JP5483466B2

JP5483466B2 - カップリング

Info

Publication number: JP5483466B2
Application number: JP2011091529A
Authority: JP
Inventors: 幸啓麻
Original assignee: Asa Electronics Industry Co Ltd
Current assignee: Asa Electronics Industry Co Ltd
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: JP2012225372A; US20120264525A1; US8616985B2; CN102734340A

Description

本発明は、カップリングに関し、特に、自動車、航空機、船舶や産業機械などの動力伝達部に用いられるオルダム型カップリングに関する。

特許文献１には、本発明者による、ハブの凸部の側面を精度よく加工する技術が開示されている。この技術は、平板のスライダーに形成されている直線状の凹部に結合される直線状の凸部が形成されているオルダムカップリング用ハブにおいて、オルダムカップリング用ハブを焼結合金によって成形し、凸部の両側面を両側から挟み込むようにプレスすることによって加工してある。そして、スライダーは、スーパーエンプラ、プラスチックなどの樹脂を材料としていて、ガラス、カーボンなどの強化剤が含有されているため、強度が担保されると記載されている。

特開２００６−２９４００号公報

特許文献１に係る技術は、ミスアライメント対策を必要としないシャフト間の接続においては、非常に好適に適用することができるものであるが、ミスアライメント対策を必要とする場合には、スライダーが所要の強度を有するため不向きである。

そこで、本発明は、上記課題を解決したカップリングを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明のカップリングは、
複数のハブ（例えば、図１の第１ハブ１０及び第２ハブ２０）と、当該各ハブを相互に連結する連結部材（例えば、図１の連結部材５０）と、を備えるカップリングにおいて、
前記連結部材は、硬度８０乃至９０であり、
複数の柱状部（例えば、図１の柱状部５９〜６２）と、
前記各柱状部を相互に接続する梁部（例えば、図１の梁部５１，５２，５７，５８）とを有し、
前記各梁部のうち相互に隣接する梁部は、一方が前記各柱状部を第１端部（例えば、図１の第１ハブ１０側の端部）で接続し、他方が前記各柱状部を第２端部（例えば、図１の第２ハブ２０側の端部）で接続する。

各柱状部には、空洞部（例えば、図１の空洞部５３〜５６）を形成してもよく、当該空洞部には軸部材を挿入してもよい。さらに、連結部材は、当該シャフトが貫通可能な開口を有する略輪状としてもよい。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るオルダム型カップリングの分解斜視図である。図１には、以下説明する、第１ハブ１０と、第２ハブ２０と、連結部材５０と、シャフト３０，４０とを示している。

第１ハブ１０と第２ハブ２０とは、同一形状で構成されていて、本体部分が略円柱状である。第１ハブ１０と第２ハブ２０とは、連結部材５０を通じて相互に連結される。第１ハブ１０及び第２ハブ２０は、プラスチック製、金属製などとすればよい。第１ハブ１０及び第２ハブ２０は、ダイカスト成型を含む金型鋳造法などで製造すればよい。

第２ハブ２０は、シャフト４０を受けるための開口部２５が形成されている。開口部２５は、シャフト３０，４０が同一軸状に位置していても、これらをカップリングに取り付けやすくするために貫通孔としている。開口部２５には、一体的にスリット２３が形成されている。

また、第２ハブ２０には、開口部２５で受けたシャフト４０を、固定するための螺子を受ける螺子穴２６が側面に形成されている。さらに、第２ハブ２０には、連結部材５０との連結のための一対の爪部２１，２２が形成されている。爪部２１，２２の側面は、略円弧状の一部を形成している。爪部２１，２２間には、第２ハブ２０の製造コストを低廉化するための一対の窪部２４が形成されている。

第１ハブ１０と第２ハブ２０とは、同一形状で構成されているので、第１ハブ１０は、第２ハブ２０と同じく、シャフト３０を受けるためのスリット１３付きの開口部１５、さらには、螺子穴１６、爪部１１を含む一対の爪部（図１では爪部１１のみ示す）、窪部２４に対応する窪部（図示せず）が形成されている。

図２は、図１に示す連結部材５０の詳細図である。図２（ａ）には平面図を、図２（ｂ）には図２（ａ）の左方向から見た側面図を、図２（ｃ）には図２（ａ）の下方向から見た側面図を、それぞれ示している。

図１，図２に示すように、連結部材５０は、スペーサ或いはスライダーとも称されるものである。連結部材５０は、対象性のある形状が一般的であり、本実施形態のものは、第１，第２ハブ１０，２０に形成されている開口部１５，２５に対応した位置に、シャフト３０，４０が貫通可能な開口を有する略輪状としている。

また、連結部材５０は、選択的に空洞部５３〜５６が形成されている、柱状部５９〜６２を備える。すなわち、連結部材５０には、空洞部５３〜５６が形成されていてもよいし、空洞部５３〜５６が形成されていなくてもよい。空洞部５３〜５６の大きさは、不問であるが、柱状部５９〜６２の直径の１／３から１／２程度とすればよい。

柱状部５９，６０は、梁部５１によって相互に接続されている。柱状部６０，６１は、梁部５８によって相互に接続されている。柱状部６１，６２は、梁部５２によって相互に接続されている。柱状部６２，５９は、梁部５７によって相互に接続されている。

ここで、相互に隣接する梁部５１，５８に関し、梁部５１が柱状部５９，６０を第１ハブ１０側の端部（第１端部）で相互に接続し、かつ、梁部５８が柱状部６０，６１を第２ハブ２０側の端部（第２端部）で相互に接続している。同様に、他の相互に隣接する梁部についても、一方の梁部が各柱状部を第１端部で接続し、他方の梁部が各柱状部を第２端部で相互に接続している。

したがって、図１に示す各部材を組み立てて、本実施形態のカップリングを製造した場合には、例えば、第２ハブ２０の爪部２１，２２の各端面が、それぞれ梁部５２，５１に対向し、かつ、第２ハブ２０の溝部２４の各端面が、それぞれ梁部５７，５８に対向することになる。

連結部材５０は、エチレン・プロピレンゴム，ニトリルゴムなどの耐油性に優れたゴム製、或いは、シリコン樹脂などの耐油性に優れた樹脂製とすることができる。連結部材５０は、一例としては、硬度８０乃至９０から選択すれば（例えば、硬度８５）、使用時に柱状部５９〜６２がその硬度に起因して変形可能であることから、シャフト３０，４０間のミスアライメントを補償することが可能となる。

ここで、連結部材５０の硬度を上記範囲外とした場合には、実験により、以下のような不都合が生じることがわかった。すなわち、硬度８０未満のものを採用した場合には、連結部材５０が使用により破損してしまうという問題があった。一方、硬度１００より上のものを採用した場合には、ゴム製、樹脂製のものを採用することによる所望のねじればね特性が得られず、ミスアライメント対策を必要とするカップリングを実現できないという問題があった。

また、本実施形態の連結部材５０は、空洞部５３〜５６が形成されているため、ゴム製、樹脂製、或いは、金属製等の軸部材を挿入することで、連結部材５０の実質的な硬度を向上させることができるというメリットがある。

シャフト３０，４０は、ステンレス、セラミックなどから成り、その寸法は開口部１５，２５の直径程度となる。

なお、本実施形態では、図１に示すように、第２ハブ２０には一対の爪部２１，２２が形成された場合を例示しているが、爪部の数は３つ、或いは４つとしてもよい。係る場合であっても、連結部材５０は、他の相互に隣接する梁部に関し、一方が第１端部、他方が第２端部で各柱状部を相互に接続するように構成すればよい。

図３は、図１に示すオルダム型カップリングのねじればね特性の測定結果を示す図である。図３の横軸には許容曲角［ｄｅｇ］を示し、図３の縦軸にはねじりばね定数［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］を示している。

図３に示すように、許容曲角が増大するにつれて、０［ｄｅｇ］〜７［ｄｅｇ］程度までは、緩やかに線形的にねじりばね定数が０［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］〜４［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］程度まで増加している。また、許容曲角が増大するにつれて、７［ｄｅｇ］〜１２［ｄｅｇ］程度までは、急に線形的にねじりばね定数［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］が４［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］〜１８［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］程度まで増加している。そして、その後、許容曲角が増大すると、ねじりばね定数は減少に転じる。

図３によれば、このオルダム型カップリングは、許容曲角が７［ｄｅｇ］あたりを基準にして、２段階でねじりばね定数が変化していることがわかる。これは、許容曲角が当初増大しているときは、空洞部５３〜５６が変形することで、例えば、第１ハブ１０から第２ハブ２０に対するトルク伝達がされにくく、ねじりばね定数の増加が限定的となるためであるといえる。

このオルダム型カップリングは、常用トルクとしては約３［Ｎ・ｍ］程度と考えられ、図４に示すように、このオルダム型カップリングは、当該常用トルクに対して十分なトルクマージンを有しているといえる。

図４は、空洞部５３〜５６が形成されていないオルダム型カップリングのねじればね特性の測定結果を示す図である。まず、図３，図４を対比すると、図４に示す測定結果は、図３に示す測定結果に比して、許容曲角が０［ｄｅｇ］〜１３［ｄｅｇ］まで変化するにつれて、線形的に変化していることがわかる。

具体的には、許容曲角が１３［ｄｅｇ］程度の場合には、ねじりばね定数は約２５［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］となる。このような測定結果となる理由は、このオルダム型カップリングには、空洞部５３〜５６が形成されていないので、第１ハブ１０から第２ハブ２０に対するトルク伝達がされやすいことによる。

このオルダム型カップリングは、常用トルクとしては約５．５［Ｎ・ｍ］程度と考えられ、図４に示すように、このオルダム型カップリングは、当該常用トルクに対して十分なトルクマージンを有しているといえる。

本発明の実施形態に係るオルダム型カップリングの分解斜視図である。図１に示す連結部材５０の詳細図である。図１に示すオルダム型カップリングのねじればね特性の測定結果を示す図である。空洞部５３〜５６が形成されていないオルダム型カップリングのねじればね特性の測定結果を示す図である。

１０第１ハブ
２０第２ハブ
３０，４０シャフト
５０連結部材

Claims

複数のハブと、当該各ハブを相互に連結する連結部材と、を備えるカップリングにおいて、
前記連結部材は、
前記各ハブに接続されるシャフト間のミスアライメントを変形により許容する空洞部が形成された複数の柱状部と、
前記各柱状部を相互に接続する梁部とを有し、
前記各梁部のうち相互に隣接する梁部は、一方が前記各柱状部を第１端部で接続し、他方が前記各柱状部を第２端部で接続しており、
前記空洞部は、
許容曲角が増大するにつれて緩やかに線形的にねじりばね定数が増加し、
その後、許容曲角が増大するにつれて急に線形的にねじりばね定数が増加し、
その後、許容曲角が増大するとねじりばね定数が減少に転じる条件で形成されているカップリング。
前記各柱状部に形成されている空洞部には軸部材が挿入可能である、請求項１記載のカップリング。
前記連結部材は、前記各ハブに形成されているシャフト受部に対応した位置に、当該シャフトが貫通可能な開口を有する略輪状である、請求項１記載のカップリング。
請求項１記載のカップリング用の連結部材であって、
前記各ハブに接続されるシャフト間のミスアライメントを変形により許容する空洞部が形成された複数の柱状部と、
前記各柱状部を相互に接続する梁部とを有し、
前記各梁部のうち相互に隣接する梁部は、一方が前記各柱状部を第１端部で接続し、他方が前記各柱状部を第２端部で接続しており、
前記空洞部は、
許容曲角が増大するにつれて緩やかに線形的にねじりばね定数が増加し、
その後、許容曲角が増大するにつれて急に線形的にねじりばね定数が増加し、
その後、許容曲角が増大するとねじりばね定数が減少に転じる条件で形成されている連結部材。