(57)【要約】【課題】上下縦型で使用しても異物の混入やグリース等の潤滑剤の飛散を防止できる等速自在継手及び動力伝達機構を提供する。【解決手段】等速自在継手は上下方向に沿って配設される。継手下方開口部を塞ぐ下蓋部材７１と、継手上方開口部側に配設されるリング状体８０と、リング状体８０の上方開口部を塞ぐ球環状の上蓋部材９３とを備える。内側継手部材に連結された軸部がリング状体８０に挿通される。リング状体８０の外周面が外球面８５とされて、上蓋部材９３の内球面９５がリング状体８０の外球面８５にしゅう接する。弾性部材１００にて上蓋部材９３をリング状体８０側に押圧して、上蓋部材９３の内球面９５とリング状体８０の外球面８５とを密接状とする。【選択図】図１
2007309367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内径面にトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、上下方向に沿って配設される縦型の等速自在継手において、
継手下方開口部を塞ぐ下蓋部材と、
内側継手部材に連結された軸部が挿通されるとともに、その外周面が外球面とされて、継手上方開口部側に配設されるリング状体と、
前記軸部が挿通されて、継手軸線に対して傾斜する前記軸部に追従して内球面が前記リング状体の外球面にしゅう接し、リング状体の上方開口部を塞ぐ球環状の上蓋部材と、
前記上蓋部材をリング状体側に押圧して、上蓋部材の内球面とリング状体の外球面とを密接状とする弾性部材とを備えたことを特徴とする等速自在継手。
【請求項２】
上下方向に沿って配設されるシャフトと、このシャフトの下端に接続される下方等速自在継手と、このシャフトの上端に接続される上方等速自在継手とを備えた動力伝達機構であって、
上下の等速自在継手に前記請求項１の等速自在継手を用い、下方の等速自在継手における軸部を前記シャフトの下端部にて構成し、上方の等速自在継手における軸部を前記シャフトと異なる軸部材にて構成したことを特徴とする動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速自在継手及び各種産業機械用の上下方向縦型に使用される動力伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下方向縦型に使用される動力伝達機構には、例えば、バーチカル圧延機のロール駆動用として、図５に示すものがある。この動力伝達機構は、上下方向に沿って配設されるシャフト１と、このシャフト１の下端に接続される下方の等速自在継手２と、このシャフト１の上端に接続される上方の等速自在継手３とを備える。
【０００３】
シャフト１は、下方小径部４と、上方小径部５と、軸方向中間の大径部６とを備え、下方小径部４が下方の等速自在継手２に連結され、上方小径部５が上方の等速自在継手３に連結される。
【０００４】
上下の等速自在継手２、３は、それぞれ、内径面に複数のトラック溝７が形成された外輪８と、外径面に外輪８のトラック溝７と対をなす複数のトラック溝９が形成された内輪１０と、外輪８のトラック溝７と内輪１０のトラック溝９との間に介在してトルクを伝達する複数のボール１１と、外輪８の内径面と内輪１０の外径面との間に介在してボール１１を保持するケージ１２とを備えている。なお、上下の等速自在継手２、３は上下反対に配置され、上方の等速自在継手３では外輪８の大径開口部が下方に開口し、下方の等速自在継手２では外輪８の大径開口部が上方に開口している。
【０００５】
下方の等速自在継手２の外輪８の下方には支持部材１５が配設されている。支持部材１５は、上端部に外鍔部１６を有する筒体１７と、この筒体１７の外鍔部１６に載置される平板リング体１８とを備える。平板リング体１８は外輪８の下端外周縁に接合され、ボルト・ナット結合の固定具１９にてこの筒体１７の外鍔部１６が連結されている。また、筒体１７に内装体２０が収納されて筒体１７が塞がれている。
【０００６】
下方の等速自在継手２の内輪１０にはシャフト１の下方小径部４の挿入軸部４ａが嵌入され、外輪８の上方開口部はブーツ２１にて塞がれている。すなわち、ブーツ２１は、大径部２１ａと、小径部２１ｂと、大径部２１ａと小径部２１ｂとの間に配設される蛇腹部２１ｃとからなる。大径部２１ａが外輪８の上方開口部に外嵌されてブーツバンドにて締結され、小径部２１ｂがシャフト１の下方小径部４の上端部に設けたれたブーツ装着部２２に外嵌されてブーツバンドにて締結される。
【０００７】
上方の等速自在継手の外輪８の上方には支持部材２５が配設されている。支持部材２５は、下端部に外鍔部２６を有する筒体２７と、外輪８の上端外周縁に接合される平板リング体２８とを備える。平板リング体２８に筒体２７の外鍔部２６が載置され、ボルト・ナット結合の固定具１９にてこの筒体２７の外鍔部２６が連結されている。また、筒体２７に内装体３０が収納されて筒体２７が塞がれている。
【０００８】
上方の等速自在継手３の内輪１０にはシャフト１の上方小径部５の挿入軸部５ａが嵌入され、外輪８の下方開口部はブーツ２１にて塞がれている。すなわち、大径部２１ａが外輪８の上方開口部に外嵌されてブーツバンドにて締結され、小径部２１ｂがシャフト１の上方小径部５の下端部に設けたれたブーツ装着部２９に外嵌されてブーツバンドにて締結される。
【０００９】
ところが、図５に示すように上下方向縦型に配置されれば、上方の等速自在継手３においては、グリース等の潤滑剤がブーツ２１内に溜まって、継手内部（内輪対応部）に対する潤滑性能に劣るものとなっている。また、このように潤滑剤がブーツ側に偏っていると、運転時に潤滑剤の遠心力等の影響でブーツが変形して、ブーツの耐久性を損ねたり、場合によってはブーツが外れたりするおそれがあった。特に、潤滑性を向上させるために、継手内部（内輪対応部）に対するまで潤滑剤を充填すれば、潤滑剤の遠心力等の影響でブーツが一層変形し易くなる。
【００１０】
なお、下方の等速自在継手２では、ブーツ２１が外輪８の上方に配置されるので、ブーツ２１内に潤滑剤が溜まることがない。
【００１１】
また、バーチカル圧延機のロール駆動用に用いれば、劣悪な環境（高温下）に曝されることになる。このような環境下においては、ブーツ２１がこのような劣悪な環境に対応できず、十分な性能を発揮することができないおそれがあった。
【００１２】
ところで、密封装置としてブーツを使用しない等速自在継手がある。すなわち、球面シール構造のものがある（特許文献１〜特許文献３）。特許文献１に記載の等速自在継手は、図６に示すように、内輪１０にシャフト１の小径部４の端部４ａが嵌入され、この小径部４に球面部材３１が装着されている。球面部材３１はお椀形状であって、その軸心部に小径部４が嵌入する短筒部３２が形成されている。
【００１３】
外輪８には筒体３３が装着されている。筒体３３は、大径部３３ａと小径部３３ｂとを備え、大径部３３ａが外輪８の開口部に外嵌固定されている。小径部３３ｂの反外輪側の端縁にＯリング３５が装着されている。
【００１４】
そして、一端部が前記短筒部３２に嵌合されるスプリング３６が小径部４に外嵌される。すなわち、スプリング３６は球面部材３１とシャフト１の段付き部３７との間に介在され、球面部材３１を筒体３３側に押圧している。これによって、Ｏリング３５を介して継手内部をシールしている。
【００１５】
また、特許文献２及び特許文献３に記載のものは、球面部材として、球面状本体と、この球面状本体の球面状内面側に配置されるゴム等の弾性材からなる球面殻とを備えたものである。そして、球面殻を継手外輪の開口側の外径面に摺接させるものである。
【特許文献１】特開平５−２９５３４９号公報
【特許文献２】実開平４−１３３０２６号公報
【特許文献３】実開平４−１３３０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、前記球面シール構造のものは、前提として水平方向に沿って配置されるものであるので、球面部材３１の筒体３３に対する押圧力を大きくして球面部材３１と筒体３３との間のシール性を高める必要がある。しかも、特許文献１に記載のものでは、Ｏリング３５等を装着したり、特許文献２や特許文献３に記載のものでは、球面殻に外輪の外径面に密着するシール部を形成する必要があった。
【００１７】
そのため、部品点数が増加したり、球面殻を複雑な形状に形成したりする必要があり、組立性に劣るとともに、製造コスト高となっていた。しかも、球面部材１１をシール部材１３に押付けるスプリング１５の押圧力を比較的大きなものとする必要があり、その押圧力の調整も行いにくい。すなわち、押圧力が強ければ、シール性に優れるが、シャフト揺動に追従しにくく、逆に押圧力が弱ければ、シャフト揺動に追従しやすいが、シール性に劣ることになる。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みて、上下縦型で使用しても異物の混入やグリース等の潤滑剤の飛散を防止できる等速自在継手及び動力伝達機構を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の等速自在継手は、内径面にトラック溝が形成された外側継手部材と、外径面にトラック溝が形成された内側継手部材と、前記外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に介在してトルクを伝達する複数のボールと、前記外側継手部材の内径面と内側継手部材の外径面との間に介在してボールを保持するケージとを備え、上下方向に沿って配設される縦型の等速自在継手において、継手下方開口部を塞ぐ下蓋部材と、内側継手部材に連結された軸部が挿通されるとともに、その外周面が外球面とされて、継手上方開口部側に配設されるリング状体と、前記軸部が挿通されて、継手軸線に対して傾斜する軸部に追従して内球面が前記リング状体の外球面に摺接し、リング状体の上方開口部を塞ぐ球環状の上蓋部材と、前記上蓋部材をリング状体側に押圧して、上蓋部材の内球面とリング状体の外球面とを密接状とする弾性部材とを備えたものである。
【００２０】
本発明の等速自在継手では、上下縦方向に沿って配置されるので、上蓋部材はその自重でリング状体に嵌合した状態となる。このため、上蓋部材をリング状体側に押圧するための弾性部材は、その押圧力が小さくても、上蓋部材の内球面とリング状体の外球面とを密接状とすることができる。
【００２１】
本発明の動力伝達機構は、上下方向に沿って配設されるシャフトと、このシャフトの下端に接続される下方等速自在継手と、このシャフトの上端に接続される上方等速自在継手とを備えた動力伝達機構であって、上下の等速自在継手に前記請求項１の等速自在継手を使用し、下方の等速自在継手における軸部を前記シャフトの下端部にて構成し、上方の等速自在継手における軸部を前記シャフトと異なる軸部材にて構成したものである。
【００２２】
本発明の動力伝達機構では、上下の等速自在継手に前記請求項１の等速自在継手を用いるので、各等速自在継手において、上蓋部材をリング状体側に押圧するための弾性部材は、その押圧力が小さくても、上蓋部材の内球面とリング状体の外球面とを密接状とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の等速自在継手によれば、上蓋部材をリング状体側に押圧するための弾性部材は、その押圧力が小さくても、上蓋部材の内球面とリング状体の外球面とを密接状とすることができる。これによって、Ｏリング等を使用することなく、安定したシール機能を発揮することができる。また、部品点数を減少させることができて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。しかも、弾性部材の押圧力としても小さくてもよいので、作動角をとる際に上蓋部材がリング状体に対して滑らかにしゅう動することができる。すなわち、この等速自在継手は、ブーツを使用しないので、劣悪な環境（高温下）でも対応ししかも安定した潤滑性を発揮することができる。
【００２４】
本発明の等速自在継手の動力伝達機構によれば、上下の等速自在継手において、安定したシール機能を発揮することができ、組立性の向上及びコスト低減を図ることができ、しかも、作動角をとる際に上蓋部材がリング状体に対して滑らかにしゅう動することができる。このため、低コストで高品質の動力伝達機構を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係る等速自在継手および動力伝達機構の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２６】
図１は本発明に係る等速自在継手を使用した動力伝達機構を示している。この動力伝達機構は、上下方向に沿って配設されるシャフト５１と、このシャフト５１の下端に接続される下方の等速自在継手５２と、このシャフト５１の上端に接続される上方の等速自在継手５３とを備える。
【００２７】
シャフト５１は、大径の本体部５４と、この本体部５４の下端に連設される下部材５５とを備える。下部材５５は、鍔部５５ａとこの鍔部５５ａから垂下される軸部５５ｂとからなる。また、図２に示すように、下部材５５の鍔部５５ａは、本体部５４の下方開口部に嵌入する嵌入部６５と、本体部５４の外径と略同一の大径部６６と、この大径部６６と嵌入部６５との間に形成されるテーパ部６７とからなる。大径部６６にはその下面外径側に周方向切欠部６９が設けられている。なお、本体部５４は、パイプ体５４ａと、中空体５４ｂとからなる。
【００２８】
テーパ部６７は嵌入部６５から大径部６６に向かって順次拡径している。また、本体部５４の下端縁は下端に向かって縮径するテーパ部６８が形成されている。このため、本体部５４のテーパ部６８と下部材５５のテーパ部６７とで、内径側から外径側に向かって開口する周方向凹溝７０が形成される。すなわち、溶接される開先を形成している。
【００２９】
上下の等速自在継手５２、５３は、それぞれ、内径面に複数のトラック溝５７が形成された外側継手部材としての外輪５８と、外径面に外輪５８のトラック溝５７と対をなす複数のトラック溝５９が形成された内側継手部材としての内輪６０と、外輪５８のトラック溝５７と内輪６０のトラック溝５９との間に介在してトルクを伝達する複数のボール６１と、外輪５８の内径面と内輪６０の外径面との間に介在してボール６１を保持するケージ６２とを備えている。
【００３０】
また、下方の等速自在継手５２の外輪５８の下方には下蓋部材７１が配設されている。下蓋部材７１は大径部７１ｂと小径部７１ａとを有するリング体からなる。この場合、小径部７１ａの孔部７２には、反大径部側に径方向内方に延びる内鍔部７３が設けられ、大径部７１ｂの孔部７４には、小径部７１ａに縮径するテーパ孔部７５と、反小径部側の嵌合孔部７６とが設けられている。なお、小径部７１ａの孔部７２には内装物７７が嵌合され、下蓋部材７１の下方開口部が塞がれている。また、下蓋部材７１には、グリース等の潤滑剤を充填するための充填孔７８が設けられ、この充填孔７８は、潤滑剤の充填用グリースニップル７９が装着されている。
【００３１】
下方の等速自在継手５２の外輪５８の上方にはリング状体８０が装着されている。リング状体８０は、その外径面８１が外輪５８側に向かって拡大する凸球面とされるとともに、下面に外輪５８の上端部が嵌合する切欠凹部８２が形成されている。また、外径面８１には周方向切欠部８３が設けられ、この外径面８１に、上方の外球面８５と下方の外球面８６とが形成される。なお、リング状体８０の内径面の上方開口縁部には、上方に向かって拡径するテーパ部８４が設けられている。
【００３２】
この場合、外輪５８の下部に下蓋部材７１を嵌合させるとともに、外輪５８の上部にリング状体８０を嵌合させて、ボルト部材８７にて締結する。すなわち、外輪５８と下蓋部材７１に貫通孔９０、９１を設けるとともに、リング状体８０にねじ孔９２を設ける。そして、貫通孔９０、９１及びねじ孔９２はそれぞれ周方向に沿って所定ピッチで複数個（例えば、３個ずつ）設けられる。このため、ボルト部材８７を貫通孔９０、９１に挿通して、リング状体８０のねじ孔９２に螺着すれば、外輪５８を下蓋部材７１とリング状体８０とで挟持された状態でこれらは一体化される。
【００３３】
リング状体８０は球環状の上蓋部材９３にて塞がれる。上蓋部材９３はその軸心部に短筒部９４が形成されたお椀型した形状であって、その内球面９５がリング状体８０の上方外球面８５にしゅう接する。この際、リング状体８０の下方外球面８６には上蓋部材９３の内球面９５はしゅう接しない。このため、上蓋部材９３の内球面９５の曲率半径を、リング状体８０の上方外球面８５の曲率半径と一致させるとともに、リング状体８０の下方外球面８６の曲率半径と一致させない。すなわち、リング状体８０の下方外球面８６の曲率半径を上蓋部材９３の内球面９５の曲率半径よりも小さくする。これによって、上蓋部材９３の内球面９５とリング状体８０の下方外球面８６との間に隙間が形成される。
【００３４】
シャフト５１の下部材５５の軸部５５ｂが上蓋部材９３の短筒部９４に挿入され、内輪６０の中心孔に嵌入される。そして、軸部５５ｂの下端部に形成されたスプライン部９６が、内輪６０の中心孔の内径面に形成されたスプライン部９７に係合する。この短筒部９４の内径面と軸部５５ｂの上部の外径面とは密接している。なお、軸部５５ｂの下端には止め輪９８が装着されている。
【００３５】
上蓋部材９３は弾性部材１００にて下方へ押圧されている。この場合の弾性部材１００はコイルスプリングからなり、上蓋部材９３とシャフト５１の下部材５５の鍔部５５ａとの間に介装されている。すなわち、上蓋部材９３の短筒部９４の下端縁外径側にリング状の平坦面１０１が形成され、短筒部９４に外嵌される弾性部材１００の下端をこの平坦面１０１にて受ける。また、弾性部材１００の上端は鍔部５５ａの周方向切欠部６９に嵌合している。
【００３６】
このため、弾性部材１００にて上蓋部材９３をリング状体８０側に押圧することができ、上蓋部材９３の内球面９５をリング状体８０の上方外球面８５に密接させることができる。そして、図４に示すように、継手軸心に対してシャフト５１が傾いた場合、上蓋部材９３はシャフト５１の傾きに追従して揺動する。この際、上方外球面８５に対して上蓋部材９３の内球面９５がしゅう動することになる。
【００３７】
上方の等速自在継手５３において、その外輪５８は下蓋部材７１とリング状体８０にて挟持されている。この場合の下蓋部材７１は、図３に示すように、下部テーパ部７１ｃと、上部大径部７１ｄとを備え、下部テーパ部７１ｃにシャフト５１の上端が連結されている。すなわち、下蓋部材７１の下部テーパ部７１ｃに軸部１０２が連設され、この軸部１０２がシャフト５１の上方開口に嵌合される。具体的には、軸部１０２は、シャフト５１の本体部５４の上方開口部に嵌入する嵌入部１０３と、本体部５４の外径と略同一の連設部１０４と、この連設部１０４と嵌入部１０３との間に形成されるテーパ部１０５とからなる。
【００３８】
テーパ部１０５は嵌入部１０３から連設部１０４に向かって順次拡径している。また、本体部５４の上端縁は上方に向かって縮径するテーパ部１０６が形成されている。このため、本体部５４のテーパ部１０６と軸部１０２のテーパ部１０５とで、内径側から外径側に向かって開口する周方向凹溝１０７が形成される。すなわち、溶接される開先を形成している。
【００３９】
下蓋部材７１の上部大径部７１ｄは、下方の等速自在継手５２の下蓋部材７１の大径部７１ｂと同一構成であり、また、下蓋部材７１とリング状体８０等の下方の等速自在継手５２と同一構成であるので、これらについては同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
この上方の等速自在継手５３には、前記シャフト５１とは異なる軸部材１１０が連結される。軸部材１１０は、下部にスプライン部１１１が形成された軸本体１１２と、この軸本体１１２の上端に連設される鍔部１１３とを備える。
【００４１】
また、軸部材１１０には他部材に接続するための連結部材１１５が取付けられる。連結部材１１５は下端に鍔部１１６が形成された筒体からなり、その鍔部１１６が軸部材１１０の鍔部１１３の外径側に配置される受板１１７に受けられた状態で、鍔部１１６と受板１１７とが、ボルト・ナット結合による固定具１１８を介して連結される。
【００４２】
軸部材１１０の鍔部１１３の下面１１３ａに周方向凹溝１１９が形成される。そして、上蓋部材９３の短筒部９４に弾性部材１００が外嵌され、弾性部材１００の下端が上蓋部材９３の平坦面１０１に受けられ、弾性部材１００の上端が周方向凹溝１１９に嵌合している。
【００４３】
このため、弾性部材１００にて上蓋部材９３をリング状体８０側に押圧することができ、上蓋部材９３の内球面９５をリング状体８０の上方外球面８５に密接させることができる。そして、図４に示すように、軸部材１１０の軸心に対して等速自在継手５３が傾いた場合、上蓋部材９３の内球面９５に対してリング状体８０の上方外球面８５がしゅう動する。
【００４４】
本発明の等速自在継手では、上下縦方向に沿って配置されるので、上蓋部材９３はその自重でリング状体８０に嵌合した状態となる。このため、上蓋部材９３をリング状体８０側に押圧するための弾性部材１００は、その押圧力が小さくても、上蓋部材９３の内球面９５とリング状体８０の外球面８５とを密接状とすることができる。これによって、Ｏリング等を使用することなく、安定したシール機能を発揮することができる。また、部品点数を減少させることができて、組立性の向上及びコスト低減を図ることができる。しかも、弾性部材１００の押圧力としても小さくてもよいので、作動角をとる際に上蓋部材９３がリング状体８０に対して滑らかにしゅう動することができる。すなわち、この等速自在継手は、ブーツを使用しないので、劣悪な環境（高温下）でも対応ししかも安定した潤滑性を発揮することができる。
【００４５】
本発明の動力伝達機構によれば、上下の等速自在継手において、安定したシール機能を発揮することができ、組立性の向上及びコスト低減を図ることができ、しかも、作動角をとる際に上蓋部材がリング状体に対して滑らかにしゅう動することができる。このため、低コストで高品質の動力伝達機構を提供できる。
【００４６】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、等速自在継手として、実施形態ではツェパー型であったが、トラック溝５７、５９の溝底に直線状のストレート部を有するアンダーカットフリー型等の他の等速自在継手であってもよい。また、動力伝達機構として、バーチカル圧延機のロール駆動用等の上下縦方向に沿って配設されるものに適用することになるが、このようなバーチカル圧延機に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態を示す等速自在継手を使用した動力伝達機構の断面図である。
【図２】前記動力伝達機の下方の等速自在継手の拡大断面図である。
【図３】前記動力伝達機の上方の等速自在継手の拡大断面図である。
【図４】前記動力伝達機が作動角と取った状態の断面図である。
【図５】従来の動力伝達機構の断面図である。
【図６】従来の等速自在継手の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
５１    シャフト
５２、５３  等速自在継手
５５ｂ  軸部
５７、５９  トラック溝
６１    ボール
６２    ケージ
７１    下蓋部材
８０    リング状体
８５    外球面
１００  弾性部材
１１０  軸部材
【図１】
2007309367.tif 000003
【図２】
2007309367.tif 000004
【図３】
2007309367.tif 000005
【図４】
2007309367.tif 000006
【図５】
2007309367.tif 000007
【図６】
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