(57)【要約】【課題】ステアリングシャフト用軸継手１におけるトルク伝達力と、こじり衝撃に対する吸収性の向上を両立させる。【解決手段】一対のプレート１０Ａ，１０Ｂが厚さ方向に重合した状態に互いに結合された本体１０を有し、プレート１０Ａ，１０Ｂのそれぞれに、本体１０の外側へ向けて突出し内面が半球面の一部をなす複数の筒状孔部１１が円周方向等間隔で開設され、互いに同位相上にあるプレート１０Ａの筒状孔部１１の内周面とプレート１０Ｂの筒状孔部１１の内周面で分担形成される球状保持面１１ａ内に、それぞれ球状ブッシュ２０が回転可能に収容されている。球状ブッシュ２０は、プレート１０Ａ，１０Ｂの筒状孔部１１の外端開口１１ｂより小径のスリーブ２１と、このスリーブ２１の外周に一体的に設けられて外周面が球状保持面１１ａと対応する球面状に形成されたゴム状弾性体２２とからなる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のプレート（１０Ａ，１０Ｂ）が厚さ方向に重合した状態に互いに結合された本体（１０）を有し、前記プレート（１０Ａ，１０Ｂ）のそれぞれに、前記本体（１０）の外側へ向けて突出し内面が半球面の一部をなす複数の筒状孔部（１１）が円周方向等間隔で開設され、互いに同位相上にある一方のプレート（１０Ａ）の筒状孔部（１１）の内周面と他方のプレート（１０Ｂ）の筒状孔部（１１）の内周面で分担形成される球状保持面（１１ａ）内に、それぞれ外周面が球面状を呈するブッシュ（２０）が回転可能に収容され、前記筒状孔部（１１）の外端開口（１１ｂ）の内径が、前記ブッシュ（２０）の内径よりも大径であることを特徴とするステアリングシャフト用軸継手。
【請求項２】
ブッシュ（２０）が、プレート（１０Ａ，１０Ｂ）の筒状孔部（１１）の外端開口（１１ｂ）より小径のスリーブ（２１）と、このスリーブ（２１）の外周に一体的に設けられて外周面が球状保持面（１１ａ）と対応する球面状に形成されたゴム状弾性体（２２）とからなることを特徴とする請求項１に記載のステアリングシャフト用軸継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のステアリングシャフトに用いられ、振動や衝撃を吸収する機能を有する軸継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の操舵のためのステアリングシャフトは、上端にステアリングホイールが設けられたアッパーシャフトと、ステアリングギヤ側のロアシャフトを連結した構造を有する。図５は、このようなアッパーシャフトとロアシャフトを連結するのに用いられる従来技術によるステアリングシャフト用軸継手を示す断面図である。
【０００３】
従来のステアリングシャフト用軸継手は、図５に示されるように、円盤状の盤体１００に、一方のシャフトのヨークを連結するための複数の第一孔１０１と、他方のシャフトのヨークを連結するための複数の第二孔１０２を、円周方向等間隔で交互に設け、各孔１０１，１０２に、互いに同心的に配置した内筒１１１と外筒１１２をゴム状弾性体１１３で結合した構造のブッシュ１１０Ａ，１１０Ｂを装着した構造を備える。すなわち、一方のシャフト（例えばアッパーシャフト）の軸端のヨークが、各第一孔１０１に挿入されたブッシュ１１０Ａの内筒１１１に結合され、他方のシャフト（例えばロアシャフト）の軸端のヨークが、各第二孔１０２に挿入されたブッシュ１１０Ｂの内筒１１１に結合されることによって、この軸継手を介して互いに連結される。また、各ブッシュ１１０Ａ，１１０Ｂに設けられたゴム状弾性体１１３によって、こじり方向の衝撃の低減が図られている（例えば特開平６−２１３２４８号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のステアリングシャフト用軸継手によれば、一方のシャフトから他方のシャフトへの操舵トルクの伝達も、ブッシュ１１０Ａ，１１０Ｂに設けられたゴム状弾性体１１３を介して行われるため、トルク伝達力を高める目的でゴム状弾性体１１３の剛性を高くすると、こじり方向に対する静ばね定数も高くなるため、良好な衝撃吸収性が損なわれてしまい、衝撃吸収性を向上させるためにゴム状弾性体１１３の剛性を低くした場合は、内筒１１１と外筒１１２間でのトルク伝達力が低下し、ステアリングホイールによる操舵の際に余分なトルクが必要となって、操舵フィーリングが低下する問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、ステアリングシャフト用軸継手におけるトルク伝達力と、こじり衝撃に対する吸収性の向上を、両立させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るステアリングシャフト用軸継手は、一対のプレートが厚さ方向に重合した状態に互いに結合された本体を有し、前記プレートのそれぞれに、前記本体の外側へ向けて突出し内面が半球面の一部をなす複数の筒状孔部が円周方向等間隔で開設され、互いに同位相上にある一方のプレートの筒状孔部の内周面と他方のプレートの筒状孔部の内周面とで分担形成される球状保持面内に、それぞれ外周面が球面状を呈するブッシュが回転可能に収容され、前記筒状孔部の外端開口の内径が、前記ブッシュの内径よりも大径となっている。
【０００７】
請求項２の発明に係るステアリングシャフト用軸継手は、請求項１に記載の構成において、ブッシュが、プレートの筒状孔部の外端開口より小径のスリーブと、このスリーブの外周に一体的に設けられて外周面が球状保持面と対応する球面状に形成されたゴム状弾性体とからなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るステアリングシャフト用軸継手の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図１は、この形態によるステアリングシャフト用軸継手１を示す正面図、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。図１及び図２に示されるように、このステアリングシャフト用軸継手１は、円盤状を呈する一対のプレート１０Ａ，１０Ｂからなる本体１０と、四個の球状ブッシュ２０とを備える。
【０００９】
プレート１０Ａ，１０Ｂは、例えば鋼板などの金属板を打ち抜きプレス成形することにより製作されたものであって、それぞれ、その外周近傍の互いに同心の円周上に位置して、厚さ方向一側へ突出した四個の筒状孔部１１が円周方向９０度の位相間隔で開設されている。筒状孔部１１は、その内面が半球面の一部をなすように形成されたものである。
【００１０】
プレート１０Ａ，１０Ｂは、厚さ方向他側同士、すなわち筒状孔部１１の突出方向と反対側の面同士で衝合した状態、かつプレート１０Ａの各筒状孔部１１とプレート１０Ｂの各筒状孔部１１が互いに位置合わせされた状態で、複数（図示の例の場合は各筒状孔部１１間で円周方向四箇所）のハーフピアス部１２において互いに結合されることによって、本体１０をなしている。
【００１１】
プレート１０Ａ側の筒状孔部１１の内周面と、これと互いに同位相上にあるプレート１０Ｂ側の筒状孔部１１の内周面は、プレート１０Ａ，１０Ｂの結合によって、球面状をなす球状保持面１１ａを互いに分担形成している。そして、球状ブッシュ２０は、この球状保持面１１ａ内に互いに球面同士で嵌合されており、すなわちそれぞれ回転可能に、かつ抜け止めされた状態に収容されている。
【００１２】
球状ブッシュ２０は、本体１０におけるプレート１０Ａ，１０Ｂの筒状孔部１１の外端開口１１ｂより小径のスリーブ２１と、このスリーブ２１の外周に一体的に設けられ、外周面が球状保持面１１ａと対応する球面状に形成されたゴム状弾性体２２とからなる。ゴム状弾性体２２は、加硫成形金型内に、外周面に所定の接着剤を塗布したスリーブ２１をセットして未加硫ゴムを充填し、加熱・加圧することによって、加硫成形と同時にスリーブ２１と一体的に加硫接着されたもので、そのゴム材料としては、後述のように、比較的剛性の高い材質のものを選択することができる。
【００１３】
なお、筒状孔部１１，１１による球状保持面１１ａと、球状ブッシュ２０の外周面との間には、必要に応じて、グリースなどの潤滑剤が介在される。
【００１４】
以上のような構成を備える本形態のステアリングシャフト用軸継手１の製作においては、まずプレート１０Ａ，１０Ｂを金属板の打ち抜きプレス成形によって製作する一方、上述のように加硫成形金型内で、スリーブ２１へゴム状弾性体２２を加硫成形・加硫接着することによって球状ブッシュ２０を製作する。そして、プレート１０Ａの各筒状孔部１１の球状内周面とプレート１０Ｂの各筒状孔部１１の球状内周面に跨って、球状ブッシュ２０を挿入した状態で、プレート１０Ａ，１０Ｂを互いに重ね合わせ、このプレート１０Ａ，１０Ｂをハーフピアスによって互いに結合すれば、図１及び図２に示される製品が得られる。したがって、少ない工程で、低コストで製作することができる。
【００１５】
図３は、ハーフピアスによるプレート１０Ａ，１０Ｂの結合工程を示す説明図である。この図３における（Ａ）に示されるように、プレート１０Ｂには、予め金属板の打ち抜きプレス成形過程で、図１におけるハーフピアス部１２と対応する箇所に、小孔１２ａが開設される。そして、このプレート１０Ｂに、プレート１０Ａを位置決めして重合し、図３における（Ｂ）に示されるように、小孔１２ａと対応する部分で、プレート１０Ａを、ハーフピアス用治具（不図示）を用いて小孔１２ａ内へ打ち出すことによって、その打ち出しによる塑性変形部１２ｂが小孔１２ａの内面と強固に圧接し、結合状態となるのである。
【００１６】
なお、プレート１０Ａ，１０Ｂの結合方法としては、上述したハーフピアス１２による方法のほか、スポット溶接や、プロジェクション溶接、あるいはリベットによるカシメ、ネジによる結合なども採用することができる。
【００１７】
この形態によるステアリングシャフト用軸継手１は、円周方向９０度の位相間隔で設けられた筒状孔部１１（球状保持面１１ａ）に保持された四個の球状ブッシュ２のうち、例えば図１におけるＸ方向に並んだ一対の球状ブッシュ２０，２０は、そのスリーブ２１，２１が、ステアリングシャフトにおけるアッパーシャフトの軸端のヨークに設けられた一対の結合用ピンと結合され、例えば図１におけるＹ方向に並んだ一対の球状ブッシュ２０，２０は、そのスリーブ２１，２１が、ステアリングシャフトにおけるロアシャフトの軸端のヨークに設けられた一対の結合用ピンと結合される。これによって、アッパーシャフトとロアシャフトは、本形態のステアリングシャフト用軸継手１を介して互いに連結される。
【００１８】
そして、この状態で、アッパーシャフトにステアリングホイールによる操舵トルクが入力された場合、このトルクは、アッパーシャフトのヨークに結合された一対の球状ブッシュ２０，２０からこれを保持している筒状孔部１１，１１を介して、プレート１０Ａ，１０Ｂからなる本体１０に伝達され、更に、前記筒状孔部１１，１１とは９０度異なる位相上にある筒状孔部１１，１１から、これに保持された球状ブッシュ２０，２０を介して、これに結合されたロアシャフトのヨークへ伝達される。そして、球状ブッシュ２０におけるゴム状弾性体２２は、比較的高剛性のゴム材料が用いられているため、トルク伝達力が大きく、したがって安定した操舵フィーリングが得られる。
【００１９】
また、球状ブッシュ２０におけるゴム状弾性体２２は、その変形特性によって、例えば車両走行中の路面からの振動や、パワーステアリングの作動による振動が、ロアシャフトからアッパーシャフト側へ伝達されるのを、ある程度吸収する作用を有する。
【００２０】
図４は、球状ブッシュ２０がこじり入力によって回転した状態を部分的に示すものである。すなわち、車両走行中の路面からの振動等によって、一方のシャフトと他方のシャフトの軸心が、互いに交差するようなこじり方向の衝撃入力があった場合、一方のシャフトのヨーク又は他方のシャフトのヨークに結合された球状ブッシュ２０と、これを保持する筒状孔部１１との間で相対的なこじり変位を生じ、これに伴って、球状ブッシュ２０は、図４に示されるように、スリーブ２１に挿通された結合用ピンが筒状孔部１１の外端開口１１ｂと干渉しない範囲で、筒状孔部１１による球状保持面１１ａに対して回転する。
【００２１】
なお、このとき、図１におけるＸ方向に並んだ球状ブッシュ２０，２０は、その球面の中心を通ってＸ方向に延びる仮想軸Ｏｘを中心として回転され、Ｙ方向に並んだ球状ブッシュ２０，２０は、その球面の中心を通ってＹ方向に延びる仮想軸Ｏｙを中心として回転されることになる。
【００２２】
そして、上述のような球状ブッシュ２０の回転によって、こじり方向に対して著しく低ばね特性となり、こじり衝撃の伝達が有効に遮断される。特に、球状保持面１１ａと球状ブッシュ２０の外周面との間に潤滑剤を介在した場合は、こじり方向に対して更に低ばねとすることができると共に、球状ブッシュ２０におけるゴム状弾性体２２の摩耗を有効に防止することができる。
【００２３】
また、本形態のステアリングシャフト用軸継手１は、アッパーシャフトとロアシャフトが、その軸心が互いに所定の角度をなして交差するように連結された状態でのトルク伝達も許容するものである。すなわち、この場合は、本体１０が、仮想軸Ｏｘを中心とする角変位及び仮想軸Ｏｙを中心とする角変位を伴いながら回転し、これに伴って、球状ブッシュ２０が、前記仮想軸Ｏｘ及び仮想軸Ｏｙを中心として、筒状孔部１１（球状保持面１１ａ）と相対回転しながら、トルクを伝達する。
【００２４】
また、球状ブッシュ２０のゴム状弾性体２２（球状保持面１１ａ）の球面の半径や、筒状孔部１１の外端開口１１ｂの内径や、ゴム状弾性体２２の硬度等を適切に設定すれば、万一、車両の正面衝突等の事故が発生した場合、その衝撃でステアリングシャフトをその軸方向に圧縮するような所定以上の荷重が加わることによって、球状ブッシュ２０が、筒状孔部１１から抜け出すようにすることができる。すなわち、球状ブッシュ２０が、筒状孔部１１から抜け出すことによって、ステアリングホイール側のアッパーシャフトと、ギヤ側のロアシャフトの連結が解除されるので、衝突時に運転者がステアリングシャフトにぶつかって胸を強打するなどの衝撃を緩和することができる。そしてこの場合も、球状保持面１１ａと球状ブッシュ２０の外周面との間に潤滑剤を介在しておくことによって、球状ブッシュ２０の抜け出し動作の際の抵抗を少なくすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明に係るステアリングシャフト用軸継手によれば、所要のトルク伝達力を確保して安定した操舵フィーリングを得ることができ、また、ブッシュを球状にして、本体の球状保持面に回転可能に保持したことによって、こじり方向の衝撃入力に対して低ばねとなり、こじり衝撃を著しく緩和することができる。また、球状に成形したブッシュを一対のプレートの筒状孔部間に収容した状態でこのプレートを互いに結合することによって製作できるので、安価に提供することができる。
【００２６】
請求項２の発明に係るステアリングシャフト用軸継手によれば、ブッシュが、スリーブの外周に球状のゴム状弾性体を設けたものであるため、車両の衝突事故等による衝撃で、ブッシュが、筒状孔部から抜け出してステアリングシャフトにおけるアッパーシャフトとロアシャフトの連結を解除し、衝突時に運転者がステアリングシャフトで胸を強打するなどの衝撃を緩和し、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るステアリングシャフト用軸継手の好ましい実施の形態を示す正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】ハーフピアスによるプレート１０Ａ，１０Ｂの結合工程を示す説明図である。
【図４】球状ブッシュ２０がこじり入力によって回転した状態を示す部分的な断面図である。
【図５】従来技術によるステアリングシャフト用軸継手を示す断面図である。
【符号の説明】
１　ステアリングシャフト用軸継手
１０　本体
１０Ａ，１０Ｂ　プレート
１１　筒状孔部
１１ａ　球状保持面
１１ｂ　外端開口
１２　ハーフピアス部
１２ａ　小孔
１２ｂ　塑性変形部
２０　球状ブッシュ（ブッシュ）
２１　スリーブ
２２　ゴム状弾性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月11日(2002.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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