JP4616474B2 - ２軸のトルク伝達の連結のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２軸のトルク伝達の連結のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリングに関する。上記構成自体は本願の特許請求の範囲の独立請求項における前提構成記載部分に記載されている。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
２軸をなす入力軸と出力軸をねじりの遊びが存在しないように金属製ベローズで連結するために、従来においては、２つのインタフェースあるいは継ぎ手を必要としていた。すなわち、その１つはベローズとハブとの間に、又、他の１つはハブと軸との間に必要であった。このような従来のインタフェースあるいは継ぎ手の欠点は、これらを破壊しなければ分離できないことである。すなわち、種々の方法による溶接や、１つ又は複数の接着ボンドやビードを用いた継ぎ手及びフランジで連結されるからである。ハブと軸との間を連結する第２のインタフェースあるいは継ぎ手として、従来において円錐形状の連結体やしまりばめワッシャ、コレット又は半径方向に沿ってクランプ動作をなすハブが使用されていた。
【０００３】
従来のベローズ型カップリングにおいて、上述の通り２つのインタフェースあるいは継ぎ手を必要としていたが、この欠点は、組立作業コストが高くなることと、該カップリングを使用者のインタフェースあるいは連結部位置に合わせる場合の適用の柔軟性が十分でないこと、及び構成部品が非常に多くなるために全体の重量及び慣性が大きいことである。
【０００４】
公知文献において、例えば、東ドイツ特許ＤＤ１４７７４２号には、金属製ベローズ型カップリングが開示され、このカップリングにおいては、金属製ベローズの一端部におおむね軸方向に、やや傾斜した形状あるいは円筒状でクリンプないしひだを付けた状態でフランジ部が設けられ、これが軸上のハブに被嵌状態で配置される。そして、外端部をハブを介して軸上にクランプさせるために、詳細には示されていないが外部部材が用いられる構成である。
【０００５】
ドイツ特許公開ＤＥ−Ａ−４２１７７６４号に開示された金属製ベローズ型カップリングにおいては、金属製ベローズを軸に対してクランプ係合させるために、半径方向に沿って間隙を設けたクランプリングが用いられ、この間隙の幅だけ圧縮可能な構成となっている。ここでは、金属製ベローズをクランプリングと連結する態様については詳細に示されていない。又、クランプリングは軸と直接係合する構成である。
【０００６】
米国特許３，２３２，０７６号に開示された金属製ベローズ型カップリングにおいては、その両端部に軸方向に延出した円筒状のフランジを有する金属製ベローズが設けられている。前記両端部は、内方に傾斜したネジ付きスリーブに機械加工で形成された凹部に案内され、該スリーブは内方に向かって反対方向に傾斜した形状の外側ナットを受けるようになっている。そして、テーパ状の内孔が軸を囲む２重円錐体を受け入れており、該円錐体には軸方向に沿って切欠が設けられている構成で、前記ナットを締め付けることにより２重円錐体が半径方向に押圧され、これにより軸上にクランプされるようになっている。
【０００７】
米国特許４，６４５，４７３号に開示された金属製ベローズ型カップリングは、リング上にそれぞれ設置された円筒状のフランジ状端部を両端部に有する金属製ベローズを有する。該リングに隣接してスリーブが設けられ、該スリーブは軸方向に沿って空洞で長手方向に沿って切欠を有するとともに、その上にテーパ状の外側ネジを有し、ネジ付きスリーブの態様をなす。前記リングが軸上に配置され、ネジ付きスリーブを締めることにより半径方向に押圧され、これによって金属製ベローズが軸上にクランプされることとなる。
【０００８】
定期雑誌「Antriebstechnik（駆動技術）」１９９７年発行、第１０号第８８頁には、金属製ベローズ型カップリングが示され、該カップリングは、金属製ベローズとこれに接着されたハブより組み立てられたユニットを有し、該ユニットは軸に連結されたハブ上に設置される構成である。
【０００９】
低コストで、ねじり剛性を有する可撓性カップリングの提供を直ちに必要とする場合、この理想的なカップリングの構成は以下の利点を備えたものとなるのであろう。
【００１０】
すなわち、該カップリングは、２つのインタフェースあるいは継ぎ手の組み合わせが１つのインタフェースあるいは継ぎ手を形成すること、モジュール構造となること、トルク伝達用の金属製ベローズへの単純な置換によって存在する軸の不整合を補償する適合性があること、ねじりにおいて遊びがない構造であること、高いねじり剛性があること、変動ないし移動に対する抵抗が小さいこと、及び慣性モーメントが小さいこと、である。
【００１１】
本発明は上記利点を得るためになされたものであり、その目的は低コストで製作し得、その適合性を高めるためにモジュール化され、ねじり剛性が高く、ねじりにおいて遊びがなく、可撓性に富み、設置状態で駆動伝達系の機能に悪影響を与えない金属製ベローズのカップリングを提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的は、まず、特許請求範囲の独立請求項の特徴構成記載部分の特徴構成によって達成される。本発明の他の特徴は特許請求の範囲の従属請求項にそれぞれ記載されている。本発明は、基本的にいって、単一の継ぎ手を形成するために、ベローズとハブ及びハブと軸との間の摩擦連結の機能的組み合わせにある。ここにおいて、ベローズに設けた円筒状あるいは内方に向かって若干傾斜したフランジ状端部が外側クランプユニットによって、２軸、すなわち入力軸と出力軸とに直接又は間接に摩擦係合する構成である。
【００１３】
上記本発明の構成により、上述した種々の利点を獲得することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明のカップリングを説明する。図１に示すように、２つの軸４は、本発明のカップリングの主要部をなす金属製ベローズ１によって、それら各端部がトルク伝達可能に連結されている。金属製ベローズ１の軸方向に延出した各端部は、対応する軸４と摩擦係合するフランジ状端部１’をなす。このフランジ状端部１’は円筒状あるいは若干半径方向内方に向いた円錐形、ないしテーパ状の形状を有する。又、このフランジ状端部に軸方向ないし長手方向に沿って切欠ないしスリットを設けてもよい。第１の実施例としては、円筒状のフランジ状端部１’上での使用が推進められる。第２の実施例として、若干内方に向いた円錐形のフランジ状端部１’上での使用が推進められる。後者の円錐形のフランジ状端部１’は、摩擦係合力をより高める。
【００１５】
金属製ベローズ１のフランジ状端部１’は、外側のクランプ手段によって軸４上に拘束状態で固定、すなわちクランプされる。このクランプ手段はクランプリング２よりなる。図１ａに示すように、クランプリング２は半径方向に沿って間隙２’を有し、従って、この間隙２’のところで、間隙２’を区画するクランプリングの対応面を近接する方向に押圧することにより、間隙２’の幅だけ圧縮ないし締め付け可能となっている。この間隙２’は、好ましくは、必要な圧縮ないし締め付けを可能とするのに必要な幅よりも若干幅広に形成される。この間隙２’により、クランプリング２の楕円形状の変形や摩耗、あるいは若干異なる軸径に対する適合ないし補償を可能とする。クランプリング２は、適宜の可撓性ないしは弾性のある材料よりなり、該材料は例えば、バネ鋼などの金属が望ましい。クランプリング２の上記圧縮ないし締め付け動作は、間隙２’を挟んでクランプリング２の両端部に整合状態で形成された孔３’，３’’内に接線方向に沿って挿着した押圧手段をなすクランプネジ３によって行われる。ここにおいて、円筒状に拡大した孔３’にはクランプネジ３の頭部が、又、内側にネジを設けたネジ付き孔３’’にはクランプネジ３のネジ付き部がそれぞれ受け入れられる。この構成によって、金属製ベローズ１と軸４の両端部との間のトルク伝達のための摩擦係合が確実に保持される。
【００１６】
図２には、径の異なる軸を相互に連結するのに特に適した本発明のカップリングの実施例が示されている。この実施例のカップリングは、又、径違いスリーブ６，７をそれぞれ用いることによって、同径の平行軸に対して円錐形状の軸を連結することができる。この径違いスリーブ６，７は、軸と、金属製ベローズ１のフランジ状端部１’の間の径の相違を補償するために、この間に介挿される。図２に示すカップリングは、その左手端に径違いスリーブ６を有する。該スリーブ６は図２ｂにより詳細に示されている。このスリーブ６は、フランジ状端部１’と左方側から図２のカップリングに挿入される同径の平行軸（図示せず）との間の径の違いを補う作用を果たす。金属製ベローズ１の左側のフランジ状端部１’は、図１について述べたクランプリング２ａの締め付け動作により、径違いスリーブ６上に拘束状態で固定、すなわちクランプされる。もし、同径の２つの平行軸を相互に連結したい場合には、図２に示すカップリングの左右の両方の端部に対して同一の径違いスリーブを用いることができる。又、内径が異なる径違いスリーブを用いれば、相互に径の異なる平行軸どうしの連結が可能となる。
【００１７】
図２に示すカップリングの右手端には、図２ｃに示すように円錐形状の内孔を有する径違いスリーブ７が配置される。このスリーブ７の内孔のテーパは、「モールス」テーパで代表されるテーパで形成し得るとともに図２ｃに示すようなキー溝を有し得る。金属製ベローズ１のフランジ状端部１’は、図２の右手端において、図１について述べた締め付け動作によりクランプリング２ａにより径違いスリーブ７上にクランプされる。この場合は、しかしながら、図２において、カップリングの右手側から挿入される軸（図示せず）は円錐体をなす円錐形状の内孔内に固定されるので、クランプ力を径違いスリーブ７を介して伝達する必要はない。従って、径違いスリーブ７は軸４の一部を構成する。図２に示すクランプリング２ａの各々は、その内孔内において、かつ、両端面の近傍に位置して、半径方向に沿う内側溝として環状に形成された環状溝２’’を有する。この環状溝２’’は径違いスリーブ６，７内の対応する溝に整合し、これによって、保持バネをなすバネクリップ５を保持する。
バネクリップ５は、クランプリングが締め付けられる前にクランプリングに対して径違いスリーブが軸方向に移動するのを阻止する役目を果たす。
【００１８】
図２ａはクランプリング２ａをより詳細に示す。しかし、該クランプリングを圧縮して締め付ける構成は図２ａの左手側に示す図には示されていないが、同構成は、図１aに示すものと同様である。図２ａの右手側に示す図においては、半径方向に延出した環状溝２’’が示されている。この環状溝２’’はクランプリング２ａの右手側外側面近傍において該クランプリング内に配置された保持バネをなすバネクリップ５を受け入れる。クランプリング２ａの左手側の内側面には、内孔周縁に傾斜した縁取りが施されている。この傾斜縁取りは、金属製ベローズ１のフランジ状端部１’がベローズの中央部分に合うように、その半径を補償する作用を果たす。
【００１９】
図２ｂは径違いスリーブ６をより詳細に示す。該スリーブ６は同径の平行軸を受け入れる中央の内孔と軸方向に延出した複数の軸方向切欠６’を有する。これらの切欠６’は該スリーブ６の周囲に９０度の角度をもって形成されるとともに中央の内孔にも達している。これらの切欠６’は、スリーブ６の一方の側面ないし端面から機械加工により形成される。これらの切欠６’は該スリーブ６の半径方向に沿う弾性を与えるので、クランプリング２ａにより外側から加えられる半径方向に沿う力によって、スリーブ６が弾性変形し、この力が円筒状の軸に伝達される。これによって、軸、スリーブ６及びクランプリング２ａよりなるアセンブリが剛体状態に維持される。又、この力により金属製ベローズ１のフランジ状端部１’がクランプリング２ａと径違いスリーブ６の間でクランプされるとともに径違いスリーブ６が図示しない円筒状の軸上に同様にクランプされる。径違いスリーブ６の円筒状の外周面には環状溝６’’が形成されており、この環状溝６’’は図２ｄに示すバネクリップ５を受け入れる状態で係合させる役目を果たす。
【００２０】
図２ｃには、円錐形状に形成された内孔を有する径違いスリーブ７が示され、その内孔にはキー溝７’が設けられている。このキー溝７’により内孔に挿着された軸４が固定される。又、径違いスリーブ７の外周面には半径方向に延出した環状溝７’’が機械加工によって形成されており、ここにバネクリップ５が受入状態で係合し、この係合位置に保持される。
【００２１】
図２ｄは保持バネをなすバネクリップ５をしめす。このバネクリップ５の形状は多角形が望ましく、バネ鋼よりなるワイヤで形成可能である。該バネクリップ５の形状は三角形、四角形あるいは五角形のものも可能である。このように、バネクリップ５を多角形状とすることにより、バネクリップの特定部位、すなわち両サイドのセンターにバネ力を集中させるのに役立つとともに、カップリングの組立及び取外しを容易とする突出した角部を残すこととなり、クランプリングの環状溝への係合も確実に行われるといった効果がある。そして、バネクリップ５を設けることにより、カップリングの組立に際して、跳躍動作、いわゆるスナップ動作で係合させることができ、このスナップ係合により、カップリングのアセンブリは締め付けた位置状態を確実に維持することができる。
【００２２】
図１及び図２に示した外側クランプユニットをなすクランプリング２，２ａとして、市販部品として入手可能なしまりばめワッシャを用いることができる。このワッシャにより金属製ベローズ１のフランジ状端部１’が軸４上に直接、クランプされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のカップリングの第１の実施例の長手方向に沿う断面図である。
【図１ａ】 図１に示すカップリングに用いられるクランプリングの要部破断平面図である。
【図２】 本発明のカップリングの第２の実施例の長手方向に沿う断面図である。
【図２ａ】 図２に示すカップリングに用いられるクランプリングの平面図及び要部破断側面図である。
【図２ｂ】 円筒状の軸用の径違いスリーブの第１の実施例の平面図及び側断面図である。
【図２ｃ】 テーパ状の軸用の径違いスリーブの第２の実施例の平面図及び側断面図である。
【図２ｄ】 保持バネの平面図である。
【符号の説明】
１ 金属製ベローズ
１’ フランジ状端部
２，２ａ クランプリング
２’ クランプリング内の半径方向に沿う間隙
２’’ 環状溝（内側溝）
３ クランプネジ
３’ 孔
３’’ ネジ付き孔
４ 軸
５ 保持バネ（バネクリップ）
６，７ 径違いスリーブ
６’ 軸方向切欠
７’ キー溝
７’’ 環状溝

Claims (8)

1. ２軸（４）のトルク伝達のためのねじり剛性を有し遊びがない金属製ベローズ型可撓性カップリングであって、当該カップリングは金属性ベローズ（１）を有し、該ベローズは前記両軸（４）の端部と摩擦係合するようにクランプリング（２，２ａ）によりクランプされ軸方向に延出したフランジ状端部（１’）を有するものにおいて、前記軸（４）とフランジ状端部（１’）の間の径の相違を補償するために、少なくとも１つの軸（４）と金属製ベローズ（１）のフランジ状端部（１’）との間に径違いスリーブ（６，７）を介挿し、前記径違いスリーブ（６，７）は、保持バネ（５）によって介挿位置に固定されてなることを特徴とするカップリング。
2. 前記クランプリング（２ａ）に形成された半径方向に沿う内側溝（２’’）に前記保持バネ（５）が収容され、これによって前記クランプリング（２ａ）と径違いスリーブ（６，７）が半径方向に沿って位置が固定されてなる請求項１に記載のカップリング。
3. 前記クランプリング（２ａ）内にある前記保持バネ（５）は、該内側溝（２’’）から孔に向かって半径方向に突出した部分を有してなる請求項２に記載のカップリング。
4. 前記径違いスリーブ（６）の外径部に溝（６’’）が設けられ、該溝（６’’）によって前記保持バネ（５）をスナップ係合状態で収容してなる請求項２又は３に記載のカップリング。
5. 前記保持バネ（５）は多角形状に形成されてなる請求項２ないし４のいずれか１に記載のカップリング。
6. 前記保持バネ（５）は三角形、四角形あるいは五角形に形成されてなる請求項５に記載のカップリング。
7. 前記保持バネ（５）は所定形状に折曲可能なワイヤよりなる請求項２ないし６のいずれか１に記載のカップリング。
8. 前記クランプリング（２ａ）及び径違いスリーブ（６，７）は、前記保持バネ（５）によって軸方向の位置が固定されてなる請求項１ないし７のいずれか１に記載のカップリング。

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