JP2011027162A - 自在継手の軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により、コロ軸全体に潤滑油が円滑に行き渡り、かつ複数列のコロ軸において列ごとの相対移動を防ぎ、コロ軸の焼き付きや摩損の発生を防止し、安定した動作が長期に渡って維持されることによって、耐久性を向上させて、長寿命化を図る。
【解決手段】十字軸の軸受におけるコロ軸５を全て同径にし、かつ上段のコロ軸列５−１において短いコロ軸５０と長いコロ軸５１とを交互に配し、下段のコロ軸列５−２において上段のコロ軸列５−１の短いコロ軸５０に対応させて長いコロ軸５１を配し、かつ上段のコロ軸列５−１の長いコロ軸５１に対応させて短いコロ軸５０を配す。
【選択図】図２

Description

本発明は、自在継手の軸受に係り、特に、十字軸のコロ軸受の構造に関するものである。

従来一般的な自在継手の十字軸においては、４方向に突出する軸部に、複数列にコロが並設された構造の軸受がそれぞれ設けられており、各軸にそれぞれ油孔が穿設されて、全油孔に対して軸受潤滑用の潤滑油、例えば、グリースが給油される構成になっている（例えば、特許文献１，２参照）。

図３は従来の自在継手の十字軸の一部断面図である。

図３において、十字軸１００は、互いに垂直な方向に基部１０１から突出する４本の軸部１０２が設けられており、各軸部１０２の先端部に軸受１０３がそれぞれ設けられている。軸受１０３の内側と軸部１０２の外側間には上下複数列（本例では上下２列のものを示している）のコロ軸１０４が介在し、軸受１０３の軸部１０２の外側に対して軸受１０３の周方向への回転を可能にしている。

前記各軸部１０２には、断面十字状に油孔１０５が基部１０１を通って貫通している。油孔１０５は基部１０１の中心部を通り、一方の軸部１０２から他方の軸部１０２へ延在するように形成されている。

各油孔１０５の軸受１０３側には、軸受１０３の外部に一部が突出するように給油部１０６がそれぞれ設けられている。この給油部１０６から対応する油孔１０５へ潤滑油が給油される。

前記構成の十字軸１００において、各給油部１０６から油孔１０５へ潤滑油が給油された後、各給油部１０６の開口は閉鎖される。

そして、自在継手の動作時には、各油孔１０５内の潤滑油が軸受１０３の天板部１０３ａ部分を通って、各コロ軸１０４部分へ達することにより、円滑な継手動作が行われるようになっている。

そして、従来の一般的な十字軸の軸受１０３は、図３に示すように、軸受１０３の内側と軸部１０２の外側間に上下複数列（本例では上下２列のものを示している）のコロ軸１０４が配され、さらにコロ軸１０４の複数個が、図４に示す軸受部分の平面断面図のように、軸受１０３の内側と軸部１０２の外側間の周囲に互いに密接するように並設されている構成のものである。

特開２００５−１１４０１７号公報 実用新案登録第３１１３２２１号公報

自在継手の十字軸は、各種機器に設けられて構造上、多方面からの負荷を受けるものである。そのため軸受１０３では激しい回転運動および摺動運動が行われ、コロ軸に供給されるグリースなどの潤滑油の不足による潤滑低下、あるいはコロ軸の焼付けが生じやすく、さらに、コロ軸の摩損による軸受の耐久性の低下などに対応することが問題である。

そこで、本発明者らは、この種の十字軸における軸受について検討し、鋭意研究した結果、下記のような技術課題を見出した。

図５は従来の十字軸における軸受のコロ軸を展開して示す配列図であって、各コロ軸１０４は軸方向の長さが全て同じであり、これらのコロ軸１０４が並設された状態では、コロ軸１０４の端面１０４ａの配置位置が、コロ軸１０４の径方向（周方向）で一致し、コロ軸１０４の端部に形成されている面取部１０４ｂの位置も一致している。

このため、図５に示すように、隣接するコロ軸１０４における各面取部１０４ｂの位置が合致して、この部位が潤滑油の溜まる隙間（油溜）Ａとなる。

通常、潤滑油は、コロ軸１０４の端面１０４ａ側からコロ軸１０４間の側面へと流れ、コロ軸１０４間の油溜Ａにて溜り、さらに、隣接するコロ軸１０４の端面１０４ａと側面とに流れ、潤滑油がコロ軸１０４全体に行き渡るようにして潤滑作用が行われる。

しかし、従来において、油溜Ａは、コロ軸１０４の上下方向において同一位置に存在する。よって、油溜Ａからコロ軸１０４の側面を潤滑油が流れるが、油溜Ａからコロ軸１０４の全側面に行き渡る距離が長く、時として、潤滑油がコロ軸１０４の全側面に行き渡らず、これにより潤滑油不足が生じて、コロ軸受の焼付けの原因となる。

また、十字軸部分の摺動方向に偏荷重が加わって、上下のコロ軸列に対する負荷が異なると、コロ軸１０４の端面１０４ａの位置が、コロ軸１０４の周方向において同じであるため、場合によって、図６に示すように、上段のコロ軸列１０４−１と下段のコロ軸列１０４−２間に相対的に滑り移動が生じ、上下段のコロ軸列１０４−１，１０４−２に動作の偏りが発生する。

これはコロ軸１０４の端面１０４ａの配置位置が横方向で一致しているため、潤滑油がコロ軸１０４の側面からコロ軸１０４の端面１０４ａへと回り込みやすくなり、上下接合するコロ軸１０４の端面１０４ａどうしで相対的摺動が生じやくなることにより発生する。

このことは、上下のコロ軸１０４において摩耗に差が生じることになり、動作の安定性を低下させ、軸受寿命を短くする原因となる。

さらに、前記のように上下接合するコロ軸１０４の端面１０４ａどうしで相対的摺動が生じる際、各コロ軸１０４における移動量は全て同じにはならず、移動抵抗に差があると、同じ列の隣接するコロ軸１０４間に隙間Ｃが生じてしまう。そして、図７に示すように、前記隙間にてコロ軸１０４’の倒れを生じさせてしまうことがある。

これらの現象は、軸受１０３の動作不良を生じさせる原因となり、軸受動作の安定性に問題であると共に、一部のコロ軸に過負荷が加わることになり、軸受寿命を短くする原因となる。

そこで、本発明は、前記従来技術の課題を解決し、簡単な構成により、コロ軸全体に潤滑油が円滑に行き渡り、複数列のコロ軸において列ごとの相対移動を防ぎ、コロ軸の焼き付きや摩損の発生を防止し、安定した動作を長期に渡って維持させることにより、耐久性を向上させて、長寿命化を図るようにした自在継手の軸受を提供することを目的とする。

前記目的を解決するため、請求項１に記載の発明は、基部に対して４方向に突出する軸部の先端部にそれぞれ設けられ、各軸受に対し前記各軸部に設けられた油孔を通して潤滑油が供給される構成の自在継手の軸受において、軸受本体の内周部と前記軸部の外周部との間に上下複数列にコロ軸を配し、該コロ軸を前記軸受本体の内周部と前記軸部の外周部との間に互いに密接して並設し、かつ隣接するコロ軸において同径で軸方向の長さが異なるコロ軸を組み合わせて配設してなることを特徴とし、この構成によって、隣接する各コロ軸において上下のコロ軸における端面位置が異なり、しかも、端面の周部にて形成される隙間（油溜）が隣り合うコロ軸の側部途中に位置することになり、隣り合うコロ軸が互いに移動を規制し合うことになる。さらに、油溜が各コロ軸の側部途中に位置するため、潤滑油がコロ軸全体に回り込みやすくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の自在継手の軸受において、長さの異なるコロ軸を交互に配設したことを特徴とし、この構成によって、コロ軸は軸方向と軸方向に直交する方向にコロ軸の端面位置，油溜位置が交互に配置されることになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の自在継手の軸受において、長さの異なるコロ軸の組み合せは、上下において長軸と短軸との組合せであり、かつ長軸と短軸ごとに長さが同じであることを特徴とし、コロ軸の種類を増やさずに、長さの異なるコロ軸の組み合せを実現できる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の自在継手の軸受において、コロ軸は端面周囲に面取部が形成されていることを特徴とし、この構成によって、面取部間において油溜が確実に形成される。

本発明の自在継手の軸受によれば、隣接する各コロ軸において上下のコロ軸における端面位置が異なり、しかも、端面の周部にて形成される隙間（油溜）を、隣り合うコロ軸の側部中央部分に位置させることができるため、従来に比べてコロ軸の側部に潤滑油が達する距離が短くなり、潤滑油がコロ軸全体に回り込みやすくなって、コロ軸全体に潤滑油が円滑に行き渡りやすくなる。また、従来のようにコロ軸の端面位置が一致せず、隣り合うコロ軸が互いに移動を規制し合うことになるため、コロ軸において列ごとの相対移動がなくなる。

よって、本発明によれば、コロ軸の焼き付きや摩損の発生を防止して、安定した動作が長期に渡って維持され、耐久性を向上させ，長寿命化を図ることができる自在継手の軸受が実現する。

本発明に係る自在継手における十字軸の実施形態の一部断面図 本実施形態の十字軸における軸受のコロ軸を展開して示す配列図 従来の自在継手の十字軸の一部断面図 一般的な軸受のコロ軸の配列を示す平面断面図 従来の十字軸における軸受のコロ軸を展開して示す配列図 従来の十字軸における不具合状態の説明図 従来の十字軸における他の不具合状態の説明図

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る自在継手における十字軸の実施形態の一部断面図、図２は本実施形態の十字軸における軸受のコロ軸を展開して示す配列図である。

図１において、十字軸１は、互いに垂直な方向に基部２から突出する４本の軸部３が設けられており、各軸部３の先端部に軸受４がそれぞれ設けられている。軸受４の内側と軸部３の外側間には上下複数列（本例では上下２列のものを示している）のコロ軸５が介在し、軸受４の軸部３の外側に対して軸受４の周方向への回転を可能にしている。

前記各軸部３には、断面十字状に油孔６が基部２を通って貫通している。油孔６は基部２の中心部を通り、一方の軸部３から他方の軸部３へ延在するように形成されている。

各油孔６の軸受４側には、軸受４の外部に一部が突出するように給油部７がそれぞれ設けられている。この給油部７から対応する油孔６へ潤滑油が給油される。

前記構成の十字軸１において、各給油部７から油孔６へ潤滑油が給油された後、各給油部７は閉鎖される。そして、自在継手の動作時には、各油孔６内の潤滑油が、軸受４の天板部４ａ部分を通って、各コロ軸５部分へ達することにより、円滑な継手動作が行われるようになっている。

そして、軸受４は、軸受４の内側と軸部３外側間に上下複数列（本例では上下２列のものを示している）のコロ軸５が配され、さらにコロ軸５の複数個が、図４に示すように、平面状態では、軸受４の内側と軸部３の外側間の周囲に互いに密接するように並設されている構成のものである。

本実施形態の前記構成は、基本的には図３に示す自在継手と同様な構成であるが、軸受４の内部構成が異なる。

すなわち、本実施形態では、軸受４のコロ軸５は、全て同径であるが、上下および隣り合うコロ軸５において、それぞれその長さが異なるコロ軸を組み合わせて配設している点が、図３に示す軸受１０３の構成とは異なる。

図２において、上段のコロ軸列５−１では短いコロ軸５０と長いコロ軸５１とが交互に配され、これらの長短のコロ軸５０，５１に対応して、下段のコロ軸列５−２に短いコロ軸５０と長いコロ軸５１とを交互に配設する。

すなわち、本例では、下段のコロ軸列５−２において、上段のコロ軸列５−１の短いコロ軸５０に対応させて長いコロ軸５１が配され、かつ上段のコロ軸列５−１の長いコロ軸５１に対応させて短いコロ軸５０が配されている。

このため、隣接する各コロ軸５０，５１において、上下と横方向のコロ軸５０，５１における端面５０ａ，５１ａの接合位置が異なり、しかも、端面５０ａ，５１ａの周部に形成された面取部５０ｂ，５１ｂにて形成される隙間（油溜）Ａが、隣接する長いコロ軸５１の側部途中（本例では略中間位置）に位置することになる。

よって、本実施形態では、コロ軸５０，５１における端面５０ａ，５１ａの接合位置が異なり、従来例のように一直線上にないため、コロ軸５０，５１の径方向（周方向）において隣り合うコロ軸５０，５１が、互いに移動を規制し合うことになる。さらに、油溜Ａが各長いコロ軸５１の中間部に位置するため、長いコロ軸５１であっても潤滑油が全体に回り込みやすくなる。

したがって、本実施形態では、軸受４において、長さに長短の差があるコロ軸５０，５１を用いて、これらのコロ軸５０，５１を、交互に前記のように互い違いになるように配列したことにより、コロ軸５０，５１における端面５０ａ，５１ａの周部により形成される油溜Ａとなる隙間が、図４に示す従来構造に比して多くなるため、コロ接触面に潤滑油が常に供給される状態になり、従来よりも潤滑油による潤滑性が向上する。

また、本実施形態では、上段のコロ軸列５−１と下段のコロ軸列５−２との端面において、図６に示す従来のような滑りが発生せず、しかも、図７に示すようなコロ軸間に隙間が生じて、コロ軸が倒れるなどの動きの偏りが起きない。したがって、各コロ軸が円滑に動作して、特定のコロ軸が摩耗することがない。よって、軸受寿命を向上させることができる。

さらに、本実施形態では、前記油溜Ａが多くなったことと、および上段と下段とのコロ軸において動きの偏りがなくなったことにより、潤滑性とコロ軸の運動とが改善されるため、十字軸継手の転動面および軸受の焼付けの発生や、十字軸継手の転動面の剥離などの不具合の発生を防止することができる。

なお、コロ軸５０，５１の長さ、および軸線方向の個数は、軸線方向における全コロ軸の長さを加算した全長が同じであれば、特定されるものでなく、各コロ軸の長短の長さ、およびコロ軸の軸方向の個数は任意に設定してよい。

ただし、短いコロ軸５０の長さを全て一定に設定し、かつ長いコロ軸５１の長さも全て一定に設定することにより、コロ軸の種類を増やさずに、最も簡単に前記配置構成にすることができる。

また、本実施形態では、コロ軸列は軸方向に上下２段の例を示したが、コロ軸列の段数は２列以上であれば特に限定されない。

本発明は、車両や圧延機など各種機器において使用される自在継手全てに適用され、特に、安定して動作し、かつ耐久性を備えた軸受を具備する十字軸であるため、各種機器の連結継手部分に実施可能である。

１ 十字軸
２ 基部
３ 軸部
４ 軸受
５ コロ軸
５−１ 上段のコロ軸列
５−２ 下段のコロ軸列
５０ 短いコロ軸
５１ 長いコロ軸
５０ａ，５１ａ 端面
５０ｂ，５１ｂ 面取部
６ 油孔
７ 給油部
Ａ 隙間（油溜）

Claims (4)

1. 基部に対して４方向に突出する軸部の先端部にそれぞれ設けられ、各軸受に対し前記各軸部に設けられた油孔を通して潤滑油が供給される構成の自在継手の軸受において、
   軸受本体の内周部と前記軸部の外周部との間に上下複数列にコロ軸を配し、該コロ軸を前記軸受本体の内周部と前記軸部の外周部との間に互いに密接して並設し、かつ隣接するコロ軸において同径で軸方向の長さが異なるコロ軸を組み合わせて配設してなることを特徴とする自在継手の軸受。
2. 長さの異なる前記コロ軸を交互に配設したことを特徴とする請求項１記載の自在継手の軸受。
3. 長さの異なる前記コロ軸の組み合せは、上下において長軸と短軸との組合せであり、かつ長軸と短軸ごとに長さが同じであることを特徴とする請求項１または２記載の自在継手の軸受。
4. 前記コロ軸は端面周囲に面取部が形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の自在継手の軸受。

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