JPH0768979B2 - 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５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は中心軸芯P1の周方向に間隔を隔てて配置された第１
取付け具210と第２取付け具220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21
0、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
グを両軸間に介置させる。そして、両軸間におけるトル
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利点をもつ。しか
し取付け具210、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
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７図に示す様に、中心軸芯
P2の周方向に間隔を隔てて配置され偶数個の貫通孔310
をもつ剛体300と、剛体300の１つおきの貫通孔310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とに結着された弾性スリー
ブ500とで構成されている。弾性スリーブ500は内径がそ
の軸長にわたり同じ大きさであり、また外径もその軸長
にわたり同じ大きさである。

このカップリングでは、軸方向における振動減衰性を向
上するには弾性スリーブ500を軟らかいゴム材料で形成
して軸方向におけるばね定数を小さくすることが好まし
いが、この場合、カップリングの回転方向のばね定数も
小さくなり、カップリングの回転方向における追従性が
低下し、良好なトルク伝達性が得られない問題が生じ
る。

本発明は上記した実情に鑑みなされたものであり、その
目的は、回転方向における追従性ひいてはトルク伝達性
を高い状態に維持しつつ軸方向におけるばね定数を小さ
くして振動減衰性を高めた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
もつ硬質樹脂を基材とする剛体と、 剛体の１つおきの貫通孔に配置されかつ一方の軸に取り
付けられ円筒状外周面をもつ第１取付け具と、他の１つ
おきの貫通孔に配置され他方の側に取り付けられ円筒状
外周面をもつ第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、内周面と取付け具に結着された弾性部とで構成
され、 剛体の貫通孔は、剛体の中心軸芯を中心とする回転方向
において短径とされ、中心軸芯を通る法線方向において
長径とされた長円形状をなし、 弾性部は、剛体の中心軸芯を中心とする回転方向におけ
るばね定数を中心軸芯を通る法線方向におけるばね定数
より大きくした構成であることを特徴とするものであ
る。

剛体は中心軸芯をもつ。剛体は硬質の樹脂で形成されて
いる。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。剛体の貫通孔は、剛体の中
心軸芯を中心とする回転方向において短径とされ、中心
軸芯を通る法線方向（半径方向）において長径とされた
長円形状をなしている。なお長円形状は楕円形状も含
む。

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。

弾性部は、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、内周面と取付け具に結着されたもの
であり、スリーブ状にできる。弾性部は弾性変形可能で
ある。弾性部の厚み、材質、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。

本発明のカップリングでは、剛体の中心軸芯を中心とす
る回転方向におけるばね定数をk1とし、中心軸芯を通る
法線方向におけるばね定数をk2とすると、弾性部の（k1
/k2）の値は１より大きく設定されている構成である。

〔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一方の軸と他方の軸との間に
介置させる。そして、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、法線（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、その相対変位は弾性部の弾性変形により
許容される。また軸間で振動が伝達される際には、弾性
部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、｛（回転方向における
ばね定数）／（法線方向におけるばね定数）｝の値を１
より大きくした構成である。そのためカップリングは法
線方向において軟らかく、回転方向において剛いばね特
性をもつ。また、軸方向の剪断ばね定数は法線方向のば
ね定数が小さくなっている分、小さくなる。このため回
転方向において剛いばね特性をもち、軸方向に軟らかな
ばね特性をもつ。

〔実施例〕

以下、本発明のカップリングを第１図、第２図に示した
第１実施例により説明する。本実施例のカップリングの
一部を断面にした平面図は第１図に、断面図は第２図に
示されている。このカップリングは、中心軸芯P3をもつ
剛体１と取付け具群２と弾性部としての弾性スリーブ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P3の周方向
には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P3とほぼ平行な方向に貫通してい
る。貫通孔1aはその平面形状が長径と短径とを備えた楕
円形状をなし、その長径はカップリングの法線（半径）
方向と一致している。

取付け具群２は剛体１の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。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、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との間に介在し、内周面と取付け
具20、21に結着されたものである。弾性スリーブ３は楕
円形状の貫通孔1aに装填されているため、その平面形状
は長径と短径とを備えた楕円形状をなし、その長径はカ
ップリングの半径方向に整合し、その短径はカップリン
グの周方向に整合している。

従って剛体１の中心軸芯P3を中心とする円Ｓの方向にお
ける弾性スリーブ３の厚みをt1とし、カップリングの半
径方向における弾性スリーブ３の厚みをt2とすると、t1
＜t2の関係に設定されている。

上記カップリングを製造するには、取付け具20、21の外
周面に弾性スリーブ３を加硫接着し、更に取付け具20、
21、弾性スリーブ３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、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、取付
け具20、21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２
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の連続部の孔、第１取付け具20の挿通孔20a
に通したボルト73にナット74を締めて一方の軸７に第１
取付け具20を連結するとともに、他方の軸８の連結部の
孔、第２取付け具21の連通孔21aに通したボルト83にナ
ット84を締めて他方の軸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、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。このとき本実施例では、
取付け具20、21が回転する。そのため弾性スリーブ３は
その周方向に圧縮・引っ張り荷重を受ける。従ってカッ
プリングの回転方向におけるばね定数k1は基本的には弾
性スリーブ３の周方向（短径方向）の圧縮・引っ張り方
向におけるばね定数で定まる。またトルク伝達時に軸
７、８が軸直角方向に相対変位することもある。このと
き弾性スリーブ３は法線方向に圧縮・引っ張り荷重を受
ける。従ってカップリングの法線方向におけるばね定数
k2は基本的には弾性スリーブ３の法線方向（長径方向）
におけるばね定数で定まる。弾性スリーブを形成するゴ
ム材料では、その厚みが変動した場合、圧縮・引っ張り
方向のばね定数は大きく変動する。本実施例では、弾性
スリーブ３は楕円形状をなしt1＜t2の関係に設定されて
いるので、ばね定数k1は大きくなり直接引っ張り・圧縮
で回転トルクを伝達する方向においてカップリングとし
ての必要な剛いばね特性をもつ。故に（k1/k2）の値は
１より大きくなる。

また、軸方向の剪断ばね定数は法線方向のばね定数が小
さくなっている分、小さくなる。このため回転方向にお
いて剛いばね特性をもち、軸方向に軟らかなばね特性を
もつ。

このように回転方向で剛いばね特性をもつため、軸７、
８間でトルクが伝達される際に、カップリングひいては
従動側の軸が良好に追従し、良好なトルク伝達が得られ
る。更に本実施例のカップリングはその回転方向では剛
いばね特性をもつものの、その法線方向および軸方向の
ばね特性は軟らかいため、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の変位の自由度を確保できる。

〔他の実施例〕

尚上記した第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、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。

本発明のカップリングの第２実施例を第３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
は同じ構成であり、（k1/k2）の値は１より大きく設定
されている。但し第２実施例では、各弾性スリーブ３の
長径方向において取付け具20、21の両側に位置して空間
部33が形成されている。従ってばね定数k1の値を大きく
維持したままで、ばね定数k2の値を更に小さくでき、そ
のため（k1/k2）の値を第１実施例よりも更に大きく設
定することができる。よって、カップリングの回転方向
における剛いばね特性を確保しつつ、法線方向および軸
方向においてばね特性を軟らかくでき、法線方向に入力
される振動の低減に有利である。また、軸方向の剪断ば
ね定数は法線方向のばね定数が小さくなっている分、小
さくなる。このため回転方向において剛いばね特性をも
ち、軸方向に軟らかなばね特性をもつ。更に取付け具2
0、21の両側に位置して空間部33が形成されているの
で、取付け具20、21がカップリングの半径方向において
移動できる許容量が増す。

〔適用例〕

上記したカップリングを適用した例を第４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
ミディエイトシャフト、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はシャフト92、93の
間に介置されている。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を介して従動側へ伝達され
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特性
が軟らかいため、軸方向に入力される振動を減衰でき
る。

〔発明の効果〕

本発明のカップリングによれば、弾性部は｛（回転方向
におけるばね定数）／（法線方向におけるばね定数）｝
の値を１より大きくした構成であるため、カップリング
はその法線方向で軟らかいばね特性、回転方向で剛いば
ね特性をもつ。このように回転方向で剛いばね特性をも
つため、一方の軸及び他方の軸の駆動側から従動側へト
ルクが伝達される際に、従動側の軸の良好な追従性、良
好なトルク伝達が得られる。

更に本発明のカップリングはその法線方向および軸方向
でばね特性が軟らかいため、軸直角方向および軸方向に
入力される振動の減衰に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は一部を断面にして示す平面図であり、第２図は軸間に
介置した状態の縦断面図である。第３図は本発明の第２
実施例を示し、一部を断面にして示す平面図である。第
４図は適用例を示す斜視図であり、第５図及び第６図は
従来技術を示し、第５図は断面図、第６図は平面図であ
る。第７図は先行技術としてのカップリングの平面図で
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硬質樹
   脂を基材とする剛体と、 該剛体の１つおきの貫通孔に配置されかつ一方の軸に取
   り付けられ円筒状外周面をもつ第１取付け具と、他の１
   つおきの貫通孔に配置された他方の側に取り付けられ円
   筒状外周面をもつ第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、該内周面と該取付け具に結着された弾性
   部とで構成され、 該剛体の該貫通孔は、該剛体の中心軸芯を中心とする回
   転方向において短径とされ、該中心軸芯を通る法線方向
   において長径とされた長円形状をなし、 該弾性部は、該剛体の中心軸芯を中心とする回転方向に
   おけるばね定数を該中心軸芯を通る法線方向におけるば
   ね定数より大きくした構成であることを特徴とするカッ
   プリング。