JP2004044708A

JP2004044708A - シャフト用ジョイント

Info

Publication number: JP2004044708A
Application number: JP2002203950A
Authority: JP
Inventors: Michiyuki Mitsui; 三井　理志
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】組立が容易で、振動吸収機能を有するシャフト用ジョイントを提供する。
【解決手段】一方のシャフト１０の軸端に設けられ外周面が球面状を呈する内側継手要素３０と、他方のシャフト２０の軸端に設けられ内側継手要素３０を相対回転可能に収容するハウジング４０と、内側継手要素３０及びハウジング４０の間に介在された球状の複数の伝達子５０とを備える。内側継手要素３０の外周面に一方のシャフト１０の軸心を通る平面に沿って延びると共に円周方向所定間隔で形成された複数の案内溝３１が形成され、ハウジング４０の内面４１に案内溝３１と径方向に対をなす保持凹部４２が形成され、各伝達子５０が、この各案内溝３１と各保持凹部４２との間に回転可能に保持され、表層部が弾性層５２からなる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングシャフト等における軸継手として用いられるジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵のためのステアリング装置に用いられるステアリングシャフト用ジョイントの典型的な従来技術が、例えば特開平１１−１０８０７６に開示されている。すなわち従来の技術によるステアリングシャフト用ジョイントは、ステアリングシャフトにおける一方のシャフトの軸端に設けられる略コ字形のヨークと、他方のシャフト側に設けられる略コ字形のヨークと、双方のヨークの間を連結する十字軸部材（クロススパイダ）とを備える。十字軸部材は、互いに十字形をなして突出する四本の軸を一体に有するものであって、それぞれ軸受を介して、一方のヨーク及び他方のヨークに開設された連結孔に交互に連結されている。
【０００３】
しかし、上述した従来のステアリングシャフト用ジョイントによれば、組立の際に、十字軸部材の各軸をヨークの連結孔に結合する作業が困難であり、ステアリングユニット組付け時には、当該ジョイントが装着された状態で組み付けを行う必要があった。また、車両走行中におけるタイヤからの路面振動やエンジンサスペンション等の振動が、ステアリング軸を介して車室内に伝達されるのを防止するためのゴムカップリング装置を有する構造とする場合は、シャフトの延長方向途中に、ゴムカップリング装置を介在させるためのスペースが必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、組立が容易で、しかも振動吸収能力を与えることによって防振カップリング装置を別途設ける必要のないシャフト用ジョイントを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るシャフト用ジョイントは、一方のシャフトの軸端に設けられ外周面が球面状を呈する内側継手要素と、他方のシャフトの軸端に設けられ前記内側継手要素を相対回転可能に収容するハウジングと、前記内側継手要素及びハウジングの間に介在された球状の複数の伝達子とを備え、各伝達子が、前記内側継手要素の外周面に前記一方のシャフトの軸心を通る平面に沿って延びると共に円周方向所定間隔で形成された複数の案内溝と、前記ハウジングの内周面に形成された球面状凹部との間に回転可能に保持されたものである。
【０００６】
請求項２の発明に係るシャフト用ジョイントは、請求項１に記載された構成において、伝達子が、硬球と、その表面にゴム状弾性材料により均一な肉厚で被着された弾性層とからなるものである。
【０００７】
請求項３の発明に係るシャフト用ジョイントは、請求項１に記載された構成において、伝達子がゴム状弾性材料により球状に成形されたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係るシャフト用ジョイントの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図、図２は、図１におけるＩＩ‐ＩＩ線で切断して示す断面図である。
【０００９】
本形態によるシャフト用ジョイントは、例えば車両のステアリングシャフトにおける軸継手として好適に実施されるものであって、図１及び図２に示されるように、ステアリングホイール側へ連なるアッパーシャフトなど、ステアリングシャフトにおける一方のシャフト１０の軸端に設けられた内側継手要素３０と、ステアリングギヤボックス側へ連なるロアシャフトなど、ステアリングシャフトにおける他方のシャフト２０の軸端に設けられたハウジング４０と、この内側継手要素３０及びハウジング４０の間に介在された複数の伝達子５０とを備える。また、一方のシャフト１０の外周面とハウジング４０の外周面との間には、ジョイント用ブーツ６０が装着されている。
【００１０】
内側継手要素３０は、例えば鉄系あるいはアルミニウム系などの金属材料からなるものであって、球状に形成されており、その外周面には、一方のシャフト１０の軸心を通る平面に沿って、延びる四本の案内溝３１が、前記軸心を中心とする円周方向に対して９０度の位相間隔で形成されている。この案内溝３１は、曲率中心が内側継手要素３０の球面の中心と一致する円弧状に延びており、前記軸心と直交する平面で切断した断面形状が、図２に示されるように半円状をなしており、また、その長手方向両端３１ａ，３１ｂは、前記断面形状と同曲率の球面状をなしている。
【００１１】
ハウジング４０は、例えば鉄系あるいはアルミニウム系などの金属材料からなるものであって、内側継手要素３０を収容可能なカップ状に形成された本体４０ａと、その底部中央から外側へ突出して他方のシャフト２０の軸端とスプライン嵌合される軸固定部４０ｂからなる。カップ状本体４０ａの内面４１は、他方のシャフト２０の軸心の延長線上を中心として半径が内側継手要素３０の球状外面の半径と対応する半球状内面４１ａと、この半球状凹面４１から連続して形成され前記軸心を中心とする円筒面４１ｂからなる。
【００１２】
したがって、ハウジング４０の開口部（円筒面４１ｂ）の内径は、内側継手要素３０の外径と略同一、すなわち内側継手要素３０を微小隙間を介して挿入可能な大きさであり、一方のシャフト１０の外径よりも大径である。このため、一方のシャフト１０と他方のシャフト２０は、ハウジング４０のカップ状本体４０ａの内面４１における半球状内面４１ａと内側継手要素３０の球面状外面との摺動を伴いながら、所定の角度範囲内で、軸心が交差した状態に互いに角変位することができる。
【００１３】
ハウジング４０のカップ状本体４０ａの内面４１には、その半球状内面４１ａと円筒面４１ｂの境界に位置して、四個の保持凹部４２が円周方向９０度の位相間隔で形成されている。この保持凹部４２は、内側継手要素３０における案内溝３１の半円状断面と同曲率の半球面状に形成されており、それぞれ内側継手要素３０の各案内溝３１と、径方向に互いに対をなしている。
【００１４】
伝達子５０は、互いに同位相上にある内側継手要素３０の各案内溝３１とハウジング４０の各保持凹部４２との間に回転可能な状態に保持されている。この伝達子５０は、前記案内溝３１の半円状断面及び前記保持凹部４２の半球面と同じ半径をもつ球状をなすものであって、硬球（例えば鋼球）５１と、その表面にゴム状弾性材料の加硫接着等によって均一な肉厚で形成された弾性層５２とからなる。
【００１５】
内側継手要素３０と、ハウジング４０との間にはグリースなどの潤滑剤が充填されており、内側継手要素３の外面とハウジング４０の内面４１との摺動部や、案内溝３１及び保持凹部４２の内面と伝達子５０との間の潤滑が図られている。
【００１６】
ジョイント用ブーツ６０は、ゴム状弾性材料で成形されたものであって、円周方向に延びる複数の山部及び谷部が軸方向交互に形成された蛇腹状本体部６１と、その軸方向一端に形成されてハウジング４０の開口端部４３の外周面に密接状態に抜け止め嵌合される大径取付部６２と、蛇腹状本体部６１の軸方向他端に形成されて一方のシャフト１０における軸方向所定位置の外周面に密着固定される小径取付部（不図示）とからなる。そして、このジョイント用ブーツ６０は、内側継手要素３０とハウジング４０との間に充填したグリース等の漏洩を防止すると共に、外部からの泥水や異物等の侵入を防止するものである。
【００１７】
なお、図示の例においては、内側継手要素３０が一方のシャフト１０に一体的に設けられ、ハウジング４０が、その軸固定部４０ｂにおいて他方のシャフト２０とスプライン嵌合により接続されているが、特にこれには限定されず、すなわち、内側継手要素３０は一方のシャフト１０と分離可能であっても良いし、ハウジング４０は他方のシャフト２０と一体であっても良い。
【００１８】
本形態のシャフト用ジョイントは、以上のように構成されているため、（クロススパイダ）を用いた従来構造のシャフト用ジョイントのような、十字軸部材を固定するための軸受などが不要であり、しかもハウジング４０の各保持凹部４２に伝達子５０をグリース等により保持した状態で、内側継手要素３０を、その案内溝３１を伝達子５０の保持位置に合わせるようにしてハウジング４０内に挿入し、ジョイント用ブーツ６０を装着するだけで、迅速に組み立てることができるため、従来構造のシャフト用ジョイントに比較して、組立が著しく容易である。
【００１９】
そしてこのシャフト用ジョイントは、内側継手要素３０の各案内溝３１と、ハウジング４０の各保持凹部４２が、それぞれ伝達子５０を介して径方向に対をなしているので、図示されていないステアリングホイールの回転操作によって、このステアリングホイール側の例えば一方のシャフト１０に操舵トルクが与えられると、この操舵トルクは、内側継手要素３０における各案内溝３１から、伝達子５０を介してハウジング４０の保持凹部４２の内面に伝達され、このハウジング４０から、図示されていないステアリングギヤボックス側の他方のシャフト２０へ伝達され、操舵が行われることになる。
【００２０】
また、伝達子５０は、内側継手要素３０における各案内溝３１内を、その延長方向に対して相対移動可能であることによって、一方のシャフト１０と他方のシャフト２０の軸心が互いに交差するような変位を許容する。すなわち、シャフト１０，２０の軸心が互いに交差角をなす状態では、一方のシャフト１０が１回転する毎に、球状をなす伝達子５０は、各保持凹部４２内で摺動すると共に各案内溝３１内を転動してその延長方向に往復移動しながら、内側継手要素３０とハウジング４０の間でトルク伝達を行う。そしてこの場合、各伝達子５０は、シャフト１０，２０の交差角に拘らず、常に他方のシャフト２０の軸心延長線上の一点を中心とする円周上を回転することになる。また、ジョイント用ブーツ６０は、シャフト１０，２０の軸心が互いに交差角をなす状態では、その蛇腹状本体部６１が１回転毎に屈伸変形される。
【００２１】
また、車両走行中に路面側からステアリングギヤボックスを介して伝達される振動や、あるいはパワーステアリング装置から伝達される振動は、内側継手要素３０とハウジング４０間でのトルク伝達過程で、各伝達子５０の弾性層５２が変形を受けることによって有効に吸収される。このため、運転者が操作するステアリングホイールに伝達される振動を低減することができる。
【００２２】
したがって、本形態によれば、内側継手要素３０とハウジング４０間でトルク伝達を行う各伝達子５０が、振動吸収手段としても機能するため、十字軸部材（クロススパイダ）を用いた従来構造のシャフト用ジョイントのように、シャフトに、振動低減のためのゴムカップリング装置を別途に設ける必要がなく、このようなゴムカップリング装置を介在させるためのスペースも不要である。
【００２３】
なお、図示の形態では、伝達子５０を硬球５１の表面にゴム状弾性材料による弾性層５２を形成した構造としたが、伝達子５０全体が、ゴム状弾性材料によって球状に成形されたものとすることも可能である。また、伝達子５０の数、言い換えれば、これに対応する内側継手要素３０の案内溝３１及びハウジング４０の保持凹部４２の数は、図示の例のように、特に円周方向四個には限定されない。
【００２４】
更に、図示の形態では、ステアリングシャフト用に実施したものとして説明したが、本発明のシャフト用ジョイントは、例えばプロペラシャフトの継手や、他の自在継手としても実施することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明に係るシャフト用ジョイントによれば、径方向に互いに対をなしている内側継手要素の各案内溝と、ハウジングの各保持凹部との間で、回転可能な球状の伝達子を介してトルクが伝達される簡素な構造であり、軸受などが不要であり、しかもハウジングの各保持凹部に伝達子を保持した状態で、内側継手要素をハウジング内に挿入することによって、容易・迅速に組み立てることができるため、安価に提供することができる。
【００２６】
請求項２の発明に係るシャフト用ジョイントによれば、伝達子が硬球の表面にゴム状弾性材料からなる弾性層を形成したものであることによって、トルク伝達手段と振動吸収手段を兼ねるため、シャフトなどに振動低減のためのゴムカップリング装置を別途に設ける必要がなく、ゴムカップリング装置を介在させるためのスペースも不要であり、簡素な構造で振動吸収を行うことができる。
【００２７】
請求項３の発明に係るシャフト用ジョイントによれば、伝達子がゴム状弾性材料により球状に成形されたものであることによって、トルク伝達手段と振動吸収手段を兼ねるため、シャフトなどに振動低減のためのゴムカップリング装置を別途に設ける必要がなく、ゴムカップリング装置を介在させるためのスペースも不要であり、一層簡素な構造で振動吸収を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシャフト用ジョイントの好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図２】図１におけるＩＩ‐ＩＩ線で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１０　一方のシャフト
２０　他方のシャフト
３０　内側継手要素
３１　案内溝
４０　ハウジング
４０ａ　カップ状本体
４０ｂ　軸固定部
４１　内面
４１ａ　半球状内面
４１ｂ　円筒面
４２　保持凹部（凹部）
５０　伝達子
５１　硬球
５２　弾性層
６０　ジョイント用ブーツ

Claims

一方のシャフト（１０）の軸端に設けられ外周面が球面状を呈する内側継手要素（３０）と、他方のシャフト（２０）の軸端に設けられ前記内側継手要素（３０）を相対回転可能に収容するハウジング（４０）と、前記内側継手要素（３０）及びハウジング（４０）の間に介在された球状の複数の伝達子（５０）とを備え、各伝達子（５０）が、前記内側継手要素（３０）の外周面に前記一方のシャフト（１０）の軸心を通る平面に沿って延びると共に円周方向所定間隔で形成された複数の案内溝（３１）と、前記ハウジング（４０）の内面（４１）に形成された凹部（４２）との間に回転可能に保持されたことを特徴とするシャフト用ジョイント。
伝達子（５０）が、硬球（５１）と、その表面にゴム状弾性材料により均一な肉厚で被着された弾性層（５２）とからなることを特徴とする請求項１に記載のシャフト用ジョイント。
伝達子（５０）がゴム状弾性材料により球状に成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載のシャフト用ジョイント。