JP2005083443A - オルダムカップリング - Google Patents

Abstract

【課題】 軸方向寸法を小さくすることができ、且つ、加工を容易にすることが可能なオルダムカップリングを提供することにある。
【解決手段】 駆動軸側に連結されプレス成形される金属製の第１ハブと、従動軸側に連結されプレス成形される金属製の第２ハブと、上記第１ハブと第２ハブとの間に介在される中間プレートと、上記第１ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第１開口部と、上記第１ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第１開口部に係合する第１凸部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第２開口部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第２開口部に係合する第２凸部と、を具備したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、電動アクチュエータにおいて、電動モータ側の駆動軸と負荷機器側の従動軸とを連結して回転トルクを伝達するために使用されるオルダムカップリングに係り、特に、軸方向の寸法を小さくすることができ、且つ、加工を容易にすることができるように工夫したものに関する。

一般に、オルダムカップリングは駆動軸側に固定される第一のハブと、従動軸側に固定される第二のハブと、前記第一および第二のハブの間に介在される中間ディスクとにより構成されている。そのような構成をなすオルダムカップリングの一例を図５に示す。

図５はオルダムカップリングを分解して示す分解斜視図であり、まず、図示しない電動モータの駆動軸２０１側に連結・固定される第１ハブ２０３がある。一方、負荷機器側に連結された従動軸２０５側に連結・固定された第２ハブ２０７がある。又、上記第１ハブ２０３と第２ハブ２０７との間には中間ディスク２０９が介在している。

上記第１ハブ２０３の中間ディスク２０９側の先端面には第１凸部２１１が軸方向に向って突出・配置されている。又、中間ディスク２０９の上記第１ハブ２０３側の面には、上記第１凸部２１１が係合する第１凹部２１３が形成されている。

一方、上記第２ハブ２０７の中間ディスク２０９側の先端面には第２凸部２１５が軸方向に向って突出・配置されている。この第２凸部２１５は上記第１凸部２１１の延長方向に対して直交する方向に延長されている。又、上記中間ディスク２０９の上記第２ハブ２０７側の面には、上記第２凸部２１５が係合する第２凹部２１７が形成されている。

上記第１ハブ２０３の第１凸部２１１を中間ディスク２０９の第１凹部２１３に係合させ、第２ハブ２０７の第２凸部２１５を中間ディスク２０９の第２凹部２１７に係合させるようにして、第１ハブ２０３と中間ディスク２０９と第2ハブ２０７を連結する。その状態で駆動軸２０１を回転させると、オルダムカップリングの構成部材、すなわち、第１ハブ２０３と中間ディスク２０９と第2ハブ２０７が回転し、それによって、従動軸２０５が回転してトルクが伝達されることになる。

尚、同種のカップリングの構成を開示したものとして、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３がある。

特開平２−２１０２９号公報 特開平５−９９２４２号公報 実開平１−１４６０１５号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、従来のオルダムカップリングの構成では、軸方向に対する寸法が大きくなってしまい、その結果、そのようなオルダムカップリングを使用した各種機器、例えば、電動アクチュエータの軸方向寸法もこれを短縮できないという問題があった。これは、第１ハブ２０３の第１凸部２１１と中間ディスク２０９の第１凹部２１３の係合、第２ハブ２０７の第２凸部２１５と中間ディスク２０９の第２凹部２１７の係合が、何れも軸方向に沿った凹凸係合構造になっていることに起因する。
又、別の問題として高い加工精度が要求されるために加工が面倒であるという問題があった。高い加工精度が要求されるのは、まず、第１ハブ２０３と第２ハブ２０７と中間ディスク２０９を回転方向に対して隙間がない状態で係合・連結させる必要があるからであり、又、第１ハブ２０３と第２ハブ２０７と中間ディスク２０９の各係合部は、軸心のずれに起因して回転中は常時摺動している為、高精度・高面粗度に仕上げる必要があるからである。その為、主に軟質の金属、例えば、アルミニウム材等の棒材から削り出し加工により精密に、且つ、綺麗に形成すると共に、第１凸部２１１及び第２凸部２１５についてはフライス加工によって形成しているものであり、結果として、加工に多くの工数と長い時間を要してしまうものである。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、軸方向寸法を小さくすることができ、且つ、加工を容易にすることが可能なオルダムカップリングを提供することにある。

本発明の請求項１によるオルダムカップリングは、駆動軸側に連結されプレス成形される金属製の第１ハブと、従動軸側に連結されプレス成形される金属製の第２ハブと、上記第１ハブと第２ハブとの間に介在される中間プレートと、上記第１ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第１開口部と、上記第１ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第１開口部に係合する第１凸部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第２開口部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第２開口部に係合する第２凸部と、を具備したことを特徴とするものである。
又、請求項２によるオルダムカップリングは、請求項１記載のオルダムカップリングにおいて、上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されており、同様に、上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項３によるオルダムカップリングは、請求項２記載のオルダムカップリングにおいて、上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置されており、同様に、上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項４によるオルダムカップリングは、請求項１〜請求項３の何れかに記載のオルダムカップリングにおいて、上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部と上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部は相互に直交する位置に配置されていることを特徴とするものである。
又、請求項５によるオルダムカップリングは、請求項１〜請求項４の何れかに記載のオルダムカップリングにおいて、上記第１開口部は外周部に切欠部状に形成されており、同様に、上記第２開口部も外周部に切欠部状に形成されていることを特徴とするものである。

以上本発明によると次のような効果を奏することができる。
まず、駆動軸側に連結されプレス成形される金属製の第１ハブと、従動軸側に連結されプレス成形される金属製の第２ハブと、上記第１ハブと第２ハブとの間に介在される中間プレートと、上記第１ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第１開口部と、上記第１ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第１開口部に係合する第１凸部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第２開口部と、上記第２ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第２開口部に係合する第２凸部と、を具備した構成としたことにより、軸方向寸法を小さくすることができるようになった。これは、第１開口部と第２開口部を設けた構成とし、そこに、第１凸部と第２凸部を係合させる構成にしたからである。又、第１ハブと第２ハブをプレス加工が可能な構成としてプレス加工によって成形するようにしたので、加工が容易になったものである。
又、第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々対向・配置ささせ、同様に、上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々対向・配置させるように構成した場合には、トルクの伝達がより確実なものとなる。
又、第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置させ、且つ、第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置させた場合には、トルクの伝達時に面圧を下げることができる。
又、第１開口部と第１凸部とからなる係合部と上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部は相互に直交する位置に配置した場合には、バランスのとれた連結構造を得ることができる。
又、第１開口部は外周部に切欠部状に形成し、同様に、第２開口部も外周部に切欠部状に形成した場合には、係合部の位置が外周寄りになり、面圧が下がるのでそれによってもトルクの伝達がより確実なものとなる。

以下、図１及び図２を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。この第１の実施の形態は、本願発明を電動アクチュエータのオルダムカップリングに適用した例を示すものである。図１は電動アクチュエータの全体の構成を示す断面図であり、まず、中空状のフレーム１があり、このフレーム１にはモータブラケット３が連結されている。上記モータブラケット３にはモータ(例えば、サーボモータやステッピングモータ等)５が取り付けられている。

一方、フレーム１内にはボールねじ軸７が内装されていて、このボールねじ軸７は、中空部材９を介して軸受部材１１、１３によって回転可能に支持されている。上記ボールねじ軸７にはボールナット１５が螺合していて、該ボールナット１５の外周には中空ロッド１７が連結・固定されている。上記中空ロッド１７は軸受部材１９によって軸方向に移動可能に支持されている。

又、モータ５の駆動軸２１とボールねじ軸７はオルダムカップリング２３を介して連結されている。上記オルダムカップリング２３は、図２に示すような構成になっている。
まず、駆動軸２１側には第１ハブ２５が連結・固定されている。又、ボールねじ軸７側には第２ハブ２７が連結・固定されている。そして、これら第１ハブ２５と第２ハブ２７との間には中間ディスク２９が介挿されている。上記オルダムカップリング２３は、これら第１ハブ２５と第２ハブ２７と中間ディスク２９とから構成されている。

上記第１ハブ２５には１８０度隔てた位置に第１開口部としての第1切欠部３１、３１が形成されている。一方、中間ディスク２９の上記第１ハブ２５側の面には、１８０度隔てた位置に第１凸部３３、３３が突出・形成されている。これら第１凸部３３、３３が上記第１係合部３１、３１に係合することになる。

上記第２ハブ２７には１８０度隔てた位置に第２開口部としての第２切欠部３５、３５が形成されている。一方、中間ディスク２９の上記第２ハブ２７側の面には、１８０度隔てた位置に第２凸部３７、３７が突出・形成されている。これら第２凸部３７、３７が上記第２係合部３５、３５に係合することになる。

上記第１ハブ２５と第２ハブ２７は、金属製、例えば、ステンレス製であり、専用金型を使用したプレス加工、例えば、ファインブランキング加工法、シェービング加工法等によって成形されるものである。その際、従来のように機械加工を伴うようなことはない。又、上記中間ディスク２９は、樹脂の射出成形により成形されたものである。
尚、上記ファインブランキング加工法によれば、製品の切り口面が切削加工並みの綺麗な剪断面となり、その直角度、寸法精度、輪郭形状ともに非常に高い精度を得ることができる。又、上記シェービング加工法とは、剪断された切り口をポンチ・ダイによって削って仕上げる方法を意味しており、それによって、破断面の平滑化と精度の向上を図っているものである。

上記構成によると、モータ５が適宜の方向に回転することにより、駆動軸２１、オルダムカップリング２３を介して、ボールねじ軸７が同方向に回転し、それによって、ボールナット１５及び中空ロッド１７が左右何れかの方向に移動することになる。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、オルダムカップリング２３の軸方向寸法を小さくすることができる。これは、第１切欠部３１、３１と第２切欠部３５、３５を設けた構成とし、そこに、第１凸部３３、３３と第２凸部３７、３７を係合させる構成にしたからである。つまり、第１ハブ２５と第２ハブ２７の厚みの部分を利用した係合構造としたからである。
そして、オルダムカップリング２３の軸方向寸法が小さくなったことにより電動アクチュエータとしての軸方向寸法をも小さくすることができるものであり、電動アクチュエータの短軸化に大きく寄与することになる。
又、オルダムカップリング２３の製造が容易になると共に製造コストの低減を図ることができるものである。これは、第１ハブ２５と第２ハブ２７をプレス成形によって製造することが可能になり、面倒な機械加工が不要になったからである。又、そのようなプレス加工に際しては、専用金型を製作して一工程にて成形可能であるので、各係合部の寸法精度も高いものである。
又、第１切欠部３１、３１と第１凸部３３、３３とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されており、同様に、第２切欠部３５、３５と第２凸部３７、３７とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されているので、より確実なトルクの伝達が可能になっている。
又、第１切欠部３１、３１と第１凸部３３、３３とからなる係合部と第２切欠部３５、３５と第２凸部３７、３７とからなる係合部を相互に直交する位置に配置しているので、バランスのとれた連結構造と確実なトルク伝達が可能になっている。
又、第１切欠部３１、３１は外周部に切欠部状に形成されていて、同様に、第２切欠部も外周部に切欠部状に形成されていて、係合部の位置が外周寄りになっているので、それによってもトルクの伝達がより確実なものとなる。

次に、図３を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。この第２の実施の形態の場合には、第１切欠部３１、３１と第１凸部３３、３３とからなる係合部と第２切欠部３５、３５と第２凸部３７、３７とからなる係合部の個数を増加させたものであり、それ以外の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じである。よって、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

したがって、前記第１の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができると共に、係合部における接触面積が増大するので、より確実なトルクの伝達が可能になると共に耐摩耗性が高くなるものである。

次に、図４を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。この実施の形態におけるオルダムカップリング１０１は次のような構成になっている。
まず、駆動軸２１側には第１ハブ１０３が連結・固定されている。又、ボールねじ軸７側には第２ハブ１０５が連結・固定されている。そして、これら第１ハブ１０３と第２ハブ１０５との間には中間ディスク１０７が介挿されている。上記オルダムカップリング１０１は、これら第１ハブ１０３と第２ハブ１０５と中間ディスク１０７とから構成されている。

上記第１ハブ１０３には１８０度隔てた位置に第１凸部１０９、１０９がハーフパンチ加工によって成形されている。上記ハーフパンチ加工の場合には、反対側から押し出すような加工法であるので、上記第１凸部１０９、１０９の裏側には凹部が形成されている。一方、中間ディスク１０７の上記第１ハブ１０３側の面には、１８０度隔てた位置に第１開口部としての第１切欠部１１１、１１１が形成されている。上記第１凸部１０９、１０９が上記第１係合部１１１、１１１に係合することになる。

上記第２ハブ１０５には１８０度隔てた位置に第２凸部１１３、１１３がハーフパンチ加工によって形成されている。このハーフパンチ加工の場合にも、反対側から押し出すような加工法であるので、上記第２凸部１１３、１１３の裏側には凹部１１５、１１５が形成されている。一方、中間ディスク１０７の上記第２ハブ１０５側の面には、１８０度隔てた位置に第２開口部としての第２係合部１１７、１１７が形成されている。これら第２凸部１１３、１１３が上記第２係合部１１７、１１７に係合することになる。

したがって、前記第１、第２の実施の形態の場合と同様の効果を奏することができる。又、上記ハープパンチ加工の場合には比較的高い寸法精度での加工が可能であり、よって、回転方向の遊びも少ないものである。

尚、本発明は前記第１〜第３の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記第１〜第３の実施の形態の場合は、電動アクチュエータに使用されるオルダムカップリングを例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、様々な種類のオルダムカップリングに適用可能である。
又、第１ハブと中間ディスクとの関係において、どちらに開口部或いは凸部を形成するかは任意である。同様に、第２ハブと中間ディスクとの関係において、どちらに開口部或いは凸部を形成するかは任意である。

本発明は、例えば、電動アクチュエータにおいてモータの駆動軸とボールねじ軸を連結する際に使用されるものであり、その他、各種駆動軸と従動軸との連結に使用されるものである。

本発明の第１の実施の形態を示す図で、電動アクチュエータの構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示す図で、オルダムカップリングの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第２の実施の形態を示す図で、オルダムカップリングの構成を示す分解斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す図で、オルダムカップリングの構成を示す分解斜視図である。 従来例を示す図で、オルダムカップリングの構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

２１ 駆動軸
２３ オルダムカップリング
２５ 第１ハブ
２７ 第２ハブ
２９ 中間ディスク
３１ 第１切欠部
３３ 第１凸部
３５ 第２切欠部
３７ 第２凸部

Claims (5)

1. 駆動軸側に連結されプレス成形される金属製の第１ハブと、
   従動軸側に連結されプレス成形される金属製の第２ハブと、
   上記第１ハブと第２ハブとの間に介在される中間プレートと、
   上記第１ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第１開口部と、
   上記第１ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第１開口部に係合する第１凸部と、
   上記第２ハブと中間プレートの何れか一方に形成された第２開口部と、
   上記第２ハブと中間プレートの何れか他方に設けられ上記第２開口部に係合する第２凸部と、
   を具備したことを特徴とするオルダムカップリング。
2. 請求項１記載のオルダムカップリングにおいて、
   上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されており、同様に、上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々対向・配置されていることを特徴とするオルダムカップリング。
3. 請求項２記載のオルダムカップリングにおいて、
   上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部は１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置されており、同様に、上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部も１８０度隔てた位置に夫々複数個数ずつ対向・配置されていることを特徴とするオルダムカップリング。
4. 請求項１〜請求項３の何れかに記載のオルダムカップリングにおいて、
   上記第１開口部と第１凸部とからなる係合部と上記第２開口部と第２凸部とからなる係合部は相互に直交する位置に配置されていることを特徴とするオルダムカップリング。
5. 請求項１〜請求項４の何れかに記載のオルダムカップリングにおいて、
   上記第１開口部は外周部に切欠部状に形成されており、同様に、上記第２開口部も外周部に切欠部状に形成されていることを特徴とするオルダムカップリング。

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