ユニバーサルジョイント
【課題】第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができるユニバーサルジョイントを提供する。
【解決手段】第２の連結部材であるＭ部材２０には、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１に挿入され、挿入方向に沿って先端部２１ａと基部２１ｃとの間に最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面にはＣリング４０が設けられており、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入された場合、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ３０に当たり、凹部１１の開口側に押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が抜け止め部としてのＣリング４０に当たり、Ｆ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。
【解決手段】第２の連結部材であるＭ部材２０には、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１に挿入され、挿入方向に沿って先端部２１ａと基部２１ｃとの間に最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面にはＣリング４０が設けられており、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入された場合、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ３０に当たり、凹部１１の開口側に押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が抜け止め部としてのＣリング４０に当たり、Ｆ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の連結部材と第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの連結部材を角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイント（自在継手またはユニバーサルソケットともいい、本発明では、ユニバーサルジョイントにより総称する。）は、トルクを伝達する工具に使用したり（例えば、特許文献１参照。）、入力軸と出力軸との接続等の各種分野に使用している（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９６４７３号公報
【特許文献２】特開平９−６８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１のユニバーサルジョイントでは、第１の連結部材と第２の連結部材とは、ピンを用いてピン結合していたため、トルクの伝達力がピンの強度に制限されることになり、限界トルクが低くなる、という問題があった。
【０００５】
また、前記特許文献２のユニバーサルジョイントでは、第１の連結部材および第２の連結部材である入力軸と出力軸との接続にピン結合を用いていないものの、入力軸または出力軸が外れ易い、という問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができるユニバーサル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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のユニバーサルジョイントは、第１の連結部材と、第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントであって、前記第１の連結部材には、凹部が形成され、当該凹部の奥にバネが設けられる一方、前記第２の連結部材には、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、挿入方向に沿って先端部から基部に向かうに従って外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部を有するトルク伝達部が形成されており、前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、当該内周面より内側に突出して前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分に当たる抜け止め部が設けられ、前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入された場合、前記トルク伝達部の前記先端部が、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分が前記抜け止め部に当たり、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、ことを特徴とするユニバーサルジョイントである。
ここで、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、その内周方向にリング溝が形成され、かつ、当該リング溝には、当該リング溝の深さより大きい断面径を有するＣリングが前記抜け止め部として装着され、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、前記トルク伝達部の前記先端部は、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部が前記Ｃリング内周面に当たり、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第２の連結部材のトルク伝達部の長手方向の軸線に対する前記基部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角は、前記先端部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角より大きい、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の長手方向の軸線に対し垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形で、６つの各角から前記先端部および前記基部に延びる６つの各トルク伝達山部の角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている一方、前記第１の連結部材の前記凹部には、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が挿入され、前記６つの各トルク伝達山部に噛み合うように、６つのトルク伝達溝部が形成されている、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第１の連結部材の前記凹部の反対側には、トルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部が挿入されるハンドル用ソケット部が形成されている一方、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の反対側には、各種工具の工具側ソケット部に挿入される工具接続部が形成されている、ようにしても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のユニバーサルジョイントによれば、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の連結状態の側面および部分断面を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第１の連結部材（Ｆ部材）の構成例の側面断面図、背面図、正面図、Ｄ−Ｄ線端面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第２の連結部材（Ｍ部材）の構成例の側面図、正面図、背面図、Ｅ−Ｅ線断面図、Ｆ−Ｆ線断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）、それぞれ、図１（ｂ）における本実施形態のユニバーサルジョイントのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントのバネの構成例の側面図、正面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの抜け止め部であるＣリングの構成例の側面図、正面図である。
【図７】本実施形態のユニバーサルジョイントの組立て順序の一例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第１の連結部材（Ｆ部材）と第２の連結部材（Ｍ部材）の角度を変更した場合の一例を示す図である。
【図９】本実施形態のユニバーサルジョイントを用いたトルク伝達用工具の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の連結状態を示す構成図であり、図１（ａ）は連結状態の側面図、図１（ｂ）は連結状態の部分断面図である。
【００１２】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態のユニバーサルジョイント１は、第１の連結部材であるＦ部材１０と、第２の連結部材であるＭ部材２０とを有している。
【００１３】
第１の連結部材であるＦ部材１０には、図１（ｂ）に示すように、凹部１１が形成されており、凹部１１には後述するバネ（スプリング）３０と、抜け止め部としてＣリング４０とが内挿されている。なお、凹部１１の反対側には、後述の図９にて示すトルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３が形成されており、このハンドル用ソケット部１３には、後述の図９に示すように、ハンドル側接続部５２にてバネ（スプリング）の弾性力により上下動する公知の鋼球５３が嵌る球受け溝１３ａが形成されている。
【００１４】
一方、第２の連結部材であるＭ部材２０には、図１（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１に矢印αの挿入方向に挿入され、先端部２１ａから基部２１ｃに向かうに従い外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている。また、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、後述の図９に示すように、各種工具６側の工具側ソケット部６１に挿入される工具接続部２３が形成されており、この工具接続部２３には、工具側ソケット部６１の球受け溝６２に嵌る、バネ（スプリング）の弾性力により上下動する公知の鋼球２４が設けられている。なお、本実施の形態では、工具接続部２３やハンドル側接続部５２に、それぞれ、公知の鋼球２４，５３を設けて説明しているが、本発明ではこれに限らず、鋼球２４，５３の代わりに上下動するピン等を設けるようにしても勿論よい。
【００１５】
そして、図１（ａ），（ｂ）に示すようなＦ部材１０とＭ部材２０との連結状態では、バネ（スプリング）３０は、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の先端部２１ａと、凹部１１の底となるバネ止め部１４との間に挟まれ収縮状態にある。そのため、バネ（スプリング）３０がＭ部材２０のトルク伝達部２１を凹部１１の開口側に押すが、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１はその最大外形部２１ｂから基部２１ｃまでの間の部分がＣリング４０内周面に当たるため、Ｆ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。なお、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図は、後述の図４にて説明する。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の第１の連結部材であるＦ部材１０の構成例を示す図であり、図２（ａ）はＦ部材１０の側面の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０を図上左側から見た背面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０を図上右側から見た正面図、図２（ｄ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０のＤ−Ｄ線端面図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面には、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂに当たり当該トルク伝達部２１の挿入方向αとは反対方向である方向への抜け止めを図る、Ｃリング４０が嵌まるリング溝１２が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の奥には、バネ止め部１４が形成されている。
【００１８】
また、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面には、第２の連結部材であるＭ部材２０のトルク伝達部２１の外表面に形成された、後述するトルク伝達溝部２２ａ〜２２ｆそれぞれに噛み合いトルクを伝達する、トルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆが形成されている。
【００１９】
また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側には、図１でも説明したように、後述の図９にて示すトルク伝達工具のハンドル５１先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３と、球受け溝１３ａとが形成されている。なお、本実施形態のＦ部材１０では、凹部１１とハンドル用ソケット部１３の空間が繋がっており、筒状に形成されているが、凹部１１とハンドル用ソケット部１３との間に壁ないしは底を設け、凹部１１とハンドル用ソケット部１３との空間を区切るように形成しても勿論よい。
【００２０】
図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の第２の連結部材であるＭ部材２０の構成例を示す図であり、図３（ａ）はＭ部材２０の側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０を図上左側から見た正面図、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０を図上右側から見た背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０のＥ−Ｅ線断面図、図３（ｅ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０のＦ−Ｆ線断面図である。
【００２１】
図１でも説明したように、第２の連結部材であるＭ部材２０には、図３（ａ）に示すように、矢印αの挿入方向に沿って、先端部２１ａから基部２１ｃに向かうに従い外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている。
【００２２】
そして、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の外周面の形状は、先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の形状を、各角と先端とを面取りしたほぼ正６角錘とする一方、最大外形部２１ｂから基部２１ｃまでの外周面の形状を、各角を面取りしたほぼ半球状としている。そのため、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の長手方向の軸線βに対し、トルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さく、いわゆる先細の形状に形成している。これにより、後述の図８に示すように、Ｍ部材２０がＦ部材１０に対し角度を変えて連結した場合でも、Ｍ部材２０がＦ部材１０に対し安定した状態、すなわちＭ部材２０がＦ部材１０からＣリング４０により確実に抜け止めされた状態で連結し、安定してトルクを伝達することができる。なお、この傾斜角θとγとの関係は、一例であり、傾斜角θとγとを同じにしても良い。
【００２３】
また、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の長手方向の軸線βに対し垂直方向の断面形状は、図３（ｂ）〜（ｄ）等に示すように、６角形に形成されており、６角形の各角には、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合い、トルクを伝達するため、先端部２１ａから最大外形部２１ｂを通り基部２１ｃまで続く、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが形成されている。これにより、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆと、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆとがそれぞれ噛み合い、Ｆ部材１０とＭ部材２０との間でトルクを伝達することが可能となる。
【００２４】
そして、本実施の形態では、トルク伝達部２１の先端部２１ａと、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている。各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部を平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りしたことにより、Ｆ部材１０とＭ部材２０との間でトルクの伝達や、連結角度を変えることを繰り返しても、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが欠損したり、磨耗することを防止して、空回りすることを防止することができる。なお、トルク伝達部２１の先端部２１ａと、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りすることは、本発明では、任意であり、面取りしないようにしても良い。
【００２５】
一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、図１でも説明したように、図３（ａ），（ｃ），（ｅ）に示すように、各種工具６側の工具側ソケット部６１（図９参照。）に挿入される工具接続部２３と、工具接続部２３のバネ収納部２３ａに収納されたバネ（スプリング）２５の弾性力により図上上方に押されている鋼球２４が設けられている。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１（ｂ）における本実施形態のユニバーサルジョイント１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、その長手方向の軸線方向に対する垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形に形成され、６角形の各角部を平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされたトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが形成されており、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合って、トルクを伝達する。
【００２８】
そして、図４（ｃ）に示すように、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が、Ｃリング４０に当たり、Ｍ部材２０がＦ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。
【００２９】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入されるバネ３０の一例を示す図であり、図５（ａ）はバネ３０の側面図、図５（ｂ）はバネ３０の正面図である。
【００３０】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入されるバネ３０は、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の先端部２１ａの大きさに合わせて、先端部３０ａが小径で、後端部３０ｂに向かうほど大径になる形状に構成されている。なお、このバネ３０の形状は、一例であり、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１を確実に挿入方向とは逆方向に押すものであれば良い。
【００３１】
図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１のリング溝１２に挿入される抜け止め部としてＣリング４０の一例を示す図であり、図６（ａ）はＣリング４０の側面図、図６（ｂ）はＣリング４０の正面図である。
【００３２】
図６に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１のリング溝１２に挿入されるＣリング４０は、リング（円弧）状の一部が切欠された金属製の弾力性をもったリングで、リング溝１２の溝の深さより大きい断面径ｄ１を有している。例えば、リング溝１２の溝の深さを０．８ｍｍとすると、Ｃリング４０の断面径ｄ１は１．６ｍｍである。また、図４（ａ）に示す方向のＭ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂの幅およびＦ部材１０の凹部１１の長さを、例えば、１６．０ｍｍとすると、Ｃリング４０の内径は、１６．８ｍｍとなる。そのため、Ｃリング４０を内側に曲げてＦ部材１０の凹部１１のリング溝１２に嵌めると、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂの外径より小さくなり、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１がＦ部材１０の凹部１１より抜けることを確実に防止することができる。なお、これらの寸法はあくまで一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
【００３３】
図７は、本実施の形態のユニバーサルジョイント１の組立て順序の一例を示す図である。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、まず、Ｆ部材１０の凹部１１の奥の底部１４に、バネ（スプリング）３０を挿入し、その後、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１を挿入して、その先端部２１ａによりバネ（スプリング）３０を収縮させる。そして最後に、凹部１１のリング溝１２にＣリング４０を挿入して嵌める。これにより、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１がＦ部材１０の凹部１１内に挿入された場合には、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ（スプリング）３０の弾性により凹部１１の開口側の方向に常時押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの間の部分がＣリング４０に当たり、トルク伝達部２１がバネ（スプリング）３０とＣリング４０とにより挟まれ、抜け止めされる。
【００３５】
図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第１の連結部材であるＦ部材１０に対し第２の連結部材であるＭ部材２０の取付け角度が変化した場合におけるＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示す図である。
【００３６】
具体的には、図８（ａ）は、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が、図上上方に折れ曲がった場合のＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示している一方、図８（ｂ）は、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が、図上下方に折れ曲がった場合のＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示している。
【００３７】
図８（ａ），（ｂ）に示す両場合から明らかなように、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さくしているので（図３（ａ）参照。）、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化した場合の方が、図１に示すＦ部材１０に対しＭ部材２０が直線に接続されている場合と比較して、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が増大している。これにより、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化した場合でも、より確実に安定してトルクを伝達することができる。なお、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の軸線β方向に対する垂直方向の断面形状を、ほぼ円形にした場合には、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化しても、変化しなくても、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が変化せず、同じような力でトルクを伝達できる。
【００３８】
図９は、本実施の形態のユニバーサルジョイント１を使用したトルク伝達工具の一例であるラチェットレンチ５の一例を示す図である。
【００３９】
図９に示すように、ラチェットレンチ５では、本実施の形態のユニバーサルジョイント１のＭ部材２０の工具接続部２３を、各種工具６の工具側ソケット部６１に挿入し、工具接続部２３の鋼球２４を工具側ソケット部６１の球受け溝６２に嵌めて各種工具６をセットする一方、Ｆ部材１０のハンドル用ソケット部１３には、ラチェットハンドル５１先端のハンドル側接続部５２を挿入し、ハンドル側接続部５２の鋼球５３をハンドル用ソケット部１３の球受け溝１３ａに嵌めてラチェットハンドル５１を取付けることにより、ラチェットレンチ５を組み立てる。
【００４０】
これにより、実施の形態のラチェットレンチ５では、実施の形態のユニバーサルジョイント１により工具６の角度を自由に変更しながら、ボルトやネジ等にトルクを伝達して回すことができる。なお、ここでは、本実施の形態のユニバーサルジョイント１を使用したトルク伝達工具の一例としてラチェットレンチ５を一例に説明したが、本発明では、これに限定されず、他のトルク伝達工具、例えば、Ｔ型レンチ等のトルク伝達工具に適用するようにしても勿論よい。
【００４１】
従って、実施の形態のユニバーサルジョイント１によれば、第２の連結部材であるＭ部材２０には、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１に挿入され、挿入方向に沿って先端部２１ａと基部２１ｃとの間に外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面には、トルク伝達部２１の最大外形部２１ｂに当たり当該トルク伝達部２１の挿入方向とは逆方向への抜け止めを図る抜け止め部としてのＣリング４０が設けられ、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入された場合、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ３０に当たり、凹部１１の開口側に押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が抜け止め部としてのＣリング４０に当たり、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１より抜け止めされるので、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができる。
【００４２】
特に、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さくしているので、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化している場合の方が、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０がストレートに接続されている場合より、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が増大することになり、より確実にトルクを伝達することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側には、ラチェットレンチ５等のトルク伝達工具のハンドル５１先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、各種工具６の工具側ソケット部６１に挿入される工具接続部２３を形成するようにしたので、Ｆ部材１０では凹部１１とハンドル用ソケット部１３との空洞（空間）を連続させて形成することがきる一方、Ｍ部材２０ではトルク伝達部２１と工具接続部２３とを連続させて形成することができるので、Ｆ部材１０とＭ部材２０とを容易に製造することできる。
【００４４】
なお、本実施の形態のユニバーサルジョイント１では、抜け止め部としてＣリング４０を一例に説明したが、本発明では、これに限らず、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分に当たり、Ｍ部材２０がＦ部材１０の凹部１１より抜け止めできるものであれば、例えば、抜け止め片や、抜け止めピン等であれば、Ｃリング４０以外でも勿論良い。
【００４５】
また、本実施の形態のユニバーサルジョイント１では、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側にはハンドル用ソケット部１３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には工具接続部２３を形成するようにしたが、本発明では、これに限らず、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側に工具接続部２３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側にハンドル用ソケット部１３を形成するようにしても勿論よい。
【符号の説明】
【００４６】
１ ユニバーサルジョイント
１０ Ｆ部材(第１の連結部材）
１１ 凹部
１１ａ〜１１ｆ トルク伝達溝部
１２ リング溝
１３ ハンドル用ソケット部
２０ Ｍ部材（第２の連結部材）
２１ トルク伝達部
２１ａ 先端部
２１ｂ 最大外形部
２１ｃ 基部
２２ａ〜２２ｆ トルク伝達山部
２３ 工具接続部
２４ 鋼球
３０ バネ
４０ Ｃリング（抜け止め部）
５ ラチェットレンチ
５１ ラチェットハンドル
５２ ハンドル側接続部
６ 工具
６１ 工具側ソケット部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の連結部材と第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの連結部材を角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイント（自在継手またはユニバーサルソケットともいい、本発明では、ユニバーサルジョイントにより総称する。）は、トルクを伝達する工具に使用したり（例えば、特許文献１参照。）、入力軸と出力軸との接続等の各種分野に使用している（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−９６４７３号公報
【特許文献２】特開平９−６８２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１のユニバーサルジョイントでは、第１の連結部材と第２の連結部材とは、ピンを用いてピン結合していたため、トルクの伝達力がピンの強度に制限されることになり、限界トルクが低くなる、という問題があった。
【０００５】
また、前記特許文献２のユニバーサルジョイントでは、第１の連結部材および第２の連結部材である入力軸と出力軸との接続にピン結合を用いていないものの、入力軸または出力軸が外れ易い、という問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができるユニバーサル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】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明のユニバーサルジョイントは、第１の連結部材と、第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントであって、前記第１の連結部材には、凹部が形成され、当該凹部の奥にバネが設けられる一方、前記第２の連結部材には、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、挿入方向に沿って先端部から基部に向かうに従って外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部を有するトルク伝達部が形成されており、前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、当該内周面より内側に突出して前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分に当たる抜け止め部が設けられ、前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入された場合、前記トルク伝達部の前記先端部が、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分が前記抜け止め部に当たり、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、ことを特徴とするユニバーサルジョイントである。
ここで、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、その内周方向にリング溝が形成され、かつ、当該リング溝には、当該リング溝の深さより大きい断面径を有するＣリングが前記抜け止め部として装着され、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、前記トルク伝達部の前記先端部は、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部が前記Ｃリング内周面に当たり、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第２の連結部材のトルク伝達部の長手方向の軸線に対する前記基部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角は、前記先端部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角より大きい、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の長手方向の軸線に対し垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形で、６つの各角から前記先端部および前記基部に延びる６つの各トルク伝達山部の角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている一方、前記第１の連結部材の前記凹部には、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が挿入され、前記６つの各トルク伝達山部に噛み合うように、６つのトルク伝達溝部が形成されている、ようにしても良い。
また、前記ユニバーサルジョイントにおいて、前記第１の連結部材の前記凹部の反対側には、トルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部が挿入されるハンドル用ソケット部が形成されている一方、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の反対側には、各種工具の工具側ソケット部に挿入される工具接続部が形成されている、ようにしても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のユニバーサルジョイントによれば、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の連結状態の側面および部分断面を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第１の連結部材（Ｆ部材）の構成例の側面断面図、背面図、正面図、Ｄ−Ｄ線端面図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第２の連結部材（Ｍ部材）の構成例の側面図、正面図、背面図、Ｅ−Ｅ線断面図、Ｆ−Ｆ線断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）、それぞれ、図１（ｂ）における本実施形態のユニバーサルジョイントのＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントのバネの構成例の側面図、正面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの抜け止め部であるＣリングの構成例の側面図、正面図である。
【図７】本実施形態のユニバーサルジョイントの組立て順序の一例を示す図である。
【図８】（ａ），（ｂ）、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイントの第１の連結部材（Ｆ部材）と第２の連結部材（Ｍ部材）の角度を変更した場合の一例を示す図である。
【図９】本実施形態のユニバーサルジョイントを用いたトルク伝達用工具の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の連結状態を示す構成図であり、図１（ａ）は連結状態の側面図、図１（ｂ）は連結状態の部分断面図である。
【００１２】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態のユニバーサルジョイント１は、第１の連結部材であるＦ部材１０と、第２の連結部材であるＭ部材２０とを有している。
【００１３】
第１の連結部材であるＦ部材１０には、図１（ｂ）に示すように、凹部１１が形成されており、凹部１１には後述するバネ（スプリング）３０と、抜け止め部としてＣリング４０とが内挿されている。なお、凹部１１の反対側には、後述の図９にて示すトルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３が形成されており、このハンドル用ソケット部１３には、後述の図９に示すように、ハンドル側接続部５２にてバネ（スプリング）の弾性力により上下動する公知の鋼球５３が嵌る球受け溝１３ａが形成されている。
【００１４】
一方、第２の連結部材であるＭ部材２０には、図１（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１に矢印αの挿入方向に挿入され、先端部２１ａから基部２１ｃに向かうに従い外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている。また、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、後述の図９に示すように、各種工具６側の工具側ソケット部６１に挿入される工具接続部２３が形成されており、この工具接続部２３には、工具側ソケット部６１の球受け溝６２に嵌る、バネ（スプリング）の弾性力により上下動する公知の鋼球２４が設けられている。なお、本実施の形態では、工具接続部２３やハンドル側接続部５２に、それぞれ、公知の鋼球２４，５３を設けて説明しているが、本発明ではこれに限らず、鋼球２４，５３の代わりに上下動するピン等を設けるようにしても勿論よい。
【００１５】
そして、図１（ａ），（ｂ）に示すようなＦ部材１０とＭ部材２０との連結状態では、バネ（スプリング）３０は、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の先端部２１ａと、凹部１１の底となるバネ止め部１４との間に挟まれ収縮状態にある。そのため、バネ（スプリング）３０がＭ部材２０のトルク伝達部２１を凹部１１の開口側に押すが、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１はその最大外形部２１ｂから基部２１ｃまでの間の部分がＣリング４０内周面に当たるため、Ｆ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。なお、図１（ｂ）に示すＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図は、後述の図４にて説明する。
【００１６】
図２（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の第１の連結部材であるＦ部材１０の構成例を示す図であり、図２（ａ）はＦ部材１０の側面の断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０を図上左側から見た背面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０を図上右側から見た正面図、図２（ｄ）は図２（ａ）に示すＦ部材１０のＤ−Ｄ線端面図である。
【００１７】
図２（ａ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面には、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂに当たり当該トルク伝達部２１の挿入方向αとは反対方向である方向への抜け止めを図る、Ｃリング４０が嵌まるリング溝１２が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の奥には、バネ止め部１４が形成されている。
【００１８】
また、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面には、第２の連結部材であるＭ部材２０のトルク伝達部２１の外表面に形成された、後述するトルク伝達溝部２２ａ〜２２ｆそれぞれに噛み合いトルクを伝達する、トルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆが形成されている。
【００１９】
また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側には、図１でも説明したように、後述の図９にて示すトルク伝達工具のハンドル５１先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３と、球受け溝１３ａとが形成されている。なお、本実施形態のＦ部材１０では、凹部１１とハンドル用ソケット部１３の空間が繋がっており、筒状に形成されているが、凹部１１とハンドル用ソケット部１３との間に壁ないしは底を設け、凹部１１とハンドル用ソケット部１３との空間を区切るように形成しても勿論よい。
【００２０】
図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明の実施形態のユニバーサルジョイント１の第２の連結部材であるＭ部材２０の構成例を示す図であり、図３（ａ）はＭ部材２０の側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０を図上左側から見た正面図、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０を図上右側から見た背面図、図３（ｄ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０のＥ−Ｅ線断面図、図３（ｅ）は図３（ａ）に示すＭ部材２０のＦ−Ｆ線断面図である。
【００２１】
図１でも説明したように、第２の連結部材であるＭ部材２０には、図３（ａ）に示すように、矢印αの挿入方向に沿って、先端部２１ａから基部２１ｃに向かうに従い外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている。
【００２２】
そして、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の外周面の形状は、先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の形状を、各角と先端とを面取りしたほぼ正６角錘とする一方、最大外形部２１ｂから基部２１ｃまでの外周面の形状を、各角を面取りしたほぼ半球状としている。そのため、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の長手方向の軸線βに対し、トルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さく、いわゆる先細の形状に形成している。これにより、後述の図８に示すように、Ｍ部材２０がＦ部材１０に対し角度を変えて連結した場合でも、Ｍ部材２０がＦ部材１０に対し安定した状態、すなわちＭ部材２０がＦ部材１０からＣリング４０により確実に抜け止めされた状態で連結し、安定してトルクを伝達することができる。なお、この傾斜角θとγとの関係は、一例であり、傾斜角θとγとを同じにしても良い。
【００２３】
また、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の長手方向の軸線βに対し垂直方向の断面形状は、図３（ｂ）〜（ｄ）等に示すように、６角形に形成されており、６角形の各角には、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合い、トルクを伝達するため、先端部２１ａから最大外形部２１ｂを通り基部２１ｃまで続く、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが形成されている。これにより、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆと、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆとがそれぞれ噛み合い、Ｆ部材１０とＭ部材２０との間でトルクを伝達することが可能となる。
【００２４】
そして、本実施の形態では、トルク伝達部２１の先端部２１ａと、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている。各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部を平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りしたことにより、Ｆ部材１０とＭ部材２０との間でトルクの伝達や、連結角度を変えることを繰り返しても、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが欠損したり、磨耗することを防止して、空回りすることを防止することができる。なお、トルク伝達部２１の先端部２１ａと、６つの各トルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りすることは、本発明では、任意であり、面取りしないようにしても良い。
【００２５】
一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、図１でも説明したように、図３（ａ），（ｃ），（ｅ）に示すように、各種工具６側の工具側ソケット部６１（図９参照。）に挿入される工具接続部２３と、工具接続部２３のバネ収納部２３ａに収納されたバネ（スプリング）２５の弾性力により図上上方に押されている鋼球２４が設けられている。
【００２６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１（ｂ）における本実施形態のユニバーサルジョイント１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線断面図である。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｃ）から明らかなように、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、その長手方向の軸線方向に対する垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形に形成され、６角形の各角部を平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされたトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆが形成されており、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１の内周面に形成されたトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合って、トルクを伝達する。
【００２８】
そして、図４（ｃ）に示すように、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が、Ｃリング４０に当たり、Ｍ部材２０がＦ部材１０の凹部１１より抜け止めされる。
【００２９】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入されるバネ３０の一例を示す図であり、図５（ａ）はバネ３０の側面図、図５（ｂ）はバネ３０の正面図である。
【００３０】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入されるバネ３０は、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の先端部２１ａの大きさに合わせて、先端部３０ａが小径で、後端部３０ｂに向かうほど大径になる形状に構成されている。なお、このバネ３０の形状は、一例であり、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１を確実に挿入方向とは逆方向に押すものであれば良い。
【００３１】
図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ、Ｆ部材１０の凹部１１のリング溝１２に挿入される抜け止め部としてＣリング４０の一例を示す図であり、図６（ａ）はＣリング４０の側面図、図６（ｂ）はＣリング４０の正面図である。
【００３２】
図６に示すように、Ｆ部材１０の凹部１１のリング溝１２に挿入されるＣリング４０は、リング（円弧）状の一部が切欠された金属製の弾力性をもったリングで、リング溝１２の溝の深さより大きい断面径ｄ１を有している。例えば、リング溝１２の溝の深さを０．８ｍｍとすると、Ｃリング４０の断面径ｄ１は１．６ｍｍである。また、図４（ａ）に示す方向のＭ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂの幅およびＦ部材１０の凹部１１の長さを、例えば、１６．０ｍｍとすると、Ｃリング４０の内径は、１６．８ｍｍとなる。そのため、Ｃリング４０を内側に曲げてＦ部材１０の凹部１１のリング溝１２に嵌めると、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の最大外形部２１ｂの外径より小さくなり、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１がＦ部材１０の凹部１１より抜けることを確実に防止することができる。なお、これらの寸法はあくまで一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。
【００３３】
図７は、本実施の形態のユニバーサルジョイント１の組立て順序の一例を示す図である。
【００３４】
具体的には、図７に示すように、まず、Ｆ部材１０の凹部１１の奥の底部１４に、バネ（スプリング）３０を挿入し、その後、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１を挿入して、その先端部２１ａによりバネ（スプリング）３０を収縮させる。そして最後に、凹部１１のリング溝１２にＣリング４０を挿入して嵌める。これにより、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１がＦ部材１０の凹部１１内に挿入された場合には、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ（スプリング）３０の弾性により凹部１１の開口側の方向に常時押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの間の部分がＣリング４０に当たり、トルク伝達部２１がバネ（スプリング）３０とＣリング４０とにより挟まれ、抜け止めされる。
【００３５】
図８（ａ），（ｂ）は、それぞれ、第１の連結部材であるＦ部材１０に対し第２の連結部材であるＭ部材２０の取付け角度が変化した場合におけるＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示す図である。
【００３６】
具体的には、図８（ａ）は、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が、図上上方に折れ曲がった場合のＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示している一方、図８（ｂ）は、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が、図上下方に折れ曲がった場合のＦ部材１０の凹部１１内周面に対するトルク伝達部２１外周面の接触状態を示している。
【００３７】
図８（ａ），（ｂ）に示す両場合から明らかなように、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さくしているので（図３（ａ）参照。）、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化した場合の方が、図１に示すＦ部材１０に対しＭ部材２０が直線に接続されている場合と比較して、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が増大している。これにより、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化した場合でも、より確実に安定してトルクを伝達することができる。なお、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の軸線β方向に対する垂直方向の断面形状を、ほぼ円形にした場合には、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化しても、変化しなくても、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が変化せず、同じような力でトルクを伝達できる。
【００３８】
図９は、本実施の形態のユニバーサルジョイント１を使用したトルク伝達工具の一例であるラチェットレンチ５の一例を示す図である。
【００３９】
図９に示すように、ラチェットレンチ５では、本実施の形態のユニバーサルジョイント１のＭ部材２０の工具接続部２３を、各種工具６の工具側ソケット部６１に挿入し、工具接続部２３の鋼球２４を工具側ソケット部６１の球受け溝６２に嵌めて各種工具６をセットする一方、Ｆ部材１０のハンドル用ソケット部１３には、ラチェットハンドル５１先端のハンドル側接続部５２を挿入し、ハンドル側接続部５２の鋼球５３をハンドル用ソケット部１３の球受け溝１３ａに嵌めてラチェットハンドル５１を取付けることにより、ラチェットレンチ５を組み立てる。
【００４０】
これにより、実施の形態のラチェットレンチ５では、実施の形態のユニバーサルジョイント１により工具６の角度を自由に変更しながら、ボルトやネジ等にトルクを伝達して回すことができる。なお、ここでは、本実施の形態のユニバーサルジョイント１を使用したトルク伝達工具の一例としてラチェットレンチ５を一例に説明したが、本発明では、これに限定されず、他のトルク伝達工具、例えば、Ｔ型レンチ等のトルク伝達工具に適用するようにしても勿論よい。
【００４１】
従って、実施の形態のユニバーサルジョイント１によれば、第２の連結部材であるＭ部材２０には、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１に挿入され、挿入方向に沿って先端部２１ａと基部２１ｃとの間に外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部２１ｂを有するトルク伝達部２１が形成されている一方、Ｆ部材１０の凹部１１の開口側の内周面には、トルク伝達部２１の最大外形部２１ｂに当たり当該トルク伝達部２１の挿入方向とは逆方向への抜け止めを図る抜け止め部としてのＣリング４０が設けられ、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１は、Ｆ部材１０の凹部１１に挿入された場合、トルク伝達部２１の先端部２１ａがバネ３０に当たり、凹部１１の開口側に押される一方、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分が抜け止め部としてのＣリング４０に当たり、第１の連結部材であるＦ部材１０の凹部１１より抜け止めされるので、第１の連結部材と第２の連結部材とをピンを用いずに結合することができると共に、第１の連結部材と第２の連結部材とが外れることを簡単に防止することができる。
【００４２】
特に、本実施の形態では、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１における先端部２１ａから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角γを、基部２１ｃから最大外形部２１ｂまでの外周面の傾斜角θより小さくしているので、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０の取付け角度が変化している場合の方が、Ｆ部材１０に対しＭ部材２０がストレートに接続されている場合より、Ｆ部材１０のトルク伝達溝部１１ａ〜１１ｆにそれぞれ噛み合うＭ部材２０のトルク伝達山部２２ａ〜２２ｆの接触面積が増大することになり、より確実にトルクを伝達することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側には、ラチェットレンチ５等のトルク伝達工具のハンドル５１先端のハンドル側接続部５２が挿入されるハンドル用ソケット部１３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には、各種工具６の工具側ソケット部６１に挿入される工具接続部２３を形成するようにしたので、Ｆ部材１０では凹部１１とハンドル用ソケット部１３との空洞（空間）を連続させて形成することがきる一方、Ｍ部材２０ではトルク伝達部２１と工具接続部２３とを連続させて形成することができるので、Ｆ部材１０とＭ部材２０とを容易に製造することできる。
【００４４】
なお、本実施の形態のユニバーサルジョイント１では、抜け止め部としてＣリング４０を一例に説明したが、本発明では、これに限らず、トルク伝達部２１の基部２１ｃから最大外形部２１ｂとの間の部分に当たり、Ｍ部材２０がＦ部材１０の凹部１１より抜け止めできるものであれば、例えば、抜け止め片や、抜け止めピン等であれば、Ｃリング４０以外でも勿論良い。
【００４５】
また、本実施の形態のユニバーサルジョイント１では、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側にはハンドル用ソケット部１３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側には工具接続部２３を形成するようにしたが、本発明では、これに限らず、Ｆ部材１０の凹部１１の反対側に工具接続部２３を形成する一方、Ｍ部材２０のトルク伝達部２１の反対側にハンドル用ソケット部１３を形成するようにしても勿論よい。
【符号の説明】
【００４６】
１ ユニバーサルジョイント
１０ Ｆ部材(第１の連結部材）
１１ 凹部
１１ａ〜１１ｆ トルク伝達溝部
１２ リング溝
１３ ハンドル用ソケット部
２０ Ｍ部材（第２の連結部材）
２１ トルク伝達部
２１ａ 先端部
２１ｂ 最大外形部
２１ｃ 基部
２２ａ〜２２ｆ トルク伝達山部
２３ 工具接続部
２４ 鋼球
３０ バネ
４０ Ｃリング（抜け止め部）
５ ラチェットレンチ
５１ ラチェットハンドル
５２ ハンドル側接続部
６ 工具
６１ 工具側ソケット部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の連結部材と、第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントであって、
前記第１の連結部材には、凹部が形成され、当該凹部の奥にバネが設けられる一方、
前記第２の連結部材には、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、挿入方向に沿って先端部から基部に向かうに従って外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部を有するトルク伝達部が形成されており、
前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、当該内周面より内側に突出して前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分に当たる抜け止め部が設けられ、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入された場合、前記トルク伝達部の前記先端部が、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分が前記抜け止め部に当たり、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項２】
請求項１記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、その内周方向にリング溝が形成され、かつ、当該リング溝には、当該リング溝の深さより大きい断面径を有するＣリングが前記抜け止め部として装着され、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、前記トルク伝達部の前記先端部は、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部が前記Ｃリング内周面に当たり、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第２の連結部材のトルク伝達部の長手方向の軸線に対する前記基部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角は、前記先端部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角より大きい、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の長手方向の軸線に対し垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形で、６つの各角から前記先端部および前記基部に延びる６つの各トルク伝達山部の角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている一方、
前記第１の連結部材の前記凹部には、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が挿入され、前記６つの各トルク伝達山部に噛み合うように、６つのトルク伝達溝部が形成されている、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一の請求項に記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第１の連結部材の前記凹部の反対側には、
トルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部が挿入されるハンドル用ソケット部が形成される一方、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の反対側には、各種工具の工具側ソケット部に挿入される工具接続部が形成されている、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項１】
第１の連結部材と、第２の連結部材とを角度を変えて連結可能なユニバーサルジョイントであって、
前記第１の連結部材には、凹部が形成され、当該凹部の奥にバネが設けられる一方、
前記第２の連結部材には、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、挿入方向に沿って先端部から基部に向かうに従って外径が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなる最大外形部を有するトルク伝達部が形成されており、
前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、当該内周面より内側に突出して前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分に当たる抜け止め部が設けられ、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入された場合、前記トルク伝達部の前記先端部が、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部分が前記抜け止め部に当たり、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項２】
請求項１記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第１の連結部材の前記凹部の開口側の内周面には、その内周方向にリング溝が形成され、かつ、当該リング溝には、当該リング溝の深さより大きい断面径を有するＣリングが前記抜け止め部として装着され、
前記第２の連結部材のトルク伝達部は、前記第１の連結部材の前記凹部に挿入され、前記トルク伝達部の前記先端部は、前記バネに当たり、前記凹部の開口側に押される一方、前記トルク伝達部の前記基部から前記最大外形部との間の部が前記Ｃリング内周面に当たり、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が、前記第１の連結部材の前記凹部より抜け止めされる、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第２の連結部材のトルク伝達部の長手方向の軸線に対する前記基部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角は、前記先端部から前記最大外形部までの外周面の傾斜角より大きい、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の長手方向の軸線に対し垂直方向の断面形状は、ほぼ正６角形で、６つの各角から前記先端部および前記基部に延びる６つの各トルク伝達山部の角部は、平面もしくは外側に凸となる曲面に面取りされている一方、
前記第１の連結部材の前記凹部には、前記第２の連結部材の前記トルク伝達部が挿入され、前記６つの各トルク伝達山部に噛み合うように、６つのトルク伝達溝部が形成されている、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一の請求項に記載のユニバーサルジョイントにおいて、
前記第１の連結部材の前記凹部の反対側には、
トルク伝達工具のハンドル先端のハンドル側接続部が挿入されるハンドル用ソケット部が形成される一方、
前記第２の連結部材の前記トルク伝達部の反対側には、各種工具の工具側ソケット部に挿入される工具接続部が形成されている、
ことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３６９２８（Ｐ２０１１−２３６９２８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０６３１１（Ｐ２０１０−１０６３１１）
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（３９０００３４３６）株式会社山下工業研究所 (9)
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（３９０００３４３６）株式会社山下工業研究所 (9)
[ Back to top ]