JPH0280819A - ギヤーカップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ギヤーカップリング装置に係り、特に、被駆
動側の回転体が高温雰囲気中で使用されるファン、ポン
プ等の回転機械に好適なギヤーカップリング装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 一般に電動機等により直結駆動される回転機械の軸継手
としては、従来、例えば実開昭５４−７９３５７号公報
に記載のような可撓式のギヤーカプリング構造になって
いた。

しかし、この構造では高温条イノｉ下で使用する回転機
械において、高温雰囲気中の被駆動側のロータ軸が熱膨
張によって駆動側軸端のカップリングへ伸びた場合（こ
の逆の場合もある）、ギヤーカップリング内部の密閉一
定容積である空間領域が、ビス１〜ン作用により加圧収
縮される。このような条件下でこのカップリング内部へ
歯面潤滑油の非圧縮性である潤滑油を規定景以上に誤っ
て入れすぎた場合、カップリング内部が加圧、圧縮作用
を受けて、その反力が過大なスラス１〜荷重となってロ
ータ支持軸受に作用するという問題があった。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術の問題点について第１１図および第１２図を参
照して説明する。

第１１図は、ギヤーカップリングの一使用例を示す一般
的な機械装置の平面図、第１２図は、従来のギヤーカッ
プリングの断面図である。

なお、第１２図中の各符号は、後述する第１図の実施例
の主要部と同一であり、ここでは細部の説明を省略する
。

第１２図に示すギヤーカップリングにおいて、駆動側ま
たは被駆動側のロータ軸が矢印Ｓの方向へ熱膨張によっ
てΔＱだけ伸びてくる。そこで、カンプリング内部の密
閉容積Ｖが収縮加圧されて規定圧力Ｐ以上になると、密
閉容積内が潤滑油量の影響を受けて非圧縮状態に近くな
りロータ軸の伸びを吸収できなくなる。このときの反力
が過大な軸方向スラスト荷重となって第１１図に示すロ
ータ支持軸受のスラスト軸受２６に作用し、軸受の許容
スラス１へ荷重以上になると軸受メタルが焼損する問題
があった。

このスラスト力の発生は、理想気体の状態変化式（ｐｘ
ｖ＝一定）あるいはパスカルの原理からも理解できる。

第１１図は、第１２図に示すギヤーカップリングの−・
使用例を示すものであり、電動機２３によりキャーカッ
ブリンク２９を介して駆動されるファン２４を示す。

ファンロータ２５は、スラスト軸受２６．ラジアル軸受
２７の両軸受によって支持されており、ファン２４は高
温ガス中で運用されるためファン停止時にはロータ２５
の熱ひずみを安定化するための低速ターニング装置２８
がギヤーカップリング３０を介して反型動機側に設置さ
れている。ファンのスラスト軸受２６は電動機側に設置
されているため、ロータ２５は熱膨張によってターニン
グ装置側へ伸びて行き、ギヤカップリング３０によりそ
の伸びを吸収している。また、第１１図に示すスラス１
へ軸受２６とラジアル軸受２７の配置が逆転した場合に
はギヤーカップリング２９がロータの熱膨張を吸収する
ことになる。

このように、ギヤーカップリングでロータの熱膨張伸び
を吸収する軸継手方式においては、ギヤーカップリング
内部の密閉容積と充填潤滑油量との関係を明確に把握す
る必要があり、従来構造のギヤーカップリングでは、給
油者が誤って潤滑油を入れすぎた場合についての配慮が
なされておらず、フェールセーフ構造になっていない。

このため、前述のような軸受メタル焼損といった事故が
発生する問題があった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、カップリング内部の歯面摩擦軽減用の
潤滑油を作業者が誤って入れ過ぎるといった取扱い上の
不良が発生した場合でも、フェールセーフ構造の軸継手
として、高温雰囲気中で運用される主機の機械装置自体
が故障を起すことがなく、機械装置全体としての信頼性
を向上させうるギヤーカップリング装置を提供すること
を、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るギヤーカップ
リング装置の基本構成は、駆動、被駆動軸に嵌合した内
筒を外歯車とし、外筒の両端寄りに内歯を設け、それぞ
れ両歯の噛合いに可撓性をもたせたギヤーカップリング
であって、ギヤーカップリング内に初期密閉空間領域を
有し、この空間領域を利用して潤滑油を歯面に供給する
ようにしたものにおいて、前記初期密閉空間領域に潤滑
油が充填され、ギヤーカップリングの熱膨張にともなう
前記初期密閉空間領域の体積減少時に、その体積減少に
よる圧力−１−昇を逃がしうる第２の空間領域を設けた
ものである。

より具体的に、本発明に係るギヤーカップリング装置の
代表的なものの構成は、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒
を外歯用とし、外筒の両端寄りに内歯を設け、それぞれ
両歯の噛合いに可撓性をもたせたギヤーカップリングで
あって、ギヤーカップリング内に初期密閉空間領域を有
し、この空間領域を利用して潤滑油を歯面に供給するよ
うにしたものにおいて、内筒嵌合部の回転軸端に油溜室
を設けるとともに、潤滑油の充填されたギヤーカップリ
ング内の初期密閉空間領域と前記油溜室との間に、両者
間の差圧で作動する潤滑油逃し手段を設けたものである
。

なお、付記すると、上記目的は、ギヤーカップリングを
用いた軸継手においてカップリンク内部の密閉容積（初
期密閉空間領域）以外に、取扱い上誤って入れすぎた余
分な潤滑油を回収するための第２の空間領域である油溜
室を別に設け、さらにギヤーカップリング内部と油溜室
との間に画室間の差圧で作動する潤滑油の逃し手段（安
全装置）を組合せて使用し、余分な油を油溜室へ逃がし
て回収する構造とすることによって達成される。

［作用］ ギヤーカップリング軸継手内部の密閉容積以外に、カン
プリング内筒嵌合軸の端部または、内筒自身の端部に設
けた油溜室は、通常カップリングの初期空間領域である
密閉容積との間に画室間の差圧を感知して作動する潤滑
油逃し手段によって仕切られている。この潤滑油逃し手
段は、駆動。

被駆動軸に嵌合直結された両軸の内筒が軸の熱膨張伸び
によってカップリング内部の初期容積を変化させたとき
に圧力変化を感知して作動し、給油者が誤って入れすぎ
た余分な潤滑油を第２の空間領域である油溜室へ逃して
回収するものである。

油溜室の容積は軸の熱膨張伸びによるカップリング内部
容積の変化量と圧力変化量を計算で把握し、カップリン
グ内部の初期容積に満杯に潤滑油を入れた場合でも規定
油量あるいは安全油量までの油を回収できる容積に決定
する。また、画室間を仕切ることにより差圧変化を感知
して作動する潤滑油逃し手段は、カップリングの内部圧
力変化に対応して作動するばねによって保持される弁構
造や、設定圧力になったときに室の仕切り部材が破談す
ることによって余分な潤滑油を油溜室へ逃して回収する
ことができる。

これによりヒユーマンエラーによる作業上の不良が発生
しても、ギヤーカップリングの軸継手はフェールセーフ
構造になっているため、ギヤーカップリングで直結され
た機械装置は故障することがない。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図ないし第１゜図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るギヤーカップリング
装置の断面図、第２図は、第１図に示す油逃し機構の拡
大断面図、第３図は、第２図の油逃し機構の作動時を示
す拡大断面図である。

第１図において、１は駆動軸、２は被駆動軸、３は、駆
動軸１．被駆動軸２に嵌合した内筒に係る外歯車を形成
したハブ、４は、前記ハブの外歯車に噛み合う内歯を両
端寄りに有する外筒に係るスリーブである。すなわち、
駆動軸１、被駆動軸２に嵌合したハブ３を外歯車とし、
ハブ外筒のスリーブ４の両端寄りに内歯を設け、それぞ
れ両歯の噛合いに可撓性をもたせである。スリーブ４は
リーマポル］・５．ナツト６、バネ座金７により駆動側
、被駆動側の両端が軸心一致で結合されている。カップ
リング歯面の噛合い摩擦を軽減するためと潤滑のために
カップリング内の初期密閉空間領域に係る密閉容積Ｖ中
へ、給油プラグ８を取外して規定量の潤滑油を充填する
構造となっている。

潤滑油の充填に際し、ギヤーカップリング内部へ給油し
た後では給油量を把握することが困難なため給油する前
に潤滑油を計量したのち給油作業を行うことになる。

第１図において、１０は、ハブ３嵌合部の被駆動軸２の
軸端側に形成された油溜室で、この油溜室１０は、ギヤ
ーカップリングの熱膨張にともなう初期密閉空間領域の
体積減少時に、その体積減少による圧力上昇を逃しうる
第２の空間領域として機能する。

９は、前記油溜室１０と初期密閉空間領域（密閉容積■
）との間に、両室間の差圧で作動する潤滑油逃し手段（
以下油逃し機構という）である。

前述の給油作業のときに、作業者が計量を間違えたり不
適当な油量を充填した場合でも規定量以外の余分な油は
、運転中に油溜室１０へ回収される。また、油逃し機構
９は、被駆動軸２の熱膨張伸び量ΔＱに対応した密閉容
積Ｖ内の圧力変化を感知して作動するように構成されて
いる。油逃し機構９の作動圧力の設定は、被駆動軸２の
熱膨張伸びΔＱによるギヤーカップリング内部容Ｍｖの
変化量から内部圧力の上昇値を計算することによって設
定できる。また油溜室１０の容積はカップリング内部の
初期容積Ｖ中に満杯に潤滑油を入れた場合でも、規定油
量あるいは運転上支障のない安全油量までの油を回収で
きる容積とする。また、油溜室１０および油逃し機構９
は、駆動軸］および被駆動軸２のどちらの軸端に設けて
も良いものである。

油逃し機構９の具体例を第２図および第３図を参照して
説明する。

ハブ３嵌合部の被駆動軸２の軸端に形成された油溜室１
０の前面に、ディスク１１と、ばね１２によって保持さ
れている弁１３、および弁座１４によって油逃し機構９
が構成されており、ボルト１５により軸２へ取付固定さ
れている。弁】３と弁座１４はＯリング１６によってシ
ールされ、さらに被駆動軸２と面接触で取付けられてい
るディスク１１とはガスケラ１−１７によってシールさ
れている。

油逃し機構の作動時は、第３図に示すように被駆動軸２
か矢印Ｓの方向へ熱膨張によって伸びた場合、カンプリ
ング内の密閉容積Ｖは■に減少しようとするが、このと
き内容積Ｖの圧力上昇によって弁１３の受圧面が圧力Ｐ
によって矢印Ｔの方向へ押しもどされ、潤滑油は矢印Ｕ
のように弁座１４内を通ってディスク１１に設けである
任意の油逃し穴１１．　ａを通って油溜室１０へ余分な
潤滑油が回収される。−度回収された潤滑油は、規定油
量以−」−の余分な油であるため油溜室１０に入ったま
まの状態で機械の連続運転が可能である。

次に、第４図は、本発明の他の実施例に係る油逃し機構
の拡大断面図、第５図は、第４図の油逃し機構の作動時
を示す拡大断面図である。

第４，５図の油逃し機構は、ハブ嵌合部の被駆動軸２の
軸端に形成された油溜室内に外ケース］９を嵌め込み、
さらに弾性容器に係るゴムベローズ２０を取り付け、ボ
ルト１８で固定している。

外ケース１９とディスク１．１　Ａとの中に挿入してい
るゴムベローズ２０は、耐油性ニトリルゴムで成形され
ている。

潤滑油の充填時、第４図に示すようにゴムベローズ２ｏ
が閉じた状態となっており、カップリング内部が加圧さ
れたときに第５図に示すように、圧力Ｐによって潤滑油
は矢印Ｕのようにディスク１１Ａの油逃し穴１１ｂを通
ってゴムベローズ２０内へ導かれて余分な油を回収する
ことができる。

次に、第６図は、本発明のさらに他の実施例に係る油逃
し機構の拡大断面図である。

第６図の実施例では、ハブ３嵌合部の被駆動軸２の軸端
に形成された油溜室１０の直前に、当該油溜室１０の入
口を閉ざすように、ラプチャーディスク２１をボルト１
８によって取付けられているものである。ラプチャーデ
ィスク２１はアルミ製等の極薄板で出来ており、カップ
リング内部が加圧されたときに圧力Ｐによってディスク
面が破断して余分な潤滑油を油溜室１０に回収するもの
である。

第７図は、本発明のさらに他の実施例に係るギヤーカッ
プリング装置の断面図、第８図は、第７図のＡ矢視図で
ある。図中、第１図と同一符号のものは同等部分である
から、その説明を省略する。

ハブ３嵌合部の被駆動軸２の軸端に油溜室１０を設け、
その直前には直径ｄの小孔である油流入口２２ａの穿孔
された油量制限板２２をボルト１８によって取付ける。

（駆動軸」側に設けてもよい。）油量制限板２２の油流
入口２２ａは、潤滑油の給油プラグ８とは常に１８００
対称位置に設けておくものとする。給油プラグ８は潤滑
油給油時に真上にセソ１〜し、プラグ８を取外してカッ
プリング内容積Ｖ内に満杯となるまで油を給油する。

給油された潤滑油は油量制限板２２の油流入口２２ａを
通して一部油溜室１０内へ入り込み油流入口２２ａが塞
がれると油溜室１０内には空気溜りが発生する。この空
気溜り量を利用して潤滑油の入れすぎを防止するもので
ある。すなわち、カップリング内容積ｖ内に充満した潤
滑油量から油溜室１０内の空気溜り量を差し引いた量が
、カップリングの規定油量となるように油溜室１０の容
積を決定するものである。したがって、カップリング内
部が加圧されると、空気溜り部の圧力が常に低いため規
定量以上の潤滑油は油量制限板２２の油流入口２２ａを
通って油溜室１０内へ回収される。これにより潤滑油は
一度計量してから給油する必要がなく、常にカップリン
グ内部へ満杯となるまで油を入れても油の入れすぎとい
ったことは発生しない。

次に、第９図は、本発明のさらに他の実施例に係るギヤ
ーカップリング装置の断面図、第１０図は、第９図のＢ
−１’３矢視断面図である。

第９図の実施例は、先の第６図の実施例の代替案を示す
もので、油溜室３１を、駆動軸１または被駆動軸２に設
けるものではなく、内筒に係るハブ３に設けたものであ
る。

ハブ３に環状に形成された油溜室３１の直１油には、油
溜室３１の入口髪閉ざすようにラプチャーディスク３２
をボルト１８によって取付は固定している。

このような本実施例によれば潤滑油の入れすぎというよ
うな作業上の不良が発生しても、ギヤーカップリングの
軸継手はフェールセーフ構造になっているため、カップ
リングされた機械装置自体が故障を発生するようなこと
はない。

［発明の効果コ 以上述べたように、本発明によれば、カップリング内部
の歯面摩擦軽減用の潤滑油を作業者が誤って入れ過ぎる
といった取扱い上の不良が発生した場合でもフェールセ
ーフ構造の軸継手として、高温雰囲気中で運用される主
機の機械装置自体が故障を起すことがなく、機械装置全
体として信頼性を向上させうるギヤーカップリング装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るギヤーカップリング
装置の断面図、第２図は、第１図に示す油逃し機構の拡
大断面図、第３図は、第２図の油逃し機構の作動時を示
す拡大断面図、第４図は、本発明の他の実施例に係る油
逃し機構の拡大断面図、第５図は、第４図の油逃し機構
の作動時を示す拡大断面図、第６図は、本発明のさらに
他の実施例に係る油逃し機構の拡大断面図、第７図は、
本発明のさらに他の実施例に係るギヤーカップリング装
置の断面図、第８図は、第７図のＡ矢視図、第９図は、
本発明のさらに他の実施例に係るギヤ−カップリング装
置の断面図、第１０図は、第９図のＢ−Ｂ矢視断面図、
第１１図は、ギヤーカップリングの一使用例を示す一般
的な機械装置の平面図、第１２図は、従来のギヤーカッ
プリングの断面図である。 １・・・駆動軸、２・・・被駆動軸、３・・ハブ、４・
スリーブ、９・・・油逃し機構、１０　油溜室、１１゜
］、ＩＡ・ディスク、ｌｌａ、ｉｌｂ・油逃し穴、］］
２・・ばね、］−３弁、１４・・弁座、１９　・外ケー
ス、２０・・ゴムベローズ、２１．３２　　ラプチャー
ディスク、２２　油量制限板、２２ａ・・油流入口、３
１　・油溜室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒を外歯車とし、外筒
   の両端寄りに内歯を設け、それぞれ両歯の噛合いに可撓
   性をもたせたギヤーカップリングであって、ギヤーカッ
   プリング内に初期密閉空間領域を有し、この空間領域を
   利用して潤滑油を歯面に供給するようにしたものにおい
   て、前記初期密閉空間領域に潤滑油が充填され、ギヤー
   カップリングの熱膨張にともなう前記初期密閉空間領域
   の体積減少時に、その体積減少による圧力上昇を逃がし
   うる第２の空間領域を設けたことを特徴とするギヤーカ
   ップリング装置。 ２、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒を外歯車とし、外筒
   の両端寄りに内歯を設け、それぞれ両歯の噛合いに可撓
   性をもたせたギヤーカップリングであって、ギヤーカッ
   プリング内に初期密閉空間領域を有し、この空間領域を
   利用して潤滑油を歯面に供給するようにしたものにおい
   て、内筒嵌合部の回転軸端に、油溜室となるべき第２の
   空間領域を設けたことを特徴とするギヤーカップリング
   装置。 ３、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒を外歯車とし、外筒
   の両端寄りに内歯を設け、それぞれ両歯の噛合いに可撓
   性をもたせたギヤーカップリングであって、ギヤーカッ
   プリング内に初期密閉空間領域を有し、この空間領域を
   利用して潤滑油を歯面に供給するようにしたものにおい
   て、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒に、油溜室となるべ
   き第２の空間領域を設けたことを特徴とするギヤーカッ
   プリング装置。 ４、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒を外歯車とし、外筒
   の両端寄りに内歯を設け、それぞれ両歯の噛合いに可撓
   性をもたせたギヤーカップリングであって、ギヤーカッ
   プリング内に初期密閉空間領域を有し、この空間領域を
   利用して潤滑油を歯面に供給するようにしたものにおい
   て、内筒嵌合部の回転軸端に油溜室を設けるとともに、
   潤滑油の充填されたギヤーカップリング内の初期密閉空
   間領域と前記油溜室との間に、両者間の差圧で作動する
   潤滑油逃し手順を設けたことを特徴とするギヤーカップ
   リング装置。 ５、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、潤滑油
   逃し手段は、油溜室に隣接させたディスク面に油流入口
   を設け、初期密閉空間領域の圧力変動によって前記油流
   入口を開閉する弁手段を前記ディスクに装着したもので
   あることを特徴とするギヤーカップリング装置。 ６、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、潤滑油
   逃し手段は、軸端に設けた油溜室内に、初期密閉空間領
   域の圧力上昇によって空間領域を拡大しうる弾性容器を
   装着したものであることを特徴とするギヤーカップリン
   グ装置。 ７、特許請求の範囲第４項記載のものにおいて、潤滑油
   逃し手段は、回転軸端に設けた油溜室の入口を閉ざすよ
   うにラプチャーディスクを装着したものであることを特
   徴とするギヤーカップリング装置。 ８、特許請求の範囲第３項記載のものにおいて、内筒に
   設けた油溜室の入口に、その入口を閉ざすようにラプチ
   ャーディスクを装着したことを特徴とするギヤーカップ
   リング装置。 ９、駆動、被駆動軸に嵌合した内筒を外歯車とし、外筒
   の両端寄りに内歯を設け、それぞれ両歯の噛合いに可撓
   性をもたせたギヤーカップリングであって、ギヤーカッ
   プリング内に初期密閉空間領域を有し、この空間領域を
   利用して潤滑油を歯面に供給するようにしたものにおい
   て、内筒嵌合部の回転軸端に油溜室に設けるとともに、
   潤滑油の充填されたギヤーカップリング内の初期密閉空
   間領域と前記油溜室との間に、油流入孔を有する油量制
   限板を設け、油溜室内に空気溜りを発生させるように構
   成したことを特徴とするギヤーカップリング装置。