JPH0744821Y2 - カップリング劣化検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関のクランクシャフトのように、多少
ともねじり振動を含む回転運動を出力する駆動軸と負荷
に連結される被駆動軸との間に挿入されて、ねじり振動
を低減する弾性体を有するフレキシブルカップリングに
おいて、その弾性体の劣化を容易に検出することができ
るカップリング劣化検出装置に関する。

〔従来の技術〕

実開昭63−201215号公報に記載されているように、ラバ
ーカップリングとも呼ばれる可撓性のゴムを伝動媒体と
するフレキシブルカップリングを、自動車の機関のクラ
ンクシャフトと駆動車輪との間に挿入して、ねじり振動
を吸収させるようにするものは公知である。

ラバーカップリングには色々なものがあるが、第５図は
従来から使用されているラバーカップリングの一例を分
解して図示したもので、１は中空の駆動軸、２はその端
部に一体的に取付けられた３本の腕３を有する駆動体、
４は中空の被駆動軸、５はその端部に一体的に取付けら
れた３本の腕６を有する被駆動体、７は被駆動体５の中
心から突出して、駆動体２の中心孔に挿入される心合わ
せ軸である。８は駆動体２と被駆動体５との間に置かれ
る６角形状に近い外形を有する厚い環状のカップリング
ラバーで、可撓性を有し、その６つの角部には孔９が設
けられていて、駆動体３と被駆動体５の腕３及び６に軸
方向に取付けられたボルト10及び11が、カップリングラ
バー８の孔９に交互に（一つ置きに）挿入されて貫挿
し、反対側でワッシャー12及び13とナット14及び15によ
り抜けどめを施されている。なお、16は心合わせ軸７に
嵌められる心合わせ用の部品類である。駆動軸１から被
駆動軸４へ伝達される回転に含まれるねじり振動はカッ
プリングラバー８の変形によって或る程度吸収される。

図示しないが、他の形式のラバーカップリングとして
は、剛性の中間部材の孔（９）に挿入されるボルト（1
0），（11）にゴムブッシングが嵌められており、これ
がねじり振動を吸収するのに役立つものもある。

〔考案が解決しようとする課題〕

フレキシブルカップリング（ラバーカップリング）に使
用されるカップリングラバーと呼ばれる色々な形のゴム
は、非常に強靱なゴム材ではあるが、やはり寿命があっ
て、長期間にわたって荷重がかけられ、且つ激しい振動
に曝されていると、多少とも劣化を免れない。

劣化したラバーカップリングをそのまま使用している
と、ねじり振動等の有害な振動の吸収が不十分となり、
機関から歯車伝動装置へ、又はその逆方向に振動が伝達
され、機関や伝動装置等の部品に振動が作用して摩耗す
るというような問題があった。

カップリングラバーの劣化は徐々に進行するものであ
り、それを伝動機構に組込んだ状態では、外部から発見
することが困難であって、よほど劣化が進行しないと気
づかないことが多い。そして気づいた時には他の部品に
損傷が起きていることもあるので、劣化を早目に発見し
てカップリングラバーを交換するために、機械的な監視
と劣化の検出手段の必要性が出て来る。

本考案はこの問題に対処し、カップリングラバーの劣化
を全く機械的に監視し、所定値以上に劣化が進行した時
は確実にそれを報知する手段を開発することを、考案の
解決すべき課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

本考案のカップリング劣化検出装置は、フレキシブルカ
ップリングと、前記フレキシブルカップリングの前後の
軸と一体回転する部分にそれぞれ設けられた目標と、前
記目標を監視していて前記目標が直前を通過するときに
それぞれパルス信号を発生するように定位置に設置され
た一対のピックアップと、前記一対のピックアップがそ
れぞれ発生するパルス信号を受入れて前記フレキシブル
カップリングの前後の軸の回転位相を検知すると共に、
それらの位相差を算出し、更にそれを基準値と比較する
ことにより、前記フレキシブルカップリングの劣化の程
度を自動的に判定する信号処理装置と、前記信号処理装
置の出力によって発動される手段とを備えていることを
特徴とする。

〔作用〕

フレキシブルカップリングは、伝達するトルクの値が大
きくなると、その前後の軸の間の回転位相差が増大する
性質をもっているが、その位相差はカップリング自体の
劣化が進んだときにも増大するので、この性質の利用し
て、フレキシブルカップリングの前後の軸と一体回転す
る部品にそれぞれ目標を設け、それをピックアップによ
って直前通過の時点を観測してパルス信号を発生させ、
信号処理装置において前後の軸のピックアップが発生し
たパルス信号を処理して、各軸の回転位相を検知すると
共に、両者の位相差を算出し、これを所定の基準値と比
較して基準値を越えていればフレキシブルカップリング
の劣化と自動的に判定する。

そして劣化と判定されたときは、例えば警告灯のような
報知手段などを発動させて運転者に知らせ、フレキシブ
ルカップリングの交換を促がす。したがって耐用限度を
過ぎたフレキシブルカップリングを使用し続けたために
生じる関連機器の故障を防止することができる。

〔実施例〕

第１図に本考案の１実施例の全体構成を概念的に示す。
20は前述の従来技術の項や第５図に示したようなラバー
カップリングで、21はカバーカップリング20の駆動軸で
ある内燃機関22のクランクシャフト、23は図示しない負
荷装置に連結される歯車伝動装置で、24はその入力軸と
なるラバーカップリング20の被駆動軸である。駆動軸21
に取付けられたラバーカップリング20の駆動体25と、被
駆動軸24に取付けられた被駆動体26との間にはカップリ
ングラバー（第５図の８を参照）が連結されており、駆
動軸21からラバーカップリング20に伝えられる回転運動
に含まれるねじり振動の成分は、カップリングラバーの
変形によって一部吸収されて、被駆動軸24には成る位相
遅れをもって伝達されると共に、その振幅も平滑化され
て多少小さくなる。

本考案の特徴に従い、図示実施例では、ラバーカップリ
ング20の駆動体25及び被駆動体26において、カップリン
グラバーに係合させるために設けられたボルト（第５図
の10,11を参照）の頭27及び28の通過を一定点において
観測するために、光学ピックアップ29及び30がフレーム
等の固定体に支持されて設置される。光学ピックアップ
は、フォトセル、フォトトランジスタ、光ダイオード、
等の光センサからなるが、変形例としては、ボルトの頭
が接近した時に磁束の片によってパルス電流を発生する
ような磁気的ピックアップであってもよい。磁気的ピッ
クアップを用いる場合は、ボルトの頭27,28に磁化を施
すか、ボルトの頭27,28を利用しないで、駆動体25及び
被駆動体26、又は駆動軸21及び被駆動軸24に直接小さい
永久磁石を取付けてもよい。これらはラバーカップリン
グ20に前後の回転の位相を検出するために設けるもので
あるから、ボルトの頭27,28のような突起物や永久磁石
のほか、くぼみや穴のようなものであってもよい。ラバ
ーカップリング20の前及び後の回転部分上に設けられた
これらの目標が一定点に設けられたピックアップ29,30
の直前を通過するとき、各ピックアップ29,30は第２図
に示すような電圧又は電流のパルスを発生する。

ピックアップ29,30が発生したパルスは第１図における
信号処理装置31へ送られ、マイクロプロセッサによって
第４図に例示したような手順の処理が行なわれる。説明
を簡単にするために、カップリングラバーが新品であっ
て、しかも歯車伝動装置23に負荷がかけられていない無
負荷の状態において、ピックアップ29及び30の発生する
パルスが第１図に示したように同期している（そのよう
な位置にピックアップ27及び28の位置を定める）ものと
する。

第４図のフローチャートに示すようなプログラムが、信
号処理装置31において、たとえばクランクシャフト（駆
動軸）21の１回転毎に実行される。プログラムがスター
トすると、まずステップ101において、ラバーカップリ
ング20の駆動軸21側のピックアップ29が発生したパルス
信号が読み込まれ、回転位相a₁が信号処理装置31のマイ
クロプロセッサによって検知される。位相a₁はパルスの
位置すなわちボルトの頭27がピックアップ29の直前を通
過した瞬間の時刻（基準時からの経過時間）で表わされ
る。次にステップ102では、被駆動軸24側のピックアッ
プ30が発生したパルス信号が読み込まれ、その回転位相
a₂が検知される。

ステップ103では位相a₁及びa₂の差が計算される。前述
のように、無負荷のときには位相差がないように設定し
たから、負荷トルクがかかって、ラバーカップリング20
の中でカップリングラバーが変形し、被駆動軸24側のパ
ルスに駆動軸21側よりも大きい位相遅れが生じると、駆
動軸21側のパルスに対し位相差t₁が算出され、それが負
荷トルクの大きさを表わすことになる。（もっとも、無
負荷のときにピックアップ27及び30が発生する２つのパ
ルスが同期するように設定されていなくても、位相a₁と
a₂の差の値を算出し、更に無負荷時の位相差を減算すれ
ば、負荷トルクに対応する位相差t₁が算出される。） したがって、位相差t₁を電圧などの信号に変換して計器
によって表示すれば、その時の伝達トルクの大きさを容
易に知ることもできるが、これは本考案の主たる目的で
はない。本考案は位相差t₁がラバーカップリング20のカ
ップリングラバーが劣化することによって、同一の負荷
トルクに対するたわみ量が増大し、位相差t₁の値も大き
くなってくることを利用しているものであって、そのた
めに、新品のカップリングラバーについて、例えば機関
22の回転数N_Eに対する位相差t₁の変化を予じめ測定し
て、第３図に示すようなマップを初期値として信号処理
装置31のROM或いはRAMに設定しておき、第４図のステッ
プ104において現在実測された回転数に対する位相差t₁
を、初期値に所定の許容値を加えた基準値t₀と比較す
る。位相値t₁が基準値t₀を下回っている間は、ステップ
101に戻り監視を続けるが、ステップ104において実測の
位相差t₁が基準値t₀を上まわった時は、カップリングラ
バーの劣化が許容限界を越えたと判断され、ステップ10
5に進んで警告灯32などの報知手段を作動させる。

あとは人手によることになるが、ステップ106として示
したように、カップリングラバーを新品と交換し、経過
時間ＴもＴ＝０にリセットして、再びステップ101に戻
り、監視を続行することになる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、駆動軸と被駆動軸の間に挿入されたラ
バーカップリングの前後の回転の位相差を機械的に監視
していて、それが許容限界である基準値を越えた時に自
動的に警告灯等の報知手段を作動させるので、発見が難
かしいカップリングラバーの劣化を早期に、しかも容易
に知ることができ、関連機器に損傷が生じる前に交換等
の適確な対応措置をとることが可能となるから、ねじり
振動を含む回転運動を伝達する機器の安全対策として好
適であって、機器の耐用年数を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例の全体構成図、第２図は前記
実施例の要部と、それが発生するパルス信号を示す図、
第３図は実測値と比較するために信号処理装置に予じめ
設定されているマップを示す線図、第４図は前記実施例
における信号処理装置が実行する手順を示すフローチャ
ート、第５図は従来から使用されているラバーカップリ
ングの分解斜視図である。 １…駆動軸、２…駆動体、３…腕、４…被駆動軸、５…
被駆動体、６…腕、７…心合わせ軸、８…カップリング
ラバー、９…孔、10,11…ボルト、12,13…ワッシャー、
14,15…ナット、16…心合わせ用の部品類、20…ラバー
カップリング（フレキシブルカップリング）、21…クラ
ンクシャフト（駆動軸）、22…内燃機関、23…歯車伝動
装置、24…入力軸（被駆動軸）、25…駆動体、26…被駆
動体、27,28…ボルトの頭、29,30…ピックアップ、31…
信号処理装置、32…警告灯。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】フレキシブルカップリングと、前記フレキ
   シブルカップリングの前後の軸とそれぞれ一体的に回転
   する各部分に設けられた目標と、前記目標を監視してい
   て前記目標が直前を通過するときにそれぞれパルス信号
   を発生するように定位置に設置された一対のピックアッ
   プと、前記一対のピックアップがそれぞれ発生するパル
   ス信号を受け入れて前記フレキシブルカップリングの前
   後の軸の回転位相を検知すると共に、それらの位相差を
   算出し、更にそれを基準値と比較することにより、前記
   フレキシブルカップリングの劣化の程度を自動的に判定
   する信号処理装置と、前記信号処理装置の出力によって
   発動される手段とを備えていることを特徴とするカップ
   リング劣化検出装置。