(57)【要約】【課題】  温度によるトルク特性補正を行うことのできるビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用間隔調整機構を提供する。【解決手段】  粘性流体１４を介してインナープレート２２とアウタープレート３１間でトルクを伝達する際に、ハブ２０と内側スプライン２１との間に介装されている弾性体４０が変形してインナープレート２２とハブ２０との間に回転位相差が生じる。このときの回転位相差は、温度によって弾性体４０のバネ定数が変わるので、温度に対応した回転量となる。この回転位相差によってカムリング５０が進退して、インナープレート２２とアウタープレート３１との間隔を調整し、トルク伝達力を調整する。これにより、温度によるトルク特性補正を行うことができる。【選択図】  図１
2005114063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一軸線上に配された一方の回転軸の端部に設けられたハブと、他方の回転軸の端部に設けられ前記ハブを内包するハウジングと、前記ハブの外側に設けられている内側スプラインに対して軸方向移動可能且つ当該内側スプラインとともに回転する複数枚のインナープレートと、前記ハウジングの内周面に設けられている外側スプラインに係合して軸方向移動可能且つ当該ハウジングと一体的に回転する複数枚のアウタープレートとを有し、前記ハウジング内において前記アウタープレートとインナープレートとを交互に配置するとともに当該ハウジング内に粘性流体を充填したビスカスカップリングであって、
前記ハブの外周面と前記内側スプラインとの間に温度によってバネ定数が変化する弾性体を固定的に介装し、前記弾性体の変形による前記ハブと前記インナープレートとの回転位相差に応じて前記インナープレートと前記アウタープレートとを接近・離反させて伝達力を調整するカムリングを設けたことを特徴とするビスカスカップリング。
【請求項２】
前記内側スプライン側に第１カム部を設け、前記カムリングに前記第１カム部と係合する第２カム部を設け、前記内側スプラインと前記ハブの回転位相差に比例して前記カムリングを移動させて前記インナープレートと前記アウタープレートとの間隔を調整することを特徴とする請求項１に記載したビスカスカップリング。
【請求項３】
前記第１カム部が前記内側スプラインの軸方向中心に向かって広がる台形の切欠きであり、前記第２カム部が前記第１カム部の切欠き内に移動可能に設けられている台形の係止部であることを特徴とする請求項２に記載したビスカスカップリング。
【請求項４】
前記弾性体が、前記ハブの外周面に接着固定される内輪と、前記内側スプラインの内周面に接着固定される外輪と、前記内輪と前記外輪を連結するリブとから構成されるゴム製部材であることを特徴とする請求項１に記載したビスカスカップリング。
【請求項５】
同一軸線上に配された一方の回転軸の端部に設けられたハブと、他方の回転軸の端部に設けられ前記ハブを内包するハウジングと、前記ハブの外側に設けられている内側スプラインに対して軸方向移動可能且つ当該ハブとともに回転する複数枚のインナープレートと、前記ハウジングの内周面に設けられている外側スプラインに係合して軸方向移動可能且つ当該ハウジングと一体的に回転する複数枚のアウタープレートとを有し、前記ハウジング内において前記アウタープレートとインナープレートとを交互に配置するとともに当該ハウジング内に粘性流体を充填したビスカスカップリングにおいて前記インナープレートとアウタープレートとの間隔を調整するビスカスカップリング用間隔調整機構であって、
前記ハブと一体的に回転するカムプレートと、前記内側スプラインが形成され前記インナープレートと一体的に回転する内側スプライン部材とを有し、
前記カムプレートには台形の切欠きを設け、前記内側スプライン部材には前記台形の切欠きに移動可能に係合する台形の係止部を設けたことを特徴とするビスカスカップリング用間隔調整機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用間隔調整機構に係り、長時間使用時等の高温時にも安定したトルク伝達することのできるビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用間隔調整機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２軸間のトルク伝達力の調整を行うビスカスカップリングが知られている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
図１０に示すように、一般に、ビスカスカップリング１００Ａにおいては、同一軸線上に配され、いずれか一方１０１ａにトルクが入力される一対の回動軸１０１ａ、１０１ｂを有している。一方の回動軸であるハウジング１０１ａには、他方の回動軸であるハブ１０１ｂを回動自在に収納するとともに、該ハブ１０１ｂ周りに円筒空間１０２が形成されている。ハウジング１０１ａの内部には、ハブ１０１ｂに軸線方向移動可能に係合するとともに、各々が所定の間隔で対向する複数のインナープレート１０３ａと、該インナープレート１０３ａの各々の間に等間隔に配されるとともに、ハウジング１０１ａの内壁に軸線方向移動可能に係合するアウタープレート１０３ｂが設けられている。また、円筒空間１０２の内部には、インナープレート１０３ａおよびアウタープレート１０３ｂの間に粘性流体１０４が充填されている。
【０００４】
特許文献１に示されるビスカスカップリング１００Ａにおいては、図１０に示すように、前記ハウジング１０１ａ内端面に形成された所定形状のカム面１０５と、該カム面１０５に対向して同一形状の被カム面１０６が形成され、図１１に示すように周方向に所定の遊びＬを持っている。また、軸線方向移動可能にハウジング１０１ａ内周面に嵌合するとともに、アウタープレート１０３ｂを保持する保持部材１０７と、保持部材１０７の被カム面１０６とハウジング１０１ａのカム面１０５とが係合するように付勢力を発揮する弾性部材１０８とを備えている。
【０００５】
また、図１２に示すように、特許文献２に示されるビスカスカップリング１００Ｂにおいては、インナープレート１０３ａあるいはアウタープレート１０３ｂのいずれか一方のプレート面に保持部材１０９が設けられている。この保持部材１０９は、プレート間の間隔を弾性的に保持する。この保持部材１０９によって間隔が保持されたプレートのうち少なくとも１つのプレートと保持部材１０９との間に、所定形状のカム面を有する第３のプレート１１０が設けられ、保持部材１０９によって間隔が保持されたプレートの内少なくとも１つのプレートの側面には、第３のプレート１１０のカム面と係合する被カム面が設けられている。
【特許文献１】実開昭６３−１８５９２６号公報（図１）
【特許文献２】実開平１−１０８４３８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に示されるビスカスカップリング１００Ａにおいては、トルク伝達経路にカム１０５，１０６を設けて、伝達トルクに応じてプレートの押圧力を発生させ、設定以上のトルクが入力されるとカムによる押圧に制限がかかるようにしている。しかしながら、低温時等粘性抵抗が大きい場合には、カム１０５，１０６に入力されるトルクも増加するので、さらにプレートを押圧してトルクが増加してしまうという問題がある。
【０００７】
また、特許文献２に示されたビスカスカップリング１００Ｂにおいては、トルク伝達経路のインナープレート１０３ａあるいはアウタープレート１０３ｂのいずれか一方のプレート間に、カム面を有する中間プレート１１０を設置して、この中間プレート１１０で伝えるトルクに応じて他のプレートを押圧してトルクを変化させている。しかしながら、低温時で粘性抵抗が増加すると、カムで伝えるトルクも増加し、さらにプレートの押圧力も増加するが、保持部材１０９の硬度が増加すると、この押圧力がキャンセルされて特性補正が働かないという問題がある。また、高温時には粘性抵抗が低下するので、カムで伝えるトルクも低下し、プレートの押圧力も低下すると同時に、保持部材１０９の硬度も低下するので、温度による特性補正が働かないという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、温度によるトルク特性補正を行うことのできるビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用間隔調整機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、同一軸線上に配された一方の回転軸の端部に設けられたハブと、他方の回転軸の端部に設けられ前記ハブを内包するハウジングと、前記ハブの外側に設けられている内側スプラインに対して軸方向移動可能且つ当該内側スプラインとともに回転する複数枚のインナープレートと、前記ハウジングの内周面に設けられている外側スプラインに係合して軸方向移動可能且つ当該ハウジングと一体的に回転する複数枚のアウタープレートとを有し、前記ハウジング内において前記アウタープレートとインナープレートとを交互に配置するとともに当該ハウジング内に粘性流体を充填したビスカスカップリングであって、前記ハブの外周面と前記内側スプラインとの間に温度によってバネ定数が変化する弾性体を固定的に介装し、前記弾性体の変形による前記ハブと前記インナープレートとの回転位相差に応じて前記インナープレートと前記アウタープレートとを接近・離反させて伝達力を調整するカムリングを設けたことを特徴としている。
【００１０】
このように構成されたビスカスカップリングにおいては、粘性流体を介してインナープレートとアウタープレート間でトルクを伝達する際に、ハブと内側スプラインとの間に介装されている弾性体が変形してインナープレートとハブとの間に回転位相差が生じる。このときの回転位相差は、温度によって弾性体のバネ定数が変わるので、温度に対応した回転量となる。この回転位相差によってカムリングが進退して、インナープレートとアウタープレートとの間隔を調整し、トルク伝達力を調整する。これにより、温度によるトルク特性補正を行うことができる。
【００１１】
また、本発明は、前記内側スプライン側に第１カム部を設け、前記カムリングに前記第１カム部と係合する第２カム部を設け、前記内側スプラインと前記ハブの回転位相差に比例して前記カムリングを移動させて前記インナープレートと前記アウタープレートとの間隔を調整することを特徴としている。
【００１２】
このように構成されたビスカスカップリングにおいては、内側スプラインとハブとの間に回転位相差が生じた場合には、内側スプライン側の第１カム部とカムリングの第２カム部との協働によりカムリングを移動させてインナープレートとアウタープレートとの間隔を小さくして調整する。従って、弾性体の温度が上昇して変形しやすくなると、内側スプラインとハブとの間の回転位相差が大きくなるので、カムプレートが移動してインナープレートとアウタープレートとの間隔を小さくしてトルク伝達力を増すようにする。この伝達力の増加が、温度上昇による粘性流体の粘度の低下によるトルク伝達力の低下を補うので、安定したトルク伝達力を得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記第１カム部が前記内側スプラインの軸方向中心に向かって広がる台形の切欠きであり、前記第２カム部が前記第１カム部の切欠き内に移動可能に設けられている台形の係止部であることを特徴としている。
【００１４】
このように構成されたビスカスカップリングにおいては、内側スプラインとハブとの間の回転位相差が大きくなると、第２カム部の台形をした係止部の斜面が第１カム部の台形をした切欠きの斜面に当接して移動するので、第２カム部を有するカムリングが移動してインナープレートとアウタープレートとの間隔を小さくする。
【００１５】
また、本発明は、前記弾性体が、前記ハブの外周面に接着固定される内輪と、前記内側スプラインの内周面に接着固定される外輪と、前記内輪と前記外輪を連結するリブとから構成されるゴム製部材であることを特徴としている。
【００１６】
このように構成されたビスカスカップリングにおいては、例えばハブに回転力が加わると、弾性体のリブを介して内側スプラインに回転力が伝達される。このため、弾性体が高温になってバネ定数が小さくなると変形しやすくなり、ハブと内側スプラインとの間に回転位相差が生じる。
【００１７】
また、本発明は、同一軸線上に配された一方の回転軸の端部に設けられたハブと、他方の回転軸の端部に設けられ前記ハブを内包するハウジングと、前記ハブの外側に設けられている内側スプラインに対して軸方向移動可能且つ当該ハブとともに回転する複数枚のインナープレートと、前記ハウジングの内周面に設けられている外側スプラインに係合して軸方向移動可能且つ当該ハウジングと一体的に回転する複数枚のアウタープレートとを有し、前記ハウジング内において前記アウタープレートとインナープレートとを交互に配置するとともに当該ハウジング内に粘性流体を充填したビスカスカップリングにおいて前記インナープレートとアウタープレートとの間隔を調整するビスカスカップリング用間隔調整機構であって、前記ハブと一体的に回転するカムプレートと、前記内側スプラインが形成され前記インナープレートと一体的に回転する内側スプライン部材とを有し、前記カムプレートには台形の切欠きを設け、前記内側スプライン部材には前記台形の切欠きに移動可能に係合する台形の係止部を設けたことを特徴としている。
【００１８】
このように構成されたビスカスカップリング用調整機構においては、粘性流体を介してインナープレートとアウタープレート間でトルクを伝達する際に、インナープレートとハブとの間に回転位相差が生じると、この回転位相差によってカムリングの台形の切欠きと内側スプライン部材の台形の係止部との居言う動によりカムリングが進退する。これにより、インナープレートとアウタープレートとの間隔を調整し、トルク伝達力を調整する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、インナープレートとハブとの間で回転位相差が発生して相対的回転が生じると、カムリングを進退させてインナープレートとアウタープレートとの間隔を調整してトルク伝達力を調整する。これにより、従来のような温度によってトルク伝達力が変動するという問題を解消でき、温度によるトルク特性補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明のビスカスカップリングに係る第１実施形態において伝達トルクが小あるいは温度が低い状態を示す断面図、図２（Ａ）は図１の状態におけるハブの正面図、図２（Ｂ）はハブの端面図、図３（Ａ）はカムリングの正面図、図３（Ｂ）はカムリングの断面図、図４は本発明のビスカスカップリングに係る第１実施形態において伝達トルクが大あるいは温度が高い状態を示す断面図、図５（Ａ）は図３の状態におけるハブの正面図、図５（Ｂ）はハブの端面図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明の実施形態であるビスカスカップリング１０は、同一軸線上に配された一方の回転軸の端部に設けられたハブ２０と、他方の回転軸の端部に設けられハブ２０を内包するハウジング３０とを有している。ハブ２０とハウジング３０とはベアリング１１により相対的に回転可能となっている。また、前後のＸリング１２により、ハブ２０とハウジング３０との間に作動室１３が密封状態に形成されている。
【００２２】
図２（Ａ）に示すように、ハブ２０の外側には、外周面に多数の内側スプライン２１ａが形成された内側スプライン部材２１が設けられている。この内側スプライン部材２１の外側には、軸方向移動可能且つハブ２０とともに回転する複数枚のインナープレート２２が係合して設けられている。内側スプライン部材２１の一端（図１において左端）には、第１のカム部として内側スプライン部材２１の軸方向中心（図２（Ａ）において右方向）に向かって広がる台形の切欠き２３が設けられており、この台形の切欠き２３には一対の斜面２３ａが設けられている。
【００２３】
また、ハウジング３０の内周面には多数の外側スプライン３０ａが形成されており、この外側スプライン３０ａに係合して軸方向移動可能且つハウジング３０と一体的に回転する複数枚のアウタープレート３１が設けられている。インナープレート２２とアウタープレート３１は作動室１３内において交互に配置されており、作動室１３に充填されている粘性流体１４が両プレート２２、３１の間に介在しており、粘性流体１４により回転力が伝達されるようになっている。
【００２４】
ハブ２０の外周面と内側スプライン部材２１との間には、温度によってバネ定数が変化する例えばゴム製等の弾性体４０が介装されており、ハブ２０と内側スプライン部材２１とに接着等により固定されている。図２（Ｂ）に示すように、弾性体４０は、ハブ２０の外周面に接着固定されるリング状の内輪４１と、内側スプライン部材２１の内周面に接着固定されるリング状の外輪４２と、内輪４１と外輪４２を連結するリブ４３とから構成されており、内部には空間４４を有している。
【００２５】
作動室１３内部には、常時付勢手段により図１中左方向に付勢されているカムリング５０が設けられており、図３（Ａ）に示すように、カムリング５０の中央にはハブ２０が貫通するハブ穴５３設けられている。従って、カムリング５０はハブ２０とともに回転し、且つ、ハブ２０に沿って軸方向へ往復移動可能となっている。カムリング５０には一定幅の円弧状の切欠き５２が所定個数（図３（Ａ）では例えば４個）設けられており、隣接する切欠き５２の間には第２カム部としての台形の係止部５１が形成されている。この台形の係止部５１は、内側スプライン部材２１に設けられている台形の切欠き２３と係合する（図２（Ａ）参照）ように、図３（Ｃ）に示すように、一対の斜面５１ａを有している。
【００２６】
図４および図５には、内側スプライン部材２１の回転位相とハブ２０の回転位相との間に位相差が生じた場合が示されている。例えば、内側スプライン部材２１の回転位相がハブ２０の回転位相よりも遅れた場合、すなわち、図５（Ｂ）に示されるようにハブ２０が反時針方向（図５（Ｂ）において矢印Ａ）に回転し、ハウジング３０に回転力を伝達しようとする場合には、内側スプライン部材２１は相対的に時針方向（図５（Ｂ）において矢印Ｂ）に回転することになる。このとき、弾性体４０ではリブ４３が弾性変形して内輪４１と外輪４２がずれることになる。
【００２７】
ここで、カムリング５０はハブ２０と同位相で一体的に回転するため、カムリング５０に設けられている台形の係止部５１の位置は、内側スプライン部材２１に設けられている台形の切欠き２３の位置からずれることになる。すなわち、回転のずれにより台形の係止部５１は、本来図５（Ａ）中二点鎖線で示す位置に位置することになるが、台形の係止部５１の斜面５１ａと台形の切欠き２３の斜面２３ａとが衝突するので回転できない。そこで、斜面２３ａに沿って斜面５１ａがハブ２０の軸方向（図５において右方向）へ移動するとともに回転する。従って、カムリング５０は軸方向へ移動することになり、この移動に伴ってカムリング５０はアウタープレート３１ａインナープレート２２を押して接近させ、トルク伝達力を大きくする。
【００２８】
一方、前述した状態からハブ２０の回転数が落ちてハウジング３０との間に回転位相差がなくなった場合には、弾性体４０のリブ４３の弾性変形から元の状態（図２参照）に戻る。これにより内側スプライン部材２１もハブ２０と位相差のない位置に移動するので、カムリング５０はアウタープレート３１に設けられた弾性体の力により作動室１３の左端部に移動する。この移動に伴って、インナープレート２２とアウタープレート３１とが離反して間隔が広がり、トルク伝達力が低下する。
【００２９】
図６は、温度に対する弾性体の静的バネ定数変化率を示すグラフである。ここでは、２３℃におけるバネ定数を１として、温度によるバネ定数の変化を示している。高温になればバネ定数が小さくなるので、弾性体４０は変形しやすくなることがわかる。
また、図７は、温度別伝達トルクとハブねじれ角の関係を示すグラフである。温度が低い場合には弾性体のバネ定数が大きいので、伝達トルクが大きくなってもハブ２０のねじれ角度はあまり変化しない。しかし、温度が高い場合にはバネ定数が小さくなるので、伝達トルクが大きくなるに比例してハブ２０のねじれ角度も大きく変化することがわかる。
【００３０】
図８は、ハブねじれ角度とプレート隙間の関係を示すグラフである。インナープレート２２とアウタープレート３１との間のプレート間隔が小さくなると、プレート間に介在する粘性流体１４が少なくなるのでトルク伝達力が大きくなる。このため、ハブ２０のねじれ角が大きくなることがわかる。
また、図９は、同一差回転でのプレート間隙間と伝達トルクの関係を示すグラフである。プレート間隙間が小さいと、プレート間に介在する粘性流体１４が少なくなるので、伝達トルクが大きくなる。一方、プレート間隙間が大きいと、プレート間に介在する粘性流体１４が厚くなるので伝達トルクが小さくなることがわかる。
【００３１】
以上、前述したビスカスカップリング１０によれば、粘性流体１４を介してインナープレート２２とアウタープレート３１間でトルクを伝達する際に、ハブ２０と内側スプライン部材２１との間に介装されている弾性体４０が変形して、ハブ２０とインナープレート２２との間に回転位相差が生じる。このときの相対的回転量は、温度によって弾性体４０のバネ定数が変わるので、温度に対応した回転量となる。例えば、ゴム製の弾性体４０においては、高温になるとバネ定数が小さくなるので弾性体４０の変形量が大きくなって相対的回転量が大きくなる。一方、内側スプライン部材２１およびカムリング５０には互いに係合する台形の切欠き２３と台形の係止部５１が設けられており、カムリング５０とインナープレート２２との間で位相差が発生して相対的回転が生じるとカムリング５０を進退させて、インナープレート２２とアウタープレート３１との間隔を調整してトルク伝達力を調整する。これにより、温度によるトルク特性補正を行うことができる。
【００３２】
なお、本発明のビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用間隔調整機構は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能である。
例えば、前述した実施形態において、回転力としてハブ２０を回転させる力を例示したが、本発明のビスカスカップリングおよびビスカスカップリング用カムリングは、回転を停止させる負の回転力にも適用可能である。また、弾性体４０とハブ２０との固定の際に、両者に互いに嵌合する凹凸を設けて一体的に回転するようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のビスカスカップリングに係る第１実施形態において伝達トルクが小あるいは温度が低い状態を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は図１の状態におけるハブの正面図、（Ｂ）はハブの端面図である。
【図３】（Ａ）はカムリングの正面図、（Ｂ）はカムリングの断面図、（Ｃ）は（Ａ）中Ｃ−Ｃ位置の断面図である。
【図４】本発明のビスカスカップリングに係る第１実施形態において伝達トルクが大あるいは温度が高い状態を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は図３の状態におけるハブの正面図、図５（Ｂ）はハブの端面図である。
【図６】温度に対する弾性体の静的バネ定数変化率を示すグラフである。
【図７】温度別伝達トルクとハブねじれ角の関係を示すグラフである。
【図８】ハブねじれ角度とプレート隙間の関係を示すグラフである。
【図９】同一差回転でのプレート間隙間と伝達トルクの関係を示すグラフである。
【図１０】従来のビスカスカップリングの一例を示す一部破断の断面図である。
【図１１】図１０中ＸＩ−ＸＩ位置の断面図である。
【図１２】従来のビスカスカップリングの別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ビスカスカップリング
１４  粘性流体
２０  ハブ
２１  内側スプライン部材
２１ａ  内側スプライン
２２  インナープレート
２３  台形の切欠き（第１カム部）
３０  ハウジング
３０ａ  外側スプライン
３１  アウタープレート
４０  弾性体
４１  内輪
４２  外輪
４３  リブ
５０  カムリング
５１  台形の係止部（第２カム部）
【図１】
2005114063.tif 000003
【図２】
2005114063.tif 000004
【図３】
2005114063.tif 000005
【図４】
2005114063.tif 000006
【図５】
2005114063.tif 000007
【図６】
2005114063.tif 000008
【図７】
2005114063.tif 000009
【図８】
2005114063.tif 000010
【図９】
2005114063.tif 000011
【図１０】
2005114063.tif 000012
【図１１】
2005114063.tif 000013
【図１２】
2005114063.tif 000014