JP4247943B2 - Elastic shaft coupling device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力側部材と出力側部材との弾性的に連結し、振動遮断性を良好とするとともに、軸方向に対する曲がりを最小限とし,且つその構造を小型,軽量簡単化することができるようにした弾性軸継手装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来よりステアリングにおける弾性軸継手装置は、種々開発されている。そして、それぞれの機種において、走行中のタイヤからステアリングホィールに向かって伝わる振動を大幅に減少させるように種々の手段が施されている。特に、特開平3−4031号公報では、振動の伝達防止性能を高め、且つ全長を十分に収縮可能なる構造としていることが記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平3−4031号公報では、連結軸を弾性継手内に挿通させる挿通孔が設けられ、自動車の衝突時に連結軸が弾性継手内に収縮移動する際に、その収縮する軸方向に対して曲げ方向の力が掛かった場合、弾性継手の弾性材のカップリング部材によりその弾性継手が曲がって、連結軸の収縮移動がスムーズにできなくなり、所定の収縮量を確保することが困難となるおそれがある。また、上記問題点を低減させるのに弾性継手内に設けられる挿通孔をかなり大きくする必要があるため、弾性継手が大型化することになる。
【0004】
さらに、上記のような曲げに対して弾性継手を曲がりにくくするために、カップリング部材をより硬質性の弾性材を使用すると、操舵車輪に加わる振動が伝わりやすくなり、即ち振動の遮断能力が低下することとなり、弾性継手の目的とする振動の遮断性を大きく損ない、且つ衝突時の連結部材の収縮作動を安定させることが極めて困難となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意,研究を重ねた結果、本発明を、一対で中心箇所に挿通孔を有するストッパープレートと、該ストッパープレートにて挟持され中心箇所に貫通孔を有する防振用弾性板材と、前記一対のストッパープレートの一方側のストッパープレートに装着され,アウターシャフトとインナーシャフトからなり軸方向に収縮する収縮軸部材と、他方側のストッパープレートに装着される接続部材と、前記一方側のストッパープレートの挿通孔と前記収縮軸部材のアウターシャフトとを連結する一方側の筒状部と、前記他方側のストッパープレートの挿通孔と前記接続部材の接続孔とを連結する他方側の筒状部とからなり、前記収縮軸部材のインナーシャフトは前記一方側の筒状部及び前記他方側の筒状部の両方を挿通可能としてなる弾性軸継手装置としたことにより、入力側部材と出力側部材との弾性的に連結し、振動遮断性を良好とするとともに、軸方向に対する曲がりを最小限とし,且つその構造を小型,軽量且つ簡単化することができ、上記課題を解決したものである。
【0006】
【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。本発明の構成は、主に一対のストッパープレート1,1と、収縮軸部材A,接続部材B,筒状部2,輪状弾性材3及び防振用弾性板材10等から構成されている〔図1(A),(B)及び図2(A),(B),(C)等参照〕。そのストッパープレート1,1は、ステアリング装置の入力側(ステアリングホィール側)と出力側(タイヤ操舵側)にそれぞれ位置するものであり、両方とも同形状をなしている。
【0007】
その一方側のストッパープレート1に収縮軸部材Aが連結される。具体的には、出力側(タイヤ操舵側)に位置するストッパープレート1に収縮軸部材Aが装着される。その収縮軸部材Aのアウターシャフト5が筒状部2と輪状弾性材3を介してストッパープレート1に連結される構造となっている。
【0008】
その入力側及び出力側に位置するそれぞれのストッパープレート1は、略円板状をなした平板部1aに両ストッパープレート1,1が防振用弾性板材10を挟持しつつ接合するための固着用貫通孔1b,1bが平板部1aの中心に対して左右対称に形成されている(図3参照)。
【0009】
また、前記両固着用貫通孔1b,1bに対して直交する方向に切除部1c,1cが形成されている。その固着用貫通孔1b,1bの周囲は平板部1aに対して段差を介して小平坦面1b1 が形成され、前記平板部1aと段違いなるものとなっている。
【0010】
また、その切除部1c,1cは、略コ字形状に切除された切欠き形状をなしている。その中心位置には、挿通孔1dが形成されている。該挿通孔1dには、その内周側に輪状弾性材3が装着され、且つ後述する収縮軸部材Aの筒状部2が挿通するようになっている。
【0011】
その収縮軸部材Aは、前述したように、アウターシャフト5とインナーシャフト6とから構成されている〔図1(A),(B)参照〕。そして、収縮軸部材Aは、入力側或いは出力側に装着され、入力側としてステアリングホィールからの回転運動を伝達する役目をなしたり、或いは、出力側として操舵側にステアリングホィールからの回転運動を伝達するものである。
【0012】
その収縮軸部材Aは、アウターシャフト5内にインナーシャフト6が挿入され、スプライン構造により、軸方向に沿って摺動自在且つ軸周方向には相互に非回転構造なる構成となっている〔図4(B)参照〕。さらに、上記軸周方向に沿って相互に非回転構造なる構成において上記スプライン構造以外の別の実施例として、アウターシャフト5及びインナーシャフト6との摺動する範囲の断面形状を非円形状としたものが存在する〔図4(C)参照〕。
【0013】
その断面形状の具体例としては、略小判形状としたものが好適である。そのアウターシャフト5とインナーシャフト6の挿入重合範囲の適宜の箇所にはインジェクション7が充填される構造となっており、一定の衝撃荷重以下では収縮作動をしないように固定されている〔図1(A)参照〕。
【0014】
その出力側の筒状部2は、アウターシャフト5側に連続形成され、具体的には、同一金属材から一体的に切削加工されて形成されたものである〔図2(C)参照〕。そして、出力側の筒状部2が輪状弾性材3を介して挿通孔1dに連結固定される〔図2(A)参照〕。
【0015】
その収縮軸部材Aのインナーシャフト6は、アウターシャフト5の内部を軸方向に沿って摺動自在なる構造で、インナーシャフト6の先端には先端がスプライン軸部6aとしたり〔図1(A)参照〕、或いは二股継手等のヨーク部6bとして構成されている〔図1(B)参照〕。そのアウターシャフト5とストッパープレート1とが筒状部2を介して連結されている。
【0016】
該筒状部2は、アウターシャフト5と一体的に形成されている。具体的には、筒状部2の外径は、アウターシャフト5の外径より僅かに小さく形成され、アウターシャフト5と筒状部2とが段差部を介してサイズ的に異なるようにしている〔図2(C)参照〕。そして、筒状部2の軸方向とアウターシャフト5の軸方向とが一致し、両者の内部は、共に同一軸芯を共有している。
【0017】
その筒状部2は、ストッパープレート1の挿通孔1dに輪状弾性材3を介してアウターシャフト5の軸端部が挿入固定される。該輪状弾性材3は、ゴム,弾性を有する合成樹脂等の材質からリング状に形成されたものであり、耐久性,防振性等を有するものである。さらに具体的には、ポリウレタン系の樹脂材が使用され、その材質の種類としては、ポリウレタンエラストマーが好適である。
【0018】
その外周側面が挿通孔1dの外周縁に装着され、その輪状弾性材3の内周面側に筒状部2が挿入固着されるものである。具体的には、輪状弾性材3の外周に溝が形成され、該溝にストッパープレート1の挿通孔1dの内周縁が嵌着することにより、固定されるものである。また、筒状部2と輪状弾性材3との固着手段としては、筒状部2の圧入による固着としたり、或いは筒状部2と輪状弾性材3との間に接着剤が充填されて固着されることもある。
【0019】
次に、他方側のストッパープレート1には、接続部材Bが接続される〔図1(A)及び図2(A),(B)参照〕。該接続部材Bは、前記収縮軸部材Aの反対側の装置に連結されるものであって、前記収縮軸部材Aが入力側(ステアリングホィール側)であれば、その接続部材Bは出力側となり、操舵側にステアリングホィールからの回転運動を伝達するものである。
【0020】
その接続部材Bの具体的な構造としては、前記収縮軸部材Aと同様に、その軸端をヨーク部としたりスプライン軸部等種々の連結接続部8が存在している。該連結接続部8には、筒状部2が設けられている〔図2(A),(B)参照〕。該筒状部2は、前記収縮軸部材Aに形成された筒状部2と同様に、ストッパープレート1の挿通孔1dに輪状弾性材3を介して挿通固定されるようになっている。
【0021】
その輪状弾性材3は、入力側及び出力側のストッパープレート1,1の挿通孔1d,1dに装着されるもので、入力側及び出力側の輪状弾性材3,3は、実質的に同一形状及び同一材質である。また、収縮軸部材A側の筒状部2と,接続部材B側の筒状部2との直径が異なる場合には、入力側の輪状弾性材3と,出力側の輪状弾性材3もその外形及び内径が異る場合もある。
【0022】
また、前記収縮軸部材Aのアウターシャフト5には、フランジ部5aが形成されており、後述するカラー部材11を介して前記ストッパープレート1に連結固定される〔図1(A),図2(A)及び図4(A)等参照〕。両ストッパープレート1,1の間には、防振用弾性板材10が配置され、該防振用弾性板材10が両ストッパープレート1,1により挟持される構造となる。
【0023】
その防振用弾性板材10は、円板形状に形成され、適宜の厚みを有しており、その中心部には貫通孔10aが形成され、外周付近には、両ストッパープレート1,1と固着するための4つの固着用孔10b,10b,…が形成されている(図3参照)。その収縮軸部材A側と接続部材B側には、前記カラー部材11が配置され、該カラー部材11を介してストッパープレート1とフランジ部5a及び連結接続部8とが離間状態に固定される〔図1(A),図4(A)等参照〕。
【0024】
そして、両ストッパープレート1,1にて防振用弾性板材10が挟持され、且つ両ストッパープレート1,1の外方側に収縮軸部材Aと接続部材Bがそれぞれ配置され、ボルト12a及びナット12bからなる固着具12,12,…により締め付けられる〔図4(A)参照〕。
【0025】
また、筒状部2は、それぞれのストッパープレート1,1側に一体的に形成されたり、或いは予め固着され、その筒状部2の他端側が収縮軸部材A及び接続部材Bに前記輪状弾性材3,3を介して装着されることもある。
【0026】
この実施例では、特に接続部材Bに適応されるもので、接続部材Bの連結接続部8には接続孔8aが形成され、該接続孔8aに筒状部2が輪状弾性材3を介して挿通固着される。ストッパープレート1に一体的に設けた筒状部2の先端が連結接続部8の接続孔8aに輪状弾性材3を介して連結される〔図5(A),(B)参照〕。
【0027】
勿論、上記実施例は、収縮軸部材A側でも同様の構造とすることが可能であり、具体的には筒状部2はアウターシャフト5から別部材として形成され、その筒状部2がストッパープレート1に予め固着され、アウターシャフト5の外周側に装着した輪状弾性材3に筒状部2の内周側を装着するものである〔図5(C),(D)参照〕。
【0028】
以上に記載された筒状部2は、収縮軸部材Aと接続部材Bとストッパープレート1,1とを連結して、衝突時に収縮軸部材Aのインナーシャフト6がアウターシャフト5の内部軸方向へ摺動して、ストッパープレート1,防振用弾性板材10,ストッパープレート1,接続部材Bを通過する際、軸方向の案内孔を構成することができる。
【0029】
また、収縮軸部材Aと接続部材Bについて、上述されたものでは、収縮軸部材Aが出力側(タイヤ操舵側)に位置し、接続部材Bが入力側(ステアリングホィール側)に位置していることが前提とされているが、このことに限定されることなく、収縮軸部材Aを入力側に位置させ、接続部材Bを出力側に位置させてもかまわない。
【0030】
【発明の効果】
請求項1の発明は、一対で中心箇所に挿通孔1d,1dを有するストッパープレート1,1と、該ストッパープレート1,1にて挟持され中心箇所に貫通孔10aを有する防振用弾性板材10と、前記一対のストッパープレート1,1の一方側のストッパープレート1に装着され,アウターシャフト5とインナーシャフト6からなり軸方向に収縮する収縮軸部材Aと、他方側のストッパープレート1に装着される接続部材Bと、前記一方側のストッパープレート1の挿通孔1dと前記収縮軸部材Aのアウターシャフト5とを連結する一方側の筒状部2と、前記他方側のストッパープレート1の挿通孔1dと前記接続部材Bの接続孔とを連結する他方側の筒状部2とからなり、前記収縮軸部材Aのインナーシャフト6は前記一方側の筒状部2及び前記他方側の筒状部2の両方を挿通可能としてなる弾性軸継手装置としたことにより、軸方向に,曲がり方向に荷重がかかっても、その曲がり量を最小限に押さえることができ、しかも両ストッパープレート1,1と収縮軸部材Aとは輪状弾性材3,3を介して弾性的に連結されているので多少の柔軟性を有しておりまた防振用弾性板材10の弾性とともに、曲げ荷重から弾性継手本体を保護することができるものである。
【0031】
さらに請求項1の発明は、収縮軸部材Aが収縮性を有する場合には、曲げ荷重がかかっても、その収縮動作を始めから終わりまで安定した状態のもとに行わせることができるし、第2に小型,軽量化且つ構造の簡単化を実現することができるし、第3に防振用弾性板材10の材質を特に柔軟で防振性の良好なものとしても、軸方向に対する大きな曲がりを防止することができるし、第4に、種々のステアリングシャフト装置に適応し、その装着性に優れたものにすることができる。
【0032】
上記効果を詳述すると、収縮軸部材Aは、ストッパープレート1に対して筒状部2を介して装着されているものであり、該筒状部2が収縮軸部材Aのアウターシャフト5とストッパープレート1との連結部材としての役目をなし、アウターシャフト5がそのストッパープレート1に対して曲がりにくい構造としている。これによって軸方向以外からかかる荷重を最小限に押さえることができ、収縮軸部材Aが収縮動作を行う場合に、インナーシャフト6はアウターシャフト5及び筒状部2さらにストッパープレート1の挿通孔1dを通過して軸方向に摺動し、安定した収縮動作を確保することができる。
【0033】
さらに、収縮軸部材Aはアウターシャフト5とインナーシャフト6とが初期には所定長さとなるようにインジェクション7にて固定され、車両の衝突時等に収縮性して衝撃吸収を行うものとして使用されるものである。このような収縮軸部材Aと同様な収縮機構を備えた装置に対して、筒状部2を一体加工したり、別材として形成する等の工作を行うことにより、種々のステアリングシャフト装置への装着する際に、その構造にそれほど大幅な加工を施すことなく容易に弾性継手をステアリングシャフト装置に組み込むことができる。これによって、生産過程にある装置のみならず、既製品への対応も容易にできるものである。
【0034】
さらに、本発明では、曲がり防止性が良好なために、防振用弾性板材10は軟質性に比例して防振性が向上するが、軟質度合が増すために、曲がり易くなるが、本発明は、装置全体の曲げ強度を向上させることにより軟質な材質から構成される防振用弾性板材10が使用可能となり、防振性を向上させることができる。また請求項2の発明は、請求項1において、前記一方側の筒状部は、前記一方側のストッパープレートの挿通孔と、前記収縮軸部材のアウターシャフトとのいずれかに一体形成もしくは予め固着されると共に、前記他方側の筒状部は、前記他方側のストッパープレートの挿通孔と、前記接続部材の接続孔とのいずれかに一体形成もしくは予め固着されてなる弾性軸継手装置としたことにより、請求項1の効果と略同等の効果を奏する。
【0035】
次に、請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記一方側の筒状部2は、前記一方側のストッパープレート1の挿通孔1dの内周に一方側の輪状弾性材3を介して挿入装着され、前記他方側の筒状部2は前記他方側のストッパープレート1の挿通孔1dの内周に他方側の輪状弾性材3を介して挿入装着してなる弾性軸継手装置としたことにより、振動に対する防振性をより一層,良好にすることができる。
【0036】
上記効果については、本発明では、一対のストッパープレート1,1が防振用弾性板材10を挟持し、該防振用弾性板材10によってステアリング装置における出力側即ち走行中のタイヤから伝わる振動を吸収し、ステアリングホィールに伝わる振動を極めて小さくしている。
【0037】
これに加えて、前記筒状部2とストッパープレート1の挿通孔1dとの間には、輪状弾性材3が装着されており、該輪状弾性材3にて収縮軸部材Aからストッパープレート1の間において伝達される振動を減少させることができる。このように防振用弾性板材10と輪状弾性材3との相乗的な作用によって防振性能をより一層向上させることができる。
【0038】
次に、請求項4の発明は、請求項1又は2において、前記一方側の筒状部2は、前記一方側のストッパープレート1に一体形成もしくは予め固着され、前記他方側の筒状部2は前記他方側のストッパープレート1に一体形成もしくは予め固着され、前記一方側の筒状部2と前記収縮軸部材A及び他方側の筒状部2と接続部材Bとの接続箇所にそれぞれ前記輪状弾性材3を配置してなる弾性軸継手装置としたことにより、ステアリングシャフト装置への装着を特に容易に行うことができ、その装着適応性に優れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の要部縦断側面図
(B)は別の実施例の収縮軸部材を装着した本発明の要部縦断側面図
【図2】(A)は本発明の要部分解断面図
(B)は接続部材側の分解断面図
(C)は収縮軸部材側の分解断面図
【図3】本発明の要部の分解斜視図
【図4】(A)は本発明の要部側面図
(B)は収縮軸部材のアウターシャフトとインナーシャフトとをスプライン構造とした実施例の断面図
(C)は収縮軸部材のアウターシャフトとインナーシャフトとを断面非円形状とした実施例の断面図
(D)は収縮軸部材が収縮した状態の要部縦断側面図
【図5】(A)は接続部材側における別の実施例を示す要部縦断側面図
(B)は接続部材側における別の実施例を示す要部分解縦断側面図
(C)は収縮軸部材側における別の実施例を示す要部縦断側面図
(D)は収縮軸部材側における別の実施例を示す要部分解縦断側面図
【図6】本発明の作用を示す要部拡大断面図
【符号の説明】
A…収縮軸部材
1…ストッパープレート
1d…挿通孔
2…筒状部
3…輪状弾性材
5…アウターシャフト
6…インナーシャフト
10…防振用弾性板材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an elastic connection between the input side member and the output side member, provides good vibration isolation, minimizes bending in the axial direction, and simplifies the structure in size and weight. The present invention relates to an elastic shaft coupling device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various elastic shaft coupling devices for steering have been developed. In each model, various means are provided so as to greatly reduce the vibration transmitted from the running tire to the steering wheel. In particular, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-4031 describes that the vibration transmission preventing performance is improved and the entire length can be sufficiently contracted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above Japanese Patent Laid-Open No. 3-4031, there is provided an insertion hole through which the connecting shaft is inserted into the elastic joint. When the connecting shaft contracts and moves into the elastic joint at the time of an automobile collision, When a force in the bending direction is applied, the elastic joint is bent by the coupling member of the elastic material of the elastic joint, the contraction movement of the connecting shaft cannot be smoothly performed, and it may be difficult to secure a predetermined contraction amount. There is. Moreover, since it is necessary to make the insertion hole provided in an elastic joint considerably large in order to reduce the said problem, an elastic joint will be enlarged.
[0004]
Furthermore, if the coupling member is made of a harder elastic material in order to make it difficult to bend the elastic joint against the bending as described above, vibration applied to the steering wheel is easily transmitted, that is, the vibration blocking ability is reduced. Therefore, it is very difficult to stabilize the contraction operation of the connecting member at the time of collision, while greatly impairing the intended vibration isolation of the elastic joint.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, as a result of earnest and research to solve the above problems, the inventor has established a pair of a stopper plate having an insertion hole at a central location, and a through hole at the central location sandwiched between the stopper plates. Anti-vibration elastic plate material, a contracting shaft member that is mounted on one stopper plate of the pair of stopper plates, and that is composed of an outer shaft and an inner shaft and contracts in the axial direction, and a connecting member that is mounted on the other stopper plate A cylindrical portion on one side connecting the insertion hole of the stopper plate on the one side and the outer shaft of the contraction shaft member, and an insertion hole on the stopper plate on the other side and a connection hole of the connection member. The inner shaft of the contraction shaft member includes both the cylindrical portion on the one side and the cylindrical portion on the other side. By adopting an elastic shaft coupling device that can be inserted, the input side member and the output side member are elastically connected, the vibration isolation is good, the bending in the axial direction is minimized, and the structure is It is small, light and simple, and solves the above problems.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The configuration of the present invention is mainly composed of a pair of
[0007]
The contraction shaft member A is connected to the
[0008]
The
[0009]
In addition, cut portions 1c and 1c are formed in a direction orthogonal to both the fixing through
[0010]
Further, the cut portions 1c and 1c have a notch shape cut into a substantially U shape. An insertion hole 1d is formed at the center position. An annular
[0011]
As described above, the contraction shaft member A is composed of the outer shaft 5 and the inner shaft 6 (see FIGS. 1A and 1B). The contraction shaft member A is mounted on the input side or the output side, and serves to transmit the rotational motion from the steering wheel as the input side, or transmits the rotational motion from the steering wheel to the steering side as the output side. To do.
[0012]
The contraction shaft member A is configured such that the
[0013]
As a specific example of the cross-sectional shape, a substantially oval shape is preferable. The outer shaft 5 and the
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
In the
[0018]
The outer peripheral side surface is attached to the outer peripheral edge of the insertion hole 1d, and the
[0019]
Next, the connecting member B is connected to the
[0020]
As a specific structure of the connecting member B, as in the contracted shaft member A, there are various connecting and connecting
[0021]
The ring-shaped
[0022]
A
[0023]
The vibration-proof
[0024]
The vibration-proof
[0025]
In addition, the
[0026]
In this embodiment, it is particularly adapted to the connection member B. A
[0027]
Of course, in the above embodiment, the same structure can be provided on the contraction shaft member A side. Specifically, the
[0028]
The
[0029]
In the above-described contraction shaft member A and connection member B, the contraction shaft member A is located on the output side (tire steering side), and the connection member B is located on the input side (steering wheel side). However, the present invention is not limited to this, and the contraction shaft member A may be positioned on the input side and the connection member B may be positioned on the output side.
[0030]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, a pair of
[0031]
Furthermore, in the invention of
[0032]
More specifically, the contraction shaft member A is attached to the
[0033]
Further, the contraction shaft member A is fixed by an
[0034]
Furthermore, in the present invention, since the anti-vibration
[0035]
Next, the invention according to
[0036]
With respect to the above effect, in the present invention, the pair of
[0037]
In addition, a ring-shaped
[0038]
Next, the invention according to claim 4 is the invention according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal sectional side view of an essential part of the present invention. FIG. 2B is a longitudinal sectional side view of an essential part of the present invention equipped with a contraction shaft member of another embodiment. Fig. 3 is an exploded sectional view of the main part of the present invention. Fig. 4A is a main part exploded sectional view. The side view (B) of the main part of the invention is a sectional view of an embodiment in which the outer shaft and inner shaft of the contraction shaft member are splined, and the outer shaft and inner shaft of the contraction shaft member are non-circular in cross section. Sectional view (D) of the embodiment shown is a longitudinal sectional side view of the main part in a state in which the contraction shaft member is contracted. FIG. 5 (A) is a longitudinal sectional side view of the main part showing another embodiment on the connecting member side. The main part exploded longitudinal side view (C) showing another embodiment on the connecting member side is a key point showing another embodiment on the contraction shaft member side. Longitudinal side view (D) enlarged sectional view showing the operation of a main portion exploded longitudinal sectional side view showing another embodiment of the invention; FIG in shrinkage shaft member side EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS
A ...
Claims (4)
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