CN106062397B - 伸缩式旋转传递轴 - Google Patents

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Abstract

在本发明的伸缩式旋转传递轴中，在各滚珠(11)的滚动面与内侧凹槽(12a)及外侧凹槽(14a)的内表面之间分布夹持有内侧引导板(17)和外侧引导板(18)。使各滚珠(11)的滚动面和内侧引导板(17)的径向外侧面、以及各滚珠(11)的滚动面和外侧引导板(18)的径向内侧面，分别仅在圆周方向隔离的2个部位的接触部(28a、28b、36a、36b)接触。进一步，分别利用内侧凹槽(12a)和外侧凹槽(14a)的内表面来支承内侧引导板(17)和外侧引导板(18)的径向内侧面中的、与各接触部(28a、28b、36a、36b)对齐的部分。进一步，使组装后的外侧凹槽(14a)和/或者内侧凹槽(12a)的内表面与组装前的位置相比向径向外侧弹性变形，从而对各滚珠(11)付与预压。

Description

伸缩式旋转传递轴
技术领域
本发明涉及用作能传递旋转力(力矩)、且能在轴向伸缩的轴的伸缩式旋转传递轴的改良。本发明的伸缩式旋转传递轴例如适用于构成汽车的转向装置的转向轴、中间轴(intermediate shaft)等。
背景技术
汽车的转向装置例如构成为如图15所示，将方向盘1的运动传递至转向齿轮单元2。方向盘1的运动经由转向轴3、万向接头4a、中间轴5、以及万向接头4b传递至转向齿轮单元2的输入轴6。这样，转向齿轮单元2将左右1对横拉杆7、7推拉，给转向轮付与期望的转向角。在图15所示的例子中，装入有电动式助力转向装置，该电动式助力转向装置利用电动马达8对转向轴3付与与驾驶者施加在方向盘1上的力相应的辅助力。
另外，作为构成上述这样的转向装置的转向轴3、中间轴5，以往已知例如专利文献1、2所记载的轴。在专利文献1、2所记载的构造的情况下，通过在内轴与外轴之间配置多个滚珠，从而能经由各滚珠在两轴彼此之间传递旋转力，并且两轴彼此能在轴向进行相对变位。图16～17示出能传递这样的旋转力的、且能在轴向相对变位(伸缩)的伸缩式旋转传递轴的1个例子。图16～17所示的伸缩式旋转轴包括内轴9、外轴10、以及多个滚珠11、11。在内轴9的外周面的圆周方向2个部位，分别以向径向内侧凹下的状态在轴向形成有内侧凹槽12、12。另外，在圆周方向的相位相对于各内侧凹槽12、12偏离90度的位置，设有与各内侧凹槽12、12相同形状，但在组装状态下未配置各滚珠11、11的内侧预备凹槽13、13。
另外，外轴10为能插入内轴9的中空筒状。在外轴10的内周面的圆周方向2个部位且与各内侧凹槽12、12对齐的位置，以向径向外侧凹下的状态分别在轴向形成有外侧凹槽14、14。另外，在圆周方向的相位相对于各外侧凹槽14、14偏离90度的位置设有与各外侧凹槽14、14相同形状、但在组装状态下未配置各滚珠11、11的外侧预备凹槽15、15。另外，各滚珠11、11分别配置在内侧、外侧各凹槽12、14彼此之间。各滚珠11、11如图16所示，在内侧、外侧各凹槽12、14彼此之间，以在轴向直列并列的状态分别各配置多个。而且，在两轴9、10彼此之间，能经由各滚珠11、11传递旋转，且两轴9、10彼此互相能在轴向滑动。
顺便提及，为了抑制上述这样的伸缩式旋转传递轴产生的晃动，防止异常噪声的产生，并且确保稳定的伸缩动作，例如考虑专利文献3所记载的，装入如具有预压付与功能的板簧那样的引导板的构造。在专利文献3的以往构造的情况下，在内侧凹槽的内表面与各滚珠的滚动面之间的部分设置引导板，将各滚珠向外侧凹槽的内表面按压，对各滚珠付与预压，从而抑制伸缩式旋转传递轴的晃动。但是，在如该以往构造那样采用在内侧凹槽的内表面与各滚珠的滚动面之间的部分设置引导板的构造的情况下，根据各部的构造情况，有可能产生下面的问题。
第一，在组装了伸缩式旋转传递轴之后的状态下，在各引导板大幅挠曲变形的构造的情况下，各引导板有可能由于长期使用所导致的疲劳而损伤。
第二，在传递旋转力时，即使在各引导板大幅挠曲变形的构造的情况下，各引导板也有可能由于长期使用所导致的疲劳而损伤。
第三，构成伸缩式旋转传递轴的内轴与外轴在轴向进行相对变位，从而各滚珠在各引导板的表面(滚动面)上滚动时，会从各滚珠的滚动面对各引导板的表面反复施加压缩负荷。因此，在各引导板的背面(滚动面的相反侧的面)不被内侧凹槽的内表面支承的情况下，有可能反复施加拉伸变形，成为各引导板损伤的原因。
另外，上述的第二问题和第三问题在将伸缩式旋转传递轴作为转向轴、中间轴装入车辆而使用的情况下，容易同时且频繁产生。
第四，在由于上述的第一和第二原因而各引导板大幅挠曲变形的情况下，各引导板与内轴的外周面(或者外轴的内周面)有可能接触，有可能在该接触部产生过大的磨损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-6903号公报
专利文献2：日本特开2007-16951号公报
专利文献3：日本特表2011-500421号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
本发明鉴于上述这样的情况，是为了实现如下伸缩式旋转传递轴而做出的发明，能够在防止引导板的损伤和各部的磨损的同时，实现抑制伸缩式旋转传递轴的晃动的构造。
用于解决问题的方案
本发明的伸缩式旋转传递轴包括内轴、外轴、多个滚珠、内侧引导板、以及外侧引导板，将所述内轴与所述外轴能在相互之间进行旋转力的传递和轴向的相对变位地组合而成。
所述内轴在外周面的圆周方向的至少1个部位设有向径向内侧凹下并且在轴向伸长的内侧凹槽。
所述外轴是能插入所述内轴的中空筒状，在内周面的圆周方向的至少1个部位在与所述内侧凹槽对齐的位置设有向径向外侧凹下并且在轴向伸长的外侧凹槽。
所述各滚珠在轴向直列配置在所述内侧凹槽与所述外侧凹槽之间的部分。
所述内侧引导板被夹持在所述各滚珠的滚动面与所述内侧凹槽的内表面之间。
所述外侧引导板被夹持在所述各滚珠的滚动面与所述外侧凹槽的内表面之间。
特别是在本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，在将伸缩式旋转传递轴(将所述内轴与所述外轴组合)组装后，在所述内轴与所述外轴之间未传递旋转力的状态下，使所述各滚珠的滚动面与所述内侧引导板的径向外侧面仅在圆周方向隔离的2个部位的内侧接触部接触，并且利用所述内侧凹槽的内表面来支承所述内侧引导板的径向内侧面中的与所述各内侧接触部对齐的部分(是位于所述内侧接触部的背面侧的部分，从所述内侧接触部起的距离最近的部分)。
在组装了所述伸缩式旋转传递轴后，在所述内轴与所述外轴之间未传递旋转力的状态下，使所述各滚珠的滚动面与所述外侧引导板的径向内侧面在圆周方向隔离的2个部位的外侧接触部进行接触，并且利用所述外侧凹槽的内表面来支承所述外侧引导板的径向外侧面中的与所述各外侧接触部对齐的部分(是位于所述外侧接触部的背面侧的部分，从所述外侧接触部起的距离最近的部分)。
进一步，在组装了所述伸缩式旋转传递轴之后的状态下，至少使所述外侧凹槽的内表面与组装以前的状态相比向径向外侧弹性变形(根据需要使内侧凹槽的内表面向径向内侧弹性变形)，从而对所述各滚珠付与预压。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，与所述内侧引导板和所述外侧引导板的弹力无关地，对所述各滚珠付与预压。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，在所述内侧引导板中，在所述2个部位的内侧接触部彼此之间的部分设有内侧第一非接触部，其径向外侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向内侧面不与所述内侧凹槽的内表面接触。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，在所述内侧引导板中，在所述2个部位的内侧接触部的圆周方向两侧部分设有1对内侧第二非接触部，其径向外侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向内侧面不与所述内侧凹槽的内表面接触。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述内侧引导板为圆筒状或者部分圆筒状，在具有过盈量的状态下外嵌于所述内轴的外周面。
另外，所述部分圆筒状包含设置在圆周方向1个部位的不连续部的圆周方向长度较短的缺口圆筒状、乃至不连续部的圆周方向长度较长的例如半圆筒状、1/4圆筒状等。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，在所述外侧引导板中，在所述2个部位的外侧接触部彼此之间的部分设有外侧第一非接触部，其径向内侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向外侧面不与所述外侧凹槽的内表面接触。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，在所述外侧引导板中，在所述2个部位的外侧接触部的圆周方向两侧部分设有1对外侧第二非接触部，其径向内侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向外侧面不与所述外侧凹槽的内表面接触。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述外侧引导板为圆筒状或者部分圆筒状，在具有过盈量的状态下内嵌于所述外轴的内周面。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述内侧引导板和所述外侧引导板中的至少任意一个引导板设有多个(例如2个或者3个)，各引导板为部分圆筒状。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，在所述内轴的外周面，在相对于所述2个内侧凹槽圆周方向的相位偏离90度的位置，设有2个向径向内侧凹下并且在轴向伸长的内侧预备凹槽。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，所述内轴为中空筒状。
在实施本发明的伸缩式旋转传递轴的情况下，所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，在所述外轴的内周面，在相对于所述2个外侧凹槽圆周方向的相位偏离90度的位置，设有2个向径向外侧凹下并且在轴向伸长的外侧预备凹槽。
发明效果
根据如上所述构成的本发明的伸缩式旋转传递轴，能够在防止引导板的损伤并防止各部的磨损的同时，实现能够抑制晃动的构造。
即，在本发明的情况下，对于构成伸缩式旋转传递轴的各滚珠，利用在组装之后的状态下向径向外侧弹性变形的外侧凹槽的内表面、或者向径向内侧弹性变形的内侧凹槽的内表面，对各滚珠付与预压，抑制伸缩式旋转传递轴的晃动。因此，在组装了伸缩式旋转传递轴之后的状态下，不在内侧引导板、外侧引导板上产生大的挠曲变形，就能够实现能够抑制该伸缩式旋转传递轴的晃动的构造。
另外，在对各滚珠付与预压时，如果不利用内侧引导板、外侧引导板的弹力来付与预压，那么能够进一步抑制内侧引导板、外侧引导板的挠曲变形。
另外，也可以利用内侧凹槽的内表面来支承内侧引导板中的位于与各滚珠的滚动面接触的内侧接触部的背面侧的部分，也可以利用外侧凹槽的内表面来支承外侧引导板中的位于与各滚珠的滚动面接触的外侧接触部的背面侧的部分。在该情况下，在内轴与外轴之间传递旋转力时，能够防止在内侧、外侧两引导板上产生大的挠曲变形。另外，在内轴与外轴在轴向相对变位时，能够防止因各滚珠在内侧、外侧两个引导板上滚动而在内侧、外侧两个引导板上产生大的拉伸变形。
进一步，在本发明的情况下，如上所述，在组装完成后的状态和旋转力的传递时，由于能够防止在内侧、外侧两引导板上产生大的挠曲变形，因此即使在内侧、外侧两引导板与内轴的外周面或者外轴的内周面接触的情况下，也能够防止在该接触部产生过大的磨损。
其结果是，根据本发明的伸缩式旋转传递轴，能够在防止内侧引导板和外侧引导板的损伤并防止各部的磨损的同时，实现能够抑制晃动的构造。
另外，根据技术方案4、5所记载的发明，由于能够减小内侧引导板的径向内侧面与内侧凹槽的内表面接触的部分的面积，因此能够更有效防止各部的磨损。
附图说明
图1是示出实施方式的第1例子的伸缩式旋转传递轴的剖视图。
图2是图1的A部放大图。
图3(A)是示出在内轴上安装有内侧引导板的状态的剖视图。(B)是示出在外轴上安装有外侧引导板的状态的剖视图。
图4是示出在内轴上安装有内侧引导板的状态的其他例子的剖视图。
图5是伸缩式旋转传递轴的分解立体图。
图6是示出实施方式的第2例的相当于图1的剖视图。
图7是示出实施方式的第3例的相当于图1的剖视图。
图8是示出实施方式的第4例的相当于图1的剖视图。
图9是示出实施方式的第5例的相当于图1的剖视图。
图10是示出实施方式的第6例的相当于图1的剖视图。
图11是示出实施方式的第7例的相当于图1的剖视图。
图12是示出实施方式的第8例的相当于图1的剖视图。
图13是示出实施方式的第9例的相当于图1的剖视图。
图14是示出实施方式的第10例的相当于图2的剖视图。
图15是示出汽车用转向装置的1例的局部纵剖侧视图。
图16是示出以往构造的伸缩式旋转传递轴的1例的剖视图。
图17是图16的B-B剖视图。
附图标记的说明
1：方向盘
2：转向齿轮单元
3：转向轴
4、4a：万向接头
5：中间轴
6：输入轴
7：横拉杆
8：电动马达
9、9a、9b、9c：内轴
10、10a、10b、10c：外轴
11：滚珠
12、12a：内侧凹槽
13、13a：内侧预备凹槽
14、14a：外侧凹槽
15、15a：外侧预备凹槽
16：伸缩式旋转传递轴
17、17a、17b、17c、17d：内侧引导板
18、18a、18b、18c、18d：外侧引导板
19、19a：大直径圆弧部
20、20a：小直径圆弧部
21：小凹槽
22：内侧引导主体部
23、23a、23b：内侧连结部
24、24a：大直径圆筒部
25、25a：小直径圆筒部
26：外侧引导主体部
27、27a、27b：外侧连结部
28a、28b：内侧接触部
29a、29b：内侧支承部
30：内侧第一非接触部
31：内侧第一间隙
32：内侧第二间隙
33a、33b：内侧第二非接触部
34a、34b：内侧第三间隙
35a、35b：内侧第四间隙
36a、36b：外侧接触部
37a、37b：外侧支承部
38：外侧第一非接触部
39：外侧第一间隙
40：外侧第二间隙
41a、41b：外侧第二非接触部
42a、42b：外侧第三间隙
43a、43b：外侧第四间隙
45、45a：不连续部
具体实施方式
[实施方式的第1例]
参照图1～5来说明本发明的实施方式的第1例。本例的伸缩式旋转传递轴16用作需要力矩(旋转力)传递和轴向伸缩这两个功能的各种轴。本例的伸缩式旋转传递轴16例如适用于图15所示的中间轴5、转向轴3。所以，本例的伸缩式旋转传递轴16例如与图16～17所示的构造同样，包括内轴9a、外轴10a、以及多个滚珠11、11，并且包括内侧引导板17、以及外侧引导板18。
内轴9a整体为近似十字筒状(中空状)。在内轴9a的外周面的圆周方向等间隔2个部位(径向相反侧位置)，以向径向内侧凹下并且在轴向伸长的状态下，分别设有内侧凹槽12a、12a。即，2个部位的内侧凹槽12a、12a在圆周方向的相位互相偏离180度。另外，在内轴9a的外周面，在圆周方向的相位相对于各内侧凹槽12a、12a偏离90度的位置设有内侧预备凹槽13a、13a。各内侧预备凹槽13a、13a与各内侧凹槽12a、12a是相同形状，但在伸缩式旋转传递轴16的组装状态下未配置各滚珠11、11。在本例的情况下，通过使圆筒状的原材料的外周面向径向内侧塑性变形，来形成内侧凹槽12a、12a和内侧预备凹槽13a、13a。因此，内轴9a的内周面中与各内侧凹槽12a、12a和各内侧预备凹槽13a、13a对齐的部分向径向内侧突出。
另外，在本例的情况下，各内侧凹槽12a(和各内侧预备凹槽13a)的截面形状为使曲率半径不同的多个圆弧平滑地连续形成的复合圆弧。更具体而言，为如下近似哥特式拱门形：使在各内侧凹槽12a的宽度方向(圆周方向)两侧部分设置的1对大直径圆弧部19、19，在宽度方向中央部，利用曲率半径比两个大直径圆弧部19、19小的小直径圆弧部20平滑地连续。另外，使大直径圆弧部19的曲率半径R12大于各滚珠11的滚动面的曲率半径R11(R12＞R11)。
外轴10a为能插入内轴9a的中空筒状。外轴10a的外周面是单一圆筒面状。在外轴10a的内周面形成有向径向外侧凹下的多个凹槽。即，在外轴10a的内周面中与各内侧凹槽12a、12a对齐的圆周方向2个部位，以向径向外侧凹下并且在轴向伸长的状态，在轴向分别形成有外侧凹槽14a、14a。另外，在外轴10a的内周面，在圆周方向的相位相对于各外侧凹槽14a、14a偏离45度和90度的位置，设有外侧预备凹槽15a、15a。各外侧预备凹槽15a、15a与各外侧凹槽14a、14a是相同形状，但在伸缩式旋转传递轴16的组装状态下未配置各滚珠11、11。进一步，在外轴10a的内周面中的、在圆周方向各外侧凹槽14a与各外侧预备凹槽15a之间的部分；以及在圆周方向相邻的外侧预备凹槽15a、15a彼此之间的部分，设有小凹槽21、21，其径向的深度尺寸和圆周方向的开口宽度比外侧凹槽14a及外侧预备凹槽15a小。在本例的情况下，在外轴10a的内周面，除了本来需要的外侧凹槽14a、14a外，还形成多个各外侧预备凹槽15a、15a和各小凹槽21、21，从而使外轴10a的圆周方向的刚性下降，使外轴10a易于弹性变形(扩径)。
另外，在本例的情况下，各外侧凹槽14a(和外侧预备凹槽15a)的截面形状为使曲率半径不同的多个圆弧平滑地连续而形成的复合圆弧。更具体而言，为如下近似哥特式拱门形：使在各外侧凹槽14a的宽度方向(圆周方向)两侧部分设置的1对大直径圆弧部19a、19a，在宽度方向中央部利用曲率半径比两个大直径圆弧部19a、19a小的小直径圆弧部20a平滑地连续。另外，使大直径圆弧部19a的曲率半径R14大于各滚珠11的滚动面的曲率半径R11(R14＞R11)。另外，在本例的情况下，各外侧凹槽14a的截面形状与各内侧凹槽12a的截面形状相同。
各滚珠11、11例如由SUJ2、SUJ3、SCM420H等材料制造。另外，各滚珠11、11在轴向直列配置在各内侧凹槽12a、12a与各外侧凹槽14a、14a之间的部分。特别是在本例的情况下，分别将各滚珠11、11经由内侧引导板17和外侧引导板18配置在各内侧凹槽12a、12a与各外侧凹槽14a、14a之间的部分。
内侧引导板17由不锈钢板、弹簧钢板等金属板制成，整体形成为近似半圆筒状(截面近似C形)。另外，内侧引导板17的整体上板厚t为一定，包括：设在圆周方向两端部的1对内侧引导主体部22、22；以及将两个内侧引导主体部22、22彼此连结的1个内侧连结部23。
内侧引导主体部22的截面形状是向径向内侧凹陷的凹圆弧状，使曲率半径不同的多个部分圆筒部平滑地连续而形成。具体而言，使在宽度方向(圆周方向)两侧部分设置的1对大直径圆筒部24、24，在宽度方向中央部利用曲率半径比两个大直径圆筒部24、24小的小直径圆筒部25平滑地连续，从而构成各内侧引导主体部22。另外，大直径圆筒部24的径向外侧面的曲率半径R17大于各滚珠11的滚动面的曲率半径R11(R11＜R17)，且大直径圆筒部24的径向内侧面的曲率半径R17+t小于各内侧凹槽12a的大直径圆弧部19的曲率半径R12(R17+t＜R12)。另外，各内侧引导主体部22(两大直径圆筒部24、24和小直径圆筒部25)的径向内侧面的曲率中心与径向外侧面的曲率中心互相同轴，这些径向内侧面与径向外侧面互相平行。
内侧连结部23是截面圆弧形，自由状态下的曲率半径略微小于内轴9a的外周面(在圆周方向从各凹槽12a、13a偏离的部分)的外径尺寸。
具有上述这样的构成的内侧引导板17以具有过盈量的状态将内侧连结部23外嵌在内轴9a的外周面，从而安装在内轴9a上。而且，在该状态下，各内侧引导主体部22如图3(A)所示，成为相对于在内轴9a的外周面形成的内侧凹槽12a的内表面，仅在圆周方向隔离的2个位置(后述的内侧支承部29a、29b)接触的状态；或者如图4所示，成为各内侧引导主体部22的径向内侧面的整体从内侧凹槽12a的内表面向径向外侧略微隔离的状态。另外，在这样的安装状态下，在构成内侧引导板17的内侧连结部23的内周面、与内轴9a的外周面之间，基于在内轴9a的外周面形成的各内侧预备凹槽13a、13a的存在而形成间隙。
外侧引导板18与内侧引导板17同样，由不锈钢板、弹簧钢板等金属板制成，整体形成为近似半圆筒状(截面近似C形)。另外，外侧引导板18的整体上板厚t为一定，且板厚与内侧引导板17相同，包括：设在圆周方向两端部的1对外侧引导主体部26、26；以及将两个外侧引导主体部26、26彼此连结的1个外侧连结部27。
外侧引导主体部26、26的截面形状是向径向外侧凹陷的凹圆弧状，使曲率半径不同的多个部分圆筒部平滑地连续而形成。具体而言，使在宽度方向(圆周方向)两侧部分设置的1对大直径圆筒部24a、24a，在宽度方向中央部利用曲率半径比两个大直径圆筒部24a、24a小的小直径圆筒部25a平滑地连续，从而构成各外侧引导主体部26、26。另外，大直径圆筒部24a的径向内侧面的曲率半径R18大于各滚珠11的滚动面的曲率半径R11(R11＜R18)，且大直径圆筒部24a的径向外侧面的曲率半径R18+t小于各外侧凹槽14a的大直径圆弧部19a的曲率半径R14(R18+t＜R14)。另外，各外侧引导主体部26(两大直径圆筒部24a、24a和小直径圆筒部25a)的径向内侧面的曲率中心与径向外侧面的曲率中心互相同轴，这些径向内侧面与径向外侧面互相平行。
外侧连结部27是截面圆弧形，自由状态下的曲率半径略微大于外轴10a的内周面(在圆周方向从各凹槽14a、15a、21偏离的部分)的内径尺寸。
具有上述这样的构成的外侧引导板18以具有过盈量的状态将外侧连结部27内嵌在外轴10a的内周面，从而安装在外轴10a上。而且，在该状态下，各外侧引导主体部26如图3(B)所示，成为对于在外轴10a的外周面形成的外侧凹槽14a的内表面，仅在圆周方向隔离的2个位置(后述外侧支承部37a、37b)接触的状态；或者未图示，成为各外侧引导主体部26的径向外侧面的整体从外侧凹槽14a的内表面向径向内侧略微隔离的状态。另外，在这样的安装状态下，在构成外侧引导板18的外侧连结部27的外周面、与外轴10a的内周面之间，基于在外轴10a的内周面形成的各外侧预备凹槽15a、15a和各小凹槽21、21的存在而形成间隙。
在组装本例的伸缩式旋转传递轴16的情况下，如上所述，预先将内侧引导板17安装(外嵌)在内轴9a上，并且将外侧引导板18安装(内嵌)在外轴10a上。然后，如图5所示，以在构成内侧引导板17的内侧引导主体部22、22、与构成外侧引导板18的外侧引导主体部26、26之间将多个滚珠11、11在轴向以直列并列状态夹持的方式，将内轴9a插入到外轴10a的内侧。特别是在本例的情况下，随着该插入作业，利用各滚珠11、11，经由外侧引导板18将各外侧凹槽14a、14a的内表面向径向外侧按压。由此，使包含各外侧凹槽14a、14a的内表面在内的外轴10a整体与组装以前的状态相比向径向外侧弹性变形(使外轴10a弹性地扩径)。即，在本例的情况下，与内侧引导板17及外侧引导板18的弹力无关地(弹力所导致的预压付与大致为零)，向各滚珠11、11付与预压。另外，根据需要，也可以使各外侧凹槽14a、14a的内表面弹性变形，并且使各内侧凹槽13a的内表面(仅内表面或者包含内表面的内轴9a整体)与组装以前的状态相比向径向内侧弹性变形。
另外，在上述这样的伸缩式旋转传递轴16的组装完成后，在内轴9a与外轴10a之间未传递旋转力的状态下，各滚珠11的滚动面与各内侧引导主体部22的径向外侧面仅在圆周方向隔离的2个部位的内侧接触部28a、28b接触。另外，各内侧引导主体部22的径向内侧面中仅存在于与各内侧接触部28a、28b对齐的位置(在背面侧部分，从内侧接触部28a、28b起的距离最短的部分)的内侧支承部29a、29b成为被各内侧凹槽12a的内表面支持的状态。
因此，在各内侧引导主体部22中在2个部位的内侧接触部28a、28b(内侧支承部29a、29b)彼此之间的部分设有内侧第一非接触部30，其径向外侧面不与各滚珠11的滚动面接触，且其径向内侧面不与各内侧凹槽12a的内表面接触。在内侧第一非接触部30的径向外侧面与各滚珠11的滚动面之间形成有近似月牙形的内侧第一间隙31，在内侧第一非接触部30的径向内侧面与各内侧凹槽12a的内表面之间形成有近似月牙形的内侧第二间隙32。另外，在各内侧引导主体部22中在2个部位的内侧接触部28a、28b(内侧支承部29a、29b)的圆周方向两侧部分设有1对内侧第二非接触部33a、33b，其径向外侧面不与各滚珠11的滚动面接触，且其径向内侧面不与内侧凹槽12a的内表面接触。在各内侧第二非接触部33a、33b的径向外侧面与各滚珠11的滚动面之间分别形成有近似楔形的内侧第三间隙34a、34b，在各内侧第二非接触部33a、33b的径向内侧面与各内侧凹槽12a的内表面之间形成有近似楔形的内侧第四间隙35a、35b。
与之相对，各滚珠11的滚动面与构成外侧引导板18的外侧引导主体部26的径向内侧面仅在圆周方向隔离的2个部位的外侧接触部36a、36b接触。另外，在各外侧引导主体部26的径向外侧面中仅存在于与各外侧接触部36a、36b对齐的位置(在背面侧部分，从外侧接触部36a、36b起的距离最短的部分)的外侧支承部37a、37b成为被各外侧凹槽14a的内表面支持的状态。
因此，在各外侧引导主体部26中在2个部位的外侧接触部36a、36b(外侧支承部37a、37b)彼此之间的部分设有外侧第一非接触部38，其径向内侧面不与各滚珠11的滚动面接触，且其径向外侧面不与各外侧凹槽14a的内表面接触。在外侧第一非接触部38的径向内侧面与各滚珠11的滚动面之间形成有近似月牙形的外侧第一间隙39，在外侧第一非接触部38的径向外侧面与各外侧凹槽14a的内表面之间形成有近似月牙形的外侧第二间隙40。另外，在外侧引导主体部26中在2个部位的外侧接触部36a、36b(外侧支承部37a、37b)的圆周方向两侧部分形成有1对外侧第二非接触部41a、41b，其径向内侧面不与各滚珠11的滚动面接触，且其径向外侧面不与外侧凹槽14a的内表面接触。在这两个外侧第二非接触部41a、41b的径向内侧面与各滚珠11的滚动面之间分别形成有近似楔形的外侧第三间隙42a、42b，在各外侧第二非接触部41a、41b的径向外侧面与各外侧凹槽14a的内表面之间形成有近似楔形的外侧第四间隙43a、43b。
另外，如上所述，在装入有内侧引导板17和外侧引导板18的状态下，内侧接触部28a和内侧支承部29a、以及外侧接触部36a和外侧支承部37a位于通过各滚珠11中心的同一直线上。同样，内侧接触部28b和内侧支承部29b、以及外侧接触部36b和外侧支承部37b位于通过各滚珠11中心的同一直线上。而且，在本例的情况下，这两个直线的交角(接触角)约为60～80度。
如上所述，本例的伸缩式旋转传递轴16是通过将内轴9a与外轴10a经由各滚珠11、11和内侧引导板17及外侧引导板18，相互之间能进行旋转力的传递和轴向的相对变位地组合而构成的。而且，根据具有这样的构成的本例的伸缩式旋转传递轴16，能够在防止内侧引导板17和外侧引导板18的损伤并防止各部的磨损的同时，实现能够抑制晃动的构造。
即，在本例的情况下，不利用内侧引导板17和外侧引导板18的弹力对于各滚珠11、11付与预压，利用在组装之后的状态下向径向外侧弹性变形的各外侧凹槽14a、14a的内表面(弹性地扩径的外轴10a)对各滚珠11、11付与预压，抑制伸缩式旋转传递轴16的晃动。因此，在组装了伸缩式旋转传递轴16之后的状态下，能够不会在内侧引导板17和外侧引导板18上产生大的挠曲变形，就实现能够抑制伸缩式旋转传递轴16的晃动的构造。特别是，如图3所示的构造那样，在将内侧引导板17和外侧引导板18分别安装在内轴9a和外轴10a上的状态下，构成内侧引导板17的内侧引导主体部22、22和构成外侧引导板18的外侧引导主体部26、26的姿势(安装位置)与组装完成后的姿势相同的情况下，能够使组装完成状态下的挠曲变形大致为零。
另外，在本例的情况下，利用内侧凹槽12a的内表面来支承内侧引导板17中的、位于与各滚珠11的滚动面接触的内侧接触部28a、28b背面侧的内侧支承部29a、29b。而且，利用外侧凹槽14a的内表面来支承外侧引导板18中的、位于与各滚珠11的滚动面接触的外侧接触部36a、36b背面侧的外侧支承部37a、37b。因此，在内轴9a与外轴10a之间传递旋转力时，与各滚珠11的滚动面接触的部分为内侧接触部28a、28b和外侧接触部36a、36b这些合计4个部位，或者为其中的3个部位或者2个部位(内侧接触部1个部位和外侧接触部1个部位这些合计2个部位)，但无论在哪种情况下，都能够防止在内侧、外侧两引导板17、18上产生大的挠曲变形。另外，在内轴9a与外轴10a在轴向相对变位时，能够防止因各滚珠11、11在内侧、外侧两引导板17、18上滚动而引起的在这些内侧、外侧两引导板17、18上产生大的拉伸变形。
进一步，在本例的情况下，如上所述，在组装完成后的状态和旋转力的传递时，由于能够防止在内侧、外侧两引导板17、18上产生大的挠曲变形，因此即使在内侧、外侧两引导板17、18与内轴9a的外周面或者外轴10a的内周面接触的情况下，也能够防止在该接触部产生过大的磨损。
其结果是，根据本例的伸缩式旋转传递轴16，能够在防止内侧引导板17和外侧引导板18的损伤并防止各部的磨损的同时，实现能够抑制晃动的构造。
进一步，在本例的情况下，内侧凹槽12a、12a在内轴9a的外周面中在互相的圆周方向的相位偏离180度的位置设有2个，外侧凹槽14a、14a在外轴10a的内周面中在与2个内侧凹槽12a、12a对齐的位置设有2个，多个滚珠11、11在2个内侧凹槽12a、12a与2个外侧凹槽14a、14a之间的部分配置两列。
这样，在多个滚珠11直列配置两列的情况下，如本例所示，可以在相对于2个内侧凹槽12a、12a(两列滚珠11、11)圆周方向的相位偏离90度的位置设有2个内侧预备凹槽13a、13a。即，与仅设有2个内侧凹槽12a、12a的情况相比，进一步设有内侧预备凹槽13a、13a，在内轴9a的外周面等间隔地设有4个凹槽12a、12a、13a、13a时，槽加工容易且稳定。另外，除了内侧凹槽12a、12a外，还形成内侧预备凹槽13a、13a，从而内轴9a的圆周方向的刚性下降，因此内轴9a容易弹性变形(缩径)。
另外，由于内轴9a是中空筒状，因此，内轴9a的圆周方向的刚性下降，内轴9a容易弹性变形(缩径)。
另外，在外轴10a的内周面，在相对于2个外侧凹槽14a、14a圆周方向的相位偏离90度的位置设有2个外侧预备凹槽15a、15a，这样，与仅设有2个外侧凹槽14a、14a的情况相比，进一步设有外侧预备凹槽15a、15a，在外轴10a的内周面等间隔地设有4个凹槽14a、14a、15a、15a时，槽加工容易且稳定。另外，除了外侧凹槽14a、14a外，还形成外侧预备凹槽15a、15a，从而外轴10a的圆周方向的刚性下降，因此外轴10a容易弹性变形(缩径)。
[实施方式的第2例]
参照图6来说明本发明的实施方式的第2例。本例的特征在于：外侧引导板18a为圆筒形，是通过使1对外侧引导主体部26、26、与1对外侧连结部27、27在圆周方向交替地连续而构成的。在具有这样的构成的本例的情况下，能够利用由2个外侧连结部27、27发挥的弹力，将外侧引导板18a安装在外轴10a的内周面，因此，能够提高对外轴10a的内周面的支持刚性。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例的情况相同。
[实施方式的第3例]
参照图7来说明本发明的实施方式的第3例。本例的特征在于：内侧引导板17a为圆筒形，是通过使1对内侧引导主体部22、22、与1对内侧连结部23、23在圆周方向交替地连续而构成的。在具有这样的构成的本例的情况下，能够利用由2个内侧连结部23、23发挥的弹力，将内侧引导板17a安装在内轴9a的外周面，因此，能够提高对内轴9a的外周面的支持刚性。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例的情况相同。
[实施方式的第4例]
参照图8来说明本发明的实施方式的第4例。本例的特征在于：将上述的实施方式的第2例子和第3例子的特征部分这两者组合。即，作为外侧引导板18a，使用整体形状是圆筒形，并使1对外侧引导主体部26、26、与1对外侧连结部27、27在圆周方向交替地连续而成的外侧引导板，并且，作为内侧引导板17a，使用整体形状是圆筒形，并使1对内侧引导主体部22、22、与1对内侧连结部23、23在圆周方向交替地连续而成的内侧引导板。在具有这样的构成的本例的情况下，能够提高外侧引导板18a和内侧引导板17a的各自的支持刚性。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例、第2例、和第3例的情况相同。
[实施方式的第5例]
参照图9来说明本发明的实施方式的第5例。本例的特征在于：在上述的实施方式的第1例的构造中，在未配置滚珠11、11的内侧预备凹槽13a、13a与外侧预备凹槽15a、15a之间的部分也配置有各滚珠11、11。因此，在本例的情况下，作为内侧引导板17b，使用如下内侧引导板：整体形状是圆筒形，包括：设在圆周方向等间隔4个部位的内侧引导主体部22、22；以及将圆周方向相邻的内侧引导主体部22、22彼此连结的内侧连结部23a、23a。另外，作为外侧引导板18b，使用如下外侧导板：整体形状是圆筒形，包括：设在圆周方向等间隔4个部位的外侧引导主体部26、26；以及将在圆周方向相邻的外侧引导主体部26、26彼此连结的外侧连结部27a、27a。而且，将合计4个内侧引导主体部22、22分别配置在1对内侧凹槽12a、12a和1对内侧预备凹槽13a、13a内，并且将合计4个外侧引导主体部26、26分别配置在1对外侧凹槽14a、14a和1对外侧预备凹槽15a、15a内。而且，将各滚珠11、11经由各内侧引导主体部22、22和各外侧引导主体部26、26，在轴向直列配置在各内侧凹槽12a、12a与各外侧凹槽14a、14a之间的部分；以及各内侧预备凹槽13a、13a与各外侧预备凹槽15a、15a之间的部分。在具有这样的构成的本例的情况下，由于将在轴向直列配置的滚珠列在圆周方向设在4个部位，因此能够更有效防止内轴9a与外轴10a之间的晃动。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例的情况相同。
[实施方式的第6例]
参照图10来说明本发明的实施方式的第6例。本例的特征部分在于：关于上述的实施方式的第5例的构造，对外侧引导板18c的形状进行了设计。即，在本例的情况下，使用如下外侧引导板18c：使外侧引导板18c为在圆周方向1个部位具有不连续部45的缺口圆筒状，包括：设在圆周方向等间隔4个部位的外侧引导主体部26、26；以及3个外侧连结部27a、27a。换言之，在本例的外侧引导板18c的情况下采用的构造是：从上述的实施方式的第5例的外侧引导板18b省略1个外侧连结部27a。在具有这样的构成的本例的情况下，由于外侧引导板18c容易在径向扩大缩小，因此能够提高组装作业性，并且能够提高对外轴10a的内周面的支持刚性。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例和第5例的情况相同。
[实施方式的第7例]
参照图11来说明本发明的实施方式的第7例。本例的特征部分在于：关于上述的实施方式的第6例的构造，对内侧引导板17c的形状进行了设计。即，在本例的情况下，使用如下内侧引导板17c：使内侧引导板17c为缺口圆筒状(约1/4圆筒状)，在内轴9a的外周面安装2个。各内侧引导板17c包括：设在圆周方向两端部的1对内侧引导主体部22、22；以及将两个内侧引导主体部22、22彼此连结的1个内侧连结部23b。而且，在本例的情况下，将2个内侧引导板17c、17c在内轴9a的径向安装在相反位置。在具有这样的构成的本例的情况下，与第6例的构造相比，由于能够省略1个内侧连结部23a，因此降低了材料成本。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例和第6例的情况相同。
[实施方式的第8例]
参照图12来说明本发明的实施方式的第8例。在本例的情况下，内轴9b为中空筒状。另外，在内轴9b的外周面的圆周方向等间隔3个部位(圆周方向的相位各偏离120度的位置)，分别以向径向内侧凹下并且在轴向伸长的状态设有内侧凹槽12a、12a。另外，将内轴9b插入在内侧的外轴10b为中空筒状。另外，在外轴10b的内周面中的、与各内侧凹槽12a、12a对齐的圆周方向3个部位，以向径向外侧凹下并且在轴向伸长的状态下，分别在轴向形成有外侧凹槽14a、14a。在本例的情况下，未设有上述的实施方式的第1例的构造中设有的内侧预备凹槽13a、外侧预备凹槽15a、小凹槽21。
另外，在本例的情况下，内侧引导板17d为在圆周方向1个部位具有不连续部45a的缺口圆筒状。另外，内侧引导板17d包括：设在圆周方向等间隔3个部位的内侧引导主体部22、22；以及2个内侧连结部23b、23b。外侧引导板18d的整体形状是圆筒形。另外，外侧引导板18d包括：设在圆周方向等间隔3个部位的外侧引导主体部26、26；以及将在圆周方向相邻的外侧引导主体部26、26彼此连结的3个外侧连结部27b、27b。而且，将各滚珠11、11经由各内侧引导主体部22、22和各外侧引导主体部26、26，在轴向直列配置在各内侧凹槽12a、12a与各外侧凹槽14a、14a之间的部分。在具有这样的构成的本例的情况下，由于将在轴向直列配置的滚珠列在圆周方向设在3个部位，因此与在圆周方向仅设在2个部位的构造相比，能够更有效防止内轴9b与外轴10b之间的晃动。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例的情况相同。
[实施方式的第9例]
参照图13来说明本发明的实施方式的第9例。在本例的情况下，在内轴9c的外周面的圆周方向等间隔2个部位，以向径向内侧凹下并且在轴向伸长的状态，分别设有内侧凹槽12a、12a。内轴9c的外周面的其他部分为圆筒面状。另外，将内轴9c插入在其内侧的外轴10c为中空筒状。在外轴10c的内周面中的、与各内侧凹槽12a、12a对齐的圆周方向2个部位，以向径向外侧凹下并且在轴向伸长的状态，分别在轴向形成有外侧凹槽14a、14a，使其他部分为圆筒面状。在本例的情况下，未设有实施方式的第1例的构造中设有的内侧预备凹槽13a、外侧预备凹槽15a、以及小凹槽21。在具有这样的构成的本例的情况下，由于不需要这些各凹槽13a、15a、21的形成作业，因此降低了加工成本。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例和第6例的情况相同。
[实施方式的第10例]
参照图14来说明本发明的实施方式的第10例。本例的特征在于：对构成内侧引导板17d的内侧引导主体部22a的径向内侧面与内侧凹槽12a的内表面的接触状态进行了设计，并且对构成外侧引导板18d的外侧引导主体部26a的径向外侧面与外侧凹槽14a的内表面的接触状态进行了设计。
即，在本例的情况下，使内侧引导主体部22a的径向内侧面不只在圆周方向隔离的2个部位的内侧支承部29a、29b，还在两内侧支承部29a、29b彼此之间的部分和两侧部分，与内侧凹槽12a的内表面抵接。另外，使外侧引导主体部26a的径向外侧面不只在圆周方向隔离的2个部位的外侧支承部37a、37b，还在两个外侧支承部37a、37b彼此之间的部分和两侧部分，与外侧凹槽14a的内表面抵接。在具有这样的构成的本例的情况下，能够更有效防止内侧、外侧两引导板17d、18d的挠曲变形和拉伸变形。
其他构成和作用效果与上述的实施方式的第1例的情况相同。
产业上的利用可能性
在实施本发明的情况下，上述的实施方式的各例的构造可以适当组合来实施。另外，构成各部的形状、构造、材质能够进行各种变更来实施。另外，本发明的伸缩式旋转传递轴能够优选适用于包括电动式助力转向装置的汽车用转向装置的构成部件中的中间轴、转向轴。并且，不限于构成汽车用转向装置的轴，也能够作为构成机床、游戏用具等各种旋转机械装置的旋转传递用轴来实施。
本申请基于2014年7月3日申请的日本专利申请2014-137845，其内容作为参照并入本文。

Claims (11)

1.一种伸缩式旋转传递轴，包括：
内轴，其在外周面的圆周方向的至少1个部位，设有向径向内侧凹下并且在轴向伸长的内侧凹槽；
外轴，其为能插入所述内轴的中空筒状，在内周面的圆周方向的至少1个部位在与所述内侧凹槽对齐的位置，设有向径向外侧凹下并且在轴向伸长的外侧凹槽；
多个滚珠，其在轴向直列配置在所述内侧凹槽与所述外侧凹槽之间的部分；
内侧引导板，其被夹持在所述各滚珠的滚动面与所述内侧凹槽的内表面之间；以及
外侧引导板，其被夹持在所述各滚珠的滚动面与所述外侧凹槽的内表面之间，
将所述内轴与所述外轴能在相互之间进行旋转力的传递和轴向的相对变位地组合，所述伸缩式旋转传递轴的特征在于，
所述各滚珠的滚动面和所述内侧引导板的径向外侧面仅在圆周方向隔离的2个部位的内侧接触部接触，所述内侧引导板的径向内侧面中的与所述各内侧接触部对齐的部分被所述内侧凹槽的内表面支承，
所述各滚珠的滚动面和所述外侧引导板的径向内侧面仅在圆周方向隔离的2个部位的外侧接触部接触，所述外侧引导板的径向外侧面中的与所述各外侧接触部对齐的部分被所述外侧凹槽的内表面支承，
在组装了所述伸缩式旋转传递轴之后的状态下，至少使所述外侧凹槽的内表面与组装以前的状态相比向径向外侧弹性变形并且使所述内侧凹槽的内表面与组装以前的状态相比向径向内侧弹性变形，从而对所述各滚珠付与预压，
在所述外轴的内周面形成有组装状态下滚珠未进入的外侧预备凹槽，在所述外轴的内周面中的在圆周方向所述外侧凹槽与所述外侧预备凹槽之间的部分设有小凹槽，所述小凹槽的径向的深度尺寸及圆周方向的开口宽度比所述外侧凹槽及所述外侧预备凹槽小，
在所述内轴的外周面形成有组装状态下滚珠未进入的内侧预备凹槽，
与所述内侧引导板及所述外侧引导板的弹力无关地，对所述各滚珠付与预压。
2.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
在所述内侧引导板中，在所述2个部位的内侧接触部彼此之间的部分设有内侧第一非接触部，其径向外侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向内侧面不与所述内侧凹槽的内表面接触。
3.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
在所述内侧引导板中，在所述2个部位的内侧接触部的圆周方向两侧的部分设有1对内侧第二非接触部，其径向外侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向内侧面不与所述内侧凹槽的内表面接触。
4.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述内侧引导板是圆筒状或者部分圆筒状，在具有过盈量的状态下外嵌于所述内轴的外周面。
5.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
在所述外侧引导板中，在所述2个部位的外侧接触部彼此之间的部分设有外侧第一非接触部，其径向内侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向外侧面不与所述外侧凹槽的内表面接触。
6.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
在所述外侧引导板中，在所述2个部位的外侧接触部的圆周方向两侧的部分设有1对外侧第二非接触部，其径向内侧面不与所述各滚珠的滚动面接触，且其径向外侧面不与所述外侧凹槽的内表面接触。
7.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述外侧引导板是圆筒状或者部分圆筒状，在具有过盈量的状态下内嵌于所述外轴的内周面。
8.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述内侧引导板和所述外侧引导板中的至少任意一个引导板设有多个，分别为部分圆筒状。
9.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，
所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，
所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，
在所述内轴的外周面，在相对于所述2个内侧凹槽圆周方向的相位偏离90度的位置，设有2个向径向内侧凹下并且在轴向伸长的内侧预备凹槽。
10.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，
所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，
所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，
所述内轴为中空筒状。
11.如权利要求1所述的伸缩式旋转传递轴，
所述内侧凹槽在所述内轴的外周面中在圆周方向的相位互相偏离180度的位置设有2个，
所述外侧凹槽在所述外轴的内周面中在与所述2个内侧凹槽对齐的位置设有2个，
所述多个滚珠在所述2个内侧凹槽与所述2个外侧凹槽之间的部分配置有两列，
在所述外轴的内周面，在相对于所述2个外侧凹槽圆周方向的相位偏离90度的位置，设有2个向径向外侧凹下并且在轴向伸长的外侧预备凹槽。
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