(57)【特許請求の範囲】
【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加硫接着される弾性体と、を含み、
前記弾性体は、前記内筒の凸部に対して非接触となる状態で、かつ、回転方向のみならず径方向においても凹部と凸部との間に介在する状態で凹部の内面に加硫接着されている、ことを特徴とする弾性軸継手。
【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、
前記シャフトに対して前記筒軸と重なる領域に外嵌固定され、かつ外周面には軸方向所要長さ領域において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、
前記筒軸に対して前記シャフトと重なる領域に前記第１の内筒とは所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固定されかつ前記第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は軸方向所要長さ領域において前記第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、
前記第１の内筒に対し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の内筒の外周面に対しておよび前記外筒における該第２の内筒と対向する内周面に対して加硫接着されるとともに、前記外筒における前記第１の内筒と対向する内周面において少なくとも前記凹部の内面に加硫接着される弾性体と、を含み、
前記弾性体は、前記第１の内筒の前記凸部に対して非接触となる状態で、かつ、回転方向のみならず径方向においても前記凹部と前記凸部との間に介在する状態で前記凹部の内面に加硫接着されている、ことを特徴とする弾性軸継手。
【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。
【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５８−５０１０５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５８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５６ｃ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〜５６ｃ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加硫接着される弾性体と、を含み、前記弾性体は、前記内筒の凸部に対して非接触となる状態で、かつ、回転方向のみならず径方向においても凹部と凸部との間に介在する状態で凹部の内面に加硫接着されている。
【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弾性軸継手であって、前記ダンパーが、前記シャフトに対して前記筒軸と重なる領域に外嵌固定され、かつ外周面には軸方向所要長さ領域において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、前記筒軸に対して前記シャフトと重なる領域に前記第１の内筒とは所要の対向隙間が形成される状態に内嵌固定されかつ前記第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は軸方向所要長さ領域において前記第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、前記第１の内筒に対し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の内筒の外周面に対しておよび前記外筒における該第２の内筒と対向する内周面に対して加硫接着されるとともに、前記外筒における前記第１の内筒と対向する内周面のうち少なくとも前記凹部の内面に加硫接着される弾性体と、を含み、前記弾性体は、前記第１の内筒の前記凸部に対して非接触となる状態で、かつ、回転方向のみならず径方向においても前記凹部と前記凸部との間に介在する状態で前記凹部の内面に加硫接着されている。
【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４ａ，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７ａ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
【図１】
0003821914.tif 000002
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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