(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトスクリュが、シャフトの一端から中途にかけて形成されたネジ部からなり、該シャフトを移動させながら、該シャフトスクリュのネジ部に高周波焼入れを行なうシャフトスクリュの高周波焼入れ方法において、
焼入れを、シャフトの中途のネジ部端側から開始するようにしたことを特徴とするシャフトスクリュの高周波焼入れ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本願の発明は、シャフトスクリュの高周波焼入れ方法に関し、特に焼入れに伴い、シャフトスクリュに拡径変化が生じても、ナットスクリュの組付けに支障がなく、ボールスクリュの作動が円滑に行なわれるようにしたシャフトスクリュの高周波焼入れ方法に関する。
【０００２】
【従来技術、発明が解決しようとする課題】
電動パワーステアリング装置において、電動機からの操舵補助力をステアリングシャフトに伝達するとき、該ステアリングシャフトにボールスクリュを組み込み、該ボールスクリュを介して伝達するようにしたものがある。このようなボールスクリュの組立方法が、特開平５−１３８４５８号公報に記載されている。
【０００３】
この方法によれば、図４および図５に図示されるように、予めデフレクタ（図示されず）が固着されたナットスクリュ17にボール挿入用治具19を嵌挿し、該ボール挿入用治具19のボール供給孔19a 、19a から所定数のボール20をナットスクリュ内面のネジ部に向けて供給し、次いで、シャフトスクリュ（ステアリングシャフトの一端部寄りに形成されたネジ部）８a を上昇させて、その頂部とボール挿入用治具19の下端とを十字連結させ、さらにシャフトスクリュ８a を回転上昇させながら、ボール挿入用治具19をナットスクリュ17から離脱させつつ、同時にシャフトスクリュ８a を、その一端からボール20が組み込まれたナットスクリュ17に螺入して、これとの螺合を完了（図５参照）させることにより、ボールスクリュ21を組み立てている。なお、18はナットスクリュ17の保持手段である。
【０００４】
前記のようなボールスクリュ21の組立方法においては、ボール20が組み込まれたナットスクリュ17にシャフトスクリュ８a を螺入して、螺合を完了させるに当たり、シャフトスクリュ８a は、その一端からナットスクリュ17に螺入される。このため、シャフトスクリュ８a の一端側が、ネジ加工後の熱処理（焼入れ）により拡径されていると、シャフトスクリュ８a を、その一端からナットスクリュ17に螺入させることができず、ボールスクリュ21の組立が困難になる。仮に、ボールスクリュ21の組立ができたとしても、該ボールスクリュ21の作動は、円滑さを欠いたものとなる。
【０００５】
一般に、高周波一発焼入れの焼入れ部とその周辺との境界では、引張応力が生じて、拡径変化も大きい。長尺物の高周波移動焼入れにおいても、焼入れ開始側の境界部には、同様の現象が起きる。このため、このような現象により不都合が生じる場合には、従来、そのような現象発生部を除去するか、もしくは焼入れ境界部を不都合の生じない部位に移すかして、対処していた。
【０００６】
しかしながら、前記したボールスクリュ21を構成するシャフトスクリュ８a の高周波移動焼入れにおいては、シャフトスクリュ８a の有効ネジ部が、シャフトの一端から中途にかけて形成されており、焼入れが、シャフトの一端のネジ部端側から行なわれていたので、焼入れによる拡径変化の大きい該ネジ部端を有効ネジ部から外すことができなかった。該ネジ部端を切除することはできるが、そのようにすると、材料の無駄になり、コストアップの要因となっていた。
【０００７】
そこで、拡径変化の大きい該ネジ部端をそのままにして、シャフトスクリュ８a をナットスクリュ17に螺合させようとすると、容易に螺合させることができず、ボールスクリュ21の組立が困難であったり、仮に組み立てることができたとしても、シャフトスクリュ８a とナットスクリュ17との噛合が円滑に行なわれなかったりする、などの問題が生じていた。
【０００８】
本願の発明は、シャフトスクリュの高周波移動焼入れに伴い、シャフトスクリュに拡径変化が生じたとしても、ナットスクリュの組付けに支障がなく、ボールスクリュの作動が円滑に行なわれるシャフトスクリュの高周波焼入れ方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段および効果】
本願の発明は、長尺物を移動させながら、該長尺物の高周波焼入れを行なう長尺物の高周波焼入れ方法において、焼入れの終了側には寸法変化の大きい部位が生じないことに着目して、前記のような課題を解決したシャフトスクリュの高周波焼入れ方法を想到したものであって、その請求項１に記載された発明は、シャフトスクリュが、シャフトの一端から中途にかけて形成されたネジ部からなり、該シャフトを移動させながら、該シャフトスクリュのネジ部に高周波焼入れを行なうシャフトスクリュの高周波焼入れ方法において、焼入れを、シャフトの中途のネジ部端側から開始するようにしたことを特徴とするシャフトスクリュの高周波焼入れ方法である。
【００１０】
請求項１に記載された発明は、前記のように構成されており、シャフトの一端から中途にかけて形成されたネジ部からなるシャフトスクリュに高周波移動焼入れを行なうに当たり、焼入れは、シャフトの中途のネジ部端側から開始するようにされる。この結果、焼入れの終了側であるシャフトの一端のネジ部端には、拡径変化の大きい部位が生じないので、シャフトスクリュをこの部位からナットスクリュに螺合させて組み付けることにより、容易にボールスクリュを組み立てることができる。
【００１１】
また、焼入れ開始側の拡径変化が大きいシャフト中途のネジ部端は、その位置の変更が可能であり、シャフトの他端側にさらに移動させて、これを容易に有効ネジ部から外すことができ、シャフトスクリュのナットスクリュへの組付けもしくはナットスクリュのシャフトスクリュへの組付けや、組み立てられたボールスクリュの円滑な作動に、何らの支障を生じることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１ないし図３に図示される本願の請求項１に記載された発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態におけるシャフトスクリュの高周波焼入れ方法が実施される高周波焼入れ設備の全体の概略構成図であって、一部を切断して示す図、図２は、図１の高周波焼入れ装置部分の概略拡大縦断面図、図３は、シャフトスクリュの焼入れ方向と寸法（ＢＣＤ）変化の関係を示すグラフである。
【００１３】
図１において、本実施形態におけるシャフトスクリュの高周波焼入れ方法が実施される高周波焼入れ設備１は、縦コラム２にスライダ３が上下摺動自在に取り付けられ、該スライダ３には、上アーム４および下アーム５が一体に片持ち支持されており、該スライダ３は、制御装置６により制御されるモータ７によって、上下駆動されるようになっている。
【００１４】
上アーム４および下アーム５の各先端部間には、長尺ワークをなすシャフト８が、上アーム４の先端部に下向きに固着された上主軸９と、下アーム５の先端部に固定された下主軸台10に上向きに回転自在に支持された下主軸11とを介して、下主軸11と一体に回転自在に支持されており、該下主軸11は、制御装置６により制御されるモータ12によって、ベルト13を介して回転駆動される。
【００１５】
シャフト８には、その一端（図１において上端）から中途の所定長隔てられた部位にかけて、ネジ溝が形成されて、ネジ部８a とされており、該ネジ部８a により、シャフトスクリュが構成されている。そして、該シャフトスクリュ（ネジ部）８a に高周波焼入れを行なう装置14が、シャフト８を囲んで配置されている。したがって、シャフトスクリュ８a は、該高周波焼入れ装置14内を、回転しながら上下動することが可能である。
【００１６】
シャフト８のシャフトスクリュ８a と反対側の端部（図１において下端）寄りには、図示されてはいないが、ラックが形成されており、本実施形態におけるシャフト８は、ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトとして使用されている。そして、シャフトスクリュ８a には、図５に図示されるように、ボール20が組み込まれたナットスクリュ17が螺合されて、ボールスクリュ21が組み立てられ、該ボールスクリュ21を介して操舵補助力が電動機よりシャフト８に伝達されるようになっている。
【００１７】
高周波焼入れ装置14は、次のように構成されている。
図２により良く図示されているように、高周波焼入れ装置14の上方部位には、加熱部が配置されている。該加熱部は、高周波コイル15からなり、該高周波コイル15は、中空状のコイルが二手に分かれて、３段にシャフトスクリュ８a を取り巻いて構成されている。そして、該高周波コイル15に高周波電流が通電されて、シャフトスクリュ８a が誘電加熱される。
【００１８】
高周波コイル15の直下には、冷却部が配置されている。該冷却部は、シャフトスクリュ８a を囲む環状の冷却水ジャケット16を備えており、該冷却水ジャケット16の内周壁16a は、下方に拡径するテーパ状に形成されていて、冷却水を斜め下方のシャフトスクリュ８a に向けて噴射する多数の噴射孔16b を有している。
【００１９】
したがって、加熱部において加熱されたシャフトスクリュ８a は、該冷却部において、噴射孔16b より噴射される冷却水により急速に冷却されて、焼入れが行なわれる。
【００２０】
ここで、シャフトスクリュ８a の高周波焼入れ装置14による焼入れは、シャフト８の中途のネジ部端側から開始される。
これを図１を参照しつつ説明すると、先ず、シャフトスクリュ８a の下端（シャフト８の中途のネジ部端）が高周波焼入れ装置14の高周波コイル15より上方に位置するように、モータ７によりスライダ３を駆動して、シャフト８をセットする。
【００２１】
次いで、再びモータ７によりスライダ３を下方のＡ方向に駆動して、シャフト８を下方方向に所定の速度で移動させると同時に、モータ12により下主軸11を回転駆動して、シャフト８を所定の速度で回転させる。
【００２２】
そうすると、シャフトスクリュ８a は、その下端から高周波コイル15による加熱を受け始め、加熱部は徐々に上端方向に移動する。この間、シャフトスクリュ８a は回転しているので、高周波コイル15による加熱は、シャフトスクリュ８a の周方向に均一に行なわれる。
【００２３】
高周波コイル15による加熱が終了したシャフトスクリュ８a の下端部および該下端部に続く上端方向の各加熱部は、次いで、高周波コイル15の直下に配置された環状の冷却水ジャケット16の内部を進行し、該冷却水ジャケット16の内周壁16a に形成された多数の噴射孔16b より噴射される冷却水により急速に冷却されて、焼入れが行なわれる。
【００２４】
以上のようなシャフトスクリュ８a の高周波焼入れ装置14による焼入れ方法においては、シャフトスクリュ８a の下端（図３において右端）に先ず最初に焼入れが行なわれる。したがって、この焼入れ開始部において、図３Ｃに図示されるように、大きな拡径変化が生じる。なお、ここで、この拡径変化は、シャフトスクリュ８a にボール20が嵌合されたときの、該ボール20の中心を連ねて形成される螺旋の直径（ＢＣＤ）の変化として測定されている。
【００２５】
これに対して、焼入れが終了するシャフトスクリュ８a の上端（図３において左端）の焼入れ部には、図３に図示されるように、大きな拡径変化が生じない。したがって、この上端側からシャフトスクリュ８a をナットスクリュ17に螺合させて組み付けることができ、これにより、容易にボールスクリュ21を組み立てることができる。
【００２６】
また、前記した、焼入れ開始側の拡径変化が大きいシャフトスクリュ８a の下端は、その位置をシャフト８のラックが形成された下端（図３において右端）側に移動させて、これを有効ネジ部から外すことが可能である。したがって、シャフトスクリュ８a のナットスクリュ17への組付けもしくはナットスクリュ17のシャフトスクリュ８a への組付けや、組み立てられたボールスクリュ21の円滑な作動に、何らの支障を生じることもない。
【００２７】
他方、スライダ３を図１のＢ方向に駆動することにより、シャフトスクリュ８a の高周波焼入れ装置14による焼入れを、シャフト８の上端（図３において左端）のネジ部端側から開始するようにすると、シャフトスクリュ８a の上端（図３において左端）に先ず最初に焼入れが行なわれる。したがって、この焼入れ開始部において、図３Ｄに図示されるように、大きな拡径変化が生じる。
【００２８】
このため、この上端側からシャフトスクリュ８a をナットスクリュ17に螺合させて組み付けることが困難となり、ボールスクリュ21の組立が困難となる。
これに対し、焼入れが終了するシャフトスクリュ８a の下端（図３において右端）の焼入れ部には、図３に図示されるように、大きな拡径変化が生じないが、こちらの側からシャフトスクリュ８a をナットスクリュ17に螺合させて組み付けることも、こちらの側は、シャフト８の下端（図３において右端）方向にさらに延び、その先には、前記のとおり、ラックが形成されているので、困難である。
【００２９】
本実施形態は、前記のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
シャフト８の上端（図３において左端）から中途にかけて形成されたネジ部からなるシャフトスクリュ８a に高周波移動焼入れを行なうに当たり、焼入れは、シャフト８の中途のネジ部端側から開始するようにされているので、焼入れの終了側であるシャフト８の上端側のネジ部端には、拡径変化の大きい部位が生じない。したがって、シャフトスクリュ８a をこの部位からナットスクリュ17に螺合させて組み付ける従来の方法により、容易にボールスクリュ21を組み立てることができる。
【００３０】
また、焼入れ開始側の拡径変化が大きいシャフト８中途のネジ部端は、その位置の変更が容易であり、シャフト８の下端（図３において右端）側にさらに移動させて、これを容易に有効ネジ部から外すことができ、シャフトスクリュ８a のナットスクリュ17への組付けもしくはナットスクリュ17のシャフトスクリュ８a への組付けや、組み立てられたボールスクリュ21の円滑な作動に、何らの支障を生じることもない。
【００３１】
本実施形態において、シャフトスクリュ８a をなすネジ部がその一端から中途にかけて形成されたシャフト８は、ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング装置におけるステアリングシャフトとして使用されたが、これに限定されず、各種用途の伝動装置用のシャフトとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の請求項１に記載された発明の一実施形態におけるシャフトスクリュの高周波焼入れ方法が実施される高周波焼入れ設備の全体の概略構成図であって、一部を切断して示す図である。
【図２】図１の高周波焼入れ装置部分の概略拡大縦断面図である。
【図３】図１の実施形態において、シャフトスクリュの焼入れ方向と寸法（ＢＣＤ）変化の関係を示したグラフである。
【図４】従来のボールスクリュの組立方法を示す図である。
【図５】図４のボールスクリュの組立方法において、ボールスクリュが組み立てられた状態を示す図である。
【符号の説明】
１…高周波焼入れ設備、２…縦コラム、３…スライダ、４…上アーム、５…下アーム、６…制御装置、７…モータ、８…シャフト、８a …シャフトスクリュ（ネジ部）、９…上主軸、10…下主軸台、11…下主軸、12…モータ、13…ベルト、14…高周波焼入れ装置、15…高周波コイル、16…冷却水ジャケット、16a …内周壁、16b …噴射孔、17…ナットスクリュ、18…保持手段、19…ボール挿入用治具、19a …ボール供給孔、20…ボール、21…ボールスクリュ。
【図１】
0003835648.tif 000002
【図２】
0003835648.tif 000003
【図３】
0003835648.tif 000004
【図４】
0003835648.tif 000005
【図５】
0003835648.tif 000006