JP2003056592A - 弾性継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性継手において安定した捻りばね特性が発
揮されるようにする。 【解決手段】 弾性継手はゴム製の本体部７０と、その
内部に埋め込まれるばね用金属材よりなる補強部材７１
にて形成される。補強部材７１には各挿通孔７３ａ，７
３ｂの外周を取り囲むようにしてそれぞれ支持部７４が
形成され、かつこれらの支持部７４の間はばね部７５に
よって橋架されている。弾性継手に対し駆動側の軸によ
って捻り力が加えられると、補強部材７１のばね部７５
が弾性変形しつつ従動側へのトルク伝達がなされる。補
強部材７１はばね用金属材によって形成されているた
め、従来のような繊維を多数回巻回したものと比較して
補強部材自身の形態が本体部７０の成形の際にばらつく
こともなく、したがって安定した捻りばね特性が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は弾性継手装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車のステアリング装置におけるステ
アリングコラムとステアリングギアとの間には、操舵力
を伝達するためのジョイント部が配されるとともに、こ
のジョイント部内には弾性継手が介在され、トルク伝達
と車両の振動を運転者に伝達させないようにすることが
行われてきた。

【０００３】従来から使用されてきた弾性継手は、分解
斜視図１４に示すように、それぞれゴム材にて形成され
た円盤状のゴムプレート１００，１００を有している。
両ゴムプレート１００，１００には駆動側の第１孔１０
１と従動側の第２孔１０２がそれぞれ同一円周上の対称
位置に一対ずつ貫通し、駆動軸と従動軸がそれぞれ挿通
されるようにしている。また、両ゴムプレート１００，
１００間には補強部材１０３が挟み込まれ、加硫接着に
よって全体を接合している。この補強部材１０３は有機
繊維であるポリエステル、ナイロン等よりなる糸を各第
１，第２の孔１０１，１０２の周りに多数回、巻回する
ことによって形成されたものであり、弾性継手全体の剛
性アップの役割を果たしている。上記の弾性継手の具体
的製造手段は次のとおりである。 ゴムプレート１００よりも外径が小さい未加硫ゴムよ
りなる一対の円盤状のゴムシートを準備する。 略同一の補強部材１０３を４つ準備する。 上下に割れる成形型を準備する。 下成形型に上記ゴムシートを配設する。 その上に補強部材１０３を第１孔１０１と第２孔１０
２とが連動するように各々網目状に配設する。 更にその上に残りのゴムシートを置き、上成形型にて
ゴムシート同士を加圧し、成形型を加熱することで製品
を成型する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】補強部材１０３は多数
回巻回して初期の状態を得ているが、この初期の状態
が、次のような理由から保たれなくなってしまうという
問題点があった。 図１４に示すように、補強部材は厚み方向に幾重にも
巻かないと所望の捻り剛性が確保されないのであるが、
多層に巻く間に巻きむらを生じやすい。 補強部材は有機系の繊維からなる糸が使用されている
ため、加硫時の熱により熱収縮してしまう。 ゴムの加硫圧を受けて巻き状況が乱れてしまう。

【０００５】以上のような理由によって、補強部材１０
３の形態がばらつくと、弾性継手全体としての捻り特性
にもばらつきを生じる結果となっていた。

【０００６】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、その目的は安定した捻りばね特性
を発揮する弾性継手を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、ゴム材により円盤
状に形成された本体部と、この本体部における中心軸線
周りの円周に沿ってほぼ等間隔毎に配され、第１の軸部
が挿通される複数の第１挿通部とこの第１挿通部の間に
設けられ第２の軸部が挿通される複数の第２挿通部と、
前記本体部内に埋設されるとともに、前記各挿通部の外
周側を取り囲むようにして配される複数の支持部を有し
かつこの支持部間にはばね部が形成される金属製の補強
部材とからなることを特徴とするものである。

【０００８】また請求項２の発明は、請求項１記載のも
のにおいて、前記本体部は前記補強部材を成形型内に配
設した状態で射出成形されることによって全体の成形が
なされていることを特徴とするものである。

【０００９】さらに請求項３の発明は、請求項１または
２記載のものにおいて、前記補強部材は線材にて前記支
持部及びばね部を形成しつつ周回して成形されているこ
とを特徴とするものである。

【００１０】さらにまた請求項４の発明は、請求項１ま
たは２記載のものにおいて、前記補強部材は金属製の板
材を曲げ成形して前記支持部及びばね部が形成されてい
ることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
いずれかに記載のものにおいて、前記補強部材は前記各
挿通部に対応する前記支持部を有する単一部材にて成形
されていることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項６の発明は、請求項１乃至請
求項５いずれかに記載のものにおいて、前記ばね部は、
前記支持部間を橋架して形成され前記支持部間における
変形を許容できることを特徴とするものである。

【００１３】さらに請求項７の発明は、請求項３、５、
６いずれかに記載のものにおいて、前記ばね部もしくは
前記支持部は一本の線材を複数段に周回させて形成され
ていることを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の作用及び効果】請求項１の発明によれば、第１
挿通部と第２挿通部との間に有機繊維に比較して剛性が
得やすい金属製の補強部材を介在させるようにしたた
め、従来のような有機繊維による補強部材に比較して成
形時において熱の影響あるいはゴムの加硫圧を受けた補
強部材の巻き状況が乱れるといった問題も生じにくいの
で、捻り特性のばらつきも小さくすることができる。更
に補強部材に支持部とばね部とを設けていることから、
有機繊維と比較して所望の捻り特性が得やすい。

【００１５】また、前述したように、従来では予めゴム
プレートを一対成形しておき、これを押し型内で加硫接
着する方法であるため生産性が低いという、問題があっ
たが、請求項２の発明のように補強部材をインサートし
た状態で本体部を射出成形によって成形するようにした
ものでは、高い生産性を実現することができる。

【００１６】さらに、請求項３の発明によれば、補強部
材は金属製の線材にて形成されるため、従来の繊維製の
ものに比較して巻数も少なく、また巻きむらも生じな
い。さらには形態安定性が高いため、単独での取り扱い
性にも優れる。

【００１７】さらにまた請求項４の発明のように、補強
部材を金属製の板材にて成形したものでは、高い捻り剛
性を簡単に得ることができる。

【００１８】請求項５の発明のように、補強部材を単一
部材化し各挿通孔に対応する支持部を予め有しているの
で、前述した従来のもののように挿通孔毎に補強部材を
配設せずにすみ、取り扱い性に優れ、本体部への組み込
みための装置へセッティング作業を簡単に行うことがで
きる。

【００１９】また、請求項６の発明では第１の挿通部と
第２の挿通部との間で捻りトルクが作用したときに、そ
れに伴う変形が、ばね部が支持部間を橋架していること
で許容され、この変形よってばね部に生じる弾発力が捻
りトルクに抗するばね力として機能する。

【００２０】さらに、請求項７の発明では、補強部材の
段数を適宜に変更すれば、ばね力を簡単に調整すること
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。

【００２２】＜第１実施形態＞本発明の第１実施形態を
図１ないし図４によって説明する。本実施形態の弾性継
手は自動車のステアリング機構に使用されるものを例に
とって説明する。本実施形態の弾性継手は、ゴム材にて
形成された本体部７０と、その内部に埋設されたばね用
金属材よりなる補強部材７１とによって構成されてい
る。まず、本体部７０から説明すると、本体部７０は円
盤状に形成され、その中心には連結用ボルトを挿通させ
るための中心孔７２が貫通している。また、本体部には
この中心孔７２と同心で円周方向に沿って計４個の挿通
孔７３ａ，７３ｂが９０度角度毎に貫通し、これらは全
て同一孔径に設定されている。また、この挿通孔７３
ａ，７３ｂは中心孔７２を挟んで対称にあるもの同士が
対をなし、一方の対はステアリングコラム側の軸（図示
しない。本発明の第１の軸部に相当する）を挿通させる
駆動側挿通孔（本発明の第１挿通部に相当する）７３ａ
であり、他方の対はステアリングギア側の軸（図示しな
い。本発明の第２の軸部に相当する）を挿通させる従動
側挿通孔（本発明の第２挿通部に相当する）７３ｂとな
っている。

【００２３】この実施形態で使用された補強部材７１
は、図２に示されるように、一本の単一部材からなるば
ね用金属材（例えばピアノ線、合金鋼等であり、好まし
い線径としては、加工性から考えると６ｍｍ以下がよ
く、捻り特性及び強度の面から考えると０．４ｍｍ以上
のものがよい。）を回曲して形成したものであり、全体
として十字形状をなしつつ図示四段（一段であってもよ
く、段数は特に問わない）、各段が密着して巻回されて
いる。より具体的には、補強部材７１の各段は、各挿通
孔７３ａ，７３ｂの外周側を回りそれぞれ対をなして中
心孔７２側へ向かう４つの支持部７４と、隣接する支持
部７４の基端同士を中心孔７２の外周部においてそれぞ
れ弧状のラインをもって連続させるばね部７５とからな
っている。各ばね部７５は、各支持部７４の先端側で捻
りトルクが作用したときに、ばね部７５ではその弧状部
分において当該部位での曲率を大あるいは小となるよう
な弾性変形を可能にし、これによって、隣接する支持部
７４間を橋架しながら接近あるいは離間方向への弾性変
形を許容するようになっている。

【００２４】次に、第１実施形態の弾性継手の製造手順
について説明すると、まず、補強部材７１は図４に示す
ような上下一対の成形型７６，７７のうちの下型７７側
にセットされる。下型７７の底面には中心孔７２を成形
するためのセンターピン７８が突設され、かつこれを取
り囲むようにして各挿通孔７３ａ，７３ｂを成形するた
めの成形ピン７９が、４本突設されている。また、各成
形ピン７９の外周面下端にはそれぞれ一対の位置決めピ
ン８０が水平方向へ外向きに突出しており、補強部材７
１はまず各位置決めピン８０上に載せられることで下型
７７の底面から浮かせた状態で位置決めされる。一方、
上型７６側には型閉じしたときにセンターピン７８及び
各成形ピン７９と嵌合可能な凹部８１が夫々対応した位
置に凹み形成され、さらに各成形ピン７９に対応した凹
部８１の開口縁には下型７７側の位置決めピン８０と対
応した位置に、同様の位置決めピン８２がそれぞれ設け
られていて、型閉じされると補強部材７１は上下の位置
決めピン８０，８２にて挟まれ位置決め状態で保持され
る。

【００２５】この状態で型閉じがなされ、上型７６側の
ゴム供給路８３を経て型間のキャビティ内にゴムが射出
されると、補強部材７１がインサートされた状態で本体
部７０が成形される。かくして、ゴムの冷却固化後に型
開きがなされれば、補強部材７１が埋め込まれた所定形
状の本体部７０が得られる。但し、補強部材７１は上下
の位置決めピン８０，８２と接していた部分を除き、図
３に示すように全ての部分がゴムにて被覆された状態と
なっている。

【００２６】次に、上記のように構成された第１実施形
態の作用効果を具体的に説明する。ステアリングが操舵
されステアリングコラム側の軸（図示しない）が変位す
ると、その捻りトルクは本体部７０及び補強部材７１を
介してステアリングギヤ側の軸（図示しない）に伝達さ
れる。

【００２７】上記のように構成された第１実施形態の効
果は次のようである。 第１実施形態では補強部材７１を一本の単一部材から
なるばね用金属材によって形成するようにしたため、従
来のような有機繊維を用いたものに比較して高剛性の弾
性継手を得ることができる。 補強部材７１は、従来のような成形時における熱収縮
の問題もなくかつ成形時の射出圧による変形もないた
め、捻り特性を安定化させることができる。 従来のように、未加硫ゴムよりなる一対の円盤を型内
に仕掛け、補強部材を挟み込んだ状態で押圧・加熱する
成形手順に比較して、第１実施形態のものでは本体部７
０の射出成形が可能であるため、成形時間を短縮し製造
コストの低減に寄与する。このことは、補強部材７１の
形態安定性が高く型内へのセットが容易となることによ
っても達成される。 また、補強部材７１は複数段に巻いて成形しているた
め、この段数を適宜に設定するだけで捻り剛性の調整も
簡単に行うことができる。

【００２８】＜第２実施形態＞図５及び図６は本発明の
第２実施形態を示すものであり、第１実施形態とは補強
部材の構成のみを異にしている。第２実施形態で使用さ
れた補強部材２も、一本の単一部材からなるばね用金属
材を回曲させて形成したものである。補強部材２は本体
部１における各挿通孔４ａ，４ｂに整合する位置に、各
挿通孔４ａ，４ｂより僅かに大径の円形状に巻回されて
各挿通孔４ａ，４ｂの外周側を取り囲む支持部５として
おり、いずれかの支持部５を巻き始めとしてまず一重に
巻回した後、順に隣り合う支持部５に移行しつつ一周し
て再度同じ支持部５へ戻って巻き終わり端としている。

【００２９】隣接する支持部５同士の間は、各挿通孔４
ａ，４ｂの外周に沿って円形に回曲した部分から接線方
向に沿ってかつこれらに対応する挿通孔４ａ，４ｂの中
心を結ぶ線と段違いの平行線６ａ，６ｂをなすようにし
て延出されるとともに、中間部でこれらの延出端同士を
ほぼ直角につないで橋架さればね部７としている。各支
持部５に対し軸周りに捻りトルクが作用したときには、
このばね部７によって変形を許容する。

【００３０】本体部１の製造については第１実施形態と
同様であり、また本体部１に関する構成も同様であるた
め、説明は省略する。このように構成された第２実施形
態のものも、第１実施形態と同様の作用効果を発揮す
る。

【００３１】＜第３実施形態＞図７は本発明の第３実施
形態を示すものである。本実施形態における補強部材１
０も第１、第２実施形態と同様、一本のばね用金属材に
よって形成されたものであり、いずれかの挿通部１４ａ
（１４ｂ）の外周を全周に沿って取り込むように一周回
曲させて支持部を構成し、次いでここを巻き始めとして
隣接する支持部１１へと順次移行してゆく。そして、最
終的に巻き始めの支持部１１に戻ったところで、巻き終
わり端としてある。各支持部１１同士は本体部の外周縁
に沿うような円弧形状をなすばね部１２によってそれぞ
れ橋架されている。各ばね部１２は本体部１の外周縁に
沿うような弧状をなすようにしてあり、隣接する挿通部
１４ａ（１４ｂ）間に捻りトルクが作用したとき、外周
側へ膨出するような変形を生じたり、逆に緊張して直線
状をなすような変形をすることができる。他の構成は、
第１、２実施形態と同様であり、同様の作用効果を発揮
する。

【００３２】＜第４実施形態＞図８は本発明の第４実施
形態を示すものである。本実施形態における補強部材２
０では本体部１における各挿通孔２４ａ、２４ｂの外周
をそれぞれ一周して支持部２２を構成し、この支持部２
２はその後隣接する挿通孔２４ａ（２４ｂ）へ向けて接
線方向に沿って延び、この間にコイル状に巻回されたば
ね部２１に橋架され、接線方向へ伸縮するよう変形可能
とされている。つまり、この実施形態ではばね部２１は
いわゆるコイルばねによって形成されることになる。な
お、他の構成は、前記した各実施形態と同様であり、同
様の作用効果を発揮する。

【００３３】＜第５実施形態＞図９は本発明の第５実施
形態を示すものである。本実施形態における補強部材３
０は中心孔３１周りに巻着部３２を有している。すなわ
ち、第５実施形態では、この巻着部３２を巻き始め端と
し、中心孔３１周りを一周周回した後、図示上部にある
挿通孔３４ａへ向けて延出させ、挿通孔３４ａの外周を
Ｕ字状に回曲して支持部３３Ａを形成しつつ巻着部３２
へと戻され、さらにそのまま図示下部に延出させて挿通
孔３４ａでも同様に折り返して支持部３３Ｂを形成した
後、再び巻着部３２へと帰還する。そして、巻着部３２
において図示左方へ方向転換し図示左部にある支持部３
３Ｃを挿通孔３４ｂ周りに同様の要領で構成した後、図
示右部にある挿通孔３４ｂへ向けて折り返して支持部３
３Ｄを構成し、その後、巻着部３２へ戻りここをほぼ一
周周回して巻き終わっている。

【００３４】このように、第５実施形態の支持部３３Ａ
〜３３Ｄは各挿通孔３４ａの全周を巻回することなく構
成したものであるが、各支持部３３Ａ〜３３Ｄの両側に
延びるライン３５及び巻着部３２が支持部３３Ａ〜３３
Ｄ間を橋架して形成されるばね部を構成する。

【００３５】他の構成は前記した各実施形態と同様であ
り、もって同様の作用効果を発揮することができる。

【００３６】＜第６実施形態＞既述した実施形態では、
いずれも補強部材を一本の単一部材からなるばね用金属
材によって形成したが、第６実施形態以降では金属製の
板材（好ましくは、例えばばね用炭素鋼帯、冷間圧延鋼
帯等がよい）をプレス成形することによって形成したも
のを示す。すなわち、図１０に示す第６実施形態の補強
部材４０では、所定幅を有するリング状の素材を所定形
状に曲げ成形したものであって、その周縁のうち各挿通
孔に対応する部分では内側へ向けてそれぞれ略半円形状
に湾曲し、支持部４２として凹み形成されている。

【００３７】また、隣接する支持部４２間は補強部材４
０全体の中心と同心の円弧をもつ突部４１によって接続
され、この突部４１及び支持部４２から突部にかけて橋
架する部分がばね部４３を構成するようにしてあり、支
持部４２間を接近もしくは離間させるような弾性変形を
許容する。

【００３８】なお、この補強部材４０は一体成形も可能
ではあるが、複数の別ピースに分割してこれらを溶接に
よって接合するようにしてもよい。

【００３９】このように形成された第６実施形態におい
ても、前述した各実施例と同様の作用効果を発揮するこ
とができ、さらに補強部材４０が線材でなく金属製の板
材にて形成されるものであるため、線材に比べてより高
い捻り剛性を得ることができる、の効果も期待できる。

【００４０】＜第７実施形態＞図１１及び図１２は本発
明の第７実施形態を示すものである。本実施形態の補強
部材５０は円形の板材を複数回のプレス成形を経て成形
されたものである。中心には本体部の中心孔（図示しな
い）に対応してセンターホール５３が開口している。

【００４１】また、補強部材５０において各挿通孔５５
ａ，５５ｂと対応した位置にはセンターホール５３へ向
けて湾曲する支持部５１が設けられている。この支持部
５１は底面５２からほぼ直角に起立した壁面を有してい
る。さらにこの支持部５１の間には、お互いを橋架する
ようにセンターホール５３から放射状に延びる４条のば
ね部５４が配されている。ばね部５４は補強部材５０の
表面側へ膨出され、頂部が弧状をなす山形状に形成され
ている。補強部材５０に捻りトルクが作用したときに
は、支持部５１自体はその湾曲形状を保持したまま支持
部５１間を接近させたり離間させる弾発力を生じさせる
ようになっている。なお、他の構成は第６実施形態と同
様であり、もって同様の作用効果を発揮することができ
る。

【００４２】＜第８実施形態＞図１３は本発明の第８実
施形態を示すものである。本実施形態のものにおいて
も、第６実施形態と同様、金属製のリング状の板材を所
定形状に成形したものであり、本体部１の各挿通孔６４
ａ，６４ｂの外周側を取り囲むように支持部６２が形成
されている。

【００４３】但し、第６実施形態では支持部６２間を外
周側に膨れ出すような円弧状のラインによって結ぶよう
にしていたのに対し、本実施形態では逆に支持部６２の
開口側の端縁を密着状に折り返し、内向きに凹む円弧状
のラインによって結ぶようにして支持部６２間を連結し
ばね部６１としている。

【００４４】なお、他の構成は第６実施形態と同様であ
り、もって同様の作用効果を発揮することができる。

【００４５】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。

【００４６】（１）この実施形態ではステアリング装置
に組み込まれた場合について説明したが、他のトルク伝
達部分にも使用可能である。

【００４７】（２）本実施形態では駆動側挿通孔及び従
動側挿通孔をそれぞれ２本ずつ設定したが、これらの本
数は決して限定されるべき性質のものではない。 （３）いずれの実施形態でも補強部材を単一部材化した
ものを用いたが、従来のように、隣接する挿通孔間にそ
れぞれ掛け渡し可能な４つの部材に分割されたものも使
用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る弾性継手の斜視図

【図２】補強部材の斜視図

【図３】弾性継手の平面図

【図４】弾性継手の成形型を示す断面図

【図５】第２実施形態に係る補強部材の斜視図

【図６】同じく平面図

【図７】第３実施形態に係る補強部材の平面図

【図８】第４実施形態に係る補強部材の平面図

【図９】第５実施形態に係る補強部材の平面図

【図１０】第６実施形態に係る補強部材の斜視図

【図１１】第７実施形態に係る補強部材の平面図

【図１２】同じく側面図

【図１３】第８実施形態に係る補強部材の平面図

【図１４】従来の弾性継手を示す分解斜視図

【符号の説明】

１、７０…本体部 ２，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７１…補強
部材 ４ａ…駆動側挿通孔 ４ｂ…従動側挿通孔 ５，１１，２２，３３Ａ〜Ｄ，４２，５１，６２，７４
…支持部 ７，１０，２１，３４，４３，５４，６１，７５…ばね
部 ７３ａ，７３ｂ，４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ，２４
ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ，５５ａ，５５ｂ，６４
ａ，６４ｂ…挿通部

フロントページの続き (72)発明者 立松 温規 愛知県愛知郡東郷町大字春木字蛭池１番地 株式会社東郷製作所内 Ｆターム(参考） 3D030 DC22 DC39

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム材により円盤状に形成された本体部
   と、 この本体部における中心軸線周りの円周に沿ってほぼ等
   間隔毎に配され、第１の軸部が挿通される複数の第１挿
   通部とこの第１挿通部の間に設けられ第２の軸部が挿通
   される複数の第２挿通部と、 前記本体部内に埋設されるとともに、前記各挿通部の外
   周側を取り囲むようにして配される複数の支持部を有し
   かつこの支持部間にはばね部が形成される金属製の補強
   部材とからなることを特徴とする弾性継手装置。
2. 【請求項２】 前記本体部は前記補強部材を成形型内に
   配設した状態で射出成形されることによって全体の成形
   がなされていることを特徴とする請求項１記載の弾性継
   手装置。
3. 【請求項３】 前記補強部材は線材にて前記支持部及び
   ばね部を形成しつつ周回して成形されていることを特徴
   とする請求項１または２記載の弾性継手装置。
4. 【請求項４】 前記補強部材は金属製の板材を曲げ成形
   して前記支持部及びばね部が形成されていることを特徴
   とする請求項１または２記載の弾性継手装置。
5. 【請求項５】 前記補強部材は前記各挿通部に対応する
   前記支持部を有する単一部材にて成形されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載の弾性
   継手装置。
6. 【請求項６】 前記ばね部は、前記支持部間を橋架して
   形成され前記支持部間における変形を許容できることを
   特徴とする請求項１乃至請求項５いずれかに記載の弾性
   継手装置。
7. 【請求項７】 前記ばね部もしくは前記支持部は、一本
   の線材を複数段に周回させて形成されていることを特徴
   とする請求項３、５、６いずれかに記載の弾性継手装
   置。