【発明の詳細な説明】
フレキシブルシャフト
発明の背景
本発明は、回転可能なフレキシブルシャフトに関するものである。より詳細に
は、通常よりも大きな角度とされかつ小さなバックラッシュとされたシャフトで
もって、高トルクの負荷を駆動し得るフレキシブルシャフトに関するものである
。
通常のフレキシブルシャフトは、フレキシブルな材料から形成された外側ケー
シングと、内側回転力伝達シャフトと、を備えている。内側回転力伝達シャフト
は、（１）中央コアワイヤ上に配置された被覆連続ワイヤ層、あるいは、（２）
従来的なチェイン、のいずれかによって形成されている。前者のシャフトにおい
ては、連続ワイヤ層は、シャフトがその方向に回転するように意図された回転方
向に巻回されている最外層と、逆方向に巻回された内層と、を備えている。逆方
向に回転した場合には、最外層および反対巻きの下層は、巻きが解かれて緩んで
しまう傾向がある。その結果、シャフトのトルク処理能力が低下してしまう。逆
に、シャフトが意図通りの方向に回転する場合には、層は、巻きが締まりトルク
処理能力が増大する。しかしながら、フレキシブルさが低減する。
後者のタイプのシャフトにおいては、通常リンクから形成されたチェインコア
は、中程度のトルク処理能力を有しているものの、チェインが張力状態に維持さ
れているならば、フレキシブルさは、小さい。チェインの張力が維持されず、ケ
ーシングの管状シェル内においてわずかにでも緩んだときには、捻れてしまった
り、塊ができてしまったりする。塊状となったチェインでもって継続して回転を
行うと、すぐにケーシングが裂けてしまう。
米国特許明細書第５，５５４，０７３号においては、チェインの塊状化という
問題を、互いに直交した２つの取付ループでもってチェインの各連結を行うこと
により、克服している。この場合、各ループは、外側ケーシング内に適合する直
径とされている。したがって、リンク内の各ループは、シェルの直径に沿って他
のループを保持し、位置ずれを防止する。よって、チェインが緩んでも塊状化が
起こらない。
駆動シャフトのトルク負荷能力は、その材質強度と構成とによって決まる。銅
製シャフトまたは脆性材料製シャフトは、強度の大きなスチールから形成された
シャフトよりも、寿命が短い。
バックラッシュ、すなわち、シャフトを反転する際の入出力間の無回転は、チ
ェインの各リンクどうしの間でかなりの量のバックラッシュを有していることの
ために、反転が要望された場合には、チェインコアを有したフレキシブルシャフ
トでは問題である。
米国特許明細書第５，５５４，０７３号に開示された２ループ構成においても
しリンクどうしの位置ずれが阻止されているならばすなわち管状外側シェルの内
径内において直立状態のままであってそのためにチューブの長さ方向におけるリ
ンクの移動が阻止されているのであれば、特別なリンク構成でもって単一リンク
構成を有したシャフトが得られることがわかっている。
本発明のフレキシブルシャフトは、フレキシブルな管状外側ケーシングと、こ
のケーシング内に収容されかつ相互連結された複数のリンクから形成されたフレ
キシブルシャフトと、を具備している。この場合、リンクは、位置ずれや塊状化
を阻止できるとともに、通常よりも小さな大きさのバックラッシュでもって、通
常よりも格段に大きな負荷を処理することができる。この構成は、上記特許文献
の２ループリンクにおける直角連結を不要とすることができるとともに、様々な
サイズのリンクの製造を容易なものとすることができ、しかも、より高強度でよ
り単純でより寿命の長いより低コストの製品の製造を容易なものとすることがで
きる。本発明においては、フレキシブルシャフトを、スチールやこれと同等の頑
丈で高トルク負荷に耐え得る複合材料から構成することを意図している。
図面の簡単な説明
図面は、本発明の好ましい実施形態を例示している。
図１は、本発明の第１実施形態による高トルク能力フレキシブルシャフトの一
部を示す断面図である。
図２は、図１に示すシャフトの２−２線矢視断面図である。
図３は、図１に示すシャフトの一部を示す断面図であって、たわみ状態が示さ
れている。
図４は、かなりの高トルク能力を有したフレキシブルシャフトの第２実施形態
の一部を示す断面図である。
図５は、図４に示すシャフトの５−５線矢視断面図である。
図６は、図４に示すシャフトの一部を示す断面図であって、たわみ状態が示さ
れている。
図７は、中程度のトルク能力であるもののフレキシブルさの大きなフレキシブ
ルシャフトのさらに他の実施形態の一部を示す断面図である。
図８は、図７に示すシャフトの８−８線矢視断面図である。
図９は、図７に示すシャフトの一部を示す断面図であって、たわみ状態が示さ
れている。
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明のフレキシブルシャフトの主要な利点の１つは、シャフトコアが、コア
上の張力が弱まった場合でも直立状態（緊張状態）のままであって位置ずれを起
こすこともなく塊状化を起こすこともないような、リンクから形成されているこ
とである。本発明のフレキシブルシャフトは、また、リンクどうしの間のクリア
ランスを低減させたリンク形状のために、バックラッシュを低減させることがて
きる。
図１は、良好なフレキシブルさでもって高トルクを伝達し得るフレキシブルシ
ャフトの一部を示す側断面図である。図１のシャフトは、円滑な内面を有しかつ
一定の内径とされた、外側フレキシブル管状ケーシング１０を備えている。ケー
シング１０は、シャフトコアをなしている複数の相互連結されたリンク１２を収
容しカバーしている。図に示すように、各リンク１２は、好ましくは同一のもの
である。各リンクは、ケーシング１０に対して直交して延在している互いに平行
な２つの径方向脚（垂直方向脚）１４と、ケーシングの長さ方向に沿って延在し
ているとともにケーシングの内壁に非常に近接して位置している互いに平行な２
つの軸方向脚（長手方向脚）１６と、から形成されている。径方向脚１４および
軸方向脚１６は、実質的に平板状であって、互いに連結されることで、実質的に
矩形の中央開口を有した矩形形状のリンクを形成している。各リンク１２は、壁
厚さがＴとされ、リンク幅がＷとされている。リンク１２は、比較的厚いもので
あって、幅Ｗは、厚さＴよりも大きい。好ましくは、幅Ｗは、リンクの厚さＴの
少なくとも３倍である。リンク１２は、また、長さＬと高さＨとを有している。
好ましくは、長さＬは、リンクの高さＨの３分の４倍よりも小さい。
リンク幅Ｗは、リンクの内部寸法ｄよりも、ごくわずかに小さなものとされて
いる。これにより、シャフトは、リンクどうしの間の遊びが小さいことのために
シャフトの反転時に起こるバックラッシュの大きさを最小としつつも、たわむこ
とができる。
リンクの高さＨは、ケーシング１０の内径Ｄよりも、わずかに小さなものとさ
れている。このため、軸方向脚１６は、ケーシングの内壁に対して平行であって
、図２の端面図に示すように、ケーシング１０の内壁に対して非常に近接して配
置されている。よって、リンク１２が位置ずれを起こすことが阻止されている。
図１においては、複数のリンク１２のうちの２つのリンクが、軸方向脚１６上
において内方に突出したリッジの形態とされた突出中央部１７を備えたものとし
て示されている。突出中央部１７は、リンクに対しての係止体として機能し、ま
た、製造時に各リンクの２つの対向面どうしを溶接する際の一時的位置決めのた
めに機能する。突出中央部１７は、動作に際して必須のものではなく、したがっ
て、図１において右側に図示された２つのリンク１５は、ストレート形状の軸方
向脚１９を有したものとして図示されている。係止体１７は、シャフトに対して
ある程度のフレキシブルさをもたらす。
図１において第１の向きとされたリンク（第１方向リンク）１８は、好ましく
は、図２において端面で示しているような、第１の向きとは９０°ずれた向きと
された向きとされた同種のリンク（第２方向リンク）２０に対して、相互連結さ
れている。図２における各リンク１８，２０は、円滑でかつ丸められた外側エッ
ジ２２を有するものとされている。エッジ２２が円滑でかつ丸められていること
により、ケーシング１０の内面が、尖鋭なコーナー部によってカットされたり摩
耗したりすることが防止され、また、リンクがケーシングに対してより近接する
ことが可能とされ、塊状化がさらに防止される。しかしながら、リンクは、ケー
シング１０の内面に対して干渉すべきではなく、リンクとケーシングとの間の空
間２３が、シャフトに対してフレキシブルさを与える。リンク１８，２０は、ま
た、丸められた内部コーナー部２１を有しており、この丸められた内部コーナー
部２１により、シャフトに対して円滑なたわみ動作がもたらされる。丸められた
内部コーナー部２１は、リンクどうしの間の摩擦を低減させて、円滑な振動を有
した自由走行を可能とする。
図３は、たわみ状態とされた図１のシャフトを示している。図３に示すように
、たわみ角度θ1およびθ2は、それぞれ、隣接している２つの横配置リンク（第
１方向リンク）１８の脚どうしの角度、および、隣接している２つの縦配置リン
ク（第２方向リンク）２０の脚どうしの角度として認識される。図３の右側にお
いては、たわみ角度θ1は、リンクの係止面１７によって制限されている。図３
の左側の場合のように係止体がない場合には、たわみ角度θ2の最大値は、隣接
している２つの横配置リンク１８の下側コーナー部どうしが接触した状態におい
て、得られる。最大たわみ角度は、リンクの寸法に依存する。特に、たわみ角度
は、リンクの長さＬを増加させることによって、大きくすることができ、また、
リンク壁の厚さＴを減少させることによって、大きくすることができる。しかし
ながら、長さＬが所定値を超えて増大すると、シャフトコアの塊状化が起こりや
すくなる。例えば、たわみ角度の最大値θ1，θ2が１８０°に近づく程度にまで
長さＬを増大させたときには、シャフトコアの塊状化が起こり得る。本発明にお
けるたわみ角度θ1，θ2の最大値は、４５°以下であり、好ましくは、２５°以
下である。シャフトのたわみ角度と処理可能トルク負荷との間には、交換関係（
トレードオフ）がある。例えば、４５°よりもたわみ角度が大きくなったときに
は、シャフトのトルク処理能力が大幅に減少することとなる。
たわみ角度の最大値θ1，θ2は、また、リンクの厚さＴを減少させることによ
り、大きくすることができる。しかしながら、厚さＴを減少させると、リンクの
耐性が減少し、摩耗や損傷が大きくなって、シャフトの寿命が短くなる。与えら
れたシャフト径に対しての、パラメータＬ、Ｔ、Ｗの値は、所望のたわみ角度を
得るために最適化することができる。
フレキシブルシャフトのトルク処理能力は、リンクの幅Ｗに直接的に比例する
。したがって、トルク伝達の観点からは、リンクは、大きな幅Ｗと大きな厚さＴ
とを有しているべきである。幅Ｗを最大とするためには、ケーシング１０の与え
られた内径に対して、径方向脚１４によってカバーされる断面積が最大化される
べきである。
本発明のシャフトのトルク処理能力は、シャフト直径に応じて変化する。シャ
フト直径が大きくなるほど、より大きなトルクの伝達を行うことができる。８イ
ンチというケーシング内径を有したシャフトは、直線型配置とされた状態では、
約１２，５５０ft lbsの力を伝達することができる。このようなシャフトによっ
て伝達される馬力は、２，０００ｒｐｍにおいて約４，７５０ｈｐである。シャ
フトが曲げられたときには、所定直径のシャフトによって伝達されるトルクの大
きさは、摩擦損失によって、わずかに減少する。本発明においては、１８０°だ
け曲げられたシャフトにおける摩擦損失は、一般に、リンクの構成および潤滑化
のタイプに依存するものの、１５％以下である。
特定の直径のシャフトに対してのフレキシブルシャフトのトルク伝達の他の例
としては、ケーシング内径が４インチのシャフトにおいては、トルク伝達能力が
約１，５７０ft lbsであり、伝達能力が２，０００ｒｐｍにおいて約６００ｈｐ
である。また、ケーシング内径が１インチのシャフトにおいては、トルク伝達能
力が約２５ft lbsであり、伝達能力が２，０００ｒｐｍにおいて約９ｈｐである
。上記の例においては、最大８インチのケーシング内径を有したシャフトについ
て説明しているけれども、より大きなトルク伝達が要望された場合には、シャフ
トを、例えば１２インチあるいはそれ以上といったように、より大きな直径のも
のとして形成できることを理解されたい。計算は、ステンレススチール製のシャ
対して、なされた。しかしながら、他の材料や構成を、使用することもできる。
図４〜図６は、ケーシング３１によってカバーされた同一の複数のリンクまた
は実質的に同一の複数のリンク２４から形成された、フレキシブルシャフトを示
している。リンク２４は、図１〜図３に示した実施形態におけるリンクと同様の
形状および機能のものである。図４〜図６の実施形態におけるリンク２４は、第
１組をなす２つの平行な脚３２と、第２組をなす２つの平行な脚３６と、を有し
ている。第１組をなす２つの平行な脚３２の各々は、突出した中央部３３を備え
ており、この中央部３３は、所定の最大たわみ角度を超えてのシャフトのたわみ
を阻止するよう機能する係止表面をもたらす。図４〜図６の実施形態におけるリ
ンク２４の寸法は、図１〜図３に関して上述した原理に基づいて、決定すること
ができる。図６に示すように、たわみ角度の最大値θ3は、第２組の脚３６の一
方が突出中央部材３３の湾曲内面３８に対して当接したときに、係止表面３３に
よって制限される。
図７〜図９は、非常にフレキシブルでありかつ高トルク処理能力を有したフレ
キシブルシャフトの代替可能な実施形態を示している。この実施形態においては
、シャフトは、実質的に同一の複数のリンク４０を備えて形成されている。リン
ク４０は、比較的重くて丸いバーから形成されている。この場合、バーは、管状
りもわずかに小さな直径を有したものとされる。丸いバーは、ケーシング内径Ｄ
リンク４０の長さＬ’が大きくなるほど、シャフトのフレキシブルさは、それに
伴って減少する。
各リンク４０は、隣接している同一のリンクに対して連結されているとともに
、軸方向脚４８内に形成された中央制限屈曲部４６を有している。屈曲部４６は
、リンクの中央開口内における、隣接リンクの長さ方向移動を制限するためのも
のである。リンク内に制限屈曲部４６を設けることにより、隣接リンクの移動制
限のために、軸方向脚の中央近傍位置におけるリンク直径を低減させ、また、ケ
ーシング４２の内部側璧に対して接触しないような溶接面をもたらすことによっ
て、リンクどうしの溶接を容易なものとする。したがって、溶接面を研磨する必
要がなくなる。
図７〜図９の実施形態におけるたわみ角度の最大値θ4は、屈曲部４６によっ
て制限されることがない。というのは、リンク４０が、隣接しているリンクの対
応開口に対して適合した、丸められた径方向脚５０を有しているからである。リ
ンク４０の適合構成は、リンクどうしを、ケーシング４２内において中央に位置
合わせされた状態に維持する。
従来のフレキシブルチェイン駆動シャフトと比較すれば、本発明においては、
リンクの内部コーナー部が丸められていることのために、摩擦損失を小さくする
ことができる。
上記実施形態におけるフレキシブルシャフトは、大きなたわみ角度でもって、
ほとんど制限されていないトルクを伝達するのに有効である。フレキシブルシャ
フトによって伝達されるトルクは、シャフト直径の増大化につれて増大させるこ
とができる。シャフトは、金属材料または複合材料のいずれかから形成されてお
り、最小の摩擦損失でもって１８０°の方向変換を可能とすることができる。本
発明における大きなフレキシブルさは、電動ツールのような一般消費者用製品か
ら、宇宙用ロボットのような宇宙応用までにわたる、幅広い応用を可能とする。
応用の例としては、車両の駆動シャフト、自動車の電動シート駆動、および、外
科手術用器具や医療用器具、がある。本発明による新規な構成は、公知シャフト
よりも、単純でありかつ高強度でありさらに安価に製造できる。そして、本発明
による新規な構成は、高トルクの伝達と大きなたわみ角度との双方を得ることを
可能とする。
本発明を本発明の好ましい実施形態について詳細に説明してきたけれども、本
発明から逸脱することなく、様々な変化や修正を行うことができまた均等物を使
用することができることは、当業者には明らかであろう。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a rotatable flexible shaft. More specifically, the present invention relates to a flexible shaft capable of driving a high torque load with a shaft having a larger angle than usual and having a small backlash. A typical flexible shaft includes an outer casing made of a flexible material and an inner torque transmitting shaft. The inner torque transmitting shaft is formed by either (1) a coated continuous wire layer disposed on a central core wire, or (2) a conventional chain. In the former shaft, the continuous wire layer comprises an outermost layer wound in a rotational direction in which the shaft is intended to rotate in that direction, and an inner layer wound in the opposite direction. When rotated in the opposite direction, the outermost layer and the lower layer of the opposite winding tend to unwind and loosen. As a result, the torque processing capability of the shaft decreases. Conversely, if the shaft rotates in the intended direction, the layers become tighter and have increased torque handling capability. However, flexibility is reduced. In the latter type of shaft, the chain core, usually formed from links, has moderate torque handling capability, but less flexibility if the chain is maintained in tension. If the tension in the chain is not maintained and becomes slightly loose in the tubular shell of the casing, it can twist or clump. Continued rotation with a lumped chain immediately tears the casing. In U.S. Pat. No. 5,554,073, the problem of chain clumping is overcome by making each connection of the chain with two mounting loops that are orthogonal to each other. In this case, each loop is of a diameter that fits within the outer casing. Thus, each loop in the link holds the other loop along the diameter of the shell, preventing misalignment. Therefore, no clumping occurs even if the chain is loosened. The torque load capacity of the drive shaft is determined by its material strength and configuration. Copper shafts or shafts made of brittle materials have a shorter life than shafts made of stronger steel. Backlash, i.e., non-rotation between input and output when reversing the shaft, is required when reversal is desired due to having a significant amount of backlash between each link in the chain. Is a problem in a flexible shaft having a chain core. In the two-loop arrangement disclosed in U.S. Pat. No. 5,554,073, if the misalignment of the links is prevented, i.e., it remains upright within the inner diameter of the tubular outer shell, and therefore the tube It has been found that a special link configuration results in a shaft having a single link configuration if movement of the link in the longitudinal direction is prevented. The flexible shaft of the present invention includes a flexible tubular outer casing and a flexible shaft formed of a plurality of interconnected links contained within the casing. In this case, the link can prevent displacement and agglomeration, and can handle a much larger load than usual with a backlash smaller than usual. This configuration can obviate the need for the right-angle connection in the two-loop link of the above-mentioned patent document, and can also facilitate the manufacture of links of various sizes, and has higher strength and is simpler and more simple. Longer life, lower cost products can be easily manufactured. In the present invention, it is intended that the flexible shaft be made of steel or a composite material which is as strong and capable of withstanding a high torque load. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The drawings illustrate preferred embodiments of the invention. FIG. 1 is a sectional view showing a part of a high torque capacity flexible shaft according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the shaft shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the shaft shown in FIG. 1 and shows a bent state. FIG. 4 is a sectional view showing a part of a second embodiment of a flexible shaft having a considerably high torque capability. FIG. 5 is a sectional view of the shaft shown in FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the shaft shown in FIG. 4 and shows a bent state. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a part of still another embodiment of a flexible shaft having a medium torque capacity but a large flexibility. 8 is a cross-sectional view of the shaft shown in FIG. 7 taken along line 8-8. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a part of the shaft shown in FIG. 7 and shows a bent state. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One of the main advantages of the flexible shaft of the present invention is that the shaft core remains upright (tensioned) and misaligned even when the tension on the core is weakened. It is formed from links that do not have any clumping. The flexible shaft of the present invention can also reduce backlash due to the link shape with reduced clearance between the links. FIG. 1 is a side sectional view showing a part of a flexible shaft capable of transmitting high torque with good flexibility. The shaft of FIG. 1 comprises an outer flexible tubular casing 10 having a smooth inner surface and a constant inner diameter. The casing 10 houses and covers a plurality of interconnected links 12 forming a shaft core. As shown, each link 12 is preferably identical. Each link includes two parallel radial legs (vertical legs) 14 extending orthogonally to the casing 10 and an inner wall of the casing extending along the length of the casing. And two parallel axial legs (longitudinal legs) 16 located very close to each other. The radial leg 14 and the axial leg 16 are substantially flat and connected to each other to form a rectangular link having a substantially rectangular central opening. Each link 12 has a wall thickness T and a link width W. The link 12 is relatively thick, and the width W is larger than the thickness T. Preferably, the width W is at least three times the thickness T of the link. Link 12 also has a length L and a height H. Preferably, the length L is less than four-thirds the height H of the link. The link width W is set to be slightly smaller than the internal dimension d of the link. This allows the shaft to flex while minimizing the amount of backlash that occurs when the shaft is inverted due to the small play between the links. The height H of the link is slightly smaller than the inner diameter D of the casing 10. For this purpose, the axial leg 16 is arranged parallel to the inner wall of the casing and very close to the inner wall of the casing 10, as shown in the end view of FIG. Therefore, the link 12 is prevented from being displaced. In FIG. 1, two of the plurality of links 12 are shown as having a projecting central portion 17 in the form of an inwardly projecting ridge on the axial leg 16. The protruding central portion 17 functions as a stop for the link and also serves for temporary positioning when welding two opposing surfaces of each link during manufacture. The projecting central part 17 is not essential for operation, so the two links 15 shown on the right in FIG. 1 are shown as having straight-shaped axial legs 19. The lock 17 provides some flexibility to the shaft. The link (first direction link) 18 in the first direction in FIG. 1 preferably has a direction shifted by 90 ° from the first direction as shown by an end face in FIG. The same type of link (second direction link) 20 is interconnected. Each of the links 18 and 20 in FIG. 2 has a smooth and rounded outer edge 22. The smooth and rounded edges 22 prevent the inner surface of the casing 10 from being cut or worn by sharp corners and allow the links to be closer to the casing. And clumping is further prevented. However, the link should not interfere with the inner surface of the casing 10 and the space 23 between the link and the casing provides flexibility for the shaft. The links 18 and 20 also have a rounded inner corner 21 that provides a smooth flexing motion to the shaft. The rounded inner corner portion 21 reduces the friction between the links and enables free running with smooth vibration. FIG. 3 shows the shaft of FIG. 1 in a flexed state. As shown in FIG. 3, the deflection angles θ 1 and θ 2 are respectively the angle between the legs of two adjacent horizontally arranged links (first direction links) 18 and the two vertically arranged adjacent links. The link (second direction link) 20 is recognized as an angle between the legs. 3, the deflection angle θ 1 is limited by the locking surface 17 of the link. When there is no locking member as in the case of the left side in FIG. 3, the maximum value of the deflection angle θ 2 is obtained when the lower corner portions of the two adjacent laterally arranged links 18 are in contact with each other. Can be The maximum deflection angle depends on the dimensions of the link. In particular, the deflection angle can be increased by increasing the length L of the link, and can be increased by decreasing the thickness T of the link wall. However, if the length L increases beyond a predetermined value, the shaft core is likely to be agglomerated. For example, when the length L is increased to such an extent that the maximum values θ 1 and θ 2 of the deflection angles approach 180 °, the shaft core may agglomerate. The maximum value of the deflection angles θ 1 and θ 2 in the present invention is 45 ° or less, and preferably 25 ° or less. There is an exchange relationship (tradeoff) between the shaft deflection angle and the processable torque load. For example, when the deflection angle is larger than 45 °, the torque processing capability of the shaft is greatly reduced. The maximum values of the deflection angles θ 1 and θ 2 can be increased by reducing the thickness T of the link. However, reducing the thickness T decreases the durability of the link, increases wear and damage, and shortens the life of the shaft. For a given shaft diameter, the values of the parameters L, T, W can be optimized to obtain the desired deflection angle. The torque handling capacity of the flexible shaft is directly proportional to the link width W. Thus, from a torque transmission point of view, the link should have a large width W and a large thickness T. In order to maximize the width W, for a given inner diameter of the casing 10, the cross-sectional area covered by the radial legs 14 should be maximized. The torque handling capacity of the shaft of the present invention varies depending on the shaft diameter. The larger the shaft diameter, the greater the transmission of torque. A shaft with a casing inner diameter of 8 inches is capable of transmitting approximately 12,550 ft lbs of force in a straight configuration. The horsepower transmitted by such a shaft is about 4,750 hp at 2,000 rpm. When the shaft is bent, the magnitude of the torque transmitted by the shaft of a given diameter decreases slightly due to frictional losses. In the present invention, the friction loss in a shaft bent by 180 ° is generally less than 15%, depending on the configuration of the link and the type of lubrication. Another example of a flexible shaft torque transmission for a shaft of a particular diameter is that a shaft with a 4 inch casing inner diameter has a torque transfer capability of about 1,570 ft lbs and a transfer capability of 2,000 rpm. About 600 hp. Further, in the case of a shaft having a casing inner diameter of 1 inch, the torque transmission capacity is about 25 ft lbs, and the transmission capacity is about 9 hp at 2,000 rpm. Although the above example describes a shaft with a casing inner diameter of up to 8 inches, if greater torque transmission is desired, the shaft could be made larger, e.g., 12 inches or more. It should be understood that they can be formed as diameters. Calculation is made of stainless steel chassis On the other hand, it was done. However, other materials and configurations can be used. 4 to 6 show a flexible shaft formed from the same or substantially the same links 24 covered by a casing 31. The link 24 has the same shape and function as the link in the embodiment shown in FIGS. The link 24 in the embodiment of FIGS. 4 to 6 has a first set of two parallel legs 32 and a second set of two parallel legs 36. Each of the first pair of two parallel legs 32 has a protruding central portion 33 which functions to prevent shaft deflection beyond a predetermined maximum deflection angle. Brings a stop surface. The dimensions of the link 24 in the embodiment of FIGS. 4 to 6 can be determined based on the principles described above with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, the maximum deflection angle θ 3 is limited by the locking surface 33 when one of the legs 36 of the second set abuts against the inner curved surface 38 of the protruding central member 33. . 7 to 9 show alternative embodiments of a flexible shaft that is very flexible and has a high torque handling capability. In this embodiment, the shaft is formed with a plurality of substantially identical links 40. Link 40 is formed from a relatively heavy and round bar. In this case, the bar is tubular It has a slightly smaller diameter. The round bar is the casing inner diameter D As the length L 'of the link 40 increases, the flexibility of the shaft decreases accordingly. Each link 40 is connected to the same adjacent link and has a central limiting bend 46 formed in an axial leg 48. The bent portion 46 is for restricting the longitudinal movement of the adjacent link within the central opening of the link. Providing a limit bend 46 in the link reduces the link diameter near the center of the axial leg to limit movement of adjacent links, and also avoids contacting the inner side wall of the casing 42. Providing a weld surface facilitates welding between the links. Therefore, there is no need to polish the welding surface. The maximum value θ 4 of the deflection angle in the embodiment of FIGS. 7 to 9 is not limited by the bent portion 46. This is because the link 40 has a rounded radial leg 50 adapted to the corresponding opening of the adjacent link. The conforming configuration of the links 40 keeps the links centered within the casing 42. Compared with the conventional flexible chain drive shaft, in the present invention, the inner corner portion of the link is rounded, so that the friction loss can be reduced. The flexible shaft in the above embodiment is effective for transmitting almost unrestricted torque with a large deflection angle. The torque transmitted by the flexible shaft can increase as the shaft diameter increases. The shaft is made of either a metallic or composite material and can allow a 180 ° turn with minimal friction loss. The great flexibility of the present invention allows for a wide range of applications, from consumer products such as power tools to space applications such as space robots. Examples of applications are drive shafts in vehicles, electric seat drives in motor vehicles, and surgical and medical instruments. The novel arrangement according to the invention is simpler, stronger and more inexpensive to manufacture than known shafts. And the novel configuration according to the invention makes it possible to obtain both a high torque transmission and a large deflection angle. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made and equivalents can be used without departing from the invention. It will be obvious.
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ
Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ
，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，
ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ
Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ
，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ
，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ
Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ
，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，
ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ
Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ
，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，
ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ，ＹＵ，ＺＷ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF)
, CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE,
SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, M
W, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY)
, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM
, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY,
CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, E
S, FI, GB, GE, GH, GM, GW, HU, ID
, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ,
LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, M
G, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT
, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL,
TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, V
N, YU, ZW