活用することによって、従来のプロペラシャフト機構や等速ドライブシャフトで    は不可能なことを実現するものであり、回転軸に設けた回転軸と一体で回転する他の    回転体の回転中心位置を随意にコントロールできるため、この特性を活かして多様な    用途に応用できる。
(キ)上記(カ)の回転ホイール偏芯回転機構は、一回転軸に回転ホイールを数個連設可能で    あり、キャタピラーやコンベアーベルト等を高精度・高効率に駆動する等の用途に有    効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
(ア)以下、本発明の実施の形態を説明する、図１は溝嵌合等速ジョイントを分解した各部    品構成図である。
(イ)図1の駆動軸２は被駆動軸端に突起４を有する円板３を直結してあり、被駆動軸10の    駆動軸側端にも突起８を有する円板９を直結してある。
(ウ)スライドプレート６の駆動側面には、駆動軸２の突起４にスライド嵌合する５溝と、    反対の被駆動側面には被駆動軸10の突起８にスライド嵌合する溝７が、スライドプレ    ート６の中心において互いに直角に交差するように設けてある。
(エ)駆動軸の突起４とスライドプレート６の溝５、及び、被駆動軸の突起８とスライドプ    レート６の溝７の材質や構造は、互いの摩擦係数が小さい材質及び構造にし、潤滑と    防塵に配慮すること。
(オ)駆動軸の突起４と被駆動軸10の突起8の高さと幅、それらに勘合するスライドプレー    ト６の溝５と同じく溝７の深さと幅は伝達トルクを考慮した大きさに設定すること。
(カ)図2の図(Ａ)は組み付け状態の上斜視図であり、図(Ｂ)は下斜視図であり、図(Ｃ)は    図(Ｃ)の斜視図の状態から駆動同軸２と被駆動軸10の軸芯間を距離Ｎ水平移動した図    である、尚、各図の駆動側の板３と被駆動側の板９の大きさの違いは、図示表現し易    すくするためであり実用上の大きさは同じでよい。
【０００７】
(ア)図3の図(Ｇ)は被駆動軸10の移動方向を示す図であり、図3の図(Ａ)は、溝嵌合等速ジ    ョイントを駆動軸２及び被駆動軸10を同芯上に組み付けた状態から被駆動軸10を図(    Ｇ)に示すＸ方向にＮ移動した時の下斜視図であり、図(Ａ１)は図(Ａ)を上から見た    場合の平面仮想図である。
(イ)図３の図(Ａ１)の仮想図のＩＣは駆動軸芯であり、ＵＣは被駆動軸芯であり、ＳＰＣ    はスライドプレート６の中心であって、Ｒは駆動軸２の回転が被駆動軸10に伝達され    るときスライドプレート６の中心ＳＰＣが描く仮想円である。
(ウ)図３の図(Ｂ)・図(Ｃ)・図(Ｄ)・図(Ｅ)は、図(Ａ)を基として駆動軸２が４５°回転    する毎に駆動軸２がスライドプレート６を介し被駆動軸10に回転を伝達する様子を示    した下斜視図である。
(エ)図３の図(Ｂ1)は図(Ｂ)に、図(Ｃ1)は図(Ｃ)に、図(Ｄ1)は図(Ｄ)に、図(Ｅ１)は図(    Ｅ)に各々対応する上から見た平面仮想図である。
(オ)以降(カ)から(ス)まで、駆動軸２の回転が軸芯位置の異なる被駆動軸10に180°回転    伝達する過程について説明する。
(カ)スライドプレート６の表裏の溝５と溝７は互いが中心で直角になるように設けてある    。
(キ)図３の図(Ａ)は、駆動軸芯ＩＣから被駆動軸芯ＵＣを図(Ｇ)に示すＸ方向にＮ移動さ    せた図であり、駆動軸２の突起４は図(Ｇ)に示すＹ〜−Ｙ方向であり、従って勘合す    るスライドプレート６の溝５も図(Ｇ)に示すＹ〜−Ｙ方向である。
(ク)図３の図(Ａ)のスライドプレート６の被駆動側の溝７は駆動側の溝５に対して直角に    設けてあるため、被駆動軸10の突起８は溝７と同じく図(Ｇ)に示すＸ〜−Ｘ方向であ    る。(図３)の図(Ａ)がこの時点の下斜視図であり図(Ａ1)がその平面仮想図である。
(ケ)図3の図(Ｂ)の４５Ｒは、前記(キ)(ク)の状態から駆動軸２が角４５°回転した図で    あり、駆動軸２の突起４とスライドプレート６の溝５も角４５°回転し、伴ってスラ    イドプレート６の溝７と被駆動軸10の突起８も角４５°回転するが、この時点でスラ    イドプレート６の中心ＳＰＣは、咬み合う各凹凸間でスライドと回転をしながら駆動    軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心位置に重なる。(図3の図(Ｂ)がこ    の時点の下斜視図であり図(B1)がその平面仮想図である。)
(コ)図3の図(Ｃ)の９０Ｒは、前記(ケ)の状態から駆動軸２が更に角４５°回転した図で    あり、駆動軸２の突起４とスライドプレート６の溝５も更に角４５°回転し、伴って    スライドプレート６の溝７と被駆動軸10の突起８も更に角４５°回転するが、この時    点でスライドプレート６の中心ＳＰＣは、咬み合う各凹凸間でスライドと回転をしな    がら駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８が交差する中心位置に重なる。
(この時点で、スライドプレート６はＩＣとＵＣの中間を中心として１８０°公転し    ている。図3の図(Ｃ)がこの時点の下斜視図であり図(Ｃ1)がその平面仮想図である。    )
(サ)図3の図(Ｄ)の１３５Ｒは、前記(コ)の状態から駆動軸２が更に角４５°回転した図    であり、駆動軸２の突起４とスライドプレート６の溝５も更に角４５°回転し、伴っ    てスライドプレート６の溝７と被駆動軸10の突起８も更に角４５°回転するが、この    時点でスライドプレート６の中心ＳＰＣは、咬み合う各凹凸間でスライドと回転をし    ながら駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心位置に重なる。(図3の    図(Ｄ)がこの時点の下斜視図であり図(Ｄ1)がその平面仮想図である。)
(シ)図3の図(Ｅ)の180Ｒは、前記(サ)の状態から駆動軸２が更に角４５°回転した図であ    り、駆動軸２の突起４とスライドプレート６の溝５も更に角４５°回転し、伴ってス    ライドプレート６の溝７と被駆動軸10の突起８も更に角４５°回転するが、この時点    でスライドプレート６の中心ＳＰＣは、咬み合う各凹凸間でスライドと回転をしなが    ら駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心位置に重なる。
この時点で、スライドプレート６は駆動軸２の中心ＩＣと被駆動軸10の中心ＵＣの中    間を中心として１公転している。(図3の図(Ｅ)がこの時点の下斜視図であり、図(Ｅ1    )がその平面仮想図である。)
(ス)前記(カ)から(シ)のように、スライドプレート６の中心ＳＰＣは、常に駆動軸２の突    起４と被駆動軸10の突起８の交点を求めつつ、咬合する凹凸間をスライドしながら、    回転と公転をしつつ駆動軸２の回転を被駆動軸10に対して等角度(等速)で回転を伝達    する。
以上が０°から180°回転伝達するまでの説明になるが、180°から360°回転伝達ま    では同様なので割愛する。
【０００８】
(ア)図４の図(Ｇ)は、図(Ａ)の駆動軸2の中心ＵＣを移動させる方向を示す図であり、図    ４の図(Ａ)は溝嵌合等速ジョイントを図２に示すような駆動軸２及び被駆動軸10を同    芯上に組み付けた状態から、被駆動軸10を図(Ｇ)に示すＸ方向にＮ移動した時の平面    仮想図である。
(イ)図4の図(Ｂ)は、前記(ア)の図(Ａ)の状態から駆動軸２を回転しない状態で被駆動軸1    0を図(Ｇ)に示すＹ方向に距離Ａスライド移動した図であり、スライドプレート６の    中心ＳＰＣが駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心点を求めながら    回転せずにスライド移動する、この時被駆動軸10は回転しない。
(ウ)図4の図(Ｃ)は、前記(ア)の図(Ａ)の状態から駆動軸２を回転しない状態で被駆動軸1    0を図(Ｇ)に示すＸ方向に更に距離Ｂスライド移動した図であり、スライドプレート    ６の中心ＳＰＣが駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心点を求めな    がら回転せずにスライド移動する、この時被駆動軸10は回転しない。
(エ)図4の図(Ｄ)は、前記(ア)の図(Ａ)の状態から駆動軸２を回転しない状態で被駆動軸1    0を図(Ｇ)に示す−Ｙ方向に距離Ｃスライド移動した図であり、スライドプレート６    の中心ＳＰＣが駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心点を求めなが    ら回転せずにスライド移動する、この時被駆動軸10は回転しない。
(オ)図4の図(Ｅ)は、前記(ア)の図(Ａ)の状態から駆動軸２を回転しない状態で被駆動軸1    0を図(Ｇ)に示す−Ｘ方向に距離N+Dスライド移動した図であり、スライドプレート６    の中心ＳＰＣが駆動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心点を求めなが    ら回転せずにスライド移動する、この時被駆動軸10は回転しない。
(カ)上記(ア)から(オ)に見るように、駆動軸２を回転しないで被駆動軸10の軸位置をスラ    イド移動すると、駆動軸２と被駆動軸10には回転は生じず、スライドプレート６が駆    動軸２の突起４と被駆動軸10の突起８の交差する中心点に沿って回転はしないでスラ    イド移動する。
(キ)したがって、駆動軸４から被駆動軸10に回転動力伝達中双方の軸芯間隔に変化が生じ    ても上記(カ)の通りスライドプレート６のスライド移動により駆動軸２の回転は被駆    動軸10に等速で回転が伝達される。
(ク)但し、駆動軸２と被駆動軸10の間隔を大にしすぎたとき、駆動軸２の突起４とスライ    ドプレート６の溝５及び被駆動軸10の突起８とスライドプレー６の溝７の嵌合長が小    さくなり嵌合部分に回転ねじれ力が集中しスライドの障害となるため、各突起と溝の    長さは駆動軸２及び被駆動軸10の芯間が最大となる距離を考慮したうえ適切に設定に    する必要がある。
【０００９】
(ア)図５の図(Ａ)は当発明の溝嵌合等速ジョイント機構であり、図(aa)は当該機構で駆動    装置1と被駆動装置11間の設置オフセット間隔をＮとして接続したイメージ図である    。
(イ)図５の図(Ｂ)は従来のプロペラシャフト機構Ｐを用いた図であり、図(bb)は当該機構    で駆動装置1と被駆動装置11間の設置オフセット間隔をＮとし、プロペラシャフト機    構Ｐの位相角度Ｘを３０°に接続した図である。
(ウ)図５の図(Ａ)・図(aa)と図(Ｂ)・図(bb)を比較して、図(Ａ)及び図(aa)の溝嵌合等速    ジョイント機構の方の構造が簡易であり、駆動装置1と被駆動装置11の各装置の設置    可能間隔がＡとＢの差であるＣ分を小さくできることが確認できる。
【００１０】
(ア)図(６)は溝勘合等速ジョイントを活用した、回転ホイール偏芯回転機構で、(前記(０    ００９)までの機構である、駆動及び被駆動軸芯が各軸の延直方向と直角方向に位置    が異なるように配置された各装置間を等速の回転動力伝達する機構とは別に)回転軸2    1に設けた回転ホイール24の回転軸芯ｄを回転軸21の軸芯ａから随意に偏芯させた位    置で回転させる機構であり、以降これについて説明する。
(イ)図６の図(Ａ)は、回転ホイール偏芯回転機構の構成図であり、回転軸21は入力回転軸    でありその中心をａとし、回転軸プレート22は図1を例にすれば棒状の突起を有する    板３に相当する、スライドリング23は図1を例にすればスライドプレート６に相当す    る、回転ホイール24は図1を例にすれば駆動軸側の突起を有する板３に相当するもの    でその中心をｄとし、その回転ホイール24が回転するとき回転軸21の中心ａとの偏芯    距離を調整保持するために位置調整カラーＡ26と位置調整カラーＢ25が設けてある。
(ウ)図６の各図(Ａ)・(Ｂ)・(C)・(D)に示す位置調整カラーＡ26は、外径が位置調整カラ    ー25の穴に回転するように組み込む大きさで中心をｂとし、内径は回転軸21に回転す    るように組み込む大きさで中心は各図で示すように中心位置から距離ｎオフセットし    てあり、回動させる調整レバーＡ27を取付けている。
(エ)図６の各図(Ａ)・(Ｂ)・(C)・(D)に示す位置調整カラーＢ25は、外径が回転ホイール    24の穴に回転するように組み込む大きさで中心をｃとし、内径は位置調整カラーＡ26    を回転するように組み込む大きさで中心は各図で示すように中心位置ｃから距離ｎオ    フセットしてあり、回動させる調整レバーＢ28を取付けている。
(オ)図６の図(Ｇ)は回転軸21の周囲を回転ホイール24の中心ｄが移動する方向を示すもの    である。
(カ)図６の図(Ｈ)は、回転軸21の中心ａを基準にし、回転ホイール24の回転中心ｄの位置    を随意に変更するために位置調整カラーＡ26と位置調整カラーＢ25を回動させる方向    を示すもので、右回転を右、左回転を左と示すものである。
(キ)図６の回転軸21と一体に回転ホイール24が偏芯位置で回転する様子の説明は前記(０    ００７)の説明内容と同様なので割愛する。
(ク)図６の図(Ｂ)は、回転ホイール24の中心ｄが回転軸21の軸芯ａと同一(偏芯距離ゼロ)    の位置で回転する時である、この時に位置調整カラーＡ26の中心ｂは、回転軸21の軸    芯ａから図(Ｇ)に示すＸ方向に距離ｎに位置しており、位置調整カラーＢ25の中心ｃ    は回転軸21の軸芯ａと同一位置になっている。
(ケ)図６の図(Ｃ)は、回転ホイール24の中心ｄが回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示す−Ｘ    方向に距離ｎ+ｎに位置して回転する時である、この時に位置調整カラーＡ26の中心    ｂは回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示す−Ｘ方向に距離ｎに位置しており、位置調整    カラーＢ25の中心ｃは回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示す−Ｘ方向に距離ｎ+ｎに位    置している。
この時は、図(Ｂ)に示す回転軸21の軸芯ａと回転ホイール24の中心ｄの位置が同一で    ある時点から、位置調整カラーＢ26を図(Ｈ)に示す右又は左に180°回動した位置の    図である。
(コ)図６の図(Ｄ)は、回転ホイール24の中心ｄが回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示すＸ方    向に距離ｎ+ｎに位置して回転する時である、この時に位置調整カラーＡ26の中心ｂ    は回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示すＸ方向に距離ｎ移動しており、位置調整カラー    Ａ25の中心ｃは回転軸21の軸芯ａから図(Ｇ)に示すＸ方向に距離ｎ+ｎに位置してい    る。
この時は、図(Ｂ)に示す回転軸21の軸芯ａと回転ホイール24の中心ｄの位置が同一で    ある時点から、位置調整カラーＢ25を図(Ｈ)に示す右又は左に180°回動した位置の    図である。
(サ)溝嵌合等速ジョイントを利用するホイール偏芯機構は、前記(ク)・(ケ)・(コ)のよう    に、位置調整カラーＢ25と位置調整カラーＡ26を位置調整レバーＢ及び位置調整レバ    ーＡによって回動調整することにより回転ホイール24の回転中心位置をＸ・−Ｘ・Ｙ    ・−Ｙの各混在方向に距離はゼロからｎ＋ｎの範囲で、回転軸21の軸芯ａと回転ホイ    ール24の中心ｄの偏芯位置を随意に変更可能な機構である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】当発明の溝嵌合等速ジョイントの分解状態の斜視図
【図２】当発明の溝嵌合等速ジョイントの組立状態の斜視図
【図３】溝嵌合等速ジョイントの回転伝達状況説明図
【図４】駆動及び被駆動軸芯間隔に変化が生じた時の説明用仮想図
【図５】当発明の溝嵌合等速ジョイント機構と従来のプロペラシャフト機構との比較図
【図６】溝嵌合等速ジョイントを活用した回転ホイール偏芯機構
【符号の説明】
【００１２】
１      駆動側装置
２      駆動軸
３      駆動軸２の先端に直結した棒状の突起を有する板
４      駆動軸先端の棒状の突起
５      駆動軸先端の突起４が嵌合しスライドするスライドプレートの溝
６      スライドプレート
７      被駆動軸先端の突起８が嵌合しスライドするスライドプレートの溝
８      被駆動軸先端の棒状の突起
９      被駆動軸10の先端に直結した棒状の突起を有する板
10      被駆動軸
11      被駆動側装置
21      回転軸
22      回転軸プレート
23      スライドリング
24      回転ホイール
25      位置調整カラーＢ
26      位置調整カラーＡ
27      調整レバーＡ
28      調整レバーＢ
ＩＣ    駆動軸の軸芯
ＵＣ    被駆動軸の軸芯
ＳＰＣ  スライドプレート６の中心点
Ｒ      スライドプレート６が公転する時の中心点ＳＰＣが描く軌跡の仮想円
Ｐ      プロペラシャフト機構図
ａ      回転軸21の軸芯
ｂ      位置調整カラー26の中心
ｃ      位置調整カラー25の中心
ｄ      回転ホイール24の中心  
ｎ      位置調整カラー26及び位置調整カラー25の中心位置を基準にする穴の中心の偏芯        距離            
【図１】
2008202611.tif 000003
【図２】
2008202611.tif 000004
【図３】
2008202611.tif 000005
【図４】
2008202611.tif 000006
【図５】
2008202611.tif 000007
【図６】
2008202611.tif 000008