(57)【要約】  多レートねじり継手（２０）は、入力（２４）及び出力（２２）部材の間の並列な第１及び第２の駆動連結部（８２及び８４）を特徴とする。第１の駆動連結部（８２）は第１の弾性継手（３８）を介して延在し、第２の駆動連結部（８４）は第２の弾性継手（４０）を介して延在している。角度的遊び継手（７０）は、より高いバネレートでねじり継手（２０）を介して付加的なトルクを伝達するための特定のトルク負荷で第２の駆動連結部（８４）に係合する。
2009542992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力部材及び出力部材の間に並列の連結部を有する多レートのねじり継手であって、
入力部材及び出力部材の間の第１の弾性継手を介しての第１の駆動連結部、
入力部材及び出力部材の間の第２の弾性継手を介しての第２の駆動連結部、及び、
遊び角の閾値を介して入力部材及び出力部材が相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が入力部材及び出力部材の間で、第１の駆動連結部と共にトルクを伝達することから少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する、第２の駆動連結部に沿った角度的遊び継手、
を備えることを特徴とする多レートのねじり継手。
【請求項２】
該第１の駆動連結部は、遊び角の閾値よりも小さい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく係合可能であり、そして、該第１の駆動連結部及び該第２の駆動連結部は、遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に係合可能である請求項１に記載の多レートのねじり継手。
【請求項３】
遊び角の閾値が１０度と３０度の間にある請求項２に記載の多レートのねじり継手。
【請求項４】
遊び角の閾値が１５度と２５度の間にある請求項２に記載の多レートのねじり継手。
【請求項５】
遊び角の閾値が１８度と２２度の間にある請求項２に記載の多レートのねじり継手。
【請求項６】
該第１及び第２の弾性継手は、角度の変位量の関数としての所与のトルク量に対応する、それぞれのバネレートを示し、且つ、該第１の駆動連結部及び該第２の駆動連結部が並列に係合されたときは、入力部材及び出力部材間の角度の変位量の関数としてのトルク量は、該第１及び第２の弾性継手のバネレートの合計に関係付けられる請求項２に記載の多レートのねじり継手。
【請求項７】
入力部材及び出力部材間の単位角度の変位量当たりのトルク量は、第２の駆動連結部が第１の駆動連結部と並列に係合される前の第１の弾性継手のバネレートに関係付けられる請求項６に記載の多レートのねじり継手。
【請求項８】
該第１及び第２の弾性継手が、第１及び第２のエラストマーによって構成されている請求項１に記載の多レートのねじり継手。
【請求項９】
入力部材及び出力部材の１つに連結された複合的駆動ハブは、第１及び第２の駆動連結部の共通部分を形成し、該複合的駆動ハブは第１のエラストマーに係合する第１の接触面及び第２のエラストマーに係合する第２の接触面を含んでいる請求項８に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１０】
ａ)第１の駆動連結部の一部を形成している直接駆動ハブは第１のエラストマーに係合している第１の対向接触面を含み、
ｂ)角度的遊び継手と共に第２の駆動連結部の一部を形成している間接駆動ハブは第２のエラストマーに係合している第２の対向接触面を含んでいる請求項９に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１１】
該複合的駆動ハブ、直接駆動ハブ及び間接駆動ハブは、入力部材及び出力部材と共通の回転軸線を共有し、そして第１及び第２のエラストマーは該共通の回転軸線から異なる距離で共通の半径方向平面内に位置されている請求項１０に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１２】
第１の接触面及び第１の対向接触面の一方は第１のエラストマーに接着され、そして第１の接触面及び第１の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブと直接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第１のエラストマーに同様には接着されていない請求項１０に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１３】
第２の接触面及び第２の対向接触面の一方は第２のエラストマーに接着され、そして第２の接触面及び第２の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブと間接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第２のエラストマーに同様には接着されていない請求項１２に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１４】
入力部材及び出力部材の間の第３の弾性継手を介しての第３の駆動連結部をさらに備え、角度的遊び継手は、遊び角の閾値が２つ以上の遊び角の閾値の第１のものである、２つ以上の角度的遊び継手の第１のものであり、第２の角度的遊び継手が第３の駆動連結部の一部を形成して、第２の遊び角の閾値を介して入力部材及び出力部材が相対的に角度的に変位されるまで、第３の駆動連結部が入力部材及び出力部材の間で、第１及び第２の駆動連結部と共にトルクを伝達することから少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する請求項１に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１５】
該第２の遊び角の閾値は、第１の遊び角の閾値より大きい請求項１４に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１６】
該第１の駆動連結部は、第１の遊び角の閾値よりも小さい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく係合可能であり、該第１の駆動連結部及び該第２の駆動連結部は、第１の遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に係合可能であり、そして、該第１の駆動連結部、該第２の駆動連結部及び第３の駆動連結部は、第２の遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に係合可能である請求項１５に記載の多レートのねじり継手。
【請求項１７】
動力伝達経路の振動を減衰させるねじり継手であって、
第１及び第２の動力伝達経路連結具、
該第１及び第２の動力伝達経路連結具を共に、別々に連結する第１及び第２のエラストマー、
第１の動力伝達経路連結具に回転すべく連結され、第１のエラストマーに係合される第１の接触面と第２のエラストマーに係合される第２の接触面とを有する複合的駆動ハブ、
第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結され、第１のエラストマーに係合される第１の対向接触面を有する直接駆動ハブ、
角度的遊び継手を介して第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結され、第２のエラストマーに係合される第２の対向接触面を有する間接駆動ハブ、
を備え、
該角度的遊び継手が、
ａ)トルクの第１の範囲が、第２のエラストマーと実質的に独立で第１のエラストマーを介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第１の連結位置、及び
ｂ)トルクのより高い第２の範囲が、第１及び第２のエラストマーの両者を介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第２の連結位置を有するねじり継手。
【請求項１８】
該角度的遊び継手は、第１及び第２の動力伝達経路連結具が共通の回転軸線の回りに相対的に角度的に変位されるにつれて、第１の連結位置から第２の連結位置に累進的に移行される請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項１９】
該角度的遊び継手は、第１及び第２の動力伝達経路連結具が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２のエラストマーが第１及び第２の動力伝達経路連結具の間のトルク伝達から少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する請求項１８に記載のねじり継手。
【請求項２０】
第１のエラストマーは、第２のエラストマーが第１及び第２の動力伝達経路連結具の間にトルクを伝達するために完全に係合される前に、所定の角度量により剪断される請求項１９に記載のねじり継手。
【請求項２１】
遊び角の閾値が１０度と３０度の間にある請求項１９に記載のねじり継手。
【請求項２２】
遊び角の閾値が１５度と２５度の間にある請求項１９に記載のねじり継手。
【請求項２３】
遊び角の閾値が１８度と２２度の間にある請求項１９に記載のねじり継手。
【請求項２４】
該第１及び第２のエラストマーは、角度の変位量の関数としての所与のトルク量に対応する、それぞれのバネレートを示し、且つ、該角度的遊び継手が第２の連結位置にあるときは、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間の角度の変位量の関数としてのトルク量は、該第１及び第２のエラストマーのバネレートの合計に関係付けられる請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項２５】
第１及び第２の動力伝達経路連結具の間の単位角度の変位量当たりのトルク量は、該角度的遊び継手が第１の連結位置にあるときは、第１のエラストマーのバネレートに関係付けられる請求項２４に記載のねじり継手。
【請求項２６】
複合的駆動ハブ、直接駆動ハブ及び間接駆動ハブは、第１及び第２の動力伝達経路連結具と共通の回転軸線を共有し、そして第１及び第２のエラストマーが共通の回転軸線から異なる距離で共通の半径方向平面に位置されている請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項２７】
複合的駆動ハブの第１及び第２の接触面は、直接及び間接の駆動ハブの第１及び第２の対向接触面に半径方向に挟まれている請求項２６に記載のねじり継手。 
【請求項２８】
複合的駆動ハブの第１の接触面は直接駆動ハブの第１の対向接触面の半径方向内側に存し、複合的駆動ハブの第２の接触面は間接駆動ハブの第２の対向接触面の半径方向内側に存し、そして直接駆動ハブの第１の対向接触面は複合的駆動ハブの第２の接触面の半径方向内側に存する請求項２６に記載のねじり継手。
【請求項２９】
第１の接触面及び第１の対向接触面の一方は、第１のエラストマーに接着され、そして第１の接触面と第１の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブ及び直接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第１のエラストマーに同様には接着されていない請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項３０】
第２の接触面及び第２の対向接触面の一方は第２のエラストマーに接着され、そして第２の接触面及び第２の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブと間接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第２のエラストマーに同様には接着されていない請求項２９に記載の多レートのねじり継手。
【請求項３１】
第１の動力伝達経路連結具は、動力伝達経路の駆動軸に連結されるために適合され、第２の動力伝達経路連結具はエンジンフライホイールに連結されるために適合されている請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項３２】
第１の動力伝達経路連結具及び第２の動力伝達経路連結具を一緒に連結するための第３のエラストマーをさらに備え、複合的駆動ハブは第３のエラストマーに係合される第３の接触面を有し、間接駆動ハブは複数の間接駆動ハブの第１のものであり、そして第２の間接駆動ハブは、第２の角度的遊び継手を介して第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結され、第３のエラストマーに係合される第３の対向接触面を有している請求項１７に記載のねじり継手。
【請求項３３】
該第２の角度的遊び継手が、
ｃ)トルクの第１の範囲及び第２の範囲が、第１及び第２のエラストマーの一方又は両方を介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第１の連結位置、及び
ｂ)トルクのより高い第３の範囲が、第１、第２及び第３のエラストマーを介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第２の連結位置を有する請求項２３に記載のねじり継手。
【請求項３４】
入力部材及び出力部材の間の複数の並列な駆動連結部、
該複数の駆動連結部の各々は、弾性部材が関係する駆動連結部に沿うトルクの伝達に応じた所与のバネレートで角度的に撓む弾性部材を有し、
入力部材及び出力部材の間の効率的なバネレートが、並列な駆動連結部の異なる組み合わせ内での弾性部材のバネレートの合計として、変化するように、入力部材及び出力部材の間の並列な駆動連結部の異なる係合を制御するアクチュエーター配列を備えることを特徴とする動力伝達経路の振動を減衰させるための多レートのねじり継手。
【請求項３５】
並列な駆動連結部の異なる組み合わせは、単一及び多数の駆動連結部の両者を含む請求項３４に記載の多レートの継手。
【請求項３６】
アクチュエーターは、入力部材及び出力部材間の付加的なトルクの伝達に応じて１つ以上の付加的な駆動連結部に係合する請求項３５に記載の多レートの継手。
【請求項３７】
弾性部材は、入力部材及び出力部材の一方に直接に連結される剪断継手を含む請求項３４に記載の多レートの継手。
【請求項３８】
剪断継手の少なくとも１つは、入力部材及び出力部材の他方に直接に連結され、剪断継手の少なくとも他の１つは、アクチュエーター配列を介して入力部材及び出力部材の他方に間接的に連結されている請求項３７に記載の多レートの継手。
【請求項３９】
アクチュエーター配列は、入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、トルクの伝達から少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する、並列の駆動連結部の少なくとも１つに沿う角度的遊び継手を含む請求項３８に記載の多レートの継手。
【請求項４０】
入力部材及び出力部材の間の動力伝達経路に沿い多レートのねじり継手を連結し、
多レートのねじり継手を介して、入力部材及び出力部材を第１及び第２の駆動連結部に相互に連結し、
伝達されるトルクの関数として入力部材及び出力部材の間の相対的な角度的撓みを許容する第１の弾性部材を介しての入力部材及び出力部材の間のトルク伝達のために第１の駆動連結部を配列し、
入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の弾性部材を介しての入力部材及び出力部材の間のトルク伝達から第２の駆動連結部を少なくとも部分的に制限し、そして
入力部材及び出力部材が少なくとも遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位された後、第２の弾性部材を介しての入力部材及び出力部材の間のトルク伝達に貢献するために第２の駆動連結部を係合させる、
ステップを含むことを特徴とする動力伝達経路の振動を減衰させる方法。
【請求項４１】
第１の弾性部材が、遊び角の閾値までの角度的変位に対して減衰作用を提供し、そして第１及び第２の弾性部材が、遊び角の閾値を超える角度的変位に対して組み合わされた減衰作用を提供する請求項４０の方法。 
【請求項４２】
係合させるステップは、遊び角の閾値に近づく相対的な角度的変位のために第２の駆動連結部を累進的に係合させることを含む請求項４１の方法。
【請求項４３】
入力部材及び出力部材の間の並列な第１及び第２の駆動連結部に沿って取付けられた第１及び第２の弾性部材を有する多レートのねじり継手の入力部材及び出力部材の間にトルクを伝達し、
入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が係合解除されて残るのを許容する整列位置で、第１及び第２の弾性部材を第１及び第２の駆動連結部に摩擦連結し、
第１及び第２の弾性部材の少なくとも一方が第１及び第２の駆動連結部から一時的に連結解除し、第１及び第２の弾性部材の他方に関して相対的に整列外に移動するのを許容することにより、過負荷のトルクを吸収し、そして
入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が係合解除されて残るのを許容する関係に戻るべく、第１及び第２の駆動連結部内の弾性部材を互いに関して再整列させる
ステップを備えることを特徴とする、多レートねじり継手による過負荷保護の提供方法。
【請求項４４】
過負荷のトルクを吸収するステップは、第１及び第２の弾性部材の両方が第１及び第２の駆動連結部から連結解除するのを許容することを含む請求項４３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年６月２７日出願の米国仮出願第６０/８１６，６９０の利益を主張し、この出願は参照によりここに組み込まれている。
【０００２】
本発明は、動力伝達経路に沿ってトルクを伝達するねじり継手、特に、車両の動力伝達経路をエンジンの乱れから隔離するようなねじり継手に関する。
【背景技術】
【０００３】
連続する角振動を含み得る動力伝達経路でのねじれ乱れは、動力伝達経路の構成部品の性能と信頼性を危うくする。例えば、ねじり振動は動力伝達経路の構成部品における損傷、過剰な摩耗及び騒音を生じさせる。
【０００４】
動力伝達経路の駆動及び被駆動部材間の可撓性ねじり継手は、エンジンの着火衝撃のようなエンジン乱れからトルク変動を平滑化して、そして負荷されている動力伝達経路内での関連する共振と他のねじり振動を減らすことができる。可撓性ねじり継手は、駆動及び被駆動部材の間に柔軟な連結をもたらすエラストマーあるいは他の弾性要素を含むことができる。エラストマーは、エラストマーに適用されたトルクに応じて、駆動及び被駆動部材の間に角度的撓みを許すことによる、所定のバネレート関数を示す。
【０００５】
振動を減衰させる目的のために、特に、トラクターや建設車両のような重作業用車両の動力伝達経路においては、異なるバネレート関数が異なるトルク負荷及び速度にとっていっそう効果的である。本発明の譲受人であるロード（Lord）社のスウィーニー（Sweeney）及びその他への特許文献１で開示された可撓性二重レート継手は、異なるトルク範囲について異なる減衰バネレートを提供するために連続するエラストマー継手を含んでいる。相対的に低いバネレートを示す第１のエラストマーは、トルク値の第１の範囲を通して振動を減衰させつつ、トルクを伝達することに対して効果的である。そして、相対的に高いバネレートを示す第２のエラストマーは、トルクを伝達すること及びトルク値の第２の範囲を通して振動を減衰させることに対して効果的である。２つの範囲は、角度変位を制限する緩衝装置（snubber device）によって線引きされ、この緩衝装置により、エラストマーの１つがトルクを伝達すべく作動し続けつつ、他方のエラストマーが作動することが許容される。このスウィーニー及びその他への特許文献１はここに参照によって組み込まれている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第 ５,５７３,４６２号明細書
【発明の開示】
【０００７】
その好ましい実施形態での本発明は、駆動及び被駆動部材の間に並列に多数の弾性継手を用いることによって、異なる範囲のトルクに亘り異なるバネレート関数を示すことができるねじり継手を特徴としている。駆動及び被駆動部材の間での第１の低範囲のトルク伝達の際に、第１の弾性継手は第２の弾性継手とは独立にトルクを伝達すべく配置され得、そして駆動及び被駆動部材の間での第２のより高い範囲のトルク伝達の際には、第１及び第２の弾性継手は相互にトルクを伝達すべく配置され得る。
【０００８】
弾性継手は、固定されも、そして相対運動において機械的に制限されもしない。しかしながら、第２の弾性継手は、第１の弾性継手が所定の角度量だけ撓む（すなわち、所定の量の角度撓みがすでに駆動及び被駆動部材の間に起こっている）まで、トルクを伝達することから係合解除されて留まっている。１つの弾性継手は、第１の範囲の低い動力伝達経路のトルク負荷に関連する振動を減衰させるために相対的に低いバネレートを示す。両弾性継手は、第２の範囲のより高い動力伝達経路のトルク負荷に関連する振動を減衰させるために相対的に高いバネレートを示すべく組み合っている。より高いトルク負荷において２つの弾性継手のトルク伝達能力を組み合わせることによって、いずれの弾性継手もひときわ高いバネレートを示すことも、あるいは全範囲のトルク負荷を伝達することも必要とされない。
【０００９】
多レートのねじり継手としての本発明の一形態は、入力部材及び出力部材の間に並列の連結部を有している。入力部材及び出力部材の間の第１の駆動連結部は第１の弾性継手を介して延在している。入力部材及び出力部材の間の第２の駆動連結部は第２の弾性継手を介して延在している。第２の駆動連結部に沿った角度的遊び継手は、遊び角の閾値を介して入力部材及び出力部材が相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が入力部材及び出力部材の間で、第１の駆動連結部と共にトルクを伝達することから少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する。
【００１０】
好ましくは、第１の駆動連結部は、遊び角の閾値よりも小さい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく単独で作動する。しかしながら、第１の駆動連結部及び第２の駆動連結部は、遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に係合される。いくらかの好ましい実施形態については、遊び角の閾値が１０度と３０度の間にあり、より好ましくは、遊び角の閾値が１５度と２５度の間、さらに好ましくは、遊び角の閾値が１８度と２２度の間にあってもよい。
【００１１】
第１及び第２の弾性継手は、単位角度の変位量当たりの所与のトルク量に対応する、それぞれのバネレート関数を示す。第１の駆動連結部及び第２の駆動連結部が並列に係合されたときは、入力部材及び出力部材間の単位角度の変位量当たりのトルク量は、第１及び第２の弾性継手のバネレートの合計に関係付けられる。しかしながら、入力部材及び出力部材間の単位角度の変位量当たりのトルク量は、第２の駆動連結部が第１の駆動連結部と並列に係合される前の第１の弾性継手のバネレートにより密接に関係付けられる。
【００１２】
多レートの継手は、入力部材及び出力部材の間に位置された第３の弾性継手を介しての第３の駆動連結部を含む、付加的な駆動連結部を含むことができる。第２の角度的遊び継手は、該第３の駆動連結部の一部を形成して、第２の遊び角の閾値を介して入力部材及び出力部材が相対的に角度的に変位されるまで、第３の駆動連結部が入力部材及び出力部材の間で、第１及び第２の駆動連結部と共にトルクを伝達することから少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する。好ましくは、該第２の遊び角の閾値は、第１の遊び角の閾値より大きい。
【００１３】
第１の駆動連結部は、第１の遊び角の閾値よりも小さい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく係合される。第１の駆動連結部及び該第２の駆動連結部は、第１の遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に係合する。そして、該第１の駆動連結部、該第２の駆動連結部及び第３の駆動連結部は、第２の遊び角の閾値よりも大きい入力部材及び出力部材の角度的変位で、入力部材及び出力部材間のトルクを伝達すべく並列に全て係合される。
【００１４】
動力伝達経路の振動を減衰させるねじり継手としての本発明の他の形態は、第１及び第２の動力伝達経路連結具と、該第１及び第２の動力伝達経路連結具を別々に連結する第１及び第２のエラストマーを含んでいる。第１の動力伝達経路連結具に回転すべく連結された複合的駆動ハブは、第１のエラストマーに係合される第１の接触面と第２のエラストマーに係合される第２の接触面とを有している。第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結された直接駆動ハブは、第１のエラストマーに係合される第１の対向接触面を有している。角度的遊び継手を介して第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結された間接駆動ハブは、第２のエラストマーに係合される第２の対向接触面を有している。該角度的遊び継手は、ａ)トルクの第１の範囲が、第２のエラストマーと実質的に独立で第１のエラストマーを介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第１の連結位置、及びｂ)トルクのより高い第２の範囲が、第１及び第２のエラストマーの両者を介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第２の連結位置を有している。
【００１５】
該角度的遊び継手は、第１及び第２の動力伝達経路連結具が共通の回転軸線の回りに相対的に角度的に変位されるにつれて、第１の連結位置から第２の連結位置に累進的に移行され得る。角度的遊び継手は、第１及び第２の動力伝達経路連結具が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２のエラストマーが第１及び第２の動力伝達経路連結具の間のトルク伝達から少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する。第１のエラストマーは、好ましくは、第２のエラストマーが第１及び第２の動力伝達経路連結具の間にトルクを伝達するために完全に係合される前に、所定の角度量により剪断される。
【００１６】
複合的駆動ハブ、直接駆動ハブ及び間接駆動ハブは、好ましくは、入力部材及び出力部材と共通の回転軸線を共有し、そして第１及び第２のエラストマーは、好ましくは、該共通の回転軸線から異なる距離で共通の半径方向平面内に位置されている。複合的駆動ハブの第１及び第２の接触面は、直接及び間接の駆動ハブの第１及び第２の対向接触面に半径方向に挟まれていてもよい。例えば、複合的駆動ハブの第１の接触面は直接駆動ハブの第１の対向接触面の半径方向内側に存し、複合的駆動ハブの第２の接触面は間接駆動ハブの第２の対向接触面の半径方向内側に存し、そして直接駆動ハブの第１の対向接触面は複合的駆動ハブの第２の接触面の半径方向内側に存する。
【００１７】
トルク過負荷保護を与えるような目的のために、第１の接触面及び第１の対向接触面の一方は、第１のエラストマーに接着され、そして第１の接触面と第１の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブ及び直接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第１のエラストマーに同様には接着されていない。同様に、第２の接触面及び第２の対向接触面の一方は第２のエラストマーに接着され、そして第２の接触面及び第２の対向接触面の他方は、複合的駆動ハブと間接駆動ハブの間に伝達されるトルク負荷を制限すべく、第２のエラストマーに同様には接着されていない。第１の動力伝達経路連結具は、動力伝達経路の駆動軸に連結されるために適合され、第２の動力伝達経路連結具はエンジンフライホイールに連結されるために適合されてもよい。
【００１８】
加えて、ねじり継手は第１の動力伝達経路連結具及び第２の動力伝達経路連結具を連結するための第３のエラストマーをさらに含んでもよい。複合的駆動ハブは第３のエラストマーに係合される第３の接触面を有している。第２の間接駆動ハブは、第２の角度的遊び継手を介して第２の動力伝達経路連結具に回転すべく連結されてもよく、第３のエラストマーに係合される第３の対向接触面を有していてもよい。該第２の角度的遊び継手は、a)トルクの第１の範囲及び第２の範囲が、第１及び第２のエラストマーの一方又は両方を介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第１の連結位置、及びｂ)トルクのより高い第３の範囲が、第１、第２及び第３のエラストマーを介して、第１及び第２の動力伝達経路連結具の間で伝達される第２の連結位置を有することができる。
【００１９】
動力伝達経路の振動を減衰させるための多レートのねじり継手としての本発明の他の形態は、入力部材及び出力部材の間の複数の並列な駆動連結部を含んでいる。該複数の駆動連結部の各々は、弾性部材が関係する駆動連結部に沿うトルクの伝達に応じた所与のバネレート関数で角度的に撓む弾性部材を有している。アクチュエーター配列が、入力部材及び出力部材の間の効率的なバネレートが、並列な駆動連結部の異なる組み合わせ内での弾性部材のバネレートの合計として、変化するように、入力部材及び出力部材の間の並列な駆動連結部の異なる係合を制御する。
【００２０】
並列な駆動連結部の異なる組み合わせは、単一及び多数の駆動連結部の両者を含むことができる。アクチュエーターは、入力部材及び出力部材間の付加的なトルクの伝達に応じて１つ以上の付加的な駆動連結部に係合すべく配列されてもよい。弾性部材は、好ましくは、入力部材及び出力部材の一方に直接に連結する剪断継手を含む。剪断継手の少なくとも１つは、好ましくは、入力部材及び出力部材の他方に直接に連結され、剪断継手の少なくとも他の１つは、好ましくは、アクチュエーター配列を介して入力部材及び出力部材の他方に間接的に連結されている。アクチュエーター配列は、入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、トルクの伝達から少なくとも部分的に係合解除されて残るのを許容する、並列の駆動連結部の少なくとも１つに沿う角度的遊び継手を含むことができる。
【００２１】
動力伝達経路の振動を減衰させる方法としての本発明の他の形態は、入力部材及び出力部材間の動力伝達経路に沿って多レートのねじり継手を連結する。入力部材及び出力部材は、多レートのねじり継手を介して並列の第１及び第２の駆動連結部に相互に連結される。第１の駆動連結部は、伝達されるトルクの関数として入力部材及び出力部材の間の相対的な角度的撓みを許容する第１の弾性部材を介して、入力部材及び出力部材の間にトルクを伝達する。第２の駆動連結部は、入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の弾性部材を介しての入力部材及び出力部材の間のトルク伝達から少なくとも部分的に制限される。第２の駆動連結部は、入力部材及び出力部材が少なくとも遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位された後、第２の弾性部材を介しての入力部材及び出力部材の間のトルク伝達に貢献する。
【００２２】
第１の弾性部材は、遊び角の閾値までの角度的変位に対して減衰作用を提供し、そして第１及び第２の弾性部材は、遊び角の閾値を超える角度的変位に対して組み合わされた減衰作用を提供する。第２の駆動連結部は、遊び角の閾値に近づきつつ累進的に係合され得る。
【００２３】
多レートのねじり継手で過負荷保護を与える方法としての本発明のさらに他の形態は、入力部材及び出力部材の間の並列な第１及び第２の駆動連結部に沿って取付けられた第１及び第２の弾性部材を有する多レートのねじり継手の入力部材及び出力部材の間にトルクを伝達することを含む。第１及び第２の弾性部材は、入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が係合解除されて残るのを許容する整列位置で、それらの第１及び第２の駆動連結部に摩擦連結される。過負荷のトルクは、第１及び第２の弾性部材の少なくとも一方が第１及び第２の駆動連結部から一時的に連結解除し、第１及び第２の弾性部材の他方に関して相対的に整列外に移動するのを許容することにより、吸収される。しかしながら、弾性部材は、入力部材及び出力部材が遊び角の閾値を介して相対的に角度的に変位されるまで、第２の駆動連結部が係合解除されて残るのを許容する関係に戻るべく、第１及び第２の駆動連結部内で互いに関して再整列され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
動力伝達経路１０の限定された部分が図１に示されている。図１に示されているのは、駆動軸１４を、内燃機関のような動力プラントのフライホイール１６に連結する本発明のために熟考されたタイプのねじり継手１２である。動力伝達経路１０は、本発明が特に適用可能であるトラクターあるいは建設車両の動力伝達経路を含む多くの車両用動力伝達経路の代表である。
【００２５】
本発明による多レートのねじり継手２０のより詳細な図は、図２と３で提示されている。多レート継手２０は、駆動軸１４を連結するためのスプライン付連結器２２とフライホイール１６を連結するためのフランジ２４との普通の特徴を含んでいる。スプライン付連結器２２とフランジ２４は共に動力伝達経路の連結具としての機能を果たしている。動力伝達経路１０に沿う動力伝達の通常の方向では、フランジ２４は入力部材であるとみなされ得、そして、スプライン付連結器２２は出力部材であるとみなされ得る。しかしながら、トルク移送はスプライン付連結器２２とフランジ２４との間でいずれの方向でも起こり得る。多レートの継手２０を動力伝達経路１０に連結するためには、キーチャンネル、くびき、ブッシング、又はフランジあるいはスプライン連結器の組み合わせを含む、他の動力伝達経路連結具が用いられてもよい。
【００２６】
スプライン付連結器２２は、内側及び外側のエラストマーリング３８及び４０の内側の表面３４及び３６に係合させるための内側及び外側の同心のハブ３０及び３２を有している複合的な駆動ハブ２８（図３を見よ）にリベット２６付けられるか、さもなければ固定される。同心のハブ３０及び３２の接触面４２及び４４は、エラストマーリング３８及び４０の内側の表面３４及び３６に結合されている。フランジ２４の延長部としての、直接駆動ハブ４６は、内側のエラストマーリング３８の外側の表面５０に摩擦係合する対向接触面４８を含んでいる。開口５２は、内側の同心のハブ３０の接触面４２と直接駆動ハブ４６の対向接触面４８の間に、内側のエラストマーリング３８の適切な取り付けをもたらしている。角度的遊び継手７０を介して間接的にフランジ２４に連結されている間接駆動ハブ５６は、外側のエラストマーリング４０の外側の表面６０に摩擦係合する対向接触面５８を含んでいる。開口６２は、外側の同心のハブ３２の接触面４４と間接駆動ハブ５６の対向接触面５８の間に、外側のエラストマーリング４０の適切な取り付けをもたらしている。
【００２７】
角度的遊び継手７０は、間接駆動ハブ５６から、フランジ２４を貫通して形成された弧状のスロットすなわちチャンネル７４（同じく図２をも見よ）内へ突出しているタブ７２を含んでいる。タブ７２は、フランジ２４に関して、間接駆動ハブ５６と一緒に共通の軸線７６の回りを、制限された角度量に亘り両方向に、すなわち、閾い遊び角α）に亘り、タブ７２がチャンネル７４の端壁７８及び８０に遭遇するまで回転する。一旦、端壁７８又は８０に係合すると、タブ７２は間接駆動ハブ５６とフランジ２４との間にトルクを伝達することができる。
【００２８】
２つの別個の駆動連結部８２及び８４がスプライン付連結器２２とフランジ２４の間にもたらされている。両者は複合的な駆動ハブ２８の部分を分担している。通常の出力端部にて始まり、そして通常の入力端部に向かって働くとき、駆動連結部８２は、内側の同心のハブ３０と内側のエラストマーリング３８を介して複合的な駆動ハブ２８からフランジ２４の延長部として形成されている直接駆動ハブ４６から生じる。駆動連結部８４は、外側の同心のハブ３２と外側のエラストマーリング４０の両方を介して複合的な駆動ハブ２８から、角度的遊び継手７０を介して間接的にフランジ２４に連結されている間接駆動ハブ５６から生じる。
【００２９】
最初に、間接駆動ハブ５６のタブ７２は、フランジ２４におけるチャンネル７４の端壁７８及び８０に係合されていないので、ただ駆動連結部８２だけがスプライン付連結器２２とフランジ２４の間にトルクを伝達するための位置にある。剪断継手として機能する内側のエラストマーリング３８は、与えられたトルクの関数として、その内側表面３４及び外側表面５０の間で角度的に撓む（剪断する）。剪断の量は、伝達されたトルクに比例し、また、他に定義された関係では、剪断の角度当たりのトルクの単位で、「バネレート」と呼ばれ得る。内側のエラストマーリング３８の内側表面３４及び外側表面５０の間での角度的な撓みはまた、スプライン付連結器２２とフランジ２４の間の角度的撓みに対応するのは明らかである。
【００３０】
外側のエラストマーリング４０と間接駆動ハブ５６が、複合的な駆動ハブ２８に直接に連結されると、間接駆動ハブ５６のタブ７２はフランジ２４に関してスプライン付連結器２２と共に撓む。内側のエラストマーリング３８がさらに撓むと、タブ７２を回し、チャンネル７４の端壁７８及び端壁８０の一方又は他方に係合させ、これにより、遊び角αの閾値を使い果たし、スプライン付連結器２２とフランジ２４の間の他の駆動連結部８４を係合させる。トルクの付加的な量は、両方の駆動連結部８２及び８４を介して伝達される。
【００３１】
外側のエラストマーリング４０を介しての駆動連結部８４の係合は、駆動連結部８２に沿っての内側のエラストマーリング３８のそれ以上の撓みを制限しないが、しかし、スプライン付連結器２２とフランジ２４の間のそれ以上の撓みは、内側及び外側のエラストマーリング３８及び４０の組み合わされたバネレートによって抵抗される。外側のエラストマーリング４０のバネレートは、内側のエラストマーリング３８のバネレートより高いか、あるいは低くてもよいが、しかし、駆動連結部８４の係合に伴っている組み合わされたバネレートは必ず高い。エラストマーリング３８及び４０を介しての駆動連結部８２及び８４は並列に作動するので、エラストマーリング３８及び４０のバネレートは合計される。
【００３２】
図４のグラフは、スプライン付連結器２２とフランジ２４の間のニュートン・メートル（Ｎｍ）でのトルクの範囲を、同じくスプライン付連結器２２とフランジ２４の間の撓み角度域に亘りプロットしている。遊び角αの閾値は２０度に設定されている。かくて、スプライン付連結器とフランジ２４の間の全部のトルク負荷は、２０度の撓みが達成されるまでは、内側のエラストマーリング３８を介して、駆動連結部８２によって持たされ、そしてその後、付加的なトルクは、エラストマーリング３８及び４０のそれぞれのバネレートに従って、駆動連結部８２及び駆動連結部８４の間に分配される。
【００３３】
グラフから明らかであるように、撓み角が０度と２０度の間での効果的なバネレートは、撓み角当たり凡そ５Ｎｍに等しく、撓み角が２０度と４０度の間での効果的なバネレートは、撓み角当たり凡そ２０Ｎｍに等しい。最初の２０度の撓みに亘る撓み角当たり５Ｎｍのバネレートは、エラストマーリング３８の単独に帰因し、第２の２０度の撓みにおける撓み角当たり２０Ｎｍのバネレートは、エラストマーリング４０の撓み角当たり１５Ｎｍのバネレートと組み合わされたエラストマーリング３８の撓み角当たり５Ｎｍのバネレートに帰因する。
【００３４】
第２の駆動連結部８４を係合させることに対して、この実施例においては、遊び角αの閾値が２０度に設定されているが、振動を減衰させるような目的のために付加的な剛度が望まれるトルク負荷を調整するために、他の遊び角αの閾値が用いられてもよい。例えば、１０度と３０度の間の遊び角αの閾値の範囲が好ましく、１５度と２５度の間の範囲がより好ましく、そして、１８度と２２度の間の範囲がさらにいっそう好ましい。
【００３５】
遊び角αの閾値は、トルク負荷の順方向及び逆方向、すなわち、駆動及び巡航のような反対の方向の間で異なってもよい。図２において、タブ７２は、無負荷状態で端壁７８と８０から等距離のチャンネル７４内に示されている。それで、遊び角αはトルク負荷の両方向に対して等しい。しかしながら、チャンネル７４の中のタブ７２を角度的に変位させるか、あるいはタブ７２のこのポジションに関してチャンネル７４のいずれかの端壁を伸ばすか、あるいは短くすることによって、遊び角αの閾値をトルク伝達の両方向の間で異ならせることができる。
【００３６】
第２の駆動連結部８４のより累進的な係合に関連する過渡的なバネレートは、フランジ２４の中でのタブ７２と端壁７８及び８０との間の弾性、あるいはさもなければクッションを備えたインタフェースによって与えられる。例えば、エラストマーのパッド（不図示）がタブ７２と端壁７８及び８０との間に位置され、遊び角αの閾値に近い制限された範囲の角度的撓みのために、エラストマーリング４０に連続してもう１つのエラストマーを設けてもよい。エラストマーのパッドとエラストマーリング４０との組み合わされたバネレート（その逆数は、エラストマーのパッドとエラストマーリング４０のバネレートの逆数の合計によって見いだされる）は、好ましくは、エラストマーリング３８のバネレートとエラストマーリング３８及び４０のバネレートの合計との間の範囲内にある。
【００３７】
過負荷保護の目的のために、エラストマーリング３８及び４０は、好ましくは、それらが係合されているハブ２８、４６、あるいは５６の１つに摩擦嵌合している。動力伝達経路１０に損傷を与えるかもしれないトルク負荷において、エラストマーリング３８及び４０は過剰なトルクの伝達を制限すべく、滑るのが許容されてもよい。通常、エラストマーリング３８及び４０は、スプライン付連結器２２とフランジ２４とが遊び角αの閾値を介して相対的に変位されるまで、駆動連結部８４が非係合で残ることを許容する合わせ位置でハブ２８、４６、あるいは５６に摩擦連結されている。過負荷トルク（すなわち、ねじり継手１２あるいはそれが取り付けられている動力伝達経路１０に損傷を与えることがあり得るトルク量）は、２つのエラストマーリング３８及び４０の少なくとも１つが第１及び第２の駆動連結部から一時的に連結を解除し、そして第１及び第２の弾性部材の他方に関して合わせ位置から相対的に移動することを許容することにより対応される。しかしながら、弾性部材は、第1及び第２の駆動連結部内で互いに関して、再整列され得、入力部材及び出力部材が遊び角αの閾値を介して相対的に変位されるまで、第２の駆動連結部が係合解除されて残るのを許容する関係に戻る。
【００３８】
再合わせ作業は、動力伝達経路１０からのねじり継手１２の取外しと、工場またはディーラーセッティングへのねじり継手１２の戻しとを含むことができる。エラストマーリング３８及び４０、あるいは、ねじり継手１２内のそれらの取付け部への損傷は、ねじり継手１２を動力伝達経路内に再取付けるべく戻す前に、修理され得る。
【００３９】
図５及び図６に概略的に示された多レートのねじり継手は、スプライン連結器９８とフランジ１００との間のトルク伝達範囲に亘り３つの異なるバネレートを提供する３つの駆動連結部９２、９４及び９６の使用を図示している。駆動連結部９２、９４及び９６のそれぞれは、その長さに沿ってエラストマーリング１０２、１０４又は１０６を含み、そして、駆動連結部９２、９４及び９６は、スプライン連結器９８とフランジ１００の間に異なるバネレートでもってトルクを伝達するために異なる組み合わせで係合され得る。
【００４０】
共通の軸線１０８の回りで回転すべくスプライン連結器９８に固定されているのは複合的駆動ハブ１１０であり、エラストマーリング１０２の内表面１１８に接着された内側駆動ハブ１１２、エラストマーリング１０４の内表面１２０に接着された中間駆動ハブ１１４、及びエラストマーリング１０６の内表面１２２に接着された外側駆動ハブ１１６を含んでいる。共通の軸線１０８の回りで回転すべくフランジ１００に固定されている直接駆動ハブ１３２は、エラストマーリング１０２の外表面１２４に摩擦係合している。角度的遊び継手１３８を介してフランジ１００に間接的に連結される間接駆動ハブ１３４は、エラストマーリング１０４の外表面１２６に摩擦によって係合している。同様に、角度的遊び継手１４０を介して間接的にフランジ１００に連結されている間接駆動ハブ１３６は、エラストマーリング１０６の外表面１２６に摩擦によって係合している。
【００４１】
角度的遊び継手１３８（同じく図６参照）は、フランジ１００を通して形成されている弧状のチャンネル１４４に間接駆動ハブ１３４から突出しているタブ１４２を含んでいる。スプライン連結器９８に連結されている間接駆動ハブ１３４及びフランジ１００が、遊び角α１の閾値を介して相対的に角度的に撓まされるまでは、駆動連結部９４はスプライン連結器９８とフランジ１００の間のトルクの伝達に実質的に貢献しない。しかしながら、角度的遊び継手１３８を介して係合されると、駆動連結部９４はスプライン連結器９８とフランジ１００の間に第２の並列な連結を提供する。
【００４２】
同様に、角度的遊び継手１４０は、フランジ１００を通して形成されている弧状のチャンネル１４８に間接駆動ハブ１３６から突出しているタブ１４６を含んでいる。スプライン連結器９８に連結されている間接駆動ハブ１３６及びフランジ１００が、遊び角α２の閾値を介して相対的に角度的に撓まされるまでは、駆動連結部９６はスプライン連結器９８とフランジ１００の間のトルクの伝達に実質的に貢献しない。しかしながら、角度的遊び継手１４０を介して係合されると、駆動連結部９６はスプライン連結器９８とフランジ１００の間に第３の並列な連結を提供する。
【００４３】
スプライン連結器９８とフランジ１００の間のトルク負荷にかかわらずに、駆動連結部９２は、そのエラストマーリング１０２を介してトルクを伝達すべく係合されたままである。トルク負荷の初期範囲に亘って、駆動連結部９２はスプライン連結器９８とフランジ１００の間に唯一の連結を提供し、そのエラストマーリング１０２のバネレートに従って振動を減衰させる。少なくとも遊び角α１の閾値を介してエラストマーリング１０２の撓みをもたらしているトルク負荷の第２のより高い範囲に亘っては、駆動連結部９４がスプライン連結器９８とフランジ１００の間に第２の連結を加え、エラストマーリング１０２と１０４の組み合わされたバネレートに従って振動を減衰させる。少なくとも遊び角α２の閾値を介してエラストマーリング１０２及び１０４の撓みをもたらしているトルク負荷の第３のさらにより高い範囲に亘っては、駆動連結部９６がスプライン連結器９８とフランジ１００の間の第３の連結に貢献し、エラストマーリング１０２、１０４及び１０６の組み合わされたバネレートに従って振動を減衰させる。
【００４４】
本実施形態及び前述の実施形態の角度的遊び継手１３８及び１４０は、間接駆動ハブのフランジへの選択的な連結を提供するけれども、間接駆動ハブをスプライン連結器９８あるいは他の動力伝達経路の連結具の延長部に連結するために、同様に作用する角度的遊び継手が用いられてもよい。３つ以上の連結部を備えるデザインでは、角度的遊び継手の１つが入力駆動連結部に連結され、もう１つの角度的遊び継手が出力駆動連結部に連結され得る。加えて、中間のバネレートにて異なる駆動連結部を係合させるために影響を与えられたエラストマーリングに連続させて、弾性伝達機構が角度的遊び継手に組み込まれてもよい。他の周知のタイプの継手機構もまた、所定のレベルの撓み、トルク、あるいは回転速度に応じて、追加の駆動連結部を累進的に係合させるために用いられてもよい。
【００４５】
より特定の目的に従って本発明を実施するのに十分な教示を当業者に提供するために、本発明は、より包括的な状況内で限定された数の実施形態を記述している。したがって、当業者に明らかな種々の修正及び適応が、本発明の意図された趣旨及び範囲から逸脱することなくなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明によるねじり継手を組み込んだ駆動系の一部の概略的な図解である。
【図２】２つの並列な駆動連結部を有している本発明による多レートねじり継手の前面図である。
【図３】図２の３−３線に沿う多レートの継手の側断面図である。
【図４】継手の入力部材及び出力部材間の角度的撓みの範囲に亘り多レートの継手によって伝達されるトルクの範囲のグラフである。
【図５】３つの駆動連結部を有している本発明による多レートのねじり継手の概略的な断面図である。
【図６】異なるトルク負荷において第２と第３駆動連結部を係合させるための２つの角度的遊び継手を描写する、図５の概略的なねじり継手の部分的な正面図である。
【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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【国際調査報告】
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