JP2002295508A - 軸継手および十字軸継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸継手において、複数のボルト個々に関する疲
労安全率の偏差を縮小し、耐久性を向上させること。 【解決手段】同軸状に対向配置される２つの軸体２，３
を連結する軸継手１であって、第１軸体２側の数ヶ所か
ら第２軸体３側へ向けてそれぞれ螺合装着される複数の
ボルト９Ａ〜９Ｆを有し、これら複数のボルト９Ａ〜９
Ｆのうち動力伝達時に最も大きな負荷がかかる位置のボ
ルト９Ａ，９Ｆが、他のボルト９Ｂ〜９Ｅよりも高い強
度に設定されている。これにより、最も大きな負荷がか
かる位置のボルト９Ａ，９Ｆにかかる負荷が大きくて
も、その強度が高くされているから、その疲労安全率を
向上させることができ、各ボルト９Ａ〜９Ｆの疲労安全
率の偏差を縮小することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸継手および十字
軸継手に関する。軸継手および十字軸継手は、例えばい
ろいろな車両において、２つの軸体を連結するために用
いられる。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、十字軸継手は、十字軸と４つ
のころ軸受とを含む。ころ軸受については、複数の針状
ころと、外輪カップとを備えている。

【０００３】この十字軸継手の設置は、十字軸の１８０
度対向する２つの軸部に装着される２つのころ軸受の各
外輪カップを第１軸体の端面に対して、また、十字軸の
残り１８０度対向する軸部に装着される２つのころ軸受
の各外輪カップを第２軸体の端面に対してそれぞれボル
ト止めしている。

【０００４】ところで、上記ボルトのサイズが大きくな
ると重量や締め付けトルクが大きくなるので、取扱いを
容易にする為に、ボルトサイズを小さくし、ボルトの使
用数を多くしている。

【０００５】具体的に、従来では、各外輪カップにおけ
る周方向両側領域に、それぞれ２つまたは３つのボルト
を貫通させて各軸体の端面に対して螺合装着するように
している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記十字軸継手では、
各外輪カップを軸体に対して結合するのに用いる複数の
ボルトのうち、外輪カップにおいて周方向両端に位置す
るボルトに対してかかる負荷が最も大きくなるため、各
ボルトの負荷分担がアンバランスになる。それにもかか
わらず、従来では、すべてのボルトを同一仕様にしてい
るので、周方向両端に位置するボルトの疲労安全率が内
側に位置するボルトに比べて低下し、全体の耐久性が低
下する結果となる。

【０００７】これに対して、単純に、耐久性をアップさ
せるためにすべてのボルトをサイズアップした場合、外
輪カップにおけるボルトの設置スペースを拡大しなけれ
ばならず、十字軸継手全体が大型化することが予想され
る。

【０００８】このような事情に鑑み、本発明は、軸継手
または十字軸継手において、各ボルトの疲労安全率の偏
差を縮小し、耐久性を向上させることを主たる目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明第１の軸継手は、
請求項１に示すように、２つの軸体を連結するもので、
第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
ており、最も大きな負荷がかかる位置のボルトの強度
が、他のボルトよりも高く設定されている、ことを特徴
としている。

【００１０】なお、上記第１の軸継手において、前記最
も大きな負荷を受けるボルトの強度を高めるために、請
求項２に示すように、前記ボルトの少なくともねじ部の
直径を他のボルトよりも太くしたり、請求項３に示すよ
うに、他のボルトよりも許容応力の高い材料で形成した
りするのが好ましい。この他、前記最も大きな負荷を受
けるボルトの強度を高めるために、請求項４に示すよう
に、前記最も大きな負荷がかかる位置のボルトの少なく
ともねじ部の直径を他のボルトよりも太くするととも
に、他のボルトよりも許容応力の高い材料で形成するこ
ともできる。

【００１１】本発明第２の軸継手は、請求項５に示すよ
うに、２つの軸体を連結するもので、第１軸体側の数ヶ
所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺合装着される複数
のボルトを有し、かつ、これらのボルトが、それらに大
小異なる負荷がかかる形態で配置されており、前記各ボ
ルトの疲労強度安全率をほぼ均一とするように各ボルト
の強度が個別に特定されている、ことを特徴としてい
る。

【００１２】なお、上記第２の軸継手において、前記複
数のボルトの強度を個別に設定するために、請求項６に
示すように、各ボルトの少なくともねじ部の直径をそれ
ぞれにかかる負荷の大小に応じて個別に調整したり、あ
るいは請求項７に示すように、各ボルトの材料をそれぞ
れにかかる負荷の大小に応じて個別に選択したりするの
が好ましい。この他、前記複数のボルトの強度を個別に
設定するために、請求項８に示すように、それらの少な
くともねじ部の直径を大小調整するとともに、材料を変
更することにより管理することができる。

【００１３】本発明第３の軸継手は、請求項９に示すよ
うに、２つの軸体を連結するのもで、第１軸体側の数ヶ
所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺合装着される複数
のボルトを有し、かつ、これらのボルトが、それらに大
小異なる負荷がかかる形態で配置されており、最も大き
な負荷がかかる位置のボルトの胴部が、そのねじ部より
も細くかつ他のボルトの胴部よりも細くされている、こ
とを特徴としている。

【００１４】本発明第４の軸継手は、請求項１０に示す
ように、２つの軸体を連結するもので、第１軸体側の数
ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺合装着される複
数のボルトを有し、かつ、これらのボルトが、それらに
大小異なる負荷がかかる形態で配置されており、前記各
ボルトの疲労強度安全率をほぼ均一とするように、ボル
ト個々にかかる負荷の大小に応じてボルト個々の胴部の
直径が調整されている、ことを特徴としている。

【００１５】本発明第５の軸継手は、請求項１１に示す
ように、２つの軸体を連結するもので、第１軸体側の数
ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺合装着される複
数のボルトを有し、かつ、これらのボルトが、それらに
大小異なる負荷がかかる形態で配置されており、最も大
きな負荷がかかる位置のボルトについて、そのねじ部の
直径が、他のボルトよりも太くされているとともに、胴
部の直径が、他のボルトの胴部よりも細くされている、
ことを特徴としている。

【００１６】本発明第１の十字軸継手は、請求項１２に
示すように、同軸状に対向配置される２つの軸体を傾動
可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配設
される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２つ
の転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
れるものであって、前記複数のボルトが、外輪カップ個
々の周方向両側部分を貫通して前記各軸体の端面に対し
て螺合装着されるものであり、前記外輪カップ個々に用
いる複数のボルトのうち周方向両端に位置するボルトの
強度が、内側に位置する他のボルトよりも高く設定され
ている、ことを特徴としている。

【００１７】なお、上記第１の十字軸継手において、前
記周方向両端に位置するボルトの強度を高めるために、
請求項１３に示すように、前記ボルトの少なくともねじ
部の直径を他のボルトよりも太くしたり、請求項１４に
示すように、他のボルトよりも許容応力の高い材料で形
成したりするのが好ましい。この他、 前記周方向両端
に位置するボルトの強度を高めるために、請求項１５に
示すように、前記周方向両端に位置するボルトの少なく
ともねじ部の直径を他のボルトよりも太くするととも
に、他のボルトよりも許容応力の高い材料で形成するこ
とができる。

【００１８】本発明第２の十字軸継手は、請求項１６に
示すように、同軸状に対向配置される２つの軸体を傾動
可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配設
される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２つ
の転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
れるものであって、前記複数のボルトが、外輪カップ個
々の周方向両側部分を貫通して前記各軸体の端面に対し
て螺合装着されるものであり、前記各ボルトの疲労強度
安全率をほぼ均一とするように各ボルトの強度が個別に
特定されている、ことを特徴としている。

【００１９】なお、上記第２の十字軸継手において、前
記ボルト個々の強度を個別に設定するために、請求項１
７に示すように、ボルト個々の少なくともねじ部の直径
をそれぞれにかかる負荷の大小に応じて個別に調整した
り、あるいは請求項１８に示すように、ボルト個々の材
料についてそれぞれにかかる負荷の大小に応じて個別に
選択したりするのが好ましい。

【００２０】本発明第３の十字軸継手は、請求項１９に
示すように、同軸状に対向配置される２つの軸体を傾動
可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配設
される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２つ
の転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
れるものであって、前記複数のボルトが、外輪カップ個
々の周方向両側部分を貫通して前記各軸体の端面に対し
て螺合装着されるものであり、前記外輪カップ個々に用
いる複数のボルトのうち周方向両端に位置するボルトの
胴部が、そのねじ部よりも細くかつ他のボルトの胴部よ
りも細くされている、ことを特徴としている。

【００２１】本発明第４の十字軸継手は、請求項２０に
示すように、同軸状に対向配置される２つの軸体を傾動
可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配設
される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２つ
の転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
れるものであって、前記複数のボルトが、外輪カップ個
々の周方向両側部分を貫通して前記各軸体の端面に対し
て螺合装着されるものであり、前記各ボルトの疲労強度
安全率をほぼ均一とするように、ボルト個々にかかる負
荷の大小に応じてボルト個々の胴部の直径が調整されて
いる、ことを特徴としている。

【００２２】本発明第５の十字軸継手は、請求項２１に
示すように、同軸状に対向配置される２つの軸体を傾動
可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配設
される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２つ
の転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
れるのもであって、前記複数のボルトが、外輪カップ個
々の周方向両側部分を貫通して前記各軸体の端面に対し
て螺合装着されるものであり、前記外輪カップ個々に用
いる複数のボルトのうち周方向両端に位置するボルトの
ねじ部の直径が、内側に位置する他のボルトよりも太く
されているとともに、胴部の直径が、そのねじ部よりも
細くかつ他のボルトの胴部よりも細くされている、こと
を特徴としている。

【００２３】以上、本発明は、要するに、複数のボルト
のそれぞれにかかる負荷がアンバランスになる状況を前
提としている。なお、十字軸継手では、各外輪カップの
周方向両側に位置するボルトに対して、最も大きな負荷
がかかる。

【００２４】これに対して、本発明の上記第１の軸継手
および十字軸継手では、最も大きな負荷がかかる位置の
ボルトについて、少なくともねじ部の直径を太くした
り、許容応力の高い材料で形成するなどして、強度をア
ップさせるようにしている。なお、強度アップのため
に、ボルトの少なくともねじ部の直径を太くすれば、そ
の結合部位での断面積が大きくなるから、それにかかる
負荷が大きくても疲労安全率は向上する。また、強度ア
ップのために、ボルトを許容応力の高い材料で形成すれ
ば、それにかかる負荷が大きくても疲労安全率が向上す
る。これにより、各ボルトの疲労安全率の偏差が縮小さ
れることになり、結合部位における耐久性が向上する。

【００２５】また、上記第２の軸継手および十字軸継手
では、すべてのボルトの強度を個別に調整し、各ボルト
の疲労安全率をほぼ均一に設定するようにしている。

【００２６】また、上記第３の軸継手および十字軸継手
では、最も大きな負荷がかかる位置のボルトの胴部をそ
のねじ部よりも細くかつ他のボルトの胴部よりも細くす
ることにより、そのボルトが負担する負荷を軽減させ
て、その軽減した負荷分を被締付物に負担させるように
している。これにより、そのボルトの疲労安全率が向上
し、各ボルトの疲労安全率の偏差が縮小されることにな
る。

【００２７】また、上記第４の軸継手および十字軸継手
では、すべてのボルトが負担する負荷を個別に調整し、
各ボルトの疲労安全率をほぼ均一に設定するようにして
いる。

【００２８】また、上記第５の軸継手および十字軸継手
では、上記第１、第２に示すボルトの強度対策と、第
３、第４に示すボルトの負担軽減対策とを併せ持つよう
にしている。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。ここでは、十字軸継手を例に挙
げる。

【００３０】〔実施形態１〕図１から図４は本発明の実
施形態１を示している。図１は、十字軸継手の分解斜視
図、図２は、十字軸継手周辺の側面図、図３は、図２の
（３）−（３）線断面の矢視図、図４は、図２の（４）
−（４）線断面の矢視図である。

【００３１】図中、１は十字軸継手であり、この十字軸
継手１は、同軸状に対向配置される第１軸体２と第２軸
体３とを傾動可能に連結するものである。

【００３２】十字軸継手１は、十字軸４および４つのこ
ろ軸受５Ａ〜５Ｄを備える周知の構成である。このころ
軸受５Ａ〜５Ｄは、いずれも全く同じ構成、形状であ
り、複数の針状ころ６と、スラストブッシュ７と、外輪
カップ８とを備えている。なお、図示の都合上、ころ軸
受５Ａ〜５Ｄの構成部品のうち、外輪カップについてだ
け個別に８Ａ〜８Ｄの符号を付す。

【００３３】２つの軸体２，３の対向する端面において
１８０度対向する領域には、扇形凸部２ａ，２ｂ，３
ａ，３ｂが形成されている。これら扇形凸部２ａ，２
ｂ，３ａ，３ｂには、それぞれ、周方向で２分するよう
に、径方向に沿うキー溝２ｃ，３ｃが設けられている。

【００３４】そして、２つの軸体２，３の扇形凸部２
ａ，２ｂ，３ａ，３ｂに対してころ軸受５Ａ〜５Ｄの外
輪カップ８Ａ〜８Ｄが取り付けられる。具体的に、第１
軸体２の扇形凸部２ａ，２ｂに対して、１８０度対向配
置される２つのころ軸受５Ａ，５Ｂの外輪カップ８Ａ，
８Ｂが、また、第２軸体３の扇形凸部３ａ，３ｂに対し
て、残り２つのころ軸受５Ｃ，５Ｄの外輪カップ８Ｃ，
８Ｄが、それぞれ６つのボルト９Ａ〜９Ｆにより取り付
けられている。これら各外輪カップ８Ａ〜８Ｄには、ボ
ルト９Ａ〜９Ｆの緩み防止用のピン１０およびカバー１
１が取り付けられる。

【００３５】なお、各外輪カップ８Ａ〜８Ｄにおいて軸
体２，３に対する取り付け面には、軸体２，３の各キー
溝２ｃ，３ｃに対して嵌合するキー状凸部１２がそれぞ
れ設けられている。また、各外輪カップ８Ａ〜８Ｄにお
いて軌道穴の周方向両端には、それぞれ、３つずつ計６
つの貫通孔１３Ａ〜１３Ｆが設けられている。

【００３６】また、２つの軸体２，３の各扇形凸部２
ａ，２ｂ，３ａ，３ｂには、それぞれ、キー溝２ｃ，３
ｃを挟んで３つずつ計６つのねじ穴１４Ａ〜１４Ｆが設
けられている。

【００３７】この実施形態１では、各外輪カップ８Ａ〜
８Ｄにおいて内側に位置する２つずつ計４つのボルト９
Ｂ〜９Ｅにかかる負荷に比べて、周方向両端に位置する
ボルト９Ａ，９Ｆにかかる負荷が大きくなることを考慮
し、周方向両端に位置するボルト９Ａ，９Ｆ全体のサイ
ズについて、他のボルト９Ｂ〜９Ｅよりも太くすること
により、強度を高めるようにしている。

【００３８】また、上記大径のボルト９Ａ，９Ｆに対応
して、各外輪カップ８Ａ〜８Ｄの貫通孔１３Ａ〜１３Ｆ
および扇形凸部２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂのねじ孔１４Ａ
〜１４Ｆのうち、周方向両端に位置する貫通孔１３Ａ，
１３Ｆおよびねじ孔１４Ａ，１４Ｆについて、大径に設
定されている。

【００３９】ここで、上記大径のボルト９Ａ，９Ｆにつ
いて大径に設定する度合いについては、大径のボルト９
Ａ，９Ｆにかかる負荷と他のボルト９Ｂ〜９Ｅにかかる
負荷との偏差に基づいて、大径のボルト９Ａ，９Ｆの疲
労安全率と他のボルト９Ｂ〜９Ｅの疲労安全率とを近似
させるように管理すればよい。ちなみに、例えば大径の
ボルト９Ａ，９Ｆの直径は、他のボルト９Ｂ〜９Ｅの直
径に対して約１．０６〜１．１２倍に設定すればよい。

【００４０】ちなみに、疲労安全率ｆは、次式で求めら
れる。

【００４１】 ｆ＝σａｌ／σａ … σａ＝（１／２）・｛（Φ・Ｗ）／Ａｓ｝ … Φ＝Ｋｔ／（Ｋｔ＋Ｋｃ） … ｆ＝{２・σａｌ・Ａｓ・（Ｋｔ＋Ｋｃ）}／（Ｗ・Ｋｔ）… 上記式は、式に，式を代入して得られる。

【００４２】ｆ ：疲労安全率 σａｌ：許容応力振巾 σａ ：応力振巾 Φ ：内力係数 Ｗ ：ボルトにかかる外力 Ａｓ ：ねじ部の断面積（ねじ径の２乗に比例） Ｋｔ ：ボルトの引張りばね定数（単位伸び当たりの荷
重） Ｋｃ ：被締付け物の圧縮ばね定数（単位縮み当たりの
荷重） なお、上記式から、ボルトのねじ部の直径を太くする
と、断面積Ａｓが大きくなるので、疲労安全率ｆが上が
ることが判る。

【００４３】したがって、上記実施形態１では、十字軸
継手１の外輪カップ８Ａ〜８Ｄの個々を２つの軸体２，
３に対して結合するための３つずつ計６つのボルト９Ａ
〜９Ｆのうち、周方向両端に位置するボルト９Ａ，９Ｆ
全体のサイズについて、他のボルト９Ｂ〜９Ｅよりも太
くすることにより、強度を高めているから、前記６つの
ボルト９Ａ〜９Ｆに関する疲労安全率の偏差を可及的に
縮小することができる。そのため、十字軸継手１の耐久
性を向上することができて、信頼性向上に貢献できる。

【００４４】なお、この実施形態１では、ボルト９Ａ，
９Ｆ全体のサイズについて、他のボルト９Ｂ〜９Ｅより
も太くしているが、そのねじ部のみの直径を他のボルト
９Ｂ〜９Ｅよりも太くしてもよい。

【００４５】〔実施形態２〕図５から図８は本発明の実
施形態２を示している。図５は、十字軸継手を分解した
斜視図、図６は、図５の十字軸継手周辺の側面図、図７
は、図６の（７）−（７）線断面の矢視図、図８は、図
６の（８）−（８）線断面の矢視図である。

【００４６】この実施形態２では、４つの外輪カップ８
Ａ〜８Ｄの個々に使用する６つのボルト９Ａ〜９Ｆのう
ち、周方向両端に位置するボルト９Ａ，９Ｆにおける頭
部およびねじ部を他のボルト９Ｂ〜９Ｅと同一サイズに
設定して、前記ボルト９Ａ，９Ｆにおける胴部（頭部か
らねじ部までの間の領域）の直径をそのねじ部よりも細
く設定している。より詳しくは、ボルト９Ａ，９Ｆの胴
部の直径は、そのねじ部における溝底の直径よりも細く
設定するのが好ましい。

【００４７】なお、上述した周方向両端に位置するボル
ト９Ａ，９Ｆは、その頭部から胴部に向けて、また、ね
じ部から胴部に向けてそれぞれ漸次縮径するようくびれ
た形状に設定されている。

【００４８】このようにボルト９Ａ，９Ｆの胴部のみを
細くすると、ばね定数Ｋｔが小さくなるので、上記実施
形態１で説明した疲労安全率ｆを示す式に基づき、疲
労安全率ｆが上がることが判る。

【００４９】しかも、胴部のみを小径にしたボルト９
Ａ，９Ｆを用いた場合、そのボルト９Ａ，９Ｆが負担す
る負荷が軽減されて、その軽減した負荷分を被締付物と
しての外輪カップ８Ａ〜８Ｄに負担させることができる
と考えられる。この理由は、例えば「発行元…株式会社
養賢堂、著者…山本晃、書籍名…ねじ締結の理論と計
算」という文献の第５２頁から第５３頁に示される内容
に基づいて推定できる。

【００５０】ここで、上記胴部のみを小径にしたボルト
９Ａ，９Ｆについて小径に設定する度合いについては、
当該ボルト９Ａ，９Ｆが負担する負荷と、他のボルト９
Ｂ〜９Ｅが負担する負荷とをほぼ等しくするよう経験的
に設定すればよい。ちなみに、例えばボルト９Ａ，９Ｆ
の胴部の直径は、そのねじ部の直径に対して約０．８５
〜０．８８倍に設定すればよい。このようにすれば、各
ボルト９Ａ〜９Ｆの疲労安全率の偏差を縮小することが
できる。

【００５１】したがって、上記実施形態２でも、上記実
施形態１と同様に、各ボルト９Ａ〜９Ｆの疲労安全率の
偏差を縮小することができて、十字軸継手１の耐久性向
上に貢献できるようになる。

【００５２】〔実施形態３〕図９から図１２は本発明の
実施形態３を示している。図９は、十字軸継手を分解し
た斜視図、図１０は、図９の十字軸継手周辺の側面図、
図１１は、図１０の（１１）−（１１）線断面の矢視
図、図１２は、図１０の（１２）−（１２）線断面の矢
視図である。

【００５３】この実施形態３では、上記実施形態１，２
の構成を併せ持たせるようにしている。つまり、各外輪
カップ８Ａ〜８Ｄの取り付け面において周方向両端に位
置する２つのボルト９Ａ，９Ｆについて、そのねじ部の
直径を他のボルト９Ｂ〜９Ｅよりも太く設定していると
ともに、その胴部を他のボルトの胴部よりも細く設定し
ている。

【００５４】なお、上述した２つのボルト９Ａ，９Ｆ
は、その頭部から胴部に向けて、また、ねじ部から胴部
に向けてそれぞれ漸次縮径するようくびれた形状に設定
されている。

【００５５】このように、実施形態３では、上記実施形
態１のように各外輪カップ８Ａ〜８Ｄの取り付け面の周
方向両端に位置するボルト９Ａ，９Ｆの強度をアップさ
せるとともに、上記実施形態２のように当該ボルト９
Ａ，９Ｆが負担する負荷を軽減させることの相乗によ
り、その疲労安全率を向上させているので、上記実施形
態１，２と同様に、ボルト９Ａ〜９Ｆ個々における疲労
安全率の偏差を縮小することができて、十字軸継手１の
耐久性向上に貢献できる。

【００５６】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、種々な応用や変形が考えられる。

【００５７】（１）上記実施形態１〜３の他に、周方向
両端に位置する２つのボルト９Ａ，９Ｆを、内側に位置
するボルト９Ｂ〜９Ｅに比べて許容応力の高い材料で形
成することによって、上記実施形態１と同様に、周方向
両端に位置するボルト９Ａ，９Ｆの強度を高めることが
できる。具体的に、内側のボルト９Ｂ〜９Ｅの材料を一
般的なＪＩＳ規格ＳＣＭ４３５とする場合、周方向両端
に位置する２つのボルト９Ａ，９Ｆの材料を例えばＪＩ
Ｓ規格ＳＮＣＭ６３０などにすればよい。このようにボ
ルト９Ａ，９Ｆの材料の強度を大きくすると、許容応力
σａｌが大きくなるので、上記実施形態１で説明した疲
労安全率ｆを示す式に基づき、疲労安全率ｆが上がる
ことが判る。したがって、ボルト９Ａ〜９Ｆ個々におけ
る疲労安全率の偏差を縮小することができる。

【００５８】（２）上記実施形態１〜３では、十字軸継
手１に備える４つのころ軸受３２における各外輪カップ
８Ａ〜８Ｄの周方向両側領域にボルト９Ａ〜９Ｆを３つ
ずつ計６つ取り付ける形態を例示しているが、２つずつ
計４つあるいは４つずつ計８つとした場合にも、本発明
を適用することができる。

【００５９】（３）上記実施形態１〜３では、十字軸継
手１に備える４つのころ軸受３２における各外輪カップ
８Ａ〜８Ｄの周方向両側領域にボルト９Ａ〜９Ｆを３つ
ずつ計６つ取り付ける場合に、周方向両端に位置する２
つのボルト９Ａ，９Ｆの疲労安全率を向上させるように
しているが、内側に位置するボルト９Ｂ〜９Ｅについて
も、かかる負荷が異なる場合には、これらすべてのボル
ト９Ａ〜９Ｆの疲労安全率をほぼ均一とするように個別
に管理するのが好ましい。

【００６０】具体的に、図１の十字軸継手１において、
すべてのボルト９Ａ〜９Ｆを同一サイズとした場合にお
ける伝達トルクと配置位置別の各ボルト９Ａ〜９Ｆにか
かる負荷（応力）との関係を図１３に示す。図１３に示
すように、例えば各外輪カップ８Ａ〜８Ｄの周方向一側
領域に配置される３つのボルト９Ａ（９Ｆ），９Ｂ（９
Ｄ），９Ｃ（９Ｅ）にかかる負荷Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３は、
Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３の関係になる。その場合には、以下の
ように対処するのが好ましい。

【００６１】まず、上記実施形態１で対処する場合に
は、ボルト９Ａ（９Ｆ），９Ｂ（９Ｄ），９Ｃ（９Ｅ）
のサイズ（胴部およびねじ部の直径）またはねじ部のみ
の直径Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３の関係と
して、個別に強度を調整することにより、外輪カップ８
Ａ〜８Ｄ個々に用いる６つのボルト９Ａ〜９Ｆの疲労強
度安全率をほぼ均一に設定することができる。

【００６２】また、上記実施形態２で対処する場合に
は、ボルト９Ａ（９Ｆ），９Ｂ（９Ｄ），９Ｃ（９Ｅ）
の胴部の直径ｒ１，ｒ２，ｒ３を、ｒ１＜ｒ２＜ｒ３の
関係として、個別に強度を調整することにより、外輪カ
ップ８Ａ〜８Ｄ個々に用いる６つのボルト９Ａ〜９Ｆ個
々が負担する負荷を個別に調整することができ、結果的
にそれらの疲労安全率をほぼ均一に設定することができ
る。

【００６３】さらに、上記（１）の応用例で対処する場
合には、ボルト９Ａ（９Ｆ），９Ｂ（９Ｄ），９Ｃ（９
Ｅ）の材料を相違させることにより強度Ｆ１，Ｆ２，Ｆ
３を、Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３の関係とすることにより、外輪
カップ８Ａ〜８Ｄ個々に用いる６つのボルト９Ａ〜９Ｆ
の疲労安全率をほぼ均一に設定することができる。

【００６４】この他、上記実施形態１，２に対して、上
記（１）に示す応用例を組み合わせることもできる。

【００６５】（４）上記実施形態では、十字軸継手を例
に挙げたが、２つの軸体を複数のボルトを用いて結合す
る各種の軸継手においてボルトそれぞれにかかる応力が
不均一となるものに対して本発明を適用できる。

【００６６】

【発明の効果】請求項１〜４、１２〜１５に係る発明で
は、最も大きな負荷がかかる位置のボルトの強度を高め
ることにより、その疲労安全率を向上させることができ
るから、各ボルトの疲労安全率の偏差を可及的に縮小す
ることができ、結合部位における耐久性を向上すること
ができるなど、軸継手および十字軸継手の信頼性向上に
貢献できる。

【００６７】請求項５〜８、１６〜１８に係る発明で
は、すべてのボルトの強度を個別に調整することによ
り、すべてのボルトの疲労安全率をほぼ均一に設定する
ことができるから、結合部位における耐久性をさらに向
上することができて、好ましい。

【００６８】請求項９、１９に係る発明では、最も大き
な負荷がかかる位置のボルトが負担する負荷を軽減する
ことにより、その疲労安全率を向上させることができる
から、各ボルトの疲労安全率の偏差を可及的に縮小する
ことができ、結合部位における耐久性を向上することが
できるなど、軸継手および十字軸継手の信頼性向上に貢
献できる。

【００６９】請求項１０、２０に係る発明では、すべて
のボルトが負担する負荷を個別に調整することにより、
すべてのボルトの疲労安全率をほぼ均一に設定すること
ができるから、結合部位における耐久性をさらに向上す
ることができて、好ましい。

【００７０】請求項１１，２１に係る発明では、上記請
求項１〜４および１２〜１５の構成と、請求項５〜８お
よび１６〜１８の構成との両方を併せ持つようにしてい
るから、最も大きな負荷がかかる位置のボルトの強度を
向上できるとともに当該ボルトが負担する負荷を軽減で
きるので、各ボルトの疲労安全率の偏差を縮小できる。

【００７１】さらに、上記請求項１２〜２１に係る十字
軸継手では、従来例で説明したようにすべてのボルトの
サイズを大きくする必要がないから、十字軸継手全体の
外径寸法を無駄に大きくせずに済む点で有利となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る十字軸継手を分解し
た斜視図

【図２】図１の十字軸継手周辺の側面図

【図３】図２の（３）−（３）線断面の矢視図

【図４】図２の（４）−（４）線断面の矢視図

【図５】本発明の実施形態２に係る十字軸継手を分解し
た斜視図

【図６】図５の十字軸継手周辺の側面図

【図７】図６の（７）−（７）線断面の矢視図

【図８】図６の（８）−（８）線断面の矢視図

【図９】本発明の実施形態３に係る十字軸継手を分解し
た斜視図

【図１０】図９の十字軸継手周辺の側面図

【図１１】図１０の（１１）−（１１）線断面の矢視図

【図１２】図１０の（１２）−（１２）線断面の矢視図

【図１３】図１に示すような十字軸継手ですべてのボル
トを同一サイズとした場合における伝達トルクと各ボル
トにかかる負荷（応力）との関係を示すグラフ

【符号の説明】

１ 十字軸継手 ２ 第１軸体 ３ 第２軸体 ４ 十字軸 ５Ａ〜５Ｄ ころ軸受 ８Ａ〜８Ｄ 外輪カップ ９Ａ〜９Ｆ ボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永山 彰英 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 米山 展央 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 河崎 敏信 大阪市中央区南船場三丁目５番８号 光洋 精工株式会社内 (72)発明者 山本 憲二 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 清末 考範 大分県大分市大字西の洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２つの軸体を連結する軸継手であって、 第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
   合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
   トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
   ており、 最も大きな負荷がかかる位置のボルトの強度が、他のボ
   ルトよりも高く設定されている、ことを特徴とする軸継
   手。
2. 【請求項２】請求項１の軸継手において、 前記最も大きな負荷がかかる位置のボルトが、その少な
   くともねじ部の直径を他のボルトよりも太くすることに
   より、高強度とされている、ことを特徴とする軸継手。
3. 【請求項３】請求項１の軸継手において、 前記最も大きな負荷がかかる位置のボルトが、他のボル
   トよりも許容応力の高い材料で形成することにより高強
   度とされている、ことを特徴とする軸継手。
4. 【請求項４】請求項１の軸継手において、 前記最も大きな負荷がかかる位置のボルトが、その少な
   くともねじ部の直径を他のボルトよりも太くするととも
   に、他のボルトよりも許容応力の高い材料で形成するこ
   とにより、高強度とされている、ことを特徴とする軸継
   手。
5. 【請求項５】２つの軸体を連結する軸継手であって、 第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
   合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
   トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
   ており、 前記各ボルトの疲労安全率をほぼ均一とするように各ボ
   ルトの強度が個別に特定されている、ことを特徴とする
   軸継手。
6. 【請求項６】請求項５の軸継手において、 前記各ボルトの強度が、それらの少なくともねじ部の直
   径を大小調整することにより管理されている、ことを特
   徴とする軸継手。
7. 【請求項７】請求項５の軸継手において、 前記各ボルトの強度が、材料を変更することにより管理
   されている、ことを特徴とする軸継手。
8. 【請求項８】請求項５の軸継手において、 前記各ボルトの強度が、それらの少なくともねじ部の直
   径を大小調整するとともに、材料を変更することにより
   管理されている、ことを特徴とする軸継手。
9. 【請求項９】２つの軸体を連結する軸継手であって、 第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
   合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
   トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
   ており、 最も大きな負荷がかかる位置のボルトの胴部が、そのね
   じ部よりも細くかつ他のボルトの胴部よりも細くされて
   いる、ことを特徴とする軸継手。
10. 【請求項１０】２つの軸体を連結する軸継手であって、 第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
    合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
    トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
    ており、 前記各ボルトの疲労強度安全率をほぼ均一とするよう
    に、ボルト個々にかかる負荷の大小に応じてボルト個々
    の胴部の直径が調整されている、ことを特徴とする軸継
    手。
11. 【請求項１１】２つの軸体を連結する軸継手であって、 第１軸体側の数ヶ所から第２軸体側へ向けてそれぞれ螺
    合装着される複数のボルトを有し、かつ、これらのボル
    トが、それらに大小異なる負荷がかかる形態で配置され
    ており、 最も大きな負荷がかかる位置のボルトについて、そのね
    じ部の直径が、他のボルトよりも太くされているととも
    に、胴部の直径が、他のボルトの胴部よりも細くされて
    いる、ことを特徴とする軸継手。
12. 【請求項１２】同軸状に対向配置される２つの軸体を傾
    動可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配
    設される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２
    つの転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
    て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
    軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
    れる十字軸継手であって、 前記複数のボルトが、外輪カップ個々の周方向両側部分
    を貫通して前記各軸体の端面に対して螺合装着されるも
    のであり、 前記外輪カップ個々に用いる複数のボルトのうち周方向
    両端に位置するボルトの強度が、内側に位置する他のボ
    ルトよりも高く設定されている、ことを特徴とする十字
    軸継手。
13. 【請求項１３】請求項１２の十字軸継手において、 前記周方向両端に位置するボルトが、その少なくともね
    じ部の直径を他のボルトよりも太くすることにより、高
    強度とされている、ことを特徴とする十字軸継手。
14. 【請求項１４】請求項１２の十字軸継手において、 前記周方向両端に位置するボルトが、他のボルトよりも
    許容応力の高い材料で形成することにより、高強度とさ
    れている、ことを特徴とする十字軸継手。
15. 【請求項１５】請求項１２の十字軸継手において、 前記周方向両端に位置するボルトが、その少なくともね
    じ部の直径を他のボルトよりも太くするとともに、他の
    ボルトよりも許容応力の高い材料で形成することによ
    り、高強度とされている、ことを特徴とする十字軸継
    手。
16. 【請求項１６】同軸状に対向配置される２つの軸体を傾
    動可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配
    設される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２
    つの転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
    て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
    軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
    れる十字軸継手であって、 前記複数のボルトが、外輪カップ個々の周方向両側部分
    を貫通して前記各軸体の端面に対して螺合装着されるも
    のであり、 前記各ボルトの疲労安全率をほぼ均一とするように各ボ
    ルトの強度が個別に特定されている、ことを特徴とする
    十字軸継手。
17. 【請求項１７】請求項１６の十字軸継手において、 前記各ボルトの強度が、それらの少なくともねじ部の直
    径をそれぞれにかかる負荷の大小に応じて調整すること
    により管理されている、ことを特徴とする十字軸継手。
18. 【請求項１８】請求項１６の十字軸継手において、 前記各ボルトの強度が、それぞれにかかる負荷の大小に
    応じて許容応力の異なる材料で形成することにより管理
    されている、ことを特徴とする十字軸継手。
19. 【請求項１９】同軸状に対向配置される２つの軸体を傾
    動可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配
    設される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２
    つの転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
    て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
    軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
    れる十字軸継手であって、 前記複数のボルトが、外輪カップ個々の周方向両側部分
    を貫通して前記各軸体の端面に対して螺合装着されるも
    のであり、 前記外輪カップ個々に用いる複数のボルトのうち周方向
    両端に位置するボルトの胴部が、そのねじ部よりも細く
    かつ他のボルトの胴部よりも細くされている、ことを特
    徴とする十字軸継手。
20. 【請求項２０】同軸状に対向配置される２つの軸体を傾
    動可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配
    設される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２
    つの転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
    て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
    軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
    れる十字軸継手であって、 前記複数のボルトが、外輪カップ個々の周方向両側部分
    を貫通して前記各軸体の端面に対して螺合装着されるも
    のであり、 前記各ボルトの疲労強度安全率をほぼ均一とするよう
    に、ボルト個々にかかる負荷の大小に応じてボルト個々
    の胴部の直径が調整されている、ことを特徴とする十字
    軸継手。
21. 【請求項２１】同軸状に対向配置される２つの軸体を傾
    動可能に連結するもので、かつ十字軸の４つの軸端に配
    設される転がり軸受のうち、１８０度対向配置される２
    つの転がり軸受の各外輪カップが第１軸体の端面に対し
    て、また、残り２つの転がり軸受の各外輪カップが第２
    軸体の端面に対してそれぞれ複数のボルトで取り付けら
    れる十字軸継手であって、 前記複数のボルトが、外輪カップ個々の周方向両側部分
    を貫通して前記各軸体の端面に対して螺合装着されるも
    のであり、 前記外輪カップ個々に用いる複数のボルトのうち周方向
    両端に位置するボルトのねじ部の直径が、内側に位置す
    る他のボルトよりも太くされているとともに、胴部の直
    径が、そのねじ部よりも細くかつ他のボルトの胴部より
    も細くされている、ことを特徴とする十字軸継手。