特開 2022-135282 カップリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022135282

(43)【公開日】2022-09-15

(54)【発明の名称】カップリング

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/12 20060101AFI20220908BHJP

   F16F 15/18 20060101ALI20220908BHJP

   F16F 15/136 20060101ALI20220908BHJP

【ＦＩ】

F16D3/12 Z

F16F15/18 A

F16F15/136 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021034994

(22)【出願日】2021-03-05

(71)【出願人】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】100149870

【弁理士】

【氏名又は名称】芦北 智晴

(72)【発明者】

【氏名】辻 仁志

(72)【発明者】

【氏名】上嶋 優矢

(57)【要約】

【課題】簡単に捩り剛性を変えることのできるカップリングを提供する。
【解決手段】カップリング１は、軸２に対して相対回転不能に取り付けられる第１継手部５と、軸３に対して相対回転不能に取り付けられる第２継手部６と、第１継手部５と第２継手部６との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部７と、備え、磁場を発生する磁場発生部９を更に備える。中間部７は、磁気粘弾性エラストマ７を含む。磁場発生部９は、磁気粘弾性エラストマ７に磁場を印加する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第１継手部と、
他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第２継手部と、
前記第１継手部と前記第２継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、
を備えるカップリングであって、
磁場を発生する磁場発生部を更に備え、
前記中間部は、磁気粘弾性エラストマを含み、
前記磁場発生部は、前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する、
ことを特徴とするカップリング。

【請求項2】

請求項１に記載のカップリングにおいて、
前記磁気粘弾性エラストマは、少なくとも磁路が貫通する部分において平板状に形成されている、
ことを特徴とするカップリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カップリングに関する。

【背景技術】

【0002】

軸と軸を連結し、回転動力を駆動側から従動側へ伝えるカップリングが知られている（例えば特許文献１～４を参照。）。同文献に開示されたカップリングは、駆動側の軸に固定される駆動側継手部と、従動側の軸に固定される従動側継手部と、これらの継手部の間に連結される中間部とを備えている。特許文献１～３に開示されたカップリングでは、上記中間部に板ばねが含まれ、特許文献４に開示されたカップリングでは、上記中間部にゴム材が含まれる。

【0003】

カップリングの一般的な役割として、（１）駆動側から従動側に動力伝達すること、（２）駆動側と従動側の軸の取付誤差を吸収すること、（３）駆動側の振動を吸収すること、（４）駆動側のモータなどの熱を従動側に伝えないことが挙げられる。特許文献１～４に開示されたカップリングでは、上記（３）の役割に関し、駆動側の振動は、中間部において吸収される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２－１６７７４３号公報

【特許文献2】特開２００２－３７２０６８号公報

【特許文献3】特開昭６２－１５５３３５号公報

【特許文献4】特開２０１４－０９２１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、カップリングにおいて吸収される捩り振動は、カップリングの捩り剛性を変えることで抑制することができ、その捩り振動の共振点を変えることもできる。

【0006】

しかしながら、特許文献１～４に開示されたカップリングでは、捩り剛性を変えるために、カップリングの中間部に使用されている板ばねやゴム材を剛性の異なるものに取り換え、あるいは、カップリングを丸ごと捩り剛性の異なる別のカップリングに取り換えることが必要となる。

【0007】

本発明は、上記の実情に鑑みて創案されたものであり、簡単に捩り剛性を変えることのできるカップリングを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１の態様に係るカップリングは、一方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第１継手部と、他方の軸に対して相対回転不能に取り付けられる第２継手部と、前記第１継手部と前記第２継手部との間に連結され、捩り振動を吸収する中間部と、を備え、磁場を発生する磁場発生部を更に備える。前記中間部は、磁気粘弾性エラストマを含み、前記磁場発生部は、前記磁気粘弾性エラストマに磁場を印加する。

【0009】

かかる構成を備えるカップリングによれば、その捩り剛性を簡単に変えることができる。

【0010】

本発明の第２の態様に係るカップリングは、第１の態様に係るカップリングにおいて、前記磁気粘弾性エラストマは、少なくとも磁路が貫通する部分において平板状に形成されている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、簡単に捩り剛性を変えることのできるカップリングを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係るカップリングを示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態に係るカップリングについて、図面を参照しつつ説明する。

【0014】

本実施形態に係るカップリング１は、図１に示すように、駆動側回転軸２と従動側回転軸３との間に連結されるものであって、第１継手部５、第２継手部６、中間部７および磁場発生部９を備えている。

【0015】

第１継手部５は、駆動側回転軸２に対して相対回転不能に取付けられ、駆動側回転軸２と一体に回転する。第１継手部５は、後述するように、磁場発生部９の第１インナーヨーク１５ａを兼ねている。したがって、第１継手部５は、磁性体を用いて構成されていることが望ましい。

【0016】

第２継手部６は、従動側回転軸３に対して相対回転不能に取付けられ、従動側回転軸３と一体に回転する。第２継手部６は、後述するように、磁場発生部９の第２インナーヨーク１５ｂを兼ねている。したがって、第２継手部６は、磁性体を用いて構成されていることが望ましい。

【0017】

第１継手部５及び第２継手部６は、互いに軸方向に対向する端面をそれぞれ有している。第１継手部５及び第２継手部６のそれぞれの端面の間に、軸方向に微小な間隔を空けて径方向に延びる微小隙間２０が形成されている。

【0018】

中間部７は、第１継手部５と第２継手部６との間に連結されている。本実施形態では、中間部７は、微小隙間２０に介装されており、軸方向に見て円形状である平板状に形成された磁気粘弾性エラストマ７である。本実施形態では、磁気粘弾性エラストマ７は、微小隙間２０の全体に亘って充填されている。

【0019】

磁気粘弾性エラストマ７は、マトリックスとしての粘弾性をもつ基質エラストマ（弾性材料）と、基質エラストマ内に分散された多数の導電性の磁性粒子とを有する。磁気粘弾性エラストマ７は、基質エラストマ内に導電性の磁性粒子が分散されていることにより、印加される磁場の強さに応じて弾性率や減衰特性などの機械的特性が可逆的に変化する。

【0020】

基質エラストマの構成材料としては、例えば超軟質ウレタン樹脂、エチレン－プロピレンゴム、シリコーンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料が挙げられる。

【0021】

磁性粒子は、磁場の作用によって磁気分極する性質を有する。磁性粒子は、透磁率が高く、残留磁化の小さいものが好ましい。磁性粒子の構成材料としては、例えば、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、磁性酸化鉄類、フェライト類、ニッケル、コバルト、又はコバルト鉄の合金類、マグネタイト、ゲーサイト等が挙げられる。磁性粒子の形状は、特に限定されず、例えば球形、針形、平板形等であってよい。磁性粒子の粒径は、特に限定されず、例えば０．０１μｍ～５００μｍ程度であってよい。

【0022】

磁性粒子は、基質エラストマ内において、印加される磁場の強度が十分に低いとき、互いの相互作用は無視できるほど小さく、かつ、印加される磁場の強度が高まるに従って、磁気相互作用によって互いに作用する引力が増大するように振る舞う。磁性粒子のこの振る舞いによって、磁気粘弾性エラストマの弾性率や剛性（捩り剛性を含む）が変化可能となっている。磁性粒子の基質エラストマに対する割合は、任意に設定できるが、例えば体積分率で５％～８５％程度であってよい。基質エラストマ内の磁性粒子の分散状態は、基質エラストマの各部において均一にしてもよいし、一部に密度差を設けてもよい。

【0023】

磁気粘弾性エラストマ７は、その一方が第１継手部５に固定され、その他方が第２継手部６に固定されている。これにより、駆動側回転軸２と従動側回転軸３との間で捩り方向に変位が生じると、磁気粘弾性エラストマ７は、その捩り方向に弾性変形する。

【0024】

磁場発生部９は、磁場を発生し、その磁場を中間部７（磁気粘弾性エラストマ７）に印加する。本実施形態では、磁場発生部９は、ヨーク１５とコイル１６とを含んで構成されている。

【0025】

ヨーク１５は、本実施形態では、第１インナーヨーク１５ａ、第２インナーヨーク１５ｂおよびアウターヨーク１５ｃで構成されている。ヨーク１５を構成する部材は何れも当然に磁性体を用いて構成されている。

【0026】

本実施形態では、第１継手部５が第１インナーヨーク１５ａの役割を兼ねており、第２継手部６が第２インナーヨーク１５ｂを兼ねている。

【0027】

アウターヨーク１５ｃは、一方の端面が第１インナーヨーク１５ａの径方向外側面に微小隙間を介して対向し、他方の端面が第２インナーヨーク１５ｂの径方向外側面に微小隙間を介して対向している。本実施形態では、アウターヨーク１５ｃは、全体的に環状に形成され、断面が略Ｃ字状に形成されている。

【0028】

アウターヨーク１５ｃの軸方向の両側には、ベアリングハウジング部材１７が固定されている。一方のベアリングハウジング部材１７と第１継手部５との間にベアリング１８が介装され、他方のベアリングハウジング部材１７と第２継手部６との間にベアリング１８が介装されている。したがって、第１継手部５、第２継手部６及び中間部７は、アウターヨーク１５ｃおよびコイル１６に対して回転可能となっている。なお、ベアリングハウジング部材１７は、非磁性体を用いて構成されていることが望ましい。

【0029】

コイル１６は、アウターヨーク１５ｃの内側に巻設されている。コイル１６には、給電部２１から所望の電流値の電流が給電可能となっている。コイル１６は、電流が給電されると、ヨーク１５内に磁路を形成することができる。ヨーク１５内に磁路が形成されると、第１インナーヨーク１５ａ（第１継手部５）と第２インナーヨーク１５ｂ（第２継手部６）とに挟まれている中間部７（磁気粘弾性エラストマ７）に磁場が印加される。

【0030】

上述の構成を備えるカップリング１において、給電部２１によりコイル１６に電流を印加すると、例えば図１の矢印Ｐの方向に沿って、ヨーク１５内に磁路が形成される。特に、第１継手部５と第２継手部６との間の微小隙間２０に介装された磁気粘弾性エラストマ７を貫通する磁路が形成され、磁気粘弾性エラストマ７は、印加される磁場の強さに応じた大きさの捩り剛性を発現する。そして、コイル１６に印加する電流値を変えることにより、磁気粘弾性エラストマ７の捩り剛性を変化させることができるので、カップリング１の捩り剛性も変えることができる。

【0031】

このように、本実施形態に係るカップリング１によれば、コイル１６に印加する電流値を変えるだけで、カップリング１の捩り剛性を変えることができるので、簡単にカップリング１に入力される捩り振動を抑制でき、その捩り振動の共振点を変えることも簡単に行うことができる。

【0032】

また、本願発明者は、磁気粘弾性エラストマ７の代わりに磁気粘性流体を用いたカップリングも発明しているが、磁気粘弾性エラストマ７を用いた本実施形態に係るカップリング１は、磁気粘性流体を用いたものと比べて、流体の漏れを生じる可能性が全くないという利点がある。

【0033】

また、上述の構成を備えるカップリング１において、磁気粘弾性エラストマ７は、平板状に形成されているので、第１継手部５と第２継手部６との相対回転に伴う捩れを周方向のせん断力として受けることができ、磁場発生部９により適切に捩り剛性を制御されることで、カップリング１に入力される捩り振動を効果的に抑制することができる。

【0034】

＜変形例＞
上述した本発明の実施の形態では、中間部は全て磁気粘弾性エラストマにより構成されていたが、中間部の一部を磁気粘弾性エラストマで構成し、中間部の他の部分を弾性変形可能な部材で構成してもよい。なお、上記の実施形態において説明した部材と同じ部材において同符号を付して説明を省略する場合がある。

【0035】

例えば、図２に示すように、中間部７Ａは、軸線Ｎ上に第１継手部５及び第２継手部６に跨って設けられた中央ゴム７Ａａと、第１継手部５及び第２継手部６の側面近傍において第１継手部５及び第２継手部６に跨って設けられた環状ゴム７Ａｂと、中央ゴム７Ａａと環状ゴム７Ａｂとの径方向の間であって第１継手部５と第２継手部６との間に形成される微小隙間２０に介装されている磁気粘弾性エラストマ７Ａｃと、で構成されている。中央ゴム７Ａａ、環状ゴム７Ａｂ及び磁気粘弾性エラストマ７Ａｃのいずれも、その一方が第１継手部５に固定され、その他方が第２継手部６に固定されている。中央ゴム７Ａａ、環状ゴム７Ａｂ及び磁気粘弾性エラストマ７Ａｃのいずれも、駆動側回転軸２と従動側回転軸３との間で捩り方向に変位が生じると、その捩り方向に弾性変形する。中央ゴム７Ａａ及び環状ゴム７Ａｂは、それぞれ一定の弾性率を有し、駆動側回転軸２又は従動側回転軸３から捩り振動が入力されると、捩り方向に弾性変形しながらその捩り振動を吸収する。

【0036】

磁場発生部９Ａは、磁場を発生し、その磁場を中間部７Ａの内の磁気粘弾性エラストマ７Ａｃに印加する。

【0037】

このような構成を備えるカップリング１Ａにおいても、微小隙間２０に介装される磁気粘弾性エラストマ７Ａｃを貫通する磁路が形成され、磁気粘弾性エラストマ７Ａｃは、印加される磁場の強さに応じた大きさの捩り剛性を発現する。そして、コイル１６に印加する電流値を変えることにより、磁気粘弾性エラストマ７Ａｃの捩り剛性を変化させることができるので、カップリング１の捩り剛性も変えることができる。

【0038】

したがって、本変形例に係るカップリング１Ａによれば、コイル１６に印加する電流値を変えるだけで、カップリング１Ａの捩り剛性を変えることができるので、簡単にカップリング１Ａに入力される捩り振動を抑制でき、その捩り振動の共振点を変えることも簡単に行うことができる。

【0039】

また、上述した本発明の実施の形態では、中間部を構成する磁気粘弾性エラストマが全て平板状に形成されていたが、磁気粘弾性エラストマのうちの少なくとも磁路が貫通する部分において平板状に形成されていてもよい。この場合であっても、磁気粘弾性エラストマのうちの当該部分において、第１継手部５と第２継手部６との相対回転に伴う捩れを周方向のせん断力として受けることができ、磁場発生部９により適切に捩り剛性を制御されることで、カップリング１に入力される捩り振動を効果的に抑制することができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、例えば、軸と軸を連結するためのカップリングに適用することができる。

【符号の説明】

【0041】

１，１Ａ カップリング
５ 第１継手部
６ 第２継手部
７ 中間部（磁気粘弾性エラストマ）
７Ａ 中間部
７Ａａ 中央ゴム
７Ａｂ 環状ゴム
７Ａｃ 磁気粘弾性エラストマ
９，９Ａ 磁場発生部
１５ ヨーク
１５ａ 第１インナーヨーク
１５ｂ 第２インナーヨーク
１５ｃ アウターヨーク
１６ コイル
２０ 微小隙間
Ｎ 軸線

【図1】

【図2】