JP5552963B2

JP5552963B2 - ネジ軸の製造方法及び電動パワーステアリング用ネジ軸

Info

Publication number: JP5552963B2
Application number: JP2010186566A
Authority: JP
Inventors: 弘志河原
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP2012040606A

Description

本発明は、一端に非ネジ部を有するネジ軸の製造方法に関するものであり、特に電動パワーステアリング用ネジ軸を製造するのに好適なものである。

ボールネジなどのように一端に非ネジ部を有するネジ軸の製造方法としては、例えば下記特許文献１に記載されるように、必要とされるネジ範囲にだけ部分的にネジの転造をおこなうことにより、切断などの加工工程が不要となり、安価なネジ軸を提供できることが提案されている。しかしながら、下記特許文献２には、前記特許文献１によるネジ軸の製造方法では、ネジ部の軸端部に不完全ネジ部が形成されるため、組付け性が悪く、生産性に問題があることが指摘される。そこで、この問題を解決すべく、前記特許文献２では、前記特許文献１のようにして形成されたネジ部の軸端部不完全ネジ部を後工程で切断除去することが開示されている。

特表２００７−５０４４０８号公報特許第３９３８４３０号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載されるネジ軸製造方法では、ネジ部軸端部にできる不完全ネジ部を除去するために、ネジ軸製品一つあたりに少なくとも一回の切断除去工程は必要となり、歩留まりの改善余地がある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、歩留まりのよいネジ軸の製造方法及び電動パワーステアリング用ネジ軸を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のネジ軸の製造方法は、二つの製品の軸長の和に略等しい長さの円柱状素材の軸方向中央部にのみ、前記二つの製品の必要ネジ部長さの和より長い範囲の転造を行い、前記二つの製品の軸長に相当する位置で前記転造を施した円柱状素材を分割することを特徴とするものである。
なお、前記製品とは、ネジ溝転造加工の完了品を指し、熱処理やラック加工、軸端加工等の後工程を有するものを含む。即ち、前記二つの製品とは、前記分割施した後のネジ軸の状態である。

また、前記転造の範囲は、転造ダイスの長さの二倍と前記二つの製品の必要ネジ長さの和に略等しい範囲であることを特徴とするものである。
また、本発明の電動パワーステアリング用ネジ軸は、前記ネジ軸の製造方法でネジ軸を製造し、当該ネジ軸の非ネジ部にラックが形成されてなることを特徴とするものである。

而して、本発明のネジ軸の製造方法によれば、二つの製品の軸長の和に略等しい円柱状素材の軸方向中央部にのみ、前記二つの製品の必要ネジ長さの和より長い範囲の転造を行い、前記二つの製品の軸長に相当する位置で前記転造を施した円柱状素材を分割することで、一回の分割工程によって、軸端部に完全ネジ部を有した製品が二つ形成されるため、加工コストを抑え、歩留まりを向上させることができる。
また、前記転造の範囲を転造ダイスの長さの二倍と前記二つの製品の必要ネジ長さの和に略等しい範囲とすることで、転造部両端の転造ダイスの全体が通過しない部分に形成される不完全ネジ部を除いた完全ネジにて、二つの製品の必要ネジ長さを得ることができる。

本発明のネジ軸の製造方法の一実施形態を示す説明図である。本発明の電動パワーステアリング用ネジ軸の一実施形態を示す電動パワーステアリング装置の一部断面図である。図２の電動パワーステアリング装置に使用された電動パワーステアリング用ネジ軸の説明図である。

次に、本発明のネジ軸の製造方法の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態のネジ軸の製造方法の工程図である。図１ａは転造前の円柱状素材１を示す。一般に円柱状素材１は、鋼などの金属からなる。図１ｂは、転造工程完了品を示す。図１ｃは、ネジ軸としての製品２、２を示す。なお、図１は、二つの製品２、２が同一の場合を示しており、以後の説明は二つの製品が同一のものについて行う。
図１ａの円柱状素材１は、二つの製品２の軸長の和に略等しい長さを有する。また、前記円柱状素材１の長さには、切断代や転造による伸び、熱処理による縮みなどが考慮されている。なお、前記二つの製品が同一のものである場合には、当然ながら、円柱状素材１の長さは製品２の軸長の二倍に相当する。

図１ｂは、本実施形態の転造工程を示したものである。図中矢印は、転造ダイス５の移動軌跡の例を示す。転造ダイス５、５を用いて、前記円柱状素材１の軸方向中央部にのみ転造を行う場合、円柱状素材１の一端より軸方向中央側で円柱状素材１に転造ダイス５、５を接近、当接し、所定の圧力で転造ダイス５、５を円柱状素材１に押し付け、両者を回転させながら転造ダイス５、５を円柱状素材１の軸方向に所定の速度で相対移動させ、所定範囲の転造が完了したら、円柱状素材１の他端より軸方向中央側で円柱状素材１から転造ダイス５、５を離間する。この転造工程により、転造完了後の円柱状素材１’の軸方向中央部に転造部３が、軸両端に非転造部４、４が残った状態となり、転造部３の軸方向中央部には完全ネジ部７が、軸方向両端には、転造ダイス５、５の当接、離間に伴う不完全ネジ部６、６が形成される。即ち、円柱状素材１’は軸方向一端（図左側）から“非転造部４−不完全ネジ部６−完全ネジ部７−不完全ネジ部６−非転造部４”というネジ軸となる。

次に、図１ｃに示すように、円柱状素材１’を製品２の軸長に相当する位置（本例の場合は円柱状素材１’の軸方向中央）で分割し、図左側から“非転造部４−不完全ネジ部６−完全ネジ部７’”、“完全ネジ部７’−不完全ネジ部６−非転造部４”という、一端に完全ネジ部７’、７’を、他端に非転造部４、４を有した二つの製品２、２を得る。なお、円柱状素材１’の分割には、例えばカッターによる切断などが適用される。

ここで、本実施形態では、前記転造部３を前記二つの製品２、２の必要ネジ長さの和より長い範囲を転造し、転造部３を分割することで二つの製品２、２に必要なネジ部（図１ｃの完全ネジ部７’）の長さ、即ち必要ネジ長さを得ることを可能としている。
更に、前記転造部３を、“転造ダイス５の長さ×２＋前記必要ネジ長さの和”に略等しい範囲とすることで、転造ダイス５、５の当接、離間に伴い形成される不完全ネジ部６に関係なく、製品２の必要ネジ長さを完全ネジ部７’で形成することが容易となる。

この際に、本発明のネジ軸の製造方法によれば、二つの製品２、２の軸長の和に略等しい長さの円柱状素材１の軸方向中央部にのみ、前記二つの製品の必要ネジ長さの和より長い範囲の転造を行い、前記二つの製品２、２の軸長に相当する位置で転造を施した円柱状素材１’を分割することで、一回の分割工程によって、軸端部に完全ネジを有した製品２、２が二つ形成されるため、加工コストを抑え、歩留まりを向上させることができる。
また、転造部３を、“転造ダイス５の長さ×２＋前記必要ネジ長さの和”に略等しい範囲とすることで、転造ダイス５、５の当接、離間に伴い形成される不完全ネジ部６を除いた完全ネジ部７’にて、製品の必要ネジ長さを得ることができる。

次に、本発明の電動パワーステアリング用ネジ軸の一実施形態について、図面を用いて説明する。図２は、本実施形態に係る電動パワーステアリング装置のステアリングギヤの一部断面図である。同図において、ステアリングギヤケースを構成するラック＆ピニオンハウジング２１内には、ラック＆ピニオン機構を構成するラックシャフト２３や図示しないピニオンが内装され、ピニオンはロアシャフト２２に連結されている。ラックシャフト２３は、ピニオンに噛合するラック２５が図の左方に形成されていると共に、両端部には、タイロッド１５を揺動自在に支持する球面継手２７が固定されている。本実施形態の電動パワーステアリング用ネジ軸は、このラックシャフト２３に使用されている。

ラック＆ピニオンハウジング２１の図示右方端部には、ボールネジハウジング３３が取付けられている。ボールネジハウジング３３には、その下部に電動モータ３５の前端がボルトで固定されると共に、電動モータ３５のシャフトに固定されたドライブギヤ３７と、そのドライブギヤ３７に噛合するドリブンギヤ３９とが収納されている。また、ボールネジハウジング３３には、複列アンギュラ玉軸受を介して、ボールナット４５が回転自在に保持されている。

ボールナット４５はドリブンギヤ３９の内径内に収納されている。そして、ドリブンギヤ３９の軸心内径側と、ボールナット４５の外径側との間には、スプライン嵌合部６１が設けてある。これにより、ドリブンギヤ３９とボールナット４５とは、自由に相対摺動することができる。
ラックシャフト２３の図示右方には雄ボールネジ溝（ネジ部）５１が形成される一方、ボールナット４５には雌ボールネジ溝５３が形成され、雄ボールネジ溝５１と雌ボールネジ溝５３との間には、循環ボールを構成する多数個の鋼球５５が介装されている。また、ボールナット４５には、鋼球５５を循環させるための図示しない循環コマが装着されている。

この電動パワーステアリング装置では、運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵力がロアシャフト２２からピニオンに伝達され、それに噛合するラック２５に伴ってラックシャフト２３が図の左右の何れかの方向に移動し、左右のタイロッドを介して転舵輪が転舵する。同時に、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動モータ３５が正逆何れかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転トルクがドライブギヤ３７、ドリブンギヤ３９を介してボールナット４５に伝達され、このボールナット４５を回転することにより、雌ボールネジ溝５３に係合した鋼球５５を介してラックシャフト２３の雄ボールネジ溝５１にスラスト力が作用し、これにより操舵アシストトルクが発現する。

図３は、前記ステアリングギヤに用いられたラックシャフト２３である。このラックシャフトは、前記図１の実施形態と同様にして製造されたボールネジ軸であり、転造部３に相当する雄ボールネジ溝５１には、完全ネジ部７’と不完全ネジ部６が存在する。前記ボールナット４５の雌ボールネジ溝５３と噛合するのは雄ボールネジ溝５１の完全ネジ部７’である。そして、製造工程の順序は問わないが、図の左方の非転造部４にラック２５が形成されて電動パワーステアリング用ネジ軸とされている。

前記図１の実施形態と同様にして製造された本実施形態の電動パワーステアリング用ネジ軸は、二つの製品２、２の軸長の和に略等しい長さの円柱状素材１の軸方向中央部にのみ、前記二つの製品２、２の必要ネジ長さの和より長い範囲の転造を行い、前記二つの製品２、２の軸長に相当する位置で転造を施した円柱状素材１’を分割することで、一回の分割工程によって、軸端部に完全ネジ部７’を有した製品２、２が二つ形成されるため、加工コストを抑え、歩留まりを向上させることができる。

なお、前記実施形態の製品２は、必ずしも完成品という意味ではなく、ラック加工や面取り、ネジ穴加工といった軸端部加工の後工程があるものも含まれる。即ち、例えば図１ｃの分割工程以降の状態を示す。
また、前記実施形態では、ネジ軸としてボールネジ軸を製造する場合についてのみ詳述したが、本発明のネジ軸の製造方法は、ボールネジ軸に限らず、通常のメートルネジなどのネジであってもよい。

１、１’は円柱状素材、２は製品、３は転造部、４は非転造部、５は転造ダイス、６は不完全ネジ部、７、７’は完全ネジ部、２３はラックシャフト、４５はボールナット、５１は雄ボールネジ溝（ネジ部）、５３は雌ボールネジ溝、５５は鋼球

Claims

二つの製品の軸長の和に略等しい長さの円柱状素材の軸方向中央部にのみ、前記二つの製品の必要ネジ部長さの和より長い範囲の転造を行い、前記二つの製品の軸長に相当する位置で前記転造を施した円柱状素材を分割することを特徴とするネジ軸の製造方法。
前記転造の範囲は、転造ダイスの長さの二倍と前記二つの製品の必要ネジ長さの和に略等しい範囲であることを特徴とする請求項１に記載のネジ軸の製造方法。
前記請求項１又は２に記載のネジ軸の製造方法でネジ軸を製造し、当該ネジ軸の非ネジ部にラックが形成されてなることを特徴とする電動パワーステアリング用ネジ軸。