JPH06100232B2 - 鋳鉄製スリップヨーク - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自在継手、特に自在継手のヨーク即ち二又
材に関するものである。

自在継手装置のヨーク部材は、強度の点から典型的に鍛
鋼で作られている。特に重荷重用のものに於ては、強度
及びねじりこわさは全重量と同様に極めて重要である。
鍛鋼は信頼し得る材料であるとされているが、広範囲の
熱処理を必要とするので遺憾ながら高価につく。

エネルギ原価が増大するにつれ、典型的に鍛鋼で作られ
てきた部品の原価を、代替材料を使うことによつて下げ
ようとする試みが工業界に於て行なわれてきている。新
しい代替材料の或るものは適当な代替品になるが、その
原価はやはり高価である。製造業者の或るものは、或る
限定された程度にではあるが鍛鋼を鋳鉄で代替すること
に成成している。しかし自在継手の分野では、このよう
な成功は、大きな荷重、なじり力その他を受けることの
なかつた小さなヨーク即ち二又材に限られている。

重荷重用の構成部材に於ては、鋳鉄による代替では、そ
の特性、とくに疲労強度の不足から、満足は得られてい
ない。鋳造による材料は、その構成部材の重要部位に現
われることのある応力集中現象に対して感度がより鋭
い。

一般に業界に於て重荷重用のねじり部材用の鍛鋼の代り
に新しい代替材料を使う方向に進んでいるのは、上記の
ような理由によるのである。

この発明は、鋳鉄のような材料で作ることのできるヨー
クである。従ってこのようなヨークの製造には、従来よ
りも少ないエネルギでよい。このヨークは、重荷重用に
使うのに充分なねじり強度及び疲労強度を備えている。

この発明によるヨークは、（イ）組合わされる装置のか
み合いスプラインと係合させるための軸線方向に延びる
スプラインを持つ、軸線方向に延びる胴体と、（ロ）前
記胴体の軸線の回りに対称に位置決めされ、前記軸線に
対して横方向に貫通して延び、互いに整合状態にあるベ
アリングクロス穴を形成している、軸線方向に延びる２
個のラグと、（ハ）各々がそれぞれ前記ラグの１つに連
結されている２個のネックと、各々がこれらのネックの
１つをそれぞれ前記胴体に連結する２個の肩部とを備
え、前記各ラグを前記胴体に連結するラグ接続部とを備
えた、鋳鉄製スリップヨークにおいて、 前記ラグ接続部に、前記肩部及び胴体間に設けられ、こ
の胴体よりも大きい直径を持つ環状のザーク面を設ける
と共にさらに前記ザーク面と前記胴体とを連結する環状
の傾斜区域を設け、この傾斜区域を前記胴体の軸線に対
して５°ないし25°の角度で配置し、 前記各ラグに、前記ベアリングクロス穴の最も内側の部
分に隣接する内面部を設け、前記ラグ接続部により、少
くとも前記ラグの内面部の１つから前記スプラインに隣
接する区域まで延びる内面を形成し、このラグ接続部の
内面を彎曲させ、その半径を、前記ラグの内面部間の垂
直距離の20％ないし50％にし、 前記各ネックの幅を、少くとも前記ラグの幅と等しく
し、 前記スプラインに隣接する区域まで延びる前記内面に、
ちり除けキャップ端ぐり用の比較的平坦なだ円形区域を
設けることにより、前記スプラインのまわりに周辺方向
に延びる４個のリブを形成して成る、鋳鉄製スリップヨ
ークにある。

以下この発明をその実施例について添付図面を用いて詳
細に説明する。

この発明を充分に理解し評価することができるように、
従来の展型的装置を知っておく必要がある。第１、第
２、第３図は、従来の典型的重荷重用鍛鋼製スリップス
プラインヨーク（10）［以下単にヨーク（10）と呼ぶ］
を示す。このヨーク（10）は、中空の胴体（12）を備
え、この胴体（12）はその軸線方向に延びるスプライン
（14）を持っている。ヨーク（10）は縦向きの軸線（1
8）を備え、この軸線の回りにヨーク（10）が回転す
る。胴体（12）は、スプライン（14）を回転駆動すると
共にこのスプラインと軸線方向に滑動可能に係合するか
み合いスプラインを備えた円筒軸（図示してない）を受
けるようにしてある。胴体（12）は一方の端部（17）を
持ち、この端部（17）には、周知のように円筒軸に向っ
て密封をするねじ付きちり除けキャップ（図示してな
い）を取付けるように外ねじを施してある。胴体（12）
の外側中央部には円筒形の区域すなわち外面（19）を設
け、この外面（19）には、２個の切削工具を使ってする
胴体外部の同時機械加工のため、僅かな段を付けること
もあり、付けないこともある。一方の円筒形の外面（1
9）の直径が他方の直径よりも小さい場合には、小さい
直径の方が常にねじ付き端部（17）になる。

ヨーク（10）は、ねじ付き端部（17）の反対側に、２個
の対称的に半径方向に隔てられたラグ（16）を備えてい
る。各ラグには、ジャーナル・クロス・トラニオンを受
け入れるためのベアリングクロス穴（22）を設けてあ
る。第２図に明らかなように、ラグ（16）の外面にはタ
ップ穴（23）を設けて軸受の外レースを保持する押えね
じを受け入れる。

ラグ（16）は、ラグ接続部（24）によつて胴体（12）に
取付けられているが、このラグ接続部（24）は、それぞ
れラグ（16）に連結した２個のネック（26）、各ネック
（26）に連結した２個の肩部（28）、この肩部（28）に
隣接するザーク面（48）、及びこのザーク面（48）を胴
体（12）に連結する傾斜区域すなわち移行区域（50）か
ら成っている。円錐形の傾斜区域（50）は、ヨーク軸
（18）に対し典型的に約60°の角度（52）で配置されて
いる。ザーク面（48）は、ザークフイテング即ちグリー
スニップルを受け入れるための潤滑用タップ穴（51）を
備えている。第２図から明らかなように、ネック（26）
はラグ（16）の幅（39）よりも小さい幅（38）を持って
いる。

各ラグ（16）は、それぞれのベアリングクロス穴（22）
の直下に内面（30）を備えている。軸線（18）に直角な
平面内に於けるこれら内面（30）間の距離は、第１図に
於て参照数字（34）で示してある。ラグ接続部（24）に
は、ラグ接続面（32）から成る内方面が形成されてお
り、これらのラグ接続面（32）は、ラグ内面（30）から
２個のラグ接続面（32）を連結する底部（35）まで延び
ている。ラグ接続部（24）の内方面には、また、ラグ
（16）間に対称に間隔を隔てた対向するノッチ（43）が
形成されている。これらのノッチ（43）は周知のよう
に、最大の自在継手角度を許容するリリーフ区域であ
る。底部（35）は比較的平坦であり、バランス穴（40）
を備えているが、このバランス穴（40）は、軸線（18）
の回りにヨーク（10）を回転のときにバランスさせるた
めに、ヨーク内に計画的に位置ぎめをしたドリル穴であ
る。底部（35）には更に、スプライン（14）をちり及び
破片から保護するちり除けキャップ（図示してない）を
受け入れるための端ぐり（15）が形成されている。

ラグ接続面（32）は、ラグ内面（30）及び底部（35）間
に比較的小さい表面半径（36）を持っている。この表面
半径（36）は、比較的大きい平坦な底部（35）にバラン
ス穴（40）を設けることができるように、従来は比較的
小さくしてある。従来は、大きな半径（36）は、曲面に
バランス穴をあけるのが困難なために避けられてきてい
る。

ザーク面（48）は円筒形であり、比較的大きな直径を持
たせて潤滑剤用の取付部品をスプライン（14）から隔て
るようにしてある。又ザーク面（48）は、高い応力を生
ずる区域であり、かつ応力の問題が、疲労の問題を生じ
させる潤滑用タップ穴（51）と組み合わされるから、ザ
ーク面（48）には、大きな直径を持たせるようにしてあ
る。その上更にこのザーク面の区域に関連する前記円筒
軸が通常は、このザーク面の区域において終端になり、
従ってザーク面の直下でレバーとして働くので、このザ
ーク面の区域は応力の高い区域になつている。

この発明の好適実施例を第４、５、６図に示す。第４図
に示すように、スリップヨークすなわちスリップスプラ
インヨーク（110）［以下単に「ヨーク（110）」と呼
ぶ］は、スプライン（114）を持つ中空の胴体（112）を
備え、縦軸線（118）の回りに回転可能である。胴体（1
12）は円筒形の外面（119）を備え、これらの外面のう
ちの一方の端部（117）にねじが設けられている。

ヨーク（110）には２個のラグ（116）を持たせ、各ラグ
にはベアリングクロス穴（122）及びキャップねじ穴（1
23）を設けてある。ラグ（116）を、典型的な鍛鋼ヨー
クのラグよりも肉厚にして、ねじり強度を増加させる。
ラグ（116）を、ラグ接続部（124）によつて胴体（11
2）に取付ける。ラグ接続部（124）には、ネック（12
6）、肩部（128）、潤滑口（151）を備えたザーク面（1
48）、及び傾斜区域即ち移行区域（150）を設ける。

傾斜区域（150）は、胴体の軸線（118）に対して15°の
角度（152）で配置する。徐徐に傾斜する傾斜区域（15
0）は、通常このような区域に起りやすい応力集中を軽
減するのに役立つことが判明した。現在のところ15°の
傾斜が望ましいが、約45°以下の角度を持つ傾斜が他の
使用例に於ては同様な利点を発揮するすることもある。
この発明の構造の付加的利点として、徐徐に傾く傾斜区
域（150）が、ヨーク鋳物の鋳造に対して理想的な区域
を提供していると言うことを挙げることができる。

各ラグ（116）は、内面部（130）をそれぞれのベアリン
グクロス穴（122）の直下に備えている。縦軸線（118）
に直角な平面内に於けるこれらの内面部（130）間の距
離は、参照数字（134）で示してある。ラグ接続部（12
4）には、内側のラグ接続面（132）から成る内方面を設
け、これらのラグ接続面（132）を、内面部（130）か
ら、２個のラグ接続面（132）を連結する底部（135）ま
で延ばす。底部（135）には第３図に示すバランス穴（4
0）のようなバランス穴は設けない。その理由は、ラグ
接続部（124）の曲ったラグ接続面（132）にこのような
穴をあけることは困難だからである。底部（135）には
ちり除けキャップ（図示してない）を受け入れるための
端ぐり（115）を持たせる。ラグ接続部（124）の内面に
は、向き合うヨーク部材間に最大角度が得られるように
向い合ったノッチ（143）を形成する。

各ラグ接続面（132）には、対応する内面部（130）及び
底部（135）間に大きな表面半径（136）を持たせる。こ
の表面半径は、距離（134）の20％ないし50％の間にあ
る。この大きな表面半径（136）によつてラグ接続部を
強化し、胴体との取付けを強める。又これによつて遠心
力に対するこわさ及び疲労強度を助長する、或る好適実
施例に於ては、表面半径（136）は距離（134）の24％に
してある。表面半径（136）を距離（134）の50％と等し
くした場合には、ラグ接続面（132）は内面部（130）間
に単一の曲面を形成する。距離（134）の50％よりも大
きな表面半径（136）は望ましくない。その理由は内面
部（130）と底部（135）との間にノッチができるからで
ある。表面半径（136）が大きいので、ちり除けキャッ
プ端ぐり（115）用として機械加工によつて比較的平坦
なだ円形区域（142）を設けることにより、スプライン
（114）のまわりに周辺方向に延びる４個のリブ（141）
を形成する。これ等のリブ（141）は、スプライン（11
4）の中心から半径方向に外方に配置されることによつ
て一層高いトルク伝達性能を提供することができると共
に、スプライン（114）のまわりに大体において周辺方
向に位置させられることにより、ヨークを介して伝達さ
れる周方向の力に最適状態に適合できる。

第５図に示すように、ネック（126）の幅（138）を、少
くともラグ（116）の幅（139）と同じにする。この大き
な幅（138）は、厚さを増すことと相俟って、半径方向
のこわさ及びねじれに対するこわさを増大させ、ねじり
力をコントロールするのにより有力なラグ（116）を作
り出す働きをする。この発明によれば、従来応力に耐え
ることのできなかたつた極めて大きなヨークに、鋳鉄を
使用することができる。

ラグ（116）の１つの外面（131）に、バランス穴（14
0）をあける。ネック（126）の大きな幅（138）は、ラ
グを不当に弱めるようなことなく、バランス穴の存在を
許すだけの充分な面積区域を提供する。鋳鉄の比重は鍛
鋼の僅か90％程度に過ぎないが、バランス穴（140）は
従来のヨークの底部のバランス穴（40）と同時に有効で
ある。その理由は、バランス穴（140）がヨークの軸線
（118）から半径方向により大きな距離だけ隔てられて
いるからである。

この発明によれば、鍛鋼の代りに鋳鉄をヨーク（110）
用として使うことができる。鋳鉄製のヨーク（110）は
従来の鍛鋼製のヨークよりも大形ではあるが、その重量
は鋳鉄の比重が鍛鋼の比重の約90％であるので、鍛鋼製
のヨークの重量よりも大きくはない。鋳鉄の重量は１立
方インチ（約16.39cm³）当り約0.256ポンド（約0.1159k
g）であるが、鍛鋼の重量は１立方インチ（約16.39c
m³）当り約0.283ポンド（約0.1282kg）である。

ヨーク（110）に使う鋳鉄材料は、鋳放しで使うパーラ
イチック・モジュラ（ダクタイル）鉄（SAE材料仕様D70
03［改訂］）である。この鋳鉄は100,000PSI（約7,031k
g/cm²の抗張力と70,000PSI（約4,921kg/cm²）の降伏強
度を持っている。２インチ（約5.08cm）の伸び率は３な
いし５％、弾性係数は22ないし24×10⁶PSI（約1.549な
いし1.687×10⁶kg/cm²）である。この材料はC20−30の
ロックウエル硬度、229−285BHNのブリネル硬度を持
つ。この鋳鉄は機械加工に対して充分な硬さを備えてい
る。

以上述べた好適実施例は、スリップヨークだけについて
触れているに過ぎないが、この発明はスプライン付きの
本体が胴形でないエンドヨークのような他の自在継手部
品についても利用することができる。

以上この発明を実施例について詳細に説明したが、この
実施例は、この発明の精神を逸脱することなく、種種の
変化変型をなし得ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスリップヨークの前面図、第２図は第１
図の従来のスリップヨークの側面図、第３図は第１、第
２図の従来のスリップヨークの頂面図、第４図はこの発
明による構造を持つスリップヨークの前面図、第５図は
第４図のスリップヨークの側面図、第６図は第４、第５
図のスリップヨークの頂面図である。 110…スリップヨーク、112…スプライン付胴体、114…
スプライン、116…ラグ、118…スプライン軸線、122…
ベアリングクロス穴、124…ラグ接続部、126…ラグ接続
部のネック、128…ラグ接続部の肩部、130…内面部、13
1…外面、132…ラグ接続面、134…内面部間の距離、136
…ラグ接続面の表面半径、138…ネックの幅、139…ラグ
の幅、140…バランス穴、141…リブ、142…だ円形区
域、143…ノッチ、148…ザーク面、150…傾斜区域、152
…角度。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−102946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−118937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−139（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−29645（ＪＰ，Ｂ１) 川田雄一編「機械要素の疲労と設計」昭 和38年８月30日 日刊工業新聞社発行, （第87−89頁)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）組合わされる装置のかみ合いスプラ
   インと係合させるための軸線方向に延びるスプラインを
   持つ、軸線方向に延びる胴体と、（ロ）前記胴体の軸線
   の回りに対称に位置決めされ、前記軸線に対して横方向
   に貫通して延び、互いに整合状態にあるベアリングクロ
   ス穴を形成している、軸線方向に延びる２個のラグと、
   （ハ）各々がそれぞれ前記ラグの１つに連結されている
   ２個のネックと、各々がこれらのネックの１つをそれぞ
   れ前記胴体に連結する２個の肩部とを備え、前記各ラグ
   を前記胴体に連結するラグ接続部とを備えた、鋳鉄製ス
   リップヨークにおいて、 前記ラグ接続部に、前記肩部及び胴体間に設けられ、こ
   の胴体よりも大きい直径を持つ環状のザーク面を設ける
   と共にさらに前記ザーク面と前記胴体とを連結する環状
   の傾斜区域を設け、この傾斜区域を前記胴体の軸線に対
   して５°ないし25°の角度で配置し、 前記各ラグに、前記ベアリングクロス穴の最も内側の部
   分に隣接する内面部を設け、前記ラグ接続部により、少
   くとも前記ラグの内面部の１つから前記スプラインに隣
   接する区域まで延びる内面を形成し、このラグ接続部の
   内面を彎曲させ、その半径を、前記ラグの内面部間の垂
   直距離の20％ないし50％にし、 前記各ネックの幅を、少くとも前記ラグの幅と等しく
   し、 前記スプラインに隣接する区域まで延びる前記内面に、
   ちり除けキャップ端ぐり用の比較的平坦なだ円形区域を
   設けることにより、前記スプラインのまわりに周辺方向
   に延びる４個のリブを形成して成る、鋳鉄製スリップヨ
   ーク。
2. 【請求項２】前記ラグ接続部に外面を設け、この外面に
   少くとも１個のバランス穴を設けた、特許請求の範囲第
   （１）項記載の鋳鉄製スリップヨーク。
3. 【請求項３】前記バランス穴を、前記ネックの一方に設
   けた、特許請求の範囲第（２）項記載の鋳鉄製スリップ
   ヨーク。
4. 【請求項４】前記傾斜区域を、前記胴体の軸線に対して
   約15°の角度をなして配置した、特許請求の範囲第
   （１）項記載の鋳鉄製スリップヨーク。