旋转传递装置、车辆用转向装置以及中间轴的制作方法
【专利摘要】本发明提供旋转传递装置、车辆用转向装置以及中间轴。旋转传递装置由在圆周方向形成有多个朝外径方向突出且沿轴向延伸的外齿部(29)的第一旋转轴(28)和在圆周方向形成有多个朝内径方向突出且沿轴向延伸的内齿部(27)的第二旋转轴(26)构成，利用外齿部(29)和内齿部(27)使第二旋转轴(26)相对于第一旋转轴(28)以能沿轴向滑动且在旋转方向上卡合的方式嵌合，其中，外齿部(29)和内齿部(27)具有相互在旋转方向卡合的齿面，在外齿部(29)和内齿部(27)的一方的齿面形成有朝外齿部(29)和内齿部(26)的另一方的齿面侧突出且沿轴向延伸的突起部(29c)，突起部(29c)由比齿面容易弹性变形的树脂形成。
【专利说明】旋转传递装置、车辆用转向装置以及中间轴
【技术领域】
[0001]本发明涉及使两个转向轴相互以能够沿轴向滑动且能够在旋转方向上卡合的方式嵌合的旋转传递装置、车辆用转向装置以及中间轴。
【背景技术】
[0002]对于日本特开2009-168144好公报所公开的旋转传递装置，使花键套筒与花键轴以能够沿轴向滑动且能够在旋转方向上卡合的方式嵌合。在日本特开2009-168144公报中公开了具备突起部6PR和突起部6RB的驱动力传递装置，突起部6PR在隆起(ridge)部的外径方向前端沿轴向突起，突起部6RB在隆起部的轴向两端在圆周方向上与隆起部相连续。
[0003]突起部6PR以及突起部6RB具有减少花键套筒以及花键轴之间的径向晃动，使花键轴相对于花键套筒顺畅地滑动的效果。
[0004]突起部6PR虽然具有减少径向的晃动的功能，但并不具有吸收旋转方向的晃动的功能。因而，无法顺畅地将花键套筒的旋转传递至花键轴。并且，突起部6RB并不具有吸收旋转方向的晃动的功能，因此无法顺畅地将花键轴的旋转传递至花键套筒。
【发明内容】
[0005]本发明提供能够在第一旋转轴以及第二旋转轴之间顺畅地传递旋转的旋转传递装置，以及具备该旋转传递装置的车辆用转向装置以及中间轴。
[0006]根据本发明的一个实施例，旋转传递装置由第一旋转轴和第二旋转轴构成，在上述第一旋转轴的圆周方向上形成有多个朝外径方向突出且沿轴向延伸的外齿部，在上述第二旋转轴的圆周方向上形成有多个朝内径方向突出且沿轴向延伸的内齿部，利用上述外齿部以及上述内齿部使上述第二旋转轴相对于上述第一旋转轴以能够沿轴向滑动且在旋转方向上卡合的方式嵌合，上述旋转传递装置的特征在于，上述外齿部以及上述内齿部具有相互在旋转方向上卡合的齿面，在上述外齿部以及上述内齿部中的一方的上述齿面形成有朝上述外齿部以及上述内齿部中的另一方的上述齿面侧突出且沿轴向延伸的突起部，上述突起部由相比上述齿面容易弹性变形的树脂形成。
[0007]根据以下的参照附图对实施例的说明能够清楚本发明的上述的和进一步的目的、特征以及优点，其中，相同的标号用于表示相同的部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是第一实施方式的车辆用转向装置的纵剖视图。
[0009]图2是沿着图1的A-A线的剖视图。
[0010]图3是图2的局部放大剖视图。
[0011]图4是第一实施方式的内侧轴的局部放大立体图。
[0012]图5是使用了第一实施方式的模具的成型状态剖视图。
[0013]图6是第二实施方式的中间轴的主视图。[0014]图7是沿着图6的B-B线的剖视图。
[0015]图8是图7的局部放大图。
[0016]图9是第三实施方式的局部放大剖视图，是被压缩后的例子。
[0017]图10是第四实施方式的局部放大剖视图，是示出外侧轴以及内侧轴之间的相对旋转量的状态图。
[0018]图11是图10的局部放大图，是示出相对旋转前的突起部的弹性变形量的状态图。
[0019]图12是图10的局部放大图，是示出相对旋转后的突起部的弹性变形量的状态图。
[0020]图13是图10的局部放大图，是示出相对旋转时的突起部的变形量的状态图。
【具体实施方式】
[0021 ] 下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
[0022]基于图1至图5对作为本发明的第一实施方式的车辆用转向装置进行说明。图1是车辆用转向装置的纵剖视图，图2是沿着图1的A-A线的剖视图，图3是图2的局部放大剖视图，图4是内侧轴的局部放大立体图，图5是使用了模具的成型状态剖视图。
[0023]如图1以及图2所示，车辆用转向装置10具有转向管柱20以及由转向管柱20经由轴承22、24支承为能够旋转的转向轴25。车辆用转向装置10经由省略图示的支架被固定于车体。在转向轴25的一端旋转连结有省略图示的方向盘，在转向轴25的另一端旋转连结有省略图示的中间轴。
[0024]上述转向管柱20由圆筒形状的外侧管21和圆筒形状的内侧管23构成，内侧管23带有间隙地组装于外侧管21。在外侧管21固定有省略图示的支架，外侧轴26经由轴承22由该外侧管21轴支承为能够旋转。后述的内侧轴28经由轴承24由内侧管23轴支承为能够旋转。
[0025]上述转向轴25由圆筒形状的外侧轴26和圆柱形状的内侧轴28构成，内侧轴28以能够沿轴向滑动且能够在旋转方向上与外侧轴26卡合的方式与外侧轴26嵌合。在外侧轴26的一端连结有省略图示的方向盘，在内侧轴28的另一端连结有省略图示的中间轴。中间轴还经由省略图示的小齿轮轴、齿条轴连结于轮胎。
[0026]如图3至图5所示，在外侧轴26的内周以及内侧轴28的外周形成有花键。外侧轴26的花键朝内径侧突出，具有截面梯形形状的内齿部27，内侧轴28的花键朝外径侧突出，具有截面梯形形状的外齿部29。内齿部27在外侧轴26的内周在圆周方向上等间隔地设置，且沿轴向延伸。外齿部29在内侧轴28的外周在圆周方向上等间隔地设置，且沿轴向延伸。
[0027]内齿部27以及外齿部29具有相互在旋转方向上卡合的齿面。内齿部27的齿面的截面具有直线，外齿部29的齿面的截面具有渐开曲线。如图2至图5所示，外齿部29通过下述方法制作:在铁系材料上通过滚压成型等形成截面梯形形状的原始外齿部29a，在原始外齿部29a形成具有规定壁厚的树脂涂层2%，并利用模具等对树脂涂层29b的外周进行成型(图5)。
[0028]在外齿部29的左右两侧的齿面形成有截面半圆形状的突起部29c。突起部29c突出至与内齿部27的齿面接触的位置，且与内侧轴28的轴线平行地延伸。内侧轴28的花键的从一端到中间的部分是具有树脂涂层29b的外齿部29，内侧轴28的花键的中间以后的剩余部分是不具有树脂涂层29的原始外齿部29a。无需在所有的外齿部29形成突起部29c，在上述实施方式中，在形成有突起部29c的外齿部29的相邻的外齿部29并不形成突起部29c。与内齿部27以及外齿部29的两个齿面彼此之间的接触面积相比较，突起部29c相对于内齿部27的齿面的接触面积小。因而，突起部29c容易弹性变形。
[0029]其次，基于上述的结构对内侧轴28的花键的形成方法进行说明。在内侧轴28的外周在圆周方向等间隔地形成截面梯形形状的原始外齿部29a。将原始外齿部29a内的从一端到中间为止的部分浸入盛有树脂的箱体。由此，在原始外齿部29a内的从一端到中间为止的部分形成有树脂涂层2%。在树脂涂层29b硬化之后，使其通过模具95。模具95包括粗切削用的模具和精加工用的模具，利用粗切削用的模具对树脂涂层29进行粗切削，然后利用精加工用的模具对树脂涂层29进行精加工切削。利用模具95同时形成齿面和突起部29c。这样，内侧轴28的花键从一端到中间具有外齿部29，从中间开始的其余部分具有原始外齿部29a。树脂涂层29b的树脂使用热熔型的树脂。作为其他的变形例，也可以使用二液硬化型树脂。
[0030]接着，对转向管柱的组装动作进行说明。使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合。此时，由于突起部29c比齿面柔和，因此能够在不存在径向的晃动的状态下顺畅地进行嵌合，且能够沿轴向滑动。通过使轴承22与外侧管21嵌合，并对外侧管21的一部分进行敛缝，将轴承22固定于外侧管21。通过使轴承24与内侧管23嵌合，并对内侧管23的一部分进行敛缝，将轴承24固定于内侧管23。使轴承22与转向轴25嵌合，并嵌入挡圈来进行防脱。使轴承24与转向轴25嵌合，并嵌入挡圈来进行防脱。这样，转向轴25以能够旋转的方式被组装在转向管柱20内。
[0031]接着，对外侧管21以及外侧轴26的轴向移动进行说明。能够在使外侧管21相对于内侧管23沿前后方向移动的同时使外侧轴26相对于内侧轴28沿前后方向移动。
[0032]内侧轴28的外齿部29的突起部29c柔和地抵接于外侧轴26的内齿部27的齿面，因此,能够使外侧轴26相对于内侧轴28顺畅地滑动。由于与内侧轴28的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部29c，因此能够抑制外侧轴26相对于内侧轴28的倾斜，能够容易地将外侧轴26组装于内侧轴28。`
[0033]对方向盘旋转操作进行说明。当对方向盘进行旋转操作时，方向盘的旋转经过外侧轴26、内侧轴28传递至中间轴。由于内侧轴28的外齿部29的突起部29c抵接于外侧轴26的内齿部27的齿面，与内侧轴28的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部29c，且突起部29c具有用于传递旋转力的足够的弹力，因此，外侧轴26的旋转顺畅地传递至内侧轴28。
[0034]其次，基于图6至图8对作为本发明的第二实施方式的中间轴进行说明。图6是中间轴的主视图，图7是沿着图6的B-B线的剖视图，图8是图7的局部放大剖视图。
[0035]如图6以及图7所示，中间轴50由上部轴51、能够相对于上部轴51伸缩且与上部轴51旋转连结的下部轴55、设置于上部轴51的一段的第一万向接头60、以及设置于下部轴55的另一端的第二万向接头70构成。
[0036]第一万向接头60由第一叉形件61、省略图示的第一十字部件、以及第二叉形件65构成。第一叉形件61以及第一^h字部件相互以能够相对旋转的方式连结在一起，第一^h字部件以及第二叉形件65相互以能够相对旋转的方式连结在一起。第一叉形件61相对于第一十字部件的旋转轴线和第二叉形件65相对于第一十字部件的旋转轴线相互正交。在第一叉形件61连结有车辆用转向装置的转向轴80，在第二叉形件65 —体形成有上部轴51。在第一叉形件61形成有螺纹孔62，该螺纹孔62在将转向轴80紧固固定于第一叉形件61时使用。
[0037]第二万向接头70由第三叉形件71、省略图示的第二十字部件、以及第四叉形件75构成。第三叉形件71以及第二十字部件相互以能够相对旋转的方式连结在一起，第二十字部件以及第四叉形件75相互以能够相对旋转的方式连结在一起。第三叉形件71相对于第二十字部件的旋转轴线和第四叉形件75相对于第二十字部件的旋转轴线相互正交。在第三叉形件71连结有小齿轮轴85，在第四叉形件75 —体形成有下部轴55。在第三叉形件71形成有螺纹孔72，该螺纹孔72在将小齿轮轴75紧固固定于第三叉形件71时使用。
[0038]如图7以及图8所示，在上部轴51的内周以及下部轴55的外周形成有花键。上部轴51的花键朝内径侧突出，具有截面梯形形状的内齿部52，下部轴55的花键朝外径侧突出，具有截面梯形形状的外齿部56。内齿部52在上部轴51的内周在圆周方向上等间隔地设置，且沿轴向延伸。外齿部56在下部轴55的外周在圆周方向上等间隔地设置，且沿轴向延伸。
[0039]内齿部52以及外齿部56具有相互在旋转方向上卡合的齿面。内齿部52的齿面的截面具有渐开曲线，外齿部56的齿面的截面具有渐开曲线。外齿部56通过下述方法制作:在铁系材料上形成截面梯形形状的原始外齿部56a，在原始外齿部56a形成具有规定壁厚的树脂涂层56b，并利用模具等对树脂涂层56b的外周进行成型。在外齿部56的左右两侧的齿面形成有截面半圆形状的突起部56c。突起部56c突出至相对于内齿部52的齿面形成间隙56d的位置，且与下部轴55的轴线平行地延伸。无需在所有的外齿部56形成突起部56c，在上述实施方式中，在形成有突起部56c的外齿部56的相邻的外齿部56并不形成突起部56c。
[0040]对下部轴55相对于上部轴51的轴向移动进行说明。由于下部轴55的外齿部56的突起部56c柔和地抵接于上部轴51的内齿部52的齿面，因此能够使上部轴51相对于下部轴55顺畅地滑动。由于与下部轴55的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部56c，因此能够抑制上部轴51相对于下部轴55的倾斜，能够容易地组装下部轴55和上部轴51。
[0041]其次，对旋转传递装置进行说明。转向轴80的旋转经过第一万向接头60、上部轴51、下部轴55以及第二万向接头70传递至小齿轮轴85。由于下部轴55的外齿部56的突起部56c抵接于上部轴51的内齿部52的齿面，与下部轴55的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部56c，且突起部56c具有用于传递旋转力的足够的弹力，因此，上部轴51的旋转顺畅地传递至下部轴55。即便在多个外齿部56之间存在节距误差、齿形误差等偏差，由于突起部56c具有比外齿部56的齿面弱的弹性，因此能够使间隙56d尽可能少，能够将上部轴51的旋转直接传递至下部轴55。
[0042]基于图10至图13对第四实施方式进行说明。第四实施方式是在作为第一实施方式的车辆用转向装置中改变突起部的位置以及形状，对突起部的弹性变形量进行控制而得的实施方式。突起部以外的部件以及部位大致相同，因此标注相同标号并省略说明。
[0043]图10是与图3相应的局部放大图，是明示外侧轴以及内侧轴之间的相对旋转量的图，图11是图10的局部放大图，是示出相对旋转前的突起部的弹性变形量的状态图，图12是图10的局部放大图，是示出相对旋转后的突起部的弹性变形量的状态图，图13是图10的局部放大图，是示出相对旋转时的突起部的变形量的状态图。
[0044]在外齿部29的左右两侧的齿面形成有截面梯形形状的突起部29f。突起部29f突出至与内齿部27的齿面接触的位置，且与内侧轴28的轴线平行地延伸。突起部29f在外齿部29的齿高方向的中间形成在靠近内齿部27的齿顶的位置。无需在所有的外齿部29形成突起部29f，在上述实施方式中，在形成有突起部29f的外齿部29的相邻的外齿部29并不形成突起部29f。
[0045]如图11的点划线所示，使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合前的突起部29f的截面形状是隆起高的梯形形状。如图11的实线所示，使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合后的突起部29f的截面形状是隆起低、隆起宽度变大、且具有鼓状的鼓出部的梯形形状。在该状态下，如果从内侧轴28除去外侧轴26，则突起部29f的截面形状如图11的点划线所示大致恢复成隆起高的梯形形状。
[0046]在使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合后，使内侧轴28的外齿部29相对于外侧轴26的内齿部27朝顺时针方向以及逆时针方向相对旋转至图10以及图13的双点划线所示的位置。图13的点划线所示的隆起高的梯形形状通过相对旋转移动至点线所示的位置，不仅施加有基于花键嵌合的压缩，还施加有相对旋转的压缩，从而被更大地压缩。结果，当从图12的花键嵌合后的状态起除去外侧轴26时，突起部29f如图12的点划线所示形成为隆起低、隆起宽度大的梯形形状。即，突起部29f从图11的点划线所示的隆起高的梯形形状塑性变形成图12的点划线所示的隆起低、隆起宽度大的梯形形状。
[0047]在图12的点划线所示的突起部29f的状态下，当使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合时，突起部29f的截面形状如图12的实线所示成为隆起变低、隆起宽度变大、且具有鼓状的鼓出部的梯形形状。如图12所示，如图12所示的弹性变形量小、弹性系数大的突起部29f所具有的弹力小于如图11所示的弹性变形量大、弹性系数小的突起部29f所具有的弹力，因此，能够使外侧轴26相对于内侧轴28带有较小的滑动阻力地顺畅地滑动。第四实施方式中的内侧轴28的花键的形成方法与第一实施方式同样，因此省略说明。
[0048]接着，对转向管柱的组装动作进行说明。使内侧轴28与外侧轴26花键嵌合。突起部29f从图11的点划线所示的隆起高的梯形形状弹性变形成图11的实线所示的隆起变低、隆起宽度变大、且具有鼓状的鼓出部的梯形形状。接着，使内侧轴28的外齿部29相对于外侧轴26的内齿部27朝顺时针方向、逆时针方向相对旋转至图10以及图13的双点划线所示的位置。突起部29f从图13的点划线所示的隆起高的梯形形状塑性变形成图12的点划线所示的隆起低、隆起宽度大的梯形形状。通过花键嵌合，突起部29f从图12的点划线所示的隆起低、隆起宽度大的梯形形状弹性变形成图12的实线所示的隆起变低、隆起宽度变大、且具有鼓状的鼓出部的梯形形状。
[0049]与塑性变形前的图11的突起部29f的弹性变形量相比，塑性变形后的图12的突起部29f的弹性变形量小，因此，与塑性变形前的图11的突起部29f的弹力相比，塑性变形后的图12的突起部29f的弹力小。结果，能够利用塑性变形后的突起部29f在不存在径向的晃动的状态下将外侧轴26的旋转顺畅地传递至内侧轴28，能够使外侧轴26相对于内侧轴28带有低载荷地沿轴向滑动。
[0050]即便在多个外齿部29之间存在节距误差、齿形误差等偏差，在塑性变形前的图11的多个突起部29之间存在弹性变形量的偏差，也能够缩小塑性变形后的图12的突起部29之间的弹性变形量的偏差。
[0051]通过使轴承22与外侧管21嵌合，并对外侧管21的一部分进行敛缝，将轴承22固定于外侧管21。通过使轴承24与内侧管23嵌合，并对内侧管23的一部分进行敛缝，将轴承24固定于内侧管23。使轴承22与转向轴25嵌合，并嵌入挡圈来进行防脱。使轴承24与转向轴25嵌合，并嵌入挡圈来进行防脱。这样，转向轴25以能够旋转的方式被组装在转向管柱20内。
[0052]接着，对外侧管21以及外侧轴26的轴向移动进行说明。能够在市外侧管21相对于内侧管23沿前后方向移动的同时使外侧轴26相对于内侧轴28沿前后方向移动。
[0053]由于内侧轴28的外齿部29的突起部29柔和地抵接于外侧轴26的内齿部27的齿面，且通过塑性变形而突起部29f的弹力降低，因此能够使外侧轴26相对于内侧轴28顺畅地且带有低载荷地滑动。由于与内侧轴28的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部29f，因此能够抑制外侧轴26相对于内侧轴28倾斜，能够容易地组装内侧轴28和外侧轴26。
[0054]其次，对方向盘旋转操作进行说明。当对方向盘进行旋转操作时，方向盘的旋转经过外侧轴26、内侧轴28传递至中间轴。由于内侧轴28的外齿部29的突起部29f抵接于外侧轴26的内齿部27的齿面，与内侧轴28的轴线平行地遍及规定长度设置有突起部29f，突起部29f具有用于传递旋转力的足够的弹力，并且通过塑性变形而突起部29f的弹力降低，因此外侧轴26的旋转更顺畅地传递至内侧轴28。
[0055]本发明并不受上述实施方式的任何限定，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内以各种方式加以实施。
[0056]在第一实施 方式中，如图3所示使突起部29f突出至与内齿部27的齿面接触的位置。在第三实施方式中，也可以如图9所示使突起部29f突出至由内齿部27的齿面压缩的位置。图9示出内侧轴28相对于外侧轴26处于中立位置的状态,双点划线的突起部是压缩前的状态，实线的突起部是压缩后的状态。在中立状态下被压缩的突起部29f?具有能够进一步压缩的弹性。由于突起部29c在内齿部27的齿面以及外齿部29的齿面之间被压缩，因此能够消除外侧轴26以及内侧轴28之间的晃动。
[0057]对于上述的第一实施方式以及第二实施方式，在内侧轴28的外齿部29的齿面形成与外侧轴26的内齿部27的齿面抵接的突起部29c。作为其他的实施方式，鳄鱼可以在外侧轴26的内齿部27的齿面形成与内侧轴28的外齿部29的齿面抵接的突起部。
[0058]对于上述的第一实施方式，在外齿部29的左右两侧的齿面形成截面半圆形状的突起部29c。作为其他的实施方式，也可以在外齿部29的左右两侧的齿面形成具有利用直线连接圆弧的两侧而得的截面形状的突起部29c。
[0059]对于上述的第一实施方式,在一个外齿部29的左右两侧的齿面形成截面半圆形状的突起部29c。作为其他的实施方式，也可以在相邻的一方的外齿部29的左侧的齿面形成截面半圆形状的突起部29c,在相邻的另一方的外齿部29的右侧的齿面形成截面半圆形状的突起部29c。
[0060]对于上述的第一实施方式，相对于18个外齿部29，在6个外齿部29形成突起部29c。并不限于此，外齿部29的个数和形成突起部29c的外齿部29的个数能够任意设定。
【权利要求】
1.一种旋转传递装置， 该旋转传递装置由第一旋转轴和第二旋转轴构成，在所述第一旋转轴的圆周方向上形成有多个朝外径方向突出且沿轴向延伸的外齿部，在所述第二旋转轴的圆周方向上形成有多个朝内径方向突出且沿轴向延伸的内齿部，利用所述外齿部以及所述内齿部使所述第二旋转轴相对于所述第一旋转轴以能够沿轴向滑动且在旋转方向上卡合的方式嵌合， 所述旋转传递装置的特征在于， 所述外齿部以及所述内齿部具有相互在旋转方向上卡合的齿面，在所述外齿部以及所述内齿部中的一方的所述齿面形成有朝所述外齿部以及所述内齿部中的另一方的所述齿面侧突出且沿轴向延伸的突起部，所述突起部由相比所述齿面容易弹性变形的树脂形成。
2.根据权利要求1所述的旋转传递装置，其特征在于， 通过使所述突起部相对于所述外齿部以及所述内齿部中的另一方的所述齿面的接触面积小于所述外齿部以及所述内齿部的两个齿面彼此的接触面积，使得所述突起部容易弹性变形。
3.根据权利要求2所述的旋转传递装置，其特征在于， 通过在所述第一旋转轴以及所述第二旋转轴之间朝正方向以及反方向相对旋转，所述突起部以减少由所述外齿部以及所述内齿部中的另一方的所述齿面造成的弹性压缩量的状态使用。
4.一种车辆用转向装置，其特征在于， 该车辆用转向装置具备权利要求1所述的旋转传递装置，其中， 所述第一旋转轴是与中间轴侧旋转连结的内侧轴，所述第二旋转轴是与方向盘旋转连结的外侧轴。
5.—种车辆用转向装置，其特征在于， 该车辆用转向装置具备权利要求1所述的旋转传递装置，其中， 所述第一旋转轴是与方向盘旋转连结的外侧轴，所述第二旋转轴是与中间轴侧旋转连结的内侧轴。
6.一种中间轴，其特征在于， 该中间轴具备权利要求1所述的旋转传递装置，其中， 所述第一旋转轴是与小齿轮轴侧的第二万向接头旋转连结的下部轴，所述第二旋转轴是与转向轴侧的第一万向接头旋转连结的上部轴。
【文档编号】F16D3/06GK103671590SQ201310421354
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月16日 优先权日:2012年9月19日
【发明者】锅岛弘一, 钲打荣治, 山田芳正, 今井亮介 申请人:株式会社捷太格特