(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２段ねじり弾性軸継手であって、
駆動側に設けられかつ中央に凹部（１３）を持つ継手フランジ（１０）と，被動側に設けられかつ継手フランジ凹部（１３）へ軸線方向にはめ込まれるハブ（１２）と，ハブ（１２）に相対回転しないように結合される二次動力伝達要素（２０）と，二次動力伝達要素（２０）に設けられかつ継手フランジ（１０）の周方向に延びる周面凹部（１８）へ継手軸線に対して平行に進入する爪（１９）と，２群の弾性継手体（１６，１７）とを含み，第１群の弾性継手体（１６）が継手フランジとハブ（１２）との間に設けられ，第２群の弾性継手体（１７）が継手フランジ（１０）に割り当てられ，爪（１９）が周方向に可動に周面凹部（１８）に割り当てられ，第１群の弾性継手体（１６）が，第２群の弾性継手体（１７）よりねじりに対して軟らかく，小さいトルク又は無負荷又は部分負荷の場合，継手フランジ（１０）から第１群の弾性継手体（１６）を介してのみハブ（１２）へ動力が伝達され，もっと大きいトルク又は部分負荷又は全負荷の場合にはじめて，第２群の弾性継手体（１７）が，継手フランジ（１０）からハブ（１２）への動力伝達に参加するものにおいて，
爪（１９）に係合するため周面凹部（１８）を継手フランジ（１０）の中心に対して限定する継手フランジ（１０）の壁部分が同時に多角形輪郭（１４）を形成し，周面凹部（１８）のこの多角形輪郭（１４）とハブ（１２）との間に，第１群の棒状の弾性継手体（１６）が支承され，両方の群の弾性継手体（１６，１７）が軸線方向に実質的にずれることなく互いに同心的に設けられている
ことを特徴とする，継手。
【請求項２】
継手フランジ凹部（１３）もハブ（１２）も，それぞれ１つの多角形輪郭（１４，１５）を有し，ハブ（１２）と継手フランジ凹部（１３）が，それらの輪郭（１５，１４）を周方向にずらしてはめ合わされており，周方向ずれによつてハブ（１２）と継手フランジ凹部（１３）との間に形成された自由空間内に第１群の弾性継手体（１６）が，挿入されていることを特徴とする，請求項１に記載の継手。
【請求項３】
ハブ（１２）又は継手フランジ凹部（１３）の輪郭（１５，１４）が正四角形であることを特徴とする，請求項１又は２に記載の継手。
【請求項４】
一方で継手フランジ凹部（１３）が，他方で周面凹部（１８）が，それぞれ壁部分（３５）によつて限定されており，それぞれ１つの多角形の隅（３６）が，継手フランジ（１０）の２つの周面凹部（１８）を分離する壁部分（３５）に対して半径方向に一列に並んで設けられていることを特徴とする，請求項１〜３の１つに記載の継手。
【請求項５】
継手フランジ（１０）の周面凹部（１８）へ進入する爪（１９）を有する二次動力伝達要素（２０）が，実質的に平らな円板として構成され，かつハブ（１２）と直接結合されていることを特徴とする，請求項１〜４の１つに記載の継手。
【請求項６】
二次動力伝達要素（２０）が，実質的にハブ（１２）の多角形輪郭を有する開口（２１）を有し，かつコーキング又はリベツト締めによつてハブ（１２）と結合されていることを特徴とする，請求項５に記載の継手。
【請求項７】
第２群の弾性継手体（１７）がスリーブとして構成されて，ハブ（１２）と結合された二次動力伝達要素（２０）の爪（１９）にはめられており，かつ周面凹部（１８）の横縁と協動することを特徴とする，請求項１〜の１つに記載の継手。
【請求項８】
第２群の弾性継手体（１７，１８）が，パツド状成形品として構成されており，かつ周面凹部（１８）の両横縁の範囲で受容ポケツト（３７）内に差し込まれて保持されていることを特徴とする，請求項１に記載の継手。
【請求項９】
継手が未負荷状態のとき，爪（１９）がそれぞれ弾性継手体（１７，１７又は１７，２２）の間でほぼ中央で静止位置を占めることを特徴とする，請求項８に記載の継手。
【請求項１０】
駆動回転方向（Ｕ）を向いた第２群の継手体（１７）がパツド状成形品として構成され，駆動回転方向（Ｕ）とは逆を向いた弾性継手体（２２）が，実質的に，長方形断面を有する板状の平らな止め体としてのみ構成されていることを特徴とする，請求項１に記載の継手。
【請求項１１】
継手が未負荷状態のとき，爪（１９）が，継手フランジ（１０）の回転方向（Ｕ）とは逆を向いた周面凹部（１８）の横縁の方，又は弾性継手体（１７）の方にずれて静止位置を占めることを特徴とする，請求項８又は９に記載の継手。
【請求項１２】
ハブ（１２）が，軸（１１）としつかり結合すべき本来のハブ体（１２′）と，第１弾性継手段の構成要素としてのスリーブ（１２″）とに分割されており，ハブ体（１２′）が，スリーブ（１２″）とに分割されており，ハブ体（１２′）が，スリーブ（１２″）と共に，耐ねじり性で軸線方向に滑り可能な，滑りばめ方式のはめ合いを形成していることを特徴とする，請求項１〜１１の１つに記載の継手。
【請求項１３】
スリーブ（１２″）が，プラスチツクからなることを特徴とする，請求項１２に記載の継手。
【請求項１４】
より高い質量慣性モーメントを有する回転質量を形成するために，二次動力伝達要素（２０）が，所要の強度を超えて過寸法に設計されていることを特徴とする，請求項１〜１３の１つに記載の継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，請求項１の前提部分に記載された２段ねじり弾性軸継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような軸継手は，米国のメルクルーザ（ＭｅｒＣｒｕｉｓｅｒ）社の広報刊行物により公知である。この軸継手は，特に原動機の無負荷運転時又は低部分負荷のときに発生する騒音（いわゆる“ギヤハンマリング“）を低減するために設計された。このような騒音は，特に，このような負荷条件にとつて継手が十分なねじり軟性に設計されていないときに発生する。２段メルクルーザ軸継手では，比較的ねじり軟性に調整された弾性ゴムリング体を介して継手フランジがハブと結合されている。つまり，ボート原動機のはずみ車から継手フランジに伝達されるトルクはこのゴム弾性リングを介してハブに伝達され，該ハブに伝動軸が耐ねじり性に結合されている。無負荷運転時及び低い機関回転数のとき，弾性継手要素としてまずゴムリングのみが力束内に割り込ませられている。
【０００３】
更に，ハブは，継手配置の片側に設けられた皿要素又は円板状二次動力伝達要素としつかり結合されている。この動力伝達要素は，軸線方向に延びた６つのピンを担持しており，このピンに嵌められたゴム弾性スリーブは最初に挙げられたゴム弾性リング要素よりもねじり剛性である。スリーブ付きのピンは，継手フランジの内部で周面の各部分範囲を超えて延びた長手凹部内に嵌め込まれる。駆動トルクが無負荷運転範囲内又は低部分負荷に留まる限りで，弾性スリーブ付きのピンは，この長手凹部内で，長手凹部の境界に衝突することなく，自由に発振することができる。駆動トルクが高まり，かつ継手部分相互の周面のずれが大きくなると，ゴム弾性リング単独の復元力がもはや十分ではなく，継手フランジとハブとの間で，従つてゴム弾性スリーブを備えたボルトと継手フランジの長手凹部との間でも，周方向でより大きな相対運動が現れる。より大きな角度行程に基づいて，いまやゴム弾性スリーブは長手凹部の，継手フランジの回転方向に向いた境界に達し，力又はトルク伝達機能を果たす。
【０００４】
このような２段ねじり弾性継手が示す減衰特性曲線は，無負荷運転時及び部分負荷範囲のとき，リングからなる弾性継手体のみが作用する場合，緩やかに上昇しており，ねじり剛性に調整された第２群の弾性継手体が投入されるや，この曲線は累進的に上昇する枝線に移行する。
【０００５】
２段設計の基本原理の方から，この公知の継手は，ねじり軟性の第１減衰段を用意することにより，無負荷運転時又は部分負荷運転時に発生する騒音をかなり下げる目的を達成するのに好適である。公知の継手の欠点は，構造が複雑で真に支出高である点にある。つまり，明らかに，ゴムリングは一方で継手フランジと，他方でハブとねじ止めされている。他方で，弾性リング体は，継手部分とねじ止めされることができるように，ねじ止めフランジを備えていなければならず，このフランジにリングが成形されていなければならない。このことから，製造及び組立が支出高となり又それに応じてコスト高となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで，本発明の課題は，請求項１の前提部分で前提とされた種類の２段ねじり弾性軸継手を設計上かなり簡素化することである。更に，動作信頼性を高めることに重きが置かれる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は，この課題を，ます第一に，実質的に，請求項１の特徴部分に明示された特徴によつて解決する。
【０００８】
こうして，構造全体が単純な継手が得られ，この継手は−加硫された弾性継手体なしでも間に合うので−動作信頼性もきわめて高い。ゴムローラ継手自体は確かに公知である。しかし本発明は，これを最適な仕方で第２継手段内に一体化することによつて，特に適切な仕方でこの継手を利用する。この一体化は，両段の半径方向割当てにも軸線方向割当てにも関係している。つまり最初に述べられた先行技術ではゴムリングを少なくとも部分的に軸線方向で継手フランジの前に設けておかねばならないのに対して，いまや両段は，軸線方向のずれを有するのではなく，むしろ一方の段が他方の段で覆われているように一体化することができる。このことから，有利な仕方で，軸線方向できわめて狭く構成される継手ユニツトも提供される。
【０００９】
本発明によるねじり弾性軸継手では，ほとんど専ら，ゴム部品と金属部品とが接触し，金属部品が相互に接触するのではない。こうして，相接触する金属部品間で，力が変化するときに危ぐされるフレツチング腐食は防止される。この継手は耐摩耗性にきわめて優れており，保守不要である。
【００１０】
ハブ及び継手フランジ凹部の輪郭は，好ましくは，正四角形によつて限定されている。一方で継手フランジ凹部，他方で長手凹部が，それぞれ−比較的薄い−壁部分によつて限定又は制限されており，それぞれ１つの多角形の隅が，継手フランジの２つの長手凹部を分離する壁部分に対して半径方向に一列に並んで設けられているとき，特に適切な１構成が得られる。これにより，継手，特に継手フランジの軽量骨格構造が，一貫してほぼ一定に設計可能な壁厚で達成され，これにより，形状の複雑な継手フランジは金属又はプラスチツク，特にガラス繊維強化プラスチツクから，注型品として製造されるのが特に望ましい。
【００１１】
本発明対象のその他の有利な特徴及び望ましいその他の構成は，残りの従属請求項に明示されており，添付図面に基づいていくつかの実施例についての以下の説明から明らかとなる。
【００１２】
【実施例】
継手は，それぞれ，まず，駆動側に割り当てられた継手フランジ１０と，被動側で，例えは伝動装置の軸１１と結合すべきハブとを含む。継手フランジ１０は，多角形輪郭１４を有する中央凹部１３を有する。ハブ１２は同様に適当な多角形輪郭１５を有し，しかし辺の長さが短く，従つて直径が小さい。
【００１３】
ハブ１２の外輪郭１５と継手フランジ凹部１３の内輪郭１４との間に，それもしかも，ハブ１２と継手フランジ凹部１３が，図示された四角形の場合正確に４５°だけ，相互に周面をずらして設けられているときに生じる自由空間内に，棒状又は円筒状ゴム弾性体１６が挿入されている。ゴム弾性体１６は，かなりの半径方向元応力を受けて，ハブ１２の外面１５の前で，継手フランジ凹部１３内に取付けられている。この取付けは工場側で特別の装置を利用して行われる。その後，この構成は，実際の運転時，分解不可能である。
【００１４】
本実施例の場合４つの弾性継手体１６が第１群を形成し，機能の点で，最初に述べられた先行技術のゴムリングを補う。駆動フランジとして役立つ継手フランジ１０に対してトルクが周方向Ｕで導入されると，継手フランジ１０はこの回転方向でハブ１２に対して相対的に変位し，その際，ゴム弾性要素１６がトーシヨンバーとして働く。この状態が図２に示されており，この図には，図示簡略の理由から，ハブに対する継手フランジの周面のずれではなく，その逆回動が図示されている。原動機の無負荷運転又は低部分負荷に相当する小さなトルクの場合，継手フランジ１０のみからゴム弾性要素１６を介してハブ１２に，及びこれと結合された軸１１に，トルクの伝達が行われる。こうして，ねじり軟性ゴム要素１６を有するこの第１継手段は，一定程度に至るまでねじり振動を単独で減衰することができる。
【００１５】
トルク及び振動振幅が大きくなると，第２群のゴム弾性継手要素１７が力束内に達する。このゴム弾性体１７は，それぞれ，周面凹部１８の周面回転方向Ｕとは逆側にある末端に取り付けられており，該凹部は中央継手フランジ凹部の外側に，これを取り囲む形で，継手フランジに設けられている。爪１９は円板状二次動力伝達要素２０に一端がしつかり固定されており，軸線方向で周面凹部１８内に嵌め込まれ，この爪の突接を減衰する前記ゴム弾性継手体１７を介して，継手フランジ１０からハブ１２へと動力伝達が行われる。二次動力伝達要素２０はやはり耐ねじりにハブ１２と結合されている（例えば図４参照）。爪１９と動力伝達要素２０との結合も，該要素とハブ１２との結合も，それぞれ，リベツト締め又はコーキングによつて，形状結合式に行われる。このことも図４から，そして図６及び図８からも，明らかとなる。ハブ１２が円とは異なる周面を有するので，ここでは特別の形状結合措置を講じる必要がない。適当な多角形開口２１が動力伝達要素２０に設けられれば十分である。
【００１６】
継手フランジ１０とハブ１２が無負荷運転時又は下側部分負荷範囲のとき周方向で相互に発振する限り，−上に述べられたように−第１群のゴム弾性要素１６のみが振動減衰作用を行う。しかし，この発振が，回転数及びトルクが上昇して大きな振幅に達すると，継手部分１０，１２相互の周面のずれが増すのに伴つて爪１９は第２群のゴム弾性要素１７の方向に移動し，第２群も力束内に割り込ませられており，いまやトルクをねじり弾性的に駆動軸に伝達することができる。この状態が図２に示されている。
【００１７】
第１継手段のねじり弾性能力をできるたけ十分に利用できるようにするために，周方向で測定された自由空間，つまり，爪１９が付属の第２群の弾性継手要素１７に突接することができるまでの自由行程α２は，周面角度α１とされた当該後部自由空間よりも大きい。後部に認めることのできる，板状に平らな弾性ゴム要素２２は，実質的に，負のトルクが現れたときに金属接触を防止しかつ爪１９の突接を減衰することがその役目であるので，基本的に，パツド状ゴム弾性体１７とは別の機能を有する。負のトルクは，特に過渡運転時の共振通過のときに現れることがある。
【００１８】
説明された２段ねじり弾性軸継手は，明らかなように，単純な構造を有し，金属対金属接触及びそれに伴つて更に現れることのあるフレツチング腐食を防止し，ボルト固定手段を利用することなく工場側で取り付けられることができる。弾性継手体１７，２２は，軸線方向で受容ポケツト３７内に単純に差し込まれて，そのなかで摩擦結合及び形状結合によつて保持されている。
【００１９】
この継手はねじり弾性挙動が優れている。弾性継手体１６を介設した第１段は，僅かな累進的特性曲線を有する高ねじり弾性である。第２段は，強累進性を有し，こうして，より高い部分負荷間の範囲から全負荷に至るまでで伝達するのに最も適している。この設計は，実質的に，継手の定格トルクを基準に，第１段が約１０％，第２段が約９０％，動力伝達及び減衰に関与しているようになされている。
【００２０】
図３の実施は，実質的に，爪１９がこの場合，円筒ボルトではなく，ほぼ長方形断面を有する比較的平らなスタツドである点で，図１及び図２に基づいて説明された実施と相違している。そのことから，機能的相違点として，図１の継手では，爪１９とゴム弾性体１７との接触がほぼ全面で行われる図３の継手の場合よりもより柔らかく減衰が始まることになる。更に，継手が未負荷静止位置のときに爪１９が周面の中央で長手凹部１８内に位置するように構成がなされており，この場合同一に構成された弾性継手体１７に突接するに至るまで，回転方向Ｕにおける又はその逆方向における角度行程は同一である。このように完全に対称な継手は，特に，回転方向が交互する用途に適している。
【００２１】
図５及び図６に示された第３実施態様では，第２群のゴム弾性継手体１７が，長手凹部１８に対して直接割り当てられているのでなく，爪１９に対して割り当てられており，それに押し付けられるスリーブ体として構成されている。周方向における予備配向は，この場合，図１と対比し得る仕方でなされている。周面角度比α２／α１を見よ。この実施態様の利点は，一方で弾性体１７の構成，他方で単純に限定されたほぼ腎臓形の長手凹部１８の構成が簡素であることにある。
【００２２】
以上に述べられた型式の継手は，軸線方向で，当該駆動集成装置に装着されることができる。継手フランジ１０が，例えばはずみ車等の機械部分に，図示しないねじを周面穴２３に通して結合される一方，ハブ１２は，適当に形成された軸１１に対して軸線方向で嵌まるために，内側をインボリュート・スプライン断面２４として構成されている。
【００２３】
それに対して，図７及び図８に図示され，その他の点では図１及び図４の実施例に一致した設計の実施態様では，継手の軸線方向差込み性は，ゴム筒２６及びねじ２７ではずみ車のフランジ２８にねじ止めされたスリーブ２９をそれぞれ含む弾性かみ合い継手２５を利用して実現されている。ゴム筒２６は，実質的に，許容差補償機能を有し，金属対金属接触を防止し，継手フランジ穴３０に差し込まれて直接受容するのに役立つ。
【００２４】
ハブ１２の受容穴３１はこの場合円錐形に構成されており，それに合わせて軸１２の末端がテーパ３２を有する。この場合，結合及び固定に役立つのはくさび３３と正面ねじ止め部３４である。この構成の利点は，軸１１に対するハブ１２の固定を迅速簡単に実行することができかつ十分に確実にすることができることにある。
【００２５】
図９〜図１１に示された継手は，そのハブ１２が，軸１１と結合すべき本来のハブ体１２′とスリーブ１２′′とに分割されている。このスリーブ１２′′は第１継手段の構成要素であり，ゴム弾性継手体１６がそれに取り付けられている。スリーブ１２′′とハブ１２′は，滑り嵌めで互いに耐ねじり性に差込み結合できるように，互いに合致されている。突接制限のためにハブ体１２′及びスリーブ１２′′はそれぞれ正面カラー１２′ａ，１２′′ａを備えている。軸線方向差込み結合の過程で，組立は，この場合図１１を参考に次のように行われる。即ち，爪１９を有する二次動力伝達要素２０がハブ体１２′に固定されており，まずこのハブ体が伝動軸１１の末端にくさび止めされ，残りの継手構成（図１１の左半分）は，継手フランジ１０を機関はずみ車にねじ止めすることにより，機関側に取り付けられる。次に，伝動装置は軸線方向で機関の方に，又その際ハブ体１２′がスリーブ１２′′内に，押しやられる。
【００２６】
“多角形輪郭“に言及されている限りで，これは，例えば，厳密な”長方形”を排他的に意味してはいない。例えば，図１２でハブ１２の外周面に，又継手フランジ凹部１３の内周面に示されたような種類の造形も，本発明の意味における多角形構成である。ハブ１２と継手フランジ凹部との間で，変形可能ではあるがしかし“転り出る”ことができないような場所でゴム弾性体１６が保持されていることが大切である。それ故に，ゴム弾性体は継手フランジ凹部の隅範囲内に位置決めされてハブ側の面１５と接触させられるのが好ましい。この面１５は，全く，平らである必要はない。それは，例えば，図１２の図示に対応してゴム弾性体１６に向かつて凹面形成しておくこともできる。そのことから，ちなみに，より急峻なばね特性曲線（弾性減衰の累進性向上）が帰結する。図１２では，ゴム弾性継手体１６が静止位置のときごく僅かな半径方向元応力を受けているだけであることが示されている。つまりこの場合減衰特性は，最初，ねじり軟性であり，次に，急激にねじり剛性となる。
【００２７】
最後に，板状の二次動力伝達要素は，意識的に過寸法に設計されており，特に，必要以上に大きな直径を備えていることを指摘しておく。二次側質量慣性モーメントがこのように増加する結果，継手系の共振は，より低い回転数の方にずらされることができる。
【００２８】
最後になお強調しなければならないのは，いずれの実施でも継手フランジ１０が骨格状に構成されており，凹部１３，１８及びそれを限定し又は相互に隣接した壁が適切に設けられかつ割り当てられている点である。これは，実質的に，ハブ１２及び継手フランジ凹部１３の多角形側面の数に一致した数の周面凹部１８が設けられており，周面凹部１８を仕切る仕切壁３５が多角形の隅３６に対して半径方向で１列に並んで設けられていることによつて達成される。これにより，すべての材料断面は，好ましいことに，近似的に同じ寸法で設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施態様による軸継手の無負荷状態における半径方向半断面図である。
【図２】トルクで負荷された，同じ継手の図示である。
【図３】図１及び図２の実施に比べて僅かに変更された実施態様を示す。
【図４】図１〜図３のＩＶ−ＩＶ断面に相当する半径方向断面図である。
【図５】選択的継手構造の横断面図である。
【図６】選択的継手構造の縦断面図である。
【図７】別の構成の横断面図である。
【図８】別の構成の縦断面図である。
【図９】２分割されたハブを有する配置の半横断面図である。
【図１０】図９の縦断面図である。
【図１１】分解状態における，図９に相当する断面図である。
【図１２】ハブ及び継手フランジ凹部の多角形構成に関する形状変種を示す。
【符号の説明】
１０      継手フランジ
１１      軸
１２      ハブ
１２′    ハブ体
１２′′  スリーブ
１３      継手フランジ凹部
１４      内輪郭
１５      多角形輪郭
１６      弾性継手体
１７      ゴム弾性継手要素
１８      周面凹部
１９      爪
２０      二次動力伝達要素
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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