JP4257476B2 - フレキシブルカップリングの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動側回転軸と従動側回転軸との軸端間を弾性的に連結するフレキシブルカップリングの製造方法に関するものである。
【０００２】
この種のフレキシブルカップリングとしては、複数の駆動側連結環及び従動側連結環が円周方向交互に配置され、円周方向に隣り合う駆動側連結環及び従動側連結環が、ある程度弛みをもった状態で繊維をループ状に巻き掛けた連結帯によって連結され、これら連結環及び連結帯が、ゴムに埋設された構造としたものがある。そしてその典型的な従来技術が、例えば特開昭６２−２９２９２４号公報あるいは特許公報第２７７３３４８号に開示されている。
【０００３】
上記フレキシブルカップリングは、各駆動側連結環が、駆動側回転軸の軸端に円周方向等間隔で取り付けられる一方、各従動側連結環が、従動側回転軸の軸端に円周方向等間隔で取り付けられ、駆動側から従動側への動力伝達を行うもので、回転トルクの入力時に、駆動側連結環と従動側連結環の間で連結帯の弛みが解消されるまでは、捩り剛性が小さく維持されるので優れた吸振効果を発揮し、前記連結帯が直線状に引き伸ばされると、捩り剛性が高くなるので大きなトルク伝達力を発揮するといった、二段特性を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、捩り特性を二段特性化するために、隣り合う駆動側連結環と従動側連結環の間で連結帯に弛みを与えると、ゴムの成形時に、金型内への成形材料の充填によって、前記連結帯の繊維密度がばらついたり、弛み量の相違を生じやすい。このため、各連結帯が入力トルクを均一に分担できなくなり、すなわち一部の連結帯で入力トルクが過大になって、耐久性が低下するおそれがある。
【０００５】
また、上記従来技術によれば、連結帯に弛みを与えるための挿入部材を必要としているので、部品点数が多くなるばかりでなく、前記挿入部材が前記連結帯に接触しているため、摩擦によって連結帯の摩耗が促進され、早期に破損に到るおそれがある。しかも、トルク入力によって捩り角が大きくなると、前記挿入部材が連結帯から外れやすくなったり、この挿入部材の周囲でゴムに亀裂が生じるおそれも指摘される。
【０００６】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、トルクの初期入力時の吸振性及び緩衝性や、トルク伝達力の双方を満足し、耐久性に優れたフレキシブルカップリングを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するため、本発明に係るフレキシブルカップリングの製造方法は、偶数個の連結環を円周方向所定間隔で配置し、円周方向に隣り合う前記連結環を、ループ状に巻き掛けた第一及び第二連結帯で円周方向交互に連結し、一次成形用金型内にセットして、前記第一及び第二連結帯を弾性体内層部で被覆した一次成形体を成形し、前記弾性体内層部を介して前記第一及び第二連結帯に前記各連結環の間で弛みを与えた状態で、前記一次成形体を二次成形用金型内にセットして、この一次成形体の外周に所要の厚みの弾性体外層部を成形するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、本発明に係るフレキシブルカップリングの製造方法の好ましい実施の形態を示すものである。なお、以下の説明において「円周方向」とはフレキシブルカップリングの軸心を中心とする円周の方向のことである。
【０００９】
この製造方法において製造対象となるフレキシブルカップリングは、図５に示されるような構造を有する。すなわち、このフレキシブルカップリング１は、円周方向１２０°間隔で三個配置された駆動側接続子１０と、この駆動側接続子１０とは６０°異なる位相で、円周方向１２０°間隔で三個配置された従動側接続子２０と、これら各接続子１０，２０の外周に装着された連結環３０と、円周方向に隣り合う駆動側接続子１０の外周の連結環３０及び従動側接続子２０の外周の連結環３０に跨がって、円周方向交互に巻き掛けられた第一及び第二連結帯４０，５０と、前記各連結環３０及び各連結帯４０，５０を被覆した状態に加硫成形されたエラストマからなる弾性体６０とを備える。
【００１０】
駆動側接続子１０及び従動側接続子２０は、円筒状の金属部材からなるものであって、その軸心が当該フレキシブルカップリング１の軸心と平行になるように配置されている。また、連結環３０は、図２に示されるように、前記駆動側接続子１０又は従動側接続子２０が圧入嵌着される金属製スリーブ３１及びその軸方向両端部の外周面に固定された断面略Ｕ字形の一対の金属製カラー３２，３３からなる。
【００１１】
第一及び第二連結帯４０，５０は、図２に示されるように、例えばポリエステル等の所要の引張弾性を有する高分子材料からなる線材４１，５１を、多層状に巻回したものである。そしてこのうち第一連結帯４０は、駆動側接続子１０に装着された連結環３０のスリーブ３１の外周におけるカラー３２，３３の間の部分と、前記駆動側接続子１０と円周方向に隣接する従動側接続子２０に装着された連結環３０のスリーブ３１の外周におけるカラー３２，３３の間の部分とに跨がってループ状に巻き掛けられている。また、第二連結帯５０は、従動側接続子２０に装着された連結環３０のカラー３２，３３内と、前記従動側接続子２０と円周方向に隣接する駆動側接続子１０に装着された連結環３０におけるカラー３２，３３内とに跨がってループ状に巻き掛けられている。
【００１２】
すなわち、各駆動側接続子１０と各従動側接続子２０は、互いに６０°の間隔で交互に配置され、連結環３０，３０，…の軸方向中間に巻き掛けられた第一連結帯４０と、前記連結環３０，３０，…の軸方向両端近傍に巻き掛けられた第二連結帯５０とによって、円周方向交互に連結されている。
【００１３】
弾性体６０は、連結環３０，３０，…の周囲及びその間を延びる第一及び第二連結帯４０，５０の周囲を包み込むように成形されている。詳しくは、各連結環３０の外周側を包囲している六ケ所の基部６１と、円周方向に隣り合う前記基部６１，６１の間を直線状に延びて、第一連結帯４０又は第二連結帯５０の周囲を包囲している外周及び内周連絡部６２，６３からなり、これらの間はそれぞれ窓部６０ａとなっている。
【００１４】
また、第一及び第二連結帯４０，５０は、弾性体６０における外周連絡部６２及び内周連絡部６３の内部で、窓部６０ａ側へ偏在するように弛んだ形状に延びている。すなわち、外周連絡部６２内を通る第一連結帯４０の中間部分と、内周連絡部６３内を通る第一連結帯４０の中間部分との距離Ｌ１は、連結環３０におけるスリーブ３１の第一連結帯巻き径ｄ１（図２参照）より小さく、同様に、外周連絡部６２内を通る第二連結帯５０の中間部分と、内周連絡部６３内を通る第二連結帯５０の中間部分との距離Ｌ２は、連結環３０におけるカラー３２，３３の第二連結帯巻き径ｄ２（図２参照）より小さくなっている。
【００１５】
上記構成を備えるフレキシブルカップリング１は、各駆動側接続子１０が、それぞれに挿通したボルト（図示省略）によって、駆動側回転軸の軸端のヨークに円周方向１２０°間隔で取り付けられる一方、各従動側接続子２０が、それぞれに挿通したボルト（図示省略）によって、前記駆動側回転軸の軸端と対向する従動側回転軸の軸端のヨークに、円周方向１２０°間隔で取り付けられる。これによって、駆動側回転軸の回転を第一連結帯４０又は第二連結帯５０を介して従動側回転軸へ伝達すると共に、前記第一及び第二連結帯４０，５０と弾性体６０の変形特性によって、駆動側回転軸と従動側回転軸の軸心の方向が異なる状態での回転伝達を許容し、かつ前記両軸間で振動を吸収するものである。
【００１６】
詳しくは、トルクの入力によって、駆動側回転軸と従動側回転軸が相対的に捩り変位すると、駆動側接続子１０と従動側接続子２０が相対的に離間される部分では、第一連結帯４０又は第二連結帯５０が、連結環３０，３０間での弛み形状から引き伸ばされる。そして、第一連結帯４０又は第二連結帯５０が直線状に引き伸ばされるまでの過程では、これに一体化された弾性体６０の外周連絡部６２が外径方向へ、内周連絡部６３が内径方向へ弾性的に曲げ変形を受けることになるため、適当な捩りばね性を発揮し、これによって、有効な緩衝機能及び吸振機能を奏する。
【００１７】
また、駆動側回転軸と従動側回転軸との捩り変位量が所定以上に大きくなることによって、駆動側接続子１０と従動側接続子２０が相対的に離間される部分での第一連結帯４０又は第二連結帯５０の弛みが解消され、完全に直線状に引き伸ばされた状態になると、この時点から前記第一連結帯４０又は第二連結帯５０の引張弾性によって捩りばね定数が高まる。このため、駆動側接続子１０と従動側接続子２０との間の過大な捩り変位が抑制され、確実なトルク伝達が行われる。
【００１８】
図６は、図５に示されるフレキシブルカップリング１について、捩りばね特性を測定した特性線図を示すものである。この図から明らかなように、第一連結帯４０又は第二連結帯５０が直線状に引き伸ばされるまでは、捩りばね定数の低い吸振領域αとなり、それよりも捩り角度の大きい領域では、捩りばね定数が高いトルク伝達領域βとなっている。これに対し、連結帯４０，５０に弛みのない構造のフレキシブルカップリングは、図７に示されるように、捩り初期から捩りばね定数が高く、顕著な吸振領域αが存在しない。前記吸振領域αは、次式で表すことができる。
【数１】

ここで、
φ１；フレキシブルカップリング１における連結環３０，３０，…のピッチ
（図５参照）
φ２；後述する一次成形時における連結環３０，３０，…のピッチ
（図１参照）
【００１９】
また、このフレキシブルカップリング１には、第一及び第二連結帯４０，５０に弛みを与えるための挿入部材が存在しないため、部品点数が多くならず、前記部材との摩擦による第一及び第二連結帯４０，５０の摩耗や、捩り角の増大時に前記挿入部材に起因する弾性体６０の亀裂の発生等も生じ得ない。
【００２０】
上記構成のフレキシブルカップリング１は、以下に述べる方法によって製造することができる。
【００２１】
まず、図１に示されるように、ピッチφ２の円周上に６０°の位相間隔で配置した固定軸２，２，…に、それぞれ連結環３０，３０，…を外挿固定し、円周方向に隣り合う連結環３０，３０，…に、第一連結帯４０及び第二連結帯５０を交互に巻き掛ける。なお、前記固定軸２，２，…のピッチφ２は、図５に示される製品としてのフレキシブルカップリング１における連結環３０，３０，…(駆動側接続子１０及び従動側接続子２０)のピッチφ１よりも若干大きく設定されている。また、先に説明した図２に示されるように、第一連結帯４０は、連結環３０におけるカラー３２，３３の間の部分に巻き掛けられ、第二連結帯５０は、両側のカラー３２，３３に巻き掛けられる。
【００２２】
次に、上述の状態で、連結環３０，３０，…と第一及び第二連結帯４０，５０の結束物を一次成形用金型３の成形空間に組み込んでから、エラストマ成形材料を充填して加硫成形する。このとき、前記第一連結帯４０及び第二連結帯５０は、隣り合う連結環３０，３０間に、所定の張力を与えた状態で巻き掛けられているため、前記成形空間へのエラストマ成形材料の充填によって、前記連結帯４０，５０の繊維がばらついたり、弛んだりすることがない。
【００２３】
一次成形用金型３の成形空間は、各連結環３０を包囲する円形の基部成形空間１０１と、円周方向に隣り合う前記基部成形空間１０１，１０１間を延びて、第一連結帯４０又は第二連結帯５０を包囲する外周連絡部成形空間１０２及び内周連絡部成形空間１０３からなる。また、前記外周連絡部成形空間１０２における延長方向中間位置には、外周側へ凹んだ凹所１０２ａが形成されており、前記内周連絡部成形空間１０３における延長方向中間位置には、内周側へ凹んだ凹所１０３ａが形成されている。
【００２４】
図３は、上述の一次成形用金型３によって成形された一次成形体１Ａを示すものである。この一次成形体１Ａは、各連結環３０と、第一及び第二連結帯４０，５０を、一次成形用金型３の成形空間と対応する形状の弾性体内層部６０Ａで被覆した構造であって、前記弾性体内層部６０Ａは、各連結環３０の外周側を包囲している六ケ所の基部６１Ａと、円周方向に隣り合う前記基部６１Ａ，６１Ａの間を延びて、第一連結帯４０又は第二連結帯５０の周囲を包囲している外周及び内周連絡部６２Ａ，６３Ａからなり、各外周連絡部６２Ａには、一次成形用金型３における凹所１０２ａと対応して、外周側へ突出した凸部６４が、また、各内周連絡部６３Ａには、一次成形用金型３における凹所１０３ａと対応して、内周側へ突出した凸部６５が、それぞれ形成されている。
【００２５】
次に、図４に示されるように、図５に示される製品としてのフレキシブルカップリング１における連結環３０，３０，…(駆動側接続子１０及び従動側接続子２０)と同一ピッチφ１の円周上に、６０°の位相間隔で配置した固定軸４，４，…に、上述の一次成形体１Ａの各連結環３０，３０，…を外挿固定し、この状態で、前記一次成形体１Ａを二次成形用金型５の成形空間に組み込む。
【００２６】
二次成形用金型５の成形空間は、一次成形体１Ａにおける弾性体内層部６０Ａの各基部６１Ａを包囲する円形の基部成形空間２０１と、円周方向に隣り合う前記基部成形空間２０１，２０１間を直線状に延びて、一次成形体１Ａにおける外周及び内周連絡部６２Ａ，６３Ａを包囲する外周連絡部成形空間２０２及び内周連絡部成形空間２０３からなる。また、前記成形空間における基部成形空間２０１の内面と前記基部６１Ａとの隙間Ｇは、前記外周及び内周連絡部６２Ａ，６３ａに形成された凸部６４，６５の径方向高さよりも小さいものとなっている。
【００２７】
上述のように、一次成形体１Ａにおける各連結環３０を固定している固定軸４，４，…のピッチφ１は、一次成形用金型３による成形時の連結環３０，３０，…のピッチφ２より小さいため、固定軸４，４，…に固定された連結環３０，３０，…の間隔が縮小され、その間を延びる外周連絡部６２Ａ及び内周連絡部６３Ａに所定の弛みを与えることができる。一方、前記一次成形体１Ａにおける弾性体内層部６０Ａに形成された凸部６４，６５の高さは、二次成形用金型５の成形空間における基部成形空間２０１の内面と、前記一次成形体１Ａにおける基部６１Ａとの隙間Ｇより大きいため、前記各凸部６４が外周連絡部成形空間２０２の内面に当接して、前記外周連絡部６２Ａの中間部を外周連絡部成形空間２０２の内周側へ偏在させるように押し、また、前記各凸部６５が内周連絡部成形空間２０３の内面に当接して、内周連絡部６３Ａの中間部を、内周連絡部成形空間２０３の外周側へ偏在させるように押す。
【００２８】
このため、成形空間の外周連絡部成形空間２０２内を通る第一連結帯４０又は第二連結帯５０の中間部分と、内周連絡部成形空間２０３内を通る第一連結帯４０又は第二連結帯５０が、径方向へ互いに近接するように、弾性体内層部６０Ａにおける外周連絡部６２Ａ及び内周連絡部６３Ａと共に弛む。
【００２９】
次に、上述のように一次成形体１Ａをセットした二次成形用金型５の成形空間に、エラストマ成形材料を充填することによって、前記一次成形体１Ａの外周に所要の厚みの弾性体外層部（図示省略）を一体的に加硫成形する。このとき、多層の線材４１，５１からなる第一連結帯４０及び第二連結帯５０は、エラストマ（外周連絡部６２Ａ，内周連絡部６３Ａ）で被覆されているので、前記エラストマ成形材料の充填によって、前記連結帯４０，５０の繊維密度がバラついたりすることがなく、前記連結帯４０，５０の弛み量は、一次成形体１Ａにおける凸部６４，６５によって規定されるので、弛み量のばらつきも生じない。
【００３０】
二次成形用金型５による成形後は、連結環３０，３０，…に駆動側接続子１０及び従動側接続子２０を交互に嵌着し、これによって図５に示される構造のフレキシブルカップリング１となる。
【００３１】
なお、本発明は、図示の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。例えば、連結環３０，３０，…の配置間隔は、必ずしも図示のように円周方向６等配である必要はなく、装着対象の軸端ヨークの仕様等に対応して決定されるものである。
【００３２】
【発明の効果】
本発明に係るフレキシブルカップリングの製造方法によれば、連結帯を被覆した一次成形体を成形してから、前記連結帯に各連結環の間で弛みを与えた状態で、弾性体を二次成形することによって、二段特性を有するフレキシブルカップリングを製造するものであるため、円周方向に隣り合う連結環の間で連結帯に弛みを与えるにも拘らず、弾性体の成形時に、金型内への成形材料の充填によって、連結帯の繊維密度や弛み量のばらつきが発生せず、このため、一部の連結帯で入力トルクが過大になることがなく、耐久性に優れたフレキシブルカップリングを提供することができる。しかも、連結帯に弛みを与えるための部材が不要であるため、部品点数が多くならず、前記部材に起因する耐久性の低下も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフレキシブルカップリングの製造方法の好ましい実施の形態における一次成形体の成形工程を示す説明図である。
【図２】上記製造方法において第一及び第二連結帯が巻き掛けられた連結環を、その内周の接続子と共に、軸心を通る平面で切断して示す部分断面図である。
【図３】上記実施形態の製造方法によって得られた一次成形体を示す、一部断面を表す外観図である。
【図４】上記製造方法における二次成形体の成形工程を示す説明図である。
【図５】上記製造方法によって製造されたフレキシブルカップリングを示す、一部断面を表す外観図である。
【図６】上記フレキシブルカップリングの捩りばね特性を示す特性線図である。
【図７】連結帯に弛みのない構造とした比較例としてのフレキシブルカップリングの捩りばね特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
１ フレキシブルカップリング
１Ａ 一次成形体
２，４ 固定軸
３ 一次成形用金型
５ 二次成形用金型
１０ 駆動側接続子
２０ 従動側接続子
３０ 連結環
３１ スリーブ
３２，３３ カラー
４０ 第一連結帯
４１，５１ 線材
５０ 第二連結帯
６０ 弾性体
６０Ａ 弾性体内層部
６０ａ 窓部
６１，６１Ａ 基部
６２，６２Ａ 外周連絡部
６３，６３Ａ 内周連絡部
６４，６５ 凸部
１０１，２０１ 基部成形空間
１０２，２０２ 外周連絡部成形空間
１０２ａ，１０３ａ 凹所
１０３，２０３ 内周連絡部成形空間

Claims (1)

1. 偶数個の連結環（３０）を円周方向所定間隔で配置し、円周方向に隣り合う前記連結環（３０，３０）を、ループ状に巻き掛けた第一及び第二連結帯（４０，５０）で円周方向交互に連結し、一次成形用金型（３）内にセットして、前記第一及び第二連結帯（４０，５０）を弾性体内層部（６０Ａ）で被覆した一次成形体（１Ａ）を成形し、前記弾性体内層部（６０Ａ）を介して前記第一及び第二連結帯（４０，５０）に前記各連結環（３０，３０）の間で弛みを与えた状態で、前記一次成形体（１Ａ）を二次成形用金型（５）内にセットして、この一次成形体（１Ａ）の外周に所要の厚みの弾性体外層部を成形することを特徴とするフレキシブルカップリングの製造方法。

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