SE464988B

SE464988B - POWER TRANSMISSION DEVICE INCLUDING A SPRING ELEMENT

Info

Publication number: SE464988B
Application number: SE8700778A
Authority: SE
Inventors: J Shigeura; H Fujita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1987-02-24
Publication date: 1991-07-08
Also published as: JPS62200025A; GB8703843D0; GB2187262A; SE8700778L; GB2187262B; SE8700778D0

Description

464 988 2 satt vid det yttre rörets 9 innerperiferi, varvid elementet 10 har en väggtjocklek t. Hänvisningssiffran l0a anger sidoytor hos det fjädrande elementet 10, dvs fria ytor. Vidare är ett cylindriskt inre rör ll stadigt fastsatt mellan det fjädrande elementets 10 innerperiferi och axelns 2 ytterperiferi. 464 988 2 sat at the inner periphery of the outer tube 9, the element 10 having a wall thickness t. The reference numeral 10a indicates side surfaces of the resilient element 10, i.e. free surfaces. Furthermore, a cylindrical inner tube 11 is firmly fixed between the inner periphery of the resilient element 10 and the outer periphery of the shaft 2.

I drift, när motorn 4 är aktiverad, överförs rotationskraften därifrån till hjulen 3 som är fastsatta vid axeln 2, via det yttre röret 9, det fjädrande elementet 10 och det inre röret ll efter att varvtalet reducerats med hjälp av'kugghjulet 8, varigenom vagnsramen l bringas att röra sig.In operation, when the motor 4 is activated, the rotational force is transmitted therefrom to the wheels 3 attached to the shaft 2, via the outer tube 9, the resilient element 10 and the inner tube 11 after the speed is reduced by means of the gear 8, whereby the carriage frame l be made to move.

När den framdrivna vagnsramen 1 passerar en skarv eller spår- växel för skenor anbringas en stöt mot hjulen 3, och denna stöt överförs till axeln 2. För att förhindra att en dylik stöt överförs direkt till motorn 4 och kugghjulet 8, dämpas den eller upptas den av det fjädrande elementet 10 och det fjädrande stödorganet 5.When the propelled carriage frame 1 passes a joint or switch for rails, a shock is applied to the wheels 3, and this shock is transmitted to the axle 2. To prevent such a shock from being transmitted directly to the motor 4 and the gear 8, it is damped or picked up. of the resilient member 10 and the resilient support member 5.

Vid den ovan beskrivna kända tekniken är det, för att till- fredsställande uppta en stöt av det slag som beskrivits ovan, tillräckligt att välja fjäderkonstanten för det fjäd- rande elementet 10 så att det anpassas efter eller passar ihop med storleken på en dylik stöt. Fjäderkonstanten är vid den ovan beskrivna kända tekniken bestämd genom den totala ytan för det fjädrande elementets lO sidoytor, dvs den totala ytan av de fria ytorna l0a. Följaktligen är det nödvändigt, i syfte att erhålla en fjäderkonstant som är anpassad efter en kraftig stöt, att öka dimensionen t för sidoytorna, vilket innebär att storleken på det yttre röret 9 måste ökas. Med andra ord, om dimensionen t lämnas oförändrad, är det omöjligt att uppta en relativt kraftig stöt.In the prior art described above, in order to satisfactorily absorb a shock of the kind described above, it is sufficient to select the spring constant of the resilient element 10 so that it conforms to or matches the size of such a shock. In the prior art described above, the spring constant is determined by the total area of the side surfaces 10 of the resilient element, i.e. the total surface of the free surfaces 10a. Consequently, in order to obtain a spring constant which is adapted to a strong shock, it is necessary to increase the dimension t of the side surfaces, which means that the size of the outer tube 9 must be increased. In other words, if the dimension t is left unchanged, it is impossible to absorb a relatively strong shock.

Den konventionella kraftöverföringsanordningen är följaktligen behäftad med det problem att eftersom de fria ytorna l0a före- ligger endast vid båda sidorna av det fjädrande elementet 10, är det omöjligt att uppta en relativt kraftig stöt såvida inte 464 988 3 storleken på det yttre röret 9, vilket tjänar såsom över- föringselement, ökas.Accordingly, the conventional power transmission device has the problem that since the free surfaces 10a are present only on both sides of the resilient element 10, it is impossible to absorb a relatively strong shock unless the size of the outer tube 9, which serves as a transmission element, is increased.

Med hänsyn till de ovan beskrivna förhållandena är ett grund- läggande syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en kraftöverföringsanordning med utomordentlig slaghållfasthet eller motstånd mot slagpåkänning, vilken är så konstruerad att relativt kraftiga stötar enkelt kan upptas utan att det er- fordras någon ökning av överföringselementets 9 storlek.In view of the conditions described above, a basic object of the present invention is to provide a power transmission device having excellent impact resistance or impact resistance, which is designed so that relatively strong shocks can be easily absorbed without requiring any increase in the transmission element 9. size.

För detta ändamål åstadkommes enligt föreliggande uppfinning en kraftöverföringsanordning som innefattar ett fjädrande element anordnat mellan axeln 2, vilken tjänar såsom en rote- rande axel, och överföringselementet 9, varvid det fjädrande elementet är tillverkat av ett inkompressibelt material och har tre eller flera fria ytor.To this end, according to the present invention, there is provided a power transmission device comprising a resilient element arranged between the shaft 2, which serves as a rotating shaft, and the transmission element 9, the resilient element being made of an incompressible material and having three or more free surfaces.

Anordnandet av det fjädrande elementet som uppvisar tre eller flera fria ytor, mellan den roterande axeln 2 och överförings- elementet 9 möjliggör på fördelaktigt sätt att den totala ytan av det fjädrande elementets fria ytor enkelt kan ökas.The arrangement of the resilient element having three or more free surfaces, between the rotating shaft 2 and the transfer element 9 advantageously enables that the total surface of the free surfaces of the resilient element can be easily increased.

Ovanstående och andra syften, särdrag och fördelar för före- liggande uppfinning kommer att framgå tydligare av följande beskrivning av de föredragna utföringsformerna därav, i anslutning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l är en snittvy som visar arrangemanget för en första utföringsform av kraftöverföringsanordningen i enlig- het med föreliggande uppfinning, fig. 2 är en snittvy som visar en andra utföringsform av föreliggande uppfinning, fig. 3-6 är snittvyer som visar respektive tredje till sjätte utföringsformer av föreliggande uppfinning, 464 988 4 fig. 7 är en planvy av en konventionell kraftöverförings- anordning för ett fordon som är utrustat med en redu- cerväxel, och visar det sätt på vilket kraftöver- föringsanordningen är monterad på en vagn, fig. 8 är en snittvy som visar arrangemanget för en konven- tionell kraftöverföringsanordning, och fig. 9 är ett diagram som visar förhållandet mellan elasti- citetsmodulen för gummi och ytstorleken.The above and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments thereof, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a sectional view showing the arrangement of a first embodiment of the power transmission device in accordance with the present invention, Fig. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention, Figs. 3-6 are sectional views showing respective third to sixth embodiments of the present invention, Fig. 7 is a plan view of a conventional power transmission device for a vehicle equipped with a reducer gear, showing the manner in which the power transmission device is mounted on a carriage, Fig. 8 is a sectional view showing the arrangement of a conventional power transmission device, and Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the modulus of elasticity of rubber and the surface area.

Kraftöverföringsanordningen enligt föreliggande uppfinning kommer att beskrivas i detalj nedan och med hänvisning till bifogade ritningar.The power transmission device according to the present invention will be described in detail below and with reference to the accompanying drawings.

Med hänvisning först till fig. l, vilken är en snittvy som visar arrangemanget vid en första utföringsform av föreliggan- de uppfinning, anger hänvisningssiffrorna 2, 4 och 6-9 be- ståndsdelar som är likadana som de enligt den ovan beskrivna kända tekniken. Ett fjädrande element 15 definieras av ett cylindriskt element som i axiell riktning är delat i ringfor- miga delar med en förutbestämd spalt W mellan varje par av de intilliggande ringformiga delarna, och vilket är anordnat med presspassning i spalten t som är bildad mellan innerperiferin av det yttre röret 9, vilket tjänar såsom ett överförings- element, och ytterperiferin av axeln 2, vilken tjänar såsom en roterande axel, varvid det fjädrande elementet 15 exempelvis är tillverkat av ett gummimaterial. Om detta fjädrande element 15 är stadigt fastgjort genom utnyttjande av ett lim är det möjligt att öka storleken på den kraft eller effekt som kan överföras. Hänvisningssiffran 15a anger sidoytor på det fjäd- rande elementet 15, dvs fria ytor andra än de partier av elementet 15 som befinner sig i kontakt med det yttre rörets 9 innerperiferi och axelns 2 ytterperiferi.Referring first to Fig. 1, which is a sectional view showing the arrangement of a first embodiment of the present invention, reference numerals 2, 4 and 6-9 indicate elements similar to those of the prior art described above. A resilient element 15 is defined by a cylindrical element which is divided in the axial direction into annular parts with a predetermined gap W between each pair of the adjacent annular parts, and which is arranged with a press fit in the gap t formed between the inner periphery of the the outer tube 9, which serves as a transfer element, and the outer periphery of the shaft 2, which serves as a rotating shaft, the resilient element 15 being made, for example, of a rubber material. If this resilient element 15 is firmly attached by the use of an adhesive, it is possible to increase the magnitude of the force or power that can be transmitted. Reference numeral 15a denotes side surfaces of the resilient element 15, i.e. free surfaces other than those portions of the element 15 which are in contact with the inner periphery of the outer tube 9 and the outer periphery of the shaft 2.

Ett gummimaterial som kan utnyttjas för det fjädrande elemen- tet 15 är elastiskt och inkompressibelt såsom en vätska. Följ- aktligen är fjäderkonstanten omvänt proportionell mot den 464 988 5 totala ytan av de fria ytorna l5a som kan deformeras när en belastning anbringas däremot. Fig. 9 är ett diagram som visar sambandet mellan förhållandet mellan de fria ytornas totala area AF och den totala, för tryck utsatta arean AP av partier som är i kontakt med den roterande axeln 2 och det yttre röret 9, dvs AF/AP = df, och förhållandet mellan medelelasticitets- modulen EP eller den skenbara elasticitetsmodulen EP och tryckelasticitetsmodulen EF för själva gummit. Såsom framgår av fig. 9 ökar förhållandetoC mellan AF och den area AP som utsätts för tryck när den fria ytans area AF ökar, och om tryckelasticitetsmodulen EF är konstant minskar fjäderkonstan- ten som är proportionell mot medelelasticitetsmodulen eller den skenbara elasticitetsmodulen EP.A rubber material that can be used for the resilient element 15 is elastic and incompressible as a liquid. Consequently, the spring constant is inversely proportional to the total area of the free surfaces 15a which can be deformed when a load is applied thereto. Fig. 9 is a diagram showing the relationship between the relationship between the total area AF of the free surfaces and the total pressure area AP of portions which are in contact with the rotating shaft 2 and the outer tube 9, i.e. AF / AP = df , and the relationship between the average modulus of elasticity EP or the apparent modulus of elasticity EP and the compressive elasticity modulus EF of the rubber itself. As shown in Fig. 9, the ratio oC between AF and the area AP subjected to pressure increases as the free surface area AF increases, and if the compressive elasticity module EF is constant, the spring constant proportional to the mean elasticity modulus or the apparent modulus of elasticity EP decreases.

På detta sätt kan fjäderkonstanten för det fjädrande elementet 15 väljas så att den har ett optimalt värde.In this way, the spring constant of the resilient element 15 can be selected so that it has an optimal value.

Vid denna utföringsform, om varje spalt W i det fjädrande elementet 15 bibehålles såsom det är under överföring av kraft, uppvisar fjäderkonstanten ett huvudsakligen konstant värde. Om dimensionen W är så inställd att varje par av intilliggande ringformiga stycken av elementet 15 bringas i kontakt med varandra när en kraft av förutbestämd storlek överförs minskar den totala arean av fria ytor l5a. Följakt- ligen kan den punkt vid vilken fjäderkonstanten ändras in- ställas efter önskemål i överensstämmelse med kraftens stor- lek.In this embodiment, if each gap W in the resilient element 15 is maintained as it is during transmission of force, the spring constant has a substantially constant value. If the dimension W is set so that each pair of adjacent annular pieces of the element 15 are brought into contact with each other when a force of predetermined magnitude is transmitted, the total area of free surfaces 15a decreases. Consequently, the point at which the spring constant changes can be set as desired in accordance with the magnitude of the force.

Fig. 2 är en snittvy som visar arrangemanget vid en andra ut- föringsform av föreliggande uppfinning. Vid denna utförings- form är det fjädrande elementet 15 bildat av ett flertal ring- formiga stycken l5f med ett cirkelformigt, ringformigt tvär- snitt, varvid de ringformiga styckena l5f är anordnade i axiell riktning på axeln 2 mellan det yttre röret 9 och ett cylindriskt inre rör ll som är stadigt fastsatt vid axelns 2 ytterperiferi. 464 988 6 Fig. 3 är en snittvy som visar arrangemanget vid en tredje ut- föringsform av föreliggande uppfinning. Vid denna utförings- form bildas det yttre rörets 9 innerperiferi av två inre peri- feriella partier som har olika innerdiametrar, och ett fjäd- rande element 15 som bildas av två slag av ringformiga stycken l5b och l5c med olika ytterdiametrar är stadigt fastsatt vid det yttre rörets 9 innerperiferi, varvid de ringformiga styckenas l5b respektive l5c sidoytor bildar fria ytor l5a.Fig. 2 is a sectional view showing the arrangement of a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the resilient element 15 is formed by a plurality of annular pieces 15f with a circular, annular cross-section, the annular pieces 15f being arranged in axial direction on the shaft 2 between the outer tube 9 and a cylindrical inner tube 11 which is firmly attached to the outer periphery of the shaft 2. Fig. 3 is a sectional view showing the arrangement of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the inner periphery of the outer tube 9 is formed by two inner peripheral portions having different inner diameters, and a resilient member 15 formed of two kinds of annular pieces 15b and 15c with different outer diameters is firmly attached to the outer. the inner periphery of the tube 9, the side surfaces of the annular pieces l5b and l5c respectively forming free surfaces l5a.

Vid denna utföringsform har de respektive fria ytorna l5a på de två typerna av ringformiga stycken l5b och l5c olika areor, och det fjädrande elementet 15 uppvisar således två slag av fjäderkonstanter, vilket innebär att det är möjligt att dämpa förekomsten av resonans som kan förorsakas av vibrationer alstrade under kraftöverföring.In this embodiment, the respective free surfaces 15a on the two types of annular pieces 15b and 15c have different areas, and the resilient element 15 thus has two kinds of spring constants, which means that it is possible to attenuate the presence of resonance which can be caused by vibrations. generated during power transmission.

Det skall uppmärksammas att även om de ringformiga styckena l5b och l5c, som vid denna utföringsform bildar det fjädrande elementet 15, har olika ytterdiametrar, kan de tillverkas olika varandra vad beträffar innerdiametern, och i ett dylikt fall kan även fördelarna liknande de som beskrivits ovan erhållas.It should be noted that although the annular pieces 15b and 15c, which in this embodiment form the resilient element 15, have different outer diameters, they can be manufactured differently from each other in terms of the inner diameter, and in such a case the advantages similar to those described above can also be obtained. .

Fig. 4 är en snittvy som visar arrangemanget vid en fjärde ut- föringsform av föreliggande uppfinning. Vid denna utförings- form är det fjädrande elementet 15 ett cylindriskt element som har ringformiga spår l5d anordnade i dess innerperiferi och dess ytterperiferi, så att det fjädrande elementets 15 inner- ytor och innerytan för varje spår l5d bildar respektive fria ytor l5a.Fig. 4 is a sectional view showing the arrangement of a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the resilient member 15 is a cylindrical member having annular grooves 15d arranged in its inner periphery and its outer periphery, so that the inner surfaces of the resilient member 15 and the inner surface of each groove 15d form respective free surfaces 15a.

Det bör påpekas att även om spåren l5a vid denna utföringsform har en ringform kan de bildas med hjälp av spår som är så anordnade i både innerperiferin och ytterperiferin av det fjädrande elementet 15 att de sträcker sig i dess axiella riktning. '-x 464 988 7 Fig. 5 är en snittvy som visar arrangemanget vid en femte ut- föringsform av föreliggande uppfinning. Det fjädrande elemen- tet 15 är vid denna utföringsform ett cylindriskt element som har ringformiga hålrum l5e som sträcker sig i elementets peri- feriella riktning. Det fjädrande elementets 15 sidoytor och ytan av varje hålrum l5e bildar respektive fria ytor 15.It should be noted that although the grooves 15a in this embodiment have an annular shape, they can be formed by means of grooves arranged in both the inner periphery and the outer periphery of the resilient element 15 that they extend in its axial direction. Fig. 5 is a sectional view showing the arrangement of a fifth embodiment of the present invention. The resilient element 15 in this embodiment is a cylindrical element having annular cavities 15e extending in the circumferential direction of the element. The side surfaces of the resilient element 15 and the surface of each cavity 15e form respective free surfaces 15.

Fig. 6 är en snittvy som visar arrangemanget vid en sjätte ut- föringsform av föreliggande uppfinning. Vid denna utförings- form är det yttre röret 9 utsträckt på den sida av växellådan 6 som ligger närmare motorn 4, och det inre röret ll och det fjädrande elementet 15 är anordnade i det förlängda partiet av det yttre röret 9. Även om det fjädrande elementet 15 vid denna utföringsform bildas av ett flertal ringformiga stycken l5f anordnade i elementets 15 axiella riktning och utförda med cirkelformigt tvärsnitt, kan vilket som helst av de fjädrande elementen 15 som visats vid de ovan beskrivna utföringsformer- na, utnyttjas i stället för det illustrerade elementet.Fig. 6 is a sectional view showing the arrangement of a sixth embodiment of the present invention. In this embodiment, the outer tube 9 is extended on the side of the gearbox 6 which is closer to the engine 4, and the inner tube 11 and the resilient element 15 are arranged in the extended portion of the outer tube 9. Although the resilient element In this embodiment it is formed by a plurality of annular pieces 15f arranged in the axial direction of the element 15 and made with a circular cross-section, any of the resilient elements 15 shown in the embodiments described above can be used instead of the illustrated element.

Det skall påpekas att även om det fjädrande elementet 15 som visas vid var och en av de ovan beskrivna utföringsformerna har formen av en cylinder bildad av beståndsdelar som är kon- tinuerliga eller ändlösa i omkretsriktningen, kan det fjäd- rande elementet 15 utgöras av en kombination av sektionsstyc- ken som är bildade genom uppdelning av ett cylindriskt element i omkretsriktningen och som är periferiellt anordnade sida vid sida för att bilda en huvudsakligen cylindrisk form. Även om en reduktionsväxel för ett fordon i exemplifierande syfte har visats vid var och en av de ovan beskrivna ut- föringsformerna är vidare inte de illustrerade exemplen nöd- vändigtvis begränsande, utan det är uppenbart att föreliggande uppfinning kan utnyttjas vid varje typ av kraftöverföring mot vilken stötar kan överföras.It should be noted that although the resilient member 15 shown in each of the embodiments described above has the shape of a cylinder formed of constituents which are continuous or endless in the circumferential direction, the resilient member 15 may be a combination of the section pieces which are formed by dividing a cylindrical element in the circumferential direction and which are circumferentially arranged side by side to form a substantially cylindrical shape. Furthermore, although a reduction gear for a vehicle for exemplary purposes has been shown in each of the embodiments described above, the illustrated examples are not necessarily limiting, but it is obvious that the present invention may be used in any type of power transmission against which shocks can be transmitted.

Såsom beskrivits ovan är, enligt föreliggande uppfinning, det fjädrande elementet 15, vilket är tillverkat av ett inkompres- sibelt material och vilket har tre eller flera fria ytor l5a, 464 988 8 anordnat mellan den roterande axeln 2 och överföringselementet 9. Det är därför möjligt att enkelt uppta en relativt kraftig stöt utan att överföringselementets 9 storlek behöver ökas. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits med specifika angivelser bör det påpekas här att de beskrivna utföringsfor- merna inte nödvändigtvis utesluter andra utföringsformer och att olika förändringar och modifieringar kan utföras därvid utan att man avviker från uppfinningens omfattning, vilken endast begränsas genom bifogade patentkrav. flAs described above, according to the present invention, the resilient element 15, which is made of an incompressible material and which has three or more free surfaces 15a, 464 988 8 is arranged between the rotating shaft 2 and the transfer element 9. It is therefore possible to easily absorb a relatively strong shock without the need to increase the size of the transfer element 9. Although the present invention has been described with specific indications, it should be pointed out here that the described embodiments do not necessarily exclude other embodiments and that various changes and modifications may be made therein without departing from the scope of the invention, which is limited only by the appended claims. fl

Claims

464 988 9 PATENT REQUIREMENTS

A power transmission device comprising a rotating shaft (2), a transmission element (9) loosely mounted on the rotating shaft (2) and a resilient element (15) arranged between the rotating shaft and the transmission element, the resilient element (15) being made of an incompressible material and has three or more free surfaces (15a) so that rotational forces are transmitted from the transfer element (9) to the rotating shaft (2) and impact forces against the rotating shaft (2) are absorbed by the resilient element (15), characterized in that adjacent pairs of the free surfaces (15a) are placed with a gap W therebetween, said slots being predetermined so that each pair of adjacent free surfaces (15a) is brought into contact with each other when a predetermined impact force is transmitted to the resilient element. (15), whereby the total area of the free surfaces (15a) decreases so that the spring constant (15) of the resilient element (15) changes constantly.

Power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element (15) is cylindrical and axially divided into annular pieces.

The power transmission device according to claim 2, characterized in that at least one (l5c) of the annular pieces (l5b, l5c) has a different outer diameter.

4. The power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element is a cylindrical element (15) and has an annular groove (15d) circumferentially extending along at least a part of its inner periphery and its outer periphery.

The power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element is a cylindrical element (15) and has an annular cavity (15e) extending in its circumferential direction. 464 988 10

Power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element (15) is arranged with a press fit between the rotating shaft (2) and the transmission element (9).

The power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element (15) is firmly fixed by bonding or adhesion.

A power transmission device according to claim 1 or 2, characterized in that the resilient element (15) is made of a rubber material.

Power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element (15) is firmly attached to the rotating shaft by means of a cylindrical inner tube (II).

A power transmission device according to claim 1, characterized in that the resilient element (15) consists of a combination of sections formed by dividing a cylindrical resilient element in the circumferential direction. If