JPH0754855A - 迅速切り離し型定速度自在継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内側継手部材と外側継手部材を迅速に着脱で
きるようにする。 【構成】 内側継手部材を中空にしてその中にプランじ
ゃーを摺動自在に設け、そのプランジャの先端部にロー
ラボールを半径方向に上下させるためのテーパー部を形
成させ、そのテーパー部にローラボールが載るように
し、プランジャを付勢手段によってローラボールがテー
パー部によって外側継手部材の溝と係合するようにして
置き、プランジャを押すことによってローラボールをそ
の係合から外して内側継手部材を外側継手部材から外す
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、駆動部材と従動部材を
連結する定速度自在継手に関するものであり、更に詳し
くいえば、駆動部材と従動部が高速で動作する時、ある
角度でずれていても、それらの部材の間で定速度駆動を
行うことができるとともに、内側継手部材と外側継手部
材自在継手とを迅速に分離できるようにした定速度自在
継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】トルクを一層良く伝えるために従来数多
くの努力が傾けられてきた。それらには、米国特許第
４，１５６，３５４号明細書に示されているようなカル
ダン型継手、米国特許第２，９１０，８４５号明細書に
示されているような定速度継手が含まれている。それら
両方の継手は回転部材の間のトルクを伝達することを含
み、回転部材の一方に固定された内側の継手部材と、他
方の回転部材に固定された外側の継手部材とを含んでい
るということができる。

【０００３】米国特許第４，１５６，３５４号明細書に
は、継手組立体の円周方向に等間隔に隔てられて、内側
および外側の継手部材の間に配置されたローラーボデー
を介してトルクを伝える高速、高トルク伝達継手が示さ
れている。各ローラーボデーは、内側の継手部材に対し
て半径方向に滑動できるようにするために、内側継手部
材内の平らなくぼみの中に受けられる。この構造は複雑
で、継手の寸法が大きくなり、表面仕上げを非常に良く
すること、および製作誤差を小さくすることを必要とす
る。それらの理由、および平らな表面の摺動関係から生
ずる摩擦の増大とから、この種の継手は動作の円滑性に
欠けると同時に、製作コストが高くなる。

【０００４】米国特許第２，９１０，８４５号明細書に
は、角度がくいちがう継手のみで、軸線方向に整列され
或いは僅かにずれた継手ではない、２個の回転部材を連
結する定速度自在継手が示されている。したがって、こ
の種の定速度自在継手は有用性が限定される。更に、こ
の種の継手は、駆動部材に設けられているジャーナルを
中心として回転するために拘束された球面状駆動部材を
用いる。駆動部材を拘束することにより摩擦が増大する
が、これは自在継手にとっては好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した種
類の定速度自在継手において、内側継手部材と外側継手
部材とを迅速に着脱できるようにすることを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】回転軸を有し、外面を球
面とし、その外面を形成する壁に前記回転軸に直角な平
面と交差する位置に形成させた複数の半径方向開口部を
を中空の内側継手部材と、それぞれ前記半径方向開口部
内に設けられ、その開口部内で半径方向に所定の内側位
置から所定の外側位置まで移動するローラボールと、前
記内側継手部材の外面を受ける円筒状部分を有し、その
円筒状部分の内面に前記ローラボールを挿入するための
複数の直線状の溝を形成させた外側継手部材と、前記複
数のローラボールを前記溝に係合させるように前記内側
継手部材の中に配置されたプランジャとからなる。上記
プランジャはその一端部に直線状のテーパー部が形成さ
れている。このテーパー部で前記複数のローラボールを
前記所定の内側位置から外側位置へと移動させる。この
内側位置では中空の内側継手部材と外側継手部材とを分
離させることができ、外側位置ではローラーボールを外
側継手部材の前記溝内に係合させることができる。通常
の動作時にローラボールを外側位置に安定に置いておく
ように前記プランジャを付勢する付勢手段がプランジャ
に取り付けてある。

【０００７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳しく説明す
る。まず、本発明のいくつかの用途が示されている第１
図〜第６図を参照する。第１図には、定速度自在継手２
０を一定部品として含む新規なラチエットレンチ２３が
示されている。この定速度継手２０は迅速に切離すこと
ができ、その切離し機能はばねにより力が加えられてい
る押しボタン２３ａにより行われる。継手２０自体は外
側継手部材２２と内側継手部材すなわちピントル部材２
１により作られる。内側継手部材２１が一体であるレン
チ２３は、多種類の寸法のソケット群の一部とすること
ができる。それらのソケットは内側継手部材２１に互換
できるようにして組合わせて、外側継手部材として機能
することができる。もちろん、この継手はねじ回し型工
具、空気レンチ、電動レンチのような他の工具にも使用
できる。

【０００８】第２図には角ドライブ型の従来のラチエッ
トレンチ２７が示されている。このドライブは、横断面
が角形である延長部２８を介して得られる。定速度自在
継手２４の外側継手部材２６に設けられているソケット
２９に延長部２８がはめこまれる。自在継手２４は非迅
速切離し型で、内側継手部材２５で作られる。この自在
継手２４はねじ回し、空気レンチ、空気ねじ回し、電動
ねじ回しおよび電動レンチのような他の種類の工具にも
応用できる。

【０００９】第３図には、モータ３０の軸とギャボック
ス３１の従動軸の間に、ずれと軸線方向の間隔の変化が
起こり得る場合の用途が示されている。図には、モータ
とギャボックスが本発明の二重定速度自在継手３２によ
り連結されている様子が示されている。第４図は、第３
図に示されているようなモータとギャボックスが示され
ているが、水平方向と垂直方向のずれの少なくとも一方
が望ましい条件の下における連結を示す。モータ３０の
軸とギャボックス３１の従動軸は二重定速度自在継手３
２により連結されている。第５図は、モータ３０の軸と
ギャボックス３１の従動軸の間に大きいずれが存在する
用途を示す。モータとギャボックスは、本発明の自在継
手を複数個縦続して連結される。これらにも特に図示し
ていないが迅速に着脱できるようにしてある。

【００１０】第６図には、本発明の継手が動力取出しと
して用いられる状況を示す。農業用機械のような動力源
が参照符号３３で示され、したがって動力により作動さ
せられるアタッチメント３４を引っぱるようにしてその
アタッチメント３４に連結される。動力源３３はアタッ
チメント３４を動作させる駆動力を与える。この場合に
は、その駆動力を与えるために、迅速切離し、単一自在
Ｕ形継手３７が用いられる。

【００１１】次に第７図および第８図を参照する。第２
図に示されているラチエットレンチ２７、または駆動さ
れるその他の装置を受けるために、外側継手部材２６の
一端にソケット２９が設けられる。ソケット２９に隣接
して拡大された拡大部３８が設けられる。その拡大部３
８には円周方向に隔てられた３本のまっすぐな溝３９が
設けられる。溝３９は円周の周囲に等しい間隔で隔てる
ことができ、その形は外側継手部材２６を横断する平面
に関して直円筒形である。単式定速度自在継手において
は、外側継手部材２６の拡大部３８は内側継手部材２５
を受ける。挿入前に、３個の球状ローラーボール４０
が、内側継手部材２５の頭部４２に設けられている開口
部４１の中に挿入される。ローラーボール４０の挿入さ
れた内側継手部材２５が、その頭部４２が位置ワッシャ
４４に接触するまで、外側継手部材２６の拡大部３８の
中に挿入される。それから、僅かな力を加えることによ
り外側継手部材の変形部４５が、ステーキングその他の
手法により、内側継手部材２５が抜けることを阻止する
のに十分な程度に変形させられる。

【００１２】単式定速度自在継手の寸法について考える
時には、いくつかの考慮が重要である。内側継手部材２
５の頭部４２の開口部手段４１は、ローラーボール４０
が自由に回転し、ローラーボールの相互間で球面接触で
きるようなものでなければならない。外側継手部材２６
の溝３９の幅は、内側継手部材２５が外側継手部材２６
に整列させられた時に、ローラーボール４０とまっすぐ
な溝３９の間で転動突入はめ合いが存在するようなもの
でなければならない。

【００１３】位置ワッシャ４４はジユロ・ニトリル（Du
ro nitrile） などのような弾性材料でなるべく作るよ
うにし、位置ワッシャと変形部４５の関係は、内側継手
部材２５が関節状に曲げられた時に、その内側継手部材
が自重により曲げられている任意の角度を保持できるよ
うに、それの頭部４２に十分な圧力を加えるようなもの
でなければならない。この特徴はソサエテイ・オブ・オ
ートモーテイブ・エンジニヤース（Society of Automot
ive Engineers） の規格に合致する。位置ワッシャ用の
ジユロ・ニトリルは、たとえばゴツシエン・ラバー・カ
ンパニー（Goshen Rubber Company） から入手できる。
希望によっては、位置ワッシャ４４に穴４６を設けるこ
とができる。

【００１４】また、内側継手部材２５が関節状に十分に
曲げられた時に、全てのローラーボール４０をまっすぐ
な溝３９の中に保持するように変形を行わせねばならな
い。変形された部分は軸線方向に自由に動けないように
するもので、外側継手部材から３０度まで曲げられた時
にも軸の回転を妨げない。この構造により球状ローラー
ボール４０が球面接触し、全てのトルクがローラーボー
ル４０を介してまっすぐな溝３９へ伝えられることがわ
かる。第１０図に示すように、４個のローラーボールを
用いる本発明の実施例を作ることができる。この実施例
は大きいトルクを伝えるために使用できる。前と同様
に、外側継手部材２６の拡大部３８の周囲部に、等しい
間隔をおいて複数の（この場合には４本）まっすぐな溝
３９が設けられる。内側継手部材２５の開口部４１は前
と同じ要求に合致せねばならず、それら４個の開口部４
１は互いに直角に設けられる。この場合には、内側継手
部材の横断面が小さくされるから、参照符号２５ａによ
り示されているように、内側継手部材の中央部にいくら
かの材料が残されてその部材を補強し、４個のローラー
ボール４０の間の球面接触がいぜんとして保たれる。そ
れらの継手におけるトルクの伝達は、球面状のまっすぐ
な溝３９内のローラーボール４０の相互作用により主と
して起こることを理解すべきである。

【００１５】第８図に示すように、内側継手部材すなわ
ちピントル２５を、ソケット（図示せず）、または自在
継手からトルクを受けるその他の装置へ容易にとりつけ
るようにするために、内側継手部材２５には、ばね５１
により保持されているボールベアリング５０の形の標準
的なボール回転止めが設けられる。次に第１１図を参照
する。この図には単式定速度自在継手の別の実施例が示
されている。この実施例では、図示を容易にするために
ソケット２９は示していない。前と同様に、外側継手部
材２６には拡大部３８が設けられる。その拡大部には、
複数のローラーボール４０が受けられる複数の隔てられ
たまっすぐな溝３９が設けられる。第７図および第８図
に示す実施例と同様に、溝３９の横断面はなるべく円筒
形にする。内側継手部材２５の頭部４２の開口部にロー
ラーボール４０が受けられる。内側継手部材が外側継手
部材の軸線から離れている軸線に対して関節状に曲げら
れると、ローラーボール４０がまっすぐな溝３９から引
き出されるから、トルク伝達平面は外側継手部材の軸線
に対してもはや垂直でないことがわかる。というのは、
本発明のローラーボール４０が制約を受けずに回転と直
線運動を行うからである。これは従来の定速度自在継手
にはない特徴である。

【００１６】第１２図に示すように、この定速度自在継
手が静止している時は、１個のローラーボール４０が溝
３９から十分に引き出されるが、残りのローラーボール
４０は重力により溝３９の中に保持される。しかし、第
１３図に示すように継手が回り始めると、円周方向の力
のために、全てのローラーボール４０は内側継手部材２
５の回転軸線からほぼ等間隔の位置をただちにとり、ま
っすぐな溝３９から僅かに出る。図からわかるように、
この状況においては、トルク伝達点は、ローラーボール
４０と各まっすぐな溝３９の間のほぼ同じ位置において
点間接触を行うようになる。本発明においては、回転中
心からＴ点までのモーメントアームが、従来のどの自在
継手のモーメントアームより短く、それにより一層効率
的かつ円滑にトルクを伝達する。この特徴と、継手が回
転する時のボールの制約されない回転とが組合わされて
摩擦力が小さくなり、そのために本発明の継手は従来の
継手より大幅に進歩する。

【００１７】本発明の二重定速度自在継手の実施例を第
１４図に示す。この二重定速度自在継手は駆動軸５５
と、バレルレース５６と、ドライバ５７とで構成され
る。駆動軸５５は、他の装置へとりつけることを容易に
するために、正方形状の延長部５４を有し、その延長部
に標準的な戻り止めボール５８が設けられる。後で説明
するように、その戻り止めボールにはばねにより力が加
えられる。もちろん、その延長部５４は円形にすること
もでき、モータの軸に連結する自在継手の場合には延長
部を円形にする方が好ましい。いずれの場合にも、駆動
軸の頭部６３には、複数のローラーボール６５を受ける
複数の開口部６７が、周囲に等間隔に配置される点で、
先に説明した単式定速度自在継手に類似する。前と同様
に、ローラーボール６５は互いに球面接触する。駆動軸
５５はバレルレース５６の中に挿入され、ローラーボー
ルが挿入される前に駆動軸５５の頭部６３にかぶせられ
た同一の端部キャップ６１にバレル５３が圧入される。
それから位置パッド６２が挿入される。そして第２の同
一の端部キャップがドライバ５７にかぶせられ、同一の
開口部６７に同一のローラーボール６５が挿入され、そ
れからバレル５３に端部キャップ６５がはめこまれる。
図示の実施例においては、駆動軸とドライバそれぞれに
３個のローラーボール６５が設けられ、したがってバレ
ル５３に等しい間隔で３本のまっすぐな溝６６が設けら
れる。前と同様に、溝の横方向寸法は重要である。駆動
軸とドライバの少なくとも一方の軸線がバレルの軸線に
整列すると、ローラーボール６５とまっすぐな溝６６の
横方向寸法は、転動突入はめ合い（rolling plunge fi
t）を行うようなものでなければならない。

【００１８】同様に、位置パッド６２の寸法は重要であ
る。前と同様に、この位置パッドもジユロ・ニトリルの
ような弾性材料で作り、端部キャップ６１がはめこまれ
た時に、駆動軸の頭部６３とドライバ５７の頭部６４に
十分な力を加えて、ドライバと駆動軸が自重で置かれた
任意の角度を保持するように十分に大きい寸法のもので
なければならない。希望によっては、位置パッド６２に
穴７０を設けることができる。構造を完成するために、
標準的な戻り止め部材６０を有するソケット５９がドラ
イバ５７に設けられる。

【００１９】定速度自在継手の迅速な切離しが求められ
る場合には、第１５図および第１６図に示す実施例が用
いられる。図示を容易にするために、２個のローラーボ
ールを有する例を示したが、前記した実施例におけるよ
うに３個または４個、あるいは任意の実用的な数を有す
る継手もこのようにして作ることができることを理解す
べきである。

【００２０】第１５図および第１６図に示す迅速切離し
自在継手は、中にローラーボール８３が受けられる複数
の直円筒形のまっすぐな溝７９を有する外側継手部材７
５が設けられる。内側継手部材を外側継手部材から離れ
ないようにするために変形部７６が設けられる。内側継
手部材７７は回転軸を有し、その先端部の外面は球面と
され、その球面を形成する壁にローラボールを摺動自在
に収納するための開口部が形成されている。ローラボー
ルはその開口部内で図１６に示す内側位置から図１５に
示す外側位置へと半径方向へ移動することができる。ロ
ーラボールがその外側位置にあるときにはボールが前記
溝７９内に係合して相互間でトルクを伝達することがで
きる。外側継手部材と内側継手部材とが関節状に曲げら
れてもトルクを伝達することができる。また、ローラボ
ールがその内側位置にあるときには図１６に示すように
ローラボールの外側部分が前記変形部の先端より内側と
なり、内側継手部材を外側継手部材から外すことができ
る。

【００２１】この実施例ではこの内側継手部材の中にプ
ランジャ８１を摺動自在に取り付けている。そのため、
内側継手部材を中空構造にしてある。プランジャ８１の
先端部には直線状のテーパーである傾斜面８１Ａを形成
させている。そのテーパーの傾斜面の上にローラーボー
ル８３を載せている。プランジャ８１は内側継手部材７
７の中空内部に受けられ、通常は付勢手段であるばね８
２により引き込んだ位置に保持される。そのばね８２は
第１５図では通常の伸ばされた位置にある様子が示され
ている。そのときローラボール８３はテーパーの斜面に
よって半径双方外側に押し出され、外側継手部材に形成
させた前記溝内に係合される。ばねは内側継手部材の内
部の支持部分８５と、プランジャ８１に設けられている
ランド８７の間に保持されるから、プランジャが外側継
手部材７５へ向かう向きに押されると、ばね８２は圧縮
されて、プランジャのテーパー部が内側継手部材から押
し出されてローラーボール８３がテーパー部からはず
れ、内側位置へと引き込まれプランジャの軸部分に載る
ようになる。プランジャの寸法をあらかじめローラボー
ルがその軸部分に載って内側位置にきたときに、ローラ
ーボール８３が変形部７６から離れるのに十分なほど内
側へくるようにしておけば、それにより第１６図に示す
ように内側継手部材７７を外側継手部材７５から分離で
きる。

【００２２】

【発明の効果】したがって、本発明においては、通常の
動作時にはばねによってプランジャを付勢してそのテー
パー部でローラボールを溝７９内に係合させて自在継手
としての動作を行うことができ、外側継手部材と内側継
手部材とを分離する必要がある場合には、プランジャを
押すだけでローラボールの溝への係合が解かれるので、
分離することができる。すなわち、内側継手部材と外側
継手部材との着脱を迅速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の自在継手をレンチドライブとして具
体化した新規なレンチの線図、

【図２】 正方形ドライブ型の標準ラチエットレンチに
関連する本発明の継手を実施する構造を示す線図、

【図３】 隣接するトルク伝達軸の間にずれが存在する
場合に用いられる本発明の継手を実施する構造を示す線
図、

【図４】 角度ずれとずれの少なくとも一方が望ましい
場合に使用される本発明の継手を実施する構造を示す線
図、

【図５】 縦続連結された本発明の自在継手を多数用い
た構造を示す線図、

【図６】 動力取出し装置に用いられる本発明を実施す
る構造を示す線図、

【図７】 外側継手部材と軸線方向に整列している内側
継手部材を有する外側継手部材の一部切欠き右端部図、

【図８】 図７の８−８線に沿う断面図、

【図９】 図８の９−９線に沿う断面図、

【図１０】 ４個のローラーボールを有する本発明の実
施例を示す第７図に類似の図、

【図１１】 内側継手部材が関節状に曲げられている状
態にある単式定速度自在継手の部分断面側面図、

【図１２】 静止状態にある自在継手を示す第１１図の
１２−１２線に沿う断面図、

【図１３】 トルクが矢印の向きに内側継手部材に加え
られている動作状態にある単式定速度自在継手を示す第
１２図に類似の図、

【図１４】 二重定速度自在継手の部分断面側面図、

【図１５】 本発明の迅速切離し機能を有する単式定速
度自在継手の部分断面側面図、

【図１６】 ローラーボールがプランジャへ向かって内
側へ落ち、内側継手部材を外側継手部材から離すことが
できるように、静止状態にある内側継手部材を示す第１
５図と同様な図である。

【符号の説明】

２０，２４・・・・定速度自在継手、２１，２５・・・
・内側継手部材、２２，２６・・・・外側継手部材、３
２・・・・二重定速度自在継手、３９，６６・・・・ま
っすぐな溝、４０，６５，８３・・・・ローラーボー
ル、４４・・・・位置ワッシャ、４５，７６・・・・変
形部、５５・・・・駆動軸、５６・・・・バレルレー
ス、６２・・・・位置パッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルクを伝達する迅速切り離し型定速度
   自在継手において、 回転軸を有し、外面を球面とし、その外面を形成する壁
   の前記回転軸に直角な平面と交差する位置に形成させた
   複数の半径方向開口部を有する中空の内側継手部材と、 それぞれ前記半径方向開口部内に設けられ、その開口部
   内で半径方向での所定の内側位置から所定の外側位置ま
   で半径方向に移動するローラボールと、 前記内側継手部材の外面を受ける円筒状部分を有し、そ
   の円筒状部分の内面に前記ローラボールを挿入するため
   の複数の直線状の溝を形成させた外側継手部材と、 前記複数のローラボールを前記溝に係合するように前記
   内側継手部材の中に配置されたプランジャであって、そ
   の一端部に直線状のテーパー部が形成されるとともに、
   前記複数のローラボールを前記中空の内側継手部材と外
   側継手部材とを分離させる前記所定の内側位置からロー
   ラボールを前記溝内に挿入して内側継手部材と外側継手
   部材とを係合させる前記所定の外側位置に強制的に押し
   出す付勢手段を有し、内側継手部材を外側継手部材に対
   して関節状に曲げても前記複数のローラボールを前記外
   側継手部材の直線状の溝へしっかりと捕らえるために前
   記付勢手段によって前記プランジャの直線テーパ部に沿
   って複数のローラボールを動かし、前記所定の外側位置
   に保持するプランジャとを備えたことを特徴とする定速
   度自在継手。