特表 2015-511196 弾性センタリング要素を有するシャフト／ハブ接続要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-511196(P2015-511196A)

(43)【公表日】2015年4月16日

(54)【発明の名称】弾性センタリング要素を有するシャフト／ハブ接続要素

(51)【国際特許分類】

   B60B 27/04 20060101AFI20150320BHJP

   F16D 1/06 20060101ALI20150320BHJP

   F16D 1/12 20060101ALI20150320BHJP

   B62M 9/00 20060101ALI20150320BHJP

【ＦＩ】

   B60B27/04 F

   F16D1/06 N

   F16D1/12

   B60B27/04 A

   B62M9/00 Z

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-555596(P2014-555596)

(86)(22)【出願日】2013年1月25日

(85)【翻訳文提出日】2014年8月5日

(86)【国際出願番号】US2013023068

(87)【国際公開番号】WO2013116091

(87)【国際公開日】20130808

(31)【優先権主張番号】102012001891.6

(32)【優先日】2012年2月1日

(33)【優先権主張国】DE

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC

(71)【出願人】

【識別番号】504005091

【氏名又は名称】ゲイツ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100147762

【弁理士】

【氏名又は名称】藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】ニコライ，カールハインツ

(57)【要約】

シリンダ型シャフト部材に付随する、駆動技術用、または、車両用のシャフト／ハブ接続部は、その側面に隆起または窪みを備え、ハブ部材はボアを有し、これもまたボアの内側に隆起または窪みを含み、それによって、ハブ部材のボアの内側にシャフト部材が取り付けられる。さらに、ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形が可能であるように配置され、また、ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形がより少ないように配置されるように識別される。加えて、弾性変形が可能な面は、弾性変形がより少ない面に、実質的にボンディング方式で接続されることを特徴とする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用、または、駆動技術用のシャフト／ハブ接続部であって、
ｄ）シリンダ型シャフト部材であって、その側面に隆起または窪みを備え、
ｅ）また、ボアを有するハブ部材であって、これもまたボアの内側に隆起または窪みを含み、
ｆ）それによって、ハブ部材のボアの内側にシャフト部材が取り付けられ、
以下のように特徴づけられ、
ｇ）ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形が可能であるように配置され、
ｈ）ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形がより少ないように配置され、
ｉ）前記弾性変形が可能な面は、前記弾性変形がより少ない面に、実質的にボンディング方式で接続される。

【請求項2】

弾性的に変形可能な面は、ベンディングビームによって達成され、これらはシャフトに対して接線方向に形成されることを特徴とする請求項１に記載のシャフト／ハブ接続部。

【請求項3】

弾性的に変形可能な面が径を形成し、これは、分解された状態において、シャフト径よりも小さい状態であることを特徴とする請求項１に記載のシャフト／ハブ接続部。

【請求項4】

シリンダ型側面上においてシャフトに接触する、前記弾性変形が可能な面と前記弾性変形がより少ない面との合計が、シャフトそれ自体を覆う側面よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のシャフト／ハブ接続部。

【請求項5】

前記ハブの前記ボアの外周が、シャフトの外周よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のシャフト／ハブ接続部。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用、または、シリンダ状のシャフト部材を備える駆動装置に用いられる、シャフト／ハブ接続部に関し、側面上に隆起または窪み、および、ボアを備えたハブ部材を含み、ボア内部にもまた隆起もしくは窪みを有する。

【背景技術】

【0002】

過去１００年間、チェーンドライブは２輪車でのパワートランスミッションの分野で不可欠なものとなっている。それらはまた、多数のマシン上でトランスミッションに使用される。頻繁に、スプロケットは、形状嵌合シャフト／ハブ接続部を介して、シャフトに接続される。ＤＩＮ６８８５によるキーの接続、または、ＩＳＯ１４によるスプラインシャフトの接続が例として挙げられる。一般的に、これらおよび他の接続部は、シリンダ型の接続面に関する局部的な材料の隆起および窪みを使用して動作する。技術的な専門用語では、これらの局部的な材料の隆起および窪みは、多くの場合、タングおよびグルーブまたはドッグティースと呼ばれる。しかし、シャフトとハブとの間のセンタリングのような、遊びのある噛み合いは、これらの接続部の適切な機能のために重要である。荷重下およびシャフトとハブとの間の公差が大きすぎる場合、それは２つの部材間のぐらつきにつながる。これは、機能にとって否定的に考えられている。一般的に、高品質の噛み合いは、機械加工プロセスを用いて製造するのに相対的に費用がかかる。低コストで大量の製品を製造しなければならない場合、これは欠点と見なされるべきである。

【0003】

以下に記載される新規性は、多くの製品分野で使用され、また、とりわけ費用対効果の高い、消費財、自転車、または、オートバイにおける、駆動装置用の生産能力に関して好適である。このため、弾性センタリング要素を有するシャフト／ハブ接続要素の機能説明は、一例として自転車を使用して実施される。

【0004】

過去４０年間で、後ろ車軸に切り替え可能なチェーンドライブは、自転車用に普及している。この構成では、ディスティンクションが変速機とハブギアとの間に形成される。両システムの構造は、当技術分野で公知であり、例えば、独国特許出願公告第１０２００４０４５３６４Ｂ４号明細書に長所および短所が記載されている。

【0005】

ハブギア付きの手頃な価格の自転車における、既知のシャフト／ハブ接続部上のチェーンスプロケットは通常薄い。この２から３ミリメートル幅の部品は、通常、スチールの打抜き部材であり、３つ以上の駆動カム、または、ハブギアのインプットシャフト上に配置されたグルーブに係合する歯を有する。これら２つのコンポーネントの間の嵌合は、通常、隙間嵌めとして形成されている。これは、焼結、鋳造、または、スタンピングなどの低コストの製造方法を採用するために必要である。入力軸の軸方向にスプロケットが移動するのを防止するためには、一般的に、ロックワッシャによって所定の位置に保持される。この既知の実施の形態における、リアハブは、例えば、ＤＥ２０２００９５９０４Ｕ１、ＤＥ００００６０２２４９１９Ｔ２、または、欧州特許第ＥＰ０００００２００８９２７Ｂ１号明細書に提示されている。

【0006】

近年では、自動車技術と一般的な駆動技術における多くのチェーンドライブは歯付ベルトドライブ装置に置き換えられた。特筆すべき利点は、軽量、長寿命化、低騒音、潤滑剤なしの運転である。欧州特許出願公開第０００００２２８９７９２Ａ１号明細書、ＣＡ０００００２７４９２９３Ａ１、および、米国特許第０００００７８５４４４１Ｂ２号明細書によると、特に、ハブギアを有した自転車の分野では、歯付ベルトドライブはさらに普及している。機能歯付ベルトドライブは、ベルトの定義されたプリロードを必要とするため、リアハブ上の揺動する歯付ベルトディスクは一定の張力を維持することができないだろう。歯付ベルトディスクがしっかりとリアハブに固定されておらず中心に無い場合、歯付ベルトディスクの穴が連続してシャフト上を転がるため、運転ノイズが生じるだろう。結果として、キーキーときしむ騒音を生じる。すべての主要なメーカーからのハブギアのリアハブは、センタリング径を有するが、低コストの製造方法により、インプットシャフトの領域におけるプラス／マイナス０．１５ミリメートルの公差を有する。一方、焼結または焼き流し鋳造によって加工することなく、安価な歯付ベルトディスクを製造しようとする場合には、製造工程もまた、プラス／マイナス０．１５ミリメートルの領域のボア公差を要求する。組立能力の周辺条件を考慮すると、両方の部材は、特定の遊びでのみ組み合わせが可能である。これは、安価に入手可能なハブギアと組み合わせにおいて、スプラインシャフトの外形と一体的な歯付ベルトディスクを使用する場合の、センタリング欠損の問題を示している。

【発明の概要】

【0007】

したがって、本発明は、スプラインシャフト外形の中心の位置を改善する。

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

この問題を踏まえ、上記のシャフト／ハブの接続部が改善されるべきである。

【0009】

この問題を解決するために、一般的な種類のシャフト／ハブ接続部は、以下の特徴を有する。
ａ）ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形が可能であるように配置され、
ｂ）ハブ部材のボアの内側において、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向の弾性変形がより少ないように配置され、
ｃ）弾性変形が可能な面は、弾性変形がより少ない面に、実質的にボンディング方式で接続される。

【0010】

ハブ部材のボア内部に、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向における弾性変形が可能であるように配置されている、という事実によって、さらに大きな製造公差でさえ、ハブはシャフトにしっかりと噛み合うことができる。同時に、ハブ部材のボア内部に、少なくとも２つの面が、これらの面の径方向における弾性変形がより小さくなるように配置されている、という事実によって、良好な形状嵌合のパワートランスミッションが達成される。さらに、弾性変形が可能な面が、依然として弾性変形がより少ない面と実質的にボンディング方式で接続されている場合、部品は、容易に製造され、かつ、ロバスト特性を示すことができる。シャフト／ハブ接続部は、弾性変形が可能な面が組み立てられていない状態でシャフトの径よりも小さい径を形成することを特徴としている場合、センタリング特性が最適化され得る。シャフト／ハブ接続部は、シリンダ型の側面上のシャフトに接触する弾性変形がより少ない面と弾性変形が可能な面との合計が、シャフト自体を覆う側面よりも小さいことを特徴としている場合、比較的薄いハブおよび大きな公差の状態でさえ、センタリング機能を達成することができる。新規なシャフト／ハブ接続部は表面の弾性変形が、それらがシャフトに対して接線方向に配向されるように成形されたベンディングビームによって達成されることを特徴とする場合、部品は、打ち抜き又は焼結によって安価に製造され得る。さらに、ハブのボアの外形周囲が、シャフトの外形周囲よりも大きい場合、部品の重量が省かれる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本発明の例示的な実施形態を、図面に基づいてより詳細に説明されなければならない。各図が示すのは以下のとおりである。

【0012】

【図1】スポークやリムのない自転車のリアハブである。

【0013】

【図2】分解された状態の図１のリアハブである。

【0014】

【図3】最新式の歯付ベルトディスクの斜視図である。

【0015】

【図4】図３に係る歯付ベルトディスクの側面図である。

【0016】

【図5】本新規性に係る歯付ベルトディスクの斜視図である。

【0017】

【図6】図５に係る歯付ベルトディスクの側面図である。

【0018】

すべての図面において、例としての弾性センタリング要素を有するシャフト／ハブ接続要素は、歯付ベルトディスクの内部に配置されていることに留意すべきである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、スポーク、もしくは、リムのない自転車のリアハブ１を示す。ドライバのトルクは、フットペダルを介して歯付ベルトドライブに伝達される。歯付ベルトは、トルクを歯付ベルトディスク７に伝達し、順に、ハブギア２のインプットシャフトを駆動する。これは、シャフト／ハブ接続部４を介してハブギアにトルクを導入している。タイヤと共に示されていない自転車のリムは、スポーク孔３の内部に搭載されたスポークを介して、リアハブ１によって駆動される。これは、自転車において共通の構造である。なお、歯付ベルトディスク７が、ロックワッシャ６を介してハブギア２のインプットシャフト上で軸方向に保持され、また、３つのグルーブ５を介してトルクを伝達することが出来ることがわかる。このシリンダ型側面１６は、インプットシャフト２上の歯付ベルトディスク７の正確なセンタリングをもたらす。しかしながら、歯付ベルトディスク７のボアはシリンダ型側面１６に関して遊びなしに着座されている場合にのみ、正確なセンタリングが可能である。新規性の観点では、径方向に弾性的に移動可能なベンディングビーム１４、そのボア面は、常にシリンダ型側面１６に対して圧力を及ぼし、また、これによって製造公差を埋めることが出来る。

【0020】

図２は、スポークやリムの無い分解された状態での自転車のリアハブ１を示す。ハブギア２のインプットシャフトは、シャフト部材１１において、シャフト／ハブ接続部４を有し、歯付ベルトディスク７のトルクをハブに伝達する。ここで、歯付ベルトディスク７は、本発明に係る実施形態に示されている。ロックワッシャ６は、分解状態で示されている。ハブギア２のインプットシャフトの内側のグルーブ５は、歯付ベルトディスク７のボア９内の隆起１０がその中に正確に係合することができるように成形される。この説明では、新規性は、ハブ部材の３つの面１２のボア９内に有し、径方向にこれらの面の弾性変形が可能であるように配置される。この実施形態では、歯付ベルトディスク７は、ハブ部材を形成する。この実施形態では、これらの３つの面の弾性変形は、３つのベンディングビーム１４を介して達成され、これは径が“ｄ”となるボア９を形成するように成形される。本発明の有利な実施形態では、分解された歯付ベルトディスクの径“ｄ”は、常に、公差領域によって作られた側面８のシャフト径“Ｄ”よりも小さい。この配置において、歯付ベルトディスク７の３つの面１２は、組み立て中に弾性変形することができ、また、正確にセンタリングを成すことができる。新規性のベンディングビーム１４は、径方向に弾性変形することが可能である面１２と、形状嵌合トルクトランスミッションの原因であり、また、弾性的に径方向に変形できない面１３との間に実質的なボンディング方式で接続を形成する。新規性の観点および例示的な方法において、弾性的な面１２を備えるベンディングビーム１４は、弾性的なセンタリング要素を形成する。

【0021】

図３は、最先端の技術に係る有利でない実施形態における、歯付ベルトディスク７の実施形態の斜視図である。ボア９は、図２のインプットシャフト２に関して、隙間嵌めにより製造される。径方向変形の観点から、面１３は、剛性かつ比較的非弾性と考えることができる。３つのドッグティースを有する領域１０は、剛性かつ非弾性である。このドッグティースの隆起の剛性は、良好な形状嵌合トルクトランスミッションのために重要である。

【0022】

図４は、最先端の技術に係る有利でない実施形態における、歯付ベルトディスク７の実施形態の側面図である。ボア９は、図２の入力軸２に対して隙間嵌めにより製造される。スプラインシャフト外形１５は、ここでは破線によって表されている。

【0023】

径方向への変形性の観点から、面１３は、剛性かつ比較的非弾性と考えることができる。非弾性的な面１３の径方向の移動方向は、矢印“Ａ”で示される。３つのドッグティースを持つ領域１０は、同様に、剛性でかつ非弾性である。このドッグティースの隆起の剛性は、良好な形状嵌合トルクトランスミッションのために重要である。ここで、非弾性的な面１３の径方向の移動方向は、矢印“Ｂ”で示される。

【0024】

なお、スプラインシャフト外形１５におけるボア９の総面積は、図１のグルーブ５とシリンダ型の側面１６と一致していることは疑いもなく明らかである。

【0025】

図５は、新規性に応じた有利な実施形態において、歯付ベルトディスク７の実施形態の斜視図である。ボア９は、図１のグルーブ５と一体となったシリンダ型の外側面１６と、面１２と面１３のみで接触する。面１３と一体となったこれらの隆起部１０のみが、図２のインプットシャフト２に対して隙間嵌めで作られる。それらは、ベンディングビーム１４を介して、歯付ベルトディスク７の残りの剛体に接続されるため、この構造において、面１２は、径方向の変形に関して弾性的であると考えることができる。抽象的に説明すると、ボア９の弾性変形が可能な面１２は、弾性的に非変形な面１３と、実質的なボンディング方式で接続されている。すべての物体は力を受けて一定の弾性変形を示すので、以下のように説明することができる：抽象的に説明すると、ボア９の弾性変形が可能な面１２は、弾性変形がより少ない面１３に実質的にボンディング方式で接続されている。さらに、新規性は以下の特性と共に説明され得る：シリンダ型側面上のインプットシャフト２に接触する、弾性変形がより少ない面１３と弾性変形が可能な面１２との合計は、常に図１の側面１６それ自体よりも小さい。

【0026】

図６は、本発明の例示的な実施形態における、歯付ベルトディスク７の実施形態の側面図を示す。ボア９の面１３は、ドッグトゥース１０として設計され、また、図１又は図２のインプットシャフト２のグルーブ５に対して隙間嵌めで製造される。ここでは、スプラインシャフト外形１５は破線で表されている。図４の破線と図６の破線とを比較すると、新規のスプラインシャフト外形が、より長い外周を呈することを明らかに示している。図２のボア９の全部ではない面が、シリンダ型側面１６に接触する。この新規性の環境を定量化する場合、ボアの外形周囲が、ボアの外形によって覆われているシャフトの表面よりも少なくとも２５％長い、という記述に達する。径方向への変形性の観点から、非弾性的な面１３は、剛性かつ比較的非弾性と考えることができる。非弾性的な面１３の径方向の移動方向は、矢印“Ｂ”で示される。この構造において、ベンディングビーム１４を介して、歯付ベルトディスク７の残りの剛体に接続されるため、面１２は、径方向の変形に関して弾性的であると考えることができる。弾性変形が可能な面１２の径方向の移動方向は、矢印“Ｃ”で示される。他の実施形態において、新規性の利点はまた、２回の支持されたベンディングビームを介して達成され得る。

【符号の説明】

【0027】

１ リアハブ
２ インプットシャフトハブギア
３ スポーク孔
４ シャフト／ハブ接続部
５ グルーブ、窪み
６ ロックワッシャ
７ 歯付ベルトディスク
８ 側面
９ ボア
１０ 隆起、ドッグティース
１１ シャフト部材
１２ 面、弾性変形が可能な面
１３ 面、非弾性的な面
１４ ベンディングビーム
１５ スプラインシャフト外形
１６ シリンダ型側面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】