JP4178505B2 - 軸継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動軸と油圧ポンプの回転軸など、駆動側回転軸と従動側回転軸とを回転接続する軸継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばモータの出力軸など、駆動側の回転軸と、これによって駆動される油圧ポンプの回転軸など、従動側の回転軸とを、互いに回転接続する軸継手としては、下記特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１２２２５２号公報（第２図（ｂ），第４図）
【０００４】
すなわち、特許文献１に記載された軸継手は、トルク伝達に必要な高硬度の材料からなるものであって、駆動側（モータ側）回転軸の軸端に形成した四角柱状の結合軸部と、従動側（減速機構部側）の回転軸の軸端に形成した四角柱状の結合軸部とを、軸方向両側から挿入可能な四角柱状の結合穴を有し、この結合穴の内面にゴム等の弾性体を膜状に形成した構造を備える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術によれば、トルク伝達部に弾性体が介在しているので、モータの起動・停止時、正・逆回転切換時等の耳障りな打音の発生や振動伝達を防止することができる。しかし、弾性体が膜状に形成されているので、トルクにより弾性体が受ける歪が外周側ほど大きくなり、繰り返し荷重入力によって、弾性体の耐久性が低下しやすいといった問題が指摘される。
【０００６】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、振動吸収性に優れると共に、伝達トルクの入力に対する耐久性の向上を図った軸継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る軸継手は、一方の回転軸の軸端にその直径方向に扁平で軸方向へ突出形成された板状の係合突起と、
この係合突起を挿入可能な係合穴を備えるものであって、前記係合穴の軸方向への投影形状が、前記回転軸をその軸心の周りに回転させたときの前記係合突起による回転図形と相似の形状であって、他方の回転軸の軸端に一体又は別体に設けられたハウジングと、
前記ハウジングの前記係合穴の内面全体に一体的に設けられ前記係合突起の挿入によって前記係合突起に円周方向両側から密接するゴム状弾性材料からなる弾性層とを備え、
前記ハウジングの前記内面の軸方向投影形状が、一方の回転軸をその軸心を中心とする鋭角の範囲で回転させた時の前記係合突起の回転軌跡と相似の形状に形成され、
前記弾性層が、前記係合突起との間での入力トルクによる圧縮歪がほぼ均一になるように、前記ハウジングの対象軸上の同中心から放射状に伸びる面により区画され、外周側ほど円周方向に対する肉厚が大きく形成された山部と、この山部の外周側に形成された逃げ溝を有するものである。
【０００８】
請求項２の発明に係る軸継手は、請求項１に記載の構成において、ハウジングへの係合突起の挿入によって、弾性層が予圧縮され、弾性層の内側面が、予圧縮による歪が均一になる形状に形成されたものである。
【００１０】
請求項３の発明に係る軸継手は、請求項１に記載の構成において、ハウジングの外周部に、隙間を介して係合突起と円周方向両側から対向するストッパが設けられたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸継手の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は第一の形態による軸継手を非接続状態で示す斜視図、図２は、第一の形態による軸継手を接続状態で示す一部断面を表す側面図、図３は、図２におけるIII−III断面図、図４は、第一の形態による作用を示す半裁正面図である。
【００１２】
まず図１及び図２において、参照符号１は、駆動側及び従動側のうち一方の回転軸であり、参照符号２は、この回転軸１との接続対象である他方の回転軸の軸端に固定され又は一体的に形成されたハウジングである。回転軸１の軸端には、その直径方向に扁平であって軸方向へ突出した板状の係合突起１１が形成されている。また、回転軸１の本体部分１２と係合突起１１との間には、係合突起１１の両側面（トルク伝達面）１１ａから、軸心と直交する平面をなして立ち上る一対の段差面１３，１３が形成されている。
【００１３】
ハウジング２は、金属又は硬質の合成樹脂材料など、剛性の大きい材料からなるものであって、外周面２１が円筒面状をなしており、先端面２２に開放された有底の係合穴２３が開設されている。この係合穴２３は、回転軸１の係合突起１１を遊挿可能な大きさであって、軸方向への投影形状（正面形状）が、回転軸１をその軸心の周りに回転させたときの係合突起１１による回転図形と相似の形状となっている。
【００１４】
詳しくは、係合穴２３は、図３に示されるように、ハウジング２のＹ方向の直径を対称軸として対称に開いた斜面２３ａ，２３ａと、その外径端部間をハウジング２の外周面２１と同心の円弧面２３ｂを、ハウジング２のＸ方向（Ｙ方向との直交方向）の直径を対称軸として互いに対称に形成した形状となっている。また、この係合穴２３の軸方向深さは、回転軸１の係合突起１１の軸方向長さと略同等となっている。言い換えれば、ハウジング２は、それぞれ斜面２３ａ，２３ａによって形成されＸ方向に互いに対称な一対の隆起部２４，２４と、その裾部間を延びる一対の円弧状周壁２５，２５を有するものである。
【００１５】
ハウジング２の軸心付近における係合穴２３の最も狭い部分の幅、すなわちＸ方向に対向した隆起部２４，２４の頂点間の幅Ｗは、回転軸１における係合突起１１の厚さＴよりも僅かに大きく形成されている。また、係合穴２３における円弧面２３ｂの両側の斜面２３ａ，２３ａは、図４に示されるように、互いに鋭角αをなしており、αの大きさは使用条件にもよるが、例えば30〜40deg．あるいはそれ以下となっている。
【００１６】
ハウジング２の係合穴２３の内面には、ゴム状弾性材料からなる弾性層３が、加硫接着によって一体的に設けられ、又は軽圧入によって保持され、この弾性層３の内側は、図３におけるＹ方向へ細長く延びる差し込み穴３１となっている。この弾性層３は、前記係合穴２３における各斜面２３ａの内側に形成された互いに対称形状の四個の山部３２，３２，…と、前記係合穴２３における円弧面２３ｂに沿って延びる一対の円弧状の膜部３３とからなる。
【００１７】
弾性層３における差し込み穴３１は、図３におけるＹ方向の長さが、回転軸１の外径、言い換えれば係合突起１１のＹ方向の長さよりも僅かに大きく形成されている。したがって、ハウジング２の外径は、回転軸１の外径よりも大きいものとなっている。
【００１８】
図４に示されるように、弾性層３の各山部３２の内側面３２ａは、ハウジング２の係合穴２３における各斜面２３ａに対して、α／２よりも僅かに大きい角度βをなしており、これによって、各山部３２には、弾性層３の差し込み穴３１に挿入される回転軸１の係合突起１１の両側面１１ａに対して、図３の破線あるいは図４に多数の点々で示されるように、外周側へ向けて漸次大きくなる締め代３２ｂが与えられている。この締め代３２ｂは、山部３２の体積の10〜20％程度となるように設定される。また、各山部３２と膜部３３との間は、それぞれ差し込み穴３１の長手方向両端から拡張された逃げ溝３１ａとなっている。したがって、前記差し込み穴３１は、軸方向への投影形状（正面形状）が、長手方向中間部が緩やかに膨らんだ略Ｉ字形となっている。
【００１９】
以上のように構成された第一の形態による軸継手は、図２に示されるように、一方の回転軸１の軸端に形成した係合突起１１を、他方の回転軸側のハウジング２に挿入することによって、両回転軸を回転接続するものである。そして、ハウジング２の係合穴２３と、これに挿入された係合突起１１との間に介在している弾性層３によって、回転軸１とハウジング２との間のガタつきによる耳障りな打音の発生が防止されると共に、回転軸１とハウジング２の間の芯ずれなどミスアライメントが有効に吸収される。
【００２０】
この回転接続状態では、図４に示されるように、ハウジング２の内側に設けられた弾性層３における各山部３２が、係合突起１１の挿入（圧入）によって、締め代３２ｂに相当する分だけ予圧縮される。そして、その圧縮量は、図３の破線あるいは図４に多数の点々で示されるように、外周側へ向けて漸次大きくなる一方、係合穴２３における円弧面２３ｂの両側の斜面２３ａ，２３ａが互いに鋭角αをなして開いていることによって、弾性層３の各山部３２の肉厚が外周側へ向けて漸次増大しているので、予圧縮による各山部３２の歪は、内周側から外周側にかけてほぼ均一な状態となるように分布する。
【００２１】
そして、例えば回転軸１が駆動側である場合、その駆動トルクは、回転軸１の係合突起１１から、その回転方向前面にある弾性層３の一対の山部３２を介してハウジング２から他方の回転軸側へ伝達される。そして、このトルク伝達過程では、回転軸１又はハウジング２（他方の回転軸）に発生した捩り振動（回転方向の振動）が、回転軸１の係合突起１１と、ハウジング２の係合穴２３における各斜面２３ａとの間で、弾性層３の各山部３２が繰り返し変形を受けることによって吸収され、振動伝達が有効に絶縁される。
【００２２】
ここで、モータの起動・停止や、正・逆回転切換等によって、回転軸１の係合突起１１とハウジング２との間で、比較的大きなトルク変動が入力されると、前記係合突起１１とハウジング２の係合穴２３における回転対称位置の一対の斜面２３ａとの間で、弾性層３の山部３２が大きく圧縮変形を受ける。しかし、各山部３２の外周側には逃げ溝３１ａが存在するので、山部３２の圧縮による逃げによって、バネ定数がある程度低いものとなって、衝撃が有効に吸収され、先に説明したように各山部３２の歪は、内周側と外周側とでほぼ均一であるため、圧縮応力も均一であり、応力による割れなどが起こりにくい。
【００２３】
また、長期使用によって、万一、弾性層３の山部３２に疲労による破損が生じたとしても、係合突起１１とハウジング２の係合穴２３との係合によって、トルク伝達機能は確保される。
【００２４】
次に、本発明に係る軸継手の好ましい第二の形態について説明する。図５は、第二の形態による軸継手を非接続状態で示す斜視図、図６は、第二の形態による軸継手のハウジングをその軸心と平行な方向から見た正面図、図７は、第二の形態による軸継手のハウジングを、軸心と直交する平面で切断して示す半裁断面図である。
【００２５】
この形態においては、先に説明した第一の形態におけるハウジング２の一対の円弧状周壁２５，２５に相当する部分に、それぞれハウジング２の係合穴２３の軸方向全長にわたって延びるスリット２６を、弾性層３の一対の膜部３３，３３に相当する部分に跨って形成したものである。したがって、図５に示されるように、第一の形態における弾性層３の差し込み穴３１に相当する部分は、穴としての形態をなしておらず、スリット２６，２６を介して直径方向に貫通した差し込み溝３４を構成しており、この差し込み溝３４の軸方向深さは、回転軸１の軸端に形成された板状の係合突起１１の軸方向長さと略同等となっている。
【００２６】
ハウジング２と、これによる接続対象の回転軸１は、外径が略同一となっており、図６に示されるように、スリット２６の溝幅は、回転軸１の軸端に形成された板状の係合突起１１の肉厚Ｔよりも適宜大きいものとなっている。したがって、差し込み溝３４に回転軸１の係合突起１１を同心的に挿入した状態では、ハウジング２における各スリット２６の円周方向両側に位置する部分（四箇所）が、前記係合突起１１の両側面１１ａにおける外周側の端部とそれぞれ適当な隙間δを介して対向するストッパ２７となっている。
【００２７】
すなわち、ストッパ２７は、各スリット２６の円周方向両側で互いに対向した形状となっており、図７に示されるように、その端面２７ａは、係合突起１１を、軸心を中心として所定角度だけ回転させた時に、この係合突起１１の側面１１ａと面一となる適当な傾斜角度をもって形成されている。
【００２８】
その他の部分の構成は、基本的に、第一の形態と同様である。すなわち、差し込み溝３４の両側に位置して、ハウジング２には、斜面２３ａ，２３ａによる一対の隆起部２４，２４が形成され、その外周側は、逃げ溝３１ａとなっている。差し込み溝３４を介して互いに対向する斜面２３ａ，２３ａは、図７に示されるように、30〜40deg．あるいはそれ以下の角度αをなしている。ゴム状弾性材料からなる弾性層３は、ハウジング２に加硫接着によって一体的に設けられ、前記各斜面２３ａの内側に形成された互いに対称形状の四個の山部３２，３２，…を備えており、各山部３２の内側面３２ａは、前記各斜面２３ａに対して、α／２よりも僅かに大きい角度βをなしており、これによって、各山部３２には、差し込み溝３４に挿入される回転軸１の係合突起１１の両側面に対して、外周側へ向けて漸次大きくなる締め代３２ｂが与えられている。この締め代３２ｂは、山部３２の体積の10〜20％程度となるように設定される。
【００２９】
以上のように構成された第二の形態による軸継手は、一方の回転軸１の係合突起１１を、他方の回転軸側のハウジング２及び弾性層３による差し込み溝３４に挿入することによって、両回転軸を回転接続するものである。そして、先に説明した第一の形態と同様、ハウジング２と係合突起１１との間に介在する弾性層３によって、回転軸１とハウジング２との間のガタつきによる耳障りな打音の発生の防止機能と、回転軸１とハウジング２の間のミスアライメント吸収機能と、捩り振動の吸収・絶縁機能を発揮し、圧縮による各山部３２の歪が均一となることによって、応力の集中が防止されるものである。
【００３０】
また、モータの起動・停止や、正・逆回転切換等によって、回転軸１の係合突起１１とハウジング２との間で、比較的大きなトルク変動が入力された場合、前記係合突起１１とハウジング２の円周方向相対変位量が所定の大きさになった時点で、図７に示されるように、係合突起１１の回転方向の側面１１ａにおける外周側の端部が、これと対向するストッパ２７に当接する。したがって、それ以後の入力トルクの増大によって、係合突起１１の回転方向前面に位置する山部３２が過大な圧縮変形を受けることはないので、弾性層３の耐久性を向上することができる。
【００３１】
また、長期使用によって、万一、弾性層３の山部３２に疲労による破損が生じたとしても、係合突起１１とハウジング２のストッパ２７との接触によって、トルク伝達機能は確保される。なお、係合突起１１とストッパ２７との接触の際には、衝突音を発生するが、それまでの過程で、弾性層３の山部３２が圧縮変形されることによって衝突エネルギが減衰されるので、衝突音を小さく抑制することができ、かつ衝突音の発生頻度を減少させることができる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る軸継手によれば、ハウジングと、これに挿入された回転軸の係合突起との間に介在する弾性層によって、ハウジングとの係合突起とのガタつきによる打音の発生を防止することができる。しかも、ハウジングの内面が、係合突起を、軸心を中心とする鋭角の範囲内で回転させた時の回転軌跡と相似の形状を呈すると共に、前記弾性層が、外周側ほど円周方向に対する肉厚が大きくなるように形成されたことによって、入力トルクによる弾性層の圧縮歪の均一化を実現することができ、その耐久性を向上することができる。
【００３３】
請求項２の発明に係る軸継手によれば、ハウジングへの係合突起の挿入によって、弾性層が予圧縮されるため、ハウジングとの係合突起とのガタつきを一層良好に押えることができる。しかも、予圧縮による弾性層の歪が均一になるため、係合突起への圧接力を均一に分布させ、耐久性を向上することができる。
【００３５】
請求項３の発明に係る軸継手によれば、大きなトルク変動が入力されても、係合突起とストッパの接触によって、係合突起とハウジングとの円周方向相対変位量が制限されるので、弾性層の過大な圧縮変形が防止され、その耐久性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の形態による軸継手を、回転軸との非接続状態で示す斜視図である。
【図２】本発明の第一の形態による軸継手を、回転軸との接続状態で示す一部断面を表す側面図である。
【図３】図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本発明の第一の形態による作用を示す半裁正面図である。
【図５】本発明の第二の形態による軸継手を非接続状態で示す斜視図である。
【図６】本発明の第二の形態による軸継手のハウジングをその軸心と平行な方向から見た正面図である。
【図７】本発明の第二の形態による軸継手のハウジングを、軸心と直交する平面で切断して示す半裁断面図である。
【符号の説明】
１ 回転軸
１１ 係合突起
１２ 軸本体部分
１３ 段差面
２ ハウジング
２１ 外周面
２２ 先端面
２３ 係合穴
２３ａ 斜面
２３ｂ 円弧面
２４ 隆起部
２５ 円弧状周壁
２６ スリット
３ 弾性層
３１ 差し込み穴
３１ａ 逃げ溝
３２ 山部
３２ａ 内側面
３２ｂ 締め代
３３ 膜部
３４ 差し込み溝

Claims (3)

1. 一方の回転軸（１）の軸端にその直径方向に扁平で軸方向へ突出形成された板状の係合突起（１１）と、
   この係合突起（１１）を挿入可能な係合穴（２３）を備えるものであって、前記係合穴（２３）の軸方向への投影形状が、前記回転軸（１）をその軸心の周りに回転させたときの前記係合突起（１１）による回転図形と相似の形状であって、他方の回転軸の軸端に一体又は別体に設けられたハウジング（２）と、
   前記ハウジング（２）の前記係合穴（２３）の内面全体に一体的に設けられ前記係合突起（１１）の挿入によって前記係合突起（１１）に円周方向両側から密接するゴム状弾性材料からなる弾性層（３）とを備え、
   前記ハウジング（２）の前記内面の軸方向投影形状が、一方の回転軸（１）をその軸心を中心とする鋭角の範囲で回転させた時の前記係合突起（１１）の回転軌跡と相似の形状に形成され、
   前記弾性層（３）が、前記係合突起（１１）との間での入力トルクによる圧縮歪がほぼ均一になるように、前記ハウジング（２）の対象軸（Ｘ）上の同中心から放射状に伸びる面により区画され、外周側ほど円周方向に対する肉厚が大きく形成された山部（３２）と、この山部（３２）の外周側に形成された逃げ溝（３１ａ）を有することを特徴とする軸継手。
2. ハウジング（２）への係合突起（１１）の挿入によって、弾性層（３）が予圧縮され、弾性層（３）の内側面（３２ａ）が、予圧縮による歪が均一になる形状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
3. ハウジング（２）の外周部に、隙間（δ）を介して係合突起（１１）と円周方向両側から対向するストッパ（２７）が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。

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