JP2004316672A

JP2004316672A - 軸継手構造

Info

Publication number: JP2004316672A
Application number: JP2003107280A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Inoue; 和春井上
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】駆動軸側部材１及び従動軸側部材２の間での打音や摩耗の発生を有効に防止可能であると共に、耐久性に優れた軸継手構造を提供する。
【解決手段】円周方向へ互いに対向可能なトルク伝達面１１ａ，２１ａを有する係合凸部１１，２１が形成された駆動軸側部材１及び従動軸側部材２と、トルク伝達面１１ａ，２１ａ間に介在されるゴム状弾性材料からなるカップリング部材３とを備え、円周方向に互いに対向するトルク伝達面１１ａ，２１ａはその対向距離が外周側ほど大きくなるように互いに傾斜面をなし、カップリング部材３の各弾性片３１の両側面３１ａ，３１ａは、トルク伝達面１１ａ，２１ａと対応して互いに傾斜面をなす。従動軸側部材２には、係合凸部２１の外周を円周方向摺動自在に包囲する円弧状凸部２２が形成され、カップリング部材３は、トルク伝達面１１ａ，２１ａ間で円周方向に予圧縮される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動軸側部材と油圧ポンプの回転軸など、駆動軸側部材と従動軸側部材とを回転接続する軸継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電動モータの駆動軸側部材と油圧ポンプの回転軸等を接続する軸継手構造の典型的な従来技術としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この従来技術は、駆動軸側部材に形成した複数の係合凸部と従動軸側部材に形成した複数の係合凸部との円周方向対向面間に、ゴム製のカップリング部材を介在させ、このカップリング部材を介して駆動軸側から従動軸側へ駆動トルクを伝達するものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３３７０２１（第１図〜第３図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術によれば、駆動軸側部材の係合凸部から従動軸側部材の係合凸部へのトルク伝達部にゴムが介在しているので、モータの起動・停止時、正・逆回転切換時等の耳障りな打音の発生を防止することができ、駆動軸側部材と従動軸側部材とのある程度の芯ずれも吸収できる。しかし、回転に伴って、ゴム製のカップリング部材の比較的狭いトルク伝達面に、外周側ほど荷重が増大する偏荷重が作用することによって、ゴムの耐久性が早期に低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、駆動軸側部材及び従動軸側部材との間での打音や摩耗の発生を有効に防止可能であると共に、耐久性に優れた軸継手構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る軸継手構造は、円周方向へ互いに対向可能なトルク伝達面を有する係合凸部が形成された駆動軸側部材及び従動軸側部材と、前記トルク伝達面間に介在されるゴム状弾性材料からなるカップリング部材とを備え、円周方向に互いに対向する前記トルク伝達面はその対向距離が外周側ほど大きくなるように互いに傾斜面をなし、前記カップリング部材の円周方向両側面は、前記トルク伝達面と対応して互いに傾斜面をなすものである。
【０００７】
また請求項２の発明に係る軸継手構造は、請求項１に記載の構成において、駆動軸側部材及び従動軸側部材のうち一方に、他方の係合凸部の外周を円周方向摺動自在に包囲する円弧状凸部が形成されたものである。
【０００８】
請求項３の発明に係る軸継手構造は、請求項１に記載の構成において、カップリング部材が、駆動軸側部材における係合凸部のトルク伝達面と従動軸側部材における係合凸部のトルク伝達面との間で円周方向に予圧縮されるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る軸継手構造の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本形態による軸継手構造を示す分離斜視図、図２は、図１における駆動軸側部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は部分的な側面図であり、図３は、図１における従動軸側部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’位置で軸心を通る平面で切断した部分的な断面図であり、図４は、図１におけるカップリング部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は部分的な側面図であり、図５は図１におけるカップリング部材、駆動軸側部材及び従動軸側部材の接続状態を軸心と直交する平面で切断して示す説明図である。
【００１０】
これらの図において、参照符号１は駆動軸側部材、２は従動軸側部材で、このうち、駆動軸側部材１は、例えばモータの出力軸等の回転軸自体、あるいはこの回転軸の軸端に取り付けられた部材であり、従動軸側部材２は、例えば前記モータによって回転される油圧ポンプやあるいは減速機等の回転軸自体、あるいはこの回転軸の軸端に取り付けられた部材である。
【００１１】
駆動軸側部材１の軸端には、一対の係合凸部１１，１１が形成されている。この係合凸部１１，１１は、軸方向から見た形状が、図２（Ａ）に示されるような略扇形を呈するものであって、同（Ｂ）に示されるように、軸方向に所定の突出高さｈ_１１（例えば５ｍｍ程度）を有し、円周方向１８０度対称位置に形成されている。各係合凸部１１は、軸心方向へ山形をなす一対のトルク伝達面１１ａを有し、外周面１１ｂが、駆動軸側部材１の外径（例えば１８ｍｍ程度）よりも小径（例えば１６ｍｍ程度）の円弧面をなす。また、各係合凸部１１は、軸心を中心とする９０度の扇形領域よりも小さく形成されており、各係合凸部１１におけるトルク伝達面１１ａ，１１ａのなす角度θ_１１は、９０度よりも小さいもの（例えば８６度程度）となっている。
【００１２】
一方、従動軸側部材２の軸端には、一対の係合凸部２１，２１と、この係合凸部２１，２１の外周部間に従動軸側部材２の外周に沿って円筒の一部をなすように延びる一対の円弧状凸部２２，２２が形成されている。したがって、係合凸部２１，２１と、円弧状凸部２２，２２とで囲まれた部分は、軸方向から見た形状が略蝶羽形状をなす接続凹部２３となっている。
【００１３】
従動軸側部材２における係合凸部２１は、図３（Ａ）に示されるように、円周方向１８０度対称位置に形成され、それぞれ軸心方向へ山形をなす一対のトルク伝達面２１ａを有し、同（Ｂ）に示される突出高さｈ_２１は、駆動軸側部材１における係合凸部１１の突出高さｈ_１１より僅かに大きく、例えば５．５ｍｍ程度とする。各係合凸部２１は、軸心を中心とする９０度の扇形領域よりも小さく形成されており、各係合凸部２１におけるトルク伝達面２１ａ，２１ａのなす角度θ_２１は、９０度よりも僅かに小さいもの（例えば８６度程度）となっており、外周面が円弧状凸部２２の外周面と連続した円筒面をなしている。また、円弧状凸部２２の内周面２２ａは、駆動軸側部材１における係合凸部１１の外周面１１ｂと緩く嵌合可能な円筒面をなしている。
【００１４】
図１における参照符号３は、例えばＨｓ７０程度のＮＢＲ等のゴム状弾性材料で成形されたカップリング部材である。このカップリング部材３は、軸方向から見た形状が、図４（Ａ）に示されるように略十字形をなすものであって、すなわち径方向へ延びる４つの弾性片３１が９０度間隔で形成されており、図４（Ｂ）に示される軸方向肉厚ｔ_３は、駆動軸側部材１における係合凸部１１の突出高さｈ_１１と略同等（例えば５ｍｍ程度）となっている。また、カップリング部材３の外径、すなわち互いに１８０度位置にある弾性片３１，３１の先端間の長さＬは、従動軸側部材２における接続凹部２３の内径と略同等（例えば１６ｍｍ程度）となっている。
【００１５】
先に説明したように、駆動軸側部材１の係合凸部１１と、従動軸側部材２の係合凸部２１は、軸心を中心とする９０度の扇形領域よりも小さく、係合凸部１１におけるトルク伝達面１１ａ，１１ａのなす角度θ_１１及び係合凸部２１におけるトルク伝達面２１ａ，２１ａのなす角度θ_２１は９０度よりも小さいので、駆動軸側部材１の係合凸部１１を従動軸側部材２の接続凹部２３に挿入した状態では、係合凸部１１，２１の互いに対向するトルク伝達面１１ａ，２１ａ間に隙間を生じる。そして、カップリング部材３における各弾性片３１は、この隙間と対応する形状を有するものであり、詳しくは、各弾性片３１の両側面３１ａ，３１ａは、前記トルク伝達面１１ａ，２１ａと対応して互いに緩い傾斜角度θ_３１（例えば６度程度）をなしており、このため、各弾性片３１は先端へ向けて両側面３１ａ，３１ａ間の肉厚ｔ_３１が漸次増大している。
【００１６】
また、各弾性片３１の両側面３１ａ，３１ａ間の肉厚ｔ_３１は、図５に示されるように、カップリング部材３を駆動軸側部材１の係合凸部１１と従動軸側部材２の係合凸部２１間に介在させた時に、各弾性片３１がトルク伝達面１１ａ，２１ａ間で適当な予圧縮を与えられるように形成される。図示の例においては、トルク伝達面１１ａ，２１ａ間の隙間の平均値が２ｍｍ程度であるのに対し、各弾性片３１の肉厚ｔ_３１の平均値（径方向中間部分の肉厚）が２．１ｍｍ程度となっている。
【００１７】
以上のように構成された軸継手構造は、図１に示される状態から、駆動軸側部材１の係合凸部１１とカップリング部材３を、従動軸側部材２の接続凹部２３に挿入し、図５に示されるように、カップリング部材３の各弾性片３１を、係合凸部１１，２１のトルク伝達面１１ａ，２１ａ間に介在させることによって、駆動軸側部材１と従動軸側部材２が互いに回転接続された状態とするものである。
【００１８】
この接続状態では、カップリング部材３の各弾性片３１は、トルク伝達面１１ａ，２１ａ間で適当な予圧縮を受けているため、駆動軸側部材１と従動軸側部材２の間にガタつきが発生せず、これに起因する摩耗や打音の発生を、有効に防止することができる。また、モータの振動やギヤの噛合等に起因する駆動軸側部材１と従動軸側部材２との間での振動伝達は、カップリング部材３（弾性片３１）の弾性によって、有効に絶縁される。
【００１９】
ここで、カップリング部材３の各弾性片３１は、伝達トルクによる負荷を、その両側面３１ａ，３１ａの全面で受け、しかも、トルク伝達面１１ａ，２１ａ及びこれに密接する各弾性片３１は先端へ向けて両側面３１ａ，３１ａが、各弾性片３１の肉厚ｔ_３１を先端へ向けて漸次増大させるような互いの傾斜角度θ_３１をなしていることによって、伝達トルクによる圧縮歪が、均一に作用する。このため、局部的に負荷が集中して作用するようなことはなく、繰り返し負荷によるカップリング部材３の摩耗や材質劣化が有効に防止される。
【００２０】
また、駆動軸側部材１の係合凸部１１は、従動軸側部材２の接続凹部２３に挿入されているので、係合凸部１１の外周面１１ｂは、従動軸側部材２の円弧状凸部２２によって偏心が規制されるので、良好な接続状態が維持される。また、カップリング部材３における各弾性片３１の先端も、前記円弧状凸部２２によって拘束されているので、圧縮による各弾性片３１の径方向の逃げ変形が抑えられ、したがって、各弾性片３１の両側面３１ａ，３１ａとトルク伝達面１１ａ，２１ａとの摺動を生じにくく、かつ大きなトルク伝達力が得られる。図示の形態においては、弾性片３１の肉厚ｔ_３１方向の静的ばね定数は、３９０Ｎ／ｍｍであり、トルク伝達面１１ａ，２１ａ間で肉厚ｔ_３１方向への圧縮を受けた時の最大歪は１４％、これによる弾性片３１の応力は１．６ＭＰａで、０．５Ｎ・ｍまでの圧縮トルク入力に対する耐久性を実現できた。
【００２１】
なお、図示の形態においては、従動軸側部材２に円弧状凸部２２を形成したが、これとは逆に、駆動軸側部材１に円弧状凸部を形成しても良い。また、駆動軸側部材１の係合凸部１１及び従動軸側部材２の係合凸部２１をそれぞれ三個以上、円周方向等間隔で形成して、カップリング部材３の各弾性片３１を六方又は八方以上の放射状突出形状に形成しても良い。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１の発明に係る軸継手構造によれば、ゴム状弾性材料からなるカップリング部材によって、駆動軸側部材及び従動軸側部材との間での打音や摩耗の発生を有効に防止することができる。そして、カップリング部材は、その両側面の全面で伝達トルクによる負荷を受け、しかも、伝達トルクによる圧縮歪が均一に作用するため、局部的に負荷が集中して作用するようなことはなく、繰り返し負荷によるカップリング部材の摩耗や材質劣化が有効に防止される。
【００２３】
請求項２の発明に係る軸継手構造によれば、請求項１による効果に加え、係合凸部が円弧状凸部によって外周から拘束されるので、良好な接続状態が維持されると共に、伝達トルクによるカップリング部材の径方向の逃げ変形も円弧状凸部によって規制されるので、トルク伝達力を向上することができる。
【００２４】
請求項３の発明に係る軸継手構造によれば、請求項１による効果に加え、カップリング部材が円周方向に予圧縮されることによって、ガタつきを一層有効に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸継手構造の好ましい実施の形態を示す分離斜視図である。
【図２】図１における駆動軸側部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は部分的な側面図である。
【図３】図１における従動軸側部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ’位置で軸心を通る平面で切断した部分的な断面図である。
【図４】図１におけるカップリング部材を示すもので（Ａ）は軸方向から見た図、（Ｂ）は部分的な側面図である。
【図５】図１におけるカップリング部材、駆動軸側部材及び従動軸側部材の接続状態を軸心と直交する平面で切断して示す説明図である。
【符号の説明】
１駆動軸側部材
１１，２１係合凸部
１１ａ，２１ａトルク伝達面
２従動軸側部材
２２円弧状凸部
２３接続凹部
３カップリング部材
３１弾性片
３１ａ両側面

Claims

円周方向へ互いに対向可能なトルク伝達面（１１ａ，２１ａ）を有する係合凸部（１１，２１）が形成された駆動軸側部材（１）及び従動軸側部材（２）と、前記トルク伝達面（１１ａ，２１ａ）間に介在されるゴム状弾性材料からなるカップリング部材（３）とを備え、円周方向に互いに対向する前記トルク伝達面（１１ａ，２１ａ）はその対向距離が外周側ほど大きくなるように互いに傾斜面をなし、前記カップリング部材（３）の円周方向両側面（３１ａ，３１ａ）は、前記トルク伝達面（１１ａ，２１ａ）と対応して互いに傾斜面をなすことを特徴とする軸継手構造。
駆動軸側部材（１）及び従動軸側部材（２）のうち一方に、他方の係合凸部（２１）の外周を円周方向摺動自在に包囲する円弧状凸部（２２）が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の軸継手構造。
カップリング部材（３）が、駆動軸側部材（１）における係合凸部（１１）のトルク伝達面（１１ａ）と従動軸側部材（２）における係合凸部（２１）のトルク伝達面（２１ａ）との間で円周方向に予圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の軸継手構造。