JP6198851B2 - 弾性継手 - Google Patents

Description

本発明は、金属製外側部と、金属製内側部と、外側部と内側部との間に離間するように配置された複数の弾性緩衝体とを備えた弾性継手、特に弾性軸継手、であって、外側部は、半径方向内方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起を備え、内側部は、半径方向外方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起を備えた、弾性継手に関する。

この種の継手は、例えばＲＯＬＬＡＳＴＩＣというブランド名で、実際に公知である。この公知の継手は、結合される各軸の軸方向、半径方向、さらには角度のずれを吸収できる。トルクが伝達されると、全ての弾性緩衝体に荷重がかかる。この継手では、駆動軸と従動軸とを軸線方向に引き離さずに、駆動装置を対応する作業機械から簡単に分離できる。すなわち、固定用リングを軸ハブの対応環状溝から解放し、固定用リングと、これによって固定可能な環状アライメントディスクとを軸線方向に動かし、外側部と内側部とよって画成された複数の凹部から各緩衝体を取り出すだけでよい。

この公知のＲＯＬＬＡＳＴＩＣ型構造の継手は、多くの用途に適しており、特にコンベヤ、粉砕機、圧延機、ローラテーブル、ミキサー、撹拌システム、高圧ポンプ、および圧縮機を駆動するために適している。この継手は、多くの用途において極めて好都合であることが見出されている。しかしながら、この種の継手は、連結されたユニットを過度の回転振動および致命的な動荷重から保護するように、激しい衝撃、および加速対象の比較的大きい質量、および大きい回転振動での使用に関して更なる改良の余地があろう。

上記に基づき、本発明の目的は、上記種類の従来の継手に比べ、より緩やかな始動と回転振動の点で最適化された動作挙動とを可能にする捻り弾性継手を提供することである。

この目的を達成するために、請求項１の特徴を有する継手が提案される。本発明による継手の好適かつ有利な複数の実施形態が複数の従属請求項に詳述されている。

本発明による継手は、複数の弾性緩衝体が互いに半径方向に離間した少なくとも２つの群（列）として配置され、これら隣接する緩衝体群（列）の間に少なくとも１つの環状中間部が配置され、この環状中間部は複数の弾性緩衝体を介して外側部および内側部の両方に捻り弾性的に連結されることを特徴とする。

複数の弾性緩衝体が半径方向に離間した少なくとも２つの群（列）に、換言すると、半径方向に離間したほぼ同軸の少なくとも２つのリング、好ましくは円、に沿って、配置された結果として、継手の捻り剛性を比較的広範囲に自由に調整でき、ひいてはそれぞれの用途の要件に可変に適合させることができる。

特に、本発明による継手は、ショア硬度、サイズ、および／または形状が異なる複数の弾性緩衝体を半径方向に離間した複数の環状領域に配置することによって、その捻り剛性をそれぞれの動作条件に適合させるという選択肢を提供する。したがって、本発明による継手の好適な一実施形態では、各弾性緩衝体群は、弾性緩衝体の材料、サイズ、および／または形状が互いに異なる。特に、１つの群の弾性緩衝体の長さを他の群（単数または複数）の（うちの１つの群の）弾性緩衝体と違えることもできる。

従来の一般的な継手、例えば公知のＲＯＬＬＡＳＴＩＣ型構造の継手、に比べ、本発明による継手ははるかに広い調整範囲を有するので、継手の捻り剛性を変えられる、または回転振動が低い動作挙動を実現できる。

弾性緩衝体は、例えば実質的に合成および／または天然エラストマー製および／または非熱可塑性ポリウレタン製である。その硬度は、例えばショアＡ５０〜９８の範囲内、好ましくはショアＡ５５〜９５の範囲内である。弾性緩衝体は、緩衝体の材料自体および緩衝体の材料の周辺部における帯電を防止するように、導電性材料（帯電防止剤）、例えば炭素および／または金属粒子、を含有し得る。ただし、代わりに、弾性緩衝体を電気絶縁性にもし得る。

少なくとも１つの緩衝体群の各弾性緩衝体は、ほぼ回転対称形、例えば円筒形、樽形、または球形、であることが好ましい。

本発明による継手は、半径方向に離間した２つ以上の緩衝体群を備え得る。

本発明による継手の別の好適な実施形態は、内周群または一内周群の弾性緩衝体が外周群または一外周群の弾性緩衝体より硬質である、および／または直径がより小さい、ことを特徴とする。その結果、本継手を用いて結合された複数のユニットの特に緩やかな始動と回転振動が特に低い動作挙動とを実現できる。本継手の内側部は、駆動対象の作業機械に連結され、外側部は駆動用の動力機械に連結されることが好ましい。ただし、内周群または一内周群の弾性緩衝体を外周群または一外周群の弾性緩衝体より必ずしも硬質にする必要はなく、両者がほぼ等しい硬度であっても、または前者が後者より軟質であってもよい。

別の好適な実施形態において、隣接する２つの弾性緩衝体群の間に配置される環状中間部は、半径方向内方に突出する複数の隆起と半径方向外方に突出する複数の隆起とを備え、内方および外方に突出するそれぞれの隆起は緩衝体接触面または形状密着面を画成する。この実施形態は、或る群の緩衝体をより硬質または軟質の緩衝体に変える際に、他の群（単数または複数）の緩衝体を変える必要がないという点で都合がよい。

本発明による継手の環状中間部は、星状の中間部とも称され得る。

環状中間部は、プラスチック材料または軽金属製、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金製、であることが好ましい。その結果、本発明による継手の重量を減らすことができる、または少なくとも所定の総重量に限定することができる。更に、この場合、プラスチック材料または軽金属製のワーク（出発ワーク）は、例えば鋼製ワークより、切削加工をより容易に行えるので、環状中間部をより簡単に製作できる。ただし、本発明による継手の少なくとも１つの環状中間部を軽金属以外の金属製、特に鋼製、にすることも可能である。

本発明による継手の別の有利な実施形態では、環状中間部は軸線方向に分離可能な少なくとも２つの部品から組み立てられる。この実施形態は、弾性緩衝体の取り付けを容易にする。軸線方向に分離可能な少なくとも２つの部品に連結手段を設けて、これら部品を解放可能に相互連結することも随意である。解放可能な連結手段は、例えばネジ連結または解放可能なラッチ連結として構成され得る。あるいは、環状中間部を単一片としても構成し得る。本発明による継手において、弾性緩衝体と環状中間片とは、一体に接合されるのではなく、形状密着によって相互連結される、それぞれ別個に製作された構成要素であることが好ましい。

ただし、本発明による継手の一代替実施形態において、環状中間部は、隣接する弾性緩衝体群の一方または両方と一体であってもよい。この実施形態は、弾性緩衝体の迅速かつ完全な取り付けに関して都合がよい。

更に、継手のコンパクトな構造のために、また、できる限り一様な振動減衰とするために、本発明の別の好適な実施形態によると、各群、または少なくとも２つの群、は同じ数の弾性緩衝体を備えることが好ましい。

本発明による継手の別の有利な実施形態は、１つの群の各弾性緩衝体は、半径方向に離隔した隣接群の各弾性緩衝体から周方向にずらして配置されることを特徴とする。この実施形態は、本発明による継手の特にコンパクトな構造を可能にする。

本発明による継手の別の実施形態は、塊状ダンパが継手に設けられることを含む。この塊状ダンパは、そのばね定数または捻りばね定数が減衰すべき、または打ち消すべき、周波数に合わせて調整可能であるように形成されることが好ましい。

好ましくは、この塊状ダンパは、複数のゴム弾性要素をばねとして備え、環状体を塊体として備え、複数のゴム弾性要素は、外側部の外面および環状体の内面の両方に形成された複数の隙間に配置される。この実施形態の塊状ダンパは、製作の点で実現し易く、減衰すべき、または打ち消すべき、周波数に関して塊状ダンパの簡単な調整を可能にする。

以下においては、複数の実施形態を模式的に示す図面によって本発明をより詳細に説明する。

本発明による継手の斜視図である。 連結フランジから或る距離において継手の回転軸線に対して直角に延在する断面における図１の継手の断面図である。 図１の継手の分解図である。 半径方向に互いに離間した複数の緩衝体を備えた、本発明による継手の一部の断面図である。 半径方向に互いに離間した複数の緩衝体を備えた、本発明による別の継手の一部の断面図である。 塊状ダンパを備えた本発明による継手の斜視図である。 連結フランジから或る距離において継手の回転軸線に対して直角に延在する断面における図６の継手の断面図である。

図１〜３に示されている弾性継手は、例えば、従動伝導軸で使用するために設けられる。この弾性継手は、金属製外側部１と、金属製内側部２と、複数の弾性緩衝体３、４と、環状中間部５とから構成される。外側部１には、ネジを固定するための孔７を複数備えたフランジ６が設けられる。内側部２はハブ８を備える。ハブ８は、例えば、従動軸に連結された嵌着キーを収容するための溝９を備える。ただし、結合対象の各軸への外側部１および内側部２の連結は、別の方法で構成してもよく、特に摩擦連結を用いてもよい。

弾性緩衝体３、４は、半径方向に離間した２つの群（列）として配置される。環状中間部５は、プラスチック材料製または金属製、好ましくは軽金属製、であり、両緩衝体群の間に配置される。環状中間部５は、星状である（図７も参照）。

外側部１は、半径方向内方に突出して緩衝体接触面または形状密着面を画成する複数の隆起１．１を備える。同様に、内側部２および環状中間部５は、半径方向内方および外方に突出して緩衝体接触面または形状密着面を画成する複数の隆起２．１、５．１、５．２を備える。外側部、中間部、および内側部の隆起１．１、２．１、５．１、５．２は、緩衝体３、４を確実に受け止めるための樋状凹部１．２、２．２、５．３、５．４を画定する。環状中間部５は、弾力的に圧縮可能な緩衝体３、４の力に反して外側部１および内側部２に対して回転可能である。したがって、環状中間部５は、外側部１または内側部２のどちらにも捻り剛性的に連結されない。

樋状凹部１．２、２．２、５．３、５．４、ひいてはそこに収容される緩衝体３、４は、外側部１または内側部２の周囲全体にほぼ均一に分散されるように、互いに離間して配置される。一方の群（列）の緩衝体３は他方の群（列）の緩衝体４に対して周方向にずらして配置されることは図２から明確に分かる。一方の群の緩衝体３は、他方の群の緩衝体４の間のほぼ中央に配置されることが好ましい（図２を参照）。

図１〜３に示されている実施形態において、内周群の緩衝体４は、外周群の緩衝体３とサイズが異なる。この場合、内周群のほぼ円筒形の緩衝体４は、外周群のほぼ円筒形の緩衝体３よりはるかに小さな直径を有する。更に、内周群の緩衝体４は、外周群の緩衝体３と材料または硬度が異なることが好ましい。内周群の緩衝体４は、外周群の緩衝体３よりはるかに硬質であることが好ましい。例えば、内周群の緩衝体４はショアＡ８５〜９８の範囲内の硬度を有する一方、外周群の緩衝体３はショアＡ５０〜８０の範囲内の硬度を有し得る。また、内周群の緩衝体４は、外周群の緩衝体３と異なる長さを有し得る。例えば、緩衝体４は、緩衝体３より長くても短くてもよい。

更に、内周緩衝体群および外周緩衝体群は、同じ数の緩衝体３または４を備えることが図２から分かる。図示の実施形態において、この２つの緩衝体群は、それぞれ１２個の弾性緩衝体３または４を備える。ただし、それぞれの群（列）の緩衝体の数は、１２より多くても少なくてもよい。

緩衝体３、４および環状中間部５を軸線方向に固定するために、固定用リング、例えばゼーガー社のサークリップリング（独：Seegeringes，英：Seeger circlip ring）、を固定するための環状溝（図示せず）が内側部２のハブ８の外面に形成され得る。環状溝とそこに挿入可能な固定用リング（図示せず）とは、内側部２の半径方向に突出する隆起２．１から十分に離間されるので、環状溝に固定された固定用リングと歯状隆起２．１との間に軸方向遊びを設けて環状アライメントディスク（図示せず）を配置できる。環状アライメントディスクは、ハブ８のほぼ外面から外側部１の半径方向内方に突出する隆起１．１のレベルまで半径方向に延在する。

継手の緩衝体３、４の交換は、結合された各ユニットを動かさずに行える。

緩衝体３、４の取り付けを簡略化するために、環状中間部５を複数の部品で構成し得る。図４に示されている実施形態において、環状中間部５は２つの部品で構成される。

中間部品５の２つの部品５ａ、５ｂを解放可能に相互連結することも随意である。２つの部品５ａ、５ｂの解放可能な連結は、例えば、これら部品内に軸線方向に延在して固定用ネジを受け入れる、相互に位置合わせされた孔（図示せず）を用いて実現される。

本発明による継手は、円筒形または樽形緩衝体３、４の代わりに、異なる形状の緩衝体、例えば球状の緩衝体３’、４’（図５を参照）を受け入れるべく形成され得る。

図６および図７は、塊状ダンパ１０を備えた本発明による継手を示す。図６および図７の弾性継手は、基本的に図１〜３に示されている継手に相当する。したがって、重複を避けるために、この点に関しては継手の上記説明を参照されたい。本発明による継手は、共振が発生する可能性がある動的振動システムを形成する。塊状ダンパ１０は、このような共振または対応する共振周波数を減衰するか、または打ち消す。この目的のために、塊状ダンパ１０は、ゴム弾性要素１０．１をばねとして複数備え、環状体１０．２を塊体として備える。したがって、塊状ダンパ１０は、共振振動に反して振動を発生させるばね−塊体システムを形成する。ゴム弾性要素１０．１は、継手の外側部１の外面および塊状ダンパの環状体１０．２の内面の両方に形成された隙間１．３、１０．２１に配置される。環状体１０．２は、半径方向に距離を置いて外側部１の外面を包囲する。複数の隙間１．３と複数のゴム弾性要素１０．１とは、外側部１の周囲にわたって均一に分散されるように配置されることが好ましい。複数の隙間１．３は、外側部１の半径方向内方に突出する複数の隆起１．１のうちの幾つかの反対側に位置付けられることが好ましい。ゴム弾性要素１０．１は回転対称形、好ましくは円筒形、である。外側部１の樋状隙間１．３は、フランジ６から遠い外側部端面で始まり、すなわち開口し、フランジ６から離れた位置で終わる。同様に、環状体１０．２の隙間１０．２１は、フランジ６から遠い環状体１０．２の端面で始まり、すなわち開口し、環状体１０．２の反対側端面から離れた位置で終わる。フランジ６から遠い外側部１の端面、およびフランジ６から遠い環状体１０．２の端面には、固定用リング１２、１３を固定するためのネジ１１を受け入れるネジ孔が設けられる。固定用リング１２、１３は、同軸に半径方向に離間して配置される。内側の固定用リング１３は弾性緩衝体３、４と、環状中間部５と、ゴム弾性要素１０．１とを軸線方向に固定するためであり、外側の固定用リング１２は、塊状ダンパ１０のゴム弾性要素１０．１と環状体１０．２とを軸線方向に固定するためのものである。

ゴム弾性要素１０．１の代わりに、ショア硬度が異なるこの種の要素を用いることによって、塊状ダンパ１０の捻りばね定数を、減衰するべき、または打ち消すべき、周波数に簡単に調整できる。代わりに、または加えて、環状体１０．２の代わりに、質量がより大きい、または小さい、同様の環状体をこの目的のために用いてもよい。

本発明の実現は、上で開示された実施形態に限定されない。むしろ、添付の請求項は、本発明を同じく利用していても図示の実施形態とは構成が異なる構成をいくつか含む。したがって、本発明による継手は、例えば、半径方向に離間した緩衝体群を２つより多く備え得る。さらに、隣接する弾性緩衝体３、４（３’、４’）群の一方または両方と環状中間部５とを一体に形成することも本発明の範囲内である。この場合の中間部５は、同様に合成または天然エラストマー製または非熱可塑性ポリウレタン製である。

Claims (9)

1. 金属製外側部（１）と、金属製内側部（２）と、前記外側部と前記内側部との間に離間するように配置された複数の弾性緩衝体（３、４；３’、４’）とを備えた弾性継手、特に弾性軸継手、であって、前記外側部（１）は、半径方向内方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起（１．１）を複数備え、前記内側部（２）は、半径方向外方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起（２．１）を複数備え、前記複数の弾性緩衝体（３、４；３’、４’）は、互いに半径方向に離間した少なくとも２つの群に配置される、弾性継手において、
   隣接する前記弾性緩衝体群の間に、前記弾性緩衝体（３、４；３’、４’）とは別個に製作された少なくとも１つの環状中間部（５）が配置され、前記環状中間部（５）は、前記弾性緩衝体（３、４；３’、４’）を介して前記外側部（１）および前記内側部（２）の両方に捻り弾性的に連結され、
   前記環状中間部（５）は、半径方向内方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起（５．１）と、半径方向外方に突出して緩衝体接触面を画成する隆起（５．２）とを備えると共に、星状であり、
   前記複数の弾性緩衝体（３、４；３’、４’）群は、前記弾性緩衝体の材料、サイズ、および／または形状が互いに異なることを特徴とする継手。
2. 内周群または一内周群の前記弾性緩衝体（４；４’）は、外周群または一外周群の前記弾性緩衝体（３；３’）より硬質である、および／または直径が小さい、ことを特徴とする請求項１に記載の継手。
3. 前記環状中間部（５）は軽金属製またはプラスチック材料製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の継手。
4. 前記環状中間部（５）は、軸線方向に分離可能な少なくとも２つの部品（５ａ、５ｂ）から構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の継手。
5. 前記複数の群のうちの少なくとも１つの群において、前記弾性緩衝体（３、４）はほぼ回転対称形であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の継手。
6. 前記複数の群のうちの少なくとも１つの群の前記弾性緩衝体（３’、４’）はほぼ球形であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の継手。
7. 前記複数の群のうちの１つの群の前記弾性緩衝体（３）は、半径方向に離間して隣接する群の前記弾性緩衝体（４）に対して周方向にずらして配置されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の継手。
8. その捻りばね定数を減衰すべき、または打ち消すべき、周波数に調整可能な塊状ダンパ（１０）を特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の継手。
9. 前記塊状ダンパ（１０）はゴム弾性要素（１０．１）と環状体（１０．２）とを備え、前記ゴム弾性要素（１０．１）は前記外側部（１）の外面および前記環状体（１０．２）の内面の両方に形成された隙間（１．３、１０．２１）に配置されることを特徴とする請求項８に記載の継手。
   

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