JP2010534799A - 接続機構および該接続機構を備える連結シャフト - Google Patents

Abstract

本発明はモータ車両の駆動系の部品を回転可能に固定接続するための接続機構に関し、シャフトジャーナル（４）と、シャフトジャーナル（４）を収容するための中央開口部を有する連結部（５）のハブ（７）と、を備える。シャフトジャーナル（４）は、例えば保持リング（１）によって、ハブ（７）に軸方向に固定される。本発明はさらに、このような接続機構を備える連結シャフトに関する。

Description

本発明は、第１トルク伝達手段を有する略円筒形外面を少なくとも一区分に備える第１部品と、第１部品の円筒形外面を収容するための第２トルク伝達手段を有する略円筒形内面を少なくとも一区分に備える第２部品と、を備える車両の駆動系の部品を回転可能に固定接続するための接続機構に関する。ここで、第１および／または第２部品は、軸方向に移動するおよび／または屈曲を可能にする連結ジョイントの部品であり、二つの部品を互いに軸方向に固定するために嵌着される接続手段をさらに備える。本発明は、さらに、このような接続機構を備える連結シャフトに関する。

モータ車両の接続機構に使用されるこのタイプの連結シャフトは、第１部品が車両の動力系のシャフトまたはシャフトジャーナルであるのに対して、第２部品は、中央開口部を備える連結部のハブとして設計されることが多い。連結シャフトの取付時には、連結シャフトの部品を互いに接続するか、例えばトランスミッション側またはディファレンシャル側のシャフトジャーナルに連結シャフトを固定するために、接続手段がロックされる。この接続機構などを介して車両の駆動系の動力の伝達が行われる際には、接続機構の接続手段がロック位置から外れないことを保証する必要がある。

そのほか、取付中には、接続手段が適切に嵌着しているかどうかの判断を外部から行えると望ましい。

そうでない場合には、動作中に接続機構が外れ、部品間のトルク伝達が中断される。

そのため、本発明の課題は、最初に言及したタイプの連結シャフトと、二つの部品を互いに対して確実に軸方向に固定することが可能な接続機構と、を提供することである。

この課題は、本発明によって、接続機構がロック可能な接続手段に加えてこの接続手段をロック位置に保持するための安全手段を備えることにより解決される。この付加的安全手段は、一方ではロック可能接続手段が動作中に嵌着位置から不意に外れるのを防止し、また同時に、ロック可能接続手段が適切な嵌着位置に達したかどうかについての管理を可能にする。本発明により、接続手段が嵌着位置にある時のみに付加的安全手段を作動させることができる。取付中に付加的安全手段が作動することにより、二つの部品の軸方向固定のためのロック可能接続手段（たいていは外部から見えない）が確実に嵌着されていることが前もって示される。

本発明の好適な実施形態によれば、接続手段は、二つの部品を接続するため外面および内面に各々に割り当てられたスロットに挿入される安全リングを備える。このような安全リングにより、ロック可能接続手段を特に簡単な方法で確実に製造することができる。

二つの部品の特に確実な接続、また規定通りの失敗のない分解を可能にするため、本発明の概念のさらなる発展形では、接続手段が、例えば径方向に延在する溝部を備えると共に弾性材料、特にばね鋼で製作された安全リングを備える。安全リングは略矩形断面の輪郭を有し、輪郭の少なくとも一つの縁部が、安全リングの組立および／または分解のための規定の面取り部を備える。安全リングの輪郭の縁部にあるこのタイプの面取り部は、安全リングにより互いに接続される部品の軸方向動作時にスロットの縁部などと接触するため、安全リングが内側または外側へと径方向に押圧される。これにより、破壊しなくては接続を外すことのできないような位置に安全リングが勝手にずれてしまう危険が最小になる。

こうして、安全リングの二つの径方向外縁部の一方に少なくとも一つの規定の面取り部が設けられることが好ましい。これにより、安全リングを少なくとも規定通り組立し、または分解することが可能となる。しかし、規定の力による安全リングの分解と組立が可能となるように、安全リングの両方の径方向外縁部に規定の面取り部が設けられることが特に好ましい。規定の面取り部は、安全リングの径方向側面に対して例えば１５°〜３５°の角度で傾斜した状態で延在する。

本発明による付加的安全手段は、本発明の一実施形態において、第１部品の外面の付加的安全スロットと、第２部品の外面に設けられた第２安全スロットと、第１または第２安全スロットに挿入される二つの安全突部を備えるクランプおよび／またはスリーブと、を有する。二つの安全突部および二つの安全スロットは、接続手段が嵌着位置にある時のみ安全突部が安全スロットと嵌合するように形成および配置される。付加的安全手段が安全突部を安全スロットに嵌合させることにより作動することによって、結果的に、接続手段が適切に嵌着したことを視覚的に管理可能に示すことができる。

互いに接続される部品に二つの安全スロットを設けると共に安全手段に二つの安全突部を設けることの代替例として、逆に、二つの部品に安全突部を設けると共に安全手段のクランプおよび／またはスリーブに安全スロットを設けることも可能である。

本発明の好適な実施形態によれば、クランプおよび／またはスリーブは略Ｕ字形であって、二つの部品の各々に取り付けられるように設計される。こうしてクランプおよび／またはスリーブは例えば第１部品に取り付けられるリングとして設計されることが可能であり、第１部品に支承される接続区分、例えば円筒形区分第１区分と、第１部品から径方向に延出する装着接続区分と、第１区分と平行な第２部品を被覆する区分、とを備える。第１または第２区分の接続区分とは反対側の端部には、安全突部がそれぞれ設けられる。言い換えると、二つの区分の間のクランプまたはスリーブのリングスペースへ第２部品が挿入されることにより、第２区分の第２安全突部が第２部品の外側の対応スロットへ嵌着する。これにより、安全手段、ひいては嵌着可能な接続手段が適切に固定されたかどうかを判断するための付加的な視覚的管理が可能となる。

代替的に、安全手段のクランプおよび／またはスリーブを、軸方向には取付可能でないが径方向には両方の部品に取り付けられるように設計してもよい。この時、第１または第２部品において互いに隣接して配置された安全スロットに安全突部が固定される。

本発明の特に好適な実施形態では、クランプおよび／またはスリーブはロックスリーブとして設計される。ロックスリーブは、安全突部の一方が二つの安全スロットの一方にある第１ロック位置へロック不能に嵌着され、第２ロック位置では、両方の安全突部のそれぞれが二つの安全スロットの一方へそれぞれ嵌着される。第１ロック位置によって、組立のため二つの部品の一方に安全手段を固定することができ、これにより実際のロックは第２嵌着位置のみで行われる。

本発明の概念のさらなる発展形では、接続手段の嵌着前に第１嵌着位置にある時、第１および第２部品の間で軸方向に相対的な運動ができると好ましい。

本発明の付加的実施形態によれば、付加的安全手段は弾性要素を備え、この弾性要素は二つの部品の一方に割り当てられて、その部品を接続手段のロック位置へ押圧する。弾性要素は例えば、圧縮ばねまたは皿ばねパケットとして設計される。こうして、付加的安全手段は、二つの部品が接続手段の所定位置に嵌着した状態に保持されるように動作中に互いに接続される二つの部品へと常に力を印加することが可能である。これによりまた、接続機構の組立が容易となる。

本発明の課題は、上述したタイプの接続機構を少なくとも一つ備える車両の駆動系のための連結シャフトによっても解決される。ここで、第１部品はシャフトまたはシャフトジャーナルであり、第２部品は中央開口部を備える連結シャフトのハブ、すなわち内側ハブである。

本発明の概念のさらなる発展形では、連結シャフトが、中間シャフトとして設計された固定式等速連結シャフトにより互いに回転可能に固定状態で接続された２本のシャフトを備え、固定式等速連結シャフトはそれぞれ、各連結区分の中間シャフトから離間したそれぞれの端部に配置される。さらに連結シャフトは、好ましくは中央シャフトに近接した少なくとも一つのローラ変位ユニットを備える。ローラ変位ユニットは、内部表面に外側軌道が少なくとも一区分に設けられた異形スリーブを備える。また、ローラ変位ユニットは、外部表面に内側軌道が少なくとも一区分に設けられて異形スリーブで軸方向に変位可能であると共に、各々専用の外側軌道および内側軌道にそれぞれペアで配置されたボールを有するジャーナルを備える。

連結シャフトがローラ変位ユニットを備える時には、ローラ変位ユニットのジャーナルと異形スリーブとの間に、接続機構の接続手段をロック位置に保持するための付加的安全手段として圧縮ばねが設けられると好ましい。そのため、圧縮ばねとして設計された付加的安全手段が、接続機構の二つの部品の一方に直接設けられる必要はない。

本発明の第一実施形態による接続機能のための安全リング。 本発明の第一実施形態による接続機構。 図２の接続機構の拡大詳細図。 図２の接続機構の安全手段の側面図。 本発明の第二実施形態による接続機構。 本発明の第三実施形態による接続機構の安全手段。

以下、実施形態の例と共に図面を参考にして、本発明をより詳細に説明する。ここで記載および／または図示された特徴そのものまたはそのいかなる組合せも、請求項での要約またはその言及と独立して、本発明の主題である。

図２には本発明による接続機構が示されており、トランスミッション側のシャフトジャーナル４が安全リング１によってボールジョイント５に接続されている。ボールジョイントは、対向軌道として設計された複数の面取り部を有する外側ハブ６と、やはり対向軌道として設計された複数の面取り部を有する内側ハブと、を備える。

外側ハブ６および内側ハブ７に各々割り当てられ対で設けられた面取り部の対には、ケージ９内で案内されるボール８がそれぞれ収容されている。その結果、内側ハブ７から外側ハブ６へ、またこれに接続された中空シャフト１０へと回転運動が伝達される。

内側ハブ７とシャフトジャーナル４との間でトルクを伝達するため、内側に位置する内側ハブ７および外側に位置するシャフトジャーナル４は、一体的なキー歯車装置１１を備える。これにより、シャフトジャーナル４は内側ハブ７へ回転可能に取り付けられるよう挿入され、安全リング１によって軸方向に固定されるのみでよい。

内側ハブ７およびシャフトジャーナル４には、スロット１２，１３が各々に割り当てられて設けられている。安全リング１は、シャフトジャーナル４のスロット１３に挿入可能であり、未装填状態では少なくとも一区分がスロット１３から突出する。シャフトジャーナル４を内側ハブ７へと軸方向に接続するため、シャフトジャーナル４が内側ハブ７へ挿入され、安全リング１は、内側ハブ７の対向側の挿入面取り部１４により、スロット１３へ押圧される。図２のように、スロット１２，１３が各々割り当てられた位置に配置されるとすぐに、安全リング１が、予備的付勢の結果として径方向に拡張することにより、内側ハブ７のスロット１２にも嵌めこまれる。こうして、内側ハブ７とシャフトジャーナル４との間の接続が確立される。

軸方向に見ると、図１〜３および図５に示される安全リング１は、溝部２を備えると共に略円形を有し、これにより安全リング１の径方向拡開または圧縮が可能となる。図１に示されるように、安全リング１は略矩形輪郭の断面を有する。図１の実施形態では、安全リング１の径方向外縁部の一方に面取り部３が設けられている。面取り部３は、安全リング１の径方向延在側面に対して１０°より大きい角度、例えば約１５°で傾斜している。二つの部品を接続するため、またこの接続を解除するため、安全リング１は充分な弾性を有するものでなければならず、例えばばね鋼により構成される。

代替的に、安全リングの別の実施形態では、安全リングの径方向外縁部の両方に規定の面取り部が設けられるか、安全リングの径方向外縁部および径方向内縁部に面取り部が設けられる。安全リング１が軸方向のあそびとの均衡を保てるように、安全リングは平らな円盤（level disk）の形状を有するか、波形輪郭を備える。

内側ハブ７の外側には、内側ハブ７とシャフトジャーナル４とを一緒に押圧するための工具の嵌合を可能にする組立スロット１５が設けられている。さらにシャフトジャーナル４には、ガスケットリング１６を収容するための追加のスロットが設けられている。

シャフトジャーナル４と内側ハブ７との間の接続を解除するため、内側ハブの対向側とシャフトジャーナル４の肩部との間の分解溝部１７に工具を挿入することができる。その結果、内側ハブ７がシャフトジャーナル４から取り外される。このプロセスでは、内側ハブ７のスロット１２の縁部が安全リング１の面取り部３と当接する。こうしてスロット１２の縁部は、安全リング１の面取り部３の上を摺動し、これをスロット１３へと径方向内側に押圧するため、内側ハブ７がシャフトから引き抜かれる。

シャフトジャーナルと内側ハブ７との間の接続の組立および／または分解は、組立スロット１５または分解溝部１７に使用される平面穴形状の工具（plane hole-shaped tool）によって行われてもよい。

この不図示の工具は、おもりの上に変位可能に取り付けられたロッドを備える。さらに、ロッドには、おもりに推力を与える少なくとも一つの偏向面が設けられる。このため、ロッドから平面穴形状の工具へ衝撃が伝達される結果、内側ハブ７がシャフトジャーナル４へ押圧されるか、内側ハブがシャフトジャーナルから引っ張られる。

図２に示された接続機構は、シャフトナットを備える従来の接続機構よりも軽量かつ小型であるばかりでなく、シャフトジャーナル４を小型に保つことも可能である。その結果、直径が比較的短いベアリング１８およびシャフトガスケットリング１９を使用することができ、好都合である。

本発明による接続機構はさらに、安全手段２０を備える。安全手段２０は、図３および４に詳細が示されたロックスリーブにより本質的に形成されるものであり、安全リング１がスロット１２へ嵌着した時にシャフトジャーナル４とボール連結シャフト５とを軸方向に相互固定する。このため、ロックスリーブ２０は、シャフトジャーナル４および内側シャフト７の対応の安全スロット２２に従って設計されたバー状の安全突部２１を備える。

図４の側面図から分かるように、付加的安全手段のロックスリーブ２０は略Ｕ字形を有する。この結果、ロックスリーブ２０を接続機構に径方向に取り付けることが可能である。安全突部２１の一区分の嵌着突起により、ロックスリーブ２０はシャフトジャーナル４または内側ハブ７にロックされる。こうして安全突部２１は軸方向に相互に離間するため、安全リング１がスロット１２に嵌着した時のみ安全突部２１が安全スロット２２と嵌合できる。安全突部２１と安全スロット２２との嵌合によって付加的安全手段２０が作動することにより、安全リング１が適切にロックされていることが視覚的管理可能に示される。安全突部２１は、ロックスリーブ２０が二つのロック位置の間で径方向に変位するように設計されることもできる。ゆえに第１ロック位置では、二つの安全突部２１の一方のみが対応の安全スロット２２と嵌合するが、二つ目の安全突部２１は対応の安全スロット２２とまだ嵌合していない。安全リング１がスロット１２と嵌合していない限りは、結果的に、シャフトジャーナル４への内側ハブ７の相対的軸方向変位がまだ可能である。安全リング１が嵌合した後にのみ、ロックスリーブ２０が第２ロック位置へ変位し、両方の安全突部２１がそれぞれの安全スロット２２と嵌合する。

付加的安全手段の別の実施形態が図５に示されている。この実施形態において、付加的安全手段は、環状クランプまたはスリーブ２３として設計され、第１略円筒形区分２３ａと、突出する径方向接続区分２３ｂと、これと接続された第２円筒形区分２３ｃと、を備える。二つの区分２３ａ，２３ｃは、同軸で相互におよび第１区分２３ａが当接するシャフトジャーナル４へと延在する。接続区分２３ｂと反対向きの第１区分２３ａの端部には安全突部２１’が設けられており、安全突部２１’には、シャフトジャーナル４の対応する安全スロット２２’が嵌合する。こうして、環状スリーブ２３はシャフトジャーナル４に軸方向にしっかりと保持されるのである。第１区分２３ａと第２区分２３ｃとの間には、内側ハブ７の一端部が中に突出する環状スペースが形成されており、これによりスリーブ２３がシャフトジャーナル４へ装着される。

内側ハブ７の外面には、第２区分２３ｃのフック状安全突部２１’が嵌合する追加の安全スロット２２’が形成されている。二つの安全突部２１’および安全スロット２２’は、図５に示される安全リング１が内側ハブ７のスロット１２へロックされた時のみ二つの安全突部２１’がそれぞれの安全スロット２２’と嵌合するように、それぞれ配設されている。

付加的安全手段の別の実施形態が、ローラ変位ユニット２４が設けられた連結シャフトの詳細を示す図６に示されている。ローラ変位ユニット２４は本質的に、異形スリーブ（profile sleeve）２５と、これによって変位可能に収容されるジャーナル２６と、異形スリーブ２５の内面またはジャーナル２６の外面において各々に割り当てられて設けられた対の内側軌道および外側軌道に整列するボール２７と、を有する。スリーブ形状のケージ内で案内されるボール２７は、異形スリーブ２５がジャーナル２６に対して軸方向に変位するように、対の軌道を転がることができる。

異形スリーブ２５とジャーナル２６との間には圧縮ばね２８が配置されており、この圧縮ばねが図の右側、すなわち異形スリーブ２５から移動する位置へ、ジャーナル２６を付勢する。図６に示されたローラ変位ユニット２４が、図２，３または５の接続機構を備える連結シャフトに一体化される圧縮ばねを備えると、圧縮ばね２８により、シャフトジャーナル４と内側ハブ７とが相互に押圧されることになる。この軸方向の予備的付勢によって、安全リング１が内側ハブ７のスロット１２から解除されることが防止される。こうして、圧縮ばね２８を備えるローラ変位ユニット２４は、安全リング１により形成される接続手段をロック位置に保持する付加的安全手段として作用する。

Claims (12)

1. 車両の駆動系の部品を回転可能に固定接続するための接続機構であって、
   第１トルク伝達手段を有する略円筒形外面を少なくとも一区分に備える、特に車両の駆動系のシャフトまたはシャフトジャーナルとして設計された第１部品と、
   第２トルク伝達手段を有すると共に前記第１部品の前記円筒形外面を収容するための略円筒形内面を少なくとも一区分に備え、中央開口部を備える、特に連結シャフトの内側ハブとして設計された第２部品と、を備え、
   前記第１および／または第２部品が、軸方向に移動できる連結ジョイントおよび／または屈曲を可能にする連結シャフトの部品であり、
   前記二つの部品を互いに軸方向に固定するためのロック可能接続手段をさらに備え、
   前記接続手段をロック位置に保持するための付加的安全手段が設けられることを特徴とする接続機構。
2. 前記接続手段が安全リングを備え、
   前記二つの部品を接続するため、互いに割り当てられた前記外面および前記内面のスロットに前記安全リングが挿入されることを特徴とする、請求項１に記載の接続機構。
3. 前記接続手段が、例えば径方向延在溝部を有する弾性材料製の安全リングを備え、
   前記安全リングはが断面が略矩形である輪郭を有し、
   前記輪郭の少なくとも一つの縁部が、前記安全リングの組立および／または分解のための規定の面取り部を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の接続機構。
4. 前記付加的安全手段が、前記第１部品の前記外面に設けられた付加的第１安全スロットと、前記第２部品の前記外面の第２安全スロットと、前記第１安全スロットまたは第２安全スロットに挿入可能である二つの安全突部を備えるクランプおよび／またはスリーブと、を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続機構。
5. 前記クランプおよび／またはスリーブが略Ｕ字形であって、前記二つの部品に取り付けられるように設計されることを特徴とする、請求項４に記載の接続機構。
6. 前記クランプおよび／またはスリーブがロックスリーブとして設計され、
   前記ロックスリーブが、前記安全突部の一つが前記二つの安全スロットの一つに位置する第１ロック位置に着脱可能にロックできるとともに、前記二つの部品にさらに取り付けられた第２ロック位置において、前記安全突部の両方が前記二つのそれぞれ安全スロットの一つの中に位置した状態でロック可能であることを特徴とする、請求項４または５に記載の接続機構。
7. 前記接続手段のロックの前の前記第１ロック位置において、前記第１部品および前記第２部品の間の軸方向相対移動が可能であることを特徴とする、請求項６に記載の接続機構。
8. 前記付加的安全手段が弾性要素を備え、前記弾性要素は前記二つの部品の一方に割り当てられており、その割り当てられた部品を前記弾性要素が前記接続手段の前記ロック位置に押圧することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接続機構。
9. 前記弾性要素が圧縮ばねであることを特徴とする、請求項８に記載の接続機構。
10. 前記第１部品がシャフトまたはシャフトジャーナルであるとともに、前記第２部品が中央開口部を備えるシャフトのハブである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接続機構を少なくとも一つ備える、車両の駆動系のための連結シャフト。
11. 固定式等速ジョイントとして設計された中央シャフトによって回転可能に固定された状態で互いに接続される２つのシャフト区分を備え、
    各シャフト区分の前記中央シャフトとは反対側を向いた端部に固定式等速ジョイントが配置され、
    特に前記中央シャフトの付近に配置された少なくとも一つのローラ変位ユニットを備え、
    前記ローラ変位ユニットは、内部表面の少なくとも一区分に外側軌道を有する異形スリーブと、外部表面の少なくとも一区分に内側軌道を有すると共に前記異形スリーブにおいて軸方向変位可能であり互いに割り当てられた対の前記外側軌道および前記内側軌道のそれぞれにトルク伝達のために配置されたボールを備えるジャーナルと、を有する、請求項１０に記載の連結シャフト。
12. 前記ローラ変位ユニットの前記ジャーナルと前記異形スリーブとの間に、前記接続機構の前記接続手段をロック位置に保持するための付加的安全手段として、圧縮ばね機構が設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の連結シャフト。

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