CN1832880A - 车辆转向用伸缩轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种安装在机动车辆的转向轴中并且通过将雄轴和雌轴不可转动但是可滑动地配合而构成的机动车辆转向用伸缩轴，该伸缩轴具有第一转矩传递部件和第二转矩传递部件。第一转矩传递部件插置在分别形成于雄轴的外周面与雌轴的内周面上的一列轴向槽之间，在其间具有弹性体。第二转矩传递部件插置在分别形成于雄轴的外周面与雌轴的内周面上的另一列轴向槽之间。所述弹性体具有接触第一转矩传递部件的传递部件侧接触部，在周向以预定间隔隔开并且接触雄轴或雌轴的轴向槽的槽面的槽面侧接触部，以及沿使传递部件侧接触部和槽面侧接触部相互分离的方向弹性偏压这两个部分的偏压部。传递部件侧接触部的刚度与槽面侧接触部的刚度不同。

Description

车辆转向用伸缩轴
技术领域
本发明涉及安装在车辆的转向轴中并且通过将雄轴和雌轴配合在一起以使其不可转动但是可滑动而构成的车辆转向用伸缩(可伸长/可收缩)轴。
背景技术
汽车的转向机构装置的伸缩轴需要具有吸收车辆行驶时产生的轴向位移并防止这种位移或者振动传递到转向盘的性能。此外，该伸缩轴还需要具有沿轴向移动转向盘的位置并调整该位置的功能，以便获得驾驶员驾驶车辆的最佳位置。
在任何情况下，伸缩轴需要降低游隙(backlash)或咔嗒声、减小转向盘的游隙感觉和降低沿轴向的滑动操作过程中的滑动阻力。
在这种情况下，传统解决办法是，通过用尼龙膜包裹伸缩轴的雄轴并且在滑动部分上涂以润滑脂而吸收或减轻金属噪音、金属咔嗒声等，从而降低滑动阻力和沿转动方向的游隙。
然而，存在随着使用尼龙薄膜磨损加剧且沿转动方向的游隙变大的情况。此外，在暴露于发动机室内的高温的情况下，尼龙薄膜的体积变化，导致滑动阻力明显变大或者磨损显著加快，从而沿转动方向的游隙变大。
在这种情况下，根据德国专利公报DE3730393C2、日本专利申请未审定公报No.2001-50293和日本专利申请未审定公报No.2001-193738中所公开的伸缩轴，在雄轴的外周面与雌轴的内周面之间插置滚动体和用于预压雄轴和雌轴的预压用弹性体。通过这种结构，在滑动时，弹性体将滚动体预压靠在雌轴等上至不会产生游隙的程度，从而可防止雄轴与雌轴之间的游隙。此外，在传递转矩时，弹性体可在周向上限制滚动体，并且雄轴和雌轴可防止沿其转动方向的游隙。
然而，根据所有这些专利文献，用于预压滚动体的弹性体和贴靠滚动体的滚道部分由不同的材料制成，并且由于其用途不同而采取不同的形状。
其原因在于，贴靠滚动体的滚道部分必须承受高接触表面压力。这意味着转矩必须经由滚动体传递，因此要求贴靠滚动体的滚道部分是坚硬的刚性部件。相反，用于产生偏压力的弹性体需要由诸如弹簧情况下的柔性材料制成。
从上述这些方面可看出，根据专利文献，即，德国专利公报DE3730393C2，贴靠滚动体的滚道部分涉及使用不同的材料和不同的形状，因此，导致制造成本增加。
此外，德国专利公报DE3730393C2举例说明了板簧的一个示例，其中滚道部分和弹性体是由一种材料制成的。然而，该板簧经由腹板连接，因此结构变得复杂，导致装配成本增加。另外，如上所述，为了通过滚动体传递转矩，该板簧在承受滚动体的接触表面压力和给出偏压力这两方面相容的使用上具有困难。
此外，日本专利申请未审定公开No.2001-193738举例说明了一个示例，其中弹性体和滚道部分一体形成。然而，如同上述情况一样，为了通过滚动体传递转矩，该板簧在承受滚动体的接触表面压力和给出偏压力这两方面相容的使用上具有困难。
发明内容
鉴于上述情况而设计出本发明，其目的是提供一种能够实施稳定的滑动负荷并且以高刚性状态传递转矩的车辆转向用伸缩轴。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种安装在车辆的转向轴中并且通过将雄轴和雌轴配合在一起以使其不可转动但是可滑动而构成的车辆转向用伸缩轴，所述伸缩轴包括：
经由弹性体插置在形成于所述雄轴的外周面上的一列轴向槽与形成于所述雌轴的内周面上的一列轴向槽之间的第一转矩传递部件；以及
插置在形成于所述雄轴的外周面上的另一列轴向槽与形成于所述雌轴的内周面上的另一列轴向槽之间的第二转矩传递部件，
所述弹性体包括：
贴靠所述第一转矩传递部件的传递部件侧接触部；
基本沿周向与所述传递部件侧接触部以预定间隔隔开并且贴靠所述雄轴或所述雌轴的轴向槽的槽面的槽面侧接触部；以及
沿使所述传递部件侧接触部和所述槽面侧接触部相互分离的方向弹性偏压所述两个接触部的偏压部，
其中，所述传递部件侧接触部的刚度与所述槽面侧接触部的刚度不同。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，优选地，所述第一转矩传递部件是当所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滚动的滚动体，并且
所述第二转矩传递部件是当所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滑动的滑动体。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述弹性体的所述偏压部可采取在所述传递部件侧接触部与所述槽面侧接触部之间弯曲的弯曲形状。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述弹性体可通过由薄板弹簧钢制成的一体成形品构成。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述传递部件侧接触部的表面硬度可设定为比从所述槽面侧接触部延伸到所述偏压部的部分的表面硬度高。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述偏压部可形成有用于减小偏压力的孔。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述传递部件侧接触部的板厚度可设定为比从所述槽面侧接触部延伸到所述偏压部的部分的板厚度厚。
此外，在根据本发明的车辆转向用伸缩轴中，所述传递部件侧接触部可基本形成为圆拱形。
附图说明
图1是使用根据本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴的汽车的转向机构装置的侧视图；
图2是根据本发明的第一实施例的车辆转向用伸缩轴的纵截面图；
图3是沿图2中的线X-X的横截面图；
图4A是根据第一实施例的板簧的透视图；图4B是根据第一实施例的第一变形例的板簧的透视图；图4C是根据第一实施例的第二变形例的板簧的透视图；
图5是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第二实施例的车辆转向用伸缩轴；
图6A是根据第二实施例的板簧的透视图；图6B是根据第二实施例的第一变形例的板簧的透视图；图6C是根据第二实施例的第二变形例的板簧的透视图；
图7是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第三实施例的车辆转向用伸缩轴；
图8A是根据第三实施例的板簧的透视图；图8B是根据第三实施例的第一变形例的板簧的透视图；图8C是根据第三实施例的第二变形例的板簧的透视图；
图9是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第四实施例的车辆转向用伸缩轴；
图10A是根据第四实施例的板簧的透视图；图10B是根据第四实施例的第一变形例的板簧的透视图；图10C是根据第四实施例的第二变形例的板簧的透视图。
具体实施方式
下面参照附图说明根据本发明的实施例的车辆转向用伸缩(可伸长/可收缩)轴。
(车辆转向轴的整体结构)
图1是使用根据本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴的车辆转向机构装置的侧视图。
参照图1，转向机构装置由以下部分构成：通过上支架101和下支架102安装在车体侧部件100上并包括转向管柱103和被转向管柱103可转动地保持的转向轴104的上转向轴部120、安装在转向轴104上端的转向盘105、通过万向节106连接在转向轴104的下端的下转向轴部107、通过转向轴接头108连接在下转向轴部107的小齿轮轴109、连接在小齿轮轴109上的转向齿条轴112和以支承转向齿条轴112的方式通过弹性体111固定在车体的另一车架110上的转向齿条支承部件113。
此处，上转向轴部120和下转向轴部107涉及使用根据本发明的实施例的车辆转向用伸缩轴(下文简称为“伸缩轴”)。下转向轴部107通过将雄轴配合到雌轴而构成，并且这种下转向轴部107需要具有吸收汽车行驶过程时发生的轴向位移并防止将该位移或振动传递到转向盘105的性能。在车体采用副车架结构，使得用于固定转向机构上部的部件100与用于固定转向齿条支承部件113的车架110独立地设置，并且转向齿条支承部件113通过诸如橡胶等弹性体111紧固在车架110上的情况下，需要这种性能。此外，在另一种情况下，当装配人员将转向轴接头108装配到小齿轮轴109上时，暂时使伸缩轴缩短以便使之配合并固定到小齿轮轴109上，因此需要伸缩(可伸长/可收缩)功能。此外，设置在转向机构上部的上转向轴部120也是通过将雄轴配合到雌轴而构成，然而，这种上转向轴部120需要具有沿轴向移动转向盘105的位置以便获得驾驶员驾驶车辆的最佳位置并随后调整该位置的功能，因此要求其具有沿轴向方向伸长和收缩的功能。在上述所有情况下，都需要伸缩轴能够减小配合部的游隙噪声、转向盘105上的游隙感觉以及沿轴向滑动过程中的滑动阻力。
(第一实施例)
图2是根据本发明的第一实施例的车辆转向用伸缩轴的纵截面图。
图3是沿图2中的线X-X的横截面图。
图4A是根据第一实施例的板簧的透视图。图4B是根据第一实施例的第一变形例的板簧的透视图。图4C是根据第一实施例的第二变形例的板簧的透视图。
如图2中所示，车辆转向用伸缩轴(在下文中将简称为伸缩轴)是由配合在一起以使其不可转动但是可滑动的雄轴1和雌轴2构成的。
如图3中所示，以沿雄轴1的外周面延伸的方式形成在周向上以120度的相等间隔(位相)设置的三列轴向槽3。与这些槽相对应，以沿雌轴2的内周面延伸的方式形成在周向上以120度的相等间隔(位相)设置的三列轴向槽5。
在雄轴1的轴向槽3与雌轴2的轴向槽5之间，可滚动地插置有当两个轴1、2沿轴向相对移动时滚动的限定为刚性球状体7的多个滚动体或滚珠。雌轴2的轴向槽5的截面为圆弧形状或尖拱形状。
雄轴1的轴向槽3由示为关于直径呈线对称并且倾斜的一对平坦侧面3a以及平坦地形成在该对平坦侧面3a之间的底面3b构成。
在雄轴1的轴向槽3与球状体7之间插置有贴靠球状体7从而向其施加预压的板簧9。
板簧9一体地具有在两点处贴靠球状体7的球状体侧接触部9a；基本沿周向与相应球状体侧接触部9a以预定间隔隔开并且贴靠雄轴1的轴向槽3的相应平坦侧面3a的槽面侧接触部9b；偏压部9c，每个偏压部9c都用于在外径侧连接球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b并且沿使球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b相互分离的方向弹性偏压接触部9a、9b；以及在内径侧与轴向槽3的底面3b相对的底部9d。
偏压部9c具有基本为U形的形状，其中其底部基本以圆弧形状弯曲。具有弯曲形状的该偏压部9c可弹性偏压球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b以使其相互分离。
因此，根据第一实施例，板簧9一体地具有贴靠球状体7的接触部9a和产生预压的偏压部9c，因此控制预压以使得接触部9a在球状体7上的接触表面压力不会过高很重要。因此，根据第一实施例，板簧9被设定为具有这样的结构，所述结构使得偏压部9c产生的预压(即，当使雄轴1绕雌轴2的内侧相对转动时偏压部9c产生的负荷)不会超过接触部9a在球状体7上产生的表面压力的容许值。
如图3中所示，以在雄轴1的外周面上延伸的方式形成在周向上以120度的相等间隔(位相)设置的三列轴向槽4。与这些槽相对应，以在雌轴2的内周面上延伸的方式形成在周向上以120度的相等间隔(位相)设置的三列轴向槽6。
在雄轴1的轴向槽4和与之相对应的雌轴2的轴向槽6之间，以具有微小间隙的方式插置有当两个轴1、2沿轴向相对移动时滑动的多个刚性体的柱状体8(在本说明书中也称为滑动体或滚针)。这些轴向槽4、6中每一个的截面都为圆弧形状或尖拱形状。
如图2中所示，雄轴1的端部形成有小径部1a。该小径部1a具有用于控制滚针8的轴向移动的止动板10。止动板10由包括碟形弹簧的轴向预压弹性体11和用于将该轴向预压弹性体11保持在它们之间的一对平板12、13构成。
在第一实施例中，止动板10以将平板13、轴向预压弹性体11以及平板12按此顺序配合在小径部1a上的方式通过由铆接或者敲弯的塑性变形而牢固地固定于小径部1a。以这种方式，止动板10沿轴向方向被固定。应当注意，止动板10的固定方法不局限于通过由铆接或者敲弯的塑性变形，而是还可涉及使用诸如止动环、螺纹连接装置以及推压螺母(push nut)的装置。此外，止动板10构成能够以使平板13抵靠在滚针8上的方式预压滚针8以使其不会由于轴向预压弹性体11(碟形弹簧)而沿轴向移动。
此外，根据第一实施例，每个都基本为圆弧形状并且形成为与雄轴1外周面上的六列轴向槽3、4在轴向上同轴的六个突起部14，以在径向上具有间隙的方式配合在雌轴2的六列轴向槽5、6中。
因此，如果球状体7或柱状体8从雄轴1上脱落或由于任何原因而导致损坏，雄轴1的突起部14配合在雌轴2的轴向槽5、6中，因此雄轴1和雌轴2可传递转矩并且可起到故障保护功能的作用。
此外，在这种情况下，由于在轴向槽5、6与突起部14之间具有间隙，因此驾驶员可通过转向盘感觉到较大的游隙，从而可察觉到转向系统中的故障等。
而且，突起部14在轴向上与球状体7和柱状体8对齐，因此起到作为用于调节球状体7和柱状体8的轴向移动的止动器的作用，从而减少球状体7和柱状体8脱落的可能性并且可进一步提高故障保护功能。
而且，突起部14在轴向上与球状体7和柱状体8对齐，因此可通过减小雄轴1和雌轴2的径向尺寸获得紧凑的结构。
而且，可在雄轴1的轴向槽3、雌轴2的轴向槽5、板簧9以及球状体7之间涂覆润滑剂。此外，也可在雄轴1的轴向槽4、柱状体8以及雌轴2的轴向槽6之间涂覆润滑剂。
在这样构造的伸缩轴中，球状体7插置在雄轴1与雌轴2之间，板簧9将球状体7预压靠在雌轴2上至没有游隙产生的程度。因此，在不传递转矩时，可确保防止雄轴1与雌轴2之间的游隙，并且当雄轴1和雌轴2沿轴向相对移动时，可在稳定的滑动负荷下移动而不会产生任何游隙。
在传递转矩时，板簧9弹性变形并且在周向上限制球状体7，并且插置在雄轴1与雌轴2之间的三列柱状体8主要执行传递转矩的作用。
例如，在从雄轴1输入转矩的情况下，在初期阶段，由于板簧9的预压，所以没有游隙，板簧9产生抵抗转矩的反作用力，从而传递转矩。在雄轴1、板簧9、球状体7以及雌轴2之间传递的转矩与输入的转矩相平衡的状态下传递全部转矩。
当转矩进一步增大时，通过柱状体8的雄轴1、雌轴2之间沿转动方向的间隙消失，柱状体8通过雄轴1和雌轴2传递在这之后的转矩的增加部分。因此，能够可靠地防止雄轴1和雌轴2之间沿转动方向的游隙，并且在高刚性的状态下传递转矩。
从到目前为止所述的结构中，根据第一实施例，由于除了球状体7之外还设置有柱状体8，因此当有很大的转矩输入时，大部分负荷都能够由柱状体8承担。因此，能够通过减小雌轴2的轴向槽5与球状体7之间的接触压力而提高耐用性，同时，当转矩负荷很大时，能够在高刚性的状态下传递转矩。
此外，由于柱状体8与雄轴1和雌轴2贴靠，所以可以减小作用在球状体7上的扭矩，并抑制板簧9的侧向滑动，因此，能够防止滞后过大。
因此，根据第一实施例，能够实现稳定的滑动负荷，并能够通过可靠地防止沿转动方向的游隙而在高刚性的状态下传递转矩。
应当注意，球状体7优选为刚性体的滚珠。还优选地，刚性体的柱状体8优选为滚针。
由于柱状体(下文称为滚针)8以线接触承受负荷，所以与以点接触承受负荷的滚珠相比，可以获得诸如将接触压力抑制为更低的许多优点。因此，与将所有列设置成滚珠滚动结构的情况相比，该设置具有下述优点。
·与滚珠滚动结构相比，滑动部分的衰减效果更大。因此，振动吸收性能好。
·由于滚针与雄轴和雌轴微接触，所以能够将滑动负荷的波动幅度抑制为较低，并且由于该波动造成的振动不会传递给转向系统。
·当传递相同的转矩时，在滚针结构中可将接触压力抑制为较低，因此，可以通过缩短沿轴向的长度而有效地使用空间。
·当传递相同的转矩时，在滚针结构中可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槽表面硬化的附加工序。
·可以减少构件数量。
·可以改善装配性能。
·可以降低装配成本。
如上所述，滚针在雄轴1与雌轴2之间传递转矩时起到重要的作用，并与雌轴2的内周面滑动接触。这种滚针结构与常规的花键配合结构相比具有以下优点。
·滚针为大批量生产制品，所以制造成本非常低。
·由于滚针在热处理后进行了研磨，所以表面硬度高，而且耐磨损性良好。
·由于滚针进行了研磨，所以它们具有精细的表面粗糙度和低的滑动摩擦系数，因此，可将滑动负荷抑制为较低。
·可以根据使用条件改变滚针的长度或布置，因此可以不用改变设计思想而将滚针用于各种应用。
·根据使用条件，有时还需要进一步减小滑动摩擦系数。在这种情况下，仅对滚针进行表面处理就可以改变其滑动特性，因此可以不用改变设计思想而将滚针用于各种应用。
·可以以低成本制造具有几微米差别的不同外径的滚针，因此可以通过选择滚针直径将雄轴与滚针之间以及滚针与雌轴之间的间隙减到最小。因此可以容易地提高轴的扭转方向的刚性。
此外，每个板簧9分别在其左右两侧包括：在两点处贴靠球状体7的一对球状体侧接触部9a；基本沿周向与球状体侧接触部9a以预定间隔隔开并且贴靠雄轴1的轴向槽3的平坦侧面3a的一对槽面侧接触部9b；用于沿使球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b相互分离的方向弹性偏压部9a、9b的一对偏压部9c；以及与轴向槽3的底面3b相对的一对底部9d。
偏压部9c具有基本为U形的形状，其中其底部基本以圆弧形状弯曲。具有弯曲形状的该偏压部9c可弹性偏压球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b以使其相互分离。因此，其球状体侧接触部9a可通过偏压部9b变得充分挠曲的板簧9可确保充分的挠曲量。
根据第一实施例，如图3和4A中所示，贴靠球状体7的板簧的球状体侧接触部9a具有高表面硬度(期望等于或高于HRC40)，而其它部分(即，槽面侧接触部9b、偏压部9c和底部9d)被设定为具有低表面硬度(期望等于或低于HRC30)。应当注意，在图4A中，具有高表面硬度的球状体侧接触部9a是沿轴向延伸并且左右对称的一对平坦矩形部分。
通过这种结构，贴靠球状体7的球状体侧接触部9a是刚性的，因此能够充分承受在与球状体7接触的接触点处的应力。
相反，具有低表面硬度的部分在承受位移时易于变得弯曲，从而可防止在与球状体7接触的接触点处的应力过大。
即，在硬度(刚度)方面提供差异的目的在于在接触点处的表面压力(应力)与偏压部9c处发生的预压之间取得平衡。如果使用常规的一体成形品并且板簧的板厚度均匀，取得它们之间的平衡非常困难。应当注意，在下文中将说明，本实施例完全是为了取得该平衡而发明的结构。
在第一实施例中，为了取得板簧9的预压平衡，板簧9的球状体侧接触部9a的刚度被设定为高于槽面侧接触部9b的刚度。
从上述内容中可看出，根据第一实施例，板簧9在贴靠球状体7的球状体侧接触部9a与贴靠轴向槽3的槽面侧接触部9b之间具有空间，并且在它们之间建立弹性连接。通过这种设计，当设定时，可减小在板簧9与球状体7的接触部处的应力，并且通过防止由于永久变形所导致的板簧9的永久应变，可在较长时期内获得预期的预压性能。
此外，板簧9能够确保充分的挠曲量，而且在球状体7和板簧9上都不会施加过大的负荷(应力)，因此，在传递转矩时，可减小在球状体7与板簧9之间的接触点处的应力，从而可通过防止永久变形所导致的[永久应变]保持预压性能而不会导致高应力。
而且，与球状体7的接触点被做得刚性大，具有弹簧特性的部分被设定得易于弯曲，从而可使单个部件同时具有滚道表面和弹簧特性。此外，第一实施例中的结构是这样的，即，柱状体8主要传递转矩，因此在雄轴1、雌轴2、板簧9以及球状体7之间不会出现更为过大的应力。
因此，通过避免在板簧9上出现过大应力而防止板簧9的永久应变，由此能够在较长时期内保持预期的预压性能。另外，不需要严格控制尺寸精度，并且可由一种材料制成板簧9和滚道部分，从而可以有助于装配的方式减小制造成本。
接下来，图4B是根据第一实施例的第一变形例的板簧的透视图。
根据第一变形例，限定为板簧9的卷曲部分的偏压部9c都形成有多个孔21，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。
根据这种布置，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷时，球状体7沿转动方向相对移动，然而，此时，作为卷曲部分的偏压部9c被设定得易于弯曲，因此在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
接下来，图4C是根据第一实施例的第二变形例的板簧的透视图。
形成于球状体侧接触部9a与底面9d之间的板簧9的根部处的弯曲R部形成有多个孔22，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。
根据这种设计，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷之前(此时由于装配产生的预压导致在板簧9的接触点处产生应力)，由于在板簧9的弯曲R部中形成有孔22的部分易于弯曲，因此在装配时在板簧9与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
(第二实施例)
图5是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第二实施例的车辆转向用伸缩轴。
图6A是根据第二实施例的板簧的透视图。图6B是根据第二实施例的第一变形例的板簧的透视图。图6C是根据第二实施例的第二变形例的板簧的透视图。
如图5和图6A中所示，根据第二实施例，与第一实施例相比较，贴靠球状体7的球状体侧接触部9a的板厚度被设定为比从槽面侧接触部9b延伸到偏压部9c的部分的板厚度厚。因此，根据第二实施例，以通过在板簧9的球状体侧接触部9a和槽面侧接触部9b之间的板厚度方面给出差异使得这两部分9a和9b的刚度彼此不同的方式取得上述预压平衡。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
从上述内容中可看出，根据第二实施例，板簧9能够确保充分的挠曲量，在球状体7和板簧9上都不会施加过大的负荷(应力)，而且，在传递转矩时，可减小在球状体7与板簧9之间的接触部位处的应力。通过这种设计，不会产生高应力，并可通过防止永久变形所导致的[永久应变]而在较长时期内保持预压性能。
而且，与球状体7的接触点被做得刚性大，具有弹簧特性的部分被设定得易于弯曲，从而可使单个部件同时具有滚道表面和弹簧特性。
因此，通过避免在板簧9上出现过大应力而防止板簧9的永久应变，由此能够在较长时期内保持预期的预压性能。另外，不需要严格控制尺寸精度，并且可由一种材料制成板簧9和滚道部分，从而可以有助于装配的方式减小制造成本。
接下来，图6B是根据第二实施例的第一变形例的板簧的透视图。根据第一变形例，作为板簧9的偏压部9c的卷曲部分都形成有多个孔21，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种布置，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷时，球状体7沿转动方向相对移动，然而，此时，偏压部9c(卷曲部分)被设定得易于弯曲，因此在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
接下来，图6C是根据第二实施例的第二变形例的板簧的透视图。形成于球状体侧接触部9a与底面9d之间的板簧9的根部处的弯曲R部形成有多个孔22，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种设计，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷之前(此时由于装配产生的预压导致在板簧9的接触点处产生应力)，由于在板簧9的弯曲R部中形成有孔22的部分易于弯曲，因此在装配时在板簧9与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
(第三实施例)
图7是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第三实施例的车辆转向用伸缩轴。
图8A是根据第三实施例的板簧的透视图。图8B是根据第三实施例的第一变形例的板簧的透视图。图8C是根据第三实施例的第二变形例的板簧的透视图。
如图7和图8中所示，根据第三实施例，与第一实施例相比较，贴靠球状体7的球状体侧接触部9a都基本形成为圆弧形状。通过这种结构，可使得接触表面压力低于平面形状中的接触表面压力。根据第三实施例，贴靠球状体7的球状体侧接触部9a都基本形成为圆弧形状，因此被设置为高于基本为平面形状的槽面侧接触部9b。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
从上述内容中可看出，根据第三实施例，板簧9能够确保充分的挠曲量，在球状体7和板簧9上都不会施加过大的负荷(应力)，而且，在传递转矩时，可减小在球状体7与板簧9之间的接触部位处的应力。通过这种设计，不会产生高应力，并可通过防止永久变形所导致的[永久应变]而在较长时期内保持预压性能。
而且，与球状体7的接触点被做得刚性大，具有弹簧特性的部分被设定得易于弯曲，从而可使单个部件同时具有滚道表面和弹簧特性。
因此，通过避免在板簧9上出现过大应力而防止板簧9的永久应变，由此能够在较长时期内保持预期的预压性能。另外，不需要严格控制尺寸精度，并且可由一种材料制成板簧9和滚道部分，从而可以有助于装配的方式减小制造成本。
接下来，图8B是根据第三实施例的第一变形例的板簧的透视图。根据第一变形例，作为板簧9的偏压部9c的卷曲部分都形成有多个孔21，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种布置，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷时，球状体7沿转动方向相对移动，然而，此时，偏压部9c(卷曲部分)被设定得易于弯曲，因此在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
接下来，图8C是根据第三实施例的第二变形例的板簧的透视图。形成于球状体侧接触部9a与底面9d之间的板簧9的根部处的弯曲R部形成有多个孔22，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种设计，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷之前(此时由于装配产生的预压导致在板簧9的接触点处产生应力)，由于在板簧9的弯曲R部中形成有孔22的部分易于弯曲，因此在装配时在板簧9与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
(第四实施例)
图9是沿图2中的线X-X的横截面图，示出根据本发明的第四实施例的车辆转向用伸缩轴。
图10A是根据第四实施例的板簧的透视图。图10B是根据第四实施例的第一变形例的板簧的透视图。图10C是根据第四实施例的第二变形例的板簧的透视图。
如图9和图10A中所示，根据第四实施例，与第一实施例相比较，贴靠球状体7的球状体侧接触部9a的板厚度被设定为比从槽面侧接触部9b延伸到偏压部9c的部分的板厚度厚，并且贴靠球状体7的表面基本形成为圆弧形状。通过这种布置，可使得与球状体7的接触表面压力低于平面形状中的接触表面压力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
从上述内容中可看出，根据第四实施例，板簧9能够确保充分的挠曲量，在球状体7和板簧9上都不会施加过大的负荷(应力)，而且，在传递转矩时，可减小在球状体7与板簧9之间的接触部位处的应力。通过这种设计，不会产生高应力，并可通过防止永久变形所导致的[永久应变]而在较长时期内保持预压性能。
而且，与球状体7的接触点被做得刚性大，具有弹簧特性的部分被设定得易于弯曲，从而可使单个部件同时具有滚道表面和弹簧特性。
因此，通过避免在板簧9上出现过大应力而防止板簧9的永久应变，由此能够在较长时期内保持预期的预压性能。另外，不需要严格控制尺寸精度，并且可由一种材料制成板簧9和滚道部分，从而可以有助于装配的方式减小制造成本。
接下来，图10B是根据第四实施例的第一变形例的板簧的透视图。根据第一变形例，作为板簧9的偏压部9c的卷曲部分都形成有多个孔21，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种布置，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷时，球状体7沿转动方向相对移动，然而，此时，偏压部9c被设定得易于弯曲，因此在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
接下来，图10C是根据第四实施例的第二变形例的板簧的透视图。形成于球状体侧接触部9a与底面9d之间的板簧9的根部处的弯曲R部形成有多个孔22，所述孔在轴向上对齐，用于减小偏压力，从而使得板簧9易于弯曲。根据这种设计，在与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。即，在施加转矩负荷之前(此时由于装配产生的预压导致在板簧9的接触点处产生应力)，由于在板簧9的弯曲R部中形成有孔22的部分易于弯曲，因此在装配时在板簧9与球状体7的接触点处不会施加过大的应力。应当注意，即使在表面硬度总体上均匀的情况下也可如第一实施例中那样部分地改变表面硬度。
应当注意，本发明并不局限于上述实施例，而是可存在多种变型。
如上所述，每个弹性体在贴靠第一转矩传递部件的传递部件侧接触部与贴靠轴向槽的槽面侧接触部之间都具有空间，并且在它们之间建立弹性连接。通过这种设计，当设定时，可减小在第一转矩传递部件与弹性体之间的接触部处的应力，并且通过防止由于永久变形所导致的弹性体的永久应变，可在较长时期内获得预期的预压性能。
此外，弹性体能够确保充分的挠曲量，而且在第一转矩传递部件和弹性体上都不会施加过大的负荷(应力)，因此，在传递转矩时，可减小在第一转矩传递部件与弹性体之间的接触点处的应力，从而可通过防止永久变形所导致的[永久应变]在较长时期内保持预压性能而不会导致高应力。
而且，与第一转矩传递部件的接触点被做得刚性大，具有弹簧特性的部分被设定得易于弯曲，从而可使单个部件同时具有滚道表面和弹簧特性。此外，第四实施例中的结构是这样的，即，第二转矩传递部件主要传递转矩，因此在雄轴、雌轴、弹性体以及第一转矩传递部件之间不会出现更为过大的应力。
因此，通过避免在弹性体上出现过大的应力而防止弹性体的永久应变，由此能够在较长时期内保持预期的预压性能。另外，不需要严格控制尺寸精度，并且可由一种材料制成弹性体和滚道部分，从而可以有助于装配的方式减小制造成本。

Claims (11)

1.一种安装在车辆的转向轴中并且通过将雄轴和雌轴配合在一起以使其不可转动但是可滑动而构成的车辆转向用伸缩轴，所述伸缩轴包括：
经由弹性体插置在形成于所述雄轴的外周面上的一列轴向槽与形成于所述雌轴的内周面上的一列轴向槽之间的第一转矩传递部件；以及
插置在形成于所述雄轴的外周面上的另一列轴向槽与形成于所述雌轴的内周面上的另一列轴向槽之间的第二转矩传递部件，
所述弹性体包括：
贴靠所述第一转矩传递部件的传递部件侧接触部；
基本沿周向与所述传递部件侧接触部以预定间隔隔开并且贴靠所述雄轴或所述雌轴的轴向槽的槽面的槽面侧接触部；以及
沿使所述传递部件侧接触部和所述槽面侧接触部相互分离的方向弹性偏压所述两个接触部的偏压部，
其中，所述传递部件侧接触部的刚度与所述槽面侧接触部的刚度不同。
2.根据权利要求1所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述第一转矩传递部件是当所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滚动的滚动体，并且
所述第二转矩传递部件是当所述雄轴和所述雌轴沿轴向相对移动时滑动的滑动体。
3.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述弹性体的所述偏压部采取在所述传递部件侧接触部与所述槽面侧接触部之间弯曲的弯曲形状。
4.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述弹性体通过由薄板弹簧钢制成的一体成形品构成。
5.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述传递部件侧接触部的表面硬度设定为比从所述槽面侧接触部延伸到所述偏压部的部分的表面硬度高。
6.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述偏压部形成有用于减小偏压力的孔。
7.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述传递部件侧接触部的板厚度设定为比从所述槽面侧接触部延伸到所述偏压部的部分的板厚度厚。
8.根据权利要求1或2所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述传递部件侧接触部基本形成为圆拱形。
9.一种车辆转向用伸缩轴，包括：
形成有在外周面上以预定角度间隔沿轴向延伸的第一和第二轴向槽的雄轴；
与所述雄轴同轴设置的雌轴，所述雌轴形成有以与所述第一和第二轴向槽相对应的方式在内周面上沿轴向延伸的第三和第四轴向槽，并且外嵌在所述雄轴上；
插置在所述雄轴的所述第一轴向槽与所述雌轴的所述第三轴向槽之间的第一转矩传递部件；
插置在所述第一转矩传递部件与所述雄轴的所述第一轴向槽之间并沿轴向延伸的弹性体；
插置在所述雄轴的所述第二轴向槽与所述雌轴的所述第四轴向槽之间的第二转矩传递部件，
其中，所述伸缩轴被安装在车辆的转向轴中并且通过将所述雄轴和所述雌轴配合在一起以使其不可相对转动但是可滑动而构成，
所述弹性体一体地形成有第一接触部、第二接触部以及偏压部，在所述第一接触部处，所述弹性体与所述第一转矩传递部件相接触，在所述第二接触部处，所述弹性体与所述雄轴的所述槽面相接触，所述偏压部连接第一和第二接触部并将第一和第二接触部弹性地保持为相互分离以使所述部件处于预压和接触状态下；并且
由所述偏压部产生的预压设置为不超过所述第二接触部抵抗所述第一转矩传递部件的表面压力的容许值。
10.根据权利要求10所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述雄轴的所述第一轴向槽具有关于直径方向线对称的槽侧面以及连接所述槽侧面的槽底面，
所述弹性体的所述第一接触部是由均贴靠所述第一传递部件的传递部件侧接触部构成的，
所述弹性体的所述第二接触部是由均贴靠所述槽侧面的槽面侧接触部构成的，
所述偏压部在外径侧将所述传递部件侧接触部与所述槽面侧接触部相连接并且沿使所述两个接触部相互分离的方向偏压这两个接触部，以及
所述弹性体还一体地具有在内径侧将所述传递部件侧接触部与所述槽面侧接触部相连接的连接部。
11.根据权利要求10或11所述的车辆转向用伸缩轴，其特征在于，所述第一转矩传递部件由多个球形滚动体构成，并且
所述第二转矩传递部件由滚针构成。
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