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JP2007131088A - Telescopic shaft for vehicle steering - Google Patents

Telescopic shaft for vehicle steering Download PDF

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Publication number
JP2007131088A
JP2007131088A JP2005324764A JP2005324764A JP2007131088A JP 2007131088 A JP2007131088 A JP 2007131088A JP 2005324764 A JP2005324764 A JP 2005324764A JP 2005324764 A JP2005324764 A JP 2005324764A JP 2007131088 A JP2007131088 A JP 2007131088A
Authority
JP
Japan
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shaft
male
steering
female
torque
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.)
Withdrawn
Application number
JP2005324764A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Harunaga
政宏 春永
Yasuhisa Yamada
康久 山田
Shin Yasuda
慎 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NSK Ltd filed Critical NSK Ltd
Priority to JP2005324764A priority Critical patent/JP2007131088A/en
Publication of JP2007131088A publication Critical patent/JP2007131088A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To preclude certainly the generation of dints at the raceway surface of an axial groove in slide contact with a torque transmitting member, and to preclude effectively damage caused by an increase in sliding resistance, friction, etc. caused by dints. <P>SOLUTION: A telescopic shaft for a vehicle steering constituted so that a male shaft 1 and a female shaft 2 are fitted to each other in such a way so as to be capable of transmitting torque and to make relative movement in the axial direction is configured such that a slider 7b is fitted between axially stretching grooves 3b and 5b formed at the peripheral surface of the male shaft 1 and the inside surface of the female shaft 2, a resilient piece 9 is interposed between one of the male shaft side and the female shaft side of the axially stretching grooves and the slider 7b for preloading the slider to the other of the male shaft side and the female shaft side, and that torque transmitting members 7a and 7c are arranged in positions with respect to the circumferential direction different from the position in the circumferential direction where the resilient piece is installed, in which at least either of the male 1 and the female shafts 2 is subjected to heat treatment to generate at least such hardness as to preclude the generation of dints owing to the slide contact of the slider in the axially directed groove. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸に関する。   The present invention relates to a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering shaft of a vehicle and has a male shaft and a female shaft that are non-rotatably and slidably fitted.

自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。これらの何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減すること、ステアリングホイール上のガタ感を低減すること、及び軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することが要求される。   The telescopic shaft of the steering mechanism portion of the automobile is required to absorb the axial displacement generated when the automobile travels and to transmit the displacement and vibration on the steering wheel. Further, in order to obtain an optimum position for the driver to drive the automobile, a function of moving the position of the steering wheel in the axial direction and adjusting the position is required. In any of these cases, the telescopic shaft is required to reduce the rattling noise, reduce the rattling on the steering wheel, and reduce the sliding resistance during the sliding operation in the axial direction. .

このようなことから、特許文献1では、雄軸の外周面と雌軸の内周面に形成した複数組の軸方向溝の間に、複数組のトルク伝達部材としてのニードルローラでなる円柱体が嵌合されている。これにより、ステアリングホイールから伝達される操舵トルクが小さい場合には、雄軸と雌軸との間のガタ付きを防止することができ、雄軸と雌軸とは、その回転方向のガタ付きを防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。さらに、ニードルローラの回転方向(周方向)のガタ付きを防止するため、プラスチック製の保持器形状のものが設けてある。したがって、プラスチック部材でニードルローラの回転方向の位置を調整し、またプラスチックの弾性変形により、雄軸と雌軸の精度誤差を吸収することができる。
欧州特許出願公開第1078843号明細書
For this reason, in Patent Document 1, a cylindrical body composed of needle rollers as a plurality of sets of torque transmission members between a plurality of sets of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft. Is fitted. As a result, when the steering torque transmitted from the steering wheel is small, it is possible to prevent rattling between the male shaft and the female shaft. Thus, torque can be transmitted in a highly rigid state. Furthermore, in order to prevent rattling of the needle roller in the rotational direction (circumferential direction), a plastic cage shape is provided. Therefore, the position of the needle roller in the rotational direction can be adjusted with the plastic member, and the accuracy error between the male shaft and the female shaft can be absorbed by the elastic deformation of the plastic.
European Patent Application No. 1078843

しかしながら、上記特許文献1に記載の従来例にあっては、雄軸の外周面と雌軸の内周面に形成した複数組の軸方向溝の間に、複数組のトルク伝達部材としてのニードルローラでなる円柱体が嵌合されているので、この円柱体が軸方向溝の軌道面に摺接して圧痕を生じさせる虞があり、生じた圧痕による摺動抵抗の増加や摩擦等による軌道面の損傷が発生するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、トルク伝達部材と摺接する軸方向溝の軌道面の表面に生じる虞のある圧痕の発生を確実に防止して、圧痕による摺動抵抗の増加や摩擦等による損傷を効果的に防止することができる車両ステアリング用伸縮軸を提供することを目的としている。
However, in the conventional example described in Patent Document 1, a plurality of needles as torque transmission members are provided between a plurality of sets of axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft. Since a cylindrical body made of a roller is fitted, there is a risk that this cylindrical body may come into sliding contact with the raceway surface of the axial groove to generate an indentation, and the raceway surface due to an increase in sliding resistance or friction due to the indentation produced. There is an unresolved problem that damage occurs.
Accordingly, the present invention has been made paying attention to the unsolved problems of the above-described conventional example, and reliably prevents the generation of indentations that may occur on the surface of the raceway surface of the axial groove that is in sliding contact with the torque transmission member. An object of the present invention is to provide a telescopic shaft for vehicle steering that can effectively prevent an increase in sliding resistance due to indentations and damage due to friction or the like.

上記目的を達成するために、請求項1に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに形成した軸方向溝間に、摺動体を嵌合し、前記軸方向溝における雄軸側及び雌軸側の一方と前記摺動体との間に弾性体を介装し、前記弾性体が配置された円周方向位置とは異なる円周方向位置にトルク伝達部材を配置し、前記雄軸外周面及び雌軸内周面の少なくとも一方に、少なくとも前記軸方向溝での前記摺動体の摺接による圧痕の発生を防止する硬さとなる熱処理を施したことを特徴としている。   In order to achieve the above object, a telescopic shaft for vehicle steering according to claim 1 is incorporated in a steering shaft of a vehicle, and a vehicle steering device in which a male shaft and a female shaft are fitted so as to be able to transmit torque and move relative to each other in the axial direction. In the telescopic shaft, a sliding body is fitted between axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, and one of the male shaft side and the female shaft side in the axial groove An elastic body is interposed between the sliding body and the torque transmission member disposed at a circumferential position different from the circumferential position where the elastic body is disposed, and the male shaft outer circumferential surface and the female shaft At least one of the peripheral surfaces is subjected to a heat treatment that is hard enough to prevent generation of indentation due to sliding contact of the sliding body in at least the axial groove.

また、請求項2に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項1に係る発明において、前記弾性体は、伝達される操舵トルクが所定未満の時に、予圧作用を行って低剛性特性を発揮し、前記弾性体とは異なる円周方向位置に配置されたトルク伝達部材は、前記操舵トルクが所定以上の時に、前記軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮して、2段階の捩り剛性特性が得られる構成とされていることを特徴としている。   Further, the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the elastic body exerts a preload action when the transmitted steering torque is less than a predetermined value, and exhibits low rigidity characteristics. A torque transmitting member disposed at a circumferential position different from the elastic body is engaged with the axial groove in the circumferential direction when the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, and exhibits high rigidity characteristics. The torsional rigidity characteristic is obtained.

さらに、請求項3に係る車両ステアリング用伸縮軸は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を介装し、前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面との間に、両者間で軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部材を形成し、前記雄軸外周面及び雌軸内周面の少なくとも一方に、前記軸方向溝での前記トルク伝達部材の摺接による圧痕の発生を防止する硬さとなる熱処理を施したことを特徴としている。   Further, the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3 is incorporated in a steering shaft of a vehicle, and the telescopic shaft for vehicle steering is fitted with a male shaft and a female shaft so that torque can be transmitted and relatively moved in the axial direction. Between the outer circumferential surface of the male shaft and the axial groove formed on the inner circumferential surface of the female shaft, a rolling element that rolls in the axial relative movement of the two shafts is provided via an elastic body for preload. And forming a torque transmitting member between the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, enabling relative movement in the axial direction between the two and restricting movement in the rotational direction, At least one of the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft is subjected to a heat treatment that is hard enough to prevent indentation due to sliding contact of the torque transmission member in the axial groove.

さらにまた、請求項4に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項3に係る発明において、前記弾性体は、伝達される操舵トルクが所定未満の時に、予圧作用を行って低剛性特性を発揮し、前記トルク伝達部材は、前記操舵トルクが所定以上の時に、前記軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮して、2段階の捩り剛性特性が得られる構成とされていることを特徴としている。   Furthermore, the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 4 is the invention according to claim 3, wherein the elastic body exerts a preload action when the transmitted steering torque is less than a predetermined value and exhibits low rigidity characteristics. The torque transmission member is configured to obtain a two-stage torsional rigidity characteristic by engaging the axial groove in the circumferential direction when the steering torque is equal to or greater than a predetermined value and exhibiting a high rigidity characteristic. It is characterized by that.

なおさらに、請求項5に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項3又は4に係る発明において、前記トルク伝達部材はセレーション及びスプラインの何れか一方で構成されていることを特徴としている。
また、請求項6に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項3又は4に係る発明において、前記トルク伝達部材は円柱体で構成されていることを特徴としている。
Still further, the telescopic shaft for vehicle steering according to a fifth aspect is characterized in that, in the invention according to the third or fourth aspect, the torque transmitting member is constituted by one of a serration and a spline.
A telescopic shaft for vehicle steering according to a sixth aspect is the invention according to the third or fourth aspect, wherein the torque transmitting member is formed of a cylindrical body.

さらに、請求項7に係る車両ステアリング用伸縮軸は、請求項1乃至6の何れか1つの発明において、前記熱処理は、ガス軟窒化処理であり、少なくとも前記軸方向溝の摺接面の硬さをHV400以上としたことを特徴としている。
さらにまた、請求項8に係る車両用ステアリング用伸縮軸は、請求項1乃至7の何れか1つの発明において、前記弾性体は板バネで構成されていることを特徴としている。
Furthermore, the telescopic shaft for vehicle steering according to a seventh aspect is the invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heat treatment is a gas soft nitriding treatment, and at least the hardness of the sliding contact surface of the axial groove. Is characterized by being HV400 or more.
Furthermore, the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, the elastic body is configured by a leaf spring.

本発明によれば、雄軸及び雌軸間の少なくとも一方のトルク伝達を行う摺動体、転動体又はトルク伝達部材との摺接面を、圧痕の発生を防止する硬さとなる熱処理を施したので、摺動体又はトルク部材が摺接した際に、圧痕の発生を確実に防止することができると共に、圧痕による摺動抵抗の増加や摩擦等による摺動体又はトルク伝達部材の損傷を効果的に防止することができると共に、弾性体により回転方向のガタ付きを確実に防止して、高剛性の状態でトルクを伝達することができるという効果が得られる。   According to the present invention, since the sliding contact surface with the sliding body, the rolling element, or the torque transmission member that transmits at least one of the torque between the male shaft and the female shaft is subjected to heat treatment that is hard enough to prevent indentation. In addition, when the sliding body or torque member is in sliding contact, it is possible to reliably prevent the occurrence of indentation and to effectively prevent the sliding body or torque transmission member from being damaged due to an increase in sliding resistance or friction due to the indentation. In addition, it is possible to reliably prevent backlash in the rotational direction by the elastic body and transmit torque in a highly rigid state.

また、雄軸及び雌軸の一方のみを熱処理することにより、コストを抑えつつ高性能な車両ステアリング用伸縮軸を提供することができ、さらに弾性部材として板バネを適用することにより、回転方向のガタをなくしながら耐久性を向上させることができる。
さらに、熱処理としてガス軟窒化処理を適用して少なくとも軸方向溝の摺接面の硬さをHV400以上とすることにより、軸方向溝の摺接面での圧痕の発生を確実に防止することかできる。
In addition, by heat-treating only one of the male shaft and the female shaft, it is possible to provide a high-performance vehicle steering telescopic shaft while suppressing cost, and by applying a leaf spring as an elastic member, Durability can be improved while eliminating backlash.
Furthermore, by applying gas soft nitriding as a heat treatment to make the hardness of the sliding surface of the axial groove at least HV400, it is possible to reliably prevent the occurrence of indentations on the sliding surface of the axial groove. it can.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(車両用ステアリングシャフトの全体構成)
図1は、本発明に係る車両ステアリング用伸縮軸を自動車の操舵機構部に適用した場合の一実施形態を示す側面図である。
図1において、車体側のメンバ100にアッパブラケット101とロアブラケット102とを介して取付けられたアッパステアリングシャフト部120(ステアリングコラム103と、ステアリングコラム103に回転自在に保持されたステアリングシャフト104を含む)と、ステアリングシャフト104の上端に装着されたステアリングホイール105と、ステアリングシャフト104の下端にユニバーサルジョイント106を介して連結されたロアステアリングシャフト部107と、ロアステアリングシャフト部107に操舵軸継手108を介して連結されたピニオンシャフト109と、ピニオンシャフト109に連結したステアリングラック軸112と、このステアリングラック軸112を支持して車体の別のフレーム110に弾性体111を介して固定されたステアリングラック支持部材113とから操舵機構部が構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Overall configuration of vehicle steering shaft)
FIG. 1 is a side view showing an embodiment in which a vehicle steering telescopic shaft according to the present invention is applied to a steering mechanism of an automobile.
In FIG. 1, an upper steering shaft portion 120 (including a steering column 103 and a steering shaft 104 rotatably supported by the steering column 103 is attached to a member 100 on the vehicle body side via an upper bracket 101 and a lower bracket 102. ), A steering wheel 105 attached to the upper end of the steering shaft 104, a lower steering shaft portion 107 connected to the lower end of the steering shaft 104 via a universal joint 106, and a steering shaft joint 108 to the lower steering shaft portion 107. A pinion shaft 109 connected to the pinion shaft, a steering rack shaft 112 connected to the pinion shaft 109, and the steering rack shaft 112 to support the other frame 110 of the vehicle body. Steering mechanism from a fixed steering rack support member 113 via 111 is formed.

ここで、アッパステアリングシャフト部120とロアステアリングシャフト部107が本発明の実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸(以後、単に伸縮軸と称す)を用いている。ロアステアリングシャフト部107は、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなロアステアリングシャフト部107には自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール105上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。   Here, the upper steering shaft portion 120 and the lower steering shaft portion 107 use the vehicle steering telescopic shaft (hereinafter simply referred to as the telescopic shaft) according to the embodiment of the present invention. The lower steering shaft portion 107 is formed by fitting a male shaft and a female shaft. The lower steering shaft portion 107 absorbs axial displacement that occurs when the vehicle travels, and a steering wheel. The performance which does not transmit the displacement and vibration on 105 is required.

このような性能は、車体がサブフレーム構造となっていて、操舵機構上部を固定するメンバ100とステアリングラック支持部材113が固定されているフレーム110が別体となっておりステアリングラック支持部材113がゴムなどの弾性体111を介してフレーム110に締結固定されている構造の場合に要求される。
また、その他のケースとして操舵軸継手108をピニオンシャフト109に締結する際に作業者が、伸縮軸を一旦縮めてからピニオンシャフト109に嵌合させて締結させるため伸縮機能が必要とされる場合がある。
In such performance, the vehicle body has a sub-frame structure, and the member 100 for fixing the upper part of the steering mechanism and the frame 110 to which the steering rack supporting member 113 is fixed are separated, and the steering rack supporting member 113 is This is required in the case of a structure that is fastened and fixed to the frame 110 via an elastic body 111 such as rubber.
As another case, when the steering shaft joint 108 is fastened to the pinion shaft 109, the operator may need to have a telescopic function to temporarily retract the telescopic shaft and then engage the pinion shaft 109 for fastening. is there.

さらに、操舵機構の上部にあるアッパステアリングシャフト部120も雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなアッパステアリングシャフト部120には、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイール105の位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求されるため、軸方向に伸縮する機能が要求される。前述の全ての場合において、伸縮軸には嵌合部のガタ音を低減することと、ステアリングホイール105上のガタ感を低減することと、軸方向摺動時における摺動抵抗を低減することが要求される。   In addition, the upper steering shaft portion 120 at the upper part of the steering mechanism is also fitted with a male shaft and a female shaft, and such an upper steering shaft portion 120 is optimal for a driver to drive an automobile. In order to obtain a correct position, the function of moving the position of the steering wheel 105 in the axial direction and adjusting the position is required. Therefore, the function of expanding and contracting in the axial direction is required. In all the cases described above, it is possible to reduce the rattling noise of the fitting portion on the telescopic shaft, to reduce the backlash on the steering wheel 105, and to reduce the sliding resistance when sliding in the axial direction. Required.

(第1実施の形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。図3は、図2に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。図4は、図2のA−A線斜視図である。
図2に示すように、車両ステアリング用伸縮軸(以後、単に伸縮軸と称す)は、相互に回転不能に且つ摺動自在に嵌合した雄軸1と雌軸2とからなる。
雄軸1は、ステアリングホイール側のカルダン軸継手20のヨーク21に連結してあり、雌軸2は、ステアリングギヤ側のカルダン軸継手22のヨーク23に連結してある。
(First embodiment)
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering with a cardan shaft joint according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exploded perspective view of the telescopic shaft for vehicle steering shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view taken along line AA in FIG.
As shown in FIG. 2, the telescopic shaft for vehicle steering (hereinafter simply referred to as the telescopic shaft) includes a male shaft 1 and a female shaft 2 that are non-rotatable and slidably fitted to each other.
The male shaft 1 is connected to the yoke 21 of the cardan shaft joint 20 on the steering wheel side, and the female shaft 2 is connected to the yoke 23 of the cardan shaft joint 22 on the steering gear side.

図3に示すように、雄軸1の外周面には、周方向に120度間隔で等配分した断面を略円弧状とした3つの軸方向溝3a〜3cが延在して形成してある。対応して雌軸2の内周面にも、周方向に120度間隔で等配分した断面を略円弧状とした前記軸方向溝3a〜3cと対をなす軸方向溝5a〜5cが延在して形成してある。
各対において、雄軸1の略円弧状の軸方向溝3a〜3cと雌軸2の略円弧状の軸方向溝5a〜5cとの間に、ニードルローラ7a〜7cが摺動自在に嵌合されている。
As shown in FIG. 3, three axial grooves 3 a to 3 c are formed on the outer peripheral surface of the male shaft 1 so as to extend substantially in a circular arc shape with a cross section equally distributed at 120 ° intervals in the circumferential direction. . Correspondingly, axial grooves 5a to 5c that are paired with the axial grooves 3a to 3c having a substantially arc-shaped cross section equally distributed at intervals of 120 degrees in the circumferential direction also extend on the inner peripheral surface of the female shaft 2. Is formed.
In each pair, needle rollers 7a to 7c are slidably fitted between substantially arc-shaped axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 and substantially arc-shaped axial grooves 5a to 5c of the female shaft 2. Has been.

そして、ニードルローラ7a〜7cのうちの1つ例えばニードルローラ7bと雌軸2の軸方向溝5bとの間に、予圧用の波形形状の板バネ9が介装されている。この板バネ9は、操舵トルク非伝達時には、ニードルローラ7bを雄軸1に対してガタ付のない程度に予圧する一方、操舵トルク伝達時には、弾性変形してニードルローラ7bを雄軸1の間で周方向に拘束する働きをする。この板バネ9は、図4に示すように、その両端部に形成された凹状係止部9cが雌軸2の軸方向溝5bにおける両側の段部5dに係止されており、これにより、操舵トルク伝達時に、板バネ9全体が周方向に移動できないように装着されている。ここで、ニードルローラ7bが摺動体に対応し、このニードルローラ7bに対して円周方向の異なる位置に配設されたニードルローラ7a及び7cがトルク伝達部材に対応している。   A corrugated leaf spring 9 for preloading is interposed between one of the needle rollers 7a to 7c, for example, the needle roller 7b and the axial groove 5b of the female shaft 2. When the steering torque is not transmitted, the leaf spring 9 preloads the needle roller 7b against the male shaft 1 to the extent that it does not rattle. On the other hand, when the steering torque is transmitted, the leaf spring 9 is elastically deformed to move the needle roller 7b between the male shaft 1. It works to restrain in the circumferential direction. As shown in FIG. 4, the plate spring 9 has concave locking portions 9 c formed at both ends thereof, which are locked to the step portions 5 d on both sides of the axial groove 5 b of the female shaft 2. When the steering torque is transmitted, the entire leaf spring 9 is mounted so as not to move in the circumferential direction. Here, the needle roller 7b corresponds to the sliding body, and the needle rollers 7a and 7c disposed at different positions in the circumferential direction with respect to the needle roller 7b correspond to the torque transmission member.

雌軸2の端部には、断面凹状のストッパ11を嵌合させることにより、ニードルローラ7a〜7cを軸方向溝5a〜5cの内側端に形成した内方に突出する突起12との間に挟み込む形で軸方向に固定している。ここで、ストッパ11は、雌軸2の端部外周面に嵌合する短尺の円筒部11aと、この円筒部11aの一端から内方に延長する端板部11bとで構成され、図3に示すように端板部11bの雄軸1の軸方向溝3a〜3cに対応する位置にこれらに係合する半円状の凸部11cが形成されている。   By fitting a stopper 11 having a concave cross section into the end of the female shaft 2, the needle rollers 7a to 7c are formed between the inwardly projecting protrusions 12 formed at the inner ends of the axial grooves 5a to 5c. It is fixed in the axial direction in a sandwiched manner. Here, the stopper 11 includes a short cylindrical portion 11a fitted to the outer peripheral surface of the end portion of the female shaft 2, and an end plate portion 11b extending inward from one end of the cylindrical portion 11a. As shown, a semicircular convex portion 11c that engages with the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 of the end plate portion 11b is formed.

そして、雄軸1は、熱処理としてのガス軟窒化処理によって少なくともニードルローラ7a〜7cと接触する軸方向溝3a〜3cの摺接面の硬度がHV400以上となるように硬化されている。ここで、ガス軟窒化処理は、急熱型変成ガスあるいは有機溶剤の熱分解ガス等の浸炭性ガス又は窒素ガス雰囲気中にNH3ガスを30〜50%添加し、550〜600℃の温度範囲で1〜5時間過熱保存し、窒素と炭素を同時に侵入拡散させ、表面に炭窒化物を生成させるものであり、表面硬さはHV400〜700とすることができる。
このガス軟窒化処理によれば、低級鋼に適用することができ、しかも処理時間が90〜150分と通常のガス窒化処理の処理時間25〜100時間より大幅に短く、低コストで量産が可能となる。
The male shaft 1 is hardened by gas soft nitriding treatment as heat treatment so that the hardness of the sliding contact surfaces of at least the axial grooves 3a to 3c contacting the needle rollers 7a to 7c is HV400 or more. Here, the gas soft nitriding treatment is performed by adding 30 to 50% of NH 3 gas in a carburizing gas or nitrogen gas atmosphere such as a rapid heating type metamorphic gas or a pyrolysis gas of an organic solvent, and a temperature range of 550 to 600 ° C. And for 1 to 5 hours, and nitrogen and carbon are simultaneously penetrated and diffused to produce carbonitrides on the surface. The surface hardness can be HV400 to 700.
According to this gas soft nitriding treatment, it can be applied to low-grade steel, and the processing time is 90 to 150 minutes, which is much shorter than the normal gas nitriding treatment time 25 to 100 hours, and mass production is possible at low cost. It becomes.

このように雄軸1の軸方向溝3a〜3cの表面硬度をHV400以上とすることにより、雄軸1及び雌軸2を相対移動させる際に、ニードルローラ7a〜7cが雄軸1の軸方向溝3a〜3cを摺動する場合に、圧痕が発生することを確実に防止することができ、圧痕の生成によって、ニードルローラ7a〜7cの摺動抵抗が増加したり、ニードルローラ7a〜7cが圧痕による摩擦等によって損傷されたりすることを確実に防止することができる。因みに、雄軸1の軸方向溝3a〜3cの表面硬度をHV400未満とすると、ニードルローラ7a〜7cが摺接した時に、長期の使用によって軸方向溝3a〜3cに圧痕が発生することになり、発生した圧痕によってニードルローラ7a〜7cの摺動抵抗が増加すると共に、圧痕による摩擦等によってニードルローラ7a〜7cが損傷することになり、雄軸1及び雌軸2間で良好な相対移動を確保することができない。   Thus, when the surface hardness of the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 is set to HV400 or more, the needle rollers 7a to 7c are moved in the axial direction of the male shaft 1 when the male shaft 1 and the female shaft 2 are moved relative to each other. When the grooves 3a to 3c are slid, it is possible to reliably prevent the occurrence of indentation, and the generation of the indentation increases the sliding resistance of the needle rollers 7a to 7c, or the needle rollers 7a to 7c It can be reliably prevented from being damaged by friction or the like due to the indentation. Incidentally, if the surface hardness of the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 is less than HV400, when the needle rollers 7a to 7c come into sliding contact, indentations are generated in the axial grooves 3a to 3c due to long-term use. The generated indentation increases the sliding resistance of the needle rollers 7a to 7c, and the needle rollers 7a to 7c are damaged by the friction caused by the indentation, so that a good relative movement between the male shaft 1 and the female shaft 2 is achieved. It cannot be secured.

次に、上記第1の実施形態の動作を説明する。
上記構成を有する伸縮軸では、前述したステアリングホイール105に運転者から操舵トルクが付与されていない操舵トルク非伝達時には、板バネ9によってニードルローラ7bを雄軸1に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸1と雌軸2との間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸1と雌軸2とは、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。このとき、ニードルローラ7a〜7cは雌軸2にストッパ11と突起12とによって固定されているので、ニードルローラ7a〜7cが雄軸1の軸方向溝3a〜3cの内周面に摺接しながら摺動することになるが、これら軸方向溝3a〜3cの硬さがHV400以上に設定されているので、ニードルローラ7a〜7cが摺動する際に、ニードルローラ7a〜7cが軸方向溝3a〜3cに食い込むことを確実に阻止することができ、圧痕の発生を確実に防止することができる。
Next, the operation of the first embodiment will be described.
In the telescopic shaft having the above-described configuration, when the steering torque is not transmitted to the steering wheel 105 described above from the driver, the needle roller 7b is not loosened with respect to the male shaft 1 by the leaf spring 9 when the steering torque is not transmitted. Since the preload is applied, rattling between the male shaft 1 and the female shaft 2 can be surely prevented, and the male shaft 1 and the female shaft 2 can be connected with a stable sliding load without rattling. Can slide in the direction. At this time, the needle rollers 7 a to 7 c are fixed to the female shaft 2 by the stopper 11 and the protrusion 12, so that the needle rollers 7 a to 7 c are in sliding contact with the inner peripheral surfaces of the axial grooves 3 a to 3 c of the male shaft 1. Although the sliding of these axial grooves 3a to 3c is set to HV400 or more, when the needle rollers 7a to 7c slide, the needle rollers 7a to 7c are moved to the axial groove 3a. It is possible to surely prevent intrusion into ˜3c, and to reliably prevent generation of indentation.

このようにニードルローラ7a〜7cが摺接する摺接面に圧痕が形成されることを確実に阻止することができるので、従来例のように形成された圧痕によってニードルローラ7a〜7cの摺動抵抗が増加して、伸縮軸の伸縮動作に影響を与えたり、圧痕による摩擦に等によってニードルローラ7a〜7cが損傷されたりすることを確実に防止することができる。   Thus, since it can prevent reliably that an indentation is formed in the sliding contact surface which the needle rollers 7a-7c slidably contact, the sliding resistance of the needle rollers 7a-7c by the indentation formed like the prior art example Can be reliably prevented from affecting the expansion / contraction operation of the expansion / contraction shaft and the needle rollers 7a to 7c being damaged by friction due to indentations.

一方、ステアリングホイール105に運転者から操舵トルクが付与された操舵トルク伝達時には、図4に示すように、雄軸1と雌軸2の間に介装されているニードルローラ7a〜7cがトルク伝達の役割を果たす。例えば、雄軸1からトルクが入力された場合、初期の段階では、ニードルローラ7bに板バネ9の予圧が掛かっているため、ニードルローラ7bを介して雄軸1がニードルローラ7a及び7c側に押圧され、これらニードルローラ7a及び7cが雌軸2の軸方向溝3a及び3cに押し付けられることにより、雄軸1及び雌軸2との間でガタ付きが生じることはなく、板バネ9がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。   On the other hand, when steering torque is transmitted to the steering wheel 105 from the driver, the needle rollers 7a to 7c interposed between the male shaft 1 and the female shaft 2 transmit torque as shown in FIG. To play a role. For example, when torque is input from the male shaft 1, since the preload of the leaf spring 9 is applied to the needle roller 7b in the initial stage, the male shaft 1 moves toward the needle rollers 7a and 7c via the needle roller 7b. When the needle rollers 7a and 7c are pressed against the axial grooves 3a and 3c of the female shaft 2, there is no backlash between the male shaft 1 and the female shaft 2, and the leaf spring 9 is torqued. Torque is transmitted by generating a reaction force against.

このときは、雄軸1、板バネ9、雌軸2間のトルク伝達荷重と、雄軸1、ニードルローラ7a〜7c、雌軸2間のトルク伝達荷重が釣り合った状態で全体的なトルク伝達がなされる。
さらに操舵トルクが増大して行くと、図4に示すように、板バネ9のバネ作用がなくなり、ニードルローラ7a〜7cが強く反力を受けて、ニードルローラ7a〜7cが主にトルクを雌軸2に伝える。
At this time, the torque transmission load between the male shaft 1, the leaf spring 9 and the female shaft 2 is balanced with the torque transmission load between the male shaft 1, the needle rollers 7 a to 7 c and the female shaft 2. Is made.
When the steering torque further increases, as shown in FIG. 4, the spring action of the leaf spring 9 is lost, the needle rollers 7a to 7c receive a strong reaction force, and the needle rollers 7a to 7c mainly generate torque. Tell axis 2.

そのため、雄軸1と雌軸2の回転方向ガタを確実に防止すると共に、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。
また、操舵トルクが所定未満の時、予圧用の板バネ9は、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、各ニードルローラ7a〜7cは、一対の軸方向溝3a〜3c及び5a〜5cに周方向に係合して、高剛性特性を発揮する。
Therefore, the play in the rotational direction of the male shaft 1 and the female shaft 2 can be reliably prevented, and torque can be transmitted in a highly rigid state.
Further, when the steering torque is less than a predetermined value, the preload leaf spring 9 performs a preload action and exhibits a low rigidity characteristic, while when the steering torque is equal to or higher than the predetermined value, each of the needle rollers 7a to 7c has a pair of shafts. By engaging the directional grooves 3a to 3c and 5a to 5c in the circumferential direction, high rigidity characteristics are exhibited.

すなわち、操舵トルクが所定未満の時、板バネ9は、予圧作用により、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、ニードルローラ7a〜7cが夫々一対の軸方向溝3a〜3c及び5a〜5cに周方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができる。
したがって、トルク伝達、摺動機構が緩衝機構も兼ねることから、スペースの有効利用、部品点数削減、及び製造コストの低減を図りつつ、二段階の捩じり剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。
That is, when the steering torque is less than a predetermined value, the leaf spring 9 buffers and reduces unpleasant noise and vibration transmitted from the engine room by a preloading action, while the steering torque increases and exceeds the predetermined value. Since the rollers 7a to 7c can be engaged with the pair of axial grooves 3a to 3c and 5a to 5c in the circumferential direction to transmit the steering torque, a sharp steering feeling can be obtained.
Therefore, since the torque transmission and sliding mechanism also serves as a buffer mechanism, the telescopic shaft having a two-stage torsional rigidity characteristic is provided while the space is effectively used, the number of parts is reduced, and the manufacturing cost is reduced. be able to.

しかも、ニードルローラ7a〜7cが摺接する雄軸1の軸方向溝3a〜3cの硬さがガス軟窒化処理によって、HV400以上とされているので、ニードルローラ7a〜7cが摺接する際に、雄軸1と雌軸2との傾きが異なって、ニードルローラ7a〜7cのスティックスリップによって軸方向溝3a〜3cに圧痕が発生することを確実に防止して、圧痕の発生によるニードルローラ7a〜7cの摺動抵抗の増加や圧痕の摩擦によるニードルローラ7a〜7cの損傷を確実に防止することができる。さらに、板バネ9が1つで済むので、部品点数を削減してコストを低減することができる。   Moreover, since the hardness of the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 with which the needle rollers 7a to 7c are slidably contacted is set to HV400 or higher by gas soft nitriding, when the needle rollers 7a to 7c are slidably contacted, The inclinations of the shaft 1 and the female shaft 2 are different, and it is possible to reliably prevent the impression grooves from being generated in the axial grooves 3a to 3c by the stick slip of the needle rollers 7a to 7c, and the needle rollers 7a to 7c due to the generation of the impression marks. It is possible to reliably prevent the needle rollers 7a to 7c from being damaged due to an increase in the sliding resistance and the friction of the indentation. Furthermore, since only one leaf spring 9 is required, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.

なお、上記第1実施の形態では、雌軸2の軸方向溝5aと摺動体としてのニードルローラ7bとの間に弾性体としての板バネ9を介装した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の軸方向溝5a又は5cとニードルローラ7a又は7cとの間に板バネ9を介装するようにしてもよく、何れか1つのニードルローラ7i(i=a〜c)と雄軸1の軸方向溝3iとの間に板バネ9を介装するようにしてもよく、さらには摺動体としてのニードルローラとトルク伝達部材としてのニードルローラの個数は任意に設定することができる。   In the first embodiment, the case where the leaf spring 9 as the elastic body is interposed between the axial groove 5a of the female shaft 2 and the needle roller 7b as the sliding body has been described. However, the present invention is not limited to this. The leaf spring 9 may be interposed between the other axial groove 5a or 5c and the needle roller 7a or 7c, and any one of the needle rollers 7i (i = ac). ) And the axial groove 3i of the male shaft 1 may be interposed, and the number of needle rollers as sliding bodies and needle rollers as torque transmission members may be arbitrarily set. be able to.

また、上記第1実施の形態では、雌軸2の軸方向溝5a〜5cにニードルローラ7a〜7cを保持した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雄軸1の軸方向溝3a〜3cにニードルローラ7a〜7cを保持させるようにしてもよく、この場合には、ニードルローラ7a〜7cが摺接する雌軸2にガス軟窒化処理等の表面硬化熱処理を行うようにすればよく、さらには雄軸1及び雌軸2の双方にガス軟窒化処理等の表面硬化熱処理を行うようにしてもよい。この場合の表面硬化熱処理としては、雄軸1全体を表面硬化熱処理する場合に限らず、雄軸1の摺動体としてのニードルローラ7bと摺接する軸方向溝3bのみ又は軸方向溝3bを含むその周辺部、或いは雄軸1のトルク伝達部材としてのニードルローラ7a及び7cと摺接する軸方向溝3a及び3cのみ又は軸方向溝3a及び3cを含む周辺部に部分的に表面硬化熱処理するようにしてもよく、同様に雌軸2に表面硬化熱処理する場合についても雌軸2全体を表面硬化熱処理する場合にかぎらず、ニードルローラ7bと摺接する軸方向溝5bのみ又は軸方向溝5bを含むその周辺部、或いはニードルローラ7a及び7cと摺接する軸方向溝5a及び5cのみ又は軸方向溝5a及び5cを含むその周辺部に部分的に表面硬化熱処理するようにしてもよい。   Moreover, although the said 1st Embodiment demonstrated the case where the needle rollers 7a-7c were hold | maintained to the axial direction grooves 5a-5c of the female shaft 2, it is not limited to this, The axial direction of the male shaft 1 The needle rollers 7a to 7c may be held in the grooves 3a to 3c. In this case, surface hardening heat treatment such as gas soft nitriding treatment is performed on the female shaft 2 in which the needle rollers 7a to 7c are in sliding contact. Furthermore, surface hardening heat treatment such as gas soft nitriding treatment may be performed on both the male shaft 1 and the female shaft 2. The surface hardening heat treatment in this case is not limited to the case where the entire male shaft 1 is subjected to the surface hardening heat treatment, but only the axial groove 3b slidably in contact with the needle roller 7b as the sliding body of the male shaft 1 or the axial groove 3b. Only the axial grooves 3a and 3c that are in sliding contact with the needle rollers 7a and 7c serving as torque transmission members of the male shaft 1 or a peripheral portion including the axial grooves 3a and 3c is partially subjected to surface hardening heat treatment. Similarly, the surface hardening heat treatment of the female shaft 2 is not limited to the case where the whole female shaft 2 is subjected to the surface hardening heat treatment, but only the axial groove 5b that is in sliding contact with the needle roller 7b or the periphery including the axial groove 5b. Or only the axial grooves 5a and 5c that are in sliding contact with the needle rollers 7a and 7c, or the peripheral portion including the axial grooves 5a and 5c is partially subjected to surface hardening heat treatment. It may be.

(第2実施の形態)
図5は、本発明の第2実施の形態に係るカルダン軸継手付車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図6は、図5に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図であり、図7は、図5のB−B線断面図である。
この第2実施の形態では、前述した第1実施の形態における板バネ9が省略されていると共に、トルク伝達部材としてのニードルローラ7a〜7cが係合する雄軸1の軸方向溝3a〜3c及び雌軸2の軸方向溝5a〜5cの円周方向に隣接する溝間の中央位置に120度の間隔で対をなす雄軸1の軸方向溝4a〜4c及び雌軸2の軸方向溝6a〜6cが延在して形成され、これら各対の軸方向溝4a〜4c及び6a〜6c間に雌軸2の軸方向溝6a〜6c側に板バネ10a〜10cを介して転動体としての複数のボールを直列に連接させたボール列8a〜8cが介装されていることを除いては前述した第1実施の形態と同様の構成を有し、図2〜図4との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。この第2実施の形態でも雄軸1がガス軟窒化処理されて少なくとも軸方向溝3a〜3c及び4a〜4cの表面硬度がHV400以上とされて、雄軸1及び雌軸2の相対移動時にニードルローラ7a〜7c及びボール列8a〜8cによる圧痕が発生しない硬さとされている。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering with a cardan shaft joint according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an exploded perspective view of the telescopic shaft for vehicle steering shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
In the second embodiment, the leaf spring 9 in the first embodiment described above is omitted, and the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 with which the needle rollers 7a to 7c as torque transmitting members are engaged. And the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1 and the axial grooves of the female shaft 2 which are paired at a central position between the grooves adjacent to each other in the circumferential direction of the axial grooves 5a to 5c of the female shaft 2 at intervals of 120 degrees. 6a to 6c are formed to extend, and between these pairs of axial grooves 4a to 4c and 6a to 6c, the axial grooves 6a to 6c of the female shaft 2 are provided as rolling elements via leaf springs 10a to 10c. 2 except that a plurality of balls connected in series are arranged in series, and corresponding parts to FIGS. 2 to 4 are the same as those in the first embodiment described above. Are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Also in this second embodiment, the male shaft 1 is subjected to gas soft nitriding treatment so that at least the axial grooves 3a to 3c and 4a to 4c have a surface hardness of HV400 or more, and the needle is moved when the male shaft 1 and the female shaft 2 are relatively moved. The hardness is such that no indentation is generated by the rollers 7a to 7c and the ball rows 8a to 8c.

以上のように構成した伸縮軸では、操舵トルク非伝達時には「転がり用」と「滑り用」に夫々ボール列8a〜8cとニードルローラ7a〜7cを用いていると共に、板バネ10a〜10cにより、ボール列8a〜8cを雄軸1に対してガタ付きのない程度に予圧しているため、雄軸1と雌軸2との間のガタ付きを確実に防止することができると共に、雄軸1と雌軸2は、ガタ付きのない安定した摺動荷重で軸方向に摺動することができる。   In the telescopic shaft configured as described above, when the steering torque is not transmitted, the ball trains 8a to 8c and the needle rollers 7a to 7c are used for "rolling" and "sliding", respectively, and by the leaf springs 10a to 10c, Since the ball trains 8a to 8c are preloaded to the extent that there is no backlash with respect to the male shaft 1, backlash between the male shaft 1 and the female shaft 2 can be reliably prevented, and the male shaft 1 The female shaft 2 can slide in the axial direction with a stable sliding load without rattling.

操舵トルク伝達時には、図7に示すように、雄軸1と雌軸2との間に介装されているニードルローラ7a〜7cが主なトルク伝達の役割を果たす。例えば雄軸1から操舵トルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ10a〜10cの予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ10a〜10cがトルクに対する反力を発生させて操舵トルクを伝達する。この時は、雄軸1、ボール列8a〜8c、板バネ10a〜10c、雌軸2間のトルク伝達荷重と、雄軸1、ニードルローラ7a〜7c、雌軸2間のトルク伝達荷重が釣り合った状態で全体的な操舵トルクの伝達がなされる。   At the time of steering torque transmission, as shown in FIG. 7, needle rollers 7 a to 7 c interposed between the male shaft 1 and the female shaft 2 serve as main torque transmission. For example, when a steering torque is input from the male shaft 1, the leaf springs 10 a to 10 c are preloaded in the initial stage, so there is no backlash, and the leaf springs 10 a to 10 c generate a reaction force against the torque. Steering torque is transmitted. At this time, the torque transmission load between the male shaft 1, the ball trains 8a to 8c, the leaf springs 10a to 10c, and the female shaft 2 is balanced with the torque transmission load between the male shaft 1, the needle rollers 7a to 7c, and the female shaft 2. In this state, the entire steering torque is transmitted.

さらに操舵トルクが増大して行くと、図7に示すように、雄軸1、ニードルローラ7a〜7c、及び雌軸2間の回転方向の隙間は、雄軸1、ボール列8a〜8c、板バネ10a及び雌軸2間の隙間に比べて、小さく設定してあるため、ニードルローラ7a〜7cは、ボール列8a〜8cに比べて、強く反力を受けて、ニードルローラ7a〜7cが主に操舵トルクを雌軸2に伝える。そのため、雄軸1と雌軸2の回転方向ガタを確実に防止すると共に、高剛性の状態で操舵トルクを伝達することができる。   When the steering torque further increases, as shown in FIG. 7, the clearance in the rotational direction between the male shaft 1, the needle rollers 7a to 7c, and the female shaft 2 is as follows: male shaft 1, ball rows 8a to 8c, plate Since the clearance between the spring 10a and the female shaft 2 is set to be small, the needle rollers 7a to 7c receive a reaction force stronger than the ball rows 8a to 8c, and the needle rollers 7a to 7c are mainly used. The steering torque is transmitted to the female shaft 2. Therefore, it is possible to reliably prevent backlash in the rotational direction of the male shaft 1 and the female shaft 2, and to transmit the steering torque in a highly rigid state.

また、操舵トルクが所定未満の時、予圧用の各板バネ10a〜10cは、予圧作用を行って低剛性特性を発揮する一方、操舵トルクが所定以上の時、各ニードルローラ7a〜7cは、一対の軸方向溝3a〜3c及び5a〜5cに周方向に係合して、高剛性特性を発揮する。
すなわち、操舵トルクが所定未満の時、板バネ10a〜10cは、予圧作用により、エンジンルームから伝わってくる不快な音や振動を緩衝して低減する一方、操舵トルクが上昇して所定以上の時、ニードルローラ7a〜7cが夫々一対の軸方向溝3a〜3c及び5a〜5cに周方向に係合して操舵トルクを伝達できるため、キレのある操舵感を得ることができる。
Further, when the steering torque is less than a predetermined value, each of the leaf springs 10a to 10c for preload performs a preload action and exhibits a low rigidity characteristic. On the other hand, when the steering torque is equal to or greater than a predetermined value, each of the needle rollers 7a to 7c Engage the pair of axial grooves 3a to 3c and 5a to 5c in the circumferential direction to exhibit high rigidity characteristics.
That is, when the steering torque is less than a predetermined value, the leaf springs 10a to 10c reduce and reduce unpleasant noise and vibration transmitted from the engine room by the preload action, while the steering torque increases and exceeds a predetermined value. Since the needle rollers 7a to 7c can be engaged with the pair of axial grooves 3a to 3c and 5a to 5c in the circumferential direction to transmit the steering torque, a sharp steering feeling can be obtained.

したがって、トルク伝達・摺動機構が緩衝機構も兼ねることからスペースの有効利用、部品点数削減、及び製造コストの低減を図りつつ、二段階の捩じり剛性特性を備えた伸縮軸を提供することができる。しかも、上記第2実施の形態では、第1実施の形態に加えてボール列8a〜8cが設けられているので、これらについては板バネ10a〜10cで予圧を与えても摺動抵抗の増加は少なく、第1実施の形態のようにニードルローラ7aに予圧を与える場合に比較して摺動抵抗を減少させることができる。   Accordingly, since the torque transmission / sliding mechanism also serves as a buffer mechanism, it is possible to provide a telescopic shaft having two-stage torsional rigidity characteristics while effectively using space, reducing the number of parts, and reducing manufacturing costs. Can do. In addition, in the second embodiment, since the ball trains 8a to 8c are provided in addition to the first embodiment, the sliding resistance is increased even if preload is applied by the leaf springs 10a to 10c. The sliding resistance can be reduced compared to the case where the preload is applied to the needle roller 7a as in the first embodiment.

また、上記第1実施の形態と同様に雄軸1にガス軟窒化処理が施されて表面硬度がHV400以上とされているので、雄軸1と雌軸2とが相対移動する際に、雄軸1と雌軸2とが異なる傾きとなって、ニードルローラ7a〜7cによるスティックスリップによって雄軸1の軸方向溝3a〜3cに圧痕が発生することを確実に防止することができ、ニードルローラ7a〜7cの摺動抵抗の増加や発生した圧痕による摩擦等によってニードルローラ7a〜7cに損傷が発生することを確実に防止することができる。   Further, since the male shaft 1 is subjected to gas soft nitriding treatment and the surface hardness is set to HV400 or more as in the first embodiment, when the male shaft 1 and the female shaft 2 move relative to each other, Since the shaft 1 and the female shaft 2 have different inclinations, it is possible to reliably prevent indentations from being generated in the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 due to stick slips by the needle rollers 7a to 7c. It is possible to reliably prevent the needle rollers 7a to 7c from being damaged due to an increase in the sliding resistance of the rollers 7a to 7c, friction due to the generated indentation, or the like.

なお、上記第2実施の形態においても、板バネ10a〜10cは、ボール列8a〜8cと雌軸2の軸方向溝6a〜6cとの間に介装する場合に代えて、ボール列8a〜8cと雄軸1の軸方向溝4a〜4cとの間に介装するようにしてもよく、この場合には、雌軸2にガス軟窒化処理を施して、少なくとも軸方向溝5a〜5c及び6a〜6cの表面高度がHV400以上となるようにすればよく、雄軸1及び雌軸2の双方にガス軟窒化処理を施すようにしてもよい。   In the second embodiment as well, the leaf springs 10a to 10c are replaced with the ball rows 8a to 8c instead of being interposed between the ball rows 8a to 8c and the axial grooves 6a to 6c of the female shaft 2. 8c may be interposed between the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1, and in this case, the female shaft 2 is subjected to a gas soft nitriding treatment so that at least the axial grooves 5a to 5c and What is necessary is just to make it the surface height of 6a-6c become HV400 or more, and you may make it perform gas soft nitriding processing to both the male shaft 1 and the female shaft 2. FIG.

また、上記第2実施の形態においても、雌軸2の軸方向溝5a〜5c及び6a〜6cにニードルローラ7a〜7c及びボール列8a〜8cを保持した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雄軸1の軸方向溝3a〜3c及び4a〜4cにニードルローラ7a〜7c及びボール列8a〜8cを保持させるようにしてもよく、この場合には、ニードルローラ7a〜7cが摺接する雌軸2にガス軟窒化処理等の表面硬化熱処理を行うようにすればよく、さらには雄軸1及び雌軸2の双方にガス軟窒化処理等の表面硬化熱処理を行うようにしてもよい。この場合の表面硬化熱処理としては、雄軸1全体を表面硬化熱処理する場合に限らず、雄軸1のトルク伝達部材としてのニードルローラ7bと摺接する軸方向溝3a〜3cのみ又は軸方向溝3a〜3cを含むその周辺部、或いは雄軸1の転動体としてのボール列8a〜8cと転接する軸方向溝4a〜4cのみ又は軸方向溝4a〜4cを含むその周辺部に部分的に表面硬化熱処理するようにしてもよく、同様に雌軸2に表面硬化熱処理する場合についても雌軸2全体を表面硬化熱処理する場合に限らず、ニードルローラ7a〜7cと摺接する軸方向溝5a〜5cのみ又は軸方向溝5a〜5cを含むその周辺部、或いはボール列8a〜8cと転接する軸方向溝6a〜6cのみ又は軸方向溝6a〜6cを含むその周辺部に部分的に表面硬化熱処理するようにしてもよい。   In the second embodiment, the case where the needle rollers 7a to 7c and the ball rows 8a to 8c are held in the axial grooves 5a to 5c and 6a to 6c of the female shaft 2 has been described. However, the present invention is not limited thereto. The needle rollers 7a to 7c and the ball rows 8a to 8c may be held in the axial grooves 3a to 3c and 4a to 4c of the male shaft 1 instead. In this case, the needle rollers 7a to 7c A surface hardening heat treatment such as gas soft nitriding treatment may be performed on the female shaft 2 in sliding contact with each other, and further, a surface hardening heat treatment such as gas soft nitriding treatment is performed on both the male shaft 1 and the female shaft 2. Also good. The surface hardening heat treatment in this case is not limited to the case where the entire male shaft 1 is subjected to the surface hardening heat treatment, but only the axial grooves 3a to 3c that are in sliding contact with the needle roller 7b as the torque transmission member of the male shaft 1 or the axial grooves 3a. Surface hardening partially in the peripheral part including -3c, or in the peripheral part including only the axial grooves 4a-4c in rolling contact with the ball trains 8a-8c as rolling elements of the male shaft 1, or in the peripheral part including the axial grooves 4a-4c Similarly, the case where the female shaft 2 is subjected to surface hardening heat treatment is not limited to the case where the entire female shaft 2 is subjected to surface hardening heat treatment, but only the axial grooves 5a to 5c which are in sliding contact with the needle rollers 7a to 7c. Alternatively, surface hardening heat treatment is partially applied to the peripheral portion including the axial grooves 5a to 5c, or only the peripheral grooves including the axial grooves 6a to 6c or the peripheral portions including the axial grooves 6a to 6c. It may be so.

さらに、上記第2実施の形態においては、ニードルローラ7a〜7cで構成されるトルク伝達部材及びボール列8a〜8cで構成される転動体を夫々3組ずつ設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トルク伝達部材及び転動体は任意の組数設けることができる。
さらにまた、上記第2実施の形態においては、転動体としてボール列8a〜8cを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雄軸1及び雌軸2の軸方向に転動する複数のコロを配置したコロ列を適用することもできる。
Furthermore, in the said 2nd Embodiment, although the case where the torque transmission member comprised by the needle rollers 7a-7c and the rolling element comprised by the ball row | line | columns 8a-8c were each provided 3 each was demonstrated, The number of torque transmission members and rolling elements is not limited, and any number of sets can be provided.
Furthermore, in the second embodiment, the case where the ball trains 8a to 8c are applied as rolling elements has been described. However, the present invention is not limited to this, and the rolling is performed in the axial direction of the male shaft 1 and the female shaft 2. A roller row in which a plurality of moving rollers are arranged can also be applied.

(第3実施の形態)
図8は本発明の第3実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図であり、図9は図8のC−C線上の断面図であり,図10は板バネを示す斜視図である。
この第3の実施形態では、前述した第2実施の形態におけるトルク伝達部材としてのニードルローラ7a〜7cとこれらを収容する雄軸1の軸方向溝3a〜3c及び雌軸2の軸方向溝5a〜5cが省略され、これらに代えてトルク伝達部材としてのセレーション30a〜30cが形成されていると共に、ボール列8a〜8cと雌軸2の軸方向溝6a〜6c間に介装された板バネ10a〜10cが省略され、これらに代えて雄軸1の軸方向溝4a〜4cとボール列8a〜8cとの間に板バネ33a〜33cが介装されていることを除いては第1実施の形態と同様の構成を有する。
(Third embodiment)
8 is a longitudinal sectional view of a telescopic shaft for vehicle steering according to a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 8, and FIG. 10 is a perspective view showing a leaf spring. It is.
In the third embodiment, the needle rollers 7a to 7c as torque transmitting members in the second embodiment described above, the axial grooves 3a to 3c of the male shaft 1 and the axial grooves 5a of the female shaft 2 are housed therein. 5c are omitted, and instead of these, serrations 30a to 30c are formed as torque transmission members, and leaf springs interposed between the ball rows 8a to 8c and the axial grooves 6a to 6c of the female shaft 2 are formed. 10a to 10c are omitted, and in place of them, the leaf springs 33a to 33c are interposed between the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1 and the ball rows 8a to 8c. The configuration is the same as that of

ここで、雄軸1は、図8及び図9に示すように、中空パイプ状に形成され、ボール列8a〜8cを収容する軸方向溝4a〜4cが形成されていると共に、これら軸方向溝4a〜4cの隣接する溝間の円周方向中央部に夫々セレーション軸部31a〜31cが形成されている。これらセレーション軸部31a〜31cの夫々は、図9で明らかなように、円周方向に所定距離を保って形成された2条の断面台形状の突条31dを有する。ここで、軸方向溝4a〜4cの夫々は、外周面から内方に行くに従って順次幅狭となる逆ハの字状のテーパー側面板部4dと、これらテーパー側面板部4dの内周側を連接する底面板部4eとで構成されている。   Here, as shown in FIGS. 8 and 9, the male shaft 1 is formed in a hollow pipe shape, and axial grooves 4 a to 4 c for receiving the ball rows 8 a to 8 c are formed, and these axial grooves are formed. Serration shaft portions 31a to 31c are respectively formed in the central portions in the circumferential direction between adjacent grooves 4a to 4c. Each of the serration shaft portions 31a to 31c has two strip-shaped trapezoidal protrusions 31d formed at a predetermined distance in the circumferential direction, as is apparent from FIG. Here, each of the axial grooves 4a to 4c has a tapered lateral side plate portion 4d that becomes narrower in width as it goes inward from the outer peripheral surface, and an inner peripheral side of the tapered side plate portion 4d. It is comprised by the bottom plate part 4e which connects.

一方、雌軸2は、雄軸1の軸方向溝4a〜4cに対向してこれらと対となるゴシックアーク状の軸方向溝6a〜6cが形成されていると共に、これら軸方向溝6a〜6cの隣接する溝間の円周方向中央部に夫々セレーション軸部31a〜31cと係合するセレーション溝部32a〜32cとが形成されている。そして、セレーション軸部31a〜31c及びセレーション溝部32a〜32cでトルク伝達部材となるセレーション30a〜30cが構成されている。ここで、セレーション軸部31a〜31cとセレーション溝部32a〜32cとは両者の円周方向対向面が微小間隙をもって対向されている。   On the other hand, the female shaft 2 is formed with Gothic arc-shaped axial grooves 6a to 6c which are opposed to the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1 and are paired therewith, and these axial grooves 6a to 6c. Serration groove portions 32a to 32c that engage with the serration shaft portions 31a to 31c are formed at the circumferential center between the adjacent grooves. The serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c constitute serrations 30a to 30c serving as torque transmission members. Here, the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c are opposed to each other in the circumferential direction with a minute gap.

また、ボール列8a〜8cと雄軸1の軸方向溝4a〜4cとの間に弾性体としての板バネ33a〜33cが介装され、ボール列8a〜8c及び板バネ33a〜33cが図8に示すように雄軸1の端部に嵌合された凸状のストッパ34と、雄軸1の軸方向溝4a〜4cの後端部に形成された外方に突出する段部35とによって保持されている。   Further, leaf springs 33a to 33c as elastic bodies are interposed between the ball rows 8a to 8c and the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1, and the ball rows 8a to 8c and the leaf springs 33a to 33c are shown in FIG. As shown in FIG. 4, a convex stopper 34 fitted to the end of the male shaft 1 and an outwardly projecting step 35 formed at the rear ends of the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1. Is retained.

ここで、板バネ33a〜33cの夫々は、図9及び図10に示すように、ボール列8a〜8cのボールに2点で接触するボール側接触部33dと、このボール側接触部33dに対して略周方向に所定間隔をおいて離間していると共に雄軸1の軸方向溝4a〜4cのテーパー側面板部4dに接触する溝面側接触部33eと、ボール側接触部33dと溝面側接触部33eとを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部33fと、軸方向溝4a〜4cの底面板部4eに接触する底部33gとを有している。ここで、付勢部33fは、略U字形状で略円弧状に折れ曲がりした折曲形状を有し、この折曲形状の付勢部33fによって、ボール側接触部33dと溝面側接触部33eとを相互に離間するように弾性的に付勢することができる。   Here, as shown in FIGS. 9 and 10, each of the leaf springs 33a to 33c has a ball side contact portion 33d that comes into contact with the balls of the ball rows 8a to 8c at two points, and the ball side contact portion 33d. A groove surface side contact portion 33e that contacts the tapered side surface plate portion 4d of the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1, and the ball side contact portion 33d and the groove surface. It has a biasing portion 33f that elastically biases the side contact portion 33e in a direction away from each other, and a bottom portion 33g that contacts the bottom surface plate portion 4e of the axial grooves 4a to 4c. Here, the urging portion 33f has a substantially U-shaped bent shape that is bent in a substantially arc shape, and the bent side urging portion 33f causes the ball side contact portion 33d and the groove surface side contact portion 33e to be bent. Can be elastically biased so as to be separated from each other.

そして、雄軸1の外周面及び雌軸2の内周面の少なくとも一方に、雄軸1及び雌軸2との相対移動時に、セレーション軸部31a〜31cとセレーション溝部32a〜32cとの間で圧痕の発生を防止するガス軟窒化処理が施され、セレーション軸部31a〜31c及びセレーション溝部32a〜32cの少なくとも一方の表面硬度がHV400以上とされている。   Then, at least one of the outer peripheral surface of the male shaft 1 and the inner peripheral surface of the female shaft 2 is moved between the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c during the relative movement of the male shaft 1 and the female shaft 2. Gas soft nitriding treatment is performed to prevent generation of indentation, and the surface hardness of at least one of the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c is set to HV400 or more.

この第3実施の形態でも、トルク伝達部材となるセレーションを構成するセレーション軸部31a〜31c及びセレーション溝部32a〜32cの何れか一方にガス軟窒化処理が施されて表面硬度がHV400以上とされているので、雄軸1及び雌軸2との相対移動時に、雄軸1と雌軸2との傾きが異なって、セレーション軸部31a〜31cとセレーション溝部32a〜32cとの間にスティックスリップが生じることにより圧痕が発生されることを確実に防止することができ、圧痕の発生によるセレーション30a〜30cでの摺動抵抗の増加や圧痕による摩擦等によってセレーション軸部31a〜31c又はセレーション溝部32a〜32cの損傷を確実に防止することができる。   Also in the third embodiment, any one of the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c constituting the serration serving as a torque transmission member is subjected to gas soft nitriding treatment to have a surface hardness of HV400 or more. Therefore, when the male shaft 1 and the female shaft 2 are relatively moved, the male shaft 1 and the female shaft 2 have different inclinations, and stick slip occurs between the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c. Therefore, it is possible to reliably prevent generation of indentation, and serration shaft portions 31a to 31c or serration groove portions 32a to 32c due to an increase in sliding resistance in the serrations 30a to 30c due to the generation of the indentation, friction due to the indentation, or the like. Can be reliably prevented.

一方、板バネ33a〜33cは、そのボール側接触部33dが付勢部33fを介して十分に撓むことができ、撓み量を十分に確保することができる。
また、ボール列8a〜8c以外に、セレーション軸部31a〜31c及びセレーション溝部32a〜32cで構成されるセレーション30a〜30cを備えているので、操舵トルク伝達時には、セレーション軸部31a〜31cとセレーション溝部32a〜32cとが、板バネ33a〜33cに課題な負荷(応力)がかかるより先に接触し、セレーション30a〜30cが主としてトルクを伝達することになるため、ボール列8a〜8c及び板バネ33a〜33cには、過大な負荷(応力)がかかることがない。
On the other hand, the leaf springs 33a to 33c can sufficiently bend the ball side contact portion 33d via the biasing portion 33f, and can ensure a sufficient amount of bending.
Further, in addition to the ball rows 8a to 8c, the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portions 32a to 32c are provided with serrations 30a to 30c. Therefore, when the steering torque is transmitted, the serration shaft portions 31a to 31c and the serration groove portion are provided. 32a to 32c come into contact before the plate springs 33a to 33c are subjected to a problem load (stress), and the serrations 30a to 30c mainly transmit torque, so the ball trains 8a to 8c and the plate spring 33a. ˜33c is not subjected to an excessive load (stress).

このように、板バネ33a〜33cは、撓み量を十分に確保することができると共に、ボール列8a〜8cのボール及び板バネ33a〜33cには、過大な負荷(応力)が係ることがないことから、操舵トルク伝達時に、ボール列8a〜8cと板バネ33a〜33cに発生する応力を緩和することができ、これにより、高い応力が発生することがなく、永久変形により「へたり」を防止して、長期にわたり予圧性能を維持することができる。   As described above, the leaf springs 33a to 33c can secure a sufficient amount of bending, and an excessive load (stress) is not applied to the balls of the ball rows 8a to 8c and the leaf springs 33a to 33c. Therefore, the stress generated in the ball trains 8a to 8c and the leaf springs 33a to 33c at the time of transmission of the steering torque can be relieved, so that no high stress is generated and the “sag” is caused by permanent deformation. And can maintain preload performance over a long period of time.

また、第3実施の形態では、雄軸1の軸方向溝4a〜4cは、テーパー側面板部4d及び底面板部4eの双方が平面で構成されている。軸方向溝4a〜4cの中心線は、雄軸1の中心点に向かっており、テーパー側面板部4dは軸方向溝4a〜4cの中心から左右対象のくさび形状をなしている。くさびの角度(接触角)は、軸方向溝4a〜4cの中心に対して、40〜70度が好ましい。これにより、軸方向溝4a〜4cのくさび面に板バネ33a〜33cがしっかり固定されるので、操舵トルクが付加された際に、板バネ33a〜33c全体が横滑りを起こし難いことから、伝達トルクの低下を招くことがなく、また、ヒステリシスが過大に発生することを防止することができる。   Moreover, in 3rd Embodiment, both the taper side surface board part 4d and the bottom face board part 4e are comprised in the axial direction groove | channels 4a-4c of the male shaft 1 by the plane. The center lines of the axial grooves 4a to 4c are directed toward the center point of the male shaft 1, and the tapered side face plate portion 4d has a wedge shape that is a right and left object from the center of the axial grooves 4a to 4c. The wedge angle (contact angle) is preferably 40 to 70 degrees with respect to the centers of the axial grooves 4a to 4c. As a result, the leaf springs 33a to 33c are firmly fixed to the wedge surfaces of the axial grooves 4a to 4c, so that when the steering torque is applied, the entire leaf springs 33a to 33c are unlikely to cause a side slip. In addition, it is possible to prevent excessive hysteresis from occurring.

なお、上記第3の実施形態においては、板バネ33a〜33cを雄軸1側に設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雌軸1側に設けることもできる。
また、上記第3実施の形態においては、雄軸1の外周面及び雌軸2の内周面の少なくとも一方に、雄軸1及び雌軸2との相対移動時に、セレーション軸部31a〜31cとセレーション溝部32a〜32cとの間で圧痕の発生を防止するガス軟窒化処理を施した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、少なくともセレーション軸部31a〜31c又はセレーション溝部32a〜32cのみ若しくはこれらの周辺部に部分的にガス軟窒化処理等の表面硬化熱処理を施すようにしてもよく、さらにはボール列8a〜8cが転接する雌軸2の軸方向溝6a〜6cのみ又はその軸方向溝6a〜6cを含む周辺部に部分的に表面硬化熱処理を施すようにしてもよい。
In the third embodiment, the case where the leaf springs 33a to 33c are provided on the male shaft 1 side has been described. However, the present invention is not limited to this and can be provided on the female shaft 1 side.
In the third embodiment, at least one of the outer peripheral surface of the male shaft 1 and the inner peripheral surface of the female shaft 2 is moved to the serration shaft portions 31a to 31c at the time of relative movement between the male shaft 1 and the female shaft 2. Although the case where the gas soft nitriding treatment for preventing the generation of indentation was performed between the serration groove portions 32a to 32c has been described, the present invention is not limited to this, and at least the serration shaft portions 31a to 31c or the serration groove portions 32a to 32c. Or a part thereof may be partially subjected to surface hardening heat treatment such as gas soft nitriding, and only the axial grooves 6a to 6c of the female shaft 2 to which the ball rows 8a to 8c are in rolling contact or the A surface hardening heat treatment may be partially applied to the peripheral portion including the axial grooves 6a to 6c.

さらに、第3実施の形態においては、トルク伝達部材としてセレーション部30a〜30cを適用した場合につい説明したが、これに限定されるものではなく、セレーション部30a〜30cに代えてスプライン溝部とスプライン軸部とで構成されるスプライン部を設けるようにしても良い。
さらにまた、上記第3実施の形態においては、ボール列8a〜8cで構成される転動体とセレーション部30a〜30cで構成されるトルク伝達部材が夫々3組ずつ設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、転動体及びトルク伝達部材数は任意の組数設けることができる。
なおさらに、上記第3実施の形態においては、転動体としてボール列8a〜8cを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、雄軸1及び雌軸2の軸方向に転動する複数のコロを配置したコロ列を適用することもできる。
Further, in the third embodiment, the case where the serration portions 30a to 30c are applied as the torque transmitting members has been described. However, the present invention is not limited to this, and instead of the serration portions 30a to 30c, a spline groove portion and a spline shaft are used. You may make it provide the spline part comprised by a part.
Furthermore, in the third embodiment, the case where three sets of rolling elements constituted by the ball rows 8a to 8c and three torque transmission members constituted by the serration portions 30a to 30c are provided, respectively. However, the number of rolling elements and the number of torque transmission members can be arbitrarily set.
Furthermore, in the third embodiment, the case where the ball trains 8a to 8c are applied as rolling elements has been described. However, the present invention is not limited to this, and the rolling is performed in the axial direction of the male shaft 1 and the female shaft 2. A roller row in which a plurality of moving rollers are arranged can also be applied.

(第4実施の形態)
図11は、本発明の第4実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面である。図12はその要部の拡大断面図である。
この第4実施の形態では、雄軸1及び雌軸2間に発生する傾き差を抑制するようにしたものである。
すなわち、第4実施の形態では、図11に示すように、前述した第2の実施形態における図5の構成において、板バネ10a〜10cが第3実施の形態と同様の構成を有する板バネ33a〜33cに変更されて、ボール列8a〜8cと雄軸1の軸方向溝4a〜4cとの間に介挿され、さらに雌軸2のステアリングホイール側のカルダン軸継手20側の開放側端部に、雄軸1と雌軸2との間の傾きを抑制するために雄軸1の外周面に摺接する軸方向で比較的幅広の傾き止め部41が形成されていることを除いては第2実施の形態と同様の構成を有し、図5との対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a longitudinal section of a telescopic shaft for vehicle steering according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the main part.
In the fourth embodiment, a difference in inclination generated between the male shaft 1 and the female shaft 2 is suppressed.
That is, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 11, in the configuration of FIG. 5 in the second embodiment described above, the leaf springs 10a to 10c have the same configuration as that of the third embodiment. To 33c, inserted between the ball rows 8a to 8c and the axial grooves 4a to 4c of the male shaft 1, and further, the open end of the female shaft 2 on the cardan shaft joint 20 side on the steering wheel side In addition, in order to suppress the inclination between the male shaft 1 and the female shaft 2, a relatively wide tilt stopper 41 is formed in the axial direction in sliding contact with the outer peripheral surface of the male shaft 1. The configuration is the same as that of the second embodiment, and the same reference numerals are given to the corresponding parts to those in FIG.

ここで、傾き止め部41は、図12に示すように、雌軸2の開放側端部に、内方に突出して一体に形成された比較的幅広のフランジ42と、このフランジ42の内周面における軸方向の両端部に所定間隔を保って突出形成された雄軸1の外周面に摺接するように形成された摺接突出部43a及び43bと、これら摺接突出部43a及び43bで囲まれてグリースを溜めるグリース溜まり部44とを有する。   Here, as shown in FIG. 12, the anti-tilt portion 41 includes a relatively wide flange 42 that is integrally formed at the open end of the female shaft 2 so as to protrude inward, and an inner periphery of the flange 42. Surrounded by sliding contact protrusions 43a and 43b formed so as to be in sliding contact with the outer peripheral surface of the male shaft 1 which is formed protruding at both ends in the axial direction on the surface, and these sliding contact protrusions 43a and 43b And a grease reservoir 44 for collecting grease.

そして、傾き止め部41の外側にシール部45が形成されている。このシール部45は、雌軸2の開放側端部の外周面に形成された小径部46に嵌合する円筒部47と、この円筒部47の一端から内方に傾き止め部41のフランジ42に沿って延長するフランジ部48と、このフランジ部48の内周面に装着された雄軸1の外周面に摺接するシール部材49とで構成されている。このシール部材49は、ゴムやエラストマー等の弾性体で形成されている。   A seal portion 45 is formed outside the anti-tilt portion 41. The seal portion 45 includes a cylindrical portion 47 fitted to a small diameter portion 46 formed on the outer peripheral surface of the open end portion of the female shaft 2, and a flange 42 of the anti-tilt portion 41 inward from one end of the cylindrical portion 47. And a seal member 49 slidably in contact with the outer peripheral surface of the male shaft 1 mounted on the inner peripheral surface of the flange portion 48. The seal member 49 is formed of an elastic body such as rubber or elastomer.

この第4実施の形態では、操舵トルクが作用していない操舵トルク非伝達時には、板バネ33a〜33cによってボール列8a〜8cに予圧を与えることにより、ボール列8a〜8cが雌軸2の軸方向溝6a〜6cに確実に転接することになると共に、雄軸1の外周面に雌軸2の開放端部に形成した傾き止め部41の摺接突出部43a及び43bが摺接するので、雌軸2が雄軸1に対してボール列8a〜8cと傾き止め部41の2点で保持されることになり、雄軸1と雌軸2との中心軸が一致された状態となり、両者の中心軸に傾きが生じることを確実に防止することができる。しかも、摺接突出部43a及び43b間にグリース溜まり部44か形成され、このグリース溜まり部44にグリースを溜めておくことにより、そのグリースが摺接突出部43a及び43bに滲み出すことにより、摺接突出部43a及び43bでの摩擦抵抗を低減させることができる。   In the fourth embodiment, when the steering torque is not applied when the steering torque is not applied, the ball trains 33a to 33c apply preloads to the ball trains 8a to 8c so that the ball trains 8a to 8c have the axis of the female shaft 2. Since the slidably contacting projections 43a and 43b of the anti-tilt portion 41 formed on the open end of the female shaft 2 are in sliding contact with the outer circumferential surface of the male shaft 1, the slidably contacting projections 43a and 43b are surely brought into contact with the directional grooves 6a to 6c. The shaft 2 is held at two points of the ball row 8a to 8c and the tilt preventing portion 41 with respect to the male shaft 1, so that the central axes of the male shaft 1 and the female shaft 2 are aligned with each other. It is possible to reliably prevent the center axis from being inclined. In addition, a grease reservoir 44 is formed between the sliding contact projections 43a and 43b. By storing grease in the grease reservoir 44, the grease oozes out into the sliding contact projections 43a and 43b, thereby causing the sliding. The frictional resistance at the contact protrusions 43a and 43b can be reduced.

このため、操舵トルク非伝達時に、雄軸1及び雌軸2を相対移動させる時に、雄軸1に保持されたニードルローラ7a〜7cによってスティックスリップが発生することがなく、雌軸2の軸方向溝5a〜5cに圧痕が発生することを確実に防止することができる。
この第4実施の形態では、上述したように、傾き止め部41によって雄軸1と雌軸2との間の傾きの発生を防止して、ニードルローラ7a〜7cによるスティックスリップの発生を防止することができるので、雄軸1及び雌軸2にガス軟窒化処理を施す必要はないが、少なくとも雌軸2にガス軟窒化処理を施すことにより、より一層確実に圧痕の発生を防止することができる。
For this reason, when the male shaft 1 and the female shaft 2 are relatively moved when the steering torque is not transmitted, the stick rollers are not generated by the needle rollers 7a to 7c held by the male shaft 1, and the axial direction of the female shaft 2 is not caused. Generation of indentations in the grooves 5a to 5c can be reliably prevented.
In the fourth embodiment, as described above, the tilt preventing portion 41 prevents the tilt between the male shaft 1 and the female shaft 2 and prevents the stick rollers 7a to 7c from generating a stick slip. Therefore, although it is not necessary to perform gas soft nitriding on the male shaft 1 and the female shaft 2, it is possible to prevent the occurrence of indentation more reliably by performing gas soft nitriding on at least the female shaft 2. it can.

なお、上記第4実施の形態においては、雌軸2の先端に一体に傾き止め部41を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図13に示すように、雌軸2の先端側内周面に傾き止め部41と同様の断面形状を有する円環状体51を内嵌するようにしてもよく、この場合には、円環状体51の内嵌位置を自由に選択できるので、図13に示すように円環状体51の先端側端面と雌軸2の先端との間に隙間を開けて内嵌することにより、シール部材49を雄軸1の外周面に軸方向の2個所で摺接するように構成することが可能となり、ダストシール効果を向上させることができる。   In the fourth embodiment, the case where the tilt preventing portion 41 is integrally formed at the tip of the female shaft 2 has been described. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. An annular body 51 having the same cross-sectional shape as that of the anti-tilt portion 41 may be fitted on the inner peripheral surface of the distal end side, and in this case, an internal fitting position of the annular body 51 can be freely selected. Therefore, as shown in FIG. 13, the seal member 49 is axially attached to the outer peripheral surface of the male shaft 1 by fitting a gap between the front end side surface of the annular body 51 and the front end of the female shaft 2. It is possible to configure so as to be in sliding contact with each other at two locations, and the dust seal effect can be improved.

さらには、図14に示すように、シール部45を形成する円筒部47の内周面に一体に傾き止め部41を形成するようにしてもよく、この場合には、シール部材49を傾き止め部41の内周面側に装着して、傾き止め部41の外側で雄軸1の外周面と摺接するように構成すればよい。
また、第4実施の形態においては、ニードルローラ7a〜7cとボール列8a〜8cとでトルク伝達部材を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第3実施の形態のようにボール列8a〜8cとセレーション30a〜30cとでトルク伝達部材を構成したり、ニードルローラ7a〜7cのみでトルク伝達部材を構成したり、さらにはセレーション又はスプラインのみによってトルク伝達部材を構成したりするようにしてもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 14, the tilt preventing portion 41 may be integrally formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 47 forming the seal portion 45. In this case, the seal member 49 is prevented from tilting. What is necessary is just to comprise so that it may mount | wear to the inner peripheral surface side of the part 41, and may slidably contact with the outer peripheral surface of the male shaft 1 on the outer side of the inclination prevention part 41.
Moreover, in 4th Embodiment, although the case where the torque transmission member was comprised with the needle rollers 7a-7c and ball row | line | columns 8a-8c was demonstrated, it is not limited to this, 3rd Embodiment As described above, the ball trains 8a to 8c and the serrations 30a to 30c constitute a torque transmission member, the needle rollers 7a to 7c alone constitute a torque transmission member, and further the serration or spline alone constitutes a torque transmission member. You may make it do.

本発明の実施形態に係る車両ステアリング用伸縮軸を適用した自動車の操舵機構部の概略的側面図である。1 is a schematic side view of a steering mechanism part of an automobile to which a telescopic shaft for vehicle steering according to an embodiment of the present invention is applied. 本発明の第1実施の形態に係るカルダン軸継手付き車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the expansion-contraction shaft for vehicle steering with a cardan shaft coupling which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図2に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the vehicle steering telescopic shaft shown in FIG. 2. 図2のA−A線に沿った横断面図である。FIG. 3 is a transverse sectional view taken along line AA in FIG. 2. 本発明の第2実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5に示した車両ステアリング用伸縮軸の分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of the vehicle steering telescopic shaft shown in FIG. 5. 図5のB−B線に沿った横断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 5. 本発明の第3実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図8のC−C線に沿った横断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 8. 第3実施の形態に適用し得る板バネの斜視図である。It is a perspective view of the leaf | plate spring which can be applied to 3rd Embodiment. 本発明の第4実施の形態に係る車両ステアリング用伸縮軸の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering which concerns on 4th Embodiment of this invention. 図11の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part of FIG. 第4実施の形態の変形例を示す図12と同様の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the principal part similar to FIG. 12 which shows the modification of 4th Embodiment. 第4実施の形態における他の変形例を示す図12と同様の要部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the same principal part as FIG. 12 which shows the other modification in 4th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…雄軸、2…雌軸、3a〜3c…軸方向溝、4a〜4c…軸方向溝、5a〜5c…軸方向溝、6a〜6c…軸方向溝、7a〜7c…ニードルローラ、8a〜8c…ボール列、9…板バネ、10a〜10c…板バネ、11…ストッパ、12…突起、20…カルダン軸継手、21…ヨーク、22…カルダン軸継手、23…ヨーク、33a〜33c…板バネ、41…傾き止め部、45…シール部、100…メンバ、101…アッパブラケット、102…ロアブラケット、103…ステアリングコラム、104…ステアリングシャフト、105…ステアリングホイール、106…ユニバーサルジョイント、107…ロアステアリングシャフト部、108…操舵軸継手、109…ピニオンシャフト、110…フレーム、111…弾性体、112…ステアリングラック軸、113…ステアリングチック支持部、120…アッパステアリングシャフト部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Male shaft, 2 ... Female shaft, 3a-3c ... Axial groove, 4a-4c ... Axial groove, 5a-5c ... Axial groove, 6a-6c ... Axial groove, 7a-7c ... Needle roller, 8a ˜8c, ball train, 9, leaf spring, 10 a to 10 c, leaf spring, 11, stopper, 12, protrusion, 20, cardan shaft joint, 21, yoke, 22, cardan shaft joint, 23, yoke, 33 a to 33 c,. Leaf spring, 41 ... Anti-tilt part, 45 ... Seal part, 100 ... Member, 101 ... Upper bracket, 102 ... Lower bracket, 103 ... Steering column, 104 ... Steering shaft, 105 ... Steering wheel, 106 ... Universal joint, 107 ... Lower steering shaft part 108 ... steering shaft joint 109 ... pinion shaft 110 ... frame 111 ... elastic body 112 ... steer Ring rack shaft, 113 ... steering tic support portion, 120 ... upper steering shaft portion

Claims (8)

車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面とに形成した軸方向溝間に、摺動体を嵌合し、
前記軸方向溝における雄軸側及び雌軸側の一方と前記摺動体との間に弾性体を介装し、
前記弾性体が配置された円周方向位置とは異なる円周方向位置にトルク伝達部材を配置し、
前記雄軸外周面及び雌軸内周面の少なくとも一方に、少なくとも前記軸方向溝での前記摺動体の摺接による圧痕の発生を防止する硬さとなる熱処理を施したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
In a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering shaft of a vehicle and fitted so that a male shaft and a female shaft can transmit torque and can move relative to each other in the axial direction.
A sliding body is fitted between the axial grooves formed on the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft,
An elastic body is interposed between one of the male shaft side and the female shaft side in the axial groove and the sliding body,
A torque transmitting member is disposed at a circumferential position different from the circumferential position at which the elastic body is disposed;
Vehicle steering characterized in that at least one of the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft is subjected to a heat treatment that is hard to prevent indentation due to sliding contact of the sliding body in at least the axial groove. Telescopic shaft.
前記弾性体は、伝達される操舵トルクが所定未満の時に、予圧作用を行って低剛性特性を発揮し、前記弾性体とは異なる円周方向位置に配置されたトルク伝達部材は、前記操舵トルクが所定以上の時に、前記軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮して、2段階の捩り剛性特性が得られる構成とされていることを特徴とする請求項1に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   The elastic body exerts a preload action when the transmitted steering torque is less than a predetermined value and exhibits low rigidity characteristics, and the torque transmission member disposed at a circumferential position different from the elastic body is the steering torque 2. The structure according to claim 1, wherein when the angle is greater than or equal to a predetermined value, the axial groove is engaged in the circumferential direction to exhibit a high rigidity characteristic and to obtain a two-stage torsional rigidity characteristic. Telescopic shaft for vehicle steering. 車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸をトルク伝達可能に且つ軸方向に相対移動可能に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸において、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面に形成した軸方向溝の間に、予圧用の弾性体を介して、前記両軸の軸方向相対移動の際に転動する転動体を介装し、
前記雄軸の外周面と前記雌軸の内周面との間に、両者間で軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部材を形成し、
前記雄軸外周面及び雌軸内周面の少なくとも一方に、前記軸方向溝での前記トルク伝達部材の摺接による圧痕の発生を防止する硬さとなる熱処理を施したことを特徴とする車両ステアリング用伸縮軸。
In a telescopic shaft for vehicle steering that is incorporated in a steering shaft of a vehicle and fitted so that a male shaft and a female shaft can transmit torque and can move relative to each other in the axial direction.
A rolling element that rolls in the axial relative movement of the two shafts via an elastic body for preload between the axial grooves formed in the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft. Intervening,
Between the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft, a torque transmission member that enables relative movement in the axial direction between the two and restricts movement in the rotational direction is formed.
A vehicle steering system characterized in that at least one of the outer peripheral surface of the male shaft and the inner peripheral surface of the female shaft is subjected to a heat treatment that is hard to prevent indentation due to sliding contact of the torque transmitting member in the axial groove. Telescopic shaft.
前記弾性体は、伝達される操舵トルクが所定未満の時に、予圧作用を行って低剛性特性を発揮し、前記トルク伝達部材は、前記操舵トルクが所定以上の時に、前記軸方向溝に周方向に係合して高剛性特性を発揮して、2段階の捩り剛性特性が得られる構成とされていることを特徴とする請求項3に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   The elastic body exerts a preload action when the transmitted steering torque is less than a predetermined value and exhibits a low rigidity characteristic, and the torque transmitting member is circumferentially inserted into the axial groove when the steering torque is a predetermined value or more. The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3, wherein the telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3 is configured to exhibit a high rigidity characteristic by engaging with the torsion, and to obtain a two-stage torsional rigidity characteristic. 前記トルク伝達部材はセレーション及びスプラインの何れか一方で構成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   5. The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3, wherein the torque transmission member is configured by one of a serration and a spline. 前記トルク伝達部材は円柱体で構成されていることを特徴とする請求項3又は4に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   The telescopic shaft for vehicle steering according to claim 3 or 4, wherein the torque transmitting member is formed of a cylindrical body. 前記熱処理は、ガス軟窒化処理であり、少なくとも前記軸方向溝の摺接面の硬さをHV400以上としたことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   The expansion and contraction for vehicle steering according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat treatment is gas soft nitriding, and at least a hardness of a sliding contact surface of the axial groove is HV400 or more. axis. 前記弾性体は板バネで構成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の車両ステアリング用伸縮軸。   The telescopic shaft for vehicle steering according to any one of claims 1 to 7, wherein the elastic body is configured by a leaf spring.
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