JPH05508468A - 屈撓自在の駆動力伝達継ぎ手 - 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】 屈撓自在の駆動力伝達継ぎ手 技術分野 本発明は一般に、駆動部材を被駆動部材に連結ししかもこれら両部材の間にある 程度の不整列状態を許容するよう形成された屈撓自在の継ぎ手に関し、さらに詳 細には予め選択された半径方向像性特性を有し装置の主要な構造上の共振を最初 の作動範囲からはずれるよう移動させるようにする、屈撓自在の駆動力伝達継ぎ 手に関するものである。

９を景技術 １９７８年６月２７日にジ−５ニー、カールソン他に与えられた米国特許第４． ０９６，７１１号は、トルクコンバータとトランスミ・フシコンとの間に用いら れ捩り振動レベルを減少させまた不整列状態を補償する２重可撓プレート駆動装 置を教示している。この駆動装置におし）て、スチール材料の複数の扁平環状デ ィスクが一緒に積重ねられ、中央に配設された駆動チューブの各端部に屈撓自在 の駆動プレート組立体を形成するようにしている。これら駆動プレート組立体の うちの単一体が用いられディーゼルエンジンのフライホイールと発電機セントの 入力駆動シャフトとの間である程度の成功を収め発電機セントの直線状振動の振 幅を減少することができた。しかし、単一の組立体は半径方向に剛性が強すぎ、 そして駆動部材と被駆動部材との間の不整列を許容する能力が限定され、またそ のため駆動ブレート価となり、また大きな軸方向の空間を必要とする。

半径方向と軸方向との種々の大きさの可撓性及び／又は剛性と、入力部材と出力 部材との間の比較的限られた範囲の不整列状態のもとに捩り荷重を課して曲げに 対するある程度の抵抗性とをもたらすような、多数の他の継ぎ手構造が存在する 。

この領域の技術の典型例は、以下のような米国特許番号のものである。

１９４２年５月５日にオー、エム、ホワイテンに与えられた第２，２８１，８９ ８号、 １９６６年１１月８日にダブり二一、フィッシャーに与えられた第３．２８３， ５３６号、 １９６８年３月５日に、イー、シュレンブに与えられた第３．３７１，５４９号 、 １９ハ年５月７日にアンダーソン他に与えられた第３．８０８．８３７号、１９ ７６年５月１１日にダブり二一、エッチ、ペルドールに与えられた第３，９５５ ，３７７号。

大概の部品にとって、これらの継ぎ手は製造又は使用時の組立てがあまりにも費 用がかかり及び／又はより困難である。これら継ぎ手はまた過剰の応力をかけな いで予め選択された範囲の半径方向、軸方向の、及び曲げ屈撓性のもとでの所望 の高いレベルのトルクを連続的に伝達する点において欠陥を有している。

したがってめられるものは簡単で凹凸のある構造を有し、また比較的限られた大 きさの軸方向及び半径方向の空間を必要とする経済的な屈撓自在の継ぎ手である ０例えばこの継ぎ手は好ましくは全金属製とし熱及び油のような典型的に遭遇す る環境のもとでの弾性又はゴム要素の劣化に関連する問題がないようにする。さ らに、この継ぎ手は十分に屈撓自在であり、駆動部材の軸と被駆動部材の軸との 間の様々な型の不整列状態を許容しまた同時に所望の大きさのトルクを伝達する 能力を有し、さらに比較的広い範囲の半径方向の屈曲性を有ししかも装置全体の うちのどの部分の直線状の振動をも許容し得るレベルに減少されるよう駆動装置 の列の共振を制御するようにしている。

本発明は上記した諸問題の１つ又はそれ以上を解決することを目的とするもので ある。

発明の開示 本発明の−Ｂ欅においては屈撓自在継ぎ手は、駆動部材をほぼ中実軸線に沿って 被駆動部材に連結し、またこれら部材の一方に連結された半径方向外縁部分と、 他方に連結された半径方向内縁部分と、これら縁部分を屈撓自在に相互に連結し かつ中実軸線を含む切断面によって切断された時はぼ截頭Ｖ字形断面となるよう な成形された中間部分とを有している。

本発明のもう１つの態様においては、屈撓自在継ぎ手は、駆動部材と被駆動部材 とに連結された扁平の半径方向外縁部分及び内縁部分を有する板状材料のほぼ環 状の本体と、外縁部分に連結された円錐形外壁と内縁部分に連結された円錐形内 壁とこれら円錐形の壁を相互に連結する端壁とを有する成形された中間部分、と を含むものとして提供される。

本発明の屈撓自在継ぎ手は簡単で凹凸があり、好ましくは金属の板状材料から形 成され弾性要素に関連する劣化の問題をなくするようにしている。さらに、その 端口な幾何学的形状はこの装置の共振もとて過大の応力がかからないようにする 。

図面の簡単な記載 第１図は直列に配置されたディーゼルエンジンと発電機セントの出力部分の概略 正面図で、本発明の屈撓自在継ぎ手がその間に配設され、また取巻くハウジング の部分が切り開かれてその細部を断面で示している図である。

第２図は第１図の拡大図で、同図の中心線より上方の屈撓自在継ぎ手と関連要素 とを断面で示している。

第３図は第１．２図の屈撓自在継ぎ手の斜視又は図解図で内部支持リングを含ん でいるところを示す。

第４図は第３図と同様の図解図で、本発明の屈撓自在継ぎ手の他の実施態様を示 す図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照すると、本発明により構成された屈撓自在駆動力伝達継ぎ手１０が ディーゼルエンジン１２のような動力プラントと通常型の発電機セット１４との 間に直列に配置されている。この例ではエンジンの後方又は出力部分のみが図示 され、このエンジンはイリノイ。

ビオリアのキャタピラ−会社によって生産されるモデルナンバー３５０８デイー ゼルエンジンである。このエンジンは８個のシリンダを有し、普通の出力フライ ホイール部材１６を１８００ｒｐ−の出力速度で動力駆動し、また発電機セント により約９００キロワツトを発電する。

フライホイール部材１６は第１の中心軸［１８の周りに回転するよう通常の方法 でエンジンにより支持され、そして第２図に最もよく示されるように複数の後方 外側に開口するねじ穴２０を区画形成し、これらねし穴２０はその１つだけが図 示されているが、フライホイール部材の平らな後面２２の周縁の周りに配列され ている。第１図に示されるように、エンジンはまたフライホイール部材をほぼ取 巻くフライホイールハウジング２３を有している。

発電機セット１４は、テネシー、レキシントンのセンチユリ−エレクトリック会 社によって生産されるセンチユリ−シリーズモデルナンバー６８７のような公知 の型のものである０発電機セットは、１つ又は複数のステータコイル２４と中央 シャフト２８に固定された１つ又は複数のロータコイル２６とこれらコイルを収 容する前部及び後部の環状ハウジング３０及び３２とを有している。この実施Ｍ 欅において、発電機シャフトはハウジングの内部で支持され前偏屈撓自在継ぎ手 １０と後側軸受組立体３６とにより第２の軸線３４の周りに回転するようにし、 またその前端に堅く固定された被駆動ハブ部材３８を有している。第１及び第２ の軸線１８と３４はほぼ同一直線上にあるが、屈撓自在継ぎ手１０は後述するよ うにこれらの間の若干の不整列状態に順応することができる。

第２．３図に示されるように、屈撓自在継ぎ手１０は駆動フライホイール部材１ ６に連結された平らな半径方向外縁部分４０と被駆動ハブ部材３８に連結された 平らな半径方向内縁部分４２とを育している。これら縁部分は好ましくは、参照 番号４４で示される軸線１８と３４に直角に位置する共通の基部平面上にあるよ う配されている。注目すべきは、屈撓自在継ぎ手ｌＯはほぼ環状の橋形状の成形 中間部分４６を含み、外縁部分と内縁部分とをＭ撓自在に相互に連結するように し、またこの中間部分は中心軸線を通る切断面により切断された時はぼ截頭７字 形の断面を有している。これらの縁部分と中間部分は第２図に示されるように比 較的均一な厚さＴ、例えば約２１と５ｍ−の間の厚さの金属の板状材料から共通 の本体４８上に一体に成形される。好ましくは、板状材料は高強度熱処理スチー ルからなっている。

第１ないし３図の第１の実施態様では、共通本体４８の縁部分と中間部分４０． ４２及び４６は一船に複数の完全に環状の回転表面を区画形成する。特に、中間 部分４６は、はぼ円錐形の外壁５０とほぼ円錐形の内壁５２と軸線１８と３４に 実質的に直角の頂面５６に設けられた比較的平らな端壁５４とによって、基本的 に特徴づけられ又は表現されている。

第１の隅部５８が外縁部分４０を円錐形外壁５０に連結し第２の隅部６０が円錐 形外壁を端壁５４に連結し、第３の隅部６２が端壁を円錐形内壁５２に連結し、 そして第４の隅部６４が円錐形内壁を内縁部分４２に連結する。これら隅部は第 ２図を参照することにより理解されるように中心軸線３４の周りに予め選択され た内側半径Ｒを有する円の円弧を回転することにより形成される。好ましくは、 これら隅部の内側半径の範囲は約５鴎ｌから２０＋＋ｎの範囲から選択される。

さらに、円錐形の外側及び内側の壁５０と５２はその断面が中心軸線に対し約２ ０度と４５度の間の予め選択された角Ａで傾斜している。この実施態様の全体の 高さＨは好ましくは第２図に示されるように、外縁部分４０と端壁５４との間で 又は平面４４と５６との間で、約４５ｍｍと１１０ｓｕ＋の範囲である。

このほかに、中間部分４６の断面の底部の半径方向の幅Ｗと全体高さＨとの比は 好ましくは約１．３ないし３．０の予め選択された範囲から選択される。

第１及び２図の図示された実施態様では、ファン組立体６６がフライホイール部 材１６上に取付けられ、冷却空気をハウジング３２を通って前方に吸引し熱せら れた空気を前側ハウジング３０に区画形成された１つ又は複数の排出窓６７から 排出することにより、発電機セット１４を冷却する。このファン組立体は、環状 ファン本体６８と複数の比較的薄い本体から後方に一体に延びている適当に角度 のつけられたファンブレード７０とを有している。アダプターリング７２がファ ン本体６８に当接配置され、複数の締結具又はポルト７４が、ファン本体６８と アダプターリング７２と屈撓自在継ぎ手１０の外縁部分４０とを通って延出し、 フライホイール部材１６のねし穴２０の中螺合して受け入れられる。

一対の支持リング７６と７８が、その間に屈撓自在継ぎ手１０の内縁部４２を挟 持するよう収容し、そして各リングは、中心軸線３４からの距離が増すように内 縁部分４２から軸方向に離間してテーパーがつけら　“れ使用時屈撓することに より内縁部分に応力が集中するのを減少させるようにする回転の表面である丸く された周縁７９を有している。

この要素７６、４２及び７８はもう１つのアダプターリング８２の外側円筒状表 面８０の内部に収容される。アダプターリング８２はこれを貫通する複数の円筒 状の穴８６を有する環状フランジ８４を有しており、そしてこのフランジは被駆 動ハブ部材３８の前面に一体に形成された厚いフランジ８８に当接するよう係合 される。１つだけが図示されている複数の締結具又はボルト９０が、支持リング ７６と７８、内縁部分４２．１つ又は複数の環状スペーサシム９２及びフランジ ８４を通って延出し、フランジ８８に形成された対応の複数のねじ穴９４に螺合 して受け入れられ、屈撓自在継ぎ手１０を発電機セット１４の中央シャフト２８ に固定するようにしている。

他の実施１１様 第２の実施態様の屈撓自在駆動伝達継ぎ手１０’が第４図に示され、同じ幾何学 形状の２つの別体の継ぎ手要素９６と９８で構成することにより第１の実施態様 と区別されている。上側継ぎ手要素９６０本体は完全に環状の平らな内縁部分４ ２′と、対向して半径方向外側に延出するアーム１００とを有している。これら アームの各々は平らな外縁部分４０′　と内縁及び外縁部分とを連結する成形さ れた中間部分４６′とを有している。第１の実施態様の対応要素と構造が同じの これら要素がこの対応要素にプライム符号をつけた同一番号で表わされているこ とがわかる。

アーム１００の周縁の中央部分を通る中心平面１０２が屈撓自在継ぎ手１０の断 面に実質的に一致する断面を区画形成する。しかし、屈撓自在継ぎ手１０’の中 間部分４６′によって区画形成された壁又は外側表面５０’　、　５２’　、　 ５４’が第１の実施態様におけるような軸線３４の周りの回転表面ではなく、む しろその形状に製造又は成形するのが容易のため中心平面に直角に配された平面 の壁又は表面である。

下側継ぎ手要素９８は上側継ぎ手要素９６とほぼ同様であり、そして使用時上側 継ぎ手要素の中心平面１０２に直角な中心平面１０１′を有するように配置され ている。

産業上の適用性 本発明の第１の試験例において、屈撓自在継ぎ手１０は次のような設計上の要素 を有するものであった。

スチールの板状材料の厚さ　Ｔ＝２．１ｍｍ全体の高さ　Ｈ＝５０ｍｍ 円錐形壁の角度　Ａ−約４５゜ 隅部の内側半径　Ｒ＝１０ｍｍ 半径方向の幅　Ｗ＝１５２ｍｍ 第２の試験例では、屈撓自在継ぎ手１０は次のような要素を有するものであった 。

スチールの板状材料の厚さ　Ｔ−２，１−一全体の高さ　Ｈ−１００ｗｍ 円錐形壁の角度　Ａ−約２５゜ 隅部の内側半径　Ｒ−１０１ｍ 半径方向の幅　Ｗ”’１５２ｍｍ 上記の米国特許第４，０９６，７１１号に開示されている型の従来の駆動プレー ）ｆｉｌｌ立体は、環状構造のそれぞれが０．８ｍｍの厚さの１７個の平らなス チールのシムを用いて数値がめられたものであった。簡単な比較上の目的のため 、駆動プレート＆ｌＩ立体の等価分析ベースラインモデルが、この駆動プレーＨ ｆｔ立体の同じ曲げ剛性を表わす２．１ｓｌ＃Ｉの厚さの単一の平らなスチール シムを用いることに基づいて作られた。このベースラインモデルの計算された剛 性は、上記列挙された剛性から屈撓自在継ぎ手１０の半径方向剛性が望ましくは ベースラインモデルの単一駆動プレートｔｆｌ立体の剛性の５％以下であり、一 方、その軸方向剛性はベースラインモデル例の約３０から２７０倍である。さら に、屈撓自在継ぎ手１０の曲げ及び捩り剛性はそれぞれ、ベースラインモデル例 の２０倍より大きくまたベースラインモデル例の半分以下である。

ディーゼルエンジン１２に対する振動の第１のオーダーは１８００ｒｐｍで約３ ０ヘルツである。２０ＬＯｒｐ−での振動の第２のオーダーにおいて、発電機セ ット１４の後方部分が、エンジン１２と発電機セラ日４とが相互に連結された時 約６７ヘルツの振動数比で比較的大きな垂直運動を経験する。しかし屈撓自在継 ぎ手１０がその間に直列に組込まれた時は主要の構造上の共振は正常の作動範囲 からはずれるよう効果的に移動されそれによりエンジンと発電機セットの全ての 部分の周期的な直線状の変位が大きく減少された。

屈撓自在継ぎ手１０は回転成形方法を用いて平らな高強度スチール板材料から製 造された。この成形材料は続いて約１０００°Ｆに加熱され、ゆっくりと冷却さ れ継ぎ手におけるいかなる残留応力をも減少させるようにした。しかし、この屈 撓自在継ぎ手は、依然として応力の軽減が必要とされる型抜き形成方法によって その他に作ることができる。

さらに、約５１Ｉ１１と２０ｍｍとの闇の内側半径Ｒの範囲が極めて重要である ことが注目されなければならない、それは、隅部５８．６０及び６４が大きすぎ たならばこれら隅部と屈撓自在継ぎ手金体が堅くなりすぎ、またこれら隅部が小 さすぎたならば隅部は成形するのが困難となり、またその応力集中が、隅部の１ つ又はそれ以上におけるひび割れのため使用時の延長された耐用寿命を得ること ができなくなるような個所に対し著しく増加するからである。

上記のことから、Ｍ撓自在継ぎ手１０が経済的で比較的容易に生産でき、また比 較的低い比率の半径方間の剛性と比較的高い比率の曲げ及び軸方向の剛性を得る ことができしかも広い範囲の換り荷重を受け容れけることが理解される。そして 最も顕著なことには、屈撓自在継ぎ手がエンジン１２と発電機セット１４に関連 する直線状振動のレベルを、正常作動範囲からはずれるよう主要の構造上の共振 を移動させることにより、効果的に減少することができる。

本発明のその他のＪ！様、目的及び利点は図面、明細書の開示及び請求の範囲の 教示から得ることができる。

要約書 板状材料から形成され予め選択された剛性特性を有する屈撓自在継ぎ手（１，０ ）が機構（１４）の出力部材（Ｉ６）と入力部材（２８）との間に組込まれ、使 用時装置の直線状振動レベルを減少させまた部材間の予め選択された大きさの不 整列状態を受け容れるようにする。

屈撓自在継ぎ手（１０）は半径方向外側及び内側の縁部分（４０，４０’　。

４２、４２’　）と、これら縁部分を連結しかり断面がほぼ截頭■字形の成形中 間部分（４６）とを有している。好ましい実施Ｍ様は、円錐形の外側及び内側壁 （５０，５２）を有する中間部分（４６）を備えた環状本体（４８）と、比較的 平らな端壁（５４）と、壁（５０，５２，５４）と縁部分（４０，４２）を連結 する隅部（５８，６０，６２，６４）とを有している。

ディーゼルエンジン（１６）と発電機セット（１４）との間に用いられた時屈撓 自在継ぎ手（１０）は主要の構造上の共振を正常作動範囲からはずれるよう移動 させまたその直線状振動レベルを減少させる。

国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．駆動部材（１６）を被駆動部材（３８）にその共通の回転中心軸線（１８， ３４）にほぼ沿って連結するための屈撓自在継ぎ手（１０）であって、 部材（１６，３８）の一方に連結された半径方向外側の平らな縁部分（４０，４ ０′）と、部材（３８，１６）の他方に連結された半径方向内側の平らな緑部分 （４２，４２′）と、縁部分（４０，４０′，４２，４２′）を屈撓自在に相互 に連結し中心軸線（１８，３４）を含む切断平面により切断された時ほぼ截頭Ｖ 字形断面を有する成形された中間部分（４６）とを具備し、中間部分（４６）が 、外側の平らな縁部分（４０，４０′）に一体に連結され角度のつけられた外側 壁（５０，５０′）と、内側縁部分（４２）に一体的に連結され角度のつけられ た内側壁（５２，５２′）と、角度のつけられた壁（５０，５２）の間で相互に 連結され平らな緑部分（４０，４２）に平行な平面の端壁（５４）、とを含んで いる、屈撓自在継ぎ手。
2. ２．外側及び内側縁部分（４０，４２）と中間部分（４６）とがほぼ環状であり 、共通の一体に形成された本体（４８）上に複数の回転表面を区画形成し、外側 及び内側縁部分（４０，４２）が共通の基底平面（４４）上に配置されている請 求の範囲第１項記載の屈撓自在継ぎ手（１０）。
3. ３．中間部分（４６）の内側及び外側壁（５０，５２）がほぼ円錐形である請求 の範囲第１項記載の屈撓自在継ぎ手（１０）。
4. ４．部材（３８，１６）の他方に連結された半径方向内縁部分（４２′）と半径 方向外側に延出するアーム（１００）とをそれぞれが有する第１及び第２の継ぎ 手要素（９６，９８）を含み、アーム（１００）の各々が部材（１６，３８）の 一方に連結された半径方向外縁部分（４０′）とほぼ截頭Ｖ字形断面を区画形成 する成形された中間部分（４６′）とを有している請求の範囲第１項記載の屈撓 自在継ぎ手（１０）。
5. ５．駆動部材（１６）を被駆動部材（３８）に共通の回転中心軸線（１８，３４ ）にほぼ沿って連結するための屈撓自在継ぎ手（１０）であって、 駆動及び被駆動部材（１６，３８）に連結された比較的平らな半径方向外側及び 内側の縁部分（４０，４２）と、外縁部分（４０）に連結されたほぼ円錐形の外 壁（５０）と内縁部分（４２）に連結されたほぼ円錐形の内壁（５２）と円錐形 の壁（５０，５２）を相互に連結しかつ平らな縁部分（４０，４２）に平行な端 壁（５４）とを有する成形された中間部分（４６）、とを含む金属の板状材料か ら形成されたほぼ環状の本体（４８）、 を具備している屈撓自在継ぎ手。
6. ６．駆動部材（１６）を被駆動部材（３８）に共通の軸線（１８，３４）にほぼ 沿って連結するための屈撓自在継ぎ手（１０′）であって、部材（１６，３８） の一方に連結された半径方向内側の平らな縁部分（４２′）と対向して半径方向 外側に延出するアーム（１００）とをそれぞれが有する第１及び第２の継ぎ手要 素（９６，９８）を具備し、アーム（ｌ００）の各々が部材（３８，１６）の他 方に連結された半径方向外側の平らな縁部分（４０′）と内側及び外側の平らな 縁部分（４２′，４０′）を連結する成形された中間部分（４６′）とを有し、 成形中間部分（４６′）が、中心軸線（１８，３４）を含む切断平面で切断され た時ほぼ截頭Ｖ字形の断面を有しまた平らな縁部分（４０′，４２′）に平行な 平面の端壁（５４′）を有している、屈撓自在継ぎ手。