CN1821593A - 伸缩轴 - Google Patents

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CN1821593A CNA2006100070052A CN200610007005A CN1821593A CN 1821593 A CN1821593 A CN 1821593A CN A2006100070052 A CNA2006100070052 A CN A2006100070052A CN 200610007005 A CN200610007005 A CN 200610007005A CN 1821593 A CN1821593 A CN 1821593A
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torque transfer
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Abstract

对阴轴(2)的内周表面应用表面硬化处理，由此在其上形成硬质层Ha。硬质层的表面硬度大于等于Hv400。所述硬质层Ha的厚度是10μm－100μm，并且例如应用气体渗碳氮化作为上述表面硬化处理。同时通过热处理对每个柱状部件(8)的外表面进行表面硬化处理，由此在其上形成硬质层Hb。以如上构造，防止阴轴的内周表面在高的接触压力下变形和磨损，以获得平滑的滑移。

Description

伸缩轴
技术领域
本发明涉及一种伸缩轴(telescopic shaft)，其包括一阳轴和一阴轴，两者以防止两者相对转动的方式滑动配合，更具体地，涉及一种结合在车辆的转向轴内的车用伸缩轴。
背景技术
汽车的转向机构部分的伸缩轴应具有吸收轴向位移并且在汽车的行驶过程中伸展(developing)使得该位移以及振颤不会传递到方向盘(steeringwheel)的能力。另外，伸缩轴应具有使得方向盘在轴向方向上移动以便调节它的位置的功能，由此驾驶者可选取驾驶汽车时最适宜的位置。
在各种情况下，伸缩轴都应降低振动噪声(rattling noise)、方向盘上的振动感(rattling feeling)以及轴向滑移中产生的滑动阻力。
因此，在常规伸缩轴中，在阳轴上覆盖一种尼龙膜，并且在滑动部分上覆盖油脂，由此，金属噪声和金属碰撞声被减小或者吸收，同时也减小了滑动阻力以及旋转运动中的振动。
然而，使用过程中，尼龙膜发生磨损，因此常会增加旋转运动中的振动。并且，在伸缩轴暴露于发动机室内的高温的情况下，尼龙膜体积变化，因此产生了很大的滑动阻力，也加剧了尼龙膜的磨损，因而，通常也增加了旋转运动中的振动。
在德国已审专利申请No.DE 3730393 C2中的情况下，在阳轴的外周表面和阴轴的内周表面中形成多对轴向槽，并且在各对轴向槽中装配一行扭矩传递部件(球状部件)，当所述两轴在轴向方向上彼此相对移动时，这些扭据传递部件滚动。
在DE 3730393 C2中，在各行球状部件的径向内侧或外侧和对应的轴向槽之间设置用于预加载的板簧，由此通过扭矩传递部件对所述阴轴和阳轴预加载。
在如上构造的情况下，当不传递扭矩时，由于球状部件被板簧预压在阴轴上使得不会发生振动，由此可防止阳轴和阴轴之间的振动。因此，阴轴和阳轴可在稳定的滑动负载下轴向滑动。
当传递扭矩时，球状部件受到板簧在周向方向上的限制，由此，阳轴和阴轴可在高刚性条件下传递扭矩并且防止两轴之间的振动。
另外，在DE 3730393 C2的图1-5公开的结构中，通过在周向方向上延伸的弓形薄片(web)(互连部分)周向互连任意两个周向相邻的板簧，其中每个板簧预加载对应行的扭矩传递部件(球状部件)。互连部分(薄片)用于在相邻的两个板簧上施加张力或者压缩力，由此使得所述板簧施加预载荷。
在DE 3730393 C2的图6和7公开的结构中，两个相邻的板簧没有通过互连部分(薄片)相连，而是在板簧和轴向槽之间插入了单独的弹性部件，由此在径向方向上施加预载荷。
在日本未审专利申请No.JP-A-2000-009148中，在花键(spline)部分上形成涂层，以获得低的滑动阻力，且不会振动。
在上述伸缩轴中，当转向轴传递大的扭矩时，在车辆的转向齿轮和转向柱之间产生相对位移，并且滑动部分在传递高扭矩时，需平滑滑动。
然而，在DE 3730393 C2中，通过滚珠和弹性部件进行的扭矩传递受到限制，并且特别是在例如柱型EPS(电动转向装置)等类型的转向系统中，即其中当方向盘在车辆停止的情况下转向时在中间轴上输入过大的扭矩(例如70-100Nm)的系统中，将会发生失效。
在JP-A-2000-009148中，覆有涂层的花键部分需滑动同时承受高接触压力，因而在使用中，涂层从花键部分剥离。当涂层剥离时，不能平滑地进行滑动运动，因而发生粘滑，并且这将成为产生不希望的振颤和非正常噪声的主要原因。
因此，必须在传递高扭矩的同时最小化扭矩传递部分的劣化，由此保持平滑的滑动运动。
发明内容
在上述情况下构思本发明，本发明的一个目的是提供一种可传递高扭矩同时最小化扭矩传递部分的劣化的伸缩轴，由此保持平滑的滑移。
根据本发明的第一方面，提供一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以对所述阳轴和阴轴预加载的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
插入到所述两个轴向槽之间的第二扭矩传递部件，
其中，所述刚性作用扭矩传递部分的接触部分具有大于或等于Hv 400的表面硬度。
根据本发明的第二方面，提供一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以预加载所述阳轴和阴轴的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
插入到所述两个轴向槽之间的第二扭矩传递部件，
其中，所述第二扭矩传递部件具有大于或等于Hv 400的表面硬度，并且
形成在所述阳轴或者所述阴轴上并且与第二扭矩传递部件接触的轴向槽具有大于或等于Hv 400的硬度。
根据本发明的第三方面，如本发明的第一方面所述，优选地，
所述第一扭矩传递部件包括滚动部件，当所述阳轴和阴轴在它们的轴向方向上彼此相对移动时，所述滚动部件滚动，并且
所述第二扭矩传递部件包括滑动部件，当所述阳轴和阴轴在它们的轴向方向上彼此相对移动时，所述滑动部件滑动。
根据本发明的第四方面，如本发明的第一方面所述，优选地，
对与所述第二扭矩传递部件接触的所述阴轴的轴向槽的内表面进行表面硬化处理，并且
对所述第二扭矩传递部件进行表面硬化处理。
根据本发明的第五方面，如本发明的第四方面所述，优选地，除了表面硬化处理，通过喷丸处理或者滚磨在所述第二扭矩传递部件上均匀地形成微小的坑点和突起。
根据本发明的第六方面，如本发明的第四方面所述，优选地，除了表面硬化处理，通过喷丸处理在与所述第二扭矩传递部件接触的所述阴轴的轴向槽的内表面上均匀地形成微小的坑点和突起。
根据本发明的第七方面，提供一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以预加载所述阳轴和阴轴的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
在形成于所述阳轴和所述阴轴上的所述两个轴向槽上分别形成的第二扭矩传递部分，
其中，所述刚性作用扭矩传递部分的所述第二扭矩传递部分具有大于或等于Hv 400的表面硬度。
根据本发明的第八方面，如本发明的第七方面所述，优选地，所述阳轴和所述阴轴彼此配合，以组成所述第二扭矩传递部分。
根据本发明的第九方面，如本发明的第七方面所述，优选地，所述阳轴和所述阴轴彼此以花键配合方式配合，以组成所述第二扭矩传递部分。
根据本发明的第十方面，如本发明的第一方面所述，优选地，所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
根据本发明的第十一方面，如本发明的第一方面所述，优选地，所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
根据本发明的第十二方面，如本发明的第二方面所述，优选地，所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
根据本发明的第十三方面，如本发明的第二方面所述，优选地，所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
根据本发明的第十四方面，如本发明的第七方面所述，优选地，所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
根据本发明的第十五方面，如本发明的第七方面所述，优选地，所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
根据本发明的第十六方面，如本发明的第一方面所述，优选地，所述伸缩轴用于车辆转向。
根据本发明的第十七方面，如本发明的第二方面所述，优选地，所述伸缩轴用于车辆转向。
根据本发明的第十八方面，如本发明的第七方面所述，优选地，所述伸缩轴用于车辆转向。
在本发明中，刚性作用扭矩传递部分的接触部分具有大于或等于Hv 400的表面硬度，并且因此伸缩轴可传递高扭矩，并且最小化扭矩传递部分的劣化，由此保持平滑的滑移。也就是说，即使在高扭矩负载的条件下也可获得平滑的滑移。
附图说明
图1A显示了设置有柱辅助型电动转向装置(column assist-type electricpower steering apparatus)的转向机构部分。
图1B显示了未设置电动转向装置的转动机构部分。
图2是本发明的车辆转向伸缩轴的第一实施例的纵向截面图。
图3是所述的本发明的车辆转向伸缩轴的第一实施例的纵向截面图。
图4是沿图3的IV-IV线截取的横向截面图。
图5A显示了本发明的第二实施例，并且是本发明的第二实施例的横向截面图。
图5B是显示了本发明的第二实施例的柱形部件的外表面的一部分的放大截面图。
图6是显示本发明第六实施例的纵向截面图。
图7是显示所述的本发明的第六实施例的横向截面图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的伸缩轴的优选实施例进行说明。
(车辆转向轴系统的总体结构)
图1是显示汽车的转向机构部分的侧视图，其中应用了本发明的车辆转向伸缩轴，其中图1A显示了设置有柱辅助型电动转向装置的转向机构部分，而图1B显示了未设置电动转向装置的转动机构部分。
在图1A和1B中，转向机构部分包括：通过上支架101和下支架102安装在车体的部件100上的上转向轴部分120(包括转向柱103和可旋转地保持在转向柱103中的转向轴104)，安装在转向轴104的上端的方向盘105，经由万向接头106连接到转向轴104下端的下转向轴部分107，经由转向接合件108连接到下转向轴部分107的小齿轮轴109，接合到小齿轮轴109的转向齿条轴112，以及支撑转向齿条轴112的转向齿条支撑部件113，并且所述转向机构部分通过弹性部件111固定到车体的另一部件或框架110上。
这里，在上转向轴部分1220和下转向轴部分107每一个中均采用了本发明的车辆转向伸缩轴(下文简称为“伸缩轴”)。下转向轴部分107包括阳轴和配合到阳轴中的阴轴，并且这样的下转向轴部分107需要具有吸收轴向位移，在汽车行驶中伸展使得该位移以及振颤不会传递到方向盘105的能力。这种能力在车体具有下述的子框架结构的情况下是需要的，在该子框架结构中，固定转向机构的上部的部件100和固定转向齿条支撑部件113的框架110彼此分离，并且，通过弹性部件111(例如橡胶部件)，转向齿条支撑部件113固定安装在框架110上。伸缩功能也可在其它的情况下需要，例如当将转向接合件118接合到小齿轮轴109时，工人先收缩伸缩轴，随后将转向接合件108配合到小齿轮轴109上。设置在转向机构的上部的上转向轴部分120也包括阳轴和配合到该阳轴内的阴轴。这样的上转向轴部分120需要具有在轴向方向上伸展和收缩的能力，以便使方向盘105在轴向方向上移动，由此调节它的位置而使得驾驶者可选取最适于驾驶的位置。在所有上述情况中，伸缩轴需减小在配合部分产生的振动感，也需要减小方向盘105上产生的振动感，并且进一步地需要减小在轴向滑动运动中产生的滑动阻力。
图1A显示了设置有柱辅助型电动转向装置的转向机构部分。在该转向机构部分中，例如在例如下支架102或其附近，设置有柱辅助型电动转向装置130。下文所述的本发明的优选实施例适用于需要传递由柱辅助型电动转向装置130产生的高扭矩的系统。
(第一实施例)
图2是本发明的车辆转向伸缩轴的第一实施例的纵向截面图。
图3是所述的本发明的车辆转向伸缩轴的第一实施例的纵向截面图。
图4是沿图3的IV-IV线截取的横向截面图。
如图2和3所示，伸缩轴10包括阳轴1和阴轴2，两轴以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起。万向接头UJ分别连接到阳轴1和阴轴2。
如图4所示，在阳轴1的外周表面中形成三个轴向槽3，并且三个轴向槽彼此周向成120度角间隔开来。类似的，在阴轴2的内周表面中延伸形成三个轴向槽5，并且所述三个轴向槽彼此周向成120度角间隔开来。
在阳轴1和阴轴2的每对匹配的相对的轴向槽3和5之间可滚动地插入多个刚性球状部件(滚动部件或滚珠)7，当两个轴1和2在轴向方向上彼此相对移动时，多个球状部件7滚动。阴轴2的每个轴向槽5的横向截面大体为弧形形状或者哥特式拱形形状。
阳轴1的每个轴向槽3包括一对倾斜的侧平面3a，以及在每对侧面3a之间延伸的底平面3b。
在阳轴1的每个轴向槽3和对应行的球状部件7之间插入板簧9，并且保持使其与球状部件7接触以对其预加载。
板簧9包括：与球状部件7的行接触保持的大体弧形的一对球状部件接触部分9a；相对于与其成周向间隔关系的各球状部件接触部分9a弯曲并且保持与阳轴1的轴向槽3的各侧平面3a接触保持的一对槽表面接触部分9b；每一个均弯曲以对对应的球状部件接触部分9a和槽表面接触部分9b弹性加力而使其彼此分离的一对加力部分9c；以及将所述的一对球状部件接触部分9a相连并且与轴向槽3的底平面3b相对的平底部分9d。
所述一对加力部分9c中每一个均弯曲成大体U形形状或者弓形形状，并且对对应的球状部件接触部分9a和槽表面接触部分9b弹性加力而使其彼此分离。板簧9的弯曲部分(9c或9b)是相对于板簧9的中平面彼此对称的，并由此在板簧9的整个长度上具有均匀的形状。
在本实施例中，球状部件接触部分9a的用于接触球状部件7的部分形成为半径比球状部件7的半径大的大体弧形形状，如图4所示。因此，该球状部件接触部分9a与球状部件7的接触压力比球状部件接触部分9a形成为平面形状的情况下的接触压力要低。
如图4所示，在阳轴1的外周表面中延伸形成三个轴向槽4，所述轴向槽彼此周向成120度角间隔开来。类似的，在阴轴2的内周表面中延伸形成三个轴向槽6，并且所述轴向槽彼此周向成120度角间隔开来。
在阳轴1的每个轴向槽4和对应的阴轴2的轴向槽6之间插入刚性柱状部件8(滑动部件或者滚针)，使得柱状部件8与彼此相对的轴向槽4和6中每一个的内表面之间形成非常小的间隙。每个柱状部件8具有倾斜的相对端部。当阳轴1和阴轴2在轴向方向上彼此相对移动时，这些柱状部件8滑动。每个轴向槽4以及每个轴向槽6的横向截面为大体弧形形状或者哥特式拱形形状。如图4所示，轴向槽4的形状使其在两个端部接触柱状部件8。类似的，轴向槽6的形状使其在两个端部接触柱状部件8。
在阳轴1的端部形成较小直径部分1a。在较小直径部分1a上安装用于限制滚针8的轴向移动的止动板11。止动板11包括轴向预加载弹性部件(即，锥形盘簧)12，以及其间保持轴向预加载弹性部件12的一对平板(即，平垫圈)13和13。
也就是说，在本实施例中，一个平板13、轴向预加载弹性部件12和另一平板13顺序固定在较小直径部分1a上，并且随后使较小直径部分1a受压变形，由此将止动板11稳定地固定到较小直径部分1a上。
由此，将止动板11固定到阳轴1上以限制轴向移动。止动板11可通过其它适合的装置(例如挡圈、螺纹件或者推式螺母(push nut))固定到阳轴1上，以代替受压变形的方式。止动板11构成为内平板13邻接且抵靠滚针8，以便对滚针施加适当的预载荷，由此防止滚针8轴向移动。
在本实施例中，在阳轴1的外周表面上形成六个各为大体弓形形状的突出部分15，并且将所述突出部分15设置成与各轴向槽3和4在轴向方向上大体共轴，并且在轴向方向上与六个槽3和4分别相邻设置。六个突出部分15分别松配于阴轴2的六个轴向槽5和6中，使得在每个突出部分15和对应的轴向槽5、6之间在径向方向和周向方向上均形成间隙。
因此，在球状部件7的任一行或任一个柱状部件8与阳轴1脱开接合或者由于某些原因破损的情况下，对应的突出部分15配合到阴轴2的对应的轴向槽5、6中，并且因而，阳轴1和阴轴2可传递扭矩并且具有防故障功能。
此时，由于在每个突出部分15和对应的轴向槽5、6之间形成间隙，驾驶者可感觉或感知到方向盘的剧烈振动，并因而驾驶者可获知转向系统失效。
另外，阳轴1的突出部分15设置成分别与球状部件7的行和柱状部件8在轴向方向上共轴，并因而突出部分15也用作限制球状部件7的行和柱状部件8的轴向移动的止动件。由此，降低了球状部件7和柱状部件8脱开接合的可能性，并且进一步提高了防故障功能。也就是说，止动板11用作在轴向槽3和4的一端对球状部件7的行和柱状部件8进行限位的止动件，同时突出部分15用作在轴向槽3和4的另一端对球状部件7的行和柱状部件8进行限位的止动件。
另外，阳轴1的突出部分15设置成分别与球状部件7的行和柱状部件8在轴向方向上共轴，并因此，阳轴1和阴轴2在径向方向上的尺寸可减小，以获得更紧凑的设计效果。
在阳轴1的轴向槽部分3、阴轴2的轴向槽部分5、板簧9和球状部件7上可覆有润滑剂。另外，润滑剂可涂覆阳轴1的轴向槽部分4、柱状部件8和阴轴2的轴向槽6。
注意，如图3所示，可在柱状部件8的两端形成倾斜面。另外，虽然采用如图3所示的单个滚针，也可在轴向方向设置多个滚针。
另外，在图4中，虽然其间设置有球状部件7的轴向方向的槽3、5和其间设置有柱状部件8的轴向槽4、6分别在轴的周向方向设置在三个部分上，本发明并不限制该结构。轴向槽3、4、5、6可仅形成在轴上的一个部分上。
另外，在图4中，弹性部件9设置在阳轴1和球状部件7之间。然而，弹性部件9可设置在阴轴2和球状部件7之间。
在上述结构的伸缩轴中，球状部件7的行插入到阳轴1和阴轴2之间，并且球状部件7的每一行在径向方向和周向方向上通过板簧9预压到阴轴2上，由此使得阳轴1和阴轴2之间不会发生振动。因此，可确定地防止阳轴1和阴轴2之间的振动，另外，当阳轴1和阴轴2在轴向方向上彼此相对移动时，两个轴1和2可以在稳定的滑动负载下彼此相对滑动，而不会振动。
当传递扭矩时，每个板簧9弹性变形而在周向方向上限制了对应行的球状部件7，并且同时，插入到阳轴1和阴轴2之间的三个柱状部件8主要用于传递扭矩。
例如，由于板簧9对两个轴1和2预加载，当从阳轴1输入扭矩时，初始阶段不会发生振动，并且板簧9对所述扭矩产生反作用力，因而传递所述扭矩。此时，整个扭矩传递的作用方式如下：在阳轴1、板簧9、球状部件7的行和阴轴2之间传递的扭矩与输入的扭矩平衡。
随后，随着扭矩进一步增加，在经由柱状部件8旋转阳轴1和阴轴2的过程中，阳轴1和阴轴2之间在旋转方向上的间隙被消除，并且此后增加的扭矩通过柱状部件8经由阳轴1和阴轴2传递。因此，可确定地防止阳轴1和阴轴2之间在旋转方向上的振动，并且也可在高刚性条件下传递扭矩。
在本实施例中，除了球状部件7，还设置有柱状部件8，并且因而当输入大扭矩时，通过柱状部件8可支撑很大一部分的负载。因此，阴轴2的每个轴向槽5与对应行的球状部件7的接触压力可减小，由此提高耐用性，并且当输入大扭矩时，可在高刚性条件下传递扭矩。
如上所述，在本实施例中，可获得稳定的滑动负载，并且可确定地防止在旋转方向上的振动，因此，可在高刚性条件下传递扭矩。
优选地，每个球状部件7包括一刚性滚珠。优选地，每个刚性柱状部件包括一滚针。
柱状部件(下文称为“滚针”)8通过线接触承受负载，并且因此与滚珠通过点接触承受负载的情况相比，具有各种优点，例如可将接触压力保持在较低的水平。与在阳轴和阴轴中全部的六对匹配的轴向槽中分别设置成行的滚珠的滚珠滚动结构相比，本发明的结构在如下方面具有优点：
1)滑动部分处的减震的效果高于上述滚珠滚动结构。因此，振颤吸收性能较高。
2)每个滚针非常轻微地与阴轴和阳轴接触，并且因此，可将滑动负载的变化保持在狭窄的范围内，并且由于所述变化引起的振颤将不会被传递到方向盘。
3)当传递相同的扭矩时，滚针的接触压力可保持在较低的水平，并且因此可减小轴向方向上结构的长度，有效利用空间。
4)组件的数量可减少。
5)组装效率可更高。
6)组装费用可减小。
因此，滚针用作在阳轴1和阴轴2之间传递扭矩的关键部件，并且可保持与阴轴2的内周表面滑动接触。与常规的花键配合结构相比，使用滚针在下述方面具有优点：
1)可大批量制造滚针，因此成本低廉。
2)在经过热处理后，滚针被抛光，并且因此具有较高的表面硬度，耐磨性也较好。
3)滚针被抛光，并且因此其表面粗糙度也较高，在滑移中的摩擦系数低，并因而可将滑动负载保持在较低水平。
4)根据使用条件，可改变滚针的长度和布置方式，并且因此，滚针可满足各种应用而无需改变设计原理。
5)根据使用条件，存在需减小滑移中的摩擦系数的情况。在这种情况下，通过仅对滚针进行表面处理，可改善滑动特性，并且因此，滚针可满足各种应用而无需改变设计原理。
6)可廉价生产几微米量级的外径不同的各种尺寸的滚针，并且因此通过选择所需外径的滚针，阳轴、滚针和阴轴之间的间隙可最小化。因此，可简单地提高轴的扭转刚度。
在本实施例中，对阴轴2的内周表面进行表面硬化处理，由此在其上形成硬质层Ha。该内周表面的表面硬度是Hv 400或更高。不总是需要对阴轴2的整个内周表面进行表面硬化处理，而是可至少对与各个滚针(柱状部件)8接触的轴向槽6的内表面进行表面硬化处理，表面硬化处理也可应用于与各行滚球7接触的轴向槽5的内表面。
硬质层Ha的厚度为10μm-100μm，并且例如应用渗碳氮化作为上述表面硬化处理。
也可通过热处理对每个柱状部件8的表面进行表面硬化处理，由此在其上形成硬质层Hb。柱状部件8的表面硬度不小于400Hv。然而，可省略对柱状部件8的表面硬化处理。
以如上构造，防止阴轴的内周表面在高接触压力下变形并且磨损，由此获得平滑的滑移。
优选使用添加了二硫化钼或钼的低摩擦型润滑脂用作润滑剂。
优选地，柱状部件8的表面粗糙度不大于Ra 0.4。优选地，阴轴2的内周表面的表面粗糙度不大于Ra 0.4。
(第二实施例)
图5A显示了本发明的第二实施例，并且是沿图3的IV-IV线截取的横向截面图。图5B是显示柱状部件的外表面的一部分的放大截面图。
在本实施例中，对阴轴2的内周表面进行表面硬化处理，并且因此形成硬质层Ha，同上述第一实施例中所述。不总是需要对阴轴2的整个内周表面进行表面硬化处理，而是可至少对与各个滚针(柱状部件)8接触的轴向槽6的内表面进行表面硬化处理，表面硬化处理也可通过热处理应用于每个柱状部件8的表面，由此在其上形成硬质层Hb。
除了硬质层Hb(通过表面硬化处理形成的硬质层，并且其表面硬度不小于Hv 400)，通过喷丸处理或者滚磨(tumbling)在柱状部件8的外表面上均匀地形成微小的坑点和突起。因此，在所述经过粗糙化处理的表面上保持润滑脂，以获得平滑的滑移。
在这种情况下，优选地，柱状部件8的表面粗糙度不大于Ra 0.8。优选地，阴轴2的内周表面的表面粗糙度不大于Ra 0.4。
(第三实施例)
在本实施例中，表面硬化处理应用于阴轴2的内周表面上，由此形成硬质层Ha，如上第一实施例中所述。不总是需要对阴轴2的整个内周表面进行表面硬化处理，而是可至少对与各个滚针(柱状部件)8接触的轴向槽6的内表面进行表面硬化处理，表面硬化处理也可应用于与各行滚球7接触的轴向槽5的内表面。表面硬化处理也可通过热处理应用于每个柱状部件8的表面，由此在其上形成硬质层Hb。
除了硬质层Ha(通过表面硬化处理形成的硬质层，并且其表面硬度不小于Hv 400)，通过喷丸处理在阴轴2的每个轴向槽6的内表面(与对应的柱状部件8接触的表面)上均匀地形成微小的坑点和突起。也可在每个轴向槽5的整个内表面上形成微小的坑点和突起。
因此，在所述经过粗糙化处理的表面上保持润滑脂，以获得平滑的滑移。
在这种情况下，优选地，柱状部件8的表面粗糙度不大于Ra 0.4。优选地，阴轴2的内周表面的表面粗糙度不大于Ra 0.8。
(第四实施例)
在本实施例中，表面硬化处理应用于阴轴2的内周表面上，由此形成硬质层Ha，如上第一实施例中所述。不总是需要对阴轴2的整个内周表面进行表面硬化处理，而是可至少对与各个滚针(柱状部件)8接触的轴向槽6的内表面进行表面硬化处理，并且在这种情况下，表面硬化处理也可应用于与各行滚球7接触的轴向槽5的内表面。表面硬化处理也可通过热处理应用于每个柱状部件8的表面，由此在其上形成硬质层Hb。
除了硬质层Hb(通过表面硬化处理形成的硬质层，并且其表面硬度不小于Hv 400)，通过喷丸处理或者滚磨在柱状部件8的外表面上均匀地形成微小的坑点和突起。
除了硬质层Ha(通过表面硬化处理形成的硬质层，并且其表面硬度不小于Hv 400)，通过喷丸处理在阴轴2的每个轴向槽6的内表面(与对应的柱状部件8接触的表面)上均匀地形成微小的坑点和突起。也可在每个轴向槽5的整个内表面上形成微小的坑点和突起。
因此，在所述经过粗糙化处理的表面上保持润滑脂，以获得平滑的滑移。
(第五实施例)
虽然图中未示出，本实施例不同于第二实施例之处仅在于第二实施例中所述的表面硬化处理没有应用到阴轴2的内周表面。
其它的结构、操作和优点效果均类似第二实施例，并且有一个额外的优点，那就是可降低成本，当通过需进行充分的硬化的方法(例如锻造)生产得到阴轴2时，必须对第二扭矩传递部件(柱状部件)应用表面硬化处理和粗糙化处理(坑点和突起)。
在这种情况下，优选地，柱状部件8的表面粗糙度不大于Ra 0.8。优选地，阴轴2的内周表面的表面粗糙度不大于Ra 0.8。
第六实施例如图6和7所示。第六实施例是上述本发明的第一和第二实施例的变型。第六实施例的部件与第一实施例的部件相似，并且用相似的参考标记指代，省略对其的详细说明。
在第六实施例中，柱状部件由花键部分代替。也就是说，根据第六实施例的伸缩轴包括以防止彼此相对转动的方式可滑动地花键配合在一起的阴轴和阳轴。
代替多个刚性柱状部件8(滑动部件或滚针)，在阳轴的外周表面上一体形成用于花键配合的轴向突起214。据此，在阴轴2的内周表面上形成用于花键配合的轴向槽216。轴向突起214和轴向槽216彼此花键配合，以组成扭矩传递部分。
在第六实施例中，表面硬化处理应用于阳轴1的外周表面或者阴轴的内周表面中的至少一个上，以便形成表面硬度为Hv 400或更高的硬质层Hc。
注意到，虽然上述说明中提到了通过阴轴和阳轴花键配合而形成扭矩传递部分，本发明不限于此。代替花键配合，可通过凹凸配合或锯齿型配合形成配合结构。
根据第六实施例，由于扭矩传递部分通过阴轴和阳轴花键配合而形成，当不传递扭矩时，可以可靠地防止阳轴1和阴轴之间的振动。另外，当阳轴1和阴轴2相对移动时，阳轴1和阴轴可在轴向方向上以稳定的滑动负载滑动。
其结构、操作和效果类似第一实施例，并且可省略其它详细说明。
本发明不限于上述实施例，可进行各种变型。
虽然已根据本发明的优选实施例进行了说明，对本领域技术人员而言，可在不背离本发明的情况下，进行各种修改和变型，并且因而由所附的权利要求书覆盖所有这些落入本发明的精神和范围内的修改和变型。
本发明要求于2005年2月16日申请的日本专利No.P.2005-039395的优先权，其全部内容在此引用结合。

Claims (18)

1.一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以预加载所述阳轴和阴轴的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
插入到所述两个轴向槽之间的第二扭矩传递部件，
其中，所述刚性作用扭矩传递部分的接触部分具有大于或等于Hv 400的表面硬度。
2.一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以预加载所述阳轴和阴轴的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
插入到所述两个轴向槽之间的第二扭矩传递部件，
其中，所述第二扭矩传递部件具有大于或等于Hv 400的表面硬度，并且
与所述第二扭矩传递部件接触并且形成在所述阳轴或者所述阴轴上的轴向槽具有大于或等于Hv 400的硬度。
3.如权利要求1所述的伸缩轴，其中，
所述第一扭矩传递部件包括滚动部件，当所述阳轴和阴轴在它们的轴向方向上彼此相对移动时，所述滚动部件滚动，并且
所述第二扭矩传递部件包括滑动部件，当所述阳轴和阴轴在它们的轴向方向上彼此相对移动时，所述滑动部件滑动。
4.如权利要求1所述的伸缩轴，其中，
对与所述第二扭矩传递部件接触的所述阴轴的轴向槽的内表面进行表面硬化处理，并且
对所述第二扭矩传递部件进行表面硬化处理。
5.如权利要求4所述的伸缩轴，其中，
除了表面硬化处理，通过喷丸处理或者滚磨在所述第二扭矩传递部件上均匀地形成微小的坑点和突起。
6.如权利要求4所述的伸缩轴，其中，除了表面硬化处理，通过喷丸处理在与所述第二扭矩传递部件接触的所述阴轴的轴向槽的内表面上均匀地形成微小的坑点和突起。
7.一种伸缩轴，其包括：
阳轴和阴轴，两者以防止彼此相对转动的方式可滑动地配合在一起；
预加载作用扭矩传递部分，其用于以预加载所述阳轴和阴轴的方式在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述预加载作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的内周表面中的至少一个轴向槽；和
通过弹性部件插入到所述两个轴向槽之间的第一扭矩传递部件；和
刚性作用扭矩传递部分，其用于通过刚性部件的接触在所述阳轴和阴轴之间传递扭矩，所述刚性作用扭矩传递部分包括：
形成在所述阳轴的所述外周表面中的至少一个轴向槽；
形成在所述阴轴的所述内周表面中的至少一个轴向槽；和
在形成于所述阳轴和所述阴轴上的所述两个轴向槽上分别形成的第二扭矩传递部分，
其中，所述刚性作用扭矩传递部分的所述第二扭矩传递部分具有大于或等于Hv 400的硬度。
8.如权利要求7所述的伸缩轴，其中，
所述阳轴和所述阴轴彼此配合，以组成所述第二扭矩传递部分。
9.如权利要求7所述的伸缩轴，其中，
所述阳轴和所述阴轴彼此以花键配合方式配合，以组成所述第二扭矩传递部分。
10.如权利要求1所述的伸缩轴，其中，
所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
11.如权利要求1所述的伸缩轴，其中，
所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
12.如权利要求2所述的伸缩轴，其中，
所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
13.如权利要求2所述的伸缩轴，其中，
所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
14.如权利要求7所述的伸缩轴，其中，
所述第一扭矩传递部件包括至少一个球状部件。
15.如权利要求7所述的伸缩轴，其中，
所述第二扭矩传递部件包括至少一个柱状部件。
16.如权利要求1所述的伸缩轴，其中，
所述伸缩轴用于车辆转向。
17.如权利要求2所述的伸缩轴，其中，
所述伸缩轴用于车辆转向。
18.如权利要求7所述的伸缩轴，其中，
所述伸缩轴用于车辆转向。
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