JP2005249002A - 偏心軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの回転軸の中心軸が偏心した状態で、かつ中心軸の偏心量が変動しても回転軸間で回転を伝達でき、しかも機構がシンプルで軸方向長さを最小限に短縮化した偏心軸継手を得ることである。
【解決手段】互いに平行な入力軸の軸端に連結され、相互に隣接、対向して配置される一対の回転板１、２と、この回転板１、２の軸中心が任意の偏心位置に移動した状態で回転板１、２間に回転を伝達する連結機構として、回転板２に所定の角度ピッチ（９０°）で設けた穴３ａに中間部材の小回転板３を回転自在に設け、回転板１には対応して設けた連結軸４ｘとを備え、連結軸４ｘの相対移動及び中間部材の回転により両軸中心を任意の位置に偏心自在に構成した偏心軸継手である。
【選択図】図１

Description

この発明は、互いに回転中心が偏心状態で軸から軸へ動力を伝達することができる偏心軸継手に関する。

回転中心が互いに偏心状態でも軸から軸へ動力を伝達することができる軸継手として古くから、例えばたわみ軸継手、オールダム軸継手、歯車形軸継手、ゴム軸継手等種々の形式の軸継手が用いられているが、上記各種軸継手は互いの回転中心が平行又はほぼ平行であることが前提であり、又オールダム軸継手以外は基本的に極くわずかな軸心の狂いを許すことができるに過ぎない。オールダム軸継手は、各軸端の継手部材と継手部材の間にフローティングカムと呼ばれる中間部材を設け、中間部材の両側面に互いに直交して設けた突条片を継手部材の対向面に設けた溝内で滑らせて回転中心のずれを自由に許容することができる。

しかし、オールダム軸継手は突条片と溝の嵌合する面を十分潤滑保持する必要があるが、実際には滑り面での潤滑剤が回転中の遠心力で四散し、潤滑不良により激しい摩耗を生ずるという不都合があり、これに代わる軸継手が種々提案されている。その一例として、特許文献１で「トルク伝達装置の改良」の名称の偏心軸継手は、入力軸と出力軸の両軸端の軸継手部材の互いに対向する側面上に回転中心から半径方向に等角度に分割された線上にピンを設け、それぞれのピン同士をリンク部材で連結して成る。

そして両継手部材の対向するいずれかの側面に入力軸の軸間距離を半径とする環状凹溝と、この溝の背面にスラストベアリングとを設け、他方の側面の中心に円筒形突出部の側面にスラストベアリングを設けて両継手部材の側面からの外力に耐え得るようにしたというものである。

他の例として、特許文献２による「偏心軸継手」が公知である。この偏心軸継手は、入力軸と出力軸の両軸端の軸継手部材である２つの継手円板と、両継手円板の間に中間円板を設け、各継手円板と中間円板との間にそれぞれ連結機構を設けて形成されている。各連結機構は４つの節点を持つ複数の平行四辺形リンクで構成され、隣接する円板間を連結することにより中間円板の中心点に対して両継手円板とを相対的角度変化を伴うことなく各所定寸法を半径とする回転運動が出来るように構成し、任意の偏心寸法に対して入出力軸間にこじりがないようにしたというものである。

しかし、上記特許文献１のリンク式の偏心軸継手は、リンク部材の長さだけ入力軸と出力軸の回転中心の偏心量を許容できるが、その偏心量はリンク長さで決められる一定量に限られる。又、この偏心軸継手では、２つの回転体の軸中心の偏心量を許容する範囲内にその偏心量を予め設定し、ピンで両者を連結することにより軸方向長さを増大させることなく軸中心が偏心した状態で動力を伝達することができるが、かかる連結方法であるため、動力伝達中に２つの軸中心の偏心量を変動させることができる構成、機能は備えていない。

又、特許文献２の偏心軸継手は、各継手円板と中間円板との間にそれぞれ連結機構が配置されており、このため中間円板には継手円板に設けられた穴の２倍の数の穴が必要である。これにより中間円板の半径方向寸法は増大することとなる。又、中間円板を省略することは構造上できないので、軸継手全体の軸方向長さを短縮するには一定の限界がある。
実公昭５３−５１９６０号公報 特開２００２−１０６５８９号公報

この発明は、上記の問題に留意して、２つの回転板の中心軸が偏心した状態で、かつ中心軸の偏心量が変動しても回転板間で回転を伝達でき、しかも機構がシンプルで軸方向長さを最小限に短縮化した偏心軸継手を提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、互いに平行な入出力軸の軸端にそれぞれ連結され、所定の隙間を置いて対向して配置された一対の回転板と、この回転板の軸中心が任意の偏心位置に移動した状態で両回転板間に回転を伝達するように両回転板間を連結する複数組の連結機構とを備え、各連結機構はいずれか一方の回転板に回転自在に設けた中間部材と、他方の回転板に設けた連結軸とから成り、連結軸を中間部材に嵌合させ、連結軸の相対移動及び中間部材の回転により回転板の両軸中心を任意の位置に偏心自在とした偏心軸継手としたものである。

上記の構成としたこの発明の偏心軸継手は、入出力軸の中心軸の位置が一致している場合は勿論のこと、中心軸が互いに偏心し、かつその偏心量が回転中に変動する場合でも回転を伝達できる。中心軸の一方が固定された位置で回転し、他方の中心軸が一方の中心軸に対し所定の距離偏心した位置で回転する場合は、連結機構の連結軸が中間部材に対し相対移動し、中間部材は連結軸の移動により回転して所定方向に偏心し、その偏心状態で回転が伝達される。

中心軸の一方に対し他方の中心軸が偏心し、かつその偏心量が回転と共に変動する場合でも、上記中心軸の一方が固定された位置で回転する場合と基本的には同様であり、連結軸の相対移動と中間部材の回転が同時に生じ、偏心量が変動するにつれて相対移動量も変動し、偏心状態の変化を吸収する。

この発明の偏心軸継手は、隣接する一対の回転板と、回転板の軸中心が任意の偏心位置に移動しても回転を伝達できる複数組の連結機構とを備え、連結機構は一方の回転板に設けた中間部材の回転と他方の回転板の相対移動により両軸心を任意の位置に偏心自在としたから、軸方向長さを増大させることなく２つの回転板の軸中心が偏心した状態で、かつ２つの軸中心の偏心量が変動するような状態でも回転を伝達でき、又構成がシンプルで軸方向長さが短縮された極めてユニークな偏心軸継手が得られるという利点がある。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の偏心軸継手Ｃの（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの断面図である。図１では入力軸１ｘと出力軸２ｘは、同心状で示しているが、この軸継手は偏心軸継手であるから、後で図２を参照して説明するように、実際には軸と軸が偏心距離ｆで互いにずれた状態で入力軸１ｘから出力軸２ｘへ回転を伝達するのに用いられる。図示のように、偏心軸継手Ｃ₁ は、入力軸１ｘの端に連結ディスク１_D を介して取付けられる回転板１と、これに対向して同様に出力軸２ｘの端に連結ディスク２_D を介して取付けられる回転板２とを所定の隙間δを置いて隣接して備えている。図示の回転板１、２は中央に穴１ｐ、２ｐを設けたリング板を示しているが、中央の穴１ｐ、２ｐは必ずしも必要ではなく、フラットな円形板であってもよい。

上記一対の回転板１、２の間には入、出力軸の軸中心が任意の偏心位置に移動しても回転板１、２で回転が伝達できるように連結する連結機構が備えられており、この連結機構は図示の例では回転板２に設けた穴３ａに中間部材として設けた小回転板３と、これに対応して回転板１に取付けた連結軸４ｘとから成る。回転板２には複数箇所（図示の例では４箇所）に設けられた穴３ａに回転自在に小回転板３（３Ａ〜３Ｄ）が遊嵌され、この小回転板３にその中心を通る直径方向に所定長さＬの長穴３ｂが形成されている。小回転板３は、入出力軸の軸方向への移動を拘束する図示の様な抜止め５が設けられ、穴３ａとの間にはグリースのような潤滑油等を密封するようにしておくとよい。

回転板１には、回転板２の穴３ａに対応する位置で小回転板３の長穴３ｂに、回転板１の外周辺付近に設けられた連結軸４ｘをラジアル荷重を受けるニードル軸受４を介して嵌合させ、連結軸４ｘが長穴３ｂの長手方向に相対移動自在に設けられている。なお、長穴３ｂの長さＬからニードル軸受直径を引いた量が入出力軸の最大偏心距離である。又、４ａはニードル軸受４のコロ軸受部であるが、ニードル軸受４は必ずしも設けなくてもよい。上記連結機構の数と寸法（大きさ、強度）は、伝達される回転トルク値の大きさに応じて図示の場合より増加、又は、減少させてもよい。

上記回転板１と２は相互に隣接して隙間δを置いて接近して設けられ、両回転板１、２の厚みを含む軸継手部の全厚さＴは、従来のオールダム軸継手や特許文献１、２の偏心軸継手に比して第３の中間部材となる円板を必要とせず極く薄い厚さにすることができる。回転板１、２は入出力軸１ｘ、２ｘに対してそれぞれ連結ディスク１_D 、２_D を介して連結するようにしたが、これに限らず何らかの部材で入出力軸１ｘ、２ｘに連結できればよい。

上記の構成とした第１実施形態の偏心軸継手Ｃ₁ は、入出力軸の軸中心が互いに大きく偏心していても回転を伝達することができる。図２に示すように、例えば回転板１の軸中心Ｏｅが回転板２の軸中心Ｏから所定の偏心量ｆ上方に偏心して位置した場合について説明する。この場合、軸中心ＯとＯｅが偏心している方向に回転板１が連結軸４ｘと共に回転板２に対して相対的に移動するために、中間部材の小回転板３の長穴３ｂの向きが他の任意の方向に向いているときは偏心方向に一致するように小回転板３が回転して移動する。偏心最大移動量ｆ_max は長穴３ｂの長さＬからニードル軸受の直径を引いた値である。

図２に示す初期状態から矢印Ｆで示す回転方向に入力軸１ｘからの回転力が回転板１に伝達されて回転を始めると、図３に示すように４つの小回転板３と連結軸４ｘのうちの１組（３Ａ）の動きに注目したとき（但し回転方向は例えば時計回りとする）、初期位置（イ）から回転が進むにつれて位置（ロ）では連結軸４ｘは長穴３ｂの長辺の右側面を押圧することにより、小回転板３を介して回転板２を回転させ、位置（ハ）を過ぎ位置（ニ）まで来ると、位置（ニ）では連結軸４ｘの中心と小回転板３の中心が軸中心Ｏｅ、Ｏを通る水平線上に合致し、次の瞬間からは連結軸４ｘによる回転力は長穴３ｂの長辺の左側面を押圧することにより小回転板３を介して回転板２を回転させる。

位置（ニ）から（ホ）、（ヘ）までは同様な力の作用で回転が同期して進み、位置（ト）より初期位置（イ）へ戻る際は再び長穴３ｂの右側面を介して回転が伝達されて位置（イ）へ戻り、その後上記サイクルを繰り返して回転板１から２へ同期して回転が伝達される。上記作用は他の３つの小回転板３、連結軸４ｘに対しても初期位置の違いにより長穴３ｂの右側面と左側面が異なった順序で押圧されるが原理的には上記作用と同様である。

以上は、回転板１の軸中心Ｏｅが上方へ距離ｆだけ偏心した場合の作用であるが、反対に軸中心Ｏｅが下方へｆだけ偏心した場合も同様であることは説明するまでもない（図示省略）。そして、回転板１の軸中心Ｏｅが回転板２の軸中心Ｏに対して、図４、図５（図３と同様に１つの小回転板の変化を示す）に示すように、４５°、９０°の方向に同じ偏心量ｆだけずれた場合も、それぞれ偏心方向に長穴３ｂが向いた初期状態から各回転位相角度位置で図３の場合と同様に回転が伝達される。この場合、図１の軸中心Ｏ、Ｏｅが同心状で長穴３ｂが上下方向に置かれていたとすると、その状態から偏心方向に連結軸４ｘが移動し得るように長穴３ｂの向きを合わせるため、移動力によって小回転板３は図１の状態からそれぞれの偏心状態に適合するように穴３ａ内で回転し、長穴３ｂ内で連結軸４ｘが移動する。

又、以上は回転板２の軸中心Ｏを固定し、これに対して回転板１の軸中心Ｏｅを種々の方向に偏心した場合について回転が伝達され得ることを説明したが、反対に回転板１の軸中心Ｏｅを固定した位置に置き、これに対して回転板２の軸中心Ｏが種々の方向に偏心した状態と考えることもできる。従って、一方の軸を固定位置に置き、他方の軸を一方の軸に対し種々の偏心位置に移動して固定することもできるが、他方の軸を一方の軸に対し偏心位置が移動するように設けることもでき、さらに相互の軸が相対的に移動するように設けることができることも図３〜図５の説明を総合的に判断すれば可能であることも分るであろう。

図６に第２実施形態の偏心軸継手Ｃ₂ の概略構成図を示す。（ａ）図は正面図、（ｂ）図は矢視Ｂ−Ｂの断面図である。この実施形態では、入力軸１ｘ、出力軸２ｘをそれぞれ支持アーム６、７で固定支持された軸受１_B 、２_B により回転自在に軸支し、連結ディスク１_D 、２_D により回転板１、２に連結したこと、回転板１、２の直径が第１実施形態より大きく、従って回転板２に設けられる中間部材の小回転板３の数が６つに増設され、対応して回転板１に取付けられる連結軸４ｘ（軸受４を含む）も６つに増設されていること、又回転板１、２の偏心量をｇとして一定値に固定した点が第１実施形態と異なる。

しかし、上記連結機構の数が増設され、位置が固定されている以外は、基本的には第１実施形態と同じ構成であり、位置を固定した状態での機能も第１実施形態と同じであるから、同じ機能部材には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。なお、この例では回転板２の軸中心Ｏに対して回転板１の軸中心Ｏｅは上方に偏心している。又、小回転板３の抜止め５も第１実施形態と同様に設けられるが、図示は省略している。さらに、回転板１、２は中央に穴を設けず、所定厚さの円形板としている。両回転板１、２の全体厚さはＴ’である。

この発明の偏心軸継手は、２つの軸の偏心量が変動する場合でも軸から軸への回転を伝達できるため、車両、工作機械、ロボット、建設機械等各種産業機械において回転力を伝達する軸が偏心しているような機器に広く利用できる。

第１実施形態の偏心軸継手の（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの断面図 同上偏心軸継手の偏心状態の一例を示す（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの断面図 １組の連結機構の作用の説明図 １組の連結機構の異なる偏心状態（約４５°）での作用の説明図 １組の連結機構の異なる偏心状態（約９０°）での作用の説明図 第２実施形態の偏心軸継手の（ａ）正面図、（ｂ）（ａ）図の矢視Ｂ−Ｂの断面図

符号の説明

１、２ 回転板
１ｘ 入力軸
２ｘ 出力軸
３ 小回転板
４ 軸受
４ｘ 連結軸
５ 抜止め
６、７ 支持アーム

Claims (5)

1. 互いに平行な入出力軸の軸端にそれぞれ連結され、所定の隙間を置いて対向して配置された一対の回転板と、この回転板の軸中心が任意の偏心位置に移動した状態で両回転板間に回転を伝達するように両回転板間を連結する複数組の連結機構とを備え、各連結機構はいずれか一方の回転板に回転自在に設けた中間部材と、他方の回転板に設けた連結軸とから成り、連結軸を中間部材に嵌合させ、連結軸の相対移動及び中間部材の回転により回転板の両軸中心を任意の位置に偏心自在とした偏心軸継手。
2. 前記連結機構はいずれか一方の回転板に所定の角度ピッチで設けた複数の穴に中間部材を回転自在に嵌合し、他方の回転板に上記複数の穴に対応するピッチで設けた連結軸を中間部材に設けた長穴の溝に嵌合させ、回転板の軸中心を相互に偏心自在としたことを特徴とする請求項１に記載の偏心軸継手。
3. 前記中間部材を一方の回転板に嵌合する小円板とし、連結軸の端にラジアル荷重を受けるニードル軸受を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏心軸継手。
4. 前記中間部材の長穴の溝の長さを軸中心の最大許容偏心量と設定したことを特徴とする請求項２又は３に記載の偏心軸継手。
5. 前記連結機構を、伝達トルク値の大きさに対応して組数及び各機構の大きさを設定するようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の偏心軸継手

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