JP2001108028A - 変速機能付の軸継手構造 - Google Patents
変速機能付の軸継手構造Info
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Abstract
・発揮しつつ、周囲の無駄な空きスペースを有効活用し
て軸継手自体に変速機能を備えるようにする。 【解決手段】 第1軸及び第2軸が対向して同軸的に配
置され、第1軸の軸端近傍、及び第2軸の軸端近傍が挿
入される軸挿入穴を内部に備えた部材により、各軸との
間で回転動力の伝達を行う軸継ぎ手構造において、前記
部材を第1軸側と第2側に分割して、これらを第1伝達
部材68及び第2伝達部材70とする。この第1伝達部
材68の周囲には、複数の遊星ローラ72と、複数の遊
星ローラ72が自身の内周面に転接すると共に外部の非
回転部材と係合して回転が規制されたリングローラ76
と、を配置し、更に、第2伝達部材70が複数の遊星ロ
ーラ72を回転自在に支持するように構成する。第2伝
達部材70が、遊星ローラ72の第1伝達部材68周り
の公転運動と一体となって回転するようになる。
Description
配置される2つの回転軸を連結することで、一方の回転
軸の回転動力を他方の回転軸に伝達する軸継手構造に関
する。
解修理等の関係で長くすることができない場合がある。
このような場合は、軸を分割しなければならないが、そ
の分割された2軸間を連結する機械要素として軸継手が
広く用いられている。
手構造1を示す。この軸継手構造1は、回転動力の伝達
を行う第1軸2及び第2軸4が対向して同軸的に配置さ
れ、この第1軸2の軸端近傍、及び第2軸4の軸端近傍
が挿入される軸挿入孔6を内部に備えた円柱状部材8に
よって、第1軸2と第2軸4との間で回転動力の伝達を
行う構造である。
内部を貫通して形成されているため、この円柱状部材8
は実際は円筒状になっている。この軸挿入孔6にはキー
溝10が凹設されており、第1軸2及び第2軸4も同様
にキー溝12が凹設されている。従って、第1軸2及び
第2軸4は、それぞれ打ち込みキー14によって円柱状
部材8と回転方向に係合している。
安全カバー16が取付けられており、打ち込みキー14
の頭部が外部に露出するのを防止している。
が、この円柱状部材8を介して一体的に回転方向に連結
されていることになる。従って、例えば第1軸2に入力
された回転動力は、打ち込みキー14及び円柱状部材8
を介して第2軸4に同一回転速度で伝達するようになっ
ている。
が円柱状部材8の内部を貫通形成されている場合を示し
たが、完全に貫通せずに、円柱状部材8の両端側から2
つの軸挿入穴がそれぞれ独立して形成されている場合も
ある。
れている他の軸継手構造20について説明する。この軸
継手構造20はフランジタイプのものであり、第1軸2
及び第2軸4が対向して同軸的に配置され、第1軸2の
軸端近傍が挿入される軸挿入孔23を内部に備えた第1
円柱状部材22と、第2軸4の軸端近傍が挿入される軸
挿入穴25を内部に備えた第2円柱状部材24とによっ
て、第1軸2と第2軸4との間で回転動力の伝達を行う
構造となっている。
2、24の対向側(第1軸2及び第2軸4の軸端側)に
は、径方向外側に広がる第1フランジ部22A及び第2
フランジ部24Aがそれぞれ一体的に形成され、各フラ
ンジ部22A、24Aには周方向に一定の間隔を空け
て、中心軸線L方向に貫通する複数のボルト孔26が形
成されている。
入孔23には、キー溝10、12が凹設されており、平
行キー28によってこれらが回転方向に係合するように
なっている。又、第2軸4と第2円柱状部材24との関
係もこれと同様である。
4Aは、ボルト孔26を貫通するボルト30及びこのボ
ルト30に螺合するナット32によって連結されてお
り、一体となって回転するようになっている。
動力は、平行キー28、第1円柱状部材22、ボルト3
0及びナット32、第2フランジ部24A、平行キー2
8をこの順に介して第2軸4に同一回転速度で伝達され
るようになっている。
材24とは形式上別部材であるけれども、実質的にはボ
ルト30及びナット32によって一体構造となっている
ため、図9において示した軸継手構造1とほとんど同様
である。しかし、このフランジタイプの軸継手構造20
においては、第1円柱状部材22と第2円柱状部材24
とを別々の部材で構成することができるので、特に、第
1軸2と第2軸4の軸径が異なる場合に便利である。
機械用の駆動装置に適用した例について説明する。
4は、モータ軸36Aを備えるモータ36と、入力軸3
8及び出力軸40を平行に備えた減速機42と、このモ
ータ36と減速機42を一体的に組合せる継ケーシング
44と、を備えており、モータ軸36Aと入力軸38を
連結するために図8で示したものと同様の軸継手構造1
が適用されている。
1軸2がモータ軸36Aに対応し、第2軸4が入力軸3
8に対応することになり、モータ軸36Aの回転動力が
この軸継手構造1によって入力軸38に同一回転速度で
伝達するようになっている。
42が相対的に回転しないように一体的に連結するもの
であり、一般的には、円筒又は四角筒状の部材が用いら
れている。なお、この駆動装置34においては、モータ
36が減速機42にこの継ケーシング44を介して直接
取付けられる構造であるが、モータ36及び減速機42
が、それぞれ別途独立したモータベース、減速機ベース
等に固定される場合もあり、この際には、軸継手構造1
が露出することを防止するために、安全カバー等が別途
取付けられることもある。
置の破壊を防止する役目も果たしている。例えば、図1
1において、減速機42側の回転がトラブルにより突然
ロックされた場合においても、この軸継手構造1におけ
る円柱状部材8や打ち込みキー14等が先に破断するこ
とで、モータ36等に過負荷が生じることを防止するこ
とができる。
からも明らかなように、軸継手構造1を取り囲む周囲の
空間(継ケーシング44の内部空間及び継ケーシング4
4自体も含む)が大変広いスペースを有するにも拘ら
ず、全く有効活用されていない状態であった。
ように回転軸(入力軸38、モータ軸36A)を有する
各種装置はある程度の大きさを有するのに対し、その回
転軸を連結する軸継手構造1は大変コンパクトに構成さ
れるためである。即ち、この軸継手構造1の両側に配置
される各種装置に挟まれた空間は、これといって有益な
利用目的がないのが実情であり、単なる継ケーシング4
4が配置されたり、軸継手構造1を覆う安全カバーが設
けられる程度であった。
も、そのためにこの軸継手構造1が軸線方向に長大化し
たり、大きな騒音を発生したりすることは、軸継手の機
能からも本末転倒である。
されたものであり、軸継手構造が本来有する機能を維持
・発揮すると共に、連結される2つの回転軸の周囲の空
スペースを利用して、更に変速機能を持たせた軸継手構
造を提供することを目的とする。
2軸が対向して同軸的に配置され、第1軸の軸端近傍、
及び第2軸の軸端近傍が挿入される軸挿入穴を内部に備
えた部材により、第1軸と第2軸との間で回転動力の伝
達を行う軸継手構造において、この部材を第1軸側と第
2軸側に分割することで、これらを各軸と一体的に回転
する第1伝達部材及び第2伝達部材とし、この第1伝達
部材の周囲に、第1伝達部材の外周面に転接する複数の
遊星ローラと、この複数の遊星ローラが自身の内周面に
転設すると共に外部の非回転部材と係合して回転が規制
させたリングローラと、を配置し、第2伝達部材によっ
て複数の遊星ローラを回転自在に保持させることで、こ
の第2伝達部材が複数の遊星ローラの第1伝達部材回り
の公転運動と一体となって回転し得る構成にしたことに
より、上記目的を達成するものである。
(図8、9において示したような)円柱状部材を、第1
軸2側と第2軸4側に分割することで、これらを各軸
(第1軸2、第2軸4)と一体的に回転する第1伝達部
材A及び第2伝達部材Bとし、この第1伝達部材Aの周
囲に、複数の遊星ローラCを第1伝達部材Aの外周面A
1に転設するように配置し、且つ、この複数の遊星ロー
ラCが自身の内周面D1に転設するリングローラDを、
外部の非回転部材Fにより回転が規制されるようにして
配置している。
Bによってそれぞれ回転自在に支持されており、その結
果、第2伝達部材Bが、遊星ローラCの第1伝達部材A
回りの公転運動と一体となって回転し得る構成となって
いる。
ローラ、第2伝達部材Bをキャリアととらえることがで
き、この軸継手構造が摩擦ローラによる単純遊星ローラ
機構を兼ね備えたものになり、従って、第1伝達部材A
を回転動力の入力要素とした場合には、第2伝達部材B
が出力要素となる減速機構として、又、第2伝達部材B
を回転動力の入力要素とした場合には、第1伝達部材A
が出力要素となる増速機構として機能することになる。
継手構造は、以上のように構成したことにも拘らず、本
来の軸継手としての機能を全く失っていない。
る。
部材B共に軸挿入孔が形成されており、且つ第1伝達部
材A及び第2伝達部材Bが同軸上に配置されるため、
「対向、且つ同軸的に配置される第1軸2及び第2軸4
を連結して回転動力を伝達する」という軸継手としての
本質的機能を失っていない。
しての遊星ローラCやリングローラDの接触面を介して
伝達されるため、特に大きな騒音を発生することがな
く、「静粛性」という軸継手に要求される特性を失って
いない。
所定値以上の回転トルクが生じた場合には各ローラの接
触面が滑る構造となっているため、一方の回転軸に突然
過負荷が生じたとしても、他方の回転軸側の装置の破壊
を、ある程度防止することができる。即ち、軸継手に必
要とされる「安全性」という機能も備えている。
ローラCやリングローラDの存在のために径方向に多少
大きな構造となっているが、これは既に説明したよう
に、もともと無駄であった(有効活用されてなかった)
軸継手の周囲のスペースを有効活用するものであり、連
結された装置全体の大きさには何ら影響を及ぼすもので
はない。
速機能付の軸継手構造は、従来の軸継手としての機能を
全く失うことなく、大きな変速比を有する変速機能を備
えたものである。従って、例えば、この軸継手構造が、
モータと変速機を連結する場合に適用されるとすれば、
この軸継手構造自体である程度の変速を達成することが
できるため、連結される変速機の変速比を小さく抑える
ことができ、装置全体としてのコンパクト化が図られ
る。
と係合して回転が規制される状態は、図1ではその機能
に着目して、この軸継手構造を収容するケーシングに直
接圧入固定されるように表現していたが、これに限定さ
れず、例えばボルトによって固定したり、リングローラ
Dに突起を設けて外部の非回転部材と係合させたりし
て、リングローラDの回転を規制することも可能であ
る。要は、リングローラDの回転が、何らかの形で規制
されている状態であればよい。
入穴を有すれば十分であり、円柱状の部材に限定される
ものではない。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
軸継手構造を適用したギヤドモータ50の部分断面図で
ある。このギヤドモータ50は、回転動力を発生するモ
ータユニット52と、内部に揺動内接噛合歯車減速構造
を備える減速機ユニット54と、この減速機ユニット5
4とモータユニット52とを本発明に係る軸継手構造に
よって連結するカップリングユニット56と、を備えて
る。
れる入力軸58と、この入力軸58により偏心揺動回転
自在に支持される外歯歯車60と、ケーシング66に一
体的に設けられ、この外歯歯車60が内接噛合する内歯
歯車62と、この内歯歯車62に内接噛合しながら、自
転及び公転を行う前記外歯歯車60の、該自転成分のみ
を取り出して伝達する出力軸64と、を備えてる。
5に拡大して示されるように、モータ軸52A(図1に
おける第1軸2に対応する)、及び入力軸58(図1に
おける第2軸4に対応する)が対向して同軸的に配置さ
れており、モータ軸52Aと一体的に回転する第1伝達
部材68と、入力軸58と一体的に回転する第2伝達部
材70と、を備えている。
伝達部材68の外周面に転接する3つの遊星ローラ72
と、この遊星ローラ72が自身の内周面に転接すると共
に外部のケーシング74と係合して回転が規制されたリ
ングローラ76と、が配置されている。
0によって回転自在に支持されており、この結果、第2
伝達部材70が、遊星ローラ72の第1伝達部材68周
りの公転運動と一体となって回転するようになってい
る。
軸52Aを挿入可能な軸挿入孔68Aが形成されてお
り、このモータ軸52Aと第1伝達部材68とがキーに
よって回転方向に係合し、共に一体となって回転するよ
うになっている。又、第2伝達部材70には、入力軸5
8を挿入可能な軸挿入孔70Bが形成されており、スプ
ライン結合によって入力軸58と第2伝達部材70が一
体となって回転するようになっている。
及び第2伝達部材70の軸挿入孔70Bは、共に各伝達
部材68、70を貫通して形成されているが、本発明は
これに限定されるものではなく、完全に貫通していない
「穴」の場合も含むものである。
のピン70Aを、周方向に一定の間隔で備えており、こ
のピン70Aによって、遊星ローラ72をそれぞれ回転
自在に支持している。リングローラ76には、周方向に
一定の間隔でボルト孔76Aが形成されており、このボ
ルト孔76を貫通するボルト78によってケーシング7
4の突起部74Aに直接固定されている。
ラ72の軸方向の移動を規制するリング状の遊星ローラ
規制部材であり、一方(80B)はボルト78によって
リングローラ76の端面に同軸的に固定され、他方(8
0A)はケーシング74のくぼみに設けられている。
るケーシング74には、中心軸線L方向両端側におい
て、径方向外側に広がるフランジ部74B、74Cが一
体的に形成され、一方のフランジ部74Bがモータユニ
ット52のモータフランジ52Bに連結されると共に、
他方のフランジ部74Cが減速機ユニット54のケーシ
ング66に一体的に連結されている。
タ軸52Aによって第1伝達部材68が回転駆動され
る。この第1伝達部材68とリングローラ76の間に挿
入される遊星ローラ72は、リングローラ76と接触し
て自転させられながら、第1伝達部材68の周囲を公転
する。その結果、この遊星ローラ72を回転自在に保持
する第2伝達部材70は、前記遊星ローラ72の公転運
動のみを取り出し、この公転運動を入力軸58に伝達す
る。
は、モータ軸52Aの回転動力を入力軸58に伝達する
という軸継手としての基本機能を備えながらも、モータ
軸52Aの回転に対して入力軸58を一定の変速比でも
って相対回転させるという変速機としての機能も兼ね備
えている。
と入力軸58とが一体的に連結されるカップリング)に
よって両軸間が連結される場合と比較して、このカップ
リングユニット56に変速機能の一部を負担させること
ができるため、これに連結される減速機ユニット54を
コンパクトにすることが可能となる。一方で、このカッ
プリングユニット56は、減速機ユニット54とモータ
ユニット52との間の(従来存在していた)空スペース
を有効活用するだけであり、中心軸線L方向にギヤドモ
ータ50全体を長大化したり、径方向に大型化すること
はほとんどない。
リングユニット50は、複数の遊星ローラ72、リング
ローラ76及び第1伝達部材68との接触面の摩擦によ
って回転動力を伝達するものであり、且つ、遊星ローラ
72の自転と公転を利用した特有の伝達形態であるため
か、詳細には不明であるが、減速機ユニット54におけ
る外歯歯車60の揺動による振動や、モータユニット5
2の振動等を一般的な予測を大きく越えて大幅に吸収す
ることができることが確認されている。又、入力軸58
又はモータ軸52Aの一方に衝撃トルクが加わった場合
においても、各ローラの接触面の滑りにより吸収される
ため、他方の軸に伝達し得る衝撃の一部をカップリング
ユニット56によって緩和することができるので、減速
機ユニット54やモータユニット52の破壊を防止する
ことができる。
変速機能付の軸継手構造を適用した回転機械用の駆動装
置90について説明する。
と減速機ユニット94とを変速機能付の軸継手構造によ
って連結したものであり、この軸継手構造を達成するた
めにカップリングユニット96が間に介入されている。
施形態で示したカップリングユニット56とほぼ同様で
あるが、図7に示されるように、リングローラ176の
固定方法が異なっている。具体的には、リングローラ1
76の外周面には、径方向外側に向かって軸方向の係合
部98が凸設されている。一方、ケーシング174の内
周側には、前記係合部98と嵌合可能な凹部100がや
はり軸方向に形成されており、この凹部100と係合部
98が嵌合することでリングローラ176の回転が規制
されるようになっている。
異なったことに伴って、遊星ローラ172を周方向に案
内する遊星ローラ規制部材180A、180Bは、リン
グローラ176の両端面にボルト178及びナット17
8Aによって同軸的に固定されている(図6参照)。
の他の構成については、第1実施形態のカップリングユ
ニット56とほぼ同様であるため、同一部分又は類似の
部分にはこのカップリングユニット56と下2桁が同一
符号を付することで、構造・作用等の詳細な説明は省略
する。
材70とスプライン結合し、他端側にはハイポイドピニ
オン102Aが一体的に形成される入力軸102と、こ
のハイポイドピニオン102Aと噛合するハイポイドギ
ヤ104と、このハイポイドギヤ104と同軸的且つ一
体的に回転する第1ピニオン106と、この第1ピニオ
ン106と噛合する第1ギヤ108と、この第1ギヤ1
08と同軸的且つ一体的に回転する第2ピニオン110
と、この第2ピニオン110と噛合する出力軸ギヤ11
2と、この出力軸ギヤ112の中心を貫通して該出力軸
ギヤ112を支持するホロー型の出力軸114と、を備
えている。
カップリングユニット96を介して、所定の変速比(減
速比)でもって入力軸102に伝達される。入力軸10
2の回転動力は、減速機ユニット94における各ピニオ
ン及びギヤを介して、回転軸が直角となる出力軸114
に所定の減速比で伝達されることになる。
は、リングローラ76の固定方法がケーシングの凹部1
00とリングローラ76の係合部98とを嵌合させるシ
ンプルな構造であるので、従来用いている継ケーシング
に多少の改良を施すだけで、この継ケーシングを流用す
ることも可能になる。
は、カップリングユニットにおける変速機能付の軸継手
構造が、第1伝達部材を入力要素、第2伝達部材を出力
要素とした減速機能を達成するもののみを示したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、第2伝達部材側
を入力要素、第1伝達部材を出力要素とした増速機能と
しても適用することが可能である。
ニットのケーシングが両フランジ構造のものだけを示し
たが、本発明はこれに限定されず、例えば図8に示され
るギヤドモータ250のように、ケーシング274の両
端面がフランジ構造ではなく、(貫通していない)ボル
ト穴274Dが形成されている場合もある。なお、この
ギヤドモータ250におけるその他の構成については、
図3に示したギヤドモータ50とほぼ同様であるため、
同一又は類似の部分にはこのギヤドモータ50と下2桁
が同一符号を付することで、構造・作用等の詳細な説明
は省略する。
ユニットがモータユニットと減速機ユニットを連結する
場合のみを示したが、本発明はそれに限定されず、減速
機同士や減速機と相手側機械(回転動力を必要とする各
種装置)、モータと相手側機械等を連結するあらゆる状
況に適用することが可能である。更に、リングローラの
固定方法も上記実施形態に示したものに限定されるもの
ではなく、要は、回転軸と一体となって回転しない部材
(ケーシング以外のものも含む)と何らかの形で係合し
て回転が規制される状況であればよい。
る機能を維持・発揮しつつ、連結される2つの回転軸の
周囲の空スペースを利用して、更に変速機能を有するよ
うにした軸継手構造を得ることができる。
手構造を適用したギヤドモータの部分断面図
て示した断面図
手構造を適用した回転機械用の駆動装置の部分断面図
構造を適用したギヤドモータの他の例を示す部分断面図
図
動装置の部分断面図
Claims (1)
- 【請求項1】第1軸及び第2軸が対向して同軸的に配置
され、 前記第1軸の軸端近傍、及び第2軸の軸端近傍が挿入さ
れる軸挿入穴を内部に備えた部材により、前記第1軸と
第2軸との間で回転動力の伝達を行う軸継ぎ手構造にお
いて、 前記部材を第1軸側と第2側に分割することで、これら
を各軸と一体的に回転する第1伝達部材及び第2伝達部
材とし、 該第1伝達部材の周囲に、該第1伝達部材の外周面に転
接する複数の遊星ローラと、該複数の遊星ローラが自身
の内周面に転接すると共に外部の非回転部材と係合して
回転が規制されたリングローラと、を配置し、 前記第2伝達部材によって、前記複数の遊星ローラが回
転自在に保持されることで、該第2伝達部材が、該複数
の遊星ローラの前記第1伝達部材周りの公転運動と一体
となって回転し得る構成にしたことを特徴とする変速機
能付きの軸継ぎ手構造。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
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