JP4315453B2 - 撓み軸継手における弾性体の厚み設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、第一伝動軸に一体回転可能に連結される第一連結部材と第二伝動軸に一体回転可能に連結される第二連結部材との間にゴムなどの弾性体を介在させた撓み軸継手において、その弾性体の厚みを設定する方法に関するものである。

下記特許文献１にかかる撓み軸継手においては、図７（ｂ）に示す第一連結部材１と図７（ｃ）に示す第二連結部材２とに対しそれぞれ偏心位置で３個の伝動爪２０，２１が回転方向Ｘへ等間隔で並設され、図７（ａ）に示すように、回転方向Ｘで互いに隣接する第一連結部材１の両伝動爪２０間に第二連結部材２の伝動爪２１が挿入されるとともに、回転方向Ｘで互いに隣接する第二連結部材２の両伝動爪２１間に第一連結部材１の伝動爪２０が挿入され、これらの各伝動爪２０，２１のうち回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１間に弾性体３が介在されている。回転中心線１０ａ，１８ａを通って回転方向Ｘの両側で外周側へ延びる両基準線Ｌを想定した場合、伝動爪２０，２１はこの両基準線Ｌ上に設けられた側面２６を有し、弾性体３は回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１の側面２６間に介在された円周部分３ａを有している。
特開２００２−３２７７７４号公報

一般に、このような撓み軸継手においては、弾性体３の円周部分３ａで回転方向Ｘの厚みがねじりばね定数の大小を左右し、応答性に悪影響を及ぼす。
この発明は、撓み軸継手において両伝動爪間の弾性体の厚み設定方法を改良することにより、ねじりばね定数を大きくして応答性を高めることを目的としている。

後記実施形態の図面（図１，２，８及び図９に示す第１実施形態、図３に示す第２実施形態、図４に示す第３実施形態、図５に示す第４実施形態、図６に示す第５実施形態）の符号を援用して本発明を説明する。

請求項１の発明にかかる撓み軸継手における弾性体の厚み設定方法は下記のように構成されている。
この撓み軸継手においては、第一の伝動軸１０に一体回転可能に連結される第一の連結部材１と第二の伝動軸１８に一体回転可能に連結される第二の連結部材２とに対しそれぞれ伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対する偏心位置で複数の伝動爪２０，２１を回転方向Ｘへ並設し、回転方向Ｘで互いに隣接する第一の連結部材１の両伝動爪２０間に第二の連結部材２の伝動爪２１を挿入するとともに、回転方向Ｘで互いに隣接する第二の連結部材２の両伝動爪２１間に第一の連結部材１の伝動爪２０を挿入し、これらの各伝動爪２０，２１のうち回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１間に弾性体３を介在させている。

また、請求項１の発明において、前記伝動爪２０，２１は、回転方向Ｘの両側で伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対し近い側にある内端部２６ａと伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対し遠い側にある外端部２６ｂとの間に設けられた側面２６と、この両側面２６の内端部２６ａ間を結ぶ内周面２７と、この両側面２６の外端部２６ｂ間を結ぶ外周面２８と、この両側面２６と内周面２７と外周面２８とで囲まれる端面２９とを有している。例えば、この内周面２７及び外周面２８については、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａを中心とする円弧面になっているが、平面などの形態に適宜変更してもよい。また、この端面２９については、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに直交する平面になっているが、凸面や凹面などの形態に適宜変更してもよい。

また、請求項１の発明において、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａを通って回転方向Ｘの両側で外周側へ延びる第一の基準線Ｌ０と、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａと伝動爪２０，２１の内周面２７との間で伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対する偏心位置にある偏心中心線Ｃを通って回転方向Ｘの両側で外周側へ延びて前記第一の基準線Ｌ０に対し平行移動距離Ｇだけ平行移動させた第二の基準線Ｌとを想定した場合、前記伝動爪２０，２１の側面２６はこの第二の基準線Ｌ上に設けられ、弾性体３は回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１の側面２６間に介在された円周部分３ａを少なくとも有している。
前記両基準線Ｌは、前記伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａと前記偏心中心線Ｃとを結ぶ想定半径線Ｎを挟んだ互いに反対側でその想定半径線Ｎに対し所定円周角度α，βをなす。
前記第一の基準線Ｌ０に対する第二の基準線Ｌの平行移動距離Ｇに応じて弾性体３の円周部分３ａにおける回転方向Ｘの厚みを変化させる。
例えば、伝動爪２０，２１は想定半径線Ｎを線対称軸とする線対称形状をなし、前記両基準線Ｌのうち一方の基準線Ｌが通る偏心中心線Ｃと他方の基準線Ｌが通る偏心中心線Ｃとが互いに一致するとともに、前記両基準線Ｌのうち一方の基準線Ｌが前記想定半径線Ｎに対しなす所定円周角度αと他方の基準線Ｌが前記想定半径線Ｎに対しなす所定円周角度βとが互いに同一になっている。

請求項１の発明において、両伝動爪２０，２１の側面２６間に介在された弾性体３の円周部分３ａで回転方向Ｘの厚みについては、後記実施形態で詳述するように、従来の撓み軸継手よりも大きくすることができる。従って、弾性体３のねじりばね定数を大きく設定することができる。

請求項１の発明を前提とする請求項２の発明において、前記第一の連結部材１及び第二の連結部材２で各伝動爪２０，２１は伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａを中心とする同心円上で回転方向Ｘへ等間隔（円周角度γ）をあけて並設されている。すなわち、回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１の想定半径線Ｎが互いになす円周角度γを等しくしている。請求項２の発明では、回転力の伝動を円滑に行うことができる。

請求項２の発明を前提とする請求項３の発明において、前記第一の連結部材１の伝動爪２０は二本または三本または四本であり、前記第二の連結部材２の伝動爪２１はこの第一の連結部材１と同数である。請求項３の発明では、各伝動爪２０，２１を設けた連結部材１，２を簡単にすることができる。

本発明の撓み軸継手と従来の撓み軸継手とを同一条件で比較した場合、ねじりばね定数を大きく設定して応答性を高めることができる。

まず、本発明の第１実施形態にかかる撓み軸継手について図１，２，８及び図９を参照して説明する。
図１（ｂ）（ｃ）及び図２（ａ）に示す撓み軸継手は、図１（ａ）及び図２（ｂ）に示すようにアルミニウムやステンレスなどにより成形された第一連結部材１と、図１（ａ）及び図２（ｃ）に示すようにアルミニウムやステンレスなどにより成形された第二連結部材２と、この第一連結部材１及び第二連結部材２を金型にインサートした状態でゴムやエラストマーや樹脂などを供給してこの両連結部材１，２間で成形された弾性体３とを備えている。

前記第一連結部材１において、円柱状のハブ４は円形状の外周面５と円形状の内外両端面６，７とを有し、この内外両端面６，７の中心部には円形状の内周面８ａを有する連結孔８が内外両端面６，７間で貫設されている。このハブ４には外周面５と内周面８ａと内端面６とにわたりスリット９が形成されている。第一伝動軸１０は、この連結孔８に外端面７側から挿嵌され、連結ねじ１１によりハブ４をスリット９の範囲で締め付けることにより連結孔８を縮径してハブ４に対し一体回転可能に連結されている。また、第二連結部材２において、円柱状のハブ１２は円形状の外周面１３と円形状の内外両端面１４，１５とを有し、この内外両端面１４，１５の中心部には円形状の内周面１６ａを有する連結孔１６が内外両端面１４，１５間で貫設されている。このハブ１２には外周面１３と内周面１６ａと内端面１４とにわたりスリット１７が形成されている。第二伝動軸１８は、この連結孔１６に外端面１５側から挿嵌され、連結ねじ１９によりハブ１２をスリット１７の範囲で締め付けることにより連結孔１６を縮径してハブ１２に対し一体回転可能に連結されている。

前記第一連結部材１のハブ４において内端面６には、第一伝動軸１０の回転中心線１０ａ（連結孔８の回転中心線８ｂ）に対する偏心位置で３本の伝動爪２０が第一伝動軸１０の回転中心線１０ａを中心とする同心円上で回転方向Ｘへ等間隔をあけて並設されている。また、前記第二連結部材２のハブ１２において内端面１４には、第二伝動軸１８の回転中心線１８ａ（連結孔１６の回転中心線１６ｂ）に対する偏心位置で３本の伝動爪２１が第二伝動軸１８の回転中心線１８ａを中心とする同心円上で回転方向Ｘへ等間隔をあけて並設されている。第一連結部材１において回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０間に生じる円周空間２２でその両伝動爪２０間の中央部には第二連結部材２の伝動爪２１が挿入されているとともに、第二連結部材２において回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２１間に生じる円周空間２３でその両伝動爪２１間の中央部には第一連結部材１の伝動爪２０が挿入されている。前記弾性体３は、前記インサート成形により、第一連結部材１のハブ４の内端面６と第二連結部材２のハブ１２の内端面１４との間に埋め込まれて円筒状をなしている。その弾性体３の外周面２４はこの両ハブ４，１２の外周面５，１３にほぼ面一で連続し、その弾性体３の内周面２５はこの両ハブ４，１２の連結孔８，１６の内周面８ａ，１６ａにほぼ面一で連続している。前記各伝動爪２０，２１は、この弾性体３内に埋設され、弾性体３の内周面２５で露出している。

前記各伝動爪２０，２１は同一の形態（同一形状及び同一サイズ）をなしている。その形態については、図８にも示すように、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａを通って回転方向Ｘの両側で外周側へ延びる基準線Ｌ０と、伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａと伝動爪２０，２１との間で伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対し偏心距離Ｅだけ偏心させた位置にある偏心中心線Ｃを通って回転方向Ｘの両側でハブ４，１２の外周面５，１３側へ延びて前記基準線Ｌ０に対し平行移動距離Ｇだけ内側へ平行移動させた基準線Ｌとを想定した場合、各伝動爪２０，２１はこの両基準線Ｌ上で伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対し近い側にある内端部２６ａと伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに対し遠い側にある外端部２６ｂとの間に設けられた側面２６を有している。さらに、この各伝動爪２０，２１は、両側面２６のほかに、この両側面２６の内端部２６ａ間を結ぶ内周面２７と、この両側面２６の外端部２６ｂ間を結ぶ外周面２８と、この両側面２６と内周面２７と外周面２８とで囲まれる端面２９とを有している。この内周面２７及び外周面２８は伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａを中心とする円弧面になっており、この端面２９は伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａに直交する平面になっている。各伝動爪２０，２１は伝動軸１０，１８の回転中心線１０ａ，１８ａと偏心中心線Ｃとを結ぶ想定半径線Ｎを線対称軸とする線対称形状をなしている。両基準線Ｌは想定半径線Ｎを挟んだ互いに反対側に位置し、両基準線Ｌのうち一方の基準線Ｌが通る偏心中心線Ｃと他方の基準線Ｌが通る偏心中心線Ｃとが互いに一致し、一方の基準線Ｌが想定半径線Ｎに対しなす円周角度αと他方の基準線Ｌが想定半径線Ｎに対しなす円周角度βとが互いに同一になっており、この円周角度αと円周角度βとの和が両基準線Ｌがなす拡開角度θ（α＋β）になっている。

第一連結部材１において回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０の想定半径線Ｎが互いになす円周角度γと、第二連結部材２において回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２１の想定半径線Ｎが互いになす円周角度γとは、それぞれ１２０度に設定されて互いに等しくなっており、各伝動爪２０の想定半径線Ｎと各伝動爪２１の想定半径線Ｎとが互いに回転方向Ｘへ６０度ずれている。前記弾性体３は回転方向Ｘで互いに隣接する両伝動爪２０，２１の側面２６間に介在された円周部分３ａを有している。

第一伝動軸１０とともに第一連結部材１のハブ４が回転すると、その回転は第一連結部材１の各伝動爪２０から弾性体３を経て第二連結部材２の各伝動爪２１に伝わり、第二連結部材２のハブ１２とともに第二伝動軸１８が回転する。第一伝動軸１０と第二伝動軸１８との間の偏心は上記弾性体３の弾性変形により吸収される。また、第一伝動軸１０と第二伝動軸１８との間の回転抵抗に伴う相対回転により、各伝動爪２０と各伝動爪２１との間で弾性体３の円周部分３ａに回転方向Ｘの応力（圧縮応力や引張応力）が生じる。

図７に示す従来の撓み軸継手においては、両基準線Ｌが通る中心線が回転中心線１０ａ，１８ａに一致しているため、図８に示すように前記偏心距離Ｅが０になる。第１実施形態の撓み軸継手において、偏心距離Ｅを例えばＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４（０＜Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４）とした場合、図８に示すように、両基準線Ｌ上にある各伝動爪２０，２１の側面２６がその偏心距離Ｅに応じて内側へ平行移動する。従って、前記弾性体３の円周部分３ａで回転方向Ｘの厚みについては、その平行移動距離Ｇの増加に応じて、第１実施形態の撓み軸継手が従来の撓み軸継手よりも大きくなる。その平行移動距離Ｇは偏心距離Ｅが大きくなるほど大きくなって円周部分３ａの厚みも大きくなる。その厚みが大きいほど弾性体３のねじりばね定数も大きくなる。

図９（ａ）では、前記両側面２６間の拡開角度θをθ１，θ２，θ３，θ４，θ５（θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５）に変化させて各偏心距離Ｅ（０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）ごとに弾性体３のねじりばね定数を測定した結果を表す。その結果、各拡開角度θ（θ１，θ２，θ３，θ４，θ５）において、偏心距離Ｅが大きくなるほど弾性体３のねじりばね定数も大きくなることが分かる。また、各拡開角度θが大きくなるほど円周部分３ａの厚みが小さくなって弾性体３のねじりばね定数も小さくなることが分かる。そのため、ねじりばね定数については、いずれの拡開角度θにおいても、第１実施形態の撓み軸継手が従来の撓み軸継手よりも大きくなる。従って、振動による弾性体３の撓みについては、第１実施形態の撓み軸継手が従来の撓み軸継手よりも生じにくくなり、ひいては応答性や振動吸収性を高めることができる。

図９（ｂ）では、前記両側面２６間の拡開角度θをθ１，θ２，θ３，θ４，θ５（θ１＜θ２＜θ３＜θ４＜θ５）に変化させて各偏心距離Ｅ（０，Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４）ごとに弾性体３に生じる最大応力を測定した結果を表す。その結果、各拡開角度θ（θ１，θ２，θ３，θ４，θ５）において、偏心距離Ｅが０の場合よりもＥ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４の場合で、弾性体３に生じる最大応力が小さくなる傾向にある。

図３に示す第２実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材１及び第二連結部材２においては、それぞれ、２本の伝動爪２０，２１が等間隔（１８０度の円周角度γ）をあけて並設されている点で、第１実施形態と異なる。

図４に示す第３実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材１及び第二連結部材２においては、それぞれ、４本の伝動爪２０，２１が等間隔（９０度の円周角度γ）をあけて並設されている点で、第１実施形態と異なる。

次に、図５に示す第４実施形態にかかる撓み軸継手について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
両基準線Ｌ（ＬＬ，ＬＲ）のうち一方の基準線ＬＬが通る偏心中心線ＣＬと他方の基準線ＬＲが通る偏心中心線ＣＲとはいずれも想定半径線Ｎ上にあって、一方の偏心中心線ＣＬの偏心距離ＥＬと他方の偏心中心線ＣＲの偏心距離ＥＲとが想定半径線Ｎ上で互いに異なる。また、一方の基準線ＬＬが想定半径線Ｎに対しなす円周角度αと他方の基準線ＬＲが想定半径線Ｎに対しなす円周角度βとが互いに同一になっているとともに、両想定半径線Ｎが互いになす円周角度γがそれぞれ１２０度に設定されて互いに等しくなっている。

次に、図６に示す第５実施形態にかかる撓み軸継手について第１実施形態との相違点を中心に説明する。
両基準線Ｌ（ＬＬ，ＬＲ）が通る偏心中心線Ｃ（ＣＬ，ＣＲ）の偏心距離Ｅ（ＥＬ，ＥＲ）のうち、一方の基準線ＬＬが通る偏心中心線ＣＬの偏心距離ＥＬと他方の基準線ＬＲが通る偏心中心線ＣＲの偏心距離ＥＲとが想定半径線Ｎ上で互いに一致しているが、一方の基準線ＬＬが想定半径線Ｎに対しなす円周角度αと他方の基準線ＬＲが想定半径線Ｎに対しなす円周角度βとが互いに異なる。また、両想定半径線Ｎが互いになす円周角度γがそれぞれ１２０度に設定されて互いに等しくなっている。

（ａ）は第１実施形態にかかる撓み軸継手において第一連結部材及び第二連結部材を示す分解斜視図であり、（ｂ）はこの撓み軸継手を示す正面図であり、（ｃ）は（ｂ）の撓み軸継手を正面側から見た断面図である。 （ａ）は図１（ｂ）の撓み軸継手を側面側から見た断面図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示した第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｃ）は図１（ａ）に示した第二連結部材において各伝動爪を示す側面図である。 （ａ）は第２実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｂ）は同じく第二連結部材で各伝動爪を示す側面図である。 （ａ）は第３実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｂ）は同じく第二連結部材で各伝動爪を示す側面図である。 （ａ）は第４実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｂ）は同じく第二連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｃ）は（ａ）の各伝動爪を拡大して示す部分側面図であり、（ｄ）は（ｂ）の各伝動爪を拡大して示す部分側面図である。 （ａ）は第５実施形態にかかる撓み軸継手の第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｂ）は同じく第二連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｃ）は（ａ）の各伝動爪を拡大して示す部分側面図であり、（ｄ）は（ｂ）の各伝動爪を拡大して示す部分側面図である。 （ａ）は従来の撓み軸継手を側面側から見た断面図であり、（ｂ）はこの撓み軸継手の第一連結部材において各伝動爪を示す側面図であり、（ｃ）は同じく第二連結部材において各伝動爪を示す側面図である。 第１実施形態において第一連結部材及び第二連結部材の各伝動爪を拡大して示す部分側面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ第１実施形態の撓み軸継手と従来の撓み軸継手とを比較して示すグラフである。

符号の説明

１…第一連結部材、２…第二連結部材、３…弾性体、３ａ…円周部分、１０…第一伝動軸、１０ａ…回転中心線、１８…第一伝動軸、１８ａ…回転中心線、２０…第一連結部材の伝動爪、２１…第二連結部材の伝動爪、２６…伝動爪の側面、２６ａ…内端部、２６ｂ…外端部、２７…伝動爪の内周面、２８…伝動爪の外周面、２９…伝動爪の端面、Ｘ…回転方向、Ｃ…偏心中心線、Ｌ０…第一の基準線、Ｌ…第二の基準線、Ｎ…想定半径線、α，β，γ…円周角度、θ（α＋β）…拡開角度。

Claims (3)

1. 第一の伝動軸に一体回転可能に連結される第一の連結部材と第二の伝動軸に一体回転可能に連結される第二の連結部材とに対しそれぞれ伝動軸の回転中心線に対する偏心位置で複数の伝動爪を回転方向へ並設し、回転方向で互いに隣接する第一の連結部材の両伝動爪間に第二の連結部材の伝動爪を挿入するとともに、回転方向で互いに隣接する第二の連結部材の両伝動爪間に第一の連結部材の伝動爪を挿入し、これらの各伝動爪のうち回転方向で互いに隣接する両伝動爪間に弾性体を介在させた撓み軸継手において、
   前記伝動爪は、回転方向の両側で伝動軸の回転中心線に対し近い側にある内端部と伝動軸の回転中心線に対し遠い側にある外端部との間に設けられた側面と、この両側面の内端部間を結ぶ内周面と、この両側面の外端部間を結ぶ外周面と、この両側面と内周面と外周面とで囲まれる端面とを有し、
   伝動軸の回転中心線を通って回転方向の両側で外周側へ延びる第一の基準線と、伝動軸の回転中心線と伝動爪の内周面との間で伝動軸の回転中心線に対する偏心位置にある偏心中心線を通って回転方向の両側で外周側へ延びて前記第一の基準線に対し平行移動距離だけ平行移動させた第二の基準線とを想定した場合、前記伝動爪の側面はこの第二の基準線上に設けられ、弾性体は回転方向で互いに隣接する両伝動爪の側面間に介在された円周部分を少なくとも有し、
   前記第二の基準線は、前記伝動軸の回転中心線と前記偏心中心線とを結ぶ想定半径線を挟んだ互いに反対側でその想定半径線に対し所定円周角度をなし、
   前記第一の基準線に対する第二の基準線の平行移動距離に応じて弾性体の円周部分における回転方向の厚みを変化させる
   ことを特徴とする撓み軸継手における弾性体の厚み設定方法。
2. 前記第一の連結部材及び第二の連結部材で各伝動爪は伝動軸の回転中心線を中心とする同心円上で回転方向へ等間隔をあけて並設され、回転方向で互いに隣接する両伝動爪の想定半径線が互いになす円周角度を等しくしていることを特徴とする請求項１に記載の撓み軸継手における弾性体の厚み設定方法。
3. 前記第一の連結部材の伝動爪は二本または三本または四本であり、前記第二の連結部材の伝動爪はこの第一の連結部材と同数であることを特徴とする請求項２に記載の撓み軸継手における弾性体の厚み設定方法。

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