JP4317776B2 - 弾性軸継手 - Google Patents

Description

本発明は、駆動軸と被駆動軸との間に介設される弾性軸継手に関する。

車両のステアリング装置における軸継手として、エンジンや車輪の振動を吸収してステアリングホイールへの振動の伝達を抑制するようにした弾性軸継手がある。

例えば、特許文献１には、一端にフランジを有する第１ハブと、その第１ハブのフランジ側の端面に対向され、且つ、この第１ハブと同軸的に配置される第２ハブとこの第２ハブの周囲を囲むように取り付けられ、且つ、第１ハブのフランジ面に設置される環状の弾性体とを具備し、弾性体は弧状に等分された３個の弾性片からなり、これら各弾性片の中央部には、弾性片を第２ハブに固定するためのボルトの通し孔が設けられ、また、これら弾性片の各端面は、第１ハブのフランジ面に植設された複数のサポートに嵌合して固定されている軸継手が開示されている。

特許文献２には、多角形環状による弾性体の隔個毎角部位置に段付ボルト孔を設けた半径方向用金具と軸方向用金具とを交互に配設してなる軸継手であって、軸方向用金具の中の任意の一体にボルト孔を軸方向に二分割するようにスリ割りを設けたものが開示されている。

特許文献３には、原動軸端部と従動軸端部とが対向配置されており、原動軸端部の外周面に原動軸側ハブが取付けられており、その原動軸側ハブには原動軸回転中心を通る第１方向の面と平行な対をなすスライド面をもち且つ従動側へと延出せる原動軸側スライド部材が取付けられており、従動軸端部の外周面に従動軸側ハブが取付けられており、その従動軸側ハブには従動軸回転中心を通る第２方向の面と平行な対をなすスライド面をもち且つ原動側へと延出せる従動軸側スライド部材が取付けられており、原動軸側ハブと従動軸側ハブとの間には回転力伝達部材が配置されており、回転力伝達部材は原動軸側スライド部材の対をなすスライド面に対し第１方向の面と平行な面内で摺動可能な対をなす第１スライド面と従動軸側スライド部材の対をなすスライド面に対し第２方向の面と平行な面内で摺動可能な対をなす第２スライド面とを有している軸継手が開示されている。そして、これによれば、原動軸側と従動軸側との間の偏心、偏角及びスラスト移動に対し良好に対処でき、構造及び組立てが簡単で、回転力伝達機構の小型化が可能である、と記載されている。

特許文献４には、厚肉の円板形状を呈する本体ゴム弾性板の回転中心軸周りの同一円周上に、本体ゴム弾性板の両側に位置せしめられる二つの回転軸を連結するための連結孔が複数設けられると共に、本体ゴム弾性板内には、回転中心軸回りの捩り剛性を補強するための補強部材が埋設されて、構成されてなる弾性継手にして、補強部材が、本体ゴム弾性板の回転中心軸に対する垂直な面内において、所定幅をもって回転中心軸周りに連続して延びる、ばね鋼からなる円環状板材にて構成されると共に、かかる円環状板材における連結孔の配設位置に対応した位置に、円形孔がそれぞれ一つずつ設けられ、更に、円環状板材における周方向に隣り合う円形孔同士の間の部位には、円環状板材の厚さ方向において波形形態となる波形屈曲部が設けられて、構成されているものが開示されている。そして、これによれば、製造が容易で、且つ十分に柔らかい軸剛性と所望の捩り剛性とが共に安定的に確保され得る、と記載されている。

特許文献５には、複数個の金属製ブッシュを各々有する合成樹脂製の複数個の扇形盤体を周方向に略均等に配置し、これら扇形盤体の間に、弾性体を成形して、これら扇形盤体を弾性体により相互に結合したカップリングを備えた弾性軸継手において、弾性体の成形前に、複数個の前記扇形盤体を各々複数個の薄膜体により相互に連結してあるものが開示されている。そして、これによれば、伝達時の高い捩り剛性、良好な振動吸収性、及び良好な耐久性を有し、しかも、成形時の工数を削減して、製造コストの低減を図ることができる、と記載されている。

特許文献６には、略同一軸線上に配置された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、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平板状弾性軸継手であって、本体部材において軸線を中心とする円周上に軸線方向に延びるように形成された複数の貫通孔と、各貫通孔にそれぞれ内挿された円筒部と、各円筒部を円周方向に連結する連結部とを有し、本体部材に埋め込まれた芯体と、芯体の各円筒部にそれぞれ内挿され、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、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ものが開示されている。そして、これによれば、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ができる、と記載されている。
実開昭５４−６０１３７号公報 実開昭５７−１１５４３２号公報 特開平５−１８０２３６号公報 特開２００３−２０６９４９号公報 特開２００１−２８０３５５号公報 特開２００３−２１１６３号公報

ところで、特許文献６に開示されている弾性軸継手では、本体部材において軸線を中心とする円周上に軸線方向に延びるように複数の貫通孔が形成され、各貫通孔にそれぞれ内挿された円筒部と各円筒部を円周方向に連結する連結部とを有する芯体が本体部材に埋め込まれている。また、駆動軸及び被駆動軸のそれぞれは、先端部のボルトが貫通孔に挿通されて弾性軸継手に取り付けられる。

そして、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときには、芯体によって剛性が保持されると共に貫通孔周囲が補強され、駆動軸から被駆動軸への動力伝達が営まれる。

一方、駆動軸、或いは、被駆動軸から軸方向に力が作用し、その軸方向に作用する力が過大である場合、ボルトが屈して傾斜しようとする力に円筒部が耐久しきれずに芯体が破損することが想定される。そして、芯体が内部で破損すると、それが起点となって弾性軸継手全体の破損に繋がることとなる。

本発明は、かかる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、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときには、駆動軸からの動力を被駆動軸に円滑に伝達し、一方、軸方向に作用する力に対する耐久性の高い弾性軸継手を提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、
駆動軸と被駆動軸との間に介設される弾性軸継手であって、
弾性を有する材料からなり、各々、回転軸中心から離間した位置に軸方向に延びる軸取付ロッド材挿通用の複数の貫通孔が形成された継手本体と、
上記継手本体に埋設され、上記複数の貫通孔のそれぞれに対応して、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときに軸取付ロッド材からの力に抵抗して該貫通孔を保形するように補強する貫通孔補強部が形成されていることで、軸取付ロッド材からの力が上記継手本体に吸収されるのを阻止する芯体と、
を備え、
上記心体は、上記貫通孔補強部が、対応する貫通孔を囲うと共に外向きに開口したＵ字状の樹脂板で構成され、その開口によって駆動軸及び／又は被駆動軸から軸方向に力が作用したときに軸取付ロッド材の所定方向への傾斜を許容するロッド材傾斜許容部を構成し、また、該貫通孔補強部の開口端間が、該継手本体の外周に沿う円弧板状に形成された連結部で連結された、環状の樹脂成形品で構成されていることを特徴とする。

上記の構成によれば、駆動軸及び被駆動軸がそれぞれ軸取付ロッド材を介して取り付けられ、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときには、貫通孔に軸取付ロッド材からの力が作用するものの、継手本体に埋設された芯体に貫通孔補強部が形成されており、それが貫通孔を保形するように補強して軸取付ロッド材からの力に抵抗する。そして、その結果、軸取付ロッド材からの力が継手本体の弾性特性によって吸収されるのが阻止され、駆動軸からの動力を被駆動軸に円滑に伝達することができる。一方、駆動軸及び／又は被駆動軸から軸方向に力が作用したときには、軸取付ロッド材が屈して傾斜しようとするものの、貫通孔補強部に軸取付ロッド材の所定方向への傾斜を許容するロッド材傾斜許容部が形成されているので、軸取付ロッド材がその方向に積極的に傾斜することができる。そして、その結果、軸取付ロッド材が傾斜しようとする力によって芯体が破損する虞がなく、高い耐久性を得ることができる。

以上説明したように、本発明によれば、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときには、駆動軸からの動力を被駆動軸に円滑に伝達し、一方、軸方向に作用する力に対しては高い耐久性を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る弾性軸継手３０を示す。

この弾性軸継手３０は、自動車のステアリング装置１に適用されるものである。

図２は、その自動車のステアリング装置１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２側のシャフト３と、そのシャフト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。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、弾性軸継手３０は、駆動軸６と被駆動軸７との互いに対向する端部間にそれらを連結するように配設されている。

弾性軸継手３０は、円盤状に形成されており、外形を構成するゴム製の継手本体３１と、その継手本体３１に埋設されて接着一体化した樹脂製の芯体３２とで構成されている。

継手本体３１には、本体中心（回転軸中心）を中心にした円周上に４つの貫通孔３３が等間隔で形成されている。つまり、４つの貫通孔３３のそれぞれは、回転軸中心から離間した位置に配設されている。各貫通孔３３は、軸方向に延びるように形成されている。これらの貫通孔３３は、後述するように、駆動軸６或いは被駆動軸７に取り付ける際に、取付ボルト１５，１６及びそれに外嵌めされた金属パイプ１８（軸取付ロッド材）を挿通するためのものである。本体部材を形成するゴム材料としては、例えば、防振性能の優れる天然ゴムの他、クロロプレンゴムやＥＰＤＭなどの合成ゴム、或いは、天然ゴムと合成ゴムとを混合したゴム材料等でもよい。

図３は、芯体３２を示す。

芯体３２は、４つの貫通孔３３に対応して配設されて各々が外向きに開口したＵ字状の貫通孔補強部３４と隣接するＵ字状の貫通孔補強部３４の開口端間を連結する連結部３５とが一体に形成された継手本体と略同一外径の環状の樹脂成形品で構成されている。貫通孔補強部３４は、継手本体と略同幅の樹脂板をＵ字状にした形状に形成されており、Ｕ字状の円弧部分が貫通孔３３を囲うように配され、貫通孔３３の内壁の直ぐ後側にその円弧部分が存して貫通孔３３の中心側半分を補強している。一方、継手本体３１のＵ字状の開口に対応する部分はゴムだけで構成されている。連結部３５は、継手本体３１の外周に沿う円弧板状に形成されている。芯体３２を形成する樹脂材料としては、例えば、ナイロン樹脂や他のエンジニアリングプラスチック、或いは、それらの樹脂に補強用のガラス短繊維等を混合して強化したもの等でもよい。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、後述するようなゴム製の継手本体３１との接着のための加硫接着剤を省略することができる。

以上のような弾性軸継手３０は以下のようにして製造することができる。

まず、射出成形法にて芯体３２を成形し、その表面にゴムとの接着のための加硫接着剤を塗布する。次いで、継手本体３１を成形するための成形金型のキャビティの所定位置に芯体３２を固定する。そして、キャビティに未加硫の天然ゴムを注入する。このとき、天然ゴムが継手本体３１の外形に形成されて加硫され、継手本体３１に芯体３２が埋設されて接着一体化した弾性軸継手３０が成形される。その後、成形金型から成形された弾性軸継手３０を取り出す。

次に、この弾性軸継手３０のステアリング装置１への組付構造について図４に基づいて説明する。

駆動軸６及び被駆動軸７のそれぞれには、継手側端部に弾性軸継手３０との連結固定部１１，１２が設けられている。連結固定部１１，１２は、駆動軸６及び被駆動軸７のそれぞれの端部から径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の長手方向両端のそれぞれから軸方向の継手側に突出した取付ボルト１５，１６と、取付ボルト１５，１６に外嵌めされた取付ボルトよりも短尺の金属パイプ１８と、金属パイプ１８の基端側にさらに外嵌めされた金属パイプ１８よりも短尺の樹脂スペーサ１９とからなる。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の長手方向とは略直交するように設けられている。そして、弾性軸継手３０には、本体中心を挟んだ一方の一対の貫通孔３３に駆動軸６側の延出部１３に設けられた取付ボルト１５に金属パイプ１８が挿通されたものが嵌入されると共に樹脂スペーサ１９で位置決めされ、他方側で取付ボルト１５にナット１７が締められて駆動軸６が取り付けられ、また、本体中心を挟んだ他方の一対の貫通孔３３に被駆動軸７側の延出部１４に設けられた取付ボルト１６に金属パイプ１８が挿通されたものが嵌入されると共に樹脂スペーサ１９で位置決めされ、一方側で取付ボルト１６にナット１７が締められて被駆動軸７が取り付けられている。

以上のような弾性軸継手３０のステアリング装置１への組み付けは以下のようにして行うことができる。

まず、軸方向から見て、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の金属パイプ１８を軸線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。そして、弾性軸継手３０を駆動軸６と被駆動軸７との間に配置し、その後、駆動軸６側の金属パイプ１８を駆動軸６側から貫通孔３３に嵌入して樹脂スペーサ１９で位置決めする一方、各被駆動軸７側の金属パイプ１８を被駆動軸７側から貫通孔３３に嵌入して樹脂スペーサ１９で位置決めする。最後に、それぞれの取付ボルト１５，１６にナット１７を螺合させて固定する。

弾性軸継手３０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の軸回転方向に作用する力は、弾性軸継手３０における駆動軸６側の取付ボルト１５及び金属パイプ１８を介して、主に芯体３２に伝達され、芯体３２から被駆動軸７側の取付ボルト１６及び金属パイプ１８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。このとき、駆動軸６から軸回転方向に力が作用したときには、貫通孔３３に取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８からの力が作用するものの、継手本体３１に埋設された芯体３２に貫通孔補強部３４が形成されており、それが貫通孔３３を保形するように補強して取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８からの力に抵抗する。そのため、取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８からの力が継手本体３１の弾性特性によって吸収されるのが阻止され、駆動軸６からの動力を被駆動軸７に円滑に伝達することができる。

そして、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、ゴム製の継手本体３１によって吸収され、走行振動は十分に減衰して駆動軸６にはほとんど伝わらない。

また、軸回転方向に瞬間的に過大な力が作用したときには、貫通孔補強部３４の開口が開閉することによりその力を散逸させると共に、貫通孔補強部３４の開口端間が連結部３５で連結されていることにより貫通孔補強部３４の過大な変形が阻止されて駆動軸からの動力を被駆動軸に円滑に伝達することができる。

駆動軸６及び／又は被駆動軸７から軸方向に力が作用したときには、取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８が屈して傾斜しようとするものの、貫通孔補強部３４が外向きに開口したＵ字状に形成され、その開口している方向に取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８が積極的に傾斜することができる。つまり、Ｕ字状の開口が取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８の所定方向への傾斜を許容するロッド材傾斜許容部を構成している。そのため、取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８が傾斜しようとする力によって芯体３２が破損する虞がなく、従って、高い耐久性を得ることができる。しかも、その開口が外向きであるので、開口がその他の向きにある場合に比べて、取付ボルト１５，１６及び金属パイプ１８が傾斜する際の規制が少なく、高い自由度を得ることができる。

以上のように、この弾性軸継手３０によれば、回転方向の高剛性を維持したままで軸方向の低剛性化を図ることができ、また、高耐久であると共に優れた組付性を得ることができる。

なお、上記実施形態では、芯体３２を樹脂製としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば鋼板を用いて成形してもよい。この場合、成形金型のキャビティにゴム材料を注入する際に、樹脂材料から成形したものと比べて注入圧力や温度を高く設定しても芯体の変形が殆ど起こらないので、継手本体の成形条件をより自由に設定しながら成形後に所望の形状を得ることができる。

本発明は、駆動軸と被駆動軸との間に介設される弾性軸継手に有用である。

弾性軸継手の正面図である。 弾性軸継手を装着したステアリング装置の斜視図である。 芯体の正面図及び側面図である。 駆動軸及び被駆動軸を弾性軸継手で連結した状態を示す拡大図である。

１ ステアリング装置
２ ステアリングホイール
３ シャフト
４ ステアリングギアボックス
５ 連結シャフト
６ 駆動軸
７ 被駆動軸
１１，１２ 連結固定部
１３，１４ 延出部
１５，１６ 取付ボルト
１７ ナット
１８ 金属パイプ
１９ 樹脂スペーサ
３０ 弾性軸継手
３１ 継手本体
３２ 芯体
３３ 貫通孔
３４ 貫通孔補強部
３５ 連結部

Claims (1)

1. 駆動軸と被駆動軸との間に介設される弾性軸継手であって、
   弾性を有する材料からなり、各々、回転軸中心から離間した位置に軸方向に延びる軸取付ロッド材挿通用の複数の貫通孔が形成された継手本体と、
   上記継手本体に埋設され、上記複数の貫通孔のそれぞれに対応して、駆動軸から軸回転方向に力が作用したときに軸取付ロッド材からの力に抵抗して該貫通孔を保形するように補強する貫通孔補強部が形成されていることで、軸取付ロッド材からの力が上記継手本体に吸収されるのを阻止する芯体と、
   を備え、
   上記心体は、上記貫通孔補強部が、対応する貫通孔を囲うと共に外向きに開口したＵ字状の樹脂板で構成され、その開口によって駆動軸及び／又は被駆動軸から軸方向に力が作用したときに軸取付ロッド材の所定方向への傾斜を許容するロッド材傾斜許容部を構成し、また、該貫通孔補強部の開口端間が、該継手本体の外周に沿う円弧板状に形成された連結部で連結された、環状の樹脂成形品で構成されていることを特徴とする弾性軸継手。

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