JP3241775B2 - 回転部材のための改良されたバランス装置 - Google Patents

回転部材のための改良されたバランス装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バランス装置、特に自
動車の中空ドライブシャフトのような中空回転部材のた
めの改良されたバランス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置について本出願人は、米国
特許出願１９８９年／第４４６８１２号（その継続出願
である米国特許出願１９９０年／第６２９７１７号の原
出願）で「回転部材のバランス装置及びその製造方法」
を及び米国特許出願１９８６年／第９２２４０８号（米
国特許出願１９８４年／第６２２７４６号の継続出願で
あって出願後に放棄されたもの）で「クランプのための
変形可能な耳装置」を出願している。カウンタウエート
の使用によるバランス装置について幾つかのものが公知
である。従来の種々の装置はバランスされるべき部分を
回転させるバランシング機械上の所定の位置にカウンタ
ウエートを固定するために提案された。例えばカウンタ
ウエートが車輪のリムの所定の位置に取りつけられる自
動車の車輪のバランスと関連したものが公知である。バ
ランスされるべきアルミニウム又はアルミニウム合金の
ような軽金属から作られた自動車のための中空シャフト
の出現に伴って、従来自動車工業において使用されたよ
うなドライブシャフトのバランス方法は所定の位置に所
定の大きさ及び重量のカウンタウエートを溶接すること
で行われた。これらの中空ドライブシャフトは先行技術
によるソリッドドライブシャフトとは異なり多年来自動
車工業において使用されてきた従来のソリッドドライブ
シャフトよりも大きな直径の中空アルミニウム構造を有
する。現在自動車工業において使用されるアルミニウム
ドライブシャフトは略２. ２ｍｍの壁厚を有していて、
カウンタウエートは壁厚５ｍｍのユニバーサルジョイン
トの相応した円筒状端部材の外表面に溶接されなければ
ならない。これらの先行技術によるドライブシャフト及
びバランス装置の欠点は、溶接作業が、最も大きなカウ
ンタウエート及びそれらの溶接された接続部を受けるた
めに、ユニバーサルジョイントの長い円筒状端部材を必
要とするのみならず、追加的にこの種の溶接された接続
部に常に付き纏う問題を解消するには相当の時間を要し
かつ比較的コストが高いことである。
【０００３】本出願人の米国特許出願１９８９年／第４
４６８１２号明細書において：ステンレススチールのよ
うな材料から作られたクランプバンドの使用によって回
転部材の外表面に付着される所定の寸法及び重さのカウ
ンタウエートを使用する場合に存在する問題を効果的に
解決する回転部材のためのバランス装置は、クランプバ
ンドの１つ又は複数のセクションの特別な形態によって
付与された縦方向の弾性的伸長性を著しく欠いた。本出
願人の他の出願では固定装置はカウンタウエート及び又
はクランプバンドに設けられた。上記出願ではカウンタ
ウエートはクランプバンドとカウンタウエートとの間の
横運動を防止するためにクランプバンドを受ける溝をそ
れらの間に特定する外方に突出する冷間変形されたフッ
ク状部材を備えていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、加工
及び組立コストの増加なしにかつバランスしたドライブ
シャフトの運動の伝達又は移動において遭遇するバラン
ス装置の位置変位の問題を同時に回避してバランス装置
の保持能力を増大させる本出願人の米国特許出願１９８
９年／第４４６８１２号のバランス装置を改良すること
である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は本発明に
よれば、ブリッジ部分の頂表面上クランプ装置に対して
アキシャル方向に運動する物体を払い除けるため及び同
時に塑性変形可能な耳装置の保持能力を増大させるため
に、ブリッジ部材の縦側に沿って外方に突出しており、
かつ横斜め下方に曲げられているタブ状部材によって傾
斜路表面が形成されていることによって解決される。こ
のようなタブ状部材は本発明による回転部材のバランス
装置において２つの目的に役立つ。その第１には、それ
らはバランス装置とともにドライブシャフトの変位又は
移動中、ドライブシャフトのアキシャル方向移動路程で
耳装置に突き当たる何らかの物体を払い除けるための傾
斜路表面として作用し、クランプバンド端部分に該物体
が衝突することを阻止しかつこれを払い除けることによ
ってバランス装置のアキシャル方向変位を防止し又は少
なくとも最小にする。同時にこれらの外側横方に曲げら
下げられたタブ状部材は耳部がより大きい張力にも耐え
得るように耳装置の保持能力を補強する。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、耳装置のブリ
ッジ部分の補強は例えば空気圧ペンチのような変形工具
が完全に正しくは使用されない場合でも、組立ライン上
の最適の変形を保証するように構成されている。このこ
とは本出願人の米国特許出願１９８６年／第９２２４０
８号明細書において開示されたものと同様でこれと同時
の出願において既に開示された僅かに凹面の底部分を有
する浅い補強窪み部を設けることによって得られた。
【０００７】本発明の更に他の特徴によれば、製造及び
組立コストを減少させ、本発明のカウンタウエートはス
ポット溶接によってクランプバンドに固定され、それに
よって平面内にカウンタウエートを保持するために冷間
変形された突起等必要性をなくする。クランプバンド、
特にメッキされた鋼の溶接結合はそのような溶接された
結合部に伴う公知の欠点のために望ましくない。しかし
通常スポット溶接による欠点は２つの理由のために本発
明による回転部材のためのバランス装置においては影響
されない。第１はスポット溶接の保持能力はクランプバ
ンドが一度カウンタウエートとドライブシャフトのまわ
りに張られてクランプバンドによってカウンタウエート
が平面内に保持されるために問題ではない。第２にはク
ランプバンド及びカウンタウエートはステンレス鋼から
成り、それによって特にメッキされたスチールにおいて
通常遭遇する問題が解消される。スポット溶接結合強度
は、組立のための場合と同様な条件で部品を保持するだ
けで充分である。
【０００８】その開放端がねじ型クランプヘッドによっ
て連結されているクリップを備えたドライブシャフト用
のバランスウエートアセンブリは米国特許明細書３９０
１０４６に開示されている。しかしこの特許においては
クランプヘッドは固定したカウンタウエートとして役立
ち、その結果クランプヘッドの重量過剰を補償するため
のバランスカウンタウエート部材がクランプヘッドの直
径上反対側でクリップ上に取りつけられなければならな
い。追加的にねじ型クランプヘッドを含む従来技術によ
るバランス装置は比較的大きな直径の中空ドライブシャ
フトに生じ得る比較的高い温度による熱応力を補償しな
い。追加的にこのバランス装置はコスト、重量及び組立
容易性に関して著しい欠点を有する、そのわけはそのク
ランプヘッドによって形成される固定のカウンタウエー
トの過剰重量を補償するために、クランプヘッドの反対
側に取りつけられる追加の１つ又は複数のカウンタウエ
ートよりも多くのカウンタウエートを必要とすることに
なる１つの固定のカウンタウエートしか備えていないか
らである。従って必要な重量のために選択され得かつ作
用中その効果を最適にするためにバンド周囲の領域に集
中されることができる単一のカウンタウエートの使用は
不可能である。
【０００９】
【実施例】図面を参照すれば、図１及び２は好ましくは
ステンレス鋼から作られクランプバンド１０であって通
常はその縦方向に著しい弾性的伸長性を欠くクランプバ
ンドに弾性的伸長性を付与する多数のセクション２０を
備えたものを示す。その際各セクション２０はクランプ
バンド１０から打抜きによって形成された２つの非直線
横バンド部分２１ａ，２１ｂから成る。特に凹面状に湾
曲した側表面２２ａ，２２ｂは図示の実施例においては
砂時計に類似の形状を有するクランプバンド１０の中央
領域の打抜き２４に相応する表面によって形成されてい
る。それによって非直線横バンド部分２１ａ及び２１ｂ
は略平行な側表面２２ａ，及び２２ｂの長さの少なくと
も大部分に亘って略一定の幅である。隣接したセクショ
ン２０はそれぞれ中央領域の打抜き２４の横に延びる端
表面２５によって特定されたクランプバンド１０の通常
の幅に亘って延びるウエブ部分２６によって接続されて
いる。尖塔応力を回避するために、端表面２５と側内面
２３ａ及び２３ｂの間の隅は丸くされている。同様に側
表面２２ａ及び２２ｂからクランプバンドの通常の幅へ
の移行部は同様に円形にされている。
【００１０】弾性的伸長性セクション２０を有していな
いクランプバンド１０のクランプバンド端部分１０ａ及
び１０ｂはクランプバンドの自由端の機械的接続手段及
びクランプバンドを張る手段を有する。特にクランプバ
ンド端部分１０ｂは２つの冷間変形されたフック３２と
タブ状案内フック３１を有する。クランプバンド１０の
他方の端部分１０ａはフック３２及び３１を受けるため
の孔３３を有する。機械的接続手段は本出願人の米国特
許明細書４２９９０１２に開示されている。また、機械
的接続手段として、例えば米国特許明細書４６２２７２
０に開示された型のものも公知である。
【００１１】単一のスポット溶接結合４５によってクラ
ンプバンド端部分１０ｂに固着されたカウンタウエート
４０は、所定の重量かつ所定の例えば直線輪郭でありか
つ回転部材のバランス要求によって特定される大きさと
重量に選択される。カウンタウエート４０は、好ましく
は回転部材６０の外表面と殆ど同形の湾曲形であり、か
つ回転部材６０の外表面の曲率Ｒよりも僅かに小さい曲
率Ｒ（図４）に形成されており、その結果クランプバン
ド１０の張力は回転部材６０の曲率半径にカウンタウエ
ート４０を弾性的に適合させる。その結果カウンタウエ
ート４０は一度クランプバンド１０が張られると、回転
部材６０の外表面上の所定の位置に固定される。
【００１２】図示の実施例のクランプバンド１０の張り
装置は５０で表される「エチカー」耳装置を有し、該耳
装置５０はブリッジ部分５２によって結合される２つの
外方に延びる脚部分５１ａと５１ｂとを備える。ブリッ
ジ部分５２は本出願人の米国特許３４０２４３６に記載
された補強溝を備え又は米国特許１９８６年／第９２２
４０８号明細書に開示された比較的浅い補強窪み部を備
えており、この米国特許明細書の目的物は参照される英
国特許２１６０５７７に関連している。しかし本発明に
よる耳装置５０はタブ状部材５３ａ及び５３ｂを備え、
タブ状部材はバランス装置が組立られた後アキシャル方
向運動を含むドライブシャフトの移動の間にクランプ装
置が接触することになる障害物の払い除けるための傾斜
路表面として役立つために図５に示されたようにブリッ
ジ部分の縦側に沿って外方に突出しており、かつ横斜め
下方に曲げられている。これらのタブ状部材５３ａ及び
５３ｂはそれらが耳装置の保持能力を増大させ、その結
果クランプバンド１０が大きな張力で張られ得るような
追加の目的に役立つ。例えば矢印Ａの方向における耳装
置５０に突き当たる物体は耳装置５０のブリッジ部分５
２の表面に亘って外側横方に曲げ下げられたタブ状部材
５３ａによって払い除けられ、それによってバランスア
センブリがドライブシャフトのアキシャル方向に変位す
る危険が防止される。ブリッジ部分５２の水平頂表面と
タブ状部材５３ａ，５３ｂとの間の角度αは角度の変化
と反対に変わる所望の傾斜路表面及び伸長効果に依存し
て選択され、好ましくは略１２０°〜１４０°の角度に
選択される。
【００１３】材料の著しい消費なしに一定の幅のクラン
プバンド１０を使用し得るために、略矩形の打抜き５９
ａ，５９ｂ，５９’ａ，５９’ｂ（図１）が耳装置５０
の端領域内にクランプバンドに形成され、これらタブ状
部材５３ａ及び５３ｂのためのバンジ材料の幅を維持す
ることによって耳装置５０の幅を減少させる。これらの
打抜きの深さはタブ状部材の所望の長さとバンド材料が
一定の幅であるとしてブリッジ部分５２の幅の減少との
間の妥協に依存する。
【００１４】本発明の他の特徴によれば、５５で表され
る耳補強部は米国特許１９８６年／第９２２４０８号明
細書に示す比較的偏平な窪み部の代わりに横断面では比
較的偏平であるが、前記米国特許明細書に既に開示した
ように縦断面で見て（図４）僅かに凹形になっている底
部分５６を有する。凹形の底部分５６の曲率半径は脚部
分５１ａ及び５１ｂの長さよりも大きい。それによって
補強部５５の縦接続部分５７ａ及び５７ｂはブリッジ部
分５２から直線状に延びかつ米国特許第１９８６年／第
９２２４０８号明細書に開示された角度βを形成する。
それによってブリッジ部分５２の頂表面と縦接続部分５
７ａ及び５７ｂとの間の円形にされた移行部の曲率半径
は比較的小さく特に縦断面（図４）にみるように凹形底
部分５６のための大きな曲率半径に比して小さい。縦接
続部分５７ａ及び５７ｂと底部分５６との間の角度はβ
に等しい。図示の補強部５５の特別な形態は米国特許１
９８６年／第９２２４０８号明細書に開示された保持能
力と等しい保持能力を提供するのみならず空気圧ペンチ
状の工具が耳装置の最適の変形のために要求されるよう
に正確に使用されない場合アセンブリラインで所望の形
態に耳装置のより信頼できる塑性変形を保証する。
【００１５】既に記載したように米国特許１９８９年／
第４４６８１２号明細書に記載したように、カウンタウ
エート及び又はクランプバンドが、回転部材の外表面に
カウンタウエート及び又はクランプバンドを固定するた
めの装置を有し、該固定装置は、大きな摩擦係数を有す
る所望の固定内表面を得るために、比較的切れ味の悪い
工具の使用による切削又はスタンピング作業によって得
られる粗い、ばり取りしてない縁によって又は材料組
成、加工方法及び又は各部分の後処理によって得られる
少なくとも部分的に実現される円滑ではない内面によっ
て形成される。
【００１６】本発明によるバランス装置は顕著な利点を
提供する。一方では組立が簡単で、製造コストが比較的
安く、かつ組み込まれたドライブシャフトの運動中不意
の変位の危険なしに操作に信頼性がある。他方では特に
両者がステンレス鋼である場合にカウンタウエートとク
ランプバンドとの間のスポット溶接結合によって永久的
な予備アセンブリを可能にする。
【００１７】他のバランス装置に関しては、多数の大き
さ及びカウンタウエートの重量が本発明によるバランス
装置の使用による回転部材のバランスを可能にするため
に準備される必要がある。クランプバンドは比較的薄い
バンド材料から作られるので、バンド自由端の領域にお
ける重なりは回転部材の静的バランスを達成する上では
問題にならない。その上重なりから生ずるアンバランス
はカウンタウエートの設計において考慮されることがで
きる。
【００１８】本出願人は本発明による唯１つの実施例を
記載したが、実施例はこれに限定されず、当業者にとっ
て自明の多くの変形が可能である。例えばクランプバン
ドの積層のかわりに耳装置は米国特許１９８９年／第４
４６８１２号明細書に記載されたような分離した接続部
材に形成されることもできる。追加的に弾性的伸長セク
ション２０は弾性的伸長性が付与され、それによって変
形された耳装置の弾性特性によって温度及び又は応力変
動による予期された変化を補償するのに充分である限り
変形されることかできる。更に本発明によるバランス装
置の使用はアルミニウム、アルミニウム合金又は他の軽
金属材料からつくられたドライブシャフトのような中空
回転部材に限定されず、他の金属材料又は繊維材料によ
って補強されることができる合成樹脂のような非金属材
料又は中空回転部材の製造に使用される他の材料からつ
くられる中空回転部材も使用可能である。
【００１９】従って本発明は図示されかつ明細書に記載
されたものに制限されず、本発明の特許請求の範囲に包
含される全ての変形をカバーするものである。
【００２０】
【発明の効果】このようなタブ状部材は本発明による回
転部材のためのバランス装置において２つの目的に役立
つ。一方ではそれらは耳装置上のドライブシャフトのア
キシャル方向移動路における何らかの物体を払い除ける
ために、装着されたバランス装置とともにドライブシャ
フトの変位又は移動の間傾斜路表面として作用し、それ
によってバランス装置のアキシャル方向変位を阻止し又
は少なくとも最小にする。同時にこれらの外側横方に曲
げ下げられたタブ状部材は耳装置がより大きい張力にも
耐え得るように耳装置の保持能力を補強する。
【００２１】本発明の他の特徴によれば、耳装置のブリ
ッジ部分の補強は例えば空気圧ペンチのような変形工具
が完全に正しくは使用されない場合でも、組立ライン上
の最適の変形を保証するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバランス装置に使用するためのク
ランプ装置の平面図である。
【図２】図１によるクランプ装置の側面図である。
【図３】本発明によるバランス装置を備えたドライブシ
ャフトの斜視図であって、クランプバンドの自由端が機
械的接続手段によって接続される前の段階を示す図であ
る。
【図４】図３の４−４線に沿う断面図である。
【図５】図３の５−５線に沿う拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ クランプバンド １０ａ クランプバンド端部分 １０ｂ クランプバンド端部分 ３１ 機械的接続手段 ３２ 機械的接続手段 ３３ 機械的接続手段 ４０ カウンタウエート ５０ 耳装置 ５１ａ 脚部分 ５１ｂ 脚部分 ５２ ブリッジ部材 ５３ａ タブ状部材 ５３ｂ タブ状部材 ６０ 回転部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−6773（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−172085（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−138089（ＪＰ，Ｕ)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転部材（６０）のためのバランス装置
    にして、カウンタウエート（４０）と、該回転部材の外
    表面上所定の位置に該カウンタウエートをしっかり固定
    するためのクランプバンド（１０）とを有し、 該クランプバンド（１０）は、該クランプバンドの端部
    分（１０ａ，１０ｂ）を機械的に接続するための接続手
    段と、カウンタウエート（４０）と回転部材（６）のま
    わりにクランプバンドを張るための手段とを有し、クラ
    ンプバンドを張るための該手段は、横下方に曲げられた
    補強部分（５３ａ，５３ｂ）を備えたブリッジ部分（５
    ２）によって連結された対の脚部分（５１ａ，５１ｂ）
    を有する塑性変形可能な耳装置（５０）を有している前
    記回転部材（６０）のためのバランス装置において、 該補強部分（５３ａ，５３ｂ）が、耳装置（５０）のブ
    リッジ部分（５２）の頂表面上を、クランプバンドに対
    して回転部材（６０）の軸線方向に移動する物体がクラ
    ンプバンド（１０）の端部分（１０ａ，１０ｂ）に衝突
    することを阻止しかつこれを払い除けるために、各脚部
    （５１ａ，５１ｂ）の領域内でクランプバンドの打ち抜
    きによって形成され、ブリッジ部分（５２）の縦側に沿
    って外方に突出しており、かつ横斜め下方に曲げられて
    いるタブ部材（５３ａ、５３ｂ）であることを特徴とす
    る前記バランス装置。
  2. 【請求項２】 該カウンタウエート（４０）が、スポッ
    ト溶接結合部（４５）によってクランプバンドの端部分
    （１０ｂ）に固定されている、請求項１に記載のバラン
    ス装置。
  3. 【請求項３】 クランプバンド（１０）が、その中央の
    縦平面の両側に非直線横バンド部分（２１ａ，２１ｂ）
    を有する少なくとも1 つのセクションを有する、請求項
    ２に記載のバランス装置。
  4. 【請求項４】 非直線横バンド部分（２１ａ，２１ｂ）
    が、クランプバンド（１０）の中央領域に少なくとも1
    つの開口（２４）を配設することによって形成されてお
    り、非直線側表面（２２ａ，２２ｂ）は凹状に湾曲して
    おり、非直線横バンド部分（２１ａ，２１ｂ）は、クラ
    ンプバンド（１０）の各側表面（２２ａ，２２ｂ）と開
    口（２４）の相応した隣接する側内面（２３ａ，２３
    ｂ）との間に形成されており、そして２つの非直線横バ
    ンド部分（２１ａ，２１ｂ）の各々はその長さの少なく
    とも一部分に亘って一定の幅である、請求項１から３ま
    でのうちのいずれか１つに記載のバランス装置。
  5. 【請求項５】 各開口（２４）が、砂時計に類似した形
    状を有する、請求項３又は４に記載のバランス装置。
  6. 【請求項６】 クランプバンド（１０）が、数個の開口
    （２４）を有し、バンド全幅に亘って横に延びるウエブ
    部分（２６）は、隣接する開口（２４）を接続する、請
    求項３から５までのうちのいずれか１つに記載のバラン
    ス装置。
  7. 【請求項７】 クランプバンド（１０）の該開口（２
    ４）が、クランプバンド（１０）が回転部材（６０）及
    びカウンタウエート（４０）上に取り付けられた状態
    で、少なくとも接続手段（３１，３２，３３）に向かい
    合う領域内に位置する、請求項３から６までのうちのい
    ずれか１つに記載のバランス装置。
  8. 【請求項８】 開口（２４）が、クランプバンド（１
    ０）の縦中心平面に関して実質的に対称である、請求項
    ３から７までのうちのいずれか１つに記載のバランス装
    置。
  9. 【請求項９】 カウンタウエート（４０）及び又はクラ
    ンプバンド（１０）が、回転部材（６０）の外表面にカ
    ウンタウエート（４０）及び又はクランプバンド（１
    ０）を固定するための装置を有し、該固定装置は、大き
    な摩擦係数を有する所望の固定内表面を得るために、比
    較的切れ味の悪い工具の使用による切削又はスタンピン
    グ作業によって得られる粗い、ばり取りしてない縁によ
    って又は材料組成、加工方法及び又は各部分の後処理に
    よって得られる少なくとも部分的に実現される円滑では
    ない内面によって形成される、請求項１から８までのう
    ちのいずれか１つに記載のためのバランス装置。
  10. 【請求項１０】 該耳装置（５０）が、ブリッジ部分
    （５２）の窪み部分（５５）によって補強されている、
    請求項１から９までのうちのいずれか１つに記載のバラ
    ンス装置。
  11. 【請求項１１】 窪み部分（５５）の底部分（５６）
    が、ブリッジ部分（５２）の横断面で見て、偏平であ
    る、請求項１０に記載のバランス装置。
  12. 【請求項１２】 窪み部分（５５）の底部分（５６）
    が、縦断面で見て脚部分（５１ａ，５１ｂ）の長さより
    も長く、タブ状部材（５３ａ，５３ｂ）の長さの複数倍
    の曲率半径の凹面形である、請求項１０に記載のバラン
    ス装置。
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