JP4616474B2 - 2軸のトルク伝達の連結のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリング - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2軸のトルク伝達の連結のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリングに関する。上記構成自体は本願の特許請求の範囲の独立請求項における前提構成記載部分に記載されている。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
2軸をなす入力軸と出力軸をねじりの遊びが存在しないように金属製ベローズで連結するために、従来においては、2つのインタフェースあるいは継ぎ手を必要としていた。すなわち、その1つはベローズとハブとの間に、又、他の1つはハブと軸との間に必要であった。このような従来のインタフェースあるいは継ぎ手の欠点は、これらを破壊しなければ分離できないことである。すなわち、種々の方法による溶接や、1つ又は複数の接着ボンドやビードを用いた継ぎ手及びフランジで連結されるからである。ハブと軸との間を連結する第2のインタフェースあるいは継ぎ手として、従来において円錐形状の連結体やしまりばめワッシャ、コレット又は半径方向に沿ってクランプ動作をなすハブが使用されていた。
【0003】
従来のベローズ型カップリングにおいて、上述の通り2つのインタフェースあるいは継ぎ手を必要としていたが、この欠点は、組立作業コストが高くなることと、該カップリングを使用者のインタフェースあるいは連結部位置に合わせる場合の適用の柔軟性が十分でないこと、及び構成部品が非常に多くなるために全体の重量及び慣性が大きいことである。
【0004】
公知文献において、例えば、東ドイツ特許DD147742号には、金属製ベローズ型カップリングが開示され、このカップリングにおいては、金属製ベローズの一端部におおむね軸方向に、やや傾斜した形状あるいは円筒状でクリンプないしひだを付けた状態でフランジ部が設けられ、これが軸上のハブに被嵌状態で配置される。そして、外端部をハブを介して軸上にクランプさせるために、詳細には示されていないが外部部材が用いられる構成である。
【0005】
ドイツ特許公開DE−A−4217764号に開示された金属製ベローズ型カップリングにおいては、金属製ベローズを軸に対してクランプ係合させるために、半径方向に沿って間隙を設けたクランプリングが用いられ、この間隙の幅だけ圧縮可能な構成となっている。ここでは、金属製ベローズをクランプリングと連結する態様については詳細に示されていない。又、クランプリングは軸と直接係合する構成である。
【0006】
米国特許3,232,076号に開示された金属製ベローズ型カップリングにおいては、その両端部に軸方向に延出した円筒状のフランジを有する金属製ベローズが設けられている。前記両端部は、内方に傾斜したネジ付きスリーブに機械加工で形成された凹部に案内され、該スリーブは内方に向かって反対方向に傾斜した形状の外側ナットを受けるようになっている。そして、テーパ状の内孔が軸を囲む2重円錐体を受け入れており、該円錐体には軸方向に沿って切欠が設けられている構成で、前記ナットを締め付けることにより2重円錐体が半径方向に押圧され、これにより軸上にクランプされるようになっている。
【0007】
米国特許4,645,473号に開示された金属製ベローズ型カップリングは、リング上にそれぞれ設置された円筒状のフランジ状端部を両端部に有する金属製ベローズを有する。該リングに隣接してスリーブが設けられ、該スリーブは軸方向に沿って空洞で長手方向に沿って切欠を有するとともに、その上にテーパ状の外側ネジを有し、ネジ付きスリーブの態様をなす。前記リングが軸上に配置され、ネジ付きスリーブを締めることにより半径方向に押圧され、これによって金属製ベローズが軸上にクランプされることとなる。
【0008】
定期雑誌「Antriebstechnik(駆動技術)」1997年発行、第10号第88頁には、金属製ベローズ型カップリングが示され、該カップリングは、金属製ベローズとこれに接着されたハブより組み立てられたユニットを有し、該ユニットは軸に連結されたハブ上に設置される構成である。
【0009】
低コストで、ねじり剛性を有する可撓性カップリングの提供を直ちに必要とする場合、この理想的なカップリングの構成は以下の利点を備えたものとなるのであろう。
【0010】
すなわち、該カップリングは、2つのインタフェースあるいは継ぎ手の組み合わせが1つのインタフェースあるいは継ぎ手を形成すること、モジュール構造となること、トルク伝達用の金属製ベローズへの単純な置換によって存在する軸の不整合を補償する適合性があること、ねじりにおいて遊びがない構造であること、高いねじり剛性があること、変動ないし移動に対する抵抗が小さいこと、及び慣性モーメントが小さいこと、である。
【0011】
本発明は上記利点を得るためになされたものであり、その目的は低コストで製作し得、その適合性を高めるためにモジュール化され、ねじり剛性が高く、ねじりにおいて遊びがなく、可撓性に富み、設置状態で駆動伝達系の機能に悪影響を与えない金属製ベローズのカップリングを提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的は、まず、特許請求範囲の独立請求項の特徴構成記載部分の特徴構成によって達成される。本発明の他の特徴は特許請求の範囲の従属請求項にそれぞれ記載されている。本発明は、基本的にいって、単一の継ぎ手を形成するために、ベローズとハブ及びハブと軸との間の摩擦連結の機能的組み合わせにある。ここにおいて、ベローズに設けた円筒状あるいは内方に向かって若干傾斜したフランジ状端部が外側クランプユニットによって、2軸、すなわち入力軸と出力軸とに直接又は間接に摩擦係合する構成である。
【0013】
上記本発明の構成により、上述した種々の利点を獲得することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のカップリングを説明する。図1に示すように、2つの軸4は、本発明のカップリングの主要部をなす金属製ベローズ1によって、それら各端部がトルク伝達可能に連結されている。金属製ベローズ1の軸方向に延出した各端部は、対応する軸4と摩擦係合するフランジ状端部1’をなす。このフランジ状端部1’は円筒状あるいは若干半径方向内方に向いた円錐形、ないしテーパ状の形状を有する。又、このフランジ状端部に軸方向ないし長手方向に沿って切欠ないしスリットを設けてもよい。第1の実施例としては、円筒状のフランジ状端部1’上での使用が推進められる。第2の実施例として、若干内方に向いた円錐形のフランジ状端部1’上での使用が推進められる。後者の円錐形のフランジ状端部1’は、摩擦係合力をより高める。
【0015】
金属製ベローズ1のフランジ状端部1’は、外側のクランプ手段によって軸4上に拘束状態で固定、すなわちクランプされる。このクランプ手段はクランプリング2よりなる。図1aに示すように、クランプリング2は半径方向に沿って間隙2’を有し、従って、この間隙2’のところで、間隙2’を区画するクランプリングの対応面を近接する方向に押圧することにより、間隙2’の幅だけ圧縮ないし締め付け可能となっている。この間隙2’は、好ましくは、必要な圧縮ないし締め付けを可能とするのに必要な幅よりも若干幅広に形成される。この間隙2’により、クランプリング2の楕円形状の変形や摩耗、あるいは若干異なる軸径に対する適合ないし補償を可能とする。クランプリング2は、適宜の可撓性ないしは弾性のある材料よりなり、該材料は例えば、バネ鋼などの金属が望ましい。クランプリング2の上記圧縮ないし締め付け動作は、間隙2’を挟んでクランプリング2の両端部に整合状態で形成された孔3’,3’’内に接線方向に沿って挿着した押圧手段をなすクランプネジ3によって行われる。ここにおいて、円筒状に拡大した孔3’にはクランプネジ3の頭部が、又、内側にネジを設けたネジ付き孔3’’にはクランプネジ3のネジ付き部がそれぞれ受け入れられる。この構成によって、金属製ベローズ1と軸4の両端部との間のトルク伝達のための摩擦係合が確実に保持される。
【0016】
図2には、径の異なる軸を相互に連結するのに特に適した本発明のカップリングの実施例が示されている。この実施例のカップリングは、又、径違いスリーブ6,7をそれぞれ用いることによって、同径の平行軸に対して円錐形状の軸を連結することができる。この径違いスリーブ6,7は、軸と、金属製ベローズ1のフランジ状端部1’の間の径の相違を補償するために、この間に介挿される。図2に示すカップリングは、その左手端に径違いスリーブ6を有する。該スリーブ6は図2bにより詳細に示されている。このスリーブ6は、フランジ状端部1’と左方側から図2のカップリングに挿入される同径の平行軸(図示せず)との間の径の違いを補う作用を果たす。金属製ベローズ1の左側のフランジ状端部1’は、図1について述べたクランプリング2aの締め付け動作により、径違いスリーブ6上に拘束状態で固定、すなわちクランプされる。もし、同径の2つの平行軸を相互に連結したい場合には、図2に示すカップリングの左右の両方の端部に対して同一の径違いスリーブを用いることができる。又、内径が異なる径違いスリーブを用いれば、相互に径の異なる平行軸どうしの連結が可能となる。
【0017】
図2に示すカップリングの右手端には、図2cに示すように円錐形状の内孔を有する径違いスリーブ7が配置される。このスリーブ7の内孔のテーパは、「モールス」テーパで代表されるテーパで形成し得るとともに図2cに示すようなキー溝を有し得る。金属製ベローズ1のフランジ状端部1’は、図2の右手端において、図1について述べた締め付け動作によりクランプリング2aにより径違いスリーブ7上にクランプされる。この場合は、しかしながら、図2において、カップリングの右手側から挿入される軸(図示せず)は円錐体をなす円錐形状の内孔内に固定されるので、クランプ力を径違いスリーブ7を介して伝達する必要はない。従って、径違いスリーブ7は軸4の一部を構成する。図2に示すクランプリング2aの各々は、その内孔内において、かつ、両端面の近傍に位置して、半径方向に沿う内側溝として環状に形成された環状溝2’’を有する。この環状溝2’’は径違いスリーブ6,7内の対応する溝に整合し、これによって、保持バネをなすバネクリップ5を保持する。
バネクリップ5は、クランプリングが締め付けられる前にクランプリングに対して径違いスリーブが軸方向に移動するのを阻止する役目を果たす。
【0018】
図2aはクランプリング2aをより詳細に示す。しかし、該クランプリングを圧縮して締め付ける構成は図2aの左手側に示す図には示されていないが、同構成は、図1aに示すものと同様である。図2aの右手側に示す図においては、半径方向に延出した環状溝2’’が示されている。この環状溝2’’はクランプリング2aの右手側外側面近傍において該クランプリング内に配置された保持バネをなすバネクリップ5を受け入れる。クランプリング2aの左手側の内側面には、内孔周縁に傾斜した縁取りが施されている。この傾斜縁取りは、金属製ベローズ1のフランジ状端部1’がベローズの中央部分に合うように、その半径を補償する作用を果たす。
【0019】
図2bは径違いスリーブ6をより詳細に示す。該スリーブ6は同径の平行軸を受け入れる中央の内孔と軸方向に延出した複数の軸方向切欠6’を有する。これらの切欠6’は該スリーブ6の周囲に90度の角度をもって形成されるとともに中央の内孔にも達している。これらの切欠6’は、スリーブ6の一方の側面ないし端面から機械加工により形成される。これらの切欠6’は該スリーブ6の半径方向に沿う弾性を与えるので、クランプリング2aにより外側から加えられる半径方向に沿う力によって、スリーブ6が弾性変形し、この力が円筒状の軸に伝達される。これによって、軸、スリーブ6及びクランプリング2aよりなるアセンブリが剛体状態に維持される。又、この力により金属製ベローズ1のフランジ状端部1’がクランプリング2aと径違いスリーブ6の間でクランプされるとともに径違いスリーブ6が図示しない円筒状の軸上に同様にクランプされる。径違いスリーブ6の円筒状の外周面には環状溝6’’が形成されており、この環状溝6’’は図2dに示すバネクリップ5を受け入れる状態で係合させる役目を果たす。
【0020】
図2cには、円錐形状に形成された内孔を有する径違いスリーブ7が示され、その内孔にはキー溝7’が設けられている。このキー溝7’により内孔に挿着された軸4が固定される。又、径違いスリーブ7の外周面には半径方向に延出した環状溝7’’が機械加工によって形成されており、ここにバネクリップ5が受入状態で係合し、この係合位置に保持される。
【0021】
図2dは保持バネをなすバネクリップ5をしめす。このバネクリップ5の形状は多角形が望ましく、バネ鋼よりなるワイヤで形成可能である。該バネクリップ5の形状は三角形、四角形あるいは五角形のものも可能である。このように、バネクリップ5を多角形状とすることにより、バネクリップの特定部位、すなわち両サイドのセンターにバネ力を集中させるのに役立つとともに、カップリングの組立及び取外しを容易とする突出した角部を残すこととなり、クランプリングの環状溝への係合も確実に行われるといった効果がある。そして、バネクリップ5を設けることにより、カップリングの組立に際して、跳躍動作、いわゆるスナップ動作で係合させることができ、このスナップ係合により、カップリングのアセンブリは締め付けた位置状態を確実に維持することができる。
【0022】
図1及び図2に示した外側クランプユニットをなすクランプリング2,2aとして、市販部品として入手可能なしまりばめワッシャを用いることができる。このワッシャにより金属製ベローズ1のフランジ状端部1’が軸4上に直接、クランプされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のカップリングの第1の実施例の長手方向に沿う断面図である。
【図1a】 図1に示すカップリングに用いられるクランプリングの要部破断平面図である。
【図2】 本発明のカップリングの第2の実施例の長手方向に沿う断面図である。
【図2a】 図2に示すカップリングに用いられるクランプリングの平面図及び要部破断側面図である。
【図2b】 円筒状の軸用の径違いスリーブの第1の実施例の平面図及び側断面図である。
【図2c】 テーパ状の軸用の径違いスリーブの第2の実施例の平面図及び側断面図である。
【図2d】 保持バネの平面図である。
【符号の説明】
1 金属製ベローズ
1’ フランジ状端部
2,2a クランプリング
2’ クランプリング内の半径方向に沿う間隙
2’’ 環状溝(内側溝)
3 クランプネジ
3’ 孔
3’’ ネジ付き孔
4 軸
5 保持バネ(バネクリップ)
6,7 径違いスリーブ
6’ 軸方向切欠
7’ キー溝
7’’ 環状溝
Claims (8)
- 2軸(4)のトルク伝達のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリングであって、当該カップリングは金属性ベローズ(1)を有し、該ベローズは前記両軸(4)の端部と摩擦係合するようにクランプリング(2,2a)によりクランプされ軸方向に延出したフランジ状端部(1’)を有するものにおいて、前記軸(4)とフランジ状端部(1’)の間の径の相違を補償するために、少なくとも1つの軸(4)と金属製ベローズ(1)のフランジ状端部(1’)との間に径違いスリーブ(6,7)を介挿し、前記径違いスリーブ(6,7)は、保持バネ(5)によって介挿位置に固定されてなることを特徴とするカップリング。
- 前記クランプリング(2a)に形成された半径方向に沿う内側溝(2’’)に前記保持バネ(5)が収容され、これによって前記クランプリング(2a)と径違いスリーブ(6,7)が半径方向に沿って位置が固定されてなる請求項1に記載のカップリング。
- 前記クランプリング(2a)内にある前記保持バネ(5)は、該内側溝(2’’)から孔に向かって半径方向に突出した部分を有してなる請求項2に記載のカップリング。
- 前記径違いスリーブ(6)の外径部に溝(6’’)が設けられ、該溝(6’’)によって前記保持バネ(5)をスナップ係合状態で収容してなる請求項2又は3に記載のカップリング。
- 前記保持バネ(5)は多角形状に形成されてなる請求項2ないし4のいずれか1に記載のカップリング。
- 前記保持バネ(5)は三角形、四角形あるいは五角形に形成されてなる請求項5に記載のカップリング。
- 前記保持バネ(5)は所定形状に折曲可能なワイヤよりなる請求項2ないし6のいずれか1に記載のカップリング。
- 前記クランプリング(2a)及び径違いスリーブ(6,7)は、前記保持バネ(5)によって軸方向の位置が固定されてなる請求項1ないし7のいずれか1に記載のカップリング。
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