JP2009527707A - トリポッドジョイントユニット用の蛇腹構造 - Google Patents

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Abstract

加わる締め力を可能な限り均等にトリポッドジョイントユニットのジョイント外側部分に伝えるための蛇腹構造を提供するという課題を解決するために、シャフトに取り付けるための第1結合領域と、ジョイント外側部分(18)に取り付けるための回転対称的に構成される第2結合領域(20)と、第1と第2結合領域(20)との間に配置される蛇腹領域(16)とを有する蛇腹(12)、ならびに断面がジョイント外側部分(18)の輪郭に適合される内面(24)を有するアダプタリング(14)を含み、蛇腹(12)が弾性材料から形成されており、アダプタリングが、蛇腹の材料とほぼ同等のまたはそれより高いショア硬度を有する少なくとも1つの第1プラスチック材料(56)から製造されている蛇腹構造が提案される。
【選択図】図1

Description

本発明は、蛇腹とアダプタリングとを含むトリポッドジョイントユニット用の蛇腹構造、ならびに対応するアダプタリングに関する。
トリポッドジョイントユニットは、開口側で外周において断面が三つ葉状である、すなわちジョイント内側部分の三脚のピボットとロール構造によって3つの凸部と3つの凹部が周にわたって均一な角度で隔てられているジョイント外側部分を有する。したがってジョイント外側部分は、突出部、平坦部、ならびに突出部と平坦部との間の移行領域を有する。このように構成されたジョイント外側部分は、回転対称的な蛇腹構造を直接引き伸ばすための前提条件を満たさない。なぜなら、従来の方法でブロー成型によるチューブ部材からなる蛇腹は、実質的に回転対称的にしか製造することができず、結合領域用の拡張部分の成型においてすでに特別な措置が必要となってしまう。
この理由から、アダプタリングと蛇腹とを含み、アダプタリングと蛇腹とが一体的に相互に接続されていることが可能である蛇腹構造を使用することが一般的である。その際アダプタリングは、適切に構成された内面により、ジョイント外側部分の三つ葉状の外面に取り付けられることが可能である。
独国特許出願公開第10123216号明細書は、このような蛇腹構造を開示しており、ここではアダプタリングが熱溶接または接着により蛇腹部分と接続されている。その際アダプタリングには、ジョイント外側部分の突出領域が当たるように、周にわたって規則的に分散して径方向に増厚部が構成されている。それぞれの増厚領域における材料の集中により、一般的にはクランプまたはその他の締め付け手段として構成されている連結部材による蛇腹構造の取り付け時に周にわたって分配され、径方向内側に向けられる均等な圧縮はジョイント外側では不可能である。これにより、アダプタリングとジョイント外側部分との間の密閉が不規則的になる可能性があり、これによってトリポッドジョイントユニットの内側に汚れが侵入することが可能になってしまう。
欧州特許出願公開第0915264号明細書は、ブロー成型法により製造される別の蛇腹構造を開示しており、ここでは蛇腹はアダプタリングと一体的に接続されている。その際アダプタリングは、断面においてジョイント外側部分に適合される内側壁部分、ならびに円筒形の外側壁部分を有する。内側壁部分と円筒形の外側壁部分との間には、径方向に延伸する弾性を有するリブ部が設けられており、その厚さは壁部分の厚さと概ね一致する。しかし、アダプタリングとジョイント外側部分との間の十分な密閉を達成するために径方向に高度な圧縮を行うことは、アダプタリングのこの種の構成では上記のリブ部の弾性によって制限されてしまう。
米国特許第6672596号明細書は、それぞれ2つの部品として構成されている蛇腹とアダプタ手段とを含む蛇腹構造を開示しており、好適には金属製である補強要素がアダプタ手段の壁部分に挿入されている。これにより、この蛇腹構造を連結部材によりジョイント外側部分に取り付ける際に均等に内側に向けられた圧縮を達成しようとしている。しかし、この種の補強要素の構造がアダプタリングの断面全体にわたって不規則であることにより、ここでもまたアダプタリングとジョイント外側部分との間の周囲面全体にわたって不規則的な密閉しか達成できない。
国際公開第2005/010387号パンフレットは、蛇腹とアダプタリングとを有する蛇腹構造を開示しており、ここでは蛇腹は、アダプタリングの材料より硬いプラスチック材料から製造されている。この種の材料は一般的には先行技術でも使用されている。アダプタリングの内周面を特殊な形状に構成することにより、ここで開示される蛇腹構造によって十分な密閉性を確保しようとしている。
本発明の課題は、一方で簡単に製造可能であり、他方でアダプタリングの内周面と3つに分岐して構成されるジョイント外側部分との間の領域全体にわたり均等な密閉が行われる蛇腹構造を提供することである。
この課題は、トリポッドジョイントユニット用の本発明に係る蛇腹構造により解決される。これは、シャフトに取り付けるための第1結合領域と、ジョイント外側部分に取り付けるための回転対称的に構成される第2結合領域と、第1結合領域と第2結合領域との間に配置される蛇腹領域とを有する蛇腹、ならびに断面においてジョイント外側部分の輪郭に適合される内面を有するアダプタリングを含み、蛇腹が弾性材料から形成されており、アダプタリングが少なくとも1つの第1プラスチック材料と少なくとも1つの第2プラスチック材料とから製造されており、第1プラスチック材料が、蛇腹の材料とほぼ同等のまたはそれより高いISO868に準拠するショア硬度を有することを特徴とする。
本発明に係る蛇腹構造は、アダプタリングに使用されるプラスチック材料の硬度が蛇腹の材料と比較してほぼ同じまたはこれより高く、材料特性が好適には異なることにより、たとえばクランプリングのような連結部材により生じる径方向の結合力が、アダプタリングの材料の変形が生じることなくアダプタリングの内面に直接伝達可能であるという長所を有する。有利には、アダプタリングは少なくとも1つの第1プラスチック材料と少なくとも1つの第2プラスチック材料から製造されている。この種の少なくとも2つの材料からなるアダプタリングの構成では、使用条件に応じて最適化をすることが可能である。このような少なくとも2つの材料からなる、より好適には正確に2つの材料からなるアダプタリングは、たとえばマルチコンポーネント射出成型により製造可能である。しかし、たとえばインジェクションブロー成型のようなその他の製造方法も可能である。その際アダプタリングは好適には蛇腹と一体的に接続されていることが可能であり、これはたとえばインジェクションブロー成型により共に一体的に製造する、またはたとえばアダプタリングを後から蛇腹へ接着することによって達成可能である。だが、アダプタリングと蛇腹とのその他のあらゆる接続の方法が可能であり、特に独国特許出願公開第10123216号明細書で開示される両部品の相互の機械的結合ないしは摩擦結合の方法が可能である。
有利には、アダプタリングのジョイント外側部分と反対側は、部分的に、好適には完全に、第2プラスチック材料より高いショア硬度を有する第1プラスチック材料から製造される。特に、第1プラスチック材料はその際、直接隣り合う材料の不適合性を回避するために、蛇腹の材料と化学的に類似に、好適には化学的に同一に構成されることが可能である。結合力は、蛇腹の結合領域の柔らかい方の材料からまずはアダプタリングの硬い第1プラスチック材料へ、そして続いてアダプタリングの柔らかい方の第2プラスチック材料へ伝達される。本発明の発明者は、先行技術における偏見に反して、3つに分岐して構成されるジョイント用の蛇腹構造における結合力の均一な伝達と良好な密閉では、3つに分岐しているジョイント外側部分に隣接するアダプタリングの材料が、蛇腹の結合領域ないしは蛇腹全体の材料より高いショア硬度を有さなくてもよいということを見出した。なぜならば、高いショア硬度を有する材料を設けることによってこそ、ジョイント外側部分の外周面への損失がなく結合力が極めて均等に伝達され、それはジョイント外側部分の外形を全体として形成する平坦領域、突出領域ならびにこれらの間の移行領域で同じである。ここでさらなる最適化を可能にするために、好適にはアダプタリングの壁の厚さが2つのプラスチック材料から形成されていることが可能であり、その際アダプタリングの板厚の少なくとも約10%、好適には少なくとも約30%、さらに好適には少なくとも約50%が第1プラスチック材料、すなわちより高いショア硬度を有する材料から形成される。さらに好適には、第2プラスチック材料は、アダプタリングの内側で特に面全体にわたって好適には少なくとも1%の板厚、好適には約1%から約40%の領域の板厚、さらに好適には約2%から30%の板厚で配置されており、これによりジョイント外側部分の外周面上に直接当たっている。第1および第2プラスチック材料の材料強度は、断面全体にわたって変動していることが可能である。特に、ジョイント外側部分の突出部は、隣接する移行領域ないしは平坦領域と比較して変動していることが可能であり、その際好適には第2プラスチック材料は移行領域で最も薄い厚さとなっている。しかし、本発明に係る蛇腹構造を可能な限り簡単に製造するために、アダプタリングの内側には均等な強度の層の第2プラスチック材料およびこれより低いショア硬度を有するプラスチック材料が配置されることが可能である。本発明におけるショア硬度はISO868に基づき決定され、その際使用されるプラスチック材料に応じて、ショアAないしはショアD硬度が決定される。ショアAおよびショアD硬度は相互に比較表において関係性を確認することができる。
好適には第2プラスチック材料のショア硬度、特にショアA硬度は、第1プラスチック材料のショアA硬度より、少なくとも10%、さらに好適には少なくとも20%、さらに好適には少なくとも25%低い。
さらに好適にはその際、第2プラスチック材料のショア硬度は、蛇腹の結合領域の形成に使用されるプラスチック材料のショア硬度とほぼ同じである。さらに好適には、第1プラスチック材料のショアA硬度またはショアD硬度は、蛇腹材料のショアA(D)硬度より少なくとも約10%高く、さらに好適には少なくとも約20%、より好適には少なくとも約25%高い。その際第1プラスチック材料のショアD硬度は、少なくとも約40、さらに好適には少なくとも50、さらに好適には少なくとも約55である。
本発明に係る蛇腹構造の好適な実施形態では、アダプタリングは、そのジョイント外側部分を向く内側で、少なくとも1つの、好適にはちょうど2つの密閉リップ部を有し、これは好適には第2プラスチック材料から形成されている。密閉リップ部は、アダプタリングの内周面に一貫して、または断続的に配置されることが可能である。発明者は、少なくとも1つの密閉リップ部のみが柔らかい方の第2プラスチック材料から製造されており、アダプタリングの残りの部分は硬い第1プラスチック材料から製造されている場合に極めて均等な結合力の伝達が得られることを発見した。しかし当然ながら、アダプタリングのジョイント部分を向く内側も、特に全面で、密閉リップ部に加えて第2プラスチック材料、場合によっては異なる材料強度にて設けられることも可能である。
好適には第1プラスチック材料は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリアミド(PA)、線状ポリエステル(特にポリブチレンテレフタレート(PBT))および/または熱可塑性エーテルエステルエラストマー(TEEE))を含むグループから選択される。その際第1プラスチック材料は、上述のプラスチック材料の共重合体、ブロック重合体ないしはランダムブロック重合体から形成されることも可能である。蛇腹の材料は好適には熱可塑性エラストマー材料(PTE)、および特に熱可塑性エーテルエステルエラストマー(TEEE)から形成されており、したがって第1プラスチック材料と同一の材料であることが可能である。しかし、第1プラスチック材料は、好適には蛇腹のプラスチック材料より高いショア硬度を有する。
好適には第2プラスチック材料は、熱可塑性オレフィン、ポリクロロプレンおよび/または熱可塑性エラストマー(TPE)、特に熱可塑性加硫物(TPV)、また硬度の低いTEEEも含むグループから構成されている。
さらに第1プラスチック材料は、第2プラスチック材料と異なり、引張強さ、破断点伸び、引張係数に関して値が高くなっている。これらはそれぞれISO 527に基づき測定される。好適には第1プラスチック材料の引張強さは、少なくとも約10%、好適には少なくとも約20%、蛇腹構造ならびに第2プラスチック材料の引張強さを上回る。好適には第1プラスチック材料の引張強さは少なくとも約16MPA、より好適には少なくとも約18MPAである。
第1プラスチック材料の破断伸びは、好適には少なくとも150%(1mm/分)、より好適には少なくとも170%(1mm/分)である。第1プラスチック材料の引張係数は、好適には少なくとも約45MPa、より好適には少なくとも約50MPa、さらに好適には少なくとも約60MPaであり、好適には約45MPaから140MPaの範囲内、より好適には約60MPaから約125MPaの範囲内にある。これに対して第2プラスチック材料の引張係数は45MPa未満である。好適には、アダプタリングの第1および/または第2プラスチック材料は接着促進剤を有さない。第1プラスチック材料の融点は、好適には少なくとも180℃であり、より好適には少なくとも200℃である。
本発明はさらに、上記のように、トリポッドジョイントユニットに使用するためのアダプタリング、特に、場合によってはジョイント外側部分の外周面に直接当たっている少なくとも部分的に第2プラスチック材料から形成される内面と組み合わされて少なくとも1つの密閉リップ部が第2プラスチック材料から形成されているアダプタリングに関する。ここでも、アダプタリング壁部内において異なる第2プラスチック材料の材料強度が存在することが可能であり、それ以外にも第1プラスチック材料および蛇腹材料と同等のまたは硬度の高いプラスチック材料から構成される。
本発明のこれらのまたはその他の長所を以下の図面に基づき詳細に説明する。
図1は、ジョイントハウジング外側部分に取り付けられた本発明に係る蛇腹構造の断面斜視図である。図2は、図1のアダプタリングの斜視図である。図3は、図2のアダプタリングの断面図である。図4は、アダプタリングの別の実施形態である。図5は、第1プラスチック材料からなる密閉リップ部を有する図4のアダプタリングを示す。図6は、密閉リップ部と、全体が第1プラスチック材料から形成される内面とを有する図4のアダプタリングを示す。
まず述べておくが、図面で示される特徴は各実施形態に限られるものではない。むしろそれぞれ明細書、ならびに図面の説明および図面に示される特徴は発展形態として相互に組み合わせることが可能である。その際、同じ特徴は同じ符号で示される。特に、本発明の対象は、図面に示されるアダプタリングの実施形態に限定されるものではない。むしろ、アダプタリングのあらゆる形の様々な実施形態が利用可能であり、特にたとえば欧州特許出願公開第0915264号明細書または国際公開第2005/010387号パンフレットに開示されるように、ジョイント外側部分の突出部に係合する材料の増厚部を有する領域を備える特定の構成も可能である。
図1は全体が符号10で示される本発明に係る蛇腹構造を示し、これは蛇腹領域16と結合領域22とを有する蛇腹12と、アダプタリング14と、たとえば固定バンドとして構成されている連結部材32とからなる。図1では、蛇腹12の第1結合領域は図示されていないが、これは同様に不図示のシャフトへの取り付けのためである。これに関しては独国特許出願公開第10123216号明細書の開示を参照のこと。
ジョイント外側部分18は、3つの突出部分26を有するが、そのうち1つのみが図示されている。また、これは対応する3つの平坦領域30を有し、突出領域26と平坦領域30との間には移行領域28.1が配置されている。全体では、3つに分岐するジョイント外側部分は、6つの移行領域28.1から28.6(不図示)を有する。これにより画定されるジョイント外側部分の輪郭は、断面で見るとアダプタリング14の内面24に適合している。
結合領域20は、連結部材台座面23を有する連結部材台座22を有し、ここにはたとえば固定バンドとして構成される連結部材32が係合する。結合領域20はさらに、リング隆起部34を含み、これはアダプタリング14の凹部36に係合し、ジョイント側の縁部21で、対応した構成のアダプタリング14の受容部36の壁部に当接する。
図1の蛇腹構造10はさらに、蛇腹12の逆戻り部40と、アダプタリング14の逆戻り部42を有し、これにより蛇腹12の可能な限り大きい動きが可能にされる。アダプタリング14はさらに、安定した固定を可能にするためにジョイント外側部分18の縁部を包囲する先端部25を有する。さらに、アダプタリング14は、2つの密閉リップ部44.1および44.2を有し、これらは断面で見るとほぼ三角形状に構成されているが、その他の形状、たとえば半円形またはその他の構成を有することも可能である。これらの密閉リップ部44.1および44.2は、低めのショアA硬度を有する第2のプラスチック材料から製造される。たとえば、約25から約35のショアD硬度に対応する、約60から約80のショアA硬度を有し、これは図1では黒く塗られていることにより示されている。アダプタリング14のその他のプラスチック材料はこれよりも高いショアA硬度を有し、これは蛇腹12に使用されるプラスチック材料に関しても同様である。その他の点に関しては、アダプタリングは、たとえばショアD硬度が約50である硬い第1のプラスチック材料から形成されている。
図2は、図1のアダプタリングの斜視図を示しており、ここではアダプタ手段14が外周面41、ならびにリング隆起部として構成されている調整手段52を有し、図1の連結部材32の調整に使用されることがはっきりと見て取れる。アダプタ手段14は全体で3つの平坦な当接面46.1、46.2および46.3と、突出して構成される3つの当接面48.1、48.2、48.3を有し、アダプタ手段14がこれにより不図示のジョイント外側部分18に当接する。ジョイント外側部分のこれらの平坦領域と突出領域との間のアダプタリング14の補完的領域には、合計で6つの移行領域50が配置されており、ここでは1つのみが示されている。さらに図2には、当接面46.1から46.3および48.1から48.3が密閉リップ部44を有することがはっきりと示されており、これはアダプタリング14に一貫して配置されているのではなく、アダプタリング14のその他のプラスチック材料より低い高度を有するだけでなく、好適にはここでは不図示の蛇腹12のプラスチック材料より低いショア硬度を有する第2プラスチック材料から製造されている。
図3は、図2のアダプタ手段の線I−Iに沿った断面図を示しており、ここではアダプタ手段14の突出面ないしは平坦当接面の密閉リップ部44の構造が特に明確に示されている。全体では、図1から3で示される蛇腹構造10は、連結部材台座面23が部分的にアダプタ手段14により形成され、部分的に蛇腹12の結合領域20により形成されている構造である。連結部材台座22をこのように分けることにより、蛇腹12のジョイント外側部分側の結合領域20の領域で閉じられた状態で連結部材台座の断面縮小が達成可能であるシステムを提供することが可能になる。というのも、アダプタリング14と蛇腹12の結合領域20との間の連結部材台座面23の分割により、ジョイント外側部分の平坦領域30と突出領域26との間に外周面で配置される移行領域28内において材料を減量することができ、これにより蛇腹構造10の高さが低減するからである。
図4は、アダプタ手段14の別の実施形態を示し、ここでは上述の連結部材台座面23の分割が行われない。アダプタリング14は同様に平坦な当接面46と突出当接面48とを有し、平坦当接面46と突出当接面48との間に移行領域50が配置されている。突出領域では、図4のアダプタリング14は、いくつかの円形の凹部を有する。
図5は、ジョイントハウジング外側部分18に取り付けられる図4のアダプタリング14の2つの材料からなる構成を示す。その際、両密閉リップ部44は、たとえばポリクロロプレンのような第2プラスチック材料54から形成されており、その一方でアダプタリング14の残りの材料は、第2プラスチック材料54より高いショア硬度を有する第1プラスチック材料56から形成されており、たとえばポリアミドのような異なるプラスチック材料から製造されている。
これに代わる実施形態として、図6では、アダプタリング14がジョイント外側部分を向く内面24全体にわたって第2プラスチック材料54を有し、これが密閉リップ44をも形成することが示されている。このとき第2プラスチック材料54は、アダプタリング14の板厚全体の約30%を占めている。
図5および6から明らかになるように、凹部36には蛇腹12がその結合領域20およびこれに配置されるリング隆起部34により係合することが可能であり、その際対応して構成される蛇腹12の結合領域20は、図1から3の実施形態とは異なり、連結部材台座面23全体を提供する。
本発明により、比較的低コストで、たとえば金属製の補強要素または類似物を使用することなく、固定手段、特に圧縮リングおよび固定バンドを含む固定要素ないしは締め要素において加わる締め力を極めて均等に伝達し、これにより蛇腹構造のジョイント外側部分における安全かつ密着した固定を行うような、アダプタリングを有する蛇腹構造を提供することが好適な方法で可能になる。

Claims (16)

  1. シャフトに取り付けるための第1結合領域と、ジョイント外側部分(18)に取り付けるための回転対称的に構成される第2結合領域(20)と、第1と第2結合領域(20)との間に配置される蛇腹領域(16)とを有する蛇腹(12)、ならびに断面がジョイント外側部分(18)の輪郭に適合される内面(24)を有するアダプタリング(14)を含み、蛇腹(12)が弾性材料から形成されている、トリポッドジョイントユニット用の蛇腹構造(10)において、アダプタリング(14)が、少なくとも1つの第1プラスチック材料と、少なくとも1つの第2プラスチック材料(56)とから製造されており、第1プラスチック材料が、蛇腹(12)の材料とほぼ同等のまたはそれより高いISO868に準拠するショア硬度を有することを特徴とする蛇腹構造。
  2. 請求項1に記載の蛇腹構造において、アダプタリング(14)のジョイント外側部分(18)と反対の側が少なくとも部分的に、第2プラスチック材料(54)より高いショア硬度を有する第1プラスチック材料(56)から製造されていることを特徴とする蛇腹構造。
  3. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第2プラスチック材料(54)のショアA硬度が、第1プラスチック材料(56)のショアA硬度より少なくとも10%低いことを特徴とする蛇腹構造。
  4. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、アダプタリング(14)の板厚の少なくとも約10%が、第1プラスチック材料(56)から形成されていることを特徴とする蛇腹構造。
  5. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、アダプタリング(14)の内面(24)が、完全に第2プラスチック材料(54)から形成されていることを特徴とする蛇腹構造。
  6. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、アダプタリング(14)がその内面(24)に、第2プラスチック材料(54)から形成されている少なくとも1つの密閉リップ部(44)を有することを特徴とする蛇腹構造。
  7. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第1プラスチック材料(56)のショアA硬度が、蛇腹材料のショアA硬度を約10%上回ることを特徴とする蛇腹構造。
  8. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、蛇腹(12)およびアダプタリング(14)が一体的に構成されていることを特徴とする蛇腹構造。
  9. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第1プラスチック材料(56)が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアセタール樹脂、ポリアミド、線状ポリエステルおよび/または熱可塑性エーテルエステルエラストマーを含むグループから選択されていることを特徴とする蛇腹構造。
  10. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、蛇腹(11)が熱可塑性エラストマー材料から形成されていることを特徴とする蛇腹構造。
  11. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、アダプタリング(14)の第2プラスチック材料(56)が、熱可塑性オレフィン、ポリクロロプレンおよび/または熱可塑性エラストマーを含むグループから選択されていることを特徴とする蛇腹構造。
  12. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第1プラスチック材料(56)のISO527に準拠する引張強さが、蛇腹材料の引張強さを少なくとも約10%上回ることを特徴とする蛇腹構造。
  13. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第1プラスチック材料(56)の引張強さが少なくとも約16MPaであることを特徴とする蛇腹構造。
  14. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、第1プラスチック材料(56)のショアD硬度が少なくとも約40であることを特徴とする蛇腹構造。
  15. 先の請求項のいずれか一項に記載の蛇腹構造において、少なくとも第1および第2プラスチック材料(56、54)からなるアダプタリング(14)が、マルチコンポーネント射出成型により製造されていることを特徴とする蛇腹構造。
  16. 先の請求項1から15のいずれかに記載のアダプタリング。
JP2008555638A 2006-02-22 2006-12-28 トリポッドジョイントユニット用の蛇腹構造 Expired - Fee Related JP5114434B2 (ja)

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