JP7275308B2

JP7275308B2 - ドライバ及びその一体型カプラ

Info

Publication number: JP7275308B2
Application number: JP2021556718A
Authority: JP
Inventors: ゴン，ホンギュ; ジアン，ユエン; チウ，シアンホワイ; リン，デゼン; ガオ，ホンウェイ; イ，ジングァン
Original assignee: グアンドンジャオチンエルアンドブイカンパニーリミテッド
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: JP2022527695A; CN109780072A; CN109780072B; WO2020192580A1

Description

本発明は、全体的にモータ分野に関し、具体的に、ドライバに用いられるカプラに関する。
本出願は、２０１９年３月２２日に提出した中国特許出願第２０１９１０２２６５５３．１号の優先権を主張し、ここで、上記の中国特許出願に開示された内容を引用して本出願の一部とする。

モータ技術では、通常、運動とトルクを伝達するように、カプラによりモータの出力軸と減速機構の入力軸を相互にカップリングする必要がある。また、カプラは、不正確な製造や取り付け、実動作による変形や熱膨脹などによる両軸間の位置ずれを補償できる必要があり、更に衝撃を緩和して振動を吸収できなければならない。

構造的には、カプラは、大まかに分割型又は一体型に分けられる。分割型カプラは、２つのハーフボディからなり、各ハーフボディは、それぞれキー又は締まり嵌めなどで対応する駆動軸又は従動軸の軸端にカップリングされ、ハーフボディの間は更に接続部材によって相互に固定される。これに対して、一体型カプラは、単一の本体を含み、本体内に軸穴が設けられており、駆動軸と従動軸はそれぞれカプラ本体の両端から対応する軸穴内に挿入される。

本発明の目的の一つは、新規な一体型カプラを提供することであり、この一体型カプラは、硬質材料で製造された本体を備え、本体内には、第１の軸部材の端部を収納するとともに前記第１の軸部材を本体と同期回転させることに適する第１の軸穴と、対向して設けられた１対の円弧状面及び対向して設けられた１対の平坦面を含む第２の軸部材の端部を収納することに適する第２の軸穴と、が設けられており、前記第２の軸穴の内壁面には、二次成形により弾性材料で形成されたカップリング部が一体的に設けられ、前記カップリング部は、前記第２の軸穴の内壁面に接続される外周面、及び前記第２の軸部材の端部に向かう内周面を含み、前記カップリング部の内周面は、全周を取り囲んで前記第２の軸部材の端部を被覆する。

本発明の一体型カプラによれば、簡単に製造でき、使用しやすく、信頼性が高いなどの多くの利点を有し、特に中小パワーの適用シーンに適する。

好ましくは、前記カップリング部の内周面には、１対の第１の径方向緩衝突起部が対向して設けられ、前記１対の第１の径方向緩衝突起部は、第２の軸部材の端部の前記対向して設けられた１対の円弧状面に対応して当接する。

好ましくは、前記カップリング部の内周面には、１対の第２の径方向緩衝突起部が更に対向して設けられ、前記１対の第２の径方向緩衝突起部は、第２の軸部材の端部の前記対向して設けられた１対の平坦面に対応して当接する。

好ましくは、前記第２の径方向緩衝突起部は側面を有し、前記側面は、第２の軸部材の端部の前記平坦面に隙間をもって離間しており、前記カプラが動力を伝達する時に、前記平坦面に当接して力を受けて変形する。

好ましくは、前記第２の径方向緩衝突起部には、第２の軸部材の端部の前記平坦面に垂直である溝が設けられ、前記溝によって前記第２の径方向緩衝突起部が複数の部分に仕切られる。

好ましくは、カップリング部の前記外周面は、対向して設けられた１対の外弧面及び１対の外ストレート面を含み、各前記外弧面は、対応する第１の緩衝突起部に背いて設けられ、各前記外ストレート面は、対応する第２の緩衝突起部に背いて設けられている。

好ましくは、前記第２の軸穴の内径は第１の軸穴よりも大きく、前記本体内には、軸方向に延伸して前記第２の軸穴に向かって開放する開孔が更に設けられ、前記カップリング部は前記開孔内に嵌め込まれる。

好ましくは、前記開孔は段付き穴であり、前記カップリング部には内側フランジが対応して設けられ、前記内側フランジは、軸方向において前記第２の軸穴内にはみ出す。

好ましくは、前記第２の軸穴は段付き穴であり、前記カップリング部には外側フランジが対応して設けられている。

本発明の別の目的は、ドライバを提供することであり、このドライバは、モータと、ターボ減速機構とを備え、前記モータの出力軸と前記ターボ減速機構のウォーム軸は、上記した一体型カプラによって相互にカップリングされる。

以下、図面を参照しながら本発明に係る他の細部と利点を更に詳細に説明する。
本発明による、モータと、ターボ減速機構（その中のウォーム軸のみが示されている）と、両者の間でトルクを伝達するカプラとを備えるドライバの斜視図を示す。図１に示されるドライバの正面図である。図２における、カプラを含むセクションの局所断面図である。図２におけるＡ－Ａに沿う断面模式図である。図４におけるカプラのモータ正転時の模式図である。図４におけるカプラのモータ逆転時の模式図である。

上記の図面に示されている内容は、例示的且つ模式的なものに過ぎず、完全にこの縮尺の通り描いたわけではなく、具体的な使用環境での関連する部材の全て又は細部を完全に描いたわけでもない。当業者であれば、本発明の原理及び構想を理解した上で、特定の使用環境で本発明を具体的に実施するために追加する必要のある本分野における公知の関連技術内容を想到することができる。

以下の説明で使用する可能性のある「第１」、「第２」などの用語は、何らかの順序を制限する意図ではなく、各々の独立した部材、部品、構造、素子などを区別する目的のみに使用され、これらの独立した部材、部品、構造、素子は、同じであってもよく、類似してもよく、異なってもよい。また、明確に説明されていない限り、以下の説明で使用する可能性のある「上」、「下」、「内」、「外」、「左」、「右」、「径方向」、「軸方向」などの方位に関する説明は、説明の便宜のためのものに過ぎず、発明の技術的解決手段を限定することを意図するものではない。

図１及び図２を参照し、本発明によるドライバの斜視図が示されている。図中のドライバは、モータと、ターボ減速機構（その中のウォーム軸のみが示されている）と、両者を接続するカプラとを備え、カプラは、モータの出力軸の端部８０とターボ減速機構のウォーム軸の端部９０とを接続する。モータの動力は、カプラを介してウォーム軸に伝達され、更に、ウォーム軸に噛み合うターボに伝達され、更に、具体的な駆動要求に適応するように、モータの高速回転を低速のシフトとして出力することができる。また、ここでは、カプラは、出力軸とウォーム軸の間の位置ずれを補償するとともに、モータの始動や停止及び運転過程中に生じた衝撃及び振動を軽減することができるという補償機能及び緩衝機能を有する必要がある。以下、これについて特に説明して分析する。

前記カプラは本体１０を備え、当該本体は、適切な強度を有するプラスチック又は金属などの硬質材料で製造される。本体１０の内部に第１の軸穴１１及び第２の軸穴１２が設けられ、モータの出力軸の端部８０は、出力軸がカプラと同期回転できるように、固定接続の形で前記第１の軸穴１１内に収納されている。前記ウォーム軸の端部９０は、前記第２の軸穴１２に収納され、ウォーム軸の端部９０は、カプラが前述した補償機能及び緩衝機能を実現するように、第２の軸穴１２内において軸方向、径方向又は周方向へ小さな範囲で運動することができる。代替的な形態として、位置補償を実現できるようにモータの出力軸の端部８０を前記第１の軸穴１１内に取り付け、前記ウォーム軸の端部９０を前記第２の軸穴１２内に固定して取り付けてカプラと同期回転させてもよい。

以下、図３を参照し、前記第２の軸穴１２の内壁面に弾性材料からなるカップリング部３０が設けられていることが分かる。カップリング部３０は、二次成形により本体１０の第２の軸穴１２内に一体的に設けられ、前記第２の軸穴１２の内壁面に接続される外周面、及び前記第２の軸部材の端部９０に向かう内周面を含み、このカップリング部３０の内周面は、全周を取り囲んで前記第２の軸部材の端部９０を被覆する。言い換えれば、カップリング部３０は、少なくとも第２の軸部材の一部のセクションにおいて全体的にカラー状を呈するように第２の軸部材の端部９０を取り囲む。

また、カップリング部は、第２の軸部材の端部９０を取り囲まないセクションをも含む。具体的には、図３に示すように、第２の軸穴１２の内径は、第１の軸穴１１よりも大きく設けられ、且つ、本体１０には、軸方向に延伸して前記第２の軸穴１２に向かって開放する開孔１３が設けられ、開孔１３は第１の軸穴１１と同心である。それに応じて、前記カップリング部３０は、第２の軸穴１２から前記開孔１３内まで延伸し、よってカップリング部３０が２つのセクションに分けられ、第１のセクションは、第２の軸穴１２内に収納され、第２のセクションは、開孔１３内に収納され、第１のセクションは、第２の軸部材の端部９０全体を取り囲み、第２のセクションは、カップリング部３０全体を本体１０内により確実に固定するように、開孔１３内に嵌め込まれている。

更に、前記開孔１３は段付き穴であり、前記カップリング部３０には内側フランジ４０が対応して成形され、この内側フランジ４０は、軸方向において前記第２の軸穴１２内にはみ出す。そのため、第２の軸穴１２内に取り付けられたウォーム軸の端部９０の端面は、内側フランジ４０に当接し、軸方向での補償及び緩衝が実現される。

更に、前記第２の軸穴１２は段付き穴であり、前記カップリング部３０に外側フランジ５０が対応して形成されている。外側フランジ５０の設置は、カップリング部３０の射出成形に有利であり、カプラがより優れた補償及び緩衝機能を有するようになる。

以下、図４～６を参照しながら上記カプラにおけるカップリング部３０について更に具体的に説明する。まず、図面から分かるように、本体の第２の軸穴１２の内壁面に複数の位置決めスロットが設けられ、これにより、カップリング部３０の材料がスロット内に嵌め込まれることができ、カップリング部を径方向において本体の内壁面によりよく成形することが実現される。図４において、本体の内壁面にある６つの円形スロット及び２つの台形スロットが示されている。勿論、実際のニーズに応じて、前記スロットの形状及び数は、ここと異なってもよい。

また、ウォーム軸の端部９０が含む対向して設けられた１対の円弧状面９１及び対向して設けられた１対の平坦面９２に対応して、カップリング部３０の外周面には円弧状面及び平坦面が相応に設けられている。図４に示すように、モータが動作を停止してカップリング部にトルク負荷がかかっていない状態で、ウォーム軸の端部９０が含む対向して設けられた１対の円弧状面９１及び対向して設けられた１対の平坦面９２は、それぞれカップリング部の外周面における円弧状面及び平坦面に合わせられる。

内周面において、前記カップリング部３０は、対向して設けられた１対の第１の径方向緩衝突起部３３を有し、前記１対の第１の緩衝突起部３３は、それぞれカップリング部の対応する前記外弧面３１に背き、且つ、各第１の径方向緩衝突起部３３は、第２の軸部材の端部９０の前記円弧状面９１に対応して当接する。更に、前記カップリング部３０の内周面において、更に対向して設けられた１対の第２の径方向緩衝突起部３４を有し、前記１対の第２の径方向緩衝突起部３４は、それぞれカップリング部３０の対応する平坦面に背き、且つ、第２の軸部材の端部９０の平坦面９２に対応して当接する。

各前記第２の径方向緩衝突起部３４は、カップリング部の内周面において軸方向に延伸し、その断面が全体的に台形を呈し、前記端部９０の平坦面９２に接する頂面、及び前記第２の軸部材の端部９０の前記平坦面９２に隙間をもって離間しておりた側面３５を含み、前記側面は、前記カプラが動力を伝達する時に、前記平坦面９２に当接して力を受けて変形する。また、前記第２の径方向緩衝突起部３４には、第２の軸部材の端部の前記平坦面９４に垂直である溝３６が設けられ、この溝３６によって前記第２の径方向緩衝突起部３４が複数の部分に仕切られる。溝の設置によって、前記第２の径方向緩衝突起部３４がトルク伝達時により大きな変形量を有することが可能となり、より優れた補償及び緩衝効果を有する。

図４から分かるように、モータが動作を停止してカップリング部３０にトルク負荷がかかっていない状態で、ウォーム軸の端部９０の１対の円弧状面９１及び１対の平坦面９２は、それぞれ前記カップリング部の第１の径方向緩衝部３３及び第２の径方向緩衝部３４に当接し、カプラ内における径方向位置に存在し得るウォーム軸の端部９０のずれが補償されることができる。同時に、図３を参照し、存在し得るウォーム軸の端部９０の軸方向位置ずれは、カップリング部３０の内側フランジ４０によって補償されることができる。

更に図５を参照し、モータが正転動作する時、その出力軸の回転は、端部８０（図３を参照）を介してカプラ本体１０に伝達され、カップリング部３０は本体１０と共に回転する。カップリング部３０の第２の径方向緩衝部の側面３５は、まずウォーム軸の平坦面９２に当接するまで回転して力を受けて変形し、この過程では、第２の径方向緩衝部３４が最大限に変形し、ウォーム軸がカプラ及び出力軸と同期回転するまで、第２の径方向緩衝部３４の平坦面９２に対する作用力が徐々に大きくなり、ウォーム軸の回転数もそれに伴って徐々に増える。この過程で、カップリング部は、側面３５とウォーム軸の端部９２の離間から接触、部分的伝動から同期伝動までの過程を経て、必要な緩衝効果を実現する。同様に、図６に示すように、モータが逆転動作する時、カップリング部は、同じく側面３５とウォーム軸の離間から接触、部分的伝動から同期伝動までの過程を経て、必要な緩衝効果を実現する。

以上の記載は、単に本発明の精神及び原理に関する例示的な実施形態に過ぎない。当業者であれば理解できるように、前記精神及び原理から逸脱することなく、記載された例に様々な変更を加えることができ、これらの変更及びその様々な等価形態は、いずれも本発明者に予想され、本発明の特許請求の範囲によって限定された範囲内に包含される。

Claims

硬質材料で製造された、第１の軸部材の端部（８０）を収納するとともに第１の軸部材を本体（１０）と同期回転させることに適する第１の軸穴（１１）と、対向して設けられた１対の円弧状面（９１）及び対向して設けられた１対の平坦面（９２）を含む第２の軸部材の端部（９０）を収納することに適する第２の軸穴（１２）とが設けられている本体（１０）を備える一体型カプラであって、
第２の軸穴（１２）の内壁面に二次成形により一体的に設けられた弾性材料で形成されたカップリング部（３０）を更に備え、前記カップリング部（３０）は、前記第２の軸穴の内壁面に接続される外周面、及び前記第２の軸部材の端部（９０）に向かう内周面を含み、前記カップリング部（３０）の内周面は、全周を取り囲んで前記第２の軸部材の端部（９０）を被覆し、
前記カップリング部（３０）の内周面には、１対の第１の径方向緩衝突起部（３３）が対向して設けられ、前記１対の第１の径方向緩衝突起部（３３）は、第２の軸部材の端部（９０）の前記対向して設けられた１対の円弧状面（９１）に対応して当接し、
前記カップリング部（３０）の内周面には、更に１対の第２の径方向緩衝突起部（３４）が対向して設けられ、前記１対の第２の径方向緩衝突起部（３４）は、第２の軸部材の端部（９０）の前記対向して設けられた１対の平坦面（９２）に対応して当接し、
前記第２の径方向緩衝突起部（３４）は、前記カップリング部（３０）にトルク負荷がかかっていない状態において、前記第２の軸部材の端部（９０）の前記平坦面（９２）に接する頂面と前記第２の軸部材の端部（９０）の前記平坦面（９２）に隙間をもって離間する側面（３５）とを有するように断面台形を呈し、
前記側面（３５）は、前記一体型カプラが動力を伝達する時に、前記平坦面（９２）に当接して力を受けて変形することを特徴とする一体型カプラ。
前記第２の径方向緩衝突起部（３４）には、第２の軸部材の端部の前記平坦面（９２）に垂直である溝（３６）が設けられ、前記溝（３６）によって前記第２の径方向緩衝突起部（３４）が複数の部分に仕切られることを特徴とする請求項１に記載の一体型カプラ。
カップリング部（３０）の前記外周面は、対向して設けられた１対の外弧面（３１）及び１対の外ストレート面（３２）を含み、各前記外弧面（３１）は、対応する第１の径方向緩衝突起部（３３）に背いて設けられ、各前記外ストレート面（３２）は、対応する第２の径方向緩衝突起部（３４）に背いて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の一体型カプラ。
前記第２の軸穴（１２）の内径は第１の軸穴（１１）よりも大きく、前記本体（１０）内には、軸方向に延伸して前記第２の軸穴（１２）に向かって開放する開孔（１３）が更に設けられ、前記カップリング部（３０）は前記開孔（１３）内に嵌め込まれることを特徴とする請求項１に記載の一体型カプラ。
前記開孔（１３）は段付き穴であり、前記カップリング部（３０）には内側フランジ（４０）が対応して設けられ、前記内側フランジ（４０）は、軸方向において前記第２の軸穴（１２）内にはみ出すことを特徴とする請求項４に記載の一体型カプラ。
前記第２の軸穴（１２）は段付き穴であり、前記カップリング部（３０）には外側フランジ（５０）が対応して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の一体型カプラ。
モータと、ターボ減速機構とを備えるドライバであって、前記モータの出力軸と前記ターボ減速機構のウォーム軸は、請求項１～６のいずれか一項に記載の一体型カプラによって相互にカップリングされることを特徴とするドライバ。