JP2008014413A

JP2008014413A - 軸継手

Info

Publication number: JP2008014413A
Application number: JP2006186940A
Authority: JP
Inventors: Masaru Takei; 大武井
Original assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2008-01-24

Abstract

【課題】平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、継手全体をコンパクト化し、かつ偏心時の継手動作の安定性を確保する。
【解決手段】シャフト（円筒状転動体）３を通した状態で保持器４と係合するスライダ９と、保持器４との間に、保持器４の長孔７と平行に設けた溝１０、１１で複数のボール１２を保持する直動軸受１３を形成して、そのボール１２と溝１０、１１との係合によりスライダ９のシャフト３まわりの自転を防止した。保持器４の長孔７をスライダ９自転防止のために偏心量よりも長く形成する必要がなく、継手径方向サイズの小型化を可能とするとともに、スライダ９が保持器４に対して相対移動するときの抵抗を小さくした。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに平行な２軸を連結して２軸間で動力を伝達する軸継手に関する。

一般的な機械装置の２つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸継手は、連結する２軸の位置関係によって構造が異なり、２軸が１直線上にあるもの、交差するもの、互いに平行な（かつ同心でない）ものに大別される。

このうちの平行な２軸を連結する軸継手として、本出願人は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式のものを提案した（特許文献１参照。）。
特開２００５−１７２２１７号公報

図７は、上述した方式の軸継手の一例を示す（特願２００５−１５４０９０号（図５、図６）参照）。この軸継手は、軸方向で対向する２つの回転部材５１、５２に、複数の案内溝５３、５４を相手側の案内溝と直交するように設け、各案内溝交差位置にシャフト（円筒状転動体）５５を配して、その両端部を各案内溝５３、５４で案内し、中央部を保持器５６の長孔５７に通して保持するようにしたものである。なお、図７は、説明上、両回転部材５１、５２が同心の状態を示しているが、通常は両者の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各シャフト５５は、その両端部の外周に嵌め込まれた転がり軸受５８を介して、各案内溝５３、５４と転接している。また、シャフト５５中央部は保持器５６の両側のスライダ５９に通されており、両スライダ５９を連結する連結部材（柱部材）６０の外周に保持器５６の長孔５７内を転動する転がり軸受６１が嵌め込まれて、シャフト５５が保持器５６に回転部材径方向の移動を拘束された状態となっている。そして、この状態でシャフト５５が駆動側の回転部材５１に押されることにより、案内溝５３、５４および保持器５６の長孔５７の内側を転動しながら従動側の回転部材５２を押して動力を伝達する。

ここで、前記スライダ５９は、両回転部材５１、５２と保持器５６から作用点および方向の異なる力を受けるシャフト５５を通した状態で保持器５６と係合して、シャフト５５の軸を含む平面内での回転を拘束することにより、シャフト５５が回転部材軸方向に対して傾いて案内溝５３、５４に噛み込むトラブルを防止するものである。

ところで、この軸継手では、両スライダ５９を連結する２本の連結部材６０のそれぞれに嵌め込まれた転がり軸受６１が保持器５６の長孔５７の内側面と転接することにより、シャフト５５の回転部材径方向の移動を拘束するとともに、スライダ５９のシャフト５５まわりの自転を防止している。しかし、この構造は、保持器５６の長孔５７を、シャフト５５の両側に配された２つの転がり軸受６１を収納できるように両回転部材５１、５２の偏心量よりも長く形成する必要があり、継手全体をコンパクト化しにくいという難点がある。

これに対して、図示は省略するが、上記両スライダの連結部材をなくし、シャフト中央部に嵌め込んだ転がり軸受を保持器の長孔内側面と転接させるとともに、保持器両側面の長孔縁部に長孔と平行に延びる凹部を設け、この凹部にすべり軸受（ガイドレール）を介してスライダを嵌め込んで、スライダとすべり軸受とを摺接させれば、スライダの自転を防止しつつ、長孔を短くして継手全体のコンパクト化を図ることができる（特願２００５−１５４０９０号（図１、図２）参照）。しかしながら、この場合は、上記の構造に比べると、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗が大きく、偏心時の継手動作の安定性の面では不利である。

本発明の課題は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、継手全体をコンパクト化し、かつ偏心時の継手動作の安定性を確保することである。

上記の課題を解決するため、本発明は、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにし、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記各スライダと保持器のそれぞれの対向面に、前記保持器の長孔と平行に延びる溝をスライダ側と保持器側とで対向させて設け、そのスライダ側の溝と保持器側の溝との間に複数のボールを配して直動軸受を形成した。

すなわち、各スライダと保持器との間に、保持器の長孔と平行に設けた溝で複数のボールを保持する直動軸受を形成して、そのボールと溝との係合によりスライダの転動体まわりの自転を防止する構造とすることにより、保持器の長孔内に従来のスライダ自転防止用の転がり軸受を収納する必要がなくなり、その分だけ長孔を短くして継手径方向サイズを小型化できるようにするとともに、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗が、スライダと保持器とを摺接させた場合よりも小さくなるようにしたのである。

上記の構成において、前記スライダと保持器のいずれか一方に、前記保持器の長孔と平行に延びる溝を一部とする環状溝を設けて、前記ボールをスライダ内または保持器内で前記環状溝に沿って循環させるようにすれば、スライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗を一層小さくして、偏心時の継手動作の安定性を向上させることができる。

本発明は、上述したように、軸継手の保持器の両側のスライダと保持器との間に、保持器の長孔と平行に設けた溝で複数のボールを保持する直動軸受を形成して、スライダの転動体まわりの自転を防止するようにしたので、保持器の長孔をスライダ自転防止のために偏心量よりも長く形成する必要をなくして、継手径方向サイズを小型化することができ、かつスライダが保持器に対して相対移動するときの抵抗を小さくして、偏心時の継手動作の安定性を確保することができる。

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。この軸継手は、図１および図２に示すように、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される入出力軸Ａ、Ｂのそれぞれに固定されるプレート（回転部材）１、２と、両プレート１、２間に配される複数のシャフト（円筒状転動体）３と、各シャフト３のプレート径方向の移動を拘束する保持器４とを備え、各シャフト３を介して両プレート１、２間で動力を伝達するものである。なお、図１および図２は、説明上、入出力軸Ａ、Ｂが同心の状態を示しているが、通常は後述するように入出力軸Ａ、Ｂの回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各プレート１、２は、それぞれドーナツ状の円盤で、内周に形成された筒部で入力軸Ａおよび出力軸Ｂの軸端部外周に嵌め込まれて、軸方向で対向する状態で固定されている。各プレート１、２には、それぞれ複数の案内溝５、６が、周方向に等間隔で相手側のプレートの対応する位置の案内溝と直交するように設けられており、各案内溝交差位置にシャフト３がプレート軸方向と平行に組み込まれている。

前記各案内溝５、６は、それぞれ直線状に延びるように形成されており、その内側面でシャフト３の両端部を案内するようになっている。なお、各案内溝は、必ずしもこの実施形態のようにプレートを貫通する必要はなく、両プレートの対向面に設けられていればよい。

前記保持器４は、環状に形成され、各案内溝５、６と４５度をなす方向に直線状に延びる長孔７が周方向に等間隔で複数設けられており、これらの各長孔７にシャフト３の中央部を通して保持するようになっている。一方、シャフト３は、その中央部の外周に嵌め込まれた転がり軸受８を介して保持器４の長孔７内側面と転接し、保持器４にプレート径方向の移動を拘束された状態となっている。また、シャフト３の両端部の外周にも転がり軸受８が嵌め込まれており、これらの転がり軸受８が各案内溝５、６の内側面と転接している。

そして、各プレート１、２と保持器４との間には、シャフト３を貫通孔９ａに通した状態で保持器４と係合する平板状のスライダ９が設けられ、これによりシャフト３の軸を含む平面内での回転が拘束されている。また、これらの各スライダ９と保持器４のそれぞれの対向面には、保持器４の径方向で長孔７を挟む位置に、長孔７と平行に延びるＶ字状溝１０、１１がスライダ９側と保持器４側とで対向するように設けられ、そのスライダ９側の溝１０と保持器４側の溝１１との間に複数のボール１２が配されて直動軸受１３が形成されている。

次に、この軸継手の動力伝達のメカニズムについて説明する。この軸継手の入力軸Ａが回転駆動されて、これに固定されたプレート１が回転すると、この入力側プレート１の案内溝５に周方向から押されたシャフト３が、保持器４でプレート径方向の移動を拘束された状態で、出力軸Ｂに固定されたプレート２の案内溝６を押して出力側プレート２を回転させることにより、出力軸Ｂに動力が伝達される。なお、入力軸Ａの回転方向が変わったり、入出力軸Ａ、Ｂの駆動側と従動側が逆になったりしても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。

このとき、各シャフト３は、各プレート１、２から受ける力の作用点および方向が同軸上にないため回転モーメントが発生するが、シャフト３を通すスライダ９と保持器４との係合により軸を含む平面内での回転を拘束されているので、プレート軸方向と平行な姿勢を保つことができ、案内溝５、６へ噛み込むおそれがない。

上記動力伝達メカニズムは、入出力軸Ａ、Ｂが偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。すなわち、図示は省略するが、入出力軸Ａ、Ｂが偏心すると、案内溝５、６の交差位置がプレート周方向で変化し、各シャフト３が案内溝５、６および保持器４の長孔７の内側を移動しながら両プレート１、２間で動力を伝達するようになる。このとき、各スライダ９もシャフト３とともに保持器４に対して長孔７の延びる方向に相対移動するが、スライダ９と保持器４との間に形成された直動軸受１３のボール１２と溝１０、１１とが点接触しており、ボール１２が転動するため、スライダ９はスムーズに相対移動することができる。しかも、直動軸受１３のボール１２は溝１０、１１と係合している（溝１０、１１に保持されている）ので、スライダ９がシャフト３まわりに自転することはない。

この軸継手は、上記の構成であり、各スライダ９と保持器４との間に、保持器４の長孔７と平行に設けた溝１０、１１で複数のボール１２を保持する直動軸受１３を形成して、スライダ９の自転を防止するようにしたので、保持器４の長孔７の長さを偏心量とシャフト３中央の軸受８の直径との和とすればよく、長孔内に２つの転がり軸受を収納する従来構造のものに比べて、継手径方向サイズの小型化が可能である。しかも、従来のスライダと保持器とを摺接させたものに比べると、スライダ９が保持器４に対して相対移動するときの抵抗が小さく、偏心時の継手動作が安定している。また、直動軸受１３がスライダ９の自転防止と相対移動抵抗の低減の両機能を兼ね備えているので、部品点数も少なくてすむ。

上述した図１および図２の例では、直動軸受のボールを保持する溝をＶ字状に形成したが、その底部に若干の曲率をもたせたり、全体をＵ字状に形成したりしてもよい。このようにした場合は、スライダの保持器に対する相対移動時の抵抗が若干増加する可能性はあるが、ボールと溝との間の面圧を低減することができ、耐久性の面で有利となる。また、直動軸受の溝は、必ずしもスライダおよび保持器の対向面を削り込んで形成する必要はなく、溝形成用の別部材を取り付けるようにしてもよい。例えば、図３および図４に示すように、保持器４側面に矩形の枠部材１４をその窓部がスライダ９側面を削り込んだ溝１０と対向するように取り付けて、保持器４側の溝１１を形成することもできる。

図５および図６は第２の実施形態を示す。図５（ａ）、（ｂ）に示す軸継手は、第１の実施形態のスライダ９に、保持器４の長孔７と平行に延びる溝を一部とする環状溝１５を設けて、直動軸受１３のボール１２をスライダ９内で環状溝１５に沿って循環させるようにしたもので、その他の部分の構成は第１の実施形態と同じである。一方、図６（ａ）、（ｂ）に示す軸継手は、図５と同様の環状溝１６を保持器４の方に設けて、保持器４内でボール１２を循環させるようにしている。この実施形態では、直動軸受１３のボール１２が循環するため、第１の実施形態よりもスライダ９が保持器４に対して相対移動するときの抵抗が小さく、偏心時の継手動作の安定性が高い。

第１実施形態の軸継手の一部切欠き側面図図１のII−II線断面図図１の直動軸受の溝構造の変形例を示す要部の一部切欠き側面図図３のIＶ−IＶ線断面図ａは第２実施形態の軸継手の要部の一部切欠き側面図、ｂはａのＶ−Ｖ線断面図ａは図５の直動軸受の溝構造の変形例を示す要部の一部切欠き側面図、ｂはａのＶI−ＶI線断面図従来の軸継手の一部切欠き側面図

符号の説明

１、２プレート（回転部材）
３シャフト（円筒状転動体）
４保持器
５、６案内溝
７長孔
８転がり軸受
９スライダ
９ａ貫通孔
１０、１１溝
１２ボール
１３直動軸受
１４枠部材
１５、１６環状溝
Ａ入力軸
Ｂ出力軸

Claims

軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにし、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記各スライダと保持器のそれぞれの対向面に、前記保持器の長孔と平行に延びる溝をスライダ側と保持器側とで対向させて設け、そのスライダ側の溝と保持器側の溝との間に複数のボールを配して直動軸受を形成したことを特徴とする軸継手。
前記スライダと保持器のいずれか一方に、前記保持器の長孔と平行に延びる溝を一部とする環状溝を設けて、前記ボールをスライダ内または保持器内で前記環状溝に沿って循環させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。