(57)【要約】【課題】トルクチューブと軸とを連結しているロックピンが遠心力によって抜け出ることを防止する。【解決手段】等速自在継手のトルクチューブ２０に対して軸６０を接続する等速自在継手の軸接続構造において、トルクチューブ２０の軸心に沿って接続孔２８が形成され、軸６０は接続孔２８内に嵌合し、トルクチューブ２０に形成されたピン孔２７と軸６０に形成されたピン孔６１にロックピン５０が挿通され、ロックピン５０は、トルクチューブ２０及び軸６０のピン孔２７，６１の内面に接して配置されピン孔２７，６１の内面を外径側へ押圧する弾性力を有する外側スプリングピン５１と、外側スプリングピン５１よりも内径側に配置され外側スプリングピン５１を外径側へ押圧する弾性力を有する内側スプリングピン５２とからなる等速自在継手の軸接続構造とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪（２）及びトルクチューブ（２０）と、前記外輪（２）及び前記トルクチューブ（２０）の少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝（１２，１４）と、前記トラック溝（１２，１４）に収容されるボール（４０）とを備える等速自在継手の前記トルクチューブ（２０）に対して軸（６０）を接続する等速自在継手の軸接続構造において、
前記トルクチューブ（２０）の軸心に沿って接続孔（２８）が形成され、前記軸（６０）は前記接続孔（２８）内に嵌合し、前記トルクチューブ（２０）に形成されたピン孔（２７）と前記軸（６０）に形成されたピン孔（６１）にロックピン（５０）が挿通され、
前記ロックピン（５０）は、前記トルクチューブ（２０）及び前記軸（６０）の前記ピン孔（２７，６１）の内面に接して配置され前記ピン孔（２７，６１）の内面を外径側へ押圧する弾性力を有する外側スプリングピン（５１）と、前記外側スプリングピン（５１）よりも内径側に配置され前記外側スプリングピン（５１）を外径側へ押圧する弾性力を有する内側スプリングピン（５２）とからなる等速自在継手の軸接続構造。
【請求項２】
前記トルクチューブ（２０）及び前記軸（６０）の前記ピン孔（２７，６１）は断面円形であり、
前記外側スプリングピン（５１）及び前記内側スプリングピン（５２）は、前記ピン孔（２７，６１）の内面に沿う円周方向部材（５１ａ，５２ａ）の一部に開口部（５１ｂ，５２ｂ）を有する断面Ｃ字状である請求項１に記載の等速自在継手の軸接続構造。
【請求項３】
前記外側スプリングピン（５１）及び前記内側スプリングピン（５２）の軸方向両端を拘束する止め輪（５３）を備える請求項１又は２に記載の等速自在継手の軸接続構造。
【請求項４】
前記外輪（２）は、底壁部（３）から軸方向一端側へ突出する中心軸部（６）と、前記中心軸部（６）の外径側に位置する外周壁部（５）と、前記中心軸部（６）と前記外周壁部（５）との間に形成される環状空間（１１）と、前記環状空間（１１）の外壁面（１５）と内壁面（１３）の少なくとも一方に形成される前記トラック溝（１２，１４）と、を備え、
前記トルクチューブ（２０）は、前記外輪（２）の前記環状空間（１１）内に向かって軸方向他端側へ突出する突出部材（２２）と、前記突出部材（２２）に形成され前記ボール（４０）を保持するポケット（２１）と、を備える請求項１から３のいずれか１つに記載の等速自在継手の軸接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、等速自在継手の軸接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種産業機械用の等速自在継手として、例えば、３本のトラック溝にそれぞれボールを収容した「トリボールジョイント」と称されるものがある。トリボールジョイントは、小スペースな部位に適用できることを特徴とし、例えば、特許文献１、２に記載されたものがある。
【０００３】
トリボールジョイントの基本構成を、本発明の説明図である図１を用いて説明すると、中心軸部６と外周壁部５とが一体となった外輪２と、ボール４０を保持するポケット２１が形成されたトルクチューブ２０とが、３個のボール４０を介して屈曲自在であり、且つ、その相互間で回転力が等速で伝達できるようになっている。
【０００４】
外輪２は、底壁部３から軸方向一端側へ突出する中心軸部６と、中心軸部６の外径側に位置する外周壁部５と、中心軸部６と外周壁部５との間に形成される環状空間１１と環状空間１１の外壁面１５と内壁面１３の少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝１２，１４とを備えている。
【０００５】
トルクチューブ２０は、外輪２の環状空間１１内に軸方向他端側へ突出する突出部材２２が組込まれ、トラック溝１２，１４のそれぞれと対応する位置における突出部材２２にポケット２１が形成されている。ボール４０は、トルクチューブ２０のポケット２１内に組込まれて、トラック溝１２，１４に沿って転動可能である。
【０００６】
このトリボールジョイントは摺動式の継手タイプであり、外輪２に対するトルクチューブ２０の軸方向への相対移動、すなわち、継手の伸縮を許容するものである。このため、継手が伸びる方向では、ボール４０が外輪２の軸方向一端に配置したストップリング４１に接触することによって、それ以上の移動が規制される。また、継手が縮む方向では、中心軸部６の軸方向一端にトルクチューブ２０の底部が当接することによって、それ以上の移動が規制される。
【０００７】
トルクチューブ２０の突出部材２２を設けた側の反対側の端部である後端２３には、軸６０が接続される。従来のトルクチューブ２０と軸６０との接続構造を、図４に示す。トルクチューブ２０の後端２３には軸心に沿って接続孔２８が形成されている。この接続孔２８内に、回転力伝達の対象となる相手方部材として軸６０が嵌合される。そして、軸６０に設けたピン孔６１とトルクチューブ２０に設けたピン孔２７に１本のロックピン７０を圧入し、そのロックピン７０の軸方向両端を止め輪７１で拘束することで、軸６０とトルクチューブ２０とが回転伝達可能な状態に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５２−３４６９９号公報
【特許文献２】特開２０１８−９１３６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
トリボールジョイントは、例えば、鉄鋼設備において、レベラーのワークロールやピンチロール等に対する駆動力伝達経路に使用される場合がある。このような過酷な環境下で使用されるトリボールジョイントにおいて、例えば、高速回転（１５００ｒｐｍ以上）で長時間使用を継続した際に、トルクチューブ２０と軸６０を連結しているロックピン７０が遠心力により外径側へ移動し、止め輪７１を押し上げる現象が発生する場合がある。止め輪７１が押し上げられると、ロックピン７０の抜け落ちに繋がるので好ましくない。特に、継手が比較的高角で（大きな屈曲角度で）屈曲した状態で使用される状況下では、ロックピン７０を外周側へ移動させるような遠心力が作用しやすい傾向がある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、トルクチューブと軸とを連結しているロックピンが遠心力によって抜け出ることを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明は、外輪及びトルクチューブと、前記外輪及び前記トルクチューブの少なくとも一方に形成され軸方向へ延びる３本のトラック溝と、前記トラック溝に収容されるボールとを備える等速自在継手の前記トルクチューブに対して軸を接続する等速自在継手の軸接続構造において、前記トルクチューブの軸心に沿って接続孔が形成され、前記軸は前記接続孔内に嵌合し、前記トルクチューブに形成されたピン孔と前記軸に形成されたピン孔にロックピンが挿通され、前記ロックピンは、前記トルクチューブ及び前記軸の前記ピン孔の内面に接して配置され前記ピン孔の内面を外径側へ押圧する弾性力を有する外側スプリングピンと、前記外側スプリングピンよりも内径側に配置され前記外側スプリングピンを外径側へ押圧する弾性力を有する内側スプリングピンとからなる等速自在継手の軸接続構造を採用した。
【００１２】
ここで、前記トルクチューブ及び前記軸の前記ピン孔は断面円形であり、前記外側スプリングピン及び前記内側スプリングピンは、前記ピン孔の内面に沿う円周方向部材の一部に開口部を有する断面Ｃ字状である構成を採用することができる。
【００１３】
また、前記外側スプリングピン及び前記内側スプリングピンの軸方向両端を拘束する止め輪を備える構成を採用することができる。
【００１４】
これらの各態様において、前記外輪は、底壁部から軸方向一端側へ突出する中心軸部と、前記中心軸部の外径側に位置する外周壁部と、前記中心軸部と前記外周壁部との間に形成される環状空間と、前記環状空間の外壁面と内壁面の少なくとも一方に形成される前記トラック溝と、を備え、前記トルクチューブは、前記外輪の前記環状空間内に向かって軸方向他端側へ突出する突出部材と、前記突出部材に形成され前記ボールを保持するポケットと、を備える構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、トルクチューブと軸とを連結しているロックピンが遠心力によって抜け出ることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施形態を示す等速自在継手の軸接続構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】図１の要部拡大断面図である。
【図４】従来例の等速自在継手の軸接続構造を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態の等速自在継手１は、図１及び図２に示すように、トリボールジョイントタイプの等速自在継手１である。等速自在継手１は、中心軸部６と外周壁部５とが一体となった外輪２と、ボール４０を保持するポケット２１が形成されたトルクチューブ２０とが、３個のボール４０を介して屈曲自在であり、且つ、その相互間で回転力が等速で伝達できるようになっている。
【００１８】
外輪２は、底壁部３から軸方向一端側へ突出する中心軸部６と、中心軸部６の外径側に位置する筒状の外周壁部５とを備えている。また、中心軸部６と外周壁部５との間には、軸周り全周に連続する環状空間１１が形成されている。また、外輪２の底壁部３の外周には、外径側へ突出するフランジ部４が形成されている。このフランジ部４を通じて、回転力伝達の対象となる相手方部材（図示せず）が連結される。
【００１９】
外輪２の環状空間１１は軸方向一端側へ開口し、軸方向他端側は底壁部３によって閉塞している。また、環状空間１１に臨む内面のうち、外周壁部５側の外壁面１５と中心軸部６側の内壁面１３の少なくとも一方には、軸方向へ延びる３本のトラック溝１２，１４を、１２０°毎の等分方位に備えている。この実施形態では、トラック溝１２，１４は外壁面１５と内壁面１３の両方に形成されているが、トラック溝１２，１４は外壁面１５と内壁面１３のどちらか一方のみに形成されている態様でもよい。
【００２０】
トルクチューブ２０は、外輪２の環状空間１１内に軸方向他端側へ突出する突出部材２２が組込まれ、トラック溝１２，１４のそれぞれと対応する位置における突出部材２２にポケット２１が形成されている。ボール４０は、トルクチューブ２０のポケット２１内に
組込まれて、トラック溝１２，１４に沿って転動可能である。
【００２１】
トルクチューブ２０の突出部材２２は、ポケット２１よりも軸方向他端側の端部外周に、軸方向他端側へ向かうにつれて縮径する先端テーパ部２４が形成されている。また、ポケット２１よりも軸方向一端側の外周に、軸方向一端側へ向かうにつれて縮径する後端テーパ部２６が形成されている。先端テーパ部２４と後端テーパ部２６との間の外周には、円筒面状の円環部２５が形成されている。突出部材２２の先端部３０は、軸方向他端側へ向かうにつれて断面が小さくなる先細りの形状である。
【００２２】
また、トルクチューブ２０の突出部材２２を設けた側の反対側の端部である後端２３には軸心に沿って接続孔２８が形成されている。この接続孔２８内に、回転力伝達の対象となる相手方部材として軸６０が嵌合される。そして、軸６０に設けたピン孔６１とトルクチューブ２０に設けたピン孔２７にロックピン５０が圧入されることで、軸６０とトルクチューブ２０とが回転伝達可能な状態に接続される。なお、トルクチューブ２０、軸６０、ロックピン５０を構成する金属素材には、例えば、炭素鋼、合金鋼などが用いられる。
【００２３】
外輪２の外周壁部５には、軸方向一端側への開口部の内径面に、ボール抜け止め用のストップリング４１が設けられている。継手が伸びる方向、すなわち、外輪２に対してトルクチューブ２０が軸方向へ抜け出す方向へ相対移動した場合、ボール４０がストップリング４１に接触することによって、それ以上の移動が規制される。また、継手が縮む方向、すなわち、外輪２に対してトルクチューブ２０が軸方向へ押し込まれる方向へ相対移動した場合、中心軸部６の軸方向一端にトルクチューブ２０の底部が当接することによって、それ以上の移動が規制される。
【００２４】
外輪２とトルクチューブ２０との間の開口部は、ブーツ４２で密封されている。ブーツ４２は、トルクチューブ２０の外周に固定される小径部４２ｂと、外輪２の外周に固定される大径部４２ｃと、小径部４２ｂと小径部４２ｃとを連結する変形自在の蛇腹部４２ａとを備えている。大径部４２ｃを外輪２の外周に嵌合してブーツバンド４２ｄで締め付けて固定し、小径部４２ｂをトルクチューブ２０の外周に嵌合してブーツバンド４２ｄで締め付けて固定している。ブーツ４２により、内部に充填されたグリース等の潤滑剤が外部へ漏れ出ることを防止している。
【００２５】
ロックピン５０が挿通されるトルクチューブ２０のピン孔２７及び軸６０のピン孔６１は、同一の内径を有する断面円形の孔である。両方のピン孔２７，６１が同一直線上に位置するように、トルクチューブ２０と軸６０の軸周り方位が位置合わせされ、その状態で両方のピン孔２７，６１に、１組のロックピン５０が挿通されている。
【００２６】
ロックピン５０は、図１及び図３に示すように、外側スプリングピン５１と内側スプリングピン５２の２つの部材を１組とする２重構造のピンである。
【００２７】
外側スプリングピン５１は、トルクチューブ２０及び軸６０のピン孔２７，６１の内面に接して配置される。この実施形態の外側スプリングピン５１は、両方のピン孔２７，６１の内面に沿う円筒状の円周方向部材５１ａの周方向１箇所に、所定の隙間の開口部５１ｂを有する断面Ｃ字状の部材である。外側スプリングピン５１は、その全長に亘って断面Ｃ字状であるので、外力が加わらない自然状態から、開口部５１ｂの隙間を狭める方向に外力を加えて円周方向部材５１ａを縮径することで、外径側へ戻ろうとする弾性力を発揮する。
【００２８】
外側スプリングピン５１の外径は、自然状態で、トルクチューブ２０及び軸６０のピン孔２７，６１の内径に対し、僅かに大きい数値に設定されている。このため、開口部５１ｂの隙間を狭める方向に外力を加えながら、外側スプリングピン５１をピン孔２７，６１内に挿入すれば、外側スプリングピン５１は、その弾性力でピン孔２７，６１の内面を外径側へ押圧する。
【００２９】
また、内側スプリングピン５２は、外側スプリングピン５１の内径側において、その外側スプリングピン５１の内面に接して配置される。この実施形態の内側スプリングピン５２は、外側スプリングピン５１の円周方向部材５１ａの内面に沿う同じく円筒状を成す円周方向部材５２ａの周方向１箇所に、所定の隙間の開口部５２ｂを有する断面Ｃ字状の部材である。内側スプリングピン５２は、その全長に亘って断面Ｃ字状であるので、外力が加わらない自然状態から、開口部５２ｂの隙間を狭める方向に外力を加えて円周方向部材５２ａを縮径することで、外径側へ戻ろうとする弾性力を発揮する。
【００３０】
内側スプリングピン５２の外径は、自然状態で、ピン孔２７，６１内に挿通された状態の外側スプリングピン５１の円周方向部材５１ａの内径に対し、僅かに大きい数値に設定されている。このため、開口部５２ｂの隙間を狭める方向に外力を加えながら、内側スプリングピン５２を外側スプリングピン５１の内径側に挿入すれば、内側スプリングピン５２は、その弾性力で外側スプリングピン５１を外径側へ押圧する。
【００３１】
このように、トルクチューブ２０と軸６０とを連結するロックピン５０として、２つの部材を１組とする２重構造のピンを採用し、その２つの部材のそれぞれが弾性力によって外径側へ拡径する方向へ押圧力を付与するので、ロックピン５０は、ピン孔２７，６１の内面に張り付くようにトルクチューブ２０及び軸６０と一体化する。このため、高速回転時であっても、ロックピン５０が遠心力で外径側へ移動することを抑制できる。
【００３２】
なお、外側スプリングピン５１と内側スプリングピン５２とからなる２重構造のロックピン５０は、その内部に中空部を有することから、中空部を有さない従来の無垢のロックピン７０（従来例を示す図４参照）に比べて、せん断強度がやや劣る場合がある、とも考えられる。しかし、仮に、部材のせん断強度がやや劣るとしても、外側スプリングピン５１と内側スプリングピン５２の２つの部材の弾性力によって、そのせん断強度の低下を補う固定強度を発揮している。
【００３３】
また、ロックピン５０として、２つの部材を１組とする２重構造のピンを採用したことで、ロックピン５０のピン孔２７，６１への挿通作業、ロックピン５０のピン孔２７，６１からの引き抜き作業が容易である。
【００３４】
すなわち、挿通作業では、まず、外側スプリングピン５１をピン孔２７，６１内に挿通する。この作業は、弾性力に抗して外側スプリングピン５１を縮径させながら行うので、従来のロックピン７０のように、ハンマーで叩き込む等の作業は不要である。また、その後、外側スプリングピン５１の内径側に内側スプリングピン５２を挿通する作業についても同様である。ここで、予め外側スプリングピン５１の内径側に内側スプリングピン５２を挿通しておき、その後、外側スプリングピン５１と内側スプリングピン５２とを同時にピン孔２７，６１内に挿通するようにしてもよい。
【００３５】
また、引き抜き作業では、ピン孔２７，６１の内面に対して、２重構造のロックピン５０が弾性力をもって接していることから、仮に、経年により部材同士の固着が生じても、その固着を離脱させやすいという利点がある。
【００３６】
また、上記の実施形態では、外側スプリングピン５１及び内側スプリングピン５２の軸方向両端を拘束する止め輪５３を備えている。止め輪５３は、図１に示すように、トルクチューブ２０の後端２３の外周に嵌る円環状部材の周方向１箇所に、所定の隙間の開口を有するＣ字状の部材である。開口の隙間を拡大させて円環状部材を拡径させながら、その円環状部材をトルクチューブ２０の外周に嵌める。止め輪５３を備えたことにより、ロックピン５０の抜け出しがより確実に防止される。
【００３７】
ここで、外側スプリングピン５１及び内側スプリングピン５２の軸方向両端面に、それぞれ、止め輪５３が嵌る溝を設けてもよい。このとき、外側スプリングピン５１側の溝と内側スプリングピン５２側の溝が一直線上に位置するように、外側スプリングピン５１と内側スプリングピン５２の軸周り方位を調整する。また、ピン孔２７，６１の開口以外のトルクチューブ２０の外周にも、止め輪５３が嵌る溝を設けてもよい。
【００３８】
上記の実施形態では、ロックピン５０が挿通されるトルクチューブ２０のピン孔２７及び軸６０のピン孔６１を断面円形の孔としたが、この実施形態には限定されず、ピン孔２７，６１の断面形状は自由に設定できる。また、そのピン孔２７，６１の断面形状に合わせて、外側スプリングピン５１及び内側スプリングピン５２の断面形状も自由に設定できる。
【００３９】
また、上記の実施形態では、トラック溝１２，１４を外輪２に備える等速自在継手を例にこの発明を説明したが、この実施形態には限定されず、例えば、トラック溝１２，１４は、トルクチューブ２０に形成されていればよい。この場合、ボール４０を保持するポケット２１は、トルクチューブ２０に設けられることになる。
【００４０】
また、上記の実施形態では、図１に示すように、外輪２がフランジ部４を有するいわゆるフランジ形の等速自在継手を例にこの発明を説明したが、この実施形態には限定されず、例えば、半成フランジ付きの等速自在継手や、フランジを有さないいわゆるボス形の等速自在継手であってもよい。また、単式の等速自在継手、複式の等速自在継手等、その形式は問わない。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１  等速自在継手
２  外輪
３  底壁部
５  外周壁部
６  中心軸部
１１  環状空間
１２，１４  トラック溝
１３  内壁面
１５  外壁面
２０  トルクチューブ
２１  ポケット
２２  突出部材
２７  ピン孔
２８  接続孔
４０  ボール
５０  ロックピン
５１  外側スプリングピン
５２  内側スプリングピン
５１ａ，５２ａ  円周方向部材
５１ｂ，５２ｂ  開口部
５３  止め輪
６０  軸
６１  ピン孔
【図１】
2020172990.tif 000003
【図２】
2020172990.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020172990.tif 000006