JP3968816B2 - 十字軸継手 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、十字軸継手に関する。この十字軸継手としては、例えば気動車などに用いられる推進軸などに備えられるものが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、気動車などに用いられる推進軸は、その軸体や継手が鋼材などの導電材料で形成されている。そのため、気動車が電車と連結される場合、電車から連結器、気動車車両、エンジン、推進軸、台車、車輪、レールと電流が流れることになる。
【０００３】
この推進軸の動力伝達経路に転がり軸受や歯車機構などの転動、摺動部分が存在すると、この転がり軸受の軌道面や、種々な摺動部分が電蝕により損傷することがある。
【０００４】
これに対して、従来では、例えば特開平５−５４８２７号公報に示すように、十字軸継手で２つの軸体を結合する構造において、十字軸継手の部分で２つの軸体間の電気の通過を遮断することが考えられている。この公報では、十字軸継手の４つの軸端に装着される各ころ軸受のころについて、全体をセラミックで形成するか、あるいは金属母材の外表面にセラミックコーティングを施すようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来例では、ころ全体をセラミックとする場合だと寸法精度を高くする必要があることから高度な加工技術が要求されるなど軸受価格の高騰を余儀なくされる一方、セラミックコーティングの場合だところの径寸法誤差が大きくなりやすく、転がり特性の低下が懸念される。
【０００６】
なお、十字軸継手の十字軸の軸端部分や軸受カップの内周面にセラミックコーティングを施すことも考えられるが、この場合も上記ころに対するセラミックコーティングと同様の不具合が指摘される。
【０００７】
したがって、本発明は、十字軸継手において、その軸端に装着されるころ軸受の転がり特性を損なうことのない低コストな電気絶縁構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る十字軸継手は、ヨークに軸端部分が保持される十字軸継手であって、十字軸のトラニオンに転動体を介して外嵌される有底円筒形の軸受カップと、前記軸受カップの外表面全面に外嵌装着されている少なくとも外表面が絶縁材からなるカバーとを備えるとともに、前記カバーの外周面が前記ヨークに形成された前記十字軸の取付孔の内周面に当接している。
【０００９】
本発明に係る十字軸継手は、好ましくは、前記カバーおよび前記軸受カップの開口端の各々に径方向外向きのフランジが一体形成されている。
【００１５】
要するに、本発明では、十字軸継手の軸受カップと、それが取り付けられるヨークとの間で電気通過を遮断させるようにしている。つまり、本発明のように十字軸継手のころ軸受の取付部位で絶縁すれば、従来のように十字軸継手のころ軸受の軸受軌道部位で絶縁する場合に比べて、十字軸継手のころ軸受の転がり特性を一般的な軸受と同様に高精度に管理できるようになる他、絶縁材の形成精度を低く設定できるようになるなど、製造コストを抑制できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明と参考例の詳細を図１ないし図５に示す各実施形態に基づいて説明する。なお、図１，図２，図４，図５は参考例であり、本発明は図３に示している。図１，図２の参考例は図３の発明の特徴以外では共通の構成となっているので先に説明する。
【００１７】
図１および図２は参考例を示す一実施形態にかかり、図１は十字軸継手１０は、十字軸１１と、十字軸１１の各トラニオンに装着される４つのころ軸受１２と、十字軸１１の各トラニオンところ軸受１２との間に装着されるオイルシールおよびスリンガーからなる密封装置１３とを備える周知の構成である。
【００１８】
図中、１０は十字軸継手の全体を示し、この十字軸継手１０は、十字軸１１と、十字軸１１の各トラニオンに装着される４つのころ軸受１２と、十字軸１１の各トラニオンところ軸受１２との間に装着されるオイルシールおよびスリンガーからなる密封装置１３とを備える周知の構成である。
【００１９】
十字軸継手１０の１８０度対向する２つの軸端部分が、軸体２０の軸端に一体形成されているハーフラウンド形状の第１フランジヨーク３０とハーフラウンド形状の第１ホルダ３１とで形成する取付孔３２に取り付けられ、また、十字軸継手１０の残り２つの軸端部分が、単体の第２フランジヨーク４０とハーフラウンド形状の第２ホルダ４１とで形成する取付孔４２に取り付けられる。つまり、各フランジヨーク３０，４０と各ホルダ３１，４１とで十字軸継手１０の各軸端部分を挟持するようになっており、各フランジヨーク３０，４０に対して各ホルダ３１，４１がボルト５０により固定されている。そして、各フランジヨーク３０，４０と各ホルダ３１，４１とで形成する取付孔３２，４２の外側開口に止め輪５１が装着される。なお、単体の第２フランジヨーク４０には、図示しないが他の軸体が取り付けられる。
【００２０】
ころ軸受１２は、ころ１４および有底円筒形の軸受カップ１５を有している。この軸受カップ１５は、その開口の周縁に径方向外向きのフランジ１６が一体に形成されている。このフランジ１６でもって、軸受カップ１５がフランジヨーク３０，４０とホルダ３１，４１との間から外向きに抜け出るのを防止するようにしている。
【００２１】
そして、この実施形態では、十字軸継手１０における十字軸１１およびころ軸受１２の構成要素（ころ１４および有底円筒形の軸受カップ１５）が一般的な十字軸継手と同様の金属材で形成されている。
【００２２】
このうち、軸受カップ１５には、少なくとも外表面が絶縁材からなるカバー６０が外嵌装着されている。このカバー６０は、円筒部材からなり、その一方開口端に径方向外向きのフランジ６１が一体に形成されている。このカバー６０としては、それ全体を、絶縁性を有する材料、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール樹脂などの合成樹脂とすることができる他、例えば金属材などを母材として、その外表面に絶縁性を有する材料をコーティングすることができる。この絶縁材のコーティングとする場合では、絶縁材として、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール樹脂などの合成樹脂や、セラミックの溶射膜とすることができる。このセラミック材としては、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、を用いた窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などを用いることができる。
【００２３】
つまり、通常であれば、軸体２０と図示しない他の軸体とが十字軸継手１０を介して電気が通過しうるようになっているが、この実施形態では、十字軸継手１０とそれの取付相手（軸体２０および図示しない軸体）との間で電気の通過を遮断するようになっている。これにより、十字軸継手１０のころ軸受１２のころ１４の軌道面に、いわゆる電蝕が発生するのを回避することができ、ころ軸受１２の動作安定化や長寿命化を実現できるようになる。しかも、軸受カップ１５の外表面に絶縁材からなるカバー６０を装着しているから、従来のように軸受内部にコーティング膜を形成する場合に比べて絶縁材６０の形成精度を高く管理せずに済むなど、製作コストを低く抑えることができる。
【００２５】
（１） 上記実施形態では、十字軸継手１０の４つのころ軸受１２の各軸受カップ１５に絶縁材からなるカバー６０を装着しているが、十字軸継手１０の少なくとも１８０度対向する２つの軸受カップ１５に対してカバー６０を装着していればよい。
【００２６】
（２）上記実施形態では、カバー６０として両端が開口しているものを用いているが、このカバー６０としては、例えば図３に示すように、軸受カップ１５の底部外表面を覆うような有底円筒形とすることができる。この図３の構成が本発明に係る実施形態である。
【００２７】
（３）図２および図３に示す実施形態では、絶縁材のカバー６０を用いた場合を例に挙げているが、参考例として、カバー６０の代わりに軸受カップ１５に絶縁材をコーティングしたものとすることができる。
【００２８】
（４）図１ないし図３の実施形態では、ハーフラウンド形状のフランジヨーク３０，４０とハーフラウンド形状のホルダ３１，４１とに対して十字軸継手１０の軸端部分を挟持させる構造を例に挙げているが、例えば図４および図５に示すように、貫通孔７１を有するヨーク７０に対して十字軸継手１０の軸端部分を嵌入保持させる構造についても本発明は含まれる。この場合、軸受カップ１５の抜け出しを防止するために、止め輪５１をヨーク７０の貫通孔７１に取り付けるようにしている。また、図４に示す実施形態では、参考例として、軸受カップ１５の底部外表面全体に絶縁材からなるコーティング膜６０を形成している。図５に示す実施形態では、参考例として、軸受カップ１５の底部外表面を除く外表面に絶縁材からなるコーティング膜６０を形成し、止め輪５１の外表面にも絶縁材からなるコーティング膜６０を形成している。
【００２９】
（５） 上記実施形態の軸体２０については、筒軸と凸軸とをボールスプラインユニットを介して伸縮可能に連結する構造とすることができる。この場合、ボールスプラインユニットのボール転動部分における電蝕発生を防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１，２の発明では、十字軸継手とそれの取付相手との間で電気の通過を遮断することにより、例えば十字軸継手のころ軸受の軌道部分が電蝕により損傷するのを回避できるようにしている。
【００３１】
そして、本発明のように十字軸継手のころ軸受の取付部位で絶縁していれば、従来のように十字軸継手のころ軸受の軌道部位で絶縁する場合に比べて、十字軸継手のころ軸受の転がり特性を一般的な軸受と同様に高精度に管理できる点で優れるとともに、絶縁材の形成精度を低く設定できるようになる。したがって、本発明によれば、ころ軸受の動作安定化や長寿命化を実現できるようになるとともに、製造コストを抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の一実施形態の十字軸継手の分解斜視図
【図２】図１の十字軸継手の組み付け状態でのトラニオン周辺の断面図
【図３】本発明の実施形態で、図２に対応する図
【図４】参考例の実施形態で、図２に対応する図
【図５】参考例の実施形態で、図２に対応する図
【符号の説明】
１０ 十字軸継手
１１ 十字軸継手の十字軸
１２ 十字軸継手のころ軸受
１５ ころ軸受の軸受カップ
２０ 軸体
３０ 第１フランジヨーク
３１ 第１ホルダ
４０ 第２フランジヨーク
４１ 第２ホルダ
６０ 絶縁材
【発明の属する技術分野】
本発明は、十字軸継手に関する。この十字軸継手としては、例えば気動車などに用いられる推進軸などに備えられるものが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、気動車などに用いられる推進軸は、その軸体や継手が鋼材などの導電材料で形成されている。そのため、気動車が電車と連結される場合、電車から連結器、気動車車両、エンジン、推進軸、台車、車輪、レールと電流が流れることになる。
【０００３】
この推進軸の動力伝達経路に転がり軸受や歯車機構などの転動、摺動部分が存在すると、この転がり軸受の軌道面や、種々な摺動部分が電蝕により損傷することがある。
【０００４】
これに対して、従来では、例えば特開平５−５４８２７号公報に示すように、十字軸継手で２つの軸体を結合する構造において、十字軸継手の部分で２つの軸体間の電気の通過を遮断することが考えられている。この公報では、十字軸継手の４つの軸端に装着される各ころ軸受のころについて、全体をセラミックで形成するか、あるいは金属母材の外表面にセラミックコーティングを施すようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来例では、ころ全体をセラミックとする場合だと寸法精度を高くする必要があることから高度な加工技術が要求されるなど軸受価格の高騰を余儀なくされる一方、セラミックコーティングの場合だところの径寸法誤差が大きくなりやすく、転がり特性の低下が懸念される。
【０００６】
なお、十字軸継手の十字軸の軸端部分や軸受カップの内周面にセラミックコーティングを施すことも考えられるが、この場合も上記ころに対するセラミックコーティングと同様の不具合が指摘される。
【０００７】
したがって、本発明は、十字軸継手において、その軸端に装着されるころ軸受の転がり特性を損なうことのない低コストな電気絶縁構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る十字軸継手は、ヨークに軸端部分が保持される十字軸継手であって、十字軸のトラニオンに転動体を介して外嵌される有底円筒形の軸受カップと、前記軸受カップの外表面全面に外嵌装着されている少なくとも外表面が絶縁材からなるカバーとを備えるとともに、前記カバーの外周面が前記ヨークに形成された前記十字軸の取付孔の内周面に当接している。
【０００９】
本発明に係る十字軸継手は、好ましくは、前記カバーおよび前記軸受カップの開口端の各々に径方向外向きのフランジが一体形成されている。
【００１５】
要するに、本発明では、十字軸継手の軸受カップと、それが取り付けられるヨークとの間で電気通過を遮断させるようにしている。つまり、本発明のように十字軸継手のころ軸受の取付部位で絶縁すれば、従来のように十字軸継手のころ軸受の軸受軌道部位で絶縁する場合に比べて、十字軸継手のころ軸受の転がり特性を一般的な軸受と同様に高精度に管理できるようになる他、絶縁材の形成精度を低く設定できるようになるなど、製造コストを抑制できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明と参考例の詳細を図１ないし図５に示す各実施形態に基づいて説明する。なお、図１，図２，図４，図５は参考例であり、本発明は図３に示している。図１，図２の参考例は図３の発明の特徴以外では共通の構成となっているので先に説明する。
【００１７】
図１および図２は参考例を示す一実施形態にかかり、図１は十字軸継手１０は、十字軸１１と、十字軸１１の各トラニオンに装着される４つのころ軸受１２と、十字軸１１の各トラニオンところ軸受１２との間に装着されるオイルシールおよびスリンガーからなる密封装置１３とを備える周知の構成である。
【００１８】
図中、１０は十字軸継手の全体を示し、この十字軸継手１０は、十字軸１１と、十字軸１１の各トラニオンに装着される４つのころ軸受１２と、十字軸１１の各トラニオンところ軸受１２との間に装着されるオイルシールおよびスリンガーからなる密封装置１３とを備える周知の構成である。
【００１９】
十字軸継手１０の１８０度対向する２つの軸端部分が、軸体２０の軸端に一体形成されているハーフラウンド形状の第１フランジヨーク３０とハーフラウンド形状の第１ホルダ３１とで形成する取付孔３２に取り付けられ、また、十字軸継手１０の残り２つの軸端部分が、単体の第２フランジヨーク４０とハーフラウンド形状の第２ホルダ４１とで形成する取付孔４２に取り付けられる。つまり、各フランジヨーク３０，４０と各ホルダ３１，４１とで十字軸継手１０の各軸端部分を挟持するようになっており、各フランジヨーク３０，４０に対して各ホルダ３１，４１がボルト５０により固定されている。そして、各フランジヨーク３０，４０と各ホルダ３１，４１とで形成する取付孔３２，４２の外側開口に止め輪５１が装着される。なお、単体の第２フランジヨーク４０には、図示しないが他の軸体が取り付けられる。
【００２０】
ころ軸受１２は、ころ１４および有底円筒形の軸受カップ１５を有している。この軸受カップ１５は、その開口の周縁に径方向外向きのフランジ１６が一体に形成されている。このフランジ１６でもって、軸受カップ１５がフランジヨーク３０，４０とホルダ３１，４１との間から外向きに抜け出るのを防止するようにしている。
【００２１】
そして、この実施形態では、十字軸継手１０における十字軸１１およびころ軸受１２の構成要素（ころ１４および有底円筒形の軸受カップ１５）が一般的な十字軸継手と同様の金属材で形成されている。
【００２２】
このうち、軸受カップ１５には、少なくとも外表面が絶縁材からなるカバー６０が外嵌装着されている。このカバー６０は、円筒部材からなり、その一方開口端に径方向外向きのフランジ６１が一体に形成されている。このカバー６０としては、それ全体を、絶縁性を有する材料、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール樹脂などの合成樹脂とすることができる他、例えば金属材などを母材として、その外表面に絶縁性を有する材料をコーティングすることができる。この絶縁材のコーティングとする場合では、絶縁材として、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール樹脂などの合成樹脂や、セラミックの溶射膜とすることができる。このセラミック材としては、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、を用いた窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などを用いることができる。
【００２３】
つまり、通常であれば、軸体２０と図示しない他の軸体とが十字軸継手１０を介して電気が通過しうるようになっているが、この実施形態では、十字軸継手１０とそれの取付相手（軸体２０および図示しない軸体）との間で電気の通過を遮断するようになっている。これにより、十字軸継手１０のころ軸受１２のころ１４の軌道面に、いわゆる電蝕が発生するのを回避することができ、ころ軸受１２の動作安定化や長寿命化を実現できるようになる。しかも、軸受カップ１５の外表面に絶縁材からなるカバー６０を装着しているから、従来のように軸受内部にコーティング膜を形成する場合に比べて絶縁材６０の形成精度を高く管理せずに済むなど、製作コストを低く抑えることができる。
【００２５】
（１） 上記実施形態では、十字軸継手１０の４つのころ軸受１２の各軸受カップ１５に絶縁材からなるカバー６０を装着しているが、十字軸継手１０の少なくとも１８０度対向する２つの軸受カップ１５に対してカバー６０を装着していればよい。
【００２６】
（２）上記実施形態では、カバー６０として両端が開口しているものを用いているが、このカバー６０としては、例えば図３に示すように、軸受カップ１５の底部外表面を覆うような有底円筒形とすることができる。この図３の構成が本発明に係る実施形態である。
【００２７】
（３）図２および図３に示す実施形態では、絶縁材のカバー６０を用いた場合を例に挙げているが、参考例として、カバー６０の代わりに軸受カップ１５に絶縁材をコーティングしたものとすることができる。
【００２８】
（４）図１ないし図３の実施形態では、ハーフラウンド形状のフランジヨーク３０，４０とハーフラウンド形状のホルダ３１，４１とに対して十字軸継手１０の軸端部分を挟持させる構造を例に挙げているが、例えば図４および図５に示すように、貫通孔７１を有するヨーク７０に対して十字軸継手１０の軸端部分を嵌入保持させる構造についても本発明は含まれる。この場合、軸受カップ１５の抜け出しを防止するために、止め輪５１をヨーク７０の貫通孔７１に取り付けるようにしている。また、図４に示す実施形態では、参考例として、軸受カップ１５の底部外表面全体に絶縁材からなるコーティング膜６０を形成している。図５に示す実施形態では、参考例として、軸受カップ１５の底部外表面を除く外表面に絶縁材からなるコーティング膜６０を形成し、止め輪５１の外表面にも絶縁材からなるコーティング膜６０を形成している。
【００２９】
（５） 上記実施形態の軸体２０については、筒軸と凸軸とをボールスプラインユニットを介して伸縮可能に連結する構造とすることができる。この場合、ボールスプラインユニットのボール転動部分における電蝕発生を防止できる。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１，２の発明では、十字軸継手とそれの取付相手との間で電気の通過を遮断することにより、例えば十字軸継手のころ軸受の軌道部分が電蝕により損傷するのを回避できるようにしている。
【００３１】
そして、本発明のように十字軸継手のころ軸受の取付部位で絶縁していれば、従来のように十字軸継手のころ軸受の軌道部位で絶縁する場合に比べて、十字軸継手のころ軸受の転がり特性を一般的な軸受と同様に高精度に管理できる点で優れるとともに、絶縁材の形成精度を低く設定できるようになる。したがって、本発明によれば、ころ軸受の動作安定化や長寿命化を実現できるようになるとともに、製造コストを抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の一実施形態の十字軸継手の分解斜視図
【図２】図１の十字軸継手の組み付け状態でのトラニオン周辺の断面図
【図３】本発明の実施形態で、図２に対応する図
【図４】参考例の実施形態で、図２に対応する図
【図５】参考例の実施形態で、図２に対応する図
【符号の説明】
１０ 十字軸継手
１１ 十字軸継手の十字軸
１２ 十字軸継手のころ軸受
１５ ころ軸受の軸受カップ
２０ 軸体
３０ 第１フランジヨーク
３１ 第１ホルダ
４０ 第２フランジヨーク
４１ 第２ホルダ
６０ 絶縁材
Claims (2)
- ヨークに軸端部分が保持される十字軸継手であって、
十字軸のトラニオンに転動体を介して外嵌される有底円筒形の軸受カップと、前記軸受カップの外表面全面に外嵌装着されている少なくとも外表面が絶縁材からなるカバーとを備えるとともに、
前記カバーの外周面が前記ヨークに形成された前記十字軸の取付孔の内周面に当接していることを特徴とする十字軸継手。 - 前記カバーおよび前記軸受カップの開口端の各々に径方向外向きのフランジが一体形成されていることを特徴とする請求項１に記載の十字軸継手。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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