JP4838511B2 - 軸継手及びこれを備えた歯車伝動装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気タービンを主機関とする船舶用減速機の歯車伝動装置等に適用され、入力側回転軸と出力側回転軸とを連結し、該入力側回転軸の回転力を出力側回転軸に伝達する軸継手及び該軸継手を備えた歯車伝動装置に関する。
蒸気タービンを主機関とする船舶用減速機は、高速回転する蒸気タービンから１００ＲＰＭ以下の超低速回転まで大減速比での減速を行うことから、噛合いの平滑化のため、はすば歯車が使用されている。
前記はすば歯車を用いる場合は、該歯車の円周方向のトルク伝達力Ｆｔとともに歯車の軸方向のスラスト力が作用する。このスラスト力Ｆａは、はすば角をβとすると、
Ｆａ＝Ｆｔ・ｔａｎβとなる。
蒸気タービンを主機関とする船舶用減速機のような容量の大きな歯車では前記スラスト力Ｆａが大きくなることから、従来より種々の手段が講じられてきており、一般には前記はすば角（β）が逆方向になる２つの歯を組み合わせてなる両はすば歯車（ダブルヘリカルギヤ）が用いられている。
前記はすば歯車を用いる場合は、該歯車の円周方向のトルク伝達力Ｆｔとともに歯車の軸方向のスラスト力が作用する。このスラスト力Ｆａは、はすば角をβとすると、
Ｆａ＝Ｆｔ・ｔａｎβとなる。
蒸気タービンを主機関とする船舶用減速機のような容量の大きな歯車では前記スラスト力Ｆａが大きくなることから、従来より種々の手段が講じられてきており、一般には前記はすば角（β）が逆方向になる２つの歯を組み合わせてなる両はすば歯車（ダブルヘリカルギヤ）が用いられている。
図１０は、かかる両はすば歯車を用いた歯車伝動装置における軸方向調心機構の原理説明図である。
図１０の（Ａ）は、互いに噛合う２つの歯車Ａと歯車Ｂとが軸方向調心機構を備えず軸方向に調心されていない場合を示し、図１０の（Ｂ）は軸方向調心機構を備えて軸方向に調心されている場合を示す。
図１０の（Ａ）に示されている軸方向調心機構を備えない場合は、互いに噛合う歯車Ａ及び歯車Ｂの左列の歯は右列の歯よりも歯当たりが強く、そのために噛合い反力（歯に直角方向の力）Ｆ１またはＦ２、トルク伝達力（噛合い反力Ｆの周方向成分）ＦＴ１またはＦＴ２、スラスト力（噛合い反力Ｆの軸方向成分）ＦＡ１またはＦＡ２ともに、左列の歯が右列の歯よりも大きくなる。
図１０の（Ａ）は、互いに噛合う２つの歯車Ａと歯車Ｂとが軸方向調心機構を備えず軸方向に調心されていない場合を示し、図１０の（Ｂ）は軸方向調心機構を備えて軸方向に調心されている場合を示す。
図１０の（Ａ）に示されている軸方向調心機構を備えない場合は、互いに噛合う歯車Ａ及び歯車Ｂの左列の歯は右列の歯よりも歯当たりが強く、そのために噛合い反力（歯に直角方向の力）Ｆ１またはＦ２、トルク伝達力（噛合い反力Ｆの周方向成分）ＦＴ１またはＦＴ２、スラスト力（噛合い反力Ｆの軸方向成分）ＦＡ１またはＦＡ２ともに、左列の歯が右列の歯よりも大きくなる。
その結果、歯車Ａには図１０の左側へ向いたスラスト力（軸方向力）ＦＡ＝ＦＡ１−ＦＡ２が作用する。一方、歯車Ｂにはこれと同じ大きさで逆方向のスラスト力（軸方向力）ＦＡが作用する。
かかる力の作用状態から、歯車Ａあるいは歯車Ｂを軸方向に移動可能にした軸方向調心機構を備えておれば、図１０（Ｂ）のように、歯車Ａ及び歯車Ｂは、両側（左側及び右側）のスラスト力ＦＡがバランスする（ＦＡ１＝ＦＡ２）位置に調心される。
かかる力の作用状態から、歯車Ａあるいは歯車Ｂを軸方向に移動可能にした軸方向調心機構を備えておれば、図１０（Ｂ）のように、歯車Ａ及び歯車Ｂは、両側（左側及び右側）のスラスト力ＦＡがバランスする（ＦＡ１＝ＦＡ２）位置に調心される。
図６は、前記のような軸方向調心機構をそなえた蒸気タービンを主機関とする船舶用２段減速機の外観斜視図である。
図６において、１は蒸気タービンの高圧タービン（図示省略）からの高圧側入力軸、２は低圧タービン（図示省略）からの低圧側入力軸である。この２段減速機は、船首側に第１段噛合い部Ａが、船尾側に第２段噛合い部Ｂがそれぞれ構成されている。
以下の説明は低圧側について行うが、高圧側も同様な構成である。
第１段噛合い部Ａは、前記低圧側入力軸２に連結される第１ピニオン３と、これに噛合う上下の第１ホイール４，４からなる。該第１ホイール４，４はそれぞれに対応する第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５を駆動する。
該第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５は第２ホイール６と噛合う。該第２ホイール６の回転力は、出力軸（プロペラ軸）７に伝達され、前記第１段噛合い部Ａ及び第２段噛合い部Ｂにおいて２段減速された回転力により出力軸（プロペラ軸）７が駆動される。
図６において、１は蒸気タービンの高圧タービン（図示省略）からの高圧側入力軸、２は低圧タービン（図示省略）からの低圧側入力軸である。この２段減速機は、船首側に第１段噛合い部Ａが、船尾側に第２段噛合い部Ｂがそれぞれ構成されている。
以下の説明は低圧側について行うが、高圧側も同様な構成である。
第１段噛合い部Ａは、前記低圧側入力軸２に連結される第１ピニオン３と、これに噛合う上下の第１ホイール４，４からなる。該第１ホイール４，４はそれぞれに対応する第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５を駆動する。
該第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５は第２ホイール６と噛合う。該第２ホイール６の回転力は、出力軸（プロペラ軸）７に伝達され、前記第１段噛合い部Ａ及び第２段噛合い部Ｂにおいて２段減速された回転力により出力軸（プロペラ軸）７が駆動される。
図７〜図８は前記船舶用２段減速機（図６）における軸方向調心機構を示し、図７は歯車の軸線に沿う断面図、図８は図７におけるＹ部拡大斜視図である。
図７〜図８において、４は前記第１ホイール、５は前記第２ピニオンで、前記第１ホイール及び第２ピニオンは中空の歯車軸０６及び歯車軸０５にそれぞれ固定されている。８は前記歯車軸０５及び歯車軸０６の中空部に挿入されたクイル軸で、船尾側の端部が前記歯車軸０５にリジットカップリング９により連結されている。
前記クイル軸８は、トルクを伝達するとともに、曲げ剛性及び捩り剛性を小さく構成することにより、前記第１ホイール４と第２ピニオン５との間でのアライメント誤差及び上下の歯車のトルク分担の平準化をなすようにしている。
図７〜図８において、４は前記第１ホイール、５は前記第２ピニオンで、前記第１ホイール及び第２ピニオンは中空の歯車軸０６及び歯車軸０５にそれぞれ固定されている。８は前記歯車軸０５及び歯車軸０６の中空部に挿入されたクイル軸で、船尾側の端部が前記歯車軸０５にリジットカップリング９により連結されている。
前記クイル軸８は、トルクを伝達するとともに、曲げ剛性及び捩り剛性を小さく構成することにより、前記第１ホイール４と第２ピニオン５との間でのアライメント誤差及び上下の歯車のトルク分担の平準化をなすようにしている。
１０はギアカップリングで、前記クイル軸８の船首側端部と前記第１ホイール４側の歯車軸０６とを連結している。該ギアカップリング１０は、詳細を図９に示すように、前記クイル軸８の船首側端部に焼嵌めにより固定されたクロー（凸歯車）１１と、前記第１ホイール４側の歯車軸０６にフランジ１３を介してボルト１４で固定されたスリーブ（凹歯車）１２とをスプライン結合して構成されている。
従って、前記第１ホイール４の回転力は、前記ギアカップリング１０からクイル軸８に伝達され、該クイル軸８からリジットカップリング９を介して第２ピニオン５に伝達されることとなる。１６は前記クロー１１の固定用ナットである。
かかる船舶用２段減速機においては、軸方向に相対移動可能なクロー（凸歯車）１１とスリーブ（凹歯車）１２とを組み合わせた前記ギアカップリング１０を、第１ホイール４と第２ピニオン５との間に前記クイル軸８を介して設置することにより、前記第１ホイール４側と第２ピニオン５側とを軸方向に移動可能にした軸方向調心機構を構成している。
従って、前記第１ホイール４の回転力は、前記ギアカップリング１０からクイル軸８に伝達され、該クイル軸８からリジットカップリング９を介して第２ピニオン５に伝達されることとなる。１６は前記クロー１１の固定用ナットである。
かかる船舶用２段減速機においては、軸方向に相対移動可能なクロー（凸歯車）１１とスリーブ（凹歯車）１２とを組み合わせた前記ギアカップリング１０を、第１ホイール４と第２ピニオン５との間に前記クイル軸８を介して設置することにより、前記第１ホイール４側と第２ピニオン５側とを軸方向に移動可能にした軸方向調心機構を構成している。
また、特許文献１（特開２００４−１３８６０８号公報）には、前記のような軸方向調心作用を必要とする大減速比の船舶用減速機の歯車伝動装置において、１段の歯車段について軸方向前後に２個設けた移動量検出手段による歯車軸の径方向移動量の検出値に基づき算出した歯車段の傾き量によって、歯車の歯当たりを含む歯車の回転状態の良否を判定することにより、歯車の回転状態を監視する技術が提案されている。
図７ないし図９に示されるような船舶用減速機の歯車伝動装置においては、軸方向に相対移動可能なクロー（凸歯車）１１とスリーブ（凹歯車）１２とを組み合わせたギアカップリング１０を、第１ホイール４と第２ピニオン５との間にクイル軸８を介して設置することにより、前記第１ホイール４側と第２ピニオン５側とを軸方向に移動可能にした軸方向調心機構を構成しているが、かかるギアカップリング１０による軸方向調心機構は次のような問題点を有している。
即ち、減速機の容量が大きくなってギアカップリング１０のクロー１１とスリーブ１２との噛合い面圧が過大になったり、該クロー１１及びスリーブ１２の歯の形状や表面仕上げが不適切な場合には、該ギアカップリング１０の歯面の経年的な摩耗等によって軸方向摩擦力が過大となり、該ギアカップリング１０のクロー１１とスリーブ１２とのスプライン結合部における軸方向の移動即ち前記第１ホイール４と第２ピニオン５との軸方向の移動が円滑に行われなくなる可能性がある。
このため、かかる従来技術にあっては、前記第１ピニオン３と第１ホイール４との第１噛合い部Ａ及び第２ピニオン５と第２ホイール６との第２噛合い部Ｂにおける軸方向調心作用が円滑に行われず、前記第１噛合い部Ａ及び第２噛合い部Ｂにおける歯車の負荷分担に不均等が生じ、歯面の片当たりや歯車の損傷が誘発される恐れがある。
また、前記特許文献１（特開２００４−１３８６０８号公報）の技術は、かかる問題点を解決するものではない。
このため、かかる従来技術にあっては、前記第１ピニオン３と第１ホイール４との第１噛合い部Ａ及び第２ピニオン５と第２ホイール６との第２噛合い部Ｂにおける軸方向調心作用が円滑に行われず、前記第１噛合い部Ａ及び第２噛合い部Ｂにおける歯車の負荷分担に不均等が生じ、歯面の片当たりや歯車の損傷が誘発される恐れがある。
また、前記特許文献１（特開２００４−１３８６０８号公報）の技術は、かかる問題点を解決するものではない。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、２つの歯車軸の間に介装される歯車軸用軸継手等の軸継手において、該軸継手に連結される２つの軸の間の軸方向移動を軸方向調心機能を発揮しつつ円滑に行うことを可能として、耐久性及び動力伝達の信頼性を向上させた軸継手及び該軸継手をそなえた歯車伝動装置を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、ピニオンとこれに噛み合うホイールとからなり入力軸に連結される第１段噛合い部と、ピニオンとこれに噛み合うホイールとからなり出力軸に連結される第２段噛合い部とを歯車軸の軸方向に並設し、前記第１段噛合い部と第２段噛合い部において２段減速される船舶用２段減速機の歯車伝達装置を構成し、前記第１段噛合い部のホイールが外周に固定された中空のホイール歯車軸と、前記第２段噛合い部のピニオンが外周に固定された中空のピニオン歯車軸との中空部にクイル軸が挿入され、該クイル軸の一端部が前記第２段噛合い部のピニオン歯車軸にリジッドカップリングによって固定され、前記クイル軸の他端部と前記第１段噛合い部のホイール歯車軸とを連結して、前記第１段噛合い部の回転力を、前記クイル軸を介して前記第２段噛合い部に伝達する軸継手において、可撓性材料からなるダイヤフラムを前記クイル軸およびホイール歯車軸の半径方向に延びる板状体で構成するとともに、軸方向に２個並設し、両ダイヤフラムの内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムのうち軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記ホイール歯車軸の軸端部に径方向に延びるフランジに軸方向に伸びるスペーサを介して軸端部側からボルトで固定し、前記軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの内側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記クイル軸の軸端部に固定され軸方向断面形状がＬ字形状の連結部材の径方向部分に軸端部側からボルトで固定し、前記２個のダイヤフラムを直列に配置し、前記連結部材の外周部に前記クイル軸と前記ホイール歯車軸との間の軸方向における移動量を規制するストッパー装置を設けてなることを特徴とする。
また、前記軸継手をそなえた歯車伝動装置の発明は、入力軸に連結される第１の歯車軸に連結された第１の歯車列と、出力軸に連結される第２の歯車軸に連結された第２の歯車列とを前記歯車軸の軸方向に並設し、前記第１の歯車軸と第２の歯車軸との間に前記第１の歯車列と第２の歯車列との間の軸方向位置を調整可能にした軸継手を介装してなり、前記第１の歯車列と第２の歯車列とによって２段減速される船舶用２段減速機の歯車伝動装置において、前記第１の歯車列を構成するホイールが外周に固定された中空のホイール歯車軸と、前記第２の歯車列を構成するピニオンが外周に固定された中空のピニオン歯車軸とを設け、前記ホイール歯車軸の中空部および前記ピニオン歯車軸の中空部にクイル軸が挿入され、該クイル軸の一端部が前記ピニオン歯車軸にリジッドカップリングによって固定され、前記クイル軸の他端部と前記ホイール歯車軸と連結して、前記第１歯車列の回転力を、前記クイル軸を介して前記第２歯車列に伝達する軸継手を備え、可撓性材料からなるダイヤフラムを前記クイル軸およびホイール歯車軸の半径方向に延びる板状体で構成するとともに、軸方向に２個並設し、両ダイヤフラムの内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムのうち軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記ホイール歯車軸の軸端部に径方向に延びるフランジに軸方向に伸びるスペーサを介して軸端部側からボルトで固定し、前記軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの内側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記クイル軸の軸端部に固定され軸方向断面形状がＬ字形状の連結部材の径方向部分に軸端部側からボルトで固定し、前記２個のダイヤフラムを直列に配置し、前記連結部材の外周部に前記クイル軸と前記ホイール歯車軸との間の軸方向における移動量を規制するストッパー装置を設けてなることを特徴とする。
かかる発明によれば、可撓性材料からなるダイヤフラムを、可撓性材料からなるダイヤフラムを前記クイル軸およびホイール歯車軸の半径方向に延びる板状体で構成するとともに、軸方向に２個並設し、両ダイヤフラムの内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムのうち軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記ホイール歯車軸の軸端部に径方向に延びるフランジに軸方向に伸びるスペーサを介して軸端部側からボルトで固定し、前記軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの内側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記クイル軸の軸端部に固定され軸方向断面形状がＬ字形状の連結部材の径方向部分に軸端部側からボルトで固定し、前記２個のダイヤフラムを直列に配置し、該ダイヤフラムを介して前記入力側回転軸と出力側回転軸とを軸方向相対移動可能に連結したので、入力側回転軸と出力側回転軸とが該ダイヤフラムの変形能によって軸方向に自在に移動可能となって、入力側回転軸と出力側回転軸との間の軸方向調心を容易に行うことができる。
よって、かかる発明によれば、従来のギアカップリングのような、カップリングの歯面の経年的な摩耗等によって軸方向摩擦力が過大となってスプライン結合部における軸方向の移動が円滑に行われなくという不具合の発生を回避できて、該ギアカップリングに比べて耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性が向上した軸継手が得られる。
また、かかる発明によれば、従来のギアカップリングのようなカップリングの歯面の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となって潤滑設備が簡単かつ低コストとなるとともに潤滑油の消費量を低減できる。
また、かかる発明によれば、従来のギアカップリングのようなカップリングの歯面の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となって潤滑設備が簡単かつ低コストとなるとともに潤滑油の消費量を低減できる。
従って、以上のように構成された軸継手を歯車伝動装置に適用すれば、第１の歯車列を備えた第１の歯車軸と第２の歯車列を備えた第２の歯車軸との間に、前記ダイヤフラム式の軸継手を介装することにより、第１の歯車軸と第２の歯車軸とが該ダイヤフラムの変形能によって軸方向に自在に移動可能となって、歯車軸の軸方向調心を容易に行うことができる。
これにより、前記各歯車軸に設けられて互いに噛合う歯車の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性を向上できる。
これにより、前記各歯車軸に設けられて互いに噛合う歯車の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性を向上できる。
また、かかる発明によれば、前記入力側回転軸と出力側回転軸との間の回転力伝達系に前記２個のダイヤフラムを直列に配置したので、入力側回転軸と出力側回転軸との間に直列に設置した２個のダイヤフラムの変形能によって入力側回転軸と出力側回転軸との軸方向相対移動量を大きくとることができる。
これにより、以上のように構成された２個のダイヤフラムを備えた軸継手を歯車伝動装置に適用すれば、歯車軸の軸方向調心の調整幅を広くすることができる。
また、入力側回転軸と出力側回転軸との間に設けたストッパー装置によって、前記２軸の過大な相対移動を回避できる。
これにより、以上のように構成された２個のダイヤフラムを備えた軸継手を歯車伝動装置に適用すれば、歯車軸の軸方向調心の調整幅を広くすることができる。
また、入力側回転軸と出力側回転軸との間に設けたストッパー装置によって、前記２軸の過大な相対移動を回避できる。
本発明によれば、入力側回転軸と出力側回転軸とが可撓性材料からなるダイヤフラムの変形能によって軸方向に自在に移動可能となって、入力側回転軸と出力側回転軸との間の軸方向調心、つまり歯車伝動装置における歯車軸の軸方向調心を容易に行うことができる。
よって本発明によれば、従来のギアカップリングのような、軸方向摩擦力が過大となってスプライン結合部における軸方向の移動が円滑に行われなくなるという不具合の発生を回避できて、該ギアカップリングに比べて耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性が向上した軸継手が得られる。
従って、かかる軸継手を供えた歯車伝動装置においては、互いに噛合う歯車の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性を向上できる。
また、軸継手の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となって潤滑設備が簡単かつ低コストとなるとともに潤滑油の消費量を低減できる。
よって本発明によれば、従来のギアカップリングのような、軸方向摩擦力が過大となってスプライン結合部における軸方向の移動が円滑に行われなくなるという不具合の発生を回避できて、該ギアカップリングに比べて耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性が向上した軸継手が得られる。
従って、かかる軸継手を供えた歯車伝動装置においては、互いに噛合う歯車の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性を向上できる。
また、軸継手の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となって潤滑設備が簡単かつ低コストとなるとともに潤滑油の消費量を低減できる。
また、本発明によれば、入力側回転軸と出力側回転軸との間に直列に設置した２個のダイヤフラムの変形能によって入力側回転軸と出力側回転軸との軸方向相対移動量を大きくとることができる。
これにより、前記のように構成された２個のダイヤフラムを備えた軸継手を歯車伝動装置に適用すれば、歯車軸の軸方向調心の調整幅を広くすることができる。
これにより、前記のように構成された２個のダイヤフラムを備えた軸継手を歯車伝動装置に適用すれば、歯車軸の軸方向調心の調整幅を広くすることができる。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図６は本明が適用される船舶用減速機の歯車伝動装置の外観斜視図である。
図６において、１は蒸気タービンの高圧タービン（図示省略）に連結される高圧側入力軸、２は低圧タービン（図示省略）に連結される低圧側入力軸である。この２段減速機は、船首側に第１段噛合い部Ａが、船尾側に第２段噛合い部Ｂがそれぞれ構成されている。
以下の説明は低圧側について行うが、高圧側も同様な構成である。
第１段噛合い部Ａは、前記低圧側入力軸２に連結される第１ピニオン３と、これに噛合う上下の第１ホイール４，４からなる。該第１ホイール４，４はそれぞれに対応する第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５を、後述するクイル軸８（図５参照）を介して駆動する。
該第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５は第２ホイール６と噛合う。該第２ホイール６の回転力は出力軸（プロペラ軸）７に伝達され、前記第１段噛合い部Ａ及び第２段噛合い部Ｂにおいて２段減速された回転力により出力軸（プロペラ軸）７が駆動される。
図６において、１は蒸気タービンの高圧タービン（図示省略）に連結される高圧側入力軸、２は低圧タービン（図示省略）に連結される低圧側入力軸である。この２段減速機は、船首側に第１段噛合い部Ａが、船尾側に第２段噛合い部Ｂがそれぞれ構成されている。
以下の説明は低圧側について行うが、高圧側も同様な構成である。
第１段噛合い部Ａは、前記低圧側入力軸２に連結される第１ピニオン３と、これに噛合う上下の第１ホイール４，４からなる。該第１ホイール４，４はそれぞれに対応する第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５を、後述するクイル軸８（図５参照）を介して駆動する。
該第２段噛合い部Ｂの第２ピニオン５，５は第２ホイール６と噛合う。該第２ホイール６の回転力は出力軸（プロペラ軸）７に伝達され、前記第１段噛合い部Ａ及び第２段噛合い部Ｂにおいて２段減速された回転力により出力軸（プロペラ軸）７が駆動される。
本発明は、前記のような歯車伝動装置に適用される軸方向調心機構を備えた軸継手に係るものである。
図５は、本発明の実施例に係る軸方向調心機構を備えた歯車軸の斜視断面図である。
図５において、４は前記第１ホイール、４ａは外周に該第１ホイール４が固定された中空のホイール歯車軸、５は前記第２ピニオン、５ａは外周に該第２ピニオン５が固定された中空のピニオン歯車軸である。
８は前記ホイール歯車軸４ａ及びピニオン歯車軸５ａの中空部に挿入されたクイル軸で、船尾側の端部が前記ピニオン歯車軸５ａにリジットカップリング９により連結されている。
前記クイル軸８は、トルクを伝達するとともに、曲げ剛性及び捩り剛性を小さく構成することにより、前記第１ホイール４と第２ピニオン５との間でのアライメント誤差及び上下の歯車のトルク分担の平準化をなすようにしている。
図５は、本発明の実施例に係る軸方向調心機構を備えた歯車軸の斜視断面図である。
図５において、４は前記第１ホイール、４ａは外周に該第１ホイール４が固定された中空のホイール歯車軸、５は前記第２ピニオン、５ａは外周に該第２ピニオン５が固定された中空のピニオン歯車軸である。
８は前記ホイール歯車軸４ａ及びピニオン歯車軸５ａの中空部に挿入されたクイル軸で、船尾側の端部が前記ピニオン歯車軸５ａにリジットカップリング９により連結されている。
前記クイル軸８は、トルクを伝達するとともに、曲げ剛性及び捩り剛性を小さく構成することにより、前記第１ホイール４と第２ピニオン５との間でのアライメント誤差及び上下の歯車のトルク分担の平準化をなすようにしている。
２０は本発明に係るダイヤフラム式軸継手で、前記クイル軸８の船首側端部と前記第１ホイール４側のホイール歯車軸４ａとを連結している。
従って、前記第１ホイール４の回転力は、ホイール歯車軸４ａから前記ダイヤフラム式軸継手２０を介してクイル軸８に伝達され、該クイル軸８からリジットカップリング９を介してピニオン歯車軸５ａ及び第２ピニオン５に伝達されることとなる。
従って、前記第１ホイール４の回転力は、ホイール歯車軸４ａから前記ダイヤフラム式軸継手２０を介してクイル軸８に伝達され、該クイル軸８からリジットカップリング９を介してピニオン歯車軸５ａ及び第２ピニオン５に伝達されることとなる。
（参考例）
図１は、本発明の参考例に係る船舶用減速機の歯車伝動装置におけるダイヤフラム式軸継手２０の軸心線に沿う断面図である。
図１において、１３は前記ホイール歯車軸４ａの前端部に連結されたフランジ、２２は前記クイル軸８の前端部に固定された連結部材である。２６は該連結部材２２の抜け止め用のナットである。
２１はラバー、ステンレス薄板等の可撓性材料からなるダイヤフラムである。該ダイヤフラム２１は、軸の半径方向に延びる板状体で構成されており、該ダイヤフラム２１の外周部がスペーサ２４を介して前記フランジ１３にボルト２５によって固定されるとともに、内周部が前記連結部材２２にボルト２３によって固定されている。
図１は、本発明の参考例に係る船舶用減速機の歯車伝動装置におけるダイヤフラム式軸継手２０の軸心線に沿う断面図である。
図１において、１３は前記ホイール歯車軸４ａの前端部に連結されたフランジ、２２は前記クイル軸８の前端部に固定された連結部材である。２６は該連結部材２２の抜け止め用のナットである。
２１はラバー、ステンレス薄板等の可撓性材料からなるダイヤフラムである。該ダイヤフラム２１は、軸の半径方向に延びる板状体で構成されており、該ダイヤフラム２１の外周部がスペーサ２４を介して前記フランジ１３にボルト２５によって固定されるとともに、内周部が前記連結部材２２にボルト２３によって固定されている。
かかる参考例において、前記第１ホイール４の回転力は、ホイール歯車軸４ａから該ダイヤフラム式軸継手２０のフランジ１３に伝達され、該フランジ１３からスペーサ２４を経てダイヤフラム２１に伝達される。さらに前記回転力は、該ダイヤフラム２１及び連結部材２２を介してクイル軸８に伝達される。該クイル軸８の回転力は、前記のように、該クイル軸８からリジットカップリング９を介してピニオン歯車軸５ａ及び第２ピニオン５に伝達される。
かかる回転力の伝達時において、前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側と前記クイル軸８及び第２ピニオン５側との間に可撓性材料からなるダイヤフラム２０を備えた該ダイヤフラム式軸継手２０を介装しているので、前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側とクイル軸８及び第２ピニオン５側とが、前記ダイヤフラム２１の変形能によって軸方向に自在に移動可能となる。従って、前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４とクイル軸８及び第２ピニオン５側との間の軸方向調心を容易に行うことができる。
これにより、前記第１ホイール４と噛合う第１ピニオン３（図６参照）、あるいは第２ピニオン５と噛合う第２ホイール６の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上する。
これにより、前記第１ホイール４と噛合う第１ピニオン３（図６参照）、あるいは第２ピニオン５と噛合う第２ホイール６の負荷分担を均等化できて、該負荷分担の不均等に伴う歯面の片当たりや歯車の損傷の誘発を防止でき、歯車伝動装置の耐久性が向上する。
また、かかる参考例によれば、前記ダイヤフラム式軸継手２０を備えることにより、図９に示される従来のギアカップリング１０のような、カップリングの歯面の経年的な摩耗等により軸方向摩擦力が過大となってスプライン結合部における軸方向の移動が円滑に行われなくなるという不具合の発生を回避できるので、前記ギアカップリング１０に比べて耐久性が向上するとともに、動力伝達の安定性、信頼性が向上した軸継手が得られる。
また、かかるダイヤフラム式軸継手２０は、従来のギアカップリング１０のようなカップリングの歯面の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となる。
また、かかるダイヤフラム式軸継手２０は、従来のギアカップリング１０のようなカップリングの歯面の潤滑が一切不要となるので、潤滑用の配管が不要となる。
（実施例）
図２は、本発明の実施例を示す図１対応図である。
かかる実施例においては、前記参考例と同様なダイヤフラムを２個設けて内周側をボルト２３によって連結し、一方のダイヤフラム２８の外周側を前記クイル軸８及び第２ピニオン５側に連結される連結部材２２の外周に連結し、他方のダイヤフラム２１の外周側を前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側に連結されるフランジ１３の外周に連結している。これにより、前記連結部材２２とフランジ１３との間に、ボルト２９を介して２個のダイヤフラム２８，２１を直列に配置した回転力伝達系となる。
図２は、本発明の実施例を示す図１対応図である。
かかる実施例においては、前記参考例と同様なダイヤフラムを２個設けて内周側をボルト２３によって連結し、一方のダイヤフラム２８の外周側を前記クイル軸８及び第２ピニオン５側に連結される連結部材２２の外周に連結し、他方のダイヤフラム２１の外周側を前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側に連結されるフランジ１３の外周に連結している。これにより、前記連結部材２２とフランジ１３との間に、ボルト２９を介して２個のダイヤフラム２８，２１を直列に配置した回転力伝達系となる。
かかる実施例によれば、可撓性材料からなるダイヤフラム２８，２１を軸方向に２個並設して両ダイヤフラム２８，２１の内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムの一方２８の外周部を入力側である前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側に連結されるフランジ１３の外周に連結し、他方２１の外周部を出力側である前記クイル軸８及び第２ピニオン５側に連結される連結部材２２の外周に連結することにより、前記入力側と出力側との間の回転力伝達系に前記２個のダイヤフラム２８，２１を直列に配置したので、かかる２個のダイヤフラム２８，２１の変形能によって、前記ホイール歯車軸４ａ及び第１ホイール４側とクイル軸８及び第２ピニオン５側との間の軸方向相対移動量を大きくとることができる。これにより、歯車軸の軸方向調心の調整幅を広くすることができる。
その他の構成は図１に示される参考例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
その他の構成は図１に示される参考例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。
図３〜図４は、図２に示す実施例に加えて、前記ダイヤフラム２８，２１の前記軸方向における移動量を規制するストッパー装置２００を設けている。即ち、図３〜図４において、３０は前記連結部材２２の外周部に形成された段部（軸方向ストッパー）、３１は前記スペーサ２４の、該連結部材２２の段部３０に対向して形成された段部（軸方向ストッパー）である。該段部３０と段部３１との間隔Ｓ及び前記フランジ１３と連結部材２２との間隔Ｓは、前記ダイヤフラム２８，２１の許容最大変位に設定されている。
かかる実施例においては、前記ダイヤフラム２８，２１が許容変位Ｓを超える過大変位を起こそうとすると、前記段部３０と段部３１とが当たりあるいは前記前記フランジ１３と連結部材２２とが当たることによって、前記ダイヤフラム２８，２１の前記許容変位Ｓ以上の過大な相対移動を回避できる。
かかる実施例においては、前記ダイヤフラム２８，２１が許容変位Ｓを超える過大変位を起こそうとすると、前記段部３０と段部３１とが当たりあるいは前記前記フランジ１３と連結部材２２とが当たることによって、前記ダイヤフラム２８，２１の前記許容変位Ｓ以上の過大な相対移動を回避できる。
本発明によれば、２つの歯車軸の間に介装される歯車軸用軸継手等の軸継手において、該軸継手に連結される２つの軸の間の軸方向移動を軸方向調心機能を発揮しつつ円滑に行うことが可能となり、耐久性及び動力伝達の信頼性を向上させた軸継手及び該軸継手をそなえた歯車伝動装置を提供できる。
１ 高圧側入力軸
２ 低圧側入力軸
Ａ 第１段噛合い部
Ｂ 第２段噛合い部
３ 第１ピニオン
４ 第１ホイール
５ 第２ピニオン
４ａ ホイール歯車軸
５ａ ピニオン歯車軸
６ 第２ホイール
７ 出力軸（プロペラ軸）
８ クイル軸
１３ フランジ
２０ ダイヤフラム式軸継手
２１、２８ ダイヤフラム
２２ 連結部材
２４ スペーサ
３０、３１ 段部
２００ ストッパー装置
２ 低圧側入力軸
Ａ 第１段噛合い部
Ｂ 第２段噛合い部
３ 第１ピニオン
４ 第１ホイール
５ 第２ピニオン
４ａ ホイール歯車軸
５ａ ピニオン歯車軸
６ 第２ホイール
７ 出力軸（プロペラ軸）
８ クイル軸
１３ フランジ
２０ ダイヤフラム式軸継手
２１、２８ ダイヤフラム
２２ 連結部材
２４ スペーサ
３０、３１ 段部
２００ ストッパー装置
Claims (2)
- ピニオンとこれに噛み合うホイールとからなり入力軸に連結される第１段噛合い部と、ピニオンとこれに噛み合うホイールとからなり出力軸に連結される第２段噛合い部とを歯車軸の軸方向に並設し、前記第１段噛合い部と第２段噛合い部において２段減速される船舶用２段減速機の歯車伝達装置を構成し、前記第１段噛合い部のホイールが外周に固定された中空のホイール歯車軸と、前記第２段噛合い部のピニオンが外周に固定された中空のピニオン歯車軸との中空部にクイル軸が挿入され、該クイル軸の一端部が前記第２段噛合い部のピニオン歯車軸にリジッドカップリングによって固定され、前記クイル軸の他端部と前記第１段噛合い部のホイール歯車軸とを連結して、前記第１段噛合い部の回転力を、前記クイル軸を介して前記第２段噛合い部に伝達する軸継手において、
可撓性材料からなるダイヤフラムを前記クイル軸およびホイール歯車軸の半径方向に延びる板状体で構成するとともに、軸方向に２個並設し、両ダイヤフラムの内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムのうち軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記ホイール歯車軸の軸端部に径方向に延びるフランジに軸方向に伸びるスペーサを介して軸端部側からボルトで固定し、前記軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの内側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記クイル軸の軸端部に固定され軸方向断面形状がＬ字形状の連結部材の径方向部分に軸端部側からボルトで固定し、前記２個のダイヤフラムを直列に配置し、前記連結部材の外周部に前記クイル軸と前記ホイール歯車軸との間の軸方向における移動量を規制するストッパー装置を設けてなることを特徴とする軸継手。 - 入力軸に連結される第１の歯車軸に連結された第１の歯車列と、出力軸に連結される第２の歯車軸に連結された第２の歯車列とを前記歯車軸の軸方向に並設し、前記第１の歯車軸と第２の歯車軸との間に前記第１の歯車列と第２の歯車列との間の軸方向位置を調整可能にした軸継手を介装してなり、前記第１の歯車列と第２の歯車列とによって２段減速される船舶用２段減速機の歯車伝動装置において、
前記第１の歯車列を構成するホイールが外周に固定された中空のホイール歯車軸と、前記第２の歯車列を構成するピニオンが外周に固定された中空のピニオン歯車軸とを設け、前記ホイール歯車軸の中空部および前記ピニオン歯車軸の中空部にクイル軸が挿入され、該クイル軸の一端部が前記ピニオン歯車軸にリジッドカップリングによって固定され、前記クイル軸の他端部と前記ホイール歯車軸と連結して、前記第１歯車列の回転力を、前記クイル軸を介して前記第２歯車列に伝達する軸継手を備え、
可撓性材料からなるダイヤフラムを前記クイル軸およびホイール歯車軸の半径方向に延びる板状体で構成するとともに、軸方向に２個並設し、両ダイヤフラムの内周部同士を連結し、該２個のダイヤフラムのうち軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記ホイール歯車軸の軸端部に径方向に延びるフランジに軸方向に伸びるスペーサを介して軸端部側からボルトで固定し、前記軸方向端部側に設けられるダイヤフラムの内側に設けられるダイヤフラムの外周部を前記クイル軸の軸端部に固定され軸方向断面形状がＬ字形状の連結部材の径方向部分に軸端部側からボルトで固定し、前記２個のダイヤフラムを直列に配置し、前記連結部材の外周部に前記クイル軸と前記ホイール歯車軸との間の軸方向における移動量を規制するストッパー装置を設けてなることを特徴とする歯車伝動装置。
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