JPH0674247A

JPH0674247A - ２つの部材を旋回自在に結合するばね継手

Info

Publication number: JPH0674247A
Application number: JP3216639A
Authority: JP
Inventors: Karl-Heinz Fichtner; カール−ハインツ・フィヒテナー; Kurt Brenner; クルト・ブレンナー
Original assignee: Anschuetz and Co GmbH
Current assignee: Raytheon Anschuetz GmbH
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1991-08-02
Publication date: 1994-03-15
Also published as: DE4024494A1; EP0469412B1; US5213436A; DE59102726D1; EP0469412A1

Abstract

(57)【要約】【目的】ばね定数に関して動作条件の要求に応じてば
ね軸受の設計を有利に行うことを目的とする。【構成】ばね継手は２つの保持部材を有する。ばね継
手は一方の保持部材でベースに固定されている。第２の
保持部材は、動作中にベースに対して相対旋回運動を行
うことができなければならない構成要素を固定するため
のものである。２つの保持部材の間には、結合要素とし
ての弾性部材がある。衝突又は一時的振動が起こった後
でもばね継手を使用できるようにするために、ばね継手
には安全ストッパ手段が取付けられている。この安全ス
トッパ手段は少なくとも１つの安全ストッパ部材から構
成され、この安全ストッパ部材は、半径方向及び軸方向
の荷重が加わったときに、ばね継手の弾性部材の運動領
域を弾性領域に限定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの弾性
要素により互いに結合されている２つの保持部材から構
成される、２つの部材を旋回自在に結合するばね継手に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ばね継手は非常に高い再現性をもって動
作するので、２つの部材の旋回自在の結合を成立させる
のにとりわけ適している。特に、２つの保持部材の内部
に複数の板ばねが配置されているようなばね継手が知ら
れている。板ばねは、通常そのばね作用が１つの平面に
のみ存在しており、この平面に対して垂直な方向には無
視できる程度のばね作用しか有していないという点です
ぐれている。従って、このようなばねを利用すれば、特
に、整正力を伴うばね継手又はばね軸受を構成すること
ができる。この種のばね継手は、一般に、回転の自由度
を限定することが必要であり且つ多くの場合に極端な周
囲環境条件（汚染，低温，高温，真空，振動，衝撃）の
下で稼動しなければならない部材又は構成要素を摩擦な
く、遊びなく、ヒステリシスを少なく抑え、摩耗なく且
つ潤滑剤を使用せずに（半径方向／軸方向に）支承する
働きをする。

【０００３】このばね継手は、たとえば行程，角度，モ
ーメント，力などを測定するセンサや、測定装置，機
械，微量てんびん，ジャイロ装置で軸受としてさらに広
く適用されている（特に、反転ジャイロ及び動的同調ジ
ャイロではフレーム支承部又はカルダン支承部として使
用されている）。先に説明した種類のばね継手は、ドイ
ツ特許第２５２５５３０号，ドイツ特許第２６５３４２
７号及び米国特許第４３１０３０３号などで知られてい
る。

【０００４】原則として、荷重能力に要求される条件
（できる限り高く）と、ねじりばね定数又は整正力、復
元力に要求される条件（できる限り低く）とからばね軸
受を設定するときに問題が起こる。

【０００５】発生する操作条件及び搬送条件（飛行物体
の場合には、たとえば離陸時）は、通常、本来の動作条
件をはるかに越える荷重能力を設定することを要求する
ので、常に、妥協策として偏向を考える。

【０００６】しかしながら、その結果、軸受は望ましく
ない剛性の、すなわち、復元力が大きく、ねじり角度の
自由度は小さいヒステリシスの高いものになってしま
う。

【０００７】大半の用途について、通常の動作条件をは
るかに越える、時間的に限定された荷重に対して、その
後、完全に影響を受けた軸受機能又はわずかに影響を受
けた機能しか再び与えられないとしても、軸受が破壊せ
ずに、場合によっては機能を「制限されて」（たとえ
ば、摩擦が生じるようになるなど）動作できるというこ
とは許容されており、これは重要な点である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、特にばね定数に関して動作条件の要求に応じてばね
軸受の設計を有利に行うことができ、また、それ以外の
より大きな荷重については、ばね軸受の案内要素として
のばねにより遠ざけておくように配慮することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、特許請求
の範囲第１項の特徴部分により解決される。本発明によ
る解決方法に従えば、偶発的な衝撃荷重（飛行物体の場
合には、たとえば離陸時など）を受けた後でもばね継手
を機能しうる状態にしておくために、ばね継手を内部に
弾性部材が組込まれたかさばる構成にすることはもはや
不可欠ではない。従って、ばね軸受の寸法を決定するに
際して、安全ストッパ手段に要するスペースを最小限に
抑えた上で、復元力（ねじりばね定数又は整正力）を低
くし、高い荷重能力を実現することが可能である。従来
では、通常、ばねの寸法を荷重能力に合わせて定めてい
たので、本来の動作条件をはるかに越えるばね作用を設
定しなければならない結果になっていたが、本発明の場
合にはその必要はない。本発明は、剛性となるためにね
じり角度の自由度を減少させ且つヒステリシスを増大さ
せるような不必要に大きな復元力をもたないばね軸受を
提供する。安全ストッパ手段を備えたばね軸受は、安全
ストッパ手段の寸法が小さいにもかかわらず、通常の動
作条件をはるかに越える荷重を受けても、破壊されず、
場合によっては機能を「制限されて」（たとえば、摩擦
が生じるなど）動作することができる。異常な荷重が取
除かれた後、ばね軸受はその規定通りの機能を再び示
す。

【００１０】安全ストッパ部材は軸方向の動き（通常の
機能におけるばね作用の方向に対して垂直な動き）に対
しての保護の機能をも有するように形成されていると有
利である。

【００１１】ばね継手の保持部材と弾性要素は一体に形
成されている（単一体を成す構成要素である）と有利で
ある。温度が大きく変化するときには、単一体のばね継
手と安全ストッパ手段は１つの材料から成っていると有
利である。

【００１２】板ばねは非常に高い精度で製造できるの
で、ばね継手の弾性要素として特に適している。過荷重
が頻繁に起こる場合にばね継手の長い寿命を確保するた
めに、安全ストッパ手段のストッパは当接時に特にばね
作用方向に十分に大きな当接領域を有するように形成さ
れていると有利である。

【００１３】安全ストッパ手段の好ましい実施形態にお
いては、安全ストッパ手段は、ばね継手に取付けられた
２つのリングから構成されており、外側の大きなリング
の中に内側の小さなリングがはめ込まれている。これら
のリングはばね継手の保持部材と（たとえば、ねじによ
り）（直接に又は間接的に）結合されていると有利であ
る。

【００１４】本発明の別の有利な実施形態では、ばね継
手のケースは外側延長部分を有し、その中に少なくとも
１つのストッパ部材が挿入されている。ただし、これを
着脱自在の連結によって行うこともできる。ストッパ部
材にばねによって予荷重を与えておくと、ばね継手の衝
撃に対する感度をより一層低下させることができる。そ
の場合、ばねは、ストッパ部材とは反対の側に、外側の
延長部分に堅固に固定された制限部材を有する。以下、
添付の図面を参照しながら本発明を実施例に基づいてさ
らに詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】以下、添付の図面を参照しながら本発明を実
施例に基づいてさらに詳細に説明する。図１ａ〜図１ｃ
及び図２ａ〜図２ｄに示すばね継手として構成された単
純なトーションバー１，３を見ると、問題点とその基本
的な解決の考えかたをきわめて容易に理解することがで
きる。

【００１６】トーションバー１は、細い弾性のバー１．
２により互いに結合された２つの保持部材１．１，１．
３から構成されている。この場合には丸形であるバー
１．２を保持部材１．１，１．３に確実に結合するため
に、バー１．２の結合箇所は他の部分より太くなってい
る。保持部材１．１は固定ベース２に堅固に固定されて
いる。第２の保持部材１．３に何らかの構成要素（ここ
では、本発明を説明する上で不可欠ではないので図示し
ていない）を装着すれば、整正力を伴っている（ねじり
ばね）軸受が得られる。この軸受は構成要素を正確に摩
擦なく、遊びを作らず、ヒステリシスも少なく、摩耗な
く、潤滑剤なしで（半径方向／軸方向に）支承し、ま
た、そのねじりの能力は限定されている。この種の支承
は、極端な周囲環境条件（防護，低温，高温，真空，振
動，衝撃）の下で動作を行う場合に至る所で適用され
る。その場合、トーションバーに荷重がかかると、ねじ
りモーメントＭが発生する。

【００１７】トーションバー１を許容範囲を越えて偏向
させると、偏向後、元の位置には戻らず、バー１．２ａ
は角度αを成したまま残留偏向ｆが残る。さらに、バー
１．２ａの残留ねじれが起こることもあるので、トーシ
ョンバー１を偏向させた荷重が加わらなくなっても、構
成要素はベース２に対して当初の位置を占めることがで
きなくなる。そこで、過荷重Ｆｒはトーションバー１を
永続的に変形させてしまう。また、トーションバー１の
長手方向軸において構成要素からベース２に向かう方向
に作用する力Ｆｇ又は大きすぎる妨害モーメントＭｓｔ
は所定の荷重からバー１．２ｂの変形をもたらし、その
変形によって、バー１．２ｂから荷重が取除かれたと
き、保持部材１．１，１．３の離間距離がｌからｌ′へ
と短縮していることが目につくようになる。さらに、多
くはベース２に対する構成要素の相対ねじれが残留する
ことに伴って起こる残留偏向ｆが発生することもある。
荷重が取除かれた後の残留作用は、過荷重Ｆｒが構成要
素の保持部材１．３に永続的に作用しているのと全く同
じである。

【００１８】トーションバー１，３が許容範囲を越えて
偏向しないようにするためには、トーションバー１，３
の移動範囲を限定しなければならない。これをどのよう
にして行うかは、図２ａ〜図２ｄから明らかである。

【００１９】トーションバー３は、細い弾性のバー３．
２により互いに結合された２つの保持部材３．１，３．
４から構成されている。２つの保持部材のうち一方３．
１はベース５に堅固に固定されている。この保持部材
３．１は図１ａ〜図１ｃの保持部材１．１，１．３と同
様に凹凸のない円筒の形態を有する。それに対し、構成
要素を保持するほうの保持部材３．４は、バー３．２と
結合する領域に膨出部分３．３を有する。

【００２０】トーションバー３は安全ストッパ手段４に
より包囲されている。この安全ストッパ手段４はベース
５に固定されたトーションバー３の保持部材３．１と堅
固に固定結合している。安全ストッパ手段４の外形はそ
れがいかに機能するかということに比べれば重要ではな
いので、安全ストッパ手段４の外形については特に図示
していない。トーションバー３の周囲の形状に与えれれ
ている構成上の条件に従ってその外形を決定することが
できる。ただし、安全ストッパ手段４が利用時に発生す
る力に耐えることができるという１点に注意するだけて
良い。特に、保持部材３．１をベース５に固定する場合
にもこの点に注意すべきである。

【００２１】安全ストッパ手段４はトーションバー３の
バー３．２の周囲の領域に開口１２を有する。この開口
１２は、許容されているあらゆる運動に際してバー３．
２の自在な動きを十分に確保しうる大きさでなければな
らない。

【００２２】開口１２は、構成要素側保持部材３．４の
膨出部分３．３の前方の領域に、狭窄部分１１を有す
る。この狭窄部分１１は、軸方向の過荷重が加わったと
きに、安全ストッパ手段４が固定ストッパ１３を保持部
材３．４の膨出部分３．３に対して十分に機能させるこ
とができるような長さである。狭窄部分１１は保持部材
３．４の膨出部分３．３の周囲のより広い開口７へとつ
ながっている。この開口７は狭まって、より狭い出口開
口８に至る。出口開口８は、トーションバー３がその基
本軸１０に関して許容範囲内である程度は回転すること
ができるように形成されている。

【００２３】トーションバー３を許容範囲内で妨げなく
動けるようにするためには、保持部材３．４の膨出部分
３．３と、開口７の周辺部との間に十分な広さの間隙Ｓ
ｅ及びＳａ７．１，７．２，７．３がなければならな
い。間隙Ｓｅ７．３の広さは、構成要素側保持部材３．
４の運動範囲に対応して、保持部材３．４が基本軸１０
に関して最大限に偏向したときに、出口開口８の壁面８
ａに妨げなく当接できるように定められるべきである。
この当接はできる限り点状でなくなるようにすべきであ
ろう。従って、出口開口８は構成要素に向かってわずか
に広がっている。これによって、保持部材３．４は出口
開口８の壁面８ａに線状に当接することができるように
なるので、壁面８ａの当接面としての作用時間はより長
く保証されるのである。

【００２４】それに対し、間隙Ｓａ７．１，７．２の幅
は、第１に、トーションバー３の自在な動きを確保し、
第２に、軸方向、すなわち、ベースに向かう方向（衝
突）と、構成要素に向かう方向（引張り）に荷重が加わ
ったときに当接面９．１，９．２によってトーションバ
ー３の許容されない領域への偏向を阻止するように定め
られていなければならない。

【００２５】トーションバー３の運動の自由度を軸方向
のみならず、それに対しほぼ垂直な方向にも制限するこ
とにより、トーションバー３は過荷重を受けても機能を
確実に果たすことができるようになる。その場合、最大
許容偏向ｆｚｕｌと、最大許容角度αｚｕｌ，βｚｕｌ
とを越えることはなく、許容偏向軸１０′のみが実現さ
れる。

【００２６】トーションバーの材料は、その幾何学的構
成と相俟って、最大許容運動スペースを確保するもので
ある。この材料は、安全ストッパ手段の材料も含めて、
特に伸び、反発、摩耗の不均衡をできる限り少なくする
ために、互いに適合する材料、たとえば、ばね鋼／特殊
青銅から構成されると有利である。

【００２７】図２ｃ及び図２ｄには、図２ａ及び図２ｂ
に示した構成を正面図で示してある。図示の便宜上、全
ての図に構成要素は示されていない。

【００２８】安全ストッパ手段４が２つの部分４ａ、４
ｂから構成されていることが図２ｃからわかる。トーシ
ョンバー３を安全ストッパ手段４の中に入れた後、２つ
の部分４ａ，４ｂを互いに固定結合する。この正面図に
よれば、構成要素側保持部材３．４はその一部に、基本
軸１０に対し回転対称の関係で配置されている２つの矩
形延出部分３．５を有することがわかる。これらの矩形
延出部分３．５は安全ストッパ手段４の対応する凹部に
係合する。保持部材３．４がその基本軸１０に関して回
転したとき、許容回転角度βｚｕｌに達すると、延長部
分３．５は凹部の境界限定壁面に突き当たる。ただし、
延長部分３．５と凹部の側壁との間隙Ｓｔ３．２（Ｓｔ
＝接線方向当接に関わる間隙）との関連から見た凹部の
寸法と、その形状とを考える場合には、保持部材３．４
の側方への自在な動きを阻止しないようにすることにも
注意を向けなければならない。

【００２９】次に、図３〜図７及び図８〜図１４を参照
して、図２ａから図２ｄに示されている本発明の思想を
基礎とする２つの別の実施例を説明する。

【００３０】図３〜図７に示すばね軸受１４の場合、２
つの板ばね１７は単一体の構成要素の中に組込まれてい
る。図３では、図を見やすくするために、安全ストッパ
手段２７を省いてばね軸受１４を示してある。

【００３１】ばね軸受１４は、２つの正方形の端面１４
ａ，１４ｂと、４つの長方形の側面１４ｃ，１４ｄ，１
４ｅ，１４ｆとを有する直方体から構成されている。こ
の直方体の内部は中空である。２つの正方形の端面１４
ａ，１４ｂは４つの直方体形の結合部材（この斜視図で
は２５ａ，２５ｂ，２５ｃしか見えない）により結合さ
れており、それらの結合部材に２つの添え板２６ａ，２
６ｂが設けられている。

【００３２】ばね軸受１４の端面１４ａ，１４ｂにはそ
れぞれ２つの切欠き１５ａ，１５ｂ及び１６ａ，１６ｂ
がある。これらの切欠き１５ａ，１５ｂ及び１６ａ，１
６ｂは端面１４ａ，１４ｂの側方から始まり、端面の側
方境界線と平行の短い部分を経て弓形に湾曲している。
１つの端面１４ａ，１４ｂの切欠き１５ａ，１５ｂ及び
１６ａ，１６ｂは対向する側から始まり、中心線に対し
て一方は左へ、他方は右へと同じ距離だけずれている。

【００３３】切欠き１５ａ，１５ｂ及び１６ａ，１６ｂ
をこのような形状と配置にすることにより、１つの端面
１４ａ，１４ｂのそれぞれ２つの切欠き１５ａ，１５ｂ
及び１６ａ，１６ｂの間に、（中央部が細くなってい
る）板ばね１７として作用する狭窄部分ができる。板ば
ね１７の形状は全く製造技術上の問題で、それぞれ都合
の良い形態をとれば良いと考えるべきであり、別の実施
例では板ばね１７が全く異なる形状となることもありう
るであろう。板ばね１７は端に向かって肉厚となるよう
に形成されており、従って、軸方向と、半径方向とによ
りすぐれた荷重能力を有する。板ばねを円弧ばね（１５
ｂ，１６ｂ相対向する、同じ側）として示す。ばね軸受
１４の２つのばね１７はそのばね作用に関して同じ向き
を有すると共に、等しいばね力を示す（製造技術上の精
度の範囲内）。単一体のばね軸受１４は、たとえば、ば
ね鋼などの適切な材料から製造されている。

【００３４】ばね軸受１４の双方の端面１４ａ，１４ｂ
には、２つずつの切欠き１５ａ，１５ｂ及び１６ａ、１
６ｂの他に、２つのねじ穴１８があり、それらの穴には
安全ストッパ手段２７がねじ２３，２４により固定され
る。図４には、安全ストッパ手段２７を装着した状態の
ばね軸受１４を示す。尚、安全ストッパ手段２７の機能
を明示するために、両側に取付けられている安全ストッ
パ手段を断面図により示している。

【００３５】安全ストッパ手段２７は、一般に、固定用
添え板１９ｂ，２０ｂ及び２１ｂ，２２ｂを含む２つの
環状部材２０，１９及び２１，２２から構成されてい
る。添え板は、板ばね１７の一方の側に沿って、板ばね
１７の横方向ばね作用に対して垂直の方向に装着されて
いる。２つの環状部材１９，２０及び２１，２２は、外
側の環状部材１９，２２が内側の環状部材２０，２１を
同心に包囲するように互いに対して配置されている。こ
こで、内側の環状部材２０，２１は、そのストップリン
グ２０ａ，２１ａが板ばね１７とは反対の側で外側スト
ップリング１９ａ，２２ａによって終わるように構成さ
れている。これに対し、板ばね１７に近い側では、内側
の環状部材２０，２１のストップリング２０ａ，２１ａ
は、その固定用添え板２０ｂ，２１ｂを外れた領域で、
板ばね１７が許容範囲内で偏向したときにストップリン
グ２０ａ，２１ａが外側の環状部材１９，２２の固定用
添え板１９ｂ，２２ｂに突き当たらないように持上がっ
ている。外側のストップリング１９ａ，２２ａと内側の
ストップリング２０ａ，２１ａとの間に間隔７０ｂがあ
るため、板ばね１７の半径方向許容偏向範囲（

【外１】Ｓｒ）は限定される。

【００３６】安全ストッパ手段２７とばね軸受１４並び
に外側の環状部材１９，２２と内側の環状部材２０，２
１の間隔７０ａ，７０ｂは、板ばね１７の運動をばねの
永続的な変形を生じさせない許容範囲に制限するように
定められていなければならない。これに対し、間隔７０
ｃはストップ機能を果たさない。

【００３７】図６及び図７には、安全ストッパ手段２７
が装着される状態を示す。取付けに際しては、まず、ス
トップリング２２ａを含む外側の環状部材２２をその固
定用添え板２２ｂの部分でねじ２３によりばね軸受１４
と固定結合する。板ばね１７が偏向するときに、２つの
ストップリング２２ａ，２１ａの互いに対する最大限の
動きを維持するために、ねじ２３，２４に対応するねじ
穴１８は板ばね１７の伸長方向に対し垂直に形成されて
いる。

【００３８】外側の環状部材２２をばね軸受１４の端面
１４ａに固定した後、そのストップリング２２ａの内側
に、内側の環状部材２１を固定用添え板２１ｂの部分で
ねじ２４をねじ穴１８にねじ込むことによりばね軸受１
４の端面１４ａに固定する。この取付けの場合に、周囲
に沿った外側のストップリング２１ａと内側のストップ
リング２２ａとの間隔が等しい幅に保たれるように注意
しなければならない。

【００３９】安全ストッパ手段２７を装着した後には、
ばね軸受１４のばね１７は、半径方向に許容されない範
囲まで偏向しないように保護される。さらには、軸方向
の衝撃が加わったときには、内側のストップリング２１
ａが外側の環状部材２２の固定用添え板２２ｂに突き当
たるので、軸方向の衝撃に対する保護も得られる。その
ような軸方向の過荷重が頻繁に又は集中的に起こるとき
には、その事情を考慮にいれて内側のストップリング２
１ａを構成することができる。それに加えて、軸方向の
過荷重を受けたときに内側のストップリング２１ａがば
ね軸受１４の端面１４ａに当接するように、ストップリ
ング２１ａをばね軸受１４の端面１４ａの方向に延長す
る。外側の環状部材２２の固定用添え板２２ｂの領域
と、この固定用添え板２２ｂの周囲で板ばね１７を許容
された範囲内で運動させるのに不可欠な領域でのみ、ば
ね軸受１４の端面１４ａに対し垂直な内側のストップリ
ング２１ａの伸長は短縮されたままであり、内側のスト
ップリング２１ａは外側の環状部材２２の固定用添え板
２２ｂに当接するようになる。

【００４０】図６及び図７に示す取付け方法に対応し
て、ばね軸受１４の他方の端面１４ｂに第２の安全スト
ッパ手段２７を取付ける。

【００４１】図８〜図１０に示す単一体のばね継手２７
はまっすぐな円筒の形をしている。材料としては高張力
のばね材料が特に適している。

【００４２】ばね継手２７は同様にまっすぐな円筒形の
２つの保持部材２７ａ，２７ｂから構成され、それらの
保持部材は、円形の表面の共通法線に沿ってある距離２
７ｃだけ相前後して配置されている。２つの保持部材２
７ａ，２７ｂの間の内部空間には、結合要素として作用
する板ばね２８がある。

【００４３】それぞれの保持部材２７ａ，２７ｂは、一
方の側に、円形の周囲の一部分に沿って肉薄の延長部分
２９ａ，２９ｂを有する。この延長部分２９ａ，２９ｂ
は他方の保持部材２７ａ，２７ｂの内部空間の中まで突
出している。安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂの延長部
分３３ａ，３３ｂは、安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂ
が回っていった最終状態にあっても延長部分と板ばね２
８との間に安全間隙３９が残っているような長さを越え
てはならない。

【００４４】さらに、安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂ
の延長部分３３ａ，３３ｂの外径は、２つの保持部材２
７ａ，２７ｂの延長部分２９ａ，２９ｂと肉厚部分３１
ａ，３１ｂとの間の内径より小さくなければならない。
延長部分２９ａ，２９ｂはその後部で保持部材２７ａ，
２７ｂの肉厚部分３１ａ，３１ｂから突出している。肉
厚部分３１ａ，３１ｂと、延長部分２９ａ，２９ｂと
は、共に、円筒軸５５に対してアライメントし、少なく
とも一部に外方に向いた湾曲を有する表面を有する。

【００４５】板ばね２８は、２つの保持部材２７ａ，２
７ｂの内部空間の中で、２つの保持部材２７ａ，２７ｂ
の延長部分２９ａ，２９ｂと、肉厚部分３１ａ，３１ｂ
の双方に固定されており、十分な固定を確保できるよう
に、板ばね２８はその結合線に沿って肉厚になってい
る。製造技術に関していえば、板ばねは中実の材料ブロ
ックから加工されたものである。この場合、板ばね２８
は２つの保持部材２７ａ，２７ｂの延長部分２９ａ，２
９ｂ及び肉厚部分３１ａ，３１ｂの端部まで完全に届い
ているのではなく、その少し手前で終わっている。板ば
ね２８の固定部分の側方及び下方の領域で、２つの保持
部材２７ａ，２７ｂの肉厚部分３１ａ，３１ｂは先細り
になって、相対的に狭い円筒形リング３０ａ，３０ｂと
なっている。間隙Ｓｔは、モーメントを制限する働きを
するねじりストッパを規定する。できる限り対を成す力
のみを作用させると共に、単独の力を発生させないよう
にするためには、板ばね２８の両側の間隔Ｓｔを対称に
形成することが不可欠である。

【００４６】図８は、安全ストッパ手段をまだ装着して
いない状態のばね継手２７を示す。安全ストッパ部材３
２ａ，３２ｂは図９及び図１０から明らかである。安全
ストッパ手段の安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂは２つ
の保持部材２７ａ，２７ｂの内部の、板ばね２８の両側
にそれぞれ１つずつ取付けられている。

【００４７】安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂは、外側
に円形延出部分３３ａ，３３ｂの形態をとる環状肉薄材
料部分を有する円筒の形をしている。ばね継手２７の両
側からの軸方向の衝撃を確実に緩和できるようにするた
めに、保持部材２７ａ，２７ｂの延長部分２９ａ，２９
ｂの中に安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂを１つずつ遊
びなく差し込む。その後、安全ストッパ部材３２ａ，３
２ｂを延長部分２９ａ，２９ｂの所定の位置に溶接点３
６によって固定する。

【００４８】安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂがその機
能を果たすことができるように、安全ストッパ部材は、
固定位置にあるとき、特に保持部材２７ａ，２７ｂの延
長部分２９ａ，２９ｂに対して一定の間隔３７を有して
いなければならない。ばねの軸方向の動きを限定するた
めのこの間隔３７を確保するために、保持部材２７ａ，
２７ｂの延長部分２９ａ，２９ｂはその内部にストッパ
３４を有し、安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂは延長部
分２９ａ，２９ｂの中にすべり入って、このストッパ３
４のところで止まる。ただし、保持部材２７ａ，２７ｂ
の延長部分２９ａ，２９ｂが所望の通りに安全ストッパ
部材３２ａ，３２ｂに当接する前に既に板ばね２８の半
径方向運動スペースを限定してしまうことのないよう
に、安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂと、保持部材２７
ａ，２７ｂの延長部分２９ａ，２９ｂ及び肉厚部分３１
ａ，３１ｂとの間には十分に広い間隔３８が存在してい
なければならない。

【００４９】図８〜図１０に示すように、安全ストッパ
部材３２ａ，３２ｂを溶接点３６により保持部材２７
ａ，２７ｂの延長部分２９ａ，２９ｂに堅固に固定する
代わりに、固定を着脱自在に行うこともできる。その場
合には、図１１に示すように、ばね継手４４の延長部分
４３に差し込んだねじ４１を安全ストッパ部材４２のね
じ穴に螺合させる。これにより、円筒軸の方向に長さの
異なる様々な安全ストッパ部材４２を交換して、安全ス
トッパ部材４２と保持部材３５の延長部分５７との間隔
５６をある程度まで変化させることができる。ただし、
保持部材の延長部分にある雌ねじに対応する雄ねじを安
全ストッパ部材それ自体に設けることも、回転対称関係
の構成であるために可能である。また、安全ストッパ部
材を保持部材に確実に固定取付けする別の種類の固定手
段も同じように使用することができる。

【００５０】図８〜図１１の場合、安全ストッパ部材３
２ａ，３２ｂ；４２が円筒軸５５に沿った軸方向の衝撃
と、板ばね２８が張り渡されている平面に対して垂直な
軸方向の衝撃に対してのみ板ばね２８を緩衝すれば良い
のであれば、安全ストッパ部材３２ａ，３２ｂ；４２の
向きは絶対的なものではない。しかしながら、安全スト
ッパ部材５７に、ばねの通常の動きの方向へのばね５９
の運動スペースを限定すべき円形の延出部分５８ａ，５
８ｂが設けられている場合には、この向きは重大であ
る。このことは、図１２及び図１３に示す安全ストッパ
部材５７からわかる。この安全ストッパ部材５７は規定
の向きで保持部材６０の中に差し込まれなければならな
い。取付けの際に安全ストッパ部材５７のばね５９に対
する向きを維持するために、保持部材６０の延長部分
は、安全ストッパ部材５７の対応する凹部６６に係合す
るガイドレール６５を有する（図１３を参照）。延出部
分５８ａ，５８ｂの寸法を定める場合、保持部材６０の
肉厚部分６２と延出部分５８ａ，５８ｂとの間隔６１は
問題とならない。この間隔６１は自由に設定できる。

【００５１】図８〜図１０に既に示した間隔に加えて唯
一つ関連をもっているのは、安全ストッパ部材５７の延
出部分５８ａ，５８ｂと保持部材６０の延長部分６４と
の間隔６３である。この間隔６３は板ばね５９の自由運
動範囲を確定する。安全ストッパ部材５７を延長部分の
内側にあるストッパ（図８〜図１０に示す）に当たるま
で差し込んだ後、その位置を溶接点６７により固定す
る。

【００５２】図１４には、ばね特性曲線の許容範囲を広
げることができる安全ストッパ手段の別の変形例を示
す。この安全ストッパ手段の場合、安全ストッパ部材４
５は板ばね４８を固定するための延長部分４７に向かう
方向に圧縮ばね４６によって規定の位置まで押圧され
る。

【００５３】板ばね４８の方向への安全ストッパ部材４
５の動きは、保持部材５１の延長部分５０にあるストッ
パ４９により制限される。保持部材５１の延長部分５０
に固定された制限部材５２に支持されている圧縮ばね４
６は、荷重の加わっていない状態で、安全ストッパ部材
４５をストッパ４９に確実に圧接する。板ばね４８が動
きだしたとき、始めのうちは板ばねは自在に動くことが
できる。板ばね４８がその動きによって、延長部分４７
が安全ストッパ部材４５までの間隔５３をふさぐ事態に
なったならば、それ以上の動きが板ばね４８と圧縮ばね
４６の２つに抗して起こることになる。さらに、安全ス
トッパ部材４５と制限部材５２の互いに対向する面は一
定の間隔５４を有していなければならない。

【００５４】図１４のこの変形例を実現するときには、
板ばね４８の許容運動範囲を２つの領域に分割すること
に注意すべきである。第１の領域では、板ばね４８は安
全ストッパ部材４５に妨害されずに動く。これに対し、
第２の領域では、板ばね４８を固定するための延長部分
４７は安全ストッパ部材４５にぴったりと当接し、板ば
ね４８の動きは安全ストッパ部材４５の動きと共に、制
限部材５２までの間隔５４をもふさぐまで起こる。この
とき、板ばね４８の一体運動は図８〜図１０、また、図
１２における板ばね２８の動きより大きくはない。

【００５５】安全ストッパ部材により剛性ストッパが構
成されるか又はばね作用をもつストッパが構成されるか
によって、板ばねに関して異なるばね特性曲線が得られ
る。

【００５６】図１５は、剛性のストッパについて得られ
るばね特性曲線を示す。縦軸には、ばねに作用する力を
示してあり、横軸からは、どのような力のときにばねが
どのような動きをするかを読取ることができる。図１５
からわかる通り、Ｓ１までの第１の領域では、ばねの動
きとそのために不可欠である力との間には直線的な関係
が成立っている。ばねが経路Ｓ１を過ぎた後、ばねはス
トッパに当接している。そこで、ばねを許容されない領
域（Ｓ＞Ｓ２）まで動かし、その結果としてばねを破壊
することは、非常に大きな力（＞ｆｚｕｌ）が加わって
初めて可能になる。限界間隔（Ｓ１）が相対的に広いた
め、エネルギー容量Ｊは相対的に少ない。これは短い衝
撃には不利であるといえる。

【００５７】ストッパにばねが装着されているときには
事態は異なる。この場合、限界間隔（Ｓ１′）は相対的
に狭い。ばね経路Ｓとそれに対応する力Ｆとの直線的な
関係を保ちながら相対的に小さな運動の後にばねがスト
ッパに当接した後、ばねのごくわずかな動きに対しても
所要力Ｆは急激に増加する。板ばねが安全ストッパ部材
の止めばねの力を打ち消すことができた時点で初めて、
Ｆｖのところでこの急激な増加領域Ｓｖは終わる。その
後は、許容領域の限界Ｓ２まで、再び相対的に直線状で
平坦なばね特性曲線を描きながら増加してゆく。ここで
は、ばねは止めばねと協同で動く。許容偏向の限界Ｓ２
に達すると、安全ストッパ部材は制限部材に当接する。
その後のばねの動きはばねのみに抗して行われるが、そ
れは永続する変形につながる。

【００５８】許容されない領域におけるばね特性曲線の
領域は上記の理由により再び急になり、特性曲線の傾き
は再び剛性ストッパの場合のばね特性曲線の傾きに対応
するようになる。

【００５９】相対的に狭い限界間隔（Ｓ１′）がばね継
手の機能に十分であるならば、ばね付きストッパでは、
ばねを許容されない領域まで動かして、それにより破壊
するのにはるかに大きなエネルギー容量Ｊを必要とする
ことになる。従って、このようなばね安全装置の構成
は、短時間発生する衝撃に対して不可欠であるようにで
きる限り大きなエネルギー容量の無効化が問題となる場
合には例外なく意義深く且つ有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】トーションバーを示す図。

【図２】安全ストッパ手段に入ったトーションバーの基
本位置（ａ）及び止め状態にあるトーションバー（ｂ）
を示す側面図とそれぞれの正面図。

【図３】安全ストッパ手段を含まない第１の単一体の板
ばね軸受を示す図。

【図４】図３のばね軸受に安全ストッパ手段を取付けた
状態を示す断面図。

【図５】図４のばね軸受の側面図。

【図６】図３の板ばね軸受に第１のストップリングを取
付けた状態を示す正面図。

【図７】図３の板ばね軸受に２つのストップリングを取
付けた状態を示す正面図。

【図８】安全ストッパ手段を含まない第２の単一体の板
ばね軸受の側断面斜視図。

【図９】図８の板ばね軸受にストッパ部材を溶接した状
態を示す図。

【図１０】図８の板ばね軸受の縦断面図。

【図１１】図８の板ばね軸受にストッパ部材を螺合した
状態を示す図。

【図１２】図８の板ばね軸受に変形構成のストッパ部材
を組合わせた場合の断面図。

【図１３】図１２の板ばね軸受の正面図。

【図１４】図８の板ばね軸受にばね付きストッパ部材を
組合わせた場合を示す図。

【図１５】剛性ストッパ使用時のばね特性曲線を示す
図。

【図１６】ばね付きストッパ使用時のばね特性曲線を示
す図。

【符号の説明】

１トーションバー１．１，１．３保持部材１．２バー３トーションバー３．１，３．４保持部材３．２バー４安全ストッパ手段１４ばね軸受１７板ばね１９，２０，２１，２２環状部材２７安全ストッパ手段２７ａ，２７ｂ保持部材２８板ばね２９ａ，２９ｂ延長部分３２ａ，３２ｂ安全ストッパ部材３５保持部材４２安全ストッパ部材４３延長部分４４ばね継手４５安全ストッパ部材４７延長部分４８板ばね５１保持部材５７安全ストッパ部材５９板ばね６０保持部材６４延長部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１つの弾性要素により互いに
結合されている２つの保持部材から構成される、２つの
部材を旋回自在に結合するばね継手において、少なくと
も一方の保持部材（３．４；１４ａ，ｂ；２７ａ，ｂ；
５１；３５）に対して、弾性要素（２８；１．２；３．
２；１７；５９；４８）の運動領域を荷重が与えられた
ときに弾性要素の弾性領域に限定する少なくとも１つの
安全ストッパ部材（３２ａ，ｂ；４；２７；５７；４
５）の形態をとる安全ストッパ手段が設けられているこ
とを特徴とするばね継手。
【請求項２】安全ストッパ部材（４５）は弾性要素
（４８）の運動方向とは逆に弾性をもって偏向されてい
ることを特徴とする請求項１記載のばね継手。
【請求項３】安全ストッパ部材（４５）に、弾性要素
（４８）の全運動領域をその弾性領域に限定する固定ス
トッパが設けられていることを特徴とする請求項１記載
のばね継手。
【請求項４】ばね継手（２７；１；３；１４；４４；
６０）の保持部材（２７ａ，ｂ；３．４；１４ａ，ｂ；
５１；３５）と、少なくとも１つの弾性要素（２８；
１．２；３．２；１７；５９；４３）とは一体に形成さ
れていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のば
ね継手。
【請求項５】２つの保持部材（２７ａ，ｂ；３．４；
１４ａ，ｂ；５１；３５）の間で弾性要素（２８；１．
２；３．２；１７；５９；４８）は板ばねであることを
特徴とする請求項１ないし請求項４記載のいずれかのば
ね継手。
【請求項６】安全ストッパ部材（３２ａ，ｂ；４；２
７；５７；４５）のストッパは、特にばね作用方向に制
止するときにできる限り広い当接領域を有するように構
成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５
記載のいずれかのばね継手。
【請求項７】安全ストッパ手段（２７）はばね継手
（１４）に取付けられた２つのリング（１９，２０；２
１，２２）から構成され、外側の大きなリング（１９，
２２）の中に内側の小さなリング（２０，２１）がはめ
込まれていることを特徴とする請求項１から請求項６記
載のいずれかのばね継手。
【請求項８】ばね継手（２７）の保持部材（２７ａ，
ｂ；３５；５１；６０）は外側延長部分（２９ａ，ｂ；
５７；６４；４７）を有し、その延長部分に少なくとも
１つの安全ストッパ部材（３２ａ，ｂ；４２；５７，４
５）が嵌合していることを特徴とする請求項１から請求
項７記載のいずれかのばね継手。
【請求項９】安全ストッパ部材（４２）は外側延長部
分（４３）に螺合していることを特徴とする請求項８記
載のばね継手。