JP3136861B2 - 中空ステアリングシャフトの製造方法 - Google Patents
中空ステアリングシャフトの製造方法Info
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K21/00—Making hollow articles not covered by a single preceding sub-group
- B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C1/00—Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing
- B21C1/16—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes
- B21C1/22—Metal drawing by machines or apparatus in which the drawing action is effected by other means than drums, e.g. by a longitudinally-moved carriage pulling or pushing the work or stock for making metal sheets, bars, or tubes specially adapted for making tubular articles
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
- B21K1/00—Making machine elements
- B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
- B21K1/063—Making machine elements axles or shafts hollow
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
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- B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
- B21K1/12—Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Steering Controls (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明に係る中空ステアリング
シャフトの製造方法は、自動車用操舵装置を構成する、
安価で品質の良い中空ステアリングシャフトを造る為に
利用する。
シャフトの製造方法は、自動車用操舵装置を構成する、
安価で品質の良い中空ステアリングシャフトを造る為に
利用する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のステアリング装置は従来から、
例えば図１０に示す様に構成されている。ステアリング
シャフト１は、車体に支持されたステアリングコラム２
の内側に、回転のみ自在に支持されている。このステア
リングシャフト１の上端部にはステアリングホイール
（図示せず）が固定される。このステアリングホイール
の動きは、前記ステアリングシャフト１から自在継手
３、伝達軸４を介して、図示しないステアリングギヤに
伝達される。
例えば図１０に示す様に構成されている。ステアリング
シャフト１は、車体に支持されたステアリングコラム２
の内側に、回転のみ自在に支持されている。このステア
リングシャフト１の上端部にはステアリングホイール
（図示せず）が固定される。このステアリングホイール
の動きは、前記ステアリングシャフト１から自在継手
３、伝達軸４を介して、図示しないステアリングギヤに
伝達される。
【０００３】前記ステアリングシャフト１並びにステア
リングコラム２は従来から、衝突時に運転者を保護する
事を目的として、衝撃に基づいて全長を縮める、所謂コ
ラプシブル構造としている。例えば、図１０の構造に組
み込まれたステアリングシャフト１は、中空管状のロア
ーシャフト５と、充実軸状のアッパーシャフト６とを結
合して成る。これら両シャフト５、６同士の嵌合部は、
断面小判形に形成して、両シャフト５、６同士が相対回
転する事を防止している。又、前記アッパーシャフト６
の下部外周面に形成した凹溝７、７と前記ロアーシャフ
ト５の上部に形成した通孔８、８との内側には、合成樹
脂９、９を充填固化している。この合成樹脂９、９は、
通常時には前記両シャフト５、６同士が軸方向に変位す
る事を阻止し、衝突時には裂断して、前記両シャフト
５、６同士の軸方向に亙る変位を許容し、前記ステアリ
ングシャフト１の全長が縮まる様にしている。
リングコラム２は従来から、衝突時に運転者を保護する
事を目的として、衝撃に基づいて全長を縮める、所謂コ
ラプシブル構造としている。例えば、図１０の構造に組
み込まれたステアリングシャフト１は、中空管状のロア
ーシャフト５と、充実軸状のアッパーシャフト６とを結
合して成る。これら両シャフト５、６同士の嵌合部は、
断面小判形に形成して、両シャフト５、６同士が相対回
転する事を防止している。又、前記アッパーシャフト６
の下部外周面に形成した凹溝７、７と前記ロアーシャフ
ト５の上部に形成した通孔８、８との内側には、合成樹
脂９、９を充填固化している。この合成樹脂９、９は、
通常時には前記両シャフト５、６同士が軸方向に変位す
る事を阻止し、衝突時には裂断して、前記両シャフト
５、６同士の軸方向に亙る変位を許容し、前記ステアリ
ングシャフト１の全長が縮まる様にしている。
【０００４】ところで、近年軽量化を目的に、上述の様
なステアリングシャフト１を構成するアッパーシャフト
として、図１１〜１２に示す様な中空のアッパーシャフ
ト６ａを使用する事が増えている。この中空のアッパー
シャフト６ａは、断面が円形の丸管を絞り加工する事で
造られる。即ち、このアッパーシャフト６ａの上端部に
は、スプライン部１０と、このスプライン部１０に外嵌
したステアリングホイールを抑え付けるナットを螺合さ
せる為の雄ねじ部１１とを形成している。
なステアリングシャフト１を構成するアッパーシャフト
として、図１１〜１２に示す様な中空のアッパーシャフ
ト６ａを使用する事が増えている。この中空のアッパー
シャフト６ａは、断面が円形の丸管を絞り加工する事で
造られる。即ち、このアッパーシャフト６ａの上端部に
は、スプライン部１０と、このスプライン部１０に外嵌
したステアリングホイールを抑え付けるナットを螺合さ
せる為の雄ねじ部１１とを形成している。
【０００５】一方、前記アッパーシャフト６ａの下半部
は、前記丸管に絞り加工を施す事により、図１２に示す
様に、１対の円弧部１２、１２と１対の平坦部１３、１
３とが交互に配置された、断面小判形の嵌合部１４とし
ている。この嵌合部１４が、前記ロアーシャフト５の上
半部に形成された嵌合部１５（図１０）に、軸方向に亙
る変位のみ自在に挿入される。前記凹溝７、７は、前記
嵌合部１４の外周面に形成される。
は、前記丸管に絞り加工を施す事により、図１２に示す
様に、１対の円弧部１２、１２と１対の平坦部１３、１
３とが交互に配置された、断面小判形の嵌合部１４とし
ている。この嵌合部１４が、前記ロアーシャフト５の上
半部に形成された嵌合部１５（図１０）に、軸方向に亙
る変位のみ自在に挿入される。前記凹溝７、７は、前記
嵌合部１４の外周面に形成される。
【０００６】上述の様なアッパーシャフト６ａの下半部
に嵌合部１４を形成するのに従来は、図１３に示す様に
して行なっていた。先ず、（Ａ）に示す様に、前記アッ
パーシャフト６ａを形成する為の素管１６（前記丸管）
を、保持ケース１７内に保持固定された、絞り加工用の
ダイス１８に対向させる。このダイス１８は、図１４〜
１６に詳示する様に、ランド部１９と、このランド部に
近づくに従って断面積が狭くなるテーパ部２０とを有す
る。この内のランド部１９の内周面形状は、図１５に示
す様に小判形とし、前記嵌合部１４の外周面形状と一致
させている。又、前記テーパ部２０の内周面形状は、円
形から、前記ランド部１９に近づくに従って次第に小判
形となるもので、例えば中間部は、図１６に示す様な形
状としている。
に嵌合部１４を形成するのに従来は、図１３に示す様に
して行なっていた。先ず、（Ａ）に示す様に、前記アッ
パーシャフト６ａを形成する為の素管１６（前記丸管）
を、保持ケース１７内に保持固定された、絞り加工用の
ダイス１８に対向させる。このダイス１８は、図１４〜
１６に詳示する様に、ランド部１９と、このランド部に
近づくに従って断面積が狭くなるテーパ部２０とを有す
る。この内のランド部１９の内周面形状は、図１５に示
す様に小判形とし、前記嵌合部１４の外周面形状と一致
させている。又、前記テーパ部２０の内周面形状は、円
形から、前記ランド部１９に近づくに従って次第に小判
形となるもので、例えば中間部は、図１６に示す様な形
状としている。
【０００７】図１３（Ａ）に示す様に、前記素管１６の
端部を上述の様なダイス１８に、テーパ部２０の大径開
口側で対向させたならば、次いで同図（Ｂ）に示す様
に、前記ダイス１８にマンドレル２１を、前記素管１６
とは逆側から挿通し、このマンドレル２１の先端部２２
を前記素管１６内に挿入する。この先端部２２の外周面
形状は、前記ランド部１９の内周面形状と相似形、即ち
小判形としている。
端部を上述の様なダイス１８に、テーパ部２０の大径開
口側で対向させたならば、次いで同図（Ｂ）に示す様
に、前記ダイス１８にマンドレル２１を、前記素管１６
とは逆側から挿通し、このマンドレル２１の先端部２２
を前記素管１６内に挿入する。この先端部２２の外周面
形状は、前記ランド部１９の内周面形状と相似形、即ち
小判形としている。
【０００８】この様にマンドレル２１の先端部２２を素
管１６内に挿入した後、同図（Ｃ）に示す様に、この素
管１６を前記ダイス１８内に押し込む。この際前記マン
ドレル２１は、素管１６の押し込みに同期して、前記ダ
イス１８から引き抜く。この作業により前記素管１６
は、前記ランド部１９の内周面とマンドレル２１の外周
面との間で抑え付けられて塑性変形し、断面を小判形に
加工される。
管１６内に挿入した後、同図（Ｃ）に示す様に、この素
管１６を前記ダイス１８内に押し込む。この際前記マン
ドレル２１は、素管１６の押し込みに同期して、前記ダ
イス１８から引き抜く。この作業により前記素管１６
は、前記ランド部１９の内周面とマンドレル２１の外周
面との間で抑え付けられて塑性変形し、断面を小判形に
加工される。
【０００９】前記素管１６の先端部を十分に前記ダイス
１８内に押し込む事により、十分な長さを有する断面小
判形部分を形成したならば、同図（Ｄ）に示す様にマン
ドレル２１を素管１６の内側より引き抜いてから、同図
（Ｅ）に示す様に、この素管１６をダイス１８より引き
抜く。この様に、一部を断面小判形に絞り加工された素
管１６は、別工程に送られて、前記凹溝７、７等を形成
される。
１８内に押し込む事により、十分な長さを有する断面小
判形部分を形成したならば、同図（Ｄ）に示す様にマン
ドレル２１を素管１６の内側より引き抜いてから、同図
（Ｅ）に示す様に、この素管１６をダイス１８より引き
抜く。この様に、一部を断面小判形に絞り加工された素
管１６は、別工程に送られて、前記凹溝７、７等を形成
される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の様に
して、素管１６の一部を断面小判形に絞り加工する、従
来の中空ステアリングシャフトの製造方法の場合には、
次の〜に示す様な、解決すべき問題点がある。
して、素管１６の一部を断面小判形に絞り加工する、従
来の中空ステアリングシャフトの製造方法の場合には、
次の〜に示す様な、解決すべき問題点がある。
【００１１】品質の良い中空ステアリングシャフトを
造る為には、素管１６の寸法精度、特に板厚精度を厳密
に規制する必要がある。板厚が大き過ぎる場合には、図
１３（Ｃ）に示す様にマンドレル２１を使用している
為、素管１６をダイス１８に押し込む為に要する成形荷
重が著しく大きくなる。この結果、前記素材１６がこの
成形荷重に耐えられず座屈変形する等により、成形作業
を行なえなくなってしまう。反対に、前記板厚が小さ過
ぎた場合には、図１７に示す様に、素管１６の小判形断
面部分の一部で、平坦部１３、１３の中間部が内側に凹
んだり、或は平坦部１３、１３と円弧部１２、１２との
つなぎ部分に欠肉部２３が生じたりする。
造る為には、素管１６の寸法精度、特に板厚精度を厳密
に規制する必要がある。板厚が大き過ぎる場合には、図
１３（Ｃ）に示す様にマンドレル２１を使用している
為、素管１６をダイス１８に押し込む為に要する成形荷
重が著しく大きくなる。この結果、前記素材１６がこの
成形荷重に耐えられず座屈変形する等により、成形作業
を行なえなくなってしまう。反対に、前記板厚が小さ過
ぎた場合には、図１７に示す様に、素管１６の小判形断
面部分の一部で、平坦部１３、１３の中間部が内側に凹
んだり、或は平坦部１３、１３と円弧部１２、１２との
つなぎ部分に欠肉部２３が生じたりする。
【００１２】マンドレル２１を使用する為、マンドレ
ル２１並びにこのマンドレル２１の挿入、引き抜きを行
なう為の装置が必要になり、成形装置の構造が複雑にな
って、設備費が嵩む。
ル２１並びにこのマンドレル２１の挿入、引き抜きを行
なう為の装置が必要になり、成形装置の構造が複雑にな
って、設備費が嵩む。
【００１３】ダイス１８のランド部１９とマンドレル
２１との間で素管１６を強く挟み、この素管１６をしご
く様にその板厚を減少させつつ、この素管１６の断面形
状を変化させる為、成形荷重が高い。この為、成形時に
は前記ランド部１９が高い面圧を受けつつ、素材１６の
外周面と摩擦し合い、このランド部１９の摩耗が進む。
従って、ダイス１８を頻繁に交換する必要が生じ、やは
り製作費を高くする原因となる。
２１との間で素管１６を強く挟み、この素管１６をしご
く様にその板厚を減少させつつ、この素管１６の断面形
状を変化させる為、成形荷重が高い。この為、成形時に
は前記ランド部１９が高い面圧を受けつつ、素材１６の
外周面と摩擦し合い、このランド部１９の摩耗が進む。
従って、ダイス１８を頻繁に交換する必要が生じ、やは
り製作費を高くする原因となる。
【００１４】上述の様に、素管１６の板厚を減少させ
つつその断面形状を変化させる為、加工に伴って素管１
６の全長が伸びる。この伸び量を厳密に規制する事は難
しい為、加工後に素管１６の全長を切り揃える後工程が
必要になり、やはり製作費を高くする原因となる。
つつその断面形状を変化させる為、加工に伴って素管１
６の全長が伸びる。この伸び量を厳密に規制する事は難
しい為、加工後に素管１６の全長を切り揃える後工程が
必要になり、やはり製作費を高くする原因となる。
【００１５】中空ステアリングシャフトを造る為の方法
として、上述の様な問題を生じさせるマンドレル２１を
省略する事も考えられるが、単にマンドレル２１を省略
しただけの場合には、マンドレル２１を使用して板厚が
薄すぎた場合と同様に、中間部が内側に凹んだり、或は
つなぎ部分に欠肉部が生じる等の問題が発生する。
として、上述の様な問題を生じさせるマンドレル２１を
省略する事も考えられるが、単にマンドレル２１を省略
しただけの場合には、マンドレル２１を使用して板厚が
薄すぎた場合と同様に、中間部が内側に凹んだり、或は
つなぎ部分に欠肉部が生じる等の問題が発生する。
【００１６】更に、ロータリースエージングマシンを使
用して中空ステアリングシャフトを造る事も考えられ
る。この場合には、断面円形の素管の内側に断面小判形
のマンドレルを挿入し、この素管の外面を、断面の直径
を縮める方向に叩きながら、この素管の断面形状を小判
形に形成する。ところが、この様な方法による場合に
は、加工時間が長く、設備価格が高いだけでなく、加工
作業中に騒音が発生する等の欠点があり、実用的ではな
い。
用して中空ステアリングシャフトを造る事も考えられ
る。この場合には、断面円形の素管の内側に断面小判形
のマンドレルを挿入し、この素管の外面を、断面の直径
を縮める方向に叩きながら、この素管の断面形状を小判
形に形成する。ところが、この様な方法による場合に
は、加工時間が長く、設備価格が高いだけでなく、加工
作業中に騒音が発生する等の欠点があり、実用的ではな
い。
【００１７】本発明の中空ステアリングシャフトの製造
方法は、上述の様な不都合を何れも解消すべく考えたも
のである。
方法は、上述の様な不都合を何れも解消すべく考えたも
のである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の中空ステアリン
グシャフトの製造方法は、断面が円形の素管の一部を荒
成形ダイスを通過させてから仕上げ成形ダイスに押し込
み、１対の円弧部と１対の平坦部とが交互に配置され
た、断面小判形の中空ステアリングシャフトを造る。
グシャフトの製造方法は、断面が円形の素管の一部を荒
成形ダイスを通過させてから仕上げ成形ダイスに押し込
み、１対の円弧部と１対の平坦部とが交互に配置され
た、断面小判形の中空ステアリングシャフトを造る。
【００１９】前記荒成形ダイス及び仕上げ成形ダイスは
それぞれ、前記素管の押し込み方向後ろに向かうほど断
面積が次第に狭くなるテーパ部の奥端部に、前記素管を
しごいて所望形状に加工する為のランド部が形成された
ものである。
それぞれ、前記素管の押し込み方向後ろに向かうほど断
面積が次第に狭くなるテーパ部の奥端部に、前記素管を
しごいて所望形状に加工する為のランド部が形成された
ものである。
【００２０】そして、前記荒成形ダイスのランド部は、
小さな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１対の第一凹
曲面部と、大きな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１
対の第二凹曲面部とが交互に配置されたものである。
小さな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１対の第一凹
曲面部と、大きな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１
対の第二凹曲面部とが交互に配置されたものである。
【００２１】更に、前記仕上げ成形ダイスのランド部
は、内周面側が凹んだ１対の凹曲面部と１対の平坦面と
が交互に配置されたものである。
は、内周面側が凹んだ１対の凹曲面部と１対の平坦面と
が交互に配置されたものである。
【００２２】
【作用】上述の様に構成される本発明の中空ステアリン
グシャフトの製造方法によれば、マンドレルを使用する
事なく、しかも素管の板厚を厳密に規制する事なく、こ
の素管の一部を断面小判形に絞り加工する事ができる。
グシャフトの製造方法によれば、マンドレルを使用する
事なく、しかも素管の板厚を厳密に規制する事なく、こ
の素管の一部を断面小判形に絞り加工する事ができる。
【００２３】即ち、荒成形ダイスを通過した素管の外周
面形状は、この荒成形ダイスのランド部の内周面形状に
合わせて、小さな曲率半径を有する１対の第一凸曲面部
と、大きな曲率半径を有する１対の第二凸曲面部とが交
互に配置された形状となる。この様に、荒成形時には素
管の外周面形状を、全周に亙って凸曲面部とする為、平
坦部１３、１３を内方に凹ませる様な方向の力に対して
強い。従って、特にマンドレルを使用しなくても、この
素管の外周面形状を荒成形ダイスのランド部の内周面形
状とを精度良く一致させる事が可能となる。
面形状は、この荒成形ダイスのランド部の内周面形状に
合わせて、小さな曲率半径を有する１対の第一凸曲面部
と、大きな曲率半径を有する１対の第二凸曲面部とが交
互に配置された形状となる。この様に、荒成形時には素
管の外周面形状を、全周に亙って凸曲面部とする為、平
坦部１３、１３を内方に凹ませる様な方向の力に対して
強い。従って、特にマンドレルを使用しなくても、この
素管の外周面形状を荒成形ダイスのランド部の内周面形
状とを精度良く一致させる事が可能となる。
【００２４】荒成形ダイスを通過した素管は、続いて仕
上げ成形ダイスに送り込まれ、前記第二凸曲面部を平坦
面に加工される。この様に、第二凸曲面部を平坦面に加
工する際の加工量は僅かであり、この加工に伴って平坦
面部の形状が崩れる事はない。
上げ成形ダイスに送り込まれ、前記第二凸曲面部を平坦
面に加工される。この様に、第二凸曲面部を平坦面に加
工する際の加工量は僅かであり、この加工に伴って平坦
面部の形状が崩れる事はない。
【００２５】
【実施例】図１〜９は本発明の実施例を示している。本
発明の中空ステアリングシャフトの製造方法を実施する
為の製造装置は、図１に示す様に構成している。固定の
保持ケース２４内には、素管１６の押し込み方向（図１
左方向）前側（同図右側）から後側（同じく左側）に向
かって、荒成形ダイス２５と、仕上げ成形ダイス２６
と、矯正ダイス２７とを、互いに直列に且つ同心に配置
し、保持固定している。これら各ダイス２５〜２７の
内、荒成形ダイス２５と仕上げ成形ダイス２６とは隣接
させ、仕上げ成形ダイス２６と矯正ダイス２７とはスペ
ーサ２８を介して突き合わせている。
発明の中空ステアリングシャフトの製造方法を実施する
為の製造装置は、図１に示す様に構成している。固定の
保持ケース２４内には、素管１６の押し込み方向（図１
左方向）前側（同図右側）から後側（同じく左側）に向
かって、荒成形ダイス２５と、仕上げ成形ダイス２６
と、矯正ダイス２７とを、互いに直列に且つ同心に配置
し、保持固定している。これら各ダイス２５〜２７の
内、荒成形ダイス２５と仕上げ成形ダイス２６とは隣接
させ、仕上げ成形ダイス２６と矯正ダイス２７とはスペ
ーサ２８を介して突き合わせている。
【００２６】前記荒成形ダイス２５の内周面は、図２〜
４に示す様な形状を有する。即ち、この荒成形ダイス２
５の内周面は、前記押し込み方向後側に向かうに従って
断面積が次第に狭くなる絞りテーパ部２９と、この絞り
テーパ部２９の奥端部に形成されたランド部３０と、こ
のランド部３０の後側に形成された、ランド部３０から
離れるに従って断面積が広くなる、逃げテーパ部３１と
から成る。
４に示す様な形状を有する。即ち、この荒成形ダイス２
５の内周面は、前記押し込み方向後側に向かうに従って
断面積が次第に狭くなる絞りテーパ部２９と、この絞り
テーパ部２９の奥端部に形成されたランド部３０と、こ
のランド部３０の後側に形成された、ランド部３０から
離れるに従って断面積が広くなる、逃げテーパ部３１と
から成る。
【００２７】この内のランド部３０は、前記素管１６を
しごいて所望形状に加工する為のもので、図３の様な内
周面形状を有する。即ち、前記ランド部３０の内周面形
状は、小さな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１対の
第一凹曲面部３２、３２と、大きな曲率半径を有し、内
周面側が凹んだ１対の第二凹曲面部３３、３３とを交互
に配置した、略小判形としている。又、前記絞りテーパ
部２９の内周面形状は、円形から前記ランド部３０に近
づくに従って次第に略小判形となるもので、例えば中間
部の形状は、図４に示す様に、前記第二凹曲面部３３、
３３に対応する部分３３ａ、３３ａの曲率半径を各第二
凹曲面部３３、３３の曲率半径よりも小さくした形状と
している。
しごいて所望形状に加工する為のもので、図３の様な内
周面形状を有する。即ち、前記ランド部３０の内周面形
状は、小さな曲率半径を有し、内周面側が凹んだ１対の
第一凹曲面部３２、３２と、大きな曲率半径を有し、内
周面側が凹んだ１対の第二凹曲面部３３、３３とを交互
に配置した、略小判形としている。又、前記絞りテーパ
部２９の内周面形状は、円形から前記ランド部３０に近
づくに従って次第に略小判形となるもので、例えば中間
部の形状は、図４に示す様に、前記第二凹曲面部３３、
３３に対応する部分３３ａ、３３ａの曲率半径を各第二
凹曲面部３３、３３の曲率半径よりも小さくした形状と
している。
【００２８】一方、前記仕上げ成形ダイス２６の内周面
は、図５〜７に示す様な形状を有する。即ち、この仕上
げ成形ダイス２６の内周面は、前記押し込み方向後側に
向かうに従って断面積が次第に狭くなる絞りテーパ部３
４と、この絞りテーパ部３４の奥端部に形成されたラン
ド部３５と、このランド部３５の後側に形成された、ラ
ンド部３５から離れるに従って断面積が広くなる、逃げ
テーパ部３６とから成る。
は、図５〜７に示す様な形状を有する。即ち、この仕上
げ成形ダイス２６の内周面は、前記押し込み方向後側に
向かうに従って断面積が次第に狭くなる絞りテーパ部３
４と、この絞りテーパ部３４の奥端部に形成されたラン
ド部３５と、このランド部３５の後側に形成された、ラ
ンド部３５から離れるに従って断面積が広くなる、逃げ
テーパ部３６とから成る。
【００２９】この内のランド部３５は、前記素管１６を
しごいて所望形状に加工する為のもので、図６の様に、
内周面側が凹んだ１対の凹曲面部３７、３７と平坦面部
３８、３８とを交互に配置した、小判形としている。
又、前記絞りテーパ部３４の断面形状は、図７に示す様
に、前記ランド部３５と相似形の小判形としている。そ
して、前記絞りテーパ部３４の内周面は、形状を小判形
としたまま、前記ランド部３５に近づくに従って次第に
断面積が小さくなる様に、漏斗状に傾斜している。但
し、前記開口部の開口面積は、前記荒成形ダイス２５の
ランド部３０の断面積以上として、このランド部を通過
した素管１６が、前記テーパ部３４に受け入れられる様
にしている。
しごいて所望形状に加工する為のもので、図６の様に、
内周面側が凹んだ１対の凹曲面部３７、３７と平坦面部
３８、３８とを交互に配置した、小判形としている。
又、前記絞りテーパ部３４の断面形状は、図７に示す様
に、前記ランド部３５と相似形の小判形としている。そ
して、前記絞りテーパ部３４の内周面は、形状を小判形
としたまま、前記ランド部３５に近づくに従って次第に
断面積が小さくなる様に、漏斗状に傾斜している。但
し、前記開口部の開口面積は、前記荒成形ダイス２５の
ランド部３０の断面積以上として、このランド部を通過
した素管１６が、前記テーパ部３４に受け入れられる様
にしている。
【００３０】更に、前記矯正ダイス２７は、上述した仕
上げ成形ダイス２６を通過した素管１６の外周面を抑え
付ける事で、この素管１６の外周面形状を矯正する為の
もので、前記仕上げ成形ダイス２６と同じ形状を有す
る。
上げ成形ダイス２６を通過した素管１６の外周面を抑え
付ける事で、この素管１６の外周面形状を矯正する為の
もので、前記仕上げ成形ダイス２６と同じ形状を有す
る。
【００３１】上述の様な製造装置を使用して中空ステア
リングシャフトを製造する場合には、図１（Ａ）に示す
様に、断面が円形の素管１６の先端部を前記荒成形ダイ
ス２５に対向させ、次いで同図（Ｂ）に示す様に、この
素管１６を前記荒成形ダイス２５に押し込む。この押し
込み作業に伴って前記素管１６は、前記荒成形ダイス２
５を通過してから仕上げ成形ダイス２６に押し込まれ、
更に矯正ダイス２７を通過する事で、断面小判形の中空
ステアリングシャフトとなる。
リングシャフトを製造する場合には、図１（Ａ）に示す
様に、断面が円形の素管１６の先端部を前記荒成形ダイ
ス２５に対向させ、次いで同図（Ｂ）に示す様に、この
素管１６を前記荒成形ダイス２５に押し込む。この押し
込み作業に伴って前記素管１６は、前記荒成形ダイス２
５を通過してから仕上げ成形ダイス２６に押し込まれ、
更に矯正ダイス２７を通過する事で、断面小判形の中空
ステアリングシャフトとなる。
【００３２】先ず、前記荒成形ダイス２５を通過した素
管１６の外周面形状は、この荒成形ダイス２５のランド
部３０の内周面形状に合わせて、図８に示す様な形状と
なる。即ち、前記ランド部３０を通過する事で前記素管
１６の外周面形状は、小さな曲率半径を有する１対の第
一凸曲面部３９、３９と、大きな曲率半径を有する１対
の第二凸曲面部４０、４０とが交互に配置された、略小
判形となる。
管１６の外周面形状は、この荒成形ダイス２５のランド
部３０の内周面形状に合わせて、図８に示す様な形状と
なる。即ち、前記ランド部３０を通過する事で前記素管
１６の外周面形状は、小さな曲率半径を有する１対の第
一凸曲面部３９、３９と、大きな曲率半径を有する１対
の第二凸曲面部４０、４０とが交互に配置された、略小
判形となる。
【００３３】この様に、荒成形時には素管１６の外周面
形状を、全周に亙って凸曲面部とする為、マンドレル２
１（図１３参照）を省略しても、前記図１７に示す様
に、平坦部１３、１３が内方に凹んだ断面形状とはなら
ない。従って、特にマンドレル２１を使用しなくても、
この素管１６の外周面形状を前記荒成形ダイス２５のラ
ンド部３０の内周面形状とを精度良く一致させる事が可
能となる。
形状を、全周に亙って凸曲面部とする為、マンドレル２
１（図１３参照）を省略しても、前記図１７に示す様
に、平坦部１３、１３が内方に凹んだ断面形状とはなら
ない。従って、特にマンドレル２１を使用しなくても、
この素管１６の外周面形状を前記荒成形ダイス２５のラ
ンド部３０の内周面形状とを精度良く一致させる事が可
能となる。
【００３４】荒成形ダイス２５を通過した素管１６は、
続いてそのまま仕上げ成形ダイス２６の絞りテーパ部３
４に案内されて、この仕上げ成形ダイス２６のランド部
３５に押し込まれる。この結果、前記素管１６に形成さ
れた、前記１対の第二凸曲面部４０、４０が、図９に示
す様に、平坦面部４１、４１に加工される。この様に、
第二凸曲面部４０、４０を平坦面に加工する際の加工量
は僅かであり、この加工に伴って平坦面部４１、４１の
形状が崩れる事はない。
続いてそのまま仕上げ成形ダイス２６の絞りテーパ部３
４に案内されて、この仕上げ成形ダイス２６のランド部
３５に押し込まれる。この結果、前記素管１６に形成さ
れた、前記１対の第二凸曲面部４０、４０が、図９に示
す様に、平坦面部４１、４１に加工される。この様に、
第二凸曲面部４０、４０を平坦面に加工する際の加工量
は僅かであり、この加工に伴って平坦面部４１、４１の
形状が崩れる事はない。
【００３５】仕上げ成形ダイス２６のランド部３５を通
過して図９に示す様な断面小判形に形成された素管１６
は、更に矯正ダイス２７に送り込まれる事により、特に
真直度等の精度を要求される先端部の形状を整える。こ
の結果、各部が所望の形状と寸法とに加工されたなら
ば、図１（Ｃ）に示す様に、素管１６を前記各ダイス２
５〜２７より引き抜く。この様に、一部を断面小判形に
絞り加工された素管１６は、別工程に送られ、前記凹溝
７、７等を形成されて、ステアリングシャフト１（図１
１〜１２）を構成するアッパーシャフト６ａとなる。
過して図９に示す様な断面小判形に形成された素管１６
は、更に矯正ダイス２７に送り込まれる事により、特に
真直度等の精度を要求される先端部の形状を整える。こ
の結果、各部が所望の形状と寸法とに加工されたなら
ば、図１（Ｃ）に示す様に、素管１６を前記各ダイス２
５〜２７より引き抜く。この様に、一部を断面小判形に
絞り加工された素管１６は、別工程に送られ、前記凹溝
７、７等を形成されて、ステアリングシャフト１（図１
１〜１２）を構成するアッパーシャフト６ａとなる。
【００３６】上述の様に実施される本発明の中空ステア
リングシャフトの製造方法の場合、特に素管の寸法精度
を高くする事なく、しかもマンドレルを使用せずに良質
の中空ステアリングシャフトを造れる。以下、本発明の
効果を確認する為に本発明者が行なった実験に就いて説
明する。尚、実験条件は次の通りである。 素管 材質 ： ＳＴＫＭ１５Ａ 外径 ： ２１．７mm 厚さ ： ２．６mm 長さ ： ３８０mm 加工状態： 電縫原管（電縫後、引き抜き加工を施して
いない管） 加工形状 ２１．５mm×１６mmの小判形
リングシャフトの製造方法の場合、特に素管の寸法精度
を高くする事なく、しかもマンドレルを使用せずに良質
の中空ステアリングシャフトを造れる。以下、本発明の
効果を確認する為に本発明者が行なった実験に就いて説
明する。尚、実験条件は次の通りである。 素管 材質 ： ＳＴＫＭ１５Ａ 外径 ： ２１．７mm 厚さ ： ２．６mm 長さ ： ３８０mm 加工状態： 電縫原管（電縫後、引き抜き加工を施して
いない管） 加工形状 ２１．５mm×１６mmの小判形
【００３７】前記素管を前記加工形状に、下記のＡ、
Ｂ、Ｃの３種類の加工方法により加工した。 Ａ．従来方法 前記図１３に示した様に、マンドレル２１を使用する加
工方法。 Ｂ．比較方法 前記図１３に示した従来方法から、単にマンドレル２１
を省略して行なう加工方法。 Ｃ．本発明方法 前述した様に、荒成形ダイス２５と仕上げ成形ダイス２
６と矯正ダイス２７とを使用する加工方法。
Ｂ、Ｃの３種類の加工方法により加工した。 Ａ．従来方法 前記図１３に示した様に、マンドレル２１を使用する加
工方法。 Ｂ．比較方法 前記図１３に示した従来方法から、単にマンドレル２１
を省略して行なう加工方法。 Ｃ．本発明方法 前述した様に、荒成形ダイス２５と仕上げ成形ダイス２
６と矯正ダイス２７とを使用する加工方法。
【００３８】上記３種類の加工方法により素管の一部を
加工した結果を、下表に示す。
加工した結果を、下表に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】上記表中、成形荷重Ｐとは、素管をダイス
に押し込む為に要した力を言い、小さいほど好ましい。
尚、Ａ方法で成形荷重が７０００kgf に達した例では、
素管が座屈して、加工を行なえなかった。又、平面部凹
みδとは、前記図１７に示す様に、平坦面部４１、４１
の中間部が凹んだ量を示す。この様に平坦面部４１、４
１が凹むと、アッパーシャフト６ａとロアーシャフト５
とを組み合わせてステアリングシャフト１を構成した場
合に、このステアリングシャフト１を収縮させる為に要
する荷重（衝突時の収縮荷重Ｗ）がばらつき、しかもこ
の荷重が大きくなる。この荷重の増大は、衝突時の運転
者保護に影響を及ぼす為、安定させる必要がある。又、
軸方向の伸び量ｅとは、加工に伴って素管の全長が伸び
た量を表している。加工後にアッパーシャフト６ａの全
長を切り揃える作業を省略する為に、この伸び量のばら
つきは、できるだけ小さい事が好ましい。
に押し込む為に要した力を言い、小さいほど好ましい。
尚、Ａ方法で成形荷重が７０００kgf に達した例では、
素管が座屈して、加工を行なえなかった。又、平面部凹
みδとは、前記図１７に示す様に、平坦面部４１、４１
の中間部が凹んだ量を示す。この様に平坦面部４１、４
１が凹むと、アッパーシャフト６ａとロアーシャフト５
とを組み合わせてステアリングシャフト１を構成した場
合に、このステアリングシャフト１を収縮させる為に要
する荷重（衝突時の収縮荷重Ｗ）がばらつき、しかもこ
の荷重が大きくなる。この荷重の増大は、衝突時の運転
者保護に影響を及ぼす為、安定させる必要がある。又、
軸方向の伸び量ｅとは、加工に伴って素管の全長が伸び
た量を表している。加工後にアッパーシャフト６ａの全
長を切り揃える作業を省略する為に、この伸び量のばら
つきは、できるだけ小さい事が好ましい。
【００４１】前記実験の結果を表した前記表の記載から
明らかな通り、本発明の方法によれば、 板厚精度を含み、素管１６の寸法精度を厳密に規制し
なくても、品質の良い中空ステアリングシャフトを造れ
る。 マンドレルを使用しない為、成形装置の構造が簡単
で、設備費が安く済む。 マンドレルを使用せず、従って素管１６の板厚を減少
させずにこの素管１６の断面形状を変化させる為、成形
荷重が低い。この為、各成形ダイス２５〜２７のランド
部が摩耗しにくく、前記各成形ダイス２５〜２７の交換
頻度を低くして、製作費の低廉化を図れる。 加工に伴う素管１６の伸び量が少なく、しかも伸び量
のばらつきが極く少ない為、加工後に素管１６の全長を
切り揃える後工程が不要となり、やはり製作費の低廉化
を図れる。
明らかな通り、本発明の方法によれば、 板厚精度を含み、素管１６の寸法精度を厳密に規制し
なくても、品質の良い中空ステアリングシャフトを造れ
る。 マンドレルを使用しない為、成形装置の構造が簡単
で、設備費が安く済む。 マンドレルを使用せず、従って素管１６の板厚を減少
させずにこの素管１６の断面形状を変化させる為、成形
荷重が低い。この為、各成形ダイス２５〜２７のランド
部が摩耗しにくく、前記各成形ダイス２５〜２７の交換
頻度を低くして、製作費の低廉化を図れる。 加工に伴う素管１６の伸び量が少なく、しかも伸び量
のばらつきが極く少ない為、加工後に素管１６の全長を
切り揃える後工程が不要となり、やはり製作費の低廉化
を図れる。
【００４２】尚、前述の条件で本発明を実施する場合
に、前記荒成形ダイス２５の第二曲面部３３の中央部が
その両端部に対して突出する量は、０．４mm程度が適当
であった。更に、図示は省略したが、荒成形ダイス２５
と仕上成形ダイス２６とを、放電加工等により一体に造
る事もできる。
に、前記荒成形ダイス２５の第二曲面部３３の中央部が
その両端部に対して突出する量は、０．４mm程度が適当
であった。更に、図示は省略したが、荒成形ダイス２５
と仕上成形ダイス２６とを、放電加工等により一体に造
る事もできる。
【００４３】
【発明の効果】本発明の中空ステアリングシャフトの製
造方法は、以上に述べた通り構成され実施される為、品
質の良いステアリングシャフトを安価に得る事ができ
る。
造方法は、以上に述べた通り構成され実施される為、品
質の良いステアリングシャフトを安価に得る事ができ
る。
【図１】本発明の実施例を、工程順に示す断面図。
【図２】荒成形ダイスの、素管の送り方向に亙る断面形
状を示す図。
状を示す図。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】同Ｂ−Ｂ断面図。
【図５】仕上げ成形ダイスの、素管の送り方向に亙る断
面形状を示す図。
面形状を示す図。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図。
【図７】同Ｄ−Ｄ断面図。
【図８】荒成形ダイス通過後の素管の断面形状を示す
図。
図。
【図９】仕上げ成形ダイス通過後の素管の断面形状を示
す図。
す図。
【図１０】ステアリングシャフトを組み込んだステアリ
ング装置の１例を示す部分縦断側面図。
ング装置の１例を示す部分縦断側面図。
【図１１】本発明の対象となる中空ステアリングシャフ
トの１例を示す側面図。
トの１例を示す側面図。
【図１２】図１１のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】従来の製造方法を工程順に示す断面図。
【図１４】成形ダイスの、素管の送り方向に亙る断面形
状を示す図。
状を示す図。
【図１５】図１４のＦ−Ｆ断面図。
【図１６】同Ｇ−Ｇ断面図。
【図１７】成形後の素管の断面形状が歪んだ状態を示す
図。
図。
１ ステアリングシャフト ２ ステアリングコラム ３ 自在継手 ４ 伝達軸 ５ ロアーシャフト ６、６ａ アッパーシャフト ７ 凹溝 ８ 通孔 ９ 合成樹脂 １０ スプライン部 １１ 雄ねじ部 １２ 円弧部 １３ 平坦部 １４、１５ 嵌合部 １６ 素管 １７ 保持ケース １８ ダイス １９ ランド部 ２０ テーパ部 ２１ マンドレル ２２ 先端部 ２３ 欠肉部 ２４ 保持ケース ２５ 荒成形ダイス ２６ 仕上げ成形ダイス ２７ 矯正ダイス ２８ スぺーサ ２９ 絞りテーパ部 ３０ ランド部 ３１ 逃げテーパ部 ３２ 第一凹曲面部 ３３ 第二凹曲面部 ３４ 絞りテーパ部 ３５ ランド部 ３６ 逃げテーパ部 ３７ 凹曲面部 ３８ 平坦面部 ３９ 第一凸曲面部 ４０ 第二凸曲面部 ４１ 平坦面部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21C 1/00 - 3/02 B21D 41/04
Claims (1)
- 【請求項１】 断面が円形の素管の一部を、荒成形ダイ
スを通過させてから仕上げ成形ダイスに押し込み、１対
の円弧部と１対の平坦部とが交互に配置された、断面小
判形の中空ステアリングシャフトを造る、中空ステアリ
ングシャフトの製造方法であって、 前記荒成形ダイス及び仕上げ成形ダイスはそれぞれ、前
記素管の押し込み方向後ろに向かうほど断面積が次第に
狭くなる絞りテーパ部の奥端部に、前記素管をしごいて
所望形状に加工する為のランド部が形成されたものであ
り、 前記荒成形ダイスのランド部は、小さな曲率半径を有
し、内周面側が凹んだ１対の第一凹曲面部と、大きな曲
率半径を有し、内周面側が凹んだ１対の第二凹曲面部と
が交互に配置されたものであり、 前記仕上げ成形ダイスのランド部は、内周面側が凹んだ
１対の凹曲面部と１対の平坦面とが交互に配置されたも
のである、 中空ステアリングシャフトの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05230740A JP3136861B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 中空ステアリングシャフトの製造方法 |
| DE69407235T DE69407235T2 (de) | 1993-08-25 | 1994-08-05 | Verfahren zur Herstellung einer hohlen Lenkspindel |
| EP94305820A EP0640414B1 (en) | 1993-08-25 | 1994-08-05 | Method of manufacturing a hollow steering shaft |
| US08/288,073 US5511440A (en) | 1993-08-25 | 1994-08-10 | Method of manufacturing a hollow steering shaft and hollow steering shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05230740A JP3136861B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 中空ステアリングシャフトの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0760336A JPH0760336A (ja) | 1995-03-07 |
| JP3136861B2 true JP3136861B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=16912563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05230740A Expired - Lifetime JP3136861B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 中空ステアリングシャフトの製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5511440A (ja) |
| EP (1) | EP0640414B1 (ja) |
| JP (1) | JP3136861B2 (ja) |
| DE (1) | DE69407235T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3239833B2 (ja) * | 1998-02-25 | 2001-12-17 | 三菱マテリアル株式会社 | 異形管の製造方法 |
| US6230540B1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-05-15 | Meritor Heavy Vehicle Systems Llc | Method and apparatus for forming an integral bearing shoulder in a tubular axle |
| US6688513B2 (en) * | 2000-10-20 | 2004-02-10 | Nexans | Process for producing longitudinally welded tubes |
| US6807837B1 (en) * | 2003-03-26 | 2004-10-26 | Randall L. Alexoff | Method and apparatus for producing variable wall thickness tubes and hollow shafts |
| KR20060000714A (ko) * | 2004-06-29 | 2006-01-06 | 주식회사 코우 | 조향 장치용 상부 샤프트의 제조방법 및 그 제조장치 |
| US7617713B2 (en) * | 2004-12-14 | 2009-11-17 | The Goodyear Tire + Rubber Company, Inc. | Final die for wire drawing machines |
| KR100964882B1 (ko) * | 2008-01-31 | 2010-06-23 | 주식회사 코우 | 조향장치용 어퍼샤프트 가공방법 |
| FR3003780B1 (fr) * | 2013-03-28 | 2015-05-01 | Fuji Autotech France Sas | Procede de fabrication d'une colonne de direction avec tube a paroi mince, et colonne obtenue par un tel procede |
| CN103170522A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-06-26 | 金龙精密铜管集团股份有限公司 | 铜扁管生产线及其生产方法 |
| CN105127218A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-09 | 山东建筑大学 | 一种高压纳米晶15CrMoG合金管材的制备新方法 |
| CN105689423B (zh) * | 2016-03-11 | 2017-08-08 | 南通昌荣机电有限公司 | 一种制作锥套的挤压方法 |
| WO2018090309A1 (zh) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | 南通昌荣机电有限公司 | 一种制作锥套的挤压方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6114035A (ja) * | 1984-06-28 | 1986-01-22 | Hisashi Oki | ステアリングシヤフトの製造方法 |
| JPS61219416A (ja) * | 1985-03-25 | 1986-09-29 | Kobe Steel Ltd | 異形管の抽伸方法及びその装置 |
| JPH0411571A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Fuji Kiko Co Ltd | ステアリングシャフト及びその製造方法 |
| JPH07121698B2 (ja) * | 1991-04-15 | 1995-12-25 | 株式会社三星製作所 | ステアリングシャフトとその製造方法 |
| US5216912A (en) * | 1991-08-05 | 1993-06-08 | Takeru Tanaka | Steering shaft and manufacturing method therefor |
| JP3176113B2 (ja) * | 1992-01-24 | 2001-06-11 | アイシン精機株式会社 | ステアリングメインシャフトの製造方法 |
-
1993
- 1993-08-25 JP JP05230740A patent/JP3136861B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-08-05 DE DE69407235T patent/DE69407235T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-05 EP EP94305820A patent/EP0640414B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1994-08-10 US US08/288,073 patent/US5511440A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0640414A1 (en) | 1995-03-01 |
| EP0640414B1 (en) | 1997-12-10 |
| US5511440A (en) | 1996-04-30 |
| DE69407235T2 (de) | 1998-06-18 |
| DE69407235D1 (de) | 1998-01-22 |
| JPH0760336A (ja) | 1995-03-07 |
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