JP7085447B2 - Fixed constant velocity universal joint - Google Patents
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本発明は、外側継手部材と内側継手部材に連結されたシャフトとの間を密封する密封装置を備えた固定式等速自在継手に関する。 The present invention relates to a fixed constant velocity universal joint provided with a sealing device for sealing between an outer joint member and a shaft connected to the inner joint member.
各種産業機械の動力伝達機構として使用される等速自在継手は、外部からの異物の侵入および内部からのグリースの漏出を防止するための密封装置を備えているのが一般的である。 The constant velocity universal joint used as a power transmission mechanism of various industrial machines is generally equipped with a sealing device for preventing foreign matter from entering from the outside and grease from leaking from the inside.
図4は、従来の密封装置を用いた固定式(内部構造がトラックオフセットになっているタイプ)の等速自在継手を示す。この等速自在継手は、環状の外側継手部材51と、外側継手部材51の径方向内側に配される環状の内側継手部材52と、外側継手部材51と内側継手部材52との間でトルク伝達を行うトルク伝達機構53と、内側継手部材52の軸心孔に嵌入固定されて内側継手部材52の一側へ突出するシャフト54と、外側継手部材51とシャフト54の内側継手部材52からの突出部との間を密封する密封装置55とを備えている。
FIG. 4 shows a fixed type (type in which the internal structure is a track offset) constant velocity universal joint using a conventional sealing device. In this constant velocity universal joint, torque is transmitted between the annular
前記外側継手部材51は、図示省略した従動側の回転軸と一体回転するフランジ56にボルト57で連結固定されている。一方、前記シャフト54は、内側継手部材52と嵌合する側と反対側の端部が溶接によって駆動側の回転軸58に固着されている。両回転軸の駆動側と従動側は逆にすることもできる。
The
また、外側継手部材51の内周面および内側継手部材52の外周面には、それぞれ互いに対向するように複数のトラック溝(軸方向溝)51a、52aが形成されている。そして、その外側継手部材51のトラック溝51aと内側継手部材52のトラック溝52aとの間に組み込まれた複数のトルク伝達用のボール59と、外側継手部材51の内周面と内側継手部材52の外周面の間に配され、各ボール59を回転自在に保持するケージ60とによって前記トルク伝達機構53が構成されており、外側継手部材51とシャフト54とが相対傾動した状態での両継手部材51、52間のトルク伝達が可能となっている。
Further, a plurality of track grooves (axial grooves) 51a and 52a are formed on the inner peripheral surface of the
前記密封装置55は、金属製の内筒部61と、金属製の外筒部62と、ゴムや樹脂等の可撓性材料で形成され、継手内部側へ凸となる状態で内筒部61と外筒部62とを連結する連結部63とからなるブーツタイプのものである。そして、その内筒部61がシャフト54の内側継手部材52からの突出部の外周に嵌合されるとともに、外筒部62が外側継手部材51の一側に設けられた環状のブーツ固定部材64の内周に圧入固定されている。なお、ブーツ固定部材64には、継手内部(外側継手部材51と内側継手部材52の間)へグリースを供給するためのグリースプラグ65が取り付けられている。
The
ところで、上記のような固定式等速自在継手は、非常に厳しい環境のもとで使用されるものもある。例えば、鉄鋼設備の一つである連続鋳造設備において、各種ロールに駆動力を伝達するロール駆動力伝達装置に使用されるものでは、80℃以上の輻射熱と水蒸気による高温多湿の雰囲気の中で、薬品等の腐食性液体や酸化スケール等の固形異物の飛散を受ける。そして、このような厳しい環境では、上述した従来のブーツタイプの密封装置の場合、ゴムや樹脂等で形成された部材が雰囲気温度や輻射熱による劣化、腐食性液体や固形異物の飛散による破断等を生じやすく、短期間で使用困難な状態となってしまう場合が多い。 By the way, some fixed constant velocity universal joints as described above are used in extremely harsh environments. For example, in a continuous casting facility, which is one of the steel facilities, a device used for a roll driving force transmission device that transmits a driving force to various rolls is used in a high temperature and high humidity atmosphere due to radiant heat of 80 ° C. or higher and steam. Receives scattering of corrosive liquids such as chemicals and solid foreign substances such as oxide scale. In such a harsh environment, in the case of the above-mentioned conventional boot-type sealing device, a member made of rubber, resin, or the like deteriorates due to atmospheric temperature or radiant heat, breaks due to scattering of corrosive liquid or solid foreign matter, and the like. It tends to occur and often becomes difficult to use in a short period of time.
これに対し、密封装置として、凸球面状のシール面を有する金属製のシール内環と、そのシール内環のシール面と相対的に摺接する凹球面状のシール面を有する金属製のシール外環とからなる球面シール構造を採用して、劣悪環境下に耐えられるようにしたものを用いることが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 On the other hand, as a sealing device, a metal seal inner ring having a convex spherical sealing surface and a metal seal outer ring having a concave spherical sealing surface in relative sliding contact with the sealing surface of the sealing inner ring. It has been proposed to adopt a spherical seal structure composed of a ring so that it can withstand a bad environment (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のような球面シール構造の密封装置を用いた固定式等速自在継手は、従来のブーツタイプの密封装置を用いた製品をベースとして製造しようとすると、密封装置自体の交換に加え、従来の密封装置の外筒部およびグリースプラグを外側継手部材に取り付けるためのブーツ固定部材をなくして、シール内環およびグリースプラグを外側継手部材に取り付けるための新たな構造を設けることが必要となり、ベース製品からの仕様変更が容易でなく、製造コストもかなり上昇するという難点がある。 However, when a fixed constant velocity universal joint using a sealing device having a spherical sealing structure as described above is to be manufactured based on a product using a conventional boot-type sealing device, in addition to the replacement of the sealing device itself, It is necessary to eliminate the boot fixing member for attaching the outer cylinder part and the grease plug of the conventional sealing device to the outer joint member, and to provide a new structure for attaching the seal inner ring and the grease plug to the outer joint member. There is a drawback that it is not easy to change the specifications from the base product and the manufacturing cost increases considerably.
そこで、本発明は、球面シール構造の密封装置を備えた固定式等速自在継手において、ブーツタイプの密封装置を用いたベース製品からの仕様変更が容易に行えるようにすることを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to make it possible to easily change the specifications from a base product using a boot type sealing device in a fixed constant velocity universal joint provided with a sealing device having a spherical sealing structure.
上記の課題を解決するために、本発明は、外側継手部材と、前記外側継手部材の径方向内側に配される内側継手部材と、前記外側継手部材と内側継手部材との間でトルク伝達を行うトルク伝達機構と、前記内側継手部材の軸心孔に嵌入固定されて内側継手部材の一側へ突出するシャフトと、前記外側継手部材と前記シャフトの内側継手部材からの突出部との間を密封する密封装置とを備えた固定式等速自在継手において、前記密封装置としてブーツタイプのものを用い、そのブーツタイプの密封装置を前記外側継手部材の一側に設けられた環状のブーツ固定部材で取り付けるようにしたベース製品からの仕様変更により、前記密封装置は、前記ベース製品のブーツタイプのものに代えて、凸球面状のシール面を有するシール内環と、前記シール内環のシール面と相対的に摺接する凹球面状のシール面を有するシール外環とを備え、前記シール外環が前記シャフトの内側継手部材からの突出部に外嵌されるとともに、前記シール内環が前記ベース製品のブーツ固定部材を流用したシール固定部材の内周に圧入されるものを用いるようにした。 In order to solve the above problems, the present invention transmits torque between the outer joint member, the inner joint member arranged radially inside the outer joint member, and the outer joint member and the inner joint member. Between the torque transmission mechanism to be performed, the shaft that is fitted and fixed in the axial center hole of the inner joint member and protrudes to one side of the inner joint member, and the protrusion between the outer joint member and the inner joint member of the shaft. In a fixed constant velocity universal joint provided with a sealing device for sealing, a boot type sealing device is used as the sealing device, and the boot type sealing device is provided on one side of the outer joint member. Due to the specification change from the base product to be attached in, the sealing device has a seal inner ring having a convex spherical sealing surface and a sealing surface of the seal inner ring instead of the boot type of the base product. It is provided with a seal outer ring having a concave spherical sealing surface that is in relative sliding contact with the shaft, the seal outer ring is externally fitted to a protrusion from the inner joint member of the shaft, and the seal inner ring is the base . The one that is press-fitted into the inner circumference of the seal fixing member that is diverted from the boot fixing member of the product is used .
上記の構成によれば、ブーツタイプの密封装置を用いた製品をベースとして製造する際に、そのベース製品の外筒部を外側継手部材に固定するためのブーツ固定部材をそのまま流用して、シール内環を圧入するシール固定部材とすることができ、ベース製品のブーツ固定部材に取り付けられていたグリースプラグもそのまま流用できるので、シール内環やグリースプラグを外側継手部材に取り付けるための新たな構造を設ける必要がなく、ベース製品からの仕様変更が容易である。 According to the above configuration, when manufacturing a product using a boot-type sealing device as a base, the boot fixing member for fixing the outer cylinder portion of the base product to the outer joint member is used as it is for sealing. The inner ring can be used as a press-fitting seal fixing member, and the grease plug attached to the boot fixing member of the base product can be used as it is, so a new structure for attaching the seal inner ring and grease plug to the outer joint member. It is not necessary to provide, and it is easy to change the specifications from the base product.
ここで、前記シャフトに前記シール外環を前記シール内環に向けて付勢する弾性部材が設けられており、前記シール外環の凹球面状のシール面が前記シール内環の凸球面状のシール面に押し付けられている構成とすれば、シール内環とシール外環のシール面どうしの間のシール性の向上が図れる。 Here, the shaft is provided with an elastic member that urges the seal outer ring toward the seal inner ring, and the concave spherical seal surface of the seal outer ring has a convex spherical shape of the seal inner ring. If the structure is pressed against the sealing surface, the sealing property between the sealing surfaces of the inner ring of the seal and the outer ring of the seal can be improved.
また、前記シール内環の内周面と前記シャフトの外周面との間に、前記シール内環の内周に圧入されるシール部材と、前記シャフトの外周に圧入されるシール部材とが、軸方向に交互に配置されている構成とすることにより、外側継手部材とシャフトとが相対傾動しても、各シール部材が内環の内周面とシャフトの外周面との間に隙間を生じさせないように追従する仕様とすることができ、密封装置全体のシール性を向上させることができる。 Further, between the inner peripheral surface of the inner ring of the seal and the outer peripheral surface of the shaft, a seal member press-fitted into the inner circumference of the inner ring of the seal and a seal member press-fitted into the outer periphery of the shaft form a shaft. By making the configuration alternately arranged in the direction, even if the outer joint member and the shaft tilt relative to each other, each sealing member does not create a gap between the inner peripheral surface of the inner ring and the outer peripheral surface of the shaft. It is possible to make the specifications follow as such, and it is possible to improve the sealing property of the entire sealing device.
そして、前記シール内環を、前記シール固定部材に圧入される部位の内周面から突出する突起が少なくとも1つ設けられている構成とすれば、その突起が外側継手部材と内側継手部材との間に供給されたグリースのシール外環側への流出を抑えられるし、上記のようにシール内環の内周面とシャフトの外周面との間にシール部材を配置する場合は、その突起でシール部材の位置決めを行うことができる。 If the inner ring of the seal is provided with at least one protrusion protruding from the inner peripheral surface of the portion to be press-fitted into the seal fixing member, the protrusions of the outer joint member and the inner joint member. The outflow of grease supplied between them to the outer ring side of the seal can be suppressed, and when the seal member is placed between the inner peripheral surface of the inner ring of the seal and the outer peripheral surface of the shaft as described above, the protrusion is used. The seal member can be positioned.
さらに、前記シール内環の外周面に、前記シール内環とシール外環のシール面どうしの間を塞ぐアウターシールを配置すれば、そのシール面どうしの間からの異物の侵入をより確実に防止できるようになる。あるいは、前記シール内環を、前記シール固定部材に圧入される本体部と、前記凸球面状のシール面を有し、少なくとも一部が本体部の外周または内周に圧入される環状の摺接部とからなるものとすれば、そのシール内環の摺接部を大型化してシール外環のシール面との接触面積を大きくすることにより、シール内環とシール外環の接触面圧を低減して作動性(外側継手部材とシャフトの相対傾動の滑らかさ)を向上させるとともに、シール性能も向上させることが可能となる。 Further, if an outer seal that closes between the seal surfaces of the seal inner ring and the seal outer ring is arranged on the outer peripheral surface of the seal inner ring, foreign matter can be more reliably prevented from entering between the seal surfaces. become able to. Alternatively, the inner ring of the seal has an annular sliding contact having a main body portion to be press-fitted into the seal fixing member and the convex spherical sealing surface, and at least a part thereof is press-fitted into the outer or inner circumference of the main body portion. If it is composed of parts, the contact surface pressure between the inner ring of the seal and the outer ring of the seal is reduced by enlarging the sliding contact portion of the inner ring of the seal and increasing the contact area of the outer ring of the seal with the seal surface. As a result, it is possible to improve the operability (smoothness of the relative tilt of the outer joint member and the shaft) and also improve the sealing performance.
本発明の固定式等速自在継手は、上述したように、球面シール構造の密封装置を構成するシール内環が、外側継手部材に設けた環状のシール固定部材に圧入された構造とすることにより、従来のブーツタイプの密封装置を用いた製品をベースとして製造する際に、そのベース製品の密封装置を取り付けるためのブーツ固定部材をシール固定部材として流用できるようにしたものであるから、ベース製品からの仕様変更が容易で製造コストの上昇も抑えることができる。 As described above, the fixed constant velocity universal joint of the present invention has a structure in which the inner ring of the seal constituting the sealing device having a spherical seal structure is press-fitted into the annular seal fixing member provided on the outer joint member. When manufacturing a product using a conventional boot-type sealing device as a base, the boot fixing member for attaching the sealing device of the base product can be diverted as the seal fixing member. It is easy to change the specifications from the above, and the increase in manufacturing cost can be suppressed.
以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この固定式等速自在継手は、図1に示すように、基本的な構成は前述の従来のものと同じで、環状の外側継手部材1と、外側継手部材1の径方向内側に配される環状の内側継手部材2と、外側継手部材1と内側継手部材2との間でトルク伝達を行うトルク伝達機構3と、内側継手部材2の軸心孔に嵌入固定されて内側継手部材2の一側へ突出するシャフト4と、外側継手部材1とシャフト4の内側継手部材2からの突出部との間を密封する密封装置5とを備えており、その密封装置5の構造のみが後述するように従来のものと異なっている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, this fixed constant velocity universal joint has the same basic configuration as the above-mentioned conventional one, and is arranged inside the annular
前記外側継手部材1は、図示省略した従動側の回転軸と一体回転するフランジ6にボルト7で連結固定されている。一方、前記シャフト4は、内側継手部材2と嵌合する側と反対側の端部が溶接によって駆動側の回転軸8に固着されている。両回転軸の駆動側と従動側は逆にすることもできる。
The
また、外側継手部材1の内周面および内側継手部材2の外周面には、それぞれ互いに対向するように複数のトラック溝(軸方向溝)1a、2aが形成されている。そして、その外側継手部材1のトラック溝1aと内側継手部材2のトラック溝2aとの間に組み込まれた複数のトルク伝達用のボール9と、外側継手部材1の内周面と内側継手部材2の外周面の間に配され、各ボール9を回転自在に保持するケージ10とによって前記トルク伝達機構3が構成されており、外側継手部材1とシャフト4とが相対傾動した状態での両継手部材1、2間のトルク伝達が可能となっている。
Further, a plurality of track grooves (axial grooves) 1a and 2a are formed on the inner peripheral surface of the outer
そして、前記密封装置5は、一端に凸球面状のシール面11aを有する円筒状のシール内環11と、そのシール内環11のシール面11aと相対的に摺接する凹球面状のシール面12aを有する椀状のシール外環12と、シール外環12をシール内環11に向けて付勢する弾性部材としてのコイルばね13と、シール内環11の内側に配される複数の環状のシール部材14とを備えている。
The
この密封装置5のシール内環11は、他端部が外側継手部材1の一側に設けられた環状のシール固定部材15の内周に圧入されている。そして、そのシール固定部材15に圧入される部位の内周面に複数の突起11bが設けられ、これらの突起11bが継手内部(外側継手部材1と内側継手部材2の間)に供給されたグリースのシール外環12側への流出を抑えるとともに、シール部材14の位置決めに用いられるようになっている。なお、その突起は、少なくとも1つ設けられていればよく、環状に形成することもできる。
The other end of the seal
また、シール固定部材15は、フランジ6と共通のボルト7で外側継手部材1に固定されており、ボルト7と干渉しない位置に、継手外部から継手内部へグリースを供給するためのグリースプラグ16がねじ込まれている。
Further, the
シール外環12は、一端側に環状部12bを有しており、この環状部12bがシャフト4の内側継手部材2からの突出部に摺動可能に外嵌されている。そして、このシール外環12とシャフト4の一端部に形成されたばね座4aとの間に配されたコイルばね13が、シール外環12をシール内環11に向けて付勢することにより、シール外環12の凹球面状のシール面12aがシール内環11の凸球面状のシール面11aに押し付けられて、球面シール構造が形成されている。
The seal
ここで、シール内環11およびシール外環12は、金属製であり、シール内環11の硬度をシール外環12よりもロックウェル硬さで5ポイント程度低く設定することにより、シール外環12の摩耗を抑えて、シール性および作動性が長期間にわたって確保されるようにしている。
Here, the seal
なお、シール内環11およびシール外環12の材質は、金属に限らず、POM(ポリアセタール)等の樹脂を用いてもよい。そして、金属製とする場合は、耐食性向上のために無電解ニッケルめっきを施してもよい。また、コイルばね13は、一般的なSWP(ピアノ線)で形成されたもののほか、耐食性向上のためにステンレス鋼製のものを用いることもできる。
The material of the seal
各シール部材14は、シール内環11の内周面とシャフト4の外周面との間に、シール内環11の内周に圧入されるものとシャフト4の外周に圧入されるものとが、軸方向で互いに圧縮しあう状態で配置されている。なお、各シール部材14をセットしたときの軸方向圧縮量は、径方向の潰れ代の30~50%に設定されている。
Each
シール部材14の材質には、CR(クロロプレンゴム)、NR(天然ゴム)、EP(エチレン・プロピレンゴム)、Si(シリコンゴム)、FR(フッ素ゴム)、UR(ウレタンゴム)等の軟質系ゴムスポンジが用いられる。そして、このような材質で形成したシール部材14を、継手内部に供給されるのと同種のグリースまたはそのグリースの基油を染みこませた状態でセットすることにより、その油分がシール内環11とシール外環12のシール面11a、12aどうしの間に入り込んで、長期間にわたって良好な作動性が確保されるようになっている。
The material of the sealing
なお、シール部材14の個数は3つ以上とすることもでき、その場合もシール内環11の内周に圧入されるものと、シャフト4の外周に圧入されるものとを軸方向に交互に配置すればよい。
The number of the
この固定式等速自在継手は、上記の構成であり、球面シール構造の密封装置5を構成するシール内環11が、外側継手部材1に設けた環状のシール固定部材15に圧入された構造としたので、従来のブーツタイプの密封装置を用いた製品(図4参照)をベースとして製造する際に、そのベース製品の密封装置を取り付けるためのブーツ固定部材(図4中の符号64)をシール固定部材15として流用でき、ベース製品のブーツ固定部材に取り付けられていたグリースプラグ(図4中の符号65)もそのまま流用することができる。したがって、シール内環11やグリースプラグ16を外側継手部材1に取り付けるための新たな構造を設ける必要がなく、ベース製品からの仕様変更が容易で製造コストの上昇も抑えることができる。
This fixed constant velocity universal joint has the above-mentioned configuration, and has a structure in which the seal
また、その球面シール構造では、シール外環12の凹球面状のシール面12aがコイルばね13の弾性力によりシール内環11の凸球面状のシール面11aに押し付けられているうえ、シール内環11の内周に圧入されるシール部材14とシャフト4の外周に圧入されるシール部材14とが軸方向で互いに圧縮しあう状態で配置されているので、外側継手部材1とシャフト4の相対傾動への追従性が高く、常に良好なシール性が確保できる。
Further, in the spherical seal structure, the concave
図2および図3は、シール内環11とシール外環12との間のシール構造の変形例を示す。そのうち、図2の変形例は、シール内環11の一端部の外周面に、シール内環11とシール外環12のシール面11a、12aどうしの間を塞ぐアウターシール17を配置して止め輪18で軸方向に位置決めすることにより、そのシール面11a、12aどうしの間からの異物の侵入をより確実に防止できるようにしたものである。なお、アウターシール17の材質は、シール内環11の内側のシール部材14と同じものまたはPOMを用いることができる。
2 and 3 show modifications of the seal structure between the seal
一方、図3の変形例では、シール内環11を、シール固定部材15に圧入される本体部11cと、凸球面状のシール面11aを有する環状の摺接部11dとからなり、その摺接部11dの一部が本体部11cの一端に形成した小径部の外周に圧入されたものとしている。この構成によれば、シール内環11の摺接部11dを大型化してシール外環12のシール面12aとの接触面積を大きくすることにより、シール内環11とシール外環12の接触面圧を低減して作動性を向上させるとともに、シール性能も向上させることできる。なお、シール内環11の摺接部11dも上記アウターシール17と同様、シール内環11の内側のシール部材14と同じ材質またはPOMで形成することができる。また、シール内環の摺接部は、少なくとも一部が本体部の外周または内周に圧入されるようになっていればよい。
On the other hand, in the modified example of FIG. 3, the seal
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the scope of claims, not the above-mentioned meaning, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 外側継手部材
1a トラック溝
2 内側継手部材
2a トラック溝
3 トルク伝達機構
4 シャフト
5 密封装置
9 ボール
10 ケージ
11 シール内環
11a シール面
11b 突起
11c 本体部
11d 摺接部
12 シール外環
12a シール面
13 コイルばね(弾性部材)
14 シール部材
15 シール固定部材
16 グリースプラグ
17 アウターシール
1 Outer
14
Claims (6)
前記密封装置としてブーツタイプのものを用い、そのブーツタイプの密封装置を前記外側継手部材の一側に設けられた環状のブーツ固定部材で取り付けるようにしたベース製品からの仕様変更により、
前記密封装置は、前記ベース製品のブーツタイプのものに代えて、凸球面状のシール面を有するシール内環と、前記シール内環のシール面と相対的に摺接する凹球面状のシール面を有するシール外環とを備え、前記シール外環が前記シャフトの内側継手部材からの突出部に外嵌されるとともに、前記シール内環が前記ベース製品のブーツ固定部材を流用したシール固定部材の内周に圧入されるものを用いるようにしたことを特徴とする固定式等速自在継手。 An outer joint member, an inner joint member arranged radially inside the outer joint member, a torque transmission mechanism for transmitting torque between the outer joint member and the inner joint member, and an axial center of the inner joint member. A fixed constant velocity variable equipped with a shaft that is fitted and fixed in a hole and protrudes to one side of the inner joint member, and a sealing device that seals between the outer joint member and the protruding portion of the shaft from the inner joint member. In fittings
Due to a specification change from the base product, a boot type sealing device is used as the sealing device, and the boot type sealing device is attached by an annular boot fixing member provided on one side of the outer joint member.
Instead of the boot type of the base product, the sealing device has a sealing inner ring having a convex spherical sealing surface and a concave spherical sealing surface that is in sliding contact with the sealing surface of the sealing inner ring. The seal outer ring is provided, and the seal outer ring is fitted onto the protrusion from the inner joint member of the shaft, and the seal inner ring is inside the seal fixing member diverted from the boot fixing member of the base product . A fixed constant-velocity universal joint characterized by using a material that is press-fitted into the circumference.
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