(57)【要約】【課題】外形寸法上の制約があっても、重量増加や材料コスト高を招来することなく、疲労破壊の発生が低減された液圧継手を提供する。【解決手段】本発明の液圧継手１１は、軸方向に延設された環状の液室部１２と、前記液室部に圧入された液の圧力により膨出するよう構成された膨出部１１ａとを備えている。そして、液圧継手１１の端面１１ａから液室部１２の端面１２ａまでの距離Ｌ１を前記液室部の軸方向長さＬ２で除した値（Ｌ１／Ｌ２）を、０．０６〜０．０８の範囲に設定するようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延設された環状の液室部と、前記液室部に圧入された液の圧力により膨出する膨出部とを備え、前記膨出部を膨出させることにより、その膨出部と接触または離隔して内装または外装される第１の回転軸と、その第１の回転軸と離隔して内装または外装される第２の回転軸とを連結する液圧継手であって、
当該液圧継手端面から前記液室部端面までの距離Ｌ１を前記液室部の軸方向長さＬ２で除した値（Ｌ１／Ｌ２）が０．０６〜０．０８の範囲に設定されていることを特徴とする液圧継手。
【請求項２】
第１の回転軸と、前記第１の回転軸と離隔して内装または外装される第２の回転軸と、前記第１の回転軸と接触または離隔して外装または内装される請求項１に記載された液圧継手と、を備えたことを特徴とする軸連結機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば圧延機の駆動装置などに用いられる液圧継手およびそれを用いた軸連結機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、圧延機の駆動装置などにおいては、駆動側の回転軸（以下「駆動軸」ともいう）と、その駆動軸と離隔して内装または外装される従動側の回転軸（以下「従動軸」ともいう）とを、駆動軸のガタを従動軸に伝達することなく連結して固定しトルクを伝達するのに液圧継手が用いられている。
この液圧継手としては、例えば、図４に示すように、全体が円筒状であり、その内部に軸方向に延設された環状の液室部２と、その液室部２の内周面側に位置する薄肉の膨出部３とを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２７８４８８１号公報（第２頁、第５図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の液圧継手１においては、液注入口（図示せず）から作動油が液室部２に圧入されると、その液圧が液室部２の内壁面に作用することで薄肉の膨出部３が押し出されるようになる。そして、同図の破線３ａで示すように膨出すると駆動軸４に圧接し、さらにその駆動軸４が従動軸５に圧接することで、駆動軸４と従動軸５とが連結される。このような連結は、図示しない液圧制御手段によって繰り返し行われる。このため、液室部２の両端近傍に大きな引張応力や圧縮応力が繰り返し作用することになり、疲労破壊が発生しやすいという問題がある。
【０００５】
この問題に対して、液室部２の両端近傍を厚肉にして機械的強度を高めることが考えられるが、例えば、液室部２の軸方向の両外側をそれぞれ厚肉にすると液室部２の軸方向長さが短くなるために駆動軸４に圧接する膨出部３の軸方向長さも短くなり、充分に駆動軸４のガタをなくすことができなくなる。一方、液室部２の軸方向の両外側をそれぞれ厚肉にした上で、液室部２の軸方向長さを充分な長さにしようとすると、液圧継手１全体の寸法が大きくなってしまい、各種機器に取り付けるのが難しくなる。よって、外形寸法を大きくすることなく、いかにして疲労強度を向上させるか、が重要となる。
【０００６】
ところで、上記特許文献１には、液室部２両端の内周側が厚肉になるように傾斜を設ける方策が開示されている。この方策によれば、液室部２両端の軸方向外側を厚肉にするのではなく内周側を厚肉にしているので、外形寸法を大きくすることなく疲労強度を向上することができる。ところが、液室部２両端の内周側を厚肉にしたことにより、重量増加や材料コストアップを招来するので、必ずしも最善の疲労強度向上策とはいえない。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、外形寸法上の制約があっても、重量増加や材料コスト高を招来することなく、疲労強度を向上させた液圧継手およびそれを用いた軸連結機構の提供をその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、液室部両端近傍に発生する応力を低減すべく、液室部両端近傍に作用する応力をＦＥＭ解析（有限要素解析）により調べていたところ、液室部の寸法と液室部両端近傍に作用する応力との間に特異な関係が存在するとの知見を得た。すなわち、応力を低減するには、上述したように、その部分を厚肉にすればよいが、液室部両端の軸方向の両外側を厚肉にしすぎると、かえって大きな応力が作用するようになり疲労破壊が生じやすくなるとの知見を得た。そこで、液室部両端近傍に作用する応力が小さくなる液室部の寸法について種々実験を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の液圧継手は、軸方向に延設された環状の液室部と、前記液室部に圧入された液の圧力により膨出する膨出部とを備え、前記膨出部を膨出させることにより、その膨出部と接触または離隔して内装または外装される第１の回転軸と、その第１の回転軸と離隔して内装または外装される第２の回転軸とを連結する液圧継手であって、当該液圧継手端面から前記液室部端面までの距離Ｌ１を前記液室部の軸方向長さＬ２で除した値（Ｌ１／Ｌ２）が０．０６〜０．０８の範囲に設定されていることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成によれば、膨出部を繰り返し膨出させて第１の回転軸と第２の回転軸とを繰り返し連結させたとしても、疲労破壊が起こりやすい部位に作用する応力を低減できる。また、液室部両端の軸方向の両外側を薄肉にできるので、重量増加や材料コスト高を抑制できるとともに、各種機器への取り付けに寸法上の不具合を生じる可能性が低くなる。ここで、Ｌ１／Ｌ２が０．０６未満であると、液室部両端の軸方向の両外側が薄肉すぎて機械的強度が不足するからであり、Ｌ１／Ｌ２が０．０８を超えると、液室部両端の軸方向の両外側が厚肉すぎて撓みにくくなり応力集中が発生するためと考えられるが、かえって疲労破壊が発生しやすくなるからである。
ここで、本発明において「当該液圧継手端面から前記液室部端面までの距離Ｌ１」とは、液圧継手の一方の端面から軸方向内側に向かって最短の位置にある液室部の一方の端面までの距離と、液圧継手の他方の端面から軸方向内側に向かって最短の位置にある液室部の他方の端面までの距離との平均をいう。
【００１１】
本発明の軸連結機構は、第１の回転軸と、前記第１の回転軸と離隔して内装または外装される第２の回転軸と、前記第１の回転軸と接触または離隔して外装または内装される上記した液圧継手とを備えたことを特徴としている。上記の構成によれば、疲労強度を向上させた液圧継手を用いているので、長期にわたって、一方の回転軸のガタを他方の回転軸へ伝達することなく連結して固定しトルクを伝達することが可能となる。
ここで、本発明の軸連結機構には、第１の回転軸と、前記第１の回転軸と離隔して内装される第２の回転軸と、前記第１の回転軸と接触または離隔して外装される上記した液圧継手とを備えたものと、第１の回転軸と、前記第１の回転軸と離隔して外装される第２の回転軸と、前記第１の回転軸と接触または離隔して内装される上記した液圧継手とを備えたものとを含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る液圧継手を含んで構成される軸連結機構の要部構成を模式的に示す部分的な断面図である。この軸連結機構は、第１の回転軸としての円筒状の駆動側の回転軸（駆動軸）１３と、この駆動軸１３の一端部側の内周面１３ｂと離隔して内装される円柱状の第２の回転軸としての従動側の回転軸（従動軸）１４と、前記駆動軸１３の一端部側の外周面１３ａと接触して外装（例えば焼嵌め）される円筒状の金属製の液圧継手１１とを備えたものである。なお、駆動軸１３と従動軸１４は互いに同軸的に配置されているが、駆動軸１３にガタが生じた際には、両者の軸が同軸的とならない場合がある。
【００１３】
液圧継手１１は、その内部に軸方向に延設された環状の液室部１２と、この液室１２よりも内周面１１ｃ側に位置し液室部１２に圧入された液の圧力により膨出する膨出部１１ｂとを備えている。
【００１４】
液室部１２は、その軸方向長さがＬ２であり、液圧継手１１内部のやや内周面１１ｃに近い位置で、かつ両端面１１ａからそれぞれ同じ距離Ｌ１，Ｌ１離れた位置に端面１２ａが位置するように形成されている。なお、液室部１２の両端は、中央に比べ拡大するように形成されている。
膨出部１１ｂは、液室部１２より内周面１１ｃ側に位置する薄肉の部分であり、図示しない液圧制御手段によって圧入された液の圧力により膨出するよう形成されている。
【００１５】
このような液圧継手１１において、その液圧継手１１の端面１１ａから液室部１２の端面１２ａまでの距離Ｌ１を液室部１２の軸方向長さＬ２で除した値（Ｌ１／Ｌ２）が０．０６〜０．０８の範囲に設定されている。このような範囲に設定されている場合、液室部１２の両端部に作用する応力が小さくなるため、疲労破壊の発生が低減されたものとなる。
【００１６】
図２は、液室部１２の軸方向長さＬ２を一定（２２６ｍｍ）とした場合に、液圧継手１１の端面１１ａから液室部１２の端面１２ａまでの距離Ｌ１と測定部Ａ（図１参照）に作用する応力との関係を示すグラフ図である。なお、測定部Ａに作用する応力はＦＥＭ解析（有限要素解析）により求め、図２の縦軸は基準となるサンプルの応力（σｍａｘ０）に対する比とした。ここで、応力の測定を測定部Ａで行ったのは、測定容易である、最も疲労破壊が発生しやすい部分（液室部１２両端の内周側）と実質的に等価なデータが得られる等の理由による。
【００１７】
図２より、Ｌ１を１４．５ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．０６４）、１７．０ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．０７５）とした場合は、測定部Ａに作用する応力が小さくなっていることがわかる。これに対して、Ｌ１が１２．０ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．０５３）、１９．５ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．０８６）、２２．０ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．０９７）、２４．５ｍｍ（Ｌ１／Ｌ２＝０．１０８）とした場合は、測定部Ａに作用する応力が大きくなっていることがわかる。したがって、Ｌ１／Ｌ２が０．０６〜０．０８の範囲内であれば、測定部Ａに作用する応力が小さくなり、そのため疲労破壊が低減されたものになることが確認できる。
【００１８】
このような液圧継手１１は、例えば、液圧継手本体用のリング状中間部材と、膨出部用のリング状中間素材とを準備した後、液圧継手本体用のリング状中間部材の内周面と膨出部用のリング状中間部材の外周面に、それぞれＬ１／Ｌ２が０．０６〜０．０８の範囲内となる液室部１２用の凹面部を形成した後、両者の凹面部同士を対面させた状態で溶接して接合一体化することにより製造することができる。
【００１９】
本形態に係る液圧継手１１は、Ｌ１／Ｌ２が特定の範囲に設定されているので、膨出部１１ｂを繰り返し膨出させても、液室部１２の両端の軸方向外側に大きな応力が作用しにくく、そのため疲労破壊の発生が低減されたものとなる。よって、このような液圧継手１１を用いた本形態に係る軸連結機構は、長期にわたって、駆動軸１３のガタを従動軸１４に伝達することなく両軸を連結して固定し、トルクを伝達することができるものとなる。また、液室部１２両端の軸方向の両外側を薄肉にできるので、重量増加や材料コスト高を抑制できるとともに、各種機器への取り付けに寸法上の不具合を生じる可能性が低くなる。なお、本形態に係る液圧継手１１は、駆動軸１３に接触させているので、液室部１２に圧入される作動油の液圧を有効に活用することができるという利点がある。
【００２０】
図３は、本発明の他の実施形態に係る液圧継手を含んで構成される軸連結機構の要部構成を模式的に示す部分的な断面図である。本形態では、上記した実施形態（図１参照）と比べ、液圧継手１１を駆動軸１３と離隔して配置した点で異なる。このような構成の液圧継手１１であっても、液室部１２の端面１２ａから液圧継手１２の端面１１ａまでの距離Ｌ１を液室部１２の軸方向長さＬ２で除した値が０．０６〜０．０８の範囲に設定されておれば、疲労破壊の発生が低減されたものとなる。また、液室部１２両端の軸方向の両外側を薄肉にできるので、重量増加や材料コスト高を抑制できるとともに、各種機器への取り付けに寸法上の不具合を生じる可能性が低くなる。
【００２１】
なお、上記実施形態では、第１の回転軸としての駆動軸１３に液圧継手１１を外装する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、第１の回転軸としての駆動軸１３に液圧継手１１を内装するようにしてもよい。この場合、液圧継手は、軸方向に延設された液室部と、前記液室部に圧入された液の圧力により膨出する膨出部とを備えたものであれば、全体が円筒状であってもよいし、円柱状であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液圧継手によれば、外形寸法に制約があっても、重量増加や材料コスト高を招来することなく、疲労破壊の発生を低減したものとなる。また、本発明の軸連結機構によれば、疲労破壊の発生が低減された液圧継手を用いているので、長期にわたって、一方の回転軸のガタを他方の回転軸へ伝達することなく動力伝達を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る液圧継手を含んで構成される軸連結機構の要部構成を模式的に示す部分的な断面図である。
【図２】液室部の軸方向長さと応力との関係を示すグラフ図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る液圧継手を含んで構成される軸連結機構の要部構成を模式的に示す部分的な断面図である。
【図４】従来の液圧継手を含んで構成される軸連結機構の要部構成を模式的に示す部分的な断面図である。
【符号の説明】
１１    液圧継手（液圧継手）
１１ａ  液圧継手の端面
１１ｂ  膨出部
１２    液室部
１２ａ  液室部の端面
１３    駆動軸（第１の回転軸）
１４    従動軸（第２の回転軸）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004245390.tif 000006