JP5083157B2 - 伸縮式回転伝達軸 - Google Patents
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Description
このうちのインナーシャフトは、外周面の円周方向複数個所に、径方向内方に凹入したインナー側凹溝を、軸方向に設けている。
又、上記アウターシャフトは、上記インナーシャフトを挿入自在なもので、内周面の円周方向複数個所で上記インナー側凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹入したアウター側凹溝を、軸方向に設けている。
又、上記各伝達駒は、上記各インナー側凹溝と上記各アウター側凹溝との間に設けられている。
そして、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、互いの間での回転力(トルク)の伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせている。
何れにしても、上記玉の表面を、上記インナー側、アウター側各凹溝の内面のうちの溝底部近傍(より好ましくは溝底部)で接触させる(事により接触角を大きくする)と共に、上記円筒ころの表面を、上記インナー側、アウター側各凹溝の内面のうちの肩部近傍で接触させ(る事により接触角を小さくし)、回転力の増大に伴い上記円筒ころが上記インナー側、アウター側各凹溝と係合して(噛み合って)、この回転力の伝達を行える様にする。
更に、本発明の場合には、円筒ころのみを設けた残部の凹溝組内の、インナーシャフト及びアウターシャフトの軸方向に関する両端部に、この円筒ころの軸方向位置を規制する為の弾性片を設ける。この弾性片としては、フェルトを用いる。そして、このフェルトに、潤滑油を含浸させる。
この場合には、例えば、上記円筒状のアウターシャフトの一部で、上記玉のみを設ける凹溝組を構成するアウター側凹溝の近傍部分の肉厚を小さく(薄肉に)したり、この近傍部分に内外両周面同士を貫通する状態でスリットを設ける事ができる。又、上記インナーシャフトを円筒状に形成すると共に、この円筒状に形成したインナーシャフトの一部で、上記玉のみを設ける凹溝組を構成するインナー側凹溝の近傍部分の肉厚を小さく(薄肉に)したり、この近傍部分に内外両周面同士を貫通する状態でスリットを設ける事もできる。
この場合には、例えば、上記玉と上記円筒ころとで材質を変えたり(玉の材質を円筒ころの材質に比べて弾性変形し易いものとしたり)、或は、このうちの玉を中空のものとすると共に、この玉に内外両周面を貫通する状態でスリットを設ける事もできる。又、この玉(中空であるか充実体であるかは問わない)の外周面に、この外周面から径方向内方に凹入する状態で(貫通しない)凹部を設ける事により、この玉の表面(外周面)を弾性変形し易くする事もできる。
即ち、本発明の場合には、玉に弾性力を付与する為の弾性部材を設ける必要がない分、廉価に構成できる。又、上記回転力の伝達を、上記玉だけでなく円筒ころを介して行う事ができる為、その分(円筒ころにより当接面積を大きくできる分)大きな回転力を伝達できる(許容負荷トルクを大きくできる)。又、この様に大きな回転力の伝達を、上記円筒ころが分担する事により、上記玉と凹溝との当接部の面圧が過度に大きくなる事も防止でき、圧痕等の損傷を生じにくくできる。
更に、本発明の場合には、円筒ころの軸方向位置を規制する為の弾性片であるフェルトを設けているので、互いに軸方向に対向する円筒ころの端面同士の(又は、円筒ころの端面とこの端面と軸方向に対向する部材との)衝突に伴う異音の発生を防止できる。しかも、前記フェルトに潤滑油を含浸させている(保持している)ので、上記円筒ころの外周面と上記インナー側、アウター側各凹溝の内面との接触部に潤滑油を供給でき、この接触部で擦れ合い(こじり、スティック滑り)を生じにくくできる。
又、請求項4に記載した発明の様に、インナーシャフトとアウターシャフトとのうちの少なくとも一方のシャフトで、玉のみを設けた凹溝組を構成する凹溝を設けた部分の剛性を小さく(弾性変形し易く)すれば、回転力の増大に伴って、円筒ころとインナー側、アウター側各凹溝とを係合し(噛み合い)易くできる。この為、上記回転力の伝達の際に、大きい回転力を上記円筒ころにより確実に分担でき、圧痕等の損傷をより生じにくくできる。しかも、上記玉にインナー側、アウター側各凹溝に対する締め代を持たせた場合に、この締め代に対する自由度(許容度)を大きくできる(締め代に対し鈍感にできる)。
図1〜3は、請求項1〜3、7に対応する、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、本例は、本発明の伸縮式回転伝達軸をステアリングシャフト20として実施する場合の構造に就いて示している。但し、この様なステアリングシャフト20に限らず、例えば前述の図22に示した中間シャフト5等の、回転力(トルク)の伝達と軸方向の伸縮との両方の機能を必要とされる、各種シャフトとして実施する事ができる。何れにしても、本例のステアリングシャフト20は、例えば炭素鋼等の金属材に、押出加工或いは切削加工を施す事により形成されたアウターシャフト21と、同じく炭素鋼等の金属材に、押出加工、鍛造加工、或いは切削加工を施す事により形成されたインナーシャフト22と、同じくそれぞれが炭素鋼、軸受鋼、ステンレス鋼等の金属材や合成樹脂、高機能樹脂等の非金属材料により造られた複数の伝達駒23a、23bとを備える。このうちのアウターシャフト21は、円筒状のもので、内周面の円周方向4個所位置に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で(4本の)アウター側凹溝24、24を、軸方向に設けている。
即ち、本例の場合には、各玉26、26に弾性力を付与する為の弾性部材(例えば図23〜24の弾性部材16)を設けなくて済む分、部品製作、部品管理、組立作業を何れも単純化して、廉価に構成できる。又、これと共に、これら各玉26、26だけでなく各円筒ころ27、27を介して回転力の伝達を行う事ができる為、その分{当接面積が大きい各円筒ころ27、27が凹溝24、25a(24a、25b)の内面と当接する分}、大きな回転力を伝達できる(許容負荷トルクを大きくできる)。又、この様に大きな回転力の伝達を、上記各円筒ころ27、27が分担する事により、上記各玉26、26と各凹溝24、25との当接部の面圧が過度に大きくなる事も防止でき、圧痕等の損傷を生じにくくできる。
図8は、本発明に関する参考例の第1例を示している。本参考例の場合には、アウターシャフト21aのうちで、各玉26、26のみを設けた凹溝組を構成するアウター側凹溝24、24の近傍部分の肉厚を、同じくこれらアウター側凹溝24、24から外れた部分の肉厚に比べて小さくしている。この為に、本参考例の場合には、上記アウターシャフト21aの外周面に、上記アウター側凹溝24、24の周囲部分を挟む状態で、これら各アウター側凹溝24、24毎に1対ずつの平坦部31、31を、それぞれ設けている。そして、この様に構成する事により、上記アウターシャフト21aのうちで、上記玉26、26のみを設けた凹溝組を構成する上記アウター側凹溝24、24を設けた部分の剛性を(円筒ころ27、27のみを設けた凹溝組を構成するアウター側凹溝24、24の剛性よりも)小さくしている(弾性変形し易くしている)。
その他の部分の構成及び作用は、前述した本発明の実施の形態の1例と同様である。従って、本参考例に、この本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図10は、本発明に関する参考例の第2例を示している。本参考例の場合は、インナーシャフト22aのうちで、各玉26、26のみを設けた凹溝組を構成するインナー側凹溝25a、25aの近傍部分を弾性変形し易くしている(剛性を小さくしている)。この為に、本参考例の場合には、上記各玉26、26を円周方向に挟む状態で設けた玉受部33、33の肉厚(インナーシャフト22aの円周方向に関する肉厚)を、各円筒ころ27、27を円周方向に挟む状態で設けた円筒ころ受部34、34の肉厚(インナーシャフト22aの円周方向に関する肉厚)に比べて小さくしている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の1例及び参考例の第1例と同様である。従って、本参考例の構造に、前述した本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図11〜12は、本発明に関する参考例の第3例を示している。本参考例の場合には、アウターシャフト21bの外周面の円周方向1個所位置に平坦部36を設ける事により、このアウターシャフト21bの一部を、他の部分よりも薄肉にしている。尚、本参考例の場合は、上記平坦部36を、上記アウターシャフト21bの軸方向全体に亙り設けずに、軸方向に関して一部にのみ設け、薄肉にできない部分(例えば剛性を確保しなければならない部分等)の肉厚を確保している。又、本参考例の場合には、上記平坦部36を、各玉26、26のみを設けた凹溝組を構成するアウター側凹溝24、24の近傍部分に設ける事により、このアウター側凹溝24、24の近傍部分を弾性変形し易くしている(剛性を小さくしている)。そして、この様にアウター側凹溝24、24の近傍部分を弾性変形し易くする事により、加工精度のばらつきに拘らず、必要な締め代(締め代に基づく予圧)を確保しつつ(がたつきを防止しつつ)、ステアリングシャフト20の伸縮を円滑に行える様にしている。又、これと共に、大きな回転力(トルク)が加わった場合には、各円筒ころ27、27によりこの大きなトルクを確実に分担できる様にしている。
尚、図13に示す様に、平坦部36aから各玉26を露出させる事もできる。又、図14〜15に示す様に、薄肉部を1対の平坦部36b、36cを設ける事により構成する事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の1例及び参考例の第1〜2例と同様である。従って、本参考例の構造に、前述した本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図16〜17は、本発明に関する参考例の第4例を示している。本参考例の場合には、アウターシャフト21cの外周面のうちで、各玉26、26のみを設けた凹溝組を構成するアウター側凹溝24、24と整合する位置に、これら外周面とアウター側凹溝24、24の底部とを貫通する状態で、スリット溝32aを設けている。そして、上記各玉26、26の表面と各凹溝24、25の内面との接触部の面圧上昇を抑えている。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第3例と同様である。従って、本参考例の構造に、前述した本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図18〜19は、本発明に関する参考例の第5例を示している。本参考例の場合には、インナーシャフト22及びアウターシャフト21(例えば図1〜3参照)の円周方向に関する玉26aの剛性を、同じく円筒ころ27(例えば図1、3参照)の剛性に比べて小さくしている(玉26aの剛性≪円筒ころ27の剛性としている)。即ち、回転力の伝達時に、この回転力の増大に伴って、アウター側、インナー側各凹溝24、25(例えば図1〜3参照)と円筒ころ27とを係合し易くすべく、玉26aをこの円筒ころ27に比べて、形状の相違に基づく以上に、より弾性変形し易くしている。この為に本参考例の場合には、この玉26aを中空のものとすると共に、この玉26aに内外両周面を貫通する状態でスリット38を設けている。この様なスリット38は、図18に示す様な曲線状(波状)のものとする事ができる他、例えば図19(A)に示す様な凸凹状としたり、同図(B)に示す様な直線状とする事もできる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の1例及び参考例の第1〜4例と同様である。従って、本参考例の構造に、前述した本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、重複する図示並びに説明は省略する。
図21は、本発明に関する参考例の第6例を示している。本参考例の場合には、互いに対になるアウター側凹溝24、24とインナー側凹溝25、25とによりそれぞれ構成される6組の凹溝組を、アウターシャフト21d及びインナーシャフト22bの径方向反対側(180度反対側)位置に、それぞれ3組ずつ設けている。即ち、本参考例の場合には、上記アウターシャフト21dの内周面の径方向反対位置に、この内周面から径方向外方に凹入する状態で、それぞれ3本ずつ(合計で6本)の、上記アウター側凹溝24、24を設けている。又、上記インナーシャフト22bの外周面の径方向反対側位置で、且つ、上記各アウター側凹溝24、24と対向する部分に、この外周面から径方向内方に凹入する状態で、それぞれ3本ずつ(合計で6本)の、上記インナー側凹溝25、25を設けている。そして、径方向反対側位置にそれぞれ3組ずつ設けた凹溝組のうち、中央の凹溝組に円筒ころ27、27のみを設けると共に、この中央の凹溝組に対し両側の凹溝組に、それぞれ玉26、26のみを設けている。又、本参考例の場合には、円筒状の上記アウターシャフト21dの一部の肉厚t1を、他の部分、特に、上記各アウター側凹溝24、24から外れた部分の肉厚t2に比べて小さくしている。より具体的には、上記アウターシャフト21dのうち、上記各玉26、26のみを設けた凹溝組を構成するアウター側凹溝24、24の近傍部分の肉厚t1を、同じくこれらアウター側凹溝24、24から外れた部分の肉厚t2に比べて小さくしている。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の1例及び参考例の第1〜5例と同様である。従って、本参考例の構造に、前述した本発明の実施の形態の1例と同様に、潤滑油を含浸させたフェルトを設ければ、本発明の実施の形態となるから、同等部分に関する図示並びに説明は省略する。
本発明は、以上に述べた実施の形態及び参考例の構造に限らず、これら実施の形態及び参考例の構造を適宜組み合わせる等、種々の構造で実施可能である。又、構成各部の形状、構造、材質に就いても、各種変更実施できる。
2 ステアリングギヤユニット
3、3a ステアリングシャフト
4a、4b 自在継手
5 中間シャフト
6 入力軸
7 タイロッド
8 電動モータ
9 ステアリングコラム
10、10a アウターシャフト
11、11a インナーシャフト
12 アウターコラム
13 インナーコラム
14 鋼球
15 保持器
16 弾性部材
17 円柱部材
18 アウター側凹溝
19 インナー側凹溝
20 ステアリングシャフト
21、21a、21b、21c、21d アウターシャフト
22、22a、22b インナーシャフト
23a、23b 伝達駒
24、24a アウター側凹溝
25、25a、25b インナー側凹溝
26、26a 玉
27 円筒ころ
28 保持器
29 弾性片
30 止め輪
31 平坦部
32、32a スリット溝
33 玉受部
34 円筒ころ受部
35 除肉部
36、36a、36b、36c 平坦部
37 曲面部
38 スリット
Claims (7)
- 外周面の円周方向複数個所に、径方向内方に凹入したインナー側凹溝を軸方向に設けたインナーシャフトと、内周面の円周方向複数個所で上記各インナー側凹溝と整合する位置に、径方向外方に凹入したアウター側凹溝を軸方向に設けた、上記インナーシャフトを挿入自在なアウターシャフトと、上記各インナー側凹溝と上記各アウター側凹溝との間に設けられた複数の伝達駒とを備え、上記アウターシャフトと上記インナーシャフトとを、互いの間での回転力の伝達及び軸方向の相対変位を可能に組み合わせた
伸縮式回転伝達軸に於いて、
上記各伝達駒のうちの一部を玉とし、残部を円筒ころとすると共に、互いに対になる上記インナー側凹溝と上記アウター側凹溝とによりそれぞれ構成される各凹溝組のうちの一部の凹溝組に上記玉のみを、同じく残部の凹溝組に上記円筒ころのみを、それぞれ設け、更に、上記玉の表面と上記インナー側、アウター側各凹溝の内面との接触部を、上記円筒ころの外周面と上記インナー側、アウター側各凹溝の内面との接触部よりも、これらインナー側、アウター側各凹溝の溝底側に位置させ、回転力の増大に伴い上記円筒ころがこれらインナー側、アウター側各凹溝と係合して、この回転力の伝達を行える様にし、
上記円筒ころのみを設けた上記残部の凹溝組内の、インナーシャフト及びアウターシャフトの軸方向に関する両端部に、この円筒ころの軸方向位置を規制する為の弾性片であるフェルトを設け、このフェルトに潤滑油を含浸させた
事を特徴とする伸縮式回転伝達軸。 - 玉の外径を円筒ころの外径よりも大きくした、
請求項1に記載した伸縮式回転伝達軸。 - 玉と円筒ころとのうちの玉にのみ、インナー側、アウター側各凹溝に対する締め代を持たせた、
請求項1〜2のうちの何れか1項に記載した伸縮式回転伝達軸。 - インナーシャフトとアウターシャフトとのうちの少なくとも一方のシャフトのうちで、玉のみを設けた凹溝組を構成する凹溝を設けた部分の剛性を、同じく円筒ころのみを設けた凹溝組を構成する凹溝を設けた部分の剛性よりも小さくした、
請求項1〜3のうちの何れか1項に記載した伸縮式回転伝達軸。 - インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向に関する玉の剛性を、同じく円周方向に関する円筒ころの剛性に比べて小さくした、
請求項1〜4のうちの何れか1項に記載した伸縮式回転伝達軸。 - インナー側、アウター側各凹溝を、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向等間隔複数個所に設けた、
請求項1〜5のうちの何れか1項に記載した伸縮式回転伝達軸。 - 円筒ころのみを設けた凹溝組を、インナーシャフト及びアウターシャフトの円周方向複数個所に設けた、
請求項1〜6のうちの何れか1項に記載した伸縮式回転伝達軸。
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