自在継手のソースを表示

[[ファイル:Universal joint.gif|thumb|カルダンジョイント<br />（Cardan joint：十字形のクロススパイダを用いた自在継手）>]]
[[ファイル:Simple CV Joint animated.gif|thumb|ツェッパジョイント<br />（Rzeppa joint：ボールを用いた等速ジョイント）]]

'''自在継手'''（じざいつぎて、ユニバーサルジョイント、universal joint）とは、[[継手]]のなかでも特に2つの材の接合する角度が自由に変化する継手のことをいう。

詳細な構造と形状については、たとえば[[日本工業規格|JIS]] B 1454<ref>{{Cite jis|B|1454}}</ref>に規定されている。

== 歴史 ==
自在継手の基本概念は[[ジンバル]]に由来し、ジンバルは古代から使われていた。例えば、[[古代ギリシア]]の[[バリスタ (兵器)|バリスタ]]にも自在継手の原型のような機構が使われていた。

[[1545年]]、[[イタリア]]の数学者[[ジェロラモ・カルダーノ]]が回転運動を様々な角度で伝達する機構としてこれが使えることを示したが、彼が実際にそのような機構を製作したかどうかは不明である。今では、その自在継手を'''カルダンジョイント'''とも呼ぶようになった。後に[[スウェーデン]]の発明家[[クリストファー・ポルヘム]]（[[1661年]] - [[1751年]]）が「ポルヘム・ノット」と名付けた自在継手を独自に再発明している。[[1676年]]、[[ロバート・フック]]が独自に実動する自在継手を製作したため、「フックスジョイント」という名称も生まれた。

「ユニバーサルジョイント」という名称を考案したのは[[ヘンリー・フォード]]だとされることもあるが、Charles H. Amidon が[[1884年]]に取得した特許（{{US patent|298542}}）で「ユニバーサルジョイント」という言葉を使っている。

自在継手のひとつである十字継手には、角度がつくと入力側と出力側に回転速度の差異を生じるという欠点があり<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.ntn.co.jp/japan/products/review/pdf/NTN_TR70_P008.pdf |title=自動車用等速ジョイントの変遷と最近の技術 |publisher=NTN TECHNICAL REVIEW No.70|format=PDF |accessdate=2018-01-30}}</ref>、角度が大きくなるほど速度差もひどくなる。その後、この欠点を克服し速度が変動しない[[等速ジョイント]]が実用化されるまで、しばらく待つことになった。

== 角速度比 ==
入出力軸の交差角を <math>\varphi</math> 、入力軸の回転角を <math>\theta</math> とすると、入出力の角速度比 <math>\frac{\omega_2}{\omega_1}</math> は
{{Indent|<math> \frac{\omega_2}{\omega_1} = \frac{\cos\varphi}{1-\sin^2\theta \sin^2\varphi} </math>}}
で表される。
この式から交差角により、出力軸は速度変動を生じる。

2つのカルダンジョイントを一列に繋げば、両ジョイントの偏位角度が等しい場合に限り、速度変動を補正できる<ref>{{Cite web|和書|url=http://www.taiyo-koki.co.jp/UJ.pdf |title=ユニバーサルジョイントの一般説明および選択 |format=PDF |publisher=太陽工機株式会社 |accessdate=2016-09-10 }}</ref>。

== 軸継手 ==
軸継手における自在継手は[[自動車]]の[[プロペラシャフト]]と[[ドライブシャフト]]や、[[鉄道車両]]の駆動軸やプロペラシャフトにも使われるなど、回転力を伝える必要があるが屈曲や変位があるために1本の軸にできない場合、その角度や位置の変動を吸収するために使われる。

== 管継手 ==
[[継手#管継手|管継手]]でも軸継手における自在継手と同様、接合する角度を自由にしたい場合には自在継手が使用される。当然ながら用途が違うため、同じ「自在継手」の名称であっても構造は大きく異なる。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
=== 注釈 ===
<references group="注釈"/>
=== 出典 ===
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
* [[前輪駆動]] - 等速ジョイントが大きな役割を果たしている
* [[パワーテイクオフ]]
* [[カルダン駆動方式]]

== 外部リンク==
* [http://demonstrations.wolfram.com/UniversalJoint/ Universal Joint] - Sándor Kabaiの[[Mathematica]]によるデモ、ウルフラム・デモンストレーションズ・プロジェクト。
* [http://autorepair.about.com/cs/doityourself/a/aa102602a.htm  DIY: Replacing Universal Joints] - About.com.

{{tech-stub}}
{{Normdaten}}

{{デフォルトソート:しさいつきて}}
[[Category:機構 (工学)]]
[[Category:継手]]
[[Category:自動車トランスミッション技術]]