(57)【要約】【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】シャフト（円筒状転動体）３の両端部の外周に、外輪９外周面形状が凸曲面とされた玉軸受８を嵌め込み、これらの玉軸受８を介してシャフト３が両回転部材１、２の案内溝５、６の内側面と転接するようにした。これにより、スライダ１０と保持器４の間のガタ等によってシャフト３が若干傾いても、その両端部の軸受外輪９が、凸曲面の中央部で安定して案内溝５、６の内側面と接触して、こじりを生じることなくスムーズに転動するようになり、軸受外輪９と案内溝５、６との接触面圧も抑えられる。【選択図】図２
2008175287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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た軸継手において、前記転動体の両端部の外周に、外輪外周面形状が凸曲面とされた転がり軸受を嵌め込み、これらの転がり軸受を介して前記転動体が前記案内溝の内側面と転接するようにしたことを特徴とする軸継手。
【請求項２】
前記転がり軸受の外輪外周の凸曲面を球面とし、前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面の曲率と同じかあるいはそれよりも小さい曲率を有する凹球面としたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
【請求項３】
前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面と接触する２つの平面からなるＶ溝形状としたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
【請求項４】
前記転がり軸受の外輪外周の凸曲面を球面とし、前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面の曲率よりも小さい曲率を有し、転がり軸受の外輪外周面と接触する２つの凹球面からなる形状としたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手。
【請求項５】
前記転がり軸受の外輪を、前記転動体の軸方向に移動可能に組み込んだ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。
【請求項６】
前記転がり軸受として針状ころ軸受を採用し、その外輪をころ長さよりも狭幅に形成して、前記転動体の軸方向に移動可能としたことを特徴とする請求項５に記載の軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。）。
【特許文献１】特開２００５−１７２２１７号公報
【０００４】
図８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８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。
【０００５】
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、その中央部に形成された大径部を挟む位置に鍔状に張り出すスライダ５９が設けられ、保持器５６の長孔５７を貫通して両スライダ５９を連結する柱部材（図示省略）の外周に、保持器５６の長孔５７内を転動する転がり軸受６０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。
【０００６】
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し、シャフト５５が回転部材軸方向に対して傾かないようにするものである。
【０００７】
しかしながら、上記のようなスライダを備えた軸継手でも、実際には、転動体の軸を含む平面内での回転、すなわち転動体の傾きを完全になくすことは困難である。特に、大きなトルクが負荷された場合は、スライダの連結部材等の変形により、転動体がトルク負荷方向に傾きやすい。また、スライダと保持器との間には、両部材をスムーズに相対移動させるために直動軸受等を設けるが、わずかな隙間（ガタ）が生じることは避けられず、その隙間分は転動体が傾いてしまう。転動体が傾くと、その両端部に嵌め込まれた転がり軸受も各回転部材の案内溝の中で傾き、円筒形の軸受外輪がその外周側エッジ部で案内溝に噛み込むトラブル（以下、「こじり」と記す。）が生じやすい。そして、こじりが生じると、軸受外輪が回転しなくなって転動体が案内溝内を移動するときの摩擦抵抗が大きくなるため、継手の動作特性が悪化し、最悪の場合には継手がロックして作動不能に陥る。さらに、軸受外輪と案内溝の接触面圧が著しく上昇し、両部材の接触部が早期摩耗したり損傷したりして、継手寿命が短縮される問題もある。
【０００８】
また、このような軸継手は平行な２軸間で動力を伝達することを目的としているが、実際の機械装置では、軸継手で連結する２軸を完全に平行にすることは難しく、２軸の取付角度に多少の誤差（ミスアライメント）が生じていることが多い。そして、このミスアライメントが大きい機械装置に組み込まれた軸継手では、転動体が外力によって傾けられ、こじりが生じて上述したような問題が起こりやすい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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た軸継手において、前記転動体の両端部の外周に、外輪外周面形状が凸曲面とされた転がり軸受を嵌め込み、これらの転がり軸受を介して前記転動体が前記案内溝の内側面と転接するようにした。
【００１１】
すなわち、転動体両端部に嵌め込まれる転がり軸受の外輪外周面形状を凸曲面とすることにより、転動体が若干傾いても、その両端部の軸受外輪が、凸曲面の中央部で安定して案内溝の内側面と接触して、こじりを生じることなくスムーズに転動し、軸受外輪と案内溝との接触面圧も抑えられるようにしたのである。
【００１２】
上記の構成において、前記転がり軸受の外輪外周の凸曲面を球面とし、前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面の曲率と同じかあるいはそれよりも小さい曲率を有する凹球面とすることにより、軸受外輪と案内溝との接触面圧をさらに低く抑えて、継手の長寿命化や信頼性の向上を図ることできる。
【００１３】
また、前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面と接触する２つの平面からなるＶ溝形状とすれば、軸受外輪と案内溝との接触面圧の低減に加え、軸受外輪位置の安定化を図ることできる。
【００１４】
また、前記転がり軸受の外輪外周の凸曲面を球面とし、前記案内溝の内側面形状を、前記転がり軸受の外輪外周面の曲率よりも小さい曲率を有し、転がり軸受の外輪外周面と接触する２つの凹球面からなる形状とすれば、軸受外輪位置を安定させられるうえ、上記のように案内溝の内側面形状をＶ溝形状とした場合に比べて、軸受外輪と案内溝との接触面圧を一層低減させることができる。
【００１５】
さらに、前記転がり軸受の外輪を、前記転動体の軸方向に移動可能に組み込むことにより、軸継手で連結される２軸の取付角度誤差のために転動体が大きく傾けられたときにも、その転動体の傾きによる軸受外輪と案内溝との接触面圧の上昇を緩和する方向に軸受外輪が移動して、こじりが生じにくいようにすることができる。
【００１６】
ここで、前記転がり軸受として針状ころ軸受を採用した場合は、その外輪をころ長さよりも狭幅に形成することにより、前記転動体を軸方向に移動可能とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、上述したように、軸継手の転動体両端部に嵌め込まれて案内溝と転接する転がり軸受の外輪外周面形状を凸曲面として、転動体が若干傾いても軸受外輪のこじりを防止できるようにしたので、軸継手の動作特性の改善および寿命延長が図れ、トルク負荷能力を向上させることができる。
【００１８】
また、前記転がり軸受の外輪を転動体の軸方向に移動可能に組み込めば、軸継手で連結される２軸の取付角度誤差のために転動体が大きく傾けられたときにもこじりを防止できるようになり、取付角度誤差の許容範囲を拡大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１乃至図７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回転部材１、２と、両回転部材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の回転部材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を介して両回転部材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、両回転部材１、２が同心の状態を示しているが、通常は後述するように両回転部材１、２の回転軸がずれた（偏心した）状態で使用される。
【００２０】
前記各回転部材１、２は、それぞれの軸部１ａ、２ａの一端に形成された円板部１ｂ、２ｂに、複数の案内溝５、６が周方向に等間隔で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、各案内溝交差位置にシャフト３が回転部材軸方向と平行に組み込まれている。
【００２１】
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回転部材円板部を貫通する必要はなく、両回転部材の対向面に設けられていればよい。
【００２２】
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。
【００２３】
前記各シャフト３は、その両端部の外周に嵌め込まれた玉軸受（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。これらの各玉軸受８の外輪９は、外周面形状が凸球面とされ、その凸球面の中央部で案内溝凹部５ａ、６ａの底面と接触している。また、シャフト３中央部に形成された大径部を挟む位置に鍔状に張り出すスライダ１０が設けられ、保持器４の長孔７を貫通して両スライダ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に回転部材径方向の移動を拘束された状態となっている。
【００２４】
前記各スライダ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１３で保持器４の長孔７縁部と転接して、シャフト３の軸を含む平面内での回転を拘束しながら、シャフト３とともに保持器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１３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。
【００２５】
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。この軸継手の入力側回転部材１が回転駆動されると、その案内溝５に周方向から押されたシャフト３が、保持器４に回転部材径方向の移動を拘束された状態で、出力側回転部材２の案内溝６を押して出力側回転部材２を回転させることにより、出力側に動力が伝達される。なお、入力側回転部材１の回転方向が変わったり、両回転部材１、２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。
【００２６】
上記動力伝達メカニズムは、両回転部材１、２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、両回転部材１、２が偏心すると、案内溝５、６の交差位置が回転部材周方向で変化し、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動力を伝達するようになる。
【００２７】
この軸継手は、上記の構成であり、スライダ１０と保持器４の間のガタ等によってシャフト３が若干傾いても、シャフト３両端部に嵌め込まれた玉軸受８の外輪９が、その外周の凸球面の中央部で安定して案内溝凹部５ａ、６ａの底面と接触し、こじりを生じることなくスムーズに転動するので、従来のものに比べて動作特性が良好で寿命も長い。
【００２８】
なお、シャフト３両端部に嵌め込まれる玉軸受８の外輪９外周面形状は、上述した実施形態のような凸球面に限らず、シャフト３が若干傾いても案内溝凹部５ａ、６ａの底面と安定して接触するような凸曲面であればよく、例えば、曲率が軸受幅方向に徐々に変化するもの等を採用することができる。
【００２９】
図３は第２の実施形態を示す。この実施形態では、第１実施形態のシャフト３の両端部に、内輪を持たないタイプの針状ころ軸受１４を嵌め込み、その外輪１５の外周面形状を凸球面としている。このようにシャフト３の両端部に嵌め込む転がり軸受として針状ころ軸受１４を用いた場合は、本質的に外輪１５がシャフト３に対して傾くことはできないので、第１実施形態のように外輪９が内輪に対して若干傾くことができる玉軸受８を用いた場合よりも、外輪外周面形状を凸球面とする効果は大きくなる。
【００３０】
図４は第３の実施形態を示す。この実施形態では、第２実施形態の各案内溝５、６の内側面形状を、シャフト３両端部に嵌め込まれた針状ころ軸受１４の外輪１５外周面（凸球面）の曲率よりもわずかに小さい曲率を有する凹球面に変更している。これにより、軸受外輪１５と案内溝５、６との接触面圧を第２実施形態よりも低く抑えることができ、継手の長寿命化や信頼性の向上が期待できる。さらに、第１および第２実施形態の案内溝凹部５ａ、６ａの側面と軸受外輪１５側面の間で発生していたすべり接触がなくなるため、シャフト３が案内溝５、６内を移動するときの摩擦抵抗が少なくなり、動作特性の向上も期待できる。
【００３１】
図５および図６は第４の実施形態を示す。この実施形態では、図５に示すように、第３の実施形態の針状ころ軸受１４の外輪１５を、ころ長さよりも狭幅に形成してシャフト３軸方向に一定量だけ移動できるように変更している。これにより、両回転部材１、２の取付角度誤差によってシャフト３が大きく傾けられても、両回転部材１、２がその周方向で互いに接近する位置では、各針状ころ軸受１４の外輪１５がシャフト３中央側へ移動し（図６）、逆に両回転部材１、２が離れる位置では、各軸受外輪１５がシャフト３端側へ移動して（図示省略）、シャフト３の傾きによる軸受外輪１５と案内溝５、６との接触面圧の上昇が緩和され、こじりの発生を防止することができる。
【００３２】
図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第４実施形態の案内溝形状の変形例を、出力側回転部材２の案内溝６に直交する断面で示したもので、図示省略した入力側案内溝５も出力側案内溝６と同じ形状となっている。図７（ａ）は、各回転部材１、２の案内溝５、６の内側面形状を、針状ころ軸受１４の外輪１５外周面と接触する２つの平面からなるＶ溝形状とした例で、軸受外輪１５と案内溝５、６との接触面圧の低減に加え、軸受外輪１５位置の安定化も図ることできる。一方、図７（ｂ）は、各案内溝５、６の内側面形状を、軸受外輪１５外周面（凸球面）の曲率よりも小さい曲率を有し、軸受外輪１５外周面と接触する２つの凹球面からなる形状（ゴシックアーチ形状）とした例で、図７（ａ）の例と同様に軸受外輪１５位置を安定させられるうえ、図７（ａ）の例よりも軸受外輪１５と案内溝５、６との接触面圧を低減させることができる。なお、いずれの例でも、案内溝５、６内側面中央部の軸受外輪１５と接触しない部分には、高い寸法精度を必要としない逃げ１６が設けられ、案内溝５、６加工コストの削減が図られている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態の軸継手の側面図
【図２】図１のII−II線断面図
【図３】第２実施形態の軸継手の図２に対応する断面図
【図４】第３実施形態の軸継手の図２に対応する断面図
【図５】第４実施形態の軸継手の図２に対応する断面図
【図６】図５の軸継手の取付角度誤差に対する作用の説明図
【図７】ａ、ｂは、それぞれ図５の軸継手の案内溝形状の変形例を示す断面図
【図８】従来の軸継手の図２に対応する断面図
【符号の説明】
【００３４】
１、２  回転部材
３  シャフト（円筒状転動体）
４  保持器
５、６  案内溝
７  長孔
８  玉軸受
９  外輪
１０  スライダ
１１  柱部材
１２  転がり軸受
１３  直動軸受
１４  針状ころ軸受
１５  外輪
【図１】
2008175287.tif 000003
【図２】
2008175287.tif 000004
【図３】
2008175287.tif 000005
【図４】
2008175287.tif 000006
【図５】
2008175287.tif 000007
【図６】
2008175287.tif 000008
【図７】
2008175287.tif 000009
【図８】
2008175287.tif 000010