JP2008051198A - 軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】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確実に防止できるようにすることである。
【解決手段】保持器４の両側に設けられ、保持器４と係合してシャフト（円筒状転動体）３の軸を含む平面内での回転を拘束する２つのスライダ９、１０を、保持器４の長孔７を貫通する柱部材と、出力側スライダ１０に保持器４を跨ぐように一体形成された連結片１３とで互いに連結することにより、保持器４から両スライダ９、１０の直動軸受１５の部分に作用する離反力を両持ち支持の状態で受け止めて、スライダ９、１０や柱部材の変形を抑制できるようにしたのである。これにより、スライダ９、１０と保持器４との間のガタを小さくして、シャフト３の傾きを抑え、それによるトラブルを確実に防止できる。
【選択図】図２

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２００５−１７２２１７号公報

図６（ａ）、（ｂ）は、上述した方式の軸継手の一例を示す（特願２００５−１５４０９０号（図５、図６）参照。）。この軸継手は、軸方向で対向する２つの回転部材５１、５２に、複数の案内溝５３、５４を相手側の案内溝と直交するように設け、各案内溝交差位置にシャフト（円筒状転動体）５５を配して、その両端部を各案内溝５３、５４で案内し、中央部を保持器５６の長孔５７に通して保持するようにしたものである。なお、図６は、説明上、両回転部材５１、５２が同心の状態を示しているが、通常は両者の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各シャフト５５は、その両端部の外周に嵌め込まれた転がり軸受５８を介して、各案内溝５３、５４の凹部５３ａ、５４ａと転接している。また、シャフト５５中央部は保持器５６の両側のスライダ５９に通されており、両スライダ５９を連結する柱部材６０の外周に保持器５６の長孔５７内を転動する転がり軸受６１が嵌め込まれて、シャフト５５が保持器５６に回転部材径方向の移動を拘束された状態となっている。そして、この状態でシャフト５５が駆動側の回転部材５１に押されることにより、案内溝５３、５４および保持器５６の長孔５７の内側を転動しながら従動側の回転部材５２を押して動力を伝達する。

ここで、前記スライダ５９は、両回転部材５１、５２と保持器５６から作用点および方向の異なる力を受けるシャフト５５を通した状態で保持器５６と係合して、シャフト５５の軸を含む平面内での回転を拘束することにより、シャフト５５が回転部材軸方向に対して傾いて案内溝５３、５４に噛み込むトラブル（以下、「こじり」と記す。）を防止するものである。

ところで、この軸継手では、図６（ｂ）に示すように、各スライダ５９がシャフト５５に発生する回転モーメントを受けて直動軸受６２の部分で保持器５６を押圧する際に、その反力として保持器５６から両スライダ５９を互いに引き離す方向（図中の矢印Ａまたは矢印Ｂ）の垂直抗力（以下、「離反力」と記す。）を受ける。このとき、各スライダ５９は互いの連結位置を支点とする片持ち支持の状態で離反力を受けることになるため、継手に大きなトルクが作用し、これに比例して離反力が大きくなったときには、スライダ５９自体が図中の一点鎖線のように変形して、直動軸受６２と保持器５６との間にガタが生じるおそれがある。

そして、直動軸受６２と保持器５６との間のガタが大きくなると、スライダ５９およびこれと一体のシャフト５５が保持器５６に対して（回転部材軸方向に対して）想定以上に傾いてしまい、こじりが発生して継手が作動不能となるおそれがある。さらに、シャフト５５両端部に嵌め込まれた転がり軸受５８がその外輪のエッジ部で回転部材５１、５２の案内溝５３、５４と接触したり、直動軸受６２が保持器５６と片当たりしたりして、これらの接触部の面圧が高くなり、早期破損に至ることも懸念される。

また、両スライダ５９を連結する柱部材６０は、保持器５６の長孔５７を通過できる断面積に形成されているため、スライダ５９に作用する離反力に対して強度不足となり、伸びたり変形したりする可能性がある。そして、柱部材６０が伸びたり変形したりすると、上記のようにスライダ５９自体が変形しなくても、直動軸受６２と保持器５６との間にガタが生じて、上記と同様の不具合が起こることが懸念される。さらに、最悪の場合には、柱部材６０が破断するおそれもある。なお、このような柱部材を設ける代わりにシャフトを利用して両スライダを連結している場合も（特願２００５−１５４０９０号（図１、図２）参照。）、シャフトの強度不足により同様の問題が生じることがある。

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確実に防止できるようにすることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、軸方向で対向し、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つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる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、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各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、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、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、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記両スライダを、前記保持器の長孔を貫通する部材で連結するとともに、保持器を跨ぐ連結片で連結するようにした。

すなわち、保持器の両側に設けられ、保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束する２つのスライダを、保持器の長孔を貫通する部材と保持器を跨ぐ連結片とで互いに連結することにより、保持器から各スライダに作用する離反力を両持ち支持の状態で受け止めてスライダ自体の変形を抑制するとともに、両スライダを連結する部分の総断面積が増えてその伸びや変形が抑制されるようにしたのである。これにより、スライダと保持器との間のガタを小さくして、スライダおよび転動体の保持器に対する傾きを抑えることができ、その傾きによるトラブルを確実に防止できる。

上記の構成において、前記両スライダを前記連結片で連結する手段としては、ねじ、止め輪、かしめ、溶接のいずれかを採用するとよい。また、前記両スライダは、前記保持器の内周縁または外周縁を跨ぐ連結片とともに一体成形するようにしてもよい。

また、前記保持器の内周面と外周面のうちの前記連結片と対向する面に、前記保持器の長孔と平行な平面部を設ければ、軸継手を径方向に大きくすることなく、前記連結片で両スライダを連結するスペースを確保することができる。

本発明は、上述したように、軸継手の保持器を挟む２つのスライダを、保持器の長孔を貫通する部材と保持器を跨ぐ連結片とで互いに連結して、スライダ自体やスライダを連結する部分の変形を抑制するようにしたものであるから、スライダおよび転動体の保持器に対する傾きを抑えて、それによるこじり等のトラブルを確実に防止することができる。また、スライダを連結する部分の強度が向上することにより、軸継手のトルク負荷能力を高められるという効果もある。

以下、図１乃至図５に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、第１の実施形態を示す。この軸継手は、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される入出力軸Ａ、Ｂのそれぞれに固定されるプレート（回転部材）１、２と、両プレート１、２間に配される複数のシャフト（円筒状転動体）３と、各シャフト３のプレート径方向の移動を拘束する保持器４とを備え、各シャフト３を介して両プレート１、２間で動力を伝達するものである。なお、図１および図２は、説明上、入出力軸Ａ、Ｂが同心の状態を示しているが、通常は後述するように入出力軸Ａ、Ｂの回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。

前記各プレート１、２は、それぞれドーナツ状の円盤で、入力軸Ａおよび出力軸Ｂの軸端部外周に嵌め込まれて、軸方向で対向する状態で固定されている。各プレート１、２には、それぞれ複数の案内溝５、６が周方向に等間隔で相手側のプレート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、各案内溝交差位置にシャフト３がプレート軸方向と平行に組み込まれている。

前記各案内溝５、６は、それぞれ直線状に延びるように形成されており、その内側面には一定の深さの凹部５ａ、６ａが設けられ、この凹部５ａ、６ａでシャフト３の両端部を案内するようになっている。なお、各案内溝は、必ずしもこの実施形態のようにプレートを貫通する必要はなく、両プレートの対向面に設けられていればよい。

前記保持器４は、環状に形成され、各案内溝５、６と４５度をなす方向に直線状に延びる長孔７が周方向に等間隔で複数設けられており、これらの各長孔７にシャフト３の中央部を通して保持するようになっている。また、その内周面および外周面には、各長孔７に沿うように長孔７と平行な平面部４ａ、４ｂが設けられている。

前記各シャフト３は、その両端部の外周に嵌め込まれた転がり軸受８を介して、各案内溝５、６の凹部５ａ、６ａと転接している。また、シャフト３中央部は保持器４の両側に設けられたスライダ９、１０の貫通孔９ａ、１０ａに通されており、保持器４の長孔７を貫通して両スライダ９、１０を連結する２本の柱部材１１の外周に、保持器４の長孔７内を転動する転がり軸受１２がそれぞれ嵌め込まれて、シャフト３が保持器４にプレート径方向の移動を拘束された状態となっている。なお、シャフト３の軸方向の抜け止めは、シャフト３両端部の外周に設けた環状溝に止め輪を嵌め込むことにより行っている。

前記各スライダ９、１０のうち、出力側に配されたスライダ１０には保持器内周平面部４ａを跨ぐ連結片１３および保持器外周平面部４ｂを跨ぐ連結片１３が一体形成されており、両スライダ９、１０はこれらの連結片１３によっても連結されている。ここで、前述のように、保持器４の内周面および外周面には長孔７と平行な平面部４ａ、４ｂが設けられているので、軸継手を径方向に大きくすることなく、連結片１３で両スライダ９、１０を連結するスペースを確保することができる。また、その連結は、入力側スライダ９の外側面から出力側スライダ１０の連結片１３にねじ１４をねじ込むことによって行われているが、これ以外の連結手段として、止め輪、かしめ、溶接等を採用することもできる。

また、各スライダ９、１０は保持器４との対向面の凹部に取り付けられた直動軸受１５で保持器４の長孔７縁部と転接しており、これによりシャフト３の軸を含む平面内での回転が拘束されるとともに、スライダ９、１０およびシャフト３が保持器４に対してスムーズに相対移動できるようになっている。なお、直動軸受１５には、平板状の保持器に針状ころを組み込んだものが使用されている。

次に、この軸継手の動力伝達のメカニズムについて説明する。この軸継手の入力軸Ａが回転駆動されて、これに固定されたプレート１が回転すると、この入力側プレート１の案内溝５に周方向から押されたシャフト３が、保持器４でプレート径方向の移動を拘束された状態で、出力軸Ｂに固定されたプレート２の案内溝６を押して出力側プレート２を回転させることにより、出力軸Ｂに動力が伝達される。なお、入力軸Ａの回転方向が変わったり、入出力軸Ａ、Ｂの駆動側と従動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。

このとき、各シャフト３は、各プレート１、２から受ける力の作用点および方向が同軸上にないため回転モーメントが発生するが、シャフト３を通すスライダ９、１０と保持器４との係合により軸を含む平面内での回転を拘束されているので、プレート軸方向と平行な姿勢を保つことができ、案内溝５、６へ噛み込むおそれがない。

上記動力伝達メカニズムは、入出力軸Ａ、Ｂが偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。すなわち、図示は省略するが、入出力軸Ａ、Ｂが偏心すると、案内溝５、６の交差位置がプレート周方向で変化し、各シャフト３が案内溝５、６および保持器４の長孔７の内側を移動しながら両プレート１、２間で動力を伝達するようになる。

この軸継手は、上記の構成であり、保持器４の両側のスライダ９、１０を、保持器４の長孔７を貫通する柱部材１１と保持器４を跨ぐ連結片１３とで互いに連結したので、保持器４から両スライダ９、１０の直動軸受１５の部分に作用する離反力を両持ち支持の状態で受け止めることができ、離反力によるスライダ９、１０の変形を抑制できる。また、スライダ９、１０を連結する部分の総断面積が従来よりも増えるので、これらのスライダ連結部分の伸びや変形も抑制できる。従って、継手に大きなトルクが作用しても、スライダ９、１０と保持器４との間のガタが拡大しにくく、シャフト３の傾きによるこじり等のトラブルが発生しにくい。また、シャフト３両端部に嵌め込まれた転がり軸受８と案内溝５、６との接触面圧、および直動軸受１５のローラと保持器４との接触面圧が平準化されるので、これらの接触部での早期破損が生じにくく、この点でも従来のものよりも安定して長期間使用することができる。

図３（ａ）、（ｂ）は、第２の実施形態を示す。この実施形態の軸継手は、保持器４の両側に配したスライダ９、１０を、それぞれ保持器４の長孔７の位置から外周側へのみ張り出すようにしており、その他の部分の構成は第１の実施形態と同じである。このように各スライダ９、１０の保持器４内周側の部分をなくすと、保持器４外周側の直動軸受１５に作用する離反力が増大するが、両スライダ９、１０を保持器４外周縁を跨ぐ連結片１３で連結しているので、スライダ９、１０やその連結部材の変形が抑えられる。すなわち、この実施形態では、スライダ９、１０の円滑な動作を確保しつつ、継手を径方向に小さくしてコンパクト化を図ることができる。

図４および図５は、第３の実施形態を示す。この実施形態の軸継手は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２の実施形態の２つのスライダ９、１０を、連結片１３とともに、スライダブロック１６として一体成形したものである。その組付手順は、図５に示すように、スライダブロック１６を保持器４の外周側から保持器４を挟むようにセットし、予め保持器４の長孔７にセットしておいた転がり軸受１２をスライダブロック１６内へ挿入して柱部材１１を通すとともに、シャフト３を貫通させてその両端に転がり軸受８を嵌め込む。最後に、保持器４側面に沿う方向から直動軸受１５をスライダブロック１６と保持器４との間に挿入し、直動軸受１５を抜け止めするストッパ１７をスライダブロック１６に取り付ければよい。なお、スライダブロック１６は保持器４の外周側でつながっているが、保持器４から受ける離反力による変形をさらに小さくするために、両側のスライダ９、１０の部分を柱部材１１によって図示した止め輪やねじ等の手段により締結しておくことが望ましい。

上述した各実施形態では、保持器を跨いで保持器両側のスライダを連結する連結片を、少なくとも保持器外周側に設けているが、保持器内周側のみに設けるようにしてもよい。また、本発明は、各実施形態の柱部材の代わりに転動体であるシャフトを利用してスライダの連結を行っている軸継手にも、もちろん適用することができる。

第１の実施形態の軸継手の側面図 図１のII−II線断面図 ａは第２の実施形態の軸継手の要部の側面図、ｂはａのIII−III線断面図 ａは第３の実施形態の軸継手の要部の側面図、ｂはａのIV−IV線断面図 図４の軸継手のスライダ組付方法の説明図 ａは従来の軸継手の要部の側面図、ｂはａのVI−VI線断面図

符号の説明

１、２ プレート（回転部材）
３ シャフト（円筒状転動体）
４ 保持器
４ａ、４ｂ 平面部
５、６ 案内溝
７ 長孔
８ 転がり軸受
９、１０ スライダ
９ａ、１０ａ 貫通孔
１１ 柱部材
１２ 転がり軸受
１３ 連結片
１４ ねじ
１５ 直動軸受
１６ スライダブロック
１７ ストッパ
Ａ 入力軸
Ｂ 出力軸

Claims (4)

1. 軸方向で対向し、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つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の直線状に延びる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、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各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、前記各案内溝と所定の角度をなす直線状の長孔に前記各転動体の中央部を通して各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、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、前記各回転部材と保持器との間に、前記転動体を貫通孔に通した状態で前記保持器と係合して転動体の軸を含む平面内での回転を拘束するスライダを設けた軸継手において、前記両スライダを、前記保持器の長孔を貫通する部材で連結するとともに、保持器を跨ぐ連結片で連結したことを特徴とする軸継手。
   
2. 前記両スライダを前記連結片で連結する手段として、ねじ、止め輪、かしめ、溶接のいずれかを採用したことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
3. 前記両スライダを、前記保持器の内周縁または外周縁を跨ぐ連結片とともに一体成形したことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
4. 前記保持器の内周面と外周面のうちの前記連結片と対向する面に、前記保持器の長孔と平行な平面部を設け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。

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