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JP2007321789A - Assembly method of machine parts - Google Patents

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JP2007321789A
JP2007321789A JP2006149611A JP2006149611A JP2007321789A JP 2007321789 A JP2007321789 A JP 2007321789A JP 2006149611 A JP2006149611 A JP 2006149611A JP 2006149611 A JP2006149611 A JP 2006149611A JP 2007321789 A JP2007321789 A JP 2007321789A
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JP
Japan
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spline
shaft
sliding resistance
determined
dimension
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006149611A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Nakano
好夫 中野
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】作業効率を改善した機械部品の組み付け方法を提供する。
【解決手段】ストッパピン角度の最大値A1で定まる隙間の上限値CU1と、最大摺動抵抗R1で定まる隙間の下限値CL1を決定する。シャフトスプライン径OPD1と、チューブスプライン径BBDと、隙間の許容範囲(CU1−CL1)とに基づいて、円柱体の外径寸法の公差を定める。平均捩じり剛性TAを求め、平均捩じり剛性TAと捩じり剛性規格で定まる予圧量の下限値PL1を決定する。摺動抵抗規格による最大摺動抵抗R1から、最大摺動抵抗R1で定まる予圧量の上限値PU1を決定する。シャフトスプライン径OPD2と、チューブスプライン径BBDとから、両スプライン溝と、球状体との隙間を求め、かかる隙間と、予圧量の公差(PU1−PL1)とに基づいて、球状体の外径寸法の公差を定める。
【選択図】図10
A method for assembling a machine part with improved work efficiency is provided.
A clearance upper limit value CU1 determined by a stopper pin angle maximum value A1 and a clearance lower limit value CL1 determined by a maximum sliding resistance R1 are determined. Based on the shaft spline diameter OPD1, the tube spline diameter BBD, and the clearance allowable range (CU1-CL1), the tolerance of the outer diameter of the cylindrical body is determined. An average torsional rigidity TA is obtained, and a lower limit PL1 of the preload amount determined by the average torsional rigidity TA and the torsional rigidity standard is determined. From the maximum sliding resistance R1 according to the sliding resistance standard, the upper limit value PU1 of the preload amount determined by the maximum sliding resistance R1 is determined. From the shaft spline diameter OPD2 and the tube spline diameter BBD, the clearance between both spline grooves and the spherical body is obtained, and the outer diameter of the spherical body is determined based on the clearance and the tolerance of the preload amount (PU1-PL1). Define tolerances for
[Selection] Figure 10

Description

本発明は、機械部品の組立方法に関し、特にスプライン溝、キー部品及び予圧構造を有する伸縮可能なトルク伝達を主目的とした機械部品の組立方法に関する。   The present invention relates to a method for assembling a machine part, and more particularly, to a method for assembling a machine part mainly for expanding and contracting torque transmission having a spline groove, a key part, and a preload structure.

例えば、車両の操舵機構には伸縮可能なスプライン軸が設けられており、車両が走行する際に発生する軸線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ように機能している。またスプライン軸は、運転者が車両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線方向に移動した場合、それを許容するように機能している(特許文献1参照)。
特開2005−313691号公報
For example, a vehicular steering mechanism is provided with a telescopic spline shaft, which functions to absorb axial displacement generated when the vehicle travels and not transmit the displacement or vibration on the steering wheel. ing. Further, the spline shaft functions so as to allow the steering wheel when the driver moves the shaft in the axial direction in order to obtain an optimal position for driving the vehicle (see Patent Document 1).
JP 2005-313691 A

ところで、従来のスプライン軸の組立方法は、実用上問題となる軸回転方向ガダ量を小さくすること及び摺動抵抗を小さくするという相反する基準を満足させることを目的に、スプライン雌軸及びスプライン雄軸の両スプライン溝より構成される空間より、若干小さな寸法の測定用基準ボールを介装させた時の軸周方向のガタ量を測定し、測定結果から適度な予圧を与えるような寸法のボール径の選択を行った後、測定に使用したボールを取り除き、測定結果から実験等により求められた寸法のボールを組付けることにより、ガタ量及び摺動抵抗を所望する量に調整することが行われてきた。   By the way, the conventional spline shaft assembling method is intended to satisfy the conflicting criteria of reducing the amount of axial rotation direction rudder and sliding resistance, which are problems in practice, in order to satisfy the conflicting standards. A ball with a dimension that gives an appropriate preload from the measurement result by measuring the amount of play in the axial circumference when a measurement reference ball with a slightly smaller dimension is interposed from the space formed by both spline grooves on the shaft. After selecting the diameter, the ball used for the measurement is removed, and the ball with the dimensions determined by experiment etc. is assembled from the measurement result, so that the play amount and the sliding resistance can be adjusted to the desired amount. I have been.

しかるに、摺動抵抗が所定範囲に定まっていても、軸周方向ガタ量が不適切な場合がある。更に、予圧機構を組み込むことでガタ量を抑えるスプライン軸も開発されているが、かかるスプライン軸の場合、摺動抵抗、スプライン軸の捩じり剛性及びガタの関係を満足させる必要がある。このため、所望する機械特性を得るために、ボール径選択作業と摺動抵抗、スプライン軸の捩じり剛性及びガタ量の測定を複数回繰り返すことが多く作業効率が悪いという問題があった。   However, even if the sliding resistance is set within a predetermined range, the amount of axial backlash may be inappropriate. Furthermore, although a spline shaft that suppresses the amount of play by incorporating a preload mechanism has been developed, in the case of such a spline shaft, it is necessary to satisfy the relationship between sliding resistance, spline shaft torsional rigidity, and backlash. For this reason, in order to obtain desired mechanical characteristics, there has been a problem that the work efficiency is poor because the ball diameter selection work and the sliding resistance, the torsional rigidity of the spline shaft, and the backlash amount measurement are often repeated a plurality of times.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、作業効率を改善した機械部品の組み付け方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for assembling a machine part with improved work efficiency.

本発明の機械部品組立方法は、スプライン溝を内周に有するスプライン軸と、スプライン溝を外周に有するスプライン雄軸と、第1群の両スプライン溝内に配置された第1のキー部品と、第2群の両スプライン溝内に配置された第2のキー部品及び予圧構造とを有する機械部品の組立方法において、
前記スプライン雄軸のスプライン溝寸法、及び前記スプライン雌軸のスプライン溝寸法の測定を行う工程と、
両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第1群の両スプライン溝と第1のキー部品との隙間と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗及び軸周方向のストッパピン角度との関係とに基づいて、前記第1のキー部品の寸法を選択する工程と、
両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第2群の両スプライン溝と前記第2のキー部品との隙間において前記第2のキー部品の寸法を変化させた時の予圧構造に与えられる予圧量と、軸周方向の捩じり剛性と伸縮時の軸線方向の摺動抵抗の関係に基づいて、前記第2のキー部品の寸法を選択する工程と、
選択された寸法を有する前記第1のキー部品及び前記第2のキー部品と前記予圧構造とを、前記スプライン雄軸と前記スプライン雌軸との間に組み込む工程とからなることを特徴とする。
The mechanical component assembling method of the present invention includes a spline shaft having a spline groove on the inner periphery, a spline male shaft having a spline groove on the outer periphery, a first key component disposed in both the first group of spline grooves, In a method for assembling a machine part having a second key part and a preload structure arranged in both spline grooves of the second group,
Measuring the spline groove dimension of the spline male shaft and the spline groove dimension of the spline female shaft;
Measurement results of both spline groove dimensions, clearance between the first group of both spline grooves and the first key parts obtained in advance through experiments, etc., axial sliding resistance during expansion and contraction, and axial stopper pins Selecting a dimension of the first key part based on a relationship with an angle;
Measurement result of both spline groove dimensions, and preload structure when the dimension of the second key part is changed in the gap between the second group of both spline grooves and the second key part obtained in advance through experiments or the like Selecting the dimension of the second key part based on the relationship between the amount of preload applied to the shaft, the torsional rigidity in the axial circumferential direction, and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction;
A step of incorporating the first key part and the second key part having the selected dimensions and the preload structure between the spline male shaft and the spline female shaft.

本発明では、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第1群の両スプライン溝と第1のキー部品との隙間と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗及び軸周方向のストッパピン角度との関係とに基づいて、前記第1のキー部品の寸法を選択する工程を有するので、ストッパピン角度と摺動抵抗とを容易に所望の値に設定することができる。又、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第2群の両スプライン溝と前記第2のキー部品との隙間において前記第2のキー部品の寸法を変化させた時の予圧構造に与えられる予圧量と、軸周方向の捩じり剛性と伸縮時の軸線方向摺動抵抗の関係に基づいて、前記第2のキー部品の寸法を選択する工程を有するので、所望する軸周方向の捩じり剛性及び伸縮時の軸線方向の摺動抵抗とを容易に所望の値に設定することができる。以上のように、本組立方法によれば、所望する機械特性を構成するためのキー部品の選択が容易になり、効率的な組立作業を行うことができる。   In the present invention, the measurement results of the dimensions of both spline grooves, the gap between the first group of both spline grooves and the first key part, obtained in advance through experiments, etc., the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction, and the shaft circumference Since there is a step of selecting the dimension of the first key part based on the relationship with the direction of the stopper pin angle in the direction, the stopper pin angle and the sliding resistance can be easily set to desired values. Further, when the dimension of the second key part is changed in the gap between the second key part and the measurement result of both the spline groove dimensions and the second group of both spline grooves obtained in advance through experiments or the like. Since there is a step of selecting the dimension of the second key component based on the relationship between the amount of preload given to the preload structure, the torsional rigidity in the axial direction and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction, this is desirable. The torsional rigidity in the axial direction and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction can be easily set to desired values. As described above, according to this assembling method, it becomes easy to select key parts for configuring desired mechanical characteristics, and an efficient assembling work can be performed.

ここで、「ストッパピン角度」とは、主として円柱体によるトルク伝達が行われる角度をいい、本発明の組立方法により組立てられた機械部品の捩じり剛性測定において、規定トルクまで右回転方向又は左回転方向にトルクを加えた時に得られる回転角度と、トルク測定結果において、規定トルク近傍の傾きとグラフ横軸との交点角度2点の範囲と規定する(図8参照)。一般的に、ストッパピン角度以下の領域では、トルク伝達は球状体及び板ばねのような予圧弾性体を介して行われる。また、「捩じり剛性」とは、本発明の組立方法により組立てられた機械部品に、規定トルクまで右回転方向又は左回転方向加えた時に得られる回転角度と付加トルクの関係を図示した線図における回転角度が0近傍の傾きの平均値(第1のキー部品の捩じり剛性+第2のキー部品の捩じり剛性)÷2)で定義される(図9参照)。   Here, the “stopper pin angle” means an angle at which torque is transmitted mainly by a cylindrical body, and in the torsional rigidity measurement of the mechanical parts assembled by the assembling method of the present invention, the clockwise rotation direction or the specified torque The rotation angle obtained when torque is applied in the left rotation direction and the torque measurement result are defined as a range of two intersection angles between the inclination near the specified torque and the horizontal axis of the graph (see FIG. 8). In general, in a region below the stopper pin angle, torque transmission is performed via a preload elastic body such as a spherical body and a leaf spring. “Torsional rigidity” is a line showing the relationship between the rotational angle and additional torque obtained when a right torque direction or left rotation direction is applied to a machine part assembled by the assembling method of the present invention up to a specified torque. In the figure, the rotation angle is defined by an average value of inclinations near 0 (the torsional rigidity of the first key part + the torsional rigidity of the second key part) / 2 (see FIG. 9).

本発明では、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第1群の両スプライン溝と第1のキー部品との隙間と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗及び軸周方向のストッパピン角度との関係とに基づいて、前記第1のキー部品の寸法を選択する工程を有するので、ストッパピン角度と摺動抵抗とを容易に所望の値に設定することができる。又、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第2群の両スプライン溝と前記第2のキー部品との隙間において前記第2のキー部品の寸法を変化させた時の予圧構造に与えられる予圧量と、軸周方向の捩じり剛性と伸縮時の軸線方向の摺動抵抗の関係に基づいて、前記第2のキー部品の寸法を選択する工程を有するので、所望する軸周方向の捩じり剛性及び伸縮時の軸線方向の軸線方向の摺動抵抗とを容易に所望の値に設定することができる。以上のように、本組立方法によれば、所望する機械特性を構成するためのキー部品の選択が容易になり、効率的な組立作業を行うことが出来る。   In the present invention, the measurement results of the dimensions of both spline grooves, the gap between the first group of both spline grooves and the first key part, obtained in advance through experiments, etc., the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction, and the shaft circumference Since there is a step of selecting the dimension of the first key part based on the relationship with the direction of the stopper pin angle in the direction, the stopper pin angle and the sliding resistance can be easily set to desired values. Further, when the dimension of the second key part is changed in the gap between the second key part and the measurement result of both the spline groove dimensions and the second group of both spline grooves obtained in advance through experiments or the like. Since there is a step of selecting the dimension of the second key part based on the relationship between the preload amount applied to the preload structure, the torsional rigidity in the axial direction and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction, The torsional rigidity in the axial direction and the axial sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction can be easily set to desired values. As described above, according to this assembling method, it becomes easy to select key parts for configuring desired mechanical characteristics, and an efficient assembling work can be performed.

前記機械部品は、ステアリング装置に用いられる伸縮軸であると好ましい。   It is preferable that the mechanical component is a telescopic shaft used in a steering device.

以下、本発明の実施の形態に係るステアリング装置を図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明の実施の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側面図である。   Hereinafter, a steering apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a steering mechanism portion of an automobile to which a vehicle steering telescopic shaft according to an embodiment of the present invention is applied.

図1において、車体VBにアッパブラケット1とロアブラケット2とを介して、ステアリングシャフト上部3が取り付けられている。ステアリングシャフト上部3は、ステアリングコラム3Aと、ステアリングコラム3Aに回転自在に保持されたステアリングシャフト3Bを含む。ステアリングシャフト3Bの上端に、ステアリングホイール5が装着されている。又、ステアリングシャフト3Bの下端にユニバーサルジョイント6を介して、ステアリングシャフト下部7が連結されている。   In FIG. 1, a steering shaft upper part 3 is attached to a vehicle body VB via an upper bracket 1 and a lower bracket 2. The steering shaft upper part 3 includes a steering column 3A and a steering shaft 3B rotatably held by the steering column 3A. A steering wheel 5 is attached to the upper end of the steering shaft 3B. A steering shaft lower portion 7 is connected to the lower end of the steering shaft 3B via a universal joint 6.

ステアリングシャフト下部7には、操舵軸継手8を介してピニオンシャフト9が連結されており、更にピニオンシャフト9は、ステアリングラック軸12に連結されている。このステアリングラック軸12は、車体VB’に弾性体11を介して固定されたステアリングラック支持部材13により支持されている。   A pinion shaft 9 is connected to the steering shaft lower portion 7 via a steering shaft joint 8, and the pinion shaft 9 is further connected to a steering rack shaft 12. The steering rack shaft 12 is supported by a steering rack support member 13 fixed to the vehicle body VB ′ via an elastic body 11.

ここで、ステアリングシャフト上部3と、ステアリングシャフト下部7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、伸縮軸と略す)を用いている。ステアリングシャフト下部7は、スプライン雄軸(以後、雄軸と略す)とスプライン雌軸(以後、雌軸と略す)とを嵌合したものである。このようなステアリングシャフト下部7には、車両が走行する際に発生する軸線方向の変位を吸収し、ステアリングホイール5上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。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、ステアリングシャフト上部3が固定される車体VBと、ステアリングラック支持部材13が固定される車体VB’とが別体となっており、ステアリングラック支持部材13がゴムなどの弾性体11を介して車体VB’に締結固定されているような構造の場合に特に要求される。   Here, the steering shaft upper portion 3 and the steering shaft lower portion 7 use the vehicle steering telescopic shaft (hereinafter referred to as the telescopic shaft) according to the embodiment of the present invention. The lower portion 7 of the steering shaft is a fitting of a spline male shaft (hereinafter abbreviated as a male shaft) and a spline female shaft (hereinafter abbreviated as a female shaft). Such a steering shaft lower portion 7 is required to have a performance that absorbs the displacement in the axial direction generated when the vehicle travels and does not transmit the displacement or vibration on the steering wheel 5. In such a performance, the vehicle body has a sub-frame structure, and the vehicle body VB to which the steering shaft upper part 3 is fixed and the vehicle body VB ′ to which the steering rack support member 13 is fixed are separated. This is particularly required in the case of a structure in which the rack support member 13 is fastened and fixed to the vehicle body VB ′ via an elastic body 11 such as rubber.

また、組付時やメンテナンス時に、操舵軸継手8をピニオンシャフト9に締結する際に作業者が、伸縮軸をいったん縮めてからピニオンシャフト9に嵌合させ締結させるため、伸縮機能が必要とされる場合がある。さらに、操舵機構の上部にあるステアリングシャフト上部3も、雄軸と雌軸とを嵌合したものであるが、このようなステアリングシャフト上部3には、運転者が車両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5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。前述のすべての場合において、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5上のガタ感を低減することと、軸線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。   Further, when the steering shaft joint 8 is fastened to the pinion shaft 9 at the time of assembly or maintenance, the operator needs to expand and contract because the telescopic shaft is once contracted and then fitted and fastened to the pinion shaft 9. There is a case. Furthermore, the steering shaft upper part 3 at the upper part of the steering mechanism is also one in which a male shaft and a female shaft are fitted. The steering shaft upper part 3 is optimal for a driver to drive a vehicle. In order to obtain the position, the function of moving the position of the steering wheel 5 in the axial direction and adjusting the position is required, so 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 rattling on the steering wheel 5, and to reduce the sliding resistance when sliding in the axial direction. Required.

図2は、本発明の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。図3は、図2の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た断面図である。図4は、弾性体である板バネの斜視図である。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the telescopic shaft for vehicle steering according to the embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view of the configuration of FIG. 2 taken along the line III-III and viewed in the direction of the arrow. FIG. 4 is a perspective view of a leaf spring that is an elastic body.

図2に示すように、車両ステアリング用の伸縮軸110は、相互に回転不能に且つ軸線方向に摺動自在に嵌合した雄軸101と雌軸102とからなる。図3に示すように、雄軸101の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸線方向溝(スプライン溝)103が延在して形成してある。これに対応して、雌軸102の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個の軸線方向溝(スプライン溝)115が延在して形成してある。   As shown in FIG. 2, the telescopic shaft 110 for vehicle steering is composed of a male shaft 101 and a female shaft 102 that are non-rotatable and slidably fitted in the axial direction. As shown in FIG. 3, three axial grooves (spline grooves) 103 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed on the outer peripheral surface of the male shaft 101. Correspondingly, three axial grooves (spline grooves) 115 that are equally arranged at intervals of 120 degrees in the circumferential direction (phase) are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 102.

雄軸101のスプライン溝103と、雌軸102のスプライン溝105との間に、両軸101,102の軸線方向相対移動の際に転動する複数の剛体の球状体107(第2のキー部品である転動体又はボール)が転動自在に介装してある。なお、雌軸102のスプライン溝105は、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。スプライン溝103、105が第2群のスプライン溝を構成する。   A plurality of rigid spherical bodies 107 (second key components) that roll between the spline grooves 103 of the male shaft 101 and the spline grooves 105 of the female shaft 102 when the shafts 101 and 102 move relative to each other in the axial direction. Rolling elements or balls) are movably interposed. The spline groove 105 of the female shaft 102 has a substantially arc-shaped cross section or a Gothic arch shape. The spline grooves 103 and 105 constitute a second group of spline grooves.

雄軸101のスプライン溝103は略台形状の断面を有し、傾斜した一対の平面状側面103aと、これら一対の平面状側面103aの間に平坦に形成した底面103bとを有している。雄軸101のスプライン溝103と、球状体107との間には、球状体107に接触して予圧するための板バネ109が介装してある。   The spline groove 103 of the male shaft 101 has a substantially trapezoidal cross section, and has a pair of inclined planar side surfaces 103a and a bottom surface 103b formed flat between the pair of planar side surfaces 103a. A leaf spring 109 for contacting and preloading the spherical body 107 is interposed between the spline groove 103 of the male shaft 101 and the spherical body 107.

図4に示すように、予圧構造を構成する板バネ109は、球状体107に2点で接触する略円弧形状の球状体側接触部109aと、球状体側接触部109aに対して軸周方向に所定間隔をおいて離間して折り曲げてあると共に雄軸101のスプライン溝103の平面状側面103aに接触可能である溝面側接触部109bと、球状体側接触部109aと溝面側接触部109bを相互に離間する方向に弾性的に付勢するように折り曲げられた付勢部109cと、スプライン溝103の平坦な底面103bに対向した平坦な底面109dと、を有している。   As shown in FIG. 4, the leaf spring 109 constituting the preload structure has a substantially arc-shaped spherical body side contact portion 109 a that contacts the spherical body 107 at two points, and a predetermined axially circumferential direction with respect to the spherical body side contact portion 109 a. The groove surface side contact portion 109b, which is bent at a distance and can contact the planar side surface 103a of the spline groove 103 of the male shaft 101, and the spherical body side contact portion 109a and the groove surface side contact portion 109b are mutually connected. And an urging portion 109c bent so as to be elastically urged in a direction away from each other, and a flat bottom surface 109d facing the flat bottom surface 103b of the spline groove 103.

図3に示すように、この付勢部109cは、略U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部109cによって、球状体側接触部109aと溝面側接触部109b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。   As shown in FIG. 3, the urging portion 109c has a substantially U shape and is bent in a substantially arc shape, and the sphere-side contact portion 109a and the groove are formed by the urging portion 109c having the bent shape. The surface side contact portions 109b can be elastically biased so as to be separated from each other.

なお、付勢部109c又は溝面側接触部109bと、スプライン溝103の平面状側面103aとの間には、微小な隙間(Δ1)が設定してある。   A small gap (Δ1) is set between the urging portion 109 c or the groove surface side contact portion 109 b and the planar side surface 103 a of the spline groove 103.

また、板バネ109の折り曲げの際、溝面側接触部109bの先端は、図3に示すように、スプライン溝103の平面状側面103aに接触しない様に、矢印(G)方向に折り曲げられている。   Further, when the leaf spring 109 is bent, the tip of the groove surface side contact portion 109b is bent in the arrow (G) direction so as not to contact the planar side surface 103a of the spline groove 103 as shown in FIG. Yes.

折り曲げ部分(付勢部109c又は溝面側接触部109b)のR形状の一番大きい外形部が、スプライン溝103の平面状側面103aに一番近くなる様に設定してある。   The largest outer shape portion of the R shape of the bent portion (the biasing portion 109 c or the groove surface side contact portion 109 b) is set so as to be closest to the planar side surface 103 a of the spline groove 103.

これは、板バネ109の折り曲げ部分(付勢部109c又は溝面側接触部109b)の厚みをどの箇所も一定にする為である。もし、折り曲げ部分(付勢部109c又は溝面側接触部109b)の先端が各箇所で不均一に当たると、予圧部分の捩り剛性が安定しないためである。   This is to make the thickness of the bent portion (the urging portion 109c or the groove surface side contact portion 109b) of the leaf spring 109 constant at any location. This is because if the tip of the bent portion (the biasing portion 109c or the groove surface side contact portion 109b) hits unevenly at each location, the torsional rigidity of the preload portion is not stable.

なお、図3及び図4に示すように、本実施の形態では、球状体107に接触する球状体側接触部109aは、球状体107の半径より大きい略円弧形状に形成してある。これにより、平面形状よりも球状体107との接触面圧を下げることができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, the spherical body side contact portion 109 a that contacts the spherical body 107 is formed in a substantially arc shape larger than the radius of the spherical body 107. Thereby, a contact surface pressure with the spherical body 107 can be lowered rather than a planar shape.

図3に示すように、雄軸101の外周面には、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個のスプライン溝104が延在して形成してある。これに対応して、雌軸102の内周面にも、周方向に120度間隔(位相)で等配した3個のスプライン溝106が延在して形成してある。   As shown in FIG. 3, three spline grooves 104 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the outer peripheral surface of the male shaft 101. Correspondingly, three spline grooves 106 that are equally arranged at intervals of 120 degrees (phase) in the circumferential direction are formed to extend on the inner peripheral surface of the female shaft 102.

雄軸101のスプライン溝104と、雌軸102のスプライン溝106との間に、両軸101,102の軸線方向相対移動の際に滑り摺動する複数の剛体の円柱体108(第1のキー部品である摺動体又はニードルローラ)が微小隙間をもって介装してある。なお、これらスプライン溝104,106は、第1群のスプライン溝であって、断面略円弧状若しくはゴシックアーチ状である。   A plurality of rigid cylindrical bodies 108 (first key) that slide between the spline grooves 104 of the male shaft 101 and the spline grooves 106 of the female shaft 102 when the shafts 101 and 102 move relative to each other in the axial direction. A sliding body or needle roller, which is a part, is interposed with a minute gap. The spline grooves 104 and 106 are a first group of spline grooves and have a substantially arc-shaped cross section or a Gothic arch shape.

なお、円柱体108と、雌軸102のスプライン溝106との間には、微小な隙間(Δ2)が設定してある。但し、雄軸101のスプライン溝104−円柱体108−雌軸102のスプライン溝106の間は、常に、軸線方向に於いて、どこかで接触していても構わない。   A minute gap (Δ2) is set between the cylindrical body 108 and the spline groove 106 of the female shaft 102. However, the spline groove 104 of the male shaft 101, the cylindrical body 108, and the spline groove 106 of the female shaft 102 may always be in contact with each other in the axial direction.

図2において、雄軸101の端部には、小径部101aが形成してある。この小径部101aには、円柱体8の軸線方向の移動を規制するストッパープレート111が設けてある。このストッパープレート111は、軸線方向予圧用弾性体112(即ち、皿バネ)と、この軸線方向予圧用弾性体112を挟持する1組の平板113,113(即ち、平座金)とからなる。   In FIG. 2, a small diameter portion 101 a is formed at the end of the male shaft 101. The small-diameter portion 101a is provided with a stopper plate 111 that restricts the movement of the cylindrical body 8 in the axial direction. The stopper plate 111 includes an axial preload elastic body 112 (ie, a disc spring) and a pair of flat plates 113 and 113 (ie, plain washers) that sandwich the axial preload elastic body 112.

本実施の形態では、ストッパープレート111は、小径部101aに、平板113、軸線方向予圧用弾性体112、平板113の順に嵌合し、小径部101aに加締めにより堅固に固定してある。これにより、ストッパープレート111が軸線方向に固定される。なお、ストッパープレート111の固定方法は、加締めに限らず、止め輪、螺合手段、プッシュナット等であってもよい。また、ストッパープレート111は、平板113を円柱体108に当接させて、軸線方向予圧用弾性体112により、円柱体108を軸線方向に動かないように適度に予圧できるようになっている。   In the present embodiment, the stopper plate 111 is fitted to the small diameter portion 101a in the order of the flat plate 113, the axial preload elastic body 112, and the flat plate 113, and is firmly fixed to the small diameter portion 101a by caulking. Thereby, the stopper plate 111 is fixed in the axial direction. The fixing method of the stopper plate 111 is not limited to caulking, but may be a retaining ring, a screwing means, a push nut, or the like. Further, the stopper plate 111 is configured so that the flat plate 113 is brought into contact with the cylindrical body 108 and can be appropriately preloaded by the axial preloading elastic body 112 so as not to move the cylindrical body 108 in the axial direction.

また、本実施の形態では、雌軸102の6個のスプライン溝105,106に、径方向に隙間を介して、雄軸101の外周面に6個のスプライン溝103,104と軸線方向に同軸に形成した6個の略円弧状の突起部115が嵌合してある。   Further, in the present embodiment, the six spline grooves 105 and 106 of the female shaft 102 are coaxially connected to the six spline grooves 103 and 104 on the outer peripheral surface of the male shaft 101 in the axial direction via gaps in the radial direction. Six substantially arc-shaped protrusions 115 formed in the above are fitted.

従って、球状体107,円柱体108が何らかの原因によって雄軸101から脱落し又は破損した場合等には、雌軸102のスプライン溝105,106に、雄軸101の突起部115が嵌合し、これにより、雄軸101と雌軸102とは、トルクを伝達することができ、フェイルセーフ機能の役割を果たすことができる。   Therefore, when the spherical body 107 and the cylindrical body 108 are dropped or broken from the male shaft 101 for some reason, the projection 115 of the male shaft 101 is fitted in the spline grooves 105 and 106 of the female shaft 102, Thereby, the male shaft 101 and the female shaft 102 can transmit torque, and can play the role of a fail-safe function.

また、この際、スプライン溝105,106と、突起部115との間には、隙間が設けてあるため、運転者は、ステアリングホイール5においてガタ付きを感じることができ、ステアリング系の故障等を察知することができる。   At this time, since a gap is provided between the spline grooves 105 and 106 and the protrusion 115, the driver can feel rattling in the steering wheel 5, and malfunction of the steering system or the like can occur. Can be sensed.

さらに、雄軸101の突起部115は、球状体107,円柱体108と軸線方向に同軸であることから、球状体107,円柱体108の軸線方向の移動を規制するストッパーの役割も果たし、球状体107,円柱体108の抜けの可能性を減少して、フェイルセーフ機能をより一層向上することができる。   Further, since the protrusion 115 of the male shaft 101 is coaxial with the spherical body 107 and the cylindrical body 108 in the axial direction, it also serves as a stopper for restricting the movement of the spherical body 107 and the cylindrical body 108 in the axial direction. The possibility of the body 107 and the cylindrical body 108 being detached can be reduced, and the fail-safe function can be further improved.

また、雄軸101の突起部115は、球状体107,円柱体108と軸線方向に同軸であることから、雄軸101と雌軸102の径方向寸法を小さくして、コンパクト化を図ることができる。   Further, since the protruding portion 115 of the male shaft 101 is coaxial with the spherical body 107 and the cylindrical body 108 in the axial direction, the radial dimension of the male shaft 101 and the female shaft 102 can be reduced to achieve compactness. it can.

さらに、雄軸101のスプライン溝103、雌軸102のスプライン溝105、板バネ109、及び球状体107の間には、潤滑剤が塗布してあってもよい。また、雄軸101のスプライン溝104、円柱体108、及び雌軸102のスプライン溝106の間にも、潤滑剤が塗布してあってもよい。   Further, a lubricant may be applied between the spline groove 103 of the male shaft 101, the spline groove 105 of the female shaft 102, the leaf spring 109, and the spherical body 107. A lubricant may also be applied between the spline groove 104 of the male shaft 101, the cylindrical body 108, and the spline groove 106 of the female shaft 102.

以上のように構成した伸縮軸では、雄軸101と雌軸102の間に球状体107を介装し、板バネ109により、球状体107を雌軸102に対してガタ付きのない程度に予圧してあるため、雄軸101と雌軸102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101と雌軸102は軸線方向に相対移動する際には、ガタ付きのない安定した摺動荷重で摺動することができる。   In the telescopic shaft configured as described above, the spherical body 107 is interposed between the male shaft 101 and the female shaft 102, and the spherical body 107 is preloaded to the extent that the female shaft 102 is not rattled by the leaf spring 109. Therefore, rattling between the male shaft 101 and the female shaft 102 can be reliably prevented, and when the male shaft 101 and the female shaft 102 move relative to each other in the axial direction, there is no stability. It is possible to slide with the sliding load.

次に、本実施の形態にかかる伸縮軸の組立方法について、図面を参照して説明する。図5は、本実施の形態にかかる伸縮軸の組立方法の各工程を示すフローチャートである。図6は、チューブスプライン内径(BBD)測定を示す概略断面図である。図7は、シャフトスプライン外径(OPD)測定を示す概略断面図である。図8は、予め実験等により得られたストッバピン角度を示す図である。図9は、予め実験等により得られた捩じり剛性を示す図である。図10は球状体107の寸法選択を説明するための図であり、スプライン溝と円柱体間のスキマに対する、ストッパピン角度及び摺動抵抗との関係を示す。図11は円柱体108の寸法選択を説明するための図であり、スプライン溝と球状体により与えられる予圧構造(弾性体)の予圧量と、捩じり剛性及び摺動抵抗との関係を示す。なお、測定に用いるピンP1,P2,P3の外径は、チューブとシャフトスプラインの設計値に基づき決定される。   Next, a method for assembling the telescopic shaft according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing each step of the telescopic shaft assembling method according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic sectional view showing tube spline inner diameter (BBD) measurement. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing shaft spline outer diameter (OPD) measurement. FIG. 8 is a diagram showing the Stover pin angle obtained in advance through experiments or the like. FIG. 9 is a diagram showing the torsional rigidity obtained in advance through experiments or the like. FIG. 10 is a diagram for explaining the dimension selection of the spherical body 107, and shows the relationship between the stopper pin angle and the sliding resistance with respect to the gap between the spline groove and the cylindrical body. FIG. 11 is a diagram for explaining the dimension selection of the cylindrical body 108, and shows the relationship between the preload amount of the preload structure (elastic body) provided by the spline groove and the spherical body, torsional rigidity, and sliding resistance. . Note that the outer diameters of the pins P1, P2, and P3 used for measurement are determined based on the design values of the tube and the shaft spline.

まず、図5のステップS101で、雄軸101のスプライン溝寸法、及び雌軸102のスプライン溝寸法の測定を行う。より具体的には、図6に示すように、雄軸101の第1群のスプライン溝104に、小径円柱状のピンP1を当接させたとき、それらの内接円C1の径をシャフトスプライン径OPD1とする。またスプライン溝103に、外周が一部平面の大径円柱状のピン2を当接させ、それらの内接円C2の径をシャフトスプライン径OPD2とする。更に、図7に示すように、雌軸102のスプライン溝105,106に、円柱状のピンP3を当接させたとき、それらの外接円C3の径をチューブスプライン径BBDとする。なお、BBD、OPD1,OPD2は、それぞれチューブ及びシャフトのスプライン溝の寸法となる。   First, in step S101 in FIG. 5, the spline groove dimension of the male shaft 101 and the spline groove dimension of the female shaft 102 are measured. More specifically, as shown in FIG. 6, when the small-diameter cylindrical pin P1 is brought into contact with the first group of spline grooves 104 of the male shaft 101, the diameter of the inscribed circle C1 is changed to the shaft spline. The diameter OPD1. Further, the large-diameter cylindrical pin 2 whose outer periphery is partially planar is brought into contact with the spline groove 103, and the diameter of the inscribed circle C2 is set as the shaft spline diameter OPD2. Further, as shown in FIG. 7, when the cylindrical pin P3 is brought into contact with the spline grooves 105 and 106 of the female shaft 102, the diameter of the circumscribed circle C3 is set as a tube spline diameter BBD. BBD, OPD1, and OPD2 are the dimensions of the spline grooves of the tube and the shaft, respectively.

続いて、ステップS102で、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第1群の両スプライン溝104、106と円柱体108との隙間と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗及び軸周方向のストッパピン角度との関係とに基づいて、円柱体108の寸法を選択する。即ち、両スプライン溝104、106と円柱体108との隙間が小さすぎると摺動抵抗が増大し、円滑なトルク伝達ができなくなる。一方、両スプライン溝104、106と円柱体108との隙間が大きすぎると、ストッパピン角度が増大してしまう。   Subsequently, in step S102, the measurement result of both the spline grooves dimensions, the gap between the first group of both spline grooves 104, 106 and the cylindrical body 108 obtained in advance through experiments, etc., and the sliding in the axial direction during expansion and contraction. The dimensions of the cylindrical body 108 are selected based on the relationship between the resistance and the stopper pin angle in the axial direction. That is, if the gap between the spline grooves 104 and 106 and the cylindrical body 108 is too small, the sliding resistance increases and smooth torque transmission cannot be performed. On the other hand, if the gap between the spline grooves 104 and 106 and the cylindrical body 108 is too large, the stopper pin angle increases.

そこで、図8に示す特性図より、最適なストッパピン角度の最大値A1を定め、図10に示す関係から、最大値A1で定まる隙間の上限値CU1を決定する。ここで最大値A1は、図8に示す捩じり剛性特性曲線のY1,Y2の2点を結んだ直線L1がX軸に交わったときの交点X1と、同捩じり剛性特性曲線の−Y1,−Y2の2点を結んだ直線L2がX軸に交わったときの交点X2との差で表すものとする。一方、摺動抵抗規格による最大摺動抵抗R1に基づいて、図10に示す関係から、最大摺動抵抗R1で定まる隙間の下限値CL1を決定する。更に、シャフトスプライン径OPD1と、チューブスプライン径BBDと、隙間の許容範囲(CU1−CL1)とに基づいて、円柱体108の外径寸法の公差を定めることができる。   Therefore, the optimum maximum value A1 of the stopper pin angle is determined from the characteristic diagram shown in FIG. 8, and the upper limit value CU1 of the gap determined by the maximum value A1 is determined from the relationship shown in FIG. Here, the maximum value A1 is the intersection X1 when the straight line L1 connecting the two points Y1 and Y2 of the torsional rigidity characteristic curve shown in FIG. It is assumed that the straight line L2 connecting the two points Y1 and -Y2 is represented by a difference from the intersection point X2 when intersecting the X axis. On the other hand, based on the maximum sliding resistance R1 according to the sliding resistance standard, the lower limit CL1 of the gap determined by the maximum sliding resistance R1 is determined from the relationship shown in FIG. Further, the tolerance of the outer diameter of the cylindrical body 108 can be determined based on the shaft spline diameter OPD1, the tube spline diameter BBD, and the allowable range (CU1-CL1) of the gap.

続いて、スプライン103で、両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第2群の両スプライン溝103,105と、球状体107との隙間において、球状体107の寸法を変化させた時の予圧構造(弾性体である板ばね109)に与えられる予圧量と、軸周方向の捩じり剛性と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗との関係に基づいて、球状体107の寸法を選択する。即ち、板ばね109により与えられる予圧量が小さすぎると、伸縮軸の軸周方向における捩じり剛性が低くなりすぎる。一方、板ばね109により与えられる予圧量が大きすぎると、摺動抵抗が増大し、円滑な伸縮ができなくなる。   Subsequently, the spline 103 changes the dimension of the spheroidal body 107 in the gap between the spheroidal body 107 and the measurement result of both spline groove dimensions and the gap between the spheroidal body 107 and the second group of spline grooves 103 and 105 obtained in advance by experiments or the like. Based on the relationship between the amount of preload applied to the preload structure (the leaf spring 109, which is an elastic body), the torsional rigidity in the axial circumferential direction, and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction Select 107 dimensions. That is, if the amount of preload provided by the leaf spring 109 is too small, the torsional rigidity in the axial direction of the telescopic shaft becomes too low. On the other hand, if the amount of preload provided by the leaf spring 109 is too large, the sliding resistance increases and smooth expansion and contraction cannot be performed.

そこで、図9に示す特性図から、ヒステリシス曲線である捩じり剛性を平均して平均捩じり剛性TAを求め、図11に示す関係から、平均捩じり剛性TAと捩じり剛性規格で定まる予圧量の下限値PL1を決定する。一方、摺動抵抗規格による最大摺動抵抗R1に基づいて、図11に示す関係から、最大摺動抵抗R1で定まる予圧量の上限値PU1を決定する。更に、シャフトスプライン径OPD2と、チューブスプライン径BBDとに基づいて、両スプライン溝103,105と、球状体107との隙間を求め、かかる隙間と、予圧量の公差(PU1−PL1)とに基づいて、球状体107の外径寸法の公差を定めることができる。   Therefore, the average torsional rigidity TA is obtained by averaging the torsional rigidity, which is a hysteresis curve, from the characteristic diagram shown in FIG. 9, and the average torsional rigidity TA and the torsional rigidity standard are obtained from the relationship shown in FIG. The lower limit PL1 of the preload amount determined by is determined. On the other hand, based on the maximum sliding resistance R1 according to the sliding resistance standard, the upper limit value PU1 of the preload amount determined by the maximum sliding resistance R1 is determined from the relationship shown in FIG. Further, based on the shaft spline diameter OPD2 and the tube spline diameter BBD, the clearance between the spline grooves 103, 105 and the spherical body 107 is obtained, and based on the clearance and the tolerance of the preload amount (PU1-PL1). Thus, the tolerance of the outer diameter of the spherical body 107 can be determined.

こうして円柱体108と球状体107の寸法が選定された後、ステップS104で、選択された寸法を有する円柱体108と球状体107と板ばね109とを、雄軸101と雌軸102との間に組み込むことで、伸縮軸が完成する。なお、図5の例では、スプライン溝寸法を測定した後に、円柱体108と球状体107の寸法選定をこの順序で行っているが、球状体107の寸法選定を行った後、円柱体108の寸法選定を行っても良いし、両者の寸法選定を同時に行っても良い。   After the dimensions of the cylindrical body 108 and the spherical body 107 are selected in this way, the cylindrical body 108, the spherical body 107, and the leaf spring 109 having the selected dimensions are moved between the male shaft 101 and the female shaft 102 in step S104. The telescopic shaft is completed by incorporating it into. In the example of FIG. 5, the dimensions of the cylindrical body 108 and the spherical body 107 are selected in this order after measuring the spline groove dimension. However, after the dimension selection of the spherical body 107 is performed, Dimension selection may be performed, or both dimensions may be selected simultaneously.

かかる伸縮軸のトルク伝達時には、板バネ109が弾性変形して球状体107を周方向に拘束すると共に、雄軸101と雌軸102の間に介装した3列の円柱体108が主なトルク伝達の役割を果たす。   When the torque of the telescopic shaft is transmitted, the leaf spring 109 is elastically deformed to restrain the spherical body 107 in the circumferential direction, and the three rows of columnar bodies 108 interposed between the male shaft 101 and the female shaft 102 are the main torque. Play a role in communication.

例えば、雄軸101からトルクが入力された場合、初期の段階では、板バネ109の予圧がかかっているため、ガタ付きはなく、板バネ109がトルクに対する反力を発生させてトルクを伝達する。この時は、雄軸101・板バネ109・球状体107・雌軸102間の伝達トルクと入力トルクがつりあった状態で全体的なトルク伝達がなされる。   For example, when torque is input from the male shaft 101, the leaf spring 109 is preloaded in the initial stage, so there is no backlash, and the leaf spring 109 generates a reaction force against the torque and transmits the torque. . At this time, overall torque transmission is performed in a state where transmission torque and input torque between the male shaft 101, the leaf spring 109, the spherical body 107, and the female shaft 102 are balanced.

さらにトルクが増大していくと、円柱体108を介した雄軸101、雌軸102の回転方向の隙間がなくなり、以後のトルク増加分を、雄軸101、雌軸102を介して、円柱体108が伝達する。そのため、雄軸101と雌軸102の回転方向ガタを確実に防止するとともに、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。   As the torque further increases, the clearance in the rotational direction of the male shaft 101 and the female shaft 102 via the cylindrical body 108 disappears, and the subsequent torque increase is transferred to the cylindrical body via the male shaft 101 and the female shaft 102. 108 communicates. Therefore, it is possible to reliably prevent backlash in the rotational direction of the male shaft 101 and the female shaft 102 and transmit torque in a highly rigid state.

以上から、本実施の形態によれば、球状体107以外に、円柱体108を設けているため、大トルク入力時、負荷量の大部分を円柱体108で支持することができる。従って、雌軸102のスプライン溝105と球状体107との接触圧力を低下して、耐久性を向上することができると共に、大トルク負荷時には、高剛性の状態でトルクを伝達することができる。   As described above, according to the present embodiment, since the cylindrical body 108 is provided in addition to the spherical body 107, most of the load can be supported by the cylindrical body 108 when a large torque is input. Therefore, the contact pressure between the spline groove 105 of the female shaft 102 and the spherical body 107 can be reduced to improve durability, and torque can be transmitted in a highly rigid state when a large torque load is applied.

このように、本実施の形態によれば、安定した摺動抵抗を実現すると共に、回転方向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。   Thus, according to the present embodiment, it is possible to realize stable sliding resistance, reliably prevent backlash in the rotational direction, and transmit torque in a highly rigid state.

なお、球状体107は、鋼球など剛体のボールが好ましい。また剛体の円柱体108は、ニードルローラが好ましい。   The spherical body 107 is preferably a rigid ball such as a steel ball. The rigid cylindrical body 108 is preferably a needle roller.

円柱体(以後、ニードルローラと記す)8は、線接触でその荷重を受けるため、点接触で荷重を受けるボールよりも接触圧を低く抑えることができるなど、さまざまな効果がある。したがって、全列をボール転がり構造とした場合よりも下記の項目が優れている。
(1)摺動部での減衰能効果が、ボール転がり構造に比べて大きい。よって振動吸収性能が高い。
(2)ニードルローラが雄軸と雌軸に微小に接触していることにより、摺動抵抗変動幅を低く抑えることができ、その変動による振動がステアリングまで伝わらない。
(3)同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、軸線方向の長さを短くできスペースを有効に使うことができる。
(4)同じトルクを伝達するならば、ニードルローラの方が接触圧を低く抑えることができるため、熱処理等によって雌軸のスプライン溝表面を硬化させるための追加工程が不要である。
(5)部品点数を少なくすることができる。
(6)組立性をよくすることができる。
(7)組立コストを抑えることができる。
Since the cylindrical body (hereinafter referred to as a needle roller) 8 receives the load by line contact, it has various effects such as a lower contact pressure than a ball receiving a load by point contact. Therefore, the following items are superior to the case where the entire row has a ball rolling structure.
(1) The damping ability effect at the sliding part is larger than that of the ball rolling structure. Therefore, vibration absorption performance is high.
(2) Since the needle roller is in minute contact with the male shaft and the female shaft, the fluctuation range of the sliding resistance can be kept low, and vibration due to the fluctuation is not transmitted to the steering.
(3) If the same torque is transmitted, the contact pressure of the needle roller can be reduced, so that the axial length can be shortened and the space can be used effectively.
(4) If the same torque is transmitted, the needle roller can keep the contact pressure lower, so that an additional step for curing the surface of the spline groove of the female shaft by heat treatment or the like is unnecessary.
(5) The number of parts can be reduced.
(6) The assemblability can be improved.
(7) The assembly cost can be suppressed.

このようにニードルローラは、雄軸101と雌軸102の間のトルク伝達のためのキーの役割をするとともに、雌軸102の内周面とすべり接触する。ニードルローラの使用が従来のスプライン嵌合と比較して、優れている点は下記のとおりである。
(8)ニードルローラは大量生産品であり、非常に低コストである。
(9)ニードルローラは熱処理後、研磨されているので、表面硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
(10)ニードルローラは研磨されているので、表面粗さがきめ細かく摺動時の摩擦係数が低いため、摺動抵抗を低く抑えることができる。
(11)使用条件に応じて、ニードルローラの長さや配置を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
(12)使用条件によっては、摺動時の摩擦係数をさらに下げなければならない場合がある、この時ニードルローラだけに表面処理をすればその摺動特性を変えることができるため、設計思想を変えること無く、さまざまなアプリケーションに対応することができる。
(13)ニードルローラの外径違い品を安価に数ミクロン単位で製造することができるため、ニードルローラ径を選択することによって雄軸・ニードルローラ・雌軸間の隙間を最小限に抑えることができる。よって軸の捩り方向の剛性を向上させることが容易である。
In this way, the needle roller serves as a key for transmitting torque between the male shaft 101 and the female shaft 102, and is in sliding contact with the inner peripheral surface of the female shaft 102. The use of the needle roller is superior to the conventional spline fitting as follows.
(8) The needle roller is a mass-produced product and is very low cost.
(9) Since the needle roller is polished after heat treatment, it has a high surface hardness and excellent wear resistance.
(10) Since the needle roller is polished, the surface roughness is fine and the friction coefficient during sliding is low, so that the sliding resistance can be kept low.
(11) Since the length and arrangement of the needle roller can be changed according to the use conditions, it is possible to deal with various applications without changing the design concept.
(12) Depending on the conditions of use, the friction coefficient during sliding may have to be further reduced. At this time, if only the needle roller is surface treated, its sliding characteristics can be changed, so the design philosophy is changed. Without being able to deal with various applications.
(13) Since needle rollers with different outer diameters can be manufactured in units of several microns at low cost, the gap between the male shaft, needle roller, and female shaft can be minimized by selecting the needle roller diameter. it can. Therefore, it is easy to improve the torsional rigidity of the shaft.

また、板バネ109は、上述したように、球状体107に2点で接触する球状体側接触部109aと、球状体側接触部109aに対して略周方向に所定間隔をおいて離間してあると共に、雄軸101のスプライン溝103の平面状側面103aに接触する溝面側接触部109bと、球状体側接触部109aと溝面側接触部109bを相互に離間する方向に弾性的に付勢する付勢部109cと、スプライン溝103の底面103bに対向した底面109dと、を左右に対で有している。   Further, as described above, the leaf spring 109 is separated from the spherical body-side contact portion 109a that makes contact with the spherical body 107 at two points, and is separated from the spherical body-side contact portion 109a by a predetermined interval in the circumferential direction. The groove surface side contact portion 109b that contacts the planar side surface 103a of the spline groove 103 of the male shaft 101, and the spherical body side contact portion 109a and the groove surface side contact portion 109b are elastically biased in a direction away from each other. The urging portion 109c and the bottom surface 109d facing the bottom surface 103b of the spline groove 103 are paired on the left and right.

この付勢部109cは、略U字形状で略円弧状に折曲した折曲形状であり、この折曲形状の付勢部109cによって、球状体側接触部109aと溝面側接触部109b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。従って、板バネ109は、その球状体側接触部109aが付勢部109b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。   The urging portion 109c has a substantially U shape and is bent in a substantially arc shape, and the spherical body side contact portion 109a and the groove surface side contact portion 109b are mutually connected by the bent urging portion 109c. Can be elastically biased so as to be separated from each other. Accordingly, the spherical spring side contact portion 109a of the leaf spring 109 can be sufficiently bent via the biasing portion 109b, and a sufficient amount of bending can be ensured.

従って、板バネ109は、球状体107に接触する球状体側接触部109aと、スプライン溝103に接触する溝面側接触部109bとの間に、空間が設けてあり、その間が弾性的に連結してある。そのため、セット時に、球状体107と板バネ109の接触部に発生する応力を緩和することができ、永久変形による板バネ109のへたりを防止して、長期にわたって所望の予圧性能を得ることができる。   Accordingly, the leaf spring 109 has a space between the spherical body side contact portion 109 a that contacts the spherical body 107 and the groove surface side contact portion 109 b that contacts the spline groove 103, and the space is elastically connected therebetween. It is. Therefore, the stress generated at the contact portion between the spherical body 107 and the leaf spring 109 at the time of setting can be relieved, and sag of the leaf spring 109 due to permanent deformation can be prevented, and desired preload performance can be obtained over a long period of time. it can.

また、球状体107に接触する球状体側接触部109aは、球状体107の半径より大きい略円弧状に形成してあると、平面形状よりも球状体107との接触面圧を下げることができ、なお好ましい。   Further, when the spherical body side contact portion 109a that contacts the spherical body 107 is formed in a substantially arc shape larger than the radius of the spherical body 107, the contact surface pressure with the spherical body 107 can be lowered than the planar shape, It is preferable.

さらに、板バネ109は、撓み量を十分に確保することができると共に、球状体107及び板バネ109には、過大な負荷(応力)がかかることがないことから、トルク伝達時に、球状体107及び板バネ109との接触点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、永久変形による「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。   Further, the leaf spring 109 can secure a sufficient amount of bending, and the spherical body 107 and the leaf spring 109 are not subjected to an excessive load (stress). In addition, the stress generated at the contact point with the leaf spring 109 can be relieved, whereby high stress is not generated, and “sagging” due to permanent deformation is prevented, and preload performance is maintained over a long period of time. be able to.

さらに、球状体107との接触点は、強固に、バネ性を発揮している部分は、たわみ易くすることで、単一部材でレース面とばね性をもつことを両立させている。また、本実施の形態では、円柱体108が主としてトルク伝達を行うので、雄軸101、雌軸102、板バネ109、球状体107間に更に過大な応力が発生しない構造となっている。   Furthermore, the contact point with the spherical body 107 is strong, and the portion exhibiting the spring property is easily bent so that a single member has both the race surface and the spring property. In the present embodiment, since the cylindrical body 108 mainly transmits torque, the structure is such that no excessive stress is generated between the male shaft 101, the female shaft 102, the leaf spring 109, and the spherical body 107.

従って、板バネ109での過大な応力発生を防止して、板バネ109のへたりを防止し、長期にわたって所望の予圧性能を維持することができ、加えて、寸法精度を厳しく管理する必要がなく、且つ、板バネ109とレース部分とを単一素材から形成することができ、その組立容易化を図って製造コストの低減を図ることができる。   Therefore, it is necessary to prevent excessive stress from being generated in the leaf spring 109, to prevent the leaf spring 109 from sagging, to maintain desired preload performance over a long period of time, and to strictly control the dimensional accuracy. In addition, the leaf spring 109 and the race portion can be formed from a single material, and the manufacturing cost can be reduced by facilitating the assembly.

以上、実施の形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、その趣旨を損ねない範囲で適宜変更、改良可能であることはもちろんである。例えば、本発明が適用される機械部品は、ステアリング装置の伸縮軸に限られない。   As described above, the present invention has been described in detail with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be appropriately changed and improved without departing from the spirit thereof. Of course there is. For example, the mechanical component to which the present invention is applied is not limited to the telescopic shaft of the steering device.

本発明の実施の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側面図である。1 is a side view of a steering mechanism portion 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 embodiment of this invention. 図2の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the structure of FIG. 2 by the III-III line | wire, and looked at the arrow direction. 弾性体である板バネの斜視図である。It is a perspective view of the leaf | plate spring which is an elastic body. 本実施の形態にかかる伸縮軸の組立方法の各工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows each process of the assembly method of the expansion-contraction shaft concerning this Embodiment. チューブスプライン内径(BBD)測定を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a tube spline internal diameter (BBD) measurement. シャフトスプライン外径(OPD)測定を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows a shaft spline outer diameter (OPD) measurement. 予め実験等により得られたスプライン軸(伸縮軸)のストッパピン角度を示す図であり、縦軸がストッパピン角度、横軸が回転角度である。It is a figure which shows the stopper pin angle of the spline shaft (expandable shaft) obtained by experiment etc. previously, a vertical axis | shaft is a stopper pin angle and a horizontal axis is a rotation angle. 予め実験等により得られたスプライン軸(伸縮軸)の捩じり剛性を示す図であり、縦軸がストッパピン角度、横軸が回転角度である。It is a figure which shows the torsional rigidity of the spline shaft (expandable shaft) obtained beforehand by experiment etc., and a vertical axis | shaft is a stopper pin angle and a horizontal axis is a rotation angle. 球状体107の寸法選択を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the dimension selection of the spherical body. 円柱体108の寸法選択を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the dimension selection of the cylindrical body.

符号の説明Explanation of symbols

1 アッパブラケット
2 ロアブラケット
3 ステアリングシャフト上部
3A ステアリングコラム
3B ステアリングシャフト
5 ステアリングホイール
6 ユニバーサルジョイント
7 ステアリングシャフト下部
8 操舵軸継手
9 ピニオンシャフト
11 弾性体
12 ステアリングラック軸
13 ステアリングラック支持部材
101 雄軸
101a 小径部
102 雌軸
103 スプライン溝
103a 平面状側面
103b 底面
104 スプライン溝
105 スプライン溝
106 スプライン溝
107 球状体
108 円柱体
109 板バネ
109a 球状体側接触部
109b 付勢部
109b 溝面側接触部
109c 付勢部
109d 底面
110 伸縮軸
111 ストッパープレート
112 軸線方向予圧用弾性体
113 平板
115 突起部
BBD チューブスプライン径
C1 内接円
C2 内接円
C3 外接円
CL1 下限値
CU1 上限値
OPD1 シャフトスプライン径
OPD2 シャフトスプライン径
P1、P2 ピン
P3 ピン
PL1 下限値
PU1 上限値
R1 最大摺動抵抗
VB 車体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper bracket 2 Lower bracket 3 Steering shaft upper part 3A Steering column 3B Steering shaft 5 Steering wheel 6 Universal joint 7 Steering shaft lower part 8 Steering shaft joint 9 Pinion shaft 11 Elastic body 12 Steering rack shaft 13 Steering rack support member 101 Male shaft 101a Small diameter Part 102 Female shaft 103 Spline groove 103a Planar side surface 103b Bottom surface 104 Spline groove 105 Spline groove 106 Spline groove 107 Spherical body 108 Cylindrical body 109 Leaf spring 109a Spherical body side contact part 109b Energizing part 109b Groove surface side contact part 109c Energizing part 109d Bottom surface 110 Telescopic shaft 111 Stopper plate 112 Axial preload elastic body 113 Flat plate 115 Projection BBD Tube spline C1 inscribing circle C2 inscribed circle C3 circumscribed circle CL1 lower limit CU1 upper limit OPD1 shaft spline diameter OPD2 shaft spline diameter P1, P2 Pin P3 Pin PL1 lower limit PU1 upper limit R1 maximum sliding resistance VB body

Claims (2)

スプライン溝を内周に有するスプライン雌軸と、スプライン溝を外周に有するスプライン雄軸と、第1群の両スプライン溝内に配置された第1のキー部品と、第2群の両スプライン溝内に配置された第2のキー部品及び予圧構造とを有する機械部品の組立方法において、
前記スプライン雄軸のスプライン溝寸法、及び前記スプライン雌軸のスプライン溝寸法の測定を行う工程と、
両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第1群の両スプライン溝と第1のキー部品との隙間と、伸縮時の軸線方向の摺動抵抗及び軸周方向のストッパピン角度との関係とに基づいて、前記第1のキー部品の寸法を選択する工程と、
両スプライン溝寸法の測定結果と、予め実験等により得られた第2群の両スプライン溝と前記第2のキー部品との隙間において前記第2のキー部品の寸法を変化させた時の予圧構造に与えられる予圧量と、軸周方向の捩じり剛性と伸縮時の軸線方向の摺動抵抗の関係に基づいて、前記第2のキー部品の寸法を選択する工程と、
選択された寸法を有する前記第1のキー部品及び前記第2のキー部品と前記予圧構造とを、前記スプライン雄軸と前記スプライン雌軸との間に組み込む工程とからなることを特徴とする機械部品の組立方法。
A spline female shaft having a spline groove on the inner periphery, a spline male shaft having a spline groove on the outer periphery, a first key component disposed in both the first group of spline grooves, and in the second group of both spline grooves In a method for assembling a machine part having a second key part and a preload structure arranged in
Measuring the spline groove dimension of the spline male shaft and the spline groove dimension of the spline female shaft;
Measurement results of both spline groove dimensions, clearance between the first group of both spline grooves and the first key parts obtained in advance through experiments, etc., axial sliding resistance during expansion and contraction, and axial stopper pins Selecting a dimension of the first key part based on a relationship with an angle;
Measurement result of both spline groove dimensions, and preload structure when the dimension of the second key part is changed in the gap between the second group of both spline grooves and the second key part obtained in advance through experiments or the like Selecting the dimension of the second key part based on the relationship between the amount of preload applied to the shaft, the torsional rigidity in the axial circumferential direction, and the sliding resistance in the axial direction during expansion and contraction;
And a step of incorporating the first key part and the second key part having the selected dimensions and the preload structure between the spline male shaft and the spline female shaft. How to assemble parts.
前記機械部品は、ステアリング装置に用いられる伸縮軸であることを特徴とする請求項1に記載の機械部品の組立方法。

2. The method of assembling a machine part according to claim 1, wherein the machine part is a telescopic shaft used in a steering device.

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