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技術 ラバーカップリング

出願人 自動車部品工業株式会社
発明者 濱中好久
出願日 2015年11月30日 (5年2ヶ月経過) 出願番号 2015-233083
公開日 2017年6月8日 (3年8ヶ月経過) 公開番号 2017-101701
状態 特許登録済
技術分野 継手
主要キーワード 調整ブッシュ スリットプレート 偏芯荷重 射出成型後 スリット形 捩り角 捩り角度 偏芯回転
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年6月8日)のものです。
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図面 (13)

課題

エンジン振動トランスミッションバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御できると共に偏芯荷重を受けて自在継ぎ手を不要にできるラバーカップリングを提供する。

解決手段

トランスミッション11とディファレンシャル13間の動力伝達系に接続されるラバーカップリングである。ラバーカップリング20は、金属製のプレート22とそのプレート22の円周方向に沿って複数設けられた金属製の筒部23とで形成されたインナー部材21と、筒部23内に同軸上に設けられるインナーブッシュ24と、ゴム成形により、インナー部材21を囲繞すると共に筒部23とインナーブッシュ24間のクリアランスcをゴムで埋めるように形成されたラバー部材25とを備えたものである。

概要

背景

トランスミッションディファレンシャル間の動力伝達系に接続されるラバーカップリングは、エンジン回転振動脈動)を吸収し、かつディファレンシャルギヤバックラッシュによる振動を抑えて回転を滑らかに伝達する必要がある。また、動力伝達系には自在継ぎ手を接続し、トランスミッションとディファレンシャルの軸の偏芯度及び交角を吸収する必要がある。

特許文献1、2では、弾性体円周方向に駆動系と被駆動系に連結する円周方向のボルト接続素子)を設け、これら接続素子同士をコードで連結し、これをゴムで覆ったラバーカップリングが提案され、ラバーカップリングで、回転駆動力駆動側から被駆動側に伝達させ、偏芯度や交角は、自在継ぎ手で吸収するようにしている。

概要

エンジンの振動やトランスミッションのバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御できると共に偏芯荷重を受けて自在継ぎ手を不要にできるラバーカップリングを提供する。トランスミッション11とディファレンシャル13間の動力伝達系に接続されるラバーカップリングである。ラバーカップリング20は、金属製のプレート22とそのプレート22の円周方向に沿って複数設けられた金属製の筒部23とで形成されたインナー部材21と、筒部23内に同軸上に設けられるインナーブッシュ24と、ゴム成形により、インナー部材21を囲繞すると共に筒部23とインナーブッシュ24間のクリアランスcをゴムで埋めるように形成されたラバー部材25とを備えたものである。

目的

本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジンの脈動やトランスミッションのバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御できると共に偏芯荷重及び交角を受けて自在継ぎ手を不要にできるラバーカップリングを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

動力伝達系の2軸をつなぐラバーカップリングにおいて、可撓性のあるプレートとそのプレートの円周方向に沿って複数設けられた筒部とで形成されたインナー部材と、前記筒部内に同軸上に設けられるインナーブッシュと、ゴム成形により、前記インナー部材を囲繞すると共に前記筒部とインナーブッシュ間のクリアランスゴムで埋めるように形成されたラバー部材とを備えたことを特徴とするラバーカップリング。

請求項2

円周方向の前記インナーブッシュに、ブッシュが挿入され、これらブッシュ円周方向で、交互に駆動系の接続フランジ被駆動系の接続フランジにボルトナット締結される請求項1記載のラバーカップリング。

請求項3

プレートは、そのプレートの板厚材質、形状、プレートに形成したスリットで、インナー部材の撓み度が調整される請求項1記載のラバーカップリング。

請求項4

前記筒部とインナーブッシュ間のクリアランス間のゴム層で、捩り方向ばね定数が調整される請求項1〜3いずれかに記載のラバーカップリング。

請求項5

インナー部材は、プレートと筒部がプレス成形されたものからなる請求項1記載のラバーカップリング。

請求項6

動力伝達系の2軸をつなぐラバーカップリングにおいて、可撓性のあるプレートとそのプレートの円周方向に沿って複数設けられた筒部とで形成されたインナー部材と、前記筒部内に同軸上に設けられるインナーブッシュと、前記インナーブッシュと前記筒部間に設けられ、前記インナーブッシュの揺動を前記筒部を介して前記プレートに伝達するための調整用ブッシュと、ゴム成形により、前記インナー部材を囲繞すると共に前記筒部と前記調整用ブッシュとインナーブッシュ間のクリアランスをゴムで埋めるように形成されたラバー部材とを備えたことを特徴とするラバーカップリング。

請求項7

円周方向の前記インナーブッシュに、ブッシュが挿入され、これらブッシュ円周方向で、交互に駆動系の接続フランジと被駆動系の接続フランジにボルト・ナットで締結される請求項6記載のラバーカップリング。

請求項8

プレートは、そのプレートの板厚、材質、形状、プレートに形成したスリットで、インナー部材の撓み度が調整される請求項6記載のラバーカップリング。

請求項9

前記調整用ブッシュは、前記インナー部材の筒部に接合される請求項6〜8いずれかに記載のラバーカップリング。

技術分野

0001

本発明は、トランスミッションディファレンシャル間の動力伝達系等の動力伝達系の2軸を繋ぐ弾性軸継手としてのラバーカップリングに関するものである。

背景技術

0002

トランスミッションとディファレンシャル間の動力伝達系に接続されるラバーカップリングは、エンジン回転振動脈動)を吸収し、かつディファレンシャルギヤバックラッシュによる振動を抑えて回転を滑らかに伝達する必要がある。また、動力伝達系には自在継ぎ手を接続し、トランスミッションとディファレンシャルの軸の偏芯度及び交角を吸収する必要がある。

0003

特許文献1、2では、弾性体円周方向に駆動系と被駆動系に連結する円周方向のボルト接続素子)を設け、これら接続素子同士をコードで連結し、これをゴムで覆ったラバーカップリングが提案され、ラバーカップリングで、回転駆動力駆動側から被駆動側に伝達させ、偏芯度や交角は、自在継ぎ手で吸収するようにしている。

先行技術

0004

実開平5−64537号公報
特開2014−163501号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、コードで連結するのでは、製造コストがかかり、またエンジンの振動やトランスミッションのバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御することが困難である。また偏芯度及び交角は、ラバーカップリングのゴムの弾性力で支持することは困難であり、自在継ぎ手を必要とする課題がある。

0006

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、エンジンの脈動やトランスミッションのバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御できると共に偏芯荷重及び交角を受けて自在継ぎ手を不要にできるラバー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

0007

上記目的を達成するために本発明は、トランスミッションとディファレンシャル間の動力伝達系に接続されるラバーカップリングにおいて、金属製のプレートとそのプレートの円周方向に沿って複数設けられた金属製の筒部とで形成されたインナー部材と、前記筒部内に同軸上に設けられるインナーブッシュと、ゴム成形により、前記インナー部材を囲繞すると共に前記筒部とインナーブッシュ間のクリアランスをゴムで埋めるように形成されたラバー部材とを備えたことを特徴とするラバーカップリングである。

0008

円周方向の前記インナーブッシュに、ブッシュが挿入され、これらブッシュ円周方向で、交互に駆動系の接続フランジと被駆動系の接続フランジにボルト・ナット締結されるのが好ましい。

0009

プレートには、前記筒部間に位置して、プレートの撓み度を調整するスリットが形成されるのが好ましい。

0010

インナー部材は、プレートと筒部がプレス成形されるのが好ましい。

発明の効果

0011

本発明は、回転脈動や振動を吸収して動力を伝達できると共に偏芯に対しても自在に弾性変形して回転をスムーズに伝達できるという優れた効果を発揮する。

図面の簡単な説明

0012

本発明のラバーカップリングの一実施の形態を示す斜視図である。
(a)は図1の断面図、(b)は、(a)の右側面図である。
図1のラバーカップリングを断面で示した正面図である。
図2(a)に示したインナー部材の詳細を示す図である。
(a)〜(e)は、本発明のラバーカップリングの製造工程を示す断面図である。
本発明のラバーカップリングにおけるインナー部材の変形例を示す図である。
(a)は、図6のインナー部材を用いたラバーカップリングの断面図、(b)は(a)の右側面図である。
(a)〜(f)は、インナー部材を種々変形したラバーカップリングの断面図である。
(a)〜(c)は、プレートのスリットを変形したインナー部材の例を示す図である。
本発明においてインナー部材を種々変えたときのストローク変化に対する荷重変化を示す図である。
本発明においてインナー部材の捩り角度トルクの関係を示す図である。
本発明のラバーカップリングのエンジンの動力伝達系に接続した状態を示す図である。

実施例

0013

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

0014

先ず、本発明のラバーカップリングが適用される動力伝達系を図12により説明する。

0015

図12に示すように、エンジン10の動力は、トランスミッション11に入力され、トランスミッション11からプロペラシャフト12を介して、ディファレンシャル13に伝達される。

0016

プロペラシャフト12は、トランスミッション11に接続される第1プロペラシャフト12aとディファレンシャル13に連結される第2プロペラシャフト12bからなり、これら第1、第2プロペラシャフト12a、12b同士がユニバーサルジョイント14にて連結されると共にセンターベアリング15にてシャシフレーム(図示せず)に支持される。

0017

第1、第2プロペラシャフト12a、12bには、トランスミッション11やディファレンシャル13と接続するために本発明のラバーカップリング20で接続される。

0018

本発明のラバーカップリング20は、エンジン10の振動やトランスミッション11、ディファレンシャル13のバックラッシュによるトルク変動による振動の減衰度を制御できると共にシャシフレームに懸架されるディファレンシャル13の上下動による偏芯荷重も受けることができ、自在継ぎ手を不要にできるものである。

0019

このラバーカップリング20を図1図4により説明する。

0020

図2(a)に示すように、ラバーカップリング20は、金属製や樹脂製で円環状に形成された可撓性のあるプレート22とそのプレート22の円周方向に沿って複数設けられた金属製の筒部23とで形成されたインナー部材21と、筒部23内に同軸上に設けられるインナーブッシュ24と、ゴム成形によりインナー部材21を囲繞すると共に筒部23とインナーブッシュ24間のクリアランスcをゴムで埋めるように形成されたラバー部材25とで構成される。

0021

図4に示すように、インナー部材21は、円環状のプレート22の円周方向に、例えば60度間隔で筒部23が形成され、筒部23間のプレート22の半径方向に延びたスリット26が形成されて構成される。

0022

このインナー部材21は、プレート22と筒部23がプレス加工又は機械加工により形成され、その後、スリット26と、中心穴27とがプレス加工又は機械加工により形成される。

0023

このインナー部材21の筒部23にインナーブッシュ24を挿入した状態で、金型にセットし、ラバー部材25を射出成形してラバーカップリング20とする。

0024

このラバーカップリング20には、図2(a)、図2(b)示すように、インナーブッシュ24にカップリングブッシュ28が挿入される。カップリングブッシュ28は、ラバーカップリング20の表裏から円周方向のインナーブッシュ24に対して、交互に挿入される。

0025

図5(a)〜図5(e)は、ラバーカップリング20の製造工程を示したものである。

0026

図5(a)に示すように、先ず、インナー部材21とインナーブッシュ24を別途成形しておく。

0027

図5(b)に示すようにラバー部材25を成形する金型30は、下型31と上型32とからなり、下型31には、ラバー部材25を成形するための円環状のキャビティ33が形成され、そのキャビティ33にインナーブッシュ24を保持する支持突起34が形成されて構成される。

0028

この下型31の支持突起34にインナーブッシュ24を嵌め込み、インナー部材21の筒部23とインナーブッシュ24とが設定のクリアランスcとなるようにインナー部材21を、キャビティ33内に配置する。

0029

次に図5(c)に示すように上型32を下型31にセットしてキャビティ33を閉じ、そのキャビティ33内に未加硫のゴムを加圧注入してラバー部材25を射出成形してラバーカップリング20を製造する。

0030

このラバー部材25を射出成形する際には、ゴムの加硫温度が100℃以下と低いため、金型30を、加硫温度以上、例えば200℃前後に加熱しておく。

0031

射出成型後は、図5(d)に示すようにラバーカップリング20を金型30から取り出し、図5(e)に示すようにインナーブッシュ24にカップリングブッシュ28を挿入する。

0032

このカップリングブッシュ28は、図2(a)、図2(b)に示すようにラバーカップリング20の表裏から円周方向のインナーブッシュ24に対して、交互に挿入しておく。

0033

このラバーカップリング20をエンジンの動力系に接続する例を、図1図3により説明する。

0034

図1図3に示すように、カップリングブッシュ28を挿入したラバーカップリング20を、プロペラシャフトなどの軸40i、40oに設けた接続フランジ41i、41o間に位置させると共に両側の接続フランジ41i、41oのボルト穴42i、42oが、60度ずれるように配置する。この状態で、ボルト43iを、接続フランジ41iのボルト穴42iからカップリングブッシュ28に挿入し、そのカップリングブッシュ28から突出したボルト43iにナット44iをねじ込むことで、一方の接続フランジ41iがラバーカップリング20と接続される。

0035

また、他方の接続フランジ41oも同様にボルト43oを、ボルト穴42oからラバーカップリング20のカップリングブッシュ28に挿入してナット44oをねじ込むことで、他方の接続フランジ41oがラバーカップリング20と接続される。

0036

このように、軸40i、40o同士をラバーカップリング20で接続することで、回転力は、一方の接続フランジ41iのボルト43iからカップリングブッシュ28、インナーブッシュ24に伝達され、インナーブッシュ24とインナー部材21の筒部23間のクリアランスcに介在したラバー部材25のゴム層25cを介してインナー部材21に伝達され、インナー部材21と共にラバーカップリング20に伝達される。このラバーカップリング20の回転力は、インナー部材21から他方のボルト43iが挿入された側の筒部23からゴム層25cを介し、筒部23、インナーブッシュ24、カップリングブッシュ28を介して他方のボルト43oに伝達されると共に他方の接続フランジ41oを介して他方の軸40oに伝達される。

0037

この際、駆動側の軸40iの回転は、インナーブッシュ24間のゴム層25cを介してインナー部材21で被駆動側の軸40oに伝達され、しかもゴム層25cは、筒部23とインナーブッシュ24間で保持され、その弾性力で変形するため、回転力がスムーズに伝達される。

0038

エンジンからの回転で、駆動側の軸40iは回転脈動を伴うが、軸40iの回転に脈動があっても、筒部23とインナーブッシュ24間のゴム層25cが、その脈動を吸収できる。また、被駆動側の軸40o側で、ディファレンシャル側のファイナルギヤのバックラッシュによる衝撃もゴム層25cで吸収できる。

0039

さらに、駆動側の軸40iと被駆動側の軸40oとは、ディファレンシャルが常時上下動するため、軸心が一致せずに偏芯して、回転が伝達されるが、ラバーカップリング20内のインナー部材21がこの偏芯に応じて撓むことができるため、その偏芯を許容することができる。この際、インナー部材21には、駆動側の筒部23と被駆動側の筒部23とを連結しているプレート22にスリット26が形成されると共にインナー部材21をラバー部材25で覆っているため、駆動側の筒部23と被駆動側の筒部23の偏芯及び交角を許容ししつつ駆動側の軸40iと被駆動側の軸40oの偏芯回転をスムーズに伝達することが可能となる。

0040

図6図7は、本発明の他の実施の形態を示したものである。

0041

図2図4に示した実施の形態では、インナー部材21のスリット26を穴27に開口する例を示したが、本実施の形態では、図6に示すようにスリット26aを筒部23の間に位置し、かつ穴27に開放させずに形成してインナー部材21を構成し、このインナー部材21を用いて、図7(a)、図7(b)に示したようにラバーカップリング20を構成したものである。

0042

このラバーカップリング20は、インナー部材21のプレート22の撓みは、スリット26aが穴27に開放せずに閉じているため、プレート22の撓み強度が高くなるが、軸40i、40oの偏芯度や交角が小さい場合には、優位性がある。

0043

図8は、本発明の他の実施の形態を示したものである。

0044

図2図4及び図6図7の実施の形態では、筒部23とインナーブッシュ24間のゴム層25cで脈動を吸収できるが、偏芯度や交角が大きい場合には、ゴム層25cの厚さ(クリアランス)と硬度で決定される捩り方向バネ定数には限界がある。またプレート22は、動力系の2軸間の距離(ストローク)の変化に応じて撓むが、そのストローク変化に対するプレート22の撓みによる荷重の調整もスリット26だけでは限界がある。

0045

そこで、図8(a)〜図8(f)の実施の形態では、動力系の2軸の偏芯度や交角が大きい場合に対応したラバーカップリング20としたものである。

0046

図8(a)は、インナーブッシュ24とインナー部材21の筒部23間のスペースを十分に取り、その間に捩り方向バネ定数を調整するための調整用ブッシュ29aを設けたものである。

0047

この図8(a)のラバーカップリング20は、偏芯度や交角が大きくても調整用ブッシュ29aが揺動し、その揺動力を筒部23を介してプレート22に伝達することができ、また捩り方向バネ定数は、調整用ブッシュ29aとインナーブッシュ24間のゴム層25cで調整できる。

0048

図8(b)は、調整用ブッシュ29bの中央部を外側に膨らませてバルジ部35bを形成し、そのバルジ部35bを、筒部23に接合したものである。

0049

この図8(b)のラバーカップリング20においては、カップリングブッシュ28(インナーブッシュ24)の偏芯度や交角の変化が、筒部23を介して直接プレート22に撓みとして伝達され、また捩り方向バネ定数は、バルジ部35bの上下の調整用ブッシュ29bの内面とインナーブッシュ24間のゴム層25cで調整される。

0050

図8(c)は、調整用ブッシュ29cのバルジ部35cの上下幅を広げて、バルジ部35cの上下の調整用ブッシュ29cの内面とインナーブッシュ24間のゴム層25cの上下幅を、図8(b)よりも小さくして捩り方向バネ定数を変えるようにしたものである。

0051

図8(d)は、筒部23aに、その中央部を膨らませてバルジ部36を形成すると共にそのバルジ部36をプレート22に接合し、その筒部23aを支持するプレート22の厚さを厚く形成したものである。

0052

図8(e)は、筒部23aを覆うように支持筒部22aを形成したプレート22bを一対向かい合わせてプレート22としたものである。

0053

この図8(d)、図8(e)においては、インナー部材21のプレート22の厚さや断面形状を変えることで、そのプレート22の撓み強度を自在に調整することができる。

0054

図8(f)は、金属製のプレート22cとそのプレート22cの円周方向に沿って複数設けられた金属製の筒部23cとで分割インナー部材21cを形成し、その分割インナー部材21cを背中合わせにプレート22cをプロジェクション溶接スポット溶接にて接合、或いはインナー部材21cをFRP等の樹脂で成形した場合には、接着剤で結合してインナー部材21としたものである。このインナー部材21では、分割インナー部材21cの筒部23cを、カップリングブッシュ28側に傾斜した円錐台状に形成し、その軸方向に対する傾斜角θを変えることで、捩り方向特性を調整することができる。

0055

すなわち、上下の筒部23c間に位置したゴム層25rが、カップリングブッシュ28(インナーブッシュ24)の偏芯度や交角の変化で圧縮されるが、傾斜角θを調整することで、ゴム層25rの圧縮による密度が変わるため、捩り方向特性を調整することができる。

0056

図9は、インナー部材21のプレート22に形成するスリット27等の形状を変えてプレート22の撓み強度を調整する例を示したものである。

0057

図9(a)は、図8(a)〜図8(c)に示したラバーカップリング20の筒部23の径を大ききして、調整用ブッシュ29a〜29cを挿入するためのインナー部材21の例を示したものである。

0058

図9(b)は、筒部23を形成したプレート22に、スリット26a、27bを形成したスリットプレート22pとを接合してインナー部材21としたものである。

0059

図9(c)は、プレート22に円周方向にスリット26cを形成してインナー部材21としたものである。

0060

これら図9(a)〜図9(c)に示したようにインナー部材21は、スリット形状を変形することで、プレート22の撓み強度を自在に調整することができる。

0061

図10図11は、動力系の2軸を接続する際の、ラバーカップリング20のインナー部材の選定の方法を示したものである。

0062

先ず、図10に示すように動力系の2軸間の偏芯度や交角により、2軸間の距離(ストローク)の変化に対するプレートの撓みによる荷重を、例えばストロークの要求値が3mmで、その時に撓み荷重を1000Nmmとしたときにプレートの厚さや形状による荷重変化をプレートA〜Dごとに求めておく。

0063

このときプレートDが要求値を満たしたとする。

0064

次に図11に示すようにラバーカップリングの捩り方向ばね定数を基に捩り角とトルクの関係を求める。

0065

伝達トルク応答性は、例えば、最大捩り剛性を示す点線lmaxから最小捩り剛性を示す点線lminの範囲で要求された場合、ゴムの物性、ゴム層厚さ、材質を選定していくことで、伝達トルクの応答性のヒステリシスhを設定できる。

0066

このように、本発明は、2動力伝達系の2軸をつなぐ軸継手として、偏芯度や交角による荷重変化をインナー部材の撓み度で受けるようになし、トルク伝達の応答性は、インナーブッシュ24とインナー部材21の筒部23間のクリアランスcを調整し、そのクリアランスc間に介在するゴム層25cの捩り方向ばね定数を、そのゴム層厚さ、材質、硬度を調整することで自在に選定でき、これにより回転脈動や振動を吸収して動力を伝達できると共に偏芯に対しても自在に弾性変形して回転をスムーズに伝達できる。

0067

また、2動力伝達系の2軸間の偏芯度や交角変化が大きい場合には、インナーブッシュ24とインナー部材21の筒部23間の間隔を大きくし、その間に、偏芯度と交角を伝達すると共に捩り方向ばね定数を選定する調整ブッシュ29を設けることで、偏芯度や交角変化が大きくても支障なく回転を伝達できる。

0068

11トランスミッション
13ディファレンシャル
20ラバーカップリング
21インナー部材
22プレート
23 筒部
24インナーブッシュ
25 ラバー部材

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