JP2004218686A - ユニバーサルジョイントの十字軸 - Google Patents
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Abstract
【課題】十字軸の強度が強くて、軸受の寿命が長く、シールの構造が簡単なユニバーサルジョイントの十字軸を提供する。
【解決手段】有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸において、軸部の太鼓部への付け根部分の外周壁面を、ユニバーサルジョイントの回転外径の7.0%乃至9.0%の比率の第1の曲率半径ρ1で形成した曲面と、ユニバーサルジョイントの回転外径の1.0%乃至1.5%の比率の第2の曲率半径ρ2で形成した曲面とが連続する複合曲面で形成する、即ち第1の曲率半径ρ1と第2の曲率半径ρ2とを従来の曲率半径よりも小さくすることにより、第1の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重を従来のものとほぼ同一に維持すると共に、第2の曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重を第1の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重よりも小さくする。
【選択図】 図1
【解決手段】有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸において、軸部の太鼓部への付け根部分の外周壁面を、ユニバーサルジョイントの回転外径の7.0%乃至9.0%の比率の第1の曲率半径ρ1で形成した曲面と、ユニバーサルジョイントの回転外径の1.0%乃至1.5%の比率の第2の曲率半径ρ2で形成した曲面とが連続する複合曲面で形成する、即ち第1の曲率半径ρ1と第2の曲率半径ρ2とを従来の曲率半径よりも小さくすることにより、第1の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重を従来のものとほぼ同一に維持すると共に、第2の曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重を第1の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重よりも小さくする。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3はユニバーサルジョイントの十字軸の一部を破断した部分断面図で、1は有底円筒状の外輪2の内周壁面にコロ3を取り付け、底部中央に給脂弁4を取り付けてなる軸受、5は軸受1の内輪となる4つの軸部6を太鼓部7に十の字状に突設してなる十字軸、8は軸部6の中心線から太鼓部7の中心まで設けた油穴、9は十字軸5の先端と軸受1の底との間に挟み込む底板、10は軸受1の内周端部と軸部6の太鼓部7への付け根6aとの間に設けたシールで、このシール10はオイルシール11とラビリンスリング12とからなる〔図4(a)又は(b)参照〕。
【0003】
このように構成されたユニバーサルジョイントの十字軸において、図3の上下に位置する軸受1の外輪2にヨーク13をベアリングキャップ(図示しない)で掛け渡すように取り付け、図3の左右に位置する軸受1の外輪2にヨーク14をベアリングキャップ(図示しない)で掛け渡すように取り付けた(図5参照)上、2つのヨーク13,14にそれぞれ回転軸(図示しない)を取り付ける。
【0004】
そこで、一方の回転軸を回転させると、2つの回転軸のなす角度が変化しても、一方の回転軸の回転力が他方の回転軸に伝達される。
【0005】
【非特許文献1】
「ユニバーサルジョイント アンド ドライブシャフト デザイン マニュアル・AE−7・アドバンス イン エンジニアリングシリーズ−No.7(Universal Joint and Driveshaft Design Manual・AE−7・Advances in Engineering Series−No.7)」,(米国),ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニア・インク・出版部(Publications Division Society of Automotive Engineers, Inc.),casebound 8 1/2×11,500pages,1979,p.39 Fig.2,p.62 Fig.55,p.66 Fig.64
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ユニバーサルジョイントは極めて強い強度が要求されるが、鉄鋼用圧延機のロール駆動用として使用するユニバーサルジョイントの回転外径D(図5参照)は圧延ロールの径によって制限される。
【0007】
このため、十字軸の強度は、ユニバーサルジョイントが破損したときの他の機器への損傷を少なくするために、ヨークの強度よりも弱くしなければならない。
【0008】
又、十字軸の強度が強くなると、軸受の寿命が短くなり、十字軸の強度が弱くなると、軸受の寿命が長くなる。
【0009】
更に、十字軸の軸部6の径を太くして強度を強くしようとすれば、コロ3の径を細くしなければならなくなり、軸部6の径を細くして強度を弱くすれば、コロ3の径を太くすることができるが、軸部6の径とコロ3の径とは要求される強度によって自ずと決まってくる。
【0010】
その上、軸部6と太鼓部7との材料及び熱処理は同じである。
【0011】
そこで、十字軸の強度を強くしようとすると、ユニバーサルジョイントの十字軸の構造が問題になる。
【0012】
即ち、一方の回転軸が図6において時計方向(図中矢印方向)に回転して、一方の軸部6に白抜き矢印方向に荷重が加わると、他方の軸部6に黒抜き矢印方向に荷重が加わる。
【0013】
このとき、軸部6の周壁には荷重が均等に加わって荷重の集中度は低くなるが、軸部6の付け根6aには荷重が集中して荷重の集中度が高くなる。
【0014】
そこで、軸部6と太鼓部7との境目における荷重の集中度を低くするために、軸部6の付け根6aの周壁を曲面で形成することが行われている。
【0015】
ところが、付け根6aの曲面の曲率半径ρが小さい〔図7(a)参照〕と、軸受のコロ3の接触長さlが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シール10のラビリンスリング12の構造が簡単になる〔図4(a)参照〕という特長があるが、付け根6aの曲面への荷重の集中度が高くなるため、十字軸の強度が弱くなって、ユニバーサルジョイントの強度が弱くなるという課題がある。
【0016】
又、付け根6aの曲面の曲率半径ρが大きい〔図7(b)参照〕と、付け根6aの曲面への荷重の集中度が低くなるため、十字軸の強度が強くなって、ユニバーサルジョイントの強度が強くなるという特長があるが、軸受のコロ3の接触長さlが短くなって、軸受の寿命が短くなるという課題と、シール10のラビリンスリング12の構造が複雑になる〔図4(b)参照〕という課題とがある。
【0017】
更に、付け根6aの曲面を曲率半径ρ1の曲面と曲率半径ρ2の曲面とが連続し且つ曲面への荷重の集中度を低くするために曲率半径ρ1,ρ2を大きくした複合曲面(但しρ1>ρ2)で形成する、例えば曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの9.9%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.8%の曲面との複合曲面で形成する〔図8(a)参照〕と、曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重が曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重よりも大きくなってしまう。
【0018】
このため、軸受のコロ3の接触長さlが比較的長くなって、軸受の寿命が比較的長くなると共に、シール10のラビリンスリング12の構造が簡単になるという特長があるが、曲率半径がρ2の曲面への荷重の集中度が比較的高くなるため、十字軸の強度が比較的弱くなって、ユニバーサルジョイントの強度も比較的弱くなる〔図8(b)参照〕という課題がある。
【0019】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、十字軸の強度が強くて、軸受の寿命が長く、シールの構造が簡単なユニバーサルジョイントの十字軸を提供することを目的とするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸において、軸部の太鼓部への付け根部分の外周壁面を、ユニバーサルジョイントの回転外径の7.0%乃至9.0%の比率の第1の曲率半径で形成した曲面と、ユニバーサルジョイントの回転外径の1.0%乃至1.5%の比率の第2の曲率半径で形成した曲面とが連続する複合曲面で形成する、即ち第1の曲率半径と第2の曲率半径とを従来の曲率半径よりも小さくすることにより、第1の曲率半径の曲面に加わる荷重を従来のものとほぼ同一に維持すると共に、第2の曲率半径の曲面に加わる荷重を第1の曲率半径の曲面に加わる荷重よりも小さくすることができるようになる。
【0021】
このため、軸受のコロの接触長さが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シールのラビリンスリングの構造が簡単になる上、第2の曲率半径の曲面への荷重の集中度が低くなって、十字軸の強度が強くなり、ユニバーサルジョイントの強度も強くなる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の十字軸の軸部の付け根部分の断面図で、付け根6aの曲面を曲率半径ρ1の曲面と曲率半径ρ2の曲面とが連続し且つ曲率半径ρ1,ρ2が従来のものより小さい複合曲面(但しρ1>ρ2)で形成したものである。
【0023】
図2(a)は、曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの8.8%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.4%の曲面との複合曲面で形成したときの第1の実施例の荷重分布図で、第1の実施例によれば、曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重(図8に示した従来品の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重と同一である)と曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重とがほぼ同一となる。
【0024】
図2(b)は、曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの7.8%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.1%の曲面との複合曲面で形成したときの第2の実施例の荷重分布図で、第2の実施例によれば、曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重(図8に示した従来品の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重と同一である)よりも曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重を小さくできる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲面への荷重の集中度を低くするために複合曲面の曲率半径ρ1,ρ2を大きくするという一般的な概念とは逆に、複合曲面の曲率半径ρ1,ρ2を小さくすることにより、2つの曲面に加わる荷重を小さくしたもので、軸受のコロの接触長さが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シールのラビリンスリングの構造が簡単になる上、第2の曲率半径の曲面への荷重の集中度が低くなって、十字軸の強度が強くなり、ユニバーサルジョイントの強度も強くできるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の十字軸の軸部の付け根部分の断面図
【図2】(a)は第1の実施例の荷重分布図、(b)は第2の実施例の荷重分布図
【図3】ユニバーサルジョイントの十字軸の一部を破断した部分断面図
【図4】(a)及び(b)はシールの部分の拡大図
【図5】十字軸にヨークを取り付けたときの部分断面図
【図6】十字軸に加わる荷重の向きを示した図
【図7】(a)及び(b)は付け根の曲面が1つの曲率半径で形成された従来の十字軸の荷重分布図
【図8】(a)及び(b)は付け根の曲面が2つの曲率半径で形成された従来の十字軸の荷重分布図
【符号の説明】
6 軸部
6a 付け根
7 太鼓部
【発明の属する技術分野】
本発明は、有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図3はユニバーサルジョイントの十字軸の一部を破断した部分断面図で、1は有底円筒状の外輪2の内周壁面にコロ3を取り付け、底部中央に給脂弁4を取り付けてなる軸受、5は軸受1の内輪となる4つの軸部6を太鼓部7に十の字状に突設してなる十字軸、8は軸部6の中心線から太鼓部7の中心まで設けた油穴、9は十字軸5の先端と軸受1の底との間に挟み込む底板、10は軸受1の内周端部と軸部6の太鼓部7への付け根6aとの間に設けたシールで、このシール10はオイルシール11とラビリンスリング12とからなる〔図4(a)又は(b)参照〕。
【0003】
このように構成されたユニバーサルジョイントの十字軸において、図3の上下に位置する軸受1の外輪2にヨーク13をベアリングキャップ(図示しない)で掛け渡すように取り付け、図3の左右に位置する軸受1の外輪2にヨーク14をベアリングキャップ(図示しない)で掛け渡すように取り付けた(図5参照)上、2つのヨーク13,14にそれぞれ回転軸(図示しない)を取り付ける。
【0004】
そこで、一方の回転軸を回転させると、2つの回転軸のなす角度が変化しても、一方の回転軸の回転力が他方の回転軸に伝達される。
【0005】
【非特許文献1】
「ユニバーサルジョイント アンド ドライブシャフト デザイン マニュアル・AE−7・アドバンス イン エンジニアリングシリーズ−No.7(Universal Joint and Driveshaft Design Manual・AE−7・Advances in Engineering Series−No.7)」,(米国),ソサエティ・オブ・オートモーティブ・エンジニア・インク・出版部(Publications Division Society of Automotive Engineers, Inc.),casebound 8 1/2×11,500pages,1979,p.39 Fig.2,p.62 Fig.55,p.66 Fig.64
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ユニバーサルジョイントは極めて強い強度が要求されるが、鉄鋼用圧延機のロール駆動用として使用するユニバーサルジョイントの回転外径D(図5参照)は圧延ロールの径によって制限される。
【0007】
このため、十字軸の強度は、ユニバーサルジョイントが破損したときの他の機器への損傷を少なくするために、ヨークの強度よりも弱くしなければならない。
【0008】
又、十字軸の強度が強くなると、軸受の寿命が短くなり、十字軸の強度が弱くなると、軸受の寿命が長くなる。
【0009】
更に、十字軸の軸部6の径を太くして強度を強くしようとすれば、コロ3の径を細くしなければならなくなり、軸部6の径を細くして強度を弱くすれば、コロ3の径を太くすることができるが、軸部6の径とコロ3の径とは要求される強度によって自ずと決まってくる。
【0010】
その上、軸部6と太鼓部7との材料及び熱処理は同じである。
【0011】
そこで、十字軸の強度を強くしようとすると、ユニバーサルジョイントの十字軸の構造が問題になる。
【0012】
即ち、一方の回転軸が図6において時計方向(図中矢印方向)に回転して、一方の軸部6に白抜き矢印方向に荷重が加わると、他方の軸部6に黒抜き矢印方向に荷重が加わる。
【0013】
このとき、軸部6の周壁には荷重が均等に加わって荷重の集中度は低くなるが、軸部6の付け根6aには荷重が集中して荷重の集中度が高くなる。
【0014】
そこで、軸部6と太鼓部7との境目における荷重の集中度を低くするために、軸部6の付け根6aの周壁を曲面で形成することが行われている。
【0015】
ところが、付け根6aの曲面の曲率半径ρが小さい〔図7(a)参照〕と、軸受のコロ3の接触長さlが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シール10のラビリンスリング12の構造が簡単になる〔図4(a)参照〕という特長があるが、付け根6aの曲面への荷重の集中度が高くなるため、十字軸の強度が弱くなって、ユニバーサルジョイントの強度が弱くなるという課題がある。
【0016】
又、付け根6aの曲面の曲率半径ρが大きい〔図7(b)参照〕と、付け根6aの曲面への荷重の集中度が低くなるため、十字軸の強度が強くなって、ユニバーサルジョイントの強度が強くなるという特長があるが、軸受のコロ3の接触長さlが短くなって、軸受の寿命が短くなるという課題と、シール10のラビリンスリング12の構造が複雑になる〔図4(b)参照〕という課題とがある。
【0017】
更に、付け根6aの曲面を曲率半径ρ1の曲面と曲率半径ρ2の曲面とが連続し且つ曲面への荷重の集中度を低くするために曲率半径ρ1,ρ2を大きくした複合曲面(但しρ1>ρ2)で形成する、例えば曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの9.9%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.8%の曲面との複合曲面で形成する〔図8(a)参照〕と、曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重が曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重よりも大きくなってしまう。
【0018】
このため、軸受のコロ3の接触長さlが比較的長くなって、軸受の寿命が比較的長くなると共に、シール10のラビリンスリング12の構造が簡単になるという特長があるが、曲率半径がρ2の曲面への荷重の集中度が比較的高くなるため、十字軸の強度が比較的弱くなって、ユニバーサルジョイントの強度も比較的弱くなる〔図8(b)参照〕という課題がある。
【0019】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、十字軸の強度が強くて、軸受の寿命が長く、シールの構造が簡単なユニバーサルジョイントの十字軸を提供することを目的とするものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸において、軸部の太鼓部への付け根部分の外周壁面を、ユニバーサルジョイントの回転外径の7.0%乃至9.0%の比率の第1の曲率半径で形成した曲面と、ユニバーサルジョイントの回転外径の1.0%乃至1.5%の比率の第2の曲率半径で形成した曲面とが連続する複合曲面で形成する、即ち第1の曲率半径と第2の曲率半径とを従来の曲率半径よりも小さくすることにより、第1の曲率半径の曲面に加わる荷重を従来のものとほぼ同一に維持すると共に、第2の曲率半径の曲面に加わる荷重を第1の曲率半径の曲面に加わる荷重よりも小さくすることができるようになる。
【0021】
このため、軸受のコロの接触長さが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シールのラビリンスリングの構造が簡単になる上、第2の曲率半径の曲面への荷重の集中度が低くなって、十字軸の強度が強くなり、ユニバーサルジョイントの強度も強くなる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の十字軸の軸部の付け根部分の断面図で、付け根6aの曲面を曲率半径ρ1の曲面と曲率半径ρ2の曲面とが連続し且つ曲率半径ρ1,ρ2が従来のものより小さい複合曲面(但しρ1>ρ2)で形成したものである。
【0023】
図2(a)は、曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの8.8%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.4%の曲面との複合曲面で形成したときの第1の実施例の荷重分布図で、第1の実施例によれば、曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重(図8に示した従来品の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重と同一である)と曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重とがほぼ同一となる。
【0024】
図2(b)は、曲率半径ρ1がユニバーサルジョイントの回転外径Dの7.8%の曲面と、曲率半径ρ2がユニバーサルジョイントの回転外径Dの1.1%の曲面との複合曲面で形成したときの第2の実施例の荷重分布図で、第2の実施例によれば、曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重(図8に示した従来品の曲率半径ρ1の曲面に加わる荷重と同一である)よりも曲率半径ρ2の曲面に加わる荷重を小さくできる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、曲面への荷重の集中度を低くするために複合曲面の曲率半径ρ1,ρ2を大きくするという一般的な概念とは逆に、複合曲面の曲率半径ρ1,ρ2を小さくすることにより、2つの曲面に加わる荷重を小さくしたもので、軸受のコロの接触長さが長くなって、軸受の寿命が長くなると共に、シールのラビリンスリングの構造が簡単になる上、第2の曲率半径の曲面への荷重の集中度が低くなって、十字軸の強度が強くなり、ユニバーサルジョイントの強度も強くできるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の十字軸の軸部の付け根部分の断面図
【図2】(a)は第1の実施例の荷重分布図、(b)は第2の実施例の荷重分布図
【図3】ユニバーサルジョイントの十字軸の一部を破断した部分断面図
【図4】(a)及び(b)はシールの部分の拡大図
【図5】十字軸にヨークを取り付けたときの部分断面図
【図6】十字軸に加わる荷重の向きを示した図
【図7】(a)及び(b)は付け根の曲面が1つの曲率半径で形成された従来の十字軸の荷重分布図
【図8】(a)及び(b)は付け根の曲面が2つの曲率半径で形成された従来の十字軸の荷重分布図
【符号の説明】
6 軸部
6a 付け根
7 太鼓部
Claims (1)
- 有底円筒状の軸受の内輪となる4つの軸部を太鼓部に十の字状に突設したユニバーサルジョイントの十字軸において、
前記軸部の前記太鼓部への付け根部分の外周壁面を、前記ユニバーサルジョイントの回転外径の7.0%乃至9.0%の比率の第1の曲率半径で形成した曲面と、ユニバーサルジョイントの回転外径の1.0%乃至1.5%の比率の第2の曲率半径で形成した曲面とが連続する複合曲面で形成したことを特徴とするユニバーサルジョイントの十字軸。
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---|---|---|---|
JP2003004544A JP2004218686A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | ユニバーサルジョイントの十字軸 |
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JP2003004544A JP2004218686A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | ユニバーサルジョイントの十字軸 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003004544A Pending JP2004218686A (ja) | 2003-01-10 | 2003-01-10 | ユニバーサルジョイントの十字軸 |
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JP (1) | JP2004218686A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006266413A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Ntn Corp | トリポード型等速自在継手 |
JP2006283828A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Ntn Corp | トリポード型等速自在継手 |
JP2013047051A (ja) * | 2011-08-29 | 2013-03-07 | Jtekt Corp | 操舵装置および十字継手 |
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-
2003
- 2003-01-10 JP JP2003004544A patent/JP2004218686A/ja active Pending
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