JP2009528486A

JP2009528486A - ねじり剛性たわみ軸継手、特に全鋼継手

Info

Publication number: JP2009528486A
Application number: JP2008556714A
Authority: JP
Inventors: マイヤー，フリッツ; フーバー，ヨハン
Original assignee: ツェーハーエル・マイヤー・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲー
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2009-08-06
Also published as: CN101395395B; EP1989456B1; US20090131179A1; US8002639B2; EP1989456A1; WO2007098941A1; DE502007003726D1; KR20080098395A; KR101368861B1; CN101395395A; DE102006009594A1

Abstract

フランジブシュ（６）に取り付けられ、リング（４）によりフランジブシュ（６）のフランジ（６ｂ）に締付けられた１組又は２組のプレートセット（５）を有し、プレートセットが周方向に交互にフランジブシュ（６）を貫いて延出するねじ（７）及びナット（２）により、相対するスリーブ（８）又は第２のボス（９）とともに緊定された、シャフトの間の、特に軸線が食い違うシャフトのトルク伝達のためのねじり剛性たわみ軸継手。伝達可能なトルクを大幅に高めるために、フランジブシュ（１４）が周知のフランジブシュに比して軸方向に短縮され、摩擦結合により伝達可能なトルクを増大するために、フランジブシュのボス（１）の端面への移行区域が面取り状に丸みがつけてあり、コーティングした丸み形状（６ｅ）を含む構成とする。
【選択図】図４

Description

本発明はドイツ特許DE19709950B4及びドイツ特許DE19709951C2の文書で周知の請求項１の上位概念の特徴を有するねじり剛性たわみ軸継手、特に全鋼軸継手に関する。

この継手の在来の実施形態では、なるべく高い伝達可能なトルクと継手の種々の部分の相互の十分に高い変位能力（即ち角、軸方向及び半径方向変位）を兼備することが要求される。

周知の継手で十分な変位能力を保証するには、継手のプレートセット５とボス１又はスリーブ８の間に十分に大きな空隙がなければならない（特に図２及び図３を参照）。そのための重要な尺度はボス端面とプレートセットの端面の間の間隔である。これはボスに接するフランジブシュのフランジ寸法に相当する。以下の記述でこの寸法をＬ（参照符号１０）で表す。

先行技術では長さＬ（図２の参照符号１０）と外径Ｄ（図４の参照符号１６）の比はせいぜい１：４０以下である。

ドイツ特許DE19709951C2で述べているように、使用するプレートの表面を粗面化することによって、比較的小さな予圧力で比較的高いトルクを摩擦結合によりフランジブシュに、さらにボスに伝達することができる。フランジブシュが幾何学的にドイツ特許DE19709950B4に従って形成されているならば、一般に慣用の出力密度でプレートとボス及び接続するスリーブとの間に完全な無あそびが保証される。

レーザ装置やその他の測定器具により、軸継手によって補整される半径方向及び角食違いに関して利用者の測定能力が著しく改善されたので、多くの場合ねじり剛性たわみ軸継手の主要な基準とみなされるのはもはや高い変位能力でなく、むしろその高い出力密度である。出力密度とは、なるべく小さな継手外径でなるべく高い伝達可能なトルクと定義される。

本発明の課題は、ねじり剛性たわみ摩擦継手の摩擦結合により遊びなしで伝達可能なトルクを大幅に高めることにある。この課題は請求項１の特徴構成によって達成される。

課題を解決するための手段及び発明の効果

この場合変位能力が従来慣用の値の５０ないし７５％に減少することを容認することになる。変位を約５０ないし７５％に制限することによって、ボス１とプレートセット５の間、又はプレートセット５とスリーブ８の間の必要な空隙を減少し、プレートセット５の内部により高い剛性を作り出すことができる。

図１ないし３の先行技術でプレートセット５の中心とボス１の端面の間にある応力中心距離Ｌ１（参照符号１１）に関して、現存する周方向力ＦＵ（図３の参照符号１２）によりフランジブシュ６及びフランジブシュ６の貫通穴に挿入されたねじ７に曲げモーメントＭＢ（図３の参照符号１５）が発生する。極端な場合には非常に高い曲げモーメントでフランジブシュが片側に浮き上がる。この場合ねじに働く曲げモーメントは不当に高い値をとり、図１ないし３の先行技術ではねじの動荷重に基づき、ねじ又はブシュの破壊が起こることがある。

フランジブシュ６とボス１の間のトルクは、摩擦結合とかみ合い結合の組合せとしてフランジブシュとボスの間の摩擦係数０．１で伝達される。ドイツ特許DE19709951による先行技術では、ねじ継手の区域のプレートだけを部分的に粗面化することによって０．３の摩擦係数が得られる。プレートセットで摩擦結合により伝達可能されるトルクは、こうしてフランジブシュとボスの間より係数３だけ高い。この差異を補償するために、現存するかみ合い結合が利用されるが、それはフランジブシュに相応の応力と変形をもたらす。トルクが非常に高ければ、フランジブシュとボスの間にかなりの微小運動が生じ、その結果駆動側と従動側の間に摩擦腐食と遊びが発生する。

そこで本発明においてはフランジブシュの丸み形状ないし凹陥部６ｅの区域にコーティングが行われ、こうして摩擦結合により伝達されるトルク分の大幅な増加が得られる。表面粗面化はブラスチング（例えばサンドブラスト）又はコーティング（例えば、商品名
Durni Disp SiC ９又は、商品名エカグリップ（Ekagrip））により生じることができる。この場合はフランジブシュの粗面化が行われ、その際組み合わされる材料の異なる硬さが重要である。フランジブシュは接触面より硬くなければならない。

また現存する応力に耐えるために、フランジブシュは高力熱処理鋼（例えば降伏点が少なくとも７５０N/mm²の42CrMo4又は51CrV4）で作製される。

ボス端面とプレートセットの端面の間の間隔（フランジ寸法Ｌ＝図２の参照符号１０）をなるべく小さくするために、本発明に基づきフランジブシュの軸方向長さを従来のドイツ特許DE19709950B4による先行技術に比して短縮する。それによって図２の応力中心距離Ｌ１（参照符号１１）が減少され、それとともにフランジブシュ６に働く曲げモーメントＭＢ、図３（参照符号１５）も明かに減少される。

さらにプレートセットの圧縮荷重がかかる扇形部分の座屈荷重を減少するために、プレートセットの使用するプレートを本発明に基づき、図４及び５に示すように大きな厚さで作製する。

本発明に基づく上記の処置により、現在の先行技術に比して係数１．８ないし２だけトルクの増加が得られる。もう一つの利点は、ねじの寸法が不変であり、フランジブシュの丸み形状が同じであるため、従来のプレートセットとトルク最適化プレートセットを、費用をかけずに問題なく交換することが可能なことである。

図面の図４及び５に本発明の実施形態を示し、図１ないし３の先行技術を参照しかつこれと比較してその相違点を説明する。

図１は第１の末端側ボス１（詳しく図示しない第１のシャフトに接続するための）及び中間スリーブ８及び他方の末端の第２のボス９（同じく図示しない第２のシャフトと結合するための）を有する、同時に半径方向、軸方向及び角食違いのもとでトルクを伝達するためのねじり剛性たわみ軸継手、特に全鋼継手を示す。ボス１からスリーブ８を経て第２のボス９へのトルク伝達は、２組のプレートセット５（図１でスリーブ８の左右に見える）を介して行われる。プレートセット５は、リング４及びカラー３を有するフランジブシュ６の内部で複数個のプレートをねじ７とナット２で一体に押し付けたものである。

図２はねじ７及びナット２によるプレートセット５とフランジブシュ６、リング４及びカラー３の固定を図１の部分図で示す。また在来のフランジ寸法Ｌを参照符号１０で、これに影響される、先行技術で慣用の従来の応力中心距離Ｌ１を参照符号１１で示す。

図３は継手がトルクを伝達するとき、プレートセット５のねじ止め点に働く周方向力ＦＵ（参照符号１２）及びその結果生じる曲げモーメントＭＢ（参照符号１５）を示す。

図４は軸方向に短縮された新規なフランジブシュ１４の、図１ないし３の先行技術に比して短縮されたフランジ寸法Ｌ２を参照符号１３で示す。ここにおいて、本発明の継手構成では、短縮されたフランジ寸法Ｌ２が参照符号１６で示す外径Ｄに対して、少なくとも１：５０以上の比率である。フランジブシュ１４は、周知のフランジブシュに比して軸方向に短縮されており、摩擦結合により伝達可能なトルクを増大するために、フランジブシュのボス１の端面への移行区域が面取り状に丸みがつけてあり、コーティングした丸み形状６ｅを有する。この丸み形状６ｅの表面粗面化は、コーティング又はブラスチングによって行なわれる。それによって、より高い摩擦係数を有する。このことは参照符号６ｅで示すように、軸方向に短縮されたフランジブシュのこの場所が面取りのように丸みが付いている。

また本発明では図１ないし３の先行技術と比較してより厚いプレート５ａが使用される。その結果、著しく短縮されたフランジブシュとの組合せで、全体としてボス１とボス９の間の全間隔が図１の先行技術に比してやや減少される。

図５は図４の軸継手の本発明に基づく実施形態の平面図を示す。

先行技術の縦断面図である。従来のフランジ寸法Ｌ（参照符号１０）及び応力中心距離Ｌ１（参照符号１１）を有する先行技術の部分図である。周方向力ＦＵ（参照符号１２）及び曲げモーメント（参照符号１５）の図である。短縮したフランジ寸法Ｌ２（参照符号１３）及びコーティングした丸み形状６ｅ及び厚いプレート５ａを有する本発明に係る継手の部分図である。短縮したフランジ寸法Ｌ２（参照符号１３）を有する図４に示す本発明に係る継手の平面図である。

符号の説明

１ボス
２ナット
３カラー
４リング
５プレートセット
５ａ厚いプレート
６フランジブシュ
６ｂ端面側のフランジ
６ｄ丸み凹陥部
６ｅコーティングした丸み形状
７ねじ
８スリーブ
９代案として第２のボス
１０フランジ寸法Ｌ−先行技術
１１応力中心距離Ｌ１−先行技術
１２周方向力ＦＵ
１３フランジ寸法Ｌ２−短縮
１４短縮したフランジブシュ、熱処理
１５曲げモーメントＭＢ
１６外径Ｄ（図４）

Claims

フランジブシュ（６）に取り付けられ、リング（４）によりフランジブシュ（６）のフランジ（６ｂ）に締付けられた１組又は２組のプレートセット（５）を有し、プレートセットが周方向に交互にフランジブシュ（６）を貫いて延出するねじ（７）及びナット（２）により、相対するスリーブ（８）又は第２のボス（９）とともに緊定されてなり、シャフトの間の、特に軸線が食い違うシャフトのトルク伝達のためのねじり剛性たわみ軸継手、特に全鋼軸継手において、
前記フランジブシュ（１４）が周知のフランジブシュに比して軸方向に短縮されており、摩擦結合により伝達可能なトルクを増大するために、フランジブシュのボス（１）の端面への移行区域が面取り状に丸みがつけてあり、コーティングした丸み形状（６ｅ）を含むことを特徴とする継手。
丸み形状（６ｅ）の表面粗面化が、ブラスチング又はコーティングによって行われていることを特徴とする請求項１に記載の継手。
フランジブシュが高力熱処理鋼で作られていることを特徴とする請求項１に記載の継手。
短縮されたフランジ寸法Ｌ２（１３）が外形Ｄ（１６）に対して、少なくとも１：５０以上の比率であることを特徴とする請求項１に記載の継手。