JP2000205288A - ドライブシャフト - Google Patents

ドライブシャフト

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JP2000205288A
JP2000205288A JP11005087A JP508799A JP2000205288A JP 2000205288 A JP2000205288 A JP 2000205288A JP 11005087 A JP11005087 A JP 11005087A JP 508799 A JP508799 A JP 508799A JP 2000205288 A JP2000205288 A JP 2000205288A
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Japan
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shaft
axial direction
cylindrical
spline
convex
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JP11005087A
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English (en)
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Katsura Koyagi
桂 小八木
Shunichi Usui
俊一 臼井
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Koyo Seiko Co Ltd
Central Japan Railway Co
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
Central Japan Railway Co
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/306—Means to synchronise movements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/03—Shafts; Axles telescopic
    • F16C3/035—Shafts; Axles telescopic with built-in bearings

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ドライブシャフトにおいて、高速回転での動作
安定性を高めること。 【解決手段】筒軸１と凸軸２とを軸方向で相村変位可能
にかつ周方向でトルク伝達可能に連結してなるドライブ
シャフトＡであって、両軸１，２の軸方向途中領域に設
けられる各スプライン溝１ｂ，２ａの対向空間に、複数
のボール１５が介装され、凸軸２のスプライン溝２ａの
軸方向両端の円筒形外周面の領域に、筒軸１のスプライ
ン溝ｌｂの軸方向両端の円筒形内周面の領域に対して摺
接して両軸１，２の傾きを阻止するための環体８，９が
それぞれ外嵌固定され、ボール１５群が位置決め手段
（６，７，９，１０，１１）により凸軸２のスプライン
溝２ａ内に軸方向でほぼ不動に位置決めされている。こ
れにより、筒軸１に対する環体８，９の接触面積が従来
例に比べて大きくなるので、高速回転に伴い発生するモ
ーメント荷重に対する抗力が増すようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、筒軸と凸軸とを軸
方向で相対変位可能にかつ同方向でトルク伝達可能に連
結してなるドライブシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のドライブシャフトとし
て、本願出願人は、例えば図９に示すようなものを提案
している。
【０００３】図中、７１は筒軸、７２は凸軸である。筒
軸７１の各スプライン溝と凸軸７２の各スプライン溝と
の問の対向空間には、複数のボール７３と、複数のコイ
ルばね７４が介装されている。
【０００４】また、１つのスプライン溝内において軸方
向両端に配設されるコイルばね７４，７５のさらに外端
位置には、ワッシャ７６，７７および環体７８，７９が
若干のルーズフィット状態で内嵌装着されている。
【０００５】これらボール７３群、コイルばね７４，７
５、ワッシャ７６，７７ならびに環体７８，７９は、筒
軸７１の内周面に設けられる周溝に係合される止め輪８
０，８１によって筒軸７１のスプライン溝側に軸方向ほ
ぼ不動に位置決めされている。
【０００６】なお、前述のコイルばね７４，７５は、両
軸７１，７２に対して軸方向の突っ張り力を付与して軸
方向遊びを無くすためのものである。
【０００７】また、環体７８，７９は、凸軸７２のスプ
ライン歯の外径面に摺接するようになっており、筒軸７
１と凸軸７２との間の径方向のがたを無くすとともに、
両軸７１，７２の軸心が交差するように傾くことを防止
するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
では、一対の環体７８，７９を筒軸７１側に装着して、
その内周面で凸軸７２のスプライン歯の外径面を受ける
形態にしているために、回転遠心力が強くなる高速回転
での使用において不利であることがわかった。
【０００９】つまり、環体７８，７９の内周面が、凸軸
７２の円周数カ所のスプライン歯が切られている外周面
に接触する形態になっているために接触する面積が小さ
くなり、高速回転に件い発生するモーメント荷重が、環
体７８，７９に対して局部的に作用することになる。そ
のために、使用経過に伴い、環体７８，７９の局部的な
摩耗や陥没変形が発生しやすくなるので、ひいては筒軸
７１と凸軸７２の傾き防止効果が弱くなって回転振れの
増大をもたらすおそれがある。
【００１０】したがって、本発明は、ドライブシャフト
において、高速回転での使用に有利な構造とすることを
目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
ドライブシャフトは、筒軸と凸軸とを軸方向で相対変位
可能にかつ同方向でトルク伝達可能に連結してなるもの
で、前記両軸の軸方向途中領域に設けられる各スプライ
ン溝の対向空間に、複数のボールが介装され、前記凸軸
のスプライン溝の軸方向両端の円筒形外周面の領域に、
前記筒軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形内周面の
領域に対して摺接して両軸の傾きを阻止するための環体
がそれぞれ外嵌固定され、前記ボール群が位置決め手段
により凸軸のスプライン溝内に軸方向でほぼ不動に位置
決めされている。
【００１２】請求項２の発明にかかるドライブシャフト
は、筒軸と凸軸とを軸方向で相対変位可能にかつ周方向
でトルク伝達可能に連結してなるもので、前記両軸の軸
方向途中領域に設けられる各スプライン溝の対向空間
に、複数のボールが介装され、前記凸軸のスプライン溝
の軸方向両端の円筒形外周面の領域に前記筒軸のスプラ
イン溝の軸方向両端の円筒形内周面の領域に対して摺接
して両軸の傾きを阻止するための環体がそれぞれ外嵌固
定され、前記凸軸のスプライン溝内において前記ボール
群の軸方向両端に、前記両軸に軸方向の突っ張り力を付
与するためのコイルばねがそれぞれ配設され、これら各
コイルばねの軸方向外端部と前記各環体との間において
前記凸軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形外周面
に、各コイルばねおよびボール群を凸軸のスプライン溝
内に軸方向でほば不動に位置決めするためのスペーサが
外嵌装着されている。
【００１３】請求用３の発明にかかるドライブシャフト
は、上記請求項１または２において、前記ボール群を互
いに非接触となる状態に保持する帯板状の保持器が設け
られている。
【００１４】請求項４の発明にかかるドライブシャフト
は、上記請求項２において、前記スペーサは、その軸方
向内端側の円周数カ所に、前記コイルばねの軸方向外端
部が嵌着されるピン状突起を有するものである。
【００１５】以上、本発明では、要するに、筒軸と凸軸
の傾きを阻止するための環体を、凸軸の円筒形外周面に
外嵌固定して、筒軸の円筒形内周面に対して面で接触さ
せるようにしている。
【００１６】これにより、筒軸に対する環体の接触面積
が従来例に比べて大きくなるので、高速回転に伴い発生
するモーメント荷重に対する抗力が増すようになる。し
たがって、遠心力が強くなる高速回転時においても筒軸
と凸輌とを同心状に保持できて、回転振れの発生を抑制
できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図１ないし図８に
示す各実施形態に基づいて説明する。
【００１８】図１ないし図７は本発明の一実施形態にか
かり、図１は、ドライブシャフトの部分断面図、図２
は，図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、図
１の（３）−（３）線断面の矢視図、図４は、図１のド
ライブシャフトの要部の拡大図、図５は、直動型玉軸受
の保持器の斜視図、図６は、第１ばね受けの斜視図、図
７は、第２ばね受けの斜視図である。
【００１９】図中、Ａはドライブシャフトの全体を示し
ており、このドライブシャフトＡは、筒軸１と凸軸２と
を、直動型玉軸受３を介して軸方向で相対変位可能にか
つ周方向で動力伝達可能に連結した構造になっている。
【００２０】そして、筒軸１と凸軸２との問で直動型玉
軸受３の軸方向両端には、一対のコイルばね４，５と、
一対のばね受け６，７と、一対の環体８，９と、シール
リング１０と、スナップリング１１とが配設されてい
る。
【００２１】なお、筒軸１と凸軸２との各外端部には、
十字軸継手１２，１３が取り付けられており、筒軸１の
自由端には、凸軸２の軸方向途中の円筒形外周面に対し
て接触するシールリング１４が取り付けられている。
【００２２】以下、上述した各構成要素について具体的
に説明する。
【００２３】筒軸１は、その内周面において自由端側の
領域と基端側の領域とを除く軸方向途中領域に軸方向内
向きに膨出する環状膨出部１ａが設けられており、この
環状膨出部１ａの円周数カ所にスプライン溝１ｂが設け
られている。この筒軸１では、その内周面において自由
端側の領域と基端側の領域が円筒面になっている。
【００２４】凸軸２は、その外周面において筒軸１の環
状膨出部１ａに対応する軸方向途中領域の円周数カ所に
スプライン溝２ａが設けられており、自由端側の領域は
小径の円筒面に形成されている。この凸軸２では、その
外周面において自由端側の領域と基端側の領域が円筒面
になっている。
【００２５】なお、筒軸１と凸軸２の各スプライン溝１
ｂ，２ａの構成には、軸方向に沿って油溜め溝（符号省
略）が設けられている。
【００２６】直動型玉軸受３は、筒軸１の各スプライン
溝１ｂと凸軸２の各スプライン溝２ａとの間の対向空間
に介装されており、複数のボール１５と、ボール１５群
を互いに非接触とする状態で回転可能に保持する帯板状
の保持器１６とから構成されている。保持器１６は、図
５に示すように、帯状薄板の本体部１６ａの長手方向等
間隔にボール１５を回転可能に保持するポケット１６ｂ
が貫通形成されているとともに、各ポケット１６ｂの問
の上下両面にボール１５の抜け出しを阻止する膨出部１
６ｃ，１６ｄが設けられた形状になっている。
【００２７】一対のコイルばね４，５は，凸軸２のスプ
ライン溝２ａ内で直動型王軸受３の軸方向両端に配設さ
れており、両軸１，２に対して軸方向の突っ張り力を付
与して軸方向の遊びを無くすためのものである。
【００２８】一対のばね受け６，７は、請求項に記載の
スペーサに相当するもので、一対のコイルばね４，５の
軸方向外端に配設されている。第１ばね受け６は、図６
に示すように、円筒形の本体部６ａの軸方向一端側の円
周数カ所にピン状突起６ｂが突設されているとともに、
各ピン状突起６ｂにそれぞれ第１コイルばね４の外端部
が嵌着されるキャップ６ｃが圧入嵌合された形状になっ
ている。この第１ばね受け６は、その本体部６ａが凸軸
２の基端側の円筒形外周面に対して圧入により外嵌固定
されている。また、第２ばね受け７は、図７に示すよう
に、円筒形の本体部７ａの軸方向一端側の円周数カ所
に、第２コイルばね５の外端部が嵌着されるピン状突起
７ｂが突設された形状になっている。この第２ばね受け
７は、その本体部７ａが凸軸２の自由端側の円筒形外周
面に対してルーズフィット状態で外嵌されている。
【００２９】一対の環体８，９は、筒軸１と凸輔２との
問の径方向のがたを無くすとともに、両軸１，２の軸心
が交差するように傾くことを防止するものである。第１
環体８は、凸軸２の基端側の円筒形外周面に対して圧入
により外嵌固定されており、その外周面が筒軸１の自由
端側の円筒形内周面に対して接触させられている。ま
た、第２環体９は、凸軸２の自由端側の円筒形外周面に
対して圧入により外嵌固定されており、その外周面が筒
軸１の基端側の円筒形内周面に対して接触させられてい
る。これらの環体８，９は、例えば、ＪＩＳ規格のＳ４
３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、ＳＣＭ４４０などの炭素鋼からなる。
【００３０】シールリング１０は、例えば、ＪＩＳ規格
のＳ４３Ｃなどからなり、その内径側にＯリング１７、
外径側に軸用のシール１８をそれぞれ組み込み、Ｏリン
グ１７と凸軸２の円筒形外周面との間および軸用のシー
ル１８と凸軸２の円筒形内周面との間にしめしろを保っ
ている。
【００３１】スナップリング１１は、凸軸２の自由端側
の円筒形外周面に形成されてある周溝に係合されてい
る。
【００３２】なお、上述した直動型玉軸受３および一対
のコイルばね４，５は、第１ばね受け６、第２ばね受け
７、第２環体９、シールリング１０ならびにスナップリ
ング１１でもって、凸軸２のスプライン溝２ａ内に軸方
向でほぼ不動に位置決めされるようになっている。すな
わち、凸軸２の基端側に配置される第１コイルばね４の
外端部が、凸軸２に固定された第１ばね受け６で受け止
められており、また、凸軸２の自由端側に配置される第
２コイルばね５の外端部が、第２ばね受け７、第２環体
９およびシールリング１０を介してスナップリング１１
で受け止められている。
【００３３】以上、この実施形態では、筒軸１と凸軸２
との傾きを防止するための環体８，９について、凸軸２
側に固定して、その外周面の全体を筒軸１の円筒形内周
面に対して面で接触させるようにしているので、接触面
積が従来例に比べて格段に大きくなり、それにより、高
速回転に伴い発生するモーメント荷重に対する抗力が増
すようになる。したがって、遠心力が強くなる高速回転
時においても筒軸１と凸軸２とを同心状に保持できると
ともに、環体８，９の摩耗や変形を抑制できるようにな
るので、長期にわたってドライブシャフトＡの回転振れ
の発生を防止できるようになる。
【００３４】この他、上述しているように、直動型玉軸
受３およびコイルばね４，５を凸軸２のスプライン溝２
ａ内に軸方向ほぼ不動に位置決めさせて抜け出せないよ
うにしているから、例えば筒軸１と凸軸２とが一旦離れ
る方向に軸方向に変位してから、また元の状態に戻るよ
うに伸縮動作する場合において、コイルばね４，５が撓
んで筒軸１と凸軸２とのスプライン溝１ｂ，２ａの端縁
に引っ掛かるという現象が発生せずに済む。したがっ
て、ドライブシャフトＡの伸縮動作が円滑化されるよう
になる。
【００３５】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３６】（１）上記実施形態において、例えばばね
受け６，７の形状が変更されたものも本発明に含む。ま
た、図８に示すように、ばね受け６，７を用いない構造
としてもよい。
【００３７】（２）上記実施形態において、保持器１６
を用いない構造としてもよい。
【００３８】
【発明の効果】請求項１ないし４の発明では、筒軸と凸
軸との傾きを防止するための環体について、凸軸側に固
定して、その外周面の全体を筒軸の円筒形内周面に対し
て面で接融させるようにしているので、接触面積が従来
例に比べて格段に大きくなり、それにより、高速回転に
伴い発生するモーメント荷重に対する抗力が増すように
なる。したがって、遠心力が強くなる高速回転時におい
ても筒軸と凸軸とを同心状に保持できるとともに、環体
の摩耗や変形を抑制できるようになるので、長期にわた
ってドライブシャフトの回転振れの発生を防止できるよ
うになる。
【００３９】この他、上述しているように、直動型玉軸
受およびコイルばねを凸軸のスプライン溝内に軸方向ほ
ぼ不動に位置決めさせて抜け出せないようにしているか
ら、例えば筒軸と凸軸とが一旦離れる方向に軸方向に変
位してから、また元の状態に戻るように伸縮動作する場
合において、コイルばねが撓んで筒軸と凸軸とのスプラ
イン溝の端縁に引っ掛かるという現象が発生せずに済
み、ドライブシャフトの伸縮動作の円滑化に賃献できる
ようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のドライブシャフトの一実施形態で、一
部破断して示す側面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図
【図４】図１のドライブシャフトの要部の拡大図
【図５】図１中の直動型玉軸受の保持器の斜視図
【図６】図１中の第１ばね受けを一部破断して示す斜視
図
【図７】図１中の第２ばね受けを一部破断して示す斜視
図
【図８】本発明のドライブシャフトの他の実施形態で、
要部の拡大図
【図９】従来例のドライブシャフトで、要部の拡大図
【符号の説明】 Ａ ドライブシャフト １ 筒軸 １ｂ 筒軸のスプライン溝 ２ 凸軸 ２ａ 凸軸のスプライン溝 ３ 直動型玉軸受 ４，５ コイルばね ６，７ ばね受け ８，９ 環体 １１ スナップリング １５ 直動型玉軸受のボール １６ 直動型玉軸受の保侍器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 臼井 俊一 名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海 旅客鉄道株式会社内 Ｆターム(参考） 3J033 AA01 BA09 BA20 BC02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】筒軸と凸軸とを軸方向で相対変位可能にか
    つ周方向でトルク伝達可能に連結してなるドライブシャ
    フトであって、 前記両軸の軸方向途中領域に設けられる各スプライン溝
    の対向空間に、複数のボールが介装され、 前記凸軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形外周面の
    領域に、前記筒軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形
    内周面の領域に対して摺接して両軸の傾きを阻止するた
    めの環体がそれぞれ外嵌固定され、 前記ボール群が位置決め手段により凸軸のスプライン溝
    内に軸方向でほぼ不動に位置決めされていることを特徴
    とするドライブシャフト。
  2. 【請求項２】筒軸と凸軸とを軸方向で相対変位可能にか
    つ周方向でトルク伝達可能に連結してなるドライブシャ
    フトであって、 前記両軸の軸方向途中領域に設けられる各スプライン溝
    の対向空間に、復数のボールが介装され、 前記凸軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形外周面の
    領域に、前記筒軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形
    内周面の領域に対して摺接して両軸の傾きを阻止するた
    めの環体がそれぞれ外嵌固定され、 前記凸軸のスプライン溝内において前記ボール群の軸方
    向両端に、前記両端に対して軸方向の突っ張り力を付与
    して軸方向遊びを無くすためのコイルばねがそれぞれ配
    設され、 これら各コイルばねの軸方向外端部と前記各環体との間
    において前記凸軸のスプライン溝の軸方向両端の円筒形
    外周端に、各コイルばねおよびボール群を凸軸のスプラ
    イン溝内に軸方向でほぼ不動に位置決めするためのスペ
    ーサが外嵌装着されている、ことを特徴とするドライブ
    シャフト。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載のドライブシャフ
    トにおいて、前記ボール群を互いに非接触となる状熊に
    保持する帯板状の保持器が設けられている、ことを待徴
    とするドライブシャフト。
  4. 【請求項４】請求項２に記載のドライブシャフトにおい
    て、前記スぺーサは、その軸方向内端側の円周数カ所
    に、前記コイルばねの軸方向外端部が嵌着されるピン状
    突起を有するものである、ことを特徴とするドライブシ
    ャフト。
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