JP2011080552A - 十字軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】運転時に、外部からの異物が内部へ浸入することを抑制できる十字軸継手を提供すること。
【解決手段】十字形軸１０の軸部１５に外嵌されて固定されたスリンガ３３の円筒状部５０の外周面に、可動式リング３５を、軸方向に移動可能に隙間嵌めにより外嵌する。可動式リング３５が、カップ１１の円筒状部１７の軸方向の十字形軸１５の中心側の端面に接触可能な構成にする。可動式リング３５が、十字形軸１０の上記端面に接触している状態で、可動式リング３５によって、カップ１１の円筒状部１７と、スリンガ３３の円筒状部５０との間が、密封される構成にする。
【選択図】図２

Description

本発明は、十字軸継手に関する。

従来、十字軸継手としては、実開平２−８４０２０号公報（特許文献１）に記載されているものがある。

この十字軸継手は、十字形軸と、十字形軸の軸部に外嵌すると共に、円筒状部と、蓋部とを有する有底円筒状のカップと、複数のニードルころと、環状のスリンガと、密封装置とを備え、上記複数のニードルころは、上記円筒状部と、上記軸部との間に配置されている。

上記スリンガおよび上記密封装置は、上記ニードルころの軸方向の上記蓋部側とは反対側に位置している。上記スリンガは、円筒状部を有し、その円筒状部は、軸部の外周面に外嵌されて固定されている。上記密封装置は、上記カップの円筒状部と、上記スリンガの円筒状部との間に配置されて、上記カップの円筒状部と、上記スリンガの円筒状部との間を密封している。

実開平２−８４０２０号公報

従来の十字軸継手では、運転時に、水やクーラント等の異物が密封装置を通過して外部から浸入するのを避けがたいという課題がある。

特に、従来、給脂型の十字軸継手、すなわち、ニードルころ等の焼付きを防止する潤滑剤を、外部から給脂する十字軸継手では、潤滑剤の十分な充填の確認のために、余剰な潤滑剤を外部へ排出する構成になっており、このことに対応して、無給脂型の十字軸継手よりも、外部からの異物が内部に浸入し易くなる場合が多い。

そこで、本発明の課題は、運転時に、外部からの異物が内部へ浸入することを抑制できる十字軸継手を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の十字軸継手は、
十字形軸と、
上記十字形軸の軸部の径方向の外方に位置する円筒状部を有する外側軌道部材と、
上記円筒状部の内周面と、上記軸部の外周面との間に配置された転動体と、
上記円筒状部の内周面と、上記軸部または上記軸部に外嵌された環状部材の外周面との間における上記十字形軸の中心側の開口を密封する密封装置と、
上記軸部または上記環状部材に軸方向に移動可能に外嵌されると共に、上記円筒状部の軸方向の上記十字形軸の中心側の端面に接触可能であり、かつ、その端面に接触している状態で、上記円筒状部と、上記軸部または上記環状部材との間を密封する可動式リングと
を備えることを特徴としている。

本発明によれば、軸部または環状部材に軸方向に移動可能に外嵌されて、円筒状部の軸方向の十字形軸の中心側の端面に接触している状態で、円筒状部と、軸部または環状部材との間を密封する可動式リングを備えるから、十字形軸の軸部の回転時において、可動式リングを、軸部の回転に起因する遠心力によって、軸部の軸方向の外方側に移動させることができる。したがって、十字形軸の軸部の回転時に、可動式リングで、円筒状部と、軸部または環状部材との間を密封することができるから、外部の水やクーラント等の異物が十字形軸の軸部の回転時に内部に浸入することを抑制できる。

また、一実施形態では、
上記密封装置は、
上記円筒状部の内周面に内嵌されて固定された芯金部材と、
上記芯金部材に固着された弾性部材と
を有し、
上記弾性部材は、径方向の内方かつ軸方向の上記十字形軸の中心側に延在して、上記軸部または上記環状部材に摺接するリップを有している。

弾性部材のリップが、径方向の内方かつ軸方向の十字形軸の中心側に延在して、軸部または環状部材に摺接する構成である場合、余剰の潤滑剤がリップを通過し易くて、外部へ排出され易くなって、潤滑剤の充填を簡単、安価に行うことができる反面、運転時において、外部からの異物が内部により浸入し易くなる。

しかしながら、本発明によれば、可動性リングで、外部の異物が運転時に内部に浸入することを抑制できるから、運転時に、外部からの異物が内部に容易に浸入することがない。したがって、上記実施形態によれば、互いに相反する二つの作用効果、すなわち、潤滑剤の充填を簡単、安価に行うことができるという作用効果と、運転時に、外部の異物が内部に浸入することを抑制できるという作用効果とを同時に実現でき、従来技術と比較して、顕著な作用効果を獲得できる。

また、一実施形態では、
上記環状部材を備え、
上記環状部材は、上記軸部の径方向の外方に突出するリング移動阻止部を有し、
上記リング移動阻止部は、上記可動式リングの上記リング移動阻止部よりも上記軸方向の上記十字形軸の中心側への移動を阻止している。

上記実施形態によれば、上記リング移動阻止部で、可動式リングの軸方向の移動範囲を定められた範囲に制限できるから、可動式リングが、外側軌道部材の円筒状部から、過度に離れることがなくて、可動式リングを運転時に迅速に上記円筒状部の端面に当接させることができる。したがって、外部からの異物が運転時に内部に浸入することを確実に防止できる。

本発明の十字軸継手によれば、十字軸継手の運転時、すなわち、十字形軸の軸部の回転時において、可動式リングを、軸部の回転に起因する遠心力によって、軸部の軸方向の外方側に移動させることができる。したがって、十字形軸の運転時に、可動式リングで、円筒状部と、軸部または環状部材との間を密封することができるから、外部の異物が運転時に十字形継手の内部に浸入することを抑制できる。

本発明の一実施形態の十字軸継手の軸方向の部分断面図である。 図１における十字形軸の一つの軸部の周辺の拡大断面図である。 十字形軸が回転していない状態での、密封装置の周辺の軸方向の模式断面図である。 十字形軸が回転している状態での、密封装置の周辺の軸方向の模式断面図である。

以下、本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態の、プロペラシャフト等に用いられる十字軸継手３の要部の部分断面図である。

上記十字軸継手３は、十字形軸１０と、外側軌道部材としての４つのカップ１１と、転動体の一例としての複数の第１ニードルころ１２および複数の第２ニードルころ２２とを備える。上記十字軸継手３は、一対（二つ）のヨーク１４に連結されている。尚、図を見やすくするように、図１においては、一方のヨーク１４のみを図示し、他方のヨークの図示を省略している。

上記十字形軸１０は、胴体部１３と、４つの軸部１５を有し、上記４つの軸部１５は、胴体部１３の側周面から四方へ突出している。上記胴体部１３の側周面の周方向において隣接する二つの軸部１５,１５は、略９０度の角度をなしている。上記十字形軸１０は、鋼製であり、胴体部１３と４つの軸部１５とは、鍛造により一体成形されている。

上記各カップ１１は、鋼板のプレスまたは鋳造等により形成されている。上記各カップ１１は、円筒状部１７と、蓋部１８とを有し、各軸部１５を覆っている。上記蓋部１８は、軸方向に貫通するねじ穴４０を有している。また、上記第１ニードルころ１２と、第２ニードルころ２２とは、軸方向に隣接配置されている。上記複数の第１ニードルころ１２および複数の第２ニードルころ２２の夫々は、各軸部１５の外周面と、各カップ１１の円筒状部１７の内周面との間に、軸部１５の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。

上記各ヨーク１４は、断面略Ｕ字型の部材であり、鋼板等によって形成されている。上記各ヨーク１４は、基部１９と、二つのカップ固定部２０を有し、各カップ固定部２０は、基部１９の径方向の外方の端部から、基部１９の軸方向に延在している。上記各カップ固定部２０は、略円筒状のカップ取付穴２６を有している。上記各ヨーク１４において、一方のカップ固定部２０と、他方のカップ固定部２０とは、略平行になっている。また、上記各ヨーク１４において、一方のカップ取付穴２６の軸中心と、他方のカップ取付穴２６の軸中心とは、略同一直線上に位置している。

上記各ヨーク１４において、各カップ取付穴２６の内周面に、各カップ１１の円筒状部１７の外周面を内嵌して固定している。また、図示されている方のヨーク１４の基部１９の軸方向のカップ固定部２０とは反対側には、シャフト２が溶接されて固定されている。

詳述しないが、図１に１５ｃで示す、紙面に垂直な方向に延在する軸部と、この軸部１５ｃと同一直線上に位置する軸部（図示せず）とが、上述の方法と同一の方法で、図示しない他方のヨークに固定されている。

図２は、図１に矢印１００で示す、十字形軸１０の一つの軸部１５の周辺の拡大断面図である。

図２に示すように、この十字軸継手３は、上記十字形軸１０、カップ１１および第１および第２ニードルころ１２,２２に加えて、樹脂製の円環状のスラストワッシャ３１と、樹脂製のプラグ３２と、環状部材の一例としてのスリンガ３３と、環状の密封装置３４と、可動式リング３５とを備える。

上記第１ニードルころ１２は、第２ニードルころ２２よりも十字形軸１０の中心側に位置している。上記第１ニードルころ１２の一方側の端面は、円筒状部１７の内周側に存在する鍔部の端面に当接する一方、第１ニードルころ１２の他方側の端面は、第２ニードルころ２２の軸方向の一方側の端面に当接している。また、上記第２ニードルころ２２の他方側の端面は、カップ１１の蓋部１８の内面に当接している。

上記円環状のスラストワッシャ３１の外周面は、カップ１１の円筒状部１７の内周面に内嵌され、円筒状部１７によって径方向に位置決めされている。上記スラストワッシャ３１は、カップ１１の蓋部１８と軸部１５の端面３９との間に位置している。上記スラストワッシャ３１は、軸部１５と、カップ１１の蓋部１８との間の摩擦を緩和する緩衝材としての役割を果たしている。

上記プラグ３２は、カップ１１の蓋部１８のねじ穴４０に螺合により固定されている。上記プラグ３２は、グリースニップルと交換可能な構成になっている。上記プラグ３２をグリースリップルに取り換えて、外部からカップ１１の内部に給脂することにより、第１および第２ニードルころ１２,２２、軸部１５の外周面およびカップ１１の内周面の焼付きを防止するようになっている。

上記スリンガ３３は、円筒状部５０と、フランジ部５１とを有し、円筒状部５０は、軸部１５の外周面に、締まり嵌めにより外嵌されて固定されている。また、上記フランジ部５１は、円筒状部５０の軸方向の十字形軸１０の中央部側の端部から径方向の外方側に延在している。上記フランジ部５１の径方向の外方側の端部は、リング移動阻止部の一例としての屈曲部７０を有している。この屈曲部７０は、軸方向の蓋部１８側に屈曲した後、軸方向に延在している。

上記密封装置３４は、環状の芯金部材６０と、環状の弾性部材６１とを有する。上記芯金部材６０は、断面略Ｌ字状の形状を有し、円筒状部６４と、径方向延在部６５とを有する。上記円筒状部６４は、カップ１１の円筒状部１７の内周面に締まり嵌めにより内嵌されて固定されている。また、上記径方向延在部６５は、カップ１１の円筒状部１７の軸方向の端面に隙間無く当接している。

上記弾性部材６１は、ゴム材からなり、芯金部材６０の径方向延在部６５に固着されている。上記弾性部材６１は、リップ８０を有し、そのリップ８０は、スリンガ３３の円筒状部５０の外周面上を摺接するようになっている。

上記密封装置３４は、スリンガ３３の円筒状部５０の外周面と、カップ１１の円筒状部１７の内周面との間を密封している。上記密封装置３４は、第１,第２ニードルころ１２,２２の転動面等の摺動部を潤滑している潤滑剤としてのグリースが、外部に漏洩するのを抑制すると共に、外部の異物がニードル配置空間内に浸入することを抑制している。

上記可動式リング３５は、スリンガ３３の円筒状部５０の外周面に隙間嵌めにより外嵌されている。上記可動式リング３５は、金属材からなる。上記可動式リング３５は、密封装置３４よりも軸方向の十字形軸１０の中央側に位置する一方、スリンガ３３のフランジ部５１よりも軸方向の蓋部１８側に位置している。上記可動式リング３５は、密封装置３４と、フランジ部５１との間を、軸方向に自在に移動できるようになっている。

上記構成において、図１において図示が省略された他方のヨークに内嵌固定されているシャフト（図示せず）の回転動力によって、その他方のヨークが、その他方のヨークの円筒状部の周方向に回動すると、その他方のヨークの回転に付随して、十字形軸１０がその軸中心の回りに回転する（十字形軸１０の二つの軸中心が図１の紙面に垂直な同一の平面上を回転するように、十字形軸１０が回転する）。

すると、十字形軸１０の上記回転によって、図１に図示されている一方のヨーク１４が回転し、この一方のヨーク１４の回転によって、一方のヨーク１４の円筒状部１９の内周面に固定されているシャフト２が回動する。このようにして、上記図示しないシャフトの回転動力が、シャフト２に伝達されるようになっている。

また、上記各カップ１１は、各軸部１５に対して揺動自在になっていて、このことに起因して、各カップ１１が固定されている各ヨーク１４が、各軸部１５に対して揺動自在になっている。このことから、上記図示しないシャフトおよびシャフト２が、十字形軸１０の軸中心に対して傾動自在になっている。

また、上記十字形軸１０の回転の前後において、可動式リング３５（図２参照）は、次のように存在位置を変えるようになっている。先ず、図３、すなわち、十字形軸１０が回転していない状態での、密封装置３４の周辺の軸方向の模式断面図に示すように、十字形軸１０が回転していない状態では、可動式リング３５は、スリンガ３３のフランジ部５１の屈曲部７０に接触している。この状態では、上記弾性部材６１のリップ８０に対する十字形軸１０の中心側のスペースの内圧が上昇すると、リップ８０に対する十字形軸１０の中心側の空気やグリースが、カップ１１と、可動式リング３５との間の隙間を経由して、外部に排出されるようになっている。したがって、この状態では、リップ８０を通過した内部のグリースが、上記隙間を経由して、外部に円滑に排出されることができ、給脂時等に、グリースを円滑に外部に排出できる。

一方、図４、すなわち、十字形軸１０が回転している状態での、密封装置３４の周辺の軸方向の模式断面図に示すように、十字形軸１０が回転している状態では、可動式リング３５に、十字形軸１０の回転に起因して、図４に矢印Ａで示す遠心力が作用する。このことから、上記可動式リング３５が、図４の紙面上を上方に移動して、可動式リング３５が、カップ１１の円筒状部１７の軸方向の端面に当接する。したがって、この状態では、上記可動式リング３５によって、カップ１１の円筒状部１７とスリンガ３３との間の開口を塞ぐことができ、外部の異物が内部に浸入することを抑制することができる。

上記実施形態の十字軸継手によれば、十字形軸１０の回転時において、可動式リング３５を、十字形軸１０の回転に起因する遠心力によって、軸部１５の軸方向の外方側に移動させることができる。したがって、上記十字形軸１０の回転時に、可動式リング３５で、カップ１１の円筒状部１７と、スリンガ３３の円筒状部５０との間を密封することができるから、十字形軸１０の回転時に外部の水やクーラント等の異物が内部に浸入することを抑制できる。

また、上記実施形態の十字軸継手によれば、リップ８０が、径方向の内方かつ軸方向の十字形軸１０の中心側に延在して、スリンガ３３の円筒状部５０に摺接する構成であって、かつ、十字形軸１０が回転していない給脂時において、カップ１１と可動式リング３５との間に軸方向の隙間が存在するから、十字形軸１０の非回転時に、グリースの充填を簡単、安価に行うことができる。したがって、互いに相反する二つの作用効果、すなわち、グリースの充填を簡単、安価に行うことができるという作用効果と、十字形軸１０の回転時に、外部の異物が内部に浸入することを抑制できるという作用効果とを同時に実現することができ、従来技術と比較して、顕著な作用効果を獲得できる。

また、上記実施形態の十字軸継手によれば、リング移動阻止部としてのスリンガ３３の屈曲部７０で、可動式リング３５の軸方向の移動範囲を定められた範囲に制限できるから、可動式リング３５が、カップ１１の円筒状部１７から、過度に離れることがなくて、可動式リング３５を運転時に迅速に円筒状部１７の端面に当接させることができる。したがって、外部からの異物が運転時に内部に浸入することを確実に防止できる。

尚、上記実施形態の十字軸継手では、密封装置３４のリップが、軸部１５の外周面に外嵌されて固定された環状部材としてのスリンガ３３の円筒状部５０の外周面に摺接する構成であったが、この発明では、密封装置のリップが、軸部の外周面に直接摺接する構成であっても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、密封装置３４のリップ８０が、径方向の内方かつ軸方向の十字形軸１０の中心側に延在していたが、この発明では、密封装置のリップが、径方向の内方かつ軸方向のカップの蓋側（十字形軸の中心側とは反対側）に延在していても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手は、プラグ３２を有し、給脂型の十字軸継手であったが、この発明の十字軸継手は、グリースニップルが接続できない形式の無給脂型の十字軸継手であっても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、ニードルころ１２,２２が複列配置されていたが、この発明では、ニードルころは、単列配置されていても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、軸部１５の外周面とカップ１１の円筒状部１７の内周面との間にニードルころ１２,２２が配置されたが、この発明では、軸部の外周面とカップの円筒状部の内周面との間に、円筒ころ等、ニードルころ以外の転動体が配置されても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、可動式リング３５は、スリンガ３３の円筒状部５０の外周面に隙間嵌めにより、外嵌されていたが、この発明では、可動式リングは、軸方向に移動可能でありさえすれば、軸部または環状部材の外周面に中間嵌めにより、外嵌されていても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、外側軌道部材がカップ１１であって、蓋部１８を有していたが、この発明では、外側軌道部材は、筒状部材であって、蓋部を有していなくても良い。そして、筒状部材の軸方向の端面をヨークの平面状の外側軌道部材固定部に固定することで、ニードルころ等の転動体を収容する空間を密封する構成であっても良い。

また、上記実施形態の十字軸継手では、環状部材であるスリンガ３３が、可動式リング３５の軸方向の十字形軸の中心側への移動を阻止するリング移動阻止部としての屈曲部７０を有していたが、この発明では、軸部の外周面に外嵌されて固定されている環状部材が、可動式リングの軸方向の十字形軸の中心側への移動を阻止するリング移動阻止部を有していなくても良い。

１０ 十字形軸
１１ カップ
１２ 第１ニードルころ
１５ 軸部
１７ カップの円筒状部
２２ 第２ニードルころ
３３ スリンガ
３４ 密封装置
３５ 可動式リング
６０ 芯金部材
６１ 弾性部材
７０ スリンガのフランジ部の屈曲部
８０ リップ

Claims (3)

1. 十字形軸と、
   上記十字形軸の軸部の径方向の外方に位置する円筒状部を有する外側軌道部材と、
   上記円筒状部の内周面と、上記軸部の外周面との間に配置された転動体と、
   上記円筒状部の内周面と、上記軸部または上記軸部に外嵌された環状部材の外周面との間における上記十字形軸の中心側の開口を密封する密封装置と、
   上記軸部または上記環状部材に軸方向に移動可能に外嵌されると共に、上記円筒状部の軸方向の上記十字形軸の中心側の端面に接触可能であり、かつ、その端面に接触している状態で、上記円筒状部と、上記軸部または上記環状部材との間を密封する可動式リングと
   を備えることを特徴とする十字軸継手。
2. 請求項１に記載の十字軸継手において、
   上記密封装置は、
   上記円筒状部の内周面に内嵌されて固定された芯金部材と、
   上記芯金部材に固着された弾性部材と
   を有し、
   上記弾性部材は、径方向の内方かつ軸方向の上記十字形軸の中心側に延在して、上記軸部または上記環状部材に摺接するリップを有していることを特徴とする十字軸継手。
3. 請求項１または２に記載の十字軸継手において、
   上記環状部材を備え、
   上記環状部材は、上記軸部の径方向の外方に突出するリング移動阻止部を有し、
   上記リング移動阻止部は、上記可動式リングの上記リング移動阻止部よりも上記軸方向の上記十字形軸の中心側への移動を阻止していることを特徴とする十字軸継手。

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