(57)【要約】【課題】クロスピン先端部に加わる局部的な荷重を低減することによってクロスピン先端の圧縮疲労による剥離をなくし、使用寿命を延ばすことができるユニバーサルジョイントを提供する。【解決手段】十字型のクロスピン１とヨーク６との間にベアリングを配置したユニバーサルジョイントにおいて、内輪３の外周と外輪５の内周との間隙を軸２の先端側ほど大きくして、トルクを受けたときに接触面をほぼ均等とし、軸２の先端部に加わる荷重を低減した。なおベアリングの内輪３をクロスピン１の軸２に対して嵌め込み式とし、ベアリングのみの交換を可能とすることができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字型のクロスピンとヨークとの間にベアリングを配置したユニバーサルジョイントにおいて、ベアリングの内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくしたことを特徴とするユニバーサルジョイント。
【請求項２】
ベアリングの内輪をクロスピンの軸に対して嵌め込み式とした請求項１に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項３】
ベアリングのころの内周と内輪の外周との間隙を軸の先端側ほど大きくした請求項１または２に記載のユニバーサルジョイント。
【請求項４】
ベアリングのころの外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくした請求項１または２に記載のユニバーサルジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的大きなトルクを伝達するのに適したユニバーサルジョイントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば製鉄工場で用いられる圧延機においては、原動機の動力はスピンドルを介して圧延ロールに伝えられるが、圧延ロールは上下動するために原動機とスピンドルの間やスピンドルと圧延ロールの間にはそれぞれユニバーサルジョイントが使用されている。ユニバーサルジョイントは例えば図１１に示すように、駆動側の軸と従動側の軸にそれぞれ連結されるヨークと、ヨークの間に組み込まれる十字型のクロスピンから構成されている。
【０００３】
図１２に示すように、クロスピン１とヨーク６の間には、複列のころ４を備えたベアリングが装着されている。従来はクロスピン１の軸２とベアリングは一体化されており、ベアリングの外輪５がヨーク６に嵌め込まれている。
【０００４】
ところがこのようなユニバーサルジョイントにおいては、大きいトルクがかかると図１３に示すようにクロスピン１の軸２がヨーク６に対して傾斜してその先端部に局部的に高い荷重が加わり、長期間使用すると疲労剥離が発生しやすいという問題があった。この場合にはクロスピンの外周を研磨して再利用することも行われていたが、数回研磨した段階で再利用することもできなくなり、コストが嵩むという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決し、クロスピン先端部に加わる局部的な荷重を低減することによってクロスピン先端の圧縮疲労による剥離をなくし、使用寿命を延ばすことができるユニバーサルジョイントを提供するためになされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明のユニバーサルジョイントは、十字型のクロスピンとヨークとの間にベアリングを配置したユニバーサルジョイントにおいて、ベアリングの内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくしたことを特徴とするものである。なお、ベアリングの内輪をクロスピンの軸に対して嵌め込み式とすることが好ましい。また、ベアリングのころの内周と内輪の外周との間隙を軸の先端側ほど大きくした構造、あるいはベアリングのころの外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくした構造とすることができる。
【０００７】
本発明のユニバーサルジョイントは、内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端側ほど大きくしたので、トルク伝達時にクロスピンの軸がヨークに対して傾斜しても、内輪全体がほぼ均等に接することとなり、軸の先端部に加わる局部的な荷重が軽減される。このためクロスピン先端の圧縮疲労による剥離をなくし、使用寿命を延ばすことができる。また、ベアリングの内輪をクロスピンの軸に対して嵌め込み式とすれば、内輪が磨耗した場合にも内輪のみを交換すればよく、クロスピン自体は継続使用することができる利点がある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図を参照しながら説明する。
図１は第１の実施の形態を示すもので、クロスピン１の円柱状の軸２に、先端に行くにしたがって肉薄のテーパ加工を施したベアリングの内輪３が焼き嵌めしてあり、ころ４、ベアリングの外輪５を組み付けてヨーク６に組み込んである。内輪３の外径は直線テーパ加工されて軸２の先端方向に行くにしたがって小さく加工されており、これによって軸２の先端方向に行くにしたがって大きな間隙がころ４の内周と内輪３の外周との間に形成されることとなる。なお内輪３のテーパ加工は内側、外側いずれに施してもよく、図ではテーパを誇張して表してあるが、実際のテーパ量は１０μｍ乃至１００μｍ程度である。
【０００９】
このユニバーサルジョイントにトルクが加わると、図２に示すように軸２が傾斜することは従来と同様である。しかし内輪３の外径が先端に行くにしたがって小さくなっており、ころ４の内周と内輪３の外周との間隙は大きくなっているので、内輪３の外周がころ４の内周に均等に密着することになる。これによって荷重が軸２、内輪３の先端に集中することがなくなり、疲労強度が上昇して疲労剥離が防止される。しかもこの実施形態のようにベアリングの内輪３を焼き嵌めしておけば、長期間の使用による疲労によって損耗、剥離等が生じた場合にもベアリングの内輪３を交換することにより、クロスピン１は半永久的に使用できることとなり、ベアリングの使用寿命が長くなる利点がある。
【００１０】
図３は第２の実施形態を示すもので、基本的には上記の実施の形態のものと同一であるが、ベアリングの内輪外周に曲線状のテーパ加工が施してある。この場合にも図４に示すように、トルクを受けたときの荷重が軸２、内輪３の先端に集中することが防止できる。なお、最適なテーパ形状やテーパ量は負荷条件やクロスピンの大きさにより異なるので、三次元有限要素法（ＦＥＭ）解析等により計算して荷重が均一になるように定めることが好ましい。
【００１１】
図５と図６は第３の実施形態を示すもので、クロスピン１の軸２に先端に行くにしたがって外径が小さくなるテーパ加工が施してあり、これにテーパ加工していないベアリングの内輪３を焼き嵌めすることにより、内輪３の外径を軸２の先端方向に行くにしたがって小さくしたものである。なお、内輪３を焼き嵌めするほかに、クロスピン１の軸２と一体に形成しておくこともできる。
【００１２】
図７、図８は第４の実施形態を示すもので、ベアリングの外輪５の内径を先端に行くにしたがって大きくするテーパ加工が施してある。これにより、ころ４の外周と外輪５の内周との間には軸２の先端方向にいくにしたがって大きくなる間隙が形成されることになる。荷重が加わると図８に示すようにころ４の全体が外輪５の内周に均等に押し付けられ、軸２、内輪３の先端に荷重が集中することがない。
【００１３】
図９、図１０は第５の実施形態を示すもので、ヨーク６の内周を先端側ほど広がるようにテーパ加工したものである。この場合にも他の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なおいずれの実施形態においても、内輪３はクロスピン１の軸２に焼き嵌めされており、ベアリングを交換することによりクロスピン１の軸２自体は継続的に使用できる構造となっている。しかし前記したように、内輪３をクロスピン１の軸２と一体に形成しておくこともできる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は前記実施の形態によっても明らかなように、内輪の外周と外輪の内周との間隙を軸の先端方向に行くにしたがって大きくしたので、トルクが加わったときに荷重が軸の先端に集中することがなくなり、疲労剥離が生ずることがない利点がある。本発明によればベアリングの先端のころ荷重が２０％程度低下し、ベアリング寿命を約２倍に向上できることを確認した。また請求項２の発明のように、クロスピンの軸にベアリングの内輪を嵌め込んで内輪を交換可能としておけば、長期間の使用による疲労によって損耗、剥離等が生じた場合にも内輪を交換することによりクロスピンを半永久的に使用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す要部断面図である。
【図２】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図３】第２の実施形態を示す要部断面図である。
【図４】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図５】第３の実施形態を示す要部の断面図である。
【図６】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【図７】第４の実施形態を示す要部断面図である。
【図８】荷重を加えた状態を示す要部の断面図である。
【図９】第５の実施形態を示す要部断面図である。
【図１０】荷重を加えた状態を示す要部の断面図である。
【図１１】従来のユニバーサルジョイントの分解斜視図である。
【図１２】従来のユニバーサルジョイントの要部断面図である。
【図１３】荷重を加えた状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１　クロスピン
２　軸
３　内輪
４　ころ
５　外輪
６　ヨーク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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