CN100387474C - 车辆转向用伸缩轴 - Google Patents

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Abstract

一种组装在车辆的转向轴中、包括不能旋转但是可以滑动地配合的雄轴(1)和雌轴(2)的车辆转向用伸缩轴，包括：扭矩传递部，所述扭矩传递部分别设置在所述雄轴(1)的外周部和所述雌轴(2)的内周部上、相互接触并在旋转时传递扭矩；设置在与扭矩传递部不同的位置的雄轴(1)的外周部和雌轴(2)的内周部之间、适于在雄轴和雌轴相对轴向移动时滚动的滚动体(7)；和各由和该滚动体(7)在径向上邻接并通过该滚动体(7)向雄轴和雌轴(1，2)施加预压力的弹性体(8)构成的预压部。

Description

车辆转向用伸缩轴
技术领域
本发明涉及车辆转向用伸缩轴。
背景技术
传统地，车辆的转向机构将雄轴与雌轴花键配合而构成的伸缩轴用作该转向机构的一部分，以吸收在车辆行驶时所发生的轴向移动从而使得该移动或振动不会传递到转向盘上。要求伸缩轴上降低花键部的游隙/空行程(backlash)噪音，减少转向盘上的游隙感觉、以及降低轴向滑动时的滑动阻力。
基于上述原因，在伸缩轴的雄轴的花键部上涂布尼龙膜，此外还在滑动部上涂布润滑油，从而吸收或缓和金属噪音、金属打击音等，同时，降低滑动阻力和降低旋转方向的游隙。在该情况下，尼龙膜的形成处理依次包括轴的清洗、涂布底漆及其加热、尼龙粉末涂布、粗切削加工、精切削加工、以及与雌轴的选择配合。最终的切削加工步骤根据已加工完成的雌轴的精度选择模具来进行。
日本专利申请特开2001-50293号公报公开了一种车辆转向用伸缩轴，其中，在设置于内侧轴的外周部和外侧轴的内周部上的沟槽部中，通过一弹性体来配置滚珠(该弹性体插置在内侧轴的沟槽部和滚珠之间)。通过在轴向移动时使滚珠转动来减少雄轴与雌轴之间的滑动载荷，同时，在旋转时限制滚珠以传递扭矩。此外，该申请公报还公开了一种在内侧轴和外侧轴上设置各具有一定间隙的组合断面的雄沟槽与雌沟槽，以使得即使在滚珠破损时也能够传递扭矩。
但是，在前一情况下，因为需要将伸缩的滑动载荷抑制为最小并且将游隙也抑制为最小，从而不可避免地要在最终的切削加工中为了与雌轴相匹配而选择出跨针(over-pin)尺寸仅有几微米的差异的模具，从而导致加工成本升高。而且，随着使用时间的推移尼龙膜的磨损增加从而在旋转方向产生较大的游隙。
而且，在发动机室内的高温条件下，因为尼龙膜体积发生变化、滑动阻力显著增高或者磨损迅速增加，所以旋转方向的游隙增大。因此，在用于车辆转向用轴的伸缩轴中，希望提供一种可以长时间地抑制因为旋转方向的游隙产生的异常噪音的发生以及转向感/转向操作性的恶化的简单构造并且可以降低成本。
此外，在后一公开即日本特开2001-50293号公报中所公开的车辆转向用伸缩轴，在通常使用时进行由多个滚珠滚动而实现的伸缩动作和扭矩传递。为此，在结构上需要设置可以耐受输入扭矩的足够多的滚珠。并且，与滚珠接触的导轨或套筒需要具有可以耐受扭矩传递的足够高的硬度/刚性，这对加工处理非常不利，结果造成加工成本升高。而且，还存在作为车辆转向用伸缩轴的小型化困难并且在车辆碰撞时难以具有足够的压溃/溃缩行程的缺点。此外，因为该设置仅通过滚珠构成而滑动载荷发生波动，作为车辆转向用伸缩轴，还表现出所不希望的特性的缺点。
发明内容
本发明是考虑了上述问题而提出的，其目的在于提供一种可以获得稳定的滑动载荷、可以可靠地防止旋转方向的游隙并可以在高刚性的状态下传递扭矩的车辆转向用伸缩轴。
为了实现上述目的，本发明提供了一种组装在车辆的转向轴中并且其中雄轴和雌轴不能旋转但可以滑动地配合的车辆转向用伸缩轴，其包括：扭矩传递部，所述扭矩传递部分别设置在所述雄轴的外周部和所述雌轴的内周部上，用以在相互接触而旋转时传递扭矩；和预压部，所述预压部各由滚动体和弹性体构成，其中，所述滚动体设置在与所述扭矩传递部不同的位置的所述雄轴的外周部和所述雌轴的内周部之间、以在所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滚动，所述弹性体与所述滚动体在径向上邻接并通过该滚动体向所述雄轴和所述雌轴施加预压力。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述扭矩传递部总是相互接触。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述扭矩传递部各由形成在所述雄轴的外周面上的具有基本为圆弧状截面形状的轴向凸条，和形成在所述雌轴的内周面上的具有基本为圆弧状截面形状的轴向沟槽构成。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述扭矩传递部在轴向上连续地相互接触。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述扭矩传递部包括在所述雄轴的外周面和所述雌轴的内周面上的花键配合部或者齿状配合部。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述预压部各具有设置在所述雄轴的外周面上的第1轴向沟槽和与该第1轴向沟槽相对向地设置在所述雌轴的内周面上的第2轴向沟槽，所述滚动体和所述弹性体配置在该第1轴向沟槽和第2轴向沟槽之间。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，在所述雄轴和所述雌轴之间配置有多个所述预压部，在相邻的所述预压部之间配置有多个所述扭矩传递部。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述预压部以180°的间隔配置在周方向上，在所述预压部之间分别配置有所述扭矩传递部。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述预压部以120°的间隔配置在周方向上，在所述预压部之间分别配置有所述扭矩传递部。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述扭矩传递部分别配置在所述预压部之间的周方向的中央部。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述滚动体包括至少1个球状体。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述弹性体包括板/片簧。
在本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，在所述雄轴的外周部或者在所述雌轴的内周部形成有固体润滑膜。
附图说明
图1是本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴所适用的车辆的转向机构的侧面图；
图2是本发明的第1实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图；
图3是沿图1的X-X线的截面图；
图4是示出第1实施例的车辆转向用伸缩轴的行程和滑动载荷的关系的曲线；
图5是本发明的第2实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图；
图6是沿图4的X-X线的截面图；
图7是示出本发明的第3实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图；
图8是沿图6的X-X线的截面图；
图9是示出本发明的第4实施例的车辆转向用伸缩轴的横截面图；
图10A、10B、10C分别是出本发明的第5实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图；
图11A、11B、11C分别是出本发明的第6实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图；
图12A、12B、12C分别是出本发明的第7实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴。
图1是本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴所适用的车辆的转向机构的侧面图。
参照图1，转向机构由以下部件构成：通过上支架101和下支架102安装在车体侧部件100上的上转向轴部120(包括转向管柱103、可旋转地保持在该转向管柱103上的转向轴104)、安装在转向轴104上端的转向盘105、通过万向节106与该转向轴104的下端连接的下转向轴部107、通过转向轴联轴器/接头108与该下转向轴部107连接的小齿轮轴(pinionshaft)109、与该小齿轮轴109连接并通过弹性体111固定在车体的另一框架110上的转向齿条112。
在此，上转向轴部120和下转向轴部107分别使用了本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴(下面称作伸缩轴)。下转向轴部107为雄轴与雌轴配合而构成的伸缩轴。要求这种下转向轴部107具有吸收当车辆行驶时发生的轴向的移动而使得该移动或振动不传递到转向盘105上的性能。当车体具有副车架结构、并且在固定转向机构上部的部件100与固定着转向齿条112的框架110分开地设置并且在其间通过橡胶等的弹性体111连接固定的情况下，要求这种性能。另外一种情况是，在将转向轴联轴器108连接到小齿轮轴109上时，操作者为了使伸缩轴暂时地缩短而将其配合在小齿轮轴109上以进行连接，也需要伸缩/长度变化功能。此外，位于转向机构上部的上转向轴部120也是通过雄轴与雌轴彼此配合而形成的伸缩轴。由于为了使驾驶员在驾驶车辆时可以获得最适当的位置，需要使转向盘105的位置沿轴向移动以调整该位置的功能，所以需要该上转向轴部120具有沿轴向伸长和缩短的功能。在所有上述情况下，都要求伸缩轴降低配合部的游隙噪音/嘎嘎声，抑制转向盘105上的游隙噪音/卡搭声、以及降低轴向滑动时的滑动阻力。
(第1实施例)
图2是本发明的第1实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图，图3是沿图2的X-X线的截面图，图4是示出第1实施例的车辆转向用伸缩轴的行程和滑动载荷的关系的曲线。
如图2、图3所示，车辆转向用伸缩轴(以后称作伸缩轴)由两个相互不可旋转并且可滑动地配合的雄轴1与雌轴2构成。
在本第1实施例中，在雄轴1的外周面上，沿圆周方向120°间隔形成有沿轴向延伸的3个分别具有大致圆弧状截面的轴向凸条4。与其相对应地，在雌轴2的内周面上与雄轴1的3个轴向凸条4相对向的位置上，形成有沿轴向延伸的3个分别具有大致圆弧状截面的轴向沟槽6。轴向凸条4和轴向沟槽6相接触而形成扭矩传递部。
在雄轴1的外周部上3个轴向凸条4的彼此相邻的凸条之间，形成有沿轴向延伸的分别具有大致U字形状的第1轴向沟槽3(以后称作轴向沟槽3)。在雌轴2的内周面上与雄轴1的轴向沟槽3相对向的位置上形成有沿轴向延伸的3个分别具有大致圆弧状截面的第2轴向沟槽5(以后称作轴向沟槽5)。在雄轴1的轴向沟槽3和雌轴2的轴向沟槽5之间通过预压用的波型形状的弹性体8而插装有滚动体/滚动件7。该滚动体7被设置成在雄轴1和雌轴2作轴向相对移动时进行旋转，在旋转时由于受弹性体8的约束从而不产生游隙。
弹性体8的两侧的平坦部8a、8a与轴向沟槽3的两侧的壁部3a、3a压力接触，从而使得弹性体8的整体被约束成不能沿周方向移动。弹性体8在被设置成向滚动体7施加预压力的同时，以相对于雌轴2不产生游隙的程度对滚动体7和轴向凸条4施加预定压力。
在雄轴1插入雌轴2的一端部上，用于锁止弹性体8而将其固定在轴向的止动板9通过铆接/塑性挤压变形部10而铆接(caulk)在雄轴1上。该止动板9还用于防止滚动体7从轴向沟槽3脱落。如此而构成第1实施例的车辆转向用伸缩轴。
由于本第1实施例的伸缩轴具有这种结构，由于预压部的存在而使得在各个扭矩传递部中雄轴1和雌轴2总是可以滑动地接触。结果，可使得雄轴1和雌轴2在沿轴向相对移动时相互滑动，并且滚动体7可以旋转。
图4是示出第1实施例的车辆转向用伸缩轴的行程和滑动载荷的关系的曲线。在图4中，比较了滚珠仅在转动的情况、仅在滑动时的情况以及本发明的情况下的行程和滑动载荷的关系。从该曲线可知，本实施例的车辆转向用伸缩轴具有低滑动载荷、可以抑制滑动载荷的变动、并且具有平滑的滑动特性。
此外，轴向凸条4的曲率和轴向沟槽6的曲率也可以不同，轴向凸条4和轴向沟槽6也可以分别形成为使得当它们接触时沿轴向连续地接触。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条4形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽6形成在雄轴侧时，也可以获得与本第1实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。此外，通过在滑动面和滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。
如此构成的本第1实施例的伸缩轴与现有技术相比具有如下优点。
如现有技术中如果滑动面是由纯粹的滑动形成的时，用于防止游隙的预压载荷仅能固定在一定程度上。即，滑动载荷通过使摩擦系数和预压载荷相乘而获得，当为了防止游隙或者提高伸缩轴的刚性而提高预压载荷时，将导致滑动载荷的增大。从而将形成恶性循环。
在这方面，在本实施例中，由于进行轴向相对移动时预压部采用了滚动体7的滚动机构，所以可以不会显著增大滑动载荷地提高预压载荷。如此，能够不会增大滑动载荷地实现现有技术中所不能实现的游隙防止或者提高伸缩轴的刚性。
在传递扭矩时，扭矩传递部的轴向凸条4和轴向沟槽6接触而实现扭矩传递。另一方面，在预压部中，弹性体8发生弹性变形而将滚动体7约束在雄轴1和雌轴2之间的周方向上，从而防止游隙。
例如，在从雄轴1输入扭矩的情况下，由于在最初的阶段施加了弹性体8的预压，所以可以防止游隙。
当进一步地增大扭矩时，扭矩传递部的轴向凸条4和轴向沟槽6的侧面更强地接触，使得轴向凸条4受到比滚动体7更强的反作用力，从而主要通过扭矩传递部进行扭矩传递。为此，在本实施例中，可以可靠地防止雄轴1和雌轴2的旋转方向的游隙，同时能以高刚性的状态传递扭矩。
因为截面形状为大致圆弧状的轴向凸条4和轴向沟槽6主要是沿轴方向连续地接触而承受其载荷，所以与以点接触承受载荷的滚动体7的情况相比可以获得将接触压力抑制为较低的各种效果。因此，与全列的滚珠滚动构造的现有技术相比在以下方面具有优点。
-滑动部的阻尼效果比滚珠滚动构造的大。因此振动吸收性能高。
-因为在传递相同的扭矩时，通过轴向凸条4可以将接触压力抑制为较低，所以可以将扭矩传递部的轴向长度做成较短从而有效地使用空间。
-因为在传递相同的扭矩时，通过轴向凸条4可以将接触压力抑制为较低，所以不需要通过热处理等使雌轴的轴向沟槽表面硬化的追加工序。
-可以减少部件数目。
-可以改善组装性能。
-可以减少组装成本。
-因为主要由扭矩传递部承担扭矩的传递，所以可以减少滚动体7的数目，可以扩大伸缩行程。
在部分地采用滚动体7结构这一方面，与全列为花键配合并且全列为滑动构造的现有技术例相比，在下述方面具有优点。
-因为摩擦系数较低，所以可以将滑动载荷抑制为较低。
-可以将预压载荷设置得较高，同时可以获得长期的防止游隙和高刚性的效果。
(第2实施例)
图5是本发明的第2实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图。图6是沿图5的X-X线的截面图。与第1实施例相同的设置赋予相同的符号并省略其说明。
本第2实施例与第1实施例的不同之处在于在雄轴1的外周面上形成有固体润滑膜11。如此，通过在雄轴1的外周面上形成有固体润滑膜11，可以降低扭矩传递部的轴向凸条4和轴向沟槽6的接触阻力，与第1实施例的情况相比，可以使总滑动载荷(即在滚动和滑动两方起作用的本发明的构造中，通常使用时所发生的滑动载荷)更低。
因此，在本第2实施例的情况下，可以获得与第1实施例相同的作用和效果。
固体润滑膜11，例如可以通过将二氧化钼的粉末分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成，或者将PTFE(聚四氟乙烯)分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成。
而且，在本第2实施例中，虽然将固体润滑膜11形成在雄轴1的整个外周面上，但是也可以仅形成于在雄轴1上所形成的3处轴向凸条4的外周面上。这是因为，滑动载荷主要是由于轴向凸条4和轴向沟槽6的接触而造成，通过降低该接触部的接触阻力就可以降低轴向的滑动阻力。
此外，通过在滑动面以及滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。而且，轴向凸条4的曲率和轴向沟槽6的曲率也可以不同，使得轴向凸条4和轴向沟槽6可以形成为当它们接触时彼此沿轴向连续地接触。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条4形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽6形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。
(第3实施例)
图7是示出本发明的第3实施例的车辆转向用伸缩轴的轴向中央截面图。图8是沿图7的X-X线的截面图。与第2实施例相同的结构赋予相同的符号并省略其说明。
本第3实施例与第2实施例的不同之处在于：雄轴1形成为中空结构(中空部13)，从而实现车辆转向用伸缩轴整体的轻质化，并且，通过将雄轴1形成为中空结构而将止动板12插入雄轴1的中空部13中来进行铆接。其它构成、作用以及效果与第2实施例相同并省略其说明。
而且，在本第3实施例中，虽然将固体润滑膜11形成在雄轴1的整个外周面上，但是也可以仅形成于在雄轴1上所形成的3处轴向凸条4的外周面上。而且，在将固体润滑膜11形成在雌轴2的内周面侧时也可以获得相同的作用和效果。
而且，也可以分别形成为轴向凸条4的曲率和轴向沟槽6的曲率彼此不同，以使得轴向凸条4和轴向沟槽6在彼此接触时沿轴向连续地接触。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条4形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽6形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。通过在滑动面和滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。
(第4实施例)
图9是示出本发明的第4实施例的车辆转向用伸缩轴的横截面图。与第1实施例相同的结构赋予相同的符号并省略其说明。
本第4实施例与第1实施例的不同之处在于在雌轴2的内周面上形成有固体润滑膜11。如此，通过在雌轴2的内周面上上形成有固体润滑膜11，可以降低扭矩传递部的轴向凸条4和轴向沟槽6的接触阻力，与第1实施例的情况相比，可以使总滑动载荷(即在滚动和滑动两方起作用的本发明的构造中，通常使用时所发生的滑动载荷)更低。
因此，在本第4实施例的情况下，可以获得与第1实施例相同的作用和效果。
固体润滑膜11，例如可以通过将二氧化钼的粉末分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成，或者将PTFE(聚四氟乙烯)分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成。
而且，在本第4实施例中，虽然将固体润滑膜11形成在雌轴2的整个内周面上，但是也可以仅形成于在雌轴2上所形成的3处轴向沟槽6的内周面上。这是因为，滑动载荷主要是由于轴向凸条4和轴向沟槽6的接触而造成，通过降低该接触部的接触阻力就可以降低轴向的滑动阻力。
此外，通过在滑动面以及滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。而且，也可以分别形成为轴向凸条4的曲率和轴向沟槽6的曲率彼此不同，以使得轴向凸条4和轴向沟槽6在接触时彼此沿轴向连续地接触。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条4形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽6形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。
(第5实施例)
图10A、10B、10C分别是出本发明的第5实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图。与第1实施例相同的结构赋予相同的符号并省略其说明。
(第1例)
图10A所示的第1例中，在花键配合的雄轴1和雌轴2构成的车辆转向用伸缩轴上，在雄轴1和雌轴2之间的一个部位设置有与第1实施例同等的预压部。
更具体地，如图10A所示，车辆转向用伸缩轴(以后称作伸缩轴)由相互不能旋转并且可以自由滑动地花键配合的雄轴1和雌轴2构成。
在第1实施例中，在雄轴1的外周面上形成有沿轴向延伸的花键配合用的多个轴向凸条14，与此相对应地，在雌轴2的内周面上形成有沿轴向延伸的多个轴向沟槽16，轴向凸条14与轴向沟槽16花键配合而形成扭矩传递部。
代替花键配合用的轴向凸条14，在雄轴1的外周面的1个部位上形成有沿轴向延伸的大致U字形状的第1轴向沟槽3(以后称作轴向沟槽3)。与此对应地，在雌轴2的内周面上与轴向沟槽3相对向的位置上形成有沿轴向延伸的大致圆弧状的第2轴向沟槽5(以后称作轴向沟槽5)。在轴向沟槽3和轴向沟槽5之间通过预压用的波型形状的弹性体8而插装有滚动体7。该滚动体7在雄轴1和雌轴2作轴向相对移动时进行旋转，并由于受弹性体8的约束而防止游隙的出现。
弹性体8的两侧的平坦部8a、8a与轴向沟槽3的两侧的壁部3a、3a压力接触，使得弹性体8的整体被约束成不能沿周方向移动。弹性体8在向滚动体7施加预压力的同时，以相对于雌轴2不产生游隙的程度对滚动体7和轴向凸条14施加预定压力。如此形成本实施例的第1例的伸缩轴。
因为该第1例的伸缩轴具有上述结构，所以通过预压部的存在而使得在各个扭矩传递部中雄轴1和雌轴2总是可以滑动地接触。因此，可在雄轴1和雌轴2沿轴向相对移动时相互滑动，并且滚动体7可以旋转。
在如此构成的伸缩轴中，雄轴1和雌轴2之间的用作扭矩传递部的轴向凸条14与轴向沟槽16彼此花键配合的同时，通过弹性体8将滚动体7插装在轴向沟槽3和轴向沟槽5之间，从而通过弹性体8以相对于雌轴2不产生游隙的程度对滚动体7和轴向凸条14施加预定压力。
在不进行扭矩传递时，可以可靠地防止雄轴1和雌轴2之间的游隙，在雄轴1和雌轴2沿轴向相对移动时，能以没有游隙的稳定的滑动载荷使雄轴1和雌轴2沿轴向滑动。
在进行扭矩传递时，扭矩传递部的轴向凸条14与轴向沟槽16的花键配合部主要实现扭矩传递的作用，在预压部中弹性体8发生弹性变形，可以将滚动体7约束在雄轴1和雌轴2之间的周方向上，从而防止游隙的形成。
其它的作用以及效果与第1实施例相同并省略其说明。
(第2例)
图10B所示的第2例中，在花键配合的雄轴1和雌轴2构成的车辆转向用伸缩轴上，在雄轴1和雌轴2之间的周方向上以180°间隔而配置与第1实施例同等的预压部。在预压部之间多处分别设置有与第1例同等的扭矩传递部。
如此通过设置两处预压部，比第1例相比，可以进一步地减小滑动载荷，并同时可以防止游隙的形成。
其它的构成、作用以及效果与第1例相同并省略其说明。
(第3例)
图10C所示的第3例中，在花键配合的雄轴1和雌轴2构成的车辆转向用伸缩轴上，在雄轴1和雌轴2之间的周方向上以120°间隔而配置与第1实施例同等的预压部。在预压部之间分别多处设置有与第1例同等的扭矩传递部。
如此通过在周方向的三处设置预压部，比第1和第2例相比，可以进一步地减小滑动载荷，并同时可以防止游隙的形成。此外，通过在周方向上以120°间隔而等距离地配置预压部，还可以改善轴的偏心，所以可以降低滑动载荷的偏移。其它的构成、作用以及效果与第1例和第2例相同并省略其说明。
而且，在上述第1例至第3例中，通过在滑动面以及滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条14形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽16形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。
(第6实施例)
图11A、11B、11C分别是出本发明的第6实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图。与第5实施例相同的结构赋予相同的符号并省略其说明。
本第6实施例与第5实施例的不同之处在于在雄轴1的外周面上形成有固体润滑膜11。如此，通过在雄轴1的外周面上形成有固体润滑膜11，可以降低扭矩传递部的轴向凸条14和轴向沟槽16的接触阻力，与第5实施例的情况相比，可以使总滑动载荷(即在滚动和滑动两方起作用的本发明的构造中，通常使用时所发生的滑动载荷)更低。因此，在本第6实施例的情况下，也可以获得与第5实施例相同的作用和效果。
固体润滑膜11，例如可以通过将二氧化钼的粉末分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成，或者将PTFE(聚四氟乙烯)分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成。
此外，通过在滑动面以及滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条14形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽16形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。
(第7实施例)
图12A、12B、12C分别是出本发明的第7实施例的第1例、第2例和第3例的车辆转向用伸缩轴的横截面图。与第5、第6实施例相同的结构赋予相同的符号并省略其说明。
本第7实施例与第5实施例的不同之处在于在雌轴2的内周面上形成有固体润滑膜11。如此，通过在雌轴2的内周面上形成有固体润滑膜11，可以降低扭矩传递部的轴向凸条14和轴向沟槽16的接触阻力，与第5实施例的情况相比，可以使总滑动载荷(即在滚动和滑动两方起作用的本发明的构造中，通常使用时所发生的滑动载荷)更低。因此，在本第7实施例的情况下，可以获得与第5实施例相同的作用和效果。
固体润滑膜11，例如可以通过将二氧化钼的粉末分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成，或者将PTFE(聚四氟乙烯)分散并混合在树脂中，并将其喷洒或浸渍后通过焙烧而形成。
此外，通过在滑动面以及滚动面上涂布润滑油还可以进一步地获得较低的滑动载荷。此外，当将形成在雄轴上的轴向凸条14形成在雌轴侧，而将形成在雌轴上的轴向沟槽16形成在雄轴侧时，也可以获得与本实施例相同的作用和效果。而且，也可以形成为轴向沟槽5的曲率和滚动体7的曲率不同，以使得两者进行点接触。此外，滚动体7也可以为球状体。而且，弹性体8也可以为板簧。
而且，在上述第4到第6实施例中，对轴向凸条和轴向沟槽用于花键配合的情况下进行了说明，但是，即使是用于齿状配合或者仅为凸凹配合的情况下，也可以获得相同的作用和效果。
(其它相关事项)
在本发明的所有实施例中，可以将实心轴替换为中空轴，或者将中空轴替换为实心轴。
此外，在本发明的所有实施例中，可以适用以下说明。
可以设置成在雌轴的前端向内侧铆接来防止雄轴的拔出，从而形成不可分解的结构。滚动体7可以使用经过热处理并抛光的部件。在雄轴1的外周面上，可以涂布例如PTFE(聚四氟乙烯)或者二氧化钼的树脂。雄轴1可以使用经过冷拔制造的实心或中空钢材。雄轴1也可以使用经过冷挤出制造的铝材。雄轴1也可以使用经过冷锻制造的实心钢材或者铝材。雌轴2也可以使用经过冷拔制造的中空钢材。在通过冷锻加工雌轴时，优选地对原料实施金属皂处理(磷酸盐处理)。雌轴也可以使用中空钢管形成，在进行了金属皂处理(磷酸盐处理)后，通过缩径或扩管加工形成所要求的直径。可通过挤压形成雌轴的沟槽部。雌轴也可以经过氮化处理。在雌轴2的内周面上也可以涂布例如PTFE(聚四氟乙烯)或者二氧化钼的树脂。
此外，在本发明的所有实施例中，优选地使用下述的数值范围。
-作为滚动体的滚珠直径，在使用于乘用车中时的用途中，为φ3-6mm左右。滚珠直径和滚珠以及轴向凸条的P.C.D比为1∶3.5～5.0左右。
-因为一般地作为乘用车所必要的扭转强度为大于等于250Nm，雄轴的轴径在作为一般的机械构造用炭素钢使用的情况下为大于等于13mm。
-在无扭矩载荷/负荷的状态下，滚珠的接触压力为小于等于1500Mpa。在扭矩载荷为100Nm的状态下，滚珠的接触压力为小于等于2000Mpa。在扭矩载荷为100Nm的状态下，轴向凸条的接触压力为小于等于2000Mpa。
-作为弹性体的板簧的板厚和滚珠直径的比为1∶10～20左右。
在本发明中，与现有的制品相比具有如下优点：
成本低；
稳定的低滑动载荷；
无游隙；
耐磨损性良好；
耐热性良好；
轻质化；
机构尺寸小；以及
可不用改变设计构思而应于用所有的使用条件。
此外，在日本特开2001-50293号公报和德国专利公报DE-3730393A1号公报中公开了在形成于雄轴和雌轴上的轴向沟槽中插装多个滚珠而通过弹性体施加预压力的构造。与此相对地，本发明如上所述，比全列为滚珠滚动构造的情况或者传统的花键配合的情况更为优越。
此外，在欧洲专利公开EP1078843A1号公报中，公开了通过滚针、其保持架、调节器防止游隙形成的构造。但是由于该结构采用纯粹的滑动，所以预压载荷不能设置得较大。因此，难以长期地防止游隙和获得高刚性。
与此相对地，本发明因为部分地采用滚动构造和用于防止游隙的不同手段，所以在以下方面可产生有利的效果：
-因为摩擦阻力低，所以可以降低滑动载荷；
-可以将预压载荷设置得较大，所以能长期地防止游隙并同时获得高刚性。
此外，本发明不限于上述实施例，能以各种方式变型。
如上所述，根据本发明，可以提供能够可靠地防止雄轴和雌轴之间的旋转方向的游隙而以高刚性的状态传递扭矩的车辆转向用伸缩轴。

Claims (8)

1.一种组装在车辆的转向轴中并且其中雄轴和雌轴不能旋转但可以滑动地配合的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，包括：
扭矩传递部，所述扭矩传递部设置在所述雄轴的外周部和所述雌轴的内周部上，用以在相互接触而旋转时传递扭矩；和
设置在与所述扭矩传递部不同的位置的预压部，所述预压部包括设置在所述雄轴的外周面上的第1轴向沟槽、与该第1轴向沟槽相对向地设置在所述雌轴的内周面上的第2轴向沟槽以及配置在该第1轴向沟槽和第2轴向沟槽之间的球状体和弹性体，所述球状体在所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滚动，所述弹性体与所述球状体在径向上邻接并通过该球状体向所述雄轴和所述雌轴施加预压力。
2.一种根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述扭矩传递部由形成在所述雄轴的外周面上的具有基本为圆弧状截面形状的轴向凸条，和形成在所述雌轴的内周面上的具有基本为圆弧状截面形状的轴向沟槽构成，所述轴向凸条配合在所述轴向沟槽中。
3.一种根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述扭矩传递部包括在所述雄轴的外周面和所述雌轴的内周面上的花键配合部或者齿状配合部。
4.一种根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，
在所述雄轴和所述雌轴之间配置有多个所述预压部，
在相邻的所述预压部之间分别配置有一个或多个所述扭矩传递部。
5.一种根据权利要求4所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述预压部以120°的间隔配置在周方向上。
6.一种根据权利要求5所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述扭矩传递部配置在所述预压部之间的周方向的对应中央部。
7.一种根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述弹性体包括板簧。
8.一种根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，在所述雄轴的外周部或者在所述雌轴的内周部形成有固体润滑膜。
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