JPH0680329B2 - 良好な特性曲線を有する回転弾性継手 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、相互に回転可能な２つの継手半分体が少なく
とも１つの弾性中間部材を介し、かつ継手による力伝達
路に関してこの弾性中間部材に直列に、回転を並進運動
に又はその逆に並進運動を回転に変換する少くとも１つ
の中間部材を介して力伝達するように互に結合されてお
り、少くとも１つの支承薄板を有し、この薄板はラジア
ル方向内側に摩擦係合的に支承され、両方の継手半分体
の第一の半分体と結合された少くとも１つの弾性中間部
材上にラジアル方向外側に載置されており、かつこれに
は運動を変換する中間部材が直接又は少くとも１つの結
合部材を介して並進運動するように枢着されており、第
一の継手半分体に対して他方の継手半分体が零位置から
相対的に回転する場合に前記支承薄板が少くともラジア
ル方向に、弾性中間部材が緊張したり緩んだりして負荷
がかけられ、その際この他方の継手半分体が運動を変換
する中間部材と回転するようにしっかりと結合されてい
る回転弾性継手に関するものである。

このタイプの継手はヨーロッパ特許出願第83 103 977.1
号に従って本願前公開されていない先行技術に属するも
のであり、繰り返しを避けるために本願の本来の開示の
範囲に属する全体について説明する。

先行技術による継手のトルク−回転角−特性曲線の特徴
は導入された運動が増加して、弾性中間部材の変形が増
すと共に、つまりトルクが増すと共に、増加する復元力
に応じて多かれ、少なかれ軟調に上昇することである。
この漸進的な上昇は弾性中間部材としてエラストマー弾
性積層体を使用する場合にトルクが増加すると共に増巾
されて増加する。換言すれば、高度のそして最高度の負
荷トルクの範囲では予め与えられた負荷変動値に対する
わわみ軸継手の全回転角がすでに充分大きくなると、わ
ずかな回転角だけしか自由にならないことになる。した
がって負荷の変動衝撃は高いトルクの臨界的範囲におい
ては、わずかに緩衝されるだけである。例えば先行技術
による特殊範囲に設計された、たわみ軸継手では平均的
に適用可能な回転角範囲及びトルク範囲において例えば
1ONmの負荷変動があるとこの負荷変動はたわみ軸継手の
10度の回転によって緩和されうる一方、同じ10Nmの負荷
変動値は例えば２度又は３度の回転角以上でしか緩和さ
れない。このことはトルク−回転角−特性曲線の硬化と
して示される。しかしながら、そのようなトルク−回転
角−特性曲線の硬化ないし強化は高いトルクの範囲では
全く期待できない。というのは任意の装置、例えば自動
車の駆動経路は比較的高いトルク範囲において既に強い
負荷を受け、負荷の変動衝撃はこの範囲で特に軟調に緩
衝されるはずだからである。

この先行技術から出発して、本発明は始めに述べたタイ
プの継手を改良し、継手の各設置領域におけるトルク−
回転角−特性曲線が比較的高いトルクとこれに相当する
大きな回転角で軟調な経過を示して平らに延び、それに
よって負荷の変動衝撃が大きなトルク範囲で、比較的大
きな回転角を越えて弾性的に緩和しうるようにするこ
と、つまり効果的に利用可能な回転角範囲を拡大させる
ことを課題とするものである。

この課題は本発明によって、継手の支承薄板が遠心おも
りとして形成され又は遠心おもりとしっかりと結合され
て形成されていることによって解決される。

支承薄板は遠心おもりとして簡単に作られ、鋼板から製
造される支承薄板の代りに比較的厚さが厚く重い鋳造物
が「支承薄板」として利用される。それはもはや「支承
薄板」としてではなく「支承体」と言うほうがよい位で
ある。しかしながら本発明の用語では明瞭さを最大限に
達成するために、支承体であっても以下これを遠心おも
りとなる「支承薄板」として述べる。

支承薄板は支承体として役立つ鋼板つまり実際の「支承
薄板」に遠心おもりとして、例えば重い金属鋳造物をね
じ止め、リベット止め、ろう付け又は溶接のいずれかの
方法で固く結合させて作られる。

本発明によるたわみ軸継手を動作する場合、支承薄板は
遠心おもりとして、継手の回転数の増加と共に力が加わ
り、結合部材の支承体をラジアル方向外側へ強制移動さ
せるようになる。これはまた弾性中間部材の負荷を除
き、それによってトルクの補償をトルク平衡を作るのに
必要な復元力を低下させる。このことは更に弾性中間部
材の変形を少なくし、従って一定のトルクに対し回転角
を減少させる。換言すると一定の回転角で回転数が増す
場合、増大する比較的大きなトルクはたわみ軸継手によ
って均一軟調に緩衝され、ないしは一定のトルクで回転
弾性的な緩衝に対して回転数が増すと共に適用可能な回
転角は次第に大きくなる。というのは適応する平衡回転
角は弾性中間部材の負荷を排除することによって小さく
なるからである。したがって負荷の変動衝撃は本発明に
よる継手でもって比較的高いトルク、比較的大きな回転
角と高い回転数の範囲でそれが先行技術による継手で可
能であるよりも実際上より軟調に回転弾性的に緩衝され
うる。

本発明によれば運動を変換する中間部材は有利には偏心
部材であるか、クランクであり、そして結合部材は特に
剛体の連接体又は結合棒であるのが好ましい。その際結
合部材が遠心おもりとして形成された支承薄板に枢着さ
れている支承ピン又は支承ボルトは好ましくは少くとも
一側で、特に両側ではスリット状の長孔内で厳密にラジ
アル方向にガイドされており、この長孔は継手の側部薄
板内あるいは継手の２つの側部薄板内に形成されてい
る。これらの側部薄板はケージ状部材、カバー部材心出
し薄板の部分か、さもなくばライニング薄板の部分かで
ありうる。これらの薄板内にはピン−長孔−ガイドに類
似する方法により付加的に支承薄板用のガイドが設けら
れる。その様なスリットガイドは継手内での完全に対称
的な力の経過を保証し、かつそれによってアンバランス
を最大限に抑圧する。側方薄板内の長孔ガイドは必要に
応じて継手が180度だけ回転した場合に結合部材の支承
ピン又は支承ボルトが進む行程よりも少なくとも同じ長
さか僅かに長く構成されるか、さもなくばこの行程より
も短く形成される。つまり継手の予め与えられた最大許
容回転角に応じて短かく形成される。その場合に両方の
継手半分体間の回転弾性的な摩擦係合は固定した形態と
非弾性的な摩擦係合によって代えられるはずである。

本発明の別の形成によれば、弾性中間部材は好ましくは
圧縮予荷重の遠心おもりとして形成された支承薄板と第
一の継手半分体の支承部との間に張架される。これはそ
れ自体周知の方法でトルク−回転角−特性曲線を始めか
ら適用する結果となり、多くの適用領域、特に自動車構
造において望ましい。

本発明に従う特に回転のゆるやかな回転弾性継手は好ま
しくは自動車構造に使用され、しかもそこでは駆動シス
テム、特に進行ディスクと分離クラッチの被動軸との間
の駆動経路内に使用されるか消去器（Tilger）として、
特に低周波震動の消去器として使用される。

本発明を図面と関連させてある実施例に基づいて以下詳
細に説明する。

本発明の実施例として第１図および第２図に示された回
転弾性継手は分離クラッチの一部として構成されてい
る。図中に示された継手は第一の継手半分体１と第二の
継手半分体２とからなり、これらは中間部材を介して回
転弾性的に力を伝達するように互に結合されている。こ
れら両方の継手半分体1,2は同軸的で、少くともほぼ互
に同一平面に、第二の継手半分体がラジアル方向内側に
位置し第一の継手半分体でラジアル方向外側に位置する
ものによって囲まれるように配設されている。

第一の継手半分体１は一側上に配設された側部薄板（心
出し薄板）３と、軸方向の向い合う側で同じく心出しし
且つカバーする側部薄板（ライニング支持薄板）４とを
備え、これらは周辺でリベット５によって互にしっかり
と結合されている。このライニング支持薄板４はその外
縁に普通の方法で摩擦ライニングディスク６を担持して
いる。

心出し薄板３とライニング支持薄板４とは両方回転可能
に継手のボスとして形成された内側の継手半分体２上の
軸方向に固定されている。この固定は各側でボス２内に
形成された環状溝に係合する弾性止め座金７によって行
われる。誘導している添付ディスク８と摩擦ディスク９
とはライニング支持薄板４の軸方向の固定を完全に行な
う。第２図中に図示されていない方法で勿論心出し薄板
３も同じ方法で固定できる。

ボスとして形成された第二の継手半分体２には普通の方
法で内歯歯車10が設けられており、これでもって継手半
分体は付属の軸上に回転しないように固定可能である。

ここで述べたたわみ軸継手の実施例においては両方の継
手半分体1,2相互の回転弾性的結合は２つの互に平行な
しかも互に対称的に形成されている力伝達路を介して行
われる。図を見易くするという理由から両方の力伝達路
の一方だけを個々に説明する。

第二の継手半分体と回転しないように、この実施例にお
いてはこれと一体的に中間部材（偏心ディスク）11が配
設されており、その上に一つのコロ軸受け12を介して結
合部材として役立つ結合部材（連接体）13の下方の目が
軸受けされている。連接部材ヘッド14はそれと向い合う
目でもって支承ボルト（又は支承ピン）15を介して支承
薄板17の支持体16内中央に枢着されている。支承薄板は
互に対称的な２つの加硫された弾性体18′、18″上に載
置され、それらは共通して協働するゴム弾性体の一部と
して回転弾性継手の弾性中間部材18を形成している。こ
の弾性体で形成された弾性中間部材18は支持部19上に支
承されており、これはリベット20を介して心出し薄板３
及びライニング支持薄板４としっかりと、従って第一の
継手半分体１と固く結合されている。このエラストマー
弾性体は圧縮予荷重の下に支承薄板17と支持部19との間
に張架されており、その際支承薄板17は第一の継手半分
体１のストッパーに接し合っている。

ライニング支持薄板４内と心出し薄板３内にはそれぞれ
１つの長孔24が切り込まれており、その長孔はライニン
グ支持薄板４から心出し薄板３までの距離よりも長いボ
ルト15によって遊びをもって貫通される。ボルト15を軸
方向に固定するのはここに示した実施例においては外側
へ差し込まれた弾性止め座金によって行われる。

長孔24は正確にラジアル方向に向けられており、ボルト
15用にスリットガイドとして役立つ。その際ラジアル方
向外側に位置する長孔24の一端25は継手のラジアル方向
中心線上の弾性体18′,18″の間に対称的に位置し、第
一の継手半分体１に支承薄板17が衝突する際、支承ボル
ト15を丁度衝突しないように収容することができる。こ
れに相対して、ラジアル方向内側に位置する長孔24の端
部26は、両方の継手半分体が相互に180°の回転角にあ
るとき、支承ボルト15が受け入れられるラジアル方向の
最も内側に位置する点よりも幾らか内側にある。もし継
手の可能な最大回転角が例えば確実性という理由から形
状拘束によりある小さな値に制限する場合は長孔24のラ
ジアル方向内側に位置する端部26はそれに相当する値だ
け更にラジアル方向外側へと移行され、従って長孔24の
長さが短かくされる。

第二の継手半分体２に対して第一の継手半分体１が相対
的に回転する場合に偏心ディスク11は第１図及び第２図
に示したゼロ位置から第二の継手半分体２の回転方向に
応じて右側または左側へ回転される。いずれの場合に
も、第二の継手半分体２の中心線22と支承ボルト15の中
寸線23との間の間隔がラジアル（半径）方向に短縮され
る。ラジアル方向内側へのボルト15の移動は、長孔24内
のボルト15が正確にラジアル方向に案内されているため
接線分力なしに行われる。この様にラジアル方向内側へ
ボルト15を移動することによって、第１図及び第２図の
状態の支承薄板17は、導入される仕事の蓄積によりさら
に圧縮される弾性体18の復元力に反して下方へ強制的に
動かされる。その際弾性中間部材18への圧縮仕事の開始
は両方の弾性体18′,18″内に全く対称的に設けられた
長孔24内へボルト15を導入することによって、剪断力を
生じることなく行われる。このことは単にエラストマー
弾性体の寿命を長くするばかりでなく、とりわけ継手の
各アンバランス特に高い回転数の時のそれを排除する結
果にもなる。あるトルクの入力側継手半分体が衝突する
場合にはこの方法で弾性体内に導入された変形動作は弾
性体によって両方の継手半分体に作用するトルクが平衡
状態になるまで蓄わえられる。換言すれば、継手の入力
半分体と出力半分体の間に力学的モーメントの平衡が生
ずるまで継手の出力半分体に生ずる慣性モーメントは継
手の入力半分体に導入された動作を弾性体18の弾性的変
形動作への変換によって蓄わえられる。その際外側の継
手半分体１と内側の継手半分体２のいずれか継手の入力
半分体または出力半分体になるかどうかは明らかにどち
らでもよいことで機能的には同じである。両方の場合、
ボルト15は長孔24によって厳密にラジアル方向に案内さ
れる。二つの継手半分体相互の相対的回転角だけは決定
的で回転方向に無関係であり且つ力の流れとも無関係で
ある。

特に第１図から明らかなように支承薄板17は比較的厚
く、重い鋳造体又は鍜造体として形成されており、全体
が相当の質量のために遠心おもりとして作用する。二つ
の継手半分体１と２が相互に回動することによって継手
内に動作を導入する際にはたらく二つの継手半分体１と
２の相互の回動による継手内への動作の導入に際し、支
承薄板17に作用する継手中心点への引き寄せに対抗し
て、支承薄板17の遠心おもりによって生じる遠心力が回
転角の縮小の意味でラジアル方向外側へ作用し、そのつ
どトルク平衡に調整される。その際最終的に調整する回
転角をどの位の大きさにするかは、弾性中間部材の予め
与えられた特性データにもとづき、支承薄板17の質量を
測定することによって簡単に決められる。支承薄板17の
遠心質量、弾性中間部材18の弾性特性データおよび偏心
ディスク11の偏心率並びに結合部材13の支点と長さとを
同調させることによって、組み立てられた継手は任意の
特性曲線で実際上任意に微妙に調整ができる。各個々の
使用例のために簡単な手段でもって各特殊使用例に対し
て特性曲線を最適に合せるに充分な可能性が自在とな
る。第１図及び第２図に示された回転のゆっくりとした
ここでは、その時々の特別な用途に対して、最も簡単な
手段で特性曲線に最もよく適合する、個々のすべての応
用の可能性が与えられる。第１図、第２図に示す、自動
車構造領域のたわみ軸継手のために、第３図に特性曲
線、すなわちパラメータとして一定トルクにおける回転
角−回転数−特性曲線が示されている。第３図からま
ず、遠心おもりとして形成された支承薄板17に基づい
て、一定トルクに平衡させるように調整された回転角が
回転数の増加とともに、小さくなっていくのが直ちにわ
かる。この場合も支承薄板17の遠心質量による遠心力の
作用を受けて弾性中間部材18の負荷は除かれる。そこで
トルクを平衡させて例えば50Nmの伝達トルクで毎分1000
回転の継手回転数の場合に二つの継手半分体1,2の回転
角は相互に約70度に合わされる。それに反してその他が
同一条件で毎分5000回転の回転数では回転角はただ０度
になり、継手は従って遠心質量の作用を受けて実際にゼ
ロ位置にもどる。

逆に毎分1000回転の回転数でトルクが平衡状態となる場
合、約70度の回転角の時には50Mmのトルクが伝達され、
毎分5500回転の回転数の場合は２倍のトルク、すなわち
100Nmのトルクが伝達されうる。しかしながら、弾性中
間部材の圧縮が回転角の増大とともに次第に大きくなる
と、それにしたがってトルク−回転角−特性曲線が硬直
し、急こう配になる。このことは100Nmのトルクで毎分5
500回転の回転数の場合に予め与えられたトルクの負荷
変動の値に対して同じ回転角変化、つまり同じ回転弾性
率が使えることを意味し、毎分1000回転の回転数におい
て50Nmの半分の大きさのトルクに対してのみ適用可能で
ある。したがってこの継手は比較的高い回転数と比較的
高い負荷の範囲、つまり比較的高いトルクで負荷の変動
衝撃に対して従来技術による継手よりも大きな回転軟調
性を示す。その場合の支承薄板17は比較的薄い鋼板から
作られた軽いものである。

この関係は第３図からも直接見て取れる。そうすると例
えば毎分1000回転の回転数で100Nmから150Nmに負荷が衝
撃的に変動するのを把握するために約25度の回転角変化
が自在となる。毎分6000回転の回転数にあってはそれに
対して同じ負荷が衝撃的に変動すると約45度の回転角変
化が自在となり、そのために従ってここでは実施例とし
て説明した継手は公知技術における継手での関係とは逆
に低い回転数におけるよりも高い回転数においてより回
転が柔軟にさえなる。その際専門家には直ちに次のこと
が明らかである、即ち継手が全体の回転数範囲に亘って
実際に一定の回転が柔軟性を有するように専門家はこの
関係を直ちに例えば適合しうるものであるということが
明らかである。既に先に述べた様に、継手をそれ相応に
同調させたりないしは特性曲線群を適当に調整すること
は簡単な手段で専門家自身によって、個々の使用の状態
に合せて実施可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は遠心おもりとして形成された支承薄板を有する
継手の実施例をラジアル平面への側面図で部分的に断面
図で示したものであり、第２図は第１図の線II-IIによ
る断面図であり、第３図は第１図及び第２図に示したた
わみ軸継手の実施例に対する多数の特性曲線をパラメー
ター図表式に示したものである。 符号の説明： 1,2…継手半分体 ３…側部薄板（心出し薄板） ４…側部薄板（ライニング支持薄板） ６…ライニングディスク 10…内歯歯車 11…中間部材（偏心ディスク） 13…結合部材 15…支承ボルト 16…支持体 18…弾性中間部材 18′,18″…弾性体 19…支承部 24…長孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に回転可能な二つの継手半分体（1,
   2）が、少なくとも一つの弾性中間部材（18）を介し、
   かつ継手による力伝達路に関して、この弾性中間部材に
   回転を並進運動に又はその逆に並進運動を回転に連続的
   に変換する少なくとも一つの中間部材を介して力伝達す
   るように互いに結合されており、少なくとも一つの支承
   薄板（17）を有し、この薄板はラジアル方向内側に摩擦
   係合的に支承され、二つの継手半分体の第一の半分体
   （１）と結合された少なくとも一つの弾性中間部材（1
   8）上のラジアル方向外側に載置されており、かつこれ
   には運動を変換する中間部材（11）が直接又は少なくと
   も一つの結合部材（13）を介して並進運動するように枢
   着され、第一の継手半分体に対して運動を変換するよう
   にしっかりと結合されている他方の継手半分体が相対的
   に回転する場合に、前記支承板（17）が少なくともほゞ
   ラジアル方向に弾性中間部材（18）が緊張したり緩んだ
   りして負荷がかけられる回転継手であって、前記支承板
   （17）が遠心おもりとして形成されているか、又は遠心
   おもりと固く結合されていることを特徴とする良好な特
   性曲線を有する回転弾性継手。
2. 【請求項２】運動を変換する中間部材が、偏心ディスク
   であるか又はクランクであり、これが剛体であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弾性継手。
3. 【請求項３】少なくとも結合部材の一側上に、回転しな
   いように継手半分体（１）と結合された側部薄板（3,
   4）が設けられ、これに１ないし複数の弾性中間部材（1
   8）が回転しないように保持されている回転弾性継手で
   あって、ラジアル方向に向いた長孔（24）が側部薄板
   （3,4）内に設けられ、長孔を通して支承ボルト（15）
   が貫通係合し、これに結合部材（13）が枢着され、又は
   運動を変換する中間部材（11）の並進運動が制御される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の弾性継手。
4. 【請求項４】前記長孔（24）の長さが、両方の継手半分
   体が相互に０度〜180度まで相対的に回転する場合に長
   孔（24）内の支承ボルト（15）が進む行程の長さに少な
   くとも等しいことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第３項のいずれかに記載の弾性継手。
5. 【請求項５】継手のゼロ位置、つまり両継手半分体が相
   互に０度の回転角において、長孔が支承ボルト（15）を
   全く無衝突又は無視し得る程度の微衝突で収容でき、一
   方、長孔（24）の対向する端部は、継手の回転角が180
   度になる前に支承ボルトが衝突するように、長孔に一端
   （25）を配設することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれかに記載の弾性継手。
6. 【請求項６】弾性中間部材（18）の少なくとも一方が、
   支承薄板（17）と第一の継手半分体（１）における支承
   部との間で圧縮予荷重を受けて張架されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記
   載の弾性継手。
7. 【請求項７】運動を変換する中間部材と結合部材とが互
   いに結合され、両方の継手半分体が相対的に回転する場
   合に、弾性中間部材が、互いに圧縮力で衝突されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか
   に記載の弾性継手。