JPWO2020166525A1 - Linear shaft and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接するのに必要な摩擦熱の発生が阻害されにくい製造方法を実現する。ラック軸部(19)とねじ軸部(20)とのそれぞれの摩擦圧接部と反対側の軸方向端部に形成された係合部であるスリット(33、33a)に治具(37、37a)を係合させることにより、ラック軸部(19)およびねじ軸部(20)と治具(37、37a)との相対回転を不能にした状態で、治具(37a)によりねじ軸部(20)を回転駆動し、治具(37)によりラック軸部(19)の回転を阻止しながら、ラック軸部(19)とねじ軸部(20)との軸方向端部同士を摩擦圧接する。A manufacturing method is realized in which the generation of frictional heat required for friction welding between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion is less likely to be hindered. A jig (37, 37a) is formed in a slit (33, 33a) which is an engaging portion formed at an axial end on the opposite side of the friction welding portion between the rack shaft portion (19) and the screw shaft portion (20). ) Is engaged with the rack shaft (19), and the screw shaft (20) and the jig (37, 37a) cannot rotate relative to each other. 20) is rotationally driven, and while the rotation of the rack shaft portion (19) is blocked by the jig (37), the axial ends of the rack shaft portion (19) and the screw shaft portion (20) are friction-welded to each other. ..
Description
本発明は、例えば車両用のステアリング装置などに組み込まれて直線運動をする直動軸と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a linear motion shaft that is incorporated in, for example, a steering device for a vehicle and has a linear motion, and a method for manufacturing the same.
自動車などの車両用のステアリング装置は、ステアリングホイールの操作に伴って軸方向運動である直線運動をする直動軸を備えている。左右の操舵輪の舵角は、直動軸の直線運動に伴って変化するようになっている。 A steering device for a vehicle such as an automobile is provided with a linear motion shaft that makes a linear motion that is an axial motion in association with the operation of the steering wheel. The steering angles of the left and right steering wheels change with the linear motion of the linear motion axis.
このような直動軸は、軸方向寸法が大きく、軸方向一方側部と軸方向他方側部とで互いに異なる形状を有している。このため、直動軸の設計の自由度や製造のしやすさを向上させる観点から、直動軸を2つの軸部に分けて製造する方法が各種提案されている。 Such a linear motion shaft has a large axial dimension, and has different shapes on one side portion in the axial direction and the other side portion in the axial direction. Therefore, from the viewpoint of improving the degree of freedom in designing the linear motion shaft and the ease of manufacturing, various methods have been proposed in which the linear motion shaft is divided into two shaft portions for manufacturing.
例えば、特開2005−247163号公報には、運転者がステアリングホイールを操作する力を軽減する機能を備えた電動パワーステアリング装置の直動軸として、軸方向一方側部の外周部にラック歯部を有するとともに、軸方向他方側部の外周部にボールねじ部を有する直動軸が記載されている。なお、ラック歯部は、ステアリングホイールから伝達される操舵力が入力される入力部である。また、ボールねじ部は、電動モータを発生源とする操舵補助力が入力される入力部である。そして、特開2005−247163号公報では、このような直動軸を2つの軸部に分けて製造する方法が提案されている。具体的には、外周部にラック歯部を有するラック軸部と、外周部にボールねじ部を有するねじ軸部とを別々に製造した後、ラック軸部とねじ軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する方法が提案されている。 For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-247163 describes a rack tooth portion on the outer peripheral portion of one side in the axial direction as a linear motion axis of an electric power steering device having a function of reducing a force for a driver to operate a steering wheel. A linear motion shaft having a ball screw portion on the outer peripheral portion of the other side portion in the axial direction is described. The rack tooth portion is an input portion into which the steering force transmitted from the steering wheel is input. Further, the ball screw portion is an input portion into which a steering assist force originating from an electric motor is input. Then, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-247163 proposes a method of manufacturing such a linear motion shaft by dividing it into two shaft portions. Specifically, after separately manufacturing a rack shaft portion having a rack tooth portion on the outer peripheral portion and a screw shaft portion having a ball screw portion on the outer peripheral portion, the axial end portion of the rack shaft portion and the screw shaft portion A method of friction welding with each other has been proposed.
特開2005−247163号公報に記載された直動軸の製造方法では、ラック軸部とねじ軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する工程において、ラック軸部とねじ軸部とのうちの一方の軸部の外周部を一方の把持具により把持するとともに、ラック軸部とねじ軸部とのうちの他方の軸部の外周部を他方の把持具により把持することにより、ラック軸部とねじ軸部との芯出しを行う。この状態で、一方の把持具により一方の軸部を回転駆動するとともに、他方の把持具により他方の軸部を非回転に保持しながら、双方の軸部の軸方向端部同士を摩擦圧接する。 In the method for manufacturing a linear motion shaft described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-247163, in a step of friction welding between the axial end portions of the rack shaft portion and the screw shaft portion, the rack shaft portion and the screw shaft portion are included. By gripping the outer peripheral portion of one shaft portion with one gripping tool and gripping the outer peripheral portion of the other shaft portion of the rack shaft portion and the screw shaft portion with the other gripping tool, the rack shaft portion Centering with the screw shaft. In this state, one shaft is rotationally driven by one grip, and the other grip is holding the other shaft non-rotatingly while friction-welding the axial ends of both shafts. ..
上述した従来の直動軸の製造方法では、ラック軸部とねじ軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する際に、ラック軸部およびねじ軸部とこれらを把持する把持具との間に回転方向の滑りが生じると、その分、ラック軸部とねじ軸部との相対回転速度が低下して、ラック軸部とねじ軸部との軸方向端部同士の間に、摩擦圧接をするのに必要な摩擦熱を発生させることができなくなる可能性がある。 In the conventional method for manufacturing a linear motion shaft described above, when the axial ends of the rack shaft and the screw shaft are friction-welded to each other, between the rack shaft and the screw shaft and the gripper that grips them. When slippage occurs in the rotational direction, the relative rotational speed between the rack shaft and the screw shaft decreases by that amount, and friction welding is performed between the axial ends of the rack shaft and the screw shaft. It may not be possible to generate the frictional heat required to do so.
本発明の目的は、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接するのに必要な摩擦熱の発生が阻害されにくい製造方法を実現することにある。 An object of the present invention is to realize a manufacturing method in which the generation of frictional heat required for friction welding between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion is not easily hindered.
本発明の製造対象となる直動軸は、第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士の摩擦圧接部とを備える。 The linear motion shaft to be manufactured according to the present invention includes a first shaft portion, a second shaft portion, and a friction welding portion between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion.
本発明の直動軸の製造方法は、第1軸部と第2軸部とのうちの少なくとも一方である対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部に形成された係合部に治具を係合させることにより、前記対象軸部と前記治具との相対回転を不能にした状態で、前記治具により前記対象軸部を回転駆動し、または、前記治具により前記対象軸部の回転を阻止しながら、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する工程を備える。 In the method for manufacturing a linear motion shaft of the present invention, an engagement formed at an axial end portion of a target shaft portion, which is at least one of a first shaft portion and a second shaft portion, on the opposite side of the friction welding portion. By engaging the jig with the portion, the target shaft portion is rotationally driven by the jig in a state where the relative rotation between the target shaft portion and the jig is disabled, or the target shaft portion is rotationally driven by the jig. A step of friction welding the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion with each other while preventing the rotation of the target shaft portion is provided.
本発明の直動軸の製造方法においては、前記係合部を、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の径方向に伸長するとともに前記摩擦圧接部と反対側に開口するスリットとすることができる。 In the method for manufacturing a linear motion shaft of the present invention, the engaging portion is extended in the radial direction of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion and on the side opposite to the friction welding portion. It can be an opening slit.
前記スリットは、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の周方向1箇所以上に備えられる。この場合、前記スリットは、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部における、径方向反対側となる2箇所に備えられる、あるいは、周方向等間隔の4箇所に備えられることができる。 The slits are provided at one or more locations in the circumferential direction of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion. In this case, the slits are provided at two locations on the radial opposite side of the target shaft portion at the axial end portion opposite to the friction welding portion, or at four locations at equal intervals in the circumferential direction. be able to.
前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部を、径方向中心部に軸方向に開口するねじ孔を有する筒部により構成して、前記スリットを、前記筒部に該筒部を径方向に貫通するように配置することができる。 The axial end of the target shaft portion opposite to the friction welding portion is formed of a tubular portion having a screw hole that opens axially in the radial center portion, and the slit is formed in the tubular portion. The portions can be arranged so as to penetrate in the radial direction.
より具体的には、前記スリットは、U字形の径方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、軸方向に対して平行な平面からなる1対の内側面を備え、前記治具は、短円柱状の基部と、該基部の軸方向側面から突出し、前記スリットの内面形状と合致する外面形状を有し、前記基部の軸方向に対して平行な平面からなる幅方向両側面を備える係合凸部とからなることができる。 More specifically, the slit has a U-shaped inner surface shape viewed from the radial direction, is located on both sides in the width direction, and has a pair of inner surface surfaces formed of planes parallel to the axial direction. The jig has a short columnar base portion and an outer surface shape that protrudes from the axial side surface of the base portion and matches the inner surface shape of the slit, and has a width direction formed of a plane parallel to the axial direction of the base portion. It can consist of an engaging protrusion having both sides.
代替的に、前記スリットは、くさび形状の径方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、該スリットの軸方向開口側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面からなる1対の内側面を備え、前記治具は、短円柱状の基部と、該基部の軸方向側面から突出し、前記スリットの内面形状と合致する外面形状を有し、先端側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面からなる幅方向両側面を備える係合凸部とからなることができる。 Alternatively, the slit has a wedge-shaped inner surface shape viewed from the radial direction, is located on both sides in the width direction, and is composed of a plane inclined in a direction away from each other toward the axial opening side of the slit. The jig has a pair of inner side surfaces, and the jig has an outer surface shape that protrudes from the axial side surface of the short columnar base portion and matches the inner surface shape of the slit, and approaches each other toward the tip side. It can consist of an engaging ridge having both sides in the width direction, which is a plane inclined in the direction.
代替的に、前記スリットは、くさび形状の軸方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、径方向外側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面からなる1対の内側面を備えることができる。この場合、前記治具は、前記スリットの内面形状に合致する外面形状を有し、くさび形状を有し、かつ、径方向外側から径方向内側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面からなる幅方向両側面を備える、係合片からなることができる。あるいは、前記治具は、円柱形状の円柱基部と、該円柱基部の外周面から径方向外側に突出し、前記スリットの内面形状に合致する外面形状を有し、くさび形状を有し、かつ、径方向外側から径方向内側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面からなる幅方向両側面を備える、係合部とを備えることができる。 Alternatively, the slit has a wedge-shaped axially-viewed inner surface shape, is located on both sides in the width direction, and is a pair of inner surfaces composed of planes that are inclined toward the outer side in the radial direction. Can be provided. In this case, the jig has an outer surface shape that matches the inner surface shape of the slit, has a wedge shape, and is composed of a plane that is inclined in a direction that approaches each other from the outer side in the radial direction to the inner side in the radial direction. It can consist of an engaging piece with both sides in the width direction. Alternatively, the jig has a cylindrical base portion, an outer surface shape that protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the cylindrical base portion and matches the inner surface shape of the slit, has a wedge shape, and has a diameter. It can be provided with an engaging portion having both side surfaces in the width direction formed of planes inclined in a direction in which they approach each other from the outside in the direction toward the inside in the radial direction.
前記対象軸部は、径方向中央部に、軸方向に貫通する中空孔を備えることができる。 The target shaft portion may be provided with a hollow hole penetrating in the axial direction at the central portion in the radial direction.
前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の外周面に、スプライン部を備えることができる。 A spline portion can be provided on the outer peripheral surface of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion.
本発明の直動軸の製造方法においては、前記スリットの回転方向の位置を利用して、前記摩擦圧接の終了時の第1軸部と第2軸部との回転方向の位置関係を規制することができる。 In the method for manufacturing a linear motion shaft of the present invention, the position of the slit in the rotation direction is used to regulate the positional relationship between the first shaft portion and the second shaft portion in the rotation direction at the end of the friction welding. be able to.
本発明の直動軸の製造方法においては、前記治具を工具として用いる塑性加工によって前記係合部を形成するのと同時に、前記治具を前記係合部に係合させることができる。代替的に、前記係合部は、前記対象軸部の鋳造時に、あるいは、前記対象軸部に機械加工を施すことによって形成し、その後に、前記治具と前記係合部とを係合させることもできる。 In the method for manufacturing a linear motion shaft of the present invention, the jig can be engaged with the engaging portion at the same time as forming the engaging portion by plastic working using the jig as a tool. Alternatively, the engaging portion is formed at the time of casting the target shaft portion or by machining the target shaft portion, and then the jig and the engaging portion are engaged with each other. You can also do it.
本発明の直動軸の製造方法においては、製造対象となる直動軸を、ステアリング装置用とすることができる。 In the method for manufacturing a linear motion shaft of the present invention, the linear motion shaft to be manufactured can be used for a steering device.
本発明の直動軸は、第1軸部と、第2軸部と、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士の摩擦圧接部とを備える。また、本発明の直動軸は、第1軸部と第2軸部とのうちの少なくとも一方である対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部に、治具を相対回転不能に係合させることが可能な係合部を有する。 The linear motion shaft of the present invention includes a first shaft portion, a second shaft portion, and a friction welding portion between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion. Further, in the linear motion shaft of the present invention, the jig is rotated relative to the axial end portion of the target shaft portion, which is at least one of the first shaft portion and the second shaft portion, on the opposite side to the friction welding portion. It has an engaging portion that can be engaged in an impossible manner.
本発明の直動軸においては、前記対象軸部は、外周部にボールねじ部を有するねじ軸部からなり、該ボールねじ部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部は、不完全ねじ部になっており、および、該不完全ねじ部の一部は、前記係合部によって切り欠かれている構成を採用することができる。代替的に、前記対象軸部は、外周部にラック歯を有するラック軸部からなる構成、ボールねじ部およびラック歯以外の構造を備える構成、または、何れの構造も備えない構成を採用することもできる。前記対象軸部は、中実あるいは中空の軸部材の何れによっても構成することができる。 In the linear motion shaft of the present invention, the target shaft portion is composed of a screw shaft portion having a ball screw portion on the outer peripheral portion, and the axial end portion of the ball screw portion opposite to the friction welding portion is incomplete. A structure that is a threaded portion and a part of the incompletely threaded portion is cut out by the engaging portion can be adopted. Alternatively, the target shaft portion shall adopt a configuration including a rack shaft portion having rack teeth on the outer peripheral portion, a configuration having a structure other than the ball screw portion and the rack teeth, or a configuration having neither structure. You can also. The target shaft portion can be formed of either a solid or hollow shaft member.
本発明の直動軸においては、前記係合部を、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の径方向に伸長するとともに前記摩擦圧接部と反対側に開口するスリットとすることができる。 In the linear motion shaft of the present invention, the engaging portion is a slit that extends in the radial direction of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion and opens on the opposite side of the friction welding portion. Can be.
前記スリットは、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の周方向1箇所以上に備えられることができる。この場合、前記スリットは、前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部における、径方向反対側となる2箇所に備えられる、あるいは、周方向等間隔の4箇所に備えられることができる。 The slits can be provided at one or more locations in the circumferential direction of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion. In this case, the slits are provided at two locations on the radial opposite side of the target shaft portion at the axial end portion opposite to the friction welding portion, or at four locations at equal intervals in the circumferential direction. be able to.
前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部は、径方向中心部に軸方向に開口するねじ孔を有する筒部からなり、前記スリットは、前記筒部に該筒部を径方向に貫通するように配置されることができる。 The axial end of the target shaft portion opposite to the friction welding portion is formed of a tubular portion having a screw hole that opens in the radial direction in the radial center portion, and the slit has the tubular portion in the tubular portion. It can be arranged so as to penetrate in the radial direction.
より具体的には、前記スリットは、U字形の径方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、軸方向に対して平行な平面からなる1対の内側面を備えることができる。代替的に、前記スリットは、くさび形状の径方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、該スリットの軸方向開口側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面からなる1対の内側面を備えることができる。さらに、前記スリットは、くさび形状の軸方向から見た内面形状を有し、幅方向両側部に位置し、径方向外側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面からなる1対の内側面を備えることができる。 More specifically, the slit has a U-shaped inner surface shape viewed from the radial direction, is located on both sides in the width direction, and has a pair of inner surface surfaces formed of planes parallel to the axial direction. Can be done. Alternatively, the slit has a wedge-shaped inner surface shape viewed from the radial direction, is located on both sides in the width direction, and is composed of a plane inclined in a direction away from each other toward the axial opening side of the slit. It can have a pair of inner surfaces. Further, the slit has a wedge-shaped inner surface shape viewed from the axial direction, is located on both sides in the width direction, and has a pair of inner surfaces composed of planes inclined in a direction away from each other toward the outer side in the radial direction. be able to.
前記対象軸部は、径方向中央部に、軸方向に貫通する中空孔を備えることができる。 The target shaft portion may be provided with a hollow hole penetrating in the axial direction at the central portion in the radial direction.
前記対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部の外周面に、スプライン部が備えられていることができる。 A spline portion may be provided on the outer peripheral surface of the axial end portion of the target shaft portion on the side opposite to the friction welding portion.
本発明の直動軸においては、該直動軸を、ステアリング装置用とすることができる。 In the linear motion shaft of the present invention, the linear motion shaft can be used for a steering device.
本発明によれば、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する際に、該軸方向端部同士を摩擦圧接するのに必要な摩擦熱の発生が阻害されにくくすることができる。 According to the present invention, when the axial ends of the first shaft portion and the second shaft portion are friction-welded to each other, the generation of frictional heat required for friction welding the axial ends is hindered. It can be made difficult.
[第1例]
本発明の実施の形態の第1例について、図1〜図7を用いて説明する。なお、以下の説明において、前後方向は、車両の前後方向を意味する。[First example]
A first example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. In the following description, the front-rear direction means the front-rear direction of the vehicle.
(電動パワーステアリング装置)
本例の電動パワーステアリング装置は、図1に示すように、運転者が操作するステアリングホイール1と、ステアリングシャフト2と、1対の自在継手3a、3bと、中間シャフト4と、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤユニット5と、電動アシスト装置6とを備える。(Electric power steering device)
As shown in FIG. 1, the electric power steering device of this example includes a
ステアリングホイール1は、車体に対して回転可能に支持されたステアリングシャフト2の後端部に支持固定されている。ステアリングシャフト2の前端部は、後側の自在継手3aと、中間シャフト4と、前側の自在継手3bとを介して、ステアリングギヤユニット5の入力軸7に接続されている。このため、ステアリングホイール1を回転させることで、入力軸7を回転させることができる。入力軸7の回転運動は、ステアリングギヤユニット5の直動軸9の直線運動に変換される。これにより、直動軸9の軸方向両端部にボールジョイント10を介して接続された1対のタイロッド11が押し引きされ、左右の操舵輪12にステアリングホイール1の操作量に応じた舵角が付与される。また、この際に電動アシスト装置6は、直動軸9に対し、該直動軸9が直線運動をするための操舵補助力を付与する。これにより、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が軽減される。 The
ステアリングギヤユニット5は、車体に固定されたハウジング13と、入力軸7と、図示しないトーションバーと、ピニオン軸8と、直動軸9と、図示しない押圧機構とを備える。 The
ピニオン軸8は、軸方向先端側部にピニオン歯部14を有する。ピニオン軸8は、入力軸7の先端側に、入力軸7と同軸に配置され、かつ、入力軸7に対し、前記トーションバーを介してトルク伝達を可能に接続されている。ピニオン軸8は、ハウジング13の内側に、図示しない転がり軸受によって回転のみを可能に支持されている。 The
直動軸9は、軸方向一方側部(図1および図2の左方側部)の外周部の周方向一部にラック歯部15を有し、かつ、軸方向他方側部(図1および図2の右方側部)の外周部にボールねじ部16を有する。ボールねじ部16は、後述するボールねじ機構17を構成するもので、螺旋状の雄ねじ溝18を有している。 The
直動軸9は、外周部にラック歯部15を有するラック軸部19と、外周部にボールねじ部16を有するねじ軸部20と、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士の結合部である摩擦圧接部21とを備える。すなわち、直動軸9は、それぞれが別々に製造されたラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接することにより構成されている。本例では、ねじ軸部20が第1軸部に相当し、ラック軸部19が第2軸部に相当する。また、ラック軸部19とねじ軸部20とのそれぞれは、中実の軸部である。本発明を実施する場合、ラック軸部19とねじ軸部20とのうちの少なくとも一方を、中空の軸部とすることもできる。 The
ラック軸部19は、例えば図3(a)、図3(b)、および図4に示すように、軸方向中間部の周方向1箇所に、ラック歯部15を有する。また、ラック軸部19は、摩擦圧接部21と反対側である軸方向一方側の端部の径方向中心部に、軸方向一方側に開口する有底のねじ孔31を有し、かつ、ねじ孔31の周囲部分が略円筒状の筒部32になっている。なお、ねじ孔31は、図1の左側のボールジョイント10が備える図示しない結合用のねじ軸を螺合するためのものである。 As shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), and 4, for example, the
ラック軸部19は、筒部32の径方向反対側となる2箇所に、係合部である径方向に伸長するスリット33を有する。スリット33は、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する作業を行う際に、治具37を係合させるためのものである。本例では、スリット33は、筒部32の軸方向一方側部を径方向に横切るように貫通するとともに、軸方向一方側に開口している。径方向から見たスリット33の内面形状はU字形である。すなわち、スリット33の内面のうち、スリット33の幅方向両側部に位置する1対の内側面34は、ラック軸部19の軸方向に対して平行な平面であり、軸方向の奥端面は半円筒状の凹面である。本例では、筒部32の径方向反対側に位置する2つのスリット33のうちの一方のスリット33とラック歯部15との周方向に関する配置の位相を互いに一致させている。ただし、本発明を実施する場合には、該配置の位相を、本例の場合と異ならせることもできる。なお、スリット33の大きさは、任意に決定することができる。例えば、スリット33の幅寸法Wは、筒部32の軸方向一方側部の外径寸法Dの20%〜30%程度とすることができる。また、スリット33の1対の内側面34の軸方向寸法Lは、5mm〜10mm程度とすることができる。 The
ラック軸部19は、摩擦圧接部21側である軸方向他方側の端部に、圧接側軸部35を有する。本例では、圧接側軸部35は円柱状であり、圧接側軸部35の外周面は円筒面である。なお、本発明を実施する場合には、ラック軸部の圧接側軸部を円筒状に構成することもできる。 The
ねじ軸部20は、例えば図5(a)、図5(b)、および図6に示すように、摩擦圧接部21側である軸方向一方側の端部を除く軸方向範囲の外周部に、ボールねじ部16を有する。また、ねじ軸部20は、摩擦圧接部21と反対側である軸方向他方側の端部の径方向中心部に、軸方向他方側に開口する有底のねじ孔31aを有し、かつ、ねじ孔31aの周囲部分が、外周部にボールねじ部16の一部を有する略円筒状の筒部32aになっている。なお、ねじ孔31aは、図1の右側のボールジョイント10が備える図示しない結合用のねじ軸を螺合するためのものである。 As shown in FIGS. 5 (a), 5 (b), and 6, for example, the
ねじ軸部20は、筒部32aの径方向反対側となる2箇所に、係合部である径方向に伸長するスリット33aを有する。スリット33aは、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する作業を行う際に、治具37aを係合させるためのものである。スリット33aは、筒部32aの軸方向他方側部を径方向に横切るように貫通するとともに、軸方向他方側に開口している。径方向から見たスリット33aの内面形状はU字形である。すなわち、スリット33aの内面のうち、幅方向両側部に位置する1対の内側面34aは、ねじ軸部20の軸方向に対して平行な平面であり、軸方向の奥端面は半円筒状の凹面である。また、本例では、筒部32aの径方向反対側に位置する2つのスリット33aのうちの一方のスリット33aと、ボールねじ部16のねじ山の軸方向他方側の終端部との、周方向に関する配置の位相を互いに一致させている。ただし、本発明を実施する場合には、該周方向に関する配置の位相を、本例の場合と異ならせることもできる。本例では、ねじ軸部20のスリット33aと、ラック軸部19のスリット33との、互いの形状および大きさを同じにしている。ただし、本発明を実施する場合には、スリット33、33a同士で、互いの形状や大きさを異ならせることもできる。 The
ねじ軸部20は、摩擦圧接部21側である軸方向一方側の端部に、圧接側軸部35aを有する。本例では、圧接側軸部35aは円柱状であり、圧接側軸部35aの外周面は円筒面である。本発明を実施する場合には、ねじ軸部の圧接側軸部を円筒状に構成することもできる。 The
本例では、直動軸9の完成状態で、ラック軸部19の2つのスリット33と、ねじ軸部20の2つのスリット33aとの、互いの回転方向の位置(位相)を一致させている。本発明を実施する場合には、該互いの回転方向の位置の関係を、本例の場合と異ならせることもできる。 In this example, in the completed state of the
上述した構成を有する直動軸9は、その軸方向中間部がハウジング13の内側に、ボールねじ機構17を構成する複数個のボール27によって、直線運動を可能に支持されている。また、この状態で、ピニオン軸8のピニオン歯部14と直動軸9のラック歯部15とは、互いに噛合している。これにより、ピニオン軸8の回転運動が、直動軸9の直線運動に変換されるようになっている。また、ハウジング13に対する直動軸9の回転は、ラック歯部15とピニオン歯部14との噛合によって阻止されている。 The
前記押圧機構は、ハウジング13の内側で、直動軸9を挟んでピニオン軸8の径方向反対側に収容されており、ばねの弾力などに基づいて、直動軸9をピニオン軸8に向け付勢している。これにより、ピニオン歯部14とラック歯部15との噛合状態を適正に保つことで、ピニオン歯部14とラック歯部15との噛合部で異音が発生するのを抑えるとともに、ステアリングホイール1の操作感を向上させている。 The pressing mechanism is housed inside the
電動アシスト装置6は、トルクセンサ22と、動力源となる電動モータ23と、ボールねじ機構17と、図示しない制御部とを備える。 The electric assist device 6 includes a
トルクセンサ22は、ハウジング13の内側に収容されており、ステアリングホイール1から入力軸7に伝達されたトルクの方向および大きさを検出可能である。電動モータ23は、ハウジング13に支持されており、その出力軸24がハウジング13の内側に挿入されている。ボールねじ機構17は、ハウジング13の内側に収容されており、内周面に螺旋状の雌ねじ溝25を有するボールナット26と、複数個のボール27と、直動軸9に形成されたボールねじ部16とを含んで構成されている。ボールナット26は、複数個のボール27を介して、ボールねじ部16に螺合している。換言すれば、複数個のボール27は、ボールナット26の雌ねじ溝25と、ボールねじ部16の雄ねじ溝18との間に配置されている。ボールナット26は、ハウジング13に対して図示しない転がり軸受により回転のみを可能に支持されている。電動モータ23の出力軸24の回転運動は、駆動プーリ28と、無端ベルト29と、従動プーリ30とを介して、ボールナット26に伝達可能とされている。 The
電動アシスト装置6は、トルクセンサ22により、ステアリングホイール1から入力軸7に伝達されたトルクの方向および大きさを検出する。そして、前記制御部により、このように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23への通電量を制御しながら、電動モータ23の出力軸24を回転駆動する。該出力軸24の回転運動を、駆動プーリ28と、無端ベルト29と、従動プーリ30とを介して、ボールナット26に伝達する。このボールナット26の回転運動を、複数のボール27を介して、直動軸9の直線運動に変換する。これにより、直動軸9を、運転者によるステアリングホイール1の操作力よりも大きな力で直線運動させる。この結果、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が低減される。 The electric assist device 6 detects the direction and magnitude of the torque transmitted from the
本例の構造では、ボールねじ部16は、軸方向両側の端部が不完全ねじ部になっており、残りの部分である軸方向中間部が完全ねじ部になっている。完全ねじ部は、リード溝形状などが安定し、所定のねじ山高さを有する部分である。これに対し、不完全ねじ部は、完全ねじ部に比べて、リード溝形状などが安定せず、ねじ山高さが不足した部分である。このため、ボールねじ部16は、完全ねじ部である軸方向中間部のみが、ボール27を係合させる部分として用いられ、不完全ねじ部である軸方向両側の端部は、ボール27を係合させる部分として用いられない。つまり、直動軸9の軸方向移動範囲は、ボールねじ部16の軸方向中間部である完全ねじ部とボール27とが係合できる軸方向範囲に規制されている。一方、本例の構造では、ねじ軸部20において、スリット33aは、図5(a)に示すように、ねじ軸部20の軸方向他方側の端縁から、ボールねじ部16の軸方向他方側の端部が存在する軸方向位置まで、軸方向に延びている。換言すれば、ボールねじ部16の軸方向他方側の端部である不完全ねじ部の一部は、スリット33aにより切り欠かれている。本例の構造では、ボール27の係合部として用いられることがない、ボールねじ部16の軸方向他方側の端部である不完全ねじ部の一部を、スリット33aの形成範囲として有効活用している。 In the structure of this example, the
(直動軸の製造方法)
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説明する。(Manufacturing method of linear motion shaft)
Next, a method of manufacturing the
本例の直動軸9の製造方法は、図4に示すようなラック軸部19を製造する工程と、図6に示すようなねじ軸部20を製造する工程と、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する工程とを備える。 The method of manufacturing the
ラック軸部19を製造する工程では、例えば、金属製の丸棒などの棒状素材に対して、適宜の加工を施すことにより、ラック歯部15と、ねじ孔31(筒部32)と、スリット33と、圧接側軸部35とを備えた、ラック軸部19を得る。本例では、ラック歯部15、ねじ孔31(筒部32)、スリット33、圧接側軸部35を形成するための加工方法や加工順序は、特に問われない。棒状素材が丸棒である場合には、該丸棒の軸方向端部を未加工のまま残して圧接側軸部35とすることもできる。必要に応じて、ラック歯部15に対し、適宜のタイミングで、機械的性能を向上させるための熱処理を施す。 In the process of manufacturing the
ねじ軸部20を製造する工程では、例えば、金属製の丸棒などの棒状素材に対して、適宜の加工を施すことにより、ボールねじ部16と、ねじ孔31a(筒部32a)と、スリット33aと、圧接側軸部35aとを備えた、ねじ軸部20を得る。本例では、ボールねじ部16、ねじ孔31a(筒部32a)、スリット33a、圧接側軸部35aを形成するための加工方法や加工順序は、特に問われない。棒状素材が丸棒である場合には、該丸棒の軸方向端部を未加工のまま残して圧接側軸部35aとすることもできる。必要に応じて、ボールねじ部16に対し、適宜のタイミングで、機械的性能を向上させるための熱処理を施す。 In the process of manufacturing the
次に、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する工程について説明する。摩擦圧接は、2つの金属部材を互いに突き合わせて加圧しながら相対回転させることにより、その突き合わせ部に発生する摩擦熱を利用して、2つの金属部材を接合する方法である。 Next, a step of friction welding the axial ends of the
ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する際には、まず、ラック軸部19とねじ軸部20との芯出しを行うことにより、ラック軸部19とねじ軸部20とを同軸に配置し、ラック軸部19の軸方向他方側の端面とねじ軸部20の軸方向一方側の端面とを突き合わせて加圧する。これとともに、ラック軸部19とねじ軸部20とを相対回転させることにより、突き合わせ部に摩擦熱を発生させる。これにより、突き合わせ部を高温および高加圧状態とした後、相対回転を停止させる。この結果、突き合わせ部が冷却されることに伴って摩擦圧接部21となった、直動軸9が得られる。 When friction welding the axial ends of the
より具体的に説明すると、本例では、上述のような摩擦圧接を行う際には、まず、図7に示すように、ラック軸部19とねじ軸部20とを、摩擦圧接装置にセットする。 More specifically, in this example, when performing the friction welding as described above, first, as shown in FIG. 7, the
すなわち、ラック軸部19の圧接側軸部35の外周面を把持具36により把持するとともに、ねじ軸部20の圧接側軸部35aの外周面を把持具36aにより把持することにより、ラック軸部19とねじ軸部20との芯出しを行う。なお、把持具36、36aとしては、コレットチャック、油圧式の三爪チャックなどの各種の把持具を採用することができる。また、ラック軸部19のスリット33に治具37を係合させるとともに、ねじ軸部20の2つのスリット33aに治具37aを係合させる。 That is, by gripping the outer peripheral surface of the pressure contact
治具37は、短円柱状の基部38と、基部38の軸方向他方側の側面から突出した係合凸部39とを有する。係合凸部39は、基部38の軸方向他方側の側面の径方向に伸長するように形成されている。係合凸部39の伸長方向両側部は、ラック軸部19の2つのスリット33の内側に軸方向から挿入可能であり、かつ、2つのスリット33の内面形状に合致する外面形状を有する。すなわち、係合凸部39の幅方向両側面は、基部38の軸方向に対して平行な平面であり、係合凸部39の先端面は、半円筒状の凸面である。本例では、このような治具37の係合凸部39の伸長方向両側部を、2つのスリット33の内側に軸方向から挿入して係合させることにより、治具37とラック軸部19との相対回転を不能とする。特に、本例では、スリット33の1対の内側面34が軸方向に対して平行になっているため、相対回転を不能とする効果を高めることができる。この状態で、治具37と把持具36との相対回転が不能となるように、治具37を摩擦圧接装置に組み付ける。該摩擦圧接装置において、把持具36および治具37は、摩擦圧接の作業を行う際に回転しない。 The
治具37aは、短円柱状の基部38aと、基部38aの軸方向一方側の側面から突出した係合凸部39aとを有する。係合凸部39は、基部38aの軸方向一方側の側面の径方向に伸長するように形成されている。係合凸部39aの伸長方向両側部は、ねじ軸部20の2つのスリット33aの内側に軸方向から挿入可能であり、かつ、2つのスリット33aの内面形状に合致する外面形状を有する。すなわち、係合凸部39aの幅方向両側面は、基部38aの軸方向に対して平行な平面であり、係合凸部39aの先端面は、半円筒状の凸面である。本例では、このような治具37aの係合凸部39aの伸長方向両側部を、2つのスリット33aの内側に軸方向から挿入して係合させることにより、治具37aとねじ軸部20との相対回転を不能とする。特に、本例では、スリット33aの1対の内側面34aが軸方向に対して平行になっているため、相対回転を不能とする効果を高めることができる。この状態で、治具37aと把持具36aとの相対回転が不能となるように、治具37aを摩擦圧接装置に組み付ける。該摩擦圧接装置において、把持具36aおよび治具37aは、摩擦圧接の作業を行う際に、互いに同期して回転および停止する。 The
上述のようにラック軸部19とねじ軸部20とを摩擦圧接装置にセットしたならば、次に、ラック軸部19(把持具36、治具37)とねじ軸部20(把持具36a、治具37a)とを軸方向に近づけることにより、ラック軸部19の軸方向他方側の端面とねじ軸部20の軸方向一方側の端面とを突き合わせて加圧する。これとともに、把持具36および治具37により、ラック軸部19の回転を阻止しつつ、互いに同期して回転する把持具36aおよび治具37aにより、ねじ軸部20を回転駆動する。これにより、突き合わせ部に摩擦熱を発生させる。これにより、突き合わせ部を高温および高加圧状態とした後、把持具36aおよび治具37aにより、ねじ軸部20の回転を停止させる。この結果、突き合わせ部が冷却されることに伴って摩擦圧接部21となった、直動軸9が得られる。 After the
本例では、摩擦圧接機が備える把持具36aおよび治具37aの回転位置管理機能により、摩擦圧接の終了時のラック軸部19とねじ軸部20との回転方向の位置関係が、予め決められた所定の位置関係となるように規制している。本例では、ラック軸部19のスリット33の回転方向の位置を利用して、摩擦圧接機内でのラック歯部15の回転方向の位置を正確に把握することができるとともに、ねじ軸部20のスリット33aの回転方向の位置を利用して、摩擦圧接機内でのボールねじ部16の回転方向の位置を正確に把握することができる。このため、上述のような位置関係の規制を容易に行える。 In this example, the rotational position management function of the
本例の直動軸9の製造方法では、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士を摩擦圧接する際に、ラック軸部19のスリット33に治具37の係合凸部39を係合させることにより、ラック軸部19と治具37との相対回転を不能にした状態で、治具37によりラック軸部19の回転を阻止する。また、ねじ軸部20のスリット33aに治具37aの係合凸部39aを係合させることにより、ねじ軸部20と治具37aとの相対回転を不能にした状態で、治具37aによりねじ軸部20を回転駆動する。このため、摩擦圧接をする際に、治具37(および把持具36)とラック軸部19の間に回転方向の滑りが生じて、ラック軸部19がねじ軸部20に連れ回されたり、あるいは、治具37a(および把持具36a)とねじ軸部20との間に回転方向の滑りが生じて、ねじ軸部20の回転速度が治具37a(および把持具36a)の回転速度よりも低くなったりすることを防止できる。換言すれば、ラック軸部19とねじ軸部20との相対回転速度が、治具37(および把持具36)と治具37a(および把持具36a)との相対回転速度よりも低くなることを防止できる。この結果、ラック軸部19とねじ軸部20との軸方向端部同士の間に、摩擦圧接をするのに必要な摩擦熱を正常に発生させることができる。特に、本例のように、直動軸9を構成するラック軸部19とねじ軸部20の両方が対象軸部としてスリット33、33aを備えることにより、たとえば、直動軸を構成する2つの軸部の何れかのみが対象軸部としてスリットを備える構成と比較して、摩擦圧接時の滑り止め効果をより向上させることが可能である。 In the method of manufacturing the
本例では、摩擦圧接の終了時のラック軸部19とねじ軸部20との回転方向の位置関係が、予め決められた所定の位置関係となるように規制することができる。このため、ステアリングギヤユニット5の組立工程において、ボールねじ部16に複数個のボール27を介してボールナット26を螺合させる作業の自動化を実現しやすい。また、摩擦圧接の終了時のラック軸部19とねじ軸部20との回転方向の位置関係が所定の位置関係に決まることで、途中の熱処理によって生じた直動軸9の曲がりの方向がほぼ一定になるため、該曲がりを矯正する作業を効率的に行える。 In this example, the positional relationship between the
第1例では、ラック軸部とねじ軸部との双方の軸部に係合部(スリット)を設けたが、本発明を実施する場合には、ラック軸部とねじ軸部とのうちの何れか一方の軸部にのみ、係合部を設けることもできる。たとえば、ラック軸部に関しては、係合部を設ける代わりに、摩擦圧接の際に把持具によりラック歯部を把持することによって、把持具とラック軸部との間に回転方向の滑りが発生することを防止することもできる。 In the first example, engaging portions (slits) are provided on both the rack shaft portion and the screw shaft portion, but in the case of carrying out the present invention, the rack shaft portion and the screw shaft portion are provided. An engaging portion may be provided only on one of the shaft portions. For example, with respect to the rack shaft portion, by gripping the rack tooth portion with the gripping tool at the time of friction welding instead of providing the engaging portion, slippage in the rotational direction occurs between the gripping tool and the rack shaft portion. It can also be prevented.
第1例では、ラック軸部やねじ軸部が備えるスリットを、治具を係合させる前に、鋳造あるいは切削などの機械加工により、予め形成する方法を採用した。ただし、本発明を実施する場合には、ラック軸部やねじ軸部が備えるスリットを、治具を工具として用い、かつ、摩擦圧接時の接合圧力を利用した鍛造やプレスなどの塑性加工によって形成することもできる。この場合には、スリットの形成と同時に、スリットに治具が係合する。このように、スリットは、鋳造、機械加工、塑性加工の何れによっても形成することが可能である。 In the first example, a method is adopted in which the slits provided in the rack shaft portion and the screw shaft portion are formed in advance by machining such as casting or cutting before engaging the jig. However, when the present invention is carried out, the slits provided in the rack shaft portion and the screw shaft portion are formed by plastic working such as forging or pressing using a jig as a tool and using the joining pressure at the time of friction welding. You can also do it. In this case, the jig engages with the slit at the same time as the slit is formed. As described above, the slit can be formed by casting, machining, or plastic working.
本例では、対象軸部であるラック軸部やねじ軸部のうちの摩擦圧接部と反対側であり、スリットが配置される側の端部を筒部により構成し、この筒部の軸方向一方側部に径方向を横切るようにスリットを形成している。本発明を実施する場合、対象軸部がラック軸部やねじ軸部以外の場合には、摩擦圧接部と反対側の端部を中実部から構成し、当該端部の端面に径方向に伸長するスリットを直接形成することができる。また、何れの場合においても、スリットが筒部を径方向に貫通したり、端部全体を径方向に横切るように貫通したりする構成以外にも、スリットを、筒部の軸方向一方側部の内周面から外径側に凹むとともに、軸方向一方側に開口する凹部により構成したり、前記端部の端面の径方向中央部に径方向に伸長する凹部により構成したりすることも可能である。 In this example, the end portion on the side opposite to the friction welding portion of the rack shaft portion and the screw shaft portion, which are the target shaft portions, on the side where the slit is arranged is formed by the tubular portion, and the axial direction of the tubular portion is formed. A slit is formed on one side so as to cross the radial direction. When the present invention is carried out, when the target shaft portion is other than the rack shaft portion or the screw shaft portion, the end portion on the side opposite to the friction welding portion is composed of a solid portion, and the end face of the end portion is radially oriented. An extending slit can be directly formed. Further, in any case, in addition to the configuration in which the slit penetrates the tubular portion in the radial direction or penetrates the entire end portion in the radial direction, the slit is formed on one side of the tubular portion in the axial direction. In addition to being recessed from the inner peripheral surface to the outer diameter side, it can also be composed of a recess that opens on one side in the axial direction, or a recess that extends radially to the radial center of the end face of the end surface. Is.
第1例を含む本発明の一実施形態では、ラック軸部19の筒部32の径方向反対側となる2箇所に係合部であるスリット33を設け、治具37の基部38にスリット33と係合する係合凸部39を設けている。また、ねじ軸部20の筒部32aの径方向反対側となる2箇所に係合部であるスリット33aを設け、治具37aの基部38aにスリット33aと係合する係合凸部39aを設けている。しかしながら、本発明の別の実施形態では、ラック軸部の筒部の径方向反対側となる2箇所に、筒部の軸方向端面から軸方向に突出する係合凸部を設け、治具の基部うちのラック軸部の軸方向端面に対向する面のうちの少なくとも前記係合凸部に対応する位置に軸方向に凹んだ凹部を設ける、もしくは、治具の基部に径方向に貫通し前記対向する面に開口するスリットを設けることもできる。同様に、ねじ軸部の筒部の径方向反対側となる2箇所に、筒部の軸方向端面から軸方向に突出する係合凸部を設け、治具の基部うちのねじ軸部の軸方向端面に対向する面のうちの少なくとも前記係合凸部に対応する位置に軸方向に凹んだ凹部を設ける、もしくは、治具の基部に径方向に貫通し前記対向する面に開口するスリットを設けることもできる。 In one embodiment of the present invention including the first example, slits 33, which are engaging portions, are provided at two locations on the radial opposite sides of the
[第2例]
本発明の実施の形態の第2例について、図8(a)、図8(b)、および図9を用いて説明する。本例では、ねじ軸部20aのスリット33bの形状、および、スリット33bに係合させる治具37bの係合凸部39bの形状が、第1例と異なる。[Second example]
A second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a), 8 (b), and 9. In this example, the shape of the
本例では、径方向から見たスリット33bの形状は、くさび形状である。すなわち、スリット33bの幅寸法は、摩擦圧接部と反対側である軸方向他方側に向かうほど大きくなっており、換言すれば、スリット33bの開口側に向かうほど大きくなっている。つまり、スリット33bの内面は、幅方向両側部に位置する1対の内側面34bが、軸方向他方側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面になっている。また、治具37bの係合凸部39bは、スリット33bの内面形状に合致する外面形状を有する。すなわち、係合凸部39bの幅方向両側面は、先端側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面になっている。 In this example, the shape of the
このような構成を有する本例では、スリット33bに対して係合凸部39bを軸方向に挿入する際の作業効率を高くできる。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, the work efficiency when the engaging
[第3例]
本発明の実施の形態の第3例について、図10(a)、図10(b)、および図11を用いて説明する。本例では、ねじ軸部20bのスリット33cの形状、および、スリット33cに係合させる治具37cの形状が、第1例と異なる。[Third example]
A third example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 (a), 10 (b), and 11. In this example, the shape of the
本例では、軸方向から見たスリット33cの内面形状が、くさび形状である。すなわち、スリット33bの幅寸法は、径方向内側から径方向外側に向かうほど大きくなっており、換言すれば、筒部32bの内周面から外周面に向かうほど大きくなっている。つまり、スリット33cの内面は、幅方向両側部に位置する1対の内側面34cが、径方向外側に向かうほど互いに離れる方向に傾斜した平面になっている。また、治具37cは、1対の係合片40を備える。1対の係合片40のそれぞれは、スリット33cの内面形状に合致する外面形状を有する。すなわち、1対の係合片40のそれぞれは、くさび形状を有しており、その幅方向両側面は、径方向外側から径方向内側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面になっている。 In this example, the inner surface shape of the
本例では、治具37cを構成する1対の係合片40を、筒部32bの径方向反対側となる2箇所で、スリット33cと位相が一致する位置において、径方向外側からスリット33c内に挿入させて、スリット33cと係合させる。 In this example, the pair of engaging
このような構成を有する本例では、対象軸部であるねじ軸部20bと治具37cとの係合により、ねじ軸部20bと治具37cとの相対回転が不能となるばかりでなく、ねじ軸部20bが上下方向あるいは左右方向に移動することに対しても拘束することが可能となり、ねじ軸部20bの調芯が可能となる。なお、本例の構造をラック軸部に適用することも可能である。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, not only the relative rotation between the
[第4例]
本発明の実施の形態の第4例について、図12(a)、図12(b)、および図13を用いて説明する。本例では、ねじ軸部20bのスリット33cの内面形状が第1例と異なり、および、スリット33cに係合させる治具37dの形状が、第1例および第3例と異なる。[4th example]
A fourth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 (a), 12 (b), and 13. In this example, the inner surface shape of the
本例における、ねじ軸部20b、筒部32b、およびスリット33cの構成は、第3例と同様である。本例では、治具37dは、軸方向に中心軸を有する円柱形状の円柱基部41と、円柱基部41の外周面の径方向反対側となる2箇所から径方向外側に突出する1対の係合部42を備える。1対の係合部42のそれぞれは、スリット33cの内面形状に合致する外面形状を有する。すなわち、1対の係合部42のそれぞれは、軸方向から見た場合にくさび形状を有しており、その幅方向両側面は、径方向外側から径方向内側に向かうほど互いに近づき合う方向に傾斜した平面になっている。 The configuration of the
本例では、治具37dをねじ軸部20bの筒部32bに対して軸方向に挿入する。すなわち、治具37dの円柱基部41の端面を筒部32bのねじ孔31aに対向させ、1対の係合部42の端面をスリット33cの開口面に対向させた状態で、治具37dを、軸方向に移動させて、筒部32bのねじ孔31aとスリット33cに係合させる。 In this example, the
このような構成を有する本例では、ねじ軸部20bを摩擦圧接機に取り付ける際に、対象軸部であるねじ軸部20bと治具37cとの係合により、ねじ軸部20bと治具37cとの相対回転が不能となるばかりでなく、ねじ軸部20bが上下方向あるいは左右方向に移動することに対しても拘束することが可能となり、ねじ軸部20bの調芯が可能となる。なお、本例の構造をラック軸部に適用することも可能である。本例のその他の構成および作用は、第1例および第3例と同様である。 In this example having such a configuration, when the
[第5例]
本発明の実施の形態の第5例について、図14(a)および図14(b)を用いて説明する。本例では、対象軸部であるねじ軸部20cの構造、スリット33aの配置、および、スリット33aに係合させる治具37eの形状が、第1例と異なる。[Example 5]
A fifth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b). In this example, the structure of the
本例では、ねじ軸部20cは、軸方向に貫通する中空孔43を備えた中空パイプにより構成される。本例では、ねじ軸部20cの軸方向他方側に開口するねじ孔31aは、中空孔43と同軸であって、中空孔43に連続する。ねじ孔31aの内周面は、中空孔43の内周面を切削することにより形成された雌ねじ構造により構成され、中空孔43の内周面と直接連続するか、あるいは、傾斜面部または段部を介して連続する。ねじ軸部20cは、中空孔43を備えることにより、その軽量化が図られるとともに、摩擦圧接部21側である軸方向一方側の端面における摩擦圧接面積が、第1例の構造に比較して小さくなっている。このように、中空構造のねじ軸部20cは、中実構造のねじ軸部20aとの比較において、摩擦圧接時に大きなトルクが掛かることがない。このため、本例のねじ軸部20cでは、筒部32cには、周方向の1箇所にのみ、係合部であるスリット33aが設けられている。なお、中空孔43の内径は、軸方向にわたり一定とすることができる。あるいは、中空孔の内周面を、段付円筒面若しくは円すい面など、内径が軸方向に関して変化する面により構成することもできる。 In this example, the
治具37eは、短円柱状の基部38aと、基部38aの軸方向一方側の側面から突出した係合凸部39cとを有する。ただし、係合凸部39cは、基部38aの軸方向一方側の側面の全体ではなく、該側面の周方向1箇所において径方向中心部から径方向外側に伸長するように形成されている。 The
このような構成を有する本例では、対象軸部であるねじ軸部20cのスリット33aに治具37eの係合凸部39cを係合させることにより、ねじ軸部20cと治具37eとの相対回転を不能にさせることが可能である。なお、本例の構造をラック軸部、その他の軸部に適用することも可能である。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, by engaging the engaging
[第6例]
本発明の実施の形態の第6例について、図15(a)〜図15(c)を用いて説明する。本例では、対象軸部であるラック軸部19aの構造、スリット33の配置、および、スリット33に係合させる治具37fの形状が、第1例と異なる。[6th example]
A sixth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 (a) to 15 (c). In this example, the structure of the
本例では、ラック軸部19aは、筒部32の周方向等間隔の4箇所に、係合部であるスリット33を有する。これに対応して、治具37fは、短円柱状の基部38と、基部38の軸方向他方側の側面から突出した係合凸部39dとを有する。係合凸部39dは、基部38の軸方向他方側の側面に、径方向中心部から径方向外側に向けて十字状に伸長するように形成されている。係合凸部39dの伸長方向外側部は、ラック軸部19aの4つのスリット33の内側に軸方向から挿入可能であり、かつ、4つのスリット33の内面形状に合致する外面形状を有する。なお、スリット33を、筒部32の周方向等間隔の3箇所に設けることも可能である。スリット33の数は任意であるが、2箇所から4箇所であることが好ましく、2箇所または4箇所であることがより好ましい。また、スリット33の配置は周方向等間隔に配置されることが好ましい。 In this example, the
このような構成を有する本例では、対象軸部であるラック軸部19aのスリット33に治具37fの係合凸部39dを係合させることにより、ラック軸部19aと治具37fとの相対回転を不能にさせることが可能であるばかりでなく、ラック軸部19aが上下方向および左右方向の両方に移動することに対しても拘束することが可能となる。したがって、ラック軸部19aの倒れ防止効果が向上する。なお、本例の構造をねじ軸部に適用することも可能である。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, the
[第7例]
本発明の実施の形態の第7例について、図16(a)および図16(b)を用いて説明する。本例では、対象軸部であるラック軸部19bの構造が、第1例と異なる。[7th example]
A seventh example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 16 (a) and 16 (b). In this example, the structure of the
本例では、ラック軸部19bは、筒部32cの外周面にスプライン部44が設けられている。具体的には、筒部32cの外周面のうち、スリット33が設けられた2箇所と位相が異なる、径方向6箇所位置に、筒部32cの外周面から径方向に突出し、筒部32cの外周面の軸方向全体に伸長する凸部を設けることにより、雄スプラインからなるスプライン部44を構成している。 In this example, the
このような構成を有する本例では、摩擦圧接機のうちのラック軸部19bの筒部32cを径方向外側から把持する把持具の内周面に、スプライン部44の雄スプラインに対応する雌スプラインからなるスプライン部を設けて、スプライン部44に係合させることで、摩擦圧接時に、ラック軸部19bがより大きなトルクを受けることが可能となる。なお、図示は省略するが、スプライン部44の雄スプラインに対応する雌スプラインを、係合凸部を備える治具の基部の軸方向他方側の側面のうち、スプライン部44の凹部に対応する周方向4箇所位置から軸方向に突出し、スプライン部44の外面形状に合致する内面形状を有する凸部により構成することもできる。なお、本例の構造をねじ軸部に適用することも可能である。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, a female spline corresponding to the male spline of the
[第8例]
本発明の実施の形態の第8例について、図17を用いて説明する。本例では、ラック軸部19とねじ軸部20との摩擦圧接を行うために、ラック軸部19とねじ軸部20とを、摩擦圧接装置にセットする際に、ラック軸部19とねじ軸部20の両方を、スリーブ45に内嵌する。スリーブ45は、金属製の筒状部材からなり、スリーブ45の全長は、直動軸9の軸方向長さ、すなわち、ラック軸部19の軸方向長さとねじ軸部20の軸方向長さの合計と同じか、あるいは、その長さより短くなっている。また、スリーブ45の内周面の内径は、ラック軸部19のラック歯部15が設けられている部分以外の外周面の外径、および、ねじ軸部20のボールねじ部16の雄ねじ山の外接円の直径と同じか、あるいは、わずかに大きくなっている。なお、スリーブ45は、周方向に2分割可能な分割型の構造として、径方向反対側からラック軸部19とねじ軸部20を挟持するようにして、ラック軸部19とねじ軸部20に外嵌させることが好ましい。あるいは、スリーブ45を一体化型の構造として、治具37、37aを嵌めた状態にあるラック軸部19およびねじ軸部20をそれぞれ、スリーブ45の軸方向両側から、ラック軸部19の圧接側軸部35の端面とねじ軸部20の圧接側軸部35aの端面が近接するように挿入することができる。本例では、その後、スリーブ45を摩擦圧接機の把持具により把持する。[Example 8]
An eighth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, in order to perform friction welding between the
このような構成を有する本例では、スリーブ45により、対象軸部であるラック軸部19とねじ軸部20が、摩擦圧接時に径方向に移動することを拘束することができる。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example having such a configuration, the
[第9例]
本発明の実施の形態の第9例について、図18(a)および図18(b)を用いて説明する。本例では、少なくとも摩擦圧接を行う際のねじ軸部20dは、軸方向他方側の端面に、係合部である綾目のローレット加工部46を有する。本例では、摩擦圧接を行う際には、ローレット加工部46に対して、図示しない治具を凹凸係合させることにより、ねじ軸部20dと治具との相対回転を不能にした状態で、治具によりねじ軸部20dを回転駆動する。[Example 9]
A ninth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 (a) and 18 (b). In this example, at least the
本例では、摩擦圧接が終了した後に、必要に応じて、ねじ孔31a(図5(a)参照)を形成する。すなわち、図1の右側のボールジョイント10を、ねじ軸部20dの軸方向一方側の端部にねじ孔31aを利用して結合する場合には、ねじ孔31aを形成する。これに対し、図1の右側のボールジョイント10を、他の方法で結合する場合には、ねじ孔31aを形成しない。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example, after the friction welding is completed, a
[第10例]
本発明の実施の形態の第10例について、図19(a)および図19(b)を用いて説明する。本例では、ねじ軸部20fは、軸方向他方側の端部に、摩擦圧接を行う際に治具を相対回転不能に係合させるための係合部を有していない。その代わりに、本例では、少なくとも摩擦圧接を行う際のねじ軸部20fは、軸方向他方側の端面の径方向中央部に、センタ孔47を有する。本例では、摩擦圧接を行う際には、センタ孔47に図示しない芯出し用のセンタ軸を係合させる。これにより、ねじ軸部20fの芯出し精度を向上させることができる。また、本例では、摩擦圧接前にねじ軸部20fの熱処理や曲がり直しの工程を行う場合には、該工程においても、センタ孔47を用いることができる。このため、該工程においてセンタ孔47を用いる場合には、その後の摩擦圧接の工程においても、センタ孔47をそのまま用いることができ、追加工の必要がない。[Example 10]
A tenth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 (a) and 19 (b). In this example, the
本例では、摩擦圧接が終了した後に、必要に応じて、ねじ孔31a(図5(a)参照)を形成する。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example, after the friction welding is completed, a
[第11例]
本発明の実施の形態の第11例について、図20および図21を用いて説明する。本例の電動パワーステアリング装置を構成する直動軸9aは、軸方向両側部にラック歯部15、15aを有する。一方のラック歯部15には、ピニオン軸8のピニオン歯部14が噛合しており、他方のラック歯部15aには、別のピニオン軸8aのピニオン歯部14aが噛合している。電動アシスト装置6aの制御部は、トルクセンサ22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23aへの通電量を制御しながら、電動モータ23aにより、減速機48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。[Example 11]
An eleventh example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 20 and 21. The
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19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19cと、2つのラック軸部19、19cの軸方向端部同士の結合部である摩擦圧接部21とを備える。 The
本例では、他方のラック軸部19cは、一方のラック軸部19とは軸方向の向きが逆になってはいるものの、一方のラック軸部19とほぼ同じ形状および大きさを有する。また、一方のラック軸部19と他方のラック軸部19cとの軸方向端部同士を摩擦圧接した状態で、一方のラック軸部19のラック歯部15の円周方向位置と、他方のラック軸部19aのラック歯部15aの円周方向位置とは、所定角度ずれている。 In this example, the other
本例では、このような直動軸9を製造する際には、一方のラック軸部19のスリット33と、他方のラック軸部19cのスリット33とを利用して、第1例と同様の方法により、一方のラック軸部19と他方のラック軸部19cとの軸方向端部同士を摩擦圧接する。このように、直動軸9aが2つのラック軸部19、19cの組み合わせにより構成される場合において、両方のラック軸部19、19cにスリット33を設けることにより、ラック軸部19、19cの位相差をスリット33を利用して容易に所望の値に設定することが可能となる。本例のその他の構成および作用は、第1例と同様である。 In this example, when manufacturing such a
本発明は、上述した各実施の形態の構成を、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせて実施することができる。 The present invention can be implemented by appropriately combining the configurations of the above-described embodiments as long as there is no contradiction.
本発明は、例えば、直動軸以外の部分に操舵補助力を付与する方式の電動パワーステアリング装置やステアバイワイヤ方式のステアリング装置を構成する直動軸であって、外周部にラック歯部を有するラック軸部と、円筒状または円柱状の丸棒である延長軸部と、ラック軸部と延長軸部との軸方向端部同士の摩擦圧接部とを備えた直動軸に適用することもできる。 The present invention is, for example, a linear motion shaft constituting an electric power steering device of a type that applies a steering assist force to a portion other than the linear motion shaft or a steering device of a steer-by-wire system, and has a rack tooth portion on an outer peripheral portion. It can also be applied to a linear motion shaft provided with a rack shaft portion, an extension shaft portion that is a cylindrical or columnar round bar, and a frictional pressure contact portion between the axial end portions of the rack shaft portion and the extension shaft portion. can.
本発明は、例えば、ステアバイワイヤ方式のステアリング装置を構成する直動軸であって、外周部にボールねじ部を有するねじ軸部と、円筒状または円柱状の丸棒である延長軸部と、ねじ軸部と延長軸部との軸方向端部同士の摩擦圧接部とを備えた直動軸に適用することもできる。 The present invention includes, for example, a linear motion shaft constituting a steering device of a steer-by-wire system, a screw shaft portion having a ball screw portion on the outer peripheral portion, and an extension shaft portion which is a cylindrical or columnar round bar. It can also be applied to a linear motion shaft provided with a friction welding portion between axial ends of a screw shaft portion and an extension shaft portion.
本発明は、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士の摩擦圧接を行う際に、第1軸部と第2軸部とのうち、どちらの軸部を回転側(または非回転側)とするかは、任意に決定することができる。 In the present invention, when friction welding is performed between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion, which of the first shaft portion and the second shaft portion is on the rotation side (or). Whether it is on the non-rotating side) can be arbitrarily determined.
本発明を実施する場合、治具は、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する際に、対象軸部の係合部に係合させることにより、対象軸部との相対回転を不能にした状態で、対象軸部を回転駆動し、または、対象軸部の回転を阻止できる機能を備えていれば、上述した各実施の形態の形状に限定されず、任意の形状を採用することができる。 When carrying out the present invention, the jig engages with the engaging portion of the target shaft portion when friction welding the axial ends of the first shaft portion and the second shaft portion with each other, thereby engaging the target shaft. As long as it has a function of rotationally driving the target shaft portion or preventing the rotation of the target shaft portion in a state where the relative rotation with the portion is disabled, the shape is not limited to the shape of each of the above-described embodiments. Any shape can be adopted.
本発明のステアリング装置を実施する場合には、第1軸部と第2軸部とのうちの少なくとも一方である対象軸部に形成された係合部に、周辺に存在する非回転部材を係合させることによって、直動軸が回転することを、より確実に防止することができる。これにより、直動軸が備えるラック歯部などの機能部に無理な力が作用することを、より確実に防止することができ、該機能部の寿命の延長を図ることができる。 When the steering device of the present invention is implemented, a non-rotating member existing in the periphery is engaged with an engaging portion formed on a target shaft portion which is at least one of a first shaft portion and a second shaft portion. By matching, it is possible to more reliably prevent the linear motion shaft from rotating. As a result, it is possible to more reliably prevent an unreasonable force from acting on a functional portion such as a rack tooth portion provided on the linear motion shaft, and it is possible to extend the life of the functional portion.
本発明は、ステアリング装置用の直動軸に限らず、ステアリング装置以外の装置用の直動軸にも適用可能である。 The present invention is applicable not only to a linear motion shaft for a steering device but also to a linear motion shaft for a device other than the steering device.
1 ステアリングホイール
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 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 ボールねじ部
17 ボールねじ機構
18 雄ねじ溝
19、19a、19b、19c ラック軸部
20、20a、20b、20c、20d、20f ねじ軸部
21 摩擦圧接部
22 トルクセンサ
23、23a 電動モータ
24 出力軸
25 雌ねじ溝
26 ボールナット
27 ボール
28 駆動プーリ
29 無端ベルト
30 従動プーリ
31、31a ねじ孔
32、32a、32b、32c 筒部
33、33a、33b、33c スリット
34、34a、34b、34c 内側面
35、35a 圧接側軸部
36、36a 把持具
37、37a、37b、37c、37d、37e、37f 治具
38、38a 基部
39、39a、39b、39c、39d 係合凸部
40 係合片
41 円柱基部
42 係合部 43 中空孔
44 スプライン部
45 スリーブ
46 ローレット加工部
47 センタ孔
48 減速機1
Claims (29)
第1軸部と第2軸部とのうちの少なくとも一方である対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部に形成された係合部に治具を係合させることにより、前記対象軸部と前記治具との相対回転を不能にした状態で、前記治具により前記対象軸部を回転駆動し、または、前記治具により前記対象軸部の回転を阻止しながら、第1軸部と第2軸部との軸方向端部同士を摩擦圧接する工程を備える、
直動軸の製造方法。A method for manufacturing a linear motion shaft including a first shaft portion, a second shaft portion, and a friction welding portion between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion.
By engaging the jig with the engaging portion formed at the axial end on the side opposite to the friction welding portion of the target shaft portion, which is at least one of the first shaft portion and the second shaft portion, the jig is engaged. In a state where the relative rotation between the target shaft portion and the jig is disabled, the target shaft portion is rotationally driven by the jig, or the target shaft portion is prevented from rotating by the jig. A step of friction welding the axial ends of the 1st shaft and the 2nd shaft is provided.
Manufacturing method of linear motion shaft.
請求項1に記載の直動軸の製造方法。The engaging portion is a slit that extends in the radial direction of the axial end portion of the target shaft portion opposite to the friction welding portion and opens on the opposite side of the friction welding portion.
The method for manufacturing a linear motion shaft according to claim 1.
第1軸部と第2軸部とのうちの少なくとも一方である対象軸部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部に、治具を相対回転不能に係合させることが可能な係合部を有する、
直動軸。It is a linear motion shaft provided with a first shaft portion, a second shaft portion, and a friction welding portion between the axial end portions of the first shaft portion and the second shaft portion.
A jig can be engaged with the axial end portion of the target shaft portion, which is at least one of the first shaft portion and the second shaft portion, on the side opposite to the friction welding portion so as not to rotate relative to each other. Have a joint
Linear axis.
前記ボールねじ部の前記摩擦圧接部と反対側の軸方向端部は、不完全ねじ部になっており、および、
前記不完全ねじ部の一部は、前記係合部によって切り欠かれている、
請求項17に記載の直動軸。The target shaft portion is composed of a screw shaft portion having a ball screw portion on the outer peripheral portion.
The axial end of the ball screw portion opposite to the friction welding portion is an incomplete screw portion, and
A part of the incompletely threaded portion is cut out by the engaging portion.
The linear motion shaft according to claim 17.
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