(57)【要約】  本発明は回転軸を位置決めし、また互いに整列されておらず、または時には整列不良になることがある軸または軸区分間で回転運動を継続的に伝達可能な構造体を提供する。本発明は回転位置を決め、回転運動及び回転運動を継続的に伝達する際の回転力または捩り遷移の不都合な作用を軽減すると共に、継手のいずれかの側での直線的な、またはその他の角変位から生ずる振動を軽減する。構造体は各々が対応する軸または軸区分に係合する対向する外板と内板とを備えている。板は可撓性部材を支持する複数の穴を画成する。可撓性部材は軸端の周囲の隣接の軸または軸区分上の板を通って延在する。可撓性部材によって回転力を一方の軸から他方の軸へと伝達可能である。
2008520931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在軸を連結するための構造体において、
第１及び第２の軸端組立体であって、各組立体が対向する外及び内の板を備え、各組立体内の前記板は、対応する軸端を受けるための中心軸穴と、可撓性部材を支持するための複数の穴とを画成する、第１及び第２の軸端組立体と、
複数の可撓性部材であって、当該可撓性部材は、前記第１の軸端組立体の前記板から前記軸端の周囲の前記第２の軸端組立体の前記板へと延在する、複数の可撓性部材と、を備える構造体。
【請求項２】
前記軸端の間の連結部品の剛性が、異なる構成の可撓性部材を提供する工程と、異なる寸法の可撓性部材を提供する工程と、軸端組立体上の前記外及び内の板の間の間隔を変更する工程と、前記第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更する工程と、及びこれらの工程の組合せと、から選択される方法によって変更可能である、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記軸端の間の連結部品の剛性が、前記構造体が前記軸端の上に位置する間に変更可能である、請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
前記連結部品の剛性が、軸端組立体上の前記外及び内の板の間の間隔を変更する工程と、前記第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更する工程と、及びこれらの工程の組合せと、から選択される方法によって変更可能である、請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
前記連結部品の剛性を監視し、これを所定値と比較し、この比較に応じて該連結部品の剛性を調整するための自動システムをさらに備える、請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記可撓性部材は、前記軸端組立体が対応する前記軸端に固定される際に、回転力を一方の軸端から他方の軸端へと伝達する、請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
前記構造体の剛性が、異なる構成の可撓性部材を提供する工程と、異なる寸法の可撓性部材を提供する工程と、軸端組立体上の前記外及び内の板の間の間隔を変更する工程と、前記第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更する工程と、及びこれらの工程の組合せと、から選択される方法によって変更可能である、請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
前記軸端組立体の少なくとも１つが、前記対応する軸端上への前記軸端組立体の配置を容易にするために、少なくとも２つの横部分に再密閉可能に分割される、請求項１に記載の継手。
【請求項９】
回転可能軸を連結する方法において、
第１及び第２の軸端組立体を提供する工程であって、各組立体が対向する外及び内の板を備え、当該各板は、対応する軸端を受けるための中心軸穴と、可撓性部材を支持するための複数の穴とを画成する、第１及び第２の軸端組立体を提供する工程と、
複数の可撓性部材を提供する工程と、
対応する軸端上に、前記第１及び第２の軸端組立体を配置する工程と、
前記第１の軸端組立体の前記板及び前記軸端の周囲の前記第２の軸端組立体の前記板内の前記穴を通して、前記可撓性部材を挿入する工程と、を含む方法。
【請求項１０】
前記軸端間の連結部品の剛性を変更する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記連結部品の剛性を変更する工程は、異なる構成の可撓性部材を提供する工程と、異なる寸法の可撓性部材を提供する工程と、及びこれらの工程の組合せと、から選択される方法によって達成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記連結部品の剛性を変更する工程は、軸端組立体上の前記外及び内の板の間の間隔を変更する工程と、前記第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更する工程と、及びこれらの工程の組合せと、から選択される方法によって達成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記連結部品の剛性を変更する工程は、対応する軸端上に前記軸端組立体を配置する工程と、該軸端組立体の該板内の該穴を通して前記可撓性部材を挿入する工程と、の後に実施される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記連結部品の剛性を監視し、これを所定値と比較し、この比較に応じて該連結部品の剛性を調整するための自動システムを提供する工程をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記可撓性部材が、回転力を一方の回転軸から他方の軸へと伝達するように、前記軸端組立体を対応する軸端に固定する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記軸端組立体の少なくとも１つが、前記対応する軸端上への前記軸端組立体の配置を容易にするために、少なくとも２つの横部分に再密閉可能に分割される工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体に関し、特に回転軸用の支持体、クランプ、及び取付け及び位置決め装置に関する。本発明は、例えば回転軸の支持、相互接続された回転部品の位置決め、及び動力または回転を一方の軸から他方の軸へと伝達する際に有用であり得る。
【背景技術】
【０００２】
回転軸を支持する支持体及び関連構造体には、システムの不要な、または有害な運動または振動を誘発する力が加わることがある。回転軸に関連する力によって、軸を支持し、これらを定位置に保持する構造体の不要な、または有害な運動または振動をも誘発することがある。本出願人による同時係属の米国特許出願第１０／３４８，０３６号の内容は参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００３】
回転力を一方の回転軸または軸区分から他方の回転軸または軸区分へと伝達する必要がある場合は、隣接の軸または軸区分を互いに横移動、角移動し、またはそれらを組み合わせて移動することができる。このような移動は一方の軸または軸区分から他方の軸または軸区分への必要な回転運動の伝達を低減し、または遮断することさえある。
【０００４】
高い捩り負荷用に設計された従来の継手には、車輌の変速装置に関する従動輪組立体の傾き角に適応する自動車の駆動輪上の「Ｕ形継手」のような「汎用」継手が含まれる。このような汎用継手は典型的には歪みがない状態の自然には復帰しない受動柔軟装置である。別の例は直線軸によってはアクセスできない密集領域でのソケットの駆動を可能にする従来の機械の汎用継手である。機械の汎用継手の主な欠点は、「柔軟な」汎用継手は、使用者が組立体の端部を手で配置できる場合だけしかソケットをボルトまたはナットに配置できないことであり、これは密集領域では極めて困難である場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は回転軸を支持し、軸端の横移動または角移動に関わりなく、回転運動を一方の軸から隣接した軸へと伝達するための構造体を提供する。変形しない状態に跳ね返る傾向がある継手の固有の剛性によって従来の（例えば汎用の）継手よりも軸の位置決めを容易にすることができる。
【０００６】
本発明の可変剛性特性によってさらに、軸間の及び支持体の振動を低減するためにステアリング・コラムのような回転調整が必要な構成部品の位置決めも可能になる。このような振動はある一定の共振周波数または変位条件、または軸または構成部品に不都合に大きい負荷がかかる場合に位置決め誤差を誘発することがある（その結果、過度の磨耗、故障が生じ、または過度の磨耗または故障を避けるために軸または構成部品の設計が不要に保守的なものになる）。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
好ましい一実施形態では、本発明は回転可能軸を連結するための構造体を提供する。構造体は、第１及び第２の軸端組立体と、複数の可撓性部材とを備えている。軸端組立体は各々、対向する外及び内の板を備え、各組立体内の板は対応する軸を受けるための中心軸穴と、可撓性部材を支持するための複数の穴とを画成する。可撓性部材は、第１の軸端組立体の板から、連結される軸端の周囲の第２の軸端組立体の板へと延在している。異なる構成の可撓性部材を備え、異なる寸法の可撓性部材を備え、軸端組立体上の外及び内の板の間の間隔を変更し、第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更し、またはそれらの組合せによって軸端の間の連結部品の剛性を変更可能である。
【０００８】
別の好ましい実施形態では、構造体が軸端の上に位置する間に、軸端の間の連結部品の剛性が変更可能であり、軸の回転中に剛性の調節を行うことが可能である。この実施形態では、軸端組立体上の外及び内の板の間の間隔を変更し、第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更し、またはそれらの方法の組合せによって剛性を変更可能である。構造体はさらに、連結部品の剛性を監視し、これを所定値と比較し、この比較に応じて連結部品の剛性を調整するための自動システムを備えることができる。
【０００９】
さらに別の好ましい実施形態では、可撓性部材は軸端組立体が対応する軸端に固定される際に回転力を一方の軸端から他方の軸端へと伝達する。前述のように、異なる構成の可撓性部材を備え、異なる寸法の可撓性部材を備え、軸端組立体上の外及び内の板の間の間隔を変更し、第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更し、またはそれらの方法の組合せによって構造体の剛性を変更可能である。
【００１０】
さらに別の好ましい実施形態では、軸端組立体の少なくとも１つが少なくとも２つの横部分に再密閉可能に分割される。この横分割によって軸端組立体の対応する軸端への配置を容易にすることができる。
【００１１】
別の好ましい実施形態では、本発明は、各組立体が対向する外及び内の板を備え、各板は対応する軸端を受けるための中心軸穴と、可撓性部材を支持するための複数の穴とを画成する、第１及び第２の軸端組立体を備える工程と、複数の可撓性部材を備える工程と、対応する軸端上に軸端組立体を配置する工程と、及び軸端の周囲の第１及び第２の軸端組立体の板の穴を通して可撓性部材を挿入する工程と、を含む回転可能軸を連結する方法を提供する。この方法はさらに、軸端間の連結部品の剛性を変更する工程を含んでいる。
【００１２】
さらに別の好ましい実施形態では、連結部品の剛性を変更する工程は、異なる構成の可撓性部材を備え、異なる寸法の可撓性部材を備え、またはこれら組合せによって達成できる。代替として、連結部品の剛性を変更する工程は、軸端組立体上の外及び内の板の間の間隔を変更し、第１と第２の軸端組立体の間の間隔を変更し、またはそれらの組合せによって達成できる。この工程は構造体が軸端上に配置された後、すなわち対応する軸端上に軸端組立体を配置し、板内の穴を通して可撓性部材を挿入した後に実施することができる。この前述の方法はさらに、連結部品の剛性を監視し、これを所定値と比較し、この比較に応じて連結部品の剛性を調整するための自動システムを備える工程を含むことができる。
【００１３】
さらに別の好ましい実施形態では、この方法はさらに、軸端組立体を対応する軸端に固定する工程をさらに含むことができる。それによって可撓性部材が回転力を一方の回転軸から他方の軸へと伝達することが可能になる。
【００１４】
別の好ましい実施形態では、この方法は軸端組立体の少なくとも１つが少なくとも２つの横部分に再密閉可能に分割される工程をさらに含むことができる。それによって対応する軸端上への軸端組立体の配置が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の上記の、及びその他の目的は以下の詳細な説明から明らかにされる。
【００１６】
本発明は回転軸を位置決めし、また互いに整列されておらず、または回転運動の継続的な伝達が必要である場合に時には整列不良になることがある軸または軸区分間で回転運動を伝達する構造体を提供する。本発明は回転位置を決め、回転運動を継続的に伝達する際の回転力または捩り遷移の不都合な作用を軽減する。
【００１７】
本発明の一実施形態では、構造体は関節状接続部材を介した２つの軸区分の交差部分を支持する。この実施形態は軸区分が交差するが、シャフト軸間に異なる傾き角が存在する用途で有用であることができる。
【００１８】
本発明の別な実施形態では、構造体は交差しない軸区分を支持する。この実施形態は軸区分が並進方向（横偏倚）と回転方向（傾き角）の双方で整列不良である用途で有用であることができる。
【００１９】
構造体は複数の可撓性部材を支持する第１及び第２の軸端組立体を備えている。各軸端組立体は対向する外板と内板とを備える。各組立体内の板は対応する軸を受けるための中心軸穴と、軸端の周囲の板を通って延在する可撓性部材を支持するための複数の穴とを画成する。構造体は、軸端組立体が軸端に固定される際に回転力を一方の回転軸から他方の軸へと伝達することができる。
【００２０】
外板は内板から間隔隔離されている。軸端組立体はこの分離を保つためのスペーサを含むことができる。例えば、スペーサは内板から少なくとも外板へと延びる筒状部材であってよく、この筒状部材の内径は軸端を収容するサイズである。スペーサは本出願人による同時係属の米国特許出願第１０／３４８，０３６号により完全に記載されているように、内板と外板との間の間隔を変更できるような一対の入れ子式の管でもよい。
【００２１】
軸端は一対の板内の軸穴内に受容され、外板はそれぞれの軸の端部、またはその近傍に位置している。各板はシャフト軸に沿って調整可能である。板は支持体と軸との間での回転力の伝達を可能にする止めねじ、すべりスプライン、またはこの分野で公知であるその他の方法を介してそれぞれの軸上で回転しないように固定されることができる。
【００２２】
本出願人による同時係属の米国特許出願第１０／３４８，０３６号に記載されているように、板及び関連する筒状部材は据付け及び保守を容易にするため、２つまたはそれ以上の部分に横方向に分割できる。これらの部分は例えば上下の半円筒部分を含むことができる。本発明では等半ではない、または円筒の一部ではない他の形状の部分も有用であることを当事者は理解しよう。板及び筒状部材が上下の半円筒部分に分割されると、これらの部分は、ねじ、ボルト、クランプ及び帯金を含むがそれらに限定されるものではないいずれかの従来の固締手段で２つの半円筒を固締することによって固定可能である。分割された板及び筒状部材は、スナップクランプ、パイプクランプ、ボルト及びねじを含むがそれらに限定されるものではないヒンジ及び従来の固定具（ファスナ）を用いても固定されることができる。
【００２３】
外板と内板とは複数の穴を画成する。外板内の穴のパターンは内板内の穴のパターンに対応している。本発明の好ましい実施形態では、穴は中心軸穴から一定の間隔を隔ててほぼ円形のパターンで配置される。複数の穴が軸端の周囲の板を通って延びる可撓性部材を支持する。
【００２４】
可撓性部材の構成または寸法を変更し、一方の軸端組立体にある板または双方の軸端組立体にある板との間の間隔を変更し、軸端組立体間の間隔を変更し、またはそれらの組合せによって可撓継手の剛性を変更可能である。間隔は（例えば手動的に、または油圧アクチュエータ、カム及びねじを含むがそれらに限定されない従来の位置決め装置によって）、構造体を軸端に配置する前、または配置後に変更できる。軸端組立体と可撓性部材とが軸端上に配置されたままの状態で剛性を調整可能であるので、剛性の調整は軸が静止している場合だけではなく、軸の回転中にも行うことができる。本発明の構造体は動作中の状態の変化に容易に適応できる。構造体はまた、連結部品の剛性を監視し、これを所定値と比較し、この比較に応じて連結部品の剛性を調整するための自動システムを含むことができる。
【００２５】
可撓継手は、回転位置合わせ及び／または回転運動の継続的伝達に悪影響を及ぼすことがある負荷及び回転遷移を遮断するための捩りばねとして作用することができる。この捩りばねの剛性は動力伝達システムの遮断及び負荷伝達の必要性に適応するように調整できる。可撓継手は多数の負荷伝達可撓性部材を含むことによって、１つまたは複数の部材の損傷または故障時に高レベルの冗長度と信頼性とをもたらすことができる。
【００２６】
継手のいずれかの側での構成部品の変位の多くの変化から生ずる振動の遮断を強化するため、可撓性部材、及びひいては継手の剛性を変更できる。加えて、捩り強さ（すなわち継手のいずれかの側の回転軸の周囲の相対角変位）をもたらすため、継手は（１）継手が継手側の回転軸の共線状態から変化する際の相対角変位が変化すると、及び（２）継手のいずれかの側の回転軸に対して垂直な軸内で、または継手のいずれかの側の回転軸に沿って継手の両側の相対直線変位が変化すると生ずる振動を遮断することもできる。
【００２７】
これも本出願人による同時係属の米国特許出願第１０／３４８，０３６号に記載されているように、本発明の構造体自体は筺体に対して移動可能にすることができる。構造体が筺体内で自由に回転及び／または摺動可能であるように、接触手段１０２を板の外側、またはそれに固定されたフレームに取付けることができる。接触手段１０２は軸受、キャスタ、ホイール、または、構造体が筺体に対して回転及び／または摺動できるように筺体の内径と係合するその他の適宜の構造のものでよい。代替として、筺体には支持構造の外部に摺動可能に係合する内部軸受スリーブを備えてもよい。
【００２８】
図１及び図２に示された本発明の一実施形態では、構造体は共線ではなく交差するシャフト軸を有する２つの回転軸（Ｃ）の間で回転力を伝達する。回転力は外部支持板（Ａ）と内部支持板（Ｂ）との間に形成された穴を通って支持される可撓性部材（Ｅ）を介して伝達される。
【００２９】
各支持板はそれぞれの軸（Ｃ）の軸に沿って調整可能である。支持板は支持体と軸との間での回転力の伝達を可能にする（図示のような）止めねじ、すべりスプライン、またはこの分野で公知であるその他の方法を介してそれぞれの軸上で回転しないように固定されることができる。
【００３０】
構造体は関節状接続部材（Ｄ）を介してシャフト軸が確実に交差するように位置合わせされることができる。関節状接続部材（Ｄ）は位置合わせを行い、及び必要なら軸に沿って軸方向負荷をもたらす。
【００３１】
図３から図５に示された本発明の別の実施形態では、構造体は共線ではなく交差軸を有していない２つの回転軸（Ｃ）の間の連結を介して回転力を伝達する。回転力は、外部支持板（Ａ）及び内部支持板（Ｂ）内の穴を通して支持される可撓性部材（Ｅ）を介して伝達される。
【００３２】
各支持板はそれぞれの軸（Ｃ）の軸に沿って調整可能である。支持板は支持体と軸との間での回転力の伝達を可能にする（図示のような）止めねじ、すべりスプライン、またはこの分野で公知であるその他の方法を介してそれぞれの軸上で回転しないように固定されることができる。
【００３３】
本発明の好ましい実施形態は当業者には公知の多くの技術及び方法によって達成可能である。本発明に関する分野の当業者には、本発明の趣旨及び範囲から離れることなく、前述の記載から大幅に異なる多くの実施形態が示唆されよう。本明細書の記載と開示は単に説明目的のものであり、本発明の範囲を限定すると解されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】関節状接続部材が変形しない位置にある本発明の構造体を示す図である。
【図２】変形位置にある図１の構造体を示す図である。
【図３】互いに角変位された一対の軸を支持する関節状接続部材なしの、本発明の構造体を示す図である。
【図４】互いに横方向に変位された一対の軸を支持する図３の構造体を示す図である。
【図５】捩り負荷がかかっている図４の構造体を示す図である。
【図１】
2008520931.tif 000003
【図２】
2008520931.tif 000004
【図３】
2008520931.tif 000005
【図４】
2008520931.tif 000006
【図５】
2008520931.tif 000007
【国際調査報告】
2008520931.tif 000008