JPH10325418A - 弾性軸継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弾性軸継手において、操安性を改善できるよう
にすること。 【解決手段】筒軸１とそれに同心状に内挿されるシャフ
ト２との間に、振動を減衰するとともに回転方向に弾性
的な遊びを持たせるためのダンパー３が介装される弾性
軸継手であって、ダンパー３が、シャフト２において筒
軸１と重なる領域に外嵌固定されかつ外周面の円周数箇
所に径方向外向きの凸部５ａを有する内筒５と、筒軸１
においてシャフト２と重なる領域に内筒５に対して所要
の対向隙間が形成される状態に内嵌固定されかつ内周面
に内筒５の各凸部５ａに対して回転方向の隙間を介して
係合する凹部７ａが設けられる外筒７と、外筒７におい
て少なくとも凹部７ａの内面に内筒５の凸部５ａに対し
て非接触となる状態で接着される弾性体８とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同軸状の二本の軸
を回転方向に弾性的な遊びをもつ状態に結合する弾性軸
継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の弾性軸継手は、例えば図９に示
すように、自動車の操向機構部に用いられており、車輪
からハンドルへの振動伝達を遮断するとともに、ダンパ
ーのねじれを利用してハンドル操作に弾性的な遊びをも
たせるものである。図中、５０はハンドル、５１はステ
アリングシャフト、５２はステアリングギア装置（パワ
ーステアリング装置）の入力軸、５３，５４はユニバー
サルジョイント、５５は弾性軸継手である。

【０００３】弾性軸継手５５の従来例として、実公昭５
８−５０１０５号公報に示すようなものがある。この公
報の内容について、図１０、図１１を参照して説明す
る。図１０は分解状態の斜視図、図１１は断面図であ
る。

【０００４】この弾性軸継手５５は、図示しないヨーク
と一体の筒軸（管軸）５６と、この筒軸５６内に嵌挿さ
れた中実のシャフト５７と、両者間に介在した弾性体５
８とから成り立っている。

【０００５】筒軸５６には、円周３箇所に径方向外向き
に膨出する膨出部５６ａ〜５６ｃが設けられている。シ
ャフト５７の端部には、筒軸５６の３つの膨出部５６ａ
〜５６ｃの内部に回転方向の隙間を介して係合する３つ
の凸部５７ａ〜５７ｃが設けられている。弾性体５８
は、第１、第２の凸部５７ａ，５７ｂの周方向両側面お
よび３つの凸部５７ａ〜５７ｃの間の領域に加硫接着さ
れている。

【０００６】そして、第１の凸部５７ａの両側の弾性体
５８は、それに対応する第１の膨出部５６ａの内壁面に
接触させられているが、第２の凸部５７ｂの両側の弾性
体５８は、それと対応する第２の膨出部５６ｂに対して
僅かな隙間Ｃ₁ ，Ｃ₁ を介して対向させられている。な
お、第３の凸部５７ｃとそれに対応する第３の膨出部５
６ｃとの間には大きな隙間Ｃ₂ ，Ｃ₂ が設けられてい
る。

【０００７】このような構造により、図１２に示すよう
に、ネジリばね定数の特性としては、ＡからＢまでの微
小舵角範囲では第１の凸部５７ａと膨出部５６ａとの間
の弾性体５８が弾性変形して低ばね定数となり、Ｂに到
達すると図１１の隙間Ｃ₁ がなくなり、さらにＢからＣ
までの舵角範囲では第２の凸部５７ｂと膨出部５６ｂと
の間の弾性体５８も弾性変形して高ばね定数となる。Ｃ
に達すると図１１の隙間Ｃ₂ がなくなってトルクは直接
的に伝わる。すなわち、操作感覚としては、回転を開始
すると、回転角の増加に伴って次第に弾性的な反力が手
応えとしてあり、最終的には剛なる手応えがある。した
がって、ハンドル操作がしやすい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
弾性軸継手５５では、円周３箇所の凸部５７ａ〜５７ｃ
と膨出部５６ａ〜５６ｃとの間の弾性体５８の厚みや有
無によって伝達トルクを３段に変化させる構造である
が、各凸部５７ａ〜５７ｃおよび各膨出部５６ａ〜５６
ｃのそれぞれの間で伝達するトルクを変化させるように
しているため、回転方向での筒軸５６やシャフト５７の
傾きが発生しやすいと言え、設計どおりのばね定数が得
られないこともあるなど、操安性が低下することが指摘
される。

【０００９】また、筒軸５６やシャフト５７が複雑な形
状になっているために、製作に手間がかかるなど、高コ
スト化を余儀なくされる。

【００１０】したがって、本発明は、弾性軸継手におい
て、操安性を改善できるようにすることを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の弾性軸継
手は、筒軸とそれに同心状に内挿されるシャフトとの間
に、振動を減衰するとともに回転方向に弾性的な遊びを
持たせるためのダンパーが介装されるもので、前記ダン
パーが、シャフトにおいて筒軸と重なる領域に外嵌固定
されかつ外周面の円周数箇所に径方向外向きの凸部を有
する内筒と、筒軸においてシャフトと重なる領域に前記
内筒に対して所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固
定されかつ内周面に前記内筒の各凸部に対して回転方向
の隙間を介して係合する凹部が設けられる外筒と、外筒
において少なくとも凹部の内面に前記内筒の凸部に対し
て非接触となる状態で接着される弾性体とを含む。

【００１２】本発明の第２の弾性軸継手は、筒軸とそれ
に同心状に内挿されるシャフトとの間に、ネジリばね定
数が２段のダンパーが介装されるもので、前記ダンパー
が、シャフトにおいて筒軸と重なる領域に外嵌固定され
かつ外周面において軸方向所要長さ領域の円周数箇所に
径方向外向きの凸部が設けられる第１の内筒と、筒軸に
おいてシャフトと重なる領域に前記第１の内筒に対して
所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固定されかつ第
１の内筒の軸方向長さとほぼ同じ長さに形成されるとと
もに内周面において軸方向所要長さ領域に前記第１の内
筒の各凸部に対して回転方向の隙間を介して係合する凹
部が設けられる外筒と、第１の内筒において凸部の存在
しない軸方向所要長さ領域に外嵌固定される第２の内筒
と、前記第２の内筒の外周面および前記外筒において該
第２の内筒と対向する内周面に対して接着されるととも
に、前記外筒において少なくとも凹部の内面に前記第１
の内筒の凸部に対して非接触となる状態で接着される弾
性体とを含む。

【００１３】上記弾性軸継手において、凹部内面に接着
される弾性体において前記内筒の各凸部に対して周方向
で対向する内面に、該各凸部に対して接触する突起を設
けるのが好ましい。

【００１４】要するに、本発明では、筒軸とシャフトと
の間に設けるダンパーについては、内筒の円周数箇所に
設ける各凸部と外筒の円周数箇所に設ける各凹部との間
で伝達するトルクをすべて同じにできるから、回転バラ
ンスが良好となり、回転方向でシャフトや筒軸がねじれ
ることがなくなる。また、このダンパーについても内
筒、外筒、弾性体で形成される簡単なものであるから、
従来のように筒軸やシャフトそのものを複雑な形状にす
るものに比べて簡単に製作できる。

【００１５】なお、凹部の内面に接着する弾性体に突起
を設けると、凹部の内面に接着する弾性体と凸部との間
の隙間間隔を一定に保つように管理しやすくなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図１ないし
図８に示す実施形態に基づいて説明する。

【００１７】図１ないし図５は本発明の実施形態１にか
かり、図１は弾性軸継手を縦断面図、図２は図１の
（２）−（２）線断面の矢視図、図３は図１の（３）−
（３）線断面の矢視図、図４は図１の（４）−（４）線
断面の矢視図、図５は、ネジリばね定数の特性を示す図
である。

【００１８】図において、１はユニバーサルジョイント
２０が取り付けられるヨーク１ａが端部に形成された筒
軸、２は別のユニバーサルジョイントから延出されて筒
軸１に軸方向から内嵌された中実のシャフト、３は筒軸
１とシャフト２との間に介装されるダンパーである。

【００１９】筒軸１の端部において１８０度対向する２
箇所には、軸方向一方に向けて開放するＵ字状の切欠き
部１ｂ，１ｂが形成されている。シャフト２の端部にお
いて筒軸１の切欠き部１ｂ，１ｂに対応する位置には、
環状のストッパー４が外嵌接合されている。このストッ
パー４の外周面において１８０度対向する２箇所には、
径方向外向きの突片４ａ，４ａが形成されており、この
突片４ａ，４ａは、筒軸１の切欠き部１ｂ，１ｂに対し
て個別に周方向に所要の隙間を持つ状態に係合されてい
る。

【００２０】ダンパー３は、ネジリばね定数が２段の特
性を持つ構造であり、第１の内筒５と、第２の内筒６
と、外筒７と、ゴムなどの弾性体８とからなっている。
第１の内筒５、第２の内筒６および外筒７は金属製であ
る。

【００２１】第１の内筒５は、シャフト２に対して圧入
により外嵌固定されるもので、その外周面の軸方向ほぼ
半分の領域において円周数箇所例えば９０度おきの４カ
所には径方向外向きに突出する凸部５ａ・・・が設けら
れている。

【００２２】第２の内筒６は、第１の内筒５の外周面に
おいて凸部５ａの存在しない領域に対して圧入外嵌され
るもので、薄肉の円筒部材からなる。

【００２３】外筒７は、筒軸１に対して圧入により内嵌
固定されるもので、第１の内筒５の軸方向長さとほぼ同
じ長さに設定されている。この外筒７の軸方向ほぼ半分
の領域において第１の内筒５の各凸部５ａに対応する位
置には、該凸部５ａに対して回転方向の隙間を介して係
合する凹部７ａ・・・が設けられている。

【００２４】弾性体８は、外筒７の内周面の全面に加硫
接着されるとともに第２の内筒６の外周面に加硫接着さ
れるものである。また、外筒７の凹部７ａが存在する軸
方向ほぼ半分領域に接着される弾性体８は、第１の内筒
５において凸部５ａが存在する軸方向ほぼ半分領域に対
して非接触となっている。つまり、外筒７の４つの凹部
７ａの内面に接着されている弾性体８と、第１の内筒５
の４つの凸部５ａ・・・との間には、それぞれ所要の隙
間が設けられていて、この隙間が回転方向の遊びとな
る。

【００２５】以上のように構成された弾性軸継手は、図
５に示すように、ダンパー３およびストッパー４により
伝達トルクを３段に変化させる構造になっている。横軸
は筒軸とシャフトとの相対回転角（ｄｅｇ）を示し、縦
軸は伝達トルク（Ｎ・ｍ）を示す。

【００２６】−１°〜１°の領域ａでは、タイヤとサス
ペンションの共振に伴う筒軸１の微小回動によりダンパ
ー３の外筒７が同角度だけ微小回動し、それに伴い第１
の内筒５と第２の内筒６との間の弾性体８がねじられ
る。この領域ａでは、外筒７の４つの凹部７ａの内面に
接着されている弾性体８が第１の内筒５の凸部５ａ・・
に当接しないか、当接しても僅かであるため、図５の特
性曲線で勾配は小さくてネジリばね定数は低ばね定数と
なっており、例えばタイヤとサスペンションの共振など
を弾性体８で吸収してハンドルに伝わるのを良好に防止
する。すなわち、フラッター吸収の機能を充分に発揮す
る。

【００２７】−２．５°〜−１°の領域ｂ₁ および１°
〜２．５°の領域ｂ₂ では、シャフト２に加えた回動力
が第１の内筒５と第２の内筒６との間の弾性体８に伝わ
るとともに、第１の内筒５の凸部５ａ・・が外筒７の４
つの凹部７ａの内面に接着されている弾性体８に当接
し、第１の内筒５から外筒７に対して回動力が伝わる。
これにより弾性体８の全体が圧縮変形するので、図５の
特性曲線で勾配は大きくてネジリばね定数は高ばね定数
となり、ハンドルを回転操作したときに明確な手応えが
あり、操安性確保を達成している。

【００２８】なお、−２．５°を越える領域ｃ₁および
２．５°を越える領域ｃ₂では、ストッパー４の突片４
ａ，４ａが筒軸１の切欠き部１ｂ，１ｂに当接して、シ
ャフト２から筒軸１に対して回転力を直接的に伝達する
ことになる。

【００２９】なお、上述したネジリばね定数が変化する
点の角度±１°、±２．５°は一例として挙げたものに
すぎず、この角度は弾性軸継手の使用対象となる車種そ
の他の条件によって変化する。

【００３０】このような実施形態１によれば、筒軸１と
シャフト２との間に設けるダンパー３について、第１の
内筒５の円周数箇所に設ける各凸部５ａと外筒７の円周
数箇所に設ける各凹部７ａとの間で伝達するトルクをす
べて同じにしているから、回転バランスを良好にでき
て、回転方向で筒軸１やシャフト２の傾きを防止でき、
結果的に操安性を向上できるようになる。また、このダ
ンパー３についても第１の内筒５、第２の内筒６、外筒
７、弾性体８で形成される簡単な構成としているから、
従来のように筒軸１やシャフト２そのものを複雑な形状
にするものに比べて製作が簡単になり、低コスト化に貢
献できるようになる。

【００３１】ところで、上記実施形態１では、第１の内
筒５から外筒７への動力伝達経路に介在される弾性体８
を、外筒７の凹部７ａの内面に接着して動力伝達時に凸
部５ａと凹部７ａの内面とで挟むようにしているから、
この弾性体８が剥がれにくくなる。ちなみに、外筒７の
内周面を円筒形にし、この内周面の円周４箇所に凹部７
ａを形成するように弾性体８を断片的に接着する構造と
した場合では、凸部５ａから繰り返し受ける回転動力に
よって弾性体８が外筒７から剥がれやすくなると考えら
れるが、本実施形態ではこのような剥がれの問題はな
い。

【００３２】図６ないし図８は本発明の実施形態２にか
かり、図６は弾性軸継手の要部の拡大断面図、図７は弾
性軸継手の要部の分解図、図８は、弾性軸継手のネジリ
ばね定数の特性を示す図である。

【００３３】この実施形態２において上記実施形態１と
異なる構成は、外筒７の凹部７ａの内面に接着されてい
る弾性体８に、第１の内筒５の凸部５ａとの間の隙間を
一定にするための突起８ａが設けられていることであ
る。

【００３４】つまり、凹部７ａの内面に接着してある弾
性体８と凸部５ａとの間の隙間は、外筒７に対する第１
の内筒５の組み込み時に設定するが、上記実施形態１の
場合だと、凸部５ａの周方向両側の隙間をほぼ等しく設
定することに手間がかかると考えられる。しかしなが
ら、この実施形態２のように突起８ａを設けていれば、
組み込み作業を無造作に行っても、前記２つの隙間をほ
ぼ等しく揃えることができるなど、作業性の向上に貢献
できる。なお、前述の２つの隙間を等しく設定するの
は、正逆両回転方向でのねじれ角を等しくするために必
要なのである。

【００３５】そして、突起８ａを形成する場所について
は、次のような点を考慮して決定するのが好ましい。ま
ず、径方向ではほぼ中央位置とする。一方、軸方向で
は、図７に示すように、第１の内筒５において凸部５ａ
が存在しない部分が第２の内筒６に対して嵌まる直前に
おいて、外筒７の凹部７ａの内面に接着されている弾性
体８と第１の内筒５の凸部５ａとが軸方向で重なる領域
内とする。このように決定すれば、組み込み過程におい
て、前述の２つの隙間をほぼ等しくする調整を行うと
き、第１の内筒５がほとんどフリーの状態になるので、
この調整作業が簡単に行えるようになる。

【００３６】この他、突起８ａを設けたことによって、
図８に示すように、低ばね定数の領域ａから高ばね定数
の領域ｂ₁ ，ｂ₂ に移行する境界ｄ₁ ，ｄ₂ が滑らかに
なり、操作感覚を穏やかなものにできる。それは、弾性
体８において、初期の弾性変形においては突起８ａが受
け持つので抗力が充分に小さくなり、弾性変形が進行す
るにつれて弾性体８そのものが受け持つので緩やかに抗
力を増していくことになるからである。

【００３７】なお、本発明は上記実施形態１，２のみに
限定されるものでなく、種々な応用や変形が考えられ
る。

【００３８】（１） 上記実施形態１，２において、筒
軸１のＵ字状の切欠き部１ｂ，１ｂについては長孔とす
ることができるなど任意である。

【００３９】（２） 上記実施形態１，２において、第
１の内筒５の凸部５ａ・・の数は、任意であるが、その
配置については回転バランスを考慮して円周等配に設定
するのが好ましい。

【００４０】（３） 上記実施形態１，２において、外
筒７の４つの凹部７ａ・・の内側面に接着した弾性体８
と第１の内筒５の４つの凸部５ａ・・の両側面との各対
向隙間については、１８０度対向するものを一対とし
て、各対での隙間寸法を大小異ならせることができる。
この場合、ネジリばね定数の屈折点の角度を変えること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の弾性軸継手では、筒軸とシャ
フトとの間に設けるダンパーについては、内筒の円周数
箇所に設ける各凸部と外筒の円周数箇所に設ける各凹部
との間で伝達するトルクをすべて同じにできるから、回
転バランスを良好にできて、回転方向で筒軸やシャフト
の傾きを防止でき、結果的に操安性を向上できるように
なる。また、このダンパーについても内筒、外筒、弾性
体で形成される簡単な構成にしているから、従来のよう
に筒軸やシャフトそのものを複雑な形状にするものに比
べて製作が簡単になり、低コスト化に貢献できるように
なる。

【００４２】また、請求項２の弾性軸継手では、ダンパ
ーをネジリばね定数を２段にした構成において、上記請
求項１と同様の効果が得られる。

【００４３】さらに、請求項３のように、凹部の内面に
接着する弾性体に突起を設ければ、凹部の内面に接着す
る弾性体と凸部との間の隙間間隔を一定に保つように管
理しやすくなるので、組み立て精度を向上できるように
なるなど、信頼性向上に貢献できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る弾性軸継手の縦断面
図

【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図

【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図

【図４】図１の（４）−（４）線断面の矢視図

【図５】実施形態１の弾性軸継手のネジリばね定数の特
性を示す図

【図６】本発明の実施形態２に係る弾性軸継手の要部の
拡大断面図

【図７】実施形態２の弾性軸継手の要部の分解図

【図８】実施形態２の弾性軸継手のネジリばね定数の特
性を示す図

【図９】自動車の操向機構部を示す側面図

【図１０】従来例の弾性軸継手の分解斜視図

【図１１】図１０の弾性軸継手の断面図

【図１２】図１０の弾性軸継手のネジリばね定数の特性
を示す図

【符号の説明】

１ 筒軸 ２ シャフト ３ ダンパー ５ 第１の内筒 ５ａ 第１の内筒の凸部 ６ 第２の内筒 ７ 外筒 ７ａ 外筒の凹部 ８ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 徹 岡山県倉敷市連島町矢柄四の町4630番地 倉敷化工株式会社内 (72)発明者 村長 広行 大阪府八尾市南植松町２丁目34番地 光洋 機械工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒軸とそれに同心状に内挿されるシャフ
   トとの間に、振動を減衰するとともに回転方向に弾性的
   な遊びを持たせるためのダンパーが介装される弾性軸継
   手であって、 前記ダンパーが、 シャフトにおいて筒軸と重なる領域に外嵌固定されかつ
   外周面の円周数箇所に径方向外向きの凸部を有する内筒
   と、 筒軸においてシャフトと重なる領域に前記内筒に対して
   所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固定されかつ内
   周面に前記内筒の各凸部に対して回転方向の隙間を介し
   て係合する凹部が設けられる外筒と、 外筒において少なくとも凹部の内面に前記内筒の凸部に
   対して非接触となる状態で接着される弾性体と、 を含むことを特徴とする弾性軸継手。
2. 【請求項２】 筒軸とそれに同心状に内挿されるシャフ
   トとの間に、ネジリばね定数が２段のダンパーが介装さ
   れる弾性軸継手であって、 前記ダンパーが、 シャフトにおいて筒軸と重なる領域に外嵌固定されかつ
   外周面において軸方向所要長さ領域の円周数箇所に径方
   向外向きの凸部が設けられる第１の内筒と、 筒軸においてシャフトと重なる領域に前記第１の内筒に
   対して所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固定され
   かつ第１の内筒の軸方向長さとほぼ同じ長さに形成され
   るとともに内周面において軸方向所要長さ領域に前記第
   １の内筒の各凸部に対して回転方向の隙間を介して係合
   する凹部が設けられる外筒と、 第１の内筒において凸部の存在しない軸方向所要長さ領
   域に外嵌固定される第２の内筒と、 前記第２の内筒の外周面および前記外筒において該第２
   の内筒と対向する内周面に対して接着されるとともに、
   前記外筒において少なくとも凹部の内面に前記第１の内
   筒の凸部に対して非接触となる状態で接着される弾性体
   と、 を含むことを特徴とする弾性軸継手。
3. 【請求項３】 前記凹部内面に接着される弾性体におい
   て前記内筒の各凸部に対して周方向で対向する内面に
   は、該各凸部に対して接触する突起が設けられる、請求
   項１または２に記載の弾性軸継手。