JPS6237251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、２つの継手半体が設けられており、
これら継手半体のかみ合い部の間に、実質的に三
角形の空間が存在し、その際第１の継手半体のか
み合い部の平らに形成された面と第２の継手半体
のかみ合い部の平らに形成された面とが、それぞ
れの空間を通つて延びた半径面に対して傾斜して
配置されている弾性継手に関する。

従来技術 このような弾性継手は、ドイツ連邦共和国特許
出願公開第2742442号明細書に開示されている。
このような継手は、２つの機械の回転可能な軸を
結合するために使われる。継手半体は、それぞれ
前記軸のうち一方に回らないように結合されてい
る。公知の継手の継手半体は、外歯太陽歯車とし
て構成されており、これら太陽歯車は、半径方向
内側に向いた歯を含む遊星歯車によつて囲まれて
いる。遊星歯車の歯は、前記太陽歯車の外周に配
置された歯自身によつて形成された空間内にはま
つている。トルクを伝達する場合、空間の形が変
化し、かつ遊星歯車の歯は、弾性力に抗して半径
方向外方へ押される。負荷がかかつた場合、空間
の開き角は小さくなる。公知の継手においては、
遊星歯車の歯が変形可能になつている。遊星歯車
の歯は軟弱に変形可能なので、継手半体または互
いに連結された軸の軸線が正確に平行に整列され
ていない場合、さらに空間の幾何学的構造の変化
を吸収することができる。しかし軸の比較的小さ
な配列誤差しか補償できない。さらに継手半体ま
たは互いに連結した軸の軸方向配列があまり正確
ではない場合、遊星歯車の歯は、もはや継手半体
の歯に完全には接触しないという危険があり、面
圧が高くなりすぎる危険がある。

発明の目的 本発明の課題は、どのような動作状態において
も互いに接する面の正確に平行な整列が保証さ
れ、かつできるだけ大きな面を介してトルクが伝
達できるように、初めに述べたような継手を改善
することにある。さらに継手は、簡単な構造と
し、かつ合理的な価格で製造できるようにする。
弾性は、簡単に規定できるようにする。

発明の構成 この課題を解決するため、本発明は次のことを
提案する。すなわち継手半体のかみ合い部の間の
空間内において、個々のくさびが、分離しかつ半
径方向に可動に配置されており、またくさびが、
回転軸に対して同軸配置された保持リングに弾性
支持されており、またかみ合い部とくさびの間
に、転動部材が配置されており、その際それぞれ
の空間に少なくとも１つのこのような転動部材が
設けられており、また転動部材が、球形または円
筒形の転動面を有し、また転動面が、中空球形ま
たは中空円筒形に形成された支持面に支持されて
おり、これら支持面が、くさびにまたはかみ合い
部に配置されており、また転動部材が平らな面を
有し、これら平らな面が、かみ合い部の平らな面
またはくさびの平らな面に接している。

転動部材は揺動可能なので、継手のどのような
負荷状態に対しても、トルク伝達面は、確実に互
いに平行に整列し、かつ互いに完全に接触してい
る。くさびは、剛体であり、かつ特に鋼からな
る。転動部材によれば、空間の変形に整合が行わ
れる。さらに転動部材によれば、継手半体または
軸の不正確な整列が補償される。くさびまたは空
間の数を適当に選択すれば、継手はあらゆる用途
に容易に合わせることができる。継手は対称構造
なので、少なくとも２つの空間が存在する。アン
バランスを避けるため、または少なくとも小さく
するため、空間は、周にわたつて対称的に分散配
置すると有利であり、その際３つまたは４つの空
間が、製造費用に関して望ましいとわかつた。経
験上、多くとも12より多数の空間を設けても意味
がない。なぜなら製造費用が高くなりすぎるだけ
だからである。保持リングは、くさびを半径方向
に支持するために使われる。保持リングは、かみ
合い部とくさびの半径方向内方に、またはその代
わりに半径方向外方に配置してもよい。継手が高
い回転速度で回転する場合、保持リングは、くさ
びとかみ合い部の半径方向内方に配置すると有利
である。継手の弾性は、弾性変形可能な保持リン
グの構成によつてあらかじめ決めることができ
る。保持リングの壁厚を比較的薄くすれば、容易
に変形可能であり、かつ比較的大きな弾性が得ら
れる。それに対して壁厚を厚くすれば、弾性は小
さくなる。

さらに継手の弾性は、空間の開き角にも依存す
る。開き角が小さいと、くさびを介して弾性保持
リングに伝達される半径方向力成分は、開き角を
大きくした場合よりも小さい。ただしその場合伝
達すべきトルクはどちらの場合にも同じ大きさで
あるものとする。開き角は、少なくとも継手に負
荷がかかつた際にくさびと継手半体の間の摩擦力
に打ち勝ち、かつ半径方向にくさびが動ける程度
の大きさである。負荷変動の際に摩擦力が作用す
るので、回転むらまたは伝達すべきトルクの大幅
な変動は減衰できる。トルクが変化した場合、く
さびまたはかみ合い部の適当な支持面内において
転動部材の転動面が揺動し、その際摩擦力に打ち
勝たなければならない。半径方向にくさびが摺動
した場合にも、転動部材とかみ合い部またはくさ
びとのそれぞれ互いに接する平面の間で摩擦力に
打ち勝たなければならない。基本的にはそれぞれ
のくさびあたりそれぞれ１つの転動部材を設けれ
ば十分である。対称性の理由から、またアンバラ
ンスを避けるため、それぞれのくさびに２つの転
動部材を付属させると有利である。継手は、コン
パクトな構造を有し、かつ構造体積が小さい場合
にも比較的大きなトルクを伝達することができ
る。

実施例の説明 本発明の実施例を以下図面により説明する。

第１図は、継手の回転軸７０に対して横向きに
軸平面の断面を概略的に示しており、第２図によ
ればこの継手は、第１のリング状継手半体１２お
よび第２のリング状継手半体１４を有する。第１
の継手半体１２は、軸方向かつ半径方向に延びた
第１のかみ合い部１７８，１８０を有する。第２
の継手半体１４は、対応する第２のかみ合い部１
６６，１６８を有する。前記かみ合い部は、回転
軸７０の方向に互いに軸上で対向する継手半体１
２または１４の端面１３または１５に配置されて
いる。前記のかみ合い部は、互いに垂直な半径面
１３４，１３５に対して、内部にほぼ三角形断面
のくさび４２，４４，４６，４８を配置した４つ
のくさび状空間３４，３５が存在するように配置
されている。これらくさびは、かみ合い部１６
６，１６８および１７８，１８０に対して後で詳
細に説明するように摺動する。くさび４２，４
４，４６，４８は、半径方向外方に湾曲した支持
面１８２，１８７，１８６，１８４を有し、これ
らくさびのこれら支持面は、弾性保持リング９８
に接している。保持リング９８は、回転軸７０の
方向に少なくともくさび４２，４４，４６，４８
と同じ長さを有し、かつ半径方向に間隔を置いて
前記かみ合い部を囲んでいる。保持リング９８
は、前記くさびに対して半径方向に弾性を有する
支持体を形成している。保持リング９８とかみ合
い部の間には半径方向に間隔９１がある。

くさび４２，４４，４６，４８は、それぞれ２
つの転動部材７４，８２を有する。これら転動部
材７４，８２は、それぞれ１つの球形転動面９４
を有し、それによりこれら転動部材は、くさびの
中空球形支持面９６内に支持されている。転動部
材７４，８２は、球形転動面９４の半径に相応し
て中心７２のまわりで揺動可能である。

本発明の枠内において、転動面９４を円筒形
に、かつ支持面９６を中空円筒形に形成してもよ
い。この時転動部材７４，８２は、前記中心を通
つて回転軸７０に対して平行に延びた軸のまわり
で揺動できる。

第１の継手半体１２の第１のかみ合い部１７
８，１８０は、半径面１３４または１３５に対し
て所定の角度をなして斜めに配置した平らな面１
６を有する。同様に第２の継手半体１４のかみ合
い部１６６，１６８は平らな面２４を有する。転
動部材７４または８２の平らな面５６または５８
は、かみ合い部の前記の面１６または２４に接し
ている。

第３図は、保持リングを取り除いた継手の周を
第１図の平面Ａ―Ｂに展開して半径方向に見た図
を概略的に示している。ここでは簡単にするた
め、転動部材も示されていない。くさび４２は、
第１の継手半体１２のかみ合い部１８０と第２の
継手半体１４のかみ合い部１６６との間にある。
継手に負荷をかけた場合、継手半体１２と１４
は、矢印２２０，２２２の方向に逆方向回転す
る。それにより例えば継手半体１２を介して矢印
２２０の方向に加えられた力は、かみ合い部１８
０から図示していない転動部材を介してくさび４
２に、かつここからかみ合い部１６６に作用す
る。くさび４２，４４，４６，４８の支持面９６
は破線で概略的に示してある。

第４図には、トルク負荷をかけた際の継手を示
してある。弾性鋼からなる保持リング９８は、こ
の負荷により変形しており、その際わかりやすく
するため変形は大幅に拡大して示してある。トル
ク負荷をかける前の保持リング９８の外周は、第
１図に相当し、鎖線で示してある。トルクにより
継手半体１２，１４の間に、矢印２２０および２
２２に相当して互いに逆向きの力が作用する。こ
れらの力は、直径上で対向する空間３４の範囲に
おいて転動部材７４，８２を介してくさび４２，
４６に伝達される。その際くさび４２または４６
にはそれぞれ矢印３７に相応して半径方向外方に
向いた力成分が作用する。弾性変形可能な保持リ
ング９８は、半径面１３４の範囲においてくさび
４２，４６により半径方向外方に変形する。剛性
のくさび４２，４４，４６，４８の形は変わらな
い。その際転動部材７４，８２の面５６，５８
は、かみ合い部１６８または１７８の平面２４ま
たは１６において摺動する。両方の空間３４の面
１６と２４の間の開き角は、両方の継手半体の相
対回転角φに相当する角度だけ狭くなる。くさび
４２，４６は、保持リング９８の弾性力に抗して
矢印３７の方向に半径方向外方に押される。かみ
合い部の平面１６，２４の間の開き角が変化して
も、実際に転動部材７４，８２の平面５６，５８
全体がかみ合い部に接している。本発明によれば
このことは、転動面９０の円筒形または球形構成
およびくさびの中空円筒形または中空球形支持面
９６内の支持によつて確実に行われる。本発明に
よる転動部材を用いないと、面接触せずに、小さ
な回転角の際すでにかみ合い部とくさびは線接触
しかできず、その結果大きな面圧が生じてしま
う。本発明により形成された継手は、小さな構造
体積で大きなトルクを伝達できる。なぜなら剛体
のくさびが、転動部材および転動部材の平面を介
してかみ合い部に接触するからである。

継手にトルク負荷をかけた場合、さらに半径面
１３５内にあるくさび４４，４８は、矢印３８の
方向に半径方向内方に押される。半径面１３５の
範囲の空間３５の開き角は、それぞれ回転角φに
応じて大きくなる。くさび４４，４８の転動部材
７４，８２は、ここでも空間３５を形成するかみ
合い部１６８と１８０の間の開き角の変化に整合
を行うことができる。

負荷をかけた際または負荷が変化した際に半径
方向外方または内方に動くくさび４２，４４，４
６，４８は、転動部材および転動部材の平面５
６，５８を介してかみ合い部の平面１６，２４上
で摺動する。摺動の際に作用する摩擦力は、両方
の継手半体の間に場合によつては生じる振動に関
して有利である。さらに転動部材７４，８２の転
動面と所属の支持面９６との間に摩擦力が生じ、
その際これら摩擦力も、場合によつては生じる振
動に関して有利である。前記の摩擦力により継手
によつて連結した軸の回転むらまたは衝撃負荷
は、簡単に減衰できる。

第５図は、２つの転動部材７４，８２を備えた
くさび４２を拡大して示している。転動部材７
４，８２のここでは球形の転動面９４は、これら
転動面に対して同心的な支持面９６内でそれぞれ
中心７２のまわりで回転できるように支持されて
いる。

第６図には矢印の方向に見た図が示されてお
り、その際転動部材８２の円形平面５４がよくわ
かる。

第７図は、転動部材８２とかみ合い部１８０の
間にローラ素子２０６を配置した実施例の拡大し
た一部を示している。これらローラ素子２０６
は、十分に周知の針軸受の部品であり、この針軸
受についてここで詳細に説明する必要はない。こ
のようなローラ素子は、互いに連結すべき軸の軸
線が互いに正確に一直線上になく、小さくとも所
定の角度をなしている場合に有利である。本発明
による継手半体の軸線が互いに交差する場合、す
なわち互いに結合する駆動軸と被駆動軸が一直線
上になく、角度ずれを有する場合、対向する継手
半体の中心以外の部分は、回転の際、軸方向に互
いに接近しまたは離れるような相対運動を行う。
この軸方向相対運動は、互いに接するかみ合い部
と転動部材の間に軸方向の摩擦を引き起こす。本
発明によりかみ合い部と転動部材の間にローラ素
子２０６を配置することにより、ここに生じる摩
擦力の作用はかなり小さくなる。互いに連結した
機械の支持部により吸収しなければならない継手
半体間の不利な反作用は、小さくすることができ
る。

転動部材７４にも同様にローラ素子２２４が付
属しているが、これらローラ素子の軸は、ほぼ継
手の回転軸に対して平行になつている。ローラ素
子のこのような配置は、互いに連結した軸が互い
に平行ではあるが、同軸上にない場合に有利であ
る。軸または継手半体がこのようにずれている場
合、対向する継手半体のそれぞれの部分は、回転
の際、半径方向に相対運動を行う。この相対運動
は、同様に互いに接するかみ合い部と転動部材の
間に半径方向の摩擦を引き起こす。かみ合い部と
転動部材の間に、ローラ素子２０６の配置に対し
て90゜だけ旋回したローラ素子２２４を配置すれ
ば、ここに生じる摩擦力の作用は同様に小さくな
る。それにより不利な力の作用はかなり減少す
る。

第８図は、別の実施例を第３図と同様に半径方
向に見た図を示している。この実施例ではトルク
は、第１の継手半体１２が第２の継手半体１４に
対して矢印２２０の方向に回転した場合にだけ伝
達できる。この実施例では回転方向の逆転はでき
ない。両方の継手半体１２または１４は、アング
ル状に形成されたかみ合い部１７８，１８０また
は１６６，１６８を有する。

第９図は、第８図の線―に沿つた断面を拡
大しかつ展開して示している。初めに述べた実施
例とは相違して、転動部材７４，８２は、くさび
４２内ではなく、かみ合い部１６６または１８０
に配置されている。くさび４２は２つの平面５
２，５４を有し、ここに転動部材７４，８２の平
面５２，５４が接している。この変形実施例でも
同様にすでに前に述べた機能と利点が得られる。

第１０図は、くさび３４２の半径方向内側が保
持リング３９８に支持された実施例を示してい
る。線XI―XIに沿つた断面を示す第１１図に関連
して明らかなように、さらに別の２つのくさび３
４４，３４６が、同様に半径方向内側にある保持
リング３９８に支持されている。継手半体１２
は、周にわたつて対称に分散配置されたかみ合い
部３７０，３７２，３７４を有する。同様に継手
半体１４は３つのかみ合い部３６６，３６８，３
８０を有する。円筒形じや腹２４６は、２つの締
め付けリング２５０によりそれぞれ継手半体１２
および１４に結合されており、かつ継手の内部に
汚れが侵入することを防止できる。じや腹２４６
は、例えばゴムまたはプラスチツクのような弾性
材料からなり、一方の継手半体から他方の継手半
体への力の伝達は行わない。継手半体１２または
１４の孔１０２または１０４には、互いに連結す
べき軸を押し込むことができ、これらの軸は、適
当な方法で前記の継手半体に結合できる。

第１１図は、第１０図の線XI―XIに沿つた断面
を示しており、その際継手は、矢印２２０および
２２２に相当するトルクの作用を受けている。こ
の実施例では回転方向の逆転はできない。作用す
るトルクが大きくなると、かみ合い部３６６およ
び３７０の半径方向端面３３５および３３３は互
いに接するようになり、かつこの時継手は、剛体
継手として働く。さらにトルクの大きさに依存し
て、かみ合い部の別の半径方向端面の間の空間３
５１が変化する。この実施例においても転動部材
７４，８２の平面５６，５８は、両方の継手半体
１２，１４の所属のかみ合い部の平面３１６，３
２４に全面的に接している。かみ合い部３６６，
３６８，３８０にねじ３２７，３２８，３３０が
ねじ込まれており、これらねじの半径方向内側端
部には保持リング３９８が接している。ねじは、
保持リングのストツパを形成している。継手が無
負荷状態にある場合、保持リング３９８はねじに
接していない。保持リング３９８からくさび３４
２，３４４および３４６に及ぼすことができる弾
性ばね力は、前記ねじによつて変えることができ
る。

最後に第１２図は、別の実施例の第２図と同様
な断面を示している。継手半体１２，１４は、回
転軸７０の方向に小さな間隔を置いて並べて配置
したかみ合い部１７８，１８０または１６６，１
６８を有し、その際くさび４２は、前記かみ合い
部の幅全体にわたつて回転軸７０の方向に延びて
いる。かみ合い部１６６および１８０の転動部材
７４，８２は、揺動可能に支持されている。両方
の継手半体１２，１４には、矢印２２０，２２２
で示すようにトルクが加えられている。このトル
クによりくさび４２は、前記の説明と同様に半径
方向に、従つて図平面に対して垂直に押され、か
つかみ合い部１７８の面１１２またはかみ合い部
１６８の面３１２からは離れている。転動部材７
４，８２の平面５６，５８は、ここでも平らに形
成されたくさび４２の面５４，５２に完全に接し
ている。くさび４２の軸方向端面７３は、ここに
は図示されていない保持リングに通じている。継
手にトルクが加えられていない場合、前記の面１
１２および３１２は、同様にくさび４２に接して
いてもよい。この実施例においてかみ合い部１６
６，１６８または１７８，１８０は、歯車の歯の
ように三角形に形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、継手の軸に対して横向きの断面の、
しかも第２図の―線に沿つた断面図、第２図
は、第１図の―線に沿つた断面図、第３図
は、半径方向に見て図平面に展開した保持リング
を含まない継手の図、第４図は、第１図と同様で
あるが第２図の―線に沿つて示すトルクのか
かつた継手の断面図、第５図は、２つの転動部材
を有するくさびを拡大して示す図、第６図は、第
５図の矢印の方向にくさびを見た図、第７図
は、転動部材にローラ素子が付属した実施例を示
す図、第８図は、別の実施例の一部を半径方向に
見て図平面に展開して示す図、第９図は、かみ合
い部に転動部材が揺動可能に支持された実施例を
第８図の―線に沿つて拡大しかつ展開して示
す断面図、第１０図は、保持リングをかみ合い部
の半径方向内側に配置した継手の別の実施例を示
す断面図、第１１図は、第１０図のXI―XI線に沿
つた断面図、第１２図は、継手の別の実施例を示
す第２図と同様な断面図である。 １２，１４…継手半体、１３，１５…軸方向端
面、１６，２４…かみ合い部の平面、３４，３５
…空間、４２，４４，４６，４８…くさび、５
２，５４…くさびの平面、５６，５８…転動部材
の平面、７３…くさびの軸方向端面、７４，８２
…転動部材、９４…転動面、９６…支持面、９８
…保持リング、１６６，１６８，１７８，１８０
…かみ合い部、２０６，２２４…ローラ素子、３
４４，３４６，３４８…くさび、３５１…空間、
３６６，３６８，３８０，３７０，３７２，３７
４…かみ合い部、３９８…保持リング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つの継手半体１２，１４が設けられてお
   り、これら継手半体のかみ合い部（１７８，１８
   ０または１６６，１６８）の間に、実質的に三角
   形の空間３４，３５が存在し、その際第１の継手
   半体１２のかみ合い部１７８，１８０の平らに形
   成された面１６と第２の継手半体１４のかみ合い
   部１６６，１６８の平らに形成された面２４と
   が、それぞれの空間３４，３５を通つて延びた半
   径面１３４，１３５に対して傾斜して配置されて
   いる弾性継手において、 継手半体１２，１４のかみ合い部の間の空間３
   ４，３５内において、個々のくさび４２，４４，
   ４６，４８が、分離しかつ半径方向に可動に配置
   されており、 くさび４２，４４，４６，４８が、回転軸７０
   に対して同軸配置された保持リング９８，３９８
   に弾性支持されており、 かみ合い部１６６，１６８，１７８，１８０と
   くさび４２，４４，４６，４８の間に、転動部材
   ７４，８２が配置されており、その際それぞれの
   空間３４，３５に少なくとも１つのこのような転
   動部材７４，８２が設けられており、 転動部材７４，８２が、球形または円筒形の転
   動面９４を有し、 転動面９４が、中空球形または中空円筒形に形
   成された支持面９６に支持されており、これら支
   持面が、くさびにまたはかみ合い部に配置されて
   おり、 転動部材７４，８２が平らな面５６，５８を有
   し、これら平らな面が、かみ合い部の平らな面１
   ６，２４またはくさびの平らな面５２，５４に接
   していることを特徴とする、弾性継手。 ２ くさび４２，４４，４６，４８が湾曲した支
   持面１８２，１８４，１８６，１８８を有し、か
   つこれら面を介して弾性的に形成された保持リン
   グ９８，３９８に支持されている、特許請求の範
   囲第１項記載の継手。 ３ 保持リング９８，３９８が、かみ合い部１６
   ６，１６８，１７８，１８０に対して半径方向に
   間隔９１を有する、特許請求の範囲第１または２
   項記載の継手。 ４ 継手半体１２，１４が、リング円板として形
   成されており、軸方向に対向するこれら円板の端
   面１３，１５にそれぞれかみ合い部（１７８，１
   ８０または１６６，１６８）が配置されている、
   特許請求の範囲第１―３項の１つに記載の継手。 ５ ２つの継手半体１２，１４の少なくとも１つ
   に半径方向止め部、特にねじ３２７，３２８，３
   ３０が配置されており、作用するトルクの大きさ
   に依存してこれらねじに保持リング９８，３９８
   が接する、特許請求の範囲第１―４項の１つに記
   載の継手。 ６ 保持リング９８が、くさび４２，４４，４
   ６，４８とかみ合い部を半径方向外側から囲んで
   おり、その際空間３４，３５が、半径方向外方に
   向かつて広がつている、特許請求の範囲第１―５
   項の１つに記載の継手。 ７ 保持リング３９８が、くさび４２，４４，４
   ６，４８とかみ合い部の半径方向内側に配置され
   ており、その際空間３４，３５が、半径方向内方
   に向かつて広がつている、特許請求の範囲第１―
   ４項の１つに記載の継手。