(57)【要約】【課題】ねじりトルク負荷時、衝撃やゴム部材切れが生じず、しかもゴム部材の圧入を無くし、耐久性及び製作性を向上させたナイトハルトバネを提供する。【解決手段】アウターパイプにトルク用金具をゴム部材を介在させて同心的に配置し、且つアウターパイプの内周面にゴム部材を加硫接着してなり、トルク用金具はその外周面に４個の角部を９０度ごとに形成して隣り合わせた角部間を湾曲凹部とし、ゴム部材はトルク用金具の湾曲凹部に弾圧状態で接する凸部を形成すると共に角部とに隙間が生ずる凹部を形成した孔を有することで、ねじりトルク負荷時、ゴム部材はアウターパイプの内周面に加硫接着しているから、ころがらずにトルク用金具の湾曲凹部がゴム部材の凸部を弾圧して、徐々にトルクを上げて望ましい非線形トルク・変位角特性が出せる。【選択図】　　　図１
2004052880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターパイプ内にトルク用金具をゴム部材を介在させて同心的に配置し、且つ前記アウターパイプの内周面に前記ゴム部材を加硫接着してなり、前記トルク用金具はその外周面にＮ個の角部を（３６０／Ｎ）度ごとに形成して隣り合わせた前記角部間を湾曲凹部とし、前記ゴム部材は前記トルク用金具の湾曲凹部に弾圧状態で接する凸部を形成すると共に前記角部とは隙間が生ずる凹部を形成した孔を有することを特徴とするナイトハルトバネ。
【請求項２】
前記ゴム部材の孔の軸方向両端に前記トルク用金具の圧入を導くガイドを設けた請求項１記載のナイトハルトバネ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじりトルクがかかる軸継手等に装備されそのねじりトルクを減衰させるナイトハルトバネに関し、より詳しくは、ねじりトルク負荷時衝撃が発生せず、ゴム部材の切れが生じないようにし、しかもゴム部材の圧入操作を無くして、耐久性並びに製作性を向上させることが出来るナイトハルトバネに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ナイトハルトバネは、ねじりトルクがかかる軸継手等に装備され、そのねじりトルクを減衰させたり、また復元力を作用させて、軸継手等にかかるねじりトルク負荷の緩衝をはかったり、バネとして利用したりするものである。このナイトハルトバネａは、例えば、図８に示すように、ジョイントシャフトｂにスプライン結合した径断面形状が菱形のトルク用金具ｃと、このトルク用金具ｃの４個の湾曲凹部ｄに沿わせた円柱状のゴム部材ｅと、これらのゴム部材ｅに外側から接する角状のアウターパイプｆとからなるものである（特開平１１−３３４６７０号公報参照）。
【０００３】
このナイトハルトバネａは、ジョイントシャフトｂに時計方向のねじりトルクが加わると、当然にトルク用金具ｃも連れ回りする力が働き、ゴム部材ｅをころがして弾圧し変形させ、ねじりトルクを減衰させて負荷の緩衝をはかる。時計方向のねじりトルクが無くなると、ゴム部材ｅの弾性力によりトルク用金具ｃを元に戻し、ジョイントシャフトｂも連れ回りして元の位置に戻り、すなわち、復元力を利用するものである。
【０００４】
また、図９に示すようなナイトハルトバネａ１も知られている。このナイトハルトバネａ１は、トルク用金具ｃ１が６角形の径断面形状であり、それら６個の凹部ｄ１に６本の円柱状のゴム部材ｅを沿わせ、これらのゴム部材ｅを、内側の径断面形状が６角形で外側の径断面形状が円形であるアウターパイプｆ１で、接したものであり、その作用効果は、図８のものとほぼ同様である。
【０００５】
また、図１０に示すようなナイトハルトバネａ２も知られている。このナイトハルトバネａ２は、トルク用金具ｃ２が４角形の径断面形状であり、その４個の凹部ｄ２がインボリュート状をなし、それらのインボリュート状凹部ｄ２に４本の円柱状のゴム部材ｅを沿わせ、これらのゴム部材ｅを内側及び外側の径断面形状が４角形であるアウターパイプｆ２で接したものである。その作用効果は、図８のものとほぼ同様であるが、図１０の矢線Ａ方向の回転に対してだけ有効であるという違いがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した図８のナイトハルトバネａは、これに回転する力、すなわち、ねじりトルクが加わると、アウターパイプｆとトルク用金具ｃとの間のゴム部材ｅがころがり緩やかに弾圧されて、最終的にトルク用金具ｃの角部ｇがゴム部材ｅに当たることで、非線形トルク・変位角特性が出るようにしている。しかし、これは図７の曲線ｋ１に示すような急なトルク（ねじりバネ定数）の立ち上げとなり、突き上げるような衝撃が発生し、更に角部ｇの当たりが繰り返されることによってゴム部材ｅに切れが発生する虞がある。
【０００７】
その結果、ナイトハルトバネａはどうしても耐久性に欠けるきらいがある。また、アウターパイプｆが角パイプのため製作コストが高く、更にアウターパイプｆ内に４本のゴム部材ｅを圧入する必要があるが、本数が多いためゴム部材ｅを圧入するのに、時間がかかり製作コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
また、図９のナイトハルトバネａ１も、図８のナイトハルトバネａと同じような不都合な点があり、特にゴム部材ｅが２本多い６本であるため、ゴム部材ｅを圧入するのに、より一層時間がかかり、その分製作コストが高くなる。
【０００９】
また、図１０のナイトハルトバネａ２は、回転角度が大きく取れるというメリットはあるが、図１０の矢線Ａ方向の回転に対してだけ有効であり、加えて図８のナイトハルトバネａと同じような不都合な点がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ねじりトルク負荷時衝撃が発生せず、ゴム部材の切れが生じないようにし、しかもゴム部材の圧入操作を無くして、耐久性並びに製作性を向上させることが出来るナイトハルトバネを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであって、下記の構成からなることを特徴とするものである。
すなわち、本発明によれば、アウターパイプ内にトルク用金具をゴム部材を介在させて同心的に配置し、且つ前記アウターパイプの内周面に前記ゴム部材を加硫接着してなり、前記トルク用金具はその外周面にＮ個の角部を（３６０／Ｎ）度ごとに形成して隣り合わせた前記角部間を湾曲凹部とし、前記ゴム部材は前記トルク用金具の湾曲凹部に弾圧状態で接する凸部を形成すると共に前記角部とは隙間が生ずる凹部を形成した孔を有することを特徴とするナイトハルトバネが提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、前記ゴム部材の孔の軸方向両端に前記トルク用金具の圧入を導くガイドを設けた上記ナイトハルトバネが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施の形態を示すナイトハルトバネの正面図、図２はそのゴム部材の正面図、図３はそのゴム部材の断面図、図４はそのナイトハルトバネのトルク用金具の斜視図である。
図において、ナイトハルトバネ１は、アウターパイプ２にトルク用金具３をゴム部材４を介在させて同心的に配置し、且つアウターパイプ２の内周面２ａにゴム部材４を加硫接着してなり、トルク用金具３はその外周面３ａにＮ個、すなわち、４個の角部５を（３６０／Ｎ）度ごとに形成して隣り合わせた角部５間を湾曲凹部６とし、ゴム部材４はトルク用金具３の湾曲凹部６に弾圧状態で接する凸部７を形成すると共に角部５とに隙間Ｓが生ずる凹部８を形成した孔９を有するものである。
【００１４】
前記アウターパイプ２は、円筒体であり、前記ゴム部材４及びトルク用金具３を収容するものであって、材質は金属製で通常鉄系及びアルミニウムが用いれられる。なお、アウターパイプ２は、円筒体に限定されることなく、角状のパイプであっても良い。
【００１５】
前記ゴム部材４は、前記孔９にトルク用金具３が圧入された際、そのトルク用金具３が同心的になるように孔９が開けられている。この孔９は、既に述べたように、その内周面に４個の凸部７を９０度ごとに形成し、これらの凸部７の中間には、同じく４個の凹部８が９０度ごとに形成されている。従って、孔９はその径方向の断面形状が十字架状をなしている。そして、孔９の内周面上の４個の凸部７は、いずれも十分な盛り上がりがあり十分な弾圧力を有して、その孔９にトルク用金具３が圧入設置された後、ナイトハルトバネ１のねじりトルク負荷時に、徐々にトルク（ねじりバネ定数）を上げて行くことになり、更にトルク用金具３がぐらついたり、孔９から抜けたりしないようにしている。
【００１６】
一方、孔９の内周面上の４個の凹部８は、いずれも十分に剔られ、孔９にトルク用金具３が圧入設置された後、ナイトハルトバネ１のねじりトルク無負荷時に隙間Ｓが生じ、トルク用金具３の角部５が４個の凹部８に接することがなく、ねじりトルク負荷時の最終局面で角部５が凹部８に接してねじりバネ定数を上げて、図７のｋ２に示すように、望ましい非線形トルク・変位角特性を出している。
【００１７】
また、ゴム部材４の孔９の軸方向両端１０、１１に前記トルク用金具３の圧入を導くガイド１２を設けてある。このガイド１２は、孔９の全周にわたり設けた全周ガイド１２ａと、４個の凸部７に設けた凸部ガイド１２ｂとからなる。これによって、製作時に、ゴム部材４の孔９にトルク用金具３を圧入する際、まず全周ガイド１２ａに導かれて圧入を開始し、更に凸部ガイド１２ｂに導かれてトルク用金具３をスムーズに且つ実質的に圧入することが出来る。
【００１８】
なお、ゴム部材４の材質は天然ゴムとブチルゴムとの混合物であり、そのゴム硬度はＪＩＳ　Ａで５０度から８０度の範囲、好ましくは６０ないし７０度の範囲である。また、このゴム部材４のアウターパイプ２の内周面２ａへの接着方法は、１７０℃、圧力２００Ｋｇ／ｃｍ２　で１２ないし１５分間程度の加硫接着にて行う。
【００１９】
前記トルク用金具３は、その径方向の断面形状がほぼ正方形をなし、その角が丸みを帯びて角部５となり、その辺が内方に湾曲して湾曲凹部６となっている。すなわち、トルク用金具３の外周面３ａには、４個の角部５及び４個の湾曲凹部６が４５度ずつ交互に配置されている。この実施の形態では、Ｎは４の場合であるが、Ｎは特に限定はないが、製作上の観点からは３ないし８の範囲内であるのが良い。そして、前記ゴム部材４の孔９にトルク用金具３が圧入設置された際、トルク用金具３の湾曲凹部６とゴム部材４の凸部７との関係は、図１に示すように、角度θを有して接するようにするのが良い。この角度θがあることは、トルク用金具３の角部５がゴム部材４の孔９に当たり辛くなり、隙間Ｓを生じさせることを示し、更に、ゴム部材４とトルク用金具３との相対的な回転角度が大きく取れることを意味する。
【００２０】
上記のような構成になるナイトハルトバネ１の加硫接着による製作状況及びその作用について述べる。
まず、ナイトハルトバネ１の使用状況に沿うアウターパイプ２、トルク用金具３及びゴム部材４を製作準備する。次に、アウターパイプ２の内周面２ａに接着剤を塗布、乾燥後、加熱したゴム金型にアウターパイプ２をセットした後、電熱加硫プレスにて１７０℃、圧力２００Ｋｇ／ｃｍ２　で１５分間加硫接着する。その後、ゴム部材４の孔９にトルク用金具３を圧入冶具により圧入する。トルク用金具３は孔９のガイド１２に導かれ、すなわち、最初に全周ガイド１２ａにより位置決めないし導かれて圧入が開始され、凸部ガイド１２ｂに導かれてスムーズに且つ実質的に圧入されて、ナイトハルトバネ１の製作が終了する。
【００２１】
完成したナイトハルトバネ１は、軸継手等のねじりトルクなどがかかる箇所に装備される。このナイトハルトバネ１に時計回りのねじりトルク（反時計回りのねじりトルクいずれでも同じ）がかかると、トルク用金具３の湾曲凹部６によりゴム部材４の凸部７を押すことになる。しかし、ゴム部材４はアウターパイプ２の内周面２ａに加硫接着しているから、ころがることがなく、トルク用金具３の湾曲凹部６がゴム部材４の凸部７を弾圧することになって、ゴム部材４の凸部７は徐々に圧縮されて、理想的な非線形トルク・変位角特性が出ることになる。
【００２２】
従って、トルク用金具３の角部５は、ゴム部材４の凸部７を弾圧することもなく、更に、ゴム部材４の孔９の内周面上の４個の凹部８は、いずれも十分に剔られて、常態ではトルク用金具３の角部５が接していない。しかも、トルク用金具３の湾曲凹部６とゴム部材４の凸部７とでなす角度θは、１度ないし４０度の範囲にあり、その設定は自由であるから、相対的な回転角度が大きいと判断される使用箇所の場合、角度θを上限値にすることで、トルク用金具３の角部５がねじりトルク負荷時の最終局面を除いて、ゴム部材４の孔９の内周面のいかなる部分にも当たることがない。このため、ナイトハルトバネ１の作動時にも不作動時にも、トルク用金具３の角部５によりゴム部材４の孔９の内周面にゴム切れを起こすようなことがない。そして、このナイトハルトバネ１にかかっていた時計回りのねじりトルク負荷がなくなると、ゴム部材４の凸部７の弾発力により、復元する。
【００２３】
図５、６は本発明の他の実施形態を示すナイトハルトバネであり、このナイトハルトバネ１ａと図１ないし４の実施形態との相違点は、アウターパイプ２Ａが円筒体ではなく、外側の径断面形状が円形であるが、内側の径断面形状が前記ゴム部材４の孔９に沿う形状、すなわち、その内周面に４個の凸部２０及び４個の凹部２１が４５度ごとに交互に形成されて、内側の径断面形状が十字架状をなした孔２２を有し、この孔２２にゴム部材４ａが加硫接着され、このゴム部材４ａの孔９ａの内周面上に４個の凸部７ａ及び凹部８ａがある点にある。その他の構成及び作用は図１ないし４の実施形態と同様なので、図に符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体的な構成はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での変更や組合せは適宜なし得るものと理解されるべきである。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１の発明によれば、ねじりトルクがかかると、トルク用金具の湾曲凹部によりゴム部材の凸部を押すことになるが、ゴム部材はアウターパイプの内周面に加硫接着しているから、ころがらずにトルク用金具の湾曲凹部がゴム部材の凸部を弾圧して、徐々にトルク（ねじりバネ定数）を上げて行き、望ましい非線形トルク・変位角特性を出す小とができる。従って、ねじりトルクがかかってもトルク用金具の角部が最終局面を除きゴム部材に当たらず、ゴム部材の切れが生じず、衝撃も発生しないようにして、しかもゴム部材の圧入操作を無くし、耐久性並びに製作性を向上させることが出来る効果がある。
また、請求項２の発明によれば、製作時に、ゴム部材の孔にトルク用金具を圧入する際、ガイドに導かれてトルク用金具をスムーズに圧入することが出来るため、上記の効果に加えて、さらに製作が容易となるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すナイトハルトバネの正面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すナイトハルトバネのゴム部材の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すナイトハルトバネのゴム部材の断面図である。
【図４】本発明の実施の形態を示すナイトハルトバネのトルク用金具の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示すナイトハルトバネの正面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すトルク用金具圧入前のナイトハルトバネの正面図である。
【図７】ナイトハルトバネのトルクとその回転角度との特性図である。
【図８】従来例を示す断面図である。
【図９】従来例を示す断面図である。
【図１０】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，ａ，ａ１，ａ２　　　　ナイトハルトバネ
２，２Ａ，ｆ，ｆ１，ｆ２　アウターパイプ
２ａ　　　　　　　　　　　内周面
３，ｃ，ｃ，、ｃ２　　　　トルク用金具
３ａ　　　　　　　　　　　外周面
４，４ａ，ｅ　　　　　　　ゴム部材
５，ｇ　　　　　　　　　　角部
６，ｄ，ｄ１　　　　　　　湾曲凹部
７，７ａ，２０　　　　　　凸部
８，８ａ，２１　　　　　　凹部
９，９ａ，２２　　　　　　孔
１０，１１　　　　　　　　軸方向両端
１２　　　　　　　　　　　ガイド
１２ａ　　　　　　　　　　全周ガイド
１２ｂ　　　　　　　　　　凸部ガイド
ｂ　　　　　　　　　　　　ジョイントシャフト
ｄ２　　　　　　　　　　　インボリュート状凹部
Ｓ　　　　　　　　　　　　隙間
【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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【図６】
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【図７】
2004052880.tif 000009
【図８】
2004052880.tif 000010
【図９】
2004052880.tif 000011
【図１０】
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