JP2009092121A

JP2009092121A - 回転軸継手

Info

Publication number: JP2009092121A
Application number: JP2007262439A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kajiwara; 靖梶原; Yasuhiro Suzuki; 保浩鈴木
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2009-04-30
Also published as: EP2048393A3; CN101403418A; EP2048393A2; US20090093317A1

Abstract

【課題】回転軸の間に芯ずれがあっても、一方の回転軸の回転を他方の回転軸に正確に伝達することができ、騒音を発生することがなく、耐久性にも優れている回転軸継手を提供すること。
【解決手段】対向する軸端部１２ａ、１２ｂにそれぞれ装着されて一方の軸１１ａの回転を他方の軸１１ｂに伝達する一対の継手半体２ａ、２ｂを有する回転軸継手１において、一方の継手半体２ａに歯車の外歯６ａを設け、他方の継手半体２ｂに外歯６ａに噛合すると共に外歯６ａと同数の歯数の内歯６ｂを設け、各外歯６ａおよび内歯６ｂを同一のモジュールのインボリュート歯形とする共に当該インボリュート歯形の歯面を周方向に転移させて、両軸１１ａ、１１ｂの軸芯のずれを吸収して回転伝達するように形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸継手に係り、特に軸端部を対向して配置されている回転軸の間において回転を伝達するのに好適な回転軸継手に関する。

一般に、軸芯がずれて対向する可能性のある回転軸間の回転をスムーズに伝達するために回転軸継手が利用されている。

従来の回転軸継手には、たわみ継手を用いる形式のものがあったが、部品点数が多く、重量も大きくなり、回転伝達にも回転むらがあり、製造コストが高い等の不都合があった。

そこで、中心部に回転軸が固着される円板状の座に凹凸部を円周上に等分配置した同一形状の一対の継手を、前記凹凸部を位相を合わせて対向させて互いに噛合させる回転軸継手が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−３３１８６０号公報

特許文献１に開示されている回転軸継手においては、凹凸部の形状と位置とを、軸同士の芯ずれを吸収するように互いに適正クリアランスをもって噛み合うように設けている。

しかしながら、互いに噛み合う凹凸部の間にクリアランスを設けることにより、回転の起動時および停止時や回転伝達速度が変化する場合には、凹凸部が周方向に複数回往復動して衝突するために衝突音が発生し、騒音が大きいという不都合があった。また、凹凸部は、円筒の先端部を、径方向に伸びる縦方向切断面と、隣接する２つの縦方向切断面を結ぶ周方向に伸びる横方向切断面とによって一つおきに切除して形成されている。そのため、当該凹凸部は平面状の縦方向切断面をもって互いに噛み合うこととなるので、軸芯がずれている場合には、クリアランスが小さいと複数箇所において噛み合っている凹凸部が回転をロックさせるようになってしまい、回転の伝達が円滑に行われず回転むらが発生するという不都合があった。逆に、クリアランスを大きくすると、衝突力が強くなり、より大きい騒音が発生するという不都合があった。更に、クリアランスを大きくすると、凹凸部の凸部の周方向長さが短くなって、凸部の強度が弱くなり、耐久性が劣るという不都合があった。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、回転軸の間に芯ずれがあっても、一方の回転軸の回転を他方の回転軸に正確に伝達することができ、騒音を発生することがなく、耐久性にも優れている回転軸継手を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため請求項１に係る本発明の回転軸継手は、対向する軸端部にそれぞれ装着されて一方の軸の回転を他方の軸に伝達する一対の継手半体を有する回転軸継手において、一方の継手半体に歯車の外歯を設け、他方の継手半体に前記外歯に噛合すると共に外歯と同数の歯数の内歯を設け、各外歯および各内歯を同一のモジュールのインボリュート歯形とする共に当該インボリュート歯形の歯面を切線方向と半径方向の一方若しくは両方に転位させて、前記両軸の軸芯のずれを吸収して回転伝達するように形成されていることを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、同一のモジュールのインボリュート歯形とする共に当該インボリュート歯形の歯面を周方向に転移された外歯と内歯とが常に良好に噛合するので、回転軸の間に芯ずれがあっても、一方の回転軸の回転を他方の回転軸に正確に伝達することができ、騒音を発生することがなく、耐久性も大きくすることができる。

また、請求項２に記載の回転軸継手は、前記軸芯のずれが、両軸の軸心の平行方向の軸ずれと、両軸の軸心の相対角度方向の角度ずれとの一方若しくは双方からなることを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、両軸の軸心の平行方向の軸ずれと、両軸の軸心の相対角度方向の角度ずれとの一方若しくは双方からなる軸芯のずれがあっても、請求項１の場合と同様に良好に回転を伝達することができる。

また、請求項３に記載の回転軸継手は、前記外歯と前記内歯との噛合い率を１以上としたことを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、外歯と内歯とがより確実に常時良好に噛合するので、回転むらのない回転伝達を行うことができ、しかも回転伝達トルクも大きくすることができる。

また、請求項４に記載の回転軸継手は、前記外歯と前記内歯との歯数を６枚から８枚としたことを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、外歯と内歯との剛性を高く保持すると共に回転伝達を円滑に行うことができる。

また、請求項５に記載の回転軸継手は、前記両継手半体を逆方向に回転させる弾力を付与するばねを装着したことを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、外歯と内歯とを常に噛合させることができる。

また、請求項６に記載の回転軸継手は、前記外歯と前記内歯と外周部に環状の弾性体を装着したことを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、弾性体の周方向の弾力成分によって外歯と内歯とが離間するのを阻止することができ、外歯と内歯とを常に噛合させることができる。

また、請求項７に記載の回転軸継手は、前記環状の弾性体は、前記一対の継手半体における噛合部分の外周部分を密封するゴムカバーまたはＯリングであることを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、継手半体の外周部分を密封するゴムカバーを用いると両継手半体の間を密封することができ、防塵作用、防音作用を発揮することができる。Ｏリングを用いれば、汎用の市販されているＯリングを適用することができ、コストの低廉化を図ることができる。

また、請求項８に記載の回転軸継手は、前記ゴムカバーの内側に形成される密封空間内にグリースを充填したことを特徴とする。

このように形成された本発明によれば、グリースにより回転伝達を円滑にすることができ、外歯および内歯の摩耗を防止することができる。

以上説明したように本発明の回転軸継手は構成され作用するものであるから、回転軸の間に芯ずれがあっても、一方の回転軸の回転を他方の回転軸に正確に伝達することができ、騒音を発生することがなく、耐久性も大きく等の優れた効果を発揮することができる。

以下、本発明の回転軸継手の実施の形態を図１から図１５により説明する。

図１から図４は本発明の回転軸継手の第１実施形態を示している。

本第１実施形態の回転軸継手１は、各図に示すように、対向する回転軸１１ａ、１１ｂの端部にそれぞれ装着されて一方の軸の回転を他方の軸に伝達する一対の継手半体２ａ、２ｂからなり、歯数が８枚の歯車をもって形成されている。

更に説明すると、各継手半体２ａ、２ｂはそれぞれ円盤状の本体３ａ、３ｂの中心部にボス部４ａ、４ｂが形成されており、当該ボス部４ａ、４ｂ部分に回転軸１１ａ、１１ｂの矩形断面をしている軸端部１２ａ、１２ｂにセレーション状に嵌合する矩形断面をしている中心孔５ａ、５ｂが形成されている。各継手半体２ａ、２ｂの各本体３ａ、３ｂの互いに対向する面の一方には歯数を８枚とした歯車の外歯６ａが設けられ、他方には外歯６ａに噛合すると共に外歯６ａと同数の歯車の内歯６ｂが設けられている。これらの外歯６ａおよび内歯６ｂは、それぞれ同一のモジュールのインボリュート歯形とされている共に当該インボリュート歯形の歯面を切線方向と半径方向の一方若しくは両方に転位させて形成されている。ここで、半径方向の転移とは、縦転移ともいい、歯切を行うラック工具を規定深さより歯車の軸の半径方向に転移させて切削形成されるものである。切線方向の転移とは、横転移ともいい、歯切を行うラック工具を工具中心線の線方向に転移させて切削形成されるものである。これにより両軸１１ａ、１１ｂの軸芯のずれを吸収して回転伝達できるように形成されている。ここでいう軸芯のずれとは、図２に示すように、両軸１１ａ、１１ｂの軸心の半径方向の軸ずれｘと、両軸１１ａ、１１ｂの軸心の相対角度方向の角度ずれθとの一方若しくは双方のことを意味する。これらの外歯６ａおよび内歯６ｂは、相互の噛合い率を１以上として、両者が確実に常時良好に噛合できるようにして、回転むらのない回転伝達を行うことができ、しかも回転伝達トルクも大きくすることができるようにしている。図３および図４に示すように、ボス部４ａ、４ｂの外周面には、それぞれ８個の補強用のリブ７ａ、７ｂが各外歯６ａ、内歯６ｂと同一位相の位置に設けられている。これらの外歯６ａおよび内歯６ｂは、樹脂の一体成形によって形成するとよい。樹脂としては成形性に優れていると共に剛性を備えているものであればよく、例えば、回転軸継手１の取付箇所に応じて必要とされる応力、摺動性、耐摩耗性、耐久性、温度環境、使用頻度等に対応できる特性を備えたものとするとよい。

図５および図６は、歯数が８枚の歯車形式の他の実施形態（第２実施形態）を示しており、内歯６ｂの外周部分を筒状の外側カバー８によって連結して、強度を高くしたものである。また、重量を軽減し、寸法精度を良くするための肉抜き９を外歯６ａおよび内歯６ｂの反対側に形成している。その他の構成は図１に示す第１実施形態と同様である。

図７および図８は、歯数が６枚の歯車形式の他の実施形態（第３実施形態）を示しており、一方の外歯６ａはボス部４ａと連結して本体３ａから突出して形成されており、他方の内歯６ｂはボス部４ｂ部分から本体３ｂを肉抜きすることにより形成されている。また、必要箇所に肉抜き９が多数形成されている。その他の構成は図５および図６に示す実施形態と同様である。

次に、本実施形態の作用を説明する。

６枚歯車形式の回転軸継手１の場合（第３実施形態）を示す図９および図１０により外歯６ａおよび内歯６ｂの噛合状態を説明する。

この歯数が６枚の歯車形式の実施形態（第３実施形態）における回転軸継手１の両継手半体２ａ、２ｂは、図９のように噛合されて回転伝達に用いられる。図９は外歯６ａおよび内歯６ｂの間に軸ずれｘが発生している状態を示している。

また、図１０は内歯６ｂが反時計方向に回転して外歯６ａに回転を伝達する場合において、外歯６ａの中心ｃａと内歯６ｂの中心ｃｂとの間に軸ずれｘが発生している状態を時間経過（同図ａからｇ）と共に示している。

回転当初の同図（ａ）において、外歯６ａおよび内歯６ｂは、外歯６ａａおよび内歯６ｂａの組（左下側）と、外歯６ａｂおよび内歯６ｂｂの組（左上側）との２組において噛み合っている。回転が進行すると、同図（ｂ）においては、依然として外歯６ａａおよび内歯６ｂａの組と、外歯６ａｂおよび内歯６ｂｂの組との２組が噛み合っているが、更に回転が反時計回りに進行すると、同図（ｃ）においては、外歯６ａａおよび内歯６ｂａの組は離れ、外歯６ａｂおよび内歯６ｂｂの組と回転方向後流側の外歯６ａｃおよび内歯６ｂｃの組との２組において噛み合っている。その後、同図（ｃ）〜（ｇ）に至るまで外歯６ａｂおよび内歯６ｂｂの組と、外歯６ａｃおよび内歯６ｂｃの組との２組において噛み合いながら同図（ａ）に示す位相まで回転が進行する。その後の回転も同様にして行われる。また、角度ずれθがある場合にも、図１０に示す軸ずれｘがある場合と同様にして回転が伝達される。また、内歯６ｂが時計方向に回転する場合においても同様に適正に回転が伝達される。更に、外歯６ａが駆動側で、内歯６ｂが従動側として用いてもよい。

このように本実施形態の回転軸継手１によれば、外歯６ａおよび内歯６ｂが同一のモジュールのインボリュート歯形とされる共に当該インボリュート歯形の歯面を切線方向と半径方向の一方若しくは両方に転位された状態に形成されているので、外歯６ａおよび内歯６ｂによる回転伝達誤差を理論上０として伝達することができ、両者が常に良好に噛合するので、回転軸１１ａ、１１ｂの間に芯ずれがあっても、一方の回転軸１１ａの回転を他方の回転軸１１ｂに正確に伝達することができ、騒音を発生することがなく、耐久性も大きいものとなる。

更に、外歯６ａおよび内歯６ｂの噛合い率を１以上としているために、外歯６ａおよび内歯６ｂがより確実に常時良好に噛合するので、回転むらのない回転伝達を行うことができ、しかも回転伝達トルクも大きくすることができる。

外歯６ａおよび内歯６ｂの強度を保持しながら回転伝達を円滑に行うためには、外歯６ａおよび内歯６ｂの歯数を６枚から８枚とするとよい。

また、角度ずれに対してより適正に回転伝達を円滑に行わせるために、インボリュートの歯形にクラウニングを施したり、円弧歯車若しくはテーパ歯車形式を採用してもよい。

第４実施形態として図１１および図１２に示すように、回転軸継手１における両継手半体２ａ、２ｂの外歯６ａおよび内歯６ｂを常時噛合させるためには、円弧状のばね１３を両継手半体２ａ、２ｂの本体３ａ、３ｂに突設したピン１４ａ、１４ｂの間に装着するとよい。ばね１３の弾力により両本体３ａ、３ｂが互いに逆方向に回転する力を付与されて、外歯６ａおよび内歯６ｂが円周方向の片側の歯面によって常時噛合することとなる。

第５実施例として示した図１３は、回転軸継手１における両継手半体２ａ、２ｂの両本体３ａ、３ｂの外周部分に環状の弾性部材の１種として偏平断面を有するゴムカバー１５を装着したものである。このゴムカバー１５は、両回転軸１１ａ、１１ｂが図１３（ａ）の同心状態、同図（ｂ）の角度ずれ状態および同図（ｃ）の軸ずれ状態にあっても、弾性変形して両本体３ａ、３ｂの外周部を覆い、更に、このゴムカバー１５の周方向に働く弾力成分によって、両本体３ａ、３ｂが互いに逆方向に回転しようとする動きを阻止して、外歯６ａおよび内歯６ｂを円周方向の片側の歯面によって常時噛合させるようにする。また、ゴムカバー１５は両本体３ａ、３ｂの外周部を密封して密封空間を形成することができるので、外歯６ａおよび内歯６ｂ部分の防塵を図ることができ、音を遮音して防音作用を発揮することができる。更に、当該密封空間内にグリース（図示せず）を充填して、回転伝達を円滑にさせたり、外歯６ａおよび内歯６ｂの摩耗を防止するとよい。グリースはゴムカバー１５によって飛散防止される。

ゴムカバー１５に代えて第６実施形態として図１４に示すように、ゴム製のＯリング１６を両本体３ａ、３ｂの外周部に装着してもよい。Ｏリング１６を用いれば、汎用の市販されているＯリングを適用することができ、コストの低廉化を図ることができる。

更に、図１４に示すように、両継手半体２ａ、２ｂの両ボス部４ａ、４ｂの対向部分を球面状の先端部を備えた袋状に形成して、当該球面状の先端面を互いに接触させるようにするとよい。これにより両継手半体２ａ、２ｂの接触による騒音発生を有効に防止することができる。

本実施形態の回転軸継手１は、両回転軸１１ａ、１１ｂに軸芯のずれが発生している場合おいても極めて良好に回転伝達することができるので、従来の回転軸継手の個数を削減したり、回転伝達系の全体構成を小型に形成することができる。本実施形態の回転軸継手１によれば、図１５に示すように、モータ２１とギアボックス２２との間またはギアボックス２２と２３との間を１個の回転軸継手１によって各出力軸２１ａ、２２ａ、２３ａを直に連結することができ、従来の回転軸継手２５の個数を削減したり、回転伝達系の全体構成を小型に形成することができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係る回転軸継手の第１実施形態を示す分解斜視図図１に示す実施形態の外歯と内歯との噛合関係を示す斜視図図１に示す実施形態の外歯を有する継手半体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は背面図図１に示す実施形態の内歯を有する継手半体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図、（ｃ）は背面図本発明に係る回転軸継手の第２実施形態を示す図３と同様の図図５に示す継手半体に噛合する継手半体を示す図４と同様の図本発明に係る回転軸継手の第３実施形態を示す図３と同様の図図７に示す継手半体に噛合する継手半体を示す図４と同様の図図７および図８に示す継手半体の噛合状態を示す断面図（ａ）から（ｇ）は図７および図８に示す継手半体の外歯と内歯との噛合状態の変化を示す説明図ばねを装着した本発明に係る回転軸継手の第４実施形態を示す正面図ばねを装着した他の実施形態を示す図１１と同様の図ゴムカバーを装着した本発明に係る回転軸継手の第５実施形態を示し、（ａ）は同心状態の断面図、（ｂ）は角度ずれ状態の断面図、（ｃ）は軸ずれ状態の断面図Ｏリングを装着した第６実施形態を示す図１３と同様の図本発明に係る回転軸継手の適用状態を示す断面図

符号の説明

１回転軸継手
２ａ、２ｂ継手半体
３ａ、３ｂ本体
６ａ外歯
６ｂ内歯

Claims

対向する軸端部にそれぞれ装着されて一方の軸の回転を他方の軸に伝達する一対の継手半体を有する回転軸継手において、一方の継手半体に歯車の外歯を設け、他方の継手半体に前記外歯に噛合すると共に外歯と同数の歯数の内歯を設け、各外歯および各内歯を同一のモジュールのインボリュート歯形とする共に当該インボリュート歯形の歯面を切線方向と半径方向の一方若しくは両方に転位させて、前記両軸の軸芯のずれを吸収して回転伝達するように形成されていることを特徴とする回転軸継手。
前記軸芯のずれは、両軸の軸心の平行方向の軸ずれと、両軸の軸心の相対角度方向の角度ずれとの一方若しくは双方からなることを特徴とする請求項１に記載の回転軸継手。
前記外歯と前記内歯との噛合い率を１以上としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転軸継手。
前記外歯と前記内歯との歯数を６枚から８枚としたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転軸継手。
前記両継手半体を逆方向に回転させる弾力を付与するばねを装着したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転軸継手。
前記外歯と前記内歯と外周部に環状の弾性体を装着したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転軸継手。
前記環状の弾性体は、前記一対の継手半体における噛合部分の外周部分を密封するゴムカバーまたはＯリングであることを特徴とする請求項６に記載の回転軸継手。
前記ゴムカバーの内側に形成される密封空間内にグリースを充填したことを特徴とする請求項７に記載の回転軸継手。