JP2002211422A - トーションバーの組み付け方法およびその方法に用いるトーションバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立治具を安価にすることができるトーショ
ンバーの組み付け方法と、この方法を用いたねじれ剛性
の高いトーションバーを提供すること。 【解決手段】 トーションバーＡの一端に設けた連結部
２４を、被組み付け部材Ｂに形成した組み付け孔３１に
圧入して、トーションバーＡを被組み付け部材Ｂに連結
するトーションバーの組み付け方法において、トーショ
ンバーＡに形成したねじれ部２３を、座屈防止治具３２
によって被覆し、ねじれ部２３をガイドした状態で、連
結部２４と反対側のトーションバーの端面４０に軸線方
向の力を作用させて、連結部２４を被組み付け部材Ｂの
組み付け孔３１に圧入する。直径の細いねじれ部２３の
一端側に設けた直径の太い連結部２４の先端に、組み付
け孔３１の内径よりもわずかに直径の小さいガイド部２
６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パワーステアリ
ング装置に用いるトーションバーの組み付け方法および
その組み付け方法に用いるトーションバーに関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーステアリング装置に用いる従来の
トーションバーａとして、図４に示すものが従来から知
られている。このトーションバーａは、直径の細いねじ
れ部１と、このねじれ部１の一端に形成した第１連結部
２と、このねじれ部１の他端に形成した第２連結部３と
を備えている。そして、上記ねじれ部１の一端を、曲面
部４を介して第１連結部２に連続させ、ねじれ部１の他
端を、曲面部５を介して第２連結部３に連続させてい
る。ただし、上記第１連結部２と曲面部４との間には小
径部６を形成し、この小径部６と第１連結部２との境目
に段部７を形成している。この段部７の機能については
後で詳しく説明する。

【０００３】上記トーションバーａの第１連結部２に
は、セレーション加工を施している。そして、このセレ
ーション加工を施した部分を、操舵輪に連係させた出力
軸に圧入して、トーションバーａと出力軸とを連結する
ようにしている。また、トーションバーａの第２連結部
３には、ステアリングホィールに連係した入力軸を連結
するようにしている。なお、この第２連結部３は、連結
ピンを用いて入力軸に連結するようにしている。

【０００４】このようにして出力軸と入力軸とを連結し
たトーションバーａは、第１連結部２に出力軸を介して
路面抵抗が作用している状態で、ステアリングホィール
を回すと、操舵トルクの分だけ、ねじり部１にねじれが
生じる。そのため、出力軸と入力軸とが相対回転し、こ
の相対回転量に応じて油圧パワーステアリングでは図示
していないロータリバルブが切り換わる。そして、この
ロータリバルブの切り換え量に応じた流量がパワーシリ
ンダに供給されて、所定のアシスト力が発揮される。ま
た、電動パワーステアリングでは、上記入出力軸の相対
回転量に応じてポテンショメータが切り換わり、この電
圧変化に応じて電動モータにより、所定のアシスト力が
発揮される。

【０００５】次に、上記トーションバーａの具体的な組
み付け方法を、図５〜７を用いて説明する。まず、図５
に示すように、出力軸ｂの形状に合わせた挿入孔を備え
た固定治具８に、出力軸ｂをセットする。この固定治具
８にセットした出力軸ｂには、第１連結部２の外径より
も僅かに小さい内径の組み付け孔９を形成している。そ
して、図６に示すように、この出力軸ｂの組み付け孔９
に、トーションバーａの先端、すなわち、第１連結部２
の先端２ａに形成した面取り部を挿入する。ただし、第
１連結部２の外径を、組み付け孔９の内径よりも大きく
しているので、図示するように組み付け孔９にはトーシ
ョンバーａの先端２ａだけがわずかに挿入された状態に
なる。

【０００６】上記のようにしてトーションバーａをセッ
トしたら、図５に示すように、筒状の圧入治具１０をト
ーションバーａの外周にセットする。この圧入治具１０
は、トーションバーａに押しつけ力を直接作用させる治
具であり、図６に示すように、その先端に環状段部１１
を形成している。そして、この環状段部１１を、トーシ
ョンバーａに形成した段部７に当接させている。上記の
ようにして圧入治具１０をセットしたら、図５に示すよ
うに、圧入治具１０の外周にガイド治具１２をセットす
る。このガイド治具１２は、上記固定治具８の上部８ａ
外周に摺動自在に接触する第１筒部１３と、上記圧入治
具１０の外周１０ａおよび出力軸ｂの上部外周に摺動自
在に接触する第２筒部１４と、トーションバーａの第２
連結部３の外周に摺動自在に接触する第３筒部１５とを
備えている。

【０００７】これら第１〜第３筒部１３〜１５を備えた
ガイド治具１２を、上記のようにセットすると、固定治
具８に対するトーションバーａの位置、出力軸ｂの位
置、および圧入治具１０の位置がそれぞれ特定される。
また、このようにガイド治具１２をセットしたときに、
固定治具８の上面１６とガイド治具１２の面１７との間
に所定の隙間が形成され、出力軸ｂの上面１８と圧入治
具１０の面１９との間にも所定の隙間が形成されるよう
にしている。

【０００８】上記のようにして全ての治具８，１０，１
２をセットしたら、図示してない押圧機構によって、ガ
イド治具１２の上面２０からこのガイド治具１２に下向
きの力を作用させる。このようにガイド治具１２に下向
きの力を作用させると、このガイド治具１２の押圧面２
１によって圧入治具１０の上面２２が押されて、この圧
入治具１０が下方に移動する。このように圧入治具１０
が下方に移動すると、環状段部１１によってトーション
バーａの段部７が押される。

【０００９】したがって、トーションバーａの第１連結
部２が出力軸ｂの組み付け孔９に圧入される。このよう
に第１連結部２が組み付け孔９に圧入されれば、組み付
け孔９の内周が塑性変形し、トーションバーａが出力軸
ｂにしっかりと固定される。上記のようにしてトーショ
ンバーａを出力軸ｂに固定したら、ガイド治具１２、圧
入治具１０の順番に取り外し、最後に固定治具８から出
力軸ｂとともにトーションバーａを取り外す。

【００１０】以上のようにして、トーションバーａの第
１連結部２を出力軸ｂに圧入しているが、圧入するとき
の力を段部７に作用させているのは、トーションバーａ
のねじれ部１が座屈するのを防止するためである。すな
わち、トーションバーａの上端から、軸方向の大きな力
を作用させると、直径の細いねじれ部１が座屈を起こ
し、トーションバーａが壊れてしまうおそれがある。そ
こで、この従来例では、段部７に力を作用させて、ねじ
れ部１に大きな力が作用しないようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例では、組み
付け孔９に第１連結部２を圧入するために、トーション
バーａに段部７を形成しているが、このような段部７を
形成すると、トーションバーａに角ができる。トーショ
ンバーａに角があると、それに回転トルクが作用したと
きに、そこに応力が集中する。このように角の部分に応
力が集中すると、たとえねじれ部１のねじれ剛性が十分
足りていても、角の部分でトーションバーａが破壊され
てしまう。つまり、この従来例では、段部７を設ける
分、トーションバーａの全体的なねじれ剛性が弱くなる
という問題があった。

【００１２】また、上記のような段部７があると、ねじ
れ部１の最大径が制限されて、このねじれ部１のねじれ
剛性の選択の幅が狭くなるという問題もあった。すなわ
ち、ねじれ部１の直径は、当然のこととしてトーション
バーａの第１，２連結部２，３の直径よりも小さくなる
が、上記のように小径部６を形成すると、この小径部６
の直径よりも大きなねじれ部１を形成することができな
くなる。つまり、小径部６がある分だけ、ねじれ部１の
直径をより細くしなければならない。このようにねじれ
部１の直径が小さくなると、その分、ねじれ剛性も低く
なる。したがって、ねじれ剛性の選択の幅が狭められ
る。

【００１３】さらに、トーションバーａの段部７と圧入
治具１０の環状段部１１との接触面積が非常に小さいた
め、これら両者の接触面圧は圧入時に非常に大きくな
る。もし、この大きな面圧によって圧入治具１０が変形
してしまうと、トーションバーａを圧入することができ
なくなる。そのため、特に圧入治具１０の先端というの
は、非常に硬く加工しなければならず、その分、組立治
具コストが高くなるという問題もあった。

【００１４】なお、圧入時に、トーションバーａの曲面
４，５を圧入治具によって押す構成にすれば、段部７を
省略することができる。しかし、トーションバーａの曲
面４，５を圧入治具によって押すと、圧入治具に径方向
の分力が発生し、この力によって圧入治具が開き易くな
り、その結果、組立治具の寿命が短くなるという問題が
あった。また、この場合でも、治具、特に治具の先端を
硬く加工しなければならず、組立治具コストが高くなる
という問題もあった。この発明の目的は、組立治具を安
価にすることができるトーションバーの組み付け方法
と、この方法を用いたねじれ剛性の高いトーションバー
を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、トーショ
ンバーの一端に設けた連結部を、被組み付け部材に形成
した組み付け孔に圧入して、トーションバーを被組み付
け部材に連結するトーションバーの組み付け方法におい
て、トーションバーに形成したねじれ部を、座屈防止治
具によって被覆し、このねじれ部をガイドした状態で、
連結部と反対側のトーションバーの端面に、軸線方向の
力を作用させて、連結部を被組み付け部材の組み付け孔
に圧入することを特徴とする。

【００１６】第２の発明は、直径の細いねじれ部と、こ
のねじれ部の一端側に設けた直径の太い連結部とを備
え、上記連結部を、被組み付け部材に形成した組み付け
孔に圧入して連結するトーションバーにおいて、連結部
の先端に、上記組み付け孔の内径よりもわずかに直径の
小さいガイド部を設けたことを特徴とする

【００１７】第３の発明は、上記第２の発明において、
連結部とねじれ部とを曲面部によって滑らかに連続させ
たことを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１に示すトーションバーＡは、
ねじれが生じる直径の細い部分、すなわちねじれ部２３
と、このねじれ部２３の一端側に形成した第１連結部２
４と、ねじれ部２３の他端側に形成した第２連結部２５
と、上記第１連結部２４の先端であって、軸方向に突出
させたガイド部２６とを備えている。そして、上記ねじ
れ部２３の一端側を、曲面部２７を介して第１連結部２
４に滑らかに連続させ、上記ねじれ部２３の他端を、曲
面部２８を介して第２連結部２５に滑らかに連続させて
いる。つまり、この実施例では、前記従来例のような小
径部を形成していない。また、上記ガイド部２６は、そ
の外径を第１連結部２４の外径よりも僅かに小さくして
いる。さらに、上記第１連結部２４の外周には、セレー
ション加工を施している。

【００１９】上記のようにしたトーションバーＡを、出
力軸Ｂに組み付ける方向を以下に説明する。なお、上記
出力軸Ｂが、この発明の被組み付け部材に相当する。ま
ず、図２に示すように、出力軸Ｂを固定治具３０にセッ
トする。すなわち、この固定治具３０には、出力軸Ｂの
外径寸法に合わせた挿入孔２９を形成している。そし
て、この挿入孔２９に出力軸Ｂをはめ込むと、出力軸Ｂ
の段部Ｂａが、固定治具３０の上面３０ａに当接し、こ
の状態で出力軸Ｂが固定治具３０にしっかりと保持され
る。

【００２０】上記のようにして、固定治具３０に保持さ
れた出力軸Ｂには、組み付け孔３１を軸線方向に形成し
ている。この組み付け孔３１の部分３１ａは、上記トー
ションバーＡの第１連結部２４を圧入する部分であり、
内径を第１連結部２４の外径よりも小さくし、かつ、ガ
イド部２６の外径よりも大きくしている。また、この組
み付け孔３１の部分３１ａよりも下方の内径を、少し小
さくしている。ただし、この部分には、ガイド部２６を
挿入するため、半径方向にガタが発生しない程度にその
内径をガイド部２６の外径よりもわずかに大きくしてい
る。言い換えれば、ガイド部２６の直径を、組み付け孔
３１の下方の内径よりも、わずかに小さくしている。

【００２１】上記のようにした出力軸Ｂの組み付け孔３
１に、トーションバーＡのガイド部２６を挿入すると、
このガイド部２６によってトーションバーＡの軸線と組
み付け孔３１の軸線とがほぼ一致して、固定治具３０の
軸線に対するトーションバーＡの傾きが規制される。こ
のようにしてトーションバーＡを組み付け孔３１にセッ
トしたら、このトーションバーＡのねじれ部２３の外周
を、金属製の座屈防止治具３２によって覆う。この座屈
防止治具３２は、筒を軸方向に２分割可能にしたもので
あり、その内周の曲率をねじれ部２３の外周の曲率とほ
ぼ同じにしている。したがって、この座屈防止治具３２
によってねじれ部２３を覆うと、これら両者が隙間なく
ぴったりと接触する。そして、この状態において、座屈
防止治具３２の外径がトーションバーＡの第２連結部２
５の外径と同じになるようにしている。

【００２２】上記のようにして座屈防止治具３２をセッ
トしたら、トーションバーＡの外周を第１ガイド治具３
３によって覆う。すなわち、この第１ガイド治具３３に
は、トーションバーＡの第２連結部２５よりも僅かに大
きい貫通孔３４を形成しており、この貫通孔３４と第２
連結部２５とは、半径方向にガタが発生しない程度の寸
法関係にしている。このような第１ガイド治具３３の貫
通孔３４に、座屈防止治具３２によってねじれ部２３を
覆ったトーションバーＡが挿入されていることになる。
このとき、トーションバーＡと座屈防止治具３２とが貫
通孔３４の内周に摺動自在に接触した状態になる。そし
て、座屈防止治具３２は、第１ガイド治具３３によって
２つに割れるのを規制されている。また、ねじれ部２３
の外周に、座屈防止治具３２の内周がぴったり接触した
状態に保たれる。なお、トーションバーＡの外周に取り
付けた第１ガイド治具３３は、その自重によって下端を
トーションバーＡの曲面部２７に接触した状態になって
いる。

【００２３】上記のように第１ガイド治具３３をトーシ
ョンバーＡの外周にセットしたら、この第１ガイド治具
３３の外周に、さらに第２ガイド治具３５をセットす
る。この第２ガイド治具３５は、第１筒部３６と第２筒
部３７とを備えている。そして、第１筒部３６に、第１
ガイド治具３３の外周を摺動自在に接触させ、第２筒部
３７に、固定治具３０の上部３０ｂの外周を接触させて
いる。

【００２４】このような第２ガイド治具３５をセットす
ると、固定治具３０に対する第１ガイド治具３３と出力
軸Ｂとの半径方向の位置が特定され、第１ガイド治具３
３を介してトーションバーＡの半径方向の位置も特定さ
れる。また、第１ガイド治具３３の面３３ａと出力軸Ｂ
の上面３８との間に所定の隙間が形成される。上記のよ
うにして、第２ガイド治具３５をセットしたら、第１ガ
イド治具の貫通孔３４に、押し込み用治具３９を上方か
ら挿入する。この押し込み用治具３９は、トーションバ
ーＡと同じ直径のものであり、その下面をトーションバ
ーＡの上面４０に当接した状態で、その上部が貫通孔３
４から突出するようにしている。そして、第２ガイド治
具３５の上面３５ａと、押し込み用治具３９の上面３９
ａとの高さの差分が、トーションバーＡの出力軸Ｂに対
する圧入寸法となる。なお、上記トーションバーＡの上
面４０が、この発明のトーションバーの端面に相当する
ものである。

【００２５】以上のようにして、全ての治具をセットし
たら、図示していない押圧機構によって押し込み治具３
９の上面３９ａを押す。押し込み治具３９を上方から押
すと、トーションバーＡには、図面下向きの力が作用す
る。このとき、トーションバーＡのねじれ部２３は、座
屈防止用治具３２によって全周をガイドされている。そ
のため、このねじれ部２３に座屈が発生したりしない。
したがって、このトーションバーＡは、その第１連結部
２４を組み付け孔３１の部分３１ａに圧入しながら下降
していく。

【００２６】上記のようにしてトーションバーＡが下方
に移動していくと、このトーションバーＡの曲面部２７
に先端を載せている第１ガイド治具３３も、一体となっ
て下降していく。したがって、圧入作業を行っている
間、ねじれ部２３の座屈の発生を、座屈防止治具３２に
よって常に防止することができる。そして、図３に示す
ように、押し込み用治具３９の上面３９ａを、第２ガイ
ド治具３５の上面３５ａと同じレベルまで押し込むと、
第２ガイド治具３５および押し込み治具３９の上面レベ
ルが一致した状態で、トーションバーＡの第１連結部２
４が、組み付け孔３１の部分３１ａに完全に圧入された
状態になる。したがって、第１連結部２４を必要以上に
組み付け孔３１に圧入することを確実に防止することが
できる。

【００２７】上記のようにして第１連結部２４を組み付
け孔３１に圧入すると、組み付け孔３１の部分３１ａの
内周が塑性変形して、トーションバーＡが出力軸Ｂにし
っかりと固定される。このようにトーションバーＡを出
力軸Ｂに固定したら、第２ガイド治具３５，第１ガイド
治具３３を取り外し、座屈防止治具３２を２つに分割し
て取り外す。そして、最後に、トーションバーＡが圧入
された出力軸Ｂを固定治具３０から取り外す。

【００２８】この実施例によれば、前記従来例より受圧
面積の大きいトーションバーＡの上端面４０に力を作用
させているので、治具の押圧面に作用する面圧が、前記
従来例よりも小さくなる。したがって、圧入するための
治具の硬度を、それほど硬くしなくても済み、その分、
組立治具のコストを安くすることができる。さらに、組
立治具の耐久性も向上させることができる。

【００２９】また、この実施例によれば、ガイド部２６
を予め組み付け孔３１に挿入することによって、トーシ
ョンバーＡの傾きを規制しているので、トーションバー
Ａが傾いて圧入されるのを防止できる。すなわち、前記
従来は、トーションバーの先端のわずかな面取り部分だ
けしか組み付け孔に挿入できなかったために、トーショ
ンバーが傾いた状態で出力軸に組み付けられることがあ
った。このようにトーションバーが傾いたまま圧入され
てしまうと、それがヒステリシスの原因になり、パワー
ステアリング装置としての性能に悪影響を及ぼすことが
あった。しかし、この実施例によれば、トーションバー
Ａのガイド部２６により、圧入前に出力軸Ｂに対するト
ーションバーＡの傾きを規制しているので、上記のよう
な不都合を確実に防止できる。

【００３０】また、この実施例によれば、トーションバ
ーＡに前記従来例の段部７のような角部がないので、そ
こに応力が集中することもない。したがって、トーショ
ンバーＡの全体的なねじれ剛性を高めることができる。
さらに、この実施例によれば、前記従来例のような小径
部を不要にできた分だけ、ねじれ部２３の最大直径を大
きくすることができる。このようにねじれ部２３の最大
直径を大きくすることができる分だけ、ねじれ剛性の選
択の幅を広げることができる。

【００３１】なお、上記説明してきた一式のトーション
バーを圧入する治具の形状および構造は一例であり、図
示はしないが、例えば第１ガイド治具３３と第２ガイド
治具３５とが一体となった構造のものでも何等問題な
い。この場合には、トーションバーＡのねじれ部２３の
外周に座屈防止治具３２を装着した状態で、トーション
バーＡの上端面４０を押し込み治具により目的の圧入深
さになるまで圧入すればよい。また、当然、座屈防止治
具３２は必ずしも軸方向に２分割である必要はなく、何
分割でもかまわない。

【００３２】

【発明の効果】第１の発明によれば、トーションバーの
形状的に一番弱いねじれ部を、座屈防止治具によって被
覆し、このねじれ部の座屈を防止しているので、トーシ
ョンバーを被組み付け部材へ圧入するときに、トーショ
ンバーの端面から軸線方向の力を作用させることができ
る。このように面積が大きいトーションバーの端面から
力を作用させているので、圧入時の治具に作用する面圧
も小さくなる。したがって、トーションバーの組み付け
時に、硬度の低い安価な治具を用いることができる。

【００３３】第２の発明によれば、連結部の先端にガイ
ド部を設けて、このガイド部を被組み付け部材の組み付
け孔に挿入した状態で、被組み付け部材にトーションバ
ーの連結部を圧入する構成にしたので、トーションバー
が傾いて圧入されるという不具合を確実に防止すること
ができる。

【００３４】第３の発明によれば、トーションバーの連
結部とねじれ部とを曲面部によって滑らかに連続させた
ので、トーションバーがねじれても、トーションバーに
発生する応力の集中を防止することができ、トーション
バーの全体的なねじれ剛性を高めることができる。ま
た、連結部とねじれ部との間に、従来のような小径部が
ない分、ねじれ部の直径を大きくすることが可能とな
り、ねじれ剛性の選択の幅を広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のトーションバーＡを示す正面図であ
る。

【図２】実施例のトーションバーＡの組み付け方法を示
す説明図であり、トーションバーＡの連結部２４を圧入
する前の状態を示す図である。

【図３】実施例のトーションバーＡの組み付け方法を示
す説明図であり、トーションバーＡの連結部２４を圧入
した状態を示す図である。

【図４】従来のトーションバーａを示す正面図である。

【図５】従来のトーションバーａの組み付け方法を示す
説明図であり、トーションバーａの連結部２を圧入する
前の状態を示す図である。

【図６】図５の要部拡大図である。

【図７】従来のトーションバーａの組み付け方法を示す
説明図であり、トーションバーａの連結部２を、組み付
け孔９に圧入した状態を示す図である。

【符号の説明】

Ａ トーションバー Ｂ この発明の被組み付け部材に相当する出力軸 ２３ ねじれ部 ２４ 第１連結部 ２６ ガイド部 ２７ 曲面部 ３１ 組み付け孔 ３２ 座屈防止治具 ４０ トーションバーの端面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トーションバーの一端に設けた連結部
   を、被組み付け部材に形成した組み付け孔に圧入して、
   トーションバーを被組み付け部材に連結するトーション
   バーの組み付け方法において、トーションバーに形成し
   たねじれ部を、座屈防止治具によって被覆し、このねじ
   れ部をガイドした状態で、連結部と反対側のトーション
   バーの端面に、軸線方向の力を作用させて、連結部を被
   組み付け部材の組み付け孔に圧入することを特徴とする
   トーションバーの組み付け方法。
2. 【請求項２】 直径の細いねじれ部と、このねじれ部の
   一端側に設けた直径の太い連結部とを備え、上記連結部
   を、被組み付け部材に形成した組み付け孔に圧入して連
   結するトーションバーにおいて、上記連結部の先端に、
   組み付け孔の内径よりもわずかに直径の小さいガイド部
   を設けたことを特徴とするトーションバー。
3. 【請求項３】 連結部とねじれ部とを曲面部によって滑
   らかに連続させたことを特徴とする請求項２記載のトー
   ションバー。