(57)【要約】【課題】軸部と支持部とが相対的に揺動したときでも、支持部の摩擦面が露出することを防止し、かつ、弾性部材によって元の位置に戻そうとする弾力的な復元力を付与する球面継ぎ手を提供すること。【解決手段】球面状の外周面を有する軸部３と、軸部３の外周面に接する球面状の内周面によって軸部３を相対揺動可能に支持する支持部２とからなり、支持部２の内周面の端部には軸部３の外周面に接するシール部材１４と、支持部２の内周面より軸部３の軸方向外方の部分、または、当該部分に対向する軸部３の部分に、軸部の相対揺動を前記シール部材１４が軸部３の球面状外周面から逸脱しない範囲に制限するストッパ部１５と、ストッパ部１５に隣接して設けられた軸部３に当接する弾性部材１７とを備える。【選択図】図１
2011080606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面状の外周面を有する軸部と、
該軸部の外周面に接する球面状の内周面によって前記軸部を相対揺動可能に支持する支持部とからなり、
前記支持部の内周面の端部には前記軸部の外周面に接するシール部材と、
前記支持部の内周面より軸部の軸方向外方の部分、または、当該部分に対向する軸部の部分に、前記軸部の相対揺動を前記シール部材が前記軸部の球面状外周面から逸脱しない範囲に制限するストッパ部と、
前記ストッパ部に隣接して設けられた前記軸部に当接する弾性部材と、を備えてなる球面継ぎ手。
【請求項２】
球面状の外周面を有する球面管部材が外嵌された軸部となる支持軸と、
前記球面管部材の外周面に接する球面状の内周面によって前記支持軸を相対揺動可能に支持する支持部を有する駆動シリンダと、
前記支持部の内周面の端部に設けられた前記球面管部材の外周面に接するシール部材と、
前記駆動シリンダの前記支持部の内周面より前記支持軸の軸方向外方の部分、または、当該部分に対向する前記支持軸の部分に、前記支持軸の相対揺動を前記シール部材が前記球面管部材の球面状外周面から逸脱しない範囲に制限するストッパ部と、
前記ストッパ部に隣接して設けられた着脱可能に嵌着された弾性部材と、を備え、
前記弾性部材はその内周縁によって前記支持軸を弾力的に保持し、前記弾性部材の内径は前記支持軸の外径とほぼ同じに形成されてなる球面継ぎ手。
【請求項３】
前記ストッパ部が、支持部を貫通して外方へ露出した軸部の周囲を、隙間を空けて囲むように形成されており、
軸部が支持部を中心に所定角度揺動したときにストッパ部に接触するように構成されてなる請求項１又は２記載の球面継ぎ手。
【請求項４】
前記ストッパ部が、支持部に形成された軸部貫通孔の内周面から軸部に向けて内方へ突出する鍔状部から構成され、軸部の横断面外形よりわずかに大きく且つほぼ相似形の内周形状を呈してなる請求項１〜３いずれか1項に記載の球面継ぎ手。
【請求項５】
前記ストッパ部が、軸部の横断面外形よりわずかに大きく且つほぼ相似形の内周形状を呈した環状の独立した部材から構成され、支持部に着脱可能に構成されてなる請求項１〜３いずれか1項に球面継ぎ手。
【請求項６】
前記支持部の内周面より軸部の軸方向外方の部分、および、該部分に対向する軸部の部分のうちのいずれか一方に、他方に接触する弾性部材が配置されてなる請求項１又は２記載の球面継ぎ手。
【請求項７】
前記弾性部材が、軸部の周囲を取り囲むように支持部に取り付けられた、環状の可撓性素材から形成されてなる請求項６記載の球面継ぎ手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は球面継ぎ手に関する。さらに詳しくは、球状の内周面と球状の外周面とを接触させることにより、二部材を互いに揺動や回転を許容して接続するための球面継ぎ手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、球面継ぎ手は種々の技術分野で種々の装置に採用されている。たとえば、駆動シリンダを回転および揺動が可能なようにその基端部を取り付けるためにも用いられる。この使用法はたとえば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図４に示すように、この球面継ぎ手は、シリンダ５１の基部５２と、この基部５２を覆うように支持する支持部材５３とから構成されている。換言すれば、シリンダ５１の基部５２が軸部材であり、支持部材５３が球面軸受である。そのとおり基部５２の外周面は球面状に形成されている。支持部材５３の内周面である軸部材５２との摩擦面（摺動面）も球面状に形成されている。
【０００４】
前記支持部材５３は、シリンダの基部５２に対して着脱しうるように二つに分離可能であり、固定ボルト５４によって一体化されている。支持部材５３と基部５２との摩擦面には潤滑油が供給されている。そして、支持部材５３の摩擦面の両端縁にはそれぞれ、潤滑油の漏洩を防止するため、および、塵埃等の摩擦面への侵入を防止するためにリング状のシール部材５５が設置されている。いわゆるロッドエンド等、球面部を有する軸とこの軸を揺動自在に支持する球面軸受からなる公知の球面継ぎ手は図示のような構成のものがほとんどである。
【０００５】
かかる構成の球面継ぎ手では、図中に二点鎖線で示すように軸部材５２が大きい角度揺動すると、軸部材５２の摩擦面の端縁が支持部材５３のシール部材５５より内方へ回転してしまうおそれがある。そうすると支持部材５３のシール部材５５より内方の摩擦面が大気に露出することになる。その結果、支持部材５３の摩擦面に塵埃が付着したり、シール部材が軸部材５２の摩擦面の端部によって損傷させられる可能性も生じる。
【特許文献１】特開平９−１４２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、軸部材が相対揺動したときに、支持部側のシール部材より内方の摩擦面が露出することが防止され、かつ、弾力的な復元力が付与される球面継ぎ手を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の球面継ぎ手は、球面状の外周面を有する軸部と、該軸部の外周面に接する球面状の内周面によって前記軸部を相対揺動可能に支持する支持部とからなり、前記支持部の内周面の端部には前記軸部の外周面に接するシール部材と、 前記支持部の内周面より軸部の軸方向外方の部分、または、当該部分に対向する軸部の部分に、前記軸部の相対揺動を前記シール部材が前記軸部の球面状外周面から逸脱しない範囲に制限するストッパ部と、前記ストッパ部に隣接して設けられた前記軸部に当接する弾性部材とを備えてなる。更に具体的には、球面状の外周面を有する球面管部材が外嵌された軸部となる支持軸と、 前記球面管部材の外周面に接する球面状の内周面によって前記支持軸を相対揺動可能に支持する支持部を有する駆動シリンダと、 前記支持部の内周面の端部に設けられた前記球面管部材の外周面に接するシール部材と、前記駆動シリンダの前記支持部の内周面より前記支持軸の軸方向外方の部分、または、当該部分に対向する前記支持軸の部分に、前記支持軸の相対揺動を前記シール部材が前記球面管部材の球面状外周面から逸脱しない範囲に制限するストッパ部と、前記ストッパ部に隣接して設けられた着脱可能に嵌着された弾性部材と、を備え、前記弾性部材はその内周縁によって前記支持軸を弾力的に保持し、前記弾性部材の内径は前記支持軸の外径とほぼ同じに形成されてなる。
【０００８】
かかる球面継ぎ手によれば、そのストッパ部によって軸部の相対揺動を所定範囲、たとえば支持部の摩擦面が露出しない範囲に制限することができ、かつ、軸部が相対揺動したときに弾性部材によって元の位置に戻そうとする弾力的な復元力が付与される。
【０００９】
支持部を貫通して外方へ露出した軸部の周囲を前記ストッパ部が隙間を空けて囲むように形成するとともに、支持部を中心に所定角度揺動したときにその軸部がストッパ部に接触するように構成することができる。
【００１０】
このようなストッパ部を、支持部に形成された軸部貫通孔の内周面から軸部に向けて内方へ突出する鍔状部から構成し、その内周形状を軸部の横断面外形よりわずかに大きく且つほぼ相似形となるように構成することができる。
【００１１】
または、ストッパ部を、軸部の横断面外形よりわずかに大きく且つほぼ相似形の内周形状を呈した環状の独立したストッパ部材として構成するとともに、支持部に着脱可能に構成することもできる。このように構成すれば、内周形状の異なるストッパ部材を複数個用意しておき、制限したい揺動角度に適合するようにストッパ部材を変更することができる。
【００１２】
前記支持部の内周面より軸部の軸方向外方の部分、および、この部分に対向する軸部の部分のうちのいずれか一方に、他方に接触する弾性部材を設置することができる。かかる弾性部材を装備することにより、軸部がこの弾性部材に保持された状態にすることができる。そうすれば、軸部がストッパに接触しない、いわばニュートラルな位置に弾性的に保持され、揺動するときにはこの弾性部材を押圧変形させて動くので、とくに揺動にとっての障害とはならない。また、前述のストッパ部による揺動範囲の制限とともにニュートラル保持という機能がコンパクトな構成に集約されるので、製造コストの低減、保守作業時間の短縮および作業手順の簡略化が可能となる。
【００１３】
前記弾性部材を、軸部の周囲を取り囲むように支持部に取り付けられた、環状の可撓性素材、たとえばゴムや軟質の合成樹脂等から形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の球面継ぎ手によれば、ストッパ部を備えていることにより、その軸部と支持部とが相対的に揺動したときでも、支持部の摩擦面が露出することが防止されうるので、軸部と支持部との摩擦面へ塵埃等の侵入が効果的に防止されるとともに、軸部が相対揺動したときに弾性部材によって元の位置に戻そうとする弾力的な復元力が付与される。また、ストッパ部は球面継ぎ手自体に設置されているため、全体構造が簡素且つコンパクトなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の球面継ぎ手の一実施形態が適用された装置の一部を示す一部断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視図である。
【図３】本発明の球面継ぎ手の他の実施形態が適用された装置を示す一部断面図である。
【図４】従来の球面継ぎ手が適用された装置の一例を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
添付の図面を参照しながら本発明にかかる球面継ぎ手の実施形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の球面継ぎ手の一実施形態が適用された装置の一部を示す縦断面図である。図２は図１のII−II線矢視図である。図３は本発明の球面継ぎ手の他の実施形態が適用された装置の一部を示す縦断面図である。
【００１８】
図１および図２には、駆動シリンダ１のロッドエンド構造として採用された球面継ぎ手が例示されている。この球面継ぎ手は、駆動シリンダ１の基部２と、この駆動シリンダ１をその基部２を中心として揺動可能且つ回転可能に支持する円柱状の支持軸３とから構成されている。この支持軸３が軸部材に相当し、前記基部２がこの軸部材を相対的に揺動可能且つ自軸回り回転可能に支持する支持部材に相当する。
【００１９】
この支持軸３には球面状に膨出した外周面を有する太鼓状の球面管部材５が外嵌されている。この球面管部材５は、その一端部が支持軸３に形成された段差部４に接触し、他端部が支持軸３に螺着される固定ナット６に接触することにより、支持軸３に固定されている。支持軸３の両端にはそれぞれ取付ブラケット７が設置されている。この取付ブラケット７が取付対象の基台８等にボルト９等によって固定される。球面管部材５の球面状の外周面が摩擦面となる。
【００２０】
駆動シリンダ１の基部２には、支持軸３が挿通される貫通孔１０が形成されている。この貫通孔１０の内周面には、環状の球面滑り軸受部材（以下単に軸受部材という）１１が貫通孔１０と同軸状に嵌着されている。この軸受部材１１はその内周面が凹陥した球面状を呈しており、前記球面管部材５の球面状の外周面が接する摩擦面となる。この軸受部材１１はその内周面と球面管部材５の外周面とはほぼ同一曲率の球面にされている。軸受部材１１は、その一端部が前記貫通孔１０内の段差部１２に接触し、他端部が軸受部材１１の抜け止めのための軸受固定金具１３に接触することにより、貫通孔１０内に固定されている。軸受固定金具１３は、貫通孔１０の端部に配置され、軸受部材１１の端部に接触した状態で固定ボルト１８によって基部２に固定されている。また、軸受部材１１の摩擦面の両端部にはそれぞれ、円環状のシールリング１４が球面管部材５の摩擦面に接するように設置されている。球面管部材５の摩擦面は軸受部材１１の摩擦面より、軸方向に広く形成されている。
【００２１】
この構成により、駆動シリンダ１は支持軸３の回り（図１における紙面に垂直な方向）に回転可能であり、また、球面管部材５および軸受部材１１の摩擦面の曲率中心Ｃの回りに揺動可能である。本実施形態では、軸部材である支持軸３が基台８に固定され、軸受である駆動シリンダ１の基部２が揺動するようにされている。本発明の球面継ぎ手としては、とくにこの支持軸３と基部２との組み合わせに限定されるものではない。球面継ぎ手はその軸部材と軸受とが相対的に揺動可能にされておればよい。
【００２２】
貫通孔１０の内周の一部分、すなわち、本実施形態では前記段差部１２の反軸受部材１１側に隣接した部分が、半径方向内方に鍔状に張り出している。この鍔状部分が、駆動シリンダ１の揺動を所定範囲に制限するストッパ部１５として構成されている。張り出したストッパ部１５の円形状内周縁１５Ａは貫通孔１０と同軸にされている。内周縁１５Ａの直径は前記支持軸３の直径より所定寸法だけ大きくされている。したがって、支持軸３の中心軸が軸受部材１１の中心軸と一致しているとき、すなわち、駆動シリンダ１が揺動していないとき（この状態をニュートラルの状態ともいう）、支持軸３の外周面とストッパ部内周縁１５Ａとの間に周方向に均一な隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇと、前記曲率中心Ｃからストッパ部内周縁１５Ａまでの軸方向離間寸法とが、駆動シリンダ１の許容揺動角度を決定する。ストッパ部内周縁１５Ａが駆動シリンダ１の外周面に接触することによって駆動シリンダ１の揺動が制限されるからである。前記許容揺動角度は、駆動シリンダ１の揺動時に軸受部材１１のシールリング１４が前記球面管部材５の摩擦面から軸方向外方へ逸脱しない範囲に定められる。この範囲に基づく前記内周縁１５Ａの位置は球面継ぎ手の設計段階で容易に求めることができる。
【００２３】
ストッパ部１５は、駆動シリンダ１の揺動時に支持軸３の外周面以外には干渉しない位置および形状に形成されている。ストッパ部内周縁１５Ａは、駆動シリンダ１の揺動時に支持軸３の外周面と面接触しうるように、図示のごとく軸方向に沿って前記曲率中心Ｃに近づくにつれて縮径したテーパ状に形成されている。
【００２４】
本実施形態では、前述のごとくストッパ部１５を機械加工等によって基部２に一体に形成している。しかし、かかる構成に限定されない。基部２とは別体に形成された円環状のストッパ部材を貫通孔１０内に装着しうるように構成してもよい。内径のみ異なる複数個のストッパ部材を用意しておけば、それらを取り替えることにより、駆動シリンダ１の許容揺動角度を変更することができる。
【００２５】
前記貫通孔１０内において、ストッパ部１５に隣接して円環状の溝１６が、貫通孔１０と同軸状に形成されている。この溝１６内には円環状の弾性部材１７が着脱可能に嵌着されている。この弾性部材１７は、たとえばゴムや軟質合成樹脂等の弾力性および可撓性を有する材料から形成されている。この弾性部材１７の内径は支持軸３の外径とほぼ同じである。そして、この弾性部材１７は、その内周縁１７Ａによって、支持軸３の中心軸が軸受部材１１の中心軸と一致するように支持軸３を弾力的に保持する寸法および位置に形成されている。この弾性部材１７の弾力は、駆動シリンダ１の揺動を阻害するほど大きいものではない。しかし、駆動シリンダ１がニュートラルの状態から揺動させられると、揺動角度にほぼ比例して駆動シリンダ１をニュートラル位置へ戻そうとする弾力的な復元力が生じる。また、弾性部材１７は、不用意にストッパ部１５が支持軸３にカチカチ当たることを防止する。
【００２６】
前記弾性部材としては、とくに連続した円環状に限定されることはなく、多数個の円弧状部材を円上に配置してもよい。また、ゴムや軟質合成樹脂等からなる部材に限定されない。前記貫通孔１０の内周に周方向に多数個のバネ部材を配置してもよい。各バネ部材の先端には支持軸３の外周面とほぼ同じ曲率の曲面を持つ円弧状パッドを設置しておいてもよい。
【００２７】
前述したストッパ部１５および弾性部材１７はそれぞれ、図１中の軸受部材１１の軸方向右側外方に配置されているが、この配置に限定されない。曲率中心Ｃから軸方向に離間した位置であれば軸受部材１１の軸方向いずれ側に配置されていてもよい。また、ストッパ部１５および弾性部材１７のいずれを軸方向外方に配置してもよい。しかし、着脱可能に装着されている弾性部材１７を図示のごとく外方に配置する方が着脱作業が容易となるので好ましい。
【００２８】
また、これらストッパ部１５および弾性部材１７はともに基部２の貫通孔１０内に設けられているが、かかる構成に限定されない。前記支持軸３の外周面にストッパ部および弾性部材を形成して、基部２の貫通孔１０の内周面に接するようにしてもよい。また、ストッパ部および弾性部材のいずれか一方を支持軸３の外周面に形成し、他方を貫通孔１０の内周面に形成してもよい。
【００２９】
図３には、球面継ぎ手の他の適用例が示されている。すなわち、この球面継ぎ手は、駆動シリンダ２１の基部２２と、この基部２２を覆うように支持する支持部材２３とから構成されている。図１の球面継ぎ手とは逆に、この球面継ぎ手においてはその駆動シリンダ２１が軸部材に相当し、球面滑り軸受としての支持部材２３によって揺動可能に支持されている。基部２２の外周面は球面状に形成されており、この球面状外周面と接触する支持部材２３の内周面も球面状に形成されている。前記支持部材２３は、駆動シリンダの基部２２に着脱が容易となるように二つに分離可能に構成されており、固定ボルト２４によって一体化されている。支持部材２３の摩擦面の両端縁にはそれぞれシールリング２５が設置されている。
【００３０】
支持部材２３の駆動シリンダ側にはストッパ部材２６が固定ボルト２７によって取り付けられている。このストッパ部材２６は、その円形状の中央開口２８を円筒状の駆動シリンダ２１が貫通するように配置されている。中央開口２８の内周のうち、駆動シリンダ２１の外周面と対向する一部分が半径方向内方に鍔状に張り出している。この鍔状部分が、駆動シリンダ１の揺動を所定範囲に制限するストッパ部２９として構成されている。張り出したストッパ部２９の円形状内周縁２９Ａは支持部材２３の内周面と同軸にされている。ストッパ部内周縁２９Ａは、駆動シリンダ２１の揺動時にその外周面と面接触しうるように、図示のごとく軸方向に沿って球状摩擦面の曲率中心Ｃに近づくにつれて縮径したテーパ状に形成されている。
【００３１】
内周縁２９Ａの直径は駆動シリンダ２１の直径より所定寸法だけ大きくされている。駆動シリンダ２１の中心軸と中央開口２８の中心軸が一致するニュートラルの状態においては、駆動シリンダ２１の外周面とストッパ部２９の内周縁２９Ａとの間に周方向に均一な隙間Ｇが形成される。この隙間Ｇは、駆動シリンダ２１の揺動時に支持部材２３のシールリング２５が前記基部２２の摩擦面から外方へ逸脱しない範囲に定められる。
【００３２】
中央開口２８内における、ストッパ部２９に隣接して円環状の溝３０が、中央開口２８と同軸状に形成されている。この溝３０内には円環状の弾性部材３１が着脱可能に嵌着されている。この弾性部材３１の目的、材質および形状は前述した弾性部材１７（図１および図２）と同様にして決定されるので、その説明を省略する。
【００３３】
以上説明した球面継ぎ手の実施形態では、球面滑り軸受を例示しているが、滑り軸受には限定されない。摩擦面への塵埃の侵入防止という課題はないが、たとえば、軸部材と軸受との間に多数個の遊星球を保持したリテーナを介在させた転がり球面継ぎ手にも本発明を適用することは可能である。何らかの理由によって相対揺動の角度を制限する必要があるときには有効である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の球面継ぎ手は、その支持部側のシール部材より内方の摩擦面が露出するほどの大きな軸部材の揺動が防止されるので、たとえば、揺動可能ないわゆるロッドエンド等として有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・・・駆動シリンダ
２・・・・基部
３・・・・支持軸
４・・・・段差部
５・・・・球面管部材
６・・・・固定ナット
７・・・・取付ブラケット
８・・・・基台
９・・・・ボルト
１０・・・・貫通孔
１１・・・・軸受部材
１２・・・・段差部
１３・・・・軸受固定金具
１４・・・・シールリング
１５・・・・ストッパ部
１６・・・・溝
１７・・・・弾性部材
１８・・・・固定ボルト
２１・・・・駆動シリンダ
２２・・・・基部
２３・・・・支持部材
２４・・・・固定ボルト
２５・・・・シールリング
２６・・・・ストッパ部材
２７・・・・固定ボルト
２８・・・・中央開口
２９・・・・ストッパ部
３０・・・・溝
３１・・・・弾性部材
Ｇ・・・・隙間
【図１】
2011080606.tif 000003
【図２】
2011080606.tif 000004
【図３】
2011080606.tif 000005
【図４】
2011080606.tif 000006