JP2009197911A - Telescopic shaft - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
- F16C29/12—Arrangements for adjusting play
- F16C29/123—Arrangements for adjusting play using elastic means
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Abstract
Description
本発明は、ステアリング機構の中間シャフト等に採用される伸縮シャフトに関するものである。 The present invention relates to a telescopic shaft employed in an intermediate shaft or the like of a steering mechanism.
筒状の雌軸に対して雄軸を内嵌させ、雌軸の内周面と雄軸の外周面との間に、軸方向に沿って複数のボールを介在させる直動案内構造と、軸方向と平行なニードルローラを介挿するキー構造とを、周方向に所定の間隔で形成することにより、雌軸と雄軸との相対回転を阻止した状態で軸方向の摺動をスムーズにするものがあった(特許文献1参照)。
上記特許文献1に記載された発明にあっては、直動案内構造により、雌軸と雄軸との軸方向の摺動がスムーズになるので、伸縮シャフトに発生し得る軸方向の変位や振動を円滑に吸収することができる。しかしながら、キー構造としてのニードルローラが、雌軸と雄軸との間でトルクを伝達しているときには、その摺動抵抗が増大するので、伸縮シャフトに軸方向の荷重が入力されている状態であっても、雌軸と雄軸との軸方向の摺動が抑制されてしまう。そして、この軸方向の荷重が入力されている状態で、トルクが消失し除荷されると、抑圧状態から解放された雌軸と雄軸とが急に軸方向に摺動することになるため、ステアリングホイールへの振動伝達や、異音の発生を招く可能性がある。 In the invention described in the above-mentioned patent document 1, the linear motion of the linear movement between the female shaft and the male shaft smoothens the axial displacement and vibration that can occur in the telescopic shaft. Can be absorbed smoothly. However, when the needle roller as the key structure transmits torque between the female shaft and the male shaft, its sliding resistance increases, so that an axial load is input to the telescopic shaft. Even if it exists, the sliding of the axial direction of a female shaft and a male shaft will be suppressed. When the torque is lost and the load is removed in the state where the axial load is input, the female shaft and the male shaft released from the suppressed state suddenly slide in the axial direction. This may cause vibration transmission to the steering wheel and abnormal noise.
本発明の課題は、トルク消失時の急な伸縮を抑制することである。 An object of the present invention is to suppress sudden expansion and contraction when torque is lost.
本発明の請求項1に係る伸縮シャフトは、筒状の雌軸と、該雌軸に内嵌される雄軸とを備え、双方の軸方向のみの摺動を許容することで伸縮自在となる伸縮シャフトであって、前記雌軸の内周面、及び前記雄軸の外周面に形成され、軸方向に沿って対向する一対の転動溝と、該一対の転動溝に介在させる転動体と、前記一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に介挿され、当該一対の転動溝に対して所定の摺動抵抗を与える摺接部材と、を備えることを特徴とする。なお、所定の摺動抵抗とは、雌軸と雄軸との円滑な摺動を損なうことのない範囲の値である。 The telescopic shaft according to claim 1 of the present invention includes a cylindrical female shaft and a male shaft fitted inside the female shaft, and is telescopic by allowing sliding only in both axial directions. A telescopic shaft, a pair of rolling grooves formed on an inner peripheral surface of the female shaft and an outer peripheral surface of the male shaft and facing each other along the axial direction, and a rolling element interposed between the pair of rolling grooves And a sliding contact member that is inserted into at least one of the one end side and the other end side along the axial direction of the pair of rolling grooves and gives a predetermined sliding resistance to the pair of rolling grooves. It is characterized by providing. The predetermined sliding resistance is a value in a range that does not impair smooth sliding between the female shaft and the male shaft.
本発明の請求項2に係る伸縮シャフトは、前記摺接部材は、軸方向に沿った両端側に、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニングが形成されることを特徴とする。 The telescopic shaft according to claim 2 of the present invention is characterized in that the sliding contact member is formed with crowning having an outer diameter smaller toward the end portion at both end sides along the axial direction.
本発明によれば、一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に、一対の転動溝の間に所定の摺動抵抗を与える摺接部材を介挿したことで、トルク消失時に雌軸と雄軸とが急に軸方向に摺動することを抑制することができる。 According to the present invention, at least one of the one end side and the other end side along the axial direction of the pair of rolling grooves is provided with a sliding member that gives a predetermined sliding resistance between the pair of rolling grooves. Thus, it is possible to prevent the female shaft and the male shaft from sliding suddenly in the axial direction when the torque is lost.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、ステアリング機構の概略構成図、図2は、中間シャフトの縦断面図、図3は、中間シャフトのA−A断面図、図4は、板ばねの単品図、図5は、ローラの単品図、図6は、伝達トルクと摺動抵抗との関係を示すグラフである。
図1に示すように、ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト2の一端に連結され、このステアリングシャフト2は、ステアリングコラム3によって回転自在に保持される。ステアリングシャフト2の他端は、カルダン軸継手4を介して中間シャフト5の上端に連結され、中間シャフト5の下端は、カルダン軸継手6を介してピニオンシャフト7の上端に連結され、ピニオンシャフト7の下端は、ラック軸8に連結される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a schematic configuration diagram of a steering mechanism, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an intermediate shaft, FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of the intermediate shaft, FIG. 4 is a single part diagram of a leaf spring, and FIG. FIG. 6 is a graph showing the relationship between transmission torque and sliding resistance.
As shown in FIG. 1, the steering wheel 1 is connected to one end of a steering shaft 2, and the steering shaft 2 is rotatably held by a
ステアリングコラム3は、上側がアッパブラケット11を介して、また下側がロアブラケット12を介して、夫々、車体側のメンバ13に取付けられる。ラック軸8を進退可能に収容するラックハウジング14は、弾性体15を介して車体側のフレーム16に固定される。
The
ステアリングシャフト2、及び中間シャフト5は、軸方向に伸縮自在の伸縮シャフトで構成される。これにより、ステアリングシャフト2では、ステアリングホイール1のテレスコピック位置を任意に調整することができ、また中間シャフト5では、走行中に発生する軸方向の変位や振動を吸収することができる。なお、走行中に発生する軸方向の変位や振動は、メンバ13とフレーム16とが別体であることや、ラックハウジング14が弾性体15を介してフレーム16に固定されていること等に起因している。
The steering shaft 2 and the
伸縮シャフトとして、ここでは中間シャフト5の構造について説明するが、ステアリングシャフト2についても同様の構造とするため、その詳細な説明は省略する。
図2及び図3に示すように、中間シャフト5は、下流側(ピニオンシャフト8側)に連結された円筒状の雌軸21と、上流側(ステアリングシャフト2側)に連結され、雌軸21に内嵌された雄軸22と、を備えている。
Although the structure of the
As shown in FIGS. 2 and 3, the
雌軸21の内周面には、周方向で等間隔となる三箇所に、断面が円弧状の転動溝23が軸方向に沿って形成され、雄軸22の外周面には、各転動溝23と対向する位置に、断面が底に向かうほど幅狭になる略台形状の転動溝24が軸方向に沿って形成される。雄軸22の各転動溝24には、板ばね25が敷設され、この板ばね25と転動溝23との間に複数のボール26を介在させる。ボール26は、板ばね25に対しても転動溝23に対しても二点接触する。
On the inner peripheral surface of the
また、板ばね25と転動溝23との間には、軸方向に沿った一端側に、軸方向と平行な円柱状の摺接ピン29が介挿され、板ばね25と転動溝23とに対して、所定の摺動抵抗が与えられる。所定の摺動抵抗とは、雌軸21と雄軸22との円滑な摺動を損なうことのない範囲の値とする。摺接ピン29は、板ばね25に対しても転動溝23に対しても周方向の二箇所で線接触する。
A cylindrical sliding
板ばね25の断面は、図3及び図4に示すように、底板25aの両側から側板25bを立ち上げ、その先を外折りで∩状に折り返した略波形にされ、底板25aが転動溝24の底面に面接触し、側板25bの先端側が転動溝24の側面に面接触する。この一対の側板25bの弾発力により、雌軸21に対してボール26が径方向に押圧されるので、雌軸21及び雄軸22に対して径方向の予圧が作用する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the cross section of the
板ばね25は、図2に示すように、転動溝24の終端となる径方向の段差24aと、雄軸22の先端に固定した環状のストッパ27と、によって両端が係止され、雄軸22に対する軸方向の位置決めがなされる(保持される)。なお、ストッパ27と板ばね25との間には、環状の弾性体28が介装される。
As shown in FIG. 2, the
ボール26は、雌軸21と雄軸22との軸方向の摺動に応じて転動する。すなわち、雌軸21と雄軸22とが伸長方向に摺動するときには、ボール26が弾性体28に近づく方向に転動し、雌軸21と雄軸22とが収縮方向に摺動するときには、ボール26が段差24aに近づく方向に転動する。このボール26の転動により、雌軸21と雄軸22との摺動がスムーズになる。
The
一方、雌軸21の内周面には、転動溝23とは半周期ずらし、且つ周方向で等間隔となる三箇所に、断面が円弧状のキー溝31が軸方向に沿って形成され、雄軸22の外周面には、各キー溝31と対向する位置に、断面が円弧状のキー溝32が軸方向に沿って形成される。このキー溝31及び32は、転動溝23及び24と同等の長さであり、このキー溝31及び32の間に対して、細長い円柱状のローラ33が介挿される。ローラ33は、キー溝31及び32の夫々に対して、周方向の二箇所で線接触する。また、ローラ33は、キー溝32の終端となる径方向の段差32aと、前述したストッパ27と、によって両端が係止され、雄軸22に対する軸方向の位置決めがなされる(保持される)。
On the other hand, on the inner peripheral surface of the
ボール26は、転動溝23及び板ばね25の夫々に対して点接触しているが、ローラ33は、キー溝31及び32の夫々に対して線接触しているので、雌軸21と雄軸22との間でトルクを伝達するのは、主にローラ33である。
The
また、雌軸21と雄軸22とが軸方向に摺動するときには、キー溝31とローラ33との間ですべりが発生する。ローラ33の両端側には、図5に示すように、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニング33aが形成される。したがって、両端側に生じる集中応力(接触面圧)が軽減される。さらに、キー溝31とローラ33との間にすべりが発生するときに、キー溝31とローラ33との平行度に誤差があっても、ある程度の誤差は許容されると共に、摺動抵抗の急変が緩和される。
以上より、ボール26が「転動体」に対応し、摺接ピン29が「摺接部材」に対応している。
Further, when the
From the above, the
次に、第1実施形態の作用効果について説明する。
ボール26の転動により、雌軸21と雄軸22との摺動がスムーズになるので、中間シャフト5に発生し得る軸方向の変位や振動が円滑に吸収される。しかしながら、ローラ33が、雌軸21と雄軸22との間でトルクを伝達しているときには、その摺動抵抗が増大するので、中間シャフト5に軸方向の荷重が入力されている状態であっても、雌軸21と雄軸22との軸方向の摺動が抑制されてしまう。そして、この軸方向の荷重が入力されている状態で、トルクが消失し除荷されると、抑圧状態から解放された雌軸21と雄軸22とが急に軸方向に摺動することになるため、ステアリングホイール1への振動伝達や、異音の発生を招く可能性がある。
Next, the function and effect of the first embodiment will be described.
As the
そこで、板ばね25と転動溝23との間に、双方に摺接する摺接ピン29を介挿し、雌軸21と雄軸22との円滑な摺動を損なうことのない範囲で、双方に対して所定の摺動抵抗を付加した。これにより、トルク消失時に雌軸21と雄軸22とが急に軸方向に摺動することを抑制することができる(ダンパー効果)。
Therefore, a sliding
上記の作用効果を、図6に基づいて説明する。雌軸21と雄軸22との間の伝達トルクが大きいほど、軸方向の摺動抵抗が大きくなり、摺動抵抗が閾値Ftを超えると、軸方向の摺動が抑制される。ここで、摺接ピン29を介挿しない場合には(一点鎖線)、伝達トルクがT0以下となるときの摺動抵抗がF1となるが、摺接ピン29を介挿した場合には(実線)、その分だけ摺動抵抗が増加するので、伝達トルクがT0以下となるときの摺動抵抗がF1よりも大きなF2となる。このF2は、閾値Ft未満ではあるが、F1よりも閾値Ftに近いので、それだけ摺動しにくい状態となり、急な摺動が抑制されることになる。T0とは、伝達トルクが消失したとみなせる程度の小さな値である。
The above effect will be described with reference to FIG. As the transmission torque between the
なお、上記の実施形態では、ステアリング系統の上流側に雄軸22を連結して下流側に雌軸21を連結しているが、これに限定されるものではなく、上流側に雌軸21を連結して下流側に雄軸22を連結してもよい。
また、上記の実施形態では、雄軸22の転動溝24に板ばね25を敷設しているが、これに限定されるものではなく、雌軸21の転動溝23に板ばね25を敷設してもよい。
In the above embodiment, the
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、一対の転動溝23及び24に、ボール26を介挿しているが、これに限定されるものではなく、ころを介挿してもよい。
また、上記の実施形態では、円柱状の摺接ピン29を採用したが、これに限定されるものではなく、円筒体であってもよい。要は、一対の転動溝23及び24に対して、所定の摺動抵抗を与えることができればよく、その形状は問わない。
Moreover, in said embodiment, although the ball |
Moreover, in said embodiment, although the column-shaped sliding
また、上記の実施形態のように、摺接ピン29を介挿すると、ボール26の転動範囲が狭くなるので、図7に示すように、ボール26の数を減らして、ボール26の転動範囲を確保してもよい。
また、上記の実施形態では、軸方向に沿った一端側だけに摺接ピン29を介挿しているが、図8に示すように、軸方向に沿った両端側に摺接ピン29を介挿してもよいし、又は軸方向に沿った他端側だけに摺接ピン29を介挿してもよい。
In addition, when the sliding
In the above embodiment, the sliding
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
この第2実施形態は、図9に示すように、摺接ピン29の両端側に、端部に向かうほど外径を小さくしたクラウニング29aを形成したものである。
これにより、雌軸21と雄軸22とが軸方向に摺動する際に、摺接ピン29が引っ掛かって摺動抵抗が不必要に増加するといった事態を回避することができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, as shown in FIG. 9, crowning 29 a having an outer diameter that decreases toward the end is formed on both ends of the sliding
Thereby, when the
なお、前述した応用例と同様に、図10に示すように、ボール26の数を減らして、ボール26の転動範囲を確保したり、図11に示すように、軸方向に沿った両端側に摺接ピン29を介挿してもよい。
As in the application example described above, the number of
1…ステアリングホイール、2…ステアリングシャフト、5…中間シャフト、21…雌軸、22…雄軸、23…転動溝、24…転動溝、26…ボール、27…ストッパ、29…摺接ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel, 2 ... Steering shaft, 5 ... Intermediate shaft, 21 ... Female shaft, 22 ... Male shaft, 23 ... Rolling groove, 24 ... Rolling groove, 26 ... Ball, 27 ... Stopper, 29 ... Sliding contact pin
Claims (2)
前記雌軸の内周面、及び前記雄軸の外周面に形成され、軸方向に沿って対向する一対の転動溝と、該一対の転動溝に介在させる転動体と、前記一対の転動溝における軸方向に沿った一端側及び他端側の少なくとも一方に介挿され、当該一対の転動溝に対して所定の摺動抵抗を与える摺接部材と、を備えることを特徴とする伸縮シャフト。 A telescopic shaft comprising a cylindrical female shaft and a male shaft fitted inside the female shaft, and allowing expansion and contraction by allowing sliding only in both axial directions,
A pair of rolling grooves formed on the inner peripheral surface of the female shaft and the outer peripheral surface of the male shaft and facing each other in the axial direction, a rolling element interposed in the pair of rolling grooves, and the pair of rolling shafts A sliding contact member that is inserted into at least one of the one end side and the other end side along the axial direction of the moving groove and that gives a predetermined sliding resistance to the pair of rolling grooves. Telescopic shaft.
Priority Applications (1)
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JP2008040292A JP2009197911A (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Telescopic shaft |
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JP2008040292A Pending JP2009197911A (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Telescopic shaft |
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- 2008-02-21 JP JP2008040292A patent/JP2009197911A/en active Pending
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