(57)【要約】【課題】カップリングの大きな径方向位置ずれ能力、および、必要とされる構造空間に委ねられる高いトルク伝達能力を可能にすること。【解決手段】径方向に弾性を有するカップリングは、それぞれが径方向内側端部１２と径方向外側端部１５とを備える幾つかの径方向ブレース１１と、ブレースの方へ曲げられ、それぞれが自由端部１６、１７と結合端部１８、１９とを備える複数のジブ１３、１４とを備える。複数のブレースの内側端部１２は互いに接続される。ジブはそれぞれ、結合端部がブレースの外側端部に接続される。ジブ１３から成る第１のグループの自由端部１６は第１の回転機械部品１に接続するように形成され、一方、ジブ１４から成る第２のグループの自由端部１７が第２の回転機械部品２に接続するように形成される。ブレースおよびジブの全てが共通の面内に配置されるとともに１つの一体部品から形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが１つの径方向内側端部（１２）と１つの径方向外側端部（１５）とを有する幾つかの径方向ブレース（１１）と、
前記ブレース（１１）から延び、それぞれが１つの自由端部（１６、１７）と１つの結合端部（１８、１９）とを有する複数のジブ（１３、１４）と、
を備え、
前記ブレース（１１）の前記内側端部（１２）が互いに接続され、
前記ジブ（１３、１４）がそれぞれ、１つの結合端部（１８、１９）が前記ブレース（１１）の１つの外側端部（１５）に接続され、
複数の前記ジブ（１３）から成る第１のグループの自由端部（１６）が第１の回転機械部品（１）に接続するようになっており、複数の前記ジブ（１４）から成る第２のグループの自由端部（１７）が第２の回転機械部品（２）に接続するようになっており、
前記ブレース（１１）および前記ジブ（１３、１４）の全てが共通の面内に配置されるとともに１つの一体部品から形成され、
互いの方を向く隣り合うブレース（１１）のジブ（１３、１４）が径方向に組み合わされる、径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項２】
第１のブレースに形成される前記第１のグループの１つのジブ（１３）、および、前記第１のブレースに隣接するブレースに形成される前記第２のグループの１つのジブ（１４）は、互いに対して径方向に変位されて配置されることを特徴とする、請求項１に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項３】
１つのジブ（１３）およびその関連するブレース（１１）が略三角形の自由空間を画定し、隣接するブレース（１１）のジブ（１４）が前記自由空間内に延びることを特徴とする、請求項１または２に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項４】
隣り合うブレース（１１）の互いの方を向くジブ（１３、１４）が互いに対して平行にあるいは略平行に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項５】
隣り合うブレース（１１）の互いの方を向く２つのジブ（１３、１４）が自由中間空間（２２）によって径方向に離間されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項６】
前記中間空間（２２）が、径方向に撓む場合に前記ジブ（１３、１４）が互いに接触しないように寸法付けられることを特徴とする、請求項５に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項７】
径方向内側のジブ（１４）が、隣り合うブレース（１１）へと延びて、該ブレースから周方向に隙間（２７）分だけ離間されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項８】
前記ブレース（１１）の内側端部（１２）が、カップリングの中心（Ｚ）で互いに径方向に接続されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項９】
前記ブレース（１１）の内側端部（１２）がリング（２５）によって互いに接続され、前記リングがカップリングの中心（Ｚ）に貫通路を形成することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項１０】
２つあるいは３つ以上のブレース（１１）に２つのジブ（１３、１４）がそれぞれ設けられることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項１１】
前記ブレース（１１）において、前記第１のグループの１つのジブ（１３）と前記第２のグループの１つのジブ（１４）とが互いに約９０度の角度を成すことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項１２】
前記ジブ（１３、１４）の分岐部と前記ブレースを接続する中間部（２８）との間のブレース（１１）の自由屈曲長さ（ｌ）が前記ジブ（１３、１４）の径方向幅（ｂ）よりも大きいことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有するカップリング。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の径方向に弾性を有する幾つかのカップリングを積層配置で備える、カップリング構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機械部品を接続するのに適する径方向に弾性があるカップリングに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに結合されるべき機械部品の回転軸線が径方向の位置ずれを呈する場合、それは、カップリングの対応する柔軟性によってある程度まで補償することができる。
【０００３】
そのようなカップリングは独国特許第１，８００，６１３Ａ号から知られている。このカップリングは、全部で４つのジブを伴う２つの径方向ブレース（brace）を備える。２つのジブはそれぞれ１つのブレースに形成される。ここでは、１つのブレースの一方のジブを駆動機械部品に結合することができ、また、他方のジブを被駆動機械部品に結合することができる。したがって、２つの接続部をそれぞれ駆動側および出力側で利用できる。そのような構造は、伝達されるべきトルクの大きさおよびトルク伝達の均一性に関して低い要求に晒されるカップリングにのみ十分なものである。
【０００４】
独国特許第１，８００，６１３Ａ号に係るカップリングの他の欠点は、短いブレースに起因して、径方向の位置ずれ能力が大きく制限されるという点である。したがって、結合されるべき機械部品間の僅かな径方向オフセットしか補償できない。
【０００５】
国際公開第９１／１６５５０Ａ１号により、大きなトルクを伝えるために周方向に連続して配列されるジブの数を増大できることが知られている。しかしながら、これは、径方向位置ずれ能力を著しく制限する。したがって、国際公開第９１／１６５５０Ａ１号で提案されるカップリングは、主に、結合されるべき機械部品間の角度オフセットを補償するのに役立つとともに、機械部品間の軸線方向オフセットを補償するのに役立つ。
【０００６】
しかしながら、米国特許第３，６２５，０２４Ａ１号に示されるようにジブが更に長くされる場合には、必要とされる設計空間がかなり増大される。また、２つの接続部のそれぞれが利用できるのに足る空間があるだけである。したがって、トルク伝達能力は低い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高トルクを伝えることができ、略均一なトルク伝達を与えると同時に、高い径方向位置ずれ能力を与える、径方向に弾性を有するカップリングを形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１に係る径方向に弾性を有するカップリングによって達成される。
【０００９】
本発明に係るカップリングは、それぞれが径方向内側端部と径方向外側端部とを備える幾つかの径方向ブレースと、ブレースの方へ曲げられ、それぞれが結合端部と自由端部とを備える複数のジブとを備える。ここでは、ブレースの内側端部が互いに接続され、一方、各ジブの結合端部がブレースの外側端部に接続される。ジブから成る第１のグループの自由端部は、第１の回転機械部品に接続するのに役立つ。ジブから成る第２のグループの自由端部は、第２の回転機械部品に接続するように形成され、それにより、カップリングによる機械部品間のトルク伝達が可能になる。ブレースおよびジブの全ては、共通の面内に配置されるとともに、一体部品から形成される。本発明に係るカップリングは、特に、互いの方へと向く隣り合うブレースのジブが径方向に組み合わされるという事実によって特徴付けられる。
【００１０】
結合されるべき機械部品が径方向に変位する場合には、ブレースおよびジブによって形成される構造体の延在主面内での弾性変形が起こる。ブレースは、径方向に硬質であり、したがって、径方向力支持を行なう。しかしながら、周方向では、ブレースは柔軟である。径方向において同じことがジブに当てはまる。結果として、様々な機械部品に接続されるカップリングの結合部分は、互いに対して柔軟に移動できる。
【００１１】
径方向変位の補償に加えて、本発明に係るカップリングは、軸線方向変位の高速補償も可能にする。また、角度補償もある程度まで可能である。
【００１２】
本発明に係るカップリングは、その平坦な構造により、２つの機械部品間に径方向で挿入することができる。これは、特に、構造状態に起因して機械部品を互いに分離することができず、また、機械の分解が非常に大きな労力を伴う場合に有益である。このように、カップリングは、大きな労力を伴うことなく取り付けることができあるいは取り外すことができる。
【００１３】
また、幾つかのカップリングは、カップリングの配列の状態へと積層することができる。このようにすると、必要とされるトルク伝達能力の調整を非常に簡単な手段によって達成することができる。
【００１４】
ジブを径方向に組み合わせることにより、カップリングによる大きな径方向補償が可能になる。これは、ジブが互いに通り過ぎ、そのため、ジブを比較的長くすることができるからである。また、必要とされる構造スペースに委ねられるトルク伝達能力は、冒頭で説明した構造と比べてかなり増大される。これは、ジブの数、したがって、駆動側または被駆動側のための接続部の数を増大させることができ、一方、他の寸法がコンパクトだからである。後者は、ホモキネティックトルク伝達において有益である。
【００１５】
本発明の有利な実施形態が更なる請求項に示されている。
【００１６】
したがって、例えば、全てのブレースは、第１のグループの１つのジブと、第２のグループの１つのジブとを有することができる。また、ブレースのジブは、関連するブレースの両側に配置することができる。これらの手段は、高トルク伝達能力で特にコンパクトな構造を可能にする。
【００１７】
有利な実施形態において、第１のブレースに形成される第１のグループのジブと、第１のブレースに隣接するブレースのうちの１つに形成される第２のグループのジブは、互いに対して径方向に変位されて配置され、その結果として、径方向の組み合わせを簡単な方法で達成することができる。
【００１８】
特に、ジブおよびその関連するブレースが略三角形の自由空間を画定することができ、隣接するブレースのジブが該自由空間内に延びる。したがって、良好な空間活用が達成され、それにより、高トルク伝達能力で特にコンパクトな構造が可能になる。
【００１９】
互いの方を向く隣り合うブレースのジブを互いに対して平行にあるいは略平行に配置することができる。これらのジブは、自由中間空間によって離間されることが好ましい。この場合、中間空間は、径方向の撓みを伴う際に平行なあるいは略平行なジブが互いに接触しないように寸法付けられることが好ましい。
【００２０】
ジブおよび／またはブレースの１つ以上の長手方向スリットにより、それらの屈曲挙動を、大きな労力を伴うことなく要件にしたがって調整することができる。
【００２１】
組み立て状況に応じて、ブレースの内側端部をカップリングの中心で径方向に接続することができる。しかしながら、ブレースの内側端部をリングによって互いに接続することもでき、それにより、カップリングの中心に貫通開口が形成される。
【００２２】
他の有利な実施形態によれば、径方向内側のジブは、隣り合うブレースへと延びて、該ブレースから周方向に所定の隙間分だけ離間される。したがって、コンパクトな構造にもかかわらず、長いジブを得ることができる。これは、カップリングによる大きな径方向補償を支えて機能する。
【００２３】
ジブの分岐部とブレースを接続する中間部との間のブレースの自由屈曲長さは、ジブの径方向幅よりも大きいことが好ましい。特に、自由屈曲長さは、径方向幅の２倍〜２０倍となることができる。これは、周方向の高い弾力性を支えて機能するとともに、大きな径方向補償にとって有利である。
【００２４】
本発明の以下の詳細な説明は、添付図面に示される典型的な実施形態を用いて与えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る径方向に弾性を有するカップリングの第１の典型的な実施形態の図を示している。
【図２】２つの回転機械部品間の図１、３または５に係るカップリングの取り付け位置の概略図を示している。
【図３】本発明に係る径方向に弾性を有するカップリングの第２の典型的な実施形態の図を示している。
【図４】２つの回転機械部品間の図１、３または５に係るカップリングの取り付け位置の概略図を示している。
【図５】本発明に係る径方向に弾性を有するカップリングの第３の典型的な実施形態の図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１および図２に示される第１の典型的な実施形態は、２つの回転機械部品１、２を接続するための径方向に弾性を有するカップリング１０を示している。一例として、図２は、第１の機械部品１に関して、フライホイール４を有するエンジンシャフト３を示している。第２の機械部品２は、出力シャフト５上に嵌め付けられる捩じりに対して柔軟なカップリング６によって形成される。
【００２７】
図１に示されるように、径方向に弾性を有するカップリング１０は４つのブレース１１を備え、各ブレースは径方向に延びている。ここでは、ブレース１１の径方向内側端部１２がカップリングの中心Ｚで中間部２８によって互いに径方向に接続される。
【００２８】
また、径方向に弾性を有するカップリング１０は、２つまたは３つ以上のジブ１３、１４のそれぞれから成る２つのグループを備える。回転機械部品１、２に対する接続は、ジブ１３、１４の自由端部１６、１７によって達成される。図示の典型的な実施形態の場合には、４つの第１のジブ１３および４つの第２のジブ１４がそれぞれ存在し、これにより、トルク伝達の高い均一性がもたらされる。ジブ１３、１４はそれぞれ、一方の結合端部１８または１９がブレース１１の径方向外側端部１５に接続し、この場合、各ブレース１１には、第１のグループの１つのジブ１３および第２のグループの１つのジブ１４が設けられる。
【００２９】
ジブ１３から成る第１のグループの自由端部１６は第１の機械部品１に接続されるが、ジブ１４から成る第２のグループの自由端部１７は第２の回転機械部品２に接続するように形成される。このため、自由端部１６、１７には対応する締結開口２０または２１を形成することができ、それにより、ジブ１３、１４をボルトによって関連する機械部品１、２に対してフランジ状に取り付けることができる。
【００３０】
ブレース１１およびジブ１３、１４の全ては共通の面内に配置され、それにより、一体部品から成り、通常は略一定の厚さを有する平坦なプレート型の構成部品が得られる。
【００３１】
ブレース１１のジブ１３、１４は、ブレースの両側に位置されており、互いに約９０度の角度を成している。隣り合うブレース１１のジブ１３、１４は、径方向に組み合わされており、互いに平行にあるいは少なくとも略平行に延びている。この場合、第１のジブ１３は、第２のグループのジブ１４よりも更に径方向外側に配置される。しかしながら、第１のグループのジブ１３を第２のグループのジブ１４の径方向内側に配置することもできる。互いに径方向に隣接して位置される２つの平行なジブ１３、１４間には径方向中間空間２２が自由に保たれており、それにより、機械部品１、２間の径方向変位の結果として構造全体が撓んでもジブ１３、１４が互いに接触しない。
【００３２】
ジブ１３、１４の径方向の撓み、および、ブレース１１の周方向の撓みは、必要に応じて、長手方向スリット２３、２４によって調整することができる。また、ジブ１３、１４は、カップリング１０の軸線方向に、すなわち、カップリング１０の延在する主面、つまり、カップリングの図１に示される面に対して垂直に撓むことができ、その結果、径方向の補償に加えて、容易な軸線方向補償が可能になる。
【００３３】
径方向内側のジブ１４はそれぞれ、隣接するブレース１１へと延びており、その隣接するブレースから周方向に小さな隙間２７分だけ離間される。カップリングのサイズに応じて、隙間２７は１〜２０ｍｍの幅を有する。長いジブ１４のため、カップリングによる高い径方向補償が可能である。径方向の更に外側に位置されるジブ１３も同様に隣接するブレース１１の高さまで延びる。
【００３４】
また、ブレース１１の大きい自由屈曲長さは、高い径方向補償に寄与する。この自由屈曲長さは、それが図１に示されるように、ジブ１３、１４の分岐部とブレース１１を接続する中間部２８との間の距離であると理解されるべきである。ブレース１１の自由屈曲長さｌは、ジブ１３または１４の径方向幅ｂよりも大きい。ブレースの自由屈曲長さは、幅ｂの少なくとも２倍またはその倍数であることが好ましい。また、ブレース１１は、ジブ１３、１４よりも細くすることができる。すなわち、ブレース１１の最大幅ｓはｂよりも小さい。
【００３５】
前述した構造からの多数の変形が可能である。特に、径方向ブレース１１の数を変えて増大することができあるいは減少させることができる。この場合、ブレース１１を伴うジブ１３または１４は、図１に示される角度と異なる角度を成すことができる。
【００３６】
更に、それぞれのジブ１３または１４ごとに、別個のブレース１１を設けることができる。
【００３７】
図３および図４は、径方向に弾性を有するカップリング１０の他の変形例を別の取り付け状態で示している。この場合、ねじりに対して柔軟なカップリング６はエンジン側に配置される。径方向に弾性を有するカップリング１０の図示の変形例では、ブレース１１の内側端部１２が、リング２５として形成される中間部２８によって互いに接続される。リング２５は、カップリングの中心Ｚに貫通開口２６を備える。
【００３８】
図５は、中心Ｚで互いに径方向に接続される５つのブレース１１を有する径方向に弾性を有するカップリング１０の変形例を示している。各ブレース１１は第１のジブ１３と第２のジブ１４とを有しており、これらのジブは互いに約９０度の角度を成す。第１のジブ１３はそれらの自由端が第１の機械部品に接続され、また、第２のジブ１４はそれらの自由端が第２の機械部品に接続される。第１の典型的な実施形態と同様に、ここでも、互いの方を向く直接に隣り合うブレース１１のジブ１３、１４が径方向に組み合わされており、ジブ１３およびその関連するブレース１１が略三角形の自由空間を画定する。この自由空間内には隣り合うブレース１１のジブ１４が延びており、それにより、径方向で見た場合にジブ１３、１４が重なり合う。径方向の更に内側に位置されるジブ１４は、隣接するブレース１１に至るまで延びるとともに、該ブレースから周方向に隙間２７分だけ離間されており、それにより、該ジブは長い長さを有することができる。
【００３９】
図２および図４に示されるように、径方向に柔軟なカップリング１０として前述した構造の幾つかは、それぞれの接続領域で結合が成される積層配置で組み立てることができる。このようにすると、必要とされるトルク伝達能力に合わせた特注生産を非常に簡単な手段によって達成することができる。
【００４０】
前述した径方向に弾性を有するカップリングは、そのコンパクトな構造により、高いトルクの伝達を可能にすると同時に、大きな径方向の位置ずれを与えることができる。また、多数のジブにより、均一なトルク伝達が可能になる。以上、典型的な実施形態および更なる変形の詳細な説明によって本発明を開示してきた。しかしながら、本発明は、これらの実施形態に限定されず、添付の請求項に規定される全ての実施形態を包含する。
【符号の説明】
【００４１】
１…第１の回転機械部品、２…第２の回転機械部品、１１…ブレース、１２…径方向内側端部、１３、１４…ジブ、１５…径方向外側端部、１６、１７…自由端部、１８、１９…結合端部、２８…中間部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
2010169262000001.pdf