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技術 軸継手並びにその固定方法及び製造方法

出願人 三木プーリ株式会社
発明者 冨岡進大貫勝弘
出願日 2007年9月14日 (13年11ヶ月経過) 出願番号 2007-239650
公開日 2009年4月2日 (12年5ヶ月経過) 公開番号 2009-068645
状態 特許登録済
技術分野 継手
主要キーワード 連結用ねじ 押しねじ 押圧部位 仮固定状態 取り付け対象 締結用ボルト 拡径量 ハンドプレス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年4月2日)のものです。
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図面 (10)

課題

軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手において、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止する。

解決手段

軸孔21の周囲の軸固定部25に設けた割り溝22の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブ2a,2bを備えた軸継手1において、当該ハブ2a,2bを、初期状態で軸固定部25における軸孔の内周面が軸の外周面に密接するように形成するとともに、軸を軸孔21に挿入可能なように、割り溝22を拡開する拡開手段31,32を備えた構成とする。

概要

背景

従来、この種の軸継手のハブを軸に取り付ける方法として、例えば、ハブの軸方向端部に直径方向割り溝を設け、ボルト締め付けにより軸をクランプして固定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

特開2005−273790号公報(第3図)

概要

軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手において、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止する。軸孔21の周囲の軸固定部25に設けた割り溝22の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブ2a,2bを備えた軸継手1において、当該ハブ2a,2bを、初期状態で軸固定部25における軸孔の内周面が軸の外周面に密接するように形成するとともに、軸を軸孔21に挿入可能なように、割り溝22を拡開する拡開手段31,32を備えた構成とする。

目的

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止可能とする軸継手並びにその固定方法及び製造方法を提供することを主目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手であって、前記ハブは、初期状態で前記軸固定部における軸孔の内周面が前記軸の外周面に密接するように形成され、前記軸を前記軸孔に挿入可能なように、前記割り溝を拡開する拡開手段を備えたことを特徴とする軸継手。

請求項2

前記ハブは、前記割り溝を締め付け縮小させるための締結部材螺合可能な締結用ねじ孔を有し、前記拡開手段は、前記割り溝に挿入されて前記締結用ねじ孔を間断させる間断部材と、当該間断部材の押圧により前記割り溝の側面を間接的に押圧する押圧部材とを有することを特徴とする請求項1に記載の軸継手。

請求項3

前記ハブは、対をなすハブとの連結のために、前記割り溝と重なるように軸方向に延在する連結用ねじ孔を有し、前記間断部材は、前記連結用ねじ孔に挿入されることで前記締結用ねじ孔を間断させることを特徴とする請求項3に記載の軸継手。

請求項4

前記間断部材は、前記連結用ねじ孔に適合する形状をなし、前記押圧部材に押圧される部位を切り欠いたD字状の断面を有することを特徴とする請求項4に記載の軸継手。

請求項5

前記割り溝が、前記軸孔を挟み込んで直径方向に連なるように設けられた2つの割り溝であることを特徴とする請求項1に記載の軸継手。

請求項6

請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の軸継手の固定方法であって、前記拡開手段により前記割り溝を拡開した状態で前記軸孔に前記軸を挿入する工程と、前記拡開手段による拡開を解除して前記軸を仮固定する工程とを有することを特徴とする軸継手の固定方法。

請求項7

軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手の製造方法であって、前記軸の外径以下の第1の直径を有する下孔と前記割り溝とが形成された前記ハブの中間製品に対し、前記割り溝を拡開した状態で、前記下孔の内周面を、前記軸の外径より大きな第2の直径に切削する工程を有し、前記割り溝の拡開は、前記第2の直径と前記軸の外径との差に基づき実施されることを特徴とする軸継手の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、2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並びにその固定方法及び製造方法に関する。

背景技術

0002

従来、この種の軸継手のハブを軸に取り付ける方法として、例えば、ハブの軸方向端部に直径方向割り溝を設け、ボルト締め付けにより軸をクランプして固定する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。

0003

特開2005−273790号公報(第3図)

発明が解決しようとする課題

0004

ところで、上記特許文献1に記載のようなクランプ方式での取り付けを実施する場合、軸をハブの軸孔人力にて容易に挿入可能なはめあいの寸法公差が適用されるので、固定前の軸孔と軸との間には幾分の隙間が生じるのが通常である。従って、ボルトを締め付けて軸をクランプした後に、その固定前の隙間分の軸心のずれが生じてしまう場合があった。この軸心のずれは、押しねじにより軸の外周面押圧して固定する方法等においても同様に生じ得るものであり、高精度の回転の妨げになるだけでなく、振動及び騒音の発生や、摩耗金属疲労による寿命低下を招き得る。特に、高速回転で使用する場合、そのような軸心のずれによる影響は顕著となる。

0005

本発明者らは、鋭意検討の結果、上述の軸心のずれが、はめ合い公差による初期の隙間とボルト等による締め付け力による部材の弾性変形とにより生じ、特に、はめ合い公差による初期の隙間がその主因であることを見出した。

0006

本発明は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止可能とする軸継手並びにその固定方法及び製造方法を提供することを主目的とする。

課題を解決するための手段

0007

上記課題を解決するためになされた第1の発明は、軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手であって、前記ハブは、初期状態で前記軸固定部における軸孔の内周面が前記軸の外周面に密接するように形成され、前記軸を前記軸孔に挿入可能なように、前記割り溝を拡開する拡開手段を備えた構成とする。

0008

これによると、割り溝の拡開により軸固定部における軸孔を拡径させて軸を挿入した後に当該拡開を解除することで、軸固定部における軸孔(その少なくとも一部)と軸とを密接させて初期(即ち、ボルト等による割り溝の締め付け前)の隙間を実質的に生じさせないようにすることができる。従って、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止することが可能となる。

0009

この場合、初期の隙間が生じないため、ボルト等により割り溝を締め付ける際の部材の弾性変形を抑えることができ、これに起因する軸心のずれを抑制することができるという利点もある。

0010

上記課題を解決するためになされた第2の発明は、前記ハブは、前記割り溝を締め付けて縮小させるための締結部材螺合可能な締結用ねじ孔を有し、前記拡開手段は、前記割り溝に挿入されて前記締結用ねじ孔を間断させる間断部材と、当該間断部材の押圧により前記割り溝の側面を間接的に押圧する押圧部材とを有する構成とすることができる。

0011

これによると、押圧部材のねじ孔に対する螺入(ねじ込み)の程度(即ち、割り溝の側面に対する押圧力)を調節することで、割り溝の拡開及びその解除を容易に行うことができる。また、締結用ねじ孔を利用することで、押圧部材を螺入させるねじ孔を新たに設ける必用がないという利点もある。

0012

上記課題を解決するためになされた第3の発明は、前記間断部材は、前記連結用ねじ孔に挿入されることで前記締結用ねじ孔を間断させる構成とすることができる。

0013

これによると、簡易な構成により間断部材を割り溝に挿入した状態で保持することが可能となり、締結用ねじ孔を容易に間断させることができる。

0014

上記課題を解決するためになされた第4の発明は、前記間断部材は、前記連結用ねじ孔に適合する形状をなし、前記押圧部材に押圧される部位を切り欠いたD字状の断面を有する構成とすることができる。

0015

これによると、間断部材が連結用ねじ孔に挿入された状態を安定的に保持可能となり、また、押圧部材の押圧部位を平面とすることで確実な押圧が可能となる。

0016

上記課題を解決するためになされた第5の発明は、前記割り溝が、前記軸孔を挟み込んで直径方向に連なるように設けられた2つの割り溝である構成とすることができる。

0017

これによると、軸に対する割り溝の締め付けを均一化することができるので、割り溝の締め付け力に起因する軸心のずれをより確実に抑制することが可能となる。

0018

上記課題を解決するためになされた第6の発明は、上記第1乃至第5の発明のいずれかに係る軸継手の固定方法であって、前記拡開手段により前記割り溝を拡開した状態で前記軸孔に前記軸を挿入する工程と、前記拡開手段による拡開を解除して前記軸を仮固定する工程とを有する構成とする。

0019

上記課題を解決するためになされた第7の発明は、軸孔の周囲の軸固定部に設けた割り溝の拡縮により、軸を着脱自在に固定する円筒状のハブを備えた軸継手の製造方法であって、前記軸の外径以下の第1の直径を有する下孔と前記割り溝とが形成された前記ハブの中間製品に対し、前記割り溝を拡開した状態で、前記下孔の内周面を、前記軸の外径より大きな第2の直径に切削する工程を有し、前記割り溝の拡開は、前記第2の直径と前記軸の外径との差に基づき実施される構成とする。

0020

これによると、簡易な方法により、初期状態で軸固定部における軸孔の内周面が軸の外周面に密接するようにハブを形成することが可能となる。従って、製造された軸継手は、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止することが可能となる。

発明の効果

0021

このように本発明によれば、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による初期の隙間の影響を排除して軸心のずれを防止できるという優れた効果を奏し、特に、高速回転で使用する場合や、高精度の回転を必要とする場合に好適である。

発明を実施するための最良の形態

0022

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

0023

図1は、本発明に係る軸継手の分解斜視図である。軸継手1は、一対のハブ2a,2bと、その間に積層した複数枚板ばね3とを備える。板ばね3は、例えば、耐食性を備えたステンレスばねを用いて形成され、長方形又は正方形四隅円弧状にした形状をなし、その中央部には軸を遊挿可能な開口を有する。

0024

一対のハブ2a,2bは、同一の構造を有しており、それらを連結するための連結ボルト11a,11bを、板ばね3に設けた貫通孔12を通して互いに相手側のハブの連結用ねじ孔13a,13bに螺合させることで連結される。これらのハブ2a,2bは、相対的に90°回転させた位置で連結される。各ハブ2a,2bと板ばね3との間には、板ばね3の曲げスペースを確保するためのカラー14が差し込まれている。各連結ボルト11a,11bの頭部は、ハブ2a,2bが連結された状態において、各ハブ2a,2bに設けられた貫通孔15a,15bにそれぞれ挿脱可能となる。以下では、主としてハブ2aに注目して説明を行うが、特に言及しない限りはハブ2bの場合も同様とする。

0025

ハブ2aは、ステンレスやアルミ合金等の金属材料を用いて、軸心に駆動軸または従動軸(図示せず)を装着するための軸孔21を有する筒状体として形成される。ハブ2aには、軸孔21を挟み込んで直径方向に連なるように設けられた2つの割り溝22と、周方向に沿って円弧状に延在する2つのスリット23とが設けられている。ハブ2aは、割り溝22の拡縮により、軸を着脱自在に固定することが可能である。割り溝22の深さ方向の先端部22aは、応力緩和を目的として円弧状に形成されている。

0026

また、ハブ2aには、割り溝22と直交する方向に延在する締結用ねじ孔24が設けられている。ハブ2aは、割り溝22を有する軸固定部25を、締結用ねじ孔24に螺入される締結部材(図4締結用ボルト43参照)の締め付けにより弾性変形させる(即ち、割り溝を縮小させる)ことで、軸孔21を縮径させて軸を固定する。端面に開口する挿入孔26は、連結用ねじ孔13aの下孔として形成されたものであり、割り溝22の一部と重なって軸方向に延在する。

0027

軸継手1は、割り溝22を拡開させるための拡開手段を備えている。本実施形態では、拡開手段は、挿入孔26(割り溝22)に挿入されて締結用ねじ孔24を間断させるピン部材(間断部材)31と、締結用ねじ孔24に螺入されてピン部材31を押圧することで割り溝22の一側面を間接的に押圧する押しねじ(押圧部材)32とから構成される。

0028

ピン部材31は、金属材料等により形成され、挿入孔26に適合する略円柱状をなし、押しねじ32に押圧される部位を切り欠いた略D字状の断面を有する。このピン部材31を挿入孔26に挿入することで、締結用ねじ孔24を容易に間断させることができる。また、ピン部材31を略D字状の断面とすることで、押しねじ32の押圧部位を平面として確実な押圧が可能となる。加えて、ピン部材31における押しねじ32の押圧部位に疵が生じた場合でも、ピン部材31締結用ねじ孔24から抜けなくなるというトラブルを回避できるといる利点もある。

0029

なお、締結用ねじ孔24を間断させる部材は、ピン部材31に限定されるものではなく、例えば、割り溝22に挿入可能な板状部材を用いてもよい。そのような板状部材は、割り溝22から径方向に引き抜くことができる(即ち、軸方向の引き抜きスペースが不要)という利点がある。

0030

また、上記のように押しねじ32を締結用ねじ孔24に螺入させる構成とすることで、新たにねじ孔を設ける必用もなく、簡易な構成により割り溝22の拡開及びその解除を実現することができるという利点がある。

0031

ハブ2aの軸孔21は、後述する製造方法により、軸が軸孔21に挿入された場合に、割り溝22の拡開が解除され且つ割り溝22を締め付けない状態(初期状態)で、軸固定部25における軸孔の内周面(その少なくとも一部)が軸の外周面に密接するように(即ち、軸孔と軸との間の隙間が実質的に生じないように)形成される。この場合、軸固定部25以外の部位(即ち、スリット23よりも板ばね3側にある部位)における軸孔と軸とは、すき間ばめ程度のはめ合いとすることができる。例えば、軸固定部25以外の部位における軸孔は、JIS(B0401)で規定されたH7の公差で加工した取り付け対象の軸に対して、H7の公差で加工したものとすることができる。このような構成により、割り溝22の拡開により軸固定部25における軸孔を拡径させて軸を挿入した後に当該拡開を解除することで、軸固定部25における軸孔(その少なくとも一部)と軸との初期(即ち、割り溝の締め付け前)の隙間を実質的に生じさせないようにすることができる。

0032

図2図4は、軸継手に軸を固定する一連の工程を示す図である。

0033

図2は、割り溝22を拡開した状態のハブ2aの軸孔21に軸41を挿入する工程を示している。軸継手1は、図1に示した状態からハブ2a,2bを連結して組み立てられる。このとき、図5の断面図に示すように、ピン部材31が挿入孔26に挿入され、押しねじ32が締結用ねじ孔24に螺入されてピン部材31の切欠き面31aを押圧した状態にある。この押圧により、軸固定部25が弾性変形して割り溝22が拡開される。このとき、軸孔21全体と軸41とはすき間ばめ程度のはめ合いとなっている。

0034

図3は、図2に示した割り溝22の拡開を解除して軸を仮固定する工程を示している。割り溝22の拡開の解除は、図5に示した状態から、押しねじ32を取り外してピン部材31に対する押圧を解除することにより行われる。その後、ピン部材31は挿入孔26から抜き出される。こうして拡開が解除されると、軸固定部25の復元力により軸孔が縮径され、軸固定部25における軸孔の少なくとも一部が、挿入された軸と41密接した状態(仮固定状態)となる。この密接の度合は、人の手で軸41を動かす(即ち、ハンマハンドプレス等を使用せずに軸41を動かす)のが難しい程度とすることが好ましい。

0035

図4は、図3に示した仮固定状態の軸41を締結用ボルト43によって固定する工程を示している。このとき、図6の断面図に示すように、締結用ボルト43が、押しねじ32を取り外した後の締結用ねじ孔24に螺入され、割り溝22の締め付けが行われる。これにより、軸孔21が縮径されて軸41がより強固に固定され、軸継手1に軸41を固定する一連の工程が完了する。この場合、初期(締結用ボルト43による割り溝22の締め付け前)の隙間が生じていないため、締結用ボルト43の締め付け力による部材の弾性変形が軸心のずれに及ぼす影響も抑制することができるという利点がある。

0036

ここで、ハブaに設けられた2つのスリット23は割り溝22を挟み込むように配置されているため、締結用ボルト43の締め付けを同時に行わない場合(片方ずつ行った場合)でも軸41の軸心のずれを非常に小さく抑えることができるという利点がある。即ち、このようなスリット23の構成では、締結用ボルト43で締め付けた際の割り溝22の変形が小さいので、一方の締結用ボルト43を締め付けた後の軸41の軸心のずれも小さくなる。続いて、他方の締結用ボルト43を締め付けることでその軸心のずれを解消する方向に軸41が戻されるので、最終的な軸心のずれは非常に小さくなる。この場合、初期の軸孔21と軸41との隙間が殆ど生じていないため、締結用ボルト43で締め付けた際の割り溝22の変形が小さいことは軸41の締め付けに悪影響を及ぼさない。

0037

次に、上記軸継手1の製造方法に関し、その主要部をなすハブの軸孔の切削工程の概要について説明する。

0038

図7は、ハブの軸孔の切削加工に用いる加工治具の斜視図であり、図8は、加工治具にハブを取り付ける様子を示す図であり、図9は、加工治具にハブが取り付けられた状態を示す図である。

0039

図7に示すように、加工治具51は、その端面から突出する凸状に設けられた2つの取付部52を有する。ハブ2a(厳密にはハブ2aの中間製品)を加工治具51に取り付ける場合、図8に示すように、取付ボルト53を加工治具51の取付穴54に通して、ハブ2aの連結用ねじ孔13aに螺合させることで、図9に示すように、ハブ2aの端面を取付部52の上面52aに密接させた状態で固定する。取付ボルト53の締め付けは開口55を介して行うことができる。この場合、取付ボルト53の胴部の外周面及び取付穴54の内周面を精度よく加工して、ハブ2aを加工治具51に精度良く固定する必要がある。ここで、ハブ2aの中間製品には、取り付け対象となる軸の外径以下の第1の直径を有する下孔21’が形成されている。

0040

ハブ2aの軸孔の切削工程では、図9に示したように、予め製作したハブ2aの中間製品を加工治具51に取り付け、割り溝22を図1に示した場合と同様に拡開した状態で、下孔21’の内周面を取り付け対象となる軸の外径より大きな第2の直径に切削加工する。この第2の直径の切削加工は、例えば、汎用CNC旋盤を用いて軸孔をH7の公差で仕上げ加工することで実施することができる。

0041

上記切削工程におけるハブ2aの割り溝22の拡開は、完成後のハブ2aの軸孔21に軸を挿入して割り溝の拡開を解除した場合に、軸固定部25における軸孔の内周面を軸の外周面に密接させる必要があることを考慮して実施する必要がある。従って、割り溝22の拡開は、下孔21’の拡径量が、上記第2の直径と軸の外径との差以上となるように実施する。例えば、上述のように、第2の直径の切削加工をH7の公差で実施した場合、その公差よりも大きく(例えば、公差の3倍程度に)下孔21’の拡径量を決定することができる。

0042

なお、割り溝22の拡開の程度は、割り溝22の幅を実測することで確認することができるが、予め拡開の程度に対応した押しねじの締め付けトルク調査しておくことで、締め付けトルクの設定のみで拡開の程度を容易に調節することが可能となる。

0043

本発明を特定の実施形態に基づいて詳細に説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、本発明に係る軸継手を構成するハブは、上述のような軸孔を挟み込んで直径方向に連なるように設けられた2つの割り溝の一方を省略して、C型クランプ方式とすることもできる。その場合、実施形態に示したものに比べて割り溝の締め付けの均一性に劣るが、構造が簡略化され、締め付け作業も容易となるという利点がある。

0044

本発明に係る軸継手並びにその固定方法及び製造方法は、ハブを軸に取り付ける際に、はめ合い公差による隙間の影響を排除して軸心のずれを防止可能とするので、2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並びにその固定方法及び製造方法として有用である。

図面の簡単な説明

0045

本発明に係る軸継手の分解斜視図
軸継手に軸を固定する工程を示す図
軸継手に軸を固定する工程を示す図
軸継手に軸を固定する工程を示す図
ハブの割り溝を拡開した状態を示す断面図
ハブの割り溝を締め付けて縮小した状態を示す断面図
ハブの軸孔の切削加工に用いる加工治具の斜視図
加工治具にハブを取り付ける様子を示す図
治具にハブが取り付けられた状態を示す図

符号の説明

0046

1軸継手
2a,2b ハブ
3板ばね
13a,13b連結用ねじ孔
21軸孔
21’下孔
22割り溝
24締結用ねじ孔
25 軸固定部25
31ピン部材(間断部材)
32押しねじ(押圧部材)
41 軸
43締結用ボルト(締結部材)
51 加工治具

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