JP2004036827A

JP2004036827A - シャフト用カップリング

Info

Publication number: JP2004036827A
Application number: JP2002197242A
Authority: JP
Inventors: Kazuharu Inoue; 井上　和春
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】クロススパイダを用いたシャフト用カップリングにおいて、吸振性及び防音性を有するものを、簡素な構造で実現する。
【解決手段】クロススパイダ１３の各ピン１３１〜１３４の外周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層１５が一体的に加硫接着され、ピン１３１〜１３４が、軸端のヨーク１１，１２に開設された連結孔１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａに挿入されている。ピン１３１〜１３４は、弾性層１５を含むピン１３１〜１３４の先端部を収容保持可能な保持部１４１と、屈曲によりヨーク１１，１２に係止可能な係止部１４２とからなるホルダ１４を介して、連結孔１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａに固定されている。
【選択図】　図３

Description

【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あるいはプロペラシャフト等のトルク伝達系における軸継手として用いられるカップリングに関する。
【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、互いに連結された複数のシャフトからなり、その連結手段として、例えばユニバーサルジョイントの一種であるフックジョイント形のカップリングが用いられる。図５は、従来の技術によるステアリングシャフト用カップリングを示す断面図、図６は、このステアリングシャフト用カップリングを分解して示す斜視図である。
【０００３】
すなわち従来のフックジョイント形のカップリング１００は、図５に示されるように、ステアリングシャフトを構成する一方のシャフト１１０の軸端に設けられた略コ字形のヨーク１０１と、他方のシャフト１２０の軸端に固定された略コ字形のヨーク１０２と、双方のヨーク１０１，１０２の間に介在するクロススパイダ１０３とを備える。クロススパイダ１０３は、互いに十字形をなして突出する四本のピン１０３ａ〜１０３ｄを有するものであって、このうち、同軸上にある一対のピン１０３ａ，１０３ｃは、一方のヨーク１０１における一対の突部１０１ａ，１０１ａの連結孔１０１ｂ，１０１ｂに連結され、前記ピン１０３ａ，１０３ｃと直角に交差する他の一対のピン１０３ｂ，１０３ｄは、他方のヨーク１０２における一対の突部１０２ａ，１０２ａの連結孔１０２ｂ，１０２ｂに連結されている。また、各ピン１０３ａ〜１０３ｄと連結孔１０１ｂ，１０２ｂとの間には、軸受１０４と、その作動部への異物の侵入を防止する軸受シール１０５が介装されている。
【０００４】
そして、この種のカップリング１００は、ステアリングホイールからの操舵トルクを、例えばシャフト１１０からシャフト１２０へ、ヨーク１０１、クロススパイダ１０３及びヨーク１０２を介して伝達すると共に、図５のように、双方のシャフト１１０，１２０の軸心が互いに角度θをなして交差した状態でのトルク伝達を許容するものである。
【０００５】
しかし、上述した従来のカップリングによれば、車両走行中に路面側からステアリングギヤボックスを介して伝達される振動や、パワーステアリング装置から伝達される振動を低減することができないばかりか、部品数が多く、組付工程も複雑であるため、製品のコストダウンを図ることが困難であった。また、振動低減を図るために、クロススパイダ１０３の各ピン１０３ａ〜１０３ｄと、ヨーク１０１，１０２における連結孔１０１ｂ，１０２ｂとの間に弾性材からなるダンパリングを介装したものも公知であるが（例えば特開平０９−０７２３４８号公報参照）、この場合も部品数が多く、組付工程も複雑であるため、製品のコストダウンを図ることが困難である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、クロススパイダを用いたシャフト用カップリングにおいて、吸振性及び防音性を有するものを、簡素な構造で実現することにある。
【０００７】
【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の発明に係るシャフト用カップリングは、クロススパイダの各ピンの外周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層が一体的に加硫接着され、前記ピンが、軸端のヨークに開設された連結孔に挿入されると共に、この連結孔に係止されたホルダを介して固定されたものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るシャフト用カップリングは、請求項１に記載された構成において、ホルダが、弾性層を含むピンの先端部を収容保持可能な保持部と、屈曲によりヨークに係止可能な係止部とからなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係るシャフト用カップリングの好ましい実施の形態を示す要部断面図、図２は、本形態において用いられるクロススパイダを図１におけるＩＩ‐ＩＩ線で切断して示す断面図、図３は、本形態のシャフト用カップリングを分解して示す斜視図である。
【００１０】
本形態によるシャフト用カップリング１０は、例えば車両のステアリングシャフトにおける軸継手として好適に実施されるものであって、図１〜図３に示されるように、ステアリングシャフトを構成する一方のシャフト２０の軸端に設けられた略コ字形のヨーク１１と、他方のシャフト３０の軸端に固定されたヨーク１２と、双方のヨーク１１，１２の間に介在する十字形のクロススパイダ１３と、このクロススパイダ１３をヨーク１１，１２に固定するホルダ１４とを備える。
【００１１】
ヨーク１１は、金属で製作されたものであって、シャフト２０の軸心の延長線を対称軸として、略コ字形をなすように、互いに対称に延びる一対の連結突部１１１，１１２を有し、その先端近傍の互いに対応する位置に、それぞれ連結孔１１１ａ，１１２ａが開設されている。ヨーク１２も同様であって、すなわち金属で製作され、シャフト３０の軸心の延長線を対称軸として、略コ字形をなすように、互いに対称に延びる一対の連結突部１２１，１２２を有し、その先端近傍の互いに対応する位置に、それぞれ連結孔１２１ａ，１２２ａが開設されている。
【００１２】
なお、図１及び図３では、ヨーク１１，１２がシャフト２０，３０にそれぞれ一体的に形成された状態に図示されているが、シャフト２０，３０の軸端にボルトなどで結合されるものや、スプライン嵌合されるものなど、種々のものが考えられる。
【００１３】
クロススパイダ１３は、金属で製作されたものであって、互いに十字形をなして突出する四本のピン１３１〜１３４を有し、その外周面には、ＮＲ（天然ゴム）などの、Ｈｓ８０程度の硬度を有するゴム状弾性材料からなる弾性層１５（１５１〜１５４）が、ほぼ均一な肉厚をもって一体的に加硫接着されている。この弾性層１５は、所定の加硫成形金型内に、接着剤を塗布したクロススパイダ１３をセットして、その表面と金型内面との間に未加硫ゴム材料を充填し、加熱・加圧することによって、膜状に成形されると同時にクロススパイダ１３に一体化されたものである。
【００１４】
なお、弾性層１５の肉厚は、捩り剛性（トルク伝達力）や繰り返し応力に対する耐久性を考慮して、例えば２ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１５】
クロススパイダ１３の四本のピン１３１〜１３４のうち、同軸上にある一対のピン１３１，１３３は、一方のヨーク１１における連結突部１１１，１１２の連結孔１１１ａ，１１２ａに、それぞれホルダ１４を介して挿入され、前記ピン１３１，１３３と直角に交差する他の一対のピン１３２，１３４は、他方のヨーク１２における連結突部１２１，１２２の連結孔１２１ａ，１２２ａにそれぞれホルダ１４を介して挿入されている。
【００１６】
ホルダ１４は、鋼板などの金属板の打ち抜きプレスによって製作されたものであって、クロススパイダ１３におけるピン１３１〜１３４のいずれかの先端に外挿冠着可能であると共に、ヨーク１１における連結突部１１１，１１２の連結孔１１１ａ，１１２ａ及びヨーク１２における連結突部１２１，１２２の連結孔１２１ａ，１２２ａのうちいずれかに圧入可能な、有底円筒状の保持部１４１と、この保持部１４１の裾から延びてスリット１４２ａにより円周方向へ分割された複数の係止部１４２とからなる。
【００１７】
すなわち、ホルダ１４の保持部１４１は、その内径が、クロススパイダ１３におけるピン１３１〜１３４における弾性層１５１〜１５４の外周面に密接可能な大きさであると共に、外径が、ヨーク１１，１２における連結孔１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａに適当な締め代をもって圧入可能な大きさとなっている。また、係止部１４２は、スリット１４２ａで分割されていることによって外周側へ屈曲可能となっており、この屈曲によってヨーク１１，１２における連結突部１１１，１１２，１２１，１２２のうちいずれかの内面に係止されたものである。
【００１８】
したがって、図１に示されるように、クロススパイダ１３における各ピン１３１〜１３４は、その先端部がヨーク１１，１２における連結孔１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａの外側へ突出するような偏心方向の変位が、ホルダ１４における保持部１４１の底面部によって規制されると共に、この保持部１４１の内周に、弾性層１５を介して弾性的に支持されている。
【００１９】
図４は、上述の構成を備えるシャフト用カップリング１０の組立過程を示す説明図である。すなわち、まず図４（Ａ）に記されるように、例えば一方のヨーク１１における連結突部１１１，１１２間に、クロススパイダ１３を斜めにしながら入れて、その互いに同軸上にあるピン１３１，１３３を、連結孔１１１ａ，１１２ａに遊挿する。
【００２０】
次に、図４（Ｂ）に示されるように、連結孔１１１ａ，１１２ａに、それぞれホルダ１４を、その未屈曲の係止部１４２を先行させるようにして、連結突部１１１，１１２の外側から圧入すると共に、このホルダ１４の保持部１４１を、各連結孔１１１ａ，１１２ａ内のピン１３１，１３３の外周（弾性層１５１，１５３の外周）に外挿し、未屈曲の係止部１４２を、連結突部１１１，１１２の内側へ突出させる。そして、この係止部１４２を外側へ開くように屈曲してカシメることによって、ピン１３１，１３３は、その長手方向への挙動が規制された状態に保持される。
【００２１】
なお、ホルダ１４における保持部１４２とその内周の弾性層１５との間には、グリースなどの潤滑剤を介在させることも好ましい。
【００２２】
他方のヨーク１２における連結突部１２１，１２２の連結孔１２１ａ，１２２ａに、クロススパイダ１３のピン１３２，１３４を結合する作業も、上述と同様の手順で行うことができる。
【００２３】
したがって、本形態のシャフト用カップリング１０は、双方のヨーク１１，１２と、クロススパイダ１３とを、そのピン１３１〜１３４と対応する四個のホルダ１４のみで結合しており、しかも防振及び防音のための手段が、弾性層１５としてクロススパイダ１３に加硫接着した構造であるため、構成部品数が少なく、上述のように、組立も容易・迅速に行うことができる。
【００２４】
また、本形態の構成において、図示されていないステアリングホイールの回転操作によって、このステアリングホイール側の例えば一方のシャフト２０に操舵トルクが与えられると、この操舵トルクは、ヨーク１１における連結突部１１１，１１２の連結孔１１１ａ，１１２ａの内面から、ホルダ１４の保持部１４２の側面部及び弾性層１５１，１５３を介してクロススパイダ１３のピン１３１，１３３に伝達され、このピン１３１，１３３と９０度異なる位相上のピン１３２，１３４から、その外周の弾性層１５２，１５４、ホルダ１４の保持部１４２の側面部、及び連結孔１２１ａ，１２２ａの内面を介して、ヨーク１２の連結突部１２１，１２２へ伝達され、このヨーク１２から、図示されていないステアリングギヤボックス側の他方のシャフト３０へ伝達され、操舵が行われることになる。
【００２５】
また、ヨーク１１は、クロススパイダ１３のピン１３１，１３３の周りに相対的に角変位可能であり、ヨーク１２は、クロススパイダ１３のピン１３２，１３４の周りに相対的に角変位可能であるため、双方のシャフト２０，３０の軸心が互いに傾斜角をなして交差した状態にあっても、トルク伝達が行われる。
【００２６】
車両走行中に路面側からステアリングギヤボックスを介して伝達される振動や騒音、あるいはパワーステアリング装置から伝達される振動や騒音は、クロススパイダ１３のピン１３１〜１３４とホルダ１４の保持部１４１との間で弾性層１５（１５１〜１５４）が変形を受けることによって有効に吸収される。このため、運転者が操作するステアリングホイールに伝達される振動を低減することができる。
【００２７】
なお、図示の形態では、ステアリングシャフト用に実施したものとして説明したが、本発明のシャフト用カップリングは、例えばプロペラシャフトの継手や、他の自在継手としても実施することができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明に係るシャフト用カップリングによれば、シャフトから伝達される振動や騒音を、クロススパイダに一体に設けられた弾性層によって、有効に吸収することができる。また、双方のヨークと、クロススパイダとを、そのピンと、ヨークの連結孔との間に介在させるホルダのみで結合し、弾性層がクロススパイダに一体に加硫接着された構造であるため、構成部品数が少なくなって組立工程も簡素化されるため、安価に提供することができる。
【００２９】
請求項２の発明に係るシャフト用カップリングによれば、ホルダが、ヨークの連結孔に圧入して係止部を屈曲させるだけで、ヨークに係止されると共にクロススパイダを固定することができるため、カップリングの組立を容易・迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシャフト用カップリングの好ましい実施の形態を示す要部断面図である。
【図２】本形態において用いられるクロススパイダを図１におけるＩＩ‐ＩＩ線で切断して示す断面図である。
【図３】本形態のシャフト用カップリングを分解して示す斜視図である。
【図４】本形態のシャフト用カップリングの組立過程を示す説明図である。
【図５】従来の技術によるシャフト用カップリングを示す断面図である。
【図６】従来の技術によるシャフト用カップリングを分解して示す斜視図である。
【符号の説明】
１０　シャフト用カップリング
１１，１２　ヨーク
１１１，１１２，１２１，１２２　連結突部
１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａ　連結孔
１３　クロススパイダ
１３１〜１３４　ピン
１４　ホルダ
１４１　保持部
１４２　係止部
１４２ａ　スリット
１５（１５１〜１５４）　弾性層
２０，３０　シャフト

Claims

クロススパイダ（１３）の各ピン（１３１〜１３４）の外周面に、ゴム状弾性材料からなる弾性層（１５）が一体的に加硫接着され、前記ピン（１３１〜１３４）が、軸端のヨーク（１１，１２）に開設された連結孔（１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａ）に挿入されると共に、この連結孔（１１１ａ，１１２ａ，１２１ａ，１２２ａ）に係止されたホルダ（１４）を介して固定されたことを特徴とするシャフト用カップリング。
ホルダ（１４）が、弾性層（１５）を含むピン（１３１〜１３４）の先端部を収容保持可能な保持部（１４１）と、屈曲によりヨーク（１１，１２）に係止可能な係止部（１４２）とからなることを特徴とする請求項１に記載のシャフト用カップリング。