JP3772627B2 - 衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突時に、その衝撃に伴って軸方向に収縮できるようにした衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法に関し、詳しくは、インナーシャフトが中実のシャフトである場合であっても、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ると共に、製造コストの低減を図った衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ステアリング装置においては、衝突時に、その衝撃に伴って軸方向に収縮できるようにした衝撃吸収式ステアリングシャフトがある。
【０００３】
この衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法として、例えば、特開昭５２−２５３３０号公報では、略小判型の非円形断面で管状のアウターシャフトに、略小判型の非円形断面で中実のインナーシャフトを挿入し、アウターシャフトの外側からプレス部材により径方向内側に押圧して、両シャフトを局部的に塑性加工し、この塑性加工した部位により、両シャフトを弾性的に圧接固定している。これにより、通常時には、両シャフトの軸方向の相対移動を防止する一方、車両の衝突時には、塑性加工した部位をコラプスさせ、アウターシャフト内にインナーシャフトを移動させて、ステアリングシャフトの全長を収縮すると共に、衝撃を吸収している。
【０００４】
しかし、当該公報の製造方法では、中実のインナーシャフトをアウターシャフト内に挿入した状態で塑性加工していることから、アウターシャフトの塑性変形量が十分でなく、両シャフトの圧接固定にガタが生じるといった虞れがある。
【０００５】
また、実開平１−５８３７３号公報では、円形断面で管状のアウターシャフト内に治具を挿入した状態で、アウターシャフトの外側からプレス部材により径方向内側に押圧して、アウターシャフトを局部的に非円形断面に塑性加工し、その後、治具を取り去り、アウターシャフト内に、円形断面で中実のインナーシャフトを挿入して、アウターシャフトの非円形断面に塑性加工した部位に、インナーシャフトを圧接固定している。
【０００６】
しかし、当該公報の製造方法では、治具を一旦アウターシャフト内に挿入し、塑性加工の後、治具を取り去る必要があり、治具の挿入・除去の分だけ、製造工程が煩雑であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００７】
さらに、特開平９−２７２４４７号公報では、雌セレーションを有する円形断面で管状のアウターシャフトに、径方向内方突出部が形成してあり、雄セレーションを有する円形断面で中実のインナーシャフトの外周面に、セレーションを除去した環状凹部が形成してあり、このアウターシャフトの径方向内方突出部に、インナーシャフトの環状凹部を係合して、両シャフトを圧接固定している。
【０００８】
しかし、当該公報の製造方法では、インナーシャフトの外周面に形成した雄セレーションから部分的にセレーションを除去して、環状凹部を形成する必要があり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００９】
さらに、特開平１０−１８１６１５号公報（平成４年の実用新案登録出願から出願変更）では、円形断面で管状のアウターシャフトの先端部と、円形断面で中空のインナーシャフト先端部とを、それぞれ、非円形（扁平または楕円）断面に塑性加工する一方、両シャフトの先端部以外の内方部位は、円形断面形状のままに保持し、次いで、アウターシャフト内にインナーシャフトを挿入して、アウター側の非円形断面の部位をインナー側の円形断面の部位に、アウター側の円形断面の部位をインナー側の非円形断面の部位にそれぞれ強く圧接固定し、これにより、両シャフトを圧接固定している。
【００１０】
しかし、当該公報の製造方法では、アウターシャフトの先端部の塑性加工と、インナーシャフトの先端部の塑性加工とをそれぞれ別個に行っているため、製造工程が煩雑であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【００１１】
さらに、特開平８−９１２３０号公報では、上記特開平１０−１８１６１５号公報と同様に、アウターシャフトの先端部とインナーシャフトの先端部とを非円形断面に塑性加工しているが、その塑性加工の工程として、アウターシャフトの先端部にインナーシャフトの先端部を挿入して重なり合った状態で保持し、この重なり合った両先端部をプレス部材により径方向内側に押圧して、非円形断面に塑性変形させている。このように、両先端部を同時に塑性加工して、製造工程の簡略化を図っている。
【００１２】
しかし、当該公報の製造方法では、インナーシャフトが中空でなければならず、インナーシャフトが中実である場合には、管状のアウターシャフトの先端部に、中実のインナーシャフトの先端部を挿入して、重なり合った両先端部をプレス部材により径方向内側に押圧したとしても、中実のインナーシャフトに対しては、十分な塑性加工を行えないといったことがある。
【００１３】
さらに、特開平１０−１４７２４５号公報では、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、アウターシャフトとインナーシャフトの両先端部が重なり合った状態で、両先端部をプレス部材により同時に塑性加工しており、さらに、このプレス部材のプレス荷重を調節して、コラプス荷重を調整するようにしている。
【００１４】
しかし、当該公報の製造方法でも、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、インナーシャフトが中実である場合には、十分な塑性加工を行えないといったことがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インナーシャフトが中実のシャフトである場合には、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、両シャフトの先端部が重なり合った状態で、両先端部を同時に塑性加工することは、比較的困難であるが、上記特開平８−９１２３０号公報の一部には、図７に示すように、中実のインナーシャフトを管状のアウターシャフトに圧接固定する方法が開示してある。
【００１６】
雄セレーション１０２を有する円形断面で中実のインナーシャフト１０１の先端部１０１ａに、有底孔１０３が形成してあり、雌セレーション１０５を有する円形断面で管状のアウターシャフト１０４の先端部１０４ａに、このインナーシャフト１０１の先端部１０１ａを嵌合する。この重なった両先端部１０１ａ，１０４ａを、その上下方向からプレス部材１０６，１０６により押圧し、両先端部１０１ａ，１０４ａをそれぞれ非円形（扁平または楕円）断面に塑性加工する一方、両シャフト１０１，１０４の先端部以外の内方部位は、円形断面のまま保持している。
【００１７】
その後、プレス部材１０６，１０６を取り去り、インナーシャフト１０１をアウターシャフト１０４内にさらに挿入し、インナーシャフト１０１の非円形断面の先端部１０１ａをアウターシャフト１０４の円形断面の内方部位に強く圧接固定し、アウターシャフト１０４の非円形断面の先端部１０４ａをインナーシャフト１０１の円形断面の内方部位に強く圧接固定している。
【００１８】
しかしながら、中実のインナーシャフト１０１の先端部１０１ａに、有底孔１０３の穿孔加工作業が必要であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【００１９】
また、アウターシャフト１０４は、管状のものを塑性加工しているのに対し、インナーシャフト１０１は、有底孔１０３を穿孔した中実のものを塑性加工しているため、両者の塑性加工の程度が同じとは限らず、一方に過変形が生じる虞れがあり、その結果、圧接固定力が異なり、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化が困難であるといったことがある。
【００２０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、インナーシャフトが中実のシャフトである場合であっても、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ると共に、製造コストの低減を図った衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法において、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の先端部内に、先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの前記雄セレーションが形成された部位の先端部を挿入して先端部同士が重なり合った状態で保持し、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の前記先端部同士が重なり合っていない部位を、プレス部材により径方向内側に押圧して、塑性変形させ、このプレス部材を除去して、アウターシャフトにインナーシャフトをさらに挿入し、アウターシャフトの塑性変形した部位に、インナーシャフトを圧接固定することを特徴とする。
【００２３】
このように、本発明の上記態様によれば、アウターシャフトの先端部内に、先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの先端部を挿入して重なり合った状態で保持し、アウターシャフトの内方部位をプレス部材により径方向内側に押圧して塑性変形させ、このアウターシャフトの塑性変形した部位にインナーシャフトを圧接固定している。即ち、両シャフトの先端部がわずかに重なり合った状態でアウターシャフトの内方部位に塑性変形を施すことにより、アウターチューブの過度な変形を防止しながら、アウターシャフトを塑性変形させている。そのため、ステアリングシャフトとして完成状態での圧接固定力を安定して維持することができ、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ることができる。また、従来のように、穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
本発明のさらに別の態様による、雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、アウターシャフトの先端部の所定箇所を径方向外側から押圧し変形しつつ雌セレーション部を形成し、この雌セレーション部形成後アウターシャフトの先端部の所定箇所への前記押圧を解除し、次いでこの押圧変形した部位に先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの雄セレーション部を圧入嵌合してインナーシャフトを圧接固定することを特徴とし、またこのような方法で得られた衝撃吸収式ステアリングシャフトを提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図６は後述する本発明の実施の形態である衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み込んだ自動車用操舵装置用ステアリング機構の概略図である。この図６に示したように、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２を固定している。ステアリングコラム３は、上部、下部両ブラケット４、５によりインスツルメントパネル６の下面に固定している。第１のステアリングシャフト１はこのステアリングコラム３の内側を回転自在に挿通している。第１のステアリングシャフト１の下端部でステアリングコラム３の下端開口から突出した部分は、第１の自在継手７を介して第２のステアリングシャフトの上端部に連結している。この第２のステアリングシャフト８の下端部は第２の自在継手９を介してステアリングギア（図示なし）に通じる第３のステアリングシャフト１１０に連結している。
【００２５】
上述のように構成するため、ステアリングホイール２の動きはステアリングコラム３を挿通した第１のステアリングシャフト１、第１の自在継手７、第２のステアリングシャフト８、第２の自在継手９、第３のステアリングシャフト１１０を介して、ステアリングギアに伝達される。このステアリングギアが車輪にステアリングホイール２の動きに対応した舵角を付与する。
【００２６】
このステアリング機構において、ステアリングシャフト１および８のいずれか、または双方は以下に述べる本発明の実施の形態のものとなっている。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図であり、図２（ａ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、塑性加工工程を示す図であり、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、変形例に係る塑性加工工程を示す断面図である。
【００２９】
図１に示すように、円形断面で中実のインナーシャフト１０には、雄セレーション１２を有する大径部１１が形成してあり、円形断面で管状のアウターシャフト１４には、雌セレーション１６を有する小径部１５が形成してある。後述する塑性加工時には、このアウターシャフト１４の先端部１７に、インナーシャフト１０の先端部１３を挿入して重なり合った状態で保持している。
【００３０】
アウターシャフト１４の小径部１５を塑性加工するための一対のプレス部材１８，１９が配設してあり、これらプレス部材１８，１９は、それぞれ、小径部１５の先端側を塑性加工するための先端側プレス部２０，２１と、小径部１５の後方側を塑性加工するための後方側プレス部２２，２３とを有している。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、これらプレス部材１８，１９のプレス部２０と２１，および２２と２３には、それぞれ円弧状の押圧面２４ａ，２４ｂが形成してある。
【００３２】
なお、プレス部材１８，１９の変形例として、図２（ｂ）に示すように、プレス部２０〜２３が断面Ｕ字状の深溝２５ａ，２５ｂを有し、この深溝２５ａ，２５ｂの４個の縁により押圧するようにしてもよく、また、図２（ｃ）に示すように、プレス部２０〜２３全体が平坦に形成してあってもよく、さらに、図２（ｄ）に示すように、一方のプレス部２１，２３が断面Ｖ字状の深溝２６を有し、周方向に等配された３箇所により押圧するようにしてもよい。なお、これらプレス部２０〜２３は、図２（ａ）〜（ｄ）に示した各種形状を相互に組み合わせて用いても良く、また、図示しないその他の形状であっても良い。
【００３３】
以上のような構成により、衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する際には、先ず、アウターシャフト１４の小径部１５の先端部１７に、インナーシャフト１０の大径部１１の先端部１３を挿入して重なり合った状態で保持する。
【００３４】
次いで、これら両先端部１３，１７が重なり合っていないアウターシャフト１４の小径部１５を、一対のプレス部材１８，１９により径方向内側に押圧して、塑性加工する。
【００３５】
これにより、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位と、後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の部位とは、それぞれ、非円形（例えば扁平、楕円等）断面に加工する一方、これらの中間の部位は、ほぼ円形断面のまま保持している。
【００３６】
その後、このプレス部材１８，１９を除去して、アウターシャフト１４の小径部１５内にインナーシャフト１０の大径部１１をさらに挿入（圧入）し、小径部１５の非円形断面に塑性加工した２つの部位に、大径部１１を圧接固定して、図３のようにする。
【００３７】
次に、図４に、アウターシャフト１４の小径部１５内にインナーシャフト１０の大径部１１を挿入して圧接固定する際の圧入力とストロークとの関係を示す。
【００３８】
図４において、仮想線で示した［Ａ］の領域は、アウターシャフト１４へのインナーシャフト１０の挿入開始時から挿入終了（組立完了）時までを示す一方、実線で示した［Ｂ］の領域は、車両装着後の車両衝突時を示している。
【００３９】
組立時を示す［Ａ］の領域では、大略的には、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した時点で、圧入力は、低い方のピーク値（符号ａ）をとり、後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した時点で、圧入力は、高い方のピーク値（符号ｃ）をとっている。
【００４０】
また、符号ｂは、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した後、この小径部１５の部位に所定幅にわたって、大径部１２が嵌合している状態を示している。この状態では、圧入力は、低い方のピーク値から下がって、略一定値を示している。
【００４１】
さらに、符号ｄは、先端側プレス部２０，２１と後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の２つの部位に所定幅にわたって、大径部１２が嵌合している状態であって、組立が完了した状態を示している。この組立完了の状態では、圧入力は、高い方のピーク値から下がって、安定した略一定値を示している。この圧入力値がコラプス荷重として作用する。
【００４２】
一方、車両装着後を示す［Ｂ］の領域では、車両の二次衝突時に作用させるコラプス荷重は、符号ｄで示した安定した略一定の値である。すなわち、車両の衝突時の衝撃荷重が符号ｄの圧入力値を超えると、両シャフト１０，１４は、２つの圧接固定した箇所でコラプスして収縮する。本実施の形態では、このコラプス値（符号ｄで示した圧入力値）が非常に安定しているため、カジリ現象が発生しにくなっている。
【００４３】
また、符号ｄで示した圧入力値（コラプス荷重値）や符号ｂで示した圧入力値は、先端側プレス部２０，２１と後方側プレス部２２，２３による加圧力を調整することにより、種々にコントロールすることができる。
【００４４】
なお、符号ｅは、コラプス後、小径部１５の先端側の塑性加工部位での嵌合が外れ、後方側の塑性加工部位のみが嵌合した状態を示している。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、コラプス値が非常に安定したものとなっている。これは、両シャフト１０，１４の先端部１３，１７がわずかに重なり合った状態でアウターシャフト１４の小径部１５に塑性変形を施しているため、アウターチューブ１４の過度な変形を防止しながら、塑性変形を行うことができ、これにより、弾性嵌合要素を強くできるからと推測される（即ち、塑性加工した小径部１５の２つの部位に、過度な変形を施していないため、塑性加工後も、弾性変形できる余地を残しているためと推測される）。その結果、両シャフト１０，１４を圧接固定した際、この圧接固定力を安定して維持することができ、車両の衝突時のコラプス荷重の安定化を図ることができる。
【００４６】
なお、上記のように、符号ｄで示した圧入力値（コラプス荷重値）が非常に安定したものであるため、ステアリングシャフトの再組立時においても、この圧入力値（コラプス荷重値）の低下を非常に少なく抑えることができる。
【００４７】
また、従来必要としていた穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】
次に、図５は、本発明の第２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図である。
【００４９】
本第２実施の形態では、一対のプレス部材２７，２８が設けてあり、アウターシャフト１４の小径部１５の１箇所のみ塑性加工するようになっている。この場合にも、第１実施の形態と同様に、両シャフト１０，１４の先端部１３，１７がわずかに重なり合った状態でアウターシャフト１４の小径部１５に塑性変形を施しているため、アウターチューブ１４の過度な変形を防止しながら、塑性変形を行うことができ、二次衝突時のコラプス荷重の安定化を図ることができる。
【００５０】
なお、このプレス部材２７，２８の断面形状は、図２（ａ）〜（ｄ）のいずれであっても良く、また、その他の形状であっても良い。
【００５１】
以上に本発明の基本的思想を、第１および第２の実施の形態について説明してきたが、以下にはさらに実地の使用に適した衝撃吸収式ステアリングシャフトの具体的製造方法について説明する。
【００５２】
上述の実施形態においてはプレス部材のコーナー部が角張ったエッジ状態なっている。そのためアウターシャフトの塑性変形が比較的急激に発生しがちであり、このためアウターシャフト内にインナーシャフトを圧入嵌合する際カジリが生じやすく、また面圧が上がり見かけ上の嵌合荷重が上がり、そのためプレス部材による加圧が不十分になり、耐久性においてさらなる向上が望まれる。また、見かけ上の圧入荷重が高くてもアウターシャフトとインナーシャフトとの間の嵌合部における弾性シメシロが不十分であり、この点においても耐久性においてさらなる向上が望まれる。
【００５３】
以下の実施の形態はこのような問題を改良し、さらに耐久性に優れ実際の使用により適した衝撃吸収式ステアリングシャフトの具体的製造方法を提供する。
【００５４】
図７は前述した本発明の第１実施の形態の改良にかかる第３実施の形態を示している。第３実施の形態において一対のプレス部材１１８，１１９はそれぞれ一体に形成された２つのプレス部１２０，１２２；１２１，１２３を対向して有している。本実施の形態において、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。したがって、第１実施の形態に述べたようにプレス部材１１８，１１９によりアウターシャフト１４を押圧して塑性変形するに際し変形部の形状が徐々に変形しているため、アウターシャフトの小径部１５内にインナーシャフト１０先端部１１を挿入し嵌合するときインナーシャフトに徐々に押圧荷重がかかることになり、十分なシメシロを与えることが出来る。
【００５５】
さらに図７に示すように、インナーシャフト１０の先端部１１３を幾分だれさせるかもしくはＲ―面取りを与えても同様な効果が得られる。
図７に示す第３実施形態の他の点については図１に示す第１実施の形態と同様である。
【００５６】
図８は前述した本発明の第２実施の形態の改良にかかる第４実施の形態を示している。第４実施の形態において一対のプレス部材１１８，１１９はそれぞれ１つのプレス部を対向して有している。本実施の形態において、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。したがって、第２実施の形態に述べたようにプレス部材によりアウターシャフトを押圧して塑性変形するに際し変形部の形状が徐々に変形しているため、アウターシャフト内にインナーシャフトを挿入し嵌合するときインナーシャフトに徐々に荷重がかかることになり、十分なシメシロを与えることが出来る。
【００５７】
さらに、インナーシャフト１０の先端部１１３を幾分だれさせるかもしくは図８に示すようにＲ―面取りを与えても同様な効果が得られる。
図８に示す第４実施の形態の他の点については図５に示す第２実施の形態と同様である
【００５８】
図９は第４実施の形態の変形例に関する。この変形例において、インナーシャフト１０の先端には面取りが施してある。変形例の他の点は図８と同様であり、効果も第３実施の形態と同様である。
【００５９】
図１０は本発明の第１実施の形態の改良にかかる第５実施の形態を説明するためのものである。第５実施の形態において軸方向の２カ所に別々の２対のプレス部材２１８ａ，２１８ｂ，２１９ａ、２１９ｂがそれぞれ設けてある。本実施の形態において、プレス部材の形状は図１１（ａ）〜（ｄ）に示した形状のいずれかを用いても良いし、これらを組み合わせても良い、また図示しないその他の形状であっても良い。なお、図１１（ｂ）のプレス部材においてプレス部の角部には丸みが付けてある。
【００６０】
図１２および図１３はそれぞれ第５実施の形態の第２および第３変形例に関する。これらの変形例においては、軸方向の２カ所に配置される二つのプレス部材２１８ａ，２１８ｂ；２１９ａ、２１９ｂの加圧方向がそれぞれほぼ９０度異なっている。
【００６１】
第５実施の形態によれば、軸方向に別々のプレス部材を採用することのより、製品の形状、寸法、材料、肉厚等により良く合うように、最適プレス荷重を設定することが出来、またシメシロ割合や嵌合荷重を最適にコントロールすることが出来る。
また、図１２および図１３に示す第５実施の形態の第１および第２変形例によればさらにシャフト曲げ方向の拘束力に対し上下方向と左右方向のバランス調整が可能となる。
【００６２】
図１４は第３実施の形態の改良に係る第６実施の形態を示している。第６実施の形態において第３実施の形態同様一対のプレス部材３１８，３１９はそれぞれ一体に形成された２つのプレス部を対向して有しており、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。
【００６３】
第６実施の形態においては２つのプレス部の高さが互いに異なり、特にアウターシャフトの奥側（図中左方）の変形部のシメシロを変え、圧入荷重を調整している。本実施の形態によれば、このように２つのプレス部の高さを互いに変えることにより、圧入荷重を所望に調整可能である。
図１４に示す第６実施形態の他の点については図７に示す第３実施の形態と同様である。
【００６４】
図１５は本発明の第７実施の形態を示している。第７実施の形態において一対のプレス部材の形状は第３実施の形態のものと同様である。
第７実施の形態においてはさらに被加工物であるアウターシャフト１４の被変形部４１５の肉厚を局部的に変えることにより、インナーシャフトとのシメシロ嵌合部との間の弾性保持力を調整している。
【００６５】
図１６は本発明の第８実施の形態を示している。第８実施の形態において一対のプレス部材の形状は第４実施の形態のものと同様である。
第８実施の形態においては第７実施の形態と同様に被加工物であるアウターシャフト１４の被変形部の肉厚を局部的に変えることにより、インナーシャフトとのシメシロ嵌合部との間の弾性保持力を調整している。
【００６６】
次に本発明の第９実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合アウターシャフトおよび/またはインナーシャフトの嵌合部に表面処理を施す。この表面処理により嵌合部間に金属石鹸やメッキ等が介在することになりカジリが生じにくく、かつ摩擦係数も低下し、上記第３および第４実施の形態で述べたと同様の効果が得られる。
【００６７】
本発明の第１０実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合アウターシャフトおよび/またはインナーシャフトの嵌合部のセレーション部に塑性加工を施す。この塑性加工により嵌合面が塑性加工面となり、面粗さの向上と塑性加工面により得られる摩擦係数の低下により、上記第３および第４実施の形態で述べたと同様の効果が得られる。
【００６８】
本発明の第１１実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合インナーシャフトの嵌合部の硬度をアウターシャフトよりもビッカース硬度で３０ポイント以上硬くする。こうすればアウターシャフトにインナーシャフトを嵌合する際にカジリが生じにくくまた嵌合荷重も低めに押さえることができる。第９〜１１実施の形態において使用するプレス部材は第１〜第８実施の形態に用いられたいずれのものでも良い。
【００６９】
図１７は本発明の第１２実施の形態を示している。第１２実施の形態においてはこれまで述べた実施の形態とは異なり、アウターシャフト１４に雌セレーション部を加工する際に所望変形部８１４を加圧部材８５０〜８５３により局部的に押圧して、加工終了後加圧を解除して楕円状のセレーション部を完成する。このセレーション部に真円状の雄セレーション部を有するインナーシャフトを圧入することにより前記各実施の形態によると同様ガタなく嵌合力の十分な衝撃吸収式ステアリングシャフトが得られる。また、図１８に示すように変形防止リング８６０を設けてセレーション加工を施せば、所望箇所に真円外周を形成でき、シールや軸受の設置を容易で確かなものとすることができる。なお、図１７において、符号８００は受け台であり、また図１７および図１８において、矢印はセレーション加工用のブローチツールの進入方向を示す。
【００７０】
第１２実施の形態によれば、アウターシャフトにインナーシャフトを単に圧入するのみであるから、加工コストを低減することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、アウターシャフトとインナーシャフトとを圧接固定した際、この圧接固定力を安定して維持することができ、二次衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ることができる。また、従来のように、穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図２】（ａ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、塑性加工の工程を示す図であり、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、変形例に係る塑性加工の工程を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの部分断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトについて、アウターシャフトの小径部内にインナーシャフトの大径部を挿入して圧接固定する際の圧入力とストロークとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み込んだステアリング機構の概略図。
【図７】本発明の第３施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図８】本発明の第４実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図９】本発明の第４実施の形態の変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１０】本発明の第５実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１１】本発明の第５実施の形態の第１変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用する４つのプレス部を示す断面図。
【図１２】本発明の第５実施の形態の第２変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用するプレス部の例を示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施の形態の第３変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用するプレス部の例を示す断面図。
【図１４】本発明の第６実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１５】本発明の第７実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１６】本発明の第８実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１７】本発明の第１２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１８】本発明の第１２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１９】従来に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【符号の説明】
１０ インナーシャフト
１１ 大径部
１２ 雄セレーション
１３、１１３ 先端部
１４ アウターシャフト
１５ 小径部
１６ 雌セレーション
１７ 先端部
１８ プレス部材
１９ プレス部材
２０ 先端側プレス部
２１ 先端側プレス部
２２ 後方側プレス部
２３ 後方側プレス部
２４ 円弧状の押圧面
２５ 断面Ｕ字状の深溝
２６ 断面Ｖ字状の深溝
２７ プレス部材
２８ プレス部材
１１３ 先端部
１１８ プレス部材
１１９ プレス部材
１２０ プレス部材
１２２ プレス部材
２１８ａ プレス部材
２１８ｂ プレス部材
２１９ａ プレス部材
２１９ｂ プレス部材
３１８ プレス部材
３１９ プレス部材
４１５ 被変形部
８００ 受け台
８５０ 加圧部材
８５１ 加圧部材
８５２ 加圧部材
８５３ 加圧部材
８６０ 変形防止リング
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の衝突時に、その衝撃に伴って軸方向に収縮できるようにした衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法に関し、詳しくは、インナーシャフトが中実のシャフトである場合であっても、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ると共に、製造コストの低減を図った衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用ステアリング装置においては、衝突時に、その衝撃に伴って軸方向に収縮できるようにした衝撃吸収式ステアリングシャフトがある。
【０００３】
この衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法として、例えば、特開昭５２−２５３３０号公報では、略小判型の非円形断面で管状のアウターシャフトに、略小判型の非円形断面で中実のインナーシャフトを挿入し、アウターシャフトの外側からプレス部材により径方向内側に押圧して、両シャフトを局部的に塑性加工し、この塑性加工した部位により、両シャフトを弾性的に圧接固定している。これにより、通常時には、両シャフトの軸方向の相対移動を防止する一方、車両の衝突時には、塑性加工した部位をコラプスさせ、アウターシャフト内にインナーシャフトを移動させて、ステアリングシャフトの全長を収縮すると共に、衝撃を吸収している。
【０００４】
しかし、当該公報の製造方法では、中実のインナーシャフトをアウターシャフト内に挿入した状態で塑性加工していることから、アウターシャフトの塑性変形量が十分でなく、両シャフトの圧接固定にガタが生じるといった虞れがある。
【０００５】
また、実開平１−５８３７３号公報では、円形断面で管状のアウターシャフト内に治具を挿入した状態で、アウターシャフトの外側からプレス部材により径方向内側に押圧して、アウターシャフトを局部的に非円形断面に塑性加工し、その後、治具を取り去り、アウターシャフト内に、円形断面で中実のインナーシャフトを挿入して、アウターシャフトの非円形断面に塑性加工した部位に、インナーシャフトを圧接固定している。
【０００６】
しかし、当該公報の製造方法では、治具を一旦アウターシャフト内に挿入し、塑性加工の後、治具を取り去る必要があり、治具の挿入・除去の分だけ、製造工程が煩雑であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００７】
さらに、特開平９−２７２４４７号公報では、雌セレーションを有する円形断面で管状のアウターシャフトに、径方向内方突出部が形成してあり、雄セレーションを有する円形断面で中実のインナーシャフトの外周面に、セレーションを除去した環状凹部が形成してあり、このアウターシャフトの径方向内方突出部に、インナーシャフトの環状凹部を係合して、両シャフトを圧接固定している。
【０００８】
しかし、当該公報の製造方法では、インナーシャフトの外周面に形成した雄セレーションから部分的にセレーションを除去して、環状凹部を形成する必要があり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【０００９】
さらに、特開平１０−１８１６１５号公報（平成４年の実用新案登録出願から出願変更）では、円形断面で管状のアウターシャフトの先端部と、円形断面で中空のインナーシャフト先端部とを、それぞれ、非円形（扁平または楕円）断面に塑性加工する一方、両シャフトの先端部以外の内方部位は、円形断面形状のままに保持し、次いで、アウターシャフト内にインナーシャフトを挿入して、アウター側の非円形断面の部位をインナー側の円形断面の部位に、アウター側の円形断面の部位をインナー側の非円形断面の部位にそれぞれ強く圧接固定し、これにより、両シャフトを圧接固定している。
【００１０】
しかし、当該公報の製造方法では、アウターシャフトの先端部の塑性加工と、インナーシャフトの先端部の塑性加工とをそれぞれ別個に行っているため、製造工程が煩雑であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【００１１】
さらに、特開平８−９１２３０号公報では、上記特開平１０−１８１６１５号公報と同様に、アウターシャフトの先端部とインナーシャフトの先端部とを非円形断面に塑性加工しているが、その塑性加工の工程として、アウターシャフトの先端部にインナーシャフトの先端部を挿入して重なり合った状態で保持し、この重なり合った両先端部をプレス部材により径方向内側に押圧して、非円形断面に塑性変形させている。このように、両先端部を同時に塑性加工して、製造工程の簡略化を図っている。
【００１２】
しかし、当該公報の製造方法では、インナーシャフトが中空でなければならず、インナーシャフトが中実である場合には、管状のアウターシャフトの先端部に、中実のインナーシャフトの先端部を挿入して、重なり合った両先端部をプレス部材により径方向内側に押圧したとしても、中実のインナーシャフトに対しては、十分な塑性加工を行えないといったことがある。
【００１３】
さらに、特開平１０−１４７２４５号公報では、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、アウターシャフトとインナーシャフトの両先端部が重なり合った状態で、両先端部をプレス部材により同時に塑性加工しており、さらに、このプレス部材のプレス荷重を調節して、コラプス荷重を調整するようにしている。
【００１４】
しかし、当該公報の製造方法でも、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、インナーシャフトが中実である場合には、十分な塑性加工を行えないといったことがある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インナーシャフトが中実のシャフトである場合には、上記特開平８−９１２３０号公報と同様に、両シャフトの先端部が重なり合った状態で、両先端部を同時に塑性加工することは、比較的困難であるが、上記特開平８−９１２３０号公報の一部には、図７に示すように、中実のインナーシャフトを管状のアウターシャフトに圧接固定する方法が開示してある。
【００１６】
雄セレーション１０２を有する円形断面で中実のインナーシャフト１０１の先端部１０１ａに、有底孔１０３が形成してあり、雌セレーション１０５を有する円形断面で管状のアウターシャフト１０４の先端部１０４ａに、このインナーシャフト１０１の先端部１０１ａを嵌合する。この重なった両先端部１０１ａ，１０４ａを、その上下方向からプレス部材１０６，１０６により押圧し、両先端部１０１ａ，１０４ａをそれぞれ非円形（扁平または楕円）断面に塑性加工する一方、両シャフト１０１，１０４の先端部以外の内方部位は、円形断面のまま保持している。
【００１７】
その後、プレス部材１０６，１０６を取り去り、インナーシャフト１０１をアウターシャフト１０４内にさらに挿入し、インナーシャフト１０１の非円形断面の先端部１０１ａをアウターシャフト１０４の円形断面の内方部位に強く圧接固定し、アウターシャフト１０４の非円形断面の先端部１０４ａをインナーシャフト１０１の円形断面の内方部位に強く圧接固定している。
【００１８】
しかしながら、中実のインナーシャフト１０１の先端部１０１ａに、有底孔１０３の穿孔加工作業が必要であり、製造コストの高騰を招来するといったことがある。
【００１９】
また、アウターシャフト１０４は、管状のものを塑性加工しているのに対し、インナーシャフト１０１は、有底孔１０３を穿孔した中実のものを塑性加工しているため、両者の塑性加工の程度が同じとは限らず、一方に過変形が生じる虞れがあり、その結果、圧接固定力が異なり、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化が困難であるといったことがある。
【００２０】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであって、インナーシャフトが中実のシャフトである場合であっても、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ると共に、製造コストの低減を図った衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法において、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の先端部内に、先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの前記雄セレーションが形成された部位の先端部を挿入して先端部同士が重なり合った状態で保持し、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の前記先端部同士が重なり合っていない部位を、プレス部材により径方向内側に押圧して、塑性変形させ、このプレス部材を除去して、アウターシャフトにインナーシャフトをさらに挿入し、アウターシャフトの塑性変形した部位に、インナーシャフトを圧接固定することを特徴とする。
【００２３】
このように、本発明の上記態様によれば、アウターシャフトの先端部内に、先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの先端部を挿入して重なり合った状態で保持し、アウターシャフトの内方部位をプレス部材により径方向内側に押圧して塑性変形させ、このアウターシャフトの塑性変形した部位にインナーシャフトを圧接固定している。即ち、両シャフトの先端部がわずかに重なり合った状態でアウターシャフトの内方部位に塑性変形を施すことにより、アウターチューブの過度な変形を防止しながら、アウターシャフトを塑性変形させている。そのため、ステアリングシャフトとして完成状態での圧接固定力を安定して維持することができ、車両の衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ることができる。また、従来のように、穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
本発明のさらに別の態様による、雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法は、アウターシャフトの先端部の所定箇所を径方向外側から押圧し変形しつつ雌セレーション部を形成し、この雌セレーション部形成後アウターシャフトの先端部の所定箇所への前記押圧を解除し、次いでこの押圧変形した部位に先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの雄セレーション部を圧入嵌合してインナーシャフトを圧接固定することを特徴とし、またこのような方法で得られた衝撃吸収式ステアリングシャフトを提供する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図６は後述する本発明の実施の形態である衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み込んだ自動車用操舵装置用ステアリング機構の概略図である。この図６に示したように、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２を固定している。ステアリングコラム３は、上部、下部両ブラケット４、５によりインスツルメントパネル６の下面に固定している。第１のステアリングシャフト１はこのステアリングコラム３の内側を回転自在に挿通している。第１のステアリングシャフト１の下端部でステアリングコラム３の下端開口から突出した部分は、第１の自在継手７を介して第２のステアリングシャフトの上端部に連結している。この第２のステアリングシャフト８の下端部は第２の自在継手９を介してステアリングギア（図示なし）に通じる第３のステアリングシャフト１１０に連結している。
【００２５】
上述のように構成するため、ステアリングホイール２の動きはステアリングコラム３を挿通した第１のステアリングシャフト１、第１の自在継手７、第２のステアリングシャフト８、第２の自在継手９、第３のステアリングシャフト１１０を介して、ステアリングギアに伝達される。このステアリングギアが車輪にステアリングホイール２の動きに対応した舵角を付与する。
【００２６】
このステアリング機構において、ステアリングシャフト１および８のいずれか、または双方は以下に述べる本発明の実施の形態のものとなっている。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトおよびその製造方法を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は、本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図であり、図２（ａ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、塑性加工工程を示す図であり、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、変形例に係る塑性加工工程を示す断面図である。
【００２９】
図１に示すように、円形断面で中実のインナーシャフト１０には、雄セレーション１２を有する大径部１１が形成してあり、円形断面で管状のアウターシャフト１４には、雌セレーション１６を有する小径部１５が形成してある。後述する塑性加工時には、このアウターシャフト１４の先端部１７に、インナーシャフト１０の先端部１３を挿入して重なり合った状態で保持している。
【００３０】
アウターシャフト１４の小径部１５を塑性加工するための一対のプレス部材１８，１９が配設してあり、これらプレス部材１８，１９は、それぞれ、小径部１５の先端側を塑性加工するための先端側プレス部２０，２１と、小径部１５の後方側を塑性加工するための後方側プレス部２２，２３とを有している。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、これらプレス部材１８，１９のプレス部２０と２１，および２２と２３には、それぞれ円弧状の押圧面２４ａ，２４ｂが形成してある。
【００３２】
なお、プレス部材１８，１９の変形例として、図２（ｂ）に示すように、プレス部２０〜２３が断面Ｕ字状の深溝２５ａ，２５ｂを有し、この深溝２５ａ，２５ｂの４個の縁により押圧するようにしてもよく、また、図２（ｃ）に示すように、プレス部２０〜２３全体が平坦に形成してあってもよく、さらに、図２（ｄ）に示すように、一方のプレス部２１，２３が断面Ｖ字状の深溝２６を有し、周方向に等配された３箇所により押圧するようにしてもよい。なお、これらプレス部２０〜２３は、図２（ａ）〜（ｄ）に示した各種形状を相互に組み合わせて用いても良く、また、図示しないその他の形状であっても良い。
【００３３】
以上のような構成により、衝撃吸収式ステアリングシャフトを製造する際には、先ず、アウターシャフト１４の小径部１５の先端部１７に、インナーシャフト１０の大径部１１の先端部１３を挿入して重なり合った状態で保持する。
【００３４】
次いで、これら両先端部１３，１７が重なり合っていないアウターシャフト１４の小径部１５を、一対のプレス部材１８，１９により径方向内側に押圧して、塑性加工する。
【００３５】
これにより、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位と、後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の部位とは、それぞれ、非円形（例えば扁平、楕円等）断面に加工する一方、これらの中間の部位は、ほぼ円形断面のまま保持している。
【００３６】
その後、このプレス部材１８，１９を除去して、アウターシャフト１４の小径部１５内にインナーシャフト１０の大径部１１をさらに挿入（圧入）し、小径部１５の非円形断面に塑性加工した２つの部位に、大径部１１を圧接固定して、図３のようにする。
【００３７】
次に、図４に、アウターシャフト１４の小径部１５内にインナーシャフト１０の大径部１１を挿入して圧接固定する際の圧入力とストロークとの関係を示す。
【００３８】
図４において、仮想線で示した［Ａ］の領域は、アウターシャフト１４へのインナーシャフト１０の挿入開始時から挿入終了（組立完了）時までを示す一方、実線で示した［Ｂ］の領域は、車両装着後の車両衝突時を示している。
【００３９】
組立時を示す［Ａ］の領域では、大略的には、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した時点で、圧入力は、低い方のピーク値（符号ａ）をとり、後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した時点で、圧入力は、高い方のピーク値（符号ｃ）をとっている。
【００４０】
また、符号ｂは、先端側プレス部２０，２１により塑性加工した小径部１５の部位に、大径部１２を挿入した後、この小径部１５の部位に所定幅にわたって、大径部１２が嵌合している状態を示している。この状態では、圧入力は、低い方のピーク値から下がって、略一定値を示している。
【００４１】
さらに、符号ｄは、先端側プレス部２０，２１と後方側プレス部２２，２３により塑性加工した小径部１５の２つの部位に所定幅にわたって、大径部１２が嵌合している状態であって、組立が完了した状態を示している。この組立完了の状態では、圧入力は、高い方のピーク値から下がって、安定した略一定値を示している。この圧入力値がコラプス荷重として作用する。
【００４２】
一方、車両装着後を示す［Ｂ］の領域では、車両の二次衝突時に作用させるコラプス荷重は、符号ｄで示した安定した略一定の値である。すなわち、車両の衝突時の衝撃荷重が符号ｄの圧入力値を超えると、両シャフト１０，１４は、２つの圧接固定した箇所でコラプスして収縮する。本実施の形態では、このコラプス値（符号ｄで示した圧入力値）が非常に安定しているため、カジリ現象が発生しにくなっている。
【００４３】
また、符号ｄで示した圧入力値（コラプス荷重値）や符号ｂで示した圧入力値は、先端側プレス部２０，２１と後方側プレス部２２，２３による加圧力を調整することにより、種々にコントロールすることができる。
【００４４】
なお、符号ｅは、コラプス後、小径部１５の先端側の塑性加工部位での嵌合が外れ、後方側の塑性加工部位のみが嵌合した状態を示している。
【００４５】
以上のように、本実施の形態では、コラプス値が非常に安定したものとなっている。これは、両シャフト１０，１４の先端部１３，１７がわずかに重なり合った状態でアウターシャフト１４の小径部１５に塑性変形を施しているため、アウターチューブ１４の過度な変形を防止しながら、塑性変形を行うことができ、これにより、弾性嵌合要素を強くできるからと推測される（即ち、塑性加工した小径部１５の２つの部位に、過度な変形を施していないため、塑性加工後も、弾性変形できる余地を残しているためと推測される）。その結果、両シャフト１０，１４を圧接固定した際、この圧接固定力を安定して維持することができ、車両の衝突時のコラプス荷重の安定化を図ることができる。
【００４６】
なお、上記のように、符号ｄで示した圧入力値（コラプス荷重値）が非常に安定したものであるため、ステアリングシャフトの再組立時においても、この圧入力値（コラプス荷重値）の低下を非常に少なく抑えることができる。
【００４７】
また、従来必要としていた穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
【００４８】
次に、図５は、本発明の第２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図である。
【００４９】
本第２実施の形態では、一対のプレス部材２７，２８が設けてあり、アウターシャフト１４の小径部１５の１箇所のみ塑性加工するようになっている。この場合にも、第１実施の形態と同様に、両シャフト１０，１４の先端部１３，１７がわずかに重なり合った状態でアウターシャフト１４の小径部１５に塑性変形を施しているため、アウターチューブ１４の過度な変形を防止しながら、塑性変形を行うことができ、二次衝突時のコラプス荷重の安定化を図ることができる。
【００５０】
なお、このプレス部材２７，２８の断面形状は、図２（ａ）〜（ｄ）のいずれであっても良く、また、その他の形状であっても良い。
【００５１】
以上に本発明の基本的思想を、第１および第２の実施の形態について説明してきたが、以下にはさらに実地の使用に適した衝撃吸収式ステアリングシャフトの具体的製造方法について説明する。
【００５２】
上述の実施形態においてはプレス部材のコーナー部が角張ったエッジ状態なっている。そのためアウターシャフトの塑性変形が比較的急激に発生しがちであり、このためアウターシャフト内にインナーシャフトを圧入嵌合する際カジリが生じやすく、また面圧が上がり見かけ上の嵌合荷重が上がり、そのためプレス部材による加圧が不十分になり、耐久性においてさらなる向上が望まれる。また、見かけ上の圧入荷重が高くてもアウターシャフトとインナーシャフトとの間の嵌合部における弾性シメシロが不十分であり、この点においても耐久性においてさらなる向上が望まれる。
【００５３】
以下の実施の形態はこのような問題を改良し、さらに耐久性に優れ実際の使用により適した衝撃吸収式ステアリングシャフトの具体的製造方法を提供する。
【００５４】
図７は前述した本発明の第１実施の形態の改良にかかる第３実施の形態を示している。第３実施の形態において一対のプレス部材１１８，１１９はそれぞれ一体に形成された２つのプレス部１２０，１２２；１２１，１２３を対向して有している。本実施の形態において、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。したがって、第１実施の形態に述べたようにプレス部材１１８，１１９によりアウターシャフト１４を押圧して塑性変形するに際し変形部の形状が徐々に変形しているため、アウターシャフトの小径部１５内にインナーシャフト１０先端部１１を挿入し嵌合するときインナーシャフトに徐々に押圧荷重がかかることになり、十分なシメシロを与えることが出来る。
【００５５】
さらに図７に示すように、インナーシャフト１０の先端部１１３を幾分だれさせるかもしくはＲ―面取りを与えても同様な効果が得られる。
図７に示す第３実施形態の他の点については図１に示す第１実施の形態と同様である。
【００５６】
図８は前述した本発明の第２実施の形態の改良にかかる第４実施の形態を示している。第４実施の形態において一対のプレス部材１１８，１１９はそれぞれ１つのプレス部を対向して有している。本実施の形態において、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。したがって、第２実施の形態に述べたようにプレス部材によりアウターシャフトを押圧して塑性変形するに際し変形部の形状が徐々に変形しているため、アウターシャフト内にインナーシャフトを挿入し嵌合するときインナーシャフトに徐々に荷重がかかることになり、十分なシメシロを与えることが出来る。
【００５７】
さらに、インナーシャフト１０の先端部１１３を幾分だれさせるかもしくは図８に示すようにＲ―面取りを与えても同様な効果が得られる。
図８に示す第４実施の形態の他の点については図５に示す第２実施の形態と同様である
【００５８】
図９は第４実施の形態の変形例に関する。この変形例において、インナーシャフト１０の先端には面取りが施してある。変形例の他の点は図８と同様であり、効果も第３実施の形態と同様である。
【００５９】
図１０は本発明の第１実施の形態の改良にかかる第５実施の形態を説明するためのものである。第５実施の形態において軸方向の２カ所に別々の２対のプレス部材２１８ａ，２１８ｂ，２１９ａ、２１９ｂがそれぞれ設けてある。本実施の形態において、プレス部材の形状は図１１（ａ）〜（ｄ）に示した形状のいずれかを用いても良いし、これらを組み合わせても良い、また図示しないその他の形状であっても良い。なお、図１１（ｂ）のプレス部材においてプレス部の角部には丸みが付けてある。
【００６０】
図１２および図１３はそれぞれ第５実施の形態の第２および第３変形例に関する。これらの変形例においては、軸方向の２カ所に配置される二つのプレス部材２１８ａ，２１８ｂ；２１９ａ、２１９ｂの加圧方向がそれぞれほぼ９０度異なっている。
【００６１】
第５実施の形態によれば、軸方向に別々のプレス部材を採用することのより、製品の形状、寸法、材料、肉厚等により良く合うように、最適プレス荷重を設定することが出来、またシメシロ割合や嵌合荷重を最適にコントロールすることが出来る。
また、図１２および図１３に示す第５実施の形態の第１および第２変形例によればさらにシャフト曲げ方向の拘束力に対し上下方向と左右方向のバランス調整が可能となる。
【００６２】
図１４は第３実施の形態の改良に係る第６実施の形態を示している。第６実施の形態において第３実施の形態同様一対のプレス部材３１８，３１９はそれぞれ一体に形成された２つのプレス部を対向して有しており、各プレス部のコーナー部にはそれぞれＲ―面取りが施されている。
【００６３】
第６実施の形態においては２つのプレス部の高さが互いに異なり、特にアウターシャフトの奥側（図中左方）の変形部のシメシロを変え、圧入荷重を調整している。本実施の形態によれば、このように２つのプレス部の高さを互いに変えることにより、圧入荷重を所望に調整可能である。
図１４に示す第６実施形態の他の点については図７に示す第３実施の形態と同様である。
【００６４】
図１５は本発明の第７実施の形態を示している。第７実施の形態において一対のプレス部材の形状は第３実施の形態のものと同様である。
第７実施の形態においてはさらに被加工物であるアウターシャフト１４の被変形部４１５の肉厚を局部的に変えることにより、インナーシャフトとのシメシロ嵌合部との間の弾性保持力を調整している。
【００６５】
図１６は本発明の第８実施の形態を示している。第８実施の形態において一対のプレス部材の形状は第４実施の形態のものと同様である。
第８実施の形態においては第７実施の形態と同様に被加工物であるアウターシャフト１４の被変形部の肉厚を局部的に変えることにより、インナーシャフトとのシメシロ嵌合部との間の弾性保持力を調整している。
【００６６】
次に本発明の第９実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合アウターシャフトおよび/またはインナーシャフトの嵌合部に表面処理を施す。この表面処理により嵌合部間に金属石鹸やメッキ等が介在することになりカジリが生じにくく、かつ摩擦係数も低下し、上記第３および第４実施の形態で述べたと同様の効果が得られる。
【００６７】
本発明の第１０実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合アウターシャフトおよび/またはインナーシャフトの嵌合部のセレーション部に塑性加工を施す。この塑性加工により嵌合面が塑性加工面となり、面粗さの向上と塑性加工面により得られる摩擦係数の低下により、上記第３および第４実施の形態で述べたと同様の効果が得られる。
【００６８】
本発明の第１１実施の形態（図示なし）について説明する。本実施の形態の場合インナーシャフトの嵌合部の硬度をアウターシャフトよりもビッカース硬度で３０ポイント以上硬くする。こうすればアウターシャフトにインナーシャフトを嵌合する際にカジリが生じにくくまた嵌合荷重も低めに押さえることができる。第９〜１１実施の形態において使用するプレス部材は第１〜第８実施の形態に用いられたいずれのものでも良い。
【００６９】
図１７は本発明の第１２実施の形態を示している。第１２実施の形態においてはこれまで述べた実施の形態とは異なり、アウターシャフト１４に雌セレーション部を加工する際に所望変形部８１４を加圧部材８５０〜８５３により局部的に押圧して、加工終了後加圧を解除して楕円状のセレーション部を完成する。このセレーション部に真円状の雄セレーション部を有するインナーシャフトを圧入することにより前記各実施の形態によると同様ガタなく嵌合力の十分な衝撃吸収式ステアリングシャフトが得られる。また、図１８に示すように変形防止リング８６０を設けてセレーション加工を施せば、所望箇所に真円外周を形成でき、シールや軸受の設置を容易で確かなものとすることができる。なお、図１７において、符号８００は受け台であり、また図１７および図１８において、矢印はセレーション加工用のブローチツールの進入方向を示す。
【００７０】
第１２実施の形態によれば、アウターシャフトにインナーシャフトを単に圧入するのみであるから、加工コストを低減することができる。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されず、種々変形可能である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、アウターシャフトとインナーシャフトとを圧接固定した際、この圧接固定力を安定して維持することができ、二次衝突時に作用させるコラプス荷重の安定化を図ることができる。また、従来のように、穿孔工程が不要であるため、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図２】（ａ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であって、塑性加工の工程を示す図であり、（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、変形例に係る塑性加工の工程を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの部分断面図。
【図４】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトについて、アウターシャフトの小径部内にインナーシャフトの大径部を挿入して圧接固定する際の圧入力とストロークとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトを組み込んだステアリング機構の概略図。
【図７】本発明の第３施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図８】本発明の第４実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図９】本発明の第４実施の形態の変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１０】本発明の第５実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１１】本発明の第５実施の形態の第１変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用する４つのプレス部を示す断面図。
【図１２】本発明の第５実施の形態の第２変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用するプレス部の例を示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施の形態の第３変形例に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に使用するプレス部の例を示す断面図。
【図１４】本発明の第６実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１５】本発明の第７実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１６】本発明の第８実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１７】本発明の第１２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１８】本発明の第１２実施の形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【図１９】従来に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法の一工程を示す断面図。
【符号の説明】
１０ インナーシャフト
１１ 大径部
１２ 雄セレーション
１３、１１３ 先端部
１４ アウターシャフト
１５ 小径部
１６ 雌セレーション
１７ 先端部
１８ プレス部材
１９ プレス部材
２０ 先端側プレス部
２１ 先端側プレス部
２２ 後方側プレス部
２３ 後方側プレス部
２４ 円弧状の押圧面
２５ 断面Ｕ字状の深溝
２６ 断面Ｖ字状の深溝
２７ プレス部材
２８ プレス部材
１１３ 先端部
１１８ プレス部材
１１９ プレス部材
１２０ プレス部材
１２２ プレス部材
２１８ａ プレス部材
２１８ｂ プレス部材
２１９ａ プレス部材
２１９ｂ プレス部材
３１８ プレス部材
３１９ プレス部材
４１５ 被変形部
８００ 受け台
８５０ 加圧部材
８５１ 加圧部材
８５２ 加圧部材
８５３ 加圧部材
８６０ 変形防止リング
Claims (4)
- 雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法において、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の先端部内に、先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの前記雄セレーションが形成された部位の先端部を挿入して先端部同士が重なり合った状態で保持し、アウターシャフトの前記雌セレーションが形成された部位の、前記先端部同士が重なり合っていない部位を、プレス部材により径方向内側に押圧して、塑性変形させ、このプレス部材を除去して、アウターシャフトにインナーシャフトをさらに挿入し、アウターシャフトの塑性変形した部位に、インナーシャフトを圧接固定することを特徴とする衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法。
- 雌セレーションを有する管状のアウターシャフト内に、雄セレーションを有する中実のインナーシャフトを嵌合して固定するための衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法において、アウターシャフトの先端部の所定箇所を径方向外側から押圧し変形しつつ雌セレーション部を形成し、この雌セレーション部形成後アウターシャフトの先端部の所定箇所への前記押圧を解除し、次いでこの押圧変形した部位に先端を緩やかに窄ませたインナーシャフトの雄セレーション部を圧入嵌合してインナーシャフトを圧接固定することを特徴とする衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法。
- アウターシャフトおよびインナーシャフトのうち少なくとも一方の嵌合した部位に金属石鹸もしくはメッキによる表面処理を施したことを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法。
- アウターシャフトの断面が非円形になるように塑性変形することを特徴とする請求項１に記載の衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法。
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