JP2011505526A - トルク伝達軸 - Google Patents

Abstract

本発明はトルク伝達カルダン軸（２）に関し、および原理的には、軸内部に適合した中間部材または軸（１０）を含み、軸（１０）は、第１自在継手ヨーク（２１）と回転剛性を有して共働することを意図された第１端部セクション（１１）と、上記第１端部セクション（１１）の反対側にあって、第２自在継手ヨーク（２２）と回転剛性を有して共働することを意図された第２端部セクション（１２）とを有する。中間部材、または軸（１０）および軸の端部セクション（１１）は、２つの部分またはサブセクション（２ａ，１０）として構成され、およびそれら２つの部分を備える。上記２つの部分は安全結合機構（７）を介して相互に連結され、上記機構（７）により、上記サブセクションの間のトルクが安全結合機構（７）の構造により決定される所定の値を超えると即時に、上記サブセクション（２ａ，１０）の相互の自由な結合を保証できる。第１端部セクション（２ａ）と端部セクション（２ａ）の自在継手ヨーク（２１）は、軸方向に配向された円筒形の溝または凹部（１３）を含み、この凹部（１３）は上記第１端部セクション（１１）とその協調された自在継手ヨーク（２１）の回転軸（１１’）に位置合わせされ、または回転軸（１１’）と同一直線上にある、中心軸（１３’）を有する。環状の溝または凹部（１３）の寸法は、上記安全結合機構（７）とその安全ユニット部分（１７）との大部分の円筒形部分（１７）を収容することができ、およびディスク（１８）と協働するような寸法とされる。第１端部セクションまたは伸張部（２ａ）と第１端部セクションのヨーク（２１）とは一体化され、単一部品を形成する。

Description

本発明は一般に回転軸に関し、トルク伝達軸または移送軸を意味する軸に関する。
本発明は、関連する１つまたは２つの自在継手機構を備えたカルダン軸として形成される、回転軸およびトルク伝達軸の少なくとも何れか一つに適用できる。

本発明は、主として、自在継手に関連するヨークと、上記軸の端部伸張部の近接の短いセクションとの新規の設計を基本とする。
上記セクションは、安全結合機構と協働するように、および安全結合機構を部分的に含むように形成されている。

自在継手または自在結合とは、互いに同一直線上に配置されていない一方の軸から他方の軸への回転運動の伝達が可能な結合のことである。
このような自在継手は典型的には十字形部品からなり、交差部分は、その４本のアーム上で、一方の組の旋回軸が第１軸の端部において第１ヨークの孔と係合し、他方の組の旋回軸が第２軸の端部において第２ヨークの孔と係合するように配置された旋回軸を有する。

カルダン軸は、１つまたは通常は２つの、端部に関連する自在継手ヨークと、適合トルクを伝達するために、上記２つの自在継手ヨークの間に置かれた、負荷またはトルク伝達「中間」部材または軸とを有する。

より具体的には、本発明は、上記「中間」部材に近接する適用例を得てもよい。この適用例は、第１の別の自在継手ヨークと回転剛性を有して（滑ることなく）共働するために、第１の自在継手ヨークに関連する第１端部セクションと、第２の別の自在継手ヨークと回転剛性を有して（滑ることなく）共働するために、第２の自在継手ヨークに関連する、上記第１端部セクションの反対方向に向く第２端部セクションとを備えて構成または配置されている。

上記「中間」部材に関連する、上記第１自在継手ヨークと上記第２自在継手ヨークはそれぞれ、自在継手ピンとして交差部分を介して、別の自在継手ヨークと協働し、これにより自在継手機構を形成する。これらの別の自在継手ヨークは、本発明の一部を形成するものではなく、したがって、以下の説明では詳細に述べない。

上記「中間」部材は、このように、上記トルクを遷移または伝達するために、上記第１および第２の自在継手ヨークと回転剛性を有して共働するために、軸のサブセクションとして形成されている。

しかし、１つの自在継手ヨークのみを有する回転軸または車軸は、上記「中間」部材に機能的に匹敵する軸セクションも有している。この軸セクションは、その第２端部セクションにおいて、上記第２自在継手ヨーク以外の他のトルク遷移手段または伝達手段と協働する。

「中間」部材は、安全結合機構を介して相互に接合または一体に関連付けられた、少なくとも２つのいわゆる「実際の」または「仮想の」サブセクションで形成され、それらを含んでいる。

安全結合機構などの「実際の」サブセクションの場合には、それらは、係合する設定もしくは位置（第１位置）、または自由な結合設定もしくは位置（第２位置）を可能にするよう意図されている。上記第２位置では、これらのサブセクションは、これらの「実際の」サブセクション間のトルク遷移が所定の値を超えると、意図的または自動的に、相互に分離される。上記の値は、使用されている安全結合機構の機械的構造と向きとによって決定される。

「仮想の」サブセクションで、代替の安全結合機構を利用する場合には、これらのサブセクションは、上記仮想的に形成されたサブセクションの間に形成されるよう配置され、この安全結合機構は、中間部材の直径を、ある値に簡単に低減する形状をしていてもよい。この値で中間部材は、伝達されたトルクが所定の値を超えると、その中間部材のうちの上記減少した直径部分に集中するせん断力によって２つの別々のサブセクションに分離または破壊される。

サブセクションがこのように分離されると、安全結合機構は、新しい「中間」部材と交換されなければならない。
このような構造は、直径が減少したセクションが、さまざまに変化するトルク応力を受けて、それゆえに、疲労状態にも晒されるという欠点を被る。
したがって、本発明は、カルダン軸に代表される、２つの「実際の」サブセクションを含み、トルク遷移軸または伝達軸によって、これらのサブセクションが、上記第１の上述の安全結合機構を介して互いに相互接続されるか、または切り離されるタイプのトルク遷移軸または伝達軸に関する。

上述の技術分野に関連し、これらの要件を満たす機能と特性を有する方法、機構および構造は、当分野では、多くの異なる形態で知られている。
カルダン軸の形態のトルク伝達軸が、上記軸の少なくとも一端に第１ヨークを有し、このヨークは、トルクを伝達するために、ボルト連結によって、中間部材と確実に協調するように適合された十字形部品と協働するための対応する孔を有するように適合された、２つの間隔の空いたアームを備える。

また、上記の軸は第１の設定または位置で係合し、第２の設定または位置で切り離されるように適合された安全結合機構を有する。
第１自在継手ヨークを備えた第１端部セクションを有し、上記第１端部セクションの反対側に、第２自在継手ヨークで形成され得る第２端部セクションを含む、適合された「中間」部材を含むカルダン軸はこれまでに知られおり、上記中間部材は、安全結合機構を介して、相互に接続されるか、または切り離される、２つの別個の部材または関連したサブセクションとして形成されてもよい。

この安全結合機構は、ここでは、「第１位置設定」、すなわち接続設定（第１位置）におけるこれらのサブセクション間の、係合されたまたは正回転とトルク伝達を可能にすることを目的とし、この目的を達成するために、拡張された位置設定を有する。

「第２位置設定」、すなわち切り離された設定（第２位置）では、安全結合機構は、トルク伝達がない状態で、サブセクション間の自由な回転を可能にする。これにより、第２位置は、サブセクション間で伝達されたトルクが、安全結合機構の機械的構造に依存する所定の値を超えると即時に、自動的に生じてもよい。

このような安全結合機構を含んだカルダン軸が当分野で知られているが、限定および制限された空間の場合には、このような安全結合機構は、部分的に、特定の用途の場合では、軸方向の意味または寸法において、および／または、部分的に、特定の用途の場合では、半径方向の意味または寸法において、多くの空間を占めすぎることが明らかになっている。

本発明に関連する評価および／または特性については、様々なタイプの安全結合機構が当分野で知られ、例えば、カルダン軸への適用とは異なる、安全結合機構の技術分野に適合されていると言える。

このような既知の安全結合機構の１つは、本発明に関連する用途における使用に特に有益であることが明らかになっている。このような安全結合機構は、特許文献１に対応する特許文献２でより具体的かつ詳細に図示および説明されている。

この特許公報または国際特許出願の内容は、本発明およびその新規な用途で用いられる安全結合機構を明確にするものとして見られる。
また、従来技術、以下の特許公報で示され、説明された技術を含む。

特許文献３は、トルクを伝達する目的の中間要素または部材を用いて構成された、カルダン軸について開示している。
上記中間要素は、「拡張スロット（１１）」を有する安全結合機構として形成および構成されてきた。

より具体的には、圧力入口（１２）とバルブ（１３）に連結された、円筒形の「拡張スロット（１１）」を有する、一体型の安全結合機構が示されている。
入口（１２）が加圧オイルに曝されると、軸（１０）とスリーブ（２０）との間に圧力が作用し、上記の力が摩擦協働を引き起こして、トルク伝達が提供される。

上記安全結合機構は、ここで、上記カルダン軸内の中間要素または部材に割り当てられ、軸の端部セクションが、それぞれが自在継手ピンを介して別の自在継手ヨークと協働する、第１および第２自在継手ヨークと協働する。

本発明は、上述の構造のカルダン軸における用途として用いられてもよい。
各自在継手ヨークが、ここでは、ボルト連結（２．１）によって、中間部材と協働して、各自在継手ヨーク（１,２）とその中間部材（３）との間の確実なトルク伝達協働を可能にする。

特許文献４は、中間部材に関連付けられた安全結合機構について開示している。
特許文献５は、カルダン軸用のヨーク機構を開示しており、このヨークは上記ヨークの近くに形成され、回転軸に対して、半径方向に延びるように配向されたディスクを有するディスク結合機構の形態の結合機構を有するように形成および設計されている。

特許文献６は、中間部材に関連付けられた安全結合機構の別の構造を図示している。

国際公開第２００５／０６１９１６号 スウェーデン国特許５２５８３７Ｃ２号明細書 独国特許出願公開第１９５２９８９０Ａ１号明細書 西独国特許出願公開第３５４５６５１Ａ１号明細書 西独国実用新案第８６１２６２０Ｕ１号明細書 仏国特許第２８４９４７９Ａ号明細書

１つ以上の技術課題に対する解決法を得るために、本技術分野内で、当業者が必要とする技術的検討事項を考慮すると、まず、当業者は、この目的のために取るべき対策および／または一連の対策ついて認識する必要がある。また、この点に関して必要な手段を選択する必要にも認識する必要がある。以下の技術的な課題が、本発明の目的を達成することに関連していることは明らかである。

上述のように、技術に関する先の観点を考慮すると、技術的な課題は、トルク伝達軸（例えば、カルダン軸）を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにあることは、理解されるであろう。このトルク伝達軸では、上記軸の少なくとも一端が、２つの間隔の空いたアームを備える第１ヨークを有し、このヨークは、トルクを伝達するためにボルト連結によって中間部材と確実に協調するように適合された、十字形部品と協働するための対応する孔を有するように適合されており、上記軸の端部セクションまたは伸張部は、安全結合機構の第１部分を収容するよう適合された、軸方向に配置された溝を有するように形成され、さらに、大きいトルク伝達に適合するように構成されている。

また、技術的な課題はトルク伝達軸が、単一ユニットとして一体形成される、上記軸の第１ヨークと第１端部伸張部とを有することができるような、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記端部伸張部が、中空の円筒形で軸方向に延びる溝で形成されることを可能にし、上記溝は、上記第１端部伸張部の環状で半径方向に延びる端部表面に向かって開くように形成されている、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記溝を上記安全結合機構の拡張可能な中空の円筒形の第１部分を保持し、収容するように形成できるトルク伝達軸であって、上記第１部分が第１設定に向かって作動可能であり、上記溝が、半径方向に延びる端部表面の方向に向く円筒形ディスクの形状の第２部分に対して堅固に形成されることを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記円筒形ディスクが、上記中間部材に関連して、ボルト接続（例えば、ボルト連結）に対応する手段と協働可能な、上記ボルト接続（例えば、ボルト連結）のための、周囲に分布した手段を有することを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記第１端部伸張部またはセクションおよびその溝が、上記２つのアームの中間に置かれた上記ヨーク内で外側に湾曲した部分から、所定距離離れた位置にある閉鎖端部を有することを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記距離が、上記第１端部伸張部またはセクション内で、上記溝の選択された内径に対して、０．２〜０．５の比率内にあるように適合されることを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記溝の外側円筒形表面と、上記第１端部伸張部の外側円筒形表面との間の所定の材料厚みが、上記第１端部伸張部の半径の０．１〜０．３の比率内で選択されることを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項に関する重要性と、それらに事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記溝の上記第１セクション内の軸方向伸張部の長さが、上記溝と上記第１端部伸張部に対して選択された半径に一致するように適合されることを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それらに事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記厚みが、溝内で隣接したおよび／または沿った閉鎖端部よりも、上記半径方向に延びる端部表面に近接した、より厚いセクションを有することを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題はより厚いセクションの軸方向伸張部が、軸方向に上記溝に沿って、上記端部表面から、上記溝の軸方向の全長の４０〜８０％の距離で延びるよう適合されることを可能にする、トルク伝達軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

上述のように、技術に関する先の観点を考慮すると、技術的な課題は、適合された「中間」部材を可能にする、トルク伝達カルダン軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにあることは理解されるであろう。トルク伝達カルダン軸では、上記部材の第１端部セクションまたは伸張部は、回転しないまたは第１自在継手ヨークと固定的に共働するように設計され、通常は、前記第１端部セクションの反対側の、第２端部セクションまたは伸張部において、回転できないかまたは第２自在継手ヨークと固定的に共働するように設計され、これにより、上記中間部材は、２つのサブセクションとして構成されおよび２つのサブセクションを含んで構成され、安全結合機構の第１位置設定において２つのセクション間のトルク伝達の目的のため、１つは前記安全結合機構によって相互に連結され、および／または相互に協調する。この安全結合機構は、第２位置設定に迅速に切り替わることにより、これらのセクションが相互に自由に結合することを可能にし、この位置では、トルクが、安全結合機構の構造に依存する所定の値を超えると、上記セクション間で伝達されるトルクを即時に切り離すことができる。この結果、上記安全結合機構は、安全結合機構が、このような安全結合機構を備えない軸および／または中間部材と同一か、または実質的に同一の外側寸法を有し得るように、上記トルク伝達軸に適合するように形成および構成することができる。

また、技術的な課題はトルク伝達カルダン軸が、「中間」部材を短くし、第１端部セクションを増やすことによって、上記安全結合機構を備えない軸と同一の最大軸直径および同一長さを有するまたは有することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利点および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

また、技術的な課題は上記中間部材の第１端部セクションおよびその第１の自在継手ヨークが一体化されて、１つの単一ユニットを有する構造を可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

また、技術的な課題は既知のカルダン軸が、特許文献１で示され、記載されているように、安全結合機構と一体化された第１自在継手ヨークを有し得る構造が、上記安全結合機構に関連して、ボルト連結を有し、短くされた中間部材の端部セクションまたは表面に堅固に取り付けられることを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

また、技術的な課題は第１自在継手ヨークとその第１端部セクションまたは伸張部の構造が、上記安全結合機構の一部に円筒形の溝を含み、さらに、必要なトルク伝達とその分配に耐えるための上記第１自在継手と上記第１伸張部に、第１端部セクションを通って、安全結合機構を介して、中間部材まで脚部を形成させ、さらに、同一または実質的に同一の外径および／または長さ、寸法を残すことを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

また、技術的な課題は上記第１自在継手ヨークと中間部材の第１セクションとが、上記安全結合機構の主要なトルク伝達円筒形部分を収容することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

また、技術的な課題は内蔵の安全結合機構を有する軸を提供するために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項にある。それによって、安全結合機構の特定の構造および向きと、上記安全結合機構および上記円筒形の溝に沿って軸方向に提供されるトルク伝達分布とを介して、および軸に関連する中間部分の存在によって、大きなトルクを伝達できる。この軸に関連する中間部分は安全結合機構から離れる方向に向き、軸に関連する第１部分の寸法は、ボルト連結により、上記安全結合機構を介して受ける伝達トルクを超えるトルクによって生じるせん断力の存在に対抗し、耐える寸法とされる。

また、技術的な課題は上記第１自在継手ヨークとその中間部材の第１端部セクションとに近接する溝または空洞と、安全結合機構の一部との間における協働を提供するうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は上記第１の自在継手ヨークと、それと一体的に近くに置かれた第１端部伸張部内に、上記第１自在継手ヨークとその協調された中間部材とに対応付けられた、割り当てられた回転軸に沿った方向に向く中心軸に割り当てられている、軸方向に配向された円筒形の溝または空洞を提供するうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、上記円形溝または空洞の寸法を、拡張可能な安全ユニット部分の形態の安全結合機構の大きな軸方向部分がその中に収容できるような寸法とし、それによって、安全結合機構とその安全ユニット部分のいわゆる「軸関連部分」の寸法が、伝達トルクによって発生するおよび／または生じるせん断力に対抗し、耐えるような寸法とされ、上記「軸関連部分」は、上記円筒形の溝または空洞の開口の僅かに外側を通って延びて通過するような寸法とされるうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

また、技術的な課題は中間部材がトルク伝達に必要な寸法とされて、トルクによって発生するせん断力に耐えることを可能にし、その第１セクションが、上記安全結合機構に関連して、僅かに軸方向に延びる突き出る環状ディスクで形成され、このディスクの中心軸は、ボルト連結によって、回転軸および／またはその中間部材との接続を可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利益および／またはそれら対策と検討事項にある。

別の技術的な課題は、上記環状ディスクを、中空またはスリーブ形状のカルダン軸の形態で、上記中間部材と回転可能に堅固に固定的に共働可能にするために必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項に関する利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、溝または空洞の外側円筒形状表面の中心領域が、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．９５〜０．６５、好ましくは約０．９〜０．８の比率に対応して、その別の自在継手ヨークに近接する上記第１の自在継手ヨークの中心軸から半径方向に空間を空けることを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、上記自在継手ヨーク内の溝または空洞の内側円筒形状表面の中心領域が、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．８０〜０．５０、好ましくは約０．７〜０．６の比率に対応して、第１の自在継手ヨークの中心軸から半径方向に空間を空けることを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利点および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

また、技術的な課題は安全結合機構に関連して、充填または排出ニップルが、いわゆる「安全ユニット部分」を介して、安全結合機構の中空の円筒形部分をその第１の位置設定または位置からその第２の位置設定または位置へ、またはその逆の方向へ、移動または拡張することを可能にし、上記自在継手ヨークから離れて上記中間部材に向く部分または開口において、上記第１の自在継手ヨークによって支持されるよう適合されるうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、溝または空洞の軸方向伸張部の長さを自在継手ヨークの半径に一致するか、または少なくとも実質的に一致するように適合させるうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項とを実現する能力にある。

また、技術的な課題は軸方向伸張部の長さが、上記第１セクションと自在継手ヨークとの間の仮想交差線から、半径に対して、０．３〜０．７、例えば、０．４〜０．６、特に約０．５の比率内にあるのを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

また、技術的な課題は仮想交差線から、上記溝または空洞に向かって、および好ましくは上記溝または空洞を部分的に越えて延びる第１の軸方向伸張部が、外側円筒形表面の連続的に減少する半径を有し、上記第１の自在継手ヨークまたはサブセクションの半径に対して、０．４および０．９（例えば、０．５〜０．６）の比率を有することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

また、技術的な課題は上記第１伸張部と上記仮想交差線から、上記溝または空洞に向かって、および上記溝または空洞を越えて延びる第２の軸方向伸張部が、外側円筒形表面の連続した半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．５および０．２（例えば、０．２５〜０．３５）の比率を有することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

また、技術的な課題は上記第１および第２の伸張部と上記仮想交差線から、上記溝または空洞を超えて延びる第３の軸方向伸張部が、関連する外側円筒形表面の連続的および／またはより大きな半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．１〜０．３（例えば、０．１５〜０．２５）の比率を有することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利点および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

また、技術的な課題は上記第１、第２および第３の伸張部と上記仮想交差線から、上記溝または空洞を越えて、上記溝または空洞で終端する第４の軸方向伸張部が、外側円筒形表面の連続的および／または不連続のさらに大きい半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．０２〜０．２（例えば、０．０４〜０．１）の比率を有することを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現する能力にある。

別の技術的な課題は、軸方向に配向され、半径方向に小さい安全結合機構が、そこに含まれる上記安全ユニット部分が、上記第１の位置設定または位置を取り、それによって、トルクを伝達するためにセクション間での任意の回転運動を停止または阻止することを可能にするよう適合され、一方で、上記安全ユニット部分が、第２の位置設定または位置を取り、これによりセクション間で自由に回転運動するようにセクションを解放し、それによって、トルク伝達を完全になくするように適合されることを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、上記安全結合機構が、軸方向中間部の溝の形態で、上記軸方向に配向された溝または空洞を含み、この場合の上記溝または空洞が、上記安全ユニット部分内の空洞または密閉空間への印加圧に応答して拡張可能な上記安全ユニット部分を収容するような形状にされて適合されなければならないことを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

別の技術的な課題は、上記拡張可能な安全ユニット部分が、上記第１の端部セクションまたは自在継手ヨーク内の軸方向に配向した溝または空洞ならびにその内側表面および外側表面の全体、または実質的に全体に作用するように、かつ溝の表面部分の表面および／または安全ユニット部分の外側表面を適合および対応させるように適合され、その結果、上記表面は、相互に向かって強い圧力で共働し、それによって、拡張した安全ユニット部分の対向する表面部分と摩擦効果を生じさせることを可能にするうえで必要な技術的対策および検討事項の重要性と、それら事項により提供される利益および／またはそれら対策と検討事項を実現することにある。

本発明は、出発点として、トルク伝達軸に関する上記の既知の技術を採用する。既知の技術では、上記軸の少なくとも１つの端部セクションまたは伸張部が、２つの間隔の空いたアームを備える第１ヨークを有し、このヨークは、トルクを伝達するためにボルト連結によって中間部材と確実に協調するように適合された、十字形部品と協働するための対応する孔を有するように適合され、上記軸は第１の設定または位置において係合し、第２の設定または位置において切り離されるように適合された、安全結合機構を有する。

上述の１つ以上の技術的な課題を解決するために、本発明によれば、単一ユニットに一体形成された、上記第１のヨークと上記軸の第１の端部セクションまたは伸張部とを提供することによって、既知の技術を補い、それによって、上記端部伸張部が、中空の円筒形および軸方向に延びる溝で形成されることが提案される。

上記溝は、上記第１の端部セクションまたは伸張部の円形および半径方向に延びる端部表面に向いて開くように形成される。
上記溝は、上記安全結合機構の拡張可能な中空の円筒形の第１部分を保持、収容するように形成される。

上記第１部分は、上記端部表面の方向に向く、円筒形ディスクの形態で、第２部分と堅固に、または一体的に形成されており、上記円筒形ディスクは、上記中間部材に関連して、ボルト接続（例えば、ボルト連結）に対応する手段と協働可能な、上記ボルト接続（例えば、ボルト連結）のための周囲に分布した手段を有する。

本発明の概念の範囲内にある提案された実施形態によって、上記第１端部セクションおよびその溝とが、上記アーム間の中間に置かれた外側に湾曲した部分から所定距離離れて、閉鎖端部を有することが提案される。

上記距離は、上記溝の選択された内側半径の０．２〜０．５の比率内にあるように適合される。
さらに、上記溝の外側円筒形表面と上記第１の端部セクションまたは伸張部の外側円筒形表面との間の材料厚みが、上記第１セクションの半径の０．１〜０．３の比率内にあることが提案される。

上記溝の軸方向伸張部の長さは、上記溝の半径と溝の内側半径に一致、または実質的に一致するように適合されている。
上記厚みは、近接の上記閉鎖端部表面を越えて上記半径方向に延びる端部表面に近接する、より厚いセクションを有し、上記のより厚いセクションの軸方向の伸張部は、上記溝の４０〜８０％の距離で、上記端部表面から、上記溝に沿って軸方向に延びるよう適合されることが、特に提案される。

また、本発明はカルダン軸の形態のトルク伝達軸を対象にする。このトルク伝達軸は、適合された中間部材を含み、中間部材の端部セクションまたは伸張部が第１自在継手ヨークと回転剛性を有して共働するように構成され、好ましくは、反対の端部セクションにおいて、第２自在継手ヨークと回転剛性を有して共働するよう構成され、上記中間部材は、トルク伝達のために相互に関連した少なくとも２つのサブセクションとして構成され、少なくとも２つのサブセクションを備え、安全結合機構とその安全ユニットの第１部分はさらに、上記セクションが第１設定において相互に係合し、第２設定において相互に相対的に自由に回転し得ることを保証するように意図され、上記第２設定は、上記セクション間のトルクが、上記安全結合機構およびその一部の構造によって決定される所定の値を超えると即時に作動してもよい。

近接の上記第１自在継手ヨークは、軸方向に配向され、形成された円筒形の溝または空洞であり、上記溝は上記中間部材に向かって軸方向に延び、上記溝の中心軸が、上記端部セクションとそれに協調された自在継手ヨークとに割り当てられた回転軸と位置合わせされ、その軸と同一直線上にあり、上記円筒形の溝の寸法は、安全ユニット部分の形態で、上記安全結合機構の軸方向に延びる大部分を収容することができるような寸法とされ、上記安全結合機構は、上記中間部材の端部表面と協働するためのボルト結合を有することが、ここで提案される。

トルク伝達から発生するまたは生じるせん断力に対応できるような寸法とされた、上記安全結合機構の軸に関連する第２部分は、その中心軸が回転軸と同一直線上にある、円形要素、ディスクまたはボルト連結として一体形成される。

上記円形要素またはディスクは、上記中間部材の端部表面と固定的に共働する。
さらに、上記溝または空洞の外側円筒形状表面の中心領域が、自在継手ヨークに近接する第１の端部伸張部の中心軸から半径方向に、上記第１の端部伸張部の半径に対して、０．９５〜０．６５、好ましくは約０．９〜０．８の比率に一致する間隔を空けることが提案される。

さらに、溝または空洞の内側円筒形状表面の中心領域が、第１の自在継手ヨークまたはセクションの中心軸から半径方向に、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．８０〜０．５０、好ましくは約０．７〜０．６の比率に一致する距離だけ間隔を空けることが提案される。

溝または凹部の外側円筒形表面の上記中心領域に関しては、上記領域は、好都合には、自在継手ヨークに近接する第１の自在継手ヨークの外側円筒形表面から、自在継手ヨークの半径に対して、０．８〜１．２、好ましくは約１．０の比率に一致する距離に位置決めされる。

本発明はさらに、溝または空洞の軸方向の伸張部の長さが上記第１の自在継手ヨークの半径に一致するか、または少なくとも実質的に一致するように適合されることを可能にしている。

さらに、上記第１の端部セクションとその自在継手ヨークとの間の仮想交差線からの最初に述べた軸方向の伸張部の長さが、第１の自在継手ヨークの半径と上記溝の終端部に対して、０．３〜０．７、例えば０．４〜０．６、特に約０．５の比率内にあることが提案される。

上記溝または空洞に向かう方向における上記仮想交差線からの最初に述べた軸方向の伸張部は、外側円筒形表面の連続的に減少する半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．４〜０．９、例えば０．５〜０．６の比率を有する。

上記溝または空洞に向かって、上記溝または空洞を越えて延びる上記第１の伸張部と上記仮想交差線からの２番目に述べた軸方向の伸張部は、外側円筒形表面のより連続的な半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．５〜０．２、例えば０．２５〜０．３５の比率を有する。

上記溝または空洞を越える上記第１および第２の伸張部と上記仮想交差線からの３番目に述べた軸方向の伸張部は、外側円筒形表面の連続的ではあるがより大きい半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．１〜０．３、例えば０．１５〜０．２５の比率を有する。

上記第１、第２および第３の伸張部と上記仮想交差線から、上記溝または空洞を越えて、上記溝または空洞の近くで終端する４番目に述べた軸方向の伸張部は、外側円筒形表面の連続的または不連続なさらにより大きい半径を有し、上記第１の自在継手ヨークの半径に対して、０．０２〜０．２、例えば０．０４〜０．１の比率を有する。

溝または空洞の外側円筒形状表面の中心領域は、自在継手ヨークに近接する第１端部部分の中心軸から半径方向に、上記第１の端部伸張部の半径に対して、０．９５〜０．６５、好ましくは約０．９〜０．８の比率に一致する間隔を空けている。

安全結合機構とその安全ユニットの第１部分をその第１位置設定に移行させるための、充填（または排出）ニップルが、上記第１端部セクションまたは伸張部によって支持されるが、上記自在継手ヨークから離れて延び、任意のせん断力に対応できるような寸法とされた上記軸に関連する第１端部セクションに向かって、およびそこを部分的に通って延びる領域内に関連付けられ、構成されることも推奨される。

中間部材は、好都合には、２つのトルク伝達サブセクションを有するように適合されてもよく、上記サブセクションは、この目的を満たすように適合された機構（例えばスプライン）によって、相互に軸方向に移動可能である。

これらのサブセクションのうちの一方の第１のサブセクションが、次に、２つに分割される。そのうち１つのセクションが、第１の自在継手ヨークに割り当てられ、２番目のセクションが上記第１のセクションの残りの部分に割り当てられる。

次に、使用される安全結合機構は、その安全ユニットの第１部分を介して、第１設定位置を取ることができ、それによって、上記第１端部セクションと上記中間部材との間の任意の相対的な回転運動を停止でき、その結果、トルク伝達が生じ、一方では、上記安全ユニットの第１部分が、第２の設定位置を取ることを可能にし、それによって、そのセクションと部材が、トルク伝達を受けることなく、自由に回転できるように適合される。

拡張可能な安全ユニットの第１部分は、好都合には、軸方向に延びる溝または空洞の全てもしくは全体、または、実質的に全てもしくは全体に対して作用するように適合され、溝に関連する表面部分は、十分に大きい圧力と摩擦効果で、拡張可能な安全ユニットの第１部分の反対側表面と共働するように適合される。

上記の軸の２つのサブセクションは、内側の軸関連部分と外側のスリーブ関連部分から構成され、スプラインおよびスプラインのそれぞれの溝は、上記スリーブ関連部分内に配置されている。

安全結合機構は、関連する自在ヨーク（２１）を備えた上記第１端部セクション内に、コンパートメントの形態の、軸方向に配向された空洞を含み、上記コンパートメントは上記空洞内で拡張可能な上記第１部分における加圧を収容するように構成および適合されている。

本発明の主要な特性であり、本発明の重要な特有の特徴であるこれらの利点は、カルダン軸の形態で、トルク伝達軸の簡単な「中間」部材に関する状態を提供することにある。上記カルダン軸は、好ましくは、その第１および第２端部セクションにおいて、回転せずに、第１および第２の自在継手ヨークと固定的に、剛性を有して共働するように形成される。

上記第１自在継手ヨークと中間部材は、安全結合機構とその安全ユニット部分とによって、相互に連結され、互いに関連付けられなければならず、第１の位置設定または位置においてはトルク伝達を可能にし、第２の位置設定または位置においては自由に回転するように意図されている。

この構造は、第１の自在継手ヨークと上記中間部材の第１の端部セクションまたは伸張部とを小型に構成する助けとなり、上記第１の端部セクションは、上記安全結合機構の第１の部分を囲むように形成され、それによって、ヨークと端部セクションとが互いに必要なトルク伝達を達成する状態を作り出す。

上記ヨークとその端部セクションと中間部材との間のトルクが、安全結合機構の構造によって決まる値を超えると即時に、安全結合機構は解放される。
本発明の主要な特徴は、請求項１の特徴部分に記載されている。

軌道またはレール上での使用に限定される車両を対象とした、台車または台車ユニットの一実施形態の斜視図であり、この台車は、モータユニットから２つの車輪ペアへトルクを伝達することによって、台車ユニットの上記車輪ペアを駆動するために、２つのカルダン軸を備えるかまたは使用し、カルダン軸に割り当てられた「中間」部材は、「仮想の」安全結合機構を含むよう適合されている。 カルダン軸の２つの部分のサブセクションのそれぞれの設計の斜視図を示し、上記「仮想の」安全結合機構の位置を有している。 本発明によって明らかになる重要な特徴に従って構成され、「実際の」安全結合機構とその安全ユニット部分に注目した、カルダン軸の形態のトルク伝達軸の軸方向断面図であって、僅かに拡大された第１の図では、上記「実際の」安全結合機構の片側半分の回りの領域の軸方向断面図であり、さらに、僅かに拡大された第２の図では、トルク伝達から発生する大きいせん断力に対応できる寸法に形成された中間部材の方向に向く、端部セクションの軸方向における断面図である。 安全結合機構を搭載しない、第１の自在継手ヨークと一体形成された、第１の端部セクションまたは伸張部の斜視図である。 上記安全結合機構とその安全ユニット部分を介して、ボルト連結によって、第１の自在継手ヨーク、カルダン軸の第１の端部セクションまたは伸張部を通って中間部材へトルクを伝達するために、ディスク形状の要素を介して、駆動軸または従動軸に接続された、対応するまたは別の自在継手ヨークと共に示された、第１の自在継手ヨークを備えた、上記第１の端部セクションまたは伸張部の回転中心を通る断面斜視図である。 図５よりも大きな尺度で、軸関連端部セクションまたは伸張部とその安全結合機構とその安全ユニット部分を、安全結合機構とその安全ユニットの第１部分を、その第１の位置設定または位置および／またはその第２の位置設定または位置に移行させるための、関連する充填（または排出）ニップルと共に示している。 さらに大きな尺度で、上記第１の端部セクションと上記安全結合機構を示している。 第１自在継手ヨークを備えた第１端部セクションまたは伸張部の半分の、回転軸を通る断面図であり、第１端部セクションとその第１自在継手ヨークとの間の一体形成を示している。 上記充填ニップルを通して加えられたオイル圧に応答して拡張する、安全結合機構の中空の円筒形安全ユニットの第１部分の断面図である。ただし、上記中空の円筒形部分は、オイル圧が加えられていないときは、拡張しない状態で、第２の位置設定または位置に対応する位置に示されている。

カルダン軸の既知の適用例と、先に提案された「仮想の」安全結合機構と、改良されたカルダン軸の形態において、現在好ましくは、関連する「中間」部材とそれに関連する「実際の」安全結合機構とを備え、本発明に関する重要な特徴を有する、トルク伝達軸の提案される実施形態について、ここで、例を用いて、添付図面を参照しながら、より詳細に説明する。

図１および図２に係る従来技術の説明
図１は、台車または台車ユニット（１）、（１’）を含む、軌道またはレール上での使用に限定される車両の構造を斜視図で示している。車両は、モータユニット（６）から車輪ペア（４）へトルクを伝達することによって、台車ユニット（１）、（１’）内の２つの車輪ペア（４）、（５）のそれぞれを駆動するための２つのカルダン軸（２）、（３）を備え、カルダン軸（２）に関連付けられた中間部材が、既知の構造の安全結合機構を含むように適合されている。

ここでは、安全結合機構（７）は直径の減少した溝（７ａ）として形成されて示されているが、代替方法では、他の構造を有してもよい。
図２は、カルダン軸（２）の２つのセクションを有する一実施形態の側面図を示す。

図１および２からより詳細に見られるように、カルダン軸（２）は適合した中間部材（１０）を含み、この中間部材の第１端部セクション（１１）は、第１自在継手ヨーク（２１）と回転剛性を有して共働するように確定され、第１端部セクション（１１）の反対側の第２端部セクション（１２）は、第２自在継手ヨーク（２２）と回転剛性を有して共働するように構成または確定されている。上記中間部材（１０）は、２つの仮想部分またはサブセクション（１０ａ、１０ｂ）として形成され、およびそれら２つのサブセクションを備え、この２つのサブセクションのそれぞれは、上記第１端部セクション（１１）と上記第２端部セクション（１２）に関連付けられている。

上記２つのサブセクション（１０ａ、１０ｂ）は、図示する安全結合機構（７）とその減少した半径（７ａ）を介して一体に連結され、上記２つのセクションは、上記サブセクションの間のトルクが、使用される安全結合機構の構造とこの機構の減少した断面または半径（７ａ）とにより決定される所定の値を超えると即時に、これらサブセクションの相互の自由結合シーケンスと分離（破断またはせん断）を保証できることが意図されている。

最初に、本発明に関して重要であり、添付図面の３〜９において明らかに示されているそれら特性を有する、本発明の好ましい実施形態の以下の説明においては、本発明の概念をより明瞭に示すことを主として意図する用語および専門用語が用いられていることを指摘しておく。

好適な実施形態の説明
本明細書の説明においては、用いられる用語および表現は、本発明の範囲を限定すると見なすべきではなく、例えば、同一または実質的に同一の目的および／または技術的効果を達成するために、同様にまたは実質的に同様に機能するすべての技術的同等物もまた含むと見なすべきである、ということは理解されるであろう。

図１および２においては、参照符号は「括弧」内に入れられている。しかし、これら参照符号の一部は、ここで説明する本発明の実施形態をより簡単に理解する意図から、上記「括弧」を除いて、本発明の提案する実施形態に関する以下の説明において用いられている。

次に、添付図面３〜９を参照すると、これら図面は本発明を概略的に示しているだけでなく、以後に提案し、以後により詳細に説明する実施形態によって、本発明の重要な特性を具体的に示していることが分かるであろう。

このように、図３には、本発明の特徴に従って構成された、カルダン軸２の部分的な軸方向断面が示されている。
ここでは、上記カルダン軸２は、第１自在継手ヨーク２１を有する第１端部セクション１１と、第２自在継手ヨーク２２を有する第２端部セクション１２とを含む、ことに留意されたい。

第１自在継手ヨーク２１と第２自在継手ヨーク２２とを備える、第１端部セクション１１と第２端部セクション１２は、中間部材または軸１０を介して上記カルダン軸２に関連付けされている。

好ましい実施形態に関する以下の説明では、安全結合機構７を、上記自在継手ヨーク２１と協働する１つのユニットとして示している場合であっても、上記機構７は上記第２自在継手ヨーク２２に、または両方の端部セクション１１および１２に関連付けされてもよい。

本発明はトルク伝達軸２を基本とし、上記軸の少なくとも一方の端部セクション１１は第１ヨーク２１を有し、このヨーク２１は、十字形部品またはピンと協働する対応孔を有するように適合され、かつトルクを伝達するために上記中間部材または軸１０と確実に協調するように適合された、間隔を空けた２つのアームを備える。

また、上記軸２は第１設定または位置で係合し、第２設定または位置で切り離されるように適合された安全結合機構７を有する。
本発明は特に、上記第１ヨーク２１と上記軸２の第１端部セクションまたは伸張部１１ｂとが一体化されて単一ユニットを形成することを提案する（図４）。

上記伸張部１１ｂは中空円筒形の、軸方向に延びる溝１３を備えて形成されている。上記溝１３は、上記端部伸張部１１ｂの環状の半径方向に延びる端部表面の方向に開くように形成され、また上記溝１３は、上記安全結合機構７の拡張可能な中空円筒形の第１部分１７’を収容し、保持するように形成される。

上記第１部分１７’は、第２部分１７’’と強固に一体化されて円筒形ディスク形に形成され、第２部分１７’’は中間部材１０の端部表面の方向に向き、この部材１０に対向している。

さらに、上記円筒形ディスク１７’’は周囲に分布した、上記中間部材１０の端部表面に関連する、例えば、ボルト連結などのボルト接続のための対応する手段と協働する、ボルト連結などの、ボルト接続用の手段１４を有する。

さらに、上記第２端部セクション１１ｂおよびその溝１３は、上記アームの間の中間に置かれた、外側の曲線部分から所定の距離において、閉鎖端部１３ｅを有する。
上記距離は、上記溝１３の選択された内側半径「Ｒ３」に対して０．２〜０．５の比率になるように適合されている。

上記溝１３の外側円筒形表面１３ａと上記第１部分１１ａの外側円筒形表面１１ａ’との間の材料の厚みは、上記第１部分２ａの直径「Ｒ１」に対して０．１〜０．３の比率にある。

上記溝１３の軸方向伸張部「Ｌ２」は、上記溝の半径およびその内側半径「Ｒ３」に一致また実質的に一致するように適合されている。
上記厚みは、端部１３ｅに近接する厚い部分１１ａ’’に比べて、上記半径方向に延びる端部表面に近接するより厚いセクション１１ａ’’’を有する。

上記厚いセクションの軸方向伸張部「Ｌ５」および「Ｌ６」は、上記端部表面２１’から上記溝１３に沿って軸方向に、上記溝の４０〜８０％の距離だけ延びるように適合されている。

図３は、安全結合機構７の半分まわりの領域を僅かに拡大した図で示し、安全結合機構に関連する円筒形部分１７’’の構造をさらに拡大した図で示す。円筒形部分１７’’は、瞬時トルク伝達によって発生する大きなせん断力に対応でき、耐えるような寸法とされる。

このように、図３は、第１端部セクション１１を備える適合中間部材または軸１０を含む、カルダン軸２を示す。
上記中間部材１０は、上記第１自在継手ヨーク２１とその第１端部伸張部と、ボルト連結によって、回転剛性を有して共働し、これによりスリップしないように形成される。また上記中間部材１０は、上記第１端部セクション１１の反対側の第２端部セクション１２において、第２継手ヨーク２２と好ましくは回転剛性を有して共働するように構成される。

ここでは、安全結合機構７の上記第２部分は、円筒形ディスク１７’’として形成され、このディスク１７’’は、上記中間部材１０の端部セクション１４または表面と剛性協働するための、上記ボルト連結用の穴またはねじ山を有することに留意されたい。図５において、上記ディスク１７’’と共に単一ユニットとして形成された、中空の円筒形機構部分１７’が安全結合機構７に一体化されている。

上記第１自在継手ヨーク２１と第２自在継手ヨーク２２は、自在継手ピン機構を使用することにより、別の自在継手ヨークと接続される。このような別の継手ヨークの１つを、図５に示している。

上記中間部材１０はここでは、２つの部分またはセクションを含むように構成されており、１つのサブセクション１０ａは第１自在継手ヨーク２１に関連付けられ、１つのサブセクション１０ｂは第２自在継手ヨーク２２に取り付けられるよう関連付けられている。

本発明を、スリーブ状に形成されたサブセクション１０ａの使用に関してより詳細に説明するが、当業者であれば、軸状に形成されたサブセクション１０ｂとその自在継手ヨーク２２とに適合された、安全結合機構７を有してもよい。

図３には、第１端部セクション１１が２つの部分、ここでは、安全結合機構７の形態で、参照符号１１ａで示され、かつ第１自在継手ヨーク２１に関連付けされている、１つのヨークに関連する部分と、第２部分１１ｂとを備えることを示している。

上記部分１１ａは自在継手ヨーク２１と一体化され、第２部分１１ｂは、ボルト連結とディスク１４によって、中間部材１０のサブセクション１０ａに関連付けされている。
上記の部分は、上記第１部分１７’の実際の設定または位置に応じて、相互に回転運動するためまたは自由に回転運動するために、上記安全結合機構７を介して、特に機構７の安全ユニット部分１７’とディスク１７’’とによって、相互に関連付けされるか、または互いに協働する。

このように、この機構７は、例えば、上記部分１１ｂ、１４、１０ａの間のトルクが、このように使用される安全結合機構７の特有の機械構造に依存する所定の値を超えると即時に、上記第２位置設定または第２位置において、上記部分１１ａ、１１ｂと上記部材１０ａとを相互に解放することができる、ことを意図されている。

第１端部セクション１１とその自在継手ヨーク２１は、上記部分１１ｂ内に、上記軸方向に配向された円筒形の溝１３または空洞を有し、溝１３は中心軸１３’（図５）を有し、この中心軸１３’は、上記第１端部セクション１１と、この第１端部セクションと一体化されて協調された自在継手ヨーク２１とに割り当てられた回転軸１１’と位置合わせされ、同一直線にある。

中空の円筒形溝１３の寸法は、安全ユニット第１部分１７’の形態で、上記安全結合機構７の大部分の円筒形部分１７’を収容するような寸法とされ、上記ディスク１７’’が上記安全ユニット第２部分１７’と一体化されて形成されている。

上記第２部分１７’’は、トルク伝達によって発生するせん断力に対応でき、耐えるような寸法とされ、さらに、上記溝１３とその開口１３ｃを僅かに越えて延びて、上記ディスク１７’’を形成するように適合されている。

発生するせん断力に対応できる寸法とされた部分１７’’は、環状ディスク１４に取り付けるまたは一体化するために形成され、このディスク１４の中心軸は、端部セクション１１の回転軸１１’とつながるか、またはこの軸１１’と同一直線上にある。穴を備えるディスク要素１４は、ここでは、上記部材１０ａへの取付部分と考えてもよい。

環状ディスク要素１４は、上記カルダン軸２の中間部材１０およびこの中間部材１０のサブセクション１０ａと回転剛性および固定的に共働してもよい。
端部セクション１１とこの端部セクション１１に一体化された自在継手ヨーク２１との上側部分の、中心線１１’より上側を示す図８および９を参照すると、下側部分は同様に形成されているため、示されていない。

このように、図８および９は、溝または空洞１３の外側円筒形状表面１３ａの中心領域１３ｄを、自在継手ヨーク２１に近接する第１端部部分またはセクション１１の中心軸１１’から半径方向に「Ｒ２」だけ間隔を空けるようにし、上記第１端部セクション１１の半径「Ｒ１」に対して、「Ｒ２／Ｒ１」の比を０．９５〜０．６５、好ましくは約０．９〜０．８に一致させることができる、構造を有する。

さらに、溝または空洞１３の内側円筒形状表面１３ｂの中心領域１３ｄ’は、自在継手ヨーク２１に近接する第１端部部分またはセクションの中心軸１１’から半径方向に「Ｒ３」だけ間隔を空けており、上記第１端部部分１１の半径「Ｒ１」に対して、「Ｒ３／Ｒ１」の比が０．８０〜０．５０、好ましくは約０．７〜０．６に一致する。

溝または空洞１３の軸方向伸張部「Ｌ２」は、第１端部セクション１１の半径「Ｒ１」に一致するか、または少なくとも実質的に一致するように適合されている。
上記第１セクション１１ａとこの第１セクションに一体化された自在継手ヨーク２１との間の、仮想交差線２１’からの軸方向伸張部「Ｌ１」は、半径「Ｒ１」に対して、０．３〜０．７の比率、例えば０．４〜０．６、特に約０．５になる。

上記仮想交差線２１’から上記溝または空洞１３方向への、「第１に」示した軸方向伸張部「Ｌ３」は、外側円筒形表面１１ａ’の連続的に減少する半径を有し、上記第１セクション１１の半径「Ｒ１」に対して、０．４〜０．９の比率、例えば０．５〜０．６の比率を有する。

上記第１伸張部「Ｌ３」と上記仮想交差線２１’とから上記溝または空洞１３方向に、この溝または空洞を越えて延びる、「第２に」示した軸方向伸張部「Ｌ４」は、外側円筒形表面１１ａ’の連続的な半径を有し、上記第１セクション１１の半径「Ｒ１」に対して、０．５〜０．２の比率、例えば０．２５〜０．３５の比率を有する。

上記第１および第２伸張部「Ｌ３」、「Ｌ４」と上記仮想交差線２１’とから上記溝または空洞１３を越えて延びる、「第３に」示した軸方向伸張部「Ｌ５」は、外側円筒形表面１１ａ’’’の連続的なより大きい半径を有し、上記第１セクション１１の半径「Ｒ１」に対して、０．１〜０．３の比率、例えば０．１５〜０．２５の比率を有する。

上記第１、第２および第３伸張部「Ｌ３」、「Ｌ４」および「Ｌ５」と上記仮想交差線２１’とから上記溝または空洞１３を越えて延びて終端する、「第４に」示した軸方向伸張部「Ｌ６」は、外側円筒形表面の連続的または不連続なさらにより大きい半径を有し、上記第１セクション１１の半径「Ｒ１」に対して、０．０２〜０．２の比率、例えば０．０４〜０．１の比率を有する。

上記安全結合機構７に関連する、充填（または排出）ニップルまたはノズル１３ｆは、上記安全ユニット部分１７’により、上記ディスクに関連する部分１７’’の近くに保持されるように適合されている。上記部分１７’’は、上記自在継手ヨーク２１から離れる方向に向き、上記部分１７’に向かっておよびこれを部分的に通過するように延び、上記せん断力に対応できる寸法とされている。

図示した安全結合機構７は、ここでは、内部空洞１７ａまたは密封可能な空間を備えて図示されている、上記安全ユニット部分１７、（１７’、１７’’）を含むように適合されている。

上記部分１７’は、第１位置設定において、トルク伝達のための上記サブセクションまたは部分１１ｂ、１０ａの間の回転が起動される作用を引き起こし、伝達されたトルクが軸のサブセクションを通して軸方向に作用し、一方で、上記安全ユニット部分１７’は別の第２位置設定を取ることができ、これにより、上記サブセクションの方向へのおよびサブセクションを通るトルク伝達が存在しない状態において、上記サブセクション１１ｂ、１０ａの間の自由な回転運動を可能にする。

このように、安全結合機構７は、安全ユニット部分１７’において、上記溝１３内に円筒形に適合されたチャネル形状の軸方向に配向された空洞１７ａを含む。
空洞１７ａは、空洞１７ａの拡張可能部分１７ｃ内の、オイル加圧を封止または包囲できるように形成され、適合されている。

拡張可能部分１７ｂ、１７ｃは、軸方向に配向された溝１３と、溝１３の円筒形表面部分１３ａ、１３ｂとの全体または実質的に全体に対して作用するように適合され、および、拡張可能部分１７’の対向する表面部分１７ｅ、１７ｆと摩擦により共働するように適合されている。

２つのサブセクションは内側の車軸関連部分１０ｂと、外側のスリーブ関連部分１０ａと、関連スプラインとであり、サブセクションの軸方向溝はスリーブ関連部分上に配置されている。

上記車軸または軸関連部分１０ｂと上記スリーブ関連部分１０ａとの間には、ドッキング要素１５が取り付けられている。ドッキング要素は、それぞれ車軸関連部分１０ｂに対して半径方向に向く軸を含み、および、上記車軸を越えて延びて、ボールベアリングまたはローラベアリング機構などのベアリング機構と共働する、軸セクションを含む。

このベアリング機構は、スプラインにより確定される軸方向溝と共働することを目的とする。
ドッキング要素は３個あり、その端部が軸関連部分の方向を向いている。

さらに図８および９を参照すると、端部セクション１１（１１ａ、１１ｂ）とそのヨーク２１は、以下の半径方向および／または軸方向の関係を有することが明らかである。
表面１１ａ’、１１ａ’’および／または１１ａ’’’は、「Ｒ１」に対して、１．０；０．９および１．１の半径を有する。

溝１３の外側表面の半径「Ｒ２」および内側表面の半径「Ｒ３」は、ここでは、半径「Ｒ１」に対して、０．７〜０．９の比率以内である。
円筒形表面１１ａ’は、上記端部表面１３ｅの近くに位置し、かつ端部表面１３ｅを僅かに通過して延びる半径が減少するセクション「Ｌ３」を有する。その後方には、セクション「Ｌ４」が一定半径を有し、さらに、中心領域１３ｄを通過して延びるセクション「Ｌ５」がより大きい半径を有し、さらに支持リム「Ｌ６」を有する。

セクション「Ｌ３」、「Ｌ４」、「Ｌ５」および「Ｌ６」は、材料を節減するように、および厚みを計算されたトルク伝達に適合するように形成される。材料の節減は、上記端部伸張部内で、上記溝１３の上記端部１３ｅまで中心方向に延びる中心凹部により達成される。

溝１３の軸方向長さ「Ｌ２」は、ここでは、セクション１１ａ、１１ｂの全長「Ｌ７」に比べて、０．４〜０．９、例えば０．５〜０．７、好ましくは０．６に選択される。
セクション「Ｌ７」は上記端部セクション１１ａ＋１１ｂの全長を表し、セクション「L２」は中空の円筒形第１部分１７’の作用面の提案される長さである。

トルク伝達作用を受ける表面は前処理されてもよく、また別の方法で、大きい摩擦効果を受けるように形成されてもよい。
本発明は上記の例示的な実施形態に限定されるものではなく、この実施形態は、以下の特許請求の範囲に示す本発明の概念の範囲内で変更可能であることは理解されるであろう。

説明した各ユニットおよび／または回路は、所望の技術的機能を達成できる範囲内で、相互に組み合わせることができることに、特に留意されたい。

Claims (24)

1. トルク伝達軸（２）であって、
   前記軸の少なくとも一方の端部セクション（１１）は第１ヨーク（２１）を有し、このヨーク（２１）は、十字形部品と協働する対応孔を有するように適合され、かつトルクを伝達するためにボルト連結を介して中間部材（１０）と確実に協調するように適合された、間隔を空けて配置された２つのアームを備え、
   第１設定または位置で係合し、第２設定または位置で切り離されるように適合された安全結合機構（７）を有するトルク伝達軸において、
   前記第１ヨーク（２１）と前記軸（２）の第１端部伸張部またはセクション（１１ｂ）とが一体化されて単一ユニットを形成し（図４）、
   前記第１端部伸張部（１１ｂ）は、中空円筒形の軸方向に延びる溝（１３）を備えて形成され、
   前記溝（１３）は、前記第１端部伸張部の環状の半径方向に延びる端部表面（１４）の方向に開く（１３ｃ）ように形成され、
   前記溝（１３）は、前記安全結合機構（１７）の拡張可能な中空円筒形の第１部分（１７’）を収容し、かつ保持するように形成され、
   前記第１部分（１７’）は、前記中間部材（１０）と対向するように、第２部分（１７’’）と強固にまたは一体化して円筒形ディスク形に形成され、
   前記円筒形ディスク（１７’’）は、周囲に分布したボルト接続用の手段（１４）であって、前記中間部材（１０）に関連する前記ボルト接続用の対応する手段、例えばボルト連結と協働するボルト接続用の手段、例えばボルト連結を有することを特徴とするトルク伝達軸。
2. 前記第１端部セクション（１１ｂ）およびその溝（１３）は、前記アームの間の中間に置かれた、外側の曲線部分から所定の距離において、閉鎖端部（１３ｅ）を有することを特徴とする、請求項１に記載のトルク伝達軸。
3. 前記距離は、前記溝（１３）の選択された内側半径（Ｒ３）に対して０．２〜０．５の比率になるように適合されていることを特徴とする、請求項２に記載のトルク伝達軸。
4. 前記溝（１３）の外側円筒形表面（１３ａ）と前記第１端部伸張部（１１ａ）の外側円筒形表面（１１ａ’）との間の材料の厚みは、前記第１伸張部または部分の半径（Ｒ１）に対して０．１〜０．３の比率以内にあることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
5. 前記溝（１３）の軸方向伸張部（Ｌ２）は、前記溝の半径およびその内側半径（Ｒ３）に一致また実質的に一致するように適合されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
6. 前記厚みは、前記閉鎖端部（１３ｅ）に近い厚い部分（１１ａ’’）に比べて、前記半径方向に延びる端部表面に近接するより厚いセクション（１１ａ’’’）を有することを特徴とする、請求項２または４に記載のトルク伝達軸。
7. 前記厚いセクションの軸方向伸張部（Ｌ５、Ｌ６）は、前記端部表面から前記溝（１３）に沿って軸方向に、前記溝（１３）の全長の４０〜６０％の距離だけ延びるように適合されていることを特徴とする、請求項６に記載のトルク伝達軸。
8. カルダン軸（２）の形態のトルク伝達軸であって、
   このカルダン軸は、適合した中間部材（１０）を含み、
   前記中間部材の第１端部セクション（１１）は、第１自在継手ヨーク（２１）と回転剛性を有して共働するように形成され、好ましくは、反対側の端部セクション（１２）は、第２自在継手ヨーク（２２）と回転剛性を有して共働するように形成され、
   前記中間部材（１０）は、
   少なくとも２つのサブセクション（１０ａ、１０ｂ）を備えて構成され、この２つのサブセクションは相互に、トルク伝達、安全結合機構（７）および安全ユニット第１部分（１７’）に関連付けられ、
   前記中間部材（１０）はさらに、
   前記サブセクション（１１ｂ、１１ａ、１３、１４）が、第１設定において相互に係合し、第２設定において相互に自由に相対的に回転可能にすることを保証する、ことを意図し、
   前記第２設定は、
   前記サブセクション（１１ｂ、１０ａ）間のトルクが、前記安全結合機構（７）とそのユニット部分（１７’、１７’’）の構造により決定される所定の値を超えると即時に、前記第２設定を作動することができる、トルク伝達軸であり、
   前記第１自在継手ヨーク（２１）に近接して、前記中間部材（１０）に向かって軸方向に延びる、前記溝（１３）の第１端部伸張部（１１ｂ）に形成された軸方向に向く円筒形の溝（１３）または空洞が存在し、前記溝（１３）の中心軸（１３’）は前記端部セクション（１１、１１ａ、１１ｂ）とその協調された自在継手ヨーク（２１）に割り当てられた回転軸（１１’）に位置合わせされ、または同一直線上にあり、
   前記円筒形の溝（１３）の寸法は、安全ユニット第１部分（１７’）の形態で、前記安全結合機構（７）の軸方向に延びる大部分（１７’）を収容するような寸法とされ、前記安全結合機構（７）は、前記中間部材（１０）の端部表面と協働するための、ディスク（１７’’）とボルト連結（１４）とを有することを特徴とするトルク伝達軸。
9. トルク伝達から発生するまたは生じるせん断力に対応できる寸法に形成された、軸に関連する第１部分または伸張部は、中心軸（１３’）が前記回転軸（１１’）と同一直線上にある、ボルト連結（１４）のための手段を有する環状要素（１７’’）と一体化されて形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のトルク伝達軸。
10. 前記環状要素（１７’’）は前記中間部材（１０）の端部表面と固定的に共働することを特徴とする、請求項９に記載のトルク伝達軸。
11. 前記溝（１３）または空洞の外側円筒形状表面（１３ａ）の中心領域は、自在継手ヨーク（２１）に近接する第１端部または伸張部（１１ａ）の中心軸（１１’）から半径方向に（Ｒ２）だけ間隔を空けており、前記第１端部（１１ａ）の半径（Ｒ１）に対して、（Ｒ２／Ｒ１）の比を０．９５〜０．６５、好ましくは約０．９〜０．８に一致させていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
12. 前記溝（１３）または空洞の内側円筒形状表面（１３ｂ）の中心領域は、第１自在継手ヨーク（２１）あるいは第１端部または伸張部（１１ａ）の中心軸（１１’）から半径方向に（Ｒ３）だけ間隔を空けており、前記第１自在継手ヨークの半径（Ｒ１）に対して、（Ｒ３／Ｒ１）の比を０．８０〜０．５０、好ましくは約０．７〜０．６に一致させていることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
13. 溝（１３）または空洞の軸方向伸張部の長さ（Ｌ２）は、前記第１自在継手ヨーク（２１）の半径（Ｒ１）に一致するか、または少なくとも実質的に一致するように適合されていることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
14. 前記第１端部セクション（１１ａ）および自在継手ヨーク（２１）と、前記溝（１３）の終端部（１３ｅ）との間の、仮想交差線（２１’）からの軸方向伸張部（Ｌ１）の長さは、半径（Ｒ１）に対して、０．３〜０．７の比率以内、例えば０．４〜０．６、特に約０．５であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
15. 前記仮想交差線（２１’）から前記溝（１３）または空洞の方向への、第１に示した軸方向伸張部（Ｌ３）は、外側円筒形表面（１１ａ’）の連続的に減少する半径のような、減少する半径を有し、前記第１自在継手ヨーク（２１）の半径（Ｒ１）に対して、０．４〜０．９の比率、例えば０．５〜０．６の比率を有することを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
16. 前記第１伸張部（Ｌ３）と前記仮想交差線（２１’）とから前記溝（１３）または空洞方向に前記溝（１３）または空洞を越えて延びる、第２に示した軸方向伸張部（Ｌ４）は、外側円筒形表面（１１ａ’’）の連続的な半径を有し、前記第１自在継手ヨーク（２１）の半径（Ｒ１）に対して、０．５〜０．２の比率、例えば０．２５〜０．３５の比率を有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
17. 前記第１および第２伸張部（Ｌ３、Ｌ４）と前記仮想交差線２１’とから前記溝（１３）または空洞を越えて延びる、第３に示した軸方向伸張部（Ｌ５）は、外側円筒形表面（１１ａ’’’）の連続的ではあるがより大きい半径を有し、前記第１自在継手ヨーク（２１）の半径（Ｒ１）に対して、０．１〜０．３の比率、例えば０．１５〜０．２５の比率を有することを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
18. 前記第１、第２および第３伸張部（Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５）と前記仮想交差線（２１’）とから前記溝（１３）または空洞を越えて延びて近接して終端する、第４に示した軸方向伸張部（Ｌ６）は、外側円筒形表面の連続的または不連続なさらにより大きい半径を有し、前記第１自在継手ヨークの半径（Ｒ１）に対して、０．０２〜０．２の比率、例えば０．０４〜０．１の比率を有することを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
19. 前記中間部材（１０）は、１つの手段によって相互に軸方向にずれている、２つのサブセクション（１０ａ、１０ｂ）を含むように適合されていることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
20. サブセクションの一方の第１サブセクション（１１）が２つの部分に分割され、その第１の部分が、前記自在第１ヨーク（２１）に割り当てられ、第２の部分が前記第１サブセクションの残り部分（１１ｂ）に割り当てられ、
    前記安全結合機構（７）は、前記安全結合機構（７）に含まれる安全ユニット部分（１７’）によって第１位置設定を取り、これにより、トルク伝達のために前記サブセクション（１１ｂ、１０ａ）の間の回転運動を停止させ、一方で、安全ユニット部分（１７’）が別の位置設定を取ることを可能にし、これにより、前記セクションの間の回転運動を可能にして、トルクが伝達しないようにすることを特徴とする、請求項１または１９に記載のトルク伝達軸。
21. 前記安全結合機構（７）は、前記第１端部セクション（１１ｂ）内に、コンパートメント形状の、軸方向に向く空洞（１７ａ）、（１７ｂ）を含み、
    前記コンパートメントは、前記空洞内で拡張可能な、前記部分（１７’）内の加圧を封止できるように形成され、適合されていることを特徴とする、請求項８または２０に記載のトルク伝達軸。
22. 前記拡張可能部分（１７’）は、軸方向に向く溝表面（１３ａ、１３ｂ）の全体または実質的に全体に対して作用するように適合され、割り当てられた溝表面部分が、拡張可能部分の対向する表面部分と摩擦により共働するように適合されていることを特徴とする、請求項２１に記載のトルク伝達軸。
23. 軸（１０）の前記２つのサブセクションは内側の軸関連部分（１０ａ）と、外側のスリーブ関連部分（１０ｂ）とを備え、スプラインが、同スプラインのそれぞれの溝と共に、前記スリーブ関連部分上に配置されていることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。
24. トルク伝達作用を受ける表面は、大きい摩擦効果を受けるように前処理されたものであることを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載のトルク伝達軸。

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