(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連結すべき２本の軸のうちの一方と一体になって回転する内側軸体の外周面と、他方の軸と一体になって回転する、全周にわたって連続した筒形になった外側軸体又は一対の半割状軸部材が合わされて筒形になった外側軸体の内周面とが弾性体によって連結されてなる弾性軸継手において、
上記外側軸体に、上記弾性体の端面の外側において該外側軸体の端部を内側に曲げることによって、上記内側軸体の外周面に向かって突出したストッパ部が形成され、
上記内側軸体の外周面は、上記ストッパ部が上記両軸体間に一定の回転変位を生じたときに当接するストッパ面を形成するように、当該軸体の回転中心からの距離が部分的に変化していることを特徴とする弾性軸継手。
【請求項２】
請求項１に記載されている弾性軸継手において、
上記ストッパ部及びストッパ面の各々が上記各軸体の回転中心に関して対称の位置関係になる２か所に設けられていることを特徴とする弾性軸継手。
【請求項３】
互いに連結すべき２本の軸のうちの一方と一体になって回転する内側軸体の外周面と、他方の軸と一体になって回転する、全周にわたって連続した筒形になった外側軸体又は一対の半割状軸部材が合わされて筒形になった外側軸体の内周面とが弾性体によって連結されてなる弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面は、相似の非真円形に形成されていて、
上記外側軸体に、上記弾性体の端面の外側において該外側軸体の端部を内側に曲げることによって、上記内側軸体の外周面に向かって突出し該両軸体間に一定の回転変位を生じたときに該内側軸体の外周面に当接するストッパ部が形成されていることを特徴とする弾性軸継手。
【請求項４】
請求項３に記載されている弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状が、当該両軸体の回転中心に関して対称な非真円形に形成されていて、
上記ストッパ部が上記回転中心に関して対称の位置関係になる２か所に設けられていることを特徴とする弾性軸継手。
【請求項５】
請求項４に記載されている弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状が、相似の長円形状に形成されていて、
上記ストッパ部が、上記外側軸体の端部の長円形状における直線状に延びる部分を内側に曲げることによって形成され、該ストッパ部の先端が上記内側軸体の外周面の直線状に延びる部分と平行に形成されていることを特徴とする弾性軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２本の軸を回転方向に弾性的な遊びをもって連結する弾性軸継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実開昭５７−１３２８２１号公報には、上記２本の軸のうちの一方に結合する内筒の外周面と他方の軸に結合する外筒の内周面とを弾性体（ゴム）によって結合してなる弾性軸継手において、上記内筒及び外筒の断面形状を相似の長円形状にすることが記載されている。このような長円形状の内筒及び外筒の場合、両者が相対的な回転変位をすると、内筒の外周面と外筒の内周面との間の距離が変化するため、弾性体が部分的に圧縮されてストッパ効果が働く。よって、内筒と外筒との間の回転変位とこの両者間の伝達トルクとの関係をみた場合、この弾性軸継手では伝達トルクが急に高くなる非線形のバネ特性が得られる。
【０００３】
特開昭６０−２１５１２２号公報には、内筒及び外筒の断面形状を真円形状とした弾性軸継手において、内筒にストッパプレートを固定して該ストッパプレートの先端部を外筒の切欠き窓に差し込んだものが記載されている。このものでは両筒間の回転変位が大きくなったときにストッパプレートの先端部が上記切欠き窓において外筒に接触しストッパ機能を発揮する。また、特開平６−２７２７１８号公報には、上記ストッパプレートに代えて、内筒及び外筒を貫通するストッパピンを設けたものが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記長円形状の内筒と外筒とを用いた弾性軸継手の場合、そのバネ特性は確かに非線形になるものの、所期のストッパ効果を得るのが難しい。すなわち、内外の筒間の相対的な回転変位が小さい領域に遊びの効果をもたせるには、この両筒間にある程度の厚みを有する弾性体を設ける必要があるため、該弾性体が圧縮されてストッパ効果を発揮するまでの回転変位が大きくなる。従って、このような弾性軸継手を例えば自動車のステアリングシャフトに採用した場合、路面からの振動の伝達やシミーを防止すべく充分な遊び領域を確保すると、ストッパ効果の発揮が遅れて操舵性が低下する。
【０００５】
一方、上記ストッパプレートやストッパピンを用いた弾性軸継手の場合、かかるストッパ部材が外筒に当たったときに伝達トルクが急変するものの、内外の筒間に一定の回転変位があれば必ずストッパが働く。しかし、弾性軸継手にストッパ手段を設けるために、上記ストッパプレート等の組み込み、内外筒への面倒な機械加工を必要とし、また、部品点数も多くなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段及びその作用】
本発明は、上記課題に対して、内筒や外筒自体をストッパに利用することによって、所期の遊び領域とストッパ効果とを簡単に得ることができるようにしたものである。以下、特許請求の範囲の各請求項に係る発明について具体的に説明する。
【０００７】
＜請求項１に係る発明＞
この発明は、互いに連結すべき２本の軸のうちの一方と一体になって回転する内側軸体の外周面と、他方の軸と一体になって回転する、全周にわたって連続した筒形になった外側軸体又は一対の半割状軸部材が合わされて筒形になった外側軸体の内周面とが弾性体によって連結されてなる弾性軸継手において、
上記外側軸体に、上記弾性体の端面の外側において該外側軸体の端部を内側に曲げることによって、上記内側軸体の外周面に向かって突出したストッパ部が形成され、
上記内側軸体の外周面は、上記ストッパ部が上記両軸体間に一定の回転変位を生じたときに当接するストッパ面を形成するように、当該軸体の回転中心からの距離が部分的に変化していることを特徴とする。
【０００８】
この発明においては、上記両軸体間の回転変位が一定未満であるときには、上記弾性体が弾性変形をすることによって緩衝効果を発揮し上記２本の軸間でのトルクないしは振動の伝達を抑制する。そして、上記両軸体間に一定の回転変位を生ずると、上記外側軸体に設けられたストッパ部が上記内側軸体の外周面のストッパ面に当接して上記２本の軸が直結状態になり、この両軸間で回転トルクが直接伝達される。
【０００９】
そうして、当該発明においては、ストッパ部が外側軸体の端部を曲げることによって形成されているから、従来のようなストッパプレートやストッパピンは不要であり、部品点数が少なくなるとともに、ストッパ部品の組み込みやそのための内外の軸体の機械加工が不要になる。また、上記ストッパ面が内側軸体の外周面によって形成されているから、このストッパ面を作るために内筒や外筒に特別な機械加工を施す必要はない。
【００１０】
ここに、上記ストッパ部は弾性体の端面の外側に設けられているが、内外の軸体間に軸方向に間隔をおいて２つの弾性体を設け、この両弾性体間に当該ストッパ部を形成することを本発明及び以下の各発明は含む。
【００１１】
＜請求項２に係る発明＞
この発明は、上記請求項１に記載されている弾性軸継手において、
上記ストッパ部及びストッパ面の各々が上記各軸体の回転中心に関して対称の位置関係になる２か所に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
当該発明の場合、内外の軸体間に一定の回転変位を生じたときに点対称の関係に配置された２か所のストッパ部が同時に対応するストッパ面に当接するため、内外の軸体の軸心がずれることはなく、従って弾性体が局部的に異常変形することがない。
【００１３】
＜請求項３に係る発明＞
この発明は、互いに連結すべき２本の軸のうちの一方と一体になって回転する内側軸体の外周面と、他方の軸と一体になって回転する、全周にわたって連続した筒形になった外側軸体又は一対の半割状軸部材が合わされて筒形になった外側軸体の内周面とが弾性体によって連結されてなる弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面は、相似の非真円形に形成されていて、
上記外側軸体に、上記弾性体の端面の外側において該外側軸体の端部を内側に曲げることによって、上記内側軸体の外周面に向かって突出し該両軸体間に一定の回転変位を生じたときに該内側軸体の外周面に当接するストッパ部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明においても、請求項１に係る発明の場合と同様に、弾性体によって弾性的な遊びを確保しながら、上記両軸体間に一定の回転変位を生じたときに上記ストッパ部を働かせて上記２本の軸を直結状態にすることができ、また、ストッパ部が外側軸体の端部を曲げることによって形成されているから、従来のようなストッパプレートやストッパピンは不要であり、部品点数が少なくなるとともに、ストッパ部品の組み込みやそのための内外の軸体の機械加工が不要になり、さらにストッパ面を別途形成する必要がない。
【００１５】
そうして、この発明では、内側軸体の外周面及び外側軸体の内周面が相似の非真円形に形成されているから、両軸体間に回転変位を生ずると両軸体の間隔が変化し、弾性体が部分的に圧縮されてストッパ効果が得られる。よって、この両軸体の形状的効果によって上記ストッパ部が働く前後で伝達トルクが急変することが防止される。また、上記両軸体間の弾性体もその肉厚が全周にわたって一定になり、弾性的な遊び領域を得る上で有利になる。
【００１６】
＜請求項４に係る発明＞
この発明は、上記請求項３に記載されている弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状が、当該両軸体の回転中心に関して対称な非真円形に形成されていて、
上記ストッパ部が上記回転中心に関して対称の位置関係になる２か所に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明の場合は、内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状が該両軸体の回転中心に関して対称な非真円形に形成されているから、同じく点対称に配置された２つのストッパ部に対応して２か所にストッパ面が形成されることになり、請求項２に係る発明と同様の作用が得られる。
【００１８】
＜請求項５に係る発明＞
この発明は、上記請求項４に記載されている弾性軸継手において、
上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状が、相似の長円形状に形成されていて、
上記ストッパ部が、上記外側軸体の端部の長円形状における直線状に延びる部分を内側に曲げることによって形成され、該ストッパ部の先端が上記内側軸体の外周面の直線状に延びる部分と平行に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明の場合は、ストッパ部が上記外側軸体の端部を曲げることによって形成されているから、請求項１に係る発明と同様の作用が得られるが、さらに、内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面が長円形状であるから、同じく非真円形でも多角形状の場合とは違って、両軸体間に回転変位を生ずるときの弾性体の変形の仕方が部分的に大きく異なったものになることが少なく、弾性体の耐久性向上ないし内外の軸体からの剥離防止に有利になる。
【００２０】
ここに、上記外側軸体の長円形状における直線状に延びる部分にストッパ部を設け、該ストッパ部の先端を上記内側軸体の外周面の直線状に延びる部分と平行に形成しているのは、これによって、両軸体間に回転変位を生じたときに当該ストッパ部の先端が内側軸体の外周面に確実に当接するからである。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、外側軸体の端部を内側に曲げることによって内側軸体の外周面に向かって突出したストッパ部を形成し、該内側軸体の外周面を、ストッパ面が形成されるように、当該軸体の回転中心からの距離が部分的に変化してなる形状にしたから、ストッパ部品の組み込みやそのための内外の軸体の機械加工を要しないとともに、ストッパ面を作るために内外の軸体に特別な機械加工を施す必要はなく、両軸体間に一定の弾性的な遊びを得ながら、この両軸体間に一定の回転変位を生じたときには両軸体を直結状態にして確実にトルクを伝えることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、上記請求項１に記載されている弾性軸継手において、上記ストッパ部及びストッパ面の各々を上記各軸体の回転中心に関して対称の位置関係になる２か所に設けているから、弾性体に局部的な異常変形を招くことなく、請求項１に係る発明の効果を得ることができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面を相似の非真円形に形成し、外側軸体の端部を内側に曲げることによって、この両軸体間に一定の回転変位を生じたときに内側軸体の外周面に当接するストッパ部を形成したから、ストッパ部品の組み込みやそのための内外の軸体の機械加工を要しないとともに、ストッパ面を作るために内外の軸体に特別な機械加工を施す必要はなく、しかも、両軸体の形状に基づくストッパ効果を得ることができ、上記ストッパ部が働く前後で伝達トルクが急変することを防止することができる。
【００２４】
請求項４に係る発明によれば、上記請求項３に記載されている弾性軸継手において、上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状を点対称な非真円形に形成し、同じく点対称の位置関係になるように２つのストッパ部を設けたから、請求項２に係る発明の効果と請求項３に係る発明の効果とを得ることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、上記請求項４に記載されている弾性軸継手において、上記内側軸体の外周面及び筒形になった外側軸体の内周面の断面形状を相似の長円形とし、上記外側軸体の端の長円形状における直線状に延びる部分を内側に曲げることによってストッパ部を形成し、該ストッパ部の先端を上記内側軸体の外周面の直線状に延びる部分と平行に形成したから、弾性体の異常変形を防止してその耐久性を確保しながら、請求項３に係る発明及び請求項４に係る発明の効果を確実に得ることができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００２７】
＜実施例１＞
この実施例は本発明を自動車のステアリングシャフトの軸継手として用いたものである。図１において、１はステアリングホイール、２はインストルメントパネルのフレームに支持される上部シャフト、３は弾性軸継手４を有する中間シャフト、５は下部シャフト（パワーステアリング装置の入力軸）である。上部シャフト２、中間シャフト３及び下部シャフト５はユニバーサルジョイント６，６によって互いに連結されている。
【００２８】
上記弾性軸継手４の具体的な構造は図２及び図３に示されている。同図において、７は内側軸体、８は外側軸体であり、内側軸体７の外周面と外側軸体８の内周面とが全周にわたって弾性体（ゴム）９によって連結されている。内側軸体７及び外側軸体８は、断面形状が相似の長円形状になった筒体であって、互いに同心に配置されている。
【００２９】
そうして、上記外側軸体８の上端には、その長円形状の相対する直線状に延びる部分に内側へ曲げられたストッパ部１０，１０が設けられている。このストッパ部１０の先端は、上記内側軸体７の外周面の直線状に延びる部分と平行に直線状に延びており、該内側軸体７の外周面との間に一定のクリアランス１１が形成されている。この場合、上記内側軸体７の外周面の直線状に延びる部分が、内外の軸体７，８間に回転変位を生じたときに上記ストッパ部１０が当接するストッパ面１２になっている。
【００３０】
図４は、内外の軸体間の回転変位（捩れ角）と伝達トルクとの関係をみたものであり、同図において、破線で示す特性は内外の軸体の断面形状が真円形の弾性軸継手の場合（ストッパなし）、１点鎖線で示す特性は内外の軸体の断面形状が長円形の弾性軸継手の場合（ストッパなし）であり、実線で示す特性が上記実施例の弾性軸継手４のストッパ部１０とストッパ面１２との当接による効果を示している。
【００３１】
すなわち、上記実施例の弾性軸継手４の場合、内外の軸体７，８の断面形状が長円形状であるから、回転変位が小さい領域では１点鎖線で示すトルク伝達特性となり、この内外の軸体７，８の形状に起因するストッパ効果が得られ、上記ストッパ部１０とストッパ面１２とが当接する回転変位量になると、この当該当接によって内外の軸体７，８が回転方向において直結状態になり、実線で示すように伝達トルクが立ち上がる。
【００３２】
従って、上記回転変位が小さい領域ではトルクの伝達が少なく、弾性体９がトルクの伝達を緩和する緩衝作用を発揮し、路面の凹凸による車輪の振動がステアリングホイールに伝わることが防止されるとともに、シミーも防止される。そして、上記回転変位が大きくなると、上記ストッパ部１０とストッパ面１２との当接によってステアリングホイール１の回転が直接的にパワーステアリング装置の方に伝わるようになるが、その過渡期においては、上記内外の軸体７，８の形状に起因するストッパ効果が働くから、伝達トルクの急変が避けられ、運転者は違和感を覚えることがなくなり、操舵性の向上に有利になる。
【００３３】
なお、上記内外の軸体７，８の各々の端部にフランジを設け、これを連結すべき２本の軸の各々に結合することができることはもちろんである。
【００３４】
＜実施例２＞
この実施例については図５及び図６に示されている。実施例１の外側軸体８は全周にわたって連続した筒形になったものであるが、この実施例２では、弾性軸継手１４の外側軸体１８は、一対の半割状軸部材１８ａ，１８ａが合わされて断面形状が長円形状の筒形になるものである。内側軸体７は実施例１と同じものである。
【００３５】
すなわち、内側軸体７の外周面と外側軸体１８の各軸部材１８ａ，１８ａの内周面とは弾性体（ゴム）９ａ，９ａによって連結されている。外側軸体１８は、図５に示すように、これを結合すべき軸に組付ける前の自由な状態では２つの軸部材１８ａ，１８が離れている。そして、図６に示すように、外側軸体１８を結合すべき断面長円形状の軸２０に弾性軸継手１４を圧入することによって、上記両軸部材１８ａ，１８ａを弾性体９ａ，９ａの弾発力に抗して内側に寄せ合わせ断面長円形状の筒形になった外側軸体１８を形成することになる。また、各軸部材１８ａには実施例１と同様のストッパ部１０が形成されている。
【００３６】
従って、本例の場合は、弾性軸継手１４を軸２０に圧入することによって、弾性体９ａ，９ａに適度の予圧縮を与えて所望のバネ特性を得ることができる。また、外側軸体１８の各軸部材１８ａについては、パイプ材を半割にして成形することもできるが、ストッパ部１０を含めて該軸部材１８ａを圧延鋼板からプレス成形することができ、その場合はパイプ材から成形する場合に比べてコストの低減に有利になる。
【００３７】
なお、本発明の弾性軸継手は上記ステアリングシャフト以外の軸継手として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車のステアリングを示す側面図
【図２】実施例１の弾性軸継手の横断面図（図３のＡ−Ａ断面図）
【図３】同例の弾性軸継手の縦断面図
【図４】弾性軸継手のバネ特性を示すグラフ図
【図５】実施例２の弾性軸継手の自由状態の横断面図
【図６】同例の弾性軸継手を軸に圧入した状態の横断面図
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  上部シャフト
３  中間シャフト
４，１４  弾性軸継手
５  下部シャフト
７  内側軸体
８，１８  外側軸体
９，９ａ  弾性体
１０  ストッパ部
１１  クリアランス
１２  ストッパ面
１８ａ  半割状軸部材
【図１】
0003628746.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003628746.tif 000006
【図６】
0003628746.tif 000007