JP2007113779A - 軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】軸穴部の径が変わった場合でも、スリットの深さを変える必要がなく、伝達トルクと強度のバランスを取ることができる軸継手を提供すること。
【解決手段】軸継手１は、軸を固定するための軸穴部２２，３２と、これらの軸穴部と平行に設けられたスリット２８を具え、このスリット２８を軸と直角方向に締付けるクランプ用ロックボルト５２によりスリット２８を変形させて、軸に締結される軸固定部２０，３０を有し、さらに、スリット２８の変形を可能にする軸直角方向スリット２４，３４を具え、軸直角方向スリット残部の伝達用肉部２０ａの径方向の断面が扇形又は三日月形であるようにしたことにより、軸穴部２２，３２の径が変わった場合でも、軸直角方向スリット２４，３４の深さを変える必要がなく、伝達トルクと強度のバランスを取ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸と軸をつなぐための軸継手に関する。

従来、軸と軸を固定して回転を伝達させる目的において、多種の軸継手が用いられている。なお、軸継手においては、回転方向の遊び、いわゆる「バックラッシュ」をなくすること、また、回転運動の伝達における正確性を向上させることが求められる。

従来のカップリング（例えば、特許文献１参照。）には、円筒体に外周面の円周方向に沿って開口するすり割を設け、円筒体に外部からの荷重が加わった際に円筒体が撓むことができるようにし、さらに、すり割の端部を湾曲面にすることにより、そのすり割りの端部にねじり負荷が集中して加わらないようにしたものがある。

この従来のカップリングによれば、円筒体にねじり負荷が加わっても、円筒体が割れにくいという効果があるとされている。

また、従来、断面がほぼ円形の継手主体の狂い補正部に複数の変形用割溝を設け、その変形用割溝の数に応じて、伝達用肉部を等角度間隔で軸方向の異なる位置に設けた可撓軸継手（例えば、特許文献２参照。）がある。

図５は、この従来の可撓軸継手を示す図で、（ａ）は可撓軸継手１の正面図、（ｂ）は各伝達用肉部の軸方向断面を示した図である。
図５（ａ）において、継手主体１’は、両端部分に連結手段６，６を具えるとともに、その間に狂い補正部７を具える。そして、クランプ用ロックボルト５，５を締めることにより、軸穴部２，３に対向するように挿入された２本の軸（図示せず。）は、その外周面が連結手段６，６で締付けられることにより締結され、摩擦力で、トルクの伝達をすることができる。

狂い補正部７には、複数の伝達用肉部８を有するように複数の変形用割溝１０’が設けられている。なお、図５（ｂ）に示すように、伝達用肉部８は、狂い補正部７の周方向の異なった位置において、各伝達用肉部８が軸方向でほぼ螺旋状をなすように設けられている。

この従来の可撓軸継手は、軸方向に一体的に構成されているため、軸の回転方向に対して捩じれないようにすることができるとともに、変形用割溝の幅が広がったり、狭くなったりすることにより、回転軸の偏角、偏芯、伸縮による変位に対する柔軟性が確保される効果がある。
特開平８−２２６４５６号公報 特開平１０−４７３６５号公報

ところが、上述した従来のカップリング及び可撓軸継手のいずれの場合においても、すり割り又は変形用溝（軸直角方向スリット）は図５（ｂ）に示すように、欠円形状の伝達用肉部８を残す形状であることから、カップリング又は可撓軸継手の強度に関連する、次のような問題がある。

すなわち、前記伝達用肉部８は軸穴部に達しないような薄肉になっているので、強度の面で問題があるため、実際には、図５（ｃ）に示すように、軸穴部を越えるような厚肉とし、スリット底部１０ａの中間に軸穴部が来るような形状にすることが多い。
そうすると、軸穴部の径が小さい場合には、スリット底部１０ａの面積が大きくなり、クランプ用ロックボルトを大きな力で締付けないと、クランプ部が撓まなくなる。
逆に、軸穴部の径が大きくなると、スリット底部１０ａの面積が小さくなり、伝達用肉部に加わる曲げ応力が大きくなって破断し易くなる。
従って、軸穴部の内径に応じて、スリットの深さを変えなければならないという問題がある。

また、座面やねじ面にコーティングが施されていない従来のクランプ用ロックボルトは、軸力（ねじの軸方向の締結力）が安定しないという問題がある。これに対し、二硫化モリブデン等の摩擦低減剤をコーティングすると、座面やねじ面の摩擦係数は小さくなるが、軸力は大きくなるという問題がある。従って、摩擦係数を小さくする前の締付トルクで締付けた場合には、軸力が大きくなりすぎて連結手段の座面が陥没したり、スリットや雌ねじが破損することがある。

本発明は、上記の点に鑑み、軸穴部の径が変わった場合でも、スリット深さを変える必要がなく、伝達トルクと強度のバランスを取ることができるとともに、軸力を大きくさせないで伝達トルクを安定させた軸継手を提供することを課題とする。

本発明は、軸を固定するための軸穴部と、該軸穴部と平行に設けられたスリットを具え、該スリットを前記軸と直角方向に締付けるクランプ用ロックボルトにより前記スリットを変形させて、前記軸に締結される軸固定部を有する軸継手であって、
前記スリットの変形を可能にする軸直角方向スリットを具え、
前記軸直角方向スリット残部の伝達用肉部の径方向の断面が扇形又は三日月形であることを特徴とする軸継手により、前記課題を解決した。
一対の前記軸固定部の間に、スペーサが設けられた構成としてもよい。
また、前記クランプ用ロックボルト表面には、固体潤滑剤を有機バインダーに分散させた固体潤滑皮膜が形成されているのが好ましい。

本発明の軸継手によれば、軸直角方向スリット（以下、単に、「スリット」ということがある。）の残部の伝達用肉部は、径方向の断面でスリット底部が円弧状をなす。従って、従来のものに比べ、スリットの残部の伝達用肉部の断面積が大きくなるので、軸継手の強度を従来より向上させることができる。
また、軸穴部の径の変更に応じてスリットの加工寸法を変える必要がないので、スリットの加工が容易になる。
また、本発明の請求項２の発明によれば、軸と軸との間の距離が異なる場合にも対応することができる。
また、本発明の請求項３の構成によれば、ボルト座面及びねじ面の摩擦係数を従来よりも小さくすることなく、摩擦係数を安定させることができる。その結果、締付け力が安定し、連結手段と軸との間の伝達トルクを安定させることができる。

以下、図１から図３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の軸継手１の正面図である。
図２は本発明の第１実施形態の軸継手１の一方の軸固定部２０を示した図で、（ａ）は軸固定部２０を軸方向から見た図、（ｂ）は軸固定部２０を径方向から見た図である。

図１において、軸継手１は、一対の軸固定部２０，３０が連結手段５０によって固定されてなる。また、軸固定部２０と軸固定部３０の間には、板ばね５４が設けられている。
なお、軸固定部２０，３０の形状は、円筒形状が好適である。

軸固定部２０，３０には、軸を挿入するための軸穴部２２，３２が各々設けられている。軸穴部２２，３２に挿入された軸は、クランプ用ロックボルト５２を締めることにより、軸固定部２０，３０に各々締結される。

軸固定部２０，３０には、軸固定部２０，３０の外周壁部２０ｂ，３０ｂから、軸固定部２０，３０の軸直角方向に、スリット２４，３４が設けられている。なお、スリット２４，３４を設ける際、スリット２４，３４の端部分であるスリット端、すなわち、スリット底部２４ａ，３４ａから、軸固定部２０，３０の反対側のもう一方の外周壁部２０ｃ，３０ｃまでの間に、スリット残部である伝達用肉部２０ａ，３０ａが残される。

図２（ａ）に示すように、スリット底部２４ａは、軸固定部２０の径方向において、外周壁部２０ｂからの最長距離ＬＤと最短距離ＳＤを有し、且つ、円弧状に湾曲した残部画定曲線２４ｂによって画定される扇形をなしている。

また、軸固定部２０の軸穴部２２の径が大きく、伝達用肉部２０ａと軸穴部２２が重なり合うような場合、スリット２４の伝達用肉部２０ａは、伝達用肉部２０ａの軸穴部２２と重なり合う部分を切欠いた、図２（ａ）のような形状になる。なお、最小でも、軸穴部２２と接することが望ましい。
このような扇形であると、伝達用肉部２０ａの断面積が増すので、軸継手としての強度が増し、且つ、スリット底部２４ａが外周壁部２０ｃとなす角度が鈍角となって、応力が緩和される効果もある。
なお、スリット形状を扇形とすることで、軸穴部２２の径が小さいときは、スリットの深さが浅く、逆に大きいときは深くなるので、径が変わる毎にスリットの加工寸法を変える必要がない利点がある。

別のスリット２８が軸穴部２２に達するように、軸穴部２２と平行に設けられ、ボルト孔２９が、軸穴部２２から所定の間隔をおいて設けられる。ボルト孔２９にクランプ用ロックボルト５２を締込み、このスリット２８を幅が縮小するように変形させて、軸（図示せず。）を、軸穴部２２に、面圧により締結する。

以上、一方の軸固定部２０について説明したが、他方の軸固定部３０に関しても同様である。

上述した構成により、一方の軸を、軸固定部２０の軸穴部２２に固定するとともに、もう一方の軸を、軸固定部３０の軸穴部３２に固定する。そして、軸固定部２０と軸固定部３０は、連結手段５０によって連結される。それにより、軸継手１は、高さの違い（偏心）、或いは傾きの違い（偏角）等を有する２本の軸の回転を伝達することができる。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。
図３は、本発明の第２実施形態の軸継手１０における軸固定部２００を軸方向から見た図である。

図３において、スリット端２４０ａは、軸固定部２００の径方向において、外周壁部２０ｂからの最長距離ＬＤ２と最短距離ＳＤ２を有し、且つ、円弧状に湾曲した残部画定曲線２４０ｂによって画定され、径方向の断面は、三日月形をなす。

なお、軸固定部２００の軸穴部２２の径が大きく、スリット２４０の残部である伝達用肉部２００ａと軸穴部２２が重なり合うような場合、残部２００ａは、伝達用肉部２００ａの軸穴部２２と重なり合う部分が切欠かれた形状（図示せず。）になる。
要は、伝達用肉部の肉厚は、トルク伝達が可能な最小の肉厚を具えていればよい。
なお、このような形状は、メタルソーを真っすぐに入れるだけで加工することができるので、加工上の利点が多い。

このように、伝達用肉部２００ａの径方向断面の形状が三日月形であるため、この軸固定部２００は、従来のものに比べ、第１実施形態のものと同様の効果がある。特に、この三日月形は、しなり易いので、伝達トルクが増す効果がある。また、スリット端に、面取り加工２４０ａを施すことにより、応力集中を避けることができる。

次に、図４を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。
図４は、本発明の第３実施形態の軸継手１００の正面図である。
図４の軸継手１００には、一対の軸固定部２０，３０間に中間体６０が設けられている。

中間体６０は、連結手段５００，５００によって、軸固定部２０，３０間に固定される。なお、軸固定部２０と中間体６０の間と，軸固定部２０と中間体６０の間の双方に、板ばね５４，５４が設けられている。また、中間体６０として設けられるものには、例えば、スペーサ、前記特許文献２の狂い補正部等がある。 このような中間体６０を設けることにより、軸と軸の間の距離が異なる場合等にも対応することができる。

さらに、第１〜第３実施形態の軸継手１，１０，１００におけるクランプ用ロックボルト５２の表面に、耐蝕性のある有機バインダーにフッ素樹脂を分散させた固体潤滑皮膜が形成されるのが好ましい。
上記の耐蝕性のある有機バインダーにフッ素樹脂を分散させた固体潤滑皮膜は、従来の二硫化モリブデン単体の皮膜と比べて、座面及びねじ面の摩擦係数が小さくなりすぎることなく、摩擦係数を安定させることができる。

（実施例１）有機バインダーにフッ素樹脂を分散させたものを、クランプ用ロックボルトのねじ面及び座面に塗布し、薄膜の固体潤滑皮膜を形成した。
（比較例１）二硫化モリブデンを、クランプ用ロックボルトのねじ面及び座面に、コーティングして、薄膜の二硫化モリブデン皮膜を形成した。
（比較例２）ねじ面及び座面に皮膜が形成されていない従来のクランプ用ロックボルト。
上記のボルト（サンプル数：各６）を用いて、締付け試験を行い、締付け力の安定化特性を比較した。結果を図６に示す。図６の表では、縦軸がトルク係数値を表し、横軸がサンプル番号を示している。

図６に示されるように、実施例１は、皮膜が形成されていない比較例２と比べてトルク係数値のばらつきが少なく、この結果から、個々のサンプルの軸力が均等であることが分かる。
二硫化モリブデン皮膜が形成された比較例１は、トルク係数値のばらつきは少ないが、実施例１及び比較例２と比べるとトルク係数値が小さい。従って、皮膜が形成されていない従来のボルトと同じ締付トルクで締付けた場合には、軸力が大きくなりすぎ、軸固定部や雌ねじを破損する可能性がある。
上記の結果から、実施例１は、皮膜が形成されていない従来のボルトと同程度の摩擦係数を有すると同時に、従来よりも摩擦係数のばらつきを少なくし、締付け力を安定させることができることが分かる。また、実施例１の固体潤滑皮膜は、一度の使用で剥がれることがなく、数回以上の繰返し使用が可能である。

本発明の第１実施形態の軸継手の正面図。 本発明の第１実施形態の軸継手の一方の軸固定部を示した図で、（ａ）は軸固定部を軸方向から見た図、（ｂ）は軸固定部を径方向から見た図。 本発明の第２実施形態の軸固定部を軸方向から見た図。 本発明の第３実施形態の軸継手の正面図。 従来の可撓軸継手を示す図で、（ａ）は従来の可撓軸継手の正面図、（ｂ）は各伝達用肉部の軸方向の相対的位置関係を示した図、（ｃ）は他の伝達用肉部の形状の例を示した図。 本発明の軸継手に用いられるクランプ用ロックボルトの締付け試験の結果を示すグラフ。

符号の説明

１，１０，１００ ：軸継手
２０，３０，２００，３００：軸固定部
２２，３２ ：軸穴部
５２ ：クランプ用ロックボルト
５０，５００ ：連結手段
２０ａ，２００ａ ：伝達用肉部
２８ ：スリット
２４，３４，２４０，３４０：軸直角方向スリット
６０ ：中間体

Claims (3)

1. 軸を固定するための軸穴部と、該軸穴部と平行に設けられたスリットを具え、該スリットを前記軸と直角方向に締付けるクランプ用ロックボルトにより前記スリットを変形させて前記軸に締結される軸固定部を有する軸継手であって、
   前記スリットの変形を可能にする軸直角方向スリットを具え、
   前記軸直角方向スリット残部の伝達用肉部の径方向の断面が扇形又は三日月形であることを特徴とする、
   軸継手。
2. 前記軸固定部が左右一対あり、その間にスペーサが設けられた、請求項１の軸継手。
3. 前記クランプ用ロックボルト表面に、固体潤滑剤を有機バインダーに分散させた固体潤滑皮膜が形成された、請求項１又は２の軸継手。
   
   
   

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