JP5570967B2

JP5570967B2 - 回転伝達カップリング

Info

Publication number: JP5570967B2
Application number: JP2010288546A
Authority: JP
Inventors: 俊一信夫
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012137125A

Description

本発明は、駆動側部材と従動側部材との間に介設されて両者を連結し、駆動側部材の回転力を従動側部材に伝達させる回転伝達カップリングに関するものである。

従来、例えば、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフト、また最近では電気自動車などのモータを車輪に内蔵したインホイールモータシステムなどにおいては、駆動側から従動側に回転トルクを伝達するための回転伝達カップリングが組み込まれている。

例えば、下記特許文献１には、図５に示すような回転伝達カップリング１００が開示されている。この回転伝達カップリング１００では、カップリング本体である中間ベースプレート１０２に４つの貫通孔１０４を設け、該貫通孔１０４にゴムブッシュ１０６，１０８を挿入固定する。該ゴムブッシュは、中間ベースプレート１０２の面内に平行な面内においてその剛性に異方性を有して駆動側部材１２０に接続される第１のゴムブッシュ１０６と、剛性の低い方向が該第１のゴムブッシュ１０６の剛性の低い方向と直交するように設けられて従動側部材１２２に接続される第２のゴムブッシュ１０８からなる。これらのゴムブッシュ１０６，１０８は、その軸方向を回転伝達カップリング１００の回転軸１００Ｘに平行に設置した上で、それぞれ軸芯を挟んだ両側のゴム弾性部１１０にすぐり１１２を設けることで、上記剛性の異方性を与えている。

この回転伝達カップリング１００であると、その回転方向については、第１及び第２のゴムブッシュ１０６，１０８がすぐり１１２のない剛性の高い方向に動くことになるので、回転力を効果的に伝達することができる。一方、駆動側部材１２０と従動側部材１２２との間に偏心があった場合、例えば、図５における偏心方向の変位に対しては、第１のゴムブッシュ１０６におけるすぐり１１２のある剛性の低い方向と、第２のゴムブッシュ１０８におけるすぐり１１２のない剛性の高い方向との直列ばねとなる。直列ばねでは、剛性の低い方のばねが支配的となるので、上記第１のゴムブッシュ１０６により偏心方向での剛性を下げることができ、従って、偏心方向での反力を下げつつ、回転力を確実に伝達することができる。

特開２００８−１８５１９５号公報

上記回転伝達カップリング１００においては、すぐり１１２のサイズを大きくすることで、ゴムブッシュ１０６，１０８のすぐり方向とすぐり無し方向の剛性比を大きくし、これにより、回転方向の剛性と偏心方向の剛性との剛性比を大きくすることができる。しかしながら、この構造では、すぐり１１２を大きくするとゴムブッシュ１０６，１０８の剛性の絶対値も低下してしまうので、すぐり方向とすぐり無し方向の剛性比を大きくするのには限界があり、回転方向での高い剛性を得ることが困難となる。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、回転方向と偏心方向との剛性比を大きく設定することが可能な回転伝達カップリングを提供することを目的とする。

本発明に係る回転伝達カップリングは、駆動側部材と該駆動側部材によって回転させられる従動側部材との間に介設されて両者を連結する回転伝達カップリングであって、その回転軸に垂直な第１の軸直角方向において前記回転軸を挟んだ両側に配置されて前記駆動側部材に接続される一対の第１ゴムブッシュと、前記第１の軸直角方向に垂直な第２の軸直角方向において前記回転軸を挟んだ両側に配置されて前記従動側部材に接続される一対の第２ゴムブッシュと、これら第１ゴムブッシュと第２ゴムブッシュを保持するカップリング本体と、を備えてなり、前記一対の第１ゴムブッシュは、当該第１ゴムブッシュの軸方向を前記第１の軸直角方向に一致させて前記カップリング本体に保持され、前記一対の第２ゴムブッシュは、当該第２ゴムブッシュの軸方向を前記第２の軸直角方向に一致させて前記カップリング本体に保持されたものである。前記第１ゴムブッシュは、第１内筒と、前記第１内筒を軸平行に取り囲む第１外筒と、これら第１内筒と第１外筒の間に介設されて両者に加硫接着された第１ゴム弾性部とを備え、前記第１内筒が前記駆動側部材と前記カップリング本体の一方に固定されるとともに、前記第１外筒が前記駆動側部材と前記カップリング本体の他方に固定され、更に、前記回転伝達カップリングの軸方向における前記第１ゴムブッシュの軸芯を挟んだ両側の第１ゴム弾性部にすぐりが設けられている。前記第２ゴムブッシュは、第２内筒と、前記第２内筒を軸平行に取り囲む第２外筒と、これら第２内筒と第２外筒の間に介設されて両者に加硫接着された第２ゴム弾性部とを備え、前記第２内筒が前記従動側部材と前記カップリング本体の一方に固定されるとともに、前記第２外筒が前記従動側部材と前記カップリング本体の他方に固定され、更に、前記回転伝達カップリングの軸方向における前記第２ゴムブッシュの軸芯を挟んだ両側の第２ゴム弾性部にすぐりが設けられている。

本発明の好ましい態様において、前記カップリング本体は、前記回転軸を取り囲む枠状部材であり、前記第１の軸直角方向における前記回転軸を挟んだ両側において当該第１の軸直角方向に貫通する一対の第１取付孔と、前記第２の軸直角方向における前記回転軸を挟んだ両側において当該第２の軸直角方向に貫通する一対の第２取付孔とを備え、前記一対の第１取付孔に前記一対の第１ゴムブッシュが挿入固定されるとともに、前記一対の第２取付孔に前記一対の第２ゴムブッシュが挿入固定されてもよい。

本発明に係る回転伝達カップリングであると、その回転方向については、ゴムブッシュの圧縮方向でのばねを利用して剛性を高くすることができ、偏心方向については、ゴムブッシュの軸方向が偏心方向と一致するので、ゴムブッシュの剪断方向でのばねを利用して剛性を低くすることができる。そのため、回転方向と偏心方向との剛性比を大きくすることが容易である。また、ゴムブッシュの軸方向は剪断特性によりばね特性の線形性が確保しやすいことから、偏心方向に大変位が加わったときに反力の上昇を最小限に抑えることができる。

実施形態に係る回転伝達カップリングの構成を示す斜視図である。同回転伝達カップリングの分解斜視図である。同回転伝達カップリングの正面図である。同回転伝達カップリングの断面図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。（ａ）従来の回転伝達カップリングの正面図であり、（ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施形態について図１〜４に基づいて説明する。

実施形態に係る回転伝達カップリング１０は、駆動軸１２に接続された駆動側ブラケット（駆動側部材）１４と、従動軸１６に接続された従動側ブラケット（従動側部材）１８との間に介設される部材であり、駆動軸１２と従動軸１６を連結するとともに、駆動軸１２から従動軸１６に回転力を伝達する。

回転伝達カップリング１０は、駆動側ブラケット１４に接続される一対の第１ゴムブッシュ２０，２０と、従動側ブラケット１８に接続される一対の第２ゴムブッシュ２２，２２と、これら４つの第１及び第２ゴムブッシュ２０，２０，２２，２２を保持するカップリング本体２４とを備えてなる。

第１ゴムブッシュ２０は、回転伝達カップリング１０の回転軸Ｏに垂直な第１の軸直角方向Ｙ１において、該回転軸Ｏを挟んだ両側に対向配置されている。第２ゴムブッシュ２２は、上記回転軸Ｏに垂直かつ第１の軸直角方向Ｙ１に垂直な第２の軸直角方向Ｙ２において、該回転軸Ｏを挟んだ両側に対向配置されている。従って、一対の第１ゴムブッシュ２０，２０の対向方向と、一対の第２ゴムブッシュ２２，２２の対向方向とが、互いに直交するように設けられている。

第１ゴムブッシュ２０は、軸部材としての第１内筒２６と、該第１内筒２６を軸平行かつ同軸状に取り囲む第１外筒２８と、これら第１内筒２６と第１外筒２８との間に介設されて両者を連結する第１ゴム弾性部３０とからなる。第１内筒２６と第１外筒２８は、金属などの剛性材料からなり、第１ゴム弾性部３０は、これら第１内筒２６と第１外筒２８に加硫接着されている。第１ゴムブッシュ２０は、その軸芯Ａ１を挟んだ両側の第１ゴム弾性部３０に、軸方向Ｘ１に貫通する一対のすぐり３２，３２を備える。すなわち、第１ゴムブッシュ２０の第１ゴム弾性部３０には、第１内筒２６を挟んで対向する位置にすぐり３２が設けられており、このすぐり３２の対向方向（即ち、すぐり方向）に直交する方向では、第１内筒２６と第２外筒２８との間が、第１内筒２６を挟んで対向する一対のゴム脚３３，３３により連結されている。これにより、第１ゴムブッシュ２０は、該すぐり方向での剛性が、これに垂直なゴム脚３３の対向方向（即ち、すぐり無し方向）での剛性よりも小さく設定されている。

第２ゴムブッシュ２２は、軸部材としての第２内筒３４と、該第２内筒３４を軸平行かつ同軸状に取り囲む第２外筒３６と、これら第２内筒３４と第２外筒３６との間に介設されて両者を連結する第２ゴム弾性部３８とからなる。第２内筒３４と第２外筒３６は、金属などの剛性材料からなり、第２ゴム弾性部３８は、これら第２内筒３４と第２外筒３６に加硫接着されている。第２ゴムブッシュ２２は、その軸芯Ａ２を挟んだ両側の第２ゴム弾性部３８に、軸方向Ｘ２に貫通する一対のすぐり４０，４０を備える。すなわち、第２ゴムブッシュ２２の第２ゴム弾性部３８には、第２内筒３４を挟んで対向する位置にすぐり４０が設けられており、このすぐり４０の対向方向（即ち、すぐり方向）に直交する方向では、第２内筒３４と第２外筒３６との間が、第２内筒３４を挟んで対向する一対のゴム脚４１，４１により連結されている。これにより、第２ゴムブッシュ２２は、該すぐり方向での剛性が、これに垂直なゴム脚４１の対向方向（即ち、すぐり無し方向）での剛性よりも小さく設定されている。なお、この例では、部材の共通化を図るため、第１ゴムブッシュ２０と第２ゴムブッシュ２２は同一のものが使用されている。

カップリング本体２４は、金属や樹脂などの剛性材料からなり、回転軸Ｏを中心としてその周りを取り囲む枠状部材である。この例では、内周側が矩形状をなし、外周側が各角部を面取りすることで略八角形状に形成された環状の部材である。カップリング本体２４は、上記第１の軸直角方向Ｙ１における回転軸Ｏを挟んだ両側部に、該第１の軸直角方向Ｙ１に貫通する一対の第１取付孔４２，４２を備えるとともに、上記第２の軸直角方向Ｙ２における回転軸Ｏを挟んだ両側部に、該第２の軸直角方向Ｙ２に貫通する一対の第２取付孔４４，４４を備える。

そして、この一対の第１取付孔４２，４２に、上記一対の第１ゴムブッシュ２０，２０がそれぞれ挿入固定されるとともに、一対の第２取付孔４４，４４に、上記一対の第２ゴムブッシュ２２，２２がそれぞれ挿入固定されている。この例では、第１取付孔４２に、第１ゴムブッシュ２０の第１外筒２８が圧入保持されており、第２取付孔４４に、第２ゴムブッシュ２２の第２外筒３６が圧入保持されている。

これにより、上記一対の第１ゴムブッシュ２０，２０は、その軸方向Ｘ１を上記第１の軸直角方向Ｙ１に一致させてカップリング本体２４に保持されている。すなわち、第１ゴムブッシュ２０は、その軸方向Ｘ１が回転伝達カップリング１０の回転軸Ｏに対して直交するように設置されている。また、上記一対の第２ゴムブッシュ２２，２２は、その軸方向Ｘ２を上記第２の軸直角方向Ｙ２に一致させてカップリング本体２４に保持されている。すなわち、第２ゴムブッシュ２２は、その軸方向Ｘ２が回転伝達カップリング１０の回転軸Ｏに対して直交し、かつ第２ゴムブッシュ２２の軸方向Ｘ２と第１ゴムブッシュ２０の軸方向Ｘ１とが互いに垂直になるように設置されている。

また、この例では、第１ゴムブッシュ２０は、上記すぐり３２，３２の対向方向、即ちすぐり方向が、回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘに平行となる姿勢で第１取付孔４２内に保持されており、また、第２ゴムブッシュ２２は、上記すぐり４０，４０の対向方向、即ちすぐり方向が、回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘに平行となる姿勢で第２取付孔４４内に保持されている。これにより、第１ゴムブッシュ２０では、回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘにおいて第１ゴムブッシュ２０の軸芯Ａ１を挟んだ両側にすぐり３２，３２が設けられており、第２ゴムブッシュ２２では、回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘにおいて第２ゴムブッシュ２２の軸芯Ａ２を挟んだ両側にすぐり４０，４０が設けられている。

図３，４に示すように、第１ゴムブッシュ２０は、第１内筒２６が駆動側ブラケット１４に接続固定され、また、第２ゴムブッシュ２２は、第２内筒３４が従動側ブラケット１８に接続固定される。

詳細には、駆動側ブラケット１４は、駆動軸１２との連結部から上記第１の軸直角方向Ｙ１における両側に延出しており、一対の第１ゴムブッシュ２０，２０の各第１内筒２６の両端面に締結される４つの駆動側取付片４６が軸方向Ｘに突出形成されている。そして、カップリング本体２４の駆動側から各駆動側取付片４６を差し入れて、一対の駆動側取付片４６，４６の間で第１内筒２６を挟み込んだ状態で、第１内筒２６にボルト４８を挿通して締結することにより、駆動側ブラケット１４が第１ゴムブッシュ２０に接続固定される。

また、従動側ブラケット１８は、従動軸１６との連結部から上記第２の軸直角方向Ｙ２における両側に延出しており、一対の第２ゴムブッシュ２２，２２の各第２内筒３４の両端面に締結される４つの従動側取付片５０が軸方向Ｘに突出形成されている。そして、カップリング本体２４の従動側から各従動側取付片５０を差し入れて、一対の従動側取付片５０，５０の間で第２内筒３４を挟み込んだ状態で、第２内筒３４にボルト５２を挿通して締結することにより、従動側ブラケット１８が第２ゴムブッシュ２２に接続固定される。

以上よりなる実施形態の回転伝達カップリング１０であると、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２を、その軸方向Ｘ１，Ｘ２が回転伝達カップリング１０の回転軸Ｏに直交するように、すなわち軸方向Ｘ１，Ｘ２が回転伝達カップリング１０の軸芯（中心）から放射方向に向くように設置している。そのため、回転伝達カップリング１０の回転方向については、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２の圧縮方向（即ち、ゴム脚３３，４１が圧縮される方向である軸直角方向）でのばねを利用して、剛性を高くすることができる。

一方、回転伝達カップリング１０の偏心方向については、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２のうちの一方のゴムブッシュにおける軸方向でのばねと、他方のゴムブッシュにおける軸直角方向でのばねとの直列ばねとなる。例えば、図４（ａ）に示す状態では、第１ゴムブッシュ２０の軸方向Ｘ１でのばねと、第２ゴムブッシュ２２の軸直角方向でのばねとの直列ばねとなり、この場合、剛性の低い第１ゴムブッシュ２０の軸方向Ｘ１でのばねが支配的となる。そのため、回転伝達カップリング１０の偏心方向と、剛性の低い第１ゴムブッシュ２０の軸方向Ｘ１とが一致することにより、偏心方向での剛性を下げることができる。ここで、ゴムブッシュ２０，２２の軸方向Ｘ１，Ｘ２は、剪断歪みしか発生せず、上記すぐり方向よりも一般に剛性を低くすることが容易であるため、従来よりも偏心方向での低い剛性を得ることが容易である。

また、回転伝達カップリング１０の回転方向での剛性を更に上げたい場合には、ゴムブッシュ２０，２２を軸方向Ｘ１，Ｘ２に長くして、当該軸方向でのゴム弾性部３０，３８の長さを長くするとともに、ゴム硬度を適切に下げてバランスをとることにより、偏心方向での剛性を上げることなく、回転方向での剛性を上げることができる。そのため、回転伝達カップリング１０の回転方向と偏心方向での剛性比を大きくすることが容易である。

また、ゴムブッシュ２０，２２の軸方向Ｘ１，Ｘ２は、ゴム弾性部３０，３８の剪断特性によりばね特性の線形性が確保されるので、回転伝達カップリング１０の偏心方向に大変位が加わっても、反力の特性に二次曲線的上昇が発生せず、反力の上昇を最小限に抑えることができる。そのため、例えば、該回転伝達カップリング１０を上記のインホイールモータシステムに適用した場合に、モータなどの駆動側や、アクスルなどの従動側のベアリングにかかる負荷を低減させることが可能となる。

また、本実施形態であると、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２にそれぞれすぐり３２，４０を設けて、上記すぐり方向が回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘに向くようにして、これらゴムブッシュ２０，２２を設置している。そのため、回転伝達カップリング１０の軸方向Ｘにおける剛性が低くなるので、駆動軸１２と従動軸１６の相対変位に対して、その荷重を柔らかく受け止めることができる。

以上のように、本実施形態の回転伝達カップリング１０であると、回転方向のトルクは確実に伝達しながら、駆動軸１２と従動軸１６に偏心や偏角があった場合でも、回転力を確実に伝達することができる。

なお、上記実施形態においては、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２にすぐり３２，４０を設けたが、本発明において、回転方向と偏心方向との剛性比を大きくするために、かかるすぐりは必須ではなく、従って、このようなすぐりを持たないゴムブッシュで回転伝達カップリングを構成してもよい。また、上記実施形態では、すぐり３２，４０を軸方向Ｘ１，Ｘ２に貫通させて設けたが、軸方向において非貫通のすぐりであってもよい。

また、上記実施形態では、第１及び第２のゴムブッシュ２０，２２に第１及び第２の外筒２８，３６を設けた構成を採用したが、このような外筒を設けずに、カップリング本体２４の取付孔４２，４４にゴム弾性部３０，３８を直接圧入させて組み付けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、第１内筒２６を駆動側ブラケット１４に接続固定し、第１外筒２８をカップリング本体２４に固定するとともに、第２内筒３４を従動側ブラケット１８に接続固定し、第２外筒３６をカップリング本体２４に固定するようにしたが、これとは反対に、第１内筒をカップリング本体に固定し、第１外筒を駆動側ブラケットに接続固定するとともに、第２内筒をカップリング本体に固定し、第２外筒を従動側ブラケットに接続固定するようにしてもよい。また、これらを適宜に組み合わせてもよい。すなわち、第１ゴムブッシュは、駆動側部材に接続される限り、第１内筒と第１外筒とのいずれで駆動側部材に接続されてもよく、すなわち、第１内筒を駆動側部材に接続しても、カップリング本体側に固定してもよい。また、第２ゴムブッシュは、従動側部材に接続される限り、第２内筒と第２外筒とのいずれで従動側部材に接続されてもよく、すなわち、第２内筒を従動側部材に接続しても、カップリング本体側に固定してもよい。

なお、本発明の回転伝達カップリングは、インホイールモータとホイール又はハブとを連結する部位に設ける態様の他、自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトの動力伝達部に設けるなど、自動車をはじめとする各種車両、機械などにおいて、駆動側から従動側に回転力を伝達させる部位に適用することができ、特に限定されない。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

１０…回転伝達カップリング１４…駆動側ブラケット１８…従動側ブラケット
２０…第１ゴムブッシュ２２…第２ゴムブッシュ２４…カップリング本体
３０…第１ゴム弾性部３２…すぐり３８…第２ゴム弾性部
４０…すぐり４２…第１取付孔４４…第２取付孔
Ｏ…回転軸Ｙ１…回転伝達カップリングの軸方向
Ｙ１…回転伝達カップリングの第１の軸直角方向Ｙ２…第２の軸直角方向
Ａ１…第１ゴムブッシュの軸芯Ｘ１…第１ゴムブッシュの軸方向
Ａ２…第２ゴムブッシュの軸芯Ｘ２…第２ゴムブッシュの軸方向

Claims

駆動側部材と該駆動側部材によって回転させられる従動側部材との間に介設されて両者を連結する回転伝達カップリングであって、
前記回転伝達カップリングの回転軸に垂直な第１の軸直角方向において、前記回転軸を挟んだ両側に配置されて前記駆動側部材に接続される一対の第１ゴムブッシュと、
前記第１の軸直角方向に垂直な第２の軸直角方向において、前記回転軸を挟んだ両側に配置されて前記従動側部材に接続される一対の第２ゴムブッシュと、
これら第１ゴムブッシュと第２ゴムブッシュを保持するカップリング本体と、
を備えてなり、
前記一対の第１ゴムブッシュは、当該第１ゴムブッシュの軸方向を前記第１の軸直角方向に一致させて前記カップリング本体に保持され、前記一対の第２ゴムブッシュは、当該第２ゴムブッシュの軸方向を前記第２の軸直角方向に一致させて前記カップリング本体に保持され、
前記第１ゴムブッシュは、第１内筒と、前記第１内筒を軸平行に取り囲む第１外筒と、これら第１内筒と第１外筒の間に介設されて両者に加硫接着された第１ゴム弾性部とを備え、前記第１内筒が前記駆動側部材と前記カップリング本体の一方に固定されるとともに、前記第１外筒が前記駆動側部材と前記カップリング本体の他方に固定され、更に、前記回転伝達カップリングの軸方向における前記第１ゴムブッシュの軸芯を挟んだ両側の第１ゴム弾性部にすぐりが設けられ、
前記第２ゴムブッシュは、第２内筒と、前記第２内筒を軸平行に取り囲む第２外筒と、これら第２内筒と第２外筒の間に介設されて両者に加硫接着された第２ゴム弾性部とを備え、前記第２内筒が前記従動側部材と前記カップリング本体の一方に固定されるとともに、前記第２外筒が前記従動側部材と前記カップリング本体の他方に固定され、更に、前記回転伝達カップリングの軸方向における前記第２ゴムブッシュの軸芯を挟んだ両側の第２ゴム弾性部にすぐりが設けられた
ことを特徴とする回転伝達カップリング。
前記カップリング本体は、前記回転軸を取り囲む枠状部材であり、前記第１の軸直角方向における前記回転軸を挟んだ両側において当該第１の軸直角方向に貫通する一対の第１取付孔と、前記第２の軸直角方向における前記回転軸を挟んだ両側において当該第２の軸直角方向に貫通する一対の第２取付孔とを備え、前記一対の第１取付孔に前記一対の第１ゴムブッシュが挿入固定されるとともに、前記一対の第２取付孔に前記一対の第２ゴムブッシュが挿入固定されたことを特徴とする請求項１記載の回転伝達カップリング。