JPS6240567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、外側スリーブと、該外側スリーブ
中に同心的に取付けられ、少なくとも一端におい
てそれに固着され、少なくとも一端の閉じた間〓
をその間に形成する内側スリーブと、該間〓から
の液体および粒状物の流出を防止しかつ該液体お
よび粒状物の内部加圧を該間〓に供給するための
該間〓の反対端又はその近くで内孔を閉じる少な
くとも１個のピストンのような部材、もしくは該
間〓の他端又はその近くでその間〓を閉じると共
にその間〓からの液体および粒状物の流出を防止
し、かつ加圧された液体および粒状物を該間〓に
導入するため別個の外部流体および粒状物用ポン
プに連結するよう取付けた少なくとも１個の一方
向弁のような部材とを有し、該間〓中の加圧液体
および粒状物との混合物の圧力作用下で前記スリ
ーブの壁が半径方向に相互に弾性的に可変とし
た、好ましくはトルクをその間に伝達するため少
なくとも２つの要素をレリーズ可能に連結する液
体作動型の継手組立体に関する。

加圧液体を収容する間〓（凹部）が比較的大容
積を有する液体作動型の継手組立体は公知であ
る。この種の継手組立体は車輪その他を軸にレリ
ーズ可能に取付けるためにしばしば用いられ、一
般的な目的のためには従来の継手組立体は良好な
成果を収めている。

しかし従来の継手組立体は、大きな温度変動を
受ける環境において使用する場合、いくつかの点
で不利である。加圧液体（一般に油脂）は通常は
鋼製の内側及び外側スリーブよりも著しく大きな
膨脹率を有する。一般に加圧液体の膨脹率は鋼の
膨脹率の10倍である。

上記の種類の継手組立体に高温を与えると加圧
液体はスリーブより多く膨脹し、温度差が大きい
と継手が変形または破裂する。また高温にした場
合に生ずる高圧において良好な封止作用を得るの
も困難である。

また温度を下げると加圧液体はスリーブより多
く収縮するのでトルク伝達能力が低下する。時に
は２つの要素が低温において相互から離脱する。

ここに高温とは100〜125℃までの温度を、また
低温とは−30℃またはそれ以下の温度を意味す
る。

上記の油脂よりも膨脹率の低い加圧媒体を用い
て上述の欠陥を克服する努力はこれまでにもなさ
れているが、大きな温度差を生ずる環境において
使用し得るような継手組立体はまだ開発されてい
ない。

本発明の目的は、使用時に大きな温度差を受け
ても加圧液体の熱膨脹または熱収縮により変形せ
ず、温度低下時にも緩まず、また温度上昇による
大きな圧力の増大に基づいて重大な封止上の問題
が起きないような、少なくとも２個の要素をレリ
ーズ可能に連結するための液体作動型の継手組立
体を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明では、スリー
ブの間〓に封入される加圧媒体は加圧液体と粒状
物との混合物からなり、しかも該粒状物は膨脹率
が加圧液体より小さく、好ましくは外側及び内側
スリーブと実質的に等しい素材からなり、さらに
またスリーブの間〓が加圧されない状態において
一定の比率以下となるようにされる。

温度上昇ΔＴは、加圧液体の膨脹率ｒが内側ス
リーブ又は外側スリーブの膨脹率よりも高い事実
のため、継手組立体の間〓中に圧力上昇ΔＰを生
じる。圧力上昇は数学的に次のように表される。

ここにΔＰは圧力変化、ΔＴは温度変化、Ｂは
加圧液体の圧縮性を表わす常数、ｄは継手の間〓
の平均直径、Ｌは間〓の長さ、Ｅは継手により連
結される軸およびボスの鋼素材の弾性率、Ｃは連
結されるボスの内外径比、Ｖは継手の間〓中の加
圧液体の体積である。

上式からわかるように温度の上昇は圧力の上昇
をもたらし、体積の変化はかかる温度上昇の効果
を減少させ得る。

なお、加圧液体と粒状物との混合の場合は、粒
状物の体積をＶ_pとすれば、(1)式は次のようにな
る。

ところで、(1)式における体積ＶはＶ＝ｋ×π×
ｄ×ｔ×Ｌ（ただし、ｋは定数でｋ＝1.10〜
1.15、ｔは間〓の幅）と表わされるから、(1)式
は、次のように書き換えることができる。

温度上昇時の継手間〓の異なる体積の効果を研
究するために行つた試験の結果は第１図および第
２図に示す通りである。第１図においては異なる
温度上昇50℃、100℃に対する圧力上昇ΔＰ（横
軸）が内側スリーブと外側スリーブとの間の間〓
の幅ｔと平均直径ｄとの比（縦軸）に対してプロ
ツトされている。圧力上昇ΔＰはバール単位で示
してある。なお、これらの図における破線は、加
圧液体中に約30％粒子を混合した場合を示すもの
である。これらの試験は、間〓の平均直径30mm、
加圧液体（油脂）膨脹率が７×10^-4／℃、加圧液
体の圧縮性常数Ｂが８×10^-5／バール、連結され
る軸およびボスの鋼素材の弾性率が21×10⁵Kg／
cm²、ボスの内外径比が0.5の継手について実施し
た。

第１図からわかるように、ｔ／ｄ≒0.02（ｔ＝
0.5mm、＝30mm）から増大させるとｔ／ｄの変化の
割合に対しΔＰの変化の幅は比較的小さく、ｔ／
ｄ≒0.02からそれ以下に減少させると反対に圧力
上昇の変化の幅は比較的大きくなる。従つて、継
手の間〓中の加圧液体の体積を第１図の継手につ
いてｔ／ｄ＝0.02以下に対応する値に減少させる
と、温度上昇時における急激な圧力上昇を抑える
ことができる。その体積を規定するために間〓幅
ｔは間〓の平均直径ｄを考慮して定めるべきであ
り、その関係からｔ：ｄの比を約２×10^-2以下に
すべきである。

次に、比ｔ：ｄの値は異なつたサイズの継手に
ついて同一の結果をもたらさないことが試験によ
り明らかになつた。その比は、より大径の継手の
公差が小さなサイズの継手より比較的小さくでき
る事実により、直径が増大すると少し減少するこ
とも判明したが、温度上昇時の圧力上昇を小さく
するためには一般に次の関係が満足されるべきで
ある。

ｔ／ｄ≦２×10^-2 …(3) 理想的な場合において比ｔ：ｄは０となるべき
であるが、このことは不可能である。特別の性状
に留意して上述の比を２×10^-2に等しいかそれよ
りも小さくなるように定めるのが好適である。

第２図には本発明の継手組立体により連結され
るボスと軸とのすべり点での継手間〓の異なる比
率ｔ／ｄおよび異なる初圧に対するトルク比
M₁／M₀が示してある。Ｍは一般的にすべりトル
ク、M₀は初状態でのすべりトルク、M₁は温度上
昇時のすべりトルクである。900バール、600バー
ルおよび300バールの初圧に対応する３つの異な
る値が図示されている。残りの値は第１図につい
て説明したものと同じである。

第２図に示した試験は、第１図に示した試験の
結果を確認するものである。ｔ／ｄ＝0.02より大
きい時はトルク比M₁／M₀の変化の幅は比較的小
さく、ｔ／ｄ＝0.02か、それより小さい時は
M₁／M₀の差は大きくなる。従つて、ｔ／ｄが
0.02より大きな値については、例えば100℃とい
う温度上昇に対する圧力上昇において、通常の技
術によつては継手の固さを保証することができな
い。継手が緩くなると、その継手は満足に作動し
なくなるため廃棄される。その反対に、ｔ／ｄが
0.02よりも小さい値については、普通の公差およ
び既知の技術に従つて継手の固さを得ることは比
較的容易である。というのは、この値以下ではト
ルク比M₁／M₀の変化が大きいので公差上等にお
いて余裕があるからである。

他方では、温度が例えば70℃下降したと想定し
て、ｔ／ｄ＞0.02という値に対する圧力の減少は
非常に大きいため、継手が緩くなる。その反対
に、この温度の減少は、ｔ／ｄ≦0.02という値に
ついては、非常によく対処できる。

適用にあたつては継手をできるだけ温度依存性
のないようにすることが重要である。このことは
上述したように間〓の比率関係を上述の値以下に
保つように加圧液体の間〓を非常に薄くすること
によつて行われる。そして熱膨脹率が加圧液体の
熱膨脹率より低く、外側および内側スリーブの熱
膨脹率と実質的に等しい素材から成る粒状物を加
圧液体と混合することによつて継手の温度依存性
をさらに小さくすることができる。さらに継手の
間〓の幅ｔを上記の比率関係の下に実質的に大き
くすることができる。

次に図面に示した実施例について更に詳細に説
明する。

第３図および第４図には本発明による継手組立
体が示してある。第３図に示した液体作動型の継
手組立体１０は、例えばボス２５と軸２６とを連
結するために用いられるものであり、外側スリー
ブ１１と、外側スリーブ１１の内部にそれと同心
的にリング状溶着部１３，１４により取付けた内
側スリーブ１２を備えている。外側スリーブ１１
と内側スリーブ１２は溶接によらずに半田付け、
融着、接着、ネジ止め又はリベツト締めなどによ
つて相互に連結しても良い。スリーブ１１，１２
は半径方向に弾性をもつものと想定されている。
即ち、スリーブ１１，１２はその間の間〓１５に
導入される圧力媒体、つまり液圧媒体の圧力作用
の下に互いに反対の半径方向に撓屈するように十
分な弾性を有する素材から製造され、比較的小さ
な壁厚を有する。図からわかるように、スリーブ
１１，１２が撓屈すると外側スリーブ１１はボス
（車輪）２５と摩擦的に係合し、内側スリーブ１
２は軸２６と摩擦的に係合するので、２つの要素
が継手組立体１０により連結される。

間〓１５は図示の都合上比較的広いように示し
てあるが、温度変化よる液圧媒体の圧力変動の効
果を減少させるため、平均直径ｄに対する間〓１
５のための凹部の幅ｔは、上述の関係ｔ／ｄ≦２
×10^-2を満足させなければならない。

外側スリーブ１１の一端には、第３図からわか
るように、間〓１５と連通する内孔１８を形成し
たフランジ状のカラー１６が形成してある。内孔
１８中にはネジ３０により半径方向内方に押込み
得る封止されたピストン２７がある。間〓１５
ａ，１５ｂの先端部は、外側スリーブ１１および
内側スリーブ１２が割れないようにするため、溝
部として形成してあり、それらの溝部１５ａ，１
５ｂ中には間〓１５の容積を減少させるための断
面円弧形の充填要素１５ｃ，１５ｄが取付けてあ
る。充填要素１５ｃ，１５ｄは好ましくはスリー
ブ１１，１２と同じ膨脹率をもつ適当な素材から
製造される。

第４図に示した変形実施例による継手組立体
も、外側スリーブ１１と、外側スリーブ１１の内
部に同心的に配装されてその間に間〓１５を画定
する内側スリーブ１２を有する。スリーブ１１，
１２は一端において溶着部１４により相互に連結
されている。間〓１５は、他端側において封止ピ
ストン２７′により封止された円環状の軸方向凹
部１８′に開口している。ピストンリング２７′の
軸方向外方に設けたカラー状の押圧リング２７″
は、継手組立体のまわりに設けられ、外側スリー
ブ１１のカラー１６と共働するいくつかのネジ３
０により凹部１８′の内部においてピストンリン
グ２７′に押付けられる。

間〓１５中の加圧液体の加圧手段は、加圧液体
を間〓１５中に導入する外部の装置であつても良
く、その場合には封止ピストン２７，２７′の代
わりに、加圧された液体の導入を許しその排出を
阻止する一方向弁が用いられる。

間〓１５中の加圧液体の量を更に減少させるた
めに、該加圧液体は、内側スリーブ１２および外
側スリーブ１１に等しいか又はほぼ等しい膨脹率
を有する素材の小粒子を有する。加圧液体にこの
小粒子を混合することによつて加圧液体の量は対
応的に減少する。

スリーブ１１，１２の間の間〓１５はどんな形
状でもよく、例えば第４図に示すように、外側ス
リーブ１１の縮小区間１１′および内側スリーブ
１２の縮小区間１２′が広い部分１１″，１２″よ
り少し大きな撓屈を与えるような形状にしても良
い。

間〓１５中の加圧液体量を減少させるために、
通常は内側スリーブ１２および外側スリーブ１１
にそれぞれ係合するが、加圧液体を間〓１５中に
供給してスリーブ１１，１２を多少拡開させた時
に加圧液体のための通路を形成するような半径方
向延長部を外側スリーブ１１または内側スリーブ
１２に形成しても良い。別の方法として、加圧液
体の所要量を減少させるための別のリングまたは
同種の要素を間〓１５に配装しても良い。

通常は継手組立体は薄い凹所を有し、外側スリ
ーブ１１と内側スリーブ１２とは周囲温度におい
て、凹部中に圧力が加わる前に、互いに係合す
る。内孔１８，１８′の直径およびピスト２７，
２７′の行程は、継手組立体の連結時において、
できれば全ての圧力媒体が内孔１８，１８′から
押出されて凹部１５中に入るような値に定める。
更にピスト２７，２７′の直径および行程は、ネ
ジ３０を引出す時に比較的小さな力で初期の連結
力がすみやかに得られるように定めるべきであ
る。

継手が非常に高い温度を受け、圧延ロールの冷
却にも拘らず加圧液体が150℃までの温度をもつ
ような、圧延軸上に圧延スリーブを取付けるため
に、熱延ミルにおいて、図示の種類の摩擦継手組
立体の試験を行つた。その結果、圧延軸と圧延ス
リーブとの間のM₁／M₀の関係および継手の変形
は見られなかつた。

以上のように本発明による継手組立体は、その
間〓中に加圧液体と粒状物との混合物を封入した
ものであり、しかもその間〓幅ｔと間〓の平均直
径ｄとの間にｔ／ｄ≦0.02なる一定の関係を有す
るものであるから、温度上昇のために継手が大き
な圧力変化を受けることを制限し、更に粒状物の
混合によつて実質的に加圧液体の封入量を減少さ
せることができ、かつ間〓の加工を容易にする。
そのため、従来の継手装置がその間〓に要する圧
力媒体の体積が大きいため使用するのが不利な多
くの用途に使用でき、継手が非常に高い温度また
は非常に低い温度を受ける用途において有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明における継手組立
体の作用を説明するための線図、第３図および第
４図は本発明の第１および第２実施例による継手
組立体を示す断面図である。 １０…継手組立体、１１…外側スリーブ、１２
…内側スリーブ、１４…端部、１５…間〓、１８
…内孔、２５…ボス、２６…軸、２７…封止ピス
トン、３０…ネジ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外側スリーブと、該外側スリーブ中に同心的
   に取付けられた内側スリーブと、両スリーブの間
   に形成され加圧液体と粒状物の混合物を封入した
   間〓とを有し、該間〓中の加圧液体および粒状物
   との混合物の圧力作用下で前記スリーブの壁が半
   径方向に相互に弾性的に可変とした、好ましくは
   トルクをその間に伝達するため少なくとも２つの
   要素をレリーズ可能に連結する液体作動型の継手
   組立体であつて、加圧されない状態にある前記間
   〓が温度上昇を加味してｔ／ｄ≦0.02（但し、ｔ
   は間〓の幅、ｄは間〓の平均直径）の関係を満た
   し、かつ前記粒状物の膨脹率を加圧液体の膨脹率
   よりも小さくしたことを特徴とする継手組立体。