JP2011526669A

JP2011526669A - トレランスリング

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Publication number: JP2011526669A
Application number: JP2011515648A
Authority: JP
Inventors: アンドリュー・アール・スレイン
Original assignee: サン−ゴバンパフォーマンスプラスティックスレンコールリミティド
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-10-13
Anticipated expiration: 2029-06-26
Also published as: JP5331879B2; US8684624B2; WO2010001221A1; US20100003076A1; CN102124241A; CN102124241B; EP2304260B1; EP2304260A1

Abstract

トレランスリングは、第一と第二の端部を有する湾曲帯状片を含む。さらに、トレランスリングは、湾曲帯状片に形成された複数の突起と、第一と第二の端部の間の物理的連結とを有し、これによって湾曲帯状片が閉じた輪を形成する。

Description

本発明は、内側構成部品と外側構成部品とを組み付けるためのトレランスリングと、このようなリングを作製し、事前組立する方法に関する。

一般に、トレランスリングは弾性材料、たとえばスプリングスチール等の金属の帯状片でなり、帯状片は丸められて両端部が相互に近づけられ、円周に切れ目のあるリングが形成される。この切れ目によって、組立作業および、場合によっては修理点検作業中にリングがシャフトおよび／または穴の形状に適合することが可能となる。リングの周辺には１列または複数列の突起を形成することができ、突起はリングから半径方向に内側および／または外側に延びる。突起は、ひだ、畝、波、へこみ、スプリングフィンガ等の形状とすることができる。

使用時には、突起はシャフトと穴の壁の間で圧縮されることが可能である。各突起はばねのように動作し、構成部品に対して半径方向の力を加え、その結果、それらの間が締まりばめの状態となる。

トレランスリングは、シャフトおよび／または穴の製造誤差を補償できるため、組立を容易にする可能性がある。トレランスリングには他の利点もあり、たとえば、穴とシャフトの材料の熱膨張率の違いによる形状および／または寸法の変化を補償できる。さらに、トレランスリングは、シャフトと穴の角度および半径方向の位置ずれを補償することができるため、振動または共鳴効果を軽減または制御するために使用できる。シャフトに過剰な回転力が加えられると、トレランスリングは、予測可能で繰り返し可能な空転を生じさせることができる。

しかしながら、スプリットリング式のトレランスリングは、添付の図面の図１に描かれているように、相互に噛み合い、絡まるため、ばらばらの状態での保管、輸送、取り扱いが難しいことがありうる。これは末端使用者にとって、リングを手で分離しなければならないかもしれないため、問題となりうる。

ある実施形態において、スプリットリング式のトレランスリングは、少なくとも輸送および保管中に、その自由端が物理的に結合され、閉じた輪が形成されるようなものとすることができる。こうすることにより、保管および輸送中に自由端が分離することと、それに付随する噛み合いと絡み合いの危険を避けられる可能性がある。

第一の態様において、トレランスリングは複数の突起が形成されている湾曲した帯状素材を含んでいてもよく、その自由端は物理的に結合され、閉じた輪が形成される。

したがって、帯状素材の両端を相互に近づけて、帯状片が曲線または開いた輪を形成するようにする。帯状片の端部を適当な手段によって物理的に結合させ、帯状片により形成された、開いた輪を閉じる。したがって、第一の態様による複数のトレランスリングをばらばらの状態で容器に入れて保管し、または輸送しても、トレランスリングが噛み合って絡み合うことはないであろう。そのため、末端使用者はリングを容易に取り出し、扱うことができる。特に、末端使用者は、トレランスリングを分離するために強く引っ張る必要がないため、リングを傷つける危険性が低減する。

帯状片の自由端は、ギャップによって分離されていても、あるいは端部で重なり合っていてもよい。帯状片は、カーボンスチール、ステンレススチール、インコネル、モネル、インカロイ（ｉｎｃａｌｌｏｙ）、フィノックス、銅ベリリウム合金またはその他適当な材料等の弾性材料で形成することができる。突起は、圧入治具によって帯状片に形成でき、ひだ、畝、波、へこみ、スプリングフィンガ等の形状とすることができる。

ある実施形態において、帯状片の自由端の間の物理的結合は、リングが半径方向に拡張または収縮する間に破断するようになすことができる。すわなち、物理的結合は、仮、すなわち非永久的とすることができる。このような半径方向（および円周方向）の拡張または収縮は、たとえばトレランスリングをシャフトまたは穴と事前組立する際に発生しうる。たとえば、リングが半径方向に拡張し、その結果として帯状片の自由端の間の物理的結合が引っ張られるのは、リングの事前組立時の内径がシャフトの外径より小さいときに発生することがある。

このような半径方向の拡張または収縮により、閉じた輪の周囲で引張応力または圧縮応力が発生し、それによって物理的結合部が破断し、帯状片の自由端が分離することが起こりうる。このように、このトレランスリングは周知のトレランスリングと同じように動作でき、自由端は相互に近づき、または離れて、組立作業および／または修理点検作業中にリングが半径方向に拡張し、収縮することが可能となる。

他の実施形態では、物理的結合を使用中も保持することができる。取り付け中に半径方向に拡張／収縮できるようにするために、帯状片に拡張領域を含めることができる。拡張領域は伸縮継手として機能でき、すなわち、取り付け中に発生するリングの半径方向の拡張または収縮に対応して円周方向に拡張または収縮するように変形できる。このようにして、拡張領域は、周知のトレランスリングにおける帯状片の自由端の間のギャップまたは重複の役割を果たすことができる。すなわち、拡張領域によってトレランスリングの円周が増減するため、トレランスリングがシャフトまたは穴の形状に適合することが可能となる。

拡張領域は、帯状片を横切って、すなわち帯状片の幅にわたって延びていてもよい。これは、帯状片全体を横切って、すなわちリングの軸方向の範囲にわたって延びていてもよい。これは、突起と同様の方法で、帯状片にプレス成形で形成できる。特に、拡張領域は、１つまたは複数のひだであってもよい。個々のひだは、扇子やコンサーティーナのようなくっきりとした折り目でも、ゆるやかな折り目または波形でもよい。１つまたは複数のひだは、帯状片にプレス成形することができる。個々のひだは、帯状片を完全に横切るように延びていてもよい。すなわち、ひだは、帯状片の幅と同じ長さの折り目とすることができる。拡張領域は、溶接部の反対側にあってもよい。

ある実施形態において、帯状片の自由端の間の物理的結合は溶接とすることができる。溶接は、リングが半径方向に拡張または収縮する間に破断するように設計された仮溶接、たとえばスポット溶接とすることができる。このような実施形態において、溶接は帯状片全体を横切るように延びていなくてもよく、帯状片の幅より小さくてもよい。溶接は、帯状片の１つまたは複数の重複領域を結合することができる。重複領域はそれぞれ、成形物のない（すなわち、突起がない）状態でもよい。重複領域は帯状片の一端からの１つまたは複数の指状突起を有していてもよく、これらの突起は、帯状片が使用前の形状に曲げられたときに、帯状片の反対の端部の上に重なるように配置される。

あるいは、溶接は溶接ビードであってもよい。溶接ビードは、帯状片の幅にわたって延びていてもよく、すなわち、溶接ビードは帯状片の幅と同じ長さであってもよい。このような溶接ビードは使用時にも保持され、トレランスリングがシャフトと穴の間に組み付けられるときに、帯状片の自由端が相互に物理的に結合されるようにすることができる。

別の態様において、トレランスリングの製造方法は、帯状素材に複数の突起を形成するステップと、帯状片を曲げて曲線状にするステップと、帯状片の自由端を物理的に結合して、閉じた輪を形成するステップとを含む。

ある実施形態において、突起を形成するステップは、好適な形成方法を使用して実行できる。たとえば、突起はプレス成形またはロール成形することができる。突起は、たとえば、帯状片を折り返して、ひだ、畝、波またはへこみを作ることによって、あるいは帯状片を穿刺して、スプリングフィンガを形成することによって形成できる。

突起はそれぞれ、帯状片から同じ方向に延びていてもよい。したがって、使用時に、突起は帯状片から延びて、内側構成部品と外側構成部品のうちの一方の表面と摩擦係合できる。したがって、内側および外側構成部品のうちのもう一方には、帯状片の成形物のない部分が係合できる。たとえば、１つの実施形態において、突起はシャフトの外表面と係合し、成形物のない領域は穴（たとえば、ハウジングの空洞等）の内向面と係合することができる。あるいは、突起は帯状片から外側に延びて、穴の内向面と摩擦係合でき、成形物のない領域はシャフトと接触できる。

帯状片を曲げて曲線状にするステップは、適当であればどの方法を用いて実行してもよい。たとえば、帯状片を丸めて、曲線状にすることができる。リングの半径方向の拡張または収縮は、リングの成形物のない表面の半径方向の拡張または収縮であってもよい。すなわち、リングの成形物のない表面により形成される円弧または輪の半径が変化する。

帯状片の自由端を物理的に結合するステップは、リングが半径方向に拡張または収縮している間に破断するように配置された物理的結合部を形成するステップとすることができる。帯状片をプレス成形するステップは、帯状片に拡張領域を形成するステップを含んでいてもよく、拡張領域はリングが半径方向に拡張または収縮できるように配置される。このような実施形態において、物理的結合はトレランスリングの使用中も保持されるようにすることができる。すなわち、物理的連結部は永久的であるように配置することができる。

帯状片の自由端を物理的に結合するステップは、自由端を相互に溶接するステップであってもよい。溶接は、一時的で、リングが穴またはシャフトと事前組立される際に破断するように設計された仮溶接とすることができる。あるいは、溶接は溶接ビードであってもよく、帯状片を横切るように、たとえば帯状片全体を横切るように延びていてもよい。

また別の態様において、トレランスリングをシャフトまたは穴と事前組立する方法は、トレランスリングをシャフトに取り付けて、トレランスリングが半径方向に拡張するようにするステップまたは、トレランスリングを穴に取り付けて、トレランスリングが半径方向に収縮するようにするステップのいずれかを含んでいてもよい。トレランスリングは、プレス成形された複数の突起を有する湾曲した帯状素材を含んでいてもよく、自由端は物理的に結合されて、閉じた輪が形成される。

トレランスリングは、シャフトと穴の間に組み付けられるようになされていてもよい。しかしながら、当初からリングをシャフトまたは穴に取り付けて、プレアセンブリを形成することができる。その後、残りの構成部品をこのプレアセンブリに組み付けて、最終的なアセンブリを形成できる。リングをシャフトと事前組立する場合、シフトの外径はリングの内径（たとえば、成形物のない表面の直径）より大きくてもよく、リングは事前組立中に半径方向に拡張する。同様に、リングを穴と事前組立する場合、穴の内径はリングの外径（たとえば、成形物のない表面の直径）より小さくてもよく、リングは事前組立中に半径方向に収縮する。

リングは、突起がそこから半径方向に外側に延び、すなわち、成形物のない表面がシャフトと接触するように、シャフトと事前組立することができる。あるいは、リングは、突起がそこから半径方向に内側に延び、すなわち、成形物のない表面が穴と接触するように、穴と事前組立することができる。

リングの半径方向の拡張または収縮によって、リングの自由端の間の物理的結合が破断することが可能である。リングは拡張領域を有していてもよく、これによってリングが半径方向に拡張または収縮できる。すなわち、物理的結合は、帯状片の自由端を相互に永久的に結合するように配置することができる。

本発明の各種の態様に関して説明する好ましい、または任意の特徴は、単独で、または組み合わせて、いずれの態様にも応用できる。

例として、以下に本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

相互に絡み合った複数の従来のトレランスリングを示す。本発明の第一の実施形態によるトレランスリングを示す。本発明の第二の実施形態によるトレランスリングを示す。本発明に使用するための３つの溶接形態を概略的に示す。

図２と図３に示されるトレランスリング１０はそれぞれ、長方形の帯状片または帯１２を丸めて、開放したリングの形状または輪にしたものから形成できる。帯状片１２の端部は、相互に接触していなくてもよく、リング１０を、その円周と交差する方向に、すなわち帯状片１２の幅に沿って分割するギャップ１４によって分離することができる。他の実施形態では、ストリップ１２の端部は重複して、結合されていないときには、リング１０の直径の変化に応じて、相互に関してスライドできるようにしてもよい。各帯状片１２は、スプリングスチール等の弾性材料から作製することができ、プレス成形された１列の突起１６をその長さに沿って有していてもよい。このように、帯状片１２は、成形物のない表面２２と成形物のある表面２４を有していてもよい。

突起１６は、リング１０から半径方向に外側に延びて、リング１０がシャフトと穴（図示せず）との間の環状の空間に組み付けられるときに、穴の壁と接触するようになっていてもよい。使用時に、突起１６は、シャフトと穴の壁の間で圧縮されてもよい。各突起１６はばねのように動作し、構成部品に対して半径方向の力を加え、それによって、それらの間が締まりばめの状態となる。

図の実施形態では、トレランスリング１０の突起１６が半径方向に外側に延び、成形物のない表面１８がシャフトと接触し、成形物のある表面２０が穴と接触するが、別の実施形態では、突起が半径方向に内側に延びていてもよい。

図２の実施形態において、ギャップ１４は、破断可能な溶接２２、たとえば仮溶接またはスポット溶接によって架橋されていてもよい。実際には、これは、重複部分（例は図４Ａ−４Ｃを参照）を設けることによって実現してもよい。重複部分は、帯状片１２の一端に取り付けられた（またはこれと一体に形成された）成形されていない素材の１つまたは複数のタブであってもよい。これは、帯状片が使用可能な状態になるように曲げられたときに、帯状片１２の反対の端における成形物のない領域と重複し、これと溶接されるように配置することができる。帯状片１２の自由端が相互に重複する実施形態では、溶接は一般に、最も外側に来る自由端を横切るように位置づけることができる。自由端の一方または両方は、平坦な（すなわち、成形物のない）領域で、突起がなく、自由端が対面係合できるようになっていてもよい。

図２のリング１０は、外径が、それが組み付けられる穴の内径より大きいか、あるいは内径が、それが組み付けられるシャフトの外径より小さくなるように設計することができる。したがって、リング１０がシャフトの周囲または穴の中に事前組立される際、リング１０は半径方向に拡張または半径方向に収縮することによって変形できる。この変形によって、溶接２２に引張または圧縮歪みの力が加わり、破断することが可能である。したがって、組立後、リング１０は帯状片１２の自由端の間の破断または分割が元に戻るため、従来のトレランスリングとまったく同様に動作することができる。この破断または分離により、リング１０は、それが組み付けられるシャフトおよび／または穴の形状に適合できる。溶接２２のうち、溶接２２の破断後に帯状片１２の自由端の上に残っている部分は、リング１０がシャフトと穴の間に組み付けられた後もそこに付着された状態で残ることが可能である。

これに対して、図３の実施形態において、ギャップ１４は溶接ビード２４によって永久的に架橋されることができる。リング１０が、それが組み付けられるシャフトおよび／または穴の形状に適合できるようにするために、リング１０は、ギャップ１４の反対側に伸縮継手２６を有していてもよい。伸縮継手２６は一連のひだ２８を有していてもよく、これは変形して、ある程度の円周方向の拡張と収縮を可能にする。この実施形態において、伸縮継手２６は複数の折り目を有していてもよいが、折り目が１つだけの伸縮継手も使用できる。このように、リング１０は、ギャップ１４が溶接により閉じられていても、その間にリングが組み付けられるシャフトと穴の形状に適合できる。たとえば、事前組立時のトレランスリング１０の外径が穴の内径より大きい場合、ひだ２８は相互に折り畳まれ、それに応じてリング１０の外径（と円周）が収縮することが可能である。

図４Ａから図４Ｃは、溶接の形状の３つの例を示す。

図４Ａにおいて、湾曲した帯状素材（図では、便宜上、平坦であるように示す）は、そこに形成された複数の突起４２を有していてもよい。突起４２は、成形物のない領域４３によって分離される、円周方向の２列に形成される。帯状片が使用前の位置にあるとき、すなわち、曲げられてから構成部品に取り付けられる前は、帯状片４０の端部は、軸方向のギャップ４４によって、その軸方向の長さの大部分が分離されていてもよい。しかしながら、帯状片４０の一端には、重複部として機能する、中央の円周方向のタブ４６があってもよい。タブ４６は、帯状片の成形物のない端部から切り出すことができる。タブ４６は、成形物がなく、突起の間の成形物のない領域４３と整合され、帯状片が使用前の状態にあるときに、反対の端部の一部と重複してもよい。溶接４８は、重複部分を相互に接着させ、帯状片４０の端部を物理的に結合して、連続したリングを形成することができる。

図４Ｂは、同様の帯状片４０であって、帯状片の成形物のない端５０の軸方向の範囲全体がもう一端と重複するものを示す。この実施形態において、軸方向に分離された２つのスポット溶接４８により、物理的に結合することができる。この配置の利点は、有効に溶接を行うのに、溶接装置と帯状片を１次元でのみ正確に位置づければよいことである。

図４Ｃは、同様の帯状片４０であって、帯状片４０の一端から３つのタブ５６、５８、６０が延びているものを示す。溶接４８は、各タブ５６、５８、６０が帯状片の反対の端と重複するように設置し、各タブが図４Ａに関して説明したタブ４６と同じ機能を果たすようにすることができる。２つのタブ５６、５８は、帯状片の軸方向の縁辺に設けることができ、これらのタブは帯状片４０の上下の縁辺に沿った成形物のない領域５２、５４と整合するようにされていてもよい。第三のタブ６０は中央に、突起群の間の成形物のない領域４３と整合するように位置づけることができる。この配置の利点は、溶接を帯状片の端部の最後の突起のどちら側にも設置できることである。

Claims

第一と第二の端を有する湾曲帯状片と、
前記湾曲帯状片に形成された複数の突起と、
前記湾曲帯状片が閉じた輪を形成するようにする、前記第一と第二の端の間の物理的結合と、
を有するトレランスリング。
第一と第二の端を有する湾曲帯状片と、
前記湾曲帯状片に形成された複数の突起と、
前記湾曲帯状片に形成された拡張領域と、
前記湾曲帯状片が閉じた輪を形成するようにする、前記第一と第二の端の間の物理的結合と、
を有するトレランスリング。
第一と第二の端を有する帯状片に複数の突起を形成するステップと、
前記帯状片を曲げて曲線状にするステップと、
前記帯状片の前記第一と第二の端を物理的に結合して、閉じた輪を形成するステップと、
を含む、トレランスリングを形成する方法。
トレランスリングを穴と事前組立する方法であって、
前記トレランスリングを穴に取り付けるステップであって、前記トレランスリングは第一と第二の端を有する湾曲帯状片と、前記湾曲帯状片に形成された複数の突起と、閉じた輪を形成するようにする、前記第一と第二の端の間の物理的結合とを有するものであるステップと、
シャフトを前記穴に挿入するステップと、
を含む方法。
トレランスリングをシャフトと事前組立する方法であって、
前記トレランスリングを前記シャフトに取り付けるステップであって、前記トレランスリングは第一と第二の端を有する湾曲帯状片と、前記湾曲帯状片に形成された複数の突起と、閉じた輪を形成するようにする、前記第一と第二の端の間の物理的結合とを有するものであるステップと、
シャフトを前記穴に挿入するステップと、
を含む方法。
前記物理的結合が、前記トレランスリングが半径方向に拡張または収縮する間に破断するようになされている、請求項１、請求項２、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記物理的結合が溶接である、請求項１、請求項２、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記溶接が重複領域を結合する、請求項７に記載のトレランスリング。
前記重複領域は成形物のない領域を含む、請求項８に記載のトレランスリング。
前記重複領域は指状突起を含む、請求項８に記載のトレランスリング。
前記物理的結合は仮溶接またはスポット溶接である、請求項７に記載のトレランスリング。
前記物理的結合は溶接ビードである、請求項７に記載のトレランスリング。
前記複数の突起はひだ、畝、波、へこみまたはスプリングフィンガである、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記湾曲帯状片に形成された拡張領域をさらに含む、請求項１、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記拡張領域は前記トレランスリングの軸方向の範囲に沿って延びる、請求項１４に記載のトレランスリング。
前記拡張領域は前記物理的結合と反対に位置づけられる、請求項１４に記載のトレランスリング。
前記拡張領域は１つまたは複数のひだを含む、請求項１４に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々はくっきりとした折り目を含む、請求項１７に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々はゆるやかな折り目または波形を含む、請求項１７に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々は前記帯状片全体を横切るように延びる，請求項１７に記載のトレランスリング。
前記湾曲帯状片はカーボンスチール、ステンレススチール、インコネル、モネル、インカロイ、フィノックスまたは銅ベリリウム合金を含む、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記拡張領域は、前記トレランスリングの軸方向の範囲に沿って延びる、請求項２に記載のトレランスリング。
前記拡張領域は、前記物理的結合と反対に位置づけられる、請求項２に記載のトレランスリング。
前記拡張領域は１つまたは複数のひだを含む、請求項２に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々はくっきりとした折り目を含む、請求項２４に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々はゆるやかな折り目または波形を含む、請求項２４に記載のトレランスリング。
前記１つまたは複数のひだの各々は前記帯状片全体を横切るように延びる、請求項２４に記載のトレランスリング。
前記複数の突起を形成するステップはプレス成形またはロール成形を含む、請求項３に記載の方法。
前記プレス成形は前記帯状片に拡張領域を形成するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
前記帯状片を曲げて曲線状にするステップは曲線状に丸めるステップを含む、請求項３に記載の方法。
前記物理的に結合するステップは、前記トレランスリングが半径方向に拡張または収縮する間に破断するようになされた結合を形成するステップを含む、請求項３に記載の方法。
前記第一と第二の端を物理的に結合するステップは前記第一と第二の端を溶接するステップを含む、請求項３に記載の方法。
溶接するステップはビード溶接を含む、請求項３２に記載の方法。
溶接するステップは仮溶接またはスポット溶接を含む、請求項３２に記載の方法。
溶接するステップは１つまたは複数の重複領域を結合するステップを含む、請求項３２に記載の方法。
前記重複領域は指状突起を含む、請求項３５に記載の方法。
前記複数の突起はひだ、畝、波、へこみまたはスプリングフィンガを含む、請求項３に記載の方法。
前記拡張領域は、前記トレランスリングの軸方向の範囲に沿って延びる、請求項２９に記載の方法。
前記拡張領域は１つまたは複数のひだを含む、請求項２９に記載の方法。
前記１つまたは複数のひだの各々はくっきりとした折り目を含む、請求項３９に記載の方法。
前記１つまたは複数のひだの各々はゆるやかな折り目または波形を含む、請求項３９に記載の方法。
前記１つまたは複数のひだの各々は前記帯状辺の幅全体を横切るように延びる、請求項３９に記載の方法。
前記複数の突起の各々は半径方向に内側に延びる、請求項１、請求項２、請求項３または請求項４に記載のトレランスリングまたは方法。
前記複数の突起の各々は半径方向に外側に延びる、請求項１、請求項２、請求項３または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。
前記複数の突起は円周方向の少なくとも１列の突起を含む、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載のトレランスリングまたは方法。