JPS5943647B2 - 軸継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は比較的大きなトルクを伝達するたわみ軸継手
に関する。

各種機械設備では小型でありながら大きなトルクを伝達
することができる軸継手で、軸心調整機能および緩衝機
能を兼ね備えた軸継手が強く要望されていた。

そこで本発明者はコイルばねを用いたいくつかの新しい
たわみ軸継手（例えは、特願昭５０−１．１７８２９（
特開昭５２−４１７５３）、特願昭５Ｏ−１５５８１３
（特開昭５２−８１４５４）、特願昭５］、−２４３６
（特開昭５２−８７５５５ ）、実願昭５１〜１３３１
５１（実開昭５３−５０３５４））を開発した。

これらたわみ軸継手のうち代表的なものを第１図および
第２図に示す。

これらの図面に示すたわみ軸継手は、相互に間隙をおき
軸線が一致するようにして組み合わされた一対のバブ５
，８と、両バブ５，８の間に軸線に沿ってかけ渡され、
バブの円周方向に配置された対゛をなす複数組のばね受
座１７と、相対するばね受座１７の間にばね軸が・・ブ
円周の接線力向を指向するようにして介装されたコイル
はね１８とを有し、トルクが加わると前記コイルはね１
８は圧縮されて、トルクを一方のバブ５より他力のバブ
８に伝達するものである。

上記たわみ軸継手を更に詳細に説明すると、−力のバブ
８に接続ピース１１がリーマボルト１３で連結され、さ
らに、接続ピース１１に取外し可能フランジ１４が止め
ねじ１５で固着されている。

コイルばね１８を保持しているばね受座１７は両端がそ
れぞれ接続ピース１１のフランジ１２および取外し可能
フランジ１４で支持され、中央部はバブ５のフランジ６
で支持されている。

また、ばね受座１７の継手軸力向の移動は／’％ブ８の
フランジ９および押え板１９によって制限されている。

しかし、上記構造の軸継手には次のような欠点があった
。

（１）衝撃の程度が小さく、伝達トルクのみで比較する
と歯車軸継手より多少大型となる。

（２）ダンピング作用がないため減衰作用を必要とする
用途においては、オイルダンパーなどの減衰作用のある
装置または機構を併用する必要がある。

特に内燃機関を原動機とする駆動系においては、原動機
の変動トルクをダンピング作用のある軸継手により、減
衰して被動側に伝達する必要がある。

（３）伝動系に加わる荷重の状態および装置の強度に応
じて軸継手に用いられるばねは、ばね定数が広い範囲に
わたって選択できるものでなければならない。

上記構造のコイルばねを使用する軸継手では、一定の非
常に小さなスペースである長穴内において、最大のトル
クを伝達するコイルばねとしては、ばね指数が３で有効
巻数が３のコイルばイツとしなければならないのではね
定数は狭い範囲内からしか選択できない。

（４）コイルはねに許容トルク以上のトルクが作用する
と、コイルばねの両端に設けられた２個のばね受座の突
起の先端が相互に接触して、ストッパーの作用を行なう
構造になっているが、作用トルクが、コイルばねの許容
トルクに比較し非常に大きい場合は、ばね受座の突起先
端が衝突し伝達系に大きな衝撃を発生し、トラブルの原
因となる。

この発明はコイルばねを使用した可撓緩衝軸継手におけ
る上記のような欠点を改良したもので、伝達トルクに比
べ極めて小型でダイビング作用を有し、ばね定数が広い
範囲にわたって選択でき、しかもばねに許容トルク以上
のトルクが作用したときであっても衝撃が発生しない軸
継手を提供しようとするものである。

この発明の軸継手は円周方向に一定の間隔をおいて複数
の長穴を設けたフランジを有する第１７八ブと、前記長
穴に対応する部分に切欠きを設けたフランジを有する第
２バブと、前記第１７入ブの長穴に対応する部分に切欠
きを設けたカバーと、前記長穴および切欠きの円弧面に
当接する半円筒面を有し、この半円筒面の反対側に突出
する円柱状の突起を備えたばね受座と、前記突起が向い
合って対をなすばね受座の間に介装されたばねとからな
っている。

第１バブのフランジと第２バブのフランジとを向い合わ
せた状態で、内部に第１バブのフランジを軸心のずれを
調整するに適当な空隙をおいて収納するようにしてカバ
ーが第２バブのフランジに固定されている。

対となったばね受座が、第１バブのフランジの長穴を貫
通し、第２ノ＼ブフランジの切欠きおよびカバーの切欠
きにより両端部が支持されている。

前記ばねが複数枚の皿ばねよりなっている。

この皿ばねの内側に前記突起がはめ合うとともに、皿ば
ね最大撓み時に突起の先端が互いに接触しない大きさの
間隔をおくようにして前記対をなすばね受座が向かい合
っている。

そして、円筒状のスペーサの内側に突起の先端部が入り
込むようにしてスペーサがばね受座の間に設けられてい
る。

上記のように構成された軸継手において、トルクは一力
のバブから皿ばねを装着したばね受座を介して他力のバ
ブに伝達される。

この発明の軸継手ではばねとして皿ばねを採用している
。

そして、皿ばねの内側に突起をはめ合わせ、またスペー
サの内側に突起をはめ合わせるようにしてこのスペーサ
をばね受座の間に配置している。

したがって、皿ばねかばね受座から脱落したり、あるい
は皿ばねとうしが互いにずれて重なり接触することはな
い。

皿はねは偏ることなく一様に変形してトルクを伝達し、
衝撃を吸収する。

これにより、初めてこのような形式の軸継手に皿ばねの
適用が可能となった。

血ばねは寸法に比べ大きな許容荷重をとることができる
ので、コイルばねを用いた軸継手よりかなり小型化でき
る。

例えば、コイルばねで最も小スペースで最大の容量と考
えられるばね指数が３、有効巻数が３のコイルばねを用
いた軸継手に比べ、コイルばねを皿ばねに変えることに
より、許容トルクは約３倍となり同一許容トルクで比較
すると、皿ばねを用いた軸継手は重量が約１／３となり
、外径は約２／３となる。

この発明の軸継手は、コイルばねの代りに皿ばねを用い
ることにより、皿ばね間の摩擦によるダンピング作用を
得ることができる。

したがって、駆動側で発生した捩り振動を軸継手内にお
いて皿ばねの滑り摩擦により減衰させて被動側に伝達す
ることが可能である。

具体的にダンピング効果の一例を説明する吉コイルばね
に比べて （１）自由振動の場合には減衰時間が１／２以下にする
ことかり能である。

（２）強制振動の場合には、トルクの変動幅が１／２程
度にすることが可能である。

また、この発明の軸継手では、皿はねの並列重ねおよび
直列重ねを適当に組み合わせることにより、広い範囲に
わたって所要のはね定数を得ることができる。

したがって、各種の設備装置にみられる広範囲で多岐に
亘っている動力伝達系の捩り振動の減衰および衝撃トル
クの緩衝に対し、最適のばね定数を選択することができ
る。

“すなわち、皿ばねを並列または直列および並列と直列
を組合わせることにより更に皿ばねの自体の厚みを変化
させることにより広範囲のバネ定数とダンピング効果を
得ることが出来る。

例えば、並列に重ねられた４枚の皿ばねのばね定数は直
列に重ねられた４枚の皿ばねのばね定数Ｑ）１６倍とな
る。

さらにまた、皿ばねを用いた場合、皿ばねが最大撓み時
、平板となり密着するのでコイルはねにおいて必要とす
る過負荷防止のためのばね受座によるストッパー作用は
不要である。

したがって、コイルばねの場合、許容荷重を越える荷重
が作用したときに２個のばね受座の突起先端が衝突して
大きな衝撃が発生するが、皿ばねを用いたこの発明の軸
継手ではこのような衝撃は発生しない。

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第３図および第４図に示すように、この発明の軸継手は
主として第１ハブ２１、第２・＼ブ２８、カバー３５、
ばね受座４５、皿はね５０およびスペーサ５２とから構
成されている。

第１ハブ２１および第２ハブ２８にそれぞれキー３など
により駆動軸１および被動軸２が連結される。

第１ハブ２１は円筒部２２の先端にフランジ２３を一体
として設けてあり、フランジ２３には円周方向に沿って
９０°づつの間隔をおき４個の長穴２４を設けである。

長穴２４は円弧状の側面２５を有している。

第２ハブ２８は円筒部２９の先端にフランジ３０を一体
として設けである。

このフランジ３０には上記第１ハブフランジ２３の長穴
２４に対応する位置に円弧状の側面３２を有する切欠き
３１を設けである。

カバー３５はフランジ３６を有し、第１ノλブ２１の円
筒部２２が貫通する穴３７が設けられている。

また、カバー３５には第１ハブフランジ２３の長穴２４
に対応する位置に円弧状の側面４０を有する切欠き３９
を設けである。

なお、第１ハブフランジ２３は各部材が軸継手として組
み立てられたときにカバー３５内に収納される。

第５図に示すように、ばね受座４５は円筒状の本体４６
を有し、本体４６の円筒面に環状溝４７を設けている。

本体４６の半径は前記第１ ／’％ブフランジ２３に設
けられた長穴２４の円弧状側面２５の曲率半径より若干
小さい。

環状溝４７は筒軸に対して直角方向にあけられており、
その深さは通常本体４６の半径程度である。

環状溝４７で囲まれた部分は小円筒状の突起４８となっ
ている。

また、環状溝４７が設けられた円筒面の反対側は、半円
筒面よりなる転勤面４９となっている。

皿ばね５０はばね受座４５の環状構４７にはめ込まれる
。

皿はね５０の外周面と環状溝４７の外周面との間および
皿ばね５０の内周面と突起４８の外周面との間には、相
互に運動可能なように若干の隙間を設けている。

スペーサ５２は第４図に示すように内外径がほぼ皿はね
５０と同じ円筒状をしている。

このスペサ５２は、突起４８が向い合うようにして組み
合わされ、皿ばね５０を装着した対表なったばね受座４
５の間に、突起４８の先端部が入り込むようにして取り
付けられる。

また、スペーサ５２の長さにより皿ばね５０に与える予
圧を調整する。

軸継手は上記の各部材により次のように組み立てられて
いる。

第１ハブ２１および第２ハブ２８はそれぞれのフランジ
２３および３０が向い合うようにして配置さ札第１ハブ
フランジ２３を収納するようにしてカバー３５が第２ハ
ブフランジ３０にボルト・ナツト４２によって固定され
ている。

このとき、第１ハブフランジ２１の長穴２４、第２ハブ
フランジ３０の切欠き３１およびカバー３５の切欠き３
９は軸継手の軸方向に沿って開口するように並び、ばね
受座４５および皿ばね５０の収容部６０を形成している
。

ばね受座４５は対となって向い合っており、その間に皿
ばね５０が介装されている。

そして、１対のばね受座４５と皿ばね５０とのセットは
、中央にスペーサ５２を挾んでばね軸が上記各フランジ
の接線力向に沿うようにして上記収容部６０内に挿入さ
れている。

ばね受座４５は、転勤面４９の両端部がそれぞれ第２バ
ブフランジ３０の切欠き３１の円弧面３２およびカバー
３５の切欠き３９の円弧面４０によって支持され、転勤
面４９の中央部が第１バブフランジ２１の長穴２４の円
弧面２５によって支持される。

上記のような構成において、軸心調整作用時に、第１バ
ブフランジ２１が、第２バブフランジ３０とカバー３５
とが形成する空間６１内で自由に運動できるように、軸
心調整に必要な間隙ａ、ｂを設けである。

またばね受座４５と他の部材との間にも同じく軸心調整
に必要な間隙ｃ、ｄを設けである。

次に上記のように構成されたたわみ軸継手の作用につい
て説明する。

今、回転力が作用して第１バブ２１と第２バブ２８が相
対的に回転すると、回転力向の如何にかかわらず第１バ
ブ２１と、第２バブ２８とは、円周方向に相対的に変位
し２個のばね受座４５、にて両端を支持された皿ばね５
０のばね高さは変位前より小さくなる。

したがって皿ばね５０のばね高さは回転方向の如何んに
かかわらず圧縮されることになる。

駆動軸１から被動軸２に伝達される回転力が次第に大き
くなると皿ばね５０は次第に強く圧縮され遂には密着す
るようになる。

このように駆動軸１からの回転力は第１バブ２１、ばね
受座４５、皿ばね５０、スペーサ５２、皿ばね５０、ば
ね受座４５、第２バブフランジ３０とカバー３５、第２
バブ２８、被動軸２と順次伝達される。

この間伝達トルクの変動に応じ皿ばね５０の圧縮力に相
当する力で平衡を常に保ち乍ら回転するので起動時ある
いは衝撃的負荷等による衝撃エネルギーは皿ばね５０の
弾性変形として吸収され緩衝される。

第６図はこの作用を説明するもので、第６ａ図は駆動軸
１と被動軸２間に円周方向の相対的回転の生じた場合の
模型図、第６ｂ図はその場合のコイルばねの説明図であ
る。

第６ａ図において角度αは第１バブに対する第２バブ２
８の回転角を表わしている。

使用状況により皿はね５０の撓み特性を適正に選択すれ
ば動力伝達系に対し、入力源又は出力源より生じる各種
の衝撃作用を緩衝し、各部品を保護することができる。

また同時に皿ばねの摩擦により捩り振動を減衰せしめる
ことができる。

次にこの軸継手の可撓作用について説明する。

前記のように各部材間には空隙ａ、ｂ、ｃおよびｄが設
けであるので、その範囲内では両軸間の軸心の狂い、即
ち両軸上の喰い違い、両軸上の斜交および両軸上の軸方
向変位の３種の軸心の狂いはすべて調整されることにな
る。

先ず両軸間の軸心の喰い違いについて説明する。

第７図ａは無負荷状態における駆動軸と被動軸１こ軸心
の喰い違いδが生じた場合の軸心調整作用を説明するも
のである。

無負荷状態では、第３図に示す各空隙部ａ、ｔ）の各位
置における、接触に至るまでの許容される変位量の大き
さにより、駆動軸１と被動軸２との軸心喰い違い量δが
決定されδ以下では自由に変位できる。

今、駆動軸１により回転力が与えられるとその大きさに
より皿ばね５０の圧縮変形量は異るが、いずれにしても
ばね軸力向に圧縮される。

この場合、第１バブフランジ２３の長穴２４の円弧面２
５、変位した第２バブフランジ２８の切欠き３１の円弧
面３２およびカバー３５の切欠き３９の円弧面４０のそ
れぞれとばね受座４５の半円筒面４６との間の空隙は皿
ばね５０の圧縮により大きくなっている。

したがって、ばね受座４５の転勤面４９が上記各円弧面
２５，３２．４０のいずれかに接触して、このばね受座
４５と隣り合うばね受座４５（両ばね受座のコイル軸は
お互に対して大体において直角である。

）のばね軸に対して直角方向の変位、すなわち、第２バ
ブフランジ２８に対する第１バブフランジ２３の軸心の
喰違いを制限することはない。

このようにして両軸間の軸心の喰い違いは無負荷状態に
おいても駆動軸１から被動軸２に回転が伝達される間に
おいても円滑に除去される。

次に両軸上の軸方向の変位δ′であるが、これは第１バ
ブフランジ２３が第２バブフランジ３０またはカバー３
５のフランジ３８のいずれかと、接触するまで即ち、空
隙すと同じ大きさだけ自由に変位することができる。

第７図すはこの場合の模型図である。

軸方向変位を行う際、ばね受座４５と円弧面２５．３２
．４０との間の滑り、または皿はね５０のばね軸力向に
湾曲するような弾性変形のいずれかの作用により両軸間
の変位に対し軸方向変位の調整作用を行う。

最後に両軸間の斜交であるが、斜交は回転角の各位置に
おいて順次変化する量をもった軸心の喰い違いと、軸方
向変位の合成された変位と考えられるので上記のような
作用の組合せにより同じく無負荷状態においても、回転
中においても調整されることになる。

さらに斜交作用の際ばね受座４５の斜交により端部の接
触による干渉を避けるためばね受座４５とハブフランジ
３０、カバー３５の間に空隙Ｃが設けである。

第７図Ｃは斜交θが生じた場合の模型図である。

この発明は上記実施例に限られるものではない。

例えば、ばね受座の対は４組にかえて６組としてもよい
。

ばね受座も第５図に示す形状に限られるものではなく、
少くとも、半円筒面よりなる転勤面と小円節状の突起を
備えておけばよい。

ばね受座にこの実施例のように環状溝を設けると、皿ば
ねは環状溝中で径方向に大きくずれることなく保持され
る。

したがって、皿はわが互にずれて過大な応力を生じるよ
うなことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来のコイルばねを使用した可
撓緩衝軸継手の一例を示すもので、それぞれ断面図およ
び一部切欠き正面図である。 第３図および第４図はこの発明の軸継手の一例を示すも
ので、それぞれ断面図および一部切欠き正面図である。 第５図は第３図に示す軸継手に用いられねばね受座の斜
視図である。 第６図は駆動軸と被動軸との間に円周方向の相対的回転
が生じた場合における上記軸継手の作用説明図である。 第７図ａは駆動軸と被動軸との間に軸心のずれが生じた
場合の作用説明図である。 第７図すおよび第７図Ｃはそれぞれ、駆動軸と被動軸と
の間において軸方向の変位および軸心の斜交がある場合
の模型図である。 ２１・・・・・・第１ハブ、２３・・・・・・第１ハブ
フランジ、２４・・・・・・長穴、２８・・・・・・第
２ハブ、３０・・・・・・第２ハブフランジ、３１・・
・・・・第２ハブフランジの切欠き、３５・・・・・・
カバー、３９・・・・・・カバーの切欠き、４５・・・
・・・ばね受座、５０・・・・・・皿ばね、５２・・・
・・・スペーサ、ａｙｂ、ｃ、ｄ・・・・・・空隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円周方向に一定の間隔をおいて複数の長穴２４を設
   けたフランジ２３を有する第１バブ２１と、前記長穴２
   ４に対応する部分に切欠き３１を設けたフランジ３０を
   有する第２バブ２８と、前記第１バブの長穴２４に対応
   する部分に切欠き３９を設けたカバー３５と、前記長穴
   ２４および切欠き３１．３９の円弧面２５，３２，４０
   に当接する半円筒面４９を有し、この半円筒面の反対側
   に突出する円柱状の突起４８を備えたばね受座４５と、
   前記突起４８が向い合うように組み合わされて対をなす
   ばね受座４５の間に介装されるはね５０とからなり、第
   １バブ２１のフランジ２３と第２バブ２８のフランジ３
   ０とを向い合わせた状態で、内部６０に第１バブ２１の
   フランジ２３を軸心のずれを調整するに適当な間隙ａ、
   ｂをおいて収納するようにしてカバー３５を第２バブ２
   ８のフランジ３０に固定し、ばね受座４５が第１バブ２
   １のフランジ２３の長穴２４を貫通し、第２バブフラン
   ジ３０の切欠き３１およびカバー３５の切欠き３９によ
   り両端部が支持された軸継手において、 前記はね５０が複数枚の皿はねよりなり、皿はねの内側
   に前記突起４８がはめ合うとともに、皿ばね最大撓み時
   に突起４８の先端が互いに接触しない大きさの間隔をお
   くようにして前記対をなすはね受座４５が向かい合い、
   円筒状のスペーサ５２の内側に突起４８の先端部が入り
   込むようにしてスペーサ５２がばね受座４５の間に設け
   られていることを特徴とする軸継手。