JP3035711B2 - 継 手 - Google Patents

継 手

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JP3035711B2
JP3035711B2 JP2243670A JP24367090A JP3035711B2 JP 3035711 B2 JP3035711 B2 JP 3035711B2 JP 2243670 A JP2243670 A JP 2243670A JP 24367090 A JP24367090 A JP 24367090A JP 3035711 B2 JP3035711 B2 JP 3035711B2
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ボー、アッペール
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メタルフォーム、セーフセット、アーベー
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0805—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to deformation of a resilient body or a body of fluid
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D9/00—Couplings with safety member for disconnecting, e.g. breaking or melting member
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  • Quick-Acting Or Multi-Walled Pipe Joints (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連結すべき部品の間に配置することを意図
し、当該連結部材の仲介によりおよび場合により中間部
材の仲介によって前記部品へ連結圧力を加えるように放
射方向（半径方向に同じ。）外側および放射方向内側へ
膨張し得る連結部材であって、該連結部材に沿って延び
そして該連結部材の前記膨張を実現する圧力流体が供給
されることを意図したそして前記部品間の相対的回転に
よって引金される（作動を開始させるまたは起動させる
こと）圧力除去装置を備えた圧力室を備えている、実質
上円筒形の連結部材を備えている、相互に同軸の回転し
得る二つの部品，例えばシャフトとハブを連結するため
の継手に関する。
そのような継手は、例えば英国特許第2,023,250号に
よって既知である。この既知の継手においては、シャフ
トまたは車軸は、放射方向内側および外側へ膨張し得る
円筒形連結部材の助けによってハブへ連結され、該継手
は中でもシャフトの外側と連結部材の内側の間に中間ス
リーブを装着することにより、それ自体とシャフトの間
よりも、それ自体とハブの間に大きい連結力が加えられ
ることを確実にされる。過荷重の場合、それ故シャフト
は継手およびその上に装着されたハブに関して回転し、
その時シャフトと継手の間で作動する圧力除去装置が引
金され、そしてハブ、継手およびシャフトを互いに脱係
合するであろう。
ある種の伝導システムにおいては、非常に短い期間の
トルクピークが例えば１〜1000ミリ秒のオーダーにおい
て発生するであろう。そのような伝導システムを含む典
型的な機械は、風力、ディーゼルエンジンおよびガスタ
ービンによって駆動される発電機である。そのような機
械において短期間の極めて高いトルクピーク発生に対し
ては二つの理由がある。これら理由の一つは電気系統の
ショート発生であり、他の理由は電気的ネットワークの
誤同相の結果である。そのようなトルクピークが発生し
得る他のタイプの作動は、例えば高速度機関車および圧
延ミルを駆動するため高出力を得るための周波数制御誘
導モータの使用である。短期間高トルク（平常トルクの
10倍のトルクも普通である）の問題を克服するために現
在使用されている技術は以下のものを含む。
1. トルクピークを処理できるように伝導システムの過
大寸法。しかしながらこの解決法の欠点は、過大寸法は
高価であり、そして不当に重いシステムをもたらすこと
である。
2. 剪断ピン継手または類似の装置の使用。この欠点
は、非生産的な休止期間をもたらし、そして特に無人シ
ステムの場合には非常に費用がかかる人力による連結の
再構築が必要なことである。
3. デイスクタイプの摩擦継手の使用。この欠点は非常
に大きい直径の継手およびその結果非常に大きいフライ
ホイール質量を必要とし、これは大部分の場合このタイ
プの解決法を実行不能にする。
本発明の目的は、前述の種類の短期間の高いトルクピ
ークの問題を解決し、そして少なくとも大部分前述の欠
点をなくす新規なそして有用な継手を提供することであ
る。
従って、本発明により、連結部材は連結すべき第２の
部品よりも、第１の部品に対して大きい連結力を加え、
そして圧力除去装置は前記第１の部品と連結部材との間
の相対的回転によって引金されるが、しかし前記第２の
部品と連結部材の間の回転を許容するように構成されて
いる、冒頭で開示した種類の継手が提案される。過荷重
の場合、継手は継手をスリップさせるトルクが最低の値
を持つ連結区域、すなわち連結部材と前記第２の部品の
間においてスリップするであろう。ここで関心ある適用
で発生する種類の短時間の過荷重の場合には、継手は１
回転の数分の１だけ、または例外的場合に１または２回
転だけスリップし、その場合には継手は圧力除去装置を
作動させることなく耐えることができる。しかしなが
ら、例えばベアリング故障によって生じた長期間の過荷
重の場合には、継手は数回転スリップし、そしてこの種
の継手に使用される比較的高い圧力の結果、連結部材と
前記第２の部品の間の区域に摩擦によって高い温度が速
かに発生し、その後前記第２の部品が連結部材へ溶着ま
たはチャッチされる傾向になる。その結果、継手によっ
て高いトルクが伝達され、この高いトルクは連結部材と
前記第１の部品の間に作用する連結力を上廻り、そのた
め連結部材および第１の連結部品は相対的に回転し、そ
して圧力除去装置を引金するであろう。圧力除去装置の
引金は継手および前記第２の部品への損傷をもたらし得
る。前述の適用の場合における圧力除去装置の作動の必
要性は極めてまれ（例えばおそらく50〜100年に１度）
であるが、リスク分析の面からこのリスクは、特に関係
するシステムの高いコストの見地から安全装置の引金の
可能性によって提供される追加の安全機能の具備を保証
するのに十分になお高い。
本発明の継手は、高トルクピークを扱う既知の解決法
と比較して、以下の利益を提供する。
1. 非常にコンパクトな構造。これは本発明の継手をす
べて使用態様において使用することを可能とする。
2. 継手はスリップが発生した後通常再構成されること
を必要としない。（継手の再構成の必要性はそれが発生
した例数の１％以下である。） 3. 継手は最低の保守しか必要としない。
一方で連結部材と前記第１の部品との間、そして他方
で連結部材と前記第２の部品との間の連結力の必須の差
は任意の態様で得ることができ、そのうちいくつかの適
切な方法が特許請求の範囲に記載されており、単独また
は組合せて使用することができる。
短期間の高いトルクが発生した時連結部材と前記第２
の部品の相対的スリップの結果それらの損傷のリスクを
最小にするため、連結部材と第２の部品の間の接触表面
は好ましくは潤滑される。
これから、本発明を添付図面に図示した例示的具体例
のいくつかを参照して詳細に記載する。
第１〜４図は、本発明の継手の第1,第2,第３および第
４の例示的具体例の軸方向部分断面図である。同じ参照
数字は種々の図において同じ意義を持つ。
第１図において、参照数字10は、シャフトまたは車軸
の形の第１の部品11をハブの形の中空の第２の部品12へ
連結しようとする継手全体を同定する。継手10は、シャ
フト11上に取付けられたリング13とシャフトの一端へ取
付けられた円形プレート14の間でシャフト11上の軸方向
に保持される。継手10は円筒形連結部材15を含み、連結
部材15は連結部材15の二つの比較的薄壁のスリーブ状部
分17および18によって放射方向外側および内側を区切ら
れた閉鎖された円筒形の細長い圧力媒体室16を含んでい
る。好ましくは潤滑剤を収容した空間に配置したベアリ
ング19がシャフト11と継手10の間に取付けられ、潤滑剤
のもれはシール20によって防止される。プレート14に形
成された連結通路21は潤滑剤が連結部材15とハブ12の間
の円筒形ギャップへ通過するのを許容する。
円筒形連結部材15は厚くなった端部23を有し、そこに
室16へ圧力媒体、例えばオイルを供給するための装置24
が嵌合される。装置24はもし破壊されれば室16を継手周
囲と連通にもたらす破壊パイプ25を含んでいる。シャフ
ト11上に剛直に装着されたリング26は、パイプ25と係合
するフォーク状端部を有するアーム27を備え、シャフト
11と継手10との間の相対的回転の場合パイプ25を破壊す
る。室16へ圧力媒体が高圧力で導入される時、連結部材
15はスリーブ状部分17および18の弾性変形によって放射
方向外側および内側へ膨張し、シャフト11を連結部材15
の仲介によってハブ12へ連結するであろう。スリーブ状
部分17の壁厚は部分18の壁厚より相当に大きく、そのた
め室16内にあらかじめ定めた圧力が支配するとき、ハブ
12は連結部材15へ、その時連結部材15とシャフト11の間
に得られる連結力よりも所望の程度小さい所望の連結力
において連結されるであろう。それ故、連結部材15に関
するハブ12の相対的回転は、シャフト11を連結部材15に
関して回転させるのに要する第２のあらかじめ定めたト
ルクよりも小さい第１のあらかじめ定めたトルクを必要
とする。
従って、連結部材15に関するシャフト11の回転は、室
16の圧力媒体によって発生した連結力を打ち切るよう
に、破壊パイプ25,リング26およびアーム27によって形
成された圧力除去装置を引金し、そして継手10をベアリ
ング19に乗ってシャフト11上で自由に回転することを可
能にするであろう。前記の第１のトルクは発生する短期
間の高いトルクピークの値より小さいことが理解される
であろう。前記第１および第２のトルクの値が長期間こ
えられる時は、ハブ12は連結部材15へ固着され、そして
連結部材15およびシャフトを圧力除去装置25〜27を作動
するように相対的に回転させるであろう。
第２図の具体例の場合、シャフト11′とハブ12′の間
に作用する継手10は、シャフト11′の肩28とプレート14
の間に配置される。この具体例のスリーブ状部分17はス
リーブ状部分18よりも相当に薄く、そのため連結部材15
とハブ12′の間の連結力は、圧力媒体が圧力室16へ導入
された時連結部材15とシャフト11′の間の連結力より大
きいであろう。ベアリング19は連結部材15とハブ12′の
間に配置される。ハブ12′は圧力除去装置25−27のリン
グ26およびアーム27を支持する。このため、低トルクの
場合、シャフト11′は連結部材15に関して回転すること
ができるが、しかし高トルクの場合、シャフト11′は連
結部材15へ溶着またはキャッチされ、それをハブ12′に
関して回転させ、圧力除去装置25−27を引金し、その結
果ハブ12′に支持されているベアリング19は連結部材15
上で自由に回転できる。
第３図に図示した継手構造は、スリーブ状部分17およ
び18が、それぞれの圧力媒体供給手段24′および24を持
っているそれぞれの圧力媒体室16′および16を形成する
壁を形成していることを除き、第１図に図示した構造と
一致する。両方の圧力媒体室16,16′に共通の壁は29で
示されている。二つの室16′および16内の圧力は、ハブ
12と連結部材15の間の連結力がシャフト11と連結部材15
の間に作用する連結力よりも小さくなるように適応し、
そして圧力媒体供給手段24のみが圧力除去装置25−27を
引金するようになっている。
第４図に図示した継手構造は、連結部材15は中間部材
30および31を介してシャフト11およびハブ12に作用する
ようになっていることを除き、第１図に図示した構造と
一致する。この具体例においては、中間部材30および31
は、ベアリング19を介してシャフト11によって支承され
る一体のＵ字形断面リングエレメント32の半径方向内側
および外側環状壁によって形成される。この中間部材を
用いる構造は、継手10が引金された場合連結部材15およ
びシャフト11への損傷のリスクを回避する。
本発明は記載し、図示した具体例のみへ制限されるも
のではなく、特許請求の範囲に規定した発明思想の範囲
内で修飾および改変ができることが理解されるであろ
う。
【図面の簡単な説明】
第１ないし第４図は、本発明の継手の第1,第2,第３およ
び第４の具体例の部分軸方向断面図である。 10は継手、11はシャフト、12はハブ、15は連結部材、16
は圧力室、17,18はスリーブ状部分、25ないし27は圧力
除去装置である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−109721（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−130924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−10191（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−112844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 1/06 F16B 4/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】連結すべき部品の間に配置され、当該連結
    部材の仲介によって前記部品へ連結圧力を加えるように
    半径方向外側および半径方向内側へ膨張し得る連結部材
    （15）であって、該連結部材に沿って延びそして該連結
    部材の前記膨張を実現する圧力流体が供給される、そし
    て前記部品間の相対的回転によって起動される圧力除去
    装置（25,26,27）を備えた圧力室（16,16′）を備えて
    いる、円筒形の連結部材よりなる、相互に同軸の回転し
    得る二つの部品（11,12;11′,12′）を連結するための
    継手において、 前記連結部材（15）は、前記部品の第１（11,12′）に
    対し前記部品の第２（12,11′）に対してよりも大きい
    連結力を加えるように構成され、 前記圧力除去装置（25,26,27）は、前記部品の第１（1
    1,12′）と前記連結部材（15）の間の相対的回転によっ
    て起動されるが、しかし前記部分の第２（12,11′）と
    前記連結部材（15）との間の回転は許容するように構成
    されていることを特徴とする前記継手。
  2. 【請求項２】前記連結部材（15）と連結すべき部品（1
    1,12）の間に中間部材（30,31）が存在する第１項の継
    手。
  3. 【請求項３】前記連結部材（15）の前記部品の第１（1
    1）に対する連結作用密着面積は、前記連結部材の前記
    部品の第２（12）に対する連結作用密着面積よりも大き
    い第１項または第２項の継手。
  4. 【請求項４】前記連結部材（15）の膨張前の状態におい
    て、前記連結部材（15）と前記部品の第１（11,12′）
    間の半径方向距離は、前記連結部材と前記部品の第２
    （12,11′）間の半径方向距離よりも短い第１項または
    第２項または第３項の継手。
  5. 【請求項５】前記連結部材は、前記圧力流体の影響のも
    とでそれぞれ前記部品の第１および第２（11,12）との
    連結接触へ半径方向外側および半径方向内側へ変形でき
    る比較的薄壁の外側および内側スリーブ状部分（17,1
    8）を備え、前記部品の第１（11）へ面するスリーブ状
    部分（18）は前記部品の第２（12）へ面するスリーブ状
    部分（17）よりも小さい壁厚を持っている第１項ないし
    第４項のいずれかの継手。
  6. 【請求項６】前記連結部材は、前記圧力流体の影響のも
    とでそれぞれ前記部品の第１および第２（11,12）との
    連結接触へ半径方向外側および半径方向内側へ変形でき
    る比較的薄壁の外側および内側スリーブ状部分（17,1
    8）を備え、前記外側および内側スリーブ状部分はそれ
    ぞれ前記圧力流体を満たしたそれぞれの圧力室（16′,1
    6）の半径方向外側壁および半径方向内側壁を形成し、
    前記部品の第１（11）との接触に変形し得る壁を含む圧
    力室（16）のみが前記部品の第１（11）と前記連結部材
    （15）の間の相対的回転によって起動される圧力除去装
    置（25,27）を備えている第１項ないし第４項のいずれ
    かの継手。
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