JP4370181B2

JP4370181B2 - 軸継手

Info

Publication number: JP4370181B2
Application number: JP2004030130A
Authority: JP
Inventors: 博之袴田; 佳彦葉山
Original assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp
Current assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: JP2005221014A

Description

この発明は、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は、オルダム継手がよく知られている。しかし、このオルダム継手は、大きな動力を伝達すると、２軸間に介装されるスライダどうしの摩擦面に潤滑不良が生じて動力伝達がスムーズに行われなくなる場合があるし、大きな偏心量（２軸の径方向のずれ量）を許容できない問題もある。

また、オルダム継手以外では、軸方向で対向する２つの回転部材（ディスク）間にプレートを挿入し、このプレートの表裏面の複数箇所に直動ガイドをその作動方向がプレートの表裏で互いに直交するように配し、プレートと直動ガイドを介して両回転部材間で動力を伝達する機構が提案されている（特許文献１参照。）。

この機構を採用すれば、直動ガイドの長さを変えるだけで必要な偏心量を得ることができるし、直動ガイド内の相対移動面に複数の鋼球を配することにより、大きな動力をスムーズに伝達することもできる。しかし、直動ガイドを多数使用するため、製造コストがかなり高くなるし、直動ガイドを精度よく組み付けることが難しく、組付作業に非常に手間がかかるようになる。

そこで、本出願人は、本発明より先に、軸方向で対向する２つの回転部材の対向面に複数の案内溝を相手側の案内溝と直交するように設け、両回転部材の案内溝の交差位置に配した転動体を介して両回転部材間で動力を伝達する軸継手を提案した（特願２００３−３９２１４５号）。

この軸継手は、両回転部材の案内溝の交差位置に配された転動体が、保持器に回転部材径方向の移動を拘束された状態で、駆動側の回転部材に押され、案内溝内を転動しながら従動側の回転部材を押して動力を伝達する。従って、動力伝達時の摩擦抵抗が少なく、大きな動力を伝達できるし、案内溝の長さを変えるだけで必要な偏心量を得られる。また、両回転部材間の部品が転動体と保持器だけのため、製造コストが安く、組付性も良い等、多くの特長を有している。

ところで、この軸継手では、動力伝達時の軸方向のガタつきを防止するために、両回転部材の軸方向間隔の変化を拘束する軸方向拘束機構を設けることが望ましい。そして、この軸方向拘束機構としては、図４に示すように、各回転部材５１、５２の対向面と反対側に拘束部材５３、５４を配し、両拘束部材５３、５４を各回転部材５１、５２にあけた案内孔５５、５６に通される連結部材５７で連結したものを提案した。

上記軸方向拘束機構は、継手の他の部材に固定されてはいないため、図５に示すように、両回転部材５１、５２が偏心している場合には、転動体５８が両回転部材５１、５２の案内溝５９、６０に案内されるのと同様に、連結部材５７が各案内孔５５、５６に案内されることにより、各回転部材５１、５２と相対移動しながら回転する。このため、必ずしも回転動作が安定しておらず、連結部材５７が各回転部材５１、５２と干渉して音や振動が発生することがあり、この点に若干の改善の余地があった。
特開２００３−２６０９０２号公報

この発明の課題は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝内を転動する転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、動力伝達動作をより滑らかにすることである。

上記の課題を解決するため、この発明は、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か、または回転軸が平行状態のまま変位する２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の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、各案内溝に案内されて転動する転動体を配し、これらの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、前記両回転部材の軸方向間隔の変化を軸方向拘束機構で拘束しながら、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た軸継手において、前記保持器は、前記両回転部材の各案内溝と対応する位置に径方向と直交する方向に延びる長孔を有し、これらの各長孔に前記転動体を転動可能に収納するものとし、前記軸方向拘束機構を、前記保持器または前記両回転部材のいずれか一方に固定した構成を採用したのである。

すなわち、軸方向拘束機構を保持器または両回転部材のいずれか一方に固定することにより、動力伝達時の軸方向拘束機構の回転動作を安定させて、軸方向拘束機構がこれと相対移動する回転部材と干渉しないようにしたのである。

上記の構成において、前記軸方向拘束機構は、前記両回転部材の一方と、他方の回転部材の対向面と反対側に配した拘束部材とを連結し、連結した両部材により前記転動体および他方の回転部材を挟み付けるものとすれば、構造が簡単になり、組付けやメンテナンスがしやすくなる。

この発明の軸継手は、上述したように、軸方向拘束機構を保持器または両回転部材のいずれか一方に固定して、軸方向拘束機構がこれと相対移動する回転部材と干渉しないようにしたものであるから、音や振動が発生しにくく、滑らかに動力伝達を行うことができる。

以下、図１乃至図３に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この軸継手は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、図示省略した入出力軸のそれぞれの軸端部に嵌め込まれる回転部材としてのプレート１、２と、両プレート１、２間に配される複数の転動体としての鋼球３と、各鋼球３のプレート径方向の移動を拘束する環状の保持器４とを備え、各鋼球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は、説明上、入出力軸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、それぞれ筒部で前記入力軸および出力軸の軸端部外周に嵌め込まれ、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の対向面には、それぞれ６つの案内溝５、６が、相手側のプレートの対応する位置の案内溝と直交し、プレート径方向と４５度をなす方向に直線状に延びるように設けられ、前記保持器４には、各案内溝５、６と対応する位置に、径方向と直交する方向に直線状に延びる長孔７が設けられている。各プレート１、２の案内溝５、６および保持器４の長孔７は、入出力軸の回転軸がずれる際のプレート径方向の最大移動距離に鋼球３の直径を加えた長さに形成されている。これにより、両プレート１、２の案内溝５、６の交差位置に配された鋼球３が、保持器４の長孔７に収納された状態で案内溝５、６に案内されて転動する。

また、この軸継手には、前記両プレート１、２の軸方向間隔の変化を拘束するための３つの軸方向拘束機構８が設けられている。各軸方向拘束機構８は、各プレート１、２の対向面と反対側に配される２枚の拘束板（拘束部材）８ａ、８ｂと、入力側の拘束板８ａと一体に形成されたピン８ｃとから成り、ピン８ｃ先端部を出力側拘束板８ｂの中央の孔に圧入して両拘束板８ａ、８ｂを連結することにより、両プレート１、２を挟み付けるようになっている。また、ピン８ｃの長手方向中央部を保持器４のピン取付孔９に圧入することにより、保持器４に固定されている。

一方、各プレート１、２には、軸方向拘束機構８のピン８ｃを通す孔１０、１１が形成されている。これらの各通し孔１０、１１は、円形で、入出力軸のプレート径方向の最大移動距離（最大偏心量）とピン８ｃ直径との合計よりも大きい直径を有している。

この軸継手は、上記の構成であり、入力軸が回転駆動されて、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鋼球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、出力軸に動力が伝達される。なお、入力軸の回転方向が変わったり、入出力軸の駆動側と従動側が逆になっても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。

上記の動力伝達のメカニズムは、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように入出力軸の回転軸がずれた通常の使用状態でも、基本的に同じである。図２の状態では、各プレート１、２の回転軸のずれにより、案内溝５、６の交差位置がプレート周方向で変化しており、各鋼球３が案内溝５、６および保持器４の長孔７内を転動しながら両プレート１、２間の動力伝達を行っている。

このとき、軸方向拘束機構８は、保持器４と一体に回転して、ピン８ｃが各プレート１、２の通し孔１０、１１内を移動するとともに、各拘束板８ａ、８ｂがプレート１、２と摺動し、両プレート１、２の軸方向間隔の変化を拘束した状態が維持される。しかも、その回転動作は保持器４と一体であるため安定しており、偏心量が最大のときもピン８ｃが通し孔１０、１１の内側面と接触することがない。

すなわち、この軸継手では、軸方向拘束機構８と各プレート１、２との干渉がないため音や振動が生じにくく、滑らかに動力伝達を行うことができる。

なお、各プレート１、２の強度を向上させるために、各通し孔１０、１１を軸方向拘束機構８のピン８ｃと干渉しない範囲で小さくする場合は、ピン８ｃ外周面と通し孔１０、１１内側面の少なくとも一方に潤滑剤を塗布したり、潤滑性を有する部材を取り付けて、両者が摺動するときの摩擦抵抗の低減を図ることが望ましい。

また、各プレート１、２と軸方向拘束機構８の拘束板８ａ、８ｂとの間にも、潤滑剤を塗布したり、潤滑性を有する部材を取り付けることにより、動力伝達動作がさらに滑らかになる。

図３は、第２の実施形態を示す。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、この実施形態の軸方向拘束機構８は、出力側のプレート２と、入力側プレート１の対向面と反対側の中央位置に配される拘束板８ａとが、それぞれの中央の孔に圧入されるピン８ｃで連結されて、鋼球３および入力側プレート１を挟み付けるようになっている。また、入力側プレート１の中央のピン８ｃを通す孔１２は、第１の実施形態と同様に、最大偏心量とピン８ｃ直径との合計よりも大きい直径に形成されている。

なお、軸方向拘束機構８をプレート中央に設けたことに伴い、各プレート１、２の案内溝５、６と保持器４の長孔７および鋼球３は、５組が周方向に等間隔で設けられている。また、図３（ｂ）に示したように、入力側のプレート１は、その外周部を図示省略した入力軸の軸端に嵌め込まれるフランジ１３にねじで締結されている。その他の部分の構成および動力伝達のメカニズムは、第１の実施形態と同じである。

この実施形態の軸継手は、上述したように、軸方向拘束機構８が、出力側プレート２を構成部品の一つとしており、両プレート１、２の軸方向間隔の変化を拘束した状態を維持しつつ、入力側プレート１と干渉することなく安定した状態で回転するので、滑らかに動力伝達を行うことができる。しかも、第１の実施形態に比べると、構造が簡単で、組付けやメンテナンスがしやすい。

第１の実施形態の軸継手の一部切欠き側面図（回転軸が同心）図１（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図図１の軸継手の使用状態を示す一部切欠き側面図（回転軸が偏心）図２（ａ）のII−II線に沿った断面図第２の実施形態の軸継手のフランジを外した状態の一部切欠き側面図（回転軸が同心）図３（ａ）のIII −III 線に沿った断面図従来の軸継手の軸方向拘束機構とその周辺部の正面断面図従来の軸継手の使用状態を示す一部切欠き側面図（回転軸が偏心）

符号の説明

１、２プレート
３鋼球
４保持器
５、６案内溝
７長孔
８軸方向拘束機構
８ａ、８ｂ拘束板
８ｃピン
９ピン取付孔
１０、１１、１２孔
１３フランジ

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か、または回転軸が平行状態のまま変位する２つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の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、各案内溝に案内されて転動する転動体を配し、これらの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、前記両回転部材の軸方向間隔の変化を軸方向拘束機構で拘束しながら、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た軸継手において、前記保持器は、前記両回転部材の各案内溝と対応する位置に径方向と直交する方向に延びる長孔を有し、これらの各長孔に前記転動体を転動可能に収納するものとし、前記軸方向拘束機構を、前記保持器または前記両回転部材のいずれか一方に固定したことを特徴とする軸継手。
前記軸方向拘束機構が、前記両回転部材の一方と、他方の回転部材の対向面と反対側に配した拘束部材とを連結し、連結した両部材により前記転動体および他方の回転部材を挟みつけるものであることを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
前記軸方向拘束機構が、前記両回転部材の一方または一方の回転部材の対向面と反対側に配した拘束部材と、他方の回転部材の対向面と反対側に配した拘束部材とをピンで連結したものであり、前記保持器および両回転部材のうちで前記軸方向拘束機構と固定されない部材に、前記ピンを通す孔を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の軸継手。