JP2012102785A

JP2012102785A - 軸継手

Info

Publication number: JP2012102785A
Application number: JP2010250606A
Authority: JP
Inventors: Toru Otojima; 透音島; Hiroshi Shinke; 博新家
Original assignee: Tsubaki Emerson Co
Current assignee: Tsubakimoto Chain Co
Priority date: 2010-11-09
Filing date: 2010-11-09
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-11-09
Also published as: JP5280423B2

Abstract

【課題】許容される平行偏心量が大きく、コンパクトで使い勝手の良い軸継手を提供すること。
【解決手段】軸継手１０は、加圧部材１１，２１、ディスク１２，２２、ボス１４ｂ，２４ｂを有するハブ１４，２４、環状の楔部材１６，２６、及びスペーサ３０からなる。加圧部材１１，２１、ハブ１４，２４、楔部材１６，２６には、それぞれ、軸を挿入するための軸孔１８，２８が各々設けられている。スペーサ３０は、ハブ１４，２４の間に設けられる。ディスク１２，２２の間の距離が長く、加圧部材１１，２１がスペーサ３０からディスク１２，２２に向かって配設されているため、軸継手１０は、コンパクトで許容される平行偏心量が大きい。ディスク１２，２２の内周には、肉厚が薄い加圧部材１１，２１とボス１４ｂ，２４ｂしかないため、軸孔１８，２８を大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸と軸をつなぐための軸継手に関する。

軸継手は、軸を延長したり、一方の軸から他方の軸へ動力を伝達するために使用され、従来から種々のものが提案されている。
その例として、特許文献１〜３に示すものがある。

実開昭６３−３０６２７号公報実公平６−６２５１号公報特開２００４−１９７８４０号公報

特許文献１には、フランジハブのボス部のテーパ状外周面に、突き当てを有するテーパスリーブが嵌合された、軸継手が開示されている。特許文献１の考案によれば、テーパスリーブの突き当てにより、フランジハブの鍔部のねじ孔にボルトがねじ込まれた際に生じる鍔部の変形を阻止できる、とされている。
特許文献２の考案は、雄テーパリングの後端面がボス部の端面から突出しないようにし、ボス部の端面にボルト頭部を収納する切欠部が形成された軸継手である。特許文献２によると、このような構成とすることで、ボルトを締めた際にフランジハブが軸方向に移動するのを防止できる、とされている。
特許文献３は、締付け部材の回転操作に伴って、締結具が軸方向に変位する、回転体と軸の締結構造を開示する。特許文献３の発明は、締付け部材の回転操作だけで簡単に締結及び解除ができ、また、取付け精度の向上、回転体の加工コストを低減できる、という効果を奏する、とされている。

使い勝手が良く、狭いスペースでも使用可能な軸継手を提供するためには、以下の点を具えた軸継手であることが要請される。
１．軸継手の全長が短く、軸孔の大きさが大きい。
２．許容される平行偏心量が大きい。
３．ハブを軸に固定する際の軸方向の位置決めが容易。
４．軸継手の伝達トルクが大きい。
５．楔部材の修理、取替えが容易。
特許文献１の考案は、ハブの軸方向の長さが長いため、許容される平行偏心量が小さい、という問題がある。
特許文献２の考案は、ハブのボス部にテーパ状の孔を設けているため、軸孔が小さくなる欠点がある。
そして、特許文献３の発明は、締付け部材を回転させる際、スプロケットが軸方向に移動するため、スプロケットの位置決めが困難である。
また、特許文献１〜３の発明、考案ともに、スリップが発生した場合、ハブやスプロケットそのものを交換しなければならないため、コストや時間がかかる上、熱処理により、歪みが発生した場合は、歪みを矯正する必要が生じる。

次に、図４に示す軸継手がある。図４の軸継手１００は、主として、左右一対の加圧部材１０２ａ，１０２ｂ、左右一対のハブ１０４ａ、１０４ｂ、環状の内外楔部材１０６、中間のスペーサ１０８、及び左右一対のディスク１１０ａ，１１０ｂからなる。
２組の環状の内外楔部材１０６は、いずれも、インナーリング１０６ａ、アウターリング１０６ｂからなり、ハブ１０４ａ，１０４ｂの内周に配設されている。楔部材１０６に、軸方向に平行なスリットは形成されていない。アウターリング１０６ｂは、加圧部材１０２ａとボス１０５のねじ孔に加圧ボルト１１２ａをねじ込むことにより、軸方向に加圧され、環状の内外楔部材１０６を楔係合させる。
スペーサ１０８は、ディスク（板ばね）１１０ａ，１１０ｂと相俟って平行偏心を弾性的に許容するように設けられ、ディスク１１０ａは、ハブ１０４ａとスペーサ１０８の間に配設され、ディスク固定用ボルト１１６、座金１１４ａ、１１４ｂ、ナット１１７により、ハブ１０４ａのボス１０５から突出するフランジ部１０５ａに固定される。符号１１４ｄは、ディスク固定用ボルト１１６が挿通される孔部である。
他方のハブ１０４ｂにおいては、スペーサ連結用ボルト１２６が孔部１２４ｄに挿通され、座金１２４ａ、１２４ｂに挟まれたディスク１１０ｂがスペーサ連結用ボルト１２６のスペーサ１０８へのねじ込みにより、スペーサ１０８に固定され、スペーサ連結用ボルト１２６の頭部側は、孔部１２４ｄに遊びをもって受け入れられている。
この軸継手１００は、アウターリング１０６ｂを加圧することにより、ハブ１０４ａに対して移動できないインナーリング１０６ａが軸に締付け固定されることから、ハブ１０４ａの位置決めが容易、というメリットがある。
しかし、加圧部材１０２ａ，１０２ｂ、加圧ボルト１１２ａ，１１２ｂがいずれも外方向から取付けられるため、軸継手１００の全長が長くなることが避けられない。また、一対のディスク１１０ａ、１１０ｂ間の距離ｄ’が比較的短いため、許容される平行偏心量が小さい、という問題もある。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、上記１〜５の特徴を具えた軸継手の提供をその目的とする。

本発明は、軸との間に環状の内外楔部材を介在させた一対のハブ、前記内外楔部材の一方を押圧して楔係合させる一対の加圧部材、中間に配置されるスペーサ、及び該スぺーサと前記ハブの間に配設されるディスクとからなり、前記ディスクがディスク固定用ボルトとスペーサ連結用ボルトによってそれぞれ前記ハブとスぺーサに固定される軸継手であって、
前記一対のハブは、フランジ部、ボス、及び前記楔部材を収納する段付部を有し、
前記一対の加圧部材は前記一対のハブのボスに外方向に向けてねじ込まれるようになっており、
前記スペーサは中央部に前記加圧部材の端部を受け入れる孔を有することを特徴とする軸継手により前記課題を解決した。

本発明によると、一対の加圧部材が一対のハブに対して内側から外側に向けてねじ込まれるように配設されているため、軸継手の全長が短く、一対のディスク間の距離を長くできる。これにより、従来技術と比べて、コンパクトで許容される平行偏心量が大きい軸継手を提供できる。
第２に、ディスクの内周側に配置されるのは、肉厚が薄いハブのボスと加圧部材の２点だけであるため、軸孔の大きさを大きくすることができる。
第３に、楔部材がハブとは別に設けられているため、スリップが発生して楔部材が損傷しても、楔部材だけを交換するだけでよい利点がある。また、熱処理も楔部材のみに行なえばよく、ハブに特別な加工を行う必要がない。

（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ線での断面図、（ｂ）は、本発明の軸継手を軸方向から見た図。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本発明の軸継手の加圧部材の異なる形状を示した図。楔部材を複数設けた場合の、各楔部材の面圧の大きさを示した図。従来の軸継手の軸方向断面図。

以下、添付図面１〜３を参照して、本発明の実施形態を説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１（ａ）において、軸継手１０は、一対のハブ１４，２４、環状の内外楔部材１６，２６（以下、単に「楔部材」と略称することがある。）、一対の加圧部材１１，２１、中央に一つのスペーサ３０、ディスク（板ばね）１２，２２からなり、ディスク１２，２２がディスク固定用ボルト１３とスペーサ連結用ボルト２３によってそれぞれハブ１４，２４とスペーサ３０に固定されるようになっている。
一対の加圧部材１１，２１、ハブ１４，２４、楔部材１６，２６には、それぞれ、軸を挿入するための軸孔１８，２８が各々設けられている。
ハブ１４，２４は、フランジ部１４ａ，２４ａ、ボス１４ｂ，２４ｂ、段付部１４ｃ，２４ｃを有している。
ボス１４ｂ，２４ｂの内周には、加圧部材１１，２１が螺合されるための雌ねじが形成されている。
スペーサ３０は、一対のハブ１４，２４の中間に設けられ、中央に、加圧部材１１，２１の端部であるフランジ１１ａ，２１ａが受け入れられる孔３１を有する。

楔部材１６，２６は、それぞれ、インナーリング１６ａ，２６ａ、アウターリング１６ｂ，２６ｂからなり、ハブ１４，２４の内周に配設され、図示しない軸との間に介在するように、段付部１４ｃ，２４ｃに収納される。段付部１４ｃ，２４ｃに収納されることにより、楔部材１６，２６の位置は容易に決まる。また、楔部材１６，２６は、他の部材から独立しているため、スリップ等の発生により、楔部材１６，２６が損傷しても、楔部材１６，２６だけを交換すればよい。また、熱処理も楔部材１６，２６のみに行なえばよく、ハブ１４，２４に特別な加工は不要である。
なお、インナーリング１６ａ，２６ａ、アウターリング１６ｂ，２６ｂ各々に軸方向に平行なスリットを形成すると、変形しやすくなって好適である。

加圧部材１１，２１について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）に示すとおり、加圧部材１１，２１の内側の端部であるフランジ１１ａ，２１ａの外形は、四角形、六角形、又は小判形とすることができる。このように、平行なレンチ係合面を有していると、通常のトルクレンチを使用して締付けることができる。
一方、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、加圧部材１１，２１のフランジ１１ａ，２１ａの外形を円形とした場合は、その外周に、フックレンチを引っかけて回転させるための切欠１１ｄ，２１ｄ又は孔部１１ｄ，２１ｄを設ける。なお、図２（ｄ）、（ｅ）では、切欠１１ｄ，２１ｄ又は孔部１１ｄ，２１ｄを等間隔で４つ設けているが、必要に応じて、凹部や孔部の数を変えてもよい。
加圧部材１１，２１のボス１１ｂ，２１ｂの外周には、ハブ１４、２４のボス１４ｂ，２４ｂと螺合させるための雄ねじ部１１ｆ，２１ｆが形成されている。軸孔１８，２８に挿入された軸（図示せず。）は、ハブ１４、２４のボス１４ｂ，２４ｂに加圧部材１１，２１のボス１１ｂ，２１ｂを外方向に向けてねじ込むことにより、加圧部材１１，２１の段付部１１ｃ，２１ｃがインナーリング１６ａ，２６ａを押圧して、楔係合により、２つの軸は、ハブ１４，２４に各々締結される。楔部材１６，２６に軸方向に平行なスリットが形成されていると、スリットがない楔部材に比べ変形しやすいので、加圧部材１１，２１を締めた結果発生する伝達トルクを大きくすることができる。

フランジ部１４ａには、軸方向に、ディスク連結用ボルト１３を挿通させる孔部１４ｄが形成されている。
フランジ部２４ａとスペーサ３０には、スペーサ連結用ボルト２３を挿通させる軸方向の孔部２４ｄ、スペーサ連結用ボルト２３が螺合されるねじ孔３２が、それぞれ形成されている。
なお、ディスク１２，２２は、複数枚のディスク（板ばね）を重ねて多層式に構成するのがよい。

この軸継手１０では、加圧部材１１，２１がスペーサ３０側からハブ１４，２４に向かって設けられているため、図４の軸継手１００に比べて、全長を短くすることができ、ディスク１２，２２間の距離ｄが長くなる（ｄ＞ｄ’）。従って、軸継手１０は、軸継手１００よりもコンパクトで、しかも、許容される平行偏心量が大きい。
また、ディスク１２，２２の内周には、肉厚が薄い加圧部材１１，２１とボス１４ｂ，２４ｂしかないため、軸孔１８，２８の大きさを従来の軸継手１００の軸孔１１８よりも大きくすることができる。

図１（ｂ）に示すように、ディスク固定用ボルト１３とスペーサ連結用ボルト２３はハブ１４，２４に交互に配置される。なお、図１（ｂ）では、ディスク固定用ボルト１３とスペーサ連結用ボルト２３を９０度間隔で配置しているが、ディスク固定用ボルト１３、スペーサ連結用ボルト２３が交互に配置されていれば、これに限定されない。

次に、軸継手１０の組立方法を説明する。
ハブ１４に楔部材１６と加圧部材１１とを配設し、軸孔１８に軸（図示せず。）を挿通する。軸を挿通した後、加圧部材１１を、レンチで、仮締めする。片方のハブ２４側も同様である。レンチは、平行なレンチ係合面を有する図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の場合は、通常のトルクレンチを、図２（ｄ）、（ｅ）の場合は、フックレンチを使用する。その際、ハブ１４に設けた切欠１４ｅ，１４ｅをフックレンチで押さえて、回り止めとする。
次に、ハブ１４，２４に挿通した軸を突き合わせ、フランジ部１４ａ，２４ａ間の距離を調整することにより、ハブの位置決めを行う。その後、所定の位置にハブ１４，２４が固定されるように、加圧部材１１，２１をさらにねじ込み、軸孔１８，２８に挿通された各軸とハブ１４，２４を確実に締結する。
最後に、ディスク固定用ボルト１３、ナット１７、ディスク１２，２２、スペーサ３０、スペーサ連結用ボルト２３、座金１９ａ，１９ｂ，２９ａ，２９ｂの配設及び固定を行う。
具体的には、ディスク固定用ボルト１３をディスク固定用孔部１４ｄに挿通し、ナット１７と螺合させることにより、ディスク１２を、フランジ部１４ａに固定する。ディスク１２は、座金１９ａ，１９ｂで挟まれる。ハブ２４側も同様である。
次に、スペーサ連結用ボルト２３を孔部２４ｄに挿入し、スペーサのねじ孔３２と螺合させることにより、ディスク２２は、スペーサ連結用ボルト２３、座金２９ａ，２９ｂによって、スペーサ３０に固定される。スペーサ連結用ボルト２３の頭部側は、ハブ２４の孔部２４ｄに対して遊びが持たされている。
同様に、ハブ１４のスペーサ連結用ボルト（図示せず。）を螺合させることにより、ハブ１４とスペーサ３０が連結され、ハブ２４に挿通された軸とハブ１４に挿通された軸が連結される。
加圧部材１１，２１の端部であるフランジ１１ａ，２１ａは、スペーサ３０の孔３１内に受け入れられる。
このようにして、加圧部材１１，２１によって各ハブに締結された２つの軸が、平行偏心が許容できるように、ディスク１２，２２、スペーサ３０と連結されたことになる。

本発明の軸継手１０と従来技術の軸継手１００の伝達トルクについて、説明する。

図３は、複数組の楔部材を設けた場合の、各楔部材面圧の大きさを矢印Ｐの長さで示したものである。矢印の長さが短いほど、伝達トルクが小さいことを表している。
楔部材を複数組設けたとしても、摩擦抵抗の影響を受けるため、楔部材の数だけ伝達トルクが大きくなる訳ではなく、楔部材のテーパ部の角度θに対応した比率で、伝達トルクは低下する。これは、加圧部材により楔部材が矢印Ｆ方向に加圧された場合、加圧部材から離れた楔部材ほど、摩擦抵抗により、面圧が小さくなることによる。
従って、楔部材の数を増やすこととは別の方法で、伝達トルクの向上を図る必要がある。
表１に、本発明の軸継手１０と、従来の軸継手１００の伝達トルクを比較した結果を示す。条件は、孔径が同じ２５ｍｍで、同一の軸方向締付力とし、本発明では、楔部材は一組だけで軸方向スリットがあり、一方、従来例では、楔部材は２組で軸方向スリットはないものとしている。なお、軸継手１０では、楔部材のテーパ部の角度θを従来例に対して約６０％、楔部材の内径と全幅の比率を１．８（従来例では４）にしている。

表１のとおり、本発明の軸継手１０は、軸継手１００よりも、伝達トルクが１．３倍以上あることが分る。
なお、楔部材のテーパ部の角度θを１１度以下、楔部材の内径と全幅の比を２以下にすれば、伝達トルクは軸継手１００よりも大きくできることが判明している。

１０軸継手
１１，２１加圧部材
１１ａ，２１ａフランジ
１２，２２ディスク
１３ディスク固定用ボルト
１４，２４ハブ
１４ａ，２４ａフランジ部
１４ｂ，２４ｂボス
１４ｃ，２４ｃ段付部
１４ｄ，２４ｄディスク固定用孔部
１６，２６楔部材
２３スペーサ連結用ボルト
３０スペーサ
３１孔

Claims

軸との間に環状の内外楔部材を介在させた一対のハブ、前記内外楔部材の一方を押圧して楔係合させる一対の加圧部材、中間に配置されるスペーサ、及び該スペーサと前記ハブの間に配設されるディスクとからなり、前記ディスクがディスク固定用ボルトとスペーサ連結用ボルトによってそれぞれ前記ハブとスペーサに固定される軸継手であって、
前記一対のハブは、前記ディスク固定用ボルトとスペーサ連結用ボルトを挿通する孔部を有するフランジ部、ボス、及び前記楔部材を収納する段付部を有し、前記一対の加圧部材は前記一対のハブのボスに外方向に向けてねじ込まれるようになっており、
前記スペーサは中央部に前記加圧部材の端部を受け入れる孔を有することを特徴とする、
軸継手。
前記ハブの前記端部が平行なレンチ係合面を有するフランジである、請求項１の軸継手。
前記ハブの前記端部が円形のフランジで、外周に切欠又は孔部が形成されている、請求項１の軸継手。