JP2011173464A - スプライン伸縮軸の製造方法、スプライン伸縮軸及び車両操舵用伸縮軸 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内軸製造用中間体43の樹脂層42が被覆された外スプライン44の挿入側端部44aの歯厚t2が、挿入方向Y1に向かうにしたがって漸減されている〔図7(a)参照〕。内軸製造用中間体43が周方向R1に浮動支持されている。表面ブローチ45の加工孔46内への内軸製造用中間体43の圧入の開始に伴って、内軸製造用中間体43の外スプライン44が、表面ブローチ45の加工孔46の内スプライン溝54に対して自動的に最適な位相に調整される〔図7(b)参照〕。
【選択図】図7
Description
そこで、スプラインの歯面にナイロンを含む樹脂の被膜を形成した車両操舵用伸縮軸が提案されている(例えば特許文献1を参照)。
このため、膜厚の薄い側の被膜が早期に摩耗して消滅し、金属の地肌が露出する。その結果、伸縮軸の内軸と外軸とがスムーズに摺動できなくなるため、耐久性が悪くなる。また、伸縮軸が車両操舵用伸縮軸である場合には、操舵フィーリングが悪くなる。
本発明では、製造用中間体の樹脂層が被覆されたスプラインの嵌合方向側の端部の歯厚が嵌合方向に向かうにしたがって漸減されており、例えば製造用中間体が周方向に浮動支持されているので、製造用中間体およびブローチの嵌合の開始に伴って、製造用中間体およびブローチのスプラインが自動的に最適な位相に調整される。その結果、製造用中間体の各スプラインにおいて周方向に対向する一対の歯面の樹脂被膜の膜厚を互いに等しくすることができる。すなわち、偏りのない均一な膜厚の樹脂被膜を有する軸を得ることができる。したがって、当該軸を用いたスプライン伸縮軸として、長寿命を達成することができる。
上記スプライン伸縮軸の製造方法を用いて製造された車両操舵用伸縮軸であれば(請求項4)、操舵フィーリングが良く、耐久性に優れている。車両操舵用伸縮軸としては、操舵軸、中間軸を例示することができる。
図1は本発明の一実施の形態のスプライン伸縮軸が適用された中間軸を有する車両用操舵装置の概略構成図である。図1を参照して、車両用操舵装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2に連結された操舵軸3と、操舵軸3に自在継手4を介して連結されたスプライン伸縮軸としての中間軸5と、中間軸5に自在継手6を介して連結されたピニオン軸7と、ピニオン軸7の端部近傍に設けられたピニオン7aに噛み合うラック8aを有する転舵軸としてのラック軸8とを備えている。
操舵軸3は、車体側部材18,19に固定されたステアリングコラム20によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。
減速機構25は、電動モータ24の回転軸(図示せず)と同行回転可能に連結された駆動ギヤ26と、駆動ギヤ26に噛み合い出力軸16と同伴回転する被動ギヤ27とを有している。駆動ギヤ26は例えばウォーム軸からなり、従動ギヤ27は例えばウォームホイールからなる。
図1および図2を参照して、スプライン伸縮軸としての中間軸5は、内軸35と筒状の外軸36とを軸方向X1に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能にスプライン嵌合させて形成されている。内軸35および外軸36の何れか一方がアッパーシャフトを構成し、他方がロアーシャフトを構成する。本実施の形態では、外軸36がアッパーシャフトとして自在継手4に連結されており、内軸35がロアーシャフトとして自在継手6に連結されている。
まず、図4(a)に示す鍛造工程では、素材を鍛造することにより、金属スプラインとしての外スプライン41が形成された軸状の芯金40を得る。
図5(a)に示すように、芯金40の外スプライン41の軸方向X1の端部41a(外スプライン41の先端41bから所定距離離隔するまでの部分に相当)の歯厚t1(芯金40の所定の径方向位置での歯厚であり、例えば、図5(a)では歯先41cに対応する歯厚として示してある)が、軸方向X1の先端41bに向かうにしたがって漸減されている。
図4(a)および図5(a)に示す芯金40に外スプライン41の少なくとも歯面に樹脂コーティングのための前処理を施した後、前処理が施された芯金40の外スプライン41の少なくとも歯面に、図4(b)に示す被覆工程において、樹脂層42をコーティングすることにより、内軸製造用中間体43を得る。樹脂層42の表面によって内軸製造用中間体43の外スプライン44の表面が形成されている。
また、図4(b)に示す被覆工程では、具体的には、前処理が施された芯金40を加熱した後、樹脂粉末が流動状態にされた流動浸漬槽内に所定時間浸漬する。これにより、樹脂粉末が芯金40に付着して熱で溶融することにより、芯金40の外スプライン41を覆うように樹脂層42が、流動浸漬法により形成される。図6に示すように、内軸製造用中間体43において、樹脂層42の表面(内軸製造用中間体43の外スプライン44の表面に相当)の形状は、芯金40の外スプライン41の形状と略相似形をなしている。
すなわち、図5(b)の内軸製造用中間体43の外スプライン44の挿入側端部44aが、図5(a)の芯金40の外スプライン41の軸方向X1の端部41aを樹脂層42で被覆して構成されるので、内軸製造用中間体43の外スプライン44の挿入側端部44aが、芯金40の外スプライン41の軸方向X1の端部41aと相似形に形成されることになる。
次いで、図4(c)に示す被膜成形工程では、樹脂層42が形成された内軸製造用中間体43を表面ブローチ45の加工孔46内に圧入する。
円錐状凸部51の中心軸線51aは、表面ブローチ45の中心軸線49とは同一軸線上にある。一方、内軸製造用中間体43の端面43aには、内軸製造用中間体43の中心軸線48を中心とする円孔53が設けられており、その円孔53に、保持治具47の円錐状凸部51が挿入され、円錐状凸部51が円孔53の周縁に線接触している。その結果、保持治具47が、内軸製造用中間体43の中心軸線48と表面ブローチ45の中心軸線49とが一致するように、内軸製造用中間体43を支持している。上記複数の弾性ローラ52は、内軸製造用中間体43の端部43bの外周43cに弾性的に接触し、内軸製造用中間体43を回転可能に保持している。
また、図7(b)に示すように、表面ブローチ45の加工孔46の内スプライン溝54は、内軸製造用中間体43の最小歯厚t2’の存在する径方向位置と同じ径方向位置において、溝幅w1を有している。最小歯厚t2’が溝幅w1よりも小さくされている(すなわち、t2’<w1)。その一方で、上述したように、内軸製造用中間体43は周方向R1に浮動支持されている。
このように最適な位置および位相に調整された状態で、図9に示すように、破線で示す樹脂層42の余剰部分42aが削り取られ、図4(c)に示すように、余剰部分42aが、かんな屑のようにして、表面ブローチ45外に排出される。
本実施の形態によれば、図5(b)に示すように、内軸製造用中間体43の樹脂層42が被覆された外スプライン44の挿入側端部44a(嵌合方向側の端部)の歯厚t2が挿入方向Y1(嵌合方向)に向かうにしたがって漸減されており、且つ図4(c)に示すように、内軸製造用中間体43が周方向R1に浮動支持されている。
まず、図11(a)に示すブローチ加工工程では、筒状素材の内周にブローチ加工を施すことにより、金属スプラインとしての内スプライン410が形成された筒状の金属スリーブ400を得る。
図11(a)および図12(a)に示す金属スリーブ400に内スプライン410の少なくとも歯面に樹脂コーティングのための前処理を施した後、前処理が施された金属スリーブ400の内スプライン410の少なくもと歯面に、図11(b)に示す被覆工程において、樹脂層420をコーティングすることにより、外軸製造用中間体430を得る。樹脂層420の表面によって外軸製造用中間体430の内スプライン440の表面が形成されている。
また、図11(b)に示す被覆工程では、具体的には、前処理が施された金属スリーブ400を加熱した後、流動浸漬槽内で浸漬し、金属スリーブ400の内スプライン410を覆うように樹脂層420が、流動浸漬法により形成される。外軸製造用中間体430において、樹脂層420の表面(外軸製造用中間体430の内スプライン440の表面に相当)の形状は、金属スリーブ400の金属スプラインとしての内スプライン410の形状と略相似形をなしている。
すなわち、図12(b)の外軸製造用中間体430の内スプライン440の嵌合方向側Y2の端部440aが、図12(a)の金属スリーブ400の内スプライン410の軸方向X1の端部410aを樹脂層420で被覆して構成されるので、外軸製造用中間体430の内スプライン440の嵌合方向Y2側の端部440aが、金属スーリブ400の内スプライン410の軸方向X1の端部410aと相似形に形成されることになる。
次いで、図11(c)に示す被膜成形工程では、軸状の内面ブローチ450が、樹脂層420が形成された外軸製造用中間体430内に圧入される。
上記のように、偏りのない均一な膜厚の樹脂被膜139を有する外軸136を得ることができるので、当該外軸136を用いたスプライン伸縮軸である中間軸5Aとして、長寿命を達成することができる。
また、上記の実施の形態では、車両用操舵装置1が、操舵軸3に操舵補助力を付与する、いわゆるコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置である場合に則して説明したが、ピニオン軸7に操舵補助力を付与する、いわゆるピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよいし、ラック軸8に操舵補助力を付与する、いわゆるラックアシスト式の電動パワーステアリング装置であってもよい。また、マニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。
Claims (4)
- 金属スプラインの少なくとも歯面に被覆された樹脂層によってスプラインの歯面が形成された製造用中間体およびブローチの一方を他方に所定の嵌合方向に沿ってプレスフィットで嵌合させることにより、上記樹脂層を削って樹脂被膜を成形する被膜成形工程を備え、
上記製造用中間体の上記樹脂層が被覆された上記スプラインの嵌合方向側の端部の歯厚が、上記嵌合方向に向かうにしたがって漸減されており、
上記製造用中間体およびブローチの少なくとも一方が、周方向に浮動支持されていることを特徴とするスプライン伸縮軸の製造方法。 - 請求項1において、上記金属スプラインの軸方向の端部の歯厚が、軸方向の先端に向かうにしたがって漸減されていることを特徴とするスプライン伸縮軸の製造方法。
- 請求項1または2記載のスプライン伸縮軸の製造方法を用いて製造されたスプライン伸縮軸。
- 請求項1または2記載のスプライン伸縮軸の製造方法を用いて製造された車両操舵用伸縮軸。
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