JP6929638B2

JP6929638B2 - 軸継手、ダンパ装置、衝撃トルク低減装置

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Publication number: JP6929638B2
Application number: JP2016236617A
Authority: JP
Inventors: 熊中　忠雄; 忠雄熊中; 山本　雅雄; 雅雄山本
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2021-09-01
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: JP2018091448A

Description

本発明は、一方の部材に対して他方の部材が相対的に回動する際に当該回動への制動力を増減するための軸継手、ダンパ装置および衝撃トルク低減装置に関するものである。

従来、回転伝達系を構成する入力軸および出力軸が連結される軸継手や、引き戸、開閉蓋に使用されるダンパ装置にあっては、二つの部材が相対的に回動する際に当該回動に制動力を与えてその回動を制動したり、当該回動に重量感を持たせたりするような目的で利用されることがある。このような場合、軸継手、ダンパ装置ではそれぞれの目的に応じた機構が採用されている。この種の軸継手の一例としては、特許文献１に示す軸継手がある。

前述の軸継手およびダンパ装置によれば、二つの部材間に急激な回動が生じるとこの回動に制動を与えたり、当該部材間の緩やかな回動に対しては重量感をもたせたりする作用効果はそれぞれ得られている。

そして、上述した特許文献１記載の軸継手では、相対的に回動する二つの部材の一方に配置され伸縮可能に構成された伸縮部材により伸方向に付勢されるカムフォロア部材と、他方の部材に一体に設けられカムフォロア部材に常に当接するように設けられたカム部材とを備え、カム部材のカム面にカムフォロア部材を当接させて、二つの部材間の相対的な回動によりカムフォロア部材を介して伸縮部材を伸縮させて当該回動への制動力が増大または減少するように構成しているものである。

特開２０１６−１１４１２３号公報

しかしながら、カム部材からカムフォロア部材へと作用する作用力の方向が動作始端から終端に亘って漸次移動する配置となっている。そうなると、カムフォロア部材を設置する強度設計は、カム部材から押圧される全ての方向の作用力を加味して設定しなければならない。それはすなわち、伸縮部材並びにカムフォロア部材を固定、配置する箇所の強度を担保する上で、必要以上に強固に設定しなければいけないことを意味している。

本発明の目的は、上記問題を解決することであり、衝撃トルク低減装置やダンパ装置にも使用できる機構を備え、簡素な構成としつつも作用力に対し好適に対応し得る軸継手を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

本発明に係る軸継手は、相対的に回動する二つの部材の一方に軸芯周りに回動動作し得るように配置されてかつ伸縮可能に構成された伸縮部材により伸方向に付勢されるカムフォロア部材と、他方の部材に一体に設けられてかつ円弧でなるカム面を有するカム部材とを備え、前記カムフォロア部材をカム部材のカム面に常時当接させて相対的に回動する二つの部材間の相対的な回動により当該カムフォロア部材を介して前記伸縮部材を伸縮させて当該回動への制動力が増大または減少するように構成するとともに、前記カム部材はそのカム面の円弧がカムフォロア部材の動作始端から前記他方の部材の軸線に徐々に接近する形状をなすように当該他方の部材に設けられ、かつカムフォロア部材の動作始端でカム部材のカム面から加えられる作用力の方向を伸縮部材の伸縮方向と一致させてカムフォロア部材に当接しており、しかも当該カムフォロア部材は回動する二つの部材の軸線から偏って位置することを特徴とする。

このようなものであれば、回動始端から相対的な回動に重量感を持たせることができる。また、二つの部材間に位相が生じて相対的な回転が得られる時は、カムフォロア部材が軸芯周りに、すなわち二つの部材の軸線から偏って回動動作することから、カム面からカムフォロア部材を介して加わる作用力の方向が伸縮部材の伸縮方向と変化がないと言える範囲のものとなり、カムフォロア部材を配置する際にはカム部材から作用する一方向の作用力のみを加味して強度設計を行うことができる。また、カムフォロア部材が軸芯周りに回動動作し得るように配置されているにもかかわらず、カム面をなす円弧の長さが短いカム部材を備える簡素な構成を実現しつつも必要十分の強度を獲得し耐久性を有効に向上させた軸継手を提供することができる。

前記カムフォロア部材は、作用力の方向を伸縮部材の伸縮方向と一致させるように構成するため、伸縮部材により伸方向に付勢されるローラを有し、当該ローラは伸縮部材の伸方向でカム部材のカム面に常時当接するように構成されることが望ましい。

また、スムーズな回動を安定して実現するための具体的な構成として、カムフォロア部材をカム部材との間の相対的な回動の中心線を挟む位置で点対称の位置に２個設け、前記カムフォロア部材それぞれに対して前記カム部材が配置されている構成を挙げることができる。

また、正逆両方向の回動に好適に対応し得る構成を実現するためには、カム部材を、カムフォロア部材の正転、逆転両方向の回動に対応するカム面を有するものとし、カムフォロア部材は動作始端にカム部材のカム面をなす円弧の中心付近に位置するようにしていることが望ましい。

また、正逆両方向の回動に好適に対応し得る具体的な一例として、前記カムフォロア部材は対をなすローラを有し、当該両ローラは伸縮部材に対して設けられてカム部材のカム面に付勢される構成を挙げることができる。

上述した本発明に係る軸継手は、ダンパ装置や衝撃トルク低減装置の構成要素として好適に利用することができる。

本発明は、簡素な構成を実現しつつも必要十分の強度を獲得し耐久性を有効に向上させた軸継手を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る正面図。同平面図。同右側面図。同底面図。同実施形態に係る要部の外観図。同実施形態に係る構成説明図。図７に係る動作説明図。同実施形態の変形例に係る説明図。同実施形態の他の変形例に係る説明図。同実施形態の他の変形例に係る説明図。

以下、本発明の一実施形態に係る軸継手１を図面に基づき説明する。図１〜図７に示すように、この軸継手１は回転伝達系の駆動側部材の一例として図示しない回転駆動源の駆動軸と被動側部材の一例の伝達軸とを連結するためのもので、ダンパ装置や衝撃トルク低減装置を構成する一部材として好適に利用され得るものである。

この軸継手１は、駆動軸が嵌合する入力軸２１を備えた基端側部材２と、伝達軸が連結される出力軸３１を備えた先端側部材３とを有している。

ここで、本実施形態に係る軸継手１は、相対的に回動する二つの部材である基端側部材２及び先端側部材３のうち一方の部材である基端側部材２に軸芯周りに回動動作し得るように配置されてかつ伸縮可能に構成された伸縮部材たるピストン２３により伸方向に付勢されるカムフォロア部材２２と、他方の部材である先端側部材３に一体に設けられてかつ円弧でなるカム面３３を有するカム部材３２とを備え、前記カムフォロア部材２２をカム部材３２のカム面３３に常時当接させて、相対的に回動する二つの部材２，３間の相対的な回動によりカムフォロア部材２２を介してピストン２３を伸縮させて当該回動への制動力が増大または減少するように構成するとともに、前記カム部材３２はそのカム面３３の円弧がカムフォロア部材２２の動作始端から前記先端側部材３の軸線Ｓ１に徐々に接近する形状をなすように当該先端側部材３に設けられ、かつカムフォロア部材２２の動作始端でカム部材３２のカム面３３から加えられる作用力の方向をピストン２３の伸縮方向と一致させてカムフォロア部材２２に当接しており、しかも当該カムフォロア部材２２は回動する二つの部材２，３の軸線Ｓ１から偏って位置していることを特徴とする。

以下、軸継手１の具体的な構成について説明する。

基端側部材２は、入力軸２１と、この入力軸２１とともに軸芯周りに回動動作し得るカムフォロア部材２２と、カムフォロア部材２２を進退可能に支持するピストン２３と、このピストン２３の基端側を入力軸２１に対し直接的又は間接的に固定するピストン支持部材２４とを有している。

入力軸２１には、この下面にはその中心に位置して底面視概略正方形状をなす入力穴２１ａが設けられている。しかしながら当該入力軸２１の構成としては、当該入力穴２１ａに限られることはなく、入力側の図示しない駆動源の構成に応じて適宜、種々の形状を選択することができる。

カムフォロア部材２２は、本実施形態ではカム部材３２との聞の相対的な回動の中心線である軸線Ｓ１を挟む位置、すなわち当該軸線Ｓ１から偏る位置で点対称の位置に二個設けられ、各カムフォロア部材２２に対してカム部材３２が配置されるようにしている。このカムフォロア部材２２は、カム部材３２に対し摺接し且つ転動し得るローラ２５と、このローラ２５を回転可能に軸支するローラ支持部２６とを有している。

ピストン２３は、先端側に上記カムフォロア部材２２を固定した概略円筒形状をなすシリンダ２７と、このシリンダ２７の基端側から当該シリンダ２７の延出方向に沿って往復動作し得るピストンロッド２８とを有している。換言すれば、このピストンロッド２８はシリンダ２７の長手方向に沿って一部がシリンダ２７の内部から突没可能となるように動作可能に構成されている。このシリンダ２７の内部には例えば対をなすシリンダ室が配され、これら対をなすシリンダ室には粘性流体が充填されており、ピストンロッド２８の移動に伴って粘性流体が適宜移動する構成となっている。シリンダ２７の内部には別途ピストンロッド２８を伸方向へ弾性付勢する弾性部材たる図示しないコイルバネを配している。これらの構成により、ピストンロッド２８は後退時よりも前進時に素早く移動できる構成となっている。また、粘性流体はその粘度により前述のシリンダ室間を移動する速度を適宜変化させ得る。すなわち、この粘性流体の粘度を調整することによりピストンロッド２８とシリンダ２７との相対動作に対する制動力を任意の大きさに設定することができる。ピストンロッド２８は、シリンダ２７に対し突没可能に構成される棒状をなすロッド本体２８ａと、このロッド本体２８ａの基端に設けられ入力軸２１側に固定される固定端２８ｂとを有している。

ピストン支持部材２４は、上述したピストン２３の基端側を固定しつつ、先端側部材３に対し相対回動し得るように先端側部材３に係り合うためのものである。このピストン支持部材２４は、先端側部材３に対し相対回動し得るように係り合うために、先端側へ向けて突出した突起２９を有している。

先端側部材３は、出力軸３１と、この出力軸３１に対し一体的に設けられたカム部材３２とを有している。出力軸３１は、図１〜３に示すように、先端側の構成要素に連結される位置まで延びる連結部３１ｂと、この連結部３１ｂに穿たれた係合穴３１ａとを有している。

カム部材３２は、出力軸３１に対し一体的に動作し得るよう出力軸３１に一体に設けられるか或いは固定されてなるものである。このカム部材３２は、ローラ２５に対し常に接するように形成されたカム面３３と、上述したピストン支持部材２４に設けられた突起２９を収容し且つ当該突起２９を介して基端側部材２を相対回動し得るように案内する案内溝３４とを有している。

また、カム部材３２は、それぞれ出力軸３１の軸線Ｓ１を挟んで点対称の形状をなす円弧でなるカム面３３を有しており、この円弧は図６中に示す一方向に向かって出力軸３１の軸線Ｓ１に徐々に接近する形状をなしている。カム部材３２のカム面３３には、入力軸２１に保持されたカムフォロア部材２２のローラ２５が常時当接しており、ピストン２３の押圧力がローラ２５からカム面３３へ常時付与されている。よって、ピストン２３は、出力軸３１及び入力軸２１の相対的な回動あるいは一体な回動を可能にする両回動に対する制動力を有している。

そして、上記軸継手１の動作について図６および図７に示して説明する。入力軸２１が回転駆動源の駆動軸の回転を受けて一方向に回転すると、この入力軸２１と一体にカムフォロア部材２２が入力軸２１の軸線Ｓ１を中心にして回転する。カムフォロア部材２２の回転に伴い、カムフォロア部材２２のローラ２５に付与されるピストン２３の制動力によりカム部を持つカム部材３２がカムフォロア部材２２と一体に回転して、入力軸２１とともに出力軸３１が一体に一方向へ回転することができる。

また、本発明に係る軸継手１は、入力軸２１および出力軸３１間に緩やかで相対的な回動が生じる時は、動作始端からこの相対的な回動に重量感を持たせることができるので、各種機器のダンパ装置としても利用可能である一方、入力軸２１および出力軸３１間に急激な相対回動が生じる時は、ねじ締め作業時における出力軸３１の急激な衝撃トルクの発生を低減できるので、ねじ締め作業に適した衝撃トルク低減装置として利用可能である。さらに、軸継手１は、上述したようにカムフォロア部材２２、ピストン２３、カム部材３２などの部品を備えて成るため、前記ダンパ装置及び衝撃トルク低減装置の部品の共通化を図って、それぞれのコストの低減を可能とする。

また、入力軸２１と出力軸３１とが一体に回転する間に、被動側の負荷が大きくなって、伝達軸および出力軸３１の回転が低下すると、入力軸２１の回転に制動を加える方向の回転トルクが発生する。この回転トルクによる回転力がカム部材３２のカム面３３、カムフォロア部材２２のローラ２５間に作用する前記制動力より大きくなると、入力軸２１および出力軸３１間に相対的な回動を招き、すなわち出力軸３１が入力軸２１に対して回動し、両軸間に位相差が生じる。この時、当該回動によりカム部材３２のカム面３３が相対回動するので、カムフォロア部材２２のローラ２５が相対的にカム面３３に沿って移動することになる。これにより、このローラ２５およびこれを保持するピストン２３のシリンダ２７内で弾力付勢されたピストンロッド２８を相対的に後退させながら、入力軸２１及び出力軸３１が相対回動することとなる。

ここで、本実施形態に係る軸継手１のカム部材３２は、カムフォロア部材２２の動作始端でカム部材３２のカム面３３から加えられる作用力Ｘの方向を、ピストン２３の伸縮方向Ｙと一致させてカムフォロア部材２２に当接しており、しかも当該カムフォロア部材２２は回動する入力軸２１および出力軸３１の軸線Ｓ１から偏って位置し、また当該カムフォロア部材２２はピストン２３により伸方向に付勢されるローラ２５を有し、当該ローラ２５は伸縮部材の伸方向でカム部材３２のカム面３３に常時当接することを特徴としている。

加えて、２個のカムフォロア部材２２がそれぞれ直進往復移動自在に、かつ入力軸２１の軸線Ｓ１を挟む位置で点対称の位置に配置されている。この配置により、入力軸２１の回転バランスが保たれている。

なお、図示はしないが、カムフォロア部材２２を付勢する手段はコイルバネのみであってもよく、また入力軸２１と出力軸３１とを駆動側、被動側が逆になるように使用してもよい。

以上のように、本実施形態に係る軸継手１のカム部材３２は、カムフォロア部材２２の動作始端でカム部材３２のカム面３３から加えられる作用力Ｘの方向を、ピストン２３の伸縮方向Ｙと一致させてカムフォロア部材２２に当接しており、しかも当該カムフォロア部材２２は回動する入力軸２１および出力軸３１の軸線Ｓ１から偏って位置することを特徴とする。

斯かる構成により本実施形態では、先端側部材３及び基端側部材２間に位相差が生じて相対的な回転が得られる時は、カムフォロア部材が軸芯周りに、すなわち二つの部材３，２の軸線Ｓ１から偏って回動動作することから、カム面３３からカムフォロア部材２２を介して加わる作用力の方向が伸縮部材２３の伸縮方向と変化がないと言える範囲のものにでき、カムフォロア部材２２を配置する際にはカム部材３２から作用する一方向の作用カＸのみを加味した強度設計が実現されている。その結果、カムフォロア部材が軸芯周りに回動動作し得るように配置されているにもかかわらず、カム面をなす円弧の長さが短いカム部材を備える簡素な構成を実現しつつも必要十分の強度を獲得し耐久性を有効に向上させた軸継手１が実現されている。

特に、軸継手１の耐久性をより向上させ得るようにするために本実施形態では、カムフォロア部材２２はピストン２３により伸方向に付勢されるローラ２５を有し、当該ローラ２５はカム部材３２のカム面３３に常時当接するように構成している。

また、スムーズな回動を安定して実現するための具体的な構成として本実施形態では、カムフォロア部材２２をカム部材３２との間の相対的な回動の中心線を挟む位置で点対称の位置に２個設け、各カムフォロア部材２２に対してカム部材３２を配置するという構成を適用している。

＜変形例＞

以下、本実施形態の各変形例について詳述していく。当該変形例について上記実施形態の構成要素に相当するものに対しては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。

上記実施形態ではカム部材３２は、カムフォロア部材２２の正転方向のみに対応し、動作始端からは逆転方向に移動し得ない構成をなす軸継手１を開示した。しかし勿論、カムフォロア部材２２の正転、逆転両方向の回動に対応するカム面３３をなす円弧を有し、カムフォロア部材２２はカム面３３の円弧の中心付近に位置する構成を否定するものではない。すなわち図８に示す軸継手１は、軸芯Ｓ１の延伸方向に直交する平面上に四つ設けられたカムフォロア部材２２が正転、逆転方向共に良好に好適に移動し得るようにカム部材３２が構成されており、正方向、逆方向共に好適に入力軸２１及び出力軸３１が好適に相対回動し得るものとなっている。

また図９に示すように、上記実施形態及び変形例では一のカムフォロア部材２２に対し一のピストン２３が支持している構成を開示したが勿論、カムフォロア部材２２とピストン２３との数を合致させる態様に本発明は限定されない。

すなわち、図９に示す軸継手１のカムフォロア部材２２は対をなすローラ２５、２５を有し、当該両ローラ２５、２５は一のピストン２３に対して設けられて、正転、逆転それぞれの動作時にカム部材３２のカム面に付勢される。また、同図に示すピストン２３であれば、軸芯Ｓ１上に一つだけ設ける構成であっても、上記実施形態同様の軸継手１を好適に実現することができる。

また、上記実施形態ではカムフォロア部材２２及びカム部材３２との間の相対的回動の中心線に直交する平面状にカム部材３２並びにカムフォロア部材２２を配置した態様のみを開示したが勿論、図１０に示すように、カムフォロア部材２２はカム部材３２との間の相対的回動の中心線である軸線Ｓ１に沿う方向に複数、換言すれば軸線Ｓ１が延出する方向に複数階層的にカムフォロア部材２２が並べられている態様としてもよい。

このような構成により、軸継手１の径方向の寸法を効率的に削減し、同方向に関しよりコンパクトな軸継手１を提供することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。上記実施形態ではいずれも軸継手をダンパ装置や衝撃トルク低減装置を構成する一部材として適用する態様を開示する態様のみを開示したが勿論、当該軸継手を、部品同士を好適に締結すべく構成された部品締結機の一部分として構成する態様を妨げない。また、カムフォロア部材及びカム部材が係り合う具体的な方向や、カム面の具体的な表面形状といった詳細な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・軸継手
２・・・二つの部材（基端側部材）
２２・・・カムフォロア部材
２３・・・伸縮部材（ピストン）
３・・・二つの部材（先端側部材）
３２・・・カム部材
３３・・・カム面
Ｓ１・・・回動の中心線
Ｘ・・・作用力
Ｙ・・・伸縮方向

Claims

相対的に回動する二つの部材の一方に軸芯周りに回動動作し得るように配置されてかつ伸縮可能に構成された伸縮部材により伸方向に付勢されるカムフォロア部材と、他方の部材に一体に設けられてかつ円弧でなるカム面を有するカム部材とを備え、前記カムフォロア部材をカム部材のカム面に常時当接させて相対的に回動する二つの部材間の相対的な回動により当該カムフォロア部材を介して前記伸縮部材を伸縮させて当該回動への制動力が増大または減少するように構成するとともに、前記カム部材はそのカム面の円弧がカムフォロア部材の動作始端から前記他方の部材の軸線に徐々に接近する形状をなすように当該他方の部材に設けられ、かつカムフォロア部材の動作始端でカム部材のカム面から加えられる作用力の方向を伸縮部材の伸縮方向と一致させてカムフォロア部材に当接しており、しかも当該カムフォロア部材は回動する二つの部材の軸線から偏って位置することを特徴とする軸継手。
前記カムフォロア部材は、伸縮部材により伸方向に付勢されるローラを有し、当該ローラは伸縮部材の伸方向でカム部材のカム面に常時当接することを特徴とする請求項1に記載の軸継手。
前記カムフォロア部材は前記カム部材との間の相対的な回動の中心線を挟む位置で点対称の位置に２個設けられ、前記カムフォロア部材それぞれに対して前記カム部材が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸継手。
前記カムフォロア部材は動作始端にカム部材のカム面をなす円弧の中心付近に位置することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の軸継手。
前記カムフォロア部材は対をなすローラを有し、当該両ローラは伸縮部材に対して設けられてカム部材のカム面に付勢されることを特徴とする請求項1，２又は４に記載の軸継手。
前記カムフォロア部材は前記カム部材との間の相対的回動の中心線に沿う方向に複数並べられていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の軸継手。
請求項１〜６の何れかに記載の軸継手を具備していることを特徴とするダンパ装置。
請求項１〜６の何れかに記載の軸継手を具備していることを特徴とする衝撃トルク低減装置。