JP2006177517A - Telescopic shaft for vehicle steering - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。 The present invention relates to a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering shaft of a vehicle and has a male shaft and a female shaft that are non-rotatable and slidably fitted to each other.
自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。 The telescopic shaft of the steering mechanism portion of the automobile is required to absorb the axial displacement generated when the automobile travels and to transmit the displacement and vibration on the steering wheel. Further, in order to obtain an optimum position for the driver to drive the automobile, a function of moving the position of the steering wheel in the axial direction and adjusting the position is required.
これら何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減することと、ステアリングホイール上のガタ感を低減することと、軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することとが要求される。 In any of these cases, the telescopic shaft is required to reduce the rattling noise, to reduce the rattling on the steering wheel, and to reduce the sliding resistance during the sliding operation in the axial direction. The
このようなことから、従来、伸縮軸の雄軸に、樹脂膜をコーティングし、摺動部にグリースを塗布し、金属騒音、金属打音等を吸収または緩和するとともに、摺動抵抗の低減と回転方向ガタの低減を行ってきた。 Therefore, conventionally, the male shaft of the telescopic shaft is coated with a resin film, and grease is applied to the sliding portion to absorb or reduce metal noise, metal hitting sound, etc., and to reduce sliding resistance. The rotation direction play has been reduced.
しかし、使用経過により樹脂膜の摩耗が進展して回転方向ガタが大きくなるといったことがある。また、エンジンルーム内の高温にさらされる条件下では、樹脂膜は、体積変化し、摺動抵抗が著しく大きくなったり、摩耗が著しく促進されたりするため、回転方向ガタが大きくなるといったことがある。 However, the wear of the resin film may progress with the course of use, and the rotational play may increase. In addition, under conditions where the engine room is exposed to high temperatures, the volume of the resin film changes, and the sliding resistance increases remarkably or wear significantly increases, which may increase the backlash in the rotational direction. .
このようなことから、特許文献1では、雄軸の外周面と雌軸の内周面に形成した複数組の軸方向溝の間に、複数組の摺動体が嵌合してあり、また、雄軸の外周面と雌軸の内周面に形成した複数組の軸方向溝の間に、両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体が嵌合してある。 For this reason, in Patent Document 1, a plurality of sets of sliding bodies are fitted between a plurality of sets of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, Between a plurality of sets of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, rolling elements that roll in the axial relative movement of both shafts are fitted.
なお、転動体と軸方向溝との間に、転動体を介して、雄軸と雌軸に予圧を付与するための予圧用の板バネが設けてある。 A preload leaf spring for applying preload to the male shaft and the female shaft is provided between the rolling element and the axial groove through the rolling element.
これにより、摺動時には、雄軸と雌軸の間のガタ付きを防止することができ、雄軸と雌軸は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。また、トルク伝達時には、雄軸と雌軸は、その回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
しかしながら、樹脂をコーティングした樹脂コート伸縮軸と、円柱体と球状体を介装したメカニカル伸縮軸との種々の温度(−40〜140℃)に於ける摺動力を、トルク負荷しながら、測定した。 However, sliding force at various temperatures (−40 to 140 ° C.) between the resin-coated stretchable shaft coated with the resin and the mechanical stretchable shaft interposed between the cylindrical body and the spherical body was measured while applying a torque. .
その結果、樹脂コート伸縮軸と、メカニカル伸縮軸とでは、その摺動力は、各温度に於いて、メカニカル伸縮軸より樹脂コート伸縮軸の方が低くなってしまっていた。 As a result, the sliding force between the resin-coated telescopic shaft and the mechanical telescopic shaft was lower on the resin-coated telescopic shaft than on the mechanical telescopic shaft at each temperature.
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、摺動時には、両軸間のガタ付きを防止しながら、摺動力を著しく低減することができる一方、トルク伝達時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる、車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and at the time of sliding, while preventing backlash between both shafts, the sliding force can be significantly reduced. An object is to provide a telescopic shaft for vehicle steering that can transmit torque in a rigid state.
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、前記両輪の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体が介装してあり、
当該摺動体の外周面に、少なくとも1個の溝が形成してあることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a telescopic shaft for vehicle steering according to claim 1 of the present invention is incorporated in a steering shaft of a vehicle, and is for vehicle steering in which a male shaft and a female shaft are fitted non-rotatably and slidably. In the telescopic axis,
Between at least one row of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, a sliding body that slides and slides in the axial relative movement of both wheels is interposed. Yes,
At least one groove is formed on the outer peripheral surface of the sliding body.
また、本発明の請求項2に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、弾性体を介して、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体が介装してあることを特徴とする。
Further, the telescopic shaft for vehicle steering according to
トルク負荷した状態で、摺動力を低く抑えるには、摺動体と、両軸との間の潤滑性の向上が重要である。その根拠としては、単なる滑りでは、樹脂コート伸縮軸の方が優れているからである。 In order to keep the sliding force low while torque is applied, it is important to improve the lubricity between the sliding body and both shafts. The reason for this is that the resin-coated telescopic shaft is superior for simple sliding.
本発明によれば、摺動体の外周面に、少なくとも1個の溝が形成してあることから、この溝に、油やグリースを貯留できるため、潤滑剤が途切れ難く、潤滑性を向上することができる。そのため、トルクを負荷した状態で摺動した場合にも、油膜切れを生起しないため、摺動力を低く抑えることができる。 According to the present invention, since at least one groove is formed on the outer peripheral surface of the sliding body, oil or grease can be stored in the groove, so that the lubricant is hardly interrupted and the lubricity is improved. Can do. Therefore, even when sliding with a torque applied, the oil film is not cut, so that the sliding force can be kept low.
従って、摺動時には、両軸間のガタ付きを防止しながら、摺動力を著しく低減することができる一方、トルク伝達時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 Therefore, the sliding force can be remarkably reduced while preventing backlash between the two shafts during sliding, while the torque can be transmitted in a highly rigid state during torque transmission.
以下、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, a telescopic shaft for vehicle steering according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(車両用ステアリングシャフトの全体構成)
図1は、本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の側面図である。
(Overall configuration of vehicle steering shaft)
FIG. 1 is a side view of a steering mechanism portion of an automobile to which a vehicle steering telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is applied.
図1において、車体側のメンバ100にアッパブラケット101とロアブラケット102とを介して取り付けられたアッパステアリングシャフト部120(ステアリングコラム103と、ステアリングコラム103に回転自在に保持されたスアリングシャフト104を含む)と、ステアリングシャフト104の上端に装着されたステアリングホイール105と、ステアリングシャフト104の下端にユニバーサルジョイント106を介して連結されたロアステアリングシャフト部107と、ロアステアリングシャフト部107に操舵軸継手108を介して連結されたピニオンシャフト109と、ピニオンシャフト109に連結したステアリングラック軸112と、このステアリングラック軸112を支持して車体の別のフレーム110に弾性体111を介して固定されたステアリングラック支持部材113とから操舵機構部が構成されている。
In FIG. 1, an upper steering shaft portion 120 (a
ここで、アッパステアリングシャフト部120とロアステアリングシャフト部107が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸(以後、伸縮軸と記す)を用いている。ロアステアリングシャフト部107は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部107には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール105上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ100とステアリングラック支持部材113が固定されているフレーム110が別体となっておりステアリングラック支持部材113がゴムなどの弾性体111を介してフレーム110に締結固定されている構造の場合に要求される。また、その他のケースとして操舵軸継手108をピニオンシャフト109に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト109に嵌合させ締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部120も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部120には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール105の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述のすべての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール105上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。
Here, the upper
(第1実施の形態)
図2(a)は、本発明の第1実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、(b)は、弾性体である板バネの斜視図である。
(First embodiment)
FIG. 2A is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a perspective view of a leaf spring that is an elastic body.
図3は、図2(a)のIII−III線に沿った横断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図2に示すように、車両ステアリング用の伸縮軸は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸1と雌軸2とからなる。
As shown in FIG. 2, the telescopic shaft for vehicle steering includes a male shaft 1 and a
図3に示すように、雄軸1の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝3が延在して形成してある。これに対応して、雌軸2の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝5が延在して形成してある。
As shown in FIG. 3, three
雄軸1の軸方向溝3と、雌軸2の軸方向溝5との間に、両軸1,2の軸方向相対移動の際に転動する複数の剛体の球状体7(転動体、ボール)が転動自在に介装してある。なお、雌軸2の軸方向溝5は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
Between the
雄軸1の軸方向溝3は、傾斜した一対の平面状側面3aと、これら一対の平面状側面3aの間に平坦に形成した底面3bとから構成してある。
The
雄軸1の軸方向溝3と、球状体7との間には、球状体7に接触して予圧するための板バネ9(弾性体)が介装してある。
A leaf spring 9 (elastic body) for contacting and preloading the
この板バネ9は、球状体7に2点で接触する略円弧形状の球状体側接触部9aと、球状体側接触部9aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間して折り曲げてあると共に雄軸1の軸方向溝3の平面状側面3aに接触可能である溝面側接触部9bと、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間する方向に弾性的に付勢するように折り曲げられた付勢部9cと、軸方向溝3の平坦な底面3bに対向した平坦な底面9dと、を有している。
The
この付勢部9cは、略U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部9cによって、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。
The urging
図3に示すように、雄軸1の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝4が延在して形成してある。これに対応して、雌軸2の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸方向溝6が延在して形成してある。
As shown in FIG. 3, three
雄軸1の軸方向溝4と、雌軸2の軸方向溝6との間に、両軸1,2の軸方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体8(摺動体、ニードルローラ)が微小隙間をもって介装してある。なお、これら軸方向溝4,6は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。
A plurality of rigid cylindrical bodies 8 (sliding bodies) that slide between the
さて、本実施の形態では、雄軸1の端部には、円柱体8の軸方向の移動を規制するストッパープレート10が設けてある。
In the present embodiment, a
さらに、雄軸1の軸方向溝3、雌軸2の軸方向溝5、板バネ9、及び球状体7の間には、潤滑剤が塗布してあってもよい。また、雄軸1の軸方向溝4、円柱体8、及び雌軸2の軸方向溝6の間にも、潤滑剤が塗布してあってもよい。
Further, a lubricant may be applied between the
以上のように構成した伸縮軸では、雄軸1と雌軸2の間に球状体7を介装し、板バネ9により、球状体7を雌軸2に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、雄軸1と雌軸2の間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸1と雌軸2は軸方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。
In the telescopic shaft configured as described above, the
トルク伝達時には、板バネ9が弾性変形して球状体7を周方向に拘束すると共に、雄軸1と雌軸2の間に介装した3列の円柱体8が主なトルク伝達の役割を果たす。
At the time of torque transmission, the
例えば、雄軸1からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ9の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ9がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸1・板バネ9・球状体7・雌軸2間の伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。
For example, when torque is input from the male shaft 1, since the preload of the
さらにトルクが増大していくと、円柱体8を介した雄軸1、雌軸2の回転方向の隙間がなくなり、以後のトルク増加分を、雄軸1、雌軸2を介して、円柱体8が伝達する。そのため、雄軸1と雌軸2の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
As the torque further increases, the clearance in the rotational direction of the male shaft 1 and
以上から、本実施の形態によれば、球状体7以外に、円柱体8を設けているため、大トルク入力時、負荷量の大部分を円柱体8で支持することができる。従って、雌軸2の軸方向溝5と球状体7との接触圧力を低下して、耐久性を向上することができると共に、大トルク負荷時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
このように、本実施の形態によれば、安定した摺動荷重を実現すると共に、回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。 Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize a stable sliding load, reliably prevent backlash in the rotational direction, and transmit torque in a highly rigid state.
なお、球状体7は、剛体のボールが好ましい。また剛体の円柱体8は、ニードルローラが好ましい。
The
円柱体(以後、ニードルローラと記す)8は、線接触でその荷重を受けるため、点接触で荷重を受けるボールよりも接触圧を低く抑えることができるなど、さまざまな効果がある。したがって、全列をボール転がり構造とした場合よりも下記の項目が優れている。
・摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きい。よって振動吸収性能が高い。
・ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、摺動荷重変動幅を低く抑えることができ、その変動による振動がステアリングまで伝わらない。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、軸方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
・同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、熱処理等によって雌軸の軸方向溝表面を硬化させるための追加工程が不要である。
・部品点数を少なくすることができる。
・組立性をよくすることができる。
・組立コストを抑えることができる。
Since the cylindrical body (hereinafter referred to as a needle roller) 8 receives the load by line contact, it has various effects such as a lower contact pressure than a ball receiving a load by point contact. Therefore, the following items are superior to the case where the entire row has a ball rolling structure.
・ The damping effect at the sliding part is larger than that of the ball rolling structure. Therefore, vibration absorption performance is high.
・ Since the needle roller is in minute contact with the male shaft and the female shaft, the fluctuation range of the sliding load can be kept low, and the vibration due to the fluctuation is not transmitted to the steering.
-If the same torque is transmitted, the needle roller can keep the contact pressure lower, so the axial length can be shortened and the space can be used effectively.
-If the same torque is transmitted, the contact pressure of the needle roller can be kept lower, so that an additional step for curing the axial groove surface of the female shaft by heat treatment or the like is unnecessary.
・ The number of parts can be reduced.
・ Assembly can be improved.
・ Assembly costs can be reduced.
このようにニードルローラは、雄軸1と雌軸2の間のトルク伝達のためのキーの役割をするとともに、雌軸2の内周面とすべり接触する。ニードルローラの使用が従来のスプライン嵌合と比較して、優れている点は下記のとおりである。
・ニードルローラは大量生産品であり、非常に低コストである。
・ニードルローラは熱処理後、研磨されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
・ニードルローラは研磨されているので、表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係数が低いため、摺動荷重を低く抑えることができる。
・使用条件に応じて、ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・使用条件によっては、摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合がある、この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺動特性を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
・ニードルローラの外径違い品を安価に数ミクロン単位で製造することができるため、ニードルローラ径を選択することによって雄軸・ニードルローラ・雌軸間の隙間を最小限に抑えることができる。よって軸の捩り方向の剛性を向上させることが容易である。
In this way, the needle roller serves as a key for torque transmission between the male shaft 1 and the
・ Needle rollers are mass-produced products and are very low cost.
-Since the needle roller is polished after heat treatment, it has high surface hardness and excellent wear resistance.
-Since the needle roller is polished, the surface roughness is fine and the friction coefficient during sliding is low, so the sliding load can be kept low.
-Since the length and arrangement of the needle roller can be changed according to the use conditions, it can be used for various applications without changing the design concept.
・ Depending on the usage conditions, the friction coefficient during sliding may have to be further reduced. At this time, if only the needle roller is surface-treated, its sliding characteristics can be changed, so the design philosophy is not changed. , Can correspond to various applications.
-Since needle rollers with different outer diameters can be manufactured at low cost in units of several microns, the gap between the male shaft, needle roller, and female shaft can be minimized by selecting the needle roller diameter. Therefore, it is easy to improve the torsional rigidity of the shaft.
また、板バネ9は、上述したように、球状体7に2点で接触する球状体側接触部9aと、球状体側接触部9aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に雄軸1の軸方向溝3の平面状側面3aに接触する溝面側接触部9bと、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部9cと、軸方向溝3の底面3bに対向した底面9dと、を左右に対で有している。
In addition, as described above, the
この付勢部9cは、略U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部9cによって、球状体側接触部9aと溝面側接触部9bを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。従って、板バネ9は、その球状体側接触部9aが付勢部9bを介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。
The urging
従って、板バネ9は、球状体7に接触する球状体側接触部9aと、軸方向溝3に接触する溝面側接触部9bとの間に、空間が設けてあり、その間が弾性的に連結してある。そのため、セット時に、球状体7と板バネ9の接触部に発生する応力を緩和することができ、永久変形による板バネ9のへたりを防止して、長期にわたって所望の予圧性能を得ることができる。
Accordingly, the
また、球状体7に接触する球状体側接触部9aは、球状体7の半径より大きい略円弧状に形成してあると、平面形状よりも球状体7との接触面圧を下げることができ、なお好ましい。
Further, if the spherical body
さらに、板バネ9は、撓み量を十分に確保することができると共に、球状体7及び板バネ9には、過大な負荷(応力)がかかることがないことから、トルク伝達時に、球状体7及び板バネ9との接触点に発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形による「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。
Further, the
さらに、球状体7との接触点は、強固に、バネ性を発揮している部分は、たわみ易くすることで、単一部材でレース面とばね性をもつことを両立させている。また、本実施の形態では、円柱体8が主としてトルク伝達を行うので、雄軸1、雌軸2、板バネ、球状体7間に更に過大な応力が発生しない構造となっている。
Furthermore, the contact point with the
従って、板バネ9での過大な応力発生を防止して、板バネ9のへたりを防止し、長期にわたって所望の予圧性能を維持することができ、加えて、寸法精度を厳しく管理する必要がなく、且つ、板バネ9とレース部分とを単一素材から形成することができ、その組立容易化を図って製造コストの低減を図ることができる。
Accordingly, it is necessary to prevent excessive stress from being generated in the
なお、本実施の形態では、円柱体8(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、少なくとも1条の周方向溝40が形成してあるが、これについては、後述する。
In the present embodiment, at least one
(第2実施の形態)
図4は、本発明の第2実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is an exploded perspective view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the second embodiment of the present invention.
図5は、図4に示した車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。 5 is a longitudinal sectional view of the vehicle steering telescopic shaft shown in FIG.
図6は、図5のVI−VI線に沿った横断面図である。 6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
図7は、図5のVII−VII線に沿った横断面図である。 FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
本実施の形態は、その基本的構造が上述した第1実施の形態と同様であることから、主として、相違する点について説明する。 Since the basic structure of this embodiment is the same as that of the first embodiment described above, differences will be mainly described.
図4に示すように、本実施の形態では、雄軸1と雌軸2との間に、1組の球状体7と、2組の柱状体8とが介装してある。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, a pair of
図4及び図5に示すように、本実施の形態では、雄軸1の軸方向溝3と、雌軸2の軸方向溝5との間に、板バネ9を介した1組の球状体7に隣接して、短い1個の円柱体30(ニードルローラ、摺動体)が摺動自在に介装してある。
As shown in FIGS. 4 and 5, in this embodiment, a pair of spherical bodies with a
図7に示すように、雄軸1又は雌軸2にトルクが付加されていない時、雌軸2の略円弧状の軸方向溝5と、円柱体30(ニードルローラ、摺動体)との間には、微小な回転方向の隙間(ΔR)が存在している。
As shown in FIG. 7, when no torque is applied to the male shaft 1 or the
しかも、この雄軸1・円柱体30・雌軸2間の回転方向の隙間(ΔR)は、雄軸1・板バネ9・球状体7・雌軸2間の隙間(ΔB)に比べて、小さく設定してある。
In addition, the clearance (ΔR) between the male shaft 1, the
なお、図4及び図5に示すように、円柱体8の両端部、及び円柱体30の一端部が位置する雄軸1の部位には、2個の周方向溝20が形成してある。これにより、周方向溝20に、2個の止め輪21を嵌め合わせ、2個の円柱体8を軸方向に固定している。
As shown in FIGS. 4 and 5, two
さらに、図6に示すように、板バネ9は、その両端部の凹部12で雄軸1の軸方向溝3の両側の段部11に係止してあり、これにより、トルク伝達時、板バネ9全体が周方向に移動できないようになっている。
Further, as shown in FIG. 6, the
本実施の形態では、過大なトルクが入力された場合、図6及び図7に示すように、板バネ9を介装した球状体7が配置してある一対の軸方向溝3,5においては、球状体7だけでなく、1個の短い円柱体30をも配置してあり、さらに、雄軸1・円柱体30・雌軸2間の回転方向の隙間(ΔR)は、雄軸1・板バネ9・球状体7・雌軸2間の隙間(ΔB)に比べて、小さく設定してある。そのため、過大なトルクが入力された場合、雄軸1・板バネ9・球状体7・雌軸2間の隙間(ΔB)が完全に無くなる前に、円柱体30が軸方向溝3,5に接触することができる。その結果、過大なトルクは、その大部分が円柱体30に作用し、球状体7には殆ど作用しない。従って、円柱体30は、線接触により過大なトルク負荷を受け、球状体7は、過大なトルク負荷を受けないことから、従来のような球状体7の点接触(点圧接)による局部的な面圧上昇がなく、球状体7の圧痕の付着を防止することができ、圧痕による摺動性能の劣化を招来するといったこともない。このようなことから、トルク伝達時、雄軸と雌軸の間の回転方向ガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
In this embodiment, when an excessive torque is input, as shown in FIGS. 6 and 7, in the pair of
なお、本実施の形態では、円柱体8(摺動体、ニードルローラ)の外周面、及び短い円柱体30(ニードルローラ、摺動体)の外周面に、少なくとも1条の周方向溝40が形成してあるが、これについては、後述する。
In the present embodiment, at least one
図8は、本発明の第2実施の形態の変形例に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering according to a modification of the second embodiment of the present invention.
本変形例では、一対の軸方向溝3,5において、球状体7の両側に、夫々、2個の短い円柱体30が配置してある。これにより、倒れ方向の荷重入力時にも耐える構造を提供することができる。その他の構成、作用、及び効果等は、上述した実施の形態と同様である。
In this modification, two short
(第3実施の形態)
図9は、本発明の第3実施の形態に係り、円柱体(摺動体、ニードルローラ)の側面図である。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a side view of a cylindrical body (sliding body, needle roller) according to the third embodiment of the present invention.
図10は、本発明の第3実施の形態の第1変形例に係り、円柱体(摺動体、ニードルローラ)の側面図である。 FIG. 10 is a side view of a cylindrical body (sliding body, needle roller) according to a first modification of the third embodiment of the present invention.
図11(a)は、本発明の第3実施の形態の第2変形例に係り、円柱体(摺動体、ニードルローラ)の側面図であり、(b)は、(a)の丸で囲んだ部分の拡大図である。 FIG. 11A is a side view of a cylindrical body (sliding body, needle roller) according to a second modification of the third embodiment of the present invention, and FIG. 11B is surrounded by a circle in FIG. It is an enlarged view of the part.
図12(a)は、本発明の第3実施の形態の第3変形例に係り、円柱体(摺動体、ニードルローラ)の側面図であり、(b)は、(a)のb−b線に沿った断面図である。 FIG. 12A is a side view of a cylindrical body (sliding body, needle roller) according to a third modification of the third embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing along a line.
図13は、本発明の第3実施の形態の第4変形例に係り、円柱体(摺動体、ニードルローラ)の側面図である。 FIG. 13 is a side view of a cylindrical body (sliding body, needle roller) according to a fourth modification of the third embodiment of the present invention.
図9の実施の形態では、円柱体8,30(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、複数条の周方向溝40が形成してある。
In the embodiment of FIG. 9, a plurality of
周方向溝40の条数は、3〜5条が好ましいが、少なくとも1条あればよい。また、円柱体8,30には、クラウニングが施してあるが、特に形成してなくてもよい。
The number of the
本実施の形態では、円柱体8,30の材質は、従来、SUJ2(ベアリング鋼、HR60程度)であるが、周方向溝40を入れるために、研削鋼(真ちゅう、銅を含ませる)としてもよい。真ちゅう、銅は、雄軸1雌軸2に用いられるSTKM(パイプ材)やSXXC(棒鋼)との相性がよい。また、周方向溝40を入れるために、エンジニアリングプラスチックによる射出成形品としてもよい。さらに、周方向溝40を入れるために、非鉄金属を材料とするダイカスト成形などでもよい。なお、円柱体8,30の材質は、これらに限定されるものではない。
In the present embodiment, the material of the
トルク負荷した状態で、摺動力を低く抑えるには、円柱体8,30と、両軸1,2との間の潤滑性の向上が重要である。
In order to keep the sliding force low in a state where torque is applied, it is important to improve the lubricity between the
本実施の形態によれば、円柱体8,30の外周面に、複数条の周方向溝40が形成してあることから、この周方向溝40に、油やグリースを貯留できるため、潤滑剤が途切れ難く、潤滑性を向上することができる。そのため、トルクを負荷した状態で摺動した場合にも、油膜切れを生起しないため、摺動力を低く抑えることができる。
According to the present embodiment, since a plurality of
従って、摺動時には、両軸1,2間のガタ付きを防止しながら、摺動力を著しく低減することができる一方、トルク伝達時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
Therefore, the sliding force can be remarkably reduced while preventing backlash between the
図10の例では、円柱体8,30(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、螺旋状溝41が形成してある。螺旋状溝41の条数は、1条であるが、多条であってもよい。この場合には、製造面から、加工工数が少なく、製造コストを抑えることができる。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
In the example of FIG. 10,
図11の例では、円柱体8,30(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、螺旋状溝41が形成してある。この螺旋状溝41には、多孔質の弾性体42が埋め込んであり、又は、別体としてはめてある。この場合には、多孔質の弾性体42に、油をしっかりと保持することができ、潤滑剤を確実に保持して潤滑性を一層向上することができる。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
In the example of FIG. 11,
図12の例では、円柱体8,30(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、複数条の軸方向溝43が形成してある。軸方向溝43の個数は、3〜5が好ましいが、少なくとも1個あればよい。この場合、軸方向溝43の左右には、溝を形成しない部位が残してある。これは、軸方向溝43が雄軸1の軸方向溝4のエッジに係合しないようにするためである。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
In the example of FIG. 12, a plurality of
図13の例では、円柱体8,30(摺動体、ニードルローラ)の外周面に、複数条の軸方向溝43が形成してあり、千鳥状に配置してある。この場合、軸方向溝43の左右の端部側には、溝を形成しない部位が残してある。これは、軸方向溝43が雄軸1の軸方向溝4のエッジに係合しないようにするためである。その他の構成、作用、及び効果は、上述した実施の形態と同様である。
In the example of FIG. 13, a plurality of
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible.
1 雄軸
2 雌軸
3 軸方向溝
3a 平面状側面
3b 底面
4 軸方向溝
5 軸方向溝
6 軸方向溝
7 球状体(ボール、転動体)
8 円柱体(ニードルローラ、摺動体)
9 板バネ(弾性体)
9a 球状体側接触部(伝達部材側接触部)
9b 溝面側接触部
9c 付勢部
9d 底面
10 ストッパープレート
11 段部
12 凹部
20 周方向溝
21 止め輪
30 短い円柱体(ニードルローラ、摺動体)
40 周方向溝
41 螺旋状溝
42 多孔質の弾性体
43 軸方向溝
100 メンバ
101 アッパブラケット
102 ロアブラケット
103 ステアリングコラム
104 ステアリングシャフト
105 ステアリングホイール
106 ユニバーサルジョイント
107 ロアステアリングシャフト部
108 操舵軸継手
109 ピニオンシャフト
110 フレーム
111 弾性体
112 ステアリングラック軸
113 ステアリングラック支持部材
120 アッパステアリングシャフト部
1
8 Cylindrical body (needle roller, sliding body)
9 Leaf spring (elastic body)
9a Spherical body side contact part (transmission member side contact part)
9b Groove surface
40
Claims (2)
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに夫々形成した少なくとも一列の軸方向溝の間に、前記両輪の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体が介装してあり、
当該摺動体の外周面に、少なくとも1個の溝が形成してあることを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。 In the telescopic shaft for vehicle steering, which is incorporated in the steering shaft of the vehicle and the male shaft and the female shaft are slidably fitted to each other,
Between at least one row of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, a sliding body that slides and slides in the axial relative movement of both wheels is interposed. Yes,
A telescopic shaft for vehicle steering, wherein at least one groove is formed on an outer peripheral surface of the sliding body.
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