JP3721840B2 - スリット付チューブの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明に係るスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、自動車用操舵装置を構成するスリット付チューブを製造する為の技術の改良に関し、安価でしかも品質の良いスリット付チューブを実現するものである。尚、このスリット付チューブは、自動車用操舵装置を構成するステアリングシャフト、或は中間シャフトを構成するアウターシャフトとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用操舵装置は従来から、例えば図１５に示す様に構成している。ステアリングシャフト１は、下部ブラケット２及び上部ブラケット３により図示しない車体に支持するステアリングコラム４の内側に、回転自在に支持されている。上記ステアリングシャフト１の後端部でこのステアリングコラム４の後端開口部から突出した部分には、図示しないステアリングホイールを固定する。このステアリングホイールの動きは、上記ステアリングシャフト１から、自在継手５、中間シャフト６を介して、図示しないステアリングギアに伝達する。
【０００３】
上述の様な自動車用操舵装置を構成する、上記ステアリングシャフト１、中間シャフト６及びステアリングコラム４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。図１６は、この様な目的で全長を収縮自在としたステアリングシャフト１ａの構造の１例を示している。このステアリングシャフト１ａは、前半部（図１６の左半部）を構成するインナーシャフト７と後半部（図１６の右半部）を構成するアウターシャフト８とを、全長を収縮自在に組み合わせている。尚、図１５に示した操舵装置に組み込んだステアリングシャフト１も、衝撃に基づいて全長を縮める構造ではあるが、基本構造が本発明の対象となるものとは相違しているので、詳しい説明は省略する。又、図１６に示した構造は、インナーシャフト７を前半部に、アウターシャフト８を後半部に、それぞれ配置しているが、この配置は前後逆でも良い。従って、以下に述べるインナー、アウター、前後の記載に就いては、あくまでも図示の例に限るものであって、本発明を限定するものではない。
【０００４】
図１６に示したステアリングシャフト１ａは、中空円管状のインナーシャフト７の後端部と、図１７に詳示する、やはり中空円管状のアウターシャフト８の前端部とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に亙る相対変位自在に結合して成る。即ち、上記インナーシャフト７の後端部に絞り加工により設けた小径部９の外周面に雄セレーション１０を形成している。又、上記アウターシャフト８の前端部にやはり絞り加工により設けた小径部１１の内周面に、雌セレーション１２を形成している。そして、これら雄セレーション１０と雌セレーション１２とを係合させる事により、上記両シャフト７、８同士の間での回転力の伝達を自在としている。
【０００５】
又、上記アウターシャフト８の前端部に設けた小径部１１の前半部には、図１７に詳示する様に、それぞれがこの小径部１１の前端縁に開口する複数本の（図示の例では４本）のスリット１３、１３を、円周方向に亙って互いに等間隔で形成している。そして、円周方向に隣り合うスリット１３、１３同士の間部分に、直径方向内方に向く弾力を付与している。従って、上記雄セレーション１０と雌セレーション１２とを係合させた状態では、これら雄セレーション１０と雌セレーション１２との係合部ががたつく事がなくなる。これに対して、衝突時には上記両シャフト７、８同士が軸方向に相対変位する事を許容し、上記ステアリングシャフト１ａの全長が縮まる様にする。
【０００６】
上述の様なステアリングシャフト１ａを構成するアウターシャフト８は、例えば図１８〜１９に示す様な工程で、断面が円形の中空管である素材に絞り加工を施す事により造る。先ず、図１８（ａ）に示す様な中空円管状の素材１４を用意する。そして、第一工程でこの素材１４の前半部（図１８の左半部）に、プレス押し込み加工等の縮径加工を施す事により小径部１１を形成し、図１８（ｂ）に示す様な第一中間素材１６とする。この第一中間素材１６の小径部１１の内径ｒ11は、上記小径部１１の内周面に形成すべき雌セレーション１２｛図１８（ｄ）（ｅ）｝のピッチ円直径より僅かに小さく造る。尚、この雌セレーション１２の加工方法に関しては、本発明の要旨とは関係しないし、特願平１０−５１８８０号に詳しく記載してあるので、詳しい説明は省略する。
【０００７】
次いで、第二工程として、上記小径部１１の先半部で円周方向等間隔位置に、それぞれがこの小径部１１の先端面に開口するスリット１３、１３を形成して、図１８（ｃ）に示す様な第二中間素材１７とする。この様に、スリット１３、１３を形成する方法が、本発明の対象となる。
次いで、第三工程として、上記第二中間素材１７のうちの上記小径部１１の内周面部分に、図１９（ａ）〜（ｃ）に示す様に、外周面に雄セレーション状の凹凸形状を有するパンチ１８を押し込む事により、図１８（ｄ）（ｅ）に示す様な、上記小径部１１の内周面に雌セレーション１２を有する、アウターシャフト８とする。上記パンチ１８の押し込み作業の際、上記小径部１１は拘束ダイス１９に挿入して、外周面を抑え付けておく。
【０００８】
尚、上記パンチ１８により上記小径部１１の内周面に雌セレーション１２を形成する際に、この小径部１１は直径方向外方に逃げようとするが、上記拘束ダイス１９により拘束されている為逃げる事ができず、上記小径部１１の内周面に精密な形状を有する上記雌セレーション１２を形成できる。上記各スリット１３、１３をプレスによる打ち抜き加工で形成した場合には、加工時に生じる残留応力の影響で、上記小径部１１の形状が多少なりとも歪んでいる。この歪みが小さい場合には、上記雌セレーション１２を形成する際に於ける、上記パンチ１８の外周面と拘束ダイス１９の内周面との間での拘束による高い静水圧効果により、上記雌セレーション１２の形成加工中に矯正される。
【００１０】
又、上述の様に上記小径部１１に上記パンチ１８を押し込む事により、この小径部１１の内周面に上記雌セレーション１２を加工すると、加工完了時に於いてこの小径部１１の形状は、図１８（ｄ）に示す様に先細のテーパ状になる。そこで、この小径部１１の前端部を拡径する方向に押し広げて、この小径部１１の前半部の形状及び寸法を矯正する。この様な矯正作業は、この小径部１１の前半部のスプリングバック量を見込んで広げ量を設定する事により行なう。この様にして矯正作業を行なえば、上記小径部１１の前半部の寸法並びに形状精度を良好にできる。
【００１１】
上述の様にして得られた、図１８（ｅ）に示す様な形状を有するアウターシャフト８は、別途製作したインナーシャフト７とセレーション係合させて、自動車用操舵装置を構成するステアリングシャフト或は中間シャフトとする。尚、上記雌セレーション１２とインナーシャフト７の雄セレーション１０とは、隙間がない状態で組立て、且つ軸方向には相互に摺動できる程度に、上記アウターシャフト８側にばね力を付与する。この様なばね力は、上記各スリット１３、１３の間に存在する部分のばね効果を利用して得る。従って、車輪から伝わる振動を、上記雌セレーション１２と雄セレーション１０との嵌合部での微小な軸方向の動きにより吸収し、上記振動がステアリングホイールにまで伝わる事を防止できる。又、自動車の衝突時に収縮して、運転者を保護する。
【００１２】
上述の様なスリット１３、１３を有するアウターシャフト８の様な、スリット付チューブを造るべく、素材となるチューブの端部にスリットを加工する作業は、フライス盤等を使用した切削加工、或はプレスによる打ち抜き加工により行なう。このうち、切削加工による場合は、加工に伴う変形を低く抑えて、高品質のスリット付チューブを得られるが、加工時間を要し、加工コストが嵩む事が避けられない。これに対して、打ち抜き加工の場合には、加工コストを低く抑えられる代わりに、加工に伴う変形が大きくなる。この変形が大きくなると、前述の図１８（ｄ）（ｅ）、図１９に示した様に、スリット付チューブであるアウターシャフト８の内周面に雌セレーション１２を加工する作業時に、この内周面とパンチ１８との係合状態が不正規になり、品質の良い雌セレーション１２の加工を行なえなくなる。打ち抜き加工後に変形分を修正する、矯正作業を行なう事は可能であるが、工程が増えて加工コストが嵩むだけでなく、変形の程度が著しい場合には、必ずしも品質の良いスリット付チューブを得られない場合もある。
【００１３】
そこで、図２０（ａ）に示す様に、アウターシャフト８の先端寄り部分に、環状部２０を残してスリット１３ａ、１３ａを形成した後、同図（ｂ）に示す様にこの環状部２０を切断除去して、先端縁に開口するスリット１３、１３を得る事が行なわれている。この様な方法によれば、スリットの打ち抜き加工時に上記アウターシャフト８の先端部の形状が歪む事を防止して、高品質のアウターシャフト８を得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図２０に示す様な方法で、先端縁側に開口したスリット１３、１３を加工する場合には、加工工程の増大によりコストが嵩むだけでなく、環状部２０を除去する分、材料の歩留が悪化する。この為、スリット付チューブのコストが嵩む事が避けられない。
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、この様な事情に鑑みて、高品質のスリットチューブを低コストで得るべく発明したものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、中空円管状のチューブの軸方向端部に、それぞれの一端部をこのチューブの軸方向端面に開口させたスリットを形成する為に使用する。
このうち、請求項１に記載したスリット付チューブの製造方法は、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有する先端部を備え、この先端部の先端面で上記チューブの外周面に対向する面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたパンチを、このチューブの直径方向に関して外径側から内径側に向け移動させる。そして、このパンチの先端部によりこのチューブの端部に上記スリットを、このパンチを上記チューブの内径側に移動させる動作のみで、上記軸方向端面の開口から遠い奥端側からこの開口に向け連続して形成する。
又、請求項３に記載したスリット付チューブの製造装置は、ダイスと、１対のパンチとを備える。このうちのダイスは、上記チューブの軸方向端部にほぼ隙間なく挿入自在で、上記スリットを打ち抜く事により生じた打ち抜き滓を受け入れ自在なダイス孔を直径方向に亙って形成した円柱状である。又、上記各パンチは、上記ダイスの直径方向に関して両側に、このダイスを挟む状態で配置され、このダイスに対する同期した遠近動を自在とされている。そして、上記各パンチの先端部は、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有し、上記チューブの外周面に対向する先端面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたものである。
又、好ましくは、上記チューブの円周方向反対側の少なくとも２個所位置を同時に打ち抜いて、上記スリットを形成する。
【００１６】
【作用】
上述の様に構成する本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置によれば、チューブの端部へのスリットの加工を、このスリットの奥端側から開口端側に向け徐々に行なえる。従って、パンチから被加工物であるチューブに加わる荷重を低減して、加工に伴うこのチューブの歪みを低く抑える事ができる。
特に、円周方向反対側２個所位置を同時に打ち抜けば、上記チューブの歪みをより一層少なく抑える事ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜９は、本発明の実施の形態の１例を示している。先ず、図１にその全体構成を示した、本発明のスリット付チューブの製造装置２１に就いて説明する。この製造装置２１は、互いに平行に配置された基板２２と天板２３とを備える。このうちの天板２３は基板２２の上方に、図示しないガイドロッドにより案内した状態で昇降自在に支持すると共に、やはり図示しないばねにより、上方に向く弾力を付与している。この様な製造装置２１の使用時には、上記基板２２を図示しないプレス装置のテーブル上に載置し、上記天板２３の上面にこのプレス装置のラム（押圧部）を対向させる。
【００１８】
上記基板２２の中央部上面には、ダイス２４を、この基板２２の上面に対し平行に支持している。このダイス２４は円柱状で、被加工物であり端部にスリット１３、１３（後述する図４〜８参照）を形成すべきチューブ２５（前述のアウターシャフト８に相当する）に隙間なく挿入自在な外径を有する。又、上記ダイス２４には、上記スリット１３、１３を打ち抜く事により生じた打ち抜き滓２６、２６（後述する図４、５、８、９参照）を受け入れ自在なダイス孔２７を、直径方向に亙って形成している。このダイス孔２７の幅Ｗ27は、上記各スリット１３、１３の幅Ｗ13よりも僅かに大きい（Ｗ 27 ＞Ｗ 13 ）。又、上記ダイス孔２７は、上記基板２２の上面に対し平行に配置している。
【００１９】
又、この基板２２の上面で上記ダイス２４を直径方向反対側から挟む位置には、１対のガイドブロック２８、２８を設けている。そして、これら両ガイドブロック２８、２８にそれぞれパンチ２９、２９を、上記基板２２の上面に対し平行移動自在に支持している。又、これら両パンチ２９、２９は、互いに同心に配置している。更に、これら両パンチ２９、２９の基端部は、それぞれ被駆動側カムブロック３０、３０に結合固定している。一方、上記天板２３の下面でこれら両カムブロック３０、３０の上方位置には、駆動側カム３１、３１を固定している。そして、これら両駆動側カム３１、３１と、上記各被駆動側カムブロック３０、３０に形成したカム孔３２、３２とを係合させている。これら各駆動側カム３１、３１とカム孔３２、３２とは、上方に向かう程互いに近づく方向に傾斜している。従って、上記１対のカムブロック３０、３０は、上記天板２３の下降に伴って互いに近づく方向に平行移動し、上記１対のパンチ２９、２９の先端同士を互いに近づける。
【００２０】
これら各パンチ２９、２９は、上記各ガイドブロック２８、２８に摺動自在に係合した平板状の基部３３と、この基部３３の端部から連続する平板状の先端部３４とから成る。この先端部３４の先端面３５の幅Ｗ35は、前記チューブ２５に形成すべきスリット１３、１３の幅Ｗ13に見合うもので、前記ダイス孔２７の幅Ｗ27よりも僅かに小さい（Ｗ35≒Ｗ13＜Ｗ27）。又、上記先端面３５は、上記チューブ２５の中心軸（外周面）に対し、それぞれ角度αだけ傾斜している。この先端面３５の傾斜方向は、上記各スリット１３、１３の開口端となる、上記チューブ２５の先端縁に向かう程、上記チューブ２５の中心軸から遠ざかる方向としている。更に、上記チューブ２５の外周面に対向する、上記先端面３５のうちで、このチューブ２５の中心軸から最も離れた部分を、このチューブ２５の軸方向端面よりも軸方向外方（図２、４、６、８の上方）に外れた部分に位置させている。
【００２１】
尚、前記ダイス２４の中間部で、前記ダイス孔２７の基端部に対応する部分には、図２、４、６、８に示す様に、ストッパリング３６を外嵌固定している。このストッパリング３６の一部で上記ダイス孔２７の端部に整合する位置には、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４を挿通自在な切り欠き３７、３７を形成している。この様なストッパリング３６は、上記チューブ２５の軸方向に亙る位置決めを図ると共に、上記各パンチ２９、２９による上記スリット１３、１３の加工時に、上記チューブ２５が軸方向にずれ動く事を防止する役目を果たす。
【００２２】
上述の様な製造装置２１を使用して、上記チューブ２５の端部にスリット１３、１３を形成する作業は、次の様にして行なう。
先ず、第一工程として、図２〜３に示す様に、チューブ２５の端部に形成した小径部１１をダイス２４に外嵌し、このチューブ２５の先端縁を上記ストッパリング３６に突き当てる。この状態では、前記天板２３は図１に示す様に上昇位置にあり、上記１対のパンチ２９、２９同士の間隔は、同図に示す様に互いに十分に離れている。
【００２３】
上述の様にダイス２４にチューブ２５を外嵌したならば、図示しないプレス加工機のラムを下降させて、このラムにより上記天板２３を下方に押圧する。この結果、この天板２３の下面に固定した前記１対の駆動側カム３１、３１と前記カム孔３２、３２との係合により、前記１対の被駆動側カムブロック３０、３０が、互いに近づく方向に平行移動する。そして、これら両カムブロック３０、３０にそれぞれの基端部を結合固定した、上記１対のパンチ２９、２９同士が互いに近づき合う。そして、図４〜５に示す様に、これら両パンチ２９、２９の先端部３４、３４が、上記チューブ２５の先端部の直径方向反対側２個所位置を同時に打ち抜いて、これら各位置に、それぞれ上記チューブ２５の先端縁に開口するスリット１３、１３を、上記両パンチ２９、２９の、このチューブ２５の内径側に移動させる動作のみで形成する。
【００２４】
この際、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４の先端面３５、３５は上記チューブ２５の外周面に、これら各先端面３５、３５の全長に亙り同時に突き当たるのではなく、上記チューブ２５の先端縁から遠い側から順次突き当たる。そして、突き当たった部分から、順次上記スリット１３、１３の加工を行なう。従って、上記各パンチ２９、２９から被加工物であるチューブ２５に加わる荷重を低減して、加工に伴うこのチューブ２５の歪みを低く抑える事ができる。又、上記チューブ２５の先端部は、スリット１３、１３の加工の最終段階まで、円周方向に連続している。この為、スリット１３、１３の加工進行に伴い、円周方向に隣り合うスリット１３、１３同士の間部分が変形するのを有効に防止できる。この加工時に、このチューブ２５には、上記パンチ２９、２９から、先端側に向くスラスト荷重が加わるが、この荷重は前記ストッパリング３６が支承して、上記チューブ２５が軸方向にずれ動く事を防止する。又、図示の様に、直径方向反対側に位置する１対のスリット１３、１３を同時に加工する場合には、複数のスリット１３、１３を形成する為に要する加工時間の短縮を図れる。しかも、加工に伴って上記チューブ２５及びダイス２４に加わるラジアル荷重が相殺されるので、このダイス２４の支持強度を特に高くする必要がなくなる。又、上記チューブ２５の先端部の変形も、より僅少に抑える事ができる。
【００２５】
尚、上記各先端面３５、３５の傾斜角度αは、大きい程上記スリット１３、１３の打ち抜き加工に要する荷重を低減して、加工に伴う上記チューブ２５の変形を低く抑える事ができる。但し、上記傾斜角度αを大きくし過ぎると、打ち抜き加工に伴って前記ダイス孔２７内に押し込まれた打ち抜き滓２６、２６同士が干渉し（ダイス孔２７内でぶつかり合い）、これら各打ち抜き滓２６、２６を押圧している上記各パンチ２９、２９を損傷する。そこで、上記傾斜角度αは、この様な干渉が生じない範囲で設計的に定める。ちなみに、この傾斜角度αは、上記チューブ２５の径が大きくなる程、上記各スリット１３、１３の長さが短くなる程、大きくできる。例えば、一般的なステアリングシャフト或は中間シャフトを造る場合には、上記傾斜角度αは４度程度が適当であるが、状況に応じて請求項２、４に記載した様に、２〜１５度程度の値を採用できる。
【００２６】
上述の様にして、上記チューブ２５の先端部の直径方向反対側２個所位置にスリット１３、１３を形成したならば、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４をこれら各スリット１３、１３から抜き出す。この作業は、単にプレス装置のラムを上昇させ、前記天板２３を図示しないばねの弾力により上昇させる事により行なえる。そして、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４を上記各スリット１３、１３から完全に抜き出した後、図６〜７に示す様に、上記チューブ２５を９０度回転させる。これと共に、上記ダイス２４のダイス孔２７内に残留する打ち抜き滓２６を排出する。そして、上記各パンチ２９、２９の先端部を、このチューブ２５の先端部で、未だスリット１３、１３を形成していない部分に対向させる。
【００２７】
次いで、図８〜９に示す様に、再び１対のパンチ２９、２９同士を近づけて、先に形成した１対のスリット１３、１３同士の間に、新たに１対のスリット１３、１３を形成する。この結果、先端部に設けた小径部１１の先半部の円周方向等間隔の４個所位置に、それぞれが先端縁に開口したスリット１３、１３を形成した、スリット付チューブ３８を得られる。このスリット付チューブ３８の、スリット１３、１３の加工に伴う歪みは僅少である為、このスリット付チューブ１３に特に矯正を施す事なく、次の加工工程（例えば前述の図１９に示した、雌セレーション１２の加工工程）に移せる。
【００２８】
【実施例】
本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験は、パンチの形状の違いがスリット１３、１３の形成作業に伴うスリット付チューブ３８の歪みに及ぼす影響を知る為、本発明品と比較品とを含め、３種類のパンチ２９、２９ａ、２９ｂを使用して行なった。使用したパンチ２９、２９ａ、２９ｂは、次の▲１▼〜▲３▼の３種類である。
▲１▼ 本発明品
前述の図２〜３に示す様に、先端面３５の傾斜角度αが４度であり、スリット１３、１３の開口端に向かう程チューブ２５の中心軸から遠ざかる方向に傾斜したパンチ２９。
▲２▼ 比較品１
図１０〜１１に示す様に、先端面３５ａの傾斜角度が０度、即ち先端面がチューブ２５の中心軸と平行であるパンチ２９ａ。
▲３▼ 比較品２
図１２〜１３に示す様に、先端面３５ｂの傾斜角度αが４度であり、スリット１３、１３の開口端に向かう程チューブ２５の中心軸に近づく方向に傾斜したパンチ２９ｂ。
【００２９】
又、加工条件は次の通りである。
チューブ材質 ＳＴＫＭ１２Ｂ
絞り長さ（小径部１１の全長） ７０mm
絞り部の内径 １８．０mm
絞り部の外径 ２３．７mm
絞り部の厚さ ３．１mm
スリット１３の長さ ４０mm
スリット１３の幅 ５mm
スリット１３の数 ４本
【００３０】
上述の様な条件で、上記各パンチ２９、２９ａ、２９ｂを使用してスリット１３、１３を形成したところ、▲１▼に示した本発明に属するパンチ２９による場合には、加工後に於ける絞り部（小径部１１）の先端開口部の外径は２３．８mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が０．１mm広がったのみで、続く加工に悪影響を及ぼす様な変形は生じなかった。
これに対して、▲２▼に示した様な、比較例１のパンチ２９ａによる場合には、加工後に於ける絞り部の先端開口部の外径は２４．７〜２５mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が１〜１．３mmも広がり、そのままでは続く加工を行なえない状態となった。
更に、▲３▼に示した様な、比較例１のパンチ２９ａによる場合には、加工後に於ける絞り部の先端開口部の外径は２４．６１〜２４．６５mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が０．９１〜０．９５mmも広がり、そのままでは続く加工を行なえない状態となった。
【００３１】
上記比較例１の場合に変形量が大きくなる理由は、加工時に一度に大きな荷重が加わる為と考えられる。又、上記比較例２の場合に変形量が大きくなる理由は、スリット１３、１３がそれぞれの開口端から形成される為、先に形成された開口端部が、続いて行なわれる奥側の加工に伴って変形する為と考えられる。
何れにしても、本発明によれば、これら一連の実験の結果を示す図１４から明らかな様に、品質の良いスリット付チューブを能率良く造れる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、高品質のスリット付チューブを能率良く造れて、自動車用操舵装置等のコスト低減と性能向上とに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、スリット付チューブの製造装置の全体構成を示す縦断面図。
【図２】加工の第一工程で加工前の状態を示す、図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】加工の第一工程で加工後の状態を示す、図２と同様の図。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図。
【図６】加工の第二工程で加工前の状態を示す、図２と同様の図。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図。
【図８】加工の第二工程で加工後の状態を示す、図２と同様の図。
【図９】図８のＥ−Ｅ断面図。
【図１０】本発明の効果を確認する為に行なった実験に比較例１として使用したパンチを示す、図２と同様の図。
【図１１】図１０のＦ−Ｆ断面図。
【図１２】本発明の効果を確認する為に行なった実験に比較例２として使用したパンチを示す、図２と同様の図。
【図１３】図１２のＧ−Ｇ断面図。
【図１４】本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示すグラフ。
【図１５】スリット付チューブを組み込む装置の１例として自動車用操舵装置を示す部分縦断側面図。
【図１６】スリット付チューブであるアウターシャフトを組み込んだステアリングシャフトの部分切断側面図及び断面図。
【図１７】このアウターシャフトの部分切断側面図及び端面図。
【図１８】このアウターシャフトの加工工程を順番に示す部分切断側面図及び端面図。
【図１９】このアウターシャフトの内周面に雌スプラインを形成する加工工程を順番に示す断面図。
【図２０】このアウターシャフトの端部にスリットを形成する加工工程を順番に示す、断面図或は側面図と端面図。
【符号の説明】
１、１ａ ステアリングシャフト
２ 下部ブラケット
３ 上部ブラケット
４ ステアリングコラム
５ 自在継手
６ 中間シャフト
７ インナーシャフト
８ アウターシャフト
９ 小径部
１０ 雄セレーション
１１ 小径部
１２ 雌セレーション
１３、１３ａ スリット
１４ 素材
１６ 第一中間素材
１７ 第二中間素材
１８ パンチ
１９ 拘束ダイス
２０ 環状部
２１ 製造装置
２２ 基板
２３ 天板
２４ ダイス
２５ チューブ
２６ 打ち抜き滓
２７ ダイス孔
２８ ガイドブロック
２９、２９ａ、２９ｂ パンチ
３０ 被駆動側カムブロック
３１ 駆動側カム
３２ カム孔
３３ 基部
３４ 先端部
３５、３５ａ、３５ｂ 先端面
３６ ストッパリング
３７ 切り欠き
３８ スリット付チューブ
【発明が属する技術分野】
この発明に係るスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、自動車用操舵装置を構成するスリット付チューブを製造する為の技術の改良に関し、安価でしかも品質の良いスリット付チューブを実現するものである。尚、このスリット付チューブは、自動車用操舵装置を構成するステアリングシャフト、或は中間シャフトを構成するアウターシャフトとして利用する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用操舵装置は従来から、例えば図１５に示す様に構成している。ステアリングシャフト１は、下部ブラケット２及び上部ブラケット３により図示しない車体に支持するステアリングコラム４の内側に、回転自在に支持されている。上記ステアリングシャフト１の後端部でこのステアリングコラム４の後端開口部から突出した部分には、図示しないステアリングホイールを固定する。このステアリングホイールの動きは、上記ステアリングシャフト１から、自在継手５、中間シャフト６を介して、図示しないステアリングギアに伝達する。
【０００３】
上述の様な自動車用操舵装置を構成する、上記ステアリングシャフト１、中間シャフト６及びステアリングコラム４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。図１６は、この様な目的で全長を収縮自在としたステアリングシャフト１ａの構造の１例を示している。このステアリングシャフト１ａは、前半部（図１６の左半部）を構成するインナーシャフト７と後半部（図１６の右半部）を構成するアウターシャフト８とを、全長を収縮自在に組み合わせている。尚、図１５に示した操舵装置に組み込んだステアリングシャフト１も、衝撃に基づいて全長を縮める構造ではあるが、基本構造が本発明の対象となるものとは相違しているので、詳しい説明は省略する。又、図１６に示した構造は、インナーシャフト７を前半部に、アウターシャフト８を後半部に、それぞれ配置しているが、この配置は前後逆でも良い。従って、以下に述べるインナー、アウター、前後の記載に就いては、あくまでも図示の例に限るものであって、本発明を限定するものではない。
【０００４】
図１６に示したステアリングシャフト１ａは、中空円管状のインナーシャフト７の後端部と、図１７に詳示する、やはり中空円管状のアウターシャフト８の前端部とを、回転力の伝達自在に、且つ軸方向に亙る相対変位自在に結合して成る。即ち、上記インナーシャフト７の後端部に絞り加工により設けた小径部９の外周面に雄セレーション１０を形成している。又、上記アウターシャフト８の前端部にやはり絞り加工により設けた小径部１１の内周面に、雌セレーション１２を形成している。そして、これら雄セレーション１０と雌セレーション１２とを係合させる事により、上記両シャフト７、８同士の間での回転力の伝達を自在としている。
【０００５】
又、上記アウターシャフト８の前端部に設けた小径部１１の前半部には、図１７に詳示する様に、それぞれがこの小径部１１の前端縁に開口する複数本の（図示の例では４本）のスリット１３、１３を、円周方向に亙って互いに等間隔で形成している。そして、円周方向に隣り合うスリット１３、１３同士の間部分に、直径方向内方に向く弾力を付与している。従って、上記雄セレーション１０と雌セレーション１２とを係合させた状態では、これら雄セレーション１０と雌セレーション１２との係合部ががたつく事がなくなる。これに対して、衝突時には上記両シャフト７、８同士が軸方向に相対変位する事を許容し、上記ステアリングシャフト１ａの全長が縮まる様にする。
【０００６】
上述の様なステアリングシャフト１ａを構成するアウターシャフト８は、例えば図１８〜１９に示す様な工程で、断面が円形の中空管である素材に絞り加工を施す事により造る。先ず、図１８（ａ）に示す様な中空円管状の素材１４を用意する。そして、第一工程でこの素材１４の前半部（図１８の左半部）に、プレス押し込み加工等の縮径加工を施す事により小径部１１を形成し、図１８（ｂ）に示す様な第一中間素材１６とする。この第一中間素材１６の小径部１１の内径ｒ11は、上記小径部１１の内周面に形成すべき雌セレーション１２｛図１８（ｄ）（ｅ）｝のピッチ円直径より僅かに小さく造る。尚、この雌セレーション１２の加工方法に関しては、本発明の要旨とは関係しないし、特願平１０−５１８８０号に詳しく記載してあるので、詳しい説明は省略する。
【０００７】
次いで、第二工程として、上記小径部１１の先半部で円周方向等間隔位置に、それぞれがこの小径部１１の先端面に開口するスリット１３、１３を形成して、図１８（ｃ）に示す様な第二中間素材１７とする。この様に、スリット１３、１３を形成する方法が、本発明の対象となる。
次いで、第三工程として、上記第二中間素材１７のうちの上記小径部１１の内周面部分に、図１９（ａ）〜（ｃ）に示す様に、外周面に雄セレーション状の凹凸形状を有するパンチ１８を押し込む事により、図１８（ｄ）（ｅ）に示す様な、上記小径部１１の内周面に雌セレーション１２を有する、アウターシャフト８とする。上記パンチ１８の押し込み作業の際、上記小径部１１は拘束ダイス１９に挿入して、外周面を抑え付けておく。
【０００８】
尚、上記パンチ１８により上記小径部１１の内周面に雌セレーション１２を形成する際に、この小径部１１は直径方向外方に逃げようとするが、上記拘束ダイス１９により拘束されている為逃げる事ができず、上記小径部１１の内周面に精密な形状を有する上記雌セレーション１２を形成できる。上記各スリット１３、１３をプレスによる打ち抜き加工で形成した場合には、加工時に生じる残留応力の影響で、上記小径部１１の形状が多少なりとも歪んでいる。この歪みが小さい場合には、上記雌セレーション１２を形成する際に於ける、上記パンチ１８の外周面と拘束ダイス１９の内周面との間での拘束による高い静水圧効果により、上記雌セレーション１２の形成加工中に矯正される。
【００１０】
又、上述の様に上記小径部１１に上記パンチ１８を押し込む事により、この小径部１１の内周面に上記雌セレーション１２を加工すると、加工完了時に於いてこの小径部１１の形状は、図１８（ｄ）に示す様に先細のテーパ状になる。そこで、この小径部１１の前端部を拡径する方向に押し広げて、この小径部１１の前半部の形状及び寸法を矯正する。この様な矯正作業は、この小径部１１の前半部のスプリングバック量を見込んで広げ量を設定する事により行なう。この様にして矯正作業を行なえば、上記小径部１１の前半部の寸法並びに形状精度を良好にできる。
【００１１】
上述の様にして得られた、図１８（ｅ）に示す様な形状を有するアウターシャフト８は、別途製作したインナーシャフト７とセレーション係合させて、自動車用操舵装置を構成するステアリングシャフト或は中間シャフトとする。尚、上記雌セレーション１２とインナーシャフト７の雄セレーション１０とは、隙間がない状態で組立て、且つ軸方向には相互に摺動できる程度に、上記アウターシャフト８側にばね力を付与する。この様なばね力は、上記各スリット１３、１３の間に存在する部分のばね効果を利用して得る。従って、車輪から伝わる振動を、上記雌セレーション１２と雄セレーション１０との嵌合部での微小な軸方向の動きにより吸収し、上記振動がステアリングホイールにまで伝わる事を防止できる。又、自動車の衝突時に収縮して、運転者を保護する。
【００１２】
上述の様なスリット１３、１３を有するアウターシャフト８の様な、スリット付チューブを造るべく、素材となるチューブの端部にスリットを加工する作業は、フライス盤等を使用した切削加工、或はプレスによる打ち抜き加工により行なう。このうち、切削加工による場合は、加工に伴う変形を低く抑えて、高品質のスリット付チューブを得られるが、加工時間を要し、加工コストが嵩む事が避けられない。これに対して、打ち抜き加工の場合には、加工コストを低く抑えられる代わりに、加工に伴う変形が大きくなる。この変形が大きくなると、前述の図１８（ｄ）（ｅ）、図１９に示した様に、スリット付チューブであるアウターシャフト８の内周面に雌セレーション１２を加工する作業時に、この内周面とパンチ１８との係合状態が不正規になり、品質の良い雌セレーション１２の加工を行なえなくなる。打ち抜き加工後に変形分を修正する、矯正作業を行なう事は可能であるが、工程が増えて加工コストが嵩むだけでなく、変形の程度が著しい場合には、必ずしも品質の良いスリット付チューブを得られない場合もある。
【００１３】
そこで、図２０（ａ）に示す様に、アウターシャフト８の先端寄り部分に、環状部２０を残してスリット１３ａ、１３ａを形成した後、同図（ｂ）に示す様にこの環状部２０を切断除去して、先端縁に開口するスリット１３、１３を得る事が行なわれている。この様な方法によれば、スリットの打ち抜き加工時に上記アウターシャフト８の先端部の形状が歪む事を防止して、高品質のアウターシャフト８を得られる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図２０に示す様な方法で、先端縁側に開口したスリット１３、１３を加工する場合には、加工工程の増大によりコストが嵩むだけでなく、環状部２０を除去する分、材料の歩留が悪化する。この為、スリット付チューブのコストが嵩む事が避けられない。
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、この様な事情に鑑みて、高品質のスリットチューブを低コストで得るべく発明したものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、中空円管状のチューブの軸方向端部に、それぞれの一端部をこのチューブの軸方向端面に開口させたスリットを形成する為に使用する。
このうち、請求項１に記載したスリット付チューブの製造方法は、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有する先端部を備え、この先端部の先端面で上記チューブの外周面に対向する面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたパンチを、このチューブの直径方向に関して外径側から内径側に向け移動させる。そして、このパンチの先端部によりこのチューブの端部に上記スリットを、このパンチを上記チューブの内径側に移動させる動作のみで、上記軸方向端面の開口から遠い奥端側からこの開口に向け連続して形成する。
又、請求項３に記載したスリット付チューブの製造装置は、ダイスと、１対のパンチとを備える。このうちのダイスは、上記チューブの軸方向端部にほぼ隙間なく挿入自在で、上記スリットを打ち抜く事により生じた打ち抜き滓を受け入れ自在なダイス孔を直径方向に亙って形成した円柱状である。又、上記各パンチは、上記ダイスの直径方向に関して両側に、このダイスを挟む状態で配置され、このダイスに対する同期した遠近動を自在とされている。そして、上記各パンチの先端部は、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有し、上記チューブの外周面に対向する先端面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたものである。
又、好ましくは、上記チューブの円周方向反対側の少なくとも２個所位置を同時に打ち抜いて、上記スリットを形成する。
【００１６】
【作用】
上述の様に構成する本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置によれば、チューブの端部へのスリットの加工を、このスリットの奥端側から開口端側に向け徐々に行なえる。従って、パンチから被加工物であるチューブに加わる荷重を低減して、加工に伴うこのチューブの歪みを低く抑える事ができる。
特に、円周方向反対側２個所位置を同時に打ち抜けば、上記チューブの歪みをより一層少なく抑える事ができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜９は、本発明の実施の形態の１例を示している。先ず、図１にその全体構成を示した、本発明のスリット付チューブの製造装置２１に就いて説明する。この製造装置２１は、互いに平行に配置された基板２２と天板２３とを備える。このうちの天板２３は基板２２の上方に、図示しないガイドロッドにより案内した状態で昇降自在に支持すると共に、やはり図示しないばねにより、上方に向く弾力を付与している。この様な製造装置２１の使用時には、上記基板２２を図示しないプレス装置のテーブル上に載置し、上記天板２３の上面にこのプレス装置のラム（押圧部）を対向させる。
【００１８】
上記基板２２の中央部上面には、ダイス２４を、この基板２２の上面に対し平行に支持している。このダイス２４は円柱状で、被加工物であり端部にスリット１３、１３（後述する図４〜８参照）を形成すべきチューブ２５（前述のアウターシャフト８に相当する）に隙間なく挿入自在な外径を有する。又、上記ダイス２４には、上記スリット１３、１３を打ち抜く事により生じた打ち抜き滓２６、２６（後述する図４、５、８、９参照）を受け入れ自在なダイス孔２７を、直径方向に亙って形成している。このダイス孔２７の幅Ｗ27は、上記各スリット１３、１３の幅Ｗ13よりも僅かに大きい（Ｗ 27 ＞Ｗ 13 ）。又、上記ダイス孔２７は、上記基板２２の上面に対し平行に配置している。
【００１９】
又、この基板２２の上面で上記ダイス２４を直径方向反対側から挟む位置には、１対のガイドブロック２８、２８を設けている。そして、これら両ガイドブロック２８、２８にそれぞれパンチ２９、２９を、上記基板２２の上面に対し平行移動自在に支持している。又、これら両パンチ２９、２９は、互いに同心に配置している。更に、これら両パンチ２９、２９の基端部は、それぞれ被駆動側カムブロック３０、３０に結合固定している。一方、上記天板２３の下面でこれら両カムブロック３０、３０の上方位置には、駆動側カム３１、３１を固定している。そして、これら両駆動側カム３１、３１と、上記各被駆動側カムブロック３０、３０に形成したカム孔３２、３２とを係合させている。これら各駆動側カム３１、３１とカム孔３２、３２とは、上方に向かう程互いに近づく方向に傾斜している。従って、上記１対のカムブロック３０、３０は、上記天板２３の下降に伴って互いに近づく方向に平行移動し、上記１対のパンチ２９、２９の先端同士を互いに近づける。
【００２０】
これら各パンチ２９、２９は、上記各ガイドブロック２８、２８に摺動自在に係合した平板状の基部３３と、この基部３３の端部から連続する平板状の先端部３４とから成る。この先端部３４の先端面３５の幅Ｗ35は、前記チューブ２５に形成すべきスリット１３、１３の幅Ｗ13に見合うもので、前記ダイス孔２７の幅Ｗ27よりも僅かに小さい（Ｗ35≒Ｗ13＜Ｗ27）。又、上記先端面３５は、上記チューブ２５の中心軸（外周面）に対し、それぞれ角度αだけ傾斜している。この先端面３５の傾斜方向は、上記各スリット１３、１３の開口端となる、上記チューブ２５の先端縁に向かう程、上記チューブ２５の中心軸から遠ざかる方向としている。更に、上記チューブ２５の外周面に対向する、上記先端面３５のうちで、このチューブ２５の中心軸から最も離れた部分を、このチューブ２５の軸方向端面よりも軸方向外方（図２、４、６、８の上方）に外れた部分に位置させている。
【００２１】
尚、前記ダイス２４の中間部で、前記ダイス孔２７の基端部に対応する部分には、図２、４、６、８に示す様に、ストッパリング３６を外嵌固定している。このストッパリング３６の一部で上記ダイス孔２７の端部に整合する位置には、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４を挿通自在な切り欠き３７、３７を形成している。この様なストッパリング３６は、上記チューブ２５の軸方向に亙る位置決めを図ると共に、上記各パンチ２９、２９による上記スリット１３、１３の加工時に、上記チューブ２５が軸方向にずれ動く事を防止する役目を果たす。
【００２２】
上述の様な製造装置２１を使用して、上記チューブ２５の端部にスリット１３、１３を形成する作業は、次の様にして行なう。
先ず、第一工程として、図２〜３に示す様に、チューブ２５の端部に形成した小径部１１をダイス２４に外嵌し、このチューブ２５の先端縁を上記ストッパリング３６に突き当てる。この状態では、前記天板２３は図１に示す様に上昇位置にあり、上記１対のパンチ２９、２９同士の間隔は、同図に示す様に互いに十分に離れている。
【００２３】
上述の様にダイス２４にチューブ２５を外嵌したならば、図示しないプレス加工機のラムを下降させて、このラムにより上記天板２３を下方に押圧する。この結果、この天板２３の下面に固定した前記１対の駆動側カム３１、３１と前記カム孔３２、３２との係合により、前記１対の被駆動側カムブロック３０、３０が、互いに近づく方向に平行移動する。そして、これら両カムブロック３０、３０にそれぞれの基端部を結合固定した、上記１対のパンチ２９、２９同士が互いに近づき合う。そして、図４〜５に示す様に、これら両パンチ２９、２９の先端部３４、３４が、上記チューブ２５の先端部の直径方向反対側２個所位置を同時に打ち抜いて、これら各位置に、それぞれ上記チューブ２５の先端縁に開口するスリット１３、１３を、上記両パンチ２９、２９の、このチューブ２５の内径側に移動させる動作のみで形成する。
【００２４】
この際、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４の先端面３５、３５は上記チューブ２５の外周面に、これら各先端面３５、３５の全長に亙り同時に突き当たるのではなく、上記チューブ２５の先端縁から遠い側から順次突き当たる。そして、突き当たった部分から、順次上記スリット１３、１３の加工を行なう。従って、上記各パンチ２９、２９から被加工物であるチューブ２５に加わる荷重を低減して、加工に伴うこのチューブ２５の歪みを低く抑える事ができる。又、上記チューブ２５の先端部は、スリット１３、１３の加工の最終段階まで、円周方向に連続している。この為、スリット１３、１３の加工進行に伴い、円周方向に隣り合うスリット１３、１３同士の間部分が変形するのを有効に防止できる。この加工時に、このチューブ２５には、上記パンチ２９、２９から、先端側に向くスラスト荷重が加わるが、この荷重は前記ストッパリング３６が支承して、上記チューブ２５が軸方向にずれ動く事を防止する。又、図示の様に、直径方向反対側に位置する１対のスリット１３、１３を同時に加工する場合には、複数のスリット１３、１３を形成する為に要する加工時間の短縮を図れる。しかも、加工に伴って上記チューブ２５及びダイス２４に加わるラジアル荷重が相殺されるので、このダイス２４の支持強度を特に高くする必要がなくなる。又、上記チューブ２５の先端部の変形も、より僅少に抑える事ができる。
【００２５】
尚、上記各先端面３５、３５の傾斜角度αは、大きい程上記スリット１３、１３の打ち抜き加工に要する荷重を低減して、加工に伴う上記チューブ２５の変形を低く抑える事ができる。但し、上記傾斜角度αを大きくし過ぎると、打ち抜き加工に伴って前記ダイス孔２７内に押し込まれた打ち抜き滓２６、２６同士が干渉し（ダイス孔２７内でぶつかり合い）、これら各打ち抜き滓２６、２６を押圧している上記各パンチ２９、２９を損傷する。そこで、上記傾斜角度αは、この様な干渉が生じない範囲で設計的に定める。ちなみに、この傾斜角度αは、上記チューブ２５の径が大きくなる程、上記各スリット１３、１３の長さが短くなる程、大きくできる。例えば、一般的なステアリングシャフト或は中間シャフトを造る場合には、上記傾斜角度αは４度程度が適当であるが、状況に応じて請求項２、４に記載した様に、２〜１５度程度の値を採用できる。
【００２６】
上述の様にして、上記チューブ２５の先端部の直径方向反対側２個所位置にスリット１３、１３を形成したならば、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４をこれら各スリット１３、１３から抜き出す。この作業は、単にプレス装置のラムを上昇させ、前記天板２３を図示しないばねの弾力により上昇させる事により行なえる。そして、上記各パンチ２９、２９の先端部３４、３４を上記各スリット１３、１３から完全に抜き出した後、図６〜７に示す様に、上記チューブ２５を９０度回転させる。これと共に、上記ダイス２４のダイス孔２７内に残留する打ち抜き滓２６を排出する。そして、上記各パンチ２９、２９の先端部を、このチューブ２５の先端部で、未だスリット１３、１３を形成していない部分に対向させる。
【００２７】
次いで、図８〜９に示す様に、再び１対のパンチ２９、２９同士を近づけて、先に形成した１対のスリット１３、１３同士の間に、新たに１対のスリット１３、１３を形成する。この結果、先端部に設けた小径部１１の先半部の円周方向等間隔の４個所位置に、それぞれが先端縁に開口したスリット１３、１３を形成した、スリット付チューブ３８を得られる。このスリット付チューブ３８の、スリット１３、１３の加工に伴う歪みは僅少である為、このスリット付チューブ１３に特に矯正を施す事なく、次の加工工程（例えば前述の図１９に示した、雌セレーション１２の加工工程）に移せる。
【００２８】
【実施例】
本発明の効果を確認する為に行なった実験に就いて説明する。実験は、パンチの形状の違いがスリット１３、１３の形成作業に伴うスリット付チューブ３８の歪みに及ぼす影響を知る為、本発明品と比較品とを含め、３種類のパンチ２９、２９ａ、２９ｂを使用して行なった。使用したパンチ２９、２９ａ、２９ｂは、次の▲１▼〜▲３▼の３種類である。
▲１▼ 本発明品
前述の図２〜３に示す様に、先端面３５の傾斜角度αが４度であり、スリット１３、１３の開口端に向かう程チューブ２５の中心軸から遠ざかる方向に傾斜したパンチ２９。
▲２▼ 比較品１
図１０〜１１に示す様に、先端面３５ａの傾斜角度が０度、即ち先端面がチューブ２５の中心軸と平行であるパンチ２９ａ。
▲３▼ 比較品２
図１２〜１３に示す様に、先端面３５ｂの傾斜角度αが４度であり、スリット１３、１３の開口端に向かう程チューブ２５の中心軸に近づく方向に傾斜したパンチ２９ｂ。
【００２９】
又、加工条件は次の通りである。
チューブ材質 ＳＴＫＭ１２Ｂ
絞り長さ（小径部１１の全長） ７０mm
絞り部の内径 １８．０mm
絞り部の外径 ２３．７mm
絞り部の厚さ ３．１mm
スリット１３の長さ ４０mm
スリット１３の幅 ５mm
スリット１３の数 ４本
【００３０】
上述の様な条件で、上記各パンチ２９、２９ａ、２９ｂを使用してスリット１３、１３を形成したところ、▲１▼に示した本発明に属するパンチ２９による場合には、加工後に於ける絞り部（小径部１１）の先端開口部の外径は２３．８mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が０．１mm広がったのみで、続く加工に悪影響を及ぼす様な変形は生じなかった。
これに対して、▲２▼に示した様な、比較例１のパンチ２９ａによる場合には、加工後に於ける絞り部の先端開口部の外径は２４．７〜２５mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が１〜１．３mmも広がり、そのままでは続く加工を行なえない状態となった。
更に、▲３▼に示した様な、比較例１のパンチ２９ａによる場合には、加工後に於ける絞り部の先端開口部の外径は２４．６１〜２４．６５mmとなった。即ち、スリット１３、１３の加工に伴って、最も変形し易い先端開口部の外径が０．９１〜０．９５mmも広がり、そのままでは続く加工を行なえない状態となった。
【００３１】
上記比較例１の場合に変形量が大きくなる理由は、加工時に一度に大きな荷重が加わる為と考えられる。又、上記比較例２の場合に変形量が大きくなる理由は、スリット１３、１３がそれぞれの開口端から形成される為、先に形成された開口端部が、続いて行なわれる奥側の加工に伴って変形する為と考えられる。
何れにしても、本発明によれば、これら一連の実験の結果を示す図１４から明らかな様に、品質の良いスリット付チューブを能率良く造れる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明のスリット付チューブの製造方法及び製造装置は、以上に述べた通り構成され作用するので、高品質のスリット付チューブを能率良く造れて、自動車用操舵装置等のコスト低減と性能向上とに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す、スリット付チューブの製造装置の全体構成を示す縦断面図。
【図２】加工の第一工程で加工前の状態を示す、図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図。
【図４】加工の第一工程で加工後の状態を示す、図２と同様の図。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図。
【図６】加工の第二工程で加工前の状態を示す、図２と同様の図。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図。
【図８】加工の第二工程で加工後の状態を示す、図２と同様の図。
【図９】図８のＥ−Ｅ断面図。
【図１０】本発明の効果を確認する為に行なった実験に比較例１として使用したパンチを示す、図２と同様の図。
【図１１】図１０のＦ−Ｆ断面図。
【図１２】本発明の効果を確認する為に行なった実験に比較例２として使用したパンチを示す、図２と同様の図。
【図１３】図１２のＧ−Ｇ断面図。
【図１４】本発明の効果を確認する為に行なった実験の結果を示すグラフ。
【図１５】スリット付チューブを組み込む装置の１例として自動車用操舵装置を示す部分縦断側面図。
【図１６】スリット付チューブであるアウターシャフトを組み込んだステアリングシャフトの部分切断側面図及び断面図。
【図１７】このアウターシャフトの部分切断側面図及び端面図。
【図１８】このアウターシャフトの加工工程を順番に示す部分切断側面図及び端面図。
【図１９】このアウターシャフトの内周面に雌スプラインを形成する加工工程を順番に示す断面図。
【図２０】このアウターシャフトの端部にスリットを形成する加工工程を順番に示す、断面図或は側面図と端面図。
【符号の説明】
１、１ａ ステアリングシャフト
２ 下部ブラケット
３ 上部ブラケット
４ ステアリングコラム
５ 自在継手
６ 中間シャフト
７ インナーシャフト
８ アウターシャフト
９ 小径部
１０ 雄セレーション
１１ 小径部
１２ 雌セレーション
１３、１３ａ スリット
１４ 素材
１６ 第一中間素材
１７ 第二中間素材
１８ パンチ
１９ 拘束ダイス
２０ 環状部
２１ 製造装置
２２ 基板
２３ 天板
２４ ダイス
２５ チューブ
２６ 打ち抜き滓
２７ ダイス孔
２８ ガイドブロック
２９、２９ａ、２９ｂ パンチ
３０ 被駆動側カムブロック
３１ 駆動側カム
３２ カム孔
３３ 基部
３４ 先端部
３５、３５ａ、３５ｂ 先端面
３６ ストッパリング
３７ 切り欠き
３８ スリット付チューブ
Claims (4)
- 中空円管状のチューブの軸方向端部に、それぞれの一端部をこのチューブの軸方向端面に開口させたスリットを形成する、スリット付チューブの製造方法であって、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有する先端部を備え、この先端部の先端面で上記チューブの外周面に対向する面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたパンチを、このチューブの直径方向に関して外径側から内径側に向け移動させ、このパンチの先端部によりこのチューブの端部に上記スリットを、このパンチをこのチューブの内径側に移動させる動作のみで、上記軸方向端面の開口から遠い奥端側からこの開口に向け連続して形成する事を特徴とするスリット付チューブの製造方法。
- パンチの先端部の先端面のチューブの中心軸に対する傾斜角度を２〜１５度の範囲に規制し、チューブの円周方向反対側２個所位置を同時に打ち抜いてスリットを形成する、請求項１に記載したスリット付チューブの製造方法。
- 中空円管状のチューブの軸方向端部に、それぞれの一端部をこのチューブの軸方向端面に開口させたスリットを形成する為に使用する、スリット付チューブの製造装置であって、上記チューブの軸方向端部にほぼ隙間なく挿入自在で、上記スリットを打ち抜く事により生じた打ち抜き滓を受け入れ自在なダイス孔を直径方向に亙って形成した円柱状のダイスと、このダイスの直径方向に関して両側に、このダイスを挟む状態で配置され、このダイスに対する同期した遠近動を自在とされた１対のパンチとを備え、これら各パンチの先端部は、加工すべきスリットに見合う幅寸法を有し、上記チューブの外周面に対向する先端面をこのチューブの中心軸に対し、上記スリットの開口端に向かう程この中心軸から遠ざかる方向に傾斜させると共に、上記チューブの外周面に対向する面のうちでこの中心軸から最も離れた部分を、このチューブの軸方向端面よりも軸方向外方に外れた部分に位置させたものであるスリット付チューブの製造装置。
- 両パンチの先端部の先端面のチューブの中心軸に対する傾斜角度を２〜１５度の範囲に規制した、請求項３に記載したスリット付チューブの製造装置。
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