JPS6237252B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は撓み継手に関し、詳しくは、車輌の下
部においてカルダン軸の中間部分の継手として、
駆動用の軸のフランジ（駆動フランジ）と従動用
の軸のフランジ（従動フランジ）とを相互に接続
するよう構成された撓み継手に関する。

〔従来の技術と問題点〕

上記の種類の撓み継手は、ドイル特許公開明細
書第2234437号に説明されている。これは駆動フ
ランジと従動フランジに交互に接続されるよう配
置された複数の継ぎブロツクを有し、該継ぎブロ
ツクは円周方向に相互に間隔を置いて配置され、
円周方向に間隔を置いて相対する継ぎブロツクの
端面は、やはり円周方向に配設されたゴム部材に
より相互に結合される。作動時、ゴム部材は一つ
おきに圧縮荷重と引張荷重を受けることになる
が、トルクの伝達を行うのは主として圧縮荷重を
受けたゴム部材に限られる。即ち、ゴム部材全体
の約50％に限られることになる。それゆえ、一定
のトルクを伝達するについてのこの継手の重量及
び寸法は、極めて不満足なものである。なぜな
ら、ゴム部材の総てが圧縮荷重を受けられるよう
にすれば、重量及び荷重をもつと減らすことがで
きる筈だからである。

その上ゴム部材は、公称トルクの伝達により破
壊を生じないように設計されねばならない。しか
しこのような設計は、ゴム部材を嵩高な円筒状に
することを要求し、継手が極めて低いトルクを伝
達する場合に必然的に極めて剛性かつ非弾性的特
性を示す原因となる。このことは自動車の駆動系
統に使用する場合極めて望ましくないことであ
る。その上、駆動系統に使用した場合には過負荷
は避けえないものであるが、この過負荷がゴム部
材の直接の破壊や損傷を惹き起こしうる点も欠点
である。

〔発明の目的〕

そこで本発明の課題は、低いトルクを伝達する
場合でも特に軟らかく弾性のあるばね特性を示
し、振動の良好な減衰を保障し、損傷の危険なし
にかなりの過負荷に耐えうるような、特に自動車
駆動系統に使用するための撓み継手を提供するこ
とである。

〔目的解決のための手段〕

この課題は、駆動フランジと従動フランジに交
互に接続されるよう円周方向に間隔を置いて配置
され、隣接する継ぎブロツクと間隔を置いて円周
方向に相対する半径方向に延びた端面を有する偶
数個の扇形の継ぎブロツクと、継ぎブロツクに配
設され駆動フランジ及び従動フランジの結合機素
に結合される固定機素と、固定機素８は軸方向に
延び結合機素に係合する突起１１を有すること
と、継ぎブロツク３の内と外に半径方向に間隔を
とつて設けられた非弾性材料から成る環状リム
１，２と、継ぎブロツクはゴム弾性材料から成る
層４，５によつて内側及び外側のリムにそれぞれ
結合されていることからなる継手によつて解決さ
れる。

本発明によれば、継ぎブロツクはもはやゴム部
材によつて相互に結合されているのでなく、半径
方向内方及び外方においてゴム弾性材料から成る
層を介し非弾性材料から成る内側及び外側の環状
のリムとそれぞれ結合され、かつそのことによつ
て相互に結合されている。内側及び外側のリムは
それ自体剛性に構成され、好ましくは金属から成
る。トルクの伝達はゴム弾性材料の層内に剪断応
力が生成することによつて行われ、全層が均一に
負荷される。即ちゴム弾性材料の総てが荷重を受
けられるので、従来に比べ小さな構造寸法が実現
できる。

無負荷状態、又は低いトルクが伝達される場
合、ゴム弾性材料の層が特に軟らかい弾性特性を
有することから、継手はそれによつて特に軟らか
いばね特性を有する。高トルク又は極めて大きな
過負荷が生じた場合には、円周方向に離れている
継ぎブロツクの相対する端面は直接当接し、駆動
系統と従動系統とのフオームロツク式結合が成立
し、ゴム弾性材料層の損傷の恐れはない。ゴム弾
性材料層４，５の厚さが外周又は内周で継ぎブロ
ツク端面の相互間隔の0.7〜2.5倍に相当するな
ら、当該ゴム材料の使用に関し十分な安全性が得
られる。継ぎブロツクの端面は平らに構成され、
回転軸心と同じ平面上に在る。継ぎブロツクと内
側リムとの間のゴム弾性材料から成る層の厚さの
絶対値は、回転軸からの間隔が小さいことに相当
して、継ぎブロツクと外側リムとの間の層の相当
する値より小さい。

ゴム弾性材料の層は、好ましくはこれらの層に
同じ応力荷重がかかるように設計されている。

連続する継ぎブロツクは、駆動フランジ及び従
動フランジと交互に固定的に結合され、伝達すべ
きトルクが導入される際にブロツクが捩れ又は傾
くのを防ぐ。継ぎブロツクには固定機素が、前記
フランジには結合機素が、それぞれ構成されてお
らねばならず、固定機素は結合機素に係合し軸方
向に延びる突起を有する。好ましくは固定機素は
突起として嵌め歯を有するブシユであり、結合機
素はこの嵌め歯と噛み合うように配置される対応
した嵌め歯である。駆動フランジ及び従動フラン
ジは例えば周縁に嵌め歯が形成されたボルト孔を
有し、ブシユを挿通するボルトにより継ぎブロツ
クとボルト止めされる。ボルトの配置が好適であ
るなら各継ぎブロツクにつき１本のボルトで十分
でありうる。しかし大きなトルクの伝達や振動が
強い場合については、各継ぎブロツクにつき２本
のボルトを互いに平行に配設するか、又は前記軸
方向に延びる突起に加えて付加的に、軸方向に延
び駆動又は従動フランジの相当する凹部に係合す
る突起を継ぎブロツクに配設するかのいずれかが
好適である。

ゴム弾性材料から成る層は、継ぎブロツクの内
と外にある環状の内側及び外側のリムとしつかり
結合されていなければならない。極めて安定した
形式の結合は、直接に加硫を行うことによつて実
現できる。しかしこれによつて、層を場合によつ
てはリム及び継ぎブロツクとは独立に製造し、全
部品を一度の最終的な取付過程において結合する
可能性が排除されてはならない。加硫によつて、
特に層内部での半径方向弾性予応力の生成が特に
好適となり、その場合好適な弾性挙動が得られ
る。個々の継ぎブロツクの相互間隔は、層との接
触面範囲に付加的に接着剤を適用することによつ
て、又は半径方向に延びた突起をリム及び層に配
設し、該突起によつて一方で層をまた他方で継ぎ
ブロツクを特性の幾何学的位置で固定することに
よつて、確定できる。

ゴム弾性材料の層に対して半径方向で結合され
た継ぎブロツク及びリムの面は、同方向に曲面状
に構成できる。これによつて座屈弾性が本質的に
改善され、またこれによつて非直線的軸系への本
発明の継手の使用も可能となる。

各継ぎブロツクの相対する端面が成す角度は交
互に小寸法と大寸法（α，β）を規則的に繰り返
すようにできる。これによつて本発明の継手は回
転方向に依存した異なる弾性を獲得し、このこと
は特に自動車駆動系統への使用に関連し良好に作
用する。即ち駆動系統は後退走行時には要求され
ないほどの特別に大きな弾性を、前進走行時に有
するからである。本発明の継手において、大角と
小角との比が1.5〜４であるなら特に望ましいこ
とが判明している。この比内であるなら、前進走
行に関しても後退走行に関しても満足しうる走行
の快適さが得られる。

継ぎブロツクの端面が相互に当接して騒音が発
生するのを防ぐため、この相対する端面の少なく
とも一方に弾性可撓性の材料から成る緩衝層を設
けることが提案される。

この緩衝層はゴム弾性材料から成り、各端面と
結合されていてもよい。この点につき大量生産に
関して有利であるのは、継ぎブロツクと外側リム
又は内側リムとの間のゴム弾性材料から成る層の
場合と同じ工程及び同じ道具で、成形及び加硫に
よつて緩衝層を製造することである。緩衝層を継
ぎブロツクの両端面に設け、従つて継手の回転軸
心と同一平面上に延びた総ての面に弾性材料から
成る連続的な被覆を設けることは、一般に製造コ
ストを上昇させるものではなく、顕著な利点をも
たらす。

緩衝層の厚さはごく薄くてよく、表面の総ての
範囲が継手の回転軸心と同一平面にある平らな面
として構成してさえあれば、一般に十分である。
このような構成のみによつて、金属から成る継ぎ
ブロツクの当接に際し生じうる騒音は確実に防止
される。しかし負荷された状況の下では平らな緩
衝層は、半径方向ではリム間で、また周辺方向で
は継ぎブロツク端面間で締付けられるので、僅か
の弾性を有するだけであり、そのことによつてば
ね剛性は自然に高まる。特定の事情の下では接続
された機械機素の損傷を惹き起こしかねないこの
自然的な高まりは、緩衝層表面が周辺方向に延び
た単数又は複数個の湾曲を有し、該湾曲が例えば
球面状に構成されているなら防ぐことができる。
湾曲の高さは、望ましくは当該負荷条件の下で急
勾配のばね特性が急激な変曲点を生じることなく
均一かつ一段と急勾配な曲線勾配を示すように選
ばれる。これによつて、衝動的に加わる荷重から
生ずる力さえ均一に吸収される。

継ぎブロツクが組を成して円周方向に異なる間
隔を有している本発明の継手は、２つ一組で自動
車駆動系統に特に好適に使用できる。その際第１
の継手の継ぎブロツクは、従動側の第１の継手の
継ぎブロツク間の小間隔が第２の継手の継ぎブロ
ツクの大問隔に相対するように、第２の継手の継
ぎブロツクと結合される。この配置によつて両継
手の諸性質は特に好適な仕方で倍加され、小さな
トルクに伴つて惹き起こされる振動がうまく防振
される他、大きなトルクを伝達する際に生じる振
動も十分に緩衝される。

〔発明の効果〕 本発明の継手は、その動的性質が好適である
他、小寸法及び軽量である点で傑出している。重
量は、継ぎブロツク及びリムを構成するに当たつ
てアルミニウムを使用するなら最小限に減じう
る。

本発明の継手は、継ぎブロツクに配置され嵌め
歯を有する固定機素即ちブシユを用い、これを駆
動フランジ及び従動フランジの対応する結合機素
即ち嵌め歯と係合させることで、接続すべき駆動
軸及び従動軸の端部のフランジに対し取付けを容
易としている。また遠心力が生じてもその効果及
び作用が影響を受けない点も強調すべき利点であ
る。

〔実施例〕

自動車のカルダン軸等に用いられる本発明の継
手の実施例が図面にあらわしてある。

第１図にあらわした継手は環状の内側リム１と
外側リム２、及び両者の空隙内に配設された扇形
の継ぎブロツク３から成る。前記諸部品は金属材
料、例えばアルミニウムから成り、ゴム弾性材料
の加硫によつて互いに結合され、ゴム弾性材料は
外層４及び内層５を作り出している。継ぎブロツ
ク３の端面６には、それぞれ架橋されたエラスト
マー材料から成る緩衝層７が加硫してあり、該緩
衝層の面は継手の回転軸心と同一の平面を形成し
ている。

継ぎブロツク３のうち継ぎブロツク３ａは図示
を省略した駆動フランジと結合され、継ぎブロツ
ク３ａの間にある継ぎブロツク３ｂはやはり図示
を省略した従動フランジと結合されている。継ぎ
ブロツクは、回転軸と平行に、耐捩り強さを有し
て駆動又は従動フランジに取付けるための固定機
素たるブシユ８を備えた筒状凹部を有する。この
ブシユ８は前面に軸方向に延びる突起たる嵌め歯
１１を有し、該嵌め歯に駆動又は従動フランジの
相当する結合機素即ち嵌め歯が対応して位置して
ある。本発明の撓み継手を駆動フランジと従動フ
ランジの間に配置する際、これらの嵌め歯は相互
に噛み合つてロツクされ、継ぎブロツクにねじれ
モーメントが加わつた場合における継ぎブロツク
３の相対的なねじれを防止する。尚これらの嵌め
歯により、撓み継手の位置決めが容易になるとい
う付加的な効果もある。各フランジには固定機素
たるブシユ８に設けられた孔に対応してボルト穴
が設けられており、ブシユ８内にボルトを挿入す
ることによつて結合は容易に行われうる。この場
合、結合機素たる嵌め歯はボルト穴の周縁に形成
される。尚ブシユ８は例えば鋼よりなり、鋼製ボ
ルトの挿通に好適なものとされる。継ぎブロツク
には図示の例では４つの凹所１２が形成されてい
る（３ａ参照）が、これは継ぎブロツクの重量を
減ずるためのものである。継ぎブロツク３ｂにも
同様に凹所が４つ形成されているが、第２図及び
第４図では継ぎブロツク３ａと逆向きに配置され
ているため、その存在が図面上は見えないように
なつている。継手は一般に軸方向で駆動フランジ
と従動フランジとの間に配設され、両フランジは
望ましくはやはり回転対称に構成されるが、勿論
このことは本発明の継手の機能に関しそれ自体何
の影響も有してはいない。

運転条件の下での作用様式は次の通りである。

駆動フランジを介して継ぎブロツク３ａに右回
りのトルクが導入されたなら、継ぎブロツク３ａ
と内側リム及び外側リムとの間の外層及び内層に
右回りの剪断荷重が生じ、導入された力は該外層
及び内層からリムと継ぎブロツク３ｂとの間の外
層及び内層に、及び該ブロツク３ｂからそれと結
合された従動フランジへと伝達される。それ故、
継ぎブロツク３ａとリムとの間の層内の剪断荷重
は継ぎブロツク３ｂとリムとの間のそれと同一で
ある。それに応じて層のどの部位の変形も同じで
あり、個々の継ぎブロツクの位置の変位も同一で
ある。

更に上昇したトルクが導入されたなら、外層４
及び内層５の変形が増す。

トルクが高い場合、又は突然に過負荷が加わつ
た場合は、相対する緩衝層７の表面が端面に当接
する。緩衝層７は、半径方向では内側及び外側の
リムによつて、また円周方向では継ぎブロツク端
面によつて、延伸することが妨げられているので
あるから、ごく僅かに変形しうるにすぎない。よ
つて、導入されたトルクは継ぎブロツクによつて
直接伝達される。

継ぎブロツクは組を成して相互に異なる間隔を
有している。即ち右回りの場合は間隔αは大き
く、左回りの場合の間隔βは小さい。これによつ
て、上述の導入方向とは逆方向（左回り）で力が
導入されたなら（後限走行する場合）、外層及び
内層は比較的僅かの弾性変形のみが可能となる。
しかしこの弾性変形の減少は、自動車駆動系統へ
のこの継手の使用に関し一般に障害とはならな
い。なぜなら、後退走行時に生じる負荷の範囲
は、前進走行時より本質的に低いからである。

第２図には第１図の継手が縦断面図であらわし
てある。これによつて継ぎブロツク３の半径方向
外方に配設された外層４が、半径方向内方に配設
された内層５より大きな軸方向の長さを有するこ
とが明らかとなる。本発明では、荷重が総て層に
よつて伝達されうるから、従来の継手に比して外
寸を減ずることができる。また外寸が同じである
なら、伝達可能なトルクは高められうる。しかし
その際、外層４と内層５の比断面荷重が同様の大
きさとなるよう努めねばならない。

第３図には、ゴム弾性材料の外層４及び内層５
に対して半径方向で結合された継ぎブロツク及び
リムの面が、同方向で曲面状に構成された継手の
実施例があらわしてある。これによつて、特に、
接続される軸が相互に角度をなして、即ち非直線
状に位置された場合の弾性が改善される。その他
自在継手の性質がある程度達成可能である。

第４図には、それぞれ間隔を有して相対した緩
衝層７が、凸状の湾曲１０を備えた実施例の正面
図があらわしてある。これによつて、フオームロ
ツク式動力伝達の場合のばね特性の急激な上昇が
和らげられる。単一の湾曲の代わりに複数個の湾
曲を設けてもよく、湾曲１０も別の形状を有して
もよい。しかし何れにしても、目的に関連して、
図示の球状の曲線に類似して断面形が構成された
形状が優先される。

【図面の簡単な説明】

第１図は継ぎブロツクが組を成して相互に異な
る間隔を有する継手の正面図、第２図は第１図の
継手の縦断面図、第３図はゴム層に相対した継ぎ
ブロツク面及びリム面が同方向で曲面を有する別
の実施例の断面図、第４図は緩衝層上に湾曲を有
する継手の正面図をそれぞれ示す。 １…内側リム、２…外側リム、３…継ぎブロツ
ク、４…外層、５…内層、６…端面、７…緩衝
層、８…ブシユ（固定機素）、１０…湾曲、１１
…嵌め歯、１２…凹所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動フランジと従動フランジに交互に接続さ
   れるよう円周方向に間隔を置いて配置され、隣接
   する継ぎブロツクと間隔を置いて円周方向に相対
   する半径方向に延びた端面を有する偶数個の扇形
   の継ぎブロツクと、継ぎブロツクに配設され駆動
   フランジ及び従動フランジの結合機素に結合され
   る固定機素と、固定機素８は軸方向に延び結合機
   素に係合する突起１１を有することと、継ぎブロ
   ツク３の内と外に半径方向に間隔をとつて設けら
   れた非弾性材料から成る環状リム１，２と、継ぎ
   ブロツクはゴム弾性材料から成る層４，５によつ
   て内側及び外側のリムにそれぞれ結合されている
   ことからなる継手。 ２ 層４，５の厚さは外周または内周で継ぎブロ
   ツク端面の相互間隔の0.7〜2.5倍に相当すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の継手。 ３ 層４，５が弾性予応力をうけていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   継手。 ４ 層４，５に対して半径方向で結合された継ぎ
   ブロツクおよびリムの面が曲面状に構成してある
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ３項のいずれかに記載の継手。 ５ 継ぎブロツクの相対する端面が成す角度が交
   互に小寸法と大寸法（α，β）を規則的に繰返し
   て有することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の継手。 ６ 大寸法と小寸法の比が1.5〜４であることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の継手。 ７ 継ぎブロツクの相対する端面が少なくともそ
   の片面に弾性可撓性の材料から成る緩衝層７を備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第６項のいずれかに記載の継手。 ８ 緩衝層表面は周辺方向に延びた単数または複
   数個の凸状湾曲１０を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第７項記載の継手。