(57)【要約】【課題】  振動減衰特性を与えるねじり方向にコンプライアンス特性のスパイダー組み立て品を備える自在継ぎ手を実現する。【解決手段】  本発明の自在継ぎ手は、所定の材料ジュロメーターを有するエラストマーからなる主要部と、当該主要に部分的に納められた４本の支軸棒とを有する十字型部品を備えるため、特定の周波数範囲を分離し、騒音、振動および不快感のような好ましくないフィードバックが自動車に乗車している人に伝達されるのを軽減することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー材料から鋳造された主要部と、
該主要部に部分的に納められた第一組の同軸上に位置する支軸棒と、
該主要部に部分的に納められた第二組の同軸上に位置する支軸棒とを備え、該第二組の支軸棒が、該第一組の支軸棒に直交しており、該支軸棒のそれぞれが該エラストマー材料の一部を受け入れるための開口部を備えて、該主要部に該支軸棒を保持する、自在継ぎ手のための十字型部品。
【請求項２】
上記主要部は、円筒型面を妨げる複数の実質的に平面を有する実質的に円筒状外面を備える、請求項１に記載の十字型部品。
【請求項３】
上記支軸棒のそれぞれの一部分は、上記実質的に平面の１つにおいて上記主要部から外向きに伸びている、請求項２に記載の十字型部品。
【請求項４】
上記主要部は、該主要部を貫通している開口部を備え、該開口部は、上記第一組および第二組の同軸上に位置する支軸棒と直交する軸に沿って貫通している、請求項３に記載の十字型部品。
【請求項５】
上記支軸棒の上記開口部は、該支軸棒を横断して貫通している、請求項４に記載の十字型部品。
【請求項６】
上記エラストマー材料がゴムである、請求項１に記載の十字型部品。
【請求項７】
上記エラストマー材料が所望の周波数範囲を振動して減衰させるための所定のジュロメーターを有する、請求項１に記載の十字型部品。
【請求項８】
第一組の実質的に同軸上に位置する支軸棒を鋳型に配置する工程と、
該第一組の支軸棒に直交している第二組の実質的に同軸上に位置する支軸棒を上記鋳型に配置する工程と、
溶解したエラストマー材料を該鋳型に注入して主要部を形成する工程と、
各該支軸棒を該主要部に部分的に納める工程と、
を含む自在継ぎ手のための十字型部品を製造する方法。
【請求項９】
上記支軸棒の１つに形成された開口部に上記溶解したエラストマー材料を注入して、該支軸棒を上記主要部に保持する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
上記主要部に開口部を形成して、上記十字型部品の振動減衰特性を改変する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
所定の振動減衰特性を示す上記エラストマー材料を選択する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
上記所定の振動減衰特性は、所定の周波数範囲の減衰である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
上記エラストマー材料を選択する工程は、異なるジュロメーターを有する材料の群から選択する工程を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
分離される周波数範囲を決定して該周波数範囲を分離する材料を選択する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
鋳型に支軸棒を配置する工程と、
該鋳型に溶解したエラストマー材料を注入して主要部を形成する工程と、
該主要部に該支軸棒を部分的に納める工程と、
該支軸棒に軸受組み立て品を回転可能に取り付ける工程と、
継鉄に該軸受組み立て品を取り付ける工程と、
を含む、エラストマー材料、支軸棒、軸受カップ組み立て品および継鉄を備えるねじり方向コンプライアンス特性の自在継ぎ手を製造する方法。
【請求項１６】
分離される周波数範囲を決定して該周波数範囲を分離するエラストマー材料のジュロメーターを選択する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
取り除かれ得る騒音、振動および不快感の特性を決定し、該特性を取り除くエラストマー材料のジュロメーターを選択する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
上記主要部の物理的形状を定め、所望の周波数範囲を減衰させる工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
上記物理的形状を定める工程は、上記主要部を貫通している開口部を鋳造する工程を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
上記支軸棒に形成された開口部に上記溶解したエラストマー材料を注入する工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
継鉄と、
軸受組み立て品と、
コンプライアンス特性の主要部と該主要部に取り付けられた支軸棒とを有する十字型部品とを備え、上記軸受組み立て品が上記支軸棒と上記継鉄とを相互接続している、ねじり方向コンプライアンス特性の自在継ぎ手組み立て品。
【請求項２２】
上記コンプライアンス特性の主要部は、注入式鋳造可能エラストマー材料からなる、請求項２１に記載の自在継ぎ手。
【請求項２３】
上記エラストマー材料は、所定の周波数範囲を分離するように適合されたジュロメーターを有する、請求項２２に記載の自在継ぎ手。
【請求項２４】
上記主要部は、上記支軸に実質的に直交して該主要部を貫通している開口部を備える、請求項２３に記載の自在継ぎ手。
【請求項２５】
上記支軸棒は、部分的に上記主要部に納められている、請求項２１に記載の自在継ぎ手。
【請求項２６】
上記指示棒は、上記コンプライアンス特性の主要部を形成するために使用されたエラストマー材料で少なくとも部分的に埋められた開口部を備える、請求項２５に記載の自在継ぎ手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、自動車の動力伝達系路に使用される自在継ぎ手に関する。より詳細には、本発明は、ねじり方向コンプライアンス特性のスパイダー(torsionally- compliant spider)組み立て品を備える自在継ぎ手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の伝動装置はしばしば、エンジン、変速機、および自動車用動力伝達系路を備え、車輪を駆動するための原動力を提供する。上記動力伝達系路は一般的に、運転トルクを自動車の従車に変換するための、互いに相互接続した少なくとも一組の回転軸を備える。多くの相関性のある構成部品の物理的特性に基づき、好ましくないフィードバックが時々、騒音、振動および不快感（ＮＶＨ）として自動車に乗車している人に伝達される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上に述べた構成部品のほとんどは、スチールまたは別の構造的に頑丈な金属から製造される。自動車用動力伝達系路におけるこれらの硬くて実質的に非コンプライアンス特性の組み立て品の使用は、自動車全体に好ましくないＮＶＨ特性を伝達することが知られている。
【０００４】
自在継ぎ手は、一組の回転軸を相互接続し、そしてこの回転軸間の角度の変更を可能にするために、自動車用動力伝達系路に使用される。多くの従来の自在継ぎ手は、回転軸に固定された一組の二又継鉄(bifurcated yoke)を備える。前記二又継鉄は、独立した軸を中心に回転するように、スパイダー（十字型部品としてもまた知られる）によって相互接続される。十字型部品は、一般的にスチールから製造され、それぞれ向かい合う対になった軸方向に一直線の支軸からなる４本の直交した支軸を備え、当該支軸は、二又継鉄に形成された一組の一直線上に位置する穴に固定されている。一般的に、金属製軸受カップ(bearing cup)はそれぞれの穴に固定され、各継鉄が一組の支軸に対する中心の動きとして支持されように、軸受組み立て品が該軸受カップに保持されている。上記の材料および幾何学的構造(geometrical configuration)に基づいて、実存する自在継ぎ手は、実質的に硬く、ねじり方向に非コンプライアンス特性である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
したがって、本発明の目的は、振動減衰特性を与えるねじり方向にコンプライアンス特性のスパイダー組み立て品を備える自在継ぎ手を提供することである。本発明の自在継ぎ手は、所定の材料ジュロメーターを有するエラストマーからなる主要部を有する十字型部品を備える。エラストマー製主要部は、特定の周波数範囲を分離して、好ましくないＮＶＨ特性の伝達を軽減する働きをする。エラストマーのジュロメーターは、特定の周波数範囲を厳密に分離するために、容易に変更される。従って、設計者は、特定の自動車に合わせて自在継ぎ手を調整することができる。
【０００６】
さらに、特定の周波数範囲をさらに標的にするために、主要部の幾何学的配列を改変してもよい。４本の支軸棒（trunnion post）の一部は、エラストマー製主要部に納められ、軸受カップ組み立て品がはめ込まれる軸受面を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（図の簡単な説明）
本発明は、詳細な説明および添付の図に基づいて、より完全に理解される。図１は、本発明における自在継ぎ手の透視図である。図２は、図１に示された自在継ぎ手の分解透視図である。図３は、本発明の十字型部品および軸受カップ組み立て品の部分的分解透視図である。図４は、本発明の教示に従って製造されたエラストマーを有する十字型部品備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。図５は、本発明の教示における自在継ぎ手を製造する方法を示すチャートである。
【０００８】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
一般的に、本発明は、回転軸間の角度の変更を可能にする形態で回転軸を相互接続するために、自動車用動力伝達系路に使用されるタイプの自在継ぎ手に関するものである。
【０００９】
図１および２は、自在継ぎ手１０が、第一軸１２と第二軸１４とを接続していることを示している。一般的に、自在継ぎ手１０は、第一軸１２の末端と接続した第一継鉄１４と、第二軸１４の末端と接続した第二継鉄１８と、第一継鉄１６と第二継鉄１８とを相互接続している十字型部品２０と、を備える。第一継鉄１６は二又に分かれ、側面に空所のある一組の脚２２を備える。上記脚は、作図線「Ａ」によって示される、第一軸１２の回転軸に対して左右対称であることが好ましい。脚２２は、内面２４および外面２６を備え、その間にジャーナル２７が伸びている。開口部２８は、留め具３１を介して、一組の末端押え３０を脚２２に取り付けることによって形成される。末端押え３０は、ジャーナル２７と連結して開口部２８を完成する。開口部２８は、作図線「Ｙ」によって示されるように、第一支軸の軸線と一直線上に位置して、貫通しており、第二軸１２の回転軸「Ａ」に直交している。
【００１０】
第二継鉄１８は二又に分かれ、一組の側面に空所のある脚３２を備える。上記脚は、作図線「Ｂ」によって示される、第二軸１４の回転軸に対して左右対称であることが好ましい。脚３２は、内面３４および外面３６を備え、その間に開口部３８が伸びている。開口部３８は、作図線「Ｚ」によって示されるように、第二支軸の軸線と一直線上に位置して、貫通しており、第二軸１４の回転軸「Ｂ」に直交している。開口部３８は、内面３４と外面３８との間に形成された環状溝４０を備える貫通穴である。尚、開口部２８および３８の形状および大きさは、この開口部と共に使用される十字型部品２０の固有の大きさに依存して、同一であるか、あるいは異なってもよい。また、輪状リング溝４０は、機械加工、鋳造、または簡単な技術によって形成され得る。
【００１１】
図２および図３において明確に示されるように、十字型部品２０は、一組の第一支軸棒４４および一組の第二支軸棒４６が伸びる主要部４２を備える。第一支軸棒４４は、第二支軸４６と直交している。第一支軸棒４４は、第一支軸の軸線「Ｙ」と軸方向に一直線上に位置するように、第一継鉄１６の脚２２の開口部２８に納められて適合される。同様に、第二支軸４６は、第二支軸の軸線「Ｚ」と軸方向に一直線上に位置するように、第二継鉄１８の脚３２の開口部３８に納められて適合される。第一継鉄１６および第二継鉄１８にそれぞれ納められた第一支軸４４および第二支軸４６の支軸の軸線「Ｙ」および「Ｚ」は、図１に示される、十字型部品２０の回転軸と直交する共通平面「Ｃ」を通る。
【００１２】
自在継ぎ手１０はまた、開口部２８に取り付けられるように適合された第一組の軸受カップ組み立て品４８と、開口部３８に取り付けられるように適合された第二組の軸受カップ組み立て品５０とを備える。第一軸受カップ組み立て品４８は、開口部２８の第一支軸棒４４を受け入れて回転可能に支持するために提供される。同様に、第二軸受カップ組み立て品５０は、開口部３８の第二支軸棒４６を受け入れて回転可能に支持するために提供される。簡潔のため、以下の説明は、第一軸受カップ組み立て品４８の構成部品に限定する。第二軸受カップ組み立て品５０の対応する構成部品が実質的に同一であることが理解されるべきである。
【００１３】
図３および図４は、軸受カップ５２、スラスト座金５４、ローラー軸受５６、封着座金５８および封着部６０を備えるそれぞれの軸受カップ組み立て品４８を描写する。軸受カップ５２は実質的に中空で、円筒型である。軸受カップ５２は、末端セグメント６４によって一方の末端が封鎖された実質的に円筒型の管状セグメント６２を備える。管状セグメント６２は、外壁面６６および内壁面６８を備える。末端セグメント６４は、外面７０および内面７２を備える。ローラー軸受５６は、内壁面６８と支軸４４の円筒型外壁面７４との間に位置し、軸受カップ５２と支軸４４との間の相対的な回転運動を可能にする。ローラー軸受５６は、支軸４４の軸線「Ｙ」に平行な軸線を中心に回転し、この軸線を中心とした環状配列で配置される。各ローラー軸受５６の一方の末端は、スラスト座金５４の環状フランジ付きセグメント７８に形成された軸受面７６に対して回転するように支持される。ローラー軸受５６の反対の末端は、封着座金５８および封着部６０によって留められる。封着部６０は、軸受カップ５２の内壁面６８と第一支軸棒４４の外壁面７４との間に取り付けられ、ローラー軸受５６を汚染から保護し、軸受カップ組み立て品４８の内部に潤滑油を保持する。
【００１４】
ねじり方向コンプライアンス特性は、十字型部品２０の主要部４２を介して自在継ぎ手組み立て品１０に導入される。主要部４２は、第一実質的に平面８０と、第二実質的に平面８２と、第一実質的に平面８０と第二実質的に平面８２との間に広がる外面８４と、を備える実質的に円盤型部材である。第一実質的に平面８０および第二実質的に平面８２は、主要部４２が実質的に一定の厚さを示すように、互いに実質的に平行に位置している。４つのボス８６は外面８４だけ等しく間を空けて位置し、第一平面８０から第二平面８２に及ぶ。中央開口部８８は、第一平面８０から第二平面８２に及ぶ主要部４２を貫通している。２つの同軸の内部穴(blind bore)が、２つの対側のボス８６から主要部４２に入っている。２つのさらなる同軸の内部穴９２も主要部４２に入っている。内部穴９２は、内部穴９０に直交して位置している。
【００１５】
第一支軸棒４４は、第一組の同軸の内部穴９０に位置している。第二支軸棒４６は、第二組の同軸の内部穴９２に位置している。好ましくは、溶解したエラストマーが支軸棒４４および４６を備える鋳型に注入される鋳造過程において、支軸棒４４および４６はそれぞれ部分的に納められる。
【００１６】
支軸棒４４および４６のそれぞれは、互いに実質的に類似している。その一例として、１つの支軸棒４４を詳細に記載する。支軸棒４４は、第一末端９４と、第二末端９６と、円筒型外面７４とを備える実質的に円筒型部材である。一組の直角方向の通過路９８は、第一末端９４の支軸棒４４を貫通している。通過路９８は、注入式鋳造(injection molding)工程において溶解したエラストマーで埋められる。通過路９８内でのエラストマーの凝固は、主要部４２の内部穴４４を機械的にロックする。
【００１７】
一旦軸受カップ組み立て品４８および５０が第一支軸棒４４および第二支軸棒４６に取り付けられると、軸受カップ組み立て品は、脚の開口部２８および３８に納められる。従って、十字型部品２０は中央に位置し、動力学的に安定して、脚２２および３２と結合する。継鉄１６と１８とを十字型部品２０に固定するための様々な方法が利用可能である。１つの方法は、軸受カップ５２の外壁面６６に形成された環状溝１０２内への止め輪１００のはめ込みを含む。止め輪１００は、内側面２４と係合して軸受組み立て品を保持する。或いは、開口部２８を囲む外側面２６の一部が、かしめ、またはピーニングのような処理を用いて変形され、軸受カップ５２の外面７０と係合する局部を形成する。別の方法は、脚と軸受カップとの間に伸びる通過路に溶解した樹脂を注入する工程を含む。溶解した樹脂は凝固し、脚の開口部に軸受カップを保持する。さらに他の保持方法は、脚２２から突出する突起部（図示せず）の使用を取り込み、当該脚は、軸受カップ５２の外面７０を背にして止め輪と係合して変形する。１つ以上のこれらの方法は、共有の米国特許第６，２８０，３３５号、同第６，１６２，１２６号および同第６，３３６，８６８号において開示され、それぞれの開示全体が本明細書に参照として援用される。
【００１８】
組み立てられた自在継ぎ手１０を作動させる間、軸１２のような駆動軸は、第一継鉄１６にトルクを伝える。負荷は、第一継鉄１６から第一組の支軸棒４４に伝達される。軸１４は、第二組の支軸棒４６に入る前にエラストマー製主要部４２を通っている負荷による駆動トルクを受ける。主要部４２は、ゴムのようなエラストマーから製造されているため、いくつかのエネルギーが吸収され、熱に変換される。主要部４２の幾何学的構造およびエラストマーのジュロメーターに基づき、特定の周波数が分離され、動力伝達工程における伝達から効果的に除去される。従って、本発明の範囲から逸脱することなく、主要部４２が多数の形状からなることが理解される。さらに、主要部４２は、所望の周波数分離特性を達成するために、中央開口部８８に加えて開口部を備える。逆に、中央開口部８８は、特定のＮＶＨ特性を取り除くために完全に取り除かれる。
【００１９】
図５に、本発明の教示に従って十字型部品を製造する方法を示す。工程２００は、分離された周波数の範囲を決定する工程を記載する。この工程において、特定のＮＶＨ特性を同定し、除去するか減衰させる標的とする。工程２０２において、エラストマー材料のジュロメーターを決定する。材料のジュロメーターを選択する工程において、材料自体を選択する。従って、材料のジュロメーターを選択する工程は、化学組成および物理的特性のようなエラストマーの別の物理的特性を規定する工程を含む。工程２０３において、主要部４２の幾何学的配列を定める。特定の幾何学的形状は、好ましくないＮＶＨ特性を分離する十字型部品２０の能力を向上させる。開口部８８は、このような幾何学的改変の例である。工程２０４は、支軸棒を鋳型に配置する工程を含む。示された実施形態において、支軸棒４４の第一末端９４は、鋳型の窪み（図示せず）位置する。支軸棒４４の第二末端９６は、窪みと連絡していない。工程２０６において、溶解したエラストマー材料を窪み鋳型に注入する。工程２０８において、溶解したエラストマーの凝固によって、支軸棒４４を部分的に納める。工程２１０にて、各支軸棒に軸受カップ組み立て品を回転可能に取り付ける。工程２１２において、軸受組み立て品を継鉄に取り付けることによって、自在継ぎ手を製造する方法を完了する。
【００２０】
さらに、上述の考察は、本発明の例示的な実施形態を単に開示し説明だけにすぎない。当業者は、特許請求の範囲に規定された本発明の精神および範囲から逸脱することなく、このような考察、そして添付の図および特許請求の範囲に基づいて、本発明において様々な変更、改変、および変化がなされることを容易に理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明における自在継ぎ手の透視図である。
【図２】図１に示された自在継ぎ手の分解透視図である。
【図３】本発明の十字型部品および軸受カップ組み立て品の部分的分解透視図である。
【図４】本発明の教示に従って製造されたエラストマーを有する十字型部品備える自在継ぎ手の部分的断面側面図である。
【図５】本発明の教示における自在継ぎ手を製造する方法を示すチャートである。
【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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