JP3656977B2

JP3656977B2 - 衝撃吸収可能な動力伝達装置

Info

Publication number: JP3656977B2
Application number: JP07850998A
Authority: JP
Inventors: 肇幸増田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: DE19910884B4; DE19910884A1; JPH11257337A; US6280340B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の推進軸や操向コラム等に使用可能で、軸方向の衝撃エネルギを吸収可能な動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力伝達装置は、例えば、特開昭５３−９１２３６号公報に示されるように、動力伝達装置の軸部材とこの軸部材に嵌り合う管状部材とが、スプライン継手によって軸方向に相対移動可能でかつ回転方向に相対回動不能に連結されると共に、これら軸部材と管状部材とのそれぞれ形成した貫通孔内に挿通された可断ピン（剪断ピン）によって相互に連結されている。
【０００３】
前記動力伝達装置は、軸部材と管状部材との間で回転駆動力を伝達する一方、軸方向に所定値以上の力が作用した場合には、軸部材が管状部材に対してスプライン継手によって摩擦抵抗を受けつつ軸方向に移動すると共に、可断ピン（剪断ピン）が切断することによって、衝撃エネルギを吸収するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記軸部材の端部には、自在継手が取付けられる場合がある。前記自在継手の取付けに際して、自在継手のための継手部材が軸部材の端部に圧入固定される場合には、その圧入荷重を軸部材または管状部材で支持する必要があるが、管状部材で継手部材の圧入荷重を支持することは、軸部材がスプライン継手部分で摺動してしまう虞があり、適当ではない。そこで、前記軸部材の略中央位置をチャッキング装置よって把持して、継手部材の圧入荷重を支持する方法が採用される。
【０００５】
しかしながら、前記軸部材をチャッキング装置で把持した場合には、この軸部材の外周表面に傷が付く虞があり、この傷によって軸部材の機械的強度を低下させる虞がある。
【０００６】
本発明は前記従来の実情に鑑みて案出されたもので、軸部材の外周表面に傷が付くことがなく、軸部材の機械的強度低下を有利に回避することができる、衝撃吸収可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、軸部材とこの軸部材に嵌り合う管状部材とが、摺動継手によって軸方向に相対移動可能でかつ回転方向に相対回動不能に連結されてなる、衝撃吸収可能な動力伝達装置において、前記軸部材の端部には、自在継手のための継手部材が圧入固定されると共に、前記軸部材の軸方向略中央位置には、継手部材の圧入荷重を支持可能な、直径が摺動継手の内径寸法よりも小さい寸法のフランジが形成されている構成にしてある。
【０００９】
ここで、前記継手部材は、自在継手を構成する部材を示しており、その自在継手の形式は任意である。
【００１０】
また、前記フランジは、継手部材の圧入荷重を支持する支持面を形成するために、半径方向外方に突出して形成され、その形状は任意である。
【００１１】
また、前記軸部材と管状部材との連結に、可断ピン（剪断ピン）を付設することは任意に可能である。
【００１２】
斯かる構成によれば、前記軸部材の端部に自在継手のための継手部材を圧入固定するに際して、軸部材に形成したフランジで継手部材の圧入荷重を支持する。詳しくは、前記フランジの支持面に治具等の支持体を当接させ、圧入荷重を支持する。
【００１３】
前記継手部材の圧入荷重は軸部材に形成したフランジで支持されるから、軸部材の外周表面に傷が付くことがない。
【００１４】
したがって、前記軸部材の外周表面に傷が付くことがなく、軸部材の強度低下を有利に回避することができる、衝撃吸収可能な動力伝達装置が得られる。
【００１５】
また、本発明によれば、前記フランジの直径が摺動継手の内径寸法よりも小さい寸法に形成されているから、衝撃吸収動作で、軸部材が摺動継手によって摩擦抵抗を受けつつ軸方向に移動するとき、フランジは摺動継手の内部に容易に侵入することができる。このため、前記軸部材は摺動継手による軸方向の移動が確保され、摺動継手による衝撃吸収を円滑に行うことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態を示す衝撃吸収可能な動力伝達装置の要部を示す断面図、図２は内輪部材の組付け工程を説明する断面図である。
【００１８】
図において１は動力伝達装置の軸部材、２はこの軸部材１に嵌り合う管状部材である。前記軸部材１と管状部材２とは、摺動継手としてのスプライン継手３によって軸方向に相対移動可能でかつ回転方向に相対回動不能に連結してある。即ち、前記軸部材１には軸スプライン３ａが形成され、管状部材２には孔スプライン３ｂが形成されて、相互に嵌合している。この場合に、前記軸部材１の軸スプライン３ａと管状部材２の孔スプライン３ｂとは所定の圧入荷重（摺動抵抗）が生じる状態で嵌合している。
【００１９】
４は動力伝達を司るチューブで、このチューブ４は金属材料や繊維強化合成樹脂材料等からなり、管状部材２の端部、図１において右側の端部５Ａに取付けられている。詳しくは、前記管状部材２の右側の端部５Ａの外周が所定の長さに亘ってチューブ４の略肉厚寸法だけ縮径されており、チューブ４は、その端部が管状部材２の端部５の縮径された外周部分に圧入され、かつ溶接や接着によって取付けられている。
【００２０】
前記軸部材１と管状部材２とのそれぞれには、スプライン継手３から軸方向に離れた位置、即ち、図１においてスプライン継手３よりも右側に離れた位置に、軸部材１と管状部材２とを半径方向に貫通する貫通孔６、７が形成されている。ここに、前記貫通孔７は管状部材２の右側の端部５Ａに形成されており、チューブ４の内周側に面して開口している。したがって、前記チューブ４が貫通孔７の開口端に直接接して、この貫通孔７の開口端を覆っていることになる。また、前記軸部材１に形成された貫通孔６と管状部材２に形成された貫通孔７は同心に斉合配置されており、軸部材１に形成した貫通孔６の直径は管状部材２に形成した貫通孔７の直径よりも大きく形成してある。なお、前記貫通孔６、７はドリル等によって容易に加工することが可能である。
【００２１】
また、前記貫通孔６が形成された軸部材１の先端側の外形寸法は縮径されている一方、貫通孔７が形成された端部５Ａにおける管状部材２の内径寸法は拡径されており、これによって、貫通孔６、７が形成された部分において、軸部材１の外径と管状部材２の内径との間には所定の環状隙間８が形成されている。
【００２２】
前記軸部材１と管状部材２とのそれぞれに形成した貫通孔６、７内には可断ピン（剪断ピン）９が挿通されており、この可断ピン９によって軸部材１と管状部材２とは相互に連結されている。前記可断ピン９は、軸部材１に形成した貫通孔６の直径が管状部材２に形成した貫通孔７の直径よりも大きく形成してあることにより、軸部材１の貫通孔６に対しては所定の隙間をもって挿通され、管状部材２の貫通孔７に対しては略隙間なく挿通してある。
【００２３】
前記可断ピン９は、軸部材１と管状部材２との軸方向に所定値以上の力（衝撃力）が作用した場合に切断して、軸部材１と管状部材２とが軸方向に相対移動し、衝撃エネルギを吸収するようになっている。このため、前記可断ピン９は所定の材料からなり、中空状に、所定の断面係数をもって形成してある。
【００２４】
１０は前記スプライン継手３の封止を司るブーツである。前記ブーツ１０は、ゴム材料や合成樹脂材料からなり、小径部１０ａと大径部１０ｂとを備えた段付きの筒状に形成されており、小径部１０ａが軸部材１の外周に取付けバンド１１によって取付けられ、大径部１０ｂが管状部材２の端部、図１において右側の端部５Ｂの外周に取付けバンド１２によって取付けられている。これによって、前記ブーツ１０は軸部材１と管状部材２との間のスプライン継手３を封止し、外気と遮断して泥水等の浸入を防止していることになる。また、前記ブーツ１０の大径部１０ｂの内周側には縮径部１０ｃが形成されており、この縮径部１０ｃが管状部材２の外周に形成した環状溝１３内に係合して、ブーツ１０の取付けを強固なものとしている。
【００２５】
２１は自在継手で、この自在継手は、保持器２２によって同一平面状に整列保持された複数のボール２３と、これら複数のボール２３が転動可能なボール溝２４、２５が軸方向にそれぞれ複数個形成された内輪部材２６及び外輪部材２７とを主要素として構成してある。
【００２６】
前記自在継手２１を構成する継手部材のうち、内輪部材２６は軸部材１の端部１Ａに圧入固定されている。前記内輪部材２６の圧入固定は、スプライン継手２８によって行われており、具体的には、軸部材１の端部１Ａに軸スプライン２８ａが形成され、内輪部材２６に孔スプライン２８ｂが形成されて、相互に圧入嵌合されている。
【００２７】
また、前記外輪部材２７は図１において左側の端部が縮径されて入力軸２９に連結されている。
【００２８】
３０は前記自在継手２１の封止を司る封止部材である。前記封止部材３０は金属材料からなる略筒状のブーツアダプタ３１と、このブーツアダプタ３１に一端が取付けられた、ゴム材料や合成樹脂材料からなるブーツ３２とからなり、ブーツアダプタ３１が自在継手２１の外輪部材２７に取付けられ、ブーツ３２の他端が軸部材１の外周に形成された後述する環状溝３９内に係合して、取付けバンド３３によって取付けられている。
【００２９】
また、前記軸部材１の軸方向略中央位置には、内輪部材２６の圧入荷重を支持可能なフランジ３５が形成してある。前記フランジ３５は、軸部材１の胴部に周溝３６を形成することによって、環状に、半径方向外方に突出して形成してある。また、前記フランジ３５の直径ｄはスプライン継手３の内径寸法Ｄよりも小さい寸法に形成してある。また、軸部材１には前記フランジ３５の軸方向位置に環状凸部３８が形成されている。３９はフランジ３５と環状凸部３８によって形成された環状溝である。前記環状溝３９内にブーツ３２が係合し、ブーツ３２の他端がフランジ３５により、軸方向位置が規制されるため、封止性が向上する。
【００３０】
斯かる構成において、前記自在継手２１の内輪部材２６は、次のようにして軸部材１の端部１Ａに圧入固定される。即ち、図２に示すように、前記軸部材１の周溝３６の外周に治具等の分割した支持体３７を配置し、この支持体３７を軸部材１に形成したフランジ３５の支持面３５ａに当接させた状態で、内輪部材２６を矢印Ａ方向に圧入する。これによって、前記軸部材１の軸スプライン１ａに内輪部材２６の孔スプライン２８ｂが圧入固定される。
【００３１】
このとき、前記内輪部材２６の圧入荷重は、フランジ３５の支持面３５ａが支持体３７に当接して、このフランジ３５によって支持されており、支持体３７は支持面３５ａに当接するだけであるから、軸部材１の表面に傷を付けることがない。
【００３２】
その後、前記内輪部材２６に、保持器２２に保持されたボール２３及び外輪部材２７を適合させて自在継手２１が組立てられ、これによって、自在継手２１が入力軸１の端部１Ａに取付けられる。
【００３３】
前記軸部材１に自在継手２１が取付けられた動力伝達装置は、軸部材１が自在継手２１及び入力軸２９を介して駆動装置に連結され、管状部材２がチューブ４を介して図外の被駆動装置に連結されて使用される。
【００３４】
前記入力軸２９から自在継手２１を介して軸部材１に入力された回転駆動力は、スプライン継手３を介して管状部材２及びチューブ４に伝達され、このチーブ４に連結された図外の被駆動装置に伝達される。このとき、前記軸部材１及び管状部材２の軸方向に作用する僅かな大きさの力は、スプライン継手３の圧入荷重（摩擦抵抗）及び可断ピン９の剪断抗力で支持される。
【００３５】
一方、前記軸部材１または管状部材２の軸方向に所定値以上の力（衝撃力）が作用した場合には、可断ピン９が切断することによって軸部材１と管状部材２とが軸方向に相対移動して、衝撃エネルギを吸収する。
【００３６】
このとき、前記管状部材２に形成した貫通孔７がチューブ４の内周側に面して開口しており、チューブ４が貫通孔７の開口端を覆っているから、軸部材１及び管状部材２が高速回転して動力伝達を司る場合においても、可断ピン９が貫通孔６、７内から抜脱することがない。また、前記チューブ４によって泥水等が貫通孔７内に浸入することが防止されるから、可断ピン９が錆などを生じて腐食されることがなく、所期する衝撃吸収作用が安定して得られる。
【００３７】
ここで、前記内輪部材２６の圧入荷重は、フランジ３５の支持面３５ａが支持体３７に当接してこのフランジ３５によって支持されており、このため、内輪部材２６の圧入固定時に、軸部材１の外周表面に傷を付けることがない。
【００３８】
したがって、前記軸部材１の外周表面に傷が付くことがなく、軸部材１の機械的強度低下を有利に回避することができる、衝撃吸収可能な動力伝達装置が得られる。
【００３９】
また、前記フランジ３５の直径ｄがスプライン継手３の内径寸法Ｄよりも小さい寸法に形成されているから、衝撃吸収動作で、軸部材１がスプライン継手によって摩擦抵抗を受けつつ軸方向に移動するとき、フランジは摺動継手３の内部に容易に侵入することができる。このため、前記軸部材１はスプライン継手３による軸方向の移動が確保され、スプライン継手３による衝撃吸収を円滑に行うことができる。
【００４０】
また、前記軸部材１及び管状部材２に形成した貫通孔６、７が、スプライン継手３から軸方向に離れた位置に設けられているから、軸部材１及び管状部材２に所定値以上の大きさの軸方向の力が作用して可断ピン９が切断し、軸部材１と管状部材２とが軸方向に相対移動するとき、可断ピン９の切断破片がスプライン継手３の摺動隙間に侵入することが防止される。とりわけ、図１に示す実施の形態においては、前記可断ピン９の切断破片は、軸部材１と管状部材２との間の環状隙間８を介して速やかに排出される。このため、安定した衝撃吸収作用が得られる。
【００４１】
また、前記可断ピン９が、軸部材１及び管状部材２に形成した貫通孔６、７のうち、軸部材１の貫通孔６に対して、隙間をもって挿通されているから、軸部材１と管状部材２とがスプライン継手３を介して動力伝達を司るとき、伝達トルクによる剪断力が可断ピン９に作用することがない。
【００４２】
以上、実施の形態を図面に基づいて説明したが、具体的構成はこの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、前記自在継手２１としてボール２３を備えた形式のものについて述べたが、これに限ることなく、各種形式の自在継手が採用可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、軸部材の外周表面に傷が付くことがなく、軸部材の機械的強度低下を有利に回避することができる、衝撃吸収可能な動力伝達装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す衝撃吸収可能な動力伝達装置の要部を示す断面図である。
【図２】図１の内輪部材の組付け工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
１軸部材
２管状部材
３スプライン継手（摺動継手）
２１自在継手
２６内輪部材（継手部材）
３５フランジ

Claims

軸部材とこの軸部材に嵌り合う管状部材とが、摺動継手によって軸方向に相対移動可能でかつ回転方向に相対回動不能に連結されてなる、衝撃吸収可能な動力伝達装置において、
前記軸部材の端部には、自在継手のための継手部材が圧入固定されると共に、前記軸部材の軸方向略中央位置には、継手部材の圧入荷重を支持可能な、直径が摺動継手の内径寸法よりも小さい寸法のフランジが形成されていることを特徴とする、衝撃吸収可能な動力伝達装置。