JP6313457B2 - たわみ継手 - Google Patents

Description

本発明はたわみ継手に関し、特に、駆動シャフトなどの一対の回転部品の間でトルクの伝達に使用するためのたわみ継手に関し、たわみ継手のたわみは回転可能部品の回転軸間の限られた角度調整ずれを吸収する。

たわみ継手が使用される１つの用途は、翼に取り付けられたスレート及びフラップなどの航空機操縦面に関連するアクチュエータに対する駆動の伝達に使用される駆動シャフトの相互結合である。

公知のたわみ継手の１つのタイプは、一方の回転可能部品上に形成された一連の取り付けフィンガーを備え、フィンガーの各々はトルク伝達ディスクが固定される固定ポイントを規定する。例として、３つのそのようなフィンガー及び固定ポイントが提供され得る。ディスクはフィンガーに形成された開口の中を通り延在するボルトまたは他の固定器具を用いてフィンガーに便宜よく固定され、ボルトまたは他の固定器具はトルク伝達ディスクのそれぞれの部分に固定される。他方の回転可能部品にも、トルク伝達ディスクが取り付けられる一連の固定ポイントを規定する一連の取り付けフィンガーが同様に提供される。一方の構成要素の固定ポイントに固定されたディスクの部分は、ディスクが他方の構成要素に固定される部分と交互に設けられる。

使用の際には、一方の回転可能部品の回転がトルク伝達ディスクに伝達され、またトルク伝達ディスクから他方の回転可能部品に伝達される。回転可能部品の回転軸のどんな僅かな角度調整ずれも、トルク伝達ディスクの制限されたたわみによって吸収され得る。

トルク伝達ディスクの多くの異なる材料及び設計が知られている。必要なレベルのトルクを伝達できる一方で、材料が他の材料と比較して軽量であるので、この目的のために複合材料を使用することが望ましい。

複合材料のトルク伝達ディスクの１つの難点は、取り扱い中においてまたは装着中において、または、例えば、一対の長い駆動シャフトの間に装着されて１つの軸の他端でシャフトの動きを必要とする作業が開始されたときに、ディスクが面外の比較的大きなたわみ負荷を受けた場合、起こり得るたわみの程度によってはトルク伝達ディスクの層間剥離または部分的層間剥離を生じることになり得ることである。そのような層間剥離または部分的な層間剥離はトルク伝達ディスクを弱める結果を招き得る。そのような弱体化は装着前または修理中においては気づかれ得ない恐れがあり且つ装着されたトルク伝達ディスクがその後の使用において機能しなくなる恐れがある。弱体化の程度により、そのような機能停止が装着後しばらくしてから起こり得る。そのような潜在的な欠陥の存在のリスクは、継手が使用される用途によっては受け入れられない。

特許文献１は前に記載された一般的なタイプの継手を示し、そこでは、トルク伝達ディスクの機能停止状態があった場合であっても駆動が継続するように、トルク伝達ディスクを位置決めする手段がある。

米国特許第６２００２２３号明細書

本発明の目的は、継手の部品に対する損傷のリスクが低減するたわみトルク継手を提供することである。

本発明によれば、使用の際に第１の回転可能部品上に取り付けることができる第１の複数の固定ポイント及び使用の際に第２の回転可能部品上に取り付けることができる第２の複数の固定ポイントを有するフレキシブルトルクディスクと、支持リングと、フレキシブルトルクディスクを支持リングに固定し、支持リングに対するフレキシブルトルクディスクの偏向を制限する取り付け手段と、を備えたたわみ継手が提供される。

取り付け手段はさらに、フレキシブルトルクディスクの第１の固定ポイントを第１の回転可能部品に固定するために都合よく役割を果たす。フレキシブルトルクディスクの第２の固定ポイント及び支持リングは、例えばボルトによって、取り付け手段から離れた位置で第２の回転可能部品に固定されることが望ましい。

そのような装置は、支持リング及び取り付け手段がフレキシブルトルクディスクの偏向とたわみを規制するように機能することにおいて有利であり、それによってフレキシブルトルクディスクに対して損傷を生じ得る過度のたわみを回避する。

１つの実施形態において、フレキシブルトルクディスクは、３つの等角度に間隔を空けた第１の固定ポイント及び３つの等角度に間隔を空けた第２の固定ポイントを有し、第２の固定ポイントの各々はそれぞれ一対の第１の固定ポイントの間の中間に位置する。

取り付け手段の各々は、フレキシブルトルクディスクのそれぞれの第１の固定ポイントに取り付けられたブッシュを備え、ブッシュは支持リングに設けられた開口の中を通り、ブッシュは取り付け手段に隣接するフレキシブルトルクディスクの部分が支持リングから離れる方向に移動することを制限するために支持リングと係合可能な停止部を規定する。

取り付け手段及びフレキシブルトルクディスクは、第１の回転可能部品に都合よくボルト締めされる。

使用の際に、従来のたわみ継手と同様に、トルクディスクのたわみは第１及び第２の回転可能部品の回転軸の間の制限された角度調整ずれを吸収することができる。

ブッシュは一体化された形態で、支持リングに形成された非円形の開口を通るように設けられ、ブッシュが開口から引き抜かれるのを防止するために支持リングに対して角度的に移動され得る。

あるいはブッシュは２つの部分を含む形態で、使用の際に、その間に支持リングを捕捉する。

ブッシュはナットを捕捉するために都合よく設計されている。例として、ブッシュは、中にナットを収容できる直径に沿って延びる通路を有する。

本発明は、例として、以下に示す添付図面を参照してさらに説明する。

本発明の１つの実施形態におけるたわみ継手の上からの透視図である。 本発明の１つの実施形態におけるたわみ継手の下からの透視図である。 図１及び２の継手の一部を示す説明図である。 図１及び２の継手の一部を示す説明図である。 図１及び２の継手の一部を示す断面図である。 図１及び２の継手の分解組立図である。 代替の実施形態の一部を示す説明図である。 別の代替の実施形態を示す図７と同様の説明図である。 図８の代替の実施形態の一部を示す説明図である。

最初に図１及び２を参照すると、たわみ継手１０が示されており、それによってトルクは第１のシャフト１２と第２のシャフト１４との間に伝達され得る。第１及び第２のシャフト１２、１４は互いにほぼ一直線に整列されているが、正確に一直線に整列される必要はない。むしろ、第１のシャフト１２の軸は第２のシャフト１４の軸に対して僅かに角度的に変位されていてもよい。第１のシャフト１２はその端部において３つの等角度に間隔を空けた取り付けフィンガー１６を有し、その各々はボルト１８を受ける開口を備えている。

第２のシャフト１４もまた、第１のシャフト１２と同様に、３つの等角度に間隔を空けた取り付けフィンガー２０を有する。各フィンガー２０はそれぞれのボルト２２が中を通り延在する開口を有する形状にされている。

第１及び第２のシャフト１２、１４のフィンガー１６、２０の間には、トルク伝達ディスク２４が配置されている。ディスク２４は複合材料の形態である。例として、ディスク２４は適切な樹脂が含浸されたカーボン繊維材料の層を有する。ディスク２４は６つの等角度に間隔を空けた開口を有する形状にされており、ディスク２４の１つおきの開口２４ａはフィンガー１６の開口に整列され、第１の一連の固定ポイントを規定し、残りの１つおきの開口２４ｂはフィンガー２０の開口に整列され、第２の一連の固定ポイントを規定する。ボルト１８、２２はそれぞれの開口２４ａ、２４ｂの中を通り、延在する。

円形の支持リング２６はディスク２４と第２のシャフト１４との間に挟まれている。円形の支持リング２６はボルト２２と整列し且つボルト２２が中を通り延在する開口を有する形状にされている。ナット２８はそれぞれのボルト２２と協同して、ディスク２４の第２の固定ポイント及び支持リング２６を第２のシャフト１４のフィンガー２０にしっかりと取り付ける。

図６に示されているように、ブッシュリング３０はディスク２４に形成された開口２４ｂの中に都合よく圧入されてトルクをディスク２４にまたはディスク２４から伝達するのを補助し、比較的広い領域にわたって負荷を分散させ且つディスク２４に摩耗及び損傷を引き起こすボルト２２及びディスク２４の間の接触のリスクを低減する。

支持リング２６は第２のシャフト１４のフィンガー２０の上にしっかりと取り付けられて、使用の際に、実質的にその間に動きが発生しないことが理解されるであろう。

ボルト１８は、フィンガー１６にそれぞれ形成された孔の中を通り延在し、ディスク２４に形成された対応する孔すなわち開口２４ａの中を通り、支持リング２６に形成された対応する孔３２を通る。

ブッシュ３６の形態の取り付け手段３４の各々はディスク２４に形成された開口２４ａのそれぞれの中に圧入される。各ボルト１８はブッシュ３６のそれぞれの中を通り延在し、ブッシュ３６は、各ブッシュ３６に捕捉されたナット３８によって位置決めされて固定される。図３と４に示されるように、各ブッシュ３６は外側に延びる一対の締結フランジ４０、４２を有し、それらの間の空間４４を規定する。フランジ４０、４２は円形でなくてもよく、むしろ一般的には楕円形である。同様に、支持リング２６に形成された開口すなわち孔３２は一般的には楕円形状である。

組立中においては、各ブッシュ３６は、そのフランジ４０が支持リング２６に形成された開口３２のそれぞれの中を通過することができるように、方向付けされる。挿入後においては、ブッシュ３６は約９０度の角度でその軸の周りに移動されるので、ブッシュ３６は開口３２を通って引き抜くことは可能でなく、それどころかブッシュ３６及び支持リング２６は互いに捕捉され、支持リング２６はフランジ４０、４２の間に閉じ込められる。フランジ４０、４２の間の空間４４は支持リング２６の厚さより大きいので、支持リング２６に対してブッシュ３６の制限された軸方向の移動が許容される。

各ブッシュ３６を支持リング２６に取り付ける操作は、ディスク２４に対するブッシュ３６の圧入前または圧入後に着手することができる。ブッシュ３６を支持リング２６に取り付けた後に圧入操作が着手される場合には、ブッシュ３６がディスク２４に圧入される部分及び、ディスク２４における開口は、ブッシュ３６のその後の回転または角度変位を防止するために、非円形形状であってもよい。図５に示されるように、ナット３８及びボルト１８はフィンガー１６、ディスク２４及びブッシュ３６を互いに締結する役割を果たす。

使用の際には、シャフト１２、１４の一方の回転は、ディスク２４を介してシャフト１２、１４の他方に伝達されることが理解されるであろう。ディスク２４のたわみはシャフト１２、１４の間の僅かな角度の調整ずれを吸収する。ディスク２４のたわみの度合はブッシュ３６及び支持リング２６によって制限される。支持リング２６をディスク２４の一部を分離させる方向に負荷がかかった場合には、ディスク２４のその一部のたわみは、フランジ４０がたわみによって移動して支持リング２６に接触するまで許容される。そのような接触が起こると、ブッシュ３６と支持リング２６とは協同してブッシュ３６のさらなる移動を防止する。ブッシュ３６がディスク２４に締結されるので、ディスク２４はそれ以上たわみにくくなることが理解されるであろう。したがってその過度のたわみに起因するディスクへの損傷は低減される。

同様に、たわみ負荷が反対方向からかかり、ディスク２４が支持リング２６の方向に付勢された場合には、ディスク２４の過度のたわみを防止するようにフランジ４２と支持リング２６との間の接触がこの動きを制限する。

前の記載はシャフト１２、１４に取り付けられたディスク２４及び支持リング２６についてであるが、ブッシュ３６のディスク２４への取り付けは、支持リング２６がディスク２４に対して支持を提供し、装着の前及び装着中の両方、並びに修理または保守の操作が行われるときに、その過度のたわみを防止または制限する。

たわみ継手は、上記したように僅かな角度の調整ずれを吸収することに加えて、移動用に航空機操縦面を駆動するのに使用されるアクチュエータなどの翼に搭載された部品に駆動力を伝達するのに使用される。継手は、翼の極度のたわみ時にディスク２４の過度のたわみによる損傷に対する保護を維持しながら、翼のたわみにおいて発生し得るようなシャフト間の相対的な角度の変位を吸収することができる。

好都合なことに、図示のように、支持リング３６はディスク２４より大きな直径である。その結果、ディスク２４のエッジの収納、取り扱い、装着及び修理の期間における衝撃の恐れが低減される。さらに、このことはディスク２４の機能停止のリスクを低減する。

上述の構成において、ナット３８はブッシュ３６に捕捉され、このことはブッシュ３６と一体に成形された一対のタング４６の提供によって達成される。図７はブッシュ３６の代替設計を示している。図７のブッシュ３６は、直径に沿って（ｄｉａｍｅｔｒｉｃａｌｌｙ）延びる通路又はスロット４８を規定する形状であり、このスロット４８内にナット３８が配置される。留めクリップ５０はナット３８をしっかりと位置決めし且つその逸脱のリスクを低減するために設けられている。この設計において、フランジ４０のみが非円形の形状である。組立は前に概説されている。

図８及び９はブッシュ３６の別の代替設計を示している。図８及び９のブッシュ３６は、２つの部分を含む形態であり、フランジ４２を有する下方部分３６ａ、及びフランジ４０を有する分離した上方部分３６ｂ、及び上方部分３６ｂの中を通って形成された通路すなわちスロット４８を備えている。この構造において、組み立てる際には、下方部分３６ａがディスク２４に圧入され、支持リング２６がフランジ４２に隣接して配置され、次に上方部分３６ｂが支持リング２６の反対側に配置され且つその孔３２を通り抜け延在する。続いて、ボルト１８がスロット４８内に配置されたナット３８にねじ込まれて固定され、ブッシュ３６の２つの部分及びディスク２４を第１のシャフト１２のフィンガー１６にしっかりと締結する。ブッシュ３６のこの２つの部分設計による２つの部分は支持リング２６にその両側から取り付けることができるので、フランジ４０の通り抜けを可能にする開口すなわち孔３２は支持リング２６には必要ない。その結果、楕円または非円形の形状ではなく、シンプルな円形の開口すなわち孔３２を使用し得る。ブッシュ３６が開口３２から引き抜かれるのを防止するためにブッシュ３６の角度調整の工程を省略できるので、組立過程を単純化できる。

以上、本発明の様々な特定の実施形態について説明してきたが、添付された請求項により定義される発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正及び代替が行われ得ることは理解されるであろう。

Claims (10)

1. たわみ継手であって、第１の複数の固定ポイント及び第２の複数の固定ポイントを有するフレキシブルトルクディスクと、支持リングと、取り付け手段と、を有し、フレキシブルトルクディスクは、使用の際に、第１の複数の固定ポイントによって第１の回転部品上に取り付けることができるとともに、第２の複数の固定ポイントによって第２の回転部品上に取り付けることができ、取り付け手段によってフレキシブルトルクディスクが支持リングに取り付けられ、取り付け手段は、支持リングに対するフレキシブルトルクディスクの偏向を制限し、
   前記取り付け手段の各々は、前記フレキシブルトルクディスクの第１の固定ポイントのそれぞれに取り付けられるブッシュを有し、前記ブッシュが前記支持リングに設けられた開口を通り延在し、前記ブッシュが前記支持リングと係合可能な停止部を規定して、前記取り付け手段に隣接する前記フレキシブルトルクディスクの部分が前記支持リングから離れる方向に移動することを制限し、
   前記ブッシュは一体化された形態を有し、前記支持リングに形成された非円形の形状の開口を通るように設けられ、前記支持リングに対して角度的に移動されて前記開口から前記ブッシュが引き抜かれるのを防止するたわみ継手。
2. 前記取り付け手段はさらに、前記フレキシブルトルクディスクの前記第１の固定ポイントを前記第１の回転部品に固定する役割を果たす請求項１に記載のたわみ継手。
3. 前記フレキシブルトルクディスクの前記第２の固定ポイント及び前記支持リングは、前記取り付け手段から離れた位置で前記第２の回転部品に固定される請求項１または２に記載のたわみ継手。
4. 前記フレキシブルトルクディスクは、３つの等角度に間隔を空けた第１の固定ポイント及び３つの等角度に間隔を空けた第２の固定ポイントを有し、前記第２の固定ポイントの各々がそれぞれ一対の前記第１の固定ポイントの間の中間位置に配置される請求項１〜３のいずれかに記載のたわみ継手。
5. 前記停止部は前記ブッシュに形成された第１のフランジによって規定される請求項１に記載のたわみ継手。
6. 前記ブッシュは前記支持リングの厚さより大きい距離だけ前記第１のフランジから離間された第２のフランジをさらに有し、前記支持リングの一部が前記第１及び第２のフランジの間に位置している請求項５に記載のたわみ継手。
7. たわみ継手であって、第１の複数の固定ポイント及び第２の複数の固定ポイントを有するフレキシブルトルクディスクと、支持リングと、取り付け手段と、を有し、フレキシブルトルクディスクは、使用の際に、第１の複数の固定ポイントによって第１の回転部品上に取り付けることができるとともに、第２の複数の固定ポイントによって第２の回転部品上に取り付けることができ、取り付け手段によってフレキシブルトルクディスクが支持リングに取り付けられ、取り付け手段は、支持リングに対するフレキシブルトルクディスクの偏向を制限し、
   前記取り付け手段の各々は、前記フレキシブルトルクディスクの第１の固定ポイントのそれぞれに取り付けられるブッシュを有し、前記ブッシュが前記支持リングに設けられた開口を通り延在し、前記ブッシュが前記支持リングと係合可能な停止部を規定して、前記取り付け手段に隣接する前記フレキシブルトルクディスクの部分が前記支持リングから離れる方向に移動することを制限し、
   前記ブッシュはナットを捕捉するように設計されているたわみ継手。
8. 前記ブッシュは前記ナットが中に収容される通路であって、ブッシュを通って軸方向に延び、かつブッシュの一部を径方向に貫通する通路を有する請求項７に記載のたわみ継手。
9. 前記ブッシュは２つの部品を含む形態を有し、これらの部品の間に前記支持リングを捕捉する請求項７のいずれかに記載のたわみ継手。
10. 前記取り付け手段及びフレキシブルトルクディスクは前記第１の回転部品にボルト締めされる請求項１〜９のいずれかに記載のたわみ継手。

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