JP3916420B2 - 平板状弾性軸継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動軸と被駆動軸との間に配置されて両者を接続して動力を伝達するとともに、被駆動軸から駆動軸への振動伝達を抑制する平板状弾性軸継手の構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の平板状弾性軸継手として、例えば、特公平７−３３８５２号公報に開示されているように、駆動側の軸端及び被駆動側の軸端にそれぞれ設けられた取付部を同一円周上に交互に配置し、該取付部が挿入されて連結されるパイプ部材をそれぞれ設け、このパイプ部材のうち隣り合うもの同士を強固に連結するように、その外周面に補強コードを幾重にも巻き掛け、さらにパイプ部材及び補強コードをゴム部材によって包み込んで一体化したものが知られている。このものでは、コードの補強によって、比較的大きな回転力を伝達することができるとともに、駆動軸の回転力変化を被駆動軸に確実に伝達させて、動力伝達の追従性を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の平板状弾性軸継手においては、補強コードをパイプ部材に対し層状に巻き掛けるため、各層におけるコードの張力に差が生じたり、コード同士あるいはコードとゴム部材との接着力が均一になり難かったりして、動力伝達特性がばらつくという問題がある。
【０００４】
一方、このような動力伝達特性のばらつきを解消するために、例えば、実公昭６３−４０６５３号公報に開示されているように、円形薄板状の合成樹脂製の芯体に、駆動軸及び被駆動軸の取付部がそれぞれパイプ部材を介して取り付けられるように孔部を形成し、この芯体をゴム部材によって包み込むようにしたものがある。このものでは、各孔部とそれらを円周方向に連結している連結部とが樹脂材料により一体成形されているため、前記した動力伝達特性のばらつきを抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、前記後者の従来例（実公昭６３−４０６５３号公報）のものにおいては、駆動軸及び被駆動軸のそれぞれの取付部がパイプ部材を介して芯体に直接的に固定されることになるため、一方の軸の振動が他方の軸へ伝わりやすいという問題がある。また、パイプ部材は、実質的に、その外周面における芯体の厚みに相当する部位が支持されているだけであるから、パイプ部材が軸線方向に対して傾きやすく、回転力伝達時に芯体が傾いて軸のねじり方向の剛性が低下することがあり、動力伝達特性が変化するという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゴム製の本体部材を有する平板状弾性軸継手において、駆動軸及び被駆動軸の各取付部が取り付けられるパイプ部材の支持構造に工夫を凝らし、両軸間の振動伝達を十分に抑制するとともに、回転力伝達時にねじり方向の剛性が変化することを抑制して、所期の動力伝達特性を安定的に得ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、ゴム製の本体部材を有する平板状弾性軸継手において、該本体部材に埋め込まれた芯体の円筒部と該円筒部に内挿されるパイプ部材との間にゴム製スリーブを介在させるようにした。
【０００８】
具体的には、請求項１の発明では、略同一軸線上に配置されステアリング装置を構成する駆動軸及び被駆動軸の間でその軸線と交差するように配置されたゴム製本体部材に、該両軸の各端部にそれぞれ設けられた複数の取付部が各々軸線方向から連結されるステアリング装置用の平板状弾性軸継手を前提とする。そして、前記駆動軸及び被駆動軸の軸線方向に延び、円周方向に間隔をあけて配置された複数の円筒部と、該円筒部の隣り合うもの同士を円周方向に連結する連結部とが樹脂材料により一体成形されて前記本体部材に埋め込まれた芯体と、前記芯体の各円筒部にそれぞれ内挿され、前記両軸の各取付部が周方向に交互に挿通されて連結されるパイプ部材とを備え、前記芯体の各円筒部の内周面と該円筒部に内挿されたパイプ部材との間に、ゴム製スリーブを介設する構成とする。
【０００９】
前記の構成により、駆動軸の回転力が軸継手を介して被駆動軸に伝達する際、該駆動軸の回転力は、まず、駆動軸の取付部が連結されたパイプ部材からゴム製スリーブを介して芯体の駆動軸側の円筒部に作用する。そして、該円筒部に連結部によって連結されている被駆動軸側の円筒部へ伝わり、ゴム製スリーブを介して被駆動軸の取付部が連結されたパイプ部材に伝わり、さらに被駆動軸に伝達されて、該被駆動軸を回転させる。このとき、駆動軸及び被駆動軸がそれぞれ連結されたパイプ部材と、そのパイプ部材が内挿される円筒部との間にはゴム製のスリーブが介設されているので、被駆動軸の振動が駆動軸に伝達することを十分に抑制することができる。また、各円筒部はパイプ部材の外周面に沿って延びていてかつ互いに連結されているので、パイプ部材の芯体に対する支持剛性が向上し、このことで、軸継手が軸線に対して傾斜する方向（こじり方向）の剛性が比較的、高まり、所期の動力伝達特性を安定的に得ることができる。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記芯体の連結部を、軸線の周方向に見て、波形の断面形状を有するものとする。
【００１１】
このことにより、連結部が周方向の圧縮荷重に対して抗座屈形状となるため、動力伝達の追従性を向上させることができる。また、回転力伝達時において軸継手が両軸に対して傾斜した傾斜状態となったときに、前記のような断面形状を有する連結部はこじり方向に柔軟性を有し、芯体の破損を防ぐことができる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記本体部材と芯体とは加硫接着するものとする。このことにより、例えば回転力が急激に変化したときでも、芯体の各円筒部に入力した衝撃を本体部材によって軸継手全体へ分散させることができ、耐久性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る平板状弾性軸継手を自動車のステアリング装置１に適用した実施形態を示す。ステアリング装置１は、一端にステアリングホイール２が取り付けられたステアリングホイール側シャフト３と、該シャフト３の他端をステアリングギヤボックス４の入力軸に連結する連結シャフト５とを有し、ステアリングギヤボックス４の車幅方向両側の出力軸には、図示しないが自動車の左右前輪がそれぞれ連結されている。前記連結シャフト５は上下方向に延びるように配置されており、その軸線Ｘ方向の中央部分において上下に分割されていて、それぞれ、ステアリングホイール２側に位置する駆動軸６と、ステアリングギヤボックス４側に位置する被駆動軸７とされている。そして、駆動軸６と被駆動軸７との互いに対向する端部の間には、両軸６、７を連結する軸継手１０が配設されている。
【００１５】
前記駆動軸６及び被駆動軸７のそれぞれの軸継手１０側の端部には、図２に示すように、該軸継手１０との連結固定部１１、１２が設けられている。該連結固定部１１、１２は、両軸６、７の各端部からそれぞれ径方向について互いに反対方向に突出して長く延びるように形成された矩形板状の延出部１３、１４と、この延出部１３、１４の長手方向両端側からそれぞれ軸線Ｘ方向の軸継手１０側へ突出する一対の取付ボルト１５，１５、１６，１６（取付部）とからなる。この連結固定部１１、１２を軸継手１０に連結する際には、軸線Ｘ方向から見て、駆動軸６側の延出部１３の長手方向と、被駆動軸７側の延出部１４の長手方向とを略直交させて、駆動軸６及び被駆動軸７の各取付ボルト１５、１６を軸線Ｘを中心とした同一円周上に交互にかつ等間隔に位置付ける。
【００１６】
前記各取付ボルト１５、１６が連結される軸継手１０は、図３及び図４に示すように、全体として軸線Ｘと略直交する円盤状とされていて、その中心部が軸線Ｘと略一致するように配設されている。この軸継手１０は、天然ゴムからなる本体部材１８を備え、該本体部材１８に、前記のようにして位置させた各取付ボルト１５、１６が、それぞれ軸線Ｘ方向から挿通される。また、軸線Ｘを中心とする孔部１７が形成されている。尚、前記本体部材１８のゴム材料としては、例えば、クロロプレンゴムやＥＰＤＭなどの合成ゴム、あるいは天然ゴムと合成ゴムとを混合したゴム材料等でもよい。
【００１７】
前記本体部材１８の内部には、ナイロン樹脂により一体成形された大略環状の芯体２１が埋め込まれていて、この芯体２１は、図５に示すように、４つの円筒部２２，２２、２３，２３と、この円筒部２２，２２、２３，２３の隣り合うもの同士を軸線Ｘの周方向に連結する薄肉平板状の連結部２４，２４，…とからなる。前記各円筒部２２、２３は本体部材１８の駆動軸６側の端面近傍から被駆動軸７側の端面近傍に亘るように形成される一方、前記各連結部２４は本体部材１８の各端面と略平行に延びていて各円筒部２２、２３の外周面における軸線Ｘ方向の中央部分に連繋されている。
【００１８】
また、前記駆動軸６側の円筒部２２，２２及び被駆動軸７側の円筒部２３，２３には、それぞれ取付ボルト１５，１５、１６，１６が挿通されて連結される鋼製のパイプ部材２５，２５、２６，２６が内挿され、さらに、前記円筒部２２，２２、２３，２３の内周面とパイプ部材２５，２５、２６，２６との間には、前記した本体部材１８の材料と同じ天然ゴムからなるスリーブ２７，２７、２８，２８が設けられている。前記パイプ部材２５，２５、２６，２６は、本体部材１８の軸線Ｘ方向の寸法よりも長く形成されていて、それぞれの一方の端部が、該パイプ部材２５、２６の連結される軸６、７側へ突出するように配置されている。
【００１９】
次に、前記軸継手１０の製造工程及びステアリング装置１への組み付けについて説明する。まず、製造工程では、本体部材１８を成形する成形金型のキャビティ内における所定の位置に、予めナイロン樹脂を成形して得た芯体２１を固定する。この成形金型は、芯体２１の円筒部２２，２２、２３，２３の内周面にそれぞれの両端部に亘って略均一な厚さを有するスリーブ２７，２７、２８，２８が本体部材１８と一体に成形されるように形成されている。そして、キャビティに未加硫の天然ゴムを注入してから加硫することによって、芯体２１が埋め込まれ、かつ加硫接着された本体部材１８を得ることができる。その後、成形金型から本体部材１８を取り出して、スリーブ２７，２７、２８，２８にそれぞれパイプ部材２５，２５、２６，２６を挿入する。
【００２０】
前記のようにして製造された軸継手１０のステアリング装置１への組み付けは、まず、該軸継手１０を前記の如く駆動軸６と被駆動軸７との間に配置し、その後、駆動軸６側の各取付ボルト１５を駆動軸６側から各パイプ部材２５に挿通する一方、各被駆動軸７側の取付ボルト１６を被駆動軸７側から各パイプ部材２６に挿通する。次いで、図２に示すように、それぞれの取付ボルト１５，１５、１６，１６にナット３０，３０，…を螺合させてパイプ部材２５，２５、２６，２６に固定し、両軸６、７が軸継手１０を介して連結される。
【００２１】
そして、前記軸継手１０の作用について説明すると、運転者がステアリングホイール２を操作した際の駆動軸６の軸線Ｘ周りの回転力は、軸継手１０における駆動軸６側の各パイプ部材２５、スリーブ２７を介して、主に芯体２１に伝達され、該芯体２１から被駆動軸７側の各スリーブ２８、パイプ部材２６を介して被駆動軸７を経てステアリングギヤボックス４に入力される。
【００２２】
一方、自動車の走行中に、前輪に生じた走行振動等がステアリングギヤボックス４から被駆動軸７に伝達しても、軸継手１０において芯体２１と駆動軸６側及び被駆動軸７側の取付ボルト１５、１６との間にそれぞれスリーブ２７、２８が介在しているので、被駆動軸７から駆動軸６へ伝わる走行振動は十分に減衰させることができる。しかも、そのように、駆動軸６及び芯体２１と、被駆動軸７及び芯体２１との間にそれぞれスリーブ２７、２８を設けているので、両軸６、７の振動等はそれぞれスリーブ２７、２８によって減衰されてから芯体２１に作用することになり、このことで、該芯体２１の耐久性も向上できる。
【００２３】
また、前記本体部材１８が各円筒部２２、２３の外周面全体を覆って支持するように成形されかつ両者１８、２２、２３が接着されているので、大きな衝撃が各円筒部２２、２３に作用した場合、その衝撃を該円筒部２２，２３近傍の本体部材１８が確実に受け止めて緩和することができるとともに、その衝撃は芯体２１の他の部位や本体部材１８の全体に亘って分散されるので、このことによっても、本体部材１８や芯体２１の耐久性が向上する。
【００２４】
さらに、前記各パイプ部材２５、２６は、本体部材１８に対して軸線Ｘ方向に移動可能に挿入されているので、例えば図６に示すように、本体部材１８が駆動軸６の２つの取付ボルト１５，１５のうちの一方１５に対して軸線Ｘ方向に移動して傾斜するようになることがある。言い換えると、駆動軸６及び被駆動軸７に締結された各パイプ部材２５、２６に対して軸継手１０が傾斜することになり、こうなると、軸継手１０が回転力の伝達時に受ける周方向の圧縮荷重によって変形し易くなるから、動力伝達特性が変化してしまう。つまり、軸継手１０のこじり方向の剛性が低いため、ステアリングホイール２の操作中に運転者への反力が増減してしまい、このことに運転車が違和感を覚えることがある。
【００２５】
しかし、本願発明では、各パイプ部材２５、２６の外周面を前記の如く比較的、軸線方向に長く形成した円筒部２２、２３によって支持しているので、該パイプ部材２５、２６の芯体２１に対する支持剛性を高くすることができる。このことで、軸継手１０のこじり方向の剛性を十分に高めて、回転力の伝達の途中に動力伝達特性が変化することを抑制できるので、ステアリングホイール２を操作する運転者が違和感を感じることはない。
【００２６】
したがって、この実施形態に係る平板状弾性軸継手１０によると、ゴム製本体部材１８の内部に環状の芯体２１を埋設し、この芯体２１の円筒部２２、２３に駆動軸６や被駆動軸７の取付ボルト１５、１６をそれぞれパイプ部材２５、２６やスリーブ２７、２８を介して連結するようにしたので、ステアリングホイール２の回転力を前輪に確実に伝えることができる。また、駆動軸６及び芯体２１の間と、被駆動軸７及び芯体２１の間とにそれぞれゴム製のスリーブ２７、２８を設けたので、前輪等からステアリングホイール２に伝わる振動等を十分に減衰させることができるとともに、該芯体２１の耐久性を向上できる。
【００２７】
また、駆動軸６及び被駆動軸７が締結された各パイプ部材２５、２６が円筒部２２、２３によって保持されているので、軸継手１０のこじり方向の剛性を十分に高めて、運転者の違和感を防止できできる。
【００２８】
（他の実施形態）
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、図７（ａ）に示すように、芯体２１の円筒部２２、２３間に亘る各連結部２４を平板状のものとしているが、これに限らず、連結部２４の断面形状を、例えば同図（ｂ）に示すような曲線からなる波形としてもよく、或いは、同図（ｃ）に示すように、互いに逆方向に傾斜する直線状部分を組み合わせてなる鋸歯状のものとしてもよい。このような断面形状とすることで、連結部２４が周方向の圧縮荷重に対して抗座屈形状となるため、軸継手１０のねじり方向の剛性が高まり、回転力伝達時の追従性を向上させることができる。また、回転力伝達時において軸継手１０が両軸６、７に対して傾いた状態となったときでも、前記のような断面形状を有する連結部２４はこじり方向にある程度柔軟に対応し、芯体２１の破損を防ぐことができる。
【００２９】
また、前記芯体２１を成形する樹脂材料としては、例えばナイロン６、１１、１２、４６、６６などのナイロン樹脂やその他エンジニアリングプラスチック及びこれらの樹脂にガラス繊維を混入して強化した樹脂材料等でもよく、さらには、ダイセルデグサ社製のベストラン樹脂やベスタミド樹脂を使用すれば、加硫接着剤を省略することができる。
【００３０】
さらに、前記実施形態では、各スリーブ２７、２８を本体部材１８と一体成形しているが、これに限らず、例えば、該スリーブ２７，２８を別体に成形した後、円筒部２２、２３に内挿して接着するようにしてもよい。この場合、スリーブ２７、２８の材料と本体部材１８の材料とを異ならせて、振動の減衰特性や動力伝達特性を自由に設定できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る平板状弾性軸継手によると、駆動軸及び被駆動軸がそれぞれ連結されたパイプ部材が内挿される円筒部と、該円筒部を連結する連結部とを有する芯体を本体部材に埋め込んで、各円筒部の内周面とパイプ部材との間にゴム製スリーブを介設したので、両軸間の振動伝達を十分に抑制できる。また、各パイプ部材が円周方向に互いに連結された円筒部の内周面によって支持されているため、軸継手のこじり方向の剛性が向上し、所期の動力伝達特性を安定的に得ることができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によると、芯体の連結部の断面形状を波形としたので、こじり方向の柔軟性を損なうことなく、ねじり方向の抗座屈性が高まり、動力伝達の追従性を向上させることができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によると、本体部材と芯体とを加硫接着することで、両者を容易に一体化でき、芯体に対して局部的に作用する衝撃を本体部材で緩和しつつ軸継手全体へ分散させることができ、耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る軸継手を装着したステアリング装置の斜視図である。
【図２】 駆動軸及び被駆動軸を軸継手によって連結した状態を示す拡大図である。
【図３】 軸継手の正面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】 芯体の正面図である。
【図６】 軸継手が軸線に対して傾斜した状態を示す図２相当図である。
【図７】 （ａ）は図５のＢ−Ｂ線における断面図であり、（ｂ）及び（ｃ）は他の実施形態に係る同図のＢ−Ｂ線における断面図である。
【符号の説明】
６ 駆動軸
７ 被駆動軸
１０ 軸継手
１５ 駆動軸側の取付ボルト（取付部）
１６ 被駆動軸側の取付ボルト（取付部）
１８ 本体部材
２１ 芯体
２２ 駆動軸側の円筒部
２３ 被駆動軸側の円筒部
２４ 連結部
２５ 駆動軸側のパイプ部材
２６ 被駆動軸側のパイプ部材
２７ 駆動軸側のゴム製スリーブ
２８ 被駆動軸側のゴム製スリーブ
Ｘ 軸線

Claims (3)

1. 略同一軸線上に配置されステアリング装置を構成する駆動軸及び被駆動軸の間でその軸線と交差するように配置されたゴム製本体部材に、該両軸の各端部にそれぞれ設けられた複数の取付部が各々軸線方向から連結されるステアリング装置用の平板状弾性軸継手であって、
   前記駆動軸及び被駆動軸の軸線方向に延び、円周方向に間隔をあけて配置された複数の円筒部と、該円筒部の隣り合うもの同士を円周方向に連結する連結部とが樹脂材料により一体成形されて前記本体部材に埋め込まれた芯体と、
   前記芯体の各円筒部にそれぞれ内挿され、前記両軸の各取付部が周方向に交互に挿通されて連結されるパイプ部材とを備え、
   前記芯体の各円筒部の内周面と該円筒部に内挿されたパイプ部材との間に、ゴム製スリーブが介設されていることを特徴とするステアリング装置用の平板状弾性軸継手。
2. 請求項１において、
   前記芯体の連結部は、軸線の周方向に見て、波形の断面形状を有するものとされていることを特徴とするステアリング装置用の平板状弾性軸継手。
3. 請求項１において、
   前記本体部材と芯体とは加硫接着されていることを特徴とするステアリング装置用の平板状弾性軸継手。

Images