JP2007139091A - 伸縮自在シャフト - Google Patents
伸縮自在シャフト Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007139091A JP2007139091A JP2005334556A JP2005334556A JP2007139091A JP 2007139091 A JP2007139091 A JP 2007139091A JP 2005334556 A JP2005334556 A JP 2005334556A JP 2005334556 A JP2005334556 A JP 2005334556A JP 2007139091 A JP2007139091 A JP 2007139091A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- inner shaft
- axial
- outer shaft
- ring spring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Steering Controls (AREA)
Abstract
【課題】伸縮自在シャフトの内軸と外軸との軸方向の相対移動抵抗を小さくでき、手間をかけずに内軸と外軸との間のがたつきの発生を防止する。
【解決手段】本伸縮自在シャフトとしての中間軸5では、軸方向S1に相対移動自在に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸16および筒状の外軸17を有する。内軸16の外周面18の軸方向溝19A,19B,19Cと、外軸17の内周面20の軸方向溝21A,21B,21Cとの間に、複数のボール22が介在し、内軸16および外軸17の間にトルクを伝達可能とする。外軸17の外周面23に、ボール22に予圧を与える輪ばね24が嵌められている。輪ばね24によりボール22に予圧を付与できるので、内軸16と外軸17との間のがたつきの発生を防止できる。ボール22の転がりを利用して、外軸17および内軸16の相対移動抵抗を小さくできる。
【選択図】図2
【解決手段】本伸縮自在シャフトとしての中間軸5では、軸方向S1に相対移動自在に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸16および筒状の外軸17を有する。内軸16の外周面18の軸方向溝19A,19B,19Cと、外軸17の内周面20の軸方向溝21A,21B,21Cとの間に、複数のボール22が介在し、内軸16および外軸17の間にトルクを伝達可能とする。外軸17の外周面23に、ボール22に予圧を与える輪ばね24が嵌められている。輪ばね24によりボール22に予圧を付与できるので、内軸16と外軸17との間のがたつきの発生を防止できる。ボール22の転がりを利用して、外軸17および内軸16の相対移動抵抗を小さくできる。
【選択図】図2
Description
この発明は、自動車のステアリング装置等に用いられる伸縮自在シャフトに関する。
従来の第1の伸縮自在シャフトは、互いに嵌合される筒状の外軸と内軸とを有し、外軸と内軸との間にスプライン継手が設けられる。スプライン継手は、外軸の内周および内軸の外周にそれぞれ形成されたスプライン歯を有する。このスプライン歯同士を互いに噛み合わせて相対摺動させ、両軸を軸方向に相対移動させる。
従来の第2の伸縮自在シャフトは、互いに嵌合される筒状の外軸および内軸を有している。内軸の外周に軌道溝が形成されている。この軌道溝に対向して、外軸の内周に軌道溝が形成されている。両軸の軌道溝間に、複数のボールが遊びを持って介在している。
従来の第2の伸縮自在シャフトは、互いに嵌合される筒状の外軸および内軸を有している。内軸の外周に軌道溝が形成されている。この軌道溝に対向して、外軸の内周に軌道溝が形成されている。両軸の軌道溝間に、複数のボールが遊びを持って介在している。
また、特許文献1には、スプライン軸受のボールの遊びを調節する技術が記載されている。すなわち、スプライン軸受は、軌道溝を有するスプライン軸と、スプライン軸に軸方向移動自在に嵌合される筒状の軸受部と、軸受部に保持されながら軌道溝を転動する複数のボールとを有している。スプライン軸と軸受部とが、軸方向に互いに相対移動でき、これに伴い、ボールが軸受部と一体に移動する。軸受部は、当該軸受部の径方向に位置調節可能に複数のボールをひとつずつ摺動可能に保持する複数の保持部を有している。
実公平1−39939号公報
しかし、特許文献1のスプライン軸受では、複数のボールの遊びを一つずつ調節する必要があるので、調節に手間がかかる。また、各ボールと保持部との間に摺動抵抗が作用するので、スプライン軸と軸受部との軸方向移動抵抗が大きい。
また、従来の第1の伸縮自在シャフトでは、スプライン歯同士の相対摺動の移動抵抗が大きい。また、スプライン歯同士を相対摺動させるためには、スプライン歯同士の間の隙間が必要であり、この隙間に起因して伸縮自在シャフトにがたつきが生じてしまう。一方で、このがたつきを抑制しようとして、スプライン歯同士の間の隙間量を小さくすると、移動抵抗が大きくなる。
また、従来の第1の伸縮自在シャフトでは、スプライン歯同士の相対摺動の移動抵抗が大きい。また、スプライン歯同士を相対摺動させるためには、スプライン歯同士の間の隙間が必要であり、この隙間に起因して伸縮自在シャフトにがたつきが生じてしまう。一方で、このがたつきを抑制しようとして、スプライン歯同士の間の隙間量を小さくすると、移動抵抗が大きくなる。
また、従来の第2の伸縮自在シャフトでは、通例、外軸と内軸との間の隙間において、ボールに遊びが設けられ、この遊びに起因して伸縮自在シャフトにがたつきが生じてしまう。このがたつきにより異音が発生することがある。
そこで、この発明の目的は、内軸と外軸との軸方向の相対移動抵抗を小さくでき、手間をかけずに内軸と外軸との間のがたつきの発生を防止できる伸縮自在シャフトを提供することである。
そこで、この発明の目的は、内軸と外軸との軸方向の相対移動抵抗を小さくでき、手間をかけずに内軸と外軸との間のがたつきの発生を防止できる伸縮自在シャフトを提供することである。
本発明の伸縮自在シャフトは、軸方向に相対移動自在に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、上記内軸の外周面および外軸の内周面にそれぞれ形成され、互いに対向する軸方向溝と、これら互いに対向する軸方向溝の間に軸方向に並ぶ列をなして介在し、内軸および外軸の間にトルクを伝達可能な転動体と、外軸の外周面の少なくとも半周に嵌められ、転動体に予圧を与える輪ばねとを備えることを特徴とする。本発明によれば、輪ばねにより転動体に予圧を付与できるので、内軸と外軸との間のがたつきの発生を防止できる結果、がたつきに起因した異音の発生を防止できる。また、転動体の転がりを利用して、外軸および内軸の相対移動抵抗を小さくできる。また、組立時に、輪ばねを嵌める前でまだ縮径していない状態の外軸と内軸との間に転動体を容易に組み入れることができ、その後に輪ばねによって外軸をその外側から締め付けることで、転動体に容易に予圧を付与することができる。従って、予圧を付与された状態の転動体を有する伸縮自在シャフトを手間をかけずに容易に組み立てることができる。
また、本発明において、上記内軸の軸方向溝は、内軸の径方向の対称位置に2箇所形成されている場合がある。この場合、輪ばねは、外軸の径方向に対向する2箇所に径方向の押圧力を与えればよいので、例えば、半周を少し越える程度の円弧状の簡素な輪ばねが利用可能となる。
また、本発明において、上記内軸の軸方向溝は、内軸の周方向に間隔を設けて第1、第2および第3の軸方向溝が形成され、内軸の径方向に関して第1の軸方向溝と対向する対向位置に近接して第2および第3の軸方向溝が配置され、第2および第3の軸方向溝は、内軸の周方向に関して上記対向位置を挟んだ両側に配置され、内軸の周方向に関する第2および第3の軸方向溝の配置間隔は、内軸の中心角で60°の範囲内である場合がある。この場合、輪ばねによる締付力により、第1、第2および第3の軸方向溝の転動体にそれぞれ負荷される予圧が互いに異なる3つの径方向に作用するので、内軸と外軸との間のがたつきの発生を確実に防止することができる。
また、本発明において、上記内軸の軸方向溝は、内軸の周方向に間隔を設けて第1、第2および第3の軸方向溝が形成され、内軸の径方向に関して第1の軸方向溝と対向する対向位置に近接して第2および第3の軸方向溝が配置され、第2および第3の軸方向溝は、内軸の周方向に関して上記対向位置を挟んだ両側に配置され、内軸の周方向に関する第2および第3の軸方向溝の配置間隔は、内軸の中心角で60°の範囲内である場合がある。この場合、輪ばねによる締付力により、第1、第2および第3の軸方向溝の転動体にそれぞれ負荷される予圧が互いに異なる3つの径方向に作用するので、内軸と外軸との間のがたつきの発生を確実に防止することができる。
また、本発明において、上記内軸の外周面および外軸の内周面に軸方向に相対摺動可能に設けられ、上記内軸および外軸の相対回転量が所定量に達したときに、互いに係合して上記内軸および外軸間にトルクを伝達する一対の係合部を備える場合がある。この場合、例えば、内軸と外軸との間にトルクが作用していない状態または、小トルクが作用している状態では、係合部は互いに離れているので、トルクは、内軸と外軸との間を転動体のみを介して伝達される。トルクが大きくなって、内軸と外軸との相対回転量が所定量に達すると、係合部同士が係合する。その結果、トルクは、係合部および転動体を介して伝達されるので、大きなトルクを伝達できる伸縮自在シャフトを実現することができる。
また、本発明において、上記輪ばねと外軸とは、互いの相対回転を規制するために互いに係合する凹凸係合部を備える場合がある。この場合、輪ばねによる締め付け方向を適正に維持することができ、転動体に長期にわたり安定した予圧を付与することができる。
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態では、本伸縮自在シャフトが車両用操舵装置の中間軸である場合に則して説明するが、本発明はこれに限らず、車両用操舵装置以外の各種の装置に適用することもできる。
図1は、本発明の第1の実施形態の伸縮自在シャフトを適用する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照する。
図1は、本発明の第1の実施形態の伸縮自在シャフトを適用する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。図1を参照する。
車両用操舵装置1は、操舵部材としてのステアリングホイール2を回転自在に支持して操舵トルクを伝達するステアリング装置3と、ステアリング装置3からの操舵トルクにより車輪(図示せず)を操舵するための例えばラックアンドピニオン機構からなる操舵機構4と、ステアリング装置3および操舵機構4の間に設けられてこの間において回転を伝達するための伸縮自在シャフトとしての中間軸5とを有している。
ステアリング装置3は、操舵トルクを伝達するステアリングシャフト6と、このステアリングシャフト6を内部に通して回転自在に支持するステアリングコラム7とを有している。ステアリングシャフト6は、互いに軸方向に相対移動可能且つトルク伝達可能に嵌合されたアッパーシャフト8およびロアーシャフト9を有する。ステアリングシャフト6の一方の端部6aであるアッパーシャフト8の端部にステアリングホイール2が連結され、他方の端部6bであるロアーシャフト9の端部に、中間軸5を介して上述の操舵機構4の入力軸10が連結されている。ステアリングホイール2が操舵されると、その操舵トルクがステアリングシャフト6、自在継手11、中間軸5、および自在継手12を介して操舵機構4の入力軸10に伝達され、これにより車輪を操舵することができる。
また、車両用操舵装置1は、ステアリングコラム7に支持された電動モータ13により、操舵トルクに応じて操舵補助力を得られるようになっている。すなわち、ステアリング装置3は、ステアリングシャフト6に関連して設けられて操舵トルクを検出するためのトルクセンサ14と、このトルクセンサ14からの出力信号、車速信号等に基づいて操舵補助力を発生させる電動モータ13と、この電動モータ13の出力軸の回転を減速するための減速機15とを有している。
ステアリングホイール2が操作されると、操舵トルクがトルクセンサ14により検出され、このトルク検出結果および車速検出結果等に応じて電動モータ13が操舵補助力を発生させる。操舵補助力は、減速機15を介してステアリングシャフト6に伝達され、ステアリングホイール2の動きとともに操舵機構4に伝わり、車輪が操舵される。
また、車両用操舵装置1では、走行時または組付時に生じる操舵機構4の位置の変化を吸収できるように、中間軸5は伸縮自在に構成されている。
また、車両用操舵装置1では、走行時または組付時に生じる操舵機構4の位置の変化を吸収できるように、中間軸5は伸縮自在に構成されている。
中間軸5は、インターミディエイトシャフトとも呼ばれて、自在継手11と自在継手12とを互いに連結する。中間軸5は、車輪を操舵するためにステアリングホイール2に加えられる操舵トルクを、ステアリングシャフト6から操舵機構4の入力軸10へ伝達する働きをする。中間軸5は、内軸16と、筒状の外軸17とを有する。
内軸16は、中実軸であり、単一部材からなる。外軸17は、中空軸であり、周方向Tに連続して形成された単一部材からなる。内軸16および外軸17は、互いに同心に配置され、外軸17の一端17aと内軸16の一端16aとは、外軸17の軸方向S1に相対移動自在に且つトルク伝達可能に互いに嵌合されている。外軸17の他端17bに、自在継手11の一方の端部が連結されている。また、内軸16の他端16bに、自在継手12の一方の端部が連結されている。
内軸16は、中実軸であり、単一部材からなる。外軸17は、中空軸であり、周方向Tに連続して形成された単一部材からなる。内軸16および外軸17は、互いに同心に配置され、外軸17の一端17aと内軸16の一端16aとは、外軸17の軸方向S1に相対移動自在に且つトルク伝達可能に互いに嵌合されている。外軸17の他端17bに、自在継手11の一方の端部が連結されている。また、内軸16の他端16bに、自在継手12の一方の端部が連結されている。
図2は、中間軸5の横断面図である。図3は、図2の III− III断面を示す縦断面図である。図4は、中間軸5の要部の分解斜視図である。
中間軸5は、内軸16の外周面18に設けられた軌道としての第1、第2および第3の軸方向溝19A,19B,19Cと、外軸17の内周面20に設けられた軌道としての第1、第2および第3の軸方向溝21A,21B,21Cと、内軸16および外軸17の間にトルクを伝達可能な転動体の列としての第1、第2および第3のボール22の列22A,22B,22Cと、ボール22に予圧を与えるために外軸17の外周面23に嵌められた締め付け部材としての輪ばね24とを有している。輪ばね24は、外軸17の外周面23に形成された取り付け部としての周溝25に嵌められている。周溝25がある外軸17の部分は薄肉に形成されている。
中間軸5は、内軸16の外周面18に設けられた軌道としての第1、第2および第3の軸方向溝19A,19B,19Cと、外軸17の内周面20に設けられた軌道としての第1、第2および第3の軸方向溝21A,21B,21Cと、内軸16および外軸17の間にトルクを伝達可能な転動体の列としての第1、第2および第3のボール22の列22A,22B,22Cと、ボール22に予圧を与えるために外軸17の外周面23に嵌められた締め付け部材としての輪ばね24とを有している。輪ばね24は、外軸17の外周面23に形成された取り付け部としての周溝25に嵌められている。周溝25がある外軸17の部分は薄肉に形成されている。
図2と図3を参照して、中間軸5は、内軸16の外周面18に設けられた係合部としての複数のスプライン歯26(一部のみ図示)と、外軸17の内周面20に設けられた係合部として複数のスプライン歯27(一部のみ図示)とを有している。これらのスプライン歯26,27同士は、軸方向S1に相対摺動可能であり、且つ互いに噛み合って係合することにより、内軸16と外軸17との間でトルク伝達することができる。
内軸16の第1の軸方向溝19Aは、内軸16の外周面18に一体に形成される断面凹湾曲形状の樋形状面からなり、軸方向S1に延びている。内軸16の第2の軸方向溝19Bは、第1の軸方向溝19Aと同様に形成されている。内軸16の第3の軸方向溝19Cは、第1の軸方向溝19Aと同様に形成されている。
これら第1、第2、および第3の軸方向溝19A,19B,19Cは、互いに内軸16の周方向Tに所定の間隔を設けて配置されている。具体的には、内軸16の外周面18上の位置であって内軸16の径方向Rに関して第1の軸方向溝19Aと対向する対向位置29に近接して、第2および第3の軸方向溝19B,19Cが配置されている。
これら第1、第2、および第3の軸方向溝19A,19B,19Cは、互いに内軸16の周方向Tに所定の間隔を設けて配置されている。具体的には、内軸16の外周面18上の位置であって内軸16の径方向Rに関して第1の軸方向溝19Aと対向する対向位置29に近接して、第2および第3の軸方向溝19B,19Cが配置されている。
第2および第3の軸方向溝19B,19Cは、内軸16の周方向Tに関して上記対向位置29を挟んだ両側に配置されている。内軸16の周方向Tに関して、第2の軸方向溝19Bと第3の軸方向溝19Cとは、所定の配置間隔で配置されている。上記所定の配置間隔は、内軸16の中心角Dで60°以下の範囲内であり、例えば60°である。上述の中心角Dは、横断面において、以下の2つの線D1,D2のなす角である。この2つの線のうちの一方の線D1は、内軸16の中心位置30と、第2の軸方向溝19Bの位置としての第2の軸方向溝19Bの断面の曲率中心の位置28Bとを結ぶ線である。他方の線D2は、内軸16の中心位置30と、第3の軸方向溝19Cの位置としての第3の軸方向溝19Cの断面の曲率中心の位置28Cとを結ぶ線である。第2および第3の軸方向溝19B,19Cの位置28B,28Cは、それぞれ周方向Tについて上記対向位置29から等距離で離れている。
外軸17の第1の軸方向溝21Aは、外軸17の内周面20に一体に形成される断面凹湾曲形状の樋形状面からなり、軸方向S1に延びている。外軸17の第2の軸方向溝21Bは、第1の軸方向溝21Aと同様に形成されている。外軸17の第3の軸方向溝21Cは、第1の軸方向溝21Aと同様に形成されている。
これら第1、第2、および第3の軸方向溝21A,21B,21Cは、互いに外軸17の周方向Tに所定の間隔を設けて配置されている。具体的には、外軸17の第1、第2、および第3の軸方向溝21A,21B,21Cは、内軸16の第1、第2、および第3の軸方向溝19A,19B,19Cと同様に配置されている。
これら第1、第2、および第3の軸方向溝21A,21B,21Cは、互いに外軸17の周方向Tに所定の間隔を設けて配置されている。具体的には、外軸17の第1、第2、および第3の軸方向溝21A,21B,21Cは、内軸16の第1、第2、および第3の軸方向溝19A,19B,19Cと同様に配置されている。
内軸16の第1の軸方向溝19Aおよび外軸17の第1の軸方向溝21Aは、互いに対向して対をなして配置されている。これら互いに対向する一対の軸方向溝19A,21Aの間に、第1のボール22の列22Aが介在している。
第1のボール22の列22Aは、複数のボール22を有している。ボール22の数は、特に限定されず、2つ以上であればよい。複数のボール22は、軸方向S1に直線状に並ぶ列をなし、保持器31により保持されている。各ボール22は、それぞれ鋼球からなる。各ボール22は、内軸16の軸方向溝19Aと1箇所で接触するとともに、外軸17の軸方向溝21Aと1箇所で接触している。各ボール22は、軸方向溝19A,21Aを転動することができる。内軸16と外軸17とが軸方向S1に相対移動するときには、ボール22は、各軸方向溝19A,21Aに沿って案内されつつ、各軸方向溝19A,21Aとそれぞれ相対移動する。
第1のボール22の列22Aは、複数のボール22を有している。ボール22の数は、特に限定されず、2つ以上であればよい。複数のボール22は、軸方向S1に直線状に並ぶ列をなし、保持器31により保持されている。各ボール22は、それぞれ鋼球からなる。各ボール22は、内軸16の軸方向溝19Aと1箇所で接触するとともに、外軸17の軸方向溝21Aと1箇所で接触している。各ボール22は、軸方向溝19A,21Aを転動することができる。内軸16と外軸17とが軸方向S1に相対移動するときには、ボール22は、各軸方向溝19A,21Aに沿って案内されつつ、各軸方向溝19A,21Aとそれぞれ相対移動する。
内軸16の第1の軸方向溝19Aと、外軸17の第1の軸方向溝21Aと、第1のボール22の列22Aとの関係と同様にして、内軸16の第2の軸方向溝19Bと、外軸17の第2の軸方向溝21Bと、第2のボール22の列22Bとが配置され、内軸16の第3の軸方向溝19Cと、外軸17の第3の軸方向溝21Cと、第3のボール22の列22Cとが配置されている。すなわち、互いに対向する一対の軸方向溝19B,21Bの間に、第2のボール22の列22Bが介在している。互いに対向する一対の軸方向溝19C,21Cの間に、第3のボール22の列22Cが介在している。
図2および図4を参照して、第1のボール22の列22Aと同様にして、第2のボール22の列22Bおよび第3のボール22の列22Cは、それぞれ複数のボール22を有している。第2のボール22の列22Bの複数のボール22と、第3のボール22の列22Cの複数のボール22とは、保持器32により保持されている。
保持器31は、第1のボール22の列22Aに含まれる複数のボール22を保持している。保持器32は、第2および第3のボール22の列22B,22Cに含まれる複数のボール22を保持している。保持器31,32は、軸方向S1についてのボール22同士の間隔を所定量に規制し、ボール22と共に軸方向S1に同伴移動する。
保持器31は、第1のボール22の列22Aに含まれる複数のボール22を保持している。保持器32は、第2および第3のボール22の列22B,22Cに含まれる複数のボール22を保持している。保持器31,32は、軸方向S1についてのボール22同士の間隔を所定量に規制し、ボール22と共に軸方向S1に同伴移動する。
輪ばね24は、ばね鋼等の弾性部材により円弧形状に形成され、外軸17の外周面23の周溝25に取り付けられている。周溝25に取り付けられた状態で、輪ばね24は、外軸17の周方向Tに半周を若干超えて延びている。輪ばね24は、開放部24eを挟んだ周方向Tの両端に一対の円弧端24a,24bを有している。輪ばね24は、外軸17の軸方向S1に所定長さで形成されている。
輪ばね24は、円弧端24a,24b同士が互いに接近するように、外軸17を押圧付勢する。すなわち、輪ばね24が拘束を受けていない自然状態、例えば外軸17に嵌められていない状態で、輪ばね24の内周面24cの直径が、外軸17の外周面23の周溝25の直径よりも所定量小さくされている。輪ばね24は、弾性変形し、自然状態よりも拡径した状態で、周溝25に取り付けられている。
また、輪ばね24は、外軸17をその径方向内方へ付勢するために外軸17の外周面23にそれぞれ当接する複数の付勢部24dを有している。具体的には、一対の付勢部24dが、円弧端24a,24bに隣接してそれぞれ配置されている。一対の付勢部24dが、外軸17をその径方向Rに挟んでいる。外軸17の周方向Tについて、一方の付勢部24dは、外軸17の第1の軸方向溝21Aの背後に位置している。他方の付勢部24dは、外軸17の第2および第3の軸方向溝21B,21Cの間に位置している。
また、輪ばね24と外軸17との互いの相対回転を規制するために、輪ばね24に設けられた凹凸係合部としての凸部33と、外軸17に設けられた凹凸係合部としての凹部34とが備えられている。凹部34と凸部33とは、対をなして互いに嵌まり合った状態で係合しており、本実施形態では2箇所に配置されている。
凸部33は、輪ばね24の両円弧端24a,24bにそれぞれ形成されていて、半球状の突起からなり、輪ばね24の内周面24cから径方向内方へ突出している。凹部34は、外軸17の外周面23の2箇所に周方向Tに所定間隔を離して配置されていて、半球状に窪み、対応する凸部33を収容できる大きさで形成されている。凹部34と凸部33とが互いに係合することにより、周方向Tおよび軸方向S1についての外軸17に対しての輪ばね24の移動を規制する。
凸部33は、輪ばね24の両円弧端24a,24bにそれぞれ形成されていて、半球状の突起からなり、輪ばね24の内周面24cから径方向内方へ突出している。凹部34は、外軸17の外周面23の2箇所に周方向Tに所定間隔を離して配置されていて、半球状に窪み、対応する凸部33を収容できる大きさで形成されている。凹部34と凸部33とが互いに係合することにより、周方向Tおよび軸方向S1についての外軸17に対しての輪ばね24の移動を規制する。
凸部33と凹部34とが互いに係合することにより、輪ばね24は外軸17の周方向Tおよび軸方向S1の所定位置に位置合わせされて、輪ばね24の内周面24cが周溝25に沿うようにして取り付けられている。この状態で、輪ばね24は、その弾性復元力としての締付力により、外軸17を介してボール22および内軸16を付勢し、外軸17を所定の径方向について圧縮し、ひいてはボール22に予圧を付与している。ここで、所定の径方向は、内軸16の第1の軸方向溝19Aの位置としての当該第1の軸方向溝19Aの断面の凹湾曲形状の曲率中心の位置28Aとその対向位置29とを通る軸線Cに沿う径方向Rである。
具体的には、図2を参照して、締付力は、軸線Cに沿う径方向Rに作用し、第1のボール22の列22Aのボール22を介して軸線Cに沿う径方向Rに内軸16を付勢し、第2のボール22の列22Bのボール22を介して、軸線Cに対して斜めに傾斜した径方向RBに内軸16を付勢し、第3のボール22の列22Cのボール22を介して、軸線Cに対して斜めに傾斜した径方向RCに内軸16を付勢する。輪ばね24の締付力により、互いに交差する複数の方向R,RB,RCについてボール22に予圧を付与している。
図5は、図2の中空軸5の要部の断面図であり、輪ばね24を取り付けていない状態を示す。図5を参照する。輪ばね24を取り付けていない状態で、外軸17に対して内軸16およびボール22を容易に挿入することができるように、両軸16,17の軸方向溝19A,21Aと、第1のボール22の列22Aとのクリアランスが設定されている。例えば輪ばね24を取り付けていない状態で、両軸16,17の間に配置された各ボール22は所定量の遊びを有している。他の軸方向溝およびボールの列についても同様である。
図4を参照して、半周程度の輪ばね24であれば、輪ばね24を外軸17の周溝25に、径方向RDに沿って容易に装着することができる。例えば、輪ばね24の両円弧端24a,24bを、外軸17の外周面23の湾曲に沿わせながら、外軸17の径方向に押し込むことにより、輪ばね24の開放部24eが拡がる。これにより、輪ばね24を外軸17に容易に嵌め入れることができる。半周程度の輪ばね24であれば、軸方向S1に沿って外軸17に装着することも容易である。また、装着状態では、輪ばね24の弾性復元力により、両円弧端24a,24bの間隔は、外軸17の外周面23の周溝25の外径よりも小さくなる。従って、輪ばね24が外軸17から不用意に外れる虞はない。
図3および図4を参照して、周溝25の溝幅(軸方向S1の寸法に相当する。)は、輪ばね24の幅寸法と等しいか、この幅寸法よりも若干広い。周溝25の側壁が、輪ばね24を軸方向S1に位置規制している。また、周溝25により、輪ばね24を軸方向S1についての外軸17の予め定める位置に確実に且つ容易に配置することができる。具体的には、周溝25は、外軸17の開口端17cから所定距離離れて配置されている。内軸16と外軸17との軸方向S1の相対移動のストロークの中央位置に両軸16,17が位置しているときに、第1、第2および第3のボール22の列22A,22B,22Cの軸方向S1の中央位置に周溝25が位置している。
図2および図3に戻って、内軸16の各スプライン歯26は、一対の歯面26a,26b(一部のみ図示。)を有し、内軸16の端部から所定長さで軸方向S1に延びていて、凸条を形成し、周方向Tに隣接するスプライン歯26同士の間に凹条を形成している。
内軸16の複数のスプライン歯26は、周方向Tについて第1の軸方向溝19Aと第2の軸方向溝19Bとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置され、これとともに、第1の軸方向溝19Aと第3の軸方向溝19Cとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置されている。スプライン歯26は、軸線Cを挟んで対称に配置されている。
内軸16の複数のスプライン歯26は、周方向Tについて第1の軸方向溝19Aと第2の軸方向溝19Bとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置され、これとともに、第1の軸方向溝19Aと第3の軸方向溝19Cとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置されている。スプライン歯26は、軸線Cを挟んで対称に配置されている。
外軸17の各スプライン歯27は、一対の歯面27a,27bを有し、外軸17の開口端17cから所定長さで軸方向S1に延びて、凸条を形成し、周方向Tに隣接するスプライン歯27同士の間に凹条を形成している。凹条に内軸16の凸条が噛み合っている。
外軸17の複数のスプライン歯27は、周方向Tについて第1の軸方向溝21Aと第2の軸方向溝21Bとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置され、これとともに、第1の軸方向溝21Aと第3の軸方向溝21Cとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置されている。スプライン歯27は、線対称の軸線を挟んで対称に配置されている。
外軸17の複数のスプライン歯27は、周方向Tについて第1の軸方向溝21Aと第2の軸方向溝21Bとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置され、これとともに、第1の軸方向溝21Aと第3の軸方向溝21Cとの間に周方向Tに等間隔で並んで配置されている。スプライン歯27は、線対称の軸線を挟んで対称に配置されている。
各歯面26a,26b,27a,27bは、それぞれ、周方向Tと交差している。スプライン歯26の一方の歯面26aとスプライン歯27の一方の歯面27aとが、互いに対向し、スプライン歯26の他方の歯面26bとスプライン歯27の他方の歯面27bとが、互いに対向している。
図6A,図6Bおよび図6Cは、内軸16と外軸17との要部の模式図であり、図6Aにトルクがかかっていない状態を、図6Bに小さなトルクがかかっている状態を、図6Cに大きなトルクがかかっている状態を図示している。
図6A,図6Bおよび図6Cは、内軸16と外軸17との要部の模式図であり、図6Aにトルクがかかっていない状態を、図6Bに小さなトルクがかかっている状態を、図6Cに大きなトルクがかかっている状態を図示している。
図6A〜図6Cを参照し、伝達トルクが外軸17から内軸16に伝達される場合に則して、中間軸5の動作を説明する。また、以下の動作の説明では、第1の軸方向溝19A,21Aおよび第1のボール22の列22Aを中心に説明するが、他の軸方向溝およびボールの列についても同様である。なお、伝達トルクが内軸16から外軸17へ伝達される場合にも、同様の中間軸5の動作を得ることができる。
図6Aを参照して、伝達トルクがかかっていないときには、スプライン歯26,27の互いに対向する歯面間の周方向Tについての隙間量であってスプライン歯26を挟む両側についての隙間量L1,L2は、相等しくされている(L1=L2)。また、輪ばね24(例えば図2参照)の締付力により、ボール22は予圧を付与され、その結果、内軸16および外軸17は、互いにがたつきなく保持される。
図6Bを参照して、外軸17に例えば紙面右方への伝達トルクがかかると、外軸17の第1の軸方向溝21Aがボール22を周方向Tの一方(例えば紙面右方)に向けて付勢し、ボール22が周方向Tの一方へ変位し、これに伴い、内軸16および外軸17は周方向Tに所定量を相対変位しつつ、その間でトルクを伝達する。
内軸16および外軸17間の伝達トルクが所定値未満の小さい値のときであって、内軸16と外軸17との間の周方向Tの相対移動量が所定量未満のときには、スプライン歯26,27の歯面間に回転方向Tに関して遊びが設けられ、ボール22のみを介して内軸16および外軸17間にトルクが伝達されるようにしてある。上述の遊びは、隙間量L1に相当し、隙間量L1>0となる。このとき、ボール22の転がりを利用して内軸16と外軸17の相対移動抵抗を小さくすることができる。また、ボール22に予圧が付与されているので、両軸16,17間のがたつきを無くすことができる。
内軸16および外軸17間の伝達トルクが所定値未満の小さい値のときであって、内軸16と外軸17との間の周方向Tの相対移動量が所定量未満のときには、スプライン歯26,27の歯面間に回転方向Tに関して遊びが設けられ、ボール22のみを介して内軸16および外軸17間にトルクが伝達されるようにしてある。上述の遊びは、隙間量L1に相当し、隙間量L1>0となる。このとき、ボール22の転がりを利用して内軸16と外軸17の相対移動抵抗を小さくすることができる。また、ボール22に予圧が付与されているので、両軸16,17間のがたつきを無くすことができる。
内軸16と外軸17との間の相対回転量が0以上で且つ所定量未満の範囲内にあるときには、スプライン歯26,27の歯面同士が互いに噛み合わないようにされている。
一方、図6Cを参照して、伝達トルクが所定値以上に大きくなると、内軸16と外軸17の回転方向Tの相対変位量が所定量に達し、その結果、スプライン歯26,27の互いに対向する歯面同士が互いに噛み合い面接触または線接触して互いに係合し、両軸16,17がスプライン歯26,27を介して剛的に連結される。また、ボール22も両軸を連結する。
一方、図6Cを参照して、伝達トルクが所定値以上に大きくなると、内軸16と外軸17の回転方向Tの相対変位量が所定量に達し、その結果、スプライン歯26,27の互いに対向する歯面同士が互いに噛み合い面接触または線接触して互いに係合し、両軸16,17がスプライン歯26,27を介して剛的に連結される。また、ボール22も両軸を連結する。
このように本発明の実施形態によれば、輪ばね24により転動体としてのボール22に予圧を付与できるので、内軸16と外軸17との間のがたつきの発生を防止できる結果、がたつきに起因した異音の発生を防止できる。
また、転動体としてのボール22の転がりを利用して、外軸17および内軸16の相対移動抵抗を小さくできる。ボール22は、転がり抵抗が小さくて好ましい。
また、転動体としてのボール22の転がりを利用して、外軸17および内軸16の相対移動抵抗を小さくできる。ボール22は、転がり抵抗が小さくて好ましい。
また、組立時に、輪ばね24を嵌める前でまだ縮径していない状態(すなわち非拘束状態)の外軸17と内軸16との間にボール22を容易に組み入れることができ、その後に輪ばね24によって外軸17をその外側から締め付けることで、ボール22に容易に予圧を付与することができる。従って、予圧を付与された状態のボール22を有する伸縮自在シャフトとしての中空軸5を手間をかけずに容易に組み立てることができる。
また、第1、第2および第3の軸方向溝19A,19B,19Cを、上述のように互いに概ね対向する位置に配置している。これにより、輪ばね24は、外軸17の径方向Rに対向する2箇所に径方向Rの押圧力を与えればよいので、例えば、半周を少し越える程度の円弧状の簡素な輪ばね24が利用可能となる。また、輪ばね24による締付力が外軸17の第1の軸方向溝21Aを通過する径方向Rの2箇所に作用する場合であっても、第1、第2および第3の軸方向溝19A,19B,19Cのボール22にそれぞれ負荷される予圧が互いに異なる3つの径方向R,RB,RCに作用するので、内軸16と外軸17との間のがたつきの発生を確実に防止することができる。
また、係合部としてのスプライン歯26,27は、大トルクのみを伝達するようにしている。これにより、内軸16と外軸17との間にトルクが作用していない状態または、小トルクが作用している状態では、スプライン歯26,27の歯面同士は互いに離れているので、トルクは、内軸16と外軸17との間をボール22のみを介して伝達される。このとき、スプライン歯26,27はまだ係合していないので、相対移動抵抗が増すことはない。トルクが大きくなって、内軸16と外軸17との相対回転量が所定量に達すると、係合部同士が係合する。その結果、トルクは、スプライン歯26,27およびボール22を介して伝達されるので、大きなトルクを伝達できる中間軸5を実現することができる。
また、凹凸係合部としての凸部33および凹部34により、輪ばね24による締め付け方向を、軸線Cに沿う所定の径方向Rに適正に維持することができ、ボール22に長期にわたり安定した予圧を付与することができる。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。例えば、第1の実施形態において、第2の軸方向溝19Bと対向位置29との距離が、第3の軸方向溝19Cと対向位置29との距離と異なってもよい。
また、本実施形態について、以下のような変形例を考えることができる。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。例えば、第1の実施形態において、第2の軸方向溝19Bと対向位置29との距離が、第3の軸方向溝19Cと対向位置29との距離と異なってもよい。
図7は、本発明の第2の実施形態の中間軸5の横断面図である。図7に示すように、内軸16は、内軸16の径方向Rの対向位置に2箇所で形成された一対の軸方向溝19A,19Bを有し、外軸17は、一対の軸方向溝21A,21Bを有し、対をなす軸方向溝の間に、保持器31に保持された第1および第2のボール22の列22A,22Bが介在している。この場合、構造を簡素化できる。また、輪ばね24は、外軸17の径方向Rに対向する2箇所に径方向Rの押圧力を与えればよいので、例えば、半周を少し越える程度の円弧状の簡素な輪ばね24が利用可能となる。
また、図8の中間軸5の要部拡大図に示すように、凹凸係合部としては、輪ばね24に形成された凹部34と、外軸17に設けられた凸部33とであってもよい。凹凸係合部は、少なくとも一対があればよく、上記外軸17および輪ばね24の何れか一方に設けられた凸部33と、他方に設けられ上記凸部33に係合することにより外軸17および輪ばね24の相対回転を規制する凹部34とを備えていればよい。また、凹凸係合部を廃止することも考えられる。
係合部としては、スプライン歯26,27に限定されず、互いに係合することによりトルク伝達可能な一対の係合部であればよい。また、伝達トルクが小さくても構わない場合には、係合部を廃止することも考えられる。
輪ばね24は、軸方向S1について、外軸17の軸方向溝21A,21B,21Cの全体を付勢できるように、これらと等しい長さを有していてもよい。また、輪ばね24は、外軸17の外周面23の半周よりも十分に長い範囲、例えば全周に嵌められていてもよい。また、上述の第1の実施形態において、輪ばね24は、第2の軸方向溝21Bの背後を覆うように形成してもよい。この場合、両円弧端24a,24bを延ばしてもよいし、一方の円弧端24bのみを延ばしてもよい。また、輪ばね24は、外軸17の外周面23の半周に嵌められていてもよい。要は、輪ばね24は、外軸17の外周面23の少なくとも半周に嵌められていればよい。
輪ばね24は、軸方向S1について、外軸17の軸方向溝21A,21B,21Cの全体を付勢できるように、これらと等しい長さを有していてもよい。また、輪ばね24は、外軸17の外周面23の半周よりも十分に長い範囲、例えば全周に嵌められていてもよい。また、上述の第1の実施形態において、輪ばね24は、第2の軸方向溝21Bの背後を覆うように形成してもよい。この場合、両円弧端24a,24bを延ばしてもよいし、一方の円弧端24bのみを延ばしてもよい。また、輪ばね24は、外軸17の外周面23の半周に嵌められていてもよい。要は、輪ばね24は、外軸17の外周面23の少なくとも半周に嵌められていればよい。
内軸16および外軸17の軸方向溝は、4箇所以上に設けてもよい。
ボール22は、対応する少なくとも一方の軸方向溝に2点で接触してもよい。
内軸16としては、中空軸であってもよい。また、内軸16および外軸17の少なくとも一方が、複数の部材を有していてもよい。例えば、内軸16が、内軸16の概略形状を形成する軸部材と、この軸部材とは別体で形成されてこの軸部材に一体移動できるように固定された部材であって軸方向溝およびスプライン歯の少なくとも一方を形成された部材とを有していてもよい。また、この内軸16と同様に、外軸17が複数の部材で構成されていてもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
ボール22は、対応する少なくとも一方の軸方向溝に2点で接触してもよい。
内軸16としては、中空軸であってもよい。また、内軸16および外軸17の少なくとも一方が、複数の部材を有していてもよい。例えば、内軸16が、内軸16の概略形状を形成する軸部材と、この軸部材とは別体で形成されてこの軸部材に一体移動できるように固定された部材であって軸方向溝およびスプライン歯の少なくとも一方を形成された部材とを有していてもよい。また、この内軸16と同様に、外軸17が複数の部材で構成されていてもよい。その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
5…中間軸(伸縮自在シャフト)、16…内軸、17…外軸、18…(内軸の)外周面、19A…(内軸の外周面の)第1の軸方向溝(軸方向溝)、19B…(内軸の外周面の)第2の軸方向溝(軸方向溝)、19C…(内軸の外周面の)第3の軸方向溝(軸方向溝)、20…(外軸の)内周面、22…ボール(転動体)、24…輪ばね、21A…(外軸の内周面の)第1の軸方向溝(軸方向溝)、21B…(外軸の内周面の)第2の軸方向溝(軸方向溝)、21C…(外軸の内周面の)第3の軸方向溝(軸方向溝)、26,27…スプライン歯(係合部)、29…対向位置、33…凸部(凹凸係合部)、34…凹部(凹凸係合部)、D…内軸の中心角、S1…軸方向、T…内軸の周方向、R…内軸の径方向
Claims (5)
- 軸方向に相対移動自在に且つ互いにトルク伝達可能に嵌め合わされた内軸および筒状の外軸と、
上記内軸の外周面および外軸の内周面にそれぞれ形成され、互いに対向する軸方向溝と、
これら互いに対向する軸方向溝の間に軸方向に並ぶ列をなして介在し、内軸および外軸の間にトルクを伝達可能な転動体と、
外軸の外周面の少なくとも半周に嵌められ、転動体に予圧を与える輪ばねとを備えることを特徴とする伸縮自在シャフト。 - 請求項1に記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記内軸の軸方向溝は、内軸の径方向の対称位置に2箇所形成されていることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項1に記載の伸縮自在シャフトにおいて、
上記内軸の軸方向溝は、内軸の周方向に間隔を設けて第1、第2および第3の軸方向溝が形成され、内軸の径方向に関して第1の軸方向溝と対向する対向位置に近接して第2および第3の軸方向溝が配置され、
第2および第3の軸方向溝は、内軸の周方向に関して上記対向位置を挟んだ両側に配置され、内軸の周方向に関する第2および第3の軸方向溝の配置間隔は、内軸の中心角で60°の範囲内であることを特徴とする伸縮自在シャフト。 - 請求項1から3の何れか1項に記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記内軸の外周面および外軸の内周面に軸方向に相対摺動可能に設けられ、上記内軸および外軸の相対回転量が所定量に達したときに、互いに係合して上記内軸および外軸間にトルクを伝達する一対の係合部を備えることを特徴とする伸縮自在シャフト。
- 請求項1から4の何れか1項に記載の伸縮自在シャフトにおいて、上記輪ばねと外軸とは、互いの相対回転を規制するために互いに係合する凹凸係合部を備えることを特徴とする伸縮自在シャフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005334556A JP2007139091A (ja) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | 伸縮自在シャフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005334556A JP2007139091A (ja) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | 伸縮自在シャフト |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007139091A true JP2007139091A (ja) | 2007-06-07 |
Family
ID=38202217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005334556A Pending JP2007139091A (ja) | 2005-11-18 | 2005-11-18 | 伸縮自在シャフト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007139091A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190031380A (ko) * | 2017-09-15 | 2019-03-26 | 태림산업(주) | 중간축 |
KR20190031379A (ko) * | 2017-09-15 | 2019-03-26 | 태림산업(주) | 분리형 토크 전달 장치 |
CN114761358A (zh) * | 2019-11-29 | 2022-07-15 | 石原产业株式会社 | 二氧化钛微粒的有机溶剂分散体及其制造方法、以及其用途 |
-
2005
- 2005-11-18 JP JP2005334556A patent/JP2007139091A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190031380A (ko) * | 2017-09-15 | 2019-03-26 | 태림산업(주) | 중간축 |
KR20190031379A (ko) * | 2017-09-15 | 2019-03-26 | 태림산업(주) | 분리형 토크 전달 장치 |
KR101978902B1 (ko) * | 2017-09-15 | 2019-05-16 | 태림산업(주) | 분리형 토크 전달 장치 |
KR101978904B1 (ko) * | 2017-09-15 | 2019-08-29 | 태림산업(주) | 중간축 |
CN114761358A (zh) * | 2019-11-29 | 2022-07-15 | 石原产业株式会社 | 二氧化钛微粒的有机溶剂分散体及其制造方法、以及其用途 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4921762B2 (ja) | 伸縮自在シャフトおよび車両操舵用伸縮自在シャフト | |
EP1908974B1 (en) | Telescopic shaft and steering device for vehicle | |
JP2002013548A (ja) | ボールスプライン継手及びステアリング装置の中間軸 | |
JP2008105649A (ja) | 電動パワーステアリング装置 | |
JP2005195120A (ja) | 車両ステアリング用伸縮軸 | |
JP2008074218A (ja) | ステアリング装置 | |
JP2007139091A (ja) | 伸縮自在シャフト | |
JP4061948B2 (ja) | 車両ステアリング用伸縮軸 | |
JP4382022B2 (ja) | 伸縮自在シャフトおよび車両操舵用伸縮自在シャフト | |
JP4168337B2 (ja) | スプライン継手 | |
JP2007192340A (ja) | 伸縮自在シャフト | |
JP6304212B2 (ja) | プロペラシャフト | |
JP2009192064A (ja) | 伸縮軸及びこれを使用したステアリング装置 | |
JP2005114068A (ja) | スプライン継手 | |
JP4760304B2 (ja) | ステアリング装置 | |
JP2008008331A (ja) | 伸縮自在シャフトおよび車両用操舵装置 | |
JP2005349964A (ja) | 車両ステアリング用伸縮軸 | |
JP2007232056A (ja) | 伸縮自在シャフト | |
JP2006250322A (ja) | 軸装置 | |
JP2005344747A (ja) | 動力伝達シャフト | |
JP2007064404A (ja) | 固定式等速自在継手 | |
JP2007309340A (ja) | 十字軸継手及びこれを用いた車両用操舵装置 | |
JP2008275175A (ja) | 固定型等速自在継手 | |
JP2006189127A (ja) | 伸縮軸 | |
JP2015077920A (ja) | 車両のステアリング装置 |