JPH03249433A - 流体封入式防振軸継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、所定の回転部材の連結部位に介装されて回転
駆動力を伝達する防振軸継手に係り、特に連結される回
転部材間における振動の伝達を有利に抑制せしめ得る流
体封入式防振軸継手に関するものである。

（背景技術） 従来から、回転駆動部材と被回転部材との連結部間に介
装されて、それら両部材間における振動の伝達を抑制せ
しめつつ、回転駆動力を伝達する防振軸継手が知られて
いる。例えば、自動車のステアリング軸と舵取り装置へ
の伝動軸との間、或いはプロペラシャフトの連結部に介
装されるカンプリング等が、それである。

ところで、このような防振軸継手としては、般に、特開
昭５１−１４３１５８号公報等に示されているように、
回転駆動部材側に取り付けられる駆動側取付金具と、被
回転部材側に取り付けられる被駆動側取付金具とが、ゴ
ム弾性体にて連結せしめられてなる構造とされており、
かかるゴム弾性体の弾性に基づいて、振動の伝達を抑制
するようになっている。

しかしながら、このように防振特性を専らゴｊ、弾性体
の弾性特性のみによって得ている、従来の防振軸継手に
おいては、回転駆動力の伝達もまた、かかるゴム弾性体
を介して為されることから、充分な防振特性を設定する
ことが困難であった。即ち、かかる防振軸継手において
は、その防振特性が、主にゴム弾性体の動的ばね特性に
よって左右され、防振特性の向上のためには動的ばね特
性を柔らかくする必要がある一方、その駆動力伝達性能
が、主にゴム弾性体の静的ばね特性によって左右され、
駆動力伝達性能および応答性の向上のためには静的ばね
特性を硬くする必要があるが、般に、それら動的ばね特
性と静的ばね特性とは、所定の相関的関係を有している
ために、その動的ばね特性のみを柔らかくすることが出
来なかったのであり、それ故、駆動力の伝達性能および
応答性を確保しつつ、充分な防振特性を設定することは
、極めて困難であったのである。

また、特に、ゴム弾性体における動ばね定数は、静ばね
定数よりも大きく、且つ入力振動の周波数の上昇につれ
て一層大きくなるために、例えば、自動車のハンドル軸
と舵取り装置への伝動軸との間に介装されるステアリン
グ・カップリングにおいては、ハンドル操作時の良好な
る応答性が確保され得るように、そのゴム弾性体のばね
定数を設定した場合、１０〜４０１セ程度の周波数域に
相当するシミー等の入力振動に対する防振性能が充分に
得られ難いといった問題を内在していたのである。

（解決課題） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その解決課題とするところは、
充分な回転駆動力の伝達性能および応答性能を確保しつ
つ、防振性能の向上が有利に達成され得る、新規な構造
の防振軸継手を提供することにある。

（解決手段） そして、かかる課題を解決するために、本発明にあって
は、所定の回転駆動部材と被回転部材との間に介装され
て、それら両部材を防振連結する防振軸継手であって、
（ａ）前記回転駆動部材および被回転部材の何れか一方
に取り付けられて、軸心回りに一体的に回転せしめられ
る内筒金具と、（ｂ）該内筒金具の外側に所定距離を隔
てて同心的に配された金属スリーブと、（ｃ）前記内筒
金具の軸方向中央部分において、径方向一方向に対向す
る両側に、それぞれ、前記金属スリーブに向かって径方
向外方に所定高さで突出して一体的に設けられた一対の
作用突部と、、（ｄ）円筒形状を呈し、前記内筒金具と
前記金属スリーブとの間に介装されて、それらを一体的
に連結すると共に、前記各作用突部を周方向に挟んだ両
側に、それぞれ、前記金属スリーブを貫通して外周面に
開口する、互いに独立した四個のポケット部を備えたゴ
ム弾性体と、（ｅ）前記金属スリーブの外周面上に所定
厚さで一体的に設けられたシールゴムと、（ｆ）前記金
属スリーブの外周面に外挿されて、前記シールゴムを挟
んで該金属スリーブに嵌着固定セしめられる、前記回転
駆動部材および被回転部材の何れか他方に取り付けられ
て、軸心回りに一体的に回転せしめられる外筒金具と、
（ｇ）前記ポケット部の開口が、該外筒金具にて流体密
に覆蓋されることによって形成された、それぞれ内部に
所定の非圧縮性流体が封入されてなる四個の流体室と、
（ｈ）前記シールゴムによって壁部の一部が構成される
ことにより、前記金属スリーブと前記外筒金具との間に
形成された、前記流体室のうち、前記内筒金具と前記外
筒金具との間への軸心回りの振動入力時に増減が逆とな
る内圧変化が生ぜしめられる各−・対を互いに連通ゼし
め、それら各対を為す流体室間での流体の流動を許容す
る一対のオリフィス通路とを有する流体封入式防振軸継
手を、その特徴とするものである。

また５７本発明においては、前記オリフィス通路が、前
記各対を為す流体室間に跨って蛇行し７て形成されてな
る流体封入式防振軸継手をも、その特徴とするものであ
る。

更にまた、本発明にあっては、前記作用突部に対して、
前記流体室を挟んで周方向に対向位置するストッパ部材
を、前記金属スリーブに一体的に設けてなる流体封入式
防振軸継手をも、その特徴とするものである。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかＧこするために、本
発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明
することとする。

先ず、第１図及び第２図には、本発明を、自動車のハン
ドル軸と舵取り装置への伝動軸との間に介装される、所
謂ステアリング・カップリングに適用したものの一具体
例が示されている。かかる図において、１０は、内筒金
具であり、その？！方向外側には、所定距離を隔てて同
心的に、外筒金具１２が配設されている。また、これら
内筒金具１０と外筒金具１２との間には、ゴム弾性体１
４が介装されており、該ゴム弾性体１４にて、それら内
外筒金具１Ｏ３１２が、互いに一体的に且つ弾性的に連
結せしめられている。そして、かかるカンブリング１６
にあっては、図面上に明示はされていないが、ハンドル
軸が内筒金具１０に内挿固定されて取り付けられる一方
、舵取り装置への伝動軸が外筒金具１２に外嵌固定され
て取り付けられることにより、それらハンドル軸と伝動
軸との連結部間に介装せしめられることとなる。

より詳細には、前記内筒金具１０は、厚肉の小径円筒形
状にて形成されている。また、該内筒金具１０には、環
状乃至は筒状の作用金具１８が外嵌されており、該内筒
金具１０の軸方向中央部分に固定されている。かかる作
用金具１８は、径方向一方向に対向位置する部位におい
で５．それぞれ径方向外方に突出する−・対の作用突部
２ｏ、２゜を一体的に有しており、内筒金具１０に対す
る装着状態下、それらの作用突部２０．２０が、それぞ
れ、内筒金具１０の外周面上に所定高さで突出位置せし
められるようになっている。

また、かかる内筒金具１０の径方向欠測には、大径円筒
形状の金属スリーブ２２が、所定距離を隔てて同心的に
配設せしめられている。そして、第３図乃至第６図に示
され（いるように、これら内筒金具１０と金属スリーブ
２．２との間に、略厚肉円筒形状を呈する前記ゴム弾性
体１４が介装されており、該ゴム弾性体１４の内外周面
に対して、内筒金具１０および金属スリーブ２２が、そ
れぞれ接着されてなる一体加硫成形品２４として形成さ
れているのである。

なお、かかる一体加硫成形晶２４にあっては、内筒金具
１０側から径方向に突出せしめられた前記作用突部２０
．２０の突出端面が、それぞれ、金属スリーブ２２の内
周面に対して、所定距離を隔てて対向位置せしめられて
いる。また、それら各作用突部２０の突出端面と金属ス
リーブ２２の内周面との対向面間に介在せしめられたゴ
ム弾性体１４には、それぞれ、軸方向に貫通する肉抜孔
２６が形成されており、それによって前記作用金具１８
の配設に伴う、ゴム弾性体１４の作用突部２０．２０の
突出方向における径方向剛性の増大が軽減され得るよう
になっている。

さらに、上記一体加硫成形品２４を構成するゴム弾性体
１４には、各作用突部２０を周方向に挟んだ両側におい
て、それぞれ、かかる作用突部２０．２０の突出方向と
平行に所定深さで延びるポケット部２８が、互いに独立
して合計４個形成されており、金属スリーブ２２を貫通
して外周面に開りせしめられている。要するに、金属ス
リーブ２２には、ゴム弾性体１４における各ボケッ［・
部２８の形成位置に、それぞれ窓部３０が設けられてお
り、かかる窓部３０を通じて、ポケット部２８が外周面
に開口せしめられているのである。

また、これら４個のポケット部２８における、前記作用
突部２０が位置せしめられていない周方向間には、それ
ぞれ、金属スリーブ２２の内周面に沿って周方向に延び
る円弧形状のスｌツバ金其３２が配設されており、該金
属スリーブ２２の内周面に対して固着ゼし７められてい
る。そし７て、それによって、各作用突部２０が、それ
ぞれ、周方向両側において、かかるストッパ金Ｐ、３２
に対し、ポケット部２８を挟んで周方向に所定距離を隔
てて対向位置せしめられているのであり、以て該作用突
部２０のストッパ金具３２に対する当接によって、内筒
金具１０の金属スリーブ２２に対する周方向の変位量、
即ち軸心回りの相対的回転量が規制され得るようになっ
ているのである。なお、作用突部２０およびストッパ金
具３２の当接面は、それぞれ、所定厚さのゴム弾性体１
４にて覆われており、当接時の衝撃が緩和され得るよう
になっている。

また一方、前記ゴム弾性体１４は、金属スリーブ２２の
外周面一トにまで回されて存在せしめられており、それ
によって該金属スリーブ２２の外周面一１−に、その略
全面を覆・う所定厚さのシールゴム層３４が形成され、
該金属スリーブ２２に対し７て一体的に加硫接着せしめ
られている。そして、このシールゴム層３４の外周面上
には、金属スリーブ２２に設けられた各窓部３０の周方
向画側において軸方向に延びるシールリップ３８と、金
属スリーブの軸方向両端部において周方向に連続して延
びるシールリップ４０とが、それぞれ一体的に設けられ
ている。

さらに、かかるシールゴム層３４には、前記ストッパ金
具３２を挟んで周方向に隣接位置する各一対のポケット
部２８．２８が開口する金属スリーブ２２の窓部３０．
３０間に跨って、それぞれ、該金属スリーブ２２の外周
面上を周方向に延びる一対の凹溝３６．３６が形成され
ている。また、かかる凹溝３６．３６は、第６図からも
明らかなように、それぞれ、蛇行して形成されており、
それによって金属スリーブ２２の窓部３０．３０間の周
方向長さの略１，５倍の通路長さが設定されている。

そして、このような構造とされた一体加硫成形品２４に
あっては、第１図及び第２図に示されているように、金
属スリーブ２２の外周面上に、前記外筒金具１２が外挿
されて、嵌着固定せしめられている。また、かかる外筒
金具１２の金属スリーブ２２に対する組付けによって、
それら外筒金具１２と金属スリーブ２２との間で、前記
シールゴム層３４が挟圧されることとなり、以てそれら
両部材１２．２２の嵌着面間におけるシール性が確保さ
れ得るようになっている。

すなわち、かかる外筒金具１２の外嵌によって、前記各
ポケット部２８の開口が、それぞれ、流体密に閉塞され
ているのであり、以てそれらポケット部２８によって、
内部に水やアルキレングリコール、ポリアルキレンゲリ
コール、シリコーン油等の所定の非圧縮性流体が封入さ
れでなる、合計４個の流体室４２が形成されているので
ある。なお、かかる流体の封入は、一体加硫成形品２４
に対する外筒金具１２の外嵌操作を、所定の流体中にて
行なうこと等によって、有利に為されることとなる。

さらに、かかる外筒金具１２の外嵌によって、一体加硫
成形品２４に設けられた凹溝３６．３６の開口が、それ
ぞれ覆蓋されている。そして、それによって、上記多対
を為すポケット部２８．２日にて形成された、多対を為
す流体室４２．４２間に跨って延び、それらを互いに連
通せしめる一対のオリフィス通路４４．４４が形成され
ており、これら各オリフィス通路４４を通じて、多対を
為す流体室４２．４２間での流体の流動が許容され得る
よ・うになっているのである。

そして、このような構造とされたカップリング１６にあ
っては、前述の如く、その内筒金具１０がハンドル軸に
対して、外筒金具１２が舵取り装置への伝動軸に対して
、それぞれ取り付けられることによって、それらハンド
ル軸と伝動軸との連結部間に介装せしめられるこ七とな
るが、かかる装着状態下において、ハンドル軸と舵取り
装置への伝動軸との間に軸心回りの振動が入力されると
、内筒金具１０と外筒金具１２とが相対的に回動せしめ
られることによって、該内筒金具１０に固設された作用
突部２０．２０が、それぞれ、内筒金具１０と一体的に
、外筒金具１２に対して周方向に変位せしめられること
となる。その結果、各オリフィス通路４４にて相互に連
通された、多対を為す流体室４２．４２間において、互
いに増減が逆となる内圧変化が生ぜしめられることとな
るのであり、以てかかる相対的な内圧変化に基づいて、
それら多対を為す流体室４２．４２間で、オリフィス通
路４４を通じての流体の流動が惹起セしめられるのであ
る。

それ故、このようなカップリング１６にあっては、各オ
リフィス通路４４の長さや流路断面積を、封入流体の粘
度やゴム弾性体１４０弾性等に応じてチューニングする
ことにより、所定の周波数域の振動入力時において、か
かるオリフィス通路４４内を流動せしめられる流体の共
振作用に基づいて、その捩り方向の動ばね定数が、有利
に低減され得ることとなるのである。なお、本実施例に
おいては、各オリフィス通路４４内を流動せしめられる
流体の液柱共振作用に基づく低動ばね効果が、１０〜４
０Ｈｚ程度のシミー等のステアリング振動に対して発揮
され得るようにチューニングされている。

従って、上述の如き構造とされたカップリング１６にあ
っては、ゴム弾性体１４自体に対して、充分な回転駆動
力伝達性能乃至は応答性が発揮され得るだけの静ばね定
数を確保しつつ、防振が要求される周波数域の動ばね定
数を、オリフィス通路４４内を流動する流体の共振作用
によって低減せしめることが出来るのであり、それによ
って優れた防振性能を有するカップリングが、有利に実
現され得るのである。

また、かかるカップリング１６においては、オリフィス
通路４４．４４が、それぞれ、金属スリーブ２２と外筒
金具１２との間において形成されていることから、回転
駆動力や振動の入力時における流路形状の変化が有効に
防止され得ることとなり、それによって、初期の防振効
果が有利に且つ安定して発揮され得るといった利点をも
有しているのである。

因みに、本実施例構造のカップリング１６における捩り
方向の動ばね定数の周波数特性を測定した結果が、流体
室を備えないゴム弾性体によって内外筒金具が連結され
てなる構造の比較例について同様な測定を行なった結果
と共に、第７図に示されている。なお、かかる比較例構
造のカップリングは、実施例構造のカップリング１６と
路間−・の静ばね定数を有するものを用いた。また、第
８図には、それら実施例構造のカップリング１６と比較
例構造のカップリングとについて、サスペンション系に
４０ｇのアンバランスを負荷せしめた車両を用い、走行
時に惹起されるハンドルの周方向振動の加速度を測定し
た、実車テストの測定結果が示されている。

これら第７図及び第８図に示された結果からも、本実施
例構造のカップリング１６における、優れた防振性能が
、容易に理解されるところである。

また、オリフィス通路４４のチューニング、即ち該オリ
フィス通路４４内を流動せしめられる流体の共振作用に
よる防振効果が発揮される周波数域の設定は、公知の如
く、通常、オリフィス通路の長さと流路断面積との比を
調節することによって為されることとなるが、特に本実
施例においては、各オリフィス通路４４が、多対を為す
流体室４２．４２間を蛇行して延びる長い流路長さをも
って形成されていることから、シミー等の低周波数域へ
のチューニングに際しても、該オリフィス通路４４の流
路断面積を大きく設定して、その内部を流動せしめられ
る流体量を有利に確保することができるのであり、それ
によって目的とする防振効果がより有効に発揮され得る
こととなるのである。

更にまた、本実施例におけるカップリング１６にあって
は、各作用突部２０の周方向両側面に対して、それぞれ
、ストッパ金具３２が、流体室４２を挟んで周方向に所
定距離を隔てて対向位置せしめられており、該作用突部
２０のストッパ金具３２に対する当接によって、内筒金
具１０の金属スリーブ２２延いては外筒金具１２に対す
る周方向の相対的変位量（軸心回りの回転量）が規制さ
れ得るようになっていることから、優れたＡンドル操作
の応答性が発揮されると共に、過大な振動荷重の入力時
におけるゴム弾性体１４の変形量が規制され得て、その
耐久性および封入流体のシール性が有利に向上せしめら
れるといった利点をも有しているのである。

以上、本発明の一実施例について詳述してきたが、これ
は文字通りの例示であって、本発明は、かかる具体例に
のみ限定して解釈されるものではない。

例えば、作用突部に対して、流体室を挟んで周方向に対
向位置するストッパ部材は、必要に応じて適宜採用され
るものであり、また、その具体的形状も、例示のものに
限定されるものではなく、更に、それら作用突部やスト
ッパ部材の材質も、同等限定されるものではない。

また、流体室やオリフィス通路の具体的形状は、前記実
施例のものに限定されるものではなく、例えばオリフィ
ス通路を周方向に延びる直線状形態をもって形成し、た
り、或いは二つのオリフィス通路に対し７て、それぞれ
、互いに異なるチプ、−ニングを族ジーこと等も可能で
ある。

さらに、前記実施例においては、スト・ソバ金具３２を
挟んで周方向に隣り合う流体室４２．４２によって、オ
リフィス通路４４にて相互に連通されて対を為す流体室
が構成されていたが、その他、作用突部２０を挟んで周
方向に隣り合う流体室４２．４２を、オリフィス通路に
て相互に連通せしめて１、対と為す構造とすること等も
可能である。

更にまた、シールゴムをゴム弾性体とは異なる材質のゴ
ム材料を用いて別体に形成することにより、封入流体に
対するシール性と防振軸継手に要求される駆動力伝達特
性乃至は防振特性とを、より高度に満足せしめるように
することが可能である。

加えて、前記実施例では、本発明を自動車のステアリン
グ・カップリングに対して適用したものの一具体例を示
したが、本発明は、その他、自動車のブロベブラシャフ
トの連結部に介装されるカップリング等、各種の回転駆
動力伝達部材間に介装される各種の防振軸継手に対して
、何れも有利に適用され得ることは、勿論である。

その他、−々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様
において実施され得るものであり、またそのような実施
態様が、本発明の主旨を逸脱しない限り、何れも、本発
明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもな
いところである。

（発明の効果） 上述の説明から明らかなように、本発明に従って構成さ
れた流体封入式防振軸継手においては、各オリフィス通
路内を流動せしめられる流体の共振作用に基づいて動ば
ね定数の低下が図られ得るところから、従来の防振軸継
手では相反していた、捩り方向における高い静ばね定数
と低い動ばね定数との両立が、有利に実現され得るので
ある。

そして、それ故、かかる本発明に従えば、ゴム弾性体に
おける静ばね定数を、充分な駆動力伝達性能が得られる
程度に確保しつつ、動ばね定数を下げることができるの
であり、それによって捩り振動に対する防振性能の向上
が、極めて有利に達成され得ることとなるのである。

また、オリフィス通路が蛇行形態をもって形成されてな
る、本発明に係る流体封入式防振軸継手においては、オ
リフィス通路の長さが有利に確保され得、そのチューニ
ングに際して、該オリフィス通路の流路断面積を大きく
設定することができることから、かかるオリフィス通路
内を流動せしめられる流体量が有利に確保され得て、そ
の共振作用に基づく防振効果が、より有効に発揮され得
るのである。

更にまた、作用突部に対して周方向に対向位置するスト
ッパ部材が設けられてなる、本発明に係る流体封入式防
振軸継手においては、かかる作用突部のストッパ部材に
対する当接によって、内筒金具と外筒金具との軸心回り
の相対的回転量が規制され得ることから、優れた回転駆
動力の伝達性および応答性が発揮されると共に、ゴム弾
性体の変形量が規制されることにより、耐久性の向上が
有利に図られ得るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例としてのステアリング・カ
ップリングを示す横断面図であり、第２図は、第１図に
おける■−■断面図である。また、第３図は、第１図に
示されているステアリング・カップリングを構成する一
体加硫成形品を示す横断面図であり、第４図は、第３図
におけるＩＶ−ＩＶ断面図であり、第５図は、第３図に
おけるａ矢視図であり、第６図は、第３図におけるｂ矢
視図である。更に、第７図及び第８図は、それぞれ、第
１図に示されている如き構造とされたステアリング・カ
ップリングにおける防振性能を測定した結果を、比較例
と共に示すグラフである。 １０：内筒金具　　　　１２：外筒金具１４：ゴム弾性
体　　　１６：カツプリング２０：作用突部　　　　２
２：金属スリーブ２４ニ一体加硫成形品　２８：ポケッ
ト部０ ：窓部 ３２：ストツバ金具 ３４　： シールゴム層 ６ ：凹溝 ：流体室 ４ ニオリフイス通路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定の回転駆動部材と被回転部材との間に介装さ
   れて、それら両部材を防振連結する防振軸継手であって
   、 前記回転駆動部材および被回転部材の何れか一方に取り
   付けられて、軸心回りに一体的に回転せしめられる内筒
   金具と、 該内筒金具の外側に所定距離を隔てて同心的に配された
   金属スリーブと、 前記内筒金具の軸方向中央部分において、径方向一方向
   に対向する両側に、それぞれ、前記金属スリーブに向か
   って径方向外方に所定高さで突出して一体的に設けられ
   た一対の作用突部と、 円筒形状を呈し、前記内筒金具と前記金属スリーブとの
   間に介装されて、それらを一体的に連結すると共に、前
   記各作用突部を周方向に挟んだ両側に、それぞれ、前記
   金属スリーブを貫通して外周面に開口する、互いに独立
   した四個のポケット部を備えたゴム弾性体と、 前記金属スリーブの外周面上に所定厚さで一体的に設け
   られたシールゴムと、 前記金属スリーブの外周面に外挿されて、前記シールゴ
   ムを挟んで該金属スリーブに嵌着固定せしめられる、前
   記回転駆動部材および被回転部材の何れか他方に取り付
   けられて、軸心回りに一体的に回転せしめられる外筒金
   具と、前記ポケット部の開口が、該外筒金具にて流体密
   に覆蓋されることによって形成された、それぞれ内部に
   所定の非圧縮性流体が封入されてなる四個の流体室と、 前記シールゴムによって壁部の一部が構成されることに
   より、前記金属スリーブと前記外筒金具との間に形成さ
   れた、前記流体室のうち、前記内筒金具と前記外筒金具
   との間への軸心回りの振動入力時に増減が逆となる内圧
   変化が生ぜしめられる各一対を互いに連通せしめ、それ
   ら各対を為す流体室間での流体の流動を許容する一対の
   オリフィス通路とを、 有することを特徴とする流体封入式防振軸継手。
2. （２）前記オリフィス通路が、前記各対を為す流体室間
   に跨って蛇行して形成されている請求項（１）記載の流
   体封入式防振軸継手。
3. （３）前記作用突部に対して、前記流体室を挟んで周方
   向に対向位置するストッパ部材を、前記金属スリーブに
   一体的に設けた請求項（１）又は（２）に記載の流体封
   入式防振軸継手。