JP4430610B2

JP4430610B2 - 段付中空軸

Info

Publication number: JP4430610B2
Application number: JP2005351624A
Authority: JP
Inventors: 成昭山中
Original assignee: 株式会社久保田鉄工所
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2025-12-06
Also published as: JP2007155012A

Description

本発明は、外周に異なる径の段部を軸方向に設けると共に、軸心部に上記外径に対応して軸方向で内径を異ならせた貫通孔を有する段付中空軸で、詳しくは軸方向の適所に貫通孔と連通する油孔を設け、貫通孔へ供給した潤滑油が回転による遠心力にて上記油孔より外方へ供給できるようにした段付中空軸に関するものである。

図１はこの種の段付中空軸１を示すもので、外周には１つあるいは複数の径が異なる段部２ａ，２ｂ，２ｃ，…を有し、軸心には、この段部の外径に対応して内径を軸方向で異ならせた貫通孔３が設けてある。そして、この段付中空軸１が歯車軸である場合には、１つあるいは複数の段部２ｄの外周に歯車４が設けてある。また、この段付中空軸１の軸方向の適所に貫通孔３と連通する複数の油孔５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが半径方向に設けてあり、回転することにより貫通孔３に供給された潤滑油が各油孔５ａ〜５ｆより遠心力にて外方へ飛散して供給されるようになっている。

そして上記した段付中空軸１は、塑性加工にて形成したもので、例えば肉厚中空の素材を、これの軸方向中間部分を所定の長さにわたって部分的に加熱し、ついでこの素材を軸方向両端から押圧し、上記加熱部分の外径を局部的に座屈増径して段付中空状の素材を形成し、ついでこの段状部に歯車４を塑性変形により、あるいは機械加工により形成したものである（例えば、特許文献１参照）。

このように形成された段付中空軸１における貫通孔３は、外周部の塑性変形により素材時におけるストレート状の形状に対して、上記外径に対応して軸方向に径が異なるように変形し、外径が小径の部分は小径に、外径が大径の部分は他の部分より内径が大径になっている。

特開２００２−２８２９９１号公報

このような塑性変形により形成した段付中空軸１における貫通孔３は、上記したように軸方向において内径が異なっていることにより、段付中空軸１が回転したときに貫通孔３の内周面に作用する遠心力は軸方向で異なり、内径が大きい部分に大きな遠心力が作用する。

このため、軸方向に複数設けた油孔５ａ〜５ｆにおいて、内径が大きい部分に連通している油孔５ｃ，５ｄ，５ｅより吐出する油量が内径が小さい部分に連通している油孔５ａ，５ｂから吐出する油量より多くなり、この軸方向に複数設けた各油孔から吐出する油量が一様ではなく、上記したように貫通孔の小径部に連通している部分に設けた油孔からの油量が少ないことにより、この部分の潤滑が必要十分に行うことができず、この部分での焼き付き、音鳴り作動音が生じる等の不具合が発生することがあった。

そしてこの不具合を避けるために、貫通孔の小径部における油量の増大を図るために、この部分における油孔を増やすとこの部分の曲げ、ねじれ等に対する強度不足が生じてしまう。

本発明は上記のことにかんがみなされたもので、上記したような段付中空軸の回転による遠心力にて各油孔から供給する油量を、各油孔が設けられる部分の外径に関係なく制御することができ、軸方向の各位置において必要量の潤滑油を供給できるようにし、さらに貫通孔に付着しているスケールや油孔の加工時の切り粉が、潤滑油中に紛れ込むことがないようにした段付中空軸を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る段付中空軸は、軸方向に外径が異なる段部を設けると共に、軸心部に外径に対応して軸方向で内径を異ならせた貫通孔を有し、さらに外径が異なる複数の位置に、外周から貫通孔に連通する油孔を設けた段付中空軸において、貫通孔内に、両端を貫通孔の内面に固着させると共に、中間部においては貫通孔の内面との間に空間を有するようにした管体を挿入し、この管体の上記油孔に対向する位置に、各油孔より外周側へ供給する油量に応じて異なる開口面積を有する通孔を設けた構成になっている。

そして上記構成において、管体に設ける各通孔を複数の小径の孔にて形成し、またこの管体を板材にて形成し、さらに貫通孔の内周面に合成樹脂膜をコーティングした。

本発明によれば、軸方向に外径が異なる段部を設けると共に、軸心部に外径に対応して軸方向で内径を異ならせた貫通孔を有し、さらに外径が異なる複数の位置に、外周から貫通孔に連通する油孔を設けた段付中空軸において、この段付中空軸の回転による遠心力にて各油孔から供給する油量を、各油孔が設けられる部分の外径の大小に関係なく制御することができ、軸方向の各位置において必要量の潤滑油を供給することができる。またこの構成によれば段付中空軸は、これの軸心部に設けた貫通孔内に両端を固着して貫挿される管体にて補強され、この管体により薄肉部を有する段付中空軸の強度を向上することができる。

そして上記管体に設ける各通孔を複数の小径の孔にて形成したことにより、管体の内側から油孔へ供給される潤滑油がこの各油孔にて濾過することができ、潤滑油に混入しているゴミを除くことができる。

また、管体を板材にて形成したことにより、上記油孔を板材のうちに形成することができ、この各油孔を形成する小径孔の形成を容易に行うことができる。

さらに、貫通孔の内周面に合成樹脂膜をコーティングしたことにより、熱処理加工した素材の内周面に仮にスケールが付着していたとしても、このスケールは合成樹脂内に封じ込められて、これが油孔から供給される潤滑油中に混入するのを防止できる。また、後加工により油孔を加工したときに、素材の内面に生じる切り粉が、この内面にコーティングしてある合成樹脂膜中に閉じ込められて貫通孔内に飛散することがなくなり、この切り粉がダストとなって油孔から供給される潤滑油中に混入するのを防止できる。

本発明の第１の実施の形態を図２、図３に基づいて説明する。

段付中空軸１は図１で示したものと同一であり、これの外周には最小径部に対する径が異なる段部２ａ〜２ｅが軸方向に設けられており、軸心には貫通孔３が設けてある。そしてこの貫通孔３は、外径が最小の部分で最小径になっていて、この最小径部に対して外周の段部２ａ，〜２ｅの径に応じて内径が異なっており、大径の段部２ｂ〜２ｅに対応する部分が外径に応じた径の大径になっている。そしてこの段付中空軸１の軸方向の適所に貫通孔３と連通する複数の油孔５ａ〜５ｆが設けてある。この各油孔５ａ〜５ｆの外周面側の開口端の段付中空軸１の回転半径方向の位置が、これを設ける位置によって異なっている。

段付中空軸１の貫通孔３内に管体６が挿入されている。この管体６は段付中空軸１の端部側の最小径部の孔径よりわずかに小径になっており、挿入後にこれの両端部をパンチ等の挿入で拡径して貫通孔３の両端部の内径面に密着させる。そしてこの拡径後に管体６の端部を溶接あるいは融着等で段付中空軸１に固着するようになっている。

この管体６は、上記したように上記段付中空軸１の貫通孔３の最小径より僅かに小径の直管状のものが用いられることにより、貫通孔３の中間では管体６の外周面と貫通孔３の内周面との間に環状の空間７が構成される。

そしてこの管体６には、上記段付中空軸１の油孔５ａ〜５ｆに対向する各位置に、通孔８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆが設けてある。この各位置における通孔８ａ〜８ｆのそれぞれは、周方向に設けた複数の孔による総合したものであり、この各通孔８ａ〜８ｆの開口面積は、それぞれの複数の孔の合計面積である。

そしてこの各位置における通孔８ａ〜８ｆの開口面積は、各位置における段付中空軸１の外径の相違に応じて変えてある。

すなわち、外径が小さい位置に設けられた油孔５ａ，５ｂ，５ｆに対向する通孔８ａ，８ｂ，８ｆの開口面積に対して外径が大きい位置に設けられた油孔５ｃ，５ｄ，５ｅに対向する通孔８ｃ，８ｄ，８ｃの開口面積が小さくなっている。

上記管体６は出来合いの薄肉鋼管を用いてもよいが、この実施の形態では薄肉鋼板からなる板材を管状に形成して用いた。

図３は管状に形成する前の板材６ａを示すもので、この板材６ａは上記段付中空軸１の長さを有し、また上記管体６の周長の幅を有している。そしてこの板材６ａを丸棒に巻き付ける等により管状に形成する。

上記板材６ａには、軸方向に上記した各通孔８ａ〜８ｆが打ち抜き形成してある。上記したようにこの各通孔８ａ〜８ｆのそれぞれは複数の小孔となっていて、各通孔８ａ〜８ｆの開口面積はそれぞれの小孔の合計となっている。したがって各通孔８ａ〜８ｆを構成する小孔の数を増やすことにより、個々の小孔を小径にすることができる。

上記構成において、管体６の一方端から潤滑油を供給した状態で段付中空軸１が回転すると、管体６内の潤滑油は遠心力にて各通孔８ａ〜８ｆより管体６の外側の空間７へ放出され、この空間を介して油孔５ａ〜５ｆより段付中空軸１の外周側へ同じく遠心力にて供給される。

このときにおいて段付中空軸１の各油孔５ａ〜５ｆでは、それぞれの出口部の回転半径に応じて遠心が異なり、大径部に設けられた油孔５ｃ，５ｄ，５ｅの出口部における遠心力が小径部に設けられた油孔５ａ，５ｂ，５ｆの出口部における遠心力が大きくなり、この大径部の油孔５ｃ，５ｂ，５ｅからの供給量は、小径部の油孔５ａ，５ｂ，５ｅからの供給量より多くなろうとする。

しかしながら、段付中空軸１の貫通孔３内に貫挿した管体６では、上記大径部の油孔５ｃ，５ｄ，５ｅに対向している部分に設けた通孔８ｃ，８ｄ，８ｅの開口面積が小径部の油孔５ａ，５ｂ，５ｅに対向する通孔６ａ，６ｂ，６ｅの開口面積が小さいことにより、この管体６から空間７へ供給される潤滑油は、大径部の油孔５ｃ，５ｄ，５ｅに対向する部分では、小径部の油孔５ａ，５ｂ，５ｅに対向する部分より少なくなる。

したがって上記したように、大径部に設けられた油孔５ｃ，５ｄ，５ｅの出口から、小径部に設けられた油孔５ａ，５ｂ，５ｅの出口からより多く供給されようとしても、この大径部の油孔５ｃ，５ｄ，５ｅの内側の空間７へ供給される油量が小径部の油孔５ａ，５ｂ，５ｃの内側の空間へ供給される油量より少ないため、大径部の油孔５ｃ，５ｄ，５ｅの出口からは上記遠心力に応じた油量が供給されない。

一方、小径部に設けられた油孔５ａ，５ｂ，５ｅの内側の空間７には、上記大径部に比較して多量の潤滑油が供給されるため、この小径部の油孔５ａ，５ｂ，５ｅからは、これに作用する遠心力に応じた量の潤滑油が外周側へ供給される。

上記したように、軸心部に軸方向に貫通孔３を有する段付中空軸１において、外径が異なる部分に設けた各油孔５ａ〜５ｆからの潤滑油の供給量を、外径の大小によらず、管体６に設けた通孔８ａ〜８ｆの開口面積の相違によって制御することができ、軸方向の各位置における必要量の潤滑油を供給することができる。

なお、このときにおいて各油孔５ａ〜５ｆの径は、これを設ける位置の外径の大小に応じて変える必要はなく、それぞれが同一径（同一開口面積）でよい。

また上記実施の形態では、管体６に設ける通孔８ａ〜８ｆの開口面積は、段付中空軸１の外径の大小に応じて変えた例を示したが、段付中空軸１の軸方向位置における必要油量に応じて変えるようにしてもよい。そしてこの各油孔を形成する複数の通孔の数を多くして、したがって小径にすることにより、この各通孔は濾材の作用をし、この通孔を通ることにより潤滑油中のゴミを濾過することができる。

そしてこの実施の形態において、上記管体６に薄肉鋼管あるいは薄肉鋼板を用いることにより、この管体６が段付中空軸１の補強メンバとなり、貫通孔３にて一部が薄肉になっている段付中空軸１がこの管体６にて補強される。

なお、この管体６の構成材料は鋼材に限定されるものではなく、上記補強メンバとしての強度が鋼材より劣るが銅や黄銅等の非鉄金属材や非鉄合金材を用いてもよい。この場合、管体６の加工が容易になる。

本発明の第２の実施の形態を図４に基づいて説明する。

油孔５ａ〜５ｆを加工する前の段付中空軸１の貫通孔３の両端部分を除く内周面に、合成樹脂膜９をコーティングする。このコーティングは、回転している段付中空軸１の貫通孔３内に溶融した合成樹脂膜９を流し込んで遠心力成形により行う。このときの合成樹脂膜９のコーティング厚みは、この中に流し込む量により調整される。またこのときの段付中空軸１は、適当温度に加温しておく。なお合成樹脂膜９をコーティングしない両端部分には、例えばこの部分に予め薄肉の管体を挿入しておき、コーティング作業の後にこれを抜き取るようにする。

この合成樹脂膜９のコーティングにより、塑性成形及び熱処理にて生じるスケール等にて荒れていた内周面がコーティングされる。

また、この合成樹脂膜９のコーティング作業の後に、油孔５ａ〜５ｆの穿孔が外側からドリルにて行われるが、ドリルが貫通孔３内に貫入する際に合成樹脂膜９を貫通するため、貫通孔３の内面に発生するカエリが合成樹脂膜９内で生じることになり、このカエリ部によるダストが貫通孔３内に飛散されない。

上記合成樹脂膜９の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等、熱可塑性のものが用いられる。

上記作業後に、段付中空軸１の貫通孔３内に管体６を挿入し、これの両端部を第１の実施の形態と同様に段付中空軸１に固定する。

本発明を実施しようとする段付中空軸を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態を示す断面図である。管体の素材となる板材を示す平面図である。本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。

符号の説明

１…段付中空軸、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…段部、３…貫通孔、４…歯車、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ…油孔、６…管体、７…空間、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ…通孔、９…合成樹脂膜。

Claims

軸方向に外径が異なる段部を設けると共に、軸心部に外径に対応して軸方向で内径を異ならせた貫通孔を有し、さらに外径が異なる複数の位置に、外周から貫通孔に連通する油孔を設けた段付中空軸において、
貫通孔内に、両端を貫通孔の内面に固着させると共に、中間部においては貫通孔の内面との間に空間を有するようにした管体を挿入し、
この管体の上記油孔に対向する位置に、各油孔より外周側へ供給する油量に応じて異なる開口面積を有する通孔を設けたことを特徴とする段付中空軸。
管体に設ける各通孔を複数の小径の孔にて形成したことを特徴とする請求項１記載の段付中空軸。
管体を板材にて形成したことを特徴とする請求項１または２記載の段付中空軸。
貫通孔の内周面に合成樹脂膜をコーティングしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項記載の段付中空軸。