(57)【要約】      （修正有）【課題】頑丈でかつ小型の回転軸継手アセンブリを提供する。【解決手段】回転軸継手アセンブリ１０は、長手方向の端部において段部２０を画定する第１回転軸１２を含む。第２回転軸１４は、第１・第２回転軸が重なり合う部分を形成するように第１回転軸１２の段部２０に受容される長手方向の端部２２を有する。形状記憶合金を含んだ連結スリーブ２６が、これらの回転軸を一体に連結するように、少なくとも第１・第２回転軸の重なり合う部分の周囲に配設される。【選択図】図１
2006336862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の端部において段部を画定する第１回転軸と、
上記第１回転軸と重なり合う部分が形成されるように、上記第１回転軸の段部に受容される長手方向の端部を有した第２回転軸と、
上記第１・第２回転軸を一体に連結するために上記第１・第２回転軸の上記重なり合う部分に少なくとも配設される、形状記憶合金から作られた連結スリーブと、
を含んだ回転軸継手アセンブリ。
【請求項２】
上記第１回転軸は該軸を貫通する第１孔を画定し、かつ、上記第２回転軸は該軸を貫通する第２孔を画定し、これにより、これらの孔は、該孔にコネクタピンを収容するように互いに軸方向に整列することを特徴とする請求項１に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項３】
上記第１回転軸は一体型始動発電機の軸であり、上記第２回転軸は高圧圧縮機の軸であることを特徴とする請求項１に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項４】
上記連結スリーブはニッケル・チタン形状記憶合金から作られること特徴とする請求項１に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項５】
上記連結スリーブはチネル形状記憶合金から作られることを特徴とする請求項１に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項６】
上記連結スリーブは、上記コネクタピンを保持しかつ上記第１・第２回転軸の間の径方向の嵌合が確実に保持されるように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項７】
上記連結スリーブは、上記第１・第２回転軸に対して該連結スリーブを軸方向に位置決めし、かつ、保持するように少なくとも１つの周方向リブを画定することを特徴とする請求項１に記載の回転軸継手アセンブリ。
【請求項８】
上記連結スリーブは、上記第１・第２回転軸に対して該連結スリーブを軸方向に位置決めし、かつ、保持するように少なくとも１つの周方向リブを画定することを特徴とする請求項３に記載の回転軸継手アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に回転軸継手アセンブリに関し、より具体的には、形状記憶合金を含んだ回転軸継手アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの軸を確実に連結する従来の方法は、両端にて案内を行うスプライン（キー溝）もしくは２つの案内面を有するネジ接続を使用するものである。案内機構（通常、二直径、もしくは一直径および一肩部、のいずれか）の目的は、二軸の同軸度と共直線性とを保持する連結を保証することである。軸継手の上記技術では、合わせられる軸端部は連結機能を目的として特に設計・加工されなければならない。
【０００３】
連結機能を目的として特に設計されていない軸端部に確実な連結を施されるべき状況下においては、幾つかの方法が利用可能である。最もよく普及している方法には、
１）単純な圧入
２）締付鍔（クランピングカラー）を用いた圧入
３）Ｒｉｎｇｆｅｄｅｒ社のＬｏｃｋｉｎｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ（商標）やＦｅｎｎｅｒ  Ｍａｎｎｈｅｉｍ  Ｔｒａｎｔｏｒｑｕｅ（登録商標）の継手等のテーパ圧縮継手、がある。
【０００４】
高速の用途においては、継手はアセンブリのバランスを適度に保持できなければならないため、締付鍔の装置は排除される傾向にある。航空宇宙の要求仕様は、小型、高信頼性、および、頑丈な設計を好む。上記Ｔｒａｎｔｏｒｑｕｅ（登録商標）継手は頑丈であるが小型ではない。一方、単純な圧入は小型だが頑丈ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は上述の欠点や不都合を克服する回転軸継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の形態においては、回転軸継手アセンブリは長手方向の端部において段部を画定する第１回転軸を含む。第２回転軸が、第１回転軸と重なり合う部分が形成されるように、第１回転軸の段部に受容される長手方向の端部を有する。形状記憶合金から作られた連結スリーブが、第１・第２回転軸を一体に連結するために第１・第２回転軸の重なり合う部分に少なくとも配設される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照すると、本発明の第１実施例に係る回転軸継手アセンブリが参照符号１０によって概略指示されている。このアセンブリは例えばガスタービンエンジンに使用可能であるが、必ずしもこれに限定されない。アセンブリ１０は一体に連結される第１回転軸１２と第２回転軸１４とを含む。ガスタービンエンジンの用途においては、第１回転軸１２は、例えば、Ｉｎｃｏｌｏｙ  Ａ−２８６（時効硬化性の鉄−ニッケル−クロムの合金）やＩｎｃｏｎｅｌ  ７１８（フロー成形のニッケル系超合金）等の耐久合金から作られた一体型始動発電機（ＩＳＧ）であってもよい。第２回転軸１４は、例えば、Ｉｎｃｏｌｏｙ  ９０９（ニッケル−コバルト−鉄の合金）等の耐久合金から作られた高圧タービン（ＨＰＣ）締付ボルトであってもよい。
【０００８】
図１に示すように、第１回転軸１２は肩部つまり段部１６を画定し、これにより、段部１６の一方の側には第１段部面１８が形成され、段部１６の他方の側には第２段部面２０が形成される。第２回転軸１４の長手方向端部２２が、段部に隣接した第２回転軸の外面２４がこの段部に隣接した第１回転軸１２の第１段部面１８に対してほぼ同一平面となるように、第２段部面２０と肩部つまり段部１６とに当接されている。従来の圧入連結では、第１回転軸１２と第２回転軸１４とが第２段部面２０にある径方向の締り嵌めを介して連結されるであろう。本発明は第２段部面２０に半径隙間を有しているために、回転軸１２、１４は容易に組み付けられ、続いてその位置が合わせられる。
【０００９】
形状記憶合金（ＳＭＡ）から作られた連結スリーブ２６が、第１・第２回転軸１２、１４の少なくともある部分、すなわち、肩部つまり段部１６付近で互いに重なり合う部分の周囲に設けられる。連結スリーブ２６が取り付けられるときには、弱い相状態（Ｔｉｎｅｌ（チネル）合金ではマルテンサイト）であるものの塑性変形によって広げられ、継手の取付まで変態点未満の温度で保管される。連結スリーブ２６が取付の間、適切に配置されていれば、変態点よりも高い温度まで加熱されて、ＳＭＡ材料が強い相状態（Ｔｉｎｅｌ合金ではオーステナイト）に変化させる。この変態により、連結スリーブ２６が抑制されていなければ、該連結スリーブ２６は、第１回転軸１２および第２回転軸１４の外径よりも小さな直径である本来の寸法に戻る。この結果得られた連結スリーブ２６の寸法は、この連結スリーブ２６と上記回転軸１２、１４との間に径方向の締り嵌めをもたらすとともに、第２段部面２０における第１回転軸１２と第２回転軸１４との間にも径方向の締り嵌めをもたらす。回転軸１２、１４の位置合わせを決定し、一方の軸から他方の軸へトルクを伝達する摩擦を決定するのは第２段部面２０における締り嵌めである。ＳＭＡ材料である連結スリーブ２６は、Ａｅｒｏｆｉｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ株式会社から入手可能なＭＥＰＳ−６１５１に準拠したＴｉｎｅｌ合金を含んだＣｒｙｏｆｉｔ（登録商標）継手に類似するものであってもよい。
【００１０】
図１に具現化された本発明は、既存の軸への確実な継手であって小型・頑丈さを兼ね備え、適切なバランスを保持する継手の考案に向けて代替案を提示する。図１に示す継手の基本原理は圧入の原理を用いるが、締り嵌めを生成可能な形状記憶合金から作られた連結スリーブを組み込んでいるため、著しく頑丈で、かつ、組付も容易な継手となる。図１に示すように、直径や肩部によって案内部が制御され、コーヒー缶の蓋の上のリップ部に似た肩部機構つまりＴｕｐｐｅｒｗａｒｅ（登録商標）コンテナにわたって、軸方向の保持力とトルクの伝達が摩擦により保持される。
【００１１】
図２を参照すると、本発明の第２実施例に係る回転軸継手アセンブリが参照符号１００により概略指示されている。アセンブリ１００は一体に連結される第１回転軸１０２と第２回転軸１０４とを含む。ガスタービンエンジンの用途においては、第１回転軸１０２は、例えば、Ｇｒｅｅｋ  Ａｓｃｏｌｏｙ（クロム−ニッケル−タングステンのマルテンサイト合金）やＩｎｃｏｎｅｌ  ７１８等の耐久合金から作られたＩＳＧ軸であってもよい。第２回転軸１０４は例えば、Ｉｎｃｏｌｏｙ  ９０９等の耐久合金から作られたＨＰＣ締付ボルトであってもよい。
【００１２】
図２に示すように、第１回転軸１０２は肩部つまり段部１０６を画定し、これにより、段部１０６の一方の側には第１段部面１０８が形成され、段部１０６の他方の側には第２段部面１１０が形成される。第２回転軸１０４の長手方向端部１１２は、段部に隣接した第２回転軸の外面１１４がこの段部に隣接した第１回転軸１０２の第１段部面１０８に対してほぼ同一平面となるように、第２段部面１１０と肩部つまり段部１０６とに当接されている。第１回転軸１０２と第２回転軸１０４との組付の際には、第２段部面１１０における軸の間に半径隙間がある。
【００１３】
第１回転軸１０２は第１回転軸１０２を貫通する第１孔１１６を画定し、第２回転軸１０４は第２回転軸１０４を貫通する第２孔１１８を画定する。図２に示すように、第１回転軸１０２の肩部１０６が第２回転軸１０４の長手方向端部１１２に当接すると、第１孔１１６と第２孔１１８とは軸方向に合致する。コネクタ１２０、例えばピン、が第１・第２孔１１６、１１８を通して収容され、これにより第１・第２回転軸１０２、１０４を互いに固定する。好ましくは、第１・第２回転軸１０２、１０４を上記の如く一体に配置した後の一回のドリル作業で孔１１６、１１８が形成される。回転軸１０２、１０４の軸の曲げモーメントを伝達できるように少なくとも３つのピン１２０を使用することが最も効果的であり、軸は確実に単一の軸として機能する。
【００１４】
形状記憶合金（ＳＭＡ）から作られた連結スリーブ１２２は、第１・第２回転軸１０２、１０４の少なくともある部分、すなわち、肩部つまり段部１０６付近で互いに重なり合う部分の周囲に設けられ、第２段部面１１０における半径隙間が回転軸間の締り嵌めをもたらすように、上記の如く作用する。連結スリーブ１２２は、回転軸１０２、１０４の回転によって発生した物体の遠心力に対してピン１２０を保持するためにも用いられる。ＳＭＡ材料から作られた連結スリーブ１２２は、Ａｅｒｏｆｉｔ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ株式会社から入手可能なＭＥＰＳ−６１５１に準拠したＴｉｎｅｌ合金を含んだＣｒｙｏｆｉｔ（登録商標）継手に類似するものであってもよい。
【００１５】
図２に具現化された本発明は、図１に図示・説明した連結態様よりもさらに頑丈な態様であり、圧入の継手（ジョイント）が逆さにされ、回転軸の組付後に加工された孔に挿入された座付きピンによってトルクと軸方向の保持力とが保持されている。
【００１６】
要するに、本発明は、頑丈さと小型化とを図った方法で軸を連結する構造を提供する。具体的には、本発明では既存の軸に継手構造が存在しない。本発明は、継手自体とは関係のない特定の目的の既存の軸に軸延長部を連結するために創作された。しかしながら、損傷した構造を修理し、もしくは、従来の軸連結技術に付随した精密な加工を回避するために、本発明を適用してもよい。
【００１７】
本技術に関連する分野において通常の知識を有する者であれば分かるように、本発明の範囲を逸脱することなく、本発明の上記実施例から多くの改良や代替がなされよう。従って、本明細書の上記記載は制限的な意味ではなく、例示的に意味で捉えるべきであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例に係る回転軸継手アセンブリの断面側面図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る回転軸継手アセンブリの断面側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０…回転軸継手アセンブリ
１２…第１回転軸
１４…第２回転軸
１６…段部
１８…第１段部面
２０…第２段部面
２２…長手方向の端部
２４…第２回転軸の外面
２６…連結スリーブ
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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