JPWO2020137552A1 - ステアリング装置用の直動軸、ステアリング装置、およびこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態の第1例について、図1〜図9を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向とは、車両の前後方向を意味する。
本例のステアリング装置は、タイロッドを押し引きして、左右の操舵輪12に、運転者によるステアリングホイール1の操作量に応じた舵角を付与する機能と、運転者がステアリングホイール1を操作するために要する力を低減する機能との両方を備える、電動パワーステアンリング装置からなる。本例のステアリング装置は、直動軸9の構成に特徴を有する。本例の直動軸9は、外周部に、ボールねじ部16を有するねじ軸部29と、外周部にラック歯部15を有するラック軸部28と、ラック軸部28とねじ軸部29との結合部である摩擦圧接部44とを備える。本例では、ボールねじ部16が第1入力部に相当し、ねじ軸部29が第1軸部に相当し、かつ、ラック軸部28が第2軸部に相当する。
次に、本例の電動パワーステアリング装置を製造する際の、直動軸9の製造方法について、図3(a)〜図8(c)を参照しつつ説明する。
本発明の実施の形態の第2例について、図8(a)〜図8(c)を参照しながら説明する。本例では、ねじ軸部29を製造する工程において、ボールねじ部16を形成するためのスルーフィード転造加工の具体的な方法が、第1例と異なる。本例では、ねじ軸部用素材40の全体が、1対の転造ダイス同士の間を軸方向に完全に通過した時点で、スルーフィード転造加工が終了する。このため、本例では、ボールねじ部16のうち、1対の転造ダイス同士の間に最初に供給された軸方向他方側の端部に相当する軸方向範囲と、1対の転造ダイス同士の間を最後に通過した軸方向一方側の端部に相当する軸方向範囲とが、ボールねじ部16のうちの転造不完全部43となり、ボールねじ部16の軸方向中間部に相当する残りの軸方向範囲が、転造完全部42となる。
本発明の実施の形態の第3例について、図10(a)〜図10(c)を参照しながら説明する。本例では、ねじ軸部29aを製造する工程において、まず、得るべきねじ軸部29aの軸方向寸法の2倍の軸方向寸法を有し、かつ、円柱形状を有するねじ軸部用素材の外周部に、スルーフィード転造加工を施して、ボールねじ部16zを形成する。これにより、図10(a)に示すような、外周部の軸方向全長にわたってボールねじ部16zを有する第1ねじ軸部中間素材64を得る。ボールねじ部16zは、軸方向中間部に転造完全部42zを有し、かつ、軸方向両側の端部に転造不完全部43を有する。
本発明の実施の形態の第4例について、図11(a)〜図11(c)を参照しながら説明する。本例では、ねじ軸部29bを製造する工程において、得るべきねじ軸部29bの軸方向寸法を超える所定の軸方向寸法、具体的には、得るべきねじ軸部29bの軸方向寸法の数倍以上、好ましくは3倍以上の軸方向寸法を有し、かつ、円柱形状を有する、長尺のねじ軸部用素材の外周部に、スルーフィード転造加工を施して、ボールねじ部16zを形成する。これにより、図11(a)に示すような、外周部にボールねじ部16zを有する、長尺な第1ねじ軸部中間素材64aを得る。ねじ軸部用素材に関する前記所定の軸方向寸法の上限は任意であり、入手可能な長尺のねじ軸部用素材の長さに応じて定まる。
本発明の実施の形態の第5例について、図12(a)および図12(b)を参照しながら説明する。本例では、ねじ軸部29cを製造する工程において、把持部56aを形成する工程での径方向の削り加工量を、第1例よりも少なくしている。すなわち、第1例では、図8(b)に示すように、ボールねじ部16のうち、把持部56を形成すべき軸方向一方側の端部に存在するねじ山をすべて削ることによって、円筒面である把持部56を形成した。これに対し、本例では、図12(a)に示すように、ボールねじ部16のうち、把持部56aを形成すべき軸方向一方側の端部に存在するねじ山の径方向外側部分のみを削ることによって、軸方向一方側の端部のねじ山の外周面に、転造完全部42の雄ねじ溝55と同軸の把持部56aを形成している。本例では、把持部56aを形成する工程での径方向の削り加工量を少なくできるため、把持部56aの形成作業を短時間で行うことができる。
本発明の実施の形態の第6例について、図13を参照しながら説明する。本例では、ねじ軸部29dを製造する工程において、ねじ軸部用素材40(図7参照)に対し、スルーフィード転造加工によって、軸方向他方側から軸方向一方側に向けてボールねじ部16を徐々に形成する際に、第1例よりも早期に転造加工を終了することによって、ねじ軸部用素材40の軸方向一方側の端部を非転造部として残す。そして、ボールねじ部16の転造完全部42の雄ねじ溝55を基準として非転造部の外周部を削ることにより、把持部56bを形成する。本例では、ねじ軸部用素材40に対して転造加工を施す部分の軸方向長さを短くできるため、その分、ボールねじ部16を形成するために要する時間を短くできる。
本発明の実施の形態の第7例について、図13を参照しながら説明する。本例では、第6例の場合と同様、ねじ軸部29dを製造する工程において、ねじ軸部用素材40(図7参照)に転造加工を施すことにより、ねじ軸部用素材40の軸方向一方側の端部以外の部分にのみボールねじ部16を形成し、ねじ軸部用素材40の軸方向一方側の端部を非転造部として残す。そして、ボールねじ部16の転造完全部42の雄ねじ溝55を基準として非転造部の外周部を削ることにより、把持部56bを形成する。
本発明の実施の形態の第8例について、図14を参照しながら説明する。本例では、ラック軸部28aを製造する工程において、ラック歯部15の形成および熱処理を行った後に、ラック軸部28aのねじ軸部29(図3参照)に近い側の軸方向他方側の端部の外周部に、ラック歯部15を基準として、削り加工により芯出し用の把持部63を形成する。これにより、把持部63を、ラック軸部28aのうち、ラック歯部15を有する部分と同軸に仕上げる。そして、ラック軸部28aとねじ軸部29とを摩擦圧接により結合する工程において、把持部63を第2把持具58により把持する。このような本例では、ラック歯部15を有する部分とボールねじ部16(図1〜図3(b)参照)を有する部分との同軸度を、より向上させることができる。その他の構成および作用は、第1例と同様である。
本発明の実施の形態の第9例について、図15を参照しながら説明する。本例では、ラック軸部28bとねじ軸部29(図3参照)とを摩擦圧接により結合する工程において、ラック軸部28bのうち、ラック歯部15を有する部分を、芯出し用の第2把持具58aにより把持する。このため、ラック歯部15を有する部分の芯出し精度を十分に確保できる。
本発明の実施の形態の第10例について、図15を参照しながら説明する。本例のステアリング装置を構成する直動軸9aは、外周部に一方のラック歯部15を有する、一方のラック軸部28と、外周部に他方のラック歯部15aを有する、他方のラック軸部28cとを摩擦圧接により結合することにより形成される。一方のラック歯部15は、ピニオン軸8のピニオン歯部14に噛合し、かつ、他方のラック歯部15aは、別のピニオン軸8aのピニオン歯部14aに噛合している。電動アシスト装置6aの制御部は、トルクセンサ18により検出したトルクの方向および大きさと車速信号とに応じて、電動モータ19aへの通電量を制御しながら、電動モータ19aにより、減速機61を介して別のピニオン軸8aを回転駆動する。そして、他方のラック歯部15aとピニオン歯部14aとの噛合部により、別のピニオン軸8aの回転運動を直動軸9aの直線運動に変換することで、直動軸9aに操舵補助力を付与する。すなわち、本例では、他方のラック歯部15aが第1入力部に相当し、他方のラック軸部28cが第1軸部に相当し、かつ、一方のラック軸部28が第2軸部に相当する。
2 ステアリングシャフト
3a、3b 自在継手
4 中間シャフト
5 ステアリングギヤユニット
6、6a、6b 電動アシスト装置
7 入力軸
8、8a ピニオン軸
9、9a 直動軸
10 ボールジョイント
11 タイロッド
12 操舵輪
13 ハウジング
14、14a ピニオン歯部
15、15a ラック歯部
16、16a、16b、16z ボールねじ部
17 ねじ軸部中間素材
18 トルクセンサ
19、19a 電動モータ
20 ボールねじ機構
21 出力軸
22 雌ねじ溝
23 ボールナット
24 ボール
25 駆動プーリ
26 無端ベルト
27 従動プーリ
28、28a、28b、28c ラック軸部
29、29a、29b、29c、29d ねじ軸部
30 ラック軸部用素材
31 受型
32 凹溝部
33 押圧パンチ
34 ラック軸部中間素材
35 ダイス
36 保持孔
37 底部
38 歯成形用パンチ
39a、39b 小径軸部
40 ねじ軸部用素材
41 小径軸部
42、42z 転造完全部
43 転造不完全部
44 摩擦圧接部
45a、45b 凹孔
54 転がり軸受
55 雄ねじ溝
56 把持部
57 第1把持具
58 第2把持具
59 スリーブ
60 直交平面
61 減速機
62 延長軸部
63 把持部
64、64a 第1ねじ軸部中間素材
65、65a 第2ねじ軸部中間素材
66 ねじ孔
Claims (19)
- 軸方向の直線運動をするための駆動力が入力される第1入力部を外周部に有する第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との結合部と備える、ステアリング装置用の直動軸の製造方法であって、
第1軸部を製造する工程と、
第1軸部と第2軸部とを摩擦圧接により結合する工程と、を備え、
第1軸部を製造する工程は、第1軸部用素材に第1入力部を形成する工程と、該第1入力部を形成した後、該第1入力部を基準として、第1軸部のうちの第2軸部に結合される側の軸方向端部の外周部に芯出し用の把持部を形成する工程とを含み、
前記摩擦圧接を、第1軸部の前記把持部を芯出し用の第1把持具により把持すると共に、第2軸部を芯出し用の第2把持具により把持した状態で、第1軸部の前記軸方向端部と第2軸部の軸方向端部とを突き合わせることにより行う、
ステアリング装置用の直動軸の製造方法。 - 前記摩擦圧接を、第1把持具と第2把持具とのうちの少なくとも一方の把持具を回転駆動することにより、第1軸部と第2軸部とを相対回転させながら行う、請求項1に記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 前記摩擦圧接を、第1把持具を回転駆動することにより第1軸部を回転させると共に、第2軸部を非回転に保持しながら行う、請求項2に記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 第1入力部は、ボールねじ部からなり、前記第1入力部を形成する工程は、転造加工によりボールねじ部を形成する工程からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 前記転造加工が、スルーフィード転造加工である、請求項4に記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 第1軸部と第2軸部とを摩擦圧接により結合する工程において、第1軸部のうちの第2軸部に結合される側とは軸方向反対側の部分の周囲にスリーブをがたつきなく外嵌する、請求項4または5に記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 前記ボールねじ部を形成する工程において、第1軸部のうち、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部を含む所定の軸方向範囲に、前記ボールねじ部を形成し、および、
前記把持部を形成する工程において、前記ボールねじ部のうち、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部から軸方向に外れた部分を基準として、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部に削り加工を施すことにより、前記把持部を形成する、
請求項4〜6のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。 - 前記把持部を形成する工程において、前記ボールねじ部のうち、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部の径方向外側部分にのみ削り加工を施すことにより、前記把持部を形成し、および、
前記摩擦圧接において、前記第1軸部の回転を、前記ボールねじ部を径方向外側から見た場合に、前記ボールねじ部のねじ山が第2軸部に近づく方向に移動するように見える回転方向に行う、
請求項3に従属する請求項7に記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。 - 前記ボールねじ部を形成する工程において、第1軸部のうち、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部から軸方向に外れた部分にのみ、前記ボールねじ部を形成し、および、
前記把持部を形成する工程は、第1軸部のうち、前記第2軸部に結合される側の軸方向端部に削り加工を施す工程からなる、
請求項4〜6のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。 - 第1入力部は、ラック歯部からなる、請求項1〜3のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法。
- 軸方向の直線運動をするための駆動力が入力される第1入力部を外周部に有する第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との結合部と備える直動軸を含むステアリング装置の製造方法であって、
前記直動軸を製造する工程を備え、該工程において、前記直動軸を、請求項1〜10のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸の製造方法により製造する、
ステアリング装置の製造方法。 - 軸方向の直線運動をするための駆動力が入力される第1入力部を外周部に有する第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との結合部と、第1軸部のうちの前記結合部側の軸方向端部の外周部に設けられ、第1入力部を有する部分と同軸の芯出し用の把持部と、を備える、ステアリング装置用の直動軸。
- 第1入力部は、ボールねじ部からなる、請求項12に記載のステアリング装置用の直動軸。
- 第1軸部は、前記把持部から軸方向に外れた部分の軸方向全長にわたり、前記ボールねじ部を有する、請求項13に記載の直動軸。
- 第1軸部は、軸方向全長にわたり、前記ボールねじ部を有し、前記把持部は、前記ボールねじ部のうち、前記結合部側の軸方向端部の外周部に配置される、請求項13に記載の直動軸。
- 前記ボールねじ部は、第2軸部から遠い側の軸方向端部に転造不完全部を有し、かつ、該転造不完全部に対して第2軸部に近い側の隣接する部分に転造完全部を有する、請求項14または15に記載の直動軸。
- 第1入力部は、ラック歯部により構成される、請求項12に記載の直動軸。
- 軸方向の直線運動をするための駆動力が入力される第1入力部を外周部に有する第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との結合部とを有する直動軸を備える、ステアリング装置であって、前記直動軸は、請求項12〜17のいずれかに記載のステアリング装置用の直動軸からなる、ステアリング装置。
- 前記ボールねじ部のうちの前記転造完全部のみが、複数個のボールと係合する、請求項16に従属する請求項18に記載のステアリング装置。
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