(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸及び第２の軸を連結する軸継手であって、
軸方向の一方の端部に前記第１の軸の端部を接続可能な環状の第１のヨークと、
軸方向の一方の端面が前記第１のヨークの軸方向の他方の端面と対向するように同軸上に配置された環状の第２のヨークと、
前記第１のヨークに設けられた穴及び前記第２のヨークに設けられた穴の両方に挿入され、前記第１のヨークと前記第２のヨークとの軸方向以外の相対的な移動を規制するセンターピンと、
前記第１のヨーク及び前記第２のヨークの両方に固定され、前記第１のヨーク及び第２のヨーク間の軸方向の距離を一定の大きさ以上に保つ弾性部材と、
軸方向の一方の端部が前記第２のヨークの軸方向の他方の端部に接続され、軸方向の他方の端部に前記第２の軸の端部を接続可能であり、前記第２のヨークの軸心に対する前記第２の軸の軸心の変位を許容する自在継手と、
を備えた、軸継手。
【請求項２】
請求項１に記載の軸継手において、
前記軸継手は、車両の駆動軸に設けられ、
前記第１の軸は、車両エンジンの出力軸であり、
前記第１のヨークは円筒状であり、
前記第２のヨークはフランジを含み、
前記弾性部材は、前記第１のヨークの外周面に固定されると共に、前記第２のヨークの前記フランジの軸方向の一方の面に固定されており、
前記第２のヨークは、前記第１のヨークよりも軸方向の長さあたりの重量が大きい、軸継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸継手に関し、特に、気動車の補機を駆動する駆動軸に設けられる軸継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両等において、発電機や冷却装置などの補機は、駆動軸によって、例えばディーゼルエンジンと連結されている。駆動軸において、エンジンのトルク変動及び回転変動を吸収するため、軸継手には、変動を吸収する機構が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両の推進軸に用いられる撓み継手が開示されている。図３は、特許文献１の撓み継手のセンタリング機構９０を示す。この撓み継手は、フォークドシャフト９１，９２、弾性体製カップリング９３，スリーブ９４，外輪９５，ピン９６，及び内輪９７を含む。フォークドシャフト９１，９２は、２本の推進軸の端部にそれぞれ結合されている。カップリング９３は、フォークドシャフト９１，９２を連結している。フォークドシャフト９１には、スリーブ９４を介して外輪９５が固定されている。フォークドシャフト９２にはピン９６がフォークドシャフト９２の先端から突出するように設けられている。ピン９６には、内輪９７がピン９６に対して摺動可能に嵌め合わされている。内輪９７は、内輪９７の外周面が外輪９５の内周面に摺動するように、外輪９５の内側に嵌め合わされている。
【０００４】
図３に示すセンタリング機構によれば、外輪９５に対して内輪９７が回転しながら、外輪９５の内周面と内輪９７の外周面とが摺動し且つ弾性体製カップリング９３が弾性変形することにより、フォークドシャフト９１，９２の互いの屈曲変位が許容される。また、内輪９７の内周面に対してピン９６が軸方向に往復運動し且つ弾性体製カップリング９３が弾性変形することにより、フォークドシャフト９１，９２の互いの軸線方向変位が許容される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６０−５４８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の撓み継手では、フォークドシャフト９１，９２の互いの屈曲変位が、外輪９５の内周面と内輪９７の外周面とが摺動し且つ弾性体製カップリング９３が弾性変形することにより許容される。フォークドシャフト９１，９２間に屈曲変化が生じる（つまり、フォークドシャフト９１の軸心Ｌ９１とフォークドシャフト９２の軸心Ｌ９２とが一致しなくなる）とき、弾性体製カップリング９３に大きな負荷がかかるので、弾性体製カップリング９３が劣化しやすくなる。
【０００７】
本発明は、弾性体製カップリングの劣化を抑制した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】
【０００８】
本発明の軸継手は、第１の軸及び第２の軸を連結する軸継手であって、軸方向の一方の端部に第１の軸の端部を接続可能な環状の第１のヨークと、軸方向の一方の端面が第１のヨークの軸方向の他方の端面と対向するように同軸上に配置された環状の第２のヨークと、第１のヨークに設けられた穴及び第２のヨークに設けられた穴の両方に挿入され、第１のヨークと第２のヨークとの軸方向の相対的な移動を許容するセンターピンと、第１のヨーク及び第２のヨークの両方に固定され、第１のヨーク及び第２のヨーク間の軸方向の距離を一定の大きさ以上に保つ弾性部材と、軸方向の一方の端部が第２のヨークの軸方向の他方の端部に接続され、軸方向の他方の端部に第２の軸の端部を接続可能であり、第２のヨークの軸心に対する第２の軸の軸心の変位を許容する自在継手と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の軸継手によれば、弾性体製カップリングの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態１の駆動機構を示す。
【図２】図２は、実施形態１の軸継手を示す。
【図３】図３は、従来の撓み継手のセンタリング機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の軸継手は、第１の軸及び第２の軸を連結する軸継手であって、軸方向の一方の端部に第１の軸の端部を接続可能な環状の第１のヨークと、軸方向の一方の端面が第１のヨークの軸方向の他方の端面と対向するように同軸上に配置された環状の第２のヨークと、第１のヨークに設けられた穴及び第２のヨークに設けられた穴の両方に挿入され、第１のヨークと第２のヨークとの軸方向の相対的な移動を許容するセンターピンと、第１のヨーク及び第２のヨークの両方に固定され、第１のヨーク及び第２のヨーク間の軸方向の距離を一定の大きさ以上に保つ弾性部材と、軸方向の一方の端部が第２のヨークの軸方向の他方の端部に接続され、軸方向の他方の端部に第２の軸の端部を接続可能であり、第２のヨークの軸心に対する第２の軸の軸心の変位を許容する自在継手と、を備える。
【００１２】
上記の構成の軸継手によれば、第１の軸と第２の軸のうち一方の軸が振動したとき、振動のうち軸方向に沿った運動に伴って、弾性部材が軸方向に弾性変形する。そのため、第１の軸と第２の軸のうち一方に接続された第１のヨークまたは第２のヨークの軸方向の運動が、第１の軸と第２の軸のうち他方に接続された第１のヨークまたは第２のヨークに伝わるのが抑制される。
【００１３】
また、上記の構成によれば、第１の軸と第２の軸のうち一方の軸が振動したとき、振動のうち軸方向以外の方向（軸方向に対してねじれる方向）の運動は、自在継手によって、第２のヨーク及び第２の軸のうち一方から他方に伝わるのが抑制される。
【００１４】
このとき、第１のヨークと第２のヨークとは、センターピンによって軸方向以外の相対的な移動が規制されている。そのため、第１の軸と第２の軸のうち一方の軸の振動によって第１のヨーク及び第２のヨークの一方のヨークが軸方向に対してねじれる方向に運動しても、弾性部材には、軸方向に対してねじれた力が加えられない。そのため、軸方向に対してねじれた力による弾性部材の劣化を抑制することができる。
【００１５】
本発明の軸継手において、第１のヨークは円筒状であり、第２のヨークはフランジを含んでいることが好ましい。この場合、弾性部材は、第１のヨークの外周面に固定されると共に、第２のヨークのフランジの一方の面に固定されている。
【００１６】
上記の構成によれば、第１のヨークと第２のヨークのうち、自在継手の近くに配置された第２のヨークにフランジが形成されているので、第１のヨークと第２のヨークとを比較すると、第２のヨークは第１のヨークよりも軸方向の長さあたりの重量が大きい。つまり、第２のヨークの方が第１のヨークよりも回転時の慣性力が大きい。そのため、回転時の慣性力の大きい第２のヨークを自在継手の近くに配置することにより、軸継手の全体のバランスを安定させることができる。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材を示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１８】
図１は、鉄道車両の駆動機構１０を示す。鉄道車両としては、例えば、ディーゼル機関車等の気動車が挙げられる。
【００１９】
駆動機構１０は、例えば、鉄道車両の床下に取り付けられている。駆動機構１０は、鉄道車両の主機を稼動するのに必要な付属機器を含む。一例として、駆動機構１０は、エンジン１１、変速機１２、減速機１３、定速回転装置（ＣＳＵ；Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｓｐｅｅｄ  Ｕｎｉｔ）１４、冷却装置１５、及び交流発電機１６を有する。エンジン１１と変速機１２とは、一体に取り付けられている。変速機１２と減速機１３は、推進軸２１で接続されている。エンジン１１と定速回転装置１４は、補機軸２２で接続されている。定速回転装置１４と冷却装置１５は、補機軸２３で接続されている。定速回転装置１４と交流発電機１６は、補機軸２４で接続されている。これらのうち、エンジン１１と定速回転装置１４を接続する補機軸２２に本発明の軸継手３０の構造が用いられている。
【００２０】
図２は、本実施形態の補機軸２２を示す。補機軸２２は、第１の軸２５と、第２の軸２６と、第１の軸２５及び第２の軸２６とを連結する軸継手３０を含む。
【００２１】
第１の軸２５は、本実施形態において、エンジン１１の出力軸である。第１の軸２５は、軸心Ｌ１を有する。第１の軸２５の一方の端部２５ａが、軸継手３０に接続されている。
【００２２】
本実施形態において、第２の軸２６は、エンジン１１の出力を定速回転装置１４に伝達する伝達軸である。第２の軸２６は、軸心Ｌ２を有する。第２の軸２６の一方の端部２６ａが軸継手３０に、他方の端部２６ｂが定速回転装置１４に連結されている。
【００２３】
軸継手３０は、第１のヨーク３１と、第２のヨーク３２と、センターピン３３と、弾性体製カップリング（弾性部材）３４と、自在継手３５と、を備える。なお、以下の説明において、軸継手３０のうち、軸方向でエンジン１１を向いている方向を「エンジン側」、定速回転装置１４を向いている方向を「ＣＳＵ側」とすることがある。なお、軸心Ｌ１と軸心Ｌ２とは完全に一致しない場合もあるが、本明細書において「軸方向」は、軸心Ｌ１及び軸心Ｌ２のおよその方向を意味する用語として用いている。
【００２４】
第１のヨーク３１は、円筒形状である。第１のヨーク３１のエンジン側の端部は、エンジン１１の軸２５の端部２５ａに接続されている。第１のヨーク３１は、軸心Ｌ１を中心としている。第１のヨーク３１の軸心に設けられた穴３１１は、センターピン３３が挿入可能となっている。
【００２５】
第２のヨーク３２は、円筒形状である。第２のヨーク３２は、軸心Ｌ２を軸心としている。第２のヨーク３２のエンジン側の端面は、第１のヨーク３１のＣＳＵ側の端面と対向している。第２のヨーク３２のＣＳＵ側の端部には、自在継手３５が接続されている。第２のヨーク３２の軸心に設けられた穴３２１は、センターピン３３が挿入可能となっている。
【００２６】
第２のヨーク３２のエンジン側の一部は、径の大きい円環状のフランジ３２２となっている。
【００２７】
センターピン３３は、第１のヨーク３１の穴３１１，及び第２のヨーク３２の穴３２１の両方に挿入されている。これにより、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２は、軸心Ｌ１を軸心として配置される。センターピン３３は、第２のヨーク３２の穴３２１に固定される一方、第１のヨーク３１の穴３１１に対しては軸方向に相対移動可能となっている。なお、センターピン３３は、第１のヨーク３１の穴３１１に固定され、第２のヨーク３２の穴３２１に対しては軸方向に相対移動可能となっていてもよい。また、センターピン３３は、第１のヨーク３１の穴３１１及び第２のヨーク３２の穴３２１の両方に対して軸方向に相対移動可能となっていてもよい。
【００２８】
弾性体製カップリング３４は、円環形状である。弾性体製カップリング３４を構成する材料としては、例えば、天然ゴムやウレタンゴム等が挙げられる。
【００２９】
弾性体製カップリング３４は、第１のヨーク３１の外周面のうちＣＳＵ側を覆うように配置されている。弾性体製カップリング３４は、ボルト４１等で第１のヨーク３１に固定されている。弾性体製カップリング３４のＣＳＵ側の端面３４１は、第１のヨーク３１のＣＳＵ側の端面３１２よりもＣＳＵ側に位置している。
【００３０】
弾性体製カップリング３４のＣＳＵ側の端面３４１は、第２のヨーク３２のフランジ３２２のエンジン側の端面と接触している。弾性体製カップリング３４は、ボルト４２によってフランジ３２２に固定されている。
【００３１】
弾性体製カップリング３４のＣＳＵ側の端面３４１が第１のヨーク３１のＣＳＵ側の端面３１２よりもＣＳＵ側に位置していることにより、弾性体製カップリング３４のＣＳＵ側の端部３４ａが第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間に隙間を形成している。つまり、第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２間の軸方向の距離ｄが一定の大きさ以上に保たれている。
【００３２】
自在継手３５は、エンジン側の端部が第２のヨーク３２に接続され、ＣＳＵ側の端部が第２の軸２６のエンジン側の端部２６ａに接続されている。自在継手３５は、接合された２つの部材（第２のヨーク３２と第２の軸２６）の角度が自由に変化する継手である。つまり、自在継手３５は、第２のヨーク３２の軸心Ｌ１に対する第２の軸２６の軸心Ｌ２の変位を許容する。
【００３３】
自在継手３５としては、例えば、十字継手（カルダンジョイント）、ツェッパジョイント等を用いることができる。
【００３４】
この軸継手３０は、エンジン１１の振動等によって第１の軸２５が振動すると、以下のようにして振動が第２の軸２６に伝わるのを抑制する。第１の軸２５が軸方向に沿って振動すると、弾性体製カップリング３４のＣＳＵ側の端部３４ａが弾性変形して収縮または伸長して、第１のヨーク３１と第２のヨーク３２との間の軸方向の距離を変化させる。そのため、第１の軸２５の軸方向に沿った振動に伴って第１のヨーク３１が振動しても、第２のヨーク３２にはその振動が伝わりにくくなる。したがって、第２の軸２６に振動が伝わるのが抑制される。
【００３５】
また、第１の軸２５が軸方向に対してねじれる方向に振動すると、第１の軸２５と一体に固定された第１のヨーク３１も第１の軸２５に連動する。第１のヨーク３１と第２のヨーク３２とは、センターピン３３によって軸方向以外の相対的な移動が規制されているので、第１のヨーク３１が軸方向に対してねじれる方向に振動すると、第２のヨーク３２も第１のヨーク３１に連動する。
【００３６】
第２のヨーク３２と第２の軸２６との間には自在継手３５が設けられているので、第２のヨーク３２が軸方向に対してねじれる方向に振動するとき、第２のヨーク３２の軸方向に対してねじれた方向の動きは、第２の軸２６には伝達しない。
【００３７】
なお、実際に第１の軸２５が振動するときには、軸方向に沿って振動すると同時に、軸方向に対してねじれる方向に振動する。第１の軸２５の振動のうち、軸方向に沿った動きの第２の軸２６への伝達が弾性体製カップリング３４により抑制され、軸方向に対してねじれる方向の動きの第２の軸２６への伝達が自在継手３５によって抑制される。
【００３８】
第１のヨーク３１と第２のヨーク３２とは、センターピン３３によって軸方向以外の相対的な移動が規制されている。そのため、第１の軸２５が軸方向に対してねじれる方向に振動しても、第１のヨーク３１の外周面に設けられた弾性体製カップリング３４に、軸方向に対してねじれた力が加えられない。そのため、軸方向に対してねじれた力による弾性体製カップリング３４の劣化を抑制することができる。
【００３９】
第１のヨーク３１と第２のヨーク３２のうち、自在継手３５に接続された第２のヨーク３２にフランジ３２２が形成されている。第１のヨーク３１と第２のヨーク３２とを比較すると、第２のヨーク３２はフランジ３２２を備えるので、第１のヨーク３１よりも軸方向の長さあたりの重量が大きい。つまり、第２のヨーク３２の方が第１のヨーク３１よりも回転時の慣性力が大きい。そのため、回転時の慣性力の大きい第２のヨーク３２を弾性体製カップリング３４の定速回転装置１４側に配置することにより、自在継手３５を等速回転運動させることができる。
【００４０】
なお、上記の観点からは第２のヨーク３２にフランジ３２２を形成することが好ましいが、これは本発明の必須の構成ではなく、第１のヨーク３１にフランジを形成し、第１のヨーク３１のフランジに弾性体製カップリングを固定してもよい。
【００４１】
本実施形態の軸継手３０において、弾性体製カップリング３４はボルト４１，４２によって第１のヨーク３１及び第２のヨーク３２に固定されている。そのため、弾性体製カップリング３４が経年劣化しても、ボルト４１，４２を外す作業のみによって容易に新たな弾性体製カップリングに交換することができる。
【００４２】
また、本実施形態の第１のヨーク３１の外周面のうち弾性体製カップリング３４が固定された部分よりもエンジン側に、例えばＶリブドベルト等の伝動ベルトを巻きかけて使用することがある。この場合には、第１のヨーク３１と弾性体製カップリング３４とを固定するボルト４１を外すことにより、第１のヨーク３１に巻きかけられた伝動ベルトを取り外すことが可能である。そのため、伝動ベルトの摩耗等によって新たな伝動ベルトに交換するとき、容易に交換作業を行うことができる。
【００４３】
本実施形態では、軸継手３０が第１の軸２５から第２の軸２６に対する振動の伝達を抑制することについて説明したが、第２の軸２６から第１の軸２５に対して振動が伝達するのを抑制することも可能である。
【００４４】
以上、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２５    第１の軸
２６    第２の軸
３０    軸継手
３１    第１のヨーク
３２    第２のヨーク
３２２  フランジ
３３    センターピン
３４    弾性体製カップリング（弾性部材）
３５    自在継手
【図１】
0006750298.tif 000002
【図２】
0006750298.tif 000003
【図３】
0006750298.tif 000004