JP6430629B2 - ユニバーサルジョイントの円状支持ポートのためのカバー組立体 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１５年８月４日に出願した米国特許出願第１４／８１７，５７１号からの及び２０１４年８月２７日に出願した米国仮特許出願第６２／０４２，３１５号への優先権を主張し、これら内容及び要旨すべてを参考として本明細書に組み込む。

本発明の態様は、重工業設備、特に圧延装置で見られるタイプのユニバーサルジョイントの円状支持ポートで使用するためのカバー組立体に関する。

図１から図４は、従来のユニバーサルジョイント１０を示す。ユニバーサルジョイントは、４つのヨーク(yoke)半体組立体１２ａ〜１２ｄと、これら間の横断組立体１４と、を有する。横断組立体は、支持ポート２０内に収容されている支持体１８によって回転可能に支持された４つの腕部１６を有する。

従来のシステムにおいて、支持ポート２０は、開口端を有し、カバー２２によって閉塞されており、これらカバーは、ボルト２４によってヨーク半体に固定された淵部を有する。空間が制限されているので、ボルトは、取り付けるために小さくなければならず、そのため、比較的多い数のボルトを必要とする。負荷を受けると、ヨーク支持ポートは、変形する傾向があり、ボルトを弛緩させるまたは破損させる。

別の従来の解決法は、大型のスナップリングを使用してカバーを所定位置に保持することであるが、これらリングは、使用することが困難であることがわかっており、スナップリングが載置される鋭い溝部は、応力発生源となり得る。

さらに別の従来の解決法は、支持ポートをメクラ穴として構成することである。この解決法の問題は、支持ポートに対してヨークが非常に薄く、ヨークが破損しやすい高応力領域となり得ることである。

従来の解決法にこれら制限があるので、ユニバーサルジョイントの負荷容量は、制限され、このため、新たな解決法を必要とする。

簡単に説明すると、本発明にかかる態様は、ユニバーサルジョイントの円状支持ポートを閉塞するために使用されるカバー組立体に関する。ユニバーサルジョイントは、重工業環境、特に圧延装置で採用されるタイプのものである。

本発明の例示的な形態において、ユニバーサルジョイントのヨークにある支持ポートのためのカバー組立体は、互いに相互作用して支持ポートを閉塞する位置へ支持ポート内に挿入するように構成されかつ寸法付けられた複数の別個のカバーセグメントを備え得る。カバーセグメントそれぞれは、支持ポートの内面を囲むロック溝部内に配設される外縁部を有する。カバーセグメントは、相互接続され、それにより、一体円状カバーを形成し、カバーは、ヨークに対して回転不能に固定されている。

一体円状カバーの外径は、好ましくは、ロック溝部の内径よりも小さい。

カバーセグメントは、締付具によってカバーセグメントそれぞれに固定されたキーによって相互接続され得る。

カバー組立体は、キーにあるタブによってヨークに対して回転不能に固定され得、タブは、支持ポートの内面にある抗回転切欠部内に配設されるように構成されかつ配置されている。

ロック溝部は、丸底部を有し得、カバーセグメントの外縁部は、ロック溝部内に配設される丸肩部を有し得る。

第２溝部は、ロック溝部の丸底部に設けられ得、Ｏリングは、第２溝部内に配設され得る。Ｏリングは、弾性圧縮可能であり得、一体円状カバーを径方向で閉じ込めるように構成されかつ寸法付けられ得る。

カバーセグメントは、支持ポートの両側を閉塞しつつこれら間に間隙を残すことを可能とする第１及び第２セグメントと、間隙の一部を閉塞する第３セグメントと、間隙の残りの部分を閉塞する第４セグメントと、を有し得る。

ユニバーサルジョイントを示す斜視図であって、その支持ポートが従来のカバーによって閉塞された、斜視図である。 図１に示すユニバーサルジョイントを示す側面図である。 図２の線３−３断面図である。 図３に示す円形部分を示す拡大部分断面図である。 ユニバーサルジョイントを示す斜視図であって、その支持ポートが本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体によって閉塞された、斜視図である。 図５に示すユニバーサルジョイントのヨーク半体のうちの１つを示す側面図である。 図６の線７−７断面図であって、本発明の例示的な実施形態にかかるロック溝部によって囲まれた支持ポートの内面を示す、断面図である。 図７に示す円形部分を示す拡大部分断面図である。 図７に示す円形部分を示す拡大部分断面図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバーを形成する構成部材を示す分解図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体を設置する連続的なステップを示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体を設置する連続的なステップを示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体を設置する連続的なステップを示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体を設置する連続的なステップを示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体を設置する連続的なステップを示す概略図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバーセグメントがロック溝部内に及びＯリングに当接して配置されていることを示す拡大断面図である。 本発明の例示的な実施形態にかかるカバーセグメントがロック溝部内に及びＯリングに当接して配置されていることを示す拡大断面図である。 本発明の例示的な実施形態における改良型のカバーセグメントを示す前面図であって、カバーセグメントが他のカバーセグメントと相互接続されてカバー組立体を回転不能に固定する、前面図である。 本発明の例示的な実施形態における改良型のカバーセグメントを示す後面図であって、カバーセグメントが他のカバーセグメントと相互接続されてカバー組立体を回転不能に固定する、後面図である。

本発明の実施形態、原理及び特徴を理解することを容易にするため、これらは、例示的な実施形態における実施を参照して、以下に説明される。特に、これらは、頑丈なユニバーサルジョイントの円状支持ポートのためのカバーとの関連で説明される。

しかしながら、本発明の実施形態は、説明した工業用途で使用することに限定されない。

さまざまな実施形態を形成する以下で説明する構成部材及び材料は、例示的であり、制限的ではないことを意図する。本明細書で説明する材料と同じまたは同様の機能を発揮し得る多くの適切な構成部材及び材料は、本発明の実施形態の範囲内に包含されることを意図する。

図５は、ユニバーサルジョイント１０’を示しており、このユニバーサルジョイントは、同様に、４つのヨーク半体組立体１２ａ’〜１２ｄ’を有し、ヨーク組立体の支持ポートは、本発明の例示的な実施形態にかかるカバー組立体２６によって閉塞されている。

図１０を参照すると、カバー組立体２６は、好ましくは、Ｏリング２８と、第１及び第２カバーセグメント３０ａ、３０ｂと、第３カバーセグメント３０ｃと、第４カバーセグメント３０ｄと、キー３２と、主に符号３４で示される複数の締付具と、を備える。カバーセグメント３０ａ〜３０ｄの外縁部には、丸肩部３１が形成されている。

図６から図９に示すように、各ヨーク半体組立体は、開口端円状支持ポート３６を有しており、その内面は、ロック溝部３８によって囲まれている。ロック溝部は、第２溝部４０によって中断された丸底部３８ａを有する。一位置において、図９に示すように、溝部３８は、抗回転切欠部４２と交わっている。

カバー組立体２６の設置は、以下の連続的なステップによって実現される。
・Ｏリング２８を第２溝部４０内に配置する。
・図１１Ａに示すように、第１カバーセグメント３０ａを支持ポートの一側に位置させる。
・図１１Ｂに示すように、第２カバーセグメント３０ｂを支持ポートの反対側に位置させる。第１及び第２カバーセグメントは、これら間に間隙４４を画成するように構成されかつ寸法付けされている。
・図１１Ｃに示すように、第３カバーセグメント３０ｃを間隙４４の一部を閉塞するように位置させる。
・図１１Ｄに示すように、第４カバーセグメント３０ｄを間隙４４の残りの部分を閉塞するように位置させる。
・図１１Ｅに示すように、キー３２をカバーセグメント全てに固定し、これにより、これらカバーセグメントを相互接続して一体カバーにする。キー３２は、抗回転切欠部４２内に配置されるように構成されかつ形成されたタブ３３を有し、このため、カバー組立体をヨーク半体に対して回転不能に固定する。

図１２ａ及び図１２ｂにおいて最もよくわかるように、カバーセグメント３０ａ〜３０ｄの外縁部にある丸肩部３１は、ロック溝部３８内に受けられる。一体カバーの外径は、好ましくは、ロック溝部３８の内径よりも若干小さい。

Ｏリング２８は、ロック溝部３８の丸底部３８ａから径方向内側に突出する。一体カバーの外側円状縁部は、Ｏリングと接触し、これにより、Ｏリングによって径方向で支持され、Ｏリング内に閉じ込められている。Ｏリングの弾性収縮率によって、一体カバーがヨーク半体に対して径方向に「浮き」、これにより、キー３２を各カバーセグメントに固定している締付具３４を、負荷を受けた支持ポートの変形の結果として生じた損傷応力から隔離する。

ここで図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、わかることは、第４カバーセグメント３０ｄ’には締付具を収容して他のカバーセグメントに固定する一列の開口部と、抗回転切欠部４２内に受けられるように構成されかつ形成されたタブ３３’と、が設けられ得ること、である。この配置により、第４カバーセグメントは、同様に、キーとして機能する。

上記を踏まえて、当業者に明らかであることは、改変が添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲から逸脱することなく本明細書で開示された例示的な実施形態になされ得ること、である。例えば、一体カバーは、別の数の異なる構成とされたカバーセグメントで形成され得、また、一体カバーがロック溝部の内径とほぼ同等の外径で形成され得る。

１０’ ユニバーサルジョイント、１２ａ’〜１２ｄ’ ヨーク半体組立体、２６ カバー組立体、２８ Ｏリング、３０ａ 第１カバーセグメント，カバーセグメント、３０ｂ 第２カバーセグメント，カバーセグメント、３０ｃ 第３カバーセグメント，カバーセグメント、３０ｄ，３０ｄ’ 第４カバーセグメント，カバーセグメント、３１ 丸肩部、３２ キー、３３，３３’ タブ、３４ 締付具、３６ 開口端円状支持ポート、３８ ロック溝部，溝部、３８ａ 丸底部、４０ 第２溝部、４２ 抗回転切欠部、４４ 間隙

Claims (15)

1. ユニバーサルジョイントのヨークにある円状支持ポートのためのカバー組立体であって、
   複数の別個のカバーセグメントであって、互いに相互作用して前記ポートを閉塞する位置へ前記ポート内に挿入するように構成されかつ寸法付けられ、当該カバーセグメントそれぞれが、前記ポートの内面を囲むロック溝部内に配置される外縁部を有する、カバーセグメントと、
   前記カバーセグメントと相互接続するための手段であって、それにより、一体円状カバーを形成する、手段と、
   前記ヨークに対して前記カバーを回転不能に固定するための手段と、
   を備えることを特徴とするカバー組立体。
2. 前記一体円状カバーの外径が、前記ロック溝部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のカバー組立体。
3. 前記カバーセグメントを相互接続するための前記手段が、締付具によって前記カバーセグメントそれぞれに固定されたキーを備えることを特徴とする請求項１に記載のカバー組立体。
4. 前記カバーを回転不能に固定するための前記手段が、前記キーにあるタブを備え、
   前記タブが、前記支持ポートの内面にある抗回転切欠部内に配設されるように構成されかつ配置されていることを特徴とする請求項３に記載のカバー組立体。
5. 前記ロック溝部が、丸底部を有し、
   前記カバーセグメントの前記外縁部が前記ロック溝部に配置された丸肩部を有することを特徴とする請求項２に記載のカバー組立体。
6. 前記ロック溝部の前記丸底部にある第２溝部と、
   前記第２溝部内に配置されたＯリングと、
   をさらに備え、
   前記Ｏリングが、弾性圧縮可能であり、前記一体円状カバーを径方向で閉じ込めるように構成されかつ寸法付けられていることを特徴とする請求項５に記載のカバー組立体。
7. 前記一体円状カバーが、
   前記支持ポートの両側部分を各別に閉塞する第１及び第２カバーセグメントであって、当該第１及び第２カバーセグメントが、これら間に間隙を画成するように構成されかつ寸法付けられた、第１及び第２カバーセグメントと、
   前記間隙の一部を閉塞する第３カバーセグメントと、
   残りの部分を閉塞する第４カバーセグメントと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のカバー組立体。
8. 前記キーが、前記カバーセグメントのうちの１つと一体的であることを特徴とする請求項３に記載のカバー組立体。
9. ユニバーサルカップリングのヨークにある円状支持ポートを閉塞する方法であって、
   前記ポートの内面を囲むロック溝部を設けるステップと、
   互いに相互作用して前記ポートを閉塞する位置へ前記ポート内へ複数のカバーセグメントを挿入するステップであって、前記カバーセグメントそれぞれが前記ロック溝部内に配設される外縁部を有する、ステップと、
   前記カバーセグメントを相互接続し、これにより、一体円状カバーを形成するステップと、
   前記カバーを前記ヨークに対して回転不能に固定するステップと、
   を備えることを特徴とする方法。
10. キーを前記カバーセグメント全てに締め付けることによって前記一体円状カバーを形成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. キーにあるタブを前記ポートの内面にある抗回転切欠部に配設することによって、前記一体円状カバーを前記ヨークに回転不能に固定することを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記一体円状カバーに前記ロック溝部の内径よりも小さい外径を設けるステップをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記ロック溝部に丸底部を設けるステップと、
    前記カバーセグメントの前記外縁部に前記ロック溝部の前記丸底部に配設される丸肩部を設けるステップと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ロック溝部の前記丸底部に第２溝部を設けるステップであって、前記第２溝部が、前記一体円状カバーを径方向で閉じ込める弾性圧縮可能なＯリングを収容する、ステップをさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 以下の順序：
    第１カバーセグメントが前記ポートの一側部分を閉塞するステップ、
    第２カバーセグメントが前記ポートのうち前記一側部分とは反対側の他の側部分を閉塞し、前記第１及び第２セグメントが、当該第１及び第２セグメント間に間隙を画成するように構成されかつ寸法付けられている、ステップ、
    第３カバーセグメントが前記間隙の一部を閉塞するステップ、及び、
    第４カバーセグメントが前記間隙の残りの部分を閉塞するステップ、
    で、前記カバーセグメントを前記ポート内に挿入することを特徴とする請求項９に記載の方法。

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