JPH10513535A - 摩擦式回転ジョイント - Google Patents

摩擦式回転ジョイント

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JPH10513535A JP8523947A JP52394796A JPH10513535A JP H10513535 A JPH10513535 A JP H10513535A JP 8523947 A JP8523947 A JP 8523947A JP 52394796 A JP52394796 A JP 52394796A JP H10513535 A JPH10513535 A JP H10513535A
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Abstract

(57)【要約】 シャフトにハブを結合する為の摩擦式回転ジョイントはテーパー付環状体を有している。これは2つのテーパー付環状部からなり、断面がV字型の円錐状外面を備えている。又、2つの締め付け用リング部材からなる締め付け用リングを備えており、テーパー付環状体を収納している。両締め付け用リング部材の対向面によって形成された環状の圧力室は圧力流体によって加圧され、この結果両締め付け用リング部材はV字型のテーパーが付された各環状部に沿って外側に移動する。この環状の圧力室(57)はシールリング(55a,55b;63)によってシールされている。これらのシールリングは両締め付け用リング部材(53a,53b)がどの位置にあってもこれらと係合する。この様にして環状の圧力室(57)は気密的にシールされており、圧力流体は外側に漏れ出すことがない。

Description

【発明の詳細な説明】 摩擦式回転ジョイント 本発明は以下を有する摩擦式回転ジョイントに関する: −シャフトに取り付けられ且つこれに固定されたテーパー付環状体(t apered ring arrangement)、これは2個のテーパー付 環状部からなり断面がV型に形成された円錐状外面(conical oute r surfaces)を備えている。 −該テーパー付環状体を囲む締め付け用リング(clamping r ing)であって、円錐状内面を備えた2個の締め付け用リング部材からなり、 各円錐状内面は各テーパー付環状部の円錐状外面に沿って摺動できる。 −該一対の締め付け用リング部材の内側対向面の間に形成された環状の 圧力室(ring−shaped pressure chamber)、 −該環状の圧力室の径方向外側を密閉(sealing)する環状部材 、該一対の締め付け用リング部材の外周面の少なくとも一方と該環状部材との間 に少なくとも1個のシールリングが配されており該環状の圧力室を密閉する。 −該シャフトと該テーパー付環状体の内面に対する該環状の圧力室のシ ール、 −該環状の圧力室への液圧接続路(hydraulic connec tion)、及び −該環状の圧力室のシーリングの為に設けたシールリング、これらは所 定の位置で該締め付け用リング部材に係合している。 このような摩擦式回転ジョイントについては様々な形態が知られており、カッ プリング(couplings)としてスリーブ(sleeve)をシャフトに 結合する為に用いられる。 シャフトに対するスリーブの固定に用いる係る摩擦式回転ジョイントがドイツ 特許3149067に開示されている。 該環状の圧力室は以下単に圧力室と称する。該圧力室は該シャフトに向かう側 が該テーパー付環状体によって仕切られており、該シャフトから外側に離れた側 が環状部材によって仕切られている。この環状部材は肩部(shoulder) と呼ばれる。該テーパー付環状体は2個のテーパー付環状部とスリーブとから構 成されている。各テーパー付環状部は以下圧力リングと称する。公知の摩擦式回 転ジョイントでは、該環状部材と締め付け用リング部材とは一体部品になってい る。この締め付け用リング部材は外側リングと呼ばれる。該一体部品の外端部が 該環状部材を構成しており、該シャフトから離れた側の該環状の圧力室の端部を 囲んでいる。 該一対のテーパー付環状部は互いにねじ結合しており上述した様に両者一体と なってテーパー付環状体を構成する。 一方の締め付け用リング部材の外端部は該環状の圧力室の上に係合しており、 且つ他方の締め付け用リング部材の外周面に沿って移動可能に取り付けられてい る。該環状の圧力室を密閉する為に、一方の締め付け用リング部材の円周面と他 方の締め付け用リング部材の内面との間にシールリングが設けられている。該他 方の締め付け用リング部材は該環状の圧力室の上にかかっている。 これら一対の締め付け用リング部材は該テーパー付環状部を囲む締め付け用リ ングを構成する。 該環状の圧力室は液圧接続路及び少なくとも一つの導管(duct)を介して 直接液圧の供給を受けることができる。 スリーブ又はシャフトに対して該環状の圧力室をシールする為、該一対のテー パー付環状部の結合箇所にシールリングが配されている。 係る公知のカップリングは以下の様に機能する。該液圧接続路及びこれに流体 接続された該導管を介して、該環状の圧力室は圧力流体の供給を受ける。該圧力 流体によって、該2個の締め付け用リング部材は同時に各テーパー付環状部の円 錐状外面の登り勾配に抗して移動する。この結果、該テーパー付環状部は該スリ ーブに対して押圧される。一方、該スリーブはシャフトに対して押圧される。か くして、該シャフトと該スリーブとの間に摩擦的な結合が得られる。又、締め付 けた位置(braced position)も機械的に固定される。 シールリングが配されているが、該環状の圧力室は気密的に(hermeti cally)シールされてはいない。圧力流体はテーパー付環状部の円錐状外面 と締め付け用リング部材の円錐状内面との間に侵入する。この結果動作圧力が高 い場合、より多量の圧力流体が該テーパー付環状部の円錐状外面に沿って移動し 、外部に漏れ出す。 該テーパー付環状部を締め付けるのに必要な該環状の圧力室の内圧を一定量を 超えて上げることができないのは不利である。なぜならば、実用的に高い動作圧 力の場合、多量の圧力流体が外部に漏れ出し、この結果該内圧が制限されるから である。 加えて、この従来の摩擦式回転ジョイントは保守の点で高価になる。なぜなら ば、第1に圧力系における圧力流体を定常的に監視する必要があり、必要に応じ 補充しなければならない。第2に、該スリーブの内側又は該テーパー付環状部の 内側と該シャフトの外側との間の界面を圧力流体から守る必要がある。即ち、該 シャフトと該スリーブ又は該テーパー付環状部の内側との間で、動作時摩擦結合 を確実にする必要がある。 それ故、上述したタイプの摩擦式回転ジョイントを発展させる上で課題が存在 する。応用を図る上で上述した従来の技術の不利な点を避けつつ、該環状の圧力 室の動作圧が高い場合でも該シャフトに対して該回転ジョイントを安定的に締め 付けることが必要である。又、該摩擦式回転ジョイントから圧力流体が漏れ出す ことを防ぎ、特に該シャフトと該テーパー付環状体の内表面との間の空間に侵入 するのを防ぐ必要がある。 本発明によれば、この問題は以下により解決される: −該テーパー付環状体はテーパー付環状部を有している。これらは断面 がV字型に形成された円錐状の外面を有している。該テーパー付環状体は少なく とも2つの軸状部分(axial segments)に分割されている。これ らのテーパー付環状部は一体化されている。又、 −該テーパー付環状部の円錐状外面と該締め付け用リング部材の 円錐状内面との間に配された該シールリングは該環状の圧力室に沿って直接的に 配されている。 係る構成により、本摩擦式回転ジョイントは決定的な利点を有している。即ち 、該シールリングの配設により、該環状の圧力室は完全に周囲からシールされ、 この結果漏れ出し損失を防ぐことが可能である。 本発明の摩擦式回転ジョイントの他の利点によれば、従来の回転式ジョイント の環状圧力室の最大圧力に比べて、本環状圧力室に設定される動作圧力を顕著に 高くすることができる。従って、シャフトに対して少なくとも1500Nmに達 するトルクでの安定的な締め付け結合が可能になる。 本発明の更に発展的な利点によれば、該テーパー付環状部と該シャフトとの間 にスリーブを配することができる。このスリーブは該テーパー付環状部と一緒に なって該テーパー付環状体を構成する。このスリーブは好ましくは周面上で軸方 向に沿って複数に分割されている(circumferentially mu ltiply axially subdivided)。実用的には、このス リーブは3つの部分からなる。個々のスリーブ部材は解放された状態でスロット の様なギャップを有する。これにより、シャフトに対する該締め付け用リング部 材の移動によって生じた締め付け力の伝達を最適化できる。 加えて、中間リング部材が設けられており、両テーパー付環状部の間に位置し ている。この中間リング部材は、該シャフトに対して該締め付け用リング部材の 位置がどこであっても、該環状の圧力室が区切られ且つシールできる様に設計さ れている。 更に本発明の回転ジョイントの発展形態では、従来技術に比較してより容易な 組み立てを実現している。即ち、該テーパー付環状部の円錐状外面に対して該環 状の圧力室をシールする為に必要な該シールリングはあらかじめ該中間リング部 材に設けた所定の場所に挿入されている。これは、該テーパー付環状部の上に該 中間リング部材を取り付ける前に行われる。 これにより、該テーパー付環状部の円錐状外面や該締め付け用リング部材の円 錐状内周面を加工する必要がなくなる。この様な加工は、元々円錐面にシールリ ングを組み入れる上で必要なものであった。 又、該中間リング部材に該シールリングを配設することでコスト削減効果が得 られる。即ち、1個の部品で、該テーパー付環状部の円錐状外面に対する該環状 の圧力室のシールと、該シャフト及び該テーパー付環状部の内面に対する該環状 の圧力室のシールとを両方とも達成することができる。 本発明によれば、該テーパー付環状体は2個のテーパー付環状部からのみ構成 されている。これらは断面がV字型に形成された円錐状の外面を有している。2 個のテーパー付環状部は一体化されている。これらは少なくとも2個好ましくは 3個の軸状部分(axial segments)に分割されている。 実用的には、該環状の圧力室を外側から仕切っているリング状部材は締め付け 用リング部材と一体部品になっている。係る構成により、該シャフトから離間し た側において該環状の圧力室の外側をシールする為に、ただ1つのシールリング が必要である。 少なくとも1本の固定ねじ(retaining screw)が両締め付け 用リング部材の一方に配されており、両テーパー付環状部の締め付け位置(br aced position)を維持している。これにより、常時摩擦結合を維 持する上で、該環状の圧力室に動作圧力下の静圧流体を常に供給する必要はなく なる。 好ましくは相互に60度の角的距離で配された6個の固定ねじが使われる。こ れらは、該環状の圧力室から離間した側で該締め付け用リング部材の正面に配さ れる。 単方向静圧シリンダ(single−acting hydraulic c ylinder)の原理に従った液圧負荷が可能になる。即ち、該テーパー付環 状部の円錐状外面の傾斜が適切に設定されており、これは互いに摺動する仕上げ 加工及び潤滑が施された金属面の摩擦角より僅かに大きい。 更に、本発明の発展形態の諸利点は従属クレーム及び詳細な説明から導かれる 。 以下、実施例及び添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。 図1 シャフトに取り付けた摩擦式回転ジョイントの断面図。該環状の圧力室 は加圧されておらず、両締め付け用リング部材は解放状態にある。 図2 図1に示した摩擦式回転ジョイントの断面図。但し、環状の圧力室は加 圧されており、両締め付け用リング部材は締め付け位置にある。これらは固定ね じによって付加的に該締め付け位置に保持されている。 図1は摩擦式回転ジョイント72の断面図である。これは基本的にテーパー付 環状体52と締め付け用リング53の2個の部材からなる。該テーパー付環状体 52はシャフト70に取り付け可能であり、円周面上で軸方向に沿って複数に分 割されている。締め付け用リング53は該テーパー付環状体52を取り囲んでい る。本実施例(図1及び図2)では、該テーパー付環状体52は該シャフト70 を囲む一対のテーパー付環状部52a,52bのみから構成されている。両テー パー付環状部52a,52bは断面がV字状に形成された円錐状の外面59a, 59bを有しており、且つ一体的に構成されている。両テーパー付環状部52a ,52bが一体部品であることから、該テーパー付環状体52は該締め付け用リ ング53と一緒になってのみ、シャフト70の長手方向に沿って移動可能である 。 該テーパー付環状体52を取り囲む該締め付け用リング53も又2つの締め付 け用リング部材53a,53bからなる。これらは好ましくは基本的な形状が同 一である。両締め付け用リング部材53a,53bは円錐状内面60a,60b を有している。これらは、両テーパー付環状部52a,52bの円錐状外面59 a,59bの上を摺動する。 両締め付け用リング部材53a,53bを配置したことで、これらの締め付け 用リング部材53a,53bの各対向内面の間に、環状の圧力室57が形成され る。これはシャフト70に向って該テーパー付環状体52によって空間的に仕切 られ、且つ該シャフト70から離間した側で環状部材56により空間的に仕切ら れている。 該環状の圧力室57は締め付け用リング部材53a,53b又は環状部材56 に設けた少なくとも1本の加圧ライン74を介して静圧接続路58に流体接続さ れている。 該環状部材56は好ましくは外側リングとして構成されており、その内面62 によって該締め付け用リング53の円周面61a,61bの少なくとも一部を囲 んでいる。 図1及び図2に示した本実施例では、該環状部材56は両締め付け用リング部 材53a,53bの一方と一体的に接続されている。この環状部材56は他方の 締め付け用リング部材を覆う様に係合しており、この結果シャフト70から離間 した側で該環状の圧力室57を仕切っている。該環状の圧力室57をシールする 為に必要なシールリング63が、両締め付け用リング部材53a,53bの一方 に設けた溝71内で該環状の圧力室57に沿って配置されている。 又、中間リング部材64が設けてある。これは該V字型のテーパー付環状体5 2の底で両テーパー付環状部52a,52bの外面に配されており、該環状の圧 力室57は両締め付け用リング部材53a,53bがどの様な位置にあっても、 該シャフト70及び両テーパー付環状部52a,52bの円錐状外面59a,5 9bに対して仕切られ且つシールされる様になっている。 即ち、該中間リング部材64はその両端部65,66に沿って溝67,68を 有しており、それぞれシールリング55a,55bを収容する。これらのシール リング55a,55bの為に設けた溝67,68は所定の配置で設計されており 、各シールリング55a,55bは所定の位置にある各締め付け用リング部材5 3a,53bの内面60a,60bと係合する。 所望の締め付け配置(図2)において、締め付け位置を保持固定する為、締め 付け用リング部材53bによって保持された少なくとも1本の固定ねじ54が設 けられている。 なお、固定ねじ54の本数は締め付け位置を維持する為に必要な締め付け力に 依存している。 各固定ねじ54はシールリング73を有しており、該締め付け用リング部材5 3bに保持された該固定ねじ54のねじ溝に対して該環状の圧力室57をシール する。 該固定ねじ54により締め付け位置を確保したことで、シャフト70から本摩 擦式回転ジョイントを緩めることなしに、該環状の圧力室57の圧力を解除する ことができる。 上記した実施例により、該環状の圧力室57の気密シールが可能になるととも に、非常に高い締め付け力の元での確固たる安定的な結合が可能になる。
【手続補正書】特許法第184条の4第4項 【提出日】1996年8月6日 【補正内容】 請求の範囲 1.シャフト(70)に取り付けられ且つ固定されるテーパー付環状体を備え ており、該テーパー付環状体は2つのテーパー付環状部(52a,52b)から なり、両テーパー付環状部は断面がV字型に形成された円錐状外面(59a,5 9b)を有しており、 該テーパー付環状体(52)を囲む様に締め付け用リング(53)が配されて おり、該締め付け用リングは各々円錐状内面(60a,60b)を有する2個の 締め付け用リング部材(53a,53b)からなり、両円錐状内面は両テーパー 付環状部(52a,52b)の円錐状外面の上を摺動でき、 両締め付け用リング部材の内側対向面の間に環状の圧力室(57)が形成され ており、 該環状の圧力室(57)の径方向外側をシールする環状部材(56)が備えら れており、該環状の圧力室(57)をシールする為少なくとも1つのシールリン グ(63)が両締め付け用リング部材(53a,53b)の各円周面の少なくと も一方と該環状部材(56)との間に配されており、 該シャフト(70)及び該テーパー付環状体(52)に対する該環状の圧力室 (57)のシールが設けられており、 該環状の圧力室(57)への液圧接続路(58)が設けてあり、該シャフト( 70)に対して該環状の圧力室(57)をシールする為のシールリング(55a ,55b)が設けてあり、該シールリングは各位置にある該締め付け用リング部 材(53a,53b)にそれぞれ係合しており、該シールリング(55a,55 b)は両テーパー付環状部(52a,52b)の該円錐状外面(59a,59b )と両締め付け用リング部材(53a,53b)の円錐状内面との間に配されて おり且つ該環状の圧力室(57)に沿って位置している摩擦式回転ジョイントに おいて、 該テーパー付環状体(52)は少なくとも2つの軸状部分に分割されており且 つ各軸状部分の両テーパー付環状部(52a,52b)は一体化されており、 中間リング部材(64)が設けられており、該中間リング部材は両テーパー付 環状部(52a,52b)の間又は上に位置しており、該中間リング部材は該環 状の圧力室(57)が両締め付け用リング部材(53a,53b)の各位置にお いて該シャフト70に対し仕切られ且つシールされる様に設定されていることを 特徴とする回転ジョイント。 2.両締め付け用リング部材(3a,3b;53a,53b)の各円周面(1 1a,11b;61a,61b)の少なくとも一方と該環状部材(6,56)と の間に設けた該シールリング(13a,13b;63)は該環状の圧力室(7, 57)に沿って直接的に配されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の 回転ジョイント。 3.該中間リング部材(64)はその両外端(65,66)の近傍に該シール リング(55a,55b)を収納する為の溝(67,68)を有することを特徴 とする請求の範囲第1項記載の回転ジョイント。 4.該締め付け用リング(53)を取り囲む該環状部材(56)は外側リング として構成されていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第3項記載の回転 ジョイント。 5.該シールリング(63)は両締め付け用リング部材(53a,53b)の 一方に設けた溝(71)に位置していることを特徴とする請求の範囲第1項乃至 第4項記載の回転ジョイント。 6.両締め付け用リング部材(53a,53b)は締め付け用リング部材(5 3b)に保持された少なくとも1つの固定ねじ(54)により締め付け位置に保 持されることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第5項記載の回転ジョイント。 7.該固定ねじ(54)を囲むシールリング(73)が設けられており、該締 め付け用リング部材(53b)に保持された該固定ねじ(54)のねじ溝に対し て該環状の圧力室(57)をシールすることを特徴とする請求の範囲第6項記載 の回転ジョイント 8.両テーパー付環状部(52a,52b)の各円錐状外面の傾斜角(α1) は該シャフト(70)の中心軸に対して7度より大きく設定されていることを特 徴とする請求の範囲第1項乃至第7項記載の回転ジョイント。 9.該シールリング(55a,55b;63)はオーリング(O−rings )からなることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第8項記載の回転ジョイント 。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オッペンレンテール ハリー ドイツ連邦共和国 ヴェッター 58300 アイケンシュトラーセ 23a

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.シャフトに取り付けられ且つ固定されるテーパー付環状体を備えており、 該テーパー付環状体は断面がV字型に形成された円錐状外面を有する2つのテー パー付環状部からなり、 該テーパー付環状体を囲んで締め付け用リングが配されており、該締め付け用 リングは円錐状内面を有する2個の締め付け用リング部材からなり、該円錐状内 面は該テーパー付環状部の該円錐状外面の上を摺動でき、 両締め付け用リング部材の内側対向面の間に環状の圧力室が形成されており、 該環状の圧力室の径方向外側をシールする環状部材が配されており、少なくと も1つのシールリングが両締め付け用リング部材の円周面の少なくとも一方と該 環状部材との間に配され該環状の圧力室をシールしており、 該シャフト及び該テーパー付環状体に対する該環状の圧力室のシールが設けて あり、 該環状の圧力室への液圧接続路が設けてあり、 該環状の圧力室をシールする為にシールリングが設けてあり、該シールリング は所定の位置にある両締め付け用リング部材に係合している摩擦式回転ジョイン トにおいて、 該テーパー付環状体(52)はテーパー付環状部(52a,52b)を有して おり、両テーパー付環状部は断面がV字型に形成された円錐状外面(59a,5 9b)を有しており、該テーパー付環状体(52)は少なくとも2つの軸状部分 に分割されており、両テーパー付環状部(52a,52b)は一体化されており 、 該シールリング(55a,55b)は両テーパー付環状部(52a,52b) の該円錐状外面(59a,59b)と両締め付け用リング部材(53a,53b )の該円錐状内面(60a,60b)との間に配されており且つ該環状の圧力室 (57)に沿って直接的に位置していることを特徴とする摩擦式回転ジョイント 。 2.該シールリング(13a,13b;63)は両締め付け用リング部材(3 a,3b;53a,53b)の円周面(11a,11b;61a,61b)の少 なくとも一方と該環状部材(6,56)との間に配されており、且つ該環状の圧 力室(7,57)に沿って直接的に配されていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の回転ジョイント。 3.中間リング部材(64)が配されており、該中間リング部材は両テーパー 付環状部(52a,52b)の間又は上に位置しており、且つ該環状の圧力室( 57)が両締め付け用リング部材(53a,53b)の各位置において該シャフ ト(70)に対して仕切られ且つシールされる様に該中間リング部材が設計され ていることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項記載の回転ジョイント。 4.該中間リング部材(64)はその両端(65,66)近傍に該シールリン グ(55a,55b)を収容する為の溝(67,68)を有することを特徴とす る請求の範囲第3項記載の回転ジョイント。 5.該締め付け用リング(53)を取り囲む該環状部材(56)は外側リング として構成されていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第4項記載の回転 ジョイント。 6.該シールリング(63)は両締め付け用リング部材(53a,53b)の 一方に設けた溝(71)に位置していることを特徴とする請求の範囲第1項乃至 第5項記載の回転ジョイント。 7.両締め付け用リング部材(53a,53b)は締め付け用リング部材(5 3b)に保持された少なくとも1つの固定ねじ(54)により締め付け位置に固 定さていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第6項記載の回転ジョイント 。 8.該固定ねじ(54)の周囲にシールリング(73)が配されており、該締 め付け用リング部材(53b)に保持された該固定ねじ(54)のねじ溝に対し て該環状の圧力室(57)をシールすることを特徴とする請求の範囲第7項記載 の回転ジョイント。 9.両テーパー付環状部(52a,52b)の該円錐状外面(59a,59b )の傾斜角(α1)が、該シャフト(70)の中心軸に対して7度より大きく設 定されていることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第8項記載の回転ジョイン ト。 10.該シールリング(55a,55b;63)はオーリング(O−ring s)からなることを特徴とする請求の範囲第1項乃至第9項記載の回転ジョイン ト。
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