JP2001193754A

JP2001193754A - 弾性軸継手

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Publication number: JP2001193754A
Application number: JP2000001869A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Sadakata; 清定方; Hiromichi Komori; 宏道小森
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-17
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: JP3948179B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ストッパー面の「へたり」を確実に防止し
て、加工性・成型性の良い素材を使用すること。【解決手段】ヨーク１の基端部から先端側の内周面に
は、平坦なストッパー面１０が形成してあると共に、弾
性体４から突出するシャフト８の先端部の外周面には、
平坦なストッパー面１１が形成してある。これら一対の
ストッパー面１０，１１は、トルクの非伝達時には、互
いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、「面
接触」で当接するように構成してあるため、「点接触」
のように、ストッパー面１０，１１の「へたり」を招来
することがない。また、この「へたり」を招かないこと
から、成型性・加工性の良いアルミニウム等の低硬度材
等をヨーク１やシャフト８の素材として使用することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、車両のス
テアリング装置において、自在継手のヨークと、このヨ
ークに挿入するシャフトとの間に、ゴム等の弾性体を介
装し、エンジンや車輪の振動を吸収してステアリングホ
イールへの振動の伝達を抑制する弾性軸継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両のステアリング装置における各種の
継手には、弾性体を内蔵した弾性軸継手があり、この弾
性軸継手では、例えば、自在継手のヨークと、このヨー
クに挿入するシャフトとの間に、ゴム等の弾性体を介装
し、これにより、エンジンや車輪の振動を吸収して、ス
テアリングホイールへの振動の伝達を抑制している。

【０００３】このような弾性軸継手においては、シャフ
トからヨークへのトルクの伝達は、トルクの低い範囲で
は、弾性体を介して行っているが、トルクの高い範囲で
は、ヨークとシャフトの間に設けたストッパー面の直接
接触により行っている。

【０００４】例えば、特開平１０−８９３７３号公報に
開示された弾性軸継手においては、自在継手のヨークの
基端部に、弾性体を介して筒状のシャフトが連結してあ
り、このヨークの基端部から先端側の内周面には、平坦
なストッパー面が形成してあると共に、弾性体から突出
するシャフトの先端部の外周面には、平坦なストッパー
面が形成してある。これら一対の平坦なストッパー面
は、トルクの非伝達時には、互いに平行になるように構
成してある。

【０００５】したがって、トルクの低い範囲では、ヨー
クとシャフトの間の弾性体が弾性変形しながら、その変
形抵抗によりトルクを伝達する一方、トルクの高い範囲
では、ヨークの平坦なストッパー面にシャフトの平坦な
ストッパー面が当接しながら、直接トルクを伝達するよ
うになっている。

【０００６】但し、ヨークとシャフトの一対の平坦なス
トッパー面は、トルクの非伝達時には、互いに平行にな
るように構成してあるため、トルクの伝達時には、ヨー
クの内周面の平坦なストッパー面に、シャフトの外周面
の平坦なストッパー面のコーナー部（エッジ部）が当接
する「点接触」の状態になっている。

【０００７】また、特開昭５３−９１２３６号公報に開
示された弾性軸継手においては、自在継手のヨークに、
弾性体を介して筒状のシャフトが連結してあり、このヨ
ークの基端部には、一対の径方向切欠きが形成してある
と共に、シャフトには、これら一対の径方向切欠きに係
合する一対の径方向突出部を有するリング部材が嵌合し
てある。

【０００８】したがって、トルクの低い範囲では、ヨー
クとシャフトの間の弾性体を介してトルクを伝達する一
方、トルクの高い範囲では、ヨークの基端部の一対の径
方向切欠きに、シャフトのリング部材の一対の径方向突
出部が当接して係合しながら、直接トルクを伝達するよ
うになっている。

【０００９】但し、この場合には、トルクの伝達時、ヨ
ークの径方向切欠きに、シャフト側の径方向突出部が
「面接触」状態で当接するようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１０−８９３７３号公報に開示された弾性軸継手で
は、トルクの伝達時、ヨークの内周面の平坦なストッパ
ー面に、シャフトの外周面の平坦なストッパー面のコー
ナー部（エッジ部）が当接する「点接触」の状態になっ
ているため、非常に高いトルクが繰り返し負荷した時に
は、平坦なストッパー面のコーナー部（エッジ部）が
「へたり」を生起するといったことがあり、当初に設定
したストッパー角（一対のストッパー面がなす角）が大
きくなり、好ましくないといったことがある。

【００１１】また、このように、ストッパー面が「へた
り」易いといったことから、成型性・加工性の良い低硬
度材や低カーボン材を素材として使用できないため、加
工装置や加工方法に制約が生じ、製造コストの高騰を招
くといったことがある。

【００１２】すなわち、第１に、ヨークに挿入するシャ
フトとして、筒状のパイプ部材を用いると、「へたり」
を生じ易いことから、このような筒状のパイプ部材を使
用できないといったことがある。第２に、ある程度のカ
ーボンを含む炭素鋼材等の材料が使える多段ホーマー成
型で加工することは可能であるが、全長が１００ｍｍを
超える場合、加工装置に制約があり、また、サイズや材
質的に制約の少ない冷間鍛造プレスによる加工は可能で
あるが、主な工程毎に加工硬化した材料の硬さを低下さ
せる焼鈍工程が必要なため、生産性が低下し、製造コス
トの高騰を招くといったことがある。第３に、シャフト
を挿入するヨークも、成型性の良いアルミニウム等の材
料では、硬度が低く、「へたり」易く、使用が困難であ
るといったことがある。

【００１３】また、上記特開昭５３−９１２３６号公報
に開示された弾性軸継手では、トルクの伝達時、ヨーク
の径方向切欠きに、シャフト側の径方向突出部が「面接
触」状態で当接するようになっているが、ヨークに径方
向切欠きを設けていることから、ヨークの「捩り強度」
を十分に強く設定することができないため、ヨークの素
材として、成型性の良いアルミニウム等の低硬度材を用
いることができないといたことがある。

【００１４】さらに、ストッパー面がヨークの基端部に
設けてあることから、トルクを十分に伝達するために
は、ヨークの基端部から先端部の全域にわたり、十分な
トルク伝達強度が必要であり、軽量化や小型化が困難で
あるといったことがある。

【００１５】なお、実公昭６３−３５８９６号公報や実
開昭５８−１２５７２７号公報にも、弾性軸継手が開示
されているが、ヨークに別体に設けた筒状部材に、シャ
フトを連結し、この別体の筒状部材とシャフトとの間に
一対のストッパー面が設けてあり、この別体の筒状部材
を必要とすることから、小型化を図ることが困難である
と共に、製造コストの高騰を招くといったことがあり、
上記詳述した２件の公報および本発明と基本的に異なる
ものである。

【００１６】本発明は、上述したような事情に鑑みてな
されたものであって、ストッパー面の「へたり」を確実
に防止して、加工性・成型性の良い素材を使用すること
ができる弾性軸継手を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る弾性軸継手は、自在継手のヨークの基
端部に、弾性体を介してシャフトが連結してあり、この
ヨークの基端部から先端側の内周面には、平坦なストッ
パー面が形成してあると共に、弾性体から突出するシャ
フトの先端部の外周面には、平坦なストッパー面が形成
してある弾性軸継手において、前記一対の平坦なストッ
パー面は、トルクの非伝達時には、互いに非平行に形成
してあり、トルクの伝達時には、面接触で当接すること
を特徴とする。

【００１８】このように、本発明によれば、ヨークの内
周面のストッパー面と、シャフトの外周面のストッパー
面とは、トルクの非伝達時には、互いに非平行に形成し
てあり、トルクの伝達時には、「面接触」で当接するよ
うに構成してあるため、従来の「点接触」のようにスト
ッパー面の「へたり」を招来することがなく、当初に最
適に設定したストッパー角（一対のストッパー面がなす
角）を維持することができる。

【００１９】また、このように、ストッパー面の「へた
り」を招かないことから、成型性・加工性の良いアルミ
ニウム等の低硬度材等をヨークやシャフトの素材として
使用することができ、加工装置や加工方法に制約がな
く、製造コストの高騰を招くといったこともない。

【００２０】さらに、ストッパー面の「へたり」を招か
ないと共に、ヨークに径方向切欠きを設けていないこと
から、「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度も十分な
ものにすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
弾性軸継手を図面を参照しつつ説明する。（第１実施の形態…コラプスシャフトタイプ）図１は、
本発明の第１実施の形態に係る弾性軸継手の横断面図で
ある。図２（ａ）は、図１の矢印ＩＩの矢視図であり、
トルクの非伝達時を示し、図２（ｂ）は、図１の矢印Ｉ
Ｉの矢視図であり、トルクの伝達時を示す。

【００２２】自在継手のヨーク１には、その先端部に、
十字軸（図示略）を嵌合するための嵌合孔２が形成して
あると共に、その基端部には、下記の弾性体４を装着す
るための装着座３が形成してある。この弾性体４は、そ
の外側から順次、ラバーブッシュ外環５、ゴム等のラバ
ーブッシュ６、およびラバーブッシュ内環７から構成し
てある。

【００２３】この弾性体４の内側には、中空で筒状のシ
ャフト８が嵌合してあり、このシャフト８には、コラプ
スシャフト９が軸方向摺動自在に連結してある。

【００２４】ヨーク１の基端部から先端側の内周面に
は、平坦なストッパー面１０が形成してあると共に、弾
性体４から突出するシャフト８の先端部の外周面には、
平坦なストッパー面１１が形成してある。なお、シャフ
ト８側のストッパー面１１は、筒状のシャフト８の先端
をフランジ状に曲げ起こした後、ストッパー形状にトリ
ミングして形成してある。また、本実施の形態では、図
２に示すように、ストッパー時の面圧を下げるため、四
組のストッパー面１０，１１が設けてある。

【００２５】一対の平坦なストッパー面１０，１１は、
トルクの非伝達時には、図２（ａ）に示すように、互い
に非平行であって、そのストッパー角（一対のストッパ
ー面がなす角）がθである一方、トルクの伝達時には、
図２（ｂ）に示すように、「面接触」で当接するように
なっている。なお、ステアリングホイールが逆方向に回
転する場合には、図２において、符号１２，１３で示す
面がストッパー面となる（同様に、四組のストッパー
面）。また、符号１４で示すヨーク１側の切欠きは、筒
状のシャフト８との干渉を防止するための逃げである
（四箇所）。

【００２６】このように、本実施の形態では、ヨーク１
の内周面のストッパー面１０と、シャフト８の外周面の
ストッパー面１１とは、トルクの非伝達時には、互いに
非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、「面接
触」で当接するように構成してあるため、従来の「点接
触」のようにストッパー面１０，１１の「へたり」を招
来することがなく、当初に最適に設定したストッパー角
θを維持することができる。また、ストッパー面１０，
１１の「へたり」を招かないことから、成型性・加工性
の良いアルミニウム等の低硬度材等をヨーク１やシャフ
ト８の素材として使用することができ、加工装置や加工
方法に制約がなく、製造コストの高騰を招くといったこ
ともない。さらに、ストッパー面１０，１１の「へた
り」を招かないと共に、ヨーク１に径方向切欠きを設け
ていないことから、「捩り強度」、特に、最終捩り破壊
強度も十分なものにすることができる。

【００２７】また、本実施の形態のように、シャフト８
が筒状である場合には、素材に孔が設けられた低カーボ
ンのパイプ素材も使用可能となるため、穿孔工程も省略
することができ、その結果、長尺品の素材を用いること
ができ、しかも、汎用プレスで加工することができる。（第２実施の形態…中実シャフトタイプ）図３は、本発
明の第２実施の形態に係る弾性軸継手の横断面図であ
る。図４（ａ）は、図３の矢印ＩＶの矢視図であり、ト
ルクの非伝達時を示し、図４（ｂ）は、図３の矢印ＩＶ
の矢視図であり、トルクの伝達時を示す。

【００２８】本実施の形態では、シャフト８が中実であ
り、図４に示すように、シャフト８の先端部の外周面
は、四角形状に形成してある。一方、ヨーク１の内周面
は、傾斜して形成してあり、ヨーク１側のストッパー面
１０が傾斜分（ストッパー角θ）を負担するように構成
してある。なお、シャフト８側のストッパー面１１は、
鋳造等によりフランジ面を成型後、トリミングしてスト
ッパー面として形成してある。

【００２９】このように、本実施の形態においても、ヨ
ーク１の内周面のストッパー面１０と、シャフト８の外
周面のストッパー面１１とは、トルクの非伝達時には、
互いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、
「面接触」で当接するように構成してあるため、ストッ
パー面１０，１１の「へたり」を招来することがなく、
当初に最適に設定したストッパー角θを維持することが
できる。また、ストッパー面１０，１１の「へたり」を
招かないことから、成型性・加工性の良いアルミニウム
等の低硬度材等をヨーク１やシャフト８の素材として使
用することができ、加工装置や加工方法に制約がなく、
製造コストの高騰を招くといったこともない。さらに、
ストッパー面１０，１１の「へたり」を招かないと共
に、ヨーク１に径方向切欠きを設けていないことから、
「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度も十分なものに
することができる。（第３実施の形態…コラプスシャフトタイプ）図５は、
本発明の第３実施の形態に係る弾性軸継手の横断面図で
ある。図６（ａ）は、図５の矢印ＶＩの矢視図であり、
トルクの非伝達時を示し、図６（ｂ）は、図５の矢印Ｖ
Ｉの矢視図であり、トルクの伝達時を示す。

【００３０】本実施の形態では、筒状のシャフト８の先
端部は、丸パイプ素材を異形形状に拡管して、ストッパ
ー面１１を形成している。これにより、ストッパー面１
１の軸方向長さ（ｄ）を十分に確保して、ストッパー時
の面圧を下げるようにしている。

【００３１】なお、拡管方式故に、ストッパー面１１の
長さ（ｄ）は、任意に長くすることもできる。また、素
材の硬さが低い場合には、ストッパー面１１の長さ
（ｄ）を長くすることにより、「へたり」を軽減するこ
とができる。さらに、筒状のシャフト８の先端部は、丸
パイプ素材を異形形状に拡管しても良いが、丸パイプ素
材を充分大きい径の丸形状に一旦拡管した後、外側から
プレス成型して異形形状にして、ストッパー面１１を形
成してもよい。

【００３２】このように、本実施の形態においても、ヨ
ーク１の内周面のストッパー面１０と、シャフト８の外
周面のストッパー面１１とは、トルクの非伝達時には、
互いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、
「面接触」で当接するように構成してあるため、ストッ
パー面１０，１１の「へたり」を招来することがなく、
当初に最適に設定したストッパー角θを維持することが
できる。また、ストッパー面１０，１１の「へたり」を
招かないことから、成型性・加工性の良いアルミニウム
等の低硬度材等をヨーク１やシャフト８の素材として使
用することができ、加工装置や加工方法に制約がなく、
製造コストの高騰を招くといったこともない。さらに、
ストッパー面１０，１１の「へたり」を招かないと共
に、ヨーク１に径方向切欠きを設けていないことから、
「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度も十分なものに
することができる。（第４実施の形態）図７（ａ）は、本発明の第４実施の
形態に係る弾性軸継手の断面図であり、トルクの非伝達
時を示し、図７（ｂ）は、同断面図であり、トルクの伝
達時を示す。

【００３３】本実施の形態では、シャフト８の径方向長
さを大きくして、２組のストッパー面１０，１１を設
け、これにより、各ストッパー面１０，１１の当接面の
面積を大きくし、「へたり」を防止している。

【００３４】また、このように２組のストッパー面１
０，１１の場合であっても、従来公報と異なり、ヨーク
１に径方向切欠きを設けず、周方向に連続していること
から、「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度を十分に
強いものにすることができる。

【００３５】このように、本実施の形態においても、ヨ
ーク１の内周面のストッパー面１０と、シャフト８の外
周面のストッパー面１１とは、トルクの非伝達時には、
互いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、
「面接触」で当接するように構成してあるため、ストッ
パー面１０，１１の「へたり」を招来することがなく、
当初に最適に設定したストッパー角θを維持することが
できる。また、ストッパー面１０，１１の「へたり」を
招かないことから、成型性・加工性の良いアルミニウム
等の低硬度材等をヨーク１やシャフト８の素材として使
用することができ、加工装置や加工方法に制約がなく、
製造コストの高騰を招くといったこともない。（第５実
施の形態）図８（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係
る弾性軸継手の断面図であり、トルクの非伝達時を示
し、図８（ｂ）は、同断面図であり、トルクの伝達時を
示す。

【００３６】本実施の形態では、ヨーク１の内周面とシ
ャフト８の外周面との干渉を防止するための逃げ１５
（切欠き）が、シャフト８側に形成してある。

【００３７】このように、本実施の形態においても、ヨ
ーク１の内周面のストッパー面１０と、シャフト８の外
周面のストッパー面１１とは、トルクの非伝達時には、
互いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時には、
「面接触」で当接するように構成してあるため、ストッ
パー面１０，１１の「へたり」を招来することがなく、
当初に最適に設定したストッパー角θを維持することが
できる。また、ストッパー面１０，１１の「へたり」を
招かないことから、成型性・加工性の良いアルミニウム
等の低硬度材等をヨーク１やシャフト８の素材として使
用することができ、加工装置や加工方法に制約がなく、
製造コストの高騰を招くといったこともない。さらに、
ストッパー面１０，１１の「へたり」を招かないと共
に、ヨーク１に径方向切欠きを設けていないことから、
「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度も十分なものに
することができる。

【００３８】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、種々変形可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヨークの内周面のストッパー面と、シャフトの外周面の
ストッパー面とは、トルクの非伝達時には、互いに非平
行に形成してあり、トルクの伝達時には、「面接触」で
当接するように構成してあるため、従来の「点接触」の
ようにストッパー面の「へたり」を招来することがな
く、当初に最適に設定したストッパー角を維持すること
ができる。

【００４０】また、このように、ストッパー面の「へた
り」を招かないことから、成型性・加工性の良いアルミ
ニウム等の低硬度材等をヨークやシャフトの素材として
使用することができ、加工装置や加工方法に制約がな
く、製造コストの高騰を招くといったこともない。

【００４１】さらに、ストッパー面の「へたり」を招か
ないと共に、ヨークに径方向切欠きを設けていないこと
から、「捩り強度」、特に、最終捩り破壊強度も十分な
ものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態に係る弾性軸継手の横
断面図である。

【図２】（ａ）は、図１の矢印ＩＩの矢視図であり、ト
ルクの非伝達時を示し、（ｂ）は、図１の矢印ＩＩの矢
視図であり、トルクの伝達時を示す。

【図３】本発明の第２実施の形態に係る弾性軸継手の横
断面図である。

【図４】（ａ）は、図３の矢印ＩＶの矢視図であり、ト
ルクの非伝達時を示し、（ｂ）は、図３の矢印ＩＶの矢
視図であり、トルクの伝達時を示す。

【図５】本発明の第３実施の形態に係る弾性軸継手の横
断面図である。

【図６】（ａ）は、図５の矢印ＶＩの矢視図であり、ト
ルクの非伝達時を示し、（ｂ）は、図５の矢印ＶＩの矢
視図であり、トルクの伝達時を示す。

【図７】（ａ）は、本発明の第４実施の形態に係る弾性
軸継手の断面図であり、トルクの非伝達時を示し、
（ｂ）は、同断面図であり、トルクの伝達時を示す。

【図８】（ａ）は、本発明の第５実施の形態に係る弾性
軸継手の断面図であり、トルクの非伝達時を示し、
（ｂ）は、同断面図であり、トルクの伝達時を示す。

【符号の説明】

１自在継手のヨーク２嵌合孔３装着座４弾性体５ラバーブッシュ外環６ラバーブッシュ７ラバーブッシュ内環８シャフト９コラプスシャフト１０ストッパー面１１ストッパー面１２ストッパー面１３ストッパー面１４逃げ（切欠き）１５逃げ（切欠き）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】自在継手のヨークの基端部に、弾性体を
介してシャフトが連結してあり、このヨークの基端部か
ら先端側の内周面には、平坦なストッパー面が形成して
あると共に、弾性体から突出するシャフトの先端部の外
周面には、平坦なストッパー面が形成してある弾性軸継
手において、前記一対の平坦なストッパー面は、トルクの非伝達時に
は、互いに非平行に形成してあり、トルクの伝達時に
は、面接触で当接することを特徴とする弾性軸継手。