JP2013252860A - Method of manufacturing impact absorbing steering shaft - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車のステアリング装置を構成する衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法の改良に関する。具体的には、このステアリングシャフトを製造する際に、インナシャフトの先端縁とアウタシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止して、前記ステアリングシャフトの製造コストの増大を抑えつつ、衝撃吸収性能を安定させられる構造及びその製造方法を実現するものである。尚、本発明の対象となるステアリングシャフトには、ステアリングコラムの内側に支持されるものだけでなく、ステアリングコラムの前側に配置される中間シャフトも含む。 The present invention relates to an impact-absorbing steering shaft constituting an automobile steering device and an improvement of a manufacturing method thereof. Specifically, when manufacturing this steering shaft, the occurrence of galling between the inner edge of the inner shaft and the outer peripheral surface of the outer shaft is prevented, thereby suppressing an increase in the manufacturing cost of the steering shaft. In addition, a structure capable of stabilizing the shock absorbing performance and a manufacturing method thereof are realized. Note that the steering shaft that is an object of the present invention includes not only a shaft supported on the inside of the steering column but also an intermediate shaft disposed on the front side of the steering column.
操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置として、例えば図６に示す様な構造が、広く知られている。このステアリング装置は、車体１に支持された円筒状のステアリングコラム２の内径側にステアリングシャフト３を、回転可能に支持している。そして、このステアリングコラム２の後端開口よりも後方に突出した、前記ステアリングシャフト３の後端部分に、ステアリングホイール４を固定している。このステアリングホイール４を回転させると、この回転が、前記ステアリングシャフト３、自在継手５ａ、中間シャフト６、自在継手５ｂを介して、ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達される。この入力軸８が回転すると、このステアリングギヤユニット７の両側に配置された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角を付与する。尚、図６に示した構造の場合、このステアリングホイール４の前後位置の調節を可能にすべく、前記ステアリングコラム２及び前記ステアリングシャフト３として、伸縮式のものを使用している。又、上述の様なステアリング装置に、電気モータ１０を補助動力源として組み込んだ電動式パワーステアリング装置も、近年普及している。
For example, a structure as shown in FIG. 6 is widely known as a steering device for giving a steering angle to a steered wheel (usually a front wheel except a special vehicle such as a forklift). In this steering device, a steering shaft 3 is rotatably supported on the inner diameter side of a
前記ステアリングコラム２及び前記ステアリングシャフト３は、衝突事故の際に、衝撃エネルギを吸収しつつ、ステアリングホイール４を前方に変位させる構造としている。即ち、衝突事故の際には、自動車が他の自動車等にぶつかる一次衝突に続いて、運転者の身体がステアリングホイール４に衝突する二次衝突が発生する。この二次衝突の際に、運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の保護を図る為に、前記ステアリングホイール４を支持したステアリングシャフト３を車体１に対して、二次衝突に伴う前方への衝撃荷重により前方に変位可能に支持する必要がある。この為に、前記ステアリングコラム２は、二次衝突の衝撃荷重により、アウタコラム１１がこのステアリングコラム２の全長を、前記ステアリングシャフト３は、アウタシャフト１２がこのステアリングシャフト３の全長を、それぞれ縮めながら前方に変位する事で、前記ステアリングホイール４に衝突した運転者の身体に大きな衝撃が加わる事を防止する。
上述の様な伸縮式のステアリングコラムを構成するアウタコラム及びインナコラム、並びに、ステアリングシャフトを構成するアウタシャフト及びインナシャフトの前後位置は、図示の構造とは逆であっても良い。上述の様な伸縮式のステアリングシャフトを製造する為の技術として、例えば特許文献１〜２に記載の技術がある。
The
The outer column and the inner column that constitute the telescopic steering column as described above, and the front and rear positions of the outer shaft and the inner shaft that constitute the steering shaft may be opposite to the illustrated structure. As a technique for manufacturing the telescopic steering shaft as described above, there are techniques described in
図７〜１０は、このうちの特許文献１に記載されている、衝撃吸収式のステアリングシャフト及びその製造方法の従来例を示している。ステアリングシャフト３ａは、アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを軸方向に相対変位可能に係合させ、二次衝突時に、軸方向に加わる衝撃荷重により全長が縮まる様に構成している。
前記アウタシャフト１２ａは、全体を円管状とし、一端部（図７〜８の左端部）に絞り加工を施す事で、この一端部に小径部１４を形成している。この小径部１４の内周面には、雌セレーション１５を形成している。又、前記インナシャフト１３も、全体を円管状とし、一端部（図７〜８の右端部）を押し拡げる事で、この一端部に大径部１６を形成している。この大径部１６の外周面には、前記雌セレーション１５と係合する雄セレーション１７を形成している。
7 to 10 show a conventional example of an impact absorbing steering shaft and a manufacturing method thereof described in
The
この様なアウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを組み合わせて、図７に示す様なステアリングシャフト３ａを製造する場合には、先ず、図８に示す様に、前記雌セレーション１５と前記雄セレーション１７とを、前記小径部１４の先端部（図８の左端部）と前記大径部１６の先端部（図８の右端部）とで互いに係合させる。
そして、前記両セレーション１５、１７同士を互いに係合させた状態のまま、前記小径部１４の先端部の外周面を径方向内方に押圧する。即ち、この小径部１４の先端部及び前記大径部１６の先端部の周囲に１対の押圧片１８、１８を配置し、これら両押圧片１８、１８を互いに近づけ合う事で、前記小径部１４の先端部の外周面を強く押圧する。これら両押圧片１８、１８の内側面でこの小径部１４の先端部の外周面と当接する部分には、この外周面に当接する部分の断面形状が円弧状である、凹部１９、１９を形成している。
When the
And the outer peripheral surface of the front-end | tip part of the said
図９に示す様に、これら両凹部１９、１９を前記小径部１４の先端部の外周面に軽く当接させた状態で、前記両押圧片１８、１８の端面同士の間に、厚さがｔの隙間２０、２０が形成される。この状態から、これら両押圧片１８、１８を、図示しない押圧装置により、互いに近づく方向に強く押圧する。そして、図１０に示す様に、前記両隙間２０、２０の厚さが０となるまで、前記両押圧片１８、１８同士を互いに近づけ、前記小径部１４の先端部の断面形状を、図１０に示す様な楕円形に塑性変形させる。同時に、この小径部１４の先端部に挿入された大径部１６の先端部も、前記両セレーション１５、１７を介して押圧し、この大径部１６の先端部の断面形状も、図１０に示す様な楕円形に塑性変形させる。
As shown in FIG. 9, the thickness between the end faces of the two
この様にして、前記小径部１４の先端部及び前記大径部１６の先端部を径方向内方に押圧し、これら両先端部の断面形状を楕円形に塑性変形させたならば、次いで、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３とを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる。即ち、前記両押圧片１８、１８から前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３とを取り出した後、このアウタシャフト１２ａを図８の左方に、このインナシャフト１３を同じく右方に、相手部材に対して相対変位させる。そして、図７に示す様に、前記小径部１４の先端部を前記大径部１６の基端部に圧入嵌合すると共に、この大径部１６の先端部をこの小径部１４の基端部に圧入嵌合させる。前記両押圧片１８、１８により塑性変形させられていない、この小径部１４の中間部と前記大径部１６の中間部とは互いに緩く係合させる。
尚、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトを構成するインナシャフト１３は、アウタシャフト１２ａよりも外径が小さいので、強度を確保する為、Ｓ３５Ｃ等硬度の高い炭素鋼により形成する事が多い。或いは、ＳＴＫＭ１２Ｂ等の炭素鋼鋼管により形成する事もできるが、この場合は強度を確保する為、径方向の厚さを厚くする。
In this way, if the distal end portion of the
Since the
以上の説明は、後端部分にステアリングホイール４（図６参照）を固定するステアリングシャフト３に就いて行ったが、ステアリング装置の前側部分に配置される中間シャフト６も同様にして、軸方向に収縮可能に構成する場合がある。この様な収縮式（衝撃吸収式）の中間シャフト６は、自動車が他の自動車等にぶつかる一次衝突の際に、この一次衝突に伴う衝撃荷重よりその全長を縮める事で、前記ステアリングホイール４が運転者側に突き上げられるのを防止し、運転者の保護を図る。尚、前記中間シャフト６は、運転者の操作によって前記ステアリングホイール４から前記ステアリングシャフト３に付与されるトルクに加え、補助動力源である電動モータ１０の出力トルクを伝達する。この為、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトを、前記中間シャフト６に適用する場合、前記アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３との係合部の保持力（嵌合強度）を大きくし、耐久性を高くする必要がある。この結果、前記大径部１６の先端部外周縁（尖鋭な端縁）と、前記小径部１４の内周面との当接圧が高くなり、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を実施する場合に於いて、前記アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記大径部１６の先端部外周縁でかじりが発生し易い。即ち、この相対変位の際、断面形状が楕円形であるこの大径部１６の先端部外周縁の長径部分と、断面形状が円形である前記小径部１４の内周面とが強く擦れ合って、この先端部外周縁がこの小径部１４の内周面に食い込む（かじる）。この様にして発生したかじりを放置すると、衝突事故の際のエネルギ吸収性能が不安定になる可能性がある。そこでこのエネルギ吸収性能を安定させる為に、かじりにより生じた余肉部分（むしれ部分）を切削等により除去する手間が必要になる。又、かじりの程度によっては、完成後の衝撃吸収式ステアリングシャフトを、不良品として廃棄しなければならなくなり、加工の手間の増大や歩留りの悪化により、製造コストが上昇する為、改良が望まれる。特に、前記中間シャフト６の場合、前述した様に、保持力確保の為に嵌合部の当接圧を高くする為、改良する必要性が大きい。
Although the above description has been given with respect to the steering shaft 3 that fixes the steering wheel 4 (see FIG. 6) to the rear end portion, the intermediate shaft 6 disposed in the front portion of the steering device is similarly axially arranged. It may be configured to be shrinkable. Such a contraction type (shock absorption type) intermediate shaft 6 reduces the total length of the steering wheel 4 from the impact load associated with the primary collision at the time of the primary collision when the automobile collides with another automobile or the like. The driver is prevented from being pushed up to protect the driver. The intermediate shaft 6 transmits the output torque of the
本発明は、上述の様な事情に鑑み、アウタシャフトとインナシャフトとを、二次衝突時に加わる衝撃荷重に伴い、これら両シャフト同士が軸方向に相対変位可能に結合して成る衝撃吸収式ステアリングシャフトに於いて、このステアリングシャフトを製造する際に、前記インナシャフトの先端部外周縁と前記アウタシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、エネルギ吸収性能の安定した衝撃吸収式ステアリングシャフトを得られる様にして、製造コストの上昇を抑える事ができる構造及びその製造方法を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention is an impact-absorbing steering system in which an outer shaft and an inner shaft are coupled to each other so as to be capable of relative displacement in the axial direction in accordance with an impact load applied during a secondary collision. When manufacturing this steering shaft, it is possible to prevent galling between the outer peripheral edge of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft. The present invention has been invented to realize a structure that can suppress an increase in manufacturing cost and a manufacturing method thereof so that an impact-absorbing steering shaft having stable energy absorption performance can be obtained while suppressing generation of non-defective products.
本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法のうち、請求項１に記載した衝撃吸収式ステアリングシャフトは、管状のアウタシャフトと、インナシャフトとを、二次衝突時に加わる衝撃に伴い、これら両シャフト同士が軸方向に相対変位可能に結合して成る。
特に、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトに於いては、前記インナシャフトの先端部のうち、先端縁寄り部分の外径を先端縁に向かう程小さくしている。
Among the shock absorbing steering shaft and the manufacturing method thereof according to the present invention, the shock absorbing steering shaft described in
In particular, in the shock absorbing type steering shaft of the present invention, the outer diameter of the tip end portion of the inner shaft is made smaller toward the tip end portion.
上述の様な本発明を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記アウタシャフトの一端部に少なくとも内径が小さい小径部を設け、前記インナシャフトの一端部に少なくとも外径が大きい大径部を設ける。そして、この大径部の先端部のうち、先端縁寄り部分の外径を先端縁に向かう程小さくする。
When carrying out the present invention as described above, for example, as in the invention described in
又、請求項３に記載した衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、アウタシャフトの先端部とインナシャフトの先端部とを係合させた状態で、このアウタシャフトの先端部の外周面を径方向内方に（径方向反対位置を互いに近付く方向に）押圧し、このアウタシャフトの先端部及び前記インナシャフトの先端部を径方向に（押圧方向が短径でこれと直角方向が長径となる、断面楕円形に）塑性変形させる。次いで、前記両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる。そして、前記アウタシャフトの先端部を前記インナシャフトの中間部に、このインナシャフトの先端部をこのアウタシャフトの中間部に、それぞれ圧入嵌合させる。このアウタシャフトの先端部と中間部との間部分と、前記インナシャフトの先端部と中間部との間部分とは、互いに緩く係合させる。
特に、請求項３に記載した衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に於いては、前記インナシャフトとして、このインナシャフトの先端部のうち、先端縁寄り部分の外径が先端縁に向かう程小さくなっているものを使用する。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a shock absorbing steering shaft manufacturing method in which the outer peripheral surface of the outer shaft tip portion is radially aligned with the outer shaft tip portion engaged with the inner shaft tip portion. Pressing inward (in the direction of approaching each other in the radial direction), the outer shaft tip and the inner shaft tip in the radial direction (the pressing direction is the short diameter and the direction perpendicular thereto is the long diameter, Plastically deformed into an elliptical cross section. Next, the shafts are relatively displaced in the axial direction so as to approach each other. And the front-end | tip part of the said outer shaft is press-fitted and fitted to the intermediate part of the said inner shaft, and the front-end | tip part of this inner shaft is each press-fitted to the intermediate part of this outer shaft. A portion between the front end portion and the intermediate portion of the outer shaft and a portion between the front end portion and the intermediate portion of the inner shaft are loosely engaged with each other.
In particular, in the method of manufacturing the shock absorbing steering shaft according to claim 3, as the inner shaft, the outer diameter of the inner end portion of the inner shaft closer to the front end edge becomes smaller toward the front end edge. Use what you have.
上述の様な請求項３に記載の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を実施する場合に、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記アウタシャフトとして、一端部に少なくとも内径が小さい小径部を設けたものを、前記インナシャフトとして、一端部に少なくとも外径が大きい大径部を設け、この大径部の先端部のうち、少なくとも先端縁寄り部分の外径が先端縁に向かう程小さいものを、それぞれ使用する。そして、前記小径部の先端部と前記大径部の先端部とを係合させた状態で、この小径部の先端部の外周面を径方向内方に（径方向反対位置を互いに近付く方向に）押圧し、この小径部の先端部及び前記大径部の先端部を径方向に（押圧方向が短径でこれと直角方向が長径となる、断面楕円形に）塑性変形させる。次いで、前記両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させ、前記小径部の先端部を前記大径部の基端部に、この大径部の先端部をこの小径部の基端部に、それぞれ圧入嵌合させ、この小径部の中間部とこの大径部の中間部とを互いに緩く係合させる。 When carrying out the manufacturing method of the shock absorbing steering shaft according to claim 3 as described above, for example, as in the invention described in claim 4, the outer shaft has a small diameter portion with a small inner diameter at least at one end. As the inner shaft, a large-diameter portion having at least a large outer diameter is provided at one end portion, and at least the outer diameter of the portion near the tip edge of the tip portion of the large-diameter portion is small toward the tip edge. Use each one. Then, with the tip portion of the small diameter portion and the tip portion of the large diameter portion engaged, the outer peripheral surface of the tip portion of the small diameter portion is directed radially inward (in the direction in which the opposite radial positions approach each other). ) Press and plastically deform the tip of the small-diameter portion and the tip of the large-diameter portion in the radial direction (in a cross-sectional ellipse in which the pressing direction is the short diameter and the direction perpendicular thereto is the long diameter). Next, the shafts are relatively displaced in the axial direction so as to approach each other, the distal end portion of the small diameter portion is the proximal end portion of the large diameter portion, and the distal end portion of the large diameter portion is the proximal end portion of the small diameter portion The intermediate portion of the small diameter portion and the intermediate portion of the large diameter portion are loosely engaged with each other.
上述の様に構成する、請求項１〜２に記載した、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトによれば、このステアリングシャフトを製造する際に、アウタシャフトの先端縁とインナシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てて、前記ステアリングシャフトの製造コストの上昇を抑える事ができる。この理由は、前記インナシャフトの先端部のうち、先端縁寄り部分の外径を先端縁に向かう程小さくしている為、前記衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する際に、前記インナシャフトの先端縁と前記アウタシャフトの内周面との間でかじりが発生するのを防止できるからである。即ち、前記インナシャフトの先端縁部分は先端縁に向かう程外径が小さいので、このインナシャフトの先端部外周縁（尖鋭な端縁）と前記アウタシャフトの内周面とは当接しない（擦れ合わない）。前記インナシャフトの先端縁部分のうち、このアウタシャフトの内周面と当接する部分は、断面形状の曲率半径が大きい（或いはこのアウタシャフトの内周面に対する傾斜角が小さい）ので、前記インナシャフトの先端縁部分とこのアウタシャフトの内周面との当接圧を低くできる。この為、これら両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記インナシャフトの先端縁部分と前記アウタシャフトの内周面との間に作用する摩擦を小さく抑える事ができて、この先端縁部分がこの内周面に食い込む事を防止でき、前記かじりの発生を防止できる。 According to the shock absorbing steering shaft of the present invention configured as described above, when manufacturing the steering shaft, the outer edge of the outer shaft and the inner peripheral surface of the inner shaft The manufacturing cost of the steering shaft is assembled by assembling an impact-absorbing steering shaft that can exhibit excellent impact energy absorption performance while preventing the occurrence of galling between them and suppressing the increase in processing time and the occurrence of defective products The rise of the can be suppressed. The reason for this is that the outer diameter of the portion near the tip edge of the inner shaft tip portion is made smaller toward the tip edge, so that when the shock absorbing steering shaft is manufactured, the tip edge of the inner shaft This is because galling can be prevented from occurring between the outer peripheral shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft. That is, since the outer edge of the inner shaft has a smaller outer diameter toward the front edge, the outer peripheral edge (sharp edge) of the inner shaft does not abut (rub against) the inner peripheral surface of the outer shaft. Do not fit). Of the tip edge portion of the inner shaft, the portion of the inner shaft that contacts the inner peripheral surface of the outer shaft has a large cross-sectional radius of curvature (or a small inclination angle with respect to the inner peripheral surface of the outer shaft). The abutting pressure between the tip edge portion and the inner peripheral surface of the outer shaft can be reduced. For this reason, when these two shafts are relatively displaced in the axial direction in the direction of approaching each other, the friction acting between the tip edge portion of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft can be reduced. The tip edge portion can be prevented from biting into the inner peripheral surface, and the occurrence of the galling can be prevented.
又、請求項３〜４に記載した、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法によれば、上述した様な本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトを、工業的に能率良く製造する事ができる。 Further, according to the method for manufacturing the shock absorbing steering shaft of the present invention described in claims 3 to 4, the shock absorbing steering shaft of the present invention as described above can be manufactured industrially efficiently. .
［実施の形態の第１例］
図１〜２は、全ての請求項に対応する、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例を含めて、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法の特徴は、インナシャフト１３ａの先端縁と、アウタシャフト１２ａの内周面との間でかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てて、製造コストの上昇を抑える事ができる構造及びその製造方法を実現する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図７〜１０に示した構造及びその製造方法を含め、従来から知られている衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of embodiment]
1-2 show a first example of an embodiment of the invention corresponding to all claims. In addition, including the present example, the features of the shock absorbing steering shaft and the manufacturing method thereof according to the present invention prevent galling between the tip edge of the
本例の構造の場合、ステアリングシャフト３ｂを構成する、前記インナシャフト１３ａの後端部（図１〜２の右側）に、前端部（図１〜２の左側）よりも外径の大きい大径部１６ａを設けている。この様な大径部１６ａは、前記インナシャフト１３ａの前端部外周面に切削加工を施す事により形成する。若しくはこのインナシャフト１３ａが円管状であれば、前述した従来構造の場合と同様に、このインナシャフト１３ａの後端部を押し拡げる事により形成しても良い。或いは、前記インナシャフト１３ａを前記アウタシャフト１２ａの内径側に挿通可能であれば、前記大径部１６ａを設けず、前記インナシャフト１３ａの外径を軸方向全長に亙って同じとする事もできる。但し、この場合は、前記ステアリングシャフト３ｂの収縮荷重が過大になるのを防止すべく、前記インナシャフト１３ａの外周面に軸方向全長に亙って雄セレーション１７を形成する。
又、前記アウタシャフト１２ａの前端部（図１〜２の左側）に、後端部（図１〜２の右側）よりも内径の小さい小径部１４を設けている。この様な小径部１４は、前述した従来構造の場合と同様に円管状である前記アウタシャフト１２ａの前端部に絞り加工を施す事により、若しくは後端部内周面に切削加工を施す事により形成する。或いは、前記インナシャフト１３ａを前記アウタシャフト１２ａの内径側に挿通可能であれば、前記小径部１４を設けず、このアウタシャフト１２ａの内径を軸方向全長に亙って同じとする事もできる。但し、この場合は、前記ステアリングシャフト３ｂの収縮荷重が過大になるのを防止すべく、前記アウタシャフト１２ａの内周面に軸方向全長に亙って前記雄セレーション１７と係合する、雌セレーション１５を形成する。
図１〜２に示した本例の構造の場合、前記インナシャフト１３ａの前端部外周面に切削加工を施す事により後端部に大径部１６ａを、前記アウタシャフト１２ａの前端部に絞り加工を施す事により小径部１４を、それぞれ設けている。
In the case of the structure of the present example, the rear end portion (right side in FIGS. 1 and 2) constituting the steering shaft 3b has a larger outer diameter than the front end portion (left side in FIGS. 1 and 2). A
A small-
In the case of the structure of this example shown in FIGS. 1 and 2, a large-
更に、前記大径部１６ａの先端部外周縁（図１〜２の右側）に、断面形状が部分円弧状（Ｒ状）の面取り部２１を設ける事により、前記大径部１６ａの先端部の外径が、この大径部１６ａの先端縁（図１〜２の右側）に向かう程小さくなる（漸減する）様にしている。尚、本例の場合、前記インナシャフト１３ａの大径部１６ａの先端部（図１〜２の右端部）に凹孔２２を設け、後述する様に、１対の押圧片１８、１８によって前記小径部１４の先端部及び前記大径部１６ａの先端部を径方向に塑性変形する際に、必要とされる押圧力が過度に大きくならない様にしている。
Furthermore, by providing a chamfered
上述の様に構成する本例の衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する為に、先ず、図２に示す様に、前記大径部１６ａの先端部を前記小径部１４の先端部に係合させる。そして、この小径部１４の先端部の外周面を前記両押圧片１８、１８により径方向内方に押圧し、前述した従来構造の１例を示す図９→図１０の場合と同様に、前記ステアリングシャフト３ｂの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が楕円形となる様に、前記小径部１４の先端部と前記大径部１６ａの先端部とを径方向に塑性変形させる。この時、前記両押圧片１８、１８を押圧する押圧力を調整しても良い。即ち、これら両押圧片１８、１８の端面同士の間の隙間２０、２０（図９参照）の厚さを、前記両先端部を塑性変形させた状態で正の値とし（隙間２０、２０を残し）、これら両先端部の変形量を調整する事もできる。又、前記両押圧片１８、１８の内側面で前記小径部１４の先端部の外周面と当接する部分の形状は、前述した図９〜１０に示す様な断面が円弧状の凹部１９、１９に限らず、前記小径部１４の先端部の外周面の径方向反対位置を、互いに近付く方向に押圧できれば、平面や断面形状がＶ字形の面等とする事もできる。更に、断面円弧状とする場合でも、前記小径部１４の先端部外周面の曲率半径との大小関係は、何れでも良い。又、前記面取り部２１の基端部（大径側端部）は、前記両押圧片１８、１８により、アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３ａとを押圧する際に、これら両押圧片１８、１８の軸方向中間部（これら両押圧片１８、１８の厚さ範囲内）の径方向内方に位置させている。前記両先端部同士の係合部を塑性変形したならば、次いで、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３ａとを軸方向に相対変位させて、前記小径部１４の先端部を前記大径部１６ａの基端部に、この大径部１６ａの先端部にこの小径部１４の基端部を、それぞれ圧入嵌合させる。又、これら小径部１４の中間部と大径部１６ａの中間部とは、互いに緩く嵌合させる。
In order to manufacture the shock absorbing type steering shaft of the present example configured as described above, first, the distal end portion of the
上述の様に構成する本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法によれば、前記ステアリングシャフト３ｂを製造する際に、前記インナシャフト１３ａの大径部１６ａの先端縁と前記アウタシャフト１２ａの小径部１４の内周面との間にかじりが発生するのを防止し、前記ステアリングシャフト３ｂの製造コストの上昇を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てる事ができる。この理由は、前記大径部１６ａの先端部外周縁に断面形状が部分円弧状（Ｒ状）の面取り部２１を設ける事で、この大径部１６ａの先端部のうち、先端縁部分の外径をこの大径部１６ａの先端縁に向かう程小さくしているからである。この様な構成を採用している為、前記ステアリングシャフト３ｂを製造する際に、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３ａとを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記大径部１６ａの先端縁と前記小径部１４の内周面とが強く擦れ合う事がない。即ち、この大径部１６ａの先端縁部分の外径が小さくなっている為、この大径部１６ａの先端部外周縁（尖鋭な端縁）と、前記小径部１４の内周面とは当接しない。この大径部１６ａの先端縁部分のうち、この小径部１４の内周面と当接する部分には、Ｒ状の面取り部２１を設け、断面形状の曲率半径を大きくしているので、前記先端縁部分と前記小径部１４の内周面との当接圧は低い。この為、前記両シャフト１２ａ、１３ａ同士を相対変位させる際に、前記大径部１６ａの先端縁部分と前記小径部１４の内周面との間に作用する摩擦力を小さく抑える事ができて、この先端縁部分がこの内周面に食い込む事を防止でき、この内周面にかじりによる余肉部（むしれ）が発生するのを防止できる。
According to the shock absorbing type steering shaft of the present invention configured as described above and the manufacturing method thereof, when manufacturing the steering shaft 3b, the leading edge of the
尚、前記面取り部２１の基端部（大径側端部）は、前記両シャフト１２ａ、１３ａ同士を塑性変形する際に、前記両押圧片１８、１８の軸方向中間部の径方向内方に位置させている為、前記大径部１６ａの先端縁部分で外径が小さくなっている部分を径方向内方に押圧する力を適切に制御（中間寄り部分よりも大きくなる事を防止）できる。この結果、前記大径部１６ａの先端縁と小径部１４の内周面との擦れ合い部でかじりが生じる事を、より安定して防止できる。
The base end portion (large-diameter side end portion) of the chamfered
［実施の形態の第２例］
図３は、請求項３〜４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、インナシャフト１３ｂの大径部１６ｂの先端縁部分（図３の右側）に、この大径部１６ｂの先端縁に向かう程この先端縁部分の外径が小さくなる様に、母線形状が直線状の（部分円すい面状の）テーパ面部２３を設けている。このテーパ面部２３のテーパ角θは、このテーパ面部２３とアウタシャフト１２ａの小径部１４（図１〜２、７〜１０参照）の内周面との当接圧を小さくする為、６０度以下とする事が望ましい。前記テーパ角θを６０度よりも大きくすると、前記テーパ面部２３の基端部と前記大径部１６ｂの中間寄り部分との連続部の角度が小さく（１５０度未満に）なり、この連続部で、前記小径部１４の内周面との当接圧が高くなる可能性がある。この結果、この連続部とこの小径部１４の内周面との擦れ合い部でかじりが発生するのを防止できなくなる可能性がある。
[Second Example of Embodiment]
FIG. 3 shows a second example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 3 to 4. In the case of this example, the outer diameter of the leading edge portion becomes smaller toward the leading edge of the
更に、本例の場合には、前記テーパ面部２３の基端部（大径側端部）である、前記連続部に、断面形状が部分円弧状（Ｒ状）である、面取り部２１ａを設けている。本例の場合には、この連続部の角度を大きく（１５０度以上に）した事と、この連続部に面取り部２１ａを設けた事とにより、この連続部と前記小径部１４の内周面との当接部の面圧を、より低く抑え、この当接部でのかじりの発生を、より効果的に抑えられる様にしている。尚、前記面取り部２１ａの基端部（大径側端部）は、前記両シャフト１２ａ、１３ｂ同士を塑性変形する際に、１対の押圧片１８、１８の軸方向中間部（これら両押圧片１８、１８の厚さ範囲内）の径方向内方に位置させる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
Furthermore, in the case of this example, a chamfered
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those of the first example of the embodiment described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
［実施の形態の第３例］
図４も、請求項３〜４に対応する、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例の場合には、インナシャフト１３ｃを円管状とし、このインナシャフト１３ｃの一端部（図４の右端部）に大径部１６ｃを設けている。そして、この大径部１６ｃの先端縁部分に絞り加工を施す事により、この大径部１６ｃの先端縁部分の外径が先端縁（図４の右側）に向かう程小さくなる様に、絞り部２４を設けている。この絞り部２４の基端部（大径側端部）は、アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３ｃとを塑性変形する際に、１対の押圧片１８、１８の軸方向中間部（これら両押圧片１８、１８の厚さ範囲内）の径方向内方に位置させる。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
[Third example of embodiment]
FIG. 4 also shows a third example of the embodiment of the present invention corresponding to claims 3 to 4. In the case of this example, the
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those in the first example of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
［実施の形態の第４例］
図５も、請求項３〜４に対応する、本発明の実施の形態の第４例を示している。本例の場合には、１対の押圧片１８ａ、１８ａの先端面の軸方向両端縁に、断面形状が部分円弧状（Ｒ状）の面取りを施している。この為、大径部１６ａの先端部及び小径部１４の先端部の変形量を、前記両押圧片１８ａ、１８ａの軸方向両端縁の内径側で、同じく中間部よりも小さくできる。即ち、これら両端縁の内径側で、大径部１６ａの先端部と小径部１４の先端部との嵌合強度を弱くしている為、ステアリングシャフトを製造する際に、インナシャフト１３ａとアウタシャフト１２ａとを軸方向に相対変位させても、前記大径部１６ａの先端縁と前記小径部１４の内周面との擦れ合い部が強く擦れ合うのを、より効果的に防止できる。更に、この小径部１４の先端縁と前記大径部１６ａの外周面との擦れ合い部に就いても、強く擦れ合うのを防止できる。この為、前記小径部１４の先端縁と前記大径部１６ａの外周面との間でも、かじりが発生するのを防止でき、ステアリングシャフトの製造コストの上昇を抑えつつ、衝撃吸収性能を安定させる事を、前述の実施の形態の第１例と比較して、より有効に図れる。尚、この様な押圧片１８ａ、１８ａは、本例に限らず、他の実施の形態に適用する事も可能である。
その他の部分の構成及び作用は、前述した実施の形態の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
[Fourth Example of Embodiment]
FIG. 5 also shows a fourth example of the embodiment of the invention corresponding to claims 3 to 4. In the case of this example, a chamfer having a partially arcuate (R-shaped) cross-sectional shape is applied to both end edges in the axial direction of the tip surfaces of the pair of
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those in the first example of the above-described embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
１ 車体
２ ステアリングコラム
３、３ａ〜３ｂ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ 入力軸
９ タイロッド
１０ 電動モータ
１１ アウタコラム
１２、１２ａ アウタシャフト
１３、１３ａ〜１３ｃ インナシャフト
１４ 小径部
１５ 雌セレーション
１６、１６ａ〜１６ｃ 大径部
１７ 雄セレーション
１８、１８ａ 押圧片
１９ 凹部
２０ 隙間
２１、２１ａ 面取り部
２２ 凹孔
２３ テーパ面部
２４ 絞り部
DESCRIPTION OF
この発明は、自動車のステアリング装置を構成する衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の改良に関する。具体的には、このステアリングシャフトを製造する際に、インナシャフトの先端縁とアウタシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止して、前記ステアリングシャフトの製造コストの増大を抑えつつ、衝撃吸収性能を安定させられる製造方法を実現するものである。尚、本発明の対象となるステアリングシャフトには、ステアリングコラムの内側に支持されるものだけでなく、ステアリングコラムの前側に配置される中間シャフトも含む。 The present invention relates to an improvement in a manufacturing method of an impact absorption type steering shaft constituting an automobile steering device. Specifically, when manufacturing this steering shaft, the occurrence of galling between the inner edge of the inner shaft and the outer peripheral surface of the outer shaft is prevented, thereby suppressing an increase in the manufacturing cost of the steering shaft. On the other hand, a manufacturing method capable of stabilizing the shock absorbing performance is realized. Note that the steering shaft that is an object of the present invention includes not only a shaft supported on the inside of the steering column but also an intermediate shaft disposed on the front side of the steering column.
操舵輪（フォークリフト等の特殊車両を除き、通常は前輪）に舵角を付与する為のステアリング装置として、例えば図４に示す様な構造が、広く知られている。このステアリング装置は、車体１に支持された円筒状のステアリングコラム２の内径側にステアリングシャフト３を、回転可能に支持している。そして、このステアリングコラム２の後端開口よりも後方に突出した、前記ステアリングシャフト３の後端部分に、ステアリングホイール４を固定している。このステアリングホイール４を回転させると、この回転が、前記ステアリングシャフト３、自在継手５ａ、中間シャフト６、自在継手５ｂを介して、ステアリングギヤユニット７の入力軸８に伝達される。この入力軸８が回転すると、このステアリングギヤユニット７の両側に配置された１対のタイロッド９、９が押し引きされて左右１対の操舵輪に、前記ステアリングホイール４の操作量に応じた舵角を付与する。尚、図４に示した構造の場合、このステアリングホイール４の前後位置の調節を可能にすべく、前記ステアリングコラム２及び前記ステアリングシャフト３として、伸縮式のものを使用している。又、上述の様なステアリング装置に、電気モータ１０を補助動力源として組み込んだ電動式パワーステアリング装置も、近年普及している。
For example, a structure as shown in FIG. 4 is widely known as a steering device for giving a steering angle to a steered wheel (usually a front wheel except for a special vehicle such as a forklift). In this steering device, a steering shaft 3 is rotatably supported on the inner diameter side of a
前記ステアリングコラム２及び前記ステアリングシャフト３は、衝突事故の際に、衝撃エネルギを吸収しつつ、ステアリングホイール４を前方に変位させる構造としている。即ち、衝突事故の際には、自動車が他の自動車等にぶつかる一次衝突に続いて、運転者の身体がステアリングホイール４に衝突する二次衝突が発生する。この二次衝突の際に、運転者の身体に加わる衝撃を緩和して、運転者の保護を図る為に、前記ステアリングホイール４を支持したステアリングシャフト３を車体１に対して、二次衝突に伴う前方への衝撃荷重により前方に変位可能に支持する必要がある。この為に、前記ステアリングコラム２は、二次衝突の衝撃荷重により、アウタコラム１１がこのステアリングコラム２の全長を、前記ステアリングシャフト３は、アウタシャフト１２がこのステアリングシャフト３の全長を、それぞれ縮めながら前方に変位する事で、前記ステアリングホイール４に衝突した運転者の身体に大きな衝撃が加わる事を防止する。
上述の様な伸縮式のステアリングコラムを構成するアウタコラム及びインナコラム、並びに、ステアリングシャフトを構成するアウタシャフト及びインナシャフトの前後位置は、図示の構造とは逆であっても良い。上述の様な伸縮式のステアリングシャフトを製造する為の技術として、例えば特許文献１〜２に記載の技術がある。
The
The outer column and the inner column that constitute the telescopic steering column as described above, and the front and rear positions of the outer shaft and the inner shaft that constitute the steering shaft may be opposite to the illustrated structure. As a technique for manufacturing the telescopic steering shaft as described above, there are techniques described in
図５〜８は、このうちの特許文献１に記載されている、衝撃吸収式のステアリングシャフト及びその製造方法の従来例を示している。ステアリングシャフト３ａは、アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを軸方向に相対変位可能に係合させ、二次衝突時に、軸方向に加わる衝撃荷重により全長が縮まる様に構成している。
前記アウタシャフト１２ａは、全体を円管状とし、一端部（図５〜６の左端部）に絞り加工を施す事で、この一端部に小径部１４を形成している。この小径部１４の内周面には、雌セレーション１５を形成している。又、前記インナシャフト１３も、全体を円管状とし、一端部（図５〜６の右端部）を押し拡げる事で、この一端部に大径部１６を形成している。この大径部１６の外周面には、前記雌セレーション１５と係合する雄セレーション１７を形成している。
5 to 8 show a conventional example of an impact absorbing steering shaft and a manufacturing method thereof described in
The
この様なアウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを組み合わせて、図５に示す様なステアリングシャフト３ａを製造する場合には、先ず、図６に示す様に、前記雌セレーション１５と前記雄セレーション１７とを、前記小径部１４の先端部（図６の左端部）と前記大径部１６の先端部（図６の右端部）とで互いに係合させる。
そして、前記両セレーション１５、１７同士を互いに係合させた状態のまま、前記小径部１４の先端部の外周面を径方向内方に押圧する。即ち、この小径部１４の先端部及び前記大径部１６の先端部の周囲に１対の押圧片１８、１８を配置し、これら両押圧片１８、１８を互いに近づけ合う事で、前記小径部１４の先端部の外周面を強く押圧する。これら両押圧片１８、１８の内側面でこの小径部１４の先端部の外周面と当接する部分には、この外周面に当接する部分の断面形状が円弧状である、凹部１９、１９を形成している。
When the
And the outer peripheral surface of the front-end | tip part of the said
図７に示す様に、これら両凹部１９、１９を前記小径部１４の先端部の外周面に軽く当接させた状態で、前記両押圧片１８、１８の端面同士の間に、厚さがｔの隙間２０、２０が形成される。この状態から、これら両押圧片１８、１８を、図示しない押圧装置により、互いに近づく方向に強く押圧する。そして、図８に示す様に、前記両隙間２０、２０の厚さが０となるまで、前記両押圧片１８、１８同士を互いに近づけ、前記小径部１４の先端部の断面形状を、図８に示す様な楕円形に塑性変形させる。同時に、この小径部１４の先端部に挿入された大径部１６の先端部も、前記両セレーション１５、１７を介して押圧し、この大径部１６の先端部の断面形状も、図８に示す様な楕円形に塑性変形させる。
As shown in FIG. 7 , the thickness between the end faces of the
この様にして、前記小径部１４の先端部及び前記大径部１６の先端部を径方向内方に押圧し、これら両先端部の断面形状を楕円形に塑性変形させたならば、次いで、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３とを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる。即ち、前記両押圧片１８、１８から前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３とを取り出した後、このアウタシャフト１２ａを図６の左方に、このインナシャフト１３を同じく右方に、相手部材に対して相対変位させる。そして、図５に示す様に、前記小径部１４の先端部を前記大径部１６の基端部に圧入嵌合すると共に、この大径部１６の先端部をこの小径部１４の基端部に圧入嵌合させる。前記両押圧片１８、１８により塑性変形させられていない、この小径部１４の中間部と前記大径部１６の中間部とは互いに緩く係合させる。
尚、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトを構成するインナシャフト１３は、アウタシャフト１２ａよりも外径が小さいので、強度を確保する為、Ｓ３５Ｃ等硬度の高い炭素鋼により形成する事が多い。或いは、ＳＴＫＭ１２Ｂ等の炭素鋼鋼管により形成する事もできるが、この場合は強度を確保する為、径方向の厚さを厚くする。
In this way, if the distal end portion of the
Since the
以上の説明は、後端部分にステアリングホイール４（図４参照）を固定するステアリングシャフト３に就いて行ったが、ステアリング装置の前側部分に配置される中間シャフト６も同様にして、軸方向に収縮可能に構成する場合がある。この様な収縮式（衝撃吸収式）の中間シャフト６は、自動車が他の自動車等にぶつかる一次衝突の際に、この一次衝突に伴う衝撃荷重よりその全長を縮める事で、前記ステアリングホイール４が運転者側に突き上げられるのを防止し、運転者の保護を図る。尚、前記中間シャフト６は、運転者の操作によって前記ステアリングホイール４から前記ステアリングシャフト３に付与されるトルクに加え、補助動力源である電動モータ１０の出力トルクを伝達する。この為、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトを、前記中間シャフト６に適用する場合、前記アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３との係合部の保持力（嵌合強度）を大きくし、耐久性を高くする必要がある。この結果、前記大径部１６の先端部外周縁（尖鋭な端縁）と、前記小径部１４の内周面との当接圧が高くなり、上述の様な衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を実施する場合に於いて、前記アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３とを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記大径部１６の先端部外周縁でかじりが発生し易い。即ち、この相対変位の際、断面形状が楕円形であるこの大径部１６の先端部外周縁の長径部分と、断面形状が円形である前記小径部１４の内周面とが強く擦れ合って、この先端部外周縁がこの小径部１４の内周面に食い込む（かじる）。この様にして発生したかじりを放置すると、衝突事故の際のエネルギ吸収性能が不安定になる可能性がある。そこでこのエネルギ吸収性能を安定させる為に、かじりにより生じた余肉部分（むしれ部分）を切削等により除去する手間が必要になる。又、かじりの程度によっては、完成後の衝撃吸収式ステアリングシャフトを、不良品として廃棄しなければならなくなり、加工の手間の増大や歩留りの悪化により、製造コストが上昇する為、改良が望まれる。特に、前記中間シャフト６の場合、前述した様に、保持力確保の為に嵌合部の当接圧を高くする為、改良する必要性が大きい。
Although the above description has been given with respect to the steering shaft 3 that fixes the steering wheel 4 (see FIG. 4 ) to the rear end portion, the intermediate shaft 6 disposed in the front side portion of the steering device is similarly axially arranged. It may be configured to be shrinkable. Such a contraction type (shock absorption type) intermediate shaft 6 reduces the total length of the steering wheel 4 from the impact load associated with the primary collision at the time of the primary collision when the automobile collides with another automobile or the like. The driver is prevented from being pushed up to protect the driver. The intermediate shaft 6 transmits the output torque of the
本発明は、上述の様な事情に鑑み、アウタシャフトとインナシャフトとを、二次衝突時に加わる衝撃荷重に伴い、これら両シャフト同士が軸方向に相対変位可能に結合して成る衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する際に、前記インナシャフトの先端部外周縁と前記アウタシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、エネルギ吸収性能の安定した衝撃吸収式ステアリングシャフトを得られる様にして、製造コストの上昇を抑える事ができる製造方法を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention is an impact-absorbing steering system in which an outer shaft and an inner shaft are coupled to each other so as to be capable of relative displacement in the axial direction in accordance with an impact load applied during a secondary collision. When manufacturing the shaft, it prevents the occurrence of galling between the outer peripheral edge of the tip of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft, while suppressing the increase in processing and the occurrence of defective products, The invention was invented to realize a manufacturing method capable of suppressing an increase in manufacturing cost so as to obtain an impact absorbing steering shaft having stable energy absorbing performance.
本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、アウタシャフトの先端部とインナシャフトの先端部とを係合させた状態で、このアウタシャフトの先端部の外周面を１対の押圧片によって径方向内方に（径方向反対位置を互いに近付く方向に）押圧し、このアウタシャフトの先端部及び前記インナシャフトの先端部を径方向に（押圧方向が短径でこれと直角方向が長径となる、断面楕円形に）塑性変形させる。次いで、前記両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる。そして、前記アウタシャフトの先端部を前記インナシャフトの中間部に、このインナシャフトの先端部をこのアウタシャフトの中間部に、それぞれ圧入嵌合させる。このアウタシャフトの先端部と中間部との間部分と、前記インナシャフトの先端部と中間部との間部分とは、互いに緩く係合させる。
特に、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に於いては、前記インナシャフトとして、このインナシャフトの先端縁部分に、先端縁に向かう程この先端縁部分の外径が小さくなった、テーパ面部を設け、このテーパ面部の基端部と前記インナシャフトの中間寄り部分との連続部に、断面形状が部分円弧状である、面取り部を設けているものを使用する。そして、前記アウタシャフトの先端部及び前記インナシャフトの先端部を径方向に塑性変形させる際に、前記面取り部の基端部を前記両押圧片の軸方向中間部の径方向内方に位置させる。
In the manufacturing method of the shock absorbing steering shaft of the present invention , the outer peripheral surface of the outer shaft front end is engaged with a pair of pressing pieces while the outer shaft front end and the inner shaft front end are engaged. The inner shaft is pressed inward (in the direction in which the opposite positions in the radial direction approach each other), and the distal end portion of the outer shaft and the distal end portion of the inner shaft are in the radial direction (the pressing direction is the short diameter and the perpendicular direction is the long diameter). Plastic deformation). Next, the shafts are relatively displaced in the axial direction so as to approach each other. And the front-end | tip part of the said outer shaft is press-fitted and fitted to the intermediate part of the said inner shaft, and the front-end | tip part of this inner shaft is each press-fitted to the intermediate part of this outer shaft. A portion between the front end portion and the intermediate portion of the outer shaft and a portion between the front end portion and the intermediate portion of the inner shaft are loosely engaged with each other.
In particular, in the shock absorbing type steering shaft manufacturing method of the present invention, as the inner shaft , a taper in which the outer diameter of the tip edge portion becomes smaller toward the tip edge portion toward the tip edge portion of the inner shaft. A surface portion is provided, and a chamfered portion having a partial arc shape in cross section is used at a continuous portion between the proximal end portion of the tapered surface portion and the intermediate portion of the inner shaft . When the distal end portion of the outer shaft and the distal end portion of the inner shaft are plastically deformed in the radial direction, the base end portion of the chamfered portion is positioned radially inward of the axial intermediate portion of the two pressing pieces. .
上述の様な本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を実施する場合に、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記アウタシャフトとして、一端部に少なくとも内径が小さい小径部を設けたものを、前記インナシャフトとして、一端部に少なくとも外径が大きい大径部を設け、この大径部の先端部のうち、少なくとも先端縁寄り部分の外径が先端縁に向かう程小さいものを、それぞれ使用する。そして、前記小径部の先端部と前記大径部の先端部とを係合させた状態で、この小径部の先端部の外周面を径方向内方に（径方向反対位置を互いに近付く方向に）押圧し、この小径部の先端部及び前記大径部の先端部を径方向に（押圧方向が短径でこれと直角方向が長径となる、断面楕円形に）塑性変形させる。次いで、前記両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させ、前記小径部の先端部を前記大径部の基端部に、この大径部の先端部をこの小径部の基端部に、それぞれ圧入嵌合させ、この小径部の中間部とこの大径部の中間部とを互いに緩く係合させる。
When the shock absorbing steering shaft manufacturing method of the present invention as described above is carried out, for example, as in the invention described in
上述の様に構成する、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法によれば、このステアリングシャフトを製造する際に、インナシャフトの先端縁とアウタシャフトの内周面との間にかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てて、前記ステアリングシャフトの製造コストの上昇を抑える事ができて、衝撃吸収式ステアリングシャフトを、工業的に能率良く製造する事ができる。この理由は、前記インナシャフトの先端縁部分に、先端縁に向かう程この先端縁部分の外径が小さくなったテーパ面部を設けている為、前記衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する際に、前記インナシャフトの先端縁と前記アウタシャフトの内周面との間でかじりが発生するのを防止できるからである。即ち、前記インナシャフトの先端縁部分（テーパ面部）は先端縁に向かう程外径が小さいので、このインナシャフトの先端部外周縁（尖鋭な端縁）と前記アウタシャフトの内周面とは当接しない（擦れ合わない）。更に本発明の場合、前記テーパ面部の基端部と前記インナシャフトの中間寄り部分との連続部に、断面形状が部分円弧状である、面取り部を設けている。この為、この連続部と前記アウタシャフトの内周面との当接部の面圧をより低く抑え、これら両シャフト同士を互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記当接部でのかじりの発生を、より効果的に抑えられる様にしている。特に、本発明の場合には、前記アウタシャフトの先端部及び前記インナシャフトの先端部を径方向に塑性変形させる際に、前記面取り部の基端部を前記両押圧片の軸方向中間部の径方向内方に位置させている。この為、前記インナシャフトの先端縁部分に設けたテーパ面部及び面取り部を径方向内方に押圧する力を適切に制御（中間寄り部分よりも大きくなる事を防止）できる。 According to the shock absorbing steering shaft manufacturing method of the present invention configured as described above, galling occurs between the tip edge of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft when the steering shaft is manufactured. It is possible to assemble an impact-absorbing steering shaft that can exhibit excellent impact energy absorption performance while suppressing the increase in processing effort and the occurrence of defective products, and suppressing the increase in the manufacturing cost of the steering shaft Thus , the shock absorbing steering shaft can be manufactured industrially efficiently . The reason for this is that a taper surface portion whose outer diameter is reduced toward the tip edge is provided at the tip edge portion of the inner shaft. This is because galling can be prevented between the tip edge of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft. That is, since the outer diameter of the tip edge portion (tapered surface portion) of the inner shaft decreases toward the tip edge, the outer peripheral edge (sharp edge) of the inner shaft and the inner peripheral surface of the outer shaft are in contact with each other. Do not touch (do not rub). Further, in the case of the present invention, a chamfered portion whose cross-sectional shape is a partial arc shape is provided in a continuous portion between the proximal end portion of the tapered surface portion and the intermediate portion of the inner shaft. For this reason, when the surface pressure of the contact portion between the continuous portion and the inner peripheral surface of the outer shaft is kept low, and the shafts are relatively displaced in the axial direction in the direction of approaching each other, the contact portion The occurrence of galling is made more effective. In particular, in the case of the present invention, when the distal end portion of the outer shaft and the distal end portion of the inner shaft are plastically deformed in the radial direction, the base end portion of the chamfered portion is placed between the axial intermediate portions of the two pressing pieces. It is located radially inward. For this reason, the force which presses the taper surface part and chamfering part provided in the front-end | tip edge part of the said inner shaft to radial direction inward can be controlled appropriately (it can prevent becoming larger than an intermediate part).
［参考例の第１例］
図１〜２は、本発明に関する参考例の１例を示している。尚、本参考例を含めて、本発明の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の特徴は、インナシャフト１３ａの先端縁と、アウタシャフト１２ａの内周面との間でかじりが発生するのを防止し、加工の手間の増大や不良品の発生を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てて、製造コストの上昇を抑える事ができる製造方法を実現する点にある。その他の部分の構成及び作用は、前述の図５〜８に示した構造及びその製造方法を含め、従来から知られている衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法と同様であるから、同等部分に関する図示並びに説明は、省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。
[First example of reference example ]
1 and 2 show an example of a reference example related to the present invention . In addition, including the present reference example , the shock absorbing type steering shaft manufacturing method according to the present invention is characterized in that galling is prevented between the tip edge of the
本参考例の構造の場合、ステアリングシャフト３ｂを構成する、前記インナシャフト１３ａの後端部（図１〜２の右側）に、前端部（図１〜２の左側）よりも外径の大きい大径部１６ａを設けている。この様な大径部１６ａは、前記インナシャフト１３ａの前端部外周面に切削加工を施す事により形成する。若しくはこのインナシャフト１３ａが円管状であれば、前述した従来構造の場合と同様に、このインナシャフト１３ａの後端部を押し拡げる事により形成しても良い。或いは、前記インナシャフト１３ａを前記アウタシャフト１２ａの内径側に挿通可能であれば、前記大径部１６ａを設けず、前記インナシャフト１３ａの外径を軸方向全長に亙って同じとする事もできる。但し、この場合は、前記ステアリングシャフト３ｂの収縮荷重が過大になるのを防止すべく、前記インナシャフト１３ａの外周面に軸方向全長に亙って雄セレーション１７を形成する。
又、前記アウタシャフト１２ａの前端部（図１〜２の左側）に、後端部（図１〜２の右側）よりも内径の小さい小径部１４を設けている。この様な小径部１４は、前述した従来構造の場合と同様に円管状である前記アウタシャフト１２ａの前端部に絞り加工を施す事により、若しくは後端部内周面に切削加工を施す事により形成する。或いは、前記インナシャフト１３ａを前記アウタシャフト１２ａの内径側に挿通可能であれば、前記小径部１４を設けず、このアウタシャフト１２ａの内径を軸方向全長に亙って同じとする事もできる。但し、この場合は、前記ステアリングシャフト３ｂの収縮荷重が過大になるのを防止すべく、前記アウタシャフト１２ａの内周面に軸方向全長に亙って前記雄セレーション１７と係合する、雌セレーション１５を形成する。
図１〜２に示した本参考例の構造の場合、前記インナシャフト１３ａの前端部外周面に切削加工を施す事により後端部に大径部１６ａを、前記アウタシャフト１２ａの前端部に絞り加工を施す事により小径部１４を、それぞれ設けている。
In the case of the structure of this reference example , the rear end portion (right side in FIGS. 1 and 2) constituting the steering shaft 3b has a larger outer diameter than the front end portion (left side in FIGS. 1 and 2). A
A small-
In the case of the structure of this reference example shown in FIGS. 1 and 2, by cutting the outer peripheral surface of the front end portion of the
更に、前記大径部１６ａの先端部外周縁（図１〜２の右側）に、断面形状が部分円弧状（Ｒ状）の面取り部２１を設ける事により、前記大径部１６ａの先端部の外径が、この大径部１６ａの先端縁（図１〜２の右側）に向かう程小さくなる（漸減する）様にしている。尚、本参考例の場合、前記インナシャフト１３ａの大径部１６ａの先端部（図１〜２の右端部）に凹孔２２を設け、後述する様に、１対の押圧片１８、１８によって前記小径部１４の先端部及び前記大径部１６ａの先端部を径方向に塑性変形する際に、必要とされる押圧力が過度に大きくならない様にしている。
Furthermore, by providing a chamfered
上述の様に構成する本参考例の衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する為に、先ず、図２に示す様に、前記大径部１６ａの先端部を前記小径部１４の先端部に係合させる。そして、この小径部１４の先端部の外周面を前記両押圧片１８、１８により径方向内方に押圧し、前述した従来構造の１例を示す図７→図８の場合と同様に、前記ステアリングシャフト３ｂの中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状が楕円形となる様に、前記小径部１４の先端部と前記大径部１６ａの先端部とを径方向に塑性変形させる。この時、前記両押圧片１８、１８を押圧する押圧力を調整しても良い。即ち、これら両押圧片１８、１８の端面同士の間の隙間２０、２０（図７参照）の厚さを、前記両先端部を塑性変形させた状態で正の値とし（隙間２０、２０を残し）、これら両先端部の変形量を調整する事もできる。又、前記両押圧片１８、１８の内側面で前記小径部１４の先端部の外周面と当接する部分の形状は、前述した図７〜８に示す様な断面が円弧状の凹部１９、１９に限らず、前記小径部１４の先端部の外周面の径方向反対位置を、互いに近付く方向に押圧できれば、平面や断面形状がＶ字形の面等とする事もできる。更に、断面円弧状とする場合でも、前記小径部１４の先端部外周面の曲率半径との大小関係は、何れでも良い。又、前記面取り部２１の基端部（大径側端部）は、前記両押圧片１８、１８により、アウタシャフト１２ａとインナシャフト１３ａとを押圧する際に、これら両押圧片１８、１８の軸方向中間部（これら両押圧片１８、１８の厚さ範囲内）の径方向内方に位置させている。前記両先端部同士の係合部を塑性変形したならば、次いで、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３ａとを軸方向に相対変位させて、前記小径部１４の先端部を前記大径部１６ａの基端部に、この大径部１６ａの先端部にこの小径部１４の基端部を、それぞれ圧入嵌合させる。又、これら小径部１４の中間部と大径部１６ａの中間部とは、互いに緩く嵌合させる。
In order to manufacture the shock absorbing steering shaft of this reference example configured as described above, first, as shown in FIG. 2, the tip of the
上述の様に構成する本参考例の衝撃吸収式ステアリングシャフト及びその製造方法によれば、前記ステアリングシャフト３ｂを製造する際に、前記インナシャフト１３ａの大径部１６ａの先端縁と前記アウタシャフト１２ａの小径部１４の内周面との間にかじりが発生するのを防止し、前記ステアリングシャフト３ｂの製造コストの上昇を抑えつつ、優れた衝撃エネルギ吸収性能を発揮できる衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み立てる事ができる。この理由は、前記大径部１６ａの先端部外周縁に断面形状が部分円弧状（Ｒ状）の面取り部２１を設ける事で、この大径部１６ａの先端部のうち、先端縁部分の外径をこの大径部１６ａの先端縁に向かう程小さくしているからである。この様な構成を採用している為、前記ステアリングシャフト３ｂを製造する際に、前記アウタシャフト１２ａと前記インナシャフト１３ａとを互いに近づく方向に軸方向に相対変位させる際に、前記大径部１６ａの先端縁と前記小径部１４の内周面とが強く擦れ合う事がない。即ち、この大径部１６ａの先端縁部分の外径が小さくなっている為、この大径部１６ａの先端部外周縁（尖鋭な端縁）と、前記小径部１４の内周面とは当接しない。この大径部１６ａの先端縁部分のうち、この小径部１４の内周面と当接する部分には、Ｒ状の面取り部２１を設け、断面形状の曲率半径を大きくしているので、前記先端縁部分と前記小径部１４の内周面との当接圧は低い。この為、前記両シャフト１２ａ、１３ａ同士を相対変位させる際に、前記大径部１６ａの先端縁部分と前記小径部１４の内周面との間に作用する摩擦力を小さく抑える事ができて、この先端縁部分がこの内周面に食い込む事を防止でき、この内周面にかじりによる余肉部（むしれ）が発生するのを防止できる。
According to the shock absorbing steering shaft and the manufacturing method thereof of the present embodiment configured as described above, when manufacturing the steering shaft 3b, the leading edge of the large-
尚、前記面取り部２１の基端部（大径側端部）は、前記両シャフト１２ａ、１３ａ同士を塑性変形する際に、前記両押圧片１８、１８の軸方向中間部の径方向内方に位置させている為、前記大径部１６ａの先端縁部分で外径が小さくなっている部分を径方向内方に押圧する力を適切に制御（中間寄り部分よりも大きくなる事を防止）できる。この結果、前記大径部１６ａの先端縁と小径部１４の内周面との擦れ合い部でかじりが生じる事を、より安定して防止できる。
The base end portion (large-diameter side end portion) of the chamfered
［実施の形態の１例］
図３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の場合には、インナシャフト１３ｂの大径部１６ｂの先端縁部分（図３の右側）に、この大径部１６ｂの先端縁に向かう程この先端縁部分の外径が小さくなる様に、母線形状が直線状の（部分円すい面状の）テーパ面部２３を設けている。このテーパ面部２３のテーパ角θは、このテーパ面部２３とアウタシャフト１２ａの小径部１４（図１〜２、５〜８参照）の内周面との当接圧を小さくする為、６０度以下とする事が望ましい。前記テーパ角θを６０度よりも大きくすると、前記テーパ面部２３の基端部と前記大径部１６ｂの中間寄り部分との連続部の角度が小さく（１５０度未満に）なり、この連続部で、前記小径部１４の内周面との当接圧が高くなる可能性がある。この結果、この連続部とこの小径部１４の内周面との擦れ合い部でかじりが発生するのを防止できなくなる可能性がある。
[ Example of Embodiment]
FIG. 3 shows an example of an embodiment of the present invention . In the case of this example, the outer diameter of the leading edge portion becomes smaller toward the leading edge of the
更に、本例の場合には、前記テーパ面部２３の基端部（大径側端部）である、前記連続部に、断面形状が部分円弧状（Ｒ状）である、面取り部２１ａを設けている。本例の場合には、この連続部の角度を大きく（１５０度以上に）した事と、この連続部に面取り部２１ａを設けた事とにより、この連続部と前記小径部１４の内周面との当接部の面圧を、より低く抑え、この当接部でのかじりの発生を、より効果的に抑えられる様にしている。尚、前記面取り部２１ａの基端部（大径側端部）は、前記両シャフト１２ａ、１３ｂ同士を塑性変形する際に、１対の押圧片１８、１８の軸方向中間部（これら両押圧片１８、１８の厚さ範囲内）の径方向内方に位置させる。
その他の部分の構成及び作用は、上述した参考例の第１例と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明は省略する。
Furthermore, in the case of this example, a chamfered
Since the configuration and operation of the other parts are the same as those in the first example of the reference example described above, the same parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
１ 車体
２ ステアリングコラム
３、３ａ〜３ｂ ステアリングシャフト
４ ステアリングホイール
５ａ、５ｂ 自在継手
６ 中間シャフト
７ ステアリングギヤユニット
８ 入力軸
９ タイロッド
１０ 電動モータ
１１ アウタコラム
１２、１２ａ アウタシャフト
１３、１３ａ〜１３ｂ インナシャフト
１４ 小径部
１５ 雌セレーション
１６、１６ａ〜１６ｂ 大径部
１７ 雄セレーション
１８ 押圧片
１９ 凹部
２０ 隙間
２１、２１ａ 面取り部
２２ 凹孔
２３ テーパ面部
DESCRIPTION OF
18
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