JP2006349104A - Telescopic shaft and telescopic shaft for steering vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内軸および外軸を軸方向に相対移動可能に且つトルク伝達可能に連結してなる伸縮自在シャフトおよび車両操舵用伸縮自在シャフトに関する。 The present invention relates to a telescopic shaft formed by connecting an inner shaft and an outer shaft so as to be relatively movable in the axial direction and capable of transmitting torque, and a telescopic shaft for vehicle steering.
上記の伸縮自在シャフトには、ボールスプライン構造を有しているものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、内軸および外軸のそれぞれに軸方向溝が形成されている。これら内軸および外軸の軸方向溝は、周方向に略等間隔に複数形成されており、内軸および外軸の互いに対応する軸方向溝が外軸の径方向に互いに対向しており、それぞれは径方向に沿う対称面を中心として互いに対称に配置されている。これら互いに対向する軸方向溝間のそれぞれに、ボールが介在している。 Some of the above-mentioned telescopic shafts have a ball spline structure (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, axial grooves are formed in each of the inner shaft and the outer shaft. A plurality of axial grooves of the inner shaft and the outer shaft are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, and the corresponding axial grooves of the inner shaft and the outer shaft are opposed to each other in the radial direction of the outer shaft, Each is arranged symmetrically with respect to a symmetry plane along the radial direction. Balls are interposed between the axial grooves facing each other.
各ボールは、所定の大きさを有しており、外軸を径方向外方に押圧して、内軸および外軸の互いに対応する軸方向溝間の距離を広げている。外軸は弾性変形して弾性復元力を発生しており、ボールに予圧を付与している。
外軸には、ボールから受ける負荷により応力が生じる。外軸に生じる応力は、少ないほど好ましいので、ボールへの必要な予圧の付与を行いつつ、外軸に生じる応力を可及的に少なくすることが求められている。
そのために、例えば、内軸および外軸の互いに対応する軸方向溝の諸元の寸法を精度よく設定することにより、軸方向溝間に介在するボールの外軸への押圧量を必要最小限にすることが考えられる。しかしながら、この場合、内軸や外軸等の寸法精度を極めて高くする必要があり、製造に手間がかかる。
Stress is generated on the outer shaft by a load received from the ball. Since the stress generated in the outer shaft is preferably as small as possible, it is required to reduce the stress generated in the outer shaft as much as possible while applying the necessary preload to the ball.
For this purpose, for example, by accurately setting the dimensions of the axial grooves corresponding to each other on the inner shaft and the outer shaft, the amount of pressure on the outer shaft of the ball interposed between the axial grooves is minimized. It is possible to do. However, in this case, it is necessary to increase the dimensional accuracy of the inner shaft, the outer shaft, and the like, which takes time for manufacturing.
また、特許文献1の場合、外軸の周方向に関して隣り合うボール間の距離、すなわち、外軸の周方向に関して外軸と各ボールとの接触点間の距離(スパン)が略一定である。このため、外軸と対応するボールとの接触点間のスパンの最大値が小さく、外軸の径方向に関して撓み剛性が高い。その結果、寸法誤差等に起因して、ボールによる外軸の押圧量がばらつくと、そのばらつきが小さい場合でも、外軸に加わる負荷のばらつきが大きくなり、その結果、スライド抵抗(伸縮自在シャフトの伸縮に伴って内軸と外軸とを相対移動させるときに発生する抵抗荷重)のばらつきが大きくなってしまう。 In the case of Patent Document 1, the distance between adjacent balls in the circumferential direction of the outer shaft, that is, the distance (span) between contact points between the outer shaft and each ball in the circumferential direction of the outer shaft is substantially constant. For this reason, the maximum value of the span between contact points between the outer shaft and the corresponding ball is small, and the bending rigidity is high in the radial direction of the outer shaft. As a result, if the amount of pressure applied to the outer shaft by the balls varies due to dimensional errors, etc., even if the variation is small, the variation in the load applied to the outer shaft becomes large. The variation in resistance load) generated when the inner shaft and the outer shaft are moved relative to each other with expansion and contraction increases.
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、製造にかかる手間が少なくて済み、且つスライド抵抗のばらつきの小さい伸縮自在シャフトを提供することを目的とする。 The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a telescopic shaft that requires less labor for manufacturing and that has a small variation in slide resistance.
上記目的を達成するため、本発明は、軸方向(S)に相対移動自在に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸(13)および筒状の外軸(14)と、内軸の外周面(131)および外軸の内周面(141)にそれぞれ形成され、互いに対向する軸方向溝(16,17)と、内軸および外軸の軸方向溝の間に介在し、内軸および外軸から予圧を受けている転動体(15)とを備え、外軸の軸方向溝(17)は、外軸の内周に軸方向に延びるように形成された介在条(22)を外軸の周方向(C)に挟んで互いに隣接する2列の軸方向溝(17,17)を含み、これら2列の軸方向溝は、外軸の径方向(R)に沿う対称面(23)を中心として互いに対称であり、上記2列の軸方向溝のそれぞれに転動体が列(19)をなして配置され、上記2列の軸方向溝の転動体のそれぞれと上記介在条の対応する側部(26)との間にそれぞれ第1の接触部(31)が形成されており、上記2列の軸方向溝の転動体のそれぞれと内軸との間にそれぞれ第2の接触部(32)が形成されており、上記2列の軸方向溝の各転動体の第1の接触部と対称面との距離(D1)は、第2の接触部と対称面との距離(D2)よりも短くされ、上記2列の軸方向溝の第1の接触部間の距離(D3)は、上記転動体の外径(Db)の1.5倍よりも短くされていることを特徴とする伸縮自在シャフト(5)を提供するものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides an inner shaft (13) and a cylindrical outer shaft (14) which are fitted together so as to be able to move relative to each other in the axial direction (S) and transmit torque, and an outer periphery of the inner shaft. Formed on the surface (131) and the inner peripheral surface (141) of the outer shaft and interposed between the axial grooves (16, 17) facing each other and the axial grooves of the inner shaft and the outer shaft, A rolling element (15) receiving a preload from the outer shaft, and the axial groove (17) of the outer shaft is provided with an intermediate strip (22) formed to extend in the axial direction on the inner periphery of the outer shaft. It includes two rows of axial grooves (17, 17) adjacent to each other across the circumferential direction (C) of the shaft, and these two rows of axial grooves are symmetrical surfaces (23) along the radial direction (R) of the outer shaft. ), And rolling elements are arranged in a row (19) in each of the two rows of axial grooves, A first contact portion (31) is formed between each of the rolling elements of the two rows of axial grooves and the corresponding side portion (26) of the interposition strip, and the two rows of axial grooves. A second contact portion (32) is formed between each of the rolling elements and the inner shaft, and the distance between the first contact portion and the symmetry plane of each rolling element of the two rows of axial grooves. (D1) is shorter than the distance (D2) between the second contact portion and the plane of symmetry, and the distance (D3) between the first contact portions of the two rows of axial grooves is outside the rolling element. The telescopic shaft (5) is characterized by being shorter than 1.5 times the diameter (Db).
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
本発明によれば、外軸の周方向に隣接する2列の軸方向溝を近接させて、外軸の周方向に関する外軸の軸方向溝間の距離の最小値を小さくすることで、その分、外軸の軸方向溝間の距離の最大値を大きくできる。すなわち、外軸の周方向に関して外軸と各転動体の第1の接触部間のスパンの最大値(最大スパン)を大きくできる。これにより、外軸をその径方向に撓み易くできる。したがって、外軸を径方向に撓ませてその内部に生じる応力を緩和することができる。このように、外軸の径方向に関する可撓性を高めることにより応力の緩和を達成するので、外軸や内軸や転動体等の諸元の寸法精度を高くして、転動体から外軸へ与えられる負荷を少なくする必要がなく、伸縮自在シャフトを容易に製造することができる。また、外軸は、転動体の押圧量に応じて撓む(径方向に変位する)ので、転動体が外軸を押圧する力がばらつくことを防止できる。したがって、スライド抵抗(伸縮自在シャフトの伸縮に伴って内軸と外軸とを相対移動させるときに発生する抵抗荷重)のばらつきを小さくすることができる。
In addition, the alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later. The same applies hereinafter.
According to the present invention, two rows of axial grooves adjacent in the circumferential direction of the outer shaft are brought close to each other, and the minimum value of the distance between the axial grooves of the outer shaft with respect to the circumferential direction of the outer shaft is reduced. The maximum distance between the axial grooves on the outer shaft can be increased. That is, the maximum value (maximum span) of the span between the outer shaft and the first contact portion of each rolling element can be increased in the circumferential direction of the outer shaft. Thereby, the outer shaft can be easily bent in the radial direction. Therefore, the stress generated inside the outer shaft can be relaxed by bending the outer shaft in the radial direction. In this way, stress relaxation is achieved by increasing the flexibility in the radial direction of the outer shaft, so that the dimensional accuracy of the specifications of the outer shaft, inner shaft, rolling element, etc. is increased, and There is no need to reduce the load applied to the shaft, and the telescopic shaft can be easily manufactured. Further, since the outer shaft bends (displaces in the radial direction) in accordance with the pressing amount of the rolling element, the force with which the rolling element presses the outer shaft can be prevented from varying. Therefore, it is possible to reduce variations in slide resistance (resistance load generated when the inner shaft and the outer shaft are moved relative to each other as the telescopic shaft expands and contracts).
なお、2列の軸方向溝の第1の接触部間の距離が、上記転動体の外径の1.5倍以上とすると、外軸の周方向に関して、外軸と各転動体の第1の接触部間のスパンの最小値が大きくなり、その結果、外軸の可撓性を十分に確保し難くなる。したがって、2列の軸方向溝の第1の接触部間の距離の上限を、上記のように設定した。
また、本発明において、上記2列の軸方向溝の第1の接触部間の距離は、上記転動体の外径よりも短くされている場合がある。この場合、外軸の周方向に関する転動体の第1の接触部間の最大スパンをより大きくでき、外軸の径方向に関する可撓性をより高めることができる。
If the distance between the first contact portions of the two rows of axial grooves is 1.5 times or more the outer diameter of the rolling elements, the outer shaft and the first of the rolling elements in the circumferential direction of the outer shaft. As a result, it becomes difficult to sufficiently secure the flexibility of the outer shaft. Therefore, the upper limit of the distance between the first contact portions of the two rows of axial grooves was set as described above.
In the present invention, the distance between the first contact portions of the two rows of axial grooves may be shorter than the outer diameter of the rolling element. In this case, the maximum span between the first contact portions of the rolling elements in the circumferential direction of the outer shaft can be further increased, and the flexibility in the radial direction of the outer shaft can be further increased.
また、本発明において、上記2列の軸方向溝のそれぞれに配置された転動体は互いに共通の保持器(33)で保持されている場合がある。この場合、各転動体を所望の位置に保持しておくことができる。
また、本発明において、上記2列の軸方向溝は2対設けられ、これらの対が外軸の周方向に等間隔に配置されている場合がある。この場合、内軸と外軸とを直接接触させることなく、転動体を介してトルク伝達可能に接続でき、スライド抵抗をより小さくすることができる。
In the present invention, the rolling elements disposed in each of the two rows of axial grooves may be held by a common cage (33). In this case, each rolling element can be held at a desired position.
In the present invention, two pairs of the axial grooves in the two rows are provided, and these pairs may be arranged at equal intervals in the circumferential direction of the outer shaft. In this case, it is possible to connect the inner shaft and the outer shaft so that torque can be transmitted via the rolling elements without directly contacting the inner shaft and the outer shaft, and the slide resistance can be further reduced.
また、本発明は、上記の伸縮自在シャフトを用いて操舵部材(2)の操舵トルクを伝達する車両操舵用伸縮自在シャフト(5)を提供するものである。
本発明によれば、操舵部材と、操舵部材から操舵トルクを受けて動作するステアリング機構(操舵機構)との間に伸縮可能部位が存在することになる。これにより、例えば、伸縮自在シャフトを、ステアリングシャフトとステアリング機構との間に配置される中間軸として用いた場合、操向輪からの入力によりステアリング機構が車体に対して変位したときに、中間軸が伸縮してこの変位を吸収でき、ステアリングシャフトに無理な力が加わることを防止できる。また、例えば、伸縮自在シャフトを、ステアリングシャフトとして用いた場合、車両の衝突時にステアリングシャフトが収縮して運転者に与える衝撃を低減することができる。
The present invention also provides a vehicle steering telescopic shaft (5) that transmits the steering torque of the steering member (2) using the telescopic shaft.
According to the present invention, there is an extendable part between the steering member and the steering mechanism (steering mechanism) that operates by receiving the steering torque from the steering member. Thereby, for example, when the telescopic shaft is used as an intermediate shaft disposed between the steering shaft and the steering mechanism, the intermediate shaft is moved when the steering mechanism is displaced with respect to the vehicle body by the input from the steering wheel. Can expand and contract to absorb this displacement and prevent excessive force from being applied to the steering shaft. Further, for example, when the telescopic shaft is used as a steering shaft, it is possible to reduce the impact given to the driver due to the shrinkage of the steering shaft when the vehicle collides.
本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施の形態にかかる伸縮自在シャフトが中間軸に適用されたステアリング装置の模式図であり、図2は中間軸の一部断面図であり、図3は図2のIII−III線に沿う断面図である。
なお、以下では、伸縮自在シャフトを車両のステアリング(操舵)装置の中間軸に適用した場合を説明するが、本発明は、他の用途に用いられる伸縮自在シャフトに適用してもよい。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram of a steering device in which a telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is applied to an intermediate shaft, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the intermediate shaft, and FIG. It is sectional drawing which follows an III-III line.
In the following, the case where the telescopic shaft is applied to an intermediate shaft of a vehicle steering (steering) device will be described. However, the present invention may be applied to a telescopic shaft used for other purposes.
図1を参照して、ステアリング装置1は、一端に図示しないステアリングホイール等の操舵部材2が固定されたステアリングシャフト3と、このステアリングシャフト3と自在継手4を介して一体回転可能に連結された伸縮自在シャフトとしての中間軸5と、この中間軸5と自在継手6を介して一体回転可能に連結されたピニオン軸7と、このピニオン軸7に設けられたピニオン7aに噛み合うラック8aを有して車両の左右方向に延びるラック軸8とを有している。ラック軸8の両端部にはそれぞれタイロッド9が結合されており、各タイロッド9は対応するナックルアーム10を介して対応する操向輪11に連結されている。
Referring to FIG. 1, a steering device 1 is connected to a
ラック軸8は図示しない軸受を介してハウジング12により軸方向に移動自在に支持されている。ピニオン軸7、ラック軸8、タイロッド9、ナックルアーム10および操向輪11を含むステアリング機構A(操舵機構)が構成されている。
操舵部材2が操作されて操舵トルクが発生し、ステアリングシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、車両の左右方向に沿ってのラック軸8の直線運動に変換される。これにより、操向輪11の転舵が達成される。
The rack shaft 8 is supported by a
When the steering member 2 is operated to generate a steering torque and the
図1および図2を参照して、中間軸5は、例えば、保持器を持たない総ボール型のボールスプラインシャフトであり、棒状の内軸13と、内軸13に嵌め合わされた筒状の外軸14と、内軸13と外軸14との間に介装された複数の転動体としてのボール15とを含んでいる。内軸13と外軸14とは、複数のボール15を介して、内軸13(外軸14)の軸方向Sに相対移動自在に且つトルク伝達可能に連結されている。
Referring to FIGS. 1 and 2, the
内軸13は、軸方向Sに細長に形成されており、一端部が自在継手4に接続されている。なお、内軸13は、例えば数mmの肉厚を有する中空軸によって形成されていてもよい。
外軸14は、軸方向Sに細長に形成されており、一端部が自在継手6に接続されている。外軸14は、断面略円形形状(環状)をなしている。外軸14の肉厚は、例えば数mmとされており、外力を受けたときに弾性変形できるようになっている。内軸13と外軸14とは、それぞれの他端部側の一部が互いに嵌め合わされている。
The
The
図2および図3を参照して、内軸13の外周面131は、断面円形形状をなしている。内軸13の外周面131および外軸14の内周面141には、それぞれ、他端部から一端部側に向かって軸方向Sに延びる軸方向溝16,17が形成されている。内軸13の軸方向溝16および外軸14の軸方向溝17は、互いに同数(少なくとも2対、本実施の形態では、4対)設けられている。
2 and 3, outer
内軸13の各軸方向溝16と外軸14の対応する軸方向溝17とは、それぞれ相対向して両者間に軌道路18が区画されている。各軌道路18には、上記複数のボール15が軸方向S(軸方向溝16,17の延びる方向)に並ぶ1つの列19をなして配置されている。各列19において、ボール15は複数(例えば、5つ)設けられており、対応する軌道路18内において軸方向Sに整列されている。各軌道路18内には、潤滑剤としてのグリースが注入されており、各ボール15と対応する軸方向溝16,17との接触部分が潤滑されるようになっている。
Each
内軸13と外軸14とが軸方向Sに相対移動する際、ボール15がこれら内軸13および外軸14のそれぞれに対して転がり運動するようになっている。これにより、スライド抵抗(中間軸5の伸縮に伴って内軸13と外軸14とを相対移動させるときに発生する抵抗荷重。)が小さくされている。
内軸13の他端部および外軸14の他端部のそれぞれには、ストッパ20,21が設けられている。ストッパ20,21は、ボール15が対応する軌道路18から軸方向Sに抜脱するのを防止するためのものである。
When the
一方のストッパ20は、内軸13の他端の外周溝に嵌合された止め輪からなる。他方のストッパは、外軸14の他端の内周溝に嵌合された止め輪からなる。
一方のストッパ20は、中間軸5の伸張時に、各列19の一端にあるボール15と接触して当該ボール15のさらなる軸方向移動を規制するようになっており、他方のストッパ21は、中間軸5の伸張時に、各列19の他端にあるボール15と接触して当該ボール15のさらなる軸方向移動を規制するようになっている。
One
One
各列19において、ボール15には、接触角が付与されており、さらに予圧が付与されるようになっており、これにより、ボール15と対応する内軸13および外軸14との間の隙間を詰めて、ボール15を介した内軸13と外軸14との回転方向の遊びを規制するとともに、中間軸5の捩り剛性を高くしている。
具体的には、各軸方向溝16,17間にボール15を介在させることで、外軸14を径方向外方に弾性変形させ(弾性的に拡径させ)、外軸14に弾性復元力による収縮力を発生させている。これにより、内軸13および外軸14の互いに対向する軸方向溝16,17間に、ボール15を弾性的に挟持している。すなわち、予圧用の弾性体としての外軸14を用いて、ボール15を、互いに対向する軸方向溝16,17間に弾性的に挟持している。
In each
Specifically, by interposing the
本実施の形態の特徴とするところは、外軸14に設けられる2列の軸方向溝17,17を互いに近接して配置することにより、外軸14の周方向Cに関して外軸14と各ボール15との接触部間の距離(後述する第1の接触部31間の距離。以下、単にスパンという)の最小値Dminを小さくして、その分、スパンの最大値Dmaxを大きくし、これにより、外軸14の径方向Rに関して可撓性を向上している点にある。
The feature of the present embodiment is that the two rows of
具体的には、外軸14に、軸方向Sに延びる介在条としての凸条22が形成されており、この凸条22を外軸14の周方向Cに挟んで外軸14の2列の軸方向溝17,17が互いに隣接している。
上記外軸14の2列の軸方向溝17,17は、2対設けられ、これらの対が外軸14の周方向Cに等間隔に(180°離れて)配置されている。なお、外軸14の一方の2列の軸方向溝17,17と、他方の2列の軸方向溝17,17とは、互いに同様の構成を有しているため、以下では、一方の2列の軸方向溝17,17について主に説明する。
Specifically, the
Two pairs of the
凸条22は、外軸14の内周面141から径方向Rの内方に向けて突出しており、外軸14のうち、凸条22を含む部分の肉厚は、凸条22を含まない部分の肉厚よりも厚くされている。凸条22の断面形状は、山形をなす滑らかな曲線とされ、応力集中が生じ難くされている。
凸条22は、対応する2列の軸方向溝17,17のそれぞれに配列されたボール15が互いに接触しないように形成されている。径方向Rに関する凸条22の突出量(外軸14の内周面141からの突出量)は、例えば、ボール15の外径Dbの概ね半分とされている。
The
The
外軸14の2列の軸方向溝17,17(凸条22)は、外軸14の径方向Rに沿う仮想の対称面23を中心として互いに対称に形成されている。対称面23は、外軸14の中心軸線24を含むとともに、凸条22の頂部25(先端部)を含んでいる。
凸条22には、頂部25(対称面23)を挟んで互いに対向する一対の側部26が形成されており、これらの側部26は、内周面141に連なっている。凸条22の側部26と内周面141との接続部分近傍の断面形状は、ボール15の半径Db/2よりも若干大きい曲率半径を有する曲線とされ、ボール15に対応する形状とされている。外軸14の2列の軸方向溝17,17は、凸条22の各側部26とその近傍の内周面141とを含んでいる。
The two rows of
The
内軸13には、軸方向Sに延び、外軸14の凸条22と径方向Rに対向する凹条27が形成されている。この凹条27に、上記内軸13の互いに隣接する2列の軸方向溝16,16が形成されている。
凹条27は、内軸13の外周面131よりも径方向内方にあり、対称面23を中心とする対称な形状に形成されている。周方向Cに関して、凹条27は、凸条22よりも長い周長を有している。凹条27の底部28は、周方向Cの中央部分がその両側部分よりも径方向Rの外方に隆起した形状とされている。
The
The
凹条27の一対の側部29はそれぞれ、底部28および内軸13の外周面131とそれぞれ滑らかに連なっている。凹条27の底部28と各側部29との接続部分近傍の断面形状は、ボール15の半径Db/2よりも若干大きい曲率半径を有する曲線とされ、ボール15に対応する形状とされている。内軸13の2列の軸方向溝16,16は、凹条27の各側部29とその近傍の底部28とを含んでいる。
Each of the pair of
上記の構成により、外軸14の2列の軸方向溝17,17のボール15のそれぞれと、凸条22の対応する側部26との間にそれぞれ第1の接触部31が形成されており、当該外軸14の2列の軸方向溝17,17のボール15のそれぞれと、内軸13の凹条27の対応する側部29との間にそれぞれ第2の接触部32が形成されている。このように、各ボール15は、内軸13および外軸14の対応する軸方向溝16,17とそれぞれ接触する、2点アンギュラ接触とされている。
With the above configuration, the
また、外軸14の2列の軸方向溝17,17の各ボール15の第1の接触部31と、対称面23との間の距離(直線距離)は、所定の距離D1となっている。同様に、これら各ボール15の第2の接触部32と、対称面23との間の距離(直線距離)は、所定の距離D2となっている。距離D1は、距離D2よりも短く(D1<D2)されている。これにより、各ボール15の第1および第2の接触部31,32を通る直線の対称面23に対する傾きが、2列の軸方向溝17,17の一方側と他方側とで互いに逆向きとなっている。
The distance (straight line distance) between the
さらに、外軸14の2列の軸方向溝17,17の第1の接触部31間の距離D3(直線距離)は、ボール15の外径Dbの1.5倍よりも短く(D3<1.5Db)されている。
上記距離D3をボール15の外径Dbの1.5倍以上(D3≧1.5Db)とすると、外軸14の周方向Cに関して、外軸14と各ボール15の第1の接触部31間のスパンの最小値Dminが大きくなり、その結果、外軸14の可撓性を十分に確保し難くなる。したがって、上記距離D3の上限を、このように設定した。
Further, the distance D3 (linear distance) between the
When the distance D3 is 1.5 times or more the outer diameter Db of the ball 15 (D3 ≧ 1.5 Db), the
なお、上記第1の接触部31間の距離D3は、ボール15の外径Db以下(Dbより短い長さを含む)で、且つ外軸14の2列の軸方向溝17,17のそれぞれのボール15同士が接触しないような値とされていることが好ましい。
以上説明したように、本実施の形態によれば、外軸14の周方向Cに隣接する2列の軸方向溝17,17を近接させて、周方向Cに関する外軸14の軸方向溝17,17間の距離の最小値を小さくすることで、その分、外軸14の軸方向溝17間の距離の最大値を大きくできる。
The distance D3 between the
As described above, according to the present embodiment, the two rows of the
すなわち、外軸14の周方向Cに関して外軸14と各ボール15の第1の接触部31間のスパンの最大値Dmax(最大スパン)を大きくできる。これにより、外軸14をその径方向Rに撓み易くできる。
したがって、外軸14の弾性復元力(径方向Rに関する収縮力)によりボール15に予圧を付与しつつ、外軸14を径方向Rに撓ませてその内部に生じる応力を緩和することができる。このように、外軸14の径方向Rに関して可撓性を高めることにより応力の緩和を達成するので、外軸14や内軸13やボール15等の諸元の寸法精度を高くして、ボール15から外軸14へ与えられる負荷を少なくする必要がなく、中間軸5を容易に製造することができる。
That is, the maximum value Dmax (maximum span) of the span between the
Therefore, the prestress is applied to the
また、外軸14は、ボール15の押圧量に応じて撓む(径方向Rに変位する)ので、ボール15が外軸14を押圧する力がばらつくことを防止できる。したがって、スライド抵抗のばらつきを小さくすることができる。
さらに、外軸14の第1の接触部間31,31の距離D3を、ボール15の外径Dbよりも短くすることにより、外軸14の周方向Cに関するボール15の第1の接触部31間のスパンの最大値Dmaxをより長くでき、外軸14の径方向Rに関する可撓性をより高めることができる。
Further, since the
Furthermore, by making the distance D3 between the
また、外軸14の2列の軸方向溝17,17は2対設けられ、これらの対が外軸14の周方向Cに等間隔に配置されている。これにより、内軸13と外軸14とを直接接触させることなく、ボール15を介してトルク伝達可能に接続でき、スライド抵抗をより小さくすることができる。
さらに、中間軸5を設けることで、操舵部材2と、操舵部材2から操舵トルクを受けて動作するステアリング機構Aとの間に伸縮可能部位が存在することになる。これにより、操向輪11からの入力によりステアリング機構Aが車体に対して変位したときに、中間軸5が伸縮してこの変位を吸収でき、ステアリングシャフト3に無理な力が加わることを防止できる。
Two pairs of
Furthermore, by providing the
また、凸条22は、外軸14の内周面141から突出しており、凸条22を高周波コイル等の加熱手段に対向させやすく、凸条22を局所的に加熱し易い。したがって、外軸14のうち、軸方向溝17のみを局所的に焼入れ(高周波焼入れ)し易い。
さらに、外軸14の断面が円形形状をなしているので、外軸14を応力集中の生じ難い形状にできる。また、外軸14を簡易な形状にして容易に形成することができる。また、通例、車両には、車体のバルクヘッドに中間軸5が貫通する貫通孔が設けられ、当該貫通孔と中間軸5の外軸14との間に、フロアシール(シール部材)が取り付けられている。
Moreover, the protruding item |
Furthermore, since the cross section of the
このフロアシールは通常、環状に形成されて上記貫通孔の周縁と外軸14の外周面との間に配置されるが、外軸14の外周をこのフロアシールの内周の形状に合わせることができる。すなわち、通例用いられる環状のフロアシールをそのまま用いることができ、コスト安価にできる。
図4は、本発明の別の実施の形態の要部の断面図であり、図5は、図4のV−V線に沿う断面図である。なお、以下では、図1〜図3の実施の形態と異なる点について主に説明するものとし、同様の構成については図に同様の符号を付してその説明を省略する。
The floor seal is usually formed in an annular shape and is disposed between the peripheral edge of the through hole and the outer peripheral surface of the
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG. In the following description, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 will be mainly described, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
図4および図5を参照して、本実施の形態の特徴とするところは、外軸14の2列の軸方向溝17,17のそれぞれに配置されたボール15が互いに共通の保持器33で保持されている点にある。
保持器33は、例えば合成樹脂により形成されており、板状の主体部34を備えている。主体部34は、軸方向Sに長く形成されるとともに、外軸14に設けられた2つの軸方向溝17,17間に跨っている。主体部34には、各ボール15に対応して複数の切欠部35が形成されている。
Referring to FIGS. 4 and 5, the feature of the present embodiment is that the
The
これらの切欠部35内に、対応するボール15がそれぞれ保持されている。各切欠部35は、周方向Cに関する主体部34の対応する端縁にそれぞれ開放されている。各切欠部35に、対応するボール15を軸方向Sに挟持する一対の挟持部36が設けられている(図4において、軸方向Sの一方の挟持部36のみを図示)。
各ボール15の第1および第2の接触部31,32間を通る直線Lの対称面23に対する傾きは、2列の軸方向溝17,17の一方側と他方側とで互いに逆になっている。
Corresponding
The inclination of the straight line L passing between the first and
したがって、中間軸5が回転方向の一方のトルクを受けたときには、各ボール15のうち、外軸14の2列の軸方向溝17,17のいずれか一方にあるボール15が、内軸13および外軸14から挟持力を受ける。
同様に、中間軸5が回転方向の他方のトルクを受けたときには、各ボール15のうち、外軸14の2列の軸方向溝17,17の他方にあるボール15が、内軸13および外軸14から挟持力を受ける。
Therefore, when the
Similarly, when the
したがって、中間軸5にトルクが作用した時、2列の軸方向溝17,17のいずれか一方のボール15は、内軸13および外軸14から挟持力を受けてその位置が保持されるので、他方のボール15も、保持器33を介してその位置を保持される。したがって、各ボール15を所望の位置に確実に保持しておくことができる。
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではない。例えば、外軸14の2列の軸方向溝17,17は、1対だけ設けられていてもよいし、3対以上設けられていてもよい。また、外軸14の外周に環状のばね部材(輪ばね)を取り付けて、ばね部材が外軸14を緊縛する力でボール15に予圧を与えるようにしてもよい。
Therefore, when a torque is applied to the
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, two pairs of the
さらに、本発明の伸縮自在シャフトを、ステアリングシャフトに適用してもよい。この場合、ステアリングシャフトの内軸および外軸のいずれか一方に操舵部材が固定され、他方が自在継手を介して中間軸に一体回転可能に連結される。これにより、仮に車両が衝突し、運転者が操舵部材に衝突(2次衝突)して、ステアリングシャフトに衝撃荷重が作用したとき、ステアリングシャフトが収縮して、運転者に与える衝撃を低減することができる。 Furthermore, the telescopic shaft of the present invention may be applied to a steering shaft. In this case, the steering member is fixed to one of the inner shaft and the outer shaft of the steering shaft, and the other is connected to the intermediate shaft via the universal joint so as to be integrally rotatable. Thus, if the vehicle collides, the driver collides with the steering member (secondary collision), and an impact load is applied to the steering shaft, the steering shaft contracts to reduce the impact given to the driver. Can do.
2…操舵部材、5…中間軸(伸縮自在シャフト)、13…内軸、14…外軸、15…ボール(転動体)、16,17…軸方向溝、19…列、22…凸条(介在条)、23…対称面、26…(凸条の)側部、31…第1の接触部、32…第2の接触部、33…保持器、131…(内軸の)外周面、141…(外軸の)内周面、C…周方向、D1…(第1の接触部と対称面との)距離、D2…(第2の接触部と対称面との)距離、D3…(第1の接触部間の)距離、Db…(ボールの)外径、R…径方向、S…軸方向。
2 ... steering member, 5 ... intermediate shaft (expandable shaft), 13 ... inner shaft, 14 ... outer shaft, 15 ... ball (rolling element), 16, 17 ... axial groove, 19 ... row, 22 ... projection ( Intervening strip), 23 ... symmetrical surface, 26 ... (protruding strip) side portion, 31 ... first contact portion, 32 ... second contact portion, 33 ... cage, 131 ... outer peripheral surface (inner shaft), 141 ... inner peripheral surface (outer shaft), C ... circumferential direction, D1 ... distance between first contact portion and symmetry surface, D2 ... distance between second contact portion and symmetry surface, D3 ... Distance (between first contact portions), Db ... outer diameter of ball, R ... radial direction, S ... axial direction.
Claims (5)
内軸の外周面および外軸の内周面にそれぞれ形成され、互いに対向する軸方向溝と、
内軸および外軸の軸方向溝の間に介在し、内軸および外軸から予圧を受けている転動体とを備え、
外軸の軸方向溝は、外軸の内周に軸方向に延びるように形成された介在条を外軸の周方向に挟んで互いに隣接する2列の軸方向溝を含み、
これら2列の軸方向溝は、外軸の径方向に沿う対称面を中心として互いに対称であり、
上記2列の軸方向溝のそれぞれに転動体が列をなして配置され、
上記2列の軸方向溝の転動体のそれぞれと上記介在条の対応する側部との間にそれぞれ第1の接触部が形成されており、
上記2列の軸方向溝の転動体のそれぞれと内軸との間にそれぞれ第2の接触部が形成されており、
上記2列の軸方向溝の各転動体の第1の接触部と対称面との距離は、第2の接触部と対称面との距離よりも短くされ、
上記2列の軸方向溝の第1の接触部間の距離は、上記転動体の外径の1.5倍よりも短くされていることを特徴とする伸縮自在シャフト。 An inner shaft and a cylindrical outer shaft fitted together so as to be relatively movable in the axial direction and capable of transmitting torque to each other;
An axial groove formed on each of the outer peripheral surface of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft and facing each other;
A rolling element interposed between the axial grooves of the inner shaft and the outer shaft and receiving preload from the inner shaft and the outer shaft,
The axial groove of the outer shaft includes two rows of axial grooves adjacent to each other with an interposed strip formed so as to extend in the axial direction on the inner periphery of the outer shaft in the circumferential direction of the outer shaft,
These two rows of axial grooves are symmetrical with respect to each other about a plane of symmetry along the radial direction of the outer shaft,
The rolling elements are arranged in rows in each of the two rows of axial grooves,
A first contact portion is formed between each of the rolling elements of the two rows of axial grooves and a corresponding side portion of the interposition strip,
A second contact portion is formed between each of the rolling elements of the two rows of axial grooves and the inner shaft,
The distance between the first contact portion and the symmetry plane of each rolling element of the two rows of axial grooves is shorter than the distance between the second contact portion and the symmetry plane,
The telescopic shaft, wherein a distance between the first contact portions of the two rows of axial grooves is shorter than 1.5 times the outer diameter of the rolling element.
A telescopic shaft for steering a vehicle that transmits a steering torque of a steering member using the telescopic shaft according to any one of claims 1 to 4.
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---|---|---|---|---|
KR101027482B1 (en) | 2009-09-22 | 2011-04-08 | 주식회사 코우 | Slidable shafts type power transmission device and its designing method |
EP3020991A1 (en) | 2014-11-12 | 2016-05-18 | Jtekt Corporation | Telescopic shaft |
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2005
- 2005-06-17 JP JP2005178109A patent/JP2006349104A/en active Pending
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