JP2008240961A - Shaft coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに平行な2軸を連結して2軸間で動力を伝達する軸継手に関する。 The present invention relates to a shaft coupling that couples two parallel shafts and transmits power between the two shafts.
一般的な機械装置の2つの軸を連結して駆動側から従動側へ動力を伝達する軸継手は、連結する2軸の位置関係によって構造が異なり、2軸が1直線上にあるもの、交差するもの、互いに平行な(かつ同心でない)ものに大別される。 A shaft joint that connects two shafts of a general mechanical device and transmits power from the drive side to the driven side has a different structure depending on the positional relationship between the two shafts to be connected. And those that are parallel to each other (and not concentric).
このうちの平行な2軸を連結する軸継手として、本出願人は、平行な2軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式のものを提案した(特許文献1参照。)。
図7は上述した方式の軸継手の一例を示す。この軸継手は、軸方向で対向する2つの回転部材51、52の対向面に、複数の案内溝53、54を相手側の案内溝と直交するように設けて、各案内溝53、54交差位置に転動体55を配するとともに、各転動体55を保持器56の長孔57に収納したもので、各転動体55が、保持器56に回転部材径方向の移動を拘束された状態で駆動側の回転部材51に押されることにより、案内溝53、54および保持器56の長孔57の内側を転動しながら従動側の回転部材52を押して動力を伝達するようになっている。なお、図7は両回転部材51、52が同心の状態を示しているが、通常は、図8に示すように、両者の回転軸がずれた(偏心した)状態で使用される。
FIG. 7 shows an example of the shaft coupling of the above-described method. In this shaft coupling, a plurality of
ところで、この方式の軸継手では、図7および図8にも示したように、両回転部材51、52間の空間の周りを、両回転部材51、52に取り付けたブーツ58で塞ぐことにより、継手内部にグリース等の潤滑材を保持して、案内溝53、54や保持器56と転動体55との接触面における摩擦低減および摩耗抑制を図るとともに、継手外部からの異物の侵入を防止することが望ましい。
By the way, in this type of shaft coupling, as shown in FIGS. 7 and 8, the space between the rotating
前記ブーツ58は、ゴム等のエラストマーで形成されており、両端部がそれぞれブーツバンド59で回転部材51、52の外周部に固定され、両回転部材51、52が偏心したときには、その偏心に追随して両端部間の蛇腹状の膜部58aが大きく弾性変形するようになっている(図8参照)。
The
しかしながら、上述したようなブーツを備えた軸継手では、ブーツの膜部を両回転部材の最大偏心時にも追随できる膜長に形成する必要があり、その膜長が長いために、以下のような問題点を有している。 However, in the shaft coupling provided with the boot as described above, it is necessary to form the membrane portion of the boot with a membrane length that can follow even when the rotating members are at the maximum eccentricity. Has a problem.
まず、ブーツの膜長が長いと、ブーツ膜部の遠心力による径方向外側への弾性変形(回転膨張)に対する剛性が低下してブーツが破損しやすくなる。一方、破損防止のために、ブーツの膜厚を厚くしたり材料を硬くしたりして剛性を高めると、両回転部材の偏心に伴うブーツ膜部の弾性復元力が増大し、両回転部材の相対的なスライドに対する抵抗が大きくなって、偏心時の継手動作が不安定になる場合がある。 First, when the membrane length of the boot is long, the rigidity against elastic deformation (rotational expansion) radially outward due to the centrifugal force of the boot membrane portion is reduced, and the boot is easily damaged. On the other hand, in order to prevent breakage, increasing the film thickness of the boot or hardening the material to increase the rigidity increases the elastic restoring force of the boot membrane part due to the eccentricity of both rotating members, In some cases, the resistance to relative sliding increases and the joint operation at the time of eccentricity becomes unstable.
次に、ブーツの膜長が長いほど、ブーツ内側空間の容積も大きくなり、その空間に封入されるグリース等の潤滑材の量が多くなるので、潤滑材のコストが上がるだけでなく、潤滑材がその遠心力によりブーツ膜部を径方向外側へ押圧する力が大きくなって、ブーツ膜部の回転膨張や異常変形を助長し、ブーツが破損しやすくなる。また、ブーツ内側空間の容積が大きいと、遠心力を受けた潤滑材がブーツ径方向外側へ移動することにより、継手内部の転動部(両回転部材の案内溝や保持器と転動体との接触面)等、摩擦の生じる部位の潤滑材がなくなって、これらの部位が摩耗しやすくなることがある。 Secondly, the longer the boot membrane length, the larger the volume of the space inside the boot and the greater the amount of grease and other lubricants enclosed in that space. However, the force that presses the boot membrane portion radially outward by the centrifugal force increases, which promotes rotational expansion and abnormal deformation of the boot membrane portion, and the boot is easily damaged. In addition, if the volume of the space inside the boot is large, the lubricant that receives centrifugal force moves outward in the radial direction of the boot, so that the rolling part inside the joint (the guide groove of both rotating members, the cage and the rolling element) Lubricants where friction occurs, such as contact surfaces, may be lost, and these portions may be easily worn.
さらに、ブーツの製造面では、ブーツの膜長が長いと、ブーツを金型で成形する際に、材料が金型内に回りにくいため成形品内部に空洞ができやすく、品質・歩留まりの向上が難しいという問題もある。 Furthermore, in terms of boot manufacturing, if the boot membrane length is long, when the boot is molded with a mold, it is difficult for the material to turn into the mold, so it is easy to create a cavity inside the molded product, which improves quality and yield. There is also the problem that it is difficult.
本発明の課題は、平行な2軸間で互いに直交する案内溝の交差位置に配した転動体を介して動力を伝達する方式の軸継手において、その内部に潤滑材を保持するブーツの膜長を短くすることである。 An object of the present invention is to provide a film length of a boot that holds a lubricant in a shaft coupling of a system that transmits power through rolling elements arranged at intersecting positions of guide grooves orthogonal to each other between two parallel axes. Is to shorten.
上記の課題を解決するため、本発明は、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行でかつ同心でない状態に保持される2つの回転部材のそれぞれの対向面に、複数の案内溝を相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設け、前記両回転部材の案内溝が交差する位置に、各案内溝に案内されて転動する転動体を配し、これらの各転動体の回転部材径方向の移動を拘束する保持器を設けて、前記各転動体を介して前記両回転部材間で動力を伝達するようにし、前記両回転部材間の空間の周りを、両回転部材の偏心に追随して弾性変形する膜部を有するブーツで塞いだ軸継手において、前記ブーツを、前記一方の回転部材と保持器の間に掛け渡される第1サブブーツと、前記他方の回転部材と保持器の間に掛け渡される第2サブブーツとで構成するようにした。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plurality of guide grooves on the opposing surface of each of the two rotating members that are opposed in the axial direction and are held in a state where the rotation axes are parallel to each other and not concentric. Rolling members which are provided so as to be orthogonal to the guide grooves at the corresponding positions of the rotating members, and which roll while being guided by the guide grooves at positions where the guide grooves of the rotating members intersect. A cage for restricting the movement of the rotating body in the radial direction of the rotating member is provided so that power is transmitted between the rotating members via the rolling elements, and the space between the rotating members is rotated in both directions. In a shaft joint closed with a boot having a membrane part that elastically deforms following the eccentricity of the member, the boot is connected to the first sub-boot that spans between the one rotating member and the cage, and the other rotating member. Second sub-boots spanned between the cage and the cage It was to be constituted in.
すなわち、従来は両回転部材間に掛け渡されていたブーツを、一方の回転部材と保持器の間の第1サブブーツと、他方の回転部材と保持器の間の第2サブブーツとに分けて掛け渡す構造とすることにより、従来のブーツに比べて、1つのサブブーツに要求される変形量が小さくなり、各サブブーツの膜長を短くできるようにしたのである。 That is, the boot that has been conventionally spanned between both rotating members is divided into a first sub-boot between one rotating member and the cage and a second sub-boot between the other rotating member and the cage. By adopting a passing structure, the amount of deformation required for one sub-boot is reduced compared to the conventional boot, and the film length of each sub-boot can be shortened.
上記の構成において、前記第1サブブーツと第2サブブーツを一体に形成し、この一体に形成されたブーツの一端部を前記一方の回転部材に、他端部を前記他方の回転部材に、中央部を前記保持器にそれぞれ固定するようにしてもよい。 In the above configuration, the first sub-boot and the second sub-boot are integrally formed, and one end of the integrally formed boot is used as the one rotating member, and the other end is used as the other rotating member. May be fixed to the cage.
また、前記各サブブーツの膜部を、それぞれ回転部材径方向に伸縮するように蛇腹状に折り畳まれたものとすれば、その膜部が凹凸の並ぶ方向に遠心力を受けるようになって、回転膨張による破損を生じにくくなる。 Further, if the membrane portion of each sub-boot is folded in a bellows shape so as to expand and contract in the radial direction of the rotating member, the membrane portion receives a centrifugal force in the direction in which the projections and depressions are arranged, and rotates. Damage due to expansion is less likely to occur.
本発明の軸継手は、上述したように、両回転部材間の空間の周りを塞ぐブーツを、一方の回転部材と保持器の間の第1サブブーツと、他方の回転部材と保持器の間の第2サブブーツとに分けて掛け渡す構造として、各サブブーツの膜長を従来のブーツよりも短くできるようにしたものであるから、ブーツ全体のコンパクト化が図れる。しかも、各サブブーツは、従来よりも膜長が短い分、回転膨張による破損のおそれが少なくなるため、膜厚を薄くしたり材料を軟らかくしたりして剛性を下げることができ、これにより両回転部材の相対的なスライドに対する抵抗を小さくして、偏心時の継手動作を安定させることができる。 As described above, the shaft coupling of the present invention is configured so that the boot that closes the space between the two rotating members is the first sub-boot between the one rotating member and the cage, and between the other rotating member and the cage. Since the structure of the second sub-boot is used to hang the sub-boots, the membrane length of each sub-boot can be made shorter than that of the conventional boot, so that the entire boot can be made compact. In addition, each sub-boot has a shorter film length than conventional ones, so there is less risk of damage due to rotational expansion, so the film thickness can be reduced or the material can be softened to reduce rigidity, thereby enabling both rotations. It is possible to reduce the resistance of the member to relative sliding and to stabilize the joint operation at the time of eccentricity.
また、ブーツ内側空間の容積も小さくなるので、潤滑材の使用量を減らしてコストの低減を図れるし、潤滑材がブーツ膜部を押圧する力が小さくなって、ブーツ膜部が回転膨張や異常変形を生じにくくなる。従って、上記と同様に、各サブブーツの剛性を下げて継手動作の安定化を図ることができる。また、継手内部の転動部等における潤滑不良を防止でき、これらの部位の摩耗の進行を抑えることができる。 In addition, since the volume of the boot inner space is also reduced, the amount of lubricant used can be reduced to reduce costs, and the force with which the lubricant presses the boot membrane is reduced, causing the boot membrane to rotate or malfunction. It becomes difficult to cause deformation. Accordingly, similarly to the above, the rigidity of each sub-boot can be lowered to stabilize the joint operation. In addition, it is possible to prevent poor lubrication in the rolling part or the like inside the joint, and to suppress the progress of wear of these parts.
さらに、ブーツ製造面では、1つのブーツあたりの膜長が短くなるため、ブーツ成形時のトラブル(空洞の発生)を抑えることができ、品質・歩留まりの向上が図れる。 Furthermore, since the film length per boot is shortened from the standpoint of boot production, it is possible to suppress troubles during the boot molding (occurrence of cavities), and to improve quality and yield.
以下、図1乃至図6に基づき、本発明の実施形態を説明する。図1乃至図4は、第1の実施形態を示す。この軸継手は、図1および図2に示すように、軸方向で対向し、回転軸が互いに平行な状態に保持される回転部材1、2と、両回転部材1、2間に配される複数の鋼球(転動体)3と、各鋼球3の回転部材径方向の移動を拘束する保持器4とを備え、各鋼球3を介して両回転部材1、2間で動力を伝達するものである。なお、図1および図2は、説明上、両回転部材1、2が同心の状態を示しているが、通常は後述するように両回転部材1、2の回転軸がずれた(偏心した)状態で使用される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. 1 to 4 show a first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the shaft coupling is disposed between the rotating
前記各回転部材1、2は、それぞれの軸部1a、2aの一端に形成された円板部1b、2bに、複数の案内溝5、6が周方向に等間隔で相手側の回転部材の対応する位置の案内溝と直交するように設けられており、各案内溝交差位置に鋼球3が組み込まれている。
Each of the rotating
前記保持器4は、環状に形成され、各案内溝5、6と45度をなす方向に直線状に延びる長孔7が周方向に等間隔で複数設けられており、これらの各長孔7に鋼球3を収納している。これにより、各鋼球3は、保持器4に回転部材径方向の移動を拘束された状態で、案内溝5、6に案内されて転動するようになっている。
The
また、入力側回転部材1と保持器4の間には第1サブブーツ8が掛け渡され、出力側回転部材2と保持器4の間には第2サブブーツ9が掛け渡されて、これらの2つのサブブーツ8、9で両回転部材1、2間の空間の周りを塞ぐブーツが形成されており、これにより継手内部にグリース等の潤滑材を保持して、案内溝5、6や保持器4と鋼球3との接触面における摩擦低減および摩耗抑制を図るとともに、継手外部からの異物の侵入を防止している。なお、両回転部材1、2と保持器4は等速回転するため、各サブブーツ8、9には捩れ等の問題は生じない。
A
前記各サブブーツ8、9は、ゴム等のエラストマーで形成されており、それぞれの一端部がブーツバンド10で回転部材1、2の外周部に固定され、他端部が保持器4外周に形成された環状溝に圧入固定されて、両端部間の膜部8a、9aが両回転部材1、2の偏心に追随して弾性変形するようになっている(図4参照)。
Each of the
図3および図4は、両回転部材1、2が偏心量(両者の回転中心間の距離O1−O2)Eだけ偏心した状態を示す。このとき、各回転部材1、2と保持器4の回転中心間距離(O1−O3、O2−O3)は、それぞれE/√2となる。このため、従来のようにブーツを両回転部材1、2間に掛け渡す場合に比べると、ブーツ1つあたりの変形量は小さくてすむようになり、その分各サブブーツ8、9の膜長が短くなっている。
3 and 4 show a state in which both rotating
この軸継手は、上記の構成であり、入力側の回転部材1が回転すると、その案内溝5に周方向から押された鋼球3が、保持器4で回転部材径方向の移動を拘束された状態で、出力側の回転部材2の案内溝6を押すことにより、出力側回転部材2に動力が伝達される。なお、入力側回転部材1の回転方向が変わったり、両回転部材1、2の駆動側と従動側が逆になったりしても、同じメカニズムで動力伝達が行われる。
This shaft coupling has the above-described configuration. When the
上記動力伝達メカニズムは、両回転部材1、2が偏心した通常の使用状態でも基本的に同じである。すなわち、図3および図4に示したように、各回転部材1、2が偏心すると、案内溝5、6の交差位置が回転部材周方向で変化し、各鋼球3が案内溝5、6および保持器4の長孔7内を転動しながら両回転部材1、2間の動力伝達を行うようになる。
The power transmission mechanism is basically the same even in a normal use state where the
また、この軸継手では、前述のように、各サブブーツ8、9の膜長が従来のブーツよりも短くなっているので、ブーツ全体をコンパクトに設計でき、回転膨張しにくい形状とすることができる。その結果、従来よりもブーツの膜厚を薄くしたり材料を軟らかくしたりしてブーツの剛性を下げることにより、両回転部材1、2の相対的なスライドに対する抵抗を小さくして、偏心時の継手動作の安定化を図ることができる。また、ブーツ内側空間の容積も小さくなるので、潤滑材使用量を減らせるし、潤滑材のブーツ径方向外側への移動に伴うトラブルを生じにくくすることができる。さらに、ブーツが製造しやすくなり、ブーツの品質・歩留まりの向上が図れる利点もある。
Further, in this shaft coupling, as described above, since the film length of each of the
図5は第2の実施形態を示す。この実施形態では、第1実施形態の第1サブブーツ8と第2サブブーツ9を一体に形成し、この一体に形成されたブーツ11の一端部を入力側回転部材1に、他端部を出力側回転部材2に、中央部を保持器4にそれぞれ固定している。そのブーツ11の機能および他の部分の構成は第1実施形態と同じである。
FIG. 5 shows a second embodiment. In this embodiment, the
図6は第3の実施形態を示す。この実施形態では、各サブブーツ8、9を、それぞれの膜部8a、9aが回転部材径方向に伸縮するように蛇腹状に折り畳まれたものとした。これにより、サブブーツ8、9の膜部8a、9aは、凹凸の並ぶ方向に遠心力を受けるようになって回転膨張による破損を生じにくくなる。従って、第1実施形態よりもブーツの剛性を下げて、継手動作をさらに安定させることができる。
FIG. 6 shows a third embodiment. In this embodiment, the
1、2 回転部材
3 鋼球(転動体)
4 保持器
5、6 案内溝
7 長孔
8、9 サブブーツ
8a、9a 膜部
10 ブーツバンド
11 ブーツ
1, 2 Rotating
4
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JP2007084935A JP2008240961A (en) | 2007-03-28 | 2007-03-28 | Shaft coupling |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3177841A4 (en) * | 2014-08-05 | 2018-05-16 | Ker-Train Holdings Ltd. | One-to-one torque coupling |
-
2007
- 2007-03-28 JP JP2007084935A patent/JP2008240961A/en active Pending
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EP3177841A4 (en) * | 2014-08-05 | 2018-05-16 | Ker-Train Holdings Ltd. | One-to-one torque coupling |
US10704604B2 (en) | 2014-08-05 | 2020-07-07 | Ker-Train Holdings Ltd. | One-to-one torque coupling |
CN112253648A (en) * | 2014-08-05 | 2021-01-22 | 科特雷恩控股有限公司 | One-to-one torque coupling |
CN112253648B (en) * | 2014-08-05 | 2022-07-19 | 科特雷恩控股有限公司 | One-to-one torque coupling |
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