JP3315080B2 - 軸継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ドイツ特
許第４３０４２７４号から公知の如き、請求項１のプレ
アンブルに記載の軸継手から出発する。

【０００２】

【従来の技術】この種の軸継手は、車輛に使用する場
合、トルクピークおよび応力を増大する樞動運動によっ
て機械的に極めて強く負荷されるのみならず、伝熱によ
っておよび近傍にある部分的に極めて高温の部材の熱輻
射によって、軸継手の熱負荷も現れる。合成樹脂部材の
場合、構成部材の加熱によって、使用した材料の耐負荷
性が低下され、従って、軸継手の熱負荷は、機械的耐負
荷性に関連する。

【０００３】例えば、特に樞動軸の軽量化のために使用
される如き、公知の多数の軸継手は、継手によって結合
された２つの軸の端部に、それぞれ、軸継手の軸線方向
へ突出する３つの駆動頚軸（ヒンジピン）を含むフラン
ジを有し、この場合、互い違いに設けた総計６つの駆動
頚軸は、共通の刻み円の周縁に均一に配置されている。
駆動頚軸は、頂点に差込スリーブを備えた六角形の可撓
性継手リングによって相互に回転しないよう（drehstar
r ）結合されている。継手リングは、差込スリーブの間
で軸線方向へ弾性的に変形でき、従って、継手リングを
介して結合された双方のフランジは、回転中も、任意の
方向へーある程度ー曲げ運動を実施できる。この曲げ運
動によって、継手リングは軸線方向へ波状に変形され、
かくして、弾性の枠内において、フツク則に対応して、
トルク起因の運転応力と重畳する曲げ応力が生ずる。従
って、軸継手の耐久性のため、制限された曲げ角度のみ
が許容されるに過ぎない。

【０００４】フランジ当り３つの駆動頚軸の数、即ち、
総計６つの駆動頚軸は、絶対的に必要な訳ではない。フ
ランジ当り２つの駆動頚軸、即ち、総計４つの駆動頚軸
も考えられる。この場合、しかしながら、このように少
数の駆動要素上に円周方向負荷が分布されることにもと
づき、上記駆動要素は、駆動要素がより多数である場合
よりも強く負荷される。軸継手において、フランジ当り
４つ以上の駆動頚軸、即ち、総計８つ以上の駆動頚軸も
可能であり、この場合、駆動頚軸の数の増加とともに、
所要の継手径が大きくなりおよび／または許容曲げ角度
が小さくなる。従って、各部材の負荷と継手寸法との間
の頻繁に取られる妥協点として、上述の３つまたは６つ
の駆動頚軸の数が採用される。

【０００５】ドイツ特許公開第４１４０３１１号には、
強化されたコーナ範囲に軸線方向差込スリーブを埋込ん
だリングディスクの形の繊維強化材料製六角形継手リン
グが記載されている。２つの隣接のコーナの間の直線状
範囲は、硬化した繊維強化材料の複数の連続層からなり
リングディスクの平面内に延びる比較的薄いウェブから
形成される。このウェブは、半径方向へ比較的幅広であ
る。軸継手の湾曲時、上記ウェブは、湾曲されるととも
にねじられる。薄いウェブは、曲げ応力が比較的小さい
場合、弾性的に湾曲されるが、ウェブ形状は回転対称と
は著しく異なるので、ウェブのねじれ時、特にウェブの
内側縁および外側縁に大きい応力が生ずる。

【０００６】冒頭に述べたドイツ特許第４３０４２７４
号には、コーナ範囲に設けた差込スリーブが、２つの隣
接の差込スリーブのまわりに外側から巻掛けられたエン
ドレスの楕円形駆動ループによって１対づつ相互に結合
された形式の六角形継手リングが記載されている。この
場合、継手リングには、中央にある幅の広い駆動ループ
と縁部にある細い１対の駆動リングとが交互に設けてあ
る。幅の広い駆動ループは、半径方向の肉厚の３倍の幅
を有する。双方の細い駆動ループの幅は、合計して、中
央にある駆動ループとほぼ同一である。駆動ループは、
差込スリーブ上で半径方向へ旋回でき、従って、継手リ
ングは、単一部材として可撓的に変形できる。継手リン
グのすべての部材を統合し汚物の侵入を阻止するため、
継手リングの部材は、低硬度のゴム弾性材料に埋込ま
れ、完全に囲まれている。駆動ループの半径方向肉厚が
半径方向へ測定した幅に比して小さいことにもとづき、
駆動ループは、駆動ループの湾曲部分の応力増が僅かで
ある場合には円周方向張力を吸収するための前提条件を
与える。この軸継手の湾曲時には、もちろん、駆動ルー
プは、軸線方向へ傾斜され、更に、ねじられ、この場
合、駆動ループの各箇所には、強い応力増が現れる。傾
斜した場合、ループ湾曲部分の片側の縁が差込スリーブ
上に載り、対応して強い応力集中が起きる。比較的幅の
広い駆動ループがねじられた場合、−ドイツ特許公開第
４１４０３１１号に記載の上述の継手ディスクのウェブ
と同様に−縁には、上記ウェブの場合よりも低いレベル
ではあるが応力増が現れる。即ち、運転中、トルク負荷
が中程度であっても、少なくとも、軸継手が明らかに湾
曲した場合は、駆動ループに局部的に大きい応力が現
れ、従って、軸継手の永続的に許容できる定格負荷が低
下される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、より
大きい永続的トルク負荷および／または曲げ角度を許容
できるよう、冒頭に述べた種類の軸継手を改良すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、−冒頭に述
べた種類の軸継手から出発して−本発明にもとづき、請
求項１の特徴記載部分に開示の手段によって解決され
る。駆動ループ内部の押し棒により、すべての負荷方向
で、各回転方向についてそれぞれ駆動ループを設けた場
合に比べて総合して２倍の力伝達要素が得られるか、あ
るいは、−換言すれば−継手に含まれる駆動頚軸と同数
の力伝達要素が得られる。各負荷方向で、相変わらず、
それぞれ第２駆動ループ等の無負荷の駆動ループが存在
するが、更に、無負荷の駆動ループ内に配置された押し
棒による力伝達要素が得られる。従って、２倍の力伝達
要素にもとづき、先行技術に比して、軸継手の明らかに
より大きい定格負荷が、永続的に許容される。

【０００９】本発明の合目的的な構成を従属請求項に開
示した。更に、図示の実施例を参照して、以下に、本発
明を詳細に説明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】まず、それぞれ図１〜５および図
６〜９に示した双方の実施例の共通事項について説明す
る。双方の実施例は、図１に示した如く構成されてい
る。図１に、耐回転性（ｄｒｅｈｓｔｅｉｆ）であるが
若干の範囲内で軸線方向に移動可能および／または曲げ
可能に、２つの軸２を相互に結合する軸継手１を示し
た。該継手によって結合される双方の軸２の端部には、
それぞれ、フランジ３が設けてある。図示の実施例の場
合、各フランジには、軸継手１の軸線方向へ突出する３
つの駆動頚軸４が設けてある。この場合、各フランジか
ら対向する方向へ交互に突出する総計６つの駆動頚軸
が、共通の刻み円（Teilkreis ）５の周縁に均一に配置
されている。フランジ３は、図３に示した如く、駆動頚
軸の間の周縁範囲が切除され、即ち、基本的に星状に構
成されている。交互に食違った配列のアームを備えた対
向するフランジ３のこの星形状にもとづき、一方のフラ
ンジのアームは、軸継手の曲げ運動時、他方のフランジ
のアームの間に相互に貫入でき、従って、軸継手の曲げ
運動能力が増大される。各フランジのアームの端部の駆
動頚軸４は、頂点に各駆動頚軸に嵌合する差込スリーブ
７，７を備えた正多角形（好ましくは、六角形）の可撓
性継手リング６によって、各フランジの駆動頚軸が、相
互に回転しないように、結合されている。差込スリーブ
（頂点）の間にある継手リング６の辺は、軸線方向へ弾
性変形でき、互いにねじることができる。継手リング自
体は、２つの隣接の差込スリーブ７，７；７´，７´に
巻掛けられ差込スリ‐ブ上でそれぞれ軸線方向へ揺動可
能な複数（図３の場合は６個）のエンドレスの楕円形駆
動ループ８，１０，１０´を差込スリーブを介して正多
角形に連結した１つの独立した統合体に構成され、かく
して、継手リング６は可撓的に変形できる。各駆動ルー
プは、軸継手のトルクに起因する引張負荷に加えて、更
に、軸線方向の湾曲およびねじれによって負荷されるの
で、軸継手の許容全負荷を、各駆動ループの軸線方向の
湾曲及びねじれによる負荷に対応して、より低く設定し
なければならない。

【００１１】回転中、軸継手を容易に比較的強く曲げら
れるよう、図示の実施例の場合、駆動ループ８，１０
は、軸線方向へ揺動可能に差込スリーブ７，７´に支持
され、差込スリーブ７，７´は、各フランジの駆動頚軸
４に嵌合し、駆動頚軸４により支持されている。このた
め、楕円形の駆動ループ８、１０は、差込スリーブ７，
７´または駆動ループ８、１０の軸線方向断面が円弧状
をした１対の接触面により、駆動頚軸４に間接的または
直接的に支持されている。図１〜５に示した実施例の場
合、差込スリーブ７，７´の外面には、それぞれ、軸線
方向断面が円弧状に構成され、内面の丸い駆動ループ８
と係合する周面ミゾ１１が設けてある。かくして、駆動
ループ８は、関連の周面ミゾ１１内で、ループ横断面の
軸線方向すべり運動とともに軸線方向へ揺動できる。図
６〜９の実施例の場合、横断面が偏平な駆動ループ１
０，１０´を内面が中空球形２４のすべり要素１９，２
０を介して間接的に支持する差込スリーブ７´には、球
形２３の周面隆起１７が設けてある。

【００１２】駆動ループ８，１０および以下に詳述する
押し棒１５，１５´は、長繊維強化合成樹脂から形成す
るのが合目的的である。この場合、長繊維は、すべて、
相互に且つ支持する方向に平行して、中断なく延びる。
駆動ループ８，１０，１０´および押し棒１５，１５´
は、湾曲した状態における軸継手の回転中、１回転毎
に、軸線方向へ完全な揺動運動を行い、この場合、円弧
状接触面は、軸線方向へ相互に滑動する。このすべり運
動時に摩耗をできる限り避けるため、駆動ループ８，１
０および押し棒１５の繊維材料および／またはマトリッ
クス合成樹脂中に、固体潤滑剤の粒子が混合されてい
る。

【００１３】駆動ループ８；１０，１０´および押し棒
１５，１５´のみならず差込スリーブ７，７´も、摩擦
負荷を受ける。差込スリーブにおいても摩耗を最少化す
るため、差込スリーブは、摩擦の少ない耐摩耗性材料
（好ましくは、セラミック）から作製する。この場合、
差込スリーブのセラミック材料中に固体潤滑剤の粒子を
混合すれば有利である。

【００１４】衝撃負荷に関して駆動ループを最適化する
ため、図９に鎖線で示した如く、駆動ループ１０´の楕
円の偏平側１４´を湾曲状態に構成すれば合目的的であ
る。かくして、湾曲した偏平側は、駆動ループの衝撃的
な引張負荷時、弾性的に真っすぐに延び、経時的に応力
ピークを消失させることができる。また、偏平側を楕円
内部へ湾曲することも考えられ、この場合も、上記効果
が得られる。しかしながら、巻線技術の方法でエンドレ
ス繊維強化合成樹脂から駆動ループをより良く製造でき
るよう、楕円の湾曲した偏平側１４´を外方へ凸に湾曲
させればより合目的的である。もちろん、図１〜５の実
施例の場合も、楕円形状を容易に実現できる。

【００１５】軸継手には総計６つの駆動ループ８が設置
してあるが、各回転方向へ、半数の駆動ループのみがト
ルク伝達に寄与する。駆動ループの負荷軽減のため、本
発明にもとづき、各駆動ループ８；１０，１０´の内部
に、更に、真っすぐな押し棒１５；１５´を設置する。
図１〜５の実施例の場合、押し棒１５の端面は、同じ
く、差込スリーブ７の周面ミゾ１１と係合して力を伝達
する。このため、押し棒１５の双方の端面には、軸線方
向および周面方向の形状に関して差込スリーブの周面ミ
ゾに適合した鞍状面が設けてある。押し棒は、その両端
で、隣接の各差込スリーブ７の周面ミゾ１１と係合す
る。かくして、押し棒は、スリップしないよう差込スリ
ーブ上に直接的形状結合によって軸線方向へ確保され
る。軸継手が特定の回転方向へトルク負荷を受けた場
合、各第２駆動ループおよび他の無負荷の駆動ループ内
部に設けた３つの押し棒１５が、トルク伝達に関与す
る。先行技術の場合の２倍の数の力伝達要素に負荷をこ
のように分配したことによって、軸継手の力伝達要素の
負荷が明らかに軽減される。

【００１６】軸継手の通常の負荷条件において、１つの
回転方向の３つの駆動ループは、これだけで、発生する
トルクを伝達できるので、通常時には、押し棒は負荷さ
れない。更に、静的不確定性にもとづき、トルクは、円
の６つの力伝達要素に均一に分布させることは不可能で
あり、３つの要素に分布されるに過ぎない。従って、押
し棒１５の長さＬは、上記押し棒が２つの隣接の差込ス
リーブ７の間の内部スペースを遊隙１６（図４）を残し
て埋めるよう、設計するのが合目的的である。かくし
て、押し棒は、駆動ループの負荷起因の弾性的伸張後に
始めて作用し、同じく負荷を受容する。従って、２つの
隣接の差込スリーブの間の押し棒の遊隙１６は、永続的
に許容できる引張応力下における駆動ループの負荷起因
の伸びと同一の大きさに設計されている。トルク負荷
が、駆動ループに一層大きい引張負荷を加え、駆動ルー
プを更に伸張した場合に始めて、押し棒の端面が、差込
スリーブの周面ミゾ１１の底面に当接して力を伝達す
る。偏平側１４´を凸に構成した弾性駆動ループ１０´
は、もちろん、負荷時、偏平側が真っすぐな駆動ループ
よりも大きく伸び、従って、弾性駆動ループ１０´の場
合、遊隙は、偏平側が真っすぐな駆動ループの場合より
も大きく構成しなければならない。

【００１７】以下に、図６〜９の実施例について説明す
る。この実施例の場合、横断面をー内側から見てー凹に
構成した円弧状接触面２４が、すべり要素１９；２０に
設けてあり、他方、差込スリーブ７´には、凸の周面隆
起１７が設けてある。図６〜９の実施例の場合、駆動ル
ープは、すべり要素１９；２０を介して間接的に差込ス
リーブに支持され、この場合、すべり要素の材料を摩擦
学的観点から最適に選択または決定できるという利点が
得られる。

【００１８】差込スリーブ７´とすべり要素または駆動
ループ８との間に球形接触面２３／２４を使用した場
合、球面の湾曲度が小さいため、ー推奨した如くー押し
棒を駆動頚軸の間に遊隙１６を残して保持した場合に特
に、球面上に押し棒１５´を位置確実に調心する（芯合
せする）ことは困難である。従って、少なくとも、外方
へ凸の、特に、球形の接触面の場合、すべり易い材料
（特に、合成樹脂）からなるすべりシュー１９´；２１
を使用して間接的に押し棒を周面隆起１７上に置くのが
合目的的である。押し棒１５´は、端面において真っす
ぐに且つ直角に所定長さＬ´に切断し、押し棒端部をす
べりシュー１９´；２１に差込む。すべりシューは、押
し棒とともに、押し棒の機能長さを形成する。

【００１９】図７のすべり要素１９の実施例の場合、押
し棒１５´のすべりシュー１９´は、すべり要素１９に
組込まれ、構造的に環状に閉じた構造部材を形成する。
駆動ループ１０は、それぞれ、案内縁２２の間で双方の
すべり要素上に外側から置かれ、かくして、双方の対向
するすべり要素の相互間隔が決定される。すべり要素
は、あらかじめ、差込スリーブ７´の球形の周面隆起１
７上に軸線方向へクリップ止めすれば合目的的である。
この場合も、押し棒１５´の端部をすべりシュー内に導
入できるよう、すべりシューの軸線方向へ露出した壁に
スリットを構成し、かくして、上記壁を弾性的に曲げ
て、押し棒端をすべりシューに軸線方向へ導入できる。

【００２０】図８のすべり要素２０の実施例の場合、こ
のすべり要素は、Ｃ字状に、即ち、周縁箇所を開放して
構成してあり、押し棒１５´のすべりシュー２１は、対
応して別個の構造部材として構成してある。関連の双方
のすべり要素２０および差込スリーブ７´を備えた駆動
ループおよび双方のすべりシュー２１を備えた押し棒１
５´は、それぞれ、前組立てでき、次いで、前組立した
ユニットを差込スリーブの周面隆起１７の間に軸線方向
へ導入でき、この場合、上述の意図した遊隙１６は、上
記導入操作を容易にする。

【００２１】汚物の侵入に対してすべり箇所を保護し、
継手リング６の各部材を操作し易い独立の部品に統合す
るため、継手リングのすべての部材は、低硬度のゴム弾
性材料中に埋込まれ、上記材料によって完全に囲まれて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】軸継手の側面断面図である。

【図２】図１の部分IIの拡大詳細図である。

【図３】図１の左側に示した軸のフランジの線 III−II
I に沿う断面図である。

【図４】図１の軸継手において駆動ループおよび押し棒
の組込状態を軸線方向から見た拡大詳細図である。

【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿う押し棒の詳細図である。

【図６】差込スリーブの周面隆起を球形に構成した改良
軸継手の図２と同様の拡大詳細図である。

【図７】図６の軸継手の押し棒のすべりシューを組込ん
だすべり要素の拡大斜視図である。

【図８】駆動ループのすべり要素と押し棒のすべりシュ
ーとを構造的に別個に構成した図７のすべり要素の変更
例の図面である。

【図９】押し棒を接合した組込状態の図６の軸継手の、
図４と同様の断面図である。

【符号の説明】

１ 軸継手 ２ 軸 ３ フランジ ４ 駆動頚軸 ５ 刻み円 ６ 継手リング ７、７´ 差込スリーブ ８ 駆動ループ １５ 押し棒 １６ 遊隙 １７ 周面隆起 １９、２０ すべり要素 １９´、２１ すべりシュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−40135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−143158（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−1351（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−271112（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−87632（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16D 3/62 F16D 3/78

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐回転性であるが若干の範囲内で軸線方
   向に移動可能および／または曲げ可能に、２つの軸を相
   互に結合する軸継手であって、（ａ）軸継手によって結合される２つの軸の端部にそれ
   ぞれ設けられたフランジを有し、 （ｂ）各フランジの共通の刻み円の周縁に均一に配置さ
   れ、各フランジから軸継手の軸線方向へ且つ対向する方
   向へ交互に突出する複数の駆動頚軸を有し、 （ｃ）頂点に各フランジの駆動頚軸に嵌合する差込スリ
   ーブを備え、該差込スリーブの間で弾性的に変形可能な
   正多角形の継手リングを有し、 （ｄ）上記継手リングが、２つの隣接した差込スリーブ
   に巻掛けられ該差込スリーブ上でそれぞれ軸線方向へ揺
   動可能な複数のエンドレスの楕円形駆動ループを、差込
   スリーブを介して正多角形状に連結した１つの独立した
   統合体に形成されている、軸継手において、 （イ）楕円形駆動ループ（８，８´）と差込スリーブ
   （７，７´）の巻掛け部分において、上記両部材（８，
   ８´；７，７´）の軸線方向の断面が円弧状をした１対
   の接触面を形成し、楕円形駆動ループ（８，８´）が差
   込スリーブ（７，７´）上で軸線方向に揺動可能である
   こと、 （ロ）上記楕円形駆動ループ（８，８´）のそれぞれの
   内部には、差込スリーブ（７，７´）の外周面に適合し
   た形状の支持表面を備えた真っすぐな押し棒（１５，１
   ５´）が設けてあること、 （ハ）上記押し棒（１５，１５´）が、差込スリーブ
   （７，７´）上で円周方向のみならず軸線方向へも形状
   が係合するように中心が置かれ、即ち、揺動中に両方向
   へ相対的すべり運動があるに拘わらず、差込スリーブ
   （７，７´）の軸線方向および円周方向へスリップしな
   いよう固定されていること、 （ニ）押し棒（１５）の有効長さ（Ｌ）は、それ単独で
   又は押し棒（１５´）の端部に適合したすべりシュー
   （１９´、２１）と共に、押し棒（１５）が二つの隣接
   する差込スリーブ（７、７´）の間の内部スペースを、
   軸継手にトルク負荷 がない状態で遊隙（１６）を残して
   埋めるような寸法であること、 を特徴とする軸継手。
2. 【請求項２】 押し棒（１５´）の端部は平らな平面の
   長方形に切断され、そして該端部上にすべり易い材料か
   ら成るすべりシュー（１９´，２１）が取り付けられ、
   該すべりシューは押し棒（１５）と共に該押し棒の規定
   された機能長さ（Ｌ´）を形成する、請求項１の軸継
   手。
3. 【請求項３】 押し棒（１５）が、長繊維強化合成樹脂
   材料から形成され、該長繊維はすべて相互に平行に且つ
   押し棒（１５）の縦軸線に平行に延び、そして該押し棒
   の長さ全体を中断なく走っていることを特徴とする請求
   項１の軸継手。
4. 【請求項４】 固体潤滑剤の粒子が、押し棒（１５）の
   材料中に、又はすべりシュー（１９´２１）が押し棒
   （１５）の端部に取り付けられている場合は該すべりシ
   ューの材料中に、混合されていることを特徴とする請求
   項１の軸継手。
5. 【請求項５】 軸継手（１）がトルク負荷され、二つの
   隣接する差込スリーブ（７、７´）の間の押し棒（１
   ５）の遊隙（１６）が減少した時、駆動ループ（８）が
   既にトルク負荷によって所定の円周方向の力まで負荷さ
   れそして円周方向へ弾性的に伸張される前に、押し棒
   （１５）が周面ミゾ（１１）の底面または差込スリーブ
   （７）の周面隆起（１７）の表面に力伝達状態で当接し
   ないことを特徴とする請求項１の軸継手。