ユニバーサルジョイント

【課題】安価な構造で、回転軸に設けた球部の回転中心が移動しないようにする。
【解決手段】一端に球部２２を設け、この球部２２の直径線上に一対の軸部２４，２５を形成した回転軸２１と、この回転軸の両軸部を挿入するガイド溝２８，２８を形成するとともに、上記球部２２を保持する保持孔２７を形成した回転体２６とを備え、上記球部は、その軸部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記軸部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記保持孔に球部が抜け出るのを阻止する凸部３０．３０を設けている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸と回転体とが全方向に折れ曲がるユニバーサルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のユニバーサルジョイントとして、例えば、図７〜図１１に示すものが従来から知られている。この従来のユニバーサルジョイントは、回転軸１の両端に球部２，３を設け、この球部２，３には、上記回転軸１に直交する方向の直径線上に一対の軸部４，４および５，５を形成している。
【０００３】
一方、上記回転軸１と連結する回転体６，７は、その軸中心線上に保持孔８，９を形成して筒状にしているが、この保持孔８，９には、上記球部２，３を軸方向に摺動自在に挿入する。このようにした回転体６，７であって、軸線方向に伸びる一対のガイド溝１０，１１を互いに１８０度位相をずらした位置に形成している。このガイド溝１０，１１には、保持孔８，９に挿入した球部２，３の軸部４，４および５，５を摺動自在に挿入している。
【０００４】
上記のように球部２，３を保持孔８，９に挿入することによって、球部２，３は軸部４，４および５，５の軸線を中心にして回ることができるとともに、上記ガイド溝１０，１１内で軸部４，４および５，５を傾かせながら回ることができる。したがって、回転軸１は回転体６，７に対して、全方向に回ることができる。
【０００５】
なお、上記のようにしたユニバーサルジョイントは、例えば、ラジコンカーなどの駆動輪と出力軸などを連結する場合に用いられるが、このようにラジコンカーの駆動輪と出力軸とを連結するときには、上記一方の回転体６を図９に示すように駆動輪側に連結する。すなわち、上記回転体６は、駆動輪のステアリング系であるナックルアーム１２に形成したリング部１３に、軸受１４，１５を介して組み付けられる。そして、回転体６に一体的に設けた車軸１６に駆動輪１７が固定される。したがって、回転軸１が回転すれば、回転体６が回転するとともに、この回転体６の回転にともなって駆動輪１７が回転する。そして、上記ナックルアーム１２は、図９に示す矢印１８方向に回動するが、この回動中心が図示していないキングピンの中心であるＸ点である。
【０００６】
また、上記一方の回転体６に対して、他方の回転体７は、図示していない出力系に連結され、その出力系とともに回転する。したがって、出力系とともに回転体７が回転するが、この回転体７の回転力が、上記回転軸１を介して他方の回転体６に伝達される。このように回転体６に回転力が伝達されれば、その回転力が駆動輪１７に伝わり、駆動輪１７が回転することになる。このとき、ナックルアーム１２が矢印１８方向に回動すれば、駆動輪１７が転舵されることになる。
【０００７】
なお、一方の回転体６が他方の回転体７を中心にして回動すると、両回転体６，７の見かけ上の対向間隔が大きくなる。例えば、両回転体６，７が同一軸線上にあるとき、図１０に示すように、回転体６，７の間隔はＬ１になる。このように両回転体６，７が同一軸線上にあるときには、回転体６の回転中心Ｘと、球部２の回転中心Ｙとが一致する。
【０００８】
しかし、一方の回転体６が他方の回転体７を中心にして回動すると、図１１に示すように、回転体６，７の間隔はＬ２になるが、この間隔Ｌ２は、上記間隔Ｌ１よりも大きくなる。ただし、上記のように対向間隔がＬ１からＬ２へ大きくなったとしても、回転軸１は伸縮できないので、回転体６，７の保持孔８，９における球部２，３が軸方向に移動することによって、上記間隔のずれを吸収している。
なお、従来例については、特に調査はしていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のようにした従来のユニバーサルジョイントでは、例えば、一方の回転体６が他方の回転体７を中心に回ったとき、両回転体６，７の間隔は、（Ｌ２−Ｌ１）の分だけ大きくなるが、それが大きくなった分を、例えば、一方の回転体６側で吸収したとする。このように回転体６で間隔が大きくなった分を吸収すれば、その球部２の回転中心Ｙが、図１１に示すように回転体６の回転中心Ｘからずれてしまう。
【００１０】
上記のように回転体６の回転中心Ｘと球部２の回転中心Ｙとがずれてしまうと、回転体６はＸを中心に回れなくなってしまう。それでも、ナックルアーム１２は駆動輪１７を転舵させるために上記Ｘを中心に回ろうとするが、このときには、回転体６が球部２の回転中心Ｙを回転中心Ｘに引き込みながら回ることになる。言い換えると、回転軸１の球部３を他方の回転体７の保持孔９から引き出すようにして、回転軸１を一方の回転体６側に移動させながら、一方の回転体６が回ることになる。
【００１１】
上記のように一方の回転体６が球部２を引き込みながら回れば、その抵抗が大きくなるので、駆動輪１７の転舵がスムーズにいかなくなる。また、上記のように駆動輪１７を転舵するたびに、回転軸１が軸方向に移動するので、やはり駆動輪１７の転舵がスムーズにいかなくなる。
【００１２】
なお、上記の説明は、駆動輪１７の駆動機構とステアリング機構とを一体化して、一方の回転体６を、Ｘを中心に意図的に回すようにした例である。しかし、上記従来のユニバーサルジョイントでは、回転体が回る原因が意図したものではなく、結果的なものの場合にも、上記したと同じような問題が発生する。
【００１３】
ただし、上記のような問題は、保持孔８内における球部２の回転中心Ｘと、回転体６の回転中心Ｙとが、常に一致していれば発生しない。しかし、上記のように従来のユニバーサルジョイントは、そのコストメリットを考慮して、保持孔８内における球部２の回転中心Ｙと、回転体６の回転中心Ｘとを意図的に一致させることはしていなかった。そして、保持孔８内における球部２の回転中心Ｙと、回転体６の回転中心Ｘとを一致させるためには、この種の安価なユニバーサルジョイントでは不可能であり、より精度の高いユニバーサルジョイントを用いなければならないと考えられていた。
【００１４】
さらに、球部２の中心Ｙの移動量を確保するために、保持孔８の深さを深くしなければならないが、その深いところに球部２が位置しているときに、回転軸１が回転体６に対して折れ曲がると、その回転軸１が保持孔８の開口部をこじってしまい、その開口部を破損してしまうという問題もあった。
【００１５】
この発明の目的は、球部を保持孔に挿入する安価な形態を採用しながら、球部が保持孔内で位置ずれしないユニバーサルジョイントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この発明は、一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の軸部を形成した回転軸と、この回転軸の両軸部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その軸部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記軸部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントを前提にする。
【００１７】
上記のユニバーサルジョイントを前提にしつつ、第１の発明は、上記回転体の外周にポンチング加工を施し、回転体の保持孔内にポンチング加工による凸部を形成し、この凸部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する一方、上記保持孔の開口部の円周方向に、ポンチング加工をするときのジグをはめるジグ用段部を形成した点に特徴を有する。
【００１８】
第２の発明は、上記回転体の外周面にＯリングをはめるリング用溝を形成するとともに、このリング用溝の底部の一部を開口して、リング用溝の開口からＯリングを保持孔内に露出させ、このＯリングの露出部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する一方、上記リング用溝の底部を、保持孔の内面の曲率よりも大きな曲率を持った円弧にした点に特徴を有する。
第３の発明は、上記回転体に貫通孔を形成し、この貫通孔にボールを挿入して、貫通孔からボールを保持孔内に露出させ、このボールの露出部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する構成にした点に特徴を有する。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、保持孔内において球部の位置を特定する凸部を設けたので、球部の回転中心と、回転体あるいはその回転体に組み付けた軸受等の回転中心とを常に一致させることができる。このように回転体等の回転中心と球部の回転中心とを常に一致させることができるので、その回転体をきわめてスムーズに回転させることができる。したがって、例えば、この発明のユニバーサルジョイントを、ラジコンカーにおいて、ステアリング機構を備えた駆動輪の駆動軸として利用したときには、球部の回転中心をナックルアームに設けたキングピンの位置に常に一致させられるので、駆動輪の転舵がきわめてスムーズに行えることになる。
【００２０】
しかも、この種のユニバーサルジョイントは、安価な点が特徴であるが、その安価さを損なうことなく、従来の問題点を確実に解消できたものである。すなわち、従来のユニバーサルジョイントにおける回転体に球部を挿入するとともに、その回転体の外側からポンチング加工を施すだけで、十分な性能の向上が図れるので、そのコストメリットは計り知れないものとなる。
【００２１】
さらに、この第１の発明では、保持孔の開口にジグ用段部を形成し、ポンチング加工を施すときに、回転体が変形しないようにしたので、かなり大きな力で加工を施しても、回転体が変形せず、したがって、常に、球部のスムーズな回転を保つことができる。
【００２２】
第２の発明によれば、Ｏリングをリング用溝にはめるだけで、球部の位置を特定するとともに、その球部の抜けを防止できる。したがって、リング用溝を形成しておけば、当該ユニバーサルジョイントの組み付け作業がきわめて簡単になる。
【００２３】
第３の発明によれば、あらかじめ形成した貫通孔にボールを挿入するだけで、当該ユニバーサルジョイントの組み付けができるので、第２の発明と同様に、作業がきわめて簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜図３は、当該ユニバーサルジョイントをラジコンカーに用いた場合の第１の実施形態を示すもので、その回転軸２１の両端には球部２２，２３を設け、これら球部２２，２３には、回転軸２１の軸線に直交する方向の直径線上に一対の軸部２４，２４および２５，２５を設けている。また、上記回転軸２１の両端それぞれには、回転体を連結するが、一方の回転体２６に、この発明としての特徴があり、他方の回転体は従来と同様である。そこで、この他方の回転体の説明は省略するとともに、他方の回転体の説明を必要とするときには、従来の場合と同じ符号を用いる。
【００２５】
上記一方の回転体２６は、その軸中心線上に保持孔２７を形成して筒状にしているが、この保持孔２７には、上記球部２２を挿入する。このようにした回転体２６には、従来と同様に、軸線方向に伸びる一対のガイド溝２８，２８を、互いに位相を１８０度ずらした位置に形成している。これらガイド溝２８，２８には、保持孔２７に挿入した球部２２の軸部２４，２４を移動可能に挿入している。
【００２６】
上記のように球部２２を保持孔２７に挿入することによって、球部２２は軸部２４，２４の軸線を中心にして回ることができるとともに、上記ガイド溝２８，２８内で軸部２４を傾かせながら回ることができる。したがって、回転軸２１は回転体２６に対して、全方向に回ることができることになる。しかも、回転体２６の開口部分には、その外方に向かって拡径する傾斜面４０を形成し、回転軸２１が十分に傾き得るようにしている。
【００２７】
なお、上記のようにしたユニバーサルジョイントは、例えば、ラジコンカーにおいて、ステアリング機構とともに、駆動輪と出力軸などを連結する場合に用いられるが、この点は従来と同様なので、そのステアリング機構および駆動機構の構成要素については、従来と同一符号を付して説明する。
【００２８】
上記一方の回転体２６は、図１に示すように駆動輪１７側に連結する。すなわち、上記回転体２６は、駆動輪１７のステアリング系であるナックルアーム１２に形成したリング部１３に、軸受１４，１５を介して組み付けられる。そして、回転体２６に一体的に設けた車軸２９に駆動輪１７が固定される。したがって、回転軸２１が回転すれば、回転体２６も回転するとともに、この回転体２６の回転にともなって駆動輪１７が回転する。そして、上記ナックルアーム１２は、図１に示す矢印１８方向に回動するが、この回動中心が図示していないキングピンの中心であるＸ点である。
【００２９】
また、上記一方の回転体２６に対して、他方の回転体７は、従来と同様に図示していない出力系に連結され、その出力系とともに回転する。したがって、出力系とともに回転体７が回転するが、この回転体７の回転力が、上記回転軸２１を介して一方の回転体２６に伝達される。このように回転体２６に回転力が伝達されれば、その回転力が駆動輪１７に伝わり、駆動輪１７が回転することになる。このとき、ナックルアーム１２が矢印１８方向に回動すれば、駆動輪１７が転舵されることになる。
【００３０】
上記のようにした回転体２６には、図１，図２からも明らかなように、回転体２６の保持孔２７内に、一対の凸部３０，３０を形成しているが、これら一対の凸部３０，３０は、回転体２６の円周方向において１８０度位相をずらした対称位置に設けている。このようにした凸部３０，３０は、図３から明らかなように、ポンチ３１でポンチング加工を施して形成したものである。つまり、回転体２６の外周にポンチ３１を打ち込んで、その表面に凹部３２，３２を形成するとともに、この凹部３２とは反対側である保持孔２７の内面に上記凸部３０，３０を突出させるようにしている。
【００３１】
ただし、上記筒状の回転体２６に直接ポンチング加工を施すと、回転体２６が変形してしまうので、円柱または円筒状のジグ３３を用いるようにしている。そして、ジグ３３を用いるために、回転体２６における開口部の円周方向に、ジグ用段部３４を形成するとともに、このジグ用段部３４の内径は、上記ジグ３３がぴったりとはまる寸法関係を保っている。
【００３２】
今、図３に示すように、上記ジグ３３をジグ用段部３４にぴったりとはめた状態で、ポンチ３１で回転体２６の外周である所定のポジションをたたくと、保持孔２７内には、図１，２に示すように、ポンチ３１でたたいた位置に対応する箇所に、上記凸部３０，３０が形成される。このとき、上記したようにジグ用段部３４にジグ３３をはめているので、ポンチ３１の打ち込み時の衝撃によって、回転体２６が変形したりしない。回転体２６が変形しないので、保持孔２７内において球部２２がスムーズに回転することができる。
【００３３】
上記のようにして形成された凸部３０，３０は、保持孔２７内で球部２２に接触して、それが抜け出るのを防止する機能を発揮するとともに、上記球部２２は、凸部３０，３０で位置規制されるので、その規制された位置において、上記ナックルアーム１２の回転中心Ｘと、球部２２の回転中心Ｙとが一致する。
【００３４】
したがって、ナックルアーム１２がキングピンを中心に回ったとしても、球部２２と回転体２６との相対回転中心がずれたりしない。このように相対回転中心がずれないので、ナックルアーム１２はキングピンを中心にスムーズに回ることになる。言い換えると、従来のように回転体２６と球部２２との回転中心がずれることによる不都合がすべて解消される。なお、この第１の実施形態では、一方の回転体２６側において球部２２を凸部３０，３０で止めているが、他方の回転体７側は、従来と同様である。したがって、ナックルアーム１２が回って、一方の回転体２６と他方の回転体７との間隔が、前記したようにＬ１からＬ２に変化したときには、その変化は、他方の回転体７側ですべて吸収することになる。
【００３５】
さらに、この第１の実施形態によれば、従来のように球部２の中心Ｙの移動量を確保する必要がないために、保持孔２７の深さを深くしなくてもよくなる。したがって、保持孔２７の開口部と凸部３０，３０との位置を近接させられるので、回転軸２１と回転体２６との相対的な許容折れ曲がり角を大きく設定できる。このように許容折れ曲がり角を大きくできれば、回転軸２１と回転体２６とが相対的に大きく回動したとしても、回転軸２１が保持孔２７の開口部をこじったりしなくなる。
【００３６】
一方、回転体２６の保持孔２７に球部２２を挿入するとともに、それが抜け出るのを防止する凸部３０，３０を、ポンチング加工で形成するだけなので、図７〜図１１に示した従来のユニバーサルジョイントの利点である安価さを十分に活かしつつ、その問題点を確実に解消することができる。
【００３７】
図４，５に示した第２の実施形態は、第１の実施形態の凸部３０，３０に代えて、回転体２６の外径よりも十分に小さい内径を有するＯリング３５を用いたものである。すなわち、図５に示すように、回転体２６の外周に、その周方向に伸びる一対のリング用溝３６，３６を形成しているが、これらリング用溝３６，３６は、回転体２６の円周方向において１８０度位相をずらした対称位置に設けている。しかも、このリング用溝３６，３６は、溝中央の底部を保持孔２７側に開口させる開口部３７，３７を形成するとともに、このリング用溝３６，３６の底部を円弧にしている。ただし、この底部の円弧の曲率Ｒは、保持孔２７の内面の曲率ｒよりも大きくしている。
【００３８】
したがって、Ｏリング３５を十分に引き延ばしながら、回転体２６の外周にはめるとともに、そのＯリング３５を回転体２６の外周に沿って移動して、それをリング用溝３６，３６に落とし込み、Ｏリング３５をリング用溝３６，３６にはめることができる。このようにしてＯリング３５をリング用溝３６、３６にはめれば、Ｏリング３５が開口部３７，３７から保持孔２７に露出することになる。このように開口部３７，３７から保持孔２７に露出したＯリング３５は、第１の実施形態の凸部３０，３０と同様に機能し、保持孔２７から球部２２が抜け出るのを防止する。
【００３９】
また、この第２の実施形態におけるリング用溝３６，３６の底部は、保持孔２７の曲率ｒよりも大きな曲率Ｒを有する円弧にしているので、リング用溝３６，３６内におけるＯリング３５が、一直線になるまで緊張させなくてもよくなる。もし、上記リング用溝３６，３６の底部を、直径線に平行な直線状にすれば、リング用溝３６，３６内のＯリング３５も十分に緊張させて直線を保たなければ、開口部３７，３７から露出しなくなる。なぜなら、リング用溝３６，３６内におけるＯリング３５が少しでもたるんで円弧になると、Ｏリング３５が開口部３７から露出しなくなるからである。
【００４０】
しかも、上記のようにリング用溝３６内のＯリング３５を直線に保つためには、Ｏリング３５に十分な張力を付与しなければならない。このようにＯリング３５に十分な張力を付与するためには、Ｏリング３５の内径を、回転体２６の外径に対して十分に小さくしなければならない。ところが、Ｏリング３５の内径を小さくすればするほど、今度は、Ｏリング３５をはめにくくなる。また、実際にも、Ｏリング３５が開口部３７から露出する程度に緊張させることは、ほとんど不可能に近い。
【００４１】
しかし、この第２の実施形態のように、リング用溝３６内の底部を円弧にし、しかも、その円弧の曲率Ｒを、保持孔２７の内面の曲率ｒよりも大きくしておけば、Ｏリング３５をそれほど緊張させなくても、Ｏリング３５がリング用溝３６の底部に沿ってぴったりとはまるとともに、Ｏリング３５を開口部３７から保持孔２７側に露出させることができる。
【００４２】
上記のように第２の実施形態は、第１の実施形態の凸部３０，３０に代えてＯリング３５を用いた点が第１の実施形態と相違するもので、第２の実施形態におけるその他の構成は、第１の実施形態と同じである。したがって、それら同じ構成の部分の説明は省略する。
【００４３】
図６に示した第３の実施形態は、回転体２６の円周方向において１８０度位相をずらした対称位置に、一対の貫通孔３８，３８を形成し、この貫通孔３８，３８に、ボール３９，３９を挿入している。そして、回転体２６を軸受１４に挿入することによって、ボール３９，３９が貫通孔３８，３８から抜けるのを防止できる。このようにして組み込まれたボール３９，３９は、第１の実施形態の凸部３０，３０と同じ機能を果たすものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施形態の組み付け状態の断面図である。
【図２】第１の実施形態における回転体の断面図である。
【図３】第１の実施形態における回転体に凸部を形成するときの説明図である。
【図４】第２の実施形態の一部断面斜視図である。
【図５】第２の実施形態におけるＯリングの組み付け状態を示す断面図である。
【図６】第３の実施形態の一部だ面斜視図である。
【図７】従来のユニバーサルジョイントの正面図である。
【図８】従来の回転軸に形成した球部の斜視図である。
【図９】従来のユニバーサルジョイントを、ラジコンカーのステアリング機構に設けた駆動輪に連係した状態の一部断面図である。
【図１０】従来のユニバーサルジョイントにおいて、一対の回転体が同一軸線上にある状態を示す断面図である。
【図１１】従来のユニバーサルジョイントにおいて、一方の回転体が回ったときの一対の回転体の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２１回転軸
２２球部
２４軸部
２６回転体
２７保持孔
２８ガイド溝
３０凸部
３３ジグ
３４ジグ用段部
３５Ｏリング
３６リング用溝
３７開口部
３８貫通孔
３９ボール

【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の軸部を形成した回転軸と、この回転軸の両軸部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その軸部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記軸部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記回転体の外周にポンチング加工を施し、回転体の保持孔内にポンチング加工による凸部を形成し、この凸部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する一方、上記保持孔の開口部の円周方向に、ポンチング加工をするときのジグをはめるジグ用段部を形成したユニバーサルジョイント。
【請求項２】
一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の軸部を形成した回転軸と、この回転軸の両軸部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その軸部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記軸部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記回転体の外周面にＯリングをはめるリング用溝を形成するとともに、このリング用溝の底部の一部を開口して、リング用溝の開口からＯリングを保持孔内に露出させ、このＯリングの露出部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する一方、上記リング用溝の底部は、保持孔の内面の曲率よりも大きな曲率を持った円弧にしてなるユニバーサルジョイント。
【請求項３】
一端に球部を設け、この球部の直径線上に一対の軸部を形成した回転軸と、この回転軸の両軸部を挿入するガイド溝を形成するとともに、上記球部を保持する保持孔を形成した回転体とを備え、上記球部は、その軸部の軸線を中心に回転自在であるとともに、上記軸部をガイド溝に沿って傾斜させながら回転自在にしたユニバーサルジョイントにおいて、上記回転体に貫通孔を形成し、この貫通孔にボールを挿入して、貫通孔からボールを保持孔内に露出させ、このボールの露出部で保持孔から球部が抜け出るのを防止する構成にしたユニバーサルジョイント。

【図１】