(57)【要約】【課題】  スプライン歯の軸線方向端部に傾斜した塑性変形部を形成する加工を、低コストで行えるようにする。【解決手段】  スプライン孔３６ａにスプライン治具３９を挿入し、スプライン軸３９にトルクＱを加えながら引き抜くと、スプライン歯３６ａの軸線Ｌ方向端部が塑性変形して該軸線Ｌに対して傾斜した塑性変形部３６ｂが形成されるので、スプライン軸およびスプライン孔３６ａの圧入時に塑性変形部３６ｂが締め代となって嵌合部のガタを防止することができる。また前記トルクＱの大きさやスプライン治具３９の引き抜き速度を変更するだけで、１種類のスプライン治具３９のみで塑性変形部３６ｂの長さや角度を容易に変化させることができるので、品種ごとに転造ラックを用意することなく多品種のスプライン孔３６ａを加工することが可能となり、加工コストを大幅に削減することができる。【選択図】        図３
2008101734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプライン軸（１７ａ）およびスプライン孔（３６ａ）の圧入時の締め代を設けるべく、前記スプライン軸（１７ａ）および前記スプライン孔（３６ａ）の少なくとも一方のスプライン歯（Ｔ１）の軸線（Ｌ）方向端部に、その軸線（Ｌ）に対して傾斜した塑性変形部（３６ｂ）を形成するスプライン歯の加工方法であって、
前記スプライン軸（１７ａ）および前記スプライン孔（３６ａ）の少なくとも一方に、それよりも硬いスプライン治具（３９）を挿入する第１の工程と、
前記スプライン軸（１７ａ）、前記スプライン孔（３６ａ）および前記スプライン治具（３９）の少なくとも一つにトルク（Ｑ）を加えながら前記スプライン治具（３９）を引き抜くことで、前記スプライン歯（Ｔ１）の軸線（Ｌ）方向端部に前記塑性変形部（３６ｂ）を形成する第２の工程と、
を含むことを特徴とするスプライン歯の加工方法。
【請求項２】
前記トルク（Ｑ）の大きさは、所定数の前記スプライン軸（１７ａ）あるいは前記スプライン孔（３６ａ）の加工が終了するまで一定に保持されることを特徴とする、請求項１に記載のスプライン歯の加工方法。
【請求項３】
前記スプライン歯（Ｔ１）の塑性変形部（３６ｂ）の長さ（Ｌａ）は、残りの部分の長さ（Ｌｂ）よりも小さいことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のスプライン歯の加工方法。
【請求項４】
前記スプライン軸（１７ａ）および前記スプライン孔（３６ａ）の結合部は、ステアリングホイール（１１）に加えられる操舵トルクを車輪（Ｗ）に伝達するステアリング装置の遊星歯車機構（１８）に適用されることを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のスプライン歯の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スプライン軸およびスプライン孔の圧入時の締め代を設けるべく、前記スプライン軸および前記スプライン孔の少なくとも一方のスプライン歯の軸線方向端部に、その軸線に対して傾斜した塑性変形部を形成するスプライン歯の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スプライン軸に、歯筋が軸線方向に延びる先端ガイド歯部分と、歯筋が軸線方向に対して傾斜した圧入歯部分とを形成し、スプライン軸の先端ガイド歯部分からスプライン孔への挿入を開始することで、挿入初期のスプライン歯の係合を容易にするものが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】実公平５−２４８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで上記従来のものは、スプライン軸のスプライン歯を転造ラックを用いて加工しているため、例えば圧入歯部分の歯筋の傾斜角を変更したり、先端ガイド歯部分あるいは圧入歯部分の長さを変更したりする場合、その都度新規の転造ラックが必要になり、コストの増大を招く問題があった。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、スプライン歯の軸線方向端部に傾斜した塑性変形部を形成する加工を、低コストで行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、スプライン軸およびスプライン孔の圧入時の締め代を設けるべく、前記スプライン軸および前記スプライン孔の少なくとも一方のスプライン歯の軸線方向端部に、その軸線に対して傾斜した塑性変形部を形成するスプライン歯の加工方法であって、前記スプライン軸および前記スプライン孔の少なくとも一方に、それよりも硬いスプライン治具を挿入する第１の工程と、前記スプライン軸、前記スプライン孔および前記スプライン治具の少なくとも一つにトルクを加えながら前記スプライン治具を引き抜くことで、前記スプライン歯の軸線方向端部に前記塑性変形部を形成する第２の工程とを含むことを特徴とするスプライン歯の加工方法が提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記トルクの大きさは、所定数の前記スプライン軸あるいは前記スプライン孔の加工が終了するまで一定に保持されることを特徴とするスプライン歯の加工方法が提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、前記スプライン歯の塑性変形部の長さは、残りの部分の長さよりも小さいことを特徴とするスプライン歯の加工方法が提案される。
【０００８】
また請求項４に記載された発明によれば、請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、前記スプライン軸および前記スプライン孔の結合部は、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを車輪に伝達するステアリング装置の遊星歯車機構に適用されることを特徴とするスプライン歯の加工方法が提案される。
【０００９】
尚、実施の形態の第１遊星歯車機構１８は本発明の遊星歯車機構に対応する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の構成によれば、スプライン軸およびスプライン孔の少なくとも一方にスプライン治具を挿入し、スプライン軸、スプライン孔およびスプライン治具の少なくとも一つにトルクを加えながらスプライン治具を引き抜くと、スプライン歯の軸線方向端部が塑性変形して該軸線に対して傾斜した塑性変形部が形成されるので、スプライン軸およびスプライン孔の圧入時に塑性変形部が締め代となって嵌合部のガタを防止することができる。また前記トルクの大きさやスプライン治具の引き抜き速度を変更するだけで、１種類のスプライン治具のみで塑性変形部の長さや角度を容易に変化させることができるので、品種ごとに転造ラックを用意することなく多品種のスプライン軸あるいはスプライン孔を加工することが可能となり、加工コストを大幅に削減することができる。
【００１１】
また請求項２の構成によれば、加えるトルクの大きさを所定数のスプライン軸あるいはスプライン孔の加工が終了するまで一定に保持するので、製品毎にスプライン軸およびスプライン孔の圧入荷重がばらつくのを防止することができる。
【００１２】
また請求項３の構成によれば、スプライン歯の塑性変形部の長さを残りの部分の長さよりも小さく設定したので、スプライン軸およびスプライン孔の圧入荷重が過大になるのを防止するとともに、スプライン軸およびスプライン孔の結合状態を安定させることができる。
【００１３】
また請求項４の構成によれば、スプライン軸およびスプライン孔の結合部を、ステアリングホイールに加えられる操舵トルクを車輪に伝達するステアリング装置の遊星歯車機構に適用したので、操舵トルクの伝達系統におけるガタを減少させて騒音の低減および操舵フィーリングの向上が可能になり、しかも遊星歯車機構や操舵トルクセンサへの負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図３は本発明の実施の形態を示すもので、図１はステア・バイ・ワイヤ式操舵装置のスケルトン図、図２は図１の２部拡大図、図３はプラネタリキャリヤのスプライン孔の加工方法の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、ステア・バイ・ワイヤ式の操舵装置は、ステアリングホイール１１に接続されてハウジング１２にベアリング１３を介して支持された上部ステアリングシャフト１４と、ステアリングギヤボックス１５に接続されてハウジング１２にベアリング１６を介して支持された下部ステアリングシャフト１７との間に、直列に接続された第１遊星歯車機構１８および第２遊星歯車機構１９を備える。ステアリングギヤボックス１５の内部に左右摺動自在に支持されたラックバー２０と、下部ステアリングシャフト１７に設けたピニオン２１とが噛合しており、ラックバー２０の両端が左右の車輪Ｗ，Ｗに接続される。下部ステアリングシャフト１７には、電動モータよりなるステアリングアクチュエータＡａが直結される。
【００１７】
第１遊星歯車機構１８は、上部ステアリングシャフト１４に固定されたリングギヤ２２と、下部ステアリングシャフト１７に固定されたプラネタリキャリヤ２３と、プラネタリキャリヤ２３に回転自在に支持されて前記リングギヤ２２に噛合する複数のプラネタリギヤ２４…と、下部ステアリングシャフト１７の外周に相対回転可能に嵌合するスリーブ２５に設けられて前記プラネタリギヤ２４…に噛合するサンギヤ２６とを備える。
【００１８】
第２遊星歯車機構１９は、ハウジング１２に固定されたリングギヤ２７と、前記スリーブ２５に設けられたプラネタリキャリヤ２８と、プラネタリキャリヤ２８に回転自在に支持されて前記リングギヤ２７に噛合する複数のプラネタリギヤ２９…と、下部ステアリングシャフト１７の外周に相対回転可能に嵌合するスリーブ３０に設けられて前記プラネタリギヤ２９…に噛合するサンギヤ３１とを備える。
【００１９】
第１遊星歯車機構１８のリングギヤ２２に固定されたウオームホイール３２に、操舵反力アクチュエータＡｂの出力軸に設けたウオーム３３が噛合する。また第２遊星歯車機構１９のサンギヤ３１を支持するスリーブ３０に固定されたロックホイール３４に、電動モータよりなるロックアクチュエータＡｃで出没するロックピン３５が係合可能に対向する。
【００２０】
電子制御ユニットＵは、運転者がステアリングホイール１１に入力する操舵角を検出する操舵角センサＳａからの信号と、車両の横加速度を検出する横加速度センサＳｂからの信号と、車速を検出する車速センサＳｃからの信号と、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサＳｄからの信号とに基づいて、ステアリングアクチュエータＡａ、操舵反力アクチュエータＡｂおよびロックアクチュエータＡｃの作動を制御する。
【００２１】
ＳＢＷ式のステアリング装置が正常に機能しているとき、電子制御ユニットＵは、操舵角センサＳａにより検出した操舵角に基づいてステアリングアクチュエータＡａの作動を制御することで、運転者がステアリングホイール１１に入力した操舵角に応じた転舵角を車輪Ｗ，Ｗに発生させる。これと同時に、電子制御ユニットＵは、ヨーレートセンサＳｄにより検出したヨーレート、あるいは操舵角センサＳａにより検出した操舵角に基づいて操舵反力アクチュエータＡｂの作動を制御することで、ステアリングホイール１１に仮想的な操舵反力を発生させる。
【００２２】
このとき、ロックアクチュエータＡｃによりロックピン３５がロックホイール３４から離脱しているため、ロックホイール３４、つまり第２遊星歯車機構１９のサンギヤ３１は回転を許容され、第２遊星歯車機構１９のプラネタリキャリヤ２８および第１遊星歯車機構１８のサンギヤ２６も回転を許容される。その結果、運転者がステアリングホイール１１を操作して第１遊星歯車機構１８のリングギヤ２２を回転させても、プラネタリギヤ２４…が空転することでプラネタリキャリヤ２３、つまり下部ステアリングシャフト１７は回転せず、ステアリングホイール１１およびステアリングギヤボックス１５の機械的な接続は遮断される。またステアリングアクチュエータＡａが作動して下部ステアリングシャフト１７が回転しても、その回転はステアリングホイール１１に逆伝達されることはない。
【００２３】
従って、操舵反力アクチュエータＡｂを駆動するとステアリングホイール１１に所定の操舵反力を付与することができるが、そのトルクがステアリングギヤボックス１５を経て車輪Ｗ，Ｗに伝達されることはない。
【００２４】
尚、電源の失陥等によってステアリングアクチュエータＡａや操舵反力アクチュエータＡｂが作動不能になるステアリング装置の異常時には、ロックアクチュエータＡｃによりロックピン３５が突出してロックホイール３４が回転不能に拘束されることで第２遊星歯車機構１９がロック状態になり、運転者の操作によるステアリングホイール１１および上部ステアリングシャフト１４の回転は、第１遊星歯車機構１８のリングギヤ２２、プラネタリギヤ２４…およびプラネタリキャリヤ２３を介して下部ステアリングシャフト１７に伝達され、マニュアルによる操舵が可能になる。
【００２５】
図２は第１遊星歯車機構１８の一部を示すもので、そのプラネタリキャリヤ２３は、中央にスプライン孔３６ａが形成された円板状の第１キャリヤ部材３６と、第１キャリヤ部材３６に複数のピニオンシャフト３７…を介して連結された円環状の第２キャリヤ部材３８とで構成されており、第１、第２キャリヤ部材３６，３８に挟まれるように前記ピニオンシャフト３７…にプラネタリギヤ２４…が回転自在に支持される。そして第１キャリヤ部材３６の中央のスプライン孔３６ａに、下部ステアリングシャフト１７の上端に形成されたスプライン軸１７ａが嵌合する。スプライン孔３６ａのスプライン歯Ｔ１と、スプライン軸１７ａのスプライン歯Ｔ２とは、基本的にスプライン軸１７ａの軸線Ｌ方向に延びている。
【００２６】
しかしながら、下部ステアリングシャフト１７のスプライン軸１７ａと第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａとを所定の締め代で結合すべく、スプライン孔３６ａの一部に、そのスプライン歯Ｔ１の一部を軸線Ｌに対して傾斜させた塑性変形部３６ｂ（図３（ｃ）参照）が形成される。
【００２７】
以下、第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａに塑性変形部３６ｂを加工する方法を、図３に基づいて説明する。
【００２８】
塑性変形部３６ｂを加工するために使用されるスプライン治具３９は第１キャリヤ部材３６よりも硬い材料（例えば、工具鋼）で形成されるもので、下部ステアリングシャフト１７のスプライン軸１７ａと同形のスプライン形状を有する刃部３９ａと、この刃部３９ａに連なって図示せぬ加工機のチャックに把持される柄部３９ｂとを備える。
【００２９】
先ず、図３（ａ）に示すように、第１キャリヤ部材３６を図示せぬ固定手段で固定した状態で、加工機のチャックに柄部３９ｂを把持したスプライン治具３９の刃部３９ａを、第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａに矢印Ａ方向に挿入する。
【００３０】
続いて、図３（ｂ）に示すように、スプライン治具３９に所定のトルクＱを加えながらスプライン治具３９を矢印Ｂ方向に引き抜く。引き抜きの当初はスプライン孔３６ａおよび刃部３９ａが充分に長い範囲で係合しており、第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａのスプライン歯Ｔ１と、スプライン治具３９の刃部３９ａのスプライン歯Ｔ２′との間に作用する応力が低くなるため、スプライン治具３９は回転することなく、つまりスプライン孔３６ａのスプライン歯Ｔ１は塑性変形することなく、スプライン治具３９は引き抜かれる。
【００３１】
スプライン治具３９の刃部３９ａと第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａとの係合長さがＬａ以下になると前記応力が限界値を越え、スプライン治具３９よりも柔らかい第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａのスプライン歯Ｔ１が軸線Ｌに対して傾斜するように塑性変形し、図３（ｃ）に示すように、最終的にスプライン孔３６ａの軸線Ｌ方向一端部にスプライン歯Ｔ１が螺旋状になった塑性変形部３６ｂが形成される。
【００３２】
塑性変形部３６ｂの長さＬａは、前記トルクＱの大きさにより変化する。即ち、塑性変形部３６ｂの長さＬａは、トルクＱを大きくすれば接触部の面圧が増加するために長くなり、トルクＱを小さくすれば接触部の面圧が減少するために短くなる。またスプライン治具３９を引く抜く速度を速くすれば、塑性変形部３６ｂのスプライン歯Ｔ１の螺旋状の捩じれ角が減少し、スプライン治具３９を引く抜く速度を遅くすれば、塑性変形部３６ｂのスプライン歯Ｔ１の螺旋状の捩じれ角が増加する。このように、スプライン治具３９に加えるトルクＱや引く抜く速度を変化させることで、塑性変形部３６ｂの形状を簡単に変化させることができる。
【００３３】
従って、塑性変形部３６ｂを有する第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａに、下部ステアリングシャフト１７のスプライン軸１７ａを圧入して組み立てる際に、その塑性変形部３６ｂの形状に応じて圧入荷重を最適の大きさに調整することができ、圧入作業を容易にしながら、スプライン結合部にガタが発生するのを確実に防止することができる。これにより、ステアリングホイール１１に加えられた操舵トルクが第１遊星歯車機構１８を介して車輪Ｗ，Ｗに伝達されるときにガタの発生を抑制し、騒音の増加や操舵フィーリングの低下を防止することができる。
【００３４】
尚、複数個の第１キャリヤ部材３６の塑性変形部３６ｂを連続して加工するとき、前記トルクＱを全て一定に保持することにより、第１キャリヤ部材３６毎に塑性変形部３６ｂの形状が変動するのを防止して一定の圧入荷重を確保することができる。また塑性変形部３６ｂの長さＬａは、残りの部分の長さＬｂ（図３（ｃ）参照）よりも短いことが望ましく、このようにすることで第１キャリヤ部材３６およびステアリングシャフト１７の結合状態を安定させることができる。
【００３５】
以上のように、固定した第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａに刃部３９ａを嵌合させたスプライン治具３９を、一方向にトルクＱを加えながら引き抜くことでスプライン孔３６ａに塑性変形部３６ｂを形成するので、その塑性変形部３６ｂの加工が容易であるばかりか、トルクＱの大きさやスプライン治具３９の引き抜き速度を変更するだけで、１種類のスプライン治具３９のみで塑性変形部３６ｂの長さや角度を容易に変化させることができる。従って、品種毎に転造ラックを用意することなく多品種のスプライン軸１７ａあるいはスプライン孔３６ａを加工することが可能となり、加工コストを大幅に削減することができる。
【００３６】
また実施の形態では、塑性変形部３６ｂをスプライン孔３６ａの上端側（図２参照）に形成しているので、スプライン孔３６ａの下端側からステアリングシャフト１７のスプライン軸１７ａを上向きに挿入する際に、スプライン孔３６ａの塑性変形部３６ｂ以外の部分をガイドにして圧入作業を開始することができ、圧入作業が一層容易になる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００３８】
例えば、本発明のスプライン軸１７ａあるいはスプライン孔３６ａは、ステア・バイ・ワイヤ式操舵装置以外の任意の用途に使用可能である。
【００３９】
また実施の形態では第１キャリヤ部材３６のスプライン孔３６ａのスプライン歯Ｔ１に塑性変形部３６ｂを形成しているが、下部ステアリングシャフト１７のスプライン軸１７ａのスプライン歯Ｔ２に塑性変形部を形成しても良く、また第１キャリヤ部材３６側および下部ステアリングシャフト１７側の両方に塑性変形部を形成しても良い。下部ステアリングシャフト１７側に塑性変形部を形成する際に使用されるスプライン治具は、雄スプラインではなく、雌スプライン形状のものとなる。
【００４０】
また実施の形態ではスプライン治具３９側にトルクＱを加えているが、第１キャリヤ部材３６（あるいは下部ステアリングシャフト１７側）にトルクＱを加えても良い。
【００４１】
またスプライン治具３９を引く抜くということは、スプライン治具３９側を移動させることに限定されず、その相手側を移動させてスプライン治具３９を引く抜く場合を含むものとする。
【００４２】
また塑性変形部３６ｂは、そこに含まれる全てのスプライン歯Ｔ１を変形させる必要はなく、例えばスプライン歯Ｔ１を１本おきや２本おきに塑性変形させても良い。
【００４３】
また本明細書でいうスプラインとは、歯の断面形状がスプラインとは異なるセレーションを含むものとする。
【００４４】
またスプライン治具３９をスプライン穴３６ａ（あるいはスプライン軸１７ａ）から完全に引く抜く寸前にトルクＱを加えないようにしても良い、これにより、スプライン穴３６ａ（あるいはスプライン軸１７ａ）の端部が破断するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ステア・バイ・ワイヤ式ステアリング装置のスケルトン図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】プラネタリキャリヤのスプライン孔の加工方法の説明図
【符号の説明】
【００４６】
１１        ステアリングホイール
１７ａ      スプライン軸
１８        第１遊星歯車機構（遊星歯車機構）
３６ａ      スプライン孔
３６ｂ      塑性変形部
３９        スプライン治具
Ｌ          軸線
Ｌａ        長さ
Ｌｂ        長さ
Ｑ          トルク
Ｔ１        スプライン歯
Ｗ          車輪
【図１】
2008101734.tif 000003
【図２】
2008101734.tif 000004
【図３】
2008101734.tif 000005