JP2006283810A - 弾性軸継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 低い入力トルクが加えられた場合には、十分低い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができ、高い入力トルクが加えられた場合には、非常に高い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができる弾性軸継手を提供する。
【解決手段】 弾性軸継手１０は、軸方向一端側において内周面の周方向複数箇所にて径方向内方に向けて突出すると共に軸方向に延びた複数の内突起部１２を設け、その間が内凹み部１３となっている外筒金具１１と、外筒金具１１の径方向内方に離間して配置され、外周面において内凹み部１３内に突出すると共に軸方向に延びた第１外突起部１７を設け、その間が第１外凹み部１８となっている内筒金具１６と、軸方向中間部分にて周方向全周に沿って外筒及び内筒金具間を連結するゴム弾性体部２７と、第１外突起部１７の周方向両側部に固定されたゴムストッパ部２５とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性軸継手に係り、特に車両のステアリング装置において、ステアリングギア側からステアリングシャフトへの振動の伝達を防止する弾性軸継手に関する。

車両のステアリング装置は、ステアリングホイールを回転させると、回転により発生する捩りトルクがステアリングシャフトから弾性軸継手を介してステアリングギアに伝達される。その際に、弾性軸継手の下にパワーステアリングのアシスト装置が位置するような場合には、ステアリングホイールから弾性軸継手に伝わる捩りトルクはそれほど大きくはなかったが、アシスト装置がステアリングホイールの近くで弾性軸継手の上に位置するような場合には、弾性軸継手に伝達される入力トルクはその１０倍以上となり、弾性軸継手のゴム弾性体に加わる影響が過大になる。そのため、このような場合には、弾性軸継手としては、ステアリングホイールのニュートラル時には捩りトルクを伝えたくないため捩り剛性を低くさせる。逆に、捩りトルクを伝えたい時には捩り剛性を高くして大入力トルクを伝え、かつそれに耐えられるようにすることが必要となる。

従来、この種の弾性軸継手としては、例えば、特許文献１に示すように、径方向に隙間を設けて互いに嵌合される内軸及び円筒状の外軸と、外軸の内周面に円周等配に形成されて軸方向に延びる複数の凹溝と、内軸の外周に形成されて軸方向に延び対応する凹溝に回転方向に遊びを設けて収容される複数の突条と、内軸と外軸の間に介在する弾性体とを備えたものがある。さらに、弾性体は軸方向に相離間する第１及び第２の部分を含み、第１の部分は、内軸及び外軸の相対向する円筒面間のみに介在して内軸及び外軸に接着され、第２の部分は、突条の側面及び凹溝の内側面のいずれか一方に固定されて他方との間に所定の隙間を設けて対向する部分を含んでいる。この弾性軸継手によれば、内軸及び外軸間に少しの回転方向変位（低トルク）が生じると、弾性体の第１の部分が捩りによる剪断を受けて相対的に低い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができる。また、内軸及び外軸間にさらなる回転方向変位が生じると、弾性体の第２の部分の凹溝と突条との間で弾性体が圧縮され相対的に高い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができる。また、内軸及び外軸間にさらに大きな回転方向変位（高トルク）が生じると、弾性体の第１の部分と同じ軸方向位置にある凹溝と突条が直接接触し、弾性体の影響を排除した非常に高い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができる。このように、この弾性軸継手は、凹溝と突条との弾性係合あるいは直接係合により、複数段階の捩り特性を得ることができる、というものである。
特開２００２−２６６８８６号公報

しかし、この弾性軸継手は、内軸及び外軸を直接連結する弾性体が、内軸及び外軸の相対向する円筒面間のみに介在して内軸及び外軸に接着される第１の部分のみであり、ゴム量が非常に少ないため、低い捩りばね定数の捩りトルクを得ることはできるが、振動吸収作用は小さく、しかも、大入力時の、高い捩りばね定数の捩りトルクが生じた場合には、弾性体に加わる歪が大きくなるため、弾性体の耐久性が損なわれるおそれがある。

本発明はこのような問題を解決しようとするもので、低い入力トルクが加えられた場合には、十分低い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができ、高い入力トルクが加えられた場合には、非常に高い捩りばね定数の捩りトルクを得ることができ、さらにゴム弾性体の十分な振動吸収作用と耐久性を確保できる弾性軸継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、軸方向一部において内周面の周方向複数箇所にて径方向内方に向けて突出すると共に軸方向に延びた複数の内突起部を設けており、内突起部間が相対的に径方向外方に凹んだ内凹み部となっている外筒金具と、外筒金具の径方向内方に離間して配置され、外周面において径方向外方に向けて外筒金具の内凹み部内に突出すると共に軸方向に延びた外突起部を設け、外突起部間が相対的に径方向内方に凹んだ外凹み部となっており、外突起部の周方向側部が互いに対向する内突起部の周方向側部との間に隙間を有する内筒金具と、内突起部及び外突起部に隣接した軸方向の他の部分にて周方向全周に沿って内筒金具と外筒金具間を連結するゴム弾性体部と、外突起部又は内突起部の周方向両側部に固定されたストッパゴム部とを備えたことにある。

上記のように構成した本発明においては、弾性軸継手に低い入力トルクが加えられたときは、主として内突起部及び外突起部に隣接した軸方向の他の部分に設けられたゴム弾性体によって入力トルクが受けられ、ゴム弾性体が周方向全周に沿って内筒金具と外筒金具間を連結して十分なゴム量が確保されているため、十分に低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。一方、弾性軸継手に高い入力トルクが加えられたときは、外突起部又は内突起部の内の一方の周方向両側部に固定されたストッパゴム部に外突起部又は内突起部の他方は当接して、ストッパゴム部を圧縮しながら回動できるため、高い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。また、弾性軸継手に高い入力トルクが加えられたとき、外突起部又は内突起部の内の一方の周方向両側部に固定されたストッパゴム部に、外突起部又は内突起部の他方は当接して回動するため、ゴム弾性体部の剪断変形は小さくかつゴム弾性体部のゴム量も十分であるため、ゴム弾性体部の耐久性が損なわれることもない。

また、本発明において、ストッパゴム部と、それに対向する内突起部又は外突起部の周方向側部との間に隙間が設けられてもよい。これにより、弾性軸継手に加えられる低い入力トルクの範囲において、ストッパゴム部と内突起部又は外突起部の周方向側部とが接触することなくゴム弾性体部のみによって入力トルクが受けられるため、低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。

また、本発明の他の特徴は、内周面において周方向の複数箇所にて径方向内方に向けて突出すると共に軸方向に延びた複数の内突起部を設けており、内突起部間が相対的に径方向外方に凹んだ内凹み部となっている外筒金具と、外筒金具の径方向内方に離間して配置され、外周面において径方向外方に向けて外筒金具の内凹み部内に突出すると共に軸方向に延びた外突起部を設け、外突起部間が相対的に径方向内方に凹んだ外凹み部となっており、外突起部の周方向側部が互いに対向する内突起部の周方向側部との間に隙間を有する内筒金具と、外凹み部内に充填されて、内筒金具と外凹み部内に突出した内突起部間を連結するゴム弾性体部とを備え、ゴム弾性体部と連結される内突起部の周方向幅が、内突起部と隣接する外突起部間に介在するゴム弾性体部の周方向幅より小さくされたことにある。

上記のように構成した本発明においては、弾性軸継手に低い入力トルクが加えられたときは、主として内筒金具の外凹み部と内突起部間を連結するゴム弾性体部によって入力トルクが受けられ、ゴム弾性体が連結部の周囲も含めて十分なゴム量が確保されているため、十分に低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。一方、弾性軸継手に高い入力トルクが加えられたときは、内突起部と外突起部間の周方向に介在するゴム弾性体部が十分に圧縮されるため、高い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。また、弾性軸継手に高い入力トルクが加えられたとき、内突起部と外突起部間の周方向に十分なゴム量が介在しているため、大きな圧縮を受けてもゴム弾性体部がこれを受け止めることができるため、ゴム弾性体部の耐久性が損なわれることもない。

本発明においては、弾性軸継手に加えられる入力トルクが低いときと高いときに応じて、内突起部及び外突起部に隣接した軸方向の他の部分に設けられたゴム弾性体部と、外突起部又は内突起部の内の一方の周方向両側部に固定されたストッパゴム部とによって、それに応じた適正な捩りトルクが得られると共に、ゴム弾性体の耐久性も確保される。また、本発明においては、弾性軸継手に加えられる入力トルクが低いときと高いときに応じて、内筒金具の外凹み部と内突起部間を連結するゴム弾性体部と、内突起部と外突起部間の周方向に介在するゴム弾性体部とによって、それに応じた適正な捩りトルクが得られると共に、ゴム弾性体の耐久性も確保される。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１、図２、図３及び図４は、実施例である車両のステアリング装置の中間シャフトとステアリングシャフト側の自由継手間に取り付けられる弾性軸継手を側面図、ＩＩ−ＩＩ線断面図、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図及びＩＶ−ＩＶ線断面図により示したものである。弾性軸継手１０は、外筒金具１１と、その径方向内方に離間して同軸状に配置された内筒金具１６と、軸方向左端側で内筒金具１６の外突起部１７側壁に設けたゴムストッパ部２５と、軸方向中間部分で外筒及び内筒金具１１，１６間を弾性的に連結するゴム弾性体部２７とを備えており、軸方向に順に配列された略同一長さの第１〜第３領域Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３（図２の左端から順）に分けられている。

外筒金具１１は、円筒形の金具であって、軸方向左端から軸方向全長の略２／３の範囲において、内周面の周方向の等間隔な６箇所にて径方向内方に向けて所定の長さで突出すると共に軸方向に延びた６個の内突起部１２を設けている。内突起部１２が設けられた軸方向の範囲が、上記第１及び第２領域Ｍ１，Ｍ２を合せた範囲に相当する。内突起部１２は、周方向の両側壁中心角度（Ａ）が略１４°で中心に向けて延びて先端が平面状になっており、側面から見て略台形形状になっている。各内突起部１２間は、相対的に径方向外方に凹んだ中心角度（Ｂ）が略４６°の内凹み部１３となっている。また、上記第３領域Ｍ３に相当する外筒金具１１の軸方向右端側の軸方向全長の略１／３の範囲においては、軸方向の中間でかつ内凹み部１３の周方向中間位置にて直径方向に貫通する一対の止め穴１４を設けている。止め穴１４には、後述する安全ピン５が止め穴１４壁面と隙間を保って挿通されるようになっている。

内筒金具１６は、軸穴１６ａを有する円筒状の金具であって、軸方向左端側の軸方向全長の略１／３の範囲において、内周面の周方向の等間隔な６箇所にて径方向に上記内凹み部１３内に向けて突出すると共に軸方向に延びた６個の第１外突起部１７を設けている。第１外突起部１７が設けられた軸方向の範囲が、上記第１領域Ｍ１に相当する。第１外突起部１７は、周方向の両側壁が互いに平行で幅が内突起部１２の略２倍程度であり、両側壁と周方向に対向する内突起部１２間の側壁との間に等間隔で十分な隙間が設けられている。第１外突起部１７は、内凹み部１３の径方向深さの略半分の位置まで突出しており外筒金具１１内周面との間に隙間を設けている。第１外突起部１７間が相対的に径方向内方に凹んだ第１外凹み部１８となっている。

内筒金具１６の軸方向中間の軸方向全長の略１／３の範囲には、上記第１外突起部１７から連続して延長方向に延びて、径方向に上記内凹み部１３内に向けて突出した６個の第２外突起部２１を設けている。第２外突起部２１が設けられた軸方向の範囲が、上記第２領域Ｍ２に相当する。第２外突起部２１は、周方向の両側壁が互いに平行であり、第１外突起部１７に対して、幅が略半分程度であり、また径方向突出長さも半分程度になっている。第２外突起部２１間が相対的に径方向内方に凹んだ第２外凹み部２２となっている。また、上記第３領域Ｍ３に相当する内筒金具１６の軸方向右端側の軸方向全長の略１／３の範囲においては、外筒金具１１に設けた一対の止め穴１４の延長位置にて直径方向に貫通する止め穴１４より径の小さい一対の止め穴２３を設けている。止め穴２３には、後述する安全ピン５が止め穴２３壁面と密着状態で挿通されるようになっている。

上記第１領域Ｍ１においては、内筒金具１６の第１外突起部１７両側面に、薄肉のゴムストッパ部２５が側面全面に設けられており、ゴムストッパ部２５と内突起部１２との間に隙間が設けられている。上記第２領域Ｍ２においては、外筒金具１１と内筒金具１６間に、ゴム弾性体部２７が周方向全周にわたって充填されており、外筒及び内筒金具１１，１６間を弾性的に連結している。第２領域Ｍ２において、内突起部１２及び第２外突起部２１を設けることにより、外筒金具１１と内筒金具１６間のゴム量を調節することができ、その結果、ゴム弾性体部２７の捩りばね特性等を調整することができる。ゴム弾性体部２７及びゴムストッパ部２５は、外筒金具１１と内筒金具１６を金型にセットした状態で、ゴム加硫成形により一体で形成され、これにより弾性軸継手１０が得られる。

弾性軸継手１０は、図５，図６に示すように、外筒金具１１にステアリングシャフト１に取り付けられた自在継手２のヨーク３が圧入により嵌合され、内筒金具１６の軸穴１６ａ内に中間シャフト４が圧入により挿嵌され、ヨーク３の取付孔３ａと弾性軸継手１０の止め穴１４，２３と中間シャフト４の取付穴４ａを位置合せして、安全ピン５を挿入して中間シャフト４に固定することにより、自在継手２と中間シャフト４の間に組み付けられる。中間シャフト４は、さらに自在継手６を介してステアリングギアシャフト７に連結される。これにより、ステアリングギアシャフト７からの振動が弾性軸継手１０で減衰されて、ステアリングシャフト１への伝達が抑えられるようになっている。

上記実施例１においては、弾性軸継手１０に低い入力トルクが加えられたときは、主として第２領域Ｍ２において外筒金具１１内周面と内筒金具１６外周面間に設けられたゴム弾性体部２７によって、ステアリングホイール１ａからの入力によりステアリングシャフト１に伝達されそのステアリングシャフト１からの入力トルクが受けられるが、ゴム弾性体部２７が外筒及び内筒金具１１，１６間全体に充填されて十分なゴム量が確保されているため、十分に低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。また、ゴムストッパ部２５と内突起部１２間に隙間が設けられているため、弾性軸継手１０に加えられる低い入力トルクの範囲において、ゴム弾性体部２７のみによって入力トルクが受けられるため、所定の低入力範囲で低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。

一方、弾性軸継手１０に高い入力トルクが加えられたときは、主として第１領域Ｍ１において第１外突起部１７の周方向両側部に固定されたゴムストッパ部２５に、内突起部１２が当接してそれを圧縮しながら回動できるため、高い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。また、弾性軸継手１０に高い入力トルクが加えられたとき、第１外突起部１７に固定されたストッパゴム部２５に、内突起部１２に当接して回動するため、ゴム弾性体部２７の剪断変形は小さくそのゴム量も十分であるため、ゴム弾性体部２７の耐久性が損なわれることもない。

なお、実施例１においては、ゴムストッパ部２５は、内筒金具１６の第１外突起部１７の周方向両側面に設けられているが、これに代えて外筒金具１１の内突起部１２の周方向両側面に設けてもよい。また、実施例１においては、軸方向中間の第２領域Ｍ２においてゴム弾性体部２７によって外筒金具１１と内筒金具１６が連結されてバランスが保たれているが、場合によっては、第１領域Ｍ１と第２領域Ｍ２とを軸方向に入れ替えて配置させることも可能である。さらに、実施例１においては、第２領域Ｍ２に、外筒金具１１内周面に内突起部１２を設け、内筒金具１６の外周面に第２外突起部２１を設けているが、これらの一方あるいは両方を省くことも可能である。

つぎに、実施例２について説明する。
実施例２の弾性軸継手３０は、図７，図８に示すように、外筒金具３１と、その径方向内方に離間して同軸状に配置された内筒金具３６と、軸方向左端側で内筒金具３６の外周面に設けた外筒及び内筒金具３１，３６間を弾性的に連結するゴム弾性体部４１を備えている。

外筒金具３１は、円筒形の金具であって、軸方向左端から軸方向全長の略２／３の範囲において、内周面の周方向の等間隔な５箇所にて径方向内方に向けて所定の長さで突出すると共に軸方向に延びた５個の内突起部３２を設けている。内突起部３２は、周方向の両側壁中心角度（Ｃ）が略１４°で中心に向けて延びて先端が平面状になっており、側面から見て略台形形状になっている。また、各内突起部３２間は、相対的に径方向外方に凹んだ中心角度（Ｄ）が略５８°の内凹み部３３となっている。また、外筒金具３１の軸方向右端側の軸方向全長の略１／３の範囲においては、軸方向の中間でかつ内凹み部１３の周方向中間位置にて直径方向に貫通する一対の止め穴３４を設けている。止め穴３４には、上記安全ピン５が止め穴３４壁面と隙間を保って挿通されるようになっている。

内筒金具３６は、軸穴３６ａを有する円筒状の金具であって、軸方向左端側の軸方向全長の略２／３の範囲において、内周面の周方向の等間隔な５箇所にて径方向に上記内凹み部３３内に向けて突出すると共に軸方向に延びた５個の外突起部３７を設けている。外突起部３７は、周方向の両側壁が互いに平行で幅が内突起部３２よりわずかに小さく、両側壁と周方向に対向する内突起部３２間の側壁との間にも十分な隙間が設けられている。外突起部３７は、内凹み部３３内にわずかに突出しており外筒金具１１内周面との間に大きな隙間を設けている。外突起部３７間が、相対的に径方向内方に凹んだ外凹み部３８となっている。また、内筒金具３６の軸方向右端側の軸方向全長の略１／３の範囲においては、外筒金具３１に設けた一対の止め穴３４の延長位置にて直径方向に貫通する止め穴３４より径の小さい一対の止め穴３９を設けている。止め穴３９には、上記安全ピン５が止め穴３９壁面と密着状態で挿通されるようになっている。

内筒金具３６の各外突起部３７間に配設された外凹み部３８内には、軸方向両側を除いた中間部分にゴム弾性体部４１が接着固定されている。ゴム弾性体部４１の外周面は、外突起部３７の外周に沿った円弧形状に形成されている。ゴム弾性体部４１内には、上記外筒金具３１の内突起部３２の径方向先端部分がわずかに突出して埋められており、内突起部３２と内筒金具３６間が弾性的に連結されている。ゴム弾性体部４１は、外筒金具３１と内筒金具３６を金型にセットした状態で、ゴム加硫成形により一体で形成され、これにより弾性軸継手３０が得られる。弾性軸継手３０のステアリング装置への組み付けについては、上記実施例１の弾性軸継手１０と同様である。

上記実施例２においては、弾性軸継手３０に低い入力トルクが加えられたときは、主として内筒金具３６の外凹み部３８と外筒金具３１の内突起部３２間を連結するゴム弾性体部４１部分、すなわちゴム弾性体４１と連結される内突起部３２の周方向幅に相当し中心角度が略１４°の部分によって入力トルクが受けられ、ゴム弾性体部４１が連結部分の周囲も含めて十分なゴム量が確保されているため、十分に低い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。一方、弾性軸継手３０に高い入力トルクが加えられたときは、内突起部３２と外突起部３７間の周方向に介在するゴム弾性体部４１部分、すなわち内突起部３２と隣接する外突起部３７間に介在するゴム弾性体４１の周方向幅に相当し中心角度が略２０．５°の部分が十分に圧縮されるため、高い捩りばね定数の捩りトルクが得られる。また、弾性軸継手３０に高い入力トルクが加えられたとき、内突起部３２と外突起部３７間の周方向に十分なゴム量が介在しているため、大きな圧縮を受けてもゴム弾性体部４１がこれを受け止めることができるため、ゴム弾性体部４１の耐久性が確保される。その他、上記実施例１，２に示した弾性軸継手の各部分の構造については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変更して実施することができる。

本発明は、弾性軸継手に加えられる入力トルクが低いときと高いときに応じて、内突起部及び外突起部に隣接した軸方向の他の部分に設けられたゴム弾性体部と、外突起部又は内突起部の内の一方の周方向両側部に固定されたストッパゴム部とによって、それに応じた適正な捩りトルクが得られると共に、ゴム弾性体の耐久性も確保されるので、有用である。

本発明の実施例１である弾性軸継手を示す左側面図である。 同弾性軸継手を示す図１のＩＩ−ＩＩ線方向の断面図である。 同弾性軸継手を示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線方向の断面図である。 同弾性軸継手を示す図２のＩＶ−ＩＶ線方向の断面図である。 同弾性軸継手が適用されたステアリング装置の概略構成を説明する説明図である。 同弾性軸継手のステアリング装置への取付状態を詳細に示す部分断面図である。 実施例２である弾性軸継手を示す図８のＶＩＩ−ＶＩＩ線方向の断面図である。 同弾性軸継手を示す図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線方向の断面図である。

符号の説明

１０…弾性軸継手、１１…外筒金具、１２…内突起部、１３…内凹み部、１６…内筒金具、１７…第１外突起部、１８…第１外凹み部、２１…第２外突起部、２２…第２外凹み部、２５…ゴムスットッパ部、２７…ゴム弾性体部、２８…小径孔、２９…大径孔、３０…弾性軸継手、３１…外筒金具、３２…内突起部、３３…内凹み部、３６…内筒金具、３７…外突起部、３８…外凹み部、４１…ゴム弾性体部。

Claims (3)

1. 軸方向一部において内周面の周方向複数箇所にて径方向内方に向けて突出すると共に軸方向に延びた複数の内突起部を設けており、該内突起部間が相対的に径方向外方に凹んだ内凹み部となっている外筒金具と、
   該外筒金具の径方向内方に離間して配置され、外周面において径方向外方に向けて該外筒金具の内凹み部内に突出すると共に軸方向に延びた外突起部を設け、該外突起部間が相対的に径方向内方に凹んだ外凹み部となっており、該外突起部の周方向側部が互いに対向する前記内突起部の周方向側部との間に隙間を有する内筒金具と、
   前記内突起部及び外突起部に隣接した軸方向の他の部分にて周方向全周に沿って前記内筒金具と外筒金具間を連結するゴム弾性体部と、
   前記外突起部又は内突起部の周方向両側部に固定されたストッパゴム部と
   を備えたことを特徴とする弾性軸継手。
2. 前記ストッパゴム部と、それに対向する前記内突起部又は外突起部の周方向側部との間に隙間が設けられたことを特徴とする前記請求項１に記載の弾性軸継手。
3. 内周面において周方向の複数箇所にて径方向内方に向けて突出すると共に軸方向に延びた複数の内突起部を設けており、該内突起部間が相対的に径方向外方に凹んだ内凹み部となっている外筒金具と、
   該外筒金具の径方向内方に離間して配置され、外周面において径方向外方に向けて該外筒金具の内凹み部内に突出すると共に軸方向に延びた外突起部を設け、該外突起部間が相対的に径方向内方に凹んだ外凹み部となっており、該外突起部の周方向側部が互いに対向する前記内突起部の周方向側部との間に隙間を有する内筒金具と、
   前記外凹み部内に充填されて、前記内筒金具と該外凹み部内に突出した前記内突起部間を連結するゴム弾性体部とを備え、
   前記ゴム弾性体部と連結される前記内突起部の周方向幅が、該内突起部と隣接する外突起部間に介在する前記ゴム弾性体部の周方向幅より小さくされたことを特徴とする弾性軸継手。
   

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