(57)【要約】【課題】トルク伝達時におけるカップリングの連結部材の応力低減を図る。【解決手段】二つの回転軸８４ａ，８５に個別に固定される二つの固定体２０，２０と、これらの固定体に介挿される連結部材３０とを備え、各固定体は、回転軸が挿入される本体部２１と、当該本体部の外周に均一間隔で並んで形成された凸条の突起部２２とを有し、各突起部は、本体部の全長に渡って形成されると共に本体部の一端部から突出形成された延出部２３を備え、各固定体は、互いの突起部が周方向に沿って交互に並び且つ互いの本体部が相手側の各延出部の内側に挿入された状態で連結され、連結部材は、各突起部の隙間に配置される複数の介挿部３１を備え、各介挿部の回転中心線方向の長さを突起部の全長と等しくした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの回転軸に個別に固定される二つの固定体と、
これらの固定体の相互間に介挿される弾性体からなる連結部材とを備えるカップリングにおいて、
前記二つの固定体は、個々の前記回転軸が挿入される円筒状の本体部と、当該本体部の外周面上において周方向に均一間隔で複数並んで形成された前記回転軸の回転中心線方向に沿って形成された凸条の突起部とを有し、
前記複数の突起部は、前記本体部の前記回転中心線方向における全長に渡って形成されると共に前記本体部の一端部から回転中心線方向に沿って突出形成された延出部を備え、
前記二つの固定体は、互いの突起部が前記周方向に沿って交互に並び且つ互いの前記本体部が連結する相手側の固定体の前記複数の延出部の内側に挿入された状態で連結され、
前記連結部材は、前記周方向に沿って交互に並んだ突起部の複数の隙間に配置される複数の介挿部を備え、
前記複数の介挿部の前記回転中心線方向の長さを前記突起部の全長と等しくしたことを特徴とするカップリング。
【請求項２】
前記二つの固定体の前記突起部の回転中心線方向の全長を当該二つの固定体の前記連結部材を介する連結時の長さと等しくしたことを特徴とする請求項１記載のカップリング。
【請求項３】
前記連結部材は、周方向に沿って並んだ前記複数の介挿部の中で、隣に位置する二つの前記介挿部の前記回転中心線方向における一端部同士と他端部同士とを周方向に交互に連結する複数の連結部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のカップリング。
【請求項４】
前記連結部材の連結部を、前記固定体の延出部の延出方向の先端面側を通過させると共に当該先端面に沿った形状としたことを特徴とする請求項３記載のカップリング。
【請求項５】
前記連結部材の連結部を、一方の前記固定体の延出部と他方の前記固定体の本体部との間を通過させると共に他方の前記固定体の本体部の外周面に沿った形状としたことを特徴とする請求項３記載のカップリング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの回転軸を連結するカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの回転軸を同心で配置して相互間でのトルク伝達を行う場合、カップリングにより回転軸同士の連結が行われる。
図１１は従来から広く普及しているカップリング１００の分解斜視図である。この図に示すように、従来のカップリング１００は、動力側の回転軸と負荷側の回転軸とにそれぞれ固定されるハブ１１０，１２０と、ハブ１１０，１２０の間に介在して、動力側の回転軸と負荷側の回転軸の軸心のズレを許容する連結部材１３０とを備えている。
【０００３】
ハブ１１０，１２０は、ほぼ同一の構造であり、動力側又は負荷側の回転軸が挿入される円筒状の本体部１１１，１２１と、当該本体部１１１，１２１の一方の端面からその中心線方向に沿って延出された三つの突起部１１２，１２２とを備えている（突起部１２２の一つは図示を省略している）。
本体部１１１，１２１は、その半径方向に沿って内部まで貫通したネジ穴１１１ａ，１２１ａが形成されており、本体部１１１，１２１の内側に挿入された動力側又は負荷側の回転軸に対して図示しない頭無しネジにより固定される。
三つの突起部１１２，１２２は、本体部１１１，１２１の一端面において、円周方向について均一間隔で設けられている。なお、本体部１１１，１２１と突起部１１２，１２２とは同一の金属材料により一体的に形成されている。
【０００４】
連結部材１３０は、円筒状の本体部１３１とその外周面上で半径方向外側に向かって延出された六つの突起部１３２とを備え、これらはゴム等の弾性材料から一体的に形成されている。
本体部１３１は、ハブ１１０，１２０に比して小径であり、ハブ１１０，１２０の各突起部１１２，１２２の内側に配設可能となっている。
各突起部１３２は本体部１３１の外周面上で円周方向に均一間隔で設けられ、隣に位置する突起部１３２の間には、凹部１３４が形成されている。
【０００５】
そして、ハブ１１０とハブ１２０とは、それぞれの突起部１１２，１２２が形成された端面を対向させた状態で連結部材１３０を介挿させて連結が行われる。
このとき、ハブ１１０の突起部１１２とハブ１２０の突起部１２２とは、交互に並ぶように連結部材１３０の各凹部１３４に挿入される。
【０００６】
動力側の回転軸と負荷側の回転軸の間に軸心のズレが生じると、トルク伝達の際に負荷が発生し、これがトルク伝達ロスとなる。
カップリング１００では、ハブ１１０の突起部１１２とハブ１２０の突起部１２２との間に連結部材１３０の突起部１３２が介挿された状態となるので、軸心のズレによって各突起部１１２，１２２同士の間隔にバラつきが生じた場合でも、連結部材１３０の各突起部１３２が伸縮してこれを吸収し、トルク伝達ロスを低減することが可能となっている。
【０００７】
このように、カップリング１００は回転軸間でロスの少ないトルク伝達を可能とするが、回転軸の中心線方向に沿ってハブ１１０，連結部材１３０，ハブ１２０の三つの部材が並んで連結される構造を採っているので、特に中心線方向に大型化を生じやすいという問題があった。
【０００８】
このため、上記問題の解決のために、図１２に示す構造のカップリング２００が提案されている。
このカップリング２００は、動力側の回転軸と負荷側の回転軸とにそれぞれ固定されるハブ２１０，２２０と、ハブ２１０，２２０の間に介在する連結部材２３０とを有している（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
一方のハブ２１０は、円筒状の本体部２１１とその一方の端面に設けられた三つの突起部２１２とからなり、前述したハブ１１０とほぼ同一の構造である。
そして、他方のハブ２２０は、円筒状の本体部２２１とその外周面上で半径方向外側に向かって延出された三つの突起部２２２とを備えている。
ハブ２２０の本体部２２１は、ハブ２１０に比して小径であり、当該ハブ２１０の各突起部２１２の内側に配設可能となっている。
各突起部２２２は本体部２２１の外周面上で円周方向に均一間隔で設けられ、その先端部における外径はハブ２１０の外径と等しくなっている。
また、他方のハブ２２０の中心線方向の厚みは、一方のハブ２１０の突起部２１２の中心線方向の突出長さと等しくなっており、他方のハブ２２０を一方のハブ２１０の三つの突起部２１２の内側の領域内に収容することが可能となっている。
【００１０】
また、連結部材２３０は、一方のハブ２１０の三つの突起部２１２と他方のハブ２２０の三つの突起部２２２の円周方向の隙間に配置される六つの介挿部２３１と、隣に位置する介挿部２３１同士を連結する六つの連結部２３２とを備えている。
連結部２３２は、円周方向に沿って並んだ介挿部２３１の中心線方向における一端部同士と他端部同士と交互に連結しており、これにより連結部材２３０を環状に一体化させている。
この構造により、連結部材２３０は、一方のハブ２１０側に向かって開口する三つの凹部２３３と他方のハブ２２０側に向かって開口する三つの凹部２３４とが形成される。そして、ハブ２１０，２２０を連結する際には、一方の凹部２３３にハブ２１０の各突起部２１２を挿入し、他方の凹部２３４にハブ２２０の各突起部２２２を挿入する。これにより、連結部材２３０を介在させつつ、一方のハブ２１０の各突起部２１２の内側領域内に他方のハブ２２０を収容することができる。
その結果、カップリング２００は、連結部材２３０の各介挿部２３１の弾性がロスを低減しつつ動力側の回転軸から負荷側の回転軸へのトルク伝達を可能としている。
また、他方のハブ２２０が一方のハブ２１０の各突起部２１２の内側領域内に収容されるので、その中心線方向についてハブ２２０の長さ分だけ小型化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】中国特許出願公開第２００９４０２０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
カップリング２００を介して回転軸同士を連結してトルク伝達を行う場合、回転時の荷重は主に各突起部２１２，２２２の側面に生じることとなる。
一方、カップリング２００は、小型化を図るために、各突起部２１２，２２２の側面の面積は従来よりも小さくなっており、これに伴って、突起部２１２の側面と突起部２２２の側面とに挟まれる連結部材２３０の介挿部２３１も接触面積が小さくなっている。その結果、連結部材２３０の介挿部２３１は単位面積当たりの荷重が従来よりも大きくなるため、摩耗、劣化を抑制するために、従来よりも耐久性に優れるポリウレタンエラストマーのような高価な材料で形成しなければならないという問題があった。
【００１３】
本発明は、カップリングの小型化を図りつつもその連結部材の耐久性の向上を図ることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明は、二つの回転軸に個別に固定される二つの固定体と、これらの固定体の相互間に介挿される弾性体からなる連結部材とを備えるカップリングにおいて、前記二つの固定体は、個々の前記回転軸が挿入される円筒状の本体部と、当該本体部の外周面上において周方向に均一間隔で複数並んで形成された前記回転軸の回転中心線方向に沿って形成された凸条の突起部とを有し、前記複数の突起部は、前記本体部の前記回転中心線方向における全長に渡って形成されると共に前記本体部の一端部から回転中心線方向に沿って突出形成された延出部を備え、前記二つの固定体は、互いの突起部が前記周方向に沿って交互に並び且つ互いの前記本体部が連結する相手側の固定体の前記複数の延出部の内側に挿入された状態で連結され、前記連結部材は、前記周方向に沿って交互に並んだ突起部の複数の隙間に配置される複数の介挿部を備え、前記複数の介挿部の前記回転中心線方向の長さを前記突起部の全長と等しくしたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記二つの固定体の前記突起部の回転中心線方向の全長を当該二つの固定体の前記連結部材を介する連結時の長さと等しくしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材は、周方向に沿って並んだ前記複数の介挿部の中で、隣に位置する二つの前記介挿部の前記回転中心線方向における一端部同士と他端部同士とを周方向に交互に連結する複数の連結部を備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材の連結部を、前記固定体の延出部の延出方向の先端面側を通過させると共に当該先端面に沿った形状としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項３記載の発明と同様の構成を備えると共に、前記連結部材の連結部を、一方の前記固定体の延出部と他方の前記固定体の本体部との間を通過させると共に他方の前記固定体の本体部の外周面に沿った形状としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明は、同心となる回転軸の一方と他方とにそれぞれ固定体を固定装備し、連結部材を介して各固定体を連結する。
この時、各固定体の延出部の内側に互いの本体部を挿入することで、連結された二つの固定体の回転中心線方向の長さを短くすることができる。
その一方で、各突起部は延出部を備えているので、その長さを本体部よりも長くすることができ、突起部の側面面積を拡大することができる。そして、二つの突起部の間に介挿される連結部材の介挿部の回転中心線方向の長さを突起部の全長と等しくしているので、突起部と介挿部とは互いの接触面積を拡大することが可能となる。
これにより、回転軸から回転軸へのトルク伝達の際に突起部から介挿部へ加わる単位面積当たりの荷重を低減することが可能となり、連結部材の劣化を回避し、長寿命化を図ることが可能となる。また、これに伴い、連結部材の材料の選定に当たって、高荷重に耐え得る高価な材料に限定されないことから、カップリングの製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項２記載の発明は、固定体の各突起部の全長を連結部材を介する固定体同士の連結時の長さと等しくしたので、カップリングの長さに対して連結部と突起部との接触面積を最大限に確保することができ、カップリングの小型化を図りつつも効率的に連結部材の連結部に加わる単位面積当たりの荷重を低減させることが可能となる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、連結部材の複数の介挿部を複数の連結部により連結するので部材の一体化を図ることができ、カップリングの組み付けの作業性の向上を図ることが可能となる。
また、複数の連結部は、隣に位置する二つの介挿部の回転中心線方向における一端部同士と他端部同士とを周方向に交互に連結しているので、各連結部は一端部側と他端部側とに偏って交互に配置された状態となり、二つの固定体の突起部を周方向に交互に並べた状態で連結する場合に、各連結部が連結の妨げとならないようになっている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、連結部材の連結部を固定体の延出部の延出方向の先端面側を通過すると共に当該先端面に沿って形成している。例えば、連結部を固定体の本体部の外周面に沿った形状とした場合には一方の固定体の本体部の外周面と他方の固定体の各突起部の内面との間に連結部を通すための隙間を形成する必要が生じるが、連結部が延出部の先端面側を通る場合には上記の隙間は不要なので、カップリングの小径化による小型化を図ることが可能となる。
【００２３】
請求項５記載の発明は、連結部材の連結部を、一方の固定体の延出部と他方の固定体の本体部との間を通過させると共に他方の固定体の本体部の外周面に沿った形状としているので、当該連結部が一方の固定体の各延出部の内面と他方の固定体の本体部の外周面との間に介在する状態となる。
例えば、各回転軸の回転中心線が完全にズレが生じている場合、一方の固定体の各延出部の内面と他方の固定体の本体部の外周面とが直接接触していると、振動により摩耗を生じたり、トルク伝達ロスを生じたりする恐れがあるが、弾性体からなる連結部材の連結部が介在することで摩耗を防止し、トルク伝達ロスも低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のカップリングを搭載したミシンの一部を切り欠いた正面図である。
【図２】ミシンモーターの周囲の断面図である。
【図３】ミシンモーターの周囲の構成の分解斜視図である。
【図４】本発明たるカップリングの斜視図である。
【図５】カップリングの分解斜視図である。
【図６】カップリングを回転中心線の方向から見た側面図である。
【図７】カップリングの第一の変形例の分解斜視図である。
【図８】カップリングの第二の変形例の斜視図である。
【図９】カップリングの第三の変形例の分視図である。
【図１０】本発明と従来のカップリングの突起部と介挿部との接触面に加わる応力の算出結果を示したグラフである。
【図１１】従来から広く普及しているカップリングの分解斜視図である。
【図１２】他の従来のカップリングの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［カップリングを搭載したミシンの概要］
本発明の実施の形態としてカップリング１０をミシン８０に搭載した場合を例に説明する。図１はミシン８０の一部を切り欠いた正面図である。
ミシン８０は、その全体構成を支持するミシンフレーム８１と、縫い針８２を保持すると共にミシンフレーム８１により上下動可能に支持された針棒８３と、針棒８３の上下動の駆動源となるミシンモーター８４と、ミシンモーター８４の出力軸８４ａと同一の回転中心線上に配置された上軸８５と、これら出力軸８４ａと上軸８５とトルク伝達可能に連結するカップリング１０と、上軸８５に固定装備された針棒クランク８６と、針棒クランク８６と針棒８３とを連結するクランクロッド８７と、ミシン８０の下部において上軸８５に平行に配設された下軸８８と、上軸８５に固定装備された主動プーリー８９と、下軸８８の一端部に固定装備された従動プーリー９０と、主動プーリー８９から従動プーリー９０へトルク伝達を行うタイミングベルト９１と、下軸８８の他端部に設けられ、縫い針８２に通された上糸に下糸を絡める図示しない釜とを備えている。
【００２６】
上記ミシンフレーム８１は、ミシン下部において一定方向に延出されたベッド部８１ａと、ベッド部８１ａの一端部に立設された縦胴部８１ｂと、縦胴部８１ｂの上部からベッド部８１ａと平行方向に延出されたアーム部８１ｃとを有している。
【００２７】
下軸８８は、上記ベッド部８１ａの内部において、当該ベッド部８１ａの長手方向に平行且つ水平に向けられた状態で回転可能に支持されている。
下軸８８の一端部には、前述した従動プーリー９０が固定装備されており、上軸８５から一定方向の回動動作が伝達されるようになっている。
また、下軸８８の他端部には前述した釜が装備されている。釜は、いわゆる全回転垂直釜であり、その構造は周知なので詳細な説明は省略する。
【００２８】
上軸８５は、上記アーム部８１ｃの内部において、当該アーム部８１ｃの長手方向に平行且つ水平に向けられた状態で回転可能に支持されている。
上軸８５の一端部近傍には前述した主動プーリー８９が固定装備されており、タイミングベルト９１を介して下軸８８にトルク伝達を行っている。
また、上軸８５の他端部には前述した針棒クランク８６が固定装備されており、この針棒クランク８６は上軸８５を中心に回転運動を行う。針棒クランク８６の回転の中心から偏心した位置にはクランクロッド８７の上端部が上軸８５に平行な軸回りで回転可能に連結されている。
一方、クランクロッド８７の下端部には、針棒８３に抱き締め固定された針棒抱き９２が上軸８５に平行な軸回りで回転可能に連結されている。
このため、クランクロッド８７の上端部が針棒クランク８６により上軸８５を中心とする円運動を行うと、クランクロッド８７の下端部には円運動の上下方向の成分のみが伝わり、針棒８３に上下動動作を付与することが可能となっている。
【００２９】
図２はミシンモーター８４の周囲の断面図、図３は分解斜視図である。ミシンモーター８４は、ミシンフレーム８１の縦胴部８１ｂの上部であってアーム部８１ｃとは反対側の側面にモーター取付台９３を介して取り付けられている。
ミシンモーター８４は、その中心部を貫通する出力軸８４ａを備えており、その一端部はカップリング１０を介して上軸８５に連結され、他端部には手回し用のプーリー９４が装備されている。そして、出力軸８４ａは上軸８５と同心状態、即ち、同一の回転中心線Ｃ回りに同時回転を行うようにカップリング１０によって連結されている。
【００３０】
モーター取付台９３は、略矩形の枠体であり、その中央部にはミシンモーター８４の出力軸８４ａを遊挿すると共に縦胴部８１ｂに設けられた円筒部８１ｄに嵌合する開口部９３ａが形成されている。ミシンモーター８４はミシンフレーム８１側の端部が図示しない止めネジによりモーター取付台９３に固定され、さらに、モーター取付台９３はボルト締めにより縦胴部８１ｂに固定されている。
【００３１】
縦胴部８１ｂに設けられた円筒部８１ｄの内側には、略円筒状の上軸支持体９５が取り付けられている。この上軸支持体９５は、上軸８５の一端部を摺動により回転可能に支持するメタル軸受け９５ａと、その外側に隣接して設けられたオイルシール９５ｂとを内部に有している。
また、上軸支持体９５はミシンモーター８４側の端部に円形の凹状部９５ｃが形成されている。この凹状部９５ｃはその内径が後述するカップリング１０の外径よりも幾分大きく定められており、接触を生じない状態でカップリング１０の一端部を内側に引き込んで配置することを可能としている。
【００３２】
［カップリング］
図４はカップリング１０の斜視図、図５は分解斜視図である。カップリング１０は、主に、回転軸としてのミシンモーター８４の出力軸８４ａと回転軸としての上軸８５とを個別に対向状態で固定装備される二つの固定体としてのハブ２０，２０と、これらのハブ２０，２０を連結する場合にその相互間に介挿される弾性体からなる連結部材３０とを備えている。
【００３３】
ミシンモーター８４の出力軸８４ａに装備されるハブ２０と上軸８５に装備されるハブ２０は同一の構造であるため、一方のハブ２０についてのみ説明を行うこととする。
上記ハブ２０は、ミシンモーター８４の出力軸８４ａ又は上軸８５が挿入される円筒状の本体部２１と、当該本体部２１の外周面上から回転半径方向外側に突出形成された三つの突起部２２とを有しており、これらは同一の金属材料により一体的に形成されている。
【００３４】
上記本体部２１の内径は、ミシンモーター８４の出力軸８４ａ及び上軸８５の外径とほぼ等しく且つこれらを挿入可能な大きさとなっている。
また、本体部２１の外径及び回転中心線Ｃ方向の長さについては、カップリング１０の小型化の要請上、より小さくすることが望ましいが、使用環境において、その形成材料との関係により、少なくとも規定の耐用期間の耐久性及び強度が得られる数値に設定される。
なお、ミシン８０では、ミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５の外径が等しくなっているが、仮にこれらの外径が異なる場合には、それぞれの外径に応じた内径の本体部２１からなるハブ２０が個別に装備される。また、このように個々の本体部２１の内径が異なる場合でも、各本体部２１の外径は互いに等しくすることが望ましい。
【００３５】
三つの突起部２２は円周方向について均一間隔で配置され、各突起部２２の半径方向外側の面は、回転中心線Ｃを中心とする円周面となっている。
また、各突起部２２は、いずれも回転中心線Ｃに沿った凸条を呈しており、本体部２１の一端部から回転中心線Ｃに沿った一定の方向に向かって突出形成された延出部２３を備えている。
図６はカップリング１０を回転中心線Ｃの方向から見た側面図である。図示のように、突起部２２の回転中心線Ｃを中心とする形成角度θ１は360°の六等分となる60°より幾分小さくなっている。さらに、延出部２３の内径Ｒ１は、前述した本体部２１の外径よりも幾分大きくなっており、また、延出部２３の回転中心線Ｃ方向の長さは本体部２１の長さよりも幾分長くなっている。これにより、一方のハブ２０の延出部２３の先端部と他方のハブ２０の本体部２１の後端部（延出部２３の延出方向とは逆側の端部）とが一致するように互いのハブ２０，２０を連結する場合に、互いの本体部２１，２１の端面同士の間に隙間を形成することができる。ミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とが僅かでも軸心にズレが生じた場合に、本体部２１，２１同士が直接密着していると、トルク伝達の負荷の原因となり得るが、上記隙間によりこれが緩和される。また、カップリング１０では、連結部材３０に弾性を有する隔壁部３３（後述）を設けており、上記本体部２１，２１同士の隙間に一致する厚みの隔壁部３３を介挿させており、トルク伝達の負荷の低減を図っている。
【００３６】
二つのハブ２０，２０の連結時には、互いの突起部２２，２２の延出部２３，２３が向かい合わせとなる向きで同一の回転中心線Ｃ上に配置され、一方のハブ２０の突起部２２の延出部２３の先端が他方のハブ２０の突起部２２の後端（回転中心線Ｃ方向における延出部２３とは逆側の端部）に達するまで、一方のハブ２０の各突起部２２の間の凹状部２４に他方のハブ２０の各延出部２３が挿入される。
これにより、二つのハブ２０，２０は、互いの突起部２２，２２が回転中心線Ｃ回りの円周方向に沿って交互に並んだ状態となり、互いの本体部２１，２１は連結する相手側の複数の各延出部２３，２３の内側の領域内に遊挿された状態となる。
そして、図６に示した寸法設定により、互いに隣に位置する一方のハブ２０の突起部２２と他方のハブ２０の突起部２２との間、一方のハブ２０の本体部２１の外周面と他方のハブ２０の突起部２２の延出部２３の内周面との間及び一方のハブ２０の本体部２１と他方のハブ２０の本体部２１の対向する端面同士の間には、連結部材３０の各部を介挿する為の一定のクリアランスが得られるようになっている。
【００３７】
また、三つの内の二つの突起部２２については、その外周面から本体部２１の内周面まで貫通するネジ穴２５が形成されており、その内側には頭無しネジ２６が螺入されている。この頭無しネジ２６を外部から所定方向に回転させることで、その先端部が本体部２１に挿入されたミシンモーター８４の出力軸８４ａ又は上軸８５の外周面を締結し、これらの回転軸に対してハブ２０が抜脱や回転ズレを生じないようにしている。
【００３８】
連結部材３０は、回転中心線Ｃ回りの円周方向に沿って交互に並んだ二つのハブ２０，２０の突起部２２同士の隙間に配置される六つの介挿部３１と、隣に位置する介挿部３１、３１の回転中心線Ｃ方向における一端部同士と他端部同士とを交互に連結する六つの連結部３２と、二つのハブ２０，２０の本体部２１，２１の互いに対向する端面の間に介挿させる隔壁部３３とを備えている。そして、これらは弾性体であるゴム、例えば、ニトリルゴム(NBR)から一体的に形成されている。
【００３９】
介挿部３１は、二つのハブ２０，２０を連結する配置とした場合において、隣に位置する一方のハブ２０の突起部２２の側面（円周方向の両端部の側面）と他方のハブ２０の突起部２２の側面との間のクリアランスに介挿される板状体である。
この介挿部３１の回転中心線Ｃ方向の長さＬ（図５参照）は延出部２３を含む突起部２２の全長と一致しており、介挿部３１の回転中心線Ｃからの半径方向の幅Ｈ（図５参照）はハブ２０の突起部２２の外周面と本体部２１の外周面との径差に一致している。また、介挿部３１はその弾性により圧縮可能であるため、その円周方向における厚さ（角度幅）θ２（図６参照）は各突起部２２同士のクリアランスよりも僅かに広く設定されている。
これらにより、介挿部３１は、介挿時に各突起部２２の側面全体に密着させることが可能となっている。
【００４０】
連結部３２は、二つのハブ２０，２０を連結する配置とした場合において、一方のハブ２０の突起部２２の延出部２３の内周面と他方のハブ２０の本体部２１の外周面との間のクリアランスに介挿されるようになっており、このため、これらの周面に沿って湾曲した板状に形成されている。
連結部３２には、介挿部３１，３１の回転中心線Ｃ方向における一端部同士を連結するもの（図５において左側に位置する連結部３２）と、介挿部３１，３１の回転中心線Ｃ方向の他端部同士を連結するもの（図５において右側に位置する連結部３２）とがあり、これらは回転中心線Ｃを中心とする円周方向に沿って交互に並んで配置されている。
【００４１】
隔壁部３３は、六つの介挿部３１の回転中心線Ｃに対する半径方向内側であって当該各介挿部３１の長手方向の中間位置に設けられた回転中心線Ｃに垂直な隔壁であり、その中央部には円形の開口部３３ａが形成されている。
この隔壁部３３の回転中心線Ｃ方向の厚さは、ハブ２０の突起部２２の延出部２３の回転中心線Ｃ方向の長さから本体部２１の回転中心線Ｃ方向の長さを減じた値と略一致している。また、開口部３３ａの内径は、本体部２１の内径と一致又はこれよりも若干大きく設定されている。
これにより、二つのハブ２０，２０を連結する配置とした場合において、隔壁部３３は、各ハブ２０，２０の本体部２１，２１における互いの対向端面の間に隙間なく介挿された状態で配置される。
【００４２】
［カップリングによる連結作業］
次に、カップリング１０によってミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とを連結する方法を図５を参照して説明する。以下の説明では、図５における左側のハブ２０が上軸８５に取り付けられるものとし、右側のハブ２０がミシンモーター８４の出力軸８４ａに取り付けられるものとする。
【００４３】
まず、それぞれのハブ２０，２０をミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とに取り付ける。
具体的には、一方のハブ２０の中心部にミシンモーター８４の出力軸８４ａを挿入し、ネジ穴２５の頭無しネジ２６を締めて一方のハブ２０を出力軸８４ａに固定する。
同様に、他方のハブ２０の中心部に上軸８５を挿入し、頭無しネジ２６により他方のハブ２０を上軸８５に固定する。
【００４４】
次に、ハブ２０に対して連結部材３０の取り付けを行う。この場合、連結部材３０は、出力軸８４ａ側と上軸８５側の何れか取り付けを行っても良いが、ここでは出力軸８４ａ側のハブ２０に対して取り付けを行う場合を例に説明する。
まず、ハブ２０の各突起部２２の延出部２３と連結部材３０の一端部（図５における右端部）とを対向させると共に、当該連結部材３０の一端部側の三つの連結部３２の円周方向の位置をハブ２０の三つの凹状部２４に合致させて、当該三つの連結部３２の内周面側にハブ２０の本体部２１が挿入されるように連結部材３０をハブ２０に取り付ける。この時、連結部材３０の隔壁部３３が出力軸８４ａ側のハブ２０の本体部２１の端面に当接するまで三つの連結部３２の内側に本体部２１を挿入する。
その結果、連結部材３０の一端部（図５における右端部）側の三つの連結部３２の内周面と出力軸８４ａ側のハブ２０の本体部２１の外周面とが密着し、連結部材３０の他端部（図５における左端部）側の三つの連結部３２の外周面と出力軸８４ａ側のハブ２０の三つの延出部２３の内周面とが密着した状態となる。
【００４５】
そして、連結部材３０が取り付けられた出力軸８４ａ側のハブ２０を上軸８５側のハブ２０に連結する。この場合、出力軸８４ａ側のハブ２０の各突起部２２の延出部２３と上軸８５側のハブ２０の各突起部２２の延出部２３とを対向状態とし、それぞれのハブ２０の各突起部２２の延出部２３の円周方向の位置を相手側のハブ２０の各凹状部２４に合致させて、当該各延出部２３が連結部材の３０の各連結部３２を介在させつつ相手側のハブ２０の凹状部２４に挿入されるように、ミシンモーター８４と共に出力軸８４ａ側のハブ２０と上軸８５側のハブ２０とを連結する。この場合も、連結部材３０の隔壁部３３が上軸８５側のハブ２０の本体部２１の端面に当接するまで出力軸８４ａ側のハブ２０を上軸８５側のハブ２０に向けて移動させる。
その結果、連結部材３０の他端部（図５における左端部）側の三つの連結部３２の内周面と上軸８５側のハブ２０の本体部２１の外周面とが密着し、連結部材３０の一端部（図５における右端部）側の三つの連結部３２の外周面と上軸８５側のハブ２０の三つの延出部２３の内周面とが密着した状態となる。
【００４６】
これにより、カップリング１０が組み上げられてミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とが連結される。また、このカップリング１０による連結作業に並行して、モーター取付台９３に対するミシンモーター８４の設置作業も行われる。
なお、上記例示では、カップリング１０の各ハブ２０をミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とに先に取り付けたが、作業手順はこれに限定されるものではない。例えば、まず、最初にカップリング１０の各ハブ２０及び連結部材３０を組み立ててから、一方のハブ２０をミシンモーター８４の出力軸８４ａ又は上軸８５の何れか一方に取り付け、次いで、他方のハブ２０をミシンモーター８４の出力軸８４ａ又は上軸８５のいずれか他方に取り付けても良い。
【００４７】
［カップリングの技術的効果］
図１１及び図１２のカップリング１００，２００と比較しつつカップリング１０の効果について説明する。
上記カップリング１０は、各ハブ２０の突起部２２が延出部２３を備えているので、突起部２２をカップリング１０の全長（二つのハブ２０，２０の連結部材３０を介する連結時の長さ）と一致する長さに揃えることが可能である。
従って、ハブ２０の突起部２２と連結部材３０の介挿部３１との接触面の回転中心線Ｃ方向の幅をカップリング１０の全長を一致させてその面積を最大限に拡大することができ、カップリング１０を小型化した場合でも、連結部材３０の介挿部３１における単位面積当たりの荷重を十分に低減することが可能となる。
【００４８】
これに対して、カップリング１００は、各ハブ１１０，１２０の突起部１１２，１２２がいずれも本体部１１１，１２１から回転中心線方向に突出する構造であり、連結部材１３０の突起部１３２との接触面の回転中心線Ｃ方向の幅を各ハブ１１０，１２０の突起部１１２，１２２の突出長さまでしか確保することができない。このため、カップリング１００の全長に対して突起部１１２，１２２と突起部１３２との接触面積は小さくなり、カップリング１００を小型化した場合に連結部材１３０の突起部１３２における単位面積当たりの荷重を低減することができない。
【００４９】
また、カップリング２００は、各ハブ２１０，２２０の突起部２１２，２２２と連結部材２３０の介挿部２３１との接触面の回転中心線Ｃ方向の幅をハブ２２０の回転中心線方向の幅までしか確保することができない。このため、カップリング２００の場合も、その全長に対して突起部２１２，２２２と介挿部２３１との接触面積は小さくなり、カップリング２００を小型化した場合に連結部材２３０の介挿部２３１における単位面積当たりの荷重を低減することができない。
【００５０】
このように、カップリング１０は、その全長に対してハブ２０の突起部２２と連結部材３０の介挿部３１との接触面積を十分に広くすることができるので、カップリング１０の小型化を図りつつ連結部材３０の耐久性を向上させることが可能である。
さらに、連結部材３０の材料の選定に当たって、高荷重に耐え得る高価な材料に限定されないので、カップリング１０の製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００５１】
また、カップリング１０の連結部材３０は各介挿部３１を連結する連結部３２を備えているので、各部を一体化して一部材で形成することが可能である。そして、連結部３２は、各介挿部３１の一端部側と他端部側とに交互に形成されると共に、各々がハブ２０の本体部２１の外周面に沿った形状に形成されているので、一方のハブ２０の本体部２１と他方のハブ２０の延出部２３との間に介挿された状態となる。これにより、ミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５の回転時の径方向の振動等を吸収し、良好なトルク伝達を行うことが可能である。
また、連結部材３０は隔壁部３３を備えているので、当該隔壁部３３が一方のハブ２０と他方のハブ２０の互いの本体部２１の間に介挿され、ミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５の回転時の軸方向の振動等を吸収し、良好なトルク伝達を行うことが可能である。
【００５２】
［カップリングの変形例(1)］
図７はカップリングの第一の変形例の分解斜視図である。このカップリング１０Ａは、その連結部材３０Ａ以外の構成についてはカップリング１０と同一とすることができる。
カップリング１０Ａの連結部材３０Ａは、連結部材３０と同一の六つの介挿部３１と、隣に位置する介挿部３１、３１の回転中心線Ｃ方向における一端部同士と他端部同士とを交互に連結する六つの連結部３２Ａと、連結部材３０と同一の隔壁部３３とを備えている。そして、この連結部材３０Ａも弾性体であるゴム、例えば、ニトリルゴム(NBR)から一体的に形成されている。
そして、上記各連結部３２Ａは、連結する二つの介挿部３１の一端部又は他端部においてハブ２０の延出部２３の延出端部の端面に沿った形状に形成されている。また、連結部３２Ａの厚さ分だけ各延出部２３の突出長さを短くして該連結部３２Ａの延出部２３に対向しない側の端面がハブ２０の本体部２１の端面とを一致させることが好ましい。
このため、連結部材３０Ａを挟んでハブ２０とハブ２０とを連結する場合に、各連結部３２Ａは、各延出部２３の先端部端面に密着した状態となる。この場合、各延出部２３と本体部２１との間に連結部が介挿されないので、そのクリアランスを小さくすることができ、カップリング１０Ａ全体を径方向に小型化することが可能となる。
【００５３】
なお、このカップリング１０Ａは、前述したように、連結部材３０Ａ以外の構成、例えばハブについては、カップリング１０のハブ２０と同一のものを使用することが可能だが、一方のハブ２０の延出部２３と他方のハブ２０の本体部２１との間のクリアランスが不要となるので、当該クリアランスが発生しないようにする、或いは、連結部３２Ａの厚さ分だけ各延出部２３の突出長さを短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
【００５４】
［カップリングの変形例(2)］
図８はカップリングの第二の変形例の斜視図である。このカップリング１０Ｂは、その連結部材３０Ｂ以外の構成についてはカップリング１０と同一とすることができる。
カップリング１０Ｂの連結部材３０Ｂは、二つのハブ２０，２０の各突起部２２同士の間に介挿される六つの介挿部３１Ｂが個別に分離されており、連結部３２や隔壁部３３は備えていない。
そして、各介挿部３１Ｂは、カップリング１０Ｂの製造過程において、隣に位置する突起部２２，２２の互いに対向する二つの側面の一方又は双方に接着、焼き付け処理等により固着される。
各突起部２２の一側面に固着された場合には、各介挿部３１Ｂはハブ２０から分離することはできない。また、各突起部２２の二側面に固着された場合には、二つのハブ２０，２０と連結部材３０Ｂとが一体化して分離することはできない。
このため、カップリング１０Ｂを一体化させたままでミシンモーター８４の出力軸８４ａ及び上軸８５を連結することとなるが、作業上の問題は生じない。
このように、各介挿部３１Ｂを個々に分離させて予めハブ２０に固着させることにより、連結部材３０Ｂはその構造が簡易化されるため、カップリング１０Ｂの生産性を向上することが可能となる。
【００５５】
なお、このカップリング１０Ｂもカップリング１０のハブ２０と同一のものを使用することが可能だが、一方のハブ２０の延出部２３と他方のハブ２０の本体部２１との間のクリアランスが不要となるので、当該クリアランスが発生しないようにする、或いは、隔壁部３３が介在しないので本体部２１同士がより近接するように各延出部２３の突出長さをより短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
【００５６】
［カップリングの変形例(3)］
図９はカップリングの第三の変形例の分視図である。このカップリング１０Ｃは、ハブ２０Ｃ以外の構成についてはカップリング１０と同一とすることができる。
前述したカップリング１０では、各ハブ２０の延出部２３の回転中心線Ｃ方向の長さが本体部２１の長さとほぼ等しく設定されており、これにより、突起部２２の全長＝カップリング１０の全長としている。これらの長さを一致させることにで、カップリング１０の大きさに対して突起部２２と介挿部３１との接触面積を最大限に拡張することが可能としている。
これに対して、カップリング１０Ｃの各ハブ２０Ｃの延出部２３Ｃは、本体部２１よりも回転中心線Ｃ方向の長さが短く設定されている。従って、突起部２２の全長＜カップリング１０の全長となり、カップリング１０の大きさに対して突起部２２と介挿部３１との接触面積を最大限にまでは拡張していない。このため、カップリング１０Ｃは、各介挿部３１における単位面積当たりの荷重低減の効果がカップリング１０に劣っている。しかしながら、少なくとも延出部２３Ｃにより突起部２２Ｃの全長を本体部２１よりも長くしているので、従来のカップリング１００，２００（図１１，図１２参照）に比べると、各介挿部３１における単位面積当たりの荷重低減が図られており、連結部材３０の長寿命化を図ることが可能である。
【００５７】
なお、このカップリング１０Ｃは、前述したように、ハブ２０Ｃ以外の構成、例えば連結部材については、カップリング１０の連結部材３０と同一のものを使用することが可能だが、連結部材３０の各介挿部３１を、一方のハブ２０Ｃの突起部２２Ｃとその隣に位置する他方のハブ２０Ｃの突起部２２Ｃが回転中心線Ｃ方向について重り合う範囲と同じとなるように短くする等の設計変更を行ってもよいことは言うまでもない。
【００５８】
［その他］
上述した各カップリング１０〜１０Ｃは、いずれもミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５とが同じ外径であることを前提とし、それぞれに同一のハブ２０又は２０Ｃを取り付けているが、ミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５の外径が異なる場合には、それぞれに対応する内径のハブを取り付けても良いことは言うまでもない。その場合、各ハブについては、その中心に位置する軸挿入を行うための貫通穴の内径のみが異なるハブを使用することが望ましい。
【００５９】
また、ミシンモーター８４の出力軸８４ａ又は上軸８５に対するハブ２０の取り付けは頭無しネジ２６を用いているが、これに限らず、例えば、出力軸８４ａ又は上軸８５とハブ２０とにキー溝を形成してキーを挿入することにより取り付けを行っても良い。また、キーとネジの併用でも良い。
【００６０】
また、前述したカップリング１０〜１０Ｃのハブ２０，２０Ｃの突起部２２，２２Ｃはいずれもその円周方向における両側縁部が回転中心線方向Ｃに平行となるように形成されているが、これに限らず、突起部２２，２２Ｃの円周方向における両側縁部が延出部２３，２３Ｃの先端側に向かうにつれて幅が狭くなるようにテーパ状に形成しても良い。
【実施例１】
【００６１】
図１０は、同一条件でトルク伝達を行うミシンモーター８４の出力軸８４ａと上軸８５との間にカップリング１０とカップリング２００とを装備した場合に、それぞれの突起部と介挿部との接触面に加わる単位面積当たりの荷重（応力）の算出結果を示したグラフである。
これらのカップリング１０，２００では突起部と介挿部との接触面の回転中心線Ｃからの最大半径と最小半径とが同一の値であり、とし、カップリング１０，２００の回転中心線Ｃ方向の全長も同一の値であることを前提とする。そして、トルク伝達時に、一方のハブ２０の三つの突起部２２と他方のハブ２０の三つの突起部２２との内、一組の突起部２１，２１の間で集中的に荷重が発生した場合を想定して応力計算を行った。
その結果、カップリング１０の接触面における応力値は7.3[MPa]であり、カップリング２００の接触面における応力値は17.4[MPa]であった。
【００６２】
また、上記応力計算に基づいて各カップリング１０，２００における安全率を算出した。
上記安全率は、［各カップリング１０，２００における許容応力値］／［ミシン８０における通常使用条件下での各カップリング１０，２００における応力値］から算出した。
その結果、カップリング１０では安全率は2.0となり、カップリング２００では安全率は0.8であった。
このように、本実施例１では、発明品であるカップリング１０が従来品のカップリング２００に比べて、突起部２２に生じる応力を低減し、安全率を向上させるという結果を得ることが出来た。
【符号の説明】
【００６３】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１００，２００  カップリング
２０，２０Ｃ  ハブ（固定体）
２１  本体部
２２，２２Ｃ  突起部
２３，２３Ｃ  延出部
２４  凹状部
３０，３０Ａ，３０Ｂ  連結部材
３１，３１Ｂ  介挿部
３２，３２Ａ  連結部
３３  隔壁部
８０  ミシン
８４  ミシンモーター
８４ａ  出力軸（回転軸）
８５  上軸（回転軸）
【図１】
2014047873.tif 000003
【図２】
2014047873.tif 000004
【図３】
2014047873.tif 000005
【図４】
2014047873.tif 000006
【図５】
2014047873.tif 000007
【図６】
2014047873.tif 000008
【図７】
2014047873.tif 000009
【図８】
2014047873.tif 000010
【図９】
2014047873.tif 000011
【図１０】
2014047873.tif 000012
【図１１】
2014047873.tif 000013
【図１２】
2014047873.tif 000014