JP2009540226A - 少なくとも一本のシャフトを介して振動を減衰してトルクを伝達するためのトルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１本のシャフトを介して、トルクを振動減衰して伝達するためのトルク伝達装置（９１０）が、駆動素子（９１２）と、該駆動素子（９１２）に結合された被動素子（９１４）とを備えている。駆動素子（９１２）と被動素子（９１４）との間に少なくとも１つの緩衝装置が形成されており、該緩衝装置が、駆動素子（９１２）と被動素子（９１４）とを互いに相対的に回動可能に結合しており、駆動素子（９１２）と被動素子（９１４）との間の相対回動の増大に伴い緩衝装置が段階的に変化する特性線を有している。

Description

本発明は、駆動素子と、駆動素子に結合された被動素子とを備え、少なくとも１本のシャフトを介して振動を減衰してトルクを伝達するためのトルク伝達装置に関する。

冒頭で述べた形式のトルク伝達装置は、例えば自動車の動力伝達経路内、例えばカルダンシャフトと伝動装置との間、駆動軸とディファレンシャルとの間、およびステアリングコラム装置で使用される。この場合、トルクはできるだけ損失なしに一方の軸から他方の軸へ伝達されることが望ましい。しかしながら、両方の軸がこのように直接的に結合されている場合に生じる可能性のある振動および回転振動は不十分にしか緩衝されず、このことが、自動車の乗客室内で聞き取れる雑音をもたらす。こうした理由から、トルク伝達装置には、このような振動または回転振動を補償するための緩衝素子が設けられている。したがって、例えば駆動素子と被動素子との間には円筒状に形成されたゴム弾性的な緩衝部分が設けられており、この緩衝部分は、駆動素子と被動素子との間に圧入されている。

本発明の課題は、トルク伝達装置において、緩衝特性を改善し、それぞれの用途に合わせて意図的に調整することのできるものを提案することである。

この課題を解決するために、本発明では、駆動素子と、駆動素子に結合された被動素子とを備え、少なくとも１本のシャフトを介して振動を減衰してトルクを伝達するためのトルク伝達装置を設け、この場合に、駆動素子と被動素子との間には少なくとも１つの緩衝装置が形成されており、この緩衝装置は、駆動素子を被動素子に互いに相対回動可能に結合し、緩衝装置は、駆動素子と被動素子との間の相対回動の増大に対応して段階的に変化する特性線を有している。

段階的に変化する特性線を有する緩衝装置の構成により、平均的にトルクを伝達する通常の作動範囲で、回転振動の信頼性良い緩衝を達成することができる。しかしながら、極めて大きいトルクの伝達が生じた場合には、特性線は急峻な変化を示し、ついにはトルクはさらに振動を減衰されることなしに直接に伝達される。

本発明の改良形態では、駆動素子がストッパ構造部を有しており、被動素子が相補的な対向ストッパ構造部を有しており、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とは、互いの半径方向遊びおよび回転遊びによって互いに係合する。これにより、まず平均的にトルクを伝達する通常の作動範囲では振動緩衝作用を利用してストッパ構造部および対向ストッパ構造部の回転遊びが使用される。しかしながら、回転遊びがほぼ完全に使用されるとすぐに、駆動素子から被動素子へトルクが直接的に伝達される。ストッパ構造部および対向ストッパ構造部は、あらかじめ成形しておくか、またはあとから駆動素子および被動素子に形成することができる。例えば、管状に形成された駆動素子もしくは被動素子に、圧延成形により、対応したストッパ構造部もしくは対向ストッパ構造部が設けられる。

これに関しては、本発明の有利な実施形態では、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とが、遊びを有するスプラインの形態で形成されていてもよい。これに対して代替的に、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とは、遊びを有する多角状の形状接続部として形成されていてもよい。いずれの場合にも、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部との間には、必要な回転遊びを提供するそれぞれ１つの中間室が形成されている。

本発明の改良形態では、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部との間に、ゴム材料からなる圧縮可能な緩衝層が設けられている。この緩衝層の所定の動的特性を達成するために、本発明の改良形態では、ゴム層内に、過剰に強い変形に抗して作用する補強繊維インサートが埋設されている。これに対して代替的または択一的に、ゴム層内に金属インサートが埋設されていてもよい。補強繊維インサートまたは金属インサートは、いずれも特性線の変化に影響する。

本発明の別の変化態様によれば、本発明によるトルク伝達装置の段階的に変化する特性線は、協働するストッパ構造部および対向ストッパ構造部の外部で、駆動素子と被動素子との間に少なくとも１つのゴム弾性的な予備緩衝体が設けられており、この予備緩衝体は、駆動素子を、回転振動を緩衝して被駆動体に結合していることにより得られる。この実施態様では、少なくとも予備緩衝体は、振動を低減するように変形可能である。なぜなら、予備緩衝体は剛性が低く形成されているからである。予備緩衝体の変形時には、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部との間の回転遊びが使用される。この遊びが使用された場合には、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とは、場合によってはこれらの間に設けられたさらなる緩衝層を介在させてトルクを伝達するように協働する。

本発明の改良形態では、駆動素子と被動素子との間に中間素子が配置されており、この場合、中間素子は管状に形成されており、それぞれ緩衝装置を介在させて駆動素子と被動素子とに結合されている。すなわち、この実施態様では、駆動素子と被動素子とは互いに直接に結合されているのではなく、中間素子を介在させて結合されている。

中間素子を備える実施態様では、さらに中間素子が軸線方向で見て前後に駆動素子と被動素子とに結合されており、この場合、駆動素子と被動素子とはオーバラップしない。すなわち、空間的に直列した配置である。これに対して代替的に、駆動素子、被動素子および中間素子などの構成部材は、スペースを節約するために軸線方向にオーバラップする。

中間素子を備える装置に関して、本発明の改良形態では、駆動素子または／および被動素子はストッパ構造部を有しており、中間素子は、駆動素子および被動素子と協働するそれぞれの領域に、相補的な対向ストッパ構造部を有しており、この場合、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とは、それぞれ相互の半径方向遊びおよび回転遊びをもって互いに係合する。さらにこの関連では、本発明によれば中間素子は管状に形成されており、一端では駆動素子を、他端では被動素子を収容している。

歯列などを有する装置においては、このような歯列が動的に負荷された場合に互いの相互作用によって不都合な噛み合い雑音が接触面に生じることが問題である。このような騒音は、車両内に伝搬し、乗客室の乗員には不快に感じられる場合もある。こうした雑音の発生に対処するために、本発明の改良形態では、駆動素子または／および被動素子または／および中間素子内に、固体伝搬音を緩衝するための孔付きゴム体が収容されている。ゴム体の孔の境界面では、音響が屈折し、部分的に反射される。これにより、干渉および実質的な音響緩衝が得られる。

本発明によれば、駆動素子および被動素子の一方はシャフト端部に取り付けられるように、かつ駆動素子および被動素子の他方は、管継手または等速継手または自在継手に取り付けるように形成されている。シャフト端部に対するそれぞれのインターフェイスは、各用途に合わせて構成される。

本発明のさらなる実施態様では、駆動素子と被動素子との間に、駆動素子と被動素子とを結合するゴム弾性的な緩衝層が設けられており、この緩衝層には転動体が埋設されている。この場合、本発明によれば、ゴム弾性的な緩衝層は、転動体の領域に、トルク伝達装置の周方向にそれぞれの転動体に対して遊びが設けられている。この解決手段では、作動時には、まずゴム弾性的な緩衝層が比較的小さい抵抗で変形され、ついには転動体が、遊びを画定する、ゴム弾性的な緩衝層の境界面に当接する。この場合に特性線に飛躍が生じる。さらなる変形はいずれも著しく大きい抵抗下にのみ達成されうる。なぜなら、転動体は境界面で転動し、ゴム弾性的な緩衝層は面圧下にのみ変形するからである。これによっても段階的に変化する特性線が得られる。

現在の車両構成では、衝突時の意図的な動作にも、次第により大きい価値がおかれるようになっている。したがって、この関連で駆動伝達経路を、入れ子状に伸縮可能に、または崩壊可能に形成する試みがなされている。すなわち、駆動伝達経路は、事故状況でのみ駆動伝達経路に作用する所定の最小限の軸線方向負荷が加えられた結果、例えば、エンジンブロックがフロント衝突により車両内で後方にずらされるので、軸線方向に短縮することができる。このことを支援するために、本発明の改良形態では、駆動素子と被動素子とが、所定の軸線方向力が超過された場合に軸線方向に互いに入れ子状に短縮可能である。これにより、本発明によるトルク伝達装置の領域内で不都合な折れ曲がりを防止することができる。

次に例示的に添付の図面に示す複数の実施形態に関して本発明を説明する。

本発明によるトルク伝達装置を示す、図２のＩ−Ｉ線に沿う縦断面図である。 図１を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置の本発明による第２実施形態を示す縦断面図である。 本発明による第２実施形態を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置の第３実施形態を示す、図６のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図５に示すトルク伝達装置を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置の第４実施形態を示す、図８のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。 図７に示すトルク伝達装置を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置のさらなる実施形態を示す、図１０のＩＸ−ＩＸ線に沿う側面図である。 図９に示すトルク伝達装置を左側から見た側面図である。 本発明による別のトルク伝達装置を示す、図１２のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。 図１１に示すトルク伝達装置を左側から見た側面図である。 図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１３に示す本発明によるトルク伝達装置を左側から見た側面図である。 本発明によるさらなるトルク伝達装置を示す、図１６のＸＶ−ＸＶ線に沿う軸線を含む縦断面図である。 図１５を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態の図１８のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線に沿う軸線を含む縦断面図である。 図１７に示す装置を左側から見た側面図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。 本発明によるトルク伝達装置の別の実施形態を示す図である。

図１に、本発明によるトルク伝達装置の縦断面図を示し、全般に符号１０を付す。このトルク伝達装置は、管状の駆動素子１２とこの駆動素子１２に結合された被動素子１４とを含む。被動素子１４は右側領域内に駆動素子１２の左側領域を収容している。

図１および図２からわかるように、駆動素子１２および被動素子１４は、軸線方向のオーバラップ領域１５では、駆動素子１２がストッパ面１８を提供し、被動素子１４が対応する対向ストッパ面２０を提供するように特徴付けられて形成されている。ストッパ面１８および対向ストッパ面２０は、駆動素子もしくは被動素子の全周にわたってストッパ構造部４０および対向ストッパ構造部４２を形成している。

ストッパ面１８と対向ストッパ面２０との間には、次のように充填された半径方向の中間室が位置している。この中間室は補強繊維インサート２２を含む。さらに中間室内には、軸線方向に延在する唯一の金属ストリップ２４が設けられている。補強繊維インサート２２も金属ストリップ２４もゴム層２６内に埋設されている。これにより、駆動素子１２は、トルク伝達により縦軸線Ａを中心として被動素子に対して相対的に回動することができるように被動素子に結合されている。この回動は、まずゴム層に剪断力が負荷された状態で得られる。しかしながら、相対回転角度の増大に伴い抵抗が急激に増大する。なぜなら、補強繊維インサート２２がさらなる回転に抗して作用するからである。金属ストリップ２４もさらなる相対回動を阻止する。最終的には、ストッパ面１８および対向ストッパ面２０の領域では、それぞれ補強繊維インサート２２およびゴム層２６は強く圧縮されており、したがってさらに撓むことは実質的に不可能である。さらなるトルク伝達が、駆動素子１２と被動素子１４との間のさらなる相対回動なしに直接に得られる。

これにより、急激な特性を伴う回転振動を緩衝することができ、最終的には駆動素子１２と被動素子４との間の相対回転角が最大値となった場合に相対回転角がさらに増大されることなしに直接的なトルク伝達が得られる。図１および図２に示す本発明のトルク伝達装置の遊端２８および３０は、好ましくは溶接により取り付けられる２つのシャフト端部、特にカルダンシャフトの２つのシャフト端部を結合するために利用することもできることに留意されたい。

さらに図１からわかるように、十分に大きい軸線方向力および対応した対向力を駆動素子１２と被動素子１４とに加えた場合に、これらの素子は入れ子状に互いに内外に押し込み可能であり、この場合に、ゴム層１６を介した駆動素子１２と被動素子１４との間の結合は分断される。このことは、例えば動力伝達経路を崩壊させることが望ましい事故状況では特に有利である。特にエンジンブロックが車両内に押し込まれる事故では、カルダンシャフトをこのように崩壊させ、無制御な折れ曲がりまたはスペースを要するその他の変形を防止することが望ましい。

図３は、本発明による変化態様を示している。図１と同じ参照番号を用いるが、図１の参照番号の前に「１」を付す。

図３および図４に示す実施形態は、補強繊維インサートを含んでいない点で図１および図２に示す実施形態とは本質的に異なっている。駆動素子１１２と被動素子１１４との間の結合は、もっぱらゴム層１２６と金属ストリップ１２４とによって得られる。さらにこの実施形態は、ストッパ構造部１４０と対抗ストッパ構造部１４２とが図１および図２に示すように歯列によって実施されているのではなく、互いに対応する２つの多角形、ここでは六角形により実施されており、六角形の互いに平行な面が互いに間隔をおいて配置されており、これらの面の間にゴム層１２６と金属ストリップ１２４とが配置さている点で、図１および図２に示す実施形態とは異なっている。

しかしながら、作動時の特性は上述のものと類似している。ここでも急激な特性線を伴う相対回動が行われ、最終的にはさらなる相対回動が実質的にもはや可能ではない最大圧縮状態に達する。

図３および図４に示す装置は、振動減衰のために、例えば２つのシャフト端部を溶接によりシャフトに取り付けることもできる。

図５および図６に示すさらなる実施形態を、同じ参照番号を用いるが、「２」を前に付して、説明する。この実施形態では、駆動素子２１２と被動素子２１４とが、より大きい軸線方向領域２１６でオーバラップする。この軸線方向領域２１６は、第１の軸線方向部分領域２３２と第２の軸線方向部分領域２３４とに分割可能である。第１の軸線方向部分領域２３２では、駆動素子２１２および被動素子２１４はそれぞれ円筒状に形成されている。駆動素子２１２と被動素子２１４とは、互いにかなりの間隔をおいて、すなわち、比較的広幅な環状ギャップをおいて、配置されている。この環状ギャップ内には、２つのゴム層２３６および２３８が取り付けられており、これらのゴム層は、駆動素子２１２と被動素子２１４とを結合している。

第２の軸線方向部分領域２３４内では、駆動素子２１２は、周囲が波状に形成されており、これにより、ストッパ構造部２４０が形成されている。同様に被動素子２１４は、内室に対応する波状構造を備え、これにより、対向ストッパ構造部２４２が形成されている。ストッパ構造部２４０と対向ストッパ構造部２４２とは、互いに相補的に形成されている、すなわち、互いに係合し、この場合に両者の間に周方向の中間室が形成されるように形成されている。この中間室はゴム層２４４により充填されている。

軸線方向部分領域２３２は予備ダンパを形成しており、軸線方向部分領域２３４は主ダンパを形成している。作動時には、まず部分領域２３２の予備ダンパがねじられ、これにより、トルク伝達時には縦軸線Ａを中心として駆動素子２１２を被動素子２１４に対して相対的に回動させることができる。このために主ダンパは対応する遊び、回動遊びを有している。予備ダンパの剛性は比較的小さい。主ダンパの軸線方向領域２３４に設けられた遊びが使用されると、駆動部分２１２と被駆動部分２１４との間のさらなる相対回動はいずれも、軸線方向部分領域２３２および２３４で予備ダンパおよび主ダンパのねじり変形下にのみ行われる。したがって、この場合にも振動緩衝時には段階的に変化する特性線が生じる。

図５および図６に示した実施例では、ストッパ構造部２４０と対向ストッパ構造部２４２とは、同様に上述の実施例および以下に詳しく説明する実施例では圧延成形により作製することもできる。

図７および図８に示すさらなる実施形態を、同様に既に用いた参照番号を用るが、前に「３」を付して、説明する。

図７および図８に示す実施形態は、主ダンパと予備ダンパとが互いに軸線方向に隣接して配置されているのではなく、両ダンパが軸線方向に互いにオーバラップして配置されている点で、図５および図６に示す実施形態とは本質的に異なっている。これにより、両方の軸線方向領域２３２および２３４を著しく小さい軸線方向領域３１６にとどめることができる。このために、駆動素子３１２が複数部材により、すなわち、外側部材３４４と内側部材３４６とにより形成されていることがわかる。これらの両素子は、接触領域３４８で互いに溶接されている。外側部分３４４はストッパ構造部３４０を有しており、内側部材３４６は軸線方向領域３１６では本質的に円筒状に形成されている。被動素子３１４は鋳込み部材として構成されており、図７の左側端部３３０で自在継手に取り付けるために対応して形成されている。軸線方向の領域３１６内では被動素子３１４は本質的に円筒状の内周面を有しており、外周領域には対応する対向ストッパ構造部３４２を備えている。内側部材３４６と、被動素子３１４の円筒状の内周面との間には予備ダンパの両方のゴム体３３６および３３８が配置されている。ストッパ構造部３４０と対向ストッパ構造部３４２との間には、主ダンパのゴム層３４４が取り付けられている。

この装置は、図５および図６に示したように動作する。すなわち、装置はねじれ振動を緩衝する場合に段階的に変化する特性線を示す。

この装置も縦軸線Ａの方向の衝突時に所定の力が超過された場合には破壊するように入れ子状に収縮可能であり、この場合に被動素子３１４は、両方のゴム体３３６および３３８とゴム層３４４とによって形成された結合部を破壊して、駆動素子３１２内に押し込まれる。これにより、動力伝達経路の長さを意図的に減じることができる。

図９および図１０に示すさらなる本発明の実施形態を、上述の実施例で用いた参照番号を用いるが、前に「４」を付して、説明する。

この実施形態の特徴は、駆動素子４１２と被動素子４１４とが中間素子４５０を介して互いに結合されていることである。駆動素子４１２には、ここでもストッパ構造部４４０が設けられている。同様に、中間素子４５０の軸線方向の領域４５２には対応する対向ストッパ構造部４４２が設けられている。ストッパ構造部と対向ストッパ構造部との間には、主ダンパを形成するゴム層４４４が形成されている。軸線方向の部分領域４５４内では中間素子４５０および被動素子４１４が、剛性の低いゴム層４５６を介して金属インサート４５８に結合されている。さらに、中間素子４５０が被動素子４１４に、軸線方向の部分領域４６０内で周方向の遊びを有する歯列４６２により結合されていることを指摘しておく。

トルク伝達装置４１０も段階的に変化する特性線を示す。まず比較的剛性の低いゴム層４５６の領域で中間素子４５０と被動素子４１４との間の相対回動が生じる。次いでこの相対回動により、歯列４６２の遊びが使用される。次いでゴム層４４４は、中間素子４５０と駆動素子４１２との間の相対回動を、著しく急峻な特性線をもってのみ可能にし、最終的にはゴム層４４４内に最大圧縮状態が生じ、ストッパ構造部４４０と対向ストッパ構造部４４２とを介したトルク伝達が行われる。

図９および図１０に示す装置も衝突時には入れ子状に収縮可能であり、この場合、駆動素子４１２と被動素子４１４とは、それぞれ互いに入れ子状に、かつ中間素子４５０内に押し込むことができる。

ストッパ構造部４４０と対向ストッパ構造部４４２とは、図１０に示したようにここでも対応する多角状面によって得られることを補足的に述べておく。

図９および図１０に示す実施形態は、両方の端部４２８および４３０を対応するシャフト端部に溶接することによりカルダンシャフトに取り付けるように構成されていることを述べておく。

図１１および図１２に示す実施形態は、被動素子５１４が、等速継手のための継手ボルトとして形成されていることによってのみ、図９および図１０に示す実施形態とは異なっている。

図１３および図１４に示す実施形態は、本質的に２つの点で図９および図１０に示す実施形態とは異なっている。一方では、被動素子６１４の端部は、自在継手に取り付けるように形成されている。他方では、軸線方向領域６６０に中空に形成された被動素子６１４の内部にゴム体６６５が配置されており、このゴム体６６５は、軸線方向および軸線方向に対して横方向に孔を有している。このゴム体６６５は、歯列６６２に生じる噛み合いによる雑音を音響的に遮断するために役立つ。歯列６６２の噛み合い面の相互作用によって生じる噛み合い雑音が固体伝搬音としてゴム体６６５内に伝搬する。軸線方向および軸線方向に対して横方向に延びる通路の境界面で固体伝搬音は屈折し、反射される。これにより、生じた音響の干渉および減衰が行われ、これにより、噛み合い雑音の強度は弱められる。

図１５および図１６に示す実施形態では、段階的に変化する特性線は予備ダンパと主ダンパとによって得られるのではなく、転動体の使用により得られる。トルク伝達装置７１０は、駆動素子７１２と被動素子７１４とを有している。被動素子７１４は内側歯列を備え、管状の駆動素子７１２の内部に配置されている。駆動素子７１２と被動素子７１４とは、環状中空室内にこれらの駆動素子７１２と被動素子７１４との間に形成され、かつ駆動素子７１２と被動素子７１４とに加硫されたゴム層７２６によって互いに結合されている。ゴム層７２６内には、転動ローラ７６０が埋設されている。転動ローラが周方向に直接にゴム層７２６に隣接していないことに留意されたい。むしろ周方向には空気を充填された三日月形の遊び７６２あるいは７６４がローラ７６０の両側に設けられている。

駆動素子７１２に対する被動素子７１４の軸線方向位置が、締り嵌めにより管状の駆動素子７１２内に圧入されている保持板７６６および７６８によって確保されている。

駆動素子７１２は、端部７２８でシャフトに溶接することができる。被動素子は、歯構造部７７０を介して、対応して噛み合わされた波状部分に結合させることができる。

作動時には、まず駆動素子７１２と被動素子７１４との相対回動が生じ、ゴム層７２６が変形される。この場合に三日月形の中間室７６２および７６４も変形される。このような相対回動が比較的わずかな抵抗下に行われる。しかしながら、最終的には、ローラ７６０は、三日月形の中間室７６２および７６４を画定する、ゴム層７２６の境界面に当接する。このような当接が生じると変形は極めて困難になる。なぜならば、ゴムは面圧によって変形されなければならないからである。したがって、段階的に変化する特性線は駆動素子７１２と被動素子７１４との相対回動の過程で得られる。

さらに、既に何度も説明した破壊機能が付与される。トルク伝達装置７１０が軸線方向に負荷され、所定の最小限の力が超過されると、保持板７６６が締り嵌めから解放されて駆動素子７１２から押し出され、これにより、被動素子７１４は、ゴム層７２６を破壊して、駆動素子７１２に対して相対的に変位することができる。これにより、既に説明したように、駆動力伝達経路の入れ子状の崩壊を達成することができる。

図１７および図１８に示す実施形態は、ローラ７６０が列状に配置された球状の転動体８６０によって代替されており、この転動体８６０が、対応して転動体８６０の両側に三日月形の中間室８６２および８６４を形成して周方向にゴム層８２６に埋設されている点でのみ、図１５および図１６に示す実施形態とは異なっている。その他の構成および機能形式は、図１５および図１６に関する説明と同一である。

図１９および図２０は、トルク伝達装置９１０の本発明によるさらなる実施形態を示しており、図１９は全体の斜視図を、図２０は破断図を示している。

駆動素子９１２には内側歯列９７０が設けられており、この内側歯列９７０によって駆動素子９１２をシャフトに結合することができる。駆動素子９１２の外周には、振動を緩衝するゴム層９７４が加硫されており、このゴム層９７４内には金属インサート９７６が埋設されている。ゴム層９７４は、さらに中間素子９５０の内周に加硫されている。中間素子９５０と金属インサート９７６とは、互いに噛み合う歯列９７２および９７８を介して回動遊びと係合しているが、回動遊びの範囲内で互いに対して回動可能である。

中間素子９５０は、駆動素子９１２を収容している軸線方向部分領域９３２から、被動素子９１４によって収容されている軸線方向部分領域９３４内へ延在している。軸線方向部分領域９３４では、中間素子９５０および被動素子９１４には、ストッパ構造部９４０と対向ストッパ構造部９４２が形成されている。軸線方向部分領域９３４では、中間素子９５０と被動素子９１４との間にゴム弾性的な緩衝層９４４が設けられている。軸線方向部分領域９３２内には、したがって予備ダンパが配置されており、軸線方向部分領域９３４内には主ダンパが形成されている。機能形式は、図９および図１０に示す実施例の機能形式と比較可能であり、構成はさらにコンパクトである。

図２１および図２２に示す実施形態は、被動素子９１４ａの外周が波状ではなく、円筒状に形成されている点でのみ図１９および図２０に示す実施形態とは異なっている。その他の構成は同一である。機能形式は、図９および図１０に示す実施例の機能形式と比較可能であるが、構成はさらにコンパクトになっている。

図２３および図２４に示す実施形態は、軸線方向領域９３４ｂが、中間素子９５０ｂにおいても被動素子９１４においても、ストッパ構造部および対向ストッパ構造部なしに円筒状に形成されている点でのみ、図１９および図２０に示す実施形態とは異なっている。その他の構成は同一である。機能形式は、図９および図１０に示す実施例の機能形式と比較可能であるが、構成はさらにコンパクトになっている。

図２５および図２６に示す実施形態は、軸線方向領域９３４ｃが、直径を減じられて形成されている点でのみ図２３および図２４に示す実施形態とは異なっている。その他の構成は同一である。機能形式は、図９および図１０に示す実施例の機能形式と比較可能であるが、構成はさらにコンパクトになっている。

図２７〜図３０には、トルク伝達装置のさらなる４つの実施形態が示されている。図２７〜図３０の全てにおいて、参照番号の下三桁は、本明細書に記載のトルク伝達装置の同一の構成部材、または機能に関して類似した構成部材を示している。最初の桁は、それぞれの実施形態を示している。図２７〜図３０の左半部は、それぞれトルク伝達装置の斜視図を示しており、右半部は、トルク伝達装置を部分的に破断した図を示している。それぞれの実施形態の構成部材の説明に続いて機能形式を簡潔に説明する。

図２７のトルク伝達装置１０００は、円筒状に形成された駆動素子１１００と、この駆動素子１１００に対して同軸的に配置された円筒状の被動素子１２００とを含み、これらの駆動素子は、共通の回転軸線を中心として回動可能である。さらに駆動素子１１００は、半径方向外方に延びる突出部（３つの半径方向リブとして示されている）１３００を有している。これらの突出部は、駆動素子１１００の周囲に沿って等しい角度間隔をおいて配置されており、被動素子１２００の半径方向内側の表面に形状接続的に当接している。中間素子１４００が、回転軸線を中心として回動可能に駆動素子１１００と被動素子１２００との間に設けられている。図２７に示した実施形態では、３つの中間素子１４００がほぼ等間隔で周方向に配置されている。

中間素子１４００は、駆動素子１１００と被動素子１２００との間に円形アーチ状の中間室１９２０，１９３０を画定しており、これらの中間室内には弾性的なゴム部材１９２０ａ，１９３０ａが格納されている。中間素子１４００は、湾曲されたＨ字形の異形材として形成されており、約π／２の長さを有している。さらに中間室１９００が、中間素子１４００の端部と、駆動素子１１００の半径方向外方に延びる突出部１３００との間に画定されている。さらに半径方向内方に突出したストッパ１５００が、中間室１９２０の内部で被動素子１２００に配置されており、これらのストッパ１５００は、中間素子１４００の回動を制限している。好ましくは、中間素子１４００の回動１〜３°に制限される。

図２７の右半部からわかるように、ゴム部材１９２０ａ，１９３０ａは、中間室１９２０，１９３０を完全に充填する。しかしながら、これらの中間室１９２０，１９３０を完全に充填することは不可欠ではない。ゴム部材１９２０ａ、１９３０ａが、中間素子１４００をそれぞれ駆動素子１１００および被動素子１２００に結合していることのみが重要である。このために、ゴム部材１９２０ａは、中間室１９２０の領域内で中間素子１４００および被動素子１２００に摩擦接続的に当接しており、ゴム部材１９３０ａは、中間室１９３０の領域で中間素子１４００および駆動素子１１００に摩擦接続的に当接している。この実施形態では、ゴム部材１９３０の硬さは、ゴム部材１９２０ａの硬さよりも小さい。

駆動素子１１００がシャフト（図示していない）に取り付けられると、シャフトの回転運動がトルク伝達装置１０００によって、被動素子１２００に取り付けられたハブ（図示していない）に伝達される。回転運動の伝達時には、まず駆動素子１１００が被動素子１２００に対して相対的に摺動される。この相対運動時に、ゴム部材１９３０ａは、突出部１３００が中間素子１４００に当接するまで剪断される（ねじられる）。同時にゴム部材１９２０ａは剪断力に屈する。ゴム部材１９３０ａの硬さ（剪断力）が、ゴム部材１９２０ａの硬さよりも明らかに小さい場合には、ゴム部材１９２０ａが著しい剪断力を受ける前に突出部１３００が中間素子１４００に当接するということが起こりうる。突出部１３００が中間素子１４００に当接し、駆動素子１１００ひいては突出部１３００が被動素子１２００に対して相対的に回動された場合には、ゴム部材１９３０ａの剪断の程度は変わらない。すなわち、ゴム部材１９３０ａの剪断は「凍結」される。ゴム部材１９２０ａは、Ｈ字形の中間素子１４００の端部がストッパ１５００に当接するまでさらに剪断される。

図２７に示した実施形態とは異なり、図２８に示したトルク伝達装置２０００は、ゴム部材２９２０ａ（図２２のゴム部材１９２０ａに対応する）の軸線方向幅（厚さ）が増大されており、ここではゴム部材２９３０ａ（図２７のゴム部材１９３０ａに対応する）の軸線方向幅（厚さ）と等しくなっているという違いを除いては、本質的に同じ構成を有している。ゴム部材２９２０ａの幅の変更により、このゴム部材２９２０ａの剪断力（剪断に対する抵抗）が減少する。これにより、ゴム部材１９２０ａは、駆動素子２１００および中間素子２４００の回転運動時に、図２７の対応したゴム部材１９２０ａよりも大きいねじれ（剪断）を被る。

ゴム部材１９２０ａ，１９３０ａ，２９２０ａ，２９３０ａの硬さおよび幅（形状、幾何学配置）を意図的に選択することにより、トルク伝達装置１０００，２０００のねじれ特性に意図的に影響を及ぼすことができる。ゴム部材１９３０ａ，２９３０ａは、ゼロ点通過領域のねじれ特性線の変化を決定するが、この変化はできるだけ平坦に保持されることが望ましく、それ故、比較的柔軟な材料がゴム部材１９３０ａ、２９３０ａのために用いられるので、ゴム部材１９２０ａ，２９２０ａの硬さは、より大きい回転角でねじれ特性線を決定する。ゴム部材１９２０ａ，２９２０ａのために所定の硬さを選択することにより、ねじれ特性線の対応した急激な変化が得られる。

図２７および図２８に示した実施形態とは異なり、図２９に示した実施形態は、閉じられたリング形状に形成された中間素子３４００を示している。この中間素子３４００は、半径方向内方に延びる突出部３４２０を有しており、これらの突出部を、半径方向外方に延びる、駆動素子３１００の突出部３３００に係合させることができる。したがって、図２９からわかるように、中間素子３４００のそれぞれ２つの突出部３４２０が周方向に駆動素子３１００の突出部３３００に隣接して配置されている。突出部３３００は、互いに等しい角度間隔をおいて駆動素子３１００の周囲に配置されている。図２９の右半部に関連して、内側のゴム部材３９３０ｂが、中間素子３４００と駆動素子３１００との間に摩擦接続的に圧入されている。図２９の実施形態は、３つのゴム部材３９３０ｂを含み、これらのゴム部材は、アーチ状に形成された中間室３９３０内に圧入されている。外側のゴム部材３９２０ａは、閉じられたリング状に形成されており、被動素子３２００と中間素子３４００との間の閉じられた円筒状の中間室３９２０内に摩擦接続的に格納されている。

駆動素子３１００が、被動素子３２００に対して相対的に回動された場合、両方のゴム部材３９２０ａ，３９３０ａは剪断される。突出部３３００が突出部３４２０に当接するとすぐにゴム部材３９３０ａの剪断状態は「凍結される」。駆動素子３１００の回動がさらに持続された場合、ゴム部材３９２０ａは、ゴム部材３９２０ａの剪断抵抗が克服され、被動素子３２００が回動させられるまでさらに剪断される。ここでもゴム部材３９２０ａ，３９３０ａの硬さおよび幅（厚さ）を意図的に選択することにより、トルク伝達装置３０００のねじれ特性（ねじれ特性線）に意図的に影響を及ぼすことができる。

図２９に示した実施形態とは異なり、図３０の実施形態は、閉じられた形で形成された中間素子４４００を有しており、この中間素子は、駆動素子４１００ａ,１００ｂと噛み合い係合することができる。駆動素子は、外側が六角形に、内側が円筒状に形成された素子４１００ａを含む。素子４１００ａの軸線方向端部には、環状に閉じられた素子４１００ｂが取り付けられている。素子４１００ｂは、外周に、等しい角度間隔をおいて配置された突出部４３００を有している。図３０に示した六角形は、端面側の端部素子４１００ｂを簡単に取り付けるために役立つ。駆動素子が比較的短い間隔をおいて等間隔で周方向に配置された突出部４３００を有していることにより、駆動素子４１００を中間素子４４００に摩擦接続的に結合しているゴム部材４９３０ａは、トルク伝達装置４４００の環状に閉じられた中空室４９２０の軸線方向中央に配置されている（図３０の右半部を参照）。ゴム部材４９２０ａは、被動素子４２００と中間素子４４００との間の閉じられて円筒状に形成された中間室４９２０内に格納されている。

図３０の右半部からわかるように、ゴム部材４９２０ａ，４９３０ａは異なる幅を有している。さらにゴム部材４９２０ａと中間素子４４００との摩擦接続的な接触はゴム部材４９３０ａの摩擦接続的な接触よりも大きい。図３０に示した実施形態においても、ゴム部材４９３０ａの剪断作用がゼロ点通過領域のねじれ特性線の変化を決定し、比較的肉薄に形成されたゴム部材４９２０ａはより大きい回転角度で急激な特性線を可能にする。

図２７〜図３０に示した実施形態は、ゴム部材１９２０ａ，１９３０ａ〜４９２０ａ，４９３０ａが中間素子１４００〜４４００を駆動素子１１００〜４１００および被動素子１２００〜４４００の回転方向にばね弾性的に結合することに基づいている。さらに、ゴム部材１９２０ａ，１９３０ａ〜４９２０ａ,４９３０ａは、駆動および被動素子を半径方向にばね弾性的に中間素子に結合する。

さらに駆動素子の機能を被動素子の機能と交換することもできる。すなわち、ここで説明した駆動素子は被動素子となり、ここで説明した被動素子は駆動素子となる。

さらにゴム部材１９２０ａ，１９３０ａ〜４９２０ａ,４９３０ａのばね弾性的な機能を、他のばね体、例えばコイルばね、平坦な渦巻きばねなどによって実施することも可能である。

ここで説明した図２７〜図３０までに示した全ての実施形態において、駆動素子１１００〜４１００、被動素子１２００〜４２００および中間素子１４００〜４４００は、金属、例えばアルミニウム、またはプラスチックから作製されていてもよい。ゴム部材１９２０ａ，１９３０ａ〜４９２０ａ,４９３０ａには、好ましくは４０〜８０までの範囲のショア硬さを有するゴムが用いられる。

さらに駆動素子１１００〜４１００はゴム部材１９３０ａ〜４９３０ａによって、かつ被駆動部分１２００〜４２００はゴム部材１９２０ａ〜４９２０ａによって、中間素子１４００〜４４００に摩擦接続的に結合されている。

中間素子１４００〜４４００は、図２７〜図３０までに示した全ての実施形態において振動吸収体として働くことができる。なぜなら、これらの中間素子は、被動素子１２００〜４２００と駆動素子１１００〜４１００との間で回動可能に（「浮遊して」）支承されているからである。駆動部分１１００〜４１００に振動が生じた場合、ゴム素子１９３０ａ〜４９３０ａによる摩擦接続的な結合を介して、中間素子１４００〜４４００は振動に反対の位相の振動を形成する。中間素子１４００〜４４００は、自由に可動な補償質量体として働き、この補償質量体により、駆動素子１１００〜４１００の振動が補償され、したがって、この振動は被動素子１２００〜４２００には伝達されない。

Claims (27)

1. 少なくとも１本のシャフトを介して、振動を減衰してトルクを伝達するためのトルク伝達装置において、
   駆動素子と、該駆動素子に結合された被動素子とを備え、前記駆動素子と前記被動素子との間に少なくとも１つの緩衝装置が形成されており、該緩衝装置が、前記駆動素子と前記被動素子とを互いに相対的に回動可能に結合しており、駆動素子と被動素子との間の相対回動の増大に伴い、緩衝装置が段階的に変化する特性線を有しているトルク伝達装置。
2. 請求項１に記載のトルク伝達装置において、
   前記駆動素子が、ストッパ構造部を有しており、前記被動素子が、相補的な対向ストッパ構造部を有しており、前記ストッパ構造部と前記対向ストッパ構造部とが、相互の半径方向遊びと回転遊びとによって互いに係合するトルク伝達装置。
3. 請求項２に記載のトルク伝達装置において、
   前記ストッパ構造部と前記対向ストッパ構造部とが、遊びを有するスプラインの形態で形成されているトルク伝達装置。
4. 請求項２に記載のトルク伝達装置において、
   前記ストッパ構造部と前記対向ストッパ構造部とが、遊びを有する多角状の形状接続部の形態で形成されているトルク伝達装置。
5. 請求項２から４までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
   前記ストッパ構造部と前記対向ストッパ構造部との間に、ゴム材料からなる圧縮可能な緩衝層が設けられているトルク伝達装置。
6. 請求項５に記載のトルク伝達装置において、
   ゴム層内に補強繊維インサートが埋設されているトルク伝達装置。
7. 請求項５に記載のトルク伝達装置において、
   ゴム層内に金属インサートが埋設されているトルク伝達装置。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
   協働する前記ストッパ構造部および前記対向ストッパ構造部の外部で、前記駆動素子と前記被動素子との間に少なくとも１つのゴム弾性的な予備緩衝体が設けられており、該予備緩衝体が、前記駆動素子を、回転振動を緩衝するよう前記被動素子に結合しているトルク伝達装置。
9. 請求項１から８までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
   前記駆動素子と前記被動素子との間に中間素子が配置されており、該中間素子が、緩衝装置をそれぞれ介在させて前記駆動素子と前記被動素子とに管状に接続されているトルク伝達装置。
10. 請求項９に記載のトルク伝達装置において、
    前記中間素子が、軸線方向で見て前後に前記駆動素子と前記被動素子とに結合されており、前記駆動素子と前記被動素子とがオーバラップしていないトルク伝達装置。
11. 請求項９または１０に記載のトルク伝達装置において、
    駆動素子または／および被動素子が、ストッパ構造部を有しており、中間素子が、前記駆動素子および前記被動素子と協働するそれぞれの領域に、相補的な対向ストッパ構造部を有しており、ストッパ構造部と対向ストッパ構造部とが、それぞれ相互の半径方向遊びと回転遊びとをもって互いに係合するトルク伝達装置。
12. 請求項９から１１までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
    前記中間素子が管状に形成されており、一端に前記駆動素子を、かつ他端に被動素子を収容するトルク伝達装置。
13. 請求項１から１２までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
    前駆駆動素子または／および前記被動素子または／および前記中間素子内に、固体伝搬音を緩衝するための孔付きゴム体が収容されているトルク伝達装置。
14. 請求項１から１３までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
    前記駆動素子および前記被動素子の１つの構成部材が、シャフト端部に取り付けるために形成されており、かつ前記駆動素子および前記被動素子の別の構成部材が、管継手または等速継手または自在継手に取り付けるように形成されているトルク伝達装置。
15. 請求項１から１４までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
    前記駆動素子と前記被動素子との間にゴム弾性的な緩衝層が設けられており、該緩衝層が、前記駆動素子と前記被動素子とを結合しており、前記緩衝層内に転動体が埋設されているトルク伝達装置。
16. 請求項１５に記載のトルク伝達装置において、
    前記ゴム弾性的な緩衝層が、転動体の領域に、トルク伝達装置の周方向に、それぞれの転動体に対して遊びを備えているトルク伝達装置。
17. 請求項１から１６までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置において、
    前記駆動素子と前記被動素子とが、所定の軸線方向力が超過された場合に、軸線方向に互いに入れ子状に収縮可能であるトルク伝達装置。
18. 外側の被動素子（１２００）と、該被動素子（１２００）の内部に配置され、被動素子（１２００）に対して相対的に回動可能な内部の駆動素子（１１００）と、前記駆動素子（１１００）および前記被動素子（１２００）の間に回動可能に配置された中間素子（１４００）とを備える、シャフトを結合するためのトルク伝達装置（１０００）において、
    前記中間素子（１４００）が、第１結合部材（１９３０ａ）を介して前記駆動素子（１１００）に、かつ第２結合部材（１９２０ａ）を介して前記被動素子（１２００）に、摩擦接続的に結合されているトルク伝達装置（１０００）。
19. 請求項１８に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記中間素子（１４００）の回転運動が、前記被動素子（１２００）に配置された少なくとも１つのストッパ（１５００）により制限されているトルク伝達装置。
20. 請求項１８または１９に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記駆動素子（１１００）が、半径方向外方に延びる少なくとも１つの突出部（１３００）を有し、該突出部を、前記中間素子（１４００）に係合させることができるトルク伝達装置。
21. 請求項１８から２０までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記駆動素子（１１００）が、半径方向外方に延びる複数の突出部（１３００）を有し、該突出部が、等角度間隔をおいて、駆動部（１１００）の周囲に沿って配置されているトルク伝達装置。
22. 請求項１８から２１までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記駆動素子（１１００）を、前記中間素子（１４００）に噛み合い係合させることができるトルク伝達装置。
23. 請求項１８から２２までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記第１連結部材（１９３０ａ）および前記第２結合部材（１９２０ａ）が、弾性的なゴム部材であるトルク伝達装置。
24. 請求項２３に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記第１結合部材（１９３０ａ）の弾性的なゴム部材と、前記第２結合部材の弾性的なゴム部材とが、異なるショア硬さを有しているトルク伝達装置。
25. 請求項２３または２４に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記第１結合部材（１９３０ａ）のショア硬さが、前記第２結合部材（１９２０ａ）のショア硬さよりも小さいトルク伝達装置。
26. 請求項１８から２５までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置（１０００）において、
    前記第１結合部材（１９３０ａ）と前記第２結合部材（１９２０ａ）とが、軸線方向および／または半径方向の断面で見て異なる幅を有しているトルク伝達装置。
27. 請求項１８から２６までのいずれか１項に記載のトルク伝達装置（１０００）において、前記中間素子（１４００）が、前記第１結合部材（１９３０ａ）を介して駆動素子（１１００）に、かつ前記第２結合部材（１９２０ａ）を介して被動素子（１２００）に、材料接続的に結合されているトルク伝達装置。

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