特許 6612077 ダイアフラムカップリング

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6612077

(24)【登録日】2019年11月8日

(45)【発行日】2019年11月27日

(54)【発明の名称】ダイアフラムカップリング

(51)【国際特許分類】

   F16D 3/50 20060101AFI20191118BHJP

【ＦＩ】

   F16D3/50 G

   F16D3/50 Z

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-149574(P2015-149574)

(22)【出願日】2015年7月29日

(65)【公開番号】特開2017-31996(P2017-31996A)

(43)【公開日】2017年2月9日

【審査請求日】2018年1月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(72)【発明者】

【氏名】古川 泰成

【審査官】 横山 幸弘

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−０５３５２７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０３−１３４３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２３６８４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１０１７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−０２７７２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭６３−０２７７２２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５１−１３９８４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２００７−５３３９２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｄ ３／５０

Ｆ１６Ｄ ３／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに軸方向に対向する一対のフランジ間に一対のダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングにおいて、
前記一対のダイアフラムのそれぞれは、厚肉の内周取付部および外周取付部の間に薄肉の膜部を有する複数枚のダイアフラムがそれぞれの前記膜部の間に間隙スペースを有して並列した状態で設けられ、
前記並列した複数枚のダイアフラムはそれぞれその内周面をもって前記センターチューブの外周面に固定されることにより、前記センターチューブの一方の端部側とこの一方の端部と反対側の端部側とにそれぞれ前記複数枚のダイアフラムを備えるフレキシブルユニットとされており、
前記複数枚のダイアフラム間に、径が異なる二つのゴムリングが配置されていることを特徴とするダイアフラムカップリング。

【請求項2】

請求項１記載のダイアフラムカップリングにおいて、
前記複数枚のダイアフラムの対向端面には、前記ゴムリングを位置決め保持するための凹部が設けられていることを特徴とするダイアフラムカップリング。

【請求項3】

請求項１又は２記載のダイアフラムカップリングにおいて、
前記ゴムリングは、Ｏリングまたは角リングであることを特徴とするダイアフラムカップリング。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二軸間に介装されて回転トルクを伝達するとともに二軸間における芯ズレ、角変位または軸方向変位などのミスアライメントを吸収するダイアフラムカップリングに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から図８に示すように、互いに軸方向に対向する一対のフランジ５２間にダイアフラム５３を介してセンターチューブ５４を同軸的に連結してなるダイアフラムカップリング５１が知られている。一対のフランジ５２は、その一方５２Ａが駆動軸側に連結されるとともに他方５２Ｂが従動軸側に連結され、よって上記したように回転トルクを伝達するとともに金属薄板よりなるダイアフラム５３が変形することでミスアライメントを吸収する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平３−３２１号公報

【特許文献2】実開平１−１１８２２８号公報

【特許文献3】実開昭６３−４０６３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来技術では図示するようにフランジ５２およびセンターチューブ５４間にダイアフラム５３が１枚ずつ介装されている。

【0005】

したがって、カップリング５１全体としての性能や耐久性がダイアフラム５３の仕様如何によって制約されることになり、これに対し、カップリング５１全体の性能や耐久性を前記ダイアフラム５３の仕様の範囲から解放することが求められる。

【0006】

また一般に、ダイアフラムカップリングはその製品としての性質上、重要機器の破損を防止するため重要機器の代わりに破損しなければならないと云う一面をもっているが、重要機器の代わりとならないような意図せぬところで破損することは好ましくない。この点、従来技術では、振動、特にカップリングの固有振動数と同等周波数の振動が入力したときに共振現象が発生することがあり、このように共振現象が発生すると、カップリングが意図せぬところで破損することがある。

【0007】

本発明は以上の点に鑑みて、上記従来のダイアフラム１枚使いでは得られない性能や耐久性を実現することができるダイアフラムカップリングを提供することを目的とする。またこれに加えて、カップリングに共振現象が発生するのを抑制し、もってこの点からしても耐久性を向上させることができるダイアフラムカップリングを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のダイアフラムカップリングは、互いに軸方向に対向する一対のフランジ間に一対のダイアフラムを介してセンターチューブを同軸的に連結してなるダイアフラムカップリングにおいて、前記一対のダイアフラムのそれぞれは、厚肉の内周取付部および外周取付部の間に薄肉の膜部を有する構成であり、複数枚のダイアフラムがそれぞれの前記膜部の間に間隙スペースを有して並列した状態で設けられ、前記並列した複数枚のダイアフラムはそれぞれその内周面をもって前記センターチューブの外周面に固定されることにより、前記センターチューブの一方の端部側とこの一方の端部と反対側の端部側とにそれぞれ前記複数枚のダイアフラムを備えるフレキシブルユニットとされており、前記複数枚のダイアフラム間に、径が異なる二つのゴムリングが配置されている。

【0009】

複数枚のダイアフラムが並列した状態で設けられると、この複数枚のダイアフラムが同時に回転トルクを伝達するため、伝達トルクの最大許容値を増大することが可能とされる。また、１枚のダイアフラムの厚みを増大する場合はダイアフラムが変形しにくくなるなどダイアフラムの作動性について支障を来たす可能性があるところ、所定の厚みのダイアフラムを複数枚並列する場合は各ダイアフラムがそれぞれ変形するため、ダイアフラムが変形しにくくなることがない。複数枚のダイアフラムはそれぞれその内周面をもってセンターチューブの外周面に固定されることにより、複数枚のダイアフラムおよびセンターチューブを備えるフレキシブルユニットとするのが好適であり、これによれば複数枚のダイアフラムがセンターチューブと共にユニット品として単一で扱われるため、その取り扱い作業性を向上することが可能とされる。

【0010】

また、複数枚が並列した状態とされるダイアフラム間にはダイアフラム膜部間に位置して間隙スペースが設定されるので、この間隙スペースを有効に活用すべくこのスペース内に弾性体（運動方程式における粘性項に相当する弾性体）を配置することが考えられ、この場合はこの弾性体により、カップリングの固有振動数に応じた粘性項を想定することによりカップリングに共振現象が発生するのを抑制し、よってカップリングが破損するのを防止することが可能とされる。運動方程式における粘性項に相当する弾性体としては例えばダイアフラム間にゴム状弾性体を介装したり、粘弾性物質を充填したりする。

【0011】

この粘性項の想定によるカップリング共振抑制構造について更に説明すると、以下のとおりである。

【0012】

すなわち例えば上記図８に示した従来技術では、カップリング共振抑制構造が設けられていないため、カップリングの固有振動数と同等周波数の振動が入力したときに共振現象が発生するのを抑制することができない。

【0013】

これに対し、粘性項の想定によるカップリング共振抑制構造が設けられると、カップリングの固有振動数と同等周波数の振動が入力したときに共振現象が発生するのを抑制することができ、運動方程式における粘性項に相当する弾性体を軸方向に作用するように具備することにより、共振時における軸方向の振動を抑制することが可能となる。例えば複数枚のダイアフラム間にＯリングまたは角リング等のゴム状弾性体を装着すると、ダイアフラム間に軸方向の変位差が発生した際にゴム状弾性体が圧縮されるため、ゴム状弾性体が備える粘性、および微少な径方向変位に伴う摩擦により、振動を減衰させることができる。

【0014】

また、運動方程式における粘性項に相当する弾性体を軸方向および周方向に作用するように具備することにより、共振時における軸方向または周方向の振動を抑制することが可能となる。例えば複数枚のダイアフラム間に粘弾性物質を充填してダイアフラム同士を接着すると、ダイアフラム間に軸方向または周方向の変位差が発生した際に粘弾性物質が歪むため、粘弾性物質が備える粘性により、振動を減衰させることができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、従来のダイアフラム１枚使いでは得られない性能や耐久性を実現することができ、さらに粘性項相当の弾性体を設置することによりカップリングに共振現象が発生するのを抑制し、カップリングが破損するのを防止し、よってカップリングの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施例に係るダイアフラムカップリングの一部切欠した正面図

【図2】同ダイアフラムカップリングに備えられるフレキシブルユニットの半裁断面図

【図3】同フレキシブルユニットにおけるダイアフラム枚数を変更した状態の半裁断面図

【図4】第２実施例に係るダイアフラムカップリングに備えられるフレキシブルユニットの半裁断面図

【図5】同フレキシブルユニットにおけるダイアフラム枚数を変更した状態の半裁断面図

【図6】第３実施例に係るダイアフラムカップリングに備えられるフレキシブルユニットの半裁断面図

【図7】同フレキシブルユニットにおけるダイアフラム枚数を変更した状態の半裁断面図

【図8】従来例に係るダイアフラムカップリングの一部切欠した正面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

つぎに実施例を図面にしたがって説明する。

【0018】

第１実施例・・・・
図１は、ダイアフラムカップリング１１の一部切欠した正面を示している。このダイアフラムカップリング１１は、互いに軸方向に対向する一対のフランジ１３間にダイアフラム１５を介してセンターチューブ１６を同軸的に連結した基本構成を備え、更に、ダイアフラム１５が以下のように構成されている。尚、フランジ１３は、軸（図示せず）に装着されるハブ１２にその一部として設けられている。

【0019】

すなわち図２に拡大して示すように、ダイアフラム１５は、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが軸方向に並んで互いに並列した状態で設けられており、この２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂがタイミングを合わせて同じように作動する。

【0020】

ダイアフラム１５はそれぞれ、所定の金属材料をもって平板環状に成形され、比較的厚肉の内周取付部１５ａおよび外周取付部１５ｂの間に比較的薄肉の膜部１５ｃを一体成形したものであって、その内周面１５ｄをもってセンターチューブ１６の外周面に固定され、これにより２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよびセンターチューブ１６よりなるフレキシブルユニット（フレキシユニット）１４が構成されている（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５およびセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。固定は、嵌合、接着または溶接などの手段による。またこの固定状態において、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂは内周取付部１５ａの端面同士および外周取付部１５ｂの端面同士が互いに接触する配置とされ、膜部１５ｃは薄いので膜部１５ｃ同士の間に間隙スペース１５ｅが形成される。

【0021】

外周取付部１５ｂには円周上の位置を合わせて、組付ボルト（リーマボルト）１８を挿通するための貫通穴１５ｆが設けられている。したがってダイアフラム１５をフランジ１３に取り付けるに際しては図１に示すように、ダイアフラム１５をガード１７とともにフランジ１３に対し組付ボルト１８で締め付ける。ダイアフラム１５およびガード１７はリベット１９によって予め組み付けておいても良く、この場合は２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ、センターチューブ１６およびガード１７によってフレキシブルユニット１４が構成される（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよび１枚のガード１７が設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５および２枚のガード１７ならびにセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。

【0022】

上記構成を備えるダイアフラムカップリング１１においては、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが並列した状態で設けられてこの２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが同時に回転トルクを伝達するため、伝達トルクの最大許容値を増大することが可能とされている。また、１枚のダイアフラム１５の厚みを増大する場合はダイアフラム１５が変形しにくくなるなどダイアフラム１５の作動性について支障を来たす可能性があるところ、所定の厚みのダイアフラム１５を複数枚並列する場合は、各ダイアフラム１５がそれぞれ変形するため、ダイアフラム１５が変形しにくくなることがない。したがってダイアフラム１枚使いの場合には得られない性能や耐久性を発揮するダイアフラムカップリング１１を提供することができる。

【0023】

尚、ダイアフラム１５の並設数は、２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。図３では符号１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにて示すように３枚のダイアフラムが並列配置されている。

【0024】

第２実施例・・・・
図４は、フレキシブルカップリングに備えられるフレキシブルユニット１４を示し、本実施例では、このフレキシブルユニット１４が以下のように構成されている。

【0025】

すなわちダイアフラム１５は、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが軸方向に並んで互いに並列した状態で設けられ、この２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂがタイミングを合わせて同じように作動する。

【0026】

ダイアフラム１５はそれぞれ、所定の金属材料をもって平板環状に成形され、比較的厚肉の内周取付部１５ａおよび外周取付部１５ｂの間に比較的薄肉の膜部１５ｃを一体成形したものであって、その内周面１５ｄをもってセンターチューブ１６の外周面に固定され、これにより２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよびセンターチューブ１６よりなるフレキシブルユニット１４が構成されている（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５およびセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。固定は、嵌合、接着または溶接などの手段による。またこの固定状態において、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂは内周取付部１５ａの端面同士および外周取付部１５ｂの端面同士が互いに接触する配置とされ、膜部１５ｃは薄いので膜部１５ｃ同士の間に間隙スペース１５ｅが形成される。

【0027】

外周取付部１５ｂには円周上の位置を合わせて、組付ボルトを挿通するための貫通穴１５ｆが設けられている。したがってダイアフラム１５をフランジに取り付けるに際しては、ダイアフラム１５をガードとともにフランジに対し組付ボルトで締め付ける。ダイアフラム１５およびガードはリベットによって予め組み付けておいても良く、この場合は２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ、センターチューブ１６およびガードによってフレキシブルユニット１４が構成される（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよび１枚のガードが設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５および２枚のガードならびにセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。

【0028】

また、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ間に、運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１が配置され、本実施例ではこの弾性体２１が、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂにおける膜部１５ｃ間の間隙スペース１５ｅ内に配置されたゴム状弾性体によって構成されている。

【0029】

ゴム状弾性体は環状に成形され、すなわちゴムリングとされ、比較的小径の内周側ゴムリング２２Ａおよび比較的大径の外周側ゴムリング２２Ｂが径方向に所定の間隔をあけて並べられている。ダイアフラム１５Ａ，１５Ｂの対向端面には、これらのゴムリング２２Ａ，２２Ｂを位置決め保持するための凹部１５ｇを設けても良い。

【0030】

上記構成のフレキシブルユニット１４を備えるダイアフラムカップリング１１においては、上記第１実施例と同じ作用効果を発揮するほか、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ間に運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１としてゴムリング２２Ａ，２２Ｂが配置されているため、カップリング１１の固有振動数に応じた粘性項を想定することによりカップリング１１に共振現象が発生するのを抑制し、よってカップリング１１が破損するのを防止することが可能とされている。したがってカップリング１１が回転トルクを伝達しミスアライメントを吸収するほか、振動減衰効果を発揮するため、カップリング１１の多機能化を実現することができる。

【0031】

ダイアフラム１５の並設数は、２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。図５では符号１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにて示すように３枚のダイアフラムが並列配置され、ダイアフラム１５Ａとダイアフラム１５Ｂとの間およびダイアフラム１５Ｂとダイアフラム１５Ｃとの間にそれぞれ、運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１（ゴムリング２２Ａ，２２Ｂ）が介装されている。

【0032】

第３実施例・・・・
図６は、フレキシブルカップリングに備えられるフレキシブルユニット１４を示し、本実施例では、フレキシブルユニット１４が以下のように構成されている。

【0033】

すなわちダイアフラム１５は、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが軸方向に並んで互いに並列した状態で設けられ、この２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂがタイミングを合わせて同じように作動する。

【0034】

ダイアフラム１５はそれぞれ、所定の金属材料をもって平板環状に成形され、比較的厚肉の内周取付部１５ａおよび外周取付部１５ｂの間に比較的薄肉の膜部１５ｃを一体成形したものであって、その内周面１５ｄをもってセンターチューブ１６の外周面に固定され、これにより２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよびセンターチューブ１６よりなるフレキシブルユニット１４が構成されている（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂが設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５およびセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。固定は、嵌合、接着または溶接などの手段による。またこの固定状態において、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂは内周取付部１５ａの端面同士および外周取付部１５ｂの端面同士が互いに接触する配置とされ、膜部１５ｃは薄いので膜部１５ｃ同士の間に間隙スペース１５ｅが形成される。

【0035】

外周取付部１５ｂには円周上の位置を合わせて、組付ボルトを挿通するための貫通穴１５ｆが設けられている。したがってダイアフラム１５をフランジに取り付けるに際しては、ダイアフラム１５をガードとともにフランジに対し組付ボルトで締め付ける。ダイアフラム１５およびガードはリベットによって予め組み付けておいても良く、この場合は２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ、センターチューブ１６およびガードによってフレキシブルユニット１４が構成される（センターチューブ１６の軸方向両端部にそれぞれ２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂおよび１枚のガードが設けられる場合は、都合４枚のダイアフラム１５および２枚のガードならびにセンターチューブ１６によってフレキシブルユニット１４が構成される）。

【0036】

また、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ間に、運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１が配置され、本実施例ではこの弾性体２１が、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂにおける膜部１５ｃ間の間隙スペース１５ｅ内に充填された粘弾性物質２３によって構成されている。

【0037】

上記構成のフレキシブルユニット１４を備えるダイアフラムカップリング１１においては、上記第１実施例と同じ作用効果を発揮するほか、２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ間に運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１として粘弾性物質２３が配置されているため、カップリング１１の固有振動数に応じた粘性項を想定することによりカップリング１１に共振現象が発生するのを抑制し、よってカップリング１１が破損するのを防止することが可能とされている。したがってカップリング１１が回転トルクを伝達しミスアライメントを吸収するほか、振動減衰効果を発揮するため、カップリング１１の多機能化を実現することができる。振動減衰効果については２枚のダイアフラム１５Ａ，１５Ｂ間に粘弾性物質２３を配置する構成であるため、軸方向の振動のみでなく、周方向（ねじれ方向）の振動を減衰させることができる。

【0038】

ダイアフラム１５の並設数は、２枚に限定されず、３枚以上であっても良い。図７では符号１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃにて示すように３枚のダイアフラムが並列配置され、ダイアフラム１５Ａとダイアフラム１５Ｂとの間およびダイアフラム１５Ｂとダイアフラム１５Ｃとの間にそれぞれ、運動方程式における粘性項に相当する弾性体２１（粘弾性物質２３）が充填されている。

【符号の説明】

【0039】

１１ ダイアフラムカップリング
１２ ハブ
１３ フランジ
１４ フレキシブルユニット
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ ダイアフラム
１５ａ 内周取付部
１５ｂ 外周取付部
１５ｃ 膜部
１５ｄ 内周面
１５ｅ 間隙スペース
１５ｆ 貫通穴
１５ｇ 凹部
１６ センターチューブ
１７ ガード
１８ 組付ボルト
１９ リベット
２１ 弾性体
２２Ａ，２２Ｂ ゴムリング
２３ 粘弾性物質

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】