JPH0711292B2 - カップリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカップリングに関する。このカップリングは例
えば自動車のステアリングシャフトとギヤボックスとの
間に介置される平板状カップリングに適用できる。

〔従来の技術〕

カップリングとして、第６図、第７図に示す様に、中心
軸芯P1をもつ盤体100と、盤体100に保持された取付け具
群200とで構成されたものが知られている。取付け具群2
00は交互に配置された第１取付け具210と第２取付け具2
20とからなる。盤体100は、隣り合う取付け具210、220
に補強糸をループ状に巻回して連結した補強帯110と、
補強帯110、取付け具210、220を埋設して保持するゴム
体120とで形成されている。カップリングの使用の際に
は、第１取付け具210をボルトなどで一方の軸に取り付
け、第２取付け具220をボルトなどで他方の軸に取付
け、これによりカップリングを軸間に介置させる。軸間
におけるトルク伝達はカップリングを介して行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したカップリングでは、軸間で振動が伝達される際
にゴム体120により振動が減衰される。しかし取付け具2
10、220に巻回された補強帯110を形成する補強糸の寸法
安定性の低さ、ゴム体120の加硫時における補強糸の変
形等に起因して、カップリングのばね特性がばらつくこ
とがある。

そこで近年、本出願人は、ばらつきの原因となる補強帯
110を用いない方式として、樹脂、金属などの剛性をも
つ材質で形成した剛体方式のカップリングの開発を進め
ている。このカップリングは、第８図に示す様に、中心
軸芯P4の周方向に間隔を隔てて配置された貫通孔310を
もつ樹脂製の剛体300と、剛体300の１つおきの貫通孔31
0に配置された第１取付け具410と、他の１つおきの貫通
孔310に配置された第２取付け具420と、各貫通孔310を
区画する内周面と各取付け具410、420とに結着されたゴ
ム製の弾性スリーブ500とで構成されている。第８図に
示す様に弾性スリーブ500は直円筒状であり、内径、外
径がその軸長にわたり同じ大きさである。

本発明は上記した開発の一環としてなされたものであ
り、その目的は、剛体からの弾性スリーブの抜けを抑
え、更に、｛（回転方向におけるばね定数）／（軸方向
におけるばね定数）｝の値を１より大きくするのに有利
なカップリングを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のカップリングは、一方の軸と他方の軸との間に
介置され、中心軸芯の周方向に間隔を隔てて配置された
中心軸芯とほぼ平行な方向に貫通する偶数個の貫通孔を
もつ剛体と、 剛体の１つおきの貫通孔に配置され一方の軸に取り付け
られる第１取付け具と、他の１つおきの貫通孔に配置さ
れ他方の軸に取り付けられる第２取付け具とからなる取
付け具群と、 剛体の各貫通孔を区画する内周面と各取付け具との間に
介在し内周面および取付け具に結着された弾性スリーブ
とで構成され、 剛体の各貫通孔を区画する内周面は、軸方向の中央部の
内径が両端部の内径と異なる形状に形成され、弾性スリ
ーブの外周面は貫通孔の内周面と型対称をなすことを特
徴とするものである。

剛体は中心軸芯をもつ。剛体は硬質の樹脂、金属で形成
できる。樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からカップ
リングの種類に応じて適宜選択でき、例えばナイロン樹
脂、エポキシ樹脂等を採用でき、ガラス繊維などの補強
材を含むものも採用できる。金属は鉄鋼系、アルミニウ
ム合金系を採用できる。

取付け具群を構成する第１取付け具、第２取付け具は、
例えば、ボルトを挿通し得る筒状とすることができる。

弾性スリーブは、剛体の各貫通孔を区画する内周面と各
取付け具との間に介在し、内周面と取付け具とに結着さ
れたものである。弾性スリーブは弾性変形可能であり、
一般的にゴムで形成されている。なお弾性スリーブの厚
み、硬度などはカップリングの種類に応じて適宜選択で
きる。

さて本発明のカップリングでは、剛体の各貫通孔を区画
する内周面は、軸方向の中央部の内径が両端部の内径と
異なる形状（例えばビヤ樽状またはつつみ状）に形成さ
れている。貫通孔の内周面において（軸方向の中央部の
内径／両端部の内径）の値は適宜選択できる。また弾性
スリーブの外周面は貫通孔の内周面と型対称をなす。従
って貫通孔の内周面の軸方向の中央部が凹状なら、弾性
スリーブの外周面は型対称の凸状をなし、また貫通孔の
内周面の軸方向の中央部が凸状なら、弾性スリーブの外
周面は型対称の凹状をなす。

〔作用〕

本発明のカップリングの作用をその使用方法と共に説明
する。使用の際には、従来と同様に、第１取付け具を一
方の軸に取り付け、第２取付け具を他方の軸に取付け、
これによりカップリングを両軸間に介置させる。ここで
一方の軸及び他方の軸の駆動側が回転駆動すると、その
トルクはカップリングを介して従動側に伝達される。ト
ルク伝達の際に軸、各取付け具がカップリングの周方
向、軸方向、半径方向、あるいはこれらが組合わされた
方向に互いに相対変位することが有るが、この相対変位
は弾性スリーブの弾性変形により許容される。

また軸間で振動が伝達される際には、弾性スリーブによ
り振動が減衰される。

また本発明のカップリングでは、剛体の各貫通孔を区画
する内周面はビヤ樽状またはつつみ状に形成され、弾性
スリーブの外周面は貫通孔の内周面と型対称をなす。従
って軸方向における弾性スリーブと剛体との係合力が増
す。また、トルクが一方の軸から他方の軸に伝達される
場合、弾性スリーブは軸と直角方向に引張り、圧縮を受
ける。弾性スリーブの軸と直角方向の厚さは厚い部分と
薄い部分が存在し、薄い部分でのばね定数が高くなる。
このため本発明のカップリングの周方向におけるばね定
数は高くなる。一方カップリングの軸方向のばね定数は
スリーブの剪断変形時のばね定数で定まるため、一般に
小さい。このため本発明のカップリングは（回転方向の
ばね定数）／（軸方向のばね定数）の比が１より大きく
なる。

〔実施例〕

以下、本発明のカップリングを第１図〜第３図に示した
第１実施例に従い説明する。本実施例のカップリングの
縦断面図は第１図に、平面図は第２図に示されている。
このカップリングは、中心軸芯P2をもつ剛体１と取付け
具群２と弾性スリーブ３とで構成されている。

剛体１はガラス繊維で補強された硬質のナイロン樹脂で
円盤状に形成されている。剛体１の中心軸芯P2の周方向
に90度間隔で合計４個の貫通孔1aが形成されている。貫
通孔1aは中心軸芯P2とほぼ平行な方向に貫通している。
ここで、各貫通孔1aを区画する内周面は、中心軸芯P2に
そう断面で、軸方向の中央部の内径が両端部の内径より
も大きな形状、つまりビヤ樽状に形成されている。従っ
て軸方向の両端部が貫通孔1aの径内方に突出する突出部
1cとされている。

取付け具群２は、１つおきの貫通孔1aに配置された金属
製の第１取付け具20と、他の１つおきの貫通孔1aに配置
された金属製の第２取付け具21とからなる。第２図に示
す様に第１取付け具20の軸芯、第２取付け具21の軸芯は
中心軸芯P2を中心とする円Ｓにそって配置されている。
なお第１取付け具20は挿通孔20aをもつ筒状をなす。第
２取付け具21は挿通孔21aをもつ筒状をなす。

弾性スリーブ３は取付け具20、21とほぼ同軸的にゴムで
形成されている。弾性スリーブ３は、剛体１の各貫通孔
1aを区画する内周面と各取付け具20、21の外周面との間
に介在し、内周面と取付け具20、21とに結着されてい
る。弾性スリーブ３の外周面は貫通孔1aの内周面と型対
称をなしている。従って第１図から明らかなように弾性
スリーブ３のうち軸方向の両端部が小肉厚部とされてい
る。

上記カップリングを製造するには、各取付け具20、21の
外周面に弾性スリーブ３を加硫接着し、更に弾性スリー
ブ３の外面に接着剤を塗布した状態で、弾性スリーブ３
をもつ取付け具20、取付け具21を成形型のキャビティの
所定の部位に配置し、その状態でガラス繊維を含むナイ
ロン樹脂の溶融体を射出成形機によりキャビティに射出
圧力300〜1000kg/cm²で射出し、弾性スリーブ３をナイ
ロン樹脂の溶融体で包み込み、保圧しつつ溶融体を固化
させ、剛体１を形成する。なお、射出圧力により、ま
た、固化に伴うナイロン樹脂の収縮により、弾性スリー
ブ３は予備圧縮されるので、弾性スリーブ３の耐久性の
向上、長寿命化に有利である。

さて本実施例のカップリングを使用する場合には、第３
図に示す様に、二股状の連結部70をもつ一方の軸７と、
二股状の連結部80をもつ他方の軸８とを用い、そして、
一方の軸７の連結部70の孔、第１取付け具20の挿通孔20
aに通したボルト73のナット74を締めて軸７に第１取付
け具20を連結するとともに、他方の軸８の連結部80の
孔、第２取付け具21の挿通孔21aに通したボルト83にナ
ット84を締めて軸８に第２取付け具21を連結し、これに
よりカップリングを両軸に連結する。この状態で、軸
７、８のうちいずれか一方が駆動側の軸として回転駆動
すると、カップリングも回転し、そのトルクはカップリ
ングを介して従動側の軸に伝達される。このとき弾性ス
リーブ３を貫通孔1aから抜く方向に大きな力が作用する
こともある。この点本実施例では、前記したように剛体
１の各貫通孔1aを区画する内周面はビヤ樽状に形成さ
れ、弾性スリーブ３の外周面は貫通孔1aの内周面と型対
称をなす。そのため軸方向における弾性スリーブ３と剛
体１との係合力が増し、弾性スリーブ３が剛体１から抜
け出ることは抑えられる。従って軸方向に作用する力が
所定範囲内の場合には、弾性スリーブ３の外周面と剛体
１の貫通孔1aの内周面との間の接着剤層を省略すること
も可能である。勿論、接着剤層を介在させれば弾性スリ
ーブ３の抜け防止に一層有利である。

カップリングの回転に伴い、取付け具20、取付け具21は
周方向に回転する。このとき、弾性スリーブ３はその厚
み方向で圧縮・引っ張り荷重を受ける。そのためカップ
リングの回転方向のばね定数k1は基本的には弾性スリー
ブ３の圧縮・引っ張り方向のばね定数で定まる。また軸
７、８が軸方向で相対変位する場合には、弾性スリーブ
３がせん断荷重を受ける。そのためカップリングの軸方
向のばね定数k2は弾性スリーブ３のせん断方向のばね定
数で定まる。また本実施例ではカップリングが回転する
際に貫通孔1aの内周面の両端部に形成されている突出部
1cが該回転方向におけるストッパとして機能するので、
軸方向のばね定数k2を小さく維持したまま回転方向のば
ね定数k1を大きくでき、従って（k1/k2）の値は第８図
に示す様な弾性スリーブ500が直円筒状である構造のカ
ップリングに比較して大きい。

このように回転方向のばね定数k1を大きくでき、回転方
向において剛いばね特性をもつため、トルク伝達の際
に、カップリングひいては従動側の軸が良好に追従でき
る。

更に本実施例のカップリングは回転方向のばね定数k1を
大きくしつつも、軸方向のばね定数k2を小さくできるた
め、軸方向においてカップリングに入力される振動を効
果的に低減できる。

またトルク伝達の際に軸７、８、更には取付け具20、21
がカップリングの周方向、軸方向、半径方向、あるいは
これらが組合わさった方向に相対変位することが有る
が、この相対変位は弾性スリーブ３の弾性変形により許
容される。従って軸７、８、取付け具20、21の相対変位
の自由度を確保できる。

本発明のカップリングの第２実施例を第４図に示す。第
２実施例にかかるカップリングは第１実施例と基本的に
は同じ構成である。但し第２実施例では、剛体１の中心
軸芯P2にそう断面で、剛体１の貫通孔1aを区画する内周
面は、軸方向の中央部の内径が両端部の内径よりも小さ
な形状、即ちつつみ状に形成されており、従って、貫通
孔1aを区画する内周面において軸方向の中央部が突出部
1eとされている。また弾性スリーブ３の外周面はそれと
型対称をなす。従ってこの実施例では弾性スリーブ３の
耐抜け性を向上できる。またカップリングが回転した際
に突出部1eが回転方向におけるストッパとして機能する
ので、第１実施例の場合と同様に、回転方向におけるば
ね定数k1の値を大きくでき、よって（k1/k2）の値は１
より大きくなる。更に第４図に示す様に突出部1eは貫通
孔1aの軸方向の中央部に形成されているので、取付け具
20、21の揺動性を増すのに有利である。

ところで第１実施例及び第２実施例に示す構造のカップ
リングのばね特性を第９図に模式的に示す。第９図にお
いて横軸は回転方向におけるばね定数k1を示し、縦軸は
軸方向におけるばね定数k2を示す。ここで特性線Ａは第
１実施例に示す構造のカップリングの特性図、特性線Ｂ
は第２実施例に示す構造のカップリングの特性線、特性
線Ｃは第８図に記載した構造のカップリングの特性線を
示す。

第１実施例に示す構造のカップリングでは、第９図の特
性線Ａに示すように、回転方向におけるばね定数k1を増
加させても、軸方向におけるばね定数k2の増加率を低め
にできる。第９図の特性線Ｂに示す様に第２実施例に示
す構造のカップリングも同様である。一方、第８図に示
す構造のカップリングでは、第９図の特性線Ｃに示すよ
うに、回転方向におけるばね定数k1を増加させると、軸
方向におけるばね定数k2の増加率は高い。

なお上記した第１実施例では、カップリングを製造する
にあたり、前記したように、弾性スリーブ３をもつ取付
け具20、21の回りを樹脂で包み込み、剛体１を形成する
ことにしているが、これに限らず、例えば、樹脂製の剛
体１を形成した後で、剛体１、取付け具20、21を成形型
のキャビティの所定部位に配置し、そして、弾性スリー
ブ３に対応するキャビティ部分に未加硫ゴムを装填して
固化させ、これにより弾性スリーブ３を形成し、以て一
体に結着することにしてもよい。

〔適用例〕

上記したカップリングを適用した例を第５図に示す。こ
の例はカップリングを自動車のステアリング系に適用し
たものである。90はステアリングホイール、91はステア
リングコラム、92はステアリングシャフト、93はインタ
ミディエイトシヤフト、94はステアリングギヤボックス
であり、このカップリングの剛体１はステアリングシャ
フト92とインタミディエイトシャフト93と連結されて介
置されている。そして、ステアリングホイール90が操作
されると、そのトルクはステアリングシャフト92からカ
ップリングの剛体１を経て従動側のインタミディエイト
シャフト93へ伝達される。このときカップリングは回転
方向において剛いばね特性をもつので良好なトルク伝達
性、操縦安定性が得られる。またカップリングはその軸
方向においてばね定数が軟らかいため、軸方向に入力さ
れる振動の減衰を行うことができる。

〔発明の効果〕

本発明のカップリングによれば、剛体の各貫通孔を区画
する内周面は、軸方向の中央部の内径が両端部の内径と
異なる形状に形成され、弾性スリーブの外周面は貫通孔
の内周面と型対称をなす。そのため弾性スリーブと剛体
との係合力が増し、弾性スリーブが剛体から抜け出るこ
とを抑えるのに有利である。

又上記した構造を採用すれば、カップリングの軸方向の
ばね定数を小さくしたままで回転方向のばね定数を大き
くできるので、軸間でトルクが伝達される際に良好な追
従性、良好なトルク伝達性が得られるとともに、軸方向
に入力される振動を減衰するのに有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図は
断面図であり、第２図は平面図であり、第３図はカップ
リングを軸間に介置した状態の断面図である。第４図は
本発明の第２実施例を示す断面図である。第５図は適用
例を示す斜視図である。第６図及び第７図は従来技術を
示し、第６図は断面図、第７図は平面図である。第８図
は先行技術としてのカップリングの平面図である。第９
図はばね特性を模式的に示すグラフである 図中、１は剛体、1aは貫通孔、２は取付け具群、３は弾
性スリーブを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の軸と他方の軸との間に介置され、中
   心軸芯の周方向に間隔を隔てて配置された該中心軸芯と
   ほぼ平行な方向に貫通する偶数個の貫通孔をもつ剛体
   と、 該剛体の１つおきの貫通孔に配置され一方の軸に取り付
   けられる第１取付け具と、他の１つおきの貫通孔に配置
   され他方の軸に取り付けられる第２取付け具とからなる
   取付け具群と、 前記剛体の各貫通孔を区画する内周面と各該取付け具と
   の間に介在し該内周面および該取付け具に結着された弾
   性スリーブとで構成され、 前記剛体の各貫通孔を区画する内周面は、軸方向の中央
   部の内径が両端部の内径と異なる形状に形成され、該弾
   性スリーブの外周面は該貫通孔の内周面と型対称をなす
   ことを特徴とするカップリング。