(57)【要約】      （修正有）【課題】従来技術よりも高速化ができ、等速自在継手の補修作業を容易にでき、しかも、安価に高速化が可能な動力伝達軸を提供すること。【解決手段】鋼管からなる筒部１１の両端部に一対のフランジ部材１２，１３を固定して軸部材１を形成する。軸部材１のフランジ部材１２，１３のフランジ部１２ａ，１３ａに、等速自在継手２，３の外輪２１，３１の固定フランジ２１ａ，３１ａをボルト５１，５２で固定する。等速自在継手２，３を変更しないで筒部１１の鋼管径を拡大して高速化を行う場合、互いに固定される一連の外輪２１，軸部材１及び外輪３１には、スタブシャフトを用いた場合に生じた軸の撓みによる危険回転数の低下を抑制できる。また、ボルト５１，５２及びモータやロールに連結するフランジ２９，３９を取り外すことにより、軸部材１，等速自在継手２，３が分離できるので、等速自在継手２，３の取り扱いが容易にでき、補修作業の工数低減となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部材の端部に等速自在継手を取り付けてなる動力伝達軸において、
上記等速自在継手は、内周部に複数のトラック溝を有する外側継手部材としての外輪と、外周部に複数のトラック溝を有する内側継手部材としての内輪と、内外トラック溝で形成される複数のトラックにそれぞれ配されたトルク伝達ボールと、このボールを保持する保持器とを備え、
上記軸部材は、中空の筒部と、この筒部の端に設けられたフランジ部とを有し、
上記軸部材のフランジ部に、上記等速自在継手の外輪の端部を締め付け手段で固定したことを特徴とする動力伝達軸。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達軸において、
上記軸部材の両端にフランジ部を形成し、これら両フランジ部にそれぞれ等速自在継手の外輪の端部を締め付け手段で固定したことを特徴とする動力伝達軸。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の動力伝達軸において、
上記等速自在継手の内輪に駆動軸又は従動軸の一端が連結され、この駆動軸又は従動軸の他端に、他の機器に連結するための連結フランジが固定されていることを特徴とする動力伝達軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種産業機械のドライブシャフトやプロペラシャフトに用いられる動力伝達軸に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の動力伝達軸としては、図２の断面図に示すように、鋼管からなる筒部１１１の両端部にスタブシャフト１１２，１１３を固定して軸部材１０１を形成し、各スタブシャフト１１２，１１３に等速自在継手１０４，１０５を夫々連結したものがある。スタブシャフト１１２，１１３は、一体に形成された大径の嵌合筒部１２１，１３１と小径の軸部１２２，１３２とを有し、スタブシャフトの嵌合筒部１２１，１３１を筒部１１１の端部に内嵌して溶接または圧接で固定すると共に、スタブシャフトの軸部１２２，１３２の先端部を等速自在継手の内輪１４２，１５２のボス孔に内嵌してスプライン接合している。スタブシャフトの軸部１２２，１３２の周面には、等速自在継手１０４，１０５の内部の保護及びグリース保持ためのブーツ１４６，１５６の一端が装着されている。ブーツ１４６，１５６の他端は、等速自在継手の外輪１４１，１５１の先端側に装着されている。等速自在継手の外輪１４１，１５１の基端側には、例えばモーターとロールに夫々連結されるフランジ１４１ａ，１５１ａが設けられている。
【０００３】
このような動力伝達軸においては、伝達する回転数を増大して高速化を図る場合、軸部材１０１の径を拡大して危険速度を高める手法が採られている。図３は、図２の等速自在継手に対して高速化を行った様子を示す縦断面図であり、筒部１１１である鋼管の径をＤ１からＤ２に拡大すると共に、鋼管の肉厚をｔ１からｔ２に縮小している。これに伴い、筒部１１１に溶接または圧接されるスタブシャフトの嵌合筒部１２１，１３１の径を拡大している。このように軸部材１０１を変更することにより、同一の等速自在継手１０４，１０５を用いながら高速化の対応が可能となる。
【０００４】
ところで、他の動力伝達軸としては、鋼管に繊維強化プラスチックを巻回してなる複合材で筒状の軸部材を構成し、この軸部材の端部に内嵌されたカップ状の連結部材を介して等速自在継手を連結したものがある（例えば特許文献１）。軸部材と連結部材との外周には、更に繊維強化プラスチックを巻き付けて接合層を形成し、その接合層で等速自在継手を軸部材の端部に一体化している。この動力伝達軸は、複合材で軸部材を構成することにより軽量化を図るようにしている。
【特許文献１】特許第２９５８８９４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２及び３の動力伝達軸において、軸部材１０１の径を拡大して高速化を行う場合、スタブシャフト嵌合筒部１２１，１３１外径の拡大は可能である一方、スタブシャフトの軸部１２２，１３２の径は拡大が実質的に不可能である。これは、同一の等速自在継手１０４，１０５を用いるため、スタブシャフトの軸部１２２，１３２が嵌合する内輪１４２，１５２のボス孔の寸法や、ブーツ１４６，１５６の取り付け径を変更できないからである。したがって、軸部材１０１の筒部１１１は径の拡大によって撓み量が抑制されるが、スタブシャフトの軸部１２２，１３２は径の拡大ができないので撓み量が抑制されず、必要な危険回転数を確保出来ない場合がある。
また、スタブシャフトの嵌合筒部１２１，１３１外径の拡大は作製可能であるが、都度、回転条件に合わせた外径に設定した仕様にて作製する必要があり、加工コスト高を招く。
【０００６】
また、図２及び３の動力伝達軸は、軸部材１０１の筒部１１１にスタブシャフト１１２，１１３が圧接で固定されているので、等速自在継手１０４，１０５の補修を行う際、両端の等速自在継手の内輪１４２，１５２からスタブシャフトの軸部１２２，１３２を取り外す必要がある。このためには、等速自在継手の外輪１４１，１５１を、この外輪１４１，１５１が固定されているモーターやロールから取り外す必要がある。したがって、補修作業の工数がかかるという問題がある。軸部材１０１が長軸であると、この補修作業の手間は更に増大する。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、従来技術よりも高速化ができ、等速自在継手の補修作業を容易にでき、しかも、安価に高速化が可能な動力伝達軸を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１の発明の動力伝達軸は、内周部に複数のトラック溝を有する外側継手部材としての外輪と、外周部に複数のトラック溝を有する内側継手部材としての内輪と、内外トラック溝で形成される複数のトラックにそれぞれ配されたトルク伝達ボールと、このボールを保持する保持器とを備え、上記軸部材は、中空の筒部と、この筒部の端に設けられたフランジ部とを有し、上記軸部材のフランジ部に、上記等速自在継手の外輪の端部を締め付け手段で固定したことを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、軸部材のフランジ部に等速自在継手の外輪の端部を固定するので、等速自在継手を変更することなく軸部材の径を拡大して高速化を行う場合、軸部材をスタブシャフトで等速自在継手の内輪に接続する場合のように、スタブシャフトの軸部１２２，１３２の径部による撓みが危険回転数に影響することが無い。したがって、危険回転数を上げることが可能となり、動力伝達軸を高速化できる。また、等速自在継手を変更しないので安価に動力伝達軸の高速化を図ることができる。
【００１０】
軸部材のフランジ部に等速自在継手の外輪の端部をボルトなどの締め付けで固定するため、等速自在継手の補修を行う場合、上記締め付けでモーターやロールと接合しているフランジ２９，３９のボルトを緩めることにより、３ピースに分離出来るため、取り扱いが楽になり、等速自在継手の分解が容易になる。また、等速自在継手２，３を予備品として保有していれば、消耗部位の入れ替えで補修作業が完了できる。さらに従来の一体仕様（図２，３）に対し、消耗部位毎で交換出来るため、補修費が削減できる。
【００１１】
さらに、軸部材の両端に等速自在継手を固定する場合、等速自在継手の転動体の中心を通る面で定義される継手中心について、両方の等速自在継手の中心間距離を、同一長さの軸部材を用いた従来の動力伝達軸よりも短縮することができる。したがって、従来よりも動力伝達軸に生じる撓みを削減できて、回転性能を向上することができる。
【００１２】
上記フランジ部は軸部材の両端に形成してもよく、この場合は両フランジ部にそれぞれ等速自在継手の外輪の端部を締め付け手段で固定する。また、軸部材両端部のうち１つに等速自在継手を固定してもよい。
【００１３】
また、軸部材の筒部とフランジ部とは一体に形成してもよく、あるいは、別体に形成してもよい。同様に、等速自在継手の外輪の締め付け手段で固定するためのフランジ部は、外輪と一体に形成してもよく、あるいは、別体に形成してもよい。
【００１４】
請求項３の発明の動力伝達軸は、請求項１に記載の動力伝達軸において、上記等速自在継手の内輪に駆動軸又は従動軸の一端が連結され、この駆動軸又は従動軸の他端に、他の機器に連結するための連結フランジが固定されている。
【００１５】
上記実施形態によれば、等速自在継手の内輪に連結された駆動軸又は従動軸を、連結フランジを介して、例えばモーターやロール等のような他の機器に連結できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軸部材の端部に等速自在継手を取り付けてなる動力伝達軸において、軸部材のフランジ部に等速自在継手の外輪の端部を固定するので、等速自在継手を変更することなく軸部材の径の拡大によって高速化を行う場合、従来のように弱点となるスタブシャフトの軸部１２２，１３２の撓みによる危険回転数の低下を克服できる。また、軸部材のフランジ部に等速自在継手の外輪の端部をボルトなどの締め付け手段で固定するので、等速自在継手の補修を行う場合、上記締め付け及び、モーターやロールと接合しているフランジ２９，３９のボルトを緩めることにより、３ピースに分離出来るため、取り扱いが容易になり、作業工数を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態の動力伝達軸を示す縦断面図である。
【００１８】
本実施形態の動力伝達軸は、産業機械のモーターからロールに回転力を等速で伝達する自在継手に用いられるものであり、軸部材１と、モーターに連結される摺動型の等速自在継手２と、ロールに連結される固定型の等速自在継手３とで大略構成されている。
【００１９】
軸部材１は、鋼管からなる筒部１１と、筒部１１の両端部に固定された一対のフランジ部材１２，１３とを有する。フランジ部材１２，１３は、周方向に延在して径方向外側に突出するフランジ部１２ａ，１３ａと、このフランジ部１２ａ，１３ａが延在する平面と直交方向に延びる嵌合筒部１２ｂ，１３ｂとを有する。このフランジ部材１２，１３の嵌合筒部１２ｂ，１３ｂが筒部１１の両端部に内嵌され、圧接によって固定されている。
【００２０】
摺動型の等速自在継手２は、軸線と平行な複数のトラック溝を内周面に有する外輪２１と、外輪２１の内側に配置され、軸線と平行かつ外輪２１のトラック溝と同数のトラック溝を外周面に有する内輪２２と、外輪２１のトラック溝と内輪２２のトラック溝との間に介在して回転トルクを伝達するボール２３と、外輪２１の内周面と内輪２２の外周面との間に介在してボール２３を保持するケージ２４とで構成されている。内輪２２の中央には軸線と同軸のボス孔が形成され、このボス孔に駆動軸２６の一端が内嵌してスプライン接合をしている。駆動軸２６の他端には、他の機器としてのモーターに連結するための連結フランジ２９が溶接にて固定されている。外輪２１の先端と駆動軸２６の周面との間には、外輪２１の先端側に装着されたブーツアダプタを介して可撓性のブーツ２８が装着されている。外輪２１の基端側の固定フランジ２１ａが、軸部材１のフランジ部１２ａに締め付け手段としてのボルト５１で固定されている。なお、先端側とは、継手の軸線方向のうち、内輪２２に連結される駆動軸２６が突出する側を言い、基端側とは、駆動軸２６軸が突出する側と反対側を言う。このように、等速自在継手２及びブーツ２８は、軸部材１に対して、図３に示した従来の動力伝達軸の等速自在継手１０４及びブーツ１４６と逆向きに連結されている。
【００２１】
固定型の等速自在継手３は、軸線に対して凹曲面状の複数のトラック溝を内周面に有する外輪３１と、外輪３１の内側に配置され、軸線に対して凸曲面状かつ外輪３１のトラック溝と同数のトラック溝を外周面に有する内輪３２と、外輪３１のトラック溝と内輪３２のトラック溝との間に介在して回転トルクを伝達するボール３３と、外輪３１の内周面と内輪３２の外周面との間に介在してボール３３を保持するケージ３４とで構成されている。内輪３２の中央には軸線と同軸のボス孔が形成され、このボス孔に従動軸３６の一端が内嵌してスプライン接合をしている。従動軸３６の他端には、他の機器としてのロールに連結するための連結フランジ３９が溶接にて固定されている。外輪３１の先端と従動軸３６の周面との間には、外輪２１の先端側と従動軸３５の周面とに夫々装着されたブーツアダプタを介して可撓性のブーツ３８が装着されている。外輪３１の基端側の固定フランジ３１ａが、軸部材１のフランジ部１３ａにボルト５２で固定されている。なお、先端側とは、継手の軸線方向のうち、内輪３２に連結される従動軸３６が突出する側を言い、基端側とは、従動軸３６軸が突出する側と反対側を言う。このように、等速自在継手３及びブーツ３８は、軸部材１に対して、図３に示した従来の動力伝達軸の等速自在継手１０５及びブーツ１５６と逆向きに連結されている。
【００２２】
本実施形態の動力伝達軸は、軸部材１の筒部１１の径を、従来の動力伝達軸において高速化が行われた図３の筒部１１１と同一の径としている。すなわち、本実施形態において、軸部材１の筒部１１を形成する鋼管径はＤ２であり、鋼管の肉厚はｔ２である。ここで、本実施形態では、軸部材１の筒部１１の両端に固定したフランジ部材１２，１３のフランジ部１２ａ，１３ａに、等速自在継手の外輪２１，３１の基端側固定フランジ２１ａ，３１ａをボルト５１，５２で固定している。したがって、高速化前と同一の等速自在継手３，４を用いても、互いに固定された一連の外輪２１，軸部材１，外輪３１には、従来のスタブシャフトの軸部１２２，１３２のような構造上の弱点が生じることが無い。
【００２３】
また、本実施形態の動力伝達軸は、軸部材１と等速自在継手２，３をボルト５１，５２で固定するので、筒部１１の鋼管径を拡大して高速化を図った場合において、フランジ部材１２、１３の径を拡大するだけで、高速化前と同一の等速自在継手２，３を用いることができる。したがって、安価に動力伝達軸の高速化を図ることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態の動力伝達軸と従来の動力伝達軸は軸線方向長さＬが同一であるところ、本実施形態の等速自在継手２，３の継手中心間距離Ｌｂは、従来の等速自在継手１０４，１０５の継手中心間の距離Ｌａよりも短い。したがって、本実施形態の動力伝達軸は、互いに固定された一連の外輪２１，軸部材１，外輪３１に生じる撓みが、従来の軸部材１０１に生じる撓みよりも減少する。その結果、同一の鋼管からなる筒部１１１を用いた図３の動力伝達軸に対して、本実施形態の動力伝達軸は、撓み量に基づくレーレーの方法による危険回転数を１０％増大できる。すなわち、本実施形態によれば、従来の高速化を行った動力伝達軸よりも、更に回転性能を１０％向上することができる。
【００２５】
また、本実施形態の動力伝達軸は、等速自在継手２，３の補修を行う場合、外輪２１，３１と軸部材１とを固定するボルト５１，５２及びモーターやロールと接合しているフランジ２９，３９のボルトを緩めることによって、軸部材１を等速自在継手２，３と分離できる。したがって、従来のように等速自在継手１０４，１０５に比べ取り扱いが容易になり、作業工数を削減できる。また、等速自在継手２，３を予備品として保有していれば、消耗部位の入れ替えで補修作業が完了できる。さらに従来の一体仕様：図２，３に対し、消耗部位毎で交換出来るため、補修費が削減できる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、摺動型の等速自在継手２に替えて固定型の等速自在継手を用いてもよい。また、軸部材１の両端部に等速自在継手２，３を固定したが、軸部材１の両端部のうち１方に等速自在継手を固定してもよい。また、本発明は、産業機械用等速自在継手以外に、自動車用ドライブシャフトやプロペラシャフトの動力伝達軸に幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態の動力伝達軸を示す縦断面図である。
【図２】従来の動力伝達軸を示す縦断面図である。
【図３】高速化を行った従来の等速自在継手を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  軸部材
２，３  等速自在継手
１１  軸部材の筒部
１２，１３  軸部材のフランジ部材
１２ａ，１３ａ  フランジ部材のフランジ部
１２ｂ，１３ｂ  フランジ部材の嵌合筒部
２１，３１  等速自在継手の外輪
２１ａ，３１ａ  外輪の固定フランジ
５１，５２  ボルト
【図１】
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【図２】
2008240817.tif 000004
【図３】
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