JP5101909B2

JP5101909B2 - 軸継手

Info

Publication number: JP5101909B2
Application number: JP2007070032A
Authority: JP
Inventors: 聡宇都宮
Original assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp
Current assignee: NTN Corp; Bridgestone Corp
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2007-03-19
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-03-19
Also published as: JP2008232205A; WO2008114788A1

Description

本発明は、互いに平行な２軸を連結して２軸間で動力を伝達する軸継手に関する。

一般的な機械装置の２つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸継手は、連結する２軸の位置関係によって構造が異なり、２軸が１直線上にあるもの、交差するもの、互いに平行な（かつ同心でない）ものに大別される。このうちの平行な２軸を連結する軸継手として、本出願人は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状の転動体を介して動力を伝達する方式のものを提案した（特許文献１参照。）。
特開２００５−２３３２３３号公報

図７および図８は、上述した方式の軸継手の一例を示す。この軸継手は、互いに一体回転可能に連結されて入力側回転部材を構成する２つの入力プレート５１ａ、５１ｂと、両入力プレート５１ａ、５１ｂに挟まれる出力プレート（出力側回転部材）５２と、出力プレート５２を貫通するように組み込まれる複数のローラ（円筒状転動体）５３と、各入力プレート５１ａ、５１ｂと出力プレート５２の間に配される２つの環状の保持器５４ａ、５４ｂとから成る。その一側の入力プレート５１ａおよび出力プレート５２はそれぞれの中央部から突出する軸部５５、５６を有しており、出力プレート５２の軸部５６が他側の入力プレート５１ｂの中心孔５１ｃおよび保持器５４ｂ内周に通されて、各入力プレート５１ａ、５１ｂと出力プレート５２の回転軸が互いに平行な状態に保持されている。なお、図７および図８は、説明上、各入力プレート５１ａ、５１ｂと出力プレート５２が同心の状態を示しているが、通常は入力側と出力側の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各入力プレート５１ａ、５１ｂと出力プレート５２には、複数の案内溝５７、５８が相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設けられており、そのうちの出力プレート５２の案内溝５８はプレート軸方向に貫通している。そして、前記ローラ５３が、出力プレート５２の案内溝５８および各保持器５４ａ、５４ｂの長孔５９に通されて、両端部を入力プレート５１ａ、５１ｂの案内溝５７で案内される状態で、各案内溝５７、５８の交差位置に組み込まれている。これにより、各入力プレート５１ａ、５１ｂに押されたローラ５３が、各保持器５４ａ、５４ｂでプレート径方向の移動を拘束された状態で転動しながら出力プレート５２を押して、動力伝達を行うようになっている。

上述した従来の軸継手は、各入力プレート５１ａ、５１ｂ、出力プレート５２および各保持器５４ａ、５４ｂを、円筒状の転動体であるローラ５３の長手方向中央の断面に関して対称に配置することにより、動力伝達時にこれらの各部材からローラ５３に力が加わってもローラ５３に回転モーメントが発生しないようにして、ローラ５３の傾きによるこじり（案内溝への噛み込み）を防止し、継手動作が常時円滑に行われるようにしている。

しかしながら、両入力プレート５１ａ、５１ｂを一体回転可能に連結するために、各保持器５４ａ、５４ｂを貫通する連結ピン５１ｄを設けるとともに、出力プレート５２を連結ピン５１ｄと干渉しない形状としているので、この部分の構造が複雑で、製作や組立に手間がかかるという難点がある。

また、ローラ５３は連結ピン５１ｄと干渉しないように配置する必要があるので、これによってローラ５３の個数が制限され、トルク負荷容量が小さくなるという難点もある。さらに、スペースの面で連結ピン５１ｄを太くすることは困難なため、連結ピン５１ｄの強度からトルク負荷容量がより小さく抑えられることもある。

本発明の課題は、平行な２軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した円筒状の転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、転動体の傾きによるトラブルを防止する機能を保持しつつ、構造の簡素化とトルク負荷容量の増大を図ることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材の一方が、他方の回転部材を挟む位置に配された２つのプレートを一体回転可能に連結して、そのうちの１つのプレートの中心孔に他方の回転部材の中央部から突出する軸部を通すものであり、前記一方の回転部材の各プレートと他方の回転部材に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記他方の回転部材の案内溝を回転部材軸方向に貫通させて、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、前記他方の回転部材の案内溝に通され、前記一方の回転部材の各プレートの案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を転動体の長手方向中央の断面に関して対称に設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにした軸継手において、前記一方の回転部材の両プレートを、前記他方の回転部材および保持器を跨ぐ連結片で連結した構成を採用した。

すなわち、両回転部材および保持器を、動力伝達時にこれらの各部材から円筒状転動体に加わる力が転動体を傾けないように配置するとともに、他方の回転部材を挟む位置に配された一方の回転部材の両プレートを、他方の回転部材および保持器を跨ぐ連結片で連結することにより、前述した従来のものに比べて、構造が簡単になり、転動体個数を増やしたり連結片強度を高めたりしてトルク負荷容量の増大を図れるようにしたのである。

ここで、前記一方の回転部材の２つのプレートをそれぞれの外周縁部で連結するようにすれば、連結片にかかる負担が軽減され、トルク負荷容量をさらに増大させることができる。

前記連結片を、前記一方の回転部材の２つのプレートのうちのいずれか１つのプレートと一体成形すれば、製作や組立がより簡単に行えるようになる。

前記一方の回転部材の２つのプレートを前記連結片で連結する手段としては、ねじ結合、ピン結合、スプライン結合、溶接、かしめのいずれかを採用するとよい。

また、前記転動体を、その外周に嵌め込んだ転がり軸受を介して、前記両回転部材および保持器のうちの少なくとも２種類の部材と転接させることにより、偏心時の転動体の両回転部材および保持器に対する相対移動抵抗を低減して、継手動作をよりスムーズにすることができる。

さらに、前記一方の回転部材の各プレートの案内溝を回転部材軸方向に貫通しないものとし、前記連結片で前記一方の回転部材の両プレート間の空間の周りを塞ぐとともに、前記１つのプレートの中心孔縁部と前記他方の回転部材の軸部外周との間に、両回転部材の偏心に追随して弾性変形する膜部を有するブーツを設けて、潤滑材を継手内部に保持し、継手外部からの異物の侵入を防止するようにすれば、そのブーツは小型で構造の簡単なものとすることができる。従って、継手全体を覆うブーツを設ける場合に比べて、ブーツの製作が容易となりコスト低減が図れる。また、高速回転時にもブーツが遠心力の影響で破断するおそれが少ないので、ブーツの剛性を低く設定することにより、偏心時のブーツの弾性復元力を小さくして継手動作の抵抗とならないようにすることができる。

本発明の軸継手は、上述したように、円筒状の転動体に傾きを生じさせないように両回転部材および保持器を配置し、一方の回転部材の２つのプレートを他方の回転部材および保持器を跨ぐ連結片で連結したものであるから、従来のものと同様に転動体の傾きによるトラブルが生じるおそれがないうえ、従来のものと比べて構造が簡単で、転動体の個数を増やすとともに連結片の強度を高めてトルク負荷容量を増大させることができる。

以下、図１乃至図６に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は、第１の実施形態を示す。この軸継手の基本的な構成は、前述した従来の軸継手の入力側と出力側を逆にしたものである。すなわち、この軸継手は、図１および図２に示すように、互いに一体回転可能に連結されて出力側回転部材を構成する２つの出力プレート１ａ、１ｂと、両出力プレート１ａ、１ｂに挟まれる入力プレート（入力側回転部材）２と、入力プレート２を貫通するように組み込まれる複数のローラ（円筒状転動体）３と、各出力プレート１ａ、１ｂと入力プレート２の間に配される２つの環状の保持器４ａ、４ｂとから成る。その一側の出力プレート１ａおよび入力プレート２はそれぞれの中央部から突出する軸部５、６を有しており、入力プレート２の軸部６が他側の出力プレート１ｂの中心孔１ｃおよび保持器４ｂ内周に通されて、各出力プレート１ａ、１ｂと入力プレート２の回転軸が互いに平行な状態に保持されている。なお、図１および図２は、説明上、各出力プレート１ａ、１ｂと入力プレート２が同心の状態を示しているが、通常は後述するように入力側と出力側の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記両出力プレート１ａ、１ｂは、一側の出力プレート１ａの外周縁部に一体成形されて入力プレート２および各保持器４ａ、４ｂを跨ぐ筒状の連結片１ｄと、他側の出力プレート１ｂの外周縁部とを周方向の複数位置でボルト締めすることにより、一体回転可能に連結されている。なお、両出力プレート１ａ、１ｂを連結片１ｄで連結する手段としては、この例のようなねじ結合のほかにも、ピン結合、スプライン結合、溶接、かしめ等を採用することができる。

そして、両出力プレート１ａ、１ｂおよび両保持器４ａ、４ｂは、それぞれ入力プレート２を挟んで対称の位置に配されている。なお、両出力プレート１ａ、１ｂの連結片１ｄの内周面と入力プレート２および各保持器４ａ、４ｂの外周面との間、他側の出力プレート１ｂの内周面と入力プレート２の軸部６の外周面との間には、それぞれ所定のクリアランスが設けられ、図３に示すように入力側と出力側の回転軸が偏心した状態でもこれらの各部材が互いに干渉しないようになっている。

また、前記各出力プレート１ａ、１ｂおよび入力プレート２には、それぞれローラ３を案内する複数の案内溝７、８が設けられ、各保持器４ａ、４ｂには、ローラ３を通してそのプレート径方向の移動を拘束する長孔９が設けられている。

前記各出力プレート１ａ、１ｂの案内溝７は、両プレート間で周方向位置が一致し、かつプレート径方向と一定の角度をなす方向に直線状に延びるように設けられている。一方、入力プレート２の案内溝８は、プレート軸方向に貫通し、出力プレート１ａ、１ｂの対応する位置の案内溝７と直交して直線状に延びるように設けられている。なお、この例では、各出力プレート１ａ、１ｂの案内溝７も、加工しやすくするため、プレート軸方向に貫通させている。また、各保持器４ａ、４ｂの長孔９は、各案内溝７、８と対応する位置に、各案内溝７、８と４５度をなす方向に直線状に延びるように設けられている。

前記各ローラ３は、入力プレート２の案内溝８および各保持器４ａ、４ｂの長孔９に通されて、両端部を出力プレート１ａ、１ｂの案内溝７で案内される状態で、各案内溝７、８の交差位置に組み込まれ、両端部および中央部の外周に嵌め込まれた転がり軸受１０を介して各プレート１ａ、１ｂ、２と転接している。なお、転がり軸受は、この例のようなころ軸受に限らず、玉軸受を用いてもよい。

この軸継手は、上記の構成であり、入力トルクが加えられた入力プレート２が回転すると、この入力プレート２の案内溝８に周方向から押されたローラ３が、保持器４ａ、４ｂでプレート径方向の移動を拘束された状態で、出力プレート１ａ、１ｂの案内溝７を押して両出力プレート１ａ、１ｂを一体回転させることにより、出力側に動力が伝達される。なお、入力トルクの回転方向が変わったり、入力側と出力側が逆になったりしても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。

上記動力伝達メカニズムは、入力側と出力側の回転軸が偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。この状態では、図３に示すように、各出力プレート１ａ、１ｂと入力プレート２の回転軸のずれにより、案内溝７、８の交差位置がプレート周方向で変化し、各ローラ３が案内溝７、８および各保持器４ａ、４ｂの長孔９の内側を移動しながら動力伝達を行う。

そして、動力伝達時には、各ローラ３に各出力プレート１ａ、１ｂ、入力プレート２および各保持器４ａ、４ｂからローラ径方向の力が働くが、これらの各部材がローラ３の長手方向中央の断面に関して対称に配されているので、ローラ３には回転モーメントが発生しない。従って、ローラ３の傾きによる案内溝７、８への噛み込みが生じにくく、円滑に動力伝達を行うことができる。

また、各ローラ３は、前述のように転がり軸受１０を介して各プレート１ａ、１ｂ、２と転接しており、各プレート１ａ、１ｂ、２に対して相対移動するときの抵抗が小さいので、偏心時の継手動作もスムーズに行われる。なお、継手動作をよりスムーズにするために、ローラの中央部と両端部との中間の部位にも転がり軸受を嵌め込み、これらの軸受を介してローラを各保持器と転接させるようにしてもよい。

しかも、この軸継手では、入力プレート２を挟む位置に配された両出力プレート１ａ、１ｂを、入力プレート２および保持器４ａ、４ｂを跨ぐ連結片１ｄで連結しているので、従来のものに比べて構造が簡単で製作や組立が容易である。さらに、連結片１ｄと入力プレート２や保持器４ａ、４ｂとの干渉がないため、従来よりもローラ３の個数を増やすとともに、連結片１ｄを高強度が得られる形状として、トルク負荷容量を増大させることができる。

図４は第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１の実施形態をベースとして、各出力プレート１ａ、１ｂの案内溝７をプレート軸方向に貫通しないものとし、他側の出力プレート１ｂの中心孔１ｃ縁部と入力プレート２の軸部６外周との間に、両出力プレート１ａ、１ｂと入力プレート２の偏心に追随して弾性変形する膜部を有するブーツ１１を設けている。これらの構成と両出力プレート１ａ、１ｂ間の空間の周りを塞ぐ筒状の連結片１ｄとにより、継手全体が密閉構造となって、潤滑材を継手内部に保持し、継手外部からの異物の侵入を防止できるようになっている。

上記の構成では、継手全体を覆うブーツを設ける場合に比べて、ブーツ１１が小型で構造の簡単なものとなるので、ブーツ１１の製作が容易でコスト低減が図れる。また、高速回転時にもブーツ１１が遠心力の影響で破断するおそれが少ないので、ブーツ１１の剛性を低く設定することにより、偏心時のブーツ１１の弾性復元力を小さくして継手動作の抵抗とならないようにすることができる。

図５および図６は第３の実施形態を示す。この実施形態は、第１の実施形態をベースとして、ローラ数を４個にするとともに、入力プレートと保持器の位置関係を逆にした、すなわち、入力側回転部材を構成する２つの入力プレート１２ａ、１２ｂを１つの保持器１３を挟む位置に配した例である。その両入力プレート１２ａ、１２ｂは、他側の入力プレート１２ｂの中央部から継手内側へ突出する連結片１２ｃと、一側の入力プレート１２ａの中央部とをボルト締めすることにより、一体回転可能に連結されている。また、ローラ３に嵌め込まれる転がり軸受１０の位置は第１の実施形態と同じであり、ローラ３が各転がり軸受１０を介して各出力プレート１ａ、１ｂおよび保持器１３と転接し、各入力プレート１２ａ、１２ｂとは直接接するようになっている。

第１の実施形態の軸継手の側面図図１のII−II線に沿った断面図図１の軸継手の使用状態を示す側面図（１つの入力プレートを除いた図）第２の実施形態の軸継手の図２に対応する断面図第３の実施形態の軸継手の側面図図５のVI−VI線に沿った断面図従来の軸継手の側面図図７のVIII−VIII線に沿った断面図

符号の説明

１ａ、１ｂ出力プレート
１ｃ中心孔
１ｄ連結片
２入力プレート
３ローラ
４ａ、４ｂ保持器
５、６軸部
７、８案内溝
９長孔
１０転がり軸受
１１ブーツ
１２ａ、１２ｂ入力プレート
１２ｃ連結片
１３保持器

Claims

回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材の一方が、他方の回転部材を挟む位置に配された２つのプレートを一体回転可能に連結して、そのうちの１つのプレートの中心孔に他方の回転部材の中央部から突出する軸部を通すものであり、前記一方の回転部材の各プレートと他方の回転部材に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記他方の回転部材の案内溝を回転部材軸方向に貫通させて、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、前記他方の回転部材の案内溝に通され、前記一方の回転部材の各プレートの案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を転動体の長手方向中央の断面に関して対称に設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにした軸継手において、前記一方の回転部材の両プレートを、前記他方の回転部材および保持器を跨ぐ連結片で連結し、その連結片が他方の回転部材および保持器と干渉しないようにしたことを特徴とする軸継手。
回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される２つの回転部材の一方が、他方の回転部材を挟む位置に配された２つのプレートを一体回転可能に連結して、そのうちの１つのプレートの中心孔に他方の回転部材の中央部から突出する軸部を通すものであり、前記一方の回転部材の各プレートと他方の回転部材に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記他方の回転部材の案内溝を回転部材軸方向に貫通させて、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、前記他方の回転部材の案内溝に通され、前記一方の回転部材の各プレートの案内溝に両端部を案内されて転動する円筒状の転動体を配し、前記各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を転動体の長手方向中央の断面に関して対称に設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにした軸継手において、前記一方の回転部材の両プレートを、前記他方の回転部材および保持器を跨ぐ連結片で連結し、前記一方の回転部材の各プレートの案内溝を回転部材軸方向に貫通しないものとし、前記連結片で前記一方の回転部材の両プレート間の空間の周りを塞ぐとともに、前記１つのプレートの中心孔縁部と前記他方の回転部材の軸部外周との間に、両回転部材の偏心に追随して弾性変形する膜部を有するブーツを設けて、潤滑材を継手内部に保持し、継手外部からの異物の侵入を防止するようにしたことを特徴とする軸継手。
前記一方の回転部材の２つのプレートを、それぞれの外周縁部で連結したことを特徴とする請求項１または２に記載の軸継手。
前記連結片を、前記一方の回転部材の２つのプレートのうちのいずれか１つのプレートと一体成形したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の軸継手。
前記一方の回転部材の２つのプレートを前記連結片で連結する手段として、ねじ結合、ピン結合、スプライン結合、溶接、かしめのいずれかを採用したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の軸継手。
前記転動体を、その外周に嵌め込んだ転がり軸受を介して、前記両回転部材および保持器のうちの少なくとも２種類の部材と転接させたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の軸継手。