JP2006017284A - Cardan joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、十字軸を介して2軸間を回転可能に接続するための十字軸継手に関するものである。 The present invention relates to a cross joint for connecting two shafts rotatably via a cross shaft.
例えば、鉄鋼圧延機、鉄道車輌、自動車等において動力伝達に用いる駆動軸には、その両端に、当該駆動軸を入力軸および出力軸と接続するために、十字軸継手が組み込まれる。図3は、従来の十字軸継手の一例を示す一部切り欠き正面図である。また図4は、上記十字軸継手の一部を拡大した断面図である。
図3を参照して、十字軸継手は、円柱状の4つのトラニオン軸911を十字状に配設した形状を有する十字軸91と、各トラニオン軸911を受容する有底円筒状の凹部921を有する4つの軸受ケース92とを備えると共に、各トラニオン軸911の、円柱の外周面に設けられる内側軌道面912と、この内側軌道面912と一定の間隔をあけて対向するように、各軸受ケース92の凹部921の筒状の内周面に設けられる外側軌道面922との間の空間内に、その軸線をトラニオン軸911の軸線と平行に向けて複数のころ93が配設された構造を有している。上記各部は、いずれも軸受鋼等の金属によって形成される。
For example, a drive shaft used for power transmission in a steel rolling mill, a railway vehicle, an automobile, or the like is incorporated with a cross shaft joint at both ends in order to connect the drive shaft to an input shaft and an output shaft. FIG. 3 is a partially cutaway front view showing an example of a conventional cross joint. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the cross shaft joint.
Referring to FIG. 3, the cross shaft joint includes a
各トラニオン軸911の先端面913と軸受ケース92の凹部921の底面923との間には、両者の間に介在して、トラニオン軸911をその軸方向に支持するためのスラストワッシャ94が配設され、ころ93の、トラニオン軸911の先端面913側の端面931と、軸受ケース92の凹部921の底面923との間には、両者の間に介在して、ころ93をその軸方向に案内するためのころワッシャ95が配設される。また、軸受ケース92の凹部921の入口924には、ころ93の、トラニオン軸911の先端面側と反対側の端面932と当接することで、ころ93をその軸方向に支持するためのころガイド96が配設される。さらに、ころガイド96とトラニオン軸911との間には、ころ93が配設される内側軌道面912と外側軌道面922との間の空間にグリースを充てんした状態で、外部から遮蔽するためのオイルシール97が嵌め合わされる。
A
スラストワッシャ94は、例えばポリアセタール〔ポリプラスチック(株)製のジュラコン(登録商標)等〕などの、いわゆるエンジニアリングプラスチックや、あるいは金属等によって形成される。また、ころワッシャ95ところガイド96は通常、金属によって形成される。
上記の十字軸継手によれば、図において、十字軸91の中心点を挟んで上下方向に伸びる2つのトラニオン軸911に嵌め合わせた2つの軸受ケース92を、一方の軸の軸端に設けたヨーク(図示せず)に固定し、かつ十字軸91の中心点を挟んで上記と直交する左右方向に伸びる2つのトラニオン軸911に嵌め合わせた2つの軸受ケース92を、他方の軸の軸端に設けたヨーク(図示せず)に固定することによって、上記両軸を、例えばその軸線を交差させた状態で、回転可能に接続することができる。
The
According to the cross shaft joint described above, in the figure, two bearing
十字軸継手の回転時に、十字軸91と軸受ケース92とは、互いに略一致する両者の中心軸を中心として、一定角度の左右回転を繰り返す。そしてその際に、スラストワッシャ94は、軸受ケース92の凹部921の底面923と、トラニオン軸911の先端面913との間に挟まれて、トラニオン軸911からスラスト荷重を受けながら、十字軸91と軸受ケース92との間で繰り返し摺動される。そのため、グリース切れが発生すると、スラストワッシャ94が摩耗したり、金属製のスラストワッシャ94の場合は焼き付いたりするおそれがある。
At the time of rotation of the cross joint, the
そこで、グリース切れによるスラストワッシャ94の摩耗や焼き付きを防止するため、当該スラストワッシャ94の片面または両面に、その全面にグリースを行き渡らせるための溝を設けることが一般的に行われる(例えば特許文献1参照)。また、金属同士の摺動面の一方に微小なディンプル(凹部)を形成することで、グリース等の潤滑剤の保持性を高めることも知られており(例えば特許文献2参照)、この技術を応用して、グリース切れによるスラストワッシャ94の摩耗や焼き付きを防止することも考えられる。
しかし、高負荷が加えられた状態で、低速で回転する鉄鋼圧延機用の駆動軸等に組み込んで使用する十字軸継手においては、たとえ上記のような対策を施したとしても、その効果が十分に得られず、グリース切れによるスラストワッシャ94の摩耗や焼き付きが発生しやすいという問題がある。
この原因としては、高負荷での回転を繰り返すと、トラニオン軸911の内側軌道面912、ころ93、および軸受ケース92の外側軌道面922が摩耗して、トラニオン軸911ところ93と凹部921との間の隙間が大きくなって、十字軸継手の回転時に、トラニオン軸911の中心軸と、軸受ケース92の凹部921の中心軸とがずれることが考えられる。
However, in the case of a cross joint used by being incorporated in a drive shaft for a steel rolling mill that rotates at a low speed under a high load, even if the above measures are taken, the effect is sufficient. Therefore, there is a problem that the
As the cause of this, if rotation with a high load is repeated, the
すなわち、図4を参照して、トラニオン軸911ところ93と凹部921との間の隙間が大きくなると、十字軸継手の回転時に、トラニオン軸911の中心軸C1と、軸受ケース92の凹部921の中心軸C2とが、十字軸91の中心点を中心として回転方向に僅かなずれを生じ、このずれに伴って、トラニオン軸911からスラストワッシャ94に加えられるスラスト荷重が、十字軸継手の回転方向の前方側と後方側とで不均一化する。
That is, referring to FIG. 4, when the clearance between the
詳しく説明すると、十字軸91が入力軸側、軸受ケース92が出力軸側であって、十字軸継手が図において時計回り方向に回転する際には、十字軸91が、軸受ケース92に対して、両中心軸軸C1、C2のずれの分だけ先行して回転することになるため、トラニオン軸911からスラストワッシャ94に加えられるスラスト荷重は、回転方向前方側(図において左側)で小さく、後方側(図において右側)で大きくなる。逆に、十字軸91が出力軸側、軸受ケース92が入力軸側であって、十字軸継手が図において反時計回り方向に回転する際には、軸受ケース92が、十字軸91に対して、両中心軸軸C1、C2のずれの分だけ先行して回転することになるため、トラニオン軸911からスラストワッシャ94に加えられるスラスト荷重は、回転方向前方側(図において左側)で大きく、後方側(図において右側)で小さくなる。
More specifically, when the
そして、スラスト荷重が大きくなった側で、グリースが、トラニオン軸911の先端面913とスラストワッシャ94との摺動面から押し出されてグリース切れを生じて、摩耗や焼き付きが発生する。
また、図3を参照して、十字軸継手の回転時に、十字軸91は、その全体が、上記隙間の分だけ鉛直方向下方側にずれながら回転することから、回転によって下方側に位置した軸受ケース92内のスラストワッシャ94にかかるスラスト荷重に、十字軸継手とそれに接続された軸の重みが加わって、グリースが、トラニオン軸911の先端面913とスラストワッシャ94との摺動面から押し出されてグリース切れを生じて、摩耗や焼き付きが発生する。
Then, on the side where the thrust load is increased, the grease is pushed out from the sliding surface between the
Also, referring to FIG. 3, when the cross joint is rotated, the
なお、グリース切れによる摩耗や焼き付きの問題はスラストワッシャ94に限らず、十字軸継手の回転時に、内外両軌道面912、922間で、一定回転数分の左右動を繰り返すころ93の両端面931、932をガイドするころワッシャ95、ころガイド96においても発生する。また、グリース切れによる摩耗や焼き付きの問題は、上で説明したように、鉄鋼圧延機用の駆動軸に組み込む等して、高負荷が加えられた状態で、低速で回転させる十字軸継手において顕著に発生するが、その他の用途、例えば鉄道車輌や自動車等の駆動軸に組み込んで、より低負荷で、高速回転させる十字軸継手においても問題となる。
The problem of wear and seizure due to grease shortage is not limited to the
本発明の目的は、これまでよりもグリース切れを生じにくいため、スラストワッシャやころワッシャ、ころガイド等の、トラニオン軸ところとをそれぞれの軸方向に支持または案内する部材(支持案内部材)が直ちに摩耗や焼き付きを生じない十字軸継手を提供することにある。 Since the object of the present invention is less likely to cause grease breakage than before, members (support guide members) for supporting or guiding the trunnion shafts such as thrust washers, roller washers, and roller guides in the respective axial directions are immediately provided. An object of the present invention is to provide a cross joint that does not wear or seize.
本発明は、円柱状の4つのトラニオン軸を十字状に配設した形状を有する十字軸と、各トラニオン軸を個別に受容する有底円筒状の凹部を有する4つの軸受ケースとを備え、かつ各トラニオン軸の、円柱の外周面に設けられる内側軌道面と、この内側軌道面と一定の間隔をあけて対向するように、各軸受けケースの凹部の筒状の内周面に設けられる外側軌道面との間に、その軸線をトラニオン軸と平行に向けて複数のころが配設される十字軸継手であって、上記トラニオン軸ところとを、それぞれの軸方向に支持または案内する支持案内部材を有すると共に、この支持案内部材が、連続気孔構造を有する多孔質体からなることを特徴とするものである。 The present invention includes a cross shaft having a shape in which four columnar trunnion shafts are arranged in a cross shape, and four bearing cases having a bottomed cylindrical recess that individually receives each trunnion shaft, and The inner raceway surface provided on the outer peripheral surface of the cylinder of each trunnion shaft, and the outer raceway provided on the cylindrical inner peripheral surface of the recess of each bearing case so as to face the inner raceway surface with a certain distance. A cross-joint joint in which a plurality of rollers are arranged with the axis thereof parallel to the trunnion shaft, and the support guide member that supports or guides the trunnion shaft in each axial direction. The support guide member is made of a porous body having a continuous pore structure.
上記支持案内部材としては、ポリイミド樹脂粉末の焼結体からなるものが好ましい。
支持案内部材としては、トラニオン軸の先端面と軸受ケースの凹部の底面との間に配設されるスラストワッシャが挙げられ、このスラストワッシャが、連続気孔構造を有する多孔質体によって形成されているのが好ましい。
The support guide member is preferably made of a sintered body of polyimide resin powder.
Examples of the support guide member include a thrust washer disposed between the front end surface of the trunnion shaft and the bottom surface of the concave portion of the bearing case, and the thrust washer is formed of a porous body having a continuous pore structure. Is preferred.
本発明によれば、支持案内部材を、連続気孔構造を有する多孔質体によって形成することにより、この支持案内部材の連続気孔構造内に、従来のディンプルよりも著しく多量のグリースを含浸させることができる。そして、十字軸継手の回転時に、支持案内部材に過大なスラスト圧が加わる等した際には、その圧によって、連続気孔構造内からグリースを浸出させてグリース切れが発生するのを防止し、良好な摺動を維持することができる。 According to the present invention, the support guide member is formed of a porous body having a continuous pore structure, so that the continuous pore structure of the support guide member can be impregnated with a significantly larger amount of grease than the conventional dimples. it can. When excessive thrust pressure is applied to the support guide member during rotation of the cross joint, it is possible to prevent the grease from leaching out of the continuous pore structure due to the pressure, which is good. Smooth sliding can be maintained.
また、上記支持案内部材として、ポリイミド樹脂粉末の焼結体を用いた場合には、ポリイミド樹脂が耐熱性や機械的強度等に優れるため、摩耗等を生じにくい上、ポリイミド樹脂粉末の焼結体が、例えば金属製の多孔質体等と比べて柔軟性に優れ、圧が加わった際にスムースに、しかも多量のグリースを浸出させることができるため、グリース切れが発生するのを防止して良好な摺動を維持する効果をさらに効果的なもとのすることができる。 Further, when a sintered body of polyimide resin powder is used as the support guide member, since the polyimide resin is excellent in heat resistance, mechanical strength, etc., it is difficult to cause wear and the like, and the sintered body of polyimide resin powder However, it is superior in flexibility compared to, for example, a metal porous body, and can smoothly leach out a large amount of grease when pressure is applied. The effect of maintaining smooth sliding can be made even more effective.
なお、本発明の構成は、
・ 先に説明したようにスラストワッシャは、トラニオン軸からのスラスト圧を直接に受けるため、支持案内部材の中で最もグリース切れを生じやすい部材であること、
・ スラストワッシャは、支持案内部材の中で最も体積が大きく、したがってこのスラストワッシャを多孔質体とすることで、最も多量のグリースを含浸できること、
・ それゆえ、スラストワッシャから浸出させたグリースを、ころワッシャやころガイド等の他の支持案内部材まで行き渡らせて、これらの部材のグリース切れも防止できること、
等を考慮すると、スラストワッシャに適用するのが好ましい。
The configuration of the present invention is as follows.
-As explained above, the thrust washer is directly subjected to the thrust pressure from the trunnion shaft, so it is the member that is most prone to grease breakage among the support guide members,
The thrust washer has the largest volume among the support guide members, and therefore, it can be impregnated with the largest amount of grease by making the thrust washer porous.
・ Therefore, the grease leached from the thrust washer can be distributed to other supporting and guiding members such as roller washers and roller guides to prevent these members from running out of grease.
In consideration of the above, it is preferable to apply to a thrust washer.
図1は、本発明の一実施形態にかかる十字軸継手の一部切り欠き正面図である。また、図2は、上記十字軸継手の一部切り欠き分解斜視図である。
図1および図2を参照して、この例の十字軸継手は、円柱状の4つのトラニオン軸11を十字状に配設した形状を有する十字軸1と、各トラニオン軸11を受容する有底円筒状の凹部21を有する4つの軸受ケース2とを備えると共に、各トラニオン軸11の、円柱の外周面に設けられる内側軌道面12と、この内側軌道面12と一定の間隔をあけて対向するように、各軸受ケース2の凹部21の筒状の内周面に設けられる外側軌道面22との間の空間内に、その軸線をトラニオン軸11の軸線と平行に向けて複数のころ3が配設された構造を有している。上記各部は、従来同様に、いずれも軸受鋼等の金属によって形成される。
FIG. 1 is a partially cutaway front view of a cross joint according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view, partly cut away, of the cross joint.
Referring to FIGS. 1 and 2, the cross joint of this example includes a cross shaft 1 having a shape in which four
各トラニオン軸11の先端面13と軸受ケース2の凹部21の底面23との間には、両者の間に介在して、トラニオン軸11をその軸方向に支持するためのスラストワッシャ4が配設され、ころ3の、トラニオン軸11の先端面13側の端面31と、軸受ケース2の凹部21の底面23との間には、両者の間に介在して、ころ3をその軸方向に案内するためのころワッシャ5が配設される。また、軸受ケース2の凹部21の入口24には、ころ3の、トラニオン軸11の先端面側と反対側の端面32と当接することで、ころ3をその軸方向に支持するためのころガイド6が配設される。さらに、ころガイド6とトラニオン軸11との間には、ころ3が配設される内側軌道面12と外側軌道面22との間の空間にグリースを充てんした状態で、外部から遮蔽するためのオイルシール7が嵌め合わされる。
A
図2を参照して、上記十字軸継手は、図において、十字軸1の中心点を挟んで上下方向に伸びる2つのトラニオン軸11に嵌め合わせた2つの軸受ケース2を、連結すべき一対の軸のうち手前側の軸の軸端に設けたヨークYに固定し、かつ十字軸1の中心点を挟んで上記と直交する左右方向に伸びる2つのトラニオン軸11に嵌め合わせた2つの軸受ケース2を向こう側の軸の軸端に設けたヨークYに固定することによって、上記両軸を、例えばその軸線を交差させた状態で、回転可能に接続するために用いられる。
Referring to FIG. 2, the cross joint is a pair of bearing
軸受ケース2とヨークYとは、いずれの軸の側においても、軸受ケース2の、固定するヨークY側の側面に設けた突起25を、ヨークYの、十字軸継手と対向する端面Y1から突設したヨーク爪Y2間の凹部Y3に嵌め合わせて、軸の回転方向への移動を規制しながら、各軸受ケース2の、突起25の両側に設けた、当該軸受ケース2を軸方向に貫通する一対の通孔26にねじBを挿通して、ヨークYの端面Y1に設けたねじ穴Y4にねじ込むことによって固定される。
The bearing
図1および図2を参照して、この例の十字軸継手においては、上記各部のうち、トラニオン軸11ところ3とをそれぞれの軸方向に支持または案内する支持案内部材としての、スラストワッシャ4、ころワッシャ5、およびころガイド6のうち、スラストワッシャ4が、前記のように連続気孔構造を有する多孔質体によって形成される。
なお、本発明においては、支持案内部材としてのスラストワッシャ4、ころワッシャ5、およびころガイド6のどれを、連続気孔構造を有する多孔質体によって形成しても良いし、これら3つの部材のうちの2つ、または3つを、共に、連続気孔構造を有する多孔質体によって形成しても良い。しかし、先に説明したように、
・ スラストワッシャ4が、トラニオン軸11からのスラスト圧を直接に受けるため、支持案内部材の中で最もグリース切れを生じやすい部材であること、
・ スラストワッシャ4は、支持案内部材の中で最も体積が大きく、したがってこのスラストワッシャ4を多孔質体とすることで、最も多量のグリースを含浸できること、
・ それゆえ、スラストワッシャ4から浸出させたグリースを、ころワッシャ5やころガイド6等の他の支持案内部材まで行き渡らせて、これらの部材のグリース切れも防止できること、
等を考慮すると、スラストワッシャ4を、連続気孔構造を有する多孔質体によって形成するのが最も好ましい。また、スラストワッシャ4を、上記ように連続気孔構造を有する多孔質体によって形成する場合には、ころワッシャ5やころガイド6等の他の支持案内部材は、従来同様に、多孔質でない金属によって形成するのが好ましい。
Referring to FIGS. 1 and 2, in the cross shaft joint of this example, a
In the present invention, any of the
-Since the
The
-Therefore, the grease leached from the
In consideration of the above, it is most preferable that the
スラストワッシャ4等を形成する、連続気孔構造を有する多孔質体としては、例えば多数の金属粒を、溶融して完全に一体化しない条件で焼結して、その内部に、金属粒間の空隙に基づく連続気孔構造を形成した金属焼結体等を用いることもできるが、スラスト圧を受けた際にスムースに、しかも多量のグリースを浸出させることを考慮すると、金属焼結体よりも柔軟な樹脂の多孔質体が好ましく、樹脂の多孔質体としては、耐熱性や機械的強度等に優れたポリイミド樹脂、特に全芳香族ポリイミド樹脂の粉末の焼結体が好ましい。
As a porous body having a continuous pore structure that forms the
かかる焼結体は、例えば全芳香族ポリイミド樹脂の粉末を型内に充てんし、加熱、圧縮して焼結させるホットプレス成形、または上記粉末を型内に充てんし、室温で押し固めて形成した予備成形体を、不活性ガス雰囲気中で焼結させるシンタリング成形等によって形成することができる。そして、これらの成形方法において粉末に加える圧や焼結温度等を調整することで、焼結体の内部に、粉末間の空隙に基づく連続気孔構造を形成することができる。 Such a sintered body is formed, for example, by filling the mold with a powder of wholly aromatic polyimide resin, hot press molding in which the powder is heated, compressed, and sintered, or by filling the mold with the powder and pressing it at room temperature. The preform can be formed by sintering or the like that is sintered in an inert gas atmosphere. And the continuous pore structure based on the space | gap between powder can be formed inside a sintered compact by adjusting the pressure, sintering temperature, etc. which are added to powder in these shaping | molding methods.
1 十字軸
11 トラニオン軸
12 内側軌道面
13 先端面
2 軸受ケース
21 凹部
22 外側軌道面
23 底面
3 ころ
4 スラストワッシャ(支持案内部材)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004198368A JP2006017284A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cardan joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004198368A JP2006017284A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cardan joint |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006017284A true JP2006017284A (en) | 2006-01-19 |
Family
ID=35791751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004198368A Pending JP2006017284A (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cardan joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006017284A (en) |
-
2004
- 2004-07-05 JP JP2004198368A patent/JP2006017284A/en active Pending
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