JP5043593B2 - Flexible shaft coupling - Google Patents
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Description
この発明は、トルク伝達要素が回転体からなるたわみ軸継手に関する。 The present invention relates to a flexible shaft coupling in which a torque transmission element is a rotating body.
製鐵設備、例えば熱間圧延機テーブルローラー用等、伝達トルクが比較的大きい、例えば5kNmを超えるトルクを伝達するたわみ軸継手として歯車形軸継手が広く用いられている。歯車形軸継手は、外筒の内歯車と内筒の外歯車とをかみ合わせてトルクを伝達する。バックラッシ、頂隙、および外歯の歯先と歯面とに設けたクラウニングにより、偏心(軸心の径方向誤差)、軸方向誤差、偏角などの軸心の狂いを吸収する。歯車形軸継手は、伝達トルクが大きく、長寿命、安全性で信頼性が高く、トルク基準で比較すると他のたわみ軸継手に比べて最も低コストであるなどの利点により、永年にわたり広い範囲で用いられている。歯車形軸継手は、特に大形機械設備に適している。 Gear-type shaft couplings are widely used as flexible shaft couplings that transmit relatively large torque, for example, more than 5 kNm, for iron making equipment, for example, for hot rolling table rollers. The gear-type shaft coupling engages the inner gear of the outer cylinder and the outer gear of the inner cylinder to transmit torque. The backlash, apex space, and crowning provided on the tooth tips and tooth surfaces of the external teeth absorb axial misalignments such as eccentricity (axial center radial error), axial error, and declination. Gear type shaft couplings have a wide range over many years due to advantages such as large transmission torque, long life, safety and reliability, and the lowest cost compared to other flexible shaft couplings when compared with torque standards. It is used. The gear-type shaft coupling is particularly suitable for large-sized mechanical equipment.
歯車形軸継手では、伝動軸に偏角が生じた場合、歯面が接触する歯数が少くなり、少ない歯数で荷重を負担しなければならないので、歯は大きな荷重を受ける。また、外歯および内歯は、それぞれ歯面が一定の部分で接触するので、歯面の磨耗が早くなる。歯面の磨耗を防ぐために、頻繁に、例えば6箇月ごとに継手内に充填したグリースなどの潤滑剤を交換しなければならない。したがって、メンテナンスに多くの人手と時間を要し、またメンテナンス中に設備を停止する損失も大きい。また、歯の磨耗が許容限界を超えると部品の交換では済まず、継手全体を交換しなければならない。 In a gear-type shaft coupling, when a declination occurs in the transmission shaft, the number of teeth contacting the tooth surface decreases, and the load must be borne with a small number of teeth, so the teeth receive a large load. Further, since the tooth surfaces of the external teeth and the internal teeth contact each other at a fixed portion, the tooth surfaces are worn quickly. In order to prevent tooth surface wear, the lubricant such as grease filled in the joint must be changed frequently, for example, every six months. Therefore, a lot of manpower and time are required for maintenance, and the loss of stopping the equipment during the maintenance is large. Also, if the wear of the teeth exceeds the allowable limit, it is not necessary to replace the parts, and the entire joint must be replaced.
トルク伝達要素が、球面を有し、回転可能な等速自在継手が知られている(例えば、特許文献1参照)。この等速自在継手は、外輪の内面に軸方向に3本の円筒型トラック溝を形成し、外輪の内側に組み込んだトリポード部材には上記各トラック溝に挿入される半径方向の3本の脚軸を設け、各脚軸の外側に回転自在に取り付けた球形外面を有するスフェリカルローラをトラック溝内に嵌合したものである。この等速自在継手では、ローラの損耗などでスフェリカルローラを交換する場合、トリポードを外輪から引き出さねばならない、つまり駆動軸と従動軸とを切り離さなければならないので、交換作業が面倒かつ長時間を要し、特に大形機械設備、ではメンテナンスが容易でない。 A constant velocity universal joint in which a torque transmission element has a spherical surface and is rotatable is known (for example, see Patent Document 1). This constant velocity universal joint is formed with three cylindrical track grooves in the axial direction on the inner surface of the outer ring, and the tripod member incorporated inside the outer ring has three legs in the radial direction inserted into the track grooves. A spherical roller having a spherical outer surface which is provided with a shaft and is rotatably attached to the outside of each leg shaft is fitted in the track groove. With this constant velocity universal joint, when replacing a spherical roller due to roller wear or the like, the tripod must be pulled out of the outer ring, that is, the drive shaft and the driven shaft must be separated. However, maintenance is not easy with large-sized machinery and equipment.
また、トルク伝達要素が、球面を有し、回転可能な自在継手が知られている(特許文献2参照)。この自在継手は、駆動部材と、被駆動部材と、該駆動部材と被駆動部材との間に介在しているトルク伝達部材と、駆動部材と被駆動部材との間に先導部材とを有し、該先導部材が前記駆動、被駆動両部材の何れか一つに対して、両部材中の他の一つの周方向に限られた範囲内でピボット運動をするように構成されている。この自在継手も、トルク伝達部材または先導部材が損耗した場合、駆動部材から被駆動部材を引き抜く、つまり駆動軸と被駆動軸とを切り離さなければならないので、特に大型機械設備では、メンテナンスが容易でない。
この発明は、伝達トルクが大きく、メンテナンスが容易なたわみ軸継手を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a flexible shaft coupling that has a large transmission torque and is easy to maintain.
上記課題を解決するために、この発明のたわみ軸継手は、
伝動軸が連結される円筒状の、第1ハブ本体からなる第1ハブ及び第2ハブ本体からなる第2ハブと、
円筒状のスリーブ本体を有し、断面形状が内径方向に開口する割円状で軸方向に延びる複数のトルク伝達体嵌合い溝が円周方向に間隔をおいて前記スリーブ本体に設けられたスリーブと、
前記第1ハブ本体及び第2ハブ本体がそれぞれ軸方向に貫通する貫通穴を有し、前記スリーブ本体の両端にそれぞれ着脱可能に取り付けられた環状の第1カバー及び第2カバーと、
前記第1ハブ本体及び第2ハブ本体のそれぞれの先端部寄りに円周方向に間隔をおいて固定され、外径方向に突出する複数のトルク伝達体支持ピンと、及び
球心を通る水平面を対称面とし上、下の水平面で球を切断した形状であり、前記各トルク伝達体支持ピンに回転可能かつピン軸方向に変位可能に嵌め合う第1トルク伝達体及び第2トルク伝達体と、
を有し、
前記第1トルク伝達体及び第2トルク伝達体がそれぞれ前記トルク伝達体嵌合い溝に嵌め合った状態で、前記第1ハブの先端部と前記第2ハブの先端部とが互いに向かい合い、前記第1ハブ本体が前記第1カバーの貫通穴を、第2ハブ本体が第2カバーの貫通穴をそれぞれ貫通しており、前記第1ハブ本体の外周面と第1カバーの貫通穴との間及び第2ハブ本体の外周面と第2カバーの貫通穴との間、前記第1ハブの先端と第2ハブの先端との間、前記トルク伝達体支持ピンの先端とトルク伝達体嵌合い溝の周面との間、前記トルク伝達体と円筒状溝との間、及び前記トルク伝達体とカバー内面との間にそれぞれ軸心調整に必要な大きさの隙間が設けられている。
In order to solve the above problems, the flexible shaft coupling of the present invention is:
Cylindrical which transmission shaft is connected, and a second hub comprising a first hub the body or Ranaru first hub and second hub body,
A cylindrical sleeve body, the grooves each other fit more torque transmission member Ru extending in the axial direction is provided in the sleeve body at intervals circumferentially split circular the cross section open to the inside diameter direction Sleeve ,
Has a through hole in which the first hub body and the second hub the body penetrating in the axial direction, and the first cover and the second cover annular detachably attached to both ends of the sleeve body,
It is fixed at intervals in a circular peripheral direction in each of the distal end side of the front Symbol first hub body and a second hub body, a plurality of torque transmitting member support pins projecting radially outward, and
A first torque transmission body and a first torque transmission body , each having a shape in which a horizontal plane passing through the ball center is a symmetry plane and a sphere is cut along the lower horizontal plane, are fitted to the respective torque transmission body support pins so as to be rotatable and displaceable in the pin axis direction. Two torque transmission bodies ;
Have
Wherein with the first torque transmission member and the second torque transmission member has each other fit into the groove mutual fitting each of the torque transmission member, each other toward the tip portion of the second hub and the distal end portion of the first hub to each other, wherein said first hub body through hole of the first cover, the second hub body penetrates the through hole of the second cover respectively, between the outer peripheral surface and the through hole of the first cover of the first hub body And between the outer peripheral surface of the second hub body and the through hole of the second cover, between the tip of the first hub and the tip of the second hub, and between the tip of the torque transmitting member support pin and the torque transmitting member. Clearances of a size necessary for adjusting the axial center are provided between the circumferential surface of the groove, between the torque transmission body and the cylindrical groove, and between the torque transmission body and the inner surface of the cover.
上記たわみ軸継手において、前記トルク伝達体を鋼製またはエンジニアリングプラスチック製とすることができる。また、前記トルク伝達体がブッシュを介して前記トルク伝達体支持ピンに嵌め合う構成としてもよい。このブッシュを自己潤滑材料製としてもよい。さらに、このブッシュに代えて、周方向に隣り合う多数の針状コロを介して前記トルク伝達体支持ピンに嵌め合う構成としてもよい。 In the flexible shaft coupling, the torque transmitting body may be made of steel or engineering plastic. Moreover, it is good also as a structure which the said torque transmission body fits into the said torque transmission body support pin via a bush. This bush may be made of a self-lubricating material. Furthermore, it is good also as a structure which replaces with this bush and is fitted to the said torque transmission body support pin through many needle-shaped rollers adjacent to the circumferential direction.
この発明のたわみ軸継手は、スリーブから一方のカバーを取り外してカバーを後退させ、スリーブと他方のカバーを一体として軸方向に後退させると、駆動軸と従動軸とを切り離すことなく、トルク伝達体を取り出すことができる。したがって、たわみ軸継手のメンテナンスが簡便、かつ短時間で行うことができる。この結果、機械設備の停止時間は短縮され、設備稼働率の低下を最小限に抑えることができる。トルクを伝達時は、すべてのトルク伝達体が円筒状溝に常に接触しているので、5kNmを超えるような大きなトルクを伝達することができる。また、トルク伝達中はトルク伝達体が回転し、トルク伝達体は当り面が常に変化するので、磨耗が少なく、長期の使用に耐える。 In the flexible shaft coupling of the present invention, when one cover is removed from the sleeve and the cover is retracted, and the sleeve and the other cover are integrally retracted in the axial direction, the torque transmission body is separated without separating the drive shaft and the driven shaft. Can be taken out. Therefore, maintenance of the flexible shaft coupling can be performed easily and in a short time. As a result, the downtime of the mechanical equipment can be shortened, and the reduction in equipment availability can be minimized. When transmitting torque, since all the torque transmitting bodies are always in contact with the cylindrical groove, a large torque exceeding 5 kNm can be transmitted. In addition, the torque transmission body rotates during torque transmission, and the contact surface of the torque transmission body constantly changes, so that wear is small and it can withstand long-term use.
図1および図2はこの発明の一形態を示すもので、図1はたわみ軸継手の縦断面図、図2は図1の2−2線断面図である。たわみ軸継手は、主として第1および第2ハブ10、20、スリーブ30、第1および第2カバー40、50、第1および第2トルク伝達体支持ピン60、61、ならびに第1および第2トルク伝達体70、71からなっている。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a flexible shaft coupling, and FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. The flexible shaft coupling mainly includes the first and
第1ハブ10は円筒状のハブ本体11からなり、ハブ本体11の先端部寄りの外周面から環状のボス12が突出している。ボス12には、円周方向に等間隔をおいて複数(この形態例では8箇)のトルク伝達体支持ピン穴13がハブ本体11の円形断面の中心に向かってあけられている。ハブ本体11の軸穴16に伝動軸(図示しない)を連結するキー溝17が設けられている。第2ハブ20も第1ハブ10と同様にボス22が突出するハブ本体21を有し、ボス22にトルク伝達体支持ピン穴23があけられている。ハブ本体20は、軸穴26にキー溝27が設けられている。
The
スリーブ30は、図3および図4に示すように、円筒状のスリーブ本体31からなっている。スリーブ本体31の両端の外周部は本体軸方向に突出するフランジ32となっている。フランジ32の内側隅部は斜めに切り取られた切欠き33となっている。本体内周面に前記トルク伝達体支持ピン穴60、61に対応する位置に、本体軸方向に延び、円筒状内周面を有する円筒状溝36が設けられている。スリーブ30の両端面に、複数の取付けボルト用のめねじ34が、円周方向に隣り合う2つの円筒状溝36のちょうど中間に切られている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1カバー40は、軸方向に貫通穴42が貫通する環状のカバー本体41からなっている。カバー本体内周面にOリング溝43が切られている。カバー本体41の外周部の内側は段44となっており、段44は前記スリーブ30の切欠き33とともにOリング溝38を形成する。第2カバー50も第1カバー40と同様に、貫通穴52が貫通する環状のカバー本体51を有し、カバー本体51にOリング溝53、および段54が設けられている。前記スリーブ30の取付けボルト用めねじ34に対応する位置に、複数の取付けボルト用穴46があけられている。第1および第2カバー40、50は、スリーブ30の両端に取付けボルト58で固定される。Oリング溝43、53にOリング84が、またOリング溝38にOリング85がそれぞれ装着され、継手内部からの潤滑剤の漏れを防ぐとともに、外部からの水分、ダストなどの侵入を防ぐ。
The
第1および第2トルク伝達体支持ピン60、61は、ピン本体62が中間に形成されたフランジ65により基部63と支持部64に分けられている。基部63は前記トルク伝達体支持ピン穴13、23に、例えば焼きばめにより、しまりばめされている。複数(この形態例では8本)のトルク伝達体支持ピン60、61は、ハブ本体11、21から放射状に外径方向に突出している。
The first and second torque transmission
第1および第2トルク伝達体70、71は、外周面が球面を平行な2平面で切り取った球帯となっており、前記円筒状溝36に隙間をもって嵌め合っている。円筒状溝36とトルク伝達体70、71との間の隙間は、直径方向で、例えば0.3〜0.5mm程度である。トルク伝達体70、71の材料は、この形態例では鋼であるが、銅合金、アルミニウム合金などの合金、またはエンジニアリングプラスチックであってもよい。エンジニアリングプラスチックとして、例えばポリアセタール、ポリアミド、変性PPE、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステルなどが用いられる。トルク伝達体70、71の材料が金属の場合、継手内部の空間にグリースなどの潤滑剤を充填する必要があるが、エンジニアリングプラスチックの場合、潤滑剤は不要である。
The first and second
トルク伝達体70、71は、トルク伝達体支持ピン60、61にブッシュ67を介して回転可能かつピン軸方向に変位可能に嵌め合っている。ブッシュ67の材料として、この形態例ではSNCM−44を用いているが、自己潤滑材料を用いてもよい。自己潤滑材料として、例えば鉄または銅系含油焼結金属、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステン充填銅合金、繊維強化四フッ化エチレン系複合材などが用いられる。また、トルク伝達体70、71が鋼製である場合、トルク伝達体支持ピン60、61に嵌め合う鋼製スリーブとトルク伝達体70,71との間に針状コロ軸受を構成するように多数の針状コロを挿入してもよい。
The
トルク伝達体支持ピン60、61の先端に、ストッパ82が取り付けられている。ストッパとして、例えば止め輪が用いられる。トルク伝達体70、71の上端面とストッパ82との間に、例えば0.1〜0.3mm程度の隙間が設けられている。トルク伝達体70、71はこの隙間だけピン軸方向に変位することができる。
A
たわみ軸継手は、上記部材で次のように構成されている。
第1ハブ10の先端部と第2ハブ20の先端部とが向き合い、ハブ10、20の円筒状本体11、21が第1および第2カバー40、50の貫通穴42、52を貫通した状態で、両端にカバー40、50が固定されたスリーブ30内に収納されている。この状態で、第1および第2トルク伝達体70、71が円筒状溝36にそれぞれ嵌め合っている。第1および第2ハブ本体11、21の外周面と第1および第2カバー貫通穴42、52との間に隙間a、第1ハブ10と第2ハブ20の先端との間に隙間b、円筒状溝36の周面とトルク伝達体支持ピン60、61の先端との間に隙間c、円筒状溝36とトルク伝達体70、71との間に隙間d、およびカバー40、50の内面とトルク伝達体70、71との間に隙間eが設けられている。隙間a〜eは、軸心調整に必要な大きさとなっている。
The flexible shaft coupling is composed of the above-described members as follows.
The tip of the
上記のように構成されたたわみ軸継手において、トルクが第1ハブ10から第2ハブ20に伝達されるとすると、駆動軸からキー(いずれも図示しない)を介して第1ハブ10に伝達され、次いで順次第1トルク伝達体支持ピン60、第1トルク伝達体70、スリーブ30、第2トルク伝達体71、第2トルク伝達体支持ピン61、第2ハブ20、キー、従動軸(いずれも図示しない)と伝達される。
In the flexible shaft coupling configured as described above, assuming that torque is transmitted from the
トルク伝達時に、軸方向誤差はトルク伝達体70、71が円筒状溝30を転動しながら、第1および第2ハブ10、20が軸方向に変位して吸収される。偏心(軸心の径方向誤差)は図5に示すように、偏心の大きさhに応じて、第1および第2ハブ10、20が径方向に、かつトルク伝達体70、71がトルク伝達体支持ピン軸方向にそれぞれ変位するとともに、スリーブ30が傾斜して吸収される。偏角は、偏角の大きさに応じて、第1および第2ハブ10、20、ならびにスリーブ30が傾斜するとともに、トルク伝達体70、71がトルク伝達体支持ピン軸方向に変位して吸収される。
At the time of torque transmission, the axial direction error is absorbed by the first and
10、20:ハブ 11、21:ハブ本体
13、23:トルク伝達体支持ピン孔 30:スリーブ
31:スリーブ本体 34:取付けボルト用めねじ
40、50:カバー 41、51:カバー本体
42、52:カバー貫通孔 46、56:取付けボルト用穴
58:取付けボルト 60、61:トルク伝達体支持ピン
62:ピン本体 62:ピン本体基部
64:ピン本体支持部 67:ブッシュ
70、71:トルク伝達体 73:トルク伝達体の本体
74:トルク伝達体の軸穴 75:トルク伝達体のハブ側端面
76:トルク伝達体のスリーブ側端面 82:ストッパ(止め輪)
84、85:Oリング
10, 20:
84, 85: O-ring
Claims (6)
円筒状のスリーブ本体を有し、断面形状が内径方向に開口する割円状で軸方向に延びる複数のトルク伝達体嵌合い溝が円周方向に間隔をおいて前記スリーブ本体に設けられたスリーブと、
前記第1ハブ本体及び第2ハブ本体がそれぞれ軸方向に貫通する貫通穴を有し、前記スリーブ本体の両端にそれぞれ着脱可能に取り付けられた環状の第1カバー及び第2カバーと、
前記第1ハブ本体及び第2ハブ本体のそれぞれの先端部寄りに円周方向に間隔をおいて固定され、外径方向に突出する複数のトルク伝達体支持ピンと、及び
球心を通る水平面を対称面とし上、下の水平面で球を切断した形状であり、前記各トルク伝達体支持ピンに回転可能かつピン軸方向に変位可能に嵌め合う第1トルク伝達体及び第2トルク伝達体と、
を有し、
前記第1トルク伝達体及び第2トルク伝達体がそれぞれ前記トルク伝達体嵌合い溝に嵌め合った状態で、前記第1ハブの先端部と前記第2ハブの先端部とが互いに向かい合い、前記第1ハブ本体が前記第1カバーの貫通穴を、第2ハブ本体が第2カバーの貫通穴をそれぞれ貫通しており、前記第1ハブ本体の外周面と第1カバーの貫通穴との間及び第2ハブ本体の外周面と第2カバーの貫通穴との間、前記第1ハブの先端と第2ハブの先端との間、前記トルク伝達体支持ピンの先端とトルク伝達体嵌合い溝の周面との間、前記トルク伝達体と円筒状溝との間、及び前記トルク伝達体とカバー内面との間にそれぞれ軸心調整に必要な大きさの隙間が設けられていること、
を特徴とするたわみ軸継手。 Cylindrical which transmission shaft is connected, and a second hub comprising a first hub the body or Ranaru first hub and second hub body,
A cylindrical sleeve body, the grooves each other fit more torque transmission member Ru extending in the axial direction is provided in the sleeve body at intervals circumferentially split circular the cross section open to the inside diameter direction Sleeve ,
Has a through hole in which the first hub body and the second hub the body penetrating in the axial direction, and the first cover and the second cover annular detachably attached to both ends of the sleeve body,
It is fixed at intervals in a circular peripheral direction in each of the distal end side of the front Symbol first hub body and a second hub body, a plurality of torque transmitting member support pins projecting radially outward, and
A first torque transmission body and a first torque transmission body , each having a shape in which a horizontal plane passing through the ball center is a symmetry plane and a sphere is cut along the lower horizontal plane, are fitted to the respective torque transmission body support pins so as to be rotatable and displaceable in the pin axis direction. Two torque transmission bodies ;
Have
Wherein with the first torque transmission member and the second torque transmission member has each other fit into the groove mutual fitting each of the torque transmission member, each other toward the tip portion of the second hub and the distal end portion of the first hub to each other, wherein said first hub body through hole of the first cover, the second hub body penetrates the through hole of the second cover respectively, between the outer peripheral surface and the through hole of the first cover of the first hub body And between the outer peripheral surface of the second hub body and the through hole of the second cover, between the tip of the first hub and the tip of the second hub, and between the tip of the torque transmitting member support pin and the torque transmitting member. A gap having a size necessary for adjusting the axial center is provided between the circumferential surface of the groove, between the torque transmission body and the cylindrical groove, and between the torque transmission body and the inner surface of the cover.
Flexible shaft coupling characterized by
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