(57)【要約】可撓性シャフト結合スリーブは、中央の環状部と、２つの反対側のスリーブ端部ある結合受け部とを有するスリーブ形状の本体を備え、結合装置は上記スリーブを組み入れる。スリーブの結合受け部は、軸方向に延びる歯をその内周面に備える。可撓性シャフト結合スリーブは、ポリウレタンエラストマー組成物から形成される。
2007538217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面及び外周面を有する一般的な環状の本体部と、それぞれが結合受け部に定義される２つの反対側にあるスリーブ端部とを備え、前記結合受け部それぞれは、円周方向に間隔が空けられ軸方向に延び、かつ前記内周面の少なくとも一部に沿って配置される、複数の歯を備え、前記環状の本体部及び前記２つの結合受け部のうち少なくとも１つはポリウレタンエラストマー組成物を備えることを特徴とする、スリーブタイプの可撓性シャフト結合装置に使用されるための結合スリーブ。
【請求項２】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、前記装置が使用されるとき、径方向の応力又は円周方向の剪断応力に対する、少なくとも実質的な量の前記結合スリーブの抵抗力を供給することを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項３】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、以下の（ａ）及び（ｂ）の反応生成物を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
（ａ）以下の（i）が（ii）に反応することによって作成されるポリイソシアナートプレポリマー組成物
（ｉ）以下の（Ａ）及び（Ｂ）からなる群から選択されるジイソシアナート
（Ａ）コンパクトなシンメトリック構造を有する芳香族ジイソシアナート
（Ｂ）トランス又はトランストランスの幾何学構造を有する脂肪族ジイソシアナート
（ii）以下の（Ａ）〜（Ｃ）から選択されるポリオール
（Ａ）ポリカルボナートポリオール
（Ｂ）ポリエステルポリオール
（Ｃ）前記ポリカルボナートポリオール及び前記ポリエステルポリオールのうち、２種又はそれ以上の混合物
（ｂ）以下の（i）〜（iii）から選択される連鎖延長剤
（i）シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤
（ii）いずれか１種又はそれ以上の前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤と、第２ジアミン連鎖延長剤との混合物
（iii）いずれか１種又はそれ以上の前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤と、１種又はそれ以上の前記ポリオールとの混合物
【請求項４】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、イソシアナートの、アミンに対する又はアミン／ヒドロキシルに対する当量比が約０．９０：１〜約１．４０：１の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項５】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、前記ポリイソシアナートプレポリマーにおけるイソシアナート群の含有量が約２．０重量％〜約１２．０重量％であって、前記ポリイソシアナートプレポリマー組成物は、約１．８：１〜約２．４：１のＮＣＯ／ＯＨ比を有することを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項６】
前記芳香族ジイソシアナートは、
（ａ）ｐ−フェニレンジイソシアナート
（ｂ）１，５−ナフタレンジイソシアナート
（ｃ）２，６−トルエンジイソシアナート、及び
（ｄ）ジフェニルメタンジイソシアナート
から成る群から選択され、
前記脂肪族ジイソシアナートは、
（ａ）トランス−１，４−シクロヘキサンジイソシアナート、及び
（ｂ）トランストランス−４，４’−ジシクロヘキシルメチルジイソシアナート
から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項７】
前記ポリイソシアナートプレポリマーは遊離イソシアナートモノマーのレベル、及びプレポリマーにおける遊離イソシアナートのレベルが、プレポリマーの約１重量％未満であることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項８】
前記ポリカルボナートポリオールは、ポリ（ヘキサメチレンカルボナート）ジオール又はその液状誘導体であって、前記ポリエステルポリオールはポリカプロラクトンジオール及びポリ（ヘキサメチレンアジペート）ジオールであって、前記ポリオールは約５００〜約５０００の分子量を有することを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項９】
前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤は、約９０〜約５００の分子量を有し、
（ａ）４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）
（ｂ）４，４’−メチレン−ビス−（ｏ−クロロアニリン）
（ｃ）４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）
（ｄ）トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート
（ｅ）４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）
（ｆ）４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）
（ｇ）４，４’−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、及び
（ｈ）これらシンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤の少なくともいずれか２種の組み合わせ
から成る群から選択され、
前記第２ジアミン連鎖延長剤は
（ａ）Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノベンゼン
（ｂ）Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノ−ジフェニルメタン
から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項１０】
さらに前記スリーブ形状の本体の中に配置される抗張心線、布ジャケット、及び前記組成物に充填される約１〜約３０重量部の繊維から選択される繊維材料補強材を少なくとも１つ備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１１】
前記歯は複数の溝に対して交互に配置され、前記溝それぞれはスリーブ形状の内周面の円周の一部にさしわたる幅を有し、前記溝幅の合計比は歯幅の合計に対して０．６５：１未満であることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１２】
前記スリーブ本体の前記外周面にトルクレベル表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１３】
前記トルクレベル表示手段は、前記スリーブ形状の本体の前記外周面において静止した第１パターンと、前記スリーブ形状の本体の前記外周面において表面が歪められた第２パターンとを形成するグラフィック要素体であることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１４】
請求項１に記載された結合スリーブと、前記スリーブに前記結合受け部において結合される少なくとも１つのエンドピースとを備え、前記エンドピースは、前記結合受け部に係合するための、前記結合受け部の前記歯に対して相補的な形状の、一続きの軸方向に延びる溝を備えることを特徴とする結合装置。
【請求項１５】
駆動シャフトと、従動シャフトと、請求項１に記載の結合とを備え、これらシャフトを、これらの間に動力が伝達するような駆動関係にし、適切に作動するように、一般的にはこれらの軸に沿って接続する結合部品。
【請求項１６】
内周面及び外周面を有する一般的な環状の本体部と、それぞれが結合受け部に定義される２つの反対側にあるスリーブ端部とを備え、前記結合受け部それぞれは、円周方向に間隔が空けられ軸方向に延び、かつ前記内周面の少なくとも一部に沿って配置される、複数の歯を備え、前記環状の本体部及び前記２つの結合受け部の少なくとも１つは、以下の（ａ）及び（ｂ）の反応生成物を備えるポリウレタンエラストマー組成物を備え；
（ａ）以下の（i）が（ii）に反応することによって作成されるポリイソシアナートプレポリマー組成物
（i）以下の（Ａ）及び（Ｂ）から選択されるジイソシアナート
（Ａ）ＰＰＤＩ
（Ｂ）ｔ−ＣＨＤＩ
（ii）以下の（Ａ）〜（Ｃ）から選択されるポリオール
（Ａ）ポリカルボナートポリオール
（Ｂ）ポリカプロラクトンポリオール
（Ｃ）前記ポリカルボナートポリオール及び前記ポリエステルポリオールのうち、いずれか２種又はそれ以上の混合物
（但し、ポリイソシアナートプレポリマーは、遊離ジイソシアナートのレベル、及びプレポリマーにおける遊離ジイソシアナートのレベルがプレポリマーの約１重量％未満であることを特徴とする。）
（ｂ）以下の（i）〜（iv）から選択される連鎖延長剤
（i）ＭＣＤＥＡ
（ii）４，４’−メチレン−ビス（２，６−ジエチルアニリン）
（iii）ＴＭＡＢ
（iv）いずれか１種又はそれ以上の前記連鎖延長剤と、いずれか１種又はそれ以上の前記ポリオールとの混合物；
前記ポリウレタンエラストマー組成物はイソシアナートのアミンに対する当量比が約０．９０：１〜約１．４０：１の範囲にあり、前記ポリイソシアナートプレポリマーにおけるイソシアナート群の含有量が約３重量％〜約６重量％であることを特徴とする結合スリーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スリーブタイプの可撓性シャフト結合のための可撓性結合スリーブ、及びそのようなスリーブに組み込まれる可撓性シャフト結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スリーブタイプの可撓性シャフト結合の一部として使用されるための可撓性結合スリーブは、中央の環状または一般的な円筒部と、円筒部のいずれか一方の端部にある結合受け部とを備える。各結合受け部は複数の軸方向に延び、かつ可撓性結合を形成するために向かい合って配置されるハブ又はエンドピースの溝に噛合うための、スリーブの内周面の少なくとも一部に沿うリブ又は歯を含む。そのような結合は、エンドピースに結合される２つの回転シャフトを結合するために使用される。スリーブタイプの可撓性シャフト結合は、共に結合される２本のシャフトのミスアライメントを調整するために有益であり、さらには可撓性円筒部と歯の反発エネルギーによって達成されるシャフト間の低騒音駆動を提供するために有益である。例えば伝達装置のような結合部品は、スプライン特徴を持つ駆動シャフトと、同様の従動シャフトと、これらシャフトの間に動力が伝達するような駆動関係になるように、かつ適切に作動するように一般的にはこれらの軸に沿ってこれらシャフト間を接続させる結合部とを備える。スリーブタイプの可撓性結合、及びそれに使用されるための結合スリーブの種々の例は、例えば、英国特許第８７９４９３号明細書、ミラー（Miller）の米国特許第２９１８８０９号明細書 、及びクラークその他（Clarke et al.）の米国特許第６２８３８６８号明細書に述べられる。
【０００３】
スリーブタイプの可撓性シャフト結合において、従動シャフトに関係する原動シャフトの回転は、スリーブ形状本体の長手に交差する方向に沿うトルク伝達によって引き起こされ、それは結合における中央の円筒部のねじりを結果として生じさせ、異常動作の広がり又は発生を防止するために使用され、特に早期の結合低下が頻繁に起こる高い及び／又は変化のある速度で適用される結合スリーブが受ける径方向の力に抗することを必要とする。本目的に利用される方法としては、高抗張心線を有する加硫合成ゴムによって形成される、そのような結合スリーブの中央の円筒部を補強する方法があり、また、ハブやエンドピースの対応する溝に機械的に組み合わされ、かつ溝から抜け落ちることを防止するために、スリーブの歯を形成することがある。さらには、例えば歯のような最も弱い結合点が早期に作用しなくなることを防止するために作用される十分な円周方向の剪断応力抵抗力を得るために、結合装置を形成することが必要とされる。本目的に利用される方法としては、スリーブ歯の全体の抵抗力を改善するために、エンドピースに係合する外側の耐磨耗織物ジャケットを含み、結合スリーブの加硫合成ゴムの歯部を被覆する方法がある。
【０００４】
熱安定性が改善されるポリウレタン／ウレア組成物によって形成される動力伝達ベルトは、ウーその他（Wu et al.）の国際公開ＷＯ９６／０２５８４号公報から知られている。これらの用途に関するＷＯ９６／０２５８４号の教示は、開示されたポリウレタン／ウレア組成物が使用される用途に関して、タイミングベルト、マルチＶリブドベルト、及びＶベルト等の動力伝達ベルトに限定され、これらは抗張心線等の繊維補強部材と、ポリウレタン／ウレア可撓部を備える複合製品である。そのようなベルトの用途では、高い張力下における、高い曲げ疲労抵抗や高い動力伝達性能等のある基準の性能特性を有する可撓部材を必要とする。逆に、可撓性スリーブタイプの結合部に適用される使用は、一般的に、高い及び／または変化のある振幅及び振動によって特徴づけられる、高い及び／または変化のある応力下における、トルク伝達性能等の異なる基準の性能が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さらに、ますます小型化されるエンジン区画の重要性ゆえに、例えば補機駆動用途を含むここ数年で起こっている自動車技術の改良は、直接駆動の配列における結合部の使用の機会を増加させている。上記用途は、例えば１８，０００〜２０，０００ｒｐｍ又はそれ以上の極端な高速度、頻繁な速度変更、高加速度、及び例えば−４０〜１４０℃の広範囲の使用温度要求を特徴とする。このような過酷な温度、加速、及び速度においては、高い耐久性、信頼性、温度安定性のある可撓性結合が必要とされる。
【０００６】
さらに経済的に生産される、上記耐久性、信頼性、選択的には温度安定性のある結合スリーブや、そのスリーブを組み込む可撓性スリーブタイプの結合は、非常に望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、一般的には内周面及び外周面を有する円筒の本体部と、それぞれが結合受け部を定義する２つの反対側にある第１のスリーブ端部から第２のスリーブ端部まで延びる長さを備え、各結合受け部が複数の円周方向に間隔が空けられ、かつ軸方向に延びる、少なくとも上記内周面部に沿って配置される歯を備え、さらに円筒の本体部及び結合受け部の少なくとも１つがポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマー組成物を備える、スリーブタイプの可撓性シャフト結合装置で使用される結合スリーブを提供する。
【０００８】
さらに実施形態では、上述した結合スリーブを備え、可撓性結合スリーブの結合受け部の歯に噛み合い、かつ相補的な溝を有するさらに少なくとも１つのエンドピースを備え、上記各エンドピースが駆動及び従動シャフトの一方に係合するための結合受け部に係合するためのスリーブタイプの可撓性結合部品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
参照図面は、明細書に組み入れられ、かつ明細書の一部を形成し、本発明の種々の実施形態を示し、明細書と共に本発明の本質の説明を提供する。
【００１０】
本発明の一実施形態に係る可撓性シャフト結合装置１０は、図１、２に示され、結合装置１０は、反対側に配置されるシャフト１６、１８又は１つ以上の代替的な装置が、いずれかの好適な手段によって係合される、反対側に配置されるエンドピース１２、１４を備える。結合装置１０はさらに、中央の一般的な円筒部４４、及びその端部３６、３８それぞれにある結合受け部２０、２２を有する可撓性結合スリーブ２４を備える。エンドピース１２、１４は、いずれかの好適な手段によって、スリーブ２４の結合受け部２０、２２に結合されるであろう。結合受け部２０、２２は、結合スリーブ２４の内周面２８の少なくとも一部に沿い、かつ円周方向に間隔が空けられ、軸方向に延びるリブ又は歯２６を含み、歯２６は、エンドピース１２、１４の外表面３２、３２’にある相補的な溝３０、３０’に噛み合うように形成され、又は改変される。
【００１１】
図３、４、及び６に示される本発明の実施形態にさらに描かれるように、スリーブ２４は、さらに任意の部材として、内周面２８に沿う、一般的な耐磨耗布ジャケット２５を備え、それは、先述した米国特許第６２８３８６８号明細書に述べられるように、そして従来よく知られているように、歯２６の少なくとも一部分に接着され、その種類及び／又は形状に関する上記明細書の内容は参照のためにここに組み入れられる。そして、それは、ナイロン（ナイロン６．６、ナイロン６．１２を含む）、アラミド、ポリエステル、又はこれらの２又はそれ以上の組み合わせを含む、いずれかの好適な布材料によって形成されるであろう。任意の布ジャケットは、伸縮状態（stretch form）又は非伸縮状態(non-stretch form）の、平織、綾織物、朱子織を含む、いずれかの好適な織物、編物から構成されるであろう。布は、例えば、約２５から約５００ｇ／ｍ2、又は約５０から約３００ｇ／ｍ2の生地重量であることを特徴とすると共に、任意に、好適なゴムベース糊、又は結合スリーブのベース化合物と相溶性のある他の好適な接着処理剤によって処理される。
【００１２】
図３、４、及び６に示される本発明の実施形態にさらに描かれるように、スリーブ２４は、先述した米国特許第６２８３８６８号明細書に述べられるように、さらに任意の部材として、内周面２８又はスリーブ２４の本体内に、螺旋状に巻かれ、又は当てつけられる補強抗張部材６２を備え、その種類及び／又は形状に関する上記明細書の内容は参照のためにここに組み入れられる。任意の抗張部材６２は、ガラス、アラミド、カーボン、及びナイロンを含む、いずれかの好適な材料によって形成されるであろう。そのような抗張部材は、使用されるとき、例えばメタ又はパラアラミドを含むアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、セルロース繊維（例えばレーヨン）、カーボン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、綿繊維、金属（例えば鉄）繊維、及びガラス繊維、同様にこれらの混合物のようないずれかの好適な材料から形成されても良く、そして好ましくはガラス繊維によって形成される。さらに抗張部材は、歪抵抗心線（strain-resisting cord）の形状を含む、従来の又は好適な形状に形成される。繊維は、約２〜約１００ストランド／インチ（０．８〜３９ストランド／ｃｍ）、より好ましくは約５〜約８０ストランド／インチ（２〜３２ストランド／ｃｍ）、最も好ましくは約８〜約５６ストランド／インチ（３〜２２ストランド／ｃｍ）の構造が作られる方法によって作成されるであろう。
【００１３】
図３、４、及び６に示される本発明の実施形態にさらに描かれるように、結合スリーブが形成される組成物は、さらに詳細に以下に述べられるように、任意の特徴として、先述した米国特許第６２８３８６８号明細書に述べられるようにさらに繊維６０を含み、その種類及び／又は形状に関する上記明細書の内容は参照のためにここに組み入れられる。本目的に使用可能な典型的な繊維は、例えばメタ又はパラアラミドのようなアラミド繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、セルロース繊維（例えばレーヨン）、カーボン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、綿繊維、及びガラス繊維、同様にこれらの混合物を含む。繊維は使用されるとき、例えば約０．１〜約１０ｍｍの範囲の、いずれかの好適な長さに形成され、表面積を増加させるために、任意にパルプ化されていても良いであろう。代替的に繊維の長さは、約０．２〜約７．５ｍｍ、又は約０．５〜約３ｍｍの範囲であっても良いであろう。さらに、任意の繊維は、ウレタンに対する接着性を改善するために従来知られているように、別の方法で処理が行われているも良いであろう。繊維は、機械的にフィブリル化され、かつ／又は好適なレゾルシノールホルムアルデヒドラテックス材料が組み合わされ、かつ／又は可撓性結合スリーブを形成するために使用される配合物に対して相溶性のある他の好適な接着系が組み合わされても良いであろう。使用されるときに充填される繊維は、例えば、エラストマー１００重量部（phr）に対して、約０〜約５０重量部の範囲、又は約１〜約３０phrの範囲、又は約１〜約１０phrの範囲にされ、用途及び特に充填されて使用される材料にとって、好適ないずれかのレベルにされる。
【００１４】
図５に描かれるように、図１、２に描かれる本発明の実施形態に示される旧来の台形のリブ又は歯の輪郭は、直線的であるが傾斜する側部３１を有し、傾き角度がおよそ４０°であるリブ又は歯２６であることを特徴とする。しかし、本発明に係る結合スリーブは、例えば、図１、２に示すような台形、又は曲線等のように、いかなる従来の及び／又は好適な歯輪郭を有していても良いであろう。
【００１５】
図３、４、及び６を参照にすると、結合スリーブを含む可撓性シャフト結合装置１０の形状に係る更なる実施形態の斜視図が示される。装置１０は、反対側に配置されるシャフト又は（図示しないが、従来の）代替的な装置に、いずれかの好適な手段によって係合されるであろう、２つの反対側に配置されるエンドピース１２、１４と共に、実質的に可撓性であって、中央の一般的な円筒部４４を備える可撓性結合スリーブ２４を備える。図１に示される実施形態のように、スリーブ２４は、第１スリーブ端部３６から第２スリーブ端部３８まで延びる長さを有し、各スリーブ端部３６、３８は、それぞれエンドピース１２、１４に係合するための結合受け部２０、２２として定義される。スリーブ２４は、内周面２８と、外周面５４の両方を備える。結合受け部２０、２２は、スリーブ２４の内周面２８の少なくとも一部に沿って並べられる、複数の軸方向に延びるリブ又は歯２６を備える。
【００１６】
この描かれる実施形態において、各歯２６は、内周面２８の一部、すなわち円弧にさしわたる円周幅６５を有する。エンドピース１２、１４は、示されるように、内周面に沿う軸方向に延びる溝３０、３０’を有し、溝は結合受け部２０、２２の歯２６に実質的に噛み合うように形成される。この描かれる実施形態において、各歯２６は、スリーブ本体の内周面２８の少なくとも一部に沿って延びるが、その内面の長さ全体にわたって延びる必要はなく、その円周幅及びその有効な軸長さによって一般的に定義されるエリアに在る。歯エリアの合計又は蓄積される歯の剪断エリアは、蓄積される歯の剪断能力を有する。中央の円筒部４４は、本来の捩りである剪断能力を有する。本発明の一実施形態に従うと、蓄積される歯の剪断能力は、環状部の捩り剪断能力を超え、さらに好都合な結合損傷モードをもたらす。この特徴は、米国特許第６２８３８６８号明細書に詳細に述べられており、本発明の本実施形態の上記特徴に関する明細書の内容は参照のためにここに組み入れられる。
【００１７】
スリーブ２４はさらに、選択的に上述したように、いずれかの１又はそれ以上の耐摩耗性布カバー２５、充填繊維６０、及び補強心線又は他の抗張部材６２を有していても良いであろう。しかしながら、描かれる実施形態、及び本発明の１又はそれ以上の実施形態に従う特定の用途のためのスリーブ２４を作製するのに有用な特定の物質に関してさらに以下に述べるように、スリーブ２４は、上記の耐摩耗性布カバー、充填繊維、及び補強心線の全てが省略されていても良いであろう。
【００１８】
図４に示す本発明の一実施形態は、一般的には図６に示すような曲線の輪郭すなわち外形５７を有する歯２６を含む。米国特許第６２８３８６８号明細書に述べられるように、歯の断面の外形が、接続される弧と接線の一続きによって定義される歯の輪郭形状が選択されるとき、トルク伝達能力の増加という結果によって、優位点が実現される。図３、４、及び６に描かれる本発明の一実施形態では、歯幅６５の合計に対する溝幅６３の合計は、約０．６５：１未満、又は約０．５０：１〜約０．１０：１の範囲、又は約０．４５：１〜約０．１５：１の範囲である。この比は、以下“溝／歯比”として参照される。図６に示すように、そのスリーブの歯２６と交互に配置される結合スリーブ溝６３の幅は、溝のアールが接線６１になる点から歯のアールまでである。
【００１９】
本発明の一局面によれば、本発明の可撓性結合スリーブは、環状部を含み、結合して使用されるとき、スリーブの主たる径方向の応力抵抗要素として提供されるために、十分な耐久性を発現できるポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマー組成物から形成される。本発明の１又はそれ以上の実施形態においては、スリーブの中央の円筒部及び歯部は、同一のポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマー組成物によって一体的に形成される。本発明のさらなる実施形態によれば、円筒部及び歯部の両方を含むスリーブのエラストマー組成物は、主たる若しくは単独の円周方向の剪断応力抵抗要素と同様に、スリーブの主たる又は単独の径方向の耐応力要素として提供するために、十分な耐久性を発現する。すなわち、本発明の１又はそれ以上の実施形態によれば、例えば抗張心線６２、充填繊維６０、及び布カバー要素２５のいずれかのように、いくらかの又はすべての追加的な補強構造は、非常に過酷な用途においても、選択的にスリーブ構造から省略されるであろうし、それにより本発明の可撓性結合及び結合スリーブに有益なコスト的な利益をもたらす。
【００２０】
関連する分野における通常の知識を有する者は、提供されるいずれのシャフト結合用途も、トルク伝達能力、振動及び／又は騒音ダンピング特性、及び耐熱性及び／又は耐寒性を含み、全ての予測できる使用寿命を超えるように、異なる性能特性の基準を有する結合装置を要求することをすぐに理解できるであろう。そのような結合が要求される用途の特徴は、最新のデザインを減少させるとき、常に増加するトルク伝達能力を有する結合の要求は顕著に大きくなる。さらに、自動車用途では、直接駆動の配列において、スリーブタイプの結合を使用する機会があるが、過酷な温度下における高いトルク伝達性能に加えて、そのような結合が使用時に置かれる過酷な温度、並びに有益なダンピング特性を発現するための結合に対する要求は、このようなシステムにおける広範囲の商業的な結合の使用を、一般的に不可能にする。
【００２１】
関連する分野における通常の知識を有する者は、ポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマー組成物の成分、及び／又はそれらの関連する量は、モジュラス又は剛性、耐熱性及び／又は耐寒性、及び柔軟性を含む広範囲に亘る特性を有するエラストマー組成物を提供するために、可変的に選択されるであろうことをすぐに理解できるであろう。本発明の一実施形態に従う、ポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマー又は熱可塑性エラストマー（ここでは集合的に“エラストマー”とする）組成物が、以下にさらに述べるように、従来の結合スリーブを越える複数の優位点を提供することはやがて信じられる。
【００２２】
スリーブタイプの可撓性結合の与えられる用途で要求されるように、十分な、例えばトルク伝達能力、及び耐熱性及び／又は耐寒性のような、性能特性を発現する、従来の又は好適ないずれかのポリウレタン又はポリウレタン／ウレアエラストマーは、本発明の範囲内であると意図される。本発明の種々の実施形態において実用的に使用されるであろうポリウレタンエラストマー組成物は、例えば、ポリエーテル（又はポリエステル）ウレタン（又はウレタン／ウレア）（ここでは、集合的に“ポリウレタン”とする）を含む。本発明の実施形態で実用的に使用されるであろうポリウレタンエラストマーは、いかなる従来の及び／又は好適な成型工程によって形成される、ポリオール又はジアミン連鎖延長剤（diamine chain extender）又はこれら両方の組み合わせと、ポリイソイソシアナートプレポリマとーの反応生成物を含み、さらには限定されるわけではないが、パターソンその他 (Patterson et al.) の米国特許第５２３１１５９号明細書、ウーその他（Wu. et al.）の国際公開ＷＯ９６／０２５８４号公報で述べられる、ポリウレタン及びポリウレタン／ウレアエラストマー組成物を含み、これらに関する上記記載内容は、ここに参照のために組み入れられる。本発明の一実施形態に従うポリウレタン／ウレアエラストマーは、優位的に、約１４０〜１５０℃の範囲を上限とする熱安定性、及び約−３５℃〜−４０℃、若しくは−５０℃〜−６０℃よりも低い温度範囲における、低温度柔軟性を発現させる。
【００２３】
ポリウレタン／ウレアエラストマーを作成するために有用な種々の反応物は、従来知られている。本発明の１又はそれ以上の実施形態において実用的に使用されるポリイソシアナートプレポリマーに好適な有機ポリイソシアナートは以下の特徴有する；結果物としてのエラストマーの相分離（phase separation）を改善するための、芳香族化合物であってコンパクトなシンメトリック構造、又は脂肪族化合物であってトランス又はトランストランスの幾何学構造、及び高温下における結果物としてのエラストマーへの転換を促進するにもかかわらず、組成物中の触媒の必要性を低減させ又はなくすための、アミン群に対する高い反応性。ポリイソシアナートプレポリマーを作成するための出発成分として有益なポリイソシアナートは、限定されるわけではないが、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナート（ＭＤＩ）、及び限定されるわけではないがｐ−フェニレンジイソシアナート（ＰＰＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアナート（ＮＤＩ）、２，４−及び２，６−トルエンジイソシアナート（それぞれ２，４−ＴＤＩ、２，６−ＴＤＩ）を含むコンパクトなシンメトリックの芳香族ジイソシアナートを含む。ポリイソシアナートプレポリマーを作成するための出発成分として有益なポリイソシアナートは、トランス又はトランストランスの幾何学構造を有する脂肪族ジイソシアナートも含む。これらの異性体は一般的にピュアであって、例えばシス形状の異性体が実質的になく、それゆえ一旦硬化すると、良好な相分離を実現させる。これらは限定されるわけではないが、トランス−１，４−シクロヘキサンジイソシアナート（ｔ−ＣＨＤＩ）及びトランストランス−４，４’−ジシクロヘキシルメチルジイソシアナート（ｔ，ｔ−ＨＭＤＩ）を含む。
【００２４】
本発明の種々の実施形態において使用されるポリイソシアナートのプレポリマーの作成のために有益なポリオールも、一般的に従来知られているであろう。好適なポリオールは、選択的に、１５０℃までは酸化せず、限定されるわけではないが、ポリエステルポリオール及びポリカルボナートポリオールを含む。ポリエーテルポリオールは、１５０℃では酸化しやすいので、一般的には、高温度を伴う用途に向けられる本発明の実施形態で使用されることが好まれない。ポリチオエーテルポリオールも、エラストマーをマクロラジカル結合しやすくし、１５０℃では不安定であるので、同様にそのような用途には好まれない。
【００２５】
本発明の種々の実施形態で有益なポリイソシアナートプレポリマーの作成に有益なポリエステルポリマーは、限定されるわけではないが、選択的にトリヒドリックアルコールが加えられる、ジヒドリックアルコールを含むポリヒドリック（polyhydric）と、例えば二塩基カルボン酸等の多塩基（polybasic）と、の反応生成物を含む。対応する無水ポリカルボン酸、又は対応する低級アルコールのポリカルボン酸エステル、又はこれらの混合物が使用され、かつ／又は、それらの遊離ポリカルボン酸の対応するものもポリエステルを作成するために使用されるであろう。ポリカルボン酸は、脂肪族、環状脂肪族、及び／又は当然に芳香族であっても良いであろう。以下には非限定的な例が示される；琥珀酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、トリメリト酸、無水フタル酸、無水テトラヒドロフタル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水テトラクロロフタル酸、エンドメチレン無水テトラヒドロフタル酸、エンドメチレン無水テトラヒドロフタル酸、無水グルタル酸、フマル酸、選択的に単量体の脂肪酸に混合された二量体及び三量体の脂肪酸、ジメチルテレフタラート、及びテレフタル酸ビスグリコールエステル。そのようなポリエステルを生成するために使用される好適なポリヒドリックアルコールは、限定されるわけではないが以下のものを含む；エチレングリコール、１，２−及び１，３−プロピレングリコール、１，４−及び２，３−ブチレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、１，８−オクタンジオール、１，１０−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロへキサンジメタノール、又は１，４−ビス−ヒドロキシメチルシクロへキサン、２−メチル−１，３−プロパンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−へキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、トリメチロールエタン、及びこれらの混合物。ε−カプロラクトンのようなラクトンのポリエステル、ω−ヒドロキシカプロン酸のようなヒドロキシカルボン酸も同様に使用されても良いだろう。
【００２６】
好適なポリカルボナートポリオールは、知られており、ジフェニルカルボナート等のジアリールカルボナート、ジエチルカルボナート等のジアルキルカルボナート、又はホスゲンに、例えば１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，１０−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、これらの混合物等のジオールが、反応することによって作成される。
【００２７】
約５００〜約５０００の範囲、又は約１５００〜２０００の範囲の分子量を有するポリカルボナートポリオール及びポリエステルポリオール、又はこれらの混合物は、有益に使用されるであろう。これらは、ポリ（ヘキサンメチレンカルボナート）ジオール、ポリカプロラクトンジオール、及びポリ（ヘキサメチレンアジペート）、及びそれらのトリオールの対応するものを含むであろう。ポリオールは、本発明の実施形態に有益なポリイソシアナートプレポリマーを形成するために、ジイソシアナートに反応する前に、任意に、水分レベル約０．０３％未満、又は約０．０１５％のレベルまで乾燥されていても良いであろう。
【００２８】
多くのポリイソシアナートプレポリマーは、商業的にも入手可能であって、本発明の１又はそれ以上の実施形態で実用的に使用され、そして、例えばピーター(Peter)の米国特許第６１７４９８４号明細書、ロッセンベルグ(Rosenberg)の米国特許第５７０３１９３号明細書、ロッセンベルグ(Rosenberg)の米国公開ＵＳ２００３／００６５１２４号公報、及びロッセンベルグその他(Rosenberg et al.)の米国特許第６０４６２９７号明細書に述べられるように、一般的には“低遊離”プレポリマーとして参照され、そこでは、プレポリマーにおける遊離ジイソシアナートのレベルが、例えばプレポリマーの１％未満、又は０．５％未満、又は０．２５％未満、例えば約０．１％又はそれ未満となる。先述したウーその他（Wu. et al.）の国際特許公開ＷＯ９６／０２５８４号公報に記されるように、ＭＤＩの代わりに例えばＰＰＤＩが使用され、先のより高いイソシアナートの反応性の差異の結果として、ポリウレタンエラストマーの熱安定性が達成され、それはオリゴマー形成の減少、及びプレポリマーにおける遊離ジイソシアナートのレベルの割合減少を生じさせる。結果として、これらプレポリマーは、ハード及びソフトセグメントのより高い相分離を促進させ、これにより、結果物としてのエラストマーの熱安定性を改善する。
【００２９】
ジアミン連鎖延長剤の使用は、その高い融点のために一般的にジオール連鎖延長剤に比べて処理することが困難である一方、ウレタンのものよりも安定性の高い、ウレア結合によって、より高い熱安定性を実現する。本発明の種々の実施形態に有用なジアミン連鎖延長剤、特に高温暴露を伴うものは、有益に、以下の３つの特徴を有する；結果物としてのエラストマーの相分離を改善するためのシンメトリック構造；結果物としてのエラストマーにおける、ハードセグメント結晶化及び全体的な相分離を遅延させるために、その群が在る場合、非本体部分における芳香環の置換群；配合中の触媒の必要性を低減させ、又は無くすためのイソシアナート群に対する適切な反応性。第１ジアミン連鎖延長剤は、特に上述したプレポリマーとの適切な反応性のために使用されるであろう。
【００３０】
本発明の一実施形態に従って、ポリウレタン／ウレアエラストマーの作成に有益なシンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤は、触媒を必要とせず、ポリイソシアナートに対して反応性良く反応可能なものである。加えて、これらの連鎖延長剤は、結果物としてのエラストマーの優れた動的性能を向上させる。本発明の一実施形態において、有益な連鎖延長剤のシンメトリーは、改善された相分離を提供し、これにより、動的用途における最終物であるポリウレタン／ウレアエラストマーの熱安定性を向上させる。好適な第１ジアミン連鎖延長剤は、限定されるわけではないが、約９０〜約５００の分子量を有するシンメトリック芳香族アミン、及びそれらの混合物を含む。具体例は、１，４−フェニレンジアミン、２，６−ジアミノトルエン、１，５−ナフタレンジアミン、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、１−メチル−３，５−ビス−（メチルチオ）−２，６−ジアミノベンゼン、１−メチル−３，５−ジエチル−２，６−ジアミノベンゼン、４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（ｏ−クロロアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）、トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）、４，４’−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、及びそれらの同等物を含む。
【００３１】
シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤は、硬度のようなエラストマーの特徴を変化させるために、少量の第２ジアミン連鎖延長剤が、任意に組み合わせられても良いであろう。第２ジアミン連鎖延長剤の好適な具体例は、約１５０〜約５００の分子量を有し、限定されるわけではないが、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノベンゼン及びＮ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノ−ジフェニルメタンを含む。
【００３２】
シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤は、混合割合、工程温度、柔軟性等のような工程及び生産物の特徴を改変するために、１又はそれ以上の上述したポリオールについても組み合わされ、プレポリマーに加えられても良いであろう。これらの長鎖ポリオールは、連鎖延長剤としては働かないが、エラストマーにおけるハードセグメントの量を減少させ、それによりその硬度を低下させる。これは、ある用途にとっては望ましいこととなるであろう。ポリオールのシンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤に対する好適な重量比は、約３０：７０〜約６０：４０で良いであろうが、さらに好ましくは約４０：６０〜約５０：５０である。
【００３３】
高温下における結果物としてのエラストマーにおけるウレタン結合の非安定性、及び高温下の用途における不充分な動的特性のために、脂肪族及び芳香族の短鎖ヒドロキシル化合物は、高温度で使用される結合を形成するために使用されるとき、本発明の実用化において、一般的には、連鎖延長剤として好まれない。
【００３４】
本発明の実施形態の実用化に有益なポリウレタン／ウレアエラストマーは、好適な又は従来の工程が行われることにより作成され、標準的な成型工程を経る２ステップ（プレポリマー）アプローチを含めて、その工程はかなり多数知られている。プレポリマーアプローチの第１工程において、ポリオール又はポリオール混合物、及びポリイソシアナートは反応させられ、ポリイソシアナートプレポリマーを生成する。第２工程において、ポリイソシアナートプレポリマー及び連鎖延長剤は反応させられ、最終物であるポリウレタン／ウレアエラストマーを生成する。添加する順序を選択するための好適な基準は、上述した理由のためにオリゴマーの量を少なくし、加えて一般的にプリポリマーの高粘度を形成するときの工程の相違点を含む。ポリイソシアナートプレポリマーを作成するための添加する順序を選択するときの、他のファクターも、その分野でよく知られているように、考慮されるべきであろう。例えば、ポリオール化合物が、液体のＰＰＤＩにその融点９５℃より高い温度で、加えられるとき、少量のＰＰＤＩの二量化や昇華が引き起こる。もし要求されるならば、ベンゾイルクロライドのような少量の安定剤は、ポリイソシアナートプレポリマーに、それを作成する過程で、加えられていても良いであろう。本発明の１又はそれ以上の実施形態で使用されるであろう、ポリイソシアナートのポリオールに対する混合比は、ＮＣＯ／ＯＨの理論比（stoichiometric ratio）として述べられ、約１．８：１〜約２．４：１であって、ＰＰＤＩベースのプレポリマーでは約２：１、ｔ，ｔ-ＨＭＤＩベースのプレポリマーでは約２．２：１であっても良いだろう。本発明の種々の実施形態において有益なポリイソシアナートプレポリマーは、約２．０〜約１２．０重量％ＮＣＯ、又は約２．５〜７．０重量％ＮＣＯ、又は約３．０〜約６．０重量％ＮＣＯのイソシアナート群の含有量を含んでいても良いであろう。
【００３５】
本発明の実施形態の実用化において有益なポリイソシアナートプレポリマーは、ポリウレタン／ウレア技術で知られているように、標準的な成型工程を経て、連鎖延長剤に反応されていても良いであろう。本発明のポリウレタン／ウレアエラストマーは、約０．９０：１〜約１．４０：１の範囲、又は約１．００：１〜約１．２５：１の範囲にあるイソシアナートのアミンに対する（“ＮＣＯ：ＮＨX”）又はアミン／ヒドロキシルに対する（“ＮＣＯ：ＮＨ2＋ＯＨ”）当量比が組み込まれていても良いであろう。
【００３６】
ここで提供される本発明の種々の実施形態の記載を考慮に入れると、関連する技術の通常の知識を有する者は、例えば耐荷重性能、ダンピング特性、耐熱性及び／又は耐寒性等の多数の性能要求を必要とする用途のための可撓性結合スリーブを作成するための多数のポリウレタン成分、及びそれに関連する量を直ちに理解するであろう。例えば、ある産業用途のように相対的に低い使用温度範囲を一般的に伴う用途、自動車用途における極度に高温及び低温の極端な条件特性における使用でさえ好適になるような、高い耐久性の結合スリーブを形成するために、優れた耐熱特性を有するポリウレタンエラストマーは、表１の実施例１、２として以下に示される成分及び関連する量が使用されて形成可能であり、そして、好適なポリオール及び連鎖延長剤と、例えば“低遊離”ではないＰＰＤＩ、又は２，４−若しくは２，６−ＴＤＩ、又はＭＤＩとの組み合わせを使用することにより、相対的に低い耐熱性であるがそれでもなお高い耐久性を有する結合スリーブを形成し、コストが抑制できることが理解できるであろう。中程度からより低い耐熱性であるがそれでもなお高い耐久性を有する結合スリーブには、ポリエーテルポリオールが使用されても良いであろう。ジアミンに加えて、短鎖ジオール連鎖延長剤は、相対的に低い温度の用途では適用でき、この種のポリウレタンエラストマーを形成するために、例えば１，４−ブタンジオールは、ユニロイヤルケミカル社（Uniroyal Chemical）製のADIPRENE LFP 2950Aとして入手可能なプレポリマーと共に硬化するために使用されても良いであろう。さらに、例えば、意図される用途において、極度の熱安定性が要求されないとき、好適な熱可塑性ポリウレタンエラストマーも使用されても良いであろう。
【００３７】
さらに関連する技術における通常の知識を有する者は、硬度若しくはモジュラス、柔軟性、耐荷重性能、ダンピング特性、並びに耐熱性及び／又は耐寒性を含む広範囲の特性を有するように、ポリウレタンエラストマーが形成されるであろうことをすぐに理解でき、ポリウレタンエラストマーが結合スリーブに形成されるときに充分に機能するために、最小限のポリウレタンエラストマーの硬度及び／又はモジュラスは、一般的に要求されるであろう。すなわち、例えば、２３℃においてASTM D412に従って測定されたモジュラス（Ｍ１００）が少なくとも約８００ｐｓｉ（５６ｋｇｆ／ｃｍ2）であるポリウレタンエラストマーが、本発明に係る結合スリーブに一般的に要求される。さらに、Ｍ１００が少なくとも約９００ｐｓｉ（６３ｋｇｆ／ｃｍ2）、又は約１０００ｐｓｉ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）〜約２０００ｐｓｉ（１４１ｋｇｆ／ｃｍ2）の範囲にあるポリウレタンエラストマーは、本発明の実施形態に従って有利に使用されるであろう。
【００３８】
いかなる特定の理論に限定することを意図するわけではないが、スリーブのダインピング性能は反比例するが、与えられたポリウレタンエラストマーの結合スリーブの荷重能力は、エラストマーの硬度又はモジュラスに対して比例することが直ちに信じられる。関連する技術の通常の知識を有する者は、例えば種々の自動車補機伝動用途等の与えられる意図される用途のための、最適なポリウレタンエラストマーを処方するために、ポリウレタン成分及び／又はこれらの関連する量の選択を通して達成される上記２つの特性の微調整及び相互作用があることを本開示を見ると直ちに理解できるであろう。
【００３９】
本発明の種々の実施形態を実用化するのに有益なポリウレタンエラストマーは、本分野で良く知られ、かつ与えられた結合用途で望ましい、顔料、着色剤、帯電防止剤等の添加剤に混合されていても良いであろう。
【００４０】
本発明において実用的に有用なエラストマー組成物において、カーボンブラック、シリカ等のフィラー、及びその他の従来の合成ゴム組成物の添加剤が添加されないことは、スリーブタイプの結合に特有の優れた性能特性を向上させると直ちに信じられる。そのような添加剤は、一般的に、物質のモジュラス及び関連する性能特性を部分的に向上させ、例えばジエンベースのエラストマー等の合成ゴムに配合されて使用され、厳密に均質ではない配合が生じ、より大きな連続的な相の中に、少なくともいつくかの離散粒子を含むこととなる。そのような粒子それぞれは、エラストマー組成物において、潜在的なクラック開始点としてなり、それは一般的には、過酷な荷重及び／又は温度条件下では、硬化された組成物に破損を生じさせる。ポリウレタンエラストマー組成物は、逆に、そのような添加剤を必要とせず、したがって、本発明の実用化において非常に優位になるように見出される、より均質な物質を形成する。
【００４１】
本発明の限定されることを意図したわけではないが、特別な限定がなければ、部及び％は重量によって表される、以下の実施例によってさらに示される。表１に示される各例では、ポリイソシアナートプレポリマーは６０〜８０℃で保持され、そして、表１に示すような関連する混合割合で、各成分の融点以上で、かつ１１０℃に予熱された適正な形状の型で、連鎖延長剤に混合され硬化され、対応するポリウレタン／ウレアエラストマーを得た。エラストマーサンプルは、約１０〜３０分以内に型から取り出され、そして１５０℃で２４時間二次硬化された。
【００４２】
上述したポリウレタン／ウレアサンプルは、エージングされていないサンプルで硬度（ＡＳＴＭ Ｄ−２２４０）及びモジュラス（ＡＳＴＭ Ｄ−４１２）が測定された。
【００４３】
【表１】
2007538217.tif 000003
表１において、
ＰＰＤＩ／ＰＣＬ：ユニロイヤルケミカル社からADIPRENE LFP 2950Aとして入手可能な低遊離ＰＰＤＩ−２官能価のポリカプロラクトンプレポリマー
ＴＭＡＢ：ユニロイヤルケミカル社からVIBRACURE A157又はエアプロダクツアンドケミカルズ社（Air Products and Chemicals, Inc.）からVERSALINK 740Mとして入手可能なトリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート
ＭＣＤＥＡ：エアプロダクツアンドケミカルズ社からLONZACURE MCDEAとして入手可能な４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）
【００４４】
スリーブタイプの可撓性結合の使用において、駆動シャフトの回転は、対応するエンドピースの歯とスリーブの結合受け部を横切って、駆動力をそこに結合されるエンドピースに及ぼし、スリーブの中央の円筒部へかつそれを横切って及ぼし、捩りを引き起こし、それによりトルクを、その長手を横切って及ぼし、反対側の結合受け部の歯及び対応するエンドピースにかつそれを横切って及ぼし、最終的に従動シャフトに及ぼし、従動シャフトを回転させる。駆動力は、従来の構造において、中央の環状部内に又はそれの上にある部材によって典型的に反抗・抵抗される径方向の応力要素と、一般的に結合スリーブの歯のレジリエンスによって反抗される円周方向の剪断応力要素とで表される。本発明の一実施形態に従う可撓性結合スリーブは、加硫された合成ゴムで形成されるスリーブ部を有する従来の結合よりもが改善された荷重能力を示すことが見出された。本内容における、“荷重能力（load capacity）”の用語が意味するところは、使用時に作用される駆動力全体に対して、装置が耐え、かつ抵抗することができる能力である。本内容における荷重能力は、径方向の応力及び円周方向の剪断応力の要素と共に、トルクの伝達、振幅、及び振動要素に対する抵抗力を含む。
【００４５】
本発明の可撓性結合において、荷重能力、そして使用寿命が従来のデザインを超え、改善されることが予想され得ることを示すために、本発明の実施形態に従って作成された可撓性結合装置のサンプルにおいて、荷重能力分析が実施された。サイズが２種類に異なるが、表１の実施例１、２で述べられる組成物によって全体が形成された各例において、図４に描かれるような歯輪郭形状を有する結合スリーブが作成された。以下に示す表２で“サイズＡ”として定めされる第１サイズは、外径が２８．５ｍｍ、シェル厚さ（すなわち、歯と歯の間のランド部からスリーブの外面まで測定）が２．５７ｍｍ、溝の歯に対する比がおよそ２．９、各結合受け部の歯数が１２歯、歯ベース幅が約４．３ｍｍ、及び歯高さが約２ｍｍであった。以下に示す表２で“サイズＢ”として定めされるスリーブの第２サイズは、外径が７８．５ｍｍ、シェル厚さが７ｍｍ、溝の歯に対する比がおよそ２．２、各結合受け部の歯数が１８歯、歯ベース幅が約７．５ｍｍ、及び歯高さが約３．４ｍｍであった。各結合スリーブにおいて、中央の環状部とそれぞれが歯を有する結合受け部とを含むスリーブ形状本体は、全体が表２に示すそれぞれのポリウレタン組成物で形成され、各例において、抗張心線、充填繊維、布ジャケットは、結合スリーブ構造において含まれない。
【００４６】
【表２】
2007538217.tif 000004
【００４７】
各例において、スリーブは荷重能力分析が行われ、その分析結果は以下に示す。荷重能力分析は、ドイツ工業基準（Deutsch Industrie Norm）（“ＤＩＮ”）７１４に示すように、ピークトルク（Ｎｍ）に対して破損が発生するまでの回転使用寿命を測定した。分析は、捩り振動荷重テスターで８〜９Ｈｚの範囲量、環境温度約２３℃で行われた。スリーブI、及びIIにおいて、分析は、約１４と約３４Ｎｍの間のピークトゥピークのトルク振動範囲で行われ、スリーブIIIにおいては、約１３０と約１９０Ｎｍの間のピークトゥピークのトルク振動範囲で行われた。
【００４８】
３０〜３４Ｎｍのピークトルク範囲において、スリーブIのテスト例は、破損が発生するまでの応力サイクル１５，０００〜３０，０００を示した。約２２Ｎｍのピークトルクでは、スリーブIのテスト例は、応力サイクル５００，０００を超えることを示し、そして約１８ＮｍのピークトルクではスリーブIのテスト例は、応力サイクル６，０００，０００近くを示した。さらに劇的なことに、スリーブIIは、約３０Ｎｍのピークトルクにおいて、応力サイクル２，０００，０００を示した。約１６０Ｎｍのピークトルクにおいて、スリーブIIIのテスト例は、約２３℃で分析したとき、応力サイクル１０7を超えてもまだ破損しなかった。
【００４９】
室温での分析に加えて、温度が上げられて、表２のスリーブIで述べられる結合スリーブの多数のテスト例が分析された。そのようなテストそれぞれは、同じ荷重能力分析が行われたが、各例は５０〜１３０℃の温度範囲において、それぞれ１０℃ずつ増加させられて行われた。ピークトルクはいつも２４〜２８Ｎｍに保持されて、これらスリーブは、各例において、応力サイクル５００，０００〜１０6であった。加えて、１３０℃で分析されるとき、サイズＡのスリーブは、上述した実施例２で述べられたものと実質的に同一のポリウレタンエラストマーでその全体が形成されたが、同様の低遊離ＰＰＤＩ／ＰＣＬにおいて３官能価のポリカプラクトンポリオール５重量％を含んでおり、ピークトルク約２８Ｎｍにおいて応力サイクル２００，０００を超えても破損せず、そしてピークトルク約２５Ｎｍにおいて、応力サイクル２，０００，０００を超えてもテストが続けられていた。
【００５０】
これらの結果を検討すると、振動トルク条件の範囲を超えたテストは、本発明の種々の実施形態に従って作成された可撓性結合スリーブの非常に優れた性能を示すことが明らかである。上述したテスト結果は、広範な温度範囲において本発明の種々の実施形態に係る結合スリーブが非常に優れた荷重能力を示すこと、図２に示す本発明の実施形態において描かれるように、ポリウレタンエラストマーそれ自体の他に、一般的に、径方向の応力及び円周方向の剪断応力の両方を含む駆動力に抵抗する抗張心線、補強布等の補強部材が非常に過酷な用途においてさえも必要ないことが見出されたこと、及びそれにもかかわらず非常に優れた高レベルのトルク伝達性能が維持されること、を明らかにする。上記した本発明の一実施形態に従う結合スリーブの構成において提供される、実施例で示された耐熱性ポリウレタンエラストマー組成物を使用するとき、目的の結合は自動車用途において素晴らしい利益をもたらすであろうことが予想される。
【００５１】
さらに、本発明のある実施形態に係るポリウレタン結合スリーブにおいて、抗張心線、布ジャケット等の繊維補強部材を省略することは、結合スリーブ、及び特に非常に高い荷重条件における本発明のこれら実施形態に係る結合において、非常に高い耐久性をもたらすことと直ちに信じられる。特に、一般的に結合不足をもたらすスリーブ破損クラックは、スリーブの抗張心線と布ジャケットの界面で起こることが見出されていた。この問題は、抗張心線と布ジャケットの組み合わせが省略された本発明の実施形態におけるポリウレタン結合スリーブによって解決される。これらの繊維補強部材は、一般的に加硫合成ゴムによって形成される結合スリーブにおいては、本発明に比べそれらのモジュラスが低いために、省略することはできない。
【００５２】
本発明のここで示される側面において提供される例では抗張心線、充填繊維、及び布ジャケット等の補強材料が使用されないが、本発明の範囲を限定することを意図されているわけではなく、抗張心線、充填繊維、及び布ジャケットのいずれか若しくは全ては、又はさらなる補強部材は、又はこれらの組み合わせは、径方向の及び／又は円周方向の剪断応力抵抗力を供給するために、又は与えられた用途における結合のトルク伝達能力を調整するために、本発明の１又はそれ以上の実施形態のポリウレタンエラストマー結合スリーブの構成において使用されても良いであろう。すなわち、例えば、上記された実施例で示されるように、ポリウレタンエラストマーそれ自体は、主に又は単に、スリーブの径方向及び円周方向の剪断応力抵抗を提供するが、図３、４に関連して上述したように、抗張心線の使用は、結合スリーブの荷重能力をさらに増加させる。
【００５３】
本発明に係る可撓性結合スリーブ及び結合装置は、その分野で一般的によく知られている好適な及び／又は従来の方法に従って、形成されても良いであろう。結合スリーブそれ自体において、ポリウレタン又はポリウレタン／ウレアベースのエラストマーは、いずれかの従来の好適な技術によって、例えばポリイソイソシアナートに相対的に高い分子量のポリオールと相対的に低い分子量の連鎖延長剤が反応されることによってワンショット又はツーステップ（プレポリマー）アプローチを経て作成される。エラストマーが作成されるとき、反応性成分及びいかなる触媒又は任意の添加剤は共に混合され、配合物が硬化される好適な形状の型に移される。この混合物は、例えば、バッチプロセスにおいて行われても良いであろう。混合物は、型形状が維持できるようになるまで、型内で硬化され、型から取り外され、そしてポリマー化が終了するまで二次硬化される。選択的に、エラストマーは反応射出成型（ＲＩＭ）技術で作成されても良いであろうし、ここでは活性ヒドロゲン物質が、衝突することによって直ちにポリイソシアナートに混合され、同時に反応が行われるための好適な形状の型に射出される。本発明の一実施形態に従う結合スリーブの構成において熱可塑性ポリウレタンエラストマーが使用されるとき、関連する分野の通常の知識を有する者によって簡単に理解できるように、プレ成形されたポリウレタンエラストマーが溶融され、その溶融物が好適な形状の型に射出成型され、スリーブが生産されることによって、物質が形成されても良いであろう。
【００５４】
抗張心線、布ジャケット、及びエラストマーに充填される繊維が組み込まれるとき、可撓性結合スリーブは、標準的なウレタンベルト製造技術に従って形成されており、例えば、予成形された耐磨耗性ジャケットが歯形を有する型に選択的に置かれ、選択的な補強心線が布に対して螺旋状に巻かれ、上述したようにポリウレタンエラストマー成分が型内に導入され、成分混合物が抗張心線を通って流れ、布が型の溝の中に移動させられるように充分な熱と圧力が加えられ、そして結果物としての可撓性結合スリーブは冷却され、かつ型から取り外される。いかなる特定の理論に限定されることを意図するわけではないが、一般的に高粘度の従来の加硫ゴムとは対照的に、スリーブが形成されるとき一般的に繊維部材を通って流れる液体の低粘度ウレタン混合物のために、加硫ゴム可撓部を有する比較対象の結合に比べてより高い接着性は、プレウレタンエラストマーの可撓部及び１又はそれ以上の繊維補強材料の両方を使用する結合スリーブで達成されるであろう。この改善された接着性は、耐久性及び使用寿命を改善するという結果をもたらす。
【００５５】
上記したように、本発明の１又はそれ以上の実施形態に従う結合スリーブの構成で使用される歯輪郭が台形又は曲線又はいずれかの他の好適な及び／又は従来の形状に選択されるかどうかにかかわらず、ここで述べられるポリウレタンエラストマーによって形成される可撓性スリーブは、関係するエンドピースと組み合わされて、高い信頼性と優れた耐久性を有する結合装置を形成するであろう。本発明の種々の実施形態に従うと、スリーブタイプの可撓性シャフト結合に使用される結合スリーブは、主に又は単にポリウレタンエラストマーによって形成され、ポリウレタンエラストマー組成物それ自体が、結合スリーブの主に又は単に径方向及び円周方向の剪断応力抵抗要素を提供するので、その構成における抗張心線又は布ジャケット等の付加的な補強部材の必要性をなくす。
【００５６】
上記実施例で述べられるポリウレタン／ウレアエラストマーは、本発明の種々の実施形態に従う上記成分が反応することによって形成されるハード及びソフトセグメントの組み合わせを示す。本発明の種々の実施形態における成分は、相分離を促進するように選択され、触媒及び酸化防止剤の必要性をなくして熱安定性を向上させ、そして高温度、低温度における最終物であるエラストマー組成物の動的性能を改善するであろう。しかしながら、関連する分野の通常の知識を有する者は、例えば高く及び／又は過酷な温度における性能が与えられた用途において要求されない場合、種々の物質の改変及び置換が可能であることがすぐに理解できるであろう。
【００５７】
本発明は、説明の目的のために詳細に記載されたが、このような詳細は単にその目的のためであって、請求の範囲によって限定されるような範囲を除いて精神あるいは範囲から逸脱することなく、当業者によって種々の変形例が作られ得ることが理解される。ここに開示された本発明は、ここに特に開示されない、いくつかの要素がなくても適切に実現されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る、結合スリーブを含む可撓性シャフト結合装置の斜視図である。
【図２】図１に示す可撓性シャフト結合装置の分解斜視図である。
【図３】可撓性結合装置の形状についての本発明のさらなる実施形態の斜視図である。
【図４】図３に示す本発明の実施形態の分解斜視図である。
【図５】図１、２において示される可撓性結合スリーブの歯部についての、Ａ−Ａ線における、一部の断面図である。
【図６】図３、４において示される可撓性結合スリーブの歯部についての、Ｂ−Ｂ線における、一部の断面図である。
【図１】
2007538217.tif 000005
【図２】
2007538217.tif 000006
【図３】
2007538217.tif 000007
【図４】
2007538217.tif 000008
【図５】
2007538217.tif 000009
【図６】
2007538217.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年1月16日(2007.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面及び外周面を有する一般的な環状の本体部と、それぞれが結合受け部に定義される２つの反対側にあるスリーブ端部とを備え、前記結合受け部それぞれは、円周方向に間隔が空けられ軸方向に延び、かつ前記内周面の少なくとも一部に沿って配置される、複数の歯を備え、結合スリーブの周りに配置される金属の補強シェルを備えておらず、前記環状の本体部及び前記２つの結合受け部のうち少なくとも１つはポリウレタンエラストマー組成物を備えることを特徴とする、スリーブタイプの可撓性シャフト結合装置に使用されるための結合スリーブ。
【請求項２】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、前記装置が使用されるとき、径方向の応力又は円周方向の剪断応力に対する、少なくとも実質的な量の前記結合スリーブの抵抗力を供給し、かつＡＳＴＭ Ｄ４１２に従う１００％伸び率における引張応力Ｍ１００が少なくとも約８００ｐｓｉ（５６ｋｇｆ／ｃｍ2）であることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項３】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、以下の（ａ）及び（ｂ）の反応生成物を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
（ａ）以下の（i）が（ii）に反応することによって作成されるポリイソシアナートプレポリマー組成物
（ｉ）以下の（Ａ）及び（Ｂ）からなる群から選択されるジイソシアナート
（Ａ）コンパクトなシンメトリック構造を有する芳香族ジイソシアナート
（Ｂ）トランス又はトランストランスの幾何学構造を有する脂肪族ジイソシアナート
（ii）以下の（Ａ）〜（Ｃ）から選択されるポリオール
（Ａ）ポリカルボナートポリオール
（Ｂ）ポリエステルポリオール
（Ｃ）前記ポリカルボナートポリオール及び前記ポリエステルポリオールのうち、２種又はそれ以上の混合物
（ｂ）以下の（i）〜（iii）から選択される連鎖延長剤
（i）シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤
（ii）いずれか１種又はそれ以上の前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤と、第２ジアミン連鎖延長剤との混合物
（iii）いずれか１種又はそれ以上の前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤と、１種またはそれ以上の前記ポリオールとの混合物
【請求項４】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、イソシアナートの、アミンに対する又はアミン／ヒドロキシルに対する当量比が約０．９０：１〜約１．４０：１の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項５】
前記ポリウレタンエラストマー組成物は、前記ポリイソシアナートプレポリマーにおけるイソシアナート群の含有量が約２．０重量％〜約１２．０重量％であって、前記ポリイソシアナートプレポリマー組成物は、約１．８：１〜約２．４：１のＮＣＯ／ＯＨ比を有することを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項６】
前記芳香族ジイソシアナートは、
（ａ）ｐ−フェニレンジイソシアナート
（ｂ）１，５−ナフタレンジイソシアナート
（ｃ）２，６−トルエンジイソシアナート、及び
（ｄ）ジフェニルメタンジイソシアナート
から成る群から選択され、
前記脂肪族ジイソシアナートは、
（ａ）トランス−１，４−シクロヘキサンジイソシアナート、及び
（ｂ）トランストランス−４，４’−ジシクロヘキシルメチルジイソシアナート
から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項７】
前記ポリイソシアナートプレポリマーは遊離イソシアナートモノマーのレベル、及びプレポリマーにおける遊離イソシアナートのレベルが、プレポリマーの約１重量％未満であることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項８】
前記ポリカルボナートポリオールは、ポリ（ヘキサメチレンカルボナート）ジオール又はその液状誘導体であって、前記ポリエステルポリオールはポリカプロラクトンジオール及びポリ（ヘキサメチレンアジペート）ジオールであって、前記ポリオールは約５００〜約５０００の分子量を有することを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項９】
前記シンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤は、約９０〜約５００の分子量を有し、
（ａ）４，４’−メチレン−ビス−（３−クロロ−２，６−ジエチルアニリン）
（ｂ）４，４’−メチレン−ビス−（ｏ−クロロアニリン）
（ｃ）４，４’−メチレン−ビス−（２，３−ジクロロアニリン）
（ｄ）トリメチレングリコールジ−ｐ−アミノベンゾアート
（ｅ）４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジエチルアニリン）
（ｆ）４，４’−メチレン−ビス−（２，６−ジイソプロピルアニリン）
（ｇ）４，４’−メチレン−ビス−（２−メチル−６−イソプロピルアニリン）、及び
（ｈ）これらシンメトリック第１ジアミン連鎖延長剤の少なくともいずれか２種の組み合わせ
から成る群から選択され、
前記第２ジアミン連鎖延長剤は
（ａ）Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノベンゼン
（ｂ）Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−アミノ−ジフェニルメタン
から成る群から選択されることを特徴とする請求項３に記載の結合スリーブ。
【請求項１０】
さらに前記スリーブ形状の本体の中に配置される抗張心線、布ジャケット、及び前記組成物に充填される約１〜約３０重量部の繊維から選択される繊維材料補強材を少なくとも１つ備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１１】
前記歯は複数の溝に対して交互に配置され、前記溝それぞれはスリーブ形状の内周面の円周の一部にさしわたる幅を有し、前記溝幅の合計比は歯幅の合計に対して０．６５：１未満であることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１２】
前記スリーブ本体の前記外周面にトルクレベル表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１３】
前記トルクレベル表示手段は、前記スリーブ形状の本体の前記外周面において静止した第１パターンと、前記スリーブ形状の本体の前記外周面において表面が歪められた第２パターンとを形成するグラフィック要素体であることを特徴とする請求項１に記載の結合スリーブ。
【請求項１４】
請求項１に記載された結合スリーブと、前記スリーブに前記結合受け部において結合される少なくとも１つのエンドピースとを備え、前記エンドピースは、前記結合受け部に係合するための、前記結合受け部の前記歯に対して相補的な形状の、一続きの軸方向に延びる溝を備えることを特徴とする結合装置。
【請求項１５】
駆動シャフトと、従動シャフトと、請求項１に記載の結合とを備え、これらシャフトを、これらの間に動力が伝達するような駆動関係にし、適切に作動するように、一般的にはこれらの軸に沿って接続する結合部品。
【請求項１６】
内周面及び外周面を有する一般的な環状の本体部と、それぞれが結合受け部に定義される２つの反対側にあるスリーブ端部とを備え、前記結合受け部それぞれは、円周方向に間隔が空けられ軸方向に延び、かつ前記内周面の少なくとも一部に沿って配置される、複数の歯を備え、結合スリーブの周りに配置される金属の補強シェルを備えておらず、前記環状の本体部及び前記２つの結合受け部の少なくとも１つは、以下の（ａ）及び（ｂ）の反応生成物を備えるポリウレタンエラストマー組成物を備え；
（ａ）以下の（i）が（ii）に反応することによって作成されるポリイソシアナートプレポリマー組成物
（i）以下の（Ａ）及び（Ｂ）から選択されるジイソシアナート
（Ａ）ＰＰＤＩ
（Ｂ）ｔ−ＣＨＤＩ
（ii）以下の（Ａ）〜（Ｃ）から選択されるポリオール
（Ａ）ポリカルボナートポリオール
（Ｂ）ポリカプロラクトンポリオール
（Ｃ）前記ポリカルボナートポリオール及び前記ポリエステルポリオールのうち、いずれか２種又はそれ以上の混合物
（但し、ポリイソシアナートプレポリマーは、遊離ジイソシアナートのレベル、及びプレポリマーにおける遊離ジイソシアナートのレベルがプレポリマーの約１重量％未満であることを特徴とする。）
（ｂ）以下の（i）〜（iv）から選択される連鎖延長剤
（i）ＭＣＤＥＡ
（ii）４，４’−メチレン−ビス（２，６−ジエチルアニリン）
（iii）ＴＭＡＢ
（iv）いずれか１種またはそれ以上の前記連鎖延長剤と、いずれか１種またはそれ以上の前記ポリオールとの混合物；
前記ポリウレタンエラストマー組成物はイソシアナートのアミンに対する当量比が約０．９０：１〜約１．４０：１の範囲にあり、前記ポリイソシアナートプレポリマーにおけるイソシアナート群の含有量が約３重量％〜約６重量％であって、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従う１００％伸び率における引張応力Ｍ１００が少なくとも約８００ｐｓｉ（５６ｋｇｆ／ｃｍ2）であることを特徴とする結合スリーブ。
【国際調査報告】
2007538217.tif 000011
2007538217.tif 000012