JP3365829B2 - 軸と内腔の結合装置 - Google Patents
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Description
て、結合部材の内腔に軸を伝動可能に結合するための軸
と内腔の結合装置に関する。
は、具体的に言うと、しかしこれに限定するのものでは
ないが、歯車装置へ電動機をフランジ結合によって据付
けすることに関する。このような歯車装置を購入した使
用者は、異なる寸法の電動機を歯車装置に取り付けて、
同一歯車ケーシング内に異なる歯車を嵌め込むことによ
って、異なる歯車比のものが利用できるようにするとい
うことは、ごく一般的なことであって、このような場合
は大抵電動機の駆動軸の長さが異なっている場合が多
い。このような装置の入力歯車は、歯車ケーシング内の
軸受に設置されていて、且つ、断面矩形状をした従来形
のキー溝の付いた、電動機の駆動軸を収容するための内
腔を有している鋼鉄(スチール)製のスリーブを介して伝
動可能に相互結合されている。前記電動機の駆動軸が、
名目上、スリーブの内腔と同一の直径である場合、軸と
内腔は従来形の鋼鉄(スチール)製のキーにより伝動可
能に相互結合される。
内腔より直径が小さい場合には、軸と内腔の間の環状空
間を埋めるために、スロット付きのナイロンスリーブを
取り付けると、軸と内腔は、前記スリーブ内のスロット
を通過するように配設された規定の高さよりも高い鋼鉄
(スチール)製キーにより、伝動可能に相互結合される
ようになる。しかし、互いに伝動可能に結合しているよ
うな同様の金属間で起こる腐食、また、スロットを通過
して配設される規定の高さより高いキーが、スロットを
通って伝達されるトルクにより傾倒されたり、或いは、
電動機と歯車装置の取付けフランジがしばしば互いに不
一致になることで生じる、軸とスリーブの軸不整合の故
に、歯車装置内でのキーや軸受の不具合がおきることは
稀なことではない。本発明の目的は、この問題を回避す
ることにある。
の矩形断面のキー溝が形成されている軸を部材の内腔へ
伝動可能に結合するために、単一結合部材は、前記従来
形キー溝へ該結合部材を伝動可能に結合するための手段
と、前記内腔内に対応して形成された湾曲断面のキー溝
と係合するように適合された湾曲断面の一体成形キー
と、を備えることを特徴としている。名目上は同一の直
径になる軸と内腔とを共に伝動可能に結合するために、
その手段は、好ましくは、前記軸内のキー溝と同一の断
面矩形状となっている一体成形キーである。
のキーよりも周方向に幅が広くなっている。好ましく
は、軸の外周面上に位置するように適合された湾曲断面
のキーの各表面は、前記内周面の凸形に対応している凹
形を有する。好ましくは、また、軸の周面上に位置する
ように適合された湾曲断面のキーの各表面は、矩形断面
のキーとの接合部において、アンダカットが施されてい
る。
能に結合するために用いられる単一結合部材は、好まし
くは、該軸と内腔との間に嵌り込むのに適合した一体成
形スリーブを有しており、該湾曲断面の一体成形キー
は、前記スリーブの外周面上に形成され、前記手段は、
前記スリーブの内周面に形成されたキー溝であり、前記
軸のキー溝と同一の矩形断面を有しており、これによ
り、前記キー溝は、別個の従来形の矩形断面のキーによ
って伝動可能に相互結合されるように適合される。
成された前記キーの中心線と、内周面上に形成された前
記キー溝の中心線とが、前記スリーブの半径方向の同一
線上に位置しており、前記キーが前記キー溝よりも周方
向の幅が広くなっている。また、前記スリーブは長手方
向に沿って径方向の一部が分割されている。この場合、
好ましくは、前記スリーブは、スリーブの外周面に形成
した前記キーの径方向の中心線と、その内周面に形成し
た前記キー溝の径方向の中心線とが位置する半径部と
は、全く正反対位置で切分割される。
チック材料で形成するのがよい。好ましくは、前記材料
は、ガラス繊維入りナイロンである、ガラス繊維入りの
ナイロンのような可撓性強化プラスチック材料で形成し
た場合、単一の結合部材は、押出成形材で形成できる。
前記単一結合部材が一体成形スリーブを有し、且つ、可
撓性の強化プラスチック材料で形成する場合、製造時の
許容誤差を吸収するために、前記スリーブにはその外周
面上に、好ましくは、長手方向に延びて周方向に離隔し
た多数の細いうね部が形成される。あるいはまた、単一
結合部材は、焼結した非鉄金属材料で形成することもで
きる。その場合、この非鉄金属材料は、好ましくは燐青
銅材料である。
且つ、非押出成形の可撓性強化プラスチック材料や、焼
結した非鉄金属材料で形成される場合には、スリーブ
は、内腔の盲端部及び軸の隣接端部との間に係合するよ
うに適用される、内側方向に突出するフランジを、一端
部に有するのが好ましい。
明の一実施例を説明する。図1に示した二段減速歯車装
置の単一の主ケーシング10は、図2に示した二段減速
歯車装置の単一の主ケーシング110と基本的に同一で
あるが、唯一の相違は、主ケーシング10が台座12上
に支持されるようになっているのに対し、主ケーシング
110の方はフランジ112によって取り付けられると
いうようになっていることだけである。
を含んでいて、止めねじ(図示せず)で、軸受ハウジング
18とモータ取付け用フランジ20を組み入れている端
部プレート16へ固定されている。
鋼鉄(スチール)製スリーブ22には、圧着とか,接着
剤とか,キーや,スプライン溝,あるいはギザギザ縁等
の適切な手段で該スリーブに伝動可能に結合された入力
小歯車26が設けられている。入力小歯車26は、主ケ
ーシング10の軸受32内に設置された中間軸30の入
力側に固定された大歯車28と噛合しており、また、中
間軸30と出力がわに一体に形成された小歯車34は、
スリーブ22と小歯車26とに同軸となるように主ケー
シング10の軸受40内に設置されている出力軸38上
に固着された出力大歯車36と噛み合っている。
車装置の構成要素の内、図1の実施例に示した歯車装置
の構成要素と対応するものには、例えば図2で出力軸に
138と符号を付したように、同一参照符号の頭に1を
加えて示している。
距離は、図2の軸130及び軸138間の軸間距離と同
一であるが、小歯車26及び34は、小歯車126及び
134よりも小さいピッチ円直径を有しているのに対
し、大歯車28及び大歯車36は、大歯車128及び大
歯車136よりも一層大きいピッチ円直径を有している
ので、図1に示した歯車装置の速度減速比は、図2に示
した歯車装置の速度減速比より相当大きい。その結果、
図1に示した歯車装置には、図示の実施例にあるよう
に、小歯車26から遠隔したスリーブ22の端部におい
て、内腔46と名目上同一の直径となる細い駆動軸44
を備えたかなり小型の電動機42を設ける必要がある。
48が有り、単一結合部材50(図4参照)により内腔
46へ伝動可能に結合されている。前記結合部材50
は、ガラス繊維が30乃至40パーセントの割合で混入
しているナイロン樹脂で構成された可撓性強化プラスチ
ック材料の押出成形材から適当な長さを切断して形成す
る。この結合部材50には、キー溝48内に伝動可能に
係合させるために、キー溝48と同一の矩形断面となっ
ている一体成形キー52が配設されており、前記キー5
2は、面取りした角部54と、内腔46内に形成された
対応する断面湾曲状(特に図示しないが、以下に言及す
る図3のキー溝176のような)の一体成形キー56
と、を有する。キー56は周方向でキー52よりも幅が
広く、また、駆動軸44の周縁上に覆い被さるように位
置付けられるキー56の面58,58が前記周縁の凸形
に対応する凹形になっているので、結合部材50を通し
て伝達されるトルクによって倒されないように、最大限
に結合部材50を支持する。
部位にはアンダカット60が施されていて、前記面58
が妨げられることなく駆動軸44の周縁と近接するのを
確実にする。可撓性プラスチック結合部材50は、電動
機/歯車装置間の伝動インタフェース(接合面)におけ
る腐食を防止すると共に、歯車装置上の取付けフランジ
20と電動機42上のフランジとが互いに一致しないこ
とに起因する不整合を調整するものである。
な電動機により、駆動することができる。このような電
動機である2台の電動機142及び143は、その一部
が図示されているが、異なるサイズの駆動軸144及び
145をも含めて、それぞれ大きさが異なり、各駆動軸
も、小歯車126から離隔した、スリーブ122の遠隔
端部にある内腔146よりもそれぞれ直径が小さい。
ズの従来形のキー溝148及び149がある。電動機1
42及び143の寸法が異なることで、端部プレート1
16が据付け用フランジ120か121のどちらかを選
択する必要がある。駆動軸144及び145は、寸法的
なこと以外では同一である各々の単一結合部材162及
び163によって、二者択一して内腔146へ伝動可能
に結合されるようになる。
を以下に詳細に説明する。この結合部材162は、30
乃至40パーセントのガラス繊維入りナイロンにより構
成された可撓性の強化プラスチック成形材料で形成され
る。結合部材162は、軸144と内腔146との間に
嵌合するように適用されるスリーブ164を備えてお
り、このスリーブには、内腔146の盲端部と軸144
の隣接端部との間に係合するように適用される一端部
に、内側に突出したフランジ166を有する。
許容差を吸収するために、長手方向に延びて周方向に離
間する多数の細いうね部(筋状の突起部)168が形成
されている。前記スリーブ164の内縁部には、キー溝
148と同一の矩形断面を有するキー溝170が形成さ
れていて、前記内周面にもキー溝170にも、フランジ
166から離れた端部には面取り部172がある。
面に断面が湾曲した一体成形キー174が形成されてい
て、これと対応するように内腔146内に形成した湾曲
断面のキー溝176(図3参照)係合するようにしてい
る。キー溝148及び170は、破線で示した矩形断面
の別個の従来形鋼鉄(スチール)製キー171によっ
て、伝動可能に相互結合されるようになる。キー174
とキー溝170の中心線が、前記スリーブ164の同一
半径上にあり、キー174がキー溝170よりも周方向
に幅広であるので、互いに非常に近接しているにも拘ら
ず、適切な強度を維持する。
見上は異なるが、原則的には前述した結合部材50と全
く同様に作用し、同じように、電動機/歯車装置間の駆
動インタフェース(接合面)における腐食を防止すると
共に、歯車装置上の取り付けフランジ20と電動機42
上のフランジとが互いに一致しないことに起因する不整
合を調整する。
いては、破線165で示したように、結合部材162の
可撓性を高めるために、前記キー174及びキー溝17
0の中心線が位置する半径部とは径方向に反対側の位置
において長手方向(軸方向)に分割(裂け目)が形成さ
れている。前記実施例の別の変形例では、フランジ16
6が省略されていて、この場合、結合部材162は、可
撓性強化プラスチック材料の成形部材から適当な長さを
切り落して作られるようになる。
例の変形例では、結合部材50及び162は、燐青銅に
より構成した焼結非鉄金属材料で作られる。これも、同
様に、電動機/歯車装置間の駆動インタフェースにおけ
る腐食発生問題を充分に除去するのであるが、強化プラ
スチック結合部材の約10パーセントしか可撓性をもた
らさず、更にコスト高になる。
合されたスリーブ22やスリーブ122といった寸法の
異なる鋼鉄(スチール)製スリーブを有するような異な
った寸法の歯車装置には、それに対応する寸法範囲の結
合部材50とか結合部材162のような結合部材を必要
とすることである。
(b)に示されていて、図6(a)では、小寸法の内腔の鋼
鉄(スチール)製スリーブが、結合部材50のようなスリ
ーブ無し結合部材によって、前記内腔とほぼ同一の直径
を有する電動機軸へ伝動可能に結合されており、図6
(b)では、同寸法の内腔の鋼鉄(スチール)製スリーブ
が、結合部材162のようなスリーブ型結合部材や従来
形の鋼鉄(スチール)製キー171よって、前記内腔よ
りも小さな直径の電動機の駆動軸へ伝動可能に接続され
ている。
が、図6の(c)乃至(e)に示されており、図6の(f)乃
至(h)では、第3の、更に大きな寸法範囲を示してい
る。ここに参照して挙げた図面は、先の説明に鑑みて白
明であると信じられ、可能な寸法範囲を単に明示するた
めに例示したものである。
の内腔へ軸を駆動可能に結合するのに広範に適用するこ
とができる。本出願に関して本明細書と同時に提出され
た、或いは本願より以前に提出された、そして本明細書
によって公開された、全ての書類、文書に目を向けてい
頂きたく、このような全ての書類の内容は、参照として
本明細書に取り入れられている。
本明細書に開示した全ての特徴、あるいはまた、このよ
うに開示された方法の全ての工程は、そうした特徴だと
か工程が少なくとも互いに相容れないといったような場
合の組合せを除いて、どのような組合せで結合してもよ
い。添付の特許請求の範囲及び図面を含めて、本明細書
に開示された各特徴は、他に特に言明のない限り、同一
で、同等の、或いは同様の目的にかなうなら、別の特徴
と交換可能である。故に、他に特に言明しない限り、開
示した各々の特徴は、一連の、同等或いは同様の特徴
の、単なる例示に過ぎない。
されるものではない。本発明は、添付の特許請求の範囲
及び図面を含めて、本明細書に開示された特徴から成る
新規なもの、即ち新規な組合せ、或いは、かく開示され
た方法即ち製法から成る新規なもの即ち新規な組合せを
も包含するものである。
腔へ軸を伝動可能に結合する様々の機構において広範囲
に適用することができる。また、電動機の駆動軸と歯車
装置とを結合部材を介して伝動結合することで、同様の
金属間で起こる腐食や、スロットを通過して配設される
規定の高さより高いキーがが伝達されるトルクにより傾
倒されたり、或いは、電動機と歯車装置の取り付けフラ
ンジが互いに不一致になることで軸とスリーブの軸不整
合による歯車装置内でのキーや軸受の不具合を解消でき
る。
及びその左端部にフランジを介して取り付けた電動機の
一部を示した側断面図。
形例を示し、同様の歯車装置、及びその左端部で入力中
心線の上側及び下側にそれぞれフランジを介して取り付
けた2つの異なる電動機の一部を示す側断面図。
る入力スリーブの拡大端面図。
装置の一部を形成する入力スリーブに、伝動可能に結合
するための単一結合部材の一形状を示す拡大断面図。
動軸を、図2に示した歯車装置の入力スリーブに、伝動
可能に結合するための別の形状の単一結合部材を示す拡
大端面図。
の、3種の異なる寸法範囲を示した概略図。
Claims (22)
- 【請求項1】 矩形断面のキー溝148,149が形
成された軸144,145を部材の内腔146へ伝動可
能に結合する際に使用するための単一結合部材162,
163であって、前記内腔146は前記軸144,14
5よりも直径が大きく、前記結合部材162,163は
該軸と内腔の間に合致して嵌るようにされたスリーブ1
64からなり、前記スリーブの内側表面上にある手段1
70が、軸のキー溝に伝動可能に結合されるのを可能に
し、湾曲断面の細長い一体成形キー174が、前記スリ
ーブの外側表面に沿った縦長に形成されて、これに対応
して前記内腔に形成された湾曲断面の細長いキー溝17
6に係合するようになっていることを特徴とする軸と内
腔の結合装置。 - 【請求項2】 前記スリーブが前記軸のキー溝へ伝動可
能に結合されるようにする手段が、スリーブの内側面に
形成されて、該軸のキー溝と同一の矩形断面をしている
キー溝を有し、これにより、これらキー溝が、矩形断面
をした別個のキー171によって、伝動可能に相互結合
されるようになっていることを特徴とする請求項1記載
の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項3】 外側面に形成した前記キーの中心線と、
スリーブの内側面に形成したキー溝の中心線とが、スリ
ーブの同一半径上に位置していて、該キーが周方向では
キー溝よりも幅広に形成されていることを特徴とする請
求項2記載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項4】 前記スリーブは長手方向に分割されてい
ることを特徴とする請求項2又は3記載の軸と内腔の結
合装置。 - 【請求項5】 前記スリーブ164の分割の個所は、前
記キーの中心線とキー溝の中心線の径方向に対応する、
キー及びキー溝の反対位置に設けられていることを特徴
とする請求項3又は4記載の軸と内腔の結合装置 - 【請求項6】 単一結合部材は可撓性の強化プラスチッ
ク材料で形成されることを特徴とする請求項1〜5のい
ずれかに記載された軸と内腔の結合装置。 - 【請求項7】 単一結合部材はガラス繊維入りナイロン
で形成されることを特徴とする請求項6に記載の軸と内
腔の結合装置 - 【請求項8】 前記スリーブは、製造許容差を吸収する
ために、該スリーブの外側面に、長手方向に延びて周方
向に離間した多数の細いうね部が形成されていることを
特徴とする請求項6又は請求項7に記載の軸と内腔の結
合装置。 - 【請求項9】 単一結合部材は焼結非鉄金属材料で形成
することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記
載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項10】 単一結合部材は燐青銅材料で形成する
ことを特徴とする請求項9に記載の軸と内腔の結合装
置。 - 【請求項11】 前記スリーブは、一端部に内側に突出
したフランジ166を備えていて、内腔の盲端部と軸の
隣接端部に係合するようになっていることを特徴とする
請求項6〜請求項10のいずれか1項に記載の軸と内腔
の結合装置。 - 【請求項12】 単一結合部材は押出成型材から形成さ
れていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1項
に記載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項13】 2個の部材を電動可能に結合するため
の結合装置において、前記結合装置は、 内腔46を有する部材22と、そして、 前記部材の内腔46内に干渉すること無く収まるように
形作られていて、その表面に形成された矩形断面のキー
溝48を有する軸44と、から成り、 前記結合装置は、また、駆動力が前記軸44と部材22
間に伝達されるようにするための単一結合部材50を含
み前記単一結合部材50は、その内側表面に伝動部52
を有し、前記伝動部52は、軸44のキー溝48から単
一結合部材50へ駆動力を伝達するのに用いられ、更に
また、前記単一結合部材50は、伝動部より周方向に幅
が広くて、外側表面の一部が円形をしているようになる
一体成形キー56を含み、前記一部円形をした外側表面
が、それに対応して前記部材22の内腔46の内側表面
に形成された一部円形になるキー溝に係合して、前記単
一結合部材50の内側表面に合致しており、該単一結合
部材50に沿って長手方向に伸長する角部を形成するよ
うにしたことを特徴とする軸と内腔の結合装置。 - 【請求項14】 前記一体成形キーの半円形外側表面お
よび前記一体成形キーの内側表面の接合する角度を鋭角
で接することにより、単一結合部材に沿って長手方向に
伸びる鋭角の角部が形成されることを特徴とする請求項
13記載の軸と 内腔の結合装置。 - 【請求項15】 前記単一結合部材の内側表面は弓形で
あることを特徴とする請求項13又は14記載の軸と内
腔の結合装置。 - 【請求項16】 前記伝動部は軸のキー溝に対応する一
体成形矩形キーを含むことを特徴とする請求項13に記
載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項17】 前記単一結合部材の内側表面が、該内
側表面と一体成形の断面矩形キーとの接合部においてア
ンダーカットされていることを特徴とする請求項13記
載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項18】 前記単一結合部は強化プラスチック材
料から形成されていることを特徴とする請求項13〜1
7のいずれか1項に記載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項19】 前記単一結合部材はガラス繊維入りナ
イロンで形成されることを特徴とする請求項18に記載
の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項20】 前記単一結合部材が焼結非鉄金属材料
から成ることを特徴とする請求項13〜17のいずれか
1項に記載の軸と内腔の結合装置。 - 【請求項21】 前記単一結合部材が燐青銅材料から成
ることを特徴とする請求項20に記載の軸と内腔の結合
装置。 - 【請求項22】 前記単一結合部材の内側表面は、前記
軸の弓形外側縁に対応するように弓形に形作られてい
て、前記軸は、該軸のキー溝を除くと、断面が円形であ
ることを特徴とする請求項14〜21のいずれか1項に
記載の軸と内腔の結合装置。
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