轴用构造体、凸型构件以及凹型构件的制作方法
【专利摘要】本发明提供既能抑制所谓打齿声的令人不舒服的异响，又能减小轴向的滑动阻力的轴用构造体、凸型构件以及凹型构件。轴用构造体(20)组装于能够传递动力的轴，该轴用构造体(20)是通过以凸型构件(21)和凹型构件(22)能够沿轴向相对滑动的方式将该凸型构件(21)和凹型构件(22)嵌合起来而构成的，其中，凸型构件(21)具备具有多个外齿的外周部(21c)，凹型构件(22)具备具有多个内齿且能供凸型构件(21)的外周部(21c)插入的内周部(22a)，在凸型构件(21)的外周部(21c)和凹型构件(22)的内周部(22a)之间夹有含浸有橡胶或者树脂的纤维(23)。
【专利说明】轴用构造体、凸型构件以及凹型构件
【技术领域】
[0001] 本发明涉及组装在车辆等各种工业机械所用的轴上的轴用构造体、构成该轴用构 造体的凸型构件以及凹型构件。
【背景技术】
[0002] 以往，例如作为组装于车辆的转向轴上的车辆转向用伸缩轴，公知有具有外花键 轴和内花键轴的伸缩轴（参照专利文献1的图2)。在该伸缩轴中，在外花键轴的外周面以 及内花键轴的内周面上形成有花键。此外,在外花键轴的外周面以及内花键轴的内周面中 的任一周面上，形成有厚度为〇.25[_]左右的由合成树脂（尼龙等）构成的树脂覆膜。
[0003] 然而，上述伸缩轴由于是通过形成于外花键轴的外周面或者内花键轴的内周面上 的花键来达到尺寸精度的，因此，存在如下问题：自外花键轴和内花键轴之间发出所谓打齿 声（日文：歯打6音）的令人不舒服的异响。
[0004] 另一方面，公知有在外花键轴和内花键轴之间的间隙的一部分设有丁腈橡胶、硅 橡胶、聚氨酯橡胶等橡胶材料的转矩传递用接头（参照专利文献2的图2)。在该接头中，利 用橡胶材料来吸收外花键轴和内花键轴之间的间隙，从而谋求抑制自外花键轴和内花键轴 之间发出的喀哒声（打齿声）。
[0005] 在先抟术f献
[0006] 专利f献
[0007] 专利文献1 :日本特开2008 - 120250号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2009 - 108892号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问是页
[0010] 但是，在专利文献2所记载的转矩传递用接头中，尽管能够抑制上述的喀哒声，但 由于设有橡胶材料，而存在外花键轴和内花键轴之间的轴向的滑动阻力增加，滑动性变差 这样的问题。
[0011] 因此，本发明的目的在于，提供既能抑制所谓打齿声的令人不舒服的异响，又能减 小轴向的滑动阻力的轴用构造体、凸型构件以及凹型构件。
[0012] 用于解决问题的方案
[0013] (1)本发明的轴用构造体组装于能够传递动力的轴，且是通过以凸型构件和凹型 构件能够沿轴向相对滑动的方式将该凸型构件和凹型构件嵌合起来而构成的，其特征在 于，上述凸型构件具有外周部，该外周部具有多个外齿；上述凹型构件具有内周部，该内周 部具有多个内齿并且能够供上述凸型构件的外周部插入；在上述凸型构件的上述外周部和 上述凹型构件的上述内周部之间夹有含浸有橡胶或者树脂的纤维。
[0014] 根据上述（1)的结构，通过在凸型构件的外周部和凹型构件的内周部之间设置含 浸有橡胶或者树脂的纤维，既能抑制自凸型构件和凹型构件之间发出的打齿声，又能减小 凸型构件和凹型构件之间的轴向的滑动阻力。此外，通过提高滑动性，无需向凸型构件的外 周部和凹型构件的内周部之间供给润滑油，能够省去润滑油补给等的工夫。
[0015] (2)本发明的凸型构件组装于能够传递动力的轴，且构成为以该凸型构件和凹型 构件能够沿轴向相对滑动的方式与该凹型构件嵌合，其特征在于，上述凸型构件具有外周 部，该外周部具有多个外齿并且能够插入到上述凹型构件的内周部中；在上述凸型构件的 外周部设有含浸有橡胶或者树脂的纤维。
[0016] 根据上述（2)的结构，通过在凸型构件的外周部设置含浸有橡胶或者树脂的纤 维，既能抑制自凸型构件和凹型构件之间发出的打齿声，又能减小凸型构件和凹型构件之 间的轴向的滑动阻力。此外，通过提高滑动性，无需向凸型构件的外周部和凹型构件的内周 部之间供给润滑油，能够省去润滑油补给等的工夫。
[0017] (3)本发明凹型构件组装于能够传递动力的轴，且构成为以该凹型构件和凸型构 件能够沿轴线相对滑动的方式与该凸型构件嵌合，其特征在于，上述凹型构件具有内周部， 该内周部具有多个内齿并且能够供上述凸型构件的外周部插入；在上述凹型构件的上述内 周部设有含浸有橡胶或者树脂的纤维。
[0018] 根据上述（3)的结构，通过在凹型构件的内周部设置含浸有橡胶或者树脂的纤 维，既能抑制自凸型构件和凹型构件之间发出的打齿声，又能减小凸型构件和凹型构件之 间的轴向的滑动阻力。此外，通过提高滑动性，无需向凸型构件的外周部和凹型构件的内周 部之间供给润滑油，能够省去润滑油补给等的工夫。
[0019] (4)上述⑶的凹型构件也可以为如下结构：该凹型构件包括第1孔部和第2孔 部；该第1孔部能够供上述凸型构件自该凹型构件的一侧沿轴向插入；该第2孔部能够供 棒状的构件自该凹型构件的另一侧沿轴向压入固定；在上述第1孔部内设有第1移动制止 部，在插入了上述凸型构件时，该第1移动制止部在上述凸型构件到达规定位置时制止上 述凸型构件在插入方向上的移动。
[0020] (5)作为另一方案，上述（3)的凹型构件也可以是如下结构：该凹型构件包括第3 孔部和第4孔部；该第3孔部能够供上述凸型构件自该凹型构件的一侧沿轴向插入；该第 4孔部能够供另一凸型构件自该凹型构件的另一侧以该另一凸型构件和该凹型构件能够沿 轴向相对滑动的方式与该凹型构件嵌合；在上述第3孔部内设有第2移动制止部，在插入了 上述凸型构件时，该第2移动制止部在上述凸型构件到达规定位置时制止上述凸型构件在 插入方向上的移动；在上述第4孔部内设有第3移动制止部，在插入了上述另一凸型构件 时，该第3移动制止部在上述另一凸型构件到达规定位置时制止上述另一凸型构件在插入 方向上的移动。
[0021] 根据上述（4)或者（5)的结构，凹型构件可以用作将凸型构件和棒状构件连结 (联接）起来的构件。特别是，利用移动制止部，能够在该凸型构件和该棒状构件之间定位 凹型构件本身。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1是表示应用了本发明的一实施方式的轴用构造体的电动助力转向装置的概 略结构的示意图的一个例子。
[0023] 图2是本实施方式的轴用构造体的立体图的一个例子。
[0024] 图3是本实施方式的轴用构造体的主要部分的分解立体图，其中，图3(a)是凸型 构件的一个例子，图3 (b)是凹型构件的分解立体图的一个例子，图3 (c)是夹设于凸型构件 和凹型构件之间的纤维的一个例子。
[0025] 图4是表示本实施方式的变形例的立体图，其中，图4(a)是使用粘接剂将纤维粘 贴于凸型构件的外周部的一个例子，图4(b)是使用粘接剂将纤维粘贴于凹型构件的内周 部的一个例子。
[0026] 图5是表示本实施方式的凹型构件的变形例1的图，其中，图5(a)是侧视图，图 5(b)是图5(a)的A -A向视图，图5(c)是图5(a)的B -B向视图。
[0027] 图6是表示本实施方式的凹型构件的变形例2的图，其中，图6(a)是侧视图，图 6(b)是图6(a)的C -C向视图，图6 (c)是图6(a)的D -D向视图。
【具体实施方式】
[0028] 以下，参照图1?图4说明本发明的一实施方式的轴用构造体（花键）、构成该轴 用构造体的凸型构件（外花键轴）以及凹型构件（内花键轴）。
[0029](电动助力转向装置的整体结构）
[0030] 在此，兼述电动助力转向装置的动作地说明其各部分的结构。如图1所示，电动助 力转向装置（EPS)I包括：与作为操控构件的方向盘2相连结的转向轴（轴）3、设于转向轴 3的顶端部的小齿轮4以及具有与该小齿轮4啮合的齿条5且沿车辆的左右方向延伸的作 为操控轴的齿条轴6。
[0031] 在齿条轴6的两端部分别结合有转向横拉杆7,各转向横拉杆7借助其所对应的转 向节臂（未图示）连结于其所对应的车轮8。当操作方向盘2而使转向轴3旋转时，该旋转 通过小齿轮4和齿条5转换为齿条轴6的沿着车辆的左右方向的直线运动。由此，实现车 轮8的转向。
[0032] 转向轴3分为与方向盘2相连的输入轴9和与小齿轮4相连的输出轴10,该输入 轴9和输出轴10借助扭杆11在同一轴线上相互连结。此外，设有根据输入轴9和输出轴 10之间的借助扭杆11而实现的相对旋转位移量来检测操控转矩的转矩传感器12,该转矩 传感器12的转矩检测结果被发送到控制部13。在控制部13中，基于转矩检测结果以及车 速检测结果等，借助驱动器（日文：卜'' 5 4 )14控制向操控辅助用的电动机15施加的电 压。并且，电动机15的旋转轴（未图示）的旋转借助减速机构17被减速。减速机构17输 出的旋转借助转换机构18转换为齿条轴6的轴向移动，从而辅助操控。本电动助力转向装 置1为所谓的齿条辅助型的转向装置。
[0033](轴用构造体的结构）
[0034] 本实施方式的轴用构造体可应用于例如上述的转向轴3。需要说明的是，在下文 中，有时仅将转向轴3简记为轴3。
[0035] 本发明的轴用构造体20组装于能够传递动力的轴3,通过以能够沿轴线相对滑动 的方式嵌合能够传递该动力的凸型构件以及凹型构件而构成，如图2所示，该轴用构造体 20包括金属制的凸型构件21、金属制的凹型构件22以及用橡胶等进行过含浸处理的纤维 23〇
[0036] 如图3 (a)所示，凸型构件21包括：呈大致圆柱状的基轴部21a和自该基轴部21a 的一端部呈凸状延伸的凸状部21b。在该凸状部21b的外周部21c形成有例如8个外齿 21d，这些外齿21d沿着凸状部21b的周向隔有规定间隙地形成。
[0037] 如图3(b)所示，凹型构件22形成为大致圆筒状，具有能够供凸型构件21插入的 内周部22a。即，在凹型构件22的内周部22a形成有与形成于凸型构件21的凸状部21b的 外齿数量相同（在本实施方式中为8个）的内齿22b，这些内齿22b沿着凹型构件22的周 向隔有规定间隙地形成。
[0038] 纤维23可以由芳香族聚酰胺纤维、尼龙、聚氨酯、棉花、蚕丝、麻、醋酸酯、人造纤 维、含氟纤维以及聚酯等而形成，并用橡胶或者树脂进行了含浸处理。纤维的形状可以是例 如短纤维形状、长纤维形状，此外也可以是片状的布。
[0039] 通过用橡胶或者树脂对纤维进行含浸处理，橡胶材料或者树脂材料会进入到纤维 之间，使纤维彼此之间粘接聚集起来，从而能够使其像纤维23那样作为构件（片体）发挥 作用。此外，通过使纤维含浸有橡胶等，能够减小纤维彼此之间的摩擦所导致的磨损，并且 还能够谋求提高针对在纤维23和凸型构件21之间或者在纤维23和凹型构件22之间产生 的对纤维23表面的磨损的耐磨性。
[0040] 需要说明的是，橡胶只要能够对纤维进行含浸处理即可。作为该橡胶，例如可以 单独使用聚氨酯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸类橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、异戊 二烯橡胶、氯化聚乙烯橡胶、氯醚橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶、 天然橡胶等，或者使用对这些橡胶进行各种改性处理而成的橡胶。这些橡胶除了可以单独 使用，也可以混合使用多种橡胶。此外，橡胶中除了可以适量掺合硫化剂之外，还可以适量 掺合硫化促进剂、防老化剂、软化剂、增塑剂、填充剂以及着色剂等以往一直作为橡胶掺合 剂使用的添加剂。除此之外，为了提高纤维23的润滑性，也可以使橡胶中含有石墨、硅油、 氟粉末或者二硫化钥等固体润滑剂。此外，也可以代替上述橡胶或者与上述橡胶一同使用 丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、氯乙烯树脂、聚丙烯、聚碳酸酯、PET树脂、氟树脂、聚乙 烯、AS树脂、ABS树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、尼龙、醇酸 树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚苯硫醚树脂等热塑性树脂或者热固性树脂。
[0041] 上述的利用橡胶或者树脂对纤维进行的含浸处理优选使用如下方法：在用溶剂等 将橡胶或者树脂溶解成液状之后，对规定的纤维（短纤维、长纤维）进行浸渍处理。在实际 使用时，可以使用将纤维形成为片状而成的布。对该布的橡胶或者树脂的含浸处理方法也 以与上述同样的方法进行。
[0042] 作为构成布的材料，可以举出不规则地交织纤维而成的无纺布、规则地成形了的 纺织布、编织布（针织物）等。与仅由纤维（短纤维、长纤维）构成的材料相比，上述布是 片状的，因此，上述布具有容易利用橡胶等对其进行含浸处理（容易操作）这样的特征，此 夕卜，上述布还具有容易粘接于后述轴用构造体的表面这样的特征。需要说明的是，对于上述 纺织布的纺织方法，可使用平纹织法、缎纹织法以及斜纹织法等。
[0043] 此外，上述的布优选具有一定程度的伸缩性。在将布成型为沿着内齿22b的形状 或外齿21d的形状的形状时，或者在将布粘接于凸型构件21的外周部21c的表面、凹型构 件22的内周部22a的表面时，由于任一方的表面都呈凹凸形状，因此，通过使布具有伸缩 性，具有如下优点：布表面容易追随凹凸形状而与凹凸形状相称，在做好的纤维23的表面 不易产生褶皱等，均匀地做成表面。其结果是，能够使凸型构件21和凹型构件22之间的配 合流畅。此外，能够减小在凸型构件21和纤维23之间或者凹型构件22和纤维23之间产 生的滑动阻力。特别是，通过使布的显现出伸缩性的方向至少与圆筒状的纤维23的周向一 致地制造纤维23,能够进一步抑制上述褶皱等的产生。
[0044] 如图2所示，含浸处理过的纤维23夹设于凸型构件21的外周部21c和凹型构件 22的内周部22a(参照图3(b))之间。如图3(c)所示，含浸处理过的纤维23具有与凸型构 件21的外周部21c(参照图3(a))大致相同形状的内周面23a以及与凹型构件22的内周 部22a(参照图3(b))大致相同形状的外周面23b。在本实施方式中，如图4(a)所示，在凸 型构件21的外周部21c粘接有含浸处理过的纤维23。这里所使用的粘接剂有丙烯酸树脂 类粘接剂、烯烃类粘接剂、聚氨酯树脂类粘接剂、乙烯-醋酸乙烯酯树脂类粘接剂、环氧树 脂类粘接剂、氯乙烯树脂类粘接剂、氯丁橡胶类粘接剂、氰基丙烯酸盐类粘接剂、有机硅类 粘接剂、丁苯橡胶类粘接剂、丁腈橡胶类粘接剂、热熔粘接剂、酚醛树脂类粘接剂、三聚氰胺 树脂类粘接剂、脲树脂类粘接剂以及间苯二酚类粘接剂等，存在通过在使粘接剂呈加热熔 化状态而赋予流动性的基础上进行涂布、冷却而使之固化、粘接的方法，通过加热粘接剂而 使之固化、粘接的方法等。
[0045] 在本实施方式中，含浸处理过的纤维23设于凸型构件21的外周部21c的整个外 周，例如如图2所示，粘接有纤维23的凸型构件21具有自凹型构件22的端部沿轴向突出 的顶端部分。可根据轴用构造体20的使用情况对凸型构件21的顶端部分进行适当加工。
[0046] 在此，作为轴用构造体20的制造方法的一个例子，可以举出依次进行如下工序的 制造方法：自金属材料（未图示）切出具有图3(a)所示的形状的凸型构件21以及具有图 3 (b)所示的形状的凹型构件22的工序；用橡胶等对纤维23进行含浸处理的工序；向凸型 构件21的外周部21c和凹型构件22的内周部22a之间夹设含浸处理过的纤维23的工序。
[0047] 此外，作为纤维23的制造方法，可以适宜选择以下这样的制造方法。例如，在成型 图3 (c)的纤维23时，首先准备能够成型内周面23a的内模以及能够成型外周面23b的外 模。当然，内模的外周面具有沿着内周面23a的凹凸形状，外模的内周面具有沿着外周面 23b的凹凸形状。然后，向这两个模具之间填充用橡胶或者树脂进行过含浸处理的纤维（短 纤维、长纤维或者布（片状）），之后自内模、外模对填充的纤维给以压力以及温度，随后，自 模具取出纤维，便可获得成型有内周面23a以及外周面23b的纤维23。
[0048] 此外，作为纤维23的制造方法，也有如下方法：将要填充于内模和外模之间的布 加工为沿着内模的外形那样的圆筒形，将该布以沿着内模的外形的状态覆盖于内模，然后， 与上述同样地给以压力以及温度，从而成型纤维23。在该情况下，通过使布保有伸缩性，能 够进一步沿着内模以及外模的凹凸形状来成型纤维23。其结果是，不会在纤维23的内周 面23a、外周面23b产生褶皱等，能够制造表面均匀的状态的成型品。通过在轴用构造体20 的凸型构件21和凹型构件22之间夹有这样的表面均匀的纤维23,能够进一步减小凸型构 件21和凹型构件22之间的轴向的滑动阻力。需要说明的是，通过使布的显现出伸缩性的 方向至少与圆筒状的纤维23的周向一致地将布加工为圆筒形，能够更进一步地抑制上述 的褶皱等的产生。
[0049] 此外，对于如图4(a)所示那样在凸型构件21的外周部21c粘接有含浸处理过的 纤维23的情况的纤维23的制造方法，将上述制造方法中的内模直接替换为凸型构件21，再 向凸型构件21的金属表面涂布粘接剂，然后，向该凸型构件21和外模之间填充用橡胶或者 树脂进行过含浸处理的纤维（短纤维、长纤维或布（片状）），随后自外模给以压力以及温 度，然后取下外模，便获得了在凸型构件21的外周部21c粘接有纤维23的图4(a)的构件。 此外，也可以与上述制造方法同样地将布加工为沿着凸型构件21的外形那样的圆筒形，将 该布以沿着凸型构件21的外形的状态覆盖于凸型构件21，然后给以压力，从而获得图4的 (a)的构件。在该情况下，通过使布具有伸缩性，粘接于凸型构件21的外周部21c的纤维23 的表面不易产生褶皱等，能够制造表面均匀的状态的凸型构件21，因此，能够进一步减小轴 用构造体20的凸型构件21和凹型构件22之间的轴向的滑动阻力。需要说明的是，通过使 布的显现出伸缩性的方向至少与凸型构件21的周向一致地将布加工为圆筒形，能够更进 一步地抑制上述的褶皱等的产生，这一点与前面所述是一致的。
[0050] 实施例
[0051] 接着，通过实施例具体说明本发明。在此，说明通过JIS(日本工业标准）所规定 的材料试验对本实施方式的纤维23 (参照图2)的作为缓冲构件的有用性进行研究所得到 的结果。需要说明的是，本发明不限定于本实施例。更具体而言，本发明人通过对比由丁腈 橡胶构成的橡胶材料单体（硬度：70 JIS K6253 A型杜罗回跳式硬度计）和用丁腈橡胶对 尼龙66进行了含浸处理而得到的纤维材料，进行了皮克磨耗试验（JIS.K6264 - 2)以及 HEIDON(日文：? F > )式摩擦系数测定试验（JIS. K7125)。
[0052] 下述的表1、表2示出了各试验结果。表1是上述皮克磨耗试验的结果。表2是 上述摩擦系数测定试验的结果。在此，表1、表2中的"橡胶含浸"是构成本实施方式的纤维 23的材料，是指用丁腈橡胶对尼龙66进行了含浸处理而得到的纤维材料。"橡胶单独"是 构成本实施方式的纤维23的材料的比较对象，是指由丁腈橡胶构成的橡胶材料单体。 「00531 「表 Il
【权利要求】
1. 一种轴用构造体，其组装于能够传递动力的轴，且是通过以凸型构件和凹型构件能 够沿轴向相对滑动的方式将该凸型构件和凹型构件嵌合起来而构成的，其特征在于， 上述凸型构件具有外周部，该外周部具有多个外齿； 上述凹型构件具有内周部，该内周部具有多个内齿并且能够供上述凸型构件的外周部 插入； 在上述凸型构件的上述外周部和上述凹型构件的上述内周部之间夹有含浸有橡胶或 者树脂的纤维。
2. -种凸型构件，其组装于能够传递动力的轴，且构成为以该凸型构件和凹型构件能 够沿轴向相对滑动的方式与该凹型构件嵌合，其特征在于， 上述凸型构件具有外周部，该外周部具有多个外齿并且能够插入到上述凹型构件的内 周部； 在上述凸型构件的上述外周部设有含浸有橡胶或者树脂的纤维。
3. -种凹型构件，其组装于能够传递动力的轴，且构成为以该凹型构件和凸型构件能 够沿轴向相对滑动的方式与该凸型构件嵌合，其特征在于， 上述凹型构件具有内周部，该内周部具有多个内齿并且能够供上述凸型构件的外周部 插入； 在上述凹型构件的上述内周部设有含浸有橡胶或者树脂的纤维。
4. 根据权利要求3所述的凹型构件，其特征在于， 该凹型构件包括第1孔部和第2孔部； 该第1孔部能够供上述凸型构件自该凹型构件的一侧沿轴向插入； 该第2孔部能够供棒状的构件自该凹型构件的另一侧沿轴向压入固定； 在上述第1孔部内设有第1移动制止部，在插入了上述凸型构件时，该第1移动制止部 在上述凸型构件到达规定位置时制止上述凸型构件在插入方向上的移动。
5. 根据权利要求3所述的凹型构件，其特征在于， 该凹型构件包括第3孔部和第4孔部； 该第3孔部能够供上述凸型构件自该凹型构件的一侧沿轴向插入； 该第4孔部能够供另一凸型构件自该凹型构件的另一侧以该另一凸型构件和该凹型 构件能够沿轴向相对滑动的方式与该凹型构件嵌合； 在上述第3孔部内设有第2移动制止部，在插入了上述凸型构件时，该第2移动制止部 在上述凸型构件到达规定位置时制止上述凸型构件在插入方向上的移动； 在上述第4孔部内设有第3移动制止部，在插入了上述另一凸型构件时，该第3移动制 止部在上述另一凸型构件到达规定位置时制止上述另一凸型构件在插入方向上的移动。
【文档编号】F16D3/06GK104379954SQ201380032764
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】青木坚一朗, 清原好晴, 石崎洋治, 中井勉之, 青木康弘, 小岛敏彦 申请人:新田株式会社