KR20150093666A - 샤프트용 구조체, 수(雄)형 부재, 및 암(雌)형 부재 - Google Patents
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Abstract
수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감하는 것에 의해서 샤프트에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제하여, 운전자에게 주는 위화감의 경감을 가능하게 하는 샤프트용 구조체, 수(雄)형 부재, 및, 암(雌)형 부재를 제공한다. 샤프트용 구조체(20)는, 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부(21b)에 형성된 수(雄)형 부재(21)와, 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(22c)가 내주부(22a)에 형성된 암(雌)형 부재(22)와, 수(雄)형 부재(21)의 외주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재(23)를 구비한다. 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 탄성 부재(23)와, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)에서 탄성 부재(23)와 대향하는 부위와의 사이에 제1 간극(S1)을 가지고 있으며, 수(雄)형 부재(21)를 회전시켰을 때에, 탄성 부재(23)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부가 맞닿을 때까지, 축방향으로 소정의 시간차가 생긴다.
Description
본 발명은, 각종 산업 기계에서 이용되는 샤프트에 부착되는 샤프트용 구조체, 해당 샤프트용 구조체를 구성하는 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재에 관한 것이다.
종래, 차량의 스티어링 샤프트에 조립되는 차량 스티어링용 신축축(伸縮軸)으로서, 수(雄)스플라인축과 암(雌)스플라인축을 구비한 신축축이 공지되어 있다(특허 문헌 1의 도 2 참조). 이 신축축에서는, 수(雄)스플라인축의 외주면 및 암(雌)스플라인축의 내주면에 스플라인이 형성되어 있다. 게다가, 수(雄)스플라인축의 외주면 및 암(雌)스플라인축의 내주면 중 어느 하나의 일방에는, 두께가 0.25［mm］정도의 합성 수지(樹脂)(나일론 등)로 이루어지는 수지 피막이 형성되어 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재된 신축축에서는, 수지 피막을 매개로 하여 수(雄)스플라인축의 외주면이 암(雌)스플라인축의 내주면을 가압하는 면적이 크고, 수(雄)스플라인축을 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성(수지 피막에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 수지 피막에서 수(雄)스플라인축으로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)이 높아진다. 그 결과, 전동 모터에의 통전(通電) 개시에 따라서 신축축으로부터 스티어링 휠에, 급격하게 큰 토크가 전달되어, 스티어링 휠을 조작하는 운전자에게 위화감을 주어 버린다고 하는 문제가 있었다. 보다 구체적으로는, 스티어링 휠의 조작이 개시된 직후에, 돌연, 스티어링 휠의 조작에 필요한 힘이 급감하여, 운전자에게 위화감을 주어 버린다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감시키는 것에 의해서 샤프트에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제하여, 운전자에게 주는 위화감의 경감을 가능하게 하는 샤프트용 구조체, 수(雄)형 부재, 및 암(雌)형 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 샤프트용 구조체는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 수(雄)형 부재를, 축방향으로 슬라이드 가능하게 암(雌)형 부재에 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체로서, 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재와, 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성되며, 상기 수(雄)형 부재가 삽입되는 암(雌)형 부재와, 상기 수(雄)형 부재의 상기 외주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 제1 간극을 가지고 있고, 상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재를 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 탄성 부재와 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
(2) 본 발명의 수(雄)형 부재는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성된 암(雌)형 부재에 대해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체에 이용되는 수(雄)형 부재로서, 외주부에 형성된 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와, 외주부에 형성된 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)와, 상기 복수의 수(雄)스플라인부(spline部) 및 상기 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)의 외주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며, 상기 암(雌)형 부재에 삽입된 초기 상태에서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 제1 간극이 형성되고, 상기 초기 상태에서 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 탄성 부재와 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 (1) 또는 (2)의 구성에 의하면, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재를, 암(雌)형 부재에 대해서 회전 즉 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부)와, 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 축방향으로 소정의 시간차가 생기므로, 초기 강성(탄성 부재에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재에서 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 운전자에게 종래와 같은 위화감을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
(3) 상기 (1)의 샤프트용 구조체 또는 상기 (2)의 수(雄)형 부재에 있어서, 상기 제1 간극은, 상기 수(雄)형 부재의 상기 암(雌)형 부재에의 삽입 방향을 따라서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부)와의 거리가 다르도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 제1 간극이, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 측부와 대향하는 상기 탄성 부재와의 사이의 거리를, 상기 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 크게 하거나 혹은 작게 하는 것에 의해서 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (3)의 구성에 의하면, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부)와 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지의 시간을, 삽입 방향 안쪽을 향할수록 늦추거나, 빨리 하거나 할 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가, 삽입 방향을 따라서 소정의 시간차를 가져 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
(4) 상기 (3)의 샤프트용 구조체 또는 상기 (3)의 수(雄)형 부재에 있어서, 상기 수(雄)형 부재는, 선단측에 마련되며, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제1 본체부와, 후단측에 마련되며, 상기 제1 본체부의 지름보다 작은 지름이고, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제2 본체부와, 상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 연결하고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제1 테이퍼부를 구비하며, 상기 제1 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제1 테이퍼부에서 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와, 해당 탄성 부재에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (4)의 구성에서, 수(雄)형 부재는, 그 전체가 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 것이 아니라, 제1 본체부와 제2 본체부를 연결 가능한 부위만이 테이퍼 형상을 가지고 있으며, 이것에 더하여, 제2 본체부는, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 직선 형상을 가지고 있다. 그러므로, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력을, 직선 모양의 제2 본체부에서 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 수(雄)형 부재의 전체를 테이퍼 모양으로 형성한 경우와 같이, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력이, 수(雄)스플라인부(spline部) 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 일부분(보다 상세하게는 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)에 집중하여, 샤프트용 구조체의 내구성이 저하해 버리는 사태를 완화할 수 있다. 그 결과, 샤프트용 구조체의 내구성을 종래 보다도 향상시킬 수 있다.
(5) 상기 (4)의 샤프트용 구조체 또는 상기 (4)의 수(雄)형 부재에 있어서, 상기 수(雄)형 부재는, 상기 제2 본체부의 후단에 마련되고 또한 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하도록 형성된 테이퍼 모양의 제2 테이퍼부를 더 구비하며, 상기 제1 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제2 테이퍼부에서 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와, 해당 탄성 부재에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서의 「테이퍼」라고 하는 개념에는, 「챔퍼(chamfer)」라고 하는 개념이 포함되는 것으로 한다.
상기 (5)의 구성에 의하면, 동심축 상(上)에 있는 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재 중 어느 일방이 위치 어긋남에 의해서 중심축으로부터 편심한 경우, 제1 테이퍼부 및 제2 테이퍼부의 양쪽 모두에서의 탄성 부재가, 암(雌)형 부재의 내주부에 맞닿게 되므로, 제1 테이퍼부만이 마련되어 있었던 경우에 비해, 응력 집중을 완화할 수 있다.
(6) 상기 (5)의 샤프트용 구조체에 있어서, 한 쌍의 수(雄)형 부재는, 통 모양의 상기 암(雌)형 부재를 사이에 끼우도록 배치되는 것으로서, 상기 수(雄)형 부재의 일부분이, 상기 암(雌)형 부재의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있는 것이 바람직하다. 여기서의 「일부분」이란, 제2 테이퍼부와, 제2 본체부와, 제1 테이퍼부의 도중(途中) 부분을 포함한다.
상기 (6)의 구성에 의하면, 샤프트용 구조체의 제품으로서의 사용 상태의 일례로서, 한 쌍의 수(雄)형 부재에서 통 모양의 암(雌)형 부재를 사이에 끼우는 형태에서도, 상기 (5)의 구성과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(7) 본 발명의 샤프트용 구조체는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 수(雄)형 부재를, 축방향으로 슬라이드 가능하게 암(雌)형 부재에 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체로서, 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재와, 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성되며, 상기 수(雄)형 부재가 삽입되는 암(雌)형 부재와, 상기 암(雌)형 부재의 상기 내주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에서 상기 탄성 부재와 대향하는 부위와의 사이에 제2 간극을 가지고 있음과 아울러, 상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재를 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
(8) 본 발명의 암(雌)형 부재는, 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와, 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재가 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입되어 구성되는 샤프트용 구조체에 이용되는 암(雌)형 부재로서, 내주부에 형성된 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와, 내주부에 형성된 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)와, 상기 복수의 암(雌)스플라인부(spline部) 및 상기 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)의 내주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며, 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에서 상기 탄성 부재와 대향하는 부위와의 사이에 제2 간극을 가지고 있음과 아울러, 상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재가 회전되었을 때에, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 (7) 또는 (8)의 구성에 의하면, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재를, 암(雌)형 부재에 대해서 회전 즉 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)와, 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 축방향으로 소정의 시간차가 생기므로, 초기 강성(탄성 부재에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재에서 수(雄)형부의 측부로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 운전자에게 종래와 같은 위화감을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
(9) 상기 (7)의 샤프트용 구조체 또는 상기 (8)의 암(雌)형 부재에 있어서, 상기 제2 간극은, 상기 수(雄)형 부재의 상기 암(雌)형 부재에의 삽입 방향을 따라서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)와의 거리가 다르도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 상기 제2 간극은, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 측부와 대향하는 상기 탄성 부재와의 사이의 거리를, 상기 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 크게 하거나 혹은 작게 하는 것에 의해서 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (9)의 구성에 의하면, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(보다 상세하게는 탄성 부재가 덮여진 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)와 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지의 시간을, 삽입 방향 안쪽을 향할수록 늦추거나, 빨리 하거나 할 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가, 삽입 방향을 따라서 소정의 시간차를 가져 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
(10) 상기 (9)의 샤프트용 구조체에 있어서, 상기 수(雄)형 부재는, 선단측에 마련되며, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제3 본체부와, 후단측에 마련되며, 상기 제3 본체부의 지름보다 작은 지름이고, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제4 본체부와, 상기 제3 본체부와 상기 제4 본체부를 연결하고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제3 테이퍼부를 구비하며, 상기 제2 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제3 테이퍼부에서의 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와의 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 (10)의 구성에 의하면, 제3 본체부와 제4 본체부를 연결 가능하고 , 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 제3 테이퍼부를 구비하며, 제2 간극은, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 제3 테이퍼부에서의 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 탄성 부재와의 사이에 형성되어 있다. 즉, 수(雄)형 부재는, 그 전체가 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 것이 아니라, 제3 본체부와 제4 본체부를 연결 가능한 부위만이 테이퍼 형상을 가지고 있으며, 이것에 더하여, 제4 본체부는, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 직선 형상을 가지고 있다. 그러므로, 수(雄)형 부재를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력을, 직선 모양의 제4 본체부에서 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 수(雄)형 부재의 전체를 테이퍼 모양으로 형성한 경우와 같이, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력이, 수(雄)스플라인부(spline部) 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 일부분(보다 상세하게는 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)에 집중하여, 샤프트용 구조체의 내구성이 저하해 버리는 사태를 완화할 수 있다. 그 결과, 샤프트용 구조체의 내구성을 종래 보다도 향상시킬 수 있다.
(11) 상기 (10)의 샤프트용 구조체에 있어서, 상기 수(雄)형 부재는, 상기 제3 본체부의 후단에 마련되고, 또한 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하도록 형성된 테이퍼 모양의 제4 테이퍼부를 더 구비하며, 상기 제2 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제4 테이퍼부에서의 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와의 사이에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서의 「테이퍼」라고 하는 개념에는, 「챔퍼」라고 하는 개념이 포함되는 것으로 한다.
상기 (11)의 구성에 의하면, 동심축 상에 있는 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재 중 어느 일방이 위치 어긋남에 의해서 중심축으로부터 편심한 경우, 제3 테이퍼부 및 제4 테이퍼부의 양쪽 모두가, 암(雌)형 부재의 내주부에서의 탄성 부재에 맞닿게 되므로, 제3 테이퍼부만이 마련되어 있었던 경우에 비해, 응력 집중을 완화할 수 있다.
(12) 상기 (11)의 샤프트용 구조체에 있어서, 한 쌍의 수(雄)형 부재는, 통 모양의 상기 암(雌)형 부재를 사이에 끼우도록 배치되는 것으로서, 상기 수(雄)형 부재의 일부분은, 상기 암(雌)형 부재의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있는 것이 바람직하다. 여기서의 「일부분」이란, 제4 테이퍼부와, 제4 본체부와, 제3 테이퍼부의 도중(途中) 부분을 포함한다.
상기 (12)의 구성에 의하면, 샤프트용 구조체의 제품으로서의 사용 상태의 일례로서, 한 쌍의 수(雄)형 부재에 의해 통 모양의 암(雌)형 부재를 사이에 끼우는 형태에서도, 상기 (11)의 구성과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(13) 상기 (1) 내지 (12)의 샤프트용 구조체, 수(雄)형 부재 또는 암(雌)형 부재에 있어서는, 탄성 부재가, 고무 또는 수지(樹脂)를 함침시킨 섬유 부재인 것이 바람직하다.
상기 (13)의 구성에 의하면, 수(雄)형 부재가 암(雌)형 부재에 삽입된 상태에서 수(雄)형 부재가 비틀어 돌려지면, 그 힘이 암(雌)형 부재로 전달되어, 탄성 부재가 변형한다. 이 때, 예를 들면, 수(雄)형 부재의 외주부에 탄성 부재를 마련한 경우라면, 탄성 부재가 암(雌)형 부재의 내주부와 강하게 스치게 되고, 또 예를 들면, 암(雌)형 부재의 내주부에 탄성 부재를 마련한 경우이면, 탄성 부재가 수(雄)형 부재의 외주부와 강하게 스치게 된다. 게다가, 수(雄)형 부재가 비틀어 돌려지는 방향은, 일방향이 아니라 좌우 방향으로, 게다가 상당한 빈도로 그 방향을 바꾸면서 계속 비틀어 돌려지고, 그때마다, 탄성 부재가 암(雌)형 부재의 내주부 또는 수(雄)형 부재의 외주부와의 사이에서 반복하여 강하게 스치게 된다. 따라서, 수(雄)형 부재의 외주부/암(雌)형 부재의 내주부의 각 표면을 덮는 것이 통상의 미(未)처리의 천이면, 바로 마모하여, 토크 전달에 지장을 초래할 우려가 있다. 이 점에 있어서, 본 발명과 같이 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로, 수(雄)형 부재의 외주부/암(雌)형 부재의 내주부의 각 표면을 덮음으로써, 이러한 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재의 마모가 억제되어, 샤프트용 구조체의 수명의 연장을 도모하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동(電動) 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 2의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 3은 도 2의 (b)에 나타내는 A－A선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 4의 (a)는 도 3에 나타내는 B－B선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (b)는 도 3에 나타내는 C－C선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (c)는 도 3에 나타내는 D－D선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 8의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 9는 도 8의 (b)에 나타내는 E－E선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 10의 (a)는 도 9에 나타내는 F－F선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (b)는 도 9에 나타내는 G－G선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (c)는 도 9에 나타내는 H－H선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 암(雌)형 부재의 내주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 암(雌)형 부재의 사시도의 일례로서, 암(雌)형 부재의 내주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 14의 (a)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 14의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 15는 도 14의 (b)에 나타내는 I－I선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 16의 (a)는 도 15에 나타내는 J－J선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (b)는 도 15에 나타내는 K－K선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (c)는 도 15에 나타내는 L－L선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 20의 (a)는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 20의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 21은 도 20의 (b)에 나타내는 M－M선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 22의 (a)는 도 21에 나타내는 N－N선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (b)는 도 21에 나타내는 O－O선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (c)는 도 21에 나타내는 P－P선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 25의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 25의 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 26의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 26의 (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 28의 (a)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 28의 (b)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 2를 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 2를 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 2의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 3은 도 2의 (b)에 나타내는 A－A선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 4의 (a)는 도 3에 나타내는 B－B선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (b)는 도 3에 나타내는 C－C선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (c)는 도 3에 나타내는 D－D선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 8의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 8의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 9는 도 8의 (b)에 나타내는 E－E선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 10의 (a)는 도 9에 나타내는 F－F선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (b)는 도 9에 나타내는 G－G선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (c)는 도 9에 나타내는 H－H선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 암(雌)형 부재의 내주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 암(雌)형 부재의 사시도의 일례로서, 암(雌)형 부재의 내주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 14의 (a)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 14의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 15는 도 14의 (b)에 나타내는 I－I선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 16의 (a)는 도 15에 나타내는 J－J선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (b)는 도 15에 나타내는 K－K선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (c)는 도 15에 나타내는 L－L선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 19는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체를 적용한 전동 파워 스티어링 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도의 일례이다.
도 20의 (a)는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 사시도의 일례이다. 도 20의 (b)는 (a)에 나타내는 샤프트용 구조체의 정면에서 본 도면이다.
도 21은 도 20의 (b)에 나타내는 M－M선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면이다.
도 22의 (a)는 도 21에 나타내는 N－N선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (b)는 도 21에 나타내는 O－O선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (c)는 도 21에 나타내는 P－P선의 화살표에서 본 단면도이다.
도 23은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 요부의 분해 사시도로서, (a)는 수(雄)형 부재의 일례, (b)는 암(雌)형 부재의 일례, (c)는 수(雄)형 부재의 외주부에 마련되는 탄성 부재의 일례이다.
도 24는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 수(雄)형 부재의 사시도의 일례로서, 수(雄)형 부재의 외주부에 접착제를 이용하여 탄성 부재가 부착된 일례이다.
도 25의 (a)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 25의 (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 26의 (a)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 26의 (b)는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 28의 (a)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 28의 (b)는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 30은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 2를 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 32는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
도 33은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 2를 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다.
[제1 실시 형태］
이하, 도 1 ~ 도 6을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체(스플라인(spline)), 이 샤프트용 구조체를 구성하는 수(雄)형 부재(수(雄)스플라인축) 및 암(雌)형 부재(암(雌)스플라인축)에 대해 설명한다.
(전동(電動) 파워 스티어링 장치의 전체 구성)
여기에서는, 전동 파워 스티어링 장치의 동작 설명을 겸하여, 각 부의 구성을 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치(EPS)(1)는, 조타(操舵) 부재로서의 스티어링 휠(2)에 연결되어 있는 스티어링 샤프트(샤프트)(3)와, 스티어링 샤프트(3)의 선단부에 마련된 피니언 기어(4) 및 이 피니언 기어(4)에 치합(齒合)하는 랙 기어(5)를 가지며 차량의 좌우 방향으로 연장하는 조타축으로서의 랙축(rack軸)(6)을 가지고 있다.
랙축(6)의 양단부에는 각각 타이 로드(tie rod)(7)가 결합되어 있고, 각 타이 로드(7)는 대응하는 너클 암(도시하지 않음)을 매개로 하여 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 의해서, 차량의 좌우 방향을 따라서 랙축(6)의 직선 운동으로 변환된다. 이것에 의해, 차륜(8)의 전타(轉舵)가 달성된다.
스티어링 샤프트(3)는, 스티어링 휠(2)에 연결되는 입력축(9)과, 피니언 기어(4)에 연결되는 출력축(10)으로 분할되어 있으며, 이들 입, 출력축(9, 10)은 토션 바(11)를 매개로 하여 동일한 축선 상(上)에서 서로 연결되어 있다. 또, 토션 바(11)를 개재시키는 입, 출력축(9, 10) 사이의 상대 회전 변위량에 의해 조타 토크를 검출하는 토크 센서(12)가 마련되어 있으며, 이 토크 센서(12)의 토크 검출 결과는 제어부(13)에 전해진다. 제어부(13)에서는, 토크 검출 결과 및 차속 검출 결과 등에 근거하여, 드라이버(14)를 매개로 하여 조타 보조용의 전동 모터(15)에의 인가 전압을 제어한다. 그리고, 전동 모터(15)의 회전축(도시하지 않음)의 회전이, 감속 기구(17)를 매개로 하여 감속된다. 감속 기구(17)의 출력 회전은 변환 기구(18)를 매개로 하여 랙축(6)의 축방향 이동으로 변환되어, 조타가 보조된다. 본 전동 파워 스티어링 장치(1)는 이른바 랙 어시스트 타입이다.
(샤프트용 구조체의 구성)
본 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체(20)는, 예를 들면, 상기의 스티어링 샤프트(3)에 적용되어 있다. 또 이하에서, 스티어링 샤프트(3)를 간단히 샤프트(3)로 표기하는 경우가 있다.
본 발명에 관한 샤프트용 구조체(20)는, 동력을 전달 가능한 샤프트(3)에 부착되며, 해당 동력을 전달 가능한 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재를 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 것으로서, 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이, 금속제의 수(雄)형 부재(21), 금속제의 암(雌)형 부재(22), 및, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b) 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재(23)를 가진다.
수(雄)형 부재(21)는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(21a)를 가지고 있다. 이 축 코어부(21a)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향(도 3 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 외주부(21b)를 가지고 있다. 이 외주부(21b)에는, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(21a)의 둘레 방향을 따라서 소정의 간극을 두고 서로 이웃하는 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)와, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 사이에 형성된 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(21d)가 형성되어 있다. 각 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서, 지름 방향의 높이 H1가 대략 동일 치수가 되도록 형성되어 있다. 또 도 3 중의 파선은, 축 코어부(21a)와 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 경계선을 나타내고 있다.
암(雌)형 부재(22)는, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 대략 원통 모양으로 형성되어 있고, 탄성 부재(23)(도 5의 (c) 참조)가 외주부(21b)에 덮여진 수(雄)형 부재(21)를 삽입 가능한 내주부(22a)를 가진다. 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)에는, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에 형성되어 있는 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)와 동일한 수(數)(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)가, 암(雌)형 부재(22)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 두고 형성되어 있다. 또, 도 3 중의 점선 및 실선은, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 외형선을 나타내고 있다. 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)에는, 서로 이웃하는 각 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 사이에서, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(21d)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(22c)가 형성되어 있다. 또 이 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(22c)는, 축방향 단면이 대략 U자 형상이 되도록 형성되어 있다.
탄성 부재(23)는, 고무에 의해서 형성 가능하다. 이 고무로서는, 예를 들면, 우레탄 고무, 니트릴 고무(NBR), 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 에피클로로하이드린 고무(epichlorohydrin rubber), 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 폴리 부타디엔 고무, 스틸렌 부타디엔 고무, 천연 고무 등을 단독으로, 또는 이들의 고무를 각종 변성(變性) 처리한 것을 사용할 수 있다. 이들의 고무는, 단독으로 사용할 수 있는 것 외에, 복수종의 고무를 블렌드(blend)하여 이용할 수도 있다.
또, 탄성 부재(23)는, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성하는 것이 바람직하다. 여기서의 섬유 부재는, 아라미드 섬유(aramid fiber), 나일론, 우레탄, 무명, 견, 마, 아세테이트, 레이온, 불소를 포함하는 섬유, 및, 폴리에스테르 등에 의해서 형성 가능한 것으로, 고무 또는 수지로 함침 처리되어 있다. 섬유의 형상은, 예를 들면 단섬유 형상 또는 장섬유 형상이라도 좋고, 또 시트 모양의 천이라도 좋다.
고무 또는 수지에 의해 섬유를 함침 처리함으로써, 섬유의 사이에 고무재 또는 수지재가 들어가, 섬유끼리를 함께 접착시켜, 탄성 부재(23)와 같이 부재(시트체)로서 기능을 하게 하는 것이 가능해진다. 또, 고무 등을 함침시킨 섬유를 탄성 부재(23)로서 채용하는 것에 의해, 섬유끼리의 마찰에 의한 마모가 저감될 뿐만 아니라, 탄성 부재(23)와 암(雌)형 부재(22)와의 사이에서 발생하는 탄성 부재(23) 표면의 내마모성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또 함침 처리에 이용하는 고무로서는, 예를 들면, 우레탄 고무, 니트릴 고무(NBR), 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 부틸 고무, 이소프렌 고무, 염소화 폴리에틸렌 고무, 에피클로로하이드린 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리 부타디엔 고무, 스틸렌 부타디엔 고무, 천연 고무 등을 단독으로, 또는 이들의 고무를 각종 변성 처리한 것을 사용할 수 있다. 이들의 고무는, 단독으로 사용할 수 있는 것 외에, 복수종의 고무를 블렌드하여 이용할 수도 있다. 또, 고무에는, 가류제(加硫劑) 외에, 가류 촉진제, 노화 방지제, 연화제, 가소제(可塑劑), 충전제, 및, 착색제 등의 종래로부터 고무의 배합제로서 사용하고 있었던 것을 적량 배합할 수 있다. 이들 이외에, 탄성 부재(23)의 윤활성을 향상시키기 위해서, 그라파이트, 실리콘 오일, 불소 파우더, 또는 이황화 몰리브덴 등의 고체 윤활제가 고무에 포함되어 있어도 괜찮다. 게다가, 상기 고무 대신에, 또는 상기 고무와 함께, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 우레탄 수지, 염화 비닐 수지, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, PET 수지, 불소 수지, 폴리에틸렌, AS수지, ABS 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리초산비닐, 나일론, 알키드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리페닐렌 설파이드 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 또는 천)를 디핑(dipping) 처리하는 방법이 바람직하게 사용된다. 실제 사용함에 있어서는, 섬유를 시트 모양으로 형성한 천을 사용할 수 있다. 이 천의 고무 또는 수지의 함침 처리의 방법도 상기와 동일한 방법으로 행해진다.
천을 구성하는 것으로서는, 섬유를 불규칙하게 감은 부직포, 규칙적으로 성형한 직포(織布), 및, 편포(編布)(니트) 등을 들 수 있다. 이들의 천은, 섬유(단섬유 또는 장섬유)만으로 구성된 것과 비교하여, 시트 모양이기 때문에, 고무 등에 의한 함침 처리를 행하기 쉽고(핸들링이 용이), 추가로 후술하는 샤프트용 구조체의 표면에도 접착하기 쉽다고 하는 특징을 가진다. 또 상기 직포의 짜임 방법에 대해서는, 평직(平織), 주자직(朱子織), 및 능직(綾織) 등이 이용된다.
또, 상기의 천에는, 어느 정도의 신축성이 있는 것이 좋다. 천을 수(雄)스플라인부(spline部)(21c) 및 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(21d)의 형상을 따른 형태로 성형하는 경우, 또는 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b) 표면에 접착하는 경우, 모두 표면이 요철 형상으로 되어 있기 때문에, 천에 신축성이 있음으로써, 천 표면이 요철 형상에 추종하여 친숙해지기 쉽고, 완성된 탄성 부재(23)의 표면에 주름 등이 발생하기 어려워, 표면이 균일하게 마무리된다고 하는 이점이 있다.
탄성 부재(23)는, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)(도 5의 (a) 참조)와 대략 동일 형상의 내주부(23a)와, 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)(도 5의 (b) 참조)에 삽입 가능한 외주부(23b)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에, 탄성 부재(23)가 접착되어 있다. 여기서 사용되는 접착제는, 아크릴 수지계 접착제, 올레핀계 접착제, 우레탄 수지계 접착제, 에틸렌-초산비닐수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제, 염화비닐수지계 접착제, 클로로프렌 고무계 접착제, 시아노아크릴레이트계 접착제, 실리콘계 접착제, 스틸렌-부타디엔 고무계 접착제, 니트릴 고무계 접착제, 핫멜트(hot-melt) 접착제, 페놀수지계 접착제, 멜라민 수지계 접착제, 우레아(urea) 수지계 접착제, 및 레조르시놀계 접착제 등이 있으며, 접착제를 가열 융해한 상태로 하여 유동성을 부여한 다음에 도포하고 냉각하는 것에 의해 경화·접착하는 방법, 및, 접착제를 가열함으로써 경화·접착시키는 방법 등이 있다.
도 3은, 도 2의 (b)에 나타내는 A－A선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면으로서, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(20)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 제1 간극(S1)을 가지고 있다. 이 제1 간극(S1)은, 탄성 부재(23)와 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)에 의해 둘러싸인 간극(도 3 중의 블랭크(blank) 부분)으로서, 제1 간극(S1)은, 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 제1 간극(S1)은, 상세는 후술하지만, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향(도 3 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)와의 거리가 다르도록 형성되어 있다.
도 4의 (a)는, 도 3에 나타내는 B－B선의 화살표에서 본 단면도이다. 또 도 4의 (a)에서는, 수(雄)형 부재(21) 및 탄성 부재(23)만을 단면도로 도시하고 있다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)가 삽입되는 측인 암(雌)형 부재(22)의 입구에서는, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)(암(雌)스플라인부(spline部)(22b) 및 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(22c))의 전체가, 대략 간극이 없는 상태로, 대향하는 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와 맞닿아 있다. 여기에서는, 수(雄)형 부재(21)가 비틀어 돌려짐에 따라서 변형한 탄성 부재(23)는, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(22)의 출구측)으로 빠질 수 있도록 구성되어 있다.
또, 입구(도 4의 (a))에서는, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)가 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있는 것이 바람직하지만, 반드시, 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a) 전체를 탄성 부재(23)에 맞닿게 할 필요는 없다. 예를 들면, 도 25의 (a)에 나타내어지는 본 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(420)와 같이, 암(雌)스플라인부(spline部)(422b)의 선단부(T5)와 탄성 부재(423)의 외주부(423b)와의 사이에 간극(S5)이 마련되어 있어도 괜찮다.
또 예를 들면, 도 25의 (b)에 나타내어지는 본 실시 형태의 다른 변형예에 관한 샤프트용 구조체(520)와 같이, 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(522c)와 탄성 부재(523)의 외주부(523b)와의 사이에 간극(S6)이 마련되어 있어도 괜찮다. 또, 도 25의 (a)의 변형예에서는, 도 25의 (b)에 나타내어지는 S6과 같이, 또, 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)와, 해당 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)와 대향하고 있는 탄성 부재의 외주부와의 사이에 간극이 더 마련되어 있어도 괜찮다. 또, 도 25의 (b)의 변형예에서는, 도 25의 (a)에 나타내어지는 S5와 같이, 암(雌)스플라인부(spline部)의 선단부와, 해당 선단부와 대향하고 있는 탄성 부재의 외주부와의 사이에 간극이 더 있어도 괜찮다.
도 4의 (b)는, 도 3에 나타내는 C－C선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 중간부에서의 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와, 대향하는 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와의 사이에는, 둘레 방향으로 제1 간극(S11)이 형성되어 있다.
도 4의 (c)는, 도 3에 나타내는 D－D선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(21)의 출구에서의 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와, 대향하는 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와의 사이에는, 제1 간극(S11)(도 4의 (b) 참조) 보다도 큰 제1 간극(S12)이 둘레 방향으로 형성되어 있다.
도 4의 (a) ~ (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와, 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와의 사이에 형성된 제1 간극(S1(S11, S12))은, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(22)의 출구측)을 향함에 따라 커지고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(20)는, 수(雄)형 부재(21)를 도 4의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 암(雌)형 부재(22)에 대해서 둘레 방향(도 4의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와, 탄성 부재(23)가 덮여진 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 측부가 맞닿을 때까지의 시간을, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(21)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다.
(본 실시 형태의 가압 동작에 대해)
수(雄)형 부재(21)를 도 4의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 4의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌린 경우, 입구(도 4의 (a) 참조)에서 초기 강성이 발생하기 시작하여, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b) 중 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 측부에 의해서, 탄성 부재(23)를 매개로 하여 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)가 가압된다. 그리고, 수(雄)형 부재(21)를 소정 각도 비틀어 돌리면, 입구(도 4의 (a) 참조)에 비해서 늦게, 입구(도 4의 (a) 참조)로부터 중간부(도 4의 (b) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(23)가 연속적으로 측부(22d)의 일부와 맞닿아, 탄성 부재(23)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
다음으로, 수(雄)형 부재(21)를 더욱 소정 각도 비틀어 돌리면, 중간부(도 4의 (b) 참조)에 비해서 늦게, 중간부(도 4의 (b) 참조)로부터 출구(도 4의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(23)가 연속적으로 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)의 일부와 더 맞닿아, 탄성 부재(23)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
이어서, 출구(도 4의 (c) 참조)에서는, 탄성 부재(23)의 변형이 완료될 때까지, 탄성 부재(23)를 매개로 하여 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에 의해서, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d) 중 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 선단부(T1)에 가까운 부분이 가압된다. 그리고, 출구에서의 탄성 부재(23)의 변형이 완료되면, 초기 강성으로부터 2차 강성으로 강성이 전환되고, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)로 직접 전해지기 시작한다.
이와 같이 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때에, 입구(도 4의 (a) 참조)로부터 출구(도 4의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(23)와 측부(22d)가 맞닿는 면적이 서서히 커지는 메카니즘(입구(도 4의 (a) 참조)로부터 출구(도 4의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서 탄성 부재(23)와 측부(22d)가 맞닿은 타이밍에 시간차가 생기는 메카니즘)에 의해서, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성이 완만하게 상승하여, 암(雌)형 부재(22)를 둘레 방향(도 4의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 완만하게 회전시킬 수 있다. 다음으로, 출구에서의 탄성 부재(23)의 변형이 완료되는 것에 의해, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)로 직접 전해지기 시작함으로써, 수(雄)형 부재(21)에 추종하여 암(雌)형 부재(22)를 소망하는 각도만큼 회전시킬 수 있도록 되어, 피니언 기어(4)(도 1 참조)가 소망하는 각도만큼 회전하게 된다.
또, 이러한 메카니즘을 발휘함에 있어서는, 수(雄)형 부재(21)를 암(雌)형 부재(22)에 삽입한 상태에서 비틀어 돌린 경우에, 수(雄)형 부재(21)의 축방향으로의 이동량은, 수(雄)형 부재(21)와 암(雌)형 부재(22)와의 사이에서 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않도록 일정한 범위 내로 제한되어 있는 것이 바람직하고, 수(雄)형 부재(21)가 암(雌)형 부재(22)로부터 빠져 나가지 않도록 구성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
여기서, 샤프트용 구조체(20)의 제법(製法)의 일례로서는, 금속재료(도시하지 않음)로부터 도 5의 (a), (b)에 각각 나타내어진 형상을 가지는 수(雄)형 부재(21) 및 암(雌)형 부재(22)를 잘라내는 공정, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에 탄성 부재(23)를 마련하는 공정을 순차적으로 행하는 것에 의한 제법을 들 수 있다.
또, 탄성 부재(23)의 제법으로서는, 이하와 같은 제법을 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 도 5의 (c)의 탄성 부재(23)를 성형하는 경우, 먼저 내주부(23a) 및 외주부(23b)를 각각 성형할 수 있는 내형(內型) 및 외형(外型)을 준비한다. 당연히, 내형의 외주면 및 외형의 내주면에는, 각각, 내주부(23a) 및 외주부(23b)를 따른 요철 형상을 구비하고 있다. 그리고, 이 2개의 형(型)의 사이에 고무 또는 수지로 함침 처리된 섬유(단섬유 또는 장섬유, 또는 천(시트 모양))을 충전한 후, 내형 및 외형으로부터 충전된 섬유에 압력 및 온도를 부여하고, 그 후, 형(型)으로부터 섬유를 취출하여, 내주부(23a) 및 외주부(23b)가 성형된 탄성 부재(23)를 얻을 수 있다.
또, 탄성 부재(23)의 제법으로서는, 내형과 외형과의 사이에 충전하는 천을, 내형(內型)의 외형(外形)을 따르는 원통형으로 만들고, 그 천을 내형(內型)의 외형(外形)을 따르게 한 상태에서 내형에 씌우며, 그 후, 상기와 마찬가지로 압력 및 온도를 부여하여, 탄성 부재(23)를 성형하는 방법도 있다. 이 경우, 천이 신축성을 보유함으로써, 한층, 내형(內型) 및 외형(外型)의 요철 형상에 따라서 탄성 부재(23)의 성형이 가능해진다. 그 결과, 탄성 부재(23)의 내주부(23a) 또는 외주부(23b)에 주름 등이 발생하지 않고, 표면이 균일한 상태의 성형품을 제조할 수 있다. 또, 천의 신축성을 나타내는 방향이, 적어도 원통 모양의 탄성 부재(23)의 둘레 방향과 일치하도록 천을 원통형으로 만듦으로써, 보다 한층 상기의 주름 등의 발생을 억제할 수 있다.
또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에, 함침 처리된 탄성 부재(23)가 접착되어 있는 경우의 제조 방법은, 상기 제조 방법의 내형을 그대로 수(雄)형 부재(21)로 치환하고, 또 수(雄)형 부재(21)의 금속 표면에 접착제를 도포한 후, 이 수(雄)형 부재(21)와 외형과의 사이에 고무 또는 수지로 함침 처리된 섬유(단섬유 또는 장섬유, 또는 천(시트 모양))를 충전한 다음, 외형으로부터 압력 및 온도를 부여하며, 그 후, 외형을 취출하여, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에 탄성 부재(23)가 접착된 도 6의 부재를 얻는다. 또, 상기 제조 방법과 마찬가지로 천을 수(雄)형 부재(21)의 외형을 따르는 원통형으로 만들고, 그 천을 수(雄)형 부재(21)의 외경을 따르게 한 상태로 씌우고 나서, 압력을 부여하여, 도 6의 부재를 얻어도 괜찮다. 이 경우, 천이 신축성을 가짐으로써, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)에 접착된 탄성 부재(23)의 표면에 주름 등이 발생하기 어려워, 표면이 균일한 상태의 수(雄)형 부재(21)를 제조할 수 있다. 또, 천의 신축성을 나타내는 방향이, 적어도 수(雄)형 부재(21)의 둘레 방향과 일치하도록 천을 원통형으로 마무리함으로써, 보다 한층 상기의 주름 등의 발생이 억제되는 것은 상술한 바와 같다.
(본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 특징)
상기 구성에 의하면, 암(雌)형 부재(22)에 수(雄)형 부재(21)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)와의 거리(즉 둘레 방향에서의 제1 간극(S1)의 크기)가 큰 개소(본 실시 형태에서는, 출구(도 4의 (c) 참조))와 작은 개소(본 실시 형태에서는, 예를 들면, 중간부(도 4의 (b) 참조))에서, 탄성 부재(23)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생긴다. 따라서, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성(탄성 부재(23)에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재(23)에서 수(雄)형 부재(21)로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트(3)에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 운전자에게 종래와 같은 위화감(스티어링 휠(2)의 조작이 개시된 직후에, 돌연, 스티어링 휠(2)의 조작에 필요한 힘이 급감한다고 하는 위화감)을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 구성에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)가, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있으므로, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와의 사이의 거리가 커진다고 하는 제1 간극(S1)을 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(23)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(21)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(23)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 측부가, 바로 앞측(입구의 측)으로부터 안쪽(출구의 측)을 향함에 따라 소정의 시간차를 가지고 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(21)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
그런데, 수(雄)형 부재(21)가 암(雌)형 부재(22)에 삽입된 상태에서 수(雄)형 부재(21)가 비틀어 돌려지면, 그 힘이 암(雌)형 부재(22)로 전달되어, 탄성 부재(23)가 변형한다. 이 때, 탄성 부재(23)가 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)와 강하게 스치게 된다. 게다가, 수(雄)형 부재(21)가 비틀어 돌려지는 방향은, 일방향이 아니라 좌우 방향으로, 게다가 상당한 빈도로 그 방향을 바꾸면서 계속 비틀어 돌려지고, 그때마다, 탄성 부재(23)가 암(雌)형 부재(22)의 내주부(22a)와의 사이에서 반복하여 강하게 스치게 된다. 따라서, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b) 표면을 덮는 것이 통상의 미(未)처리의 천이면, 곧 바로 마모하여, 토크 전달에 지장을 초래할 우려가 있다. 이 점에 있어서, 제1 실시 형태에서는, 탄성 부재(23)를, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성한 경우에는, 해당 섬유 부재로 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)의 표면을 덮음으로써, 탄성 부재(23)의 마모가 억제되어, 샤프트용 구조체(20)의 수명의 연장을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 상기 구성의 샤프트용 구조체에서는, 도 3에 나타내는 중간부 및 출구에서, 입구를 지점(支点)으로 하여, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향에 대해서 상하 좌우 방향으로 자유도가 있으므로, 웜 기어 등의 부착을 행하기 쉽다고 하는 부차적인 효과를 나타낼 수 있다.
게다가, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)의 외주부(23b)와의 사이의 거리가 커지는 구조이지만, 암(雌)스플라인부(spline部)(22b)의 측부(22d)와 탄성 부재(23)가 축방향의 일부의 개소(이 경우는 입구 부근)에서 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있으므로, 암(雌)형 부재(22)와 수(雄)형 부재(21) 사이에서 발생하는 덜거덕거림을 억제할 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음으로, 도 7 ~ 도 12를 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체(스플라인), 이 샤프트용 구조체를 구성하는 수(雄)형 부재(수(雄)스플라인축) 및 암(雌)형 부재(암(雌)스플라인축)에 대해 설명한다. 또 제1 실시 형태의 부위 1 ~ 15, 17, 18과, 본 실시의 형태의 부위 101 ~ 115, 117, 118은, 순서대로 동일한 것이므로, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
(전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성)
도 7에 나타내는 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치(EPS)(101)는, 조타 부재로서의 스티어링 휠(102)에 연결되어 있는 스티어링 샤프트(샤프트)(103)와, 스티어링 샤프트(103)의 선단부에 마련된 피니언 기어(104) 및 이 피니언 기어(104)에 치합하는 랙 기어(105)를 가지며 차량의 좌우 방향으로 연장하는 조타축으로서의 랙축(106)을 가지고 있다.
(샤프트용 구조체의 구성)
본 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체는, 예를 들면, 상기의 스티어링 샤프트(103)에 적용되어 있다. 또, 이하에서, 스티어링 샤프트(103)를 간단히 샤프트(103)로 표기하는 경우가 있다.
본 발명에 관한 샤프트용 구조체(120)는, 동력을 전달 가능한 샤프트(103)에 부착되며, 해당 동력을 전달 가능한 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재를 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 것으로서, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 금속제의 수(雄)형 부재(121), 금속제의 암(雌)형 부재(122), 및, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a) 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재(123)를 가진다.
수(雄)형 부재(121)는, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(121a)를 가지고 있다. 이 축 코어부(121a)는, 도 9에서 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향(도 9 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 외주부(121b)를 가지고 있다. 이 외주부(121b)에는, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(121a)의 둘레 방향을 따라서 소정의 간극을 두고 서로 이웃하는 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)와, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 사이에 형성된 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(121d)가 형성되어 있다. 각 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서, 지름 방향의 높이 H2가 대략 동일 치수가 되도록 형성되어 있다. 또, 도 9 중의 파선은, 축 코어부(121a)와 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 경계선을 나타내고 있다.
암(雌)형 부재(122)는, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 대략 원통 모양으로 형성되어 있고, 수(雄)형 부재(121)를 삽입 가능한 내주부(122a)를 가진다. 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)에는, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)에 형성되어 있는 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인부(spline部)(122b)가, 암(雌)형 부재(122)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 두고 형성되어 있다. 또, 도 9 중의 점선 및 실선은, 암(雌)스플라인부(spline部)(122b)의 외형선을 나타내고 있다. 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)에는, 서로 이웃하는 각 암(雌)스플라인부(spline部)(122b)의 사이에서, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(121d)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(122c)가 형성되어 있다. 또, 이 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(122c)는, 축방향 단면이 대략 U자 형상이 되도록 형성되어 있다.
탄성 부재(123)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 동일의 재료를 이용하여 형성 가능하다. 또, 탄성 부재(123)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 마찬가지로, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성 가능하다.
탄성 부재(123)는, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)(도 11의 (a) 참조)를 삽입 가능한 내주부(123a)와, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)(도 11의 (b) 참조)와 대략 동일 형상의 외주부(123b)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)에, 탄성 부재(123)가 접착되어 있다. 여기서 사용되는 접착제는, 제1 실시 형태에서 예시한 것을 사용할 수 있다.
도 9는, 도 8의 (b)에 나타내는 E－E선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면으로서, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(120)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 제2 간극(S2)을 가지고 있다. 이 제2 간극(S2)은, 탄성 부재(123)와 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)에 의해 둘러싸인 간극(도 9 중의 블랭크 부분)으로서, 제2 간극(S2)은, 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 제2 간극(S2)은, 상세는 후술하지만, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향(도 9 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서, 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 측부(121e)와 탄성 부재(23)와의 거리가 다르도록 형성되어 있다.
도 10의 (a)는, 도 9에 나타내는 F－F선의 화살표에서 본 단면도이다. 또 도 10의 (a)에서는, 수(雄)형 부재(121)만을 단면도로 도시하고 있다. 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)가 삽입되는 측인 암(雌)형 부재(22)의 입구에서는, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)(수(雄)스플라인부(spline部)(121c) 및 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(121d))의 전체가, 대략 간극이 없는 상태로, 대향하는 탄성 부재(123)의 내주부(123a)와 맞닿아 있다. 여기에서는, 수(雄)형 부재(121)가 비틀어 돌려짐에 따라서 변형한 탄성 부재(123)는, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(22)의 출구측)으로 빠질 수 있도록 구성되어 있다.
또, 입구(도 10의 (a))에서는, 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와 탄성 부재(123)가 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있는 것이 바람직하지만, 반드시, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b) 전체를 탄성 부재(123)에 맞닿게 할 필요는 없다. 예를 들면, 도 26의 (a)에 나타내어지는 본 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(620)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)스플라인부(spline部)(621c)의 선단부(T6)와 탄성 부재(623)의 내주부(623a)와의 사이에 간극(S7)이 마련되어 있어도 괜찮다.
또 예를 들면, 도 26의 (b)에 나타내어지는 본 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(720)과 같이, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(721d)와 탄성 부재(723)의 내주부(723a)와의 사이에 간극(S8)이 마련되어 있어도 괜찮다. 또, 도 26의 (a)의 변형예에서는, 도 26의 (b)에 나타내어지는 S8와 같이, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)와, 해당 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)와 대향하고 있는 탄성 부재의 외주부와의 사이에 간극이 더 마련되어 있어도 괜찮다. 또, 도 26의 (b)의 변형예에서는, 도 26의 (a)에 나타내어지는 S7와 같이, 수(雄)스플라인부(spline部)의 선단부와, 해당 선단부와 대향하고 있는 탄성 부재의 외주부와의 사이에 간극이 더 마련되어 있어도 괜찮다.
도 10의 (b)는, 도 9에 나타내는 G－G선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 중간부에서의 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와, 대향하는 탄성 부재(123)의 외주부(123b)와의 사이에는, 둘레 방향으로 제2 간극(S21)이 형성되어 있다.
도 10의 (c)는, 도 9에 나타내는 H－H선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 10의 (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(121)의 출구에서의 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와, 대향하는 탄성 부재(123)의 외주부(123b)와의 사이에는, 제2 간극(S21)(도 10의 (b) 참조) 보다도 큰 제2 간극(S22)가 둘레 방향으로 형성되어 있다.
도 10의 (a) ~ (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와, 탄성 부재(123)의 외주부(123b)와의 사이에 형성된 제2 간극(S2(S21, S22))은, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(122)의 출구측)을 향함에 따라 커지고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(120)는, 수(雄)형 부재(121)를 도 10의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 10의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌렸을 때에, 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와, 탄성 부재(123)의 외주부(123b)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(121)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다.
(본 실시 형태의 가압 동작에 대해)
수(雄)형 부재(121)를 도 10의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 10의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌린 경우, 입구(도 10의 (a) 참조)에서 초기 강성이 발생하기 시작하여, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b) 중 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)에 의해서, 탄성 부재(123)를 매개로 하여 암(雌)스플라인부(spline部)(122b)의 측부가 가압된다. 그리고, 수(雄)형 부재(121)를 소정 각도 비틀어 돌리면, 입구(도 10의 (a) 참조)에 비해서 늦게, 입구(도 10의 (a) 참조)로부터 중간부(도 10의 (b) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 측부(121e)의 일부가 연속적으로 탄성 부재(123)와 맞닿아, 측부(121e)와 탄성 부재(123)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
다음으로, 수(雄)형 부재(121)를 더욱 소정 각도 비틀어 돌리면, 중간부(도 10의 (b) 참조)에 비해서 늦게, 중간부(도 10의 (b) 참조)로부터 출구(도 10의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 측부(121e)의 일부가 연속적으로 탄성 부재(123)와 더 맞닿아, 측부(121e)와 탄성 부재(123)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
이어서, 출구(도 10의 (c) 참조)에서는, 탄성 부재(123)의 변형이 완료될 때까지, 탄성 부재(123)를 매개로 하여, 측부(121e) 중 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 선단부(T2)에 가까운 부분에 의해서, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)가 가압된다. 그리고, 출구에서의 탄성 부재(123)의 변형이 완료되면, 초기 강성으로부터 2차 강성으로 강성이 전환되고, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)로 직접 전해지기 시작한다.
이와 같이 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때에, 입구(도 10의 (a) 참조)로부터 출구(도 10의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 측부(121e)와 탄성 부재(123)가 맞닿은 면적이 서서히 커지는 메카니즘(입구(도 10의 (a) 참조)로부터 출구(도 10의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서 측부(121e)와 탄성 부재(123)가 맞닿은 타이밍에 시간차가 생기는 메카니즘)에 의해서, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성이 완만하게 상승하고, 암(雌)형 부재(22)를 둘레 방향(도 10의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 완만하게 회전시킬 수 있다. 다음으로, 출구에서의 탄성 부재(123)의 변형이 완료되는 것에 의해, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)로 직접 전해지기 시작함으로써, 수(雄)형 부재(121)에 추종하여 암(雌)형 부재(122)를 소망하는 각도만큼 회전시킬 수 있게 되어, 피니언 기어(104)(도 7 참조)가 소망하는 각도만큼 회전하게 된다.
또, 이러한 메카니즘을 발휘함에 있어서는, 수(雄)형 부재(121)를 암(雌)형 부재(122)에 삽입한 상태에서 비틀어 돌린 경우에, 수(雄)형 부재(121)의 축방향으로의 이동량이, 수(雄)형 부재(121)와 암(雌)형 부재(122)와의 사이에서 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않도록 일정한 범위 내로 제한되어 있는 것이 바람직하고, 수(雄)형 부재(121)가 암(雌)형 부재(122)로부터 빠져 나가지 않도록 구성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
(본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 특징)
상기 구성에 의하면, 암(雌)형 부재(122)에 수(雄)형 부재(121)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때에, 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)의 측부(121e)와 탄성 부재(23)와의 거리(즉 둘레 방향에서의 제2 간극(S2)의 크기)가 큰 개소(본 실시 형태에서는, 출구(도 10의 (c) 참조))와 작은 개소(본 실시 형태에서는, 예를 들면, 중간부(도 10의 (b) 참조))에서, 탄성 부재(123)와 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생긴다. 따라서, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성(탄성 부재(123)에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재(123)에서 수(雄)형 부재(121)로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트(103)에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 운전자에게 종래와 같은 위화감(스티어링 휠(102)의 조작이 개시된 직후에, 돌연, 스티어링 휠(102)의 조작에 필요로 하는 힘이 급감한다고 하는 위화감)을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 구성에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)가, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있으므로, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와 대향하는 탄성 부재(123)의 외주부(123b)와의 사이의 거리가 커지게 되도록 제2 간극(S2)을 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(123)와 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(121)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(123)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)가, 바로 앞측(입구의 측)으로부터 안쪽(출구의 측)을 향함에 따라 소정의 시간차를 가지고 암(雌)스플라인부(spline部)(122b)의 측부를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(121)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
그런데, 수(雄)형 부재(121)가 암(雌)형 부재(122)에 삽입된 상태에서 수(雄)형 부재(121)가 비틀어 돌려지면, 그 힘이 암(雌)형 부재(122)에 전달되어, 탄성 부재(123)가 변형한다. 이 때, 탄성 부재(123)가 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)와 강하게 스치게 된다. 게다가, 수(雄)형 부재(121)가 비틀어 돌려지는 방향은, 일방향이 아니라 좌우 방향으로, 게다가 상당한 빈도로 그 방향을 바꾸면서 계속 비틀어 돌려지고, 그때마다, 탄성 부재(123)가 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)와의 사이에서 반복하여 강하게 스치게 된다. 따라서, 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a) 표면을 덮는 것이 통상의 미처리의 천이면, 곧 바로 마모하여, 토크 전달에 지장을 초래할 우려가 있다. 이 점에 있어서, 제2 실시 형태에서는, 탄성 부재(123)를, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성한 경우에는, 해당 섬유 부재로 암(雌)형 부재(122)의 내주부(122a)의 표면을 덮음으로써, 탄성 부재(123)의 마모가 억제되어, 샤프트용 구조체(120)의 수명의 연장을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 상기 구성의 샤프트용 구조체에서는, 도 9에 나타내는 중간부 및 출구에서, 입구를 지점으로 하여, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향에 대해서 상하 좌우 방향으로 자유도가 있으므로, 웜 기어 등의 부착을 행하기 쉽다고 하는 부차적인 효과를 나타낼 수 있다.
게다가, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)의 측부(121e)와 대향하는 탄성 부재(123)의 외주부(123b)와의 사이의 거리가 커지는 구조이지만, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)(수(雄)스플라인부(spline部)(121c) 및 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(121d))의 전체와, 탄성 부재(123)의 내주부(123a)가, 축방향의 일부의 개소(이 경우는 입구 부근)에서 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있으므로, 암(雌)형 부재(122)와 수(雄)형 부재(121) 사이에서 발생하는 덜거덕거림을 억제할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음으로, 도 13 ~ 도 18을 참조하면서, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체(스플라인), 이 샤프트용 구조체를 구성하는 수(雄)형 부재(수(雄)스플라인축) 및 암(雌)형 부재(암(雌)스플라인축)에 대해 설명한다. 또 제1 실시 형태의 부위 1 ~ 15, 17, 18과, 본 실시의 형태의 부위 201 ~ 215, 217, 218은, 순서대로 동일의 것이므로, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
(전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성)
도 13에 나타내는 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치(EPS)(201)는, 조타 부재로서의 스티어링 휠(202)에 연결되어 있는 스티어링 샤프트(샤프트)(203)와, 스티어링 샤프트(203)의 선단부에 마련된 피니언 기어(204) 및 이 피니언 기어(204)에 치합하는 랙 기어(205)를 가지며 차량의 좌우 방향으로 연장하는 조타축으로서의 랙축(206)을 가지고 있다.
(샤프트용 구조체의 구성)
본 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체는, 예를 들면, 상기의 스티어링 샤프트(203)에 적용되어 있다. 또, 이하에서, 스티어링 샤프트(203)를 간단히 샤프트(203)로 표기하는 경우가 있다.
본 발명에 관한 샤프트용 구조체(220)는, 동력을 전달 가능한 샤프트(203)에 부착되며, 해당 동력을 전달 가능한 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재를 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 것으로서, 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 금속제의 수(雄)형 부재(221), 금속제의 암(雌)형 부재(222), 및, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b) 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재(223)를 가진다.
수(雄)형 부재(221)는, 도 17의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(221a)를 가지고 있다. 이 축 코어부(221a)의 외주부(221b)에는, 축 코어부(221a)의 둘레 방향을 따라서 소정의 간극을 두고 서로 이웃하는 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)와, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)의 사이에 형성된 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(221d)가 형성되어 있다. 각 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서, 지름 방향의 높이 H3가 대략 동일 치수가 되도록 형성되어 있다. 또 도 15 중의 파선은, 축 코어부(221a)와 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)의 경계선을 나타내고 있다.
암(雌)형 부재(222)는, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이, 탄성 부재(223)(도 17의 (c) 참조)가 외주부(221b)에 덮여진 수(雄)형 부재(221)를 삽입 가능한 내주부(222a)를 가진다. 이 내주부(222a)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향(도 15 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있다. 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)에는, 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)에 형성되어 있는 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)가, 암(雌)형 부재(222)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 두고 형성되어 있다. 또, 도 15 중의 점선 및 실선은, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 외형선을 나타내고 있다. 도 17의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)에는, 서로 이웃하는 각 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 사이에서, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(221d)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c)가 형성되어 있다. 또, 이 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c)는, 축방향 단면이 대략 U자 형상이 되도록 형성되어 있다.
탄성 부재(223)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 동일의 재료를 이용하여 형성 가능하다. 또, 탄성 부재(223)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 마찬가지로, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성 가능하다.
탄성 부재(23)는, 도 17의 (c)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)(도 17의 (a) 참조)와 대략 동일 형상의 내주부(223a)와, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)(도 17의 (b) 참조)에 삽입 가능한 외주부(223b)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)에, 탄성 부재(223)가 접착되어 있다. 여기서 사용되는 접착제는, 제1 실시 형태에서 예시한 것을 사용할 수 있다.
도 15는, 도 14의 (b)에 나타내는 I－I선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면으로서, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태를 나타내고 있다. 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(220)는, 도 15에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 제1 간극(S3)을 가지고 있다. 이 제1 간극(S3)은, 탄성 부재(223)와 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)에 의해 둘러싸인 간극(도 15 중의 블랭크 부분)으로서, 제1 간극(S3)은, 도 15에 나타내어지는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 또, 제1 간극(S3)은, 상세는 후술하지만, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향(도 15 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와 탄성 부재(223)와의 거리가 다르도록 형성되어 있다.
도 16의 (a)는, 도 15에 나타내는 J－J선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (a)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(221)가 삽입되는 방향의 안쪽인 암(雌)형 부재(222)의 출구에서는, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)(암(雌)스플라인부(spline部)(222b) 및 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c))의 전체가, 대략 간극이 없는 상태로, 대향하는 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와 맞닿아 있다. 여기에서는, 수(雄)형 부재(221)가 비틀어 돌려짐에 따라서 변형한 탄성 부재(223)는, 입구측으로 빠질 수 있도록 구성되어 있다.
또, 출구(도 16의 (a))에서는, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와 탄성 부재(223)가 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있는 것이 바람직하지만, 반드시, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a) 전체를 탄성 부재(223)에 맞닿게 할 필요는 없다. 예를 들면, 제1 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(320)와 마찬가지로(도 19의 (a) 참조), 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 선단부(T3)와 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이에 간극이 마련되어 있어도 괜찮다. 또 예를 들면, 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 샤프트용 구조체(420)와 마찬가지로(도 19의 (b) 참조), 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c)와 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이에 간극이 마련되어 있어도 괜찮다. 여기에서는, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 선단부(T3)와 탄성 부재(223)와의 사이, 및, 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c)와 탄성 부재(223)와의 사이의 양쪽 모두에 간극이 있어도 괜찮다.
도 16의 (b)는, 도 15에 나타내는 K－K선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 중간부에서의 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와, 대향하는 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이에는, 둘레 방향으로 제1 간극(S31)이 형성되어 있다.
도 16의 (c)는, 도 15에 나타내는 L－L선의 화살표에서 본 단면도이다. 또 도 16의 (c)에서는, 수(雄)형 부재(221) 및 탄성 부재(223)만을 단면도로 도시하고 있다. 도 16의 (c)에 나타내는 바와 같이, 입구에서는, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 입구에서의 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와, 대향하는 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이에는, 제1 간극(S31)(도 16의 (b) 참조) 보다도 큰 제1 간극(S32)이 둘레 방향으로 형성되어 있다.
도 16의 (a) ~ (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와, 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이에 형성된 제1 간극(S3(S31, S32))은, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(222)의 출구측)을 향함에 따라 커지고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서의 제1 간극(S3)은, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와 대향하는 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이의 거리(예를 들면, S32, S31)를, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 작게 하는 것에 의해서 형성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(220)는, 수(雄)형 부재(221)를 도 16의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 16의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와, 탄성 부재(223)의 외주부(223b)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(221)의 출구)을 향할수록 빠르게 할 수 있다.
(본 실시 형태의 가압 동작에 대해)
수(雄)형 부재(221)를 도 16의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 16의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌린 경우, 출구(도 16의 (a) 참조)에서 초기 강성이 발생하기 시작하여, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b) 중 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)의 측부에 의해서, 탄성 부재(223)를 매개로 하여 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)가 가압된다. 그리고, 수(雄)형 부재(221)를 소정 각도 비틀어 돌리면, 출구(도 16의 (a) 참조)에 비해서 늦게, 출구(도 16의 (a) 참조)로부터 중간부(도 16의 (b) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(223)가 연속적으로 측부(222d)의 일부와 맞닿아, 탄성 부재(223)와 측부(222d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
다음으로, 수(雄)형 부재(221)를 더욱 소정 각도 비틀어 돌리면, 중간부(도 16의 (b) 참조)에 비해서 늦게, 중간부(도 16의 (b) 참조)로부터 입구(도 16의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(223)가 연속적으로 측부(222d)의 일부와 더 맞닿아, 탄성 부재(223)와 측부(222d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
이어서, 입구(도 16의 (c) 참조)에서는, 탄성 부재(223)의 변형이 완료될 때까지, 탄성 부재(223)를 매개로 하여, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)에 의해서, 측부(222d) 중 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 선단부(T3)에 가까운 부분이 가압된다. 그리고, 입구에서의 탄성 부재(223)의 변형이 완료되면, 초기 강성으로부터 2차 강성으로 강성이 전환되고, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)로 직접 전해지기 시작한다.
이와 같이 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때에, 출구(도 16의 (a) 참조)로부터 입구(도 16의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(223)와 측부(222d)가 맞닿은 면적이 서서히 커지는 메카니즘(출구(도 16의 (a) 참조))으로부터 입구(도 16의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서 탄성 부재(223)와 측부(222d)가 맞닿은 타이밍에 시간차가 생기는 메카니즘)에 의해서, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성이 완만하게 상승하여, 암(雌)형 부재(222)를 둘레 방향(도 16의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 완만하게 회전시킬 수 있다. 다음으로, 입구에서의 탄성 부재(223)의 변형이 완료되는 것에 의해, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)로 직접 전해지기 시작함으로써, 수(雄)형 부재(221)에 추종하여 암(雌)형 부재(222)를 소망하는 각도만큼 회전시킬 수 있게 되어, 피니언 기어(204)(도 13 참조)가 소망하는 각도만큼 회전하게 된다.
또, 이러한 메카니즘을 발휘함에 있어서는, 수(雄)형 부재(221)를 암(雌)형 부재(222)에 삽입한 상태에서 비틀어 돌린 경우에, 수(雄)형 부재(221)의 축방향으로의 이동량은, 수(雄)형 부재(221)와 암(雌)형 부재(222)와의 사이에서 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않도록 일정한 범위 내로 제한되어 있는 것이 바람직하고, 수(雄)형 부재(221)가 암(雌)형 부재(222)로부터 빠져 나가지 않도록 구성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
(본 발명의 제3 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 특징)
상기 구성에 의하면, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와 탄성 부재(223)와의 거리(즉 둘레 방향에서의 제1 간극(S3)의 크기)가 큰 개소(본 실시 형태에서는, 입구(도 16의 (c) 참조))와 작은 개소(본 실시 형태에서는, 예를 들면, 중간부(도 16의 (b) 참조))에서, 탄성 부재(223)와 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생긴다. 따라서, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성(탄성 부재(223)에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재(223)에서 수(雄)형 부재(221)로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트(203)에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 운전자에게 종래와 같은 위화감(스티어링 휠(202)의 조작이 개시된 직후에, 돌연, 스티어링 휠(202)의 조작에 필요로 하는 힘이 급감한다고 하는 위화감)을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 구성에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)가, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있으므로, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)와 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와의 사이의 거리가 작아지게 되도록 제1 간극(S3)을 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(223)와 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(221)의 출구)을 향할수록 빠르게 할 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(223)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(221c)의 측부가, 안쪽(출구의 측)으로부터 바로 앞측(입구의 측)을 향함에 따라 소정의 시간차를 가지고 암(雌)스플라인부(spline部)(222b)의 측부(222d)를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(221)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
그런데, 수(雄)형 부재(221)가 암(雌)형 부재(222)에 삽입된 상태에서 수(雄)형 부재(221)가 비틀어 돌려지면, 그 힘이 암(雌)형 부재(222)로 전달되어, 탄성 부재(223)가 변형한다. 이 때, 탄성 부재(223)가 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)와 강하게 스치게 된다. 게다가, 수(雄)형 부재(221)가 비틀어 돌려지는 방향은, 일방향이 아니라 좌우 방향으로, 게다가 상당한 빈도로 그 방향을 바꾸면서 계속 비틀어 돌려지고, 그때마다, 탄성 부재(223)가 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)와의 사이에서 반복하여 강하게 스치게 된다. 따라서, 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b) 표면을 덮는 것이 통상의 미처리의 천이면, 곧 바로 마모하여, 토크 전달에 지장을 초래할 우려가 있다. 이 점에 있어서, 제3 실시 형태에서는, 탄성 부재(223)를, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성한 경우에는, 해당 섬유 부재로 수(雄)형 부재(221)의 외주부(221b)의 표면을 덮음으로써, 탄성 부재(223)의 마모가 억제되어, 샤프트용 구조체(220)의 수명의 연장을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 상기 구성의 샤프트용 구조체에서는, 도 15에 나타내는 입구 및 중간부에서, 출구를 지점으로 하여, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향에 대해서 상하 좌우 방향으로 자유도가 있으므로, 웜 기어 등의 부착을 행하기 쉽다고 하는 부차적인 효과를 나타낼 수 있다.
또, 상기 구성의 샤프트용 구조체에서는, 암(雌)형 부재(222)에 수(雄)형 부재(221)가 삽입된 초기 상태에서, 축방향의 일부의 개소(이 경우는 출구 부근)에서 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)(암(雌)스플라인부(spline部)(222b) 및 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(222c))의 전체가, 대략 간극이 없는 상태로, 대향하는 탄성 부재(223)의 외주부(223b)와 맞닿아 있음으로써, 암(雌)형 부재(222)와 수(雄)형 부재(221) 사이에서 발생하는 덜거덕거림을 억제할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음으로, 도 19 ~ 도 24를 참조하면서, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체(스플라인), 이 샤프트용 구조체를 구성하는 수(雄)형 부재(수(雄)스플라인축) 및 암(雌)형 부재(암(雌)스플라인축)에 대해 설명한다. 또 제1 실시 형태의 부위 1 ~ 15, 17, 18과, 본 실시의 형태의 부위 301 ~ 315, 317, 318은, 순서대로 동일한 것이므로, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.
(전동 파워 스티어링 장치의 전체 구성)
도 19에 나타내는 바와 같이, 전동 파워 스티어링 장치(EPS)(301)는, 조타 부재로서의 스티어링 휠(302)에 연결되어 있는 스티어링 샤프트(샤프트)(303)와, 스티어링 샤프트(303)의 선단부에 마련된 피니언 기어(304) 및 이 피니언 기어(304)에 치합하는 랙 기어(305)를 가지며 차량의 좌우 방향으로 연장하는 조타축으로서의 랙축(306)을 가지고 있다.
(샤프트용 구조체의 구성)
본 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체는, 예를 들면, 상기의 스티어링 샤프트(303)에 적용되어 있다. 또, 이하에서, 스티어링 샤프트(303)를 간단히 샤프트(303)로 표기하는 경우가 있다.
본 발명에 관한 샤프트용 구조체(320)는, 동력을 전달 가능한 샤프트(303)에 부착되며, 해당 동력을 전달 가능한 수(雄)형 부재 및 암(雌)형 부재를 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 것으로서, 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 금속제의 수(雄)형 부재(321), 금속제의 암(雌)형 부재(322), 및, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b) 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재(223)를 가진다.
수(雄)형 부재(321)는, 도 23의 (a)에 나타내는 바와 같이, 축 코어부(321a)를 가지고 있다. 이 축 코어부(321a)의 외주부(321b)에는, 축 코어부(321a)의 둘레 방향을 따라서 소정의 간극을 두고 서로 이웃하는 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)와, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)의 사이에 형성된 예를 들면 6개의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(321d)가 형성되어 있다. 각 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)는, 도 21에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(321)의 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서, 지름 방향의 높이 H4가 대략 동일 치수가 되도록 형성되어 있다. 또 도 21 중의 파선은, 축 코어부(321a)와 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)의 경계선을 나타내고 있다.
암(雌)형 부재(322)는, 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이, 탄성 부재(323)(도 23의 (c) 참조)가 외주부(321b)에 덮여진 수(雄)형 부재(321)를 삽입 가능한 내주부(322a)를 가진다. 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)에는, 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)에 형성되어 있는 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)가, 암(雌)형 부재(322)의 둘레 방향으로 소정의 간극을 두고 형성되어 있다. 도 23의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)에는, 서로 이웃하는 각 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 사이에서, 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)(321d)와 동일 수(본 실시 형태에서는 6개)의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(322c)가 형성되어 있다. 또 이 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(322c)는, 축방향 단면이 대략 U자 형상이 되도록 형성되어 있다.
탄성 부재(323)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 동일의 재료를 이용하여 형성 가능하다. 또, 탄성 부재(323)는, 제1 실시 형태의 탄성 부재(23)와 마찬가지로, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성 가능하다.
탄성 부재(323)는, 도 23의 (c)에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)(도 23의 (a) 참조)와 대략 동일 형상의 내주부(323a)와, 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)(도 23의 (b) 참조)에 삽입 가능한 외주부(323b)를 가지고 있다. 본 실시 형태에서는, 도 24에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)에, 탄성 부재(323)가 접착되어 있다. 여기서 사용되는 접착제는, 제1 실시 형태에서 예시한 것을 사용할 수 있다.
도 21은, 도 20의 (b)에 나타내는 M－M선의 화살표에서 본 단면을 확대한 도면으로서, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태를 나타내고 있다.
도 22의 (a)는, 도 21에 나타내는 N－N선의 화살표에서 본 단면도이다. 또 도 22의 (a)에서는, 수(雄)형 부재(321) 및 탄성 부재(323)만을 단면도로 도시하고 있다. 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이, 입구에서는, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)(암(雌)스플라인부(spline部)(322b) 및 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(322c))의 전체가, 대략 간극이 없는 상태로, 대향하는 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와 맞닿아 있다. 여기에서는, 수(雄)형 부재(321)가 비틀어 돌려짐에 따라서 변형한 탄성 부재(323)는, 입구측으로 빠질 수 있도록 구성되어 있다.
또, 입구(도 22의 (a) 참조)에서는, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와 탄성 부재(323)가 대략 간극이 없는 상태로 맞닿아 있는 것이 바람직하지만, 반드시, 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a) 전체를 탄성 부재(323)에 맞닿게 할 필요는 없다. 예를 들면, 제1 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(420)와 마찬가지로(도 25의 (a) 참조), 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 선단부(T4)와 탄성 부재(323)의 외주부(223b)와의 사이에 간극이 마련되어 있어도 괜찮다. 또 예를 들면, 제1 실시 형태의 다른 변형예에 관한 샤프트용 구조체(520)와 마찬가지로(도 25의 (b) 참조), 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(322c)와 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이에 간극이 마련되어 있어도 괜찮다. 여기에서는, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 선단부(T4)와 탄성 부재(323)와의 사이, 및, 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)(322c)와 탄성 부재(323)와의 사이의 양쪽 모두에 간극이 있어도 괜찮다.
도 22의 (b)는, 도 21에 나타내는 O－O선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (b)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태에서, 중간부에서의 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와, 대향하는 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이에는, 둘레 방향으로 제1 간극(S41)이 형성되어 있다.
도 22의 (c)는, 도 21에 나타내는 P－P선의 화살표에서 본 단면도이다. 도 22의 (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와, 대향하는 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이에는, 제1 간극(S41)(도 22의 (b) 참조) 보다도 큰 제1 간극(S42)이 둘레 방향으로 형성되어 있다.
도 22의 (a) ~ (c)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태에서, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와, 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이에 형성된 제1 간극(S4(S41, S42))은, 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(322)의 출구측)을 향함에 따라 커지고 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서의 제1 간극(S4)은, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와 대향하는 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이의 거리(예를 들면, S41, S42)를, 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 크게 하는 것에 의해서 형성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 본 실시 형태의 샤프트용 구조체(320)는, 수(雄)형 부재(321)를 도 22의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 22의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와, 탄성 부재(323)의 외주부(323b)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(321)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다.
(본 실시 형태의 가압 동작에 대해)
수(雄)형 부재(321)를 도 22의 (a) ~ (c)에 나타내는 초기 상태로부터 둘레 방향(도 22의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 비틀어 돌린 경우, 입구(도 22의 (a) 참조)에서 초기 강성이 발생하기 시작하여, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b) 중 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)의 측부에 의해서, 탄성 부재(323)를 매개로 하여 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)가 가압된다. 그리고, 수(雄)형 부재(321)를 소정 각도 비틀어 돌리면, 입구(도 22의 (a) 참조)에 비해서 늦게, 입구(도 22의 (a) 참조)로부터 중간부(도 22의 (b) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(323)가 연속적으로 측부(322d)와 맞닿아, 탄성 부재(323)와 측부(322d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
다음으로, 수(雄)형 부재(321)를 더욱 소정 각도 비틀어 돌리면, 중간부(도 22의 (b) 참조)에 비해서 늦게, 중간부(도 22의 (b) 참조)로부터 출구(도 22의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(323)가 연속적으로 측부(322d)와 더 맞닿아, 탄성 부재(323)와 측부(322d)와의 접촉 면적이 서서히 커져 간다.
이어서, 출구(도 22의 (c) 참조)에서는, 탄성 부재(323)의 변형이 완료될 때까지, 탄성 부재(323)를 매개로 하여 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)에 의해서, 측부(322d)가 가압된다. 그리고, 출구에서의 탄성 부재(323)의 변형이 완료되면, 초기 강성으로부터 2차 강성으로 강성이 전환되고, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)로 직접 전해지기 시작한다.
이와 같이 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때에, 입구(도 22의 (a) 참조)로부터 출구(도 22의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서, 탄성 부재(223)와 측부(322d)가 맞닿은 면적이 서서히 커지는 메카니즘(입구(도 22의 (a) 참조)으로부터 출구(도 22의 (c) 참조)에 걸쳐진 부분에서 탄성 부재(323)와 측부(322d)가 맞닿은 타이밍에 시간차가 생기는 메카니즘)에 의해서, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성이 완만하게 상승하여, 암(雌)형 부재(322)를 둘레 방향(도 22의 (a) ~ (c) 중의 굵고 희게 나타내는 각 화살표 방향)으로 완만하게 회전시킬 수 있다. 다음으로, 출구에서의 탄성 부재(323)의 변형이 완료되는 것에 의해, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)로부터의 가압력이 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)로 직접 전해지기 시작함으로써, 수(雄)형 부재(321)에 추종하여 암(雌)형 부재(322)를 소망하는 각도만큼 회전시킬 수 있게 되어, 피니언 기어(304)(도 19 참조)가 소망하는 각도만큼 회전하게 된다.
또, 이러한 메카니즘을 발휘함에 있어서는, 수(雄)형 부재(321)를 암(雌)형 부재(322)에 삽입한 상태에서 비틀어 돌린 경우에, 수(雄)형 부재(321)의 축방향으로의 이동량은, 수(雄)형 부재(321)와 암(雌)형 부재(322)와의 사이에서 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않도록 일정한 범위 내로 제한되어 있는 것이 바람직하고, 수(雄)형 부재(321)가 암(雌)형 부재(322)로부터 빠져 나가지 않도록 구성되어 있는 것이 보다 바람직하다.
(본 발명의 제4 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 특징)
상기 구성에 의하면, 암(雌)형 부재(322)에 수(雄)형 부재(321)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때에, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와 탄성 부재(323)와의 거리(즉 둘레 방향에서의 제1 간극(S4)의 크기)가 큰 개소(본 실시 형태에서는, 출구(도 22의 (c) 참조))와 작은 개소(본 실시 형태에서는, 예를 들면, 중간부(도 22의 (b) 참조))에서, 탄성 부재(323)와 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생긴다. 따라서, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성(탄성 부재(323)에서의 변형이 완료할 때까지의 강성, 결국은, 탄성 부재(323)에서 수(雄)형 부재(321)로부터 받은 가압력의 흡수가 완료할 때까지의 강성)을 완만하게 상승시킬 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 종래 보다도 저감할 수 있어, 샤프트(303)에 대해서 급격하게 큰 동력이 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 운전자에게 종래와 같은 위화감(스티어링 휠(302)의 조작이 개시된 직후에, 돌연, 스티어링 휠(302)의 조작에 필요로 하는 힘이 급감한다고 하는 위화감)을 주어 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 상기 구성에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서의 제1 간극(S4)은, 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이의 거리(예를 들면, S41, S42)가, 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽을 향함에 따라 커지도록 형성되어 있으므로, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(323)와 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)가 맞닿을 때까지의 시간을 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽(수(雄)형 부재(321)의 출구)을 향할수록 늦출 수 있다. 그 때문에, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(323)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(321c)의 측부가, 입구로부터 출구를 향함에 따라 소정의 시간차를 가지고 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)를 가압할 수 있다. 따라서, 수(雄)형 부재(321)를 비틀어 돌렸을 때의 초기 강성을 완만하게 상승시킨다고 하는 효과를 확실히 나타낼 수 있다.
그런데, 수(雄)형 부재(321)가 암(雌)형 부재(322)에 삽입된 상태에서 수(雄)형 부재(321)가 비틀어 돌려지면, 그 힘이 암(雌)형 부재(322)로 전달되어, 탄성 부재(323)가 변형한다. 이 때, 탄성 부재(323)가 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)와 강하게 스치게 된다. 게다가, 수(雄)형 부재(321)가 비틀어 돌려지는 방향은, 일방향이 아니라 좌우 방향으로, 게다가 상당한 빈도로 그 방향을 바꾸면서 계속 비틀어 돌려지며, 그때마다, 탄성 부재(323)가 암(雌)형 부재(322)의 내주부(322a)와의 사이에서 반복하여 강하게 스치게 된다. 따라서, 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b) 표면을 덮는 것이 통상의 미처리의 천이면, 곧 바로 마모하여, 토크 전달에 지장을 초래할 우려가 있다. 이 점에 있어서, 제4 실시 형태에서는, 탄성 부재(323)를, 고무 또는 수지를 함침시킨 섬유 부재로 구성한 경우에는, 해당 섬유 부재로 수(雄)형 부재(321)의 외주부(321b)의 표면을 덮음으로써, 탄성 부재(323)의 마모가 억제되어, 샤프트용 구조체(320)의 수명의 연장을 도모하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면에 기초하여 설명했지만, 구체적인 구성은, 이들의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시 형태의 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 나타내어지며, 또 특허 청구 범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모두의 변경이 포함된다.
예를 들면, 상기 제1 실시 형태 ~ 제4 실시 형태에서는, 암(雌)형 부재(22, 122, 222, 322)에 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)가 삽입된 초기 상태에서, 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(23, 123, 223, 323)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b, 122b, 222b, 322b)의 측부(22d, 122d, 222d, 322d)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생기는 구성은, 반드시, 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)의 삽입 방향을 따라서 암(雌)스플라인부(spline部)(22b, 122b, 222b, 322b)의 측부(22d, 122d, 222d, 322d)와 탄성 부재(23, 123, 223, 323)와의 거리가 다른 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)의 삽입 방향을 따라서 암(雌)스플라인부(spline部)(22b, 122b, 222b, 322b)의 측부(22d, 122d, 222d, 322d)와 탄성 부재(23, 123, 223, 323)와의 거리는 동일하지만, 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)의 삽입 방향을 따라서 수(雄)형부(21c, 121c, 221c, 321c)의 지름이 다른 것이라도, 상기 초기 상태에서 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(23, 123, 223, 323)와 암(雌)스플라인부(spline部)(22b, 122b, 222b, 322b)의 측부(22d, 122d, 222d, 322d)가 맞닿을 때까지 소정의 시간차가 생기게 된다. 왜냐하면, 지름이 큰 부위와 작은 부위에서는, 수(雄)형 부재(21, 121, 221, 321)를 비틀어 돌렸을 때의 수(雄)스플라인부(spline部)(21c, 121c, 221c, 321c)의 선단부의 둘레 방향에서의 이동 길이가 달라, 수(雄)스플라인부(spline部)(21c, 121c, 221c, 321c)의 지름이 큰 부위가, 수(雄)스플라인부(spline部)(21c, 121c, 221c, 321c)의 지름이 작은 부위 보다도 먼저 탄성 부재(23, 123, 223, 323)에 맞닿기 때문이다.
또, 상기 제1 실시 형태에서는, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(21c)를, 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서 지름 방향의 높이 H1가 대략 동일 치수가 되도록 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 3 참조), 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 27에서, 제1 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(820)에 나타내는 바와 같이, 대략 원기둥 모양의 축 코어부(821a)의 주위에 형성한 각 수(雄)스플라인부(spline部)(821c)를, 입구로부터 출구를 향함에 따라서, 지름 방향의 높이 H5의 치수가 작아지도록 형성하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 암(雌)형 부재(822)의 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S9)을 형성해도 좋다. 또, 도 27 중의 파선은, 축 코어부(821a)와 수(雄)스플라인부(spline部)(821c)의 경계선을 나타내고 있다. 마찬가지로, 상기 제2 실시 형태에서는, 각 수(雄)스플라인부(spline部)(121c)를, 축방향을 따르는 전체 길이에 걸쳐서 지름 방향의 높이 H2가 대략 동일 치수가 되도록 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 9 참조), 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 대략 원기둥 모양의 축 코어부의 주위에 형성한 각 수(雄)스플라인부(spline部)를, 입구로부터 출구를 향함에 따라서, 지름 방향의 높이의 치수가 작아지도록 형성하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 암(雌)형 부재의 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제2 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제3 실시 형태에서는, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)를, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 다른 치수가 되는 제1 간극(S3)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 15 참조), 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 28의 (a)에서, 제3 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(920)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(922)의 내주부(922a)의 단면 형상을, 물결친 형상으로 형성하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 암(雌)형 부재(922)의 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S10)을 형성해도 좋다. 또 예를 들면, 도 28의 (b)에서, 제3 실시 형태의 다른 변형예에 관한 샤프트용 구조체(1020)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)형 부재(1022)의 내주부(1022a)의 단면 형상을, 2개의 직선 L1, L2가 교차하는 선으로 형성하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 암(雌)형 부재(1022)의 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S11)(각 간극(S111 ~ S118))을 형성해도 좋다. 또, 도 28의 (b) 중에 나타내는 각 간극(S111 ~ S118)의 형상은, 간극(S3)(도 15 참조)과 대략 상사(相似)하는 형상으로 해도 좋다. 여기에서는, 주로, 암(雌)형 부재의 내주부의 단면 형상을, 물결친 형상으로 형성하거나, 2개의 직선이 교차하는 선으로 형성하거나 하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성하는 경우의 변형예에 대해 설명했지만, 수(雄)형 부재의 외주부에 대해서도 마찬가지로, 그 단면 형상을, 물결친 형상으로 형성하거나, 2개의 직선이 교차하는 선으로 형성하거나 하는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 암(雌)형 부재의 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제1 실시 형태에서는, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)를, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S1)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 3 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 수(雄)형 부재의 외주부를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 확대시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성해도 좋다. 마찬가지로, 상기 제2 실시 형태에서는, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)를, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제2 간극(S2)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 9 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 수(雄)형 부재의 외주부를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 확대시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제2 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제3 실시 형태에서는, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)를, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S3)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 15 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 암(雌)형 부재의 내주부를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 확대시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제1 실시 형태에서는, 수(雄)형 부재(21)의 외주부(21b)만을, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S1)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 3 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 수(雄)형 부재의 외주부 및 암(雌)형 부재의 내주부의 양쪽 모두를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소 혹은 지름을 확대시키면서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성해도 좋다. 마찬가지로, 상기 제2 실시 형태에서는, 수(雄)형 부재(121)의 외주부(121b)만을, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제2 간극(S2)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 9 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 수(雄)형 부재의 외주부 및 암(雌)형 부재의 내주부의 양쪽 모두를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소 혹은 지름을 확대시키면서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제2 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제3 실시 형태에서는, 암(雌)형 부재(222)의 내주부(222a)만을, 수(雄)형 부재(221)의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소시키는 것에 의해서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극(S3)을 형성하는 예에 대해 설명했지만(도 15 참조), 본 발명은 이것에 한정되지 않고 수(雄)형 부재의 외주부 및 암(雌)형 부재의 내주부의 양쪽 모두를, 수(雄)형 부재의 삽입 방향을 따라서 지름을 축소 혹은 지름을 확대시키면서, 입구로부터 출구를 향해 둘레 방향으로 다른 치수가 되는 제1 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제4 실시 형태에서는, 암(雌)스플라인 부재(322)의 암(雌)스플라인부(spline部)(322b)의 측부(322d)와 대향하는 탄성 부재(323)의 외주부(323b)와의 사이의 거리(S41, S42)를, 수(雄)형 부재(321)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(322)의 출구측)을 향함에 따라 크게 하는 것에 의해서 제1 간극(S4)을 형성하는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 29의 (a) ~ (c)에서, 제4 실시 형태의 변형예에 관한 샤프트용 구조체(1120)에 나타내는 바와 같이, 암(雌)스플라인 부재(1122)의 암(雌)스플라인부(spline部)(1122b)의 측부(1122d)와 대향하는 탄성 부재(1123)의 외주부(1123b)와의 사이의 거리(S122, S121)를, 수(雄)형 부재(1121)의 삽입 방향 안쪽(암(雌)형 부재(1122)의 출구측)을 향함에 따라 작게 하는 것에 의해서 제1 간극을 형성해도 좋다.
또, 상기 제1 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(21)의 전체가, 수(雄)형 부재(21)의 삽입 방향(도 3 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 수(雄)형 부재의 일부분만이 테이퍼 형상을 가지고 있어도 좋다(도 30 참조). 도 30은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 30에 나타내는 샤프트용 구조체(1220)와 같이, 수(雄)형 부재(1221)가, 제1 본체부(1221A)와, 제2 본체부(1221B)와, 제1 본체부(1221A)와 제2 본체부(1221B)를 연결 가능한 제1 테이퍼부(1221C)와, 각 부위(A ~ C)의 외주부(도면 중의 부호 1221b)를 덮는 탄성 부재(1223)를 구비하며, 제1 테이퍼부(1221C)만이, 수(雄)형 부재(1221)의 선단측(1221T)으로부터 후단측(1221E)을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있어도 좋다. 제1 테이퍼부(1221C)를 테이퍼 모양으로 하는 가공은, C면 가공 또는 R면 가공으로 할 수 있다. C면 가공이란, 모서리를 깎아 버림으로써 C면을 만들어 내는 가공을 말한다. C면이란, 모서리나 엣지로 불리는 부분에 만들어지는 면을 말한다. R면 가공이란, 기재(基材)의 모서리부를 R(=반경)로 하는 가공, 즉, 모서리부를 둥근 형상으로 하는 가공을 말한다. 여기서, 도 30에 나타내는 바와 같이, 제1 본체부(1221A)는, 선단측(1221T)에 마련되며, 대략 동일 지름 D1을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하도록 구성된다. 제2 본체부(1221B)는, 대략 동일 지름 D2(＜D1)을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하도록 구성된다. 또, 제1 간극(S13)은, 암(雌)형 부재(1222)에 수(雄)형 부재(1221)가 삽입된 초기 상태에서, 제1 테이퍼부(1221C)에서 수(雄)스플라인부(spline部)(1221c)의 측부를 덮는 탄성 부재(1223)와, 해당 탄성 부재(1223)에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있다. 또 도 30 중의 부호 1221a, 1222a는, 각각, 상기 제1 실시 형태와 동일한, 수(雄)형 부재의 축 코어부, 암(雌)형 부재의 내주부를 나타낸다. 도 30에 나타내는 변형예 1에서는, 수(雄)형 부재(1221)는, 그 전체가 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 것이 아니라, 제1 본체부(1221A)와 제2 본체부(1221B)를 연결 가능한 제1 테이퍼부(1221C)만이 테이퍼 형상을 가지고 있으며, 이것에 더하여, 제2 본체부(1221B)는, 대략 동일 지름 D2를 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 직선 형상을 가지고 있다. 그러므로, 도 30에 나타내는 변형예 1에 의하면, 수(雄)형 부재(1221)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(1223)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(1221c)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력을, 직선 모양의 제2 본체부(1221B)에서 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 수(雄)형 부재의 전체를 테이퍼 모양으로 형성한 경우와 같이, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력이, 수(雄)스플라인부(spline部) 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 일부분(보다 상세하게는 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)에 집중하여, 샤프트용 구조체의 내구성이 저하해 버리는 사태를 완화할 수 있다. 그 결과, 샤프트용 구조체(1220)의 내구성을 종래 보다도 향상시킬 수 있다.
또 예를 들면, 샤프트용 구조체(1220)(도 30 참조)에 더욱 변형을 가한 것으로서, 본 발명의 제1 실시 형태의 변형예 2에 관한 샤프트용 구조체(1320)와 같이(도 31 참조), 수(雄)형 부재(1321)가, 제2 본체부(1321B) 보다도 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제2 테이퍼부(1321D)를 구비하며, 제1 간극(S14)이, 암(雌)형 부재(1322)에 수(雄)형 부재(1321)가 삽입된 초기 상태에서, 제2 테이퍼부(1321D)에서 수(雄)스플라인부(spline部)(1321c)의 측부를 덮는 탄성 부재(1323)와, 해당 탄성 부재(1323)에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있어도 좋다. 여기서, 제2 테이퍼부(1321D)를 테이퍼 모양으로 하는 가공은, C면 가공 또는 R면 가공으로 할 수 있다.
또, 도 31은, 샤프트용 구조체(1320)의 실제의 제품으로서의 사용 상태의 일례로서, 이 변형예 2에서는, 한 쌍의 수(雄)형 부재(1321)에서 암(雌)형 부재(1322)를 사이에 끼우는 형태로, 한 쌍의 수(雄)형 부재(1321)의 일부분(상세하게는, 제2 테이퍼부(1321D), 제2 본체부(1321B), 제1 테이퍼부(1321C)의 도중 부분)이, 각각, 암(雌)형 부재(1322)의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있다. 또, 도 31에 나타내는 수(雄)형 부재(1321)는, 한 쌍으로 구성되어 있어 특별히 구별하여 설명할 필요가 없으므로, 도면의 간략화를 도모하기 위해서, 일방의 수(雄)형 부재(1321)(지면 좌측의 수(雄)형 부재)에 대해서만 각 부위의 부호를 부여하고, 또 한편의 수(雄)형 부재(지면 우측의 수(雄)형 부재)에 대해서는, 각 부위의 부호를 적당히 생략하고 있다. 또, 도 31 중의 부호 1321A, 1321a, 1321b, 1322a는, 각각, 수(雄)형 부재의 제1 본체부, 수(雄)형 부재의 축 코어부, 수(雄)형 부재의 외주부, 암(雌)형 부재의 내주부를 나타낸다. 도 31에 나타내는 변형예 2에 의하면, 동심축 상(上)에 있는 수(雄)형 부재(1321) 및 암(雌)형 부재(1322) 중 어느 일방이 위치 어긋남에 의해서 중심축으로부터 편심한 경우, 제1 테이퍼부(1321C)의 도중 부분 및 제2 테이퍼부(1321D)의 양쪽 모두에서의 탄성 부재(1323)가, 암(雌)형 부재(1322)의 내주부(1322a)에 맞닿게 되므로, 제1 테이퍼부만이 마련되어 있었던 경우에 비해, 응력 집중을 완화할 수 있다.
또, 상기 제2 실시 형태에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 수(雄)형 부재(121)의 전체가, 수(雄)형 부재(121)의 삽입 방향(도 9 중의 굵고 희게 나타내는 화살표 방향)을 따라서 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 수(雄)형 부재의 일부분만이 테이퍼 형상을 가지고 있어도 좋다(도 32 참조). 도 32는, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 샤프트용 구조체의 변형예 1을 나타내는 도면으로서, 암(雌)형 부재에 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태를 나타내는 도면이다. 구체적으로는, 도 32에 나타내는 샤프트용 구조체(1420)와 같이, 수(雄)형 부재(1421)가, 제3 본체부(1421A)와, 제4 본체부(1421B)와, 제3 본체부(1421A)와 제4 본체부(1421B)를 연결 가능한 제3 테이퍼부(1421C)를 구비하며, 탄성 부재(1423)가, 암(雌)형 부재(1422)의 내주부(1422a) 표면을 덮도록 마련되며, 제3 테이퍼부(1421C)만이, 수(雄)형 부재(1421)의 선단측(1421T)으로부터 후단측(1421E)을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지고 있어도 좋다. 제3 테이퍼부(1421C)를 테이퍼 모양으로 하는 가공은, C면 가공 또는 R면 가공으로 할 수 있다. 여기서, 제3 본체부(1421A)는, 선단측(1421T)에 마련되며, 대략 동일 지름 D3를 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하도록 구성된다. 제4 본체부(1421B)는, 대략 동일 지름 D4(＜D3)를 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하도록 구성된다. 또, 제2 간극(S15)은, 암(雌)형 부재(1422)에 수(雄)형 부재(1421)가 삽입된 초기 상태에서, 제3 테이퍼부(1421C)에서의 수(雄)스플라인부(spline部)(1421c)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)(1421c)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 탄성 부재(1423)와의 사이에 형성되어 있다. 또, 도 32 중의 부호 1421a, 1421b는, 각각, 상기 제2 실시 형태와 동일한, 수(雄)형 부재의 축 코어부, 수(雄)형 부재의 외주부를 나타낸다. 도 32에 나타내는 변형예 1에서는, 수(雄)형 부재(1421)는, 그 전체가 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 형상을 가지는 것이 아니라, 제3 본체부(1421A)와 제4 본체부(1421B)를 연결 가능한 제3 테이퍼부(1421C)만이 테이퍼 형상을 가지고 있으며, 이것에 더하여, 제4 본체부(1421B)는, 대략 동일 지름 D4를 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 직선 형상을 가지고 있다. 그러므로, 도 32에 나타내는 변형예 1에 의하면, 수(雄)형 부재(1421)를 비틀어 돌렸을 때에, 탄성 부재(1423)를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)(1421c)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력을, 직선 모양의 제4 본체부(1421B)에서 분산시킬 수 있다. 이 때문에, 수(雄)형 부재의 전체를 테이퍼 모양으로 형성한 경우와 같이, 탄성 부재를 매개로 하여 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부가 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 가압할 때에 발생하는 응력이, 수(雄)스플라인부(spline部) 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 일부분(보다 상세하게는 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부 또는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부)에 집중하여, 샤프트용 구조체의 내구성이 저하해 버리는 사태를 완화할 수 있다. 그 결과, 샤프트용 구조체(1420)의 내구성을 종래 보다도 향상시킬 수 있다.
또 예를 들면, 샤프트용 구조체(1420)(도 32 참조)에 더 변형을 가한 것으로서, 본 발명의 제2 실시 형태의 변형예 2에 관한 샤프트용 구조체(1520)와 같이(도 33 참조), 수(雄)형 부재(1521)가, 제4 본체부(1521B) 보다도 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제4 테이퍼부(1521D)를 구비하며, 제2 간극(S16)이, 암(雌)형 부재(1522)에 수(雄)형 부재(1521)가 삽입된 초기 상태에서, 제4 테이퍼부(1521D)에서의 수(雄)스플라인부(spline部)(1521c)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)(1521c)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 탄성 부재(1523)와의 사이에 형성되어 있어도 좋다. 여기서, 제4 테이퍼부(1521D)를 테이퍼 모양으로 하는 가공은, C면 가공 또는 R면 가공으로 할 수 있다.
또, 도 33은, 샤프트용 구조체(1520)의 실제의 제품으로서의 사용 상태의 일례로서, 이 변형예 2에서는, 한 쌍의 수(雄)형 부재(1521)에서 암(雌)형 부재(1522)를 사이에 끼우는 형태로, 한 쌍의 수(雄)형 부재(1521)의 일부분(상세하게는, 제4 테이퍼부(1521D), 제4 본체부(1521B), 제3 테이퍼부(1521C)의 도중 부분)이, 각각, 암(雌)형 부재(1522)의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있다. 또, 도 33에 나타내는 수(雄)형 부재(1521)는, 한 쌍으로 구성되어 있어 특별히 구별하여 설명할 필요가 없으므로, 도면의 간략화를 도모하기 위해서, 일방의 수(雄)형 부재(1521)(지면 좌측의 수(雄)형 부재)에 대해서만 각 부위의 부호를 부여하고, 또 한편의 수(雄)형 부재(지면 우측의 수(雄)형 부재)에 대해서는, 각 부위의 부호를 적당히 생략하고 있다. 또, 도 33 중의 부호 1521A, 1521a, 1521b, 1522a는, 각각, 수(雄)형 부재의 제3 본체부, 수(雄)형 부재의 축 코어부, 수(雄)형 부재의 외주부, 암(雌)형 부재의 내주부를 나타낸다. 도 33에 나타내는 변형예 2에 의하면, 동심축 상에 있는 수(雄)형 부재(1521) 및 암(雌)형 부재(1522) 중 어느 일방이 위치 어긋남에 의해서 중심축으로부터 편심한 경우, 제3 테이퍼부(1521C) 및 제4 테이퍼부(1521D)의 양쪽 모두가, 암(雌)형 부재(1522)의 내주부(1522a)에서의 탄성 부재(1523)에 맞닿게 되므로, 제3 테이퍼부(1521C)만이 마련되어 있었던 경우에 비해, 응력 집중을 완화할 수 있다.
1, 101, 201, 301 : 전동 파워 스티어링 장치
2, 102, 202, 302 : 스티어링 휠
3, 103, 203, 303 : 스티어링 샤프트(샤프트)
4, 104, 204, 304 : 피니언 기어
5, 105, 205, 305 : 랙 기어
6, 106, 206, 306 : 랙축
7, 107, 207, 307 : 타이 로드
8, 108, 208, 308 : 차륜
9, 109, 209, 309 : 입력축
10, 110, 210, 310 : 출력축
11, 111, 211, 311 : 토션 바
12, 112, 212, 312 : 토크 센서
13, 113, 213, 313 : 제어부
14, 114, 214, 314 : 드라이버
15, 115, 215, 315 : 전동 모터
17, 117, 217, 317 : 감속 기구
18, 118, 218, 318 : 변환 기구
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220, 1320, 1420, 1520 : 샤프트용 구조체
21, 121, 221, 321, 421, 521, 621, 821, 921, 1021, 1121, 1221, 1321, 1421, 1521 : 수(雄)형 부재
21a, 121a, 221a, 321a, 721a, 821a, 1221a, 1321a, 1421a, 1521a : 축 코어부
21b, 121b, 221b, 321b, 1221b, 1321b, 1421b : 외주부
21c, 121c, 221c, 321c, 521c, 621c, 721c, 821c, 1221c, 1321c, 1421c, 1521c : 수(雄)스플라인부(spline部)
21d, 121d, 221d, 321d, 621d, 721d : 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)
22, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 1022, 1122, 1222, 1322, 1422, 1522 : 암(雌)형 부재
22a, 122a, 222a, 322a, 822a, 922a, 1022a, 1322a, 1422a : 내주부
22b, 122b, 222b, 322b, 422b, 522b, 1122b : 암(雌)스플라인부(spline部)
22c, 122c, 222c, 322c, 422c, 522c : 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)
22d, 121e, 222d, 322d, 422d, 521e, 522d, 621e, 721e, 1122d : 측부
23, 123, 223, 323, 423, 523, 623, 723, 1123, 1223, 1323, 1423, 1523 : 탄성 부재
23a, 123a, 223a, 323a, 523a, 623a, 723a : 내주부
23b, 123b, 223b, 323b, 423b, 523b, 1123b : 외주부
1221A, 1321A : 제1 본체부
1221B, 1321B : 제2 본체부
1221C, 1321C : 제1 테이퍼부
1321D : 제2 테이퍼부
1221E, 1421E : 후단측
1221T, 1421T : 선단측
1421A, 1521A : 제3 본체부
1421B, 1521B : 제4 본체부
1421C, 1521C : 제3 테이퍼부
1521D : 제4 테이퍼부
D1 ~ D4 : 지름
H1 ~ H4, H5 : 높이
L1, L2 : 직선
S1 ~ S16, S21, S22, S31, S32, S41, S42, S111 ~ S118, S121, S122 : 간극
T1 ~ T6 : 선단부
2, 102, 202, 302 : 스티어링 휠
3, 103, 203, 303 : 스티어링 샤프트(샤프트)
4, 104, 204, 304 : 피니언 기어
5, 105, 205, 305 : 랙 기어
6, 106, 206, 306 : 랙축
7, 107, 207, 307 : 타이 로드
8, 108, 208, 308 : 차륜
9, 109, 209, 309 : 입력축
10, 110, 210, 310 : 출력축
11, 111, 211, 311 : 토션 바
12, 112, 212, 312 : 토크 센서
13, 113, 213, 313 : 제어부
14, 114, 214, 314 : 드라이버
15, 115, 215, 315 : 전동 모터
17, 117, 217, 317 : 감속 기구
18, 118, 218, 318 : 변환 기구
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620, 720, 820, 920, 1020, 1120, 1220, 1320, 1420, 1520 : 샤프트용 구조체
21, 121, 221, 321, 421, 521, 621, 821, 921, 1021, 1121, 1221, 1321, 1421, 1521 : 수(雄)형 부재
21a, 121a, 221a, 321a, 721a, 821a, 1221a, 1321a, 1421a, 1521a : 축 코어부
21b, 121b, 221b, 321b, 1221b, 1321b, 1421b : 외주부
21c, 121c, 221c, 321c, 521c, 621c, 721c, 821c, 1221c, 1321c, 1421c, 1521c : 수(雄)스플라인부(spline部)
21d, 121d, 221d, 321d, 621d, 721d : 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)
22, 122, 222, 322, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 1022, 1122, 1222, 1322, 1422, 1522 : 암(雌)형 부재
22a, 122a, 222a, 322a, 822a, 922a, 1022a, 1322a, 1422a : 내주부
22b, 122b, 222b, 322b, 422b, 522b, 1122b : 암(雌)스플라인부(spline部)
22c, 122c, 222c, 322c, 422c, 522c : 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)
22d, 121e, 222d, 322d, 422d, 521e, 522d, 621e, 721e, 1122d : 측부
23, 123, 223, 323, 423, 523, 623, 723, 1123, 1223, 1323, 1423, 1523 : 탄성 부재
23a, 123a, 223a, 323a, 523a, 623a, 723a : 내주부
23b, 123b, 223b, 323b, 423b, 523b, 1123b : 외주부
1221A, 1321A : 제1 본체부
1221B, 1321B : 제2 본체부
1221C, 1321C : 제1 테이퍼부
1321D : 제2 테이퍼부
1221E, 1421E : 후단측
1221T, 1421T : 선단측
1421A, 1521A : 제3 본체부
1421B, 1521B : 제4 본체부
1421C, 1521C : 제3 테이퍼부
1521D : 제4 테이퍼부
D1 ~ D4 : 지름
H1 ~ H4, H5 : 높이
L1, L2 : 직선
S1 ~ S16, S21, S22, S31, S32, S41, S42, S111 ~ S118, S121, S122 : 간극
T1 ~ T6 : 선단부
Claims (13)
- 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 수(雄)형 부재를, 축방향으로 슬라이드 가능하게 암(雌)형 부재에 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체로서,
복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재와,
복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성되며, 상기 수(雄)형 부재가 삽입되는 암(雌)형 부재와,
상기 수(雄)형 부재의 상기 외주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며,
상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 제1 간극을 가지고 있고,
상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재를 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 탄성 부재와 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성된 암(雌)형 부재에 대해서 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체에 이용되는 수(雄)형 부재로서,
외주부에 형성된 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와,
외주부에 형성된 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)와,
상기 복수의 수(雄)스플라인부(spline部) 및 상기 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)의 외주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며,
상기 암(雌)형 부재에 삽입된 초기 상태에서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 제1 간극이 형성되고,
상기 초기 상태에서 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 탄성 부재와 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수(雄)형 부재. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 제1 간극은,
상기 수(雄)형 부재의 상기 암(雌)형 부재에의 삽입 방향을 따라서, 상기 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재와의 거리가 다르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체 또는 수(雄)형 부재. - 청구항 3에 있어서,
상기 수(雄)형 부재는,
선단측에 마련되며, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제1 본체부와,
후단측에 마련되며, 상기 제1 본체부의 지름보다 작은 지름이고, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제2 본체부와,
상기 제1 본체부와 상기 제2 본체부를 연결하고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제1 테이퍼부를 구비하며,
상기 제1 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서,
상기 제1 테이퍼부에서 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와, 해당 탄성 부재에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체 또는 수(雄)형 부재. - 청구항 4에 있어서,
상기 수(雄)형 부재는,
상기 제2 본체부의 후단에 마련되고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하도록 형성된 테이퍼 모양의 제2 테이퍼부를 더 구비하며,
상기 제1 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서,
상기 제2 테이퍼부에서 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와, 해당 탄성 부재에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부와의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체 또는 수(雄)형 부재. - 청구항 5에 있어서,
한 쌍의 수(雄)형 부재는,
통 모양의 상기 암(雌)형 부재를 사이에 끼우도록 배치되는 것으로서,
상기 수(雄)형 부재의 일부분은,
상기 암(雌)형 부재의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 수(雄)형 부재를, 축방향으로 슬라이드 가능하게 암(雌)형 부재에 삽입하여 구성되는 샤프트용 구조체로서,
복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재와,
복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)가 내주부에 형성되며, 상기 수(雄)형 부재가 삽입되는 암(雌)형 부재와,
상기 암(雌)형 부재의 상기 내주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며,
상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에서 상기 탄성 부재와 대향하는 부위와의 사이에 제2 간극을 가지고 있음과 아울러,
상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재를 상기 암(雌)형 부재에 대해서 회전시켰을 때에, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 동력을 전달 가능한 샤프트에 부착되며, 복수의 수(雄)스플라인부(spline部)와, 복수의 수(雄)스플라인 저부(spline 底部)가 외주부에 형성된 수(雄)형 부재가 축방향으로 슬라이드 가능하게 삽입되어 구성되는 샤프트용 구조체에 이용되는 암(雌)형 부재로서,
내주부에 형성된 복수의 암(雌)스플라인부(spline部)와,
내주부에 형성된 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)와,
상기 복수의 암(雌)스플라인부(spline部) 및 상기 복수의 암(雌)스플라인 저부(spline 底部)의 내주부 표면을 덮도록 마련된 탄성 부재를 구비하며,
상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서,
상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 상기 탄성 부재와, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에서 상기 탄성 부재와 대향하는 부위와의 사이에 제2 간극을 가지고 있음과 아울러,
상기 초기 상태에 있는 상기 수(雄)형 부재가 회전되었을 때에, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재가 맞닿을 때까지, 상기 축방향으로 소정의 시간차가 생기도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 암(雌)형 부재. - 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
상기 제2 간극은,
상기 수(雄)형 부재의 상기 암(雌)형 부재에의 삽입 방향을 따라서, 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와 상기 탄성 부재와의 거리가 다르도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체 또는 암(雌)형 부재. - 청구항 9에 있어서,
상기 수(雄)형 부재는,
선단측에 마련되며, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제3 본체부와,
후단측에 마련되며, 상기 제3 본체부의 지름보다 작은 지름이고, 대략 동일 지름을 유지하면서 선단부로부터 후단부를 향해서 연장하는 제4 본체부와,
상기 제3 본체부와 상기 제4 본체부를 연결하고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하는 테이퍼 모양의 제3 테이퍼부를 구비하며,
상기 제2 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제3 테이퍼부에서의 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 청구항 10에 있어서,
상기 수(雄)형 부재는,
상기 제3 본체부의 후단에 마련되고, 또한, 선단측으로부터 후단측을 향해 지름이 축소하도록 형성된 테이퍼 모양의 제4 테이퍼부를 더 구비하며,
상기 제2 간극은, 상기 암(雌)형 부재에 상기 수(雄)형 부재가 삽입된 초기 상태에서, 상기 제4 테이퍼부에서의 상기 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부와, 해당 수(雄)스플라인부(spline部)의 측부에 대향하는 암(雌)스플라인부(spline部)의 측부를 덮는 상기 탄성 부재와의 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 청구항 11에 있어서,
한 쌍의 수(雄)형 부재가,
통 모양의 상기 암(雌)형 부재를 사이에 끼우도록 배치되는 것으로서,
상기 수(雄)형 부재의 일부분은,
상기 암(雌)형 부재의 입구측 및 출구측에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체. - 청구항 1 내지 12 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 탄성 부재는,
고무 또는 수지(樹脂)를 함침시킨 섬유 부재인 것을 특징으로 하는 샤프트용 구조체, 수(雄)형 부재 또는 암(雌)형 부재.
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