JPS633169B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はコイルばねを回転伝達弾性エレメン
トとする軸継手に関する。 軸心間の狂いの調節および緩衝作用が比較的大
きいことから伝達エレメントとしてコイルばねを
使用した軸継手がいくつか商品化されている。 第１図はこのような軸継手の一例を示してい
る。この軸継手では向かい合つた一対のハブ１に
それぞれ複数のばね穴２が設けられている。ばね
穴２にはコイルばね３がハブ１間にかけ渡される
ようにして挿入されている。トルクは一方のハブ
１から他方のハブ１へコイルばね３を介して伝達
される。軸心間の狂いの調節および緩衝作用はコ
イルばね３がばね軸に対して横方向に変形するこ
とによつて行なわれる。 第１図に示す軸継手は構造が簡単であるが、次
のような問題がある。すなわち、コイルばね３は
ばね穴２に遊合しているので、両ハブ１間に遊び
があり、回転角精度が悪い。特に、ばね穴２の内
周面は使用中にコイルばね３による打撃および擦
過によつて拡大する。これによつて回転角精度は
一層低下し、またコイルばね３の疲労破壊が早め
られる。 この発明は構造が簡単であるという利点をもつ
た第１図の軸継手を改良したものである。 この発明は構造が比較的簡単であり、ハブとコ
イルばねとの間に遊びの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、それぞれ円筒部の一端に
フランジが設けられた第１ハブおよび第２ハブ、
前記第１ハブ円筒部が貫通し、前記第１ハブフラ
ンジを収納するようにして第２ハブフランジに固
着されたカバー、ならびにコイルばねからなつて
いる。前記第１ハブと第２ハブはこれらのフラン
ジが向かい合うようにして配置されている。そし
て、前記コイルばねが第１ハブフランジに設けら
れたばね穴を貫通し、第２ハブフランジとカバー
との間で圧縮された状態で前記第１ハブフランジ
のばね穴および第２ハブフランジに設けられたば
ね穴に締まりばめされ、コイルばねのカバー側の
端部外周面が自由面となつている。 上記のように構成された軸継手は、コイルばね
を圧縮すると、その撓み量に比例して、無負荷時
の外径より、圧縮時の外径が大きくなる特性を利
用している。すなわち、駆動軸側及び被動軸側ハ
ブのばね穴に組込時はコイルばねを無負荷で、自
由に穴部に挿入可能な寸法とし、心出し完了後コ
イルばねを圧縮することにより、穴面にコイルば
ねの外周を弾性的に圧着する。回転時には、コイ
ルばねはばね軸と直角方向に、伝達トルクに比例
して、弾性変形し、トルクを伝達すると共に緩衝
作用を行う。ハブと弾性エレメントとの間に遊び
はなく、更に穴面に多少の摩耗が生じても、コイ
ルばねの外径が増大する弾性力により、常に遊び
のない状態を保ち、緩衝作用と、軸心調整作用を
行う。 本発明の特長の一つは、前記の如く、コイルば
ねにより、常に遊びのない状態に保持出来ると共
に、駆動軸側ハブから被駆動軸側ハブに直接にコ
イルばねのみによりトルクを伝達出来る構造に設
計可能であり、リーマーボルト等の接合部分に直
接トルクが作用しないことになり、完全な遊びな
しの軸継手を構成出来る点にある。 完全に遊びのない軸継手として、市販の小型ベ
ローズ形カツプリングは駆動軸側ハブ、ベロー
ズ、被動軸側ハブとすべての伝達構成部品が溶接
により結合されたカツプリングがあるが、これら
は極めて小型のものに限られ、通常サイズ品で
は、この方式では、組立作業が極めて困難で、適
用は不可能に近い。 本発明は、上記の特長以外に、コイルばねの一
端部外周面が自由面になつている。すなわち拘束
されていないので、この端部は自由に変形、変位
することができる。したがつて、比較的大きな斜
交角を調整することができる。 また、本発明に使用されるコイルばねは、組込
みの条件により、コイルばねの組込み構造及びば
ね仕様を広範囲に且つ自由に選択出来る為に、一
般的に同容量の市販のカツプリングの代表的なギ
ヤーカツプリング、フランジ形たわみ継手等より
非常にコンパクトであり、当然製作費も安価とな
る。 又、運転時のメンテナンスも、本発明は、ハブ
と伝達エレメントとの連結部に遊びがなく、伝達
エレメントの作用も弾性変形であるので、作用的
には、給脂は、原則的には不要である。勿論金属
接触で構成されているので給脂されれば寿命は一
層長くなるのは、当然である。 次に、本発明の望ましい実施例につき説明す
る。 第２図および第３図はそれぞれこの発明の軸継
手の一例を示す側断面図および断面正面図であ
る。これらの図面に示すように軸継手は主として
駆動軸側ハブ４、被動軸側ハブ９、カバー１６お
よびコイルばね２５から構成されている。 駆動軸側ハブ４は円筒部５の一端にフランジ６
を有しており、フランジ６には軸方向に沿つて貫
通する２個所１組で円周上６組計12個のばね穴７
が設けられている。ばね穴７はリーマーにより精
度よく仕上げられている。また、隣り合う１組の
ばね穴７の間にはリーマーボルト２８の径より大
きく、許容偏心量に相当する間隙をもつたボルト
穴８が６個所設けられている。 被動軸側ハブ９は円筒部１０の一端にフランジ
１１を備えている。フランジ１１には上記駆動軸
側ハブ４のフランジ６のばね穴７およびボルト穴
８に対応する位置にそれぞればね穴１２およびリ
ーマーボルト穴１３が設けられている。ばね穴１
２はリーマー加工されているが、フランジ１１を
貫通していない。 カバー１６は駆動軸側ハブ４の円筒部５が貫通
する開口１７および駆動軸側ハブ４のフランジ６
を収容する凹部１８が設けられている。また、駆
動軸側ハブ４のフランジ６のばね穴７およびリー
マーボルト穴８に対応する位置にそれぞれ浅い穴
１９およびリーマーボルト穴２０があけられてい
る。上記開口１７部の周面にＯ―リング溝２１が
切られている。開口１７部と駆動軸側ハブ４の円
筒部５との間に軸心調整のための隙間ａが設けら
れている。 コイルばね２５は一端部が円すい台状部２６と
なつている。また、コイルばね２５は短形ばねで
あり、上記円すい台状部２６を除いて外周面が研
磨により高精度に仕上げられている。コイルばね
２５の外径は、無負荷のときにはばね穴７，１２
と遊合し、圧縮されたときには締まりばめとなる
ような寸法となつている。 上記ハブ４および９はフランジ６，１１が向か
い合うようにして配置され、ばね穴７および１２
にコイルばね２５が挿入される。そして、カバー
１６をこれの穴１９にコイルばね２５の円すい台
状部２６が入り込むようにして被動軸側ハブ９に
リーマーボルト２８により固定される。このと
き、コイルばね２５は圧縮された状態となる。コ
イルばね２５は圧縮されると外径が若干拡大し、
ばね穴７，１２に対して締まりばめとなる。 第１表は圧縮によるコイルばね２５の外径拡大
の実測例を示している。

【表】 ばね穴７，１２とコイルばね２５のはめあいを
具体的数値で示すと、コイルばね２５を上表のＧ
を使用する場合、ばね穴７，１２をすべてφ59・
85^+0.30 _-0mmに加工すれば、無負荷状態では0.05〜
0.08mmのクリアランスがあり、自由に挿入するこ
とが出来る。又圧縮時には、夫々0.10〜0.13の弾
性締り代があり、コイルばね２５とばね穴７，１
２の間には、全く遊びは存在しないことになる。 コイルばね２５の円すい台状部２６は外周面が
拘束されていないので、自由に変形あるいは変位
することができる。 なお、作動中の軸継手が軸心調整する際に駆動
軸側ハブ４のフランジ６が自由に可動なようにカ
バー１６内の空間は十分広くとられている。ま
た、Ｏ―リング溝２１に取り付けられたＯ―リン
グ３０はカバー１６内に外部から水などが侵入す
るのを防止する。 ここで、以上のように構成された軸継手の作用
について説明する。 先ずたわみ継手であるので、軸心調整作用につ
いて説明する。 一般に軸心の狂いは、両軸の軸心の偏心、斜交
角、軸方向の変位の３要素から構成されている。
本発明は、第４図イ（本発明者が先に特願昭57―
146791号で提案した構造の軸継手）および第４図
ロの斜交角調整作用説明図の如く、コイルばねが
カバーに締まりばめされている第４図イに対し、
第４図ロに示すように、駆動軸側ハブと被動軸側
ハブのみに締まりばめされ、カバーには、コイル
ばねの端部が自由に変位出来るようになつてい
る。従つて斜交角は無理なく調整され、その調整
量は非常に大きい。このように、軸心の調整は、
３要素の中、斜交角の調整を主とし、併せて、軸
方向の調整を行い、偏心の調整は、極めて僅か
で、実質的な調整は、ユニバーサルジヨイントの
ように、２個所の弾性エレメントの斜交の調整に
より行う。この型式の実施例として後にスペーサ
ー型（第７図）および中間軸型（第８図）につい
て説明する。 本発明の主たる軸心調整作用を詳細に説明する
と、第４図ハは斜交角調整作用の説明モデル図
で、斜交角θは、第４図ロの如く、コイルばねの
ばね軸の彎曲により行われるが、具体的な数字と
しては、ハ図に示される駆動軸ハブ４のフランジ
６とカバー１６との間隙l₁と被動軸ハブ９のフラ
ンジ１１との間隙l₂の変化により調整される。l₁
は伸長変形、l₂は圧縮変形により調整されている
ところを示している。 最大斜交角は、l₁又はl₂が０になる角度、即ち
駆動軸側ハブ４のフランジ６が被動軸側ハブ９の
フランジ１１、又はカバー１６と接触する角度が
最大許容斜交角となる。 勿論、幾何学的には、斜交により間隙ａが０に
なり接触すると、その角度で斜交の大きさが制限
されるが、一般的には、l₁又はl₂が０になる角度
でも、ａは０にならない設計が通常である。 更に、リーマーボルト２８と、駆動軸ハブ４の
フランジ６に設けられているリーマーボルト孔８
が、最大斜交角においても接触しないよう設計さ
れている。 次に軸方向の変位の調整は、ばね軸の変形を伴
わないl₁，l₂の伸長・圧縮変形により、調整され
る。この場合の許容調整量は、第２図の隙間ｃ及
びｄにより制限される。 最後の、偏心調整は、第４図イに示すコイルば
ねのばね軸の彎曲変形により調整されるが、本発
明においては、カバー１６はコイルばね２５を第
４図イの如く、締まりばめにて保持されていない
ので、その作用は、不安定で調整許容量は微少で
ある。従つて、本発明においては、前述の如く、
偏心量の多い場合は、後述第７図のスペーサー
形、第８図の中間軸型のように伝達系に弾性エレ
メントを２個所設けた型式を使用することによ
り、調整出来る。しかしこの場合、コイルばねの
作用としては、各弾性エレメントは、斜交角調整
作用であるが、駆動側軸と被動側軸の偏心を調整
することが出来る。 本発明は、斜交角の調整が円滑で、しかもその
調整量が大きいことが一つの特徴であるので、弾
性エレメントを２個所使用する後述の第７図、第
８図の型式の偏心許容量は非常に大きくなる。そ
の偏心許容量δは、次式で示される。 δ＝ｌ×tanθ ｌ＝２個の弾性エレメントのピツチ間隙 θ＝弾性エレメントの許容斜交角 以上軸心の狂いの３要素について、夫々説明し
たが、実際には、３要素が混在しているので、そ
の場合における許容量は、各構成要素の単一許容
量より当然小さくなる。 回転トルクの伝達は、駆動軸側ハブ４、コイル
ばね２５、被動軸側ハブ９、と順次伝達される。
この間に、コイルばね２５のばね軸と直角方向の
弾性変形による弾性力と回転トルクが常に平衡を
保持しながら回転が伝達される。従つて、負荷側
又は駆動側のいずれの側からの衝撃トルクに対し
ても緩衝作用を行い、又捩り振動を平準化する。 駆動軸側ハブ４と被動軸側ハブ９との相対的回
転角は、リーマーボルト２８の外周と、駆動軸側
ハブ４のフランジ６に設けられているボルト穴８
とが接触する角度が、最大許容緩衝回転角とな
る。それ以上のトルクに対しては駆動軸側ハブ
４、リーマーボルト２８、被動軸側ハブ９、カバ
ー１６と回転は伝達され、この場合は、回転方向
に対しては、リジツドとなる。 第２図に示す実施例に対しては、組立時には、
コイルばね２５は、圧縮されているが、静止の状
態においては、駆動軸側ハブ４、及び被動軸側ハ
ブ９のいずれに対しても、コイルばね２５による
スラスト力は全く作用しない。回転中に発生する
軸方向変位を伴う振動が発生する場合にコイルば
ね２５の圧縮によりその変位量に比例したスラス
トが作用することになり、このスラスト力によ
り、軸方向振動は、早期に減衰する。 つぎに、他の実施例について説明する。なお、
以下の図面で既出の図面に示す部材と実質的に同
一の部材にはこれらの図面のものと同一の参照符
号をつける。 第２図の実施例においてコイルばね２５の両端
面はそれぞれ被動軸側ハブフランジ９のばね穴１
２底面およびカバー１６の穴１９底面に密着して
いる。コイルばね２５の左側端部は斜交角調整の
ために変位、変形するが、端面の密着により変
位、変形が若干拘束される。第２図の実施例では
この変位、変形を助けるために左側端部は前述の
ように円すい台状部２６となつている。第５図に
示す実施例では上記変位、変形を容易にするため
カバー１６の穴１９底面とコイルばね２５の端面
との間にボール３５を介在させている。 第６図に示す実施例はコイルばね２５の左側端
面に、円すい穴３８を有するばね受座３７を設
け、これと穴１９底面との間にボール３５を介在
させている。第５図の場合、ばね内径にボール３
５が食い込む虞れがあるが、ばね受座３７を設け
ることによりばね圧縮力によるボール３５の食込
みがなくなり、分解時にボール３５を容易に取り
出すことができる。 第７図は、第２図の被動軸側フランジ１１を背
中合せに２個結合して、スペーサー４１とした構
造のもので、大型のポンプ、コンプレツサー等に
使用されるスペーサー型軸継手である。この軸継
手では第２図のものに比べて大きな偏心量を調節
することができる。 第８図は中間軸型の軸継手の例を示している。
図面に示すように第２図の駆動軸側ハブ４と同様
の構造の２組の中間ハブ４５を中間軸４６を介し
て連結している。中間ハブ４５には駆動軸側ハブ
４８、これと同一の構造の被動軸ハブ４９および
カバー５１がコイルばね２５を介して連結され
る。ハブ４８，４９とカバー５１とはリーマーボ
ルト５３により接続されている。なお、前記ボー
ル３５を用いる代りにばね受座５５に球面５６を
設けている。 この実施例では中間ハブ４５にはボルト穴を設
けず、駆被動軸側ハブ４８，４９のフランジ５０
を更に外周に大きくし、カバー５１も同様に大き
くし、互に直接リーマーボルト５３で締結する構
造としたものである。第２図の実施例より、外径
は大きくなるが、コイルばね２５を多数装着する
ことが可能となる。第８図ではコイルばね２５の
24個が組込まれた実施例である。 この実施例によると、中間軸４６の半径方向の
振動は、コイルばね２５の遊びなしの効果により
最小となり、又軸方向の振動は、コイルばね２５
の圧縮によるスラスト力により、早期に減衰し、
フローチングシヤフト型軸継手として、極めて、
良好な作動を行うことが出来る。 次に本発明の第２図の型式によるものの、実際
に製作されている代表的な軸継手シリーズを第２
表に示す。

【表】

【表】 本発明の最大の特徴は、コイルばねの弾性エレ
メントの作用として、斜交角の調整を重視した軸
継手で、第４図イのコイルばねの両端部を固定
し、中央に荷重を作用させる型式に比較すると、
ロに示す如く、斜交角の調整作用の許容量は非常
に大きく、イの型式の斜交角調整量が通常1゜程度
であるのに対し、ロの本発明では、3゜〜5゜迄の斜
交の調整が可能となる。 即ち、弾性エレメントを２個所使用する第７図
のスペーサー型、及び第８図の中間軸型に適用さ
れると、効果が大きく、従来、この種用途に使用
されている、ギヤーカツプリング、デイスクカツ
プリング、ダイヤフラム型カツプリング、ユニバ
ーサルジヨイント（十字ピン型及びボールジヨイ
ント）の代りに使用すると、軸心調整作用にすぐ
れているだけでなく緩衝効果も大きい。 本発明は、以上の実施例に示す如く、多種類の
構造の設計が可能であり、又夫々の設備の要求仕
様に合致したものを提供することが出来る。 高速回転に対しては、遊びのない軸継手が要求
されているが、本発明は単に、新品時に遊びがな
いだけでなく、万一リーマーばね穴に多少の摩耗
が発生しても、コイルばねの弾性力により、自動
的に遊びをなくすることが出来る。今までにこの
ような軸継手はなく、特に高速回転伝動軸系及び
内燃機関・コンプレツサー・クランクプレス等、
クランクシヤフトを使用する機械の駆動系におい
て本発明の効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はコイルばねを使用した従来の軸継手の
一例を示す部分断面図、第２図はこの発明の一例
を示すもので軸継手の断面側面図、第３図は第２
図に示す軸継手の断面正面図、第４図イはコイル
ばねの両端を固定し、中央に荷重を作用させる型
式の説明図、ロ，ハは上記軸継手の軸心調整の説
明図、第５図および第６図はそれぞればね受けの
他の実施例を示す断面図、第７図はスペーサ型軸
継手の例を示す側断面図、ならびに第８図は中間
軸型軸継手の例を示す側断面図である。 ４……駆動軸側ハブ、５……円筒部、６……フ
ランジ、７……ばね穴、９……被動軸側ハブ、１
０……円筒部、１２……ばね穴、１６……カバ
ー、１９……穴、２５……コイルばね、２８……
リーマーボルト、３５……ボール、３７……ばね
受座、４１……スペーサー、４５……中間ハブ、
４６……中間軸、４８……駆動軸側ハブ、４９…
…被動軸側ハブ、５１……カバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ それぞれ円筒部の一端にフランジが設けられ
   た第１ハブおよび第２ハブ、前記第１ハブ円筒部
   が貫通し、前記第１ハブフランジを収納するよう
   にして第２ハブフランジに固着されたカバー、な
   らびにコイルばねからなり、前記第１ハブと第２
   ハブはこれらのフランジが向かい合うようにして
   配置されており、前記コイルばねが第１ハブフラ
   ンジに設けられたばね穴を貫通し、第２ハブフラ
   ンジとカバーとの間で圧縮された状態で前記第１
   ハブフランジのばね穴および第２ハブフランジに
   設けられたばね穴に締まりばめされ、コイルばね
   の前記カバー側の端部外周面が自由面である軸継
   手。