(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
十字軸継手を備える推進軸であって、少なくとも前記十字軸継手の１８０度対向する２つの外輪カップとその連結相手との当接部分、ならびに前記２つの外輪カップと連結相手とを結合するボルトのねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜が形成されており、
前記２つの外輪カップを連結相手に対して前記ボルトにより結合した状態において、少なくとも前記各外輪カップと連結相手との当接部分の外表面ならびに前記各外輪カップとボルトの頭部座面との当接部分の外表面が、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜で被覆されている、ことを特徴とする推進軸。
【請求項２】
十字軸継手を備える推進軸であって、少なくとも前記十字軸継手の１８０度対向する２つの外輪カップとその連結相手との当接部分、ならびに前記２つの外輪カップと連結相手とを結合するボルトのねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜が形成されており、
前記十字軸継手の各外輪カップを連結相手に対して前記ボルトにより結合した状態において、これら各部材の継ぎ目を含む外表面全体が、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜で被覆されている、ことを特徴とする推進軸。
【請求項３】
請求項１または２に記載の推進軸において、前記絶縁膜が、セラミックのコーティング膜とされている、ことを特徴とする推進軸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、十字軸継手を備える推進軸に関する。この推進軸としては、例えば気動車などに用いられるドライブシャフトなどが挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、気動車などに用いられる推進軸は、その軸体や継手が鋼材などの導電材料で形成されている。そのため、気動車が電車と連結される場合、電車から連結器、気動車車両、エンジン、推進軸、台車、車輪、レールと電流が流れることになる。
【０００３】
この推進軸の動力伝達経路に転がり軸受や歯車機構などの転動、摺動部分が存在すると、この転がり軸受の軌道面や、種々な摺動部分が電蝕により損傷することがある。
【０００４】
これに対して、従来では、２つの軸体を十字軸継手により連結した構造の推進軸において、実開平５−５４８２７号公報に示すように、十字軸継手のころ軸受にセラミックあるいは金属芯にセラミックコーティングを施したころを使用することにより、２つの軸体間の通電を遮断することが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来例では、ころ全体をセラミックとする場合だと高コスト化を余儀なくされるし、セラミックコーティングの場合だところの径寸法誤差が大きくなりやすく、転がり特性の低下が懸念される。
【０００６】
これに対して、本願出願人は、２つの軸体を連結する十字軸継手の外輪カップと軸体との当接部分、ならびに外輪カップと軸体とを結合するボルトのねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜を形成することを提案している。この場合、きわめて希とは考えられるが、雨水などの不確定な導電物が外輪カップと軸体との当接部分や外輪カップとボルトの頭部座面との当接部分に染み込むようなことがあると、通電を許容することになりかねない。
【０００７】
したがって、本発明は、十字軸継手を用いた推進軸において、雨水などの不確定な導電物による通電を回避できるようにすることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の推進軸は、十字軸継手を備えるもので、少なくとも前記十字軸継手の１８０度対向する２つの外輪カップとその連結相手との当接部分、ならびに前記２つの外輪カップと連結相手とを結合するボルトのねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜が形成されており、前記２つの外輪カップを連結相手に対して前記ボルトにより結合した状態において、少なくとも前記各外輪カップと連結相手との当接部分の外表面ならびに前記各外輪カップとボルトの頭部座面との当接部分の外表面が、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜で被覆されている。
【０００９】
本発明の請求項２の推進軸は、十字軸継手を備える推進軸であって、少なくとも前記十字軸継手の１８０度対向する２つの外輪カップとその連結相手との当接部分、ならびに前記２つの外輪カップと連結相手とを結合するボルトのねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜が形成されており、前記十字軸継手の各外輪カップを連結相手に対して前記ボルトにより結合した状態において、これら各部材の継ぎ目を含む外表面全体が、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜で被覆されている。
【００１０】
本発明の請求項３の推進軸は、上記請求項１または請求項２において、前記絶縁膜が、セラミックのコーティング膜とされている。
【００１１】
以上、要するに、本発明では、絶縁膜により外輪カップと連結相手との当接部分での通電を遮断するようにした推進軸において、これら外輪カップと連結相手との当接部分の外表面や、外輪カップと各ボルトの頭部座面との当接部分の外表面を保護膜で覆うことにより、これらの当接部分に対して雨水や泥水がかかった場合でも、前記各当接部分への水分染み込みを防止するようにしている。これにより、前記各当接部分に対する水分の直接接触が回避されるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図５に示す各実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１ないし図５は本発明の一実施形態にかかり、図１は、推進軸を部分的に断面した側面図、図２は、図１の推進軸の十字軸継手周辺の分解斜視図、図３は、図１の十字軸継手単体の正面図、図４は、図３の（４）−（４）線断面の矢視図、図５は、十字軸継手の外輪カップの一部の断面図である。
【００１４】
図中、Ａは推進軸の全体を示し、この推進軸Ａは、第１軸体１と第２軸体２とを十字軸継手３を用いて直線状に連結した構成である。
【００１５】
第１軸体１は、筒軸部材１１と凸軸部材１２とをボールスプラインユニット１３を介して軸方向伸縮可能に連結した構成である。この筒軸部材１１の一方軸端には、十字軸継手３が取り付けられるヨーク１４が設けられている。また、第２軸体２の一方軸端にも、十字軸継手３が取り付けられるヨーク２１が設けられている。なお、上記各ヨーク１４，２１は、それぞれ、端面の１８０度対向する位置にキー溝付きの凸部が形成されたものである。
【００１６】
十字軸継手３は、十字軸３１および４つのころ軸受３２を備える周知の構成である。この十字軸継手３は、その１８０度対向する２つのころ軸受３２の外輪カップ３３が、第１軸体１のヨーク１４に対して、また、残り２つのころ軸受３２の外輪カップ３３が、第２軸体２のヨーク２１に対して、それぞれボルト４により取り付けられている。なお、ボルト４の頭部と外輪カップ３３の座面との間には、座金５が介在されている。
【００１７】
ところで、上述した構成の推進軸Ａは、２つの軸体１，２および十字軸継手３のそれぞれの主要部分が鋼材により形成されているため、このままでは、第１軸体１から第２軸体２までの各連結部分が金属接触することになり、通電を許容することになる。
【００１８】
これに対して、この実施形態では、十字軸継手３の各外輪カップ３３において、各ヨーク１４，２１に対して当接する面および当接する可能性のある面（図１ないし図３参照）に絶縁膜６を形成しているとともに、各外輪カップ３３と各ヨーク１４，２１とを結合する各ボルト４において、ねじ部を除く軸部および頭部の座面に絶縁膜６を形成している。これにより、第１軸体１から第２軸体２までの各連結部分が金属接触せずに絶縁膜６を介して接触することになり、第１軸体１と第２軸体２との間の通電が遮断されるようになる。
【００１９】
なお、前述の絶縁膜６は、例えばセラミックの溶射によるコーティング膜とすることができる。このセラミック材としては、焼結助剤として、イットリア（Ｙ2Ｏ3）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、その他、適宜、窒化アルミ（ＡｌＮ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、スピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）、を用いた窒化けい素（Ｓｉ3Ｎ4）を主体とするものの他、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や炭化けい素（ＳｉＣ）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などを用いることができる。この他、絶縁膜６は、絶縁性を有するものであればよく、セラミック以外の材料を選択することができる。
【００２０】
このように、絶縁膜６をセラミックコーティング膜とする場合には、ボルト４の締め付け時に、前述した座金５を用いることが有効となる。つまり、この座金５を用いていれば、ボルト４の締め付け時に、ボルト４の頭部座面と座金５と外輪カップ３３の座面との各接触部分において、ボルト４の頭部座面に形成してある絶縁膜６と座金５との接触部位の摩擦抵抗が、座金５と外輪カップ３３の座面との接触部位の摩擦抵抗よりも大となるので、ボルト４と座金５とが共回りして、この座金５が外輪カップ３３の座面に対して摺接することになる。このようにボルト４の締め付け時に、ボルト４の頭部座面に形成してある絶縁膜６がせん断荷重を受けなくなって無理にねじられなくなるので、絶縁膜６が割れたり剥がれたりせずに済むようになり、絶縁膜６による絶縁作用が確実に発揮できるようになる。
【００２１】
また、この実施形態では、上記絶縁対策の他に、下記するような絶縁対策を施している。
【００２２】
第１には、図５に示すように、外輪カップ３３のボルト挿通孔３４における一方側開口の内周面に拡径する拡径部３４ａが設けられていて、この拡径部３４ａの内周面に絶縁材７が設けられている。なお、前述の絶縁材７としては、例えば絶縁性を有する接着剤や環体とすることができる。このうち、絶縁性接着剤については、シリコンを主成分とする液状ガスケット、具体的には株式会社スリーボンド社製の商品名スリーボンド１２１５などとするのが好ましい。この場合、外輪カップ３３のボルト挿通孔３４と第１、第２軸体１，２のボルト穴１５，２２とにまたがって、温度変化に伴う結露などの水分が発生しても、前記両者間の通電を阻止することができる。
【００２３】
第２には、ボルト４の頭部に対して絶縁材からなるキャップ８を外嵌している。このキャップ８は、ボルト４の頭部周面を覆って、外輪カップ３３のボルト座面に当接するように取り付けられている。
【００２４】
第３には、外輪カップ３３において十字軸３１の軸端が挿入される穴３５の開口側端面での絶縁膜６の形成領域を広げている。具体的に、通常、外輪カップ３３の穴３５の開口側周縁には、若干隆起した環状隆起部３６が設けられており、この環状隆起部３６において外輪カップ３３のヨーク側端面寄りの外周部分に切欠き３６ａを設けることにより、環状隆起部３６の周縁から外輪カップ３３のヨーク側端面までの沿面距離を可及的に長くさせている。この環状隆起部３６の周縁から外輪カップ３３のヨーク側端面までの領域の表面に、絶縁膜６を形成することにより、当該絶縁膜６の形成領域を可及的に広げている。
【００２５】
次に、本発明の特徴を説明する。第１、第２軸体１，２のヨーク１４，２１と、外輪カップ３３と、ボルト４のすべての外表面を、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜９で被覆している。
【００２６】
具体的には、図５に示すように、第１軸体１の２つのヨーク１４に十字軸継手３の２つの外輪カップ３３をボルト４により取り付けた状態において、各外輪カップ３３、ヨーク１４ならびにボルト４の外部に露出する部分に、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜９を被覆する。このとき、外輪カップ３３とヨーク１４との当接部分の外表面ならびに、外輪カップ３３とボルト４の頭部座面との当接部分の外表面にも、保護膜９を被覆する。
【００２７】
さらに、第２軸体２の２つのヨーク２１に十字軸継手３の残り２つの外輪カップ３３をボルト４により取り付けた状態において、各外輪カップ３３、ヨーク２１ならびにボルト４の外部に露出する部分に、絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜９を被覆する。このとき、外輪カップ３３とヨーク１４との当接部分の外表面ならびに、外輪カップ３３とボルト４の頭部座面との当接部分の外表面にも、保護膜９を被覆する。
【００２８】
このように、十字軸継手３と第１、第２軸体１，２との間にできる各要素間のすべての継ぎ目を保護膜９で被覆するので、これらの継ぎ目に雨水や泥水などの水分がかかったとしても、この水分が前記継ぎ目部分へ染み込むことを確実に防止できるようになり、該継ぎ目部分に対する水分の直接接触が回避されるようになる。また、外輪カップ３３とヨーク１４，２１とボルト４の外表面にも保護膜９を被覆しているから、水分の表面付着による各部材間の通電も回避できる。
【００２９】
なお、前述の絶縁性、非吸湿性および弾性を有する保護膜９は、例えば▲１▼シリコンを主成分とする液状ガスケット（株式会社スリーボンド社製の商品名スリーボンド1215）、▲２▼液状ゴム塗料（商品名プラスティ・ディップ・スプレー）、▲３▼アクリル系塗料（商品名Humiseal CHASE CORPORATION）などの液状保護剤により形成される。つまり、これらの液状保護剤を上述した被覆対象に対して塗布して、自然あるいは強制的に乾燥すれば、弾性を持つ状態に固められた保護膜９が得られるのである。この保護膜９は、絶縁性を有するだけでなく、水分をはじくとともに、何かがぶつかったとしてもひび割れしたり剥離したりしにくい性質を有しており、保護効果を長期間持続できる。
【００３０】
以上説明したように、上記実施形態では、第１、第２軸体１，２間の通電を、絶縁膜６を用いて遮断するようにした構成の推進軸Ａにおいて、水分のような不確定な導電物による通電を保護膜９を用いて確実に阻止するようにしている。このため、十字軸継手３のころ軸受３２の軌道面や第１軸体１のボールスプラインユニット１３のボール転動面に、いわゆる電蝕が発生するのを確実に回避することができ、ころ軸受３２やボールスプラインユニット１３の動作安定化や長寿命化を実現できるようになる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。
【００３２】
（１）  上記実施形態では、外輪カップ３３のボルト挿通孔３４における一方側開口の内周面に拡径する拡径部３４ａを設け、この拡径部３４ａの内周面に絶縁材７を設けているが、この拡径部３４ａや絶縁材７を設けないものも本発明に含む。また、ボルト４の頭部に対してキャップ８を外嵌しているが、このキャップ８を無くしてもよい。さらに、外輪カップ３３の環状隆起部３６に切欠き３６ａを設けて、絶縁膜６の形成領域を可及的に広げているが、そのようにしていないものも本発明に含む。
【００３３】
（２）  上記実施形態では、第１軸体１を伸縮可能な構成としているが、伸縮不可能なものとしてもよいし、また、伸縮可能とするためにボールスプラインユニット１３を用いているが、ボールを用いない単純なスプライン嵌合としたものにも本発明を適用することができる。
【００３４】
（３）  上記実施形態では、十字軸継手３に備える４つのころ軸受３２の各外輪カップ３３の所要領域に絶縁膜６を形成しているが、絶縁膜６の形成対象としては、少なくとも、十字軸継手３に備える４つのころ軸受３２のうち、１８０度対向する２つのころ軸受３２のみの各外輪カップ３３の前記所要領域に形成するだけでもよい。この場合、前述の絶縁膜６を形成する２つの外輪カップ３３の結合に用いる計４つのボルト４についてのみ、その所要箇所（ねじ部を除く軸部および頭部の座面）に絶縁膜６を形成すればよい。また、保護膜９についても、少なくとも前述の絶縁膜６を形成した部材の外表面に部分的に被覆するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし請求項３の推進軸では、雨水や温度変化に伴う結露などの水分が、十字軸継手の外輪カップとその連結相手との当接部分や、外輪カップとボルトとの当接部分から染み込むことを確実に防止できるようになるから、十字軸継手の外輪カップとその連結相手との間の万一の通電を回避できるようになる。
【００３６】
しかも、本発明で用いる保護膜が、弾性を有するものであるから、ひび割れしたり剥離したりしにくいなど、保護効果を長期間持続できる。
【００３７】
特に、請求項２のように、絶縁膜を形成した部分の外表面だけでなく、各部材の外表面全体を覆うように保護膜を形成していれば、水分の表面付着による通電も確実に防止できるようになる。
【００３８】
このように、本発明では、推進軸において十字軸継手とそれの連結相手との間の通電を確実に遮断できるようになり、結果的に、推進軸の動力伝達経路に転がり軸受や歯車機構などの転動、摺動部分が存在する場合において、転がり軸受の軌道面や、種々な摺動部分の電蝕を防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の推進軸を部分的に断面した側面図
【図２】図１の推進軸の十字軸継手周辺の分解斜視図
【図３】図１の十字軸継手単体の正面図
【図４】図３の（４）−（４）線断面の矢視図
【図５】図１の十字軸継手の外輪カップの一部の断面図
【符号の説明】
Ａ    推進軸
Ｗ    水分
１    第１軸体
２    第２軸体
３    十字軸継手
４    ボルト
６    絶縁膜
９    保護膜
１４    第１軸体のヨーク
２１    第２軸体のヨーク
３１    十字軸
３２    十字軸継手のころ軸受
３３    ころ軸受の外輪カップ
【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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