JPS60501225A - 流体継手 - 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】 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)

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。