JP2009264554A - 弾性継手 - Google Patents

Abstract

【課題】外径を大きくすることなく、高い回転トルクに対する耐久性を向上する。
【解決手段】駆動軸に接続される円筒状の駆動側接続用カラー１２と、従動軸に接続される円筒状の従動側接続用カラー１４とが、それぞれ４個ずつ円周上に交互に配置され、各駆動側接続用カラー１２とその駆動時における回転方向Ｒ後方側に隣り合う従動側接続用カラー１４との間に無端状の第１繊維コード束１６が巻き掛けられ、各駆動側接続用カラー１２とその駆動時における回転方向Ｒ前方側に隣り合う従動側接続用カラー１４との間に無端状の第２繊維コード束１８が巻き掛けられ、これら駆動側接続用カラー１２と従動側接続用カラー１４と第１繊維コード束１６と第２繊維コード束１８とが、少なくとも各接続用カラー１２，１４の内孔部が外部に露出するようにゴム状弾性材２４に埋設されてなる、正面から見て略８角形の環状の弾性継手１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として自動車等において駆動軸と従動軸との間に介設されて、両者間の振動や捩れ等を吸収しながら回転トルクを伝達するのに使用される弾性継手に関するものである。

自動車のドライブシャフト、プロペラシャフト等の動力伝達部分には、駆動軸から従動軸に回転トルクを伝達するためのカップリングとして、振動減衰機能を持つ弾性継手（フレキシブルカップリング）が使用されている。

従来、このような弾性継手として、下記特許文献１にも開示されているように、図６に示す構造のものが知られている。この従来の弾性継手１００は、駆動軸に接続される駆動側接続用カラー１０１と、従動軸に接続される従動側接続用カラー１０２とが、それぞれ３個ずつ円周上に交互に配列され、隣合った各カラー１０１，１０２間には合成繊維糸等のコードよりなる無端状の繊維コード束１０３，１０４が巻き掛けられ、これらの各カラー１０１，１０２と繊維コード束１０３，１０４の周囲がゴム状弾性材１０５で被覆されることにより、正面略六角形の環状をなすように形成されている。このように、従来、この種の弾性継手は、３個の駆動側接続用カラーと、３個の従動側接続用カラーとの、合計６個の接続用カラーで構成されていた。
特開平０７−２４３４５１号公報

最近の自動車の高出力化、高性能化に伴い、弾性継手には、より高い回転トルクを伝達し、しかもこのような高い回転トルクを繰り返し受けたときの耐久性に優れるものが要求されている。一方で、弾性継手においても他の自動車部品と同様に小型化（小スペース化）の要請がある。そのため、大型化することなく、高い回転トルクに対する耐久性が求めるが、上記従来のような合計６個の接続用カラーで構成された弾性継手では、次のように該要求に応えることが難しい。

図６に示すように、各駆動側接続用カラー１０１において、回転トルクは上記円の接線方向Ｓに作用する。一方、回転トルクを受けたときに、これを従動側接続用カラー１０２に伝達するための繊維コード束１０３は、駆動側接続用カラー１０１と従動側接続用カラー１０２とが対向する方向Ｔに掛け渡されている。従来の６個の接続用カラー１０１，１０２で構成された弾性継手１００では、上記接線方向Ｓと対向方向Ｔとのなす角度θ２が大きいため、回転トルクがかかったときに、繊維コード束１０３の外側の掛け渡し部１０３Ａに、内側の掛け渡し部１０３Ｂよりも大きな力が作用し、その力の比（外側の掛け渡し部１０３Ａ／内側の掛け渡し部１０３Ｂ）が大きい。そのため、回転トルクを高くしたときに、外側の掛け渡し部１０３Ｂで耐久性を確保することが難しく、耐久性を向上しようとすると、繊維コード束１０３のコード本数（断面積）を大きくする必要があり、弾性継手の外径が大きくなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなしたものであり、外径を大きくすることなく、高い回転トルクに対する耐久性を向上することができる弾性継手を提供することを目的とする。

本発明にかかる弾性継手は、駆動軸に接続される円筒状の駆動側接続用カラーと、従動軸に接続される円筒状の従動側接続用カラーとが、それぞれ４個ずつ円周上に交互に配置され、前記４個の各駆動側接続用カラーと、該駆動側接続用カラーに対して駆動時の回転方向後方側に隣り合う前記従動側接続用カラーとの間に、それぞれ無端状の第１繊維コード束が巻き掛けられ、前記４個の各駆動側接続用カラーと、該駆動側接続用カラーに対して前記回転方向前方側に隣り合う前記従動側接続用カラーとの間に、それぞれ無端状の第２繊維コード束が巻き掛けられ、前記駆動側接続用カラーと前記従動側接続用カラーと前記第１繊維コード束と前記第２繊維コード束とが、少なくとも各接続用カラーの内孔部が外部に露出するようにゴム状弾性材に埋設されてなるものである。

本発明の弾性継手によれば、４個の駆動側接続用カラーと４個の従動側接続用カラーとの合計８個の接続用カラーで構成したので、各駆動側接続用カラーにおいて上記接線方向と対向方向とのなす角度が、従来の６個の接続用カラーで構成する場合に比べて小さくなる。そのため、回転トルクがかかったときに、繊維コード束の内側の掛け渡し部に作用する力に対する外側の掛け渡し部に作用する力の比が小さくなるので、外側の掛け渡し部で耐久性を確保しやすく、よって、弾性継手の外径を大きくすることなく、高い回転トルクに対する耐久性を向上することができる。また、８個の接続用カラーで構成した場合、６個の接続用カラーで構成した場合に比べて、弾性継手の内周側において繊維コード束の内側への張り出しが小さくなるので、該内周側のゴム状弾性材のボリュームを低減することができ、軽量化等につながる。

次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は実施形態に係る弾性継手１０の正面図、図２は図１のII−II線の断面図、図３は図１のIII−III線の断面図、図４は図１のIV−IV線の断面図である。

図において、符号１２は駆動軸に接続される円筒状の駆動側接続用カラー、符号１４は従動軸に接続される円筒状の従動側接続用カラーである。これらの接続用カラー１２，１４は、それぞれ４個ずつが、同一円周上に等間隔（即ち、４５°間隔）をなして交互に配置されている。これら接続用カラー１２，１４は、各軸心が互いに平行で、かつ上記円の中心と軸方向に配列されている。

これらの各接続カラー１２，１４のうち、隣り合う駆動側接続用カラー１２と従動側接続用カラー１４との間には、ポリエステル繊維等の合成繊維よりなる繊維コードを多層多列にループ状に巻回することにより形成した補強のための無端状の繊維コード束１６，１８が巻き掛けられている。

詳細には、４個の各駆動側接続用カラー１２と、その駆動時の回転方向Ｒの後方側に隣り合う従動側接続用カラー１４との間に、それぞれ無端状の第１繊維コード束１６が巻き掛けられている。また、４個の各駆動側接続用カラー１２と、その駆動時の回転方向Ｒの前方側に隣り合う従動側接続用カラー１４との間に、それぞれ無端状の第２繊維コード束１８が巻き掛けられている。

ここで、回転方向Ｒとは、車両発進等による駆動開始時や通常の駆動回転時における弾性継手１０の回転方向である。弾性継手１０では、かかる駆動時において、各駆動側接続用カラー１２とその回転方向Ｒ後方側の従動側接続用カラー１４との間に大きい引張り力が作用するので、この駆動側の第１繊維コード束１６のコード本数つまりコード束の断面積が、もう一方の従動側の第２繊維コード束１８のコード本数つまりコード束の断面積よりも大きく設定されている。

本実施例では、駆動側になる第１繊維コード束１６は各接続用カラー１２，１４の両端部に、従動側になる第２繊維コード束１８は各接続用カラー１２，１４の中央部に、それぞれ区分して巻き掛けられている。そのため、各接続用カラー１２，１４の外周には、両繊維コード束１６，１８を区分して保持するためのフランジ１２Ａ，１４Ａが付設されている。

これらの接続用カラー１２，１４は、通常、アルミニウムやその合金等のアルミ系金属その他の金属材を用いて一体に形成されている。駆動側接続用カラー１２と従動側接続用カラー１４には、それぞれ内周に鉄等の金属よりなる内筒部材２０，２２が締り嵌め状態に圧入されており、これら内筒部材２０，２２が駆動軸の端部および従動軸の端部に接続されるように設けられている。

上記各駆動側接続用カラー１２と各従動側接続用カラー１４と第１繊維コード束１６と第２繊維コード束１８は、少なくとも各接続用カラー１２，１４の内孔部、つまりは上記内筒部材２０、２２の内孔部が外部に露出するように、ゴム状弾性材２４の成形（ここでは、ゴムの加硫成形）により、該弾性材２４内に埋設されている。

すなわち、ゴム状弾性材２４は、所定の成形型内に各接続用カラー１２，１４をセットし、更にこれらのカラー１２，１４間に繊維コード束１６，１８を巻き掛けた後、あるいは、各接続用カラー１２，１４間に繊維コード束１６，１８を巻き掛けてから所定の成形型内にセットした後に、かかる成形型にゴム材料を充填して加硫することにより、一体に加硫成形される。

この例では、弾性継手１０は、図４に示すように断面略矩形であり、かつ、図１に示すように正面から見て（即ち、弾性継手の軸心方向視で）略八角形の環状をなすように一体に形成されている。詳細には、弾性継手１０は、各接続用カラー１２，１４を頂点とする八角形状の外周面２６と、各接続用カラー１２，１４を頂点とする八角形状の内周面２８とを有しており、これにより略八角形の環状をなしている。この例では、より詳細には、外周面２６は、各接続用カラー１２，１４の頂点に相当する角部が面取りされて全体として丸みを帯びた八角形状をなしている。

隣り合う各接続用カラー１２，１４の間のゴム状弾性材２４の部分には、該ゴム状弾性材２４の弾性変形に対する表面の自由長を稼ぎかつ冷却効果を向上させることで耐久性を向上させるための継手軸心方向（厚み方向）の穴抜き部３０が、図２〜４に示すように軸心方向一端側に薄膜３２を残存させて形成されている。

以上よりなる弾性継手１０は、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト等の動力伝達部分に介装されて、駆動側接続用カラー１２が駆動軸にボルト等で締結固定される一方、従動側接続用カラー１４が従動軸にボルト等で締結固定される。

この弾性継手１０であると、４個の駆動側接続用カラー１２と４個の従動側接続用カラー１４との合計８個の接続用カラーで構成している。そのため、図１に示すように、各駆動側接続用カラー１２において駆動時に回転トルクが作用する接線方向Ｓ（弾性継手１０を構成する円の接線方向）と、該回転トルクを従動側接続用カラー１４に伝達するための第１繊維コード束１６の掛け渡し方向である駆動側接続用カラー１２と従動側接続用カラー１４の対向方向Ｔとのなす角度θ１が、図５に示す従来の６個の接続用カラー１０１，１０２で構成する場合の角度θ２に比べて小さくなる（θ１＜θ２）。これにより、駆動時に回転トルクがかかったときに、第１繊維コード束１６の内側の掛け渡し部１６Ｂに作用する力に対する外側の掛け渡し部１６Ａに作用する力の比を、従来よりも小さくすることができる。すなわち、外側の掛け渡し部１６Ａと内側の掛け渡し部１６Ｂの分担荷重を、従来よりも均等に近づけることができるので、従来と同じコード本数でありながら、より強い力に耐えることができ、よって、外側の掛け渡し部１６Ａでの耐久性を確保しやすい。

また、接続用カラー１２，１４が８個の場合、回転トルクを４個の駆動側接続用カラー１２で分担することができるので、３個の駆動側接続用カラーで分担している従来技術に対して、この点からも高い回転トルクを有利に受けて伝達することができる。

よって、本実施形態の弾性継手１０であると、その外径を大きくすることなく、すなわち小スペースで、高い回転トルクに対する耐久性を向上することができる。

また、本実施形態の弾性継手１０であると、８個の接続用カラー１２，１４で構成しているため、従来の６個の接続用カラーで構成した場合に比べて、弾性継手１０の内周側において繊維コード束１６，１８の内側への張り出しが小さくなる。すなわち、従来の６角形よりも本実施形態の８角形の方が、繊維コード束１６，１８の内側の掛け渡し部の全体形状が円形に近づき、その分、繊維コード束１６，１８の内周形状が大きくなる。そのため、弾性継手１０の内周面２８側におけるゴム状弾性材２４のボリュームを低減することができ、軽量化につながる。また、該内周面２８側におけるゴム状弾性材２４の形状に対する設計自由度が大きくなり、要求特性に応じた形状設計の幅が広がる。

図５は、本実施形態に係る合計８個の接続用カラーを持つ弾性継手と、従来構造に係る合計６個の接続用カラーを持つ弾性継手とについて、耐久性能を満足するために最低限必要な外径とゴム幅の関係を示したグラフである。ここで、外径とは、弾性継手の外周面の直径であり、ゴム幅とは、弾性継手の軸方向におけるゴム状弾性材の寸法（厚み）である。なお、実施形態及び従来構造ともに、駆動側の第１繊維束のコードの巻き数（Ｗ１）と従動側の第２繊維束のコードの巻き数（Ｗ２）の比は、Ｗ１／Ｗ２＝１／０．６８４とした。

図５に示すように、６個の接続用カラーで構成した従来構造に比べて、８個の接続用カラーで構成した本実施形態であると、同じ耐久性を満足するために、外径及びゴム幅を小さくすることができる。そのため、本実施形態であると、小スペース化を図りながら、高い回転トルクに対する耐久性を向上することができ、最近の車両の高出力化に対応することができる。

本発明は、自動車のドライブシャフト、プロペラシャフト等の動力伝達部分において、駆動軸から従動軸に回転トルクを伝達するための振動減衰機能を持つカップリングとして特に好適に使用できる。

実施形態に係る弾性継手の正面図である。 図１のII−II線の断面図である。 図１のIII−III線の断面図である。 図１のIV−IV線の断面図である。 実施形態と従来構造について、耐久性能を満足するために必要な外径とゴム幅の関係を示したグラフである。 従来の弾性継手の１例を示す正面図である。

符号の説明

１０…弾性継手
１２…駆動側接続用カラー
１４…従動側接続用カラー
１６…第１繊維コード束
１８…第２繊維コード束
２４…ゴム状弾性材
２６…外周面
２８…内周面
Ｒ…回転方向

Claims (2)

1. 駆動軸に接続される円筒状の駆動側接続用カラーと、従動軸に接続される円筒状の従動側接続用カラーとが、それぞれ４個ずつ円周上に交互に配置され、
   前記４個の各駆動側接続用カラーと、該駆動側接続用カラーに対して駆動時の回転方向後方側に隣り合う前記従動側接続用カラーとの間に、それぞれ無端状の第１繊維コード束が巻き掛けられ、
   前記４個の各駆動側接続用カラーと、該駆動側接続用カラーに対して前記回転方向前方側に隣り合う前記従動側接続用カラーとの間に、それぞれ無端状の第２繊維コード束が巻き掛けられ、
   前記駆動側接続用カラーと前記従動側接続用カラーと前記第１繊維コード束と前記第２繊維コード束とが、少なくとも各接続用カラーの内孔部が外部に露出するようにゴム状弾性材に埋設されてなる、
   弾性継手。
2. 前記各接続用カラーを頂点とする八角形状の外周面と、前記各接続用カラーを頂点とする八角形状の内周面とを有する略八角形の環状をなしている、請求項１記載の弾性継手。

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