JP5867773B2 - 動力伝達軸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達軸の製造方法に関する。

車両用操舵装置の中間軸等は、伸縮可能な動力伝達軸によって構成されている。この動力伝達軸は、例えば、雄軸と雌軸とをスプライン嵌合させた構成となっている。雄軸の雄スプライン歯には、樹脂コーティング層が形成されることがある（例えば、特許文献１〜４参照）。特許文献４では、樹脂コーティング層の表面にヒケと称する溝が設けられており、この溝に潤滑剤（グリース）を保持できるようになっている。

上記樹脂コーティング層の表面は、動力伝達軸の製造時に擦られることで形状が整えられる場合がある（例えば、特許文献５〜７参照）。

米国特許第２８４４４８９号明細書 特公昭４５−５０８１号公報 特開平９−１０５４１９号公報 特開昭６４−５５４１１号公報 特許第４０４５１１２号公報 特開昭６３−１７６８２４号公報 特開２００９−１６８１９４号公報

本願発明者は、鋭意研究の結果、樹脂コーティング層を有する動力伝達軸を、以下の方法によって製造することを想到した。具体的には、金属製の雄スプライン軸の表面に溶融した樹脂を塗布し、硬化させる。次に、雄スプライン軸を雌スプライン軸に挿入し、両軸を軸方向に相対移動させる。これにより、樹脂コーティング層の表面を、雌軸の表面にフィットする形状に整えることができる。

しかしながら、雄軸の製造用中間体と雌軸の製造用中間体とを軸方向に相対摺動させているとき、雄軸の樹脂コーティング層の表面と雌軸の表面との間で摩擦が大きいと、これらの表面間の摩擦熱やせん断応力が大きくなる。その結果、樹脂が軟化し、ころ状の摩耗粉が発生してしまう。摩耗粉が、軸方向に相対摺動する両軸の間に介在していると、摩耗粉によって樹脂コーティング層の表面が荒らされてしまう。これにより、樹脂コーティング層の表面が粗くなると、動力伝達軸の使用時に、雄軸と雌軸との間でがたつきが生じてしまい、ラトル音の発生や操舵フィーリングの低下を招いてしまう。

また、雄軸の製造用中間体と雌軸の製造用中間体とを軸方向に相対摺動させる動作は、例えば、油圧シリンダ等のアクチュエータを用いて行われる。この際、アクチュエータは、両軸の中心軸線に沿うスラスト力のみを両軸に付与することが理想である。しかしながら、アクチュエータには、動作時の反力等が作用する。このため、アクチュエータは、実際には、両軸の中心軸線に沿うスラスト力以外の力、例えば、雌軸のラジアル方向の力を雌軸に作用させることがある。このような力が作用すると、雌軸から樹脂コーティング層の表面に作用する荷重が均等にならず、その結果、樹脂コーティング層の表面を均等に均すことができなくなるおそれがある。

また、上述したように、両軸の製造用中間体を摺動させたときの摩擦熱が問題となるので、両軸の製造用中間体を高速で摺動させることができず、樹脂コーティング層の表面を仕上げる仕上げ工程に時間がかかってしまう。
本発明は、かかる背景のもとでなされたもので、摺動部分に樹脂被膜を設けた動力伝達軸の製造時に、樹脂の表面をより滑らかに仕上げることを目的とする。

また、この発明の別の目的は、樹脂の表面の仕上げ加工にかかる時間をより短くすることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、外周に外スプライン（３７）が設けられた内軸（３５）と、前記外スプラインに摺動可能に噛み合う内スプライン（３８）が内周に設けられた筒状の外軸（３６）と、前記外スプラインおよび前記内スプラインの少なくとも一方に設けられた樹脂被膜（１３９）と、を含む動力伝達軸（５）の製造方法において、前記内軸の製造用中間体（１４７）の中心軸線（Ｌ２）と、前記外軸の製造用中間体（４６）の中心軸線（Ｌ１）とを一致させつつ、各前記製造用中間体を調芯可能に保持した状態で、各前記製造用中間体を軸方向（Ｘ１）に相対摺動することにより、前記樹脂被膜の表面（１３９ａ）をなじみ加工するなじみ工程を備えることを特徴とする。

本発明によれば、なじみ工程では、各軸の製造用中間体を調芯可能に保持している。すなわち、内軸の製造用中間体の中心軸線と外軸の製造用中間体の中心軸線とが一致している状態を変化させる力が各製造用中間体に作用することを抑制するように、各製造用中間体を、軸方向以外の方向に向けて変位可能に保持している。これにより、曲げ力などスラスト力以外の力としての意図しない力が各製造用中間体に作用することを抑制できる。この状態でなじみ工程を行うことで、樹脂被膜の表面のうち、相手側の部材と接触している部分の全面を、均等に相手側の部材の表面に摺接させる（なじませる）ことができる。

また、本発明において、前記外軸の製造用中間体の一端部および前記内軸の製造用中間体の一端部には、それぞれ第１および第２継手（４，６）が取り付けられており、前記第１および第２継手は、各前記製造用中間体の傾き変位を許容する継手であり、前記なじみ工程では、前記第１および第２継手を介して各前記製造用中間体に相対摺動のための荷重を付与する場合がある（請求項２）。

この場合、なじみ工程において、各軸の製造用中間体を相対摺動させるときに、各製造用中間体の中心軸線の軸方向と一致する向きのスラスト力以外の力（ラジアル荷重等の意図しない力）が各製造用中間体に作用しようとしたときに、製造用中間体が傾くようになっている。これにより、なじみ工程において、上記の意図しない力が各軸の製造用中間体に作用することを確実に抑制できる。

また、本発明において、請求項２において、前記第１および第２継手のそれぞれは、対応する製造用中間体の一端部が固定された第１部分（６２）と、前記第１部分に対して対応する製造用中間体の中心軸線と直交する軸線の回りに揺動可能に連結された第２部分（６１）と、を含み、前記第１および第２継手のそれぞれの第２部分が、互いに向かい合う方向に直線往復運動可能な第１および第２保持機構（９１，９２）にそれぞれ一体移動可能に保持されている場合がある（請求項３）。
また、本発明において、前記第１および第２継手は、それぞれ、第１部分と第２部分とを連結する十字軸を有する自在継手を含む場合がある（請求項４）。
この場合、２つの自在継手を用いるという簡易な構成で、なじみ工程において、上記の意図しない力が各軸の製造用中間体に作用することを確実に抑制できる。また、車両用操舵装置の中間軸等、内軸の一端部および外軸の一端部のそれぞれに自在継手を備える動力伝達軸を製造する際には、この自在継手を用いて、各軸の製造用中間体を調芯可能に保持できる。これにより、なじみ工程において、各軸の製造用中間体を調芯可能に保持するための専用部品の数を少なくできる。また、各軸の製造用中間体を調芯可能に保持するための設備を小型にできる。

また、本発明において、前記なじみ工程は、各前記製造用中間体の温度（ＴＰ）が所定温度（ＴＰ１）を超えた後で、且つ各前記製造用中間体の摺動荷重（Ｆ）が所定荷重（Ｆ１）を下回ったときに完了する場合がある（請求項５）。
なじみ工程では、製造用中間体の相対摺動を開始すると、まず、各製造用中間体の摺動摩擦によって製造用中間体の温度が上昇する。そして、上記相対摺動を継続することにより、樹脂被膜の表面が相手側部材の表面になじむ。これにより、各製造用中間体の摺動抵抗が低下する。また、各製造用中間体の摺動抵抗が低下することに伴い、各製造用中間体の温度も低下する。このように、各製造用中間体の温度が所定温度を超えた後で、且つ各製造用中間体の摺動荷重が所定荷重を下回ったタイミングでなじみ工程を完了することで、なじみ工程を適切なタイミングで完了できる。
また、本発明において、前記なじみ工程は、各前記製造用中間体の温度がピーク温度に到達した後で、且つ各前記製造用中間体の摺動荷重が所定荷重を下回ったときに完了する場合がある（請求項６）。

また、本発明において、前記なじみ工程では、各前記製造用中間体の間に潤滑剤（４８）を介在させている場合がある（請求項７）。
この場合、各製造用中間体の間に潤滑剤を介在させている。これにより、なじみ工程において、樹脂被膜の表面に作用する摩擦抵抗が必要以上に大きくなることを抑制できる。したがって、摩擦熱による樹脂被膜の軟化や、樹脂被膜に生じるせん断応力に起因する、ころ状の摩耗分の発生を抑制でき、摩耗粉が樹脂被膜を荒らすことを抑制できる。上記した、調芯保持による効果と、潤滑剤を介在させる効果とが相俟って、樹脂被膜の表面を、極めて滑らかに仕上げることができる。
その上、なじみ工程において、樹脂被膜の摩擦熱を低くできるので、ころ状の摩耗粉の発生を抑制しつつ、各製造用中間体をより高速で相対摺動できる。これにより、なじみ工程を短時間で完了できるので、動力伝達軸を、より効率よく製造できる。さらに、なじみ工程に先立ち、各製造用中間体を精度よく位置決めして保持する必要がない。よって、各製造用中間体の保持作業にかかる時間を短くできる。これにより、樹脂被膜の仕上げにかかる時間を短くでき、動力伝達軸を、より効率よく製造できる。
また、本発明において、前記潤滑剤は、グリース、またはグリースの基油を含む場合がある（請求項８）。
この場合、動力伝達軸の使用時に必要な潤滑剤を用いて、各軸の製造用中間体の摺動抵抗を低減できる。これにより、なじみ工程において、各軸の製造用中間体の摺動抵抗を低減するための潤滑剤を別途用意する必要がなく、動力伝達軸の製造コストを低減できる。

なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。

本発明の一実施の形態の動力伝達軸としての中間軸を有する車両用操舵装置の概略構成を示す模式図である。 中間軸の一部破断側面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 （ａ）〜（ｊ）は、中間軸の製造工程を順次に示す概略図である。 加熱なじみ工程を行うための製造装置としてのスライド装置の主要部を示す斜視図である。 （Ａ）は、第１保持機構の周辺の構成を示す側面図であり、一部を断面で示しており、（Ｂ）は、第１保持機構の一部を示す分解斜視図である。 （Ａ）は、本発明のスライド装置による製造用中間体の加熱なじみ工程を説明するための主要部の模式図であり、（Ｂ）は、比較例のスライド装置による製造用中間体の加熱なじみ工程を説明するための主要部の模式図である。 加熱なじみ工程における摺動荷重と時間との関係を示すグラフ、および製造用中間体の樹脂被膜の温度と時間との関係を示すグラフである。

本発明の好ましい実施形態の添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態の動力伝達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を参照して、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動力伝達軸（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およびラック軸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、車体側部材９に固定されたハウジング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）に移動可能に、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およ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、同軸上に連結された第１操舵軸１１と第２操舵軸１２とを備えている。第１操舵軸１１は、スプライン結合を用いて、同伴回転可能に且つ軸方向に相対摺動可能に嵌合されたアッパーシャフト１３およびロアーシャフト１４を有している。アッパーシャフト１３およびロアーシャフト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。

また、第２操舵軸１２は、ロアーシャフト１４と同伴回転可能に連結された入力軸１５と、自在継手４を介して中間軸５に連結された出力軸１６と、入力軸１５および出力軸１６を相対回転可能に連結するトーションバー１７とを有している。
操舵軸３は、車体側部材１８，１９に固定されたステアリングコラム２０によって、図示しない軸受を介して回転可能に支持されている。

ステアリングコラム２０は、軸方向に相対移動可能に嵌め合わされた筒状のアッパージャケット２１および筒状のロアージャケット２２と、ロアージャケット２２の軸方向下端に連結されたハウジング２３とを備えている。ハウジング２３内には、操舵補助用の電動モータ２４の動力を減速して出力軸１６に伝達する減速機構２５が収容されている。
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と同伴回転する被動ギヤ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、従動ギヤ２７は例えばウォームホイールからなる。

ステアリングコラム２０は、車両後方側のアッパーブラケット２８および車両前方側のロアーブラケット２９を介して車体側部材１８，１９に固定されている。アッパーブラケット２８は、車体側部材１８から下方に突出する固定ボルト（スタッドボルト）３０と、当該固定ボルト３０に螺合するナット３１と、アッパーブラケット２８に離脱可能に保持されたカプセル３２とを用いて、車体側部材１８に固定されている。

ロアーブラケット２９は、ステアリングコラム２０のハウジング２３に固定されている。また、ロアーブラケット２９は、車体側部材１９から突出する固定ボルト（スタッドボルト）３３と当該固定ボルト３３に螺合するナット３４とを用いて、車体側部材１９に固定されている。
図１および図２を参照して、動力伝達軸としての中間軸５は、内軸３５と筒状の外軸３６とを中間軸５の軸方向Ｘ１に沿って摺動可能に且つトルク伝達可能にスプライン嵌合させてなる。内軸３５および外軸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。

本実施形態では、動力伝達軸を中間軸５に適用した場合に則して説明するが、本発明の動力伝達軸を第１操舵軸１１に適用し、第１操舵軸１１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、本実施形態では、車両用操舵装置１が電動パワーステアリング装置である場合に則して説明するが、本発明の動力伝達軸をマニュアルステアリングの車両用操舵装置に適用するようにしてもよい。

図２を参照して、自在継手４は、第１自在継手（第１継手）を構成している。自在継手４は、ステアリングシャフト３の出力軸１６に設けられたヨーク６１と、外軸３６の一端部に設けられたヨーク６２と、両ヨーク６１，６２間を連結する十字軸６３と、を備えている。
ヨーク６１はＹ字状をなし、筒状の基部６１ａと、基部６１ａから延びる一対のリム（limb）６１ｂ，６１ｂと、を有している。基部６１ａには、嵌合孔が形成されており、この嵌合孔に出力軸１６が嵌合固定されている。一対のリム６１ｂ，６１ｂは、互いに平行に延びている。

ヨーク６２は、ヨーク６１と同様の形状に形成されている。具体的には、ヨーク６２はＵ字状をなし、基部６２ａと、基部６２ａから延びる一対のリム６２ｂ，６２ｂ（図２において、一方のリム６２ｂは図示せず）と、を有している。基部６２ａには、外軸３６の一端部が固定されている。一対のリム６２ｂ，６２ｂは、互いに平行に延びている。
十字軸６３は、一対のリム６１ｂ，６１ｂと、一対のリム６２ｂ，６２ｂとの間に配置されている。十字軸６３の４つの先端部は、それぞれ、リム６１ｂ，６１ｂ，６２ｂ，６２ｂに軸受（図示せず）を介して連結されている。これにより、ヨーク６１およびヨーク６２は、十字軸６３の中心６３ａを中心に相対回転可能である。十字軸６３の中心６３ａは、外軸３６の中心軸線Ｌ１上に配置されている。

自在継手６は、第２自在継手（第２継手）を構成している。自在継手６は、ピニオン軸７の一端部に設けられたヨーク６１と、内軸３５の一端部に設けられたヨーク６２と、両ヨーク６１，６２間を連結する十字軸６３とを備えている。自在継手６の十字軸６３の中心６３ａは、内軸３５の中心軸線Ｌ１上に配置されている。
自在継手４，６の構成は同様である。したがって、以下では自在継手６については、自在継手４の対応構成要素と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２および図３を参照して、内軸３５の外周３５ａに設けられた外スプライン３７と、外軸３６の内周３６ａに設けられた内スプライン３８とが互いに嵌合している。本実施の形態では、図３に示すように、外スプライン３７の少なくとも歯面３７ａに、外軸３６に対する加熱なじみ処理〔図４（ｈ）参照〕が施された表面１３９ａを有する樹脂被膜１３９が形成されている。具体的には、内軸３５の芯金３５０の周囲に被覆された樹脂被膜１３９の少なくとも一部によって、外スプライン３７の少なくとも歯面３７ａが形成されている。

上記の中間軸５を製造する工程について、概略図である図４に基づいて説明する。
まず、図４（ａ）に示す鍛造工程では、素材を鍛造することにより、外スプライン４０が形成された内軸製造用中間体４１を得る。
次いで、図４（ｂ）に示す前処理工程では、図４（ａ）の内軸製造用中間体４１の外スプライン４０の少なくとも歯面に、コーティングのための前処理を施す。具体的には、図４（ｃ）の被覆工程において樹脂層４４を形成する場合の前段階の処理として、上記外スプライン４０の歯面を平滑化するため、例えば上記ショットブラスト、プライマー塗布等の下地処理を行う。これにより、図４（ｂ）に示すような、歯面に前処理が施された外スプライン４２を有する、内軸製造用中間体４３（内軸３５の芯金３５０に相当）を得る。

次いで、図４（ｃ）に示す被覆工程（コーティング工程）では、図４（ｂ）の内軸製造用中間体４３の外スプライン４２の少なくとも歯面に樹脂層４４を形成し、図４（ｃ）に示すような、樹脂層４４が形成された内軸製造用中間体４５を得る。具体的には、前処理が施された内軸製造用中間体４３を加熱した後、樹脂粉末が流動状態にされた流動浸漬槽内に製造用中間体４３を所定時間浸漬する。これにより、内軸製造用中間体４３に付着した樹脂粉末が熱で溶融し、樹脂層４４が形成される。樹脂層４４の外周の断面は、円形または略円形をなしている。上記樹脂層４４を形成する樹脂としては、ポリアミド、ポリアセタールなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。樹脂層４４を射出成形してもよい。

次いで、図４（ｄ）に示すジョイント接合工程では、内軸製造用中間体４５の端部に自在継手６を連結する。
次いで、図４（ｅ）に示すブローチ工程では、外軸製造用中間体４６を用意する、外軸製造用中間体４６は、素材を筒状に鍛造してなり、内周に内スプライン３８が形成されている。外軸製造用中間体４６の一端部には、自在継手４が取り付けられている。この外軸製造用中間体４６内に、上記樹脂層４４が形成された内軸製造用中間体４５を挿入することで、ブローチ加工を行う。これにより、外軸製造用中間体４６の内スプライン３８の歯面によって、図４（ｆ）に示すように、成形された樹脂被膜３９を有する内軸製造用中間体４７を得る。

ブローチ工程では、ブローチ加工に際して、図４（ｅ）に示すように、樹脂層４４の余剰部分４４ａが削り取られ、かんな屑のようにして、相手方の軸としての外軸製造用中間体４６外に排出される。
次いで、図４（ｆ）の溝形成工程では、樹脂被膜３９の表面３９ａに、レーザ照射ユニット５０から軸方向Ｘ１とは交差する方向にレーザ５１（例えばＹＶＯ4 レーザやＣＯ2 レーザ）を照射する。これにより、樹脂の一部を熱分解させて除去する。これにより、図４（ｇ）に示すようならせん状の溝５２が形成された樹脂被膜１３９を有する内軸製造用中間体１４７を得る。

溝５２は、樹脂被膜１３９の表面１３９ａから所定深さで形成されている。溝５２は、内軸製造用中間体１４７の各外スプライン３７を横切るように、溝５２が延びている。
なお、レーザ５１による加工に代えて、ウォータジェットまたは硬質の微粒子を含んだ圧縮エアーによる微細溝加工を用いて溝５２を形成してもよい。
図４（ｇ）を参照して、溝５２が形成された内軸製造用中間体１４７には、潤滑剤としてのグリース４８が塗布される。グリース４８は、中間軸５の出荷時に塗布されるグリースと同一である。グリース４８は、例えば、内軸製造用中間体１４７の先端に塗布される。なお、潤滑剤として、上記グリース４８の基油と同一成分の基油のみを内軸製造用中間体１４７の外周面に塗布してもよい。

次いで、図４（ｈ）に示す加熱なじみ工程では、相手方の軸としての外軸製造用中間体４６内に内軸製造用中間体１４７を挿入する。このとき、外軸製造用中間体４６と内軸製造用中間体１４７の樹脂被膜１３９との間の締め代は、数十μｍ程度とされており、しまりばめとされている。そして、内軸製造用中間体１４７を外軸製造用中間体４６に対して、グリース４８を介して軸方向Ｘ１に強制的に摺動させる。これにより、外軸製造用中間体４６の内スプライン３８の歯面にフィットした表面１３９ａを有する樹脂被膜１３９が被覆された内軸３５と、外軸３６と、が完成する。

上記加熱なじみ工程では、製造用中間体４６，１４７の強制摺動による摩擦熱を用いる。これにより、外軸製造用中間体４６に接触する樹脂被膜１３９の表層部を、樹脂被膜１３９の樹脂の融点以上の温度に加熱し、融解させる。この加熱状態で樹脂の軟化を促進させつつ、樹脂被膜１３９の表層部を外軸製造用中間体４６の内スプライン３８になじませる。その後、樹脂被膜１３９を、ノズル５３から噴射される空気等によって冷却する。これにより、樹脂被膜１３９の表面１３９ａを外軸３６の内スプライン３８の歯面に、面粗さレベル（数十μｍ程度の面粗さのレベル）でフィットさせることができる。これにより、内軸３５が完成する。

次いで、図４（ｉ）に示すグリース塗布工程では、内軸３５の樹脂被膜１３９の表面にグリース４８を塗布する。グリース４８が塗布された内軸３５を外軸３６に組み入れ、図４（ｊ）に示すように、スプライン伸縮軸としての中間軸５が完成する。
上記した中間軸５の製造工程のうち、加熱なじみ工程について、より詳細に説明する。
図５は、加熱なじみ工程を行うための製造装置としてのスライド装置９０の主要部を示す斜視図である。

スライド装置９０は、外軸製造用中間体４６の中心軸線Ｌ１と、内軸製造用中間体１４７の中心軸線Ｌ２とを一致させつつ、これらの製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持するように構成されている。また、スライド装置９０は、製造用中間体４６，１４７を軸方向Ｘ１に相対摺動させることにより、樹脂被膜１３９の表面を加熱なじみ加工（仕上げ加工）するように構成されている。

スライド装置９０は、駆動機構９３と、一対の保持機構としての第１保持機構９１および第２保持機構９２と、を含んでいる。
駆動機構９３は、第１保持機構９１を介して製造用中間体４６，１４７を軸方向Ｘ１に相対摺動させるために設けられている。駆動機構９３は、例えば、アクチュエータとしての油圧シリンダによって構成されている。油圧シリンダは、ロッド９４を含んでいる。ロッド９４は、第１および第２保持機構９１，９２が互いに向かい合う方向（軸方向Ｘ１）に直線往復運動可能に構成されている。

スライド装置９０は、縦向きに配置されており、ロッド９４の変位方向は、鉛直方向と一致している。これにより、スライド装置９０に保持された製造用中間体４６，１４７の自重に起因する曲げ力が製造用中間体４６，１４７間に作用することを抑制できる。なお、スライド装置９０を、横向きに配置することにより、ロッド９４の変位方向を、水平方向としてもよい。

ロッド９４の先端には、円板状の連結プレート９５が固定されている。連結プレート９５には、複数のねじ孔９５ａが形成されている。
第１および第２保持機構９１，９２は、互いに嵌め合わされた状態の製造用中間体４６，１４７を保持するために設けられている。
第１保持機構９１は、連結プレート９５に結合されており、ロッド９４とともに、直線往復運動可能である。第１保持機構９１は、外軸製造用中間体４６に設けられた自在継手４を保持するように構成されている。

図６（Ａ）は、第１保持機構９１の周辺の構成を示す側面図であり、一部を断面で示している。図６（Ｂ）は、第１保持機構９１の一部を示す分解斜視図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、第１保持機構９１は、第１プレート１０１と、第２プレート１０２と、第３プレート１０３と、固定ねじ１０４と、を含んでいる。
第１プレート１０１は、円板状に形成されている。第１プレート１０１には、ねじ挿通孔１０１ａが形成されている。このねじ挿通孔１０１ａを挿通し、ねじ孔９５ａにねじ結合する固定ねじ１０５によって、第１プレート１０１は、連結プレート９５に固定されている。

第１プレート１０１には、ねじ挿通孔１０１ａに加え、凸部１０１ｂと、ねじ孔１０１ｃとが形成されている。凸部１０１ｂは、第１プレート１０１の上面１０１ｄの中央に形成されており、上向きに突出している。この凸部１０１ｂは、自在継手４のヨーク６１に形成された嵌合孔に嵌合している。これにより、ヨーク６１（自在継手４の中心６３ａ）が、ロッド９４の中心軸線Ｌ３を通るように、ヨーク６１の位置決めを行うことができる。第１プレート１０１の上面１０１ｄは、ヨーク６１の基部６１ａの一端面に面接触している。

ねじ孔１０１ｃは、第１プレート１０１の外周部に複数設けられており、この外周部の周方向に等間隔に配置されている。ねじ挿通孔１０１ａとねじ孔１０１ｃとは、第１プレート１０１の周方向に交互に配置されている。
第２プレート１０２は、Ｕ字形形状に形成されており、一対の対向部１０２ａ，１０２ａを含んでいる。対向部１０２ａ，１０２ａは、互いに平行に延びている。第２プレート１０２の対向部１０２ａ，１０２ａには、複数（例えば、４つ）のねじ挿通孔１０２ｂが形成されている。対向部１０２ａ，１０２ａは、自在継手４のヨーク６２のリム６２ｂ，６２ｂを挟むように配置されている。対向部１０２ａ，１０２ａの内側面１０２ｃ，１０２ｃは、リム６２ｂ，６２ｂの外側面に隣接しており、これらのリム６２ｂ，６２ｂに接触可能である。この構成により、ヨーク６２がヨーク６１に対して、過度に揺動すること（一対のリム６１ｂ，６１ｂ間を通る直線Ｌ４回りのヨーク６２の過度の揺動）を規制可能となっている。

第３プレート１０３は、ヨーク６１の基部６１ａを押圧するために設けられている。第３プレート１０３は、棒状に形成されている。第３プレート１０３の断面形状は、略矩形形状とされている。第３プレート１０３の中間部は、ヨーク６１の基部６１ａに接触しており、第３プレート１０３と第１プレート１０１とによって、ヨーク６１が軸方向Ｘ１に挟持されている。第３プレート１０３の長手方向の両端部は、第２プレート１０２の対向部１０２ａ，１０２ａによって下方に押圧されている。また、第３プレート１０３の両端部には、ねじ挿通孔１０３ａ，１０３ａが形成されている。

固定ねじ１０４は、複数設けられており、第２プレート１０２および第３プレート１０３の各ねじ挿通孔１０２ａ，１０３ａに挿通され、且つ、第１プレート１０１のねじ孔１０１ｃにねじ結合している。これにより、第２プレート１０２および第３プレート１０３は、第１プレート１０１に取り外し可能に固定されている。
図５を参照して、第２保持機構９２は、スライド装置９０に設けられた固定部材１０６に固定されている。第２保持機構９２は、内軸製造用中間体１４７に設けられた自在継手６を保持するように構成されている。第２保持機構９２は、第１保持機構９１と同一の構成を有している。したがって、第２保持機構９２の各構成要素については、第１保持機構９１の対応構成要素と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。第２保持機構９２の第１プレート１０１および第３プレート１０３によって、自在継手６のヨーク６１のリム６１ｂが挟持されている。

上記の構成により、自在継手４，６は、スライド装置９０に保持された製造用中間体４６，１４７の傾き変位を許容している。また、スライド装置９０は、自在継手４，６を介して、製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持しており、自在継手４，６を介して、製造用中間体４６，１４７に両者の相対摺動のためのスラスト力を付与する。
また、スライド装置９０には、製造用中間体４６，１４７を軸方向Ｘ１にスライドさせているときの摺動荷重を検出するための荷重検出装置としてのロードセル１０７が設けられている。ロードセル１０７は、例えば、ロッド９４に取り付けられている。

また、スライド装置９０には、製造用中間体４６，１４７の温度としての樹脂被膜１３９の温度を検出するための温度センサ１０８が設けられている。温度センサ１０８は、例えば、非接触式の温度センサである。
ロードセル１０７の荷重検出信号、および温度センサ１０８の温度検出信号は、制御装置１０９に入力される。制御装置１０９は、入力された検出信号に基づいて、駆動機構９３を制御する。

次に、加熱なじみ工程におけるスライド装置９０の動作について説明する。
加熱なじみ工程では、制御装置１０９は、駆動機構９３を駆動することにより、製造用中間体４６，１４７を軸方向Ｘ１に相対摺動させ、樹脂被膜１３９に摩擦熱を付与する。内軸製造用中間体１４７を外軸製造用中間体４６に押し込む動作の際には、駆動機構９３のロッド９４を、軸方向Ｘ１の一方Ｘ２（上方）に変位させる。これにより、第１保持機構９１の第１プレート１０１、自在継手４および外軸製造用中間体４６は、ロッド９４とともに軸方向Ｘ１の一方Ｘ２側に変位する。このとき、第１保持機構９１のうちの第１プレート１０１が、自在継手４のヨーク６１に上向きの力を与えることで、自在継手４が上方に変位する。一方、自在継手６は、第２保持機構９２の第１プレート１０１に受けられる。これにより、内軸製造用中間体１４７の軸方向Ｘ１の一方Ｘ２への変位が規制される。

また、内軸製造用中間体１４７に対して外軸製造用中間体４６を引っ張る動作の際には、駆動機構９３のロッド９４を、軸方向Ｘ１の他方Ｘ３（下方）に変位させる。このとき、第１保持機構９１のうちの第３プレート１０３が、自在継手４のヨーク６１の基部６１ａを軸方向Ｘ１の他方Ｘ３に押圧する。これにより、外軸製造用中間体４６は、ロッド９４とともに軸方向Ｘ１の他方Ｘ３側に変位する。このとき、一方、自在継手６の基部６１ａが第２保持機構９２の第３プレート１０３に受けられることにより、内軸製造用中間体１４７は、軸方向Ｘ１の他方Ｘ３への変位が規制される。

上記の動作により、製造用中間体４６，１４７は、繰り返し伸縮動作される。すると、前述したように、外軸および内軸製造用中間体４６，１４７の強制摺動による摩擦熱が生じる。これにより、外軸製造用中間体４６に接触する樹脂被膜１３９の表層部を、樹脂被膜１３９の樹脂の融点以上の温度に加熱し、融解させる。この加熱状態で樹脂の軟化を促進させつつ樹脂被膜１３９を、外軸製造用中間体４６の内スプライン３８になじませる。

この加熱なじみ工程の際には、ロッド９４には、実際上、静止時の製造用中間体４６，１４７の軸方向Ｘ１と異なる方向の力としての意図しない力（例えば、ラジアル力Ｐ１）が作用することがある。このような力Ｐ１が生じると、図７（Ａ）の模式図に示すように、自在継手４，６が取り付けられた製造用中間体４６，１４７は、駆動機構９３でスライドが開始される前の静止状態のときから傾く。その結果、常時、製造用中間体４６，１４７間には、軸方向Ｘ１に沿うスラスト力以外の力（意図しない力）が作用することを抑制できる。これにより、樹脂被膜１３９に、局所的な力が作用することを抑制できる。

例えば、図７（Ｂ）に示すように、製造用中間体４６，１４７を、自在継手４，６を介することなく直接保持しつつ、製造用中間体４６，１４７をスライドさせるスライド装置９０’を考える。このスライド装置９０’においては、駆動時の反力等に起因して、製造用中間体４６，１４７間に、軸方向Ｘ１に沿うスラスト力以外の力としての意図しないラジアル力Ｐ１が作用することがある。このとき、製造用中間体４６，１４７間には、曲げ力が作用し、樹脂被膜１３９の一部に局所的に大きな力が作用し、樹脂被膜１３９を平滑にし難い。

図８は、加熱なじみ工程における摺動荷重Ｆと時間ＴＭとの関係を示すグラフ、および内軸製造用中間体１４７の樹脂被膜１３９の温度ＴＰと時間ＴＭとの関係を示すグラフである。図８に示すように、スライド装置９０を用いた加熱なじみ工程では、時間ＴＭ０からのスライド装置９０の駆動の開始に伴い、製造用中間体４６，１４７が相対摺動する。これにより、樹脂被膜１３９の温度ＴＰは、所定時間ＴＭ１までは、時間の経過と共に上昇する。このとき、樹脂被膜１３９は、外軸製造用中間体４６との摺動により、熱を帯びながら、表面が均されていく。これにより、摺動抵抗、すなわち摺動荷重Ｆは、次第に低下していく。

摺動荷重Ｆが低下していくと、製造用中間体４６，１４７間のスライド動作がスムーズになり、発熱量が低下する。すると、樹脂被膜１３９の温度ＴＰは、所定時間ＴＭ１で所定温度としての最高温度ＴＰ１まで上昇した後、低下していく。樹脂被膜１３９の温度ＴＰが最高温度ＴＰ１を超えた後で、摺動荷重Ｆが所定荷重Ｆ１を下回ったとき（時間ＴＭ２のとき）、樹脂被膜１３９の表面は、十分に平滑になった状態となっている。このとき、加熱なじみ工程を完了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、加熱なじみ工程では、スライド装置９０によって、製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持している。すなわち、製造用中間体４６，１４７の中心軸線Ｌ１，Ｌ２が一致している状態を変化させる力が各製造用中間体４６，１４７に作用することを抑制するように、各製造用中間体４６，１４７を、軸方向Ｘ１以外の方向に向けて変位可能に保持している。これにより、曲げ力など、スラスト力以外の力としての意図しない力（例えば、ラジアル力Ｐ１）が各製造用中間体４６，１４７に作用することを抑制できる。

この状態で、なじみ工程を行うことで、樹脂被膜１３９の表面１３９ａのうち、相手側の外軸製造用中間体４６と接触している部分の全面を、均等に外軸製造用中間体４６の表面に摺接させる（なじませる）ことができる。しかも、加熱なじみ工程では、各製造用中間体４６，１４７の間にグリース４８を介在させている。これにより、加熱なじみ工程において、樹脂被膜１３９の表面に作用する摩擦抵抗が必要以上に大きくなることを抑制できる。

したがって、摩擦熱による樹脂被膜１３９の軟化や、樹脂被膜１３９に生じるせん断応力に起因する、ころ状の摩耗分の発生を抑制でき、摩耗粉が樹脂被膜１３９を荒らすことを抑制できる。加熱なじみ工程における、製造用中間体４６，１４７の調芯保持による効果と、グリース４８を介在させる効果とが相俟って、樹脂被膜１３９の表面１３９ａを、極めて滑らかに仕上げることができる。

その上、加熱なじみ工程において、樹脂被膜１３９の摩擦熱を低くできるので、ころ状の摩耗粉の発生を抑制しつつ、各製造用中間体４６，１４７をより高速で相対摺動できる。これにより、加熱なじみ工程を短時間で完了できるので、中間軸５を、より効率よく製造できる。
さらに、加熱なじみ工程に先立ち、調芯機能を有する第１および第２保持機構９１，９２に製造用中間体４６，１４７を取り付けるので、各製造用中間体４６，１４７を精度よく位置決めして保持する必要がない。よって、スライド装置９０に各製造用中間体４６，１４７を取り付ける時間を短くできる。これにより、樹脂被膜１３９の仕上げにかかる時間を短くでき、中間軸５を、より効率よく製造できる。

また、加熱なじみ工程では、自在継手４，６を介して製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持している。これにより、加熱なじみ工程において、各軸の製造用中間体４６，１４７を相対摺動させるときに、軸方向Ｘ１のスラスト力以外の力（ラジアル力Ｆ１等の意図しない力）が各製造用中間体４６，１４７に作用しようとしたときに、製造用中間体４６，１４７が傾くようになっている。これにより、加熱なじみ工程において、上記の意図しない力が各軸の製造用中間体４６，１４７に作用することを確実に抑制できる。

このように、２つの自在継手４，６を用いるという簡易な構成で、加熱なじみ工程において、上記の意図しない力が製造用中間体４６，１４７に作用することを確実に抑制できる。また、車両用操舵装置１の中間軸５のように、内軸３５の一端部および外軸３６の一端部のそれぞれに自在継手４，６を備える動力伝達軸を製造する際には、この自在継手４，６を用いて、製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持できる。これにより、加熱なじみ工程において、製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持するための専用部品の数を少なくできる。また、製造用中間体４６，１４７を調芯可能に保持するための設備を小型にできる。

さらに加熱なじみ工程は、各製造用中間体４６，１４７の温度ＴＰが最高温度ＴＰ１を超えた後で、且つ各製造用中間体４６，１４７の摺動荷重Ｆが所定荷重Ｆ１を下回ったときに完了する。
加熱なじみ工程では、製造用中間体４６，１４７の相対摺動を開始すると、まず、各製造用中間体４６，１４７の摺動摩擦によって製造用中間体４６，１４７の温度が上昇する。そして、上記相対摺動を継続することにより、樹脂被膜１３９の表面が内軸製造用中間体１４７の内表面になじむ。これにより、各製造用中間体４６，１４７の摺動抵抗が低下する。また、各製造用中間体４６，１４７の摺動抵抗が低下することに伴い、各製造用中間体４６，１４７の温度ＴＰも低下する。このように、各製造用中間体４６，１４７の温度ＴＰが最高温度ＴＰ１を超えた後で、且つ各製造用中間体４６，１４７の摺動荷重Ｆが所定荷重Ｆ１を下回ったタイミングで加熱なじみ工程を完了することで、加熱なじみ工程を適切なタイミングで完了できる。

また、加熱なじみ工程において、グリース４８を塗布している。これにより、中間軸５の使用時に必要なグリース４８を用いて、製造用中間体４６，１４７の摺動抵抗を低減できる。これにより、加熱なじみ工程において、各軸の製造用中間体４６，１４７の摺動抵抗を低減するための潤滑剤を別途用意する必要がなく、中間軸５の製造コストを低減できる。

以上より、中間軸５の周方向のがたつきを少なくでき、且つ、この中間軸５の伸縮動作をスムーズに行える。これにより、静粛性に優れ、且つ、操舵フィーリングに優れる車両用操舵装置１を実現できる。
また、自在継手４を第１保持機構９１に取り付け、自在継手６を第２保持機構９２に取り付ける簡易な作業で、製造用中間体４６，１４７をスライド装置９０に容易にセットできる。

また、樹脂被膜１３９の表面１３９ａに溝５２を設けておくことより、前述の摩耗粉を溝５２内に取り込むことができる。したがって、摩耗粉の巨大化によって樹脂被膜１３９の表面１３９ａに異常摩耗が生じることがない。すなわち表面１３９ａを荒らすことがないので、樹脂被膜１３９の表面１３９ａを比較的平滑な状態で相手方にフィットさせることができる。

したがって、外スプライン３７および内スプライン３８の歯面３７ａ，３８ａ間の実質的な接触面積を増加させることができ、その結果、摺動性に優れ且つ耐久性に優れたスプライン伸縮軸としての中間軸５を実現できる。また、中間軸５の使用時には、溝５２が潤滑剤溜まりとして機能するので、良好な潤滑状態を長期に維持することができる。
本発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、スライド装置９０に自在継手４，６を介して製造用中間体４６，１４７を取り付けたけれども、これに限定されない。製造用中間体４６，１４７は、傾き変位、または軸方向Ｘ１と直交する方向の変位が可能なようにスライド装置９０に取り付けられているのがよい。例えば、ロッド９４の中間部に自在継手を設けてもよい。また、加熱なじみ工程において、自在継手４，６に代えて、球面継手やオルダム継手を用いてもよい。

また、スライド装置９０の第１保持機構９１に代えて、第２保持機構９２を軸方向Ｘ１に駆動してもよいし、第１および第２保持機構９１，９２の双方を軸方向Ｘ１に駆動してもよい
上記実施形態では、内軸の外スプラインに樹脂被膜を形成する例に則して説明したが、これに限らない。外軸の内スプラインの少なくとも歯面に樹脂被膜を形成するようにしてもよい。この場合、外軸の製造用中間体の内スプラインに形成された樹脂層を削って樹脂被膜を成形するときに、内軸の製造用中間体を用いて上記樹脂層を加熱なじみ処理を行うことになる。

また、上記の実施形態では、動力伝達軸として、車両用操舵装置１の中間軸５を例に説明したけれども、他の装置の動力伝達軸に本発明を適用してもよい。

１…車両用操舵装置、４…自在継手（第１継手）、５…中間軸（動力伝達軸）、６…自在継手（第２継手）、３５…内軸、３６…外軸、３７…外スプライン、３８…内スプライン、４６…外軸製造用中間体、４８…グリース（潤滑剤）、１３９…樹脂被膜、１３９ａ…樹脂被膜の表面、１４７…内軸製造用中間体、Ｆ…摺動荷重、Ｆ１…所定荷重、Ｌ１…（外軸の製造用中間体の）中心軸線、Ｌ２…（内軸の製造用中間体の）中心軸線、ＴＰ…製造用中間体の温度、ＴＰ１…最高温度（所定温度）、Ｘ１…軸方向。

Claims (8)

1. 外周に外スプラインが設けられた内軸と、前記外スプラインに摺動可能に噛み合う内スプラインが内周に設けられた筒状の外軸と、前記外スプラインおよび前記内スプラインの少なくとも一方に設けられた樹脂被膜と、を含む動力伝達軸の製造方法において、
   前記内軸の製造用中間体の中心軸線と、前記外軸の製造用中間体の中心軸線とを一致させつつ、各前記製造用中間体を調芯可能に保持した状態で、各前記製造用中間体を軸方向に相対摺動することにより、前記樹脂被膜の表面をなじみ加工するなじみ工程を備えることを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
2. 請求項１において、前記外軸の製造用中間体の一端部および前記内外軸の製造用中間体の一端部には、それぞれ第１および第２継手が取り付けられており、
   前記第１および第２継手は、各前記製造用中間体の傾き変位を許容する継手であり、
   前記なじみ工程では、前記第１および第２継手を介して各前記製造用中間体に相対摺動のための荷重を付与することを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
3. 請求項２において、前記第１および第２継手のそれぞれは、対応する製造用中間体の一端部が固定された第１部分と、前記第１部分に対して対応する製造用中間体の中心軸線と直交する軸線の回りに揺動可能に連結された第２部分と、を含み、
   前記第１および第２継手のそれぞれの第２部分が、互いに向かい合う方向に直線往復運動可能な第１および第２保持機構にそれぞれ一体移動可能に保持されていることを特徴とする動力伝達継手の製造方法。
4. 請求項２または３において、前記第１および第２継手は、それぞれ、第１部分と第２部分とを連結する十字軸を有する自在継手を含むことを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れか１項において、前記なじみ工程は、各前記製造用中間体の温度が所定温度を超えた後で、且つ各前記製造用中間体の摺動荷重が所定荷重を下回ったときに完了することを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
6. 請求項１〜４の何れか１項において、前記なじみ工程は、各前記製造用中間体の温度がピーク温度に到達した後で、且つ各前記製造用中間体の摺動荷重が所定荷重を下回ったときに完了することを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
7. 請求項１〜６の何れか１項において、前記なじみ工程では、各前記製造用中間体の間に潤滑剤を介在させていることを特徴とする動力伝達軸の製造方法。
8. 請求項７において、前記潤滑剤は、グリース、またはグリースの基油を含むことを特徴とする動力伝達軸の製造方法。

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