(57)【要約】【課題】対向配置された２つの回転軸の間の小さなスペースに配置でき、かつ十分な相対変位を吸収できる自在軸継手を提供する。【解決手段】略同一軸線上に対向配置された２つの回転軸１０，２０を、相対変位を許容しつつ、連結部材３０を介して連結する自在軸継手である。連結部材３０は、一方の回転軸１０に取り付けられる内輪部３１と、他方の回転軸２０に取り付けられる外輪部３２と、内輪部と外輪部との間を円周方向に延び、内輪部と外輪部とを接続するばね部３３とを有し、内輪部、外輪部およびばね部が１枚の平板状板ばねで形成されている。【選択図】                図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略同一軸線上に対向配置された２つの回転軸を、相対変位を許容しつつ、連結部材を介して連結する自在軸継手であって、
上記連結部材は、一方の回転軸に取り付けられる内輪部と、他方の回転軸に取り付けられる外輪部と、内輪部と外輪部との間を円周方向に延び、内輪部と外輪部とを接続するばね部とを有し、
上記連結部材の内輪部、外輪部およびばね部が１枚の平板状板ばねで形成されていることを特徴とする自在軸継手。
【請求項２】
上記ばね部は、駆動側の回転軸に取り付けられる内輪部または外輪部から、従動側の回転軸に取り付けられる外輪部または内輪部に向かって、回転方向と逆方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の自在軸継手。
【請求項３】
上記ばね部は渦巻き状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自在軸継手。
【請求項４】
上記内輪部または外輪部の少なくとも一方に、複数のピン孔が設けられ、
上記ピン孔を設けた内輪部または外輪部と対応する回転軸の端面には、上記ピン孔に挿通されるピンが軸方向に突設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自在軸継手。
【請求項５】
上記内輪部に複数のピン孔が設けられ、上記内輪部の中心部には挿通孔が形成され、この挿通孔の内周側に半径方向内方へのばね弾性を持つ複数の第１舌片が形成され、
上記内輪部が取り付けられる回転軸の端面に、上記ピン孔に嵌合されるピンが軸方向に突設され、この回転軸の中心部に、上記挿通孔に挿通され、外周溝を有する軸部が突設され、
上記内輪部の挿通孔を上記軸部に挿通しかつ上記ピン孔を上記ピンに嵌合させることにより、第１舌片は上記軸部の外周溝に係合して抜け止めされ、内輪部のピン孔はピンに対して抜け止めされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自在軸継手。
【請求項６】
上記外輪部に複数のピン孔が設けられ、この外輪部の外周側に軸方向のばね弾性を有する第２舌片が設けられ、
上記外輪部が取り付けられる回転軸の端面に、上記ピン孔に嵌合されるピンが軸方向に突設され、
上記第２舌片は上記回転軸と対向する回転軸の端面に圧接し、その反発力により上記外輪部またはその周辺部を上記回転軸に押し付けて、外輪部のピン孔をピンに対して抜け止めしてあることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の自在軸継手。
【請求項７】
上記連結部材は複数枚重ねて用いられることを特徴とする請求項１ないし６のいずれに記載の自在軸継手。
【請求項８】
上記複数枚重ねられた連結部材のうち少なくとも１つの連結部材は、駆動側の回転軸に取り付けられる内輪部または外輪部から、従動側の回転軸に取り付けられる外輪部または内輪部に向かって、回転方向と同方向に延びるばね部を有することを特徴とする請求項７に記載の自在軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略同一軸線上に対向配置された２つの回転軸を、相対変位を許容しつつ連結する自在軸継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１２５２６４号公報
【特許文献２】特開２００１−３２８５１号公報
従来、板ばねを用いた撓みバネ式の自在軸継手が知られている。このような軸継手は、連結部材である板ばねによって、回転軸間の半径方向のずれ（軸ずれ）を吸収しながら、回転軸間でトルクを伝達するものであり、構造が簡単で安価であるという特徴がある。
【０００３】
特許文献１では、一方の回転軸と他方の回転軸との間に複数の板バネを積層して構成した板ばね中間体を備えた軸継手が提案されている。各板バネは、軸心に略直角な平面となる板状部と、板状部から一方の回転軸方向に延びる一対の第１延長部と、第１延長部と９０度位相がずれた位置から他方の回転軸方向に延びる一対の第２延長部とを備えたものである。
【０００４】
特許文献２では、対向する回転軸にそれぞれフランジを固定し、これらフランジの間を、筒状部とフランジ部とを有するボビン形状の板ばねよりなる連結部材で連結したものが提案されている。筒状部の弾性変形によって、対向する軸間の相対変位を吸収するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記いずれの軸継手の場合も、板ばね部材が立体形状に形成されているため、軸方向寸法が大きくなるという問題がある。すなわち、特許文献１の場合には、第１延長部と第２延長部とが軸方向に延びるので、軸方向寸法が大きくなり、特許文献２の場合には、相対変位を吸収するための筒状部が軸方向に延びるため、やはり軸方向寸法が大きくなる。
そのため、対向配置された２つの回転軸の間に大きなスペースを確保できない場合や、回転軸の外周部に十分な取り付けスペースを確保できない場合には、上記のような軸継手を採用することができなかった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、対向配置された２つの回転軸の間の小さなスペースに配置でき、かつ十分な相対変位を吸収できる自在軸継手を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、略同一軸線上に対向配置された２つの回転軸を、相対変位を許容しつつ、連結部材を介して連結する自在軸継手であって、上記連結部材は、一方の回転軸に取り付けられる内輪部と、他方の回転軸に取り付けられる外輪部と、内輪部と外輪部との間を円周方向に延び、内輪部と外輪部とを接続するばね部とを有し、上記連結部材の内輪部、外輪部およびばね部が１枚の平板状板ばねで形成されていることを特徴とする自在軸継手を提供する。
【０００８】
２つの回転軸は設計上同軸に配置されているが、使用中には半径方向のずれ（軸ずれ）が発生することがある。本発明の連結部材は、内輪部と外輪部とばね部とを一体に形成したものであり、ばね部は内輪部と外輪部との間を円周方向に延びているので、２つの回転軸の間の軸ずれをばね部が容易に吸収し、一方の回転軸から他方の回転軸へ動力を伝えることができる。
また、本発明の連結部材は、内輪部、外輪部およびばね部が１枚の平板状板ばねで形成されたものであるから、対向配置された２つの回転軸の間の小さなスペースにも簡単に配置でき、軸方向寸法を短縮できる。
【０００９】
請求項２のように、ばね部は、駆動側の回転軸に取り付けられる内輪部または外輪部から、従動側の回転軸に取り付けられる外輪部または内輪部に向かって、回転方向と逆方向に延びているのがよい。
ばね部は円周方向に延びているが、その向きは回転軸が回転したときばね部が引っ張られる方向に設けてある。もし、ばね部を逆向きに設けると、過大な負荷がかかった場合に、ばね部が屈曲してしまう恐れが生じるからである。
【００１０】
請求項３のように、ばね部は渦巻き状に形成されているのがよい。円周方向に延びるばね部の巻き角度（中心角）が大きいと、軸ずれの吸収効果が向上するが、回転も吸収してしまうため、駆動側の回転軸と従動側の回転軸との回転角度ずれが大きくなる。一方、巻き角度が小さいと、回転角度ずれは小さくなるが、軸ずれの吸収効果も小さくなる。軸ずれおよび回転角度ずれを考慮して、ばね部の巻き角度を設計するのがよい。
ばね部の巻き角度は９０度以上とするのがよい。
【００１１】
請求項４のように、内輪部または外輪部の少なくとも一方に、複数のピン孔を設け、ピン孔を設けた内輪部または外輪部と対応する回転軸の端面に、ピン孔に挿通されるピンを軸方向に突設してもよい。
本発明では、対向する回転軸の端面の間に連結部材を配置する必要があり、連結部材を両方の回転軸に対して取り付ける方法としてピンとピン孔との嵌合構造を採用すれば、小さなスペースで、かつ簡単に組み付けることができる。
なお、ピンとは回転軸の端面に固定された別体のピンに限らず、回転軸から一体に設けた突起であってもよい。
【００１２】
請求項５のように、内輪部に複数のピン孔を設け、内輪部の中心部に挿通孔を形成し、この挿通孔の内周側に半径方向内方へのばね弾性を持つ複数の第１舌片を形成し、内輪部が取り付けられる回転軸の端面に、ピン孔に嵌合されるピンを軸方向に突設し、この回転軸の中心部に、挿通孔に挿通され、外周溝を有する軸部を突設するのがよい。
この場合には、内輪部の挿通孔を軸部に挿通することにより、第１舌片は軸部の外周溝に係合して抜け止めされる。第１舌片は内方へのばね弾性を有するので、第１舌片が軸部から抜け落ちることがない。また、同時に内輪部のピン孔が回転軸のピンと嵌合して回り止めされる。
このように構成すれば、内輪部と一方の回転軸とをボルトなどの締結具を使用せずに、嵌合させるだけで、軸方向および回転方向に簡単に固定できる。
【００１３】
請求項６のように、外輪部に複数のピン孔を設け、この外輪部の外周側に軸方向のばね弾性を有する第２舌片を設け、外輪部が取り付けられる回転軸の端面に、ピン孔に嵌合されるピンを軸方向に突設するのがよい。
この場合には、第２舌片は上記回転軸と対向する他方の回転軸の端面に圧接し、その反発力により外輪部またはその近傍部を上記回転軸に押し付けて、外輪部のピン孔をピンに対して抜け止めすることができる。
この場合も、外輪部と一方の回転軸とを、ボルトなどの締結具を使用せずに、ピンとピン孔とを嵌合させるだけで、軸方向および回転方向に簡単に固定できる。但し、第２舌片は、対向する２つの回転軸の間で軸方向ずれがあっても、それを吸収できるだけのばね弾性を有する必要がある。
【００１４】
請求項７のように、連結部材を複数枚重ねて用いることで、回転軸の軸ずれ（半径方向のずれ）に対する剛性、回転方向の剛性、軸方向ずれに対する剛性、軸どうしの角度ずれ（軸線の角度のずれ）に対する剛性を自由に設定することができる。
【００１５】
請求項８のように、複数枚重ねられた連結部材のうち少なくとも１つの連結部材は、駆動側の回転軸に取り付けられる内輪部または外輪部から、従動側の回転軸に取り付けられる外輪部または内輪部に向かって、回転方向と同方向に延びるばね部を有するのがよい。
このようにばね部の巻き方向が正方向の連結部材と逆方向の連結部材を重ねることで、正転・逆転のばね特性を自由に設定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明にかかる自在軸継手の第１実施例を示し、図２はこの自在軸継手に使用される連結部材を示す。なお、図１は直截断面ではなく、後述するピンの位置で階段状に切断した断面を示す。
図において、１０，２０は略同一軸線上に対向配置された２つの回転軸であり、３０は両回転軸１０，２０の間に配置された連結部材である。ここでは、回転軸１０がモータ出力軸などの駆動軸であり、回転軸２０は負荷と連結された従動軸である。
【００１７】
駆動軸１０の端面中心部には、軸部１１が突設されており、軸部１１の外周には周溝１２が形成されている。駆動軸１０の軸部１１の周囲の端面には、１８０°間隔で２本のピン１３が軸線と平行に固定されている。
従動軸２０の端面中央部には、駆動軸１０の軸部１１およびピン１３との干渉を防止するための凹部２１が形成されている。凹部２１より外周側の従動軸２０の端面には、１８０°間隔で２本のピン２２が固定されている。
なお、ピン１３，２２の本数は、後述するピン孔３６，３７の個数とも関連するが、２本以上であれば幾つでもよい。望ましくは、周方向に等間隔で配置するのがよい。
【００１８】
連結部材３０は、図２に示すように１枚の板ばねをプレス加工したものである。連結部材３０は、駆動軸１０に取り付けられる内輪部３１と、従動軸２０に取り付けられる外輪部３２と、内輪部３１と外輪部３２との間を円周方向に延び、内輪部３１と外輪部３２とを接続する２本の渦巻き状のばね部３３とを有している。上記内輪部３１、外輪部３２およびばね部３３は１つの平面上に位置している。
【００１９】
ばね部３３は、駆動軸１０に取り付けられる内輪部３１から、従動軸２０に取り付けられる外輪部３２に向かって、駆動軸１０の回転方向（図２に矢印Ａで示す）と逆方向に延びている。この実施例では、ばね部３３の巻き角度（中心角）は約２７０°である。
【００２０】
内輪部３１の中心部には、上記軸部１１に挿通される挿通孔３４が形成されており、この挿通孔３４の内周には、半径方向内方へのばね性を持つ複数（ここでは６個）の第１舌片３５が形成されている。この実施例では、第１舌片３５を軸方向に交互に折り曲げた例を示したが、軸方向の一方にのみ折り曲げたものでもよい。内輪部３１には、駆動軸１０のピン１３と嵌合する２個のピン孔３６が１８０°間隔で形成されている。
内輪部３１に設けたピン孔３５をピン１３に嵌合させながら、挿通孔３４を軸部１１に挿通すると、軸方向一方へ折り曲げた第１舌片３５が軸部１１の周溝１２に係合し、軸方向他方へ折り曲げた第１舌片３５が駆動軸１０の端面で係止される。そのため、第１舌片３５により内輪部３１は軸部１１に対して軸方向および半径方向に位置決め固定される。また、同時にピン孔３６とピン１３との嵌合により、内輪部３１は駆動軸１０に対して回転方向にも位置決め固定される。上記のように第１舌片３５により内輪部３１と駆動軸１０との軸方向ずれが生じないので、ピン孔３６とピン１３との嵌合が外れることがない。
【００２１】
外輪部３２には、従動軸２０のピン２２と嵌合する２個のピン孔３７が１８０°間隔で形成されている。外輪部３２の外周には、複数（ここでは６個）の第２舌片３８が突設されている。第２舌片３８は軸方向のばね性を有しており、外周端側が駆動軸１０の端面に圧接し、基端側が従動軸２０の端面に圧接するよう屈曲して形成されている。そのため、外輪部３２は第２舌片３８のばね力により常時従動軸２０方向に押し付けられており、ピン孔３７とピン２２との嵌合が外れるのが防止される。
【００２２】
上記のように、ピン１３とピン孔３５との嵌合、および第１舌片３５のばね力によって内輪部３１は駆動軸１０に対して軸方向、半径方向および回転方向に位置決め固定される。一方、ピン２２とピン孔３７との嵌合、および第２舌片のばね力によって外輪部３２は従動軸２０に対して軸方向、半径方向および回転方向に位置決め固定される。したがって、連結部材３０を駆動軸１０および従動軸２０に対して、ボルトなどの締結具を用いることなく、簡単に取り付けることができる。特に、駆動軸１０と従動軸２０との軸方向隙間に連結部材３０を配置する場合、内輪部３１または外輪部３２の一方は、駆動軸１０または従動軸２０に対してボルト等で締結することは可能であるが、内輪部３１または外輪部３２の他方は、駆動軸１０または従動軸２０に対してボルト等で締結できない。上記のようなピンとピン孔との嵌合、および舌片によるばね保持とを併用することにより、ボルトを用いずに簡単に取り付けることができる。
【００２３】
駆動軸１０と従動軸２０とは、設計上同軸に配置されているが、回転中には半径方向のずれ（軸ずれ）、軸方向のずれ、回転方向のずれ、傾き（軸の角度ずれ）などが発生することがある。これらの変位やずれを、内輪部３１と外輪部３２との間に設けた渦巻き状のばね部３３が吸収し、駆動軸１０のトルクを従動軸２０に安定して伝達することができる。
連結部材３０の内輪部３１、外輪部３２およびばね部３３は、駆動軸１０と従動軸２０との間に、軸線と直交方向に平面状に配置されているので、駆動軸１０と従動軸２０との間のスペースが小さい場合や、駆動軸１０および従動軸２０の外周部に取付スペースを確保できない場合であっても、連結部材３０を簡単に配置することができる。
連結部材３０は１枚の板ばねからなるので、内輪部３１、外輪部３２、ばね部３３は勿論、ピン孔３６，３７や舌片３５，３８も同時に加工でき、プレス加工などの低コストな可能を採用できる。そのため、加工コストを大幅に低減できる。
【００２４】
図３は本発明の第２実施例を示す。
この実施例は、図１，図２における連結部材３０を複数枚重ねて使用したものである。各連結部材３０は個別に変形できるよう、互いに固着されていない。
ばね部３３の半径方向ずれに対する剛性、回転方向ずれに対する剛性、軸方向ずれに対する剛性、軸どうしの角度ずれ（軸線の角度のずれ）に対する剛性は、重ねた連結部材３０の枚数に比例して増加する。
軸継手としての特性上、回転方向ずれに対する剛性は大きいほど望ましいが、半径方向ずれに対する剛性、軸方向ずれに対する剛性、軸どうしの角度ずれに対する剛性は小さいほど望ましい。
このような特性を満足するため、連結部材３０の板厚を厚くする方法もあるが、この場合には、軸方向ずれに対する剛性、および軸どうしの角度ずれに対する剛性が板厚の増加の２乗に比例して増加してしまい、必要以上に剛性が高くなる可能性がある。これに対し、上記のように連結部材３０を複数枚重ねれば、重ねた枚数に比例した剛性増加で抑えることができる。
【００２５】
図４は本発明の第３実施例である連結部材を示す。
この実施例では、ばね部３３の巻き方向が互いに逆の２枚の連結部材３０Ａ，３０Ｂを重ねて用いたものである。
一方の連結部材３０Ａのばね部３３は、駆動軸に取り付けられる内輪部３１から、従動軸に取り付けられる外輪部３２に向かって、左回り方向に延びている。他方の連結部材３０Ｂのばね部３３は、駆動軸に取り付けられる内輪部３１から、従動軸に取り付けられる外輪部３２に向かって、右回り方向に延びている。なお、連結部材３０Ａのばね部３３と連結部材３０Ｂのばね部３３とは上下に重ならないように配置される。
この場合は、ばね部３３の巻き方向が逆の連結部材３０Ａ，３０Ｂを重ねることで、正転，逆転の特性を対称とすることができる。つまり、駆動軸の回転方向が逆転する場合に、いずれの回転方向でも変位吸収特性を等しく設定することができる。
この実施例では、ばね部３３の巻き角度を約９０°としたが、巻き角度は任意である。また、一方の連結部材３０Ａと他方の連結部材３０Ｂの使用枚数は、駆動軸のトルクや従動軸の負荷に応じて任意に選定できる。
また、内輪部３１および外輪部３２に設けた孔３６，３７は、ピン孔として利用してもよいし、ボルトなどの締結孔として利用してもよい。この実施例では、舌片を省略したが、図２と同様な舌片３５，３８を設けてもよいことは勿論である。
【００２６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
内輪部３１および外輪部３２と、駆動軸１０および従動軸２０との取付方法はピンとピン孔との嵌合、及び舌片を用いたばね保持とを併用したものに限るものではなく、種々の方法を採用することができる。例えば、内輪部または外輪部の一方と一方の回転軸とをボルト，リベット等によって締結してもよいし、接着剤によって接着固定してもよい。
また、内輪部３１を駆動軸１０に取り付け、外輪部３２を従動軸２０に取り付けたが、これとは逆に、内輪部３１を従動軸２０に、外輪部３２を駆動軸１０に取り付けてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、２つの回転軸を連結する連結部材を、内輪部、外輪部およびばね部を有する１枚の板ばねで構成し、ばね部を内輪部と外輪部との間を円周方向に延びる形状としたので、２つの回転軸間の軸ずれなどの変位をばね部が容易に吸収し、一方の回転軸から他方の回転軸へ安定した動力を伝えることができる。
また、連結部材の内輪部、外輪部およびばね部が平板状に構成されているので、対向配置された２つの回転軸の間の小さなスペースにも簡単に配置でき、軸方向寸法を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる自在軸継手の第１実施例の断面図である。
【図２】図１に示す自在軸継手に用いられる連結部材の斜視図である。
【図３】図１に示す連結部材を複数枚使用した自在軸継手の第２実施例の断面図である。
【図４】本発明にかかる自在軸継手の第３実施例で使用される連結部材の分解斜視図である。
【符号の説明】
１０            駆動軸
１１            軸部
１２            周溝
１３            ピン
２０            従動軸
２２            ピン
３０            連結部材
３１            内輪部
３２            外輪部
３３            ばね部
３４            挿通孔
３５            第１舌片
３６            ピン孔
３７            ピン孔
３８            第２舌片
【図１】
2004347084.tif 000003
【図２】
2004347084.tif 000004
【図３】
2004347084.tif 000005
【図４】
2004347084.tif 000006