JP2005299742A - スプリングカップリング - Google Patents

Abstract

【課題】 スプリングカップリングのばね剛性の調整を容易化することで、スプリングカップリングの共通化を図り、そのコスト低減を図る。
【解決手段】 駆動側の外周リング10およびカバープレート11の回転方向に相対して、被動側のインナーリング12の凸部20を回動可能に配置し、カバープレート11の切欠窓15とインナーリング12の凸部20との間にコイルスプリング13を介在させる。このコイルスプリング13中に楔状のスプリング巻数調整体21を嵌込み、コイルスプリング13の有効巻き数を変化させることで、スプリングカップリングSC1のばね剛性を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ばね剛性の調整が容易なスプリングカップリングに関する。

例えば駆動軸からポンプ軸に回転を伝えるシャフト間の結合部には、捩り振動による不具合を回避するために捩り振動減衰機能付カップリングが使用されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の捩り振動減衰機能付カップリングとしては、図９および図１０に示されるようなスプリングカップリングSCがある。

このスプリングカップリングSCは、エンジンからの回転が伝えられるフライホイール取付用の外周リング１の両側面に、カバープレート２がそれぞれ固定され、これらのカバープレート２に複数のスプリング嵌着用の切欠窓３が周方向に一定ピッチで設けられ、これらの切欠窓３の外周側および内周側にスプリング保持用の突片４がそれぞれ切起こされて斜めに突設され、これらの両側の各突片４間にコイルスプリング５がそれぞれ嵌着され、これらのコイルスプリング５の両端が各切欠窓３の周方向一端および他端にて係止され、一方、ポンプシャフトと嵌合するセンタハブ６にインナーリング７が固定され、このインナーリング７に一定ピッチで設けられた複数の凸部８が、外周リング１の回転方向（矢印方向）に相対して回動可能に配置され、各コイルスプリング５の一端に係合したものである。

そして、エンジンが起動され、フライホイール取付用の外周リング１が図９に矢印で示される方向に起動されると、各切欠窓３の周方向一端とインナーリング７の各凸部８との間に挟まれた各コイルスプリング５が圧縮されながら、外周リング１の回転力が、これらの各コイルスプリング５を介してインナーリング７に伝えられ、さらにセンタハブ６を介しポンプシャフトに伝えられる。

このスプリングカップリングSCは、図１１に示されるように、コイルスプリング５を用いない通常のカップリングと比べて、回転数が変動しても安定したトルクを伝達できる利点を有するが、図１２に示されるように、捩り振動系の共振点すなわち固有振動数ｆが、スプリングカップリングSCおよびポンプシャフトＰsの合成捩り剛性Ｋと、ポンプ回転部Ｐrの慣性モーメントＩとで決まるため、ポンプ回転部Ｐrの慣性モーメントＩが異なる場合は、スプリングカップリングSCのばね剛性すなわちコイルスプリング５のばね剛性も異なるものに変更して合成捩り剛性Ｋを変えることで、捩り振動系の共振点をエンジンのローアイドル運転時の回転数以下に設定し、使用回転数域での捩り振動を低減するようにしている。
実願昭６３−７５３２８号（実開平１−１８００２１号）のマイクロフィルム（第３−５頁、第１図）

このように、ポンプ回転部Ｐrの慣性モーメントＩが異なるごとに、捩り振動系の共振点をローアイドル運転時の回転数以下にするために、スプリングカップリングSCをばね剛性を異なるものに変更する必要があり、高コストとなる問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スプリングカップリングのばね剛性の調整を容易化することで、スプリングカップリングの共通化を図り、そのコスト低減を図ることを目的とするものである。

請求項１記載の発明は、駆動側の回転部材と、この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に介在されたコイルスプリングと、このコイルスプリング中に嵌込まれたスプリング巻数調整体とを具備したスプリングカップリングであり、そして、駆動側の回転部材とこの駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材との間に介在されたコイルスプリング中にスプリング巻数調整体を嵌込み、コイルスプリングの有効巻き数を変化させることで、スプリングカップリングのばね剛性の調整が容易であるので、スプリングカップリングの共通化が可能となり、そのコスト低減も可能となる。

請求項２記載の発明は、駆動側の回転部材と、この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動可能に介在されたスプリングと、このスプリングの径方向位置を移動調整して固定するスプリング位置調整手段とを具備したスプリングカップリングであり、そして、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動可能に介在されたスプリングの径方向位置をスプリング位置調整手段によって変化させることで、スプリングカップリングのばね剛性の調整が容易であるので、スプリングカップリングの共通化が可能となり、そのコスト低減も可能となる。

請求項３記載の発明は、駆動側の回転部材と、この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動自在に介在されたスプリングと、このスプリングを回転速度に応じた遠心力と釣合う径方向変位量に応じた内向き付勢力により径方向釣合い位置に保つ径方向付勢手段とを具備したスプリングカップリングであり、そして、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動自在に介在されたスプリングを、このスプリングに作用する回転速度に応じた遠心力と径方向付勢手段の径方向変位量に応じた内向き付勢力とが釣合う径方向釣合い位置に自動的に保つことで、スプリングカップリングのばね剛性が自動的に調整されるので、手動調整の手間が省けるとともに、スプリングカップリングの共通化が可能となり、そのコスト低減も可能となる。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか記載のスプリングカップリングにおける駆動側の回転部材を、エンジン側のフライホイールを取付ける外周リングとし、被動側の回転部材を、ポンプシャフトに嵌着されるインナーリングとしたものであり、そして、エンジン側のフライホイールを取付ける外周リングからポンプシャフトに嵌着されるインナーリングに回転を伝える際の捩り振動による不具合を回避する。

請求項１記載の発明によれば、駆動側の回転部材とこの駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材との間に介在されたコイルスプリング中にスプリング巻数調整体を嵌込み、コイルスプリングの有効巻き数を変化させることで、スプリングカップリングのばね剛性を容易に調整でき、スプリングカップリングの共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

請求項２記載の発明によれば、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動可能に介在されたスプリングの径方向位置をスプリング位置調整手段によって変化させることで、スプリングカップリングのばね剛性を容易に調整でき、スプリングカップリングの共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動自在に介在されたスプリングを、このスプリングに作用する回転速度に応じた遠心力と径方向付勢手段の径方向変位量に応じた内向き付勢力とが釣合う径方向釣合い位置に自動的に保つことで、スプリングカップリングのばね剛性を自動的に調整でき、手動調整の手間を省くことができるとともに、スプリングカップリングの共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、エンジン側のフライホイールを取付ける外周リングからポンプシャフトに嵌着されるインナーリングに回転を伝える際の捩り振動による不具合を回避できる。

以下、本発明を、図１および図２に示された第１の実施の形態、図３乃至図５に示された第２の実施の形態、図６乃至図８に示された第３の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

先ず、図１および図２に示されたスプリングカップリングの第１の実施の形態を説明する。

図１は、スプリングカップリングSC1を示し、エンジン側のフライホイールを取付ける駆動側の回転部材としての外周リング10には、同じく駆動側の回転部材としてのカバープレート11が固定され、これらの外周リング10およびカバープレート11の回転方向に相対して、被動側の回転部材としてのポンプシャフト側のインナーリング12が回動可能に配置され、外周リング10またはカバープレート11とインナーリング12との間にコイルスプリング13が介在されている。

すなわち、エンジンからの回転が伝えられるフライホイール取付用の外周リング10の両側面にカバープレート11がそれぞれ固定され、これらのカバープレート11に複数のスプリング嵌着用の切欠窓15が周方向に一定ピッチで設けられ、これらの切欠窓15の外周側および内周側にスプリング保持用の突片16がそれぞれ切起こされて斜めに突設され、これらの両側の各突片16間にコイルスプリング13がそれぞれ嵌着され、これらのコイルスプリング13の両端が各切欠窓15の周方向一端および他端にて係止されている。

一方、ポンプシャフトと嵌合するセンタハブ17にインナーリング12が嵌着され、これらのセンタハブ17およびインナーリング12は、これらに挿入された複数のボルト18およびリング状のナット部材19によって固定され、インナーリング12に一定ピッチで設けられた複数の凸部20が、外周リング10およびカバープレート11の回転方向に相対して回動可能に配置され、各コイルスプリング13の一端に係合されている。要するに、カバープレート11の各切欠窓15の時計方向端とインナーリング12の各凸部20との間に各コイルスプリング13が挟まれている。

さらに、前記コイルスプリング13中に楔状のスプリング巻数調整体21が嵌込まれている。このスプリング巻数調整体21は、コイルスプリング13の伸縮運動を規制するもので、１つのコイルスプリング13に対して、ばね剛性を増大させる度合に応じた数を嵌込むようにする。なお、図２は、カバープレート11を取除いた状態を示す。

次に、この第１の実施の形態の作用効果を説明する。

エンジンが起動され、フライホイール取付用の外周リング10が矢印で示される反時計方向に起動されると、カバープレート11の各切欠窓15の時計方向端とインナーリング12の各凸部20との間に挟まれた各コイルスプリング13が圧縮されながら、これらの各コイルスプリング13を介して、外周リング10およびカバープレート11の回転力がインナーリング12に伝えられ、さらにセンタハブ17に嵌着されたポンプシャフトに伝えられる。

このとき、コイルスプリング13のばね剛性は、コイルスプリング13の有効巻き数に反比例するので、コイルスプリング13中に楔状のスプリング巻数調整体21を嵌込み、またはコイルスプリング13中からスプリング巻数調整体21を抜取ることで、コイルスプリング13の有効巻き数を変化させると、ばね剛性を変化させることができる。

例えば、楔状のスプリング巻数調整体21を嵌込むと、コイルスプリング13の有効巻き数が小さくなり、ばね剛性が大きくなる。一方、このスプリング巻数調整体21を抜くと、コイルスプリング13の有効巻き数が大きくなり、ばね剛性が小さくなる。

そこで、ポンプ回転部の慣性モーメントが異なる場合は、楔状のスプリング巻数調整体21の嵌脱により、コイルスプリング13のばね剛性を異なるものに変更し、延いてはスプリングカップリングSC1のばね剛性を異なるものに変更して、スプリングカップリングSC1およびポンプシャフトの合成捩り剛性を変えることで、捩り振動系の共振点をエンジンのローアイドル運転時の回転数以下に設定し、使用回転数域での捩り振動を低減させることができる。

この第１の実施の形態によれば、外周リング10およびカバープレート11とこれらの回転方向に相対して回動可能に配置されたインナーリング12の凸部20との間に介在されたコイルスプリング13中にスプリング巻数調整体21を嵌込み、コイルスプリング13の有効巻き数を変化させることで、スプリングカップリングSC1のばね剛性を容易に調整でき、エンジン側の外周リング10から、ポンプ側のインナーリング12に回転を伝える際の捩り振動による不具合を回避できるとともに、スプリングカップリングSC1の共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

次に、図３乃至図５に示されたスプリングカップリングの第２の実施の形態を説明する。

図３は、スプリングカップリングSC2を示し、31は、エンジン側のフライホイールを取付ける駆動側の回転部材としての外周リングであり、この外周リング31の回転方向に相対して、ポンプシャフトに嵌着される被動側の回転部材としてのインナーリング32が回動可能に配置されている。

すなわち、外周リング31には、所定ピッチで内径方向に複数の凸部33が一体に形成され、これらの各凸部33の間に、スプリング嵌合凹部34とインナーリング嵌合凹部35とがそれぞれ形成され、一方、インナーリング32には、所定ピッチで外径方向に突設された複数の凸部36が一体に形成され、これらの凸部36が外周リング31のインナーリング嵌合凹部35に嵌合されている。

そして、これらの外周リング31の各凸部33とインナーリング32の各凸部36との間には平行間隔が確保され、これらの各凸部33，36間には、スプリングとしてのコイルスプリング37がそれぞれ径方向移動可能に介在され、これらのコイルスプリング37の径方向位置を移動調整して固定するスプリング位置調整手段38が設けられている。

このスプリング位置調整手段38は、図３に示されるようにインナーリング32の凸部36に複数のボルト挿入孔41がほぼ径方向に配列され、一方、図４に示されるように、コイルスプリング37は、大半がスプリングケース42の内部に嵌着され、一部がスプリングケース42から突出され、このスプリングケース42の反対側には凹溝43と、この凹溝43を経て貫通する複数のボルト挿入孔44が形成され、インナーリング32の各ボルト挿入孔41とスプリングケース42の各ボルト挿入孔44とに挿入されたケース固定ボルト45により、スプリングケース42がインナーリング32の凸部36に固定されている。

次に、この第２の実施の形態の作用効果を説明する。

スプリング位置調整手段38のケース固定ボルト45を脱着することで、図５に示されるようにスプリングケース42を径方向に移動調整して固定し、このスプリングケース42に嵌着されたコイルスプリング37の径方向位置を調整する。このとき、スプリングケース42から突出されたコイルスプリング37の先端は、外周リング31の凸部33の、対応する径方向位置に係合される。

このように、スプリング位置調整手段38によりコイルスプリング37の径方向位置を変化させることにより、スプリングカップリングSC2のばね剛性を変化させることができる。

例えば、コイルスプリング37のばね位置を径方向外側に移動調整すると、スプリングカップリングSC2のばね剛性が大きくなり、また、ばね位置を径方向内側に移動調整すると、スプリングカップリングSC2のばね剛性が小さくなる。

そこで、ポンプ回転部の慣性モーメントが異なる場合は、コイルスプリング37を径方向に移動調整することにより、スプリングカップリングSC2のばね剛性も異なるものに変更して、スプリングカップリングSC2およびポンプシャフトの合成捩り剛性を変えることで、スプリングカップリングSC2の共振点をエンジンのローアイドル運転時の回転数以下に設定し、使用回転数域での捩り振動を低減させる。

この第２の実施の形態によれば、外周リング31の凸部33とインナーリング32の凸部36との間に径方向移動可能に介在されたコイルスプリング37を、スプリング位置調整手段38によって径方向に変位させることで、スプリングカップリングSC2のばね剛性を容易に調整でき、エンジン側の外周リング31から、ポンプ側のインナーリング32に回転を伝える際の捩り振動による不具合を回避できるとともに、スプリングカップリングSC2の共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

次に、図６乃至図８に示されたスプリングカップリングの第３の実施の形態を説明する。

図６は、スプリングカップリングSC3を示し、51は、エンジン側のフライホイールを取付ける駆動側の回転部材としての外周リングであり、この外周リング51の回転方向に相対して、ポンプシャフトに嵌着される被動側の回転部材としてのインナーリング52が回動可能に配置されている。

すなわち、外周リング51には、所定ピッチで内径方向に複数の凸部53が一体に形成され、これらの各凸部53の間に、スプリング嵌合凹部54とインナーリング嵌合凹部55とがそれぞれ形成され、一方、インナーリング52には、所定ピッチで外径方向に突設された複数の凸部56が一体に形成され、これらの凸部56が外周リング51のインナーリング嵌合凹部55に嵌合されている。

そして、外周リング51の各凸部53とインナーリング52の各凸部56との間には平行間隔が確保され、これらの各凸部53，56間には、スプリングとしてのコイルスプリング57がそれぞれ径方向移動自在に介在され、これらのコイルスプリング57に対し、これらのコイルスプリング57をスプリングカップリングSC3の回転速度に応じた遠心力と釣合う径方向変位量に応じた内向き付勢力により径方向釣合い位置に保つ径方向付勢手段としての押戻用スプリング58がそれぞれ設けられている。

すなわち、図７に示されるように、各コイルスプリング57は、スプリングケース61の内部にそれぞれ嵌着され、これらのスプリングケース61は、一端側に切欠溝62がそれぞれ設けられ、これらの切欠溝62に外周リング51の各凸部53がそれぞれ嵌入され、コイルスプリング57と係合している。

さらに、各スプリングケース61の反対側には凹溝63がそれぞれ形成され、これらの凹溝63がインナーリング52の各凸部56と径方向摺動自在に嵌合され、そして、各スプリングケース61の外径側面と、外周リング51のスプリング嵌合凹部54内の対向面との間に、押戻用スプリング58が挟込まれている。

次に、この第３の実施の形態の作用効果を説明する。

(ａ)このスプリングカップリングSC3の回転数が高い領域は、共振点をローアイドル以下に落としてやる必要はないので、ばね剛性を大きくできる。(ｂ)また、回転数が高い領域は、通常の作業に使用される率が多いため、ばね剛性を大きくし、安全率を高くとる必要がある。(ｃ)一方、回転数が低くなると、ばね剛性を小さくし、共振点を落として使用回転域に入らないようにする。(ｄ)また、回転数が低くなると、エンジントルクが低くなるので、ばね剛性を大きくして最大許容トルクを大きくする必要はない。

このような理由により、スプリングカップリングSC3の回転数が高くなると、ばね剛性を大きくした方が良く、回転数が低くなると、ばね剛性を小さくした方が良い。

そこで、押戻用スプリング58と、各スプリングケース61が切欠溝62および凹溝63にて径方向に自在に移動し得る構造とによって、各コイルスプリング57およびスプリングケース61に作用する遠心力を利用して、各コイルスプリング57の径方向位置を自動的に変化させるようにすると、回転数が高くなったときは、各押戻用スプリング58に抗して各コイルスプリング57が外側へ自動的に移動し、ばね剛性が自動的に大きくなり、一方、回転数が低くなったときは、各押戻用スプリング58の押戻作用により、各コイルスプリング57が内側へ自動的に移動し、ばね剛性が自動的に小さくなるので、理想のスプリングカップリングを容易に作製可能となる。

この第３の実施の形態によれば、外周リング51とインナーリング52との間に径方向移動自在に介在された各コイルスプリング57を、これらのコイルスプリング57に作用する回転速度に応じた遠心力と、各押戻用スプリング58の径方向変位量に応じた内向き付勢力とが釣合う径方向釣合い位置に自動的に保つことで、スプリングカップリングSC3のばね剛性を自動的に調整でき、手動調整の手間を省くことができるとともに、スプリングカップリングの共通化を図ることができ、そのコスト低減を図ることができる。

なお、本発明は、エンジンとポンプとの間のコイルカップリングに限定されるものではなく、捩り振動が発生するおそれがある他の回転駆動系にも適用できる。

本発明に係るスプリングカップリングの第１の実施の形態を示す正面図である。 同上カップリングの作動状態を示す一部の正面図である。 本発明に係るスプリングカップリングの第２の実施の形態を示す断面図である。 図３のIV−IV線断面図である。 同上カップリングの作動状態を示す一部の断面図である。 本発明に係るスプリングカップリングの第３の実施の形態を示す断面図である。 図６のVII−VII線断面図である。 同上カップリングの作動状態を示す一部の断面図である。 従来のスプリングカップリングを示す正面図である。 図９のＸ−Ｘ線断面図である。 スプリングカップリングの回転数−トルク特性を示すグラフである。 捩り振動系の固有振動数を説明するためのモデル図である。

符号の説明

10 駆動側の回転部材としての外周リング
11 駆動側の回転部材としてのカバープレート
12 被動側の回転部材としてのインナーリング
13 コイルスプリング
21 スプリング巻数調整体
31 駆動側の回転部材としての外周リング
32 被動側の回転部材としてのインナーリング
37 スプリングとしてのコイルスプリング
38 スプリング位置調整手段
51 駆動側の回転部材としての外周リング
52 被動側の回転部材としてのインナーリング
57 スプリングとしてのコイルスプリング
58 径方向付勢手段としての押戻用スプリング

Claims (4)

1. 駆動側の回転部材と、
   この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、
   駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に介在されたコイルスプリングと、
   このコイルスプリング中に嵌込まれたスプリング巻数調整体と
   を具備したことを特徴とするスプリングカップリング。
2. 駆動側の回転部材と、
   この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、
   駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動可能に介在されたスプリングと、
   このスプリングの径方向位置を移動調整して固定するスプリング位置調整手段と
   を具備したことを特徴とするスプリングカップリング。
3. 駆動側の回転部材と、
   この駆動側の回転部材の回転方向に相対して回動可能に配置された被動側の回転部材と、
   駆動側の回転部材と被動側の回転部材との間に径方向移動自在に介在されたスプリングと、
   このスプリングを回転速度に応じた遠心力と釣合う径方向変位量に応じた内向き付勢力により径方向釣合い位置に保つ径方向付勢手段と
   を具備したことを特徴とするスプリングカップリング。
4. 駆動側の回転部材は、エンジン側のフライホイールを取付ける外周リングであり、
   被動側の回転部材は、ポンプシャフトに嵌着されるインナーリングである
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスプリングカップリング。

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