齒輪軸以及在該齒輪軸中使用的油封的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種最適合小徑化的齒輪軸(gear spindle)以及在該齒輪軸中使用的油封。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，在軋機中，通過上下的驅(qū)動軸，經(jīng)由以傾斜角θ(θ = O度至3度)在上下方向上傾斜的齒輪軸(齒輪式萬向節(jié)的一種)而使上下的工作軋輥旋轉(zhuǎn)，從而對軋制件進行軋制。
[0003]作為此類齒輪軸，現(xiàn)有例如圖6示出的齒輪軸(參照專利文獻I)。
[0004]根據(jù)該齒輪軸，附圖標記100為軸內(nèi)筒，附圖標記101為軸外筒，軸內(nèi)筒100的軸心相對于軸外筒101的軸心以傾斜角Θ傾斜。附圖標記102為套筒，在套筒102的外周上設(shè)有齒輪部(外齒)102a，貫穿該齒輪部102a而貫通設(shè)置有連通孔102b。并且，該套筒102借助花鍵103而可在軸向上滑動地嵌裝于軸內(nèi)筒100的端部。
[0005]軸外筒101的軋機側(cè)端部裝卸自如地嵌裝于工作軋輥104的橢圓形部104a，而在軸外筒101的驅(qū)動裝置側(cè)端部處，環(huán)狀的Y密封件105經(jīng)由密封殼106而被裝配成在徑向上移動自如。而且，在軸外筒101的內(nèi)周設(shè)置的齒輪部1la與套筒102的齒輪部102a在軸向上滑動自如地嚙合。以該齒輪部101a、102a的嚙合部為界而形成有供油側(cè)油室107和密封側(cè)油室108，并且從向軸外筒101的內(nèi)周開口的供油孔109向供油側(cè)油室107注入潤滑油110。需要說明的是，附圖標記111為靴型密封件，附圖標記112為內(nèi)筒樞軸(推力銷)，附圖標記113為壓縮螺旋彈簧，附圖標記114為限位器。
[0006]因此，驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩從以傾斜角Θ傾斜的軸內(nèi)筒100經(jīng)由花鍵103而向套筒102傳遞，并從此處經(jīng)由齒輪部101a、102a而向軸外筒101以等速傳遞，從而驅(qū)動工作軋輥104旋轉(zhuǎn)。此時，齒輪部101a、102a在其整周上由潤滑油110潤滑，從而磨損、發(fā)熱減少。
[0007]在先技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開平8-21453號公報
[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]然而，為了應(yīng)對近來的需求，為了對由硬質(zhì)材料形成的特殊鋼(不銹鋼等)以高生產(chǎn)性和高產(chǎn)品品質(zhì)進行軋制，使用與以往相比非常小徑的工作軋輥(例如Min Φ 300mm — Min Φ 230mm)。
[0012]因此，產(chǎn)生了使對工作軋輥進行驅(qū)動的齒輪軸的外徑也為小徑，例如為Φ 225mm的需要。然而，現(xiàn)在產(chǎn)生了如下新的課題:在齒輪軸中，與小徑化相應(yīng)地，不僅需要實現(xiàn)包括齒、轉(zhuǎn)軸及其他部件的軸整體的強度提高，伴隨于為了確保充分的轉(zhuǎn)矩傳遞能力、以小徑軋輥來確保高生產(chǎn)量的高速旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)，還需要對油封實現(xiàn)確保密封性和防止破損。
[0013]然而，在具有如專利文獻I所公開的結(jié)構(gòu)的齒輪軸中存在如下問題點:從Y密封件105、靴型密封件111等的組裝性的觀點出發(fā)，軸內(nèi)筒部分割形成為軸內(nèi)筒100和帶齒輪部102a的套筒102且通過花鍵103而相互卡合，因而轉(zhuǎn)矩傳遞成為兩級而使得其傳遞能力低，從而無法期待高轉(zhuǎn)矩傳遞，而且由于部品件數(shù)增加而使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，并且從強度角度出發(fā)，齒輪軸的小徑化自身也存在極限。
[0014]另外，由于齒輪軸傾斜，因而存在著在高速旋轉(zhuǎn)下會超出Y密封件105 (O型環(huán)也同樣)的容許追隨速度，從而在與軸內(nèi)筒部之間產(chǎn)生超出Y密封件105的容許追隨量的間隙或造成損傷而導(dǎo)致潤滑油漏出的不良狀況。因此，作為備用而設(shè)有靴型密封件111，然而該靴型密封件111在軸向上配置于軸外筒部的外側(cè)，且內(nèi)環(huán)部用密封件安裝構(gòu)件配置于沒有潤滑油脂的一側(cè)，因而存在如下不良狀況:在齒輪軸的旋轉(zhuǎn)過程中，該靴型密封件111在潤滑油的離心力的作用下進行膨脹，與螺栓等密封件安裝件、鄰接部件接觸而發(fā)生破損。
[0015]需要說明的是，在普通的齒輪軸中，作為油封一般使用蛇紋管，但該蛇紋管在軸向上也配置于軸外筒部的外側(cè)，因而存在如下不良狀況:在齒輪軸的旋轉(zhuǎn)過程中，該蛇紋管在潤滑油的離心力的作用下明顯膨脹，齒輪部的潤滑油減少而使得潤滑條件惡化，同時與螺栓等密封件安裝件、上下相對的齒輪軸的油封接觸而造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明是鑒于這樣的實際情況而提出的，其目的在于提供一種齒輪軸以及在該齒輪軸中使用的油封，該齒輪軸能夠確保充分的強度和大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力，并對伴隨于高速旋轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)的油封實現(xiàn)確保密封性和防止破損，且最適合小徑化。
[0017]解決方案
[0018]為了解決上述課題，本發(fā)明的齒輪軸使在內(nèi)筒部的外周面上刻設(shè)的齒輪部與在外筒部的內(nèi)周面上刻設(shè)的齒輪部嚙合，并且該齒輪軸以外筒部的軸心與內(nèi)筒部的軸心以傾斜角Θ傾斜的方式進行旋轉(zhuǎn)，其特征在于，在所述外筒部的內(nèi)周面和所述內(nèi)筒部的外周面上一體形成各自的齒輪部，并且對各所述齒輪部的潤滑用油脂進行密封的油封包括:密封件主體，其夾裝于所述外筒部的內(nèi)周面與所述內(nèi)筒部的外周面之間的周面間隙(peripheralgap);以及密封件安裝構(gòu)件，其以該密封件主體能夠在所述外筒部的內(nèi)周面與所述內(nèi)筒部的外周面之間的周面間隙內(nèi)膨脹的方式將該密封件主體緊縛于所述內(nèi)筒部的外周面上。
[0019]另外，其特征在于，將所述密封件安裝構(gòu)件及密封件鄰接部件配置于在密封件主體的膨脹時不與該密封件主體發(fā)生干涉的位置處。
[0020]另外，其特征在于，設(shè)所述外筒部的軸向移動量為B(mm)、所述齒輪部的內(nèi)筒部的外徑為D(mm)、最大的傾斜角為Θ (deg)、考慮到齒輪軸部件加工誤差、部件組裝誤差、伴隨于旋轉(zhuǎn)的振動位移后的常數(shù)為A(mm)時，外筒部的軸向移動量B(mm)在下式的范圍內(nèi)。
[0021]B < (D/2) Xsin Θ+A
[0022]另外，其特征在于，所述內(nèi)筒部中的油封安裝部的外徑小于位于其軸向兩側(cè)的齒輪部中的內(nèi)筒部的外徑和驅(qū)動軸側(cè)的內(nèi)筒部的外徑，在安裝所述油封時，密封件主體被安裝成能夠在直徑方向上脹縮變形。即，考慮到齒輪部強度的情況，位于所述內(nèi)筒部的一端的齒輪部外徑需要大于油封安裝部的外徑，另外，考慮到軸結(jié)合強度的情況，位于所述內(nèi)筒部的另一端且與驅(qū)動軸結(jié)合的部分的外徑需要大于油封安裝部的外徑，因而為了容許該內(nèi)筒部各部分的外徑的大小關(guān)系，油封的密封件主體在直徑方向上脹縮變形。
[0023]另外，其特征在于，所述油封安裝部的外徑與內(nèi)筒齒輪部的根部直徑不同。S卩，油封安裝部的外徑是與內(nèi)筒齒輪部的根部直徑?jīng)]有關(guān)系的值。
[0024]為了解決上述課題，本發(fā)明的油封，其是在前述齒輪軸中使用的油封，其特征在于，包括:密封件主體，其具有與外筒部的內(nèi)周面接觸且剛性高的外環(huán)部、與內(nèi)筒部的外周面接觸且剛性比外環(huán)部的剛性低的內(nèi)環(huán)部、以及將該外環(huán)部與內(nèi)環(huán)部連結(jié)起來且富有撓性的中間環(huán)部；以及密封件安裝構(gòu)件，其用于將所述內(nèi)環(huán)部安裝于所述內(nèi)筒部。
[0025]另外，其特征在于，所述密封件安裝構(gòu)件是固體的帶或高剛性的彈簧。
[0026]另外，其特征在于，所述密封件安裝構(gòu)件配置于具有潤滑用油脂的一側(cè)。
[0027]另外，其特征在于，在所述外環(huán)部上設(shè)有用于確保剛性的加強環(huán)。
[0028]另外，其特征在于，所述加強環(huán)在外環(huán)部的寬度方向上被分割為多個。
[0029]另外，其特征在于，所述外環(huán)部的寬度方向端部的