JP2014180930A

JP2014180930A - 回転軸用防振ブッシュ

Info

Publication number: JP2014180930A
Application number: JP2013056435A
Authority: JP
Inventors: Kunihisa Tago; 邦久田子
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-09-29

Abstract

【課題】シフトショックを抑えるために弾性体のばね定数を低くした回転軸用防振ブッシュにおいて、スリップ機構によるトルクリミッタを別体で構成する必要がなく、かつスリーブのスプラインを廃止可能とする。
【解決手段】スリーブ１１と、その内周に一体に接合されて、回転軸２の外周面と軸直角断面が非円形をなす面同士で嵌合されるゴム状弾性材料からなる内周弾性体１２と、スリーブ１１の外周に一体に接合されて外周側のトルク受け部材の内周に圧入されるゴム状弾性材料からなる外周弾性体１３を備え、回転軸２と内周弾性体１２が、両者間の伝達トルクが所定以上に増大したときに内周弾性体１２の変形によりスリップ可能となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、小型船舶における船外機のプロペラ軸や、自動車の駆動軸等、回転軸の防振手段として装着される回転軸用防振ブッシュに関する。

図６は、小型船舶を推進させる船外機の一部を概略的に示す説明図である。すなわち船体の船尾部に取り付けられる船外機の下部にはプロペラ１００が設けられ、このプロペラ１００には、不図示のエンジンの駆動力がプロペラ軸２００を介して伝達されるようになっている。プロペラ１００のボス部１０１の内周に複数の連結プレート１０２を介して設けられた円筒状のトルク受け部材１０３と、これに挿通されたプロペラ軸２００との間には、図７にも示すような防振ブッシュ３００が介装されている。

この種の防振ブッシュ３００は、プロペラ軸２００にスプライン３０１ａにより結合されるスリーブ３０１と、その外周に一体成形されプロペラ１００のボス部１０１のトルク受け部材１０３に圧入されたゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる弾性体３０２とで構成され、通常運転時は、トルク受け部材１０３と弾性体３０２の摩擦力によって、プロペラ軸２００の駆動トルクをプロペラ１００へ伝達すると共に、弾性体３０２によって防振機能を発揮し、プロペラ１００の回転翼１０４に岩礁や流木などが接触することによる過大トルクが作用した時には、弾性体３０２がトルク受け部材１０３に対して円周方向へスリップすることによって、プロペラ軸２００への過大トルクの入力を遮断するトルクリミッタとして機能するものである（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、この種の防振ブッシュ３００は、通常運転時におけるプロペラ軸２００からプロペラ１００への所要のトルク伝達力を確保するには、弾性体３０２を構成するゴム状弾性材料の硬度をある程度高くすると共に圧入代を高くする必要がある。ところがこの場合、弾性体３０２のばね定数が高くなってしまうために、前後進切替機構によるシフト操作時の衝撃（シフトショック）などを十分に低減できなくなる問題がある。

しかも、この種の防振ブッシュ３００は、スリーブ３０１の内周面に、プロペラ軸２００とスプライン嵌合させるためのスプライン３０１ａを加工する必要があり、製造コストが高いものとなっていた。

また、図７に示す例において弾性体３０２に形成した多数の溝３０２ａは、弾性体３０２のばね定数を低くすることによってシフトショックを抑えるためのものであるが、この場合は、弾性体３０２の捩り変形が大きくなりやすいため、図６に示すように円周方向のストッパ３０３を設けることによって、弾性体３０２の過大変形を防止すると共に、外周側に、プロペラ軸２００への過大トルクをスリップによって遮断するトルクリミッタ機構を別体で構成する必要がある（例えば特許文献２，３参照）。

特開平３−１１２７９５号公報特開２００７−０６９７３８号公報特開２００８−２１５４４５号公報

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シフトショックを抑えるために弾性体のばね定数を低くした回転軸用防振ブッシュにおいて、トルクリミッタ機構を別体で構成する必要がなく、かつスリーブのスプラインを廃止可能とすることにある。

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の発明に係る回転軸用防振ブッシュは、スリーブと、その内周に一体に接合されて、回転軸の外周面と軸直角断面が非円形をなす面同士で嵌合されるゴム状弾性材料からなる内周弾性体と、前記スリーブの外周に一体に接合されて外周側のトルク受け部材の内周に圧入されるゴム状弾性材料からなる外周弾性体を備え、前記回転軸と内周弾性体が両者間の伝達トルクが所定以上に増大したときに前記内周弾性体の変形によりスリップ可能としたものである。なお、ゴム状弾性材料とは、ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料のことである。

請求項１の構成によれば、スリーブは回転軸にスプライン嵌合されておらず、スリーブには、軸直角断面が非円形をなす面同士でこの回転軸と嵌合される内周弾性体を介して回転軸からの駆動トルクが伝達されるようになっている。また、スリーブへ伝達された駆動トルクは、外周弾性体を介してその外周側のトルク受け部材へ伝達される。内周弾性体と外周弾性体はトルク伝達に対して直列であるため、全体として低ばねとなって、トルク変動などのショック入力に対する優れた緩衝性が確保される。また、回転軸と内周弾性体間の伝達トルクが所定以上に増大すると、内周弾性体の変形によって回転軸と内周弾性体間がスリップし、回転軸への過大トルクの伝達を遮断するトルクリミッタとして機能する。

請求項２の発明に係る回転軸用防振ブッシュは、請求項１に記載の構成において、外周弾性体が、外周面に複数の凹部を有する形状となっているものである。

請求項２の構成によれば、外周弾性体のばね定数がその外周面に形成された複数の凹部によって低下するので、トルク変動などのショック入力に対する緩衝性を一層向上することができる。

請求項３の発明に係る回転軸用防振ブッシュは、請求項１又は２に記載の構成において、スリーブとトルク受け部材が互いに円周方向に対向する係合手段を有し、この係合手段が前記スリーブとトルク受け部材の円周方向相対変位を制限するストッパをなすものである。

請求項３の構成によれば、伝達トルクによる外周弾性体の過大変形や、外周弾性体とトルク受け部材のスリップが、スリーブ側の係合手段とトルク受け部材側の係合手段が互いに干渉することによって制限されるので、外周弾性体の耐久性が確保される。また、係合手段の干渉後もさらに伝達トルクが増大してそのトルク値が所定以上になった場合には、回転軸と内周弾性体間がスリップし、トルク伝達を遮断するので、回転軸に、回転軸と内周弾性体のスリップトルク以上のトルクが作用することがなく、過大トルクによる駆動系のダメージを防止することができる。

本発明に係る回転軸用防振ブッシュによれば、ばね定数を低く抑えることができるため緩衝性に優れたものとすることができ、スリーブに、軸直角断面が非円形をなす面同士で回転軸と嵌合される内周弾性体を有することによって、スリーブにスプラインを加工する必要がなく、しかも前記内周弾性体がトルクリミッタを兼ねるため、低コストで提供することができる。

本発明に係る回転軸用防振ブッシュの好ましい第一の実施の形態を示す斜視図である。本発明に係る回転軸用防振ブッシュの好ましい第一の実施の形態において、軸を挿入した状態を示す斜視図である。図２のIII方向矢視図である。本発明に係る回転軸用防振ブッシュの好ましい第一の実施の形態を示す装着状態の断面図である。本発明に係る回転軸用防振ブッシュの好ましい第二の実施の形態を示す装着状態の断面図である。小型船舶の船外機の一部を概略的に示す説明図である。従来の回転軸用防振ブッシュの一例を示す斜視図である。

以下、本発明に係る回転軸用防振ブッシュの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１〜図４は、第一の実施の形態を示すものである。

すなわち第一の実施の形態の防振ブッシュ１は、図４に示すように、小型船舶を推進させる船外機のプロペラボス３の内周に複数の連結プレート３２を介して一体に設けられた円筒状のトルク受けスリーブ３１と、前記プロペラボス３（トルク受けスリーブ３１）を回転させるプロペラ軸２の間に介装されるものであって、スリーブ１１と、その内周に一体に接合されて、プロペラ軸２の外周面と軸直角断面が非円形をなす面同士で嵌合されるゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる内周弾性体１２と、スリーブ１１の外周に一体に接合されて前記プロペラボス３のトルク受けスリーブ３１の内周に圧入されるゴム状弾性材料からなる外周弾性体１３を備える。なお、プロペラ軸２は、請求項１に記載の回転軸に相当するものである。なお、トルク受けスリーブ３１は請求項１に記載されたトルク受け部材に相当するものである。

図１〜図３に示すように、スリーブ１１は金属等からなる円筒状のものであって、その内周に設けられた内周弾性体１２は内周面が略六角筒状、詳しくは、軸直角断面が正六角形の各頂点を丸めると共に各辺をわずかに内側へ湾曲させた形状をなしており、すなわち正六角形の各頂点に相当する溝状凹面（薄肉部）１２１と、その間の相対的な隆起面（厚肉部）１２２が、円周方向交互に形成されたものである。

外周弾性体１３はスリーブ１１における軸方向中間部の外周に加硫成形と共に一体に加硫接着されたものであって、上述のように、プロペラボス３のトルク受けスリーブ３１の内周に、適当な締め代をもって圧入されるものである。そしてこの外周弾性体１３は、外周面１３ａが円筒面状をなすと共に、この外周面１３ａに、軸方向へ延びる複数の溝状凹部１３１が円周方向等間隔で形成されている。

また、外周弾性体１３の内径部からは、この外周弾性体１３のゴム状弾性材料の一部からなる膜状の弾性層１３２が軸方向両側へ延在されており、スリーブ１１の外周面を覆うように加硫接着されている。

プロペラ軸２は、防振ブッシュ１における内周弾性体１２の内周に挿入される部分の外周面が、内周弾性体１２の内周面と対応する略六角柱状、すなわち、軸直角断面が正六角形の各頂点を丸めると共に各辺をわずかに内側へ湾曲させた形状をなしており、正六角形の各頂点に相当する嶺状凸面２１と、その間の凹面２２が、円周方向交互に形成されたものである。

以上の構成を備える防振ブッシュ１は、図４に示すように、小型船舶を推進させる船外機のプロペラボス３における円筒状のトルク受けスリーブ３１とプロペラ軸２の間に介装され、すなわち内周弾性体１２の略六角筒状の内周面がプロペラ軸２の略六角筒状の外周面と嵌合されると共に、スリーブ１１の外周の外周弾性体１３がトルク受けスリーブ３１の内周面に圧入されることによって、プロペラボス３とプロペラ軸２とを弾性的に結合するものである。なお、図４における参照符号２３は、プロペラ軸２の後端の螺子部２ａに螺合したナット２４によってこのプロペラ軸２の後端部に取り付けられ、防振ブッシュ１を抜け止めするフランジ部材である。

また、プロペラボス３のトルク受けスリーブ３１の内周面と、これに圧入された外周弾性体１３との間のスリップトルクは、プロペラ軸２の外周面における各嶺状凸面２１が、内周弾性体１２における溝状凹面１２１との嵌合位置から、隆起面（厚肉部）１２２を圧縮変形させながら内周弾性体１２に対して回転するときのトルク（内周弾性体１２とプロペラ軸２の間のスリップトルク）よりも大きいものとなっている。

このため、船外機のエンジンを駆動させると、このエンジンから不図示の前後進切替機構等を介してプロペラ軸２に伝達された駆動トルクは、このプロペラ軸２に略六角筒状の面同士で嵌合された内周弾性体１２から、スリーブ１１、及び外周弾性体１３を介してトルク受けスリーブ３１に伝達される。その際に、前後進切替機構をニュートラルから前進（又は後進）にシフトチェンジした時の衝撃（シフトショック）や、プロペラボス３の外周の回転翼３３からの振動は、内周弾性体１２及び外周弾性体１３の変形によって有効に吸収される。

そして上記構成の防振ブッシュ１によれば、プロペラ軸２と内周弾性体１２は略六角筒状の面同士で嵌合されていることによって、通常の運転（航行）時におけるプロペラ軸２側からの駆動トルクが内周弾性体１２（防振ブッシュ１）に伝達されるものであり、内周弾性体１２は金型によってスリーブ１１に一体成形されるものであるため、スリーブ１１の内周面にスプラインを加工する場合に比較して容易にかつ低コストで製造することができる。

また、内周弾性体１２と外周弾性体１３はプロペラ軸２からプロペラボス３（トルク受けスリーブ３１）へのトルク伝達方向に対して直列であるため、全体として低ばね定数となるのに加え、外周弾性体１３は、外周面１３ａに、軸方向へ延びる複数の溝状凹部１３１が一定の位相間隔で形成されていることによって、捩り方向（円周方向）に対するばね定数が低減されており、したがって、シフトショックなどに対する優れた緩衝性を奏することができる。

また、船舶が例えば浅瀬などに乗り上げ、あるいは外周の回転翼３３が流木などに干渉することによってプロペラボス３の回転が阻害された場合は、プロペラボス３のトルク受けスリーブ３１に外周弾性体１３を介して圧入されたスリーブ１１と、エンジンの駆動力によって回転しようとするプロペラ軸２との間に作用するトルクが、内周弾性体１２とプロペラ軸２の間のスリップトルクを上回った時点で、プロペラ軸２の外周面における各嶺状凸面２１が、内周弾性体１２における溝状凹面１２１との嵌合位置から、隆起面１２２を圧縮変形させながら回転方向へ移動し、内周弾性体１２に対して空転（スリップ）することによってトルクリミッタとして機能する。このため、プロペラ軸２には内周弾性体１２とプロペラ軸２間のスリップトルク以上のトルクが作用することはなく、過大トルクによる駆動系部品の破損などを防止することができる。

したがって、内周弾性体１２とプロペラ軸２の嵌合部が、通常航行時におけるプロペラ軸２からプロペラボス３への駆動トルクの伝達手段と、プロペラボス３からプロペラ軸２への過大トルクを遮断するトルクリミッタを兼ねるものであるため、先に説明したようにスリーブ１１へのスプライン加工が不要であるばかりでなく、トルクリミッタ機構を別設する必要もない。

次に、図５に示す第二の実施の形態としての防振ブッシュ１は、上述した第一の実施の形態の構成に加えて、スリーブ１１に、複数の係合突起１１１が円周方向等間隔で設けられると共に、トルク受けスリーブ３１に、スリーブ１１側の係合突起１１１と互いに円周方向に対向する複数の係合突起３１１が設けられたものである。そしてこの係合突起１１１，３１１は、スリーブ１１とトルク受けスリーブ３１の円周方向相対変位を制限するストッパをなすものである。

なお、図示の例では係合突起１１１の表面は、係合突起３１１との干渉音を低減するためにスリーブ１１の外周面の膜状の弾性層１３２と連続した弾性層１３３により覆われているが、係合突起１１１，３１１の干渉は、外周弾性体１３の捩り変形による衝撃吸収後に起こるため、干渉音は小さいものとなり、したがって弾性層１３３は必ずしも設けなくても良い。

上記構成を備える第二の実施の形態によれば、スリーブ１１とトルク受けスリーブ３１の円周方向相対変位が係合突起１１１，３１１によるストッパ機能により制限される。すなわち、大きな振動や衝撃の入力によるトルク受けスリーブ３１とスリーブ１１の円周方向相対変位量の増大は、スリーブ１１側の係合突起１１１とトルク受けスリーブ３１側の係合突起３１１が互いに干渉することによって制限されるため、外周弾性体１３の過大変形を有効に防止することができる。またこのため、捩り方向（円周方向）に対する外周弾性体１３のばね定数を低く設定することができ、したがって、シフトショックや、回転翼３３の振動に対する防振性を一層向上させることができる。

また、船舶が例えば浅瀬などに乗り上げ、あるいは回転翼３３が流木などに干渉した場合は、これによってプロペラボス３のトルク受けスリーブ３１の回転が阻止されるのに対し、防振ブッシュ１のスリーブ１１はプロペラ軸２から内周弾性体１２を介して入力される駆動トルクによって回転しようとするため、まずスリーブ１１側の係合突起１１１とトルク受けスリーブ３１側の係合突起３１１が互いに干渉する。そして、これによって回転が阻止されたスリーブ１１と、エンジンの駆動力によってさらに回転しようとするプロペラ軸２との間に作用するトルクが、内周弾性体１２とプロペラ軸２の嵌合面間のスリップトルクを上回った時点で、プロペラ軸２の外周面における各嶺状凸面２１が、内周弾性体１２における溝状凹面１２１との嵌合位置から、隆起面１２２を圧縮変形させながら回転方向へ移動し、内周弾性体１２に対して空転（スリップ）することによってトルクリミッタとして機能する。このため、プロペラ軸２には内周弾性体１２とプロペラ軸２間のスリップトルク以上のトルクが作用することはなく、過大トルクによる駆動系部品の破損などを防止することができる。

１防振ブッシュ
１１スリーブ
１１１係合突起
１２内周弾性体
１２１溝状凹面
１２２隆起面
１３外周弾性体
１３１溝状凹部
２プロペラ軸
２１嶺状凸面
２２凹面
３プロペラボス
３１トルク受けスリーブ（トルク受け部材）
３１１係合突起

Claims

スリーブと、その内周に一体に接合されて、回転軸の外周面と軸直角断面が非円形をなす面同士で嵌合されるゴム状弾性材料からなる内周弾性体と、前記スリーブの外周に一体に接合されて外周側のトルク受け部材の内周に圧入されるゴム状弾性材料からなる外周弾性体を備え、前記回転軸と内周弾性体が、両者間の伝達トルクが所定以上に増大したときに前記内周弾性体の変形によりスリップ可能であることを特徴とする回転軸用防振ブッシュ。
外周弾性体が、外周面に複数の凹部を有する形状となっていることを特徴とする請求項１に記載の回転軸用防振ブッシュ。
スリーブとトルク受け部材が互いに円周方向に対向する係合片を有し、この係合片が前記スリーブとトルク受け部材の円周方向相対変位を制限するストッパをなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸用防振ブッシュ。