(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周にスプラインが形成されたスプライン部と、
上記スプライン部に軸方向に隣接し、外周にスプラインが形成されていなくて上記スプラインの山よりも低い非スプライン部と、
上記スプライン部と非スプライン部とを被覆する樹脂被膜を有し、
上記樹脂被膜は、
上記スプライン部を被覆する薄肉部と、
上記薄肉部よりも厚く、厚さが略均一で、上記薄肉部に連なっていると共に上記非スプライン部を被覆するリング状の厚肉部とを有し、
上記厚肉部には、射出成形時のゲート痕が形成されている一方、上記薄肉部には、射出成形時のゲート痕が形成されていないことを特徴とする回転シャフト。
【請求項２】
請求項１に記載の回転シャフトにおいて、
上記樹脂被膜は、ポリブチレンテレフタレートからなることを特徴とする回転シャフト。
【請求項３】
請求項２に記載の回転シャフトにおいて、
上記樹脂被膜は、固体潤滑剤を、０重量％を超え、かつ、３０重量％以下だけ含有していることを特徴とする回転シャフト。
【請求項４】
請求項１に記載の回転シャフトにおいて、
上記薄肉部の厚さが、０.６乃至１.２ｍｍであり、
上記厚肉部の厚さは、上記薄肉部の厚さよりも、０.１ｍｍ以上厚いことを特徴とする回転シャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スプラインが形成され、樹脂で被覆されていて、例えば、ハンドルジョイントを構成する回転シャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転シャフトとしては、スプライン歯部を被覆する樹脂被膜が射出成形で形成されたものがある。
【０００３】
この樹脂被膜としては、たとえば、ＰＡ(ポリアミド)１１またはＰＡ１２樹脂からなり、摺動特性を重視したものや、ＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)樹脂からなり、ガタ防止を重視したものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の回転シャフトでは、射出成形で樹脂被膜を形成する際に、ゲートから注入された樹脂の流れが会合した箇所でウェルドラインが発生し、このウェルドラインに起因して、樹脂被膜の強度や寸法精度が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、ウェルドラインに起因して、樹脂被膜の強度や寸法精度が低下することを防止できる回転シャフトを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の回転シャフトは、外周にスプラインが形成されたスプライン部と、
上記スプライン部に軸方向に隣接し、外周にスプラインが形成されていなくて上記スプラインの山よりも低い非スプライン部と、
上記スプライン部と非スプライン部とを被覆する樹脂被膜を有し、
上記樹脂被膜は、
上記スプライン部を被覆する薄肉部と、
上記薄肉部よりも厚く、厚さが略均一で、上記薄肉部に連なっていると共に上記非スプライン部を被覆するリング状の厚肉部とを有し、
上記厚肉部には、射出成形時のゲート痕が形成されている一方、上記薄肉部には、射出成形時のゲート痕が形成されていないことを特徴としている。
【０００７】
この請求項１の発明の回転シャフトは、上記樹脂被膜を射出成形で形成する際に、まず、非スプライン部の径方向外方に位置させた射出注入口から注入した樹脂は、上記樹脂被膜の厚さが略均一の厚肉部になるリング状エリア(非スプライン部の外周に位置する)に溜まる。そして、このリング状エリアに溜まった樹脂は、軸方向に隣接するスプライン部に向かって流れ、このスプライン部を被覆する薄肉部となる。
【０００８】
このように、この発明によれば、まず、厚肉のリング状エリアに注入した樹脂を溜めてから、スプライン部に流して、スプライン部を被覆する薄肉部を形成するから、注入した樹脂が出会う箇所にできるウェルドラインがスプライン部に形成されない。
【０００９】
なお、上記スプライン部に流れた樹脂は、軸方向の端面において集まるが、この端面に当接させるストッパピンの存在によって、樹脂が出会うことが妨げられてウェルドラインができにくい。また、もし、この端面においてウェルドラインができたとしても、この端面は噛み合い部ではなく応力がかかる箇所ではないから、機能上の問題はない。
【００１０】
したがって、この発明の回転シャフトによれば、ウェルドラインに起因して、樹脂被膜の強度や寸法精度が低下することを防止できる。
【００１１】
また、請求項２の発明の回転シャフトは、請求項１に記載の回転シャフトにおいて、上記樹脂被膜は、ポリブチレンテレフタレートからなることを特徴としている。
【００１２】
この請求項２の発明の回転シャフトでは、上記樹脂被膜が、ＰＡ１１よりも硬く、ＰＰＳよりも、摩擦係数が小さくて、摩耗量が少ないポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)からなるから、ガタの発生が少なく、摩擦係数が小さくて、摩耗量も少ないスプラインを備えた回転シャフトとなる。
【００１３】
また、請求項３の発明の回転シャフトは、請求項２に記載の回転シャフトにおいて、上記樹脂被膜は、固体潤滑剤を、０重量％を超え、かつ、３０重量％以下だけ含有していることを特徴としている。
【００１４】
この請求項３の発明の回転シャフトでは、上記樹脂被膜が、固体潤滑剤を、０重量％を超え、かつ、３０重量％以下だけ含有していることによって、摩擦係数を低下させることができる。なお、上記樹脂被膜が、上記固体潤滑剤を、３０重量％を超えて含有しても、摩擦係数はほとんど低下しなかった。
【００１５】
また、請求項４の発明の回転シャフトは、請求項１に記載の回転シャフトにおいて、
上記薄肉部の厚さが、０.６乃至１.２ｍｍであり、
上記厚肉部の厚さは、上記薄肉部の厚さよりも、０.１ｍｍ以上厚いことを特徴としている。
【００１６】
この請求項４の発明の回転シャフトでは、上記スプライン部を被覆する薄肉部の厚さを、０.６乃至１.２ｍｍとしたから、樹脂被覆によるスプライン部のガタ防止効果を維持しつつ、強度も維持できる。すなわち、上記薄膜部の厚さが０.６ｍｍ未満では、スプライン部のガタ防止効果が充分でなく、１.２ｍｍを超えるとスプライン噛合部で強度が低下する。
【００１７】
また、上記厚肉部の厚さを、上記薄肉部の厚さよりも、０.１ｍｍ以上厚くしたから、射出成形時に、この厚肉部に樹脂を溜めてから、スプライン部に流すことで、スプライン部におけるウェルドラインの発生を防げる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１９】
図１(Ａ)に、この発明の回転シャフトの実施形態の断面を示す。この実施形態の回転シャフトは、外周にスプライン歯１が形成されたスプライン部２と、このスプライン部２に軸方向に隣接し、外周にスプラインが形成されていない非スプライン部３とを備える。
【００２０】
上記スプライン部２のスプライン歯１は、非スプライン部３よりも大径であり、軸方向に所定間隔を隔てて、２つの環状溝５,６を有している。
【００２１】
また、上記スプライン部２および非スプライン部３は、樹脂被膜７で覆われている。この樹脂被膜７は、薄肉部としての第１筒部７Ａと厚肉部としての第２筒部７Ｃと円盤領域７Ｂとを有する。この第２筒部７Ｃは第１筒部７Ａよりも小径であるが、第１筒部７Ａよりも厚肉となっている。
【００２２】
上記第１筒部７Ａは、スプライン部２の外周面２Ａの軸方向の全領域を覆い、円盤領域７Ｂはスプライン部２の端面２Ｂのテーパ状の中心部２Ｂ−１を除く環状領域２Ｂ−２を覆い、第２筒部７Ｃは、上記非スプライン部３をスプライン部２のもう１つの端面２Ｃから軸方向の所定寸法だけ覆う。
【００２３】
上記スプライン部２の２つの環状溝５,６に充填された第１筒部７Ａの内周側環状突起８,１０が、第１筒部７Ａをスプライン部２に対して軸方向に係止している。
【００２４】
図１(Ｂ)に、スプライン歯１を径方向面で切断した断面を示す。スプライン歯１は、樹脂被膜７の第１筒部７Ａで略均一な厚さで覆われている。また、第２筒部７Ｃは、非スプライン部３を略均一な厚さで筒状に覆っている。また、この第１筒部７Ａの厚さｄ１は、上記第２筒部７Ｃの厚さｄ２よりも薄い。この実施形態では、上記第１筒部７Ａの厚さｄ１を０.８ｍｍとし、第２筒部７Ｃの厚さｄ２を１.２ｍｍとした。
【００２５】
また、この実施形態では、上記樹脂被膜７は、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)からなる固体潤滑剤を含有するポリブチレンテレフタレートで作製した。この実施形態では、上記樹脂被膜７が上記固体潤滑剤を１５重量％だけ含有したが、この固体潤滑剤の含有％は、０重量％を上回る重量％で、かつ、３０重量％以下にすることが望ましい。
【００２６】
上記構成の回転シャフトによれば、上記樹脂被膜７を射出成形で形成する際に、まず、非スプライン部３の径方向外方に位置させた射出注入口Ｇから注入した樹脂は、上記樹脂被膜７の厚さが略均一の厚肉部としての第２筒部７Ｃになるリング状エリアに溜まる。そして、このリング状エリアに溜まった樹脂は、矢印Ｘで示すように、軸方向に隣接するスプライン部２に向かって流れ、このスプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａとなる。
【００２７】
このように、この回転シャフトによれば、まず、厚肉のリング状エリアに注入した樹脂を溜めてから、スプライン部２に流して、スプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａを形成するから、注入した樹脂が出会う箇所にできるウェルドラインがスプライン部２に形成されない。
【００２８】
なお、上記スプライン部２に流れた樹脂は、軸方向の端面２Ｂにおいて集まるが、この端面２Ｂに当接させるストッパピンＰの存在によって、樹脂が出会うことが妨げられてウェルドラインができにくい。また、もし、この端面２Ｂにおいてウェルドラインができたとしても、この端面２Ｂは噛み合い部ではなく応力がかかる箇所ではないから、機能上の問題はない。
【００２９】
したがって、この実施形態の回転シャフトによれば、ウェルドラインに起因して、スプライン部２の樹脂被膜の強度や寸法精度が低下することを防止できる。
【００３０】
また、この実施形態の回転シャフトでは、上記樹脂被膜７が、ＰＡ１１よりも硬く、ＰＰＳよりも、摩擦係数が小さくて、摩耗量が少ないポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)からなるから、ガタの発生が少なく、摩擦係数が小さくて、摩耗量も少ないスプライン部２を備えた回転シャフトとなる。また、上記樹脂被膜７が、ポリブチレンテレフタレートからなるから、ＰＰＳに比べて、射出成形時の金型および樹脂の温度が低く、作業性の向上、製造のサイクルタイムの短縮を図れる。
【００３１】
また、この実施形態の回転シャフトでは、樹脂被膜７が、ＰＴＦＥからなる固体潤滑剤を、１５重量％以下だけ含有していることによって、摩擦係数を低下させることができる。なお、図２に示すように、上記樹脂被膜７が、上記固体潤滑剤を、３０重量％を超えて含有しても、摩擦係数はほとんど低下しなかった。また、図３に示すように、上記固体潤滑剤の含有量が３０重量％を超えると、上記固体潤滑剤を含有しない場合に比べて、樹脂材料としての材料強度が、６０％以下に低下する。
【００３２】
また、この実施形態の回転シャフトでは、上記スプライン部３を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａの厚さｄ１を、０.８ｍｍとしたから、スプライン部２のガタ防止効果を維持しつつ、強度も維持できる。すなわち、上記第１筒部７Ａの厚さが０.６ｍｍ未満では、樹脂被膜によるガタ防止効果が充分でなく、第１筒部７Ａの厚さが１.２ｍｍを超えるとスプライン噛合部で強度が低下する。したがって、上記第１筒部７Ａの厚さｄ１を、０.６ｍｍ乃至１.２ｍｍとすれば、ガタ防止効果を維持しつつ、強度も維持できる。
【００３３】
また、上記厚肉部としての第２筒部７Ｃの厚さｄ２を、上記薄肉部としての第１筒部７Ａの厚さｄ１よりも、０.１ｍｍ以上厚くしたから、射出成形時に、この厚肉部としての第２筒部７Ｃに樹脂を溜めてから、スプライン部２に流すことで、スプライン部２におけるウェルドラインの発生を防げる。また、上記第２筒部７Ｃの厚さｄ２を、第１筒部７Ａの厚さｄ１の厚さよりも０.１ｍｍ以上厚くしたから、スプライン噛合部での組み付け性が低下しない。したがって、上記厚さｄ２を厚さｄ１よりも、０.１ｍｍ以上厚くすることで、第２筒部７Ｃに充分に樹脂を溜めて、第１筒部７Ａでのウェルドラインの発生を防げ、かつ、スプライン噛合部での組み付け性が低下しない。
【００３４】
次に、図４(Ａ)を参照して、この発明の回転シャフトのもう１つの実施形態を説明する。この実施形態は、次の▲１▼,▲２▼の点が、前述の図１に示した実施形態と異なる。
【００３５】
▲１▼ 樹脂被膜７の厚肉部として、第２筒部７Ｃに替えて、端部環状部７Ｅを有する。
【００３６】
▲２▼ 非スプライン部３と反対側の端部に、非スプライン部３よりも小径の軸方向突起をなすもう１つの非スプライン部４を有し、この非スプライン部４は上記端部環状部７Ｅによって被覆されている。
【００３７】
また、この非スプライン部４は、略円すい形状の窪み９を有し、この窪み９にストッパピンＰの先端が嵌合するようになっている。
【００３８】
また、上記樹脂被膜７の端部環状部７Ｅは、その外周面が第１筒部７Ａに向かって軸方向に拡径するテーパ面７Ｅ-１になっており、その端面は窪み９を露出させるような円板形状面７Ｅ-２になっている。この端部環状部７Ｅは、その円板形状面７Ｅ-２と上記スプライン部２の端面をなす環状領域２Ｂ-２との間の軸方向厚さｄ２が、薄肉部としての第１筒部７Ａの厚さｄ１よりも厚くなっている。
【００３９】
この実施形態の回転シャフトによれば、上記樹脂被膜７を射出成形で形成する際に、まず、非スプライン部４の軸方向外方かつ径方向外方に位置させた射出注入口Ｇから軸方向に注入した樹脂は、上記樹脂被膜７の厚肉部としての端部環状部７Ｅになるリング状エリアに溜まる。そして、このリング状エリアに溜まった樹脂は、軸方向に隣接するスプライン部２に向かって流れ、このスプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａとなる。
【００４０】
このように、この回転シャフトによれば、まず、厚肉のリング状エリアに注入した樹脂を溜めてから、スプライン部２に流して、スプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａを形成するから、注入した樹脂が出会う箇所にできるウェルドラインがスプライン部２に形成されない。
【００４１】
なお、この実施形態では、厚肉部としての端部環状部７Ｅがテーパ面７Ｅ-１を有したが、図４(Ｂ)に示すように、テーパ面を有さない端部環状部７Ｆとしてもよい。この端部環状部７Ｆは、上記小径軸方向突起をなす非スプライン部４を被覆する筒部７Ｆ-１と円盤部７Ｆ-２とからなる。この筒部７Ｆ-１の径方向厚さｄ２は、上記薄肉部としての第１筒部７Ａの厚さｄ１よりも厚くなっている。また、この端部環状部７Ｆは、薄肉円盤部１１でもって第１筒部７Ａに連なっている。
【００４２】
この変形例では、上記樹脂被膜７を射出成形で形成する際に、まず、非スプライン部４の軸方向外方かつ径方向外方に位置させた射出注入口Ｇから軸方向に注入した樹脂は、上記樹脂被膜７の厚肉部としての端部環状部７Ｆになるリング状エリアに溜まる。そして、このリング状エリアに溜まった樹脂は、軸方向に隣接するスプライン部２に向かって流れ、このスプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａとなる。
【００４３】
このように、この回転シャフトによれば、まず、厚肉のリング状エリアに注入した樹脂を溜めてから、スプライン部２に流して、スプライン部２を被覆する薄肉部としての第１筒部７Ａを形成するから、注入した樹脂が出会う箇所にできるウェルドラインがスプライン部２に形成されない。
【００４４】
尚、上記実施形態では、樹脂被膜７をなす樹脂材料(ポリブチレンテレフタレート)が含有する固体潤滑剤をＰＴＦＥとしたが、２硫化モリブデン等の他の固体潤滑剤としてもよい。また、上記樹脂材料がグラスファイバー等の強化剤を、例えば、０〜１０重量％程度だけ含有してもよい。この場合、樹脂被膜７のさらなる強度アップと耐熱性向上を図れる。
【００４５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の回転シャフトは、樹脂被膜を射出成形で形成する際に、まず、非スプライン部の径方向外方に位置させた射出注入口から注入した樹脂が、上記樹脂被膜の厚さが略均一の厚肉部になるリング状エリアに溜まってから、軸方向に隣接するスプライン部に向かって流れ、このスプライン部を被覆する薄肉部となる。
【００４６】
したがって、この発明によれば、まず、厚肉のリング状エリアに注入した樹脂を溜めてから、スプライン部に流して、スプライン部を被覆する薄肉部を形成するから、注入した樹脂が出会う箇所にできるウェルドラインがスプライン部に形成されない。なお、上記スプライン部に流れた樹脂は、軸方向の端面において集まるが、この端面に当接させるストッパピンの存在によって、樹脂が出会うことが妨げられてウェルドラインができにくい。また、もし、この端面においてウェルドラインができたとしても、この端面は噛み合い部ではなく応力がかかる箇所ではないから、機能上の問題はない。
【００４７】
したがって、この発明の回転シャフトによれば、ウェルドラインに起因して、樹脂被膜の強度や寸法精度が低下することを防止できる。
【００４８】
また、請求項２の発明の回転シャフトでは、上記樹脂被膜が、ＰＡ１１よりも硬く、ＰＰＳよりも、摩擦係数が小さくて、摩耗量が少ないポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)からなるから、ガタの発生が少なく、摩擦係数が小さくて、摩耗量も少ないスプラインを備えた回転シャフトとなる。
【００４９】
また、請求項３の発明の回転シャフトでは、上記樹脂被膜が、固体潤滑剤を、０重量％を超え、かつ、３０重量％以下だけ含有していることによって、摩擦係数を低下させることができる。なお、上記樹脂被膜が、上記固体潤滑剤を、３０重量％を超えて含有しても、摩擦係数はほとんど低下しない。
【００５０】
また、請求項４の発明の回転シャフトでは、上記スプライン部を被覆する薄肉部の厚さを、０.６乃至１.２ｍｍとしたから、樹脂被覆によるスプレイン部のガタ防止効果を維持しつつ、強度も維持できる。すなわち、上記薄膜部の厚さが０.６ｍｍ未満では、ガタ防止効果が充分でなく、１.２ｍｍを超えるとスプライン噛合部で強度が低下する。
【００５１】
また、上記厚肉部の厚さを、上記薄肉部の厚さよりも、０.１ｍｍ以上厚くしたから、射出成形時に、この厚肉部に樹脂を溜めてから、スプライン部に流すことで、スプライン部におけるウェルドラインの発生を防げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１(Ａ)は、この発明の回転シャフトの実施形態の断面図であり、図１(Ｂ)は、この実施形態のスプライン歯の断面図である。
【図２】  樹脂被膜のＰＴＦＥ含有量と摩擦係数との関係を示す特性図である。
【図３】  樹脂被膜のＰＴＦＥ含有量と材料強度との関係を示す特性図である。
【図４】  図４(Ａ)は、この発明の回転シャフトのもう１つの実施形態の断面図であり、図４(Ｂ)は、この実施形態の変形例の要部断面図である。
【符号の説明】
１…スプライン歯、２…スプライン部、２Ａ…外周面、２Ｂ,２Ｃ…端面、
２Ｂ−１…中心部、２Ｂ−２…環状領域、３,４…非スプライン部、
５,６…環状溝、７…樹脂被膜、７Ａ…第１筒部、７Ｂ…円盤領域、
７Ｃ…第２筒部、７Ｅ,７Ｆ…端部環状部、８,１０…内周側環状突起。
【図１】
0004923340.tif 000002
【図２】
0004923340.tif 000003
【図３】
0004923340.tif 000004
【図４】
0004923340.tif 000005