JP2017219085A - スプライン伸縮軸の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マスキング工程では、金属芯材60の所定の軸方向領域において周方向の円周等配に配置される一部の歯溝Gが、円周等配に配置された複数のマスキング部材70でそれぞれ覆われる。樹脂被覆工程では、歯部(雄スプライン62)の表面に合成樹脂を供給して樹脂層43Aを形成し、マスキング部材70で覆われた一部の歯溝の内面を円周等配の金属露出部44として残す。被膜形成工程では、樹脂層43Aが形成された製造用中間体40Aを金属露出部44を介してブローチ80に対して芯合わせした状態で、製造用中間体40Aとブローチ80とをプレスフィットで軸方向に相対摺動させることにより、樹脂層43Aを削って樹脂被膜を形成する。
【選択図】図5
Description
また、ステアリングホイールが一端に連結されるステアリングシャフトでは、位置調整のために、軸方向に伸縮する機能が要求される。このため、インタミーディエイトシャフトやステアリングシャフトとして、スプライン伸縮軸が用いられる。
通例、例えば外歯部を有する金属芯材軸の表面に流動浸漬法等で樹脂層を形成した後、樹脂層が形成された製造用中間体をダイスに挿通して、余剰の樹脂を削り取ることで、樹脂被膜を形成している。
製造用中間体とダイスとを正確に芯合わせするためには、製造用中間体に所定長さ以上の軸長の範囲に金属露出部があれば、その金属露出部を用いて芯合わせが可能である。
請求項2のように、前記マスキング工程では、前記複数のマスキング部材(70;70P;70S)の一端(70a;70Pa;70Sa)間を連結する連結部材(71;71P;71S)が、前記製造用中間体の軸方向の端面(61a;61d)に当接されてもよい。
請求項4のように、前記マスキング工程では、各前記マスキング部材は、磁気吸引力で対応する歯溝に保持されてもよい。
請求項3の発明では、連結部材のばね性を用いてマスキング部材を歯溝に保持することができる。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の製造方法により製造されたスプライン伸縮軸が、中間軸(インターミディエイトシャフト)5に適用されたステアリング装置1の概略図である。
また、ステアリング装置1は、自在継手4を介して操舵軸3と接続されるスプライン伸縮軸としての中間軸5と、自在継手6を介して中間軸5と接続されたピニオン軸7と、ピニオン軸7のピニオン7aと噛み合うラック8aを有する転舵軸としてのラック軸8とを備えている。
ステアリングコラム20は、車体側部材18,19に固定されている。ステアリングコラム20は、図示しない軸受を介して操舵軸3を回転可能に支持する。
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と一体回転する被動ギヤ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、被動ギヤ27は例えばウォームホイールからなる。
スプライン伸縮軸としての中間軸5は、内軸40と、内軸40とスプライン嵌合される外軸50とを含む。内軸40と外軸50とは、互いにトルク伝達可能であり、軸方向X1に相対摺動可能である。外軸50は、自在継手4を介して操舵軸3(具体的には第2操舵軸12の出力軸16)と接続される。内軸40は、自在継手6を介してピニオン軸7に接続される。
また、本実施形態では、本発明の製造方法により製造されたスプライン伸縮軸が中間軸5に適用された場合に則して説明するが、前記スプライン伸縮軸が第1操舵軸11に適用され、第1操舵軸11がテレスコピック調整機能や衝撃吸収機能を果たすものであってもよい。また、前記スプライン伸縮軸が、操舵補助力を用いないマニュアル操舵のステアリング装置に適用されてもよい。
図4(a)は第1実施形態に係る内軸の側面図であり、図4(b)は図4(a)のb−b断面図であり、図4(c)は図4(a)のc−c断面図である。
図2および図4(a)に示すように、内軸40は、軸方向X1の一端40aから所定長の範囲に、スプライン軸部41を有する。図2に示すように、外軸50は、スプライン軸部41とスプライン嵌合されるスプライン穴部51を有する。
図4(b)に示すように、内軸40は、金属芯材60を含む。金属芯材60は、スプライン軸部41の芯材となる金属製のスプライン軸部61を有し、スプライン軸部61の表面には、金属製の外歯部としての雄スプライン62が形成されている。
すなわち、図4(a)に示すように、スプライン軸部41の軸方向X1の端部41aから軸方向X1の所定長(少なくとも10mm以上)の範囲にある軸方向領域L1において、図4(c)に示すように、周方向Y1に並んで配置される全歯溝のうちで、円周等配に配置された複数箇所(本実施形態では2箇所)の歯溝Gの内面に、金属露出部44(金属芯材60の雄スプライン62の歯面に相当)が配置されている。すなわち、金属露出部44は、スプライン軸部41の周方向Y1の円周等配の2箇所に配置される。
図5(a)〜(g)は、内軸40を製造する工程を示している。
次いで、図5(c)に示すように、金属芯材60にマスキング部材70を取り付ける。具体的には、金属芯材60の概略側面図である図6(a)に示すように、金属芯材60の雄スプライン62の径方向に対向する2箇所の歯溝Gに、それぞれマスキング部材70を装着する。
各マスキング部材70の一端70aは、直線状の連結部材71によって互いに連結されている。これにより、複数のマスキング部材70と連結部材71とを含む一体のユニットUが形成されている。このため、マスキング部材70を一括して金属芯材60に取り付けることができて、作業性がよい。なお、連結部材71は無くてもよい。
したがって、図6(a)に示すように、両マスキング部材70の他端70bどうしの間隔が拡げられた状態で金属芯材60に装着されたときに、連結部材71は、両マスキング部材70の一端70aを支点として他端70bどうしを互いに近づけるように弾性的に回動付勢するばね性を持つ。すなわち、各マスキング部材70は、連結部材71によって片持ち状に支持された状態で、連結部材71の持つばね性によって対応する歯溝Gに弾性的に押圧されている。このため、各マスキング部材70の、対応する歯溝Gに対する保持力を高くすることができる。
次いで、樹脂被覆工程[図5(d)参照]が実施される。樹脂被覆工程では、例えば流動浸漬法が用いられる。すなわち、マスキング部材70が装着された金属芯材60に前処理(例えばプライマー処理)が施された後、金属芯材60が加熱され、加熱された金属芯材60が、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される。
すなわち、金属芯材60の雄スプライン62の表面が樹脂層43Aで覆われて雄スプライン42Aが得られ、その雄スプライン42Aにおいて各マスキング部材70で覆われた一部の歯溝Gの内面が、円周等配に配置された複数の金属露出部44として残される。
具体的には、図5(f)に示すように、円周等配に配置された金属露出部44を製造用中間体40Aの径方向内方へ弾性的に押すボールプランジャ等のセンタリング部材90によって、製造用中間体40Aの中心軸C1が、表面ブローチ80の中心軸C3に対して芯合わせされる。
製造用中間体40Aの圧入に際して、センタリング部材90は、樹脂層43Aに乗り上げるときに、製造用中間体40Aの径方向外方へ弾性的に後退するか、あるいは、金属露出部44の通過直後に、樹脂層43Aと干渉しない位置まで後退してもよい。そうした場合にも、形成される樹脂被膜の膜厚の精度を高くすることができる。その理由は、形成される樹脂被膜の膜厚の精度は、製造用中間体40Aの圧入の初期(食い込み始め)のセンタリングで、ほぼ決定され、その圧入初期では、円周等配で2箇所に配置された金属露出部44に当接するセンタリング部材90によって、製造用中間体40Aの倒れが抑制されるからである。
次いで、図示していないが、その後、表面ブローチ80から内軸40を取り出し、内軸40の樹脂被膜43の表面にグリースを塗布する。グリースが塗布された内軸40を外軸50に組み入れ、スプライン伸縮軸としての中間軸5が完成する。
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態の製造方法により製造されたスプライン伸縮軸としての中間軸5Pの要部の軸直角断面の拡大図である。図8(a)は、第2実施形態に係る外軸の側面図であり、図8(b)は、図8(a)のb−b断面図であり、図8(c)は、図8(a)のc−c断面図である。
内軸40Pは金属製である。内軸40Pのスプライン軸部41Pの外面には、外歯部としての雄スプライン42Pが、軸方向にストレートに延びて形成される。
外軸50Pの雌スプライン52Pの樹脂被膜53Pで形成される歯面53Ptが、内軸40Pの雄スプライン42Pの金属製の歯面42Ptと噛み合わされる。
図8(b)および図8(c)に示すように、スプライン穴部51Pの表面には、金属筒材60Pの内面が露出する一部の領域としての金属露出部54Pを除いて、樹脂被膜53Pが形成されている。
図9(a)〜(g)は、外軸50Pを製造する工程を示している。
次いで、図9(c)に示すように、金属筒材60Pにマスキング部材70Pを取り付ける。具体的には、金属筒材60Pの概略断面図である図10(a)および図10(b)に示すように、金属筒材60Pの雌スプライン62Pの径方向に対向する2箇所の歯溝Cに、それぞれマスキング部材70Pを軸方向から挿入して装着する。両マスキング部材70Pの一端70Paどうしが、直線状の連結部材71Pで連結され、一体のユニットUPが形成されている。
したがって、図10(a)に示すように、両マスキング部材70Pの他端70Pbどうしの間隔が縮められた状態で金属筒材60Pに装着されたときに、連結部材71Pは、両マスキング部材70Pの一端70Paを支点として他端70Pbどうしを互いに遠ざけるように弾性的に回動付勢するばね性を持つ。すなわち、各マスキング部材70Pは、連結部材71Pによって片持ち状に支持された状態で、連結部材71Pの持つばね性によって対応する歯溝Gに弾性的に押圧されている。このため、各マスキング部材70Pの、対応する歯溝Gに対する保持力を高くすることができる。
次いで、樹脂被覆工程[図9(d)参照]が実施される。樹脂被覆工程では、例えば流動浸漬法が用いられる。すなわち、マスキング部材70Pが装着された金属筒材60Pに前処理(例えばプライマー処理)が施された後、金属筒材60Pが加熱され、加熱された金属筒材60Pが、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される。
すなわち、金属筒材60Pの雌スプライン62Pの表面が樹脂層53PAで覆われて雌スプライン52PAが得られ、その雌スプライン52PAにおいて各マスキング部材70Pで覆われた一部の歯溝Gの内面が、円周等配に配置された複数の金属露出部54Pとして残される。
具体的には、図9(f)に示すように、保持治具110によって軸方向X1に移動可能に支持されて付勢部材91Pによって軸方向X1に弾性付勢されたセンタリング部材90Pと、金属表面を有する内面ブローチ80Pの先端部に係合するセンタリング部材90[図5(f)の第1実施形態でのセンタリング部材90に相当]とが用いられる。
より具体的には、加工軸81Pを有する内面ブローチ80Pの端面に、中心軸C4を中心とする円孔82Pが形成されており、その円孔に保持治具100の円錐状凸部101が挿入される。これにより、保持治具100とセンタリング部材90とセンタリング部材90Pとが共同して、製造用中間体50PAの中心軸C2と内面ブローチ80Pの中心軸C4とを芯合わせする。ただし、この芯合わせ方法は一例であって、この方法に限定されるものではない。
次いで、図示していないが、その後、内面ブローチ80Pから取り外された外軸50Pの樹脂被膜53Pの表面にグリースを塗布する。グリースが塗布された外軸50Pが内軸40Pと嵌合され、スプライン伸縮軸としての中間軸5Pが完成する。
(第3実施形態および第4実施形態)
図11(a)および(b)は、それぞれ第3実施形態および第4実施形態のマスキング工程で用いるマスキング部材の断面図である。
図11(b)のマスキング部材70Rは、永久磁石72と、永久磁石72が中央部に埋設されたカバー部材73Rとを含む軸体であり、断面台形に形成されている。マスキング部材70Rの台形の一対の脚部70Ra,70Rbの傾斜が、歯溝Gを区画する一対の歯面の傾斜に一致されている。
第3、第4実施形態では、マスキング工程において、磁気吸引力で、各マスキング部材70Q;70Rを歯溝Gに容易に着脱し、保持することができる。
なお、図示していないが、電磁石を含むマスキング部材を用いて、電磁石への通電のオンオフによってマスキング部材を着脱するようにしてもよい。更に、永久磁石のみでマスキング部材を構成してもよい。
(第5実施形態)
図12(a)は本発明の第5実施形態に係るマスキング工程における金属芯材の概略断面図である。図12(a)に示すように、マスキング工程において、金属芯材60のスプライン軸部61の軸方向X1に離隔する2箇所(例えば両端部の軸方向領域)乃至両端部近傍の軸方向領域にマスキング部材(例えば70Q)が装着されてもよい。
(第6実施形態)
図13(a)は本発明の本発明の第5実施形態に係るマスキング工程における金属芯材の概略断面図である。図13(a)に示すように、マスキング工程において、金属芯材60のスプライン軸部61の軸方向X1の先端部61bには、図6の第1実施形態のマスキング部材70Sを含むユニットUが装着される。また、スプライン軸部61の軸方向X1の他方の基端部61cには、マスキング部材70Sを含むユニットUSが装着される。
(第7実施形態)
図14(f1),(g1)は、第2実施形態の図9(f),(g)の樹脂被膜形成工程の変更例としての第7実施形態の樹脂被膜形成工程を示す概略図である。
図14(f1)に示すように、外軸の製造用中間体50PAは、金属露出部54Pが形成された端部を内面ブローチ80P側にして配置される。
内面ブローチ80Pの先端部の外周を内面ブローチ80Pの径方向内方へ押すボールプランジャ等のセンタリング部材90によって、内面ブローチ80Pの中心軸C4が、製造用中間体50PAの中心軸C3に対して、仮に芯合わせされている。
本発明は、各前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図示していないが、マスキング部材を金属芯材60または金属筒材60Pの周方向の3〜5箇所に配置するようにしてもよい。また、マスキング部材の断面は、多角形形状であってもよい。
Claims (4)
- 金属製の外歯部を環状に有する金属芯材、および金属製の内歯部を環状に有する金属筒材の何れか一方からなる製造用中間体の所定の軸方向領域において周方向の円周等配に配置される一部の歯溝を円周等配に配置された複数のマスキング部材によってそれぞれ覆うマスキング工程と、
前記歯部の表面に合成樹脂を供給して樹脂層を形成し、前記複数のマスキング部材で覆われた前記周方向の一部の歯溝の内面を円周等配に配置された複数の金属露出部として残す樹脂被覆工程と、
前記樹脂層が形成された製造用中間体を前記複数の金属露出部を介してブローチに対して芯合わせした状態で、前記製造用中間体と前記ブローチとをプレスフィットで軸方向に相対摺動させることにより、前記樹脂層を削って樹脂被膜を形成する被膜形成工程と、を含むスプライン伸縮軸の製造方法。 - 請求項1において、前記マスキング工程では、前記複数のマスキング部材の一端間を連結する連結部材が、前記製造用中間体の軸方向の端面に当接されるスプライン伸縮軸の製造方法。
- 請求項2において、前記マスキング工程では、各前記マスキング部材は、前記連結部材によって片持ち状に支持された状態で、前記連結部材の持つばね性によって対応する歯溝に弾性的に押圧されるスプライン伸縮軸の製造方法。
- 請求項1において、前記マスキング工程では、各前記マスキング部材は、磁気吸引力で対応する歯溝に保持されるスプライン伸縮軸の製造方法。
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