(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の一定範囲を伸縮自在とする機構を備えたシャフトと、このシャフトの両端部に配置されたユニバーサルジョイントとからなり、これらユニバーサルジョイントの外側に位置する各ヨークに、嵌め合いの外周面に円周方向の溝を有する軸を回転不能に嵌め入れることのできる穴と、嵌め入れられた軸の円周方向の溝に略接しつつ貫通するように設けられたガイドホールとが形成されたドライブシャフトにおいて、
上記各ヨークの少なくとも一方には、上記ガイドホールが軸方向の異なる位置に複数設けられているとともに、上記軸が嵌め入れられた状態で、これらガイドホールの何れか一つにロックピンを挿通し、このロックピンと上記円周方向の溝とを係合させることによって、上記軸に対する上記ヨークの軸方向の位置決めがなされていることを特徴とするドライブシャフト。
【請求項２】
上記各ガイドホールがそれぞれ、軸方向に隣接するガイドホールに対して回転中心を挟んで周方向逆位相の位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のドライブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクター等に用いられる農業機械用ドライブシャフトに関し、更に詳しくは、トルク伝達時に発生する騒音や振動等を低減することのできるドライブシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラクター等の農作業用車両は、その作業目的に応じて種々の農作業機等を連結して使用される。これらの農作業機は、作業の状態に適応できるように可動式（半浮動式）となっているものが多く、作業の休止時には、この農作業機を地面から持ち上げたまま移動できるように設計されている。このような農作業機への動力の伝達に用いられるドライブシャフトは、駆動側となるトラクター等の出力軸と、被駆動側となる農作業機等の入力軸とを連結するもので、内軸と外軸とをスプライン等によって嵌合してなるシャフトと、シャフトの両端に配置されるユニバーサルジョイントとから構成され、変化する入力軸と出力軸の位置関係に対応できるようになっている。
【０００３】
図３は、従来のドライブシャフトを用いた接続例を示す側面図であり、図４は、そのＰ部拡大図である。なお、図３は、農作業機が地面から持ち上げられた状態を示すものであり、ドライブシャフト全体を覆うように取付けられる安全カバー等は、煩雑になるのを防ぐため図示省略してある。
【０００４】
この従来例は、駆動側となるトラクターの出力軸２１と、被駆動側となる農作業機の入力軸２２とを、ドライブシャフト２を使用して接続したものである。ドライブシャフト２のシャフト１１は、内軸１１ａと外軸１２ｂとをスプライン嵌合して構成されている。この構成により、シャフト１１は、軸方向の一定範囲を伸縮自在とされ、トラクターに接続される各農作業機により異なる駆動側出力軸２１と被駆動側入力軸２２との距離の相対変化に追従することができる。
【０００５】
また、このシャフト１１の両端に配置されるユニバーサルジョイント（自在継手）１２ａ，１２ｂは、シャフト１１に直接接続されるヨーク１３ａ，１３ｂと、シャフト１１の外側に位置して出力軸２１および入力軸２２に接続されるヨーク１４ａ，１４ｂとからなり、これら各ヨークは、それぞれ十字形軸（スパイダー）１５ａ，１５ｂの端部（トラニオン）で回転自由に支持される構造となっている。
【０００６】
次に、ドライブシャフトと入出力軸の接続の例として、図４に、ユニバーサルジョイント１２ｂの外側に位置するヨーク１４ｂと出力軸２２の拡大図を示す。ヨーク１４ｂは、ユニバーサルジョイントの十字形軸を支持する略コの字型のフランジ部１４ｈと、出力軸２２と嵌合する略筒状のボス部１４ｉとからなる。ボス部１４ｉの内周面には、軸方向のスプライン溝１４ｊが形成されているとともに、出力軸２２の外周面の軸方向には、１４ｊに対称形となるスプライン溝２２ａが形成され、これらを嵌め合わせて出力軸２２が回転不能に挿入される。
【０００７】
また、出力軸２２の外周面に形成されたスプライン溝２２ａの軸方向略中央部には、一定深さで円周方向に連続する溝（円周溝２２ｂ）が設けられているとともに、これに対応して、ヨーク１４ｂのボス部１４ｉには、出力軸２２を挿入した状態で、上記の円周溝２２ｂに略接するようにして貫通する孔（ガイドホール１４ｋ）が設けられている。そして、このガイドホール１４ｋの一方側から、別途用意したロックピン１６を挿入することによって、このロックピン１６と円周溝２２ｂが係合し、出力軸２２の嵌合が錠止めされることとなる。
【０００８】
なお、このロックピン１６がヨーク１４ｂの回転等により抜け落ちるのを防止するため、突出したロックピン１６の先端近傍に設けられた孔１６ａには、クリップ１６ｂ等が挿入される。また、このガイドホール１４ｋとロックピン１６による錠止め手段は、軸の回転による応力集中を避けるため、円周溝２２ｂの反対側に相当する位置にも設けられている場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようなドライブシャフトにおいて、農作業機等の駆動時に大きな音や振動等が発生してしまう場合があった。このような音や振動は、農作業機を異なる種類に交換したときに発生し易く、特に、作業機を駆動しながら地面から持ち上げたときに大きくなってしまう。
【００１０】
ドライブシャフトにおいて、シャフトの両端に設置される２つユニバーサルジョイントの作動角が異なると、不等速回転となって騒音や振動等が発生するのは周知の事実である。通常、トラクター等と農作業機が接続される場合、図３に示したように、トラクターと駆動側ヨーク１４ａの接続点Ａおよび駆動側のユニバーサルジョイント１２ａの回転中心点Ｂはほぼ一定の位置を保つ。また、被駆動側のユニバーサルジョイント１２ｂの回転中心点Ｃおよび被駆動側ヨーク１４ｂと農作業機との接続点Ｄは、接続される農作業機により変わり、農作業機の上下動によってもその位置を変化させている。そして、駆動側の作動角θ１と被駆動側の作動角θ２は、各ユニバーサルジョイント１２ａ，１２ｂの回転中心（点Ｂ，点Ｃ）の位置関係により決定される。
【００１１】
各農作業機メーカーの設計段階においては、２つの作動角θ１とθ２ができるだけ近くなるようにトラクター，作業機およびドライブシャフトの設計が行われている。しかしながら、それを使用するユーザーにおいては、作業の目的に応じて接続する農作業機を様々なものに交換して使用するため、被駆動側のユニバーサルジョイント１２ｂの回転中心点Ｃの位置が変わり、これら作動角θ１とθ２との差が大きくなってしまうことがある。
【００１２】
また、ドライブシャフトは、大きな作動角をもって回転している場合、２つの作動角θ１とθ２の差が少しでもあると、振れ回りを起こし易いことから、図示したように、農作業機を持ち上げた状態では、特に大きな音や振動等が発生することが考えられる。
【００１３】
本発明は、上記する課題に対処するためになされたものであり、トラクター等の農業用車両に接続される農作業機が交換されたり、その農作業機の状態が変化した場合でも、騒音や振動の発生を抑えることのできるドライブシャフトを提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、軸方向の一定範囲を伸縮自在とする機構を備えたシャフトと、このシャフトの両端部に配置されたユニバーサルジョイントとからなり、これらユニバーサルジョイントの外側に位置する各ヨークに、嵌め合いの外周面に円周方向の溝を有する軸を回転不能に嵌め入れることのできる穴と、嵌め入れられた軸の円周方向の溝に略接しつつ貫通するように設けられたガイドホールとが形成されたドライブシャフトにおいて、上記各ヨークの少なくとも一方には、上記ガイドホールが軸方向の異なる位置に複数設けられているとともに、上記軸が嵌め入れられた状態で、これらガイドホールの何れか一つにロックピンを挿通し、このロックピンと上記円周方向の溝とを係合させることによって、上記軸に対する上記ヨークの軸方向の位置決めがなされていることを特徴とする。
【００１５】
ここで、上記各ガイドホールがそれぞれ、軸方向に隣接するガイドホールに対して回転中心を挟んで周方向逆位相の位置に形成されている構成を好適に採用することができる（請求項２）。
【００１６】
本発明は、トラクター等に用いられる農業機械用ドライブシャフトにおいて、ユニバーサルジョイント外側のヨークと、駆動側あるいは被駆動側の軸との錠止め位置を移動可能とし、ユニバーサルジョイントの作動角を調節することによって、所期の目的を達成しようとするものである。
【００１７】
すなわち、請求項１に係る発明においては、駆動側あるいは被駆動側の軸との接続に用いられるヨークの少なくとも一方に、これら軸との嵌合の錠止めに用いられるガイドホールを、軸方向の位相が異なる位置に複数形成する。この構成により、駆動側あるいは被駆動側の軸との接続点（錠止め位置）と、その軸に接続されているユニバーサルジョイントの回転中心点までの距離を調節することが可能になる。そして、ドライブシャフトのシャフト本体は、その軸方向の長さを一定範囲で伸縮自在とされていることから、上記のような軸の接続点とユニバーサルジョイントの回転中心との距離の変化により、シャフト両端に配置された各ユニバーサルジョイントの回転中心の相対位置が変わることになる。
【００１８】
言い換えれば、農業機械用ドライブシャフトにおいて、接続される農作業機が交換されたり、その農作業機の状態が変化した場合でも、これら軸方向の位置が異なるガイドホールを選択して接続に使用することにより、両端のユニバーサルジョイントの作動角を調節し、これら作動角の差を小さくすることで、シャフトの振れ回りを抑えることができる。従って、本発明のドライブシャフトは、トルク伝達時の騒音や振動等の発生を低減することが可能になる。
【００１９】
なお、このような複数のガイドホールは、被駆動側あるいは駆動側のどちらの外側ヨークに形成してもよく、更には、駆動側と被駆動側の両外側のヨークにそれぞれ形成してもよい。このように両外側のヨークに形成した場合は、これらのガイドホールの選択位置の組み合わせによって、作動角の差が更に少ない条件を設定できるため、より好適である。
【００２０】
なお、上記ガイドホールに挿通される固定具としては、その錠止め位置を容易に変更できることから、ロックピンが好適に採用される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しつつこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるドライブシャフトの構成を示す半断面図であり、図２は、図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。なお、従来例と同様の機能をもつ構成部材には、同じ番号を付記する。
【００２２】
本実施の形態におけるドライブシャフト１も、従来例と同様に、駆動側となるトラクターの出力軸２１と、被駆動側となる農作業機の入力軸２２とを接続するものである。このドライブシャフト１が接続される出力軸２１および入力軸２２の端部には、ドライブシャフト１の各外側ヨーク１４ａ，１４ｂに嵌合できるように、軸方向のスプライン溝２１ａ，２２ａが外周面にそれぞれ形成されているとともに、そのスプライン溝２１ａ，２２ａの軸方向略中間部には、スプライン溝と同程度の深さの円周方向の溝（円周溝２１ｂ，２２ｂ）が形成され、ドライブシャフト１との錠止めに用いられる。
【００２３】
ドライブシャフト１のシャフト１１は、内軸１１ａと外軸１２ｂとをスプライン等を用いて嵌合して構成されている。この構成により、シャフト１１は、軸方向の一定範囲を伸縮自在とされ、トラクターに接続される各農作業機により異なる駆動側出力軸２１と被駆動側入力軸２２との距離の相対変化に追従することができる。
【００２４】
また、シャフト１１の両端に配置されるユニバーサルジョイント（自在継手）１２ａ，１２ｂは、シャフト１１に直接接続されるヨーク１３ａ，１３ｂと、シャフト１１の外側に位置して出力軸２１および入力軸２２に接続されるヨーク１４ａ，１４ｂとからなり、これら各ヨークは、それぞれ十字形軸（スパイダー）１５ａ，１５ｂの端部（トラニオン）で回転自由に支持される構造となっている。なお、入出力軸が接続される部分を除くドライブシャフト１全体は、安全カバー３０等に覆われた構造となっている。
【００２５】
本実施の形態におけるドライブシャフト１の構造的特長は、ユニバーサルジョイント１２ａ，１２ｂの両外側に位置するヨーク１４ａ，１４ｂが、十字形軸１５ａ，１５ｂを支持する略コの字形のフランジ部１４ｈと、入出力軸を嵌合する略筒状のボス部１４ｉとを備えるとともに、それぞれのボス部１４ｉに、軸方向の位置が異なる２つのガイドホール１４ｋ，１４ｋが設けられている点である。
【００２６】
ここで、これらユニバーサルジョイントの外側に位置するヨークのより詳細な構造を説明する。
図２は、入出力軸との接続に用いられるヨークの一方（１４ｂ）の縦方向断面であり、このヨーク１４ｂにおけるボス部１４ｉの内周面には、出力軸２２との嵌合に使用されるスプライン溝１４ｊが形成されている。また、同じボス部１４ｉの外周面には、スプライン溝１４ｊの内径に略接しつつ貫通する２つのガイドホール１４ｋ，１４ｋが、軸方向の位相が異なる位置にそれぞれ形成されている。これらガイドホール１４ｋの一方にはロックピン１７が挿入され、このロックピン１７は、その一方にワッシャ１７ｂを通したのち、端部近傍に設けられた孔１７ａにクリップ１７ｄを挿入することで、入出力軸のボス部１４ｉからの抜け止めを行っている。なお、このロックピン１７は、ガイドホール１４ｋ内に嵌め入れられたばね１７ｃにより、出力軸２２の錠止め・解除位置を往復するノックピン形式とされる。
【００２７】
以上のような構成により、このドライブシャフト１は、錠止めに用いるガイドホール１４ｋを選択することにより、両外側に配置された各ヨーク１４ａ，１４ｂと、これらに嵌合される入出力軸の軸方向の接続位置（錠止め位置）を容易に変更することができるようになる。また、軸との錠止め位置を移動させることにより、シャフト両端に配置された各ユニバーサルジョイント１２ａ，１２ｂの回転中心の相対位置を変え、これらの作動角を調節することが可能になる。従って、このドライブシャフト１は、被駆動側に接続される農作業機の種類の変更や、作業機の地面からの持ち上げ等によって振れ回りを起こした場合でも、これらのガイドホール１４ｋの中から、両ユニバーサルジョイントの作動角の差が小さくなる組み合わせを選択して錠止めに使用することにより、ドライブシャフトの回転をスムーズにして、発生する音や振動を低減することができる。
【００２８】
なお、以上の実施の形態では、軸方向の異なる位置に２つのガイドホールを備えるヨークを示したが、本発明のドライブシャフトはこれに限らず、外側ヨークのボス部を延長することで、軸方向の異なる位置に更に多くのガイドホールを形成することもできる。
【００２９】
また、各ガイドホールはそれぞれ、軸方向に隣接するガイドホールに対して回転中心を挟んで周方向逆位相の位置に形成することが望ましい。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、本発明のドライブシャフトによれば、駆動側あるいは被駆動側の軸との接続点（錠止め位置）と、その軸に接続されているユニバーサルジョイントの回転中心点までの距離を変えることで、シャフト両端に配置されたユニバーサルジョイントの作動角を容易に調節することが可能になる。従って、本発明のドライブシャフトは、トラクター等の農業用車両に接続される農作業機が交換されたり、その農作業機の状態が変化した場合でも、両端のユニバーサルジョイントの作動角の差を小さくすることで、トルク伝達時のドライブシャフトの振れ回りを抑え、騒音や振動等の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるドライブシャフトの構成を示す半断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】従来のドライブシャフトを用いた接続例を示す側面図である。
【図４】図３のＰ部拡大図である。
【符号の説明】
１，２  ドライブシャフト
１１  シャフト
１１ａ  内軸
１１ｂ  外軸
１２ａ，１２ｂ  ユニバーサルジョイント
１３ａ，１３ｂ  ヨーク
１４ａ，１４ｂ  ヨーク
１４ｈ  フランジ部
１４ｉ  ボス部
１４ｊ  スプライン溝
１４ｋ  ガイドホール
１５ａ，１５ｂ  十字形軸
１６  ロックピン
１６ａ  孔
１６ｂ  クリップ
１７  ロックピン
１７ａ  孔
１７ｂ  ワッシャ
１７ｃ  ばね
１７ｄ  クリップ
２１  出力軸
２１ａ  スプライン溝
２１ｂ  円周溝
２２  入力軸
２２ａ  スプライン溝
２２ｂ  円周溝
３０  安全カバー
【図１】
0004041950.tif 000002
【図２】
0004041950.tif 000003
【図３】
0004041950.tif 000004
【図４】
0004041950.tif 000005