JP4095251B2 - Cardan joint - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に自動車の動力伝達系において用いられるカルダンジョイントに関し、特に、2軸が作動角をとった際に発生する2次偶力(起振力)低減技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種のカルダンジョイントにおける2次偶力(起振力)低減技術としては、例えば、特開平10−292824号公報に記載されたカルダンジョイントが開示されている。即ち、この従来例のカルダンジョイントは、継手部をなす一対のヨークにそれぞれ軸支された2方向の軸部により形成される十字軸の、一方の軸部と他方の軸部との質量を異ならせる(例えば、図14に示すように各軸部の肉厚を互いに変えることでその質量を異ならせ、または、図15に示すように、十字軸の2方向の軸部の軸径を変える)ことにより、回転軸の1回転に2回の割合でラジアル方向およびスラスト方向の起振力を積極的に発生させてセカンダリカップル(2次偶力)を打ち消すようにしたものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例のカルダンジョイントにあっては、上述のように、十字軸質量の慣性力を利用して2次偶力を抑制するものであっため、以下に述べるような問題点があった。
即ち、抑制しようとする2次偶力は、回転速度に関係なく、負荷トルクとジョイント角(作動角)に比例して発生するのに対し、従来例で2次偶力抑制手段として利用される慣性力は、負荷トルクの有無とは無関係に発生し、かつ、回転速度の二乗に比例した大きさとなるため、回転速度変化により大きく変動する慣性力によって2次偶力を相殺させる効果を維持させることは困難であるばかりでなく、負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時においては、この慣性力が新たな振動発生要因となる。
また、加速時と減速時(エンジンブレーキング時)とでは負荷トルクの符号(2次偶力の符号)が入れ替わるのに対し、慣性力は不変であるため、加速時に相殺効果を持たせるように設定した場合においては、減速時には相乗的な関係となり、かえって振動不具合を誘発させる結果となる。
【0004】
本発明は、上述の従来の問題点に着目してなされたもので、トルク負荷時のみに相殺力を発生させて、負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時における新たな振動の発生を防止しつつ、回転速度変化に影響されることなくトルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制し、かつ、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるカルダンジョイントを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明請求項1記載のカルダンジョイントは、駆動軸と被駆動軸の両接続端部にそれぞれ固定され一対の対向アームを備えたヨークと、該各ヨークの両アームに対しそれぞれカップ状ベアリングを介して回動自在に組み付けられた直交する2方向の軸部を備えた十字状軸とを備え、負荷トルクが作用する状態においては、前記カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことにより、前記十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなるように構成されている手段とした。
【0006】
請求項2記載のカルダンジョイントは、請求項1記載のカルダンジョイントにおいて、前記両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方にジョイントの回転方向側よりは回転方向とは逆方向側が高くなる段差を設けることにより、負荷トルクが作用する状態においては、前記カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことで、前記十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなるように構成されている手段とした。
【0007】
請求項3記載のカルダンジョイントは、請求項2記載のカルダンジョイントにおいて、前記段差が十字状軸の軸部先端面側に形成されている手段とした。
【0008】
請求項4記載のカルダンジョイントは、請求項1記載のカルダンジョイントにおいて、前記両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方に溝もしくは凹部を形成してジョイントの回転方向側よりも回転方向側とは逆方向側の面積が広くなるように形成することにより、負荷トルクが作用する状態においては、前記カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことで、前記十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなるように構成されている手段とした。
【0009】
請求項5記載のカルダンジョイントは、請求項4記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝がジョイントの軸方向に形成されている手段とした。
【0010】
請求項6記載のカルダンジョイントは、請求項4または5の記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝が十字状軸の軸部先端面側に形成されている手段とした。
【0011】
【作用】
この発明のカルダンジョイントでは、上述のように構成されるため、駆動軸と被駆動軸が作動角をとった状態で、被駆動軸側のトルク負荷が作用する駆動軸の回転加速時においては、カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことで、十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなることから、十字状軸を構成する2軸の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントを主成分とする起振力が発生し、この起振力が駆動軸の回転加速時における2次偶力を相殺する方向に作用する。
【0012】
また、駆動軸の回転減速時においては、以上の回転加速時とは負荷トルクの符号(2次偶力の符号)が逆転するが、駆動力伝達方向において駆動軸と被駆動軸が逆転した状態となるため、回転加速時とは逆に、十字状軸を構成する2方向の軸部のうちカップ状ベアリングおよびヨークを介して駆動力が出力される側の軸部(駆動軸側の軸部)の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が入力される側の軸部(被駆動軸側の軸部)の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなり、従って、十字状軸を構成する2軸の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントを主成分とする回転加速時とは逆符号の起振力が発生し、この起振力が駆動軸の回転減速時でトルク負荷時における2次偶力を相殺する方向に作用する。
【0013】
また、上述の屈曲フリクションは負荷トルクが作用する状態においてカップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことにより発生するように構成されたものであるため、負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速走行時等においては、カップ状ベアリングの傾きがなくて大きなフリクションを発生させることがなく、これにより、不必要な起振力による新たな振動の発生を防止することができる。
また、従来例のように慣性力を利用するものではないため、2次偶力を相殺する起振力が回転速度変化に影響されることはなく、トルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制することができる。
【0014】
請求項2記載のカルダンジョイントでは、両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方に設けられジョイントの回転方向側よりは回転方向とは逆方向側が高くなる段差によって、また、請求項4記載のカルダンジョイントでは、両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方に形成された溝もしくは凹部によってジョイントの回転方向側よりも回転方向側とは逆方向側の面積が広くなるように形成されることにより、負荷トルクが作用する状態においては、カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことで、十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなるもので、この2軸間の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントを主成分とする起振力が発生し、この起振力が駆動軸の回転加速時および減速時における2次偶力を共に相殺する方向に作用する。
【0015】
請求項3記載のカルダンジョイントは、請求項2記載のカルダンジョイントにおいて、前記段差が十字状軸の軸部先端面側に形成されることで、カップ状ベアリングの底面側に形成される場合に比べ、段差の形成加工が容易であると共に、組付性がよくなる。
【0016】
請求項5記載のカルダンジョイントは、請求項4記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝がジョイントの軸方向に形成されることで、2軸間の屈曲フリクション差を容易に発生させることができる。
【0017】
請求項6記載のカルダンジョイントは、請求項4または5に記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝が十字状軸の軸部先端面側に形成されることで、カップ状ベアリングの底面側に形成される場合に比べ、溝加工が容易である。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(発明の実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1の構成を図1に基づいて説明する。
【0019】
図1は、発明の実施の形態1のカルダンジョイントを示す作動角0°状態の半断面図、図2は十字状軸およびカップ状ベアリングを示す一部切欠平面図、図3は図2のA矢視図、図4は図3のB矢視方向の要部拡大図であり、これらの図に示すように、この発明の実施の形態1のカルダンジョイントは、駆動軸1と被駆動軸2の両接続端部にそれぞれ固定され一対の対向アーム31,31、41,41を備えたヨーク3、4と、該各ヨーク3、4の両アーム31,31、41,41に対しそれぞれカップ状ベアリング32、42を介して回動自在に組み付けられた直交する2方向の軸部51、52を備えた十字状軸5とで構成されている。
【0020】
図2〜4に示すように、前記十字状軸5における両軸部51、52の軸心には各カップ状ベアリング32、42に潤滑油を供給する軸心孔51a、52aが形成されていて、各軸部51、52の環状両端面には、ジョイントの回転方向とは反対側に略扇状の凸部6が形成されることにより、ジョイントの回転方向側よりは回転方向とは逆方向側が高くなる段差が形成されている。
【0021】
前記カップ状ベアリング32、42は、図2に示すように、前記十字状軸5における両軸部51、52の両環状端面とそれぞれ対面する底部32a、42aを備えたカップ状に形成され、筒状部32b、42b内周面には軸部51、52の両端部を回転支持するニードル32c、42cが備えられている。そして、このカップ状ベアリング32、42は、図1に示すように、各ヨーク3、4の両アーム31,31、41,41の先端に形成された装着穴31a、41aに対し内側から装着しCリング7により位置決めされた状態で装着されている。
【0022】
次に、この発明の実施の形態1の作用・効果を図5の作用説明図に基づいて説明する。
(イ)加速時
この発明の実施の形態1のカルダンジョイントでは、上述のように構成されるため、駆動軸1と被駆動軸2が作動角をとった状態で、被駆動軸2側のトルク負荷が作用する駆動軸1の回転加速時においては、図5に示すように、駆動軸1側のヨーク3の両アーム31,31に装着された方(実線で示す加速トルク入力側)のカップ状ベアリング32,32がジョイントの回転方向に少し傾いて凸部6がカップ状ベアリング32,32の底部32aから離隔された状態となる一方、被駆動軸2側のヨーク4の両アーム41,41に装着された方のカップ状ベアリング42,42がジョイントの回転方向とは反対方向に少し傾いて凸部6がカップ状ベアリング42,42の底部42a内面に圧接された状態となるため、駆動力が入力される側の軸部51の両先端面とカップ状ベアリング32,32の底部32a内面との間で発生する屈曲フリクション(ジョイントの軸方向摺動フリクション)より駆動力が出力される側の軸部52の両先端面とカップ状ベアリング42,42の底部42a内面との間で発生する屈曲フリクションが大きくなることから、十字状軸5を構成する軸部51、52の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントMを主成分とする起振力が発生し、この起振力が駆動軸1の回転加速時における2次偶力Cを相殺する方向に作用する。
ちなみに、
2次偶力C=(1/2)・T・sinθ
回転2次モーメントM=(8/3π)(f1 −f2 )
ここで、Tは負荷トルク、sinθはジョイント角、f1 は駆動力が入力される側の屈曲トルク、f2 は駆動力が出力される側の屈曲トルクである。
【0023】
そして、前記両軸部51、52の屈曲フリクション差は、図6の負荷トルク−屈曲フリクション差特性図に示すように、負荷トルクに比例して増加する。
その結果、図7の負荷トルク−起振力特性図に示すように、太線で示す従来の2次偶力に対し、細い線で示すように2次偶力が負荷トルクの変動に応じて低減されている。
【0024】
(ロ)減速時
また、駆動軸1の回転減速時(エンジンブレーキング時等)においては、以上の回転加速時とは負荷トルクの符号(2次偶力の符号)が逆転するが、図5の点線(減速トルク)で示すように、駆動力伝達方向において駆動軸1と被駆動軸2が逆転した状態となるため、回転加速時とは逆に十字状軸5を構成する2方向の軸部51、52のうちカップ状ベアリング32,32およびヨーク3を介して駆動力が出力(加速時は入力)される側の軸部51の両先端面とカップ状ベアリング32,32の底部32a内面との間で発生する屈曲フリクションより駆動力が入力(加速時には出力)される側の軸部52の両先端面とカップ状ベアリング42,42の底部42a内面との間で発生する屈曲フリクションが大きくなり、従って、十字状軸5を構成する2軸部51、52の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントを主成分とする回転加速時とは逆符号の起振力が発生し、この起振力が駆動軸の回転減速時でトルク負荷時における2次偶力を相殺する方向に作用する。
従って、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるようになるという効果が得られる。
【0025】
また、上述の屈曲フリクションは負荷トルクが作用する状態においてカップ状ベアリング32,32、42,42がジョイントの円周方向に傾くことにより発生するように構成されたものであるため、負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速走行時等においては、カップ状ベアリング32,32、42,42が傾くことがないので、初期設定の小さな屈曲フリクション状態を維持させることができ、、これにより、不必要な起振力による新たな振動の発生を防止することができるようになる。
また、従来例のように慣性力を利用するものではないため、2次偶力を相殺する起振力が回転速度変化に影響されることはなく、トルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制することができるようになる。
【0026】
また、前記段差を構成する凸部6が十字状軸5における両軸部51、52の先端面側に形成されることで、カップ状ベアリング32,32、42,42の底部32a、42a内面側に形成される場合に比べ、段差の形成加工が容易であると共に、組付性がよくなる。
【0027】
次に、カルダンジョイントの他の発明の実施の形態について説明する。なお、この他の発明の実施の形態の説明にあたっては、前記発明の実施の形態1と同様の構成部分には同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。
【0028】
(発明の実施の形態2)
まず、発明の実施の形態2の構成を図8、9に基づいて説明する。
図8は発明の実施の形態2のカルダンジョイントにおける十字状軸5を示す平面図、図9は図8のC矢視図であり、両図に示すように、この発明の実施の形態2では、両軸部51、52における軸心孔51a、52aが省略されると共に、両軸部51、52の両端面の中心部寄りの位置に前記凸部6aが形成されている点が前記発明の実施の形態1と相違したものである。
【0029】
即ち、この発明の実施の形態2では、中心部寄りの位置に設けた凸部6aにより前記発明の実施の形態1と同様に、加速時および減速時においてのみ両軸部51、52相互間で屈曲フリクション差を発生させることができ、これにより、トルク負荷時のみに相殺力を発生させて負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時における新たな振動の発生を防止しつつ回転速度変化に影響されることなくトルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制し、かつ、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるようになるという効果を得ることができる。
【0030】
(発明の実施の形態3)
まず、発明の実施の形態3の構成を図10、11に基づいて説明する。
図10は発明の実施の形態3のカルダンジョイントにおけるカップ状ベアリング32,32、42,42おけるニードルを省略した断面図、図11は図10D矢視図であり、両図に示すように、この発明の実施の形態3は、カップ状ベアリング32,32、42,42における底部32a、42a内面側に凸部6bを形成した点が前記発明の実施の形態1、2とは相違したものである。
【0031】
このように、カップ状ベアリング32,32、42,42側に凸部6bを形成することによっても、加速時および減速時においてのみ両軸部51、52相互間で屈曲フリクション差を発生させることができ、従って、前記発明の実施の形態1、2と同様に、トルク負荷時のみに相殺力を発生させて負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時における新たな振動の発生を防止しつつ回転速度変化に影響されることなくトルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制し、かつ、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるようになるという効果を得ることができる。
【0032】
(発明の実施の形態4)
まず、発明の実施の形態4の構成を図12、13に基づいて説明する。
図12は発明の実施の形態4のカルダンジョイントにおける十字状軸5を示す平面図、図13は図12のE矢視図であり、両図に示すように、この発明の実施の形態4では、各軸部51、52の両先端面のうち、ジョイントの回転方向側にジョイントの軸方向に沿った複数の溝5aを形成することにより、ジョイントの回転方向側よりは回転方向とは逆方向側の面積が広くなるように形成している点が前記発明の実施の形態1〜3とは相違したものである。
【0033】
このように、溝5aでジョイントの回転方向側よりも回転方向側とは逆方向側の面積が広くなるように形成されることにより、負荷トルクが作用する状態においてはカップ状ベアリング32,32、42,42がジョイントの円周方向に傾くことで十字状軸5を構成する2方向の軸部51,52のうちヨーク3およびカップ状ベアリング32,32を介して駆動力が入力される側の軸部51の両先端面とカップ状ベアリング32,32の底部32a内面との間で発生する屈曲フリクションより駆動力が出力される側の軸部52の両先端面とカップ状ベアリング42,42の底部42a内面との間で発生する屈曲フリクションが大きくなるもので、この2軸部51、52間の屈曲フリクション差に起因して回転2次モーメントを主成分とする起振力が発生し、この起振力が駆動軸1の回転加速時および減速時における2次偶力を共に相殺する方向に作用する。
【0034】
従って、前記発明の実施の形態1〜3と同様に、トルク負荷時のみに相殺力を発生させて負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時における新たな振動の発生を防止しつつ回転速度変化に影響されることなくトルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制し、かつ、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるようになるという効果を得ることができる。
【0035】
また、前記溝5aがジョイントの軸方向に形成されることで、2軸部51、52間の屈曲フリクション差を容易に発生させることができる。
また、前記溝5aを十字状軸5の軸部51、52先端面側に形成することにより、カップ状ベアリング32,32、42,42の底部32a、42a内面側に形成する場合に比べ、溝加工が容易である。
【0036】
以上発明の実施の形態を図面により説明したが、具体的な構成はこれらの発明の実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても本発明に含まれる。
【0037】
例えば、発明の実施の形態1〜3では、凸部6、6a、6bの形状を略扇型に形成したが、その形状や広さは任意であり、また段差も任意であり、発生すべき屈曲フリクションに応じて任意に設定される。
【0038】
また、発明の実施の形態4では、溝5aをジョイントの軸方向に形成したが、必ずしも軸方向に限らず、またその本数も任意である。
また、発明の実施の形態4では、溝5aを形成したが、穴を形成することによっても同様の効果を得ることができる。
【0039】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明請求項1記載のカルダンジョイントでは、上述のように、(請求項2では前記両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方にジョイントの回転方向側よりは回転方向とは逆方向側が高くなる段差を設けることにより、また、請求項4では前記両各軸部の各先端面と該各先端面と対面する各カップ状ベアリングの内底面の少なくともいずれか一方に溝もしくは凹部を形成してジョイントの回転方向側よりも回転方向側とは逆方向側の面積が広くなるように形成することにより)負荷トルクが作用する状態においては、前記カップ状ベアリングがジョイントの円周方向に傾くことにより、前記十字状軸を構成する2方向の軸部のうちヨークおよびカップ状ベアリングを介して駆動力が入力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションよりも、駆動力が出力される側の軸部の両先端面とカップ状ベアリングの内底面との間で発生する屈曲フリクションのほうが大きくなるように構成されている手段としたことで、トルク負荷時のみに相殺力を発生させて、負荷トルクが小さく2次偶力の発生が少ない高速回転時における新たな振動の発生を防止しつつ、回転速度変化に影響されることなくトルク負荷時における2次偶力を安定的に抑制し、かつ、加速時および減速時のいずれにおいても相殺力を発生させて2次偶力を安定的に抑制することができるようになるという効果が得られる。
【0040】
請求項3記載のカルダンジョイントは、請求項2記載のカルダンジョイントにおいて、前記段差が十字状軸の軸部先端面側に形成されている手段としたことで、カップ状ベアリングの底面側に形成される場合に比べ、段差の形成加工が容易であると共に、組付性がよくなる。
【0041】
請求項5記載のカルダンジョイントは、請求項4記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝がジョイントの軸方向に形成されている手段としたことで、2軸間の屈曲フリクション差を容易に発生させることができるようになる。
【0042】
請求項6記載のカルダンジョイントは、請求項4または5の記載のカルダンジョイントにおいて、前記溝が十字状軸の軸部先端面側に形成されている手段としたことで、カップ状ベアリングの底面側に形成される場合に比べ、溝加工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明の実施の形態1のカルダンジョイントを示す作動角0°状態の半断面図である。
【図2】発明の実施の形態1のカルダンジョイントにおける十字状軸およびカップ状ベアリングを示す一部切欠平面図である。
【図3】図2のA矢視図である。
【図4】図3のB矢視方向の要部拡大図である。
【図5】発明の実施の形態1のカルダンジョイントの作用説明図である。
【図6】発明の実施の形態1のカルダンジョイントにおける負荷トルク−屈曲フリクション差特性図である。
【図7】発明の実施の形態1のカルダンジョイントにおける負荷トルク−起振力特性図である。
【図8】発明の実施の形態2のカルダンジョイントにおける十字状軸を示す平面図である。
【図9】図8のC矢視図である。
【図10】発明の実施の形態3のカルダンジョイントにおけるカップ状ベアリングのニードルを省略した断面図である。
【図11】図10のD矢視図である。
【図12】発明の実施の形態4のカルダンジョイントにおける十字状軸を示す平面図である。
【図13】図12のE矢視図である。
【図14】従来例のカルダンジョイントの十字状軸を示す一部切欠平面図である。
【図15】従来例のカルダンジョイントの十字状軸を示す平面図である。
【符号の説明】
1 駆動軸
2 被駆動軸
3 駆動軸側のヨーク
4 被駆動軸側のヨーク
5 十字状軸
5a 溝
6 凸部
6a 凸部
6b 凸部
7 Cリング
31 駆動軸側のアーム
31a 装着穴
32 カップ状ベアリング
32a 底部
32b 筒状部
32c ニードル
41 被駆動軸側のアーム
41a 装着穴
42 カップ状ベアリング
42a 底部
42b 筒状部
42c ニードル
51 軸部
51a 軸心孔
52 軸部
52a 軸心孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cardan joint mainly used in a power transmission system of an automobile, and more particularly to a technique for reducing a secondary couple (vibration force) generated when two shafts have an operating angle.
[0002]
[Prior art]
As a conventional secondary couple (vibration force) reduction technique in this type of cardan joint, for example, a cardan joint described in JP-A-10-292824 is disclosed. That is, in this conventional cardan joint, the mass of one shaft portion and the other shaft portion of the cross shaft formed by the two-direction shaft portions respectively supported by the pair of yokes forming the joint portion is different. (For example, as shown in FIG. 14, the thickness of each shaft portion is changed to change the mass thereof, or the shaft diameter of the shaft portion in the two directions of the cross shaft is changed as shown in FIG. 15). 2 times per rotation of the rotating shaft Together Thus, the secondary couple (secondary couple) was canceled out by actively generating a vibration force in the radial direction and the thrust direction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the cardan joint of the conventional example has the following problems because it suppresses the secondary couple using the inertial force of the mass of the cross shaft as described above.
That is, the secondary couple to be suppressed is generated in proportion to the load torque and the joint angle (operating angle) regardless of the rotation speed, whereas it is used as a secondary couple suppression means in the conventional example. The inertia force is generated regardless of the presence or absence of the load torque and has a magnitude proportional to the square of the rotation speed, so that the effect of canceling the secondary couple by the inertia force that varies greatly with the change in the rotation speed is maintained. In addition to being difficult, this inertial force becomes a new cause of vibration during high-speed rotation when the load torque is small and the generation of secondary couple is small.
Also, the sign of the load torque (sign of the secondary couple) changes during acceleration and deceleration (engine braking), but the inertial force is unchanged, so that it has a canceling effect during acceleration. In the case of setting, it becomes a synergistic relationship at the time of deceleration, and on the contrary, a vibration failure is induced.
[0004]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned conventional problems, and generates a canceling force only at the time of torque load. , While preventing the occurrence of new vibration during high speed rotation with small load torque and low secondary couple generation , Stablely suppresses the secondary couple at torque load without being affected by changes in rotational speed, and stably suppresses the secondary couple by generating a canceling force at both acceleration and deceleration An object of the present invention is to provide a cardan joint that can be used.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a cardan joint according to claim 1 of the present invention includes a yoke having a pair of opposed arms fixed to both connection ends of a drive shaft and a driven shaft, and both the yokes. In a state in which a load torque is applied to the arm, and a cross-shaped shaft having two orthogonal shaft portions that are rotatably assembled to the arm via cup-shaped bearings. , The cup-shaped bearing is inclined in the circumferential direction of the joint. , Bending that occurs between both tip surfaces of the shaft portion on the side to which driving force is input via the yoke and cup-shaped bearing and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing among the two-direction shaft portions constituting the cross-shaped shaft From friction Also, Bending friction generated between both end surfaces of the shaft on the side where the driving force is output and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing The way It was set as the means comprised so that might become large.
[0006]
The cardan joint according to
[0007]
A cardan joint according to a third aspect is the cardan joint according to the second aspect, wherein the step is formed on the tip end surface side of the cross-shaped shaft.
[0008]
The cardan joint according to claim 4 is a cardan joint according to claim 1, wherein a groove or a groove is formed in at least one of the tip surfaces of the shafts and the inner bottom surface of the cup-shaped bearings facing the tip surfaces. In a state where load torque is applied by forming a recess so that the area on the direction opposite to the rotation direction side is larger than the rotation direction side of the joint. , The cup-shaped bearing is inclined in the circumferential direction of the joint. , Bending that occurs between both tip surfaces of the shaft portion on the side to which driving force is input via the yoke and cup-shaped bearing and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing among the two-direction shaft portions constituting the cross-shaped shaft From friction Also, Bending friction generated between both end surfaces of the shaft on the side where the driving force is output and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing The way It was set as the means comprised so that might become large.
[0009]
A cardan joint according to a fifth aspect is the cardan joint according to the fourth aspect, wherein the groove is formed in the axial direction of the joint.
[0010]
A cardan joint according to a sixth aspect is the cardan joint according to the fourth or fifth aspect, wherein the groove is formed on the tip end surface side of the cross-shaped shaft.
[0011]
[Action]
Since the cardan joint of the present invention is configured as described above, the rotational speed of the drive shaft on which the torque load on the driven shaft side acts in the state where the drive shaft and the driven shaft take an operating angle, The cup-shaped bearing tilts in the circumferential direction of the joint. , Bending friction generated between both end surfaces of the shaft portion on the side where the driving force is input via the yoke and the cup-shaped bearing and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing among the two-direction shaft portions constituting the cross-shaped shaft Than Also, Bending friction generated between both end surfaces of the shaft on the side where the driving force is output and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing The way Therefore, an excitation force having a rotation secondary moment as a main component is generated due to a difference in bending friction between the two axes constituting the cross-shaped shaft, and this excitation force is generated at the time of rotational acceleration of the drive shaft. It acts in the direction to cancel the secondary couple.
[0012]
In addition, when the drive shaft is rotated and decelerated, the sign of the load torque (sign of the secondary couple) is reversed from that during the above rotation acceleration, but the drive shaft and the driven shaft are reversed in the drive force transmission direction. Therefore, contrary to rotation acceleration , Outer end surfaces of the shaft portion (shaft portion on the drive shaft side) on the side where the driving force is output through the cup-shaped bearing and yoke among the two-direction shaft portions constituting the cross-shaped shaft, and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing Than the bending friction that occurs between Also, Bending friction generated between both end surfaces of the shaft portion on the side to which driving force is input (shaft portion on the driven shaft side) and the inner bottom surface of the cup-shaped bearing The way Therefore, an excitation force having a sign opposite to that at the time of rotation acceleration mainly including a rotation second moment is generated due to a difference in bending friction between the two axes constituting the cross-shaped axis. Acts in a direction to cancel the secondary couple at the time of torque load when the drive shaft rotates and decelerates.
[0013]
In addition, since the above-described bending friction is configured such that the cup-shaped bearing is tilted in the circumferential direction of the joint in a state where the load torque is applied, the load torque is small and the generation of the secondary couple is small. When traveling at a low speed, the cup-shaped bearing is not tilted and no large friction is generated, thereby preventing the generation of new vibration due to unnecessary vibration force.
In addition, since the inertial force is not used as in the conventional example, the excitation force that cancels the secondary couple is not affected by the change in rotation speed, and the secondary couple at the time of torque load is stable. Can be suppressed.
[0014]
3. The cardan joint according to
[0015]
The cardan joint according to
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the cardan joint according to the fourth aspect, the groove is formed in the axial direction of the joint, so that a bending friction difference between the two axes can be easily generated.
[0017]
The cardan joint according to
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1 of the invention)
First, the structure of Embodiment 1 of this invention is demonstrated based on FIG.
[0019]
FIG. 1 is a half sectional view showing a cardan joint according to Embodiment 1 of the invention in a state where the operating angle is 0 °, FIG. 2 is a partially cutaway plan view showing a cruciform shaft and a cup-shaped bearing, and FIG. 4 is an enlarged view of the main part in the direction of arrow B in FIG. 3. As shown in these figures, the cardan joint according to Embodiment 1 of the present invention includes a drive shaft 1 and a driven
[0020]
As shown in FIGS. 2 to 4, shaft center holes 51 a and 52 a for supplying lubricating oil to the cup-shaped
[0021]
As shown in FIG. 2, the cup-shaped
[0022]
Next, operations and effects of the first embodiment of the present invention will be described based on the operation explanatory diagram of FIG.
(B) During acceleration
Since the cardan joint according to the first embodiment of the present invention is configured as described above, the drive in which the torque load on the driven
By the way,
Secondary couple C = (1/2) · T · sinθ
Rotational secondary moment M = (8 / 3π) (f 1 -F 2 )
Where T is the load torque, sin θ is the joint angle, f 1 Is the bending torque on the side where the driving force is input, f 2 Is the bending torque on the side where the driving force is output.
[0023]
Then, the bending friction difference between the
As a result, as shown in the load torque-vibration force characteristic diagram of FIG. 7, the secondary couple is reduced according to the fluctuation of the load torque as shown by a thin line, compared to the conventional secondary couple shown by a thick line. Has been.
[0024]
(B) During deceleration
In addition, during rotation deceleration of the drive shaft 1 (for example, during engine braking), the sign of the load torque (sign of the secondary couple) is reversed from that during the above-described rotation acceleration, but the dotted line (deceleration torque in FIG. 5). ), The driving shaft 1 and the driven
Therefore, it is possible to obtain the effect that the secondary couple can be stably suppressed by generating a canceling force both during acceleration and deceleration.
[0025]
In addition, the above-described bending friction is generated when the cup-shaped
In addition, since the inertial force is not used as in the conventional example, the excitation force that cancels the secondary couple is not affected by the change in rotation speed, and the secondary couple at the time of torque load is stable. Can be suppressed.
[0026]
Moreover, the
[0027]
Next, another embodiment of the cardan joint will be described. In the description of the other embodiments of the present invention, the same components as those of the first embodiment of the present invention are denoted by the same reference numerals, the description thereof will be omitted, and only the differences will be described.
[0028]
(
First, the configuration of the second embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a plan view showing the
[0029]
That is, in the second embodiment of the present invention, the
[0030]
(
First, the configuration of the third embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a cross-sectional view in which the needles in the cup-shaped
[0031]
In this way, even by forming the
[0032]
(Embodiment 4 of the Invention)
First, the configuration of the fourth embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a plan view showing the
[0033]
In this way, the
[0034]
Accordingly, as in the first to third embodiments of the present invention, a canceling force is generated only at the time of torque load, thereby preventing the occurrence of new vibrations during high speed rotation with a small load torque and a small amount of secondary couple. However, the secondary couple at the time of torque load is stably suppressed without being affected by the change in rotational speed, and the secondary couple is stably generated by generating a canceling force at both acceleration and deceleration. An effect of being able to be suppressed can be obtained.
[0035]
Further, since the
Further, by forming the
[0036]
Although the embodiments of the invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the embodiments of the invention, and the present invention can be applied even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention. include.
[0037]
For example, in the first to third embodiments of the present invention, the shape of the
[0038]
In the fourth embodiment of the present invention, the
Moreover, in Embodiment 4 of the invention, the
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the cardan joint according to claim 1 of the present invention, as described above (in
[0040]
A cardan joint according to a third aspect is the cardan joint according to the second aspect, wherein the step is formed on the bottom surface side of the cup-shaped bearing by means of the step formed on the tip end surface side of the shaft portion of the cross-shaped shaft. Compared to the case, the step forming process is easy and the assembling property is improved.
[0041]
The cardan joint according to
[0042]
The cardan joint according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half cross-sectional view showing a cardan joint according to a first embodiment of the invention in an operating angle of 0 °.
FIG. 2 is a partially cutaway plan view showing a cross-shaped shaft and a cup-shaped bearing in the cardan joint according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view on arrow A in FIG. 2;
4 is an enlarged view of a main part in the direction of arrow B in FIG. 3;
FIG. 5 is an operation explanatory view of the cardan joint according to the first embodiment of the invention.
6 is a load torque-bending friction difference characteristic diagram in the cardan joint according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a characteristic diagram of load torque-vibration force in the cardan joint according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a cruciform axis in a cardan joint according to a second embodiment of the invention.
9 is a view taken in the direction of arrow C in FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view in which a needle of a cup-shaped bearing in a cardan joint according to a third embodiment of the invention is omitted.
11 is a view on arrow D in FIG. 10;
FIG. 12 is a plan view showing a cruciform axis in a cardan joint according to Embodiment 4 of the present invention;
13 is a view on arrow E in FIG.
FIG. 14 is a partially cutaway plan view showing a cruciform shaft of a conventional cardan joint.
FIG. 15 is a plan view showing a cruciform axis of a conventional cardan joint.
[Explanation of symbols]
1 Drive shaft
2 Driven shaft
3 Yoke on the drive shaft side
4 Yoke on the driven shaft side
5 Cross-shaped shaft
5a Groove
6 Convex
6a Convex part
6b Convex part
7 C-ring
31 Arm on the drive shaft side
31a Mounting hole
32 Cup bearing
32a bottom
32b Tubular part
32c needle
41 Arm on the driven shaft side
41a mounting hole
42 Cup bearing
42a bottom
42b Tubular part
42c needle
51 Shaft
51a Shaft hole
52 Shaft
52a Shaft hole
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