JP4647683B2 - フレキシブルカップリング構造及びそれを備える舶用スラスタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸と被動軸とを連結して駆動軸の回転を被動軸に伝達するフレキシブルカップリング構造、及びそれを備える舶用スラスタ装置に関する。

従来から陸用機械や船舶用機械においては、原動機の動力を被動機へ伝達するための構造にフレキシブルカップリングを採用することがある（例えば特許文献１参照）。これにより両機械の据付時に原動機に設けた駆動軸の軸心が被動機に設けた被動軸の軸心とずれてもこれを吸収することができ、据付精度に神経を使わずに短時間で据付作業を終えることができる。特に船舶では、原動機とスラスタ等の被動機との間の距離が数十メートルに及び、機械据付用の基準ベース（船体）の若干の変形が軸心のずれを生むことがある。このような状況にも容易に対応可能となるため、フレキシブルカップリングが多用されている。実用されているものとしては、歯車形軸継手（以下「ギヤカップリング」と呼ぶ）の他、金属ばね軸継手（以下「金属ばね式フレキシブルカップリング」と呼ぶ）やゴム軸継手（以下「ゴム式フレキシブルカップリング」と呼ぶ）が広く知られている。

図１６は従来のフレキシブルカップリングの一例として示す金属ばね式フレキシブルカップリング１の断面図である。図１６に示すフレキシブルカップリング１は、駆動軸２に連結される駆動軸側ハブ３、被動軸４に連結される被動軸側ハブ５、これらハブ３，５の間に介在するスペーサ６、及び各ハブ３，５とスペーサ６との間にそれぞれ介在する２組のディスクエレメント７，７を備えてなり、その構造が簡易である。また、ギヤカップリングに対して、作動用潤滑油の供給を不要とする点やバックラッシの影響がない点で有利である。各ディスクエレメント７，７は複数枚のディスク状の金属製板ばねを積層してなり、撓み中心Ｏを中心にして撓み変形可能となっている。この撓みにより両軸２，４が半径方向に平行変位可能となり、これら軸２，４の各軸心が平行であるものの同一直線上になくてもこれを許容できる。また、両軸２，４が互いに傾斜変位（角度変位）可能となり、これら軸２，４の各軸心が互いに交差して同一直線上になくてもこれを許容できる。更にこれら２つを合成した相対変位も実現可能となる。このようにフレキシブルカップリング１を組込めば、両軸２，４間の多様な相対変位に追従しつつ駆動軸２からの動力を被動軸４に滑らかに確実に伝達することができる。

但し、原動機と被動機とが離れていると中間部のスペーサ６を長寸とする必要が生じる。スペーサ６が短ければその回転バランスの精度が低く不釣合いが大きくても問題となりにくいが、その寸法が長くなるほど重量が増加するとともに不釣合いの大きさも増加するため、不釣合い力が大きくなって不釣合いモーメントの作用により回転中に横振動が発生しやすくなる。不釣合い力は回転数の２乗に比例するため、数百回転程度の中速回転数やそれ以上の高速回転数で運転する機械においては、数十回転程度の低速回転数で運転する機械と比べて振動の発生による影響が大きくなる。

図１７は図１６に示すフレキシブルカップリング１を備える従来の舶用スラスタ装置の正面図である。図１７に示す舶用スラスタ装置のように、中高速回転数で運転し得る原動機８と被動機であるスラスタ９とが離れていると、従来の実績では前述した事情から、フレキシブルカップリング１を組込むに際してスペーサを単に延長した構造を採用することができない。そこで、原動機８側及びスラスタ９側にそれぞれ一組のフレキシブルカップリング１，１を取り付け、その間に中間軸１０，１０を取り付け、更にこの中間軸１０，１０を支持する適当数の中間軸受１１を設けている。
特開２０００−２２６１号公報

しかしながら、図１７に示すように、原動機と被動機であるスラスタとが鉛直方向に離れておりフレキシブルカップリング１を垂直軸型とした場合には、中間軸受１１を固定するために垂直に延びる壁部１２を設置する必要が生じる。この壁部１２の設置を含めた舶用スラスタ装置の製作にあたっては、多大な費用、工数、時間を要することとなるため、この改善が強く要請されている。なお、フレキシブルカップリングを水平軸型とした場合も同様にして、中間軸の横振動を抑えるために中間軸受を設け、中間軸受を固定するために水平に延びる壁部や床部を設置する必要が生じるおそれがある。

そこで本発明は、全長が長くても振動が発生しないフレキシブルカップリング構造及びそれを備える舶用スラスタ装置を提供することを目的としている。

本発明は前述した事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係るフレキシブルカップリング構造は、駆動軸と被動軸とを連結する金属ばね式又はゴム式カップリング構造において、駆動軸側の回転軸部材と被動軸側の回転軸部材との間に介在して金属ばね又はゴムからなる撓み材の撓み中心の位置に、ラジアル球面軸受をその回転中心が位置するように組込み、駆動軸側の前記回転軸部材又は被動軸側の前記回転軸部材が前記ラジアル球面軸受に支持され、前記撓み中心を基準として駆動軸側の前記回転軸部材が被動軸側の前記回転軸部材に対して相対的に傾斜することができることを特徴としている。

これにより、不釣合い力が発生してもこれに伴い生じる荷重がラジアル球面軸受により支持される。このように回転中の横振れ荷重が支持されるため、全長が長くても、また駆動軸が中高速回転数で回転していても、横振動の発生を抑えることができる。このラジアル球面軸受の回転中心は撓み材の撓み中心と一致しているため、不釣合い力を受けつつ相対的な平行変位や傾斜変位を行うことができる。

前記ラジアル球面軸受を装着するための軸受支持部が駆動軸側の前記回転軸部材及び被動軸側の前記回転軸部材のうちのいずれか一方に固定され、前記ラジアル球面軸受に支持される軸受用支持軸がその他方に固定されていてもよい。これにより、ラジアル球面軸受を利用した横振れ荷重の支持が実現される。なお、軸受支持部及び軸受用支持軸をそれぞれいずれの回転軸部材に固定するのかは仕様に応じて適宜選択され得る。

駆動軸側の前記回転軸部材又は被動軸側の前記回転軸部材は、本体部と、前記撓み材と組合されるとともに前記軸受支持部又は前記軸受用支持軸が固定される分割端部とを備え、前記本体部と前記分割端部とをリーマボルトを含む継手ボルトで締結することにより一体化してなる構成であってもよい。これにより、駆動軸側の回転軸部材及び被動軸側の回転軸部材のうちの一方の回転軸部材において、撓み材及びラジアル球面軸受と組合される側の端部のみを分離可能となる。このため、分割端部を本体部に締結して上記一方の回転軸部材を一体化する前の段階で、フレキシブルカップリング構造の組付けが適切であるか否かを確認する作業を行うことができる。

前記金属ばね式又はゴム式フレキシブルカップリング構造は垂直軸型であり、前記ラジアル球面軸受は負荷容量の大きなものであり、ラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持可能であってもよい。これにより、ラジアル球面軸受によりスラスト方向の荷重も支持され、構造を簡略化することができる。

前記金属ばね式又はゴム式フレキシブルカップリング構造は垂直軸型であり、前記撓み材の撓み中心の位置に、スラスト球面軸受をその回転中心が位置するように組込み、駆動軸側の前記回転軸部材又は被動軸側の前記回転軸部材が前記ラジアル球面軸受及び前記スラスト球面軸受に支持されていてもよい。これにより、スラスト球面軸受の回転中心が撓み材の撓み中心と一致しているため、不釣合い力を受けつつ相対的な平行変位や傾斜変位を行うことができる。また、フレキシブルカップリング構造の重量をスラスト球面軸受で受けることができる。

前記スラスト球面軸受を装着する軸受支持部が駆動軸側の前記回転軸部材及び被動軸側の前記回転軸部材のうちのいずれか一方に固定され、前記スラスト球面軸受に支持される軸受用支持軸がその他方に固定されていてもよい。これにより、スラスト球面軸受を利用したスラスト方向の荷重の支持が実現される。なお、軸受支持部及び軸受用支持軸をそれぞれいずれの回転軸部材に固定するのかは仕様に応じて適宜選択され得る。

前記ラジアル球面軸受が前記スラスト球面軸受を装着するための軸受支持部に装着され、前記ラジアル球面軸受に支持される軸受用支持軸の先端部が前記スラスト球面軸受に支持されていてもよい。これにより、スラスト球面軸受とラジアル球面軸受との間で軸受支持部及び軸受用支持軸が共用される。このため、構造を簡略化することができ、またユニット化された２つの軸受を容易に同時に着脱可能となる。

駆動側軸の前記回転軸部材と被動側軸の前記回転軸部材との間に介在するスペーサを備え、該スペーサは駆動軸側の前記回転軸部材に対しては被動軸側の回転軸部材として機能し、被動軸側の前記回転軸部材に対しては駆動軸側の回転軸部材として機能し、駆動軸側の前記回転軸部材と前記スペーサとの間に第１の前記撓み材が介在し、該第１の撓み材の撓み中心の位置にその回転中心が位置するよう組込まれた第１の前記ラジアル球面軸受が駆動軸側の前記回転軸部材又は前記スペーサに支持され、前記スペーサ及び被動軸側の前記回転軸部材の間に第２の前記撓み材が介在し、該第２の撓み材の撓み中心の位置にその回転中心が位置するよう組込まれた第２の前記ラジアル球面軸受が前記スペーサ又は被動軸側の前記回転軸部材に支持され、前記スラスト球面軸受が前記第１のラジアル球面軸受及び前記第２のラジアル球面軸受のうちのいずれか一方に組込まれていてもよい。これにより、例えば駆動軸が被動軸に対して上方に配置された場合にスラスト球面軸受を第２ラジアル球面軸受に組込むと、スペーサの重量をスラスト球面軸受で受け、更にその重量を被動軸で受けることができる。

前記ラジアル球面軸受は球面滑り軸受又は球面転がり軸受であってもよいし、前記スラスト球面軸受は球面滑り軸受又は球面転がり軸受であってもよい。球面滑り軸受や球面転がり軸受は多量生産可能な汎用品であるため、これらの採用によりフレキシブルカップリング構造の製作や保守点検に要する費用が嵩むのを避けることができる。また、前記撓み材はディスク状の板ばね、格子状の板ばね又はタイヤ形のゴムであってもよい。

本発明に係る舶用スラスタ装置は、前述したフレキシブルカップリング構造を備え、該フレキシブルカップリング構造を介し、原動機に設けた前記駆動軸に発生する回転がスラスタに設けた前記被動軸に伝達されるよう構成されていることを特徴としている。

これにより、前述したようにフレキシブルカップリング構造における横振動の発生を抑えることができ、舶用スラスタ装置に中間軸受を設ける必要やこれを固定するための壁部や床部を設置する必要がなくなる。

このように本発明によれば、全長が長くてもフレキシブルカップリング構造の横振動の発生を抑えることができ、これを支持する中間軸受を固定するための壁部や床部を設置する必要がなくなる。このため、フレキシブルカップリング構造及びそれを備える舶用スラスタ装置の製作に要する費用や工数や時間を低減することができ、また、壁部や床部を設置すべく確保されていたスペースを他の目的に有効利用することができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る水平軸型のフレキシブルカップリング構造の断面図である。図１に示すフレキシブルカップリング構造１５は、駆動軸１３と被動軸１４とを連結して駆動軸１３の回転を被動軸１４に伝達するものであり、駆動軸１３及び被動軸１４とともに軸方向を略水平に向けるようにして配置されている。なお、このフレキシブルカップリング構造１５を舶用スラスタ装置に適用した場合、駆動軸１３は電動機やディーゼルエンジン等の原動機（図示せず）と連結されて原動機の出力軸として機能し、被動軸１４は被動機であるスラスタ（図示せず）と連結されてスラスタの入力軸として機能する。原動機が作動すると、駆動軸１３には例えば１分当たり数百回転又はそれ以上の回転数の回転が発生し、その回転がフレキシブルカップリング構造１５を介して被動軸１４に伝達され、スラスタのプロペラ（図示せず）が回転駆動される。舶用スラスタ装置では原動機とスラスタとが離れて配置される傾向にあるため（例えば十メートル）、この間に介在するフレキシブルカップリング構造１５の全長もこれに伴い比較的長寸となる。

このフレキシブルカップリング構造１５は、主として、左側から順に駆動軸側ハブ１６、第１ディスクエレメント１７、スペーサ１８、第２ディスクエレメント１９、及び被動軸側ハブ２０を備えており、駆動軸１３の回転がこの順で伝達されていく。該構造１５の軸長を長くする場合には、中間部のスペーサ１８の軸長を長くすることによって対処される。本発明によれば後述するように横振動の発生を抑えることができるため、スペーサ１８は専用の中間軸受により支持されてはおらず、駆動軸１３及び被動軸１４を介して原動機及び被動機に回転可能に支持された状態となっている。

このように長寸となるスペーサ１８は軸方向中央側の本体部２１、及び両端側の分割端部２２，２３の合計３個の部品からなり、各分割端部２２，２３が本体部２１にリーマボルト２４等の複数の継手ボルトで締結されることで一体のスペーサ１８が構成される。この一体化された状態では、３個の部品の各軸心１８Ａが同一直線上に位置する。左側分割端部２２の左端部、すなわち軸方向に関して駆動軸側ハブ１６と対向する側の端部には、その外周面から径方向外側に突出する円環状のフランジ部２５が形成されている。右側分割端部２３にも同様のフランジ部２６が形成され、このフランジ部２６は被動軸側ハブ２０と対向している。

駆動軸側ハブ１６は両端が開口する円筒状に形成され、駆動軸１３の右端部がこの駆動軸側ハブ１６の内部に嵌め込まれている。駆動軸側ハブ１６はキー２７で駆動軸１３と締結され、その軸心を駆動軸１３の軸心１３Ａと一致させた状態で駆動軸１３と一体的に回転する。駆動軸側ハブ１６の右端部、すなわち軸方向に関してスペーサ１８と対向する側の端部には、外周面から径方向外側に突出する円環状のフランジ部２８が形成されている。被動軸側ハブ２０もこれと同様、その内部に被動軸１４の左端部が嵌め込まれてキー２９で被動軸１４と締結されており、その軸心を被動軸１４の軸心１４Ａと一致させた状態で被動軸１４と一体的に回転する。被動軸側ハブ２０の左端部、すなわち軸方向に関してスペーサ１８と対向する側の端部にも前述同様のフランジ部３０が形成されている。なお、駆動軸側ハブ１６及び被動軸側ハブ２０の各軸心については便宜的に符号１３Ａ，１４Ａを付して説明する。

第１ディスクエレメント１７は、駆動軸側ハブ１６のフランジ部２８と、左側分割端部２２のフランジ部２５との間に介在し、駆動軸側ハブ１６の回転をスペーサ１８に伝達することができる。第２ディスクエレメント１９は、右側分割端部２３のフランジ部２６と、被動軸側ハブ２０のフランジ部３０との間に介在し、スペーサ１８の回転を被動側軸ハブ２０に伝達することができる。このようにフレキシブルカップリング構造１５の中間部をなすスペーサ１８は、駆動軸側ハブ１６に対してはこの駆動軸側ハブ１６から回転が伝達される被動軸側の回転軸部材として機能し、被動軸側ハブ２０に対してはこの被動軸側ハブ２０へと回転を伝達する駆動軸側の回転軸部材として機能することとなる。

第１及び第２ディスクエレメント１７，１９は、軸方向に対称に配置されているものの互いの構造は同一となっている。このため、ここでは２つを代表して第１ディスクエレメント１７を中心として説明し、第２ディスクエレメント１９については同一の符号を付して重複説明を省略する。

図２は図１に示すフレキシブルカップリング構造１５の分解斜視図である。なお、図２では後述するラジアル球面軸受に関する構成の図示を省略している。図１及び図２に示すように、第１ディスクエレメント１７は複数枚の金属製板ばね３１を軸方向に重ねて構成されている。各板ばね３１は、その中央部に円形状の貫通孔を有したドーナツディスク状に形成されており、互いに重ねられた状態で偶数組（本実施形態では６組）のボルト３２及びナット３３でフランジ部２８，２５に締結される。このボルト３２の挿通のため、板ばね３１と各フランジ部２８，２５とには軸方向に互いに連通する偶数個（本実施形態では６個）のボルト孔３４〜３６が貫通形成されている。駆動軸側ハブ１６のフランジ部２８には、互いに同数（本実施形態では３個）の小径ボルト孔３５と大径ボルト孔３６とが周方向に交互に配置されている。左側分割端部２２のフランジ部２５にも同様にして小径ボルト孔３５及び大径ボルト孔３６が形成されている。なお、板ばね３１の外形輪郭は、図２の例示によればボルト孔３４の個数に応じて六角形状となっているが、その他の多角形状又は円形状となっていてもよい。

図１に戻り、駆動軸側ハブ１６の各小径ボルト孔３５は板ばね３１のボルト孔３４を介して左側分割端部２２の大径ボルト孔３６にそれぞれ連通され、駆動軸側ハブ１６の各大径ボルト孔３６は板ばね３１のボルト孔３４を介して左側分割端部２２のフランジ部２５の小径ボルト孔３５にそれぞれ連通される。そして、各ボルト３２はそれぞれ、小径ボルト孔３５から挿通され、各板ばね３１のボルト孔３４を通って大径ボルト孔３６へと挿通される。これにより第１ディスクエレメント１７が２つのフランジ部２８，２５の間に挟まれるが、第１ディスクエレメント１７と各フランジ部２８，２５との間にはそれぞれワッシャ３９，３９を介在させている。ボルト３２の頭部は小径ボルト孔３５の開口周縁部に当接して支持され、この状態においてボルト３２の先端部は大径ボルト孔３６から外側へ僅かに突出する。ボルト３２の先端部には、大径ボルト孔３６の外側からオーバーロードワッシャ４０を介在させてナット３３が締め付けられる。オーバーロードワッシャ４０の外径は大径ボルト孔３６の内径よりも小さいため、大径ボルト孔３６内にオーバーロードワッシャ４０が受容され、オーバーロードワッシャ４０のうちナット３３とは反対側の端面は上記ワッシャ３９に当接する。そして、オーバーロードワッシャ４０の外周面と大径ボルト孔３６の内周面との間には軸方向に見て円環状の遊び空間４１が形成される。

このように組み付けられた第１ディスクエレメント１７は、ボルト３２及びナット３３によって両フランジ部２８，２５に対して位置決めされる。この状態において、第１ディスクエレメント１７は、自身の軸心上の所定位置Ｏを中心にした側面視円弧状の軌跡Ｒに沿って撓み変形可能となっている。なお、以下ではこの位置を「撓み中心Ｏ」と呼んで説明する。この変形時においてもボルト３２の頭部からナット３３までの長さが変更されることはないが、これらボルト３２及びナット３３は駆動軸側ハブ１６及びスペーサ１８に対して遊び空間４１を利用して相対変位可能となっており（図７及び図８参照）、これにより第１ディスクエレメント１７は滑らかに撓み変形することができる。そして、第１ディスクエレメント１７はこの撓んだ状態においても自身に伝達される引っ張り荷重によって駆動軸側ハブ１６の回転をスペーサ１７に伝達することができる。

なお、第２ディスクエレメント１９も同様にして組み付けられており、その軸心上の撓み中心Ｏを中心にして撓み変形可能となり、この変形した状態でスペーサ１８の回転を被動軸側ハブ２０に伝達することができる。

そして、本フレキシブルカップリング構造１５は、第１及び第２ディスクエレメント１７，１９の内方に組込まれたラジアル球面軸受４２，４２を備えている。まず、第１ディスクエレメント１７の内方に組み込まれた軸受について説明する。

ラジアル球面軸受４２は、球面状の内面を有した外輪４３と、この外輪４３の径方向内側に収容されて球面状の外面を有した内輪４４とを備える球面滑り軸受であり、このように多量生産可能な汎用品を採用することによりフレキシブルカップリング構造１５の製作や保守点検に要する費用が嵩むのを避けることができる。外輪４３の内面と内輪４４の外面とは互いに近接対向する摺動面をなしており、内輪４４は外輪４３に対してこの球状の摺動面に沿って回転可能（滑動可能）となっている。また、このラジアル球面軸受４２はこれら摺動面に作動潤滑油を供給する必要のない無給油軸受となっている。本フレキシブルカップリング構造１５においては撓み材であるディスクエレメント１７，１９にも作動潤滑油を供給する必要がないため、構造全体がオイルレス型となり維持管理に要する費用や労力を低減することができる。

外輪４３の外形は円筒状となっており、この外輪４３を円筒状の軸受支持部４５の内部に嵌め合わせることによりラジアル球面軸受４２が軸受支持部４５に装着されている。軸受支持部４５は、駆動軸側ハブ１６の内周側に形成された段部に支持されて駆動軸側ハブ１６に対して位置決めされ、この状態で駆動軸１３の右端部に複数のボルト４６で締結される。これによりラジアル球面軸受４２は駆動軸側ハブ１６に固定され、その回転中心（滑動中心）の位置が駆動軸１３及び駆動軸側ハブ１６の軸心１３Ａと一致するようにして組込まれる。更に、ラジアル球面軸受４２は、その回転中心の位置が第１ディスクエレメント１７の撓み中心Ｏと一致するようにしてフレキシブルカップリング１５に組込まれるようになっている。

内輪４４は円筒状の内部空間を有し、内輪４４にはこの内部空間に嵌め合わされるようにして軸受用支持軸４７が装着される。軸受用支持軸４７は円盤状の蓋部４８の中心から突設されている。蓋部４８は軸受用支持軸４７が突出する側と反対側の面から突出する円環状のリブ４９を有しており、このリブ４９を左側分割端部２２に嵌め合わせることにより左側分割端部２２に対して位置決めされる。蓋部４８はこの状態で左側分割端部２２に複数のボルト５０で締結され、これにより軸受用支持軸４７はその軸心が左側分割端部２２の軸心１８Ａと一致するようにして組み付けられる。なお、軸受用支持軸４７は、蓋部４８と予め別部品として形成した後に溶接等の接合工程を経て蓋部４８と一体化されてもよく、単一の金属部品に削り出し加工を施すなどして蓋部４８と一体形成されてもよい。

軸受用支持軸４７を内輪４４に装着すると、駆動軸側ハブ１６とスペーサ１８とは、ラジアル球面軸受４２の内輪４４が外輪４３に対して滑動することによって互いに傾斜可能となるよう連結される。このとき、ラジアル球面軸受４２の回転中心が撓み中心Ｏと一致しているため、駆動軸側ハブ１６とスペーサ１８とは撓み中心Ｏの位置を中心として傾斜し、互いの軸心１３Ａ，１８Ａの傾斜角度を変更させる。

このように、第１ディスクエレメント１７の撓み中心Ｏの位置とラジアル球面軸受４２の回転中心の位置とが互いに一致していることにより、スペーサ１８に対して不釣合いに起因する不釣合い力が発生しても、その荷重がラジアル球面軸受４２で支持される。このように回転中の横振れ荷重を支持することができるため、スペーサ１８の横振動が発生しなくなる。また、ラジアル球面軸受４２の回転中心が第１ディスクエレメント１７の撓み中心Ｏと一致しているため、この第１ディスクエレメント１７は、不釣合い力を受けつつ相対的な平行変位や傾斜変位を行うことが可能となる。

スペーサ１８は本体部２１と左側分割端部２２と分離されるため、比較的長寸で重量が大きい本体部２１が存在しない状態で軸受用支持軸４７をラジアル球面軸受４２に装着させることができる。そして、これらの両部材４５，４７の組付けを完了した後に、左側分割端部２２を本体部２１と連結して長寸のスペーサ１８を一体化することができ、フレキシブルカップリング構造１５の組立作業の労力を軽減することができる。なお、スペーサ１８は中空でありその重量が小さいため、フレキシブルカップリング構造１５の組立作業の労力を軽減することができ、また原動機の回転起動トルクを小さくすることができる。

ラジアル球面軸受４２を組込むに際してはこのような構成には限定されず、軸受支持部４５は駆動軸側ハブ１６に締結されてもよい。さらには、軸受支持部４５が左側分割端部２２に締結されるとともに軸受用支持軸４７が蓋部４８を介して駆動軸１３又は駆動軸側ハブ１６に締結されてもよい（第３実施形態参照）。

また、第２ディスクエレメント１９の内方にも同様にしてラジアル球面軸受４２が組込まれ、これにより前述同様の作用効果を奏する。なお、図１にはラジアル球面軸受４２を装着するための軸受支持部４５が被動軸１４に締結されて軸受用支持軸４７が蓋部４８を介して右側分割端部２３に締結される場合を例示しているが、軸受支持部４５は被動軸側ハブ２０に締結されてもよい。また、軸受支持部４５が右側分割端部２３に締結されるとともに軸受用支持軸４７が蓋部４８を介して被動軸１４又は被動軸側ハブ２０に締結されてもよい（第３実施形態参照）。

そして、上記構成のフレキシブルカップリング構造１５を、舶用スラスタ装置等のように原動機と被動機とが互いに水平方向に離れていてその原動機が中高速回転数で運転されるような装置に適用する場合には、スペーサ１８が長寸となってもその横振動の発生が抑えられ、スペーサ１８を専用の中間軸受で支持する必要がなくなる。つまり、このような中間軸受を設ける必要や、中間軸受を固定するための壁部や床部を設置する必要がなくなるため、舶用スラスタ装置等の装置を製作するにあたり費用や工数や時間を低減することができ、また壁部や床部を設置すべく確保されていたスペースを他の目的で有効利用することができるようになる。

［第２実施形態］
図３は本発明の第２実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造６５を備える舶用スラスタ装置５１の正面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３に示す舶用スラスタ装置５１は、例えば電動機やディーゼルエンジン等の原動機５２と、被動機であるスラスタ５３と、これら原動機５２及びスラスタ５３の間に介在するフレキシブルカップリング構造６５とを備えて構成されている。原動機５２はスラスタ５３に対して鉛直上側に離れて配置されており、フレキシブルカップリング構造６５は原動機５１とスラスタ５３との間を略鉛直方向に延びるようにして配置されている。この舶用スラスタ装置５１によれば、原動機５２が作動すると、原動機５２に回転可能に連結された駆動軸１３に回転が発生し、その回転がフレキシブルカップリング構造６５を介して被動軸１４に伝達される。被動軸１４はスラスタ５３に回転可能に連結されてスラスタ５３の入力軸として機能しており、この被動軸１４の回転に基づきスラスタ５３のプロペラ５４が回転駆動される。このフレキシブルカップリング構造６５も第１実施形態と同様にして振動の発生を抑えるように構成されていることから、この舶用スラスタ装置５１においてもその製作に要する費用や工数や時間を低減することができ、従前確保されていたスペースを有効利用可能となる。

図４は図３に示すフレキシブルカップリング構造６５の断面図である。このフレキシブルカップリング構造６５は、駆動軸１３及び被動軸１４とともに軸方向を略鉛直に向けるようにして配置され、主として、上側から順に駆動軸側ハブ１６、第１ディスクエレメント１７、スペーサ１８、第２ディスクエレメント１９、及び被動軸側ハブ２０を備えており、駆動軸１３の回転がこの順で伝達されていく。つまり、本実施形態のスペーサ１８も、駆動軸側ハブ１６に対しては被動軸側の回転軸部材として機能し、被動軸側ハブ２０に対しては駆動軸側の回転軸部材として機能することとなる。また、このスペーサ１８も本体部２１に２つの分割端部をリーマボルト２４等の複数の継手ボルトで締結することによって一体化されてなるが、動力伝達の上流側か否かに基づいて２つの分割端部のうちの上側分割端部には第１実施形態の左側分割端部と同一の符号２２を付し、下側分割端部には第１実施形態の右側分割端部と同一の符号２３を付している。

第１ディスクエレメント１７の内方には第１実施形態と同様にしてラジアル球面軸受４２が組込まれている。第２ディスクエレメント１９は第１ディスクエレメント１７に対して鉛直下側に配置されており、その内方にはラジアル球面軸受４２とともにスラスト球面軸受６６が組込まれている。

この鉛直下側のラジアル球面軸受４２は、円筒状の軸受支持部６７の内部にその外輪４３を嵌め合わせることによって装着されており、軸受支持部６７は被動軸１４の上端部に複数のボルト６８で締結されている。ラジアル球面軸受４２の内輪４４には軸受用支持軸６９が装着されており、この軸受用支持軸６９は蓋部７０を介して下側分割端部２３に複数のボルト７１で締結されている。

スラスト球面軸受６６は、球面状の内面を有した外輪７２と、この外輪７２に対して軸方向上側且つ径方向内側に配置されて球面状の外面を有した内輪７３とを備える球面滑り軸受であり、多量生産可能な汎用品である球面滑り軸受の採用によってフレキシブルカップリング構造６５の製作や保守点検に要する費用が嵩むのを避けることができる。外輪７２の内面と内輪７３の外面とは互いに近接対向する摺動面をなしており、内輪７３は外輪７２に対して球状の摺動面に沿って回転可能（滑動可能）となっている。また、スラスト球面軸受６６は無給油軸受であり、これによりフレキシブルカップリング構造６５の維持管理に要する費用や労力を低減することができる。

本実施形態では、ラジアル球面軸受４２及びスラスト球面軸受６６を装着するための軸受支持部６７がこれら２つの軸受４２，６６の間で共用され、軸受支持部６７の内部においてスラスト球面軸受６６は、ラジアル球面軸受４２に対して被動軸１４の端面と接近する奥側（ここでは下側）に配置されている。具体的には、スラスト球面軸受６６の外輪７２の外形は円筒状となっており、外輪７２を上記軸受支持部６７の内部に嵌め合わせることによってスラスト球面軸受６６が軸受支持部６７に装着されている。これによりスラスト球面軸受６６は、その回転中心（滑動中心）の位置が被動軸１４の軸心１４Ａと一致するようにしてフレキシブルカップリング構造６５に組込まれる。軸受支持部６７の奥側の内面には径方向内側に突出する突起７４が形成されており、スラスト球面軸受６６の外輪７２はこの突起７４のうち、軸受支持部６７の内部空間に面する上端面に支持されている。このように外輪７２が突起７４に支持されることにより、スラスト球面軸受６６が軸受支持部６７に対してその軸方向に関して位置決めされる。

スラスト球面軸受６６の内輪７３は外輪７２に対して上側に配置され、この内輪７３の上側にはラジアル球面軸受４２の内輪４４が支持されている。これによりラジアル球面軸受４２が、スラスト球面軸受６６を介し、軸受支持部６７に対してその軸方向に関して位置決めされる。このように、ラジアル球面軸受４２の内輪４４とスラスト球面軸受６６の内輪７３とは軸方向に並んで配置されることとなる。軸受用支持軸６９は、蓋部７０に接近する側である上側からラジアル球面軸受４２の内輪４４に装着され、その先端部がスラスト球面軸受６６の内輪７３の内部空間に嵌め合わされている。ここで、スラスト球面軸受６６の内輪７３の内径はラジアル球面軸受４２の内輪４４の内径よりも小さく、軸受用支持軸６９は先端側の外径が小さい段付き円筒状に形成されており、この段差部分がスラスト球面軸受６６の内輪７３の上面に支持されている。このように本実施形態では、ラジアル球面軸受４２及びスラスト球面軸受６６に支持される軸受用支持軸６９が、これら２つの軸受４２，６６の間で共用されている。

上記構成によれば、軸受支持部６７における被動軸１４の端面と接近する奥側から手前の開口側に向かう順番で、スラスト球面軸受部６６及びラジアル球面軸受部４２を組込むことにより、この２つの軸受６６，４２を軸受支持部６７内でユニット化することができる。このため、２つの軸受６６，４２が軸受支持部６７に組込まれた状態で、この２つの軸受６６，４２を、蓋部７０を介してスペーサ１８側に固定される軸受用支持軸６９に対して容易に着脱することができる。すなわち、２つの軸受６６，４２を、１つずつ軸受支持部６７及び軸受用支持軸６９に対して着脱する必要がなくなる。

スラスト球面軸受６６は、被動軸１４及びスペーサ１８の各軸心１４Ａ，１８Ａが傾斜するときの交点を回転中心（滑動中心）として各軸心１４Ａ，１８Ａの傾斜角度を変更可能となっている。つまり、この回転中心が第２ディスクエレメント１９の撓み中心Ｏと一致させているため、スラスト球面軸受部６６により、被動軸１４及びスペーサ１８の各軸心１４Ａ，１８Ａの傾斜角度が変更された状態でも、スペーサ１８の重量に基づくスラスト荷重を支持することができる。

スラスト球面軸受６６にはスペーサ１８の重量が掛かるが、その重量はスラスタ５３（図３参照）により支持される。このようにスペーサ１８の荷重を、動力伝達の下流側であって鉛直下側に配置されているスラスト球面軸受６６によって保持する構成としているため、スペーサ１８の荷重が原動機５２（図３参照）には作用せず、原動機５２に標準設計品を選択して使用することができる。

具体的に言えば、例えばフレキシブルカップリング構造６５を、その伝達馬力が４５００ｋｗクラスの舶用スラスタ装置５１（図３参照）に適用する場合、スペーサ１８の寸法及び重量が相当大きくなる（例えば外径：約４００ｍｍ，軸長：約５５００ｍｍ，重量：約８００ｋｇ）。従って、スラスト球面軸受６６を駆動軸側ハブ１６とスペーサ１８との間に介在する第１ディスクエレメント１７の内方に組込むと、その重量を原動機５２側で支持しなくてはならない。他方、原動機５２の標準設計品には、このように特別に加算される重量を支持するための構造が通常は設けられておらず、スラスト球面軸受６６を上記のようにして組込んだときには原動機５２の仕様を変更する必要が生じる。本実施形態では、このような原動機５２の仕様変更を必要としない構成としているため、原動機５２の手配に要する費用が嵩むのを避けることができる。このように本実施形態によれば、スラスタ５３側で荷重を受けて原動機５２側には影響を及ぼすことのない自己負荷支持方式・自己完結型のフレキシブルカップリング構造を提供することができる。なお、スラスタ５３側は原動機５２側と比べて設計自由度が高く、この部分にはスラスト方向の荷重を保持するための構造を簡単に配置することができる。

図５は図４の部分拡大図である。ラジアル球面軸受４２の内輪４４の下端部と、スラスト球面軸受６６の内輪７３の上端部との間には、位置調整用のシム７５が挿入される。また、軸受用支持軸６９には、蓋部７０と接近する側である基端部（ここでは上端部）において外周面から径方向外側に突出する肩部７６が形成され、この肩部７６はラジアル球面軸受４２に対して上側に配置されている。この肩部７６とラジアル球面軸受４２の内輪４３の上端部との間には、位置調整用のシム７７が挿入されている。また、軸受支持部６７の突起７４の上面と、スラスト球面軸受６６の外輪７２の下端部との間には、位置調整用のシム７８が挿入される。

ラジアル球面軸受４２とスラスト球面軸受６６との間に介在するシム７５は、両軸受４２，６６の中心位置を相対的に調整して一致させるものである。これが両軸受４２，６６を組み立てるときの１番目の調整作業である。次いで、２番目の調整作業において、シム７７，７８を使用する。つまり、回転中心が一致した両軸受４２，６６を組合せてユニット化した状態で、その中心位置が第２ディスクエレメント１９の撓み中心Ｏの位置と一致するようにシム７７，７８を用いる。このようにして両軸受４２，６６が組み立てられる。このようにシム７５，７７，７８を設けることにより、スラスト球面軸受６６とラジアル球面軸受４２の各回転中心と、第２ディスクエレメント１９の撓み中心Ｏの位置とを微調整して容易に一致させることができるようになり、この調整作業を短時間で行うことができるようになる。

また、スラスト球面軸受６６の外輪７３の外周面と軸受支持部６７の内周面との間には隙間部７９が形成されている。この隙間部７９を形成することにより、不釣合い力はラジアル球面軸受４２で支持されるようになり、スラスト球面軸受６６で支持する構成とはならない。従って、スラスト球面軸受６６はフレキシブルカップリング構造６５のスペーサ１８の重量のみを受けることとなる。

なお、後述する他の実施形態においてスラスト球面軸受を備えたフレキシブルカップリング構造を示す場合、それには図５に示すものと同様の構成が採用されているものとし、その構成に関する説明及び図示を省略する。

次に、図６を参照してフレキシブルカップリング構造６５の組付けが適切であるか否かを確認する作業について説明する。この「組付けが適切であるか否かを確認する」とは、被動軸１４の軸心１４Ａ及びスペーサ１８の軸心１８Ａのそれぞれの傾斜角度を変更しても、ラジアル球面軸受４２の回転中心、スラスト球面軸受６６の回転中心、及び第２ディスクエレメント１９の撓み中心の各位置が互いに一致する状態となっているか否かを確認する、ことを指している。万が一、第２ディスクエレメント１９の撓み中心と、軸受４２，６６の回転中心とが一致していない場合には、コゼたりして滑らかに作動せず、軸受４２，６６の焼き付き等を招く可能性もある。

この確認作業や各中心位置を一致させる調整作業は、被動軸側ハブ２０と第２ディスクエレメント１９と軸受４２，６６とスペーサ１８とを組み付けた状態としてスペーサ１８を被動軸側ハブ２０に対して相対的に揺動させることによって行われ得る。この確認作業及び調整作業を、例えば図４に示すように本体部２１と分割端部２２，２３とを連結した段階で行おうとすると、寸法も重量も大きいスペーサ１８全体を揺動させる必要があり、確認作業及び調整作業に多大な労力と時間を要する。

これに対し、図６に示すように、スペーサ１８の分割端部２３を本体部２１に連結する前の段階においては、本体部２１が存在せず、被動軸側ハブ２０と軸受４２，６６と第２ディスクエレメント１９と下側分割端部２３のみからなる軽量かつコンパクトな組立品が構成される。この状態であれば軸受４２，６６を組込んだ後に簡単に手で下側分割端部２３を揺動させることができ、軸受４２，６６の各回転中心と第２ディスクエレメント１９の撓み中心とが一致しているか否かを確認することができる。また、このように手で作業を簡単に行えるようになるため、作業者は下側分割端部２３を動かしたときに伝わる感触等に基づいてフレキシブルカップリング構造６５が適切に組付けられているか否かを容易に判断することができる。このようにして、上記確認作業や調整作業を確実且つ短時間で行うことができる。なお、第１ディスクエレメント１７及び上側のラジアル球面軸受４２においても、同様にしてこのような確認作業や調整作業を確実且つ短時間で行うことができる。そして、前述した焼き付き等を未然に防ぐことができ、フレキシブルカップリング構造６５の耐用期間が短くなるのを防ぐことができる。

次に、図７及び図８を参照して駆動軸１３及び被動軸１４の間で相対変位が生じた場合のフレキシブルカップリング構造６５の動作について説明する。

図７は図４に示すフレキシブルカップリング構造６５に連結された被動軸１４が駆動軸１３に対して平行変位している状態を示す断面図である。このとき、駆動軸１３の軸心１３Ａ及び被動軸１４の軸心１４Ａは、それぞれ鉛直軸線Ｓと平行になっているものの、所定距離δだけ互いに隔てて位置している。この場合であっても、各ディスクエレメント１７，１９がそれぞれ撓み、スペーサ１８は鉛直軸線Ｓに対して上記距離δ及び自身の軸長に基づく所定角度θ１だけ傾斜する。この撓んだ状態においても第１ディスクエレメント１７を介して駆動軸側ハブ１６の回転がスペーサ１８に伝達され、第２ディスクエレメント１９を介してスペーサ１８の回転が被動軸側ハブ２０に伝達される。このため、原動機５２（図３参照）が発生する回転は、フレキシブルカップリング構造６５を介してスラスタ５３（図３参照）に滑らかに伝達される。

図８は図４に示すフレキシブルカップリング構造６５に連結された駆動軸１３が被動軸１４に対して傾斜変位（角度変位）している状態を示す断面図である。スペーサ１８の軸心１８Ａは鉛直軸線Ｓに平行となっており、駆動軸１３の軸心１３Ａは鉛直軸線Ｓに対して所定角度θ２だけ傾斜し、被動軸１４の軸心１４Ａは鉛直軸線Ｓに対して所定角度θ３だけ傾斜している。この場合であっても、各ディスクエレメント１７，１９がそれぞれ撓んで上記角度θ２，θ３の変位がそれぞれ吸収される。この撓んだ状態においても第１ディスクエレメント１７を介して駆動軸側ハブ１６の回転がスペーサ１８に伝達され、第２ディスクエレメント１９を介してスペーサ１８の回転が被動軸側ハブ２０に伝達される。このため、原動機５２（図３参照）が発生する回転は、フレキシブルカップリング構造６５を介してスラスタ５３（図３参照）に滑らかに伝達される。

［第３実施形態］
図９は本発明の第３実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造８５の断面図である。ここでは図４に示す第２実施形態との相違点を中心にして説明する。図９に示すフレキシブルカップリング構造８５の第１ディスクエレメント１７の内方には、ラジアル球面軸受４２が組込まれている。このラジアル球面軸受４２を装着するための軸受支持部４７はスペーサ１８をなす上側分割端部２２に固定されており、このラジアル球面軸受４２により支持される軸受用支持軸４７は蓋部４８を介して駆動軸１３の下端部に締結されて駆動軸側ハブ１６に固定されている。図４と併せて参照すると、軸受支持部４５及び軸受用支持軸４７をそれぞれ駆動軸側ハブ１６及びスペーサ１８のいずれに固定するのかについては、適宜選択可能である。

また、第２ディスクエレメント１９の内方にはラジアル球面軸受４２とスラスト球面軸受６６が組込まれている。これら軸受４２，６６を装着するための軸受支持部８６は、スペーサ１８をなす下側分割端部２３に固定されている。これら軸受４２，６６により支持される軸受用支持軸８７は蓋部８８を介して被動軸１４に固定されている。なお、スラスト球面軸受６６がラジアル球面軸受４２に対して奥側（ここでは上側）に配置されるようにして、軸受支持部８６に各軸受４２，６６が装着されている。

下側分割端部２３の下端部には、径方向内側に突出する突起８９が形成され、この突起８９により囲まれた円形状の孔９０が形成されている。軸受支持部８６の上端部にはその外周面から径方向外側に突出するフランジ部９１が形成されている。軸受支持部８６は、その上端部を突起８９内側の孔９０内に受容させ、そのフランジ部９１を突起８９の下面に支持させることによって下側分割端部２３に対して位置決めされ、この状態で複数のボルト９２で下側分割端部２３に締結されている。蓋部８８は被動軸側ハブ２０の内周側に形成された段部に支持されて被動軸側ハブ２０に対して位置決めされ、この状態で被動軸１４の上端部に複数のボルト９３で締結されている。

このように本実施形態においても、ラジアル球面軸受４２とスラスト球面軸受６６との間で軸受支持部８６及び軸受用支持軸８７が共用されている。このため、鉛直下側に配置されるラジアル球面軸受４２のさらに下側に止め輪９４で位置決め保持すれば、２つの軸受４２，６６を軸受支持部８６内でユニット化することができる。

［第４実施形態］
図１０は本発明の第４実施形態に係る水平軸型のフレキシブルカップリング構造９５の断面図である。図１に示す第１実施形態と対比すると、図１０に示すフレキシブルカップリング構造９５においては、各ディスクエレメント１７，１９の内方に組込まれたラジアル球面軸受９６が球面転がり軸受となっている。球面転がり軸受も多量生産可能な汎用品であり、これを採用することによってフレキシブルカップリング構造９５の製作や保守点検に要する費用が嵩むのを避けることができる。なお、球面滑り軸受を球面転がり軸受に替えても、横振れ荷重は上記実施形態と同様にして支持され得る。

［第５実施形態］
図１１は本発明の第５実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造１０５の断面図である。図４に示す第２実施形態と対比すると、図１１に示すフレキシブルカップリング構造１０５においては、第１ディスクエレメント１７の内方に組込まれたラジアル球面軸受１０６と、第２ディスクエレメント１９の内方に組込まれたラジアル球面軸受１０６及びスラスト球面軸受１０７とがそれぞれ球面転がり軸受となっている。このため、横振れ荷重やスラスト方向の荷重が支持され得るとともに、フレキシブルカップリング構造１０５の製作や保守点検に要する費用が嵩むのを避けることができる。

［第６実施形態］
図１２は本発明の第６実施形態に係るフレキシブルカップリング構造１１５の外観を部分的に示す斜視図、図１３は図１２に示すフレキシブルカップリング構造１１５の断面図である。ここでは本実施形態のフレキシブルカップリング構造１１５を水平軸型とした場合について説明するが、垂直軸型とすることも可能である。

図１２には、本フレキシブルカップリング構造１１５のうち駆動軸（図示せず）に連結される駆動軸側ハブ１１６と、第１板ばね１１７と、スペーサ１１８を構成する左側分割端部１２２とが示されている。図１３には、本フレキシブルカップリング構造１１５のうちスペーサ１１８を構成する本体部１２１及び右側分割端部１２３と、第２板ばね１１９と、被動軸１４に連結される被動軸側ハブ１２０とが示されている。図１３に示すようにスペーサ１１８は本体部１２１と右側分割端部１２３とリーマボルト１２４で互いに連結され、図示省略するが本体部１２１は左側分割端部１２２（図１２参照）とも同様にして連結可能となっている。

図１２に示すように、第１板ばね１１７は金属製の所謂格子状板ばねであり、駆動軸側ハブ１１６と左側分割端部１２２との間を掛け渡すようにして設けられており、全体として周方向に連続している。そして、この第１板ばね１１７は駆動軸側ハブ１１６及び左側分割端部１２２の双方に連結されており、上記実施形態の第１ディスクエレメント１７と同様にして撓み変形可能となっている。この撓んだ状態においても駆動軸側ハブ１１６の回転がスペーサ１１８に伝達されるようになっている。この第１板ばね１１７の外周側を覆ってカバー部材１３１が設けられており、図１２ではカバー１３１を部分的に破断することによって第１板ばね１１７の外観を示すようにしている。第２板ばね１１９の形状及び材質は図１２に示した第１板ばね１１７と同一であり、第２板ばね１１９と右側分割端部１２３及び被動軸側ハブ１２０との組合せ方も、図１２に示した第１板ばね１１７と左側分割端部１２２及び駆動軸側ハブ１１６との組合せ方と同一である。そして、第２板ばね１１９は上記実施形態の第２ディスクエレメント１９と同様にしてその撓み中心Ｏを中心にして撓み変形可能となっており、この撓んだ状態においてもスペーサ１１８の回転が被動軸側ハブ１２０に伝達されるようになっている。また、この第２板ばね１１９の外周側を覆ってカバー部材１３１が設けられている。

図１２及び図１３に示すように、このカバー部材１３１は軸方向に分離可能な左側半体１３２及び右側半体１３３を複数のボルト１３４で締結することにより一体化される。図１２を参照すると、第１板ばね１１７を覆うカバー部材１３１の左側半体１３２は駆動軸側ハブ１１６の外周面に形成された係合し、その右側半体１３３は左側分割端部１２２の外周面に係合している。図１３を参照すると、第２板ばね１１９を覆うカバー部材１３１の左側半体１３２は右側分割端部１２３の外周面に係合し、その右側半体１３２は右側分割端部１２３の外周面に係合している。

図１３に示すように、第２板ばね１１９の内方にはラジアル球面軸受４２が組込まれている。このラジアル球面軸受４２を装着するための軸受支持部４５は被動軸側ハブ１２０の内周側に形成された段部に支持されて被動軸側ハブ１２０に対して位置決めされ、この状態で複数のボルト４６で被動軸１４の左端部に締結されている。このラジアル球面軸受４２に支持される軸受用支持軸４７は円板状の蓋部４８から突設されており、この蓋部４８は右側分割端部１２３に嵌め合わされることによって右側分割端部１２３に対して位置決めされ、この状態で複数のボルト５０で右側分割端部１２３に締結されている。このラジアル球面軸受４２の回転中心は第２板ばね１１９の撓み中心と一致されており、これにより上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。また、図示省略するが第１板ばね１１７の内方にもラジアル球面軸受４２が組込まれており同様の作用効果を奏する。

なお、図１３の例示では、フレキシブルカップリング構造１１５に組込んだラジアル球面軸受４２に球面滑り軸受を採用しているが、これに替えて球面転がり軸受を採用してもよく、さらには無給油軸受を採用することが好ましい。また、右側分割端部１２３に固定して軸受用支持軸４７を被動軸側ハブ１２０に固定してもよい。ここでは水平軸型に採用した場合を例示したが、垂直軸型に採用した場合には図４に示した第２実施形態や図１１に示した第５実施形態と同様にしてスラスト球面軸受を組込めばよい。

［第７実施形態］
図１４は本発明の第７実施形態に係るフレキシブルカップリング構造１６５の外観を部分的に示す斜視図、図１５は図１４に示すフレキシブルカップリング構造１６５の断面図である。ここでも本実施形態のフレキシブルカップリング構造１６５を水平軸型とした場合について説明するが、垂直軸型とすることも可能である。

図１４には、本フレキシブルカップリング構造１６５のうち駆動軸（図示せず）が連結される駆動軸側ハブ１６６と、第１ゴム１６７と、スペーサ１６８を構成する左側分割端部１７２とが示されている。図１５には、本フレキシブルカップリング構造１６５のうちスペーサ１６８を構成する本体部１７１及び右側分割端部１７３と、第２ゴム１６９と、被動軸１４に連結される被動軸側ハブ１７０とが示されている。図１５に示すようにスペーサ１６８は本体部１７１と右側分割端部１７３とリーマボルト１７４で互いに連結され、図示省略するが本体部１７１は左側分割端部１７２（図１４参照）とも同様にして連結可能となっている。図１４に外観を示す駆動軸側ハブ１６６から左側分割端部１７２までの構成と、図１５に断面形状を示す右側分割端部１７３から被動軸側ハブ１７０までの構成とは軸方向に関して対称に配置されているものの互いの構造が同一となっている。以下では、図１５を参照し、これら２つの部位を代表して第２ゴム１６９が配置されている側の部位に着目して説明する。

図１５に示すように、第２ゴム１６９はタイヤ形状に形成されており、その断面形状がＵ字状となっている。第２ゴム１６９の左側縁部１６９ａは、右側分割端部１７３のフランジ部１７６の外側面（ここでは左側面）に係止され、第２ゴム１６９の右側縁部１６９ｂは被動軸側ハブ１７０のフランジ部１８０の外側面（ここでは右側面）に係止されている。これにより、第２ゴム１６９はスペーサ１６８と被動軸側ハブ１７０との間に掛け渡されるようにして介在している。右側分割端部のフランジ部には、外側から円環状の固定プレート１８１が複数のボルト１８２で締結され、これにより第２ゴム１６９の左側縁部１６９ａがフランジ部１７６と固定プレート１８１との間に強固に挾持される。これと同様にして、被動軸側ハブ１７０のフランジ部１８０にも同様にして外側から円環状の固定プレート１８３が複数のボルト１８４で締結され、これにより第２ゴム１６９の右側縁部１６９ｂがフランジ部１８０と固定プレート１８３との間に強固に挾持される。なお、固定プレート１８１，１８３とフランジ部１７６，１８０とにはそれぞれ、第２ゴム１６９を挾持する部分に縁部１６９ａ，１６９ｂを受容するための円環状の受容溝１８５が形成されている。この受容溝１８５内に縁部を受容した状態でボルトで締結することにより、第２ゴムの撓み中心Ｏが所定の位置に設定されるようになる。

そして、この第２ゴム１６９の内方にはラジアル球面軸受４２が組込まれている。このラジアル球面軸受４２を装着するための軸受支持部４５は被動軸側ハブ１７０の内周側に形成された段部に支持されて被動軸側ハブ１７０に対して位置決めされ、この状態で複数のボルト４６で被動軸１４の左端部に締結されている。このラジアル球面軸受４２に支持される軸受用支持軸４７は円板状の蓋部４８から突設されており、この蓋部４８は右側分割端部１７３に嵌め合わされることによって右側分割端部１７３に対して位置決めされ、この状態で複数のボルト５０で右側分割端部１７３に締結されている。このラジアル球面軸受４２の回転中心は第２ゴム１６９の撓み中心と一致されており、これにより上記各実施形態と同様の作用効果を奏する。また、図示省略するが第１ゴム１６７（図１４参照）の内方にもラジアル球面軸受が組込まれており同様の作用効果を奏する。

なお、図１５の例示では、フレキシブルカップリング構造１６５に組込んだラジアル球面軸受４２に球面滑り軸受を採用しているが、これに替えて球面転がり軸受を採用してもよく、さらには無給油軸受を採用することが好ましい。また、右側分割端部１７３に固定して軸受用支持軸４７を被動軸側ハブ１７０に固定してもよい。ここでは水平軸型に採用した場合を例示したが、垂直軸型に採用した場合には図４に示した第２実施形態や図１１に示した第５実施形態と同様にしてスラスト球面軸受を組込めばよい。

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態は前述した構成に限定されず発明の範囲内で適宜変更可能である。

例えば、垂直軸型のフレキシブルカップリング構造の各々において、スラスト球面軸受を鉛直下側の第２ディスクエレメントの内方に組込むとしたが、鉛直上側の第１ディスクエレメントの内方に組込んでスペーサをスラスト球面軸受によって吊り下げて支持する構成としてもよい。なお、２つの軸受を装着するための軸受支持部とこれら軸受に支持される軸受用支持軸とを駆動軸側ハブとスペーサのいずれに固定するのかについては、適宜選択可能である。

また、垂直軸型のフレキシブルカップリング構造の各々において、ラジアル球面軸受の負荷容量を大きくすると、そのラジアル球面軸受によりスラスト方向の荷重も支持可能となる。これによりスラスト球面軸受の負荷容量を小さくすることや、スラスト球面軸受を省略することも可能となる。

また、各実施形態において、そのフレキシブルカップリング構造に組込まれる軸受を球面滑り軸受及び球面転がり軸受のうちのいずれか一方で統一する場合を例示したが、球面滑り軸受及び球面転がり軸受を混在させてもよい。

そして、フレキシブルカップリング構造は、スペーサを介在させて２つの撓み材を備えるものに限定されず、駆動軸側ハブと被動軸側ハブとの間に撓み材が介在する構成としてもよい。この場合にはこの単一の撓み材の内方に１つのラジアル球面軸受を組込み、必要に応じて更に１つのスラスト球面軸受を組込めばよい。

本発明に係るフレキシブルカップリング構造は、図３に示すような舶用スラスタ装置に限定されず、その他の用途にも好適に適用することができる。

以上のように、本発明に係るフレキシブルカップリング構造は、その全長が長くても振動の発生を抑えることができるという優れた効果を奏するものであり、原動機とスラスタの据付け距離が大きくなりがちで原動機が中高速回転数で運転し得る舶用スラスタ装置に適用すると有益であり、また２つの軸間で回転を伝達するための構造を必要とするその他の機械や器具や装置にも好適に適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る水平軸型のフレキシブルカップリング構造の断面図である。 図１に示すフレキシブルカップリング構造の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造を適用した舶用スラスタ装置の正面図である。 図３に示すフレキシブルカップリング構造の断面図である。 図４の部分拡大図である。 図４に示すフレキシブルカップリング構造の組付けを確認するための作業について説明する断面図である。 図４に示すフレキシブルカップリング構造において被動軸が駆動軸に対して相対的に平行変位している状態を示す断面図である。 図４に示すフレキシブルカップリング構造において駆動軸及び被動軸が角度変位している状態を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る水平軸型のフレキシブルカップリング構造の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る垂直軸型のフレキシブルカップリング構造の断面図である。 本発明の第６実施形態に係るフレキシブルカップリング構造の外観を部分的に示す斜視図である。 図１２に示すフレキシブルカップリング構造の部分断面図である。 本発明の第７実施形態に係るフレキシブルカップリング構造の外観を部分的に示す斜視図である。 図１４に示すフレキシブルカップリング構造の部分断面図である。 従来のフレキシブルカップリングの一例として示す金属ばね式フレキシブルカップリングの断面図である。 図１６に示すフレキシブルカップリングを適用した従来の舶用スラスタ装置の正面図である。

符号の説明

１３ 駆動軸
１４ 被動軸
１５ 水平軸型のフレキシブルカップリング構造
１６ 駆動軸側ハブ（駆動軸側の回転軸部材）
１７ 第１ディスクエレメント（第１の撓み材）
１８ スペーサ
１９ 第２ディスクエレメント（第２の撓み材）
２０ 被動軸側ハブ（被動軸側の回転軸部材）
２１ 本体部
２２，２３ 分割端部
２４ リーマボルト
３１ ディスク状板ばね
４２ ラジアル球面軸受
４５ 軸受支持部
４７ 軸受用支持軸
５１ 舶用スラスタ装置
５２ 原動機
５３ スラスタ
６５ 垂直軸型のフレキシブルカップリング構造
６６ スラスト球面軸受
６７ 軸受支持部
６９ 軸受用支持軸
８５ 垂直軸型のフレキシブルカップリング構造
８６ 軸受支持部
８７ 軸受用支持軸
９５ 水平軸型のフレキシブルカップリング構造
９６ ラジアル球面軸受
１０５ 垂直軸型のフレキシブルカップリング構造
１０６ ラジアル球面軸受
１０７ スラスト球面軸受
１１５ 水平軸型のフレキシブルカップリング構造
１１６ 駆動軸側ハブ（駆動軸側の回転軸部材）
１１７ 第１格子状板ばね（第１の撓み材）
１１８ スペーサ
１１９ 第２格子状板ばね（第２の撓み材）
１２０ 被動軸側ハブ（被動軸側の回転軸部材）
１２１ 本体部
１２２，１２３ 分割端部
１２４ リーマボルト
１６５ 水平軸型のフレキシブルカップリング構造
１６６ 駆動軸側ハブ（駆動軸側の回転軸部材）
１６７ 第１タイヤ形ゴム（第１の撓み材）
１６８ スペーサ
１６９ 第２タイヤ形ゴム（第２の撓み材）
１７０ 被動軸側ハブ（被動軸側の回転軸部材）
１７１ 本体部
１７２，１７３ 分割端部
１７４ リーマボルト

Claims (11)

1. 駆動軸と被動軸とを連結する金属ばね式又はゴム式フレキシブルカップリング構造において、
   前記駆動軸が固定される駆動軸側ハブと、
   前記被動軸が固定される被動軸側ハブと、
   軸方向中央側の本体部の両端に第１及び第２分割端部をそれぞれボルトで締結することにより一体化してなり、前記駆動軸側ハブと前記被動軸側ハブとの間に介在するスペーサと、
   前記駆動軸側ハブと前記スペーサの前記第１の分割端部との間に介在して前記駆動軸側ハブの回転を前記スペーサに伝達する、金属ばね又はゴムからなる第１の撓み材と、
   前記スペーサの前記第２の分割端部と前記被動軸側ハブとの間に介在して前記スペーサの回転を前記被動軸側ハブに伝達する、金属ばね又はゴムからなる第２の撓み材と、
   前記第１の撓み材の撓み中心の位置にその回転中心が位置するようにして前記駆動軸側ハブ及び前記第１の分割端部のうち一方に装着された第１のラジアル球面軸受と、
   前記駆動軸側ハブ及び前記第１の分割端部の他方に設けられ、前記第１のラジアル球面軸受の内輪に嵌め込まれる第１の軸受用支持軸と、
   前記第２の撓み材の撓み中心位置にその回転中心が位置するようにして前記被動軸側ハブ及び前記第２の分割端部のうち一方に装着された第２のラジアル球面軸受と、
   前記被動軸側ハブ及び前記第２の分割端部の他方に設けられ、前記第２のラジアル球面軸受の内輪に嵌め込まれる第２の軸受用支持軸と、を備え、
   前記スペーサが、前記第１の撓み材の前記撓み中心を基準として前記駆動軸側ハブに対して相対的に傾斜可能であり且つ前記第２の撓み材の撓み中心を基準として前記被動軸側ハブに対して相対的に傾斜可能であることを特徴とするフレキシブルカップリング構造。
2. 前記スペーサは、前記本体部と前記分割端部とをリーマボルトを含む継手ボルトで締結することにより一体化してなることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルカップリング構造。
3. 前記第１ラジアル球面軸受及び前記第２ラジアル球面軸受が球面滑り軸受又は球面転がり軸受であることを特徴とする請求項１又は２に記載のフレキシブルカップリング構造。
4. 前記金属ばね式又はゴム式フレキシブルカップリング構造は垂直軸型であり、前記第１ラジアル球面軸受及び前記第２ラジアル球面軸受は、負荷容量の大きなものであり、ラジアル方向及びスラスト方向の荷重を支持可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレキシブルカップリング構造。
5. 前記金属ばね式又はゴム式フレキシブルカップリング構造は垂直軸型であり、前記第２の撓み材が前記第１の撓み材に対して下側に配置されており、
   前記第２の撓み材の前記撓み中心の位置にその回転中心が位置するようにして組み込まれたスラスト球面軸受を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のフレキシブルカップリング構造。
6. 前記被動軸側ハブ及び前記第２の分割端部のうち前記一方に固定され、前記第２のラジアル球面軸受と前記スラスト球面軸受とを軸方向に並べて装着するための第２の軸受支持部を備え、
   前記第２の軸受用支持軸が、前記第２のラジアル球面軸受の内輪に嵌め込まれ且つ前記スラスト球面軸受の内輪に嵌め込まれていることを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルカップリング構造。
7. 前記スラスト球面軸受が球面滑り軸受又は球面転がり軸受であることを特徴とする請求項５又は６に記載のフレキシブルカップリング構造。
8. 前記撓み材がディスク状の板ばねであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフレキシブルカップリング構造。
9. 前記撓み材が格子状の板ばねであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフレキシブルカップリング構造。
10. 前記撓み材がタイヤ形のゴムであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のフレキシブルカップリング構造。
11. 請求項５又は６に記載のフレキシブルカップリング構造を備え、該フレキシブルカップリング構造を介し、原動機に設けた前記駆動軸の回転がスラスタに設けた前記被動軸に伝達されるよう構成されていることを特徴とする舶用スラスタ装置。

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