JP2015169324A

JP2015169324A - 動力伝達用カップリング

Info

Publication number: JP2015169324A
Application number: JP2014047096A
Authority: JP
Inventors: 弘幸高橋; Hiroyuki Takahashi
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2015-09-28
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP6439257B2

Abstract

【課題】通常走航時は低いバネ定数にて音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に入力トルクを段階的に吸収し接触時の衝撃を緩和する事が可能な動力伝達用カップリングを提供することを目的とする。【解決手段】動力を伝達する２つの部材間に配置される動力伝達用カップリングにおいて、一方の部材が挿入固定される金属材製の筒状部材と、前記筒状部材の外周面上に一体形成され、他方の部材と係合する歯部を円周上等配に設けたゴム状弾性材製の弾性部材と、前記筒状部材に形成された複数個の金属材製のストッパとを備え、前記ストッパが前記他方の部材側に設けた剛性体と接触する際に、前記ストッパの各々に異なる特性のゴム状弾性材層を形成したことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、動力伝達用カップリングに関する。
また、本発明は、例えば船外機や一般産業機械等に利用出来る動力伝達用カップリングに関する。

動力伝達用カップリングは、船外機や自動車のエンジンから発生したトルクを、プロペラやプロペラシャフトへ伝達する目的に使用されている。

従来、船外機に用いられるプロペラ用カップリングは、エンジンから発生したトルクをプロペラヘ伝達させるため、プロペラの中心部に圧入され、プロペラシャフトとプロペラ間のトルクの伝達を担っている。

そして、カップリングに弾性体を用いることによりギアチェンジにより発生する音振を緩和している。
しかし、この弾性体が破損した場合、動力伝達が行えなくなる危険性がある。

この為、図７及び図８に示す様に、動力伝達用カップリング５００には、フェールセーフ機構として、一定角度以上の入力が発生した際に、プロペラ側に設けた剛性体と接触して動力伝達が可能となるストッパー３００を併設している。

より具体的には、この種動力伝達用カップリング５００は、プロペラシャフトに圧入される金属材製の筒状部材１００の外周面上に一体形成され、他方の部材（プロペラ）と係合する歯部２１０を円周上等配に設けたゴム状弾性材製の弾性部材２００と、この筒状部材１００に形成された複数個の金属材製のストッパ３００とを備える構成となっている。

一般的に、カップリング製品機能である防振特性を向上させる為には、バネ定数の低い（低硬度）弾性体を使用することが有効であるが、製品機能と同様にせん断方向で入力を受ける場合、トルク吸収に広角度が必要となり、限られたスペースの中ではトルク吸収前にストッパー３００に接触してしまう。

この為、図９に示す様に、ストッパ３００がプロペラ側に設けた剛性体と接触した金属接触の段階から急激にトルクが増大する。
この結果、発進時など過大トルクが発生した場合、弾性体が破損していなくてもストッパー接触角度に達するため剛性体同士の接触による音振が発生する問題を惹起した。
一方、バネ定数の高い（高硬度）弾性体を使用すると、ストッパーヘの接触は避けられるが、製品機能である防振特性が悪化する問題が発生する。

そこで、ストッパーに弾性体を接着することにより相手剛性部品との接触前にトルグ吸収を行い衝撃緩和させることも可能であるが、この弾性体は、同一材料で同一形状な為、通常走航時は低いバネ定数にて音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に入力トルクを吸収し接触時の衝撃を緩和する事が困難で、防振特性と衝撃低減の両立が出来ない問題を招来した。

特開２０１２−１２２５１９号公報実開平３−２６８３２号公報

通常走航時は低いバネ定数にて音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に入力トルクを段階的に吸収し接触時の衝撃を緩和する事が可能な動力伝達用カップリングを提供することを目的とする。

本発明の動力伝達用カップリングは、動力を伝達する２つの部材間に配置される動力伝達用カップリングにおいて、一方の部材が挿入固定される金属材製の筒状部材と、前記筒状部材の外周面上に一体形成され、他方の部材と係合する歯部を円周上等配に設けたゴム状弾性材製の弾性部材と、前記筒状部材に形成された複数個の金属材製のストッパとを備え、前記ストッパが前記他方の部材側に設けた剛性体と接触する際に、前記ストッパの各々に異なる特性のゴム状弾性材層を形成したことを特徴とする。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の動力伝達用カップリングによれば、ストッパの各々に異なる特性のゴム状弾性材層を形成した構成としている為、通常走航時は低いバネ定数にて音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に入力トルクを段階的に吸収し接触時の衝撃を緩和する事が可能である。
更に、請求項２記載の発明の動力伝達用カップリングによれば、異なる特性のゴム状弾性材層が、同一のゴム材料で円周方向のゴム厚さを異ならせる事により形成している為、一種類の成形材料で成形出来、成形が容易である。

更に、請求項３記載の発明の動力伝達用カップリングによれば、異なる特性のゴム状弾性材層が、異なる硬度のゴム材料を使用する事により形成している為、幅広い多段階特性を備えたゴム状弾性材層を得る事が容易である。

本発明の第１実施態様に係る動力伝達用カップリングの立体斜視図。図１の側面図。図２の動力伝達用カップリングと他方の部材側に設けた剛性体との関係を示した側面図。第１実施態様に係る動力伝達用カップリングの特性を示す図。本発明の第２実施態様に係る動力伝達用カップリングを図２と同様に示した側面図。図５の動力伝達用カップリングと他方の部材側に設けた剛性体との関係を示した側面図。従来技術に係る動力伝達用カップリングの立体斜視図。図７の側面図。従来技術に係る動力伝達用カップリングの特性を示す図。

以下、本発明を実施するための態様について説明する。
図１及び図２に示される様に、本発明に係る動力伝達用カップリング５の第１実施態様は、動力を伝達する２つの部材（プロペラシャフトとプロペラ）間に配置されるもので、一方の部材（プロペラシャフト）が挿入固定される金属材製の筒状部材１と、この筒状部材１の外周面上に一体形成され、他方の部材（プロペラ）と係合する歯部２１を円周上等配に設けたゴム状弾性材製の弾性部材２と、筒状部材１に、円周上等配に形成した３個の金属材製のストッパ３とを備える基本構成を有している。

そして、このストッパ３が他方の部材側に設けた３個の剛性体４と接触する際に、ストッパ３の各々に異なる特性のゴム状弾性材層３１を形成している。
具体的には、３個のゴム状弾性材層３１は、同一のゴム材料で円周方向のゴム厚さＷが各々異なる構成となっている。

第１のゴム状弾性材層３１ａの周方向のゴム厚さＷ１が最も厚く、ついで、第２のゴム状弾性材層３１ｂの周方向のゴム厚さＷ２が中間の厚さで、第３のゴム状弾性材層３１ｃの周方向のゴム厚さＷ３が最も薄い形状となっている。

そして、３個のゴム状弾性材層３１と３個の金属材製の剛性体４との関係は図３に示す関係となっており、動力伝達用カップリング５に全くトルクが生じていない状態を示している。

この状態に於いて、第１のゴム状弾性材層３１ａと剛性体４との間隙Ｃ１が最も小さく、
第２のゴム状弾性材層３１ｂと剛性体４との間隙Ｃ２がＣ１より少し大きく、第３のゴム状弾性材層３１ｃと剛性体４との間隙Ｃ３がＣ２より、更に少し大きく成る様に設計されている。

そして、図３に示す様に、動力伝達用カップリング５に時計方向の回転トルクを与えると、最初にバネ定数が低い（周方向のゴム厚さＷ１が最も厚い）第１のゴム状弾性材層３１ａと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「一段目」の線で表した変位となる。

ついで、次にバネ定数が低い（周方向のゴム厚さがＷ１より薄い）第２のゴム状弾性材層３１ｂと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「二段目」の線で表した変位となる。

最後に、最もバネ定数が高い（周方向のゴム厚さが最も薄い）第３のゴム状弾性材層３１ｃと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「三段目」の線で表した変位となる。

この様な構成としている為、通常走航時は、ゴム状弾性材製の弾性部材２を低いバネ定数にして音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に、多段性能を備えたゴム状弾性材層３１により、入力トルクを滑らかに吸収し、接触時の衝撃を緩和する事が可能である。
本実施態様においては、ストッパ３、ゴム状弾性材層３１及び剛性体４は、各々３個としたが、２個以上であれば良い。

ついで、図５及び図６に基づき、本発明に係る動力伝達用カップリング５の第２実施態様を説明する。
第１実施態様と相違する点は、３個のゴム状弾性材層３１の周方向の肉厚を同一にして、各々のゴム硬度（バネ定数）を異ならせる構成とした。

具体的には、第１のゴム状弾性材層３１ａのゴム硬度が最も低く、ついで第２のゴム状弾性材層３１ｂのゴム硬度がこれよりも高く、第３のゴム状弾性材層３１ｃのゴム硬度が最も高い構成となっている。

そして、第１のゴム状弾性材層３１ａと剛性体４との間隙Ｃ１が最も小さく、第２のゴム状弾性材層３１ｂと剛性体４との間隙Ｃ２がＣ１より少し大きく、第３のゴム状弾性材層３１ｃと剛性体４との間隙Ｃ３がＣ２より、更に少し大きく成る様に設計されている。

そして、図６に示す様に、動力伝達用カップリング５に時計方向の回転トルクを与えると、最初にバネ定数が低い（最もゴム硬度が低い）第１のゴム状弾性材層３１ａと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「一段目」の線で表した変位となる。

ついで、次にバネ定数が低い（次にゴム硬度が低い）第２のゴム状弾性材層３１ｂと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「二段目」の線で表した変位となる。

最後に、最もバネ定数が高い（最もゴム硬度が高い）第３のゴム状弾性材層３１ｃと剛性体４とが接する。
この時のトルク変動は、図４の「三段目」の線で表した変位となる。

この様な構成としている為、通常走航時は、ゴム状弾性材製の弾性部材２を低いバネ定数にして音振伝達を低減でき、高変位入力時は高いバネ定数にて金属接触が発生する前に、多段性能を備えたゴム状弾性材層３１により、入力トルクを滑らかに吸収し、接触時の衝撃を緩和する事が可能である。

弾性部材２の材質は、天然ゴム（ＮＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、クロロプレン等のゴム状弾性材や、ポリエステル系エラストマー、熱可塑性ポリウレタン等の熱可塑性エラストマーから、適宜用途に合わせ選択して使用されるが、減衰効果の大きいブチルゴムが好ましい。

また、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明に係る動力伝達用カップリングは、例えば船外機や一般産業機械等に使用できる。

１筒状部材
２弾性部材
３ストッパ
４剛性体
２１歯部
３１ゴム状弾性材層

Claims

動力を伝達する２つの部材間に配置される動力伝達用カップリングにおいて、
一方の部材が挿入固定される金属材製の筒状部材（１）と、前記筒状部材（１）の外周面上に一体形成され、他方の部材と係合する歯部（２１）を円周上等配に設けたゴム状弾性材製の弾性部材（２）と、前記筒状部材（１）に形成された複数個の金属材製のストッパ（３）とを備え、前記ストッパ（３）が前記他方の部材側に設けた剛性体（４）と接触する際に、前記ストッパ（３）の各々に異なる特性のゴム状弾性材層（３１）を形成したことを特徴とする動力伝達用カップリング。
前記異なる特性のゴム状弾性材層（３１）が、同一のゴム材料で円周方向のゴム厚さ（Ｗ）を異ならせる事により形成したことを特徴とする請求項１記載の動力伝達用カップリング。
前記異なる特性のゴム状弾性材層（３１）が、異なる硬度のゴム材料を使用する事により形成したことを特徴とする請求項１記載の動力伝達用カップリング。