(57)【要約】【課題】ミスアライメントによる繰り返し曲げ変形を受けてもディスク同志の擦れによる摩耗、断面欠損がなく、捩れトルクに対する強度低下を起こすことが防止され、ミスアライメントの許容値が大きく、耐久性に優れたディスクタイプ軸継手及び斯かる軸継手に使用するディスクユニットを提供する。【解決手段】直線状の複数の辺部材を互いにその両端部で接続して環状の多角形体とされ、繊維強化プラスチックで作製された複数枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）と、複数枚のディスクを重ね合わせて、ディスクの各辺部材の接続部であるディスクのコーナー部を挟持して配置された固定部材１２と、を備え、積層されたディスク同志の間であって、且つ、少なくとも、固定部材により押圧される固定部領域及び該固定部領域より外方の固定部周辺領域に位置してフィルム状の摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクタイプの軸継手において駆動軸と被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットであって、
繊維強化プラスチック板で作製された複数枚のディスクと、
前記複数枚のディスクを重ね合わせて一体に挟持するために前記ディスクの固定部に配置された固定部材と、
を備えたディスクユニットにおいて、
積層された前記ディスク同志の間であって、且つ、少なくとも、前記固定部材により押圧される固定部領域及び該固定部領域より外方の固定部周辺領域に位置して厚さ１０〜２００μｍのフィルム状の摩耗防止部材を配置したことを特徴とするディスクユニット。
【請求項２】
前記ディスクは、穴なし多角形体又は複数の辺部材にて一体に形成された環状の多角形体とされ、前記固定部は、前記多角形体のコーナー部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクユニット。
【請求項３】
前記ディスクは、短冊状のリンク部材を一体的に組み合わせて複数の辺部材にて一体に形成された環状の多角形体とされ、前記固定部は、前記各辺部材の接続部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のディスクユニット。
【請求項４】
ディスクタイプの軸継手において駆動軸と被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットであって、
繊維強化プラスチック板で作製された複数の辺部材を互いにその両端部で接続して環状の多角形体とされる少なくとも１枚のディスクと、
前記ディスクの各辺部材の接続部である前記ディスクの固定部を挟持して配置された固定部材と、を備えたディスクユニットにおいて、
前記ディスクの互いに隣接した辺部材の間であって、且つ、少なくとも、前記固定部材により押圧される固定部領域及び該固定部領域より外方の固定部周辺領域に位置して厚さ１０〜２００μｍのフィルム状の摩耗防止部材を配置したことを特徴とするディスクユニット。
【請求項５】
前記摩耗防止部材は、樹脂フィルム又は金属フィルムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のディスクユニット。
【請求項６】
前記摩耗防止部材は、前記ディスクと同形状とされるか、前記ディスクの固定部と固定部との間に延在した所定幅の細長帯形状とされるか、又は、前記固定部材により押圧される固定部領域より大とされる円形状若しくは多角形状とされることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載のディスクユニット。
【請求項７】
前記固定部材は、円形状又は多角形状とされることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のディスクユニット。
【請求項８】
前記固定部材は、鋼材、アルミ材などの金属材、樹脂板、繊維強化プラスチック材、又は、セラミックス材とされることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のディスクユニット。
【請求項９】
前記繊維強化プラスチックの強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記繊維強化プラスチックの樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂；又は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、若しくは、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂が使用されることを特徴とする請求項１〜８いずれかの項に記載のディスクユニット。
【請求項１０】
駆動軸に取付けられる第１ハブと、被駆動軸に取付けられる第２ハブとの間に配置され、前記駆動軸と前記被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットを備えたディスクタイプの軸継手において、
前記ディスクユニットは、請求項１〜９のいずれかの項に記載のディスクユニットであることを特徴とするディスクタイプ軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、一般回転機械、風力発電などにおいて回転軸を連結する軸継手に関するものであり、特に、回転トルク伝達部材として撓み板（ディスク）を使用したディスクタイプの軸継手及び斯かる軸継手に使用するディスクユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、一般回転機械、風力発電などにおいては、回転軸を連結し、軸同士のミスアライメントを吸収しながらトルクの伝達を行う軸継手（カップリング）としては、主にメンテナンスフリーや剛性の点から板ばね、即ち、撓み板（ディスク）を用いたディスクタイプの軸継手が広く使用されている。
【０００３】
このディスクタイプ軸継手のディスクの材質としては、ステンレススチールが一般に使用されており、許容できるミスアライメント量は、偏角で１°程度である。しかし、芯出し作業が困難な場所や振動の激しい場所で使用するためには更に大きな、例えば偏角３°程度のミスアライメントを許容し得ることが要求されることがある。
【０００４】
ディスクに対して強度を確保しつつ許容ミスアライメントを増大させるためには、使用材料に強度が高く、曲げ剛性が低いといった物性が要求されるが、この特性を満足する材料として、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が挙げられる。
【０００５】
そこでディスクの材質を、ステンレススチールに比べて柔らかく且つ高強度の繊維強化プラスチックにした軸継手が考案されており、大別すると、ディスクとしては、
（１）外形が多角形とされ、その内部に多角形、円形等の穴をあけた構造（特許文献１参照）、
（２）短冊状のリンク部材を組み合わせた構造（特許文献２参照）、
とされる２通りのタイプのディスクがある。なお、特許文献１には、短冊状のリンク部材を互いに結合して一体的に組み合わせた構造も記載している。
【０００６】
いずれの場合もディスクの板厚や強化繊維の方向は、軸のミスアライメントによる板ばねとしてのディスクの撓み量と、回転トルクによってディスクにかかる応力に対し適切な設計を行うことで決定され、許容するミスアライメントが大きい場合には、板厚の薄いディスクを複数枚重ねて使用し、各ディスクに生じる歪を小さくすることでディスクユニットとしての耐久性を向上させている。
【０００７】
ディスクユニットとして組み込まれた多角形体とされるディスクの各辺は、ミスアライメント発生時には個々に板ばねとして変形し、また軸からのトルク負荷に対しては、一方が引張部材、もう一方が圧縮部材として機能して一方の入力軸からのトルクを他方の出力軸へ伝達する機能を持っており、負荷トルクを増大させて行くと、最終的には圧縮側の辺が座屈破壊し、ディスクユニットはトルク伝達能力を失う。
【０００８】
一般に複数枚のディスクを重ね合わせて使用する場合には、多角形ディスクのコーナー部（短冊状のリンク部材の場合は両端部）に設定される固定部に穴を開け、剛なボルトと固定部材でそれぞれの板ばね部材を締め付け固定してディスクユニットとし、軸継手に組み込まれる。
【０００９】
引用文献３は、上記構成とされる、ディスクとして繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を使用したディスクユニットを備えたディスクタイプ軸継手を記載している。本願添付の図２５、図２６を参照すると理解されるように、このディスクタイプ軸継手１００のディスクユニット２０は、直線状の複数の辺部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを互いにその両端部で接続して環状の多角形体とされる繊維強化プラスチック製のディスク１０と、各辺部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの接続部であるディスク１０のコーナー部１０ｓ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｖを挟持して配置された固定板１２と、を備えている。斯かる構成のディスクユニット２０を備えた引用文献３に記載のディスクタイプ軸継手１００は、ミスアライメントによる繰り返し曲げ変形を受けてもディスク１０に対するクラック、剥離の発生を抑制し、強度低下を起こすことがなく、ミスアライメントの許容値が大きく、耐久性に優れていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第３２７５２８９号公報
【特許文献２】特開２００６−２５００３４号公報
【特許文献３】特開２０１３−２４１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、本発明者らによる実験研究の結果によると、引用文献３に記載の構成とされるディスクユニット２０を備えたディスクタイプ軸継手１００において、ディスク１０として繊維強化プラスチックにて作製した複数枚のディスク１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを重ね合わせて使用する場合には、ディスクユニット２０にミスアライメントによる曲げ変形が加わると、ボルト１２１、ナット１３１による固定部領域（図２６に示す斜線部領域ＦＡ）直下及び／又は固定部周辺領域（図２６に示す斜線部領域ＦＡより外方領域△ＦＡ）のディスク同志が互いに擦れ合い、金属材料で言う、所謂、フレッティング現象に類似した現象が発生し、重ね合わせたディスク表面が摩耗することが分かった。
【００１２】
更に研究実験を続けた結果、繰り返しの使用によりディスク同志の摩耗が進行すると、ディスク各辺１０ａ〜１０ｄの曲げ剛性が低下し、その結果、ディスクユニット２０に捩れトルクが負荷された際の破壊トルクも低下することが確認された。各ディスク同志の擦れのメカニズムについては、後で詳しく説明する。
【００１３】
本発明者らは、このような擦れの問題を解決するべく更に研究実験を行った結果、重ね合わせるディスクとディスクとの間に、例えば樹脂フィルムのような摩耗防止部材を介在させることにより、ディスク同志の擦れ合いによる摩耗を防止し、曲げ剛性の低下及びディスクユニット２０としての捩り破壊トルクの低下を防止することができることを見出した。
【００１４】
本発明は、本発明者らによる上記新規な知見に基づきなされたものである。
【００１５】
本発明の目的は、ミスアライメントによる繰り返し曲げ変形を受けてもディスク同志の擦れによる摩耗、断面欠損がなく、捩れトルクに対する強度低下を起こすことが防止され、良好な疲労強度を有し、ミスアライメントの許容値が大きく、耐久性に優れたディスクタイプ軸継手及び斯かる軸継手に使用するディスクユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的は本発明に係るディスクタイプ軸継手及びディスクユニットにて達成される。要約すれば、第１の本発明によれば、ディスクタイプの軸継手において駆動軸と被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットであって、
繊維強化プラスチック板で作製された複数枚のディスクと、
前記複数枚のディスクを重ね合わせて一体に挟持するために前記ディスクの固定部に配置された固定部材と、
を備えたディスクユニットにおいて、
積層された前記ディスク同志の間であって、且つ、少なくとも、前記固定部材により押圧される固定部領域及び該固定部領域より外方の固定部周辺領域に位置して厚さ１０〜２００μｍのフィルム状の摩耗防止部材を配置したことを特徴とするディスクユニットが提供される。
【００１７】
上記第１の本発明にて、一実施態様によれば、前記ディスクは、穴なし多角形体又は複数の辺部材にて一体に形成された環状の多角形体とされ、前記固定部は、前記多角形体のコーナー部に形成されている。他の実施態様によれば、前記ディスクは、短冊状のリンク部材を一体的に組み合わせて複数の辺部材にて一体に形成された環状の多角形体とされ、前記固定部は、前記各辺部材の接続部に形成されている。
【００１８】
第２の本発明によれば、ディスクタイプの軸継手において駆動軸と被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットであって、
繊維強化プラスチック板で作製された複数の辺部材を互いにその両端部で接続して環状の多角形体とされる少なくとも１枚のディスクと、
前記ディスクの各辺部材の接続部である前記ディスクの固定部を挟持して配置された固定部材と、を備えたディスクユニットにおいて、
前記ディスクの互いに隣接した辺部材の間であって、且つ、少なくとも、前記固定部材により押圧される固定部領域及び該固定部領域より外方の固定部周辺領域に位置して厚さ１０〜２００μｍのフィルム状の摩耗防止部材を配置したことを特徴とするディスクユニットが提供される。
【００１９】
上記第１及び第２の本発明にて、第一の実施態様によれば、前記摩耗防止部材は、樹脂フィルム又は金属フィルムである。
【００２０】
上記各本発明にて他の実施態様によれば、前記摩耗防止部材は、前記ディスクと同形状とされるか、前記ディスクの固定部と固定部との間に延在した所定幅の細長帯形状とされるか、又は、前記固定部材により押圧される固定部領域より大とされる円形状若しくは多角形状とされる。
【００２１】
上記各本発明にて他の実施態様によれば、前記固定部材は、円形状又は多角形状とされる。
【００２２】
上記各本発明にて他の実施態様によれば、前記固定部材は、鋼材、アルミ材などの金属材、樹脂板、繊維強化プラスチック材、又は、セラミックス材とされる。
【００２３】
上記各本発明にて他の実施態様によれば、前記繊維強化プラスチックの強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用され、
前記繊維強化プラスチックの樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくは、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂；又は、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、若しくは、ポリフェニレンサルファイド樹脂などの熱可塑性樹脂が使用される。
【００２４】
第３の本発明によれば、駆動軸に取付けられる第１ハブと、被駆動軸に取付けられる第２ハブとの間に配置され、前記駆動軸と前記被駆動軸との間の回転トルク伝達を行うディスクユニットを備えたディスクタイプの軸継手において、
前記ディスクユニットは、上記いずれかの構成のディスクユニットであることを特徴とするディスクタイプ軸継手が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ミスアライメントによる繰り返し曲げ変形を受けてもディスク同志の擦れによる摩耗、断面欠損がない。従って、捩れトルクに対する強度低下を起こすことが防止され、良好な疲労強度を有し、ミスアライメントの許容値が大きく、耐久性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１（ａ）は本発明に係るディスクタイプ軸継手及びディスクユニットの一実施例を示す分解斜視図であり、図１（ｂ）は組立斜視図である。
【図２】図２（ａ）はディスクと固定部材との配置関係の一実施例を示す図であり、図２（ｂ）はディスクと固定部材との配置関係を示す部分拡大図であり、図２（ｃ）はディスクと固定部材との配置関係の他の実施例を示す図である。
【図３】図３（ａ）はディスクと固定部材を備えたディスクユニットの軸継手への固定態様の一実施例を説明するための断面図であり、図３（ｂ）は固定部材の斜視図である。
【図４】図４（ａ）はディスクと固定部材を備えたディスクユニットの軸継手への固定態様の他の実施例を説明するための断面図であり、図４（ｂ）は固定部材の斜視図である。
【図５】図５（ａ）は繊維シートの一実施例を説明する斜視図であり、図５（ｂ）はプリプレグシートを説明する斜視図である。
【図６】ディスクを作製する方法の一実施例を説明する図である。
【図７】ディスクにおける辺部材と強化繊維の配向方向とを説明する図である。
【図８】図８（ａ）は摩耗防止部材の一実施例を示す図であり、図８（ｂ）、（ｃ）は摩耗防止部材の他の実施例を示す図である。
【図９】本発明に係るディスクタイプ軸継手の他の実施例を示す概略構成断面図である。
【図１０】ディスク試験片の回転曲げ疲労試験機の概略構成図である。
【図１１】ディスク試験片のトルク保持型回転曲げ試験機の概略構成図である。
【図１２】図１２（ａ）はディスク試験片の曲げ剛性の変化を把握するための試験機の概略構成を示す。図１２（ｂ）は試験機を上方より見た図であり、図１２（ｃ）はディスク試験片を有するディスクユニットの上、下治具に対する取付態様を説明する図である。
【図１３】図１３（ａ）はディスク試験片の破壊試験機の概略構成を示す平面図であり、図１３（ｂ）は正面図である。
【図１４】図１４（ａ）はディスク試験片に負荷をかけたときの変形状態を示す写真であり、図１４（ｂ）はディスク試験片の破壊状態を示す写真である。
【図１５】ディスク試験片の繰り返し回転曲げ回数に対する残留破壊トルクの変化を示すグラフである。
【図１６】ディスク試験片の繰り返し回転曲げ回数に対する曲げ剛性の変化を示すグラフである。
【図１７】図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ディスク試験片の損傷個所を説明する図であり、図１７（ａ）は４枚のディスク試験片の斜視図であり、図１７（ｂ）は固定部材にてディスク試験片を一体に固定して構成されるディスクユニットの正面図であり、図１７（ｃ）は４枚のディスク試験片を互いに離間して示す斜視図である。
【図１８】図１８（Ａ）、（Ｂ）は従来構成による疲労試験後のディスク試験片の内部状態を示す写真である。
【図１９】図１９（Ａ）、（Ｂ）は本発明に従った構成による疲労試験後のディスク試験片の内部状態を示す写真である。
【図２０】図２０（ａ１）、（ａ２）は疲労試験前のディスク試験片の表面状態を示す写真であり、図２０（ｂ１）、（ｂ２）は従来構成による疲労試験後のディスク試験片の表面状態を示す写真である。
【図２１】図２１（ａ１）、（ａ２）は本発明に従った構成による疲労試験後のディスク試験片の表面状態を示す写真である。
【図２２】カップリングに偏角を与えた場合のディスクの変形の様子を説明する図である。
【図２３】図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に使用し得るディスク及びディスクユニットの他の実施例を示す図である。
【図２４】図２４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に使用し得るディスク及びディスクユニットの他の実施例を示す図である。
【図２５】図２５（ａ）は従来のディスクタイプ軸継手及びディスクユニットの一例を示す分解斜視図であり、図２５（ｂ）は組立斜視図である。
【図２６】図２６（ａ）は従来のディスクユニットにおけるディスクと固定部材との関係の一例を示す図であり、図２６（ｂ）はディスクと固定部材との配置関係を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るディスクタイプの軸継手及びディスクユニットを図面に則して更に詳しく説明する。
【００２８】
実施例１
図１（ａ）、（ｂ）に、本発明に係るディスクタイプ軸継手１００の一実施例を示す。図１（ａ）、（ｂ）を参照すると、本実施例にて軸継手１００は、入力軸（駆動軸）２０１が取付けられる第１ハブ１０１と、出力軸（被駆動軸）２０２が取り付けられる第２ハブ１０２とが対向配置されている。第１ハブ１０１と第２ハブ１０２との間には、ディスクユニット２０が配置される。ディスクユニット２０は、回転トルク伝達部材として撓み板（板ばね）、即ち、ディスク１０と、ディスク１０をハブ１０１、１０２にボルトナットにて固定する際にディスク１０を挟持するための固定部材１２とを有している。本実施例では、軸継手１００は、ディスクユニット２０を１組備えたシングルタイプの軸継手とされるが、これに限定されるものではない。本発明は、例えば、図９に示すように、ディスクユニット２０を２組（２０Ａ、２０Ｂ）備え、各ディスクユニット２０Ａ、２０Ｂを、第１ハブ１０１、１０２及びスペーサ（中間体）２００に固定するようにした構造のスペーサタイプの軸継手など、当業者には周知の種々の軸継手に具現化し得る。
【００２９】
本発明にて、ディスク１０は、任意の形状とし得るが、通常三角形以上の多角形体とされ、本実施例では、環状の四角体とされる。本願明細書、特許請求の範囲では、外形状が矩形状とされ、内部にも同様に矩形状の穴が形成された多角形状体を「環状の多角体」という。つまり、本実施例では、図２をも参照すると理解されるように、ディスク１０は、外形状が矩形状（四角形）とされ、内部にも同様に矩形状（四角形）の穴が形成された構成とされる。即ち、ディスク１０は、幅Ｗ、長さＬとされる略長方形状の薄板状の四辺の辺部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄを互いに９０°をなして各々両端部にて接続した環状の四角体とされる。また、本実施例では四角体の各隅部はＲ１の湾曲状とされている。
【００３０】
ディスク１０は、環状四角体に成形加工された繊維強化プラスチック製の厚さ（Ｔ０）（通常、Ｔ０＝０．１〜５ｍｍ程度とされる）の薄板（即ち、撓み板）で形成され、図１に示すように、複数枚の、例えば、本実施例では４枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が重ね合わせられた積層体にて構成される。このとき、各ディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）は、接着されることはなく、単に重ね合わせて積層される。また、本発明によると、積層された互いに隣接するディスク同志の間にはフィルム状の摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）が配置される。摩耗防止部材３０については、後で詳述する。
【００３１】
本実施例によると、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、環状四角体をなすディスク１０の四隅（コーナー部）１０ｓ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｖは、４枚のディスク１０をボルト１２１、ナット１３１により第１ハブ１０１及び第２ハブ１０２に取付けるための固定部とされ、該固定部には固定部材１２に挟持されて押圧される固定部領域（図２（ｂ）に示す斜線部領域ＦＡ）が設定される。この固定部領域ＦＡが設定されるコーナー部１０ｓ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｖには、略中心に位置して且つ環状四角体のディスクの対角線上に対をなして第１ハブ１０１への取付け穴１３と、第２ハブ１０２への取付け穴１４とが形成されている。
【００３２】
ここで、第１ハブ１０１及び第２ハブ１０２について説明すると、第１、第２ハブ１０１、１０２は、限定されるものではないが、本実施例では、図１に示すように、同じ形状とされ、円盤状のフランジ部１０１ａ、１０２ａと、該フランジ部１０１ａ、１０２ａと同中心にて一体に形成された円筒状ボス部１０１ｂ、１０２ｂとを有している。フランジ部１０１ａ、１０２ａとボス部１０１ｂ、１０２ｂには、中心を貫通して回転軸（入力軸２０１、出力軸２０２）を取付けるための中心穴１１１、１１２が形成されている。
【００３３】
また、第１ハブ１０１のフランジ部１０１ａには、直径方向に対称配置にて連結ボルト挿通穴１０１ｃが形成されており、第２ハブ１０２ａには、第１ハブフランジ部１０１ａの前記連結ボルト挿通穴１０１ｃに対応した位置に連結ボルト１２１に螺合するナット１３１及び固定部材１２などの逃げ穴１０２ｄが形成されている。一方、第２ハブ１０２のフランジ部１０２ａには、第１ハブフランジ部１０１ａの対をなす連結ボルト挿通穴１０１ｃに対して９０°離間した配置にて直径方向に対称配置にて連結ボルト挿通穴１０２ｃが形成されている。第１ハブ１０１には、第２ハブフランジ部１０２ａの前記連結ボルト挿通穴１０２ｃに対応した位置に連結ボルト１２１に螺合するナット１３１及び固定部材１２などの逃げ穴１０１ｄが形成されている。
【００３４】
従って、第１ハブフランジ部１０１ａと第２ハブフランジ部１０２ａとの間に配置された環状四角体をなすディスク１０は、第１ハブの連結ボルト挿通穴１０１ｃ及び第１ハブ取付け穴１３を挿通した連結ボルト１２１にナット１３１が螺合されることにより、第１ハブ１０１に固定される。また、ディスク１０は、第２ハブの連結ボルト挿通穴１０２ｃ及び第２ハブ取付け穴１４を挿通した連結ボルト１２１にナット１３１が螺合されることにより、第２ハブ１０２に固定される。各ナット１３１は、対向配置されたフランジ部の逃げ穴１０１ｄ、１０２ｄ内に位置することとなる。
【００３５】
本実施例によれば、４枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）は、図１〜図３に示すように、隣接するディスク間にはフィルム状の摩耗防止部材３０が介設された状態で重ね合わせられる。このディスク積層体１０Ａ〜１０Ｄの最も外側に位置したディスク、本実施例ではディスク１０Ａとディスク１０Ｄのコーナー部１０ｓ〜１０ｖの外側面に固定部材１２が当接され、４枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）が固定部材１２に挟持された状態でボルト１２１、ナット１３１によりハブ１０１、１０２に固定される。この固定部材１２については、後で詳述する。
【００３６】
次に、本発明に係るディスクユニット２０を構成するディスク１０、摩耗防止部材３０、及び固定部材１２について説明する。
【００３７】
（ディスク）
ディスク１０は、上述したように、本実施例では、環状四角体に成形加工された繊維強化プラスチック製の薄板（撓み板）にて作製され、４枚のディスク１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが重ね合わせて使用されている。ただ、本発明によると、積層された各ディスク間には摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）が配置される。
【００３８】
本実施例では、上述したように環状四角体をなすディスク１０の四隅、即ち、互いに直交配置された直線状の四辺（辺部材）１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの接続部をなすコーナー部１０ｓ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｖは、軸継手１００に対するボルト、ナットの固定部とされ、該固定部に固定部領域ＦＡ（図２（ｂ）に示す斜線部領域）が設定されている。各ディスク１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、該固定部領域ＦＡが固定部材１２により挟持され、摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）と共にボルト、ナット１２１、１３１によって第１及び第２ハブ１０１、１０２に取り付けられる。
【００３９】
固定部領域ＦＡの所要面積は、軸継手１００に要求される伝達トルク、使用されるディスク１０の構成などによって適宜決定され、ボルト、ナット１２１、１３１により所定の締結トルクが付与される。
【００４０】
各ディスク１０は、強化繊維に樹脂含浸し、樹脂を硬化して作製される繊維強化プラスチック製の薄板（繊維強化プラスチック板）を、本実施例では、環状四角体に機械加工にて切削或いはプレス成形することにより作製される。
【００４１】
そこで、先ず、ディスク１０を作製するのに使用し得る薄板状の繊維強化プラスチック、即ち、ディスク形状への成形加工前の撓み板部材１１（図６参照）について説明する。
【００４２】
繊維強化プラスチック板、即ち、撓み板部材１１の作製法の一例を示せば、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、連続した強化繊維ｆを一方向に引き揃えてシート状に構成される樹脂未含浸の繊維シート１Ａに樹脂Ｒｅを含浸し、樹脂を半硬化させてプリプレグシート１Ｂを作製する。各プリプレグシート１Ｂの設計厚さ（ｔ）は０．０５〜１．０ｍｍ（繊維目付３０〜１０００ｇ／ｍ2）程度とされる。
【００４３】
このプリプレグシート１Ｂを所要枚数、本実施例では４枚、図６に示すように、例えば、０°、９０°、９０°、０°、といったように繊維配向方向を異ならせて積層し、押圧して一体とし、その後、樹脂を硬化させて繊維強化プラスチック板１１を作製することができる。図６に示す例では、重ね合わせるプリプレグシート１Ｂの繊維配向方向は、０°、９０°の二方向として説明したが、０°、±６０°の三方向など、所望の所定方向に配向することができる。
【００４４】
上記説明では、強化繊維ｆを一方向に引き揃えて作製された、所謂、一方向繊維配向プリプレグシート（ＵＤプリプレグシート）１Ｂを使用して繊維強化プラスチック板１１を作製するものとしたが、別法として、図５（ａ）に示す樹脂未含浸の、所謂、生の繊維シート１Ａを所要枚数、繊維配向方向を異ならせて積層して繊維シート積層体を形成し、この繊維シート積層体に樹脂を含浸し、その後硬化させて繊維強化プラスチック板１１を作製することができる。
【００４５】
上記作製方法において繊維シート１Ａに使用する強化繊維ｆとして、例えば、炭素繊維を使用した場合には、例えば平均径７μｍの単繊維（炭素繊維モノフィラメント）ｆを６０００〜２４０００本収束した樹脂未含浸の単繊維束を複数本、一方向に平行に引き揃えて使用される。炭素繊維シート１Ａの繊維目付は、上述のように、通常、３０〜１０００ｇ／ｍ2とされる。
【００４６】
繊維シート１Ａしては、上述の強化繊維ｆを一方向に配列した一方向強化繊維シートの代わりに、強化繊維ｆを２軸、３軸にて織成或いは編成した、所謂、クロス（織物、編物）を使用することもできる。
【００４７】
次いで、上記撓み板部材１１を、本実施例では図２（ａ）、（ｂ）に示すように、各辺部材１０ａ〜１０ｄの長さ及び幅が所定の長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）となるように、即ち、本実施例では、環状の四角体となるように機械加工により切削或いはプレス成形する。また、本実施例では、各ディスク１０Ａ〜１０Ｄの固定部領域ＦＡが設定されるコーナー部１０ｓ〜１０ｖには、連結ボルト１２１の挿通穴１３、１４が加工される。更に、本実施例にて各ディスク１０のコーナー部１０ｓ〜１０ｖに形成される出隅部Ｒ１及び入り隅部Ｒ２は、それぞれ、半径Ｒ１、Ｒ２の湾曲形状とされる。
【００４８】
このようにして、ディスク１０を構成する所定形状に成形加工されたＦＲＰ製の撓み板が作製される。撓み板部材１１は、通常、その厚さ（Ｔ０）が０．１〜５ｍｍとされる。
【００４９】
上記説明した繊維シート１Ａ（プリプレグシート１Ｂ）において、強化繊維ｆとしては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、バサルト繊維などの無機繊維；ボロン繊維、チタン繊維、スチール繊維などの金属繊維；更には、アラミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール）、ポリアミド、ポリアリレート、ポリエステルなどの有機繊維；が単独で、又は、複数種混入してハイブリッドにて使用することができる。
【００５０】
また、プリプレグシート１Ｂの場合の樹脂Ｒｅとしては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を使用することができ、熱硬化性樹脂としては、常温硬化型或は熱硬化型のエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ＭＭＡ樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はフェノール樹脂などが好適に使用され、又、熱可塑性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、などが好適に使用可能である。又、繊維体積含有率（Ｖｆ)は、４０〜７５％、好ましくは、５０〜６０％とされる。
【００５１】
（摩耗防止部材）
次に、積層された各ディスク間に配置されるフィルム状の摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）について説明する。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、摩耗防止部材３０は、本実施例では、ディスク１０の形状と実質的に同じとされる。つまり、摩耗防止部材３０は、厚さ（ｔｆ）が１０〜２００μｍのフィルム状の部材３０を使用して、ディスク１０と同形状の環状四角体に成形加工される。厚さ（ｔｆ）が１０μｍ未満では、摩耗防止部材としての効果が低く、２００μｍを超えると、締結したボルトの締め付けが弛み易くなるといった問題が発生する。好ましくは、２０〜６０μｍとされる。また、適度の強度も必要であり、弾性係数は２００〜２１００００ＭＰａとされる。弾性係数が２００ＭＰａ未満では、ボルト締め付けにより潰れるといった問題があり、２１００００ＭＰａを超えると、摩耗防止機能が損なわれるといった問題が発生する。好ましくは、２００〜５０００ＭＰａとされる樹脂フィルムである。摩耗防止部材３０の材質については後で更に述べる。
【００５３】
環状四角体をなす摩耗防止部材３０の四隅、即ち、互いに直交配置された直線状の四辺（辺部材）３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの接続部をなすコーナー部３０ｓ、３０ｔ、３０ｕ、３０ｖは、ディスク１０と同様に、出隅部Ｒ１及び入り隅部Ｒ２を有し、該出隅部Ｒ１、入り隅部Ｒ２はそれぞれ半径Ｒ１、Ｒ２の湾曲形状とされる。また、摩耗防止部材３０は、図８（ａ）に示すように、環状四角体をなす摩耗防止部材３０の四隅（コーナー部）３０ｓ、３０ｔ、３０ｕ、３０ｖには、対角線上に対をなして第１ハブ１０１への取付け穴３３と、第２ハブ１０２への取付け穴３４とが形成されている。
【００５４】
ここで、摩耗防止部材３０の４隅部に形成される取付穴３３、３４の中心間距離Ｌ０は、ディスク１０と同じとされるが、摩耗防止部材３０の各辺部材３０ａ〜３０ｄの長さＬｆ及び幅ｗｆは、それぞれ、ディスク１０の各辺部材１０ａ〜１０ｄの長さＬ及び幅ｗと実質的に同じか、或いは、好ましくは僅かに大とすることもできる。
【００５５】
摩耗防止部材３０は、図１、図３に示すように、各ディスク１０の間に介在させた状態にて、ディスク１０と共に、ボルト１２１、ナット１３１及び固定部材１２により第１、第２ハブ１０１、１０２に固定される。
【００５６】
摩耗防止部材３０は、ディスク１０とディスク１０との間の摩擦より、ディスク１０と摩耗防止部材３０との間の摩擦が小さくなるような材質とされる。つまり、摩擦係数は、同一材料間の静摩擦係数が０．１〜０．９、好ましくは、０．１〜０．４とされる。
【００５７】
上記特性を有するフィルム状の摩耗防止部材３０としては、熱可塑性樹脂或いは熱硬化性樹脂が好適に使用される。例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、シリコーン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、セロハン、合成ゴム（例えば、低摩擦タイプのシリコンゴム、ニトリルゴムなど）などの種々の樹脂で作製された樹脂フィルムを好適に使用することができる。更には、例えば、アルミニウム、ステンレススチールなどで作製した金属フィルムも使用可能である。
【００５８】
摩耗防止部材３０は、通常はディスク１０と同一形状とされ、上記実施例においても、ディスク１０と同一形状の環状多角体であるとして説明した。そのため、図８（ａ）に示すように、外形状が矩形状（四角形）とされ、内部にも同様に矩形状（四角形）の穴が形成された環状の四角体であるとして説明した。しかし、本発明の摩耗防止部材３０は、隣接するディスク１０、１０間に介在し、ボルト締結のために使用されている固定部材１２により画定される固定部領域ＦＡ及びその周辺領域△ＦＡでの擦れによる摩耗を防止する機能を有するものである。従って、摩耗防止部材３０は、積層されたディスク同志の間であって、且つ、図８（ｂ）に示すように、少なくとも、固定部材１２により押圧される固定部領域ＦＡ及び該固定部領域ＦＡより外方の固定部周辺領域△ＦＡに位置して配置することが重要である。
【００５９】
つまり、摩耗防止部材３０は、ディスク１０と当接する固定部材１２による固定部領域ＦＡより外方へと延在した固定部周辺領域△ＦＡにまで位置する形状であれば良い。従って、図８（ｂ）に示すように、例えば、固定部材１２がディスク１０と当接する領域が直径Ｄ１２で示す領域内の斜線部であるとすると、この斜線部が固定部領域ＦＡであり、直径Ｄ１２より△Ｅだけ大とされる領域が固定部周辺領域△ＦＡである。従って、摩耗防止部材３０は、少なくともこの固定部周辺領域△ＦＡを含む直径Ｄ３０の円形状(即ち、Ｄ３０≧Ｄ１２＋２△Ｅ）の摩耗防止部材３０を使用することができる。△Ｅは、固定部材１２による締め付け圧縮力の影響範囲以上であることが必要である。
【００６０】
そこで、本発明者らは、固定部材１２による締め付け圧縮力の影響範囲をＦＥＭ解析により調べた。この結果、固定部材１２による締め付け圧縮力の影響範囲は、撓み板（ディスク）１０を構成する厚さ（Ｔ０)とされるディスクの重ね合わせ枚数（ｎ）、即ち、ディスク１０Ａ〜１０Ｄの総厚み（ｎ・Ｔ０）に応じて変動するが、固定部材１２による締め付け圧縮力の大きさに拘らず略一定であり、略（ｎ・Ｔ０／２）であることが判明した。上述のように、上記△Ｅは、固定部材１２による締め付け圧縮力の影響範囲より大とされる必要があり、従って、△Ｅ≧（ｎ・Ｔ０／２）とされる。つまり、具体的には、１枚のディスク厚み（Ｔ０）を０．７ｍｍとしたとき、撓み板（ディスク）１０が、１枚のディスクで構成される場合（総厚み０．７ｍｍ）、４枚のディスクで構成される場合（総厚み２．８ｍｍ）、及び、８枚のディスクで構成される場合（総厚み５．６ｍｍ）において、△Ｅは、それぞれ、０．３５ｍｍ、１．４ｍｍ、２．８ｍｍ以上とされる。
【００６１】
上記説明では、摩擦防止部材３０は円形であるとして説明したが、勿論、摩耗防止部材３０は、円形状に限定されず、四角形、五角形、六角形など種々の形状とすることもできる。
【００６２】
また、摩耗防止部材３０は、図８（ｃ）に示すように、ディスク１０の辺部材のコーナー部（固定部）とコーナー部（固定部）との間に延在した細長帯状部材とすることができる。即ち、本実施例では、ディスク１０の一つの辺部材と同形状とすることができ、両端部が半径Ｒ３０の湾曲形状とされ、両端部には取付け穴３３、３４が形成された細長帯状部材とされる。細長帯状部材３０の外側長さがＬｆ、幅はｗｆ、取付け穴中心間距離がＬ０とされる。外側長さがＬｆ及び幅はｗｆは、それぞれ、ディスク１０の辺部材の長さＬ及び幅ｗと実質的に同じとすることができ、また、長さＬ及び幅ｗより大とすることもできる。また、両端部の湾曲形状Ｒ３０は、ディスク１０のコーナー部の湾曲形状Ｒ１と同じとすることができる。斯かる構成の帯状部材とされる摩耗防止部材３０は、ディスク１０の対向する辺部材に、例えば、辺部材３０ａと３０ｃ、或いは、辺部材３０ｂと３０ｄに適応して配置される。
【００６３】
（固定部材）
図１に示すように、環状四角体をなす複数枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）及び摩耗防止部材３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）は、第１ハブ１０１の連結ボルト挿通穴１０１ｃ、ディスク１０の第１ハブ取付け穴１３及び摩耗防止部材３０の第１ハブ取付け穴３３を挿通した連結ボルト１２１にナット１３１が螺合されることにより、第１ハブ１０１に固定される。また、ディスク１０は、第２ハブ１０２の連結ボルト挿通穴１０２ｃ、ディスク１０の第２ハブ取付け穴１４及び摩耗防止部材３０の第２ハブ取付け穴３４を挿通した連結ボルト１２１にナット１３１が螺合されることにより、第２ハブ１０２に固定される。
【００６４】
このように、本発明によれば、ディスク１０は、図１（ａ）、図３（ａ）に示すように、第１ハブ１０１及び第２ハブに対する固定部、即ち、固定部領域ＦＡが設定される各ディスク１０Ａ〜１０Ｄのコーナー部１０ｓ〜１０ｖが固定部材１２、１２に挟持されており、該固定部材１２、１２を介して摩耗防止部材３０と共にボルト１２１、ナット１３１により第１、第２ハブ１０１、１０２に固定される。
【００６５】
固定部材１２は、上述にて理解されるように、その形状は任意の形状とされるが、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、ディスク１０のコーナー部１０ｓ〜１０ｖに設定された固定部におけるディスク１０及び摩耗防止部材３０の固定部領域ＦＡを画定するものである。従って、コーナー部１０ｓ〜１０ｖの出隅部Ｒ１、入り隅部Ｒ２をも完全に覆った形状、寸法のものとすることもできるが、図２（ｃ）に示すように、必ずしもディスク１０のコーナー部１０ｓ〜１０ｖを完全に覆った形状とする必要はなく、軸継手１００に対するボルト、ナットによる十分な締結トルクを達成できれば、コーナー部１０ｓ〜１０ｖの面積より小さくしてもよい。
【００６６】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図３（ａ）、（ｂ）に示す実施例では、固定部材１２は、円形状の円形板であるとして説明したが、ディスク１０に当接する面の直径Ｄ１２は、図２（ｂ）に示す実施例では、コーナー部１０ｓ〜１０ｖと略同寸法とされ、コーナー部１０ｓ〜１０ｖに形成された出隅部Ｒ１、入り隅部Ｒ２を含む領域と接触する大きさとされているが、図２（ｃ）に示す実施例では、コーナー部１０ｓ〜１０ｖより小さい形状とされている。固定部材１２の形状、寸法は、任意の形状とすることができ、円形、四角形、六角形など、ディスクの形状に応じて適宜決めることができる。
【００６７】
固定部材１２は、上述したような対をなす円形の固定板ではなく、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、一方側の固定部材１２ａは、ディスクの固定部表面に接触する円形板１２ａ１と、該円形板１２ａ１より突出してディスク１０及び摩耗防止部材３０の取付穴１３、１４、及び、３３、３４に嵌合する円筒体１２ａ２とを備えた構成とすることができる。この例の固定部材１２によると、円筒体１２ａ２がディスク１０及び摩耗防止部材３０の取付穴１３、１４、及び、３３、３４に嵌合されると、円筒体１２ａ２の先端部が重ね合わせられたディスク１０の挿入側から他方の側の外方へと突出し、この部分に他方の円形板１２ｂが嵌合される。それにより、摩耗防止部材３０が介設されたディスク１０は、その固定部領域ＦＡが固定部材１２（１２ａ、１２ｂ）により挟持され、第１、第２ハブ１０１、１０２に取り付けられる。
【００６８】
固定部材１２の材質は、十分な曲げ剛性が得られるものであれば特に限定されるものではないが、ステンレススチール等の鋼材、アルミ材などの金属材、樹脂板、繊維強化プラスチック材、セラミックス材などを使用し得る。
【００６９】
（摩耗防止部材の作用）
次に、本発明の特徴部をなす摩耗防止部材３０の作用について説明する。
【００７０】
図１に示すようなディスクタイプの軸継手１００において、ディスクユニット２０として組み込まれた撓み板（板ばね）、即ち、ディスク１０の各辺は、ミスアライメント発生時には個々が撓み板として変形し、また軸からのトルク負荷に対しては、一方が引張部材、もう一方が圧縮部材として機能して一方の入力軸２０１からのトルクを他方の出力軸２０２へ伝達する機能を持っており、負荷トルクを増大させていくと、最終的に圧縮側の辺が破壊し、ディスクユニット２０はトルク伝達能力を失う。
【００７１】
本発明者らの研究実験の結果によると、本発明のディスクユニット２０のように複数枚のディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）を重ね合わせて使用する場合には、多角形ディスク１０のコーナー部１０ｓ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｖを固定部として該コーナー部に穴１３、１４を開け、剛なボルト１２１、ナット１３１と固定部材１２で各ディスク１０を締め付け固定している。このような構成のディスクユニット２０にミスアライメントによる曲げ変形が加わると、固定部領域ＦＡの直下及び固定部周辺領域△ＦＡにてディスク同志が互いに擦れ合い、金属材料でいう、所謂、フレッティング現象に類似した現象が発生し、重ね合わせたディスクの表面が摩耗することが分かった。
【００７２】
また、本発明者らの研究実験の結果によると、曲げ変形の繰り返しの使用によりディスク同志の摩耗が進行すると、ディスク１０の各辺部材１０ａ〜１０ｄの両端部の肉厚が減少し、各辺部材の固定部領域ＦＡ及びその周辺部領域△ＦＡにて曲げ剛性が低下し、その結果ディスクユニット２０に捩れトルクが負荷された際の破壊トルクも低下することが確認された。
【００７３】
上述のようなディスクタイプの軸継手１００が有する問題は、積層された繊維強化プラスチック板にて形成されるディスク同志の間にフィルム状の摩耗防止部材３０を配置することにより解決し得ることが判明した。
【００７４】
本発明の作用効果を立証するために本発明者らが行った実験及び実験結果について以下に説明する。
【００７５】
（実験及び実験結果）
本発明者らが行った実験では、始めに回転曲げ疲労試験により繰り返し回転曲げを負荷されたディスク１０の残留能力の変化を評価した。次に繰り返し回転曲げを負荷されたディスク１０に生じる損傷の状態と損傷の原因を調べ、ディスク１０に生じた損傷が残留能力に与える影響を調べた。
【００７６】
（１）試験体及び実験方法
１．１  試験体
（ディスク）
本実験で使用する試験体であるディスク（以下、「ディスク試験片」という。）１０Ｓは、下記の要領にて作製した。なお、ディスク試験片１０Ｓは、図２（ａ）、（ｂ）、図６などを参照して説明した本発明に従って構成される上述のディスク１０と同様の構成とした。
【００７７】
ディスク試験片１０Ｓを作製するための繊維シートは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように強化繊維ｆを一方向に配列し、マトリックス樹脂Ｒｅが含浸されたプリプレグシート（ＵＤプリプレグシート）１Ｂを使用した。
【００７８】
本実験ではＵＤプリプレグシート１Ｂとして、ＰＡＮ系高強度タイプ炭素繊維ＵＤプリプレグシートを使用した。マトリックス樹脂Ｒｅは、熱硬化性のエポキシ樹脂を使用し、繊維体積含有率（Ｖｆ）は、５７％であった。
【００７９】
上記炭素繊維ＵＤプリプレグシート１Ｂを、０°／９０°／９０°／０°／９０°／９０°／０°の配向角度で積層して接着し、オートクレーブを用いて１３０℃、２時間で硬化させ、繊維強化プラスチック製撓み板部材１１を得た。
【００８０】
上記繊維強化プラスチック製撓み板部材１１の諸物性は、次の通りである。
・弾性係数：０°方向曲げ弾性係数８８ＧＰａ、９０°方向曲げ弾性係数５９ＧＰａ
・曲げ強度：０°方向曲げ強度１．９ＧＰａ、９０°方向曲げ強度１．７ＧＰａ
・厚さ（Ｔ０）：０．７ｍｍ
【００８１】
本実験では、上記繊維強化プラスチック製撓み板部材１１を機械加工して環状四角体の撓み板、即ち、ディスク試験片１０Ｓを作製した。撓み板部材１１は、図２（及び図７）に示すように、直線状とされる各辺部材１０ａ〜１０ｄの内側縁部１０ｉｎ及び外側縁部１０ｏｕｔに沿って強化繊維ｆが平行に配向されて位置するように加工した。また、コーナー部１０ｓ〜１０ｖの角部は、出隅部Ｒ１及び入り隅部Ｒ２が湾曲形状となるように加工した。固定部領域ＦＡを形成するコーナー部１０ｓ〜１０ｖには、連結ボルト１２１の挿通穴１３、１４を加工した。
【００８２】
ここで、直線状の各辺部材１０ａ〜１０ｄは、図２にて、長さ（Ｌ）が７７ｍｍ、幅（Ｗ）は１５ｍｍとした。取付け穴１３、１４間の距離（Ｌ０）は、５８ｍｍとした。また、コーナー部１０ｓ〜１０ｖにおける出隅部Ｒ１及び入り隅部Ｒ２は、それぞれ、半径９．５ｍｍ、１．６ｍｍの湾曲形状とした。
【００８３】
本実験では、図１７に示すように、図１に示すディスク１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ）の構成と同様に、４枚のディスク試験片１０Ｓ（１０ＳＡ、１０ＳＢ、１０ＳＣ、１０ＳＤ）を積層して使用し、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、図定部材１２（１２ａ、１２ｂ）を使用してディスクユニット２０を作製した。このディスクユニット２０は、図１を参照して説明したと同様のディスクタイプ軸継手１００の第１ハブ１０１、第２ハブ１０２に取付けた。なお、４枚のディスク試験片１０Ｓ（１０ＳＡ、１０ＳＢ、１０ＳＣ、１０ＳＤ）は、隣接するディスク表面の繊維方向が９０°相互に異なるように重ね合わせた。
【００８４】
（固定部材）
本実験においては、上述したように、図４（ａ）、（ｂ）に示すと同様の固定部材１２（１２ａ、１２ｂ）を使用した。固定部材１２は、ステンレススチールにて作製し、図４（ｂ）を参照すると、下記の寸法形状とした。
・固定部材１２ａ
円板外径Ｄ１２ａ１：１８ｍｍ
円板厚さＴ１２ａ１：２．５ｍｍ
円筒体外径Ｄ１２ａ２：８．１ｍｍ
円筒体厚さＴ１２ａ２：５ｍｍ
ボルト貫通穴ｄ１２ａ：１０ｍｍ
・固定部材１２ｂ
円板外径Ｄ１２ｂ：１８ｍｍ
円板厚さＴ１２ｂ：２．５ｍｍ
円筒体取付孔径ｄ１２ｂ：８．１ｍｍ
【００８５】
（摩耗防止部材）
以下に説明する本発明の作用効果を立証するための実験（本発明の実験例１、２）と、比較のための実験（比較例１、２、３）において、ディスク試験片１０Ｓ自体は、同じ形状構成とした。ただ、本発明の実験例１、２で使用したディスクユニット２０は、各ディスク試験片１０Ｓの間、即ち、ディスク試験片１０ＳＡと１０ＳＢとの間、１０ＳＢと１０ＳＣとの間、１０ＳＣと１０ＳＤとの間に摩耗防止部材３０を配置した。
【００８６】
摩耗防止部材３０としてはセロハンシート（フタムラ化学（株）：ＰＳ−１）を使用した。セロハンシートは、図８（ａ）を参照して説明した環状四角体とし、上記ディスク試験片１０Ｓと同じ寸法、形状とした。使用したセロハンシートの特性は次の通りであった。
・厚さ：      ２１μｍ
・弾性係数：１５００ＭＰａ
・静摩擦係数：０．２７
【００８７】
１．２  無トルク条件での回転曲げ疲労試験
図１０に、回転曲げ疲労試験機３００の概略構成を示す。回転曲げ疲労試験機３００は、図１に示すようなシングルタイプ軸継手（カップリング）１００を有しており、このカップリング１００のディスクユニット２０では、上記構成の固定部材１２を使用してディスク試験片１０Ｓを取付けた。固定部材１２は、ディスク試験片１０Ｓのコーナー部の出隅部Ｒ１、入り隅部Ｒ２を実質的に全て覆って取付けることができ、ディスクのコーナー部の出隅部Ｒ１、入り隅部Ｒ２が固定部材１２から露出することはなかった。
【００８８】
回転曲げ試験機３００では、カップリング１００の入力軸２０１及び出力軸２０２をそれぞれ軸受３０１で支承し、モータＭにより歯車機構３０２を介してカップリング１００の入力軸２０１を駆動した。このとき、カップリング１００の偏角を３°とした。また、ディスクユニット２０にてディスク試験片１０Ｓを固定する際のボルト１２１、ナット１３１による締結トルクを３０Ｎ・ｍとした。なお、本実験（実験例１、比較例１）では、ディスク試験片１０Ｓにトルクを負荷せず、軸の回転数を１８００ｒｐｍ、繰り返し負荷の打ち切り回数を１．０×１０7回、試験環境を実験室環境（温度２３度、湿度５０〜６０％）とした。
【００８９】
１．３  トルクを保持した状態での回転曲げ疲労試験
図１１に、本実験で使用したトルク保持型の回転曲げ試験機４００の概略構成を示す。
【００９０】
トルク保持型回転曲げ試験機４００は、回転軸が軸受け４０１にて支承されて直列に接続された二つのディスクタイプ軸継手（カップリング）１００（１００Ａ、１００Ｂ）と、摩擦式軸締結機構４０２Ａを備えた駆動装置４０２とを有していた。駆動装置４０２はモータＭによりベルト駆動伝達機構４０３を介して出力軸４０４を駆動し、該出力軸４０４は、ベルト駆動伝達機構４０５を介してカップリング１００Ａの入力軸２０１を駆動する。カップリング１００Ａは、回転軸４０６にてカップリング１００Ｂに接続され、カップリング１００Ｂの出力軸２０２は、ベルト駆動伝達機構４０７を介して駆動装置４００の入力軸４０８に駆動連結されている。
【００９１】
本実験では、ベルト駆動伝達機構４０７の駆動装置側のプーリ４０７Ｐと、ベルト駆動伝達機構４０５の駆動装置側のプーリ４０５Ｐとの間に初期的な内部トルク（以下、「負荷トルク」という。）を与えた後、摩擦式軸締結機構４０２Ａを用いてトルクを保持した状態で偏角（３°）を維持したまま回転させた。負荷トルクはテンショメータ４０９で計測した。
【００９２】
本実験では、負荷トルクは１００Ｎ・ｍ（比較例２）、２５０Ｎ・ｍ（比較例３）とし、回転数を９００ｒｐｍ、繰り返し負荷の打ち切り回数を１．０×１０7回、試験環境を実験室環境（温度２３度、湿度５０〜６０％）とした。
【００９３】
本発明の実験例（実験例２）としては、ディスクユニット２０は、ディスク試験片１０Ｓの間に摩耗防止部材３０として、上述したセロハンシート（フタムラ化学（株）：ＰＳ−１）を挟んだ構成とし、負荷トルクは２５０Ｎ・ｍ（実験例２）とした。他の実験条件は、比較例２、３と同様とした。
【００９４】
１．４  曲げ剛性の測定方法
図１２（ａ）に、ディスク試験片１０Ｓの使用時の曲げ変形に対するバネ定数（以下、「曲げ剛性」という。）の変化を把握するための試験機５００の概略構成を示す。
【００９５】
本実験では、ディスク１０Ｓ（１０ＳＡ、１０ＳＢ、１０ＳＣ、１０ＳＤ）を固定部材１２にて一体に固定したディスクユニット２０を上治具及５０１、下治具５０２の間に取付けた。この時、ディスクユニット２０は、ディスクユニット２０の一隅部が突出するようにして固定した。
【００９６】
ディスクユニット２０の三角形状に突出した隅部先端に錘荷重Ｗを負荷し、レーザ変位メータ５０５により計測して、カップリングに偏角３°を持たせた場合に相当する２．６ｍｍの変位になるまで錘荷重Ｗを負荷した。
【００９７】
１．５  残留破壊トルクの測定方法
図１３（ａ）、（ｂ）に、ディスク試験片１０Ｓの破壊試験に用いた試験機６００の概略構成を示す。破壊試験機６００は、図１０に示した回転曲げ疲労試験機３００と同様の構成とされる。即ち、破壊試験機６００は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、ディスクタイプ軸継手（カップリング）１００を有しており、カップリング１００の入力軸２０１及び出力軸２０２をそれぞれ軸受６０１で支承した。破壊試験機６００では、カップリング１００の偏角を０°とし、回転曲げ疲労試験と同様の態様でディスク試験片１０Ｓをカップリング１００中に固定した。カップリング１００の片端（出力軸２０２）を試験機基台６０２に対し完全固定とし、もう片端（入力軸２０１）にパイプレンチ６０３を用いて軸２０１にトルクを与えた。ディスク試験片１０Ｓが破壊する際の最大トルクをひずみゲージを用いて測定した。
【００９８】
（２）実験結果及び考察
２．１  ディスクの破壊形態
図１４（ａ）に、疲労負荷前のディスク試験片１０Ｓに２５０Ｎ・ｍのトルクを負荷した場合に生じたディスクの変形の状態を示す。また、図１４（ｂ）に、ディスク試験片１０Ｓの破壊状態を示す。
【００９９】
ディスクがトルクを負荷されると各ディスクが面外方向に変形し、最終的に破壊に至った。ディスクの破壊形態は、井型状のディスクのうちの圧縮力を受ける帯状部分（辺部材）の座屈破壊であり、局所的にはボルト締結のために使用されているワッシャ部（固定部材）の固定部近傍での曲げ破壊が先行することが分かった。
【０１００】
２．２  ディスクの残留破壊トルク
図１５に、各試験条件下での繰り返し数に対するディスク試験片１０Ｓの残留破壊トルクの変化（低下率）を示す。また、図１５中には、本発明の実験例である、ディスクとディスクとの間に摩耗防止部材（本実験ではセロハン）３０を挟むことにより低摩擦条件とした場合の残留トルクの変化も同時に示す（実験例１、２）。
【０１０１】
繰り返し回転曲げのみを受けたディスク試験片１０Ｓの残留破壊トルクは、疲労負荷前のディスク試験片１０Ｓの残留破壊トルクと比較して２．４％程度小さくなった（比較例１）。一定トルクを受けながら繰り返し回転曲げを受けた試験片の残留トルクも同様に１．５〜２．０％程度小さくなった（比較例２、３）。
【０１０２】
両者の低下率は同程度であり、また残留破壊トルクの変化に対しては負荷トルクの影響は相対的に小さいことが分かった。
【０１０３】
２．３  ディスクの面外方向への曲げ剛性
図１６に、各試験条件下での繰り返し数に対する曲げ剛性の変化を示す。また、図１６中には、本発明の実験例である、ディスクとディスクとの間に摩耗防止部材（本実験ではセロハン）３０を挟むことにより低摩擦条件とした場合の曲げ剛性の変化も同時に示す（実験例１、２）。いずれも１．０×１０5サイクル付近から面外方向の剛性が低下した。その低下率は、１〜２％であった。
【０１０４】
ここで、ディスク試験片１０Ｓの負荷形態を２つのボルト間で固定された両端固定の長柱の条件に近いと見なすと、臨界座屈荷重は曲げ剛性と線形関係があると言える。実験例１、２に示す本発明に従ったディスクユニット構成においても曲げ剛性の低下と残留破壊トルクの低下に同様の傾向が見られたことから、残留破壊トルクの低下を曲げ剛性の低下により説明できることが分かった。
【０１０５】
２．４  ディスク表面の損傷個所・ディスクの内部状態
図１７に、１．０×１０7サイクル後の４枚のディスク試験片１０Ｓ（１０ＳＡ、１０ＳＢ、１０ＳＣ、１０ＳＤ）の損傷個所を模式的に示す。一般的に複数枚の繊維強化プラスチック板１１を積層して構成されるディスクは、各層間に剥離が生じると座屈荷重が低下する。そこで、図１７で示したディスク試験片１０Ｓの損傷個所の内部状態を観察した。
【０１０６】
疲労後のディスク試験片１０Ｓを２５×２５ｍｍに切り出し、シリコンゴム製の成形型に入れ固定した後、液状の樹脂を成形型に入れ２４時間室温条件下で硬化させた。図１８（Ａ）に示すように、ディスク試験片１０Ｓの側面から７．０ｍｍ程度の位置の内部状態を矢印方向から観察した。図１８（Ｂ）に、１．０×１０7サイクル後のディスクの内部状態を示す。図１８（Ｂ）にて、（ａ）は負荷トルクを０Ｎ・ｍ（比較例１）の場合、（ｂ）は１００Ｎ・ｍ（比較例２）の場合、（ｃ）は２５０Ｎ・ｍ（比較例３）場合を示す。観察には光学顕微鏡を用いた。いずれの試験片にも内部に亀裂や剥離は見られなかった。このことからディスクの損傷はディスクの内部にではなくその表面近くに生じると考えられる。
【０１０７】
２．５  ディスク間を低摩擦としたディスクの残留破壊トルクと曲げ剛性
図１９（Ａ）、（Ｂ）に、本発明に従って構成された実験例である、ディスクとディスクとの間に摩耗防止部材（本実験ではセロハン）３０を挟むことにより低摩擦条件とした場合の１．０×１０7サイクル後のディスクの内部状態を示す。本実験例においても、図１８を参照して説明した上記比較例１、２、３の場合と同様に、疲労後のディスク試験片１０Ｓを２５×２５ｍｍに切り出し、シリコンゴム製の成形型に入れ固定した後、液状の樹脂を成形型に入れ２４時間室温条件下で硬化させた。図１９（Ａ）に示すように、ディスク試験片１０Ｓの側面から７．０ｍｍ程度の位置の内部状態を矢印方向から観察した。図１９（Ｂ）に、１．０×１０7サイクル後のディスクの内部状態を示す。
【０１０８】
本発明の実験例の場合にはディスク内部においても亀裂や剥離は見られなかった。また、図１５、図１６に、実験例１、２として示すように、本発明に従ってディスク１０Ｓとディスク１０Ｓとの間に摩耗防止部材（本実験ではセロハン）３０を挟むことにより低摩擦条件とした場合の構成では、曲げ剛性と残留破壊トルクの低下はほぼ見られなかった。このことからボルト締結部付近の各ディスクの表面の損傷発生を抑制すると、残留破壊トルクの低下が抑制されることが確認できた。
【０１０９】
２．６  ディスク表面の損傷機構
図２０（ａ１）、（ａ２）に疲労負荷前のディスク試験片１０Ｓの表面状態を示し、図２０（ｂ１）、（ｂ２）に負荷トルクの条件を変えた場合の１．０×１０7サイクル後の第２番目のディスク（図１７にて第２ディスク１０ＳＢ）の表面状態を示す。図２１（ａ１）、（ａ２）には、本発明の構成に従ってディスク間に摩耗防止部材、本実験例では、低摩擦なセロハン３０を挟んだ場合の疲労負荷後の表面状態を示す。観察にはレーザー顕微鏡を用いた。
【０１１０】
図２０（ｂ１）、（ｂ２）に示す１．０×１０7サイクル後の試験片の表面状態は、図２０（ａ１）、（ａ２）に示す疲労負荷前のそれと比較して繊維破断や繊維の磨滅が見られた。このような繊維破断や繊維の摩滅の原因はフレッティング摩耗によるものと考えられる。一方，本発明の実験例では、図２１（ａ１）、（ａ２）に示すように、疲労負荷後もこのような繊維破断や繊維の摩滅は見られなかった。
【０１１１】
図２２に、ディスク試験片１０Ｓをカップリング中に締結した後、偏角を与えた場合におけるディスク試験片１０Ｓの変形の様子を模式図で示す。一般にカップリングが偏角を持つとカップリング中に締結されたディスクに図２２に示す変形が生じ、相対すべり（Ｓ）が発生する。つまり、図２２にて、例えば第１のディスク試験片１０ＳＡと、第２のディスク試験片１０ＳＢに着目して説明すると、積層された隣接する両ディスク１０ＳＡ、１０ＳＢとの間にて、固定部材１２により各ディスク１０Ｓが直接押圧されて固定された固定部領域ＦＡ直下及び固定部領域ＦＡより外方へと△ＦＡだけ離れた位置の領域内においては、各ディスクが本例のように曲げ変形された場合には、第１のディスク１０ＳＡの下表面に圧縮が起こり、また第２のディスクＳＢの上表面には引張が発生する。このディスク間の相対すべり（Ｓ）が繊維破断や、繊維の摩滅を引き起こしたと考えられる。
【０１１２】
以上のことから、ディスクに繊維強化プラスチックを用いる場合、ディスク間の摩滅が疲労負荷中にディスクの表面付近での局所的な繊維破断を引き起こし、それがディスクの剛性低下と残留破壊トルクの低下の原因となることが分かった。
【０１１３】
本発明者らが行った上記諸実験結果から、次のことが判明した。つまり、
（１）ディスクの破壊形態は，井型状のディスクのうちの圧縮力を受ける帯状部分（辺部材）の座屈破壊であり、局所的にはボルト締結のために使用されているワッシャ部（固定部材）の固定部近傍での曲げ破壊が先行する。
（２）残留破壊トルクの低下を曲げ剛性の低下により説明できる。
（３）ディスクに繊維強化プラスチックを用いる場合、繊維強化プラスチック板間の摩滅が疲労負荷中に繊維強化プラスチック板の表面付近での局所的な繊維破断を引き起こし，それがディスクの剛性低下と残留破壊トルクの低下の原因となる。
ことが分かった。
【０１１４】
実施例２
上記実施例１では、本発明にて使用するディスク１０は、外形状が矩形状（四角形）とされ、内部にも同様に矩形状（四角形）の穴が形成された環状の四角体であるとして説明した。しかし、本発明のディスク１０は、上記説明したものに限定されるものではない。次に、典型的な変更実施例について説明する。
【０１１５】
変更実施例１
上記実施例１では、本発明にて使用するディスク１０は、ディスク１０を形成する各辺部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの形状は、直線状とされるものとして説明したが、図２３（ａ）に示すように、各辺部材１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄの外形状及び内部穴形状が湾曲形状とされ得る四角体であっても良い。
【０１１６】
変更実施例２
本発明にて使用するディスク１０の形状、寸法は、四角形に限定されるものではなく、三角形以上の多角形とすることができ、例えば、図２３（ｂ）に示すように、６辺の辺部材１０ａ〜１０ｆから成る環状の六角体のディスク１０とすることもできる。この変更実施例においては、各辺部材１０ａ〜１０ｆは直線状とされているが、湾曲形状とすることもできる。
【０１１７】
変更実施例３
上記実施例１及び変更実施例１、２では、本発明にて使用するディスク１０は、外形状が多角形とされ、内部にも同様に形状の穴が形成された環状の多角体であるとして説明した。しかし、図２３（ｃ）に示すように、ディスクの内部に穴が形成されていない一枚の多角形平板とすることができる。
【０１１８】
上記変更実施例１、２、３に示すディスク１０を使用したディスクユニット２０の場合にも、本発明に従って、積層されたディスク同志の間であって、且つ、少なくとも、固定部材１２により押圧される固定部領域直下及び該固定部領域より大とされる固定部周辺領域に位置して摩耗防止部材３０が配置される。斯かる構成にて、上記変更実施例１〜３においても、上記実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【０１１９】
変更実施例４
上記実施例及び変更実施例では、ディスク１０は、直線状の複数の辺部材１０ａ〜１０ｆにて一体に形成された環状の多角形体であるとして説明した。しかし、本発明にて使用し得るディスク１０の形態は、これに限定されるものではなく、短冊状のリンク部材を一体的に組み合わせて環状の多角形体とすることもできる。
【０１２０】
図２４（ａ）には、４つの短冊状のリンク部材とされる直線状に成形された辺部材１０ａ〜１０ｄを、実施例１と同様の４辺から成る四角体のディスク形状に組み合わせた構成を示す。各短冊状の辺部材１０ａ〜１０ｄは、各辺部材１０ａ〜１０ｄの両端部を互いに接着剤にて接着して一体とすることもできるが、ボルト、ナット締結時において固定部材１２を介して固定することにより、実質的に実施例１の環状四角体と同じ構造とされる。図２４（ａ）に示す変更実施例では、固定部材１２は四角形とされている。勿論、他の実施例と同様に円形状であっても良い。
【０１２１】
本発明によれば、上述したように、各短冊状の辺部材１０ａ〜１０ｄの両端部を互いに接着剤にて接着して一体としてディスク１０を形成した場合にて、図２４（ｂ）に示すように、複数枚のディスク１０としてディスク１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを重ね合わせて使用する際には、隣接するディスク間にディスクと実質的に同形状の、上述した図８（ａ）に示したような四角形状の摩耗防止部材３０を介在させることができる。勿論、図８（ａ）に示す四角形状の摩耗防止部材の代わり、図８（ｂ）、（ｃ）に記載の円形状、細長帯形状の摩耗防止部材３０とすることもできる。
【０１２２】
更に、各短冊状の辺部材１０ａ〜１０ｄの両端部を互いに接着剤にて接着することなく固定部材１２により固定する構成とした場合には、図２４（ｃ）に示すように、互いに隣接する各短冊状の辺部材の端部分に摩耗防止部材３０を介設して、各短冊状の辺部材１０ａ〜１０ｄを固定部材１２により固定する構成とすることができる。勿論、この場合も、摩耗防止部材３０は、図示するような環状四角体ではなく、図８（ｂ）、（ｃ）に示す円形状、細長帯形状の摩耗防止部材３０を使用することもできる。
【０１２３】
図２４（ｃ）に示すような構成の場合には、各辺部材１０ａ〜１０ｄを適当に設計することによって、ディスク１０は１枚とすることができる。勿論、斯かる構成でも複数枚のディスク１０を重ね合わせて使用することができ、この場合には、図２４（ｂ）に示すように、更に、隣接するディスク間にも摩耗防止部材３０を介設する。
【０１２４】
このように、摩耗防止部材３０を使用することにより、上記変更実施例４においても、上記実施例１と同様の作用効果を達成し得る。
【符号の説明】
【０１２５】
１                  繊維シート
１０（１０Ａ〜１０Ｄ）        撓み板（ディスク）
１０ａ〜１０ｆ      辺部材
１０ｓ〜１０ｘ      コーナー部（固定部）
１１                繊維強化プラスチック板（撓み板部材）
１２                固定部材
１３、１４          取付け穴
２０                ディスクユニット
３０                摩耗防止部材
３０ａ〜３０ｄ      辺部材
３３、３４          取付け穴
１００              ディスクタイプ軸継手
１０１、１０２      第１、第２ハブ
ＦＡ                固定部領域
△ＦＡ              固定部周辺領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
2015165142.tif 000015
【図１６】
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【図１７】
2015165142.tif 000017
【図２２】
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【図２３】
2015165142.tif 000019
【図２４】
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【図２５】
2015165142.tif 000021
【図２６】
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【図５】
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【図１４】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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