JP4621728B2 - 軸継手の製造方法及びそれに用いる中間体 - Google Patents

Description

本発明は、第１伝動軸に一体回転可能に連結される第１連結部材と第２伝動軸に一体回転可能に連結される第２連結部材との間にゴム等の弾性体を介在させた軸継手の製造方法及びそれに用いる中間体に関するものである。

従来の軸継手として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この軸継手は、図１６に示すように、一対のハブ４，１２の対向面に対しそれぞれ三つの伝動爪２０，２１を一体に形成し、ハブ４，１２の中心部に連結孔８，１６を形成することにより第１連結部材１及び第２連結部材２を形成する。次に、第１連結部材１及び第２連結部材２を、図１７に示すように金型５１のインサート室５１ａにインサートし、伝動爪２０，２１が交互に等ピッチとなるようにハブ４，１２を金型５１内に対向配置する。この状態で、ノズル３５から溶融状態のゴムを第１連結部材１及び第２連結部材２の間の空間に充填して弾性体３を成形する。この弾性体３により第１連結部材１及び第２連結部材２を連結する。
特開２００２−３２７７７４号公報

ところが、上記従来の軸継手においては、図１７に示すように伝動爪２０，２１を交互に等ピッチで配列するように第１連結部材１及び第２連結部材２を対向配置するため、図１６に示すように前記ハブ４，１２の外周面にネジ孔４ａ，１２ａを形成し、金型５１側から前記ネジ孔４ａ，１２ａにボルトをねじ込んでハブ４，１２の位置決めを行う必要があった。このため、位置決め作業が非常に面倒であるばかりでなく、ハブ４，１２の外周面にネジ孔４ａ，１２ａが残り外観が損なわれるという問題があった。

この発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、第１及び第２連結部材の中間体の位置決め作業を容易に行うことができるととに、両中間体及び両連結部材の外周面の外観を向上することができる軸継手の製造方法及びそれに用いる中間体を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１の伝動軸に一体回転可能に連結される第１連結部材のハブと、第２の伝動軸に一体回転可能に連結される第２連結部材のハブに対し、複数の伝動爪を回転方向へ所定の間隔をおいて、かつ軸方向と平行に突出形成し、第１連結部材の各伝動爪と、第２連結部材の各伝動爪とを回転方向に所定の間隔をおいて互いに噛み合わせ、弾性体により両連結部材を連結した軸継手の製造方法において、前記ハブの内端面に突出形成した複数の伝動爪と、前記ハブの外端面の中心部に設けられた位置決め突起又は位置決め孔とよりなる第１連結部材の中間体及び第２連結部材の中間体を製造する工程と、前記両中間体を金型のインサート室にインサートし、前記金型の前記両中間体の外端面をそれぞれ位置規制する位置規制面に形成された位置決め孔又は位置決め突起に対し、前記中間体の外端面に形成された前記位置決め突起又は位置決め孔を係合した状態で、前記両中間体の対向する内端面の間に形成された空間に弾性材料を注入して前記弾性体を成形する工程と、軸継手の離型後、前記両中間体の位置決め突起又は位置決め孔を除去する工程と、両中間体の中心部に連結孔を形成する工程とを含むことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記両中間体の中心部に連結孔を形成する工程により前記両中間体の位置決め突起又は位置決め孔を除去することを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記弾性体は過酸化加硫された水素化ニトリルゴム、硫黄加硫された水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム及びプロピレンゴムの群から１種選択されたものであることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記弾性体の硬度は７０〜８０Ｈｓとなるように設定されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸継手の製造方法に用いられる中間体において、連結孔が形成されていないハブと、該ハブの内端面に突出形成した複数の伝動爪と、該ハブの外端面の中心部に設けられた位置決め突起又は位置決め孔とよりなることを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５において、前記位置決め突起又は位置決め孔は、両中間体の軸線方向から見て、菱形状又は長方形状に形成されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６において、前記両連結部材の内端面には、円周方向に蛇行する蛇行面が形成されていることを要旨とする。

この発明は、金型内にインサートされた第１及び第２連結部材の中間体の位置決め作業を容易に行うことができるととに、両中間体及び両連結部材の外周面の位置決め用のネジ孔等の手段を不要にして中間体及び軸継手の外観を向上することができる。

この発明の軸継手の製造方法を具体化した一実施形態を図１〜図９を参照して説明する。
最初に、図６〜図９に基づいて、軸継手の構成について説明すると、この軸継手は、図９に示すようにアルミニウムやステンレス等により成形された第１連結部材１と、同じくアルミニウムやステンレス等により成形された第２連結部材２と、この第１連結部材１及び第２連結部材２の間に成形されたゴム、エラストマー或いは樹脂等の弾性材料よりなる弾性体３とを備えている。

前記第１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の中心部には図６及び図７に示すように円形状の内周面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と外端面７とにわたりスリット９が形成されている。第１伝動軸１０は、図８に示すように前記連結孔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。又、第２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の中心部には図６に示すように円形状の内周面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と外端面１５とにわたりスリット１７が形成されている。第２伝動軸１８は、図８に示すように前記連結孔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１連結部材１のハブ４において内端面６には、図８に示すように第１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１伝動軸１０の回転中心線１０ａを中心とする同心円上で図７に示す回転方向Ｘへ等間隔をあけて並設されている。又、前記第２連結部材２のハブ１２において内端面１４には、第２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２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１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２連結部材２の伝動爪２１が挿入されているとともに、第２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１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、インサート成形により、第１連結部材１のハブ４の内端面６と第２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、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は同一形状及び同一サイズとなっている。

図８において、第１伝動軸１０とともに第１連結部材１のハブ４が回転されると、その回転は第１連結部材１の各伝動爪２０から弾性体３を経て第２連結部材２の各伝動爪２１に伝わり、第２連結部材２のハブ１２とともに第２伝動軸１８が回転される。第１伝動軸１０と第２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。

次に、図１〜図７に基づいて、前記のように構成された軸継手の製造方法について説明する。
最初に、図１に示すように、前記第１連結部材１の中間体１Ａと、第２連結部材２の中間体２Ａを製造する。この中間体１Ａ，２Ａには、前記連結孔８，１６が形成されておらず、外端面７及び外端面１５の中央部に菱形状の位置決め突起３１がそれぞれ一体に、かつ軸線方向に突出形成されている。前記中間体１Ａの位置決め突起３１の長軸側の二つの頂点３１ａ，３１ｂのうち上側の頂点３１ａは、図４に示すように中間体１Ａの軸方向から見て、上側の伝動爪２０の中心部と対応するように設定されている。前記中間体２Ａの位置決め突起３１の長軸側の二つの頂点３１ａ，３１ｂのうち下側の頂点３１ｂは、図４に示すように中間体２Ａの軸方向から見て、下側の伝動爪２１の中心部と対応するように設定されている。又、前記伝動爪２０及び伝動爪２１の半径方向の内端部は、中間体１Ａ，２Ａの中心部に向かって突き出すように形成されている。

次に、図２に示すように、前記中間体１Ａ及び中間体２Ａを金型の内部にインサートする。この金型は、前記中間体１Ａ及び中間体２Ａをインサートするインサート室３２ａを有する第１金型３２と、この第１金型３２の両端開口部に取り外し可能に接合固定された第２及び第３金型３３，３４とによって構成されている。前記第２及び第３金型３３，３４の対向する内側面には、前記中間体１Ａ，２Ａを軸方向外側へ位置規制するための位置規制面３３ａ，３４ａが形成されている。該位置規制面３３ａ，３４ａには、図２及び図３に示すように前記中間体１Ａ，２Ａの外端面７，１５に一体に設けられた位置決め突起３１を係合するための菱形状の係合孔３３ｂ，３４ｂが形成されている。前記第１金型３２のインサート室３２ａの直径寸法は、前記中間体１Ａ，２Ａの外周面５，１３の直径寸法よりわずかに大きい直径寸法に設定されている。

図４（ａ）に示すように、前記第１金型３２には、左右一対のノズル３５が貫通支持され、前記インサート室３２ａの内部に溶融状態のゴム等を注入するようになっている。図２に示すように、前記第１金型３２のインサート室３２ａにおいて、前記両中間体１Ａ，２Ａの間には閉じられた空間Ｋ（キャビティ）が形成されている。前記ノズル３５からインサート室３２ａ内にゴムが注入されると、図４（ｂ）に示すように、前記中間体１Ａ，２Ａの間に形成された空間Ｋにゴムが充填され、前記弾性体３が成形される。

次に、図２に示す第１金型３２から第２金型３３及び第３金型３４を分離して、図５に示すように単体の軸継手を取り出す。この状態で中間体１Ａ，２Ａの位置決め突起３１を機械加工により除去した後、図示しない穿孔装置のテーブル上面に軸継手を上下方向に指向するように載置した状態でドリルによって、前記中間体１Ａ，２Ａの中心部に図６及び図７に示すように、連結孔８，１６を形成するとともに、弾性体３の中心部にも貫通孔（内周面２５）を形成する。又、図８に示すように前記ハブ４，１２にスリット９，１７や連結ねじ１１の挿入孔４ｂ，１２ｂと、連結ねじ１１を螺合するねじ孔４ｃ，１２ｃを形成する。

以上のようにして、図８及び図９に示す軸継手の製造は完了する。
次に、前記のように構成した軸継手の製造方法の効果について説明する。
（１）上記実施形態では、中間体１Ａの外端面７に位置決め突起３１を一体に形成するとともに、位置決め突起３１の二つの頂点３１ａ，３１ｂのうち一つの頂点３１ａを三つの伝動爪２０のうち一つの伝動爪２０の中心部と対応するように設定した。又、中間体２Ａの外端面１５に位置決め突起３１を一体に形成するとともに、位置決め突起３１の二つの頂点３１ａ，３１ｂのうち一つの頂点３１ｂを三つの伝動爪２０のうち一つの伝動爪２０の中心部と対応するように設定した。さらに、前記位置決め突起３１を図２及び図３に示す第２及び第３金型３３，３４の係合孔３３ｂ，３４ｂにそれぞれ係合するようにした。このため、図４（ａ）に示すように、第１金型３２の内部に中間体１Ａ，２Ａをインサートした状態で、中間体１Ａの三つの前記伝動爪２０と、中間体２Ａの三つの伝動爪２１がそれぞれ交互に等ピッチで回転方向Ｘに配列され、金型内に中間体１Ａ，２Ａを迅速かつ適正にインサートすることができる。又、前記位置決め突起３１は中間体１Ａ，２Ａの成形時に同時に成形することができるので、位置決め突起３１の製造を容易に行うことができる。

（２）上記実施形態では、図４（ａ）に示すように、前記位置決め突起３１の短軸側の頂点３１ｃ，３１ｄが中間体１Ａの伝動爪２０と中間体２Ａの伝動爪２１の間の空間Ｖに対応するようにした。このため、前記第１金型３２に設けた一対のノズル３５を前記空間Ｖと対応するように適正に位置決めすることができ、前記中間体１Ａ，２Ａの間に形成された空間Ｋ（キャビティ）に対しノズル３５によりゴムを充填する作業を適正に行うことができる。

（３）上記実施形態では、中間体１Ａ，２Ａの外端面７，１５に位置決め突起３１を一体に形成し、前記連結孔８，１６を形成する段階で、位置決め突起３１を機械加工により除去するようにした。このため、前記ハブ４，１２の外周面５，１３に位置決め用のネジ孔等の位置決め手段を形成する必要がなので、中間体１Ａ，２Ａ及び連結部材１，２のハブ４，１２の外観を向上することができる。

（４）上記実施形態では、図１及び図５に示すように前記ハブ４，１２の内端面６，１４には、円周方向に蛇行する蛇行面が形成されているので、ハブ４，１２の内端面６，１４と弾性体３との結合力を向上することができる。

次に、前記第１連結部材１及び第２連結部材２を連結する弾性体３の材料について説明する。
この実施形態では、前記弾性体３の材料として、過酸化加硫された水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、硫黄加硫された水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）及びプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）の群から１種選択される。試験の結果、弾性体３の材料として、後述するようにアクリルゴム及びウレタンゴムが望ましくないことが判明した。

図１０には弾性体３の前述した各種材料について１００℃の雰囲気中で７０時間浸漬した後に行った耐熱試験の結果が表示されている。具体的には、硬度（Ｈｓ）変化、引張強さ（ＭＰａ）変化率（％）、伸び変化率（％）及び圧縮永久歪（％）の試験結果が表示されている。

図１１は図１０に示す試験結果に基づいて、評価した結果を示す。記号の○は材料として好ましい、△は適用可能、×は望ましくないを意味する。
一方、図１２には、各種材料について弾性体３の外周面の加工性を表す外径加工、軸孔加工及びフライス加工について試験を行った結果が表示されている。記号の○は加工性が良好、△は加工性が普通、×は加工性が悪いを意味する。

さらに、図１３は各種材料を使用した軸継手を用いて、振動試験を行った結果を示す。図１３の横軸は周波数、縦軸は加速度の比を表している。
振動試験の方法は、振動体の上面に軸継手を支持固定し、下部に位置するハブ４と上部に位置するハブ１２にそれぞれ加速度計を取り付けて振動体を周波数０〜１０００Ｈｚに連続的に変化させることにより行った。周波数が６５０〜７５０Ｈｚにおいて、共振が見られた。この試験結果から明らかなように、ブチルゴムとアクリルゴムは共振が強く、軸継手として用いた場合に望ましくないことが判った。

図１１〜図１３に示す試験結果から軸継手の弾性体３の材料として、最も好ましいものは、過酸化加硫された水素化ニトリルゴムであり、以下硫黄加硫された水素化ニトリルゴムが好ましく、次にブチルゴム、ニトリルゴム及びプロピレンゴムが適用可能であることが判った。

次に、この発明の別の実施形態を以下に説明する。
・ 図１４（ａ）に示す実施形態においては、前記中間体１Ａ，２Ａの外端面７，１５に設けた位置決め突起３１を軸方向から見て長方形状にしたものである。この位置決め突起３１は上下二つの長辺の中央部に伝動爪２０，２１が対向するとともに、短辺の中央部に前記ノズル３５，３５が対応する。この別の実施形態の効果も前記本実施形態の効果と同様である。

・ 図１４（ｂ）に示す実施形態においては、前記両位置決め突起３１をそれぞれ正三角形状にするとともに、三角形の三つの頂点と、前記伝動爪２０，２１がそれぞれ対応するようにしたものである。この位置決め突起３１の形状を、五角形以上の多角形としてもよい。

・ 図１５に示す実施形態は、前記中間体１Ａ，２Ａの外端面７，１５に対し菱形状の位置決め孔４１を形成したものである。この場合には前記第２及び第３金型３３，３４の係合孔３３ｂ，３４ｂに代えて、菱形状の位置決め突起を形成する。前記位置決め孔４１の形状を三角形状、四角形状、５角形状、６角形状等の多角形状にしてもよい。

・ 前記中間体１Ａ，２Ａに形成された位置決め突起３１又は位置決め孔４１の除去作業を、前記連結孔８，１６の加工を行うドリル等の工具により行うようにしてもよい。
・ 前記ハブ４，１２の伝動爪２０，２１をそれぞれ２箇所、又は４箇所以上に形成してもよい。

この発明の軸継手の製造方法を具体化した一実施形態を示す中間体の斜視図。 軸継手の製造方法を説明する金型の縦断面図。 図２の１−１線断面図。 （ａ）は図２の２−２線断面図、（ｂ）は金型のインサート室にゴムを充填した状態を示す断面図。 軸継手の製造方法を説明するための中間製品としての軸継手の正面図。 完成した軸継手の中央部縦断面図。 図６の３−３線断面図。 軸継手の使用状態を示す正面図。 軸継手の斜視図。 弾性体に用いられる各種材料の常態物性と耐熱試験の結果を示す説明図。 弾性体に用いられる各種材料の評価結果を表す説明図。 弾性体に用いられる各種材料の加工性を表す説明図。 弾性体に用いられる各種材料の振動試験結果を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれこの発明の別の実施形態を示す金型の横断面図。 この発明の別の実施形態を示す第１連結部材及び第２連結部材の中間体の部分斜視図。 従来の軸継手を構成する第１連結部材及び第２連結部材を示す斜視図。 従来の軸継手の弾性体を成形する金型を示す横断面図。

符号の説明

Ｋ，Ｖ…空間、Ｘ…回転方向、１…第１連結部材、１，２…連結部材、１Ａ，２Ａ…中間体、２…第２連結部材、３…弾性体、４，１２…ハブ、６，１４…内端面、７，１５…外端面、８，１６…連結孔、２０，２１…伝動爪、３１…位置決め突起、３２ａ…インサート室、３３ａ，３４ａ…位置規制面、４１…位置決め孔。

Claims (7)

1. 第１の伝動軸に一体回転可能に連結される第１連結部材のハブと、第２の伝動軸に一体回転可能に連結される第２連結部材のハブに対し、複数の伝動爪を回転方向へ所定の間隔をおいて、かつ軸方向と平行に突出形成し、第１連結部材の各伝動爪と、第２連結部材の各伝動爪とを回転方向に所定の間隔をおいて互いに噛み合わせ、弾性体により両連結部材を連結した軸継手の製造方法において、
   前記ハブの内端面に突出形成した複数の伝動爪と、前記ハブの外端面の中心部に設けられた位置決め突起又は位置決め孔とよりなる第１連結部材の中間体及び第２連結部材の中間体を製造する工程と、
   前記両中間体を金型のインサート室にインサートし、前記金型の前記両中間体の外端面をそれぞれ位置規制する位置規制面に形成された位置決め孔又は位置決め突起に対し、前記中間体の外端面に形成された前記位置決め突起又は位置決め孔を係合した状態で、前記両中間体の対向する内端面の間に形成された空間に弾性材料を注入して前記弾性体を成形する工程と、
   軸継手の離型後、前記両中間体の位置決め突起又は位置決め孔を除去する工程と、
   両中間体の中心部に連結孔を形成する工程と
   を含むことを特徴とする軸継手の製造方法。
2. 請求項１において、前記両中間体の中心部に連結孔を形成する工程により前記両中間体の位置決め突起又は位置決め孔を除去することを特徴とする軸継手の製造方法。
3. 請求項１又は２において、前記弾性体は過酸化加硫された水素化ニトリルゴム、硫黄加硫された水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム及びプロピレンゴムの群から１種選択されたものであることを特徴とする軸継手の製造方法。
4. 請求項３において、前記弾性体の硬度は７０〜８０Ｈｓとなるように設定されていることを特徴とする軸継手の製造方法。
5. 連結孔が形成されていないハブと、該ハブの内端面に突出形成した複数の伝動爪と、該ハブの外端面の中心部に設けられた位置決め突起又は位置決め孔とよりなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸継手の製造方法に用いられる中間体。
6. 請求項５において、前記位置決め突起又は位置決め孔は、両中間体の軸線方向から見て、菱形状又は長方形状に形成されていることを特徴とする軸継手の製造方法に用いられる中間体。
7. 請求項５又は６において、前記両連結部材の内端面には、円周方向に蛇行する蛇行面が形成されていることを特徴とする軸継手の製造方法に用いられる中間体。

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