JP6481956B1 - たわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 たわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供する。【解決手段】 薄板金属ディスクカップリングのたわみ板は、従来摩擦に依存し伝達トルクアップしていたこと等が足かせとなり本来の許容軸方向変位及び許容偏角の機能が半減されていた。本発明による機能性を増した１６本ボルトのたわみ板を用いることにより本来の伝達トルクアップ、許容軸方向変位、許容偏角の機能を充分に発揮でき、スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングが得意とする伝達トルク大の分野で、いくつかの領域についてより負担の少ないプラント運転を可能とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、たわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置に関するものである。

バネ反力は、軸線方向推力Ｆとして知られている。例えば、特許文献１参照。
従来のたわみ板及び該たわみ板を用いた板ばね式フレキシブルカップリングは既にある。例えば、特許文献２参照。
１４本ボルトのたわみ板の平面図は、既にある。例えば、特許文献３参照。
クランプワッシャーをたわみ板フランジに一体とすることは、既に公報に述べられている。例えば特許文献４参照。

特開昭６３−０３４３２６号公報 特開２０１３−０３６６０２号公報 特開２０１８−０１３１９９号公報 特許登録第６２０５６５５号公報

課題である特開２０１３‐０３６６０２号公報の図１〜図４（ａ）、（ｂ）の説明に入る前に、従来検討されてこなかったボルト本数の多い１６本ボルトのたわみ板について説明する。特開昭６３‐０３４３２６号公報図５に示される軸線方向推力（バネ反力のこと）Ｆは、隣接する１組のたわみ板の腕同士（腕の長さＬはスパンＬとしている）により生じるバネ反力を示している。図３の８本ボルトのたわみ板の場合４ヶ所で生じるバネ反力Ｆは、図５では代表となる１ヶ所のみで示している。本出願で検討する１６本ボルトのたわみ板は、特開昭６３−０３４３２６号公報図３の８本ボルトのたわみ板と基本寸法が同じとすると、たわみ板の腕の長さＬは約１／４に減じられるので、バネ反力Ｆは、１／４の３乗である１／６４倍に反比例し著しく増大する。１６本ボルトの隣接するたわみ板の腕同士８組は、８本ボルトのたわみ板の４組の２倍になることを加味すると、計算上バネ反力は、１２８倍に増加する。著しくバネ反力大となるカップリングを他のどのようなカップリングと比較し検討するのが良いか考慮が必要であり、別途述べる。
特開２０１３‐０３６６０２号公報の図１〜図４（ａ）、（ｂ）の説明は、アダプターハブ構造に用いられるたわみ板の平面形の特定に関するものであるが、本出願は、バネ反力が著しく大きくなりフレキシブルカップリング用途として従来検討されてこなかったボルト本数の多い１６本ボルトのたわみ板平面形の特定に関するものである。前述の特開昭６３−０３４３２６号公報図５に示されたバネ反力Ｆは、式から分かるように伝達トルクを増やすためボルト本数を増やすとたわみ板の腕の長さＬが小さくなりバネ反力の著しい増大を招く。従って、バネ反力増は止もう得ないこととし、その他の条件である「１つの結合部材の断面積ａ」を必要最小にするように見直し検討する。

特開２０１３‐０３６６０２号公報の図５〜図７の説明は、反転ハブ構造に用いられるたわみ板の平面形の特定に関するものであるが、本出願は、バネ反力が著しく大きくなりフレキシブルカップリング用途として従来検討されてこなかったボルト本数の多い１６本ボルトのたわみ板平面形の特定に関するものである。前述の特開昭６３−０３４３２６号公報図５に示されたバネ反力Ｆは、式から分かるように伝達トルクを増やすためボルト本数を増やすとたわみ板の腕の長さＬが小さくなりバネ反力の著しい増大を招く。従って、バネ反力増は止もう得ないこととし、その他の条件である「１つの結合部材の断面積ａ」を必要最小にするように見直し検討する。

上記段落（０００４）、（０００５）で述べたごとくカップリング構造の形式は、２種類に分けられ、駆動側及び被駆動側で互いに異なる形式が適用される場合があり、いずれの場合にも対応できるようにする。

上記段落（０００４）で述べた従来の特開２０１３‐０３６６０２号公報の図１〜図４（ａ）、（ｂ）は、たわみ板について薄板を積層した金属性たわみ板と特定したが、たわみ板の厚さについては特定していない。本出願は、たわみ板の厚さについて、特開２０１３‐０３６６０２号公報の図１〜図４（ａ）、（ｂ）の出願時には検討していなかった、たわみ板引張りとたわみ板用のボルト曲げとが両立する伝達トルクアップの点から見直し検討する。

上記段落（０００５）で述べた従来の特開２０１３‐０３６６０２号公報の図５〜図７は、たわみ板について薄板を積層した金属性たわみ板と特定したが、たわみ板の厚さについては特定していない。本出願は、たわみ板の厚さについて、特開２０１３‐０３６６０２号公報の図５〜図７の出願時には検討していなかった、たわみ板引張りとたわみ板用のボルト曲げとが両立する伝達トルクアップの点から見直し検討する。

薄板金属ディスクのカップリングに使用されるたわみ板は薄板の積層体であり、薄板積層体の両表層面にクランプワッシャーが隣接し用いられる。ここで課題とするのは、たわみ板フランジ側とは反対側でたわみ板に隣接するクランプワッシャーである。従来たわみ板用のボルトとクランプワッシャーは別体であるが、別体が適切な構成かどうか見直しする。

機械装置へ組込みされる従来の薄板金属ディスクのカップリングは、リジットカップリングにより近づけた伝達トルク大とすると、バネ反力が著しく増加して不可と見なされていた。本出願はバネ反力の大きさを見直し検討し、実用に供することを目差す。

本発明は、この様な従来の問題を解決しようとするもので、たわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項１のたわみ板は、
同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（１）に、前記主軸（１）と同軸に配置される主軸外フランジ（１０ａ）と、フランジ（１１ｅ）と、たわみ板（１３ｎ）と、分割スペーサー（１２ａ）と、中間軸（１２ｉ）とからなるアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）であって、
前記フランジ（１１ｅ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置されたフランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と、
前記分割スペーサー（１２ａ）における、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と、
前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）における、径方向外側且つ軸方向外側に軸方向厚さを有するフランジチューブ結合部（１１ｊ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に軸方向厚さを有する分割スペーサーチューブ結合部（１２ｇ）と、
前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）を、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）の軸方向外側から連結する前記たわみ板（１３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（１６）と、
前記たわみ板（１３ｎ）を、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（１４）及び複数の回り止めナット（１７）と、
前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｃ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｄ）とを備え、
前記たわみ板（１３ｎ）は、軸方向内側に周方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（１６ｃ）及びクランプワッシャー（１６ｄ）と、軸方向外側に周方向に配置された前記たわみ板用のボルト（１４）の頭部と一体の複数のクランプワッシャー（１６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
前記クランプワッシャー（１６ｃ）は、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）との間に境界面を設けることなく、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と連続して一体に構成され、
前記クランプワッシャー（１６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と連続して一体に構成され、
前記主軸外フランジ（１０ａ）は、前記複数のたわみ板用のボルト（１４）の頭部を収納する段付穴（１１ｄ）を設け、前記フランジチューブ結合部（１１ｊ）の径方向外側且つ軸方向外側のフランジ外フランジ（１１ｋ）を、軸方向外側から締結し、
前記たわみ板（１３ｎ）において、前記たわみ板（１３ｎ）を平面視した円輪形状における隣接するたわみ板用のボルトとたわみ板用のボルトと、たわみ板内側円弧とたわみ板外側円弧とに囲まれたつづみ形の部分をたわみ板の腕と定義し、前記たわみ板用のボルト（１４）の径をｄとすると、
たわみ板の腕の巾ｗは、１．２０ｄ≦ｗ≦１．４０ｄであることを特徴とする。係る構成によれば、アダプターハブ構造における１６本ボルトのたわみ板は、スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングと比べ充分軸方向バネ反力を減じることができ、実用性を確保できる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項２のたわみ板は、
同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（３）に、前記主軸（３）と同軸に配置される主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と、たわみ板（２３ｎ）と、分割スペーサー（２２ａ）と、中間軸（２２ｉ）とからなる反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）であって、
前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と、
前記分割スペーサー（２２ａ）における、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と、
前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）における、径方向内側且つ軸方向外側に配置される前記主軸（３）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に配置される分割スペーサーチューブ（２２ｅ）と、
前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）を、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）の軸方向内側から連結する前記たわみ板（２３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（２６）と、
前記たわみ板（２３ｎ）を、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（２４）及び複数の座付き回り止めナット（２７）と、
前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｃ）と、
前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｄ）とを備え、
前記たわみ板（２３ｎ）は、軸方向外側に径方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（２６ｃ）及びクランプワッシャー（２６ｄ）と、軸方向内側に周方向に配置された前記たわみ板用のボルト（２４）の頭部と一体の複数のクランプワッシャー（２６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
前記クランプワッシャー（２６ｃ）は、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）との間に境界面を設けることなく、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と連続して一体に構成され、
前記クランプワッシャー（２６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と連続して一体に構成され、
前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）は、軸方向内側に前記たわみ板（２３ｎ）を連結し、
前記たわみ板（２３ｎ）において、前記たわみ板（２３ｎ）を平面視した円輪形状における隣接するたわみ板用のボルトとたわみ板用のボルトと、たわみ板内側円弧とたわみ板外側円弧とに囲まれたつづみ形の部分をたわみ板の腕と定義し、前記たわみ板用のボルト（２４）の径をｄとすると、
たわみ板の腕の巾ｗは、１．２０ｄ≦ｗ≦１．４０ｄであることを特徴とする。係る構成によれば、反転ハブ構造における１６本ボルトのたわみ板は、スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングに比べ充分軸方向バネ反力を減じることができ、実用性を確保できる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項３のたわみ板は、
請求項１記載のアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）及び請求項２記載の反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）において、駆動側に請求項１記載の前記たわみ板（１３ｎ）を備え被駆動側に請求項２記載の前記たわみ板（２３ｎ）を備えた、又は駆動側に請求項２記載の前記たわみ板（２３ｎ）を備え被駆動側に請求項１記載の前記たわみ板（１３ｎ）を備えたことを特徴とする。係る構成によれば、駆動側及び被駆動側で各装置メーカーが異なる主軸フランジ形式をとる場合に対処できる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項４のたわみ板は、
請求項１又は請求項３に記載のアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）において、前記たわみ板（１３ｎ）の厚さをＴｎ、前記たわみ板用のボルト（１４）の径をｄとすると、
０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５２ｄであり、且つｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって８、１０、１２、１４、１６のいずれか）であることを特徴とする。係る構成によれば、アダプターハブ構造のたわみ板フランジへ連結されるたわみ板（引張り）と、たわみ板用のボルト（曲げ）とは両立し強化され、伝達トルクアップができる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項５のたわみ板は、
請求項２又は請求項３に記載の反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）において、
前記たわみ板（２３ｎ）の厚さをＴｎ、前記たわみ板用のボルト（２４）の径をｄとすると、
０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５２ｄであり、且つｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって８、１０、１２、１４、１６のいずれか）であることを特徴とする。係る構成によれば、反転ハブ構造のたわみ板フランジへ連結されるたわみ板（引張り）と、たわみ板用のボルト（曲げ）とは両立し強化され、伝達トルクアップができる。

上記課題を解決するためなされた本発明請求項６の薄板金属ディスクカップリングは、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のたわみ板において、一体のクランプワッシャー（１６）を有する複数の前記たわみ板用のボルト（１４）、又は一体のクランプワッシャー（２６）を有する複数の前記たわみ板用のボルト（２４）の少なくともいずれか一方を使ったたわみ板組込み方式が用いられることを特徴とする。係る一体のクランプワッシャーを有するたわみ板用のボルトを用いたたわみ板の組込みは、簡潔で安定したたわみ板締結（クランプ平面での）状態が得られ、たわみ板組込み作業の容易化に繋がる。

上記課題を解決するためになされた本発明の請求項７の機械装置は、
請求項６に記載の薄板金属ディスクのカップリングを備えたことを特徴とする。係る薄板金属ディスクのカップリングを備えることは、従来強化されていなかったピークトルク（ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ）、瞬時最大許容トルク（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ｔｏｒｑｕｅ ｌｉｍｉｔ）がアップされ、電気分野への用途が拡大できる。

本発明請求項１によれば、アダプターハブ構造における１６本ボルトのたわみ板は、スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングと比べ、充分軸方向バネ反力を減じることができ、実用性を確保できる。

本発明請求項２によれば、反転ハブ構造における１６本ボルトのたわみ板は、スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングと比べ、充分軸方向バネ反力を減じることができ、実用性を確保できる。

本発明請求項３によれば、駆動側及び被駆動側で各装置メーカーが異なる主軸フランジ形式をとる場合、容易に対処できる。

本発明請求項４によれば、アダプターハブ構造のたわみ板フランジへ連結されるたわみ板（引張り）は、既にクランプワッシャーを一体強化されたたわみ板フランジに組込まれるたわみ板用のボルト（曲げ）と共に強化され、伝達トルクアップができる。

本発明請求項５によれば、反転ハブ構造のたわみ板フランジへ連結されるたわみ板（引張り）は、既にクランプワッシャーを一体強化されたたわみ板フランジに組込まれるたわみ板用のボルト（曲げ）と共に強化され、伝達トルクアップができる。

本発明請求項６によれば、一体のクランプワッシャーを有するたわみ板用のボルトを用いたたわみ板の組込みは、簡潔で安定したたわみ板締結（クランプ平面での）状態が据付現場で繰返し得られ、作業能率が高められる。

本発明請求項７によれば、薄板金属ディスクのカップリングを備えることは、伝達トルクの中で従来強化されていなかったピークトルク（ｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ）、瞬時最大許容トルク（ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ｔｏｒｑｕｅ ｌｉｍｉｔ）がアップされ、電気分野へ用途が拡大できる。

本発明を適用したアダプターハブ構造におけるたわみ板の断面図である。 本発明を適用したたわみ板の平面図（図１上半分のＡ矢視の断面図）である。 本発明を適用した反転ハブ構造におけるたわみ板の断面図である。 本発明を適用したたわみ板の平面図（図３上半分のＢ矢視の断面図）である。

段落（０００４）で述べたようにボルト本数の多い１６本ボルトのたわみ板は、バネ反力についてどのような点から論ずるのが的確か考慮する必要があった。スラスト軸受を持つ主ローター同士を、又は複数のスラスト軸受を持つ主ローターを含む軸系列をつなぐ時に、リジットカップリングがスプライン滑動部を構成に持つことは、既に知られている。リジットカップリングが構成に持つスプライン滑動面のトルク伝達時に発生する軸方向荷重と、１６本ボルトのたわみ板のバネ反力との関係について述べる。
本発明の図１、図２は、特開２０１３−０３６６０２号公報図１〜図４（ａ）、（ｂ）に示されたアダプターハブ構造のたわみ板について、見直し検討した結果であるが、特に従来と異なる用途に適用できる１６本ボルトのたわみ板について述べる。図２に示したたわみ板の腕の長さＬは、特開２０１３−０３６６０２号公報図４（ａ）に示された８本ボルトたわみ板腕の長さＬの約１／４となり、バネ反力が約１２８倍となることは既に述べたとおりである。１６本ボルトのたわみ板の許容偏角は、０．１４°であり、他の８本ボルト〜１４本ボルトのたわみ板とは用途が異なる。スプライン滑動面を構成に持つリジットカップリングのトルク伝達時に発生する軸方向荷重と比べると、１６本ボルトのたわみ板のバネ反力は、約１／２である。カップリング外径寸法が同じとすると、たわみ板の径方向の位置は、スプライン径の位置の約１．６倍であり、従ってたわみ板の引張り力合計は、スプライン部圧縮力の合計の約０．６３倍となる。スプライン滑動面でのトルク伝達時軸方向荷重は、スプライン部圧縮力の合計の０．１５倍（摩擦係数）であり、１６本ボルトのたわみ板の軸方向バネ反力はたわみ板引張り力合計の０．１２倍である。たわみ板１セットで比較するとたわみ板の軸方向バネ反力は、スプライン滑動面の軸方向荷重の約１／２となるが、たわみ板の使用数は、通常２セット直列使用であることから約１／４になると言え、従来なかった用途（例えばスプライン滑動部での荷重大、荷重頻度大が負担となる用途）への適用が可能となる。

本発明の図１、図２のアダプターハブ構造におけるたわみ板１０は、８本ボルト〜１６本ボルトのたわみ板使用の例として１６本ボルトのたわみ板を示したもので、各たわみ板がどのような構成の中で用いられるかは、基本的に共通である。図１は、主軸外フランジ１０ａより中間軸１２ｉの中央までの駆動側の半分を示したものであり、被駆動側の半分は厚さを従来に比べ３０％増加できたたわみ板１３ｎを構成に持つことを含め、同様であり省略した。図１は中間軸を用いているが、状況に応じ中間軸１２ｉなしで分割スペーサー１２ａ同士を、中央でボルト１８を用い締結し適用しても良い。たわみ板用のボルト１４は、ボルト頭部とクランプワッシャー１６と一体となっている。たわみ板用のボルト頭部とクランプワッシャー１６とを一体とするのは、図３のたわみ板用のボルト２４も同様であるが、本出願ではたわみ板用のボルト１４とたわみ板用のボルト２４とは共通としていない。アダプターハブ構造と反転ハブ構造とでは、ボルトの頭部形状への要求に違いがあり別部品とした。部品の共通化は、この違いを検討し問題ないことを確認した上で実施する。たわみ板フランジ側のクランプワッシャー１６ｃ、及びクランプワッシャー１６ｄがたわみ板フランジと境界面を設けることなく連続して一体であることは、既に公報に述べられており、次ぎの段落で説明する。

本発明の図１上側（フランジたわみ板フランジ側）のたわみ板１３ｎが挟まれる両側のクランプワッシャー１６ｃ及びクランプワッシャー１６について説明する。従来の特開２０１３-０３６６０２号公報図４（ｂ）のたわみ板を挟む両側のクランプワッシャーは、別体の共通部品であり、形状・寸法及び材質は共通であった。
前段落で述べたように、本出願たわみ板１３ｎのたわみ板フランジ側のクランプワッシャー１６ｃについては、たわみ板フランジと一体とすることが特許登録第６２０５６５５号公報において述べられている。ただし、その中で本発明クランプワッシャー１６側については、クランプワッシャー１６の厚さは、クランプワッシャー１６ｃの厚さと同じでは厚さ不足であるため本発明図１のごとく、主軸１の端面より段付穴１１ｄの大径側へ入っている分、クランプワッシャー１６ｃより厚くする必要があり、たわみ板用のボルト１４の頭部と一体とし厚くしたものである。

本発明の図３、図４は、特開２０１３‐０３６６０２号公報図５〜図７に示された反転ハブ構造のたわみ板について、見直し検討した結果である。本発明図４は、図３Ｂ矢視の断面図でもある１６本ボルトのたわみ板の平面形であり、図２に示されたたわみ板の平面形と同様である。段落（００２７）で述べたが、本発明の１６本ボルトたわみ板の許容偏角０．１４°は、図４たわみ板の腕の長さＬがたわみ板用のボルト断面径周りのクランプ径を必要最小（たわみ板用ボルト径周りへのブッシュ等の適用がないこと）として不必要に縮められていないこと等を考慮し、見直しされている。他のたわみ板については、８本ボルトのたわみ板が０．５５°、１０本ボルトのたわみ板が０．３９°、１２本ボルトのたわみ板が０．２７°、１４本ボルトのたわみ板が０．１９°と見直しされている。

本発明の図３、図４の反転ハブ構造におけるたわみ板２０は、８本ボルト〜１６本ボルトのたわみ板使用の例として１６本ボルトのたわみ板を示したもので、各たわみ板がどのような構成の中で用いられるかは、基本的に共通である。図３は、主軸たわみ板フランジ２１ａより中間軸２２ｉの中央までの駆動側の半分を示したものであり、被駆動側の半分は厚さを従来に比べ３０％増加できたたわみ板２３ｎを構成に持つことを含め、同様であり省略した。図３は、中間軸２２ｉを用いているが、状況に応じ中間軸２２ｉなしで分割スペーサー２２ａ同士を、中央でボルト２８を用い締結し適用しても良い。図３に示すようにたわみ板２３ｎのクランプワッシャー２６側は、新たにたわみ板用のボルト２４の頭部と一体としている。たわみ板用のボルト頭部とクランプワッシャーの一体化は、たわみ板（引張り）のたわみ板フランジへの締結（クランプ面での）をより確実としており、既にクランプワッシャーを一体化されたたわみ板フランジに組込まれるたわみ板用のボルト（曲げ）との両立した伝達トルクアップをさらに確実とする。伝達トルクのｐｅａｋ ｔｏｒｑｕｅ、ｍｏｍｅｎｔａｒｙ ｔｏｒｑｕｅ ｌｉｍｉｔについては、ＩＳＯ １０４４１及びＡＰＩ ６７１に述べられている。
本発明図４に、１６本ボルトのたわみ板を使用する場合について述べる。特開昭６３‐０３２３４６号公報のバネ反力Ｆの式で、たわみ板の腕の中央部断面積ａが増えることは、バネ反力が増加することを示しているが、本発明の見直しは、伝達トルクアップを犠牲にすることなく、バネ反力増が必要最小となるように、見直ししている。図４で示すようにたわみ板２３ｎを平面視した円輪形状における隣接するたわみ板用のボルトとたわみ板用のボルトと、たわみ板内側円弧とたわみ板外側円弧とに囲まれたつづみ形の部分を、たわみ板の腕と定義し、たわみ板用のボルト２４の径をｄとする。たわみ板の腕両側にあるたわみ板用ボルト断面回りの点線は、クランプ平面を示している。たわみ板の腕の巾ｗは、１．２０ｄ≦ｗ≦１．４０ｄと特定される。たわみ板２３ｎ円輪形状の内径（改良丸形たわみ板として見た時の）を２Ｒｉとすると、たわみ板腕の内側及び外側円弧（各２ヶ所の点Ｐを通る）の大きさは、０．２５Ｒｉより充分小さく、従来から特開２０１３−０３６６０２号が定めている特定の範囲を完全に離れ、外れている。本発明図２、１６本ボルトたわみ板腕の内側及び外側円弧の大きさについても同様である。

駆動側及び被駆動側の各装置メーカーは、それぞれの状況に応じて図１のアダプターハブ構造、図３の反転ハブ構造のいずれかの構造型式を選択する。従って、駆動側には図１のアダプターハブ構造、被駆動側には図３の反転ハブ構造の組合せ、又はその逆の組合せが適用できることが必要である。本発明の１６本ボルトのたわみ板は、前記対処を妨げることなく容易に実施できる。

次ぎに動作について説明する。図１に示された例えば蒸気タービン主軸１が駆動され、一体に形成された主軸外フランジ１０ａ及びフランジ外フランジ１１ｋへ複数のボルト１８と回り止めナット１９とを用い伝達され、次ぎにフランジチューブ１１ｉ、フランジチューブ結合部１１ｊ、フランジたわみ板フランジ１１ｆ（含むクランプワッシャー１６ｃ）、フランジたわみ板フランジのボルト穴１１ｈへ伝達され、次ぎに座付き回り止めナット１７、たわみ板用のボルト１４（含むボルトの頭部と一体のクランプワッシャー１６）を介してたわみ板１３ｎのｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達される。次ぎにｎ／２ヶ所のたわみ板引張り側腕を介して残りｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達され、ボルトの頭部と一体のクランプワッシャー１６（含むたわみ板用のボルト１４）、座付き回り止めナット１７を介して分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴１２ｃ（含むクランプワッシャー１６ｄ）へ伝達される。次ぎに分割スペーサーたわみ板フランジ１２ｂ、分割スペーサーチューブ結合部１２ｇ、分割スペーサーチューブ１２ｆへ伝達される。次ぎに分割スペーサー外フランジ１２ｈ同士は、複数のボルト１８とナット１９を介して伝達され、残り半分は同様であり（中間軸なしを標準とする）、省略する。被駆動側は、例えば両軸発電機の一方の主軸１となる。
図３に示された例えば両軸電動機の一方の主軸３が駆動され、一体に形成された主軸たわみ板フランジ２１ａ、主軸たわみ板フランジのボルト穴２１ｃ（含むクランプワッシャー２６ｃ）へ伝達され、次ぎに座付き回り止めナット２７、たわみ板用のボルト２４（含むボルトの頭部と一体のクランプワッシャー２６）を介してたわみ板２３ｎのｎ/２ヶ所のボルト穴へ伝達される。次ぎにｎ／２ヶ所のたわみ板の引張り側腕を介して残りｎ／２ヶ所のボルト穴へ伝達され、ボルトの頭部と一体のクランプワッシャー２６（含むたわみ板用のボルト２４）、座付き回り止めナット２７を介して分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴２２ｃ（含むクランプワッシャー２６ｄ）へ伝達される。次ぎに分割スペーサーたわみ板フランジ２２ｂ、分割スペーサーチューブ２２ｅへ伝達される。次ぎに分割スペーサー外フランジ２２ｆ同士は、複数のボルト２８とナット２９を介して伝達され、残り半分は同様であり（中間軸なしを標準とする）、省略する。被駆動側は、例えば軸流圧縮機の主軸３となる。

スプライン滑動部を構成に持つリジットカップリングは、耐荷重大のスラスト軸受を持つ主ローター適用パワープラント等のベースロード用途に向いている。本発明の１６本ボルトのたわみ板を使うカップリングは、通常のたわみ板のカップリングと用途が異なり、例えばパワープラントに用いる時は、バネ反力がスプライン滑動部で発生する軸方向荷重に比べ充分小さく、起動・停止の頻度が多くなっても主軸熱膨張時のスラスト荷重を柔げ伝えるので、ピークロードの用途に向いている。暖気運転中は、トルク（伝達トルク応力）及び速度（遠心応力）が小さく過渡的に±１４０％許容軸方向変位が適用されるが、数時間で暖気運転を切り上げ、遅れて熱膨張するハウジングの伸張を確認して（許容軸方向変位が±１００％以内より中立点側へ収束するのを確認して）から本運転に入る必要がある。レーザー波等を用いた監視用の変位測定装置の設置等は必要である。リジットカップリングの持っている耐短絡性（低サイクルの低サイクルの±７００％定格トルクに耐えること）に近づけるには、ねじり方向限度装置（特開２０１８−０１３１９９号公報参照）を用いる必要がある。
なお、本発明のたわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリングを、板ばね式フレキシブルカップリング以外の分野に用いることを妨げるものではない。

上述の発明は、たわみ板及びたわみ板組込み方式、それを用いた薄板金属ディスクのカップリング、それを備えた機械装置を提供可能である。

１ 主軸
３ 主軸
１０ アダプターハブ構造におけるたわみ板
１０ａ 主軸外フランジ（インテグラルフランジ）
１１ｂ 主軸径
１１ｃ 主軸外フランジの案内径
１１ｄ 主軸外フランジの段付穴
１１ｅ フランジ
１１ｆ フランジたわみ板フランジ
１１ｇ フランジ外フランジの案内内径
１１ｈ フランジたわみ板フランジのボルト穴
１１ｉ フランジチューブ
１１ｊ フランジチューブ結合部
１１ｋ フランジ外フランジ
１２ａ 分割スペーサー
１２ｂ 分割スペーサーたわみ板フランジ
１２ｃ 分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴
１２ｆ 分割スペーサーチューブ
１２ｇ 分割スペーサーチューブ結合部
１２ｈ 分割スペーサー外フランジ
１２ｉ 中間軸
１２ｊ 中間軸外フランジ
１２ｋ 中間軸チューブ
Ｌ たわみ板の腕の長さ
Ｏ クランプワッシャー１６ｃ、１６ｄ、１６のクランプ平面と円弧球面の境界（円）上にあり、且つたわみ板１３ｎの腕の中心線と交差する点
Ｐ 改良丸形たわみ板の腕の内側円弧及び外側円弧と、たわみ板クランプ平面の端部Ｏを腕の中心線と直角に通る直線との交点
ｗ たわみ板の腕の巾
ｄ たわみ板用のボルトの径
Ｊｎ たわみ板を含む連結部金物
Ｔｎ たわみ板の厚さ
１３ｎ たわみ板
１４ たわみ板用のボルト（六角穴付段付ボルト）
１６ クランプワッシャー（たわみ板用のボルトの頭部と一体）
１６ｃ クランプワッシャー（フランジたわみ板フランジと一体）
１６ｄ クランプワッシャー（分割スペーサーたわみ板フランジと一体）
１７ 座付回り止めナット（又は座金＋回り止めナット）
１８ ボルト（六角穴付ボルト）
１９ 回り止めナット
２０ 反転ハブ構造におけるたわみ板
２１ａ 主軸たわみ板フランジ（インテグラルフランジ）
２１ｂ 主軸径
２１ｃ 主軸たわみ板フランジのボルト穴
２２ａ 分割スペーサー
２２ｂ 分割スペーサーたわみ板フランジ
２２ｃ 分割スペーサーたわみ板フランジのボルト穴
２２ｅ 分割スペーサーチューブ
２２ｆ 分割スペーサー外フランジ
２２ｉ 中間軸
２２ｊ 中間軸外フランジ
２２ｋ 中間軸チューブ
Ｌ たわみ板の腕の長さ
Ｏ クランクワッシャー２６ｃ、２６ｄ、２６のクランプ平面と円弧球面の境界（円）上にあり、且つたわみ板２３ｎの腕の中心線と交差する点
Ｐ 改良丸形たわみ板の腕の内側円弧及び外側円弧と、たわみ板クランプ平面の端部Ｏを腕の中心線と直角に通る直線との交点
ｗ たわみ板の腕の巾
ｄ たわみ板用のボルトの径
Ｊｎ たわみ板を含む連結部金物
Ｔｎ たわみ板の厚さ
２３ｎ たわみ板
２４ たわみ板用のボルト（六角穴付段付ボルト）
２６ クランプワッシャー（たわみ板用のボルトの頭部と一体）
２６ｃ クランプワッシャー（主軸たわみ板フランジと一体）
２６ｄ クランプワッシャー（分割スペーサーたわみ板フランジと一体）
２７ 座付回り止めナット（又は座金＋回り止めナット）
２８ ボルト（六角穴付ボルト）
２９ 回り止めナット

Claims (7)

1. 同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（１）に、前記主軸（１）と同軸に配置される主軸外フランジ（１０ａ）と、フランジ（１１ｅ）と、たわみ板（１３ｎ）と、分割スペーサー（１２ａ）と、中間軸（１２ｉ）とからなるアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）であって、
   前記フランジ（１１ｅ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置されたフランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と、
   前記分割スペーサー（１２ａ）における、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と軸方向同一位置に周方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）における、径方向外側且つ軸方向外側に軸方向厚さを有するフランジチューブ結合部（１１ｊ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に軸方向厚さを有する分割スペーサーチューブ結合部（１２ｇ）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）を、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）の軸方向外側から連結する前記たわみ板（１３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（１６）と、
   前記たわみ板（１３ｎ）を、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（１４）及び複数の回り止めナット（１７）と、
   前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｃ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と前記たわみ板（１３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（１６ｄ）とを備え、
   前記たわみ板（１３ｎ）は、軸方向内側に周方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（１６ｃ）及びクランプワッシャー（１６ｄ）と、軸方向外側に周方向に配置された前記たわみ板用のボルト（１４）の頭部と一体の複数のクランプワッシャー（１６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
   前記クランプワッシャー（１６ｃ）は、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）との間に境界面を設けることなく、前記フランジたわみ板フランジ（１１ｆ）と連続して一体に構成され、
   前記クランプワッシャー（１６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（１２ｂ）と連続して一体に構成され、
   前記主軸外フランジ（１０ａ）は、前記複数のたわみ板用のボルト（１４）の頭部を収納する段付穴（１１ｄ）を設け、前記フランジチューブ結合部（１１ｊ）の径方向外側且つ軸方向外側のフランジ外フランジ（１１ｋ）を、軸方向外側から締結し、
   前記たわみ板（１３ｎ）において、前記たわみ板（１３ｎ）を平面視した円輪形状における隣接するたわみ板用のボルトとたわみ板用のボルトと、たわみ板内側円弧とたわみ板外側円弧とに囲まれたつづみ形の部分をたわみ板の腕と定義し、前記たわみ板用のボルト（１４）の径をｄとすると、
   １６本ボルトのたわみ板腕の巾ｗは、１．３６ｄ≦ｗ≦１．４０ｄであることを特徴とするたわみ板。
2. 同軸に配置されトルクを伝達する複数の主軸（３）に、前記主軸（３）と同軸に配置される主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と、たわみ板（２３ｎ）と、分割スペーサー（２２ａ）と、中間軸（２２ｉ）とからなる反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）であって、
   前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）における、分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と、
   前記分割スペーサー（２２ａ）における、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と軸方向同一位置に径方向互い違いに配置された前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と、
   前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）における、径方向内側且つ軸方向外側に配置される前記主軸（３）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）における、径方向外側且つ軸方向内側に配置される分割スペーサーチューブ（２２ｅ）と、
   前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）を、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）及び前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）の軸方向内側から連結する前記たわみ板（２３ｎ）及び複数のクランプワッシャー（２６）と、
   前記たわみ板（２３ｎ）を、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）とに締め付ける複数のたわみ板用のボルト（２４）及び複数の座付き回り止めナット（２７）と、
   前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｃ）と、
   前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と前記たわみ板（２３ｎ）との間に介在させる複数のクランプワッシャー（２６ｄ）とを備え、
   前記たわみ板（２３ｎ）は、軸方向外側に径方向互い違いに配置された前記各複数のクランプワッシャー（２６ｃ）及びクランプワッシャー（２６ｄ）と、軸方向内側に周方向に配置された前記たわみ板用のボルト（２４）の頭部と一体の複数のクランプワッシャー（２６）と、径方向同一ピッチ円直径上に挟まれ位置するものであり、
   前記クランプワッシャー（２６ｃ）は、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）との間に境界面を設けることなく、前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）と連続して一体に構成され、
   前記クランプワッシャー（２６ｄ）は、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）との間に境界面を設けることなく、前記分割スペーサーたわみ板フランジ（２２ｂ）と連続して一体に構成され、
   前記主軸たわみ板フランジ（２１ａ）は、軸方向内側に前記たわみ板（２３ｎ）を連結し、
   前記たわみ板（２３ｎ）において、前記たわみ板（２３ｎ）を平面視した円輪形状における隣接するたわみ板用のボルトとたわみ板用のボルトと、たわみ板内側円弧とたわみ板外側円弧とに囲まれたつづみ形の部分をたわみ板の腕と定義し、前記たわみ板用のボルト（２４）の径をｄとすると、
   １６本ボルトのたわみ板腕の巾ｗは、１．３６ｄ≦ｗ≦１．４０ｄであることを特徴とするたわみ板。
3. 請求項１記載のアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）及び請求項２記載の反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）において、駆動側に請求項１記載の前記たわみ板（１３ｎ）を備え被駆動側に請求項２記載の前記たわみ板（２３ｎ）を備えた、又は駆動側に請求項２記載の前記たわみ板（２３ｎ）を備え被駆動側に請求項１記載の前記たわみ板（１３ｎ）を備えたことを特徴とするたわみ板。
4. 請求項１又は請求項３に記載のアダプターハブ構造における前記たわみ板（１３ｎ）において、前記たわみ板（１３ｎ）の厚さをＴｎ、前記たわみ板用のボルト（１４）の径をｄとすると、
   ０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５２ｄであり、且つｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって１６）であることを特徴とするたわみ板。
5. 請求項２又は請求項３に記載の反転ハブ構造における前記たわみ板（２３ｎ）において、
   前記たわみ板（２３ｎ）の厚さをＴｎ、前記たわみ板用のボルト（２４）の径をｄとすると、
   ０．４５ｄ≦Ｔｎ≦０．５２ｄであり、且つｎ本ボルト（ｎはたわみ板のボルト本数であって１６）であることを特徴とするたわみ板。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のたわみ板において、一体のクランプワッシャー（１６）を有する複数の前記たわみ板用のボルト（１４）、又は一体のクランプワッシャー（２６）を有する複数の前記たわみ板用のボルト（２４）の少なくともいずれか一方を使ったたわみ板組込み方式が用いられることを特徴とする薄板金属ディスクのカップリング。
7. 請求項６に記載の薄板金属ディスクのカップリングを備えたことを特徴とする機械装置。
   

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