WO2010128583A1 - キー結合機構 - Google Patents
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- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
- F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
- F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
- F16D1/0876—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with axial keys and no other radial clamping
Definitions
- the present invention relates to a key coupling mechanism that couples a rotary shaft and a coupling via a key that fits in a key groove formed in each of the rotary shaft and the coupling.
- Patent Document 1 there has been known a key coupling mechanism that couples a rotating shaft and a coupling via a key that fits in a key groove formed in each of the rotating shaft and the coupling (see, for example, Patent Document 1).
- a rotation shaft (output shaft 20) and a coupling (rotation member 22) with which the rotation shaft is fitted are respectively formed into key grooves ( 31 and 32) and are coupled via a key (33) that fits.
- a key coupling mechanism there is a minute gap provided in consideration of assemblability between the rotary shaft coupled via the key and the coupling, and a minute relative force is transmitted during transmission of the rotational force. A reciprocating sliding motion will occur.
- the key coupling mechanism is liable to cause surface damage called fretting wear that occurs when such a slight sliding motion is repeated.
- the key coupling mechanism disclosed in Patent Document 1 by providing a facility for forcibly circulating the lubricating oil supplied between the rotating shaft and the coupling through a hollow hole formed in the coupling, The purpose is to improve the lubricity and reduce the occurrence of fretting wear.
- the present invention can suppress the progress of fretting wear caused by the generation of wear powder due to a minute relative reciprocating sliding motion between the rotating shaft and the coupling, thereby improving durability.
- An object is to provide a key coupling mechanism that can be realized.
- a key coupling mechanism includes a coupling into which a rotating shaft is fitted, a coupling-side key groove formed in the coupling, and a rotating shaft formed in the rotating shaft.
- the key coupling mechanism according to the first aspect of the present invention includes the coupling and the coupling on at least one of an inner circumference facing the rotation shaft in the coupling and an outer circumference facing the coupling in the rotation shaft.
- a recess formed so as to allow wear powder generated between the rotating shaft and the rotating shaft to enter is provided.
- the wear powder when a minute relative reciprocating sliding motion occurs between the rotating shaft and the coupling during transmission of the rotational force, and wear powder is generated, the wear powder is separated from the inner periphery of the coupling and the outer periphery of the rotating shaft. It will be held in the recess formed in at least one of the above. For this reason, it is suppressed that the inner periphery of the coupling and the outer periphery of the rotating shaft are scuffed by wear powder generated by a minute relative reciprocating sliding motion, and the progress of fretting wear due to the wear powder is suppressed. Will be.
- a key coupling mechanism can be provided.
- a key coupling mechanism according to a second invention is the key coupling mechanism according to the first invention, characterized in that the recess is formed in a groove shape.
- the recess is formed in a groove shape, the wear powder easily enters the recess, and the wear powder once entering the recess is difficult to come out. It is possible to further suppress the outer periphery of the brazing.
- the recess into which the wear powder enters can be easily processed only by forming a groove on the inner periphery of the coupling or the outer periphery of the rotating shaft.
- a key coupling mechanism according to a third invention is the key coupling mechanism according to the second invention, wherein the recess is formed in a groove shape extending in a spiral shape.
- the recess formed in the groove shape is provided in a spiral shape, it is possible to realize a groove-like recess structure in which wear powder easily enters and does not easily come out. Brazing can be further suppressed.
- the groove-like recesses are formed in a spiral shape, the groove-like recesses that are efficiently distributed over the circumferential direction and the axial direction on the inner periphery of the coupling or the outer periphery of the rotating shaft can be easily performed. Can be processed.
- a key coupling mechanism is the key coupling mechanism according to any one of the first to third aspects, wherein a lubricant is disposed in the recess.
- the lubricant disposed in the recess improves the lubricity between the coupling and the rotating shaft to reduce the generation of wear powder, and the generated wear powder is reduced between the coupling and the rotating shaft. ⁇ is reduced. Further, by disposing the lubricant in the recess, it is possible to make it easier for the wear powder to enter the recess.
- a coupling mechanism can be provided.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of an axial cross section of the inner periphery of the coupling in the key coupling mechanism shown in FIG. 1 partially enlarged.
- the embodiment of the present invention can be widely applied as a key coupling mechanism that couples a rotary shaft and a coupling through a key that fits in a key groove formed in each of the rotary shaft and the coupling.
- a key coupling mechanism that couples a rotary shaft and a coupling through a key that fits in a key groove formed in each of the rotary shaft and the coupling.
- it can be widely applied to various uses such as a windmill, a machine tool, a construction machine, and a robot.
- FIG. 1 is a cross-sectional view showing a key coupling mechanism 1 according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of the key coupling mechanism 1 in the axial direction (FIG. 1 (a)) and A- of FIG. A sectional view taken along line A (FIG. 1B) is shown.
- the key coupling mechanism 1 includes a coupling 11, a rotating shaft 12, a key 13, a coupling-side key groove 14 formed in the coupling 11, and a rotating shaft-side key groove formed in the rotating shaft 12. 15 etc. are comprised.
- the rotary shaft 12 is configured, for example, as an output shaft of a drive motor (not shown), and is formed as a shaft member having a circular cross section. On the outer periphery 12a at the end of the rotating shaft 12, one rotating shaft side key groove 15 extending along the axial direction is formed.
- the coupling 11 is provided as a short shaft-like member into which the rotary shaft 12 is fitted.
- An output gear portion 11b is formed on the outer periphery of one end portion, and a fitting hole 11c is formed on the other end portion.
- An opening is formed.
- the fitting hole 11c is formed as a hole having a circular cross section into which the end of the rotating shaft 12 provided with the rotating shaft side key groove 15 is fitted.
- one coupling-side key groove 14 extending along the axial direction is formed on the inner periphery 11a of the coupling 11 that defines the fitting hole 11c and faces the rotating shaft 12 that fits in the fitting hole 11c. Has been.
- the key 13 is provided as a parallel key having a rectangular cross section and no slope, and is formed as a key that fits into the rotary shaft side key groove 15 and the coupling side key groove 14. With the key 13 fitted in the rotary shaft side key groove 15, the rotary shaft 12 is fitted into the fitting hole 11c, so that the key 13 is fitted into the coupling side key groove 14 as well. As shown in FIG. 1, the rotary shaft 12 and the coupling 11 are coupled via the key 13.
- the key coupling mechanism 1 configured as described above, the rotational force input from the rotary shaft 12 is transmitted to the coupling 12 through the key coupling portion, and this rotational force meshes with the gear portion 11b from the gear portion 11b. It is output to other gears (not shown).
- a bolt member that is threaded through the center line from the gear portion 11b side of the coupling 11 to the end portion of the rotating shaft 12 fitted in the fitting hole 11c. May be further provided, and the rotating shaft 12 and the coupling 11 may be further screw-fastened in the axial direction.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the axial cross section of the inner periphery 11a of the coupling 11 in a partially enlarged manner. Note that FIG. 2 shows notched cross sections of two portions corresponding to positions in the axial direction.
- the inner periphery 11 a of the coupling 11 is formed between the coupling 11 and the rotary shaft 12 over the entire circumference except for the portion where the coupling-side key groove 14 is provided in the circumferential direction.
- a recess 16 is provided that is recessed so that wear powder generated therebetween can enter.
- the recess 16 is formed in a spirally extending groove shape, and is provided as, for example, a female screw groove formed by performing female screw processing.
- a solid lubricant using graphite graphite
- molybdenum disulfide polytetrafluoroethylene, or the like is adhered and disposed in the recess 16.
- a lubricant other than a solid lubricant for example, grease
- the lubrication effect is sustained because it is less likely to flow out than when a grease is used. The effect that it is easy to do can be acquired.
- the wear powder is coupled to the coupling 11. It will enter and be held in the recess 16 formed in the inner periphery 11a. For this reason, it is suppressed that the inner periphery 11a of the coupling 11 and the outer periphery 12a of the rotating shaft 12 are scuffed by the wear powder generated by the minute relative reciprocating sliding motion, and the fretting wear caused by the wear powder is suppressed. Progress will be suppressed.
- a key coupling mechanism 1 that can be provided can be provided.
- the recess 16 is formed in a groove shape, the wear powder easily enters the recess 16, and the wear powder once entering the recess 16 is difficult to be removed. It is possible to further suppress the brazing of the inner periphery 11a of the ring 11 and the outer periphery 12a of the rotary shaft 12.
- the recess 16 formed in a groove shape is provided in a spiral shape, it is possible to realize a structure of the groove recess 16 in which wear powder easily enters and does not easily come out.
- the recess 16 into which the wear powder enters can be easily processed only by forming a groove in the inner periphery 11 a of the coupling 11 or the outer periphery 12 a of the rotating shaft 12.
- the groove-like recess 16 is formed in a spiral shape, the groove-like recesses 16 that are efficiently distributed over the circumferential direction and the axial direction on the inner periphery 11a of the coupling 11 can be easily formed. Can be processed. That is, a plurality of recesses as individual grooves formed individually may be provided, but by forming the recesses 16 as spiral grooves that extend continuously, groove shapes that are efficiently distributed and arranged. It is possible to improve the workability of the recess formed in the.
- the lubricant disposed in the recess 16 improves the lubricity between the coupling 11 and the rotating shaft 12, reduces the generation of wear powder, and causes the generated wear. It is reduced that the powder scoops the coupling 11 and the rotating shaft 12. Further, by arranging the lubricant in the recess 16, it is possible to make it easier for the wear powder to enter the recess 16.
- the inventor performs fine thread machining on the inner periphery 11a of the coupling 11 as the recess 16 and has a diameter of 28 mm (M28), a pitch of 1 mm, and a screw grade of 6G (tolerance grade 6, tolerance position).
- An experiment to verify the effect was performed by forming a metric triangular screw of G).
- an electric motor is used as the drive side and a hydraulic motor is used as the load side, the electric motor is connected to the rotating shaft 12 side, and the hydraulic motor is connected to the coupling 11 side via the chain coupling.
- a connected test device was used. A test operation in which a predetermined torque, rotation speed, operation time, etc.
- the key coupling mechanism 1 in which the recess 16 is formed is determined for the key coupling mechanism 1 in which the recess 16 is formed and a normal key coupling mechanism for comparison in which the recess 16 is not formed.
- the experiment was conducted under the condition. As an evaluation of the experimental results, after completion of the test operation, the state of surface damage on the inner periphery 11a of the coupling 11 and the outer periphery 12a of the rotating shaft 12 and confirmation of the mechanical accuracy were confirmed.
- the key coupling mechanism 1 provided with the recess 16 And a comparative key coupling mechanism in which the recess 16 is not provided.
- the key coupling mechanism 1 provided with the recess 16 does not show surface damage due to fretting wear due to generation of wear powder, and has a slight mechanical accuracy that can be sufficiently used continuously. Only a drop in was confirmed.
- the inventor of the present application has found that the depth of the groove from the inner periphery 11a of the coupling 11 in the recess 16 (depth dimension indicated by a double-ended arrow B in FIG. 2) is 0.04 mm (40 ⁇ m) or more. As a result, it was confirmed that the abrasion powder can be sufficiently retained, and the occurrence of fretting wear due to the generation of the abrasion powder can be suppressed. Further, if the depth of the groove of the recess 16 is 0.14 mm (140 ⁇ m) or less, the effect of suppressing the occurrence of fretting wear due to wear powder can be sufficiently exhibited, and the rotating shaft 12 and the coupling 11 It was confirmed that it was at a level that did not affect the fitting strength.
- the key coupling mechanism in which the recess is formed on the inner periphery facing the rotation shaft in the coupling has been described as an example, but this need not be the case. That is, the recess may be a key coupling mechanism formed on the outer periphery of the rotating shaft facing the coupling, and the recess is formed on both the inner periphery of the coupling and the outer periphery of the rotating shaft. It may be a key coupling mechanism.
- the recess formed in a spiral groove shape has been described as an example, but this need not be the case, and a groove shape other than the spiral shape (for example, a straight groove shape) may be used.
- the formed recess may be formed.
- a plurality of recesses as individual grooves formed individually may be provided.
- the recess is not limited to a groove shape, but is a dimple shape, or a fine recess formed by roughening. Also good.
- the surface roughness is set to a high roughness of about 5 ⁇ m to 20 ⁇ m in centerline average roughness (Ra), and the recess is formed. May be.
- a plurality of types of recesses may be formed.
- a concave portion having a high roughness and a concave portion of a thread groove may be provided by forming a helical thread groove on the surface subjected to the roughening process.
- the key which fits into a coupling side keyway and a rotating shaft side keyway is provided as a parallel key
- the key may be configured as a taper key, a half moon key, or the like.
- the present invention can be widely applied as a key coupling mechanism that couples a rotary shaft and a coupling via a key that fits in a key groove formed in each of the rotary shaft and the coupling.
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Abstract
回転軸とカップリングとの間において微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展を抑制し、耐久性の向上を図る。 回転軸１２が嵌合するカップリング１１にカップリング側キー溝１４が形成される。回転軸１２に回転軸側キー溝１５が形成される。キー１３は、カップリング側キー溝１４と回転軸側キー溝１５とに嵌り込む。カップリング１１における回転軸１２に対向する内周１１ａに、カップリング１１と回転軸１２との間で生じた摩耗粉が入り込むことが可能なように凹み形成された凹所１６が設けられる。
Description
本発明は、回転軸及びカップリングのそれぞれに形成されたキー溝に嵌り込むキーを介して回転軸とカップリングとを結合するキー結合機構に関する。
従来より、回転軸及びカップリングのそれぞれに形成されたキー溝に嵌り込むキーを介して回転軸とカップリングとを結合するキー結合機構が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に開示されているように、キー結合機構においては、回転軸（出力軸２０）とこの回転軸が嵌合するカップリング（回転部材２２）とが、それぞれに形成されたキー溝（３１、３２）に嵌り込むキー（３３）を介して結合される。このようなキー結合機構においては、キーを介して結合される回転軸とカップリングとの間にて、組立性を考慮して設けられる微小な隙間が存在し、回転力の伝達時に微小な相対往復すべり運動が生じることになる。このため、キー結合機構では、このようなわずかなすべり運動が繰り返されることで発生するフレッティング摩耗と呼ばれる表面損傷が生じ易い。尚、特許文献１に開示されたキー結合機構においては、カップリングに形成した中空穴を介して回転軸とカップリングとの間に供給する潤滑油を強制的に循環させる設備を設けることで、潤滑性を向上させてフレッティング摩耗の発生を低減することを目的としている。
特許文献１に開示されたキー結合機構においては、潤滑油を強制循環させる付帯設備を設けることで、回転軸とカップリングとの間における潤滑性を向上させ、フレッティング摩耗発生の抑制効果も期待することができると考えられる。しかしながら、回転軸とカップリングとの間での微小な相対往復すべり運動が生じるため、回転軸とカップリングとの間において、部分的な焼付きによる微細な摩耗粉が発生することになる。そして、摩耗粉が生じると、その摩耗粉に起因し、フレッティング摩耗の進展を招いてしまうことになり、また、ガタの発生による機械精度の低下や機能の低下を招いて振動や騒音の問題も引き起こしてしまうことになる。更には、摩耗粉の固着により、キー結合機構自体の分解や修理が不可能な程度の破損を招いてしまうことになる。従って、微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展やキー結合機構の耐久性の低下を抑制することは困難であるという問題がある。尚、潤滑油の強制循環を行う場合は、設備の複雑化及び大型化も招いてしまうことになる。
本発明は、上記実情に鑑みることにより、回転軸とカップリングとの間において微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展を抑制でき、耐久性の向上を図ることができる、キー結合機構を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための第１発明に係るキー結合機構は、回転軸が嵌合するカップリングと、前記カップリングに形成されたカップリング側キー溝と、前記回転軸に形成された回転軸側キー溝と、前記カップリング側キー溝と前記回転軸側キー溝とに嵌り込むキーと、を備えている。そして、第１発明に係るキー結合機構は、前記カップリングにおける前記回転軸に対向する内周と前記回転軸における前記カップリングに対向する外周とのうちの少なくともいずれかに、前記カップリングと前記回転軸との間で生じた摩耗粉が入り込むことが可能なように凹み形成された凹所が設けられていることを特徴とする。
この発明によると、回転軸とカップリングとの間において、回転力の伝達時に微小な相対往復すべり運動が生じて摩耗粉が発生すると、この摩耗粉は、カップリングの内周及び回転軸の外周のうちの少なくともいずれかに形成された凹所に入り込んで保持されることになる。このため、微小な相対往復すべり運動で生じた摩耗粉によって、カップリングの内周や回転軸の外周が疵付けられてしまうことが抑制され、摩耗粉に起因するフレッティング摩耗の進展が抑制されることになる。そして、摩耗粉に起因するガタの発生とそのことによる機械精度の低下や機能の低下が抑制され、振動や騒音の発生も抑制される。更に、摩耗粉の固着も抑制することができるため、キー結合機構自体の分解や修理が不可能な程度の破損を招いてしまうことも抑制できる。よって、キー結合機構の耐久性の向上を図ることができる。また、カップリングの内周及び回転軸の外周のうちの少なくともいずれかに凹所を形成する構成であるため、複雑化及び大型化を招くような付帯設備も必要なく、キー結合機構の耐久性の向上を簡素な構成で実現することができる。
従って、本発明によると、回転軸とカップリングとの間において微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展を抑制でき、耐久性の向上を図ることができる、キー結合機構を提供することができる。
第２発明に係るキー結合機構は、第１発明のキー結合機構において、前記凹所は、溝状に形成されていることを特徴とする。この発明によると、凹所が溝状に形成されるため、摩耗粉が凹所に入り込み易く、更に一旦凹所に入り込んだ摩耗粉が出難いので、摩耗粉がカップリングの内周及び回転軸の外周を疵付けてしまうことを更に抑制することができる。また、カップリングの内周又は回転軸の外周に対して溝を形成するだけで、摩耗粉が入り込む凹所の加工を容易に行うことができる。
第３発明に係るキー結合機構は、第２発明のキー結合機構において、前記凹所は、螺旋状に延びる溝状に形成されていることを特徴とする。この発明によると、溝状に形成される凹所が螺旋状に設けられるため、更に摩耗粉が入り込み易くて出難い溝状の凹所の構造を実現でき、摩耗粉がカップリング及び回転軸を疵付けることを更に抑制することができる。また、溝状の凹所が螺旋状に形成されるため、カップリングの内周又は回転軸の外周において周方向及び軸方向に亘って効率よく分散して配置された溝状の凹所を容易に加工することができる。
第４発明に係るキー結合機構は、第１発明乃至第３発明のいずれかのキー結合機構において、前記凹所には、潤滑剤が配置されていることを特徴とする。この発明によると、凹所に配置された潤滑剤により、カップリングと回転軸との間における潤滑性が向上して摩耗粉の発生が低減されるとともに、発生した摩耗粉がカップリング及び回転軸を疵付けることが低減される。また、凹所に潤滑剤を配置することで、摩耗粉を更に凹所に入り込み易くすることができる。
本発明によると、回転軸とカップリングとの間において微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展を抑制でき、耐久性の向上を図ることができる、キー結合機構を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。本発明の実施形態は、回転軸及びカップリングのそれぞれに形成されたキー溝に嵌り込むキーを介して回転軸とカップリングとを結合するキー結合機構として、広く適用することができるものである。例えば、風車や工作機械、建設機械、ロボット等種々の用途に対して広く適用することができる。
図１は、本発明の一実施の形態に係るキー結合機構１を示す断面図であり、キー結合機構１の軸方向の断面図（図１（ａ））及び図１（ａ）のＡ－Ａ線矢視断面図（図１（ｂ））を示したものである。図１に示すように、キー結合機構１は、カップリング１１、回転軸１２、キー１３、カップリング１１に形成されたカップリング側キー溝１４、回転軸１２に形成された回転軸側キー溝１５等を備えて構成されている。
回転軸１２は、例えば、駆動モータ（図示せず）の出力軸として構成されており、円形断面の軸部材として形成されている。この回転軸１２の端部における外周１２ａには、軸方向に沿って延びる回転軸側キー溝１５が１つ形成されている。
カップリング１１は、回転軸１２が嵌合する短軸状の部材として設けられ、一方の端部の外周には出力用のギア部１１ｂが形成され、他方の端部には嵌合穴１１ｃが開口形成されている。嵌合穴１１ｃは、回転軸１２における回転軸側キー溝１５が設けられた端部が嵌合する円形断面の穴として形成されている。また、嵌合穴１１ｃを区画するとともに嵌合穴１１ｃに嵌合する回転軸１２に対向するカップリング１１における内周１１ａには、軸方向に沿って延びるカップリング側キー溝１４が１つ形成されている。
キー１３は、矩形断面で勾配のついていない平行キーとして設けられ、回転軸側キー溝１５とカップリング側キー溝１４に嵌り込むキーとして形成されている。回転軸側キー溝１５にキー１３が嵌め込まれた状態で、回転軸１２が嵌合穴１１ｃに嵌合されることで、キー１３がカップリング側キー溝１４に対しても嵌まり込み、図１に示すように、キー１３を介して回転軸１２とカップリング１１とが結合されることになる。このように構成されたキー結合機構１において、回転軸１２から入力された回転力がキー結合部分を介してカップリング１２に伝達され、この回転力が、ギア部１１ｂからこのギア部１１ｂに噛み合う他のギア（図示せず）に対して出力されることになる。尚、図１では図示していないが、嵌合穴１１ｃに嵌合した回転軸１２の端部に対してカップリング１１のギア部１１ｂ側から中心線上に沿って貫通して螺合するボルト部材を更に設け、軸方向において回転軸１２とカップリング１１とを更にネジ締結してもよい。
図２は、カップリング１１の内周１１ａにおける軸方向の断面の一部を部分的に拡大して示す拡大断面図である。尚、図２では、軸方向における位置を対応させた２箇所の部分の切欠き断面を図示している。図２に示すように、カップリング１１の内周１１ａには、その周方向におけるカップリング側キー溝１４が設けられている部分を除く全周に亘って、カップリング１１と回転軸１２との間で生じた摩耗粉が入り込むことが可能なように凹み形成された凹所１６が設けられている。この凹所１６は、螺旋状に延びる溝状に形成され、例えば、雌ネジ加工が行われることで形成された雌ネジ溝として設けられている。また、この凹所１６には、黒鉛（グラファイト）、二硫化モリブデン、ポリテトラフルオロエチレン等を用いた固体潤滑剤が接着されて配置されている。尚、潤滑剤として固体潤滑剤以外の潤滑剤（例えば、グリース）を用いることができるが、固体潤滑剤を用いた場合、グリースを用いる場合に比して、流出し難いため、潤滑効果を持続し易いという効果を得ることができる。
以上説明したキー結合機構１によると、回転軸１２とカップリング１１との間において、回転力の伝達時に微小な相対往復すべり運動が生じて摩耗粉が発生すると、この摩耗粉は、カップリング１１の内周１１ａに形成された凹所１６に入り込んで保持されることになる。このため、微小な相対往復すべり運動で生じた摩耗粉によって、カップリング１１の内周１１ａや回転軸１２の外周１２ａが疵付けられてしまうことが抑制され、摩耗粉に起因するフレッティング摩耗の進展が抑制されることになる。そして、摩耗粉に起因するガタの発生とそのことによる機械精度の低下や機能の低下が抑制され、振動や騒音の発生も抑制される。更に、摩耗粉の固着も抑制することができるため、キー結合機構１自体の分解や修理が不可能な程度の破損を招いてしまうことも抑制できる。よって、キー結合機構１の耐久性の向上を図ることができる。また、カップリング１１の内周１１ａに凹所１６を形成する構成であるため、複雑化及び大型化を招くような付帯設備も必要なく、キー結合機構１の耐久性の向上を簡素な構成で実現することができる。
従って、本実施形態によると、回転軸１２とカップリング１１との間において微小な相対往復すべり運動によって摩耗粉が発生することに起因するフレッティング摩耗の進展を抑制でき、耐久性の向上を図ることができる、キー結合機構１を提供することができる。
また、キー結合機構１によると、凹所１６が溝状に形成されるため、摩耗粉が凹所１６に入り込み易く、更に一旦凹所１６に入り込んだ摩耗粉が出難いので、摩耗粉がカップリング１１の内周１１ａ及び回転軸１２の外周１２ａを疵付けてしまうことを更に抑制することができる。尚、溝状に形成される凹所１６が、螺旋状に設けられるため、更に摩耗粉が入り込み易くて出難い溝状の凹所１６の構造を実現できる。また、カップリング１１の内周１１ａ又は回転軸１２の外周１２ａに対して溝を形成するだけで、摩耗粉が入り込む凹所１６の加工を容易に行うことができる。また、溝状の凹所１６が螺旋状に形成されるため、カップリング１１の内周１１ａにおいて周方向及び軸方向に亘って効率よく分散して配置された溝状の凹所１６を容易に加工することができる。即ち、それぞれ個別に形成された単独の溝としての凹所を複数設けてもよいが、連続して延びる螺旋状の溝としての凹所１６を形成することで、効率よく分散配置された溝状に形成される凹所の加工性を向上させることができる。
また、キー結合機構１によると、凹所１６に配置された潤滑剤により、カップリング１１と回転軸１２との間における潤滑性が向上して摩耗粉の発生が低減されるとともに、発生した摩耗粉がカップリング１１及び回転軸１２を疵付けることが低減される。また、凹所１６に潤滑剤を配置することで、摩耗粉を更に凹所１６に入り込み易くすることができる。
尚、本願発明者は、凹所１６として、カップリング１１の内周１１ａに対して細目ネジ加工を行い、直径２８ｍｍ（Ｍ２８）で、ピッチが１ｍｍ、ネジ等級が６Ｇ（公差グレード６、公差位置Ｇ）のメートル三角ネジを形成し、効果を検証する実験を行った。効果を検証する実験においては、駆動側として電動モータを用いるとともに負荷側として油圧モータを用い、電動モータを回転軸１２側に連結して、油圧モータをチェーンカップリングを介してカップリング１１側に連結した試験装置を用いた。そして、上記の凹所１６を形成したキー結合機構１と、凹所１６が形成されていない比較用の通常のキー結合機構とについて、所定のトルク、回転数、運転時間等を定めた試験運転条件にて運転し、実験を行った。実験結果の評価としては、試験運転終了後に、カップリング１１の内周１１ａ及び回転軸１２の外周１２ａの表面損傷の状況と機械精度との確認を、凹所１６が設けられたキー結合機構１と凹所１６が設けられていない比較用のキー結合機構とについて行った。その結果、比較用のキー結合機構については、摩耗粉の発生に起因するフレッティング摩耗による表面損傷と、継続使用が困難と考えられる程度の機械精度の低下が確認された。一方、上記の凹所１６を設けたキー結合機構１については、摩耗粉の発生に起因するフレッティング摩耗による表面損傷は見られず、また、十分に継続使用が可能な水準の軽度の機械精度の低下しか確認されなかった。
また、本願発明者は、実験により、凹所１６におけるカップリング１１の内周１１ａからの溝の深さ（図２において両端矢印Ｂで示す深さ寸法）が、０．０４ｍｍ（４０μｍ）以上あれば、摩耗粉を十分に保持することができ、摩耗粉の発生に起因するフレッティング摩耗の発生を抑制できることが確認できた。また、凹所１６の溝の深さが、０．１４ｍｍ（１４０μｍ）以下であれば、摩耗粉によるフレッティング摩耗発生抑制効果を十分に発揮することができるとともに、回転軸１２とカップリング１１との嵌合強度への影響も発生しない水準であることが確認できた。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。例えば、次のように変更して実施することができる。
（１）本実施形態では、凹所がカップリングにおける回転軸に対向する内周に形成されているキー結合機構を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。即ち、凹所が回転軸におけるカップリングに対向する外周に形成されているキー結合機構であってもよく、また、凹所がカップリングの内周及び回転軸の外周の両方に形成されているキー結合機構であってもよい。
（２）本実施形態では、螺旋状の溝状に形成された凹所を例にとって説明したが、この通りでなくてもよく、螺旋状以外の溝状（例えば、直線状の溝状）に形成された凹所が形成されているものであってもよい。また、それぞれ個別に形成された単独の溝としての凹所が複数設けているものであってもよい。また、凹所としては、溝状に形成されているものに限らず、ディンプル状に形成されているものや、粗面加工が施されることで細かい凹所が形成されているものであってもよい。尚、粗面加工を施すことで凹所を形成する場合は、例えば、表面粗さを中心線平均粗さ（Ｒａ）で５μｍから２０μｍ程度の高粗度に設定して凹所の形成を行ってもよい。また、凹所として、複数の種類のものが形成されていてもよい。例えば、上記の粗面加工を施した表面に螺旋状のネジ溝を形成することで、高粗度の凹所とネジ溝の凹所とが設けられているものであってもよい。
（３）本実施形態では、カップリング側キー溝と回転軸側キー溝とに嵌まり込むキーが平行キーとして設けられている場合を例にとって説明したが、この通りでなくてもよい。例えば、キーが、テーパーキーや半月キー等として構成されているものであってもよい。
本発明は、回転軸及びカップリングのそれぞれに形成されたキー溝に嵌り込むキーを介して回転軸とカップリングとを結合するキー結合機構として、広く適用することができるものである。
１ キー結合機構
１１ カップリング
１１ａ カップリングの内周
１２ 回転軸
１２ａ 回転軸の外周
１３ キー
１４ カップリング側キー溝
１５ 回転軸側キー溝
１６ 凹所
１１ カップリング
１１ａ カップリングの内周
１２ 回転軸
１２ａ 回転軸の外周
１３ キー
１４ カップリング側キー溝
１５ 回転軸側キー溝
１６ 凹所
Claims (4)
- 回転軸が嵌合するカップリングと、
前記カップリングに形成されたカップリング側キー溝と、
前記回転軸に形成された回転軸側キー溝と、
前記カップリング側キー溝と前記回転軸側キー溝とに嵌り込むキーと、
を備えているキー結合機構であって、
前記カップリングにおける前記回転軸に対向する内周と前記回転軸における前記カップリングに対向する外周とのうちの少なくともいずれかに、前記カップリングと前記回転軸との間で生じた摩耗粉が入り込むことが可能なように凹み形成された凹所が設けられていることを特徴とする、キー結合機構。 - 請求項１に記載のキー結合機構であって、
前記凹所は、溝状に形成されていることを特徴とする、キー結合機構。 - 請求項２に記載のキー結合機構であって、
前記凹所は、螺旋状に延びる溝状に形成されていることを特徴とする、キー結合機構。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のキー結合機構であって、
前記凹所には、潤滑剤が配置されていることを特徴とする、キー結合機構。
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-
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