JP2011051037A - スプライン加工方法及びスプラインシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】スプラインシャフトの樹脂層のブローチ型での加工を繰り返すことでブローチ型が摩耗してもブローチ型を頻繁に交換しなくてもよいスプライン加工方法を提供する。
【解決手段】スプラインシャフトの歯の表面に樹脂層を形成した後、樹脂層の温度を常温よりも上げた状態で、ブローチ型に前記スプラインシャフトを通すことにより、樹脂層を加工する。これにより、常温のまま樹脂層を加工した場合よりも、オーバピン径の小さいスプラインシャフトを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸等のスプラインシャフト等に樹脂表面を持ち所定のオーバピン径を形成するスプライン加工方法及び、製造されたスプラインシャフトに関するものである。

自動車の操舵機構部の伸縮軸には、自動車が走行する際に発生する軸方向の変位を吸収し、ステアリングホイール上にその変位や振動を伝えない性能が要求される。さらに、運転者が自動車を運転するのに最適なポジションを得るためにステアリングホイールの位置を軸方向に移動し、その位置を調整する機能が要求される。これらの何れの場合にも、伸縮軸は、ガタ音を低減すること、ステアリングホイール上のガタ感を低減すること、及び軸方向の摺動動作時における摺動抵抗を低減することが要求される。

従来より、車両ステアリング用伸縮軸等のスプラインシャフトのスプライン表面は、消音、耐摩耗性、摺動荷重の低減等を目的として、ナイロン系樹脂等による樹脂層で被覆されている。この樹脂層の形成には、樹脂層の膜厚を厚めに形成した後、ブローチ加工や切削加工等により所定の膜厚に仕上げている。

しかしながら、従来のブローチ加工では、ブローチ型の歯とスプラインシャフトの歯が周方向において正確に合致しない。このため、従来のブローチ加工により樹脂層の膜厚を２００μｍ以下に仕上げようとすると、スプラインシャフトの歯の左右で樹脂層の膜厚が異なり、ひどい場合には下地が露出するという課題があった。

この部分の改善の先行技術としては、特許第３８５１１０１号公報があり、これはブローチ型の歯とスプラインシャフトの歯との間の間隔が周方向で均一となるように位置関係を決定した状態で、前記ブローチ型に前記スプラインシャフトを通すことにより、樹脂層の膜厚を均一に仕上げるというものである。

しかしながら、この先行技術には、スプラインシャフトの樹脂層のブローチ型での加工を繰り返すことでブローチ型が摩耗してしまい、加工後のスプラインのオーバピン径が変化してしまうために、ブローチ型を頻繁に交換しなければいけないという問題が有った。さらに、スプラインシャフトに嵌め合う雌軸の径に合わせてブローチ型の径を選んでスプラインシャフトの仕上げを行うため、ブローチ型の径のサイズ違いを大量に用意しなければいけないという問題が有った。

特許第３８５１１０１号公報

本発明が解決しようとする課題は、ブローチ型を頻繁に交換しなければいけないという問題、及び／または、ブローチ型の径のサイズ違いを大量に用意しなければいけないという課題である。

上記課題を解決するために第１の発明は、スプラインシャフトの歯の表面に樹脂層を形成した後、この樹脂層をブローチ加工により所定のオーバピン径に仕上げるスプライン加工方法において、上記樹脂層の形成後、樹脂層の温度を常温とは変えて上げた状態または下げた状態で、ブローチ型に前記スプラインシャフトを通すことにより、樹脂層を加工することを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、上記樹脂層の温度を常温よりも上げた状態で樹脂層を加工することを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、上記樹脂層の温度を常温よりも下げた状態で樹脂層を加工することを特徴とする。

本発明によれば、スプラインシャフトの樹脂層をブローチ型で加工を繰り返すことによるブローチ型の摩耗の度合いによって、スプラインシャフトの樹脂層の温度を調節し、その上で樹脂層を仕上げることで、常温にしたときのスプラインシャフトのオーバピン径の調整が可能となり、ブローチ型の交換頻度を少なくできる。及び／または、スプラインシャフトのオーバピン径の調整が可能となることで、ブローチ型の径のサイズ違いを大量に用意する必要が無くなるという効果がある。

本発明のスプライン加工方法におけるブローチ加工方法の一例を示すための一部断面側面図である。 第1実施形態のブローチ加工を行う前のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図である。 図２のスプラインシャフトにおける樹脂層の温度を上げた状態でブローチ加工を行ったスプラインシャフトの状態を示す正面断面拡大図である。 図３のスプラインシャフトの樹脂層の温度を常温まで冷却した後のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図である。 第２実施形態のブローチ加工を行った後のスプラインシャフトの樹脂層の温度を常温まで冷却した後のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図である。

（第一実施形態）
図１は本発明に係るスプライン加工方法の一実施の形態でのブローチ加工方法を示すための一部断面側面図であり、図２は本発明に係る第1実施形態のブローチ加工を行う前のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図であり、図３は図２のスプラインシャフトの樹脂層の温度を上げた状態でブローチ加工を行った後のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図であり、図４は図３のスプラインシャフトの樹脂層の温度を常温まで冷却した後のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図である。以下、図に基づいてこのスプライン加工方法について説明する。

本実施の形態のスプライン加工方法においては、樹脂粉末がスプラインシャフト１に付着して熱で溶融することにより、樹脂層３が形成される。ここでは、樹脂層３の膜厚を求められる膜厚より厚めに形成している。

次に、樹脂層３に熱を加えて樹脂を膨張させる。そして、ブローチ型２とスプラインシャフト１をスプラインシャフト１の軸方向に相対移動させることにより、ブローチ型２により樹脂層３が削り落とされて所定のオーバピン径のスプラインシャフトに仕上げられる。このように加工することにより、熱を加えない場合よりも結果的に多くの樹脂層を削り落とすことになる。

その後、樹脂層３を冷やして常温にする。以上のように加工することによって、熱を加えないで加工した場合よりもオーバピン径を小さくすることが出来る。

本実施形態での樹脂の線膨張係数は4〜25×10-5/℃程度であり、スプラインシャフトに被覆している樹脂のブローチ型による仕上げ加工後の膜厚は0.05〜1.5mmの範囲である。線膨張係数を25×10-5/℃、樹脂製品膜厚を1.5mm、生産ラインの雰囲気温度を23℃として切削後の寸法の変化について検討する。

スプラインシャフトの樹脂の温度を150℃にした時、1.5mmの膜厚にブローチ型で加工すると樹脂膜厚は1.5mmになる。そのスプラインシャフトを常温に戻すと樹脂膜厚は1.452mmにすることが出来る。このように熱以外の条件は同一としながら切削後の膜厚を計算して製作することが出来る。
この膜厚の調整方法を利用することにより、スプラインシャフトのオーバピン径の調整が可能となる。

樹脂に熱を加える方法は、インダクションヒータ、熱した物を近づける若しくは接触させる、熱い空気を当てる、熱伝導によるなどにより加熱してもよい。冷却する場合の方法も熱を加える際と同様のことが考えられる。

次に、図５は、本実施形態に係る第２実施形態のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図である。なお、図４に示したスプラインシャフトと同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のスプラインシャフトは、第1実施形態でのブローチ加工前の樹脂層の温度よりも低い温度に上げた状態でブローチ加工を行ったものである。図５は、スプラインシャフト１の樹脂層３の温度を常温まで冷却した後のスプラインシャフトを示す正面断面拡大図であるが、第1実施形態に比べ、結果的に少ない量の樹脂層を削り落とすことになり、スプラインシャフトのオーバピン径を大きくすることが出来る。

なお、本実施の形態では、ブローチ加工前の樹脂層の温度を常温よりも上げた状態でブローチ加工を行っているが、これに限られるものではなく、例えばブローチ加工前の樹脂層の温度を常温よりも下げた状態でブローチ加工を行っても構わない。また、本実施の形態では、樹脂層の加工にブローチを用いているが、これに限られるものではなく、仕上げ加工ツールを用いても構わない。

本発明は、車両のステアリングシャフトに組込み、雄軸と雌軸を回転不能に且つ摺動自在に嵌合した車両ステアリング用伸縮軸等のスプラインシャフト等に使用できる。

１ スプラインシャフト
２ ブローチ型
３ 樹脂層

Claims (3)

1. スプラインシャフトの歯の表面に樹脂層を形成した後、この樹脂層をブローチ加工により所定のオーバピン径に仕上げるスプライン加工方法において、上記樹脂層の形成後、樹脂層の温度を常温とは変えた状態で、ブローチ型に前記スプラインシャフトを通すことにより、樹脂層を加工することを特徴とするスプライン加工方法。
2. 上記樹脂層の温度を常温よりも上げた状態で樹脂層を加工することを特徴とする請求項１に記載のスプライン加工方法。
3. 上記樹脂層の温度を常温よりも下げた状態で樹脂層を加工することを特徴とする請求項１に記載のスプライン加工方法。

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