(57)【要約】【課題】入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供する。【解決手段】ソケットヨーク１１と、ピンヨーク１２と、カップリングヨーク１３と、クロスベアリング１４、１５とを有し、ソケットヨーク１１内に収容され、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とを屈曲自在に結合する球面軸受１６とを備えたダブルカルダンジョイントにおいて、ソケットヨーク１１が、球面軸受１６をソケットヨーク１１の軸線方向に摺動させる筒状部３３を有し、カップリングヨーク１３が、球面軸受１６をカップリングヨーク１３の軸線方向と直交する方向に摺動させる第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８を有し、ピンヨーク１２が、球面軸受１６に形成された貫通孔１６ａ内で摺動する円柱部３７を有することを特徴とする。【選択図】図４
2009168190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のヨークと、互いに直交する２軸を有する第１の十字軸を介して前記第１のヨークに連結された第２のヨークと、互いに直交する２軸を有する第２の十字軸を介して前記第２のヨークに連結された第３のヨークと、前記第１のヨーク内に収容され前記第１のヨークと前記第３のヨークとを屈曲自在に結合する球面軸受とを備えたダブルカルダンジョイントにおいて、
前記第１のヨークが、前記球面軸受を前記第１のヨークの軸線方向に摺動させる筒状部を有し、
前記第２のヨークが、前記球面軸受を前記第２のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させる軸受案内部材を有し、
前記第３のヨークが、前記球面軸受に形成された貫通孔内で摺動する円柱部を有することを特徴とするダブルカルダンジョイント。
【請求項２】
前記第２のヨークの前記軸受案内部材が、前記球面軸受を案内する第１の球面軸受ガイドと、前記球面軸受を挟んで前記第１の球面軸受ガイドと対向して配置され、前記球面軸受を案内する第２の球面軸受ガイドとを有することを特徴とする請求項１に記載のダブルカルダンジョイント。
【請求項３】
前記第２のヨークが、前記第１の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第１の押圧手段と、前記第２の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第２の押圧手段とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダブルカルダンジョイント。
【請求項４】
前記第２のヨークが、前記軸受案内部材により前記球面軸受が摺動する方向と直交する方向に形成された第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔内を前記第１の球面軸受ガイドを摺動させるとともに、前記球面軸受を挟んで前記第１の貫通孔と対向して形成された第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔内を前記第２の球面軸受ガイドを摺動させるようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１の請求項に記載のダブルカルダンジョイント。
【請求項５】
前記第１の押圧手段が、屈曲部を有する第１の板ばねで構成され、前記第１の板ばねの一端部が前記第１の球面軸受ガイドの側面に固定され、前記第２の押圧手段が屈曲部を有する第２の板ばねで構成され、前記第２の板ばねの一端部が前記第２の球面軸受ガイドの側面に固定されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１の請求項に記載のダブルカルダンジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルカルダンジョイント、詳しくは、入力軸と出力軸とがなすジョイント角が変化しても、入力軸と出力軸の角速度を等しくするようにしたダブルカルダンジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のダブルカルダンジョイントとして、例えば、図１１（ａ）に示すように、第１のヨークとしてのソケットヨーク１０１と、第３のヨークとしてのピンヨーク１０２とが、第２のヨークとしての図示しないカップリングヨークおよび、十字軸としてのクロスベアリング１０３、１０４を介して屈曲自在に連結されたダブルカルダンジョイント１００が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このダブルカルダンジョイント１００においては、ソケットヨーク１０１に設けた筒部１０１ａと、ピンヨーク１０２に設けたピン１０２ａとの間に、球面軸受１０５を構成する球面軸受１０５ａおよび球面軸受シート１０５ｂが介装されている。この球面軸受１０５ａは、ピンヨーク１０２のピン１０２ａに対して図示しないニードル軸受を介して回転自在に支持されており、また、球面軸受シート１０５ｂは、ソケットヨーク１０１の筒部１０１ａの内周部に固定されており、球面軸受１０５ａと球面軸受シート１０５ｂとが摺動するようになっている。
【０００４】
この場合、例えば、ソケットヨーク１０１が図示しない入力軸に連結されるとともに、図示しないピンヨーク１０２が出力軸に連結され、球面軸受１０５ａの中心Ｐｂを回転中心として入力軸および出力軸が屈曲するようになっている。ピンヨーク１０２のピン１０２ａが球面軸受１０５ａ内を軸線方向に摺動するので、入力軸と出力軸とがなすジョイント角が変化しても、単一のクロスベアリングで構成されたカルダンジョイントと比較し、入力軸の回転が出力軸に略等速で伝達されるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２９１６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の従来のダブルカルダンジョイント１００においては、図１１（ａ）に示すように、ソケットヨーク１０１の回転中心Ｐ１とピンヨーク１０２の回転中心Ｐ２と結ぶ直線Ｌと回転中心Ｐ１と球面軸受１０５ａの中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ１とがなす角θと、直線Ｌと回転中心Ｐ２と球面軸受１０５ａの中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ２とがなす角θ２とが等しいとき、すなわち、ΔＬ１の距離とΔＬ２の距離とが等しいときは、ソケットヨーク１０１の角速度ω１（ｒａｄ／ｓ）とピンヨーク１０２の角速度ω２（ｒａｄ／ｓ）とが等しくなり、ソケットヨーク１０１とピンヨーク１０２とが等速で回転する。ここで、角速度とは、物体の回転の速さを表し、例えば、半径ｒおよび基準からの角度θで表される極座標における角度θの時間変化をいい、単位時間当たりに進む角度を表している。したがって、等速円運動であれば角速度は変化しない。
【０００７】
しかしながら、図１１（ｂ）に示すように、ソケットヨーク１０１とピンヨーク１０２との揺動が大きい場合には、直線Ｌと直線ΔＬ１とがなす角θ１´と、直線Ｌと直線ΔＬ２とがなす角θ２´とがθ１´＞θ２´となる。すなわち、距離ΔＬ１と距離ΔＬ２´とがΔＬ２´＞ΔＬ１となり等しくならない。
【０００８】
図１０は、入力軸および出力軸のいずれかの軸線と直線Ｌとがなすジョイント角（ｄｅｇ）、例えば、なす角θ２ないしθ２´と、入力軸および出力軸のいずれかの角速度（ｒａｄ／ｓ）、すなわち、極座標における角度θの時間変化との関係を表すグラフである。
図１０に示す屈曲線は、従来の技術における出力軸側の角速度の変化を示している。この屈曲線の場合、出力軸側の軸線と直線Ｌとがなすジョイント角が０ｄｅｇおよびθａでは、図１１（ａ）に示す角度θ１と角度θ２が等しくなるので角速度は０となり、入力軸および出力軸は等速となる。しかし、それ以外の角度においては、角度θ１と角度θ２が等しくならないので角速度に変化が生ずる。
【０００９】
その結果、ソケットヨーク１０１の角速度ω１とピンヨーク１０２の角速度ω２とが等しくならず、ソケットヨーク１０１とピンヨーク１０２とが不等速で回転してしまうので、ダブルカルダンジョイント１００に振動が励起され騒音が発生するおそれがあった。また、トルクの伝達の効率が低下してしまうおそれがあった。このように、従来のダブルカルダンジョイント１００においては、等速性が不十分であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、前述のような従来の問題を解決するためになされたもので、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るダブルカルダンジョイントは、上記目的達成のため、（１）第１のヨークと、互いに直交する２軸を有する第１の十字軸を介して前記第１のヨークに連結された第２のヨークと、互いに直交する２軸を有する第２の十字軸を介して前記第２のヨークに連結された第３のヨークと、前記第１のヨーク内に収容され、前記第１のヨークと前記第３のヨークとを屈曲自在に結合する球面軸受とを備えたダブルカルダンジョイントにおいて、前記第１のヨークが、前記球面軸受を前記第１のヨークの軸線方向に摺動させる筒状部を有し、前記第２のヨークが、前記球面軸受を前記第２のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させる軸受案内部材を有し、前記第３のヨークが、前記球面軸受に形成された貫通孔内で摺動する円柱部を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成により、第１のヨークの筒状部内を、球面軸受が第１のヨークの軸線方向に摺動するとともに、第３のヨークの円柱部が、球面軸受に形成された貫通孔内で摺動するようにしたので、第２のヨークの軸受案内部材により、球面軸受を第２のヨークの軸線方向と直交する方向に摺動させることができる。その結果、球面軸受が軸受案内部材によりその移動が摺動方向に規制されるので、第１のヨークおよび第３のヨークが球面軸受を介して屈曲したとき、球面軸受の中心と第１のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第１のヨークの回動中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受の中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第１のヨークの回動中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、第１のヨークおよび第３のヨークが等速で回転することになり、例えば、第１のヨークに連結された入力軸と第３のヨークに連結された出力軸とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。
【００１３】
上記（１）に記載のダブルカルダンジョイントは、好ましくは、（２）前記第２のヨークの前記軸受案内部材が、前記球面軸受を案内する第１の球面軸受ガイドと、前記球面軸受を挟んで前記第１の球面軸受ガイドと対向して配置され、前記球面軸受を案内する第２の球面軸受ガイドとを有するよう構成される。
【００１４】
この構成により、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドにより球面軸受が第２のヨークの軸線方向と直交する方向に確実に摺動させることができる。
【００１５】
上記（１）または（２）に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、好ましくは、（３）前記第２のヨークが、前記第１の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第１の押圧手段と、前記第２の球面軸受ガイドにより前記球面軸受を押圧させる第２の押圧手段とを有するよう構成される。
【００１６】
この構成により、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドにより球面軸受が第２のヨークの軸線方向と直交する方向に確実に摺動させるとともに、球面軸受が第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイド内で生ずる振動を抑制することができ、騒音が低減される。
【００１７】
上記（１）ないし（３）に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、（４）前記第２のヨークが、前記軸受案内部材により前記球面軸受が摺動する方向と直交する方向に形成された第１の貫通孔を有し、前記第１の貫通孔内を前記第１の球面軸受ガイドを摺動させるとともに、前記球面軸受を挟んで前記第１の貫通孔と対向して形成された第２の貫通孔を有し、前記第２の貫通孔内を前記第２の球面軸受ガイドを摺動させるようにすることが好ましい。
【００１８】
この構成により、球面軸受を軸受案内部材により摺動する方向と直交する方向に移動させることができ、第１のヨークおよび第３のヨークが、軸受案内部材により摺動する方向と直交する方向に揺動した場合にも、球面軸受の中心と第１のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第１のヨークの回動中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受の中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線と、第１のヨークの回動中心と第３のヨークの回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、第１のヨークおよび第３のヨークが等速で回転することになり、例えば、第１のヨークに連結された入力軸と第３のヨークに連結された出力軸とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。
【００１９】
上記（１）ないし（４）に記載のダブルカルダンジョイントにおいては、好ましくは、（５）前記第１の押圧手段が、屈曲部を有する第１の板ばねで構成され、前記第１の板ばねの一端部が前記第１の球面軸受ガイドの側面に固定され、前記第２の押圧手段が屈曲部を有する第２の板ばねで構成され、前記第２の板ばねの一端部が前記第２の球面軸受ガイドの側面に固定されるよう構成される。
【００２０】
この構成により、球面軸受が移動するとともに、第１の球面軸受ガイドと第２の球面軸受ガイドが貫通孔内を摺動するとき、第１の球面軸受ガイド４７に固定された第１の板ばねが収縮する。他方、第２の球面軸受ガイドに固定された第２の板ばねが伸張するので、球面軸受は移動の大きさによらず第１の球面軸受ガイドと確実に接触するとともに、第２の球面軸受ガイドと確実に接触する。球面軸受が元の位置に戻ろうとするとき、第１および第２の板ばねにより球面軸受を確実に元の位置に復帰させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０が適用されるプロペラシャフト１の平面図であり、図２は、ダブルカルダンジョイント１０の平面図であり、図３は、ダブルカルダンジョイント１０の側面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図５は、図３のＢ−Ｂ断面を示す断面図であり、図６は、図２のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【００２４】
まず、構成について説明する。
ダブルカルダンジョイント１０は、車両に搭載され、推進軸としてのプロペラシャフト１の一部を構成している。車両は、大型自動車、普通自動車などであり、例えば、４気筒ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関を搭載した普通自動車で構成されている。
【００２５】
図１に示すように、プロペラシャフト１は、いわゆる２軸３ジョイントにより構成されており、第１のジョイント２と、第１のジョイント２と連結された第１のプロペラシャフト３と、第１のプロペラシャフト３と連結されたダブルカルダンジョイント１０と、ダブルカルダンジョイント１０と連結された第２のプロペラシャフト４と、第２のプロペラシャフト４と連結された第３のジョイント５と、第１のプロペラシャフト３を支持するセンターベアリング６とを含んで構成されている。
【００２６】
第１のジョイント２は、交差する２軸を連結し回転力を伝達する軸継手からなり、例えば、フック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手で構成されている。第３のジョイント５も、第１のジョイント２と同様にフック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手で構成されている。
【００２７】
図２に示すように、ダブルカルダンジョイント１０は、第１のヨークとしてのソケットヨーク１１と、第３のヨークとしてのピンヨーク１２と、第２のヨークとしてのカップリングヨーク１３と、ソケットヨーク１１に装着される第１の十字軸としてのクロスベアリング１４と、ピンヨーク１２に装着される第２の十字軸としてのクロスベアリング１５と、図４に示すソケットヨーク１１に挿入される球面軸受１６と、球面軸受１６内に装着されるニードルベアリング１７と、ニードルベアリング１７を保持するリテーナ１８とを含んで構成されている。
【００２８】
図２ないし図４に示すように、ソケットヨーク１１は、フランジ部３１、本体部３２、筒状部３３とを含んで構成されている。フランジ部３１には、図示しないボルトなどの締結手段により第１のプロペラシャフト３が連結されている。本体部３２には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔３２ａが形成されるとともに、貫通孔３２ａと対向する側に貫通孔３２ｂの軸線が、貫通孔３２ａの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔３２ａ、３２ｂにはクロスベアリング１４の軸線ＪＡ１１方向の両端部がそれぞれ挿入され、ソケットヨーク１１がクロスベアリング１４の軸線ＪＡ１１を中心に回動できるようになっている。
【００２９】
筒状部３３は、本体部３２の軸線と筒状部３３の軸線とが一致するよう、本体部３２の軸線方向一方端部から突出して形成されており、第１のガイド３３ａと、第１のガイド３３ａと対向する第２のガイド３３ｂとにより構成されている。
【００３０】
図５に示すように、第１のガイド３３ａの放射内方側には、球面軸受１６の半径と略同一の半径を有する湾曲面で形成された溝３３ｃが筒状部３３の軸線方向に形成されており、第２のガイド３３ｂの放射内方側にも、球面軸受１６の半径と略同一の半径を有する湾曲面で形成された溝３３ｄが筒状部３３の軸線方向に形成されている。第１のガイド３３ａの溝３３ｃと第２のガイド３３ｂの溝３３ｃとの間に球面軸受１６が介装され、溝３３ｃと溝３３ｄとにより案内されて筒状部３３内を摺動するようになっている。
【００３１】
第１のガイド３３ａの先端部には、面取り３３ｅが形成されており、ソケットヨーク１１が回動した際に、ピンヨーク１２と干渉しないようになっている。また、第２のガイド３３ｂの先端部にも、面取り３２ｆが形成されており、ソケットヨーク１１が回動した際に、ピンヨーク１２と干渉しないようになっている。
【００３２】
ピンヨーク１２は、本体部３６と、円柱部３７とを含んで構成されている。本体部３６の軸線方向の一端部には、第２のプロペラシャフト４が連結されている。本体部３６には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔３６ａが形成されるとともに、貫通孔３６ａと対向する側に貫通孔３６ｂが、貫通孔３６ａの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔３６ａ、３６ｂにはクロスベアリング１５の軸線ＪＡ１２方向の両端部がそれぞれ挿入され、ピンヨーク１２がクロスベアリング１５の軸線ＪＡ１２を中心に回動できるようになっている。
円柱部３７は、円形の断面を有し、本体部３６の軸線と円柱部３７の軸線とが一致するよう、軸線方向の他端部３６ｃから突出して形成されており、球面軸受１６に挿入されるようになっている。
【００３３】
図４および図５に示すように、球面軸受１６は、所定の半径を有する球体からなり、貫通孔１６ａが、その軸線が球体の中心と交わるよう貫通して形成されている。この貫通孔１６ａには、ニードルベアリング１７が挿入されており、ニードルベアリング１７は、リテーナ１８により球面軸受１６内に保持されている。また、ニードルベアリング１７には、ピンヨーク１２の円柱部３７が挿入され、球面軸受１６内で回転できるようになっている。
【００３４】
このように、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とが相対的にジョイント角が０の状態においては、ソケットヨーク１１の軸線と、ピンヨーク１２の軸線とが球面軸受１６を介して一致するよう構成されている。
【００３５】
図２に示すように、カップリングヨーク１３は、筒状に形成された本体部４１と、本体部４１の軸線方向の一方端部から延在して本体部４１と一体的に形成されたフランジ部４２と、本体部４１を挟んでとフランジ部４２と対向して形成されたフランジ部４３とを含んで構成されている。さらに、図３に示すように、カップリングヨーク１３の軸線を挟んでフランジ部４２とフランジ部４３とそれぞれ対向するよう形成されたフランジ部４４とフランジ部４５とを含んで構成されている。
【００３６】
図５および図６に示すように、本体部４１には、その軸線方向と直交する方向に、幅Ｗ１、長さＷ２の長方形の断面を有する貫通孔４１ａが形成されるとともに、貫通孔４１ａと対向する側に、貫通孔４１ａと同一の断面を有する貫通孔４１ｂが形成されている。
この貫通孔４１ａには、第１の球面軸受ガイド４７が挿入されるようになっている。第１の球面軸受ガイド４７は、幅Ｗ１より僅かに小さい幅と、長さＷ２より僅かに小さい長さの長方形の断面を有し、貫通孔４１ａ内で摺動できるようになっている。また、第１の球面軸受ガイド４７の先端部は、球面軸受１６の半径と略同一の半径を有する円弧面４７ａが形成されており、球面軸受１６を保持するようになっている。
【００３７】
また、貫通孔４１ｂには、第２の球面軸受ガイド４８が挿入されるようになっている。第２の球面軸受ガイド４８は、第１の球面軸受ガイド４７と同様に、幅Ｗ１より僅かに小さい幅と、長さＷ２より僅かに小さい長さの長方形の断面を有し、貫通孔４１ｂ内で摺動できるようになっている。また、第２の球面軸受ガイド４８の先端部は、第１の球面軸受ガイド４７と同様に、球面軸受１６の半径と略同一の半径を有する円弧面４８ａが形成されており、球面軸受１６を保持するようになっている。
【００３８】
図４および図６に示すように、第１の球面軸受ガイド４７の一端部近傍の側面４７ｂには、円弧状に屈曲した第１の板ばね５１が固定されており、第１の球面軸受ガイド４７の他端部近傍の側面４７ｂには第１の板ばね５１と同形状の第１の板ばね６１が固定されている。また、第１の球面軸受ガイド４７の一端部近傍の側面４７ｃには、円弧状に屈曲した板ばね５２が固定されており、第１の球面軸受ガイド４７の他端部近傍の側面４７ｃには第１の板ばね５１と同形状の第１の板ばね６２が固定されている。第１の球面軸受ガイド４７は、第１の板ばね５１、５２、６１、６２により、球面軸受１６を放射内方に押圧している。
【００３９】
第２の球面軸受ガイド４８の一端部近傍の側面４８ｂには、円弧状に屈曲した第２の板ばね５３が固定されており、第２の球面軸受ガイド４８の他端部近傍の側面４８ｂには第１の板ばね５１と同形状の第２の板ばねが固定されている。また、第２の球面軸受ガイド４８の一端部近傍の側面４７ｃには、円弧状に屈曲した第２の板ばね５４が固定されており、第２の球面軸受ガイド４８の他端部近傍の側面４８ｃには第１の板ばね５１と同形状の第２の板ばねが固定されている。第２の球面軸受ガイド４８も、第１の球面軸受ガイド４７と同様に、第２の板ばね５３、５４および図示しない２個の第２の板ばねにより、球面軸受１６を放射内方に押圧している。
【００４０】
第１の球面軸受ガイド４７の先端部と、第２の球面軸受ガイド４８の先端部との間隔Ｌ２は、筒状部３３の第１のガイド３３ａおよび第２のガイド３３ｂの幅Ｌ１よりも大きく形成されており、球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７の円弧面４７ａと第２の球面軸受ガイド４８の円弧面４８ａで案内されて摺動できるようになっている。
【００４１】
図６に示すように、フランジ部４２には、その軸線方向と直交する方向に貫通孔４２ａが形成されるとともに、フランジ部４４には、貫通孔４２ａと対向する側に貫通孔４４ａが、貫通孔４２ａの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔４２ａ、４４ａにはクロスベアリング１４の軸線ＪＢ１１方向の両端部がそれぞれ挿入され、ソケットヨーク１１がクロスベアリング１４の軸線ＪＢ１１を中心に回動できるようになっている。
【００４２】
また、フランジ部４３には、フランジ部４２と同様にその軸線方向と直交する方向に貫通孔４３ａが形成されるとともに、フランジ部４５には、貫通孔４３ａと対向する側に貫通孔４５ａが、貫通孔４３ａの軸線と一致するよう形成されており、貫通孔４３ａ、４５ａにはクロスベアリング１５の軸線ＪＢ１２方向の両端部がそれぞれ挿入され、ピンヨーク１２がクロスベアリング１５の軸線ＪＢ１２を中心に回動できるようになっている。
【００４３】
クロスベアリング１４は、互いに直交する２本の軸を有する十字軸と、各軸の両端部に装着され、例えば、ニードルベアリングなどの軸受を有する軸受カップとを含んで構成されており、各軸受カップがソケットヨーク１１の各貫通孔およびカップリングヨーク１３の各貫通孔に装着されている。クロスベアリング１５も、クロスベアリング１４と同様に、互いに直交する２本の軸を有する十字軸と、各軸の両端部に装着され、例えば、ニードルベアリングなどの軸受を有する軸受カップとを含んで構成されており、各軸受カップがピンヨーク１２の各貫通孔およびカップリングヨーク１３の各貫通孔に装着されている。
【００４４】
次いで、ダブルカルダンジョイント１０の作用について説明する。
図７は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０の図３におけるＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図７（ａ）は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に角度α１で揺動した状態を示し、図７（ｂ）は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に角度β１で揺動した状態を示す。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に矢印方向に揺動すると、ソケットヨーク１１は、軸線ＪＢ１１を中心にして矢印方向に回動しようとし、ピンヨーク１２も、軸線ＪＢ１２を中心にして矢印方向に回動しようとする。
ここで、ソケットヨーク１１内の球面軸受１６が、図５に示す第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に案内されて、矢印方向に摺動するとともに、図４に示すソケットヨーク１１の筒状部３３の第１のガイド３３ａおよび第２のガイド３３ｂに案内されて、筒状部３３の先端方向に摺動する。同時に、ピンヨーク１２の円柱部３７が、球面軸受１６内のニードルベアリング１７内で球面軸受１６から抜き出る方向に摺動する。
【００４６】
このように球面軸受１６が筒状部３３内で摺動するとともに、円柱部３７がニードルベアリング１７内で摺動するので、ソケットヨーク１１は、軸線ＪＢ１１を中心にして矢印方向に回動することができ、ピンヨーク１２も、軸線ＪＢ１２を中心にして矢印方向に回動することができる。このとき、球面軸受１６は、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に案内されて、矢印方向に摺動することができる。球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に沿って摺動するよう規制されるので、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＢ１１とを結ぶ直線と、軸線ＪＢ１１と軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線とがなす角がα１、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線と、軸線ＪＢ１１と軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線とがなす角がα１となり、両者のなす角が等しくなる。
【００４７】
図７（ｂ）に示すように、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２の揺動が大きくなっても、球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に沿って摺動し、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＢ１１とを結ぶ直線と、軸線ＪＢ１１と軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線とがなす角がβ１、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線と、軸線ＪＢ１１と軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線とがなす角がβ１となり、両者のなす角が等しくなる。
【００４８】
図８は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０の図２におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図８（ａ）は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に角度α２で揺動した状態を示し、図８（ｂ）は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に角度β２で揺動した状態を示す。
【００４９】
図８（ａ）に示すように、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が相対的に矢印方向に揺動すると、ソケットヨーク１１は、軸線ＪＡ１１を中心にして矢印方向に回動しようとし、ピンヨーク１２も、軸線ＪＡ１２を中心にして矢印方向に回動しようとする。
ここで、ソケットヨーク１１内の球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に案内されて、矢印方向に移動するとともに、図４に示すソケットヨーク１１の筒状部３３の第１のガイド３３ａおよび第２のガイド３３ｂに案内されて、筒状部３３の先端方向に摺動する。同時に、ピンヨーク１２の円柱部３７が、球面軸受１６内のニードルベアリング１７内で球面軸受１６から抜き出る方向に摺動する。
【００５０】
このように球面軸受１６が筒状部３３内で摺動するとともに、円柱部３７がニードルベアリング１７内で摺動するので、ソケットヨーク１１は、軸線ＪＡ１１を中心にして矢印方向に回動することができ、ピンヨーク１２も、軸線ＪＡ１２を中心にして矢印方向に回動することができる。このとき、球面軸受１６は、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に案内されて、矢印方向に摺動することができる。球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に沿って移動するよう規制されるので、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＡ１１とを結ぶ直線と、軸線ＪＡ１１と軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線とがなす角がα２、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線と、軸線ＪＡ１１と軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線とがなす角がα２となり、両者のなす角が等しくなる。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２の揺動が大きくなっても、球面軸受１６が、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８に沿って移動し、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＡ１１とを結ぶ直線と、軸線ＪＡ１１と軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線とがなす角がβ２、球面軸受１６の中心Ｐｂと軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線と、軸線ＪＡ１１と軸線ＪＡ１２とを結ぶ直線とがなす角がβ２となり、両者のなす角が等しくなる。
【００５２】
球面軸受１６が、図８（ａ）および図８（ｂ）に示す矢印方向に移動し、第１の球面軸受ガイド４７と第２の球面軸受ガイド４８も球面軸受１６とともに矢印方向に移動するとき、第１の球面軸受ガイド４７に設けられた第１の板ばね５１、５２および図４に示す第１の板ばね６１、６２が収縮する。他方、第２の球面軸受ガイド４８に設けられた第２の板ばね５３、５４および図示しない２個の第２の板ばねが伸張するので、球面軸受１６は移動の大きさによらず常に第１の球面軸受ガイド４７の円弧面４７ａと接触するとともに、第２の球面軸受ガイド４８の円弧面４８ａと接触する。球面軸受１６が矢印と反対方向に戻るとき、第１の板ばね５１、５２、第２の板ばね５３、５４および図４に示す第１の板ばね６１、６２および図示しない２個の第２の板ばねが元の位置に復帰するので、球面軸受１６は、第１の球面軸受ガイド４７の円弧面４７ａと接触するとともに、第２の球面軸受ガイド４８の円弧面４８ａと接触する。
【００５３】
このように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０においては、ソケットヨーク１１と、互いに直交する２軸を有するクロスベアリング１４を介してソケットヨーク１１に連結されたカップリングヨーク１３と、互いに直交する２軸を有するクロスベアリング１５を介してカップリングヨーク１３に連結されたピンヨーク１２と、ソケットヨーク１１内に収容され、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とを屈曲自在に結合する球面軸受１６とを備え、ソケットヨーク１１が、球面軸受１６をソケットヨーク１１の軸線方向に摺動させる筒状部３３を有し、カップリングヨーク１３が、球面軸受１６をカップリングヨーク１３の軸線方向と直交する方向に摺動させる第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８を有し、ピンヨーク１２が、球面軸受１６に形成された貫通孔１６ａで摺動する円柱部３７を有することを特徴としている。
【００５４】
この場合、ソケットヨーク１１の筒状部３３内を、球面軸受１６がソケットヨーク１１の軸線方向に摺動するとともに、ピンヨーク１２の円柱部３７が、球面軸受１６に形成された貫通孔１６ａ内で摺動するので、カップリングヨーク１３の第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８により、球面軸受１６をカップリングヨーク１３の軸線方向と直交する方向に確実に摺動させることができる。その結果、球面軸受１６が第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８によりその移動が摺動方向に規制されるので、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が球面軸受１６を介して屈曲したとき、球面軸受１６の中心とソケットヨーク１１の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク１１の回動中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受１６の中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク１１の回動中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。そのため、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が等速で回転することになり、例えば、ソケットヨーク１１に連結された第１のプロペラシャフト３とピンヨーク１２に連結された第２のプロペラシャフト４とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られ、トルクの伝達効率の低下を防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０においては、カップリングヨーク１３が、第１の球面軸受ガイド４７により球面軸受１６を押圧させる第１の板ばね５１、５２、６１、６２と、第２の球面軸受ガイド４８により球面軸受１６を押圧させる第２の板ばね５３、５４と他の２個の第２の板ばねとを有しているので、球面軸受１６を確実に摺動させるとともに、球面軸受１６が第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８内で生ずる振動を抑制することができ、騒音が低減される。また、球面軸受１６が元の位置に戻ろうとするとき、各板ばねが球面軸受１６を確実に元の位置に復帰させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０においては、カップリングヨーク１３が、第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８により球面軸受１６が摺動する方向と直交する方向に貫通孔４１ａを有し、貫通孔４１ａ内を第１の球面軸受ガイド４７を摺動させるとともに、球面軸受１６を挟んで貫通孔４１ａと対向して形成された貫通孔４１ｂとを有し、貫通孔４１ｂ内を第２の球面軸受ガイド４８を摺動させるよう構成されている。
【００５７】
この場合、球面軸受１６を第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８により摺動する方向と直交する方向に移動させることができ、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が、第１の球面軸受ガイド４７および第２の球面軸受ガイド４８により摺動する方向と直交する方向に揺動した場合にも、球面軸受１６の中心とソケットヨーク１１の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク１１の回動中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線とがなす角と、球面軸受１６の中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線と、ソケットヨーク１１の回動中心とピンヨーク１２の回動中心とを結ぶ直線とがなす角とが等しくなる。その結果、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２が等速で回転することになり、例えば、ソケットヨーク１１に連結された第１のプロペラシャフト３とピンヨーク１２に連結された第２のプロペラシャフト４とのジョイント角が変化しても、常に優れた等速性が得られる。
【００５８】
図９は、本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０の模式図であり、図９(ａ)は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２がなす角がα３の状態を示し、図９(ｂ)は、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２がなす角がβ３の状態を示す。
図１０は、前述のように、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２のいずれかの軸線とソケットヨーク１１の軸線ＪＢ１１とピンヨーク１２の軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線とがなすジョイント角（ｄｅｇ）と、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２のいずれかの角速度（ｒａｄ／ｓ）との関係を表すグラフである。
【００５９】
図９に示すように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０は、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とがなすジョイント角がα３になったとき、ソケットヨーク１１の軸線ＪＢ１１とピンヨーク１２の軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線Ｌと、軸線ＪＢ１１と球面軸受１６の中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ１とがなす角θ１と、直線Ｌと軸線ＪＢ１２と球面軸受１６の中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ２とがなす角θ２とが等しくなる。すなわち、ΔＬ１の距離とΔＬ２の距離とが等しくなるので、ソケットヨーク１１の角速度ω１（ｒａｄ／ｓ）とピンヨーク１２の角速度ω２（ｒａｄ／ｓ）とが等しくなり、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とが等速で回転する。
【００６０】
このことは、ソケットヨーク１１およびピンヨーク１２の揺動が大きくなり、図９（ｂ）に示すように、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とがなすジョイント角がβ３になったときも、ジョイント角がα３の場合と同様である。すなわち、ソケットヨーク１１の軸線ＪＢ１１とピンヨーク１２の軸線ＪＢ１２とを結ぶ直線Ｌと、軸線ＪＢ１１と球面軸受１６の中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ´１とがなす角θ´１と、直線Ｌと軸線ＪＢ１２と球面軸受１６の中心Ｐｂとを結ぶ直線ΔＬ´２とがなす角θ´２とが等しくなる。すなわち、ΔＬ´１の距離とΔＬ´２の距離とが等しくなるので、ソケットヨーク１１の角速度ω１（ｒａｄ／ｓ）とピンヨーク１２の角速度ω２（ｒａｄ／ｓ）とが等しくなり、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とが等速で回転する。
【００６１】
図１０に示すように、本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０は、ジョイント角がどのような角度になっても、角速度（ｒａｄ／ｓ）は一定であり、角速度の変化はなく、ソケットヨーク１１とピンヨーク１２とが常に同じ速さで回転する。すなわち、ソケットヨーク１１に連結された入力軸としての第１のプロペラシャフト３と、ピンヨーク１２に連結された出力軸としての第２のプロペラシャフト４とがなすジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有している。
【００６２】
本実施の形態に係るダブルカルダンジョイント１０においては、第１の球面軸受ガイド４７の側面４７ｂに第１の板ばね５１、５２と、側面４７ｃに第１の板ばね６１、６２を設けるとともに、第２の球面軸受ガイド４８にも側面４８ｂに第２の板ばね５３、５４と側面４８ｃに他の２個の第２の板ばねを設けた場合について説明したが、本発明に係るダブルカルダンジョイントにおいては、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドの各側面に１個の板ばねを設けてもよく、また、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドの片側の側面のみに設けてもよい。
【００６３】
また、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧する他の押圧手段を設けてもよい。例えば、第１または第２の押圧手段を圧縮コイルばねなどの弾性体で構成し、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよく、油圧手段により第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよい。さらに、第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイド自体を、ゴムやプラスチックなどの弾性体で構成し第１の球面軸受ガイドおよび第２の球面軸受ガイドが球面軸受を押圧するようにしてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本発明によれば、入力軸と出力軸とのジョイント角の変化に影響されない優れた等速性を有するダブルカルダンジョイントを提供することができるという効果を奏し、フック形自在継手、等速形自在継手などの自在継手全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントが適用されるプロペラシャフトの平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントの平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントの側面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
【図６】図２のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントの図３におけるＡ−Ａ断面を示す断面図であり、図７（ａ）は、ソケットヨークおよびピンヨークが相対的に角度α１で揺動した状態を示し、図７（ｂ）は、ソケットヨークおよびピンヨークが相対的に角度β１で揺動した状態を示す。
【図８】本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントの図２におけるＣ−Ｃ断面を示す断面図であり、図８（ａ）は、ソケットヨークおよびピンヨークが相対的に角度α２で揺動した状態を示し、図８（ｂ）は、ソケットヨークおよびピンヨークが相対的に角度β２で揺動した状態を示す。
【図９】本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントの模式図であり、図９(ａ)は、ソケットヨークおよびピンヨークがなす角がα３の状態を示し、図９(ｂ)は、ソケットヨークおよびピンヨークがなす角がβ３の状態を示す。
【図１０】本発明の実施の形態に係るダブルカルダンジョイントのソケットヨークおよびピンヨークのいずれかの軸線とソケットヨークの軸とピンヨークの軸とを結ぶ直線とがなすジョイント角と、ソケットヨークおよびピンヨークのいずれかの角速度との関係を表すグラフである。
【図１１】従来のダブルカルダンジョイントの模式図であり、図１１(ａ)は、入力軸および出力軸がなす角がαの状態を示し、図９(ｂ)は、入力軸および出力軸がなす角がβ３の状態を示す。
【符号の説明】
【００６６】
１  プロペラシャフト
２  第１のジョイント
３  第１のプロペラシャフト
４  第２のプロペラシャフト
５  第３のジョイント
６  センターベアリング
１０  ダブルカルダンジョイント
１１  ソケットヨーク（第１のヨーク）
１２  ピンヨーク（第３のヨーク）
１３  カップリングヨーク（第２のヨーク）
１４  クロスベアリング（第１の十字軸）
１５  クロスベアリング（第２の十字軸）
１６  球面軸受
１６ａ、３２ａ、３２ｂ、３６ａ、３６ｂ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４３ａ、４４ａ、４５ａ  貫通孔
１７  ニードルベアリング
１８  リテーナ
３１、４２、４３、４４、４５  フランジ部
３２、３６、４１  本体部
３３  筒状部
３３ａ  第１のガイド
３３ｂ  第２のガイド
３３ｃ、３３ｄ  溝
３６ｃ  他端部
３７  円柱部
４７  第１の球面軸受ガイド（軸受案内部材）
４７ａ、４８ａ  円弧面
４７ｂ、４７ｃ、４８ｂ、４８ｃ  側面
４８  第２の球面軸受ガイド（軸受案内部材）
５１、５２、６１、６２  第１の板ばね（第１の押圧手段）
５３、５４  第２の板ばね（第２の押圧手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009168190.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009168190.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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