JPS60501225A - 流体継手 - Google Patents
流体継手Info
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- JPS60501225A JPS60501225A JP59501795A JP50179584A JPS60501225A JP S60501225 A JPS60501225 A JP S60501225A JP 59501795 A JP59501795 A JP 59501795A JP 50179584 A JP50179584 A JP 50179584A JP S60501225 A JPS60501225 A JP S60501225A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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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】
流体継手
[発明の背景]
1、技術分野
本発明は摩擦結合継手に関し1例えば、機械的に動力を伝達する装置に於て、2
つの軸を結合し、あるいは軸方向のスラストに耐えるように互いに2つの装置を
結合し、若しくはこれらの双方を組合せてなる流体継手に関する。
2、従来の技術
機械的動力伝徨の分野では長い間、キーおよびキー溝か実質的に用いられて米た
。しかしなから、過大なストレスが軸に釣用し、キ一台が疲労によって損傷する
ということか良く知られている。更には、°“プレ゛スばめ°°゛法かキーと共
に採用されているので、これが応力の集中の原因となりキーの装着あるいは取り
外し等の問題を生しさせた。近年、」二連のような問題のいくつかを解決した幾
種類かの装置か入手可能になってきた。これらの装置の殆どはリンク状に配置さ
れたねしにて締め付けられ相互に嵌合する円錐状のテーパ部材を用いている。こ
れらのねじは結合部分に充分なトルク伝達力が保証されるように全て正しい順序
で、かつ所定のトルク値にて締め付けられねばならな。
い。半径の小さい軸と軽負荷の継手という組合わせでは、これは採用できるもの
であるが、高負荷の用途にあってはねじを締め付ける作業が非常に単調で時間を
要するものとなる。即ち、ただ1つの継手を締め付けるだけでも、全てのねじが
充分に締め付けられ最後の状態になるまでは、およそ2タースものねじの各々に
対しトルクレンチをlO乃至12回も操作することも珍しい事ではない。又、も
しどれか一つのねじをさらに締めつける必要が生じた場合はこの一つのねじの締
め伺けの作業によって円錐状のテーパ部が移動し、残りのねじが緩んでしまう為
に、ねじ締め作業が他のねしに必要となる。加うるに、ねじの頭部が軸の表面に
近接しているのでトルクレンチを操作することが難しく、ある場合には、ねじの
頭部と係合させるために、頭部の切りつめられたトルクレンチが必要な場合もあ
る。ねじを装着させることのみに要する時間も、所要の固着性能を得るために大
変なものとなる。
機械的に動力を伝達するに適応しかつ容易に、分解可能な継手を得るための他の
方法は、オイルを注入する方法である。これは固着される部材間に非常に高圧の
オイルを注入するもので。
油圧は一締りばめパの表面圧を少々超えるものとなる。通常は、製造を容易にす
るために相対する表面には幾分テーパが設けられている。これは大変信頼性のあ
る方法で、この信頼性は永年に渡り重工業の分野で証明されてきた。しかしなが
ら幾つかの欠点がある。第一に、テーパを持つ表面及び、オイルを供給し又排出
する油路を精密に製造する事は館しい、tiS二に、テーパ状の表面を精密に仕
上げるので、中間スリーブ無しでは固着する部材を軸方向に正確に位置決めする
事は不I+f能である。第三に、組み立ての際、継手に軸方向のスラス) E
’j−えるために特別な外部の流体装置を必要とする。通ん、2つの別々の流体
装置が用いられ、1つは半径方向の加lにに用いられ、他は軸方向の加圧に用い
られる。
[発明のL1的]
本発明はこれら従来技術における問題点に鑑みて成されたもので、2つの部材を
結合する流体庁擦結合装K(を提供するものである。かかる装置は容易に固着又
は分離可能な結合装置であり、高いトルク伝達力と耐軸方向スラスト荷重を有す
る。これは本質的には、軸方向に係留移動する環状のピストンを使う事によって
達成される。ピストンが軸の第1の方向に移動した時は、継りは蹟擦力によるロ
ックがかかった゛膨張パシた状態を取る。ピストンか軸の第2の方向(第1の方
向に反対向きの軸方向)に移動した時は、継手はその゛°収縮“した状態に戻る
。
1図面の簡単な説明」
第1図はプツシ、にて2つの部材か結合された本発明の第1の実施例の軸方向断
面図、
第2図はブツシュの他の実施例の軸方向の断面図、第3図は本発明の第3実施例
の軸方向断面図、第4図(a)及び(b)は更に他の2つの改良された木兄1.
!IIの実施例のブツシュまたは他の形式の継りの内/外周面の展開図、
第5図(a)及び(b)は本発明に係る2つの各々異なる実施例の継手で力いに
結合された2つの軸の断面図である。
[好適な実施例]
以下に、本発明の好適な・実施例を呼付図面によって説明する。
第1図には、qいに固定される外側部材a及び内側部材すの円筒状面の間に同軸
状にはさまれた円筒状の内外周1riiを41するブツシュが図示されている。
外部の供給源からfQ体ハ、か加えられると、ブツシュか゛膨張″(即ち、外周
のl+JIR’か増加し、内周の直径が減少する)して内外周t+’iiにて相
11に効果的に嵌合する。この為に、流体摩擦結合ブツシュには環状のビス)・
ンdを含む内部か環状の空所Cか設けられる。このピストンは空所内部で半径方
向に精秤;に適合していて、空所とピストンの人/1(7)適合面のすくなくと
も1つは円錐状である。このピストンは加圧された流体の作用のもとに軸方向に
移動でき、流体の11人は結合される部材を固ノ1するのか又は分階するのかに
尾してピストンのいずれかの端部からなされる。l’l SIB状のテーバ面に
より、ピストンか軸方向に移動すると結果的にブ、シヨの゛Vi¥方向の゛°1
影1”′又は゛収縮”というIVになる。全ての係合する表面は精密に形成され
、かつ開放された状態に於ても漏洩かないように、僅かに締めしろ゛をもだされ
て組合わされている。
あるいは、” o ”リング又はその同等物の様な環状のシールリングを用いて
もよい。円錐状のテーバ面は、それ自身でシールの役目を達成するように充分精
密に形成されている。
非常に高い負荷か軸方向に加わった状態でもピストンの軸方向の移動を容易にす
るため、オイルを注入する方法(これは既に筒中に説明した)が用いられ、相対
的移動が生する一対の相対する面e及び1間に油膜を形成せしめている然るに、
高圧流体の単一の供給源(これは、例えば高圧手動ポンプである)が軸方向及び
半径方向の刀を同時に与えるために用いられている事に注目すべきである。環状
のピストンのいずれの側から加圧されるかに関係なく、オイルの流路は前記係合
する面e、fにビスI・ンを通して流体を供Yiシ、−力で、ピストンの加圧さ
れない側面への漏洩は簡単な弁装y1gによって防11される。流体圧の外部供
給源は固着111+には螺11hに結合され、また、分画時には螺[11に結合
される。環状の固li体lはブツシュの構成部材が軸方向に分躍しない様に固着
している。
弁装:Mt gはロツt” r及び2つのポールs、tを含み、2つのポールは
空所又は室Cに圧力か加えられる端部に応して夫々の弁台座に適合するように構
成されている。この弁装置gはロッF丁を不図示の圧縮コイルハネに置き換える
ように修正することかできる。このばねはホールs、tの両方を列に夫々の台座
に位置するように付ψし、流体を加圧するとばね力か打ち負かされるように構成
される。
中空のブツシュの製造に際しては、漏洩に対するシーリンク及び高圧流体によっ
てもたらされる軸方向の負荷に抗する機械的強度についても実質的な困難さがあ
る。第1図は前記シーリングの問題を克服する為に、金属−金属のスカート状の
シール」をイJする2つの部分から成るブツシュを示す。史に効果的で紅済的な
製造方法は3つの部品でブツシュをflす、ブツシュの各々の端部ゝに於て2つ
の同軸状の接合部k(第2図)を同時に溶かす電fヒーム溶接を用いることによ
り達成されると思われる。この溶接力〃、により少ない歪みと高張力を提供でき
る。
第3図はブ、ンユ(ブッシング)(01的な実施例を市場もので、ブツシュは2
つの部材から成り、各//電rヒート溶接にて結合されてビス]ンd用の空所又
は室Cか形成される。詰′接の接合部m及びnは緩い°“締りばめ”′をもたせ
て結合される。
溶接は接合部を貫いてなされるIGはないので、溶接塊により′78所か将来汚
染を受けるような問題は除去される。この゛屯イヒーム溶接プロセスは高張力と
最小の歪みをり−えるという[1的のために、この装置を製造する上で実質的に
不可欠である。
第3図に示されるブ・ンシュの形態は重要な利点を与えるものであって、即ち“
締りばめ″の度合いが容易に監視でき、それゆえ容易に調整可能である。このよ
うに、固着する途中で深さゲージを空いている分離用の螺口iを介して挿入でき
ピストンdに到達できる。このように測定されたピストンの軸方向の駆動距離は
締りばめパの要素を直接的に表示する。
第3図は第1図及び第2図に示されるような弁装置gを含んでいない。これに代
えて一対の交差しない螺旋状の溝p及びq(第4図(a)にこれらの溝の展開図
か示される)かピストンの摺動する外周及び内周の両面にジノられている。各々
の摺動する表面に於て、一対の溝のうちの一つは空所または室からオイルを内外
周面に供給できるようにピストンの対応する端面まで連通(つまり、端面にて開
いている)している。一方、前記溝の他端はピストンの他端の手前で終端し、そ
れ故加圧されたオイルのピストンを介しての漏洩が防止される。2つの溝の他の
1つは」1記の逆の状yir、に配置される。この配置では、弁装置gのような
複雑な構造もなくピストンの各々の端部から摺動する表面に閉成されたオイルの
供給路を与える。第4図(a)に示す形状の他に他の例として、螺旋状の溝を単
に幾つかの直線」−の軸の溝に置き換えて、第4図(b)に示されるように、こ
の溝の一端は開成しており、他端は閉成されているのでこのように、軸方向にの
びた溝があってもほとんど漏洩する事もなく、オイルを供給する能力がある。
$5図(a)及び(b)は2つの軸を各々接続するための継手としての異なる2
例を示している。これらの継−Lも本発明に係る原理を用いている。第5図(a
)に於て、2つの同軸上の軸10.11か参照番号−12で示される継手で各々
結合されて示される。継手12は2つの部材13.14と環状の空所または室1
6内に配置された環状のビスI・ン15とを含み、これらの部材は各々部分17
.18に於て、好ましくは′屯r−ヒーム溶接処理にて溶接結合される。一般的
に軸方向にのひる室16の内面はテーパ面を提供し、また、環状のピストン15
のテーパ面はこれと整合するように形成される。螺[119及びその通路は室1
6の一端に、もう1つのIRD 20及びその通路は前記室16の他端に連通し
、これらの螺口19.2oは夫々固着及び分離のための螺口となる。部材14の
半径方向の厚みは第1図乃至第3図に示すものに較へてかなり増加されていて、
これは装置全体がポンプによる流体圧の作用に起因する帯状の応力を抑制あるい
は吸収する事が確実にできるようにするためになされた。この実施例の詳細につ
いては説明する迄もないと思う。
第5図(b)に於ては、2つの同軸上の軸30.31が参照番号32で一般的に
示される2つの部分から成る継手にて各々結合されて示される。継手32の各々
辺部分は2つの部材33.34と環状の室36内に配置された環状のピストン3
5とから成り、室36とピストン35とは第5図(a)に関連して説明し′たよ
うにテーパ状である。更に、第5図(a)に関連して既に述べたように、夫々固
着及び分離のための螺[1/通路37.38及び、溶接部39.40も示されて
いる。螺口/通路37.38と共に継手32の右側部分についてのみ図示されて
いるが、左側部分にもこれと同様に配設される。然るに図示されたものと同−象
限内に急いという月I山から図示していない。
継手32の右側部分には、対応する差込み溝42内部に軸方向にのびる突出する
ホス(または差し込み)41が設けられ(組み立てられた状態で図示される)、
結果的に芯合わせ及び相対的結合が達成される。継手32の2つの部分は、参照
番号43で示されるように互いにボルト止めされる。この実施例の更に詳しい説
明は必要ないと思われる。
$5図(a)に示す実施例は、保守及び修理もしくは他の理由によって2つの軸
の部1分10.11を分離する必要か生するような場所にて使用する場合に好適
である。このような場合、継手12か前述のような適当な操作にて取り外され、
緩められた継手が右または左に移動され、夫々の軸の端部か抜かれる。
部材に沿って継−丁をそのように軸方向または他方向にスライドするための余裕
がほとんど無いか又、は全く無い場合に、第5図(b)で示す実施例は好適であ
り、その場合はホス41 / J+V+42の保合を丁度解除できる程度に継手
32をr分に分離することか可能となるようにホルl−/ナンド43を取り外す
。又、第5図(b)の実施例は次のような場合にJI 1’i〜にイ」川となる
。
例えば、空間要素か重要な問題である石炭η、111や、(例えば、コンヘアの
ギヤホックス及び駆動トラム管の継りの)保′、丁を必要とする駆動ヘットに対
し大変石川である。
図面を参照しつつ説明した−1−記各々の実施例における環状のピストンに要求
される摺動動作は(例えば、鋳鉄または青銅のような)単一の材料でピストンを
作るか、或いは内部の室を区切る2つの部材を鋼鉄で作ることにより促進される
。これは、2つの部分を鋼製にすると機能しないという意味ではなく、特に大型
にした場合に異なる材料を使うことが望ましいと考えられるということである。
又、一般にピストン及び室を形成する2つの部材の組み立て後に溶着を行う必要
があるので、潤滑剤をビス1;ン1−に用いることは避けた力か望ましい。
本発明は、動力の伝達を1−1的としての2つの部相聞での結合力法を提唱する
だけではなく、軸方向スラストに艮く嗣えるように2つの部月間の結合力法をも
提供するものであり、かかる結合は軸方向スラストとトルクとの組合ゼにも対処
し?1)るという小は1々術名には明らかである。
本発明に係る継「−を用いることにより牛しる利益として以トのようなことか夕
II )’l−される。
(1)環状のねしを締め伺けるために以前必要とされた[・ルク1/ンチは不要
となる。継−「を固着及び分曙するのに必要どされる小型の品ハ「動ポンプは、
トルクレンチに比へてより高価ではないか、継−■を固着1.て節約される時間
は大変な経済性をJ♀む。
(2)@約できる時間は以下のように例証される。
100mmの直径を有する軸と145mmの内径を有する第2の部材をロングす
るブンシュの例では以下の結果を得た。
固着に費した時間 −約5分
分離に要した時間 −約3分
滑りトルク −2]、 00 ON、m(83U、に、トン・インチ)
(3)トルク容ψ及び/または四軸スラストは組みs”tての前に油抜きを行う
ことで明らかに増加した。
(4)トルクの伝達能力及び/または耐輔荷Φf1能は品月−に保持されたオイ
ルに左右されることはなく、オイルは使用後υ1出される。
(5)室及び内包されたピストンの粘になテーバの初期性能は自動的に保持され
る。
(6)オイル11人型の継手による分#V、ではi−パ部をイ1する2つの部材
の外側の一方を急徴に結合軸のIh1I方向に沿って移動させるので、結果とし
て人を結合された4jiから翔れた(☆置に立たしめるものであるのに対し、本
発明に係る継りは徐々にかつ非破壊的に離れるというものである。分離が行なわ
れる際。
環状のピストンが動き始めるまで、流体の圧力の増加かある。
これはポンプの圧力低下によって検知されこの減圧に対しピストンかその端部に
移動する迄ポンプ動作が継続される。
(7)高トルク容量及・ひ/または高耐軸荷重性能は(特に」1記(3)の油抜
き漆こより)継手の外側の表面に油膜が無いので保証される。
(8)継手は容易に分離でき、又容易に再利用できる。
(9)固着された継手の°締りばめ″の度合が容易に監視でき、かつ精密に調整
できる。
(10)高11−干動ボンプに接続した長い接続ホースにて継手を駆動I可能で
あるので接近か困難な位置においても使用できる。
(11)ねしれ、あるいは不確足なねしの[・ルクー斤擦特f1もないので、締
め伺(Jは均塚に?iえるので継手のp、1清は堅実で4i頼P1かある。
(+2)[、fi1着及び分離の際に、結合又は係止された部材か軸方向に移動
するといういかなる傾向も無い。
(13)部材及び継手の相対的角度位置は無限に調整可能であり継手は・度取り
伺けられるとカタを生じない。
(14)継「は優れた自己調心特性を有する。
(15)継手は動く恐れはない。
(16)清浄な鉱物性油のみを必要とする密閉された構造なので、汚れに対し安
定である(固着及び分離用の螺「Iは使用後に栓されて異物の侵入か防市される
)。
(17)軸の寸法を減少しても軸の強度か強化改良される。この改善された強度
はキー溝、スプライン、栓及びそれらを除去した事によりもたらされる。加うる
に疲労に対する寿命か改良される。
(18)負萄か大きくかかるねしを除去可能にしたので、固着時間及び労力か、
Il常に節約できると共に、操f+渚かΦい作業を行うことかない。
(19)継−Lは市価な機械部材の過負荷による損傷に夕、1する最後の保護1
段であり、これはキー結合された部材か従来達成できなかった機能を果たす能力
かある。継手はしかしなから滑りクラッチとして繰り返し使用されるものではな
い。
(20)流体継手は非富に簡易かつ迅速に固!、できるので、絹み立てラインや
移動する[・ラックに適用できる。このように、例えば、紺干はエンジンのよう
に、はずみ車を必要とする軸にも固着できる。これは圧線空気にて駆動されるか
或いは電気的に駆動するポンプ手段を用いて容易に且つ効果的になされる。
(21)本発明に係る継手を固着/分離するには単一の高圧流体供#jfgを利
用すれば良く、これは夫々のスリーブ間に油膜を形成するに必要な高圧を注入す
る装置、或は前記スリーブ間に軸方向の相対的な動きを与えるための低圧ポンプ
を少なくとも必要とする公知の装置と較べても利点がある。
本発明に係る継手の適用範囲は非常に広範に渡り、例を挙げると以下のようであ
る。
機械工具として:駆動軸、クランク、ギア及びはずみ車。
海−1−での利用:プロペラ、継手、舵幹。
採鉱用装置ニドラムせき板、破砕機ロータ、ギアボックス継手、切削ヘット、
巻」1機トラム。
加工行程=5fステム、スプロケット、し/ヘー。
カム、紙加工。
FIG、1
FJG、2゜
FIG、3゜
FIG、4゜
旦9四〜 巨免4@
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 [1]通常の使用状態では2つの部材間の相対的角度の移動及び又は軸方向の移 動が摩擦による拘束によって阻止されるように前記部材を結合するよう動作する 円錐状のテーバと油往入手段とを有する流体継手であって、少なくとも1つの室 (c。 16又は36.36)内には少なくとも1つの係留されたピストン(d、15又 は35.35)か設置されており、前記室は液密シールとして作用するように互 いに接続された同軸1−の環状部材の該当する表面にて定められ、前記室及び前 記ビス1ンは軸方向・に廷びている円錐状のテーパと整合し、前記ピストンの周 イJな軸方向変位にて前記室の丁径方向の膨張または収縮を起こさせるために前 記室の・端又は他端に加圧した液体を供給する1段(1,、i 、19.20又 は37,38)をイJすることを特徴とする流体継手。 [2]継f、が摩擦で拘束されるブツシュであって、通路と弁装置(g)とを備 えた1つの環状のピストンCd)を内包する1つの室(C)を有し、前記室の各 々の端部に供給される液体が該液体の膜を相接する一対の面の間に形成して、夫 々の軸方向のピストンの移動を容易ならしめるようになっていることを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の流体継手。 [3]継手が摩擦で拘束されるブツシュであって、巾−の環状のピストン(d) を内包する一つの室(C)を有し、前記ピストンの半径方向の内/外層面の夫々 に少なくとも2つの交差しない溝(p 、 q)が設けられ、前記溝の夫々の1 つの端部は開成し、他の端部は前記ピストンの夫々の端部にて前記室内に開成し 、前記室の各々の端部に供給される液体は、相接する一対の面の間に液体の膜を 形成して夫々の軸方向に前記ビス)ンの移動を蓉易ならしめるようになっている 事を特徴とする請求の範囲第1ダ1に記載の流体継手。 し412つの交差しない溝の双方は螺旋状の通路゛に沿うことをq+f徴とする 請求の範囲第3項に記載の流体!1t−r。 [512組の交差しない溝の全てかブツシュの軸方向に延ひていることを特徴と する請求の範囲第3イ目こ記載の流体継「。 [6]継丁かスリーブ(12)であって、1つの環状のピストンを内包する室( 16)を有し、かつ2つの同軸状の環状部材(13,14)の対応する面が前記 A〈を足め、加圧された液体により発生する帯状の応力を吸収する事かできるよ うに前記2つの環状部材のうち半径方向外側の部材の厚みは前記スリーブの半径 方向の厚みであり、かつ半径方向内側の環状部材の厚みよりも大きくした裏を特 徴とする請求の範囲第1項に記載の流体継手。 [7]継手は固゛定手段(43)にて共に固定される2つの部材にて構成される スリーブ(32)であって、前記2つの部材の各々は1つの環状のピストン(3 5)を内包する室(36)を有し、前記室の各々は前記ピストンの軸方向の変位 のための独自の関連手段(37,38)を有し、前記2つの部材の1つに・は軸 ブj向に延びている環状の差込み溝(42)を有し、前記の範囲第1項に記載の 流体継手。
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