(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも制限された回転運動が可能な一対の要素を接続するべく、２つの端部(11)(12)を具えた本体部分(10)を有し、各端部が前記一対の要素の一方に接続可能であり、前記本体部分(10)は少なくとも４つのスリット(20a)を有し、各スリット(21)は半径方向に前記本体(10)の中央線(13)を越える深さまで延びており、各スリット(21)は前記本体(10)の前記端部の間に他のスリットから長手方向に間隔をおいて、且つ、前記本体の円周の周りに角度間隔をおいて配置されており、各スリットが凹状の表面(22)(24)(26)(28)で終わっている撓み継手において、
各スリットが前記本体内部に半径方向に前記本体の寸法の５／８から７／８の間の最大深さまで延び、各スリット(21)が終わる前記凹状の表面(22)の半径が半径方向に前記本体の寸法の１．２倍から２倍の間であることを特徴とする撓み継手。
【請求項２】
各スリット(21)の最大深さが半径方向に前記本体(10)の寸法の約３／４である請求項１に記載した撓み継手。
【請求項３】
各スリット(21)が終わる前記凹状の表面(22)の半径が半径方向に前記本体(10)の寸法の約１．５倍である請求項１または２に記載した撓み継手。
【請求項４】
前記４つのスリット(20a)が第１スリット(21)と、それに隣り合い、前記本体の円周の周りに前記第１スリット(21)から約１８０度の角度間隔をおいて配置された第２スリット(23)と、前記第２スリット(23)に隣り合い、前記本体(10)の円周の周りに前記第１と第２スリット(21)(23)から約９０度の角度間隔をおいて配置された第３スリット(25)と、前記第３スリット(25)と隣り合い、前記本体の円周の周りに前記第３スリット(25)から約１８０度の角度間隔をおいて配置された第４スリット(27)とからなる請求項１に記載した撓み継手。
【請求項５】
４つのスリットの２つのセット(20a)(20b)からなる請求項４に記載した撓み継手。
【請求項６】
前記２セットのスリット(20a)(20b)が、軸方向の大きさが１つのスリット(21)の軸方向における大きさよりも大きい、前記本体部分(10)の一部によって分けられている請求項５に記載した撓み継手。
【請求項７】
前記継手の長手方向に見た場合、一つのセット(20a)におけるスリットの配置が他のセット(20b)における配置と同じであり、互いに鏡像関係にはない請求項５又は６に記載した撓み継手。
【請求項８】
各前記スリットが前記本体(10)内部にその他のスリットと同じ深さで延びている請求項１から７のいずれか１項に記載した撓み継手。
【請求項９】
前記本体部分(10)がその各端部(11)(12)に孔(14)(16)を具え、前記孔に前記一対の要素が各々挿入されるようになっている請求項１から８のいずれか１項に記載した撓み継手。
【請求項１０】
前記本体部分(10)の前記端部(11)(12)に前記要素の前記端部を固定するために固定手段(15)(17)が備えられている請求項９に記載した撓み継手。
【請求項１１】
前記スリット(20)(20b)が回転切削工具を用いて切削することによって前記本体部分(10)に設けられている請求項１から１０のいずれか１項に記載した撓み継手。
【請求項１２】
継ぎ手が、２セットのスリット(20a)(20b)を備えていて、回転切削工具が、２個のカッターを備えていて、各セット(20a)(20b)の対応するスリット(21)(30)を同時に形成することを特徴とする請求項１１に記載した撓み継手。
【請求項１３】
前記切削工具の半径が実質的に各スリットの底部で必要とされる円弧形の半径と同じである請求項１１に記載した撓み継手。
【請求項１４】
２つの切削工具を担持するスピンドルが各セットの対応するスリットを同時に形成するために使用される請求項５から１３のいずれか１項に記載した撓み継手。
【請求項１５】
鋳造又はモールディングによって作られる、請求項１から１０のいずれか１項に記載し撓み継手。
【請求項１６】
前記本体部分(10)の直径が約２０mm、前記凹状の表面(22)の湾曲の半径が２５mmから４０mmの間、各スリット(21)の幅が約１mm、各スリットの間の距離が約０．５mmである請求項１から１３のいずれか１項に記載した撓み継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、各シャフトが回転運動可能か、又は、少なくとも、制限された回転運動が可能で、一方のシャフトの回転軸が、他方のシャフトの回転軸と整列しない場合がある２つのシャフトの間を接続させる撓み継手に関する。
【０００２】
【背景技術】
特に、制御装置にとっては、シャフトの回転軸がお互いに整列しない時、一方のシャフトの位置がもう一方のシャフトに正確に伝達されることが重要である。一方のシャフトの角度位置が他方に正確に伝達することができる２つのシャフトの間の撓み継手が非常に重要である。
【０００３】
撓み継手は公知であり、円筒形の材料と、シリンダー状の各端部と、シリンダー状の中間部とから構成されている。シリンダー状の各端部は、シャフトを接続させるための接続手段を有していて、シリンダー状の中間部は、シリンダーにいくらかの可撓性、すなわち、長手方向の軸を中心に曲がるように、お互いから長手方向に間隔をおいて配置された半径方向のスリットを複数具えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、新規で、改良された撓み継手を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、少なくとも制限された回転運動が可能な一対の要素を接続する撓み継手であって、２つの端部を具えた本体部分を有し、各端部が前記一対の要素の一方に接続可能であり、前記本体部分は少なくとも４つのスリットを有し、各スリットは半径方向に前記本体の中央線を越える深さまで延びており、各スリットは前記本体の前記端部の間に他のスリットから長手方向に間隔をおいて、且つ、前記本体の円周の周りに角度間隔をおいて配置されており、各スリットが凹状の表面で終わっている撓み継手が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、少なくとも制限された回転運動が可能な一対の要素を接続する２つの端部(11)(12)を具えた本体部分(10)を有し、各端部が前記一対の要素の一方に接続可能であり、前記本体部分(10)は少なくとも４つのスリット(20a)を有し、各スリット(21)は半径方向に前記本体(10)の中央線(13)を越える深さまで延びており、各スリット(21)は前記本体(10)の前記端部の間に他のスリットから長手方向に間隔をおいて、且つ、前記本体の円周の周りに角度間隔をおいて配置されており、各スリットが凹状の表面(22)(24)(26)(28)で終わっている撓み継手において、前記４つのスリットを２セット(20a)(20b)含み、かつ前記２セットのスリット(20a)(20b)が、軸方向の大きさが１つのスリット(21)の軸方向における大きさよりも大きい前記本体部分(10)の一部によって分けられていることを特徴とする撓み継手が提供される。
【０００７】
また、本発明によれば、少なくとも制限された回転運動が可能な一対の要素を接続する２つの端部(11)(12)を具えた本体部分(10)を有し、各端部が前記一対の要素の一方に接続可能であり、前記本体部分(10)は少なくとも４つのスリット(20a)を有し、各スリット(21)は半径方向に前記本体(10)の中央線(13)を越える深さまで延びており、各スリット(21)は前記本体(10)の前記端部の間に他のスリットから長手方向に間隔をおいて、且つ、前記本体の円周の周りに角度間隔をおいて配置されており、各スリットが凹状の表面(22)(24)(26)(28)で終わっている撓み継手において、各スリットが、回転切削工具を撓み継ぎ手の軸と平行の軸の周りを回転させ、かつ、切削作業中に、回転切削工具を撓み継ぎ手の半径方向に向けて動かし、かつはなすことによって穿設された撓み継手が提供される。
【０００８】
好ましくは、４つのスリットは、第１のスリットと、約１８０度差で円周の周りに角度間隔をおいて形成された第１のスリットに隣接した第２のスリットと、第１と第２のスリットに対して９０度差で円周の周りに角度間隔をおいて形成された第２のスリットと隣り合う第３のスリットと、第３のスリットに対して１８０度の角度間隔をおいて形成された第３のスリットと隣り合う第４のスリットとからなる。
【０００９】
好ましくは、前記撓み継手は４つのスリットを含む２つのセットからなり、４つのスリットの各セットが上述したものである。
【００１０】
４つのスリットを有する１セットのみを有する継手は、それが接続する要素の回転軸が交差し互いに傾くような状況に適応できる。一方、４つのスリットの２セットを有する継手は、さらに、それが接続する要素の軸が交差しないような状況に適応できる。後者の場合、その継手の動きが、中間のシャフト要素によって接続された２つのフックの万能継手からなる駆動軸アセンブリに、ある点では似ている考えられる。従って、２セットのスリットは、本体部分の長さによって分けることができる。本体部分の長さは、単一スリットが占める本体部分の長さより比較的長い−すなわち、分割された本体部分の長さは、前記類似例における中間シャフト要素の長さに近く、当該部分が長い程、２つの軸の間のオフセットが大きくなる。
【００１１】
好適には、一方のセットにおけるスリットの配置は、（セットが互いの鏡像である場合は除いて）継手の長さ方向に見た場合、他方のセットにおける配置と同じである。
【００１２】
好ましくは、各スリットは他のスリットと同じ深さで本体内に形成されている。
【００１３】
１例として、各スリットは、最大深さが、本体の寸法の５／８〜７／８の深さまで本体の半径方向に延びてもよい。さらに、各スリットの最大深さが半径方向に本体の寸法の約３／４であれば、都合がよい。
【００１４】
各スリットが終わる凹状の表面の半径が、半径方向に、本体の寸法の1.2倍から2倍の間であれば都合がよい。各スリットが終わる凹状の表面の半径が、半径方向に本体の寸法の約1.5倍であれば、都合がよい。以下で説明するとおり、スリットをこのような配置にすると、一セットのスリットを継手の軸方向に見た時、スリットで残っている材料部分が互いに重なり合うという効果をもたらす。４つのスリットの一セットにおいて、このような重なり合う部分が４つ、いわゆる「四角形」を形成する。
【００１５】
好ましくは、本体は円筒形で、円筒形の端部が本体の２つの端部を構成する。
【００１６】
好ましくは、前記接続手段は、それぞれの端部にボアを有している。そのボアに、前記一対の要素が各々挿入される。固定手段を設けて、本体の端部において前記要素の端部を固定してもよい。
【００１７】
本発明の撓み継手は、ねじれ剛性が大きな継手を提供する。従って、ねじれ剛性が小さな場合には、継手の駆動側の加速中に生じる得る摩擦及び／又は慣性による継手の被動側の抵抗に起因する継手の如何なるワインドアップをも最小にすることができる。
【００１８】
この継手は低い半径方向の剛性を有している。すなわち、この継手は柔軟性があって、各回転軸の間にミスアライメンがある時、駆動側、被動側の両方の要素のベアリングに生じる負荷を最小にすることができる。これは、結果的に、継手の耐用年数を長くする。
【００１９】
継ぎ手がこのような形状をしているので、ねじれ剛性と低い半径方向剛性と協同して、速度を正確に伝達し、被動部材から駆動部材への位置の正確な再生が確実になされる。
【００２０】
前記スリットは、回転切削工具を用いて切削されることができる。回転切削工具の半径が、各スリットの底部に求められる円弧形状の半径と同じであれば望ましい。
【００２１】
この継手の本体部分の軸に平行に軸の周りを回転する切削工具を本体部分の半径方向に移動して各スリットを形成し、次いで反対方向に引き込める。継手が互いに同じ配置の４つのスリットを含む２セットからなる場合、２つのカッターを担持するスピンドルを使用して、各セットの対応するスリットを同時に形成することができる。
【００２２】
しかしながら、他の方法を利用して継手のスリットを形成してもよい。
【００２３】
継手の本体部分は、金属製、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、或いは、継手の用途に適したその他の如何なる材料でも作ることができる。例えば、継手は、プラスチック製でも構わない。後続工程で行なわれる切削作業によるよりも、鋳造又はモールディング工程中にスリットを形成して継手を製造してもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の撓み継手は、ねじれ剛性が大きな継手を提供する。従って、ねじれ剛性が小さな場合には、継手の駆動側の加速中に生じる得る摩擦及び／又は慣性による継手の被動側の抵抗に起因する継手の如何なるワインドアップをも最小にすることができる。
【００２５】
この継手は低い半径方向の剛性を有している。すなわち、この継手は柔軟性があって、各回転軸の間にミスアライメンがある時、駆動側、被動側の両方の要素のベアリングに生じる負荷を最小にすることができる。これは、結果的に、継手の耐用年数を長くする。
【００２６】
継ぎ手がこのような形状をしているので、ねじれ剛性と低い半径方向剛性と協同して、速度を正確に伝達し、被動部材から駆動部材への位置の正確な再生が確実になされる。
【００２７】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
この撓み継手は、第１端部１１と第２端部１２を具えた本体部分１０、長手方向軸１３を有し、その形状は、全体的に見て円筒形である。
【００２８】
端部１１は中央ボア１４を具えている。中央ボア１４は、駆動軸又は被動軸を受け入れるようになっている。駆動軸又は被動軸は、ねじ付きボア１５に螺合されるねじ付きファスナー（図示せず）によりボア１４に固定される。
【００２９】
端部１１は、別のねじ付きボア１８を備えている。このボア１８に、ファスナーを固定してボア１８に配置される軸を固定する固定具とされる。
【００３０】
端部１２は、ボア１６を備えている。このボア１６に、駆動軸又は被動軸が、それぞれ挿入される。駆動軸又は被動軸は、ねじ付きボア１７に螺合されるねじ付きファスナー（図示せず）によりボア１６に固定される。
【００３１】
端部１２は別のねじ付きボア１９を備えている。このボア１９に、ねじ付きファスナーが係合されて、ボア１９に配置される軸を固定する。
【００３２】
継ぎ手１０に撓み性を付与するために、半径方向に形成された複数のスリットをボア１０に形成する。ここに示した実施の態様では、４本のスリットを含む２個のセットが形成されていて、第１のセットは２０ａで、第２のセットは２０ｂで示してある。
【００３３】
スリット２０ａの第１のセットを、図２〜６を参照して、説明する。
【００３４】
第１のスリット２１は、適当な方法、好ましくは、回転切削工具によって形成される。スリット２１の深さの寸法は図２では、スリット２１がシリンダー状の本体２０の長さの約０．７５の割合で穿設されている。スリット２１は、図示された実施形態において、円弧状面２２で終端している。その円弧状面２２の曲率半径は、深さ、すなわち、本体部分２１の直径の約１．５倍、又は本体部分１０の半径の約３倍である。
【００３５】
図１では、第２のスリット２３の最端部が示してあるが、図３では、第２のスリット２３が、凹面状の表面２４で終わり、その曲率半径が表面２２のそれと同じであるように、より詳細に図示されている。
【００３６】
図から、スリット２３は、円周の周りに角度間隔をおいて形成されていて、第１スリット２１に対して全く反対側に（180度）あることが分かる。
【００３７】
第３のスリット２５は、スリット２１と２３と同じ深さに形成され、表面２２と２４の湾曲と同じ曲率半径の凹面状の表面２６で終わっている。しかしながら、スリット２５は、円周の周りに角度間隔をおいて形成されていて、スリット２１と２３に対してほぼ直角に形成されている。
【００３８】
第４のスリット２７は、前記セットにおける最終スリットを構成する。スリット２７は、スリット２１、２３および２５と同じ深さに形成され、凹面状の表面２２、２４および２６と同じ曲率半径の凹面状の表面２８で終わっている。スリット２７は、スリット２５に対して円周の周りに１８０度偏倚していて、スリット２１と２３に対して９０度偏倚している。
【００３９】
本体部分１０には、第５のスリット３０、第６のスリット３１、第７のスリット３２および第８のスリット３３とからなるスリットの第２のセット２０ｂが形成されている。スリット３０〜３３の形と深さは、スリットの第１のセット２０の形成と正確に対応している。従って、スリット３０は、図２に示したスリット２１と同じ形状である。スリット３１は、図３に示したスリット２３と同じであり、スリット３２は、図４に示したスリット２５と同じであり、スリット３３は、図５に示したスリット２７と同じである。
【００４０】
スリットの２つのセット２０ａと２０ｂにおいて、スリットの配列が互いに同じである。すなわち、スリットの１つのセットが、スリットの別のセットの鏡像ではない。この結果、継手が曲げられて回転している間、継手が回転しているにも拘らず、個々の曲げ動作が起こる継手の長さが同じであることになる。このことが、継手の性能の改良をもたらす。
【００４１】
スリットの正確な深さ、それらが終わる凹面状の表面の曲率半径、および各スリットの幅は、継手の使用条件とその材料に依存する。実施の形態では、継ぎ手は、アルミニウム合金から製造され、本体部分の直径は約２０ｍｍであり、凹面状の表面の曲率半径は２５ｍｍと４０ｍｍの間であり、前記２つの値の中間であれば都合がよく、各スリットの幅は約１ｍｍであり、側面の各スリット間の距離は約０．５ｍｍである。
【００４２】
上記値が図示した実施の形態に適しているが、異なる材料や異なる用途には、異なる値が適切であることは理解されるであろう。
【００４３】
継手の側面図では、各スリットは半円形の底部を持つものとして、図示されている。実際には、スリットの底部にこのような形状を正確に作るようにカッターを作動させることは困難である。しかし、明らかに、応力を増大させるように作用する角度付きのコーナーは、スリットの底部では避けるべきである。
【００４４】
本発明の撓み継手は、公知の装置を凌駕する顕著な改良をもたらすことが証明された。各スリットに円弧形状及び凹面状の表面を形成することにより、直線的な端面を有するスリットと比べた場合、隣り合うスリットに重なり合う材料の量を増大させることになり、かくして、非常に重要な重なり部分に本体の材料がより多く残っていることになる。図６の符号３５、３６、３７、３８がこの重なり領域を示しているが、これは、スリットの１つのセットにおける重なり領域を表わしている。
【００４５】
重なり領域の増大は、継手の撓み性能に悪影響を及ぼさないで、各スリットに直線的な端面を有する撓み継手の場合に生じるねじり剛性の変動を減少させる。ねじり剛性の増大、又は、少なくともねじり剛性の増大された直線性は、スリットの２つのセットがあることと組み合わされて、半径方向の剛性を最小にし、ねじり剛性における角度的変動を減少させる。故に、一定のピボットの長さを維持することによって、回転時に継手に沿って伝わる継手の動的誤差を改善する。
【００４６】
性能が改良される正確な理由は、完全には理解されない。しかし、底部に直線的面を具えたスリットを有する公知の製品との間で比較した。継手の直径は２０ｍｍ、長さは２５ｍｍであった。
【００４７】
本発明による装置の４つの重要な評価基準を、従来の継手のそれらと比較した。１．〔伝達誤差〕
動力学的的誤差と称され、駆動軸の位置に対する被動軸の位置のトータルな誤差である。この伝達誤差を、互いに平行で、０．２ｍｍのオフセットで並置された軸を有する駆動軸と被動軸の間でテストする。
【００４８】
２．〔ねじり剛性〕
これは、加えられたトルクの下での、被動軸の位置に対する駆動軸の相対的回転に対する抵抗の測定量である。この試験は、トルクを負荷したとき、一方の軸を固定し、他方の軸の位置を測定することによって実施する。
【００４９】
３．〔半径方向コンプライアンス〕
これは、平行な、或いは角度のある力の下で導入される平行或いは角度のある駆動軸と被動軸の間のオフセットを測定する。この測定は、一方の軸を固定し、他方の軸を幾分平行なオフセット量だけ動かして、前記オフセットを発生させるのに必要な力を測定することによって実施される。
【００５０】
４．〔トルク容量〕
これは、継手に損傷を与えることなく安全に伝達されるトルクである。
【００５１】
【表１】
0004083227.tif 000002
【００５２】
上記の結果から、伝達誤差、ねじり剛性、半径方向コンプライアンス、トルク容量において顕著な改良がある。トルク容量は、何らかの意味のある結果をもたらすには、数多くの試験を必要とするが、他の試験の結果は、従来技術を凌駕する顕著な改良を示している。
【００５３】
継手をシャフトのような要素に固定する手段として、ねじ付ボア１５と１８にファスナー以外の手段を採用できる。例えば、本体部分の一つ又は両方の端部を、長手方向に割れ目のあるクランプとして形成し、適切に配置された一つ又は複数のファスナーによってシャフトにクランプで締結することができる。またさらなる代替として、本体部分の一つ又は両方の端部をフランジとして形成して、適切な回転要素にファスナーで締結することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】撓み継手の１つの実施形態の図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図。
【図４】図１の４−４線に沿った断面図。
【図５】図１の５−５線に沿った断面図。
【図６】図１の継手の端面図。
【符号の説明】
１０  本体部分
１１  第１端部１１
１２  第２端部
１３  長手方向軸
１４  中央ボア
１５  ねじ付きボア
１６  ボア
１７  ねじ付きボア
１８  ねじ付きボア
１９    ねじ付きボア
２０    本体
２０ａ  第１のセット
２０ｂ  第２のセット
２１    第１のスリット
２２    円弧状面
２３    第２のスリット
２４    凹面状表面
２５    第３のスリット
２６    凹面状表面
２７    第４のスリット
２８    凹面状表面
３０    第５のスリット
３１    第６のスリット
３２    第７のスリット
３３    第８のスリット
３５    重なり領域
３６    重なり領域
３７    重なり領域
３８    重なり領域
【図１】
0004083227.tif 000003
【図２】
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【図３】
0004083227.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004083227.tif 000007
【図６】
0004083227.tif 000008