(57)【要約】【課題】スラストワッシャの板厚を従来に比してより薄くしても割れが発生する恐れがなく、もって従来に比してよりコンパクト化を達成することのできる十字軸自在継手を提供する。【解決手段】スラストワッシャ４の表裏両面にそれぞれ外周に沿った面取り４ａ，４ｂを形成し、その面取り４ａ，４ｂの径方向寸法ＬＷ　を、軸受ケース３１の内底面３１ａの外縁に沿って形成された研削逃げ３１ｂの径方向寸法ＬＢ　およびトラニオン２の先端部外周に沿って形成された面取りＬＴ　のいずれよりも大きくすることにより、スラストワッシャ４の両面に対するトラニオン２の先端面２ａ並びに軸受ケース３１の内底面３１ａの接触面を表裏において互いに一致させ、せん断力がスラストワッシャ４に作用することを防止する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸の各トラニオンに、カップ状の軸受ケースとローラからなる軸受が装着され、その軸受ケースの内底面とトラニオンの先端面との間にスラストワッシャが配置されてなる十字軸自在継手において、
上記スラストワッシャの表裏両面にそれぞれ外周に沿った面取りが形成され、その面取りの径方向寸法は、上記軸受ケースの内底面の外縁に沿って形成されている研削逃げの径方向寸法および上記トラニオンの先端部外周に形成されている面取りの径方向寸法のいずれよりも大きいことを特徴とする十字軸自在継手。
【請求項２】
十字軸の各トラニオンに、カップ状の軸受ケースとローラからなる軸受が装着され、その軸受ケースの内底面とトラニオンの先端面との間にスラストワッシャが配置されてなる十字軸自在継手において、
上記各トラニオンの軸心から、その先端部外周に形成されている面取りまでの寸法と、上記軸受ケースの軸心から、その内底面の外縁に沿って形成されている研削逃げまでの寸法とが、互いに略等しいことを特徴とする十字軸自在継手。
【請求項３】
上記各トラニオンの軸心から先端部外周の面取りまでの寸法と、上記軸受ケースの軸心から研削逃げまでの寸法との差が、０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の十字軸自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自在継手に関し、更に詳しくは十字軸を備えてなる十字軸自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
十字軸自在継手においては、一般に、図５に部分断面図を示すように、十字軸５１の各トラニオン５２に、それぞれ軸受５３を装着した構造を有し、各軸受５３は、カップ状の軸受ケース５３１とその軸受ケース５３１の内周面とトラニオン５２の外周面との間に転動自在に配置された複数のニードルローラ５３２によって構成されている。また、例えばプロペラシャフト等の比較的高速度で回転する部位に用いられる十字軸自在継手においては、軸受ケース５３１の内底面５３１ａとトラニオン５２の先端面５２ａとの間に、焼付きの発生を防止するための樹脂材料からなるスラストワッシャ５４が配置される（例えば特開平９−２２９０８７号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のようにスラストワッシャ５４は、トラニオン５２と軸受ケース５３１間に作用するスラスト力を受けることになるが、十字軸継手のコンパクト化のニーズに応えるために、近年、スラストワッシャ５４の板厚は減少の傾向にある。
【０００４】
しかしながら、スラストワッシャ５４の板厚を薄くしていくと、割れが発生する場合があり、板厚の薄型化には限界があり、ひいては十字軸自在継手のコンパクト化にも限界があった。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、スラストワッシャの板厚を従来に比してより薄くしても割れが発生する恐れがなく、もって従来に比してよりコンパクト化を達成することのできる十字軸自在継手の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の十字軸自在継手は、十字軸の各トラニオンに、カップ状の軸受ケースとローラからなる軸受が装着され、その軸受ケースの内底面とトラニオンの先端面との間にスラストワッシャが配置されてなる十字軸自在継手において、スラストワッシャの表裏両面にそれぞれ外周に沿った面取りが形成され、その面取りの径方向寸法は、軸受ケースの内底面の外縁に沿って形成されている研削逃げの径方向寸法、および、トラニオンの先端部外周に形成されている面取りの径方向寸法のいずれよりも大きいことによって特徴づけられる。
【０００７】
また、同じ目的を達成するため、請求項２に記載の十字軸自在継手は、上記と同様に十字軸の各トラニオンに、カップ状の軸受ケースとローラからなる軸受が装着され、その軸受ケースの内底面とトラニオンの先端面との間にスラストワッシャが配置されてなる十字軸自在継手において、各トラニオンの軸心からその先端部外周に形成されている面取りまでの寸法と、軸受ケースの軸心からその内底面の外縁に沿って形成されている研削逃げまでの寸法とが、互いに略等しいことによって特徴づけられる。
【０００８】
ここで、請求項２に係る発明の十字軸自在継手において、各トラニオンの軸心から先端部外周の面取りまでの寸法と、軸受ケースの軸心から研削逃げまでの寸法を略同一とする構成では、これら両寸法を互いに同一とすることが最も好ましいのであるが、実用的には、請求項３に係る発明のように、これら両寸法の差を０．５ｍｍ以下とすればよい。
【０００９】
本発明者らは、スラストワッシャを薄くしていったときにスラスト力による割れ発生の原因をＦＥＭ（有限要素法）解析等によって鋭意研究した結果、スラストワッシャの割れ発生の原因は、その表面に形成されている油溝のＲ寸法や深さ等のパラメータよりも、以下に示すように、スラストワッシャの表裏両面に対するトラニオンと軸受ケースの各接触面の不一致に依存することが大きいことをつきとめ、本発明に至ったものである。
【００１０】
すなわち、図６に図５の要部拡大断面図を示すように、各トラニオン５２の先端面５２ａの外周部には面取り５２ｂが形成されているとともに、軸受ケース５３１の内底面５３１ａの外縁には、この内底面５３１ａの研削加工のために必要な逃げ、つまり研削逃げ５３１ｂが形成されている。従来の十字軸自在継手においては、図７に図６におけるＡ部を更に拡大した図を示すように、軸受ケース５３１の研削逃げ５３１ｂの径方向寸法ＬＢ　は、トラニオン５２の面取り５２ｂの径方向寸法ＬＴ　よりも大きい。しかも、軸受ケース５３１の内鍔５３１ｃの内径寸法は、トラニオン５２の外径寸法よりも若干小さく、従って、スラストワッシャ５４の表裏面でのトラニオン５２の先端面５２ａ並びに軸受ケース５３１の内底面５３１ａの接触面は互いに一致せず、トラニオン５２の先端面５２ａのスラストワッシャ５４に対する接触面の方が、軸受ケース５３１の内底面５３１ａのスラストワッシャ５４に対する接触面よりも大径の面となる。つまり、両部材のスラストワッシャ５４に対する接触面には、図７に示すようなオフセット量が生じる。
【００１１】
本発明者らによるＦＥＭ解析によれば、スラストワッシャを薄型化していったとき、そのスラストワッシャに作用するスラスト力による割れは、このオフセット量に起因して図７にＳで示す部位に作用するせん断力に依存度が高く、薄型化によってその影響が顕著化したものと判明した。
【００１２】
そこで、本発明においては、このオフセット量をゼロもしくは可及的に少なくすることによって、所期の目的を達成するものである。
【００１３】
請求項１に係る発明においては、スラストワッシャの表裏両面にそれぞれ外周に沿った面取りを形成し、その面取りの径方向寸法ＬＷ　を、上記したトラニオン先端面の面取りの径方向寸法ＬＴ　および軸受ケースの内底面の研削逃げの径方向寸法ＬＢ　のいずれよりも大きくする。これにより、ＬＴ　およびＬＢ　の大きさに係わらず、オフセット量はゼロになる（図２参照）。
【００１４】
一方、請求項２に係る発明においては、トラニオンの軸心から先端部外周の面取りまでの寸法と、軸受ケースの軸心から内底面の研削逃げまでの寸法とを、互いに略同一寸法とすることにより、オフセット量を略ゼロにする。実用的には、請求項３に係る発明のように、これら両寸法との差を０．５ｍｍ以下とすることによって、オフセット量に起因するせん断力による割れの発生を有効に防止し得ることが確かめられている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の要部断面図であって、図２には図１のＡ部拡大図を示す。ここで、図１には、十字軸１の４つのトラニオン２のうちの１つのトラニオン２と軸受３の近傍の軸平行断面図を示しており、他の３つのトラニオン２および軸受３の構造もこの図１ないしは図２に示す構造と同等となっている。
【００１６】
この実施の形態における十字軸自在継手の基本的構造は、従来のものと同等であって、十字軸１の各トラニオン２のそれぞれに軸受３が装着されており、各軸受３は、カップ状の軸受ケース３１の内周面（軌道面）とトラニオン２の外周面との間に転動自在に配置された複数のニードルローラ３２によって構成されている。そして、各トラニオン２の先端面２ａと、軸受ケース３１の内底面３１ａの間に樹脂製のスラストワッシャ４が挿入されている。なお、各軸受３は、それぞれの軸受ケース３１の開放側端部に装着されたシール５と、そのシール５に対向して各トラニオン２の根元部に装着されたスリンガ６によってシールされているとともに、トラニオン２の中心部を通じてグリースが供給されるようになっている。
【００１７】
さて、この例において、各トラニオン２の先端面２ａの外周部に形成されている面取り２ｂの径方向寸法ＬＴ　と、各軸受ケース３１の内底面３１ａの外縁部に形成されている研削逃げ３１ｂの径方向寸法ＬＢ　の関係は、従来のものと同等であって、
ＬＢ　＞ＬＴ　
であり、また、軸受ケース３１の内鍔３１ｃの内径寸法がトラニオン２の外径寸法よりも若干小さいことも従来と同等である。
【００１８】
スラストワッシャ４には、その外周部の表裏両面に面取り４ａ，４ｂが施されており、この各面取り４ａ，４ｂの径方向寸法は互いに等しく、その寸法ＬＷ　は、上記したＬＴ　およびＬＢ　のいずれよりも大きく、従って、
ＬＷ　＞ＬＢ　＞ＬＴ　
の関係にある。
【００１９】
以上のような面取りをスラストワッシャ４の表裏両面に形成することにより、トラニオン２の先端面２ａの外周部の面取り２ｂの径方向寸法ＬＴ　と軸受ケース３１の内底面３１ａの外縁部の研削逃げ３１ｂの径方向寸法ＬＢ　が互いに相違していても、スラストワッシャ４の表裏において、トラニオン２の先端面２ａとの接触面と、軸受ケース３１の内底面３１ａの接触面とが表裏で互いに一致した状態、つまりオフセット量がゼロの状態となる。
【００２０】
従って、この実施の形態によると、オフセットに起因するせん断力がスラストワッシャ４に作用せず、これにより、スラストワッシャ４を従来に比して薄くしても割れが発生せず、その分、十字軸自在継手のコンパクト化を達成することができる。
【００２１】
また、この実施の形態において特に注目すべき点は、トラニオン２および軸受カップ３の形状を全く変更することなく、スラストワッシャ４の表裏に面取り４ａ，４ｂを施すだけでよい点であり、これにより、コストアップ伴うことなく、しかも自在継手としての性能や、軸受ケース３１の内底面の研削工程をはじめとする製造工程に何らの影響を与えることなく、スラストワッシャ４の割れの発生を防止しつつ、自在継手をコンパクト化することができる。
【００２２】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図３はその要部断面図であり、図４はそのＡ部拡大図である。
この例の特徴は、スラストワッシャ４０は従来と同様に特に面取りを施さず、トラニオン２０の先端面２０ａの外周部の面取り２０ｂの径方向寸法ＬＴ　′と、軸受ケース３１０の内底面３１０ａの外縁の研削逃げ３１０ｂの径方向寸法ＬＢ　′とを、それぞれ従来の寸法から互いに近づくように変更することにより、トラニオン２０の軸心から面取り２０ｂまでの寸法ＲＴ　と、軸受ケース３１０の軸心から研削逃げ３１０ｂまでの寸法ＲＢ　とを互いに略同一とした点にある。ＲＴ　とＲＢ　の差は、最も好ましくは図４に示すようにゼロであって、その場合にはオフセット量がゼロとなって上記した実施の形態と同様にスラストワッシャ４０にはせん断力が作用しない。
【００２３】
ただし、ＲＴ　とＲＢ　の寸法差を０．５ｍｍ以下とすることにより、スラストワッシャ４０に作用するせん断力は従来に比して大幅に減少し、スラストワッシャ４０の厚みが１ｍｍ程度である場合には、割れには至らないことが確認されている。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スラストワッシャの表裏へのトラニオン先端面と軸受ケース内底面の接触面のずれ量であるオフセット量をゼロもしくは可及的に小さくしているので、このオフセットに起因してスラストワッシャに作用するせん断力が従来に比して大幅に減少する。その結果、スラストワッシャを従来に比してより薄くしても割れることがなく、十字軸自在継手のコンパクト化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の要部断面図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】従来の十字軸自在継手の部分断面図である。
【図６】図５の要部拡大図である。
【図７】図６のＡ部拡大図である。
【符号の説明】
１　十字軸
２，２０　トラニオン
２ａ，２０ａ　先端面
２ｂ，２０ｂ　面取り
３　軸受
３１，３１０　軸受ケース
３１ａ，３１０ａ　内底面
３１ｂ，３１０ｂ　研削逃げ
３１ｃ　内鍔
４　スラストワッシャ
４ａ，４ｂ　面取り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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