JP6752704B2 - カップリング - Google Patents

Description

本発明は、偏心した回転部材同士の間でトルクを伝達する場合に使用されるカップリングに関し、特にオルダム型のカップリングに関するものである。

互いに偏心している軸同士をトルク伝達可能に連結する継手として、オルダム継手が広く知られている。その基本的な構成は、中間体を挟んで駆動側のディスクと従動側のディスクとが対向する関係に配置され、駆動側ディスクと中間体との互いに対向する面、および中間体と従動側ディスクとの互いに対向する面のそれぞれに、回転中心を通る直線に平行な溝および当該溝に摺動可能にはまり込む突条が形成され、さらに駆動側ディスクと中間体との間に溝および突条と、中間体と従動側ディスクとの間の溝および突条とが、互いに直交する向きに形成されている。駆動側ディスクが回転すると、中間体は各溝および突条に沿って移動するとともに、溝と突条とによってトルクを伝達する。そして、中間体は、駆動側ディスクが一回転する間に螺旋状に一回転し、また従動側部材が一回転する。この種のオルダム継手の一例が特許文献１や特許文献２に記載されている。

また、特許文献３には、中間体の駆動側のディスクおよび従動側ディスクに対する直線的な往復動作を行わせる機構として、レールとボールを保持するとともにそのボールによってレールに接触する移動ブロックとからなるいわゆるリニアーガイドを用いたオルダム継手が記載されている。

特開平４−２８２０２５号公報 特開昭６２−８８８２２号公報 特開２０１６−１５１２９２号公報

特許文献１や特許文献２に記載されているオルダム継手の基本的な構造では、互いにはまり込んでいる溝と突条とがそれぞれの側面で回転方向に接触してトルクを伝達する。それらの接触面は、駆動側ディスクと従動側ディスクとが偏心していることによりその偏心量に応じた長さ、往復摺動する。それらの側面同士の接触は、オルダム継手で伝達するべきトルクによって生じる。そのトルクに加えて各ディスクを接近させる方向にスラスト力が作用した場合、溝の底面と突条の頂面とが接触し、あるいは各ディスクと中間体との対向面同士が接触する。オルダム継手における中間体は、駆動側および従動側のディスクに対して半径方向（溝および突条の長手方向）に往復動するので、中間体と各ディスクとがスラスト力によって上記のように接触した場合には、摺動抵抗が大きくなってしまい、回転数が制限されたり、動力伝達効率が低下したり、さらには耐久性が低下したりする不都合が生じる。

これに対して、特許文献３に記載された構成のオルダム継手では、中間体と各ディスクとの相対的な移動が移動ブロックに保持されているボールによって行われ、またスラスト方向の荷重はボールで支えることになる。したがって特許文献３に記載された構成では、スラスト荷重が作用する状態であっても円滑に動作してトルクを伝達できる。しかしながら、特許文献３に記載された構成では、駆動側ディスクと中間体との間、および中間体と従動側ディスクとの間に、ボールを保持している移動ブロック、およびその移動ブロックを離脱しないように組み付けたレールからなるいわゆるリニアーガイドを設けなければならない。そのため、特許文献３に記載された構成では、全体としての構成が複雑化したり、高コストになったりする不都合がある。

本発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、互いに偏心している回転体の間でトルクを伝達するカップリングであって、スラスト荷重を受けている状態でも円滑に動作し、また構成が簡単で低コストのカップリングを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明は、回転中心軸線が互いに偏心している駆動側ディスクと従動側ディスクとの間に、前記駆動側ディスクおよび前記従動側ディスクに対して相対移動可能な中間ディスクが配置され、前記中間ディスクを介して前記駆動側ディスクから前記従動側ディスクにトルクを伝達するカップリングにおいて、前記駆動側ディスクの前記中間ディスクに対向する面と前記中間ディスクの前記駆動側ディスクに対向する面とのそれぞれに前記回転中心軸線に直交する直径方向の直線に平行でかつ互いに対向している第１溝部が形成され、かつこれらの第１溝部によって第１ガイド用空間部が形成され、前記中間ディスクの前記従動側ディスクに対向する面と前記従動側ディスクの前記中間ディスクに対向する面とのそれぞれに前記回転中心軸線に直交する直径方向の直線に平行でかつ前記第１溝部と直交する方向に互いに対向している第２溝部が形成され、かつこれらの第２溝部によって第２ガイド用空間部が形成され、前記第１ガイド用空間部を形成している前記第１溝部の底面同士の間隔が前記第１ガイド用空間部の高さであって、前記第１ガイド用空間部の高さ以下の高さを有する第１駒部材が前記第１ガイド用空間部の内部に移動可能に配置され、前記第２ガイド用空間部を形成している前記第２溝部の底面同士の間隔が前記第２ガイド用空間部の高さであって、前記第２ガイド用空間部の高さ以下の高さを有する第２駒部材が前記第２ガイド用空間部の内部に移動可能に配置され、前記第１駒部材に前記第１ガイド用空間部の高さ方向に貫通した第１貫通孔が形成されるとともに、前記第１貫通孔に前記第１駒部材の高さ以上の外径の第１球体が回転可能に収容され、前記第２駒部材に前記第２ガイド用空間部の高さ方向に貫通した第２貫通孔が形成されるとともに、前記第２貫通孔に前記第２駒部材の高さ以上の外径の第２球体が回転可能に収容されていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記第１駒部材は、前記第１溝部の幅以下の外径を有する円筒状に形成され、前記第２駒部材は、前記第２溝部の幅以下の外径を有する円筒状に形成されていてよい。

また、本発明においては、前記第１駒部材は、前記第１溝部の幅以下の幅を有する断面が矩形状の角形筒状に形成され、前記第２駒部材は、前記第２溝部の幅以下の幅を有する断面が矩形状の角形筒状に形成されていてよい。

さらに、本発明においては、前記第１ガイド用空間部は、前記回転中心軸線に直交する直径方向の１本の直線上に形成され、前記第２ガイド用空間部は、前記回転中心軸線に直交する直径方向の１本の直線上に形成され、前記中間ディスクには、前記第１ガイド用空間部および前記第２ガイド用空間部から外れた位置に前記中間ディスクの厚さ方向に貫通した複数の保持孔が形成され、前記複数の保持孔のそれぞれに、前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとに接触して前記駆動側のディスクと従動側ディスクとの間隔を、前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとが前記中間ディスクを挟み付けない間隔に保持する保持用球体が転動可能に収容されていてよい。

そして、本発明においては、前記保持孔の内部の寸法は、少なくとも、前記保持用球体の外径に前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとの偏心量を加えた寸法とすることができる。

本発明においては、駆動側ディスクと中間ディスク、中間ディスクと従動側ディスクとが、第１ガイド用空間部に収容した第１駒部材、および第２ガイド用空間部に収容した第２駒部材を介してトルク伝達可能に連結されている。駆動側ディスクが回転すると、中間ディスクが駆動側ディスクに対して、第１ガイド用空間部の長手方向に往復動し、併せて従動側ディスクに対しては第２ガイド用空間部の長手方向に往復動する。すなわち、中間ディスクはそれ自体の中心を中心にして自転するとともに、駆動側ディスクの回転中心および従動側ディスクの回転中心を中心として旋回（公転）する。このような回転を行う中間ディスクを介して駆動側ディスクから従動側ディスクにトルクが伝達され、本発明のカップリングはオルダムカップリングとして機能する。

その場合、各駒部材はガイド用空間部の内部をその長手方向に往復動するが、各駒部材はガイド用空間部の内部側面の全体に接触せずに部分的に接触しているので、摺動抵抗が少なく、その結果、トルクの伝達効率が向上し、また摩耗を抑制して耐久性が向上する。各駒部材に形成されている貫通孔には、各ガイド用空間部の高さ以上の外径の球体が収容されているので、スラスト荷重は球体で受けることになる。そのため、駒部材が各ディスクのスラスト方向に挟み付けられることがなく、この点でも駒部材と各ディスクとの間の摺動抵抗が少なくなってトルクの伝達効率が向上し、また摩耗を抑制して耐久性が向上する。また、各駒部材は、その内部に収容されている球体を介して各ディスクの間に保持される。したがって、各ディスクに溝部を形成し、それらの溝部によって構成されるガイド部に、球体を保持している駒部材を配置すればよいので、全体としての構成が簡素化され、また低コスト化することができる。

また、本発明では、駒部材を円筒形状とした場合には、各駒部材と各ディスクもしくは各ガイド用空間部との間の摩擦を少なくすることができる。これに対して、本発明では駒部材を角形筒状とした場合には、伝達するトルクを大きくすることができる。

本発明では、第１ガイド用空間部を実質的に１本、第２ガイド用空間部を実質的に１本とすることができ、その場合、各ガイド用空間部から外れた箇所に、駆動側ディスクと従動側ディスクとによって挟み付けられた保持用球体を設けることができる。その保持用球体は、中間ディスクに形成した保持孔に収容される。その結果、駆動側ディスクと従動側ディスクとが保持用球体によって直接支持されるので、スラスト荷重を受けても駆動側ディスクと従動側ディスクとの相対的な姿勢を正規の姿勢に維持することができる。

このような保持孔および保持用球体を設けた場合、保持孔の内部の寸法を、駆動側ディスクと従動側ディスクとの偏心量と保持用球体の外径とを加えた寸法以上とすることにより、保持用球体が駆動側ディスクと従動側ディスクとの表面に螺旋を描くように転動する。その結果、フレッチング摩耗を防止もしくは軽減できるとともに、潤滑を促進することができる。

本発明の実施形態におけるカップリングを組み立てた状態を一部省略して示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるカップリングを、各ディスクを分離した状態でしめす斜視図である。 駒部材の一つを拡大して示す断面図である。 駒部材およびボールの一つを互いに分離して示す斜視図である。 使用状態の一例を説明するための模式図である。 保持孔に収容したボールの軌跡の一例を説明するための図である。 駒部材の他の例を示す斜視図である。

本発明の実施形態を図を参照して説明する。図１は本発明の実施形態におけるカップリング１を組み立てた状態を一部省略して示す斜視図、図２は各ディスクを分離した状態での斜視図である。ここに示すカップリング１は、モータ（図示せず）などの駆動力源からトルクが伝達される駆動側ディスク２と、その駆動側ディスク２からトルクが伝達され、かつ駆動側ディスク２に対して偏心する従動側ディスク３と、これらのディスク２，３との間に配置されていて各ディスク２，３の回転中心軸線Ｏ_２，Ｏ_３に対して垂直な面内で時点かつ公転する中間ディスク４とを備えている。これらの３つのディスク２，３，４は、図１および図２にはリング形状に示してあるが、その形状は任意であって、円盤状あるいは矩形板状であってもよい。

駆動側ディスク２の上面（中間ディスク４に対向する面）に、回転中心軸線Ｏ_２に直交する直径方向の直線に沿って矩形断面形状の凹溝５ａが形成されている。図１および図２に示す例では実質上１本の凹溝５ａを示してあるが、本発明においては凹溝５ａは互いに平行な複数本であってもよい。この凹溝５ａと同一形状の凹溝５ｂが、中間ディスク４の下面（駆動側ディスク２に対向する面）に形成されている。すなわち、中間ディスク４における凹溝５ｂは矩形断面の溝であって、中間ディスク４の中心を通る直径方向の直線に沿った実質上１本の溝である。なお、ここで「実質上１本」とは、各ディスク２，４が環状であることにより、中心側で途切れているものの、同一の直線に沿っていて断面形状が同じであり、かつその直線上に並んでいることを意味している。

これらの凹溝５ａ，５ｂはこの発明の実施形態における第１溝部に相当し、各凹溝５ａ，５ｂは、各ディスク２，３，４を図１に示すように組み付けた状態では互いに対向して、この発明の実施形態における第１ガイド用空間部に相当するガイド部５を形成する。

ガイド部５の内部に駆動側ディスク２と中間ディスク４との間でトルクを伝達する駒部材６が配置されている。駒部材６はこの発明の実施形態における第１駒部材に相当し、この駒部材６は駆動側ディスク２の回転中心軸線Ｏ_２を挟んだ両側に配置されていればよく、その数は図２に示すように２つに限られない。なお、図１では駒部材６を１つのみ示し、他は省略してある。駒部材６は一方の端部が駆動側ディスク２側の凹溝５ａ内に入り込み、他方の端部が中間ディスク４側の凹溝５ｂの内部に入り込んだ長さの円筒状の部材である。より具体的には、駒部材６の長さ（軸線方向の寸法）Ｌ_６は、図３に示すように、ガイド部５の高さＨ_５以下であり、好ましくはガイド部５の高さＨ_５よりわずかに短い長さである。なおここで、ガイド部５の高さとは、駆動側ディスク２と中間ディスク４とを組み付けた状態での各凹溝５ａ，５ｂの底面５_ａ１，５_ｂ１同士の間隔である。

また、駒部材６の外径Ｄ_６は、駒部材６がガイド部５の内部を特にガタが生じることなく移動できる寸法であり、ガイド部５の幅Ｗ_５とほぼ等しい寸法に設定されている。なお、以下に説明するように、駒部材６に保持されている球体（ボール）７の外径Ｄ_７がガイド部５の高さＨ_５と等しいので、駒部材６の外径Ｄ_６およびガイド部５の幅Ｗ_５は、ガイド部５のＨ_５より大きい。

駒部材６を図４に斜視図で示してあり、駒部材６の中心軸線に沿って貫通孔６ａが形成されており、その貫通孔６ａの内部に本発明の実施形態における第１球体に相当するボール７が回転可能に収容されている。なお、この貫通孔６ａが本発明の第１貫通孔に相当する。ボール７の外径Ｄ_７は、駒部材６の長さＬ_６よりわずかに大きい。したがって、ボール７は、ガイド部５の内部で各凹溝５ａ，５ｂの底面５_ａ１，５_ｂ１によって挟み付けられてスラスト方向の荷重を支え、駒部材６にスラスト荷重が掛からないようになっている。

駒部材６は、ガイド部５の内部を移動するので、自己潤滑性のある金属もしくは合成樹脂で形成することが好ましい。これに対してボール７はスラスト荷重を受けて転動するので、鋼球などの高強度の金属製とすることが好ましい。

なお、図２において符号８は取付孔を示し、取付孔８は、駆動側ディスク２をモータの回転軸（図示せず）に取り付けるためのボルト（図示せず）を差し通す孔であり、凹溝５ａを避けた位置に形成されている。なお、取付孔８の開口端は、ボルトの頭部が駆動側ディスク２の上面側に突出しないように座刳りされている。

従動側ディスク３と中間ディスク４との関係は、凹溝によって形成されているこの発明の実施形態における第２ガイド用空間部に相当するガイド部の向きが、前述したガイド部５に対して直交する向きになっている点を除いて、駆動側ディスク２と中間ディスク４との関係とほぼ同様である。具体的に説明すると、中間ディスク４の上面（従動側ディスク３に対向する面）に、下面側の前述した凹溝５ｂに対して直交する向きに、凹溝９ｂが形成されている。この凹溝９ｂは前述した下面の凹溝５ｂと同一の形状であってよい。すなわち、凹溝９ｂは、断面形状が矩形状をなす直線的な溝部であり、中間ディスク４の中心を通る直径方向の直線に沿って形成され、実質的に１本の溝部である。

また、従動側ディスク３の下面（中間ディスク４に対向する面）に、中間ディスク４の凹溝９ｂと対を成す凹溝９ａが形成されている。この凹溝９ａは、中間ディスク４に形成されている凹溝９ｂもしくは前述した駆動側ディスク２の凹溝５ａと同一の形状であってよい。すなわち、凹溝９ａは、断面形状が矩形状をなす直線的な溝部であり、従動側ディスク３の中心を通る直径方向の直線に沿って形成され、実質的に１本の溝部である。

なお、中間ディスク４の上面に形成された凹溝９ｂおよび従動側ディスク３の下面に形成された凹溝９ａは、それぞれのディスク４，３の中心を通る直径方向の直線に平行に複数本形成されていてもよい。

これらの凹溝９ａ，９ｂはこの発明の実施形態における第２溝部に相当し、各凹溝９ａ，９ｂは、各ディスク２，３，４を図１に示すように組み付けた状態では互いに対向して、この発明の実施形態における第２ガイド用空間部に相当するガイド部９を形成する。したがって、第１ガイド用空間部に相当するガイド部５と第２ガイド用空間部に相当するガイド部９とは、それぞれの向きが９０°異なり、互いに直交する向きに形成されている。

従動側ディスク３と中間ディスク４との間のガイド部９には、前述したガイド部５と同様に、駒部材１０が配置されている。この駒部材１０は本発明の実施形態における第２駒部材に相当し、駒部材１０は前述した駒部材６と同様であって、従動側ディスク３の回転中心軸線Ｏ_３を挟んだ両側に配置されていればよく、その数は図２に示すように２つに限られない。なお、図１には駒部材１０を１つのみ示し、他は省略してある。駒部材１０は一方の端部が従動側ディスク３側の凹溝９ａ内に入り込み、他方の端部が中間ディスク４側の凹溝９ｂの内部に入り込んだ長さの円筒状の部材である。より具体的には、駒部材１０の長さ（軸線方向の寸法）Ｌ_１０は、図３に併記してあるように、ガイド部９の高さＨ_９以下であり、好ましくはガイド部９の高さＨ_９よりわずかに短い長さである。なおここで、ガイド部９の高さＨ_９とは、従動側ディスク３と中間ディスク４とを組み付けた状態での各凹溝９ａ，９ｂの底面９_ａ１，９_ｂ１同士の間隔である。

また、駒部材１０の外径Ｄ_１０は、駒部材１０がガイド部９の内部を特にガタが生じることなく移動できる寸法であり、ガイド部９の幅Ｗ_９とほぼ等しい寸法に設定されている。なお、以下に説明するように、駒部材１０に保持されている球体（ボール）１１の外径Ｄ_１１がガイド部９の高さＨ_９と等しいので、駒部材１０の外径Ｄ_１０およびガイド部９の幅Ｗ_９は、ガイド部９の高さＨ_９より大きい。

駒部材１０を斜視図で示せば、上記の図４と同じになり、したがって図４に駒部材１０についての参照符号を併記してある。駒部材１０の中心軸線に沿って貫通孔１０ａが形成されており、その貫通孔１０ａの内部に本発明の実施形態における第２球体に相当するボール１１が回転可能に収容されている。なお、この貫通孔１０ａが本発明の第２貫通孔に相当する。ボール１１の外径Ｄ_１１は、駒部材１０の長さＬ_１０よりわずかに大きい。したがって、ボール１１は、ガイド部９の内部で各凹溝９ａ，９ｂの底面９_ａ１，９_ｂ１によって挟み付けられてスラスト方向の荷重を支え、駒部材１０にスラスト荷重が掛からないようになっている。

駒部材１０は、ガイド部９の内部を移動するので、自己潤滑性のある金属もしくは合成樹脂で形成することが好ましい。これに対してボール１１はスラスト荷重を受けて転動するので、鋼球などの高強度の金属製とすることが好ましい。

駆動側ディスク２と従動側ディスク３とを直接支持してこれらのディスク２，３の相対的な姿勢もしくは平行度を保持するための機構が設けられている。中間ディスク４における所定の半径上の互いに等間隔の位置に上下方向（中間ディスク４の板厚方向）に貫通した保持孔１２が形成されている。図２に示す例では、前述した各ガイド部５，９を避けた位置に、等間隔に４つの保持孔１２が形成され、各保持孔１２に保持用球体であるボール１３が収容されている。このボール１３は一例として鋼球であって、その外径は、中間ディスク４の板厚以上になっている。すなわち、ボール１３は駆動側ディスク２と従動側ディスク３とに挟み付けられて、これらのディスク２，３の間隔を各ディスク２，３，４が互いに接触しない間隔に維持するように構成されている。

このボール１３を収容している保持孔１２の内径は、ボール１３が自由に転動できるように、ボール１３の外径以上に設定されている。オルダムカップリングでは、駆動側のディスクと従動側のディスクとの間に配置されている中間体が、駆動側のディスクに対してその半径方向に直線的に往復動し、これとは直交する方向に従動側のディスクに対して直線的に往復動する。したがって上記の中間ディスク４は回転を伴って、互いに直交する二方向に往復動するから、そのような動きに伴ってボール１３を曲線を描くように旋回させるために、保持孔１２の内部の寸法は、ボール１３との間に隙間が空く寸法とすることが好ましい。より好ましくは、保持孔１２の内部の寸法は、ボール１３の外径に駆動側ディスク２と従動側ディスク３との偏心量を加えた寸法とする。なお、保持孔１２の形状は円形に限らないのであり、長孔であってもよい。したがって、保持孔１２の内部の寸法のうち「ボール１３の外径に駆動側ディスク２と従動側ディスク３との偏心量を加えた寸法」とは、円形の保持孔１２であれば内径であり、長孔であれば短径である。

上述した各ディスク２，３，４は、前述した駒部材６，１０やボール７，１１，１３などを介在させた状態で対向して配置される。その状態を維持するためのハウジング１４が設けられている。図１および図２に示すカップリング１は、駆動側ディスク２の上に中間ディスク４および従動側ディスク３を順に積み重ね、従動側ディスク３の上から矢印で示すように下向きにスラスト力を作用させるように構成した例であり、各ディスク２，３，４自体には上下方向に繋ぎ止める構成を設けていない。そこで、ハウジング１４によって各ディスク２，３，４を上下方向に拘束するように構成している。ハウジング１４は、各ディスク２，３，４の外径より大きい内径の円筒状の部材である。

より具体的には、中間ディスク４が前述したガイド部５，９に沿って往復動し、その外周部が駆動側ディスク２や従動側ディスク３の外周側に前記偏心量に応じて突出することがある。中間ディスク４がこのように半径方向で外側に突出した場合であってもハウジング１４の内周面に中間ディスク４が接触しないようにハウジング１４の内径が設定されている。ハウジング１４の下端部には、半径方向で外側に突出したフランジ部１４ａが形成されている。そのフランジ部１４ａには、駆動側ディスク２が連結されるモータ軸（図示せず）などに固定するための取付孔１４ｂが形成されている。また、ハウジング１４の上端部には、半径方向で内側に突出したフランジ部１４ｃが形成されている。そのフランジ部１４ｃの開口径（内径）は、従動側ディスク３の外径より小さく、かつ従動側ディスク３の上面に連結され、もしくは押し付けられる適宜の従動対象物（図示せず）に干渉しない寸法に設定されている。

なお、図１および図２において符号１５は小穴を示し、この小穴１５は従動側ディスク３の外周面から半径方向で中心部に向けて形成され、図１および図２に示す例では、円周方向に等間隔に６つ形成されている。そして、各小穴１５には、コイルばね１６が挿入されており、各コイルばね１６は同一の長さであって、一方の端部が小穴１５の内奥端に突き当たり、他方の端部が小穴１５から突出してハウジング１４の内周面に当接している。すなわち、これらのコイルばね１６によって、従動側ディスク３がハウジング１４の中心側に保持されるように構成されている。なお、図１および図２には、コイルばね１６を１つのみ示し、他の５つは省略してある。

上述したカップリング１の作用は、互いに偏心している駆動側ディスク２と従動側ディスク３との間でトルクを伝達する点では、従来知られているオルダムカップリングと同様である。また、上述したカップリング１は、従動側ディスク３に荷重が掛かっていない状態でその半径方向に移動可能であるから、その機能を生かした使用方法が可能である。その例を説明すると、従動側ディスク３の上面に適宜の加工対象物Ｗを載せ、その加工対象物Ｗを従動側ディスク３に押し付けて一体化させるとともに、従動側ディスク３と共に駆動側ディスク２に対して偏心させる。その一例を図５に模式的に示してある。

加工対象物Ｗを押し下げることにより、カップリング１にはスラスト荷重が作用する。加工対象物Ｗを搭載している従動側ディスク３と駆動側ディスク２との間には、中間ディスク４に形成されている保持孔１２内のボール１３が挟み付けられている。このボール１３の外径は中間ディスク４の厚さより大きいので、従動側ディスク３に掛かる押し下げ力はボール１３を介して駆動側ディスク２が受け止めることになる。すなわち、中間ディスク４にスラスト荷重が直接作用することがなく、中間ディスク４が従動側ディスク３と駆動側ディスク２とに直接接触することはない。

また、従動側ディスク３と中間ディスク４とは、駒部材１０に保持されているボール１１を介して接触し、また中間ディスク４と駆動側ディスク２とは、同様に、駒部材６に保持されているボール７を介して接触している。したがって、従動側ディスク３から駆動側ディスク２には、これらのボール１１，７を介してスラスト荷重が伝達され、各駒部材６，１０はそれらのディスク２，３，４の間に挟み付けられることはない。

そのため、上記のカップリング１では、トルクの伝達を媒介する駒部材６，１０と各ディスク２，３，４との間にスラスト荷重に起因する接触力が作用しないことにより、各駒部材６，１０の各ガイド部５，９内での摩擦が少なくなり、トルクもしくは動力の伝達効率が良好になる。

図５に示すように加工対象物Ｗをセットした状態で駆動側ディスク２がモータなどから伝達されたトルクでその回転中心軸線Ｏ_２を中心に回転すると、ガイド部５に挿入されている駒部材６を介して中間ディスク４が駆動側ディスク２に連結されているので、中間ディスク４にトルクが伝達されて中間ディスク４が回転する。中間ディスク４は、駆動側ディスク２と共に回転しつつ、駆動側ディスク２に対してガイド部５に沿って直線的に移動し、１回転する間に１往復する。そのストローク量は、駆動側ディスク２と従動側ディスク３との偏心量に応じた長さとなる。これと同様に、中間ディスク４は、駒部材１０を介して従動側ディスク３にトルクを伝達する。この場合、中間ディスク４は、従動側ディスク３と共に回転しつつ、従動側ディスク３に対してガイド部９に沿って直線的に移動し、１回転する間に１往復する。そのストローク量は、駆動側ディスク２と従動側ディスク３との偏心量に応じた長さとなる。

駆動側ディスク２に対する中間ディスク４の相対移動は、駒部材６がガイド部５の内部を移動することにより行われる。その場合、駒部材６は円筒状であって、ガイド部５の内壁面には線接触していて摩擦抵抗が少なく、また駒部材６を駆動側ディスク２と中間ディスク４との間に保持しているのは、ガイド部５を構成している各凹溝５ａ，５ｂの底面５_ａ１，５_ｂ１に挟み付けられているボール７であるから、駒部材６と各凹溝５ａ，５ｂの底面５_ａ１，５_ｂ１との間に特に接触圧が作用していない。すなわち駒部材６の高さ方向での上下両端部では摩擦抵抗が積極的には生じていない。そのため、駆動側ディスク２に対して中間ディスク４が相対的に移動することによる摩擦抵抗が少なく、そのため駆動側ディスク２から中間ディスク４に対するトルクもしくは動力の伝達の効率が良好になる。このような状態は、中間ディスク４と従動側ディスク３との間にスラスト荷重が作用している場合も同様である。駒部材１０が保持しているボール１１がスラスト荷重を受け、駒部材１０にスラスト荷重が作用しないからである。

上記のように加工対象物Ｗが駆動側ディスク２に対して偏心して回転する場合、中間ディスク４は、互いに直交する各ガイド部５，９に沿った移動を合成した運動を行う。それに伴って保持孔１２に収容されているボール１３が駆動側ディスク２の表面および従動側ディスク３の表面を転動する。その場合、ボール１３と保持孔１２の内面との間に隙間が空いており、特に図１および図２に示す例では、その隙間が駆動側ディスク２と従動側ディスク３との偏心量に応じた寸法になっているので、ボール１３は図６に示すような軌跡Ｔを描く旋回運動を行う。図６は、１つのボール１３を示し、頂部で従動側ディスク３の下面に接触し、底部で駆動側ディスク２の上面に接触する。このボール１３を保持している中間ディスク４が前述したように、各ガイド部５，９に沿って往復動しつつ公転かつ自転するので、ボール１３は従動側ディスク３および駆動側ディスク２に対して「みそすり運動」に類似した運動、あるいは従動側ディスク３に対する接触点と駆動側ディスク２に対する接触点を結んだ直線が首振りするような運動を行う。そのため、ボール１３の従動側ディスク３や駆動側ディスク２に対する接触点の軌跡Ｔは、螺旋状の曲線を描く。その結果、ボール１３と駆動側ディスク２および従動側ディスク３の表面との接触箇所が逐次変化し、その変化は三次元方向での変化になるので、フレッチング摩耗を防止もしくは抑制することができる。また、ボール１３と保持孔１２の内面との間の隙間にグリースなどの潤滑剤を保持させることができるので、油膜切れやそれに起因する摩耗などを防止もしくは抑制することができる。

なお、上述したカップリング１の使用形態として、二つのカップリング１を同一軸線上に対向させて配置し、それらのカップリング１の間に加工対象物Ｗを挟み付け、その状態で加工対象物Ｗの外周面に外側から成形荷重を作用させるように使用することができる。加工対象物Ｗは、成形荷重を受けることにより、両側の従動側ディスク３と共に半径方向に移動し、両側のカップリング１における駆動側ディスク２に対して偏心する。一方のカップリング１における駆動側ディスク２をモータなどの駆動源に連結して回転させ、かつ他方のカップリング１の駆動側ディスク２を回転可能に支持すれば、両側のカップリング１における駆動側ディスク２が同一軸線上で回転し、かつ加工対象物Ｗがこれらの駆動側ディスク２に対して偏心した回転中心軸線を中心に回転する。すなわち、加工対象物Ｗに対して半径方向で外側から成形荷重を作用させつつ回転させてその加工を行うことができる。

本発明の実施形態におけるカップリング１は、直線状に形成されたガイド部５，９内に移動可能な配置した駒部材６，１０を介して各ディスク２，３，４の間でトルクを伝達する。したがって、駒部材６，１０とガイド部５，９の内側面との間の面圧は、伝達するべきトルクに応じて大きくなる。そのため、伝達するべきトルクが大きい場合には、面圧を下げるために、駒部材６，１０を図７に示すように断面が矩形状をなしかつガイド部５，９の幅以下の幅の角形筒状に形成することが好ましい。このような構成であれば、駒部材６，１０がガイド部５，９の内側面と接触する面積が広くなり、面圧を下げて摩耗や耐久性の低下などを回避もしくは抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されないのであって、駆動側ディスク２および従動側ディスク３のそれぞれにそれぞれの回転中心軸線に沿って延びている軸を一体に設け、かつそれらの軸を各ディスクと共に互いに所定量偏心させた状態に保持するように構成してもよい。その場合、カップリングの全体が前記軸と共に所定箇所に保持されるので、前述したハウジングやコイルスプリングを設けなくてもよい。さらに、本発明のカップリングは回転中心軸線を水平にしたいわゆる横型として構成し、あるいは使用することができる。

１…カップリング、 ２…駆動側ディスク、 ３…従動側ディスク、 ４…中間ディスク、 ５…ガイド部、 ５ａ，５ｂ…凹溝、 ５_ａ１，５_ｂ１…底面、 ６…駒部材、 ６ａ…貫通孔、 ７…ボール、 ８…取付孔、 ９…ガイド部、 ９ａ，９ｂ…凹溝、 ９_ａ１，９_ｂ１…底面、 １０…駒部材、 １０ａ…貫通孔、 １１…ボール、 １２…保持孔、 １３…ボール、 Ｄ_６，Ｄ_７，Ｄ_１０，Ｄ_１１…外径、 Ｈ_５，Ｈ_９…高さ、 Ｌ_６，Ｌ_１０…長さ、 Ｏ_２，Ｏ_３…回転中心軸線、 Ｗ_５，Ｗ_９…幅、 Ｗ…加工対象物。

Claims (5)

1. 回転中心軸線が互いに偏心している駆動側ディスクと従動側ディスクとの間に、前記駆動側ディスクおよび前記従動側ディスクに対して相対移動可能な中間ディスクが配置され、前記中間ディスクを介して前記駆動側ディスクから前記従動側ディスクにトルクを伝達するカップリングにおいて、
   前記駆動側ディスクの前記中間ディスクに対向する面と前記中間ディスクの前記駆動側ディスクに対向する面とのそれぞれに前記回転中心軸線に直交する直径方向の直線に平行でかつ互いに対向している第１溝部が形成され、かつこれらの第１溝部によって第１ガイド用空間部が形成され、
   前記中間ディスクの前記従動側ディスクに対向する面と前記従動側ディスクの前記中間ディスクに対向する面とのそれぞれに前記回転中心軸線に直交する直径方向の直線に平行でかつ前記第１溝部と直交する方向に互いに対向している第２溝部が形成され、かつこれらの第２溝部によって第２ガイド用空間部が形成され、
   前記第１ガイド用空間部を形成している前記第１溝部の底面同士の間隔が前記第１ガイド用空間部の高さであって、前記第１ガイド用空間部の高さ以下の高さを有する第１駒部材が前記第１ガイド用空間部の内部に移動可能に配置され、
   前記第２ガイド用空間部を形成している前記第２溝部の底面同士の間隔が前記第２ガイド用空間部の高さであって、前記第２ガイド用空間部の高さ以下の高さを有する第２駒部材が前記第２ガイド用空間部の内部に移動可能に配置され、
   前記第１駒部材に前記第１ガイド用空間部の高さ方向に貫通した第１貫通孔が形成されるとともに、前記第１貫通孔に前記第１駒部材の高さ以上の外径の第１球体が回転可能に収容され、
   前記第２駒部材に前記第２ガイド用空間部の高さ方向に貫通した第２貫通孔が形成されるとともに、前記第２貫通孔に前記第２駒部材の高さ以上の外径の第２球体が回転可能に収容されている
   ことを特徴とするカップリング。
2. 前記第１駒部材は、前記第１溝部の幅以下の外径を有する円筒状に形成され、
   前記第２駒部材は、前記第２溝部の幅以下の外径を有する円筒状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のカップリング。
3. 前記第１駒部材は、前記第１溝部の幅以下の幅を有する断面が矩形状の角形筒状に形成され、
   前記第２駒部材は、前記第２溝部の幅以下の幅を有する断面が矩形状の角形筒状に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のカップリング。
4. 前記第１ガイド用空間部は、前記回転中心軸線に直交する直径方向の１本の直線上に形成され、
   前記第２ガイド用空間部は、前記回転中心軸線に直交する直径方向の１本の直線上に形成され、
   前記中間ディスクには、前記第１ガイド用空間部および前記第２ガイド用空間部から外れた位置に前記中間ディスクの厚さ方向に貫通した複数の保持孔が形成され、
   前記複数の保持孔のそれぞれに、前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとに接触して前記駆動側ディスクと従動側ディスクとの間隔を、前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとが前記中間ディスクを挟み付けない間隔に保持する保持用球体が転動可能に収容されている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のカップリング。
5. 前記保持孔の内部の寸法は、少なくとも、前記保持用球体の外径に前記駆動側ディスクと前記従動側ディスクとの偏心量を加えた寸法であることを特徴とする請求項４に記載のカップリング。

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