JP6179765B2 - An intermediate shaft, an intermediate shaft manufacturing method, and an electric power steering apparatus. - Google Patents
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Description
本発明は、中間シャフト及び中間シャフトの製造方法並びにステアリング装置に関する。 The present invention relates to an intermediate shaft, an intermediate shaft manufacturing method, and a steering device.
特許文献1では、ステアリングコラムシャフトと自在継手を介して連結されるインターミディエイトシャフトが、転舵輪側から過大入力時に破断可能な強度低減部を含む。前記強度低減部は、強度低減部の両側の部分よりも細い径の縮径部とされている。過大入力時に強度低減部のみが破損することで、他の部分の故障発生が回避される。 In Patent Document 1, an intermediate shaft connected to a steering column shaft via a universal joint includes a strength reducing portion that can be broken when excessively input from the steered wheel side. The said strength reduction part is made into the reduced diameter part of a diameter thinner than the part of the both sides of a strength reduction part. Since only the strength reducing portion is damaged at the time of excessive input, failure of other portions is avoided.
例えば、第1端部および第2端部を有する素材軸を、第1端部側から型内に押込みプレスすることにより、シャフトの製造用中間体を形成し、その製造用中間体の途中部の外周を切削加工により削って、縮径部を形成することが考えられる。
前記製造用中間体において、前記縮径部を形成するための縮径部形成予定領域に対して、押込み側である前記第1端部側に隣接して第1径部が配置され、前記縮径部に対して前記第1径部とは反対側に隣接して第2径部が配置されているとする。その場合、押込み側である第1端部に近い第1径部の径が、第2径部の径よりも小さい。すなわち、プレス時において、第1径部の断面積変化率が、第2径部の断面積変化率よりも大きいため、第1径部の硬度が、第2径部の硬度よりも高い。その結果、最終段階のシャフトにおいて、第1径部に隣接する、縮径部の第1領域の硬度が、第2径部に隣接する、縮径部の第2領域の硬度よりも高くなる。
For example, a shaft for manufacturing a shaft is formed by pressing a material shaft having a first end and a second end into the mold from the first end side, and an intermediate portion of the manufacturing intermediate. It is conceivable to form the reduced diameter portion by cutting the outer periphery of the substrate by cutting.
In the manufacturing intermediate, a first diameter portion is disposed adjacent to the first end portion side which is a pushing side with respect to a reduced diameter portion formation planned region for forming the reduced diameter portion, and the reduced diameter portion is formed. Assume that the second diameter portion is disposed adjacent to the diameter portion on the opposite side to the first diameter portion. In that case, the diameter of the 1st diameter part near the 1st end part which is a pushing side is smaller than the diameter of a 2nd diameter part. That is, at the time of pressing, since the cross-sectional area change rate of the first diameter portion is larger than the cross-sectional area change rate of the second diameter portion, the hardness of the first diameter portion is higher than the hardness of the second diameter portion. As a result, in the final stage shaft, the hardness of the first region of the reduced diameter portion adjacent to the first diameter portion is higher than the hardness of the second region of the reduced diameter portion adjacent to the second diameter portion.
このようなシャフトに転舵輪側からの過大なねじり負荷によって衝撃エネルギが加えられる場合(いわゆる逆入力時に相当)、縮径部において、硬度の低い第2領域のみが、捩じり変形する。このため、衝撃エネルギ吸収量が不足する。
本発明の目的は、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに縮径部の略全域を捩じりにより塑性変形させて十分な衝撃エネルギ吸収量を得ることができる中間シャフト及び中間シャフトの製造方法並びに電動パワーステアリング装置を提供することである。
When impact energy is applied to such a shaft due to an excessive torsional load from the steered wheel side (corresponding to a so-called reverse input), only the second region having a low hardness is torsionally deformed in the reduced diameter portion. For this reason, the impact energy absorption amount is insufficient.
An object of the present invention is to provide an intermediate shaft and an intermediate shaft capable of obtaining a sufficient impact energy absorption amount by plastically deforming substantially the entire area of the reduced diameter portion by twisting when a torque larger than a reference torque is input. A shaft manufacturing method and an electric power steering device are provided.
請求項1の発明は、軸方向の一端(401)から他端(402)に向かって段階的または連続的に径が細くなる鍛造品であるブランクを用いて形成されており、スプライン孔(30)を有する第1シャフト(11)と軸方向の一端に圧入部(32)を有する第2シャフト(13)との間を連結する中間シャフト(12)であって、前記圧入部が圧入される圧入孔(33)を形成した結合部(34)と、前記結合部よりも小径であり前記スプライン孔に嵌合されたスプライン軸部(35)と、前記結合部と前記スプライン軸部との間に配置された切削部である縮径部(36)と、を備え、前記縮径部は、前記スプライン軸部に向かって縮径するテーパ部(38)を含み、基準トルク以上の大きさのトルクが作用するときに捩じりにより塑性変形する衝撃エネルギ吸収部として機能する中間シャフトを提供する。 The invention of claim 1 is formed by using a blank which is a forged product whose diameter is gradually or continuously reduced from one end (401) to the other end (402) in the axial direction. ) And a second shaft (13) having a press-fit portion (32) at one end in the axial direction, and the press-fit portion is press-fitted. Between the coupling part (34) in which the press-fitting hole (33) is formed, the spline shaft part (35) having a smaller diameter than the coupling part and fitted in the spline hole, and the coupling part and the spline shaft part a reduced diameter portion (36) arranged a switching cutting portion, wherein the reduced diameter portion, the tapered portion toward the spline shaft portion reduced in diameter include (38), above the reference torque magnitude Plastic deformation due to torsion when the torque of Providing an intermediate shaft that serves as that the impact energy absorbing unit.
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項2のように、前記縮径部は、前記結合部に隣接する第1端部(361)と、前記スプライン軸部に隣接する第2端部(362)と、を含み、前記第1端部の外径(D1)は、前記結合部の外径(E1)よりも小さくされ、前記第2端部の外径(D2)は、前記スプライン軸部の外径(E2)よりも小さくされていてもよい。
In addition, although the alphanumeric character in a parenthesis represents the corresponding component etc. in embodiment mentioned later, this does not mean that this invention should be limited to those embodiment as a matter of course. The same applies hereinafter.
According to a second aspect of the present invention, the reduced diameter portion includes a first end portion (361) adjacent to the coupling portion and a second end portion (362) adjacent to the spline shaft portion. The outer diameter (D1) of the end portion is smaller than the outer diameter (E1) of the coupling portion, and the outer diameter (D2) of the second end portion is smaller than the outer diameter (E2) of the spline shaft portion. May be.
請求項3の発明は、素材軸を軸方向に沿って型内に押し込みプレスすることにより、外周に結合部形成予定領域(41P;41Q)と縮径部形成予定領域(42P;42Q)とスプライン軸部形成予定領域(43P;43Q)とを含むブランク(40P;40Q)を形成する工程を含み、前記ブランクの縮径部形成予定領域は、外径が一定であるストレート部(42P1;42Q2)とスプライン軸部形成予定領域側に向かって外径が細くなるテーパ部(42P2;42Q1,42Q3)とを含み、前記ブランクの前記縮径部形成予定領域の外周を切削して縮径部(36P;36Q)を形成する工程を含む中間シャフト(12P;12Q)の製造方法を提供する。
In the invention of
請求項4の発明は、請求項1または2に記載の中間シャフトを備える電動パワーステアリング装置であって、ステアリングホイール(2)が取り付けられる前記第1シャフトとしてのアッパーシャフト(11)と、アッパーシャフトに連結される前記中間シャフト(12)と、前記中間シャフトに連結される前記第2シャフトとしてのインプットシャフト(13)と、操舵補助用の電動モータ(16)から入力されるトルクにより回転する減速ギヤ(19)が取り付けられたアウトプットシャフト(14)と、前記インプットシャフトと前記アウトプットシャフトとを連結するトーションバー(15)と、を備える電動パワーステアリング装置(1)を提供する。
The invention of
請求項1の発明によれば、結合部よりも小径であるスプライン軸部の硬度は、結合部の硬度よりも高くなる。結合部とスプライン軸部との間に配置される縮径部においても、スプライン軸部に近接する領域の硬度が、結合部に近接する領域の硬度よりも高くなる。一方、縮径部に設けられたテーパ部では、スプライン軸部側に向かって、外径が小さくなる。これにより、縮径部において、結合部に近接する領域のねじり強度と、スプライン軸部に近接する領域のねじり強度とを、略均一にすることができる。したがって、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに縮径部の略全域を捩じりにより塑性変形させて、十分な大きさの衝撃エネルギ吸収量を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the hardness of the spline shaft portion having a smaller diameter than that of the joint portion is higher than the hardness of the joint portion. Also in the reduced diameter portion disposed between the coupling portion and the spline shaft portion, the hardness of the region close to the spline shaft portion is higher than the hardness of the region close to the connection portion. On the other hand, in the taper part provided in the reduced diameter part, the outer diameter decreases toward the spline shaft part side. Thereby, in the reduced diameter portion, the torsional strength in the region close to the coupling portion and the torsional strength in the region close to the spline shaft portion can be made substantially uniform. Therefore, when a torque larger than the reference torque is input, the substantially entire region of the reduced diameter portion is plastically deformed by twisting, and a sufficiently large impact energy absorption amount can be obtained.
請求項2の発明によれば、テーパ部を含む縮径部が、両側の結合部およびスプライン軸部よりも小径であるので、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに、縮径部のみを確実にねじり変形させることができる。
請求項3の発明によれば、ブランクにおいて、縮径部形成予定領域のストレート部では、硬度および外径が一定であるので、ねじり強度が均一となる。ねじり強度が均一であるストレート部を含む縮径部形成予定領域を切削して、縮径部を形成するので、縮径部においても、捩じり強度が均一である範囲を広く確保することができる。
According to the invention of
According to the invention of
請求項4の発明によれば、電動パワーステアリング装置において、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに、十分な大きさの衝撃エネルギ吸収量を得ることができる。
According to the invention of
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ説明する。
(第1実施形態)
図1は、本発明の一実施形態の電動パワーステアリング装置の概略構成図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、一端にステアリングホイール2が連結されたステアリングコラムシャフト3と、ステアリングコラムシャフト3に自在継手4を介して連結されたインターミディエイトシャフト5とを含む。電動パワーステアリング装置1は、さらに、インターミディエイトシャフト5に自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、ラックシャフト8とを含む。
Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an electric power steering device 1 includes a
電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2の回転を転舵輪(図示せず)に伝達するためのステアリングシャフトSSを含む。ステアリングシャフトSSは、前述のステアリングコラムシャフト3と、インターミディエイトシャフト5と、ピニオンシャフト7と、ラックシャフト8とを含んで構成されている。
ピニオンシャフト7は、その外周の一部にピニオン7aを含む。ラックシャフト8は、その外周の一部に、ピニオンシャフト7のピニオン7aに噛み合うラック8aを含む。ピニオンシャフト7およびラックシャフト8により、ラックアンドピニオン機構からなるステアリング機構A1が構成されている。
The electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft SS for transmitting the rotation of the
The
ラックシャフト8は、車体9に固定されるハウジング10内に図示しない複数の軸受を介して軸方向(紙面とは直交する方向に相当)に直線往復動可能に支持されている。ラックシャフト8の各端部は、ハウジング10の両側へ突出し、それぞれ対応するタイロッド(図示せず)および対応するナックルアーム(図示せず)を介して対応する転舵輪に連結されている。
The rack shaft 8 is supported in a
ステアリングホイール2が操作されてステアリングコラムシャフト3が回転されると、この回転がピニオン7aおよびラック8aによって、ラックシャフト8の軸方向の直線運動に変換される。これにより、転舵輪の転舵が達成される。
ステアリングコラムシャフト3は、一端にステアリングホイール2が連結された第1シャフトとしてのアッパーシャフト11と、アッパーシャフト11に連結された中間シャフト12と、中間シャフト12に連結された第2シャフトとしてのインプットシャフト13とを含む。ステアリングコラムシャフト3は、さらに、後述する減速ギヤとしてのウォームホイール19が一体回転可能に連結されたアウトプットシャフト14と、インプットシャフト13とアウトプットシャフト14とを連結するトーションバー15とを含む。
When the
The
電動パワーステアリング装置1は、さらに、操舵補助力を発生する電動モータ16と、電動モータ16の発生する動力をアウトプットシャフト14に伝達する減速装置17とを備える。減速装置17は、電動モータにより回転駆動される駆動ギヤとしてのウォーム18と、ウォーム18に噛み合う被動ギヤ(減速ギヤ)としてのウォームホイール19とを含む。
The electric power steering apparatus 1 further includes an
電動パワーステアリング装置1は、さらに、トーションバー15を介するインプットシャフト13とアウトプットシャフト14との間の相対回転変位量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサ20と、制御部としてのECU(Electronic Control Unit :電子制御ユニット)21とを備える。
ECU21では、トルクセンサ20から与えられるトルク検出結果や図示しない車速センサから与えられる車速検出結果等に基づいて、電動モータ16を駆動制御(操舵補助制御)する。電動モータ16の出力回転が、減速装置17を介して減速されて、アウトプットシャフト14を介してピニオンシャフト7に伝達され、さらに、ラックシャフト8の直線運動に変換されて、操舵が補助される。
The electric power steering apparatus 1 further includes a
The
電動パワーステアリング装置1は、車体9に固定された中空のステアリングコラム22を含む。ステアリングコラムシャフト3は、ステアリングコラム22の内部に配置され、ステアリングコラム22によって回転可能に支持されている。ステアリングコラム22は、アッパーチューブ23と、アッパーチューブ23に嵌合されたロアーチューブ24と、ロアーチューブ24に嵌合されたハウジング25とを含む。
The electric power steering apparatus 1 includes a
アッパーチューブ23は、ブラケット26を介して車体9に取り付けられている。ハウジング25は、ブラケット27を介して車体9に取り付けられている。ハウジング25内には、減速装置17およびトルクセンサ20が収容されている。
第1シャフトとしてのアッパーシャフト11は、アッパーチューブ23の軸方向上端に保持された軸受28によって回転可能に支持されている。アウトプットシャフト14は、ハウジング25により保持された軸受29によって回転可能に支持されている。
The
The
図2に示すように、第1シャフトとしてのアッパーシャフト11は、中空部材から構成される。アッパーシャフト11は、軸方向X1に対向する第1端部111と第2端部112とを有する。第1端部111は、ステアリングコラム22の外部に露出し、ステアリングホイール2を一体回転可能に連結している。アッパーシャフト11は、第2端部112に開口するスプライン孔30を形成している。具体的には、アッパーシャフト11の内周11aには、第2端部112から所定の長さで軸方向X1に延びる雌スプライン31が形成されている。雌スプライン31は、内周11aの周方向に等間隔で離隔して複数が配列されている。
As shown in FIG. 2, the
第2シャフトとしてのインプットシャフト13は、軸方向X1の一端に、圧入部32を含む。中間シャフト12は、圧入部32が圧入される圧入孔33を形成した結合部34と、アッパーシャフト11(第1シャフト)のスプライン孔30に嵌合されたスプライン軸部35と、結合部34とスプライン軸部35との間に配置された切削加工部である縮径部36とを含む。縮径部36は、基準トルク以上の大きさのトルクが作用するときに捩じりにより塑性変形する衝撃エネルギ吸収部として機能する。
The
中間シャフト12は、軸方向に対向する第1端部121と第2端部122とを含む。結合部34の圧入孔33は、中間シャフト12の第1端部121の端面に開口して軸方向X1に延びている。スプライン軸部35は、結合部34よりも小径である。スプライン軸部35は、中間シャフト12の軸方向X1の一部の外周に設けられた複数の雄スプライン37を含む。複数の雄スプライン37は、軸方向X1に延び周方向に等間隔を隔てて配列されている。
The
図3に示すように、縮径部36は、結合部34およびスプライン軸部35よりも小径である。縮径部36は、軸方向X1に関して少なくとも一部の領域に、スプライン軸部35に向かって縮径するテーパ部38を含む。縮径部36の軸方向X1の全領域に、テーパ部38が形成されていてもよい。縮径部36は、結合部34に隣接する第1端部361と、スプライン軸部35に隣接する第2端部362とを含む。第2端部362の外径D2が、第1端部361の外径D1よりも小さくされている(D1>D2)。
As shown in FIG. 3, the reduced
また、第1端部361の外径D1は、結合部34の外径E1よりも小さくされている(D1>E1)。第2端部362の外径D2は、スプライン軸部35の外径E2よりも小さくされている(D2>E2)。
中間シャフト12は、図4に示すような、軸方向X1の第1端部401(一端)から第2端部402(他端)に向かって段階的または連続的に外径が細くなる鍛造品であるブランク40(中間シャフト12の製造用中間体に相当)を切削加工して形成されている。
The outer diameter D1 of the
The
ブランク40は、圧入孔33を有する結合部34を形成するための結合部形成予定領域41と、縮径部36を形成するための縮径部形成予定領域42と、スプライン軸部35を形成するためのスプライン軸部形成予定領域43とを含む。縮径部形成予定領域42は、結合部形成予定領域41とスプライン軸部形成予定領域43との間に配置される。結合部形成予定領域41には、圧入孔33を形成するための下孔44が設けられている。下孔44を切削により仕上げ加工して、圧入孔33が形成される。
The blank 40 forms a joint portion formation scheduled
ブランク40は、素材軸(丸棒)を型内に軸方向に沿って押し込みプレスすることにより形成された鍛造品である。ブランク40では、外径が細い部分ほど断面積減少率が大きくなる。このため、外径が細い部分ほど、加工硬化が大きく、したがって、硬度が高くなる。すなわち、第1端部401から第2端部402に向かうにしたがって段階的または連続的に細くされているブランク40では、第1端部401から第2端部402に向かうにしたがって段階的または連続的に硬度が高くなる。その結果、ブランク40を切削加工して形成された中間シャフト12において、結合部34、縮径部36およびスプライン軸部35の硬度の関係は、下記のようになる。すなわち、縮径部36の硬度は、結合部34の硬度よりも概ね高く、スプライン軸部35の硬度よりも概ね低い。
The blank 40 is a forged product formed by pressing and pressing a material shaft (round bar) into the mold along the axial direction. In the blank 40, the cross-sectional area reduction rate increases as the outer diameter decreases. For this reason, the thinner the outer diameter, the greater the work hardening and thus the higher the hardness. That is, in the blank 40 that is thinned stepwise or continuously as it goes from the
第1実施形態によれば、結合部34よりも小径であるスプライン軸部35の硬度は、結合部34の硬度よりも高くなる。結合部34とスプライン軸部35との間に配置される縮径部36においても、スプライン軸部35に近接する領域の硬度が、結合部34に近接する領域の硬度よりも高くなる。
一方、縮径部36に設けられたテーパ部38では、スプライン軸部35側に向かって、外径が小さくなる。これにより、縮径部36において、結合部34に近接する領域のねじり強度と、スプライン軸部35に近接する領域のねじり強度とを、略均一にすることができる。したがって、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに縮径部36の略全域を捩じりにより塑性変形させて、中間シャフト12において十分な大きさの衝撃エネルギ吸収量を得ることができる。また、逆入力時に、十分な大きさの衝撃エネルギ吸収量を得ることができる電動パワーステアリング装置1を実現することができる。
According to the first embodiment, the hardness of the
On the other hand, in the
図3に示すように、縮径部36の全体がテーパ部38により構成されていてもよい。図示していないが、縮径部36の一部がテーパ部38により構成され、残りの部分がストレート部により構成されていてもよい。
テーパ部38を含む縮径部36が、縮径部36の両側の結合部34およびスプライン軸部35よりも小径であるので、基準トルク以上の大きさのトルクが入力されたときに、縮径部36のみを確実にねじり変形させることができる。
(第2実施形態)
図5は本発明の第2実施形態に係る中間シャフト12Pを含む電動パワーステアリング装置1Pの要部の断面図である。図6(a)〜(c)は、中間シャフト12Pの製造工程を順次に示している。
As shown in FIG. 3, the entire reduced
Since the reduced
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of an electric
図5および図6(c)に示すように、中間シャフト12Pは、圧入孔33Pを形成した結合部34Pと、結合部34Pよりも小径であるスプライン軸部35Pと、結合部34Pとスプライン軸部35Pとの間に配置された切削加工部である縮径部36Pとを含む。縮径部36Pは、外径が一定であるストレート部39Pにより構成されている。縮径部36Pは、基準トルク以上の大きさのトルクが作用するときに捩じりにより塑性変形する衝撃エネルギ吸収部として機能する。
As shown in FIGS. 5 and 6C, the
図5および図6の実施形態の構成要素において、図2、図3および図4の実施形態と同じ構成要素には、図2、図3および図4の実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
まず、図6(a)に示すように、素材軸としての丸棒50を型51P内に軸方向X1に沿って押し込みプレスする。これにより、図6(b)に示すようにプレス成形された鍛造品であるブランク40Pを得る。次いで、ブランク40Pを切削加工して、図6(c)に示すような中間シャフト12Pを得る。図6(a)に示すブランク40Pを得るためのプレス成形は、単一の型を用いた単一回のプレス成形であってもよいし、複数の型を用いて段階的に形状を絞っていく複数のプレス成形であってもよい。
In the components of the embodiment of FIGS. 5 and 6, the same components as those of the embodiments of FIGS. 2, 3 and 4 are the same as the reference numerals of the components of the embodiments of FIGS. Reference numerals are attached.
First, as shown in FIG. 6A, a
図6(b)に示すように、ブランク40Pは、結合部34Pを形成するための結合部形成予定領域41Pと、縮径部36Pを形成するための縮径部形成予定領域42Pと、スプライン軸部35Pを形成するためのスプライン軸部形成予定領域43Pとを含む。結合部形成予定領域41Pの外径は、素材軸である丸棒50の外径と等しくされている。
縮径部形成予定領域42Pは、結合部形成予定領域41Pとスプライン軸部形成予定領域43Pとの間に配置される。縮径部形成予定領域42Pは、結合部形成予定領域41Pの外径D1Pと等しい外径を有するストレート部42P1と、スプライン軸部形成予定領域43Pに向かって縮径されたテーパ部42P2とを含む。
As shown in FIG. 6B, the blank 40P includes a joint portion formation planned
The reduced diameter portion formation planned
図6(b)、(c)に示すように、中間シャフト12Pの縮径部36Pは、ブランク40Pの縮径部形成予定領域42Pのストレート部42P1を切削して形成された第1部分36P1と、縮径部形成予定領域42Pのテーパ部42P2を切削して形成された第2部分36P2とを含む。
ブランク40Pは、丸棒50(素材軸)を型51P内に軸方向に沿って押し込みプレスすることにより形成された鍛造品である。ブランク40Pでは、外径が細い部分ほど断面積減少率が大きくなる。このため、外径が細い部分ほど、加工硬化が大きく、したがって、硬度が高くなる。すなわち、第1端部401Pから第2端部402Pに向かうにしたがって段階的または連続的に細くされているブランク40Pでは、第1端部401Pから第2端部402Pに向かうにしたがって段階的または連続的に硬度が高くなる。
As shown in FIGS. 6B and 6C, the reduced
The blank 40P is a forged product formed by pressing the round bar 50 (material axis) into the
すなわち、図7に示すように、縮径部形成予定領域42Pのストレート部42P1の硬度は、概ね一定である。テーパ部42P2の硬度は、ストレート部42P1の硬度よりも概ね大きい。ストレート部42P1の硬度は、テーパ部42P2の最小硬度と概ね等しい。なお、図7では示されていないが、結合部形成予定領域41Pの硬度は、縮径部形成予定領域42Pのストレート部42P1の硬度と概ね等しい。
That is, as shown in FIG. 7, the hardness of the straight portion 42P1 of the reduced diameter portion formation scheduled
第2実施形態によれば、鍛造品であるブランク40Pにおいて、縮径部形成予定領域42Pのストレート部42P1では、外径が一定であり、硬度が概ね一定であるので、ねじり強度が均一となる。ねじり強度が均一であるストレート部42P1を含む縮径部形成予定領域42Pを切削して、中間シャフト12Pの縮径部36Pの少なくとも一部を形成するので、ストレート部39Pにより構成された縮径部36Pにおいても、捩じり強度が均一である範囲を広く確保することができる。
(第3実施形態)
図8は本発明の第3実施形態に係る中間シャフト12Qを含む電動パワーステアリング装置1Qの要部の断面図である。図9(a)〜(c)は、中間シャフト12Qの製造工程を順次に示している。
According to the second embodiment, in the blank 40P that is a forged product, in the straight portion 42P1 of the reduced diameter portion formation scheduled
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of an electric
図8および図9(c)に示すように、中間シャフト12Qは、圧入孔33Qを形成した結合部34Qと、結合部34Qよりも小径であるスプライン軸部35Qと、結合部34Qとスプライン軸部35Qとの間に配置された切削加工部である縮径部36Qとを含む。縮径部36Qは、外径が一定であるストレート部39Qにより構成されている。縮径部36Qは、基準トルク以上の大きさのトルクが作用するときに捩じりにより塑性変形する衝撃エネルギ吸収部として機能する。
As shown in FIGS. 8 and 9C, the
図8および図9の実施形態の構成要素において、図2、図3および図4の実施形態と同じ構成要素には、図2、図3および図4の実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。
まず、図9(a)に示すように、素材軸としての丸棒50を型51Q内に軸方向X1に沿って押し込みプレスする。これにより、図9(b)に示すようにプレス成形された鍛造品であるブランク40Qを得る。次いで、ブランク40Qを切削加工して、図9(c)に示すような中間シャフト12Qを得る。図9(a)に示すブランク40Qを得るためのプレス成形は、単一の型を用いた単一回のプレス成形であってもよいし、複数の型を用いて段階的に形状を絞っていく複数回のプレス成形であってもよい。
In the components of the embodiment of FIGS. 8 and 9, the same components as those of the embodiments of FIGS. 2, 3 and 4 are the same as the reference numerals of the components of the embodiments of FIGS. Reference numerals are attached.
First, as shown in FIG. 9A, a
図9(b)に示すように、ブランク40Qは、結合部34Qを形成するための結合部形成予定領域41Qと、縮径部36Qを形成するための縮径部形成予定領域42Qと、スプライン軸部35Qを形成するためのスプライン軸部形成予定領域43Qとを含む。
縮径部形成予定領域42Qは、結合部形成予定領域41Qとスプライン軸部形成予定領域43Qとの間に配置される。縮径部形成予定領域42Qは、結合部形成予定領域41Qに隣接しスプライン軸部形成予定領域43Qに向かって縮径する第1テーパ部42Q1と、第1テーパ部42Q1の小径端に隣接し第1テーパ部42Q1の最小径と等しい外径を有するストレート部42Q2とを含む。縮径部形成予定領域42Qは、さらに、ストレート部42Q2に隣接し、スプライン軸部形成予定領域43Qに向かって縮径された第2テーパ部42Q3を含む。ストレート部42Q2は、第1テーパ部42Q1と第2テーパ部42Q3との間に配置されている。
As shown in FIG. 9B, the blank 40Q includes a joint portion formation scheduled
The reduced diameter portion formation planned
図9(b)に示すように、中間シャフト12Qの縮径部36Q(ストレート部39Qに相当)は、ブランク40Qの縮径部形成予定領域42Qの第1テーパ部42Q1を切削して形成された第1部分36Q1と、縮径部形成予定領域42Qのストレート部42Q2を切削して形成された第2部分36Q2と、縮径部形成予定領域42Qの第2テーパ部42Q3を切削して形成された第3部分36Q3とを含む。
As shown in FIG. 9B, the reduced
ブランク40Qは、素材軸としての丸棒50を型51Q内に軸方向に沿って押し込みプレスすることにより形成された鍛造品である。ブランク40Qでは、外径が細い部分ほど断面積減少率が大きくなる。このため、外径が細い部分ほど、加工硬化が大きく、したがって、硬度が高くなる。すなわち、第1端部401Qから第2端部402Qに向かうにしたがって段階的または連続的に細くされているブランク40Qでは、第1端部401Qから第2端部402Qに向かうにしたがって段階的または連続的に硬度が高くなる。
The blank 40Q is a forged product formed by pressing a
具体的には、図10に示すように、縮径部形成予定領域42Qの硬度分布に関しては、下記である。すなわち、ストレート部42Q2の硬度は、概ね一定である。ストレート部42Q2の硬度は、第1テーパ部42Q1最大硬度と概ね等しい。第2テーパ部42Q3の硬度は、ストレート部42Q2の硬度よりも、概ね高い。ストレート部42Q2の硬度は、第2テーパ部42Q3の最小硬度と概ね等しい。
Specifically, as shown in FIG. 10, the hardness distribution of the reduced diameter portion formation scheduled
図10では示されていないが、縮径部形成予定領域42Qの第1テーパ部42Q1の硬度は、結合部形成予定領域41Qの硬度よりも概ね高い。結合部形成予定領域41Qの硬度は、縮径部形成予定領域42Qの第1テーパ部42Q1の最小硬度と概ね等しい。
第3実施形態によれば、鍛造品であるブランク40Qにおいて、縮径部形成予定領域42Qのストレート部42Q2では、硬度および外径が一定であるので、ねじり強度が均一となる。ねじり強度が均一であるストレート部42Q2を含む縮径部形成予定領域42Qを切削して、中間シャフト12Qの縮径部36Qの少なくとも一部を形成するので、ストレート部39Qにより構成された縮径部36Qにおいても、捩じり強度が均一である範囲を広く確保することができる。
Although not shown in FIG. 10, the hardness of the first tapered portion 42Q1 of the reduced diameter portion formation planned
According to the third embodiment, in the blank 40Q which is a forged product, the hardness and the outer diameter are constant in the straight portion 42Q2 of the reduced diameter portion formation scheduled
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の請求項記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1;1P;1Q…電動パワーステアリング装置、2…ステアリングホイール、3…ステアリングコラムシャフト、5…インターミディエイトシャフト、7…ピニオンシャフト、8…ラックシャフト、11…アッパーシャフト(第1シャフト)、12;12;12Q…中間シャフト、13…インプットシャフト(第2シャフト)、14…アウトプットシャフト、15…トーションバー、16…電動モータ、17…減速装置、19…ウォームホイール(減速ギヤ)、30…スプライン孔、31…雌スプライン、32…圧入部、33;33P;33Q…圧入孔、34;34P;34Q…結合部、35;35P;35Q…スプライン軸部、36;36P;36Q…縮径部、361…第1端部、362…第2端部、36P1…第1部分、36P2…第2部分、36Q1…第1部分、36Q2…第2部分、36Q3…第3部分、37…雄スプライン、38…テーパ部、39P;39Q…ストレート部、40;40P;40Q…ブランク、401;401P;401Q…第1端部(一端)、402;401Q;402Q…第2端部(他端)、41;41P;41Q…結合部形成予定領域、42;42P;42Q…縮径部形成予定領域、42P1…ストレート部、42P2…テーパ部、42Q1…第1テーパ部、42Q2…ストレート部、42Q3…第2テーパ部、43;43P;43Q…スプライン軸部形成予定領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; 1P; 1Q ... Electric power steering device, 2 ... Steering wheel, 3 ... Steering column shaft, 5 ... Intermediate shaft, 7 ... Pinion shaft, 8 ... Rack shaft, 11 ... Upper shaft (1st shaft), 12; 12; 12Q ... Intermediate shaft, 13 ... Input shaft (second shaft), 14 ... Output shaft, 15 ... Torsion bar, 16 ... Electric motor, 17 ... Reduction gear, 19 ... Worm wheel (reduction gear), 30 ...
Claims (4)
前記圧入部が圧入される圧入孔を形成した結合部と、
前記結合部よりも小径であり前記スプライン孔に嵌合されたスプライン軸部と、
前記結合部と前記スプライン軸部との間に配置された切削部である縮径部と、を備え、 前記縮径部は、前記スプライン軸部に向かって縮径するテーパ部を含み、基準トルク以上の大きさのトルクが作用するときに捩じりにより塑性変形する衝撃エネルギ吸収部として機能する中間シャフト。 It is formed using a blank which is a forged product whose diameter gradually decreases from one end in the axial direction toward the other end, and has a first shaft having a spline hole and a press-fit portion at one end in the axial direction. An intermediate shaft connecting the second shaft,
A coupling part having a press-fitting hole into which the press-fitting part is press-fitted, and
A spline shaft portion smaller in diameter than the coupling portion and fitted in the spline hole;
And a reduced diameter portion arranged a switching cutting portion between said coupling section and the spline shaft portion, said reduced diameter portion includes a tapered portion that decreases in diameter toward the spline shaft portion, the reference An intermediate shaft that functions as an impact energy absorber that is plastically deformed by torsion when a torque larger than the torque is applied.
前記第1端部の外径は、前記結合部の外径よりも小さくされ、
前記第2端部の外径は、前記スプライン軸部の外径よりも小さくされている中間シャフト。 In Claim 1, the reduced diameter portion includes a first end adjacent to the coupling portion, and a second end adjacent to the spline shaft portion,
An outer diameter of the first end portion is smaller than an outer diameter of the coupling portion;
An intermediate shaft in which an outer diameter of the second end portion is smaller than an outer diameter of the spline shaft portion.
前記ブランクの前記縮径部形成予定領域の外周を切削して縮径部を形成する工程を含む中間シャフトの製造方法。 Including a step of forming a blank including a joint portion formation planned region, a reduced diameter portion formation planned region, and a spline shaft portion formation planned region on the outer periphery by pressing the material shaft into the mold along the axial direction and pressing the material shaft; The blank diameter-reduced portion formation planned region includes a straight portion having a constant outer diameter and a tapered portion whose outer diameter becomes narrower toward the spline shaft portion formation planned region side,
The manufacturing method of the intermediate shaft including the process of cutting the outer periphery of the said reduced diameter part formation plan area | region of the said blank, and forming a reduced diameter part.
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