JP2008164150A - Extensible rotation transmission shaft - Google Patents
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Abstract
Description
この発明に係る伸縮式回転伝達軸は、例えば、運転者の体格や運転姿勢に応じてステアリングホイールの前後位置を調節する為のテレスコピックステアリング装置を構成するステアリングシャフトとして使用する。そして、上記前後位置を調節する際には全長を伸縮し、通常時、即ち、ステアリングホイールの操作時には、このステアリングホイールの動きを、がたつきなく(伝達ロスを発生する事なく)、ステアリングギヤに伝達する。 The telescopic rotation transmission shaft according to the present invention is used, for example, as a steering shaft that constitutes a telescopic steering device for adjusting the front-rear position of the steering wheel in accordance with the physique and driving posture of the driver. When the front / rear position is adjusted, the entire length of the steering wheel is expanded / contracted. During normal operation, that is, when the steering wheel is operated, the steering wheel does not rattle (no transmission loss occurs) and the steering gear. To communicate.
自動車の操舵装置は、例えば図14に示す様に構成して、ステアリングホイール1の動きをステアリングギヤ2に伝達する様にしている。このステアリングホイール1の動きは、ステアリングシャフト3と、自在継手4aと、中間シャフト5と、自在継手4bとを介して、上記ステアリングギヤ2の入力軸6に伝達される。すると、このステアリングギヤ2が、タイロッド7、7を押し引きして、操舵輪に所望の舵角を付与する。尚、図14に示した例では、電動モータ8により上記ステアリングシャフト3に、運転者が上記ステアリングホイール1に加えた力に応じた補助力を付与する、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。
The steering device for an automobile is configured as shown in FIG. 14, for example, so that the movement of the steering wheel 1 is transmitted to the steering gear 2. The movement of the steering wheel 1 is transmitted to the input shaft 6 of the steering gear 2 through the steering shaft 3, the
上述の様な操舵装置で、運転者の体格や運転姿勢に応じてステアリングホイール1の前後位置を調節する際には、上記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を回転自在に支持したステアリングコラム9とを伸縮させる。この為に、上記ステアリングシャフト3を、アウターシャフト10とインナーシャフト11とを、スプライン係合部により伸縮及び回転力の伝達を自在に組み合わせた、所謂テレスコピックステアリングシャフトとしている。又、上記ステアリングコラム9を、アウターコラム12とインナーコラム13とを伸縮自在に組み合わせたものとしている。
When the front-rear position of the steering wheel 1 is adjusted according to the physique and driving posture of the driver with the steering device as described above, the steering shaft 3 and the steering column 9 that rotatably supports the steering shaft 3 are used. And extend and contract. For this purpose, the steering shaft 3 is a so-called telescopic steering shaft in which the outer shaft 10 and the
通常時に於けるステアリングホイール1の操作感を向上させる為には、上記ステアリングシャフト3のうち、スプライン係合部等の軸方向摺動部で、回転方向のがたつきが発生しない様にする必要がある。これに対して、ステアリングホイール1の前後位置の調節を軽い力で行なえる様にする為には、上記軸方向摺動部を、軸方向の変位をし易く構成する必要がある。この様な相反する要求を満たす構造として従来から、特許文献1に記載された構造が知られている。図15は、この特許文献1に記載された従来構造の1例を示している。 In order to improve the operational feeling of the steering wheel 1 in a normal state, it is necessary to prevent the rotational direction from rattling in the axial sliding portion such as the spline engaging portion of the steering shaft 3. There is. On the other hand, in order to be able to adjust the front-rear position of the steering wheel 1 with a light force, the axial sliding portion needs to be configured to be easily displaced in the axial direction. Conventionally, a structure described in Patent Document 1 is known as a structure that satisfies such conflicting requirements. FIG. 15 shows an example of a conventional structure described in Patent Document 1.
この従来構造の場合、それぞれ花びら形の断面形状を有する金属管製のアウターシャフト10aの内周面とインナーシャフト11aの外周面とのうち、回転方向に互いに対向する回転方向側面同士の間部分に、保持器14、14を配置している。そして、これら各保持器14、14のポケット15、15内に保持した鋼球16、16を、上記回転方向側面同士の間に挟持している。上記各保持器14、14は、位置決め素子17、17により、上記間部分からずれ動かない様にしている。上記各間部分の幅寸法は、奥に向かうに従って狭くなる為、上記各鋼球16、16はこれら各間部分にくさび状に食い込み、上記アウターシャフト10aと上記インナーシャフト11aとの係合部でがたつきが発生する事を防止する。又、これら両シャフト10a、11a同士を軸方向に相対変位させる際には、上記各鋼球16、16が転動する事で、この相対変位が軽い力で行なわれる様にする。
In the case of this conventional structure, between the inner peripheral surface of the
上述の様な従来構造の場合、上記アウターシャフト10aと上記インナーシャフト11aとの間で回転伝達を行なう際には、上記各鋼球16、16は、上記各間部分で動く事なく、回転力(トルク)を伝達する。即ち、上記従来構造の場合、これら各鋼球16、16を上記各間部分の押し込んだ後は、これら各鋼球16、16を、上記両シャフト10a、11a同士の軸方向への相対変位時にのみ、これら両シャフト10a、11aの軸方向に転動する様にしている。従って、操舵時に上記各鋼球16、16は、上記両シャフト10a、11aの回転方向側面のうちで同じ部分に、繰り返し押し付けられる。この結果、これら両シャフト10a、11aの回転方向側面の一部に圧痕が生じる可能性がある。そして、圧痕が生じた場合には、操舵時にがたつきを発生したり、これら両シャフト10a、11a同士の軸方向への相対変位を円滑に行なえなくなる可能性がある。
In the case of the conventional structure as described above, when the rotation is transmitted between the
この様な不都合の原因となる圧痕は、伝達すべきトルクが大きくなる程生じ易くなる。例えば、前述の図14に示した操舵装置は、補助動力源である電動モータ8をステアリングコラム側に設けた、所謂コラムタイプの電動式パワーステアリング装置であるが、この様な電動式パワーステアリング装置の場合、ステアリングシャフト3が伝達するトルクに比べて、中間シャフト5が伝達するトルクが、補助動力分だけ大きくなる。従って、この中間シャフト5に図15に示した様な従来構造を適用すると、上記圧痕が生じ易くなる。上記ステアリングシャフト3に適用した場合にしても、この圧痕が生じる可能性はあり、特に、パワーステアリング装置を備えない構造の場合には、上記ステアリングシャフト3に圧痕が生じ易くなる。 Indentations that cause such inconvenience are more likely to occur as the torque to be transmitted increases. For example, the steering device shown in FIG. 14 is a so-called column-type electric power steering device in which the electric motor 8 as an auxiliary power source is provided on the steering column side. Such an electric power steering device. In this case, the torque transmitted by the intermediate shaft 5 is increased by the amount of auxiliary power compared to the torque transmitted by the steering shaft 3. Therefore, when the conventional structure as shown in FIG. 15 is applied to the intermediate shaft 5, the indentation is easily generated. Even when applied to the steering shaft 3, this indentation may occur. In particular, in the case of a structure without a power steering device, the indentation is likely to occur on the steering shaft 3.
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、回転方向のがたつきを発生させる事なく軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくい伸縮式回転伝達軸を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention can smoothly expand and contract in the axial direction without causing backlash in the rotational direction, and even when a large torque is transmitted, The invention was invented to realize a telescopic rotation transmission shaft that is not easily damaged.
本発明の伸縮式回転伝達軸は、前述の図15に示した従来構造の場合と同様に、アウターシャフトと、インナーシャフトと、複数の伝達駒とを備え、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、互いの間での回転伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。
このうちのアウターシャフトは、少なくとも軸方向の一部を、軸方向一端面に開口する、内周面の形状が非円形である筒状部としている。但し、軸方向全長に亙り管状に形成し、全体を筒状部としても良い。
又、上記インナーシャフトは、少なくとも軸方向の一部を、上記筒状部に緩く挿入可能な、外周面の形状が非円形である挿入部としている。但し、軸方向全長に亙り断面形状を同じとして、全体を挿入部としても良い。
又、上記各伝達駒は、この挿入部の外周面の円周方向複数個所と上記筒状部の内周面の円周方向複数個所との間にそれぞれ存在する、上記挿入部の外周面と上記筒状部の内周面とが上記両シャフトの回転方向に関して互いに対向する円周方向隙間部分に、これら両シャフトの周面同士の間に挟持された状態で配置されている。尚、本明細書及び特許請求の範囲で言う、「挿入部の外周面」或いは「筒状部の内周面」は、挿入部の外形或いは筒状部の内形を構成する面を言う。従って、必ずしも径方向に向いた面に限らず、回転方向に向いた面も含む。
The telescopic rotation transmission shaft of the present invention includes an outer shaft, an inner shaft, and a plurality of transmission pieces, as in the case of the conventional structure shown in FIG. 15, and the outer shaft and the inner shaft. , Combining the transmission of rotation and the relative displacement in the axial direction between each other.
Of these, the outer shaft has at least a portion in the axial direction as a cylindrical portion that opens to one end surface in the axial direction and has a noncircular shape on the inner peripheral surface. However, it may be formed in a tubular shape over the entire length in the axial direction, and the whole may be a cylindrical portion.
The inner shaft has at least a part in the axial direction as an insertion portion that can be loosely inserted into the cylindrical portion and has a non-circular shape on the outer peripheral surface. However, the entire cross-sectional shape may be the same over the entire length in the axial direction, and the whole may be used as the insertion portion.
Each of the transmission pieces includes an outer peripheral surface of the insertion portion that is present between a plurality of circumferential positions on the outer peripheral surface of the insertion portion and a plurality of circumferential positions on the inner peripheral surface of the cylindrical portion. It arrange | positions in the state clamped between the peripheral surfaces of these both shafts in the circumferential clearance part which mutually opposes the internal peripheral surface of the said cylindrical part regarding the rotation direction of both said shafts. The “outer peripheral surface of the insertion portion” or “inner peripheral surface of the cylindrical portion” referred to in this specification and claims refers to a surface constituting the outer shape of the insertion portion or the inner shape of the cylindrical portion. Therefore, it is not necessarily limited to the surface facing the radial direction, but includes the surface facing the rotation direction.
特に、本発明の伸縮式回転伝達軸に於いては、上記各円周方向隙間部分のうちで、少なくとも上記各伝達駒を挟持した部分の、回転方向に関する幅を、上記両シャフトの径方向に関して何れかの方向に向かう程漸次狭くしている。
又、上記各伝達駒を上記各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅が狭くなった部分に向け径方向に押圧する弾性部材を設けている。
更に、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切り、上記各伝達駒と当接する1対の面同士の傾斜角度を、これら両面同士の間隔が狭まる際に、これら各伝達駒を上記弾性部材の弾力に抗して上記各円周方向隙間部分で変位可能な大きさに(この弾力の大きさや当接部に作用する摩擦力との関係で)規制している。
In particular, in the telescopic rotation transmission shaft of the present invention, the width in the rotation direction of at least the portion between which the transmission pieces are sandwiched among the circumferential gap portions, with respect to the radial direction of the shafts. It gradually becomes narrower toward either direction.
Further, an elastic member is provided for pressing each transmission piece in the radial direction toward a portion having a narrow width in the rotational direction among the circumferential gap portions.
Further, the circumferential direction gap portions are partitioned on both sides in the rotational direction, and the inclination angle between a pair of surfaces in contact with the transmission pieces is set so that the transmission pieces are made elastic when the distance between the two faces is reduced. It is restricted to a size that can be displaced in each circumferential clearance portion against the elastic force of the member (in relation to the size of the elastic force and the frictional force acting on the contact portion).
上述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項2に記載した様に、上記各伝達駒として、両シャフトの中心軸に対し直角方向に存在する仮想平面に関する断面形状が円形のもの、例えば、玉、或いは円筒ころを使用する。そして、上記各伝達駒の外周面を、上記両シャフトの周面に当接させる。
又、この様な請求項2に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項3に記載した様に、少なくとも一方のシャフトの周面の一部で各伝達駒と対向する部分を、傾斜方向が互いに異なる外径側、内径側両面を径方向中間部で連続させる。そして、上記一方のシャフトの周面の一部を、この径方向中間部が円周方向に関して最も凹んだ凹面とする。更に、上記各伝達駒が弾性部材の弾力に抗して変位した状態で、これら各転動駒の外周面が上記外径側、内径側両面に同時に当接自在とする。
Preferably, when carrying out the present invention as described above, as described in claim 2, each of the transmission pieces has a circular cross-sectional shape with respect to a virtual plane existing in a direction perpendicular to the central axis of both shafts. For example, balls or cylindrical rollers are used. Then, the outer peripheral surfaces of the transmission pieces are brought into contact with the peripheral surfaces of the shafts.
Further, when carrying out the invention described in claim 2, preferably, as described in claim 3, at least a part of the peripheral surface of one shaft is inclined to each transmission piece. Both the outer diameter side and the inner diameter side, whose directions are different from each other, are made continuous at the radial intermediate portion. A part of the peripheral surface of the one shaft is a concave surface in which the radial intermediate portion is most recessed in the circumferential direction. Further, in a state where each of the transmission pieces is displaced against the elasticity of the elastic member, the outer peripheral surface of each of the rolling pieces can be brought into contact with both the outer diameter side and the inner diameter side at the same time.
又、上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項4に記載した様に、前記筒状部の内周面を、回転方向に関して交互に配置した複数個所ずつのアウター側小径円弧面部とアウター側大径円弧面部とをアウター側段差面部で連続させた、段付形状とする。これに対して、前記挿入部の外周面を、回転方向に関して交互に配置した複数個所ずつのインナー側小径円弧面部とインナー側大径円弧面部とをインナー側段差面部で連続させた、段付形状とする。そして、前記各円周方向隙間部分を、これら各インナー側段差面部と上記各アウター側段差面部との間に存在させる。 Further, when the present invention as described above is carried out, for example, as described in claim 4, the outer side small-diameter circular arc surface portions each having a plurality of locations in which the inner peripheral surface of the cylindrical portion is alternately arranged in the rotation direction. And a stepped shape in which the outer-side large-diameter arc surface portion is continuous at the outer-side step surface portion. On the other hand, the outer peripheral surface of the insertion portion has a stepped shape in which inner side small-diameter arc surface portions and inner-side large-diameter arc surface portions arranged alternately with respect to the rotation direction are made continuous at the inner side step surface portion. And And each said circumferential direction clearance gap part exists between each these inner side level | step difference surface parts and each said outer side level | step difference surface part.
或いは、上述の様な本発明を実施する場合に、請求項5に記載した様に、前記筒状部の内周面を、互いに平行な1対のアウター側平坦面部と、それぞれがこの筒状部の中心軸を中心とする1対のアウター側円弧面部と、これら両アウター側円弧面部の両端縁部と上記両アウター側平坦面部の幅方向両端縁部とを連続させる、これら両アウター側平坦面部から上記両アウター側円弧面部に向かう程互いの間隔が拡がる方向に傾斜した、これら両アウター側円弧面部毎に1対ずつ、合計2対のアウター側連続面部とから成り、内周面同士の間隔が上記両アウター側平坦面部から外れた部分で漸次大きくなった形状とする。又、前記挿入部の外周面を、互いに平行な1対のインナー側平坦面部を備えた形状とする。そして、前記各円周方向隙間部分を、これら各インナー側平坦面部と上記各アウター側連続面部との間に存在させる。 Alternatively, when the present invention as described above is carried out, as described in claim 5, the inner peripheral surface of the cylindrical portion is formed of a pair of outer side flat surface portions parallel to each other, and each of these cylindrical portions A pair of outer arcuate surface parts centering on the central axis of the outer part, both end edges of both outer arcuate surface parts, and both end edges in the width direction of the outer flat surface parts. It consists of two pairs of outer side continuous surface portions, one pair for each of these outer side arc surface portions, which are inclined in a direction in which the distance between the outer side arc surface portions increases from the surface portion toward the both outer side arc surface portions. It is set as the shape where the space | interval became large gradually in the part which remove | deviated from the said both outer side flat surface part. In addition, the outer peripheral surface of the insertion portion has a shape including a pair of inner side flat surface portions parallel to each other. And each said circumferential direction clearance gap part exists between these each inner side flat surface part and each said outer side continuous surface part.
又、前述の様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項6に記載した様に、前記各円周方向隙間部分毎に複数個ずつの伝達駒を、両シャフトの軸方向に互いに間隔をあけて配置する。
この様な請求項6に記載した発明を実施する場合に、好ましくは、請求項7に記載した様に、上記各円周方向隙間部分に配置された複数個の伝達駒を保持器に保持する事により、これら各伝達駒同士の間隔を規制する。
或いは、請求項8に記載した様に、上記両シャフトの軸方向に長く、上記各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅が狭くなる側に複数の保持凹部を形成したセパレータの保持凹部に、これら各円周方向隙間部分に配置された複数個の伝達駒を保持する事により、これら各伝達駒同士の間隔を規制する。更に、弾性部材により上記セパレータを、上記各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅が狭くなる側に押圧する。
又、この様な請求項7〜8に記載した発明を実施する場合に好ましくは、請求項9に記載した様に、上記各円周方向隙間部分に配置された複数個の伝達駒同士の、両シャフトの軸方向に関するピッチを、この軸方向の両端部で中央部よりも短くする。
Further, when implementing the present invention as described above, preferably, as described in claim 6, a plurality of transmission pieces for each of the circumferential gap portions are spaced apart from each other in the axial direction of both shafts. Place with a gap.
In carrying out the invention described in claim 6, preferably, as described in claim 7, the plurality of transmission pieces arranged in the circumferential gap portions are held in the cage. This regulates the interval between these transmission pieces.
Alternatively, as described in claim 8, a separator holding recess having a plurality of holding recesses formed on a side that is long in the axial direction of both shafts and has a narrow width in the rotational direction among the circumferential clearance portions. Further, by holding a plurality of transmission pieces arranged in the circumferential gap portions, the interval between the transmission pieces is regulated. Further, the separator is pressed by the elastic member to the side where the width in the rotational direction becomes narrower among the circumferential gap portions.
Moreover, when implementing the invention described in the seventh to eighth aspects, preferably, as described in the ninth aspect, a plurality of transmission pieces disposed in the circumferential gap portions are arranged. The pitch in the axial direction of both shafts is made shorter at the both ends in the axial direction than at the center.
又、以上に述べた様な本発明を実施する場合に好ましくは、請求項10に記載した様に、互いに接触して、上記両シャフトが軸方向に相対変位する際に相対変位する、上記各伝達駒の表面と、前記筒状部の内周面と、前記挿入部の外周面とのうちの少なくとも何れかの面に、耐摩耗性を向上させる為の表面処理層を形成する。
この様な表面処理層としては、焼き入れ硬化層、窒化処理槽、浸炭焼き入れ層、ショット・ピーニング或いはショットブラストによる硬化層、DLA、MoS2 、PTFE等の、低摩擦材製の潤滑層等が採用可能である。
Further, when the present invention as described above is carried out, preferably, as described in claim 10, the shafts are in contact with each other and are relatively displaced when the shafts are relatively displaced in the axial direction. A surface treatment layer for improving wear resistance is formed on at least one of the surface of the transmission piece, the inner peripheral surface of the cylindrical portion, and the outer peripheral surface of the insertion portion.
As such a surface treatment layer, a hardening hardening layer, a nitriding treatment tank, a carburizing hardening layer, a hardening layer by shot peening or shot blasting, a lubricating layer made of a low friction material such as DLA, MoS 2 , PTFE, etc. Can be adopted.
上述の様に構成する本発明によれば、回転方向のがたつきを発生させる事なく軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくい伸縮式回転伝達軸を実現できる。
先ず、回転方向のがたつきの発生防止は、各伝達駒を弾性部材により、各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅が狭くなった部分に向け押圧する事で図れる。上記各伝達駒の表面は、常に、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切る、1対の面に当接した状態となる。言い換えれば、上記各伝達駒の表面と、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切る何れかの面との間に、隙間が生じる事はない。この為、アウターシャフトとインナーシャフトとの間でトルク伝達を開始する際に、隙間に基づくがたつきを発生する事がない。
According to the present invention configured as described above, it is possible to smoothly expand and contract in the axial direction without causing rattling in the rotational direction, and even when a large torque is transmitted, damage such as indentation is caused. It is possible to realize a telescopic rotation transmission shaft that is less prone to occur.
First, the occurrence of shakiness in the rotational direction can be prevented by pressing each transmission piece with an elastic member toward a portion of each circumferential clearance that has a narrow width in the rotational direction. The surface of each transmission piece is always in contact with a pair of surfaces that partition both sides in the rotational direction of each circumferential gap portion. In other words, there is no gap between the surface of each transmission piece and any surface that divides both sides in the rotational direction of each circumferential gap portion. For this reason, when torque transmission is started between the outer shaft and the inner shaft, rattling based on the gap does not occur.
又、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事は、上記各伝達駒の表面と、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切る1対の面とを相対変位させる事で図れる。これら各面同士は、上記弾性部材の弾力により、常時当接してはいるが、例えば締り嵌めにより組み合わせた構造とは異なり、当接面の面圧は限られている。従って、上記各面同士を相対変位させる為に要する力は小さくて済み、上記軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができる。 In addition, smooth expansion and contraction in the axial direction can be achieved by relatively displacing the surface of each transmission piece and a pair of surfaces partitioning both sides in the rotational direction of each circumferential gap portion. Although these surfaces are always in contact with each other due to the elastic force of the elastic member, the surface pressure of the contact surfaces is limited unlike a structure in which the surfaces are combined by, for example, an interference fit. Therefore, the force required to relatively displace the surfaces is small, and the axial expansion and contraction can be performed smoothly.
更に、回転方向のがたつきを防止しつつ、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくくする事は、トルク伝達に伴って上記各伝達駒を、上記各円周方向隙間部分で径方向に変位させる事により図れる。即ち、トルク伝達時に、これら各伝達駒のうち、トルク伝達側に存在する半数の伝達駒は、上記弾性部材の弾力に抗して、上記各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅寸法が広い側に変位する傾向になる。これに対して、反トルク伝達側に存在する残り半数の伝達駒は、上記弾性部材の弾力に基づいて、上記各円周方向隙間部分のうちで回転方向に関する幅寸法が狭い側に変位する傾向になる。この様に、上記各伝達駒が、トルク伝達側と反トルク伝達側とで、互いに逆方向に移動する事により、これら各伝達駒の変位に拘らず、これら各伝達駒の表面と、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切る1対の面とを当接させたままにできる。この為、トルク伝達の方向が急に変化する場合でも、隙間に基づくがたつきを発生する事はない。又、上記各伝達駒がこれら各円周方向隙間部分で変位する量は、伝達すべきトルクが大きくなる程多くなる。この為、トルク伝達時に、上記各円周方向隙間部分の回転方向両側を仕切る1対の面のうちで上記各伝達駒の表面と当接する部分が頻繁に変わり、これら1対の面に圧痕等の損傷が発生しにくくなる。 Further, even when a large torque is transmitted while preventing rotation in the rotational direction, it is difficult to cause damage such as indentation. This can be achieved by displacing in the radial direction. That is, at the time of torque transmission, of these transmission pieces, half of the transmission pieces existing on the torque transmission side have a width dimension in the rotational direction among the circumferential gap portions against the elasticity of the elastic member. It tends to displace to the wide side. On the other hand, the remaining half of the transmission pieces present on the counter-torque transmission side tend to be displaced to the side having a smaller width dimension in the rotational direction among the circumferential gap portions based on the elasticity of the elastic member. become. In this way, the transmission pieces move in opposite directions on the torque transmission side and the counter-torque transmission side, so that the surfaces of the transmission pieces and the circumferences of the transmission pieces are independent of the displacement of the transmission pieces. The pair of surfaces partitioning both sides in the rotational direction of the direction gap portion can be kept in contact with each other. For this reason, even when the direction of torque transmission changes suddenly, rattling based on the gap does not occur. Further, the amount that each of the transmission pieces is displaced in the circumferential gap portions increases as the torque to be transmitted increases. For this reason, at the time of torque transmission, among the pair of surfaces partitioning both sides in the rotational direction of each circumferential clearance portion, the portion that contacts the surface of each transmission piece changes frequently, and the pair of surfaces have indentations and the like. Damage is less likely to occur.
特に、請求項2に記載した様に、上記各伝達駒として断面形状が円形のものを使用して、これら各伝達駒の外周面をアウター、インナー両シャフトの周面に当接させれば、上記各円周方向隙間部分での上記各伝達駒の、幅寸法が異なる方向への変位を円滑に行なわせて、上記圧痕等の損傷防止効果を、より向上させられる。
更に、請求項3に記載した発明の様に、上記両シャフト同士の間で過大なトルクを伝達する際に、上記各転動駒の外周面が、傾斜方向が異なる外径側、内径側両面に同時に当接自在とすれば、これら各伝達駒と、これら外径側、内径側両面を設けた、少なくとも一方のシャフトの周面との当接部の面圧を低くできる。更に、上記各伝達駒は、上記外径側、内径側両面に同時に当接した状態から、更に、上記両シャフトの径方向に変位しない様にできる。この為、上記各伝達駒を押圧している弾性部材が過度に弾性変形する事を防止できて、この弾性部材の耐久性を確保できる。
In particular, as described in claim 2, if each of the transmission pieces has a circular cross-sectional shape and the outer peripheral surfaces of the transmission pieces are brought into contact with the outer peripheral surfaces of the outer and inner shafts, By smoothly displacing the transmission pieces in the circumferential gap portions in the width direction, the effect of preventing damage such as the indentation can be further improved.
Further, as in the invention described in claim 3, when transmitting an excessive torque between the two shafts, the outer peripheral surface of each rolling piece is formed on the outer diameter side and the inner diameter side both surfaces having different inclination directions. If it is possible to make contact at the same time, the surface pressure of the contact portion between each of the transmission pieces and at least one of the peripheral surfaces of the shaft provided with both outer diameter side and inner diameter side can be reduced. Further, the transmission pieces can be prevented from being displaced in the radial direction of the shafts from the state in which they are simultaneously in contact with both the outer diameter side and the inner diameter side. For this reason, it can prevent that the elastic member which is pressing each said transmission piece is elastically deformed excessively, and can ensure the durability of this elastic member.
尚、本発明を実施する場合に、一般的には、請求項4に記載した様な構造として、アウターシャフト及びインナーシャフトの断面形状を円形に近くする。但し、請求項5に記載した様な構造として、アウターシャフト及びインナーシャフトの断面形状を扁平にする事もできる。何れの構造を採用するかは、伝達すべきトルクの大きさ、伸縮式回転伝達軸を設置すべき空間の容積等に応じて、設計的に選択する。 When implementing the present invention, generally, the cross-sectional shape of the outer shaft and the inner shaft is made close to a circle as the structure described in claim 4. However, as the structure described in claim 5, the cross-sectional shapes of the outer shaft and the inner shaft can be flattened. Which structure is adopted is selected in design according to the magnitude of torque to be transmitted, the volume of the space in which the telescopic rotation transmission shaft is to be installed, and the like.
又、本発明を実施する場合に、請求項6に記載した様に、上記各円周方向隙間部分毎に複数個の伝達駒を、上記両シャフトの軸方向に互いに間隔をあけて配置すれば、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとの組み合わせ部の曲げ剛性を向上させる事ができる。
この場合に、上記各伝達駒同士の間隔を、請求項7に記載した様に、保持器により規制したり、請求項8に記載した様にセパレータにより規制すれば、伸縮式回転伝達軸の伸縮を繰り返しても、上記各伝達駒の間隔が不正規になる事がない。
又、請求項9に記載した様に、上記各伝達駒同士の、両シャフトの軸方向に関するピッチを、この軸方向の両端部で中央部よりも短くすれば、上記各伝達駒の総数を抑えつつ、上記曲げ剛性の向上を図れる。
更に、本発明を実施する場合に、請求項10に記載した様に、耐摩耗性を向上させる為の表面処理層を形成すれば、長期間に亙る使用による各面の摩耗を抑えて、伸縮式回転伝達軸の耐久性向上を図れる。
Further, when carrying out the present invention, as described in claim 6, if a plurality of transmission pieces are arranged at intervals in the axial direction of the two shafts for each circumferential gap portion, The bending rigidity of the combined portion of the outer shaft and the inner shaft can be improved.
In this case, if the distance between the transmission pieces is regulated by a cage as described in claim 7 or regulated by a separator as described in claim 8, the expansion and contraction of the telescopic rotation transmission shaft is achieved. Even if is repeated, the interval between the transmission pieces does not become irregular.
Further, as described in claim 9, if the pitch between the transmission pieces in the axial direction of both shafts is made shorter than the central part at both axial ends, the total number of the transmission pieces is suppressed. The bending rigidity can be improved.
Further, when the present invention is carried out, as described in claim 10, if a surface treatment layer for improving wear resistance is formed, the wear of each surface due to use over a long period of time is suppressed, and the expansion and contraction is suppressed. The durability of the rotary transmission shaft can be improved.
図1〜3は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第1例を示している。本例は、本発明の伸縮式回転伝達軸をステアリングシャフト18として実施する場合の構造に就いて示している。このステアリングシャフト18は、アウターシャフト19と、インナーシャフト20と、それぞれが伝達駒である複数の鋼球21、21と、これら各鋼球21、21を弾性的に押圧する、弾性部材である板ばね22、22とを備える。そして、上記アウターシャフト19と上記インナーシャフト20とを、互いの間での回転伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。尚、上記各板ばね22、22として、一般的には金属製のものを使用するが、合成樹脂製のものを使用する事もできる。
1-3 show a first example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. This example shows a structure when the telescopic rotation transmission shaft of the present invention is implemented as the steering
このうちのアウターシャフト19は、押出加工により完成後の金属管を直接得る事により、或いは、周知の方法で造った金属製で断面円形の丸管に曲げ加工を施す事により、断面花弁状に形成した金属管である。この様なアウターシャフト19は、その全長が、特許請求の範囲に記載した筒状部に相当する。この様なアウターシャフト19の内周面は、複数個所ずつのアウター側小径円弧面部23、23と、アウター側大径円弧面部24、24と、これら両円弧面部23、24同士を連続させるアウター側段差面部25、25とを、回転方向に関して交互に配置した段付形状である。これら各アウター側段差面部25、25のうち、上記各アウター側小径円弧面部23、23を回転方向両側から挟む、対となるアウター側段差面部25、25同士の交差角度θ25は、これら各アウター側段差面部25、25が上記アウターシャフト19の直径方向に存在する(中心角となる)場合に比べて大きくしている。尚、上記各アウター側小径円弧面部23、23と上記各アウター側大径円弧面部24、24とは、何れも外周面が凸面であるが、必ずしも同心である必要はない。
一方、上記インナーシャフト20は、押出加工により完成後の形状を有する金属杆を直接得る事により、或いは、周知の方法により造った金属製で断面円形の丸棒に削り加工を施す事により、断面花弁状に形成した金属杆である。この様なインナーシャフト20は、その全長が特許請求の範囲に記載した挿入部に相当する。この様なインナーシャフト20の外周面は、複数個所ずつのインナー側小径円弧面部26、26と、インナー側大径円弧面部27、27と、これら両円弧面部26、27同士を連続させるインナー側段差面部28、28とを、回転方向に関して交互に配置した段付形状である。これら各インナー側段差面部28、28の外径側端部は、上記両シャフト19、20同士を組み合わせた状態で、径方向外方に向かう程上記各アウター側段差面部25、25に近づく方向に傾斜した、傾斜面部29、29としている。これに対して、上記各インナー側段差面部28、28の内径側端部乃至径方向中間部は、上記インナーシャフト20の断面の径方向に関して、上記各傾斜面部29、29と逆方向に傾斜している。
On the other hand, the
本例の場合、上記各傾斜面部29、29が、請求項3に記載した外径側面であり、上記各インナー側段差面部28、28の内径側端部乃至径方向中間部が、同じく内径側面である。上記各アウター側段差面部25、25の傾斜角度(交差角度θ25)を上述の様に規制した事と相まって、これら各アウター側段差面部25、25と上記各インナー側段差面部28、28との間隔は、これら各アウター側段差面部25、25と上記各インナー側段差面部28、28との間にそれぞれ存在する、各円周方向隙間部分30、30の外径側半部では、上記両シャフト19、20の径方向外方に向かう程狭くなっている。これに対して、上記各円周方向隙間部分30、30の内径側半部では、上記各アウター側段差面部25、25と上記各インナー側段差面部28、28との間隔は、上記両シャフト19、20の径方向内方に向かう程狭くなっている。尚、上記各インナー側小径円弧面部26、26と上記各インナー側大径円弧面部27、27とに就いても、何れも外周面が凸面であるが、必ずしも同心である必要はない。
In the case of this example, each of the
又、前記各鋼球21、21は、上記円周方向隙間部分30、30内に、これら各円周方向隙間部分30、30毎に複数個ずつ配置している。そして、前記各板ばね22、22により上記各鋼球21、21を、上記各円周方向隙間部分30、30内で、上記両シャフト19、20の径方向外側に向け、弾性的に押圧している。この為に上記各板ばね22、22の幅方向中央部に形成した係止凹溝31と、上記インナーシャフト20の外周面のうちで上記各インナー側小径円弧面部26、26の回転方向中央部に形成した係止突条32、32とを係合させて、上記各板ばね22、22のずれ動きを防止している。この状態でこれら各板ばね22、22の幅方向両端部を上記各鋼球21、21に当接させて、これら各鋼球21、21に上記方向に押圧している。この状態でこれら各鋼球21、21の表面は、上記各アウター側段差面部25、25と、上記各インナー側段差面部28、28のうちで上記各傾斜面部29、29とに、それぞれ当接する。
Further, a plurality of the
尚、上記各鋼球21、21の表面が当接する、上記各アウター側段差面部25、25と上記各傾斜面部29、29との傾斜角度、即ち、上記各円周方向隙間部分30、30の外径側端部が径方向外方に向かう程狭くなる程度であるくさび角度θ30を、上記両シャフト19、20同士の間で伝達するトルクの大きさ(最大値或いは平均値)と、上記各板ばね22、22の弾力と、上記各鋼球21、21の表面と上記各面部25、29との当接部の摩擦係数との関係で、適切に規制している。このくさび角度θ30を規制する点に就いて、以下に説明する。
In addition, the inclination angle of each said outer side level | step-
上記両シャフト19、20同士の間で回転力(トルク)を伝達する際、上記各円周方向隙間部分30、30に配置された上記各鋼球21、21のうち、前記各インナー側大径円弧面部27、27よりも回転方向前側に存在する各鋼球21、21は、上記各アウター側段差面部25、25と上記各傾斜面部29、29との間で強く挟持されて、上記トルク伝達に供される。これに対して、上記各インナー側大径円弧面部27、27よりも回転方向後側に存在する各鋼球21、21は、上記トルク伝達に供される事はなく、上記各アウター側段差面部25、25と上記各傾斜面部29、29との間で強く挟持される事もない。
When the rotational force (torque) is transmitted between the
そして、上記トルク伝達に供される上記各鋼球21、21は、上記各アウター側段差面部25、25と上記各傾斜面部29、29とに押され、前記各板ばね22、22の弾力に抗して、上記各円周方向隙間部分30、30のうちで径方向内方に変位する傾向になる。そこで、上記両シャフト19、20同士の間で、或る程度大きな(例えば低速走行時に大きな舵角を付与する場合に必要とされる)トルクを伝達する際に、上記トルク伝達に供される上記各鋼球21、21が、実際に上記各円周方向隙間部分30、30のうちで径方向内方に変位する様に、上記各板ばね22、22の弾力と、前記くさび角度θ30とを規制している。この様な規制は、上記各鋼球21、21の表面と上記各アウター側段差面部25、25及び上記各傾斜面部29、29との間に作用する摩擦力に基づいて、計算により求められる。この場合に、実験により計算値を修正すれば、上記くさび角度θ30として、信頼性の高い適正値を得られる。
And each said
上述の様に構成する本例の構造によれば、回転方向のがたつきを発生させる事なく軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくい、テレスコピック式のステアリングシャフト18を実現できる。
先ず、回転方向のがたつきの発生防止は、上記各鋼球21、21を上記各板ばね22、22により、上記各円周方向隙間部分30、30のうちで回転方向に関する幅が狭くなった部分に向け押圧する事で図れる。上述した様に、或る程度大きなトルクを伝達する際には、上記トルク伝達に供される上記各鋼球21、21が上記各円周方向隙間部分30、30のうちで径方向内方に変位する。これら各鋼球21、21を挟持している上記各アウター側段差面部25、25と上記各傾斜面部29、29とは、遠近動はしても、転がり軸受の軌道面同士の様な、面方向への相対変位を行なわない。従って、上記各鋼球21、21が上記両面部25、29と純転がり接触する事はない。但し、当接部の相対変位状況に多少転がりの要素が加わるし、この当接部の周囲にくさび状の隙間が存在する為、この当接部へのグリース等の潤滑剤の取り込みは効果的に行なわれる。この為、上記各鋼球21、21の上記各円周方向隙間部分30、30内での変位は円滑に行なわれる。
According to the structure of this example configured as described above, it is possible to smoothly expand and contract in the axial direction without causing backlash in the rotational direction, and in addition, even when a large torque is transmitted, an indentation, etc. Thus, the
First, in order to prevent rattling in the rotational direction, the width of the
又、上述の様に回転方向前側(トルク伝達側)の鋼球21、21が径方向内方に変位する状態では、前記各インナー側大径円弧面部27、27に対し回転方向前側に存在する上記各円周方向隙間部分30、30の幅寸法が狭くなるのに対して、回転方向後側(反トルク伝達側)に存在する上記各円周方向隙間部分30、30の幅寸法は広くなる。この様に各円周方向隙間部分30、30の幅寸法が広くなった部分では、上記各鋼球21、21が上記各板ばね22、22により径方向外方に変位させられる。従って、回転方向前側では勿論、回転方向後側でも、上記各鋼球21、21と上記各アウター側段差面部25、25及び上記各傾斜面部29、29とが当接したままの状態となる。言い換えれば、上記各鋼球21、21の表面と上記各円周方向隙間部分30、30の回転方向両側を仕切る何れかの面との間に隙間が生じる事はない。
Further, as described above, in the state where the
この様に、上記各鋼球21、21が、トルク伝達側と反トルク伝達側とで、互いに逆方向に移動する事で、これら各鋼球21、21の変位に拘らず、これら各鋼球21、21の表面と、上記各円周方向隙間部分30、30の回転方向両側を仕切る1対の面である、上記両面部25、29とを当接させたままにできる。従って、トルク伝達の方向が急に変化する場合でも、隙間に基づくがたつきを発生する事はない。この為、前記アウターシャフト19と前記インナーシャフト20との間でトルク伝達を開始する際、或いは伝達方向を急に変化させる際に、隙間に基づくがたつきを発生する事はない。
In this way, the
又、前記ステアリングシャフト18を伸縮させるべく、上記両シャフト19、20同士を軸方向の相対変位させる際には、上記各鋼球21、21の転動面が、上記各アウター側段差面部25、25及び上記各傾斜面部29、29に対し転がりつつ、上記相対変位を許容する。この状態での上記各鋼球21、21の運動は、純転がりではないにしても、それに近い状態となるので、上記ステアリングシャフト18の伸縮に要する力を小さく抑えられる。即ち、上記各鋼球21、21の表面と上記各アウター側段差面部25、25及び上記各傾斜面部29、29とは、上記各板ばね22、22の弾力により、常時当接してはいるが、例えば締り嵌めにより組み合わせた構造とは異なり、当接面の面圧は限られている。従って、上記各面同士を相対変位させる為に要する力は小さくて済み、上記ステアリングシャフト18の伸縮を軽い力で行なわせる事ができる。
Further, when the
更に、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくくする事は、トルク伝達に伴って上記各鋼球21、21を、上記各円周方向隙間部分30、30内で、上記ステアリングシャフト18の径方向に関して内外方向に往復移動させる事により図れる。即ち、トルク伝達時に上記各鋼球21、21のうち、回転方向前側に存在する半数の鋼球21、21は、上記各板ばね22、22の弾力に抗して、上記各円周方向隙間部分30、30の径方向内方に変位する。これに対して、回転方向後側に存在する残り半数の鋼球21、21は、上記各板ばね22、22の弾力に基づいて、上記各円周方向隙間部分30、30のうちで径方向外方に変位する。本例のステアリングシャフト18の場合には、上記各鋼球21、21が径方向外方に変位する頻度と、同じく径方向内方に変位する頻度とは同じである。
Further, even when a large torque is transmitted, it is difficult to cause damage such as indentation, etc., because the
又、上記各鋼球21、21が上記各円周方向隙間部分30、30で上記ステアリングシャフト18の径方向に変位する量は、伝達すべきトルクが大きくなる程多くなる。この為、トルク伝達時に、上記各円周方向隙間部分30、30の回転方向両側を仕切る1対の面である、前記各アウター側段差面部25、25及び前記各傾斜面部29、29のうちで、上記各鋼球21、21の表面と当接する部分が頻繁に変わる。この結果、前述した特許文献1に記載された構造の様に、1個所を繰り返し押圧される場合と異なり、上記各面部25、29に圧痕等の損傷が発生しにくくなる。
Further, the amount of displacement of the
但し、上記伝達すべきトルクが過度に大きくなった状態では、上記各鋼球21、21は、上記ステアリングシャフト18の径方向に関して、上記各円周方向隙間部分30、30の中間部に留まる。即ち、上記トルクがゼロ又は僅少の場合には、図3の(A)に示す様に、上記各鋼球21、21が上記各板ばね22によりほぼ均一に押されて、上記各円周方向隙間部分30、30の外径寄り部分に留まる。これに対して、上記トルクが大きくなると、前述した様に、上記各鋼球21、21は、トルクを伝達する側で上記各板ばね22の弾力に抗して内径側に変位し、トルクを伝達しない側で外径側に変位する。本例の場合、前述した通り、各アウター側段差面部25、25と上記各インナー側段差面部28、28との間隔は、上記各円周方向隙間部分30、30の外径側半部では、上記両シャフト19、20の径方向外方に向かう程狭く、内径側半部では、径方向内方に向かう程狭くなっている。従って、上記トルクが極端に大きくなった場合には、図3の(B)の左側に示す様に、上記各鋼球21、21は、上記各インナー側段差面部28、28の中間部で、円周方向に関して最も凹んだ位置に留まる。
However, in a state where the torque to be transmitted is excessively large, the
この状態では、上記各鋼球21、21のうちでトルク伝達に供される鋼球21と、上記各インナー側段差面部28、28のうちのトルク伝達に供されるインナー側段差面部28とは、それぞれ2個所位置ずつで当接する。この結果、トルク伝達に供される鋼球21とインナー側段差面部28との接触面積が増大し、このインナー側段差面部28に大きな圧痕が形成される事を防止できる。更に、上記トルクがどれ程大きくなっても、上記各鋼球21、21は、図3の(B)の左側に示した状態よりも内径側に変位する事はない。この為、これら各鋼球21、21を外径側に押圧している上記各板ばね22が、過度の押圧される事はなく、これら各板ばね22の耐久性を確保できる。
In this state, the
[実施の形態の第2例]
図4は、請求項1〜4、6、7に対応する、本発明の実施の形態の第2例を示している。上述した実施の形態の第1例の場合には、図1に示す様に、各円周方向隙間部分30、30に鋼球21、21を、互いに突き合わせた状態で配置している。この様な構造では、これら各鋼球21、21の数を同じとした場合に、ステアリングシャフト18の軸方向に関して、これら各鋼球21、21を配置する範囲が狭く(軸方向長さが短く)なり、このステアリングシャフト18の曲げ剛性を確保する面から不利になる。これに対して本例のステアリングシャフト18aの場合には、保持器33、33により、各円周方向隙間部分30、30に複数個ずつ配置された鋼球21、21同士の間隔を規制している。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 4 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4, 6 and 7. In the case of the first example of the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, the
上記各保持器33、33は、ステンレス鋼板等の金属板を曲げ形成する事により、或いは合成樹脂を射出成形する事により形成されたもので、それぞれ、円弧状の連結板部34と、この連結板部34の幅方向両端縁からインナーシャフト20の径方向内方に折れ曲がった1対の保持板部35、35とを備える。これら両保持板部35、35には円形のポケットを、上記インナーシャフト20の軸方向に関して間欠的に設けている。そして、これら各ポケットの内側に上記各鋼球21、21を1個ずつ、転動自在に保持している。本例の場合には、上記各保持器33、33の連結板部34を大きながたつきなく支持する為に、アウターシャフト19aの内周面のうちでアウター側大径円弧面部24a、24aの中間部を径方向内方に偏らせている。この構成により、これらアウター側大径円弧面部24a、24aと、インナーシャフト20の外周面のうちでインナー側大径円弧面部27、27との間の隙間を狭くしている。上記各保持器33、33の連結板部34は、この隙間部分に、大きながたつきを生じる事なく、上記ステアリングシャフト18aの軸方向(図4の表裏方向)の変位を自在に、配置している。
Each of the
この様な本例の構造によれば、上記各鋼球21、21の数を増やさなくても、上記ステアリングシャフト18aの軸方向に関して、これら各鋼球21、21を配置する範囲を広く(軸方向長さを長く)できて、上記ステアリングシャフト18aの曲げ剛性を確保し易くなる。その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
According to such a structure of this example, the range in which the
[実施の形態の第3例]
図5は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例の場合には、トルク伝達時に各鋼球21、21が変位する方向を、ステアリングシャフト18bの径方向に関して、前述した実施の形態の第1例及び上述した第2例の場合とは逆にしている。この為に、アウターシャフト19bの内周面の形状とインナーシャフト20aの外周面の形状とを上記第1〜2例の場合と異ならせて、回転方向に関する、各円周方向隙間部分30a、30aのうちで上記各鋼球21、21の表面が当接する部分の幅寸法を、上記ステアリングシャフト18bの径方向内側程狭くなる様にしている。
[Third example of embodiment]
FIG. 5 shows a third example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. In the case of this example, the direction in which the
具体的には、上記アウターシャフト19bの内周面のうちでアウター側段差面部25a、25aを、このアウターシャフト19bの径方向に一致する方向に形成している。これに対して、上記インナーシャフト20aの外周面のうちでインナー側段差面部28a、28aの内径側半部を、径方向内方に向かう程上記各アウター側段差面部25a、25aに近づく方向に傾斜した、傾斜面部29a、29aとしている。そして、上記各円周方向隙間部分30a、30a内に配置した上記各鋼球21、21を板ばね22a、22aの先端部により、上記ステアリングシャフト18bの径方向内方に押圧している。本例の場合、これら各板ばね22a、22aの基端部を、上記インアーシャフト20aの外周面のうちでインナー側大径円弧面部27、27にかしめ固定している。
Specifically, of the inner peripheral surface of the
この様な本例の場合、上記アウターシャフト19bと上記インナーシャフト20aとの間で或る程度大きなトルクを伝達する際に、上記インナー側大径円弧面部27、27よりも回転方向前側(トルク伝達側)に存在する鋼球21、21は、上記各板ばね22a、22aの弾力に抗して、上記ステアリングシャフト18bの径方向外方に変位する。同時に、回転方向後側(反トルク伝達側)に存在する鋼球21、21は、上記各板ばね22a、22aの弾力に基づいて、上記ステアリングシャフト18bの径方向内方に変位する。
その他の部分の構造及び作用は、前述した実施の形態の第1〜2例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
In the case of this example, when a certain amount of torque is transmitted between the
Since the structure and operation of other parts are the same as those in the first and second examples of the above-described embodiment, a duplicate description is omitted.
[実施の形態の第4例]
図6は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第4例を示している。本例の場合には、各鋼球21、21を押圧する為の板ばね22b、22bを、アウターシャフト19bの内周面のうちで、アウター側大径円弧面部24、24に保持している。又、これらアウター側大径円弧面部24、24の周方向中央部に係止凹溝31aに、上記各板ばね22b、22bの外周面中央部に形成した係止突条32aを係合させて、これら各板ばね22b、22bのずれ止めを図っている。これら各板ばね22b、22bの設置構造が異なる点以外の構成及び作用は、上述した実施の形態の第3例の場合と同様であるから、重複する説明は省略する。
[Fourth Example of Embodiment]
FIG. 6 shows a fourth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. In the case of this example, the
[実施の形態の第5例]
図7は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の場合には、アウターシャフト19cの内周面のうちでアウター側段差面部25b、25bの断面形状、及び、インナーシャフト20bの外周面のうちでインナー側段差面部28b、28bの断面形状を、それぞれゴシックアーチ状等の複合凹円弧としている。各鋼球21、21の表面と接触する、上記各段差面部25b、28bの断面形状を凹円弧としている為、これら各鋼球21、21の表面と各段差面部25b、28bとの当接部の面積が広くなる。この結果、これら各段差面部25b、28bに圧痕が形成される事を、より効果的に防止できる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第4例と同様であるから、重複する説明は省略する。
[Fifth Example of Embodiment]
FIG. 7 shows a fifth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. In the case of this example, the cross-sectional shape of the outer side
Since the configuration and operation of the other parts are the same as in the fourth example of the above-described embodiment, a duplicate description is omitted.
[実施の形態の第6例]
図8は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の第6例を示している。本例の場合には、各鋼球21、21を径方向内方に押圧する為の弾性部材として、ゴムの如きエラストマー製の弾性シート36、36を使用している。本例の場合には、この様な弾性シート36、36を、アウターシャフト19bの内周面のうちで、アウター側小径円弧面部23及びアウター側段差面部25a、25aを回転方向両側から挟む位置に配置している。尚、本例の場合には、各鋼球21、21同士を離隔させる為の保持器を設ける事もできる。
弾性部材が板ばねから弾性シート36、36に変わった以外の構成及び作用は、前述した実施の形態の第3〜4例と同様であるから、重複する説明は省略する。
[Sixth Example of Embodiment]
FIG. 8 shows a sixth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. In the case of this example,
Since the configuration and operation other than the change of the elastic member from the leaf spring to the
[実施の形態の第7例]
図9は、請求項1〜3、5に対応する、本発明の実施の形態の第7例を示している。本例の場合には、アウターシャフト19dの断面形状を、両端面が円弧状に膨らんだ鼓状としている。このアウターシャフト19dを管状とし、このアウターシャフト19dをその全長に亙って筒状部としている点は、先に述べた各例の場合と同様である。このアウターシャフト19dは、金属材料を押し出し加工する事により造ったもので、その内周面には、断面に関する長さ方向(図9の上下方向)中間部に、互いに平行な1対のアウター側平坦面部37、37を設けている。又、この長さ方向両端部に、それぞれが上記アウターシャフト19dの中心軸を中心とする、1対のアウター側円弧面部38、38を設けている。
[Seventh example of embodiment]
FIG. 9 shows a seventh example of the embodiment of the invention corresponding to claims 1 to 5. In the case of this example, the cross-sectional shape of the
上記断面の幅方向(図9の左右方向)に関する、これら両アウター側円弧面部38、38の幅寸法W38は、上記両アウター側平坦面部37、37同士の間隔D37よりも大きく(W38>D37)している。そして、これら両アウター側平坦面部37、37の幅方向両端縁部(断面の長さ方向両端縁部)と上記両アウター側円弧面部38、38の幅方向両端縁部とを、それぞれアウター側連続面部39、39により連続させている。これら各アウター側連続面部39、39は、上記両アウター側平坦面部37、37から上記両アウター側円弧面部38、38に向かう程互いの間隔が拡がる方向に傾斜したもので、これら両アウター側円弧面部38、38毎に1対ずつ、合計2対設けられている。
The width dimension W 38 of the outer arcuate surface portions 38 , 38 in the width direction of the cross section (the left-right direction in FIG. 9) is larger than the distance D 37 between the outer outer flat surface portions 37, 37 (W 38 > D 37 ). Then, both end edges in the width direction of both outer
一方、上述の様なアウターシャフト19dと組み合わされるインナーシャフト20cの外周面に関しても、両端面が円弧状に膨らんだ鼓状としている。このインナーシャフト20cを棒状とし、このインナーシャフト20cをその全長に亙って挿入部としている点は、先に述べた各例の場合と同様である。このインナーシャフト20cは、金属材料を押し出し加工する事により、或いは金属製の丸棒に削り加工を施す事により造ったもので、その外周面には、断面に関する長さ方向(図9の上下方向)中間部に、互いに平行な1対のインナー側平坦面部40、40を設けている。又、この長さ方向両端部に、それぞれが上記インナーシャフト20cの中心軸を中心とする、1対のインナー側円弧面部41、41を設けている。
On the other hand, the outer peripheral surface of the
上記断面の幅方向(図9の左右方向)に関する、上記両インナー側円弧面部41、41の幅寸法W41は、上記両インナー側平坦面部40、40同士の間隔D40よりも大きく(W41>D40)している。そして、これら両インナー側平坦面部40、40の幅方向両端縁部(断面の長さ方向両端縁部)と上記両インナー側円弧面部41、41の幅方向両端縁部とを、それぞれインナー側連続面部42、42により連続させている。これら各インナー側連続面部42、42は、上記両インナー側平坦面部40、40から上記両インナー側円弧面部41、41に向かう程互いの間隔が拡がる方向に傾斜したもので、これら両インナー側円弧面部41、41毎に1対ずつ、合計2対設けられている。
Above regarding the cross-section of the width direction (lateral direction in FIG. 9), the width W 41 of both inner side
前述の様なアウターシャフト19dと上述の様なインナーシャフト20cとは、このアウターシャフト19dの内径側にこのインナーシャフト20cを挿入し、更に、上記両インナー側平坦面部40、40の幅方向両端部と前記各アウター側連続面部39、39との間に鋼球21、21を介在させた状態に組み合わせる。そして、前記両アウター側円弧面部38、38の内面にそれぞれの基板部を保持した1対の板ばね22c、22cの両端部により、上記各鋼球21、21を上記両シャフト19d、20cの断面の径方向内方に、弾性的に押圧している。これら各鋼球21、21を配置した、上記両インナー側平坦面部40、40と上記各アウター側連続面部39、39とにより両側を仕切られる円周方向隙間部分30b、30bの、回転方向に関する幅は、上記断面の径方向内方に向かう程狭くなっている。従って、本例の場合も、前述した実施の形態の第3〜4例の場合と同様にして、回転方向のがたつきを発生させる事なく軸方向の伸縮を円滑に行なわせる事ができ、しかも、大きなトルクを伝達した場合にも圧痕等の損傷が生じにくい、テレスコピック式のステアリングシャフト18cを実現できる。
The
[実施の形態の第8例]
図10〜12は、請求項1〜4、6、8に対応する、本発明の実施の形態の第8例を示している。本例の構造は、前述した実施の形態の第1例の構造に改良を加えて、各円周方向隙間部分30毎に複数個ずつ配置した鋼球21、21をステアリングシャフト18dの軸方向に確実に離隔させると共に、これら各鋼球21、21の外径のばらつきを吸収可能としている。この為に本例の場合には、上記各円周方向隙間部分30内に、上記ステアリングシャフト18dの径方向に関して内側から順番に、波板ばね43と、セパレータ44と、上記各鋼球21、21とを配置している。
[Eighth Example of Embodiment]
FIGS. 10-12 has shown the 8th example of embodiment of this invention corresponding to Claims 1-4,6,8. In the structure of this example, the structure of the first example of the embodiment described above is improved, and a plurality of
上記波板ばね43は、上記ステアリングシャフト18dを構成するインナーシャフト20dの外周面を構成するインナー側小径円弧部26のうちで、インナー側段差面部28(図2参照)に隣接する部分に、上記インナーシャフト20dの軸方向の変位を阻止した状態で装着している。この為に本例の場合には、上記インナー側小径円弧部26の一部に保持凹孔45を形成し、この保持凹孔45内に上記波板ばね43を、ほぼがたつきなく設置している。
又、上記セパレータ44は、比較的硬質のゴム、ビニル等のエラストマーの如き弾性材製で、上記インナーシャフト20dの軸方向に長く、上記ステアリングシャフト18dの径方向に関して外側面側に複数の保持凹部46、46を、このステアリングシャフト18dの軸方向に関して間欠的に形成している。
更に、上記各鋼球21、21は、上記セパレータ44の保持凹部46、46に保持された状態で、上記波板ばね43の弾力により、アウターシャフト19の内周面を構成するアウター側段差面部25(図2参照)と、上記インナー側段差面部28の外径側端部に形成された傾斜面部29(図2参照)とに押し付けている。
The
The
Further, the
上述の様に構成する本例の構造の場合には、前述した実施の形態の第2例の構造と同様に、上記各鋼球21、21の数を増やさなくても、上記ステアリングシャフト18dの軸方向に関して、これら各鋼球21、21を配置する範囲を広くでき、このステアリングシャフト18dの曲げ剛性を確保し易くなる。
更に本例の構造の場合には、上記セパレータ44の弾性変形に基づき、上記各鋼球21、21の外径のばらつきを吸収できる。即ち、これら各鋼球21、21のうち、一部の鋼球21の外径が基準よりも大きくても、当該鋼球21部分で上記セパレータ44の厚さを弾性的に縮める事で、上記外径の差を吸収する。この為、上記各鋼球21、21の外径を厳密に規制しなくても、これら各鋼球21、21を設置した部分で有害ながたつきを生じる事が無い。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第1例と同様である。尚、本例の様な、波板ばね43とセパレータ44とを備えた構造を、前述の図5〜9に示した構造に適用する事もできる。
In the case of the structure of this example configured as described above, the
Further, in the case of the structure of this example, the variation in the outer diameter of each of the
The configuration and operation of the other parts are the same as in the first example of the embodiment described above. In addition, the structure provided with the
[実施の形態の第9例]
図13は、請求項1〜4、6、8、9に対応する、本発明の実施の形態の第9例を示している。本例の場合には、セパレータ44aの外径側側面に設けた保持凹部46、46の、軸方向に関するピッチを、軸方向中間部で広く、両端部で狭くしている。そして、これら各保持凹部46、46に保持された各鋼球21、21の軸方向に関するピッチを、この軸方向の両端部で中央部よりも短くしている。
この様な本例の構造の場合には、アウターシャフト19とインナーシャフト20dとの間に加わる曲げモーメントが強く加わる両端部分に存在する鋼球21、21の数が多くなるので、これら各鋼球21、21の総数を抑えつつ、上記アウターシャフト19と上記インナーシャフト20dとにより構成するステアリングシャフト18dの曲げ剛性の向上を図れる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第8例の場合と同様である。
[Ninth Embodiment]
FIG. 13 shows a ninth example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4, 6, 8, and 9. In the case of this example, the pitch in the axial direction of the holding recesses 46, 46 provided on the outer diameter side surface of the
In the case of such a structure of this example, the number of
[本発明を実施する場合の留意点]
本発明は、以上に述べた各実施の形態の構造に限らず、これら各実施の形態の構造を適宜組み合わせる等、種々の構造で実施可能である。
又、構成各部の形状、構造、材質に就いても、各種偏向実施できる。例えば、伝達駒の形状に関しては、図示の各例の様な球に限らず、円筒(鋼製ころ)とする事もできる。円筒製の伝達駒を採用する場合には、円筒の中心軸をアウター、インナー両シャフトの中心軸と平行に配置する。
[Points to note when implementing the present invention]
The present invention is not limited to the structure of each embodiment described above, and can be implemented with various structures such as a combination of the structures of these embodiments as appropriate.
Further, various deflections can be implemented even with respect to the shape, structure, and material of each component. For example, the shape of the transmission piece is not limited to the sphere as in each example shown in the figure, but may be a cylinder (steel roller). When a cylindrical transmission piece is employed, the central axis of the cylinder is arranged in parallel with the central axes of both the outer and inner shafts.
尚、各部の材質に就いては、用途に応じて必要とする信頼性及び耐久性を確保できる範囲で、各種材料を使用できる。例えば、アウター、インナー両シャフトに関しては、鉄系合金の他、アルミニウム系合金、マグネシウム係合金等が使用可能である。又、伝達駒に関しても、軸受鋼等の鉄系合金の他、高機能樹脂等が使用可能である。又、弾性部材に就いては、ばね鋼等の鉄系合金の他、高機能樹脂等が使用可能である。
更に、上記アウター、インナー両シャフト及び上記伝達駒を、何れも鉄系合金とする場合に、少なくとも何れかの面に、前述した様な耐摩耗性を向上させる為の表面処理層を形成する事も、耐久性向上の面から見て好ましい。
In addition, about the material of each part, various materials can be used in the range which can ensure the reliability and durability which are required according to a use. For example, for both the outer and inner shafts, aluminum alloys, magnesium engagement gold, etc. can be used in addition to iron alloys. In addition, as for the transmission piece, in addition to iron-based alloys such as bearing steel, highly functional resins can be used. For the elastic member, a high-functional resin or the like can be used in addition to an iron-based alloy such as spring steel.
Further, when both the outer and inner shafts and the transmission piece are made of an iron-based alloy, a surface treatment layer for improving wear resistance as described above is formed on at least one of the surfaces. Is preferable from the viewpoint of improving durability.
本発明の伸縮式回転伝達軸は、前述の図14に示した、電動式パワーステアリング装置を備えた自動車用操舵装置の構成部材のうち、中間シャフト5に適用して、大きな効果を得られる。但し、この中間シャフト5に限らず、ステアリングコラム9の内側に配置するステアリングシャフト3として実施する事もできる。更には、自動車用操舵装置を構成するシャフトに限らず、工作機械、遊具等、各種回転機械装置を構成する回転伝達用シャフトとして実施する事もできる。 The telescopic rotation transmission shaft of the present invention can be applied to the intermediate shaft 5 among the components of the automobile steering device provided with the electric power steering device shown in FIG. However, the present invention is not limited to the intermediate shaft 5 and can be implemented as the steering shaft 3 disposed inside the steering column 9. Furthermore, the present invention is not limited to the shaft constituting the automobile steering device, but can be implemented as a rotation transmission shaft constituting various rotary machine devices such as machine tools and playground equipment.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングギヤ
3 ステアリングシャフト
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 入力軸
7 タイロッド
8 電動モータ
9 ステアリングコラム
10、10a アウターシャフト
11、11a インナーシャフト
12 アウターコラム
13 インナーコラム
14 保持器
15 ポケット
16 鋼球
17 位置決め素子
18、18a、18b、18c、18d ステアリングシャフト
19、19a、19b、19c、19d アウターシャフト
20、20a、20b、20c、20d インナーシャフト
21 鋼球
22、22a、22b、22c 板ばね
23 アウター側小径円弧面部
24、24a アウター側大径円弧面部
25、25a、25b アウター側段差面部
26 インナー側小径円弧面部
27 インナー側大径円弧面部
28、28a、28b インナー側段差面部
29、29a 傾斜面部
30、30a、30b 円周方向隙間部分
31、31a 係止凹溝
32、32a 係止突条
33 保持器
34 連結板部
35 保持板部
36 弾性シート
37 アウター側平坦面部
38 アウター側円弧面部
39 アウター側連続面部
40 インナー側平坦面部
41 インナー側円弧面部
42 インナー側連続面部
43 波板ばね
44、44a セパレータ
45 保持凹孔
46 保持凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering gear 3
Claims (10)
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