(57)【要約】【課題】  角度変位と軸変位に対応した、等速でトルク伝達を行なう為の、軸方向にコンパクトな軸継手を提供する。【解決手段】  本発明の軸継手は被連結二軸６、６間に配設される筒状継手部材３と、筒状継手部材３の一端部の周方向複数箇所に軸線方向に所定長で形成されたトラック２０と、トラック２０内に摺動自在に嵌合された球面ブッシュ５と、球面ブッシュ５と二軸の一方とを連結するピン（連結部材）４とを有する。【選択図】図１
2010156354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被連結二軸間に配設され前記二軸間の相対的角度変位および軸変位を許容しつつトルク伝達を行うための軸継手であって、
前記二軸間に配設される筒状継手部材と、
前記筒状継手部材の一端部において周方向に１２０°のピッチ間隔を空けて３箇所に軸線方向に所定長で形成され、かつ、周方向に互いに対向した一対の凹状円筒面を有する第１のトラックと、
前記筒状継手部材の他端部において周方向に１２０°のピッチ間隔を空けると共に、前記第１のトラックのピッチ間隔を二等分するように前記第１のトラックと周方向に６０°の角度差を成して３箇所に軸線方向に所定長で形成され、かつ、周方向に互いに対向した一対の凹状円筒面を有する第２のトラックと、
前記第１と第２の各トラック内に摺動自在に嵌合された球面ブッシュと、
前記連結二軸の各端部に一体的に取り付けられる一対のカプラと、
前記一対のカプラの相互対向面に前記連結二軸の軸心と同心をなして形成され、前記筒状継手部材の両端部が挿入される環状溝と、
前記球面ブッシュを半径方向に貫通すると共に両端が前記環状溝の内外壁に固定される軸部材と、
を有することを特徴とする軸継手。
【請求項２】
前記環状溝と筒状継手部材との間に半径方向隙間を形成した請求項１の軸継手。
【請求項３】
前記環状溝にグリース供給路を連通させた請求項１の軸継手。
【請求項４】
前記カプラの外周面をベローズで覆った請求項１の軸継手。
【請求項５】
前記筒状継手部材の中間部を両端部に比べて薄肉にした請求項１の軸継手。
【請求項６】
前記環状溝の入口部と奥部の半径方向の寸法を、前記環状溝の中間部の半径方向の寸法に比べて大きくした請求項１又は５の軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被連結二軸間に配設され、これら二軸間の相対的角度変位および軸方向変位を許容しつつ等速でトルク伝達を行うための軸継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸継手としては、フランジ形たわみ軸継手（ＪＩＳ  Ｂ  １４５２参照）、ローラチエインカップリング（椿本チエイン製など）、タイヤタイプカップリング（特開２００８−１２８３９３号公報参照、トーヨー製の商品名「ラブフレックスカップリング」など）、ボールカップリング（ＮＴＮ株式会社カタログ番号５６０３−Ｖ／Ｊの３８頁以降を参照）などが公知である。
【特許文献１】特開２００８−１２８３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
回転機械の動力伝達部に使用されるフランジ形たわみ軸継手は、ＪＩＳで規定されていることからも分るように、きわめて汎用性の高いカップリングである。しかし、フランジ形たわみ軸継手は連結二軸の芯出しを正確に行う必要がある。ＪＩＳの規定もこの芯出しを正確に行うことを前提とした仕様になっている。芯出しが悪い場合はブッシュの磨耗が早まり使用寿命が短くなる。また騒音や振動の原因にもなる。さらに、芯違いが大きいとカップリングの反力によって回転機械の支持軸受など周辺部品の耐久性を損ねるおそれがある。このため、フランジ形たわみ軸継手を適用する回転機械の据付時には、熟練者による高精度の芯出し作業が必須とされている。
【０００４】
また、ローラチエインカップリグやタイヤカップリングはメーカのカタログに許容芯違い量が規定されているが、この許容芯違い量は数値的にいって目視による据付け調整作業ではとても達成できないレベルである。従って、ローラチエインカップリグやタイヤカップリングもフランジ形たわみ軸継手と同様に高精度な芯出し作業が必要である。更にこれら軸継手は軸方向の変位許容量が殆どないので、軸方向での寸法出しも必要である。
【０００５】
一方、ＮＴＮ株式会社製ボールカップリング（ＢＣ）は前記軸継手の欠点を補うもので、軸方向にプランジング可能な等速自在継手（ＤＯＪ、ダブルオフセット・ジョイント）で構成されている。この等速自在継手は構造的には軸方向の長さをコンパクトにするため、図７に示すように相対する２個の外輪５０Ａ、５０Ｂの幅寸法を可能な限り短くしたＤＯＪをブーツ５１で覆い、短軸シャフト５２で連結し、相手側取り付けフランジ５３Ａ、５３Ｂとボルト５４Ａ、５４Ｂで結合したものである。このボールカップリングは角度・芯違いの自在性や取り付け長さの自在性に優れており、回転機械の据付時に特定の熟練者を必要とせず、また時間を掛けて芯出しを行う必要がないなどの特徴がある。
【０００６】
しかし、前記ボールカップリングは、２個のＤＯＪと、ボルト締結するフランジ５３Ａ、５３Ｂを含めた全長が長く、例えばモータとポンプなどの回転機械の連結二軸を突合せするような場合には適用できない。このボールカップリングを適用するには回転機械の設置スペースを拡大する設計レイアウトの変更が必要である。また連結二軸を突合せされた既存の設備に置き換え適用するには据付可能寸法の拡大のための改造を伴うといった課題があった。
本発明は前記課題を解決するものであって、軸方向にコンパクトな軸継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の軸継手は、被連結二軸間に配設され前記二軸間の相対的角度変位および軸変位を許容しつつトルク伝達を行うための軸継手であって、前記二軸間に配設される筒状継手部材と、前記筒状継手部材の一端部において周方向に１２０°のピッチ間隔を空けて３箇所に軸線方向に所定長で形成され、かつ、周方向に互いに対向した一対の凹状円筒面を有する第１のトラックと、前記筒状継手部材の他端部において周方向に１２０°のピッチ間隔を空けると共に、前記第１のトラックのピッチ間隔を二等分するように前記第１のトラックと周方向に６０°の角度差を成して３箇所に軸線方向に所定長で形成され、かつ、周方向に互いに対向した一対の凹状円筒面を有する第２のトラックと、前記第１と第２の各トラック内に摺動自在に嵌合された球面ブッシュと、前記連結二軸の各端部に一体的に取り付けられる一対のカプラと、前記一対のカプラの相互対向面に前記連結二軸の軸心と同心をなして形成され、前記筒状継手部材の両端部が挿入される環状溝と、前記球面ブッシュを半径方向に貫通すると共に両端が前記環状溝の内外壁に固定される軸部材と、を有することを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明の軸継手は、筒状継手部材、ブッシュ、カブラおよび軸部材が連結二軸間の軸方向スペースを別途必要としないため軸方向にコンパクトに構成可能である。また、球面ブッシュは凹状円筒面のトラック内にあって摺動と回転が可能なため、軸継手の角度変位と軸変位の両方を許容することができる。また、第１と第２のトラックの位相を左右で互いに半ピッチ（６０°）だけずらすことにより、軸継手に偏心が生じた時の振れ回りを抑制することができる。また、カブラを使用することによって、連結二軸に特に加工を施すことなく簡単に軸継手を取り付けることができ、カプラの軸方向の取付位置も容易に調整可能となる。
【０００９】
本発明の軸継手は、環状溝と筒状継手部材との間には半径方向隙間を形成することができる（請求項２）。
【００１０】
このような半径方向隙間は軸継手の角度変位に必要であり、軸継手に求められる角度変位の許容量に応じて設定することができる。
【００１１】
本発明の軸継手は、環状溝には必要に応じてグリース供給路を連通させることができる（請求項３）。
【００１２】
環状溝にグリースを供給することにより、トラック内でのブッシュの摺動と回転を円滑にすることができる。
【００１３】
本発明の軸継手は、前記カプラの外周面をベローズで覆うことができる（請求項４）。
【００１４】
このようにベローズで覆うことによりグリースの保持が図られるから、グリースの補給を削減ないし不要化することができる。
【００１５】
本発明の軸継手は、前記筒状継手部材の中間部を両端部に比べて薄肉にすることができる（請求項５）。
【００１６】
これにより、筒状継手部材とカプラの環状溝とを干渉させることなく連結二軸に許容可能な角度差を増大させることができる。
【００１７】
本発明の軸継手は、前記環状溝の入口部と奥部の半径方向の寸法を、前記環状溝の中間部の半径方向の寸法に比べて大きくすることができる（請求項６）。
【００１８】
これにより、筒状継手部材とカプラの環状溝とを干渉させることなく連結二軸に許容可能な角度差を増大させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の軸継手は軸方向スペースを殆ど必要としないので、連結二軸がきわめて接近した突き合わせ状態にある回転機械設備であっても容易に適用でき、このため回転機械設備の設計据付レイアウトの自由度が高まる。また、筒状継手部材の第１と第２のトラックに球面ブッシュを摺動自在に嵌合しているので、連結二軸の角度変位と軸方向変位が可能であり、軸継手の芯出し作業などに伴う回転機械の据付工数を短縮できるという利点がある。また、第１と第２のトラックは位相を半ピッチずらしているので軸継手の等速性が担保されると共に、軸継手に偏心が生じた時の振れ回りを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る駆動車輪用軸受装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明に係る軸継手１は一対のカプラ２と、筒状継手部材３と、軸部材としてのピン４と、球面ブッシュ５とを有する。軸継手１は図１に示すように基本的に左右対称であって、左右で同一の構成部品を有する。
【００２２】
カプラ２は被連結軸６、６が最接近したいわゆる「突き合わせ状態」でも比較的容易に各端部に連結可能にされている。カプラ２は全体として短い円筒状をなし、その中央には連結すべき軸６を挿入可能な中心孔７が形成されている。この中心孔７の内周面にはキー溝８が形成され、このキー溝８に対応して連結すべき軸６の外周面に形成された別のキー溝９を整合させた状態で軸６を中心孔７に挿入する。
【００２３】
カプラの肉厚の範囲内には、中心孔７と同心状をなす環状溝１５が形成されている。この環状溝１５は筒状継手部材３の両端を収容するためのものである。環状溝１５の入口部分には筒状継手部材３との干渉を回避するためにテーパ面と段部が形成されている。カプラ２には、図２に示すように、環状溝１５を半径方向に横断するようにピン孔１６が周方向１２０°間隔で３つ穿孔されている。各ピン孔１６の半径方向外方側（開口側）の内周面にはリング溝１７が形成され、このリング溝１７にストッパリング１８が嵌合されている。
【００２４】
筒状継手部材３は環状溝１５に挿入可能なようにその内径と外径が設定されている。筒状継手部材３の中間部は、連結二軸６、６が互いに角度差をなした場合にカプラ２との干渉をできるだけ回避すべく、両端部に比べてやや肉薄にされている。すなわち、カプラ２の中間部ではその内径がやや拡径されかつ外径はやや縮径されている。
【００２５】
筒状継手部材３の両端部には、その周方向複数箇所に軸線方向に所定長で直線状のトラック２０が切欠き形成されている。これらトラック２０は図４のように筒状継手部材３の両端部に１２０°ピッチ間隔で各３本形成され、実線で示す一方（図４で手前側）のトラック２０の位相と、破線で示す他方（図４で向こう側）のトラック２０の位相を、６０°すなわち半ピッチだけずらしている。これは軸継手の等速性を担保すると共に、連結二軸６、６に角度差が生じた時の筒状継手部材３の触れ回りを抑制するためである。
【００２６】
トラック２０は曲率Ｒの一対の凹状円筒面を互いに対向させたもので、図４の端面視から分かるようにこれら一対の凹状円筒面は半径Ｒの共通の円の一部を構成する。そして一対の凹状円筒面の間に球面ブッシュ５が摺動可能かつ回転可能に嵌合されている。なお、凹状円筒面の曲率半径Ｒは、球面ブッシュ５のエッジロードを避けるために、球面ブッシュ５の外径曲率半径をｒとした場合、ｒの１．０４以上となるように設定している（１．０４≦（Ｒ／r））。トラック２０の最奥部は、図３に示すように、凹状円筒面を加工する工具を逃がすための加工逃げスペース２２と連通されている。この加工逃げスペース２２の半径方向寸法は、環状溝１５の中間部の半径方向寸法に比べてやや大きくされている。これにより、連結二軸６、６に許容可能な角度差を増大させることができる。
【００２７】
球面ブッシュ５の摺動量の大きさはトラック２０の長さによって任意に設定することができるが、軸継手１として手間を掛けず据付作業を容易に行うために十分な値として、軸継手１の全長Ｌに対して±ε（ε＝５ｍｍ）以上とするのがよい（図５参照）。また許容角度θもカプラ２の環状溝１５の半径方向長さと筒状継手部材３の内外径の組み合わせによって任意に設定できるが、ここでも軸継手１として手間を掛けずに据付作業を容易に行うために十分な値としてθ＝５°とした。なお、グリースニップル３１は保守点検時の給脂用として設けたが、図６のようにベローズ３２を設ければ無給脂での使用も可能である。
【００２８】
球面ブッシュ５は完全球体の両側を平行二面で除去した形状であり、外周面は部分球面と一対の平行平面で構成されている。一対の平行平面はその中心を垂直に貫通する貫通孔２３を介して互いに連通している。この貫通孔２３に連結部材としてのピン４が軸方向摺動可能に嵌挿されている。ピン４の先端はカプラ２のピン孔１６に圧嵌合し、これだけで十分にピン４の抜止めとなっているが、念のためにリング溝１７にストッパリング１８を装着してピン４が貫通孔２３から飛び出すことがないようにしている。なお、球面ブッシュ５に対するピン４の嵌挿は、まず球面ブッシュ５をピン孔１６と整合するトラック２０の適所に位置決めしておき、この状態でピン４をカプラ２の外側から球面ブッシュ５の貫通孔２３に向けて打ち込むことにより行う。
【００２９】
環状溝１５の最奥部にはグリース供給路３０が接続され、このグリース供給路３０はカプラ外周面に配設したグリースニップル３１に連通されている。
【００３０】
軸継手１は以上のように構成され、この軸継手１のカプラ２の中心孔７に連結二軸６、６の各端部を挿入した後、図示しないキーをキー溝８、９に打ち込むことにより各軸６、６にカプラ２が一体連結される。一対のカプラ２はトラック２０の長さ分だけ軸方向に伸縮変位可能なため、連結二軸６、６間の間隔が狭い場合、すなわち連結二軸６、６が突き合わせ状態であっても、二軸６、６を殆ど動かすことなく軸継手１を容易に取り付け可能である。このように軸継手１を取り付けた状態で一方の軸６を回転させると、その回転トルクがカプラ２→ピン４→球面ブッシュ５→トラック２０→筒状継手部材３→反対側のトラック２０→反対側の球面ブッシュ５→反対側のピン４→反対側のカプラ２の順で他方の軸６に伝達される。
【００３１】
ここで、二軸６、６を軸継手１で連結した状態でこれら二軸間に芯ずれや角度変位が生じると（偏角θ、偏心δ）、図５のように筒状継手部材３が環状溝１５の内部隙間を限界として上方または下方に傾斜し、この筒状継手部材３の傾斜度に対応して球面ブッシュ５がトラック２０内で回転すると共にピンに沿って摺動する。
【００３２】
また、二軸６、６間に軸方向変位が生じると、トラック２０内で球面ブッシュ５が相対的に移動する。すなわち、図１では筒状継手部材３が軸方向中立位置にあるが、連結二軸６、６間で軸方向の変位が生じると、トラック２０内で球面ブッシュ５が右方または左方に相対的に移動する。これにより連結二軸６、６の軸方向変位が無理なく行われる。詳しくは、連結二軸６、６間が軸方向に短縮すると球面ブッシュ５がトラック２０の開放端側に移動し、この反対に連結二軸６、６間が軸方向に伸長すると球面ブッシュ５がトラック２０の閉塞端側に移動する。筒状継手部材３のトラック２０の長さは、連結二軸６、６に必要な軸方向変位量に対応させて設定する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る軸継手の縦断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図。
【図３】筒状継手部材の一部切欠き側面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視端面図。
【図５】芯ずれ状態で示す図１と同様の縦断面図。
【図６】本発明の変形例に係る図１と同様の縦断面図。
【図７】従来のボールカップリングの縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１     軸継手
２     カプラ
３     筒状継手部材
４     ピン（連結部材）
５     球面ブッシュ
６     被連結軸
７     中心孔
８     キー溝
９     キー溝
１５   環状溝
１６   ピン孔
１７   リング溝
１８   ストッパリング
２０   トラック
２２   スペース
２３   貫通孔
３０   グリース供給路
３１   グリースニップル
３２   ベローズ
５１   ブーツ
【図１】
2010156354.tif 000003
【図２】
2010156354.tif 000004
【図３】
2010156354.tif 000005
【図４】
2010156354.tif 000006
【図５】
2010156354.tif 000007
【図６】
2010156354.tif 000008
【図７】
2010156354.tif 000009