(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイダ（１０）と；
該スパイダ（１０）のスパイダアーム（１，２，３，４）を取り付けるための２つのヨーク（５）と；
前記スパイダ（１０）のそれぞれのスパイダアーム（１，２，３，４）を前記ヨーク（５）の眼部（６．１，６．２）内に取り付けるために、前記ヨークおよび前記スパイダアームに連接するように設けられ、外レース（１４．１，１４．２）および内レース（１６．１，１６．２）を備えたラジアル軸受け（１３．１，１３．２）と、スラスト軸受け（１７．１，１７．２）とを有して構成される軸受け装置（９．１，９．２）とを有して構成され；
前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記内レース（１６．１，１６．２）により、少なくとも間接的に、前記スラスト軸受け（１７．１，１７．２）のレースウェイ（２２．１，２２．２）が形成され；
組立形態において前記ヨーク（５）の前記スパイダアーム（１，２）のスパイダアーム軸（Ｚ１）の方向を向く第１の外側カラー（２６．１，２６．２）が、前記内レース（１６．１，１６．２）に係合するように、軸方向外側に設けられ、この外側カラーにより、前記スパイダアームの端部領域において、前記内レース（１６．１，１６．２）を係止するための係止部が、少なくとも間接的に形成され；
前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記内レース（１６．１，１６．２）に係合された前記第１の外側カラー（２６．１，２６．２）は、摩擦ばめあるいは締まりばめにより、前記ヨーク内に取り付けられた前記スパイダアーム（１，２）に連結可能であり、および／あるいは前記外側カラーは前記ヨーク内に取り付けられた前記スパイダアームに部分的に支持され；
大きなトルクを伝達するのに適した連結シャフトの自在継手装置において：
前記内レース（１６．１，１６．２）には、組立形態において軸方向内側に、第２の内側カラー（２５．１，２５．２）が設けられ、この第２の内側カラーは、半径方向において、前記ヨーク内に取り付けられた前記スパイダアーム（１，２）の前記スパイダアーム軸（Ｚ１）に対して反対側へ延び；
前記内レース（１６．１，１６．２）の前記内側カラー（２５．１，２５．２）により、少なくとも間接的に、前記スラスト軸受けの軸方向外側のレースウェイ（２１．１，２１．２）が形成され；
前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記外レース（１４．１，１４．２）には、組立形態において、軸方向内側に、第１の内側カラー（２４．１，２４．２）が設けられ、この第１の内側カラーは、前記ヨーク内に取り付けられた前記スパイダアーム（１，２）の前記スパイダアーム軸（Ｚ１）の方向に向いて延び；
前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記外レース（１４．１，１４．２）の前記内側カラー（２４．１，２４．２）により、少なくとも間接的に、前記スラスト軸受けの軸方向内側のレースウェイ（２２．１，２２．２）が形成され；
前記外レース（１４．１，１４．２）には、組立形態において軸方向外側に、第２の外側カラー（２８．１，２８．２）が設けられ、この外側カラーが、前記ヨークの前記眼部（６．１，６．２）内の係止部に係合することを特徴とする自在継手装置。
【請求項２】
請求項１記載の自在継手装置において、
前記ラジアル軸受けの前記内レース（１６．１，１６．２）に係合する前記外側カラー（２６．１，２６．２）が、分離された構成要素から形成され；
該分離された構成要素（２６．１，２６．２）は、キャップ状の形態を有して構成され；
前記分離された構成要素（２６．１，２６．２）は、少なくとも１つのネジ連結部材（２７．１１，２７．１２，２７．２１，２７．２２）を用いて、前記ヨーク（５，５．１，５．２）内に取り付けられた前記スパイダアーム（１，２）に連結され；
前記分離された構成要素（２６．１，２６．２）の、組立形態において前記継手軸（Ｇ）に向く一部の端面により、少なくとも間接的に、前記ラジアル軸受けの前記内レース（１６．１）の軸方向外側に向く少なくとも１つの端面（４０．１）に対する係止部が形成されることを特徴とする自在継手装置。
【請求項３】
請求項２記載の自在継手装置において、
前記分離された構成要素（２６．１）と、前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記内レース（１６．１）の軸方向外側の端面（４０．１）との間には、力伝達部材（３０．１）が設けられていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項４】
請求項３記載の自在継手装置において、
前記力伝達部材（３０．１）が、保持リングとして形成されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載された自在継手装置において、
前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記内レース（１６．１，１６．２）の半径方向外側に向くカラー（２５．１，２５．２）と、前記ラジアル軸受けの前記外レース（１４．１，１４．２）の半径方向内側に向くカラー（２４．１，２４．２）とが、前記スラスト軸受け（１７．１，１７．２）のころ部材の位置に関連して、等しいてこを構成するように、前記スラスト軸受けが形成されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項６】
請求項５記載の自在継手装置において、
組立形態において、前記スラスト軸受け（１７．１，１７．２）の前記ころ部材の対称線（ＳAXIAL）が、前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）のころ部材（１５．１，１５．２）の対称線（ＳRADIAL）の延長線上の領域内に配置されることを特徴とする自在継手装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された自在継手装置において、
半分のヨーク部（５．１，５．２）には、それぞれベアリングキャップ（３２．１，３２．２）が設けられ；
該ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）は、半径方向に弾性変形可能であり；
該ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）は、前記ラジアル軸受けの前記外レースの前記外側カラー（２８．１，２８．２）に、軸方向の締まりばめにより連結されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項８】
請求項７記載の自在継手装置において、
前記ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）には、断面が小さくされたリム（１１．１）が設けられ；
該リム（１１．１）により、組立形態において、半径方向に前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の一部分が覆われ、前記リム（１１．１）が、少なくとも部分的に、前記外レースの前記外側カラー（２８．１）に形成された凹部（１２．１）内において、少なくとも間接的に支持され；
前記リム（１１．１）は、負荷がかけられた状態において、少なくとも部分的に、前記外レースの前記凹部（１２．１）内へ半径方向に移動可能に形成されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載された自在継手装置において、前記リム（１１．１）が、シールド補助部材（５０．１，５０．２）と、前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の前記外レース（１４．１，１４．２）の前記外側カラー（２８．１，２８．２）との間において、締まりばめにより保持されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載された自在継手装置において、
半分のヨーク部（５．１，５．２）には、それぞれベアリングキャップ（３２．１，３２．２）が設けられ；
該ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）は、半径方向に弾性変形可能であり；
該ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）は、中間部材（５６．１）および軸受け機構（５５．１）を介して、軸方向の締まりばめにより、前記ラジアル軸受け（１３．１）の前記内レース（１６．１）の前記外側カラー（２６．１）に連結されていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の自在継手装置において、
前記ベアリングキャップ（３２．１，３２．２）と、前記ラジアル軸受け（１３．１，１３．２）の外レース（１４．１，１４．２）との間には、回転止め部材が設けられていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１２】
請求項１０または請求項１１記載の自在継手装置において、前記ベアリングキャップには、おおよそＵ字型の小さな断面のリム（１１．１）が設けられ、
前記リム（１１．１）が、少なくとも部分的に、前記ラジアル軸受け（１３．１）の前記外レース（１４．１）の前記外側カラー（２８．１）に設けられた凹部（１２．１）により支持されることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１３】
請求項６から請求項１２のいずれかに記載された自在継手装置において、
前記リム（１１）と、前記ラジアル軸受け（１３．１）の前記外レース（１４．１）の前記外側カラー（２８．１）との間には、少なくとも１つのシール部材（４６．１，５１．１，５２．１）が設けられていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載された自在継手装置において、
前記内レース（１６．１，１６．２）の前記カラー（２５．１，２５．２）と、前記外レース（１４．１，１４．２）の前記カラー（２４．１，２４．２）との間において、外部に対して前記スラスト軸受け（１７．１，１７．２）をシールするシール部材（３６．１，３６．２）が設けられていることを特徴とする自在継手装置。
【請求項１５】
請求項１２記載の自在継手装置において、
前記シール部材（３６．１，３６．２）が、取り外し可能なガスケットからなることを特徴とする自在継手装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カルダン軸に対する自在継手装置に関し、特に請求項１の前提部分(preamble)に記載された特徴を有する自在継手装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
種々の形態のスパイダ（十字軸）型軸受け装置が、以下の文献において開示されている。
１．  ドイツ特許DE 35 44 253 C1号
２．  ドイツ特許DE 34 46 495 C2号
３．  旧ソ連特許SU 15 07 480 A1号
【０００３】
ドイツ特許DE 35 44 253 C1号には、ラジアル軸受けとスラスト軸受けとを有して構成されるスパイダ軸受け装置が開示されている。この軸受け装置では、ラジアル軸受けの内レースが、その外側においてカラー(collar)を介してスパイダアームの端面上に支持されている。また、内レースの内側には、スラスト軸受けの内レースを形成する別のカラーが設けられている。軸力は、スパイダアームの基端部に設けられたカラーではなく、スパイダアームの端面を介して伝えられる。スパイダアームの端面に支持される半径方向外側のカラーは、取り外し可能な部材として形成され、これにより、軸受けスリーブの製造、組立、および軸方向の遊びの調整が容易となる。好適な実施の形態においては、組立後にディスク状カラーを取り外すことが可能である。
【０００４】
ドイツ特許DE 34 46 495 C2号には、スパイダを備えた自在継手が開示されている。スパイダアームは２つのヨークのヨークアームに対して、それぞれ転がり軸受けを介して連結されている。この転がり軸受けは、ラジアル軸受けとスラスト軸受けとを有して構成されている。ラジアル軸受けは、内レースと、ヨークの眼部(eye)内で軸方向に移動できないように保持された外レースとを有している。また、スラスト軸受けは、スパイダアームのラジアル軸受け内において半径方向に配置されている。ラジアル軸受けの外レースには、スラスト軸受けのころ部材のためのレースウェイ(raceway)が設けられている。ラジアル軸受けの内レースには、半径方向内側にカラーが設けられており、このカラーは、スパイダアーム軸から離れる方向に延び、スラスト軸受けのころ部材のための内側レースウェイとして形成されている。ラジアル軸受けの内レースは、カラーとして形成された外側係止部材までの範囲においてスパイダアームに取り付けられている。
【０００５】
上記の両方の形態において、スパイダアーム軸の方向に沿って継手軸から離れる方向に、引張り力として、ヨーク内に横方向の力が伝えられる。しかし、この横方向の力の発生により、この方向においてベアリングリングを保持する必要が生じるとともに、継手軸から離れる方向に作用する軸力をヨークへ最も短い経路を介して伝達するための付加的な力伝達部材が必要となる。これにより、多数の構成要素が必要となり、組立の手間がかかり、コストが上昇する。
【０００６】
ヨーク内での力の伝達の反転は、旧ソ連特許SU 15 07 480 A1号に開示される技術により実現される。この継手においては、スラスト軸受けが、スパイダアームの基端部領域に配置される。軸方向から見て、スラスト軸受けの外側レースウェイは、ラジアル軸受けの内レースあるいはスリーブから形成される。内側レースウェイは、カラーの形態を有する分離された環状部材から形成され、ヨークにより支持される。この内側レースウェイの端面は、ラジアル軸受けの外レースの継手軸方向に向く端面に対する軸受け面として機能する。しかし、この継手では、スラスト軸受けにおける最適な負荷形態を保証するために、高い加工精度が必要とされる。しかし、負荷がかけられた状態、特に横方向加速度の影響を受ける状態においては、スラスト軸受けのレースウェイを支持する部材（ラジアル軸受けの内レースおよび環状部材）は軸受け孔部内においての支持部が比較的短く、スラスト軸受けの取り付けが堅固であるので、レースウェイ支持部材の取り付け位置からのずれが互いに大きくなり、ヨーク内における横方向の力の伝達および方向付けについて、満足できる機能を有し得ない。
【０００７】
それゆえ、本発明は、請求項１の前提部分に記載された特徴を有する自在継手に、次に上げるような効果を持たせることを目的とする。構成要素数および組立コストを削減し、軸受けの耐用年数を増加させるとともに、連結シャフト装置により伝達されるトルクを増加させる。このトルクの増加は、負荷容量特に動的負荷容量を改善することで実現され、この際、負荷がかけられた際のスラスト軸受けにおける最適な負荷形態が実現される。同時に、継手軸の方向に向く軸力が、常に片側のヨークにより支持されるように、自在継手が形成される。すなわち、個々のベアリングリングおよびベアリングキャップに対する付加的な軸方向保持部材を必要なくさせるとともに、継手軸から離れる方向へヨークに対して直接作用する軸力を伝達するための力伝達部材を必要なくさせる。これは、軸力がヨーク内に常にスラスト力として作用することを意味する。また、本発明では、スラスト軸受け用の空間が有効利用されて、スパイダアームの基端部に大きな断面積を与えることを可能とし、これにより、大きなトルク容量の良好な伝達を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載される自在継手装置により達成される。また、好適な実施の形態が、従属請求項により与えられる。
本発明によれば、組立形態において、内レースの軸方向内側にはカラーが設けられ、このカラーは、ヨークに取り付けられたスパイダアームの軸から離れる方向へ延びるように配置されている。ここで、軸方向とは、ヨーク内に取り付けられたスパイダアームの軸におおよそ平行である方向として定められる。また、継手軸とは、ヨークに連結される部材の延長軸であり、この継手軸は、スパイダアーム軸と直接交差することもあれば、平面上に投影された交点を通過することもある。スパイダアーム軸は、それぞれ９０度の交差角を有するように配置され、また、これらの軸は、共通の平面上に配置されることもあれば、互いに離間した平行な平面上に配置されることもある。ラジアル軸受けの内レースのカラーにより、少なくとも間接的に、スラスト軸受けの（軸方向に見て）外側レースウェイが形成される。これは、カラーにより、スラスト軸受けのころ部材あるいは他の形態の転がり部材のためのレースウェイを直接形成可能であることを意味している。一方、組立形態において、スラスト軸受けの片側のレースウェイすなわちスラスト軸受けの外レースを、スパイダアーム上に支持させるという選択も与えられている。ラジアル軸受けの外レースには、組立形態において、軸方向内側にカラーが設けられている。このカラーは、半径方向において、ヨークに取り付けられたスパイダアーム軸の方向へ延びるように形成されている。ラジアル軸受けの外レースのカラーにより、少なくとも間接的に、スラスト軸受けの（軸方向に見て）内側レースウェイが形成される。この場合にも、ころ部材およびスラスト軸受けの内レースをスパイダアーム上に支持させることが可能である。また、外レースには、組立形態において（軸方向に見て）外側に配置されるいわゆる外側カラーが設けられており、この外側カラーは、ヨークの眼部(eye)内の係止部材に係合されている。さらに、内レースには、組立形態において、（軸方向に見て）外側カラーが設けられ、この外側カラーは、ヨーク内に取り付けられたスパイダアーム軸の方向へ延びるとともに、スパイダアームの端面部領域において内レースの座に対する軸方向の係止部を形成する。この外側カラーは、摩擦ばめあるいは締まりばめにより、ヨークに取り付けられたスパイダアームに連結可能となっている。内レースとこの外側カラーとにより、１つのユニットが構成されるように、外側カラーは形成されている。この場合、スパイダアーム軸の方向において、スパイダアームの半径を少なくとも部分的に横切るように、外側カラーは延びている。他の実施の形態では、この外側カラーを分離した構成要素として形成することも可能である。この分離形成された部材は、例えばキャップ状の形態を有し、組立形態において継手軸方向を向くキャップの面として与えられる内面の少なくとも第１の部分が、ヨークに取り付けられたスパイダアームの端面上に支持され、内面の第２の部分により、組立形態においてラジアル軸受けの内レースに対する係止部が形成されるように構成されるのが好適である。ラジアル軸受けの内レースと係合される外側カラーと、ヨークに取り付けられるスパイダアームとの間の接続は、少なくとも１つのネジ連結部材を用いて実施されるのが好適で���る。
【０００９】
他の設計形態における堅固な軸受け構造と異なり、本発明においては、スラスト軸受けが弾性的に構成される。当業者には、このような弾性的な構成により、軸受け形態が改善され、軸受けおよび自在継手装置の耐用年数が延びることが認識されている。
【００１０】
本発明による軸受け装置全体においては、スパイダアーム軸の方向において継手軸から離れる方向に作用する軸力が、力の作用する方向に配置される半分のヨーク部の反対側に配置される半分のヨーク部により支持されるという効果がある。これにより、軸力の作用する方向にあるスラスト軸受けにかかる負荷は軽減される。この際、ヨーク内において、軸力はスラスト力として伝えられる。さらに、ラジアル軸受けのレースに対するブランク(blank)を、薄い壁部を有するように形成できるので、重量を低減することができる。また、外レースにねじ立て孔部を形成する必要がないので、強度が増すとともにコストが低減される。
【００１１】
ラジアル軸受けの内レースの半径方向外側に向くカラーと、外レースの半径方向内側に向くカラーとは、負荷がかけられた状態において、ラジアル軸受けの個々の構成要素の可能な移動形態に応じて、等しいてこ部を有するように構成されるのが好適である。すなわち、ラジアル軸受けの対称線の軸方向への延長線が、スラスト軸受けのころ部材の対称線の領域へ延び、好ましくは交差するように、スラスト軸受けあるいはそのころ部材が形成される。これにより、周方向の力を受けて負荷がかけられた状態において、ラジアル軸受けの個々の部材が相対的に移動（すなわち、ラジアル軸受けのレースウェイが非平行となる）しても、スラスト軸受けのレースウェイは、常時おおよそ平行状態を維持され、最適な負荷支持形態が実現されるとともに、ころ部材が均一に摩耗される。
【００１２】
トルク負荷が作用し軸受け孔部が弾性変形した際に、ベアリングキャップが半径方向において外レースに向けてずれることが可能であるように、ベアリングキャップおよびベアリングキャップとラジアル軸受けの外レースの外側カラーとの連結部が形成されている。このような機能は、種々の形態で実現可能である。また、スラスト軸受けの潤滑および汚れの除去を目的として、シール部材が設けられる。これにより、内レースのカラーと外レースのカラーとの間が外部に対して遮蔽され、スラスト軸受けへのアクセスが防止される。必要な場合には、外部からの潤滑剤の供給が可能であるとともに、動作状態においては外部に対してスラスト軸受けが遮蔽されるように、このシール部材は形成される。このシール部材は、スパイダアーム上、特にスパイダアームの基端部に取り付けられるのが好適である。
【００１３】
また、軸受けのクロージャは、それぞれのヨークの眼部に取り付けられる。クロージャは、締まりばめにより、ラジアル軸受けの外レースに、軸方向に連結される。本発明による構成を有することで、クロージャ自体が、半径方向の移動による外レースの変形を吸収することができる。クロージャ端面の摩耗およびラジアル軸受け内の摩耗は、従来技術による自在継手の軸受けと比較すると、大幅に低減される。
【００１４】
ラジアル軸受けをシールドするために、軸受けのクロージャと外レースの外側カラーとの間には、リング状あるいはディスク状の形態を有するクロージャ補助部材が設けられる。この補助部材は、例えば保持リングである保持部材により軸方向に固定されるとともに、締まりばめを用いて、軸受けのクロージャに連結される。また、トルク負荷が作用してヨーク内の軸受け孔部が弾性変形する際における軸受けのクロージャの半径方向の応力を最小化するとともに、軸受けのクロージャのラジアル軸受けの外レースに対する締まりばめによる連結を実現するために、軸受けのクロージャには、その外縁部において、クロージャリムが設けられている。このクロージャリムは、組立形態において、ラジアル軸受けの幅方向を覆うように半径方向に延びている。特に、軸受けのクロージャの外縁部に設けられたこのクロージャリムにより、ころ部材が軸方向において遮蔽されるように、クロージャリムが形成されるのが好適である。クロージャリムに関しては、組立形態において、継手軸に向くその内面の一部分が、ラジアル軸受けの外レースの外側カラーに支持用に設けられた凹部に形成された端面の一部分に支持される。クロージャリムは、組立形態において、半径方向において弾性変形可能であるように形成されている。この目的のために、クロージャリムの断面は小さくされている。そして、クロージャリムと、外側カラーと、クロージャ補助部材との間には、保持リングが設けられている。軸受け孔部の変形に対して軸受けのクロージャを適応させるために、クロージャリムに弾性変形が生じた際には、ずれることが可能であるように、軸受けのクロージャが、締まりばめにより、ラジアル軸受けの外レースの外側カラーに連結されている。また、シール機能を実現するために、クロージャ補助部材には、２つのシール部材が設けられている。
【００１５】
他の実施の形態においては、軸受けのクロージャを摩擦ばめあるいは締まりばめを用いて軸方向に保持するために、クロージャが、中間部材および軸受け機構を介して、間接的にラジアル軸受けの内レースの外側カラーに連結されている。そして、軸受けのクロージャは、例えばＵ字型のリムを有している。このクロージャリムは、組立形態において継手軸方向に向く端面の一部分において、ラジアル軸受けの外レースの凹部内に形成され継手軸の反対方向を向く端面の一部分に直接的に支持されている。軸受けのクロージャと、ラジアル軸受けの外レースおよび特に外側カラーとは、半径方向においても互いに支持するように構成されている。外側カラーにおいてスパイダアーム軸に向く面により、クロージャリムにおいてスパイダアーム軸の反対側を向く面に対する係止部が形成される。組立形態におけるラジアル軸受けの外部に対するシールを実現するために、軸方向外側の部分には、シール部材が設けられている。このシール部材は、例えばリングシールの形態を有し、軸受けのクロージャと、ラジアル軸受けの外レースの外側カラーとの間に配置される。
【００１６】
本発明の他の利点は、構成要素の数を少なくし、構造を簡略化することで、製造および組立コストを削減できることである。特に、スラスト軸受けとして、標準的な転がり軸受け（減摩軸受け）あるいは標準的なころ部材を使用することが可能である。
【００１７】
また、本発明の他の実施の形態によれば、適切な材料を選択し、適切な加工精度で製造することで、ラジアル軸受けの外レースにカラーを形成することなく、その代わりに、ヨークの眼部が、ラジアル軸受けの外レースの内側カラーの機能を有するように形成される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次の図面を参照して、本発明による解決手段が以下に説明される。
図１は、本発明による自在継手を示す断面図である。この断面図は、スパイダアーム軸を通して延び継手軸に対して垂直である平面による断面を示したものであり、ヨーク(yoke)に取り付けられたスパイダアームが示されている。
図２は、図１に示された自在継手の改善された形態を示す右方向から見た図である。
図３は、図２の一点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。
図４は、本発明による自在継手の他の実施の形態を示す断面図である。この断面図は、スパイダアーム軸を通して延び継手軸に対して垂直である平面による断面を示したものであり、ヨークに取り付けられたスパイダアームが示されている。
図５は、図４に示された自在継手の改善された実施の形態を示す図である。
図６は、負荷がかけられた状態におけるスラスト軸受けのレースウェイ(race-way)の位置を示す図である。
【００１９】
図１には、本発明による自在継手装置の組立時における実施の形態を示す断面図が示されている。この断面図は、スパイダアーム軸を通して延び継手軸に垂直である平面による断面を示したものであり、ヨークに取り付けられたスパイダアームが示されている。例示を目的として、図１には本来４つのスパイダアームが示されるべきであるが、説明を簡単にするために、ヨークに取り付けられた２つのスパイダアームのみが示されている。また、他の実施の形態を示す図４および図５においては、説明を簡単にするためにヨークの断面のみが示され、同一の構成要素に対しては同一の参照番号が付されている。
【００２０】
スパイダアーム１および２を有して構成されるスパイダ１０は、第１のヨーク部５．１と第２のヨーク部５．２とからなるヨーク内に取り付けられている。この取り付けは、それぞれ６．１および６．２で示される軸受け孔部６を介して、それぞれ９．１および９．２で示される軸受け９により実現される。ヨーク５内に取り付けられたスパイダアーム１および２に対して９０度の方向に延びるスパイダ１０のスパイダアーム３および４は、ここでは詳細に示されない同様に２つのヨーク部からなる第２のヨークに取り付けられている。それぞれのスパイダアーム３あるいは４は、軸受け孔部を介して軸受けにより取り付けられている。ヨーク５は、例えば動力入力側の図示されない機械部品に連結され、一方、スパイダアーム３，４に対する図示されないヨーク５は、動力出力側の機械部品に連結されている。図示されるように、スパイダアーム１，２を通る軸およびスパイダアーム３，４を通る軸として与えられる、スパイダ１０のスパイダアーム軸Ｚ１およびＺ２は、１つの平面上に配置されることもあれば、互いに離間した平行な２つの平面上にそれぞれ配置されることもある。スパイダアーム１および２の軸受け９．１および９．２は、外レース１４．１，１４．２、ころ部材１５．１，１５．２、および軸受けブシュの形態を有する内レース１６．１，１６．２を有して構成される番号１３．１，１３．２で示されるラジアル軸受け１３と、スパイダアームの基端部１８．１，１８．２に配置されたスラスト軸受け１７．１，１７．２とを有して構成されている。
【００２１】
スラスト軸受け１７．１，１７．２は、少なくともころ部材１９．１，１９．２を有して構成されている。これらのころ部材は、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の内レース１６．１，１６．２の端面２１．１，２１．２により支持されるとともに、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２とともにユニットを形成するカラー２４．１，２４．２の端面２２．１，２２．２により支持されている。この際、端面２１．１，２１．２は、１つの平面内において延びるスパイダアーム軸Ｚ１とＺ２との交点を通して延びる軸として与えられる継手軸Ｇの側に向き、端面２２．１，２２．２は、継手軸Ｇの反対側に向いている。これらの端面２１および２２は、ラジアル軸受けのレースウェイから延びるカラーにより形成され、ここではスラスト軸受けの外レースおよび内レースとして機能する。この目的のために、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２には、スパイダアーム軸Ｚ１に向く第１の内側カラー２４．１，２４．２が設けられている。また、ラジアル軸受けの内レース１６．１，１６．２では、内側カラーとして設けられたカラー２５．１，２５．２によりユニットが形成されている。しかし、図示されないが、カラー２４および２５の端面２２，２１により支持される付加的なレースウェイリング（外レースおよび内レース）をスラスト軸受けに設けることも可能である。
【００２２】
組立形態において、カラー２４．１，２４．２および２５．１，２５．２は、軸方向内側、好ましくはスパイダアーム基端部近傍に配置される。また、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の両方のレースウェイリングには、組立形態における外側端部において、それぞれ第２のカラーが設けられている。内レース１６．１，１６．２には、この実施の形態では分離された構成要素として与えられる外側カラー２６．１，２６．２が設けられている。この外側カラーは、例えば図示されるように、キャップ状のクロージャの形態を有している。内レース１６．１，１６．２は、例えば保持リング３０．１，３０．２により、軸方向において保持される。
【００２３】
キャップ状のディスクであるカラー２６．１，２６．２は、ネジ連結部材２７．１１，２７．１２，２７．２１．２７．２２を用いて、スパイダアーム１，２にそれぞれ連結される。このような構成を用いることで、内レース１６．１，１６．２に対する軸方向の係止機構が実現される。また、軸受けブシュとしても設計可能である内レース１６．１，１６．２は、スパイダアーム１，２に対して押圧される。
【００２４】
ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２は、それぞれの軸受け孔部に連接するベアリングキャップ３２．１，３２．２に対して、締まりばめジョイント３１．１，３１．２により連結されている。ベアリングキャップ３２．１，３２．２は、力の伝達に関与するものではない。締まりばめによる連結は、外レース１４．１，１４．２の第２の外側カラー２８．１，２８．２の領域において実現される。カラー２８．１，２８．２は、スパイダアーム軸Ｚ１の方向へ外レースが延長して形成され、スパイダアーム軸Ｚ１から半径方向において離間する方向、すなわち外側方向へ延びている。外レース１４．１，１４．２とベアリングキャップ３２．１，３２．２との締まりばめによる連結は、種々の形態で実現可能である。
【００２５】
ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２は、スパイダアーム軸Ｚ１の方向に沿って継手軸Ｇの方向へストッパ２９．１，２９．２までスライド移動可能となっている。このストッパ２９．１，２９．２は、ヨーク内、特にヨークの眼部(eye)に設けられている。図１に示されるように、この係止機能は、好ましくは外レース１４．１，１４．２のカラー２８．１，２８．２を利用して実現される。これにより、カラー２８．１，２８．２は、ヨーク５．１，５．２に支持される。
【００２６】
スパイダアーム軸Ｚ１方向に沿って継手軸Ｇから離れる方向へ作用する横方向加速度により軸力が発生することで、例えば軸力が第２ヨーク部５．２の方向に作用する場合には、この方向に配置されているスラスト軸受け１７．２にかかる負荷が軽減され、軸力の作用方向と反対側にある第１ヨーク部５．１においてスパイダアーム軸の方向に配置されるスラスト軸受け１７．１にかかる負荷が増大することになる。この動作状態においては、負荷が軽減された軸受けを受動軸受けと表現し、負荷がかけられた軸受けを能動軸受けと表現することが可能である。この動作状態においては、スパイダアーム軸Ｚ１方向に沿って継手軸Ｇから離れる方向へ作用する軸力により、この方向においてネジ連結部材２７．２１，２７．２２に作用する引張り力が低減され、ラジアル軸受け１３．２のカラー２６．２の軸方向の移動が抑えられるから、スラスト軸受け１７．２にかかる負荷が軽減される。この際、このスラスト軸受けを介しては、力の伝達は行われないことになる。一方、反対側の第１ヨーク部５．１では、引張り力により、ネジ連結部材２７．１１，２７．１２のネジ部により大きな応力が加えられる。この結果として、ネジ連結部材２７．１１，２７．１２にかかる引張り力が増大するとともに、スパイダアーム１に作用する引張り力が増大し、これにより、カラー２６．１および内レース１６．１にスラスト応力がかかる。すなわち、軸力は、スラスト応力が作用する外側カラー２６．１、保持リング３０．１，内レース１６．１，スラスト軸受け１７．１，内側カラー２４．１，外レース１４．１，および外側カラー２８．１を介して、第１ヨーク部５．１に作用する。
【００２７】
自在継手のトルク伝達コンポーネントの周方向の力による変形は大きいので、軸受けにおける負荷分布は不均一となり、可能である負荷限度を充分に活用することはできない。スラスト軸受けのレースウェイにおける面の平行性の欠如は、レースウェイに早期の疲労を起こさせ、結果的に、ころ部材に塑性変形を生じさせる（同様に孔食を生じさせる）。一方、軸受け製造者が軸受けに関して堅固な設計を行うことで、軸受けの動的および静的な定格負荷量が保証される。また、付加的に作用する周方向の力の作用に伴うスラスト軸受けのレースウェイの面平行性を保証するために、その解決策として、カラー２４とカラー２５とにおいて同じ程度に変形が生じるように、スラスト軸受け１７．１，１７．２，１７．３，１７．４が構成されている。これは、スラスト軸受け１７あるいはこのレースウェイにおけるてこ作用をできる限り小さく抑えることで実現される。すなわち、カラー２４およびカラー２５は、ほとんど等しいてこ部を有するように形成されるのが好適である。このように構成することで、レースウェイの平行性、すなわち端面２１．１と端面２２．１、端面２１．２と端面２２．２、端面２１．３と端面２２．３、あるいは端面２１．４と端面２２．４の平行性は、負荷がかけられた状態においても維持される。このような平行性が、図６に図式的に示されている。図６では、負荷状態における内レース１６．１および外レース１４．１の変形が簡略化して示されている。この図より、内レース１６．１のカラー２５．１の端面２１．１と、外レース１４．１のカラー２４．１の端面２２．１とから形成されるスラスト軸受け１７．１のレースウェイが、互いにおおよそ平行な位置を有することは明白である。スラスト軸受け１７．１あるいは１７．２がこのように構成されるので、負荷がかけられない状態においては、ころ部材２３．１の軸方向に延びる対称線ＳAXIALは、ラジアル軸受けのころ部材１５．１の軸方向に延びる対称線ＳRADIALのおおよそ延長線上に存在し、好ましくは図１および図２に示されるように、延長線と交差する。
【００２８】
ラジアル軸受けのレースウェイリング（内レースおよび外レース）に設けられた個々のカラーは、レースウェイリングと一体の部材として形成されることもあれば、分離された部材として形成されることもある。このような設計的決定は、適用分野における要求に応じてなされる。
【００２９】
動作中では、スラスト軸受け１７．１，１７．２は、シール部材３６．１，３６．２により、外部に対してシールされる。スラスト軸受け１７．１，１７．２は、スラスト軸受け１７．１，１７．２への潤滑剤の供給が一方の側から可能であるように、形成されるのが好適である。このシール部材は、スパイダアームの基端部１８．１，１８．２の領域に配置されるのが好適である。
【００３０】
ラジアル軸受け１３．１をシールドするために、ベアリングキャップ３２．１，３２．２と、外レース１４．１，１４．２の外側カラー２８．１，２８．２との間には、リング状あるいはディスク状のシールド補助部材５０．１，５０．２が取り付けられる。このシールド補助部材は、例えば保持リング４８．１，４８．２である保持部材により軸方向に固定され、締まりばめにより、ベアリングキャップ３２．１，３２．２に連結される。また、トルク負荷が作用してヨーク５．１，５．２内の軸受け孔部に塑性変形が生じる際のベアリングキャップの半径方向の応力を減少させるとともに、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２に対する締まりばめ連結部３１．１，３１．２を機能させるために、ベアリングキャップ３２．１，３２．２の外周部には、リム１１．１，１１．２が設けられている。これらのリム１１．１，１１．２は、組立形態において半径方向すなわちラジアル軸受けの幅方向に延び、特にベアリングキャップ３２．１の外周部に配置されたこのリムによりラジアル軸受け１３．１すなわちころ部材１５．１がシールドされるように、リムが形成されるのが好適である。このベアリングキャップに設けられたリムは、組立形態において、継手軸方向に向く内面７．１，７．２の一部分において、ラジアル軸受け１３．１，１３．２の外レース１４．１，１４．２の外側カラー２８．１，２８．２に支持用に設けられた凹部１２．１，１２．２の部分面８．１，８．２により支持される。リム１１．１，１１．２は、組立形態において、半径方向に弾性変形可能となっている。そして、この弾性変形を目的として、リムの断面は減少されている。そして、ベアリングキャップ３２．１，３２．２のリム１１．１，１１．２とカラー２８．１，２８．２との間において、保持リング４８．１，４８．２がシールド補助部材５０．１，５０．２に取り付けられる。ベアリングキャップが軸受け孔部の変形に対応できるように、ベアリングキャップのリムの弾性変形が生じた際にもリムがずれることが可能であるように、締まりばめにより、ベアリングキャップはラジアル軸受けの外レースの外側カラーに対して連結されている。また、シール機能を実現するために、２つのシール部材５１．１，５１．２および５２．１，５２．２が、シールド補助部材５０．１，５０．２に連結されている。
【００３１】
図２には、図１に対して改善された実施の形態が、右から見た図として示されており、図３には、その部分詳細図が示されている。この実施の形態では、ヨークに取り付けられたスパイダは、互いに離間した２つの平行な平面にそれぞれ配置される複数のアームを有して構成されている。軸方向において内レース１６．１に係合する外側カラー２６．１は、この実施の形態においては、分離した構成要素として形成されている。この外側カラー２６．１に関しては、組立形態において、継手軸Ｇ方向に向く第１の端面３７．１が、第１ヨーク部５．１内に取り付けられたスパイダアーム１の端面３８．１上に支持され、また、外側カラーの継手軸Ｇ方向に向く第２の端面３９．１が、ラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１の端面４０．１上に支持される。この端面４０．１は、継手軸に対して反対側を向き、ラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１に対する軸方向係止部を形成する。力は、外側カラー２６．１を介して、介在する伝達部材を用いることなく、直接的にラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１に伝達される。さらに、シールド補助部材５０．１，５０．２を保持するように機能する第２の保持リング４９．１が、シールド補助部材に対して軸方向上側において、ベアリングキャップのリム部に取り付けられている。この実施の形態においても、シールド補助部材５０．１，５０．２には、シール部材５１．１，５１．２および５２．１，５２．２が設けられている。これらのシール部材は、例えばリングシールの形態を有して形成される。ベアリングキャップは実質的に軸方向に移動することがないので、これらのシール部材が相対移動による摩耗にさらされることはほとんどない。
【００３２】
組立形態においては、ベアリングキャップ３２．１，３２．２と、キャップ状のプレートである外側カラー２６．１，２６．２との間に間隙部５３．１，５３．２が形成される。ラジアル軸受け、キャップ状プレート（外側カラー）、およびベアリングキャップが上記のように構成されているので、環状空間部５４．１，５４．２あるいは管状の形態を有する供給通路が形成され、これにより、ベアリングキャップ３２．１，３２．２を介してのラジアル軸受けへの潤滑剤の供給が可能となる。
【００３３】
図４には、自在継手装置のさらなる実施の形態の断面図が示されている。この自在継手では、図２の自在継手と同様に、軸方向において内レース１６．１と係合する外側カラー２６．１が、分離した構成要素として形成されており、組立形態においては、継手軸Ｇ方向を向く外側カラーの第１の端面３７．１が、第１ヨーク部５．１に取り付けられたスパイダアーム１の端面３８．１上に支持され、継手軸Ｇ方向を向く第２の端面３９．１が、ラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１の端面４０．１上に支持される。端面４０．１は、継手軸に対して反対側を向き、ラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１に対する軸方向の係止部を形成する。力は、外側カラー２６．１を介して、介在する伝達部材を用いることなく、直接的にラジアル軸受け１３．１の内レース１６．１に伝達される。
【００３４】
軸方向の保持を実現するベアリングキャップ３２．１は、摩擦ばめあるいは締まりばめを実現する連結部材４１．１を用いて、中間部材５６．１を介して外側カラー２６．１に対して間接的に連結することが可能である。この際、中間部材とカラーとの間には、軸受け５５．１が設けられている。ベアリングキャップには、Ｕ字型のリム１１．１が設けられ、組立形態においては、リム１１．１の継手軸Ｇ方向に向く端面の一部が、ラジアル軸受け１３．１の外レース１４．１に形成された凹部１２．１において継手軸Ｇに対して反対側を向く端面８．１の一部分上に直接的に支持されている。ベアリングキャップ３２．１と、ラジアル軸受け１３．１の外レース１４．１特にカラー２８．１とは、上記のように構成されているので、これらは互いに半径方向において接触する。カラー２８．１は、スパイダアーム軸Ｚ１方向に向く面４４．１により、ベアリングキャップのリム１１．１においてスパイダアーム軸Ｚ１に対して反対側を向く面４５．１に対する半径方向における係止部を形成する。そして、組立形態において、外部に対してラジアル軸受けをシールするために、軸方向外側領域において、ベアリングキャップ３２．１と、ラジアル軸受け１３．１の外レース１４．１の外側カラー２８．１との間に、シール部材４６．１が設けられている。このシール部材は、例えばリングシールの形態を有している。
【００３５】
図５には、図４に示された自在継手装置に対して改良された自在継手装置の実施の形態の断面図が示されている。この実施の形態においては、外レース１４．１の面４４．１により、ベアリングキャップ３２．１のリム１１．１の面４５．１に対する係止部が形成されることはない。ベアリングキャップ３２．１と、ラジアル軸受け１３．１の外レース１４．１のカラー２８．１とは、連結部材４７．１を用いて、回転不能に、半径方向において連結されている。
【００３６】
上記のすべての実施の形態において、ベアリングキャップあるいは中間部材とカラー２８．１との間に、例えばリングシールの形態を有する付加的なシール部材を設けることが可能である。ベアリングキャップは軸方向にほとんど移動することがないので、これらのシール部材が、相対移動により摩耗されることはほとんどない。
【００３７】
また、図示されない実施の形態においては、軸方向内側に配置されるカラーによりスラスト軸受けのレースウェイを形成するのではなく、これに代えて、ヨークにカラーの機能を持たせる。ヨーク特に眼部は、上記の目的のために、軸方向内側が軸方向外側に対して小さく形成され、これにより、ヨークにより、スラスト軸受けのレースウェイを形成することが可能となる。この場合、スラスト軸受けに対する潤滑剤の供給は、供給用に形成された管路を用いて、ヨークを介して実現される。
【００３８】
本発明による軸受け装置は、シャフトを連結する際に使用される自在継手に適用するのが好適であるが、他の分野において使用される自在継手に対して適用することも可能である。例えば、隣接する部材に連結可能であるヨーク型のフランジに取り付けられたスパイダアームを用いて、回転部材を連結する場合等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による自在継手を示す断面図である。
【図２】  図１に示された自在継手の改善された形態を示す右方向から見た図である。
【図３】  図２の一点鎖線で囲まれた部分の詳細図である。
【図４】  本発明による自在継手の他の実施の形態を示す断面図である。
【図５】  図４に示された自在継手の改善された実施の形態を示す図である。
【図６】  負荷がかけられた状態におけるスラスト軸受けのレースウェイの位置を示す図である。
【符号の説明】
１，２，３，４  スパイダアーム
５，５．１，５．２  ヨーク（ヨーク部）
６．１，６．２  眼部
９．１，９．２  軸受け装置
１０  スパイダ
１１．１  リム
１２．１  凹部
１３．１，１３．２  ラジアル軸受け
１４．１，１４．２  外レース
１５．１，１５．２  ころ部材
１６．１，１６．２  内レース
１７．１，１７．２  スラスト軸受け
２１．１，２１．２，２２．１，２２．２  レースウェイ
２４．１，２４．２  （第１の）内側カラー
２５．１，２５．２  （第２の）内側カラー
２６．１，２６．２  （第１の）外側カラー
２７．１１，２７．１２，２７．２１，２７．２２  ネジ連結部材
２８．１，２８．２  （第２の）外側カラー
３０．１  保持リング（力伝達部材）
３２．１，３２．２  ベアリングキャップ（クロージャ）
３６．１，３６．２  シール部材
４０．１  端面
４６．１，５１．１，５２．１  シール部材
５０．１，５０．２  シールド補助部材
５５．１  軸受け機構
５６．１  中間部材
Ｇ  継手軸
ＳAXIAL，ＳRADIAL  対称線
Ｚ１  スパイダアーム軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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