JP2020143766A - スプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸 - Google Patents

Abstract

【課題】内軸または外軸を形成する金属が熱の影響を受けやすい金属であっても、内軸または外軸に対する樹脂層の保持性を維持しつつ、潤滑剤溜まりを形成しやすいスプライン伸縮軸の製造方法などを提供する。【解決手段】スプライン伸縮軸の製造方法は、内軸３５となる軸体４０の外周面に設けられた複数の歯部４１の少なくとも一つの歯先面４２に対して、凹部４４を形成する欠歯形成工程Ｓ２と、凹部４４を有する歯先面４２に対する受け面９２がフラットなキャビティ９１を有する金型９０内に、軸体４０を配置し、当該キャビティ９１内に樹脂を射出することで、複数の歯部４１を覆う樹脂層５０を形成する樹脂層形成工程Ｓ３と、樹脂層５０を有する軸体４０を冷却して、樹脂層５０における凹部４４に対応する箇所（充填部５１の外表面）を他の箇所よりも凹ませて潤滑剤溜まり５２を形成することで、雄スプライン３７を形成する冷却工程Ｓ４とを含む。【選択図】図６

Description

本発明は、スプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸に関する。

特許文献１は、車両用操舵装置に組み込まれたスプライン伸縮軸を開示している。このスプライン伸縮軸は、内軸と筒状の外軸とを軸方向に沿って摺動自在に且つトルク伝達自在にスプライン嵌合させて形成されている。内軸の外周面には、流動浸漬によって樹脂がコーティングされて樹脂層が形成されている。樹脂層には、外軸の内周面に形成されたスプラインに嵌合するスプラインが形成されている。また、樹脂層に対しレーザー加工によって凹部を形成することで、当該凹部を潤滑剤溜まりとして用いる場合もある。

特開２０１４−２３８１７３号公報

ところで、内軸を形成する材料として種々の金属が用いられうるが、その金属によっては、流動浸漬時の熱の影響により強度が低下することが考えられる。かかる事情を考慮して、インジェクション成形により樹脂層が形成される場合がある。しかし、インジェクション成形で形成された樹脂層の場合には、内軸に対する密着性が低く、樹脂層が内軸から抜けてしまうおそれがある。また、この樹脂層であると、潤滑剤溜まりとなる凹部をレーザー加工で形成したとしても、その密着性の低さから剥離してしまうおそれがある。外軸に対して樹脂層を設ける場合においても同様の問題が生じうる。

本発明は、内軸または外軸に対する樹脂層の保持性を維持しつつ、潤滑剤溜まりを形成しやすいスプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るスプライン伸縮軸の製造方法は、外周面に雄スプラインが形成された内軸と、内周面に雌スプラインが形成され、当該雌スプラインに対して内軸の雄スプラインが軸方向に摺動する外軸とを有するスプライン伸縮軸の製造方法であって、内軸となる軸体の外周面に設けられ軸方向に伸びる外歯部及び外軸となる筒体の内周面に設けられ軸方向に伸びる内歯部の一方に対して欠歯部が形成される欠歯形成工程と、欠歯部を有する軸体の外歯部及び筒体の内歯部の一方の歯面に対向する受け面がフラットなキャビティを有する金型内に、欠歯部を有する軸体及び内歯部の一方を配置し、当該キャビティ内に樹脂を射出することで、外歯部及び内歯部の一方を覆うとともに欠歯部を充填した樹脂層が形成される樹脂層形成工程と、樹脂層を有する軸体及び筒体の一方が冷却されることにより、樹脂層における欠歯部に対応する箇所が他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まりが形成される冷却工程とを含む。

また、本発明の他の態様にかかるスプライン伸縮軸は、外周面に雄スプラインが形成された内軸と、内周面に雌スプラインが形成され、当該雌スプラインに対して内軸の雄スプラインが摺動する外軸と、を備え、内軸は、雄スプラインの少なくとも一部をなす外歯部を外周面に有する軸体を備え、外軸は、雌スプラインの少なくとも一部をなす内歯部を内周面に有する筒体を備え、軸体及び筒体の一方は、外歯部及び内歯部の一方を覆う樹脂層を備え、樹脂層によって覆われた外歯部及び内歯部の一方には、樹脂層が充填された欠歯部が形成されており、樹脂層における欠歯部に対応する箇所は、他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まりである。

本発明によれば、内軸または外軸に対する樹脂層の保持性を維持しつつ、潤滑剤溜まりを形成しやすいスプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸を提供することができる。

実施の形態に係る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。 実施の形態に係る中間軸の一部を破断させて示す側面図である。 実施の形態に係る中間軸の一部の断面形状を示す断面図である。 実施の形態に係る内軸を示す斜視図である。 実施の形態に係る内軸を軸方向視で見た平面図である。 実施の形態に係る内軸を示す側面図である。 実施の形態に係る中間軸の製造方法の流れを示すフローチャートである。 実施の形態に係る樹脂層形成工程での軸体の状態を示す断面図である。 実施の形態に係る樹脂層形成工程での軸体の状態を示す断面図であり、図８におけるＩＸ−ＩＸ線を含む切断面を見た断面図である。 変形例１に係る軸体の欠歯部を示す斜視図である。 変形例１に係る欠歯部及びその周囲の構造を示す断面図である。 変形例２に係る内軸を模式的に示す斜視図である。 変形例３に係る中間軸の一部の断面形状を示す断面図である。 図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ切断線を含む切断面を見た断面図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

図１は実施の形態に係る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に示すように、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。

ピニオン軸７及びラック軸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、図示しないハウジング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）に移動自在に支持されている。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及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、スプライン結合を用いて、同伴回転自在に且つ軸方向に相対摺動自在に嵌合されたアッパーシャフト１３及びロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３及びロアーシャフト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。アッパーシャフト１３及びロアーシャフト１４は、ステアリングコラム２０を介して車体側に支持されている。

図２は、実施の形態に係る中間軸５の一部を破断させて示す側面図である。図３は、実施の形態に係る中間軸５の一部の断面形状を示す断面図である。具体的には、図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線を含む切断面を見た断面図である。

図１〜図３に示すように、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に沿って摺動自在に且つトルク伝達自在にスプライン嵌合させて形成されている。内軸３５及び外軸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。

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操舵軸３に適用し、操舵軸３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がマニュアル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電動式または油圧式パワーステアリング装置に適用してもよい。

内軸３５の外周面３５ａには雄スプライン３７が形成されている。外軸３６の内周面３６ａには雌スプライン３８が形成されている。雄スプライン３７と雌スプライン３８とは互いに嵌合した状態で摺動自在であり、内軸３５と外軸３６とが相対的に移動することで、中間軸５が全体として伸縮するようになっている。

次に、内軸３５について詳細に説明する。

図４は、実施の形態に係る内軸３５を示す斜視図である。図５は、実施の形態に係る内軸３５を軸方向視で見た平面図である。図６は、実施の形態に係る内軸３５を示す側面図である。なお、図４〜図６において、内軸３５に備わる樹脂層５０は、その一部が省略されて図示されている。実際には、樹脂層５０は、軸体４０の全周を覆うように連続して当該軸体４０の外周面を覆っている。

図４〜図６に示すように、内軸３５は、軸体４０と、樹脂層５０とを備えている。軸体４０は、軸方向Ｘ１に沿って長尺な部材である。軸体４０は、比較的比重の軽い金属から形成されている。具体的には、軸体４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって一体成形されている。軸体４０の一端部には、その外周面に複数の外歯部４１を有している。複数の外歯部４１は、軸体４０の軸心を中心として放射状に設けられている。複数の外歯部４１の設置個数は、周方向において２個以上であればよいが、安定的なトルク伝達性の観点からは４個以上であることが好ましい。

複数の外歯部４１のそれぞれは、軸方向Ｘ１に沿って延設されている。これにより複数の外歯部４１の周方向における間である複数の溝部４３も、軸方向Ｘ１に沿って延設されている。

複数の外歯部４１のそれぞれの歯先面４２には、複数の欠歯部４４、４５、４６が形成されている。欠歯部４４は、軸体４０の最も先端側に配置され、欠歯部４６は、軸体４０の最も他端側に配置され、欠歯部４５は、欠歯部４４と欠歯部４６との間に配置されている。欠歯部４４と欠歯部４６とは軸方向Ｘ１における長さが同等であり、欠歯部４５は欠歯部４４よりも軸方向Ｘ１における長さが長い。また、欠歯部４４、４５、４６は、外歯部４１の歯先面４２から溝部４３の底面まで当該外歯部４１を切り欠くことで形成されている。つまり、欠歯部４４、４５、４６の底面と、溝部４３の底面とは面一となっている。

複数の外歯部４１のそれぞれの欠歯部４４は、軸体４０の全周にわたって一列に配列されている。複数の外歯部４１のそれぞれの欠歯部４５は、欠歯部４４とは軸方向Ｘ１において異なる位置で軸体４０の全周にわたって一列に配列されている。複数の外歯部４１のそれぞれの欠歯部４６は、欠歯部４４及び欠歯部４５とは軸方向Ｘ１において異なる位置で軸体４０の全周にわたって一列に配列されている。

樹脂層５０は、複数の外歯部４１及び複数の溝部４３のそれぞれに対して概ね均等な肉厚で積層されている。樹脂層５０における複数の外歯部４１に対応した先端面を歯先面５９と称す。また、樹脂層５０は、複数の外歯部４１に設けられた各欠歯部４４、４５、４６内に充填されている。この樹脂層５０によって、雄スプライン３７の全体的な外形は、軸方向Ｘ１に沿って概ね一様な形状となっている。つまり、樹脂層５０の各歯先面５９は、軸方向Ｘ１に沿って一様な形状となっている。ここで、樹脂層５０における各欠歯部４４、４５、４６に充填された部分を充填部５１と称す。充填部５１の肉厚は、樹脂層５０における各外歯部４１及び各溝部４３に積層された部分と比べても厚くなっている。充填部５１は、各欠歯部４４、４５、４６内に充填されているので、樹脂層５０が軸体４０に対して軸方向Ｘ１で移動しようとしたとしても、充填部５１が各欠歯部４４、４５、４６内で各外歯部４１に引っかかることで、樹脂層５０の軸方向Ｘ１への移動が規制されて、樹脂層５０が軸体４０から抜けにくくなる。

図６に示すように、充填部５１の外表面には、他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まり５２が設けられている。具体的には、潤滑剤溜まり５２は各欠歯部４４、４５、４６に対応する位置に設けられている。つまり、潤滑剤溜まり５２は、各欠歯部４４、４５、４６に対応するように、軸体４０の全周にわたって複数列で並んでいる。これにより、潤滑剤溜まり５２は、雄スプライン３７の歯面に連続的に設けられている。潤滑剤溜まり５２内には、例えば潤滑剤が溜まるので、この溜まった潤滑剤によって、雄スプライン３７に対する雌スプライン３８の摺動性を高めることができる。潤滑剤には、潤滑油などの液体潤滑剤と、グリスなどの半固体潤滑剤と、二硫化モリブデンなどの軟質金属からなる固体潤滑剤とが含まれる。

ここで、図３に示すように、雄スプライン３７の歯面と、雌スプライン３８の歯面とは噛み合っている。この噛合部分に潤滑剤を進入させれば、雄スプライン３７に対する雌スプライン３８の摺動性が高められることとなる。上述したように、潤滑剤溜まり５２は、雄スプライン３７の歯面に連続的に設けられているために、噛合部分に対して潤滑剤を進入させることが可能である。

次に、スプライン伸縮軸である中間軸５の製造方法について説明する。図７は、実施の形態に係る中間軸５の製造方法の流れを示すフローチャートである。

図５に示すように、歯形成工程Ｓ１では、金属製の丸棒に対して復数の外歯部４１を形成することで、軸体４０を形成する。具体的には、丸棒に対して引抜き加工を施すことにより、その外周面に復数の外歯部４１を形成する。

次いで、欠歯形成工程Ｓ２では、歯形成工程で形成された軸体４０の各外歯部４１の歯先面４２に対して例えば切削加工を施すことで、欠歯部４４、４５、４６を形成する。

次いで、樹脂層形成工程Ｓ３では、軸体４０に対して樹脂を射出成形することで樹脂層５０を形成する。図８及び図９は、実施の形態に係る樹脂層形成工程Ｓ３での軸体４０の状態を示す断面図である。図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ線を含む切断面を見た断面図である。図８及び図９に示すように、樹脂層形成工程Ｓ３では、軸体４０の一端部は、金型９０のキャビティ９１内に収容されている。金型９０のキャビティ９１は、樹脂層５０の外形に対応した表面形状となっている。ここで、キャビティ９１において、軸体４０の歯先面４２に対する受け面９２はフラットな形状となっている。

受け面９２は、歯先面４２に対して所定の間隔をあけて対向し、樹脂層５０の歯先面５９を成形するための面である。受け面９２は、軸方向Ｘ１に沿って一様な形状となっている。例えば、樹脂層５０の歯先面５９が軸方向視において直線状であれば、受け面９２も軸方向視で直線状であり、その形状が軸方向Ｘ１に沿って一様となっている。また、樹脂層５０の歯先面５９が軸方向視において曲線状であれば、受け面９２も軸方向視で曲線状であり、その形状が軸方向Ｘ１に沿って一様となっている。つまり、受け面９２がフラットな形状とは、軸方向Ｘ１に沿って全体として一様な形状ということである。

樹脂層形成工程Ｓ３では、金型９０のキャビティ９１内に軸体４０の一端部が配置されると、キャビティ９１内に射出成形（インジェクション成形）で樹脂を射出する。これにより、複数の外歯部４１及び複数の溝部４３を覆う樹脂層５０が形成される。このとき、欠歯部４４、４５、４６内にも樹脂が充填されて、充填部５１が形成されている。

次いで、図７に示すように冷却工程Ｓ４では、樹脂層５０を有する軸体４０を冷却する。この冷却は自然冷却であってもよいし、冷却装置を用いた冷却であってもよい。この冷却によって樹脂層５０が硬化する。冷却時においては、樹脂層５０が収縮する。このとき、樹脂層５０において、充填部５１の肉厚は、樹脂層５０における各外歯部４１に積層された部分と比べても厚くなっている。つまり、当該部分と比べて充填部５１での収縮量が大きくなるので、充填部５１の外表面は、その周囲の箇所よりも凹むこととなる。この凹みが潤滑剤溜まり５２となる（図６参照）。樹脂層５０が硬化すると、軸体４０が金型９０から取り出される。この樹脂層５０を有した軸体４０が、雄スプライン３７を有した内軸３５となる。

次に、組立工程Ｓ５では、内周面に雌スプライン３８が形成された外軸３６に対して、内軸３５を組み付ける。具体的には、雄スプライン３７の外表面及び雌スプライン３８の内表面の少なくとも一方に潤滑油を塗布する。その後、外軸３６の雌スプライン３８に対して、内軸３５の雄スプライン３７を挿入し嵌合させることで、外軸３６に対して内軸３５を組み付ける。組み付け後には、雄スプライン３７と雌スプライン３８との間に潤滑油が介在する。特に、雄スプライン３７の潤滑剤溜まり５２には、潤滑油が貯留されるので、雄スプライン３７と雌スプライン３８との相対的な摺動性を、長期にわたって安定的に維持することが可能である。これにより、中間軸５が完成する。

以上のように、インジェクション成形で形成された樹脂層５０は、その一部が軸体４０の外歯部４１に設けられた欠歯部４４、４５、４６内に充填されている。この樹脂層５０の充填部５１は、各欠歯部４４、４５、４６内に充填されているので、樹脂層５０が軸体４０に対して軸方向Ｘ１で移動しようとしたとしても、充填部５１が各欠歯部４４、４５、４６内で各外歯部４１に引っかかることで、樹脂層５０の軸方向Ｘ１に移動を規制する。このように、インジェクション成形で成形された樹脂層５０であっても軸体４０に対する保持性を維持することができる。

また、製造上、樹脂層５０における欠歯部４４、４５、４６に対応する箇所（充填部５１の外表面）は、硬化時に他の箇所よりも凹むこととなる。この凹んだ部分は潤滑剤溜まり５２である。つまり、樹脂層５０を削ったり、溶かしたりしなくても、硬化時に必然的に潤滑剤溜まり５２を形成することができるので、追加工（機械加工）をしなくとも潤滑剤溜まり５２を形成することができる。

なお、潤滑剤溜まりを形成するための凸型を金型のキャビティに設けておくことでも、潤滑剤溜まりを形成することは可能である。しかしながら、この場合、凸型が邪魔となるため、樹脂層の硬化後に軸体を金型から軸方向で引き抜くことが困難となる。このため、金型をより多部品に分割可能としておく必要があるが、金型が複雑となり好ましくない。本実施の形態では、潤滑剤溜まり用の凸型を金型のキャビティに設けていなくても、潤滑剤溜まり５２を形成することができ、この点でも有利である。

また、軸体４０はアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている。

アルミニウムまたはアルミニウム合金は軽量であるため、アルミニウムまたはアルミニウム合金を軸体４０に採用することにより、スプライン伸縮軸を軽量化できる。その一方で、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、比較的融点が低いため、アルミニウムまたはアルミニウム合金を軸体４０に採用し、流動浸漬で樹脂層を積層すると、その流動浸漬時の熱の影響を受けて強度を低下させやすい。このようなアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる軸体４０であっても、上述したスプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸であれば、インジェクション成形で樹脂層５０が形成されるので、軸体４０の強度低下を抑制することができる。

また、欠歯部４４、４５、４６は、軸体４０の全周にわたって並ぶように、複数の外歯部４１の全ての歯先面４２に対して設けられており、潤滑剤溜まり５２は、樹脂層５０における全ての欠歯部４４、４５、４６に対応する箇所に設けられている。

これによれば、軸体４０の全周にわたって並んだ欠歯部４４、４５、４６の全てに対応する箇所に潤滑剤溜まり５２が設けられているので、潤滑剤溜まり５２に溜まった潤滑油を、軸体４０の全周に対して行き渡らせることができる。したがって、雄スプライン３７と雌スプライン３８との相対的な摺動性をより安定させることができる。

また、欠歯部４４、４５、４６は、軸体４０の軸方向Ｘ１で離間する複数の位置で、軸体４０の全周にわたって並ぶように、複数の外歯部４１の全ての歯先面４２に対して設けられている。

これによれば、軸体４０の全周にわたって複数列で並んだ欠歯部４４、４５、４６の全てに対応する箇所に潤滑剤溜まり５２が設けられているので、軸方向Ｘ１における複数の位置で潤滑油を保持することができる。したがって、雄スプライン３７と雌スプライン３８との相対的な摺動性をより安定させることができる。

［変形例１］
上記実施の形態では、欠歯部４４、４５、４６が切削加工で形成される場合を例示した。しかしながら、欠歯部の形成方法は如何様でもよい。変形例１では、プレス加工によって欠歯部を形成する場合について説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同一の部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

図１０は、変形例１に係る軸体４０ａの欠歯部４４ａを示す斜視図である。図１１は、変形例１に係る欠歯部４４ａ及びその周囲の構造を示す断面図である。

図１０及び図１１に示すように、変形例１に係る軸体４０ａに備わる欠歯部４４ａは、外歯部４１ａをプレス加工することで形成されている。このため、外歯部４１ａの一部が塑性変形するために、欠歯部４４ａの底部４７ａが外歯部４１ａの歯面から側方に突出している。この突出した部位を突出部４９ａと称す。変形例１では、外歯部４１ａの両側の歯面から突出部４９ａが突出している場合を例示しているが、片側の歯面のみから突出部４９ａが突出していてもよい。突出部４９ａの突出量は、樹脂層５０ａの厚みよりも小さい。これにより、突出部４９ａは、樹脂層５０ａ内に全体的に埋設されることとなる。

図１１は、雌スプライン３８に対して外歯部４１ａが噛み合った状態を示している。また、図１１の二点鎖線は、プレス加工が施されていない箇所の外歯部４１ａの外形を示している。当該部分においては均等に樹脂層５０ａが積層されているので、その樹脂層５０ａは、軸方向視で突出部４９ａに対して重なることとなる（図１１における破線のハッチング部分）。このように、樹脂層５０ａが突出部４９ａに引っかかることとなるために、樹脂層５０ａの軸方向Ｘ１に移動を規制する。

また、樹脂層５０ａにおける欠歯部４４ａに対応する箇所（充填部５１ａ）には、他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まり５２ａが形成されている。図１１では、潤滑剤溜まり５２ａには、潤滑油Ｇが溜まっている状態をドットハッチングで図示している。なお、図１１では、図示していないが、実際には、樹脂層５０ａの表面及び雌スプライン３８の表面に対しても潤滑油は塗布されている。

なお、図１１に示すように、底部４７ａの底面４８ａの位置は、雌スプライン３８の歯先面３８ａと概ね同等の位置となっていることが好ましい。これにより、欠歯部４４ａを起因として形成される潤滑剤溜まり５２ａを、内軸３５と外軸３６とが接触・摺動する歯面に対応する大きさに形成することができる。これにより、潤滑剤溜まり５２ａに溜まった潤滑油Ｇを雌スプライン３８の歯面に確実に行き渡らせることができる。

このような欠歯部４４ａを形成する欠歯形成工程Ｓ２では、まず欠歯部４４ａが形成されていない複数の外歯部４１ａを有する軸体４０ａを準備し、当該軸体４０ａの各外歯部４１ａの歯先面４２ａに対して例えばプレス加工を施すことで、欠歯部４４ａを形成する。このとき、各外歯部４１ａの歯先面４２ａは塑性変形するため、欠歯部４４ａの底部４７ａの一部が、突出部４９ａとして外歯部４１ａの歯面から側方に突出することとなる。

これによれば、欠歯部４４ａの底部４７ａの一部が突出部４９ａとして、樹脂層５０ａに対して引っかかることとなるために、樹脂層５０ａの軸方向Ｘ１に移動を規制することができる。したがって、インジェクション成形で成形された樹脂層５０ａであっても軸体４０ａに対する保持性をより確実に維持することができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、各欠歯部４４、４５、４６が軸体の全周にわたって並ぶように、複数の外歯部４１の全ての歯先面４２に対して設けられている場合を例示した。この変形例２では、欠歯部が複数の外歯部の少なくとも２つの歯先面に対して設けられている場合について説明する。

図１２は、変形例２に係る内軸３５ｂを模式的に示す斜視図である。なお、図１２では、欠歯部４４ｂ及び潤滑剤溜まり５２ｂの設置箇所を一致させて模式的に二点鎖線で図示している。図１２に示すように、欠歯部４４ｂ及び潤滑剤溜まり５２ｂは、軸体４０ｂの周方向に沿って複数列設けられている。具体的には、欠歯部４４ｂは、軸体４０ｂの軸方向Ｘ１で離間する複数の位置のそれぞれで、周方向に並ぶように、複数の外歯部４１ｂの少なくとも２つの歯先面４２ｂに対して設けられている。潤滑剤溜まり５２ｂは、樹脂層５０ｂにおける全ての欠歯部４４ｂに対応する箇所に設けられている。

図１２では、欠歯部４４ｂ及び潤滑剤溜まり５２ｂは、各列が軸体４０の半周分だけ配列されている。軸方向Ｘ１において、軸体４０ｂの先端側から順に奇数番目の列を第一列とし、偶数番目の列を第二列とすると、第二列は第一列に対して軸方向Ｘ１で重複しないように配置されている。

このように、欠歯部４４ｂが、軸体４０ｂの軸方向Ｘ１で離間する複数の位置のそれぞれで、周方向に並ぶように、複数の外歯部４１ｂの少なくとも２つの歯先面４２ｂに対して設けられている。このような構造であるため、全周にわたって欠歯部を形成する場合と比べても、欠歯部を形成するための加工数を減らすことができる。上述したように、第一列と第二列とを交互に配列しておけば、潤滑剤溜まり５２ｂに溜まった潤滑油を、軸体４０ｂの全周に対して行き渡らせることも可能である。

［変形例３］
上記実施の形態では、内軸３５の軸体４０に対して樹脂層５０が設けられている場合を例示した。しかしながら、樹脂層は外軸に対して設けられていてもよい。この変形例３では、外軸の筒体に対して樹脂層が設けられている場合について説明する。

図１３は、変形例３に係る中間軸５Ｃの一部の断面形状を示す断面図である。具体的には、図１３は図３に対応する図である。図１３に示すように、変形例３に係る内軸３５ｃは樹脂層を備えておらず、外軸３６ｃに対して樹脂層５０ｃが設けられている。具体的には、外軸３６ｃは、筒体３６１と、樹脂層５０ｃとを備えている。筒体３６１は、円筒状の筒体であり、その内周面に軸方向Ｘに伸びる複数の内歯部３６２が形成されている。複数の内歯部３６２は、筒体３６１の軸心を中心として放射状に設けられている。

図１４は、図１３におけるＸＩＶ−ＸＩＶ線を含む切断面を見た断面図である。図１４に示すように、複数の内歯部３６２のそれぞれの歯先面３６３には、少なくとも一つの欠歯部３６４が形成されている。

樹脂層５０ｃは、外軸３６ｃの内周面３６９を全体的に覆うように、当該内周面３６９に対して積層されている。樹脂層５０ｃは、内歯部３６２に設けられた欠歯部３６４内に充填されている。ここで、樹脂層５０ｃにおける欠歯部３６４に充填された部分を充填部５１ｃと称す。充填部５１ｃの肉厚は、樹脂層５０ｃにおける内歯部３６２に積層された部分と比べても厚くなっている。充填部５１ｃは、欠歯部３６４内に充填されているので、樹脂層５０ｃが筒体３６１に対して軸方向Ｘ１で移動しようとしたとしても、充填部５１ｃが欠歯部３６４内で内歯部３６２に引っかかることで、樹脂層５０ｃの軸方向Ｘ１への移動が規制されて、樹脂層５０ｃが筒体３６１から抜けにくくなる。

また、充填部５１ｃの外表面には、他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まり５２ｃが設けられている。具体的には、潤滑剤溜まり５２ｃは欠歯部３６４に対応する位置に設けられている。潤滑剤溜まり５２ｃ内には、例えば潤滑剤が溜まるので、この溜まった潤滑剤によって、雄スプライン３７に対する雌スプライン３８の摺動性を高めることができる。

なお、変形例３に係る外軸３６ｃは、上述した内軸３５に対する製造工程（歯形成工程Ｓ１、欠歯形成工程Ｓ２、樹脂層形成工程Ｓ３、冷却工程Ｓ４）と同様の工程で形成することが可能である。

［その他］
以上、本発明に係るスプライン伸縮軸の製造方法及びスプライン伸縮軸について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記の実施の形態では、軸体４０がアルミニウムから形成されている場合を例示したが、軸体４０はその他の金属から形成されていてもよい。

また、上記実施の形態では、一つの外歯部４１の歯先面４２に対して複数の欠歯部４４、４５、４６が設けられている場合を例示したが、一つの外歯部４１の歯先面４２に対しては少なくとも一つ欠歯部が設けられていればよい。また、上記実施の形態では、複数の外歯部４１の全ての歯先面４２に欠歯部４４、４５、４６が設けられている場合を例示したが、複数の外歯部４１のうち、少なくとも１つの歯先面４２に対して欠歯部が設けられていればよい。いずれの場合においても、樹脂層における欠歯部に対応する箇所に潤滑剤溜まりが形成される。

また、上記実施の形態では、予め複数の外歯部４１が形成された軸体４０に対して欠歯部４４、４５、４６を形成する場合を例示した。しかし、外歯部が形成されていない軸体に対して欠歯部となる凹部を形成した後に、複数の外歯部を形成してもよい。

その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

本発明は、雄スプラインが樹脂層を有するスプライン伸縮軸に適用可能である。

１…車両用操舵装置 ２…操舵部材 ３…操舵軸 ４、６…自在継手 ５、５Ｃ…中間軸 ７…ピニオン軸 ７ａ…ピニオン ８…ラック軸 ８ａ…ラック １３…アッパーシャフト １４…ロアーシャフト ３５、３５ｂ、３５ｃ…内軸 ３５ａ…外周面 ３６、３６ｃ…外軸 ３６ａ、３６９…内周面 ３７…雄スプライン ３８…雌スプライン ３８ａ、３６３…歯先面 ４０、４０ａ、４０ｂ…軸体 ４１、４１ａ、４１ｂ…外歯部 ４２、４２ａ、４２ｂ…歯先面 ４３…溝部 ４４、４４ａ、４４ｂ、４５、４６、３６４…欠歯部 ４７ａ…底部 ４８ａ…底面 ４９ａ…突出部 ５０、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ…樹脂層 ５１、５１ａ、５１ｃ…充填部 ５２、５２ａ、５２ｃ…潤滑剤溜まり ５９…歯先面 ９０…金型 ９１…キャビティ ９２…受け面 ３６１…筒体 ３６２…内歯部 Ａ１…転舵機構 Ｇ…潤滑油 Ｓ１…歯形成工程 Ｓ２…欠歯形成工程 Ｓ３…樹脂層形成工程 Ｓ４…冷却工程 Ｓ５…組立工程 Ｘ１…軸方向

Claims (8)

1. 外周面に雄スプラインが形成された内軸と、内周面に雌スプラインが形成され、当該雌スプラインに対して前記内軸の前記雄スプラインが軸方向に摺動する外軸とを有するスプライン伸縮軸の製造方法であって、
   前記内軸となる軸体の外周面に設けられ軸方向に伸びる外歯部及び前記外軸となる筒体の内周面に設けられ軸方向に伸びる内歯部の一方に対して欠歯部が形成される欠歯形成工程と、
   前記欠歯部を有する前記軸体の前記外歯部及び前記筒体の前記内歯部の一方の歯面に対向する受け面がフラットなキャビティを有する金型内に、前記欠歯部を有する前記軸体及び前記内歯部の一方を配置し、当該キャビティ内に樹脂を射出することで、前記外歯部及び前記内歯部の一方を覆うとともに前記欠歯部を充填した樹脂層が形成される樹脂層形成工程と、
   前記樹脂層を有する前記軸体及び前記筒体の一方が冷却されることにより、前記樹脂層における前記欠歯部に対応する箇所が他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まりが形成される冷却工程とを含む
   スプライン伸縮軸の製造方法。
2. 前記欠歯形成工程では、前記外歯部及び前記内歯部の一方が塑性変形されることで、前記欠歯部が形成されるとともに、前記欠歯部の側方に突出した突出部が形成される
   請求項１に記載のスプライン伸縮軸の製造方法。
3. 前記軸体はアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている
   請求項１または２に記載のスプライン伸縮軸の製造方法。
4. 前記欠歯形成工程では、前記内軸の前記外歯に対して前記欠歯部が形成され、
   前記樹脂層形成工程では、前記内軸の前記外歯に対して前記樹脂層が形成され、
   前記冷却工程では、前記軸体が冷却されることで、前記樹脂層に前記潤滑剤溜まりが形成される
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のスプライン伸縮軸の製造方法。
5. 外周面に雄スプラインが形成された内軸と、
   内周面に雌スプラインが形成され、当該雌スプラインに対して前記内軸の前記雄スプラインが摺動する外軸と、を備え、
   前記内軸は、
   前記雄スプラインの少なくとも一部をなす外歯部を外周面に有する軸体を備え、
   前記外軸は、前記雌スプラインの少なくとも一部をなす内歯部を内周面に有する筒体を備え、
   前記軸体及び前記筒体の一方は、
   前記外歯部及び前記内歯部の一方を覆う樹脂層を備え、
   前記樹脂層によって覆われた前記外歯部及び前記内歯部の一方には、前記樹脂層が充填された欠歯部が形成されており、
   前記樹脂層における前記欠歯部に対応する箇所は、他の箇所よりも凹んだ潤滑剤溜まりである
   スプライン伸縮軸。
6. 前記内軸及び前記外軸の一方には、前記欠歯部の側方に突出した突出部が形成されている
   請求項５に記載のスプライン伸縮軸。
7. 前記軸体はアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されている
   請求項５または６に記載のスプライン伸縮軸。
8. 前記内軸は、前記樹脂層を有し、
   前記内歯部には、前記欠歯部が形成されている
   請求項５〜７のいずれか一項に記載のスプライン伸縮軸。

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