JP2013185686A - Spline telescopic shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スプライン伸縮軸に関する。 The present invention relates to a spline telescopic shaft.
自動車や産業機械に用いられるスプライン伸縮軸では、内軸と外軸を軸方向に摺動させる関係上、内外のスプライン間に周方向(回転方向)の隙間を設ける必要がある。しかしながら、その隙間に起因して、歯打ち音による異音が発生するという問題がある。
特許文献1では、内外のスプラインに樹脂被膜を施す技術が提案されている。
In spline telescopic shafts used in automobiles and industrial machines, it is necessary to provide a circumferential (rotational direction) gap between the inner and outer splines in order to slide the inner shaft and outer shaft in the axial direction. However, due to the gap, there is a problem that abnormal noise is generated due to rattling noise.
Patent Document 1 proposes a technique for applying a resin coating to inner and outer splines.
しかしながら、内外のスプライン間の隙間の管理を厳密にする必要があり、製造コストが高くなる。
また、長期に使用して樹脂被膜が摩耗すると、内外のスプライン間の周方向の隙間が増大し、異音(歯打ち音)が発生するおそれがある。
そこで、本発明の目的は、長期に異音発生を抑制することができる安価なスプライン伸縮軸を提供することである。
However, it is necessary to strictly manage the gap between the inner and outer splines, which increases the manufacturing cost.
In addition, if the resin coating is worn over a long period of time, the circumferential gap between the inner and outer splines increases, and there is a risk that abnormal noise (gap noise) may occur.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive spline telescopic shaft that can suppress the generation of abnormal noise over a long period of time.
前記目的を達成するため、請求項1の発明は、内スプライン(41)を有する筒状の外軸(40)と、前記内スプラインに噛み合う外スプライン(53,54;153,154)をそれぞれ有し、軸方向(X1)に分割された複数の分割体(51,52;151,152)を含む内軸(50;150)と、前記外軸に収容されて前記複数の分割体を回転方向(Z1)に連結し、前記複数の分割体の位相をずらす方向の付勢力を発生する弾性部材(60)と、を備えたスプライン伸縮軸(5)を提供する。 In order to achieve the object, the invention of claim 1 has a cylindrical outer shaft (40) having an inner spline (41) and outer splines (53, 54; 153, 154) meshing with the inner spline. The inner shaft (50; 150) including a plurality of divided bodies (51, 52; 151, 152) divided in the axial direction (X1) and the plurality of divided bodies accommodated in the outer shaft in the rotational direction. A spline telescopic shaft (5) provided with an elastic member (60) connected to (Z1) and generating an urging force in a direction to shift the phase of the plurality of divided bodies.
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
また、請求項2のように、前記弾性部材は、前記回転方向にねじられた状態のねじりコイルばね(60)を含んでいてもよい。
In addition, although the alphanumeric character in a parenthesis represents the corresponding component etc. in embodiment mentioned later, this does not mean that this invention should be limited to those embodiment as a matter of course. The same applies hereinafter.
According to a second aspect of the present invention, the elastic member may include a torsion coil spring (60) that is twisted in the rotational direction.
また、請求項3のように、前記弾性部材の初期トルクは、スプライン伸縮軸の最大伝達トルクよりも大きくされていてもよい。
また、請求項4のように、隣接する分割体の端面(151b)に設けられた凸部(155)が、前記隣接する分割体の端面(152b)に設けられた凹部(156)に嵌合されていてもよい。
According to a third aspect of the present invention, the initial torque of the elastic member may be larger than the maximum transmission torque of the spline telescopic shaft.
Further, as in
請求項1の発明によれば、弾性部材の付勢力が、内軸を構成する複数の分割体の位相を相互にずらすように働いている。したがって、長期の使用によって、両スプラインが摩耗した場合にも、その摩耗の量に応じて複数の分割体の位相ずれの量を増大させて、両スプライン間の隙間をゼロに維持することができる。その結果、長期にわたって異音(歯打ち音)の発生を抑制することができる。しかも、両スプラインの隙間を管理を厳密に行う必要がなく、製造コストを安くすることができる。 According to the invention of claim 1, the urging force of the elastic member works so as to shift the phases of the plurality of divided bodies constituting the inner shaft from each other. Therefore, even when both splines wear due to long-term use, the amount of phase shift of the plurality of divided bodies can be increased according to the amount of wear, and the gap between both splines can be maintained at zero. . As a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal noise (tooth noise) over a long period of time. In addition, it is not necessary to strictly manage the gap between the two splines, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項2の発明によれば、弾性部材として、ねじりコイルばねを用いて、長期に安定したねじりトルクを発生させることができる。
請求項3の発明によれば、内軸の複数の分割体を、常にトルク伝達に寄与させることができる。偏摩耗の発生を抑制して、耐久性を向上することができる。
請求項4の発明によれば、隣接する分割体が、軸方向に凹凸結合しているので、スプライン伸縮軸全体としての曲げ剛性を高くすることができる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to generate a torsional torque that is stable over a long period of time by using a torsion coil spring as the elastic member.
According to invention of Claim 3, the some division body of an inner shaft can always be made to contribute to torque transmission. The occurrence of uneven wear can be suppressed and durability can be improved.
According to the fourth aspect of the present invention, since the adjacent divided bodies are unevenly coupled in the axial direction, the bending rigidity of the entire spline telescopic shaft can be increased.
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のスプライン伸縮軸が適用された中間軸を有する車両用操舵装置の概略構成図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結された操舵軸3と、操舵軸3に自在継手4を介して連結されたスプライン伸縮軸としての中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されたピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン7aに噛み合うラック8aを有する転舵軸としてのラック軸8とを備えている。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle steering apparatus having an intermediate shaft to which a spline telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is applied. Referring to FIG. 1, a vehicle steering apparatus 1 includes a steering shaft 3 coupled to a steering member 2 such as a steering wheel, and an intermediate shaft as a spline telescopic shaft coupled to the steering shaft 3 via a
ピニオン軸7およびラック軸8を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構A1が構成されている。ラック軸8は、車体側部材9に固定されたハウジング10によって、車両の左右方向に沿う軸方向(紙面とは直交する方向)に移動可能に、支持されている。ラック軸8の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。
A steering mechanism A1 is configured by a rack and pinion mechanism including the pinion shaft 7 and the
操舵軸3は、同軸上に連結された第1操舵軸11と第2操舵軸12とを備えている。第1操舵軸11は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト13およびロアーシャフト14を有している。アッパーシャフト13およびロアーシャフト14の何れか一方が内軸を構成し、他方が筒状の外軸を構成している。
The steering shaft 3 includes a
また、第2操舵軸12は、ロアーシャフト14と同伴回転可能に連結された入力軸15と、自在継手4を介して中間軸5に連結された出力軸16と、入力軸15および出力軸16を相対回転可能に連結するトーションバー17とを有している。
操舵軸3は、車体側部材18,19に固定されたステアリングコラム20によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
The
The steering shaft 3 is rotatably supported by a
ステアリングコラム20は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット21および筒状のロアージャケット22と、ロアージャケット22の軸方向下端に連結されたハウジング23とを備えている。ハウジング23内には、操舵補助用の電動モータ24の動力を減速して出力軸16に伝達する減速機構25が収容されている。
減速機構25は、電動モータ24の回転軸(図示せず)と同行回転可能に連結された駆動ギヤ26と、駆動ギヤ26に噛み合い出力軸16と同伴回転する被動ギヤ27とを有している。駆動ギヤ26は例えばウォーム軸からなり、従動ギヤ27は例えばウォームホイールからなる。
The
The
ステアリングコラム20は、車両後方側のアッパーブラケット28および車両前方側のロアーブラケット29を介して車体側部材18,19に固定されている。アッパーブラケット28は、図示しないコラムブラケットを介してステアリングコラム20のアッパージャケット21に固定可能とされている。アッパーブラケット28は、車体側部材18から下方に突出する固定ボルト(スタッドボルト)30と、当該固定ボルト30に螺合するナット31と、アッパーブラケット28に離脱可能に保持されたカプセル32とを用いて、車体側部材18に固定されている。
The
ロアーブラケット29は、ステアリングコラム20のハウジング23に固定されている。また、ロアーブラケット29は、車体側部材19から突出する固定ボルト(スタッドボルト)33と当該固定ボルト33に螺合するナット34とを用いて、車体側部材19に固定されている。
図1および図2を参照して、スプライン伸縮軸としての中間軸5は、筒状の外軸40と内軸50とを軸方向X1に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能にスプライン嵌合させて形成されている。外軸40および内軸50の何れか一方がアッパーシャフトを構成し、他方がロアーシャフトを構成する。
The
1 and 2, the
本実施形態では、外軸40がアッパーシャフトとして自在継手4に連結されており、内軸50がロアーシャフトとして自在継手6に連結されている。外軸40と内軸50との間には、グリース等の潤滑剤が介在していてもよい。これにより、外軸40および内軸50が軸方向X1に相対移動するときの摺動抵抗を低減することができる。
本実施形態では、スプライン伸縮軸を中間軸5に適用した場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸を第1操舵軸11に適用し、第1操舵軸11にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。また、本実施形態では、車両用操舵装置1が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸をマニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。
In this embodiment, the
In this embodiment, the spline telescopic shaft is described as applied to the
図2および拡大断面図である図3に示すように、外軸40は、その内周40aに、内スプライン41を有している。内軸50は、軸方向X1に分割された第1分割体51と第2分割体52とにより構成されている。各分割体51,52の外周51a,52a(内軸50の外周に相当)には、内スプライン41に噛み合う外スプライン53,54が、それぞれ形成されている。すなわち、内軸50の各分割体51,52が、ともに外軸40に対してスプライン嵌合している。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 which is an enlarged sectional view, the
外軸40内で、第1分割体51の端面51bと第2分割体52の端面52bとが、軸方向X1に対向している。外軸40内には、弾性部材としての金属製のねじりコイルばね60が収容されている。ねじりコイルばね60は、両端面51b,52bの間に、回転方向Z1にねじられた状態で、すなわち初期トルクT1が負荷された状態で介在している。
内軸50の第1分割体51と第2分割体52とは、弾性部材としてのねじりコイルばね60を介して、回転方向Z1に連結されている。具体的には、ねじりコイルばね60の一端61が、第1分割体51の端面51bに設けられた係合孔51cに係合している。ねじりコイルばね60の他端62が、第2分割体52の端面52bに設けられた係合孔52cに係合している。これにより、両分割体51,52との間に、ねじりコイルばね60を介してトルク伝達が可能となっないる。
Within the
The first divided
また、ねじりコイルばね60は、第1分割体51と第2分割体52に対して、第1分割体51と第2分割体52の位相をずらす付勢力を付与している。
略図である図4を参照して、外軸40内に組み込まれる前の自由状態での内軸50において、第1分割体51に対する第2分割体52の位相ずれを角度θ1とする。その内軸50を外軸40に組み込むと、第1分割体51に対する第2分割体52の位相ずれは、角度θ2(θ2は、ゼロまたはゼロに近い値)となる。すなわち、組込み状態での、ねじりコイルばね60は、自由状態から、角度θ1と角度θ2との差分に相当する角度(θ1−θ2)で、ねじられることになる。
The
Referring to FIG. 4 which is a schematic diagram, the phase shift of the second divided
ねじりコイルばね60は、その角度(θ1−θ2)に相当するねじりを戻そうとする反発力〔位相ずれを角度θ1に戻そうとする反発力〕を両分割体51,52に付与する。すなわち、ねじりコイルばね60は、第1分割体51と第2分割体52を、互いに反対方向に、初期トルクT1(図5、図6を参照)で回転付勢している。
これにより、図5および図6に示すように、一対の歯面53a,53bを有する第1外スプライン53と、一対の歯面54a,54bを有する第2外スプライン54とは、回転方向に関して互いに反対側の歯面53a,54bで、内スプライン41の対応する歯面に接触している。
The
Accordingly, as shown in FIGS. 5 and 6, the first
また、外軸40内で両分割体51,52を連結した状態のねじりコイルばね60の初期トルクT1(図5および図6参照)は、スプライン伸縮軸としての中間軸5の最大伝達トルクTMAX(図示せず)よりも大きくされている(T1>TMAX)。
本実施形態によれば、弾性部材(ねじりコイルばね60)の付勢力が、内軸50を構成する両分割体51,52の位相を相互にずらす方向に働いている。したがって、長期の使用によって、両スプライン41;51,52が摩耗した場合に、その摩耗量に応じて両分割体51,52の位相ずれの量を増大させる。これにより、長期にわたって、両スプライン41;51,52間の隙間をゼロに維持することができるので、長期にわたって異音(歯打ち音)の発生を抑制することができる。しかも、両スプライン41;51,52の隙間を管理を厳密に行う必要がなく、製造コストを安くすることができる。
In addition, the initial torque T1 (see FIGS. 5 and 6) of the
According to the present embodiment, the urging force of the elastic member (torsion coil spring 60) acts in a direction that shifts the phases of the two split
また、弾性部材として、ねじりコイルばね60を用いて、長期に安定したねじりトルクを発生させることができる。
また、ねじりコイルばね60の初期トルクT1が、スプライン伸縮軸としての中間軸5の最大伝達トルクTMAXよりも大きくされているので、内軸50の複数の分割体51,52を、常にトルク伝達に寄与させることができる。これにより、偏摩耗の発生を抑制して、耐久性を向上することができる。
In addition, the
Further, since the initial torque T1 of the
次いで、図7は本発明の別の実施形態のスプライン伸縮軸に用いる内軸150を示している。本実施形態が図3の実施形態と異なるのは、内軸150の第1分割体151の端面151bに設けられた軸方向の凸部155が、内軸150の第2分割体152の端面152bに設けられた軸方向の凹部156に嵌合されていることである。
また、第1分割体151の外周15aには、第1外スプライン153が形成され、第2分割体152の外周152aには、第2外スプライン154が形成されている。圧縮コイルばね60の一端61は、凸部155に設けられた係合孔151cに係止され、圧縮コイルばね60の他端62は、凹部156に設けられた係合孔152cに係止されている。
Next, FIG. 7 shows an
A first
図示していないが、凸部155の断面形状および凹部156の断面形状が、円形状であってもよい。また、凹部156の断面形状が矩形であり、凸部155の断面形状が小判形形状であってもよい。本実施形態の構成要素において、図3の実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図3の実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
本実施形態によれば、図3の実施形態と同じ作用効果を奏することができる。しかも、内軸150の両分割体151,152が、軸方向X1に凹凸結合しているので、中間軸5全体としての曲げ剛性を高くすることができる。
Although not shown, the cross-sectional shape of the
According to this embodiment, the same effect as the embodiment of FIG. 3 can be obtained. In addition, since the two split
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、弾性部材(ねじりコイルばね60)の初期トルクT1が、スプライン伸縮軸(中間軸5)の最大伝達トルクTMAX以下であってもよい(T1≦TMAX)。その場合においても、長期にわたって異音(歯打ち音)の発生を抑制することができる。
また、弾性部材として、ねじりコイルばねに変えて、棒状の弾性部材(トーションバー)を用いてもよい。また、内軸を構成する分割体を3つ設けてもよい。その他、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the initial torque T1 of the elastic member (torsion coil spring 60) may be equal to or less than the maximum transmission torque TMAX of the spline telescopic shaft (intermediate shaft 5) ( T1 ≦ TMAX). Even in that case, it is possible to suppress the generation of abnormal noise (gap sound) over a long period of time.
Further, instead of the torsion coil spring, a rod-like elastic member (torsion bar) may be used as the elastic member. Moreover, you may provide three division bodies which comprise an inner axis | shaft. In addition, various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1…車両用操舵装置、3…操舵軸、5…中間軸(スプライン伸縮軸)、40…外軸、40a…内周、41…内スプライン、50…内軸、51…第1分割体、51a…外周、51b…端面、51c…係合孔、52…第2分割体、52a…外周、52b…端面、52c…係合孔、53…第1外スプライン、54…第2外スプライン、60…ねじりコイルばね(弾性部材)、61…一端、62…他端、150…内軸、151…第1分割体、151a…外周、151b…端面、152…第2分割体、152a…外周、152b…端面、153…第1外スプライン、154…第2外スプライン、155…凸部、156…凹部、θ1,θ2…(位相ずれの)角度、T1…初期トルク、X1…軸方向、Z1…回転方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vehicle steering device, 3 ... Steering shaft, 5 ... Intermediate shaft (spline telescopic shaft), 40 ... Outer shaft, 40a ... Inner circumference, 41 ... Inner spline, 50 ... Inner shaft, 51 ... First divided body, 51a ... outer periphery, 51b ... end face, 51c ... engagement hole, 52 ... second divided body, 52a ... outer periphery, 52b ... end face, 52c ... engagement hole, 53 ... first outer spline, 54 ... second outer spline, 60 ... Torsion coil spring (elastic member), 61 ... one end, 62 ... other end, 150 ... inner shaft, 151 ... first divided body, 151a ... outer periphery, 151b ... end face, 152 ... second divided body, 152a ... outer periphery, 152b ... End face, 153... First outer spline, 154. Second outer spline, 155... Convex, 156 .. Concavity, .theta.1, .theta.2 (phase shift) angle, T1 ... Initial torque, X1.
Claims (4)
前記内スプラインに噛み合う外スプラインをそれぞれ有し、軸方向に分割された複数の分割体を含む内軸と、
前記外軸に収容されて前記複数の分割体を回転方向に連結し、前記複数の分割体の位相をずらす方向の付勢力を発生する弾性部材と、を備えたスプライン伸縮軸。 A cylindrical outer shaft having an inner spline;
Each having an outer spline meshing with the inner spline, an inner shaft including a plurality of divided bodies divided in the axial direction;
A spline telescopic shaft comprising: an elastic member that is housed in the outer shaft and connects the plurality of divided bodies in a rotation direction and generates a biasing force in a direction that shifts the phases of the plurality of divided bodies.
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CN105909687A (en) * | 2016-05-30 | 2016-08-31 | 徐俊锋 | Transmission shaft of light vehicle |
US9469332B2 (en) * | 2012-11-27 | 2016-10-18 | Jtekt Corporation | Coupling structure for coupling shaft to universal joint yoke, coupling method for coupling shaft to universal joint yoke, and intermediate shaft |
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