JP5104332B2

JP5104332B2 - 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

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Publication number: JP5104332B2
Application number: JP2008008608A
Authority: JP
Inventors: 祥史黒川; 健司金城
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Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2012-12-19
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Also published as: JP2009168194A

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２００４−６６９７０号公報特開２００２−３２１６２７号公報

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。

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、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、上記加熱条件で上記被覆部を加熱する工程、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、及び、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備えたことを特徴とする伸縮軸の製造方法である。

第２番目の発明は、第１番目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。

第３番目の発明は、第１番目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。

第４番目の発明は、第１番目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。

第５番目の発明は、第１番目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。

第６番目の発明は、第１番目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。

第７番目の発明は、第１番目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。

第８番目の発明は、第１番目から第７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。

第９番目の発明は、第１番目から第７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。

第１０番目の発明は、第１番目から第７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。

第１１番目の発明は、第１番目から第１０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。

第１２番目の発明は、第１番目から第１１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。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。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。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５の後工程を示す図３（２）のＰ部拡大断面図である。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。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。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。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。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。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。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。本発明の実施例２の雄シャフトを示す斜視図である。（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、（２）は（１）のＱ部拡大断面図である。

符号の説明

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

Claims

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、
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、
上記加熱条件で上記被覆部を加熱する工程、
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、及び、
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
を備えたことを特徴とする伸縮軸の製造方法。
請求項１に記載された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。
請求項１に記載された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。
請求項１に記載された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。
請求項１に記載された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。
請求項１に記載された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。
請求項１に記載された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。
請求項１から請求項７までのいずれかに記載された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。
請求項１から請求項７までのいずれかに記載された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。
請求項１から請求項７までのいずれかに記載された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。
請求項１から請求項１０までのいずれかに記載された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。
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載された伸縮軸の製造方法によって製造した伸縮軸。