JP2014047873A - Coupling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二つの回転軸を連結するカップリングに関する。 The present invention relates to a coupling that connects two rotating shafts.
二つの回転軸を同心で配置して相互間でのトルク伝達を行う場合、カップリングにより回転軸同士の連結が行われる。
図11は従来から広く普及しているカップリング100の分解斜視図である。この図に示すように、従来のカップリング100は、動力側の回転軸と負荷側の回転軸とにそれぞれ固定されるハブ110,120と、ハブ110,120の間に介在して、動力側の回転軸と負荷側の回転軸の軸心のズレを許容する連結部材130とを備えている。
When two rotating shafts are arranged concentrically and torque is transmitted between them, the rotating shafts are connected to each other by coupling.
FIG. 11 is an exploded perspective view of a
ハブ110,120は、ほぼ同一の構造であり、動力側又は負荷側の回転軸が挿入される円筒状の本体部111,121と、当該本体部111,121の一方の端面からその中心線方向に沿って延出された三つの突起部112,122とを備えている(突起部122の一つは図示を省略している)。
本体部111,121は、その半径方向に沿って内部まで貫通したネジ穴111a,121aが形成されており、本体部111,121の内側に挿入された動力側又は負荷側の回転軸に対して図示しない頭無しネジにより固定される。
三つの突起部112,122は、本体部111,121の一端面において、円周方向について均一間隔で設けられている。なお、本体部111,121と突起部112,122とは同一の金属材料により一体的に形成されている。
The
The
The three
連結部材130は、円筒状の本体部131とその外周面上で半径方向外側に向かって延出された六つの突起部132とを備え、これらはゴム等の弾性材料から一体的に形成されている。
本体部131は、ハブ110,120に比して小径であり、ハブ110,120の各突起部112,122の内側に配設可能となっている。
各突起部132は本体部131の外周面上で円周方向に均一間隔で設けられ、隣に位置する突起部132の間には、凹部134が形成されている。
The connecting
The
Each
そして、ハブ110とハブ120とは、それぞれの突起部112,122が形成された端面を対向させた状態で連結部材130を介挿させて連結が行われる。
このとき、ハブ110の突起部112とハブ120の突起部122とは、交互に並ぶように連結部材130の各凹部134に挿入される。
The
At this time, the
動力側の回転軸と負荷側の回転軸の間に軸心のズレが生じると、トルク伝達の際に負荷が発生し、これがトルク伝達ロスとなる。
カップリング100では、ハブ110の突起部112とハブ120の突起部122との間に連結部材130の突起部132が介挿された状態となるので、軸心のズレによって各突起部112,122同士の間隔にバラつきが生じた場合でも、連結部材130の各突起部132が伸縮してこれを吸収し、トルク伝達ロスを低減することが可能となっている。
When the shaft center shifts between the power-side rotating shaft and the load-side rotating shaft, a load is generated during torque transmission, which becomes a torque transmission loss.
In the
このように、カップリング100は回転軸間でロスの少ないトルク伝達を可能とするが、回転軸の中心線方向に沿ってハブ110,連結部材130,ハブ120の三つの部材が並んで連結される構造を採っているので、特に中心線方向に大型化を生じやすいという問題があった。
As described above, the
このため、上記問題の解決のために、図12に示す構造のカップリング200が提案されている。
このカップリング200は、動力側の回転軸と負荷側の回転軸とにそれぞれ固定されるハブ210,220と、ハブ210,220の間に介在する連結部材230とを有している(例えば、特許文献1参照)。
For this reason, in order to solve the above problem, a
The
一方のハブ210は、円筒状の本体部211とその一方の端面に設けられた三つの突起部212とからなり、前述したハブ110とほぼ同一の構造である。
そして、他方のハブ220は、円筒状の本体部221とその外周面上で半径方向外側に向かって延出された三つの突起部222とを備えている。
ハブ220の本体部221は、ハブ210に比して小径であり、当該ハブ210の各突起部212の内側に配設可能となっている。
各突起部222は本体部221の外周面上で円周方向に均一間隔で設けられ、その先端部における外径はハブ210の外径と等しくなっている。
また、他方のハブ220の中心線方向の厚みは、一方のハブ210の突起部212の中心線方向の突出長さと等しくなっており、他方のハブ220を一方のハブ210の三つの突起部212の内側の領域内に収容することが可能となっている。
One
The
The
The
Further, the thickness in the center line direction of the
また、連結部材230は、一方のハブ210の三つの突起部212と他方のハブ220の三つの突起部222の円周方向の隙間に配置される六つの介挿部231と、隣に位置する介挿部231同士を連結する六つの連結部232とを備えている。
連結部232は、円周方向に沿って並んだ介挿部231の中心線方向における一端部同士と他端部同士と交互に連結しており、これにより連結部材230を環状に一体化させている。
この構造により、連結部材230は、一方のハブ210側に向かって開口する三つの凹部233と他方のハブ220側に向かって開口する三つの凹部234とが形成される。そして、ハブ210,220を連結する際には、一方の凹部233にハブ210の各突起部212を挿入し、他方の凹部234にハブ220の各突起部222を挿入する。これにより、連結部材230を介在させつつ、一方のハブ210の各突起部212の内側領域内に他方のハブ220を収容することができる。
その結果、カップリング200は、連結部材230の各介挿部231の弾性がロスを低減しつつ動力側の回転軸から負荷側の回転軸へのトルク伝達を可能としている。
また、他方のハブ220が一方のハブ210の各突起部212の内側領域内に収容されるので、その中心線方向についてハブ220の長さ分だけ小型化を図ることができる。
The connecting
The
With this structure, the connecting
As a result, the
Further, since the
カップリング200を介して回転軸同士を連結してトルク伝達を行う場合、回転時の荷重は主に各突起部212,222の側面に生じることとなる。
一方、カップリング200は、小型化を図るために、各突起部212,222の側面の面積は従来よりも小さくなっており、これに伴って、突起部212の側面と突起部222の側面とに挟まれる連結部材230の介挿部231も接触面積が小さくなっている。その結果、連結部材230の介挿部231は単位面積当たりの荷重が従来よりも大きくなるため、摩耗、劣化を抑制するために、従来よりも耐久性に優れるポリウレタンエラストマーのような高価な材料で形成しなければならないという問題があった。
When torque transmission is performed by connecting the rotating shafts via the
On the other hand, in order to reduce the size of the
本発明は、カップリングの小型化を図りつつもその連結部材の耐久性の向上を図ることをその目的とする。 An object of the present invention is to improve the durability of the coupling member while reducing the size of the coupling.
請求項1記載の発明は、二つの回転軸に個別に固定される二つの固定体と、これらの固定体の相互間に介挿される弾性体からなる連結部材とを備えるカップリングにおいて、前記二つの固定体は、個々の前記回転軸が挿入される円筒状の本体部と、当該本体部の外周面上において周方向に均一間隔で複数並んで形成された前記回転軸の回転中心線方向に沿って形成された凸条の突起部とを有し、前記複数の突起部は、前記本体部の前記回転中心線方向における全長に渡って形成されると共に前記本体部の一端部から回転中心線方向に沿って突出形成された延出部を備え、前記二つの固定体は、互いの突起部が前記周方向に沿って交互に並び且つ互いの前記本体部が連結する相手側の固定体の前記複数の延出部の内側に挿入された状態で連結され、前記連結部材は、前記周方向に沿って交互に並んだ突起部の複数の隙間に配置される複数の介挿部を備え、前記複数の介挿部の前記回転中心線方向の長さを前記突起部の全長と等しくしたことを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a coupling comprising two fixed bodies individually fixed to two rotating shafts and a connecting member made of an elastic body interposed between the fixed bodies. One fixed body includes a cylindrical main body portion into which each of the rotation shafts is inserted, and a rotation center line direction of the rotation shaft formed in a plurality at a uniform interval in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the main body portion. And the plurality of protrusions are formed over the entire length of the main body portion in the direction of the rotation center line and from the one end portion of the main body portion to the rotation center line. The two fixed bodies are arranged so that their protrusions are alternately arranged along the circumferential direction and the main body portions are connected to each other. Connected in a state of being inserted inside the plurality of extending portions. The connecting member includes a plurality of insertion portions arranged in a plurality of gaps of the protruding portions alternately arranged along the circumferential direction, and the length of the plurality of insertion portions in the rotation center line direction is set. It is characterized by being equal to the total length of the protrusion.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記二つの固定体の前記突起部の回転中心線方向の全長を当該二つの固定体の前記連結部材を介する連結時の長さと等しくしたことを特徴とする。
The invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材は、周方向に沿って並んだ前記複数の介挿部の中で、隣に位置する二つの前記介挿部の前記回転中心線方向における一端部同士と他端部同士とを周方向に交互に連結する複数の連結部を備えることを特徴とする。
The invention described in claim 3 has the same configuration as that of the invention described in
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材の連結部を、前記固定体の延出部の延出方向の先端面側を通過させると共に当該先端面に沿った形状としたことを特徴とする。
The invention according to
請求項5記載の発明は、請求項3記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材の連結部を、一方の前記固定体の延出部と他方の前記固定体の本体部との間を通過させると共に他方の前記固定体の本体部の外周面に沿った形状としたことを特徴とする。 The invention according to claim 5 has the same configuration as that of the invention according to claim 3, and the connecting portion of the connecting member is connected to the extending portion of one of the fixed bodies and the main body portion of the other fixed body. And a shape along the outer peripheral surface of the main body portion of the other fixed body.
請求項1記載の発明は、同心となる回転軸の一方と他方とにそれぞれ固定体を固定装備し、連結部材を介して各固定体を連結する。
この時、各固定体の延出部の内側に互いの本体部を挿入することで、連結された二つの固定体の回転中心線方向の長さを短くすることができる。
その一方で、各突起部は延出部を備えているので、その長さを本体部よりも長くすることができ、突起部の側面面積を拡大することができる。そして、二つの突起部の間に介挿される連結部材の介挿部の回転中心線方向の長さを突起部の全長と等しくしているので、突起部と介挿部とは互いの接触面積を拡大することが可能となる。
これにより、回転軸から回転軸へのトルク伝達の際に突起部から介挿部へ加わる単位面積当たりの荷重を低減することが可能となり、連結部材の劣化を回避し、長寿命化を図ることが可能となる。また、これに伴い、連結部材の材料の選定に当たって、高荷重に耐え得る高価な材料に限定されないことから、カップリングの製造コストの低減を図ることが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, a fixed body is fixedly mounted on one and the other of the concentric rotating shafts, and the fixed bodies are connected via a connecting member.
At this time, the length of the connected two fixed bodies in the direction of the rotation center line can be shortened by inserting the main body portions inside the extending portions of the respective fixed bodies.
On the other hand, since each protrusion part is provided with the extension part, the length can be made longer than a main-body part, and the side surface area of a protrusion part can be expanded. And since the length of the rotation center line direction of the insertion part of the connection member inserted between two projection parts is made equal to the full length of a projection part, a projection part and an insertion part mutually contact area Can be expanded.
As a result, it is possible to reduce the load per unit area applied from the protrusion to the insertion portion during torque transmission from the rotating shaft to the rotating shaft, avoiding deterioration of the connecting member, and extending the life. Is possible. In addition, in connection with this, since the material for the connecting member is not limited to an expensive material that can withstand a high load, the manufacturing cost of the coupling can be reduced.
請求項2記載の発明は、固定体の各突起部の全長を連結部材を介する固定体同士の連結時の長さと等しくしたので、カップリングの長さに対して連結部と突起部との接触面積を最大限に確保することができ、カップリングの小型化を図りつつも効率的に連結部材の連結部に加わる単位面積当たりの荷重を低減させることが可能となる。
In the invention according to
請求項3記載の発明は、連結部材の複数の介挿部を複数の連結部により連結するので部材の一体化を図ることができ、カップリングの組み付けの作業性の向上を図ることが可能となる。
また、複数の連結部は、隣に位置する二つの介挿部の回転中心線方向における一端部同士と他端部同士とを周方向に交互に連結しているので、各連結部は一端部側と他端部側とに偏って交互に配置された状態となり、二つの固定体の突起部を周方向に交互に並べた状態で連結する場合に、各連結部が連結の妨げとならないようになっている。
In the invention according to claim 3, since the plurality of insertion portions of the connecting member are connected by the plurality of connecting portions, the members can be integrated, and the workability of the assembly of the coupling can be improved. Become.
Further, since the plurality of connecting portions alternately connect one end portions and the other end portions in the rotation center line direction of the two adjacent insertion portions in the circumferential direction, each connecting portion has one end portion. When the projections of the two fixed bodies are alternately arranged in the circumferential direction, the coupling portions do not hinder the coupling. It has become.
請求項4記載の発明は、連結部材の連結部を固定体の延出部の延出方向の先端面側を通過すると共に当該先端面に沿って形成している。例えば、連結部を固定体の本体部の外周面に沿った形状とした場合には一方の固定体の本体部の外周面と他方の固定体の各突起部の内面との間に連結部を通すための隙間を形成する必要が生じるが、連結部が延出部の先端面側を通る場合には上記の隙間は不要なので、カップリングの小径化による小型化を図ることが可能となる。 According to a fourth aspect of the present invention, the connecting portion of the connecting member is formed along the leading end surface while passing the leading end side in the extending direction of the extending portion of the fixed body. For example, when the connecting portion is shaped along the outer peripheral surface of the main body portion of the fixed body, the connecting portion is provided between the outer peripheral surface of the main body portion of one fixed body and the inner surface of each protruding portion of the other fixed body. Although it is necessary to form a gap for passing through, since the gap is not necessary when the connecting portion passes the distal end surface side of the extending portion, it is possible to reduce the size by reducing the diameter of the coupling.
請求項5記載の発明は、連結部材の連結部を、一方の固定体の延出部と他方の固定体の本体部との間を通過させると共に他方の固定体の本体部の外周面に沿った形状としているので、当該連結部が一方の固定体の各延出部の内面と他方の固定体の本体部の外周面との間に介在する状態となる。
例えば、各回転軸の回転中心線が完全にズレが生じている場合、一方の固定体の各延出部の内面と他方の固定体の本体部の外周面とが直接接触していると、振動により摩耗を生じたり、トルク伝達ロスを生じたりする恐れがあるが、弾性体からなる連結部材の連結部が介在することで摩耗を防止し、トルク伝達ロスも低減することが可能となる。
The invention according to claim 5 allows the connecting portion of the connecting member to pass between the extending portion of one fixed body and the main body portion of the other fixed body and along the outer peripheral surface of the main body portion of the other fixed body. Therefore, the connecting portion is interposed between the inner surface of each extending portion of one fixed body and the outer peripheral surface of the main body portion of the other fixed body.
For example, when the rotation center line of each rotating shaft is completely displaced, the inner surface of each extending portion of one fixed body and the outer peripheral surface of the main body portion of the other fixed body are in direct contact with each other. Although vibration may cause wear or torque transmission loss, wear can be prevented and torque transmission loss can be reduced by the presence of a connecting portion of a connecting member made of an elastic body.
[カップリングを搭載したミシンの概要]
本発明の実施の形態としてカップリング10をミシン80に搭載した場合を例に説明する。図1はミシン80の一部を切り欠いた正面図である。
ミシン80は、その全体構成を支持するミシンフレーム81と、縫い針82を保持すると共にミシンフレーム81により上下動可能に支持された針棒83と、針棒83の上下動の駆動源となるミシンモーター84と、ミシンモーター84の出力軸84aと同一の回転中心線上に配置された上軸85と、これら出力軸84aと上軸85とトルク伝達可能に連結するカップリング10と、上軸85に固定装備された針棒クランク86と、針棒クランク86と針棒83とを連結するクランクロッド87と、ミシン80の下部において上軸85に平行に配設された下軸88と、上軸85に固定装備された主動プーリー89と、下軸88の一端部に固定装備された従動プーリー90と、主動プーリー89から従動プーリー90へトルク伝達を行うタイミングベルト91と、下軸88の他端部に設けられ、縫い針82に通された上糸に下糸を絡める図示しない釜とを備えている。
[Outline of sewing machine with coupling]
As an embodiment of the present invention, a case where the
The
上記ミシンフレーム81は、ミシン下部において一定方向に延出されたベッド部81aと、ベッド部81aの一端部に立設された縦胴部81bと、縦胴部81bの上部からベッド部81aと平行方向に延出されたアーム部81cとを有している。
The sewing machine frame 81 includes a
下軸88は、上記ベッド部81aの内部において、当該ベッド部81aの長手方向に平行且つ水平に向けられた状態で回転可能に支持されている。
下軸88の一端部には、前述した従動プーリー90が固定装備されており、上軸85から一定方向の回動動作が伝達されるようになっている。
また、下軸88の他端部には前述した釜が装備されている。釜は、いわゆる全回転垂直釜であり、その構造は周知なので詳細な説明は省略する。
The
One end portion of the
The other end of the
上軸85は、上記アーム部81cの内部において、当該アーム部81cの長手方向に平行且つ水平に向けられた状態で回転可能に支持されている。
上軸85の一端部近傍には前述した主動プーリー89が固定装備されており、タイミングベルト91を介して下軸88にトルク伝達を行っている。
また、上軸85の他端部には前述した針棒クランク86が固定装備されており、この針棒クランク86は上軸85を中心に回転運動を行う。針棒クランク86の回転の中心から偏心した位置にはクランクロッド87の上端部が上軸85に平行な軸回りで回転可能に連結されている。
一方、クランクロッド87の下端部には、針棒83に抱き締め固定された針棒抱き92が上軸85に平行な軸回りで回転可能に連結されている。
このため、クランクロッド87の上端部が針棒クランク86により上軸85を中心とする円運動を行うと、クランクロッド87の下端部には円運動の上下方向の成分のみが伝わり、針棒83に上下動動作を付与することが可能となっている。
The
In the vicinity of one end of the
The above-described needle bar crank 86 is fixed to the other end of the
On the other hand, a needle bar hanger 92 that is hung and fixed to the
For this reason, when the upper end portion of the
図2はミシンモーター84の周囲の断面図、図3は分解斜視図である。ミシンモーター84は、ミシンフレーム81の縦胴部81bの上部であってアーム部81cとは反対側の側面にモーター取付台93を介して取り付けられている。
ミシンモーター84は、その中心部を貫通する出力軸84aを備えており、その一端部はカップリング10を介して上軸85に連結され、他端部には手回し用のプーリー94が装備されている。そして、出力軸84aは上軸85と同心状態、即ち、同一の回転中心線C回りに同時回転を行うようにカップリング10によって連結されている。
2 is a sectional view around the
The
モーター取付台93は、略矩形の枠体であり、その中央部にはミシンモーター84の出力軸84aを遊挿すると共に縦胴部81bに設けられた円筒部81dに嵌合する開口部93aが形成されている。ミシンモーター84はミシンフレーム81側の端部が図示しない止めネジによりモーター取付台93に固定され、さらに、モーター取付台93はボルト締めにより縦胴部81bに固定されている。
The
縦胴部81bに設けられた円筒部81dの内側には、略円筒状の上軸支持体95が取り付けられている。この上軸支持体95は、上軸85の一端部を摺動により回転可能に支持するメタル軸受け95aと、その外側に隣接して設けられたオイルシール95bとを内部に有している。
また、上軸支持体95はミシンモーター84側の端部に円形の凹状部95cが形成されている。この凹状部95cはその内径が後述するカップリング10の外径よりも幾分大きく定められており、接触を生じない状態でカップリング10の一端部を内側に引き込んで配置することを可能としている。
A substantially cylindrical
Further, the
[カップリング]
図4はカップリング10の斜視図、図5は分解斜視図である。カップリング10は、主に、回転軸としてのミシンモーター84の出力軸84aと回転軸としての上軸85とを個別に対向状態で固定装備される二つの固定体としてのハブ20,20と、これらのハブ20,20を連結する場合にその相互間に介挿される弾性体からなる連結部材30とを備えている。
[Coupling]
4 is a perspective view of the
ミシンモーター84の出力軸84aに装備されるハブ20と上軸85に装備されるハブ20は同一の構造であるため、一方のハブ20についてのみ説明を行うこととする。
上記ハブ20は、ミシンモーター84の出力軸84a又は上軸85が挿入される円筒状の本体部21と、当該本体部21の外周面上から回転半径方向外側に突出形成された三つの突起部22とを有しており、これらは同一の金属材料により一体的に形成されている。
Since the
The
上記本体部21の内径は、ミシンモーター84の出力軸84a及び上軸85の外径とほぼ等しく且つこれらを挿入可能な大きさとなっている。
また、本体部21の外径及び回転中心線C方向の長さについては、カップリング10の小型化の要請上、より小さくすることが望ましいが、使用環境において、その形成材料との関係により、少なくとも規定の耐用期間の耐久性及び強度が得られる数値に設定される。
なお、ミシン80では、ミシンモーター84の出力軸84aと上軸85の外径が等しくなっているが、仮にこれらの外径が異なる場合には、それぞれの外径に応じた内径の本体部21からなるハブ20が個別に装備される。また、このように個々の本体部21の内径が異なる場合でも、各本体部21の外径は互いに等しくすることが望ましい。
The inner diameter of the
In addition, the outer diameter of the
In the
三つの突起部22は円周方向について均一間隔で配置され、各突起部22の半径方向外側の面は、回転中心線Cを中心とする円周面となっている。
また、各突起部22は、いずれも回転中心線Cに沿った凸条を呈しており、本体部21の一端部から回転中心線Cに沿った一定の方向に向かって突出形成された延出部23を備えている。
図6はカップリング10を回転中心線Cの方向から見た側面図である。図示のように、突起部22の回転中心線Cを中心とする形成角度θ1は360°の六等分となる60°より幾分小さくなっている。さらに、延出部23の内径R1は、前述した本体部21の外径よりも幾分大きくなっており、また、延出部23の回転中心線C方向の長さは本体部21の長さよりも幾分長くなっている。これにより、一方のハブ20の延出部23の先端部と他方のハブ20の本体部21の後端部(延出部23の延出方向とは逆側の端部)とが一致するように互いのハブ20,20を連結する場合に、互いの本体部21,21の端面同士の間に隙間を形成することができる。ミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とが僅かでも軸心にズレが生じた場合に、本体部21,21同士が直接密着していると、トルク伝達の負荷の原因となり得るが、上記隙間によりこれが緩和される。また、カップリング10では、連結部材30に弾性を有する隔壁部33(後述)を設けており、上記本体部21,21同士の隙間に一致する厚みの隔壁部33を介挿させており、トルク伝達の負荷の低減を図っている。
The three
Each of the
FIG. 6 is a side view of the
二つのハブ20,20の連結時には、互いの突起部22,22の延出部23,23が向かい合わせとなる向きで同一の回転中心線C上に配置され、一方のハブ20の突起部22の延出部23の先端が他方のハブ20の突起部22の後端(回転中心線C方向における延出部23とは逆側の端部)に達するまで、一方のハブ20の各突起部22の間の凹状部24に他方のハブ20の各延出部23が挿入される。
これにより、二つのハブ20,20は、互いの突起部22,22が回転中心線C回りの円周方向に沿って交互に並んだ状態となり、互いの本体部21,21は連結する相手側の複数の各延出部23,23の内側の領域内に遊挿された状態となる。
そして、図6に示した寸法設定により、互いに隣に位置する一方のハブ20の突起部22と他方のハブ20の突起部22との間、一方のハブ20の本体部21の外周面と他方のハブ20の突起部22の延出部23の内周面との間及び一方のハブ20の本体部21と他方のハブ20の本体部21の対向する端面同士の間には、連結部材30の各部を介挿する為の一定のクリアランスが得られるようになっている。
When connecting the two
As a result, the two
Then, according to the dimension setting shown in FIG. 6, between the
また、三つの内の二つの突起部22については、その外周面から本体部21の内周面まで貫通するネジ穴25が形成されており、その内側には頭無しネジ26が螺入されている。この頭無しネジ26を外部から所定方向に回転させることで、その先端部が本体部21に挿入されたミシンモーター84の出力軸84a又は上軸85の外周面を締結し、これらの回転軸に対してハブ20が抜脱や回転ズレを生じないようにしている。
Further, two of the three projecting
連結部材30は、回転中心線C回りの円周方向に沿って交互に並んだ二つのハブ20,20の突起部22同士の隙間に配置される六つの介挿部31と、隣に位置する介挿部31、31の回転中心線C方向における一端部同士と他端部同士とを交互に連結する六つの連結部32と、二つのハブ20,20の本体部21,21の互いに対向する端面の間に介挿させる隔壁部33とを備えている。そして、これらは弾性体であるゴム、例えば、ニトリルゴム(NBR)から一体的に形成されている。
The connecting
介挿部31は、二つのハブ20,20を連結する配置とした場合において、隣に位置する一方のハブ20の突起部22の側面(円周方向の両端部の側面)と他方のハブ20の突起部22の側面との間のクリアランスに介挿される板状体である。
この介挿部31の回転中心線C方向の長さL(図5参照)は延出部23を含む突起部22の全長と一致しており、介挿部31の回転中心線Cからの半径方向の幅H(図5参照)はハブ20の突起部22の外周面と本体部21の外周面との径差に一致している。また、介挿部31はその弾性により圧縮可能であるため、その円周方向における厚さ(角度幅)θ2(図6参照)は各突起部22同士のクリアランスよりも僅かに広く設定されている。
これらにより、介挿部31は、介挿時に各突起部22の側面全体に密着させることが可能となっている。
When the
The length L (see FIG. 5) of the
Thus, the
連結部32は、二つのハブ20,20を連結する配置とした場合において、一方のハブ20の突起部22の延出部23の内周面と他方のハブ20の本体部21の外周面との間のクリアランスに介挿されるようになっており、このため、これらの周面に沿って湾曲した板状に形成されている。
連結部32には、介挿部31,31の回転中心線C方向における一端部同士を連結するもの(図5において左側に位置する連結部32)と、介挿部31,31の回転中心線C方向の他端部同士を連結するもの(図5において右側に位置する連結部32)とがあり、これらは回転中心線Cを中心とする円周方向に沿って交互に並んで配置されている。
When the connecting
The connecting
隔壁部33は、六つの介挿部31の回転中心線Cに対する半径方向内側であって当該各介挿部31の長手方向の中間位置に設けられた回転中心線Cに垂直な隔壁であり、その中央部には円形の開口部33aが形成されている。
この隔壁部33の回転中心線C方向の厚さは、ハブ20の突起部22の延出部23の回転中心線C方向の長さから本体部21の回転中心線C方向の長さを減じた値と略一致している。また、開口部33aの内径は、本体部21の内径と一致又はこれよりも若干大きく設定されている。
これにより、二つのハブ20,20を連結する配置とした場合において、隔壁部33は、各ハブ20,20の本体部21,21における互いの対向端面の間に隙間なく介挿された状態で配置される。
The
The thickness of the
Thereby, when it is set as the arrangement which connects two
[カップリングによる連結作業]
次に、カップリング10によってミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とを連結する方法を図5を参照して説明する。以下の説明では、図5における左側のハブ20が上軸85に取り付けられるものとし、右側のハブ20がミシンモーター84の出力軸84aに取り付けられるものとする。
[Coupling work by coupling]
Next, a method of connecting the
まず、それぞれのハブ20,20をミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とに取り付ける。
具体的には、一方のハブ20の中心部にミシンモーター84の出力軸84aを挿入し、ネジ穴25の頭無しネジ26を締めて一方のハブ20を出力軸84aに固定する。
同様に、他方のハブ20の中心部に上軸85を挿入し、頭無しネジ26により他方のハブ20を上軸85に固定する。
First, each
Specifically, the
Similarly, the
次に、ハブ20に対して連結部材30の取り付けを行う。この場合、連結部材30は、出力軸84a側と上軸85側の何れか取り付けを行っても良いが、ここでは出力軸84a側のハブ20に対して取り付けを行う場合を例に説明する。
まず、ハブ20の各突起部22の延出部23と連結部材30の一端部(図5における右端部)とを対向させると共に、当該連結部材30の一端部側の三つの連結部32の円周方向の位置をハブ20の三つの凹状部24に合致させて、当該三つの連結部32の内周面側にハブ20の本体部21が挿入されるように連結部材30をハブ20に取り付ける。この時、連結部材30の隔壁部33が出力軸84a側のハブ20の本体部21の端面に当接するまで三つの連結部32の内側に本体部21を挿入する。
その結果、連結部材30の一端部(図5における右端部)側の三つの連結部32の内周面と出力軸84a側のハブ20の本体部21の外周面とが密着し、連結部材30の他端部(図5における左端部)側の三つの連結部32の外周面と出力軸84a側のハブ20の三つの延出部23の内周面とが密着した状態となる。
Next, the connecting
First, while extending the
As a result, the inner peripheral surfaces of the three connecting
そして、連結部材30が取り付けられた出力軸84a側のハブ20を上軸85側のハブ20に連結する。この場合、出力軸84a側のハブ20の各突起部22の延出部23と上軸85側のハブ20の各突起部22の延出部23とを対向状態とし、それぞれのハブ20の各突起部22の延出部23の円周方向の位置を相手側のハブ20の各凹状部24に合致させて、当該各延出部23が連結部材の30の各連結部32を介在させつつ相手側のハブ20の凹状部24に挿入されるように、ミシンモーター84と共に出力軸84a側のハブ20と上軸85側のハブ20とを連結する。この場合も、連結部材30の隔壁部33が上軸85側のハブ20の本体部21の端面に当接するまで出力軸84a側のハブ20を上軸85側のハブ20に向けて移動させる。
その結果、連結部材30の他端部(図5における左端部)側の三つの連結部32の内周面と上軸85側のハブ20の本体部21の外周面とが密着し、連結部材30の一端部(図5における右端部)側の三つの連結部32の外周面と上軸85側のハブ20の三つの延出部23の内周面とが密着した状態となる。
Then, the
As a result, the inner peripheral surface of the three connecting
これにより、カップリング10が組み上げられてミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とが連結される。また、このカップリング10による連結作業に並行して、モーター取付台93に対するミシンモーター84の設置作業も行われる。
なお、上記例示では、カップリング10の各ハブ20をミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とに先に取り付けたが、作業手順はこれに限定されるものではない。例えば、まず、最初にカップリング10の各ハブ20及び連結部材30を組み立ててから、一方のハブ20をミシンモーター84の出力軸84a又は上軸85の何れか一方に取り付け、次いで、他方のハブ20をミシンモーター84の出力軸84a又は上軸85のいずれか他方に取り付けても良い。
Thereby, the
In the above example, each
[カップリングの技術的効果]
図11及び図12のカップリング100,200と比較しつつカップリング10の効果について説明する。
上記カップリング10は、各ハブ20の突起部22が延出部23を備えているので、突起部22をカップリング10の全長(二つのハブ20,20の連結部材30を介する連結時の長さ)と一致する長さに揃えることが可能である。
従って、ハブ20の突起部22と連結部材30の介挿部31との接触面の回転中心線C方向の幅をカップリング10の全長を一致させてその面積を最大限に拡大することができ、カップリング10を小型化した場合でも、連結部材30の介挿部31における単位面積当たりの荷重を十分に低減することが可能となる。
[Technical effects of coupling]
The effects of the
In the
Accordingly, the width of the contact surface between the
これに対して、カップリング100は、各ハブ110,120の突起部112,122がいずれも本体部111,121から回転中心線方向に突出する構造であり、連結部材130の突起部132との接触面の回転中心線C方向の幅を各ハブ110,120の突起部112,122の突出長さまでしか確保することができない。このため、カップリング100の全長に対して突起部112,122と突起部132との接触面積は小さくなり、カップリング100を小型化した場合に連結部材130の突起部132における単位面積当たりの荷重を低減することができない。
On the other hand, the
また、カップリング200は、各ハブ210,220の突起部212,222と連結部材230の介挿部231との接触面の回転中心線C方向の幅をハブ220の回転中心線方向の幅までしか確保することができない。このため、カップリング200の場合も、その全長に対して突起部212,222と介挿部231との接触面積は小さくなり、カップリング200を小型化した場合に連結部材230の介挿部231における単位面積当たりの荷重を低減することができない。
In addition, the
このように、カップリング10は、その全長に対してハブ20の突起部22と連結部材30の介挿部31との接触面積を十分に広くすることができるので、カップリング10の小型化を図りつつ連結部材30の耐久性を向上させることが可能である。
さらに、連結部材30の材料の選定に当たって、高荷重に耐え得る高価な材料に限定されないので、カップリング10の製造コストの低減を図ることが可能となる。
As described above, the
Furthermore, the selection of the material of the connecting
また、カップリング10の連結部材30は各介挿部31を連結する連結部32を備えているので、各部を一体化して一部材で形成することが可能である。そして、連結部32は、各介挿部31の一端部側と他端部側とに交互に形成されると共に、各々がハブ20の本体部21の外周面に沿った形状に形成されているので、一方のハブ20の本体部21と他方のハブ20の延出部23との間に介挿された状態となる。これにより、ミシンモーター84の出力軸84aと上軸85の回転時の径方向の振動等を吸収し、良好なトルク伝達を行うことが可能である。
また、連結部材30は隔壁部33を備えているので、当該隔壁部33が一方のハブ20と他方のハブ20の互いの本体部21の間に介挿され、ミシンモーター84の出力軸84aと上軸85の回転時の軸方向の振動等を吸収し、良好なトルク伝達を行うことが可能である。
Moreover, since the
Further, since the connecting
[カップリングの変形例(1)]
図7はカップリングの第一の変形例の分解斜視図である。このカップリング10Aは、その連結部材30A以外の構成についてはカップリング10と同一とすることができる。
カップリング10Aの連結部材30Aは、連結部材30と同一の六つの介挿部31と、隣に位置する介挿部31、31の回転中心線C方向における一端部同士と他端部同士とを交互に連結する六つの連結部32Aと、連結部材30と同一の隔壁部33とを備えている。そして、この連結部材30Aも弾性体であるゴム、例えば、ニトリルゴム(NBR)から一体的に形成されている。
そして、上記各連結部32Aは、連結する二つの介挿部31の一端部又は他端部においてハブ20の延出部23の延出端部の端面に沿った形状に形成されている。また、連結部32Aの厚さ分だけ各延出部23の突出長さを短くして該連結部32Aの延出部23に対向しない側の端面がハブ20の本体部21の端面とを一致させることが好ましい。
このため、連結部材30Aを挟んでハブ20とハブ20とを連結する場合に、各連結部32Aは、各延出部23の先端部端面に密着した状態となる。この場合、各延出部23と本体部21との間に連結部が介挿されないので、そのクリアランスを小さくすることができ、カップリング10A全体を径方向に小型化することが可能となる。
[Modification of coupling (1)]
FIG. 7 is an exploded perspective view of a first modification of the coupling. The
The
And each said
For this reason, when connecting the
なお、このカップリング10Aは、前述したように、連結部材30A以外の構成、例えばハブについては、カップリング10のハブ20と同一のものを使用することが可能だが、一方のハブ20の延出部23と他方のハブ20の本体部21との間のクリアランスが不要となるので、当該クリアランスが発生しないようにする、或いは、連結部32Aの厚さ分だけ各延出部23の突出長さを短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
As described above, the
[カップリングの変形例(2)]
図8はカップリングの第二の変形例の斜視図である。このカップリング10Bは、その連結部材30B以外の構成についてはカップリング10と同一とすることができる。
カップリング10Bの連結部材30Bは、二つのハブ20,20の各突起部22同士の間に介挿される六つの介挿部31Bが個別に分離されており、連結部32や隔壁部33は備えていない。
そして、各介挿部31Bは、カップリング10Bの製造過程において、隣に位置する突起部22,22の互いに対向する二つの側面の一方又は双方に接着、焼き付け処理等により固着される。
各突起部22の一側面に固着された場合には、各介挿部31Bはハブ20から分離することはできない。また、各突起部22の二側面に固着された場合には、二つのハブ20,20と連結部材30Bとが一体化して分離することはできない。
このため、カップリング10Bを一体化させたままでミシンモーター84の出力軸84a及び上軸85を連結することとなるが、作業上の問題は生じない。
このように、各介挿部31Bを個々に分離させて予めハブ20に固着させることにより、連結部材30Bはその構造が簡易化されるため、カップリング10Bの生産性を向上することが可能となる。
[Modification of coupling (2)]
FIG. 8 is a perspective view of a second modification of the coupling. The
In the
Each
When fixed to one side surface of each
For this reason, although the
Thus, by separating each
なお、このカップリング10Bもカップリング10のハブ20と同一のものを使用することが可能だが、一方のハブ20の延出部23と他方のハブ20の本体部21との間のクリアランスが不要となるので、当該クリアランスが発生しないようにする、或いは、隔壁部33が介在しないので本体部21同士がより近接するように各延出部23の突出長さをより短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
The
[カップリングの変形例(3)]
図9はカップリングの第三の変形例の分視図である。このカップリング10Cは、ハブ20C以外の構成についてはカップリング10と同一とすることができる。
前述したカップリング10では、各ハブ20の延出部23の回転中心線C方向の長さが本体部21の長さとほぼ等しく設定されており、これにより、突起部22の全長=カップリング10の全長としている。これらの長さを一致させることにで、カップリング10の大きさに対して突起部22と介挿部31との接触面積を最大限に拡張することが可能としている。
これに対して、カップリング10Cの各ハブ20Cの延出部23Cは、本体部21よりも回転中心線C方向の長さが短く設定されている。従って、突起部22の全長<カップリング10の全長となり、カップリング10の大きさに対して突起部22と介挿部31との接触面積を最大限にまでは拡張していない。このため、カップリング10Cは、各介挿部31における単位面積当たりの荷重低減の効果がカップリング10に劣っている。しかしながら、少なくとも延出部23Cにより突起部22Cの全長を本体部21よりも長くしているので、従来のカップリング100,200(図11,図12参照)に比べると、各介挿部31における単位面積当たりの荷重低減が図られており、連結部材30の長寿命化を図ることが可能である。
[Modification of coupling (3)]
FIG. 9 is a perspective view of a third modification of the coupling. This
In the
On the other hand, the
なお、このカップリング10Cは、前述したように、ハブ20C以外の構成、例えば連結部材については、カップリング10の連結部材30と同一のものを使用することが可能だが、連結部材30の各介挿部31を、一方のハブ20Cの突起部22Cとその隣に位置する他方のハブ20Cの突起部22Cが回転中心線C方向について重り合う範囲と同じとなるように短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
As described above, the
[その他]
上述した各カップリング10〜10Cは、いずれもミシンモーター84の出力軸84aと上軸85とが同じ外径であることを前提とし、それぞれに同一のハブ20又は20Cを取り付けているが、ミシンモーター84の出力軸84aと上軸85の外径が異なる場合には、それぞれに対応する内径のハブを取り付けても良いことは言うまでもない。その場合、各ハブについては、その中心に位置する軸挿入を行うための貫通穴の内径のみが異なるハブを使用することが望ましい。
[Others]
Each of the
また、ミシンモーター84の出力軸84a又は上軸85に対するハブ20の取り付けは頭無しネジ26を用いているが、これに限らず、例えば、出力軸84a又は上軸85とハブ20とにキー溝を形成してキーを挿入することにより取り付けを行っても良い。また、キーとネジの併用でも良い。
The
また、前述したカップリング10〜10Cのハブ20,20Cの突起部22,22Cはいずれもその円周方向における両側縁部が回転中心線方向Cに平行となるように形成されているが、これに限らず、突起部22,22Cの円周方向における両側縁部が延出部23,23Cの先端側に向かうにつれて幅が狭くなるようにテーパ状に形成しても良い。
Further, the
図10は、同一条件でトルク伝達を行うミシンモーター84の出力軸84aと上軸85との間にカップリング10とカップリング200とを装備した場合に、それぞれの突起部と介挿部との接触面に加わる単位面積当たりの荷重(応力)の算出結果を示したグラフである。
これらのカップリング10,200では突起部と介挿部との接触面の回転中心線Cからの最大半径と最小半径とが同一の値であり、とし、カップリング10,200の回転中心線C方向の全長も同一の値であることを前提とする。そして、トルク伝達時に、一方のハブ20の三つの突起部22と他方のハブ20の三つの突起部22との内、一組の突起部21,21の間で集中的に荷重が発生した場合を想定して応力計算を行った。
その結果、カップリング10の接触面における応力値は7.3[MPa]であり、カップリング200の接触面における応力値は17.4[MPa]であった。
FIG. 10 shows that when the
In these
As a result, the stress value on the contact surface of the
また、上記応力計算に基づいて各カップリング10,200における安全率を算出した。
上記安全率は、[各カップリング10,200における許容応力値]/[ミシン80における通常使用条件下での各カップリング10,200における応力値]から算出した。
その結果、カップリング10では安全率は2.0となり、カップリング200では安全率は0.8であった。
このように、本実施例1では、発明品であるカップリング10が従来品のカップリング200に比べて、突起部22に生じる応力を低減し、安全率を向上させるという結果を得ることが出来た。
Moreover, the safety factor in each coupling 10,200 was calculated based on the stress calculation.
The safety factor was calculated from [allowable stress value in each
As a result, the safety factor for the
As described above, in the first embodiment, it is possible to obtain the result that the
10,10A,10B,10C,100,200 カップリング
20,20C ハブ(固定体)
21 本体部
22,22C 突起部
23,23C 延出部
24 凹状部
30,30A,30B 連結部材
31,31B 介挿部
32,32A 連結部
33 隔壁部
80 ミシン
84 ミシンモーター
84a 出力軸(回転軸)
85 上軸(回転軸)
10, 10A, 10B, 10C, 100, 200
21
85 Upper shaft (rotating shaft)
Claims (5)
これらの固定体の相互間に介挿される弾性体からなる連結部材とを備えるカップリングにおいて、
前記二つの固定体は、個々の前記回転軸が挿入される円筒状の本体部と、当該本体部の外周面上において周方向に均一間隔で複数並んで形成された前記回転軸の回転中心線方向に沿って形成された凸条の突起部とを有し、
前記複数の突起部は、前記本体部の前記回転中心線方向における全長に渡って形成されると共に前記本体部の一端部から回転中心線方向に沿って突出形成された延出部を備え、
前記二つの固定体は、互いの突起部が前記周方向に沿って交互に並び且つ互いの前記本体部が連結する相手側の固定体の前記複数の延出部の内側に挿入された状態で連結され、
前記連結部材は、前記周方向に沿って交互に並んだ突起部の複数の隙間に配置される複数の介挿部を備え、
前記複数の介挿部の前記回転中心線方向の長さを前記突起部の全長と等しくしたことを特徴とするカップリング。 Two fixed bodies individually fixed to the two rotating shafts;
In a coupling comprising a connecting member made of an elastic body inserted between these fixed bodies,
The two fixed bodies include a cylindrical main body portion into which the individual rotation shafts are inserted, and a rotation center line of the rotation shaft formed in a plurality at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the main body portion. And having a protruding portion of ridges formed along the direction,
The plurality of protrusions are formed over the entire length of the main body portion in the rotation center line direction, and include an extension portion formed to protrude from one end portion of the main body portion along the rotation center line direction,
In the state in which the two fixed bodies are inserted into the plurality of extending portions of the other fixed body where the protrusions are alternately arranged along the circumferential direction and the main bodies are connected to each other. Concatenated,
The connecting member includes a plurality of insertion portions arranged in a plurality of gaps of the protruding portions alternately arranged along the circumferential direction,
The length of the rotation center line direction of the plurality of insertion portions is equal to the total length of the protrusions.
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