JPS5910414Y2 - 十字軸自在継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、例えば七動車或いは農業用機械等の動力伝
達糸及び操舵系のトルク伝達軸の軸と軸間の使用に適す
る十字軸自在継手に関するものである。

従来の自動車、農業用機械等の動力伝達系、或いは操舵
系に使用されている自在継手の構造は多種多様に亘って
いるが、十字軸の軸は直線九棒で、かつその軸受には二
一ドル軸受を使用しているものが普通であった。

これらの自在継手の製作には、軸受に二一ドル軸受を使
用するため、高い加工精度が要求され、かつ軸が直線九
棒であるため、組立時の加工精度不良によるガタ及び長
期使用期間中の摩耗によるガタを補完する機能を有して
いないので、それらのガタがそのままトルク伝達系のガ
タとして発生してくる。

加えて前述の高精度加工組立形の十字軸自在継手はその
構造上捩り振動吸収機能がなく、かつ高精度加工部品の
製作並びにその組立工程の困難さのため、コストは相当
高くなることを免れえない。

一方、例えば特公昭４８−３１１６６号公報に示されて
いる如く十字軸とヨークの双方を合或樹脂で戒形して組
立て工数を削減するものが提案されているが、このもの
は強度面で問題があり、又摩耗によるガタの補完機能と
捩り振動吸収機能を有していない。

また、特公昭４８−３８６５２号には、二一ドル軸受の
代りにカップ状の合成樹脂製軸受を使用したものが提案
されているが、これも十字軸が直線九棒であるため、組
立時或いは使用中の摩耗によるガタの補完機能がなく、
加えて捩り振動吸収機能と軸と軸間の適正な予圧機能を
有していない。

このような直線丸棒の軸をもつ従来の自在継手の問題点
を解決するために、十字軸の軸の外表面部をテーパー面
又は半球面のすべり面とし、ヨークの軸受穴の内表面に
、十字軸のすべり面に摺接するテーパー内面又は半球凹
面を形或した合或樹脂製のすべり部材を取付けた軸受ケ
ースを圧大したものが、実開昭５４−４９４９号に開示
されている。

このものは組立容易であり、廉価に製作できる利点があ
るが、合戊樹脂のヤング率Ｅｏが大きいために調整範囲
が非常に狭く、圧入時の予圧を適当に調節することもで
きないし適正な摺動抵抗を選ぶこともできず、振動吸収
機能も具えていない。

従って、使用によりすべり部材が摩耗するとガタの補完
機能がないので寿命の点に問題がある。

また、、逆に、直交する軸線上において４個所に等配に
開けたテーパー穴を有する中央部材のテーパー穴の外方
に１対のヨークの二又部を臨ませ、二又部に固定したピ
ンの先端のテーパー軸部を中央部材のテーパー穴に、予
圧を与えて嵌入させ、かつピンのテーパー軸部と中央部
材のテーパー穴の間に自己潤滑性体を介して可回動に摺
接させたものが実開昭５４−４２８４３号に示されてい
る。

このものも直線九棒の軸に代えてテーパー軸とテーパー
穴との組合せによるため厳密な加工精度を要しないで容
易に組立てられるので製造コストが低廉である利点があ
るが、予圧はテーパー軸とテーパー穴の間に挿入された
合戒樹脂製スリーブの肉厚の弾性に依存しているため、
適正な予圧を与えで組立てることはできず、捩り振動吸
収機能を有していない。

従って使用により摩耗すると、ガタの補完機能がないの
で寿命の点で問題がある。

この考案は以上のような従来の十字軸自在継手の欠点を
解消し、簡単な構造によるも十分な強度を保有させると
共に、各部品の加工精度をおとしても組立時にガタが発
生せず、使用期間中の摩耗によるガタを補完する機能を
有し、更に捩り振動吸収機能と、異常負荷トルクが発生
しても、その負荷を緩和する機能を有し、しかもその製
造コストを大幅に低減した十字軸自在継手を提供しよう
とするもので、十字軸の軸の外表面に８〜２５゜の傾斜
すべり面を形威し、この傾斜すべり面に等しい傾斜の内
表面と、円筒形の外表面と、軸方向全長にわたるスリッ
トと最小内径側端面に突起を有する合戊樹脂製のテーパ
ー滑り軸受で、十字軸のすべり面を囲繞し、滑り軸受の
端面を圧縮の縦弾性係数Ｅｏ−０．５ １０ ｋｇ／
［ｎｌＩｌ２を有する弾性体円筒で押圧し、弾性体円筒
を２０％以下の弾性圧縮率内で弾性圧縮させた状態でヨ
ークの軸受穴の内表面と金属製閉込板で完全に囲繞した
十字軸自在継手に関するものである。

以下この考案の実施例を図面について説明すると、鍛造
により一体戊形された十字軸１の軸２の外表面に軸方向
傾斜角度８〜２５゜の傾斜すべり面３が形威されている
。

一方ヨーク４には軸方向傾斜角度０゜の円筒形の内表面
をもつ軸受穴５があけられている。

十字軸１の軸２をヨーク４の切り欠き部６から軸受穴５
内に臨ませた状態で、軸２の傾斜すべり面３とヨーク４
の軸受穴５の間に合或樹脂製のテーパー滑り軸受７が挿
入されている。

テーパー滑り軸受７は内径表面８が軸の傾斜すべり面３
に対応して等しい軸方向傾斜角度８〜２５゜の傾斜すべ
り面となっており、外径表面は軸方向傾斜角度０゜の円
筒形をなし、かつ軸方向全長に亘ってスリット９が設け
られ、更に最小内径側の外端面１０には円周上に突起部
１１が設けられており軸２と軸受穴５の間に摺接させな
がら挿入されている。

この合戊樹脂製のテーパー滑り軸受７は自巳潤滑性のあ
る合戒樹脂、或いはその複合材、或いは金属板の裏張り
つき複合材などで作られる。

テーパー滑り軸受７の外端面１０と突起部１１の外径面
に接して、その高さが突起部１１の高さより高く、例え
ばポリウレタン或いはポリエステルエラストマーのよう
な圧縮の縦弾性係数Ｅｏ ＝ ０ ．５〜１０ ｋｇ／
ｍｍ２を有する材料で作られた弾性体円筒１２が設けら
れている。

この弾性体円筒１２は第２図に示すように、その外側で
ヨーク４の眉部１３に、金属製閉込板１４を挿入し、軸
２とテーパーすべり軸受７の間に適正な予圧が発生する
ように、弾性圧縮率２０％以内の弾性変形を弾性体円筒
１２にＰｏ方向の力により与えた状態で、肩部１３の周
囲を中心方向にかしめることにより、軸２テーパー滑り
軸受７及び弾性体円筒１２がヨーク４の軸受穴５内に保
持されている。

この考案は以上のような構造であるので、十字軸自在継
手の組立に際して特別な組立機械を必要とせず、その組
立が著しく容易である。

またテーパー滑り軸受７が自己潤滑性のある合或樹脂で
形威され、しかも外表面が軸方向傾斜角度Ｏ゜の円筒形
をなし同様に円筒形の内表面を有するヨークの軸受穴５
内に挿入されているため軸受穴に対してテーパー滑り軸
受７が軸方向に移動が許容されている。

またテーパー滑り軸受７の内表面は８〜２５゜の傾斜面
をなし、同じ角度をなす軸２の傾斜すべり面３と摺接し
ているので、十字軸１の軸２とテーパー滑り軸受７との
間で、軸受７の軸方向運動がセルフロックされることが
ない。

従来の十字軸自在継手では合或樹脂のすべり部材を用い
、滑り軸受の機能と共に予圧を与える効果を期待してい
たが、適正な予圧を与えることは不可能であった。

ところがこの考案では、テーパー滑り軸受７にはむしろ
その剛性を利用し、軸受としての機能のみを期待し、弾
性体円筒１２の弾性によって予圧を与える構或をとって
いる。

合或樹脂製のテーパー滑り軸受は水分によって膨潤し、
また使用により繰返し加熱と冷却が繰返される結果、熱
履歴で滑り軸受７の内径が縮小し、軸２との間に抱き付
きや焼きつきによるセルフロックを生じやすいが、この
考案によると、すべり面を軸方向傾斜角８〜２５゜の傾
斜面にしてあるためセルフロックを生ずるおそれは全く
ない。

更にテーパー滑り軸受の全長にわたりスリットを設けて
あるため組立にあたり、多少の寸法誤差があっても、径
が拡張あるいは縮小して、軸の傾斜すべり面及びヨーク
の軸受穴５に摺接することができ加工精度をゆるくする
ことができる効果もあるが、スリットの重要な機能は使
用に伴うテーパー滑り軸受７の寸法変化を補充してガタ
の発生を防ぐ点にある。

また、上述のように十字軸の軸とテーパー滑り軸受７と
の間で、軸受７の軸方向運動がセルフロックされないよ
うに各々の面が傾斜面をなしていると共に、テーパー滑
り軸受７の外端面１０を適正に弾性変形させた弾性体の
円筒１２で予圧しているため、組立時のガタ及び使用期
間中の摩耗によるガタを完全に補完することができる。

即ち、圧縮の縦弾性係数ＥＯ−０．５〜１０ｋｇ／ｍｍ
２を有する弾性体円筒１２を２０％以内の弾性圧縮率内
で弾性圧縮させた状態で、テーパー滑り軸受の外端面を
押圧させて予圧を与えているので、テーパー滑り軸受の
すべり運動において常時適当な摩擦力を作用させること
ができ、かつ弾性体円筒１２の縦弾性係数とその弾性歪
量の選択により、その摺動抵抗値を任意に変えることが
できる。

また、既述のようにテーパー滑り軸受７は軸方向に移動
可能であるので、過剰の負荷トルクが作用すると、その
負荷トルク作用半径が大きくなる方向に、テーパー滑り
軸受が移動するため、軸受負荷面圧が緩和されて、その
軸受部材の使用寿命を延長することができる。

尚、極度の過剰負荷トルクが作用するときは、弾性体円
筒１２がその弾性限界が超えて押付けられて、塑性変形
を生ずるのを防ぐために、テーパー滑り軸受の外端面に
設（すられた突起部１１が金属製閉込板に当接して、弾
性体円筒１２の弾性限保持の役割を果すことができる。

また弾性体円筒１２の働きにより、十字軸自在継手の捩
り振動吸収機能を大巾に向上させることができる。

また、自巳潤滑性のある合戊樹脂製のテーパー滑り軸受
に摺接し、かつ弾性体円筒により予圧を与えられている
ので、十字軸１の軸２の表面硬さ、仕上粗さ、加工寸法
精度を特に厳重に管理する必要がなく、そのテーパー滑
り軸受７及び弾性体円筒１２も戊形加工で容易に製造で
きるので、従来品に比べて大巾に廉価な十字軸自在継手
を提供することができる。

尚、テーパー滑り軸受や弾性体円筒を金属部材を用いて
補強すれば、強度的にも一層充分な保障を得ることがで
きる。

十字軸の外表面とテーパー滑り軸受の軸方向傾斜角度が
８゜以下になると、軸と軸受のセルフロックが発生する
。

また２５゜を超えるとスラスト荷重が過大になり、弾性
体円筒に過大な力が作用して著しく大きな塑性歪が生じ
るので８〜２５゜の傾斜角が必要である。

尚予圧を与えるためには弾性体円筒１２に代えてスプリ
ングを用いることも考えられるが、縦弾性係数Ｅｏの大
小にかかわらず、大きい弾性エネルギーを貯えるには広
いスペースを必要とする。

ところが十字軸自在継手は大きさに制限があるので、限
られたきわめて小さい容積の中で、出来るだけ大きい弾
性歪を弾性限内におこさせた状態で、最大の弾性エネル
ギーを貯えるには、ポリウレタンの如きＥｏ＝０．５〜
１．０ ｋｇ／ｍｍ２を有する弾性体を用い、しかもこ
の弾性体を塑性変形を生じない弾性限である２０％以内
の弾性圧縮率内で弾性圧縮させた状態で、テーパー滑り
軸受に予圧を与えることが必要である。

この考案はこのようなテーパー滑り軸受と弾性体円筒の
組合せを採用したことにより、始めて、使用による摩耗
によるガタを十分に補完し、捩り振動吸収機能を具え、
十分なトルク伝達能力を具え、しかも各部材の加工精度
に厳密さを要求されず、長寿命でコンパクトな十字軸自
在継手を廉価に製造することを可能としたのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例一部縦断面図、第２図はカシ
メ工程前の要部拡大断面図である。 １・・・・・・十字軸、２・・・・・・軸、３・・・・
・・傾斜すべり面、４・・・・・・ヨーク、５・・・・
・・軸受穴、７・・・・・・テーパー滑り軸受、９・・
・・・・スリット、１０・・・・・・外端面、１１・・
・・・・突起部、１２・・・・・・弾性体円筒、１４・
・・・・・金属製閉込板。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 各表面に軸方向傾斜角度８〜２５゜の傾斜すべり面をも
   つ十字軸の外表面部を、円筒形の外表面と軸方向傾斜角
   度８〜２５゜の内表面を有し、軸方向全長にわたるスリ
   ットと最小内径側外端面の円周上に突起部を設けた自己
   潤滑性のある合成樹脂からなるテーパー滑り軸受で囲繞
   し、該軸受の外端面を、圧縮の縦弾性係数Ｅｏ＝０．５
   〜１０ ｋｇ／ｍｍ２を有し前記突起部より軸方向高さ
   の大なる弾性体円筒で押圧し、該弾性体円筒を２０％以
   内の弾性圧縮率で弾性圧縮させた状態で、該軸受と該弾
   性体円筒をヨークの軸受穴の内表面と、軸受穴の外端に
   固定した金属製閉込板で実質的に完全に囲繞したことを
   特徴とする十字軸自在継手。