JP2006205833A - Telescopic shaft for vehicle steering, and method for fixing shaft end portion - Google Patents

Telescopic shaft for vehicle steering, and method for fixing shaft end portion Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent generation of noises, such as rattles by making control of tolerance rough and positively applying a pre-load to a columnar body even while reducing the number of processes. <P>SOLUTION: A small-diameter portion 1a of which diameter is contracted is formed at an edge portion of a male shaft 1. A stopper plate 21 for regulating the movement of the columnar body 8 in an axial direction is provided at the small-diameter portion 1a. The stopper plate 21 consists of a plate spring 22, and a pair of first and second flat plates 23, 24 (namely washer, flat washer) for sandwiching the plate spring 22. Namely, the stopper plate 21 is engaged with the small-diameter portion 1a in the order of the first flat plate 23, the dish spring 22, and the second flat plate 24, and then rigidly fixed at the small-diameter portion 1a by caulking. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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及び軸端部固定方法に関する。   The present invention relates to a telescopic shaft for vehicle steering and a shaft end fixing method in which a male shaft and a female shaft are fitted in a steering shaft of a vehicle so that the male shaft and the female shaft are mutually non-rotatable and slidable.

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、ナイロン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。   For this reason, conventionally, the male shaft of the telescopic shaft is coated with a nylon film, and grease is applied to the sliding portion to absorb or alleviate metal noise, metal hitting sound, etc., and to reduce sliding resistance. The rotation direction play has been reduced.

しかし、使用経過によりナイロン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、ナイロン膜は、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, there is a case where wear of the nylon film progresses with the progress of use and the play in the rotational direction increases. In addition, under conditions where the engine room is exposed to high temperatures, the nylon membrane changes in volume, and the sliding resistance may increase remarkably or wear may be significantly accelerated, resulting in increased rotational play. .

図4は、特許文献1に開示した車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。車両ステアリング用の伸縮軸10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。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. A telescopic shaft 10 for steering a vehicle includes a male shaft 1 and a female shaft 2 that are slidably fitted to each other so as not to rotate.

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。   On the outer peripheral surface of the male shaft 1, three axial grooves 3 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend. Correspondingly, three axial grooves 5 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 2.

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が介装してある。   A leaf spring 9 is provided between the axial groove 3 of the male shaft 1 and the spherical body 7 so as to contact and preload the spherical body 7.

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。   On the outer peripheral surface of the male shaft 1, three axial grooves 4 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction extend. Correspondingly, three axial grooves 6 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 2.

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。   A plurality of rigid cylindrical bodies 8 (sliding bodies) that slide between the axial grooves 4 of the male shaft 1 and the axial grooves 6 of the female shaft 2 when the two shafts 1 and 2 move relative to each other in the axial direction. , A needle roller) is interposed with a minute gap.

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 spherical body 7 is interposed between the male shaft 1 and the female shaft 2, and the spherical body 7 is preloaded to the extent that the female shaft 2 is not rattled by the leaf spring 9. Therefore, the play between the male shaft 1 and the female shaft 2 can be reliably prevented, and when the male shaft 1 and the female shaft 2 move relative to each other in the axial direction, there is no stable play. It is possible to slide with the sliding load.

また、雄軸1の端部には、小径部1aが形成してある。この小径部1a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11が設けてある。   A small diameter portion 1 a is formed at the end of the male shaft 1. The small-diameter portion 1a is provided with a stopper plate 11 that restricts the movement of the cylindrical body 8 in the axial direction.

このストッパープレート11は、軸方向予圧用弾性体12と、この軸方向予圧用弾性体12を挟持する1組の平板13,14と、からなる。   The stopper plate 11 includes an axial preload elastic body 12 and a pair of flat plates 13 and 14 that sandwich the axial preload elastic body 12.

すなわち、ストッパープレート11は、小径部1aに、平板13、軸方向予圧用弾性体12、平板14の順に嵌合し、小径部1aに加締めにより堅固に固定し
てある。
That is, the stopper plate 11 is fitted to the small diameter portion 1a in the order of the flat plate 13, the axial preload elastic body 12, and the flat plate 14, and is firmly fixed to the small diameter portion 1a by caulking.

これにより、ストッパープレート11が軸方向に固定してある。また、ストッパープレート11は、平板13を円柱体8に当接させて、軸方向予圧用弾性体12により、円柱体8を軸方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。
特開2004−122938号公報 欧州特許出願公開EP1078843A1号公報
Thereby, the stopper plate 11 is being fixed to the axial direction. Further, the stopper plate 11 is configured such that the flat plate 13 is brought into contact with the cylindrical body 8 and the cylindrical body 8 can be appropriately preloaded by the axial preloading elastic body 12 so as not to move in the axial direction.
JP 2004-122938 A European Patent Application Publication No. EP1078843A1

図4に示した従来例に於いては、小径部1aの段部16に、平板14を嵌合して、小径部1aの先端を加締めてある。   In the conventional example shown in FIG. 4, the flat plate 14 is fitted to the step portion 16 of the small diameter portion 1a, and the tip of the small diameter portion 1a is crimped.

端面15から加締め受けまでの距離(L:図4参照)の間には、円柱体8、平板13、軸方向予圧用弾性体12と多数の部品が設けてある。加締め受けの位置を軸方向予圧用弾性体12の利用可能な撓み量の範囲(円柱体8をしっかりと固定できるだけの予圧を発生できる範囲)で使用するためには、距離(L)は、ある程度の狭い範囲の公差が必要となるといったことがある。   Between the distance from the end face 15 to the crimping receiver (L: see FIG. 4), a cylindrical body 8, a flat plate 13, an axial preload elastic body 12, and a number of components are provided. In order to use the position of the crimping receiver within the range of the available deflection amount of the axial preloading elastic body 12 (the range in which the preload that can fix the cylindrical body 8 firmly can be generated), the distance (L) is: There may be a need for a narrow tolerance range.

また、特許文献2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、複数組のトルク伝達部材(円柱体)が嵌合してある。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。さらに、軸方向に並列した複数個の円柱体の間には、樹脂製の調整部材が設けてあり、これにより、複数個の円柱体間の隙間(遊び)を吸収するように構成してある。   Further, in Patent Document 2, a plurality of sets of torque transmission members (cylindrical 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. This prevents backlash between the male shaft and the female shaft during sliding, and the male shaft and the female shaft can slide in the axial direction with a stable sliding load without backlash. . Further, at the time of torque transmission, the male shaft and the female shaft can prevent backlash in the rotational direction and transmit torque in a highly rigid state. Furthermore, a resin-made adjusting member is provided between the plurality of cylindrical bodies arranged in parallel in the axial direction, and thereby configured to absorb gaps (play) between the plurality of cylindrical bodies. .

しかしながら、特許文献2では、軸方向に並列した複数個の円柱体間に設けた樹脂製の調整部材により、複数個の円柱体間の隙間を吸収するようにしているが、複数個の円柱体間には、隙間が存在することがあり、その結果、「コツコツ」といった異音が発生することがある。   However, in Patent Document 2, a gap between a plurality of cylindrical bodies is absorbed by a resin-made adjusting member provided between a plurality of cylindrical bodies arranged in parallel in the axial direction. There may be a gap between them, and as a result, an abnormal noise such as “knack” may occur.

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、公差の管理をラフ(粗雑)にして、加工工数を削減しながらも、円柱体に確実に予圧を与えて「コツコツ」といった異音を防止することができる、車両ステアリング用伸縮軸及び軸端部固定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and provides a preload to the cylindrical body with certainty while making the tolerance management rough (rough) and reducing the processing man-hours. An object of the present invention is to provide a vehicle steering telescopic shaft and a shaft end fixing method capable of preventing such abnormal noise.

なお、本明細書及び要約書に於いて、ラフ(粗雑)は、公差の管理は、必要だが、簡単でよいの意である。   In this specification and abstract, rough (rough) means that tolerance management is necessary, but simple.

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、
雄軸の縮径した先端部に、第1平板、皿バネ、及び第2平板が順次装着してあり、
当該雄軸の縮径した先端部に、加締め加工が施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,
A first flat plate, a disc spring, and a second flat plate are sequentially attached to the reduced diameter tip of the male shaft,
A caulking process is performed on the reduced diameter of the male shaft.

本発明の請求項2に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記伸縮軸は、
操舵トルクが所定値以下の時に、前記両軸の間で、予圧しながら、操舵トルクを伝達する予圧的トルク伝達部と、
操舵トルクが所定値を超えると、前記両軸の間で、剛体の接触により、操舵トルクを伝達する剛体的トルク伝達部と、を有することを特徴とする。
The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 2 of the present invention, the telescopic shaft is
A preload torque transmission unit that transmits the steering torque while preloading between the two shafts when the steering torque is a predetermined value or less;
And a rigid torque transmission unit configured to transmit the steering torque between the two shafts when the steering torque exceeds a predetermined value by contact of the rigid bodies.

本発明の請求項3に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記予圧的トルク伝達部は、
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、第1トルク伝達部材を介装してなり、
前記剛体的トルク伝達部は、
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他の少なくとも一列の溝方向の間に、第2トルク伝達部材を介装してなることを特徴とする。
In the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3 of the present invention, the preload torque transmitting portion is
Between the outer circumferential surface of the male shaft and the inner circumferential surface of the female shaft, the first torque transmission member is interposed between the at least one row of axial grooves formed through the elastic body,
The rigid torque transmission part is
A second torque transmitting member is interposed between at least one other groove direction formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, respectively.

本発明の請求項4に係る車両ステアリング用伸縮軸は、前記第1トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
前記第2トルク伝達部材は、前記両輪の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることを特徴とする。
The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 4 of the present invention is such that the first torque transmission member is a rolling element that rolls in the axial relative movement of the two shafts.
The second torque transmission member is a sliding body that slides and slides when the both wheels move in the axial direction relative to each other.

本発明の請求項5に係る軸端部固定方法は、軸の縮径した先端部に、第1平板、皿バネ、及び第2平板を順次装着する工程と、
当該雄軸の縮径した先端部に、加締め加工を施す工程と、を具備することを特徴とする。
The shaft end portion fixing method according to claim 5 of the present invention includes a step of sequentially attaching a first flat plate, a disc spring, and a second flat plate to the tip portion of the shaft having a reduced diameter;
And a step of caulking the tip of the male shaft with a reduced diameter.

本発明によれば、雄軸の縮径した先端部に、第1平板、皿バネ、及び第2平板が順次装着してあり、雄軸の縮径した先端部に、加締め加工が施してあることから、公差の管理をラフ(粗雑)にして、加工工数を削減しながらも、円柱体に確実に予圧を与えて「コツコツ」といった異音を防止することができる。   According to the present invention, the first flat plate, the disc spring, and the second flat plate are sequentially attached to the reduced diameter tip portion of the male shaft, and the crimped portion is applied to the reduced diameter tip portion of the male shaft. For this reason, it is possible to prevent abnormal noise such as “knacking” by applying a preload to the cylindrical body with certainty while reducing the number of processing steps by roughening the tolerance management.

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及び軸端部固定方法を図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, a telescopic shaft for vehicle steering and a shaft end fixing method 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 steering column 103 and a swinging shaft 104 rotatably supported by the steering column 103 are attached to a member 100 on the vehicle body side via an upper bracket 101 and a lower bracket 102. A steering wheel 105 attached to the upper end of the steering shaft 104, a lower steering shaft portion 107 connected to the lower end of the steering shaft 104 via a universal joint 106, and a steering shaft joint 108 to the lower steering shaft portion 107. A pinion shaft 109 connected via a pin, a steering rack shaft 112 connected to the pinion shaft 109, and the steering rack shaft 112 is supported to elastically move to another frame 110 of the vehicle body. Steering mechanism from a fixed steering rack support member 113 via 111 is formed.

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 steering shaft portion 120 and the lower steering shaft portion 107 use the vehicle steering telescopic shaft (hereinafter referred to as the telescopic shaft) according to the embodiment of the present invention. The lower steering shaft portion 107 is formed by fitting a male shaft and a female shaft. The lower steering shaft portion 107 absorbs axial displacement generated when the automobile travels, and the steering wheel. The performance which does not transmit the displacement and vibration on 105 is required. In such performance, the vehicle body has a sub-frame structure, and the member 100 for fixing the upper part of the steering mechanism and the frame 110 to which the steering rack supporting member 113 is fixed are separated, and the steering rack supporting member 113 is This is required in the case of a structure that is fastened and fixed to the frame 110 via an elastic body 111 such as rubber. As another case, when the steering shaft joint 108 is fastened to the pinion shaft 109, an operator may need to have a telescopic function so that the telescopic shaft is once contracted and then fitted and fastened to the pinion shaft 109. . Further, the upper steering shaft portion 120 at the upper part of the steering mechanism also has a male shaft and a female shaft fitted to each other. The upper steering shaft portion 120 is used for a driver to drive a car. In order to obtain an optimal position, the function of moving the position of the steering wheel 105 in the axial direction and adjusting the position is required, and thus a function of expanding and contracting in the axial direction is required. In all the cases described above, it is possible to reduce the rattling noise of the fitting portion on the telescopic shaft, to reduce the backlash on the steering wheel 105, and to reduce the sliding resistance when sliding in the axial direction. Required.

(実施の形態)
図2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の縦断面図である。図3は、図2のII−II線に沿った横断面図である。
(Embodiment)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

図2に示すように、車両ステアリング用の伸縮軸10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 10 for vehicle steering is composed of a male shaft 1 and a female shaft 2 that are non-rotatable and slidably fitted to each other.

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 axial grooves 3 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the outer circumferential surface of the male shaft 1. Correspondingly, three axial grooves 5 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 2.

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 axial groove 3 of the male shaft 1 and the axial groove 5 of the female shaft 2, a plurality of rigid spherical bodies 7 (rolling bodies, which roll when the two shafts 1 and 2 move in the axial direction relative to each other). Ball) is installed to roll freely. The axial groove 5 of the female shaft 2 has a substantially arc-shaped cross section or a Gothic arch shape.

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 axial groove 3 of the male shaft 1 is composed of a pair of inclined planar side surfaces 3a and a bottom surface 3b formed flat between the pair of planar side surfaces 3a.

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が介装してある。   A leaf spring 9 is provided between the axial groove 3 of the male shaft 1 and the spherical body 7 so as to contact and preload the spherical body 7.

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 leaf spring 9 has a substantially arc-shaped spherical body-side contact portion 9a that contacts the spherical body 7 at two points, and is bent at a predetermined interval in the circumferential direction with respect to the spherical body-side contact portion 9a. The groove surface side contact portion 9b that can come into contact with the planar side surface 3a of the axial groove 3 of the male shaft 1, and the spherical body side contact portion 9a and the groove surface side contact portion 9b are elastically biased in a direction away from each other. And an urging portion 9c bent so as to have a flat bottom surface 9d facing the flat bottom surface 3b of the axial groove 3.

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 portion 9c has a substantially U shape and is bent in a substantially arc shape, and the spherical body side contact portion 9a and the groove surface side contact portion 9b are mutually connected by the bent urging portion 9c. Can be elastically biased so as to be separated from each other.

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 axial grooves 4 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the outer circumferential surface of the male shaft 1. Correspondingly, three axial grooves 6 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 2.

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 axial grooves 4 of the male shaft 1 and the axial grooves 6 of the female shaft 2 when the two shafts 1 and 2 move relative to each other in the axial direction. , A needle roller) is interposed with a minute gap. The axial grooves 4 and 6 have a substantially circular arc shape or a Gothic arch shape in cross section.

さて、本実施の形態では、雄軸1の端部には、縮径した小径部1aが形成してある。この小径部1a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21が設けてある。   In the present embodiment, a small diameter portion 1 a having a reduced diameter is formed at the end of the male shaft 1. The small-diameter portion 1a is provided with a stopper plate 21 that restricts the movement of the cylindrical body 8 in the axial direction.

このストッパープレート21は、皿バネ22と、この皿バネ22を挟持する1組の第1及び第2平板23,24(即ち、ワッシャ、平座金)と、からなる。本実施の形態では、第1及び第2平板23,24は、同じものを使用することができ、部品の種類を削減することができる。   The stopper plate 21 includes a disc spring 22 and a pair of first and second flat plates 23 and 24 (that is, washers and plain washers) that sandwich the disc spring 22. In the present embodiment, the same first and second flat plates 23 and 24 can be used, and the types of components can be reduced.

すなわち、本実施の形態では、ストッパープレート21は、小径部1aに、第1平板23、皿バネ22、第2平板24の順に嵌合し、次いで、小径部1aに加締めにより堅固に固定してある。   That is, in the present embodiment, the stopper plate 21 is fitted to the small diameter portion 1a in the order of the first flat plate 23, the disc spring 22, and the second flat plate 24, and then firmly fixed to the small diameter portion 1a by caulking. It is.

本実施の形態では、従来の段部16(図4)を廃止することにより、公差の管理をラフ(粗雑)にしている。そのための前提として、本実施の形態では、皿バネ22は、潰しきって使うこととしている。   In the present embodiment, the conventional step 16 (FIG. 4) is abolished, so that the tolerance management is rough (coarse). As a premise for this, in the present embodiment, the disc spring 22 is crushed and used.

また、皿バネ22を潰しきる手前で、止め、皿バネ22に弾性力が発生するようにしてもよい。   Alternatively, the disc spring 22 may be stopped before the disc spring 22 is crushed, and an elastic force may be generated in the disc spring 22.

従来のようにゴムの弾性体を用いた場合どこでも潰れてしまうため、あるストローク以上潰れるとリジットとなる皿バネ22を使用することとしている。   When a rubber elastic body is used as in the prior art, it will be crushed everywhere, so a disc spring 22 that becomes rigid when crushed more than a certain stroke is used.

また、皿バネ22は、平らになるまで潰しても割れないように、硬さをHV400以下とすることが望ましい。   Further, it is desirable that the disc spring 22 has a hardness of HV400 or less so that the disc spring 22 does not break even when it is flattened.

このように、本実施の形態では、公差の管理をラフ(粗雑)にして加工工数を削減しながらも、円柱体8に確実に予圧を与えて「コツコツ」といった異音を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to prevent the abnormal noise such as “knack” by reliably applying a preload to the cylindrical body 8 while reducing the number of processing steps by making the tolerance management rough (rough). .

すなわち、ストッパープレート21は、第1平板23を円柱体8に当接させて、潰した皿バネ22により、円柱体8を軸方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。これにより、円柱体8に確実に予圧を与えることができ、摺動の際、円柱体8を軸方向に移動させることがなく、「コツコツ」といった異音を確実に防止することができる。   In other words, the stopper plate 21 is configured to allow the first flat plate 23 to come into contact with the cylindrical body 8 and to preload moderately so that the cylindrical body 8 does not move in the axial direction by the crushed disc spring 22. Thereby, it is possible to reliably apply a preload to the cylindrical body 8, and it is possible to reliably prevent abnormal noise such as “knack” without moving the cylindrical body 8 in the axial direction during sliding.

また、皿バネ22は、潰しきったところでも、弾性体として機能できる。もし、使用中に、端面15や第1平板23の円柱体8への接触部に、変形や摩耗が生起したとしても、皿バネ22の予圧により、異音を防止することができる。   Further, the disc spring 22 can function as an elastic body even when it is crushed. Even if deformation or wear occurs in the contact portion of the end face 15 or the first flat plate 23 with the cylindrical body 8 during use, abnormal noise can be prevented by preloading the disc spring 22.

また、本実施の形態では、雌軸2の6個の軸方向溝5,6に、径方向に隙間を介して、雄軸1の外周面に6個の軸方向溝3,4と軸方向に同軸に形成した6個の略円弧状の突起部17が嵌合してある。   Further, in the present embodiment, the six axial grooves 3 and 4 and the axial direction are formed on the outer peripheral surface of the male shaft 1 through gaps in the radial direction in the six axial grooves 5 and 6 of the female shaft 2. Six substantially arc-shaped projections 17 that are coaxially formed are fitted.

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 axial groove 3 of the male shaft 1, the axial groove 5 of the female shaft 2, the leaf spring 9, and the spherical body 7. A lubricant may also be applied between the axial groove 4 of the male shaft 1, the cylindrical body 8, and the axial groove 6 of the female shaft 2.

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 spherical body 7 is interposed between the male shaft 1 and the female shaft 2, and the spherical body 7 is preloaded to the extent that the female shaft 2 is not rattled by the leaf spring 9. Therefore, the play between the male shaft 1 and the female shaft 2 can be reliably prevented, and when the male shaft 1 and the female shaft 2 move relative to each other in the axial direction, there is no stable play. It is possible to slide with the sliding load.

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 leaf spring 9 is elastically deformed to constrain the spherical body 7 in the circumferential direction, and the three rows of cylindrical bodies 8 interposed between the male shaft 1 and the female shaft 2 play a main role in torque transmission. Fulfill.

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 leaf spring 9 is applied in the initial stage, there is no backlash, and the leaf spring 9 generates a reaction force against the torque and transmits the torque. . At this time, overall torque transmission is performed in a state where the transmission torque and the input torque between the male shaft 1, the leaf spring 9, the spherical body 7, and the female shaft 2 are balanced.

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 female shaft 2 via the cylindrical body 8 disappears, and the subsequent torque increase is transmitted via the male shaft 1 and female shaft 2 to the cylindrical body. 8 communicates. Therefore, it is possible to reliably prevent backlash in the rotational direction of the male shaft 1 and the female shaft 2 and to transmit torque in a highly rigid state.

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 cylindrical body 8 is provided in addition to the spherical body 7, most of the load can be supported by the cylindrical body 8 when a large torque is input. Therefore, the contact pressure between the axial groove 5 of the female shaft 2 and the spherical body 7 can be reduced to improve durability, and torque can be transmitted in a highly rigid state at the time of a large torque load. .

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 spherical body 7 is preferably a rigid ball. The rigid cylindrical body 8 is preferably a needle roller.

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 that receives 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 female shaft 2, and is in sliding contact with the inner peripheral surface of the female shaft 2. The use of the needle roller is superior to the conventional spline fitting as follows.
・ 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 conditions of use, 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 a needle roller having a different outer diameter can be manufactured at a cost of several microns, the gap between the male shaft, the needle roller, and the 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 leaf spring 9 is separated from the spherical body-side contact portion 9a that contacts the spherical body 7 at two points, and is spaced apart from the spherical body-side contact portion 9a by a predetermined interval in a substantially circumferential direction. The groove surface side contact portion 9b that contacts the planar side surface 3a of the axial groove 3 of the male shaft 1, and the spherical body side contact portion 9a and the groove surface side contact portion 9b are elastically biased in a direction away from each other. The urging portion 9c and the bottom surface 9d facing the bottom surface 3b of the axial groove 3 are paired on the left and right.

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 portion 9c has a substantially U shape and is bent in a substantially arc shape, and the spherical body side contact portion 9a and the groove surface side contact portion 9b are mutually connected by the bent urging portion 9c. Can be elastically biased so as to be separated from each other. Therefore, the spherical spring side contact portion 9a of the leaf spring 9 can be sufficiently bent through the biasing portion 9b, and a sufficient amount of bending can be ensured.

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 leaf spring 9 is provided with a space between the spherical body side contact portion 9a that contacts the spherical body 7 and the groove surface side contact portion 9b that contacts the axial groove 3, and the space is elastically connected therebetween. It is. Therefore, the stress generated at the contact portion between the spherical body 7 and the leaf spring 9 can be relieved at the time of setting, and the desired preload performance can be obtained over a long period by preventing the leaf spring 9 from sag due to permanent deformation. it can.

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 side contact portion 9a that contacts the spherical body 7 is formed in a substantially arc shape larger than the radius of the spherical body 7, the contact surface pressure with the spherical body 7 can be lowered than the planar shape, It is preferable.

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 leaf spring 9 can secure a sufficient amount of bending, and the spherical body 7 and the leaf spring 9 are not subjected to an excessive load (stress). In addition, the stress generated at the contact point with the leaf spring 9 can be relieved, so that high stress is not generated, “sagging” due to permanent deformation is prevented, and preload performance is maintained over a long period of time. be able to.

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。   Further, in the present embodiment, the cylindrical body 8 mainly transmits torque, so that no excessive stress is generated between the male shaft 1, the female shaft 2, the leaf spring, and the spherical body 7.

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.

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。1 is a side view of a steering mechanism portion of an automobile to which a telescopic shaft for vehicle steering according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の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る。It is a longitudinal cross-sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering which concerns on embodiment of this invention. 図2のII−II線に沿った横断面図である。FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line II-II in FIG. 2. 特許文献1に開示した車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering disclosed in Patent Document 1.

符号の説明Explanation of symbols

1 雄軸
1a 小径部
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 伸縮軸
11 ストッパープレート
12 軸方向予圧用弾性体
13 平板
14 平板
15 端面
16 段部
17 突起部
21 ストッパープレート
22 皿バネ
23 第1平板
24 第2平板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Male shaft 1a Small diameter part 2 Female shaft 3 Axial groove 3a Planar side surface 3b Bottom surface 4 Axial groove 5 Axial groove 6 Axial groove 7 Spherical body (ball, rolling element)
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 side contact portion 9c Energizing portion 9d Bottom surface 10 Telescopic shaft 11 Stopper plate 12 Axial preload elastic body 13 Flat plate 14 Flat plate 15 End surface 16 Step portion 17 Protruding portion 21 Stopper plate 22 Disc spring 23 First flat plate 24 Second Flat plate

Claims (5)

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、
雄軸の縮径した先端部に、第1平板、皿バネ、及び第2平板が順次装着してあり、
当該雄軸の縮径した先端部に、加締め加工が施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,
A first flat plate, a disc spring, and a second flat plate are sequentially attached to the reduced diameter tip of the male shaft,
A telescopic shaft for vehicle steering, characterized in that a caulking process is applied to a reduced diameter end portion of the male shaft.
前記伸縮軸は、
操舵トルクが所定値以下の時に、前記両軸の間で、予圧しながら、操舵トルクを伝達する予圧的トルク伝達部と、
操舵トルクが所定値を超えると、前記両軸の間で、剛体の接触により、操舵トルクを伝達する剛体的トルク伝達部と、を有することを特徴とする請求項1に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
The telescopic shaft is
A preload torque transmission unit that transmits the steering torque while preloading between the two shafts when the steering torque is a predetermined value or less;
2. The vehicle steering expansion and contraction according to claim 1, further comprising: a rigid torque transmission unit configured to transmit the steering torque between the two shafts when the steering torque exceeds a predetermined value by contact of the rigid bodies. axis.
前記予圧的トルク伝達部は、
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、第1トルク伝達部材を介装してなり、
前記剛体的トルク伝達部は、
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他の少なくとも一列の溝方向の間に、第2トルク伝達部材を介装してなることを特徴とする請求項2に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
The preload torque transmission unit is
Between the outer circumferential surface of the male shaft and the inner circumferential surface of the female shaft, the first torque transmission member is interposed between the at least one row of axial grooves formed through the elastic body,
The rigid torque transmission part is
The second torque transmission member is interposed between at least one other groove direction formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, respectively. Telescopic shaft for vehicle steering as described.
前記第1トルク伝達部材は、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体であり、
前記第2トルク伝達部材は、前記両輪の軸方向相対移動の際に滑り摺動する摺動体であることを特徴とする請求項3に記載の車両ステアリング用伸縮軸。
The first torque transmission member is a rolling element that rolls in the axial relative movement of the two shafts,
The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3, wherein the second torque transmission member is a sliding body that slides and slides when the both wheels move in the axial direction relative to each other.
軸の縮径した先端部に、第1平板、皿バネ、及び第2平板を順次装着する工程と、
当該雄軸の縮径した先端部に、加締め加工を施す工程と、を具備することを特徴とする軸端部固定方法。
A step of sequentially attaching a first flat plate, a disc spring, and a second flat plate to a reduced diameter tip portion of the shaft;
And a step of caulking the tip of the male shaft with a reduced diameter.
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