JP6573824B2 - ダイアフラムカップリング - Google Patents

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    • F16D3/72—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive with the coupling parts connected by one or more intermediate members with axially-spaced attachments to the coupling parts

Description

本発明は、二軸間に介装されて回転トルクを伝達するとともに二軸間における芯ズレ、角変位または軸方向変位などのミスアライメントを吸収するダイアフラムカップリングに関する。
従来から図６に示すように、互いに軸方向に対向する一対のフランジ５２間にダイアフラム５３を介してセンターチューブ５４を同軸的に連結してなるダイアフラムカップリング５１が知られている。一対のフランジ５２は、その一方が駆動軸側に連結されるとともに他方が従動軸側に連結され、よって上記したように回転トルクを伝達するとともに金属薄板よりなるダイアフラム５３が変形することでミスアライメントを吸収する。
また、このダイアフラムカップリング５１は、フランジ５２との間にダイアフラム５３を挟み込むことにより金属薄板よりなるダイアフラム５３を保持する環状のガード５５を備えており、ガード５５は、その径方向立ち上がり部５６の外周端部に、ダイアフラム５３およびフランジ５２の外周側に配置される外周ガード部５７を一体に備えている。
図７に拡大して示すように外周ガード部５７は、その軸方向全長に亙って径方向厚みが一定の筒状に成形されていて、ダイアフラム５３の外周面５３ａおよびフランジ５２の外周面５２ａに対し所定の締め代（径方向嵌合代）をもって嵌合され、これにより当該カップリング５１が高速で回転してもダイアフラム５３が偏心しないようにダイアフラム５３をその外周側から保持している。
尚、フランジ５２、ダイアフラム５３およびガード５５は、図示しない組立てボルトによって締結されている。
実開昭６４−４８４３２号公報（第３〜４図）
上記構成のダイアフラムカップリング５１は、当該カップリング５１を装着する予定の回転機器における最大回転速度を踏まえて、当該カップリング５１が前記最大回転速度で回転しても何ら支障なくカップリング作動を行うように設計されているが、万一当該カップリング５１が異なる種類の機器に装着されるなどして前記最大回転速度を大きく上回る速度で回転し、想定を超えた振動が発生するような状況で使用されると、回転に伴って発生する遠心力等によって筒状の外周ガード部５７がラッパ状に開くように変形し、ダイアフラム５３に対する締め代が低減または消失し、結果、ダイアフラム５３をその外周側から保持する作用を果たさなくなることが懸念される。
本発明は以上の点に鑑みて、カップリングが異なる種類の機器や想定以上の振動を伴う機器に装着されるなどして高速で回転しても外周ガード部が変形しにくく、締め代を維持し、よってダイアフラムをその外周側から保持する作用を十分に発揮することができるダイアフラムカップリングを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明のダイアフラムカップリングは、互いに軸方向に対向する一対のフランジ間にダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングであって、前記フランジとの間に前記ダイアフラムを挟み込む環状のガードを備え、前記ガードは、その径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記ダイアフラムの外周面および前記フランジの外周面に対し締め代をもって嵌合する筒状の外周ガード部と、前記径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられた筒状のガード延長部と、を一体に備え、前記外周ガード部は、その外周面に根元部の外径寸法が先端部の外径寸法よりも大きい向きに傾斜する円錐面状のテーパー面が設けられることにより、前記根元部の径方向厚みが前記先端部の径方向厚みよりも大きい形状を備え、前記ガード延長部は、前記テーパー面が前記ガード延長部の外周面まで延長されることにより、先端部の径方向厚みが前記外周ガード部の根元部の径方向厚みよりも更に大きい形状を備えることを特徴とする。
テーパー面は、断面曲線状とされても良い。
また、本発明のダイアフラムカップリングは、互いに軸方向に対向する一対のフランジ間にダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングであって、前記フランジとの間に前記ダイアフラムを挟み込む環状のガードを備え、前記ガードは、その径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記ダイアフラムの外周面および前記フランジの外周面に対し締め代をもって嵌合する筒状の外周ガード部と、前記径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられた筒状のガード延長部と、を一体に備え、前記外周ガード部は、その外周面に根元部の外径寸法が先端部の外径寸法よりも大きい向きの環状の段差部が設けられることにより、前記根元部の外周面に環状突起状の質量増大部を備えることを特徴とする。
ガード延長部は、その外周面に環状突起状の質量増大部を備えても良い。
外周ガード部の形状として、径方向立ち上がり部に近い根元部のほうが先端部よりも径方向厚みが大きい形状を設定すると、従来の筒状のみの形状（軸方向全長に亙って径方向厚みが一定の形状）の外周ガード部と比較して、外周ガード部の重心位置が外周ガード部の先端部側から根元部側へ移行する。したがって回転時遠心力が作用しても外周ガード部がラッパ状に開くように変形しにくくなる。
径方向立ち上がり部に近い根元部のほうが先端部よりも径方向厚みが大きい形状を設定するには例えば、外周ガード部の外周面に、根元部の外径寸法が先端部の外径寸法よりも大きい向きのテーパー面や段差部などを形成する。
本発明によれば、カップリングが高速で回転しても外周ガード部が変形しにくく、締め代を維持し、よってダイアフラムをその外周側から保持する作用を十分に発揮するダイアフラムカップリングを提供することができる。
本発明の第１実施例に係るダイアフラムカップリングの半裁断面図 同ダイアフラムカップリングの要部拡大断面図であって、図１におけるＡ部拡大図 本発明の第２実施例に係るダイアフラムカップリングの要部断面図 本発明の第３実施例に係るダイアフラムカップリングの要部断面図 本発明の第４実施例に係るダイアフラムカップリングの要部断面図 従来例に係るダイアフラムカップリングの半裁断面図 同ダイアフラムカップリングの要部拡大断面図であって、図６におけるＢ部拡大図
つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
第１実施例・・・・
図１に示すように、当該実施例に係るダイアフラムカップリング１１は、互いに軸方向に対向する一対のフランジ１２間にダイアフラム１３を介してセンターチューブ１４を同軸的に連結した構成を備え、更に、フランジ１２との間にダイアフラム１３を挟み込むことにより金属薄板よりなるダイアフラム１３を保持するための環状のガード（ダイアフラムガード）１５を備えている。フランジ１２、ダイアフラム１３およびガード１５は、図示しない組立てボルトによって締結されている。フランジ１２は、軸（図示せず）に装着されるハブ（図示せず）にその一部として設けられていても良い。ダイアフラム１３およびセンターチューブ１４は溶接されている。
図２に拡大して示すように、ガード１５は、フランジ１２との間にダイアフラム１３の外周厚肉部（外周取付部）１３ｂを挟み込む径方向立ち上がり部（円板部）１６を備え、この径方向立ち上がり部１６の外周端部から軸方向一方（図では右方）へ向けて筒状の外周ガード部１７が一体成形されている。また、径方向立ち上がり部１６の外周端部から軸方向他方（図では左方）へ向けて筒状のガード延長部１８が一体成形されている。外周ガード部１７は、ダイアフラム１３の外周面１３ａおよびフランジ１２の外周面１２ａに対し所定の締め代（径方向嵌合代）をもって嵌合するように設定されている。
外周ガード部１７は、径方向立ち上がり部１６に近いその根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状を備えており（ｔ１＞ｔ２）、具体的には、外周ガード部１７の外周面に、根元部１７ａの外径寸法が先端部１７ｂの外径寸法よりも大きい向きに傾斜する円錐面状のテーパー面１９が設けられることにより、根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状とされている。外周ガード部１７の内周面は上記締め代を設定するため、その軸方向全長に亙って内径寸法が一定とされている。
また、上記テーパー面１９はガード延長部１８の外周面まで延長されており、このためガード延長部１８はその先端部１８ｂの径方向厚みｔ３が外周ガード部１７の根元部１７ａの径方向厚みｔ１よりも更に大きく設定されている（ｔ３＞ｔ１＞ｔ２）。したがってガード延長部１８の先端部１８ｂから外周ガード部１７の先端部１７ｂへかけて外径寸法が徐々に縮小する向きに傾斜する円錐面状のテーパー面１９が設けられていることになる。
上記構成を備えるダイアフラムカップリング１１においては、外周ガード部１７の根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状とされているため、従来の筒状のみの形状（軸方向全長に亙って径方向厚みが一定の形状）の外周ガード部と比較して、外周ガード部１７の重心位置が先端部１７ｂ側から根元部１７ａ側へ移行していることになる。したがって回転時遠心力が作用しても外周ガード部１７がラッパ状に開くように変形しにくく、ダイアフラム１３の外周面１３ａに対する締め代が維持されるため、ダイアフラム１３をその外周側から保持する作用を維持することができる。したがって高速回転してもダイアフラム１３が偏心しにくい構造のカップリング１１を提供することができる。
また、上記ダイアフラムカップリング１１では併せて、外周ガード部１７に対しガード延長部１８が同軸上に延長形成されるとともにガード延長部１８の先端部１８ｂの径方向厚みｔ３が外周ガード部１７の根元部１７ａの径方向厚みｔ１よりも更に大きく設定されているため、外周ガード部１７およびガード延長部１８よりなる筒状体の重心位置が一層、外周ガード部１７の先端部１７ｂから離れる方向に移行していることになる。したがってこの点からしても外周ガード部１７がラッパ状に開くように変形するのを抑制することができる。
外周ガード部１７の形状、すなわち径方向立ち上がり部１６に近い根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状としては上記実施例のほかに様々なものが考えられ、例えば以下のような形状であっても良い。
第２実施例（図３）・・・・
上記第１実施例では、外周ガード部１７の外周面に、根元部１７ａから先端部１７ｂへかけて外径寸法が徐々に縮小する向きのテーパー面１９が形成され、またガード延長部１８の先端部１８ｂから外周ガード部１７の先端部１７ｂへかけて外径寸法が徐々に縮小する向きのテーパー面１９が形成されているが、このテーパー面１９はその全長に亙って傾斜角度が一定で、このため断面直線状とされている。
これに対し第２実施例として図３に示すように、テーパー面１９は断面曲線状（円弧状）であっても良く、このようにテーパー面１９の形状を根元部１７ａから先端部１７ｂへかけて、またガード延長部１８の先端部１８ｂから外周ガード部１７の先端部１７ｂへかけて傾斜角度が徐々に縮小する向きの断面曲線状（円弧状）とすることにより、外周ガード部１７または外周ガード部１７およびガード延長部１８よりなる筒状体の重心位置を更に一層、外周ガード部１７の先端部１７ｂから離れる方向に移行させることができる。
第３実施例（図４）・・・・
上記第１および第２実施例では、外周ガード部１７に設定する、径方向立ち上がり部１６に近い根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状として、外周ガード部１７の外周面に断面直線状または断面曲線状（円弧状）のテーパー面１９が形成されているが、このテーパー面１９に代えて、段差部を形成する。
すなわち第３実施例として示す図４では、外周ガード部１７の外周面に、根元部１７ａの外径寸法が先端部１７ｂの外径寸法よりも大きい向きの環状の段差部２０が設けられ、これにより根元部１７ａの径方向厚みｔ１が先端部１７ｂの径方向厚みｔ２よりも大きい形状とされている。段差部２０の形成はこれを換言すると、根元部１７ａの外周面に環状突起状の質量増大部２１を設けたものである。
第４実施例（図５）・・・・
また、第４実施例として示す図５では、根元部１７ａの外周面に環状突起状の質量増大部２１が設けられるとともにガード延長部１８の外周面にも環状突起状の質量増大部２２が設けられており、外周ガード部１７およびガード延長部１８よりなる筒状体の重心位置が一層、外周ガード部１７の先端部１７ｂから離れる方向に移行されている。両質量増大部２１，２２は軸方向に連続する一体ものであっても良く、またこの連続一体ものの質量増大部の外周面に上記テーパー面１９と同じ方向に傾斜するテーパー面（図示せず）を更に設けることも考えられる。
１１ ダイアフラムカップリング
１２ フランジ
１２ａ フランジ外周面
１３ ダイアフラム
１３ａ ダイアフラム外周面
１３ｂ ダイアフラム外周厚肉部
１４ センターチューブ
１５ ガード
１６ 径方向立ち上がり部
１７ 外周ガード部
１７ａ 根元部
１７ｂ，１８ｂ 先端部
１８ ガード延長部
１９ テーパー面
２０ 段差部
２１，２２ 質量増大部

Claims (4)

  1. 互いに軸方向に対向する一対のフランジ間にダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングであって、
    前記フランジとの間に前記ダイアフラムを挟み込む環状のガードを備え、
    前記ガードは、その径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記ダイアフラムの外周面および前記フランジの外周面に対し締め代をもって嵌合する筒状の外周ガード部と、前記径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられた筒状のガード延長部と、を一体に備え、
    前記外周ガード部は、その外周面に根元部の外径寸法が先端部の外径寸法よりも大きい向きに傾斜する円錐面状のテーパー面が設けられることにより、前記根元部の径方向厚みが前記先端部の径方向厚みよりも大きい形状を備え、
    前記ガード延長部は、前記テーパー面が前記ガード延長部の外周面まで延長されることにより、先端部の径方向厚みが前記外周ガード部の根元部の径方向厚みよりも更に大きい形状を備えることを特徴とするダイアフラムカップリング。
  2. 請求項１記載のダイアフラムカップリングにおいて、
    前記テーパー面は、断面曲線状とされていることを特徴とするダイアフラムカップリング。
  3. 互いに軸方向に対向する一対のフランジ間にダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングであって、
    前記フランジとの間に前記ダイアフラムを挟み込む環状のガードを備え、
    前記ガードは、その径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向一方へ向けて設けられ、前記ダイアフラムの外周面および前記フランジの外周面に対し締め代をもって嵌合する筒状の外周ガード部と、前記径方向立ち上がり部の外周端部から軸方向他方へ向けて設けられた筒状のガード延長部と、を一体に備え、
    前記外周ガード部は、その外周面に根元部の外径寸法が先端部の外径寸法よりも大きい向きの環状の段差部が設けられることにより、前記根元部の外周面に環状突起状の質量増大部を備えることを特徴とするダイアフラムカップリング。
  4. 請求項３記載のダイアフラムカップリングにおいて、
    前記ガード延長部は、その外周面に環状突起状の質量増大部を備えることを特徴とするダイアフラムカップリング。
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