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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-05-08
(45)【発行日】2024-05-16
(54)【発明の名称】シャフト及びシャフトの製造方法
(51)【国際特許分類】
F16D 3/06 20060101AFI20240509BHJP
B62D 1/20 20060101ALI20240509BHJP
F16D 1/02 20060101ALI20240509BHJP
B05D 7/00 20060101ALI20240509BHJP
B05D 1/24 20060101ALI20240509BHJP
【ＦＩ】
F16D3/06 E
B62D1/20
F16D1/02 210
B05D7/00 K
B05D1/24
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020140548
(22)【出願日】2020-08-24
(65)【公開番号】P2022036379
(43)【公開日】2022-03-08
【審査請求日】2023-06-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000004204
【氏名又は名称】日本精工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】森山 誠一
(72)【発明者】
【氏名】高橋 正樹
【審査官】中野 裕之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－２２２１０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１６Ｄ ３／０６
Ｂ６２Ｄ １／２０
Ｆ１６Ｄ １／０２
Ｂ０５Ｄ ７／００
Ｂ０５Ｄ １／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
雌スプライン部を備えるアウタチューブと、前記雌スプライン部に嵌まる雄スプライン部、及び前記雄スプライン部の外周面に配置されるコーティング部を備える、中空状のインナシャフトと、
を備え、
前記雄スプライン部は、薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備え、
前記コーティング部は、前記薄肉部の外周面に配置され且つ歯先での膜厚が歯底での膜厚よりも大きい厚膜部と、前記厚肉部の外周面に配置され且つ前記厚膜部の最大膜厚よりも小さい最大膜厚を有する薄膜部と、前記厚膜部と前記薄膜部との間に配置される中間部と、を備え、
前記中間部の最大膜厚は、前記薄膜部に近づくにしたがって小さくなっている
シャフト。
【請求項2】
雌スプライン部を備えるアウタチューブと、
前記雌スプライン部に嵌まる雄スプライン部、及び前記雄スプライン部の外周面に配置されるコーティング部を備える、中空状のインナシャフトと、
を備え、
前記雄スプライン部は、薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備え、
前記コーティング部は、前記薄肉部の外周面に配置され且つ歯先での膜厚が歯底での膜厚よりも大きい厚膜部と、前記厚肉部の外周面に配置され且つ前記厚膜部の最大膜厚よりも小さい最大膜厚を有する薄膜部と、を備え、
前記雄スプライン部における前記厚肉部の外径は前記薄肉部の外径と同じであり、且つ、前記厚肉部の内径は、前記薄肉部の内径よりも小さくなっている
シャフト。
【請求項3】
前記中間部は、径方向から見て前記薄肉部と前記厚肉部との間の境界部分に重なる請求項１に記載のシャフト。
【請求項4】
前記薄膜部の最小膜厚は、前記厚膜部の最小膜厚と等しい請求項１から３のいずれか１項に記載のシャフト。
【請求項5】
端部に配置される薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備える雄スプライン部を有するシャフトの製造方法であって、前記雄スプライン部を前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第１浸漬工程と、
前記第１浸漬工程の後に、前記雄スプライン部のうち前記第１浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分よりも狭い部分を、前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第２浸漬工程と、
を備え、
前記第２浸漬工程において前記雄スプライン部のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さは、前記薄肉部の軸方向の長さよりも大きい
シャフトの製造方法。
【請求項6】
端部に配置される薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備える雄スプライン部を有するシャフトの製造方法であって、前記雄スプライン部を前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第１浸漬工程と、
前記第１浸漬工程の後に、前記雄スプライン部のうち前記第１浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分よりも広い部分を、前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第２浸漬工程と、
を備え、
前記第１浸漬工程において前記雄スプライン部のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さは、前記薄肉部の軸方向の長さよりも大きい
シャフトの製造方法。
【請求項7】
前記雄スプライン部に付着した粉体塗料のうち前記雄スプライン部の歯同士の間にある部分を、軸方向の全長に亘って同じ高さになるように削る切削工程を備える請求項５又は６に記載のシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、シャフト及びシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両には、操作者（運転者）のステアリングホイールに対する操作を車輪に伝えるための装置としてステアリング装置が設けられている。ステアリング装置は、車輪を動かすステアリングギヤと、ステアリングホイールに加えられたトルクをステアリングギヤに伝達する複数のステアリングシャフトと、を備えている。走行時における振動を吸収するため、又は縮めた状態で車両に組み込むため等の理由から、ステアリングシャフトは、伸縮できる構造を有する場合がある。
【0003】
特許文献１には、伸縮するシャフトの一例が記載されている。特許文献１の伸縮自在シャフトは、コーティング層で覆われる雄スプライン部を有するインナシャフトと、雌スプラインを有するアウタチューブと、を備える。インナシャフトとアウタチューブは、締め代を有する状態で連結される。締め代は、がたつきを抑制するためには大きい方が望ましい。しかし、雄スプラインの剛性が高い場合、締め代の変化に対する、インナシャフトとアウタチューブとの間の摺動抵抗の変化率が大きくなりやすい。特許文献１では、インナシャフトの端部に薄肉部を設けることによって、締め代の変化に対する摺動抵抗の変化率を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１７－１４５９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献１においては、インナシャフトとアウタチューブとの間の摺動抵抗に関して、位置によって差が生じる可能性がある。インナシャフト及びアウタチューブが相対的に滑らかに摺動するために、摺動抵抗の位置による差は小さい方が望ましい。
【0006】
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、インナシャフトとアウタチューブとの間のがたつきを低減でき且つ摺動抵抗の位置による差を低減できるシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するため、本開示のシャフトは、雌スプライン部を備えるアウタチューブと、前記雌スプライン部に嵌まる雄スプライン部、及び前記雄スプライン部の外周面に配置されるコーティング部を備える、中空状のインナシャフトと、を備え、前記雄スプライン部は、薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備え、前記コーティング部は、前記薄肉部の外周面に配置され且つ歯先での膜厚が歯底での膜厚よりも大きい厚膜部と、前記厚肉部の外周面に配置され且つ前記厚膜部の最大膜厚よりも小さい最大膜厚を有する薄膜部と、を備える。
【0008】
これにより、インナシャフトが薄肉部を備えることによって、インナシャフトとアウタチューブとの間の締め代の変化に対する摺動抵抗の変化率を低減できる。このため、締め代を大きくできるので、インナシャフトとアウタチューブとの間のがたつきを抑制できる。さらに、本開示のシャフトにおいては、コーティング部が、厚膜部と薄膜部を備えている。薄肉部の外周面に厚膜部が配置され、厚肉部の外周面に薄膜部が配置される。薄肉部の剛性は、厚肉部との剛性よりも低い。このため、雌スプラインから薄肉部の外周面にかかる圧力は、雌スプラインから厚肉部の外周面にかかる圧力よりも小さくなる。このため、雌スプラインからかかる圧力に起因する摩擦力は、薄肉部で小さくなり、厚肉部で大きくなる。その一方で、雄スプラインと雌スプラインとの間には潤滑剤が配置される。厚膜部が潤滑剤と接触する面積は、薄膜部が潤滑剤と接触する面積よりも大きい。このため、厚膜部と潤滑剤との間の剪断抵抗（粘性抵抗）は、薄膜部と潤滑剤との間の剪断抵抗よりも大きくなる。このため、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力は、薄肉部で大きくなり、厚肉部で小さくなる。その結果、雌スプラインからかかる圧力に起因する摩擦力と、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力との和が、雄スプライン部の全長に亘って均一になりやすくなる。したがって、本開示のシャフトは、インナシャフトとアウタチューブとの間のがたつきを低減でき且つ摺動抵抗の位置による差を低減できる。
【0009】
上記のシャフトの望ましい態様として、前記コーティング部は、前記厚膜部と前記薄膜部との間に配置される中間部を備え、前記中間部の最大膜厚は、前記薄膜部に近づくにしたがって小さくなっている。
【0010】
これにより、本開示のシャフトは、雄スプライン部と潤滑剤との間の剪断抵抗の、軸方向の位置による急激な変化を低減できる。したがって、本開示のシャフトは、インナシャフトとアウタチューブとの間の摺動抵抗の位置による差をより低減できる。
【0011】
上記のシャフトの望ましい態様として、前記中間部は、径方向から見て前記薄肉部と前記厚肉部との間の境界部分に重なる。
【0012】
薄肉部と厚肉部との間の境界部分は、雌スプラインからかかる圧力に起因する摩擦力の変化が大きい部分である。境界部分に中間部が配置されることによって、雌スプラインからかかる圧力に起因する摩擦力と、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力との和が、雄スプライン部の全長に亘ってより均一になりやすくなる。したがって、本開示のシャフトは、インナシャフトとアウタチューブとの間の摺動抵抗の位置による差をより低減できる。
【0013】
上記のシャフトの望ましい態様として、前記薄膜部の最小膜厚は、前記厚膜部の最小膜厚と等しい。
【0014】
これにより、雌スプライン部の歯と雄スプライン部の歯との間の距離が、一定になりやすくなる。このため、雄スプライン部の軸芯が雌スプライン部の軸芯と平行になりやすい。したがって、本開示のシャフトは、インナシャフトとアウタチューブとの間の摺動抵抗が設計値からずれることを抑制できる。
【0015】
本開示のシャフトの製造方法は、端部に配置される薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備える雄スプライン部を有するシャフトの製造方法であって、前記雄スプライン部を前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第１浸漬工程と、前記第１浸漬工程の後に、前記雄スプライン部のうち前記第１浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分よりも狭い部分を、前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第２浸漬工程と、を備え、前記第２浸漬工程において前記雄スプライン部のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さは、前記薄肉部の軸方向の長さよりも大きい。
【0016】
これにより、雄スプライン部のうち第２浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分において、コーティング部の膜厚が大きくなる。すなわち、厚膜部及び薄膜部を備えるコーティング部が形成される。したがって、本開示のシャフトの製造方法は、厚膜部及び薄膜部を備えるコーティング部を容易に形成することができる。
【0017】
本開示のシャフトの製造方法は、端部に配置される薄肉部と、前記薄肉部の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部と、を備える雄スプライン部を有するシャフトの製造方法であって、前記雄スプライン部を前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第１浸漬工程と、前記第１浸漬工程の後に、前記雄スプライン部のうち前記第１浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分よりも広い部分を、前記薄肉部側から流動化した粉体塗料に漬ける第２浸漬工程と、を備え、前記第１浸漬工程において前記雄スプライン部のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さは、前記薄肉部の軸方向の長さよりも大きい。
【0018】
これにより、雄スプライン部のうち第１浸漬工程及び第２浸漬工程で粉体塗料に漬けた部分において、コーティング部の膜厚が大きくなる。すなわち、厚膜部及び薄膜部を備えるコーティング部が形成される。したがって、本開示のシャフトの製造方法は、厚膜部及び薄膜部を備えるコーティング部を容易に形成することができる。
【0019】
上記のシャフトの製造方法の望ましい態様として、前記雄スプライン部に付着した粉体塗料のうち前記雄スプライン部の歯同士の間にある部分を、軸方向の全長に亘って同じ高さになるように削る切削工程。
【0020】
これにより、本開示のシャフトの製造方法は、等しい最小膜厚を有する厚膜部及び薄膜部を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【0021】
本開示のシャフトによれば、インナシャフトとアウタシャフトとの間のがたつきを低減でき且つ摺動抵抗の位置による差を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0024】
（実施形態）
図１は、実施形態のステアリング装置の模式図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、インターミディエートシャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備える。
図１は、実施形態のステアリング装置の模式図である。図１に示すように、ステアリング装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングシャフト８２と、操舵力アシスト機構８３と、第１ユニバーサルジョイント８４と、インターミディエートシャフト８５と、第２ユニバーサルジョイント８６と、を備える。
【0025】
図１に示すように、ステアリングシャフト８２は、入力軸８２ａと、出力軸８２ｂとを備える。入力軸８２ａの一端は、ステアリングホイール８１に接続される。入力軸８２ａの他端は、出力軸８２ｂに接続される。出力軸８２ｂの一端は、入力軸８２ａに接続される。出力軸８２ｂの他端は、第１ユニバーサルジョイント８４に接続される。
【0026】
図１に示すように、インターミディエートシャフト８５の一端は、第１ユニバーサルジョイント８４に接続される。インターミディエートシャフト８５の他端は、第２ユニバーサルジョイント８６に接続される。ピニオンシャフト８７の一端は、第２ユニバーサルジョイント８６に接続される。ピニオンシャフト８７の他端は、ステアリングギヤ８８に接続される。第１ユニバーサルジョイント８４及び第２ユニバーサルジョイント８６は、例えばカルダンジョイントである。ステアリングシャフト８２の回転は、インターミディエートシャフト８５を介してピニオンシャフト８７に伝わる。第２ユニバーサルジョイント８６は、ピニオンシャフト８７に接続される。
【0027】
図１に示すように、ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａと、ラック８８ｂとを備える。ピニオン８８ａは、ピニオンシャフト８７に接続される。ラック８８ｂは、ピニオン８８ａに噛み合う。ステアリングギヤ８８は、ピニオン８８ａに伝達された回転運動をラック８８ｂで直進運動に変換する。ラック８８ｂは、タイロッド８９に接続される。ラック８８ｂが移動することで車輪の角度が変化する。
【0028】
図１に示すように、操舵力アシスト機構８３は、減速装置９２と、電動モータ９３と、を備える。減速装置９２は、例えばウォーム減速装置である。電動モータ９３で生じたトルクは、減速装置９２の内部のウォームを介してウォームホイールに伝達され、ウォームホイールを回転させる。減速装置９２は、ウォーム及びウォームホイールによって、電動モータ９３で生じたトルクを増加させる。減速装置９２は、出力軸８２ｂに補助操舵トルクを与える。すなわち、ステアリング装置８０は、コラムアシスト方式である。
【0029】
図１に示すように、ステアリング装置８０は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、トルクセンサ９４と、車速センサ９５と、を備える。電動モータ９３、トルクセンサ９４及び車速センサ９５は、ＥＣＵ９０と電気的に接続される。トルクセンサ９４は、入力軸８２ａに伝達された操舵トルクをＣＡＮ（Controller Area Network）通信によりＥＣＵ９０に出力する。車速センサ９５は、ステアリング装置８０が搭載される車体の走行速度（車速）を検出する。車速センサ９５は、車体に備えられ、車速をＣＡＮ通信によりＥＣＵ９０に出力する。
【0030】
ＥＣＵ９０は、電動モータ９３の動作を制御する。ＥＣＵ９０は、トルクセンサ９４及び車速センサ９５のそれぞれから信号を取得する。ＥＣＵ９０には、イグニッションスイッチ９８がオンの状態で、電源装置９９（例えば車載のバッテリ）から電力が供給される。ＥＣＵ９０は、操舵トルク及び車速に基づいて補助操舵指令値を算出する。ＥＣＵ９０は、補助操舵指令値に基づいて電動モータ９３へ供給する電力値を調節する。ＥＣＵ９０は、電動モータ９３から誘起電圧の情報又は電動モータ９３に設けられたレゾルバ等から出力される情報を取得する。ＥＣＵ９０が電動モータ９３を制御することで、ステアリングホイール８１の操作に要する力が小さくなる。
【0031】
図２は、実施形態のステアリング装置の斜視図である。図２に示すように、インターミディエートシャフト８５は、ダッシュパネル１００を貫通している。ダッシュパネル１００は、車室とエンジンルームとを隔てる仕切り板である。
【0032】
図３は、実施形態のインターミディエートシャフトの断面図である。図４は、図３のＡ－Ａ断面図である。図５は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図６は、図４のＣ－Ｃ断面図である。図７は、図４のＤ－Ｄ断面図である。図８は、実施形態の雄スプライン部の斜視図である。
【0033】
図３に示すように、インターミディエートシャフト８５は、アウタチューブ１０と、インナシャフト２０と、を備える。アウタチューブ１０は、金属で形成される中空状の部材である。アウタチューブ１０は、略円筒状である。アウタチューブ１０は、第１ユニバーサルジョイント８４と接続される。インナシャフト２０は、金属で形成される中空状の部材である。インナシャフト２０は、略円筒状である。インナシャフト２０は、第２ユニバーサルジョイント８６と接続される。アウタチューブ１０及びインナシャフト２０は、軸方向において相対的に移動可能である。これにより、車両の走行時における振動が吸収される。また、インターミディエートシャフト８５を縮めた状態で車両に組み込むことが可能となる。
【0034】
以下の説明において、インターミディエートシャフト８５の軸方向に沿う方向は、単に軸方向と記載される。インターミディエートシャフト８５の回転軸の中心を通り且つ軸方向に対して直交する直線に沿う方向は、単に径方向と記載される。径方向は、放射方向とも呼ばれる。インターミディエートシャフト８５の回転軸を中心とした円周に沿う方向は、単に周方向と記載される。周方向は、インターミディエートシャフト８５の回転軸を中心とした円の接線方向ということもできる。また、第１ユニバーサルジョイント８４から第２ユニバーサルジョイント８６に向かう方向は、単に前方と記載される。前方は、図３における左方向である。第２ユニバーサルジョイント８６から第１ユニバーサルジョイント８４に向かう方向は、単に後方と記載される。後方は、図３における右方向である。
【0035】
図３に示すように、アウタチューブ１０は、本体部１１と、雌スプライン部１３と、を備える。本体部１１は、第１ユニバーサルジョイント８４と接続される。本体部１１の外径は、前方に向かって小さくなっている。雌スプライン部１３は、本体部１１の前方側に配置される。雌スプライン部１３の外径は、略一定である。図４に示すように、雌スプライン部１３は、内周面に複数の歯１３１を備える。複数の歯１３１は、周方向において等間隔に配置される。
【0036】
図３に示すように、インナシャフト２０は、本体部２１と、雄スプライン部２３と、コーティング部２５と、を備える。本体部２１は、第２ユニバーサルジョイント８６と接続される。本体部２１の外径は、略一定である。雄スプライン部２３は、本体部２１の後方に配置される。雄スプライン部２３の外径は、本体部２１の外径よりも大きく、略一定である。雄スプライン部２３は、雌スプライン部１３に挿入され、雌スプライン部１３に嵌まる。雄スプライン部２３は、雌スプライン部１３に対して締め代を有する状態で連結される。締め代を有する状態とは、連結する前の雄スプライン部２３の外径が雌スプライン部１３の内径よりも大きい状態を意味する。言い換えると、雄スプライン部２３は、雌スプライン部１３に圧入される。雄スプライン部２３と雌スプライン部１３との間には、潤滑剤が配置される。潤滑剤は、例えばグリースである。図３に示すように、雄スプライン部２３は、薄肉部３１と、厚肉部３３と、を備える。
【0037】
図３に示すように、薄肉部３１は、雄スプライン部２３のうち後方端部に配置される。薄肉部３１の外径及び内径は、略一定である。図４に示すように、薄肉部３１は、外周面に複数の歯３１１を備える。複数の歯３１１は、周方向において等間隔に配置される。歯３１１の数は、雌スプライン部１３の歯１３１の数と同じである。複数の歯３１１は、コーティング部２５を介して複数の歯１３１と噛み合う。
【0038】
図３に示すように、厚肉部３３は、薄肉部３１の前方に配置される。厚肉部３３の外径及び内径は、略一定である。厚肉部３３の外径は、薄肉部３１の外径と同じである。厚肉部３３の内径は、薄肉部３１の内径よりも小さい。厚肉部３３は、外周面に複数の歯３３１を備える。複数の歯３３１は、周方向において等間隔に配置される。歯３３１の数は、雌スプライン部１３の歯１３１の数と同じである。複数の歯３３１は、コーティング部２５を介して複数の歯１３１と噛み合う。厚肉部３３の歯３３１の形状は、薄肉部３１の歯３１１の形状と同じである。厚肉部３３の歯３３１は、軸方向において薄肉部３１の歯３１１と連続している。厚肉部３３の最大肉厚Ｔ３３（図５参照）は、薄肉部３１の最大肉厚Ｔ３１（図４参照）よりも大きい。最大肉厚Ｔ３３は、歯３３１の頂点に対応する位置における厚肉部３３の肉厚である。最大肉厚Ｔ３１は、歯３１１の頂点に対応する位置における薄肉部３１の肉厚である。
【0039】
図６に示すように、コーティング部２５は、雄スプライン部２３（薄肉部３１及び厚肉部３３）の外周面に配置される。コーティング部２５は、例えば粉体塗料で形成された膜である。より具体的には、コーティング部２５は、樹脂で形成される。コーティング部２５は、厚膜部４１と、薄膜部４５と、中間部４２と、を備える。
【0040】
図６に示すように、厚膜部４１は、薄肉部３１の外周面に配置される。厚膜部４１は、雄スプライン部２３の後方端部に配置される。図４に示すように、厚膜部４１の膜厚は、歯３１１の歯先に対応する位置で最大となり、歯３１１の歯底に対応する位置及び歯面に対応する位置で最小となる。厚膜部４１は、歯先に対応する部分と、歯底に対応する部分と、歯面に対応する部分と、を含む。厚膜部４１において、歯先に対応する部分の膜厚は、歯底に対応する部分、及び歯面に対応する部分の膜厚よりも大きい。
【0041】
図６に示すように、薄膜部４５は、厚肉部３３の外周面に配置される。薄膜部４５は、厚膜部４１よりも前方に配置される。図５に示すように、薄膜部４５の膜厚は、歯３３１の歯先に対応する位置で最大となり、歯３３１の歯底に対応する位置及び歯面に対応する位置で最小となる。薄膜部４５は、歯先に対応する部分と、歯底に対応する部分と、歯面に対応する部分と、を含む。薄膜部４５において、歯先に対応する部分の膜厚は、歯底に対応する部分、及び歯面に対応する部分の膜厚よりも大きい。図６に示すように、薄膜部４５の最大膜厚Ｔ４５ａは、厚膜部４１の最大膜厚Ｔ４１ａよりも小さい。図７に示すように、薄膜部４５の最小膜厚Ｔ４５ｂは、厚膜部４１の最小膜厚Ｔ４１ｂと同じである。また、図４及び図５に示すように、高さＨ４１は、高さＨ４５よりも小さい。高さＨ４１は、厚膜部４１の歯底に対応する部分から歯先に対応する部分までの高さである。高さＨ４５は、薄膜部４５の歯底に対応する部分から歯先に対応する部分までの高さである。
【0042】
図６に示すように、中間部４２は、厚膜部４１と薄膜部４５との間に配置される。中間部４２は、径方向から見て薄肉部３１と厚肉部３３との間の境界部分に重なる。中間部４２の膜厚は、歯３１１及び歯３３１の歯先に対応する位置で最大となり、歯底に対応する位置及び歯面に対応する位置で最小となる。中間部４２は、歯先に対応する部分と、歯底に対応する部分と、歯面に対応する部分と、を含む。中間部４２において、歯先に対応する部分の膜厚は、歯底に対応する部分、及び歯面に対応する部分の膜厚よりも大きい。中間部４２の最大膜厚は、薄膜部４５に近づくにしたがって小さくなっている。中間部４２の最小膜厚は、一定であって、薄膜部４５の最小膜厚Ｔ４５ｂ及び厚膜部４１の最小膜厚Ｔ４１ｂと同じである。すなわち、コーティング部２５の最小膜厚は、軸方向の全長に亘って一定である。コーティング部２５の最大膜厚は、軸方向の位置によって異なっている。
【0043】
なお、上述したインナシャフト２０及びアウタチューブ１０を備える構造は、必ずしもインターミディエートシャフト８５に適用されなくてもよい。上述したインナシャフト２０及びアウタチューブ１０を備える構造は、例えばステアリングシャフト８２の他の部分に適用されてもよい。上述したインナシャフト２０及びアウタチューブ１０を備える構造は、ステアリング装置８０に限らず、シャフトの構造として広く適用することができる。
【0044】
インナシャフト２０が有する厚膜部４１及び薄膜部４５の数は、必ずしも１つでなくてもよい。例えば、インナシャフト２０は、第１膜部と、第１膜部よりも最大膜厚が小さい第２膜部と、第２膜部よりも最大膜厚が小さい第３膜部と、を備えていてもよい。コーティング部２５は、最大膜厚が互いに異なる３つ以上の膜部を備えていてもよい。
【0045】
図９は、実施形態のシャフトの製造方法のフローチャートである。図１０から図１３は、実施形態のシャフトの製造方法の模式図である。図１２は、第２浸漬工程Ｓ１９の後及び切削工程Ｓ２３の後における雄スプライン部２３の、図３のＡ－Ａ断面に相当する位置での断面図である。図１３は、第２浸漬工程Ｓ１９の後及び切削工程Ｓ２３の後における雄スプライン部２３の、図３のＢ－Ｂ断面に相当する位置での断面図である。実施形態のシャフトの製造方法は、インナシャフト２０の製造方法である。図９に示すように、実施形態のシャフトの製造方法は、前処理工程Ｓ１１から切削工程Ｓ２３を備える。
【0046】
前処理工程Ｓ１１では、中間材料２００に対して、前処理が施される。中間材料２００は、本体部２１及び雄スプライン部２３を備え且つコーティング部２５を備えていないインナシャフト２０である。すなわち、中間材料２００は、コーティング部２５が設けられる前のインナシャフト２０である。中間材料２００において、雄スプライン部２３の形状は、軸方向の全長に亘って同一である。前処理工程Ｓ１１では、中間材料２００の雄スプライン部２３に対して、前処理として脱脂、プライマー塗布等が施される。
【0047】
加熱工程Ｓ１３では、中間材料２００の雄スプライン部２３が加熱される。加熱工程Ｓ１３では、雄スプライン部２３の全体が、コーティング部２５の材料である粉体塗料（第１浸漬工程Ｓ１５、及び第２浸漬工程Ｓ１９で用いられる粉体塗料）の融点以上になるまで加熱される。例えば、雄スプライン部２３は、コイルを用いた高周波誘電加熱によって加熱される。
【0048】
第１浸漬工程Ｓ１５では、図１０に示すように、槽５０に入れられた流動化した粉体塗料（粉体樹脂）に雄スプライン部２３が薄肉部３１側から漬けられる。図１０に示す長さＨ１は、第１浸漬工程Ｓ１５において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さである。長さＨ１は、雄スプライン部２３の薄肉部３１側の端部から厚肉部３３までの軸方向の距離よりも大きい。これにより、雄スプライン部２３の薄肉部３１及び厚肉部の表面に粉体塗料の塗膜が形成される。例えば、粉体塗料は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂である。粉体塗料は、ピリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高い耐熱性を有するスーパーエンジニアプラスチックであってもよい。
【0049】
第１取出工程Ｓ１７では、図１０に示すように、中間材料２００が槽５０から取り出される。槽５０から取り出された中間材料２００は、例えば所定時間だけ槽５０の外部に載置される。
【0050】
第２浸漬工程Ｓ１９では、図１０に示すように、槽５０に入れられた流動化した粉体塗料に雄スプライン部２３が再び薄肉部３１側から漬けられる。第２浸漬工程Ｓ１９では、雄スプライン部２３のうち第１浸漬工程Ｓ１５で粉体塗料に漬けた部分よりも狭い部分が、薄肉部３１側から流動化した粉体塗料に漬けられる。すなわち、図１０に示すように、長さＨ２が長さＨ１よりも小さい。長さＨ２は、第２浸漬工程Ｓ１９において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さである。長さＨ２は、薄肉部３１の軸方向の長さよりも大きい。第２浸漬工程Ｓ１９によって、第１浸漬工程Ｓ１５で形成された粉体塗料の塗膜の一部の上に、さらに粉体塗料の塗膜が形成される。その結果、雄スプライン部２３の表面に、粉体塗料の塗膜が薄い部分と、粉体塗料の塗膜が厚い部分とが形成される。図１２の左側の図で示すように、第２浸漬工程Ｓ１９によって、雄スプライン部２３の薄肉部３１に塗膜が形成される。図１２の断面において、歯３１１の歯先における塗膜の膜厚Ｔ１は、歯底における塗膜の膜厚Ｔ２よりも小さい。図１３の左側の図で示すように、第２浸漬工程Ｓ１９によって、厚肉部３３に塗膜が形成される。図１３の断面において、歯３３１の歯先における塗膜の膜厚Ｔ３は、歯底における塗膜の膜厚Ｔ４よりも小さい。膜厚Ｔ３は、膜厚Ｔ１よりも小さい。膜厚Ｔ４は、膜厚Ｔ２よりも小さい。
【0051】
第２取出工程Ｓ２１では、図１０に示すように、中間材料２００が槽５０から取り出される。槽５０から取り出された中間材料２００は、例えば、表面を平滑化させるために加熱される。
【0052】
切削工程Ｓ２３では、雄スプライン部２３に形成された粉体塗料の塗膜の一部が削られる。切削工程Ｓ２３では、図１１から図１３に示すように、雄スプライン部２３に形成された粉体塗料の塗膜のうち雄スプライン部２３の歯同士の間にある部分が、軸方向の全長に亘って同じ高さになるように削られる。粉体塗料の塗膜のうち雄スプライン部２３の歯同士の間にある部分の全ては、同一の工具を用いて軸方向の全長に亘って削られる。図１１から図１３の右側の図が、切削工程Ｓ２３の後の雄スプライン部２３である。粉体塗料の塗膜を削ることは、シェービングと呼ばれることもある。
【0053】
なお、上述したシャフトの製造方法は、必ずしもインナシャフト２０の製造方法でなくてもよい。シャフトの製造方法は、厚膜部４１及び薄膜部４５を備えるシャフトの製造方法として、他のシャフトの製造にも広く適用することができる。
【0054】
以上で説明したように、本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）は、アウタチューブ１０と、インナシャフト２０と、を備える。アウタチューブ１０は、雌スプライン部１３を備える。インナシャフト２０は、雌スプライン部１３に嵌まる雄スプライン部２３、及び雄スプライン部２３の外周面に配置されるコーティング部２５を備える、中空状の部材である。雄スプライン部２３は、薄肉部３１と、薄肉部３１の最大肉厚Ｔ３１よりも大きい最大肉厚Ｔ３３を有する厚肉部３３と、を備える。コーティング部２５は、薄肉部３１の外周面に配置され且つ歯先での膜厚が歯底での膜厚よりも大きい厚膜部４１と、厚肉部３３の外周面に配置され且つ厚膜部４１の最大膜厚Ｔ４１ａよりも小さい最大膜厚Ｔ４５ａを有する薄膜部４５と、を備える。
【0055】
これにより、インナシャフト２０が薄肉部３１を備えることによって、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間の締め代の変化に対する摺動抵抗の変化率を低減できる。このため、締め代を大きくできるので、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間のがたつきを抑制できる。さらに、本実施形態のシャフトにおいては、コーティング部２５が、厚膜部４１と薄膜部４５を備えている。薄肉部３１の外周面に厚膜部４１が配置され、厚肉部３３の外周面に薄膜部４５が配置される。薄肉部３１の剛性は、厚肉部３３との剛性よりも低い。このため、雌スプライン部１３から薄肉部３１の外周面にかかる圧力は、雌スプライン部１３から厚肉部３３の外周面にかかる圧力よりも小さくなる。このため、雌スプライン部１３からかかる圧力に起因する摩擦力は、薄肉部３１で小さくなり、厚肉部３３で大きくなる。その一方で、雄スプライン部２３と雌スプライン部１３との間には潤滑剤（グリース）が配置される。厚膜部４１が潤滑剤と接触する面積は、薄膜部４５が潤滑剤と接触する面積よりも大きい。このため、厚膜部４１と潤滑剤との間の剪断抵抗（粘性抵抗）は、薄膜部４５と潤滑剤との間の剪断抵抗よりも大きくなる。このため、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力は、薄肉部３１で大きくなり、厚肉部３３で小さくなる。その結果、雌スプライン部１３からかかる圧力に起因する摩擦力と、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力との和が、雄スプライン部２３の全長に亘って均一になりやすくなる。したがって、本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）は、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間のがたつきを低減でき且つ摺動抵抗の位置による差を低減できる。
【0056】
本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）において、コーティング部２５は、厚膜部４１と薄膜部４５との間に配置される中間部４２を備える。中間部４２の最大膜厚は、薄膜部４５に近づくにしたがって小さくなっている。
【0057】
これにより、本実施形態のシャフトは、雄スプライン部２３と潤滑剤との間の剪断抵抗の、軸方向の位置による急激な変化を低減できる。したがって、本実施形態のシャフトは、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間の摺動抵抗の位置による差をより低減できる。
【0058】
本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）において、中間部４２は、径方向から見て薄肉部３１と厚肉部３３との間の境界部分に重なる。
【0059】
薄肉部３１と厚肉部３３との間の境界部分は、雌スプライン部１３からかかる圧力に起因する摩擦力の変化が大きい部分である。境界部分に中間部４２が配置されることによって、雌スプライン部１３からかかる圧力に起因する摩擦力と、潤滑剤との間の剪断抵抗に起因する摩擦力との和が、雄スプライン部２３の全長に亘ってより均一になりやすくなる。したがって、本実施形態のシャフトは、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間の摺動抵抗の位置による差をより低減できる。
【0060】
本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）において、薄膜部４５の最小膜厚Ｔ４５ｂは、厚膜部４１の最小膜厚Ｔ４１ｂと等しい。
【0061】
これにより、雌スプライン部１３の歯１３１と雄スプライン部２３の歯との間の距離が、一定になりやすくなる。このため、雄スプライン部２３の軸芯が雌スプライン部１３の軸芯と平行になりやすい。したがって、本実施形態のシャフトは、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間の摺動抵抗が設計値からずれることを抑制できる。
【0062】
本実施形態のシャフトの製造方法は、端部に配置される薄肉部３１と、薄肉部３１の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部３３と、を備える雄スプライン部２３を有するシャフト（インナシャフト２０）の製造方法である。本実施形態のシャフトの製造方法は、第１浸漬工程Ｓ１５と、第２浸漬工程Ｓ１９と、を備える。第１浸漬工程Ｓ１５では、雄スプライン部２３を薄肉部３１側から流動化した粉体塗料に漬ける。第２浸漬工程Ｓ１９では、第１浸漬工程Ｓ１５の後に、雄スプライン部２３のうち第１浸漬工程Ｓ１５で粉体塗料に漬けた部分よりも狭い部分を、薄肉部３１側から流動化した粉体塗料に漬ける。第２浸漬工程Ｓ１９において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さＨ２は、薄肉部３１の軸方向の長さよりも大きい。
【0063】
これにより、雄スプライン部２３のうち第２浸漬工程Ｓ１９で粉体塗料に漬けた部分において、コーティング部２５の膜厚が大きくなる。すなわち、厚膜部４１及び薄膜部４５を備えるコーティング部２５が形成される。したがって、本実施形態のシャフト（インナシャフト２０）の製造方法は、厚膜部４１及び薄膜部４５を備えるコーティング部２５を容易に形成することができる。
【0064】
また、製造されたインナシャフト２０とアウタチューブ１０を組み立てることによって、インターミディエートシャフト８５（シャフト）が製造される。したがって、本実施形態のシャフトの製造方法は、インナシャフト２０の製造方法であり、インナシャフト２０及びアウタチューブを備えるインターミディエートシャフト８５の製造方法であるともいえる。したがって、本実施形態のシャフト（インターミディエートシャフト８５）の製造方法は、インナシャフト２０とアウタチューブ１０との間のがたつきを低減でき且つ摺動抵抗の位置による差を低減できる。
【0065】
本実施形態のシャフトの製造方法は、雄スプライン部２３に付着した粉体塗料のうち雄スプライン部２３の歯同士の間にある部分を、軸方向の全長に亘って同じ高さになるように削る切削工程Ｓ２３を備える。
【0066】
これにより、本実施形態のシャフトの製造方法は、等しい最小膜厚を有する厚膜部４１及び薄膜部４５を容易に形成することができる。
【0067】
（変形例）
図１４は、変形例のシャフトの製造方法のフローチャートである。図１５は、変形例のシャフトの製造方法の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１４に示すように、変形例のシャフトの製造方法は、前処理工程Ｓ３１から切削工程Ｓ４３を備える。
図１４は、変形例のシャフトの製造方法のフローチャートである。図１５は、変形例のシャフトの製造方法の模式図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図１４に示すように、変形例のシャフトの製造方法は、前処理工程Ｓ３１から切削工程Ｓ４３を備える。
【0068】
前処理工程Ｓ３１では、中間材料２００に対して、前処理が施される。前処理工程Ｓ３１では、中間材料２００の雄スプライン部２３に対して、前処理として脱脂、プライマー塗布等が施される。
【0069】
加熱工程Ｓ３３では、中間材料２００の雄スプライン部２３が加熱される。加熱工程Ｓ３３では、雄スプライン部２３の全体が、コーティング部２５の材料である粉体塗料（第１浸漬工程Ｓ３５、及び第２浸漬工程Ｓ３９で用いられる粉体塗料）の融点以上になるまで加熱される。
【0070】
第１浸漬工程Ｓ３５では、図１５に示すように、槽５０に入れられた流動化した粉体塗料（粉体樹脂）に雄スプライン部２３の一部が漬けられる。これにより、雄スプライン部２３の一部の表面に粉体塗料の塗膜が形成される。例えば、粉体塗料は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ナイロン等の樹脂である。粉体塗料は、ピリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の高い耐熱性を有するスーパーエンジニアプラスチックであってもよい。
【0071】
第１取出工程Ｓ３７では、図１５に示すように、中間材料２００が槽５０から取り出される。槽５０から取り出された中間材料２００は、例えば所定時間だけ槽５０の外部に載置される。
【0072】
第２浸漬工程Ｓ３９では、図１５に示すように、槽５０に入れられた流動化した粉体塗料に雄スプライン部２３が再び漬けられる。第２浸漬工程Ｓ３９では、雄スプライン部２３のうち第１浸漬工程Ｓ３５で粉体塗料に漬けた部分よりも広い部分が、流動化した粉体塗料に漬けられる。すなわち、図１５に示すように、長さＨ４が長さＨ３よりも大きい。長さＨ４は、第２浸漬工程Ｓ３９において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さである。長さＨ３は、第１浸漬工程Ｓ３５において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さである。第２浸漬工程Ｓ３９によって、第１浸漬工程Ｓ３５では粉体塗料の塗膜が形成されなかった部分に、粉体塗料の塗膜が形成される。また、第１浸漬工程Ｓ３５で形成された粉体塗料の塗膜の上に、さらに粉体塗料の塗膜が形成される。その結果、雄スプライン部２３の表面に、粉体塗料の塗膜が薄い部分と、粉体塗料の塗膜が厚い部分とが形成される。
【0073】
第２取出工程Ｓ４１では、図１５に示すように、中間材料２００が槽５０から取り出される。槽５０から取り出された中間材料２００は、例えば、表面を平滑化させるために加熱される。
【0074】
切削工程Ｓ４３では、雄スプライン部に形成された粉体塗料の塗膜の一部が削られる。切削工程Ｓ４３では、雄スプライン部に形成された粉体塗料の塗膜のうち雄スプライン部２３の歯同士の間にある部分が、軸方向の全長に亘って同じ高さになるように削られる（図１１から図１３参照）。
【0075】
上述したように、変形例のシャフトの製造方法は、端部に配置される薄肉部３１と、薄肉部３１の最大肉厚よりも大きい最大肉厚を有する厚肉部３３と、を備える雄スプライン部２３を有するシャフト（インナシャフト２０）の製造方法である。本実施形態のシャフトの製造方法は、第１浸漬工程Ｓ３５と、第２浸漬工程Ｓ３９と、を備える。第１浸漬工程Ｓ３では、雄スプライン部２３を薄肉部３１側から流動化した粉体塗料に漬ける。第２浸漬工程Ｓ３９では、第１浸漬工程Ｓ３５の後に、雄スプライン部２３のうち第１浸漬工程Ｓ３５で粉体塗料に漬けた部分よりも広い部分を、薄肉部３１側から流動化した粉体塗料に漬ける。第１浸漬工程Ｓ３５において雄スプライン部２３のうち粉体塗料に漬けられる部分の軸方向の長さＨ３は、薄肉部３１の軸方向の長さよりも大きい。
【0076】
これにより、雄スプライン部２３のうち第１浸漬工程Ｓ３５及び第２浸漬工程Ｓ３９で粉体塗料に漬けた部分において、コーティング部２５の膜厚が大きくなる。すなわち、厚膜部４１及び薄膜部４５を備えるコーティング部２５が形成される。したがって、変形例のシャフト（インナシャフト２０）の製造方法は、厚膜部４１及び薄膜部４５を備えるコーティング部２５を容易に形成することができる。
【符号の説明】
【0077】
１０ アウタチューブ
１１ 本体部
１３ 雌スプライン部
２０ インナシャフト（シャフト）
２１ 本体部
２３ 雄スプライン部
２５ コーティング部
３１ 薄肉部
３３ 厚肉部
４１ 厚膜部
４２ 中間部
４５ 薄膜部
５０ 槽
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８５ インターミディエートシャフト（シャフト）
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
１００ ダッシュパネル
１３１ 歯
２００ 中間材料
３１１ 歯
３３１ 歯
Ｓ１１ 前処理工程
Ｓ１３ 加熱工程
Ｓ１５ 第１浸漬工程
Ｓ１７ 第１取出工程
Ｓ１９ 第２浸漬工程
Ｓ２１ 第２取出工程
Ｓ２３ 切削工程
Ｓ３１ 前処理工程
Ｓ３３ 加熱工程
Ｓ３５ 第１浸漬工程
Ｓ３７ 第１取出工程
Ｓ３９ 第２浸漬工程
Ｓ４１ 第２取出工程
Ｓ４３ 切削工程
Ｔ３１ 最大肉厚
Ｔ３３ 最大肉厚
Ｔ４１ａ 最大膜厚
Ｔ４１ｂ 最小膜厚
Ｔ４５ａ 最大膜厚
Ｔ４５ｂ 最小膜厚
１１ 本体部
１３ 雌スプライン部
２０ インナシャフト（シャフト）
２１ 本体部
２３ 雄スプライン部
２５ コーティング部
３１ 薄肉部
３３ 厚肉部
４１ 厚膜部
４２ 中間部
４５ 薄膜部
５０ 槽
８０ ステアリング装置
８１ ステアリングホイール
８２ ステアリングシャフト
８２ａ 入力軸
８２ｂ 出力軸
８３ 操舵力アシスト機構
８５ インターミディエートシャフト（シャフト）
８７ ピニオンシャフト
８８ ステアリングギヤ
８８ａ ピニオン
８８ｂ ラック
８９ タイロッド
９０ ＥＣＵ
９２ 減速装置
９３ 電動モータ
９４ トルクセンサ
９５ 車速センサ
９８ イグニッションスイッチ
９９ 電源装置
１００ ダッシュパネル
１３１ 歯
２００ 中間材料
３１１ 歯
３３１ 歯
Ｓ１１ 前処理工程
Ｓ１３ 加熱工程
Ｓ１５ 第１浸漬工程
Ｓ１７ 第１取出工程
Ｓ１９ 第２浸漬工程
Ｓ２１ 第２取出工程
Ｓ２３ 切削工程
Ｓ３１ 前処理工程
Ｓ３３ 加熱工程
Ｓ３５ 第１浸漬工程
Ｓ３７ 第１取出工程
Ｓ３９ 第２浸漬工程
Ｓ４１ 第２取出工程
Ｓ４３ 切削工程
Ｔ３１ 最大肉厚
Ｔ３３ 最大肉厚
Ｔ４１ａ 最大膜厚
Ｔ４１ｂ 最小膜厚
Ｔ４５ａ 最大膜厚
Ｔ４５ｂ 最小膜厚
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】