JP3987008B2 - 軸継手 - Google Patents

Description

本発明は、駆動機械要素と従動機械要素、例えばシャフト、ハブ又は類似の機械要素を結合するための軸継手であって、中間軸及びこの中間軸の端部に配置されている複数の自在軸継手からなり、自在軸継手が、それぞれ少なくとも３個の同じ関節桿を有し、関節桿がその端部に配置されている弾性関節部を介して、一方で中間軸に、他方で結合すべき隣接する機械要素に作用する軸継手に関する。

このような形式の軸継手はそれ自体公知である。この軸継手によって、様々な使用目的に対するシャフト相互の曲げ弾性結合が可能になる。当然、このような軸継手は捩れ剛性を有する。この軸継手の役割は、半径方向及び軸方向のずれを補正することである。

上記のような軸継手は公知である（例えば特許文献１参照）。この場合には関節桿の関節部は、中間軸には割線方向に向けられたナックルピンを介して、また結合すべきシャフトには軸方向に向けられたナックルピンを介して作用する。この軸継手の効果は確認されている。結合すべきシャフトに取り付けられているエラストマー軸受は、軸継手の撓みにより、おもにカルダン方式で、２軸において変形される。したがって、この軸受に球面軸受を弾性要素として使用することが必要である。このことにより、任意に延ばすことができない球面軸受の半径方向の寿命が制限される。その上、この軸受は著しく大きな取付空間を必要とする。
独国特許第4205666号公報

本発明は、上記のような問題、すなわち寿命を延ばし、さらにその軸継手を取り付けるために必要な取付空間が同じであるか、又は小さく、かつより高い半径方向荷重の伝達を可能とする軸継手の提供を課題とする。

上記課題は、請求項１の特徴部によって解決される。すなわち上記課題は、駆動機械要素と従動機械要素、例えばシャフト、ハブ又は類似の機械要素を結合するための軸継手であって、中間軸及び当該中間軸の端部に配置されている複数の自在軸継手からなり、当該自在軸継手がそれぞれ少なくとも３個の同じ関節桿を有し、この関節桿が、その端部に配置されている弾性関節部を介して、一方で前記中間軸に、他方で結合すべき隣接する機械要素に作用するものにおいて、各関節桿の弾性関節部の軸が、中間軸の回転軸又は結合すべき機械要素の回転軸を通るとともに当該関節桿に平行に延伸する軸平面に対して垂直に配列されている軸継手によって解決される。従属請求項２から15に、本発明の思想の有利な発展形態を示す。

この新規の軸継手の場合、各関節桿の弾性関節部の軸は、中間軸の回転軸又は結合すべきシャフトの回転軸を通るとともに関節桿に平行に延伸する軸平面に対して垂直に配列されている。弾性関節部のこのような配置によって、エラストマー軸受の変形が主として捩れによりもたらされる。この均質な変形は、軸受がより良好に耐え得るものである。撓みのごく小さな部分のみがカルダン式である。使用される軸受要素を半径方向の荷重に対してより良好に最適化することができる。この軸受要素の球面形状はより大きな半径を有することができ、そして極端な場合には、円筒形の要素を使用することができる。

弾性関節部を有する関節桿は、互いに放射状に配置されている。このとき、各関節桿の弾性関節部の軸は互いに平行である。４つの関節桿を使用することが有利である。この場合、中間軸の回転軸又は結合すべきシャフトの回転軸を通るとともに関節桿に平行に延伸する軸平面は、対向して配置されている二つの関節桿の中心を通過する。６個の関節桿を使用する場合にも、中間軸の回転軸又は結合すべきシャフトの回転軸を通るとともに関節桿に平行に延伸する軸平面が、対向して配置されている二つの関節桿の中心を通過するよう構成することができる。

一つの自在軸継手の軸は、それらの軸が半径方向に延伸する一つの半径方向平面内に存在するように配列されている。このために中間軸及び結合すべきシャフトに、半径方向と軸方向に突出した爪部を有する接続フランジが設けられている。この爪部は、関節部のためのジャーナル、軸受プラグを有する。このとき、軸受プラグは接続フランジに一体的に結合していても、又は別々に製造されて爪部に取り付けられていてもよい。軸受プラグは円錐形状であることが有利であり、このとき妨げのない、ストッパを有さない円錐座とすることも、妨げのある、ストッパを有する円錐座とすることもできる。一連の使用目的においては、軸受プラグが妨げのない、ストッパを有さない円錐座を有する円錐形状である場合が有利である。この構成により、簡単な取外しが可能となる。関節桿は、ねじ、ボルトにより軸受プラグにおいて固定される。

関節部に球面軸受を設けることができる。しかしながら、関節桿の弾性関節部の少なくとも一つに円筒形状軸受が設けられていることが好ましい。この円筒形状軸受により、より大きな動力の伝達が可能になる。弾性関節部がエラストマー層を有し、このエラストマー層が隣接する金属部分と加硫によって結合されていることが好ましい。軸受のエラストマー層は、隣接する金属部分と加硫によって結合されることが好ましい。

関節部が、その外側の軸受殻に突出した保持突起部を備えていることが好ましく、この保持突起部は、エラストマーが損傷した場合の脱落防止として、軸継手のストッパと共働して機能する。

コスト上の理由から、接続フランジと軸受プラグを別々に製造することができる。この場合に、軸受プラグは、スタッドボルトにより中間軸の又は結合すべきシャフトの接続フランジに固定される。

より大きな変位を受ける可能性のあるシャフトを結合する場合には、関節桿が中間軸の軸方向にラメラ状、薄板状に形成されていることが好ましい。この薄板状の関節桿は、変位の一部を受容することができる。

図１に正面図により示す軸継手１は、二つの軸端２及び３の結合に使用されているが、これらのうち軸端２の正面図を示す。自在軸継手５が、結合すべき軸端２及び３の回転軸６及び７あるいは中間軸４の回転軸８の周りに放射状に配置されている。自在軸継手５には、その端部に配置されている関節部10を介して、中間軸４の接続フランジ12のジャーナル、軸受プラグ11に、あるいは端軸２の接続フランジ14のジャーナル、軸受プラグ13に作用する同形式の４個の関節桿９が備えられている。軸受プラグ11及び13は、接続フランジ12及び14における爪部15及び16と一体的に結合している。軸受プラグ11及び13は、妨げのない円錐座を有する円錐形状に形成されている。円錐座にはストッパが設けられていない。すべての関節部10に円筒形状軸受20が備えられている。円筒形状軸受20にはエラストマー層17が設けられている。関節桿９はその外端部に突出した保持突起部18を有し、関節桿９は、この保持突起部を介してねじ19により接続フランジ12、14に保持される。この構成により、エラストマー層17の一つが損傷した場合にも、追加的な保持が保証される。

各関節桿９の弾性関節部10の軸21は、中間軸４の回転軸８又は、結合すべき軸端２及び３の回転軸６及び７を通るとともに関節桿９に平行に延伸する軸平面22又は23に対して垂直に配置されている。この場合には各関節桿９の弾性関節部10の軸21は互いに平行に配置されている。各関節桿９は、対応する接続フランジの軸受プラグ11、13にねじ、ボルトにより固定されている。

図２は自在軸継手５を側面図により示す。図２では、関節部そのものを関節桿とともに取り除き、ジャーナル、軸受プラグ11及び13相互の配置が分かるように示している。軸受プラグ11及び13、したがって関節部10の軸21は、半径方向に延伸する一つの半径方向平面24内にある。接続フランジ12及び14はそれぞれ、半径方向及び軸方向に突出した爪部15及び16を有し、これらが関節部10に対するジャーナル、軸受プラグ11及び13を有する。突出した爪部15及び16を有する接続フランジ12及び14の形状によって、フランジのいわゆる入れ子が可能となり、その結果軸受プラグ11及び13が半径方向に延伸する同じ半径方向平面24内に存在する。

図３は、関節桿９も関節部10も取り外した状態の軸継手１を断面図により示す。詳細には示していないが、接続フランジ14が、ねじ27によって駆動装置にねじ式に固定されている。良好な動力伝達を保証するために、駆動装置の相応するセレーションにかみ合うセレーション28が接続フランジ14に設けられている。これにより極めて強い動力を伝達することが可能となる。図３に記入していない関節桿及び関節部を介して、接続フランジ14が中間軸４の接続フランジ12に結合されている。製造技術及び取付技術の点から、中間軸４は分割されている。中間軸４の二つの部分は、ねじ29によって繋ぎ合され、このときその接続部には、駆動装置と接続フランジ間の接続と同様に、セレーション30が設けられている。中間軸４の第２の接続フランジ12は、詳細には示されていない関節桿及び関節部を介して軸端３の接続フランジ14と結合しており、この関節桿及び関節部は、詳細には示されていないハブに接続されている。したがって駆動装置からのトルクは、フランジ14及び12又は、12及び14、並びにこれらのフランジに固定されている軸受プラグ11及び13、並びに関節部を有する取り付けるべき関節桿を介して、例えば市街電車の、車輪に伝達される。

図４は、軸継手１の別の実施形態を示し、この場合には自在軸継手５が６個の関節桿９と、これに付属する関節部10を有する。この実施形態においては、接続フランジは各３個の爪部35を有する。

図５は、軸受プラグ36が接続フランジの爪部35にスタッドボルト37により固定されている様子を示す断面図である。ここでは、接続フランジの一部分を示す。コスト上の理由により、軸受プラグ36と接続フランジ12、14は別個に製造されている。この実施例では、軸受プラグ36は、スタッドボルト37により、接続フランジの爪部35に、対応する関節桿９とともに固定されている。

本発明による軸継手を示す正面図である。 本発明による自在軸継手を、関節桿及び関節部のない状態で示す側面図である。 本発明による軸継手を、関節桿及び関節部のない状態で示す縦断面である。 ６個の関節桿を有する自在軸継手を示す正面図である。 別個に製造された軸受プラグ固定されている接続フランジの一部分を示す断面図である。

符号の説明

１ 軸継手
２ 軸端
４ 中間軸
５ 自在軸継手
６ 回転軸
７ 回転軸
８ 回転軸
９ 関節桿
１０ 関節部
１１ 軸受プラグ
１２ 接続フランジ
１３ 軸受プラグ
１４ 接続フランジ
１５ 爪部
１６ 爪部
１７ エラストマー層
１８ 保持突起部
１９ ねじ
２０ 円筒形状軸受
２１ 軸
２２ 軸平面
２３ 軸平面
２４ 半径方向平面
２７ ねじ
２８ セレーション
３０ セレーション
３６ 軸受プラグ
３７ スタッドボルト

Claims (11)

1. 駆動機械要素と従動機械要素、例えばシャフト、ハブ又は類似の機械要素を結合するための軸継手であって、
   回転軸（８）を画定するとともに、２つの端部及び接続フランジ（12）を有する中間軸（４）と、該接続フランジ（12）が半径方向及び軸方向に突出した爪部（15）を有し、この爪部（15）が２つの軸受プラグ（11）を有し、前記駆動機械要素及び従動機械要素（２、３）のそれぞれが、２つの軸受プラグ（13）を有する半径方向及び軸方向に突出した爪部（16）を有する接続フランジ（14）を有し、
   前記中間軸（４）の端部に配置され、少なくとも３個の同じ関節桿（９）を有する複数の自在軸継手（５）とを有し、
   各関節桿（９）が、２つの端部及び各該端部に配置されて軸（21）を画定する弾性関節部（10）を有し、
   各弾性関節部（10）が、該弾性関節部（10）に画定されている軸（21）のそれぞれを取り囲むエラストマー層を有する軸受を含み、
   各関節桿（９）が、前記弾性関節部（10）を介して、一方で前記中間軸（４）と係合し、他方で結合すべき隣接する前記機械要素（２、３）と結合し、
   各関節桿（９）の弾性関節部（10）の軸（21）が、前記中間軸（４）の回転軸（８）又は前記結合すべき機械要素（２、３）の回転軸（６、７）を通るとともに当該関節桿（９）に平行に延伸する軸平面（22、23）に対して垂直に配列され、
   前記爪部（15、16）の軸受プラグ（11、13）が互いに平行であり、かつ前記爪部（15、16）の軸受プラグ（11、13）が当該軸継手の中心に対して対称であり、
   前記軸受プラグ（11、13）のそれぞれが、前記弾性関節部に対する、ストッパを有さない円錐座からなる軸継手。
2. 各関節桿（９）の弾性関節部（10）の軸（21）が互いに平行である請求項１に記載の軸継手。
3. 前記自在軸継手（５）に４個又は６個の前記関節桿（９）を設ける場合、前記軸平面（22、23）が向き合う二つの関節桿（９）の中心を通る請求項１又は２に記載の軸継手。
4. 前記自在軸継手（５）の軸（21）が一つの半径方向平面（24）内に配置されている請求項１から３までのいずれか一項に記載の軸継手。
5. 前記軸受プラグ（11、13）が前記爪部（15、16）と一体的に結合している請求項１から４までのいずれか一項に記載の軸継手。
6. 前記関節桿（９）の弾性関節部（10）に球面軸受が備えられている請求項１から５までのいずれか一項に記載の軸継手。
7. 前記関節桿（９）の弾性関節部（10）の少なくとも一つに円筒形状軸受が設けられている請求項１から６までのいずれか一項に記載の軸継手。
8. 前記軸受のエラストマー層（17）が隣接する金属部分と加硫によって結合されている請求項１から７までのいずれか一項に記載の軸継手。
9. 前記関節桿（９）が、その外側の軸受殻に、突出した保持突起部（18）を有する請求項１から８までのいずれか一項に記載の軸継手。
10. 前記軸受プラグ（36）が、スタッドボルト（37）により、前記中間軸（４）の、又は前記結合すべき機械要素（７、８）の前記接続フランジ（12、14）に固定されている請求項１から９までのいずれか一項に記載の軸継手。
11. 前記関節桿（９）が、前記中間軸（４）の軸方向に薄板状に形成されている請求項１から１０までのいずれか一項に記載の軸継手。

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