JP5972590B2 - 回転伝達部材、軸直結型カップリングおよび軸連結機構 - Google Patents

Description

本発明は、一方の回転軸に加えられたトルクを他方の回転軸に伝達するカップリングに関し、特に、回転軸と直結する軸直結型カップリングに用いられる回転伝達部材の構造に関する。

入力軸に加えられたトルクを出力軸に伝達するカップリングが知られている。例えば、電動式パワーステアリング装置用のカップリングは、電動モータに連結された入力軸と、ステアリングホイールに連結された出力軸との間に設けられ、電動モータの出力トルクをステアリングホイールに伝達する。

特許文献１には、電動モータ等に連結される入力軸の先端に取り付けられた第一のハブ（連結基体）と、ステアリングホイール等に連結される出力軸の先端に取り付けられた第二のハブ（連結基体）と、第一、第二のハブ間に配置されるスペーサ（回転伝達体）と、を備えるカップリングが開示されている。第一、第二のハブは、スペーサを介して互いに連結され、これにより、入力軸から出力軸へとトルクを伝達する。ここで、耐久性の向上および異音発生の防止等のため、スペーサには、金属あるいは硬質樹脂からなる第一の回転伝達部材と、第一の回転伝達部材を覆うゴム弾性体からなる第二の回転伝達部材とが一体化されたインサート成形品が用いられている。

特開２０１０−１６４１６２号公報

小型化の要請、限られたスペースへの配置の必要性等に対応するため、例えば、特許文献１に記載のカップリングから第一のハブを省いた構造が提案されている。このような構造のカップリングに用いられる回転伝達部材としては、平行な二つの平坦面を内壁に有する軸穴が形成された構造を有する回転伝達部材が用いられ、この軸穴に、これらの平坦面に対面する二つの平坦面が先端部に形成された入力軸が挿入される。このような平坦面を有する入力軸と平坦面を有する軸穴を具備した回転伝達部材との連結により、第一のハブを用いなくても、入力軸から出力軸にトルクを伝達することができる。ここで、入力軸からの荷重を回転伝達部材の軸穴において直接受ける軸直結型の構造を有するカップリングに用いられる回転伝達部材の素材には、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の、樹脂材料の中で強度が高い硬質樹脂が用いられる。この回転伝達部材の軸穴と入力軸との嵌め合いは、入力軸の微小な振動等を出力軸に伝達されることを防止するために、隙間嵌めとされる。なお、一般に、ピンなどの軸部材と穴とが嵌め合い関係にある場合には、寸法関係により軸部材と穴との間に締め代ができる締り嵌めと、軸部材と穴との間に隙間ができる隙間嵌めと、それらの中間の中間嵌めとがある。

しかし、図６に示すように、入力軸７の平坦面７１と軸直結型カップリングの回転伝達部材８の二面幅の軸穴８０との嵌め合いを隙間嵌めとした場合、回転伝達部材８の二面幅の軸穴８０と入力軸７の平坦面７１との間には隙間ｄが形成されるため、つぎのような現象が生じる。すなわち、入力軸７がその軸心Ｏ回り方向に回転した場合に、主に、入力軸７の各平坦面７１の縁部７３が回転伝達部材８の二面幅の軸穴８０の内壁８１に片当たりする。このような現象により、回転伝達部材８の二面幅の軸穴８０の内壁８１が局所的に偏摩耗すると、回転伝達部材８の軸穴８０の、入力軸７から伝達される荷重を受ける面積が減少することになるため、回転伝達部材８の軸穴８０に負荷される応力が上昇することとなる。このため、回転伝達部材８の耐久性、すなわち、本構造の回転伝達部材８を用いた軸直結型カップリング自体の耐久性が低下する可能性がある。さらには、回転伝達部材８の軸穴８０のクリープ変形等により、入力軸７とのガタが大きくなり、トルクの伝達効率が低下する。また、自動車のステアリング装置等に用いられた場合には、運転者に操舵性の不快感を与えることとなる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸直結型カップリング用の回転伝達部材、および軸直結型カップリングを用いた軸連結機構において、高い耐久性を実現することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第一の態様は、軸直結型カップリング用の回転伝達部材において、この回転伝達部材の軸穴に挿入される軸の先端部外周面に形成された平坦面と対面する軸穴内壁の領域に、この軸穴に挿入される軸の軸心方向における当該領域の両縁部から中央に向けて、この軸穴の径方向内側に傾斜する二つの傾斜面を形成し、これらの傾斜面を軸の先端部外周面に形成された平坦面と面接触させるようにした。

例えば、本発明の回転伝達部材は、
軸心回りに回転する入力軸および出力軸のうちの一方の軸の先端に取り付けられ、他方の軸の先端に取り付けられたハブと噛み合う回転伝達部材であって、
前記軸心の方向に貫通した穴が形成され、前記一方の軸側に配置される第一のプレートと、
先端部の外周に少なくとも一つの平坦面が形成された前記一方の軸が前記軸心の方向に挿入される軸穴を前記第一のプレートの穴とともに構成する穴が形成され、前記他方の軸側に配置される、前記第一のプレートとは弾性係数の異なる第二のプレートと、を有し
前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の大きなプレートに形成された穴は、
当該穴の内壁の、前記先端部の平坦面と対面する領域に、当該領域の、前記一方の軸に沿った両縁部から中央に向けて、前記軸穴の径方向内側に傾斜する二つの傾斜面が形成され、隙間嵌めで前記先端部と嵌合し、
前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の小さなプレートに形成された穴は、
前記先端部の平坦面に対面する当該穴の内壁に平坦面が形成され、当該内壁の平坦面と前記先端部の平坦面との間に隙間のない状態にて前記先端部と嵌合する。

また、本発明の第二の態様は、軸直結型カップリングを用いた軸連結機構において、この軸直結型カップリングに用いられる回転伝達部材の軸穴の内壁に平坦面を形成するとともに、この回転伝達部材の軸穴に挿入される軸の、回転伝達部材の軸穴の内壁に形成された平坦面と対面する先端部外周面の領域に、この軸の軸心方向における当該領域の両縁部から中央に向けて、この軸の径方向外側に傾斜する二つの傾斜面を形成し、これらの傾斜面を回転伝達部材の軸穴の内壁に形成された平坦面と面接触させるようにした。

例えば、本発明の軸連結機構は、軸心回りに回転する入力軸および出力軸と、前記入力軸から前記出力軸にトルクを伝達する軸直結型カップリングと、を備える軸連結機構であって、
前記軸直結型カップリングは、
前記入力軸および前記出力軸のうちの一方の軸側に配置される第一のプレートと、前記入力軸および前記出力軸のうちの他方の軸側に配置され、前記第一のプレートとは弾性係数の異なる第二のプレートと、を有し、前記軸心の方向に、前記一方の軸の先端部が前記軸心の方向に挿入される軸穴が形成された回転伝達部材と、
前記他方の軸の先端に取り付けられ、前記回転伝達部材と噛み合うハブと、を有し、
前記軸穴の内壁には平坦面が形成されており、
前記一方の軸の先端部の外周には、前記軸穴の内壁に形成された前記平坦面と対面する領域に、当該領域の、当該一方の軸の軸心に沿った両縁部から中央に向けて、当該一方の軸の径方向外側に傾斜する二つの傾斜面が形成され、
前記第一のプレートには、当該第一のプレートを前記軸心の方向に貫通する穴が形成され、
前記第二のプレートには、前記第一のプレートの穴とともに前記軸穴を構成する穴が形成され、
前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の大きなプレートに形成された穴は、隙間嵌めで前記先端部と嵌合し、
前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の小さなプレートに形成された穴は、当該穴の内壁と前記先端部との間に隙間のない状態で前記先端部と嵌合する。

本発明の第一の態様では、軸心回り方向に回転する入力軸あるいは出力軸の先端部に形成された平坦面を、回転伝達部材の軸穴の内壁に形成された二つの傾斜面のいずれか一方により面接触で受ける。また、本発明の第二の態様では、軸心回り方向に回転する入力軸あるいは出力軸の先端部に形成された二つの傾斜面のいずれか一方を、回転伝達部材の内壁に形成された平坦面により面接触で受ける。このため、軸穴の内壁の局所的摩耗を防止して、トルク伝達特性の経年劣化を防ぐことができる。これにより、軸直結型カップリング用の回転伝達部材、および軸直結型カップリングを用いた軸連結機構において、高い耐久性を実現することが可能となる。

図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る軸直結型カップリング１を用いた軸連結機構５の概略構成図であり、図１（Ｂ）は、回転伝達クッション１０に連結される入力軸２の先端部２２の断面図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）は、回転伝達クッション１０の外観図である。 図３（Ａ）、（Ｂ）は、第一アウタープレート１１の正面図、背面図であり、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）のＣ部拡大図である。 図４（Ａ）、（Ｂ）は、第二アウタープレート１２の正面図、背面図であり、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）は、図４（Ａ）のＤ−Ｄ断面図およびＥ−Ｅ断面図である。 図５（Ａ）は、軸連結機構５の効果を説明するための図であり、図５（Ｂ）は、軸連結機構５の変形例５’を説明するための図である。 図６は、従来の軸直結型カップリングを用いた軸連結機構の問題点を説明するための図である。

以下に、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１（Ａ）は、本実施の形態に係る軸直結型カップリング１を用いた軸連結機構５の概略構成図であり、図１（Ｂ）は、回転伝達クッション１０に直結される入力軸２の先端部２２の断面図である。また、図２（Ａ）、（Ｂ）は、回転伝達クッション１０の外観図である。

図１（Ａ）に示す軸連結機構５において、本実施の形態に係る軸直結型カップリング１は、電動モータ等の駆動源（不図示）に連結された入力軸２と、ステアリングホイール等の駆動対象（不図示）に連結された出力軸３との間に設けられ、駆動源の出力トルクを駆動対象に伝達する。具体的には、この軸直結型カップリング１は、入力軸２が直結される駆動側の回転伝達クッション１０と、出力軸３が直結される従動側のハブ４と、を備えており、後述する回転伝達クッション１０のアーム部１０５およびハブ４の突起部４５との噛み合いによって入力軸２の回転が出力軸３に伝達する。ここで、入力軸２の先端部２２の外周には、図１（Ｂ）に示すように、所定の二面幅ｈで対面する二つの平坦面２１が形成されている。

ハブ４は、一方の端面４３側に出力軸３の先端部が連結される円筒部４２と、円筒部４２の他方の端面４４から軸心Ｏ方向に沿って入力軸２側に突き出した四つの突起部４５と、を有している。四つの突起部４５は、円筒部４２の他方の端面４４の中央領域４４１を囲むように、軸心Ｏ周りにほぼ等角度ピッチで配置されており、回転伝達クッション１０を把持する。なお、本実施の形態においては、四つの突起部４５を備えたハブ４を例に挙げているが、ハブ４の突起部４５の数は適宜変更可能である。

一方、回転伝達クッション１０は、一方の端面１０２側に入力軸２の先端部２２が連結される円筒状のボス部１０１と、ボス部１０１の外周面１０６から外周側に放射状に突き出した四つのアーム部１０５と、を備えている。

ボス部１０１は、ハブ４の突起部４５の内周面４６と軸心Ｏとの間隔Ｒ１よりも小さな半径Ｒ２を有しており、他方の端面１０３側からハブ４の他方の端面４４の中央領域４４１に収容されてハブ４の突起部４５により把持される。また、ボス部１０１の一方の端面１０２には、入力軸２の先端部２２と嵌合する底付き軸穴１０４が形成されている。この底付き軸穴１０４の内壁には、その軸心Ｏに向かって径方向に突出し、入力軸２の先端部２２の平坦面２１に対面する凸面１１８が形成されているが、それについては後述する。

アーム部１０５は、ハブ４の突起部４５と同じ数、ボス部１０１の外周面１０６に、軸心Ｏ周りにほぼ等角度ピッチで形成されている。ハブ４の他方の端面４４側の中央領域４４１にボス部１０１が収容された状態において、これらのアーム部１０５は、ハブ４の隣り合う突起部４５の間に一つずつ収容され、ハブ４の突起部４５と噛み合う。このような回転伝達クッション１０のアーム部１０５とハブ４の突起部４５との噛み合いにより、ハブ４５は、回転伝達クッション１０の回転に連動して回転する。

ここで、回転伝達クッション１０は、互いに弾性係数の異なる材料で形成された２枚のアウタープレート１１、１２を軸心Ｏ方向に重ね合わせた二重積層構造を有している。具体的には、回転伝達クッション１０は、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂等の硬質樹脂で形成された入力軸２側の第一アウタープレート１１と、第一アウタープレート１１の材料よりも弾性係数の低いゴム、エラストマー系樹脂等の弾性部材で形成された出力軸３側の第二アウタープレート１２と、を備えている。このような２種類のアウタープレート１１、１２がスナップフィット方式を用いた結合によって一体となって回転伝達クッション１０を構成している。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、第一アウタープレート１１の正面図、背面図であり、図３（Ｃ）および図３（Ｄ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図であり、図３（Ｅ）は、図３（Ｂ）のＣ部拡大図である。

第一アウタープレート１１は、第二アウタープレート１２に対して入力軸２側に配置される。図３に示すように、第一アウタープレート１１は、円板状のプレート本体１１０と、プレート本体１１０の外周面１１５から径方向外側に突き出した四つのアーム部１１３と、を備えている。この第一アウタープレート１１の一方の面１１２と第二アウタープレート１２の一方の面１２２とが重なるように両アウタープレート１１、１２を重ね合わせた場合、プレート本体１１０は、第二アウタープレート１２の後述するプレート本体１２０と軸方向Ｏに重なり合って回転伝達クッション１０のボス部１０１を形成する。また、四つのアーム部１１３は、プレート本体１１０の外周面１１５に軸心Ｏ周りにほぼ等角度ピッチで設けられており、第二アウタープレート１２の後述する対応アーム部１２５と軸心Ｏ方向に重なり合って回転伝達クッション１０のアーム部１０５を構成する。なお、本実施の形態では、四つのアーム部１１３をプレート本体１１０の側面１１５に等角度ピッチで設けているが、プレート本体１１０の外周面１１５に形成されるアーム部１１３の本数は、回転伝達クッション１０に設けるべきアーム部１０５の本数によって定まる。

プレート本体１１０には、プレート本体１１０の軸心Ｏを軸心として、一方の端面１１２から他方の端面１１１を貫いた貫通穴１１４が形成されている。この貫通穴１１４は、後述する第二アウタープレート１２に形成された底付き穴１２４と繋がって回転伝達クッション１０の底付き軸穴１０４を構成する。

この貫通穴１１４は、入力軸２の先端部２２との嵌め合いが隙間嵌めとなる寸法に形成されている。また、この貫通穴１１４の内壁１１６には、挿入される入力軸２の先端部２２の二面幅ｈを形成する二つの平坦面２１とそれぞれ対面するように、軸心Ｏに向かってに突き出した対面する二つの凸面１１８が形成されている。これらの凸面１１８は、それぞれ、内壁１１６の軸心Ｏ方向における両縁部１５０から中央部１５１に向けて、貫通穴１１４の径方向内側に傾斜する二つの傾斜面１１８Ａで構成されている。すなわち、軸心Ｏ方向の稜線１１７が形成されるように、所定の角度をなす軸心Ｏ方向の二つの傾斜面１１８Ａで構成されている。本実施の形態では、図３（Ｅ）に示すように、第一アウタープレート１１と第二アウタープレート１２とを重ね合わせた場合における、第二アウタープレート１２の底付き穴１２４の平坦面１２６に対する傾斜面１１８Ａの勾配αを１度程度に設定している。なお、本実施の形態においては、隣り合う二つの傾斜面１１８Ａの境界を稜線１１７としているが、隣り合う二つの傾斜面１１８Ａの境界には例えばアールがつけられていてもよい。あるいは、稜線１１７を含む両者の境界部分を切り取った形状、つまり二つの傾斜面１１８Ａが平坦面を介して隣り合う形状にしてもよい。

貫通穴１１４を挟んで対向する２本のアーム部１１３ａの先端部には、第二アウタープレート１２の後述する係合部１２９と連結するための鉤状のスナップフィット１１９が形成されている。このような２箇所の位置にスナップフィット１１９を設けることによって、各スナップフィットと、第二のアウタープレート１２の係合部１２９とを結合させるだけで、貫通穴１１４の向きを第二のアウタープレート１２の後述する底付き穴１２４の向きにあわせることができる。本実施の形態では、四つのアーム部１１３のうち、二つのアーム部１１３ａにスナップフィット１１９を形成しているが、要求される第一および第二アウタープレート１１、１２の結合強度に応じて、スナップフィット１１９を形成するアーム部１１３の本数を決定すればよい。ただし、作業者に対して所定の位置関係で複数のスナップフィット１１９が配置された場合に貫通穴１１４が一定の方向を向いているように（つまり、スナップフィット１１９の位置によって貫通穴１１４の向きが識別可能であるように）、スナップフィット１１９を配置することが好ましい。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、第二アウタープレート１２の正面図、背面図であり、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）は、図４（Ａ）のＤ−Ｄ断面図およびＥ−Ｅ断面図である。

第二アウタープレート１２は、第一アウタープレート１１に対して出力軸３側に配置される。図４に示すように、この第二アウタープレート１２は、第一アウタープレート１１のプレート本体１１０と略同径の円板状のプレート本体１２０と、プレート本体１２０の外周面１２５から径方向に突出した、第一アウタープレート１１のアーム部１１３と同数のアーム部１２３と、を備えている。前述したように、この第二アウタープレート１２の一方の面１２２と第一アウタープレート１１の一方の面１１２とが重なるように両アウタープレート１１、１２を重ね合わせた場合、プレート本体１２０は、第一アウタープレート１１のプレート本体１１０と軸方向Ｏに重なり合って回転伝達クッション１０のボス部１０１を形成する。また、四つのアーム部１２３は、第一アウタープレート１１のアーム部１１３に対応するようにプレート本体１２０の外周面１２５に軸心Ｏ周りにほぼ等角度ピッチで設けられており、第一アウタープレート１１の対応するアーム部１１３と軸方向Ｏに重なり合って回転伝達クッション１０のアーム部１０５を構成する。

プレート本体１２０には、プレート本体１２０の軸心Ｏを軸心として、一方の面１２２に開口した底付き穴１２４が形成されている。前述したように、この底付き穴１２４は、第一アウタープレート１１の貫通穴１１４と繋がって回転伝達クッション１０の底付き軸穴１０４を構成する。この底付き穴１２４の内壁には、第一アウタープレート１１の貫通穴１１４の凸面１１８間以下の間隔で対向する二つの平坦面１２６が形成されている。例えば、その二面幅Ｈは、入力軸２の先端部２２の二面幅ｈよりも狭くなっている。このため、入力軸２の先端部２２は、入力軸２の先端部２２の平坦面２１と、この平坦面２１と対面する第二アウタープレート１２のプレート本体１２０の底付き穴１２４の平坦面１２６との間に、隙間のない状態にて、第二アウタープレート１２のプレート本体１２０の底付き穴１２４に嵌合される。

四つのアーム部１２３のうち、第一アウタープレート１１のスナップフィット１１９付きアーム部１１３ａに対応するアーム部１２３ａの先端部には、このスナップフィット１１９と係合する係合部１２９が形成されている。その他のアーム部１２３ｂの各々には、他方の面１２１から軸心Ｏ方向に沿って突き出した緩衝部１２８が形成されており、これらの緩衝部１２８がハブ４の円筒部４２の他方の端面４４に当接する。入力軸２の先端部２２を、第一アウタープレート１１の貫通穴１１４を介して、第二アウタープレート１２の底付き穴１２４に嵌合した場合、入力軸２の先端部２２によって底付き穴１２４の底１２７が押されて、第二アウタープレート１２が２つの緩衝部１２８を支点としてハブ４側にたわむ。このため、ハブ４および回転伝達クッション１０を出力軸３および入力軸２側に押し付けることにより大きな弾性力が作用し、軸心Ｏ方向のガタが抑制されるとともに、出力軸３および入力軸２を軸直結型カップリング１により確実に連結することができる。また、このようなたわみによって、出力軸３および入力軸２が軸心Ｏ方向に相対的に移動可能となるため、軸心Ｏ方向の振動および衝撃を吸収することができる。

なお、四つのアーム部１２３の幅ｔを、ハブ４の隣り合う突起部４５間の距離Ｌより大きくすることにおり、回転伝達クッション１０をハブ４に取り付けた場合に、回転伝達クッション１０がハブ４に圧入されるようにしてもよい。

このような第一アウタープレート１１の一方の面１１２および第二アウタープレート１２の一方の面１２２を向かい合わせて、第一アウタープレート１１のアーム部１１３ａのスナップフィット１１９と第二アウタープレート１２の対応アーム部１２３ａの係合部１２９とを結合すると、第一アウタープレート１１のプレート本体１１０と第二アウタープレート１２のプレート本体１２０とが軸方向Ｏに重なり合って回転伝達クッション１０のボス部１０１を形成し、第一アウタープレート１１の各アーム部１１３と第二アウタープレート１２の対応アーム部１２３とが軸方向Ｏに重なり合って回転伝達クッショント１０のアーム部１０５を構成する。このとき、第一アウタープレート１１の貫通穴１１４と第二アウタープレート１２の底付き穴１２２とがつながり、回転伝達クッション１０の底付き軸穴１０４が形成される。

このため、この底付き軸穴１０４は、開口側（入力軸２側）と底側（ハブ４側）とにおいて、異なる断面形状および異なる弾性係数を有している。すなわち、底側（ハブ４側）の内壁には、対向する二つの平坦面１２６が弾性部材（第二アウタープレート１２）で形成されており、挿入された入力軸２の先端部２２は、これらの平坦面１２６と入力軸２の先端部２２の二つの平坦面２１との接触によって弾性的に保持される。一方、開口側（入力軸２側）の内壁には、軸心Ｏに向かって突き出した凸面１１８が硬質樹脂（第一アウタープレート１１）で形成されている。これらの凸面１１８は、それぞれ、軸心Ｏから底側（ハブ４側）の平坦面１２６とほぼ同じ距離の位置に、軸心Ｏに沿った稜線１１７を有しており、この稜線１１７に関して対称な軸心Ｏ方向の二つの平坦な傾斜面１１８Ａで構成されている。

上記の構成を有する回転伝達クッション１０において、駆動源の出力に伴い、底付き軸穴１０４に挿入された入力軸２が回転すると、入力軸２の先端部２２の二つの平坦面２１は、それぞれ、接触している平坦面１２６を構成する弾性部材（第二アウタープレート１２）を弾性変形させながら、硬質樹脂（第一アウタープレート１１）の各凸面１１８の稜線１１７周りに揺動し、各凸面１１８を構成する二つの傾斜面１１８Ａのいずれか一方の傾斜面１１８Ａ全体に接触する。

このように、入力軸２の先端部２２の二つの平坦面２１は、底付き軸穴１０４内において、硬質樹脂（第一アウタープレート１１）の傾斜面１１８Ａに接触する前にすでに弾性部材（第二アウタープレート１２）の平坦面１２６に面接触しているため、入力軸２のトルクは、まず、第二アウタープレート１２に伝達し、第二アウタープレート１２の各アーム部１２３を介して、回転伝達クッション１０を把持するハブ４に伝達する。さらに、入力軸２の先端部２２の二面幅ｈの平坦面２１が、平坦面１２６を形成する弾性部材（第二アウタープレート１２）を弾性変形させて、硬質樹脂（第一アウタープレート１１）の傾斜面１１８Ａに接触すると、入力軸２のトルクは、主として、第一アウタープレート１１に伝達し、第一アウタープレート１１の各アーム部１１３を介して、回転伝達クッション１０を把持するハブ４に伝達する。

したがって、入力軸２のトルクは、底付き軸穴１０４内において、入力軸２の先端部２２の平坦面２１が第一アウタープレート１１の傾斜面１１８Ａに接触するまでは、第二アウタープレート１２を介して出力軸３に伝達し、入力軸２の先端部２２の平坦面２１が第一アウタープレート１１の傾斜面１１８Ａと接触した後は、主として、第一アウタープレート１１を介して出力軸３に伝達する。

以上、本発明の実施の形態を説明した。

本実施の形態では、硬質樹脂で形成された第一アウタープレート１１の貫通穴１１４の内壁１１６に、入力軸２の先端部２２の各平坦面２１と対面させて、それぞれ、所定の角度をなす軸心Ｏ方向の二つの傾斜面１１８Ａで構成される凸面１０８を形成している。このため、入力軸２が軸心Ｏ回りに回転した場合に、入力軸２の先端部２２の各平坦面２１を、その平坦面２１と対面する凸面１０８を構成する二つの傾斜面１１８Ａのいずれか一方の面全体で受けることができる。例えば、図５（Ａ）において、入力軸２がＲ方向に回転した場合は、各平坦面２１からの力を、各平坦面２１に対面する凸面１０８の一方の傾斜面１１８ａ、１１８ｂ全体で受けることができ、入力軸２がＬ方向に回転した場合は、各平坦面２１からの力を、各平坦面２１に対面する対向する凸面１０８の他方の傾斜面１１８ｄ、１１８ｄ全体で受けることができる。

このため、本実施の形態によれば、入力軸２の先端部２２の平坦面２１の縁部と第一アウタープレート１１の貫通穴１１４の内壁１１６との片あたりが防止され、その結果、トルク伝達特性の経年劣化の原因となる第一アウタープレート１１の局所的な摩耗が防止される。このため、軸直結型カップリング１の耐久性が向上する。

また、本実施の形態では、回転伝達クッション１０を、硬質樹脂で形成された第一アウタープレート１および弾性部材で形成された第二アウタープレート１２の二重積層構造とし、第二アウタープレート１２の底付き穴１２４の二面幅Ｈを入力軸２の先端部２２の二面幅ｈよりも狭くしている。このため、入力軸２の先端部２２に形成された二つの平坦面２１が第一アウタープレート１１の貫通穴１１４の内壁１１６の傾斜面１１８Ａと接触するまでの間も、第二アウタープレート１２を介して入力軸２のトルクを出力軸３に伝達することができる。このため、トルク伝達の初動特性が向上する。また、平坦面２１が、対向する凸面１０８のいずれの傾斜面１１８Ａにも接触しない範囲における入力軸２の微小な振動は、弾性部材で形成された第二アウタープレート１２の弾性変形で吸収されるため、そのような振動が出力軸３へ伝達するのを防止することができる。

また、入力軸２の先端部２２に形成された二つの平坦面２１が第一アウタープレート１１の貫通穴１１４の内壁１１６の凸面１１８を構成するいずれかの傾斜面１１８Ａと接触した後は、第一アウタープレート１１を介して入力軸２のトルクが出力軸３に伝達するため、入力軸２の回転に伴う第二アウタープレート１２の弾性変形を所定量以下に抑制することができる。これにより、弾性部材で形成された第二アウタープレート１２の劣化が防止され、トルク伝達特性の経年劣化をさらに防ぐことができる。これにより、さらに耐久性の高い軸直結型カップリング１の構造を提供できる。

また、本実施の形態では、弾性部材で形成された第二アウタープレート１２に、ハブ４側がふさがれた底付き穴１２４を形成しているので、この底付き穴１２４の底１２７により、入力軸２の先端部２２がハブ４の円筒部４２の端面４４との金属材料同士の当接による異音の発生を防止することができる。

さらに、本実施の形態では、第二アウタープレート１２の複数のアーム部１２３のうち、第一アウタープレート１１のスナップフィット１１９と係合する係合部１２９が形成されていないアーム部１２３ｂに、プレート本体１２０の他方の面１２１よりもハブ４側に突き出した緩衝部１２８を形成している。このため、回転伝達クッション１０の底付き軸穴１０４に入力軸２の先端部２２が押し込まれた場合に、入力軸２の先端部２２によって第二アウタープレート１２の底付き穴１２４の底１２７がハブ４側に押されるため、第二アウタープレート１２が緩衝部１２８を支点としてハブ４側にたわみ、入力軸２側に回転伝達クッション１０を押し付けるとともに出力軸３側にハブ４を押し付けるより大きな反力が生じる。このため、入力軸２および出力軸３を軸直結型カップリング１でさらに確実に連結可能となる。

なお、本実施の形態では、入力軸２の先端部２２に二つの平坦面２１を所定の二面幅ｈで形成しているが、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、入力軸２の先端部２２に、平坦面２１を一面のみ設け、回転伝達クッション１０の軸穴１０４の内壁に、入力軸２の先端部２２の平坦面２１に対面する凸面１１８を一箇所形成してもよい。また、入力軸２の先端部２２に、所定の角度をなす二つの平坦面を設けて、回転伝達クッション１０の軸穴の内壁に、これらの平坦面に対面する凸面をそれぞれ形成してもよい。

あるいは、回転伝達クッション１０の軸穴１０４の内壁に、凸面１１８の代わりに平坦面を形成するとともに、入力軸２の先端部２２に、平坦面２１に代えて、軸穴１０４の内壁に形成された平坦面と対面する、入力軸２の径方向外側に突き出た凸面を形成してもよい。例えば、図５（Ｂ）に示す軸連結機構５’のように、回転伝達クッション１０’の軸穴１０４’の内壁に、所定の二面幅ｈ’で二つの平坦面１１８’を形成する。また、入力軸２’の先端部（図１（Ａ）に示す入力軸２の先端部２２に相当する部分）において、軸穴１０４’の二つの平坦面１１８’とそれぞれ対面する外周面に、入力軸２’の軸心Ｏ方向における両縁部２１０から中央２１１に向けて、入力軸２２’の径方向外側に傾斜する二つの傾斜面２１２ａ、２１２ｂを形成する。そして、二つの傾斜面２１２ａ、２１２ｂのいずれか一方を軸穴１０４’の内壁に形成された二つの平坦面１１８’と面接触させる。この際、二つの傾斜面２１２ａ、２１２ｂの境界に形成される稜線２１３と、平坦面１１８’との接触を防止するために、隣り合う二つの傾斜面１１８’の境界に例えばアールを付けるか、もしくは、稜線２１３を含む両者の境界部分を切り取った形状、つまり二つの傾斜面２１２ａ、２１２ｂが平坦面２１４を介して隣り合う形状にすることが好ましい。

また、本実施の形態では、入力軸２の先端部２２に二つの平坦面２１を所定の二面幅ｈで形成し、この入力軸２の先端部２２を回転伝達クッション１０に直結するとともに、出力軸３の先端にハブ４を取り付けているが、これとは逆に、入力軸２の先端部２２にハブ４を取り付けるとともに、出力軸３の先端部に二つの平坦面を所定の二面幅ｈで形成し、この出力軸３の先端部を回転伝達クッション１０に直結するようにしてもよい。この場合には、第一アウタープレート１１を出力軸３側に配置し、第二アウタープレート１２を入力軸２側に配置する。

また、本実施の形態では、硬質樹脂で形成された第一アウタープレート１１を入力軸２側に配置し、弾性部材で形成された第二アウタープレート１２を出力軸３側に配置しているが、これとは逆に、弾性部材で形成された第二アウタープレート１２を入力軸２側に配置し、硬質樹脂で形成された第一アウタープレート１１を出力軸３側に配置してもよい。この場合、第二アウタープレート１２には、底付き穴１２４の代わりに、一方の面１２２と他方の面１２１とを貫く貫通穴を形成する。また、第一アウタープレート１１には、貫通穴１１４の代わりに、ハブ４側に底面を有する、貫通穴１１４と同様な断面形状の底付き穴を形成することが好ましい。

また、本実施の形態では、第一アウタープレート１１と第二アウタープレート１２とをスナップフィット１１９で固定しているが、本発明はこれに限定されない。両アウタープレート１１、１２を固定する方法として、接着剤、ネジ止め等、既存のその他の固定方法を広く利用することができる。

また、本実施の形態では、回転伝達クッション１０を、硬質樹脂で形成された第一アウタープレート１１、および、第一アウタープレート１１よりも低弾性係数の弾性部材で形成された第二アウタープレート１２の二重積層構造としているが、本発明はこれに限定されない。例えば、回転伝達クッション１０を、第一アウタープレート１１のみで構成してもよい。この場合、第一アウタープレート１１には、入力軸２の先端部２２を挿入するための穴として、貫通穴１１４の代わりに、ハブ４側に底面を有する、貫通穴１１４と同様な断面形状の底付き穴を形成することが好ましい。

１：軸直結型カップリング、２：入力軸、３：出力軸、４：ハブ、５：軸連結機構、１０：回転伝達クッション、１１：第一アウタープレート、１２：第二アウタープレート、２１：入力軸２の平坦面、２２：入力軸２の先端部、４２：ハブ４の円筒部、４３、４４：円筒部４２の端面、４５：ハブ４の突起部、４６：突起部４５の内周面、１０１：回転伝達クッション１０のボス部、１０２、１０３：ボス部１０１の端面、１０３：回転伝達クッション１０のボス部、１０４：ボス部１０１の底付き軸穴、１０５：回転伝達クッション１０のアーム部、１０６：ボス部１０１の外周面、１１０：第一アウタープレート１１のプレート本体、１１１：第一アウタープレート１１の他方の面、１１２：第一アウタープレート１１の一方の面、１１３、１１３ａ：第一アウタープレート１１のアーム部、１１４：プレート本体１１０の貫通穴、１１５：プレート本体１１０の側面、１１６：貫通穴１１４の内壁、１１７：稜線、１１８：貫通穴１１４の内壁１１６の凸面、１１８Ａ、１１８ａ〜１１８ｄ：凸面１１８を構成する傾斜面、１１９：スナップフィット、１２０：第二アウタープレート１２のプレート本体、１２１：第二アウタープレートの一方の面、１２２：第二アウタープレートの一方の面、１２３、１２３ａ、１２３ｂ：第二アウタープレートのアーム部、１２４：プレート本体１２０の底付き穴、１２５：プレート本体１２０の外周面、１２７：底付き穴１２４の底、１２８：緩衝部、１２９：スナップフィット１１９との係合部、１５０：内壁１１６の軸心Ｏ方向における両縁部、１５１：内壁の軸心Ｏ方向における中央部

Claims (7)

1. 軸心回りに回転する入力軸および出力軸のうちの一方の軸の先端に取り付けられ、他方の軸の先端に取り付けられたハブと噛み合う回転伝達部材であって、
   前記軸心の方向に貫通した穴が形成され、前記一方の軸側に配置される第一のプレートと、
   先端部の外周に少なくとも一つの平坦面が形成された前記一方の軸が前記軸心の方向に挿入される軸穴を前記第一のプレートの穴とともに構成する穴が形成され、前記他方の軸側に配置される、前記第一のプレートとは弾性係数の異なる第二のプレートと、を有し、
   前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の大きなプレートに形成された穴は、
   当該穴の内壁の、前記先端部の平坦面と対面する領域に、当該領域の、前記一方の軸に沿った両縁部から中央に向けて、前記軸穴の径方向内側に傾斜する二つの傾斜面が形成され、隙間嵌めで前記先端部と嵌合し、
   前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の小さなプレートに形成された穴は、
   前記先端部の平坦面に対面する当該穴の内壁に平坦面が形成され、当該内壁の平坦面と前記先端部の平坦面との間に隙間のない状態にて前記先端部と嵌合する
   ことを特徴とする回転伝達部材。
2. 請求項１に記載の回転伝達部材であって、
   前記第二のプレートは、前記第一のプレートよりも弾性係数の小さなプレートであり、
   前記第二のプレートに形成された穴は、前記他方の軸側を塞ぐ底を有している
   ことを特徴とする回転伝達部材。
3. 請求項１または２に記載の回転伝達部材であって、
   前記第二のプレートは、前記他方の軸側の面に、前記ハブとの緩衝手段を有する
   ことを特徴とする回転伝達部材。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転伝達部材であって、
   前記第一のプレートおよび前記第二のプレートを連結する連結手段をさらに備える
   ことを特徴とする回転伝達部材。
5. 入力軸から出力軸にトルクを伝達する軸直結型カップリングであって
   前記入力軸および前記出力軸のうちの一方の軸の先端に取り付けられた請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回転伝達部材と、
   前記入力軸および前記出力軸のうちの他方の軸の先端に取り付けられ、前記回転伝達部材と噛み合うハブと、を有する
   ことを特徴とする軸直結型カップリング。
6. 入力軸と、
   出力軸と、
   前記入力軸および出力軸のうちの一方の軸の先端に取り付けられ、前記入力軸から前記出力軸にトルクを伝達する請求項５に記載の軸直結型カップリングと、を有し、
   前記一方の軸の先端部の外周には、少なくとも一つの平坦面が形成されている
   ことを特徴とする軸連結機構。
7. 軸心回りに回転する入力軸および出力軸と、前記入力軸から前記出力軸にトルクを伝達する軸直結型カップリングと、を備える軸連結機構であって、
   前記軸直結型カップリングは、
   前記入力軸および前記出力軸のうちの一方の軸側に配置される第一のプレートと、前記入力軸および前記出力軸のうちの他方の軸側に配置され、前記第一のプレートとは弾性係数の異なる第二のプレートと、を有し、前記軸心の方向に、前記一方の軸の先端部が前記軸心の方向に挿入される軸穴が形成された回転伝達部材と、
   前記他方の軸の先端に取り付けられ、前記回転伝達部材と噛み合うハブと、を有し、
   前記軸穴の内壁には平坦面が形成されており、
   前記一方の軸の先端部の外周には、前記軸穴の内壁に形成された前記平坦面と対面する領域に、当該領域の、当該一方の軸の軸心に沿った両縁部から中央に向けて、当該一方の軸の径方向外側に傾斜する二つの傾斜面が形成され、
   前記第一のプレートには、当該第一のプレートを前記軸心の方向に貫通する穴が形成され、
   前記第二のプレートには、前記第一のプレートの穴とともに前記軸穴を構成する穴が形成され、
   前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の大きなプレートに形成された穴は、隙間嵌めで前記先端部と嵌合し、
   前記第一および第二のプレートのうち、弾性係数の小さなプレートに形成された穴は、当該穴の内壁と前記先端部との間に隙間のない状態で前記先端部と嵌合する
   ことを特徴とする軸連結機構。

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