KR20150031274A

KR20150031274A - 샤프트용 구조체, 수형 부재 및 암형 부재

Info

Publication number: KR20150031274A
Application number: KR1020157000663A
Authority: KR
Inventors: 겐이치로 아오키; 요시하루 기요하라; 요지 이시자키; 가츠유키 나카이; 야스히로 아오키; 도시히코 고지마
Original assignee: 니타 가부시키가이샤
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-03-23
Also published as: US20150110551A1; WO2013191123A1; ES2687703T3; EP2863084A4; TWI577900B; EP2863084B1; US10344795B2; EP2863084A1; CN104379954A; TW201405026A; IN2015MN00046A; CN104379954B

Abstract

기어치가 부딪히는 소리로 불리는 불쾌한 다른 소리를 억제하면서, 축 방향의 슬라이딩 저항을 저감 가능한 샤프트용 구조체, 수형 부재 및 암형 부재를 제공한다.
동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 수형 부재(21) 및 암형 부재(22)를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 샤프트용 구조체(20)에 있어서, 수형 부재(21)가, 복수의 수 기어치를 가지는 외주부(21c)를 구비하고, 암형 부재(22)가, 복수의 암 기어치를 가짐과 함께 수형 부재(21)의 외주부(21c)를 삽입 가능한 내주부(22a)를 구비하고, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와, 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유(23)가 개재되어 있다.

Description

샤프트용 구조체, 수형 부재 및 암형 부재{STRUCTURAL BODY FOR SHAFT, MALE MEMBER, AND FEMALE MEMBER}

본 발명은, 차량 등 각종 산업기계에서 이용되는 샤프트에 장착되는 샤프트용 구조체, 당해 샤프트용 구조체를 구성하는 수형 부재 및 암형 부재에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 차량의 스티어링 샤프트에 포함되는 차량 스티어링용 신축축으로서, 수(雄) 스플라인 축과 암(雌) 스플라인 축을 구비한 신축축이 공지가 되어 있다(특허문헌 1의 도 2 참조). 이 신축축에서는, 수 스플라인 축의 외주면 및 암 스플라인 축의 내주면에 스플라인이 형성되어 있다. 또한, 수 스플라인 축의 외주면 및 암 스플라인 축의 내주면 중 어느 일방에는, 두께가 0.25[mm] 정도의 합성 수지(나일론 등)로 이루어지는 수지 피막이 형성되어 있다.

그런데, 상기 신축축은, 수 스플라인 축의 외주면, 또는, 암 스플라인 축의 내주면에 형성된 스플라인으로 치수 정밀도를 나타내는 것이기 때문에, 수 스플라인 축과 암 스플라인 축의 사이에서는, 기어치가 부딪히는 소리로 불리는 불쾌한 다른 소리가 발생한다는 문제가 있었다.

한편, 수 스플라인 축과 암 스플라인 축의 간극의 일부에, 니트릴 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무 등의 고무재를 설치한 토크 전달용 커플링이 공지가 되어 있다(특허문헌 2의 도 2 참조). 이 커플링에서는, 고무재에 의해 수 스플라인 축과 암 스플라인 축의 사이의 덜거덕거림이 흡수되어, 수 스플라인 축과 암 스플라인 축의 사이에서 발생하는 덜거덕거리는 소리(기어치가 부딪히는 소리)의 억제가 도모되어 있다.

일본국 공개특허 특개2008-120250호 공보 일본국 공개특허 특개2009-108892호 공보

그러나, 특허문헌 2에 기재된 토크 전달용 커플링에서는, 상기의 덜거덕거리는 소리를 억제할 수 있지만, 고무재를 설치함으로써, 수 스플라인 축과 암 스플라인 축에 있어서의 축 방향의 슬라이딩 저항이 증가하여, 슬라이딩성이 악화한다는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명은, 기어치가 부딪히는 소리로 불리는 불쾌한 다른 소리를 억제하면서, 축 방향의 슬라이딩 저항의 저감을 가능하게 한 샤프트용 구조체, 수형 부재 및 암형 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 샤프트용 구조체는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 수형 부재 및 암형 부재를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 샤프트용 구조체에 있어서, 상기 수형 부재가, 복수의 수 기어치를 가지는 외주부를 구비하고, 상기 암형 부재가, 복수의 암 기어치를 가짐과 함께 상기 수형 부재의 외주부를 삽입 가능한 내주부를 구비하고, 상기 수형 부재의 상기 외주부와, 상기 암형 부재의 상기 내주부의 사이에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 개재되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 (1)의 구성에 의하면, 수형 부재의 외주부와 암형 부재의 내주부의 사이에, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유를 설치함으로써, 수형 부재와 암형 부재의 사이에서 생기는 기어치가 부딪히는 소리를 억제하면서, 수형 부재와 암형 부재에 있어서의 축 방향의 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 또한, 슬라이딩성의 향상에 따라, 수형 부재의 외주부와 암형 부재의 내주부의 사이에 윤활유를 공급할 필요가 없어져, 윤활유 보급 등의 수고를 덜 수 있다.

(2) 본 발명의 수형 부재는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 암형 부재와 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 수형 부재에 있어서, 상기 수형 부재가, 복수의 수 기어치를 가짐과 함께 상기 암형 부재의 내주부에 삽입 가능한 외주부를 구비하고, 상기 수형 부재의 외주부에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 (2)의 구성에 의하면, 수형 부재의 외주부에, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유를 설치함으로써, 수형 부재와 암형 부재의 사이에서 생기는 기어치가 부딪히는 소리를 억제하면서, 수형 부재와 암형 부재에 있어서의 축 방향의 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 또한, 슬라이딩성의 향상에 따라, 수형 부재의 외주부와 암형 부재의 내주부의 사이에 윤활유를 공급할 필요가 없어져, 윤활유 보급 등의 수고를 덜 수 있다.

(3) 본 발명의 암형 부재는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 수형 부재와 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 암형 부재에 있어서, 상기 암형 부재가, 복수의 암 기어치를 가짐과 함께 상기 수형 부재의 외주부를 삽입 가능한 내주부를 구비하고, 상기 암형 부재의 상기 내주부에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 (3)의 구성에 의하면, 암형 부재의 내주부에, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유를 설치함으로써, 수형 부재와 암형 부재의 사이에서 생기는 기어치가 부딪히는 소리를 억제하면서, 수형 부재와 암형 부재에 있어서의 축 방향의 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 또한, 슬라이딩성의 향상에 따라, 수형 부재의 외주부와 암형 부재의 내주부의 사이에 윤활유를 공급할 필요가 없어져, 윤활유 보급 등의 수고를 덜 수 있다.

(4) 상기 (3)의 암형 부재에 있어서는, 상기 수형 부재를 일방측으로부터 축 방향으로 삽입 가능한 제 1 구멍부와, 막대 형상의 부재를 타방측으로부터 축 방향으로 압입하여 고정 가능한 제 2 구멍부를 가지고 있고, 상기 제 1 구멍부 내에는, 상기 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 1 이동 제지부가 설치되어 있는 것이어도 된다.

(5) 다른 관점으로서, 상기 (3)의 암형 부재에 있어서는, 일방측으로부터 상기 수형 부재를 축 방향으로 삽입 가능한 제 3 구멍부와, 타방측으로부터 다른 수형 부재를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합 가능한 제 4 구멍부를 가지고 있고, 상기 제 3 구멍부 내에는, 상기 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 2 이동 제지부가 설치되고, 상기 제 4 구멍부 내에는, 상기 다른 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 다른 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 3 이동 제지부가 설치되어 있는 것이어도 된다.

상기 (4) 또는 (5)의 구성에 의하면, 암형 부재는, 수형 부재와 막대 형상 부재를 연결(커플링)하는 부재로서 이용할 수 있다. 특히, 이동 제지부에 의해, 암형 부재 자체를, 당해 수형 부재와 당해 막대 형상 부재의 사이에 있어서 위치 결정하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 일실시형태에 관련된 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타낸 모식도의 일례이다.
도 2는, 본 실시형태에 관련된 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다.
도 3은, 본 실시형태에 관련된 샤프트용 구조체의 주요부의 분해 사시도이며, (a)가 수형 부재의 일례, (b)가 암형 부재의 분해 사시도의 일례, (c)가 수형 부재와 암형 부재의 사이에 개재되어 설치되는 섬유의 일례이다.
도 4는, 본 실시형태의 변형예를 나타낸 사시도이며, (a)가 수형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 섬유가 부착된 일례, (b)가 암형 부재의 내주부에 접착제를 이용하여 섬유가 부착된 일례이다.
도 5는, 본 실시형태에 관련된 암형 부재의 변형예 1을 나타낸 도면이며, (a)가 측면도, (b)가 (a)의 A-A 화살표도, (c)가 (a)의 B-B 화살표도이다.
도 6은, 본 실시형태에 관련된 암형 부재의 변형예 2를 나타낸 도면이며, (a)가 측면도, (b)가 (a)의 C-C 화살표도, (c)가 (a)의 D-D 화살표도이다.

이하, 도 1∼도 4를 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태에 관련된 샤프트용 구조체(스플라인), 이 샤프트용 구조체를 구성하는 수형 부재(수 스플라인 축) 및 암형 부재(암 스플라인 축)에 대하여 설명한다.

(전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성)

여기에서는, 전동 파워 스티어링 장치의 동작 설명을 겸하여, 각 부의 구성을 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치(EPS)(1)는, 조타 부재로서의 스티어링 휠(2)에 연결되어 있는 스티어링 샤프트(샤프트)(3)와, 스티어링 샤프트(3)의 선단부에 설치된 피니언 기어(4) 및 이 피니언 기어(4)에 맞물리는 랙 기어(5)를 가지고 차량의 좌우 방향으로 연장되는 조타축으로서의 랙 축(6)을 가지고 있다.

랙 축(6)의 양단부에는 각각 타이로드(7)가 결합되어 있고, 각 타이로드(7)는 대응하는 너클 아암(도시 생략)을 통하여 대응하는 차륜(8)에 연결되어 있다. 스티어링 휠(2)이 조작되어 스티어링 샤프트(3)가 회전되면, 이 회전이 피니언 기어(4) 및 랙 기어(5)에 의해, 차량의 좌우 방향을 따라서의 랙 축(6)의 직선 운동으로 변환된다. 이것에 의해, 차륜(8)의 전타(轉舵)가 달성된다.

스티어링 샤프트(3)는, 스티어링 휠(2)로 이어지는 입력축(9)과, 피니언 기어(4)로 이어지는 출력축(10)으로 분할되어 있고, 이들 입, 출력축(9, 10)은 토션바(11)를 통하여 동일한 축선상에서 서로 연결되어 있다. 또한, 토션바(11)를 통하는 입, 출력축(9, 10) 사이의 상대 회전 변위량에 의해 조타 토크를 검출하는 토크 센서(12)가 설치되어 있고, 이 토크 센서(12)의 토크 검출 결과는 제어부(13)에 부여된다. 제어부(13)에서는, 토크 검출 결과 및 차속 검출 결과 등에 의거하여, 드라이버(14)를 통하여 조타 보조용의 전동 모터(15)로의 인가 전압을 제어한다. 그리고, 전동 모터(15)의 회전축(도시 생략)의 회전이, 감속 기구(17)를 통하여 감속된다. 감속 기구(17)의 출력 회전은 변환 기구(18)를 통하여 랙 축(6)의 축 방향 이동으로 변환되어, 조타가 보조된다. 본 전동 파워 스티어링 장치(1)는 소위 랙 어시스트 타입이다.

(샤프트용 구조체의 구성)

본 실시형태에 관련된 샤프트용 구조체는, 예를 들면, 상기의 스티어링 샤프트(3)에 적용되어 있다. 또한, 이하에 있어서, 스티어링 샤프트(3)를 단순히 샤프트(3)로 약기하는 경우가 있다.

본 발명에 관련된 샤프트용 구조체(20)는, 동력을 전달 가능한 샤프트(3)에 장착되고, 당해 동력을 전달 가능한 수형 부재 및 암형 부재를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 것이며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 금속제의 수형 부재(21), 금속제의 암형 부재(22) 및 고무 등으로 함침 처리된 섬유(23)를 가진다.

수형 부재(21)는, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 대략 원기둥 형상의 기축부(基軸部)(21a)와, 당해 기축부(21a)의 일단부로부터 볼록 형상으로 연장되는 볼록 형상부(2lb)를 가진다. 이 볼록 형상부(2lb)의 외주부(21c)에는, 예를 들면 8개의 수 기어치(21d)가, 볼록 형상부(2lb)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 사이에 두어 형성되어 있다.

암형 부재(22)는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 대략 원통 형상으로 형성되어 있고, 수형 부재(21)를 삽입 가능한 내주부(22a)를 가진다. 즉, 암형 부재(22)의 내주부(22a)에는, 수형 부재(21)의 볼록 형상부(2lb)에 형성되어 있는 수 기어치와 동수(同數)(본 실시형태에서는 8개)의 암 기어치(22b)가, 암형 부재(22)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 사이를 두어 형성되어 있다.

섬유(23)는, 아라미드 섬유, 나일론, 우레탄, 목면(木棉), 비단, 삼, 아세테이트, 레이온, 불소를 포함하는 섬유 및 폴리에스테르 등에 의해 형성 가능하며, 고무 또는 수지로 함침 처리되어 있다. 섬유의 형상은, 예를 들면 단(短)섬유 형상이나 장(長)섬유 형상이어도 되고, 또 시트 형상의 천이어도 된다.

고무 또는 수지에 의해 섬유를 함침 처리함으로써, 섬유의 사이에 고무재 또는 수지재가 들어가, 섬유끼리를 접착시켜 모아, 섬유(23)와 같이 부재(시트체)로서 기능시키는 것이 가능해진다. 또한, 섬유에 고무 등이 함침함으로써, 섬유끼리의 마찰에 의한 마모가 저감됨과 함께, 나아가서는 섬유(23)와 수형 부재(21), 또는 섬유(23)와 암형 부재(22)의 사이에서 발생하는 섬유(23) 표면의 마모성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 고무는, 섬유를 함침 처리할 수 있는 것이면 된다. 이 고무로서는, 예를 들면, 우레탄 고무, 니트릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 에피클로히드린 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무, 천연 고무 등을 단독으로, 또는 이들의 고무를 각종 변성 처리한 것을 사용할 수 있다. 이들의 고무는, 단독으로 사용할 수 있는 것 이외에, 복수종의 고무를 블렌드하여 이용할 수도 있다. 또한, 고무에는, 가류(加硫)제 이외에, 가류 촉진제, 노화 방지제, 연화제, 가소제, 충전제 및 착색제 등의 종래로부터 고무의 배합제로서 사용하고 있던 것을 적당량 배합할 수 있다. 이들 이외에, 섬유(23)의 윤활성을 향상시키기 위해, 그라파이트(Graphite), 실리콘 오일, 불소 파우더, 또는 이황화 몰리브덴 등의 고체 윤활제가 고무에 포함되어 있어도 된다. 또한, 상기 고무 대신, 또는 상기 고무와 함께, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 염화비닐 수지, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, PET 수지, 불소 수지, 폴리에틸렌, AS 수지, ABS 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리아세트산 비닐, 나일론, 알키드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 등의 열가소성 수지, 또는 열경화 수지를 이용할 수도 있다.

상기의 고무 또는 수지에 의한 섬유에의 함침 처리는, 고무 또는 수지를 용제 등으로 용해하여 액상으로 한 후, 소정의 섬유(단섬유, 장섬유)를 디핑 처리하는 방법이 적합하게 사용된다. 실제 사용시에는, 섬유를 시트 형상으로 형성한 천을 사용할 수 있다. 이 천의 고무 또는 수지의 함침 처리의 방법도 상기와 동일한 방법으로 행해진다.

천을 구성하는 것으로서는, 섬유를 불규칙하게 얽은 부직포나, 규칙적으로 성형한 직포나 편천(니트) 등을 들 수 있다. 이들의 천은, 섬유(단섬유나 장섬유)만으로 구성된 것과 비교해, 시트 형상인 점에서, 고무 등에 의한 함침 처리를 행하기 쉽고(핸들링이 용이), 또한 후술하는 샤프트용 구조체의 표면에도 접착하기 쉽다고 한 특징을 가진다. 또한, 상기 직포의 짜는 방법에 대해서는, 평직, 주자직 및 능직 등이 이용된다.

또한, 상기의 천으로는, 어느 정도의 신축성이 있는 것이 좋다. 천을 암 기어치(22b), 혹은 수 기어치(21d)의 형상을 따른 형태로 성형하는 경우, 또는 수형 부재(21)의 외주부(21c) 표면이나 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 표면에 접착하는 경우, 모두 표면이 요철 형상으로 되어 있기 때문에, 천에 신축성이 있음으로써, 천 표면이 요철 형상에 추종되어 조화되기 쉽고, 완성된 섬유(23)의 표면에 주름 등이 발생하기 어려워, 표면이 균일하게 마무리된다고 한 이점이 있다. 그 결과, 수형 부재(21)와 암형 부재(22)의 감합(勘合)을 순조롭게 할 수 있다. 또한, 수형 부재(21) 또는 암형 부재(22)와 섬유(23)의 사이에서 발생하는 슬라이딩 저항을 저감할 수 있다. 특히, 천의 신축성을 나타내는 방향은, 적어도 원통 형상의 섬유(23)의 둘레 방향과 일치하도록 섬유(23)를 제조함으로써, 상기의 주름 등의 발생을 보다 한층 더 억제하는 것이 가능해진다.

함침 처리된 섬유(23)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와, 암형 부재(22)의 내주부(22a)(도 3(b) 참조)의 사이에 개재하여 설치되어 있다. 함침 처리된 섬유(23)는, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 수형 부재(21)의 외주부(21c)(도 3(a) 참조)와 대략 동일 형상의 내주면(23a)과, 암형 부재(22)의 내주부(22a)(도 3(b) 참조)와 대략 동일 형상의 외주면(23b)을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 수형 부재(21)의 외주부(21c)에, 함침 처리된 섬유(23)가 접착되어 있다. 여기에서 사용되는 접착제는, 아크릴 수지계 접착제, 올레핀계 접착제, 우레탄 수지계 접착제, 에틸렌―아세트산 비닐 수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제, 염화비닐 수지계 접착제, 클로로프렌 고무계 접착제, 시아노 아크릴레이트계 접착제, 실리콘계 접착제, 스티렌-부타디엔 고무계 접착제, 니트릴 고무계 접착제, 핫멜트 접착제, 페놀 수지계 접착제, 멜라민 수지계 접착제, 우레아 수지계 접착제 및 레조르시놀계 접착제 등이 있고, 접착제를 가열 융해한 상태로 하여 유동성을 부여한 후 도포하여 냉각함으로써 경화·접착하는 방법이나, 접착제를 가열함으로써 경화·접착시키는 방법 등이 있다.

본 실시형태에 있어서, 함침 처리된 섬유(23)는, 수형 부재(21)의 외주부(21c)의 전체 둘레에 걸쳐 설치되어 있고, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이, 섬유(23)가 접착된 수형 부재(21)는, 암형 부재(22)의 단부로부터 축 방향으로 돌출된 선단 부분을 가지고 있다. 수형 부재(21)의 선단 부분에는, 샤프트용 구조체(20)의 사용 상황에 따라 적절히 가공이 실시된다.

여기서, 샤프트용 구조체(20)의 제법의 일례로서는, 금속 재료(도시 생략)로부터 도 3의 (a), (b)에 각각 나타내어진 형상을 가지는 수형 부재(21) 및 암형 부재(22)를 잘라내는 공정, 섬유(23)를 고무 등으로 함침 처리하는 공정, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에 함침 처리된 섬유(23)를 개재하여 설치하는 공정을 순차 행하는 것에 의한 제법을 들 수 있다.

또한, 섬유(23)의 제법으로서는, 이하와 같은 제법을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 도 3(c)의 섬유(23)를 성형하는 경우, 먼저 내주면(23a) 및 외주면(23b)을 각각 성형할 수 있는 내형(內型) 및 외형(外型)을 준비한다. 당연한 것이면서, 내형의 외주면 및 외형의 내주면에는, 각각, 내주면(23a) 및 외주면(23b)을 따른 요철형상을 구비하고 있다. 그리고, 이 2개의 형 사이에 고무 또는 수지로 함침 처리된 섬유(단섬유나 장섬유, 또는 천(시트 형상))를 충전한 다음, 내형이나 외형으로부터 충전된 섬유에 압력 및 온도를 부여하고, 그 후, 형으로부터 섬유를 떼어내, 내주면(23a) 및 외주면(23b)이 성형된 섬유(23)를 얻을 수 있다.

또한, 섬유(23)의 제법으로서는, 내형과 외형의 사이에 충전하는 천을, 내형의 바깥 형상을 따르도록 원통형으로 마무리하고, 그 천을 내형의 바깥 형상을 따르게 한 상태에서 내형에 씌우고, 그 후, 상기와 마찬가지로 압력 및 온도를 부여하여, 섬유(23)를 성형하는 방법도 있다. 이 경우, 천이 신축성을 보유함으로써, 한층 더, 내형 및 외형의 요철 형상을 따라 섬유(23)의 성형이 가능해진다. 그 결과, 섬유(23)의 내주면(23a)이나 외주면(23b)에 주름 등이 발생하지 않아, 표면 균일한 상태의 성형품을 제조할 수 있다. 이와 같은 표면 균일한 섬유(23)가 샤프트용 구조체(20)의 수형 부재(21)와 암형 부재(22)의 사이에 개재됨으로써, 축 방향의 슬라이딩 저항을 한층 더 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 천의 신축성을 나타내는 방향이, 적어도 원통 형상의 섬유(23)의 둘레 방향과 일치하도록 천을 원통형으로 마무리함으로써, 보다 한층 더 상기의 주름 등의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 수형 부재(21)의 외주부(21c)에, 함침 처리된 섬유(23)가 접착되어 있는 경우의 제조 방법은, 상기 제조 방법의 내형을 그대로 수형 부재(21)로 치환하고, 또한 수형 부재(21)의 금속 표면에 접착제를 도포한 후, 이 수형 부재(21)와 외형의 사이에 고무 또는 수지로 함침 처리된 섬유(단섬유나 장섬유, 또는 천(시트 형상))를 충전한 다음, 외형으로부터 압력 및 온도를 부여하고, 그 후, 외형을 떼어내, 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 섬유(23)가 접착된 도 4(a)의 부재를 얻는다. 또한, 상기 제조 방법과 마찬가지로 천을 수형 부재(21)의 바깥 형상을 따르도록 원통형으로 마무리하고, 그 천을 수형 부재(21)의 외경을 따르게 한 상태로 씌우고 나서, 압력을 부여하고, 도 4(a)의 부재를 얻어도 된다. 이 경우, 천이 신축성을 가짐으로써, 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 접착된 섬유(23)의 표면에 주름 등이 발생하기 어렵고, 표면 균일한 상태의 수형 부재(21)를 제조할 수 있기 때문에, 샤프트용 구조체(20)의 수형 부재(21)와 암형 부재(22)의 축 방향의 슬라이딩 저항을 한층 더 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 천의 신축성을 나타내는 방향이, 적어도 수형 부재(21)의 둘레 방향과 일치하도록 천을 원통형으로 마무리함으로써, 보다 한층 더 상기의 주름 등의 발생을 억제할 수 있다는 것은 상술한 대로이다.

실시예

다음에, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 여기에서는, JIS(일본공업규격)에 규정되어 있는 재료 시험에 의해 본 실시형태에 관련된 섬유(23)(도 2 참조)의 완충 부재로서의 유용성을 검토한 결과에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명은, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로, 본 발명자는, 니트릴 고무로 이루어지는 고무 재료 단체(경도:70 JIS K 6253 타입 A 듀로 미터)와, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유 재료의 비교에 의해, 피코 마모 시험(JIS. K 6264-2) 및 헤이돈식(일본 HEIDON사 방식)의 마찰계수 측정시험(JIS. K 7125)을 행하였다.

하기의 표 1, 2는, 각 시험 결과를 나타내고 있다. 표 1은, 상기 피코 마모시험의 결과이다. 표 2는, 상기 마찰계수 측정시험의 결과이다. 여기에서, 표1, 2 중 「고무 함침」이란, 본 실시형태에 관련된 섬유(23)를 구성하는 재료이며, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유 재료를 의미하고 있다. 「고무 단독」이란, 본 실시형태에 관련된 섬유(23)를 구성하는 재료의 비교 대상이며, 니트릴 고무로 이루어지는 고무 재료 단체를 의미하고 있다.

표 1을 보면, 니트릴 고무로 이루어지는 고무 재료 단체의 마모량[mg]은, 9.9[mg]였던 것에 대해, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유 재료의 마모량[mg]은, 2.2[mg]였다. 즉, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유에서는, 비교 대상인 고무 재료 단체와 비교하여, 마모량[mg]을 약 1/5로 저감할 수 있다는 것을 알았다.

표 2를 보면, 니트릴 고무로 이루어지는 고무 재료 단체의 마찰 계수는, 1.48이었던 것에 대해, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유의 마찰 계수는, 0.54였다. 즉, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유에서는, 비교 대상인 고무 재료 단체와 비교하여, 마찰 계수를 약 1/3로 저감할 수 있다는 것을 알았다.

상기의 결과로부터, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유가 완충 부재로서 우수하다는 것을 알았다. 보다 구체적으로는, 고무 재료 단체를 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 형성하면, 수형 부재(21)와 암형 부재(22)의 사이로부터 발생하는 기어치가 부딪히는 소리를 억제할 수 있더라도, 슬라이딩 저항이 커진다(마찰 계수가 커진다)는 것을 알았다. 또한, 나일론66을 니트릴 고무로 함침 처리한 섬유 재료를 이용한 섬유(23)를 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 형성하면, 슬라이딩 저항을 줄일 수 있음(고무 재료 단체를 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 형성한 경우보다 마찰 계수가 작아진다)과 함께, 내구성도 향상된다(고무 재료 단체를 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 형성한 경우보다 마모량을 적게 할 수 있다)는 것을 알았다.

(본 실시형태에 관련된 샤프트용 구조체의 특징)

상기 구성에 의하면, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에, 고무 등을 함침시킨 섬유(23)를 설치함으로써, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이로부터 발생하는 기어치가 부딪히는 소리라고 하는 불쾌음의 억제 및 수형 부재와 암형 부재에 있어서의 축 방향의 슬라이딩 저항의 저감이라고 한, 서로 트레이드 오프의 관계에 있는 양쪽 과제를 동시에 해결할 수 있다. 또한, 수형 부재와 암형 부재에 있어서의 축 방향의 슬라이딩성이 향상함으로써, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에 윤활유를 공급할 필요가 없어져, 윤활유 보급 등의 수고를 덜 수 있다. 또한, 섬유(23)를 고무 또는 수지로 함침 처리함으로써, 섬유(23)와 수형 부재(21)의 외주부(21c)의 사이, 또는 섬유(23)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에서 발생하는 섬유(23) 표면의 마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 수형 부재(21)의 외주부(21c)와 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 사이에, 고무를 함침시킨 섬유(23)를 설치하는 방법으로서는, 고무를 함침시킨 섬유(23)가 수형 부재(21)의 외주부(21c)에 접착되도록 한 도 4(a)에 나타낸 것에 한정되지 않고, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 고무를 함침시킨 섬유(23)가 암형 부재(22)의 내주부(22a)에 접착되도록 한 것이어도 된다. 즉, 고무를 함침시킨 섬유(23)와 금속이 슬라이딩하도록 구성되어 있으면, 상기 방법 중 어느 것의 방법이어도, 상술한 작용 효과를 나타낼 수 있다. 여기에서, 고무를 함침시킨 섬유(23)를, 수형 부재(21)의 외주부(21c) 또는 암형 부재(22)의 내주부(22a)에 접착시키는 방법으로서는, 예를 들면, 고무를 함침시킨 섬유(23)의 이면(수형 부재(21)의 외주부(21c) 또는 암형 부재(22)의 내주부(22a)에 접착되는 측의 면)에 섬유(23)와 일체화된 고무층을 설치하고, 이 고무층과 금속면(수형 부재(21)의 외주부(21c)의 면 또는 암형 부재(22)의 내주부(22a)의 면)을 접착제에 의해 접착시키도록 해도 된다. 이것에 의해, 금속면과 섬유(23)의 접착 강도를 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면에 의거하여 설명하였으나, 구체적인 구성은, 이들의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명이 아닌 특허청구의 범위에 의해 나타내어지며, 또한 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함된다. 예를 들면, 하기 변형예 1, 2를 들 수 있다.

<변형예 1>

상기 실시형태에 있어서의 암형 부재(22) 대신, 도 5((a)는 측면도, (b)는 (a)의 A-A 화살표도, (c)는 (a)의 B-B 화살표도)에 나타낸 암형 부재(32)를 이용해도 된다. 이하, 암형 부재(32)에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기에서, 도 5(a)에 있어서는, 설명의 편의상, 부호(32a1, 32a2)의 부분만 일점쇄선으로 투과 도로서 나타낸다.

암형 부재(32)는, 제 1 구멍부(32a)와, 제 2 구멍부(32b)와, 이동 제지부(32c)(제 1 이동 제지부)를 가지고 있다. 제 1 구멍부(32a)에 있어서는, 하기와 같이 형성되어 있다. 즉, 제 1 구멍부(32a)에 상기 실시형태에 있어서의 수형 부재(21)와 동일한 수형 부재가 삽입된 경우, 제 1 구멍부(32a)에 있어서의 내주부(예를 들면, 부호(32a1, 32a2)의 부분 등)를 따라 당해 수형 부재가 슬라이딩하면서 감합함과 함께, 이동 제지부(32c)에 의해 이동이 소정 위치(여기서는, 제 1 구멍부(32a)의 바닥부)까지로 제지되도록, 제 1 구멍부(32a)는 형성되어 있다. 또한, 당해 수형 부재와 제 1 구멍부(32a)의 사이에, 상기 실시형태에 있어서의 섬유(23)와 동일한 섬유를 설치한다. 제 2 구멍부(32b)는, 소정의 직경을 가진 막대 형상 부재(도시 생략)를 압입하여 고정하는 것이 가능해지도록, 원통 형상으로 형성되어 있다.

상기 구성에 의해, 암형 부재(32)는, 수형 부재(21)와 동일한 수형 부재와 막대 형상 부재를 연결(커플링)하는 부재로서 이용할 수 있다. 특히, 이동 제지부(32c)에 의해, 암형 부재(32) 자체를, 당해 수형 부재와 당해 막대 형상 부재의 사이에 있어서 위치 결정할 수 있다.

<변형예 2>

상기 실시형태에 있어서의 암형 부재(22) 대신, 도 6((a)는 측면도, (b)는 (a)의 C-C 화살표도, (c)는 (a)의 D-D 화살표도)에 나타낸 암형 부재(42)를 이용해도 된다. 이하, 암형 부재(42)에 대하여 구체적으로 설명한다. 여기에서, 도 6(a)에 있어서는, 설명의 편의상, 부호(42a1, 42a2, 42b1, 42b2)의 부분만 일점쇄선으로 투과도로서 나타낸다.

암형 부재(42)는, 제 3 구멍부(42a)와, 제 4 구멍부(42b)와, 이동 제지부(42c)(제 2 이동 제지부), 이동 제지부(42d)(제 3 이동 제지부)를 가지고 있다. 제 3 구멍부(42a)에 있어서는, 이하와 같이 형성되어 있다. 즉, 제 3 구멍부(42a)에 상기 실시형태에 있어서의 수형 부재(21)와 동일한 수형 부재가 삽입된 경우, 제 3 구멍부(42a)에 있어서의 내주부(예를 들면, 부호(42a1, 42a2)의 부분 등)를 따라 당해 수형 부재가 슬라이딩하면서 감합함과 함께, 이동 제지부(42c)에 의해 이동이 소정 위치(여기서는, 제 3 구멍부(42a)의 바닥부)까지로 제지되도록, 제 3 구멍부(42a)는 형성되어 있다. 또한, 당해 수형 부재와 제 3 구멍부(42a)의 사이에, 상기 실시형태에 있어서의 섬유(23)와 동일한 섬유를 설치한다. 제 4 구멍부(42b)에 있어서는, 이하와 같이 형성되어 있다. 즉, 제 4 구멍부(42b)에 상기 실시형태에 있어서의 수형 부재(21)와 동일 형상의 다른 수형 부재(도시 생략)가 삽입된 경우, 제 4 구멍부(42b)에 있어서의 내주부(예를 들면, 부호(42b1, 42b2)의 부분 등)를 따라 당해 수형 부재가 슬라이딩하면서 감합함과 함께, 이동 제지부(42d)에 의해 이동이 소정 위치(여기서는, 제 4 구멍부(42b)의 바닥부)까지로 제지되도록, 제 4 구멍부(42b)는 형성되어 있다. 또한, 당해 수형 부재와 제 4 구멍부(42b)의 사이에, 상기 실시형태에 있어서의 섬유(23)와 동일한 섬유를 설치한다.

상기 구성에 의해, 암형 부재(42)는, 수형 부재(21)와 동일한 수형 부재와, 다른 수형 부재를 연결(커플링)하는 부재로서 이용할 수 있다. 특히, 이동 제지부(42c, 42d)에 의해, 암형 부재(42) 자체를, 수형 부재(21)와 동일한 수형 부재와 상기 다른 수형 부재의 사이에 있어서 위치 결정할 수 있다.

또한, 다른 변형예로서는, 예를 들면, 상기 실시형태 및 상기 변형예 1, 2에서는, 본 실시형태 및 상기 변형예 1, 2에 관련된 샤프트용 구조체를 차량용의 스티어링 샤프트에 적용하는 예에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 각종 산업 기계에서 이용되는 샤프트에 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 및 상기 변형예 1, 2에서는, 섬유를 고무 등으로 함침 처리하여 이용하는 예에 대하여 기술하였으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 고무 등으로 함침 처리할 수 있음과 함께 금속면과의 사이에서의 슬라이딩 저항이 낮은 섬유이면 되고, 또 섬유를 시트 형상으로 형성한 천이어도 된다. 예를 들면, 고무 등으로 함침 처리된 범포, 벨벳, 데님, 직포, 편천을 채용할 수 있다. 또한, 종횡일방으로 신축하는, 또는 종횡양방으로 신축하는 섬유를 채용해도 된다.

또한, 상기 변형예 1, 2에 있어서는, 각 이동 제지부를 각 구멍부의 바닥부에 설치하였으나, 이들에 한정되지 않고, 수형 부재의 이동의 제지를 각 구멍부 내의 소정 위치(임의로 정한 위치)까지로 제지하면서, 암형 부재의 위치 결정을 행할 수 있는 것이면, 각 이동 제지부를 각 구멍부 내 중 어느 것에 설치해도 된다.

1: 전동 파워 스티어링 장치 2: 스티어링 휠
3: 스티어링 샤프트(샤프트) 4: 피니언 기어
5: 랙 기어 6: 랙 축
7: 타이로드 8: 차륜
9: 입력축 10: 출력축
11: 토션바 12: 토크 센서
13: 제어부 14: 드라이버
15: 전동 모터 17: 감속 기구
18: 변환 기구 20: 샤프트용 구조체
21, 121: 수형 부재 21a: 기축부
2lb: 볼록 형상부 21c, 121c: 외주부
21d: 수 기어치 22, 32, 42, 222: 암형 부재
22a, 222a: 내주부 22b: 암 기어치
32a: 제 1 구멍부 32b: 제 2 구멍부
42a: 제 3 구멍부 42b: 제 4 구멍부
32c: 이동 제지부(제 1 이동 제지부)
42c: 이동 제지부(제 2 이동 제지부)
42d: 이동 제지부(제 3 이동 제지부) 23, 123, 223: 직포(섬유)
23a: 내주면 23b: 외주면

Claims

동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 수형 부재 및 암형 부재를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 샤프트용 구조체에 있어서,
상기 수형 부재가, 복수의 수 기어치를 가지는 외주부를 구비하고,
상기 암형 부재가, 복수의 암 기어치를 가짐과 함께 상기 수형 부재의 외주부를 삽입 가능한 내주부를 구비하고,
상기 수형 부재의 상기 외주부와, 상기 암형 부재의 상기 내주부의 사이에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체.
동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 암형 부재와 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 수형 부재에 있어서,
상기 수형 부재가, 복수의 수 기어치를 가짐과 함께 상기 암형 부재의 내주부에 삽입 가능한 외주부를 구비하고,
상기 수형 부재의 상기 외주부에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수형 부재.
동력을 전달 가능한 샤프트에 장착되고, 수형 부재와 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합하여 구성되는 암형 부재에 있어서,
상기 암형 부재가, 복수의 암 기어치를 가짐과 함께 상기 수형 부재의 외주부를 삽입 가능한 내주부를 구비하고,
상기 암형 부재의 상기 내주부에는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 암형 부재.
제 3항에 있어서,
상기 수형 부재를 일방측으로부터 축 방향으로 삽입 가능한 제 1 구멍부와,
막대 형상의 부재를 타방측으로부터 축 방향으로 압입하여 고정 가능한 제 2 구멍부를 가지고 있고,
상기 제 1 구멍부 내에는, 상기 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 1 이동 제지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 암형 부재.
제 3항에 있어서,
일방측으로부터 상기 수형 부재를 축 방향으로 삽입 가능한 제 3 구멍부와,
타방측으로부터 다른 수형 부재를 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 감합 가능한 제 4 구멍부를 가지고 있고,
상기 제 3 구멍부 내에는, 상기 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 2 이동 제지부가 설치되고,
상기 제 4 구멍부 내에는, 상기 다른 수형 부재가 삽입되었을 때에, 상기 다른 수형 부재의 삽입 방향의 이동을 소정 위치까지로 제지하는 제 3 이동 제지부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 암형 부재.