TW201723338A

TW201723338A - 軸聯結器

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Publication number: TW201723338A
Application number: TW105129603A
Authority: TW
Inventors: 城越教夫; 山田敬
Original assignee: 和諧驅動系統股份有限公司; 鍋屋百泰股份有限公司
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-07-01
Also published as: KR20180064512A; US20180355898A1; EP3385556A4; WO2017094171A1; JP6594444B2; CN108291582A; JPWO2017094171A1; EP3385556A1

Abstract

在開槽式的剛性聯結器(1)中，在周方向被切開的軸緊固部(16)之第1軸孔(5)的內徑尺寸，被製作成與軸(6)相同。藉由「具備緊固螺栓(3)之按壓機構(4)的壓擴力」將第1軸孔(5)壓擴，將軸(6)從第1軸孔(5)插入至軸插入孔(18)為止。解除壓擴力，藉由按壓機構(4)的緊固力將第1軸孔(5)壓窄，而將軸(6)緊固固定。當藉由緊固螺栓(3)將軸(6)鎖緊固定的軸緊固部(16)時，可以防止或者抑制在軸(6)產生偏心的情形。

Description

軸聯結器

本發明關於：同軸地連結2支軸的場合等所使用之開槽式(slotted type)的軸聯結器。更詳細地說，是可利用緊固螺栓等，將抑制偏心之連結對象的軸，鎖緊固定於軸聯結器之具有開槽(槽縫)的軸緊固部的軸聯結器。

開槽式的軸聯結器，將連結對象之其中一方的軸插入具有開槽(槽縫)之圓筒狀的軸緊固部，並在該狀態下，藉由緊固螺栓鎖緊(緊固)軸緊固部，而同軸地將軸緊固於該軸緊固部。

在專利文獻1中揭示：在剛性型的軸聯結器中，可防止或抑制在已緊固的軸產生傾斜的構造。該文獻所揭示之剛性型的軸聯結器，在可供緊固對象的軸插入的軸孔中，鄰接於軸方向之軸孔部分的內徑尺寸，略大於軸緊固部的軸孔部分。如此一來，在已藉由緊固螺栓鎖緊(緊固)軸緊固部時，緩和軸孔內周面對軸之接觸面壓的不均衡，可抑制軸的傾斜而鎖緊固定於軸緊固部。

另外，就開槽式的軸聯結器而言，已知有如同專利文獻2及專利文獻3所記載之可撓型(flexible type)的軸聯結器。專利文獻2所記載之可撓型的軸聯結器，形成以下的構造：「鎖緊固定有連結對象之其中一側的軸」之具有開槽的第1連結構件、及「鎖緊固定有連結對象之另一方的軸」之具有開槽的第2連結構件，是透過彈性體連結成同軸。專利文獻3所記載之可撓型的軸聯結器，形成以下的構造：「鎖緊固定有連結對象之其中一側的軸」之具有開槽的第1連結構件、及「鎖緊固定有連結對象之另一方的軸」之具有開槽的第2連結構件，是透過第3金屬體而連結成同軸。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]：國際公開第2014/027383號

[專利文獻2]：日本特開2008-241029號公報

[專利文獻3]：日本特開2001-295851號公報

一般而言，在軸聯結器中，為了使連結對象的軸，可插入「形成於具有開槽之圓筒狀的軸緊固部」的軸孔，軸孔內徑尺寸是稍大於軸外徑尺寸。因此，在已將軸插入軸孔的狀態下，於軸孔的內周面與軸外周面之間產生間隙。倘若軸緊固部由緊固螺栓所緊固(鎖緊)，軸將相對於軸孔而朝其中一側偏移(offset)，恐有「軸在偏心的狀態下被固定於軸緊固部」的疑慮。

有鑑於上述的問題點，本發明的課題是提供一種：可抑制偏心誤差地連結「連結對象的軸」的軸聯結器。

此外，本發明的課題是提供一種：可抑制偏心及偏角誤差(angle of misalignment)地連結「連結對象的軸」的軸聯結器。

為了解決上述的問題，本發明的軸聯結器，其特徵為：具有：筒狀的聯結器本體；和第1槽縫，在從前述聯結器本體之其中一側的第1端面朝軸線方向之特定距離的位置，在前述軸線方向上於特定的角度範圍將前述聯結器本體切開；和軸緊固部，由前述聯結器本體的前述第1端面到前述第1槽縫之間的部分所規定；和第2槽縫，在周方向上將前述軸緊固部切開；和緊固用軸孔，由前述軸緊固部的內周面所規定，在前述第1端面形成開口；及按壓機構，可產生使前述軸緊固部朝向「隔著前述第 2槽縫形成對峙之前述軸緊固部的第1、第2周方向端面彼此分離的方向及接近的方向」變形的壓擴力及緊固力，在前述軸緊固部變形前的狀態下，前述緊固用軸孔具備：可對緊固對象的軸形成緊配合(close fit)狀態或者過渡配合(transition fit)狀態的內徑尺寸，在作用前述按壓機構之特定的前述壓擴力的壓擴狀態下，前述緊固用軸孔具備：在與前述軸之間形成有間隙的內徑尺寸。

本發明的軸聯結器，其緊固用軸孔被製作成：與連結對象的軸相同的尺寸(變形前的狀態)。當將連結對象的軸插入緊固用軸孔時，為了可將軸插入緊固用軸孔，由按壓機構對軸緊固部施加壓擴力而將該軸緊固部壓擴(壓擴狀態)。在將軸插入經壓擴的緊固用軸孔之後，解除按壓機構的壓擴力。

一旦解除按壓機構的壓擴力，軸孔將藉由軸緊固部的彈性復原力而恢復原本的大小(尺寸)。如此一來，在相對於緊固用軸孔無實質間隙的狀態下，形成軸被安裝於緊固用軸孔的狀態。根據該狀態，一旦藉由按壓機構對軸緊固部施加緊固力而將該軸緊固部壓窄，在不會產生起因於「緊固用軸孔與軸之間的間隙」的軸偏心狀態下，將形成軸被鎖緊固定於軸緊固部的鎖緊固定狀態。

實際上，藉由將與軸的配合公差製作成「過渡配合」，在壓擴力已解除時呈現：與軸之間存有「空隙」或者「干涉(interference)」的狀態，因此能縮小軸與孔的尺寸差。如此一來，可抑制起因於軸與孔間之間隙的軸的偏心誤差。

在本發明中，倘若將前述軸緊固部之前述第1周方向端面側的端部作為第1周方向端部，將前述第2周方向端面側的端部作為第2周方向端部，前述按壓機構具有譬如：形成於前述第1周方向端部的螺栓插通孔；和形成於前述第2周方向端部的螺栓螺紋孔；及被配置成通過前述螺栓插通孔而鎖入前述螺栓螺紋孔的狀態，卡合於前述第1周方向端部，不會在朝前述第2周方向端部接近或分離的方向上移動的緊固螺栓。

在該場合中，前述緊固螺栓，在前述變形前的狀態下，位在以特定量鎖入前述螺栓螺紋孔的第1位置。在前述壓擴狀態下，形成：相對於前述第1位置，朝向從前述螺栓螺紋孔拔出的方向轉動特定量的第2位置。由於緊固螺栓卡合於第1周方向端部，故一旦將緊固螺栓朝向「從第2周方向端部拔出的方向」轉動，將以「緊固螺栓從第2周方向端部拔出的量」，將第1周方向端部壓向「從第2周方向端部分離的方向」。其結果，第2槽縫被擴開，緊固用軸孔被擴開而形成稍大於軸。

一旦將緊固螺栓朝向「朝第2周方向端部鎖入的方向」轉動，而形成「較前述第1位置更進一步鎖入第2周方向端部」的第3位置，將以「緊固螺栓被鎖入第2周方向端部的量」，把第1周方向端部朝「接近第2周方向端部的方向」壓入。據此，第2槽縫變窄，緊固用軸孔被壓窄，插入緊固用軸孔的軸，形成能以充分的緊固力鎖緊固定的狀態。

在此，為了不會在朝前述第2周方向端部接近或分離的方向上移動而使緊固螺栓卡合於第1周方向端部，可以採用以下的構造，亦即，前述按壓機構，具備固定於前述第1周方向端部的螺栓卡合銷，前述緊固螺栓，具備從前述第2周方向端部的相反側卡合於前述第1周方向端部的螺栓頭部，前述螺栓卡合銷，從前述第2周方向端部的相反側卡合於前述螺栓頭部。

根據該構造，只需安裝螺栓卡合銷，便能藉由緊固螺栓，實現可將軸緊固部朝向壓擴方向、及壓窄方向按壓的按壓機構。

在該場合中期待：在前述第1周方向端部形成有朝其外周面露出的凹部，在前述凹部的端面開口形成有前述螺栓插通孔，前述螺栓卡合銷，從前述聯結器本體的前述第1端面沿著前述軸線的方向，被打入(敲入)前述第1周方向端部，前述螺栓卡合銷的銷腳部，朝前述凹部內突出，從前述第2周方向端部的相反側，卡合於前述螺栓卡合銷的前述螺栓頭部。在將螺栓卡合銷，譬如相對於聯結器本體，敲入「從其外周面朝向緊固用軸孔內周面的方向」並固定的場合中，有時必須縮小緊固用軸孔的內徑。根據本發明，不須縮小緊固用軸孔的內徑，能簡單地將螺栓卡合銷固定於聯結器本體。

接著，在本發明的軸聯結器中，除了上述的構造，鄰接於前述聯結器本體之前述軸緊固部的鄰接筒部分，具備同軸地連接於前述緊固用軸孔的軸插入孔，前述軸插入孔，是可供「被插入前述緊固用軸孔之軸的前端部分」插入的孔，且最好具備較該軸的外徑尺寸更大的內徑尺寸。

當藉由緊固螺栓使軸緊固部朝向壓窄方向變形時，連接於該軸緊固部之鄰接筒部分的軸插入孔的內周面部分，將軸的外周面朝半徑方向推壓，恐有令軸產生傾斜的疑慮。在本發明中，由於可供連結對象之軸的前端部分插入的軸插入孔，稍微大於該軸，因此能抑制軸在傾斜的狀態下被緊固。據此，可以在不會產生偏心、偏角的狀態下，將軸鎖緊固定於軸緊固部。

接著，在採用軸聯結器將2支軸連結成同軸的場合中，本發明的軸聯結器，除了上述的構造，前述聯結器本體具備：從前述第1端面之相反側的第2端面起朝前述軸線方向之特定長度的軸連結用筒部分，由前述軸連結用圓筒部分的圓形內周面，限制在前述第2端面形成開口的第2軸孔。

在這種構造的軸聯結器中，是藉由壓入固定於該第2軸孔之類的方法，將其中一側的軸連結成同軸。另外一側的軸，如以上所述，可抑制偏心、傾斜並且精確地鎖緊固定於相反側的軸緊固部。

1‧‧‧剛性聯結器

1a‧‧‧軸線

2‧‧‧聯結器本體

2a‧‧‧端面

2b‧‧‧端面

3‧‧‧緊固螺栓

3a‧‧‧螺栓頭部

3b‧‧‧螺栓軸線

4‧‧‧按壓機構

5‧‧‧第1軸孔(緊固用軸孔)

6‧‧‧軸

7‧‧‧第2軸孔

8‧‧‧軸

11‧‧‧圓筒部

12‧‧‧圓筒部

13‧‧‧圓筒部

14‧‧‧第1槽縫

15‧‧‧第2槽縫

16‧‧‧軸緊固部

16a‧‧‧圓形內周面

17‧‧‧鄰接圓筒部分

18‧‧‧軸插入孔

18a‧‧‧圓形內周面

19‧‧‧圓形連通孔

20‧‧‧段差面

21‧‧‧第1周方向端部

21a‧‧‧第1周方向端面

22‧‧‧第2周方向端部

22a‧‧‧第2周方向端面

23‧‧‧螺栓插通孔

24‧‧‧螺栓螺紋孔

25‧‧‧凹部

25a‧‧‧端面

26‧‧‧螺栓卡合銷

26a‧‧‧銷腳部

d(5)‧‧‧內徑尺寸

d(6)‧‧‧外徑尺寸

d(18)‧‧‧內徑尺寸

第1圖：是顯示將2支軸連結於「採用了本發明之剛性型(rigid type)的軸聯結器」之狀態的立體圖。

第2圖：是顯示將第1圖的軸聯結器，在包含其軸線的平面予以切斷之狀態的立體圖。

第3圖：是顯示第2圖之軸聯結器的孔內周面的放大部分剖面圖。

第4圖：是顯示第1圖之軸聯結器的軸緊固部之按壓機構的局部立體圖、及顯示軸緊固部的橫剖面圖。

以下，參考圖面說明採用了本發明之軸聯結器的實施形態。

第1圖是顯示採用了本發明之剛性型的軸聯結器(以下稱為剛性聯結器(rigid coupling))的立體圖，第2圖是在包含其軸線的平面予以切斷之狀態的立體圖，第3圖是顯示剛性聯結器之孔內周面的放大部分剖面圖。

參考上述的圖面進行說明，剛性聯結器1具有：圓筒狀的聯結器本體2、及具備緊固螺栓3的按壓機構4。將連結對象之其中一側的軸6，插入在聯結器本體 2之軸線1a方向的其中一側端面2a形成開口的第1軸孔5(緊固用軸孔)，並藉由緊固螺栓3在同軸狀態下鎖緊固定於聯結器本體2。將連結對象之另一側的軸8，譬如以同軸的狀態，壓入固定於「在聯結器本體2之軸線1a方向的另一側端面2b形成開口的第2軸孔7」。藉此，形成「兩側的軸6、8透過剛性聯結器1而連結成同軸的狀態」。

聯結器本體2，從其中一側的端面2a朝向另一側的端面2b，同軸地形成有：大(直)徑的圓筒部11、較圓筒部11更小徑的圓筒部12、及較圓筒部12更小徑的圓筒部13。在大徑的圓筒部11，於軸線1a方向上從端面2a起特定距離的位置形成有：在略180度的角度範圍朝圓周方向延伸之一定寬度的第1槽縫14。圓筒部11，其形成有第1槽縫14的部分在軸線1a的方向上，被第1槽縫14所切開。

此外，在圓筒部11形成有：從端面2a朝軸線1a的方向延伸之一定寬度的第2槽縫15。第2槽縫15連接於第1槽縫14，且延伸至超過該第1槽縫14的位置為止。藉由第2槽縫15，從圓筒部11的端面2a到第1槽縫14為止的部分，在圓周方向上被切開。形成有該第2槽縫15的部分，是作為「藉由緊固螺栓3將軸6鎖緊固定的軸緊固部16」而發揮作用。

在聯結器本體2的端面2a形成開口的第1軸孔5，如第2圖、第3圖所示，是由「圓筒部11之軸緊固部16的圓形內周面16a」所規定的孔部分。在鄰接於「圓筒部11之軸緊固部16」的圓筒部分17、以及到圓筒部12的中途位置為止，形成圓形的軸插入孔18。軸插入孔18同軸地連接於第1軸孔5。連結對象之其中一側的軸6，從端面2a側通過第1軸孔5插入至軸插入孔18的中途位置為止。

相對於此，在另一側的端面2b形成開口的第2軸孔7，是較第1軸孔5更小徑的圓形軸孔，延伸至圓筒部13之軸線1a方向的中途位置為止。該第2軸孔7與軸插入孔18形成同軸，且透過較前述兩者更小徑的圓形連通孔19彼此連接。

在此，可供軸6插入的第1軸孔5，如第3圖所示，被製作成：其內徑尺寸d(5)形成與軸6的外徑尺寸d(6)相同的尺寸。換言之，是加工成：使第1軸孔5對軸6的配合公差(Fit tolerance)，成為過渡配合。相對於此，軸插入孔18的內徑尺寸d(18)被設定成：在與軸6之間必定形成有間隙的大小(尺寸)。換言之，是加工成：使插入軸孔對軸6的配合公差，成為正值。因此，在軸緊固部16的圓形內周面16a、與連接於圓形內周面16a之軸插入孔18的圓形內周面18a之間，具有圓弧形狀的段差面20。

接著，第4圖(a)是顯示剛性聯結器1的軸緊固部16之按壓機構4的局部立體圖，第4圖(b)是顯示其橫剖面圖。

按壓機構4，是令「藉由第2槽縫15在周方向上切開的軸緊固部16」朝向壓擴方向及壓窄方向變形的機構。軸緊固部16被第2槽縫15所切開，且第1周方向端面21a及第2周方向端面22a，隔著該第2槽縫15形成對峙。按壓機構4，可藉由具有六角孔的緊固螺栓3，使軸緊固部16朝向第1、第2周方向端面21a、22a分離的方向及接近的方向變形。

倘若將軸緊固部16之第1周方向端面21a側的端部作為第1周方向端部21，將第2周方向端面22a側的端部作為第2周方向端部22，按壓機構4便具備：形成於第1周方向端部21的螺栓插通孔23、及形成於第2周方向端部22的螺栓螺紋孔24。在第1周方向端部21形成有朝外周面露出的凹部25，在該凹部25的端面25a開口形成螺栓插通孔23。螺栓插通孔23、螺栓螺紋孔24，在直交於第2槽縫15的方向(直交於軸緊固部16之半徑方向的方向)上形成同軸。緊固螺栓3被配置成：通過螺栓插通孔23而鎖入螺栓螺紋孔24的狀態。

在此，緊固螺栓3卡合於第1周方向端部21，而不會在朝第2周方向端部22接近或分離的方向上移動。亦即，緊固螺栓3的螺栓頭部3a，抵接於「螺栓插通孔23形成開口之凹部25的端面25a」。此外，按壓機構4，具備固定於第1周方向端部21的螺栓卡合銷26。螺栓卡合銷26，從聯結器本體2的端面2a被打入(敲入) 沿著軸線1a的方向，其銷腳部26a朝凹部25內突出。銷腳部26a，從第2周方向端部22的相反側卡合於螺栓頭部3a。具體地說，銷腳部26a，為了不對「可插入螺栓頭部3a之六角孔的螺栓緊固用工具」造成妨礙，是在相對於螺栓頭部3a的中心形成偏置(offset)的位置，卡合於螺栓頭部3a。

說明：形成同軸地將軸6連結於「剛性聯結器1之緊固用的第1軸孔5」的步驟。在初期狀態下，緊固螺栓3是位在以特定量鎖入螺栓螺紋孔24的第1位置。在該狀態下，軸緊固部16保持原本的形狀，其第1軸孔5的內徑尺寸d(5)，相對於連結對象之軸6的外徑尺寸d(6)，是成為過渡配合的尺寸。

在該狀態(變形前的狀態)中，將緊固螺栓3朝向「從螺栓螺紋孔24拔出的方向」轉動特定量。緊固螺栓3的螺栓頭部3a，在螺栓軸線3b的方向中，被挾持於「第1周方向端部21之凹部25的端面25a」與「固定於該第1周方向端部21的螺栓卡合銷26」之間。將緊固螺栓3朝向拔出的方向轉動特定量而移動至第2位置。如此一來，藉由已朝「從第2周方向端部22側拔出的方向」移動的緊固螺栓3，將第1周方向端部21壓向「從第2周方向端部22分離的方向」。其結果，第2槽縫15的槽縫開度擴開，第1軸孔5被擴開而形成稍大於軸6(壓擴狀態)。如此一來，可將軸6插入第1軸孔5。軸6從第1軸孔5插入至軸插入孔18的中途位置為止。

在此之後，將緊固螺栓3朝鎖入螺栓螺紋孔24的方向轉動，使其移動至較初期的第1位置更位於第2周方向端部22側的第3位置為止。以「將緊固螺栓3鎖入第2周方向端部22的量」，將第1周方向端部21壓入「接近第2周方向端部22的方向」。據此，第2槽縫15變窄，第1軸孔5被壓窄，插入該第1軸孔5的軸6，形成將軸6鎖緊固定的鎖緊固定狀態。

如此一來，第1軸孔5，相對於軸6被設定成「配合公差成為過渡配合」，強制地將該第1軸孔5壓擴並插入軸6，然後將第1軸孔5更進一步按壓成較原本的狀態更窄。據此，與「將軸插入餘隙配合(clearance fit)狀態的軸孔並將軸孔鎖緊」的場合不同，由於緊固(鎖緊)時在軸孔與軸之間未形成間隙，因此可不偏心將軸鎖緊固定。

此外，較第1軸孔5更內側的軸插入孔18的內徑尺寸d(18)，是形成稍大於軸6。因此，在緊固(鎖緊)軸緊固部16時，不會有以下的情形：由連接於該軸緊固部16之軸插入孔18的內周面部分，將軸6朝半徑方向按壓而產生傾斜。據此，可以在沒有傾斜的狀態下將軸鎖緊固定。

(其他的實施形態)

上述的實施形態，是將本發明應用於剛性聯結器時的例子。本發明同樣也能應用於可撓型的軸聯結器。舉例來說，也能應用於專利文獻2(日本特開2008-241029號公報)的第8圖、第9圖；和專利文獻3(日本特開2001-295851號公報)的第3圖所記載的軸聯結器。

舉例來說，這樣的軸聯結器具備：具有開槽之筒狀的第1連結構件，該開槽具備「可供連結對象之其中一側的軸鎖緊固定的軸孔」；和具有開槽的第2連結構件，該開槽具備「可供連結對象之另一方的軸鎖緊固定的軸孔」；及將前述第1、第2連結構件同軸地連結而形成一體化的彈性體或者第3金屬體。彈性體，譬如是由經過氧化加硫的氫化腈橡膠(peroxide vulcanized hydrogenated nitrile rubber)、經硫磺加硫(sulfur vulcanized)的氫化腈橡膠、丁基橡膠(butyl rubber)、腈橡膠、丙烯橡膠(propylene rubber)、氟橡膠等所形成的成形體，譬如藉由嵌入成形(insert molding)，使第1、第2連結構件隔著彈性構件形成一體化。第3金屬體，譬如是將A2017和A7075之類的鋁；SUS303、SUS304之類的不鏽鋼；S45C之類的鐵等作為材料所加工的金屬體，利用譬如螺絲緊固(鎖緊)將第1、第2連結構件隔著第3金屬體形成一體化。

在該場合中，前述實施形態之筒狀的聯結器本體，譬如是由「可供其中一側的軸鎖緊固定的第1連結構件」、「可供另一側的軸鎖緊固定的第2連結構件」、「將前述第1、第2連結構件予以連結的彈性構件或者第3金屬體」所構成。接著，第1連結構件，譬如形成具備以下構造的部分即可。

亦即，第1連結構件具有：第1槽縫，在從其中一側的第1端面朝向軸線方向之特定距離的位置，於軸線的方向上以特定的角度範圍將該第1連結構件切開；和軸緊固部，是由從第1連結構件的第1端面到第1槽縫之間的部分所規定；和第2槽縫，在周方向上將軸緊固部切開；緊固用軸孔，由軸緊固部的內周面所規定，並在第1端面形成開口；及按壓機構，可產生令軸緊固部朝向「隔著第2槽縫形成對峙之軸緊固部的第1、第2周方向端面彼此分離的方向、及接近的方向」變形的壓擴力及緊固力，在軸緊固部變形前的狀態下，緊固用軸孔具備：相對於緊固對象的軸，可形成緊配合狀態或者過渡配合狀態的內徑尺寸，在作用「按壓機構之特定壓擴力」的壓擴狀態下，緊固用軸孔具備：與軸之間可形成間隙的內徑尺寸。