CN105730497B - 伸缩轴和转向系统 - Google Patents

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Abstract

一种伸缩轴(1)，其包括内轴(10)、外轴(20)、多个滚动体(30)、止动件(41)以及缓冲器本体(51)，其中，所述多个滚动体(30)设置在内轴(10)的凹槽(11)与外轴(20)的凹槽(21)之间并且在轴向方向(X)上形成列。止动件(41)限制滚动体(30)从内轴(10)的凹槽(11)掉落。缓冲器本体(51)插置在止动件(41)与位于该列的端部处的滚动体(30e)之间。缓冲器本体(51)的端面包括倾斜抵接部(51b)，该倾斜抵接部(51b)相对于与内轴(10)的轴线垂直的平面(P)倾斜。在内轴(10)相对于外轴(20)的行程终点，抵接部(51b)抵靠位于该列的端部处的滚动体(30e)。

Description

伸缩轴和转向系统
技术领域
本发明涉及伸缩轴和转向系统。
背景技术
日本专利申请公报No.2010-053943提出了一种伸缩轴，在该伸缩轴中，在垫圈与滚珠之间设置有卷簧，其中，垫圈设置在内轴的末端部处。日本专利申请公报No.2009-197818提出了一种伸缩轴，在该伸缩轴中，在通过压接固定至凸轴的轴端的垫圈与面向滚珠的垫圈之间插置有弹簧板。
发明内容
在JP 2010-053943 A和JP 2009-197818 A中的每一者中，滚珠的碰撞载荷在伸缩轴完全伸出时仅在伸缩轴的轴向方向上被缓冲。因此，缓冲效果不高。于是，在伸缩轴完全伸出时产生了撞击声，并且在应用伸缩轴的转向系统等中引起噪声。本发明提供了一种具有高缓冲效果的伸缩轴以及包括该伸缩轴的转向系统。
本发明的第一方面是一种伸缩轴，所述伸缩轴包括：内轴，在所述内轴的外周表面中形成有沿轴向方向延伸的第一凹槽；外轴，在所述外轴的内周表面中形成有沿所述轴向方向延伸的第二凹槽；多个滚动体，所述多个滚动体设置在所述第一凹槽与所述第二凹槽之间并且在所述轴向方向上形成列；止动件，在所述内轴相对于所述外轴的行程终点，所述止动件限制位于所述列的端部处的滚动体从所述第一凹槽掉落；以及缓冲器本体，所述缓冲器本体插置在所述止动件与位于所述列的所述端部处的所述滚动体之间，其中，在所述缓冲器本体的与位于所述列的端部处的所述滚动体相对的端面处设置有倾斜抵接部，所述倾斜抵接部相对于与所述内轴的轴线垂直的平面倾斜并且在所述行程终点抵靠位于所述列的所述端部处的所述滚动体。
在以上方面中，在所述内轴和所述外轴中可以分别设置有作为所述凹槽的一对第一凹槽和一对第二凹槽，其中，所述一对第一凹槽在垂直于所述轴线的方向上彼此相对，所述一对第二凹槽在垂直于所述轴线的所述方向上彼此相对；可以设置有作为所述止动件的一对止动件，所述一对止动件中的每个止动件限制所述滚动体从对应的所述第一凹槽掉落；可以设置有作为所述缓冲器本体的一对缓冲器本体，所述一对缓冲器本体中的每个缓冲器本体插置在对应的所述止动件与位于对应的所述列的所述端部处的所述滚动体之间；并且可以设置有缓冲器本体单元，所述缓冲器本体单元一体地包括所述一对缓冲器本体以及连接所述一对缓冲器本体的连接部。根据以上构型，该一对缓冲器本体中的每个缓冲器本体通过连接部对由另一缓冲器本体承受的碰撞能量进行缓冲。因此，缓冲效果可以被进一步增强。另外，通过总体地处置该一对缓冲器本体，组装的容易度被提高。
所述连接部可以是能够弹性变形。由于连接部弹性地变形，因此缓冲效果可以被进一步增强。所述缓冲器本体单元包括接合部，所述接合部与所述内轴接合以将所述缓冲器本体单元暂时地保持在所述内轴上。根据该构型，缓冲器本体单元在组装期间被暂时地保持在内轴上。因此，组装的容易度被提高。所述伸缩轴还可以销，所述销插入并保持在所述内轴的垂直于所述轴线的方向上的孔中，其中，所述销的一对端部可以分别插入穿过所述一对缓冲器本体的销插孔以支承所述一对缓冲器本体并且构成所述一对止动件。根据该构型，插入并保持在内轴的垂直于轴线的方向上的孔中的销的该一对端部中的每个端部支承对应的缓冲器本体并且构成对应的止动件。因此，可以实现简化的结构。
所述抵接部可以包括相对于与所述轴线垂直的所述平面倾斜的倾斜表面。根据该构型，在滚动体碰撞时可以通过该倾斜表面分解滚动体的碰撞载荷。所述抵接部可以具有围绕设置在所述缓冲器本体的所述端面中的凹进部的环形形状，并且所述抵接部的直径可以弹性地变宽。根据该构型，由于在滚动体碰撞时围绕凹进部的环形抵接部的直径弹性地变宽，因此缓冲效果可以被增强。
本发明的第二方面是一种转向系统，该转向系统包括由第一方面的伸缩轴构成的中间轴。根据该方面，可以提供一种抑制了由中间轴的撞击声引起的噪声的转向系统。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记代表相同的元件，并且在附图中：
图1是根据本发明第一实施方式的伸缩轴的主要部分的截面图；
图2是内轴、具有止动件功能的销以及缓冲器本体单元的分解立体图；
图3是销以及暂时地保持缓冲器本体单元的内轴的分解立体图；
图4A是顺序地示出了缓冲操作的伸缩轴主要部分的放大截面图；
图4B是顺序地示出了缓冲操作的伸缩轴主要部分的放大截面图；
图5A是本发明的第二实施方式中的缓冲器本体的周围区域的示意性截面图；
图5B是本发明的第三实施方式中的缓冲器本体的周围区域的示意性截面图；以及
图6是根据本发明的第四实施方式的转向系统的示意图，其中，伸缩轴被应用于该转向系统的中间轴。
具体实施方式
将参考附图对本发明的实施方式进行描述。图1是根据本发明的第一实施方式的伸缩轴的主要部分的截面图。如图1中所示，伸缩轴1包括内轴10和外轴20，在内轴10的外周表面10a中形成有沿轴向方向X延伸的凹槽11(第一凹槽)，在外轴20的内周表面20a中形成有沿轴向方向X延伸的凹槽21(第二凹槽)。伸缩轴1还包括多个滚动体30，所述多个滚动体30设置在内轴10的凹槽11与外轴20的凹槽21之间并且沿轴向方向X形成列。例如，滚动体30是金属滚珠。
内轴10中设置有在垂直于轴线的方向R上彼此相对的一对凹槽11。外轴20中设置有在垂直于轴线的方向R上彼此相对的一对凹槽21。所述多个滚动体30插置在其中一个凹槽11与对应的凹槽21之间而形成一列，并且所述多个滚动体30还插置在另一个凹槽11与对应的凹槽21之间而形成一列。如作为分解立体图的图2中所示，内轴10包括垂直于轴线的方向上的孔12，垂直于轴线的方向上的孔12沿垂直于轴线的方向R延伸，使得垂直于轴线的方向上的孔12的两个相反端开口于所述一对凹槽11的底部中。如图1中所示，销40插入并被保持在该垂直于轴线的方向上的孔12中。更具体地，销40压配合到垂直于轴线的方向上的孔12中。销40的端部中的每个端部均从垂直于轴线的方向上的孔12突出到对应的凹槽11中以构成一对止动件41。
当图1中内轴10相对于外轴20到达伸出侧(图1中的右侧)上的行程终点时，如图4A、4B中所示，每个止动件41均限制对应列的端部处的滚动体30e从内轴10的对应的凹槽11掉落。止动件41在经由缓冲器本体51吸收冲击的同时抵挡该列的端部处的滚动体30e。更具体地，伸缩轴1包括缓冲器本体单元50，缓冲器本体单元50包括如图2中所示的一对缓冲器本体51。
缓冲器本体单元50是包括该一对缓冲器本体51、连接部52以及作为接合部的一对接合臂53的单元，其中，连接部52连接该一对缓冲器本体51，该一对接合臂53从连接部52的中间部分沿与连接部52不同的方向向彼此相反的两侧延伸。缓冲器本体单元50由单种材料一体地形成。缓冲器本体单元50由弹性本体形成。该缓冲器本体单元50由树脂、橡胶或金属形成。
如图1中所示，每个缓冲器本体51均插置在每个止动件41与对应列的端部处的滚动体30e之间。连接部52与内轴10的轴端面13相对。连接部52能够弹性变形，例如弯曲变形。每个缓冲器本体51均是从连接部52的每个端部沿轴向方向X延伸的圆柱形构件。每个缓冲器本体51均设置在对应的凹槽11、21之间。每个缓冲器本体51均具有销插孔51a，销40的对应的端部(止动件41)插入穿过该销插孔51a。
每个缓冲器本体51还包括与对应列的端部处的滚动体3e相对的端面。该端面具有抵接部51b，该抵接部51b在内轴10的伸出侧上的行程终点处抵靠对应列的端部处的滚动体30e。如图4A中所示，抵接部51b是相对于与内轴10的轴线垂直的平面P倾斜的倾斜表面。该一对接合臂53中的每个接合臂均是呈大致L形的勾状本体。该一对接合臂53在接合臂53被弹性地扩宽的状态下通过接合臂53的回复力而弹性地夹持内轴10的外周表面10a的垂直于轴线的方向上的相向的部分。
如图3中所示，当组装伸缩轴1时，在将销40附接至内轴10之前的阶段中，该一对接合臂53与内轴10的外周表面10a接合以将缓冲器本体单元50暂时地保持在内轴10上。在如上所述缓冲器本体单元50被暂时地保持在内轴10上的状态下，将销40以插入穿过该一对缓冲器本体51的销插孔51a的方式压配合到内轴10的垂直于轴线的方向上的孔12(参见图2)中。
根据本实施方式，当在内轴10的伸出侧上的行程终点处沿轴向方向X移动的该列的端部处的滚动体30e与缓冲器本体51的端面上的倾斜抵接部51b碰撞时，碰撞的载荷F被分解成轴向方向X上的载荷分量F1以及分解方向Y上的载荷分量F2，分解方向Y是不同于轴向方向X的方向，并且因此，碰撞的载荷F被减弱。相应地，缓冲效果可以被增强。因此，由在伸缩轴1完全伸出时的撞击声引起的噪声可以被减小。
在内轴的伸出侧上的行程终点处(也就是说，在伸缩轴的完全伸出状态下)，在销直接地或者如JP 2010-053943 A中所描述的经由垫圈来抵挡该列的端部处的滚动体的情况下，可能会发生滚动体的滚动被销或垫圈限制的所谓的咬紧。因此，伸缩轴可能会被锁定在完全伸出的状态下，或者伸缩轴的伸长及缩回载荷可能会增大。与之相比，在本实施方式中，由于缓冲器本体51插置在止动件41与该列的端部处的滚动体30e之间，因此可以抑制在伸缩轴完全伸出时锁定的发生以及伸长和缩回载荷增大的发生。
另外，还设置有一体地包括该一对缓冲器本体51以及连接该一对缓冲器本体51的连接部52的缓冲器本体单元50。因此，该一对缓冲器本体51中的每个缓冲器本体均通过连接部52对由另一缓冲器本体51承受的碰撞能量进行缓冲。因此，缓冲效果可以被进一步增强。另外，在组装伸缩轴1时，通过总体地处置作为一体的缓冲器本体单元50的一对缓冲器本体51，组装的容易度被提高。
当对碰撞能量进行缓冲时，连接部52通过如图4B中的空心箭头所指示的弯曲而弹性地变形。因此，缓冲效果可以被进一步增强。在如图3中所示的组装期间，缓冲器本体单元50通过利用接合臂53而被暂时地保持在内轴10上。因此，组装的容易度被提高。插入并保持在内轴10的垂直于轴线的方向上的孔12中的销40的每个端部均支承对应的缓冲器本体51，并且构成了如图1中所示的对应的止动件41。因此，可以实现简化的结构。
当抵接部51b与该列的端部处的滚动体30e相互碰撞时，还可以通过由抵接部51b形成的倾斜表面来分解滚动体30e的碰撞载荷。
图5A是本发明的第二实施方式中的缓冲器本体51S周围的区域的示意性截面图。图5A中的第二实施方式主要在以下点上不同于图4A中的第一实施方式。也就是说，在缓冲器本体单元50S的缓冲器本体51S中的相对于与轴线垂直的平面P倾斜的倾斜端面处设置有凹进部54以及围绕该凹进部54的环形壁55。环形壁55的内周缘构成了环形抵接部51Sb。环形抵接部51Sb能够弹性地变形，使得该抵接部51Sb的直径连同环形壁55一起被扩宽(参见空心箭头)。
图5A中的第二实施方式的构成元件中的与图4A中的第一实施方式的构成元件相同的构成元件被赋予与图4A中的第一实施方式的构成元件的附图标记相同的附图标记。根据第二实施方式，可以产生与第一实施方式的效果相同的效果，并且此外，由于抵接部51Sb本身的直径被弹性地扩宽，因此缓冲效果可以被进一步增强。
图5B是本发明的第三实施方式中的缓冲器本体51T周围的区域的示意性截面图。图5B中的第三实施方式在下述方面不同于图5A中的第二实施方式：在缓冲器本体单元50T的缓冲器本体51T中的相对于与轴线垂直的平面P倾斜的倾斜端面处设置有二级凹进部541、542以及二级环形抵接部51Tb、51Tc。因此，缓冲效果被进一步增强。
图5B中的第三实施方式的构成元件中的与图5A中的第二实施方式的构成元件相同的构成元件被赋予与图5A中的第二实施方式的构成元件的附图标记相同的附图标记。
第一实施方式至第三实施方式中的每个实施方式的伸缩轴都可以被应用于如图6中所示的转向系统60的中间轴100。
更具体地，转向系统60包括转向轴62、转向机构66以及中间轴100，其中，方向盘61连接至转向轴62的一端，转向机构66由包括小齿轮轴63和齿条轴64的齿条和小齿轮机构构成并使转向轮65转向，中间轴100插置在转向轴62与小齿轮轴63之间以传递转向扭矩。
中间轴100的一端经由万向接头67连接至转向轴62。中间轴100的另一端经由万向接头68连接至小齿轮轴63。伸缩轴的内轴和外轴中构成中间轴100的一者定位在上侧上并且另一者定位在下侧上。根据本实施方式，由与中间轴100相关的撞击声引起的噪声可以被减小。
本发明不限于以上实施方式。例如，尽管在以上实施方式中一对缓冲器本体构成了一体的缓冲器本体单元，但是本发明不限于此。该一对缓冲器本体可以彼此独立地设置。

Claims (6)

1.一种伸缩轴，其特征在于包括：
内轴(10)，在所述内轴(10)的外周表面(10a)中形成有沿轴向方向延伸的第一凹槽(11)；
外轴(20)，在所述外轴(20)的内周表面(20a)中形成有沿所述轴向方向延伸的第二凹槽(21)；
多个滚动体(30)，所述多个滚动体(30)设置在所述第一凹槽(11)与所述第二凹槽(21)之间并且在所述轴向方向上形成列；
止动件(41)，在所述内轴(10)相对于所述外轴(20)的行程终点，所述止动件(41)限制位于所述列的端部处的滚动体(30e)从所述第一凹槽(11)掉落；以及
缓冲器本体(51)，所述缓冲器本体(51)插置在所述止动件(41)与位于所述列的端部处的所述滚动体(30e)之间，
其中，在所述缓冲器本体(51)的与位于所述列的端部处的所述滚动体(30e)相对的端面处设置有倾斜抵接部(51b；51Sb；51Tb，51Tc)，所述倾斜抵接部(51b；51Sb；51Tb，51Tc)相对于与所述内轴(10)的轴线垂直的平面倾斜并且在所述行程终点抵靠位于所述列的端部处的所述滚动体(30e)，
在所述内轴和所述外轴中分别设置有作为所述凹槽的一对第一凹槽(11)和一对第二凹槽(21)，其中，所述一对第一凹槽(11)在垂直于所述轴线的方向上彼此相对，所述一对第二凹槽(21)在垂直于所述轴线的所述方向上彼此相对，
设置有作为所述止动件(41)的一对止动件，所述一对止动件中的各止动件限制所述滚动体从对应的所述第一凹槽(11)掉落，
设置有作为所述缓冲器本体(51)的一对缓冲器本体，所述一对缓冲器本体中的各缓冲器本体插置在对应的所述止动件与位于对应的所述列的端部处的所述滚动体(30e)之间，并且
设置有缓冲器本体单元(50；50S；50T)，所述缓冲器本体单元(50；50S；50T)一体地包括所述一对缓冲器本体以及连接所述一对缓冲器本体的连接部(52)，
所述缓冲器本体单元(50；50S；50T)包括接合部(53)，所述接合部(53)与所述内轴接合以将所述缓冲器本体单元暂时地保持在所述内轴上。
2.根据权利要求1所述的伸缩轴，其中，所述连接部(52)是能够弹性变形的。
3.根据权利要求1所述的伸缩轴，其中，还包括销(40)，所述销(40)插入并保持在所述内轴(10)的垂直于所述轴线的方向上的孔(12)中，
其中，所述销的一对端部分别插入穿过所述一对缓冲器本体的销插孔以支承所述一对缓冲器本体并且构成所述一对止动件。
4.根据权利要求1所述的伸缩轴，其中，所述抵接部(51b)包括相对于与所述轴线垂直的所述平面倾斜的倾斜表面。
5.根据权利要求1所述的伸缩轴，其中，所述抵接部(51Sb；51Tb，51Tc)具有围绕设置在所述缓冲器本体的所述端面中的凹进部(54；541，542)的环形形状，并且所述抵接部的直径能够弹性地变宽。
6.一种转向系统，所述转向系统包括由根据权利要求1至5中的任一项所述的伸缩轴构成的中间轴(100)。
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