JP7266888B2 - 中空スプラインシャフト及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外周面側に凹凸が形成された円筒形状の中空スプラインシャフト及びその製造方法に関する。

従来、外周面側に凹凸を備えるスプラインシャフトを製造する場合、棒材にホブなどの切削加工、または、プレス成形を用いることが一般的であった。この場合、シャフトの端部から必要とされる範囲のみスプライン加工することで、加工時間、加工費用などの低減が図られている。
また近年では、顧客の要望により、スプラインシャフトの軽量化やコストダウンなどが求められる。そのため、外周面側に凹凸が形成された円筒形状の中空スプラインシャフトも製造されている。そのシャフトの中心に中空孔を設けるにあたっては、ブローチ等の切削加工、または、パイプ材のプレス成形が用いられている。

特に、中空孔を改めて加工する必要がない、パイプ材のプレス成形は、材料ロス低減の観点からも、中空スプラインシャフトを製造する際に好適な工法である。このような中空スプラインシャフトを製造する技術としては、例えば、特許文献１、２に開示されている。

特開平８－１４１６７７号公報 特開平８－１０９９１８号公報

しかしながら、パイプ材をプレス成形してスプラインシャフトを製造した場合、パイプ材の外周面にスプライン歯底に相当する凹部を成形する過程で、パイプ材の内周面側を圧迫するため、その内周面側に形成される中空孔が、外周面に形成されるスプライン形状に応じた略星形の形状に変形してしまう虞がある。つまり、スプライン部分に所望のＲが形成されないことや、型通りに形成されないといった問題が生じる。

中空孔の断面が略星形形状に変形することによる問題点は、次の通りである。
（１）中空孔の略星形形状の尖端部（先端部）に応力が集中するため、スプラインシャフトにねじりモーメントが加わると、尖端部から亀裂が生じ易くなる。
（２）中空孔が略星形形状に変形することにより、加工圧が逃げてしまうので、外周面に形成されるスプライン形状の高い精度を得ることが困難となる。

（３）中空孔が略星形形状に変形することを緩和するために、元材となるパイプ材の肉厚を増やすと、本来の目的であるシャフトの軽量化を達成することができなくなる。
また、シャフト端部より必要な長さのみスプライン加工した場合、合わせて以下のような問題が生じる。
（４）スプライン形状を設けない未加工部分に必要とされる寸法の制約があり、スプライン加工する部分の材料として加工に最適なパイプ材の内径外径を、自由に決めることができない。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、中空スプラインシャフトを製造するにあたり、フローティングプラグを用いてパイプコイル材の全長引抜加工を行うものとし、所定の減面率となるようにパイプ材の内径及び外径を制御して、中空孔を円形状に保持することで、軽量で且つねじり強さが高く、高品質で生産性良好な中空スプラインシャフト及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明にかかる中空スプラインシャフトは、軸心方向に貫通状の孔部が形成された長尺のパイプ材を元に芯引き加工で製造される中空スプラインシャフトであって、前記中空ス
プラインシャフトの外周面には、ダイスを用いた引抜加工により、周方向に沿って凸条部と凹条部とが交互に形成されていて、前記中空スプラインシャフトの中心には、芯材を使用した引抜加工により、軸心方向に沿って貫通状に円形状の中空孔が形成されていて、前記中空スプラインシャフトは、所定の減面率を有することを特徴とする。

前記「所定の減面率」とは、パイプ材の孔部に対する中空孔の減面率Ｘを、６０％以上７０％以下とし、パイプ材に対する前記中空スプラインシャフトの減面率Ｙを、４５％以上５０％以下とすることである。
本発明にかかる中空スプラインシャフトの製造方法は、軸心方向に貫通状の孔部が形成された長尺のパイプ材を元に中空スプラインシャフトを製造するに際して、所定の減面率を有するように制御しながら芯引き加工を行い、前記パイプ材の外周面に、ダイスを用いた引抜加工により、周方向に沿って凸条部と凹条部とを交互に形成するとともに、前記パイプ材の中心に、芯材を使用した引抜加工により、軸心方向に沿って貫通状に円形状の中空孔を形成し、前記パイプ材の孔部に対する前記中空スプラインシャフトの中空孔の減面率Ｘを、６０％以上７０％以下とし、前記パイプ材に対する前記中空スプラインシャフトの減面率Ｙを、４５％以上５０％以下とすることを特徴とする。

以上のように、本発明の中空スプラインシャフト及びその製造方法によれば、軽量で且つねじり強さが高く、高品質で生産性良好な中空スプラインシャフトを得ることができる。

本発明の中空スプラインシャフトと、その元となるパイプコイル材を模式的に示した斜視図である。 本発明の中空スプラインシャフトの断面と、その元となるパイプコイル材の断面を示した図であり且つ、中空スプラインシャフトの減面率Ｘ，Ｙの概要を示した図である。 中空スプラインシャフトの減面率Ｘ，Ｙの定義について示した図である。 中空スプラインシャフトの減面率Ｘ，Ｙの定義について示した図である。 中空スプラインシャフトのねじり試験の試験条件（断面形状、断面積、工法など）を示した図である。 中空スプラインシャフトのねじり試験の試験条件（寸法）を示した図である。 中空スプラインシャフトのねじり試験の結果を示した図である。 中空スプラインシャフトのねじり試験の結果をまとめた図である。 従来の中空スプラインシャフトのねじり試験後の破断部の亀裂を示す写真である。 本発明の中空スプラインシャフトのねじり試験後の破断部の概観を示す写真である。 本発明の中空スプラインシャフトを内蔵する電動シートの概略を模式的に示した斜視図である。

以下、本発明にかかる中空スプラインシャフト１及びその製造方法の実施形態を、図を参照して説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明を具体化した一例であって、その具体例をもって本発明の構成を限定するものではない。また、本実施形態においては、本発明の中空スプラインシャフト１の元材として、ドラムにコイル状に巻回された長尺のパイプコイル材５（パイプ材）を用いて例示している。

以下に、本発明の中空スプラインシャフト１について、図面を基に詳細に説明する。
本発明の中空スプラインシャフト１は、例えば、電動シート１１（詳細は後述）の電動リクライニング機構１２などに採用可能である。中空スプラインシャフト１は、軸心に中
空孔４が形成された長尺の軸体であって、電動リクライニング機構１２の駆動モータ１６から出力された回転駆動力が伝達されることにより、回転するものである。

図１、図２に示すように、本発明の中空スプラインシャフト１（中空異形線材１）は、軸心方向に貫通状の孔部６が形成されたパイプコイル材５（中空線材５）をダイス７（異形ダイス７）で引抜加工して、外周面に周方向に沿って凸条部２と凹条部３を交互に形成すると共に、芯材８（例えば、フローティングプラグ８）を使用して、中心に円形状の中空孔４を形成することにより、製造される。

つまり、本発明の中空スプラインシャフト１は、空引き加工ではなく、パイプコイル材５を異形ダイス７に導入するとともに、フローティングプラグ８を孔部６に挿入して引き抜く、芯引き加工により製造されるものである。
本発明の中空スプラインシャフト１は、その軸体の外周面で周方向に沿って凸条部２（スプライン突起）と凹条部３（スプライン歯底）とが交互に形成されていて、軸心方向に沿って軸体の中心に中空孔４が形成されている。

中空スプラインシャフト１の外周面には、所定の幅及び高さの凸形状の膨出部（凸条部２）が、等間隔で中空スプラインシャフト１の外周全体に形成されている。本実施形態では、７つの凸条部２（歯数７枚）が形成されている。凸条部２は、断面視で台形状であり、底辺より上辺（頂部の幅）が狭いものとなっている。
凸条部２とそれに隣接する凸条部２との間には、凹形状の突起（凹条部３）が形成されている。すなわち、中空スプラインシャフト１の外周面には、所定の幅及び深さの凹形状の溝（凹条部３）が、等間隔で中空スプラインシャフト１の外周全体に形成されている。本実施形態では、７つの凹条部３が形成されている。凹条部３は、断面視でＵ字形状であり上方が放射状に開いている。凹条部３の底部は外方膨出状の円弧となっている。

なお、凸条部２の頂部は、凹条部３の底部と相似した外方膨出状の円弧となっている。また、凸条部２の頂部と凹条部３の底部との差（凸条部２の高さ）は、電動リクライニング機構１２（詳細は後述）の従動ギア１８に形成された雌スプラインの凹条部３の深さと略同じである。
つまり、中空スプラインシャフト１の凸条部２の高さは、電動リクライニング機構１２の従動ギア１８に形成された雌スプラインの凹条部の深さによって決定される。また同様に、中空スプラインシャフト１の凸条部２の幅も、従動ギア１８に形成された雌スプラインの凹条部の幅によって決定される。

すなわち、本実施形態の中空スプラインシャフト１においては、凸条部２と凹条部３とが中空スプラインシャフト１の外周面に交互に形成され、中空スプラインシャフト１は断面視で星形状に形成されており、凸条部２と凹条部３の数は等しい。
また、凸条部２の頂部を結ぶ円（外接円）は、凹条部３の底部を結ぶ外接円と略同中心となっている。なお、凸条部２、凹条部３は外周に沿って等間隔（等ピッチ）に形成されていてもよいが、不等間隔（不等ピッチ）で形成されていても何ら問題はない。

このように、中空スプラインシャフト１の外周面には、複数の凸条部２と凹条部３が交互に形成され、複数の凸条部２が中空スプラインシャフト１の径方向に沿って放射状に並んでいることで、中空スプラインシャフト１に雄スプラインが形成されることとなる。それ故、中空スプラインシャフト１の端部は、電動リクライニング機構１２の従動ギア１８の中心部に形成されているスプライン（雌スプライン）に嵌り込んで噛み合うようになる。

なお、本実施形態では、凸条部２と凹条部３の数（スプラインの歯の数）を７つずつ配置し、凸条部２の形状を台形状としたが、電動リクライニング機構１２の駆動モータ１６の回転駆動力の大きさによって凸条部２と凹条部３の数及び形状を変更してもよい。また、中空スプラインシャフト１の両端部は、面取りがなされている。
さらに、図１、図２に示すように、中空スプラインシャフト１の中心には、芯材８（フローティングプラグ８）を使用した引抜加工（芯引き）により、中空孔４が軸心方向に沿って貫通状に形成されている。中空孔４は、円形状に形成され、所定の減面率（詳細は後述）を有している。なお、中空孔４は、完全な中心にあってもよいし、加工状況によって変わるのでやや偏心しているものでもよい。

詳しくは、中空孔４は、その一方端及び他方端が開放状に形成されていて、中空スプラインシャフト１の一方端から他方端へほぼ直線状に連通するように形成された貫通孔である。すなわち、中空スプラインシャフト１の一方端及び他方端のおける開放状の孔が、断面視で現れる中空孔４である。
さて、本実施形態においては、減面率を規定している。すなわち、芯引きにより、パイプコイル材５（元材）に力を加えて変形させて、中空スプラインシャフト１（製品）を製造する際に、変化する断面積の減少率である、減面率を規定している。

本実施形態の減面率については、孔部６の断面積に対して、中空孔４の断面積がどれだけ減少したかの比率と、パイプコイル材５（元材）の断面積に対して、中空スプラインシャフト１（製品）の断面積がどれだけ減少したかの比率を、規定している。なお、減面率（％）は、「（変化前（元材）の断面積－変化後（製品）の断面積）＝減少した断面積を、変化前（元材）の断面積で割って、×１００」で求まる。

本発明においては、パイプコイル材５の孔部６に対する、中空スプラインシャフト１の中空孔４の減面率Ｘについては、６０％以上７０％以下としている。
・中空孔４の減面率Ｘ（％）＝（（孔部６の断面積Ｂ－中空孔４の断面積Ａ）／孔部６の断面積Ｂ）×１００
ただし、中空スプラインシャフト１を軸心方向（長手方向）に対して直交する方向に切断したときの中空孔４の断面積をＡとする。また、パイプコイル材５を軸心方向（長手方向）に対して直交する方向に切断したときの孔部６の断面積をＢとする。

なお、中空孔４の減面率Ｘに関し、妥当な軽量化率を得るのに必要とする中空孔４の直径から、パイプコイル材５の内径を導くことができる。
中空孔４の減面率Ｘについては、以下の通りである。ただし、シャフト自身の減面率については同一としている。
中空孔４の減面率Ｘが、上限を超える（７０％超）場合、略星形形状の尖端部が完全に消えずに残ってしまう状況となる。つまり、中空スプラインシャフト１００に似た形状となる虞がある。これは、元材であるパイプコイル材５の内径が大きいことを表している。

図３の左図に示すように、パイプコイル材５の内周長が長いので、圧縮（減面）の過程で皺Ｗが大きくなり、皺Ｗが消え難くなる。このように、中空孔４の減面率Ｘが７０％超える場合、中空孔４内に問題となる皺が発生してしまうという知見を得た。
中空孔４の減面率Ｘが下限を下回る（６０％未満）場合、中空スプラインシャフトに形成されるスプライン形状（凸条部、凹条部）の精度が悪化する。これは、元材であるパイプコイル材５の内径ひいては外径が小さいことを表している。

図３の右図に示すように、元材であるパイプコイル材５の内径が小さいと、フローティングプラグ８の直径を大きくすることができず、異形ダイス７から脱落し易くなる。また、パイプコイル材５の外径が小さいので、加工の過程において、スプラインの加工圧を得ることが難しくなる。このように、中空孔４の減面率Ｘが６０％未満の場合、求めるスプライン形状（凸条部２、凹条部３）を安定して得られないという知見を得た。

また、本発明においては、パイプコイル材５に対する、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙについては、４５％以上５０％以下としている。
・中空スプラインシャフト１の減面率Ｙ（％）＝（（パイプコイル材５の断面積Ｄ－中空スプラインシャフト１の断面積Ｃ）／パイプコイル材５の断面積Ｄ）×１００
ただし、中空スプラインシャフト１を軸心方向（長手方向）に対して直交する方向に切断したときの中空スプラインシャフト１の断面積をＣとする。また、パイプコイル材５を軸心方向（長手方向）に対して直交する方向に切断したときのパイプコイル材５の断面積をＤとする。

なお、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙに関し、中空孔４の直径とパイプコイル材５の内径から、パイプコイル材５の外径を導くことができる。
中空スプラインシャフト１の減面率Ｙについては、以下の通りである。
中空スプラインシャフト１の減面率Ｙが、上限を超える（５０％超）場合、引抜加工（
芯引き）時に、断線してしまうというリスクが生じる。つまり、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙが高いと、シャフトが絞り込まれていることを表しているので、引き抜き時に大きな力を要することとなる。このように、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙが５０％を超える場合、中空スプラインシャフト１が断線してしまう虞があるという知見を得た。

中空スプラインシャフト１の減面率Ｙが、下限を下回る（４５％未満）場合、中空スプラインシャフト１に形成されるスプライン形状（凸条部２、凹条部３）について、高い精度を得ることが難しくなる。このように、減面率Ｙが低いと、緩い加工（凹凸が明確とならない形状）となっていることを表しているので、スプライン突起（凸条部２）の形成に、必要で且つ十分な加工圧を得ることができない。このように、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙが４５％未満の場合、求めるスプライン形状（凸条部２、凹条部３）を安定して得られないという知見を得た。

図４に示すように、上記の中空孔４の減面率Ｘと、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙについては、スプライン歯先の差し渡し直径φ１０ｍｍ、スプライン歯底の差し渡し直径φ８．１ｍｍ、中空孔４の直径φ５．５ｍｍである中空スプラインシャフト１より、求めた値である。
ただし、中空スプラインシャフト１（パイプコイル材５）と中空孔４（孔部６）が同様の比率であり、具体的には軽量化率が２０％以上４０％未満であれば、中空スプラインシャフト１（パイプコイル材５）が太径でも細径でも成り立つと考える。

すなわち、軸心方向の中心に貫通状の孔部６が形成された長尺のパイプコイル材５を元に中空スプラインシャフト１を製造するに際して、上で述べた規定の減面率Ｘ，Ｙを有するように制御しながら芯引き加工を行い、パイプコイル材５の外周面に、異形ダイス７を用いた引抜加工により、周方向に沿って凸条部２と凹条部３とを交互に形成すると共に、パイプコイル材５の中心に、フローティングプラグ８（芯材８）を使用した引抜加工により、軸心方向に沿って、円形状の中空孔４を形成することで、中空スプラインシャフト１を製造する。

減面率Ｘ，Ｙを制御するに際しては、フローティングプラグ８と異形ダイス７との関係（例えば、大きさ、形状、引き抜き速度など）を考慮するとよい。
以上述べた、本発明で規定した減面率Ｘ，Ｙを満たすことで、芯引き加工において、空引き加工をする際に用いているパイプコイル材の肉厚よりも、厚みで１５％～３０％程度厚い、肉厚のパイプコイル材５を使用することができるので、高強度の中空スプラインシャフト１を製造することができる。好ましくは、本発明で規定した減面率Ｘ，Ｙの中心値であるとよい。

本発明によれば、中空スプラインシャフト１の中心部が円形状の中空孔４とし、芯引き加工において減面率Ｘ，Ｙを満たすように制御することで、中空スプラインシャフト１の強度を向上させ且つ、軽量化を図ることが可能となる。
なお、本実施形態の中空孔４の断面については円形状で説明したが、中空孔４の断面については様々な形状（例えば、略楕円形状など）であってもよい。すなわち、中空孔４の断面形状は、フローティングプラグ８の形状によって変わってくる。
［実施例］
以下に、本発明の製造方法に従って製作した中空スプラインシャフト１のねじり試験の結果と、比較するために製作した中空スプラインシャフト１００のねじり試験の結果について、説明する。

図５、図６に、中空スプラインシャフト１，１００のねじり試験の試験条件を示す。
ねじり試験の装置については、精密ねじり試験機：TTM-3kN・mA（株式会社 島津製作所製）を使用した（地方独立行政法人 大阪産業技術研究所 和泉センターにて実施）。
ねじり試験の条件については、パイプコイル材５を用いて空引き加工で、中空スプラインシャフト１００を３本製作した。また、パイプコイル材５を用いて芯引き加工により、中空孔４が円形状の中空スプラインシャフト１を製作した。それら中空スプラインシャフ
ト１，１００を各３本ずつ計測した。中空スプラインシャフト１，１００をねじり続けて、負荷状況をトレーサーで記録した。

中空スプラインシャフト１，１００の形状及びサイズ等については、以下の通りである。
中空スプラインシャフト１００は、「識別Ｎｏ．１，２，３、断面形状：中空で且つ星形状、断面積：４３．２ｍｍ^２、工法：空引き」である。
中空スプラインシャフト１は、「識別Ｎｏ．４，５，６、断面形状：中空で且つ円形状、断面積：４２．９ｍｍ^２、工法：芯引き」である。

なお、中空スプラインシャフト１,１００の外形形状は全く同一であり、断面積の違いは中空形状の違いによるものである。
また、「材質：Ｓ２０Ｃ相当材、軸間距離：約１００ｍｍ（全長２５０ｍｍ、把持部：７５ｍｍ）、ねじり速度：１２０°／ｍｉｎ、記録レンジ：１５０Ｎ・ｍ」とした。
図７～図１０に、中空スプラインシャフト１，１００のねじり試験の結果を示す。

図７においては、ねじり強さの測定結果を示す（縦軸：ねじりトルク＝１．５Ｎ・ｍ／目盛、横軸：回転角度＝３２．４°／目盛）。
空引きで製作した中空スプラインシャフト１００については、以下のような、ねじり試験結果となった。
・Ｎｏ．１：５５．９０Ｎ・ｍ
・Ｎｏ．２：５４．４５Ｎ・ｍ
・Ｎｏ．３：５７．７５Ｎ・ｍ
・平均：５６．０３Ｎ・ｍ
一方、芯引きで且つ、本発明で規定した減面率Ｘ，Ｙを満たすように製作した、中空孔４が円形状の中空スプラインシャフト１については、以下のような、ねじり試験結果となった。

・Ｎｏ．４：７２．００Ｎ・ｍ
・Ｎｏ．５：７２．２０Ｎ・ｍ
・Ｎｏ．６：７２．４０Ｎ・ｍ
・平均：７２．２０Ｎ・ｍ
図９に示すように、空引きで製作した中空スプラインシャフト１００の断面については、不規則な曲面状になっており、亀裂（筋状の隙間）が生じ、それがシャフト１００の表面まで到達していることがわかった。

図７、図８に示すように、中空スプラインシャフト１００におけるねじり強さのピークについては、芯引きで製作した中空スプラインシャフト１の試験結果と比較して低く、ピーク後徐々に降下して０になっていることがわかる。また、サンプル（Ｎｏ．１～Ｎｏ．３）間のばらつきは、大きいことがわかる。
一方、図１０に示すように、芯引きで且つ、規定した減面率Ｘ，Ｙを満たすように製作した、中空孔４が円形状の中空スプラインシャフト１の断面については、平面状で且つ、垂直に切り落とされたような、綺麗なねじりせん断面となっていた。

中空スプラインシャフト１におけるねじり強さのピークについては、中空スプラインシャフト１００の試験結果より高く、ピーク直後に垂直に降下して０になっていることがわかる。また、サンプル（Ｎｏ．４～Ｎｏ．６）間のばらつきは、小さいことがわかる。
ここで、空引きで製作した中空スプラインシャフト１００の断面について考察する。
空引きで製作した中空スプラインシャフト１００の中空孔は、外周面に形成されたスプライン突起（凸条部）に対応した略星形形状に変形しており、その略星形形状の尖端部（先端部）に応力が集中し易い状態となっている。

そのため、ねじり試験を行うと、尖端部を起点とした亀裂が生じ、その亀裂が中空スプラインシャフト１００の外周面まで到達すると、円筒形状としての構造強度が保持できなくなると考えられる。
その結果、ねじり強さのピークは、中空スプラインシャフト１００が耐える以前に、亀裂がシャフト１００の表面に到達した時点となるため、亀裂が発生しない円形状の中空孔
４を有する中空スプラインシャフト１（芯引きで製作し且つ本発明の減面率Ｘ，Ｙを満たす）の試験結果と比べて、早期にピークアウトする。

略星形形状の中空孔（空引きで製作した中空スプラインシャフト１００）は、加工時に自然発生によって形成される自由形状である。このことより、ねじられることによる亀裂の発生は不規則であり、空引きで製作した中空スプラインシャフト１００のねじり強さのピークが、ばらついた要因と考えられる。
以上をまとめると、本実施形態において、中空スプラインシャフト１，１００の断面積の広さを同じ程度に合わせたサンプルを製作し、そのサンプルに対してねじり試験を実施した結果、芯引きで製作し且つ、本発明の減面率Ｘ，Ｙを満たし、円形状の中空孔４を備える中空スプラインシャフト１のねじり強さが、空引きで製作した中空スプラインシャフト１００に比べて、高いことが分かった。

また、ねじり強度が向上するという試験結果に関しては、中空スプラインシャフト１の元となる材料（パイプコイル材５）として、材料の炭素量で示すとＳ３０Ｃ相当以下の鋼材を採用することがより好ましいことがわかった。
すなわち、本発明は、軸心方向に貫通状の孔部６が形成された長尺のパイプコイル材５を元に、芯引き加工において、中空スプラインシャフト１を製造するに際して、規定した減面率Ｘ，Ｙを満たすように制御しながら、パイプコイル材５の外周面に、異形ダイス７を用いた引抜加工により、周方向に沿って凸条部２と凹条部３とを交互に形成するとともに、パイプコイル材５の中心に、フローティングプラグ８（芯材８）を挿入する引抜加工により、軸心方向に沿って貫通状に円形状の中空孔４を形成することで、中空スプラインシャフト１を製造する。

パイプコイル材５の孔部６に対する、中空スプラインシャフト１の中空孔４の減面率Ｘ（＝（（孔部６の断面積Ｂ－中空孔４の断面積Ａ）／孔部６の断面積Ｂ）×１００）を、６０％以上７０％以下とする。
また、パイプコイル材５に対する、中空スプラインシャフト１の減面率Ｙ（＝（（パイプコイル材５の断面積Ｄ－中空スプラインシャフト１の断面積Ｃ）／パイプコイル材５の断面積Ｄ）×１００）を、４５％以上５０％以下とする。

なお、減面率Ｘ，Ｙを制御するに際しては、フローティングプラグ８と異形ダイス７との関係（例えば、大きさ、形状、引き抜き速度など）を考慮するとよい。
本発明で規定した減面率Ｘ，Ｙを満たすことで、芯引き加工において、空引き加工をする際に用いているパイプコイル材の肉厚よりも、厚みで１５％～３０％程度厚い、肉厚のパイプコイル材５を使用することができるので、高強度の中空スプラインシャフト１を製造することができる。

つまり、本発明の中空スプラインシャフト１及びその製造方法によれば、中空スプラインシャフト１を製造するにあたり、フローティングプラグ８を用いてパイプコイル材５の引抜加工（芯引き）を行う際に、規定の減面率Ｘ，Ｙとなるように制御して、中空孔４を円形状に保持することで、生産性が良好で且つ軽量であり、さらにねじり強さが高く、品質が安定したものを得ることができる。

ところで、図１１に示すように、本実施形態の中空スプラインシャフト１は、例えば、電動シート１１内の電動リクライニング機構１２に配備されている。電動シート１１は、座部１３と背もたれ部１４とを有している。電動リクライニング機構１２は、背もたれ部１４を回動させるギア機構１５と、ギア機構１５を駆動させる駆動モータ１６（電動モータ）とを有している。ギア機構１５（リクライナー）は、駆動モータ１６の回転駆動力により回転する駆動ギア１７と、駆動ギア１７の回転により回転し、回転駆動力を中空スプラインシャフト１に伝達する従動ギア１８と、を有している。

中空スプラインシャフト１（中空異形線材）は、背もたれ部１４をリクライニングさせるための駆動枢支軸であり、外周にスプライン（雄スプライン）が形成された長尺の軸体（シャフト）とされる。すなわち、中空スプラインシャフト１は、軸心に対して垂直に切断した断面が、中空で且つ異型とされた中空異型シャフトで構成される。
電動リクライニング機構１２において、駆動モータ１６から回転駆動力が出力されると
、駆動モータ１６の出力軸の先端に配備された駆動ギア１７が回転する。駆動ギア１７は、噛み合っている従動ギア１８を回転させる。中空スプラインシャフト１は、雌スプラインが形成された従動ギア１８に嵌り込んでいて、従動ギア１８と共に回転する。

駆動モータ１６から出力された回転駆動力は、駆動ギア１７と従動ギア１８を介して中空スプラインシャフト１へ伝わり、中空スプラインシャフト１が回転することで、電動シート１１の背もたれ部１４が座部１３に対してリクライニング動作するようになる。
本実施形態の中空スプラインシャフト１によれば、回転駆動力の伝達性能を落とすことなく、軸体の軽量化を図ることができ、ひいては、例えば、電動リクライニング機構１２及び電動シート１１の軽量化を図ることが可能となる。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
本発明の中空スプラインシャフト１を構成する材料は、所望とされる強度を満たすものであれば、どのような材料であってもよい。また、必要とされる強度を確保すべく、中空スプラインシャフト１を、例えば、熱間加工、冷間加工のいずれか又は両方を用いて製造してもよく、表面処理加工を行うようにしてもよい。

また、本実施形態の中空スプラインシャフト１は、断面視において凸部、凹部が形成され、この凸部、凹部が略同じ形状をもって、中空スプラインシャフト１の長手方向に連続的に形成されることで、凸条部２（筋状の凸部）、凹条部３（筋状の凹部）となっている。とはいえ、凸条部２、凹条部３は、中空スプラインシャフト１の長手方向に完全に連続していなくてもよく、一部が切り掛かれるなどして断続状であってもよい。

また、本実施形態では、自動車用の電動シート１１に用いられるものとして例に挙げて説明したが、これに限定されない。また、本発明の中空スプラインシャフト１は、あらゆる部分の軸心（例えば、座部１３に備えられているスライド機構の駆動軸など）として使用できる。すなわち、本発明の中空スプラインシャフト１は、あらゆる装置の駆動部品として採用可能である。

特に、今回開示された実施形態において、明示されていない事項、例えば、作動条件や操作条件、構成物の寸法、重量などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１ 中空スプラインシャフト
２ 凸条部
３ 凹条部
４ 中空孔
５ パイプコイル材
６ 孔部
７ 異形ダイス
８ フローティングプラグ（芯材）
１１ 電動シート
１２ 電動リクライニング機構
１３ 座部
１４ 背もたれ部
１５ ギア機構
１６ 駆動モータ
１７ 駆動ギア
１８ 従動ギア
１００ 中空スプラインシャフト
Ａ 中空孔の断面積
Ｂ 孔部の断面積
Ｃ 中空スプラインシャフトの断面積
Ｄ パイプコイル材の断面積

Claims (2)

1. 軸心方向に貫通状の孔部が形成された長尺のパイプ材を元に製造される中空スプラインシャフトであって、
   その製造に芯引き加工が採用されることにより、
   前記中空スプラインシャフトの外周面にダイスによる周方向に沿った凸条部と凹条部とを交互に備え、
   前記中空スプラインシャフトの中心には、芯材による軸心方向に沿って断面が円形の中空孔が貫通し、
   前記孔部に対する前記中空孔の減面率Ｘが６０％以上７０％以下であり、
   前記パイプ材に対する前記中空スプラインシャフトの減面率Ｙが４５％以上５０％以下である
   ことを特徴とする中空スプラインシャフト。
2. 軸心方向に貫通状の孔部が形成された長尺のパイプ材を元に中空スプラインシャフトを製造するに際して、
   所定の減面率を有するように制御しながら芯引き加工を行い、
   前記パイプ材の外周面に、ダイスを用いた引抜加工により、周方向に沿って凸条部と凹条部とを交互に形成するとともに、
   前記パイプ材の中心に、芯材を使用した引抜加工により、軸心方向に沿って貫通する断面が円形の中空孔を形成し、
   前記パイプ材の孔部に対する前記中空孔の減面率Ｘを、６０％以上７０％以下とし、
   前記パイプ材に対する前記中空スプラインシャフトの減面率Ｙを、４５％以上５０％以下とする
   ことを特徴とする中空スプラインシャフトの製造方法。

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