JP4391322B2 - 自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、中心線がある角度で交わる２つの伝達軸を回転自在に連結する自在継手に関するものである。

図５は従来例１の自在継手の分解斜視図、図６は図５に示した従来例１の自在継手の部分断面図で、図５と図６とにおいて参照符号が同一のものは同一部分を示す。

１は４つの軸部１ａを直交する２つの中心線上に十の字状に配設した十字軸、２は各軸部１ａの端面の中心部に凹設した油溜り、３は弦側の端面を合せ面３ａとする半円形のフランジ部３ｂと、このフランジ部３ｂの表側の弓側部分に突設したアーム部３ｃとからなる分割ヨーク、４は２つの分割ヨーク３を合せ面３ａで接合したときに対向するアーム部３ｃの内側端面に凹設した軸受穴、５は軸受穴４の底部となるアーム部３ｃの壁面に設けたネジ穴、６はネジ穴５に螺着する給脂栓、７は合せ面３ａにおいてフランジ部３ｂの両外周端から中心方向にそれぞれ凹設した位置決め用の溝、８は溝７に嵌合する位置決め用のピン、９はフランジ部３ｂの合せ面３ａと弓側外周面との間に半径方向に設けた穴、１０はナット１１を螺着するネジを両端に切った組立ボルトである。

１２はフランジ部３ｂの裏側に円弧状に凹設した溝、１３は溝１２に焼き嵌めるリング、１４はフランジ部３ｂの裏側に放射方向に突設したキー、１５はアーム部３ｃの内側端面に軸受穴４に沿って設けた複数のボルト穴、１６はフランジ部３ｂの裏側にフランジ部３ｂの外周に沿って設けた複数のボルト穴、１７はナット１８を螺着するネジを両端に切った複数のフランジボルトである。

１９は中央部に油脂供給用の穴１９ａを設けたポリアセタール樹脂，ポリアミド樹脂等からなるスラスト受板、２０は、外輪２１と、転動体２２と、内輪２３と、オイルシール２４と、押えリング２５と、押えリング２５を取り付けるボルト２６とからなる軸受である。

２７は外周壁面先端部の周方向に溝２８を設けてフランジ２９を形成した伝達軸、３０はフランジ２９の先端面から溝２８にかけて伝達軸２７の外周に沿って設けた複数の穴、３１はフランジ２９の先端面に直径方向に凹設したキー溝である。

このように構成された自在継手の従来例１の組立工程を説明する。

第１の工程では、軸受穴４の底部のネジ穴５に給脂栓６を、ボルト穴１６にフランジボルト１７をそれぞれねじ込む。

第２の工程では、グリス等の潤滑油によって転動体２２を内周壁面に保持した外輪２１を分割ヨーク３の軸受穴４に挿入する。

第３の工程では、軸受穴４に挿入した外輪２１の内周先端部にオイルシール２４を装着する。

第４の工程では、ボルト穴１５にボルト２６をねじ込んで、押えリング２５を軸受穴４の周縁部に取り付けることにより、軸受穴４の中の外輪２１を分割ヨーク３のアーム部３ｃに固定する。

第５の工程では、軸受穴４の底部にグリス等の潤滑油によってスラスト受板１９を貼り付ける。

第６の工程では、分割ヨーク３の溝７にピン８を嵌め込む。

第７の工程では、十字軸１の４つの軸部１ａにそれぞれ内輪２３を焼き嵌める。

第８の工程では、十字軸１の一方の中心線上に位置する２つの軸部１ａの内輪２３に、第５の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体２２と、第６の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体２２とをそれぞれ嵌め付けた上、第５の工程を経た分割ヨーク３の溝７に第６の工程を経た分割ヨーク３のピン８を嵌め込んで、２つの分割ヨーク３のフランジ部３ｂを合せ面３ａで接合する。

第９の工程では、２つの分割ヨーク３の接合されたフランジ部３ｂの穴９に組立ボルト１０を挿入して、その組立ボルト１０の両端にナット１１をねじ込んだ上、その分割ヨーク３の溝１２にリング１３を焼き嵌めることにより、２つの分割ヨーク３のフランジ部３ｂを一体に結合して、十字軸１の一方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

第１０の工程では、前述の第８及び第９の工程を繰り返して、十字軸１の他方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

このような工程で組み立てられた従来例１の自在継手は、一方の分割ヨーク３に取り付けた複数のフランジボルト１７を、一方の伝達軸２７のフランジ２９の複数の穴３０に挿通して、分割ヨーク３のキー１４をフランジ２９のキー溝３１に嵌合させた上、各フランジボルト１７にナット１８をねじ込んで、一方の分割ヨーク３と一方の伝達軸２７とを連結すると共に、他方の分割ヨーク３と他方の伝達軸（図示しない）とを同様にして連結することにより、中心線がある角度で交わる２つの伝達軸を回転自在に連結することができる。

図７は従来例２の自在継手の部分断面図で、図８は従来例２の自在継手において破線Ａで囲んだ部分の拡大断面図で、図７或いは図８において図５或いは図６の参照符号と同一のものは同一部分を示す。

３２はアーム部３ｂの軸受穴４の内周先端部に凹設した溝、３３は止め輪、３４はリング状のダストシールである。

このように構成された従来例２の自在継手の組立工程では、従来例１の自在継手の組立工程における第４の工程で、分割ヨーク３のボルト穴１５にボルト２６をねじ込んで、押えリング２５を軸受穴４の周縁部に取り付けることにより、外輪２１を分割ヨーク３のアーム部３ｃに固定する代わりに、外輪２１を挿入した軸受穴４の溝３２に止め輪３３を嵌め込んで、外輪２１を分割ヨーク３のアーム部３ｃに固定した上、軸受穴４の内周先端部にダストシール３４を装着するようにした点が相違するものである。
特開平０７−１１３４２５号公報

ところで、従来例１の自在継手によれば、押えリング２５とボルト２６とを図６に示したように、アーム部３ｃの内側端面と十字軸１の軸部１ａの根元との間に設ける必要があり、又、従来例２の自在継手によれば、溝３２を図８に示したように軸受穴４の内周先端部に設ける必要がある。

即ち、アーム部３ｃへの外輪２１の固定手段を取り付けるためのスペースを中心線方向の長さが一定の十字軸１の軸部１ａの根元に設けなければならないため、十字軸１の軸部１ａと分割ヨーク３のアーム部３ｃとの間に介装できる軸受２０の幅が狭くなって、軸受２０に加わる負荷が相対的に大きくなることにより、軸受２０の寿命が長くできないという課題があった。

又、従来例１の自在継手において外輪２１と押えリング２５とが、又、従来例２の自在継手において外輪２１と止め輪３３とがそれぞれ密着していないと、外輪２１が軸受穴４の中で中心線方向に微振動を生じて、外輪２１と転動体２２との接触面及び内輪２３と転動体２２との接触面における摩耗を一層早めるため、軸受２０の寿命が長くならないという課題があった。

更に、従来例１の自在継手おいて、周辺温度が高く、冷却水やスケール（塵埃）が飛散する環境、例えば鉄鋼圧延設備等で使用すると、アーム部３ｃの内側端面の軸受穴４の周囲に設けたボルト穴１５が短期間で腐食して、アーム部３ｃに亀裂が生じることにより、分割ヨーク３の強度が長く維持できないという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、軸受の寿命が長くなると共に、分割ヨークの強度が長く維持できる自在継手を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載した本発明の自在継手は、分割ヨークのフランジ部に突設したアーム部の軸受穴を、外輪，転動体及び内輪を有する軸受を介して、十字軸の４つの軸部にそれぞれ嵌め付けた上、対となる分割ヨークのフランジ部を一体に結合して、十字軸の軸部に対となる分割ヨークを回転自在に取り付ける自在継手において、外周端部が外輪の底側内周端部に係合する底板を具備しており、第１のスラスト受板と第２のスラスト受板とに挟まれた底板を、軸受穴に挿入した外輪の中に挿入して、外輪の底側内周端部に底板の外周端部を係合させた上、この底板を十字軸の軸部と軸受穴の底部との間に挟み付けて、外輪を分割ヨークのアーム部に固定するものである。

請求項１に記載した本発明の自在継手によれば、分割ヨークのアーム部への外輪の固定手段を十字軸の軸部と軸受穴の底部との間に取り付けることにより、中心線方向の長さが一定の十字軸の軸部に固定手段の取付スペースを設ける必要がなくなって、軸部の残余の長さがそのスペース分だけ長くすることができるため、十字軸の軸部と分割ヨークのアーム部との間に介装する軸受の幅が広くなって、軸受に加わる負荷が相対的に小さくなり、軸受の寿命が長くなるという効果を奏する。

又、請求項１に記載した本発明の自在継手によれば、第１のスラスト受板と第２のスラスト受板とに挟まれた底板を十字軸の軸部と軸受穴の底部との間に挟み付けて、外輪を分割ヨークのアーム部に固定することにより、外輪の軸受穴の中での中心線方向への微振動が阻止されて、外輪と転動体との接触面及び内輪と転動体との接触面における摩耗が抑制されるため、軸受の寿命が一層長くなるという効果を奏する。

更に、請求項１に記載した本発明の自在継手によれば、分割ヨークのアーム部への外輪の固定手段を十字軸の軸部と軸受穴の底部との間に取り付けることにより、アーム部の内側端面の軸受穴の周囲にボルト穴等を設ける必要がなくなるため、周辺温度が高く、冷却水やスケール（塵埃）が飛散する環境、例えば鉄鋼圧延設備等で使用しても、アーム部に腐食による亀裂が生じなくなって、分割ヨークの強度が長く維持できるという効果を奏する。

更に、請求項１に記載した本発明の自在継手によれば、外輪と底板とを別体にしたことにより、底板の加工がし易くなって、底板の素材の使用量が減少すると共に、底板の加工時間が短くなるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図４を参照しながら説明する。

（実施例）
図１は本発明の実施例の自在継手の部分断面図、図２は図１に示した本発明の実施例の自在継手において破線Ｂで囲んだ部分の拡大断面図で、図１或いは図２において図５或いは図６の参照符号と同一のものは同一部分を示す。

３５は、外輪３６と、中央部に油脂供給用の穴３７ａを設けた底板３７と、転動体３８と、内輪３９と、オイルシール４０とからなる軸受、４１は中央部に油脂供給用の穴４１ａを設けたポリアセタール樹脂，ポリアミド樹脂等からなる第１のスラスト受板、４２は中央部に油脂供給用の穴４２ａを設けたポリアセタール樹脂，ポリアミド樹脂等からなる第２のスラスト受板である。

このように構成された本発明の実施例の自在継手の組立工程を説明する。

第１の工程では、軸受穴４の底部のネジ穴５に給脂栓６を、ボルト穴１６にフランジボルト１７をそれぞれねじ込む。

第２の工程では、分割ヨーク３の軸受穴４の底部にグリス等の潤滑油によって第１のスラスト受板４１を貼り付ける。

第３の工程では、グリス等の潤滑油によって転動体３８を内周壁面に保持した外輪３６を分割ヨーク３の軸受穴４に挿入する。

第４の工程では、軸受穴４に挿入した外輪３６の内周先端部にオイルシール４０を装着する。

第５の工程では、第１のスラスト受板４１の上にグリス等の潤滑油によって底板３７を貼り付けて、軸受穴４に挿入した外輪３６の底側内周端部に底板３７の外周端部を係合させた上、その底板３７の上にグリス等の潤滑油によって第２のスラスト受板４２を貼り付ける。

第６の工程では、分割ヨーク３の溝７にピン８を嵌め込む。

第７の工程では、十字軸１の４つの軸部１ａにそれぞれ内輪３９を焼き嵌める。

第８の工程では、十字軸１の一方の中心線上に位置する２つの軸部１ａの内輪３９に、第５の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８と、第６の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８とをそれぞれ嵌め付けた上、第５の工程を経た分割ヨーク３の溝７に第６の工程を経た分割ヨーク３のピン８を嵌め込んで、２つの分割ヨーク３のフランジ部３ｂを合せ面３ａで接合する。

第９の工程では、２つの分割ヨーク３の接合されたフランジ部３ｂの穴９に組立ボルト１０を挿入して、その組立ボルト１０の両端にナット１１をねじ込むことにより、２つの分割ヨーク３のフランジ部３ｂを一体に結合して、十字軸１の一方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

第１０の工程では、前述の第８及び第９の工程を繰り返して、十字軸１の他方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

このような工程で組み立てられた本発明の実施例の自在継手は、一方の分割ヨーク３に取り付けた複数のフランジボルト１７を、一方の伝達軸２７のフランジ２９の複数の穴３０に挿通して、分割ヨーク３のキー１４をフランジ２９のキー溝３１に嵌合させた上、各フランジボルト１７にナット１８をねじ込んで、一方の分割ヨーク３と一方の伝達軸２７とを連結すると共に、他方の分割ヨーク３と他方の伝達軸（図示しない）とを同様にして連結することにより、中心線がある角度で交わる２つの伝達軸を回転自在に連結することができる。

ところで、第８の工程において、分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８を軸部１ａの内輪３９に嵌め付けて、第１のスラスト受板４１と第２のスラスト受板４２とに挟まれた底板３７を軸部１ａと軸受穴４の底部との間に挟み付けると、外輪３６の底側内周端が底板３７の外周端と軸受穴４の底部との間に挟み込まれて、外輪３６が分割ヨーク３のアーム部３ｃに固定される。

即ち、アーム部３ｃへの外輪３６の固定手段を十字軸１の軸部１ａと軸受穴４の底部との間に取り付けることにより、中心線方向の長さが一定の十字軸１の軸部１ａに固定手段の取付スペースを設ける必要がなくなって、軸部１ａの残余の長さがそのスペース分だけ長くすることができるため、十字軸１の軸部１ａと分割ヨーク３のアーム部３ｃとの間に介装する軸受３５の幅が広くなって、軸受３５に加わる負荷が相対的に小さくなり、軸受３５の寿命が長くなる。

なお、一方の伝達軸から他方の伝達軸に回転を伝えるときに自在継手に加わる負荷は、大部分が外輪３６，転動体３８及び内輪３９に加わり、軸受穴４の底部及び底板３７にほとんど加わらないので、底板３７の厚さを外輪３６或いは内輪３９の厚さよりも薄くできる上、軸受穴４の深さを若干深くして軸受穴４の底部におけるアーム部３ｃの厚さを若干薄くしても、分割ヨーク３の強度を損なうことはない。

又、底板３７は第１のスラスト受板４１と第２のスラスト受板４２とを介して十字軸１の軸部１ａと軸受穴４の底部との間に挟み付けられているので、外輪３６が軸受４の中で中心線方向に微振動しなくなって、外輪３６と転動体３８との接触面及び内輪３９と転動体３８との接触面における摩耗が抑制されるため、軸受３５の寿命が一層長くなる。

更に、アーム部３ｃの内側端面の軸受穴４の周囲にボルト穴等を設ける必要がなくなるため、周辺温度が高く、冷却水やスケール（塵埃）が飛散する環境、例えば鉄鋼圧延設備等で使用しても、アーム部３ｃに腐食による亀裂が生じなくなって、分割ヨーク３の強度が長く維持できる。

更に、外輪３６と底板３７とを別体にしたことにより、底板３７が加工し易くなって、底板３７の素材の使用量が減少すると共に、底板３７の加工時間が短くなる。

（参考例）
図３は本発明の参考例の自在継手の部分断面図、図４は図３に示した参考例の自在継手において破線Ｃで囲んだ部分の拡大断面図で、図３或いは図４において図５或いは図６の参照符号と同一のものは同一部分を示す。

４３は底部に底板４３ａを一体に設けた外輪で、この外輪４３の底板４３ａの中央部には油脂供給用の穴４３ｂが設けられている。

このように構成された参考例の自在継手の組立工程を説明する。

第１の工程では、軸受穴４の底部のネジ穴５に給脂栓６を、ボルト穴１６にフランジボルト１７をそれぞれねじ込む。

第２の工程では、分割ヨーク３の軸受穴４の底部にグリス等の潤滑油によって第１のスラスト受板４１を貼り付ける。

第３の工程では、グリス等の潤滑油によって転動体３８を内周壁面に保持した外輪４３を分割ヨーク３の軸受穴４に挿入して、外輪４３の底板４３ａを第１のスラスト受板４１に接触させる。

第４の工程では、軸受穴４に挿入した外輪４３の内周先端部にオイルシール４０を装着する。

第５の工程では、外輪４３の底板４３ａの上にグリス等の潤滑油によって第２のスラスト受板４２を貼り付ける。

第６の工程では、分割ヨーク３の溝７にピン８を嵌め込む。

第７の工程では、十字軸１の４つの軸部１ａにそれぞれ内輪３９を焼き嵌める。

第８の工程では、十字軸１の一方の中心線上に位置する２つの軸部１ａの内輪３９に、第５の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８と、第６の工程を経た分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８とをそれぞれ嵌め付けた上、第５の工程を経た分割ヨーク３の溝７に第６の工程を経た分割ヨーク３のピン８を嵌め込んで、２つの分割ヨーク３のフランジ部３ｂを合せ面３ａで接合する。

第９の工程では、２つの分割ヨーク３の接合されたフランジ部３ｂの穴９に組立ボルト１０を挿入して、その組立ボルト１０の両端にナット１１をねじ込むことにより、２つの分割ヨーク３を一体に結合して、十字軸１の一方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

第１０の工程では、前述の第８及び第９の工程を繰り返して、十字軸１の他方の中心線上の軸部１ａに分割ヨーク３を回転自在に取り付ける。

このような工程で組み立てられた参考例の自在継手は、一方の分割ヨーク３に取り付けた複数のフランジボルト１７を、一方の伝達軸２７のフランジ２９の複数の穴３０に挿通して、分割ヨーク３のキー１４をフランジ２９のキー溝３１に嵌合させた上、各フランジボルト１７にナット１８をねじ込んで、一方の分割ヨーク３と一方の伝達軸２７とを連結すると共に、他方の分割ヨーク３と他方の伝達軸（図示しない）とを同様にして連結することにより、中心線がある角度で交わる２つの伝達軸を回転自在に連結することができる。

ところで、第８の工程において、分割ヨーク３の軸受穴４の中に保持されている転動体３８を軸部１ａの内輪３９に嵌め付けて、第１のスラスト受板４１と第２のスラスト受板４２とに挟まれた外輪４３の底板４３ａを軸部１ａと軸受穴４の底部との間に挟み付けると、外輪４３が分割ヨーク３のアーム部３ｃに固定される。

即ち、アーム部３ｃへの外輪４３の固定手段を十字軸１の軸部１ａと軸受穴４の底部との間に取り付けることにより、中心線方向の長さが一定の十字軸１の軸部１ａに固定手段の取付スペースを設ける必要がなくなって、軸部１ａの残余の長さがそのスペース分だけ長くすることができるため、十字軸１の軸部１ａと分割ヨーク３のアーム部３ｃとの間に介装する軸受３５の幅が広くなって、軸受３５に加わる負荷が相対的に小さくなり、軸受３５の寿命が長くなる。

なお、一方の伝達軸から他方の伝達軸に回転を伝えるときに自在継手に加わる負荷は、大部分が外輪４３，転動体３８及び内輪３９に加わり、軸受穴４の底部及び外輪４３の底板４３ａにほとんど加わらないので、底板４３ａの厚さを外輪４３或いは内輪３９の厚さよりも薄くできる上、軸受穴４の深さを若干深くして軸受穴４の底部におけるアーム部３ｃの厚さを若干薄くしても、分割ヨーク３の強度を損なうこともない。

又、外輪４３の底板４３ａは第１のスラスト受板４１と第２のスラスト受板４２とを介して十字軸１の軸部１ａと軸受穴４の底部との間に挟み付けられているので、外輪４３が軸受４の中で中心線方向に微振動しなくなって、外輪４３と転動体３８との接触面及び内輪３９と転動体３８との接触面における摩耗が抑制されるため、軸受３５の寿命が長くなる。

更に、アーム部３ｃの内側端面の軸受穴４の周囲にボルト穴等を設ける必要がなくなるため、周辺温度が高く、冷却水やスケール（塵埃）が飛散する環境、例えば鉄鋼圧延設備等で使用しても、アーム部３ｃに腐食による亀裂が生じなくなって、分割ヨーク３の強度が長く維持できる。

ところで、本発明の実施例或いは参考例の自在継手の説明において、十字軸１の４つの軸部１ａにそれぞれ内輪４１を焼き嵌める例で説明したが、十字軸１の４つの軸部１ａの外周壁面をそのまま内輪４１の外周壁面としてもよい。

本発明の自在継手は、アーム部３ｃへの外輪３６の固定手段を十字軸１の軸部１ａと軸受穴４の底部との間に取り付けることにより、十字軸の軸部と分割ヨークのアーム部との間に介装できる軸受の幅が広くなると共に、外輪が軸受の中で中心線方向に微振動しなくなって、軸受の寿命が長くなる上、アーム部に腐食による亀裂が生じなくなって、分割ヨークの強度が長く維持できる自在継手を提供できる。

本発明の実施例の自在継手の部分断面図 図１に示した本発明の実施例の自在継手において破線Ｂで囲んだ部分の拡大断面図 本発明の参考例の自在継手の部分断面図 図３に示した参考例の自在継手において破線Ｃで囲んだ部分の拡大断面図 自在継手の従来例１の分解斜視図 図５に示した従来例１の自在継手の部分断面図 従来例２の自在継手の部分断面図 従来例２の自在継手において破線Ａで囲んだ部分の拡大断面図

１ 十字軸
１ａ 軸部
３ 分割ヨーク
３ｃ アーム部
４ 軸受穴
３５ 軸受
３６，４３ 外輪
３７，４３ａ 底板
３８ 転動体
３９ 内輪
４０ オイルシール
４１ 第１のスラスト受板
４２ 第２のスラスト受板

Claims (1)

1. 分割ヨークのフランジ部に突設したアーム部の軸受穴を、外輪，転動体及び内輪を有する軸受を介して、十字軸の４つの軸部にそれぞれ嵌め付けた上、対となる前記分割ヨークのフランジ部を一体に結合して、前記十字軸の軸部に対となる前記分割ヨークを回転自在に取り付ける自在継手において、
   外周端部が前記外輪の底側内周端部に係合する底板を具備しており、第１のスラスト受板と第２のスラスト受板とに挟まれた前記底板を、前記軸受穴に挿入した前記外輪の中に挿入して、前記外輪の底側内周端部に前記底板の外周端部を係合させた上、該底板を前記十字軸の軸部と前記軸受穴の底部との間に挟み付けて、前記外輪を前記分割ヨークのアーム部に固定することを特徴とする自在継手。

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