JP2013061014A - 軸継手の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となることを抑制できる軸継手の製造方法を提供する。
【解決手段】ピンチボルトが締結される締結部３４に、治具４１によりピンチボルトの締結力に相当する負荷を加えた状態で、筒状部３１の内周面に雌セレーションを形成するようにした。
【選択図】図５

Description

本発明は、軸継手の製造方法に関する。

従来、軸継手にシャフトを連結する構造として、例えば特許文献１に記載の構造が知られている。こうした軸継手のジョイントヨークは、内周面に雌セレーションが形成された筒状部を有しており、筒状部には、軸方向に延びるスリット及び同スリットを挟んで対向する一対の締結部が形成されている。そして、筒状部にシャフトをセレーション嵌合し、締結部にピンチボルトを締結することにより、筒状部の雌セレーションとシャフトの雄セレーションとが密着するように同筒状部を縮径させて、ジョイントヨークとシャフトとがトルク伝達可能に連結される構成となっている。

ところで、上記連結構造では、筒状部の外周に設けられた一対の締結部にピンチボルトを締結することにより筒状部を縮径させる、すなわちスリットの両側をつまむようにして筒状部を縮径させるため、同筒状部（雌セレーション）は僅かに歪んだ形状となる。その結果、筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となり、スリットの周方向両側の領域で、雌セレーションと雄セレーションとが強く接触するようになる。そして、スリットと対向する領域では、雌セレーションと雄セレーションとが接触し難くなり、これらの間にガタ（隙間）が生じる虞がある。

そこで、例えば特許文献２には、雌セレーション（スプライン）を構成する各歯の歯厚をスリットと対向する領域で大きく形成し、同歯厚をスリットに近づくにつれて段階的に小さく形成した軸継手が開示されている。これにより、スリットの周方向両側の領域及びスリットと対向する領域の少なくとも３箇所で雌セレーションと雄セレーションと強く接触するようになり、ガタの発生が抑制されるようになっている。

特開２０００−２４９１５７号公報 特開平５−１４１４３２号公報

ところで、上記特許文献２に記載の構成では、３箇所の領域で雌セレーションと雄セレーションとが強く接触することでガタの発生を抑制することができるものの、依然として筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となる。そのため、トルク伝達時において、雌セレーションを構成する一部の歯に対して大きな負荷が加わり易くなり、軸継手（ジョイントヨーク）の寿命の低下を招く虞があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となることを抑制できる軸継手の製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、内周面に雌セレーションが形成された筒状部を有する軸継手の製造方法において、前記筒状部には、軸方向に延びるスリットが形成されるとともに、前記筒状部の外周には、前記スリットを挟んで対向する一対の締結部が形成され、前記一対の締結部には、外周面に雄セレーションが形成されたシャフトが前記筒状部にセレーション嵌合した状態で該筒状部を縮径させるようにピンチボルトが締結されるものであって、前記一対の締結部に前記ピンチボルトの締結力に相当する負荷を加えた状態で、前記雌セレーションを形成することを要旨とする。

上記構成によれば、締結部にピンチボルトを締結することにより生じる変形と同等の変形を、筒状部に生じさせた状態で雌セレーションを形成することができる。つまり、ピンチボルトが締結された状態での筒状部の歪みを考慮した形状の雌セレーションを形成することができる。したがって、このように製造された軸継手では、筒状部にシャフトをセレーション嵌合し、締結部にピンチボルトを締結した状態で、筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となることを抑制できる。これにより、トルク伝達時に雌セレーションの一部に大きな負荷が加わることを抑制でき、軸継手の長寿命化を図ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軸継手の製造方法において、前記雌セレーションをブローチ加工により形成することを要旨とする。
上記構成によれば、例えばミーリング加工（フライス加工）等の他の切削加工に比べ、容易に雌セレーションを形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の軸継手の製造方法において、前記ブローチ加工に用いるブローチ刃具の仕上げ刃の外周形状は、前記雄セレーションの外周形状と同一であることを要旨とする。

上記構成によれば、締結部にピンチボルトを締結した状態で、雌セレーションの内周面全体を雄セレーションに対して均一に接触させることが可能となり、より一層、軸継手の長寿命化を図ることができる。

本発明によれば、筒状部の内周面における位置に応じて雌セレーションと雄セレーションとの接触状態が不均一となることを抑制できる軸継手の製造方法を提供することができる。

ステアリング装置の概略構成図。 ピンチボルトの軸方向から見た自在継手近傍を示す一部断面図。 ピンチボルトと直交する方向から見た自在継手近傍を示す側面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 雌セレーションを加工する際のジョイントヨークを示す模式図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、ステアリング装置１において、ステアリング２が固定されたステアリングシャフト３は、ラックアンドピニオン機構４を介してラック軸５と連結されている。これにより、ステアリング操作に伴うステアリングシャフト３の回転は、ラックアンドピニオン機構４によりラック軸５の往復直線運動に変換される。なお、ステアリングシャフト３は、自在継手６，７を介してコラムシャフト８、中間シャフト９、及びピニオンシャフト１０を連結することにより構成されている。そして、このステアリングシャフト３の回転に伴うラック軸５の往復直線運動が、同ラック軸５の両端に連結されたタイロッド１１を介して図示しないナックルに伝達されることにより、転舵輪（図示略）の舵角、すなわち車両の進行方向が変更される。

なお、本実施形態のステアリング装置１は、モータ１３を駆動源としてコラムシャフト８を回転駆動する所謂コラムアシスト型の電動パワーステアリング装置として構成されている。具体的には、モータ１３は、ウォーム＆ホイール等からなる減速機構１４を介してコラムシャフト８と駆動連結されている。そして、モータ１３の回転を減速機構１４により減速してコラムシャフト８に伝達することによって、そのモータトルクをアシスト力として操舵系に付与する構成になっている。

次に、中間シャフトとピニオンシャフトとの連結構造について説明する。なお、コラムシャフトと中間シャフトとは同様に連結されているため、その説明を省略する。
図２及び図３に示すように、軸継手としての自在継手７は、一対のジョイントヨーク２１，２２及び十字軸２３を備えている。一方のジョイントヨーク２１は、中間シャフト９の下端と一体回転可能に連結され、他方のジョイントヨーク２２は、ピニオンシャフト１０の上端と一体回転可能に連結されている。そして、各ジョイントヨーク２１，２２は略Ｕ字状の連結部２４，２５を有しており、これら連結部２４，２５は十字軸２３に対してそれぞれ回動可能に連結されている。これにより、中間シャフト９とピニオンシャフト１０とが一体回転可能に連結されている。

図２〜図４に示すように、ジョイントヨーク２２は、連結部２５と一体に形成された略円筒状の筒状部３１を有している。筒状部３１の内周面には、雌セレーション３２が形成されている。また、筒状部３１には、その軸方向（図２及び図３における左右方向）に延びるとともに、筒状部３１の内外及び連結部２５と反対側の端部に開口するスリット３３が形成されている。さらに、筒状部３１の外周面には、スリット３３を挟んで対向するように筒状部３１の径方向に延出された一対の締結部３４が形成されている。そして、各締結部３４には、筒状部３１の軸方向と直交する方向に延びるボルト孔３５が、同筒状部３１の軸心から離れた位置に形成されている。

一方、ピニオンシャフト１０の上端の外周面には、雄セレーション３７が形成されるとともに、雄セレーション３７が形成された部位における軸方向中央付近には、環状の係合溝３８が形成されている。そして、ピニオンシャフト１０は、ジョイントヨーク２２の筒状部３１にセレーション嵌合した状態で、締結部３４のボルト孔３５に挿通されたピンチボルト３９が係合溝３８と係合することにより、ジョイントヨーク２２から抜け落ちることが防止されている。また、筒状部３１は、ピンチボルト３９が締結部３４に締結されることにより、雌セレーション３２と雄セレーション３７とが密着するように縮径する。これにより、図４に示すように、雌セレーション３２の内周面全体が雄セレーション３７に対して均一に接触するようになっている。

次に、筒状部に形成された雌セレーションの加工について説明する。
上述のように、筒状部３１（雌セレーション３２）は、締結部３４にピンチボルト３９が締結されることにより縮径し、その形状が僅かに歪む。この点を踏まえ、図５に示すように、雌セレーション３２が形成される前段階のジョイントヨーク２２´の締結部３４に対して、治具４１によりピンチボルト３９の締結力と同等の負荷を加えた状態で、筒状部３１の内周面に雌セレーション３２を形成する。

詳述すると、雌セレーション３２は、略軸状に形成されたブローチ刃具４２を用いるブローチ加工により形成される。ブローチ刃具４２は、加工装置（図示略）に把持される前把持部４３及び後把持部４４と、前把持部４３と後把持部４４との間に形成される刃部４５とを有している。刃部４５は、粗刃４５ａ、中仕上げ刃４５ｂ及び仕上げ刃４５ｃから構成されており、前把持部４３側から粗刃４５ａ、中仕上げ刃４５ｂ、仕上げ刃４５ｃの順で配置されている。仕上げ刃４５ｃの外周形状は、ピニオンシャフト１０の雄セレーション３７の外周形状と同一に形成されている（図４参照）。なお、粗刃４５ａ及び中仕上げ刃４５ｂの外周形状は、仕上げ刃４５ｃの外周形状よりも小さな相似形状に形成されている。

そして、治具４１によりピンチボルト３９の締結力と同等の負荷を締結部３４に加えた状態で、ブローチ刃具４２を筒状部３１の軸方向に移動させ、刃部４５によって筒状部３１の内周面を切削することにより、雌セレーション３２が形成される。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）締結部３４に、治具４１によってピンチボルト３９の締結力に相当する負荷を加えた状態で、筒状部３１の内周面に雌セレーション３２を形成するようにした。

上記構成によれば、締結部３４にピンチボルト３９を締結することにより生じる変形と同等の変形を、筒状部３１に生じさせた状態で雌セレーション３２を形成することができる。つまり、ピンチボルト３９が締結された状態での筒状部３１の歪みを考慮した形状の雌セレーション３２を形成することができる。したがって、このように製造されたジョイントヨーク２２では、筒状部３１にシャフトをセレーション嵌合し、一対の締結部３４にピンチボルト３９を締結した状態で、筒状部３１の内周面における位置に応じて雌セレーション３２と雄セレーション３７との接触状態が不均一となることを抑制できる。これにより、トルク伝達時に雌セレーション３２を構成する一部の歯に大きな負荷が加わることを抑制でき、自在継手７（ジョイントヨーク２２）の長寿命化を図ることができる。

（２）雌セレーション３２をブローチ加工により形成するようにしたため、例えばミーリング加工（フライス加工）等の他の切削加工に比べ、容易に雌セレーション３２を形成することができる。

（３）ブローチ刃具４２の仕上げ刃４５ｃの外周形状を、雄セレーション３７の外周形状と同一にしたため、締結部３４にピンチボルト３９を締結した状態で、雌セレーション３２の内周面全体を雄セレーション３７に対して均一に接触させることが可能となり、より一層、自在継手７の長寿命化を図ることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記実施形態では、ブローチ刃具４２の仕上げ刃４５ｃの外周形状を、ピニオンシャフト１０の雄セレーション３７の外周形状と同一にした。しかし、仕上げ刃４５ｃの外周形状と雄セレーション３７の外周形状とが完全に一致しなくともよく、例えば仕上げ刃４５ｃの外周形状を雄セレーション３７の外周形状よりも僅かに小さな相似形状としてもよい。

・上記実施形態では、ブローチ加工により雌セレーション３２を形成したが、これに限らず、例えばエンドミルを用いたミーリング加工等により雌セレーション３２を形成してもよい。

・上記実施形態では、本発明を中間シャフト９とピニオンシャフト１０とを連結する自在継手７の製造方法に適用したが、これに限らず、他のシャフト間を連結する軸継手の製造方法に適用してもよい。

６，７…自在継手、９…中間シャフト、１０…ピニオンシャフト、２１，２２…ジョイントヨーク、３１…筒状部、３２…雌セレーション、３３…スリット、３４…締結部、３５…ボルト孔、３７…雄セレーション、３８…係合孔、３９…ピンチボルト、４１…治具、４２…ブローチ刃具、４５…刃部、４５ａ…粗刃、４５ｂ…中仕上げ刃、４５ｃ…仕上げ刃。

Claims (3)

1. 内周面に雌セレーションが形成された筒状部を有する軸継手の製造方法において、
   前記筒状部には、軸方向に延びるスリットが形成されるとともに、前記筒状部の外周には、前記スリットを挟んで対向する一対の締結部が形成され、
   前記一対の締結部には、外周面に雄セレーションが形成されたシャフトが前記筒状部にセレーション嵌合した状態で該筒状部を縮径させるようにピンチボルトが締結されるものであって、
   前記一対の締結部に前記ピンチボルトの締結力に相当する負荷を加えた状態で、前記雌セレーションを形成することを特徴とする軸継手の製造方法。
2. 請求項１に記載の軸継手の製造方法において、
   前記雌セレーションをブローチ加工により形成することを特徴とする軸継手の製造方法。
3. 請求項２に記載の軸継手の製造方法において、
   前記ブローチ加工に用いるブローチ刃具の仕上げ刃の外周形状は、前記雄セレーションの外周形状と同一であることを特徴とする軸継手の製造方法。

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