JP2003214455A - フレキシブルカップリング - Google Patents
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Abstract
入力時の吸振性及び緩衝性とトルク伝達力との二段特性
を確保し、かつ低コストで提供する。 【解決手段】 円周方向交互に配置された複数の駆動側
接続子10A及び従動側接続子10Bと、これら各接続
子10A,10Bにスキマばめ状態に外挿された駆動側
ボビン11A及び従動側ボビン11Bと、円周方向に隣
り合う駆動側ボビン11Aと従動側ボビン11Bに跨が
ってループ状に巻き掛けられ円周方向交互に配置された
第一及び第二連結帯20,30と、各ボビン11A,1
1B及び第一、第二連結帯20,30を埋設して成形さ
れた環状弾性体40とを備え、ボビン11A,11Bが
合成樹脂材料で成形されている。また、各接続子10
A,10Bとボビン11A,11Bとの嵌合隙間に潤滑
剤が封入されている。
Description
動側回転軸との軸端間を弾性的に連結して回転トルクを
伝達すると共に両軸間で軸方向振動や撓みを吸収するフ
レキシブルカップリングであって、特に、駆動側回転軸
側に取り付けられるボビンと従動側回転軸側に取り付け
られるボビンが、ループ状の連結帯を介して連結された
構造を備えるものに関する。
グ100の典型的な従来技術をその軸心と直交する平面
で切断して示す断面図、図8は、図7におけるVIII−VI
II断面図である。すなわち図7及び図8に示されるフレ
キシブルカップリング100は、複数かつ同数の駆動側
接続子101及び従動側接続子102が円周方向交互に
配置され、円周方向に隣り合う駆動側接続子101と従
動側接続子102とを、その外周にそれぞれ装着した駆
動側ボビン103と従動側ボビン104に跨ってループ
状に巻き掛けた適当な引張弾性を有するポリエステル等
のコードを多層状に巻いた第一及び第二連結帯105,
106によって連結し、前記ボビン103,104及び
連結帯105,106をゴム等からなる環状弾性体10
7に埋設一体化したものである。
は、それぞれ鋼製のスリーブ108と、その外周面に軸
方向所定間隔をもって圧入固定された一対の鋼製のカラ
ー109とからなる。カラー109,109は、それぞ
れ軸方向両側に環状の鍔部を有する断面略コ字形にプレ
ス成形されたものである。
のスリーブ108の外周面におけるカラー109,10
9の間の部分と、従動側ボビン104のスリーブ108
の外周面におけるカラー109,109の間の部分に巻
き掛けられており、その円周方向隣の第二連結帯106
は、駆動側ボビン103のカラー109,109と、従
動側ボビン104のカラー109,109にそれぞれ巻
き掛けられている。すなわち、互いに円周方向等間隔で
交互に配置された各駆動側接続子101と各従動側接続
子102は、一束の第一連結帯106と二束の第二連結
帯105,105によって、円周方向交互に連結されて
いる。
駆動側ボビン103の内周の駆動側接続子101が駆動
側回転軸の軸端のヨークに円周方向等間隔で配置された
ボルト・ナット(図示省略)を介して取り付けられる一
方、従動側ボビン104の内周の従動側接続子102が
従動側回転軸の軸端のヨークに円周方向等間隔で配置さ
れたボルト・ナット(図示省略)を介して取り付けられ
る。そしてこれによって、駆動側回転軸の回転トルクを
従動側回転軸へ伝達すると共に、第一及び第二連結帯1
05,106と環状弾性体107の変形特性によって、
駆動側回転軸と従動側回転軸の軸心の方向が異なる接続
状態(こじり状態)での回転伝達や、両回転軸の軸方向
相対変位を許容すると共に、両回転軸間での伝達振動を
吸収するものである。
カップリング100においては、第一及び第二連結帯1
05,106は、ボビン103,104間で環状弾性体
107における内周側及び外周側を互いに平行に延びて
いるため、伝達トルクの入力によって、円周方向に隣り
合う駆動側ボビン103と従動側ボビン104間に円周
方向への相対的な捩り変位を生じると、これに伴って第
一連結帯105又は第二連結帯106は、環状弾性体1
07内における内周側を延びる部分(以下、内周側部分
という)105b,106bに比較して、外周側を延び
る部分(以下、外周側部分という)105a,106a
の方が相対的に大きく引き伸ばされて張力差を生じる。
る第一及び第二連結帯105,106は、鋼製のボビン
103,104(スリーブ108及びカラー109)に
対して滑りにくいため、内周側部分という105b,1
06bと外周側部分105a,106aの張力差は解消
されにくく、したがって駆動側ボビン103と従動側ボ
ビン104間の捩り変位が増大するほど前記張力差も増
大することになる。しかもこの状態では、第一連結帯1
05又は第二連結帯106における外周側部分105
a,106aに捩りトルクが偏って作用することになる
ので、これによる外周側部分105a,106aの引張
応力及び歪が大きくなり、このため捩れ角が更に増大
し、その結果、第一及び第二連結帯105,106が早
期に疲労破損するおそれがあった。
100においては、第一及び第二連結帯105,106
に適当な初期弛みを与えておけば、トルクの入力時に、
駆動側ボビン103と従動側ボビン104の間で第一連
結帯105又は第二連結帯106の弛みが解消されるま
では、捩り剛性が小さく維持されるので優れた吸振効果
を発揮し、第一連結帯105又は第二連結帯106が直
線状に引き伸ばされた時点で捩り剛性が高くなって、大
きなトルク伝達力を発現するといった、二段特性を発揮
する。ところが、第一及び第二連結帯105,106と
駆動側ボビン103及び従動側ボビン104との滑りが
生じにくいと、第一及び第二連結帯105,106にお
ける外周側部分105a,106a及び内周側部分10
5b,106bの初期弛みが不均一になり、安定した二
段特性の確保が困難であった。
ビン104は、鋼管を引き抜き加工して両端面の内周部
を切削により面取りしたスリーブ108の外周面に、鋼
板をプレス成形したカラー109を圧入することによっ
て製作される。スリーブ108の面取りは、駆動側接続
子101又は従動側接続子102の外周にスリーブ10
8を圧入しやすくするために形成されるものである。し
かし、このようにして製作されたボビン103,104
は、スリーブ108の製作の際に、鋼管の引き抜き加工
及びその両端面内周部の切削による面取り加工が必要で
あり、軸方向両端に鍔部を有するカラー109を製作す
るための加工工程も煩雑であるため、製造コストが高く
なってしまう問題がある。
れたもので、その技術的課題は、連結帯の早期破損を防
止して疲労耐久性を向上させると共に、トルク入力初期
の吸振性及び緩衝性とトルク伝達力との二段特性を確保
し、かつ低コストで提供できるようにすることにある。
効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る
フレキシブルカップリングは、円周方向交互に配置され
た複数の駆動側接続子及び従動側接続子と、これら各接
続子に抜け止め状態に外挿されたボビンと、前記駆動側
接続子の外周のボビンと円周方向に隣り合う従動側接続
子の外周のボビンに跨がってループ状に巻き掛けられ円
周方向交互に配置された第一及び第二連結帯と、前記各
ボビン及び第一、第二連結帯を埋設して成形され円周方
向に連続した環状弾性体とを備え、前記ボビンが合成樹
脂材料からなる構成とすることによって、前記第一及び
第二連結帯との摩擦係数を低くしたものである。
カップリングは、請求項1に記載の構成において、ボビ
ンが各接続子にスキマばめされた構成とすることによっ
て、各接続子に対してボビンを回転可能としたものであ
る。
カップリングは、請求項2に記載の構成において、駆動
側接続子又は従動側接続子とボビンとの間に潤滑剤が介
在された構成とすることによって、各接続子に対してボ
ビンを一層容易に回転可能としたものである。
ト等における駆動側回転軸と従動側回転軸とを本発明に
よるフレキシブルカップリングを介して結合した状態
を、軸心を通る平面で切断して示す断面図、図2は、本
発明のフレキシブルカップリングをその軸心と直交する
平面で切断して示す断面図、図3は、図2におけるIII
−III線で切断して示す断面図、図4は、図3の一部を
拡大して示す断面図である。なお、以下の説明において
「円周方向」とは、当該フレキシブルカップリングの軸
心を中心とする円周の方向のことである。
転軸、2は従動側回転軸、3は駆動側回転軸1と従動側
回転軸2の互いのセンタリングを保持するためのセンタ
リングブッシュである。駆動側回転軸1と従動側回転軸
2の互いに対向する軸端間は、本発明によるフレキシブ
ルカップリング4を介して連結されている。
されるように、円周方向120°間隔で3個配置された
円筒状の駆動側接続子10Aと、この駆動側接続子10
A,10Aの間の各中間位置すなわち駆動側接続子10
Aとは60°異なる位相、かつ円周方向120°間隔で
3個配置された円筒状の従動側接続子10Bとを備え
る。これら駆動側接続子10A及び従動側接続子10B
は、図1及び図3に示されるように、それぞれの軸心が
当該フレキシブルカップリング4の軸心と平行になるよ
うに配置されている。
れ駆動側ボビン11A及びこれを抜け止めするための一
対のカラー12Aが外挿され、同様に、各従動側接続子
10Bの外周には、それぞれ従動側ボビン11B及びこ
れを抜け止めするための一対のカラー12Bが外挿され
ている。図1に示されるように、駆動側接続子10A
は、それぞれに挿通されたボルト13A及びこれに螺合
されるナット14Aによって、駆動側回転軸1の軸端の
ヨーク1aに円周方向120°間隔で取り付けられ、従
動側接続子10Bは、それぞれに挿通されたボルト13
B及びこれに螺合されるナット14Bによって、従動側
回転軸2の軸端のヨーク2aに円周方向120°間隔で
取り付けられる。
従動側ボビン11Bは、第一及び第二連結帯20,30
を介して交互に連結されている。そして、これら各ボビ
ン11A,11B及び各連結帯20,30は、ゴムなど
のエラストマ材料によって成形された環状弾性体40に
埋設されている。すなわち、環状弾性体40は、各ボビ
ン11A,11Bを各連結帯20,30を介して連結し
た状態で金型内にセットし、この金型内に成形用エラス
トマ材料を充填して加硫することにより成形されたもの
である。
は同一のものであって、炭素鋼の鋼管等を切り出して製
作されている。また、駆動側ボビン11Aと従動側ボビ
ン11Bも同一のものであって、合成樹脂、好ましくは
ナイロンN66で成形されたものである。このため、樹
脂成形用の金型を用いて、低コストで製作することがで
きる。
Bは、図3に最も明確に示されるように、軸方向所定間
隔で4つの鍔部111〜114を有する形状に形成され
ている。内側の鍔部112,113の間は、第一連結帯
20が巻き掛けられる第一巻装部11aとなっており、
内側鍔部112と外側鍔部111の間、及び他方の内側
鍔部113と外側鍔部114の間は、それぞれ第二連結
帯30が巻き掛けられる第二巻装部11bとなってお
り、第一巻装部11aは、第二巻装部11bよりも幅広
に形成されている。
て、SPCC等の鋼鈑からなり、円筒部121及び鍔部
122からなる断面略L字形をなしている。このような
形状のカラー12A,12Bは、先に説明した図8に示
される従来のフレキシブルカップリング100のカラー
109のように軸方向両側に鍔部を有するものと異な
り、打ち抜きプレス等によって、容易に製作することが
でき、鋼管の引き抜き加工及び両端内周の面取り加工に
よるスリーブ108の製作も不要となるので、このこと
も製造コストの低減に大きく寄与する。
2A,12Bにおける円筒部121は、駆動側ボビン1
1A又は従動側ボビン11Bにおける第二巻装部11
b,11bの内周側にあって、駆動側接続子10A又は
従動側接続子10Bの外周面に適当な締め代をもって圧
入嵌着されている。
Bは、それぞれ駆動側接続子10A及び従動側接続子1
0Bの外周面に対してスキマばめされており、カラー1
2A,12Bに対してもスキマばめの状態となってお
り、その嵌合隙間Gには潤滑油(グリースなど)が封入
されている。
方向交互に配置されている。詳しくは、第一連結帯20
は、120°の位相間隔で円周方向3箇所に各一束づつ
配置され、従動側ボビン11Bにおける第一巻装部11
aと、この従動側ボビン11Bと円周方向に隣り合う駆
動側ボビン11Aの第一巻装部11aとに跨がって、ル
ープ状に巻き掛けられている。第二連結帯30は、第一
連結帯20と60°異なる位相上で各二束づつ円周方向
3箇所に配置され、それぞれ、駆動側ボビン11Aにお
ける一対の第二巻装部11bと、この駆動側ボビン11
Aと円周方向に隣り合う従動側ボビン11Bにおける一
対の第二巻装部11bとに跨って、ループ状に巻き掛け
られている。すなわち、各駆動側ボビン11Aと各従動
側ボビン11Bは、互いに60°の位相間隔で円周方向
交互に配置され、一束の第一連結帯20と、二束の第二
連結帯30,30とによって、円周方向交互に連結され
ている。
ポリエステル等の所要の引張弾性を有する高分子材料か
らなるコードを、多層状に巻回したものである。具体的
な例としては、第一連結帯20は、PETからなる30
00dのコードを例えば200巻き程度とし、その軸方
向両側の第二連結帯30は、同じくPETからなる30
00dのコードを各144巻き程度とする。
料によって、各駆動側ボビン11Aと各従動側ボビン1
1Bの周囲及びその間を延びる第一及び第二連結帯2
0,30の周囲を包み込むように成形されており、各駆
動側ボビン11Aと各従動側ボビン11Bの中間に位置
して、軸方向一側に開口した穴部41が形成されてい
る。この穴部41は、当該フレキシブルカップリング4
への捩り入力に伴う駆動側ボビン11Aと従動側ボビン
11Bの相対変位によって、その間の環状弾性体40に
圧縮による亀裂が生じるのを防止するためのものであ
る。
は、先に説明した図1に示されるように、駆動側回転軸
1と従動側回転軸2との間に介在され、駆動側回転軸1
の回転トルクを第一及び第二連結帯20,30を介して
従動側回転軸2へ伝達すると共に、第一及び第二連結帯
20,30と環状弾性体40の変形特性によって、駆動
側回転軸1と従動側回転軸2の軸心の方向が異なるこじ
り状態での回転伝達や、両回転軸1,2の軸方向相対変
位を許容すると共に、前記両回転軸1,2間での伝達振
動を吸収するものである。
によって、駆動側ボビン11Aと従動側ボビン11Bと
の間隔が、例えば第一連結帯20に引張を与える方向へ
相対的に変化した場合、各第一連結帯20のうち、環状
弾性体40内の相対的に外周側に偏在する部分(以下、
外周側部分という)21の張力が、内周側に偏在する部
分(以下、内周側部分という)22の張力よりも大きく
なると、その張力差によって、各ボビン11A,11B
が駆動側接続子10A又は従動側接続子10Bの外周面
に対して、前記張力差を解消する方向へ回転し、又は、
第一連結帯20との間で、前記張力差を解消する方向へ
の滑りを生じる。これは、各ボビン11A,11Bが合
成樹脂材料からなるため第一連結帯20との摩擦係数が
低く、またスキマばめによって接続子10A,10B及
びカラー12A,12Bと低摩擦で回転可能な状態にあ
るからである。
側部分22と外周側部分21は、互いに略同等の引張応
力を受けることになり、外周側部分21に引張応力が集
中することがなく、これによる引張強度の低下が防止さ
れる。
との間隔が、例えば第二連結帯30に引張を与える方向
へ相対的に変化した場合も同様であり、その内周側部分
32と外周側部分31に作用する引張応力は、駆動側接
続子10A及び従動側接続子10Bに対する駆動側ボビ
ン11A及び従動側ボビン11Bの回転、又は駆動側ボ
ビン11A及び従動側ボビン11Bに対する第二連結帯
30の滑りによって互いに略同等となるので、外周側部
分31への引張応力の集中による引張強度の低下が防止
される。
に潤滑油を封入した場合は、トルク入力時における第一
連結帯20及び第二連結帯30の外周側部分21,31
と内周側部分22,32の張力差解消が、駆動側ボビン
11A及び従動側ボビン11Bの回転によって行われ、
駆動側ボビン11A及び従動側ボビン11Bが潤滑され
ているため、摩耗を生じない。
11Bの回転又は第一及び第二連結帯20,30との滑
りによって、第一及び第二連結帯20,30における外
周側部分21,31と内周側部分22,32の初期弛み
が均一になるため、この初期弛みによる吸振・緩衝効果
と、初期弛みが解消された状態での大きなトルク伝達力
といった、良好な二段特性を発揮することができる。
4と、図7及び図8に示される従来構造のフレキシブル
カップリング100の捩りばね特性を比較して示すもの
である。この線図に示されるように、本形態のフレキシ
ブルカップリング4によれば、低ばね定数の吸振・緩衝
領域が従来よりも顕著になり、優れた二段特性を奏す
る。また、本形態のフレキシブルカップリング4は、例
えば初期弛みが解消された状態での静的ばね定数が、捩
り方向に対して1000N・m/deg程度となってお
り、こじり方向に対して22N・m/deg程度、軸方
向に対して260N・m/deg程度となっている。
ブルカップリング4と、図7及び図8に示される従来構
造のフレキシブルカップリング100の疲労耐久試験を
行った結果を示すものである。この疲労耐久試験は、一
定の繰り返し負荷トルクを加振周波数1Hzで与え、1
06回の加振を行った。
験においては、従来の技術によるものは加振回数が多く
なるにしたがって捩れ角が漸増して行き、2×105回
を超えると捩れ角の増加率が徐々に大きくなって、加振
回数が3.8×105回程度で疲労破壊に至った。これ
に対し、本発明のものは、捩れ角の増大はみられず、加
振回数が106回に達して試験終了時点でも破壊には至
らなかった。
プリングによれば、駆動側接続子及び従動側接続子に外
挿されたボビンが合成樹脂材料からなるものであるた
め、伝達トルクの入力によって、円周方向に隣り合う駆
動側ボビンと従動側ボビン間が円周方向へ相対変位した
時に、連結帯の互いに平行な内周側部分と外周側部分の
間に生じる張力差が、ボビンとの滑りによって解消さ
れ、したがって連結帯の外周側部分に捩りトルクが偏っ
て作用するのを防止して、耐久性を高めることができ
る。また、安定した初期弛みを設定しやすくなるので、
初期トルク入力時の優れた吸振・緩衝効果と、初期弛み
が解消された後のばね定数上昇による優れたトルク伝達
力を与えることができる。また、ボビンが合成樹脂材料
からなるため、製造コストを低減して安価に提供するこ
とができる。
リングによれば、請求項1に記載の構成において、ボビ
ンが各接続子にスキマばめされたものであるため、連結
帯の内周側部分と外周側部分の張力差が、接続子に対す
るボビンの回転によって確実に解消され、請求項1によ
る効果を一層確実に得ることができる。
リングによれば、請求項2に記載の構成において、駆動
側接続子又は従動側接続子とボビンとの間に潤滑剤が介
在されたものであるため、接続子に対するボビンの回転
によって確実に解消され、しかもボビンの摩耗を防止す
ることができる。
転軸1と従動側回転軸2とを本発明によるフレキシブル
カップリング4を介して結合した状態を、軸心を通る平
面で切断して示す断面図である。
ましい実施の形態を、その軸心と直交する平面で切断し
て示す断面図である。
である。
従来構造のフレキシブルカップリング100の捩りばね
特性を比較して示す特性線図である。
従来構造のフレキシブルカップリング100の疲労耐久
試験を行った結果を示す説明図である。
00をその軸心と直交する平面で切断して示す断面図で
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 円周方向交互に配置された複数の駆動側
接続子(10A)及び従動側接続子(10B)と、これ
ら各接続子(10A,10B)に抜け止め状態に外挿さ
れたボビン(11A,11B)と、前記駆動側接続子
(10A)の外周のボビン(11A)と円周方向に隣り
合う従動側接続子(10B)の外周のボビン(11B)
に跨がってループ状に巻き掛けられ円周方向交互に配置
された第一及び第二連結帯(20,30)と、前記各ボ
ビン(11A,11B)及び第一、第二連結帯(20,
30)を埋設して成形され円周方向に連続した環状弾性
体(40)とを備え、前記ボビン(11A,11B)が
合成樹脂材料からなることを特徴とするフレキシブルカ
ップリング。 - 【請求項2】 ボビン(11A,11B)が各接続子
(10A,10B)にスキマばめされたことを特徴とす
る請求項1に記載のフレキシブルカップリング。 - 【請求項3】 駆動側接続子(10A)又は従動側接続
子(10B)とボビン(11A,11B)との間に潤滑
剤が介在されたことを特徴とする請求項2に記載のフレ
キシブルカップリング。
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