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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine elastische Wellenkupplung, welche
für eine
Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, und ein Verfahren
zur Herstellung einer elastischen Buchse davon, und insbesondere
eine Technik zum wirkungsvollen Absorbieren von Verschiebung in
der axialen Richtung, während
eine vergleichsweise hohe torsionale Steifigkeit sichergestellt
wird.
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Eine
Lenkvorrichtung eines Kraftfahrzeugs und Ähnlichem ist aus einem Lenkrad
für das
Lenken durch den Fahrer, einem Lenkgetriebe zum Verschieben der
Richtung der lenkbaren Räder
und einer Lenkwelle zum Verbinden des Lenkrads mit dem Lenkgetriebe
aufgebaut. In solch einer Lenkvorrichtung wird, da das Lenkgetriebe
selten auf der axialen Mittellinie des Lenkrades angeordnet ist,
eine Mehrzahl von Lenkwellen verwendet, welche durch ein Kreuzgelenk
verbunden sind. Solch ein Kreuzgelenk für Lenkwellen ist allgemein
ein Kardangelenk, in welchem ein Kreuzstück (Gelenkskreuz) zwischen einem
Paar von Gelenkselementen beweglich eingesetzt ist, wie in der
US-Patentschrift Nr. 3 501 928 offenbart.
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Vor
kurzem wurde eine elastische Wellenkupplung mit einem elastischen
Element aus synthetischen Gummi oder Ähnlichem vorgeschlagen, um die Übertragung
von Schlägen
von der Straßenoberfläche auf
das Lenkrad zu verringern. Bei diesem Typ elastischer Wellenkupplung
ist ein Gelenkselement eines Kardangelenks in ein Gelenkselement
(Joch) und ein Wellenelement (Welle) getrennt und ein elastischer
Ring aus synthetischem Gummi usw. ist zwischen dem Joch und der
Welle angebracht. Um Schaden am elastischen Ring zu vermeiden und
dessen Haltbarkeit zu erhöhen,
sind das Joch und die Welle mit Anschlagabschnitten ausgestattet,
um mehr als ein vorbestimmtes Ausmaß an relativer Drehung einzuschränken.
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Zum
Beispiel offenbaren die
Japanische
Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 6-329033 und die
Japanische Patentanmeldung Nr.
11-324100 eine elastische Wellenkupplung (erste herkömmliche
Vorrichtung), wobei eine vergleichsweise kürzere elastische Buchse zwischen
einem Joch und einer Welle angebracht ist. Auch offenbart die
Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift
Nr. 9-229086 eine elastische Wellenkupplung (zweite herkömmliche
Vorrichtung), wobei ein Paar elastischer Elemente vom Typ flache
Platte zwischen einem Joch und einer Welle angebracht ist. Des Weiteren
offenbaren die
Japanische Gebrauchsmusteranmeldungsoffenlegungsschrift
Nr. 4-69283 und die
Japanische
Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 8-200382 eine elastische Wellenkupplung
(dritte herkömmliche
Vorrichtung), wobei eine vergleichsweise lange elastische Buchse zwischen
einem Joch und einer Welle angebracht ist. Auch die
Japanische Geprüfte Gebrauchsmusteranmeldungsoffenlegungsschrift
Nr. 59-29147 und die
Japanische
Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 60-159418 offenbaren eine elastische
Wellenkupplung (vierte herkömmliche
Vorrichtung), wobei zwei Sätze
elastischer Buchsen voneinander getrennt zwischen einem zylindrischen
Joch und einer zylindrischen Welle angebracht sind. Des Weiteren
offenbart die
Japanische Patentanmeldungsauslegeschrift
Nr. 10-19054 eine elastische Wellenkupplung (fünfte herkömmliche
Vorrichtung), wobei ein elastisches Element gleitfähig in axialer
Richtung in einer gewellten zylindrischen äußeren Muffe, welche auf einem Joch
angepasst ist, angeordnet ist und die äußere Muffe an einer Welle befestigt
ist.
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Jedoch
weisen die oben erwähnten
elastischen Wellenkupplungen verschiedene Eigenschaften und Fehlfunktionen
auf, welche durch die Eigenschaften verursacht werden. In der ersten
herkömmlichen
Vorrichtung wird, da eine andere als nur die eine kürzere elastische
Buchse nicht eingesetzt wird, auch wenn nur eine vergleichsweise
geringe Kraft auf das Joch und die Welle wirkt, der Winkel zwischen dem
Joch und der Welle leicht verändert,
d. h. das Joch und die Welle werden leicht zueinander geneigt. Auch
in der zweiten herkömmlichen
Vorrichtung werden, da die elastischen Elemente nicht über den
Umfang angeordnet sind, das Joch und die Welle leicht zueinander
in vorbestimmte Richtungen ähnlich
der ersten herkömmlichen
Vorrichtung geneigt. Des Weiteren wird in der dritten herkömmlichen
Vorrichtung die längere
elastische Buchse eingesetzt, so dass die torsionale Steifigkeit
vergleichsweise hoch gehalten werden kann, aber ein Versatz des
Jochs und der Welle in der axialen Richtung gestaltet sich schwierig.
Des Weiteren ist in der vierten herkömmlichen Vorrichtung der Durchmesser
der elastischen Buchsen verringert. Daher gestaltet sich, wenn die
Festigkeit der elastischen Elemente angehoben wird, um die torsionale
Steifigkeit sicherzustellen, der Versatz des Jochs und der Welle
in die axiale Richtung schwierig. Des Weiteren ist in der fünften herkömmlichen
Vorrichtung, um die äußere Muffe
und die elastischen Elemente glatt ohne Spiel gleiten zu lassen, eine
hohe Genauigkeit erforderlich, um die äußere Muffe und die elastischen
Elemente auszubilden. Außerdem
werden ähnlich
der ersten und zweiten herkömmlichen
Vorrichtung das Joch und die Welle leicht geneigt.
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In
der ersten, zweiten und fünften
herkömmlichen
Vorrichtung ist auf Grund der leichten Neigung der elastischen Wellenkupplung,
wenn ein Fahrer ein Lenkrad von rechts nach links dreht, das Drehmoment
schwer auf ein Lenkgetriebe zu übertragen, was
zu schlechtem Ansprechen des Lenksystems führt, welches das Gefühl von Steifigkeit
vermissen lässt.
Außerdem
verursacht die übermäßige Neigung der
elastischen Wellenkupplung große
Zug- und Druckverformungen des elastischen Elements, was zu einer
Verkürzung
der Standzeit der Vorrichtung führt.
Des Weiteren können
in der dritten herkömmlichen
Vorrichtung günstige
Ergebnisse in Bezug auf torsionale Steifigkeit und das Nichtauftreten
von einfacher Neigung erzielt werden. Jedoch auf Grund des schwierigen Versatzes
in der axialen Richtung wird Vibration vom Lenkgetriebe auf das
Lenkrad übertragen
und es besteht die Neigung zum Erzeugen von Geräuschen.
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Andererseits
kann in der fünften
herkömmlichen
Vorrichtung, da die zwei Sätze
elastischer Buchsen voneinander entfernt in der axialen Richtung
vorgesehen sind, die Neigung des Jochs und der Welle nahezu vernachlässigt werden.
Jedoch sind die elastischen Buchsen im zylindrischen Joch angeordnet,
so dass, wenn der Durchmesser der elastischen Buchsen vergrößert wird,
das Gewicht der Vorrichtung sich stark erhöht. Andererseits wird, wenn
der Durchmesser der elastischen Buchsen gering gehalten und ein
Material von hoher Festigkeit für
die elastischen Elemente verwendet wird, die Stabilität des Ansprechens
beim Lenken verbessert, aber der Versatz in der axialen Richtung
ist ähnlich schwierig
wie in der dritten herkömmlichen
Vorrichtung.
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Eine
weitere herkömmliche
Vorrichtung ist in
GB-A-2322687 offenbart.
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Es
ist wünschenswert,
eine elastische Wellenkupplung und ein Verfahren zur Ausbildung
einer elastischen Kupplung bereitzustellen, welche wirkungsvolle
Absorption des Versatzes in der axialen Richtung umsetzen, während sie
eine vergleichsweise hohe torsionale Steifigkeit sicherstellen.
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Gemäß dem ersten
und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung steht jeweils gemäß Anspruch
1 und Anspruch 2 eine elastische Wellenkupplung bereit.
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Andere
bevorzugte Aspekte der Erfindung sind in den begleitenden Ansprüchen definiert.
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Verschiedene
Ausführungsformen
der Erfindung sind hierin im Folgenden genau beschrieben. Kurz gesagt,
stellen die Ausführungsformen
eine elastische Wellenkupplung bereit, umfassend ein Gelenkselement;
ein Wellenelement, welches in eine Welle des Gelenkselements eingepasst
ist; und eine elastische Buchse, welche eine zylindrische innere Muffe,
die am Gelenkselement angepasst und befestigt ist, ein zylindrisches
elastisches Element, das an einer äußeren Oberfläche der
inneren Muffe befestigt ist, und eine zylindrische äußere Buchse
aufweist, die an einer äußeren Oberfläche des
elastischen Elements befestigt ist, zur elastischen Drehmomentsübertragung
zwischen dem Gelenkselement und dem Wellenelement, wobei die äußere Buchse
am Wellenelement befestigt ist.
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Da
die elastische Buchse auf der äußeren Oberflächenseite
des Gelenkselements angeordnet ist, wird der Durchmesser des elastischen
Elements der elastischen Buchse vergleichsweise groß, wodurch
die torsionale Steifigkeit der elastischen Wellenkupplung natürlich verbessert
wird.
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Nachdem
die innere Muffe, das elastische Element und die äußere Buchse
festgemacht sind, um die elastische Buchse auszubilden, um das elastische
Element der Druckverformung auszusetzen, wird der Durchmesser der
inneren Muffe erhöht
oder der Durchmesser der äußeren Buchse
verringert.
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Dadurch
wird, da das elastische Element im voraus zusammengedrückt wird,
die Befestigungskraft zwischen dem elastischen Element und beiden Buchsen
verbessert und auch die Haltbarkeit des elastischen Elements zum
Zeitpunkt des relativen Versatzes der inneren Muffe und der äußeren Buchse
in die drehende oder axiale Richtung wird verbessert.
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Um
die vorliegende Erfindung gut verstehen zu können, wird nun eine Ausführungsform
derselben, welche als bloßes
Beispiel vorgelegt wird, mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben, wobei:
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1 eine
Seitenansicht eines Kardangelenks ist, als Hintergrund vorgelegt;
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2 eine
vertikale Querschnittsansicht des ersten Jochzusammenbaus ist, die
als Grundlage angegeben wird;
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3 eine
Aufrissansicht ist, betrachtet entlang des Pfeils A in 2;
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4 eine
auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus
ist, als Hintergrund vorgelegt;
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5 eine
auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus
ist, als Hintergrund vorgelegt;
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6 eine
auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus
ist, die als Grundlage angegeben wird;
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7 eine
erklärende
Ansicht ist, welche den Betrieb des Zusammenbaus von 6 zeigt;
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8 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, welche als
Hintergrund zur Erfindung gegeben ist;
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9 eine
Aufrissansicht ist, betrachtet entlang des Pfeils B in 8;
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10 eine
Aufrissansicht der elastischen Buchse in 8 ist;
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11 eine
Querschnittsansicht der äußeren Buchse
ist, betrachtet entlang dem Pfeil C;
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12 eine
Querschnittsansicht ist, aufgenommen entlang der Linie D-D in 10;
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13 eine
vertikale Querschnittsansicht einer elastischen Buchse einer Modifikation
zu 8 ist;
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14 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus ist, als Hintergrund
vorgelegt;
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15 eine
vertikale Querschnittsansicht ist, welche eine Modifikation von 14 ist;
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16 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus ist, als Hintergrund
vorgelegt;
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17 eine
vertikale Querschnittsansicht der elastischen Buchse aus 16 ist;
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18 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus ist, als Hintergrund
vorgelegt;
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19 eine
vertikale Querschnittsansicht ist, welche eine Modifikation von 18 zeigt;
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20 bis 23 Aufrissansichten
von elastischen Buchsen sind, als Hintergrund vorgelegt;
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24 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus ist, als Hintergrund
vorgelegt;
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25 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus ist, als Hintergrund
vorgelegt;
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26 eine
Aufrissansicht der elastischen Buchse der 25 ist;
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27 eine
horizontale Querschnittsansicht einer elastischen Buchse gemäß einer
Modifikation der fünften
Ausführungsform
ist;
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28 eine
Seitenansicht einer elastischen Buchse ist, als Hintergrund vorgelegt;
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29 eine
Querschnittsansicht ist, aufgenommen entlang der Linie E-E in 27;
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30 eine
Querschnittsansicht ist, aufgenommen entlang der Linie F-F in 27;
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31 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, als Hintergrund
vorgelegt;
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32 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, als Hintergrund
vorgelegt;
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33A und 33B entsprechend
eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht eines
Gehäuses
gemäß einer
ersten Ausführungsform
sind;
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34A und 34B entsprechend
eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht eines
Gehäuses
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
sind;
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35A und 35B entsprechend
eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht eines
Gehäuses
gemäß einer
dritten Ausführungsform
sind;
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36 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Gehäuses gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
und
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37 eine
vertikale Querschnittsansicht eines Gehäuses gemäß einer fünften Ausführungsform ist.
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Wie
in 1 gezeigt, besteht das Kardangelenk aus einem
Jochzusammenbau 1, einem Jochgegenstück 3, einem Kreuzgelenk 5 und
einem Lager (Nadellager) 7 und verbindet eine erste Lenkwelle 8 und
eine zweite Lenkwelle 9 auf kippbare Weise. Die zweite
Lenkwelle 9 ist im Joch 3 eingepasst und an diesem
mit einem Bolzenschrauben oder Ähnlichem befestigt.
Man muss beachten, dass in der Beschreibung von 2 die
linke Seite der Zeichnung als eine Kopfendseite oder Vorderseite
angelegt ist.
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Der
Jochzusammenbau 1 weist ein Joch oder Gelenkselement 11 eines
Schmiedeteils, welcher aus Kohlenstoffstahl usw. (oder ein Ziehprodukt aus
Warmwalzstahlblech) hergestellt ist, eine Welle 13 aus
einem Pressformprodukt usw., welches aus einem kohlenstoffarmen
Stahlrohr usw. hergestellt ist, und eine elastische Buchse 15 zum Übertragen elastischen
Drehmoments zwischen dem Joch 11 und der Welle 13 auf.
Die elastische Buchse 15 weist eine zylindrische innere
Muffe, welche auf der hinteren Endseite des Jochs 11 mittels
einer Presspassung eingepasst und befestigt ist, ein zylindrisches elastisches
Element 19, welches einstückig an der äußeren Oberfläche der
inneren Muffe 17 mittels eines vulkanisierenden Verbindens
mit dem synthetischen Gummi als seinem Material befestigt ist, und ein
Gehäuse 21 mit
einem ungefähr
U-förmigen
vertikalen Querschnitt auf, welches einstückig an der äußeren Oberfläche des
elastischen Elements 19 mittels vulkanisierenden Verbindens
befestigt ist. Die erste Lenkwelle 8 ist in die Welle 13 mittels
Kerbverzahnungen usw. eingepasst und steht mit dieser in Eingriff,
um so in die axiale Richtung beweglich zu sein. Daraus ergibt sich,
dass die Welle 13 in Übereinstimmung
mit der Drehung der ersten Lenkwelle 8 rotiert wird und
sie Bewegung in der axialen Richtung, welche auf Grund der Drehung
auftritt, absorbiert.
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Das
Gehäuse 21 ist
aus einer zylindrischen äußeren Buchse 23,
die in sich das elastische Element 19 eingepasst hat, einem
zylindrischen, elastischen, Drehmoment übertragenden Ring 25,
der auf der Kopfendseite der Welle 13 mittels Presspassung eingepasst
und befestigt ist, und einem scheibenartigen Flansch 27,
der die äußere Buchse 23 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden
Ring 25 verbindet, aufgebaut. Die Bezugsziffer 29 in 2 bezeichnet
ein Loch, welches im Flansch 27 ausgebildet ist. Wenn die
Presspassung der inneren Muffe 17 am Joch 11 vorgeformt
wird, wird eine Presssitzaufspannvorrichtung durch das Loch 29 eingeschoben.
Abgesehen davon kann, wenn die Presspassung der inneren Muffe 17 am
Joch 11 vorgeformt wird, der Flansch 27 direkt
aufgepresst werden, wobei man einen Vorteil aus den elastisch verformbaren Merkmalen
der elastischen Buchse 15 in der axialen Richtung zieht.
Die Bezugsziffer 31 in 2 und 3 bezeichnet
einen Anschlagfortsatz und die Bezugsziffer 33 bezeichnet
eine Vertiefung, welche im Joch 11 ausgebildet ist und
in welche der Anschlagfortsatz mit Spiel passt.
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In
dem vorliegenden als Hintergrund vorgelegten Beispiel, als welches
die obige Struktur aufgenommen wird, ist der Durchmesser des elastischen Elements
19 wesentlich
größer, als
verglichen mit herkömmlichen
Vorrichtungen, ausgelegt. Daraus folgt, dass, während ausreichend torsionale
Steifigkeit zwischen dem Joch
11 und der Welle
13 erhalten bleibt,
es möglich
ist, wirksam die Neigung des Jochzusammenbaus
1 zu verhindern,
was eine Verschlechterung des Ansprechverhaltens des Lenksystems
nach sich zöge.
Außerdem
kann, da Bauteile der herkömmlichen
Vorrichtung, offenbart in der
Japanischen
Patentanmeldungsauslegeschrift Nr. 8-170647 , für das Joch
11 und
die Welle
13 ausgenutzt werden können, eine Verringerung der
Bauteilverwaltung und der Herstellungskosten umgesetzt werden. Die Übertragung
eines großen
Drehmoments wird durch den Kontakt des Anschlagfortsatzes
31 der
Welle
13 mit der inneren Oberfläche der Vertiefung
33 des
Jochs
11 durchgeführt.
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4 ist
eine auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, die
als Hintergrund vorgelegt wird. Die fertiggestellte Form und der
Betrieb des vorliegenden Jochzusammenbaus sind identisch mit jenen
des Zusammenbaus aus 1, aber die Struktur der elastischen Buchse 15 ist
unterschiedlich. Das heißt,
dass in der vorliegenden elastischen Buchse 15 das elastische Element 19 an
der inneren Muffe 17 mittels vulkanisierenden Verbindens
angebracht ist, wodurch ein Bauteil getrennt vom Gehäuse 21 entsteht.
Daher wird beim Ausbilden des Jochzusammenbaus 1, nachdem
die innere Muffe 17 auf das Joch 11 hinaufgezwungen
wurde, die äußere Buchse 23 des
Gehäuses 21 auf
das elastische Element 19 hinaufgezwungen und an diesem
befestigt oder es wird, nachdem das elastische Element 19 auf
die äußere Buchse 23 hinaufgezwungen
und befestigt wurde, die innere Muffe 17 auf das Joch 11 hinaufgezwungen.
Abgesehen davon können
das elastische Element 19 und die äußere Buchse 23 aneinander
mittels Kleber anstelle der Presspassung befestigt werden oder sie können sowohl
mit Presspassung und Kleber befestigt werden.
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5 ist
eine auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines dritten
als Hintergrund vorgelegten Jochzusammenbaus. Die fertiggestellte Form
und der Betrieb des dritten Jochzusammenbaus 1 sind identisch
mit jenen des Zusammenbaus in 1, aber
die Struktur der elastischen Buchse 15 ist unterschiedlich.
Das heißt,
dass in der elastischen Buchse 15 des dritten Zusammenbaus
das elastische Element 19 und die äußere Buchse 23 des
Gehäuses 21 mittels
vulkanisierenden Verbindens aneinander befestigt sind und die innere
Muffe weggelassen wird, was unterschiedlich zu dem obigen Zusammenbau
ist. Das elastische Element 19 wird direkt auf das Joch 11 hinaufgezwungen.
Das elastische Element 19 und das Joch 11 können aneinander
mittels Kleber anstelle der Presspassung befestigt werden oder sie
können
sowohl mit Presspassung und Kleber befestigt werden.
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6 ist
eine auseinandergezogene vertikale Querschnittsansicht eines vierten
als Hintergrund vorgelegten Jochzusammenbaus. Die fertiggestellte Form
und der Betrieb des vierten Jochzusammenbaus 1 sind identisch
mit jenen des dritten Zusammenbaus, aber die Struktur des elastischen
Elements 15 ist unterschiedlich. Das heißt, dass
die elastische Buchse 15 dieses Zusammenbaus das elastische
Element 19 selbst ist und das elastische Element 19 direkt
auf das Joch 11 und die äußere Buchse 23 des
Gehäuses 21 hinaufgezwungen
wird. Abgesehen davon, kann das Befestigen des elastischen Elements 19 am
Joch 11 und der äußeren Buchse 23 mittels
Kleber anstelle der Presspassung ausgeführt werden oder es kann sowohl
mit Presspassung und Kleber befestigt werden.
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Im
Falle der alleinigen Abhängigkeit
von Presspassungsbefestigung könnte,
wenn das Joch 11 und die Welle 13 relativ in die
axiale Richtung verschoben werden, das elastische Element 19 gegen das
Joch 11 und das Gehäuse 21 verschoben
werden. In diesem Fall, wie im zusammengefügten Zustand von 7 gezeigt,
wird, wenn die Welle 13 um den Weg t1 nach hinten in Bezug
auf das Joch 11 bewegt wird, der Anschlagfortsatz 31 in
Kontakt mit der Endfläche
der Vertiefung 33 gebracht, um aufgehalten zu werden, oder
es wird, wenn das Gehäuse 21 um
den Weg t2 nach vorne in Bezug auf das Joch 11 bewegt wird,
der Flansch 27 in Kontakt mit dem hinteren Ende des Jochs 11 gebracht,
um aufgehalten zu werden, wodurch übermäßiges Verrutschen des elastischen
Elements 19 verhindert wird. Dieser Vorgang ist im ersten
und dritten Jochzusammenbau gleich, wenn das elastische Element 19 gegen
das Gehäuse 21 und
das Joch 11 gezwungen wird.
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8 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, welche
vorgelegt wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen. 9 ist
ein stirnseitiger Aufriss, wie entlang des Pfeils B in 8 betrachtet. 10 ist
ein stirnseitiger Aufriss der elastischen Buchse. 11 ist
eine Querschnittsansicht der äußeren Buchse,
wie entlang des Pfeils C in 10 betrachtet. 12 ist eine
Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie D-D. Wie in 8 gezeigt,
ist in dem Jochzusammenbau, der sich unterschiedlich zu den obigen Ausführungsformen
präsentiert,
die elastische Buchse 15 mit der Welle 13 über ein
eigenes elastisches, Drehmoment übertragendes
Element 41 verbunden.
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Das
elastische, Drehmoment übertragende Element 41 ist
ungefähr
U-förmig
im vertikalen Querschnitt, ähnlich
der äußeren Buchse 23 der
ersten bis vierten Ausführungsformen.
Ein äußerer Ring 43 ist auf
der äußeren Buchse 23 der
elastischen Buchse 15 angepasst und befestigt und ein innerer
Ring 45 ist auf der Spitzenendseite der Welle 13 angepasst und
befestigt. Auch ist in der elastischen Buchse 15, wie in 10 bis 12 gezeigt,
das elastische Element 19 zwischen der zylindrischen inneren
Muffe und der zylindrischen äußeren Buchse 17 und 23 angebracht.
Das elastische Element 19 ist zylindrisch und einstückig ausgebildet,
aber es ist zickzack geformt, um große Bereiche an beiden Endabschnitten in
der axialen Richtung aufzuweisen.
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Da
die obige Struktur übernommen
wird, wird der Durchmesser des elastischen Elements 19 gegenüber jenem
der ersten Ausführungsform
vergrößert und
das elastische Element 19 ist schief verteilt, um so groß auf beiden
Endabschnitten in der axialen Richtung zu sein. Daraus folgt, dass,
während
ausreichende torsionale Steifigkeit zwischen dem Joch 11 und
der Welle 13 erhalten bleibt, es möglich ist, wirksam die Neigung
des Jochzusammenbaus 1 zu verhindern, was eine Verschlechterung
des Ansprechverhaltens im Lenksystem verursacht, und die Steifigkeit
des Jochzusammenbaus 1 in der axialen Richtung zu verringern,
was Vibration und Geräusche
verursacht.
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13 zeigt
eine Modifikation der Struktur aus 12. In
der Modifikation wird, nachdem das elastische Element 19 an
der inneren Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 mittels
vulkanisierenden Verbindens befestigt ist, der Durchmesser der inneren Muffe 17 vergrößert oder
der Durchmesser der äußeren Buchse 23 wird
verkleinert. Wie in der Zeichnung gezeigt, schwillt das zusammengedrückte elastische Element 19 zwischen
der inneren Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 nach
außen
an. In dieser Modifikation wird daher das elastische Element 19 zuvor zusammengedrückt, so
dass wellenförmige
Biegeverformung in den Polymeren auftritt, welche das elastische
Element 19 ausbilden. Dadurch werden, wenn die innere Muffe 17 und
die äußere Buchse 23 relativ
in die Drehrichtung oder axiale Richtung versetzt werden, die verformten
Polymere ausgedehnt, um fast in die ursprüngliche Form zu kommen. Folglich
tritt Spaltung der Polymere, was zu einem Ermüdungsfehler des elastischen
Elements 19 führt,
kaum auf, was wiederum eine Verlängerung
der Haltbarkeit des elastischen Elements 19 (d. h. der
elastischen Buchse 15) ergibt.
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14 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, welche
vorgelegt wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen.
In diesem Jochzusammenbau wird das gleiche elastische, Drehmoment übertragende
Element 41 wie in der vierten Ausführungsform eingesetzt, aber
ein Paar elastischer Buchsen 15 ist vor und nach einem
Abstandhalter 51 angeordnet.
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Da
diese Struktur übernommen
wird, wird der Durchmesser der elastischen Elemente 19 über jenen
der ersten Ausführungsform
hinaus vergrößert und
die elastischen Elemente 19 sind schief auf beiden Endseiten
in der axialen Richtung verteilt. Daraus folgt, dass, während ausreichende
torsionale Steifigkeit zwischen dem Joch 11 und der Welle 13 erhalten
bleibt, es möglich
ist, wirksam die Neigung des Jochzusammenbaus 1 zu verhindern,
was eine Verschlechterung des Ansprechverhaltens im Lenksystem verursacht,
und die Steifigkeit des Jochzusammenbaus 1 in der axialen
Richtung zu verringern, was Vibration und Geräusche verursacht.
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15 ist
eine vertikale Querschnittsansicht, welche eine Modifikation der
Struktur aus 14 zeigt. In 15 wird,
nachdem das elastische Element 19 an der inneren Muffe 17 und
der äußeren Buchse 23 mittels
vulkanisierenden Verbindens befestigt ist, der Durchmesser der inneren
Muffe 17 vergrößert oder
der Durchmesser der äußeren Buchse 23 wird
verkleinert, und der Betrieb und die Wirkung sind gleich jenen in
der Modifikation der fünften
Ausführungsform.
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16 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, welche
vorgelegt wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen. 17 ist
eine vertikale Querschnittsansicht der elastischen Buchse. Im Jochzusammenbau wird
ein Paar elastischer Buchsen 15 eingesetzt, aber die elastischen
Buchsen 15 stehen in Kontakt miteinander ohne den Einsatz
eines Abstandshalters. Das heißt,
dass das elastische Element 19 schief auf der einen Endseite
der elastischen Buchse 15 angeordnet ist und die identischen
elastischen Buchsen 15 werden daraufgesetzt, um einander
zugewandt zwischen dem Joch 11 und dem äußeren Ring 43 des
elastischen, Drehmoment übertragenden
Elements 41 zu sein, so dass die elastischen Elemente 19 jeweils
an beiden Endseiten in der axialen Richtung angeordnet sind. Des
Weiteren ragt die hintere elastische Buchse 15 über das
hintere Ende des Jochs 11 hinaus. Auch die elastischen
Buchsen 15 werden im Voraus zusammengedrückt.
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Da
der Abstand zwischen den elastischen Elementen 19 entsprechend
angenommen ist, wird die Neigung des Jochs 11 und der Welle 13 zueinander
wirkungsvoll verhindert. Außerdem
ragt die elastische Buchse 15 über das Ende des Jochs 11 vor,
so dass die gesamte Länge
des Jochs 11 verkürzt
werden kann, um sein Gewicht zu verringern.
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18 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines Jochzusammenbaus, welche
vorgelegt wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen. 19 ist
eine vertikale Querschnittansicht einer Modifikation von 18.
Der Jochzusammenbau weist eine Struktur auf, die ungefähr identisch
mit jener aus 8 ist, die aber 3 Sätze von sechs
elastischen Buchsen 53, 55 und 57 mit
unterschiedlicher Steifigkeit bereitstellt. Vor und hinter dem Abstandhalter 51 sind
die elastischen Buchsen 53 mit großer Steifigkeit an beiden Endabschnitten angeordnet
und die elastischen Buchsen 57 mit geringer Steifigkeit
sind auf den mittigen Abschnitten angeordnet.
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Da
diese Struktur übernommen
wird, ist es möglich,
die Neigung des Jochzusammenbaus 1 zu verhindern und die
Steifigkeit desselben in der axialen Richtung im Vergleich zu 8 weiter
zu verringern. In der Modifikation, gezeigt in 19,
werden die elastischen Elemente der elastischen Buchsen 53, 55 und 57 vorweg
zusammengedrückt,
wobei deren Arbeit und Wirkung gleich jener der Modifikation der
fünften
Ausführungsform
sind.
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20 bis 23 sind
Aufrissansichten der elastischen Buchsen, welche vorgelegt werden,
um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen. Die
Querschnitte aller elastischen Buchsen 15 weisen eine nicht
runde Form auf. Die innere Muffe 17 und die äußere Buchse 23 sind
von ovaler Gestalt und die elastischen Elemente 19 sind
passend angeordnet. Das heißt,
dass in 20 das elastische Element 19 zwischen
der inneren Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 ohne
Spiel angeordnet ist. In 21 sind
die elastischen Elemente 19 nur zwischen linearen Abschnitten
der inneren Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 angeordnet.
In 22 sind sechs elastische Elemente 19 in
passenden Intervallen zwischen der inneren Muffe 17 und
der äußeren Buchse 23 angeordnet.
Andererseits liegen in 23 die innere Muffe 17 und
die äußere Buchse 23 in
der Form eines Vielecks (Dreieck) vor und drei elastische Elemente 19 sind
zwischen ihnen angeordnet, wobei die Eckabschnitte ausgenommen sind.
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Folglich
sind die Formen der Querschnitte der elastischen Buchsen 15 nicht
kreisförmig
ausgeformt, so dass zum Zeitpunkt relativer Drehung der inneren
Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 ein
Abschnitt oder die meisten Abschnitte des elastischen Elements 19 zusammengedrückt und
verformt wird(werden). Dadurch ist es möglich, einen Jochzusammenbau
zu erzielen, dessen torsionale Steifigkeit ohne Erhöhung der
Steifigkeit in der axialen Richtung verbessert ist.
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24 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Jochzusammenbaus, welche
vorgelegt wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen.
Der Jochzusammenbau ist aufgebaut aus dem Joch 11, der
festen Welle 13 und einem, große Drehmomente übertragenden,
Stift 61, aber die Struktur der elastischen Buchse 15 ist
ungefähr
identisch zu jener aus 8 und daher sind der Betrieb und
die Wirkung ebenfalls gleich.
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25 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines als Hintergrund vorgelegten
Jochzusammenbaus. 26 ist eine Aufrissansicht der
elastischen Buchse derselben. 27 ist
eine horizontale Querschnittsansicht, welche einen wesentlichen
Teil der elastischen Buchse derselben zeigt. Obwohl die Struktur
des vorliegenden Zusammenbaus ungefähr dieselbe wie jene des zuvor
erwähnten
Zusammenbaus in 8 ist, sind die Gestalt des
elastischen, Drehmoment übertragenden
Elements 41 und die Struktur und Gestalt der elastischen
Buchse 15 unterschiedlich. Das heißt, dass in diesem Zusammenbau
der äußere Ring 43 des
elastischen, Drehmoment übertragenden
Elements 41 eine Mehrzahl von Unregelmäßigkeiten und einen wellenartigen
Querschnitt aufweist, und die äußere Oberfläche des
elastischen Elements 19 der elastischen Buchse 15 weist eine
entsprechende Gestalt zum äußeren Ring 43 auf.
Ein Abschnitt der inneren Buchse 17 in der axialen Richtung
ist ausgebildet, um einen kompletten Kreis zu bilden, wie in 26 gezeigt,
und sein verbleibender Abschnitt ist so ausgebildet, um einen wellenförmigen Querschnitt
aufzuweisen, wie in 27 gezeigt. Außerdem weist
die elastische Buchse 15 keine äußere Buchse auf und das elastische
Element 19 ist leicht auf den äußeren Ring 43 des
elastischen, Drehmoment übertragenden
Elements 41 aufgezwungen. Auch sind der äußere Ring 43 des
elastischen, Drehmoment übertragenden
Elements 41 und das elastische Element 19 an zentralen Abschnitten
in der axialen Richtung mit Absätzen ausgestattet,
um den Presssitz zu ermöglichen.
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Im
vorliegenden Zusammenbau sind die horizontalen Querschnitte des äußeren Rings 43 des elastischen,
Drehmoment übertragenden
Elements 41 als auch das elastische Element 19 in
der Form einer Welle hergestellt, so dass zum Zeitpunkt der relativen
Drehung der inneren Muffe 17 und der äußeren Buchse 23 ein
Abschnitt des elastischen Elements 19 zusammengedrückt und
verformt wird. Dadurch ist es möglich,
einen Jochzusammenbau zu erzielen, welcher in der Lage ist, sowohl
Erhaltung der torsionalen Steifigkeit als auch Bequemlichkeit des Zusammenbaus
ohne Erhöhung
der Steifigkeit in der axialen Richtung zu verwirklichen.
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27 ist
eine Querschnittsansicht einer elastischen Buchse gemäß einer
als Hintergrund vorgelegten Modifikation des Zusammenbaus aus 25.
In dieser Modifikation ist der Querschnitt der inneren Muffe 17 wellförmig über die gesamte
Fläche in
der axialen Richtung entsprechend der äußeren Buchse 23 geformt,
was zu einer weiteren Verbesserung der torsionalen Steifigkeit im
Vergleich zur fünften
Ausführungsform
führt.
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28 ist
eine Seitenansicht der elastischen Buchse 15, welche vorgelegt
wird, um den Hintergrund zur vorliegenden Erfindung darzustellen. 29 ist
eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie E-E in 28. 30 ist
eine Querschnittsansicht, aufgenommen entlang der Linie F-F in 28.
Wie in 28 bis 30 gezeigt,
ist in der elastischen Buchse 15 die äußere Buchse 23 auf
den zentralen Abschnitten mit Intervallen eines vorbestimmten Winkels
mit rechteckigen Löchern 71 ausgestattet,
während
das elastische Element 19 an Positionen, die den Löchern 71 entsprechen,
mit Vertiefungen 73 ausgestattet ist.
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Auf
Grund dieser Struktur ist es zum Zeitpunkt des Vulkanisierfügens möglich, die
elastische Buchse 15 mit dem elastischen Element 19 verkehrt angeordnet
einfach auszubilden, um so große
Flächen
auf beiden Endabschnitten in der axialen Richtung aufzuweisen und
um den identischen Betrieb und Wirkung wie bei jenen der fünften Ausführungsform
zu erzielen.
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31 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines als Hintergrund vorgelegten
Jochzusammenbaus. Obwohl die Struktur des vorliegenden Zusammenbaus
ungefähr
gleich jener des Zusammenbaus in 1 ist, ist
ein das Abrutschen verhindernder Ring 81 an der hinteren
Endoberfläche
des Gehäuses 21 angebracht.
Der das Abrutschen verhindernde Ring 81 ist eine Tellerfeder
oder Ähnliches
und ist in Bezug auf die Welle 13 in einer Richtung so
angeordnet, um ihr Vorrücken
zu verhindern. Daher beißt sich
zum Zeitpunkt eines Zusammenstoßes
eines Kraftfahrzeugs, auch wenn der Fahrer gegen ein Lenkrad aufschlägt, um die
erste Lenkwelle 8 zu veranlassen, in die Welle 13 einzudringen,
und die Welle 13 durch die erste Lenkwelle 8 dazu
gezogen wird, sich nach vorne zu bewegen, der das Abrutschen verhindernde
Ring 81 in die Oberfläche
der Welle 13, um das Vordringen der Welle zu verhindern.
Als Folge daraus wird die Trennung des Jochs 11 und der Welle 13 verhindert
und der sanfte Zusammenfall der Lenkwelle verwirklicht.
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32 ist
eine vertikale Querschnittsansicht eines als Hintergrund vorgelegten
Jochzusammenbaus. Die Struktur des vorliegenden Zusammenbaus ist
ebenfalls ungefähr
gleich jener des Zusammenbaus aus 1, aber
der vertikale Querschnitt des Gehäuses 21 ist fast L-förmig und
der elastische, Drehmoment übertragende
Ring 25 ist so ausgebildet, um sich nach hinten zu erstrecken
und ist auf der Welle 13 eingepasst und unter Zwang aufgeschoben. Die
Welle 13 ist in der Nähe
des hinteren Endabschnitts des elastischen, Drehmoment übertragenden
Rings 25 mit einer ringförmigen Nut 83 versehen.
Der hintere Endabschnitt des elastischen, Drehmoment übertragenden
Rings 25 ist gequetscht und sein gequetschter Abschnitt 85 ist
in die ringförmige
Nut 83 eingepasst. Dadurch ist auch in diesem Zusammenbau
die relative Bewegung des elastischen, Drehmoment übertragenden
Rings 25 und die relative Bewegung der Welle 13 begrenzt,
so dass es möglich
ist, den gleichen Betrieb und die gleiche Wirkung wie in der sechsten
Ausführungsform
zu erzielen.
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33A und 33B sind
jeweils entsprechend eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht
des Gehäuses 21 gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Struktur der ersten Ausführungsform
fast gleich jener des Zusammenbaus in 1 ist, ist
eine Mehrzahl von Rippen 93a auf einem inneren Zylinderringabschnitt 91 des
scheibenartigen Flansches 27 vorgesehen, welcher die äußere Buchse 23 des Gehäuses 21 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden
Ring 25 verbindet. Folglich kann die Steifigkeit des scheibenartigen
Flansches 27 so sichergestellt werden, um sein Verformen
schwer zu machen, was zu einer Verbesserung der Festigkeit des Gehäuses 21 führt. Das
Volumen und die Anzahl der Rippen 93a können geeignet in Übereinstimmung
mit einer gewünschten
Festigkeit angepasst werden. Auch in dieser Ausführungsform können der gleiche
Betrieb und die gleiche Wirkung wie im Zusammenbau in 1 erzielt
werden.
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34A und 34B sind
jeweils entsprechend eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht
des Gehäuses 21 gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Obwohl die Struktur der zweiten Ausführungsform fast
gleich jener des Zusammenbaus in 1 ist, ist eine
Mehrzahl von Wülsten 95 auf
dem Scheibenabschnitt des scheibenartigen Flansches 27 vorgesehen,
welcher die äußere Buchse 23 des
Gehäuses 21 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden Ring 25 verbindet,
wobei sie sich radial von der Mitte des Gehäuses 21 weg erstrecken.
Folglich kann die Steifigkeit des scheibenartigen Flansches 27 so
sichergestellt werden, um sein Verformen schwer zu machen, was zu
einer Verbesserung der Festigkeit des Gehäuses 21 führt. Abgesehen
davon können der
gleiche Betrieb und die gleiche Wirkung wie im Zusammenbau in 1 erzielt
werden.
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Die
Formen (Breite, Tiefe, Gestalt des Querschnitts usw.) der Wülste 95 und
die Kombination der Formen können
geeignet in Übereinstimmung
mit einer gewünschten
Konstruktionsfestigkeit ausgewählt werden.
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35A und 35B sind
jeweils entsprechend eine vertikale Querschnittsansicht und eine Aufrissansicht
des Gehäuses 21 gemäß einer
dritten Ausführungsform.
Obwohl die Struktur der dritten Ausführungsform fast gleich jener
des Zusammenbaus in 1 ist, ist eine Mehrzahl von
Vertiefungsgrübchen
auf dem Scheibenabschnitt des scheibenartigen Flansches 27 vorgesehen,
welcher die äußere Buchse 23 des
Gehäuses 21 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden
Ring 25 verbindet. Als Folge kann die Steifigkeit des scheibenartigen
Flansches 27 so sichergestellt werden, um sein Verformen
schwer zu machen, was zu einer Verbesserung der Festigkeit des Gehäuses 21 beiträgt. Auch
in dieser Ausführungsform
können
der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkung wie im Zusammenbau in 1 erzielt
werden. Die Formen (Breite, Tiefe usw.) der Vertiefungsgrübchen 96,
eine Kombination der Formen und die Dichte der Vertiefungen 96 können geeignet
in Übereinstimmung
mit einer gewünschten Konstruktionsfestigkeit
ausgewählt
werden.
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36 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Gehäuses 21 gemäß einer
vierten Ausführungsform.
Obwohl die Struktur der vierten Ausführungsform fast gleich jener
des Zusammenbaus in 1 ist, ist der Scheibenabschnitt
des scheibenartigen Flansches 27, welcher die äußere Buchse 23 des Gehäuses 21 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden
Ring 25 verbindet, so ausgebildet, dass die Rundungserhebung
oder der Rundungsradius R des inneren Zylinderringabschnitts 91 des
Gehäuses 21 und
die Rundungserhebung oder der Rundungsradius R eines äußeren Zylinderringabschnittes 92 verlaufend
sind (d. h., der Scheibenabschnitt ist halbkreisförmig ausgebildet).
Als Folge kann die Steifigkeit des scheibenartigen Flansches 27 so
sichergestellt werden, um sein Verformen schwer zu machen, was zu
einer Verbesserung der Festigkeit des Gehäuses 21 beiträgt. Auch
in dieser Ausführungsform
davon können
der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkung wie im Zusammenbau in 1 erzielt
werden.
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37 ist
eine vertikale Querschnittsansicht des Gehäuses 21 gemäß einer
fünften
Ausführungsform.
Obwohl die Struktur der fünften
Ausführungsform
fast gleich jener des Zusammenbaus in 1 ist, ist
der Scheibenabschnitt des scheibenartigen Flansches 27,
welcher die äußere Buchse 23 des Gehäuses 21 und
den elastischen, Drehmoment übertragenden
Ring 25 verbindet, so ausgebildet, dass die Rundungserhebung
oder der Rundungsradius R1 der inneren Zylinderringabschnitts 91 des Gehäuses 21 in
Bezug auf die Rundungserhebung oder den Rundungsradius R2 des äußeren Zylinderringabschnittes 92 so
definiert ist, dass R2 < R1
ist. Als Folge kann die Steifigkeit des scheibenartigen Flansches 27 so
sichergestellt werden, um sein Verformen schwer zu machen, was zu
einer Verbesserung der Festigkeit des Gehäuses 21 beiträgt. Auch in
dieser Ausführungsform
davon können
der gleiche Betrieb und die gleiche Wirkung wie im Zusammenbau in 1 erzielt
werden.
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Die
Beschreibung der Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung ist nun abgeschlossen, aber die vorliegende Erfindung
ist nicht darauf beschränkt.
Zum Beispiel kann, obwohl die vorliegende Erfindung in den obigen
Ausführungsformen
auf das Kardangelenk angewendet ist, sie auch auf ein Doppelkardangelenk
und ein Birfield-Gelenk angewendet werden. Des Weiteren können die Struktur
und Gestalt der elastischen Buchse, das Material und die detaillierte
Gestalt des elastischen Elements in geeigneter Weise ohne Abweichung
vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie in den begleitenden
Ansprüchen
definiert ist, geändert
werden.
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Wie
oben erwähnt,
kann gemäß der elastischen
Wellenkupplung, während
ausreichende torsionale Steifigkeit zwischen dem Gelenkselement
und dem Wellenelement sichergestellt ist, die Neigung der elastischen
Wellenkupplung, die eine Verschlechterung im Ansprechverhalten des
Lenksystems verursacht, wirkungsvoll verhindert werden und die Steifigkeit
der elastischen Wellenkupplung in der axialen Richtung, die Vibration
und Geräusche
verursacht, kann verringert werden.