WO2020031637A1 - ねじ軸およびその製造方法、並びに、ステアリングホイールの電動位置調節装置およびその製造方法 - Google Patents

ねじ軸およびその製造方法、並びに、ステアリングホイールの電動位置調節装置およびその製造方法 Download PDF

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WO2020031637A1
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shaft portion
diameter
screw
diameter shaft
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猛志 齋藤
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日本精工株式会社
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    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
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    • B62D1/181Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable with power actuated adjustment, e.g. with position memory
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/04Making by means of profiled-rolls or die rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
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    • B21H3/02Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
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    • B21H3/042Thread-rolling heads
    • B21H3/046Thread-rolling heads working radially
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H25/00Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H25/24Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
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    • F16H25/18Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20Screw mechanisms
    • F16H2025/2062Arrangements for driving the actuator
    • F16H2025/2075Coaxial drive motors

Definitions

  • the present invention relates to a screw shaft constituting a feed screw mechanism incorporated in various mechanical devices and a method of manufacturing the same, an electric motor and an electric position adjusting device for a steering wheel including a feed screw mechanism, and a method of manufacturing the same.
  • a feed screw mechanism is widely used as a mechanism that is incorporated into various mechanical devices including such an electric position adjusting device for a steering wheel and converts the rotational motion of a drive source into a linear motion.
  • the feed screw mechanism includes a screw shaft having a male thread on an outer peripheral surface, and a nut having a female thread on an inner peripheral surface.
  • the feed screw mechanism includes a slide screw type feed screw mechanism and a ball screw type feed screw mechanism.
  • the male screw portion of the screw shaft and the female screw portion of the nut are screwed.
  • the male screw part of the screw shaft constitutes a male screw groove
  • the female screw part of the nut forms a female screw groove
  • a plurality of balls are inserted between the male screw groove and the female screw groove. Be placed.
  • the male screw portion of the screw shaft can be formed by rolling.
  • the outer peripheral surface of the work is plastically deformed by these rolling dies while rolling the work, which is the intermediate material of the screw shaft, between a plurality of rolling dies.
  • a side thread is formed.
  • FIG. 10 shows a part of the process of forming the male thread 3 on the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the work 1 by such a rolling process.
  • the number of the rolling dies 2 used at this time is two or more (a plurality), but FIG. 10 shows only one of them. More specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, while rolling the work 1 between the plurality of rolling dies 2, the work 1 is caused to move in the axial direction. While the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the work 1 is plastically deformed by the plurality of rolling dies 2, the male screw portion 3 is formed.
  • FIG. 10 shows a part of the process of forming the male thread 3 on the outer peripheral surface of the large-diameter portion of the work 1 by such a rolling process.
  • the number of the rolling dies 2 used at this time is two or more (a plurality), but FIG. 10 shows only one of them. More specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, while rolling the work 1
  • FIG. 10 (b) shows the axial direction of the rolling die 2 in order to form the male threaded portion 3 up to the edge of one side (right side in FIG. 10) of the large diameter portion of the work 1 in the axial direction.
  • a state in which the work 1 is walked to a position where one end is off the outer peripheral surface of the large diameter portion of the work 1 to one side in the axial direction is shown.
  • An object of the present invention is to provide a screw shaft with good machining accuracy at both ends in the axial direction of a male screw portion, an electric motor and a feed screw mechanism, and the operation stroke of the feed screw mechanism is sufficiently ensured.
  • An electric position adjusting device for a steering wheel is provided.
  • the screw shaft according to the present invention includes a large-diameter shaft portion and a small-diameter shaft portion.
  • the large-diameter shaft portion has a male-side screw portion on the outer peripheral surface over the entire length in the axial direction.
  • the small-diameter shaft portion is disposed adjacent to the large-diameter shaft portion in the axial direction, has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion, and has an outer peripheral surface with the male-side screw portion. It has a spiral rolling trace that is in phase with the extension of the spiral curve that is the groove bottom line.
  • an outer diameter of the small diameter shaft portion is 0.9 times or more and 1.1 times or less of a groove bottom diameter of the male screw portion.
  • the screw shaft of the present invention is disposed adjacent to the small-diameter shaft portion on the side opposite to the large-diameter shaft portion in the axial direction, and includes an adjacent shaft portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the small-diameter shaft portion. Can be prepared.
  • the small-diameter shaft portion includes a first small-diameter shaft portion disposed on one axial side of the large-diameter shaft portion, and a second small-diameter shaft portion disposed on the other axial side of the large-diameter shaft portion. And two small diameter shaft portions.
  • the first small-diameter shaft portion is disposed adjacent to one side in the axial direction of the large-diameter shaft portion, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion
  • the outer peripheral surface has a spiral first rolling trace having the same phase as an extension of a spiral curve which is a groove bottom line of the male screw portion
  • the second small-diameter shaft portion has the large diameter.
  • a helical shape that is disposed adjacent to the other axial side of the shaft portion has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion, and has an outer peripheral surface that has the same phase as an extension of the helical curve.
  • the second rolling trace is disposed adjacent to one side in the axial direction of the large-diameter shaft portion, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion
  • the outer diameter of the first small-diameter shaft portion and the outer diameter of the second small-diameter shaft portion are both 0.9 times or more and 1.1 times or less the groove bottom diameter of the male screw portion. It is preferred that
  • the screw shaft of the present invention can be incorporated in an electric position adjusting device for a steering wheel.
  • the manufacturing method of the threaded shaft of the present invention is disposed adjacent to the axial direction of the large diameter shaft portion for rolling, the outer diameter of the large diameter shaft portion for rolling than the
  • a plurality of rolling parts are formed on a work having a small-diameter shaft part for rolling having a small outer diameter.
  • the male thread portion is formed on the outer peripheral surface of the large diameter shaft portion for rolling by the rolling die.
  • a spiral rolling mark is formed on the outer peripheral surface of the small diameter shaft portion for rolling.
  • the outer diameter of the small diameter shaft portion for rolling is set to 0.9 mm of the groove bottom diameter of the male screw portion to be formed on the outer peripheral surface of the large diameter shaft portion for rolling. It is preferable that the ratio be not less than twice and not more than 1.1 times.
  • the small diameter shaft portion for rolling is disposed adjacent to the small diameter shaft portion for rolling in a direction opposite to the large diameter shaft portion for rolling in the axial direction.
  • a work having an adjacent shaft portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the shaft portion can be used.
  • the first small diameter shaft portion for rolling wherein the small diameter shaft portion for rolling is disposed on one axial side of the large diameter shaft portion for rolling. It is possible to use a work constituted by a second small diameter shaft portion for rolling arranged on the other axial side of the large diameter shaft portion for rolling.
  • the rolling die is used to perform a rolling process for forming a male screw portion on an outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion for rolling.
  • a spiral first rolling trace is formed on the outer peripheral surface of the first rolling small diameter shaft portion
  • a spiral second rolling trace is formed on the outer peripheral surface of the second rolling small diameter shaft portion.
  • the outer diameter of the first small-diameter shaft portion and the outer diameter of the second small-diameter shaft portion both be 0.9 times or more and 1.1 times or less the groove bottom diameter of the male screw portion.
  • a screw shaft incorporated in an electric position adjusting device for a steering wheel can be applied as the screw shaft to be manufactured.
  • the electric position adjusting device for a steering wheel includes an electric motor, a feed screw mechanism, and a steering component.
  • the feed screw mechanism includes a screw shaft having a male screw portion on an outer peripheral surface, and a nut having an internal screw surface on the inner peripheral surface to engage with the male screw portion, and is transmitted from the electric motor.
  • the screw shaft and the nut are configured to be relatively displaceable in the axial direction based on the relative rotation of the screw shaft and the nut due to a rotational force.
  • a slide screw type feed screw mechanism or a ball screw type feed screw mechanism can be adopted.
  • the male screw portion and the female screw portion are directly engaged, that is, screwed.
  • the male screw portion and the female screw portion engage via a plurality of balls.
  • the steering component has a steering wheel fixed in a use state, and is displaceable in a position adjusting direction of the steering wheel with relative displacement of the screw shaft and the nut in the axial direction.
  • the screw shaft is constituted by the screw shaft according to the present invention.
  • an axial part of the female screw portion is disengaged from the male screw portion. It can be arranged in the directional position.
  • the manufacturing method of the electric position adjusting device for a steering wheel includes an electric motor, a feed screw mechanism, and a steering component, wherein the feed screw mechanism has a screw shaft having a male screw portion on an outer peripheral surface; A nut having an internal thread on the inner peripheral surface to engage with the male thread, based on the relative rotation of the screw shaft and the nut by the rotational force transmitted from the electric motor, A method for manufacturing an electric position adjusting device for a steering wheel, wherein the screw shaft and the nut are configured to be relatively displaceable in the axial direction, A large diameter shaft portion for rolling, and a first rolling member disposed on one axial side of the large diameter shaft portion for rolling and having an outer diameter smaller than an outer diameter of the large diameter shaft portion for rolling.
  • a plurality of rolling dies are used to form the work.
  • the method includes a step of manufacturing a screw shaft by a step of forming.
  • the manufacturing method of the electric position adjusting device for a steering wheel of the present invention is characterized in that the manufacturing method of the screw shaft of the present invention is adopted in the step of manufacturing the screw shaft.
  • a screw shaft with good machining accuracy at both axial end portions of a male screw portion, an electric motor and a feed screw mechanism are provided, and the operation stroke of the feed screw mechanism is sufficiently ensured.
  • An electric position adjusting device for a steering wheel is provided.
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing an electric position adjusting device for a steering wheel according to an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a view similar to FIG. 1 showing a state in which the steering wheel is located at the rear end of the front-rear position adjustment range
  • FIG. FIG. 2 is a view similar to FIG.
  • FIG. 3 is a side view of a screw shaft according to an example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view of a work as an intermediate material of the screw shaft according to an example of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which a work is set on a rolling machine according to an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a partial sectional view showing an electric position adjusting device for a steering wheel according to an example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a view similar to FIG. 1 showing a state in which the steering wheel is located at the rear end of the
  • FIG. 6 shows an example of an embodiment of the present invention, in which the distance between a pair of rolling dies rotating in the normal rotation direction decreases with each other, and the rolling dies are attached to a large-diameter shaft portion for rolling a work. It is a figure which shows the state which pressed and started the rolling process.
  • FIG. 7A shows an example of an embodiment of the present invention, in which a pair of rolling dies is rotated in the normal rotation direction in the middle of the rolling process, so that the workpiece is moved to one side in the axial direction.
  • FIG. 7B shows a state in which the pair of rolling dies is rotated in the reverse direction in the middle of the rolling process, and the workpiece is moved to the other side in the axial direction.
  • FIG. 7A shows an example of an embodiment of the present invention, in which a pair of rolling dies is rotated in the normal rotation direction in the middle of the rolling process, so that the workpiece is moved to one side in the axial direction.
  • FIG. 7B shows a
  • FIG. 4 is a diagram showing a state where the user has walked to the end of the circle.
  • FIG. 8A shows an example of the embodiment of the present invention, in which the pair of rolling dies is rotated in the normal rotation direction at the final stage of the rolling process, so that the workpiece is moved to one side in the axial direction.
  • FIG. 8B shows a state in which rolling marks are formed on the outer peripheral surface of the small diameter shaft portion for rolling on the other side in the axial direction of the workpiece while FIG. 8B shows the final stage of the rolling process.
  • the pair of rolling dies rotate in the reverse direction, the work walks to the other end in the axial direction, and is formed on the outer peripheral surface of the small diameter shaft portion for rolling on one side in the axial direction of the work. It is a figure showing the state where a mark is formed.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a portion A in FIG.
  • FIGS. 10A to 10C are diagrams for explaining inconvenience caused by the conventional thread rolling.
  • FIGS. 1 and 2 show an electric position adjusting device for a steering wheel using the screw shaft 21 (FIG. 3) of the present embodiment.
  • the front-rear direction means the front-rear direction of the vehicle to which the device is assembled
  • the front side is the left side of FIGS. 1 to 3
  • the rear side is the FIGS. To the right.
  • the electric position adjusting device for a steering wheel according to the present embodiment is capable of adjusting the front-rear position of the steering wheel 12 by using an electric motor (not shown) as a drive source.
  • FIG. 1 shows a state in which the steering wheel 12 is located at an intermediate portion of the front / rear position adjustment range
  • FIG. 2A shows a state in which the steering wheel 12 is located at the rear end of the front / rear position adjustment range
  • FIG. 2B shows a state in which the steering wheel 12 is located at the front end of the front / rear position adjustment range.
  • the electric position adjusting device for a steering wheel of the present invention can be constituted by the steering column 4, the steering shaft 5, and the electric actuator 6.
  • the electric position adjusting device for a steering wheel according to the present invention includes at least an electric motor (not shown) and a feed screw mechanism 14 constituting the electric actuator 6, and an outer tube 10 constituting the steering shaft 5 and corresponding to a steering component.
  • the steering column 4 includes a front outer column 7 and a rear inner column 8 which are combined with each other in a telescope shape.
  • the outer column 7 is prevented from being displaced in the axial direction with respect to the vehicle body.
  • the front side of the inner column 8 is slidably inserted into the inner diameter side of the rear side of the outer column 7.
  • the steering shaft 5 includes a front inner shaft 9 and a rear outer tube 10.
  • the inner shaft 9 and the outer tube 10 are combined so as to be able to transmit torque and extend and contract by spline engagement or the like.
  • the inner shaft 9 is rotatably supported on the inner diameter side of the outer column 7 via a bearing (not shown).
  • the outer tube 10 is rotatably supported on the inner diameter side of the inner column 8 via a bearing 11.
  • the steering shaft 5 is rotatably supported on the inner diameter side of the steering column 4.
  • the inner column 8 and the outer tube 10 can be axially displaced relative to the outer column 7 and the inner shaft 9.
  • the steering wheel 12 is supported and fixed to a rear end of the outer tube 10 as a steering component.
  • the electric actuator 6 includes a housing 13, a feed screw mechanism 14, and an electric motor (not shown).
  • the housing 13 is supported and fixed to the lower surface of the outer column 7.
  • the feed screw mechanism 14 includes a nut 15 and a rod 16.
  • the center axis of the feed screw mechanism 14 is arranged parallel to the center axes of the steering shaft 5 and the steering column 4.
  • the nut 15 has a female screw portion 17 on the inner peripheral surface.
  • the nut 15 is rotatably supported in the housing 13 such that the nut 15 cannot be displaced in the axial direction and is rotatable, and is rotatable by an electric motor via a worm speed reducer 18.
  • the rod 16 is configured by combining a screw shaft 21 arranged on the front side and an extension shaft 22 arranged on the rear side.
  • the rear end of the extension shaft 22 constituting the rod 16 is connected to the rear side of the inner column 8 via the arm 20.
  • the screw shaft 21 includes a large-diameter shaft portion 23, a first small-diameter shaft portion 24 and a second small-diameter shaft portion 25 corresponding to a small-diameter shaft portion, and a proximal shaft portion 26 corresponding to an adjacent shaft portion.
  • the large-diameter shaft portion 23 has a male-side screw portion 19 screwed to the female-side screw portion 17 over the entire outer circumferential surface in the axial direction.
  • the male screw portion 19 is formed by rolling.
  • the axially intermediate portion of the male screw portion 19 except for both axial edge portions is constituted by a complete screw portion having a predetermined thread height.
  • Each of both axial end portions of the male screw portion 19 is constituted by an incomplete screw portion less than a predetermined thread height.
  • the entire male screw portion 19, including not only the complete screw portion but also the incomplete screw portion, is precisely finished so as to function as a normal screw portion.
  • the flank surface of the male screw portion 19 is precisely finished not only at the axially intermediate portion, which is a complete screw portion, but also at both axial end edges, which are incomplete screw portions. For this reason, in this example, the axial length of the entire male screw portion 19 corresponds to the effective screw length.
  • the flank surface is a side surface of the thread, that is, a tooth surface.
  • the lead angle (lead angle) ⁇ of the male screw portion 19 is less than 4 °. However, when implementing the present invention, the lead angle ⁇ of the male screw portion 19 may be set to 4 ° or more.
  • the first small diameter shaft portion 24 is disposed adjacent to one side in the axial direction, which is the front side of the large diameter shaft portion 23.
  • the first small-diameter shaft portion 24 is a cylindrical portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion 23, and has a spiral first rolling trace 27 on the outer peripheral surface.
  • the first rolling trace 27 is formed by a rolling die 35 for forming the male thread 19 in a rolling process.
  • the first rolling trace 27 has the same phase as the extension of the spiral curve which is the groove bottom line of the male screw portion 19.
  • the second small-diameter shaft portion 25 is disposed adjacent to the other side in the axial direction, which is the rear side of the large-diameter shaft portion 23.
  • the second small-diameter shaft portion 25 is a cylindrical portion having an outer diameter smaller than the outer diameter of the large-diameter shaft portion 23, and has a spiral second rolling mark 28 on the outer peripheral surface.
  • the second rolling trace 28 is formed by a rolling die 35 for forming the male thread 19 in the rolling process.
  • the second rolling trace 28 has the same phase as the extension of the spiral curve which is the groove bottom line of the male screw portion 19.
  • the outer diameter d 1 of the first small-diameter shaft portion 24, an outer diameter d 2 of the second small diameter shaft portion 25 can be made different from each other.
  • the outer diameter d 1 of the first small-diameter shaft portion 24, and, each of the outer diameter d 2 of the second small diameter shaft portion 25, 0.9 times the groove bottom diameter D of the male screw portion 19 It is set in the range of not less than 1.1 times (the range of the difference from the groove bottom diameter D is ⁇ 10%) (1.1D ⁇ d 1 ⁇ 0.9D, 1.1D ⁇ d 2 ⁇ 0.9D). ).
  • the range of the outer diameters d 1 and d 2 can be set to a range different from the range of the present example.
  • each of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 does not screw with the female thread 17 of the nut 15. That is, each of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 corresponds to a non-threaded portion that does not function as a male threaded portion screwed with the female threaded portion 17 of the nut 15.
  • the proximal shaft portion 26 is opposite to the large-diameter shaft portion 23 with respect to the second small-diameter shaft portion 25 in the axial direction, that is, on the other axial side that is the rear side of the second small-diameter shaft portion 25, They are located adjacent to each other.
  • the proximal shaft portion 26 is a stepped columnar portion having an outer diameter larger than the outer diameter of the second small diameter shaft portion 25 as a whole.
  • the proximal shaft portion 26 has a flange portion 29 protruding radially outward at an axially intermediate portion.
  • a portion of the proximal shaft portion 26 located behind the flange portion 29 is configured by a columnar insertion portion 30.
  • the extension shaft 22 is a hollow shaft having a circular tube shape.
  • An insertion portion 30 of the screw shaft 21 is fixedly fitted to a front end of the extension shaft 22.
  • the rear end surface of the flange portion 29 of the screw shaft 21 abuts on the front end surface of the extension shaft 22, whereby the screw shaft 21 is axially positioned with respect to the extension shaft 22.
  • the rod 16 When adjusting the front-rear position of the steering wheel 12, the rod 16 is displaced in the axial direction with respect to the nut 15 by rotating the nut 15 via the worm speed reducer 18 by the electric motor. As the rod 16 is displaced in the axial direction, the inner column 8 connected to the rod 16 via the arm 20 and the outer tube 10 supported on the inner diameter side of the inner column 8 move in the same direction as the rod 16 (steering). (The position adjusting direction of the wheel 12), and the front-back position of the steering wheel 12 is adjusted. In this example, since the lead angle ⁇ of the male screw portion 19 is less than 4 °, even when an axial force is applied from the rod 16 to the nut 15 as a reverse input, the nut 15 is hard to rotate.
  • the entire male screw portion 19 of the screw shaft 21 constituting the feed screw mechanism 14 is finished with high precision so as to function as a normal screw portion. Therefore, when the front-rear position of the steering wheel 12 is adjusted, the rod 16 is moved in the axial direction with respect to the nut 15 until the axial end edge of the male screw 19 is screwed with the female screw 17. Can be displaced. Further, the rod 16 can be displaced in the axial direction with respect to the nut 15 until a part in the axial direction of the female screw portion 17 reaches an axial position deviated from the male screw portion 19.
  • both ends in the axial direction of the male thread are not fed as compared with a conventional product that cannot function as a normal thread.
  • the operation stroke of the screw mechanism 14 can be lengthened, that is, the adjustment range of the front and rear positions of the steering wheel 12 can be widened.
  • the operation stroke of the feed screw mechanism 14 is determined to be a predetermined length, compared to a conventional product in which both ends in the axial direction of the male screw portion cannot function as a normal screw portion.
  • the axial dimension of the feed screw mechanism 14 can be reduced.
  • the rod 16 can be displaced in the axial direction with respect to the nut 15 until a part of the female thread 17 in the axial direction reaches an axial position deviated from the male thread 19. ing. Accordingly, the effect of increasing the adjustment range of the front-rear position of the steering wheel 12 and the effect of reducing the axial dimension of the feed screw mechanism 14 can be further enhanced.
  • the axial length La of a part of the female screw portion in the axial direction is a maximum, and the axial length of the screw portion of the female screw portion and the male screw portion in this state is maximum. It can be about 70% of Lb (La (0.7 Lb).
  • the first rolling The imprint mark 27 and the second rolling mark 28 can function as a grease reservoir for lubrication of the feed screw mechanism 14.
  • the steering wheel 12 when the steering wheel 12 is moved to the front end of the position adjustment range, the steering wheel 12 is fixed to the rear end of the housing 13 and is disposed around the screw shaft 21.
  • the rear surface of the formed annular contact member 37 is configured to contact the front surface of the flange portion 29 of the proximal shaft portion 26. Therefore, the steering wheel 12 is prevented from moving further forward. That is, the flange portion 29 functions as a stopper that defines the front end of the position adjustment range of the steering wheel 12.
  • the method for manufacturing a position adjusting device for a steering wheel includes an electric motor (not shown), a feed screw mechanism 14, and an outer tube 10 as a steering component.
  • the screw shaft 21 and the nut 15 are configured to be relatively displaceable in the axial direction based on the relative rotation of the nut and the nut 15, whereby the outer tube 10 is displaceable in the position adjustment direction of the steering wheel 12.
  • the present invention relates to a method for manufacturing a steering wheel electric position adjusting device.
  • the method for manufacturing a position adjusting device for a steering wheel includes a rolling large-diameter shaft portion 32 and a rolling large-diameter shaft portion 32 which are disposed adjacent to each other in the axial direction of the rolling large-diameter shaft portion 32.
  • the workpiece 31 provided with the first small diameter shaft portion 33 for rolling and the second small diameter shaft portion 34 for rolling having an outer diameter smaller than the outer diameter of the large diameter shaft portion 32 for rolling.
  • a process of manufacturing the screw shaft 21 by performing a rolling process in which the work 31 has a step using a plurality of rolling dies 35 is performed. Prepare.
  • the axial direction means the axial direction of the work 31 which is an intermediate material of the screw shaft 21 unless otherwise specified.
  • One axial side is the left side of FIGS. The other side is the right side of FIGS.
  • FIG. 4 shows the work 31.
  • the work 31 has a shape other than the male screw portion 19, the first rolling trace 27, and the second rolling trace 28 in the screw shaft 21 (see FIG. 3). That is, the workpiece 31 has a large-diameter shaft portion 32 for rolling in which the male screw portion 19 is formed on the outer peripheral surface, and a first small-diameter shaft for rolling in which the first rolling mark 27 is formed on the outer peripheral surface. A portion 33, a second small diameter shaft portion 34 for rolling in which the second rolling mark 28 is formed on the outer peripheral surface, and a proximal shaft portion 26.
  • the outer peripheral surface of the rolled large-diameter shaft portion 32 is a cylindrical surface whose outer diameter does not change in the axial direction, except for the chamfered portions formed at both ends in the axial direction.
  • the first small diameter shaft portion 33 for rolling is disposed adjacent to one side in the axial direction of the large diameter shaft portion 32 for rolling, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large diameter shaft portion 32 for rolling.
  • the second small diameter shaft portion 34 for rolling is disposed adjacent to the other side in the axial direction of the large diameter shaft portion 32 for rolling, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the large diameter shaft portion 32 for rolling. Having.
  • the outer diameter of the first small diameter shaft portion 33 for rolling is d 1 like the outer diameter of the first small diameter shaft portion 24 (see FIG. 3), and the outer diameter of the second small diameter shaft portion 34 for rolling.
  • the outer diameter is d 2 , like the outer diameter of the second small diameter shaft portion 25 (see FIG. 3).
  • the rolling machine includes a pair of rolling dies 35.
  • Each of the rolling dies 35 is a round die having a short columnar shape, and is arranged in parallel with each other with the outer peripheral surfaces thereof facing each other.
  • Each of the rolling dies 35 has a spiral rolling tooth 36 (see FIG. 9, and the shape is not shown in FIGS. 5 to 8) for rolling the male screw portion 19 on the outer peripheral surface.
  • the axial dimension of the rolling die 35 is substantially equal to the axial dimension of the large diameter shaft portion 32 for rolling of the work 31.
  • the axial dimension of the rolling die 35 can be larger or smaller than the axial dimension of the large-diameter shaft portion 32 for rolling.
  • the interval between the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35 is sufficiently larger than the outer diameter of the large diameter shaft portion 32 for rolling of the work 31. It is getting bigger.
  • the work 31 With the work 31 set on the rolling machine, the work 31 is arranged at a central position between the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35 in parallel with the pair of rolling dies 35. Each outer peripheral surface of the rolling die 35 faces the outer peripheral surface of the large diameter shaft portion 32 for rolling of the work 31.
  • the work 31 is sandwiched from both sides in the axial direction by a pair of centers provided in a work support device (not shown) constituting the rolling machine.
  • the work 31 is rotatably supported by the work support device and freely movable in the axial direction with respect to the pair of rolling dies 35.
  • the work supporting apparatus allows the work 31 to expand even when the work 31 elongates due to the rolling process of the work 31 by expanding the interval between the pair of centers.
  • the work 31 is subjected to an axial clamping force from the pair of centers.
  • the portion of the work 31 located on the other axial side of the large-diameter shaft portion 32 for rolling is constituted by the second small-diameter shaft portion 34 for rolling and the proximal-side shaft portion 26.
  • the outer diameter of the proximal shaft section 26 is larger than the outer diameter of the second small diameter shaft section 34 for rolling. For this reason, in the case of the work 31 of the present example, the outer diameter of the portion corresponding to the proximal shaft portion 26 is equal to the outer diameter of the second small-diameter shaft portion 34 for rolling.
  • the rigidity of the portion located on the other side in the axial direction from the large-diameter shaft portion 32 for rolling is higher. For this reason, when the pinching force in the axial direction is applied from the pair of centers, the portion located on the other side in the axial direction from the large-diameter shaft portion 32 for rolling is effectively prevented from buckling.
  • incision is started, which is a step of cutting the outer peripheral surfaces (rolling teeth 36) of the pair of rolling dies 35 into the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 for rolling of the work 31. Is done.
  • the cutting is started, the work 31 is given a rotational force from the pair of rolling dies 35 and rotates in the opposite direction to the pair of rolling dies 35.
  • the entire periphery of the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 for rolling of the work 31 is subjected to the rolling process, and the male screw portion 19 is gradually formed.
  • the pair of rolling dies 35 alternately repeat the rotation in the forward rotation direction, which is the rotation direction at the start of the cutting, and the reverse rotation direction, which is the opposite direction, by the NC control. .
  • the work 31 is subjected to the rolling process while reciprocating in the axial direction between the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35.
  • the pair of rolling dies 35 rotates in the normal rotation direction
  • the work 31 moves to the other side in the axial direction as shown in FIG.
  • 35 rotates in the reverse direction it moves to one side in the axial direction as shown in FIG.
  • the rolling of the work 31 is performed while the movement of the work 31 to the other side in the axial direction and the movement to the one side in the axial direction are alternately repeated.
  • the NC control is configured so that the movement of the workpiece 31 to the other side in the axial direction stops at the axial position shown in FIG.
  • the axial position shown in FIG. 7A is the axial position at which the entire first small diameter shaft portion 33 for rolling of the work 31 has entered between the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35. It is.
  • the movement of the workpiece 31 to one side in the axial direction stops at the axial position shown in FIG. 7B.
  • the portion of the second small diameter shaft portion 34 of the work 31 except for the end on the other side in the axial direction is the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35. This is the axial position at which the movement has been completed. Therefore, in this example, the rolling process is performed without each of the pair of rolling dies 35 hitting the base shaft portion 26 of the work 31.
  • the cutting step includes, as shown in FIGS. 8A and 9, the male thread 19 on the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 by a pair of rolling dies 35.
  • a spiral first rolling mark 27 is formed on the outer peripheral surface of the first small diameter shaft portion 33 for rolling
  • FIG. 5 the rolling process for forming the male screw portion 19 on the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 for rolling is performed by the pair of rolling dies 35, and at the same time, the second process is performed. The process is performed until the spiral second rolling mark 28 is formed on the outer peripheral surface of the small diameter shaft portion 34 for rolling.
  • each of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 is The spiral trace has the same phase as the extension of the spiral curve which is the groove bottom line of the screw portion 19.
  • each of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 is a spiral trace formed integrally with the male screw portion 19.
  • the outer diameter d 1 of the first rolling small-diameter shaft portion 33, and the outer diameter d 2 of the second rolling small-diameter shaft portion 34, the groove bottom diameter D of the male screw portion 19 When the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 are also somewhat smaller, the male thread portion 19 may be discontinuous with each of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28.
  • the flank surface of the male screw portion 19 is formed not only at the axial middle portion which is a complete screw portion, but also at both axial end edges which are an incomplete screw portion. Can be finished precisely.
  • the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35 form the workpiece 31.
  • the rolling process for forming the male screw portion 19 is performed in a state of being in contact with only the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 for use.
  • one end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is formed on the outer periphery of the large-diameter shaft portion 32 for rolling due to the steps that occur in the work 31.
  • FIG. 7A one end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is formed on the outer periphery of the large-diameter shaft portion 32 for rolling due to the steps that occur in the work 31.
  • the other end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 has a large diameter for rolling due to the case where the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is displaced in the axial direction from the surface.
  • a large change occurs in the distribution of the rolling load applied between the pair of rolling dies 35 and the work 31.
  • the amount of elastic deformation of the rolling machine supporting the pair of rolling dies 35 and the work 31 is changed by an amount corresponding to the change, so that the distance between the pair of rolling dies 35 and the work 31 is increased.
  • Tends to cause relative displacement such as inclination.
  • the processing accuracy of the both ends in the axial direction of the male screw portion 19 during the processing becomes low.
  • the outer peripheral surfaces of the pair of rolling dies 35 are only the outer peripheral surfaces of the large diameter shaft portion 32 for rolling. Instead, it comes into contact with the outer peripheral surfaces of the first small diameter shaft portion 33 for rolling and the second small diameter shaft portion 34 for rolling.
  • one end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is formed on the outer periphery of the large-diameter shaft portion 32 for rolling, due to a step occurring in the work 31.
  • the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 When the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is deviated in the axial direction from the surface, one end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is in contact with and supported by the outer peripheral surface of the first small diameter shaft portion 33 for rolling. A large change in the distribution of the rolling load acting between the pair of rolling dies 35 and the work 31 can be prevented. As shown in FIG. 8B, the other end in the axial direction of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 extends in the axial direction from the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion 32 for rolling due to the step that occurs in the work 31.
  • the other axial end of the outer peripheral surface of the pair of rolling dies 35 is in contact with and supported by the outer peripheral surface of the second small-diameter shaft portion 34 for rolling.
  • a large change in the distribution of the rolling load acting between the forming die 35 and the work 31 can be prevented. Therefore, in the final stage of the cutting process, a change in the amount of elastic deformation of the rolling machine supporting the pair of the rolling dies 35 and the work 31 can be suppressed. For this reason, relative displacement such as inclination between the pair of rolling dies 35 and the work 31 can be suppressed.
  • the male screw portion 19 is a so-called triangular screw of a metric coarse thread, and at the final stage of the cutting step, as shown in FIGS. 8 and 9, a pair of rolling dies 35.
  • the contact area between the pair of rolling dies 35 and the work 31 is increased by increasing the cut amount to such an extent that the meat of the work 31 (the top of the male screw portion 19) is in contact with the groove bottom of the rolling tooth 36 of FIG. Become. Therefore, this also makes it difficult to cause relative displacement such as the inclination in the final stage of the cutting step.
  • the flank surface of the male screw portion 19 can be precisely finished not only at the axially intermediate portion, which is a complete screw portion, but also at both axial end edges, which are incomplete screw portions.
  • a method of double rolling which is a method of performing the rolling process on the work 31 in two times, can also be adopted.
  • relative displacement such as the inclination can be made harder to occur in the final stage of the cutting process.
  • the outer diameter d 1 of the first small-diameter shaft portion 33 for rolling and the outer diameter of the second small-diameter shaft portion 34 for rolling are larger than the groove bottom diameter D of the male screw portion 19.
  • d 2 is increased, as the outer diameters d 1 and d 2 increase, the axial end of the rolling tooth 36 of the rolling die 35 becomes larger in the final stage of the cutting process. The resistance when climbing from the radial shaft portion 32 to the first rolling small-diameter shaft portion 33 and the second rolling small-diameter shaft portion 34 is increased.
  • a not-shown chamfered portion such as a C-chamfered portion or an R-chamfered portion exists at the axial edge portion of the rolled tooth 36.
  • the chamfering is performed. The portion pushes the meat of the first small diameter shaft portion 33 for rolling and the second small diameter shaft portion 34 for rolling in the axial direction.
  • the resistance to pushing the meat in the axial direction is large.
  • the amount by which the chamfered portion pushes the meat in the axial direction increases as the outer diameters d 1 and d 2 increase. For this reason, the resistance increases as the outer diameters d 1 and d 2 increase. If the resistance becomes excessive, excessive elongation or twisting occurs in the work 31, which adversely affects the processing accuracy of the male screw portion 19.
  • the outer diameter d 1 of the first small-diameter shaft portion 33 and the second rolling diameter are smaller than the groove bottom diameter D of the male screw portion 19.
  • the outer diameter d 2 of the small-diameter shaft portion 34 is increased, the outer diameters d 1 and d 2 are set to 1.1 times or less of the groove bottom diameter D of the male screw portion 19 (the groove bottom diameter D is It is set so as to be + 10% or less as a reference (1.1D ⁇ d 1 > D, 1.1D ⁇ d 2 > D).
  • the outer diameter d 1 of the first small-diameter shaft portion 33 and the second rolling diameter are smaller than the groove bottom diameter D of the male screw portion 19.
  • the outer diameters d 1 and d 2 are set to 0.9 times or more of the groove bottom diameter D of the male screw portion 19 (the groove bottom diameter D is (D> d 1 ⁇ 0.9D, D> d 2 ⁇ 0.9D).
  • the number of threads of the male screw portion 19 of the screw shaft 21 to be manufactured is not particularly limited.
  • the male screw portion 19 may be a double-thread in addition to a single-thread as shown.
  • the load balance when performing the rolling process becomes better than when the male screw portion 19 is a single screw.
  • the axial range forming the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 and the circumferential length of the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 can be set to any value.
  • the axial length of the axial range forming the first rolling trace 27 and the second rolling trace 28 is about 0.02 to 2.5 times the lead of the male screw portion 19 (for example, 1.0 to 1.5 times).
  • the second small-diameter shaft portion 25 has a second rolling end at the other axial end. There is a portion where no mark 28 is formed.
  • the entirety of the portion located on the other side in the axial direction from the portion where the second rolling trace 28 is formed may be used as the proximal shaft portion 26.
  • the rotation direction of the pair of rolling dies is not reversed, and the rotation direction is set to a predetermined direction. May be adopted.
  • the cutting step can be started from the axial position shown in FIG. 8B and ended at the axial position shown in FIG. 8A.
  • the rolling method of the screw shaft in the present invention is, for example, a through-feed rolling method described in JP-A-2003-33841 or the like, as long as the rolling method causes a step in the work during the rolling process.
  • a flat plate rolling method or the like can be adopted.
  • a pair of rolling dies round dies whose central axes are inclined to each other are used in order to cause a step in the work.
  • the work is supplied from the axial direction between the pair of rolling dies while rotating the pair of rolling dies in the same direction while keeping the interval between the pair of rolling dies constant. While the work passes in the axial direction by a step between a pair of rolling dies, the work is subjected to a rolling process.
  • a pair of rolling dies is used to form a male thread on the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion for rolling, and at the same time, the first rolling is performed.
  • the work since the work passes in the axial direction between a pair of rolling dies, the work is provided on the first rolling small diameter shaft portion on one side in the axial direction with respect to the first rolling small diameter shaft portion. It does not have a portion whose outer diameter is larger than the small diameter shaft portion for forming, and is located on the other side in the axial direction of the second small diameter shaft portion for rolling, and is located outside the second small diameter shaft portion for rolling. It is preferable to use a work having no portion having a large diameter. However, for example, like the work 31 of the embodiment, the outer diameter of the second small diameter shaft portion 34 is smaller on the other side in the axial direction than the second small diameter shaft portion 34.
  • the axial dimension L of the second small-diameter shaft portion 34 for rolling is sufficiently larger than the axial dimension of each of the pair of rolling dies.
  • a pair of rolling dies each having a flat plate shape is used.
  • the pair of rolling dies face each other and have rolling teeth on the side surfaces.
  • the work is supplied between the side surfaces while the pair of rolling dies is relatively moved in parallel to the side surfaces facing each other.
  • the work is subjected to a rolling process while giving a step to the work.
  • a pair of rolling dies is used to form a male thread on the outer peripheral surface of the large-diameter shaft portion for rolling, and at the same time, the first rolling is performed.
  • the work 1 of the embodiment is subjected to the rolling process by the flat plate rolling method, for example, the work 1 is rolled from the positional relationship between the work 31 and a pair of rolling dies shown in FIG.
  • the forming process is started, and the rolling process can be completed based on the positional relationship between the work 31 and the pair of rolling dies shown in FIG.
  • the number of rolling dies used for rolling may be three or more.
  • the present invention is applicable not only to the screw shaft constituting the sliding screw type feed screw mechanism, but also to the screw shaft constituting the ball screw type feed screw mechanism.
  • the male screw portion of the screw shaft becomes a male screw groove.
  • each of the first rolling trace and the second rolling trace forming the screw shaft is a plurality of rolling traces. It is not used as a male thread for engaging the ball.
  • An electric position adjusting device for a steering wheel according to the present invention is disclosed in JP-A-2005-199760, JP-A-2006-32484, JP-A-2015-227166 and the like, and has various structures conventionally known.
  • the present invention is applicable to a device (a device capable of adjusting at least one of a front-rear position and a vertical position of a steering wheel).
  • the feed screw mechanism having the screw shaft of the present invention is not limited to an electric position adjusting device for a steering wheel, but is incorporated in various mechanical devices such as an electric steering wheel of a car, an electric storage device of a headlight, and a table moving device of a machine tool. Can be used.

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Abstract

【課題】雄側ねじ部の軸方向両端部の加工精度が良好なねじ軸を提供する。 【解決手段】ねじ軸21は、外周面に雄側ねじ部である雄側ねじ部19を有する大径軸部23と、大径軸部23の軸方向一方側に隣接して配置され、大径軸部23の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に螺旋状の第1の転造痕27を有する第1の小径軸部24と、大径軸部23の軸方向他方側に隣接して配置され、大径軸部23の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に螺旋状の第2の転造痕28を有する第2の小径軸部25とを備える。

Description

ねじ軸およびその製造方法、並びに、ステアリングホイールの電動位置調節装置およびその製造方法
 本発明は、各種機械装置に組み込まれる送りねじ機構を構成するねじ軸とその製造方法、並びに、電動モータおよび送りねじ機構を備えるステアリングホイールの電動位置調節装置およびその製造方法とに関する。
 電動モータを駆動源としてステアリングホイールの前後位置や高さ位置の調節を可能とする、ステアリングホイールの電動位置調節装置が、従来から各種知られている(たとえば、特開2005-199760号公報、特開2006-321484号公報、特開2015-227166号公報参照)。
 このようなステアリングホイールの電動位置調節装置を含む各種機械装置に組み込まれ、駆動源の回転運動を直線運動に変換する機構として、送りねじ機構が広く普及している。送りねじ機構は、外周面に雄側ねじ部を有するねじ軸と、内周面に雌側ねじ部を有するナットとを備える。
 送りねじ機構には、滑りねじ式の送りねじ機構およびボールねじ式の送りねじ機構がある。滑りねじ式の送りねじ機構では、ねじ軸の雄側ねじ部とナットの雌側ねじ部とが螺合する。ボールねじ式の送りねじ機構では、ねじ軸の雄側ねじ部は雄ねじ溝を構成し、ナットの雌側ねじ部が雌ねじ溝を構成し、雄ねじ溝と雌ねじ溝との間に複数個のボールが配置される。
 いずれの送りねじ機構においても、ねじ軸の雄側ねじ部は、転造加工によって形成することができる。雄側ねじ部の転造加工では、複数個の転造ダイスの間で、ねじ軸の中間素材であるワークを転がしながら、これらの転造ダイスによってワークの外周面を塑性変形させることにより、雄側ねじ部が形成される。
 雄側ねじ部の転造加工には、転造ダイスに対してワークが軸方向に移動する現象である、歩みが発生する方式のものがある(たとえば、特開2003-33841号公報、特開2008-281142号公報参照)。
特開2005-199760号公報 特開2006-321484号公報 特開2015-227166号公報 特開2003-33841号公報 特開2008-281142号公報
 特開2003-33841号公報、特開2008-281142号公報などに記載された、歩みが発生する方式の雄側ねじ部の転造加工においては、雄側ねじ部の加工精度を良好にする観点から、改善の余地がある。以下、この点について、図10を参照しつつ説明する。
 図10は、このような方式の転造加工によって、ワーク1の大径部の外周面に雄側ねじ部3を形成する工程の一部を示している。なお、この際に使用する転造ダイス2の個数は2個以上(複数個)であるが、図10では、そのうちの1個のみを示している。具体的には、図10(a)から図10(b)に示すように、複数個の転造ダイス2の間でワーク1を転がしつつ、ワーク1に軸方向の移動である歩みを生じさせながら、複数個の転造ダイス2によってワーク1の大径部の外周面を塑性変形させることにより、雄側ねじ部3を形成する。図10(b)は、ワーク1の大径部の軸方向一方側(図10の右方側)の端縁部にまで雄側ねじ部3を形成するために、転造ダイス2の軸方向一方側の端部が、ワーク1の大径部の外周面から軸方向一方側に外れる位置まで、ワーク1を歩ませた状態を示す。
 図10(a)から図10(b)に示すようにワーク1と転造ダイス2との位置関係が変化すると、図10(a)の状態において転造ダイス2の軸方向一方側の端部とワーク1の大径部との間に作用していた転造荷重が、図10(b)の状態において喪失するため、転造ダイス2とワーク1との間に作用する転造荷重の分布に、大きな変化が生じる。この変化に応じた分だけ、転造ダイス2やワーク1を支持している転造盤の弾性変形量に変化が生じることに起因して、図10(c)に示すように、転造ダイス2とワーク1との間に傾きなどの相対変位が生じる傾向となる。この結果、ワーク1の大径部に形成される雄側ねじ部3の軸方向一方側の端部の加工精度が低くなる。このような不都合は、雄側ねじ部3の軸方向他方側の端部(図10には図示せず)についても、同様にして生じる。
 このように加工精度が低くなると、雄側ねじ部3の軸方向両端部を正常な雄側ねじ部として機能させることが難しくなり、その分、送りねじ機構の作動ストロークが短くなるという問題が生じる。
 本発明の目的は、雄側ねじ部の軸方向両端部の加工精度が良好なねじ軸と、並びに、電動モータおよび送りねじ機構を備え、該送りねじ機構の作動ストロークが十分に確保されているステアリングホイールの電動位置調節装置とを提供することにある。
 本発明のねじ軸は、大径軸部と、小径軸部とを備える。
 前記大径軸部は、外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を有する。
 前記小径軸部は、前記大径軸部の軸方向に隣接して配置され、該大径軸部の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に、前記雄側ねじ部の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相となる螺旋状の転造痕を有する。
 本発明のねじ軸において、前記小径軸部の外径は、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下であることが好ましい。
 本発明のねじ軸は、前記小径軸部に対し、軸方向に関して前記大径軸部と反対側に隣接して配置され、該小径軸部の外径よりも大きい外径を有する隣接軸部を備えることができる。
 本発明のねじ軸において、前記小径軸部は、前記大径軸部の軸方向一方側に配置される第1の小径軸部と、前記大径軸部の軸方向他方側に配置される第2の小径軸部とにより構成されることができる。この場合、具体的には、第1の小径軸部は、前記大径軸部の軸方向一方側に隣接して配置され、前記大径軸部の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に、前記雄側ねじ部の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相となる螺旋状の第1の転造痕を有し、第2の小径軸部は、前記大径軸部の軸方向他方側に隣接して配置され、前記大径軸部の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に、前記螺旋曲線の延長線と同位相となる螺旋状の第2の転造痕を有する。
 本発明のねじ軸において、第1の小径軸部の外径および第2の小径軸部の外径はいずれも、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下であることが好ましい。
 本発明のねじ軸は、ステアリングホイールの電動位置調節装置に組み込まれることができる。
 本発明のねじ軸の製造方法は、転造用大径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向に隣接して配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する転造用小径軸部と、を備えたワークに対し、前記転造用大径軸部の外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を形成するために、複数個の転造ダイスを用いて前記ワークに歩みが生じる転造加工を施す工程を備える。
 特に、本発明のねじ軸の製造方法では、前記ワークに対し前記転造加工を施す工程において、前記転造ダイスにより、前記転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、前記転造用小径軸部の外周面に螺旋状の転造痕を形成する。
 本発明のねじ軸の製造方法においては、前記転造用小径軸部の外径を、前記転造用大径軸部の外周面に形成すべき雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下とすることが好ましい。
 本発明のねじ軸の製造方法において、前記ワークとして、前記転造用小径軸部に対し、軸方向に関して前記転造用大径軸部と反対側に隣接して配置され、該転造用小径軸部の外径よりも大きい外径を有する隣接軸部を備えたワークを用いることができる。
 本発明のねじ軸の製造方法において、前記ワークとして、前記転造用小径軸部が、前記転造用大径軸部の軸方向一方側に配置される第1の転造用小径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向他方側に配置される第2の転造用小径軸部とにより構成されたワークを用いることができる。この場合、前記ワークに対し前記転造加工を施す工程において、前記転造ダイスにより、前記転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、第1の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第1の転造痕を形成し、第2の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第2の転造痕を形成する。第1の小径軸部の外径および第2の小径軸部の外径をいずれも、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下とすることが好ましい。
 本発明のねじ軸の製造方法においては、製造対象となる前記ねじ軸として、ステアリングホイールの電動位置調節装置に組み込まれるねじ軸を適用することができる。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置は、電動モータと、送りねじ機構と、操舵部品とを備える。
 前記送りねじ機構は、外周面に雄側ねじ部を有するねじ軸と、前記雄側ねじ部に対して係合する雌側ねじ部を内周面に有するナットとを備え、前記電動モータから伝わる回転力により前記ねじ軸と前記ナットとが相対回転することに基づいて、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位可能に構成されている。
 前記送りねじ機構としては、滑りねじ式の送りねじ機構、あるいは、ボールねじ式の送りねじ機構のいずれも採用することができる。滑りねじ式の送りねじ機構では、前記雄側ねじ部と前記雌側ねじ部は、直接係合すなわち螺合する。ボールねじ式の送りねじ機構では、前記雄側ねじ部と前記雌側ねじ部は、複数個のボールを介して係合する。
 前記操舵部品は、使用状態でステアリングホイールが固定され、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位することに伴って、前記ステアリングホイールの位置調節方向に変位可能となっている。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置においては、前記ねじ軸が、本発明のねじ軸により構成されていることを特徴とする。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置では、前記ステアリングホイールを位置調節範囲の端部まで変位させた状態で、前記雌側ねじ部の軸方向一部が、前記雄側ねじ部から外れた軸方向位置に配置可能である。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法は、電動モータと、送りねじ機構と、操舵部品とを備え、前記送りねじ機構が、外周面に雄側ねじ部を有するねじ軸と、前記雄側ねじ部に対して係合する雌側ねじ部を内周面に有するナットとを備え、前記電動モータから伝わる回転力により前記ねじ軸と前記ナットとが相対回転することに基づいて、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位可能に構成されている、ステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法であって、
 転造用大径軸部と、該転造用大径軸部の軸方向一方側に配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する第1の転造用小径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向他方側に配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する第2の転造用小径軸部と、を備えたワークに対し、前記転造用大径軸部の外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を形成するために、複数個の転造ダイスを用いて前記ワークに歩みが生じる転造加工を施す工程により、ねじ軸を製造する工程を備える。
 特に、本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法は、該ねじ軸を製造する工程において、本発明のねじ軸の製造方法を採用することを特徴とする。
 本発明によれば、雄側ねじ部の軸方向両端部の加工精度が良好なねじ軸と、並びに、電動モータおよび送りねじ機構を備え、該送りねじ機構の作動ストロークが十分に確保されているステアリングホイールの電動位置調節装置とが提供される。
図1は、本発明の実施の形態の1例に係るステアリングホイールの電動位置調節装置を示す部分断面図である。 図2(a)は、ステアリングホイールが前後位置調節範囲の後端部に位置する状態を示す図1と同様の図であり、図2(b)は、ステアリングホイールが前後位置調節範囲の前端部に位置する状態を示す図1と同様の図である。 図3は、本発明の実施の形態の1例に係るねじ軸の側面図である。 図4は、本発明の実施の形態の1例に係るねじ軸の中間素材であるワークの側面図である。 図5は、本発明の実施の形態の1例に関して、転造機にワークをセットした状態を示す図である。 図6は、本発明の実施の形態の1例に関して、互いに正転方向に回転する1対の転造ダイスの距離が狭まっていき、該転造ダイスがワークの転造用大径軸部に押し付けられて転造加工が開始された状態を示す図である。 図7(a)は、本発明の実施の形態の1例に関して、転造加工の途中段階で、1対の転造ダイスが正転方向に回転することに伴って、ワークが軸方向一方側の端まで歩んだ状態を示す図であり、図7(b)は、転造加工の途中段階で、1対の転造ダイスが逆転方向に回転することに伴って、ワークが軸方向他方側の端まで歩んだ状態を示す図である。 図8(a)は、本発明の実施の形態の1例に関して、転造加工の最終段階で、1対の転造ダイスが正転方向に回転することに伴って、ワークが軸方向一方側の端まで歩むと共に、ワークの軸方向他方側の転造用小径軸部の外周面に転造痕が形成される状態を示す図であり、図8(b)は、転造加工の最終段階で、1対の転造ダイスが逆転方向に回転することに伴って、ワークが軸方向他方側の端まで歩むと共に、ワークの軸方向一方側の転造用小径軸部の外周面に転造痕が形成される状態を示す図である。 図9は、図8(a)のA部拡大図である。 図10(a)~図10(c)は、従来のねじ転造加工によって生じる不都合を説明するための図である。
 [実施の形態の1例]
 本発明の実施の形態の1例について、図1~図9を用いて説明する。
(ステアリングホイールの電動位置調節装置およびねじ軸)
 図1および図2は、本例のねじ軸21(図3)を用いたステアリングホイールの電動位置調節装置を示している。なお、ステアリングホイールの電動位置調節装置に関して、前後方向は、該装置が組み付けられる車両の前後方向を意味し、前側は、図1~図3の左側であり、後側は、図1~図3の右側である。また、本例のステアリングホイールの電動位置調節装置は、図示しない電動モータを駆動源として、ステアリングホイール12の前後位置調節を可能としている。図1は、ステアリングホイール12が前後位置調節範囲の中間部に位置する状態を示しており、図2(a)は、ステアリングホイール12が前後位置調節範囲の後端部に位置する状態を示しており、図2(b)は、ステアリングホイール12が前後位置調節範囲の前端部に位置する状態を示している。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置は、ステアリングコラム4と、ステアリングシャフト5と、電動アクチュエータ6とにより構成されることができる。本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置は、少なくとも、電動アクチュエータ6を構成する、電動モータ(図示せず)および送りねじ機構14と、ステアリングシャフト5を構成し、操舵部品に相当するアウタチューブ10とを備える。
 ステアリングコラム4は、テレスコープ状に互いに組み合わされた、前側のアウタコラム7と後側のインナコラム8とを備える。アウタコラム7は、車体に対し軸方向の変位を阻止されている。インナコラム8は、その前側部がアウタコラム7の後側部の内径側に摺動可能に挿入されている。
 ステアリングシャフト5は、前側のインナシャフト9と後側のアウタチューブ10とを備える。インナシャフト9とアウタチューブ10は、スプライン係合などにより、トルクの伝達を可能に、かつ、伸縮可能に組み合わされている。インナシャフト9は、アウタコラム7の内径側に図示しない軸受を介して回転自在に支持されている。アウタチューブ10は、インナコラム8の内径側に軸受11を介して回転自在に支持されている。このような構成により、ステアリングシャフト5がステアリングコラム4の内径側に回転自在に支持されている。これと共に、インナコラム8およびアウタチューブ10が、アウタコラム7およびインナシャフト9に対して軸方向に相対変位可能となっている。ステアリングホイール12は、操舵部品であるアウタチューブ10の後側端部に支持固定される。
 電動アクチュエータ6は、ハウジング13と、送りねじ機構14と、図示しない電動モータとを備える。ハウジング13は、アウタコラム7の下面に支持固定されている。
 送りねじ機構14は、ナット15とロッド16とを備える。送りねじ機構14の中心軸は、ステアリングシャフト5およびステアリングコラム4の中心軸と平行に配置されている。
 ナット15は、内周面に雌側ねじ部17を有する。ナット15は、ハウジング13内に、軸方向の変位を不能に、かつ、回転可能に支持されており、ウォーム減速機18を介して電動モータにより回転駆動可能となっている。
 ロッド16は、前側に配置されたねじ軸21と、後側に配置された延長軸22とを組み合わせることにより構成されている。ロッド16を構成する延長軸22の後側端部は、腕部20を介してインナコラム8の後側部に接続されている。
 ねじ軸21は、大径軸部23と、小径軸部に相当する第1の小径軸部24および第2の小径軸部25と、隣接軸部に相当する基端側軸部26と、を備える。
 大径軸部23は、外周面に軸方向全長にわたり、雌側ねじ部17と螺合する雄側ねじ部19を有する。雄側ねじ部19は、転造加工によって形成されている。雄側ねじ部19のうち軸方向両端縁部を除いた軸方向中間部は、所定のねじ山高さを有する完全ねじ部により構成されている。雄側ねじ部19の軸方向両端縁部のそれぞれは、所定のねじ山高さに満たない不完全ねじ部により構成されている。本例では、完全ねじ部のみならず不完全ねじ部も含めて、雄側ねじ部19の全体が、正常なねじ部として機能するように精度良く仕上げられている。すなわち、雄側ねじ部19のフランク面は、完全ねじ部である軸方向中間部だけでなく、不完全ねじ部である軸方向両端縁部においても、精密に仕上げられている。このため、本例では、雄側ねじ部19全体の軸方向長さが、有効ねじ長さに相当する。なお、フランク面とは、ねじ山の側面、すなわち、歯面のことである。本例では、雄側ねじ部19のリード角(進み角)θは、4°未満である。ただし、本発明を実施する場合、雄側ねじ部19のリード角θを、4°以上とすることもできる。
 第1の小径軸部24は、大径軸部23の前側である軸方向一方側に隣接して配置されている。第1の小径軸部24は、大径軸部23の外径よりも小さい外径を有する円柱状の部位であり、外周面に螺旋状の第1の転造痕27を有する。第1の転造痕27は、転造加工工程において、雄側ねじ部19を形成するための転造ダイス35によって形成される。第1の転造痕27は、雄側ねじ部19の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相である。
 第2の小径軸部25は、大径軸部23の後側である軸方向他方側に隣接して配置されている。第2の小径軸部25は、大径軸部23の外径よりも小さい外径を有する円柱状の部位であり、外周面に螺旋状の第2の転造痕28を有する。第2の転造痕28は、転造加工工程において、雄側ねじ部19を形成するための転造ダイス35によって形成されるものである。第2の転造痕28は、雄側ねじ部19の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相である。
 本例では、第1の小径軸部24の外径d1と、第2の小径軸部25の外径d2とは、互いに等しい(d1=d2)。ただし、本発明を実施する場合、第1の小径軸部24の外径d1と、第2の小径軸部25の外径d2とを、互いに異ならせることもできる。
 本例では、第1の小径軸部24の外径d1、および、第2の小径軸部25の外径d2のそれぞれは、雄側ねじ部19の溝底径Dの0.9倍以上1.1倍以下の範囲(溝底径Dとの差が±10%の範囲)に設定されている(1.1D≧d1≧0.9D、1.1D≧d2≧0.9D)。ただし、本発明を実施する場合には、外径d1、d2の範囲を、本例の範囲とは異なる範囲に設定することもできる。
 本例では、第1の小径軸部24の外径d1、および、第2の小径軸部25の外径d2のそれぞれは、ナット15の雌側ねじ部17の内径(ねじ山の内接円径)よりも小さい。したがって、第1の転造痕27および第2の転造痕28のそれぞれは、ナット15の雌側ねじ部17とは螺合しない。すなわち、第1の転造痕27および第2の転造痕28のそれぞれは、ナット15の雌側ねじ部17と螺合する雄ねじ部として機能することがない、非ねじ部に相当する。
 基端側軸部26は、第2の小径軸部25に対し、軸方向に関して大径軸部23と反対側、すなわち、第2の小径軸部25の後側である軸方向他方側に、隣接して配置されている。基端側軸部26は、全体的に第2の小径軸部25の外径よりも大きい外径を有する段付円柱状の部位である。基端側軸部26は、軸方向中間部に、径方向外方に突出するフランジ部29を有する。また、基端側軸部26のうち、フランジ部29よりも後側に位置する部分は、円柱状の挿入部30により構成されている。
 延長軸22は、円管形状を有する中空軸である。延長軸22の前側端部には、ねじ軸21の挿入部30が内嵌固定されている。ねじ軸21のフランジ部29の後側端面が、延長軸22の前側端面に当接することにより、延長軸22に対してねじ軸21が軸方向に位置決めされている。
 ステアリングホイール12の前後位置を調節する際には、電動モータにより、ウォーム減速機18を介してナット15を回転駆動することで、ロッド16をナット15に対して軸方向に変位させる。ロッド16の軸方向変位に伴い、このロッド16に腕部20を介して接続されたインナコラム8、および、インナコラム8の内径側に支持されたアウタチューブ10が、ロッド16と同じ方向(ステアリングホイール12の位置調節方向)に変位し、ステアリングホイール12の前後位置が調節される。本例では、雄側ねじ部19のリード角θが4°未満であるため、ロッド16からナット15に逆入力として軸力が作用した場合でも、ナット15が回転しにくくなっている。
 本例では、送りねじ機構14を構成するねじ軸21の雄側ねじ部19の全体が、正常なねじ部として機能するように精度良く仕上げられている。このため、ステアリングホイール12の前後位置の調節を行う際に、雄側ねじ部19の軸方向端縁部が雌側ねじ部17と螺合する位置まで、ロッド16をナット15に対して軸方向に変位させることができる。さらには、雌側ねじ部17の軸方向一部が雄側ねじ部19から外れた軸方向位置に達するまで、ロッド16をナット15に対して軸方向に変位させることもできる。
 本例では、図2(a)に示すように、雌側ねじ部17の軸方向前側部が、第1の小径軸部24の周囲に達するまで(少なくとも第1の転造痕27の全体を覆う位置まで)、ステアリングホイール12を後側に向けて移動させることが可能である。また、図2(b)に示すように、雌側ねじ部17の軸方向後側部が、第2の小径軸部25の周囲に達するまで(少なくとも第2の転造痕28の全体を覆う位置まで)、ステアリングホイール12を前側に向けて移動させることが可能である。
 本例では、雄側ねじ部19が所定の長さに決められている場合には、雄側ねじ部の軸方向両端部を正常なねじ部として機能させることができない従来品に比べて、送りねじ機構14の作動ストロークを長くすること、すなわち、ステアリングホイール12の前後位置の調節範囲を広くすることができる。これに対して、送りねじ機構14の作動ストロークが所定の長さに決められている場合には、雄側ねじ部の軸方向両端部を正常なねじ部として機能させることができない従来品に比べて、送りねじ機構14の軸方向寸法を小さくすることができる。特に、本例では、雌側ねじ部17の軸方向一部が雄側ねじ部19から外れた軸方向位置に達するまで、ロッド16をナット15に対して軸方向に変位させることが可能となっている。その分、ステアリングホイール12の前後位置の調節範囲を広くできる効果や、送りねじ機構14の軸方向寸法を小さくできる効果を、より高めることができる。
 本発明を実施する場合、ステアリングホイールを位置調節範囲の端部まで変位させた状態で、雌側ねじ部の軸方向一部が、雄側ねじ部から外れた軸方向位置に配置される構成を採用する場合には、該雌側ねじ部の軸方向一部の軸方向長さLaは、最大で、当該状態での雌側ねじ部と雄側ねじ部との螺合部の軸方向長さLbの70%程度(La≒0.7Lb)とすることができる。
 本例では、ナット15の雌側ねじ部17の軸方向一部を、第1の転造痕27や第2の転造痕28の周囲まで移動させることが可能であるため、第1の転造痕27や第2の転造痕28を、送りねじ機構14の潤滑用のグリース溜りとして機能させることができる。
 本例では、図2(b)に示すように、ステアリングホイール12を位置調節範囲の前端部まで移動させた場合に、ハウジング13の後端部に固定され、かつ、ねじ軸21の周囲に配置された円環状の当接部材37の後側面が、基端側軸部26のフランジ部29の前側面に当接するように構成されている。このため、ステアリングホイール12が、それ以上、前側に移動することが防止される。すなわち、フランジ部29が、ステアリングホイール12の位置調節範囲の前端部を規定するストッパとして機能する。
(ステアリングホイールの位置調節装置の製造方法およびねじ軸の製造方法)
 本発明のステアリングホイールの位置調節装置の製造方法は、電動モータ(図示せず)と、送りねじ機構14と、操舵部品であるアウタチューブ10とを備え、送りねじ機構14が、外周面に雄側ねじ部19を有するねじ軸21と、雄側ねじ部19に対して係合する雌側ねじ部17を内周面に有するナット15とを備え、前記電動モータから伝わる回転力によりねじ軸21とナット15とが相対回転することに基づいて、ねじ軸21とナット15とが軸方向に相対変位可能に構成されており、これにより、アウタチューブ10がステアリングホイール12の位置調節方向に変位可能となっている、ステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法に関する。
 本発明のステアリングホイールの位置調節装置の製造方法は、転造用大径軸部32と、転造用大径軸部32の軸方向に隣接して配置され、転造用大径軸部32の外径よりも小さい外径を有する第1の転造用小径軸部33と第2の転造用小径軸部34と、を備えたワーク31に対し、転造用大径軸部32の外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部19を形成するために、複数個の転造ダイス35を用いてワーク31に歩みが生じる転造加工を施す工程により、ねじ軸21を製造する工程を備える。
 本発明のねじ軸21の製造方法について、図4~図9を参照しつつ説明する。以下の説明中、特に断る場合を除き、軸方向は、ねじ軸21の中間素材であるワーク31の軸方向を意味し、軸方向一方側は、図4~図9の左側であり、軸方向他方側は、図4~図9の右側である。
 図4は、ワーク31を示している。ワーク31は、ねじ軸21(図3参照)のうち、雄側ねじ部19、第1の転造痕27、および、第2の転造痕28以外の形状を有する。すなわち、ワーク31は、外周面に雄側ねじ部19が形成される転造用大径軸部32と、外周面に第1の転造痕27が形成される第1の転造用小径軸部33と、外周面に第2の転造痕28が形成される第2の転造用小径軸部34と、基端側軸部26とを備える。
 転造用大径軸部32の外周面は、軸方向両端縁部に形成された面取り部を除き、外径が軸方向に関して変化しない円筒面である。第1の転造用小径軸部33は、転造用大径軸部32の軸方向一方側に隣接して配置され、かつ、転造用大径軸部32の外径よりも小さい外径を有する。第2の転造用小径軸部34は、転造用大径軸部32の軸方向他方側に隣接して配置され、かつ、転造用大径軸部32の外径よりも小さい外径を有する。また、第1の転造用小径軸部33の外径は、第1の小径軸部24(図3参照)の外径と同じくd1であり、第2の転造用小径軸部34の外径は、第2の小径軸部25(図3参照)の外径と同じくd2である。
 ワーク31に転造加工を施してねじ軸21を得る場合には、最初に、図5に示すように、ワーク31を転造盤にセットする。転造盤は、1対の転造ダイス35を備える。転造ダイス35のそれぞれは、短円柱形状を有する丸ダイスであり、互いの外周面同士を対向させた状態で、互いに平行に配置されている。転造ダイス35のそれぞれは、外周面に、雄側ねじ部19を転造加工するための螺旋状の転造歯36(図9参照、図5~図8では形状の図示を省略)を有する。また、本例では、転造ダイス35の軸方向寸法は、ワーク31の転造用大径軸部32の軸方向寸法とほぼ等しい。ただし、本発明を実施する場合、転造ダイス35の軸方向寸法は、転造用大径軸部32の軸方向寸法よりも大きくすることや小さくすることもできる。
 図5に示すようにワーク31を転造盤にセットする段階で、1対の転造ダイス35の外周面同士の間隔は、ワーク31の転造用大径軸部32の外径よりも十分に大きくなっている。ワーク31を転造盤にセットした状態で、ワーク31は、1対の転造ダイス35の外周面同士の間の中央位置に、1対の転造ダイス35と平行に配置される。転造ダイス35のそれぞれの外周面が、ワーク31の転造用大径軸部32の外周面に対向する。また、ワーク31は、転造盤を構成する図示しないワーク支持装置が備える1対のセンタによって、軸方向両側から挟持されている。この状態で、ワーク31は、前記ワーク支持装置によって、回転自在に、かつ、1対の転造ダイス35に対する軸方向移動を自在に支持されている。前記ワーク支持装置は、ワーク31の転造加工に伴って、ワーク31に伸びが生じた場合でも、前記1対のセンタ同士の間隔が拡がることによって、該伸びを許容する。
 ワーク31を転造盤にセットした状態で、ワーク31には、前記1対のセンタから軸方向の挟持力が加わる。本例の場合、ワーク31は、転造用大径軸部32よりも軸方向他方側に位置する部分が、第2の転造用小径軸部34および基端側軸部26によって構成されている。基端側軸部26の外径が、第2の転造用小径軸部34の外径よりも大きくなっている。このため、本例のワーク31の場合には、基端側軸部26に対応する部分の外径が、第2の転造用小径軸部34の外径と等しくなっている場合に比べて、転造用大径軸部32よりも軸方向他方側に位置する部分の剛性が高くなっている。このため、前記1対のセンタから軸方向の挟持力が加わった場合に、転造用大径軸部32よりも軸方向他方側に位置する部分が座屈することが有効に防止される。
 次に、1対の転造ダイス35を互いに同方向に回転させながら、1対の転造ダイス35同士の間隔を狭めていく。図6に示すように、1対の転造ダイス35の外周面(転造歯36)をワーク31の転造用大径軸部32の外周面に食い込ませていく工程である、切り込みが開始される。該切り込みを開始すると、ワーク31は、1対の転造ダイス35から回転力を付与され、1対の転造ダイス35と逆方向に回転する。これにより、ワーク31の転造用大径軸部32の外周面の全周に転造加工が施され、雄側ねじ部19が徐々に形成される。
 本例の転造加工では、前記切り込みの進行に伴い、1対の転造ダイス35の転造歯36とワーク31の転造用大径軸部32との間に生じるリード角誤差に基づいて、ワーク31が1対の転造ダイス35に対して軸方向に移動する現象である、歩みが発生する。
 本例では、1対の転造ダイス35は、NC制御によって、前記切り込みの開始時の回転方向である正転方向の回転と、その反対方向である逆転方向の回転とが、交互に繰り返される。このため、ワーク31は、1対の転造ダイス35の外周面同士の間で、軸方向に往復移動しながら、転造加工を施される。具体的には、ワーク31は、1対の転造ダイス35が正転方向に回転する場合には、図7(a)に示すように軸方向他方側に移動し、1対の転造ダイス35が逆転方向に回転する場合には、図7(b)に示すように軸方向一方側に移動する。ワーク31のこのような軸方向他方側への移動と軸方向一方側への移動とが交互に繰り返されながら、ワーク31に転造加工が施される。
 本例では、前記NC制御によって、ワーク31の軸方向他方側への移動は、図7(a)に示す軸方向位置で止まるように構成されている。図7(a)に示す軸方向位置は、ワーク31の第1の転造用小径軸部33の全体が、1対の転造ダイス35の外周面同士の間に進入し終わった軸方向位置である。同様に、ワーク31の軸方向一方側への移動は、図7(b)に示す軸方向位置で止まるようになっている。図7(b)に示す軸方向位置は、ワーク31の第2の転造用小径軸部34のうち、軸方向他方側の端部を除く部分が、1対の転造ダイス35の外周面同士の間に進入し終わった軸方向位置である。したがって、本例では、1対の転造ダイス35のそれぞれが、ワーク31の基端側軸部26にぶつかることなく、転造加工が行われるようになっている。
 本例では、前記切り込みの工程は、図8(a)および図9に示すように、1対の転造ダイス35によって、転造用大径軸部32の外周面に雄側ねじ部19を形成するための転造加工が施されるのと同時に、第1の転造用小径軸部33の外周面に螺旋状の第1の転造痕27が形成され、かつ、図8(b)に示すように、1対の転造ダイス35によって、転造用大径軸部32の外周面に雄側ねじ部19を形成するための転造加工が施されるのと同時に、第2の転造用小径軸部34の外周面に螺旋状の第2の転造痕28が形成されるまで行う。本例では、このようにして第1の転造痕27および第2の転造痕28が形成されるため、第1の転造痕27および第2の転造痕28のそれぞれは、雄側ねじ部19の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相の螺旋状痕となる。
 第1の転造用小径軸部33の外径d1、および、第2の転造用小径軸部34の外径d2が、雄側ねじ部19の溝底径Dと同等以上であれば、第1の転造痕27および第2の転造痕28のそれぞれは、雄側ねじ部19と一つながりに形成された螺旋状痕となる。これに対し、第1の転造用小径軸部33の外径d1、および、第2の転造用小径軸部34の外径d2が、雄側ねじ部19の溝底径Dよりもある程度小さくなると、第1の転造痕27および第2の転造痕28のそれぞれと雄側ねじ部19とが不連続になる場合がある。
 前記切り込みの工程を終了した後、1対の転造ダイス35の間隔を拡げて、完成したねじ軸21を、転造盤から取り出す。
 本例のねじ軸21の製造方法によれば、雄側ねじ部19のフランク面を、完全ねじ部である軸方向中間部だけでなく、不完全ねじ部である軸方向両端縁部においても、精密に仕上げることができる。
 本例では、前記切り込みの工程を開始した後、初めのうちは、図7(a)および図7(b)に示すように、1対の転造ダイス35の外周面がワーク31の転造用大径軸部32の外周面にのみ接触した状態で、雄側ねじ部19を形成するための転造加工が行われる。この際には、図7(a)に示すように、ワーク31に生じる歩みによって、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向一方側端部が転造用大径軸部32の外周面から軸方向に外れた場合や、図7(b)に示すように、ワーク31に生じる歩みによって、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向他方側端部が転造用大径軸部32の外周面から軸方向に外れた場合に、1対の転造ダイス35とワーク31との間に作用する転造荷重の分布に大きな変化が生じる。この変化に応じた分だけ、1対の転造ダイス35やワーク31を支持している転造盤の弾性変形量に変化が生じることによって、1対の転造ダイス35とワーク31との間に傾きなどの相対変位が生じる傾向となる。この結果、加工途中の雄側ねじ部19の軸方向両端部の加工精度は、低いものとなる。
 しかしながら、前記切り込み工程の最終段階では、図8(a)および図8(b)に示すように、1対の転造ダイス35の外周面が、転造用大径軸部32の外周面だけでなく、第1の転造用小径軸部33および第2の転造用小径軸部34の外周面にも接触するようになる。この際には、図8(a)に示すように、ワーク31に生じる歩みによって、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向一方側端部が転造用大径軸部32の外周面から軸方向に外れた場合には、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向一方側端部は、第1の転造用小径軸部33の外周面に接触して支えられるため、1対の転造ダイス35とワーク31との間に作用する転造荷重の分布に大きな変化が生じることを防止することができる。図8(b)に示すように、ワーク31に生じる歩みによって、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向他方側端部が転造用大径軸部32の外周面から軸方向に外れた場合には、1対の転造ダイス35の外周面の軸方向他方側端部は、第2の転造用小径軸部34の外周面に接触して支えられるため、1対の転造ダイス35とワーク31との間に作用する転造荷重の分布に大きな変化が生じることを防止することができる。したがって、前記切り込みの工程の最終段階では、1対の転造ダイス35やワーク31を支持している転造盤の弾性変形量の変化を小さく抑えることができる。このため、1対の転造ダイス35とワーク31との間に傾きなどの相対変位を生じにくくすることができる。
 本例では、雄側ねじ部19は、メートル並目ねじの、いわゆる三角ねじであり、かつ、前記切り込み工程の最終段階では、図8および図9に示すように、1対の転造ダイス35の転造歯36の溝底部にワーク31の肉(雄側ねじ部19の頂部)が接する程度にまで切り込み量を増やすことによって、1対の転造ダイス35とワーク31との接触面積が多くなる。したがって、このことによっても、前記切り込み工程の最終段階で、前記傾きなどの相対変位を生じにくくすることができる。この結果、前記切り込みの工程の最終段階において、雄側ねじ部19の軸方向両端部の加工精度を良好にすることができる。すなわち、雄側ねじ部19のフランク面を、完全ねじ部である軸方向中間部だけでなく、不完全ねじ部である軸方向両端縁部においても、精密に仕上げることができる。
 本発明を実施する場合には、ワーク31に対する転造加工を2回に分けて行う方法である、二重転造(二回転造)の方法を採用することもできる。この場合には、2回目の転造加工で雄側ねじ部19のねじ山をより高くすることにより、切り込み工程の最終段階で前記傾きなどの相対変位をより生じにくくすることができる。
 本発明を実施する場合で、雄側ねじ部19の溝底径Dよりも、第1の転造用小径軸部33の外径d1や第2の転造用小径軸部34の外径d2を大きくする場合には、これらの外径d1、d2が大きくなるほど、前記切り込み工程の最終段階において、転造ダイス35の転造歯36の軸方向端部が、転造用大径軸部32から第1の転造用小径軸部33や第2の転造用小径軸部34に乗り上がる際の抵抗力が大きくなる。
 すなわち、転造歯36の軸方向端縁部には、C面取り部やR面取り部などの、図示しない面取り部が存在している。転造歯36の軸方向端部が、転造用大径軸部32から第1の転造用小径軸部33や第2の転造用小径軸部34に乗り上がる際には、前記面取り部が第1の転造用小径軸部33や第2の転造用小径軸部34の肉を軸方向に押すことになる。ところが、前記面取り部には歯(刃)が存在しないため、前記肉を軸方向に押すことに対する抵抗力は大きいものとなる。また、前記面取り部が前記肉を軸方向に押す量は、前記外径d1、d2が大きくなるほど多くなる。このため、前記抵抗力は、前記外径d1、d2が大きくなるほど大きくなる。前記抵抗力が過大になると、ワーク31に過大な伸びや捩れが発生し、雄側ねじ部19の加工精度に悪影響を及ぼす。
 本例では、このような不都合が生じないようにするため、雄側ねじ部19の溝底径Dよりも、第1の転造用小径軸部33の外径d1や第2の転造用小径軸部34の外径d2を大きくする場合には、これらの外径d1、d2を、雄側ねじ部19の溝底径Dの1.1倍以下(溝底径Dを基準として+10%以下)となるように設定している(1.1D≧d1>D、1.1D≧d2>D)。
 一方、雄側ねじ部19の溝底径Dよりも、第1の転造用小径軸部33の外径d1や第2の転造用小径軸部34の外径d2を小さくする場合には、これらの外径d1、d2を小さくし過ぎると、図8(a)および図8(b)に示す状態で、1対の転造ダイス35とワーク31との間に生じる傾きなどの相対変位を十分に抑えられなくなる。
 本例では、このような不都合が生じないようにするため、雄側ねじ部19の溝底径Dよりも、第1の転造用小径軸部33の外径d1や第2の転造用小径軸部34の外径d2を小さくする場合には、これらの外径d1、d2を、雄側ねじ部19の溝底径Dの0.9倍以上(溝底径Dを基準として-10%以上)となるように設定している(D>d1≧0.9D、D>d2≧0.9D)。
 本発明を実施する場合、製造対象となるねじ軸21の雄側ねじ部19の条数は、特に問わない。たとえば、雄側ねじ部19は、図示のような1条ねじのほか、2条ねじであってもよい。雄側ねじ部19を2条ねじで構成すると、雄側ねじ部19が1条ねじである場合に比べて、転造加工を行う際の荷重バランスが良好となる。
 本発明を実施する場合、第1の転造痕27および第2の転造痕28を形成する軸方向範囲や、第1の転造痕27および第2の転造痕28の周方向長さなどは、任意の値に設定することができる。たとえば、第1の転造痕27および第2の転造痕28を形成する軸方向範囲の軸方向長さは、雄側ねじ部19のリードの0.02倍~2.5倍程度(たとえば1.0~1.5倍程度)とすることができる。
 本例では、転造加工時に転造ダイス35と基端側軸部26との干渉を避けるために、第2の小径軸部25のうち、軸方向他方側の端部には第2の転造痕28が形成されていない部分がある。ただし、本発明を実施する場合には、第2の転造痕28を形成した部分よりも軸方向他方側に位置する部分の全体を基端側軸部26とすることもできる。
 本発明を実施する場合、実施の形態の1例の変形例として、切り込み工程の開始から終了までの間、1対の転造ダイスの回転方向を反転させずに、該回転方向を所定の方向に維持する方式を採用することもできる。この場合、切り込み工程は、たとえば、図8(b)に示した軸方向位置から開始し、図8(a)に示した軸方向位置で終了することができる。
 本発明におけるねじ軸の転造方式は、転造加工中にワークに歩みが生じる転造方式であれば、たとえば、特開2003-33841号公報などに記載されているスルーフィード転造方式や、平板転造方式などを採用することもできる。
 スルーフィード転造方式では、たとえば、ワークに歩みを生じさせるために互いの中心軸同士を傾斜させた1対の転造ダイス(丸ダイス)を用いる。1対の転造ダイスの間隔を一定に保ちつつ、1対の転造ダイスを互いに同方向に回転させながら、1対の転造ダイスの間に、ワークを軸方向から供給する。ワークが1対の転造ダイスの間を歩みによって軸方向に通過する間に、ワークに転造加工を施す。本発明では、この過程で、1対の転造ダイスにより、転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、第1の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第1の転造痕を形成し、かつ、1対の転造ダイスにより、転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、第2の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第2の転造痕を形成する。
 スルーフィード転造方式では、ワークは1対の転造ダイスの間を軸方向に通過するため、ワークとしては、第1の転造用小径軸部よりも軸方向一方側に、第1の転造用小径軸部よりも外径が大きい部分を有しておらず、かつ、第2の転造用小径軸部よりも軸方向他方側に、第2の転造用小径軸部よりも外径が大きい部分を有していないワークを用いることが好ましい。ただし、たとえば、実施の形態の1例のワーク31のように、第2の転造用小径軸部34よりも軸方向他方側に、第2の転造用小径軸部34よりも外径が大きい、基端側軸部26が存在していても、第2の転造用小径軸部34の軸方向寸法Lが1対の転造ダイスのそれぞれの軸方向寸法よりも十分に大きい場合には、ワーク31を軸方向一方側から1対の転造ダイスの間に供給することによって、1対の転造ダイスと基端側軸部26との干渉をさけながら、スルーフィード転造によって雄側ねじ部を形成することができる。
 平板転造方式では、たとえば、それぞれが平板状である1対の転造ダイスを用いる。1対の転造ダイスは、互いの側面を対向させており、該側面に転造歯を有する。1対の転造ダイスを互いに対向する側面に対して平行に相対移動させながら、該側面の間にワークを供給する。該側面の間でワークを転がすことにより、ワークに歩みを生じさせながら、ワークに転造加工を施す。本発明では、この過程で、1対の転造ダイスにより、転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、第1の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第1の転造痕を形成し、かつ、1対の転造ダイスにより、転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、第2の転造用小径軸部の外周面に螺旋状の第2の転造痕を形成する。
 平板転造方式で、実施の形態の1例のワーク1に転造加工を施す場合には、たとえば、図8(b)に示したワーク31と1対の転造ダイスとの位置関係から転造加工を開始し、図8(a)に示したワーク31と1対の転造ダイスとの位置関係で転造加工を終了することができる。
 本発明のねじ軸の製造方法を実施する場合、転造加工に用いる転造ダイスの個数は、3個以上とすることもできる。
 本発明は、滑りねじ式の送りねじ機構を構成するねじ軸だけでなく、ボールねじ式の送りねじ機構を構成するねじ軸にも適用可能である。この場合、ねじ軸の雄側ねじ部は、雄ねじ溝となる。なお、本発明をボールねじ式の送りねじ機構を構成するねじ軸に適用する場合には、該ねじ軸を構成する第1の転造痕及び第2の転造痕のそれぞれは、複数個のボールを係合させる雄側ねじ部としては利用されない。
 本発明のステアリングホイールの電動位置調節装置は、特開2005-199760号公報、特開2006-321484号公報、特開2015-227166号公報などに記載されて従来から知られている、各種構造の装置(ステアリングホイールの前後位置と上下位置とのうちの少なくとも一方の位置を調節可能とした装置)に適用可能である。
 本発明のねじ軸を備える送りねじ機構は、ステアリングホイールの電動位置調節装置に限らず、自動車のステアリングホイールやヘッドライトの電動収納装置、工作機械のテーブル移動装置などの、各種機械装置に組み込んで用いることができる。
 1 ワーク
 2 転造ダイス
 3 雄側ねじ部
 4 ステアリングコラム
 5 ステアリングシャフト
 6 電動アクチュエータ
 7 アウタコラム
 8 インナコラム
 9 インナシャフト
 10 アウタチューブ
 11 軸受
 12 ステアリングホイール
 13 ハウジング
 14 送りねじ機構
 15 ナット
 16 ロッド
 17 雌側ねじ部
 18 ウォーム減速機
 19 雄側ねじ部
 20 腕部
 21 ねじ軸
 22 延長軸
 23 大径軸部
 24 第1の小径軸部
 25 第2の小径軸部
 26 基端側軸部
 27 第1の転造痕
 28 第2の転造痕
 29 フランジ部
 30 挿入部
 31 ワーク
 32 転造用大径軸部
 33 第1の転造用小径軸部
 34 第2の転造用小径軸部
 35 転造ダイス
 36 転造歯
 37 当接部材

Claims (15)

  1.  大径軸部と、小径軸部とを備え、
     前記大径軸部は、外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を有し、
     前記小径軸部は、前記大径軸部の軸方向に隣接して配置され、該大径軸部の外径よりも小さい外径を有し、かつ、外周面に、前記雄側ねじ部の溝底線である螺旋曲線の延長線と同位相となる螺旋状の転造痕を有する、
    ねじ軸。
  2.  前記小径軸部の外径は、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下である、請求項1に記載のねじ軸。
  3.  前記小径軸部に対し、軸方向に関して前記大径軸部と反対側に隣接して配置され、該小径軸部の外径よりも大きい外径を有する隣接軸部を備える、請求項1または2に記載のねじ軸。
  4.  前記小径軸部は、前記大径軸部の軸方向一方側に配置される第1の小径軸部と、前記大径軸部の軸方向他方側に配置される第2の小径軸部とにより構成される、請求項1~3のいずれかに記載のねじ軸。
  5.  第1の小径軸部の外径および第2の小径軸部の外径はいずれも、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下である、請求項4に記載のねじ軸。
  6.  ステアリングホイールの電動位置調節装置に組み込まれることができる、請求項4または5に記載のねじ軸。
  7.  転造用大径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向に隣接して配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する転造用小径軸部と、を備えたワークに対し、前記転造用大径軸部の外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を形成するために、複数個の転造ダイスを用いて前記ワークに歩みが生じる転造加工を施す工程を備え、
     前記ワークに対し前記転造加工を施す工程において、前記転造ダイスにより、前記転造用大径軸部の外周面に雄側ねじ部を形成するための転造加工を施すのと同時に、前記転造用小径軸部の外周面に螺旋状の転造痕を形成する、
    ねじ軸の製造方法。
  8.  前記転造用小径軸部の外径を、前記転造用大径軸部の外周面に形成すべき雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下とする、請求項7に記載のねじ軸の製造方法。
  9.  前記ワークとして、前記転造用小径軸部に対し、軸方向に関して前記転造用大径軸部と反対側に隣接して配置され、該転造用小径軸部の外径よりも大きい外径を有する隣接軸部を備えたワークを用いる、請求項7または8に記載のねじ軸の製造方法。
  10.  前記ワークとして、前記転造用小径軸部が、前記転造用大径軸部の軸方向一方側に配置される第1の転造用小径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向他方側に配置される第2の転造用小径軸部とにより構成されたワークを用いる、請求項7~9のいずれかに記載のねじ軸の製造方法。
  11.  第1の小径軸部の外径および第2の小径軸部の外径をいずれも、前記雄側ねじ部の溝底径の0.9倍以上1.1倍以下とする、請求項10に記載のねじ軸の製造方法。
  12.  前記ねじ軸として、ステアリングホイールの電動位置調節装置に組み込まれるねじ軸を適用する、請求項10または11に記載のねじ軸の製造方法。
  13.  電動モータと、送りねじ機構と、操舵部品とを備え、
     前記送りねじ機構は、外周面に雄側ねじ部を有するねじ軸と、前記雄側ねじ部に対して係合する雌側ねじ部を内周面に有するナットとを備え、前記電動モータから伝わる回転力により前記ねじ軸と前記ナットとが相対回転することに基づいて、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位可能に構成されており、
     前記操舵部品は、使用状態でステアリングホイールが固定され、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位することに伴って、前記ステアリングホイールの位置調節方向に変位可能であり、
     前記ねじ軸が、請求項6に記載されているねじ軸により構成されている、
    ステアリングホイールの電動位置調節装置。
  14.  前記ステアリングホイールを位置調節範囲の端部まで変位させた状態で、前記雌側ねじ部の軸方向一部が、前記雄側ねじ部から外れた軸方向位置に配置可能である、請求項13に記載のステアリングホイールの電動位置調節装置。
  15.  電動モータと、送りねじ機構と、操舵部品とを備え、前記送りねじ機構が、外周面に雄側ねじ部を有するねじ軸と、前記雄側ねじ部に対して係合する雌側ねじ部を内周面に有するナットとを備え、前記電動モータから伝わる回転力により前記ねじ軸と前記ナットとが相対回転することに基づいて、前記ねじ軸と前記ナットとが軸方向に相対変位可能に構成されている、ステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法であって、
     転造用大径軸部と、該転造用大径軸部の軸方向一方側に配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する第1の転造用小径軸部と、前記転造用大径軸部の軸方向他方側に配置され、前記転造用大径軸部の外径よりも小さい外径を有する第2の転造用小径軸部と、を備えたワークに対し、前記転造用大径軸部の外周面に軸方向全長にわたり雄側ねじ部を形成するために、複数個の転造ダイスを用いて前記ワークに歩みが生じる転造加工を施す工程により、ねじ軸を製造する工程を備え、
     前記ねじ軸を製造する工程において、請求項12に記載のねじ軸の製造方法を採用する、
    ステアリングホイールの電動位置調節装置の製造方法。
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