JPH07113421B2 - 自在継手の軸封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、潤滑剤を保有しかつ水分および異物の侵入を
阻止する上で更に有効な自在継手用の内部シールに関す
る。

自在継手の十字ピンとベアリング・カツプ間のシール
は、難しい諸条件を満たさなければならない。十字ピン
のトラニオンおよびベアリング・カツプ間に相対的な回
転運動が存在するため、前記シールは前記シールと前記
十字ピンおよび（または）カツプの封止作用面との間の
運動を生じながら封止機能を提供しなければならない。
これらのシールはまた、自在継手の速い回転運動の間で
も、また自在継手が配置される駆動系の運動中のトルク
を受ける時も、前記カツプの内側面と前記トラニオン間
でカツプ内に潤滑剤を保持しなければならない。しか
し、同時に、ベアリングが周期的に潤滑されるように潤
滑剤の供給口を備えた自在継手の場合には、シールは潤
滑中ベアリングから古い潤滑剤の一部を排出させること
ができなければならない。更に、自在継手のシールは、
少量でもベアリングの故障の原因となり得る水分および
異物の侵入を阻止する上で有効なものでなければならな
い。前記シールはまた、自在継手のヨークに対する前記
十字ピンとカツプの組込みを妨げないように、ベアリン
グの周部を越えて突出してはならない。

従来技術においては、自在継手の十字ピンとベアリング
・カツプ間に使用される多くのシールが公知である。１
つの一般的なシールは、胴部とトラニオンの接合点にお
ける十字ピンの形状と同じ輪郭を有する１つの部分と、
前記封止部材と十字ピンおよびカツプの双方との間の広
い接触領域を提供するように、ベアリング・カツプの開
口端部付近の表面形状と同じ輪郭を有する他の部分とを
有する弾性に富んだ封止部材を含むものである。しか
し、このようなシールは、特に前記封止部材により係合
される十字ピンとカツプの表面が比較的粗く真円度の狂
いを有する時、しばしばその効力が低下する。前記封止
部材の摩滅および摩耗もまた、このような形式のシール
および自在継手の表面において問題となるおそれがあ
る。他の自在継手については下記の米国特許に記載され
ている。即ち、1956年12月11日発行のW.W.Slaghtの米国
特許第2,773,367号、1964年６月30日発行のJ.A.Kayser
の同第3,138,942号、1968年４月16日発行のW.J.Smith,J
r.の同第3,377,820号、1971年６月１日発行のA.Pitner
の同第3,581,524号、1974年１月29日発行のA.Pitnerの
同第3,788,100号、1975年９月23日発行のC.W.Hainesの
同第3,906,746号である。

本発明は、更に有効なシールを提供する多重リツプを備
えた改善された自在継手用内部シールを提供するもので
ある。４個のトラニオンとトラニオンの回りにあって対
応するトラニオンの軸線に事実上直交する平面内にそれ
ぞれが配置された複数の環状の肩部とを具備する十字ピ
ンと、上記トラニオンのそれぞれに対応し開口端が対応
するトラニオンを受設するベアリング・カップであって
上記開口端に隣接して円形横断面の第１の内側部分及び
上記開口端から離隔し第１の内側部分より小径の円筒状
の第２の内側部分を有するとともに上記第１及び第２の
内側部分の間に内側の肩部を有するベアリング・カップ
と、ベアリング・カップの内側の肩部がベアリング・カ
ップの軸線にほぼ直交する平面内にあってかつ上記十字
ピンの肩部の平面とベアリング・カップの肩部の平面と
をほぼ平行ならしめてなることと、ベアリング・カップ
のそれぞれに対して設けられる自在継手用シールであっ
て、該シールは弾性の封止部材からなり、さらに該封止
部材は、事実上半径方向内向きに延びて狭い環状の領域
に沿って上記対応するトラニオンに当接される第１のリ
ップと、事実上半径方向内向きに延びて狭い環状の領域
に沿って上記対応するトラニオンに当接される第２のリ
ップと、狭い環状の領域に沿って上記対応するトラニオ
ンの肩部に当接される第３のリップと、事実上半径方向
外向きに上記第１のリップにほぼ対向して延びて狭い環
状の領域に沿って上記第１の内側部分に当接される第４
のリップと、事実上半径方向外向きに上記第２のリップ
にほぼ対向して延びて狭い環状の領域に沿って上記第１
の内側部分に当接される第５のリップと、狭い環状の領
域に沿ってベアリング・カップの肩部に当接される第６
のリップと、によって構成されかつ第３のリップと第６
のリップとを事実上対向する向きに延設してなる多重リ
ップを備えた自在継手用シールと、からなる自在継手の
軸封装置を特色とする。トラニオンと係合するこの多重
リツプは水分および異物の侵入の阻止に有効であり、前
記カツプの第１の円筒状の内側部分と係合する外側の組
のリツプもまた潤滑の間カツプからの潤滑剤の滲出を許
容する。このため、必要に応じて汚れた潤滑剤をベアリ
ング・カツプから完全に洗出すことを可能にする。

１つの形態においては、前記の弾性に富んだ封止部材
は、前記カツプとトラニオンが分離される時ニードル・
ベアリングを所定位置に保持することを助けるためこの
ニードル・ベアリングの上端部上で下方および内方に延
在する比較的大きなリツプを有する。

前記の弾性に富んだ封止部材の封止リツプは、前記十字
ピンとベアリング・カツプとの狭い接触線を提供する幅
の狭い四角または円い形状の端部を有する。このため、
前記リツプが変形される時、また十字ピンおよびカツプ
と組立てられる時、前記封止リツプは十字ピンとカツプ
と略々線接触をなして終る。このため、特に円弧面に狂
いがある時、これら表面に対して良好な封止係合状態を
提供する。対照的に、これまでのシールは、十字ピンと
カツプ間に広い係合状態を生じるようにこれらの関連す
る輪郭と一致する輪郭を持たせるように設計されてい
た。これらのシールは、このような表面が粗い状態とな
り狂いを生じる傾向を有する時、表面と有効な封止係合
状態を提供することがなく、またシールは急速に摩耗す
る。

弾性に富んだ封止部材の比較的狭いリツプはまた、シー
ルが自在継手において比較的広い公差範囲を許容し得る
ように十字ピンとカツプが組立てられる時にかなり変形
するおそれがある。また、多重シールは、滲出しようと
する潤滑剤および侵入しようとする水および異物を捕捉
することができる環状の腔部をその間に形成する。この
ような場合、捕捉された潤滑剤は更に異物および水分の
侵入を阻止する上で効果を発揮しようとする。

封止部材はまた、シールがベアリング・カツプの外表面
を越えて突出しないような状態でベアリング・カツプ内
に嵌合するように設計される。このため、ベアリング・
カツプを自在継手のヨークにおける開口内に挿入するこ
とによりトラニオンに対するベアリング・カツプの組付
けを容易にする。この内部シールはまた、実質的にカツ
プ内に配置させることにより生じるおそれのある破損か
ら保護される。

上記シールは、トラニオンとベアリング・カツプの相対
的な回転運動の間でも、また自在継手の回転速度の大き
なときにおいても、潤滑剤を保持しかつ水分および異物
の侵入を阻止する上で有効である。しかし、同時に、本
シールはベアリング・カツプ内のニードル・ベアリング
に対し十分ピンを介して供給される潤滑剤がシールとベ
アリング・カツプ間の古い潤滑剤を洗出すことができる
程充分に柔軟である。

従つて、本発明の主な目的は、継手の十字ピンとカツプ
に対する改善された封止特性を備えた自在継手用の内部
シールの提供にある。

本発明の別の目的は、自在継手の十字ピンとカツプにお
ける比較的大きな公差範囲即ち寸法の変動を許容し得る
継手用内部シールの提供にある。

本発明の他の目的は、十字ピンと係合した多重リツプお
よびカツプと係合した多重リツプを備えた有効な潤滑剤
および異物シールを提供する自在継手用内部シールの提
供にある。

本発明の更に他の目的は、自在継手の十字ピンとカツプ
が円弧表面に不整状態を有する時、この十字ピンとカツ
プの表面に対して更に大きな封止効果を達成することが
可能な自在継手用内部シールの提供にある。

本発明の更に他の目的は、シールを破損から保護するベ
アリング・カツプの開口端部内に略々完全に配置された
自在継手用内部シールの提供にある。

本発明の他の多くの目的および利点については、図面を
参照した本発明の望ましい実施態様の以下の詳細な記述
から明らかになるであろう。

第１図においては、本発明を実施した自在継手が、番号
10で示されており、従来の方法で駆動軸12と被駆動軸14
を結合している。本継手10は相互に直角に配置された２
つのヨーク16,18を有し、当技術において周知の如きヨ
ークのアームにおける溝24（第１図）に保持される保持
リング22（第１図および第２図）の如き適当な手段によ
りベアリング・カツプ20がヨークのアームに保持されて
いる。

第２図および第３図においては、自在継手の十字ピン26
が、それからトラニオン32が延在する肩部30を設けた胴
部28を含んでいる。この胴部28とトラニオン32には、供
給路36と潤滑剤供給口38と連通する潤滑剤通路34が設け
られている。この通路34は、ベアリング・カツプ20とト
ラニオン32間に配置されたニードル・ベアリング42に対
して潤滑剤を供給する十字ピンの通路40を有するトラニ
オン32の端部に対して潤滑剤を送る。このような構成に
よれば、ニードル・ベアリング42は供給口38を介して周
期的に潤滑することができ、ベアリングの油切れおよび
自在継手の凍結の可能性を最少限度に抑えるものであ
る。

各ベアリング・カツプ20はトラニオン32を収受する開口
端部を有し、前記カツプは前記開口端部に隣接する１つ
の直径の第１の円筒状の内側部分44と、開口端部から遠
い比較的小さな直径の第２の円筒状の内側部分46を有す
る。この２つの部分44,46の間には環状の内側肩部48が
形成され、前記開口端部に面している。

自在継手のカツプと十字ピンの間にこれまで形成された
弾性に富んだ封止部材は、一般に、胴部とトラニオンの
接合点における十字ピンの輪郭に一致する輪郭と、ベア
リング・カツプの開口端部の輪郭を以て設計されてき
た。その目的は、更に良好な封止状態を提供すると期待
され得る大きな接触面積を提供するためである。しか
し、十字ピンの胴部とトラニオンの接合点における表面
と、ベアリング・カツプの輪郭を有する開口端部とは、
常に十字ピンとカツプの他の部分程平滑ではなかつた。
このような表面は、ある場合には、封止部材における有
効な封止作用を阻害してきた真円度の不整を一般に有す
るものである。また、十字ピンおよび（または）カツプ
と封止部材の間に相対的な運動が生じる場合に、弾性に
富んだ封止部材においてかなりの摩耗が生じることにな
つた。

本発明による自在継手用シール50は、ベアリング・カツ
プと十字ピン26間の環状空間を更に有効に封止するため
提供される。このシール50は、典型的にはジユロメータ
で80乃至95の硬度を有する合成ゴム製であることが望ま
しい弾性材料から全体的に作られた弾性に富む封止部材
52であり、これまで使用されたあるシールの如き金属製
の埋め金または金属の裏金を必要としない（このような
シールは比較的高価につく）。部材52は、十字ピンの胴
部28付近でトラニオン32と係合する少なくとも２つの内
方に伸長する環状のリツプ54,56を有する。この環状の
リツプ54,56は幅が狭く、トラニオンの環状の狭い領域
に沿つて係合して、封止部材52と十字ピン26間に２つの
シールを提供する。この封止部材52はまた、ベアリング
・カツプ20の第１の円筒状の内側部分44の内表面と係合
する２つの外方に伸長する環状のリツプ58,60を有す
る。これらは狭い環状領域に沿つて表面と係合して弾性
に富む封止部材52とベアリング・カツプ20間に２つのシ
ールを提供する。

弾性に富む封止部材52はまた、内側の多重リツプ54,56
と外側の多重リツプ58,60間に上方に伸長する幅の狭い
環状リツプ62を有する。このリツプ62は、本例において
は狭い環状領域に沿つて十字ピンの胴部28の肩部30と係
合して、弾性に富む封止部材52と十字ピン26間に第３の
シールを提供する。封止部材52はまた、内側の多重リツ
プ54,56と外側の多重リツプ58,60間に下方に伸長する幅
の狭い環状リツプ64を有する。このリツプ64は狭い環状
領域に沿つてベアリング・カツプ20の内側肩部48と係合
して、弾性に富む封止部材52とベアリング・カツプ20間
に第３のシールを提供する。リツプ62,64はまた、胴部2
8と内側肩部48に対する係合関係によつて、適正な封止
位置にシール50を維持する。

このように、リツプ54,56,62,64はトラニオン32と十字
ピンの胴部28に３つの狭い封止領域を提供し、またベア
リング・カツプ20の円筒状部分44と肩部48に３つの狭い
封止領域を提供する。リツプ54,56,62は主として水分お
よび他の異物がカツプ20内に侵入することを阻止し、リ
ツプ58,60,64は主として供給口38に対して潤滑剤が供給
される時カツプ20からの潤滑剤の流れを制御するのであ
る。

第４図に示されるように、前記リツプは、鋭いかあるい
は僅かに丸味を持たせた隅部を有する狭い縁部で終るこ
とが望ましい。この狭い縁部は、弾性に富む封止部材52
と十字ピンとカツプの間に狭い更に集中的な接触を提供
する。十字ピンとカツプが組立てられる際封止部材が変
形される場合、リツプと十字ピンとカツプ間の接触は更
に狭くなり、リツプの隅部とリツプが係合する表面との
間となる。このため、表面が真円度の不整を有する時
は、リツプと表面の狭い接触は、弾性に富んた封止部材
が全表面と係合する時よりも更に大きな封止作用効果を
提供することができる。このことは、封止部材がジユロ
メータで80程度の硬度で比較的柔軟である場合よりも、
弾性封止部材がジユロメータで90乃至95程度のやや硬質
である場合に特に妥当する。

リツプ54、56間およびリツプ58、60間に形成される環状
の腔部は、カツプ内に侵入しようとする水分および異物
を捕捉する。これらの腔部はまた、カツプから滲出しよ
うとする潤滑剤をも捕捉し、このように捕捉された潤滑
剤は水分および異物の侵入に対する阻止を更に強める効
果を呈する。

本発明による変更例のシール66が第５図および第６図に
示されている。このシールは、３つの内方に延在する幅
の狭い環状リツプ70,72,74を有する封止部材68を含んで
いる。これらは十字ピンの胴部28に隣接してトラニオン
32と係合し、封止部材と十字ピン間に３つの狭い封止領
域を提供する。封止部材68はまた、３つの外方に延在す
る幅の狭い環状リツプ76,78,80を有する。これらはカツ
プ20の第１の円筒状部分44と係合して、封止部材68とカ
ツプ20間に３つの狭い環状の封止領域を提供する。

封止部材68はまた、内側と外側の組をなすリツプ間に内
方に延在するリツプ82を有し、このリツプ82は十字ピン
の胴部28と、本例においては特に十字ピンの胴部の肩部
30と係合する。封止部材68はまた、内側と外側の組の間
にカツプ20の内側肩部48と係合する下方に延在するリツ
プ84を有する。このように、リツプ82と84はシール66を
所定位置に維持すると同時に、封止部材と十字ピンの胴
部とカツプ間に別の狭い封止領域を提供する。

封止部材68はまた、本例においては、カツプ20がトラニ
オン32から分離される時、ニードル・ベアリング42の上
端部と係合してこのベアリングを所定位置に維持する比
較的長い内方および下方に延在するリツプ86を有する。
リツプ86はまた、潤滑が供給される時、封止部材68と第
１の円筒状の内側部分44間でカツプから潤滑剤を追出そ
うとする傾向を有する。

本発明による更に別のシール88は、変更された十字ピン
の胴部90と共に第７図に示されている。十字ピンの胴部
90は胴部28とは肩部30を有さず、胴部から直接延在して
いるトラニオンを有している点が異なる。この十字ピン
の胴部90は機械加工される肩部30よりも粗い状態を呈す
る傾向を有するが、この胴部90はその形状の如く通常は
如何なる機械加工または研削作業によつて後で平滑加工
を施されることはない。

シール88は、３つの内方に延在する幅の狭い環状リツプ
94,96,98を有する封止部材92を含んでいる。これらは、
十字ピンの胴部90に隣接するトラニオン32と係合して、
封止部材と十字ピン間に３つの狭い封止領域を提供す
る。封止部材92はまた２つの外方に延在する狭い環状リ
ツプ100,102を有する。これらはカツプ20の第１の円筒
状部分44と係合して、封止部材92とカツプ20の間に２つ
の狭い環状の封止領域を提供する。

封止部材92は、本例においては、内方と外方の組をなす
リツプ間に厚い上方に延在するリツプ即ち突条104を有
し、リツプ104は十字の胴部90と係合している。しか
し、この肉厚のリツプ104は、十字ピンの胴部の粗い表
面の故に封止部材92と十字ピンの胴部間に有効なシール
を提供することはない。従つて、リツプ94,96,98は封止
部材と十字ピンの胴部間に３つの狭い封止領域を提供す
るものであるが、このリツプ104の主な機能は封止部材9
2を封止作用位置に維持する上でこれを助けることにあ
る。封止部材92はまた、内方と外方の組をなすリツプ間
に下方に延在するリツプ106を有する。このリツプ106は
カツプ20の内側肩部48と係合して封止部材とカツプ間に
別の狭い封止領域を提供すると同時に、肉厚のリツプ10
4と共働してシール88を所定位置に保持する上でこれを
助けるのである。このため、リツプ100,102,106はま
た、封止部材とカツプ間に３つの狭い封止領域を提供す
る。

上記のことから、本発明による内部シールは、封止部材
と十字ピン間に少なくとも２つの狭い封止領域と、封止
部材とカツプ間に少なくとも２つの封止領域を提供する
ことが判るであろう。同時に、本封止部材は、十字ピン
の胴部およびカツプの内側肩部と共働してシールを所定
位置に維持する少なくとも１つ別の上部リツプと少なく
とも１つ別の下部リツプとを有する。

本発明の本文に述べた実施態様の色々な変更については
当業者には明らかであろうがもしかかる変更が頭書の特
許請求の範囲の主旨および主題の範囲内にあるならば、
本発明の範囲から逸脱することなく行ない得ることを理
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施した２本の軸を結合する組立て状
態の自在継手を示す立面図、第２図は１つのベアリング
・カツプおよびシールを断面で示した自在継手およびこ
れに組込まれたベアリング・カツプの立面図、第３図は
自在継手の十字ピンのトラニオンと、ベアリング・カツ
プと本発明による自在継手用シールとを断面で示す部分
拡大図、第４図は第３図の自在継手用シールの横断面を
示す更に拡大された部分図、第５図は自在継手の十字ピ
ンのトラニオンと、ベアリング・カツプと、本発明によ
る自在継手用シールの変更例を組立て状態で示す第３図
と同じ尺度による部分断面図、第６図は第４図と同じ尺
度による第５図の自在継手用シールを示す部分横断面
図、および第７図は第５図と同じ尺度による自在継手の
十字ピンのトラニオンと、ベアリング・カツプと、本発
明による自在継手用シールのに別の変更例を組立て状態
で示す部分断面図である。 10……自在継手、12……駆動軸、14……被駆動軸、16,1
8……ヨーク、20……ベアリング・カツプ、22……保持
リング、24……溝、26……十字ピン、28……胴部、30…
…肩部、32……トラニオン、34……潤滑剤通路、36……
供給路、38……潤滑剤供給口、40……通路、42……ニー
ドル・ベアリング、44,46……円筒状の内側部分、48…
…内側肩部、50……自在継手用シール、52……弾性封止
部材、54,56……内側の多重リツプ、58,60……外側の多
重リツプ、62,64……狭い環状リツプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭54−6447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭51−85154（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−33046（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭40−20487（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭45−31955（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭35−1630（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭38−16421（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭55−47721（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】４個のトラニオンと該トラニオンの回りに
   あって対応するトラニオンの軸線に事実上直交する平面
   内にそれぞれが配置された複数の環状の肩部とを具備す
   る十字ピンと、前記トラニオンのそれぞれに対応し開口
   端が該対応するトラニオンを受設するベアリング・カッ
   プであって前記開口端に隣接して円形横断面の第１の内
   側部分及び前記開口端から離隔し第１の内側部分より小
   径の円筒状の第２の内側部分を有するとともに前記第１
   及び第２の内側部分の間に内側の肩部を有するベアリン
   グ・カップと、前記ベアリング・カップの内側の肩部が
   該ベアリング・カップの軸線にほぼ直交する平面内にあ
   ってかつ前記十字ピンの肩部の平面と前記ベアリング・
   カップの肩部の平面とをほぼ平行ならしめてなること
   と、前記ベアリング・カップのそれぞれに対して設けら
   れる自在継手用シールであって、該シールは弾性の封止
   部材からなり、さらに該封止部材は、事実上半径方向内
   向きに延びて狭い環状の領域に沿って前記対応するトラ
   ニオンに当接される第１のリップと、事実上半径方向内
   向きに延びて狭い環状の領域に沿って前記対応するトラ
   ニオンに当接される第２のリップと、狭い環状の領域に
   沿って前記対応するトラニオンの肩部に当接される第３
   のリップと、事実上半径方向外向きに前記第１のリップ
   にほぼ対向して延びて狭い環状の領域に沿って前記第１
   の内側部分に当接される第４のリップと、事実上半径方
   向外向きに前記第２のリップにほぼ対向して延びて狭い
   環状の領域に沿って前記第１の内側部分に当接される第
   ５のリップと、狭い環状の領域に沿って前記ベアリング
   ・カップの肩部に当接される第６のリップと、によって
   構成され、かつ前記第３のリップと前記第６のリップと
   を事実上反対の向きに延設してなる多重リップを備えた
   自在継手用シールと、を特徴とする自在継手の軸封装
   置。
2. 【請求項２】前記ベアリング・カップ内にニードル・ベ
   アリングを設け、前記封止部材が前記ニードル・ベアリ
   ングの端部において下方ならびに内方に延在するさらに
   別のリップを有することを、特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の自在継手の軸封装置。