JP7599987B2 - Coupling - Google Patents
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Description
本発明は、磁気粘性流体を用いたカップリングに関する。 The present invention relates to a coupling using a magnetorheological fluid.
軸と軸を連結し、回転動力を駆動側から従動側へ伝えるカップリングが知られている(例えば特許文献1~4を参照。)。同文献に開示されたカップリングは、駆動側の軸に固定される駆動側継手部と、従動側の軸に固定される従動側継手部と、これらの継手部の間に連結される中間部とを備えている。特許文献1~3に開示されたカップリングでは、上記中間部に板ばねが含まれ、特許文献4に開示されたカップリングでは、上記中間部にゴム材が含まれる。 Couplings that connect shafts and transmit rotational power from the driving side to the driven side are known (see, for example, Patent Documents 1 to 4). The couplings disclosed in these documents include a driving side joint portion that is fixed to the driving side shaft, a driven side joint portion that is fixed to the driven side shaft, and an intermediate portion that is connected between these joint portions. In the couplings disclosed in Patent Documents 1 to 3, a leaf spring is included in the intermediate portion, and in the coupling disclosed in Patent Document 4, a rubber material is included in the intermediate portion.
カップリングの一般的な役割として、(1)駆動側から従動側に動力伝達すること、(2)駆動側と従動側の軸の取付誤差を吸収すること、(3)駆動側の振動を吸収すること、(4)駆動側のモータなどの熱を従動側に伝えないことが挙げられる。特許文献1~4に開示されたカップリングでは、上記(3)の役割に関し、駆動側の振動は、中間部において吸収される。 The general roles of a coupling are (1) to transmit power from the driving side to the driven side, (2) to absorb installation errors between the driving and driven shafts, (3) to absorb vibrations on the driving side, and (4) to prevent heat from the driving motor or the like from being transmitted to the driven side. In the couplings disclosed in Patent Documents 1 to 4, with regard to the role of (3) above, vibrations on the driving side are absorbed in the middle section.
ところで、カップリングにおいて吸収される捩り振動は、カップリングの捩り剛性を変えることで抑制することができ、その捩り振動の共振点を変えることもできる。 By the way, the torsional vibration absorbed by the coupling can be suppressed by changing the torsional rigidity of the coupling, and the resonance point of the torsional vibration can also be changed.
しかしながら、特許文献1~4に開示されたカップリングでは、捩り剛性を変えるために、カップリングの中間部に使用されている板ばねやゴム材を剛性の異なるものに取り換え、あるいは、カップリングを丸ごと捩り剛性の異なる別のカップリングに取り換えることが必要となる。 However, in the couplings disclosed in Patent Documents 1 to 4, in order to change the torsional rigidity, it is necessary to replace the leaf spring or rubber material used in the middle part of the coupling with one having a different rigidity, or to replace the entire coupling with another coupling having a different torsional rigidity.
本発明は、上記の実情に鑑みて創案されたものであり、簡単に捩り剛性を変えることのできるカップリングを提供することを目的とする。 The present invention was devised in light of the above situation, and aims to provide a coupling whose torsional rigidity can be easily changed.
本発明の第1の態様に係るカップリングは、一方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第1継手部と、他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第2継手部と、前記第1継手部と前記第2継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、を備え、前記第1継手部と前記第2継手部との間に介在する磁気粘性流体と、前記磁気粘性流体に印加する磁場を発生する磁場発生部と、を更に備える。 The coupling according to the first aspect of the present invention comprises a first joint part that is attached to one shaft so as to be non-rotatable relative to the other shaft, a second joint part that is attached to the other shaft so as to be non-rotatable relative to the other shaft, and an intermediate part that is connected between the first joint part and the second joint part and absorbs torsional vibrations, and further comprises a magnetorheological fluid interposed between the first joint part and the second joint part, and a magnetic field generating part that generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid.
かかる構成を備えるカップリングによれば、その捩り剛性を簡単に変えることができる。 A coupling with this configuration allows the torsional rigidity to be easily changed.
本発明の第2の態様に係るカップリングは、第1の態様に係るカップリングにおいて、前記中間部は、捩り方向に弾性変形する板ばねを有する。 The coupling according to the second aspect of the present invention is the coupling according to the first aspect, in which the middle part has a leaf spring that elastically deforms in the torsional direction.
本発明の第3の態様に係るカップリングは、第2の態様に係るカップリングにおいて、前記板ばねは、磁性体を用いて構成されており、前記磁場発生部は、前記板ばねの両面を隙間を介して挟む形状に形成されたヨークと、前記ヨーク内に磁路を形成するように巻設されたコイルと、を有している。前記磁気粘性流体は、少なくともその一部が前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在し、前記コイルに電流が印加されると、前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在する磁気粘性流体を貫通する磁路が形成される。 The coupling according to the third aspect of the present invention is the coupling according to the second aspect, in which the leaf spring is made of a magnetic material, and the magnetic field generating unit has a yoke formed in a shape that sandwiches both sides of the leaf spring with a gap therebetween, and a coil wound so as to form a magnetic path within the yoke. At least a portion of the magnetorheological fluid is interposed in the gap between the leaf spring and the yoke, and when a current is applied to the coil, a magnetic path is formed that penetrates the magnetorheological fluid interposed in the gap between the leaf spring and the yoke.
本発明の第4の態様に係るカップリングは、第2の態様に係るカップリングにおいて、前記中間部は、前記板ばねを複数有し、複数の前記板ばねは、磁性体を用いて構成され、互いに隣接するもの同士が連結部材を介して捩り方向に弾性変形可能に連結されている。前記磁場発生部は、前記各板ばねの両面を隙間を介して挟む形状に形成されたヨークと、前記ヨーク内に磁路を形成するように巻設されたコイルと、を有している。前記磁気粘性流体は、少なくともその一部が前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在し、前記コイルに電流が印加されると、複数の前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在する磁気粘性流体を貫通する磁路が形成される。 The coupling according to the fourth aspect of the present invention is the coupling according to the second aspect, wherein the intermediate portion has a plurality of the leaf springs, the plurality of leaf springs being made of a magnetic material, and adjacent ones are connected to each other via a connecting member so as to be elastically deformable in a torsional direction. The magnetic field generating portion has a yoke formed in a shape that sandwiches both sides of each leaf spring with a gap therebetween, and a coil wound so as to form a magnetic path within the yoke. At least a portion of the magnetorheological fluid is interposed in the gap between the leaf springs and the yoke, and when a current is applied to the coil, a magnetic path is formed that penetrates the magnetorheological fluid interposed in the gap between the plurality of leaf springs and the yoke.
本発明の第5の態様に係るカップリングは、第1の態様に係るカップリングにおいて、前記中間部は、捩り方向に弾性変形するゴム又は樹脂を有する。 The coupling according to the fifth aspect of the present invention is the coupling according to the first aspect, in which the middle part has rubber or resin that elastically deforms in the torsional direction.
本発明の第6の態様に係るカップリングは、第5の態様に係るカップリングにおいて、前記ゴム又は前記樹脂は、捩り振動を吸収する振動吸収材として機能するとともに、前記第1継手部と前記第2継手部との間から前記磁気粘性流体が漏出することを防止するシール材としても機能する。 The coupling according to the sixth aspect of the present invention is the coupling according to the fifth aspect, in which the rubber or resin functions as a vibration absorbing material that absorbs torsional vibrations and also functions as a sealing material that prevents the magnetorheological fluid from leaking out from between the first joint part and the second joint part.
本発明によれば、簡単に捩り剛性を変えることのできるカップリングを提供することができる。 The present invention provides a coupling whose torsional rigidity can be easily changed.
<第1の実施形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係るカップリングについて、図面を参照しつつ説明する。
First Embodiment
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A coupling according to a first embodiment of the present invention will now be described with reference to the drawings.
本実施形態に係るカップリング1は、図1乃至図3に示すように、駆動側回転軸2と従動側回転軸3との間に連結されるものであって、第1継手部5、第2継手部6、中間部7、磁気粘性流体8および磁場発生部9を備えている。 As shown in Figures 1 to 3, the coupling 1 according to this embodiment is connected between a driving shaft 2 and a driven shaft 3, and includes a first joint part 5, a second joint part 6, an intermediate part 7, a magnetorheological fluid 8, and a magnetic field generating part 9.
第1継手部5は、駆動側回転軸2に対して相対回転不能に取付けられ、駆動側回転軸2と一体に回転する。第1継手部5は、後述する第1インナーヨーク15aを除いて、非磁性体を用いて構成されていることが望ましい。 The first joint part 5 is attached to the drive-side rotating shaft 2 so that it cannot rotate relative to the drive-side rotating shaft 2, and rotates integrally with the drive-side rotating shaft 2. It is preferable that the first joint part 5 is made of a non-magnetic material, except for the first inner yoke 15a described below.
第2継手部6は、従動側回転軸3に対して相対回転不能に取付けられ、従動側回転軸3と一体に回転する。第2継手部6は、後述する第2インナーヨーク15bを除いて、非磁性体を用いて構成されていることが望ましい。 The second joint part 6 is attached to the driven rotating shaft 3 so that it cannot rotate relative to the driven rotating shaft 3, and rotates integrally with the driven rotating shaft 3. It is preferable that the second joint part 6 is made of a non-magnetic material, except for the second inner yoke 15b described below.
中間部7は、第1継手部5と第2継手部6との間に連結されている。本実施形態では、中間部7は、複数の板ばね11および連結部材12を用いて構成されている。 The intermediate section 7 is connected between the first joint section 5 and the second joint section 6. In this embodiment, the intermediate section 7 is configured using a plurality of leaf springs 11 and a connecting member 12.
複数の板ばね11には、それぞれ磁性体からなる円板状の部材が使用されている。各板ばね11は、駆動側回転軸2と従動側回転軸3との間で捩り方向に変位が生じると、その捩り方向に弾性変形する。したがって、各板ばね11は、駆動側回転軸2又は従動側回転軸3から捩り振動が入力されると、捩り方向に弾性変形しながらその捩り振動を吸収する。複数の板ばね11は、間隔をおいて平行に配置され、回転軸線Nに対して直交している。 The multiple leaf springs 11 are each made of a disk-shaped member made of a magnetic material. When a torsional displacement occurs between the driving side rotating shaft 2 and the driven side rotating shaft 3, each leaf spring 11 elastically deforms in the torsional direction. Therefore, when torsional vibration is input from the driving side rotating shaft 2 or the driven side rotating shaft 3, each leaf spring 11 absorbs the torsional vibration while elastically deforming in the torsional direction. The multiple leaf springs 11 are arranged in parallel with a gap between them, and are perpendicular to the rotation axis N.
複数の板ばね11は、図3に示すように、互いに隣接するもの同士が連結部材12を介して連結されている。複数の板ばね11のうち、第1継手部5に最も近い位置に配置された板ばね11(以下「第1板ばね11A」ともいう。)は、第1継手部5と複数の連結部材13を介して連結されている。複数の板ばね11のうち、第2継手部6に最も近い位置に配置された板ばね11(以下「第2板ばね11B」ともいう。)は、第2継手部6と複数の連結部材14を介して連結されている。 As shown in FIG. 3, adjacent leaf springs 11 are connected to each other via connecting members 12. Of the multiple leaf springs 11, the leaf spring 11 located closest to the first joint 5 (hereinafter also referred to as the "first leaf spring 11A") is connected to the first joint 5 via multiple connecting members 13. Of the multiple leaf springs 11, the leaf spring 11 located closest to the second joint 6 (hereinafter also referred to as the "second leaf spring 11B") is connected to the second joint 6 via multiple connecting members 14.
本実施形態では、連結部材12,13,14は、回転軸線Nを中心とした円周上に等間隔に配されている。各板ばね11の第1継手部5側の面に配された連結部材12,13と、第2継手部6側の面に配された連結部材12,14とは、互いに異なる円周上の位置に配されている。本実施形態では、連結部材12,13,14としてボルトが用いられている。なお、連結部材12は、ボルトに限定されず、例えば、所定の形状の部材を板ばね11同士の間、第1板ばね11Aと第1継手部5の間、および第2板ばね11Bと第2継手部6の間に溶接して、これらを互いに連結するものであってもよい。 In this embodiment, the connecting members 12, 13, and 14 are arranged at equal intervals on a circle centered on the rotation axis N. The connecting members 12, 13 arranged on the surface of the first joint section 5 side of each leaf spring 11 and the connecting members 12, 14 arranged on the surface of the second joint section 6 side are arranged at different circumferential positions. In this embodiment, bolts are used as the connecting members 12, 13, and 14. Note that the connecting members 12 are not limited to bolts, and may be, for example, members of a predetermined shape welded between the leaf springs 11, between the first leaf spring 11A and the first joint section 5, and between the second leaf spring 11B and the second joint section 6 to connect them to each other.
磁気粘性流体8は、第1継手部5と第2継手部6との間に介在し、少なくともその一部が各板ばね11と後述するヨーク15との隙間に介在している。本実施形態では、図1において、灰色に塗り潰した部分に磁気粘性流体8が封入されている。この磁気粘性流体8は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体である。磁性粒子として、例えばナノサイズの金属粒子(金属ナノ粒子)からなるものを使用することができる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば3~40vol%とすることができる。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。 The magnetorheological fluid 8 is interposed between the first joint 5 and the second joint 6, and at least a part of it is interposed in the gap between each leaf spring 11 and the yoke 15 described later. In this embodiment, the magnetorheological fluid 8 is enclosed in the gray-colored area in FIG. 1. This magnetorheological fluid 8 is a liquid in which magnetic particles are dispersed in a dispersion medium. As the magnetic particles, for example, nano-sized metal particles (metal nanoparticles) can be used. The magnetic particles are made of a magnetizable metal material, and although there is no particular restriction on the metal material, a soft magnetic material is preferable. Examples of soft magnetic materials include alloys such as iron, cobalt, nickel, and permalloy. The dispersion medium is not particularly limited, but one example is hydrophobic silicone oil. The amount of magnetic particles in the magnetorheological fluid can be, for example, 3 to 40 vol%. Various additives can also be added to the magnetorheological fluid to obtain various desired characteristics.
磁場発生部9は、磁気粘性流体8に印加する磁場を発生する。本実施形態では、磁場発生部9は、ヨーク15とコイル16を含んで構成されている。 The magnetic field generating unit 9 generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid 8. In this embodiment, the magnetic field generating unit 9 includes a yoke 15 and a coil 16.
ヨーク15は、図2に示すように、本実施形態では、第1インナーヨーク15a、第2インナーヨーク15b、中間ヨーク15cおよびアウターヨーク15dで構成されている。ヨーク15を構成する部材は何れも当然に磁性体を用いて構成されている。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the yoke 15 is composed of a first inner yoke 15a, a second inner yoke 15b, an intermediate yoke 15c, and an outer yoke 15d. Naturally, all of the components that make up the yoke 15 are made of magnetic material.
第1インナーヨーク15aは、第1継手部5に形成された環状凹部5aに嵌め込まれ、半径方向外方と回転軸線N方向の中間部7側に露出している。なお、本実施形態では、第1インナーヨーク15aは、断面矩形の環状部材からなり、第1継手部5の一部となっている。 The first inner yoke 15a is fitted into an annular recess 5a formed in the first joint part 5 and is exposed radially outward and toward the middle part 7 in the direction of the rotation axis N. In this embodiment, the first inner yoke 15a is made of an annular member with a rectangular cross section and is part of the first joint part 5.
第2インナーヨーク15bは、第2継手部6に形成された環状凹部6aに嵌め込まれ、半径方向外方と回転軸線N方向の中間部7側に露出している。なお、本実施形態では、第2インナーヨーク15bは、断面矩形の環状部材からなり、第2継手部6の一部となっている。 The second inner yoke 15b is fitted into an annular recess 6a formed in the second joint 6 and is exposed radially outward and toward the middle portion 7 in the direction of the rotation axis N. In this embodiment, the second inner yoke 15b is made of an annular member with a rectangular cross section and is part of the second joint 6.
中間ヨーク15cは、第1インナーヨーク15aおよび第2インナーヨーク15bの間に配置されている。この中間ヨーク15cは、第1インナーヨーク15aおよび第2インナーヨーク15bに対して回転方向に固定されていない。すなわち、中間ヨーク15cは、第1インナーヨーク15aおよび第2インナーヨーク15bに対して微小回転可能な状態にある。本実施形態では、中間ヨーク15cは、環状に形成され、その内周部に上記板ばね11間に入り込む凸条15caを有する。 The intermediate yoke 15c is disposed between the first inner yoke 15a and the second inner yoke 15b. This intermediate yoke 15c is not fixed in the rotational direction relative to the first inner yoke 15a and the second inner yoke 15b. In other words, the intermediate yoke 15c is in a state in which it can rotate slightly relative to the first inner yoke 15a and the second inner yoke 15b. In this embodiment, the intermediate yoke 15c is formed in an annular shape and has a protruding strip 15ca on its inner periphery that fits between the leaf springs 11.
アウターヨーク15dは、一方の端面が第1インナーヨーク15aの側面に微小隙間を介して対向し、他方の端面が第2インナーヨーク15bの側面に微小隙間を介して対向している。本実施形態では、アウターヨーク15dは、全体的に環状に形成され、断面が略C字状に形成されている。 One end face of the outer yoke 15d faces the side of the first inner yoke 15a via a small gap, and the other end face faces the side of the second inner yoke 15b via a small gap. In this embodiment, the outer yoke 15d is generally formed in an annular shape, and has a cross section that is approximately C-shaped.
アウターヨーク15dの両側には、図1に示すように、ベアリングハウジング部材17が固定されている。一方のベアリングハウジング部材17と第1継手部5との間にベアリング18が介装され、他方のベアリングハウジング部材17と第2継手部6との間にベアリング18が介装されている。したがって、第1継手部5、第2継手部6、中間部7、第1インナーヨーク15aおよび第2インナーヨーク15bは、アウターヨーク15dおよびコイル16に対して回転可能となっている。なお、ベアリングハウジング部材17は、非磁性体を用いて構成されていることが望ましい。 As shown in FIG. 1, bearing housing members 17 are fixed to both sides of the outer yoke 15d. A bearing 18 is interposed between one bearing housing member 17 and the first joint part 5, and a bearing 18 is interposed between the other bearing housing member 17 and the second joint part 6. Therefore, the first joint part 5, the second joint part 6, the intermediate part 7, the first inner yoke 15a, and the second inner yoke 15b are rotatable relative to the outer yoke 15d and the coil 16. It is preferable that the bearing housing members 17 are made of a non-magnetic material.
本実施形態では、図2に示すように、第1インナーヨーク15a、第2インナーヨーク15bおよび中間ヨーク15cからなるヨーク15の内側部は、板ばね11の外周部の両面を微小隙間20を介して挟む形状に形成されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the inner part of the yoke 15, which is made up of the first inner yoke 15a, the second inner yoke 15b, and the intermediate yoke 15c, is formed in a shape that sandwiches both sides of the outer periphery of the leaf spring 11 via a minute gap 20.
コイル16は、アウターヨーク15dの内側に巻設されている。コイル16には、給電部21から所望の電流値の電流が給電可能となっている。 The coil 16 is wound around the inside of the outer yoke 15d. A current of a desired value can be supplied to the coil 16 from the power supply unit 21.
上述の構成を備えるカップリング1において給電部21により、コイル16に電流を印加すると、例えば図1の矢印Pの方向に沿って、ヨーク15内に磁路が形成される。特に、板ばね11の両面とヨーク15との間の微小隙間20に介在する磁気粘性流体8を貫通する磁路が形成され、磁気粘性流体8は、印加される磁場の強さに応じたずり応力を発現する。そして、コイル16に印加する電流値を変えることにより、磁気粘性流体8のずり応力を変えることができるので、カップリング1の捩り剛性も変えることができる。 When a current is applied to the coil 16 by the power supply unit 21 in the coupling 1 having the above-mentioned configuration, a magnetic path is formed in the yoke 15, for example along the direction of the arrow P in FIG. 1. In particular, a magnetic path is formed that penetrates the magnetorheological fluid 8 present in the minute gap 20 between both sides of the leaf spring 11 and the yoke 15, and the magnetorheological fluid 8 exerts a shear stress according to the strength of the applied magnetic field. Then, by changing the value of the current applied to the coil 16, the shear stress of the magnetorheological fluid 8 can be changed, and therefore the torsional rigidity of the coupling 1 can also be changed.
このように、本実施形態に係るカップリング1によれば、コイル16に印加する電流値を変えるだけで、カップリング1の捩り剛性を変えることができるので、簡単にカップリング1に入力される捩り振動を抑制でき、その捩り振動の共振点を変えることも簡単に行うことができる。 In this way, with the coupling 1 according to this embodiment, the torsional rigidity of the coupling 1 can be changed simply by changing the current value applied to the coil 16, so the torsional vibration input to the coupling 1 can be easily suppressed, and the resonance point of the torsional vibration can also be easily changed.
<第1の実施形態の変形例>
上述した本発明の第1の実施の形態では、中間部7は、複数枚の板ばね11を用いて構成されていたが、例えば図4に示すように、中間部7に用いられる板ばね11の枚数を1枚にすることも可能である。この場合、1枚の板ばね11は、第1継手部5および第2継手部6の双方に連結部材13,14を用いてそれぞれ連結される。連結部材13,14は、回転軸線Nを中心とした円周上に等間隔に配され、板ばね11の第1継手部5側の面に配された連結部材13と、第2継手部6側の面に配された連結部材14とは、互いに異なる円周上の位置に配される。
<Modification of the first embodiment>
In the first embodiment of the present invention described above, the intermediate portion 7 is configured using a plurality of leaf springs 11. However, for example, as shown in Fig. 4, the number of leaf springs 11 used in the intermediate portion 7 may be one. In this case, the single leaf spring 11 is connected to both the first joint portion 5 and the second joint portion 6 by using connecting members 13, 14. The connecting members 13, 14 are arranged at equal intervals on a circumference centered on the rotation axis N, and the connecting member 13 arranged on the surface of the leaf spring 11 on the first joint portion 5 side and the connecting member 14 arranged on the surface of the leaf spring 11 on the second joint portion 6 side are arranged at different circumferential positions.
また、上述した本発明の第1の実施の形態では、中間ヨーク15cに磁性体が用いられているが、板ばね11と凸条15caとの隙間20にある磁気粘性流体8を貫通する磁路を確実に形成させるため、中間ヨーク15cを磁性体と非磁性体の2種類の部材を用いて構成してもよい。例えば、回転軸線N方向から視て、中間ヨーク15cの板ばね11と重なる部分を磁性体とし、中間ヨーク15cのその他の部分を非磁性体としてもよい。あるいは、中間ヨーク15cの凸条15caを磁性体とし、中間ヨーク15cのその他の部分を非磁性体としてもよい。 In addition, in the first embodiment of the present invention described above, a magnetic material is used for the intermediate yoke 15c, but in order to reliably form a magnetic path that penetrates the magnetorheological fluid 8 in the gap 20 between the leaf spring 11 and the ridge 15ca, the intermediate yoke 15c may be constructed using two types of material, a magnetic material and a non-magnetic material. For example, when viewed from the direction of the rotation axis N, the part of the intermediate yoke 15c that overlaps with the leaf spring 11 may be made of a magnetic material, and the other parts of the intermediate yoke 15c may be made of a non-magnetic material. Alternatively, the ridge 15ca of the intermediate yoke 15c may be made of a magnetic material, and the other parts of the intermediate yoke 15c may be made of a non-magnetic material.
<第2の実施形態>
以下、本発明の第2の実施の形態に係るカップリングについて、図面を参照しつつ説明する。なお、第1の実施形態において説明した部材と同じ部材については図面において同符号を付して説明を省略する場合がある。
Second Embodiment
Hereinafter, a coupling according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same members as those described in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description thereof will be omitted.
図5に示すように、本実施形態に係るカップリング1Aは、駆動側回転軸2と従動側回転軸3との間に連結されるものであって、第1継手部5A、第2継手部6A、中間部7A、磁気粘性流体8および磁場発生部9Aを備えている。 As shown in FIG. 5, the coupling 1A according to this embodiment is connected between the driving side rotating shaft 2 and the driven side rotating shaft 3, and includes a first joint part 5A, a second joint part 6A, an intermediate part 7A, a magnetorheological fluid 8, and a magnetic field generating part 9A.
第1継手部5Aは、駆動側回転軸2に対して相対回転不能に取付けられ、駆動側回転軸2と一体に回転する。第1継手部5Aは、磁性体を用いて構成されている。 The first joint part 5A is attached to the drive side rotating shaft 2 so that it cannot rotate relative to the drive side rotating shaft 2, and rotates integrally with the drive side rotating shaft 2. The first joint part 5A is made of a magnetic material.
第2継手部6Aは、従動側回転軸3に対して相対回転不能に取付けられ、従動側回転軸3と一体に回転する。第2継手部6Aは、磁性体を用いて構成されている。 The second joint part 6A is attached to the driven rotating shaft 3 so that it cannot rotate relative to the driven rotating shaft 3, and rotates integrally with the driven rotating shaft 3. The second joint part 6A is made of a magnetic material.
中間部7Aは、ゴムを用いて構成され、第1継手部5Aと第2継手部6Aとの間に連結されている。本実施形態では、中間部7Aは、回転軸線N上に設けられた中央ゴム部材7Aaと、第1継手部5Aおよび第2継手部6の側面近傍に設けられた環状ゴム部材7Abとで構成されている。中央ゴム部材7Aaおよび環状ゴム部材7Abの何れもその一方が第1継手部5Aに固定され、その他方が第2継手部6Aに固定されている。中央ゴム部材7Aaおよび環状ゴム部材7Abは、駆動側回転軸2と従動側回転軸3との間で捩り方向に変位が生じると、その捩り方向に弾性変形する。したがって、中央ゴム部材7Aaおよび環状ゴム部材7Abは、駆動側回転軸2又は従動側回転軸3から捩り振動が入力されると、捩り方向に弾性変形しながらその捩り振動を吸収する。 The intermediate portion 7A is made of rubber and is connected between the first joint portion 5A and the second joint portion 6A. In this embodiment, the intermediate portion 7A is made of a central rubber member 7Aa provided on the rotation axis N and an annular rubber member 7Ab provided near the side of the first joint portion 5A and the second joint portion 6. One of the central rubber member 7Aa and the annular rubber member 7Ab is fixed to the first joint portion 5A, and the other is fixed to the second joint portion 6A. When a displacement occurs in the torsional direction between the driving side rotating shaft 2 and the driven side rotating shaft 3, the central rubber member 7Aa and the annular rubber member 7Ab elastically deform in the torsional direction. Therefore, when torsional vibration is input from the driving side rotating shaft 2 or the driven side rotating shaft 3, the central rubber member 7Aa and the annular rubber member 7Ab elastically deform in the torsional direction to absorb the torsional vibration.
環状ゴム部材7Abの内側と、第1継手部5Aと第2継手部6Aとの隙間には、磁気粘性流体8の封入空間が形成されている。このことから、環状ゴム部材7Abは、磁気粘性流体8が第1継手部5Aと第2継手部6Aとの隙間から漏出することを防止するシール材としても機能している。 A space for containing the magnetorheological fluid 8 is formed inside the annular rubber member 7Ab and in the gap between the first joint part 5A and the second joint part 6A. Therefore, the annular rubber member 7Ab also functions as a sealant that prevents the magnetorheological fluid 8 from leaking out of the gap between the first joint part 5A and the second joint part 6A.
磁気粘性流体8は、第1継手部5Aと第2継手部6Aとの隙間に介在している。本実施形態では、図5において、灰色に塗り潰した部分に磁気粘性流体8が封入されている。 The magnetorheological fluid 8 is disposed in the gap between the first joint part 5A and the second joint part 6A. In this embodiment, the magnetorheological fluid 8 is enclosed in the part shaded gray in FIG. 5.
磁場発生部9Aは、磁気粘性流体8に印加する磁場を発生する。本実施形態では、磁場発生部9Aは、ヨーク15Aとコイル16を含んで構成されている。 The magnetic field generating unit 9A generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid 8. In this embodiment, the magnetic field generating unit 9A includes a yoke 15A and a coil 16.
ヨーク15Aは、本実施形態では、第1インナーヨーク15Aa、第2インナーヨーク15Abおよびアウターヨーク15Acで構成されている。ヨーク15Aを構成する部材は何れも当然に磁性体を用いて構成されている。 In this embodiment, the yoke 15A is composed of a first inner yoke 15Aa, a second inner yoke 15Ab, and an outer yoke 15Ac. Naturally, all of the components that make up the yoke 15A are made of magnetic material.
本実施形態では、第1継手部5Aが第1インナーヨーク15Aaの役割を兼ねており、第2継手部5Bが第2インナーヨーク15Abの役割を兼ねている。 In this embodiment, the first joint part 5A also serves as the first inner yoke 15Aa, and the second joint part 5B also serves as the second inner yoke 15Ab.
アウターヨーク15Acは、一方の端面が第1インナーヨーク15Aaの側面に微小隙間を介して対向し、他方の端面が第2インナーヨーク15Abの側面に微小隙間を介して対向している。本実施形態では、アウターヨーク15Acは、全体的に環状に形成され、断面が略C字状に形成されている。 One end face of the outer yoke 15Ac faces the side face of the first inner yoke 15Aa via a small gap, and the other end face faces the side face of the second inner yoke 15Ab via a small gap. In this embodiment, the outer yoke 15Ac is formed in an overall ring shape and has a cross section that is approximately C-shaped.
アウターヨーク15Acの両側には、図5に示すように、ベアリングハウジング部材17が固定されている。一方のベアリングハウジング部材17と第1継手部5Aとの間にベアリング18が介装され、他方のベアリングハウジング部材17と第2継手部6Aとの間にベアリング18が介装されている。したがって、第1継手部5A、第2継手部6Aおよび中間部7Aは、アウターヨーク15Acおよびコイル16に対して回転可能となっている。 As shown in FIG. 5, bearing housing members 17 are fixed to both sides of the outer yoke 15Ac. A bearing 18 is interposed between one bearing housing member 17 and the first joint part 5A, and a bearing 18 is interposed between the other bearing housing member 17 and the second joint part 6A. Therefore, the first joint part 5A, the second joint part 6A, and the intermediate part 7A are rotatable with respect to the outer yoke 15Ac and the coil 16.
コイル16は、アウターヨーク15Acの内側に巻設されている。コイル16には、給電部21から所望の電流値の電流が給電可能となっている。 The coil 16 is wound around the inside of the outer yoke 15Ac. A current of a desired value can be supplied to the coil 16 from the power supply unit 21.
上述の構成を備えるカップリング1Aにおいて給電部21により、コイル16に電流を印加すると、例えば図5の矢印Pの方向に沿って、ヨーク15A内に磁路が形成される。特に、第1インナーヨーク15Aaと第2インナーヨーク15Abの間の微小隙間20Aに介在する磁気粘性流体8を貫通する磁路が形成され、磁気粘性流体8は、印加される磁場の強さに応じたずり応力を発現する。そして、コイル16に印加する電流値を変えることにより、磁気粘性流体8のずり応力を変えることができるので、カップリング1Aの捩り剛性も変えることができる。 When a current is applied to the coil 16 by the power supply unit 21 in the coupling 1A having the above-mentioned configuration, a magnetic path is formed in the yoke 15A, for example along the direction of the arrow P in FIG. 5. In particular, a magnetic path is formed that penetrates the magnetorheological fluid 8 present in the minute gap 20A between the first inner yoke 15Aa and the second inner yoke 15Ab, and the magnetorheological fluid 8 exerts a shear stress according to the strength of the applied magnetic field. Then, by changing the value of the current applied to the coil 16, the shear stress of the magnetorheological fluid 8 can be changed, and therefore the torsional rigidity of the coupling 1A can also be changed.
このように、本実施形態に係るカップリング1Aによれば、コイル16に印加する電流値を変えるだけで、カップリング1Aの捩り剛性を変えることができるので、簡単にカップリング1Aに入力される捩り振動を抑制でき、その捩り振動の共振点を変えることも簡単に行うことができる。 In this way, with the coupling 1A according to this embodiment, the torsional rigidity of the coupling 1A can be changed simply by changing the current value applied to the coil 16, so the torsional vibration input to the coupling 1A can be easily suppressed, and the resonance point of the torsional vibration can also be easily changed.
<第2の実施形態の変形例>
上述した本発明の第2の実施の形態では、中間部7Aは、ゴムを用いて構成されていたが、中間部7Aは、樹脂を用いて構成してもよい。例えば、回転軸線N上に設けられた中央ゴム部材7Aaを樹脂からなる中央樹脂部材に置き替え、第1継手部5Aおよび第2継手部6の側面近傍に設けられた環状ゴム部材7Abを樹脂からなる環状樹脂部材に置き替えてもよい。もちろん、中央樹脂部材および環状樹脂部材は、駆動側回転軸2と従動側回転軸3との間で捩り方向に変位が生じると、これに応じて捩り方向に弾性変形するものである。
<Modification of the second embodiment>
In the second embodiment of the present invention described above, the intermediate portion 7A is made of rubber, but the intermediate portion 7A may be made of resin. For example, the central rubber member 7Aa provided on the rotation axis N may be replaced with a central resin member made of resin, and the annular rubber members 7Ab provided near the side surfaces of the first joint portion 5A and the second joint portion 6 may be replaced with an annular resin member made of resin. Of course, when a displacement occurs in the torsional direction between the driving side rotating shaft 2 and the driven side rotating shaft 3, the central resin member and the annular resin member elastically deform in the torsional direction in response to this.
このような第2の実施形態の変形例に係るカップリングにおいても、第2の実施形態に係るカップリング1Aと同様の作用効果が得られる。 Even with this type of coupling according to the modified example of the second embodiment, the same effects as those of the coupling 1A according to the second embodiment can be obtained.
本発明は、例えば、軸と軸を連結するためのカップリングに適用することができる。 The present invention can be applied, for example, to a coupling for connecting shafts.
1,1A カップリング
5,5A 第1継手部
6,6A 第2継手部
7,7A 中間部
8 磁気粘性流体
9,9A 磁場発生部
11 板ばね
11A 第1板ばね
11B 第2板ばね
12 連結部材
13 連結部材
14 連結部材
15 ヨーク
15a 第1インナーヨーク
15b 第2インナーヨーク
15c 中間ヨーク
15d アウターヨーク
16 コイル
20,20A 微小隙間
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A Coupling 5, 5A First joint part 6, 6A Second joint part 7, 7A Intermediate part 8 Magnetorheological fluid 9, 9A Magnetic field generating part 11 Leaf spring 11A First leaf spring 11B Second leaf spring 12 Connecting member 13 Connecting member 14 Connecting member 15 Yoke 15a First inner yoke 15b Second inner yoke 15c Intermediate yoke 15d Outer yoke 16 Coil 20, 20A Micro gap
Claims (4)
他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第2継手部と、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、
を備えるカップリングであって、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に介在する磁気粘性流体と、
前記磁気粘性流体に印加する磁場を発生する磁場発生部と、
を更に備え、
前記中間部は、捩り方向に弾性変形する板ばねを有し、
前記板ばねは、磁性体を用いて構成されており、
前記磁場発生部は、
前記板ばねの両面を隙間を介して挟む形状に形成されたヨークと、
前記ヨーク内に磁路を形成するように巻設されたコイルと、
を有し、
前記磁気粘性流体は、少なくともその一部が前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在し、
前記コイルに電流が印加されると、前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在する磁気粘性流体を貫通する磁路が形成される、
ことを特徴とするカップリング。 A first joint portion that is attached to one of the shafts so as not to rotate relative to the one of the shafts;
A second joint portion that is attached to the other shaft so as not to rotate relative to the other shaft;
an intermediate portion connected between the first joint portion and the second joint portion and configured to absorb torsional vibration;
A coupling comprising:
a magnetorheological fluid interposed between the first joint portion and the second joint portion;
A magnetic field generating unit that generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid;
Further comprising:
The intermediate portion has a leaf spring that is elastically deformed in a torsional direction,
The leaf spring is made of a magnetic material,
The magnetic field generating unit is
a yoke formed in a shape that sandwiches both surfaces of the leaf spring with a gap therebetween;
A coil wound in the yoke to form a magnetic path;
having
At least a portion of the magnetorheological fluid is present in the gap between the leaf spring and the yoke,
When a current is applied to the coil, a magnetic path is formed that passes through the magnetorheological fluid present in the gap between the leaf spring and the yoke.
A coupling characterized by:
他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第2継手部と、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、
を備えるカップリングであって、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に介在する磁気粘性流体と、
前記磁気粘性流体に印加する磁場を発生する磁場発生部と、
を更に備え、
前記中間部は、捩り方向に弾性変形する板ばねを有し、
前記中間部は、前記板ばねを複数有し、
複数の前記板ばねは、磁性体を用いて構成され、互いに隣接するもの同士が連結部材を介して捩り方向に弾性変形可能に連結されており、
前記磁場発生部は、
前記各板ばねの両面を隙間を介して挟む形状に形成されたヨークと、
前記ヨーク内に磁路を形成するように巻設されたコイルと、
を有し、
前記磁気粘性流体は、少なくともその一部が前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在し、
前記コイルに電流が印加されると、複数の前記板ばねと前記ヨークとの前記隙間に介在する磁気粘性流体を貫通する磁路が形成される、
ことを特徴とするカップリング。 A first joint portion that is attached to one of the shafts so as not to rotate relative to the one of the shafts;
A second joint portion that is attached to the other shaft so as not to rotate relative to the other shaft;
an intermediate portion connected between the first joint portion and the second joint portion and configured to absorb torsional vibration;
A coupling comprising:
a magnetorheological fluid interposed between the first joint portion and the second joint portion;
A magnetic field generating unit that generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid;
Further comprising:
The intermediate portion has a leaf spring that is elastically deformed in a torsional direction,
The intermediate portion includes a plurality of the leaf springs,
The plurality of leaf springs are made of a magnetic material, and adjacent ones are connected to each other via a connecting member so as to be elastically deformable in a torsional direction,
The magnetic field generating unit is
a yoke formed in a shape that sandwiches both surfaces of each of the leaf springs with a gap therebetween;
A coil wound so as to form a magnetic path within the yoke;
having
At least a portion of the magnetorheological fluid is present in the gap between the leaf spring and the yoke,
When a current is applied to the coil, a magnetic path is formed that passes through the magnetorheological fluid present in the gap between the leaf springs and the yoke.
A coupling characterized by:
他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第2継手部と、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、
を備えるカップリングであって、
前記第1継手部と前記第2継手部との間に介在する磁気粘性流体と、
前記磁気粘性流体に印加する磁場を発生する磁場発生部と、
を更に備え、
前記中間部は、捩り方向に弾性変形するゴム又は樹脂を有し、
前記ゴム又は前記樹脂は、前記カップリングの回転軸線を中心に捩り変形する、
ことを特徴とするカップリング。 A first joint portion that is attached to one of the shafts so as not to rotate relative to the one of the shafts;
A second joint portion that is attached to the other shaft so as not to rotate relative to the other shaft;
an intermediate portion connected between the first joint portion and the second joint portion and configured to absorb torsional vibration;
A coupling comprising:
a magnetorheological fluid interposed between the first joint portion and the second joint portion;
A magnetic field generating unit that generates a magnetic field to be applied to the magnetorheological fluid;
Further comprising:
the intermediate portion has rubber or resin that is elastically deformable in a torsional direction,
The rubber or the resin undergoes torsional deformation around the rotation axis of the coupling.
A coupling characterized by:
前記ゴム又は前記樹脂は、捩り振動を吸収する振動吸収材として機能するとともに、前記第1継手部と前記第2継手部との間から前記磁気粘性流体が漏出することを防止するシール材としても機能する、
ことを特徴とするカップリング。 The coupling according to claim 3,
The rubber or the resin functions as a vibration absorbing material that absorbs torsional vibrations, and also functions as a sealing material that prevents the magnetorheological fluid from leaking from between the first joint part and the second joint part.
A coupling characterized by:
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