(57)【要約】【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
2004218686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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
【図１】
2004218686.tif 000003
【図２】
2004218686.tif 000004
【図３】
2004218686.tif 000005
【図４】
2004218686.tif 000006
【図５】
2004218686.tif 000007
【図６】
2004218686.tif 000008
【図７】
2004218686.tif 000009
【図８】
2004218686.tif 000010