CN100472081C - 自如伸缩轴 - Google Patents

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Abstract

提供一种自如伸缩轴(5)，其具备外轴(13、13A、13B、13C、13D)和内轴(14、14A、14B、14C、14D、14E、14F)。多个转动体(15)被外轴的弹性复原力弹性地夹持于外轴及内轴的轨道槽(16、17)之间。内轴的外周面(141)包括相互平行的至少一对平坦部(21、22、41、42、43、44、45、46)。外轴的内周面(131)包括相互平行的至少一对平坦的限制部(31、32、71、72、73、74)。各限制部(31、32、71、72、73、74)通过分别与对应的平坦部(21、22、41、42、43、44、45、46)卡合，限制外轴及内轴的相对旋转量。用于促进外轴的变形的变形促进部(33、33A、33B、33C、33D、33E、33F、33G、33H、330)配置于外轴的周方向的规定区域。所述规定区域是包括外轴的轨道槽(16)的曲率中心(A2)及外轴的中心轴线(A1)的平面(C1)和限制部(31、32、71、72、73、74)之间的区域。

Description

自如伸缩轴
技术领域
本发明涉及能够使内轴及外轴经由转动体向轴方向相对移动且能够传递转矩地连结而成的自如伸缩轴(expandable shaft)。
背景技术
在汽车的转向装置中，中间轴设在转向轴和转向齿轮之间，用于将施加于方向盘的旋转操作力传递到转向齿轮一侧。
一般地，中间轴采用如下结构：在形成于内轴及筒状的外轴的对应的轨道槽之间，夹着在中间轴的轴方向上排列的呈列的多个滚珠的球形花键构造。
另外，提出了一种利用筒状的外轴的弹性复原力对转动体施加预压的自如伸缩轴(例如，参照专利文献1)。
另外，提出了一种将外轴及内轴均做成中空轴，利用外轴及内轴的弹性复原力对转动体施加预压的自如伸缩轴(例如，参照专利文献2)。
在专利文献1中，在负载有高转矩时，通过使形成于内轴的外周面的山形突起与形成于外轴的内周面的半圆形凹部卡合，来限制内轴和外轴的相对旋转量。
但是，在使上述的山形突起与半圆形凹部卡合的方式中，存在因各部件的尺寸公差的偏差，而导致内轴和外轴的相对旋转量增大的情况。在该情况下，因长期的使用而主要使得外轴的弹性降低，其结果是，可能无法对转动体施加预压。若无法施加预压，则在内轴和外轴之间在旋转方向上产生游隙，还会产生噪音。
专利文献1：德国专利申请公开第DE3730393A1号说明书
专利文献2：德国实用新型第DE20318654U1号说明书
发明内容
本发明的目的在于提供一种长期使用也不易产生游隙、耐久性优越的自如伸缩轴。
为了达到所述目的，本发明的优选方式提供一种自如伸缩轴，其具备：具有外周面的内轴；具有内周面并嵌合于所述内轴的筒状的外轴；形成于所述内轴的所述外周面并在轴长方向上延伸的至少一个轨道槽；在所述外轴的所述内周面，与所述内轴的所述轨道槽相对地形成的至少一个轨道槽；以及在所述内轴及所述外轴的轨道槽之间，被外轴的弹性复原力弹性地夹持的多个转动体。
所述多个转动体沿所述轨道槽的长度方向呈列地排列。所述内轴的外周面包括相互平行的至少一对的平坦部。所述外轴的内周面包括相互平行的至少一对的平坦的限制部。所述限制部通过与分别对应的平坦部卡合，限制内轴及外轴的相对旋转量。所述外轴包括用于促进外轴的变形的变形促进部。所述变形促进部配置于外轴的周方向的规定区域。所述规定区域是包括外轴的轨道槽的曲率中心及外轴的中心轴线的平面与各限制部之间的区域。
在本方式中，在施加常用转矩时，在内轴和外轴之间通过转动体传递转矩。在施加高转矩时，通过使平坦部抵接于分别对应的限制部，限制内轴及外轴的相对旋转量。因此，能够未然地防止转动体或轨道槽的破损。
由于使用内轴的相互相对的至少一对的平坦部，限制内轴及外轴的相对旋转量，所以即使内轴或外轴的尺寸精度稍许偏差，内轴及外轴的相对旋转量也很少会变得过大。由于通过变形促进部能够容易使外轴弯曲，所以能够缓和施加于外轴和转动体的应力。其结果是能够长期维持对转动体的预压力，能够实现耐久性优越的自如伸缩轴。
作为所述变形促进部可使用弯曲部，也可使用薄壁部。只要是弯曲部或薄壁部，即可由简单的结构而可靠地促进外轴的变形。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的自如伸缩轴被适用于中间轴的转向装置的示意图；
图2是作为自如伸缩轴的中间轴的剖面图；
图3是作为自如伸缩轴的中间轴的剖面图；
图4是本发明的另一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图5是在自如伸缩轴中装入滚珠时的说明图；
图6是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图7是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图8是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图9是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图10是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的主要部分的概略剖面图；
图11是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图12是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图；
图13是本发明的又一实施方式的自如伸缩轴的剖面图。
具体实施方式
参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。
图1是本发明的一个实施方式的自如伸缩轴被适用于中间轴的转向装置的示意图，图2及图3是自如伸缩轴的剖面图。
参照图1，转向装置1具备：一端固定有方向盘等操舵构件2的转向轴3、通过该转向轴3和自由接头4可一体旋转地连结的作为自如伸缩轴的中间轴5。另外，转向装置1还具备：通过上述中间轴5和自由接头6可一体旋转地连结的小齿轮(pinion)轴7、具有与设在该小齿轮轴7上的小齿轮7a啮合的齿条8a并在车辆的左右方向上延伸的齿条轴8。
在齿条轴8的一对端部上分别结合有转向横拉杆(tie rod)9。各转向横拉杆9通过对应的关节臂(knuckle arm)10分别连结于对应的操向轮11。
齿条轴8经由未图示的轴承而被外壳12可自由移动地支承在轴方向上。包括小齿轮轴7、齿条轴8、转向横拉杆9、关节臂10及操向轮11构成了操纵机构100。
若操作操舵构件2使转向轴3旋转，则该旋转通过小齿轮7a及齿条8a被转换为沿车辆的左右方向的齿条轴8的直线运动。由此，实现了操向轮11的转舵。
作为自如伸缩轴的中间轴5，具备筒状的外轴13、和与该外轴13嵌合的内轴14。通过多列的作为转动体的滚珠15，在轴长方向X上可相对移动且可传递转矩地连接外轴13及内轴14。
参照图2及图3，在外轴13的内周面131及内轴14的外周面141上，分别形成有在轴方向上延伸的轨道槽16、17。外轴13的轨道槽16及内轴14的轨道槽17，被配置成相互相同数目(本实施方式中为各一对)在周方向上等间隔，且相互相对。在外轴13和内轴14相互面对的轨道槽16、17之间划分有轨道路18。在各轨道路18上夹着上述的滚珠15，滚珠15呈在轴方向X(轨道槽16、17延伸的方向)上排列的一列。各轨道槽16、17的截面，呈半径稍微大于滚珠15的半径的圆弧。如图2所示，滚珠15的接触角B1被设定在5～40度的范围内。
各列的滚珠15分别通过共用的保持器19而被一起保持于对应的轨道路18。如图3所示，保持器19例如是合成树脂制，由截面呈圆弧状的沿轴方向X延伸的长条的板构件构成。保持器19形成有沿长度方向按规定间隔排列、用于保持滚珠15的保持孔20。
再次参照图2，内轴13由中空的轴即管形成。在内轴14的外周面141上形成有相互之间形成两面宽度的相互面对的两对平坦部21、22，在外轴13的内周面131上形成有限制部31、32，该限制部31、32分别与内轴14的对应的平坦部21、22卡合，用于限制外轴13和内轴14的相对旋转量。
在内轴14的外周面141上形成有相互面对并向径方向外侧突出的截面矩形状的一对突出部25、26。一对滚珠15相互面对的方向和一对突出部25、26相互面对的方向相互垂直。一侧的突出部25在其外面包括相互面对的一对平坦部21、21，另一侧的突出部26在其外面包括相互面对的一对平坦部22、22。
另外，外轴13呈与内轴14相似的形状。外轴13在分别对应于内轴14的各突出部25、26的位置形成有向径方向外侧突出的一对突出部27、28。由此，外轴13在其突出部27、28的内侧，划分有收容分别对应的内轴的突出部25、26的凹部29、30。
在凹部29的内面形成有由相互平行的一对平坦部构成的限制部31、31。各限制部31分别与对应的平坦部21面对。另外，在凹部30的内面，形成有由相互平行的一对平坦部构成的限制部32、32。各限制部32与分别对应的平坦部22相对。
另外，外轴13的各突出部27、28的基端部与外轴13的剩余的圆弧状的部分之间，形成有作为变形促进部的弯曲部33。即，在包括外轴13的中心轴线A1及外轴13的各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部31、32之间的区域，形成有用于促进外轴13的变形的作为变形促进部的弯曲部33。弯曲部33设于外轴13的突出部27、28的基端部。
根据本实施方式，在施加常用转矩时，在内轴14和外轴13之间通过滚珠15来传递转矩。另一方面，在施加高转矩时，通过使内轴14的各对平坦部21、22的任一个抵接于外轴13的分别对应的限制部31、32，来限制内轴14和外轴13的相对旋转量。因此，能够未然地防止滚珠15或轨道槽16、17的破损。
由于使用相互之间形成两面宽度的一对平坦部21、22，所以即使内轴14或外轴13的尺寸精度有稍许偏差，内轴14和外轴13的相对旋转量也很少变大。
另外，由于在包括外轴13的中心轴线A1及外轴13的各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部31、32之间，设置有作为变形促进部的弯曲部33，所以能够使外轴13容易挠曲。因此，能够缓和施加于外轴13和滚珠15的应力。其结果是，能够长期维持对滚珠15的预压力，能够实现耐久性优越的作为自如伸缩轴的中间轴5。
另外，通过使用弯曲部33作为变形促进部的简单的结构，能够可靠地促进外轴13的变形。
另外，上述滚珠15的直径优选处于外轴13的外径的10～40％的范围。即，若滚珠15的直径小于外轴13的外径的10％，则有可能在滚珠15或轨道槽16、17上产生压痕。另外，若滚珠15的直径超过外轴13的外径的40％，则外轴13大型化，作为自如伸缩轴的中间轴5大型化。为了避免大型化，在不改变外轴13的外径而使内轴14小型化时，内轴14强度不足，另外内轮轨道的接触直径减小的结果是容易产生压痕。
因此，通过将滚珠的直径设定在外轴13的外径的10～40％的范围，能够防止轨道槽16、17等产生压痕，同时实现中间轴5的小型化。例如，在外轴13的外径为30mm的情况下，滚珠15的直径优选设定在3～12mm的范围。
另外，上述滚珠15的接触角优选为5～40度。在滚珠的接触角小于5度时，针对滚珠15的松动增大。另一方面，若接触角超过40度，则内轴14的两对平坦部21、22难以与外轴的对应的限制部31、32接触。因此，通过将滚珠15的接触角B1设定为5～40度，能够减小松动，且能够将高转矩负载时的内轴14和外轴13的相对旋转量设定成需要的大小。
另外，在各平坦部21、22与对应的限制部31、32之间分别形成的间隙S1相等时，该间隙S1的量优选为0.01～0.5mm。在间隙S1小于0.01mm时，有可能在传递常用转矩时限制部31、32动作。另外，若间隙S1超过0.5mm，则外轴13和内轴14的相对旋转量变得过大。因此，通过将间隙S1设定为0.01～0.5mm的范围，将相对旋转量控制到需要的范围。
另外，外轴13的壁厚优选设定为外轴13的外径的5～15％的范围。在壁厚小于外轴13的外径的5％时有可能强度不足。另外，若壁厚超过外轴13的外径的15％，则难以确保外轴13的挠曲。因此，通过将外轴13的壁厚设定为外轴13的外径的5～15％的范围，确保外轴13的强度，且容易使外轴13挠曲。例如，在外轴13的外径为30mm的情况下，外轴13的壁厚优选设定为1.5～4.5mm的范围。
与包括外轴13的中心轴线A1及各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部31、32之间的区域相对应的外轴13的中心角P1，优选处于30度～60度的范围。上述的中心角P1相当于上述平面C1与对应的限制部31、32之间的相位差。
在上述的中心角P1小于30度时，存在除了作用于限制部31、32的应力，作用于轨道槽16附近的应力也增大，从而容易产生塑性变形的不良情况。另外，若中心角P1超过60度，则存在除了作用于限制部31、32的应力，作用于突出部27、28的应力也增大，从而容易产生塑性变形的不良情况。因此，将上述的中心角P1设定在了30度～60度的范围。作为上述的中心角P1的更优选的范围是40～50度。
同样，与上述平面C1与上述的弯曲部33之间的区域相对应的外轴的中心角优选处于30～60度的范围。在上述的中心角小于30度时，存在除了作用于限制部31、32的应力，作用于轨道槽16附近的应力也增大，从而容易产生塑性变形的不良情况。另外，若上述的中心角超过60度，则存在除了作用于限制部31、32的应力，作用于突出部27、28的应力也增大，从而容易产生塑性变形的不良情况。因此，将上述的中心角设定在了30～60度的范围。作为上述的中心角的更优选的范围是40～50度。
再有，在本实施方式中，滚珠15和平坦部21、22及限制部31、32配置于同一截面上，但即使不配置在同一截面上，不言而喻也能够获得同样的效果。
其次，图4表示本发明的另一实施方式。参照图4，在本实施方式中，在中实的内轴14A的外周面141上形成有相互之间形成两面宽度的一对平坦部210、210。在筒状的外轴13A的内周面131上形成有分别与各平坦部210、210相面对的平坦部310、310。在各平坦部310的长度方向的一侧的端部形成有限制部311，在另一侧端部形成有限制部312。
另外，在包括外轴13A的中心轴线A1及各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1与邻接的限制部311、312之间的区域，在外轴13A的周方向上分隔地形成有相互逆向弯曲的一对弯曲部33A、33B。即，由一对弯曲部33A、33B呈波形状。
在本实施方式中，也能够起到与图2的实施方式同样的作用效果。即，即使内轴14A或外轴13A的尺寸精度稍许偏差，内轴14A及外轴13A的相对旋转量也很少会变大。
由于在包括外轴13A的中心轴线A1及各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部311、312之间的区域，设有作为变形促进部的呈波形状的一对弯曲部33A、33B，所以可更容易使外轴13A挠曲，能够缓和施加于外轴13A和滚珠15的应力。其结果是，能够长期维持对滚珠15的预压力，能够实现耐久性优越的作为自如伸缩轴的中间轴5。另外，通过使用弯曲部33A、33B作为变形促进部的简单的结构，能够可靠地促进外轴13A的变形。
此外，在组装时，如图5所示，通过从外侧施加力F来夹持外轴13A的一对平坦部310、310，能够向外侧(参照箭头G)扩展外轴13A的轨
道槽16。由此，组装时能够容易将滚珠15装入轨道槽16、17之间。
另外，与包括外轴13A的中心轴线A1及各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部311、312之间的区域对应的外轴13A的中心角P2，优选为30～60度的范围。在上述的中心角P2小于30度时，存在除了作用于限制部311、312的应力，作用于轨道槽16附近的应力也变大，从而容易产生塑性变形的不良情况。另外，若上述的中心角P2超过60度，则存在作用于限制部311、312的应力变大，从而容易产生塑性变形的不良情况。因此，将上述的中心角P2设定在了30～60度的范围。作为上述的中心角P2更优选的范围是40～50度。
另外，与各平面C1和远离该平面C1的一侧的弯曲部33B之间的区域相对应的外轴13A的中心角，优选处于30～60度的范围。在上述的中心角小于30度时，存在除了作用于限制部311、312的应力，作用于轨道槽16附近的应力也变大，从而容易产生塑性变形的不良情况。另外，若上述的中心角超过60度，则存在作用于限制部311、312的应力变大，从而容易产生塑性变形的不良情况。因此，将上述的中心角设定在了30～60度的范围。作为上述的中心角更优选的范围是40～50度。
再有，在图4的实施方式中，也可采用中空轴、即管来形成内轴14A。
其次，图6表示本发明的又一其他实施方式。参照图6，在本实施方式中，采用了呈星形的筒状的外轴13B和也是相似形的呈星形的内轴14B。在本实施方式中，由于在外轴13B的全周上分散地配置相互逆向弯曲的弯曲部33C～33F，所以能够更容易使外轴13B挠曲。在本实施方式中，也可将内轴14B做成中空轴。
另外，由于与各平面C1和限制部31、32之间的区域相对应的外轴13B的中心角P2处于30～60度的范围，所以上述限制部311、312容易发挥作为限位部(stoper)的功能。优选积极地在该位置限制外轴13B与内轴14B的相对旋转。
其次，图7表示本发明的又一其他实施方式。参照图7，本实施方式的特征在于，通过方形的管形成外轴13C，并且内轴14C也形成为与其相似形的中实的方形的轴。在外轴13C的方形的相互面对的一对角部132、132处分别形成有滚珠15用的轨道槽16。在各角部132、132处，利用该角部132、132的原有的R状部分而膨出形成有向径方向外侧突出的山形的突出部51、52，在各突出部51、52的基端部形成有作为变形促进部的弯曲部33G、33H。
根据本实施方式，能够容易且廉价地制造以方形管为原材料的带轨道槽16的外轴13C。而且，可将方形管的各边作为分别与内轴14C的形成两面宽度的一对平坦部21、22相对应的限制部31、32，并直接利用，从这一点上也能够降低制造成本。限制部31、32配置于未配有滚珠15的角部133、133的附近。
再有，如图8所示，作为保持器19A，可采用围绕内轴14C的四角筒状的保持器。此时，保持器19A与包括配有限制部31、32的角部133的区域对应，形成开口191。此时，可使用呈筒状的保持器19A一并组装入各列的滚珠15，从而可提高组装性。
其次，图9表示本发明的又一其他实施方式。参照图9，本实施方式的特征如下所述。即，外轴13D由遍及全周地具有大致均匀的壁厚的管形成。外轴13D的基本形状为截面圆形。另外，内轴14D的基本形状为截面矩形。
内轴14D的外周面141具有：相互面对的第一对平坦部41、42；相互面对的第二对平坦部43、44；相互面对的第三对平坦部45、46。在内轴14D的外周面141上，形成有隔着内轴14D的截面中心而相对的一对轨道槽17。平坦部41及平坦部43配置于同一平面上，在平坦部41与平坦部43之间，配置有一侧的轨道槽17。另外，平坦部42及平坦部44配置于同一平面上，在平坦部42与平坦部44之间，配置有另一侧的轨道槽17。
在外轴13D的内周面131上形成有：分别与内轴14D的轨道槽17相对的一对轨道槽16、和分别隔开间隔与平坦部41、42、43、44相对的限制部71、72、73、74。外轴13D具有向径方向外侧突出的一对山形突出部53、54，通过形成于各突出部53、54的内侧的凹部形成有分别对应的轨道槽16。
另外，外轴13D具有相互相对的一对相对部75、76。一对相对部75、76分别与内轴14D的平坦部45、46相对。一对相对部75、76的截面呈以外轴13D的中心轴线A1为中心的圆弧状。在包括外轴13D的中心轴线A1及外轴13D的各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部71、72、73、74之间，分别形成有作为变形促进部的弯曲部330。弯曲部330是通过使外轴13D的外周面的一部分凹下，向径方向内侧突出的突出部形成的。
在外轴13D的周方向上，外轴13D包括配置于上述一对相对部75、76之间的一对残余部77、78。在一侧的残余部77的内周面形成有一侧的轨道槽17、一对限制部71、73。在一对限制部71、73之间配置有一侧的轨道槽16。另外，在另一侧的残余部78的内周面形成有另一侧的轨道槽16、一对限制部72、74。在一对限制部72、74之间配置有另一侧的轨道槽16。
轨道槽16、弯曲部330、限制部71～74及相对部75、76各自之间，由具有大于外轴13D的壁厚的曲率半径的曲线光滑地连接。另外，外轴13D的突出部53、54的顶部优选配置于包括相对部75、76的外周的圆周C2上。
根据本实施方式，在外轴13D上，靠近轨道槽16地配置有限制部71～74。除去轨道槽16和靠近其两侧的限制部71～74的剩余部分，形成为呈以外轴13D的中心轴线A1为中心的圆弧状的一对相对部75、76，在外轴13D的周方向上占有大的区域。因此，能够较大地确保外轴13D的旋转方向的扭转量。
具体而言，分别与各相对部75、76对应的外轴13D的中心角P3被设定为70度～110度的范围。通过将上述的中心角P3设为70度以上，能够确保外轴13D的充分的抗扭强度。另外，将上述的中心角P3设在110度以下，是为了在残余部77、78处确保配置轨道槽16和限制部71～74的空间。
再有，在外轴13D上，与包括外轴13D的中心轴线A1及各轨道槽16的曲率中心A2的平面C1、和分别与各轨道槽16邻接的限制部71、72、73、74之间的区域对应的外轴13D的中心角P4，被设为15度～25度的范围。
另外，如上所述，由于使能够确保较大扭转量的圆弧状的相对部75、76光滑地连续于限制部71～74，所以能够缓和在轨道槽16和限制部71～74的应力集中。其结果是，提高外轴13D的强度和耐久性。
另外，即使在万一所有的滚珠15从轨道槽16、17脱落的情况下，通过平坦部41～44与限制部71～74的卡合，也能够在两轴13D、14D之间传递转矩，其结果是能够确保转向功能。
另外，在内轴14D上，也靠近各轨道槽17地配置用于限制两轴13D、14D的旋转的平坦部41～44，所以能够减薄内轴14D。其结果是能够实现内轴14D的轻量化。
其次，图10表示本发明的又一其他实施方式。参照图10，本实施方式与图9的实施方式的不同点在于，代替第三对平坦部45、46，而设有用于实现减薄化的起伏部47、48。在图10中，由单点划线表示的线L1、L2相当于图9的实施方式的平坦部45、46的位置。
在各起伏部47、48上，形成有沿内轴14E的轴方向延伸的凸条49和一对凹条50。凸条49的轮廓形成为沿以外轴13D的中心轴线A1为中心的圆周的圆形，由此，确保了内轴14E的抗扭强度。凹条50具有光滑的弯曲状的截面。
根据本实施方式，能够确保内轴14E的抗扭强度且实现轻量化。进而，能够实现作为自如伸缩轴的中间轴5的轻量化。
其次，图11表示本发明的又一其他实施方式。参照图11，本实施方式与图9的实施方式的不同点在于，使用管作为内轴14F，形成为中空状，从而实现了轻量化。另外，代替第三平坦部45、46，形成有以平稳的山形状向径方向外侧突出的膨出部55。这是为了使由管构成的内轴14F的抗扭强度与图9的实施方式的中实的内轴14D的强度同等。
根据本实施方式，能够确保内轴14F的抗扭强度且实现轻量化。进而，能够实现作为自如伸缩轴的中间轴5的轻量化。
再有，本发明并不限定于上述各实施方式，在上述各实施方式中，如图12所示，也可废除保持器，而仅使用滚珠，在呈列的滚珠15的前后、例如使用压缩螺旋弹簧等施力构件61从两侧对滚珠15施力。此时，也可在外轴13及内轴14上分别设有作为滚珠脱离防止部的塑性变形部62、63，起到防止滚珠15的脱落的功能。
另外，在上述各实施方式中，如图13所示，作为变形促进部也可采用薄壁部65。也可由薄壁部构成弯曲部。
另外，在上述各实施方式中，优选将外轴及内轴的至少一个的表面硬度设在维氏硬度为400～550Hv的范围。在表面硬度小于400Hv时，滚珠15的表面硬度一般为700Hv左右，由于硬度差大，所以容易产生压痕。若外轴及内轴的至少一个的表面硬度超过550Hv，则因硬化处理时的热变形，有可能在轴中产生扭曲。因此，优选设定在上述的范围。但是，在对外轴及内轴的至少一个实施渗氮处理时，由于能够抑制热变形并同时使表面硬度硬化到700Hv左右，所以优选。
另外，在上述各实施方式中，从提高容许应力并设定高的安全率这一点出发，优选由铬钢或铬钼钢形成外轴及内轴的至少一个。
另外，在上述各实施方式中，如果通过调质材料(实施了淬火、回火的材料)形成外轴及内轴的至少一个，则从提高容许应力并设定高的安全率这一点出发是优选的。
以上，通过具体的方式详细地说明了本发明，但理解了上述内容的本领域普通技术人员，应该能够容易地想到其变更、改变及对等物。因此，本发明应设定权利要求的范围和其均等的范围。
本申请对应于2004年9月16日向日本国专利厅提出的2004—270148号，该申请的全部公开内容通过引用于此而组合成本发明。

Claims (23)

1.一种自如伸缩轴，其中，具备：
具有外周面的内轴；
具有内周面、并嵌合于所述内轴的筒状的外轴；
形成于所述内轴的所述外周面、并在轴长方向上延伸的至少一个轨道槽；
在所述外轴的所述内周面，与所述内轴的所述轨道槽相对地形成的至少一个轨道槽；以及
在所述内轴及所述外轴的轨道槽之间，被外轴的弹性复原力弹性地夹持的多个转动体，
所述多个转动体沿所述轨道槽的长度方向呈列地排列，
所述内轴的外周面包括相互平行的至少一对的平坦部，
所述外轴的内周面包括相互平行的至少一对的平坦的限制部，
所述限制部通过与分别对应的平坦部卡合，限制内轴及外轴的相对旋转量，
所述外轴包括用于促进外轴的变形的变形促进部，
所述变形促进部配置于外轴的周方向的规定区域，
所述规定区域是包括外轴的轨道槽的曲率中心及外轴的中心轴线的平面与各限制部之间的区域。
2.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述变形促进部包括至少一个弯曲部。
3.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述变形促进部包括多个弯曲部，所述外轴的所述规定区域呈波形状。
4.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴包括相对厚的部分和相对薄的部分，
所述变形促进部包括所述相对薄的部分。
5.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述内轴上形成有向径方向外侧突出的截面矩形状的突出部，
所述外轴上形成有收容所述突出部的截面矩形状的凹部，
所述平坦部包括在所述内轴的突出部的外面设置的平坦部，
所述限制部包括在所述外轴的凹部的内面设置的限制部。
6.根据权利要求5所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴上形成有向径方向外侧突出的截面矩形状的突出部，
所述外轴的所述突出部的内侧形成有所述凹部。
7.根据权利要求6所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴的所述突出部的基端部设有作为变形促进部的弯曲部。
8.根据权利要求5所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述内轴上设有两个轨道槽及两个突出部，
所述两个突出部在内轴的径方向上相对，
所述外轴上设有两个凹部，
各所述突出部被收容于分别对应的凹部，
所述两个突出部相对的方向，是与所述内轴的所述两个轨道槽的相对方向垂直的方向。
9.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴呈星形状，并包括在周方向上隔开间隔而配置的交替逆向倾斜的多个弯曲部。
10.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴包括方形的管，
所述外轴的轨道槽，形成于所述方形的管的相互相对的至少一对角部。
11.根据权利要求10所述的自如伸缩轴，其特征在于，
在形成了所述轨道槽的角部分别形成有向径方向外侧突出的突出部，在各突出部的基端部形成有作为变形促进部的弯曲部。
12.根据权利要求10所述的自如伸缩轴，其特征在于，
具备包围所述内轴的周围的筒状的保持器，
对应于各轨道槽呈列的转动体分别由所述保持器保持。
13.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
具备设于所述内轴及所述外轴的端部、用于防止所述转动体从所述轨道槽脱落的至少一对限位部，
所述限位部包括分别形成于内轴及外轴的一对塑性变形部。
14.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述转动体包括具有外轴的外径的10～40％的直径的滚珠。
15.根据权利要求14所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴的壁厚为外轴的外径的5～15％。
16.根据权利要求14所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述滚珠的接触角在5～40度的范围。
17.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
与所述规定区域对应的外轴的中心角在30度～60度的范围。
18.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
与所述规定区域对应的外轴的中心角在40度～50度的范围。
19.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
与包括所述外轴的轨道槽的曲率中心及外轴的中心轴线的所述平面和所述变形促进部之间的区域相对应的外轴的中心角，在30度～60度的范围。
20.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
与包括所述外轴的轨道槽的曲率中心及外轴的中心轴线的所述平面和所述变形促进部之间的区域对应的外轴的中心角，在40度～50度的范围。
21.根据权利要求1所述的自如伸缩轴，其特征在于，
所述外轴包括在外轴的径方向上相互相对的一对相对部，
所述一对相对部的各自的截面，呈以外轴的中心轴线为中心的圆弧状，
所述外轴包括在外轴的周方向上、在所述一对相对部之间配置的一对残余部，
所述外轴的轨道槽包括：形成于一侧的残余部的内周面的轨道槽、和形成于另一侧的残余部的内周面的轨道槽，
所述外轴的限制部包括：形成于一侧的残余部的内周面的一对限制部、和形成于另一侧的残余部的内周面的一对限制部。
22.根据权利要求21所述的自如伸缩轴，其特征在于，
分别与所述一对相对部对应的外轴的中心角在70度～110度的范围。
23.根据权利要求22所述的自如伸缩轴，其特征在于，
与所述规定区域对应的外轴的中心角在15度～25度的范围。
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