齿轮轴以及在该齿轮轴中使用的油封的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种最适合小径化的齿轮轴(gear spindle)以及在该齿轮轴中使用的油封。
【背景技术】
[0002]例如，在轧机中，通过上下的驱动轴，经由以倾斜角θ(θ = O度至3度)在上下方向上倾斜的齿轮轴(齿轮式万向节的一种)而使上下的工作轧辊旋转，从而对轧制件进行轧制。
[0003]作为此类齿轮轴，现有例如图6示出的齿轮轴(参照专利文献I)。
[0004]根据该齿轮轴，附图标记100为轴内筒，附图标记101为轴外筒，轴内筒100的轴心相对于轴外筒101的轴心以倾斜角Θ倾斜。附图标记102为套筒，在套筒102的外周上设有齿轮部(外齿)102a，贯穿该齿轮部102a而贯通设置有连通孔102b。并且，该套筒102借助花键103而可在轴向上滑动地嵌装于轴内筒100的端部。
[0005]轴外筒101的轧机侧端部装卸自如地嵌装于工作轧辊104的椭圆形部104a，而在轴外筒101的驱动装置侧端部处，环状的Y密封件105经由密封壳106而被装配成在径向上移动自如。而且，在轴外筒101的内周设置的齿轮部1la与套筒102的齿轮部102a在轴向上滑动自如地啮合。以该齿轮部101a、102a的啮合部为界而形成有供油侧油室107和密封侧油室108，并且从向轴外筒101的内周开口的供油孔109向供油侧油室107注入润滑油110。需要说明的是，附图标记111为靴型密封件，附图标记112为内筒枢轴(推力销)，附图标记113为压缩螺旋弹簧，附图标记114为限位器。
[0006]因此，驱动轴的旋转转矩从以倾斜角Θ倾斜的轴内筒100经由花键103而向套筒102传递，并从此处经由齿轮部101a、102a而向轴外筒101以等速传递，从而驱动工作轧辊104旋转。此时，齿轮部101a、102a在其整周上由润滑油110润滑，从而磨损、发热减少。
[0007]在先技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本特开平8-21453号公报
[0010]发明要解决的课题
[0011]然而，为了应对近来的需求，为了对由硬质材料形成的特殊钢(不锈钢等)以高生产性和高产品品质进行轧制，使用与以往相比非常小径的工作轧辊(例如Min Φ 300mm — Min Φ 230mm)。
[0012]因此，产生了使对工作轧辊进行驱动的齿轮轴的外径也为小径，例如为Φ 225mm的需要。然而，现在产生了如下新的课题:在齿轮轴中，与小径化相应地，不仅需要实现包括齿、转轴及其他部件的轴整体的强度提高，伴随于为了确保充分的转矩传递能力、以小径轧辊来确保高生产量的高速旋转运转，还需要对油封实现确保密封性和防止破损。
[0013]然而，在具有如专利文献I所公开的结构的齿轮轴中存在如下问题点:从Y密封件105、靴型密封件111等的组装性的观点出发，轴内筒部分割形成为轴内筒100和带齿轮部102a的套筒102且通过花键103而相互卡合，因而转矩传递成为两级而使得其传递能力低，从而无法期待高转矩传递，而且由于部品件数增加而使得结构复杂化，并且从强度角度出发，齿轮轴的小径化自身也存在极限。
[0014]另外，由于齿轮轴倾斜，因而存在着在高速旋转下会超出Y密封件105 (O型环也同样)的容许追随速度，从而在与轴内筒部之间产生超出Y密封件105的容许追随量的间隙或造成损伤而导致润滑油漏出的不良状况。因此，作为备用而设有靴型密封件111，然而该靴型密封件111在轴向上配置于轴外筒部的外侧，且内环部用密封件安装构件配置于没有润滑油脂的一侧，因而存在如下不良状况:在齿轮轴的旋转过程中，该靴型密封件111在润滑油的离心力的作用下进行膨胀，与螺栓等密封件安装件、邻接部件接触而发生破损。
[0015]需要说明的是，在普通的齿轮轴中，作为油封一般使用蛇纹管，但该蛇纹管在轴向上也配置于轴外筒部的外侧，因而存在如下不良状况:在齿轮轴的旋转过程中，该蛇纹管在润滑油的离心力的作用下明显膨胀，齿轮部的润滑油减少而使得润滑条件恶化，同时与螺栓等密封件安装件、上下相对的齿轮轴的油封接触而造成损伤。
【发明内容】
[0016]本发明是鉴于这样的实际情况而提出的，其目的在于提供一种齿轮轴以及在该齿轮轴中使用的油封，该齿轮轴能够确保充分的强度和大的转矩传递能力，并对伴随于高速旋转运转的油封实现确保密封性和防止破损，且最适合小径化。
[0017]解决方案
[0018]为了解决上述课题，本发明的齿轮轴使在内筒部的外周面上刻设的齿轮部与在外筒部的内周面上刻设的齿轮部啮合，并且该齿轮轴以外筒部的轴心与内筒部的轴心以倾斜角Θ倾斜的方式进行旋转，其特征在于，在所述外筒部的内周面和所述内筒部的外周面上一体形成各自的齿轮部，并且对各所述齿轮部的润滑用油脂进行密封的油封包括:密封件主体，其夹装于所述外筒部的内周面与所述内筒部的外周面之间的周面间隙(peripheralgap);以及密封件安装构件，其以该密封件主体能够在所述外筒部的内周面与所述内筒部的外周面之间的周面间隙内膨胀的方式将该密封件主体紧缚于所述内筒部的外周面上。
[0019]另外，其特征在于，将所述密封件安装构件及密封件邻接部件配置于在密封件主体的膨胀时不与该密封件主体发生干涉的位置处。
[0020]另外，其特征在于，设所述外筒部的轴向移动量为B(mm)、所述齿轮部的内筒部的外径为D(mm)、最大的倾斜角为Θ (deg)、考虑到齿轮轴部件加工误差、部件组装误差、伴随于旋转的振动位移后的常数为A(mm)时，外筒部的轴向移动量B(mm)在下式的范围内。
[0021]B < (D/2) Xsin Θ+A
[0022]另外，其特征在于，所述内筒部中的油封安装部的外径小于位于其轴向两侧的齿轮部中的内筒部的外径和驱动轴侧的内筒部的外径，在安装所述油封时，密封件主体被安装成能够在直径方向上胀缩变形。即，考虑到齿轮部强度的情况，位于所述内筒部的一端的齿轮部外径需要大于油封安装部的外径，另外，考虑到轴结合强度的情况，位于所述内筒部的另一端且与驱动轴结合的部分的外径需要大于油封安装部的外径，因而为了容许该内筒部各部分的外径的大小关系，油封的密封件主体在直径方向上胀缩变形。
[0023]另外，其特征在于，所述油封安装部的外径与内筒齿轮部的根部直径不同。S卩，油封安装部的外径是与内筒齿轮部的根部直径没有关系的值。
[0024]为了解决上述课题，本发明的油封，其是在前述齿轮轴中使用的油封，其特征在于，包括:密封件主体，其具有与外筒部的内周面接触且刚性高的外环部、与内筒部的外周面接触且刚性比外环部的刚性低的内环部、以及将该外环部与内环部连结起来且富有挠性的中间环部；以及密封件安装构件，其用于将所述内环部安装于所述内筒部。
[0025]另外，其特征在于，所述密封件安装构件是固体的带或高刚性的弹簧。
[0026]另外，其特征在于，所述密封件安装构件配置于具有润滑用油脂的一侧。
[0027]另外，其特征在于，在所述外环部上设有用于确保刚性的加强环。
[0028]另外，其特征在于，所述加强环在外环部的宽度方向上被分割为多个。
[0029]另外，其特征在于，所述外环部的宽度方向端部的