(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しないようジョイントに結合されたシャフト端部（１，２）を備える自動車のためのかじ取りシャフト二重ジョイントにおいて、前記シャフト端部はそれぞれ一つのジョイント（９）内にあり、前記ジョイントは、両ジョイント（９）を結合するハウジング（８）内に可動載置され、かつ両ジョイント間のシャフト端部（１，２）は球継手（５，７）によって互いに接続され、その結果一方のシャフト端部（２）にある球（５）は、他方のシャフト端部（１）にある受容部（７）内に、その中心点の周りを回転可能なように、かつ他方のシャフト端部（２）のシャフト軸（３）の方向にすべるように、かつ半径方向にばね状に載置されるかじ取りシャフト二重ジョイントであって、受容部（７）がシャフト端部（２）のシャフト軸（３）の周りで揺動可能なようにばね状に載置されることを特徴とする、ジョイント。
【請求項２】
受容部（７）がすべりブッシュ（１１）を受容することを特徴とする、請求項１に記載のジョイント。
【請求項３】
ブッシュ（１１）が揺動ガイド（３０）によって保持されることを特徴とする、請求項２に記載のジョイント。
【請求項４】
軸受が金属ばね（３１）によって成立することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のジョイント。
【請求項５】
軸受がエラストマばねクッションによって成立することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のジョイント。
【請求項６】
板ばね（３１）が揺動ガイド（３０）に対して予圧をかけられ、したがって負荷を受けない位置においては、シャフト軸（３）が揺動ガイド（３０）の軸に合わせられることを特徴とする、請求項４に記載のジョイント。
【請求項７】
ブッシュ（１１）が焼結合金からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のジョイント。
【請求項８】
半径方向においてばね状に動くように、前記ブッシュ（１１）にスリットが設けられることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のジョイント。
【請求項９】
あらゆる作動位置において摩耗および公差を調整しながら、ブッシュ（１１）が球（５）を遊びのないように取り囲むことを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１０】
予圧をかけられたばね状手段（３１）を受容するために、Ｕ形部（６）の端部領域に環状中空（３４）が形成されることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載のジョイントにおいて、前記手段が第一のＵ形部側のストッパ（３５，４１）と、揺動ガイド（３０）にある第二のストッパ（３３）との間に配置され、したがって揺動ガイド（３０）は、半径方向の力が作用するとシャフト軸（３）の周りをばね状に揺動し得る、ジョイント。
【請求項１１】
ブッシュ（１１）の少なくとも一方の端部が、軸方向において揺動ガイド（３０）によって保持されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１２】
すべりブッシュ（１１）と揺動ガイド（３０）との間に合成樹脂製ケース（３６）が設けられる、請求項１から１１のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１３】
ブッシュ形状の受容部（７）と球（５）との間に合成樹脂製すべりガイド（３７）が設けられ、前記ガイドが、球（５）を回転運動するように受容し、かつ受容部（７）によって軸方向に滑るように導かれる、請求項１から１２のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１４】
受容部（７）がその円周上にばねフィンガ状の手段を有し、合成樹脂製すべりガイド（３７）を球（５）と受容部（７）との間にばね状に挟み込むことを特徴とする、請求項１３に記載のジョイント。
【請求項１５】
合成樹脂製ガイド（３７）の外壁領域が、予圧をかけられ受容部（７，３０）内をすべる合成樹脂製ばね（３９）によって取り囲まれることを特徴とする請求項項１３または１４のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１６】
ハウジング（８）の内壁に、球（５）および受容部（７）のためのストッパ手段（１３，１４）が設けられることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載のジョイント。
【請求項１７】
全てのジョイント極限偏向および組立ての際に、球（５）および受容部（７）が所与の許容位置を規定するよう、ストッパ手段（１３，１４）が形成されることを特徴とする、請求項１６に記載のジョイントにおいて、前記手段（１３，１４）は、衝撃の際にはまず受容部（７）が、その後球（５）が接触するように、形成される、ジョイント。
【請求項１８】
二重ジョイントが、同速回転ジョイントであることを特徴とする、請求項１から１７のいずれかに記載のジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、請求項１のプリアンブルによる、自動車のためのかじ取りシャフト二重ジョイントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の二重ジョイント配置としては、例えば両ジョイントクロスの間に球継手が配置された二重カルダン継手がある。この周知の二重カルダン継手の配置ではそれぞれ、二つのジョイントクロスが、一方のジョイントクロス軸の周りを動くようにそれぞれ両シャフト端部にあるＵ形部と接続されており、かつ他方のジョイント軸の周りを動くように結合ハウジングにおいて接続される。中央心出しは、一方のシャフト端部にある金属製ジョイント球と、他方の端部にあって、このジョイント球が係合する円筒状の、同じく金属製受容部とからなる、両シャフト端部の結合ハウジング内におけるジョイント結合によって行われる。結合ハウジングはその内部に中空を形成するが、この中空は心出しを行うジョイント結合が動くための自由空間となり、その大きさは真っ直ぐに延びる軸に対する両シャフト端部の最大角度幅に合わせられる。両ジョイントクロスの端部ないしジャーナルは、滑らかに動くように相応に、例えばＵ形部の穿孔ないし結合ハウジング内に配置される球軸受に載置される。二重カルダン継手の滑らかな動きを保証し得るためには、カルダン継手の軸受および、その八つの軸受位置、ならびに中央球軸受に高精度が求められる。両シャフト軸が傾斜平面内で容易に変位すると、例えばある位置で挟まって動かなくなることも有り得るが、これは滑らかな動きにとって大きな弊害となり得る。さらに、これによってまた望ましくない磨耗が生じることとなる。そのような欠点を抑えるには、軸受を相応に精確に形成せねばならないが、そのためには製造コストが高くつく。この問題を低減するためのもう一つの周知の方法では、カルダン継手の軸受のジャーナル領域にゴム状弾性材料が挿入されることによって、そうして得られたばね可動性によって、軸受の製造公差が調整可能となり、また同時に振動を抑える作用がある。二つから全部で八つまでのカルダン継手のジャーナルにゴム状弾性軸受を設けるのは、小さな構造が求められる場合妨げとなり、実現するにはコストが高くつく。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、現行技術の欠点が除去される、かじ取りシャフト二重ジョイントを提供することである。特にこの課題は、滑らかに動く他、装着が容易で、低コストで製造可能であり、かつ製造公差に左右されない二重ジョイントを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明によるとこの課題は、請求項１および請求項１６の特徴にしたがった配置によって解決する。従属項はその他の有利な実施形態を規定するものである。
【０００５】
この発明によると、両シャフト端部を可動結合する球のための受容部は、弾力ないし弾性によって揺動するよう形成される。これは、きわめてわずかな疲労、および調整可能なばね力によって可能である。ばね状軸受による公差の調整は一度で済むので、これによって極めて低コストな実現が可能となる。
【０００６】
一方のシャフト端部上の球は好ましくは、球の受容部がすべりブッシュとして形成され、このブッシュが球を円筒状に包むように、他方のシャフトの受容部に載置される。ブッシュの側は弾力を有するよう載置されるが、これは球によって、半径方向に強すぎる力がかけられると、受容部が一種の揺動運動をしながら、公差調整が行われるまで押しのけられ得るように、すべりブッシュを含み得るブッシュないし受容部が、ばね等のばね状手段を介して一方のシャフト端部に、ないしＵ形部に固定されることによって、実現する。
【０００７】
球がその中を滑って回転するすべりブッシュは、すべり軸受材料から製造されるが、そのようなブッシュはまたすべり被覆を有し得る。しかしながら特に適しているのは、運搬ケースが焼結合金からなり、特にスリットが入ったブッシュである。
【０００８】
ブッシュ自体は、球とともに遊びのない軸受を形成するよう、実現されるべきであろう。これは、ブッシュがある種の前バイアスを有し、したがって遊びがないように、ばね弾性によって球に隣接することによって、達成される。すべりブッシュの外壁のスリットによって、すべりブッシュが半径方向にわずかに開くことによって、これが可能となる。このようにして、例えば球の直径の半径方向における公差が受容され、ブッシュの弾性軸受によってシャフト軸の公差からの偏差が調整される。
【０００９】
さらに有利な実施形態では、ジョイント球上に合成樹脂製ガイドが設けられ、この合成樹脂製ガイドがすべりブッシュまたは円筒状受容部そのものの中をスライドする。この場合、ブッシュまたは受容部を、特別な軸受材料を用いずに製造することも可能である。軸受のブッシュを省略することさえ可能であり、その場合、球に付着する合成樹脂製部材は、揺動運動するようにばね状載置された受容部ケース内を直接導かれて、スライドする。
【００１０】
特に前述のような種類の二重カルダン継手配置において特に重要なのは、ジョイントを組み立てる際に、球継手を適切に導くガイドが存在し、また特に、正常な操作によるものではないジョイントの極限端部位置について、厳密に指定されたストッパが安全上設けられることである。これは、結合ハウジングの内部領域が、適切に周囲を囲むストッパ表面を備えるよう相応に形成されることによって、厳密に指定され得る。注目すべきは、場合によってはブッシュを担う揺動受容部が特に、極限位置においてまずストッパに隣接し、その後初めてジョイント球が第二のストッパ表面上にくることである。これによって、特に挿入されていない状態においては、極限位置における衝撃が弱められることが保証される。このようなストッパの定義は、この発明によるばね弾性球継手軸受に特に適しているが、しかしながらまたばね弾性球継手軸受を用いない、その他の二重カルダン継手においても使用され得る。
【００１１】
二重ジョイント配置には、その他のカルダン継手の実施形態も適している。例えば特に極めて滑らか、かつ均一な動きが求められる場合には、同速回転ジョイントとも呼ばれるユニバーサルジョイントを、好ましくはそれぞれ一つ備える二重ジョイントが、特に同速回転固定ジョイントの構造で実現される。その場合、ハウジングによって結合される両ジョイント間にまた、ばね弾性軸受を備える球継手が配置され、したがってシャフト端部はこれら両ジョイントを介して折り曲がって動くように載置される。同速回転固定ジョイントは例えば、レーア・ブロンカンプ（Loehr  ＆  Bromkamp）有限会社（住所：ＤＥ６０５０  オッフェンバッハ）のレブロ（Loebro）ジョイントとして製造される。
【００１２】
次に、概略図による実施例を参考に、この発明のより詳細な説明がなされる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１および図２には、この発明によるかじ取りシャフト二重カルダン継手の横断面図が示される。このジョイントは、結合ハウジング８ないし管状二重Ｕ形部８からなり、その中には可動載置される二つのジョイントクロス９が配置される。シャフト端部２および３は、ジョイントクロス９に載置されるＵ形部４および６を介し、球頸部１０および球５を介して、受容部７とジョイント可動結合される。蛇腹式ベローはジョイントを汚れから保護し得る。
【００１４】
受容部７はすべりブッシュ状に形成されるか、あるいは、例えばすべり金属等のすべり材料によって被覆された、または好ましくは焼結合金のようなすべり材料からなり運搬ケースを有する、円筒状のすべりブッシュを収容する。相応に適切な公差調整を可能にするために、受容部７はＵ形部６にばね状弾性載置されるので、受容部７はある一定の横荷重がかかると、シャフト軸３に対して揺動しながら偏向され得る。板ばね３１のバイアスは、十分な大きさの復元力があり、かつ極めて滑らかに動きながらも公差の調整が保証されるように、選択される。
【００１５】
図２には９０°回転したジョイントの横断面が示され、シャフト端部１および２にあるジョイントＵ形部４および６が示される。これらのジョイントＵ形部４および６は前述のように、例えば管形状に形成され得るハウジング８にあるカルダン継手９に、可動載置される。ハウジング８の中央内部領域には端部ストッパ１３および１４が示されるが、これらは環状の隆起として形成され、ジョイントの取り付けにまで役立ち、同時にジョイントの極限端部位置においては安全ストッパとして機能する。ストッパ表面１３および１４は、極限位置にある受容部７が、まず球５の動きを制限するようストッパ１４に接触するように、形成される。
【００１６】
図３に横断面図が示された、すべりブッシュ１１は有利なことに、その長手方向軸がスリット１５によって中断されるため、半径方向にわずかに開くことができ、あらかじめかけられたバイアスによって球に合わせられ得る。これによって、ブッシュ１１が遊びなしで球５上を回転および／または滑ることができる。スリット１５は長手方向にでも、螺旋状にでも布設可能であり、あるいはまた壁部を中断するその他の形状で布設され得る。
【００１７】
ブッシュ１１のばね路程を拡大するための、ないしさらなる減衰装置を設けるためのもう一つの可能性としては、Ｕ形部６にある揺動軸受の他に、ブッシュ１１と受容部７との間にゴム状弾性材料を装着するというも方法がある。
【００１８】
図３には、受容部７が揺動ケース７としてばね３１によって挟み込まれ、Ｕ形部にどのように載置され得るかが示される。大きなバイアス力がかけられ、かつ必要な取り付け空間がわずかなので、板ばねが好ましい。
【００１９】
板ばねは特に、低コストの解決策を可能にする。適切なばね状軸受としてはさらに、金属盤の間に挟み込まれて配置され得る、例えば円環板形状のゴム状弾性クッションの使用が考えられる。これはまた必要に応じて、複数の層としても実現され得る。
【００２０】
図３からさらに明らかなように、板ばね３１は、Ｕ形部端部６に形成される環状中空３４にうまく収まる。この断面図の上半分では、揺動ガイド７，３０にボード３３が設けられるが、このボード３３はばねストッパとして機能し、停止リップないしつめとして形成されるもう一つのボード４１に押し付けられ、したがって停止位置では軸方向においてシャフト軸に合わせられる。停止つめ４１はすべり軸受を特に軸方向の位置において保持する。
【００２１】
図の下半分には、揺動ケース軸受のもう一つの実施例が示される。ここでは、揺動ケース３０がばね３１によって、ケース７に形成されたストッパボード３３を介してＵ形部側のストッパ３５に押し当てられる。この場合ばね３１は、中空３４を形成する突出部４１ないし停止リップにおいて支えられるが、ばねは受容部７における取り付けのために保持される。ブッシュ１１は、揺動ケース７における較正によって遊びを有し得ない。ブッシュ１１は好ましくは、保持手段３２，３２，２によって揺動受容部７に固定される。これは、ブッシュ１１の少なくともＵ形部とは反対側にあるフランジ３２を介すると有利である。フランジ３２の屈曲部は少なくとも、ブッシュ１１が相応に磨耗し、その結果遊びが生じても転がり落ちない程度に、ブッシュ１１にかぶさるべきであろう。ブッシュ１１の他方の端部には、ブッシュ１１をまた他方の軸方向において固定する保持突起部３２，１が揺動ガイド３０に設けられ得る。
【００２２】
軸受のその他の可能性が図４に示される。図の上半部では、Ｕ形部６にある突出部４２の球と反対側の側面にフランジ３２，２が係合する。突出部４２の正面と、環状中空３４を形成するすべり軸受ブッシュ１１のフランジとの間には、ばね３１が挟み込まれる。
【００２３】
図５および５ａの図によると、すべりケース１１はまたさらにばねフィンガ３８によって弾性保持され得るが、このばねフィンガは揺動ケース３０に装着または形成される。これにより、公差がさらに調整される。
【００２４】
図６のように、ブッシュ１１と揺動ガイドとの間に好ましくは間を塞ぐ合成樹脂製ケース３６が使用されることによって、摩耗を補整しながら軸受の遊びをさらに零に近づけることが可能となり、かつ取り付けが容易となる。合成樹脂製ケース３６および揺動ガイド７，３０を円錐形状に形成することによって、がたなし度の調整がさらに改善される。合成樹脂製ケースは適切に、好ましくは円錐形状に形成され、かつスリットが入れられ得る。その結果ブッシュ１１は、その端部にかぶさる例えば突出部によって、固定される。ばね３１，１が前記円錐を塞ぐように押し付けられると有利である。合成樹脂として適するのは特にＰＯＭであるが、またＰＡ、ＰＡおよびＧＦでもよい。
【００２５】
軸受を簡素化するもう一つの可能性としては、図７のように、金属製すべりブッシュ１１を省略し、揺動ガイド３０，７内を軸方向にスライドするよう載置された回転可動合成樹脂製すべりガイド３７を、球上に設けるという方法がある。遊びのわずかな調整はさらに、ジョイントが曲がった状態で押し当てられる球表面をこすり、それによって合成樹脂製すべりガイド３７を軸方向に変位するばねリップを介して、行われる。
【００２６】
図８，８ａおよび８ｂによると、円筒状揺動ガイド７，３０の壁領域がばね状弾性を有するよう形成され、合成樹脂製すべりガイド３７をばね状弾性をもって、遊びなしで囲み、かつ摩耗の際には後調整さえ行われることによって、この配置はさらに改善され得る。これは、材料を適切に選択し、かつ壁の部分領域を中断することによって弾性ばねフィンガ３８を形成するスリットを設けることによって、容易に実現可能である。この実施例は特に低コストで実現可能であり、ジョイントの容易な取り付けを可能にする。さらなる利点は、大きな表面における球の載置、およびそれによって摩耗がより少なくなり、衝撃に対する優れた減衰が得られ、さらにＰＯＭ、ＰＡ、ＰＡ＋ＧＦ、ならびに特に有利な潤滑様態を有する合成樹脂−炭素ファイバ結合材料のように、適切な材料の幅が広いことである。ここではＰＯＭが特に適しており、かつ低コストである。さらに、球５を一層わずかな遊びのみを残しばね状弾性によって取り囲み得るために、スリットはすべりガイド３７の中央領域にばねリップ３７，１として形成され得る。
【００２７】
図９ｂおよび９ａの実施例は、減衰しながら遊びを調整するためのさらなる好ましい可能性を、固定されていない状態で示す。揺動ガイド３０内をすべる合成樹脂製すべりガイド３７の外壁領域には、バイアスＶによって遊びのないスライドを可能にする合成樹脂製ばね３９が設けられる。ばね３９は好ましくは合成樹脂製ガイド３７と一体的に製造され、その際好ましくは、ばねが半径方向にわずかに開き、摩耗および公差を調整しながら揺動ガイド３０の内側表面に隣接するよう、ばねにスリット４０が入れられる。図１０には、図９と同じ合成樹脂製ガイドが、挿入された状態で示される。ばね３９が揺動ガイド３０上にまたがる公差間隙Ａ、Ｂが概略的に示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  かじ取りシャフト二重カルダン継手の、この発明による実施例を示す概略断面図である。
【図２】  偏向を限定するストッパ材料を備える、９０°変位したかじ取りシャフト二重カルダン継手の、この発明によるさらなる実施例の概略断面図である。
【図３】  すべりブッシュを有する揺動ケースの、ばね状軸受配置の一実施例を示す、図２の拡大概略断面図である。
【図４】  フランジを有する揺動ケースを備える、ばね状軸受配置のさらなる実施例を示す、概略断面図である。
【図５】  遊びを調整するばねフィンガを備える、ばね状軸受配置のさらなる実施例を示す概略断面図である。
【図５ａ】  図５のばねフィンガの概略横断面図である。
【図６】  揺動受容部とすべりブッシュとの間に、公差および摩耗の調整として、直径を塞ぐ合成樹脂ケースをさらに備える、遊びを調整するさらなる実施例の概略断面図である。
【図７】  球上に保持された合成樹脂製すべりガイドと、すべりブッシュとして形成された揺動受容部とを備える、さらなる実施例の概略断面図である。
【図８】  遊びを零にする、合成樹脂製すべりガイドのためのはめ込みばねとして、揺動ブッシュが形成される、図７と同様の実施形態の概略断面図である。
【図８ａ】  図８の揺動ブッシュの概略断面図である。
【図９ａ】  合成樹脂製ばねを備える合成樹脂製すべりガイドのさらなる実施形態を、挿入されていない状態で示す概略横断面図である。
【図９ｂ】  図９ａの合成樹脂製ばねを備える、合成樹脂製すべりガイドを示す、概略縦断面図である。
【図１０ａ】  図９の合成樹脂製すべりガイドを、挿入された状態で示す概略横断面図である。
【図１０ｂ】  図９の合成樹脂製すべりガイドを、同様に挿入された状態で示す、概略縦断面図である。
【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５ａ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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