特許 7094669 たわみ軸継手用の水よけ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-24

(45)【発行日】2022-07-04

(54)【発明の名称】たわみ軸継手用の水よけ

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/18 20060101AFI20220627BHJP

   F16D 3/84 20060101ALI20220627BHJP

   F16J 15/3224 20160101ALI20220627BHJP

【ＦＩ】

F16D3/18 G

F16D3/84 J

F16D3/84 Q

F16D3/84 R

F16J15/3224

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2017125288

(22)【出願日】2017-06-27

(65)【公開番号】P2019007587

(43)【公開日】2019-01-17

【審査請求日】2020-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000196587

【氏名又は名称】西日本旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000104490

【氏名又は名称】キーパー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087468

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 一美

(72)【発明者】

【氏名】八野 英美

(72)【発明者】

【氏名】角井 真哉

(72)【発明者】

【氏名】安永 年広

(72)【発明者】

【氏名】中野 大輔

(72)【発明者】

【氏名】上島 啓之

(72)【発明者】

【氏名】山岡 晃司

(72)【発明者】

【氏名】山中 和也

【審査官】西藤 直人

(56)【参考文献】

【文献】特開平０７－２７９９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５４－５１２５４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｄ ３／１８

Ｆ１６Ｄ ３／８４

Ｆ１６Ｊ １５／３２２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

同一軸上に相対する駆動軸と被駆動軸の軸端部にそれぞれ結合された外歯車と、前記外歯車とそれぞれ噛合する内歯車を備え駆動軸と被駆動軸の両軸端部の前記外歯車を包囲する外筒と、前記外筒の両端部に備えられて前記外筒の内側の空間に充填された潤滑油の流出を防ぐ油切りとを有するたわみ軸継手の前記油切りの外面に当接して粉塵及び水の浸入を防ぐ水よけにおいて、
前記駆動軸あるいは前記被駆動軸と嵌合する嵌合部と、
前記嵌合部から径方向外側に伸びる立上部と、
前記立上部の先端から前記油切りの外面に向けて突出する先細りのリップとを有し、前記リップと前記立上部との連結部及び前記立上部と前記嵌合部との連結部が屈曲点となることを特徴とするたわみ軸継手用の水よけ。

【請求項2】

前記リップの先端には、前記油切りの外面に接触する平面または曲面から成る面を有することを特徴とする請求項１記載のたわみ軸継手用の水よけ。

【請求項3】

前記油切りに対し非接触状態において、前記リップの径方向外側の面は、前記嵌合部の中心軸に対して±5°未満の範囲内の傾斜とし、前記リップの径方向内側の面は、リップ先端から立上部にかけて径方向内側へ傾斜するように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のたわみ軸継手用の水よけ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はたわみ軸継手用の水よけに関する。さらに詳述すると、本発明は、鉄道車両に適用して好適な歯車型たわみ軸継手（ギアカップリングとも呼ばれる）用の水よけに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、たわみ軸継手において、軸と油切りの間の隙間から粉塵又は水等の侵入が起こることを防止するための水よけが備えられたものがある（特許文献１）。例えば、図４に示す鉄道車両用歯車形たわみ軸継手の場合、継手内部に潤滑油が封入されて使用されるため、外筒１０６ａ，１０６ｂの両側の開口部には内部に封入する潤滑油の漏洩防止のための油切り１０７が備えられている。さらに、この油切り１０７はモータ軸１０１及び小歯車軸１０２に対して非接触状態に配置されるため、油切り１０７と軸１０１，１０２との間の隙間から粉塵又は水等などが浸入するのを防ぐための水よけ１０８がそれぞれの軸１０１，１０２に備えられている。尚、図中の符号１０４ａ，１０４ｂは外歯車１０３ａ，１０３ｂをそれぞれ有する内筒（ハブ）、１０５ａ，１０５ｂは外筒（スリーブ）１０６ａ，１０６ｂに設けられた内歯車である。

【0003】

水よけ１０８は、図４及び図５に示すように、内筒１０４ａ，１０４ｂの楔型環状溝１０９内に先端が入り込むように略Ｊ形に湾曲させられた油切り１０７の内周面側湾曲部１１０とは逆向きで且つ嵌合部１１２から径方向外側に凸となるように湾曲したシール部１１１を有しており、先端に向かう程に油切り１０７の内周面側湾曲部１１０から離れるように反り返っている。これにより、水よけ１０８の湾曲したシール部１１１が油切り１０７の内周面側湾曲部１１０に対して線接触に近い状態で当接して密封するように図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平５－７９０５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に示される水よけ１０８の場合、油切り１０７の内周面側湾曲部１１０とは反対の凸となるように、シール部１１１が反り返るように形成されているため、油切り１０７が径方向外側に向かって変位した時にシール部１１１が油切り１０７の内周面側湾曲部１１０から離間し易い。このため、油切り１０７の挙動に対して水よけ１０８のシール部１１１が追従できずに、油切り１０７の内周面側湾曲部１１０とシール部１１１との接触状態が常に変わることで、水よけ１０８と油切り１０７との接触状態が安定しない問題がある。

【0006】

例えば、たわみ軸継手が大きく挙動し、油切り１０７が径方向外側に変位した場合、油切り１０７の内周面側湾曲部１１０と水よけ１０８のシール部１１１との間が大きく開いて隙間Ｓが発生し（図６（Ａ）参照）、たわみ軸継手内部へ粉塵等の又は水等１１５が侵入することを防ぐことができない。また、油切り１０７が径方向内側に変位した場合にも、シール部１１１の先端が大きく反り返ってしまい、水よけ１０８のシール部１１１とこれが当接する油切り１０７の粉塵又は水等側の面・内周面側湾曲部１１０との成す角度αが大きく開き（図６（Ｂ）参照）、油切り１０７の内周面側湾曲部１１０と水よけ１０８のシール部１１１との接触部（シール部）へ多方向から流れてくる粉塵又は水等１１５が集められるので、たわみ軸継手内部に粉塵又は水等１１５が侵入してしまう危険性が高まってしまう。

【0007】

さらに、水よけ１０８は、変形の際の屈曲点が嵌合部１１２とシール部１１１との連結部１１３のみとなるため、応力が一点に集中してしまって寿命が短くなる問題がある。

【0008】

本発明は、粉塵及び水がたわみ軸継手内部に侵入することを防止できるたわみ軸継手用の水よけを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる目的を達成するために請求項１記載の発明は、同一軸上に相対する駆動軸と被駆動軸の軸端部（以後、両軸端部とする）にそれぞれ結合された外歯車と、外歯車とそれぞれ噛合する内歯車を備え両軸端部の外歯車を包囲する外筒と、外筒の両端部に備えられて外筒の内側の空間に充填された潤滑油の流出を防ぐ油切りとを有するたわみ軸継手の油切りの外面に当接して粉塵及び水の浸入を防ぐ水よけにおいて、駆動軸あるいは被駆動軸と嵌合する嵌合部と、嵌合部から径方向外側に伸びる立上部と、立上部の先端から油切りの外面に向けて突出する先細りのリップとを有し、リップと立上部との連結部及び立上部と嵌合部との連結部が屈曲点となるようにしている。

【0010】

また、請求項２記載の発明にかかるたわみ軸継手用の水よけは、リップの先端には油切りの外面に接触する平面または曲面から成る面を有することが好ましい。

【0011】

さらに、請求項３記載の発明にかかるたわみ軸継手用の水よけは、油切りに対し非接触状態において、リップの径方向外側の面が、嵌合部の中心軸に対して±5°未満の範囲内の傾斜とし、リップの径方向内側の面が、リップ先端から立上部にかけて径方向内側へ傾斜するように形成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0012】

請求項１記載のたわみ軸継手用の水よけによれば、油切りの挙動に伴ってリップが軸方向に押された場合でも、リップが変形せずに立上部が嵌合部側に倒れるように変形するため、リップと油切りとの接触状態を安定的に維持できる。また、油切りが径方向外側に向かって変位した時にも、油切り側に突出するリップの先端が接触しやすい構成になっている。つまり、リップが変形せずに立上部が起き上がるように変形するため、リップと油切りとの接触状態を安定的に維持できるようになる。このため、油切りの挙動に対して水よけのリップが追従して、油切りの外面との接触状態が維持されるため、水よけと油切りとの接触状態が安定し、シール性を向上させることができる。

【0013】

また、本発明にかかる水よけによれば、リップと立上部との連結部及び立上部と嵌合部との連結部との２点が屈曲点となるため、一点に集中していた応力を分散できるようになり、水よけの寿命を延ばすことができる。

【0014】

また、請求項２記載の発明にかかるたわみ軸継手用の水よけは、油切り側に突出するリップ先端に油切りの外面と接触する平面または曲面から成る面を形成することで、面接触を積極的に成立させ易い構成とし、内筒（軸）回転時にかかる油切りとリップとの接触圧を分散できるようにしている。このため、リップ先端が早期に摩耗することを防止できる。

【0015】

また、請求項３記載の発明にかかるたわみ軸継手用の水よけは、油切りに対し非接触状態において、リップの径方向外側の面が嵌合部の中心軸に対して±5°未満の範囲内の傾斜とし、リップの径方向内側の面がリップ先端から立上部にかけて径方向内側へ傾斜するように形成されているので、水よけが油切りに接触している状態において油切りに動きが生じても、リップが油切りの外面と安定的に接触する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明にかかるたわみ軸継手用の水よけの一実施形態を示す中央縦断面図である。

【図2】本実施形態にかかる水よけを適用したたわみ軸継手の一実施形態を示す中央縦断半截断面図である。

【図3】本実施形態にかかる水よけと油切りとの関係を説明する図であり、（Ａ）は径方向外側に油切りが変位したときの水よけの変形イメージ、（Ｂ）は油切りが径方向内側に変位したときの水よけの変形イメージを示す。

【図4】従来の水よけを有するたわみ軸継手の一実施形態を示す中央縦断半截断面図である。

【図5】図４に示す従来の水よけの中央縦断面図である。

【図6】従来の水よけと油切りとの関係を説明する図であり、（Ａ）は径方向外側に油切りが変位したときに油切りと水よけとが離隔する状態を示すイメージ、（Ｂ）は油切りが径方向内側に変位したときの水よけの変形イメージを示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0018】

図１に、本発明のたわみ軸継手用の水よけの実施形態の一例を示す。この実施形態の水よけ１は、装着相手の軸と嵌合する嵌合部２と、嵌合部２から径方向外側に伸びる立上部３と、立上部３の先端から油切りの外面に向けて突出する先細りのリップ４とを有する環状体である。尚、嵌合部２には補強のための金属環８がインサート成形により埋設されている。

【0019】

さらに詳述すると、本実施形態の水よけ１は、駆動軸あるいは被駆動軸と嵌合する嵌合部２と、嵌合部２から径方向外側に延び軸直交平面と平行な膜状となる立上部３と、立上部３の先端（径方向外側の端部）から嵌合部２とは反対側で軸方向に突出する先細りのリップ４とを有する環状体である。リップ４と嵌合部２とは立上部３の径方向外側の端部と内側の端部からそれぞれ互いに逆方向に軸方向に突出する環状体として構成されているので、図１に示すように略Ｚ形の縦断面形状を呈する。この場合、径方向寸法及び軸方向寸法のスペース確保が増大せず、コンパクトにできるという利点がある。

【0020】

ここで、本実施形態の水よけ１は、本発明者等の実験及び研究の結果、油切りに接触していない状態において、リップ４の径方向外側の面（外周面）６が中心軸Ｃに対して±5°の範囲以上の傾きがある場合には、油切りの挙動に伴って軸方向にリップ４が押し出された時に、条件によってはリップ４が径方向外側に逸れてしまう場合があることを知見した。また、リップ４の径方向内側の面（内周面）７が、リップ４の先端から立上部３にかけて径方向内側へ傾斜している状態でない場合には、つまりリップ４の径方向内側の面７が中心軸に対して平行であったり、あるいは径方向外側へ傾斜することにより、リップ４の根元部分（リップ４と立上部３との境界部分）が細くなっている場合には、リップ４が径方向内側に変形してしまう場合があることを知見した。

【0021】

そこで、本実施形態の水よけ１は、例えば図１に示すように、リップ４の径方向外側の面６は、油切りと非接触状態において、嵌合部２の中心軸Ｃに対して±5°の範囲内の傾斜とし、リップ４の径方向内側の面７は、リップ４の先端から立上部３にかけて径方向内側へ傾斜するように形成されている。これによって、リップ４は、先端側に向けて先細りとなるように形成されている。

【0022】

また、リップ４の径方向内側の面７と立上部３とが交差する部分（連結部９）は比較的大きなRとなるように形成されており、応力が集中するのを回避して屈曲し易い形状にされている。また、同様に、立上部３と嵌合部２とが交差する部分（連結部１０）も、大きなRとなるように形成されて応力が集中するのを回避して屈曲し易い形状にされている。したがって、立上部３とリップ４との連結部９及び立上部３と嵌合部２との連結部１０は屈曲点となる。

【0023】

また、リップ４の先端には、油切りの外面に接触する平面あるいは曲面から成る面５を有する。リップ４の先端の面５は、例えば、図１に示すように、リップ４の径方向外側の面（外周面）６の附近の最も外周縁となる位置が軸方向に最も突出し、径方向内側の面（内周面）７の附近の最も内周縁となる位置が軸方向に最も凹む位置となるように傾斜する湾曲した面とされることもある。

【0024】

本実施形態において、水よけ１は、フッ素ゴムによって構成されているが、これに特に限られるものではなく、その他のゴム状弾性体、例えばアクリルゴム、ニトリルゴム、合成ゴムあるいは天然ゴムなどによっても良い。

【0025】

以上のように構成された水よけ１は、例えば鉄道車両用歯車形たわみ軸継手に適用することができる。

【0026】

図２に、本実施形態の水よけを適用したたわみ軸継手の一実施形態を示す。この実施形態にかかるたわみ軸継手１１は鉄道車両用歯車形たわみ軸継手であって、同一軸上に相対向して配置された駆動軸（モータ軸）１２と被駆動軸（歯車軸）１３の軸端部にそれぞれ結合された外歯車１４，１５を有する内筒（ハブ）１８，１９と、外歯車１４，１５とそれぞれ噛合する内歯車１６，１７を備え両軸端部の外歯車１４，１５を包囲する外筒２０，２１と、外筒２０，２１の両端部に備えられて外筒２０，２１の内側の空間２２に封入された潤滑油（図示省略）の流出を防ぐ油切り２３とを有する。内筒１８，１９はテーパ焼嵌めにより駆動軸１２及び被駆動軸１３にそれぞれ装着され、さらに駆動軸１２と被駆動軸１３との各軸端にそれぞれ形成されている締結用ボルト２７，２９に締結ナット２８，３０を螺合させて固定されている。これら内筒１８，１９のそれぞれの外歯車１４，１５に噛合する内歯車１６，１７を有する外筒２０，２１を遊動可能に配置した構造で、外筒２０，２１の両側には油切り２３が締結ボルト３３によって止め付けられている。尚、油切り２３の材質は特に限定されないが、アルミ材であることが軽量で且つ比較的剛性を得る上で好ましい。勿論、合成樹脂製であっても良い。また、外筒２０，２１は締結ボルト３４によって締結されている。

【0027】

水よけ１は駆動軸１２及び被駆動軸１３にそれぞれ嵌合部２が嵌合されて固定されている。嵌合部２は、図２に示すように、駆動軸１２と被駆動軸１３の軸端部にそれぞれ結合された内筒の後ろの環状凹部３１，３２に嵌合され、外筒１８に装着された油切り２３の外面２４に向けてリップ４が突出するように装着される。これによって、水よけ１は、たわみ軸継手の各軸１２，１３に装着した状態において、例えば先端のリップ４がたわみ軸継手１１の油切り２３の外面２４に接触して立上部３が嵌合部２に重なる方向に全体的に撓み、立上部３の先端のリップ４が油切り２３の外面２４に常時押しつけられることにより、油切り２３と各軸（駆動軸１２及び被駆動軸１３）との間の隙間を密封し粉塵及び水の浸入を防ぐ。

【0028】

水よけ１が装着された上述の鉄道車両用歯車形たわみ軸継手によれば、たわみ軸継手の駆動軸１２と被駆動軸１３との間で径方向あるいは軸方向の変位が起きても、水よけ１の立上部３の変形によりリップ４が油切り２３の外面２４に押し当てられたまま油切り２３の動きに追従する。例えば、油切り２３が径方向外側に変位する場合、図３（Ａ）に示すように、立上部３が立ち上がることで油切り２３の外面２４にリップ４の先端の面５が押しつけられて接触した状態を維持する。他方、油切り２３が径方向内側に変位する場合、図３（Ｂ）に示すように、立上部３が屈曲点１０を中心に倒れることで油切り２３の外面２４にリップ４の先端の面５が押しつけられて接触した状態を維持する。これにより、粉塵及び水がたわみ軸継手内部に侵入することを防止できる

【0029】

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、本発明にかかる水よけは鉄道車両用歯車形たわみ軸継手に適用した例を挙げて主に説明したが、これに特に限られるものではなく、その他の用途の歯車形たわみ軸継手に適用することも可能である。

【0030】

また、油切り２３の形状は、図２に示す実施形態では略Ｊ型の縦断面形状を成すリング形に形成されているが、これに特に限定されず、必要に応じて適宜断面形状のものを使用しても良い。例えば、略レ型の縦断面形状を成すリング形に形成したものでも良い。この場合には、油切り２３の外面２４は軸直交平面となるので、リップ４の先端の面５は軸心と平行に配置されたまま押し当てられることとなる。

【符号の説明】

【0031】

１ 水よけ
２ 嵌合部
３ 立上部
４ リップ
５ リップ先端の面
６ リップの径方向外側の面（外周面）
７ リップの径方向内側の面（内周面）
９ リップと立上部との連結部（屈曲点）
１０ 立上部と嵌合部との連結部（屈曲点）
２３ 油切り
２４ 油切りの外面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】