(57)【要約】【課題】高強度のねじ状シャフトにおける螺旋溝の側面を、低コストで高精度に仕上げることができる方法を提供する。【解決手段】螺旋溝１１′を有するねじ状シャフトを製造するに際して、素材を切削することで螺旋溝１１″を荒成形する工程と、その荒成形された螺旋溝１１″の側面の仕上げを転造によって行う工程とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋溝を有するねじ状シャフトを製造するに際して、
素材を切削することで螺旋溝を荒成形する工程と、
その荒成形された螺旋溝の側面の仕上げを転造によって行う工程とを有することを特徴とするねじ状シャフトの製造方法。
【請求項２】
前記螺旋溝の底部に、前記転造により生じる余肉の逃げ用凹部を、前記荒成形時に設ける請求項１に記載のねじ状シャフトの製造方法。
【請求項３】
前記ねじ状シャフトは、前記螺旋溝の側面が歯面とされたウォームシャフトである請求項１または２に記載のねじ状シャフトの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の中の何れかの方法により製造されたねじ状シャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウォームシャフトやボールスクリューシャフトのようなねじ状シャフトとその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、ねじ状シャフトにおける螺旋溝を成形するに際して、高い寸法精度や面粗度が要求される場合、ねじ切り加工機による機械加工の後に研磨加工が行われていた。これは、転造等による塑性加工では、加工代が多くなると素材の割れが生じて十分に精度を向上することができず、また、そのような割れが生じないような素材を用いると強度が低下するためである。例えば、電動パワーステアリング装置における操舵補助力発生用モータの回転を減速してステアリングシャフトに伝達するウォームシャフトの場合、螺旋溝が深く歯丈が大きくなるため、塑性加工によって強度を確保しつつ加工精度を向上するのは困難であった。しかし、研磨加工を行うと荒、中、仕上げの工程が必要で工数が多くなるために加工コストが増大するという問題がある。
本発明は上記問題を解決することのできるねじ状シャフトとその製造方法を提供することを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明のねじ状シャフトの製造方法は、螺旋溝を有するねじ状シャフトを製造するに際して、素材を切削することで螺旋溝を荒成形する工程と、その荒成形された螺旋溝の側面の仕上げ加工を転造によって行う工程とを有することを特徴とする。本発明のねじ状シャフトは本発明の製造方法によって製造される。
本発明によれば、ねじ状シャフトの荒成形された螺旋溝の側面は転造により仕上げられるので、研磨により仕上げるのに比べて工数を少なくして加工コストを低減できる。また、その転造を行う前に素材を切削することで螺旋溝を荒成形するので、転造による加工代を少なくできる。これにより、十分な強度を有する素材を用いても転造時における割れが生じることがなく、強度を確保しつつ加工精度を向上できる。
【０００４】
本発明において、前記螺旋溝の底部に、前記転造により生じる余肉の逃げ用凹部を、前記荒成形時に設けるのが好ましい。これにより、転造による仕上げを円滑に行い、加工精度を向上することができる。
【０００５】
本発明において、前記ねじ状シャフトは、前記螺旋溝の側面が歯面とされたウォームシャフトであるのが好ましい。ウォームシャフトの歯面が高精度に仕上げ加工されることで、ウォームホイールとの噛み合い領域における摩擦を低減し、歯の耐久性を向上することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す電動パワーステアリング装置Ｐは、ステアリングホイールＨの操舵によるステアリングシャフトＳの回転を、図外ステアリングギヤを介して車輪に舵角が変化するように伝達する。そのステアリングギヤの形式は、ステアリングシャフトＳの回転を車輪に舵角が変化するように伝達できれば限定されず、例えばステアリングシャフトＳに連結されたピニオンに噛み合うラックの動きをタイロッドやナックルアーム等を介して車輪に伝達するラックピニオン式ステアリングギヤを採用できる。ステアリングシャフトＳにより伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ１が設けられている。トルクセンサ１は、本実施形態では公知の構成であり、センサハウジング２と、入力シャフト３と、入力シャフト３にトーションバー８を介して同軸心かつ弾性的に相対回転可能に連結される出力シャフト４と、磁気回路を構成する磁束発生用コイル７とを備え、操舵トルクによる両シャフト３、４の弾性的な相対回転量に応じて磁気回路における磁気抵抗が変化し、そのコイル７の出力から操舵トルクを検出する。
【０００７】
両シャフト３、４はステアリングシャフトＳの一部を構成し、センサハウジング２によりベアリング６ａ、６ｂを介して支持される。センサハウジング２に操舵補助力発生用モータＭが取り付けられている。出力シャフト４に金属製スリーブ９を介して合成樹脂材製のウォームホイール１０が同行回転するように設けられている。ウォームホイール１０の歯に噛み合う歯を有するウォームシャフト（ねじ状シャフト）１１が操舵補助力発生用モータＭにより駆動される。ウォームシャフト１１は、センサハウジング２によりベアリング１２ａ、１２ｂを介して支持され、一端がモータＭの出力シャフトにカップリング１３を介して連結されている。そのモータＭはトルクセンサ１により検出された操舵トルクに応じて図外制御装置により制御される。モータＭの回転がウォームシャフト１１、ウォームホイール１０、ステアリングシャフトＳを介して車輪に舵角が変化するように伝達されることで、操舵トルクに応じた操舵補助力が付与される。
【０００８】
図３に示すように、ウォームホイール１０の外周において並列する歯１０Ａがウォームシャフト１１の歯１１Ａに噛み合う。ウォームシャフト１１の歯１１Ａの歯面１１Ａ′は、ウォームシャフト１１の外周に成形された螺旋溝１１′の側面により構成される。図４に示すように、ウォームシャフト１１の歯１１Ａにおける図中２点鎖線で示す歯面１１Ａ′は、ウォームホイール１０の各歯１０Ａにおける凹曲面形状の歯面１０Ａ′に沿う凸曲面形状を有する。
【０００９】
ウォームシャフト１１の歯１１Ａを成形するに際しては、まず、円柱形状の素材を切削することで図５において実線で示すように螺旋溝１１″を荒成形し、しかる後に、その荒成形された螺旋溝１１″の側面の仕上げを転造によって行い、これにより螺旋溝１１′が成形される。螺旋溝１１″の荒成形のための素材の切削手段は特に限定されず、例えば公知のねじ切り加工機を用いて行えばよい。荒成形された螺旋溝１１″の側面の仕上げのための転造手段は特に限定されず、例えば図６の（１）に示すように公知の転造丸ダイス２０ａ、２０ｂや図６の（２）に示すように公知の転造平ダイス２１ａ、２１ｂ等を用いて行えばよい。その転造による加工代δは、ウォームシャフト１１に要求される精度や材質等に応じて適宜設定すればよく、例えば数１０μｍ〜数１００μｍ程度とする。素材の材質は金属であって切削および転造可能なものであれば特に限定されず、例えば炭素鋼や合金鋼とされる。ダイスによる素材の転造回数は生産性を向上する上で可及的に少なくするのが好ましく、一回の転造で仕上げを完了するのが好ましい。
【００１０】
図５に示すように、その切削による螺旋溝１１″の荒成形時に、螺旋溝１１″の底部に、その転造により生じる余肉の逃げ用凹部１１Ｂが設けられる。逃げ用凹部１１Ｂの形状は特に限定されず、図示のように内面が曲面でもよいし、２点鎖線で示すように断面Ｖ形でもよい。
【００１１】
上記実施形態によれば、ウォームシャフト１１の荒成形された螺旋溝１１″の側面は転造により仕上げられることで歯面１１Ａ′とされるので、研磨により仕上げるのに比べて工数を少なくして加工コストを低減できる。また、その転造を行う前に素材を切削することで螺旋溝１１″を荒成形するので、転造による加工代δを少なくできる。これにより、十分な強度を有する素材を用いても転造時における割れが生じることがなく、強度を確保しつつ加工精度を向上できる。また、螺旋溝１１″の荒成形時に転造により生じる余肉の逃げ用凹部１１Ｂが設けられるので、転造による仕上げを円滑に行い、加工精度を向上することができる。これにより、ウォームシャフト１１の歯面１１Ａ′が高精度に仕上げ加工され、ウォームホイール１０との噛み合い領域における摩擦を低減し、歯１１Ａの耐久性を向上することができる。
【００１２】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、本発明が適用されるのはウォームシャフトに限定されずねじ状シャフトであればよく、例えばボールスクリューシャフトや台形ネジシャフトであってもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明方法によれば、高強度のねじ状シャフトにおける螺旋溝の側面を、低コストで高精度に仕上げることができ、伝達効率が高く長寿命のウォームシャフト等のねじ状シャフトを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のウォームシャフトを用いた電動パワーステアリング装置の縦断面図
【図２】本発明の実施形態のウォームシャフトを用いた電動パワーステアリング装置の横断面図
【図３】本発明の実施形態のウォームシャフトとウォームホイールの部分断面図
【図４】本発明の実施形態のウォームシャフトとウォームホイールの歯面形状を示す図
【図５】本発明の実施形態のウォームシャフトの加工手順の説明図
【図６】本発明の実施形態のウォームシャフトを転造する（１）は丸ダイスを示す図、（２）は平ダイスを示す図
【符号の説明】
１１  ウォームシャフト
１１′  螺旋溝
１１″  荒成形された螺旋溝
１１Ａ  歯
１１Ａ′  歯面
１１Ｂ  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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