JP6791674B2 - 等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、例えば鉄鋼設備などの各種産業機械の動力伝達機構として使用される等速自在継手に関する。

例えば、鉄鋼設備などの各種産業機械の動力伝達機構として、駆動軸と従動軸とを連結する等速自在継手が使用される（例えば、特許文献１参照）。

動力伝達機構に使用される等速自在継手は、外側継手部材、内側継手部材、ボールおよびケージで主要部が構成され、内側継手部材の軸孔にシャフトをスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合させた構造を具備する。

この種の等速自在継手には、内側継手部材にシャフトを組み付けるに際して、内側継手部材とシャフトとの軸芯を合わせるための軸案内部を有するものがある。この軸案内部を有する従来の等速自在継手を図４に示す。

同図に示す等速自在継手は、前述したように、外側継手部材１１１、内側継手部材１１２、ボール１１３およびケージ１１４で主要部が構成されている。この等速自在継手では、内側継手部材１１２の軸孔１１９にシャフト１２０をスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合させている。

外側継手部材１１１は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１１５が球面状内周面１１６の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１１２は、外側継手部材１１１のトラック溝１１５と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝１１７が球面状外周面１１８の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。

ボール１１３は、外側継手部材１１１のトラック溝１１５と内側継手部材１１２のトラック溝１１７との間に配されて回転トルクを伝達する。ケージ１１４は、外側継手部材１１１の内周面１１６と内側継手部材１１２の外周面１１８との間に介在してボール１１３を保持する。

内側継手部材１１２とシャフト１２０との連結構造は、シャフト１２０の外周面に雄スプライン１２１を形成すると共に、内側継手部材１１２の軸孔１１９の内周面に雌スプライン１２２を形成し、内側継手部材１１２の軸孔１１９にシャフト１２０を挿入し、雄スプライン１２１と雌スプライン１２２との凹凸嵌合により結合させている。

等速自在継手の組み立てでは、シャフト１２０を内側継手部材１１２の軸孔１１９に挿入するに際して、内側継手部材１１２の軸孔１１９に対してシャフト１２０の軸芯を合致させる必要がある。そのため、内側継手部材１１２の軸孔１１９へのシャフト１２０の挿入をガイドする軸案内部１３４をシャフト１２０の先端部に一体的に設けている。

このように、軸案内部１３４をシャフト１２０の先端部に設けたことにより、シャフト１２０を内側継手部材１１２の軸孔１１９に挿入するに際して、軸案内部１３４がシャフト１２０の挿入をガイドすることで、内側継手部材１１２の軸孔１１９に対してシャフト１２０の軸芯を容易に合致させることができる。

これにより、内側継手部材１１２の軸孔１１９にシャフト１２０をスムーズに挿入することができ、確実なスプライン嵌合でもって内側継手部材１１２とシャフト１２０とを結合させることができる。

特開２０１３−７４２０号公報

ところで、従来の等速自在継手では、シャフト１２０を内側継手部材１１２の軸孔１１９に挿入するに際して、軸案内部１３４でシャフト１２０の挿入をガイドさせることにより、内側継手部材１１２の軸孔１１９に対してシャフト１２０の軸芯を容易に合致させることができ、シャフト１２０の組み付け性を向上させている。

しかしながら、内側継手部材１１２に対するシャフト１２０の挿入を繰り返していると、軸案内部１３４に摩耗や変形が生じることがある。この摩耗や変形により軸案内部１３４のガイド機能が損なわれると、この軸案内部１３４以外が継続使用可能であっても、軸案内部１３４とシャフト１２０とが一体物であることから、シャフト１２０自体を交換しなければならない。

このように、シャフト１２０を交換するためには、新規にシャフト１２０を製作しなければならず、シャフト１２０の製作時間が長くなり、等速自在継手のコストアップを招くことになる。

そこで、本発明は前述の改善点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、軸案内部の摩耗や変形が発生しても、簡便な構造でもってシャフト自体の交換を不要とし得る等速自在継手を提供することにある。

本発明に係る摺動式等速自在継手は、外側継手部材と、その外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材とを備え、内側継手部材の軸孔に軸部材を挿入し、内側継手部材と軸部材とをスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合させた構造を具備する。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、内側継手部材の軸孔への軸部材の挿入をガイドする軸案内部を、軸部材の先端部に着脱自在に取り付けたことを特徴とする。

本発明では、内側継手部材の軸孔への軸部材の挿入をガイドする軸案内部を、軸部材の先端部に着脱自在に取り付けたことにより、摩耗や変形により軸案内部のガイド機能が損なわれた場合、軸案内部と軸部材とが別部品であることから、軸案内部のみを交換することができる。この軸案内部のみの交換により、シャフトの継続使用が可能となる。

本発明における軸案内部は、軸部材の先端部に対してボルトあるいは磁石により着脱可能に固定した構造が望ましい。

このような構造を採用すれば、軸案内部のみを簡便な手段により容易に交換することができる。

本発明によれば、内側継手部材の軸孔への軸部材の挿入をガイドする軸案内部を、軸部材の先端部に着脱自在に取り付けたことにより、摩耗や変形により軸案内部のガイド機能が損なわれた場合、軸案内部のみを交換することができる。この軸案内部のみの交換により、シャフトの継続使用が可能となる。その結果、シャフトの新規製作が不要となることから、等速自在継手のコスト低減が図れる。

本発明の実施形態で、等速自在継手の全体構成を示す断面図である。 シャフトに対してボルトにより着脱自在とした軸案内部を示す一部断面を含む正面図である。 シャフトに対して磁石により着脱自在とした軸案内部を示す一部断面を含む正面図である。 従来の等速自在継手の全体構成を示す断面図である。

本発明に係る等速自在継手の実施形態を図面に基づいて以下に詳述する。

この実施形態では、例えば、鉄鋼設備などの各種産業機械の動力伝達機構として、駆動軸と従動軸とを連結する固定式等速自在継手を例示する。

以下の実施形態では、固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手（ＢＪ）を例示するが、他の固定式等速自在継手としてアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）にも適用可能である。また、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）、クロスグルーブ型等速自在継手（ＬＪ）やトリポード型等速自在継手（ＴＪ）などの摺動式等速自在継手にも適用可能である。

この実施形態の固定式等速自在継手（以下、単に等速自在継手と称す）は、図１に示すように、短筒状の外側継手部材１１と、内側継手部材１２と、トルク伝達部材であるボール１３と、ケージ１４とで主要部が構成されている。

外側継手部材１１は、軸方向に延びる円弧状トラック溝１５が球面状内周面１６の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１２は、外側継手部材１１のトラック溝１５と対をなして軸方向に延びる円弧状トラック溝１７が球面状外周面１８の円周方向複数箇所に等間隔で形成されている。内側継手部材１２の軸孔１９には、軸部材であるシャフト２０がスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合されている。

ボール１３は、外側継手部材１１のトラック溝１５と内側継手部材１２のトラック溝１７との間に配されて回転トルクを伝達する。ボール１３の数は、６個、８個あるいはそれ以外でもよく、その個数は任意である。ケージ１４は、外側継手部材１１の内周面１６と内側継手部材１２の外周面１８との間に介在してボール１３を保持する。

内側継手部材１２とシャフト２０との連結構造は、シャフト２０の外周面に雄スプライン２１を形成すると共に、内側継手部材１２の軸孔１９の内周面に雌スプライン２２を形成し、内側継手部材１２の軸孔１９にシャフト２０を挿入し、雄スプライン２１と雌スプライン２２との凹凸嵌合により結合させている。

外側継手部材１１は短筒状をなし、一方の開口端部にはフランジ２３が配置され、他方の開口端部にはシール部２４が配置されている。このフランジ２３およびシール部２４はボルト２５により外側継手部材１１の両開口端部に取り付けられている。

このシール部２４は、取り付け部材２６から軸方向に延びる大径の筒状部材２７と、取り付け部材２８から軸方向に延びてシャフト２０に外挿された小径の筒状部材２９と、大径端部３０と小径端部３１を有して中間でＵ字状に折り返した形状をなすゴム製のブーツ３２とで構成されている。

取り付け部材２６は、フランジ２３と共に外側継手部材１１にボルト２５により固定されている。取り付け部材２８は、内側継手部材１２にねじ３３により固定されている。ブーツ３２は、大径端部３０が筒状部材２７に加硫接着等により取り付けられ、小径端部３１が筒状部材２９に加硫接着等により取り付けられている。

以上の構成からなる等速自在継手において、作動角（外側継手部材１１に対するシャフト２０の角度変位）が付与されると、ケージ１４で保持されたボール１３は常にどの作動角においても、その作動角の二等分面内に維持され、継手の等速性が確保される。

この等速自在継手では、外側継手部材１１の内部空間にグリース等の潤滑剤を封入することにより、継手作動時において、外側継手部材１１、内側継手部材１２、ボール１３およびケージ１４で構成される継手内部の摺動部位での潤滑性を確保する。また、シール部２４により、継手内部に封入された潤滑剤の漏洩を防止すると共に、継手外部からの異物侵入を防止する。

等速自在継手の組み立てでは、シャフト２０を内側継手部材１２の軸孔１９に挿入するに際して、内側継手部材１２の軸孔１９に対してシャフト２０の軸芯を合致させる必要がある。そのため、この実施形態の等速自在継手では、図１および図２に示すように、内側継手部材１２の軸孔１９へのシャフト２０の挿入をガイドする軸案内部３４を、シャフト２０の先端部に着脱自在に取り付けている。

この軸案内部３４は、シャフト２０の雄スプライン２１の小径部（歯底部）と同一外径を有する円柱状部材であり、内側継手部材１２の軸孔１９へのシャフト２０の挿入をガイドするため、先端に向けて縮径させた形状をなす。この軸案内部３４とシャフト２０とは別部品である。なお、軸案内部３４は、鋼材、非鉄金属および樹脂などの材料で製造されている。

この軸案内部３４の軸中心には、ボルト３５を挿通させるための貫通孔３６が軸方向に形成されている。また、軸案内部３４の先端には、ボルト３５の頭部が収容する凹部３７が前述の貫通孔３６と連通して形成されている。これに対して、シャフト２０の先端部には、ボルト３５のねじ部が螺合するねじ孔３８が形成されている。

軸案内部３４の基端部およびシャフト２０の先端部には、シャフト２０に対して軸案内部３４を位置決めする凹凸構造が設けられている。つまり、軸案内部３４の基端部に凸部３９を形成すると共に、その凸部３９が嵌合する凹部４０をシャフト２０の先端部に形成している。

軸案内部３４は、シャフト２０の凹部４０に凸部３９を嵌合させることにより、シャフト２０に対して位置決めされる。この状態で、軸案内部３４の貫通孔３６にボルト３５を挿通させ、そのボルト３５のねじ部をシャフト２０のねじ孔３８に螺合させ、ボルト３５の頭部を軸案内部３４の凹部３７に収容して係止させる。このボルト３５の締め付けでもって、軸案内部３４をシャフト２０に同軸的に取り付け固定する。

以上のようにして、軸案内部３４をシャフト２０の先端部に取り付けたことにより、シャフト２０を内側継手部材１２の軸孔１９に挿入するに際して、軸案内部３４がシャフト２０の挿入をガイドする。これにより、内側継手部材１２の軸孔１９に対してシャフト２０の軸芯を容易に合致させることができる。

その結果、内側継手部材１２の軸孔１９にシャフト２０をスムーズに挿入することができ、確実なスプライン嵌合でもって内側継手部材１２とシャフト２０とをトルク伝達可能に結合させることができる。

一方、内側継手部材１２に対するシャフト２０の挿入を繰り返していると、軸案内部３４に摩耗や変形が生じることがある。この実施形態では、内側継手部材１２の軸孔１９へのシャフト２０の挿入をガイドする軸案内部３４を、シャフト２０の先端部に着脱自在に取り付けている。

そのため、摩耗や変形により軸案内部３４のガイド機能が損なわれた場合、軸案内部３４とシャフト２０とが別部品であることから、軸案内部３４のみを交換することができる。つまり、使用不能になった軸案内部３４をシャフト２０の先端部から取り外すことができる。この軸案内部３４の取り外しは、ボルト３５を緩めるだけで可能である。

そして、新品の軸案内部３４を前述したようにボルト３５によりシャフト２０の先端部に取り付ける。この軸案内部３４のみの交換により、シャフト２０の継続使用が可能となる。その結果、シャフト２０の新規製作が不要となることから、等速自在継手のコスト低減が図れる。

以上の実施形態では、軸案内部３４をボルト３５によりシャフト２０に着脱自在に取り付ける構造について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、図３に示す実施形態のような構造であってもよい。

図３に示す実施形態は、軸案内部３４を磁石４１によりシャフト２０に着脱自在に取り付ける構造を例示する。この実施形態では、同図に示すように、軸案内部３４の基端部に磁石４１をシャフト側に突出させた状態で装着する。一方、シャフト２０の先端部には、軸案内部３４の磁石４１の突出部分が嵌合する凹部４２を形成している。

この磁石４１による着脱構造では、軸案内部３４に装着された磁石４１の突出部分をシャフト２０の凹部４２に嵌合させることにより、その磁石４１の磁気吸着力によりシャフト２０に軸案内部３４を取り付ける。一方、軸案内部３４の取り外しは、磁石４１の磁気吸着力に抗する引張り力を作用させることにより、シャフト２０から軸案内部３４を引き離すことで行われる。

この実施形態の場合も、磁石４１による軸案内部３４の取り付けおよび取り外しでもって、摩耗や変形により軸案内部３４のガイド機能が損なわれた場合、軸案内部３４のみを交換することができる。この軸案内部３４のみの交換により、シャフト２０の継続使用が可能となる。その結果、シャフト２０の新規製作が不要となり、等速自在継手のコスト低減が図れる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１１ 外側継手部材
１２ 内側継手部材
１３ トルク伝達部材（ボール）
１９ 軸孔
２０ 軸部材（シャフト）
３４ 軸案内部
３５ ボルト
４１ 磁石

Claims (3)

1. 外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながら回転トルクを伝達する内側継手部材と、前記内側継手部材の軸孔に挿入された軸部材とを備え、前記内側継手部材と前記軸部材とが、前記内側継手部材の軸孔の内周面に形成した雌スプラインに前記軸部材の外周面に形成した雄スプラインを嵌合させるスプライン嵌合によりトルク伝達可能に結合された等速自在継手において、
   前記軸部材と同軸的に配置され、前記内側継手部材の軸孔への前記軸部材の挿入をガイドする軸案内部が、前記内側継手部材の軸方向外側に配置された状態で前記軸部材の先端部に着脱自在に取り付け固定され、
   前記軸案内部は、前記雄スプラインの歯底部と同一径に形成され、前記雄スプラインと軸方向で連続した円筒状外周面を有することを特徴とする等速自在継手。
2. 前記軸案内部は、前記軸部材の先端部に対してボルトにより着脱可能に固定した請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記軸案内部は、前記軸部材の先端部に対して磁石により着脱可能に固定した請求項１に記載の等速自在継手。
   

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