JP2009168194A - Method of manufacturing for telescopic shaft, and telescopic shaft manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は伸縮軸、特に、回転トルクを伝達可能で軸方向に相対摺動可能な伸縮軸、例えば、中間シャフトやステアリングシャフト等の伸縮軸の製造方法、及び、この製造方法によって製造した伸縮軸に関する。 The present invention relates to a telescopic shaft, particularly a telescopic shaft capable of transmitting rotational torque and capable of sliding relative to the axial direction, for example, a telescopic shaft such as an intermediate shaft or a steering shaft, and a telescopic shaft manufactured by the manufacturing method. About.
ステアリング装置には、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に相対摺動可能に連結されたスプライン軸等の伸縮軸が、中間シャフトやステアリングシャフト等に組み込まれている。すなわち、中間シャフトは、ステアリングギヤのラック軸に噛合うピニオンシャフトに、自在継手を締結する際に、一旦縮めてからピニオンシャフトに嵌合させて締結するためや、車体フレームとの間の相対変位を吸収するために、伸縮機能が必要である。 In the steering device, a telescopic shaft such as a spline shaft that is connected so as to be capable of transmitting rotational torque and is relatively slidable in the axial direction is incorporated in an intermediate shaft, a steering shaft, or the like. In other words, when the universal joint is fastened to the pinion shaft that meshes with the rack shaft of the steering gear, the intermediate shaft is temporarily contracted and then fitted to the pinion shaft and fastened. In order to absorb water, an expansion / contraction function is required.
また、ステアリングシャフトは、ステアリングホイールの操舵力を車輪に伝達すると共に、運転者の体格や運転姿勢に応じて、ステアリングホイールの位置を軸方向に調整する必要があるため、伸縮機能が要求される。 In addition, the steering shaft transmits the steering force of the steering wheel to the wheel, and the position of the steering wheel needs to be adjusted in the axial direction according to the physique and driving posture of the driver. .
近年、車体全体の剛性と走行安定性が向上したために、ステアリングホイールを操作した時に、伸縮軸の回転方向のガタツキを運転者が感じやすくなった。そこで、回転方向のガタツキと摺動抵抗が小さく、潤滑性と耐久性に優れた伸縮軸が望まれている。 In recent years, the rigidity and running stability of the entire vehicle body have been improved, so that when the steering wheel is operated, it becomes easier for the driver to feel rattling in the rotational direction of the telescopic shaft. Therefore, there is a demand for a telescopic shaft that has low backlash and sliding resistance in the rotational direction and is excellent in lubricity and durability.
そのために、雄シャフトの歯面外周に摺動抵抗の小さな樹脂等を被覆し、潤滑用の潤滑剤を塗布した後に雌シャフトに嵌合した伸縮軸がある。このような伸縮軸では、摺動抵抗の許容範囲が狭いと、雄シャフト、雌シャフト及び樹脂被覆部の加工精度によって、摺動抵抗を許容範囲内に製造することが困難であった。 For this purpose, there is a telescopic shaft that is fitted to the female shaft after coating a resin having a small sliding resistance on the outer periphery of the tooth surface of the male shaft and applying a lubricant for lubrication. With such a telescopic shaft, if the allowable range of sliding resistance is narrow, it is difficult to manufacture the sliding resistance within the allowable range due to the processing accuracy of the male shaft, the female shaft, and the resin coating portion.
特許文献1の伸縮軸は、樹脂を被覆した雄シャフトに雌シャフトを嵌合させた状態で、回転トルクを付与して、雌シャフトの内歯を雄シャフトの外歯の樹脂被覆部に押し付けて硬化し、樹脂被覆部に押圧凹み面を形成している。これによって、摺動隙間を長期にわたって一定に維持し、押圧凹み面に潤滑剤を溜めることで、潤滑剤の供給を良好にしている。しかし、特許文献1の伸縮軸は、押圧凹み面があるため、雌シャフトの内歯と雄シャフトの外歯との間に隙間ができて、回転方向のガタツキが発生する不具合がある。
The telescopic shaft of
特許文献2の伸縮軸は、樹脂を被覆した雄シャフトに雌シャフトを嵌合させた状態で、外部から樹脂を加熱して軟化し、雌シャフトの内歯と雄シャフトの外歯の隙間形状に樹脂被覆部を成形している。これによって、内歯と外歯の噛み合い隙間を均一にして、回転方向のガタを小さくし、軸方向の摺動抵抗を良好にしている。しかし、特許文献2の伸縮軸は、雌シャフトの内歯と雄シャフトの外歯との間に噛み合い隙間があるため、回転方向のガタツキが発生する不具合がある。
In the state where the female shaft is fitted to the male shaft coated with the resin, the telescopic shaft of
また、上記特許文献1及び特許文献2の伸縮軸は、雄シャフトの被覆部の軸方向の両端部がエッジになるため、雄シャフトと雌シャフトの歯面の接触部に塗布された潤滑剤が、被覆部のエッジによって接触部の外に掃き出されてしまい、潤滑剤の供給が不足して、摺動抵抗が増大し、伸縮軸の寿命が低下してしまうことがある。
Moreover, since the both ends of the axial direction of the coating | coated part of a male shaft become an edge in the expansion-contraction shaft of the said
本発明は、摺動抵抗を減少させる被覆部を有する伸縮軸であって、摺動抵抗を所定の狭い許容範囲内に収めるのが容易な伸縮軸の製造方法、及び、この製造方法によって製造した伸縮軸を提供することを課題とする。 The present invention relates to a telescopic shaft having a covering portion for reducing sliding resistance, and a method for manufacturing the telescopic shaft that can easily fit the sliding resistance within a predetermined narrow tolerance, and the manufacturing method. It is an object to provide a telescopic shaft.
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、非円形の外周形状を有する雄シャフト、上記雄シャフトの外周に軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する非円形の内周形状を有する雌シャフト、上記雄シャフトの非円形の外周に形成され、上記雌シャフトの内周との間の摺動抵抗を減少させる被覆部を有する伸縮軸の製造方法であって、上記雄シャフトの非円形の外周に上記雌シャフトの内周との間の摺動抵抗を減少させる被覆部を形成する工程、上記被覆部を形成した雄シャフトの非円形の外周に上記雌シャフトの非円形の内周を外嵌する工程、上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させて慣らし前の摺動抵抗を測定する工程、予め試験したデータから、上記慣らし前の摺動抵抗を所定の摺動抵抗にするための加熱条件と摺動条件を求める工程、上記加熱条件で上記被覆部を加熱する工程を備えたことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 The above problem is solved by the following means. That is, the first invention is a male shaft having a non-circular outer peripheral shape, and a non-circular inner peripheral shape that is fitted on the outer periphery of the male shaft so as to be capable of relative sliding in the axial direction and to transmit rotational torque. A method of manufacturing a telescopic shaft formed on a non-circular outer periphery of the male shaft and having a covering portion that reduces a sliding resistance between the female shaft and the inner periphery of the female shaft. Forming a covering portion for reducing sliding resistance between the inner periphery of the female shaft on a circular outer periphery, and a non-circular inner periphery of the female shaft on a non-circular outer periphery of the male shaft on which the covering portion is formed. The step of measuring the sliding resistance before acclimation by sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction, the pre-acclimation sliding resistance from the pre-tested data. Addition to achieve predetermined sliding resistance Obtaining a condition and sliding conditions, a method of manufacturing a telescopic shaft, characterized in that it comprises the step of heating the coated portion in the heating condition.
第2番目の発明は、第1番目の発明の伸縮軸の製造方法は、上記摺動条件で上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させる工程をさらに備えたことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a second aspect of the present invention, the method for manufacturing the telescopic shaft of the first aspect further includes a step of sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction under the sliding condition. It is the manufacturing method of the characteristic telescopic shaft.
第3番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部の冷却はチラー冷却を利用することを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 A third aspect of the invention is a method for manufacturing an extendable shaft according to any one of the first and second aspects of the invention, wherein the covering portion is cooled using chiller cooling. .
第4番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記慣らし前の摺動抵抗がある範囲の一群毎に加熱条件と摺動条件を求めることを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the telescopic shaft according to the first or second aspect, the heating condition and the sliding condition are determined for each group having a range of sliding resistance before the break-in. This is a method for manufacturing the telescopic shaft.
第5番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部の冷却は、加熱された被覆部よりも低い温度の金型を上記雌シャフトまたは雄シャフトに接触させ、熱伝導により行うことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing the telescopic shaft of the first or second aspect of the invention, the cooling of the covering portion is performed by replacing the female shaft with a mold having a temperature lower than that of the heated covering portion. Or it is a manufacturing method of the expansion-contraction axis | shaft characterized by making it contact with a male shaft and carrying out by heat conduction.
第6番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記加熱条件を、上記被覆部を所定の温度に加熱する前に測定した被覆部近傍の温度に応じて変更することを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the telescopic shaft according to the first or second aspect, the heating condition is measured in the vicinity of the covering portion measured before the covering portion is heated to a predetermined temperature. It is a manufacturing method of a telescopic shaft characterized by changing according to temperature.
第7番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部の冷却は、加熱された被覆部よりも低い温度の気体を上記雌シャフトまたは雄シャフトに送風することを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a seventh aspect of the invention, in the method of manufacturing the telescopic shaft according to the first or second aspect of the invention, the cooling of the covering portion is performed by supplying a gas having a temperature lower than that of the heated covering portion to the female shaft or It is a manufacturing method of an expansion-contraction shaft characterized by ventilating a male shaft.
第8番目の発明は、第1番目または第2番目のいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記加熱条件は、上記被覆部を所定の温度に加熱するための加熱時間であることを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to an eighth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the telescopic shaft of the first or second aspect, the heating condition is a heating time for heating the covering portion to a predetermined temperature. It is the manufacturing method of the characteristic telescopic shaft.
第9番目の発明は、第1番目から第8番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部の加熱は電磁誘導を利用することを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 A ninth aspect of the invention is a method for manufacturing an extendable shaft according to any one of the first to eighth aspects of the invention, wherein the covering portion is heated using electromagnetic induction. is there.
第10番目の発明は、第1番目から第8番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部の加熱は、被覆部よりも高い温度の物体を上記雌シャフトまたは雄シャフトに接触させ、熱伝導により行うことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing the telescopic shaft according to any one of the first to eighth aspects of the invention, the heating of the covering portion is performed by replacing the object having a higher temperature than the covering portion with the female shaft or the male shaft. This is a method for producing a telescopic shaft, which is performed by heat conduction.
第11番目の発明は、第1番目から第8番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記摺動条件は、上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させる摺動回数であることを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 An eleventh aspect of the invention is the method for manufacturing an extendable shaft according to any one of the first to eighth aspects of the invention, wherein the sliding condition is that the male shaft is slid relative to the female shaft in the axial direction. It is the manufacturing method of the expansion-contraction shaft characterized by being the frequency | count of sliding to be moved.
第12番目の発明は、第1番目から第8番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、予め試験したデータから、上記慣らし前の摺動抵抗を所定の摺動抵抗にするための冷却条件を求める工程、上記軸方向に摺動させる工程が終了した被覆部を上記冷却条件で冷却する工程をさらに備えたことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 According to a twelfth aspect of the invention, in the method for manufacturing the telescopic shaft according to any one of the first to eighth aspects, the pre-breaking sliding resistance is set to a predetermined sliding resistance based on previously tested data. The method for manufacturing the telescopic shaft is further characterized by further comprising the step of cooling the covered portion after the step of obtaining the cooling condition and the step of sliding in the axial direction under the cooling condition.
第13番目の発明は、第1番目から第12番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法において、上記被覆部は、ゴム、高分子材料、固体潤滑剤のうちの少なくともいずれか一つの材質で形成されていることを特徴とする伸縮軸の製造方法である。 In a thirteenth aspect of the invention, in the method for manufacturing a telescopic shaft according to any one of the first to twelfth aspects, the covering portion is at least one of rubber, a polymer material, and a solid lubricant. It is a manufacturing method of the expansion-contraction shaft characterized by being formed with the material.
第14番目の発明は、第1番目から第13番目までのいずれかの発明の伸縮軸の製造方法によって製造した伸縮軸である。 A fourteenth aspect of the invention is a telescopic shaft manufactured by the manufacturing method of the telescopic shaft of any one of the first to thirteenth aspects of the invention.
本発明の伸縮軸の製造方法、及び、この製造方法によって製造した伸縮軸では、雄シャフトの非円形の外周に雌シャフトの内周との間の摺動抵抗を減少させる被覆部を形成する工程と、被覆部を形成した雄シャフトの非円形の外周に雌シャフトの非円形の内周を外嵌する工程と、上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させて慣らし前の摺動抵抗を測定する工程と、予め試験したデータから、上記慣らし前の摺動抵抗を所定の摺動抵抗にするための加熱条件と摺動条件を求める工程と、上記加熱条件で上記被覆部を加熱する工程を備えている。 In the telescopic shaft manufacturing method of the present invention and the telescopic shaft manufactured by this manufacturing method, a step of forming a covering portion on the noncircular outer periphery of the male shaft to reduce the sliding resistance between the inner periphery of the female shaft And a step of fitting the non-circular inner periphery of the female shaft to the non-circular outer periphery of the male shaft having the covering portion formed thereon, and sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction. The step of measuring the previous sliding resistance, the step of obtaining the heating condition and the sliding condition for making the sliding resistance before the break-in the predetermined sliding resistance from the previously tested data, and the above heating condition A step of heating the covering portion;
従って、被覆部は、雄シャフトの非円形の外周と雌シャフトの内周との間に強く圧縮されて所定の圧縮歪を起こし、慣らし後の摺動抵抗を所定の許容範囲に確実に収めることが可能となる。 Therefore, the covering portion is strongly compressed between the non-circular outer periphery of the male shaft and the inner periphery of the female shaft to cause a predetermined compressive strain, and to ensure that the sliding resistance after the break-in is within a predetermined allowable range. Is possible.
以下、図面に基づいて本発明の実施例1から実施例2を説明する。 Hereinafter, Example 1 to Example 2 of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の伸縮軸を有するステアリング装置の全体を示し、一部を切断した側面図であって、操舵補助部を有する電動パワーステアリング装置に適用した実施例を示す。図2は本発明の実施例1の伸縮軸の製造工程を示す縦断面図である。図3は図2のA−A拡大断面図を示し、(1)はスリーブを被覆した伸縮軸を示す拡大断面図、(2)は被覆部をコーティングした伸縮軸を示す拡大断面図である。 FIG. 1 is a side view of the steering device having the telescopic shaft according to the present invention, partially cut away, showing an embodiment applied to an electric power steering device having a steering assisting portion. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a process for manufacturing the telescopic shaft according to the first embodiment of the present invention. 3 is an AA enlarged cross-sectional view of FIG. 2, wherein (1) is an enlarged cross-sectional view showing a telescopic shaft coated with a sleeve, and (2) is an enlarged cross-sectional view showing a telescopic shaft coated with a covering portion.
図4は本発明の実施例1の伸縮軸の雄シャフトを示す斜視図である。図5は本発明の実施例1の伸縮軸の製造工程を示し、図3(2)のP部拡大断面図である。図6は図5の後工程を示す図3(2)のP部拡大断面図である。図7は本発明の実施例1の製造工程を示す被覆部の加熱・冷却曲線である。 FIG. 4 is a perspective view showing the male shaft of the telescopic shaft according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a manufacturing process of the telescopic shaft according to the first embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a portion P in FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a portion P in FIG. FIG. 7 is a heating / cooling curve of the coated portion showing the manufacturing process of Example 1 of the present invention.
図8は被覆部を加熱した時の温度と摺動抵抗の低下量を示すグラフである。図9は伸縮軸を摺動させた時の摺動回数と摺動抵抗の低下量を示すグラフである。図10は被覆部を加熱した時の加熱時間と被覆部の温度を示すグラフである。図11は伸縮軸の慣らし前と慣らし後の摺動抵抗の変化を示すグラフである。図12は伸縮軸の慣らし前と慣らし後の摺動抵抗の変化を示す他の例のグラフである。 FIG. 8 is a graph showing the temperature and sliding resistance drop when the coating is heated. FIG. 9 is a graph showing the number of sliding operations and the amount of decrease in sliding resistance when the telescopic shaft is slid. FIG. 10 is a graph showing the heating time and the temperature of the covering portion when the covering portion is heated. FIG. 11 is a graph showing changes in sliding resistance before and after the break-in of the telescopic shaft. FIG. 12 is a graph of another example showing the change in sliding resistance before and after the break-in of the telescopic shaft.
図1に示すように、本発明の実施例の伸縮軸を有するステアリング装置は、車体後方側(図1の右側)にステアリングホイール11を装着可能なステアリングシャフト12と、このステアリングシャフト12を挿通したステアリングコラム13と、ステアリングシャフト12に補助トルクを付与する為のアシスト装置(操舵補助部)20と、ステアリングシャフト12の車体前方側(図1の左側)に、図示しないラック/ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ30とを備える。
As shown in FIG. 1, the steering device having the telescopic shaft of the embodiment of the present invention has a steering
ステアリングシャフト12は、アウターシャフト12Aとインナーシャフト12Bとを、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に組み合わせて成る。
The steering
すなわち、雄シャフト12Bの車体後方側外周には、複数の雄スプラインが形成され、雌シャフト12Aの車体前方側内周には、複数の雌スプラインが、雄スプラインと同一位相位置に形成されて、雄シャフト12Bの雄スプラインと所定の隙間を有して外嵌し、回転トルクを伝達自在に、かつ軸方向に関して相対変位可能に係合している。従って、上記雌シャフト12Aと雄シャフト12Bとは、衝突時に、この係合部が相対摺動して、全長を縮めることができる。
That is, a plurality of male splines are formed on the outer periphery on the vehicle body rear side of the
また、上記ステアリングシャフト12を挿通した筒状のステアリングコラム13は、アウターコラム13Aとインナーコラム13Bとをテレスコピック移動可能に組み合わせており、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。
Further, the
そして、上記インナーコラム13Bの車体前方側端部を、ギヤハウジング21の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄シャフト12Bの車体前方側端部を、このギヤハウジング21の内側に通し、アシスト装置20の図示しない入力軸の車体後方側端部に結合している。
The vehicle body front side end portion of the
ステアリングコラム13は、その中間部を支持ブラケット14により、ダッシュボードの下面等、車体18の一部に支承している。また、この支持ブラケット14と車体18との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット14に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット14が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。
The
また、上記ギヤハウジング21の上端部も、上記車体18の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール11の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。
The upper end portion of the
上記ギヤハウジング21の車体前方側端面から突出した出力軸23は、自在継手15を介して、中間シャフト16の雄中間シャフト(以下雄シャフトと呼ぶ)16Aの後端部に連結している。また、この中間シャフト16の雌中間シャフト(以下雌シャフトと呼ぶ)16Bの前端部に、別の自在継手17を介して、ステアリングギヤ30の入力軸31を連結している。
The
雄中間シャフト16Aは、雌中間シャフト16Bに対して、軸方向に相対摺動可能に、かつ、回転トルクを伝達可能に結合している。図示しないピニオンが、この入力軸31の前端部に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール11の回転が、タイロッド32を移動させて、図示しない車輪を操舵する。
The male
アシスト装置20のギヤハウジング21には、電動モータ26のケース261が固定されている。ステアリングホイール11からステアリングシャフト12に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出する。この検出信号に応じて、電動モータ26を駆動し、図示しない減速機構を介して、出力軸23に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。
A
図2に示すように、本発明の実施例1の伸縮軸は、中間シャフト16の雄シャフト16Aと雌シャフト16Bに適用した例を示す。雄シャフト16Aの車体前方側(図2の左端)が、雌シャフト16Bの車体後方側(図2の右端)に内嵌して連結されている。
As shown in FIG. 2, the telescopic shaft according to the first embodiment of the present invention is applied to the
図2、図3(1)、(2)に示すように、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雌シャフト16Bは中空筒状に形成されており、その内周には、雌シャフト16Bの軸心から放射状に、複数の軸方向の溝41が、伸縮ストロークの全長にわたって、等間隔に形成されている。
As shown in FIG. 2, FIG. 3 (1), (2), the
図3(1)の例は、炭素鋼またはアルミニウム合金で成形された雄シャフト(雄スプライン軸)16Aの歯51に、雌シャフト(雌スプライン筒)16Bの溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61として、スリーブを被覆した伸縮軸の例を示す。
In the example of FIG. 3A, the sliding resistance between the
すなわち、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、4個の軸方向の歯51を有する雄シャフト16Aには、歯51の軸方向の全長に、雌シャフト16Bの溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61として、スリーブが被覆されている。
That is, the
また、図3(2)の例は、雄シャフト(雄スプライン軸)16Aの歯51に、雌シャフト(雌スプライン筒)16Bの溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61をコーティングした伸縮軸の例を示す。すなわち、回転トルクを伝達するための非円形の外周形状として、18個の軸方向の歯51を有する雄シャフト16Aには、歯51の軸方向の全長に、雌シャフト16Bの軸方向の溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61がコーティングされている。
In the example of FIG. 3 (2), the covering
図3(1)、(2)の被覆部61の材質は、ゴム、例えば、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちの少なくともいずれか一つで構成することが好ましい。また、被覆部61の材質は、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤で構成してもよい。
3 (1) and 3 (2) is preferably made of at least one of rubber, for example, natural rubber, synthetic rubber, or a mixture of natural rubber and synthetic rubber. . Further, the material of the covering
さらに、被覆部61の材質は、天然ゴム、合成ゴム、または、天然ゴムと合成ゴムの混合物のうちの少なくともいずれか一つに、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で構成してもよい。
Furthermore, the material of the covering
また、上記被覆部61の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテル・エーテルケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール(POM)樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料で構成することが好ましい。
The covering
さらに、上記被覆部61の材質は、ポリテトラフルオロエチレン、フェノール樹脂、アセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂のうちの少なくともいずれか一つの高分子材料に、二硫化モリブデン、グラファイト、フッ素化合物のうちの少なくともいずれか一つの固体潤滑剤を含有させた材質で構成してもよい。
Furthermore, the material of the covering
図5(1)に示すように、雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長に、雌シャフト16Bの溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61を形成した後、図2に示すように、雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長に雌シャフト16Bの溝41を外嵌する。被覆部61の厚さは、中間シャフト16の慣らし前の摺動抵抗が、所定の許容範囲の下限値よりも大き目になるように、厚く形成しておく。この状態で、雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを相対的に軸方向に摺動させて、慣らし前の摺動抵抗を測定する。
As shown in FIG. 5 (1), after forming a covering
次ぎに、雌シャフト16Bを図示しない加工治具等で固定し、図2に示すように、雌シャフト16Bの外周に高周波コイル等の加熱装置71を外嵌する。加熱装置71に交流電流を流すと、電磁誘導によって雌シャフト16Bが加熱され、その熱が被覆部61に伝達されて、慣らし前の摺動抵抗に応じて、被覆部61が所定の温度に加熱される。他の例として、雄シャフト16A側から被覆部61を加熱してもよい。
Next, the
被覆部61を加熱すると、図5(2)の二点鎖線に示すように、被覆部61が雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長にわたって膨張する。そのため、図4の一点鎖線の楕円T1、T2、及び、図6(1)に示すように、歯51の軸方向の全長にわたって、被覆部61は、溝41の側面411と歯51の側面511、511との間の締め代が大きくなり、塑性変形して圧縮歪を起こす。
When the covering
次ぎに、図2の矢印Rに示すように、雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを相対的に軸方向に所定回数だけ往復摺動させると、被覆部61は、歯51の側面511、511側が強く圧縮され、歯51の軸方向の全長にわたって均等に塑性変形とクリープ変形を起こして圧縮歪を起こす。
Next, as shown by an arrow R in FIG. 2, when the
雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを往復摺動させることで、雌シャフト16Bの溝41と雄シャフト16Aの歯51が軸方向の全長にわたって均等に当たり、摺動抵抗が摺動ストロークの全長にわたって一定になる。また、被覆部61の温度が高い状態で被覆部61が大きな圧縮応力を受けるため、時間の経過に伴って、クリープ現象によって被覆部61の圧縮歪が増大する。
By reciprocatingly sliding the
被覆部61が常温に戻ると、図6(2)に示すように、被覆部61は収縮する。その結果、被覆部61は、溝41の側面411と歯51の側面511、511との間の締め代が小さくなり、慣らし後の中間シャフト16の摺動抵抗が所定の大きさになる。
When the covering
図7の被覆部61の加熱・冷却曲線に示すように、所定の時間A1だけ被覆部61を加熱し、常温W1から所定の温度W2まで被覆部61を加熱する。次ぎに、所定の時間A2だけ、雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを相対的に軸方向に所定回数だけ往復摺動させる。
As shown in the heating / cooling curve of the covering
次ぎに、被覆部61を強制的に冷却し、所定の時間A3で、被覆部61を所定の温度W2から常温W1に戻す。クリープ現象による圧縮歪の量を所定の大きさに制御するために、被覆部61を強制的に冷却し、被覆部61の温度を所定の温度W2から常温W1に戻す時間を、正確に制御することが必要となる。
Next, the covering
この強制冷却は、チラー冷却によって雰囲気温度よりも低温に冷却された図示しない金型を、雌シャフト16Aまたは雄シャフト16Bに接触させ、熱伝導により行う。また、この強制冷却は、雰囲気温度よりも低い温度の風を、雌シャフト16Aまたは雄シャフト16Bに送風して行うこともできる。
This forced cooling is performed by heat conduction by bringing a mold (not shown) cooled to a temperature lower than the ambient temperature by chiller cooling into contact with the
図8に示すように、中間シャフト16の慣らし後の摺動抵抗を所定の大きさにするために、被覆部61の温度と摺動抵抗の低下量との関係を予め試験して、データを得る。また、図9に示すように、中間シャフト16の慣らし後の摺動抵抗を所定の大きさにするために、雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを相対的に軸方向に往復摺動した時の、摺動回数と摺動抵抗の低下量との関係を予め試験して、データを得る。往復摺動する時の摺動速度を変えて試験し、適切な摺動速度のデータを得ることが望ましい。
As shown in FIG. 8, in order to make the sliding resistance after the acclimation of the intermediate shaft 16 a predetermined magnitude, the relationship between the temperature of the covering
図9のデータは、被覆部61を複数の温度に加熱し、各温度毎にデータを得る。図9に示すように、摺動回数を増やしても、摺動抵抗の低下量の増加は小さいので、慣らし時の摺動回数は一定にしても良い。 The data in FIG. 9 is obtained for each temperature by heating the covering 61 to a plurality of temperatures. As shown in FIG. 9, even if the number of sliding operations is increased, the increase in the amount of decrease in sliding resistance is small, so the number of sliding operations during break-in may be constant.
また、図10に示すように、被覆部61の温度を所定の温度に加熱するために、被覆部61を加熱する時間と被覆部の温度との関係を予め試験して、データを得る。この試験は、被覆部61を所定の温度に加熱する前に測定した被覆部61近傍の温度に応じて、予め試験して、データを得る。
Further, as shown in FIG. 10, in order to heat the temperature of the covering
上記した図8から図10の試験データから、図11に示すように、慣らし前の摺動抵抗、慣らし前の被覆部61の温度に応じて、慣らし後の摺動抵抗が許容範囲Sに入るように、被覆部61の加熱温度、加熱時間、中間シャフト16の摺動回数、被覆部61の冷却時間を変えて慣らしを行う。慣らし後に摺動抵抗を測定し、慣らし後の摺動抵抗が許容範囲Sに入ることを確認して、慣らし条件C1〜C8を確定する。
From the test data of FIGS. 8 to 10 described above, the sliding resistance after running-in falls within the allowable range S according to the sliding resistance before running-in and the temperature of the covering
他の例として、図12に示すように、慣らし前の摺動抵抗がある範囲(V1〜V3)に入る一群の中間シャフト16について、慣らし後の摺動抵抗が許容範囲Sに入るように、被覆部61の加熱温度、加熱時間、中間シャフト16の摺動回数、被覆部61の冷却時間を一定にして慣らしを行う。慣らし後に摺動抵抗を測定し、慣らし後の摺動抵抗が許容範囲Sに入ることを確認して、慣らし前の摺動抵抗の範囲V1〜V3の各一群毎に、慣らし条件C1〜C3を確定してもよい。
As another example, as shown in FIG. 12, with respect to a group of
従って、慣らし前の摺動抵抗の測定値に応じて、上記した図11または図12で確定した慣らし条件C1〜C8、または、慣らし条件C1〜C3で、被覆部61の加熱、雌シャフト16Bに対する雄シャフト16Aの往復摺動、被覆部61の冷却を行えば、慣らし後の摺動抵抗を所定の許容範囲Sに確実に収めることが可能となる。
Therefore, according to the measured value of the sliding resistance before the break-in, the heating of the covering
次に本発明の実施例2について説明する。図13は本発明の実施例2の伸縮軸の製造工程を示す縦断面図である。図14は本発明の実施例2の雄シャフトを示す斜視図である。図15(1)は本発明の実施例2の雄シャフトを示す縦断面図であり、図15(2)は図15(1)のQ部拡大断面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分と作用についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、上記実施例と同一部品には同一番号を付して説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 13: is a longitudinal cross-sectional view which shows the manufacturing process of the expansion-contraction shaft of Example 2 of this invention. FIG. 14 is a perspective view showing a male shaft according to
実施例2は、実施例1の変形例であり、雄シャフト16Aの被覆部61を形成した歯51の軸方向の全長L1よりも、加熱装置71の軸方向の長さL2を長く形成して、被覆部61よりも長い範囲を加熱するようにした例である。
The second embodiment is a modification of the first embodiment, in which the axial length L2 of the
すなわち、実施例1と同様に、雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長に、雌シャフト16Bの溝41との間の摺動抵抗を減少させる被覆部61を形成した後、雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長に雌シャフト16Bの溝41を外嵌する。
That is, similarly to the first embodiment, after forming the covering
次ぎに、雌シャフト16Bを図示しない加工治具等で固定し、雌シャフト16Bの外周に高周波コイル等の加熱装置71を外嵌する。加熱装置71に交流電流を流すと、電磁誘導によって雌シャフト16Bが加熱され、その熱が被覆部61に伝達されて、慣らし前の摺動抵抗に応じて、被覆部61が所定の温度に加熱される。
Next, the
被覆部61を加熱すると、実施例1と同様に、被覆部61が雄シャフト16Aの歯51の軸方向の全長にわたって膨張する。そのため、実施例1と同様に、歯51の軸方向の全長にわたって、被覆部61は、溝41の側面411と歯51の側面511、511との間の締め代が大きくなる。
When the covering
被覆部61の加熱を停止すると、雌シャフト16Bが被覆部61と接触している部分よりも、図13の一点鎖線の円U1からU4の部分(雌シャフト16Bが被覆部61と接触していない部分)の温度が高くなっている。そのため、図13の矢印Rに示すように、雌シャフト16Bに対して雄シャフト16Aを相対的に軸方向に所定回数だけ往復摺動させると、図14の一点鎖線の楕円T3からT6に示すように、歯51の軸方向の両端近傍の被覆部61が強く加熱され、歯51の軸方向の両端近傍の被覆部61の膨張量が大きくなる。
When the heating of the covering
その結果、歯51の軸方向の両端近傍の被覆部61の締め代が大きくなるため、被覆部61の軸方向の両端近傍の圧縮歪が中央部分よりも大きくなり、被覆部61の軸方向の両端近傍の肉厚が中央部分よりも薄くなる。
As a result, the tightening margin of the covering
その結果、図15(1)、(2)に示すように、雄シャフト16Aの被覆部61の軸方向の両端近傍には、面取り部62、62が形成される。面取り部62、62は、図15(2)に示すように、雌シャフト16Bの溝41と被覆部61との間の隙間δが、被覆部61の軸方向の端部に向かって大きくなるように形成される。
As a result, as shown in FIGS. 15A and 15B, chamfered
従って、雄シャフト16Aの被覆部61の軸方向の両端部にはエッジがないため、雌シャフト16Bの溝41と被覆部61との間の摺動面に塗布されたグリース等の潤滑剤は、被覆部61の軸方向の両端部によって、摺動面の外に掃き出されることがない。そのため、摺動面には潤滑剤が円滑に供給され、長期にわたって摺動抵抗が小さく維持され、伸縮軸の寿命が向上する。
Therefore, since there are no edges at both axial ends of the covering
上記実施例では、雄シャフト16Aの歯51側に摺動抵抗を減少させる被覆部61を形成しているが、雌シャフト16Bの溝41側に摺動抵抗を減少させる被覆部61を形成してもよい。また、雄シャフト16Aの歯51と雌シャフト16Bの溝41の両方に、摺動抵抗を減少させる被覆部61を形成してもよい。さらに、雄シャフト16Aまたは雌シャフト16B全体を、摺動抵抗を減少させる被覆部61と同一の材質で成形してもよい。
In the above embodiment, the covering
また、上記実施例では、中間シャフト16に本発明を適用した例について説明したが、ステアリングシャフト12等、ステアリング装置を構成する任意の伸縮軸に適用することができる。
Moreover, although the said Example demonstrated the example which applied this invention to the
11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト
12A アウターシャフト
12B インナーシャフト
13 ステアリングコラム
13A アウターコラム
13B インナーコラム
14 支持ブラケット
15 自在継手
16 中間シャフト
16A 雄中間シャフト(雄シャフト)
16B 雌中間シャフト(雌シャフト)
17 自在継手
18 車体
20 アシスト装置
21 ギヤハウジング
23 出力軸
26 電動モータ
261 ケース
30 ステアリングギヤ
31 入力軸
32 タイロッド
41 溝
411 側面
51 歯
511 側面
61 被覆部
62 面取り部
71 加熱装置
DESCRIPTION OF
16B Female intermediate shaft (Female shaft)
DESCRIPTION OF
Claims (14)
上記雄シャフトの外周に軸方向に相対摺動可能にかつ回転トルクを伝達可能に外嵌する非円形の内周形状を有する雌シャフト、
上記雄シャフトの非円形の外周に形成され、上記雌シャフトの内周との間の摺動抵抗を減少させる被覆部を有する伸縮軸の製造方法であって、
上記雄シャフトの非円形の外周に上記雌シャフトの内周との間の摺動抵抗を減少させる被覆部を形成する工程、
上記被覆部を形成した雄シャフトの非円形の外周に上記雌シャフトの非円形の内周を外嵌する工程、
上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させて慣らし前の摺動抵抗を測定する工程、
予め試験したデータから、上記慣らし前の摺動抵抗を所定の摺動抵抗にするための加熱条件と摺動条件を求める工程、
上記加熱条件で上記被覆部を加熱する工程を備えたこと
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 A male shaft having a non-circular outer peripheral shape,
A female shaft having a non-circular inner peripheral shape that is fitted on the outer periphery of the male shaft so as to be slidable in the axial direction and capable of transmitting rotational torque;
A method for producing a telescopic shaft, which is formed on a non-circular outer periphery of the male shaft and has a covering portion that reduces sliding resistance between the inner periphery of the female shaft,
Forming a covering portion on the non-circular outer periphery of the male shaft to reduce the sliding resistance between the inner periphery of the female shaft;
A step of externally fitting the non-circular inner periphery of the female shaft to the non-circular outer periphery of the male shaft formed with the covering portion;
Measuring the sliding resistance before acclimation by sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction;
From the data tested in advance, a process for obtaining heating conditions and sliding conditions for making the sliding resistance before break-in the predetermined sliding resistance,
The manufacturing method of the expansion-contraction shaft characterized by including the process of heating the said coating | coated part on the said heating conditions.
上記摺動条件で上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させる工程をさらに備えたこと
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 The manufacturing method of the telescopic shaft described in claim 1 is:
A method for producing an extendable shaft, further comprising a step of sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction under the sliding condition.
上記被覆部の冷却はチラー冷却を利用すること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
The method for manufacturing an extendable shaft is characterized in that chiller cooling is used for cooling the covering portion.
上記慣らし前の摺動抵抗がある範囲の一群毎に加熱条件と摺動条件を求めること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
A method for producing a telescopic shaft, characterized in that a heating condition and a sliding condition are obtained for each group of a range having a sliding resistance before the break-in.
上記被覆部の冷却は、加熱された被覆部よりも低い温度の金型を上記雌シャフトまたは雄シャフトに接触させ、熱伝導により行うこと
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
The method of manufacturing a telescopic shaft, wherein the covering portion is cooled by bringing a die having a temperature lower than that of the heated covering portion into contact with the female shaft or the male shaft and conducting heat.
上記加熱条件を、上記被覆部を所定の温度に加熱する前に測定した被覆部近傍の温度に応じて変更すること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
A method for manufacturing an extendable shaft, wherein the heating condition is changed according to a temperature in the vicinity of the covering portion measured before heating the covering portion to a predetermined temperature.
上記被覆部の冷却は、加熱された被覆部よりも低い温度の気体を上記雌シャフトまたは雄シャフトに送風すること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
The method of manufacturing the telescopic shaft is characterized in that the cooling of the covering section blows a gas having a temperature lower than that of the heated covering section to the female shaft or the male shaft.
上記加熱条件は、上記被覆部を所定の温度に加熱するための加熱時間であること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1 or Claim 2,
The heating condition is a heating time for heating the covering portion to a predetermined temperature.
上記被覆部の加熱は電磁誘導を利用すること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1- Claim 8,
The method for manufacturing an extendable shaft, wherein the covering portion is heated using electromagnetic induction.
上記被覆部の加熱は、被覆部よりも高い温度の物体を上記雌シャフトまたは雄シャフトに接触させ、熱伝導により行うこと
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1- Claim 8,
The method of manufacturing a telescopic shaft, wherein the heating of the covering part is performed by contacting an object having a temperature higher than that of the covering part with the female shaft or the male shaft and conducting heat.
上記摺動条件は、上記雌シャフトに対して雄シャフトを相対的に軸方向に摺動させる摺動回数であること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1- Claim 8,
The sliding condition is the number of times of sliding the male shaft relative to the female shaft in the axial direction.
予め試験したデータから、上記慣らし前の摺動抵抗を所定の摺動抵抗にするための冷却条件を求める工程、
上記軸方向に摺動させる工程が終了した被覆部を上記冷却条件で冷却する工程をさらに備えたこと
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 The method for manufacturing the telescopic shaft according to any one of claims 1 to 8,
A step of obtaining a cooling condition for making the sliding resistance before break-in a predetermined sliding resistance from data tested in advance;
The manufacturing method of the expansion-contraction shaft characterized by further providing the process which cools the coating | coated part which the process made to slide in the said axial direction completed on the said cooling conditions.
上記被覆部は、ゴム、高分子材料、固体潤滑剤のうちの少なくともいずれか一つの材質で形成されていること
を特徴とする伸縮軸の製造方法。 In the manufacturing method of the expansion-contraction shaft as described in any one of Claim 1- Claim 12,
The method for manufacturing a telescopic shaft, wherein the covering portion is made of at least one of rubber, polymer material, and solid lubricant.
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