車輛轉向用伸縮軸及車輛用轉向裝置的製作方法

2023-09-18 23:53:05

專利名稱：車輛轉向用伸縮軸及車輛用轉向裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛轉向用伸縮軸及車輛用轉向裝置。
技術背景車輛用轉向裝置具備有傳遞方向盤等轉向部件的旋轉的轉向軸或中間軸等軸部件(例如，參照文獻1~4)。文獻1:日本專利特表2002-539033號>^才艮 文獻2:美國專利第6620050號說明書 文獻3:日本專利特開2006-273128號公報 文獻4:日本專利第3797304號說明書在上述文獻2中，中間軸的雄軸和雌軸，在軸向上可相對滑動地且 可傳遞轉矩地進行嵌合。在雄軸和雌軸之間插裝有多個截面呈C字形的 金屬制的銷。例如，由樹脂來成型該銷，因此可認為降低雄軸和雌軸的滑動阻力， 並實現兩軸的順暢的相對滑動。這時，例如通過將溶融樹脂向模具中注 射來成型樹脂銷。而且，在成型樹脂銷之後，將模具中的位於樹脂銷內 側的內側部分從銷中拔出。這時，沿銷的徑向將該內側部分拔出。然而， 由於樹脂銷的截面呈C字形，因此需要將模具從樹脂銷強制性地拔出。即、需要將樹脂銷的C字形開口打開到很大，並將模具從樹脂銷強 制性地拔出。因此，有可能導致樹脂銷發生塑性變形。若樹脂銷發生塑 性變形而直徑變大，則在雄軸和雌軸之間插入樹脂銷時，樹脂銷和兩軸 之間的摩擦阻力就會增大。其結果，有可能妨礙雄軸和雌軸之間的順暢 的相對滑動。發明內容本發明目的在於提供能夠使相互嵌合的軸的相對滑動順暢，且能夠為了達到上述目的，本發明的優選方式中，根據轉向部件的轉向而旋轉的車輛轉向用伸縮軸，具備內軸及筒狀的外軸，它們在軸向可相對滑 動並且可相互傳遞轉矩地被嵌合；至少三對的軸向槽，它們分別形成於上 述內軸的外周面及上述外軸的內周面上，且相互對置地在上述軸向上延 伸；剛性連結元件，其在上述內軸的周向上的、上述內軸及上述外軸的相 對相位超過規定範圍時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上剛性連結； 作為彈性連結元件的多個長條的樹脂杆，其在上述相對相位在上述規定 範圍內時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上彈性連結。上述多個樹 脂杆分別夾設於上述內軸及上述外軸的相互相應的軸向槽間。上述多個 樹脂杆分別包含有在上述多個樹脂杆的各自的長度方向上延伸的槽。上述 槽的截面呈朝向上述內軸的徑向外側開放的U字形形狀。根據本方式，多個各樹脂杆的各自的槽的截面具有朝向內軸的徑向 外側開放的U字形形狀。當形成各樹脂杆時，在將熔融樹脂向模具注射 並成型樹脂杆後，能夠將該模具中的、位於槽的內側的部分沿樹脂杆的 徑向順暢地拔出。從而，無需硬將模具從樹脂杆拔出。由此，能夠防止 樹脂杆在脫模時向徑向擴大地產生塑性變形。其結果，能夠防止經由樹 脂杆的內軸及外軸之間的摩擦阻力的增大。能夠實現經由比金屬的摩擦 阻力低的樹脂杆的內軸及外軸的順暢的相對滑動。此外，還能夠用樹脂 杆來填充內軸的周向上的內軸和外軸之間的間隙。由此，即使內軸及外 軸的相對相位在規定的範圍內時，也能夠提高在內軸的周向上經由樹脂 杆的兩軸的連結的剛性。從而，在內軸及外軸間不會產生旋轉的傳遞滯 後，能夠使兩軸一起旋轉。由此，能夠確保內軸的周向上的內軸和外軸 之間的連結的剛性感，達到良好的轉向感。


圖l是表示具備本發明的一個實施方式涉及的車輛轉向用伸縮軸的 車輛用轉向裝置的簡要構成的示意圖。圖2是轉向軸的主要部分的分解立體圖。圖3是轉向軸的主要部分的剖視圖。圖4是沿圖3的IV-IV線的剖視圖。圖5是圖4的局部放大圖。圖6是圖5的主要部分放大圖。圖7是樹脂杆的放大剖視圖。圖8是表示內軸及外軸在周向剛性連結的狀態的主要部分的剖視圖。圖9是表示轉向角和作用於轉向軸的轉矩之間關係的曲線圖。圖IO是本發明的其他的實施方式的主要部分的立體圖。圖ll是在內軸和外軸之間插裝有圖IO的樹脂體的狀態下的主要部 分的剖視圖。圖12是沿圖11的XII-XII線的剖視圖。圖13是用於說明使用圖10的樹脂體時的作用的主要部分的示意圖。圖14是表示使用圖IO的樹脂體時的轉向部件的轉向角和作用於轉 向部件上的轉矩之間關係的圖。圖15是本發明的另一個實施方式的主要部分的剖視圖。符號說明如下l...車輛用轉向裝置；2...轉向部件；3...轉向軸(車輛轉向用伸縮 軸)；4…萬向接頭；5...中間軸；6...萬向接頭；7...轉向機構；8...小齒 輪軸；8a…小齒輪；9...齒條軸；9a…齒條齒；IO...內軸；ll...外軸； 12…轉向柱；13…外筒；14…內筒；15、 16…軸承；17…第一託架；18… 車體；19…第二託架；20…支承軸；21…第三託架；22…第四託架；23… 鎖止機構；24...操作杆；25...細齒花鍵結合構造(剛性連結元件)；26... (內軸的)外周面；27…外花鍵齒部；28…(外軸的)內周面；29…內 花鍵齒部；31、 32、 33、 34、 35、 36…軸向槽；37、 38".(內軸的)壁 面；39、 39J、 39K…樹月旨體；41、 42、 43…樹月旨杆；41J、 42J、 43J… 樹脂軒；44、 44K…連結部；45…主體部；46…插通孑L; 47…突部；48… 推動螺母；49…插通孔；50…槽；51…底部；51a…圓弧狀的面；52、53…壁部；54…圓弧面；55、 56、 57、 58…接觸部；59J…減重部；60J… 兩抵接部；63、 64、 65、 66…倒角部；71…退讓部；A、 B…軸線；C… 周向；D…圓；E…切線；F…平面；J…間隙；L…長度方向；M…間隔； Pl、 P2…部位；Q…傾斜角；R…曲率半徑；S…軸向；T…轉矩；U… 徑向；W…中心；X…節圓；a…接觸角；y…作用線；e…轉向角。
具體實施方式
參照附圖對本發明的優選實施方式進行說明。圖l是表示具備本發明的一個實施方式涉及的車輛轉向用伸縮軸的 車輛用轉向裝置1的簡要構成的示意圖。參照圖1，車輛用轉向裝置l 具備用於將方向盤等轉向部件2的位置相對於駕駛員略微上下調節的傾 斜調節功能。另外，車輛用轉向裝置1還具備用於將轉向部件2的位置 相對駕駛員略微前後調整的伸縮調節功能。牟輛用轉向裝置1具備有轉向部件2和作為車輛轉向用伸縮軸的轉 向軸3。轉向軸3是連結於轉向部件2並+艮據轉向部件2的轉向而旋轉 的部件。轉向部件2安裝於轉向軸3的一端部。轉向軸3以安裝有轉向部件 2的一端部位於上側(upper側)的方式傾斜配置。轉向軸3的另一端 經萬向接頭4、中間軸5以及萬向接頭6連結到轉向機構7上。轉向機構7具備小齒輪軸8和齒條軸9。小齒輪軸8與萬向接頭6 相連。齒條軸9具有與小齒輪軸8的一端的小齒輪8a嚙合的齒條齒9a。 當旋轉操作轉向部件2而使轉向軸3旋轉時，轉向機構7的小齒輪8a 產生旋轉運動，且該旋轉運動被轉換為向齒條軸9的長度方向的直線運 動。由此，齒條軸9經由連結於齒條軸9的未圖示的橫拉杆而使轉向臂 轉動，從而來操縱車輪方向。轉向軸3具有安裝有轉向部件2的筒狀的外軸11和內軸10。內軸 IO呈杆狀，且沿軸向S延伸。另外，以下，將內軸10的軸向S簡稱為 軸向S。內軸10的一端部可傳遞轉矩地、且在軸向S可相對滑動地與 外軸ll的一端部嵌合。內軸10的另一端部與萬向接頭4連結。轉向軸3旋轉自如地被轉向柱12支承。轉向柱12包含包圍外軸11的外筒13、和內筒14。內筒14在軸向S可相對滑動地與外筒13嵌合, 並將內軸IO包圍。外筒13經軸承15可在軸向S—起移動地對外軸ll 進行旋轉自如地支承。內筒14經軸承16旋轉自如地對內軸10進行支 承，且無法在軸向S相對移動。在內筒14上固定有第一託架17。第一託架17經支承軸20支承在 固定於車體18上的第二託架19上。內筒14可繞支承軸20擺動。在外筒13上固定有第三託架21。第三託架21與固定於車體18上 的第四託架22相對置。第三託架21被鎖止機構23鎖止在第四託架22 上。通過操作鎖止機構23的操作杆24，能夠解除上述鎖止。通過解除 鎖止，能夠進行將外筒13及外軸11相對於所對應的內筒14及內軸10 在軸向S上相對移動的動作，也就是伸縮動作。另外，通過解除鎖止， 能夠進行使轉向軸3及轉向柱12繞支承軸20擺動的傾斜動作。圖2是轉向軸3的主要部分的分解立體圖。圖3是轉向軸3的主要 部分的剖視圖。圖4是沿圖3中的IV-IV線的剖視圖。參照圖2，轉向軸3的內軸10及外軸11分別是金屬制的高剛性部 件。在這些內軸IO及外軸11上設置有作為剛性連結元件的花鍵結合構 造25。鋸齒結合構造25，當內軸10及外軸11的相對相位(內軸10的 周向C相關的相對位置)超過規定範圍時，將兩軸10、 11在內軸10 的周向C上剛性連結。細齒花鍵結合結構25包含設於內軸10的一端部的外周面26上 的外花鍵齒部27;設於外軸11的一端部的內周面28上的內花鍵齒部 29。這些花鍵齒部27、 29分別與相應的內軸IO及外軸11平行地延伸。 將內軸IO插入於外軸11中，由此這些外花鍵齒部27及內花鍵齒部29 可以互相嚙合。參照圖3及圖4,在內軸10的外周面26及外軸11的內周面28的 各自上，形成有相互對置的三對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36。各軸 向槽31-36與相應的內軸10及外軸11的軸向平行地延伸。在外軸11的一端部的內周面28上沿外軸11的周向等間隔地形成有三個軸向槽32、 34、 36。另外，在內軸10的一端部的外周面26上沿內 軸10的周向C等間隔地形成有三個軸向槽31、 33、 35。各軸向槽31-36 分別沿軸向S延伸。外軸11的各軸向槽32、 34、 36和內軸10所對應的軸向槽31、 33、 35關於內軸10的徑向U相互對置。外軸11的各軸向槽32、 34、 36含有圓滑地彎曲的圓弧面。內軸IO 的各軸向槽31、 33、 35具有一對壁面37、 38。這些一對壁面37、 38 在內軸10的軸向C上相對置。這些壁面37、 38是平坦的。這些壁面 37、 38間的間隔(槽寬)，越向內軸10的徑向U的內側則變得越窄。參照圖2及圖3，在內軸10和外軸11之間，插裝有合成樹脂制的 樹脂體39。樹脂體39是一體成型品，包含作為多個彈性連結元件的長 條的樹脂杆41、 42、 43和連結這些樹脂杆41、 42、 43的連結部44。連結部44包含呈圓板狀的主體部45。在主體部45上形成有插通孔 46。突設於內軸10的一端面的圓柱狀的突部47插通於插通孔46中。 在突部47上安裝有推動螺母48 (push nut)。利用推動螺母48和內軸 10的一端面將連結部44的主體部45夾持並固定。推動螺母48呈圓板狀。推動螺母48中，在其徑向中央部形成的插 通孔49的周緣部隆起。且突部47插通於該插通孔49中。插通孔49的 周緣部卡止在突部47上。突部47的前端在內軸10的徑向上擴大，前 端的大小優選為比插通孔46小。參照圖2及圖4，各樹脂杆41、 42、 43從連結部44的主體部45向 內軸10的軸向S平行地延伸。這些樹脂杆41、 42、 43夾設在相應的一 對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36之間。各樹脂杆41、 42、 43被壓入 到相應的一對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36之間，從而因壓縮而發 生彈性變形。各樹脂杆41、 42、 43上形成有槽50。槽50在形成有該槽50的樹 脂杆41、 42、 43的長度方向L上平行地延伸。槽50在長度方向L上 貫穿於形成有該槽50的樹脂杆41、 42、 43,但也可以不貫穿各樹脂杆 41、 42、 43。各樹脂杆41、 42、 43的槽50中的、與長度方向L正交的 截面呈朝向內軸10的徑向U的外側開放的U字形形狀。圖5是圖4的局部放大圖。參照圖5，各槽50(圖5中，僅圖示了 樹脂杆41的槽50)的周面包含底部51和一對壁部52、 53。底部51是 利用圓滑地彎曲的圓弧狀的面51a形成的。 一對壁部52、 53夾著底部 51而相互平行地對置。 一對壁部52、 53與內軸10的徑向U大致平行 地延伸。 一對壁部52、 53間的間隔M在內軸10的徑向U上的4壬意一 處都基本恆定。各樹脂杆41、 42、 43的外周面包含圓弧面54 (圖5中，僅圖示了 樹脂杆41的圓弧面54 )。該圓弧面54的周向的兩端分別與槽50的相應 的壁部52、 53相連。圓弧面54分別與相應的一對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36接觸。 由此，圓弧面54形成有接觸部55、 56、 57、 58。接觸部55與相應的壁 面37線接觸。接觸部56與相應的壁面38線接觸。接觸部57、 58與相 應的軸向槽32、 34、 36線接觸。在圖6所示的剖面中，接觸部57、 58排列於圓D上。圓D以外周 IO的軸線B為中心。該圓D具有規定的曲率半徑R。這些接觸部57、 58分別相對於外軸11的相應的軸向槽32、 34、 36成規定的接觸角a 夾角地進行接觸(圖6中，僅圖示了軸向槽32)。接觸角a是指接觸部57 (58)中的圓D的切線和相應的軸向槽32、 34、 36的切線E所成的夾角。換言之，接觸角a相當於在接觸部57 (58)中、從相應的軸向槽 32、 34、 36作用於圓弧面54上的力的作用線y (垂直反作用力y)和假 想的平面F所成的夾角。假想的平面F包含外軸11的軸線B且通過接 觸部57 (58)。上述接觸角a的值優選設定在30° ~60°的範圍內，且 更優選的是"&定在40。 ~50°的範圍內。參照圖5，當在內軸10和外軸11之間作用有轉矩時，各樹脂杆41、 42、 43作為U型彈簧來對來自接觸部57、 56或接觸部55、 58的力的 輸入發揮作用。沿長度方向L (圖5中與紙面垂直的方向)看，各樹脂杆41、 42、 43的中心W位於外花鍵齒部27及內花鍵齒部29的節圓X上或節圓X 的附近(在本實施方式中，位於節圓X上)。由此，各樹脂杆41、 42、43在上述接觸部55 58上，不會相對於相應的內軸10及外軸11進行大 幅度地滑動。當在內軸10和外軸11之間作用有轉矩時，各樹脂杆41、 42、 43被付與有來自上述接觸部57、 56或接觸部55、 58的載荷。參照圖2及圖3，內軸IO及外軸ll各自的軸線A、 B相互一致。 各樹脂杆41、 42、 43各自的長度方向L的長度(以下，簡稱為"長度"。) 彼此相等。參照圖7，在長度方向L上的各樹脂杆41、 42、 43的基端部及前端 部上，分別形成有倒角部63、 64、 65、 66。倒角部63形成於各樹脂杆 41、 42、 43的前端部中的、徑向U的外側端部上，並構成平滑的傾斜 面。倒角部64形成於各樹脂杆41、 42、 43的前端部中的、徑向U的內 側端部上，並構成平滑的傾斜面。倒角部65形成於各樹脂杆41、 42、 43的基端部中的、徑向U的外 側端部上，並構成平滑的傾斜面。倒角部66形成於各樹脂杆41、 42、 43的基端部中的、徑向U的內側端部上，並構成平滑的傾斜面。參照圖3及圖7，根據上述構成，各樹脂杆41、 42、 43在被插入到 相應的一對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36間時，或相對於外軸11的 相應的軸向槽32、 34、 36進行滑動時等，4艮難與相應的軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36卡住。各上述倒角部63~66,例如相對於相應的長度方向L具有規定的傾 斜角Q。另外，也可以代替這些倒角部63 66,而形成隆起部。這時， 隆起部形成為例如具有規定曲率半徑的彎曲面。參照圖3及圖4，根據上述的構成，當轉向部件的轉向角e為-ei ^e^ei時(0i為規定的轉向角，例如，數分左右)，兩軸io、 ii的相 對相位在規定的範圍內。另外，當轉向角e為o時，處於轉向中間狀態。 另外，轉向角e在周向c的一方為正，在周向c的另一方為負。當兩軸io、 11的相對相位在規定的範圍內時，兩軸io、 ll利用各樹脂杆41、 42、 43而相互彈性支承。即、通過各樹脂杆41、 42、 43， 將兩軸IO、 ll浮動支承。這時，內軸10的外花鍵齒部27及外軸11的內花鍵齒部29未相互嚙合。各樹脂杆41、 42、 43在周向C上將兩軸IO、 ll彈性連結。另外， 各樹脂杆41、 42、 43在內軸10和外軸11之間被壓縮而產生彈性變形。由此，對於內軸IO及外軸11而言，周向C的間隙被相應的樹脂杆41、 42、 43充填。參照圖6，作用於兩軸IO、 ll間的轉矩T作用於接 觸部57、 58中的圓D的切線方向上，而給內軸10和外軸11的相對旋 轉帶來阻力。參照圖5，當轉向部件的轉向角e為-ei^e^ei時，在各花鍵齒部27、 29間，在內軸10的周向C上設有規定的間隙J。由此，當轉向角e為-ei^e^ei時，外花鍵齒部27和內花鍵齒部29未相互嚙合。 隨著轉向部件的轉向，轉向角e的絕對值增加，從而各樹脂杆41、42、 43在內軸10的周向C上被壓縮而產生彈性變形。由此，各花鍵齒 部27、 29間的間隙J縮小。通過使e〈-ei，或使ei〈e，兩軸io、 ii的相對相位超過規定的範圍。由此，花鍵齒部27、 29間的間隙消失，例如如圖8所示，外花 鍵齒部27和內花鍵齒部29相互嚙合。由此，兩軸10、 11經花鍵齒部 27、 29可以相互傳遞轉矩。轉向角e和轉向部件所產生的轉矩之間的關係，如圖9中所示。如 圖9所示，可以將本實施方式中的轉向角e和作用於轉向軸3的轉矩之 間的關係視為大致線性的關係。其結果，在圖9中，可設為與點劃線所 示的理想的圖表相近的關係。因此，隨著轉向角e的絕對值從o增加，轉矩呈大致線性增加。由 此，能夠實現自然的轉向感覺。例如，當e為-ei^e^ei時，轉矩大 致為o，但卻不具有當e< -ei或ei〈e時轉矩突然增大這樣的特性。 其結果，能夠防止轉向中立附近的轉向的不穩定。根據本實施方式，能夠起到以下的作用效果。即，各樹脂杆41、 42、 43的各自的槽50的截面具有朝向內軸10的徑向U的外側開放的U字 形形狀。當形成各樹脂杆41、 42、 43時，在將熔融樹脂向模具注射並 成型樹脂體39後，能夠將該模具中的位於各槽50的內側的部分的各自 沿相應的樹脂杆41、 42、 43的徑向U順暢地拔出。因此，不必硬將模 具從各樹脂杆41、 42、 43拔出。由此，能夠防止各樹脂杆41、 42、 43在脫模時向該樹脂杆41、 42、 43的徑向擴大地產生塑性變形。其結果，能夠防止經由樹脂杆41、 42、 43的內軸10及外軸ll的摩擦阻力的增大。經由比金屬的摩擦阻力低的樹脂杆41、 42、 43，能夠實現內軸10 及外軸11的順暢的相對滑動。由於能夠極大地減少兩軸10、 ll在軸向 S上相對滑動時的滑動阻力，因此在伸縮調整時等能夠以很小的力來使 兩軸IO、 ll順暢地相對滑動。此外，能夠用樹脂杆41、 42、 43來填充關於周向C的內軸10和外軸ii的間隙。由此，即便轉向角e為-ei^e^ei時(內軸io及外軸 ii的相對相位在規定範圍內時)，也能夠提高在周向c上的經由樹脂杆41、 42、 43的兩軸10、 11的連結剛性。從而，在兩軸IO、 ll之間不會 產生旋轉傳遞的延遲，能夠使兩軸10、 11 一起旋轉。由此，能夠確保 周向C上的內軸10和外軸ll之間的連結剛性，實現良好的轉向感。另外，可以將至少一個的樹脂杆41、 42、 43在兩軸10、 ll之間充分壓縮並使其彈性變形。由此，即便轉向角e為-ei^e^ei時(內軸 io及外軸11的相對相位在規定的範圍內時)，也能夠進一步提高經由樹脂杆41、 42、 43的兩軸10、 ll在周向C上的連結剛性。此外，由於能夠使用比較容易形成的合成樹脂來形成樹脂杆41、 42、 43，因此能夠提高樹脂杆41、 42、 43 (樹脂體39 )的成品率，其結果， 能夠降低製造成本。另外，可以將各樹脂杆41、 42、 43做成單一部件， 可以通過部件個數的降低來降低製造成本。另外，由於在各樹脂杆41、 42、 43上分別設有槽50，因此可以減 少各樹脂杆41、 42、 43與兩軸10、 ll之間的接觸面積。其結果，能夠 進一步減少兩軸IO、 ll相對滑動時的滑動載荷。另外，在內軸10的一端固定有連結部44。在將各樹脂杆41、 42、 43壓入到內軸IO和外軸ll之間時，能夠使各樹脂杆41、 42、 43—起 與內軸10及外軸11接觸。從而，能夠減少用於組裝各樹脂杆41、 42、 43的工序。此外，還能夠將各樹脂杆41、 42、 43相對於內軸10定位。另外，能夠防止各樹脂杆41、 42、 43在相應的一對軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36內進行自轉運動。其結果，能夠防止當兩軸IO、 11的相對相位處於規定的範圍內時，內軸10和外軸11間的扭轉剛性產生不需要的變動。由此，即便轉向角e很小的情況下，也能夠防止轉向中產 生的晃動感。此外，使各樹脂杆41、 42、 43的圓弧面54以相對於外軸11的相應 的軸向槽32、 34、 36具有規定的接觸角a的狀態與其進行線接觸。由 此，能夠儘可能地減少各樹脂杆41、 42、 43和上述相對置的軸向槽32、 34、 36之間的滑動摩擦(表面壓力)。由此，能夠可靠地抑制各樹脂杆 41、 42、 43的磨損。另外，當轉向角e為-ei^e舀ei時，利用各樹脂杆41、 42、 43將 兩軸io、 ii在軸向c上彈性地連結。由此，即便轉向角e為-ei^e ^ei時，對轉向部件2進行轉向時，能夠產生與根據轉向角e輸入的 轉矩相等的、作為反作用的反作用轉矩。其結果，能夠防止轉向不足或 轉向過剩，防止駕駛員轉向的不穩定。此外，由於在轉向角e處於e〈 -ei或ei〈e之前，已產生某種程 度的轉向反作用力，因此能夠防止轉向角e處於e〈 - ei或ei〈e前後 的傳遞轉矩的急速變化，能夠使與輸入轉矩相等的、作為反作用的反作 用轉矩平滑地上升。從而，不會給駕駛員帶來無用的轉矩變化，而只傳 遞路面狀況、車輛舉動等的駕駛員所需要的信息。其結果，不會出現轉 向角e為o時亦即轉向中立附近的轉向不穩定的情況，能夠提高轉向裝置1的、從轉向部件2獲得的穩定感。另外，當將轉向部件2從轉向中立狀態緊急轉向時，內軸io外軸11之間的各樹脂杆41、 42、 43被壓縮，且內軸10的外花鍵齒部27和 外軸11的內花鍵齒部29相互接觸。這時，各樹脂杆41、 42、 43發揮 緩沖作用，從而能夠緩和各花鍵齒部27、 29的接觸的衝擊，能夠抑制 接觸聲。如上所述，實現了如下一種車輛用轉向裝置1，該裝置能夠不費力 地將模具從樹脂杆41一3拔出而形成樹脂杆41 43，另外，在轉向中立 狀態下，也可以確保內軸IO及外軸11的連結剛性，從而實現良好的轉 向感，此外，以很小的力就能夠使內軸10及外軸11順暢地相對滑動， 而且製造成本低廉。本發明並不限於上述的實施方式的內容，可以在權利要求書所記載 的範圍內進行各種變更。另外，以下，主要對與圖1~圖9所示的上述實施方式不同的方面進 行說明，對於相同的構成，在圖中標註相同的符號並省略其說明。例如，也可以用圖10所示的樹脂體39J。樹脂體39J包含三個樹脂 杆41J、 42J、 43J和將這些樹脂杆41J、 42J、 43J相互連結的連結部44。各樹脂杆41J、 42J、 43J的長度方向L的長度彼此相等。在各樹脂 杆41J、 42J、 43J的長度方向L的中間部上形成有減重部59J。減重部 59J形成於長度方向L上的各樹脂杆41J、 42J、 43J的中間部。各減重 部59J不向相應的樹脂杆41J、 42J、 43J的基端部及前端部的任意一方 開放。參照圖11及圖12,減重部59J在內軸10的徑向U上的樹脂杆41J、 42J、 43J的外徑側的一部分上形成有退讓部71。減重部59J上僅形成 有接觸部55、 56、 57、 58中的接觸部55、 56。減重部59J成為僅與作 為內軸IO及外軸11中的一個的內軸IO抵接的單側抵接部。各減重部 59J與外軸ll不接觸。另外，在減重部59J上也可以僅形成接觸部55、 56、 57、 58中的接觸部57、 58。各樹脂杆41J、 42J、 43J的長度方向L的一對端部的各自上形成有 兩抵接部60J。各兩抵接部60J與內軸10和外軸11雙方接觸。在各兩 抵接部60J上形成有上述接觸部55、 56、 57、 58。各樹脂杆41J、 42J、 43J被壓入到內軸IO和外軸11的相應的一對 軸向槽31、 32; 33、 34; 35、 36間。各樹脂杆41J、 42J、 43J通過被 壓縮於這些內軸10及外軸11，而產生彈性變形。才艮據上述構成，各樹脂杆41J、 42J、 43J在長度方向上隔開的兩個 位置上與外軸11的相應的軸向槽32、 34、 36接觸。由此，各樹脂杆41J、 42J、 43J的一對兩抵接部60J在長度方向上，在兩個位置上彈性地對內 軸10和外軸11進行支承。另外，三個樹脂杆41J、 42J、 43J等間隔地 配置在內軸10的周向C上。其結果，當周向C上的內軸lO及外軸ll 的相對相位處於規定的範圍內時，內軸10和外軸11通過這些三個樹脂 杆41J、 42J、 43J而相互不直接接觸地進行支承(浮動支承)。圖13是用於對使用樹脂體39J時的作用進行說明的主要部分的示 意圖。參照圖13，當從轉向部件2輸入轉矩時，內軸10中的、與離轉 向部件2較近的一側的各兩抵接部60J接觸的部位Pl首先扭轉。之後， 內軸10中的，與離轉向部件2較遠的一側的各兩抵接部60J接觸的部 位P2滯後扭轉。內軸10和外軸11，如圖11及圖12所示，利用各樹脂杆41J、 42J、 43J的各自的兩抵接部60J在長度方向L的兩個部位上進行支承。由此， 在兩軸10、 11間，不會產生由上述扭轉引起的翹起。另外，通過用連 結部44將各樹脂杆41J、 42J、 43J連結，由此與上述部位P2 (參照圖 13)接觸的各兩抵接部60J在轉矩傳遞時不會因自轉而引起錯位。其結 果，在轉向部件的轉向量較小的微量轉向的區域，即、內軸10即外軸 11的相對相位在規定範圍內的情況下，能給駕駛員帶來良好的剛性感。這時，轉向部件2的轉向角和作用於轉向部件2的轉矩之間的關係 是在圖14中用實線表示的部分，可成為理想的近似於大致線性的關係。另外，通過設置減重部59J,能夠減少各樹脂感41J、 42J、 43J和 兩軸IO、 ll之間的接觸面積。其結果，能夠進一步減少內軸10及外軸 11相對滑動時的滑動阻力。由此，能夠以更小的力順暢地進行伸縮調整。 另外，通過適當設定減重部59J的長度等，能夠將滑動阻力設定為所希 望的值。此外，各樹脂杆41J、 42J、 43J在長度方向L上隔開的兩個部位對 內軸10及外軸11進行支承。由此，能夠防止內軸10及外軸11相對滑 動時的晃動感。此外，在長度方向上，還能夠將各樹脂杆41J、 42J、 43J對相應的 外軸11進行支承的長度(支承間距)設為與沒有形成減重部59J的樹 脂杆相同的長度。由此，能夠可靠地對外軸11進行彈性支承。另外，如圖15所示，也可以使用包含有固定在外軸ll上的連結部 44K在內的樹脂體39K。連結部44K呈圓環狀，且固定在外軸11的一 端面上。各樹脂體(在圖15中，僅圖示一個樹脂杆41)從連結部44K 向內軸10的一端部延伸。此外，在各上述實施方式中，還可以使用未與連結部連結的單件的樹脂杆。此外，還可以代替細齒花鍵結合構造25，而設置花鍵結合構造。這 時，花鍵結合構造的外花鍵齒部形成於內軸10的外周面26,內花鍵齒 部形成於外軸11的內周面28。另外，內軸10和外軸11的相對置的軸向槽還可設置4對以上。此外，在使用電動馬達給轉向軸付與轉向輔助力的電動動力轉向裝 置、或使用油缸給齒條軸付與轉向輔助力的油壓動力轉向裝置等之類的 動力轉向裝置中，也可以適用本發明。這時，將開始付與轉向輔助力的轉向角e的絕對值設定為與上述規 定的轉向角ei相當的值。即，在轉向角e處於-ei^e^ei的區域， 與轉向部件2的轉向無關，不會產生轉向輔助力，也就是所謂死區。在 轉向角為不會帶來轉向輔助力那樣程度的微小的轉向角(死區)時，僅 經由各樹脂杆在內軸10和外軸11之間傳遞轉矩。另外，也可以將本發明適用於配置在轉向部件和轉向機構之間的中 間軸上。以上，雖然利用具體的方式對本發明進行了詳細說明，但理解上述 內容的本領域技術人員可以很容易地想到其變更、改變及等同方式。因此，本發明範圍應該是權利要求書的範圍和其等同的範圍。本申請對應於2007年6月25日向日本國專利廳提出的日本專利申 請2007-166967號，該申請的全部公開內容通過引用而記入於此。
權利要求
1.一種車輛轉向用伸縮軸，根據轉向部件的轉向而進行旋轉，其特徵在於，具備內軸及筒狀的外軸，它們在軸向可相對滑動並且可相互傳遞轉矩地被嵌合；至少三對的軸向槽，它們分別形成於上述內軸的外周面及上述外軸的內周面上，且相互對置地在上述軸向上延伸；剛性連結元件，其在上述內軸的周向上的、上述內軸及上述外軸的相對相位超過規定範圍時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上剛性連結；作為彈性連結元件的多個長條的樹脂杆，其在上述相對相位在上述規定範圍內時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上彈性連結，上述多個樹脂杆分別夾設於上述內軸及上述外軸的相互相應的軸向槽間，上述多個樹脂杆分別包含有在上述多個樹脂杆的各自的長度方向上延伸的槽，上述槽的截面呈朝向上述內軸的徑向外側開放的U字形形狀。
2. 根據權利要求1所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，上述 槽包含含有圓弧狀面的底部；隔著上述底部而相互平行地對置的一對 壁部。
3. 根據權利要求l所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於， 上述多個樹脂杆的各自的外周面包含有與上述槽相連的圓弧面， 上述圓弧面包含與上述內軸及上述外軸所相應的上述外周面及上述內周面接觸的接觸部。
4. 根據權利要求1所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，在上 述多個樹脂杆的各自的一對端部的各自之上形成有倒角部。
5. 根據權利要求1所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，當上 述相對相位處於上述規定範圍內時，上述內軸及上述外軸，利用上述多 個樹脂杆而相互浮動支承。
6. 根據權利要求1所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，具備 連結部，該連結部固定在上述內軸及上述外軸的任意一方的一端，且將 上述多個樹脂杆相互連結。
7. 根據權利要求1所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，上述車輛轉向用伸縮軸包含與轉向部件連結的轉向軸。
8. 根據權利要求l所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於， 上述剛性連結元件包含細齒花鍵結合構造，上述細齒花鍵結合構造具有可相互嚙合的外花鍵齒部及內花鍵齒部，上述外花鍵齒部設於上述內軸的上述外周面上， 上述內花鍵齒部設於上述外軸的上述內周面上。
9. 根據權利要求8所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，當沿 上述長度方向看上述多個樹脂杆的各自時，上述多個樹脂杆的各自的中 心配置在上述外花鍵齒部的節圓上。
10. 根據權利要求l所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，在上 述多個樹脂杆的至少一個上形成有減重部。
11. 根據權利要求10所述的車輛轉向用伸縮軸，其特徵在於，上 述減重部僅與上述內軸及上述外軸的任意一方接觸。
12. —種車輛用轉向裝置，其特徵在於，具備根據轉向部件的轉向 而旋轉的車輛轉向用伸縮軸，上述車輛轉向用伸縮軸具備內軸及筒狀的外軸，它們在軸向可相對滑動並且可相互傳遞轉矩地 被嵌合；至少三對的軸向槽，它們分別形成於上述內軸的外周面及上述外軸 的內周面上，且相互對置地在上述軸向上延伸；剛性連結元件，其在上述內軸的周向上的、上述內軸及上述外軸的 相對相位超過規定範圍時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上剛性連結；作為彈性連結元件的多個長條的樹脂杆，其在上述相對相位在上述 規定範圍內時，將上述內軸及上述外軸在上述周向上彈性連結，上述多個樹脂杆分別夾設於上述內軸及上述外軸的相互相應的軸 向槽間，上述多個樹脂杆分別包含有在上述多個樹脂杆的各自的長度方向 上延伸的槽，上述槽的截面呈朝向上述內軸的徑向外側開放的U字形形狀。
全文摘要
本發明目的在於提供一種車輛轉向用伸縮軸(3)，其具備相互嵌合的內軸(10)及筒狀的外軸(11)；至少三對的軸向槽，它們分別形成於上述內軸的外周面(26)及上述外軸的內周面(28)上；剛性連結元件(25)，其在上述內軸的周向(C)上的、上述內軸及上述外軸的相對相位超過規定範圍時，將上述內軸及上述外軸在上述周向(C)上剛性連結；作為彈性連結元件的多個長條的樹脂杆，其在上述相對相位在上述規定範圍內時，將上述內軸及上述外軸在上述周向(C)上彈性連結。上述多個樹脂杆各自之上形成有槽(50)。上述槽的截面呈朝向上述內軸的徑向(U)外側開放的U字形形狀。
文檔編號B62D1/18GK101332828SQ20081012682
公開日2008年12月31日 申請日期2008年6月24日 優先權日2007年6月25日
發明者吉岡弘至, 大月俊一, 宮脅尚人 申請人:株式會社捷太格特;晝田工業株式會社