JP2573528Y2 - Universal joint for small diameter pipe thrusters - Google Patents

Universal joint for small diameter pipe thrusters

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JP2573528Y2
JP2573528Y2 JP1992073515U JP7351592U JP2573528Y2 JP 2573528 Y2 JP2573528 Y2 JP 2573528Y2 JP 1992073515 U JP1992073515 U JP 1992073515U JP 7351592 U JP7351592 U JP 7351592U JP 2573528 Y2 JP2573528 Y2 JP 2573528Y2
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JP
Japan
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universal joint
diameter pipe
small
screw
fitting
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豊司 倉本
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Komatsu Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この考案はトルク伝達構造を改善
した小口径管推進機のユニバーサルジョイントに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a universal joint of a small-diameter pipe propulsion machine having an improved torque transmission structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来小口径管推進機を使用して地中へ小
口径管を埋設する場合、図1に示すように発進立坑a内
に設置した小口径管推進機bにより、先端に先導管cを
装着した小口径管dを地中へ推進させている。上記先導
管cの先端にはカッタヘッドeが設けられていて、カッ
タヘッドeが掘削した土砂は小口径管d内に設けられた
スクリュウコンベヤfにより搬出するようになってお
り、カッタヘッドeと小口径管推進機bの駆動装置gの
間はスクリュウコンベヤfのスクリュウ軸hを介して接
続されていて、駆動装置gによりスクリュウ軸hを介し
てカッタヘッドeが回転されるようになっている。
2. Description of the Related Art When a small-diameter pipe is buried in the ground using a conventional small-diameter pipe propulsion machine, a small-diameter pipe propulsion machine b installed in a starting shaft a as shown in FIG. The small-diameter pipe d equipped with the conduit c is propelled into the ground. A cutter head e is provided at the tip of the front pipe c, and the earth and sand excavated by the cutter head e is carried out by a screw conveyor f provided in a small-diameter pipe d. The drive device g of the small-diameter pipe propulsion device b is connected via a screw shaft h of a screw conveyor f, and the cutter head e is rotated by the drive device g via the screw shaft h. .

【0003】また上記スクリュウコンベヤfは小口径管
dの単位長さ毎に分割されていて、小口径管dの継ぎ足
し時接続されるようになっており、このためスクリュウ
軸hの間はトルク伝達ができるように図2ないし図4に
示すようなユニバーサルジョイントiにより連結されて
いる。上記ユニバーサルジョイントiは、スクリュウ軸
h側に形成された六角形状の嵌合孔j内にジョイント本
体の嵌合部kを嵌合してボルトmを両者間に貫通させた
構造で、トルクの伝達は2面幅を使用して行うようにな
っている。
The screw conveyor f is divided for each unit length of the small-diameter pipe d and is connected when the small-diameter pipe d is added. Therefore, torque transmission between the screw shafts h is performed. Are connected by a universal joint i as shown in FIGS. The universal joint i has a structure in which a fitting portion k of a joint body is fitted into a hexagonal fitting hole j formed on the screw shaft h side and a bolt m is passed between the two, and torque is transmitted. Is performed using a two-plane width.

【0004】[0004]

【考案が解決しようとする課題】上記従来のユニバーサ
ルジョイントでは、図4の(イ)に示すように前後スク
リュウ軸hの間に揺動角θ0 がある状態でトルク伝達を
行った場合、スクリュウ軸h側の嵌合孔jは図5(イ)
の実線及び仮想線で示す変形を繰返しながらトルクを伝
達することになり、その結果六角形の頂部がノッチとな
ってこのノッチ部分nに図5の(ロ)に示すように応力
が集中し、この部分が破損しやすい不具合があった。
In the above conventional universal joint A devised to solve the above, in the case of performing the torque transmission in the presence of swing angle theta 0 between before and after the screw axis h as shown in (b) of FIG. 4, screw The fitting hole j on the shaft h side is shown in FIG.
The torque is transmitted while repeating the deformation indicated by the solid line and the imaginary line, and as a result, the top of the hexagon becomes a notch, and stress concentrates on this notch portion n as shown in FIG. There was a problem that this part was easily damaged.

【0005】またトルクの伝達を点接触で行うため、伝
達面の面圧が著しく高くなって、伝達面が早期にへたっ
たり、むしれが発生して寿命が短いなどの不具合もあっ
た。この考案はかかる不具合を改善するためになされた
もので、トルク伝達構造を改善することにより寿命を大
幅に向上させた小口径管推進機のユニバーサルジョイン
トを提供することを目的とするものである。
[0005] In addition, since the torque is transmitted by point contact, the surface pressure on the transmission surface is significantly increased, and the transmission surface is depressed early, and there is a problem that the life of the transmission surface is short and short. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the invention is to provide a universal joint for a small-diameter pipe propulsion machine whose life is greatly improved by improving a torque transmission structure.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この考案は上記目的を達
成するために、先導管の先端に設けられたカッタヘッド
が掘削した土砂を、先導管に後続する小口径管内に設け
られたスクリュウコンベヤにより搬出するようにした小
口径管推進機において、上記スクリュウコンベヤのスク
リュウ軸間を接続するユニバーサルジョイントを、互い
に接続すべきスクリュウ軸の端部に円周方向に山部と谷
部を交互に有する嵌合部を形成し、かつこれら山部と谷
部を互いに嵌合すると共に、各嵌合部の中心部に反力受
け軸を挿通して、この反力受け軸を介して各スクリュウ
軸間を接続するように構成したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a screw conveyor provided in a small-diameter pipe following a leading pipe. In the small-diameter pipe propulsion machine designed to be carried out by a screw, a universal joint for connecting the screw shafts of the screw conveyor is provided with alternating peaks and valleys in the circumferential direction at the ends of the screw shafts to be connected to each other. A fitting portion is formed, and these peaks and valleys are fitted to each other, and a reaction force receiving shaft is inserted through the center of each fitting portion. Are connected.

【0007】[0007]

【作用】上記構成により互いに嵌合する山部と谷部との
間でトルク伝達が行われるため、トルク伝達面が面接触
となって面圧が異常に高くなることがないと共に、応力
の集中が緩和されるため、嵌合部の耐久性が低下するの
も防止することができる。
According to the above construction, torque transmission is performed between the crests and the valleys fitted to each other, so that the torque transmission surfaces do not come into surface contact and the surface pressure does not become abnormally high, and the stress concentration does not occur. Therefore, it is possible to prevent the durability of the fitting portion from being reduced.

【0008】[0008]

【実施例】この考案の一実施例を図6以下に示す図面を
参照して詳述する。図6は小口径管推進機のスクリュウ
コンベヤに使用するユニバーサルジョイントの断面図、
図7は同分解斜視図で、これら図において1及び2はス
クリュウ軸を示す。これらスクリュウ軸1、2の端部に
は互いに嵌合する嵌合部1a、2aが形成されている。
上記嵌合部1a、2aは図7に示すように山部1b、2
bと、谷部1c、2cが円周方向に交互に形成されてい
て、一方の嵌合部1aの山部1bに他方の嵌合部2aの
谷部2cが、そして一方の嵌合部1aの谷部1cに他方
の嵌合部2aの山部2bがそれぞれ嵌合するようになっ
ており、各嵌合部1a、2aの外径はスクリュウ軸1、
2の外径より小径となっていて、この小径な嵌合部1
a、2aに筒状のカラー3が嵌合されている。
One embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a universal joint used for a screw conveyor of a small-diameter pipe propulsion machine.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the same, in which 1 and 2 indicate screw shafts. Fitting portions 1a and 2a are formed at ends of the screw shafts 1 and 2 to fit each other.
The fitting portions 1a and 2a are, as shown in FIG.
b and the valleys 1c and 2c are formed alternately in the circumferential direction. The valley 2c of the other fitting part 2a is provided on the peak 1b of the one fitting part 1a, and the one fitting part 1a. The peak 2b of the other fitting portion 2a is fitted to the valley portion 1c of the other, and the outer diameter of each fitting portion 1a, 2a is the screw shaft 1,
2 is smaller than the outer diameter of the fitting portion 1 having a smaller diameter.
The cylindrical collar 3 is fitted to a and 2a.

【0009】上記カラー3の両端側内周面にはダストシ
ール4が設けられていて、土砂などの侵入を防止すると
同時に嵌合部1a、2aに封入されたグリースなどの潤
滑剤が漏れないようになっていると共に、各嵌合部1
a、2aの内径もスクリュウ軸1、2の内径より小径と
なっていて、この小径な内周部に、内径より十分外径の
小さい中空な反力受け軸5が挿通されている。
Dust seals 4 are provided on the inner peripheral surfaces of both ends of the collar 3 so as to prevent intrusion of earth and sand and to prevent lubricant such as grease sealed in the fitting portions 1a and 2a from leaking. And each fitting part 1
The inner diameters of a and 2a are also smaller than the inner diameters of the screw shafts 1 and 2, and a hollow reaction force receiving shaft 5 whose outer diameter is sufficiently smaller than the inner diameter is inserted through the inner diameter of the small diameter.

【0010】上記反力受け軸5の両端はスクリュウ軸
1、2内に突出されていて、両端側に反力受けリング6
が嵌合され、反力受け軸5の両端に螺合されたナット7
により抜け外れないようになっている。上記反力受けリ
ング6は球面部6aを有していて、この球面部6aが、
嵌合部1a、2aの内周部に形成された段部1d、2d
に係止されている球面ブッシュ8に圧接されていると共
に、反力受けリング6の球面部6a及び球面ブッシュ8
には、嵌合部1a、2a内に封入された潤滑剤が漏れる
のを防止するシール9が設けられている。
[0010] Both ends of the reaction force receiving shaft 5 project into the screw shafts 1 and 2, and a reaction force receiving ring 6 is provided at both ends.
Are fitted and nuts 7 are screwed to both ends of the reaction force receiving shaft 5.
To prevent it from slipping out. The reaction force receiving ring 6 has a spherical portion 6a.
Steps 1d, 2d formed on inner peripheral portions of the fitting portions 1a, 2a
The spherical portion 6a of the reaction force receiving ring 6 and the spherical bush 8 are pressed against the spherical bush 8
Is provided with a seal 9 for preventing the lubricant sealed in the fitting portions 1a, 2a from leaking.

【0011】次に作用を説明すると、一方のスクリュウ
軸1に加えられたトルクは、嵌合部1a、2aを介して
他方のスクリュウ軸2へ伝達される。また先導管の方向
制御などによって一方のスクリュウ軸1に対して他方の
スクリュウ軸2が図8に示すように揺動された場合、各
スクリュウ軸1、2の中心に揺動角θ0 が生じるが、反
力受け軸5の両端に設けられた反力受けリング6の球面
部6aが滑ってこれを吸収するため、各スクリュウ軸
1、2の中心が一致している場合と同様にトルク伝達が
行える。
Next, the operation will be described. The torque applied to one screw shaft 1 is transmitted to the other screw shaft 2 via the fitting portions 1a, 2a. In addition, when the other screw shaft 2 is swung with respect to one screw shaft 1 as shown in FIG. 8 by controlling the direction of the leading conduit, a swing angle θ 0 is generated at the center of each screw shaft 1, 2. However, since the spherical portion 6a of the reaction force receiving ring 6 provided at both ends of the reaction force receiving shaft 5 slides and absorbs the torque, the torque transmission is performed in the same manner as in the case where the centers of the screw shafts 1 and 2 coincide. Can be performed.

【0012】一方各嵌合部1a、2aを山部1b、2b
と谷部1c、2cとして互いに噛み合せることにより、
応力が集中するのを防止することができる。次にその理
由を説明すると、いま図9の(イ)に示すように嵌合部
1a、2aを凸部と凹部より形成して互いに噛み合せた
場合、凸部の付け根部Aに集中応力が発生して、この部
分の強度が著しく低下する。そこでこの考案のように嵌
合部1a、2aを山部1b、2bと谷部1c、2cで形
成して互いに噛み合せる。このときトルク伝達面の長さ
をS、高さをh、伝達トルクをNとした場合、嵌合部1
a、2aを山部1b、2bと谷部1c、2cにすると、
図9の(ロ)に示すように伝達トルクNはトルク伝達面
f′T とfP に分力される。またトルク伝達面の長さ
S′はS′=S/sinθ、伝達トルクはN′=fT
Sとなる。そして面圧は
On the other hand, each fitting portion 1a, 2a is
By engaging with each other as valleys 1c and 2c,
The concentration of stress can be prevented. Next, the reason will be described. As shown in FIG. 9 (a), when the fitting portions 1a and 2a are formed of a convex portion and a concave portion and mesh with each other, concentrated stress is generated at the root A of the convex portion. As a result, the strength of this portion is significantly reduced. Therefore, as in the present invention, the fitting portions 1a, 2a are formed by the peak portions 1b, 2b and the valley portions 1c, 2c and are engaged with each other. At this time, when the length of the torque transmission surface is S, the height is h, and the transmission torque is N, the fitting portion 1
When a and 2a are made into peaks 1b and 2b and valleys 1c and 2c,
Transmission torque N as shown in (b) of FIG. 9 is a component force to the torque transmission faces f 'T and f P. The length S ′ of the torque transmitting surface is S ′ = S / sin θ, and the transmitted torque is N ′ = f T /
It becomes S. And the surface pressure

【0013】[0013]

【数1】 (Equation 1)

【0014】となってσ90°とσθの面圧は等しくな
る。なおfP は反力受け軸5に発生する引張力で、嵌合
部1a、2aを凹凸形状とした場合は発生しない。すな
わち、嵌合部1a、2aを山部1b、2bと谷部1c、
2cとした場合もトルク伝達面に発生する面圧は等しい
上、応力集中部分Aの角度が大きくなるため、集中する
応力の軽減が図れるようになる。
Thus, the surface pressures of σ90 ° and σθ become equal. Note that f P is a tensile force generated on the reaction force receiving shaft 5, and does not occur when the fitting portions 1a and 2a are formed in an uneven shape. That is, the fitting portions 1a, 2a are formed into the peak portions 1b, 2b and the valley portions 1c,
In the case of 2c, the surface pressure generated on the torque transmitting surface is equal and the angle of the stress concentration portion A becomes large, so that the concentrated stress can be reduced.

【0015】[0015]

【考案の効果】この考案は以上詳述したように、互いに
接続するスクリュウ軸の端部に、山部と谷部よりなる嵌
合部を形成して、これら嵌合部を互いに嵌合させると共
に、各嵌合部間を反力受け軸を介して連結したことか
ら、トルク伝達時トルク伝達面が面接触となってトルク
を伝達するため従来の点接触で伝達するものに比べて面
圧を大幅に低減することができる。これによってトルク
伝達面が早期にへたったり、むしれることがないため、
ユニバーサルジョイントの大幅な寿命向上が図れると共
に、応力集中も緩和することができるため、応力集中に
よる強度や耐久性の低下も防止することができる。また
揺動角も大きくとれるため、方向修正も容易に行えるよ
うになる。
According to the invention, as described in detail above, a fitting portion composed of a peak portion and a valley portion is formed at an end of a screw shaft connected to each other, and these fitting portions are fitted together. Since the fitting portions are connected via a reaction force receiving shaft, the torque transmission surface at the time of torque transmission is in surface contact, and the torque is transmitted. It can be significantly reduced. As a result, the torque transmission surface does not come off or peel off early,
The service life of the universal joint can be greatly improved, and stress concentration can be reduced, so that strength and durability due to stress concentration can be prevented from lowering. In addition, since the swing angle can be made large, the direction can be easily corrected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の小口径管推進機を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a conventional small-diameter pipe propulsion device.

【図2】(イ)従来のユニバーサルジョイントの縦断面
図である。 (ロ)図2(イ)のA−A線に沿う断面図である。
FIG. 2A is a longitudinal sectional view of a conventional universal joint. FIG. 2B is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】(イ)従来のユニバーサルジョイントの横断面
図である。 (ロ)図3(イ)のB−B線に沿う断面図である。
FIG. 3A is a cross-sectional view of a conventional universal joint. (B) It is sectional drawing which follows the BB line | wire of FIG.3 (a).

【図4】従来のユニバーサルジョイントの作用説明図で
ある。
FIG. 4 is an operation explanatory view of a conventional universal joint.

【図5】(イ)従来のユニバーサルジョイントの応力歪
を示す説明図である。 (ロ)従来のユニバーサルジョイントの応力集中を示す
説明図である。
FIG. 5A is an explanatory view showing stress strain of a conventional universal joint. (B) It is explanatory drawing which shows the stress concentration of the conventional universal joint.

【図6】この考案の一実施例になるユニバーサルジョイ
ントの縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a universal joint according to an embodiment of the present invention.

【図7】この考案の一実施例になるユニバーサルジョイ
ントの分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of a universal joint according to an embodiment of the present invention.

【図8】この考案の一実施例になるユニバーサルジョイ
ントの作用説明図である。
FIG. 8 is an operation explanatory view of a universal joint according to an embodiment of the present invention.

【図9】(イ)嵌合部を凹凸にした場合のトルク伝達面
の面圧を示す説明図である。 (ロ)嵌合部を山部と谷部により構成した嵌合部のトル
ク伝達面の面圧を示す説明図である。
FIG. 9A is an explanatory diagram showing the surface pressure of the torque transmitting surface when the fitting portion is made uneven. (B) It is explanatory drawing which shows the surface pressure of the torque transmission surface of the fitting part which comprised the fitting part by the peak part and the trough.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スクリュウ軸 1a 嵌合部 1b 山部 1c 谷部 2 スクリュウ軸 2a 嵌合部 2b 山部 2c 谷部 5 反力受け軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw shaft 1a Fitting part 1b Crest part 1c Valley part 2 Screw shaft 2a Fitting part 2b Peak part 2c Valley part 5 Reaction force receiving shaft

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項1】 先導管の先端に設けられたカッタヘッド
が掘削した土砂を、先導管に後続する小口径管内に設け
られたスクリュウコンベヤにより搬出するようにした小
口径管推進機において、上記スクリュウコンベヤのスク
リュウ軸1、2間を接続するユニバーサルジョイント
を、互いに接続すべきスクリュウ軸1、2の端部に円周
方向に山部1b、2bと谷部1c、2cを交互に有する
嵌合部1a、2aを形成し、かつこれら山部1b、2b
と谷部1c、2cを互いに嵌合すると共に、各嵌合部1
a、2aの中心部に反力受け軸5を挿通して、この反力
受け軸5を介して各スクリュウ軸1、2間を接続するよ
うに構成してなる小口径管推進機のユニバーサルジョイ
ント。
1. A small-diameter pipe propulsion device according to claim 1, wherein the earth and sand excavated by a cutter head provided at the tip of the leading pipe are carried out by a screw conveyor provided in a small-diameter pipe following the leading pipe. A universal joint for connecting the screw shafts 1 and 2 of the conveyor is provided with a fitting portion having, at the ends of the screw shafts 1 and 2 to be connected to each other, ridges 1b, 2b and valleys 1c, 2c alternately arranged in the circumferential direction. 1a, 2a, and these peaks 1b, 2b
And the valleys 1c, 2c are fitted to each other, and
a, a universal joint of a small-diameter pipe propulsion machine, in which a reaction receiving shaft 5 is inserted through the central portion of each of the screw shafts 1 and 2 to connect the screw shafts 1 and 2 via the reaction receiving shaft 5. .
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