(57)【要約】【課題】改良されたカップリング及び動力伝達シャフトを提供すること。【解決手段】メカニカルシャフトは、長手軸を画定するシャフト本体を含む。スプラインは、シャフト本体の第１の端部に含まれる。フレキシブルカップリングは、シャフト本体の、長手軸を挟んでスプラインの反対側にある第２の端部に含まれる。スプライン及びフレキシブルカップリングは、異種金属からなる。バイメタル継手は、異種金属を１つに接合する。【選択図】図１
2018076962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手軸を画定するシャフト本体と、
前記シャフト本体の第１の端部のスプラインと、
前記シャフト本体の、前記長手軸を挟んで前記スプラインの反対側にある第２の端部のフレキシブルカップリングであって、前記スプライン及び前記フレキシブルカップリングは異種金属からなる前記フレキシブルカップリングと、
前記異種金属を１つに接合するバイメタル継手とを備える、メカニカルシャフト。
【請求項２】
前記シャフト本体及び前記フレキシブルカップリングが、前記バイメタル継手の軸方向に共通の側に存在する、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項３】
前記バイメタル継手と前記シャフト本体の間に同様の金属からなる溶接継手をさらに備える、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項４】
前記バイメタル継手と前記シャフト本体の間にある同様の金属からなる前記溶接継手が、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含む、請求項３に記載のメカニカルシャフト。
【請求項５】
前記バイメタル継手と前記スプラインの間に同様の金属からなる溶接継手をさらに備える、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項６】
前記バイメタル継手と前記スプラインの間にある同様の金属からなる前記溶接継手が、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含む、請求項５に記載のメカニカルシャフト。
【請求項７】
前記シャフト本体がチタンを含む、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項８】
前記シャフト本体及び前記フレキシブルカップリングがチタンを含む、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項９】
前記スプラインが鋼を含む、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１０】
前記フレキシブルカップリングが少なくとも１つのフレキシブルダイアフラムを含む、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１１】
前記フレキシブルカップリングが複数のフレキシブルダイアフラムを含み、前記フレキシブルカップリングがオールチタンである、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１２】
前記バイメタル継手が前記異種金属からなる爆発溶接継手を含み、さらに
前記バイメタル継手と前記シャフト本体の間に同様の金属からなる溶接継手と、
前記バイメタル継手と前記スプラインの間に同様の金属からなる溶接継手と、
を備える、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１３】
前記バイメタル継手が前記異種金属からなる爆発溶接継手を含み、さらに、
前記バイメタル継手と前記シャフト本体の間に同様の金属からなる溶接継手を備え、
前記スプラインが前記バイメタル継手につながっており、前記バイメタル継手と前記スプラインの間にある同様の金属からなる溶接継手をを欠いている、
請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１４】
前記バイメタル継手が前記異種金属からなる爆発溶接継手を含み、さらに、
前記バイメタル継手と前記スプラインの間に同様の金属からなる溶接継手を備え、
前記シャフト本体が前記バイメタル継手につながっており、前記バイメタル継手と前記シャフト本体の間にある同様の金属からなる溶接継手をを欠いている、
請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１５】
前記スプライン、前記シャフト本体及び前記フレキシブルカップリングが、前記シャフト本体の前記第１の端部及び前記第２の端部の両方で変位を調整するように構成される、
請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１６】
前記シャフト本体が前記スプラインよりも軽い材料からなる、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【請求項１７】
前記スプラインが前記シャフト本体よりも材料強度が高い材料からなる、請求項１に記載のメカニカルシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、機械部品に関し、より詳細にはカップリング及び動力伝達シャフトなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙の用途で、シャフト及びカップリングを軽量な材料から作り出すことは有利である。しかし、軽量な材料は、より重くより頑丈な材料を必要とする一部のインタフェースには適さない。軽量性を保つために、異種金属をその２つの金属間をボルト締め接続することによって使用し、その結果、部品の軽量部分を軽量金属から作ることができ、より重くより頑丈な金属は強度を要する部品部分のみに使用することができるようになる。これにより全体の重量を減少させることが可能になるが、部品にはボルト締め接続自体の複雑さ及び重量が加わることとなる。種々の溶接、ブレーシング、締りばめまたは同種の処理を用いることは、軽荷重の部品にとって可能であるが、機体及び動力装置などで用いられるような動的な部品にとって必ずしも適切な選択とは限らない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術はその意図された目的にとって十分なものと考えられてきた。しかし、カップリング及び動力伝達シャフトなどの改良は常に必要である。本開示は、この課題に対する解決策を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
メカニカルシャフトは、長手軸を画定するシャフト本体を含む。スプラインは、シャフト本体の第１の端部に含まれる。フレキシブルカップリングは、シャフト本体の、長手軸を挟んでスプラインの反対側にある第２の端部に含まれる。スプライン及びフレキシブルカップリングは、異種金属からなる。バイメタル継手は、異種金属を１つに接合する。
【０００５】
シャフト本体及びフレキシブルカップリングは、バイメタル継手の軸方向に共通の側に存在し得る。フレキシブルカップリングは、少なくとも１つのフレキシブルダイアフラムを含む。フレキシブルカップリングは、例えばフレキシブルカップリングがオールチタンである複数のフレキシブルダイアフラムを含み得る。シャフト本体は、スプラインよりも軽い材料からなることがあり、スプラインは、シャフト本体よりも材料強度が高い材料からなることがある。シャフト本体及びフレキシブルカップリングは、チタン、アルミニウムまたは任意の他の適切な金属を含み得る。スプラインは、鋼または任意の他の適切な金属を含み得る。
【０００６】
バイメタル継手は、異種金属からなる爆発溶接継手を含み得る。同様の金属からなる溶接継手が、バイメタル継手とシャフト本体の間に含まれ得る。バイメタル継手とシャフト本体の間にある同様の金属からなる溶接継手は、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含み得る。同様の金属からなる溶接継手が、バイメタル継手とスプラインの間に含まれ得るとも考えられる。バイメタル継手とスプラインの間にある同様の金属からなる溶接継手は、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含み得る。スプラインはバイメタル継手につなげることができ、バイメタル継手とスプラインの間にある同様の金属からなる溶接継手をなくすことができるとも考えられる。別の態様で、シャフト本体はバイメタル継手につなげることができ、バイメタル継手とシャフト本体の間にある同様の金属からなる溶接継手をなくすことができると考えられる。
【０００７】
主題の開示のシステム及び方法のこれらの及び他の特徴は、図面と併せて以下の発明を実施するための形態から、当業者にとってより容易に明らかなものとなろう。
【０００８】
主題の開示に関連する当業者が、主題の開示の装置及び方法の作成方法及び使用方法を過度の実験なしに容易に理解するように、以下に、好ましい実施形態をいくつかの図を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】２つの異種金属を接合するバイメタル継手を示す、本開示に従って構成されたメカニカルシャフトの例示的実施形態の部分側面断面立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
ここで図面を参照する。図面では、同様の参照番号は、主題の開示の同種の構造的特徴または態様を特定している。説明及び例示の目的のため、これに限定されるものではないが、本開示に従ったメカニカルシャフトの例示的実施形態の部分図を図１に示す。これは一般に参照符号１００で表す。明細書内で記載したシステム及び方法は、従来のメカニカルシャフトよりも重量が軽く及び／または強度が高いメカニカルシャフトならびにカップリングを提供するのに用いることができる。
【００１１】
例えば、ヘリコプターにおいてガスタービンエンジンなどの動力装置を変速機に接続する動力伝達シャフトであるメカニカルシャフト１００は、長手軸Ａを画定するシャフト本体１０２を含む。スプライン１０４は、シャフト本体１０２の第１の端部に含まれる。フレキシブルカップリング１０６は、シャフト本体１０２の、長手軸Ａを挟んでスプライン１０４の反対側にある第２の端部に含まれる。スプライン１０４及びフレキシブルカップリング１０６は、異種金属からなる。バイメタル継手１０８は、異種金属を１つに接合する。
【００１２】
シャフト本体１０２及びフレキシブルカップリング１０６は、バイメタル継手１０８の軸方向に共通の側に存在する。フレキシブルカップリング１０６は、例えば、フレキシブルカップリング１０６がオールチタンである複数のフレキシブルダイアフラム１１０を含む。シャフト本体１０２は、スプライン１０４よりも軽い材料からなり、スプライン１０４は、シャフト本体１０２よりも材料強度が高い材料からなる。したがって、高い強度が必要でないシャフト本体１０２及びカップリング１０６が軽量であることによって軽量化は可能になり、高い強度が必要なスプライン１０４の材料には高い強度をもたらすものを用いる。このことにより、従来の異種金属のボルト締め配置にあるような異種金属間のフレッティングも解消させることができる。シャフト本体１０２及びフレキシブルカップリング１０６は、チタン、アルミニウムまたは任意の他の適切な金属を含み得る。スプライン１０４は、鋼または任意の他の適切な金属を含み得る。
【００１３】
バイメタル継手１０８は、異種金属からなる爆発溶接継手１１２を含み得る。同様の金属からなる溶接継手１１４は、バイメタル継手１０８とシャフト本体１０２の間に含まれ得る。溶接継手１１４は、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含み得る。同様の金属からなる溶接継手１１６は、バイメタル継手１０８とスプライン１０４の間に含まれる。溶接継手１１６も、電子ビーム（ＥＢ）溶接継手を含み得る。つまり、全部で３つの溶接部１１２、１１４及び１１６が存在する。２つの溶接部のみ必要となるように、溶接部１１４または１１６の一方または他方を省略することができるとも考えられる。例えばスプライン１０４はバイメタル継手１０８につなげてつくることができ、バイメタル継手１０８とスプライン１０４の間にある同様の金属からなる溶接継手をなくすことができる。別の例で、シャフト本体１０２はバイメタル継手１０８につなげることができ、バイメタル継手１０８とシャフト本体１０２の間にある同様の金属からなる溶接継手をなくすことができると考えられる。
【００１４】
本開示の方法及びシステムは、上記のようにかつ図面に示すように、従来のメカニカルシャフト及びカップリングに比べて重量と複雑さが軽減され、及び／または強度が高いなどの優れた特性を有するメカニカルシャフト及びカップリングをもたらす。主題の開示の装置及び方法を、好ましい実施形態を参照しながら示し説明したが、当業者は、主題の開示の範囲から逸脱することなしに変更及び／または修正を行い得ることを容易に理解されよう。
【符号の説明】
【００１５】
１００  メカニカルシャフト
１０２  シャフト本体
１０４  スプライン
１０６  フレキシブルカップリング
１０８  バイメタル継手
１１０  フレキシブルダイアフラム
１１２，１１４、１１６  溶接部
【図１】
2018076962.tif 000003
【外国語明細書】
2018076962000001.pdf