JP2002206560A - 軸穴部材と軸との結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単且つ低コストな構造により、軸穴と軸の
フレッティングを長期に亘って防止できる構造を提供す
る。 【解決手段】 軸穴８Ａを有する鉄系の入力軸（軸穴部
材）８と、該入力軸８の軸穴８Ａ内に嵌合された鉄系の
モータ軸１０とが、キー溝８Ｋ、１０Ｋ及びキー３０に
よって構成される動力伝達部Ｔを介して結合されてい
る。軸穴８Ａの内周とモータ軸１０の外周との間には、
キー溝８Ｋ、１０Ｋの部分を除いて樹脂製（非鉄系）の
ブッシュ４０が介在される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】本発明は、減速機のホローシャフ
トやカップリングのように、軸穴を有する鉄系の軸穴部
材と、該軸穴の内周に微少な隙間を介して嵌合された鉄
系の軸とが、円周方向の一部に形成した動力伝達部を介
して動力伝達可能に結合された構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】減速機のホローシャフトやカップリング
のように、軸穴を有する部材（軸穴部材）に軸を動力伝
達可能に結合する場合、軸穴の内径よりも僅かに小さい
外径を有する軸を該軸穴内に挿入すると共に、軸穴の内
周と軸の外周にそれぞれ形成したキー溝に、キーを係合
させるという手法が広く採用されている。

【０００３】又、軸穴の内周に突出部を設けると共に、
軸の外周の一部をこの突出部に相当する形状にカット
し、該突出部とカット部との係合によって動力を伝達す
る構造も広く知られている。

【０００４】軸の一部をその断面がＤの文字となるよう
にカットし、軸穴の内周をその分突出させたいわゆるＤ
カット結合等もこれに該当する。

【０００５】この場合の突出部或いはカット部は、一般
には軸方向からの組み立て・分解ができるように軸方向
に連続した形状とされるが、例えば軸穴部材に半径方向
からねじ孔を穿設し、このねじ孔からボルトを螺入して
軸の外周のねじ部に係合させた構造とすることもある。

【０００６】これらの結合構造において共通しているの
は、軸穴部材と軸とが軸穴の内周に微少な隙間を残した
状態で、即ち「隙間嵌め」で嵌合しているということで
ある。「隙間嵌め」を利用した結合構造は、その組立て
及び分解が、特別な工具を用いることなく常温下で容易
に行うことができ、且つ動力の伝達も確実であるという
利点を有する。

【０００７】しかしながら、こうした利点がある一方
で、この隙間嵌めを利用した結合構造は、一般に軸穴部
材及び軸の素材として（強度上）鉄系の素材（鋼材）が
用いられることから、軸穴の内周と軸の外周との、微小
な隙間による「フレッティング」と称される微動摩耗が
発生し易いという問題がある。

【０００８】フレッティングが発生すると、軸穴や軸が
過大に摩耗したり、あるいは、軸穴に軸が固着してしま
って分解ができなくなる等の不具合が発生する。

【０００９】こうした問題を回避するための従来技術し
て、例えば： １）圧入、焼き嵌め等により、軸穴の内径よりも僅かに
大きな外径を有する軸を挿入し、軸穴と軸との間の隙間
をなくした結合； ２）くさび効果を利用した摩擦継手による結合； ３）２硫化モリブデン等の潤滑剤を接触面に塗布した結
合； ４）Ｆｅ−Ａｌ系、リン酸系等の特殊皮膜のコーティン
グや溶射等を接触面に施した結合（特開平１１−２１０
７５６等多数）；などが知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
１）の圧入、焼き嵌め等により、軸穴と軸との間の隙間
を無くす、という結合構造は、確かにフレッティングの
防止には相応の効果はあるものの、組立て・分解に多大
な工数を必要とし、また加熱したり、大荷重によって圧
入したりするのは、構造上不可能な場合も多い。

【００１１】前記２）のくさび効果を利用した摩擦継手
による結合構造は、軸穴部材と軸との正確な心出しが要
求され、高コストとなるのが避けられず、また大きなス
ペースを必要とする。

【００１２】前記３）の潤滑剤を接触面に塗布するとい
う結合構造は、運転初期においては確かにフレッティン
グの発生を防止する効果は期待できるものの、長期に亘
る効果の持続は期待できず、対策としては不十分な構造
と言わざるを得ない。更に、潤滑油の漏れ防止に特別な
構造が必要となることもある。

【００１３】前記４）の特殊皮膜のコーティングや溶射
等を接触面に施す結合構造は、多数の提案が為されてい
るが、何れも、前記３）と同様、運転によりどうしても
皮膜が剥離してくるため、効果を長期に亘って持続でき
ないという問題がある。また、特殊な加工となるため、
コスト高とならざるを得ない。

【００１４】このように、従来フレッティングを防止す
る結合構造として、種々の技術が提案されてはいるもの
の、それぞれに不具合、或いは課題を有しているという
のが実情である。

【００１５】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであって、構造が簡単で、低コストであ
り、また、動力伝達部を含めた組立て・分解が容易であ
り、且つフレッティング防止効果を長期にわたって持続
することのできる軸穴部材と軸との結合構造を提供する
ことをその課題としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、軸穴を有する
鉄系の軸穴部材と、該軸穴部材の軸穴内に微少な隙間を
介して嵌合された鉄系の軸とが、円周方向の一部に形成
した動力伝達部を介して動力伝達可能に結合された軸穴
部材と軸との結合構造において、前記軸穴の内周と前記
軸の外周との間において前記動力伝達部を除いた部分で
あって前記軸穴の内周と前記軸の外周との間の少なくと
も一部に、非鉄系の素材から成るブッシュを介在させた
ことにより、上記課題を解決したものである。

【００１７】「ブッシュ」という用語は、一般には、
「軸穴の内周面或いは軸の外周面に嵌め込む円筒部品」
という趣旨の用語として用いられる。しかしながら、本
発明における「ブッシュ」は、「軸穴の内周と軸の外周
との間に介在させることのできる部品であって、それ自
体単独で１つの部品として存在、流通し得るもの」と定
義する。

【００１８】従って、後述するように、樹脂、銅系合
金、あるいはアルミニウム系合金等の非鉄系の素材によ
って、それ自体始めから軸穴の内周、あるいは軸の外周
に介在されるべき形状に形成されたもののほか、シート
状に形成されたものであって、軸穴の内周或いは軸の外
周に巻き付けるようにして介在させるようにしたものも
含まれる。ただし、皮膜形成、コーティング、溶射、蒸
着などのように、それ自体単独で１つの部品として存
在、流通し得ないものは含まれない。

【００１９】ブッシュの具体的な素材としては、その弾
性係数が前記軸穴部材及び軸の弾性係数よりも小さな素
材が良好である。樹脂、銅系合金（真鍮を含む）、アル
ミニウム系合金等が考えられる。特に、樹脂は、低コス
トで且つ簡単に手配でき、しかも高寿命であることが確
認されている。又、滑り軸受の用途に用いられるシート
素材が市販されているが、これを適当な大きさに切断し
て巻き付けてもよいことが確認されている。

【００２０】介在させたブッシュは、軸穴の内周、軸の
外周のいずれの側に固着してもよく、又、段差などの適
宜の軸方向移動規制手段が存在する場合には、特に固着
しなくてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下図面に基づいて、本発明の実
施の形態の例を詳細に説明する。

【００２２】この実施形態では、図示せぬモータのモー
タ軸を減速機の入力軸と連結ためのカップリングの部分
に本発明を適用しいる。

【００２３】図１及び図２において、符号２は図示せぬ
モータが連結される継ケーシング、４は減速機Ｒの入力
側ケーシングである。この継ケーシング２と入力側ケー
シング４はボルト６によって連結されており、それぞれ
のケーシング２、４の円環部２Ａ、４Ａの内部にまで減
速機の入力軸（軸穴部材）８が延在されている。この延
在された部分、即ち、減速機Ｒの入力軸８の基端部分
に、該入力軸８とモータ軸１０（図２参照、図１では図
示略）とのカップリング部Ｃが形成されている（後
述）。

【００２４】減速機Ｒ自体は公知のものであり、本発明
とは直接関係しないので説明は簡単に止める。

【００２５】この減速機Ｒは、入力軸８の外周に該入力
軸８と一体回転するように設けられた偏心体１２と、該
偏心体１２の外周に軸受１４を介して取り付けられ、入
力軸１０に対して偏心回転可能とされた外歯歯車１６
と、該外歯歯車１６が内接噛合するケーシング兼用の内
歯歯車１８とを備える。外歯歯車１６の外周にはトロコ
イド歯形や円弧歯形等の外歯が設けられており、内歯歯
車１８の内周には外ピン１８Ａよりなる内歯が設けられ
ている。外歯歯車１６には内ピン孔１６Ａが複数個設け
られており、そこに、出力軸２２のフランジ部２２Ａか
ら突出された内ピン２４が遊嵌されている。これによ
り、外歯歯車１６の自転成分のみが、内ピン２４を介し
て出力軸２２に伝達されるようになっており、外歯歯車
１６、内歯歯車１８の歯数に応じた所定の減速が実現さ
れる。

【００２６】再び入力軸８のカップリング部Ｃの付近に
視点を戻す。図２、図３を併せて参照しながらこの部分
の構成を詳細に説明する。

【００２７】入力軸（軸穴部材）８は鉄系の素材で形成
され、その基端側（モータ側）が大径化されており、モ
ータ軸１０の外径よりもわずかに大きい内径の軸穴８Ａ
がモータ側から形成されている。軸穴８Ａにはキー溝８
Ｋが軸方向に形成されている。

【００２８】一方、モータ軸１０も鉄系の素材で形成さ
れ、このモータ軸１０にもキー溝１０Ｋが軸方向に形成
されている。両キー溝８Ｋ、１０Ｋにはキー３０が挿入
され、モータ軸１０のキー溝１０Ｋ、キー３０、入力軸
８のキー溝８Ｋの経路でモータ軸１０側の動力が入力軸
８側に伝達される。即ち、この実施形態ではモータ軸１
０のキー溝１０Ｋ、キー３０、入力軸８のキー溝８Ｋが
動力伝達部Ｔを構成していることになる。

【００２９】動力伝達部Ｔは円周方向の一部のみに形成
されており、残りの大部分は鉄系のモータ軸１０の外周
と鉄系の入力軸８の軸穴８Ａの内周とが「隙間嵌め」で
接触するような態様となっている。そのため、このまま
ではフレッティングが発生する恐れが生じることから、
この実施形態では、入力軸８の軸穴８Ａの内周とモータ
軸１０の外周との間に、図２、図３に示されるような樹
脂製（非鉄系）のブッシュ４０を介在させている。

【００３０】このブッシュ４０は、全体がほぼ円筒形状
に形成され、キー溝８Ｋ、１０Ｋに相当する部分が軸方
向にカットされている。ブッシュ４０の外周径Ｄｂは軸
穴８Ａの内周径ｄｈよりもわずかに大きく設定される
（Ｄｂ＞ｄｈ）。しかし樹脂の弾性を利用してその外周
径Ｄｂを若干小さくした状態で軸穴８Ａ内に挿入するこ
とができるため、軸穴８Ａのキー溝８Ｋとブッシュ４０
のカット部４０Ａの位相を一致させた状態で縮小を解く
ことにより、軸穴８Ａの内周に容易に挿入、固定でき
る。

【００３１】ブッシュ４０の半径方向の厚さＷは、該ブ
ッシュ４０の介在によるキー３０の強度低下を避けるた
め、モータ軸１０の外周径Ｄｍの１０％以下に抑えられ
ている。

【００３２】ブッシュ４０の内周径ｄｂはモータ軸の外
周径Ｄｍよりも若干大きな寸法（ｄｂ＞Ｄｍ）とされ、
容易に組立て・分解ができるようにしてある（隙間嵌
め）。

【００３３】ブッシュ４０の軸方向長さＬは、この実施
形態では軸穴８Ａの外周面の軸方向長さ（全長）Ｌｏに
一致させている（図１参照）。

【００３４】なお、図の符号５０、５２はボルト孔であ
り、ここから埋め込みタイプのボルト（図示略）を螺入
ことにより、キー３０の軸方向の移動及びブッシュ４０
の軸方向の移動を規制するために使用される。

【００３５】この実施形態は、このような構成を有して
いるため、モータ軸１０から入力軸８への動力の伝達
は、従来通り、モータ軸１０のキー溝１０Ｋ、キー３
０、入力軸８のキー溝８Ｋの経路で、全て鉄系の素材同
士間で行われる。そのため、強度的に特に問題が発生す
ることはない。

【００３６】一方、フレッティングが発生しやすい部分
には樹脂製のブッシュ４０が介在されているため、鉄系
の素材同士の接触が絶たれ、フレッティングが効果的に
防止される。これは樹脂の弾性係数が鉄系素材の弾性係
数よりも大幅に大きいことも関係していると解される。
フレッティングが防止されることから過大な微動摩耗が
発生したり、ブッシュ４０とモータ軸１０とが固着して
分解が困難となったりすることもない。

【００３７】ブッシュ４０の素材は、（この実施形態で
は）樹脂であるが、「単品部材」であり、従って、剥離
するというような状態が発生することがないため、長期
間運転してもフレッティング防止の効果は低減しない。

【００３８】又、ブッシュ４０の装着を樹脂の弾性を利
用して極めて容易に行うことができ、ブッシュ装着後の
モータ軸の挿入も（隙間嵌めにより）簡単に行うことが
できる。

【００３９】又、何よりも、樹脂製のブッシュ４０は極
めて安価に製造、或いは入手することができ、従来構造
の改変も微少で済むため、コストの上昇を殆ど伴うこと
なく実施することができる。

【００４０】なお、上記実施形態においては、ブッシュ
４０の素材として（主にコスト面や調達の容易性から）
樹脂を採用していたが、本発明におけるブッシュの素材
は、必ずしも樹脂である必要なく、要は鉄系の素材でな
ければよい。即ち、例えば真鍮等の銅系合金、あるいは
アルミニウム系合金のようなものであってもよい。

【００４１】更には、発明者の試験によれば、図３に想
像線で示すように、滑り軸受の用途のために市販されて
いるシート状の素材Ｓｈを適宜の大きさに切断し、これ
を軸側に巻き付けるようにして使用しても同様な効果が
得られることが確認されている。勿論、本発明に係る軸
穴と軸は、両者間で摺動（相対運動）することはない。
むしろ摺動しないからこそフレッティングが発生し易い
のであるが、そのフレッティングの防止のためにこの滑
り軸用のシート素材Ｓｈは極めて有効な効果をもたら
す。この滑り軸用のシート素材Ｓｈは、（市販されてい
るため）いつでも入手することができ、又、様々な軸径
や軸長に柔軟に対応することができるため、本発明を極
めて簡単に実施できるという点で有益な素材である。

【００４２】又、上記実施形態においては、ブッシュ４
０の軸方向長さＬｂを、軸穴８Ａの外周面の軸方向長さ
（全長）Ｌｏに一致させていたが、必ずしも軸穴の内周
と軸の外周との間の軸方向全面に亘らせる必要はなく、
一部のみに介在させるようにしてもよい。なお、軸方向
の一部のみに配置する場合には、ラジアル方向の微振動
が掛かりやすい部位（例えば端部Ｃ１の付近）に設置す
るようにする。

【００４３】又、円周方向についても、上記実施形態で
は動力伝達部Ｔを除いた全面にブッシュ４０を介在させ
るようにしていたが、一部のみに介在させるような構成
であってもよい。

【００４４】更に、上記実施形態においては、入力軸８
とモータ軸１０との動力伝達がキー溝８Ｋ、１０Ｋとキ
ー３０との係合によって実現されていたが、本発明にお
ける軸穴部材と軸との動力伝達構造はこの構成に限定さ
れるものではなく、例えば従来技術の欄で言及したよう
な、Ｄカット結合構造や半径方向からピン或いはボルト
を埋め込むような構造であってもよい。いずれも円周方
向の一部に形成した動力伝達部を介して動力伝達を行う
構造であり、これらの構造でもやはりフレッティングが
発生しやすいが、本発明を適用することにより該フレッ
ティングの発生を防止することができる。

【００４５】又、上記実施形態ではブッシュ４０の弾性
を利用して軸穴８Ａの内周面に該ブッシュ４０を圧着・
固定させるようにしていたが、ブッシュの固定方法も必
ずしもこの方法に限定されない。例えば、上述の構成に
接着を併用して容易に脱落しないようにしてもよいし、
段差部、あるいはストッパ等によってブッシュの軸方向
の移動が規制され得る場合には、敢えて固定する必要も
ない。更には、モータ軸の側に固定し、ブッシュが装着
された状態のモータ軸を軸穴内に挿入するような構成と
してもよい。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、軸穴の内周と軸の外周
との間に発生するフレッティングを、簡単且つ低コスト
な構造で防止することができ、しかも、そのフレッティ
ング防止効果を長期に亘って維持することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軸穴部材と軸との結合構造が適用
された減速機を示す縦断面図

【図２】図１の矢視II-II線に沿う拡大断面図

【図３】ブッシュの形状を示す斜視図

【符号の説明】

８…入力軸（軸穴部材） ８Ａ…軸穴 ８Ｋ…キー溝 １０…モータ軸 １０Ａ…キー溝 ３０…キー ４０…ブッシュ Ｃ…カップリング部 Ｔ…動力伝達部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸穴を有する鉄系の軸穴部材と、該軸穴部
   材の軸穴内に微少な隙間を介して嵌合された鉄系の軸と
   が、円周方向の一部に形成した動力伝達部を介して動力
   伝達可能に結合された軸穴部材と軸との結合構造におい
   て、 前記軸穴の内周と前記軸の外周との間において前記動力
   伝達部を除いた部分であって前記軸穴の内周と前記軸の
   外周との間の少なくとも一部に、非鉄系の素材から成る
   ブッシュを介在させたことを特徴とする軸穴部材と軸と
   の結合構造。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ブッシュを、前記軸穴の内周と前記軸の外周との間
   においてその軸方向の一部のみに介在させたことを特徴
   とする軸穴部材と軸との結合構造。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記ブッシュとして、その弾性係数が前記軸穴部材及び
   軸の弾性係数よりも小さな素材が採用されていることを
   特徴とする軸穴部材と軸との結合構造。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記ブッシュとして、樹脂、銅系合金、アルミニウム系
   合金の何れかが採用されていることを特徴とする軸穴部
   材と軸との結合構造。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記ブッシュとして、滑り軸受の用途に用いられるシー
   ト素材が選択されていることを特徴とする軸穴部材と軸
   との結合構造。