JP2624949B2 - スタブシャフトの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の車輌において、
パワーステアリング装置を具備する操向装置にステアリ
ングホイールの操向力を伝達するスタブシャフトの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、ステアリングホイールの操向力
（回転力）を操向装置に伝達するスタブシャフトの一般
的な形状を、図１（ｇ）を参照して説明する。このスタ
ブシャフト１の一端には、ステアリングホイールに回り
止め連結されるスプライン２（又はセレーション）が形
成され、他端には異形部３が形成されている。さらに、
スタブシャフト１の外周における異形部３の近傍には、
複数の袋溝４が形成されている。このようなスタブシャ
フト１の中心には後述する通孔が形成され、この通孔に
は、図示しないが車輌の操向装置のラックに噛合される
ギヤを有する回転軸に操向力を伝達するトーションバー
が挿通される。また、スタブシャフト１の袋溝４が形成
された部分は、図示しないパワーステアリング装置の油
圧回路の構成部材となる円筒形の部材に嵌合される。

【０００３】したがって、スタブシャフト１を回転させ
ると、その回転による操向力がトーションバーを介して
操向装置の回転軸に伝達されるとともに、袋溝４の位置
が回転方向に変るためにパワーステアリング装置の油圧
回路が切り替わる。また、スタブシャフト１の操向力を
伝達するトーションバーの捩じり角が一定の角度を越え
ると、トーションバーが破損し、運転者の意志に関係な
くステアリングホイールの操向力が操向装置に伝達され
なくなる危険があるため、異形部３は回転軸に対して回
転方向に所定の遊びをもって係合するように形成されて
いる。すなわち、トーションバーが一定の角度以上に捩
じれた場合には、異形部３から回転軸に操向力を伝達す
ることにより、安全性を確保する構成となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】油圧回路を切り替える
ためには、スタブシャフト１の外周に軸方向の長さが一
定の袋溝４を複数本形成する必要がある。これらの袋溝
４は一端がスタブシャフト１の端面まで突き抜けている
と、その袋溝４の端部からパワーステアリング装置を駆
動する作動油が洩れてしまう。そこで、一端がスタブシ
ャフト１の端部に達しない長さの袋溝４はフライス盤等
により切削加工することを強いられている。しかしなが
ら、一本の袋溝４を切削加工する度に、次の袋溝４を切
削するためにスタブシャフト１を所定角度回転させて切
削位置を割り出さなければならず、しかも、切削加工に
要する時間が非常に長くなり、極めて非能率的である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シャフト本体形成工程において、車輌の操向装置のラッ
クに噛合されるギヤを有する回転軸に操向力を伝達する
トーションバーが挿通される通孔を中心に有してステア
リングホイールに連結されるシャフト本体を形成し、溝
加工工程において、内面に複数の突部が形成されたダイ
に前記シャフト本体を圧入することにより、前記シャフ
ト本体の端部に前記回転軸に係合される異形部を形成す
るとともに、このときに前記異形部に近接する複数の溝
を同時に塑性加工し、袋溝成形工程において、前記シャ
フト本体の外周の一部に前記溝と前記異形部とを仕切る
環状の膨出部を塑性加工により膨出させ、前記膨出部に
より前記溝の端部を閉じてこれらの溝をパワーステアリ
ング装置の油圧回路に接続する独立した袋溝として形成
し、切削加工工程において、前記膨出部を切削により除
去するようにした。

【０００６】請求項２記載の発明は、袋溝成形加工工程
において、シャフト本体に成形された溝と異形部との境
界部を加熱した後に膨出部を塑性加工により膨出させる
ようにした。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、袋溝として仕上
げる前の複数の溝を、異形部とともに塑性加工により一
度に形成することが可能である。また、塑性加工により
形成した溝は一端が開放された形状となるが、これらの
溝の端部は袋溝成形工程において塑性加工された膨出部
により閉塞することが可能である。したがって、シャフ
ト本体の回転方向の位置を割り出すことなく、また、切
削時間が長くなる切削加工に依存することなく複数の袋
溝を容易に加工することが可能である。

【０００８】請求項２記載の発明によれば、小さな力で
膨出部を容易に成形することが可能となる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図７に基づい
て説明する。始めに、本発明のスタブシャフトの製造方
法の概略を図１及び図２に基づいて説明し、各工程にお
ける詳細な加工方法は後で詳述する。本実施例におい
て、車輌の操向装置のラックに噛合されるギヤを有する
回転軸に操向力を伝達するトーションバーが挿通される
通孔を中心に有して車輌のステアリングホイールに連結
されるシャフト本体を形成するシャフト本体形成工程
は、図２に示すように、素材加工工程と、扱き工程と、
押出加工工程とよりなり、その後に、本発明の特長とな
る溝加工工程と、袋溝成形工程と、切削加工工程とが続
く工程編成である。

【００１０】前記素材加工工程においては、図１（ａ）
に示すように、中心に通孔５を有する円筒形の素材６を
加工する。この加工は、切削加工又は冷間鍛造等により
行う。切削加工の場合は、例えば鋼材を旋盤により切断
し、ドリルにより通孔５を形成する。冷間鍛造の場合
は、例えば円板型のブランクをプレスにより塑性加工す
る方法がある。続いて、前記扱き工程において、前記素
材６を軸方向に扱いて延ばし、図１（ｂ）に示すよう
に、細長い中空軸７として加工し、さらに、前記押出加
工工程において、図１（ｃ）に示すように、中空軸７の
一端に小径部８を有するシャフト本体９を形成する。

【００１１】前記溝加工工程においては、図１（ｄ）
（ｅ）に示すように、前記シャフト本体９の小径部８の
外周にスプライン２（又はセレーション）を形成し、こ
のスプライン２側の通孔５の端面に面取加工としての斜
面１１を形成し、シャフト本体９の外周に複数の溝１２
とスプライン２とは反対が端部に抜ける異形部３とを形
成する。本実施例においては、溝１２の延長部分を異形
部３とする構造であるため、溝１２と異形部３とは同時
に形成される。

【００１２】前記袋溝成形工程においては、図１（ｆ）
に示すように、前記シャフト本体９を軸方向に圧縮する
ことにより、シャフト本体９の外周の一部に前記溝１２
と前記異形部３とを仕切る環状の膨出部１４を塑性加工
により膨出させ、この膨出部１４により各溝１２の一端
を閉じ、各溝１２をパワーステアリング装置の油圧回路
に接続する独立した袋溝４として形成する。

【００１３】前記切削加工工程では、前記シャフト本体
９を旋盤等の切削装置にシャフト本体９を一回取り付け
た後は、シャフト本体９を回転させてその外周にバイト
等のツールを当てるだけの作業で、全周に渡り膨出部１
４を容易に且つ短時間に除去することができる。この切
削加工工程では、必要に応じて他の外周部分を切削して
仕上げる。本実施例では、パワーステアリングの油圧回
路を構成する部品との嵌合のために、複数の環状溝１５
〜１８、嵌合部１９，２０等の切削加工や、ステアリン
グホイールを嵌合するためにスプライン２の端部の面取
２１加工等も、切削加工工程において行う。

【００１４】次に、前記シャフト本体成形工程の内の前
記扱き工程及び押出加工工程、前記溝加工工程、前記袋
成形工程における具体的な作業手順の詳細について説明
する。扱き工程においては、図３及び図４に示すよう
に、大径の中空穴２２と、小径の中空穴２３と、これら
の中空穴２２，２３の境界部のテーパー面２４とを有す
るダイ２５をプレス（図示せず）のベッドに固定し、中
心にインサートパンチ２６を有するパンチ２７をプレス
のラムに固定する。

【００１５】そして、図３（ａ）に示すように、大径の
中空穴２２に前記素材６を挿入し、図３（ｂ）に示すよ
うに、上方からパンチ２７を下降させて素材６を圧縮す
ると、素材６がテーパー面２４により絞られながら小径
の中空穴２３に圧入される。この場合、パンチ２７がテ
ーパー面２４に干渉しないようにラムのストロークが定
められているため、素材６の上部が大径の中空穴２２に
残る。したがって、図３（ｂ）に示す状態から一旦パン
チ２７をダイ２５の上方に上昇させ、図４（ａ）に示す
ように、次の素材６を上部の中空穴２２に挿入し、図４
（ｂ）に示すようにパンチ２７を下降させる。これによ
り、上部の素材６はパンチ２７により圧縮され、テーパ
ー面２４により絞られながら小径の中空穴２３に圧入さ
れ、このときに下方の素材６を圧縮する。これにより、
下方の素材６が小径の中空穴２２内を通過してダイ２５
の下方に落下する。この落下物は図１（ｂ）に示す中空
軸７である。この場合、中空軸７の通孔５の内径はイン
サートパンチ２６により定められ、外径は中空穴２３に
より定められる。

【００１６】前記押出加工工程においては、図５に示す
ように、大径の中空穴２８と、小径の中空穴２９と、こ
れらの中空穴２８，２９の境界部のテーパー面３０とを
有するダイ３１をプレスのベッドに固定し、下部に小径
部３２が形成されたインサートパンチ３３を有するスト
リッパ３４をプレスのラムに固定する。なお、ダイ３１
の中空穴２９にはノックアウト３５が昇降自在に設けら
れている。

【００１７】そして、図５（ａ）に示すように、ダイ３
１の中空穴２８に中空軸７を挿入し、図５（ｂ）に示す
ように、ストリッパ３４をインサートパンチ３３ととも
に下降させて中空軸７を圧縮すると、中空軸７の下部の
一部がテーパー面３０により絞られながら小径の中空穴
２９に圧入され、この過程でシャフト本体９が形成され
る。この後に、ストリッパ３４をインサートパンチ３３
とともに上昇させ、ノックアウト３５を上昇させること
により、シャフト本体９がダイ３１の上方に放出され
る。すなわち、図１（ｃ）に示すように、シャフト本体
９の一端には、ダイ３１の小径の中空穴２９により外径
が定められた小径部８が形成され、通孔５の一端には内
径がインサートパンチ３３の小径部３２によって定めら
れた細孔部１０が形成される。また、小径部８の付け根
には、ダイ３１のテーパー面３０により絞られたテーパ
ー面１３が残る。

【００１８】前記溝加工工程においては、図６に示すよ
うに、中空穴３６の下部の内周面に複数の突部３７がス
プライン状に形成され、また、中空穴３６の下部に昇降
自在に嵌合されたノックアウト３８の中心から細長いカ
ウンタパンチ３９を突出させたダイ４０をプレスのベッ
ドに固定し、下端が円錐形をした面取パンチ４１を中心
に有し下部内周面に複数の突部４２がスプライン状に配
列されたパンチ４３をプレスのラムに固定する。

【００１９】そして、図６（ａ）に示すように、小径部
８を上にしてシャフト本体９をダイ４０の中空穴３６に
挿入し、図６（ｂ）に示すようにパンチ４３を面取パン
チ４１とともに下降させると、シャフト本体９が下方に
圧縮され、ダイ４０の突部３７を通過する過程で、前述
した溝１２及びこれらの溝１２の延長部分となる異形部
３が突部３７により形成される。このときに、シャフト
本体９の小径部８の外周にパンチ４２によってスプライ
ン２が形成されるとともに、通孔５の端部に面取パンチ
４１の下端によって斜面１１が形成される。また、小径
部８の付け根に残るテーパー面１３もパンチ４３の下端
により圧縮されて軸方向と直交する面として修正され
る。（図１（ｄ）参照）。そして、パンチ４３を面取パ
ンチ４１とともに上昇させ、ノックアウト３８を上昇さ
せることにより、シャフト本体９がダイ４０の上方に放
出される。

【００２０】前記袋溝成形工程においては、中空穴４４
の下部に筒状のノックアウト４５が昇降自在に嵌合さ
れ、上部にリング状のパンチガイド４６が固定されたダ
イ４７をプレスのベースに装着し、パンチガイド４６に
より周囲が案内されるパンチ４８をプレスのラムに装着
する。このパンチ４８は、それぞれ相対的に軸方向に変
位し得るパンチスリーブ４９とインサートパンチ５０と
を有する。

【００２１】そして、パンチ４８を上昇させた状態で、
図７（ａ）に示すように、ダイ４７の中空穴４４にシャ
フト本体９を挿入する。この場合、シャフト本体９のス
プライン２が形成された小径部８がノックアウト４５の
内周に挿入される。この状態で、図７（ｂ）に示すよう
に、パンチ４８をパンチスリーブ４９及びインサートパ
ンチ５０とともに下降させると、パンチスリーブ４９及
びインサートパンチ５０とノックアウト４５の上端との
間でシャフト本体９が軸方向に圧縮され、パンチ４８が
パンチガイド４６に案内されてダイ４７の上面に対して
所定の隙間５１を開ける位置まで下がる。これにより、
シャフト本体９の外周の一部に前記溝１２と前記異形部
３とを仕切る環状の膨出部１４が塑性加工により膨出さ
れる。この膨出部１４の幅は隙間５１により定められ
る。また、この膨出部１４は、シャフト本体９の一部を
高周波加熱する等の方法により加熱することにより、小
さな力で容易に形成されるが、冷間鍛造による方法も可
能である。

【００２２】このようにして形成された膨出部１４によ
り前記溝１２の下端が閉じられるため、各溝１２がパワ
ーステアリング装置の油圧回路に接続される独立した袋
溝４として形成される。このとき、シャフト本体９の中
間部における外径はダイ４７の中空穴４４により正確に
維持され、上部の外径はパンチ４８の内径により正確に
維持され、通孔５はインサートパンチ５０により正確に
維持される。さらに、インサートパンチ５０の中間部に
はテーパー状の段部５２が形成されているため、通孔５
の異形部３側の端部には段部５２との当接により面取と
しての斜面５３が形成される。このように加工されたシ
ャフト本体９は、パンチ４８をパンチスリーブ４９及び
インサートパンチ５０とともに上昇させ、ノックアウト
４５を上昇させることにより、ダイ４７の上方に放出さ
れる。

【００２３】そして、この袋溝成形工程の後に、切削加
工工程において、前述したように切削加工を施すことに
より、図１（ｇ）に示すようなスタブシャフト１が完成
する。

【００２４】以上のように、袋溝４として仕上げる前の
複数の溝１２を、異形部３とともに塑性加工により一度
に形成することができるため、製造工数を少なくして生
産性を高めることができる。

【００２５】なお、スタブシャフト１の一端に形成され
たスプライン２にはステアリングホイール（図示せず）
が嵌合されるが、このスプライン２及び通孔５の面取加
工としての斜面１１を、溝加工工程において溝１２及び
異形部３とともに同時に形成することができるため、製
造工程をさらに少なくすることができる。しかし、スプ
ライン２や斜面１１を形成する工程は、溝１２及び異形
部３を形成する工程とは分けてもよいものである。ま
た、スタブシャフト１とステアリングホイールとは、互
いに回り止めして連結されればよいので、スプライン嵌
合やセレーション嵌合による連結に限られるものではな
い。

【００２６】さらに、前記実施例においては、袋溝４を
形成する前の複数の溝１２をシャフト本体９の端部まで
延ばすことにより異形部３を形成したが、シャフト本体
９の溝１２が形成された部分の断面の投影面積内に異形
部を形成する条件を満すことにより、図６において、シ
ャフト本体９をダイ４０の中空穴３６の上方に抜くこと
が可能であるため、シャフト本体９の溝１２の部分とは
異なる断面をもつ異形部を形成してもよい。

【００２７】その一例を図８ないし図１０に基づいて説
明する。前記実施例と同一部分については同一符号を用
い説明も省略する。本実施例における溝加工工程におい
ては、中空穴３６の下部内周にスプライン状に配列され
た複数の突部３７と六個の突部５４とを形成したダイ４
０を用いる。これらの突部５４は突部３７の内接円より
も内方において六角形を形成するように配列されてい
る。

【００２８】したがって、図８に示すように、シャフト
本体９をその小径部８とは反対側の端部からダイ４０の
中空穴３６に挿入し、パンチ４３を下降させてシャフト
本体９を下方に押圧することにより、シャフト本体９の
外周には、突部３７により塑性変形された複数の溝１２
と、突部５４により塑性変形された断面が六角形の異形
部５５（図１０参照）とが形成される。

【００２９】この状態では、溝１２の端部が六角形の異
形部５５の一端で開放されるため、袋溝成形工程におい
て、図９に示すように、シャフト本体９を小径部８側か
らダイ４７の中空穴４４に挿入し、前記実施例のように
パンチ４８をパンチスリーブ４９及びインサートパンチ
５０とともに下降させ、溝１２と異形部５５とを仕切る
環状の膨出部膨出部１４を形成し、前記実施例と同様に
その膨出部１４を切削加工工程において切削することに
より、図１０に示すように、溝１２の一端を閉じた袋溝
４と六角形の異形部５５とを分離状態で形成することが
できる。

【００３０】このような考えの下に、幾つかの異形部の
変形例を図１１に示す。図１１（ａ）は四角形の異形部
５６、（ｂ）は円の一部を平行に切り欠いた形状の異形
部５７、（ｃ）は袋溝１２の数よりも少ない突部を放射
状に突出させた形状の異形部５８、（ｄ）は円の一部を
両側から曲線をもって切り欠いた形状の異形部５９、
（ｅ）は二つの楕円を互いにラップさせた形状の係止部
である。その他に、異形部の断面形状は、操向装置の回
転軸に回転力を伝達するために少なくとも円以外の断面
形状をもつものであればよいものである。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、溝加工工程にお
いて、内面に複数の突部が形成されたダイにシャフト本
体を圧入することにより、前記シャフト本体の端部に前
記回転軸に係合される異形部を形成するとともに、この
ときに前記異形部に近接する複数の溝を同時に塑性加工
し、袋溝成形工程において、前記シャフト本体の外周の
一部に前記溝と前記異形部とを仕切る環状の膨出部を塑
性加工により膨出させ、前記膨出部により前記溝の端部
を閉じてこれらの溝をパワーステアリング装置の油圧回
路に接続する独立した袋溝として形成し、切削加工工程
において、前記膨出部を切削により除去するようにした
ので、袋溝として仕上げる前の複数の溝を、異形部とと
もに塑性加工により一度に且つ短時間のうちに形成する
ことが可能である。また、袋溝を切削加工する場合のよ
うにシャフト本体の回転方向の位置を割り出す必要がな
いため、製造工数を少なくして生産性を高めることがで
きる。

【００３２】請求項２記載の発明は、袋溝成形加工工程
において、シャフト本体に成形された溝と異形部との境
界部を加熱した後に膨出部を塑性加工により膨出するよ
うにしたので、小さな力で膨出部を容易に成形すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるスタブシャフトの製
造過程を示すもので、（ａ）は素材の縦断側面図、
（ｂ）は素材を延ばして形成した中空軸の縦断側面図、
（ｃ）は中空軸の一端に小径部を形成したシャフト本体
の一部を断面にした側面図、（ｄ）は一部を断面にして
シャフト本体に溝と異例部とスプラインとを形成した状
態を示す側面図、（ｅ）はシャフト本体を軸方向より見
た正面図、（ｆ）は一部を断面にしてシャフト本体に膨
出部を形成した状態を示す側面図、（ｇ）は完成したス
タブシャフトの側面図である。

【図２】スタブシャフトの製造工程を示す製造工程図で
ある。

【図３】扱き工程における前半の様子を示す縦断側面図
である。

【図４】扱き工程における後半の様子を示す縦断側面図
である。

【図５】押出加工工程における様子を示す縦断側面図で
ある。

【図６】溝加工工程における様子を示す縦断側面図であ
る。

【図７】袋溝成形工程における様子を示す縦断側面図で
ある。

【図８】他の実施例を示すもので、溝加工工程を示す縦
断側面図である。

【図９】その袋溝成形工程を示す縦断側面図である。

【図１０】完成されたスタブシャフトを示すもので、
（ａ）は側面図、（ｂ）は軸方向より見た正面図であ
る。

【図１１】スタブシャフトを軸方向より見て異形部の変
形例を示す正面図である。

【符号の説明】

３ 異形部 ４ 袋溝 ５ 通孔 ９ シャフト本体 １２ 溝 ３７ 突部 ４０ ダイ ５４ 突部 ５５〜６０ 異形部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車輌の操向装置のラックに噛合されるギ
   ヤを有する回転軸に操向力を伝達するトーションバーが
   挿通される通孔を中心に有してステアリングホイールに
   連結されるシャフト本体を形成するシャフト本体形成工
   程と、 内面に複数の突部が形成されたダイに前記シャフト本体
   を圧入することにより、少なくとも前記シャフトの端部
   に配置されて前記回転軸に係合される異形部とこの異形
   部に近接する複数の溝とを前記ダイの前記突部によって
   同時に塑性加工する溝加工工程と、 前記シャフト本体を軸方向に圧縮することにより、前記
   シャフト本体の外周の一部に前記溝と前記異形部とを仕
   切る環状の膨出部を塑性加工により膨出させ、前記膨出
   部により前記溝の端部を閉じてこれらの溝をパワーステ
   アリング装置の油圧回路に接続する独立した袋溝として
   形成する袋溝成形工程と、 前記シャフト本体を回転させて少なくとも前記膨出部を
   切削する切削加工工程とよりなることを特徴とするスタ
   ブシャフトの製造方法。
2. 【請求項２】 袋溝成形加工工程において、シャフト本
   体に成形された溝と異形部との境界部を加熱した後に膨
   出部を塑性加工により膨出させるようにしたことを特徴
   とする請求項１記載のスタブシャフトの製造方法。