JP2011038561A - スプライン伸縮軸及びその製造方法並びに車両用操舵装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用初期に樹脂被膜が急激に摩耗することを抑制でき、かつ樹脂被膜の摩耗を長期に亘って抑制することのできるスプライン伸縮軸およびその製造方法ならびに車両用操舵装置を提供すること。
【解決手段】中間軸５の製造工程は、摺動工程を含む（図４（ｇ））。摺動工程では、樹脂被膜５９が形成された内軸製造用中間体５５と、第２の歯部４８が形成された外軸製造用中間体５７と、を軸方向Ｘ１に強制的に摺動させる。これにより、樹脂被膜５９の一部が外軸製造用中間体５７の第２の歯部４８に移され、外軸製造用中間体５７に第２の樹脂被膜４６が形成される。また、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９が第１の樹脂被膜４０となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、スプライン伸縮軸及びその製造方法並びに車両用操舵装置に関する。

ショットピーニング加工によって、嵌合歯の表面に表面硬化層を設けるとともに、その表面硬化層に多数の微小な凹部を形成し、その凹部がグリース溜まりの機能を果たすようにした車両ステアリング用伸縮軸が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００５−１５３６７７号公報

この種のスプライン伸縮軸では、内軸や外軸の歯面に樹脂被膜を形成する場合がある。樹脂被膜を形成することにより、内軸と外軸の両歯の噛み合いの摩擦抵抗を低減し、両歯の摩耗を抑制している。また、伸縮軸の使用初期における両軸間のガタを少なくしている。また、両軸間の摺動荷重を低くできることにより、車両等への伸縮軸の組み付け作業を容易にし、且つ耐久性を向上している。さらに、上記摺動荷重の変化の低減を通じて、両軸間のスティックスリップ振動を抑制することで、静粛性を向上している。

しかしながら、伸縮軸の製造段階で、歯面を樹脂被膜することで両歯の接触面を十分に確保しているようにみえても、微視的には、両歯の面粗さは大きいことがある。この場合、伸縮軸の使用初期において、両軸間にガタが発生していなくても、使用時間が経過すると、両軸間の回転方向のガタが急激に増大するという問題がある。これは、使用初期において、両軸の摺動により樹脂被膜が急激に摩耗するからである。また、伸縮軸を長期に亘って使用すると、両軸の延べの摺動回数が大きくなり、その結果、樹脂被膜がより摩耗してしまう。特に、両軸の軸方向における歯面の面粗さが大きくなってしまう。

本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、使用初期に樹脂被膜が急激に摩耗することを抑制でき、かつ樹脂被膜の摩耗を長期に亘って抑制することのできるスプライン伸縮軸およびその製造方法ならびに車両用操舵装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、軸方向（Ｘ１）に摺動可能に嵌合された内軸（３５）および筒状の外軸（３６）と、上記内軸の外周に設けられた外スプライン（３７）と、上記外軸の内周に設けられた内スプライン（３８）と、上記外スプラインの歯面（３７ａ）および上記内スプラインの歯面（３８ａ）の何れか一方に形成された第１の樹脂被膜（４０）と、上記外スプラインの歯面および上記内スプラインの歯面の何れか他方に形成された第２の樹脂被膜（４６）と、を備え、上記第２の樹脂被膜は、上記内軸の製造用中間体（５５）と上記外軸の製造用中間体（５７）とを軸方向に摺動することで、上記第１の樹脂被膜の一部を形成するために上記一方の製造用中間体に設けられていた樹脂材料（５９）を上記他方の製造用中間体に移す処理により形成されていることを特徴とするスプライン伸縮軸（５）を提供する（請求項１）。

本発明によれば、内スプラインおよび外スプラインの互いの接触を、摩擦抵抗の小さい樹脂同士の接触にすることができる。また、第１の樹脂被膜の一部を形成するために設けられていた樹脂材料を、両軸の製造用中間体の摺動によって移すことで、伸縮軸の製造時に第２の樹脂被膜を形成している。このようにして第２の樹脂被膜を形成する結果、第１の樹脂被膜および第２の樹脂被膜の表面粗さを極めて小さくしつつ、両軸の周方向に関して、両樹脂被膜間のガタを極めて小さくできる。これにより、使用初期に各樹脂被膜が急激に摩耗することを抑制でき、且つ第１および第２の樹脂被膜の摩耗を長期に亘って抑制することができる。このように、両樹脂被膜間のガタを抑制できる結果、歯打ち音（内外スプラインの間の周方向の隙間で生じる両歯面同士の衝突音。ラトル音ともいう。）を抑制できるので、静粛性をより向上できる。また、両樹脂被膜間のガタを抑制できる結果、スプライン伸縮軸を車両用操舵装置に適用した場合に、操舵フィーリングを向上できる。

また、本発明は、外歯部（４２）が形成された内軸の製造用中間体、および内歯部（４８）が形成された外軸の製造用中間体の何れか一方を含み、歯部の表面（４２ａ）に樹脂被膜（５９）が形成された第１の製造用中間体と、各上記製造用中間体の何れか他方を含む第２の製造用中間体（５７）と、を軸方向に摺動させる摺動工程を含み、上記摺動工程では、上記樹脂被膜の一部が上記第２の製造用中間体の歯部の表面（４８ａ）に移されることにより、この表面に樹脂被膜（４６）が形成されることを特徴とする、スプライン伸縮軸の製造方法を提供する（請求項２）。

本発明によれば、摺動工程において、第１および第２の製造用中間体を摺動させることにより、第１の製造用中間体の樹脂被膜の一部が第２の製造用中間体に移される。その結果、第２の製造用中間体に樹脂被膜が形成される。このようにして第２の製造用中間体に樹脂被膜を形成する結果、両製造用中間体の樹脂被膜の表面粗さを極めて小さくしつつ、両製造用中間体の周方向に関して、両樹脂被膜間のガタを極めて小さくできる。これらの製造用中間体を用いた伸縮軸は、使用初期に各樹脂被膜が急激に摩耗することを抑制でき、且つ樹脂被膜の摩耗を長期に亘って抑制することができる。このように、両樹脂被膜間のガタを抑制できる結果、歯打ち音を抑制できるので、静粛性をより向上できる。また、両樹脂被膜間のガタを抑制できる結果、スプライン伸縮軸を車両用操舵装置に適用した場合に、操舵フィーリングを向上できる。

また、本発明において、上記摺動工程の前に、上記第１の製造用中間体と上記第２の製造用中間体とを、負の嵌合隙間で嵌合する場合がある（請求項３）。
この場合、第１の製造用中間体と第２の製造用中間体とを確実に圧接することができるので、第１の製造用中間体の樹脂被膜を第２の製造用中間体に確実に移すことができる。したがって、第２の製造用中間体に樹脂被膜を確実に形成できる。また、第１の製造用中間体の樹脂被膜と第２の製造用中間体の樹脂被膜とを確実になじませることができるので、これらの樹脂被膜の接触面積を微視的なレベル（面粗さのレベルであり、スプライン加工したときに歯面に生ずる軸方向の筋状の加工痕の凹凸の大きさのレベル）において確実に増すことができる。その結果、内軸および外軸の摺動に起因して、両軸の間で局所的な摩耗が生じることを確実に抑制できる。

また、本発明において、上記摺動工程では、上記第１および第２の製造用中間体にねじりトルク（Ｅ１）を付与する場合がある（請求項４）。この場合、第１の製造用中間体と第２の製造用中間体とを、周方向により確実に圧接することができる。これにより、第１の製造用中間体の樹脂被膜の一部を第２の製造用中間体に確実に移すことができる。
また、本発明において、上記第１の製造用中間体の上記樹脂被膜の表面は、ブローチ加工により上記第１の製造用中間体の上記歯部の表面形状と略相似な形状に形成されたものである場合がある（請求項５）。この場合、第１の製造用中間体の樹脂被膜の表面形状を精度よく形成することができる。これにより、摺動工程の際の、第１の製造用中間体と第２の製造用中間体の互いの接触部分を精度よく設定できる。したがって、第２の製造用中間体の所望の部分に樹脂被膜の一部を移すことができる。なお、第１の製造用中間体が内軸の製造用中間体を含むとき、上記のブローチ加工は表面ブローチ（工作物の外表面に所要の形状を与えるブローチ）である。一方、第１の製造用中間体が外軸の製造用中間体を含むとき、上記のブローチ加工は内面ブローチ（工作物の内面に所要の形状を与えるブローチ）である。

また、本発明は、スプライン伸縮軸を用いて操舵力を伝達する車両操舵用伸縮軸を含むことを特徴とする車両用操舵装置（１）を提供する（請求項６）。本発明では、車両用操舵装置の使用初期から伸縮軸にガタが生じることを防止でき、且つガタの発生を長期に亘って抑制できる。その結果、良好な操舵フィーリングを長期に亘って維持でき、且つ歯打ち音を長期に亘って抑制することで高い静粛性を実現できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施の形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

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。 中間軸の一部破断側面図である。 中間軸の要部の断面図である。 （ａ）〜（ｉ）は中間軸の製造工程を順次に示す概略図である。 表面ブローチによるスプライン歯の形成について説明するための断面図である。 本発明の別の実施の形態のスプライン形成工程の断面図である。 （ａ）は、荷重負荷試験１の結果を示すグラフ図であり、（ｂ）は、荷重負荷試験２の結果を示すグラフ図である。

本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
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。中間軸５は、車両操舵用伸縮軸を形成している。

ピニオン軸７およびラック軸８を含むラックアンドピニオン機構によって、転舵機構Ａ１が構成されている。ラック軸８は、車体側部材９に固定されたハウジング１０によって、車両の左右方向に沿う軸方向（紙面とは直交する方向）に移動可能に、支持されている。ラック軸８の各端部は、図示していないが、対応するタイロッドおよび対応するナックルアームを介して対応する転舵輪に連結されている。

操舵軸３は、同軸上に連結された第１操舵軸１１と第２操舵軸１２とを備えている。第１操舵軸１１は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４の何れか一方が内軸を構成し、他方が筒状の外軸を構成している。

また、第２操舵軸１２は、ロアーシャフト１４と同伴回転可能に連結された入力軸１５と、自在継手４を介して中間軸５に連結された出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。
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。

ステアリングコラム２０は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力軸１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
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。

ステアリングコラム２０は、車両後方側のアッパーブラケット２８および車両前方側のロアーブラケット２９を介して車体側部材１８，１９に固定されている。アッパーブラケット２８は、図示しないコラムブラケットを介してステアリングコラム２０のアッパージャケット２１に固定可能とされている。アッパーブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３０と、当該固定ボルト３０に螺合するナット３１と、アッパーブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３２とを用いて、車体側部材１８に固定されている。

ロアーブラケット２９は、ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されている。また、ロアーブラケット２９は、車体側部材１９から突出する固定ボルト（スタッドボルト）３３と当該固定ボルト３３に螺合するナット３４とを用いて、車体側部材１９に固定されている。
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。内軸３５と外軸３６との間には、グリース等の潤滑剤が介在している。これにより、内軸３５および外軸３５が軸方向Ｘ１に相対移動するときの摺動抵抗が低減されている。

本実施の形態では、スプライン伸縮軸を中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸を第１操舵軸１１に適用し、第１操舵軸１１にテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たさせるようにしてもよい。また、本実施の形態では、車両用操舵装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明のスプライン伸縮軸を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。

図２および図３を参照して、内軸３５の外周３５ａに設けられた外スプライン３７と、外軸３６の内周３６ａに設けられた内スプライン３８とが互いに嵌合している。
内軸３５は、第１の芯金３９と、第１の芯金３９の先端側のスプライン部としての第１の歯部４２の表面に形成された第１の樹脂被膜４０と、を含んでいる。これら第１の芯金３９のスプライン部および第１の樹脂被膜４０によって、外スプライン３７が形成されている。

第１の芯金３９は、金属を用いて形成されている。第１の芯金３９のうち、先端側の一部に配置された第１の領域４１の外周に、複数の外歯部としての第１の歯部４２が形成されている。第１の樹脂被膜４０は、第１の領域４１の外周の全域に亘って形成されており、第１の歯部４２の表面４２ａの全域を被覆している。第１の樹脂被膜４０の厚みは、例えば、１ｍｍ程度である。

第１の樹脂被膜４０は、合成樹脂を用いて形成されている。この合成樹脂として、ポリアミド、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂や、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を例示できる。第１の樹脂被膜４０の表面に、外スプライン３７の歯面３７ａが形成されている。
外軸３６は、筒状の第２の芯金４５と、第２の芯金４５の内表面の一部に形成された第２の樹脂被膜４６と、を含んでいる。これら第２の芯金４５および第２の樹脂被膜４６によって、内スプライン３８が形成されている。

第２の芯金４５は、金属を用いて形成されている。第２の芯金４５の内周に、複数の内歯部としての第２の歯部４８が形成されている。第２の歯部４８の表面４８ａの基端側は露出しており、先端側には第２の樹脂被膜４６が付着している。
第２の樹脂被膜４６は、内軸３５の製造用中間体および外軸３６の製造用中間体を軸方向Ｘ１に摺動することにより、第１の樹脂被膜４０の一部を形成するために内軸３５の製造用中間体に設けられていた樹脂材料５１を外軸３６の製造用中間体に移す処理により形成されている。内軸３５の周方向Ｃ１（以下、単に周方向Ｃ１という）に関して、第２の歯部４８のうち第１の歯部４２と当接する部分にのみ、第２の樹脂被膜４６が形成されている。第２の樹脂被膜４６は、周方向Ｃ１に関して第１および第２の歯部４２，４８が当接する部分の少なくとも一部（本実施の形態において、全部）に形成されている。第２の樹脂被膜４６は、第１の樹脂被膜４０よりも薄く形成されており、厚みは、例えば数μｍ程度である。

第２の歯部４８の表面４８ａのうち第２の樹脂被膜４６に覆われていない露出部分と、第２の樹脂被膜４６の表面とは滑らかに連なっており、全体として内スプライン３８の歯面３８ａを形成している。内スプライン３８の歯面３８ａのうち、実質的に第２の樹脂被膜４６の表面のみが外スプライン３７の歯面３７ａに当接する。周方向Ｃ１に関する歯面３７ａと歯面３８ａの互いの当接部分が、トルク伝達面とされている。

上記の中間軸５を製造する工程について、概略図である図４に基づいて説明する。
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、第１の歯部４２が形成された、第１の（一方の）製造用中間体としての内軸製造用中間体５５を得る。
次いで、図４（ｂ）に示す前処理工程では、図４（ａ）の内軸製造用中間体５５の第１の歯部４２の表面に、コーティングのための前処理を施す。具体的には、後の図４（ｃ）の被覆工程において樹脂層５６を形成する場合の前段階の処理として、上記表面を荒らし密着性を向上させるため、例えばショットブラスト、プライマー塗布等の下地処理を行う。これにより、図４（ｂ）に示すような、表面に前処理が施された第１の歯部４２を有する、内軸製造用中間体５５（内軸３５の第１の芯金３９に相当）を得る。

次いで、図４（ｃ）に示す被覆工程（コーティング工程）では、図４（ｂ）の内軸製造用中間体５５の第１の歯部４２の表面の少なくとも一部（本実施の形態では、全部）に樹脂層５６を形成し、図４（ｃ）に示すような、樹脂層５６が形成された内軸製造用中間体５５を得る。具体的には、前処理が施された内軸製造用中間体５５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、樹脂粉末が内軸製造用中間体５５に付着して熱で溶融し、その結果、樹脂層５６が形成される。樹脂層５６の外周面の断面は、波形形状をなしている。樹脂層５６を射出成形するようにしてもよい。

次いで、図４（ｄ）に示すスプライン形成工程では、円筒状の表面ブローチ５００（表面ブローチとは、工作物の外表面に所要の形状を与えるブローチであり、一方、工作物の内面に所要の形状を与えるブローチは内面ブローチという。）を用意し、この表面ブローチ５００内に、上記樹脂層５６が形成された内軸製造用中間体５５を嵌合（挿入または押込みともいう）して軸方向に往復摺動（相対移動）する。これにより、図５に示すように、内軸製造用中間体５５に樹脂被膜５９が形成される（樹脂被膜５９を破線で図示）。樹脂被膜５９の表面は、内軸製造用中間体５５の第１の歯部４２の表面形状と略相似な形状に形成される。表面ブローチ５００（図５において、破線で図示）の内周面には、ブローチ歯５０１が等間隔に複数形成されている。ブローチ歯５０１の断面形状は、外軸３６の第２の歯部４８（図５において、想像線で図示）の断面形状と概ね一致している。

ブローチ歯５０１，５０１間の間隔５０１ａ（歯溝の幅）は、第２の歯部４８，４８間の間隔４８ａ（歯溝の幅）よりも広い（間隔５０１ａ＞間隔４８ａ）。一方、表面ブローチ５００の中心軸線からのブローチ歯５０１，５０１間の溝の底までの距離は、外軸３６の中心軸線からの第２の歯部４８，４８間の溝の底までの距離よりも、距離Ｆ１だけ短い。したがって、ブローチ歯５０１，５０１間の溝は、第２の歯部４８，４８間の溝よりも幅広で且つ浅い。なお、上記距離Ｆ１が設けられていることにより、図３に示すように、内スプライン３７の歯先と外スプライン３８の歯溝の底との間の距離は、略距離Ｆ１となる。

図４（ｄ）および図５を参照して、前述したように、ブローチ加工は、表面ブローチ５００と内軸製造用中間体５５とを同軸に配置し、両者５００，５５を嵌合させて軸方向に相対摺動させる。このブローチ加工により、ブローチ歯５０１が樹脂層５６の余剰部分５６ａを削り取る。このとき、ブローチ歯５０１，５０１間の間隔５０１ａが、第２の歯部４８，４８間の間隔４８ａよりも広いことにより、ブローチ歯５０１によって形成される歯（樹脂被膜４０の歯に相当）の幅（幅５０１ａと同じ）は、第２の歯部４８，４８間の幅４８ａよりも広くなる。したがって、図３に示すように、第１の歯部４２と第２の歯部４８とは、内軸３５の周方向Ｃ１に関して負隙間となるように嵌合される。

次いで、図４（ｅ）に示すジョイント接合工程では、内軸製造用中間体５５の端部に自在継手４を連結する。図４（ｄ）のスプライン形成工程では、自在継手４が内軸製造用中間体５５に取り付けられていないことにより、内軸製造用中間体５５を表面ブローチ５００に挿通することが可能である。
次いで、図４（ｇ）に示す摺動工程の前に、図４（ｆ）に示すように、内軸製造用中間体５５および第２の製造用中間体としての外軸製造用中間体５７を負の嵌合隙間で嵌合する圧入工程を行う。この外軸製造用中間体５７は、第２の樹脂被膜４６が形成されていない点以外は外軸３６と同様の構成を有している。このときの圧入荷重は、例えば、約２ｋＮ〜５ｋＮである。

そして、図４（ｇ）に示す摺動工程では、外軸製造用中間体５７内に圧入された内軸製造用中間体５５を外軸製造用中間体５７に対して、軸方向Ｘ１に強制的に摺動させる。このとき、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との間に、ねじりトルクＥ１を作用させる。具体的には、例えば、外軸製造用中間体５７を治具６５により固定するとともに、アーム６６に内軸製造用中間体５５を固定する。そして、アーム６６によって、内軸製造用中間体５５を外軸製造用中間体５７に対してねじりつつ、内軸製造用中間体５５を外軸製造用中間体５７に対して、軸方向Ｘ１に摺動させる。なお、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との間に、ねじりトルクＥ１を作用させなくてもよい。

内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との摺動により、外軸製造用中間体５７の第２の歯部４８と、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９とが摩擦接触し、摩擦熱が生じる。その結果、樹脂被膜５９を構成していた樹脂材料の一部が第２の歯部４８に移されて付着する。これにより、樹脂被膜５９は第１の樹脂被膜４０となり、内軸３５が完成する。また、外軸製造用中間体５７の第２の歯部４８に第２の樹脂被膜４６が形成されることにより、外軸３６が完成する。内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との摺動は、内軸製造用中間体５５および外軸製造用中間体５７の摺動荷重の測定値が、所定のしきい値以下になることで停止される。

上記摺動工程では、内軸製造用中間体５５および外軸製造用中間体５７を、樹脂被膜５９の樹脂材料の溶融温度未満の温度（融点近くの温度）まで、外部のヒータにより加熱してもよい。
図４（ｈ）に示すグリース塗布工程では、内軸３５の第１の樹脂被膜４０の表面にグリース６８を塗布する。グリース６８が塗布された内軸３５を外軸３６に組み入れ、図４（ｉ）に示すように、スプライン伸縮軸としての中間軸５が完成する。

以上の次第で、本実施の形態によれば、内軸３５の第１の樹脂被膜４０と外軸３６の第２の樹脂被膜４６とを接触させている。これにより、内スプライン３８および外スプライン３７の互いの接触を、摩擦抵抗の小さい樹脂同士の接触にすることができる。また、第１の樹脂被膜４０の一部を形成するために設けられていた樹脂材料５１を、両製造用中間体５５，５７の摺動によって外軸製造用中間体５７に移すようにすることで、中間軸５の製造時に第２の樹脂被膜４６を形成している。このようにして第２の樹脂被膜４６を形成する結果、第１の樹脂被膜４０および第２の樹脂被膜４６の表面粗さを極めて小さくしつつ、両軸３６，３７の周方向Ｃ１に関して、第１および第２の樹脂被膜４０，４６間のガタを極めて小さくできる。これにより、使用初期に第１および第２の樹脂被膜４０，４６が急激に摩耗することを抑制でき、且つ第１および第２の樹脂被膜４０，４６の摩耗を長期に亘って抑制することができる。このように、両樹脂被膜４０，４６間のガタを抑制できる結果、歯打ち音（内外スプライン３７，３８の間の周方向の隙間で生じる両歯面３７ａ，３８ａ同士の衝突音。ラトル音ともいう。）を抑制できるので、静粛性をより向上できる。また、両樹脂被膜４０，４６間のガタを抑制できる結果、操舵フィーリングを向上できる。

換言すれば、摺動工程において、両製造用中間体５５，５７を摺動させることにより、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９の一部が外軸製造用中間体５７に移される。その結果、外軸製造用中間体５７に第２の樹脂被膜４６が形成される。このようにして外軸製造用中間体５７に第２の樹脂被膜４６を形成する結果、第１および第２の樹脂被膜４０，４６の表面粗さを極めて小さくしつつ、周方向Ｃ１に関して、第１および第２の樹脂被膜４０，４６間のガタを極めて小さくできる。これにより、これらの両軸３５，３６を用いた中間軸５は、使用初期に第１および第２の樹脂被膜４０，４６が急激に摩耗することを抑制でき、且つ第１および第２の樹脂被膜４０，４６の摩耗を長期に亘って抑制できる。このように、両樹脂被膜４０，４６間のガタを抑制できる結果、歯打ち音を抑制できるので、静粛性をより向上できる。また、両樹脂被膜４０，４６間のガタを抑制できる結果、操舵フィーリングを向上できる。

このように、内軸３５と外軸３６の精度の良い嵌合状態を実現することができ、長期にわたって内軸３５および外軸３６間のガタの発生を防止することができる。また、両軸３５，３６間の摺動荷重を軽くできることにより、車両に中間軸５を組み付ける際の摺動荷重を低減でき、且つ、中間軸５の耐久性を高くできる。また、また、両軸３５，３６間の摺動荷重の変化を少なくできるので、内軸３５および外軸３６間のいわゆるスティックスリップを防止して、長期にわたって良好な静粛性を得ることができる。また、歯面３７ａ，３８ａ間の歯打ち音による騒音を低減することができる。

また、摺動工程の前に、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７とを負の嵌合隙間で嵌合している。これにより、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７とを確実に圧接することができるので、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９を外軸製造用中間体５７に確実に移すことができる。したがって、外軸製造用中間体５７に第２の樹脂被膜４６を確実に形成できる。また、内軸製造用中間体５５の第１の樹脂被膜４０と内軸製造用中間体５５の第２の樹脂被膜４６とを確実になじませることができるので、これら第１および第２の樹脂被膜４０，４６の接触面積を微視的なレベル（面粗さのレベルであり、スプライン加工したときに歯面３７ａ，３８ａに生ずる軸方向の筋状の加工痕の凹凸の大きさのレベル）において確実に増すことができる。その結果、内軸３５および外軸３６の摺動に起因して、両軸３５，３６の間で局所的な摩耗が生じることを確実に抑制できる。

さらに、摺動工程において、内軸製造用中間体５５および外軸製造用中間体５７にねじりトルクＥ１を付与している。これにより、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７とを、周方向Ｃ１により確実に圧接することができる。これにより、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９の一部を外軸製造用中間体５７に確実に移すことができる。
また、表面ブローチ５００を用いて内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９をスプライン形状に形成している。その結果、内軸製造用中間体５５の樹脂被膜５９の歯部と外軸製造用中間体５７の第２の歯部４８との嵌合を、周方向には負隙間となるように（トルク伝達面同士が負隙間で接するように）、且つ、樹脂被膜５９の歯先と外軸製造用中間体５７の歯底との間には隙間ができるようにすることができる。したがって、樹脂被膜５９が形成された内軸製造用中間体５５を外軸製造用中間体５７に圧入する圧入工程においては、両者５５，５７が接触する部分は、両者５５，５７のトルク伝達面のみとなる。これにより、内軸製造用中間体５５の歯先と外軸製造用中間体５７の歯溝の底とは非接触状態となるので、両者５５，５７の圧入に必要な荷重が少なくて済み、この圧入作業を容易に行うことができる。

また、摺動工程（なじみ工程）においても、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７の摺動荷重を少なくできるので、比較的小さい設備能力で、摺動工程を行うことができる。
なお、摺動工程を実施する設備が十分な能力を有するものであれば、内軸製造用中間体５５の歯先と外軸製造用中間体５７の歯溝の底とを負隙間で嵌合させるようにしてもよい。

また、第１の製造用中間体５５の樹脂被膜５９の表面は、スプライン形成工程でのブローチ加工により、第１の製造用中間体５５の第１の歯部４２の表面形状と略相似な形状に形成されている。この場合、第１の製造用中間体５５の樹脂被膜５９の表面形状を精度よく形成することができる。これにより、摺動工程の際の、第１の製造用中間体５５と第２の製造用中間体５７の互いの接触部分を精度よく設定できる。したがって、第２の製造用中間体５７の所望の部分に樹脂被膜５９の一部を移すことができる。

以上により、車両用操舵装置１の使用初期から中間軸５にガタが生じることを防止でき、且つガタの発生を長期に亘って抑制できる。その結果、良好な操舵フィーリングを長期に亘って維持でき、且つ歯打ち音を長期に亘って抑制することで高い静粛性を実現できる。
なお、図４（ｇ）の摺動工程の内軸製造用中間体５５の加熱用摩擦熱の発生に関し、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との摺動条件としては、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７との摺動ストロークを±１０ｍｍ〜±５０ｍｍの範囲とし、摺動周波数を１．５Ｈｚ〜１０Ｈｚ）とすることを例示することができる。

摩擦熱を用いることにより、外部の加熱手段が不要となり、製造設備を簡素化することができる。
摩擦熱を用いて加熱なじみ処理を行う場合、高効率で加熱なじみ処理を行うために、内軸製造用中間体５５と外軸製造用中間体５７とを長い摺動ストローク（±３０ｍｍ以上）で且つ高速度（２Ｈｚ以上）で摺動させることが好ましい。これは、下記の理由による。すなわち、発熱量を多く得られ、且つ外軸３６の温度を抑えることができ、より短時間で融解した樹脂を外軸に移着させることができる。これにより、軟化層の厚みを低下させ、ころ状摩耗粉の発生を抑制でき、安定した歯面の生成を行うことができる。

本発明は、以上の実施の形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、外軸の製造用中間体の内周面に樹脂被膜を形成しておき、この樹脂被膜を内軸の製造用中間体に移着させるようにしてもよい。この場合、実際に使用される内軸の製造中間体により外軸の製造用中間体の樹脂被膜を削るか、または内軸のスプラインと同様の形状を備える棒状の内面ブローチによって削るブローチ加工を行うことで、外軸の樹脂被膜を削ってスプラインを形成できる。棒状の内面ブローチを用いる場合、内スプラインの歯部と外スプラインの歯部とが、周方向には負隙間で、径方向には内スプラインの歯先と外スプラインの歯溝の底とが隙間をあけて対向できるように、外軸の歯部が切削形成される。

この外軸の製造用中間体と内軸の製造用中間体とを摺動させて外軸の製造用中間体の樹脂の一部を内軸の製造用中間体に移着することでスプライン伸縮軸を形成できる。
また、図４（ｄ）のスプライン形成工程において、表面ブローチ５００に代えて、図６に示す外軸製造用中間体５７を用いてもよい。この外軸製造用中間体５７は、第２の樹脂被膜４６が形成されていない点以外は外軸３６と同様の構成を有している。この場合、外軸製造用中間体５７に対して、樹脂層５６が形成された内軸製造用中間体５５を嵌合させて軸方向Ｘ１に摺動する。これにより、内軸製造用中間体５５には、外スプライン形状の樹脂被膜５９が形成される。

また、内軸製造用中間体５５と、外軸製造用中間体５７とを、すきま嵌めしつつ軸方向Ｘ１に摺動させることにより、第２の樹脂被膜４６を形成するようにしてもよい。
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。また、本発明を、ステアリングコラムのテレスコピック調整用の伸縮軸としても利用可能である。

以下、本発明を実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１および比較例１
上記の図４に示した工程を経て、外スプライン３７の第１の歯部４２に第１の樹脂被膜４０が形成された内軸３５と、内スプライン３８の第２の歯部４８に第２の樹脂被膜４６が形成された外軸３６とを作製した。そしてこれらの内軸３５および外軸３６を組み合わせてなる実施例１を作製した。

また、図４に示した摺動工程を省略した以外は実施例１と同様の工程を経て作製された比較例１を用意した。すなわち、比較例１は、第２の樹脂被膜４６が形成されていない点以外は、実施例１と同様の構成を有している。
荷重負荷試験１
実施例１および比較例１について、それぞれ、内軸と外軸とを軸方向に相対摺動させ始めるのに必要な荷重を起動荷重として測定した。また、内軸と外軸とを軸方向に相対摺動し続けるのに必要な荷重を摺動時荷重として測定した。

そして、実施例１および比較例１について、それぞれ、起動荷重および摺動時荷重の差を、摺動時荷重で除した。すなわち、（起動荷重−摺動時荷重）／摺動時荷重を求めた。
結果を図７（ａ）に示す。
図７（ａ）に示すように、（起動荷重−摺動時荷重）／摺動荷重を百分率で表示すると、比較例１は、約２８％となった。したがって、摺動時荷重より約２８％大きな起動荷重が必要であることが判明した。

一方、実施例１は、実質的にゼロ％となった。したがって、上記摺動時荷重と略同じ起動荷重で内軸と外軸とを摺動させ始めることができる。
以上より、実施例１は、内軸と外軸とを軸方向に摺動させ始めたときと、摺動中のときとで荷重の変化が少なく、極めてスムーズに摺動できる。その結果、スティックスリップ現象を確実に抑制できるので、静粛性を向上できることが実証された。また、摺動荷重が確実に抑制されていることにより、耐久性に優れたものであることも実証された。さらに、車両への組み付け時の摺動荷重も低減でき、組み付け作業を楽に行えることも実証された。すなわち、内軸と外軸とを組み付ける際に両軸を嵌合させ易いことも実証された。
荷重負荷試験２
実施例１および比較例１について、それぞれ、内軸と外軸との間にトルク３０Ｎｍを負荷したときの摺動時荷重を、１Ｎｍあたりで割ったものを算出した。

結果を図７（ｂ）に示す。
図７（ｂ）に示すように、比較例１では、約１３Ｎであった。これに対し、比較例１では、約１０Ｎであった。すなわち、実施例１は、比較例１よりも約２３％も少なかった。
以上より、実施例１は、内軸と外軸との間に作用するトルクの変化に対して、摺動時荷重の変化が格段に少ない。このように、実施例１は、内軸と外軸とを極めてスムーズに摺動できる結果、スティックスリップ現象を確実に抑制できるので、静粛性を向上できることが実証された。また、摺動荷重が確実に抑制されていることにより、車両への組み付け時の摺動荷重も低減できるので、組み付け作業を楽に行え、しかも耐久性に優れたものであることも実証された。

１…車両用操舵装置、５…中間軸（スプライン伸縮軸、車両操舵用伸縮軸）、３５…内軸、３５ａ…外周、３６…外軸、３６ａ…内周、３７…外スプライン、３７ａ…外スプラインの歯面、３８…内スプライン、３８ａ…内スプラインの歯面、４０…第１の樹脂被膜、４２…第１の歯部（外歯部）、４２ａ…歯部の表面、４６…第２の樹脂被膜、４８…第２の歯部（内歯部）、４８ａ…歯部の表面、５５…内軸の製造用中間体，（第１の（一方の）製造用中間体）、５７…外軸の製造用中間体（第２の（他方の）製造用中間体）、５９…樹脂被膜（樹脂材料）、Ｅ１…ねじりトルク、Ｘ１…軸方向。

Claims (6)

1. 軸方向に摺動可能に嵌合された内軸および筒状の外軸と、
   上記内軸の外周に設けられた外スプラインと、
   上記外軸の内周に設けられた内スプラインと、
   上記外スプラインの歯面および上記内スプラインの歯面の何れか一方に形成された第１の樹脂被膜と、
   上記外スプラインの歯面および上記内スプラインの歯面の何れか他方に形成された第２の樹脂被膜と、を備え、
   上記第２の樹脂被膜は、上記内軸の製造用中間体と上記外軸の製造用中間体とを軸方向に摺動することで、上記第１の樹脂被膜の一部を形成するために上記一方の製造用中間体に設けられていた樹脂材料を上記他方の製造用中間体に移す処理により形成されていることを特徴とするスプライン伸縮軸。
2. 外歯部が形成された内軸の製造用中間体、および内歯部が形成された外軸の製造用中間体の何れか一方を含み、歯部の表面に樹脂被膜が形成された第１の製造用中間体と、各上記製造用中間体の何れか他方を含む第２の製造用中間体と、を軸方向に摺動させる摺動工程を含み、
   上記摺動工程では、上記樹脂被膜の一部が上記第２の製造用中間体の歯部の表面に移されることにより、この表面に樹脂被膜が形成されることを特徴とする、スプライン伸縮軸の製造方法。
3. 請求項２において、上記摺動工程の前に、上記第１の製造用中間体と上記第２の製造用中間体とを、負の嵌合隙間で嵌合することを特徴とするスプライン伸縮軸の製造方法。
4. 請求項２または３において、上記摺動工程では、上記第１および第２の製造用中間体にねじりトルクを付与することを特徴とするスプライン伸縮軸の製造方法。
5. 請求項２〜４の何れか１項において、上記第１の製造用中間体の上記樹脂被膜の表面は、ブローチ加工により上記第１の製造用中間体の上記歯部の表面形状と略相似な形状に形成されたものであることを特徴とする、スプライン伸縮軸の製造方法。
6. 請求項１記載のスプライン伸縮軸を用いて操舵力を伝達する車両操舵用伸縮軸を含むことを特徴とする車両用操舵装置。

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