JPH04501908A - 曲げ弾性的なカップリングエレメント及び該カップリングエレメントを製造する方法 - 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】 曲げ弾性的なカップリングエレメント及び該カップリングエレメントを製造する 方法 本発明は、半径方向外側の外周部範囲において互いに結合された２つのダイヤフ ラム円板と、両ダイヤフラム円板のうちの一方の半径方向内側の内周部範囲に溶 接された少なくとも１つの接続部分とから成る曲げ弾性的なカップリングエレメ ントを製造する方法に関する。

ダイヤフラムカップリングは、極めて高い回転数において高いトルクを回動不能 に伝達するために適しており、連結された２つの軸の間において軸方向ずれ、半 径方向ずれ及び角度ずれが生じた場合における補償機能を弾性的な変形によって 達成する。

このような高出力カップリングの最適化のための最高の前提条件及び、軽量構造 並びに高められた安全性に対する要求のような周辺条件は、完全に回転対称的及 び軸方向対称的な構造と、電子ビーム溶接による個々の構成部材の材料接続的な 結合とを備えたダイヤフラム装置によって提供される。

ヨーロッパ特許出願公開第２１１０９０号明細書及びドイツ連邦共和国実用新案 第８３３７４９２号明細書に基づいて既に公知のこのような形式のカップリング では、フレキシブルな２つの継手エレメントは、各１つのダブルダイヤフラムに よって形成されている。

ダブルダイヤフラムのダイヤフラムは、外側の縁部範囲において互いに、かつ内 側の縁部範囲において隣接した構成部材と、電子ビーム溶接によって材料接続的 に結合されている。隣接した構成部材のうち、軸に取り付けるために設けられて いる一方の構成部材は、フランジを有している。そして、両ダブルダイヤフラム を結合するために働く他方の構成部材は、一体の又は真ん中で分割された中間ス リーブとして構成されている。フランジを脩えた構成部材は、さらに、中間スリ ーブの中に突入したビンを有している。このピンは、ダイヤフラムの力による破 損時に、カップリングユニットから構成部材が解離されることを防止している。

公知のダイヤフラムカップリングでは、ダイヤフラム円板と接続部分との組立て は互いの差し合わせによって行われる。この差し合わせ動作のために、接続部分 には、半径方向外側及び各ダイヤフラムに向かって開放する環状切欠きが形成さ れている。この環状切欠きは、半径方向外側に向かって延びたセンタリング面と 、ダイヤフラム円板に向かって延びたコンタクト面とによって、幾何学的に制限 されている。そしてダイヤフラム円板には、半径方向内側に向かって延びたセン タリング面と、接続部分のコンタクト面に向かって延びた対応コンタクト面とが 配置されている。コンタクト面もしくは対応コンタクト面の範囲における溶接作 業の後で、接続部分の半径方向における最も内側の範囲が、所属のダイヤフラム 円板の内部に残る。これによって、ダイヤフラム円板と接続部分、との間におけ る結合は、一方ではコンタクト面の溶接にかつ他方ではセンタリング面相互の接 触に拠る。曲げ負荷時における緊張の経過は、規定されたものではない。接続部 分の、ダイヤフラム円板の内側に位置している部分によって、曲げ強度に対して はほとんで役に立たない付加的な質量が生せしめられる。

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の曲げ弾性的なカップリングエレメン トを改良して、緊張の経過をより有利にかつ技術的に容易に支配することである 。

この課題を解決するために本発明の方法では、接続部分と一方のダイヤフラム円 板を溶接突合わせ範囲において、相互の接触のために規定された互いに逆向きに 半径方向に延びたセンタリング面と、相互の接触のために規定された互いに逆向 きに軸方向に延びたコンタクト面とを備えて構成して、画部分、すなわち接続部 分と前記一方のダイヤフラム円板とを、センタリングされかつ軸方向において固 定された相対位置に差し合わせることができるようにし、この場合コンタクト面 は半径方向外側に向かってセンタリング面に接続し、半径方向外側から電子ビー ム溶接のために接近可能であり、差し合わせた後でコンタクト面のコンタクト範 囲において、半径方向外側から電子ビーム溶接継目又はレーザ溶接継目を生ぜし 吟、該溶接継目を、半径方向内側に向かって少な（ともセンタリング面のところ まで、有利にはしかしながらさらに半径方向内側に向かって各部分の材料の内部 において終わるように、延在させ、次いで少なくとも、一方もしくは他方の部分 の、センタリング面の半径方向内側に位置している材料を切除するようにした。

本発明による方法では、接続部分及び所属のダイヤフラム円板の、半径方向内側 の内周部範囲に配置されていて半径方向内側に向けられた内周面は、互いに同一 平面において接続することが可能である。これによって、各ダイヤフラム円板と 所属の接続部分との間の移行部に、計算上容易に検出することができる有利な緊 張分布を備えた、いわばモノリス状のカップリングエレメントを得ることができ る。そしてこのダイヤフラム円板と接続部分との間における結合部においては、 曲げ負荷時もしくはねじれ負荷時における緊張特性の急激な変化は生じない。

組立て時に互いに接触するセンタリング面及び接触面を準備するために本発明に よる別の有利な方法では、接続部分に、半径方向外側に向かってかつ軸方向にお いて前記一方のダイヤフラム円板に向かって開放していて、接続部分側のコンタ クト面と接続部分側のセンタリング面とを形成している環状切欠きを設け、該環 状切欠きは、半径方向内側に向かって、前記一方のダイヤフラム円板の孔に差込 み可能な環状突出部によって制限されており、接続部分から溶接の後で、内側の 材料のうち、環状突出部の半径方向高さを越えている部分を切除する。

また、両ダイヤフラム円板をその半径方向外側のダイヤフラム範囲においても、 電子ビーム溶接又はレーザ溶接によって互いに溶接することが可能であり、この ことは、例えばヨーロッパ特許出願公開第２１１０９０号明細書に記載されてい る。

本発明の別の有利な方法では、ダイヤフラム円板をその半径方向外側の外周部に おいて、特に旋盤におけるダイヤフラム円板の製造を容易にする材料厚をもたせ て製造し、ダイヤフラム円板の溶接後に、ダイヤフラム円板の半径方向外側の範 囲における材料厚を、該範囲における曲げ易さを増大させる程度に、特に旋盤に おける材料切除によって減じる。このようにすると、一方ではダイヤフラム円板 の製造及び溶接作業が容易になる。溶接によって得られたカップリングエレメン ト素材は、次いで全体として容易に緊定され、かつ材料を切除することによって 、その最終的な形状及び曲げに対する柔らかさを得ることができる。この場合ダ イヤフラム円板の外径を減じて、バランスを考慮して、半径方向外側の溶接継目 の突出部を除去することができる。

さらに、ダイヤフラム円板の各外周面から、それぞれ他方のダイヤフラム円板に よって覆われている、各ダイヤフラム円板の端面への移行部を、少なくとも一方 のダイヤフラム円板において斜めに面取りすることも可能である。このようにす ると、この箇所においても、曲げ負荷時における緊張経過の不安定さを回避する ことができる。

緊定技術上の理由から、接続部分との溶接が行われる前に、両ダイヤプラム円板 の溶接を行うことが望ましい。

ダイヤフラム円板の溶接後に、接続部分を溶接する場合に、コンタクト面の間に おいて高いコンタクト圧を得るためには、所属の接続部分との各１つのダイヤフ ラム円板の溶接及び、特に、各１つの接続部分との両ダイヤフラム円板の溶接を 、各ダイヤフラム円板への各接続部分の適合下で実施し、この場合側ダイヤフラ ム円板をその半径方向内側の内周部において相互にスペーサによって支持し、該 スペーサを接続部分の溶接後に取り除（と有利である。

カップリングエレメントの範囲において、整合確実性及び／又は付加支承部及び ／又は半径方向制限部及び／又は軸方向制限部を得るためには、両ダイヤフラム 円板をその半径方向外側の外周部において結合して、少なくとも一方のダイヤフ ラム円板に接続部分を接続した後で、一方のダイヤフラム円板及び／又は該ダイ ヤフラム円板に所属の接続部分に、ブリッジスリーブを組み込み、この場合該ブ リッジスリーブが、両ダイヤフラム円板の間の間隙を橋絡して、他方のダイヤフ ラム円板の内周部及び／又は該ダイヤフラム円板に所属の接続部分の内周部に、 間隔をおいて対向して位置しているようにすると有利である。

本発明の別の有利な方法では、両ダイヤフラム円板に各１つの接続部分を備えた カップリングエレメントを製造し、この場合各接続部分が、軸方向に延びた接続 スリーブと、該接続スリーブの、ダイヤフラム円板とは離れている端部において 半径方向外側に向かって延びた接続フランジ、特に螺合フランジとから成ってい る。この方法に基づいて製造されたカップリングエレメントは、多種多様に、つ まり機械装置の互いに接続している部分の間における極めて様々な軸構造におい て使用可能である。

種々様々な使用可能性は、さらに次のことによって高められ得る。すなわち本発 明の別の有利な方法では、両接続エレメントのうちの一方の接続エレメントを、 所属のダイヤフラム円板から可能な限り最小のフランジ間隔をおいて製造し、該 フランジ間隔が、各ダイヤフラム円板に向かって軸方向に導入されるねじボルト へのナツトの取付けを可能にし、他方の接続エレメントを、所属のダイヤフラム 円板からフランジ間隔をおいて構成し、該フランジ間隔が、各フランジと各ダイ ヤフラム円板との間における環状室からの軸方向におけるねじボルトの挿入を可 能にする。

ダイヤフラム円板の外径を等しいものとして、種々異なったダイヤフラム円板内 径を備えたカップリングエレメントを製造すると、大きなダイヤフラム円板直径 を備えた構成では、接続ボスをカップリングエレメントの内部に受容することが でき、小さなダイヤフラム円板直径を備えた構成では、接続ボスをカップリング エレメントから軸方向に突出させることができる。

種々様々なダイヤフラム円板外径に対するこの原理を使用すると、全体として大 きな支承保持部を設けることなしに、カップリングエレメントの座を準備するこ とができ、そしてこの座は、多くの場合問題となる使用状況のために、適正なカ ップリングエレメントを提供する。

製造形式に依存することなしに、本発明においてはさらに曲げ弾性的なカップリ ングエレメントも提案されている。すなわち本発明の構成では、半径方向外側の 外周部範囲において互いに結合された２つのダイヤフラム円板と、両ダイヤフラ ム円板のうちの一方の半径方向内側の内周部範囲に溶接された少なくとも１つの 接続部分とから成る曲げ弾性的なカップリングエレメントにおいて、接続部分及 び所属のダイヤフラム円板の、半径方向内側の内周部範囲に位置していて半径方 向内側に向かって延びた周面が、互いに同一平面において接続されている。この 場合本発明の別の有利な構成では、接続部分及び所属のダイヤフラム円板の、半 径方向内側の内周部範囲に位置していて半径方向外側に向かって延びた周面が、 互いに同一平面において接続されている。このような曲げ弾性的なカップリング エレメントは、既に述べた本発明による方法によって製造することができる。し かしながらまた、各ダイヤフラム円板及び所属の接続部分を、同一平面の移行部 が生せしめられるように、成形することも可能である。

カップリングエレメントを種々異なった軸結合の構造のために規格品として準備 したい場合には、しばしば次のような問題、すなわち、カップリングエレメント の強度及び／又は固有振動及び／又は緩衝特性をその都度の使用目的に適合させ たいという問題が生じる。このために本発明の別の有利な構成では、両ダイヤフ ラム円板の間において、少なくとも、該ダイヤフラム円板の間において形成され た円板室の半径方向外側の外周部範囲に、充填物質、特にエラストマ材料から成 る充填物質が充填されている。

以下においては添付の図面について本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるカップリングエレメントすなわちスタンダードエレメント を完全に組み立てられた状態で示す縦断面図である。

第２図は第１図に示した本発明によるカップリングエレメントを組立て時におけ る状態で示す縦断面図である。

第２ａ図は第２図に示したカップリングエレメントの一部を分解して示す図であ る。

第３図はカップリングエレメントの外側のダイヤフラム範囲を示す図である。

第４図はカップリングエレメントの一部を無負荷状態と負荷状態とで示す図であ る。

第５図は本発明によるカップリングエレメントと側部に１置された軸ボスとを備 えた軸装置を示す図である。

第６図は本発明によるカップリングエレメントと該カップリングエレメントに差 し込まれた軸ボスとを備えた軸装置（短縮構造形式）を示す図である。

第７図は本発明によるカップリングエレメントを使用した軸装置を、軸方向にお ける遊び制限手段付加的に設けた場合において示す図である。

第８図は第６図に示された短縮構造形式に相当する実施例を、軸方向における遊 び制限手段を備えた場合において示す図である。

第９図は第５図の実施例に似た実施例を、緊急流出装置を備えた場合において示 す図である。

第１０図は第６図の実施例に似た実施例を、緊急流自装置を備えた場合において 示す図である。

第１１図は内側に付加支承部を備えた、第５図に似た実施例を示す図である。

第１２図は両端部に各２つのカップリングエレメントをタンデム構造形式で備え た、第６図の実施例に接続する実施例を示す図である。

第１３図はバランスの時間のために半径方向において剛性のダブルダイヤフラム を備えた、第１図に相当する実施例を示す図である。

第１４図はダブルダイヤフラムの内部にエラストマ材料を備えた、第１図の実施 例に相当する実施例を示す図である。

第１５図はダブルダイヤフラムの外側溶接のための緊張装置を示す縦断面図であ る。

第１６図はカップリングエレメントの内側溶接のための緊張装置を示す図である 。

第１７図は軸ボスの異なった構造と異なった内径とを備えた、外径の同じカップ リングエレメントを示す図である。

第１図には、本発明によるスタンダードエレメントが完全に組み立てられた状態 で示されている。

このカップリングエレメントは、ダイヤフラム円板１．２と接続部分３．４とか ら成っている。ダイヤフラム円板１，２と接続部分３．４とは、箇所５１，５２ ．５３において電子ビーム溶接を用いて結合されている。接続部分３．４は、そ れぞれ突出したフランジ３ｂ；４ｂを備えた各１つの薄壁のスリーブ３ａ：４ａ から成っている。トルクの伝達は、フランジ３ｂ；４ｂにおいてねじ５，６を用 いて行われ、この場合ねじは、軸装置の接続フランジとの結合部を生ぜしめてい る。

ダイヤフラム円板１，２に対するフランジ３ｂ、４ｂの間隔Ａ、Ｂは、互いに異 なった大きさを有していて、ねじ及びナツトの取付けを考慮して最小に設定され ている。例えば、ねじ５のナツト取付けのために必要な中間室Ｍは最小間隔Ａを 規定し、かつねじ６のねじ取付けのために必要な中間室Ｓは最小間隔Ｂを規定し ている。

ダイヤフラム円板１，２は電子ビーム溶接の後で、外側において直径りに旋削さ れ、斜めの面取り部７゜８を設けられる。

さらに接続部分３．４は同様に電子ビーム溶接の後で、内側において、伝達可能 なトルクに依存して等しい大きさの直径ｄに旋削され、この直径は、ダイヤフラ ム円板１，２の内径に相当している。

ダイヤフラム円板１．２のフレキシブルな円板範囲ｌａ、２ａは、各１つの平ら な端面１ｂ、２ｂと、外方に向かって円錐状に延びる端面１ｃ、２ｃとによって 形成されている。端面１ｂ、２ｂはダイヤフラム円板１，２の製造を簡単にし、 この場合両ダイヤフラム円板は、薄壁の範囲１ａ、２ａを製造する際の支持面と して使用される。

第２図には、製造中におけるスタンダードエレメントの状態が示されている。後 加工された直径り、ｄ（第１図）は、本来の直径り、、ｄ、（第２図）に対して 次のような関係にある： Ｄ＜Ｄ、及びｄ＞ｄ〜。

第２ａ図には、ダイヤフラム円板２の半径方向内側の範囲と、接続エレメント４ の対応する接続範囲とが示されている。接続エレメント４には環状切欠き４ｄが 形成されており、この環状切欠きはコンタクト面４Ｃと、半径方向外側に向かっ て延びたセンタリング面４ｆとを形成している。環状切欠き４ｄは環状突起４ｇ によって規定されている。ダイヤフラム円板２には、コンタクト面２ｄと半径方 向内側に向かって延びたセンタリング面２ｅとが設けられている。第２図に示さ れたユニットの組立て時には、まず初めダイヤプラム円板１と２とが組み立てら れ、箇所５０において互いに溶接される。次いで、接続部分３．４が取り付けら れ、この結果コンタクト面２ｄと４０とが互いに接触させられ、またセンタリン グ面４ｆと２ｅとが互いに接触させられる。次いで溶接継目が箇所５１．５２に おいて形成される。最後に、このようにして形成された粗カップリングエレメン トが後旋削され、この際に内径が寸法ｄ（第１図）に旋削され、さらに外径が寸 法Ｄ０から寸法りに旋削され、そして同時に傾斜面７．８が旋削される。さらに 第２図には、超音波検査に関して適宜な、溶接結合部５０．５１．５２の構成が 示されている。この方法によって特に、内部における溶接誤差を検出することが でき、このことは、このような高出力カップリングにおいては極めて大きな意味 がある。汎用の検査ヘッド５０ａ、５１ａ、５２ａを用いて、溶接横断面の１０ ０パーセントの貫通は、ダイヤフラム円板及び接続部分におりる最終加工の前及 び後において実施することができる。これによって、カップリングエレメントを 運転時間後の亀裂点検時にも検査できることが保証されている。

表面亀裂は、比較的簡単な染料浸透試験によっても確認することができる。スリ ーブ３ａ、４ａ及びダイヤフラム円板１．２の後加工される内面への接近可能性 によって、内側の画情接部は、内側からも表面亀裂を検査することができる。

第３図には、第１図に示されたダイヤフラム円板ｌ、２の外側の縁部範囲の構成 が示されている。高い構造強度と大きな半径方向の弾性度とに関連した横断面の 最小化は、特別な幾何学形状、つまり両側における斜め面取り部７．８と放物線 形状の移行部輪郭９．１０と、センタリング直径Ｚから移行部輪郭９への無段階 の移行部とによって、行われている。センタリングカラー寸法Ｍ、Ｎは、電子ビ ーム溶接とセンタリング可能性とを考慮して最小化されている。

ダイヤフラム円板１．２の基部範囲においても、端面１ｂ、２ｂと円筒形の外周 面との間に移行部輪郭が設けられており、これらの移行部輪郭は、切欠き効果を 排除するために働く。これらの移行部輪郭は、第９図及び第１０図に示されてい るのと同様に放物線状に成形されていてもよい。斜め面取り部７．８についてさ らに述べると：これらの斜め面取り部７．８は、検査ヘッド５０ａを用いた後か らの溶接継目検査時に、検査結果を劣化させるおそれがある。そこで別の実施例 では、傾斜面８は省かれていて、傾斜面７がより急勾配に構成されている。すな わちこの場合傾斜面７は、軸線に対して垂直な平面との間に小さな角度を形成し 、面１ｂに、直径Ｚの半径方向内側において開口している。

第４図は、軸方向の変形時における半径方向内側の横断面及び半径方向外側の横 断面の半径方向における弾性度の作用が示されている。第４図の左側の図は、無 負荷状態におけるダブルダイヤフラムを示す部分的な断面図であり、右側の図は 、軸方向力Ｆ、による引張り負荷時におけるダブルダイヤフラムを示す部分的な 断面図である。この場合間隔Ｓはばね距離ｆだけ増大している。この際に生じる 湾曲によって、弾性的なダイヤフラム面においては緊張δ１．δ６．δｔ（この 場合ｒは半径方向、ａは軸方向、ｔは接線方向をそれぞれ意味する）が形成され 、これらの緊張の作用方向は、面部分において示されている。このようにダブル ダイヤフラムの内側縁部及び外側縁部が半径方向において弾性的である場合には 、内側直径はΔｒだけ拡大し、かつ外側直径はΔＲだけ縮小することができ、こ れによって、極めて高い尺度においてダイヤフラム緊張δが減じられる。この構 成の大きな作用は、抵抗線ひずみゲージを用いた緊張測定によって繰り返し証明 された。同様な効果は、ダイヤフラムが軸の半径方向ずれ及び角度ずれ時におけ る角度偏位によって変形゛させられた場合にも、発生する。溶接後に初めて行わ れる、半径方向内側及び半径方向外側の縁部範囲の最終的な輪郭の製造は、さら に、薄壁の面範囲１ａ、２ａを製作する場合に利点を生ぜしめる。すなわち、溶 接作業の前における中実な縁部範囲は、この製作過程を特に、比較的良好な工作 物緊締と、ゆがみ及び振動に対する鈍感さと、高い表面品質を比較的容易に得ら れることとによって、容易にする。

第５図に示されている軸は、第１図に示された２つのカップリングエレメントと 、中間スリーブ１２と、各部分３の側部にフランジ結合された２つのボス１３と から形成されている。接続部分４の内部にはそれぞれ、別体のリング状の挿入体 １４が配置されていて、この場合挿入体の一端は半径方向の遊びをもって、それ ぞれ所属の部分３に突入している。これは、場合によっては生じるダイヤフラム の破損時に、個々の構成部材がカップリングから解離することを防止する安全措 置である。中間スリーブ１２を介して、軸長さは、その都度の取付は状況に適合 させることができる。両カップリングエレメントを中間スリーブ１２を含めて、 組立て状態で組付は又は取外しできるようにするためには、この作業のためにし ばしば、軸長さを両センタリングカラー１５の長さだけ縮小することが必要であ る。ダブルダイヤフラムは、単純な手段を用いて両ダイヤフラム円板をそれぞれ 押し縮めることによって、この縮小を可能にする。

フランジ１６を除いて、ボス１３は種々様々に構成することが可能であり、この 結果、生じるすべての軸／ボス結合が可能である。ポスフランジ１６を接続部分 ３のフランジ３ｂに適合させることが不可能である場合には、中間を用いて適応 させることができ、この場合カップリングエレメントは不変のままであってよい 。

第６図には本発明による軸結合の短い構造形式が示されている。第１図に示され たカップリングエレメントの設計は、軸ポス１３を等しいままの軸直径において 、それぞれ所属のカップリングエレメントの内部に配置することをも可能にする 。内部に配置されたボス１３は、同時に、ダイヤフラム損傷時における第５図の 挿入体１４の固定機能をも果す。

フランジにおける両カップリングエレメントの解離可能な結合によって、カップ リングされた機械を、軸方向に摺動させる必要なしに、個々に分解することがで きる。

第７図には、外側の軸方向力を相互に伝達することができる、本発明によるカッ プリングエレメントを備えた軸半部が示されている。ダイヤフラム円板はこの場 合、軸方向力によっては負荷されない。

挿入体１４はこの機能のためにフランジ１７を有しており、このフランジは中間 円板１８の範囲において係合している。軸方向力は例えば、ボス１３から部分４ ．１４及びフランジ１７を介して中間スリーブ１２に導かれる。フランジ１７は 角度運動可能に小さな軸方向遊びをもって、中間円板１８によって形成されてい る室に配置されている。ダブルダイヤフラムの角度可動性はこの構造形式におい ても得られる。

第８図には、第７図におけると同様な機能を備えた軸結合が、第６図に示された 短い構造形式で示されている。軸方向力を伝達するために、フランジ１９はボス １３に固定されている。２つの中間円板２０は、フランジ１９のための室を生ぜ しめる。中間円板２０が配置されていることによって、軸方向におけるシフトな しに、機械をカップリングエレメントと一緒に容易に組立て・分解することがで きる。

第９図に示された、本発明によるカップリングエレメントを備えた軸結合では、 付加的な機能として、ダイヤフラム破損後における「緊急処置」が設けられてい る。このために挿入体１４は歯列２１を有しており、この歯列は、拡大された歯 面遊びをもって、中間円板２２の歯列に係合している。拡大された歯面遊びによ って、緊急時における歯面接触によるトルク伝達が阻止される。損傷時には短時 間、これらの歯列対を介してトルクの伝達が行われる。

図１０には、図９に示された実施例と同様の機能を備えた軸結合が示されており 、この場合この軸結合は、図６の実施例のように短縮構造形式で構成されている 。２つの中間円板２３の配置は、軸方向摺動なしに、カップリング半部を含む機 械の組立て・分解を容易にするために働く。図１０の実施例においても歯付カッ プリング２１は、図９において図示されかつ記載されたように、挿入体１４と中 間円板２３との間に配置されている。

図１１には、本発明によるカップリングエレメントを備えた軸結合半部が示され ており、この場合付加的に、中間スリーブ１２が長くかつ重い場合のためには、 それぞれダブルダイヤフラムの中央平面の範囲における角度運動可能なラジアル 軸受２４によるダイヤフラム円板の重量軽減手段が設けられている。中間スリー ブ１２はラジアル軸受２４とフランジ２５とを介して直接、各軸ポス１３に重量 適性に支持される。ダブルダイヤフラムの弾性度を損なわないために、挿入体１ ４とラジアル軸受２４との間における軸方向可動性が与えれている。

図１２には、本発明によるカップリングエレメントを備えた軸結合が示されてお り、この場合には、軸方向における弾性度を拡大するために、各２つのカップリ ングエレメントが相前後してタンデム形式で配置されている。この場合、ボス１ ３に直接取り付けられているカップリングエレメントは、半径方向の支持によっ てボス１３に角度不動に配置することが可能であり、この際に軸方向における弾 性度の増大が問題になることはない。

図１３には、本発明によるカップリングエレメントを備えた軸結合が、完全にバ ランスしている状態で示されている。

バランス機械に図１３の軸装置を挿入する前に、この軸装置はアライニング台に 挿入され、ねじ２６を用いて矯正される。すなわち適正な方向付けは、その都度 同心回転検査機によって検査することができる。次いで、軸装置のボス１３がバ ランス機械のころがり軸受に挿入されると、軸装置の申し分のない同心回転が保 証される。ねじ２６の調節によって不動に緊締された状態において、軸結合は問 題な（動的にバランスされ得る。緊締されたカップリングは、連結すべき機械が 相互に誤差なしに適正に方向付けられている（ゼロアライニング）場合に生じる 組付は状態に、正確に相当している。従って本発明によって可能なバランスは、 運転バランスに著しく合致しており、最高の回転数時における回転精度を最高度 に保証する。

しばしば取り付けられるねじ２６のために、挿入体１４又は、接続部分３の対向 して位置しているスリーブには、半径方向のねじ山付孔が設けられている。

図１４には、個々の部分においては図１に示されたカップリングエレメントにほ ぼ相当する、２つのダイヤフラム円板１，２と接続部分３．４とから成るダイヤ フラムカップリング半部が示されている。この場合ダブルダイヤフラム１，２の 内部においては、ゴム・金属結合の形成下でエラストマ材料が加硫されているエ ラストマは、ばね弾性作用、緩衝作用及び抑制作用を有することができる。従っ てエラストマ材料６０によって、ダブルダイヤフラム１，２の軸方向及び角度方 向における剛性を後で変化させることができ、このことは同様にカップリングの 固有振動にも影響を与える。これにより共振回転数を、全装置の運転確実性が危 険に陥らないように、シフトさせることが可能である。エラストマ材料の緩衝特 性は、接続されたユニットに特に共振範囲においてやさしく作用する。このこと は、装置全体の耐用寿命を高めるのに役立つ。剛性及び緩衝の値は、充填率（組 み込まれるエラストマ材料の質量）とエラストマ材料のショア硬度とによって変 化可能である。カップリング全体の質量及び慣性モーメントは、この場合エラス トマの低い比重によって僅かしか増大させられない。さらになお存在する抑制特 性は、固体伝播音の伝達を減じ、ひいては騒音減少のために役立つ。

加硫は、回転時にかつ今日の結合系の使用下で行われる。この場合、エラストマ 材料の形式に応じて、エラストマ材料と金属との直接的な結合が達成されるか、 又は適当な接着剤が予め金属に塗布される。回転によってまず初め、液状のエラ ストマ材料が遠心作用によって分配される。この場合遠心作用は、材料のこの分 布を維持するために材料が徐々に進む加硫によって十分に固くなるまで、続けら れねばならない。

第１５図には、有利な形式でまず初めに構成される複数のダブルダイヤフラム１ ，２における外側溶接部５０のための緊締装置が示されている。ダイヤフラム１ ．２の必要な緊締は、等しい一体のスペーサリング２７と２つの端部円板２８と 緊締ポルト２９とナツト３０とばね円板３１とによって行われる。ばね円板３１ は、溶接動作時における軸方向における収縮を弾性的に補償し、これによって、 溶接継目における開口による溶接誤差を阻止する。

第１６図には、それぞれ再び第１図に相応して構成され得る複数のカンプリング エレメントにおける内側溶接部５１のための緊締装置が示されている。部分１． ３：２，４の緊締は、それぞれ所属のダイヤフラム円板１．２の間におけるセグ メント状の等しい複数のスペーサリング３０の使用下で行われる。緊締時には再 び、緊締ポルト２９とナツト３０とばねリング３１とが使用され、この場合、ダ イヤフラム円板１，２の半径方向内側の範囲の間におけるばね弾性は、セグメン ト状に構成されたスペーサリング３ｏによって阻止される。スペーサリング３０ は溶接後に、ダブルダイヤフラムの容易な膨張によって取り外すことができる。

緊締装置内に同時に配置され得るダブルダイヤフラム（第１５図）もしくはカッ プリングエレメント（第１６図）の数は、使用される溶接機室の寸法によって決 定される。カップリングエレメントの数が２つよりも多い場合には、ねじ５（第 １図）を用いてそれぞれ両接続部分４がねじ結合されかつセンタリングされる第 １７図にはそれぞれ接続フランジ３ｂ、４ｂ；３’　ｂ、４’　ｂを備えた２つ のカップリングエレメント１．２，３，４；ｌ’、２’＋　３’、４’　が並ん で示されている。左側の図にはボス７０が組み込まれている。そして右側の図に はボス７０′が取り付けられている。これによって異なった内径が可能になる。

ダイヤフラム円板の外径は等しい大きさであってもよい。

左側半部においてフランジ直径Ｇは等しい。右側半部においてフランジ直径Ｇと Ｈとは互いに異なっぞいる。左側半部において、それぞれＡとＢとで示されてい るフランジ３ｂ、４ｂの軸方向間隔は、再び第１図におけると同様である。右側 半部においては、軸方向におけるフランジ間隔Ｃは互いに等しい。小さな内径１ ’、２’、３’、４’　を備えたカップリングエレメントでは、フレキシブルな 大きな円板範囲によって変形可能性が有利な形式で増大される。

カップリングエレメントの本発明による構造上の構成の大きな技術的かつ経済的 な意味は、まとめて言えば次のことにある。すなわち本発明の特殊性は次のこと 、特に、単純かつ均一なスタンダード・カップリングエレメントによる総括的な 最適化が達成されることにある。しかもこの場合カップリングエレメントはなん ら変化を加えることなしに、様々に使用することができる。そしてこれによって 得られた伝達システムは、従来達成され得なかった程度の高い技術的な要求を満 たす。

電子ビーム溶接を用いたスタンダード・エレメントの部分の全面における材料接 続的な結合は、公知の解離可能な結合形式では達成され得なかった高い機能確実 性及び運転確実性を、大きなトルクの伝達時に、同時に極めて高い回転数と変形 とにおいて生せしめる。

スタンダード・カップリングエレメントは、トルク伝達に関して言えば、極めて 高い形状強度に対して最小化された全横断面において、完全に材料を使用してい る。すなわち、トルクを伝達しない横断面範囲は存在しない。この首尾一貫した 軽量構造形式に基づいて、寸法及び壁厚さは極端に小さくなり、従って質量及び 慣性モーメントも極端に小さくなる。

本発明によるカップリングエレメントは保守を必要とせず、長い時間をおいた検 査を行うだけでよい。

スタンダード・カップリングエレメントの寸法設計と、ダブルダイヤフラムに対 する最小化された等しくない間隔をおいたフランジの両側における配置とによっ て、カップリングエレメントを製造モデルシリーズ内において普遍的に使用する ことが可能であり、かつ多数の構造形状変化が可能である。

このようにして、増大した軸フランジにおいても、カップリングエレメントの側 部又は内部に配置された軸ボスにおいても、すべての完全な軸／ボス・結合形式 を備えた軸ボスにおいても、かつ機能及び寸法の種々異なった中間軸においても 、スタンダード・カップリングエレメントを変化させることなしに使用すること ができる。

別の構造形式は、接続部分３又は４にリング状の挿入体１４（第５図、第７図、 第９図、第１１図及び第１２図）を別個にかつ解離可能に配置することによって 得られる。この特徴によって、挿入体１４をその都度所望の構造形式に相応して 構成することが可能であり、この場合スタンダード・カップリングエレメントを 変化させる必要はない。

例えば１８，１９，２０，２２，２３，２４．２５のようなその他の補足部分が 必要な場合には、これらの補足部分は、スタンダード・カップリングエレメント のフランジか又は軸ボス１３に取り付けることができる。

挿入体１４は付加的に安全機能を満たすことができ、この場合挿入体はダイヤフ ラム損傷時に、両ダブルダイヤフラムの間に配置された部分の解離を阻止する。

挿入体１４の比較的小さな直径によって、カップリングの質量は僅かしか増大し ない。

これらすべての処置は、構造形式の変化時にスタンダード・カップリングエレメ ントを変化させない。

またカップリングエレメントのスタンダード化は、製造コストをも著しく減じる 。すなわちこの場合、カップリングエレメントを、トルクに関連した種々異なっ た構造形式において前製作することができ、かつ完成状態においてストックする ことができる。前製作時には、第１５図及び第１６図に示されているように、複 数のエレメントにおいて同時に溶接を行うことができる。これによって、準備コ スト及び溶接室の排気のためのコスト並びに真空炉における溶接後の熱処理のた めのコストは、同時に設けられるエレメントの数に相応して、減じられる。

十分なストックを用意しておくことによって、このようなカップリングのための 供給時間を著しく減じることができ、このことはカップリング構造においては極 めて重要なことである。

スタンダード・カップリングエレメントは、特に大きな軸方向及び角度的な変形 を可能にする。この大きな利点は、ダブルダイヤフラムの使用によって達成され る。シングルジヨイントに比べて、このダブルダイヤフラムを備えたカップリン グエレメントにおいては可能な変形は２倍に高められ、ばね剛性は半分に減じら れる。

ダブルダイヤフラムの内側及び外側の高い半径方向の弾性度によって、変形可能 性はさらに高められる。

この弾性度は、ただ１つのダイヤフラム円板を備えた半径方向において堅い構成 に比べて、変形時におけるダイヤフラム応力を小さくする。

さらに、内側及び外側の縁部範囲の薄壁の設計によって、その間に位置している 弾性的なダイヤフラム面は拡大させられる。この結果、さらに大きな変形可能性 とより小さなばね剛性とが得られる。

結局、小さなばね剛性は、連結される軸に作用する戻し力を減じる。本発明によ るスタンダード・カップリングエレメントを使用することによってこの力を著し く減じることにより、公知のダイヤフラム・歯付カップリングに対して本発明に よるカップリングの利点はさらに決定的に大きなものになる。

スタンダード・カップリングエレメントは、溶接結合部の検査を運転時間後にお いて、公知の非破壊検査法を用いて簡単に行うことができる。

ダイヤフラム１．２及び／又はスリーブ３ａ、４ａを後で旋削することによって 、さらに溶接結合部を内側から検査することも可能になる。このことはまた付加 的に、この特に大きな負荷を受ける箇所における溶接部の確実性をも高める。そ れというのはこの場合、損傷の生じるおそれのある溶接基部は完全に排除される からである。

スタンダード・カップリングエレメントは、第１３図に示したように、組み立て られた軸区分の完全なバランスを可能にする。このようなバランスは、バランシ ング動作中にダブルダイヤフラムを不動にしておくことによってさらに改善され る。緊締によって生ぜしめられるカップリング状態はこの場合、軸のゼロ調整時 における組み立てられたカップリングの状態に相当する。このような処置は、最 高の回転精度を保証し、このカップリング構造の特に重要な利点である極めて高 い回転数を可能にする。

スタンダード・カップリングエレメントの内部におけるエラストマ材料を用いて 、剛性及び振動数を後で変化させることができる。ダブルダイヤフラムの充填は 、内部から接近できることを前掲条件としている。

そしてこのことは、挿入体１４の解離可能な結合を可能にする。またエラストマ には、振動及び音を緩衝しかつ抑制する作用がある。

図示の構造形式バリエーションは、最も頻度の高い実施例が選択されたものであ る。スタンダード・カップリングエレメントを変化させることなしに、例えば次 のような一連の別の構造形式を生せしめることができる： 中間スリーブとしてトーション軸を備えた回転弾性的な構造形式； 電気的に絶縁された構造形式； 嵌合・中間円板によって正確な長さ調節を行うことができる構造形式（例えばプ レロードをかけられたカップリング）； ばね弾性的な終端層を備えた軸方向において制限された構造形式； トルク制限のために目標破損箇所を備えた構造形式トルク・迅速切離し式の構造 形式。

Ｆｔ’ｇ、　３　Ｆｔ’ｇ、　ｌ Ｆｉｇ、　７ Ｆｔ’ｇθ Ｆｔり、Ｉｔ Ｆｉｇ、　１５ Ｆｉｇ、１６ Ｆｉｇ、　１７ 手続補正書１．え。

平成　３年　９月１０日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．半径方向外側の外周部範囲（Ｄ）において互いに結合された２つのダイヤフ ラム円板（１，２）と、両ダイヤフラム円板（１，２）のうちの一方の半径方向 内側の内周部範囲に溶接された少なくとも１つの接続部分（３，４）とから成る 曲げ弾性的なカップリングエレメントを製造する方法であって、接続部分（３， ４）と前記一方のダイヤフラム円板（１２）を溶接突合わせ範囲（５１，５２） において、相互の接触のために規定された互いに逆向きに半径方向に延びたセン タリング面（２ｅ，４ｆ）と、相互の接触のために規定された互いに逆向きに軸 方向に延びたコンタクト面（２ｄ，４ｃ）とを備えて構成して、両部分（２，４ ）、すなわち接続部分（４）と前記一方のダイヤフラム円板（２）とを、センタ リングされかつ軸方向において固定された相対位置に差し合わせることができる ようにし、この場合コンタクト面（２ｄ，４ｃ）は半径方向外側に向かってセン タリング面（２ｅ，４ｆ）に接続し、半径方向外側から電子ビーム溶接（５２） のために接近可能であり、差し合わせた後でコンタクト面（２ｄ，４ｃ）のコン タクト範囲において、半径方向外側から電子ビーム溶接継目（５２）又はレーザ 溶接継目を生ぜしめ、該溶接継目を、半径方向内側に向かって少なくともセンタ リング面（２ｅ，４ｆ）のところまで、有利にはしかしながらさらに半径方向内 側に向かって各部分（２，４）の材料の内部において終わるように、延在させ、 次いで少なくとも、一方（４）もしくは他方の部分（２）の、センタリング面（ ２ｅ，４ｆ）の半径方向内側に位置している材料を切除することを特徴とする、 曲げ弾性的なカップリングエレメントを製造する方法。 ２．接続部分（４）に、半径方向内側に向かってかつ軸方向において前記一方の ダイヤフラム円板（２）に向かって開放していて、接続部分側のコンタクト面（ ４ｃ）と接続部分側のセンタリング面（４ｆ）とを形成している環状切欠き（４ ｄ）を設け、該環状切欠きは、半径方向内側に向かって、前記一方のダイヤフラ ム円板（２）の孔に差込み可能な環状突出部（４ｇ）によって制限されており、 接続部分（４）から溶接の後で、内側の材料のうち、環状突出部（４ｇ）の半径 方向高さを越えている部分を切除する、請求項１記載の方法。 ３．両ダイヤフラム円板（１，２）をその半径方向外側のダイヤフラム範囲にお いても、電子ビーム溶接又はレーザ溶接（５０）によって互いに溶接する、請求 項１又は２記載の方法。 ４．ダイヤフラム円板（１，２）をその半径方向外側の外周部において、特に旋 盤におけるダイヤフラム円板（１，２）の製造を容易にする材料厚をもたせて製 造し、ダイヤフラム円板（１，２）の溶接後に、ダイヤフラム円板（１，２）の 半径方向外側の範囲における材料厚を、該範囲における曲げ易さを増大させる程 度に、特に旋盤における材料切除によって減じ、この作業を特に、接続部分のた めの少なくとも１つの結合継目（５１，５１）を製造した後で実施する、請求項 １から３までのいずれか１項記載の方法。 ５．ダイヤフラム円板の外径（Ｄｏ）を減じる、請求項４記載の方法。 ６．ダイヤフラム円板（１，２）の各外周面から、それぞれ他方のダイヤフラム 円板（２，１）によって覆われている、各ダイヤフラム円板（１，２）の端面（ １ｂ，２ｂ）への移行部を、少なくとも一方のダイヤフラム円板（１，２）にお いて斜めに面取りする、請求項４又は５記載の方法。 ７．接続部分（３，４）との溶接が行われる前に、両ダイヤフラム円板（１，２ ）の溶接を行う、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。 ８．所属の接続部分（３，４）との各１つのダイヤフラム円板（１，２）の溶接 及び、特に、各１つの接続部分（３，４）との両ダイヤフラム円板（１，２）の 溶接を、各ダイヤフラム円板（１，２）への各接続部分（３，４）の適合下で実 施し、この場合両ダイヤフラム円板（１，２）をその半径方向内側の内周部にお いて相互にスペーサ（３０）によって支持し、該スペーサ（３０）を接続部分の 溶接後に取り除く、請求項７記載の方法。 ９．両ダイヤフラム円板（１，２）をその半径方向外側の外周部において結合し て、少なくとも一方のダイヤフラム円板（１，２）に接続部分（３，４）を接続 した後で、一方のダイヤフラム円板及び／又は該ダイヤフラム円板に所属の接続 部分に、ブリッジスリーブ（１４）を組み込み、この場合該ブリッジスリーブが 、両ダイヤフラム円板（１，２）の間の間隙を橋絡して、他方のダイヤフラム円 板の内周部及び／又は該ダイヤフラム円板に所属の接続部分の内周部に、間隔を おいて対向して位置している、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。 １０．両ダイヤフラム円板（１，２）に各１つの接続部分（３，４）を備えたカ ップリングエレメントを製造し、この場合各接続部分（３，４）が、軸方向に延 びた接続スリーブ（３ａ，４ａ）と、該接続スリーブ（３ａ，４ａ）の、ダイヤ フラム円板とは離れている端部において半径方向外側に向かって延びた接続フラ ンジ（３ｂ，４ｂ）、特に螺合フランジとから成っている、請求項１から９まで のいずれか１項記載の方法。 １１．両接続エレメント（３，４）のうちの一方の接続エレメント（３）を、所 属のダイヤフラム円板（１）から可能な限り最小のフランジ間隔（Ｍ）をおいて 製造し、該フランジ間隔が、各ダイヤフラム円板（１）に向かって軸方向に導入 されるねじボルト（５）へのナットの取付けを可能にし、他方の接続エレメント （４）を、所属のダイヤフラム円板（２）からフランジ間隔（Ｓ）をおいて構成 し、該フランジ間隔が、各フランジ（４ｂ）と各ダイヤフラム円板（２）との間 における環状室からの軸方向におけるねじボルト（６）の挿入を可能にする、請 求項１０記載の方法。 １２．異なった直径のねじフランジを備えた接続エレメントを使用する、請求項 １０又は１１記載の方法。 １３．ダイヤフラム円板が等しい外径を有している場合に、異なったダイヤフラ ム円板内径を備えたカップリングエレメントを製造し、この場合大きなダイヤフ ラム円板内径を備えた構成を、カップリングエレメントの内部における接続ボス （７０）を受容するために規定する、請求項１０から１２までのいずれか１項記 載の方法。 １４．半径方向外側の外周部範囲において互いに結合された２つのダイヤフラム 円板（１，２）と、両ダイヤフラム円板（１，２）のうちの一方の半径方向内側 の内周部範囲に溶接された少なくとも１つの接続部分（３，４）とから成る曲げ 弾性的なカップリングエレメント、特に、請求項１から１３までのいずれか１項 記載の方法によって製造された曲げ弾性的なカップリングエレメントであって、 接続部分（３４）及び所属のダイヤフラム円板（１，２）の、半径方向内側の内 周部範囲に位置していて半径方向内側に向かって延びた周面が、互いに同一平面 において接続されていることを特徴とする、曲げ弾性的なカップリングエレメン ト。 １５．接続部分（３，４）及び所属のダイヤフラム円板（１，２）の、半径方向 内側の内周部範囲に位置していて半径方向外側に向かって延びた周面が、互いに 同一平面において接続されている、請求項１４記載の曲げ弾性的なカップリング エレメント。 １６．各ダイヤフラム円板（１，２）に半径方向内側の内周部範囲において、各 １つのスリーブ状の接続部分（３ａ，４ａ）が接続しており、この場合該接続部 分（３ａ，４ａ）が互いに離れる方向に延びている、請求項１５記載の曲げ弾性 的なカップリングエレメント。 １７．接続部分（３ａ，４ａ）がその互いに離れている端部に、半径方向外側に 向かって延びた各１つのリングフランジ（３ｂ，４ｂ）、特にねじフランジを有 している、請求項１６記載の曲げ弾性的なカップリングエレメント。 １８．半径方向フランジ（３ｂ，４ｂ）が、それぞれ所属のダイヤフラム円板（ １，２）から異なった軸方向間隔（Ｍ，Ｓ）を有している、請求項１７記載の曲 げ弾性的なカップリングエレメント。 １９．所属のダイヤフラム円板（１）から短い軸方向間隔をおいて配置された半 径方向フランジ（３ｂ）が所定の軸方向間隔（Ｍ）、すなわち、ねじ結合（５） を行うために螺合ナットを前記半径方向フランジ（３ｂ）と所属のダイヤフラム 円板（１）との間にもたらすことができるような軸方向間隔（Ｍ）を有しており 、所属のダイヤフラム円板（２）から大きな軸方向間隔（Ｓ）をおいて配置され た半径方向フランジ（４ｂ）が、所属のダイヤフラム円板（２）から所定の軸方 向間隔（Ｓ）、すなわち、ねじ結合（６）を行うためにねじボルト（６）を前記 甲径方向フランジ（４ｂ）と所属のダイヤフラム円板（２）との間にもたらすこ とができるような軸方向間隔（Ｓ）を有している、請求項１８記載の曲げ弾性的 なカップリングエレメント。 ２０．両ダイヤフラム円板（１，２）の間において、少なくとも、該ダイヤフラ ム円板の間において形成された円板室の半径方向外側の外周部範囲に、充填物質 （６０）、特にエラストマ材料から成る充填物質が充填されている、請求項１４ から１９までのいずれか１項記載の曲げ弾性的なカップリングエレメント。 ２１．半径方向外側の縁部において互いに結合された少なくとも２つのダイヤフ ラム円板（１，２）を備えた曲げ弾性的なカップリングエレメント、特に、請求 項１４から１９までのいずれか１項記載のカップリングエレメントであって、両 ダイヤフラム円板（１，２）の間における中間室が、少なくともその半径方向外 側の範囲において、ばね弾性的なかつ／又は緩衝作用のあるかつ／又は変形に影 響を与える充填物質（６０）、特にエラストマ材料（６０）によって満たされて いることを特徴とする、曲げ弾性的なカップリングエレメント。