JP4234224B2 - 自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法および製造方法 - Google Patents
自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法および製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ塑性変形させてキーロック用溝を形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリングメインシャフトとして、円筒形状のパイプの一端側を塑性変形させて小径部を形成するとともに、大径部の一部を内側へ塑性変形させることによりキーロック用の直線溝を形成したものが、特開平５−２００６３４号公報で提案されている。キーロック用の直線溝は、溝に対応した凹部を有する芯金を大径部の内部に挿入するとともに、内周面に溝に対応した突部が設けられたダイスを大径部の外側に嵌合して軸方向へ移動させることによって形成されている。また、このようにキーロック用の直線溝を加工した後、大径部の端部を小径に絞り加工している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の加工方法では、パイプの両端を小径とする塑性加工を溝加工工程の前後で行う必要があり、必ずしも効率的ではなかった。また、芯金を用いて溝加工を行っているため、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を有するパイプの大径部に溝加工を行うことはできなかった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、芯金を使用することなくパイプの一部を内側へ塑性変形させて高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に予め定められた設定幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、(a) 前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、その大径部に、溝底径がその小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、 (b) その大径部の外径と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法より小さい幅寸法の小幅突部が内周面に設けられた予備ダイスを、その大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その小幅突部によりその大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面にその設定幅寸法よりも幅寸法が小さい小幅溝を形成する小幅溝加工工程と、(c) 前記予備ダイスの内径寸法と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法と略等しい幅寸法の正規突部が内周面に設けられた正規ダイスを、前記小幅溝加工工程後の前記大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その正規突部により前記小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法とする正規溝加工工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明の自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法において、前記正規ダイスの内径寸法は前記予備ダイスの内径寸法より所定寸法だけ小さく、前記正規溝加工工程は、前記小幅溝加工工程後の前記大径部を縮径させながら前記小幅溝の溝幅を拡大して前記設定幅寸法とするものであることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に所定の幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、(a) 前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、その大径部に、溝底径がその小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、 (b) その大径部の外径より所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記幅寸法と略等しい幅寸法の突部が内周面に設けられたダイスを、その大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その大径部を縮径させながらその突部によりその大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて前記キーロック用溝を形成することを特徴とする。
第４発明は、自動車のステアリングメインシャフトの製造方法であって、 (a) 肉厚および径寸法が一定の円筒形状のパイプを用意する工程と、 (b) そのパイプの所定範囲を塑性加工によって縮径させ、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有する段付きパイプとする工程と、 (c) その段付きパイプの大径部に、溝底径が前記小径部の外径と同じかそれより大きいキーロック用溝を第１発明〜第３発明の何れかの溝加工方法を用いて形成する溝加工工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１発明の自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法においては、パイプの大径部の外周側を予備ダイスで保持しつつ、その予備ダイスの内周面に設けられた小幅突部によって幅寸法が小さい小幅溝を加工した後、同じく正規ダイスで大径部の外周側を保持しつつ、その正規ダイスの内周面に設けられた正規突部により小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法のキーロック用溝を形成するため、芯金を用いなくても高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。すなわち、大径部の外周をダイスによって保持しているため、小幅突部や正規突部との係合によって大径部が径方向に潰れる恐れがないとともに、小幅溝を加工した後その溝幅を拡大するようにしているため、設定幅寸法の溝幅で溝深さを徐々に深くする場合に比較して、溝底の両側の内角部は勿論、溝開口部の両側の角部とダイスとの間にも隙間が生じ難く、その角部をシャープにできるなど高い寸法精度が得られるのである。
【００１０】
また、芯金を用いることなく高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるため、大径部の両側に小径部を有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工することが可能で、例えば予めパイプの両側に小径部を形成した後に中間の大径部にキーロック用溝を加工できるなど、一連の加工設計の自由度が向上する。
【００１１】
また、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工するためのもので、芯金を使用することができないため、本発明を適用することにより、大径部に高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるようになる。特に、大径部の両側が小径部とされているため、両端が開口しているパイプに比較して剛性が高く、一層高い寸法精度でキーロック用溝を加工できる。
【００１２】
第２発明では、正規ダイスの内径寸法が予備ダイスの内径寸法より小さく、正規溝加工工程では、小幅溝加工工程後の大径部を縮径させながら小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法とするため、縮径に対する反力で芯金が無くてもダイスと大径部との間に隙間が更に生じ難くなり、正規突部に対応した一層高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。
【００１３】
第３発明は、大径部の外径より所定寸法だけ小さい内径寸法のダイスを用いて、大径部を縮径させながら突部により大径部の一部を内側へ塑性変形させてキーロック用溝を形成するもので、第２発明と同様に縮径に対する反力で芯金が無くてもダイスと大径部との間に隙間が生じ難いため、突部に対応した高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。これにより、１段の塑性加工のみで目的とする幅寸法のキーロック用溝を形成することができる。
第４発明は、円筒形状のパイプを塑性加工によって段付きパイプとした後に、その段付きパイプの大径部に第１発明〜第３発明の何れかの溝加工方法を用いてキーロック用溝を形成するため、第１発明〜第３発明と同様の効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここで、小幅溝加工工程は、単一の予備ダイスを用いた１回の塑性加工だけでも良いが、小幅突部の幅寸法が異なる複数の予備ダイスを用いて複数回の塑性加工を施すことにより、小幅溝の幅寸法を徐々に大きくするようにしても良い。単一の予備ダイスに、幅寸法が段階的或いは連続的に変化する小幅突部を軸方向に設け、予備ダイスを軸方向へ相対移動させる１工程で、比較的大きな幅寸法の小幅溝を塑性加工することもできる。正規溝加工工程は、予備ダイスと別個に構成された正規ダイスを用いて別工程で行うことができるが、上記小幅突部の後に正規突部を設けて予備ダイスと正規ダイスとを一体化し、小幅溝加工工程に続いて正規溝加工工程を１工程で行うこともできる。
【００１５】
予備ダイスの小幅突部の突出寸法は、形成すべきキーロック用溝の溝深さと略同じであることが望ましいが、それより小さい寸法で、正規溝加工工程において幅寸法を拡大するとともに溝深さを深くするようになっていても良い。正規ダイスの正規突部は、形成すべきキーロック用溝の溝深さと略同じ寸法で設けられる。正規ダイスの正規突部は、パイプのスプリングバックを考慮して設定することが望ましい。また、これ等の小幅突部および正規突部、或いは第３発明の突部がパイプに食い込む食付き側の端部には、幅寸法や突出寸法を徐々に小さくした食付き部を設けることが望ましい。
【００１６】
本発明は、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工するもので、大径部と小径部との間には、径寸法が滑らかに変化するテーパ部を設けておくことが望ましい。
【００１７】
第２発明では、正規ダイスの内径寸法を予備ダイスの内径寸法より小さくし、パイプの大径部を縮径させながら小幅溝の溝幅を拡大するようになっているが、小幅溝加工工程でも、大径部の外径より小さい内径寸法の予備ダイスを用いて、大径部を縮径させながら小幅溝を高い寸法精度で形成するようにしても良い。
【００１８】
円筒形状のパイプの断面形状は、完全な円環形状（真円）であることが望ましいが、楕円等の多少変形した円筒形状であっても本発明は適用され得る。また、パイプに形成すべきキーロック用溝は、例えばパイプの軸心と平行な直線溝であるが、パイプとダイスとを軸方向へ相対移動させながら軸心まわりに相対回転させることにより、軸心まわりに捩じれた捩れ溝を塑性加工することもできる。
【００１９】
また、本発明は、自動車のステアリングメインシャフトの製造方法に好適に適用され、例えば(a) 肉厚および径寸法が一定の円筒形状のパイプを用意する工程と、(b) そのパイプの所定範囲を塑性加工によって縮径させ、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有する段付きパイプとする工程と、(c) 該段付きパイプの大径部の外径と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、キーロック用溝の幅寸法（請求項１の設定幅寸法に相当）より小さい幅寸法の小幅突部が該キーロック用溝に対応して内周面に設けられた予備ダイスを、該大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、該小幅突部により該大径部の一部を内側へ塑性変形させて該キーロック用溝の幅寸法よりも幅寸法が小さい小幅溝を形成する小幅溝加工工程と、(d) 前記予備ダイスの内径寸法と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝の幅寸法と略等しい幅寸法の正規突部が該キーロック用溝に対応して内周面に設けられた正規ダイスを、前記小幅溝加工工程後のパイプの外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、該正規突部により前記小幅溝の溝幅を拡大して目的とする幅寸法とする正規溝加工工程とを有して製造される。
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１(a) はステアリングメインシャフト１０の正面図を示しており、図１(b) は図１(a) の b−b 断面図を示している。図において、ステアリングメインシャフト１０は中空の円筒形状を成しているとともに、中央部の大径部１２を挟んで軸方向の両側に一対の小径部１４、１５を備えている。大径部１２と小径部１４、１５との間には、径寸法が滑らかに変化するテーパ部１６、１７がそれぞれ設けられており、大径部１２には、軸心と平行に直線状の一対のキーロック用溝２０が設けられている。このキーロック用溝２０の溝底径は小径部１４、１５の外径よりも少し大きい。また、小径部１４、１５の先端部にはそれぞれセレーション部１８、１９が設けられている。なお、本実施例のステアリングシャフト１０の全長Ｌは４００ｍｍで、大径部１２の外径は２８．０ｍｍ、小径部１４、１５の外径は１９．０ｍｍ、キーロック用溝２０の幅寸法（設定幅寸法）Ｗは９．０ｍｍ、溝深さ（溝中央における溝底から大径部１２の外周面の延長円弧面までの寸法）Ｄは３．３ｍｍである。
【００２１】
図２はステアリングメインシャフト１０の各製造工程を(a) 〜(c) に渡って順次示す図である。図２において、(a) 工程では、肉厚ｔ＝２．６ｍｍ〜２．８ｍｍ程度で径寸法φ＝２８．０〜２９．０ｍｍ程度の断面形状が略真円のパイプ２４を用意する。パイプ２４としては、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１５Ｃ）などが用いられ、製品長さＬ＝４００ｍｍよりも５〜１０ｍｍ程度短く切断するとともに、焼鈍、ボンデ処理を施して加工性を良好にした。なお、機械構造用炭素鋼鋼管としてＳＴＫＭ１５Ａを用いた場合は、ボンデ処理のみでも可能である。
【００２２】
次に(b) 工程では、図３に示される成形型３０、３１を用いてパイプ２４の両端部を塑性加工によって縮径させることにより、大径部１２を挟んで軸方向の両側に一対の小径部１４、１５を一体に有する段付きパイプ２６を成形する。この段階でパイプ２４は軸方向に延ばされて製品長さより若干長い段付きパイプ２６となる。図３の成形型３０、３１において、符号９０〜９４で示される各成形面の内径寸法はそれぞれφ２８、φ１９、φ１６、φ１２、φ１８に設定されており、これらの成形型３０、３１は加工材料であるパイプ２４の両端部に両側から嵌合され、冷間で軸方向へ押し込むことによりスウェージング鍛造を施して目的形状に成形する。成形型３０、３１のみでパイプ２４を段付きパイプ２６に鍛造成形することもできるが、複数の成形型を用いて複数段のスウェージング鍛造を施すことにより段階的に目的形状とするようにしても良い。なお、必要に応じて熱間鍛造を行うようにしても良いし、外周側からパイプ２４を押圧して縮径させるなど他の鍛造成形方法を採用することもできる。
【００２３】
図２の(c) 工程では、その段付きパイプ２６の中央部の大径部１２に、パイプの軸心と平行な直線状の一対のキーロック用溝２０を成形することにより、ステアリングメインシャフト１０が製造される。図４〜図６は、(c) 工程で使用する第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０をそれぞれ示す図で、何れも(b) は(a) のｂ−ｂ断面図、(a) は(b) の左側から見た正面図である。
【００２４】
図４に示す第１予備ダイス３６は、上記段付きパイプ２６の大径部１２の外径と略等しい内径寸法（２８．０ｍｍ）を有する円筒状の部材で、前記キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗ＝９．０ｍｍより小さい６．０ｍｍ程度の幅寸法で且つその溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の第１小幅突部３８が相対向する内周面に設けられており、一対の第１小幅突部３８の食付き側には、内周面に対して１５°程度の角度で傾斜する第１食付き部４２がそれぞれ設けられている。また、第１小幅突部３８および第１食付き部４２の角部、すなわち図で符号７０、７１、７２、７３で示される各凹凸部分には、それぞれ曲率半径Ｒ５、Ｒ５、Ｒ２、Ｒ３でＲ付けが施されている。
【００２５】
図５に示す第２予備ダイス４４は、内径が２８．０ｍｍ程度の円筒状の部材で、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗより小さく上記第１小幅突部３８の幅寸法より大きい７．０ｍｍ程度の幅寸法で且つキーロック用溝２０の溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の第２小幅突部４６が相対向する内周面に設けられている以外は、第１予備ダイス３６と略同じ形状を有し、第２小幅突部４６の食付き側には第２食付き部４９が設けられている。第２食付き部４９の幅寸法は、第２小幅突部４６から離間する前側へ向かうに従って両側から略対称的に滑らかに（直線的に）狭くされ、その前端部では前記第１予備ダイス３６の第１小幅突部３８の幅寸法（６．０ｍｍ）より狭くなっている。また、第２小幅突部４６および第２食付き部４９の角部、すなわち図で符号７４、７５、７６、７７で示される各凹凸部分には、それぞれ第１予備ダイス３６よりも小さな曲率半径Ｒ３、Ｒ３、Ｒ１．５、Ｒ２でＲ付けが施されている。
【００２６】
なお、図示は省略するが、幅寸法が８．０ｍｍ程度で突出し寸法が３．３ｍｍ程度の第３小幅突部を有する第３予備ダイスも用意されている。
【００２７】
図６に示す正規ダイス５０は、内径が２８．０ｍｍ程度の円筒状の部材で、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗと略等しい９．０ｍｍ程度の幅寸法で且つキーロック用溝２０の溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の正規突部５２が相対向する内周面に設けられている以外は、第１予備ダイス３６や第２予備ダイス４４と略同じ形状を有し、正規突部５２の食付き側には正規食付き部５６が設けられている。正規食付き部５６の幅寸法は、正規突部５２から離間する前側へ向かうに従って両側から略対称的に滑らかに（直線的に）狭くされ、その前端部では前記第３予備ダイスの第３小幅突部の幅寸法（８．０ｍｍ）より狭くなっている。また、正規突部５２および正規食付き部５６の角部、すなわち図で符号７８、７９、８０、８１で示される各凹凸部分には、それぞれ曲率半径Ｒ３、Ｒ３、Ｒ０．７〜０．８、Ｒ０．５でＲ付けが施されている。
【００２８】
図７(a) 〜(c) は、第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０により、上記段付きパイプ２６に順次幅寸法を押し広げて成形される溝をそれぞれ示している。図７において、(a) の第１小幅溝加工工程では、第１予備ダイス３６を第１食付き部４２側から段付きパイプ２６の大径部１２の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、第１小幅突部３８により大径部１２を内側へ塑性変形させて、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗよりも小さい幅寸法で且つその溝深さＤと略等しい溝深さを有する第１小幅溝４０が形成される。次に、(b) の第２小幅溝加工工程では、第２予備ダイス４４を用いて(a) と同様の押出し加工を行うことにより、第１小幅溝４０の幅寸法が僅かに押し広げられた第２小幅溝４８が形成される。そして、図示しない第３予備ダイスを用いて第２小幅溝４８の溝幅が更に拡大され、最後に(c) の正規溝加工工程において、正規ダイス５０を用いて(b) と同様の押出し加工を行うことにより、溝幅が更に押し広げられて目的とする設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０が形成される。このようにして形成されたキーロック用溝２０は加工硬化によりＨｖ２３０〜２４０程度に強度が向上しており、ロック部材として十分な機能が果たせるようになっている。
【００２９】
上述のように本実施例によれば、段付きパイプ２６の大径部１２の外周側を第１予備ダイス３６で保持しつつ、その第１予備ダイス３６の内周面に設けられた第１小幅突部３８によってキーロック用溝２０よりも小さな幅寸法を有する第１小幅溝４０を加工した後、第２予備ダイス４４、図示しない第３予備ダイス、および正規ダイス５０により同様の加工を行うことにより、溝幅を徐々に拡大して設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を形成するため、芯金を用いなくても高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。すなわち、段付きパイプ２６の大径部１２の外周を各ダイス３６、４４、５０によって保持しているため、第１小幅突部３８や第２小幅突部４６、正規突部５２との係合によって大径部１２が径方向に潰れる恐れがないとともに、第１小幅溝４０を加工した後でその溝幅を拡大するようにしているため、設定幅寸法Ｗの溝幅で溝深さを徐々に深くする場合に比較して、溝底の両側の内角部４８ａ、２０ａは勿論、溝開口部の両側の角部４８ｂ、２０ｂと各ダイス４４、５０との間にも隙間が生じ難く、その角部をシャープにできるなど高い寸法精度が得られるのである。
【００３０】
また、このように芯金を用いることなく高い寸法精度でキーロック用溝２０を加工できるため、本実施例のように図２の(b) の工程で大径部１２の両側に小径部１４、１５を形成した後に、その大径部１２にキーロック用溝２０を加工できるようになり、一連の加工設計の自由度が向上する。大径部１２の両側にテーパ部１６、１７を介して小径部１４、１５が設けられていることから、両側が開口している場合に比較して剛性が高く、一層高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。
【００３１】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用され得るものである。
【００３２】
例えば、前述の実施例においては、第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０の内径寸法は何れも大径部１２の外径と略同じ寸法であったが、前記パイプ２４としてステアリングメインシャフト１０の大径部１２よりも大径、例えばφ２９〜３０程度のものを用意するとともに、図２(b) のスウェージング鍛造工程では、大径部１２よりも径寸法が大きい大径部を中間部分に残し、図２(c) で予備ダイスおよび正規ダイスを用いて段階的に溝幅を広げながらキーロック用溝２０を加工する際に、それらのダイスの内径寸法を段階的に小さくして大径部の外径を段階的に縮径し、目的とする外径寸法の大径部１２とするようにしても良い。
【００３３】
図８は、上記のようにキーロック用溝２０を加工する際に大径部の外径を縮径させる場合に用いられる正規ダイス６０の一例を示す図で、その内周面には大径部７０、テーパ部７２、小径部７４が設けられているとともに、その小径部７４には、軸心に対して対称位置に一対の正規突部６４が設けられ、テーパ部７２には正規突部６４に連続して正規食付き部６２が設けられている。小径部７４の内径寸法は、目的とする大径部１２の外径寸法と同じ２８．０ｍｍで、大径部７０の内径寸法は、前段階である小幅溝加工工程で使用する予備ダイスの内径寸法より僅かに大きい寸法であり、小幅溝加工工程後の段付きパイプが図８(b) の左側から挿入されることにより、テーパ部７２において目的とする径寸法（φ２８）まで大径部を縮径させながら正規食付き部６２により溝幅を拡大して設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を形成する。図８の(b) は(a) のｂ−ｂ断面図で、(a) は(b) の左側から見た正面図である。
【００３４】
このように縮径させながら溝幅を拡大するようにすれば、縮径に対する反力で芯金が無くても正規ダイス６０と段付きパイプとの間に隙間が生じ難いため、正規突部６４に対応した高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。
【００３５】
上記正規ダイス６０による加工は、請求項２に記載の発明の一実施例に相当するが、請求項３に記載の発明の一実施例でもある。また、このように高い寸法精度で溝を加工できることから、条件によっては小幅溝加工工程を行うことなく、正規ダイス６０の大径部７０の径寸法を溝加工前の大径部の外径寸法より大きくすることにより、１段の塑性加工のみで目的とする設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を加工することも可能である。なお、大径部の縮径寸法は極小さくて充分であり、縮径に伴う軸方向の伸びは殆ど無視できる程度であるが、この軸方向の伸びを考慮して溝加工前の大径部の長さ寸法を設定するようにしても良い。
【００３６】
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に従ってキーロック用溝が設けられたステアリングメインシャフトの一例を示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図２】図１のステアリングメインシャフトの各製造工程を示す図であって、(a) は材料となるパイプ、(b) はパイプに塑性加工を行って形成される段付きパイプ、(c) は段付きパイプにキーロック用溝を形成したステアリングメインシャフトをそれぞれ示している。
【図３】図２の(b) 工程で用いられる成形型を示す断面図である。
【図４】図２の(c) 工程で用いられる第１予備ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図５】図２の(c) 工程で用いられる第２予備ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図６】図２の(c) 工程で用いられる正規ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図７】図４〜図６のダイスで形成される溝の断面形状を示す図で、(a) は図４の第１予備ダイスにより形成される第１小幅溝、(b) は図５の第２予備ダイスにより形成される第２小幅溝、(c) は図６の正規ダイスにより形成されるキーロック用溝をそれぞれ示している。
【図８】本発明の他の実施例である正規ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【符号の説明】
１２：大径部
１４、１５：小径部
２０：キーロック用溝
２６：段付きパイプ（パイプ）
３６：第１予備ダイス（予備ダイス）
３８：第１小幅突部（小幅突部）
４０：第１小幅溝（小幅溝）
４４：第２予備ダイス（予備ダイス）
４６：第２小幅突部（小幅突部）
４８：第２小幅溝（小幅溝）
５０：正規ダイス
５２：正規突部
６０：正規ダイス（ダイス）
６４：正規突部（突部）
Ｗ：設定幅寸法
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ塑性変形させてキーロック用溝を形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリングメインシャフトとして、円筒形状のパイプの一端側を塑性変形させて小径部を形成するとともに、大径部の一部を内側へ塑性変形させることによりキーロック用の直線溝を形成したものが、特開平５−２００６３４号公報で提案されている。キーロック用の直線溝は、溝に対応した凹部を有する芯金を大径部の内部に挿入するとともに、内周面に溝に対応した突部が設けられたダイスを大径部の外側に嵌合して軸方向へ移動させることによって形成されている。また、このようにキーロック用の直線溝を加工した後、大径部の端部を小径に絞り加工している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の加工方法では、パイプの両端を小径とする塑性加工を溝加工工程の前後で行う必要があり、必ずしも効率的ではなかった。また、芯金を用いて溝加工を行っているため、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を有するパイプの大径部に溝加工を行うことはできなかった。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、芯金を使用することなくパイプの一部を内側へ塑性変形させて高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に予め定められた設定幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、(a) 前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、その大径部に、溝底径がその小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、 (b) その大径部の外径と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法より小さい幅寸法の小幅突部が内周面に設けられた予備ダイスを、その大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その小幅突部によりその大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面にその設定幅寸法よりも幅寸法が小さい小幅溝を形成する小幅溝加工工程と、(c) 前記予備ダイスの内径寸法と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法と略等しい幅寸法の正規突部が内周面に設けられた正規ダイスを、前記小幅溝加工工程後の前記大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その正規突部により前記小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法とする正規溝加工工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、第１発明の自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法において、前記正規ダイスの内径寸法は前記予備ダイスの内径寸法より所定寸法だけ小さく、前記正規溝加工工程は、前記小幅溝加工工程後の前記大径部を縮径させながら前記小幅溝の溝幅を拡大して前記設定幅寸法とするものであることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に所定の幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、(a) 前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、その大径部に、溝底径がその小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、 (b) その大径部の外径より所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記幅寸法と略等しい幅寸法の突部が内周面に設けられたダイスを、その大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、その大径部を縮径させながらその突部によりその大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて前記キーロック用溝を形成することを特徴とする。
第４発明は、自動車のステアリングメインシャフトの製造方法であって、 (a) 肉厚および径寸法が一定の円筒形状のパイプを用意する工程と、 (b) そのパイプの所定範囲を塑性加工によって縮径させ、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有する段付きパイプとする工程と、 (c) その段付きパイプの大径部に、溝底径が前記小径部の外径と同じかそれより大きいキーロック用溝を第１発明〜第３発明の何れかの溝加工方法を用いて形成する溝加工工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１発明の自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法においては、パイプの大径部の外周側を予備ダイスで保持しつつ、その予備ダイスの内周面に設けられた小幅突部によって幅寸法が小さい小幅溝を加工した後、同じく正規ダイスで大径部の外周側を保持しつつ、その正規ダイスの内周面に設けられた正規突部により小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法のキーロック用溝を形成するため、芯金を用いなくても高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。すなわち、大径部の外周をダイスによって保持しているため、小幅突部や正規突部との係合によって大径部が径方向に潰れる恐れがないとともに、小幅溝を加工した後その溝幅を拡大するようにしているため、設定幅寸法の溝幅で溝深さを徐々に深くする場合に比較して、溝底の両側の内角部は勿論、溝開口部の両側の角部とダイスとの間にも隙間が生じ難く、その角部をシャープにできるなど高い寸法精度が得られるのである。
【００１０】
また、芯金を用いることなく高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるため、大径部の両側に小径部を有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工することが可能で、例えば予めパイプの両側に小径部を形成した後に中間の大径部にキーロック用溝を加工できるなど、一連の加工設計の自由度が向上する。
【００１１】
また、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工するためのもので、芯金を使用することができないため、本発明を適用することにより、大径部に高い寸法精度でキーロック用溝を加工できるようになる。特に、大径部の両側が小径部とされているため、両端が開口しているパイプに比較して剛性が高く、一層高い寸法精度でキーロック用溝を加工できる。
【００１２】
第２発明では、正規ダイスの内径寸法が予備ダイスの内径寸法より小さく、正規溝加工工程では、小幅溝加工工程後の大径部を縮径させながら小幅溝の溝幅を拡大して設定幅寸法とするため、縮径に対する反力で芯金が無くてもダイスと大径部との間に隙間が更に生じ難くなり、正規突部に対応した一層高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。
【００１３】
第３発明は、大径部の外径より所定寸法だけ小さい内径寸法のダイスを用いて、大径部を縮径させながら突部により大径部の一部を内側へ塑性変形させてキーロック用溝を形成するもので、第２発明と同様に縮径に対する反力で芯金が無くてもダイスと大径部との間に隙間が生じ難いため、突部に対応した高い寸法精度でキーロック用溝を形成できる。これにより、１段の塑性加工のみで目的とする幅寸法のキーロック用溝を形成することができる。
第４発明は、円筒形状のパイプを塑性加工によって段付きパイプとした後に、その段付きパイプの大径部に第１発明〜第３発明の何れかの溝加工方法を用いてキーロック用溝を形成するため、第１発明〜第３発明と同様の効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
ここで、小幅溝加工工程は、単一の予備ダイスを用いた１回の塑性加工だけでも良いが、小幅突部の幅寸法が異なる複数の予備ダイスを用いて複数回の塑性加工を施すことにより、小幅溝の幅寸法を徐々に大きくするようにしても良い。単一の予備ダイスに、幅寸法が段階的或いは連続的に変化する小幅突部を軸方向に設け、予備ダイスを軸方向へ相対移動させる１工程で、比較的大きな幅寸法の小幅溝を塑性加工することもできる。正規溝加工工程は、予備ダイスと別個に構成された正規ダイスを用いて別工程で行うことができるが、上記小幅突部の後に正規突部を設けて予備ダイスと正規ダイスとを一体化し、小幅溝加工工程に続いて正規溝加工工程を１工程で行うこともできる。
【００１５】
予備ダイスの小幅突部の突出寸法は、形成すべきキーロック用溝の溝深さと略同じであることが望ましいが、それより小さい寸法で、正規溝加工工程において幅寸法を拡大するとともに溝深さを深くするようになっていても良い。正規ダイスの正規突部は、形成すべきキーロック用溝の溝深さと略同じ寸法で設けられる。正規ダイスの正規突部は、パイプのスプリングバックを考慮して設定することが望ましい。また、これ等の小幅突部および正規突部、或いは第３発明の突部がパイプに食い込む食付き側の端部には、幅寸法や突出寸法を徐々に小さくした食付き部を設けることが望ましい。
【００１６】
本発明は、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するパイプの大径部にキーロック用溝を加工するもので、大径部と小径部との間には、径寸法が滑らかに変化するテーパ部を設けておくことが望ましい。
【００１７】
第２発明では、正規ダイスの内径寸法を予備ダイスの内径寸法より小さくし、パイプの大径部を縮径させながら小幅溝の溝幅を拡大するようになっているが、小幅溝加工工程でも、大径部の外径より小さい内径寸法の予備ダイスを用いて、大径部を縮径させながら小幅溝を高い寸法精度で形成するようにしても良い。
【００１８】
円筒形状のパイプの断面形状は、完全な円環形状（真円）であることが望ましいが、楕円等の多少変形した円筒形状であっても本発明は適用され得る。また、パイプに形成すべきキーロック用溝は、例えばパイプの軸心と平行な直線溝であるが、パイプとダイスとを軸方向へ相対移動させながら軸心まわりに相対回転させることにより、軸心まわりに捩じれた捩れ溝を塑性加工することもできる。
【００１９】
また、本発明は、自動車のステアリングメインシャフトの製造方法に好適に適用され、例えば(a) 肉厚および径寸法が一定の円筒形状のパイプを用意する工程と、(b) そのパイプの所定範囲を塑性加工によって縮径させ、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有する段付きパイプとする工程と、(c) 該段付きパイプの大径部の外径と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、キーロック用溝の幅寸法（請求項１の設定幅寸法に相当）より小さい幅寸法の小幅突部が該キーロック用溝に対応して内周面に設けられた予備ダイスを、該大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、該小幅突部により該大径部の一部を内側へ塑性変形させて該キーロック用溝の幅寸法よりも幅寸法が小さい小幅溝を形成する小幅溝加工工程と、(d) 前記予備ダイスの内径寸法と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝の幅寸法と略等しい幅寸法の正規突部が該キーロック用溝に対応して内周面に設けられた正規ダイスを、前記小幅溝加工工程後のパイプの外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、該正規突部により前記小幅溝の溝幅を拡大して目的とする幅寸法とする正規溝加工工程とを有して製造される。
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１(a) はステアリングメインシャフト１０の正面図を示しており、図１(b) は図１(a) の b−b 断面図を示している。図において、ステアリングメインシャフト１０は中空の円筒形状を成しているとともに、中央部の大径部１２を挟んで軸方向の両側に一対の小径部１４、１５を備えている。大径部１２と小径部１４、１５との間には、径寸法が滑らかに変化するテーパ部１６、１７がそれぞれ設けられており、大径部１２には、軸心と平行に直線状の一対のキーロック用溝２０が設けられている。このキーロック用溝２０の溝底径は小径部１４、１５の外径よりも少し大きい。また、小径部１４、１５の先端部にはそれぞれセレーション部１８、１９が設けられている。なお、本実施例のステアリングシャフト１０の全長Ｌは４００ｍｍで、大径部１２の外径は２８．０ｍｍ、小径部１４、１５の外径は１９．０ｍｍ、キーロック用溝２０の幅寸法（設定幅寸法）Ｗは９．０ｍｍ、溝深さ（溝中央における溝底から大径部１２の外周面の延長円弧面までの寸法）Ｄは３．３ｍｍである。
【００２１】
図２はステアリングメインシャフト１０の各製造工程を(a) 〜(c) に渡って順次示す図である。図２において、(a) 工程では、肉厚ｔ＝２．６ｍｍ〜２．８ｍｍ程度で径寸法φ＝２８．０〜２９．０ｍｍ程度の断面形状が略真円のパイプ２４を用意する。パイプ２４としては、例えば機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１５Ｃ）などが用いられ、製品長さＬ＝４００ｍｍよりも５〜１０ｍｍ程度短く切断するとともに、焼鈍、ボンデ処理を施して加工性を良好にした。なお、機械構造用炭素鋼鋼管としてＳＴＫＭ１５Ａを用いた場合は、ボンデ処理のみでも可能である。
【００２２】
次に(b) 工程では、図３に示される成形型３０、３１を用いてパイプ２４の両端部を塑性加工によって縮径させることにより、大径部１２を挟んで軸方向の両側に一対の小径部１４、１５を一体に有する段付きパイプ２６を成形する。この段階でパイプ２４は軸方向に延ばされて製品長さより若干長い段付きパイプ２６となる。図３の成形型３０、３１において、符号９０〜９４で示される各成形面の内径寸法はそれぞれφ２８、φ１９、φ１６、φ１２、φ１８に設定されており、これらの成形型３０、３１は加工材料であるパイプ２４の両端部に両側から嵌合され、冷間で軸方向へ押し込むことによりスウェージング鍛造を施して目的形状に成形する。成形型３０、３１のみでパイプ２４を段付きパイプ２６に鍛造成形することもできるが、複数の成形型を用いて複数段のスウェージング鍛造を施すことにより段階的に目的形状とするようにしても良い。なお、必要に応じて熱間鍛造を行うようにしても良いし、外周側からパイプ２４を押圧して縮径させるなど他の鍛造成形方法を採用することもできる。
【００２３】
図２の(c) 工程では、その段付きパイプ２６の中央部の大径部１２に、パイプの軸心と平行な直線状の一対のキーロック用溝２０を成形することにより、ステアリングメインシャフト１０が製造される。図４〜図６は、(c) 工程で使用する第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０をそれぞれ示す図で、何れも(b) は(a) のｂ−ｂ断面図、(a) は(b) の左側から見た正面図である。
【００２４】
図４に示す第１予備ダイス３６は、上記段付きパイプ２６の大径部１２の外径と略等しい内径寸法（２８．０ｍｍ）を有する円筒状の部材で、前記キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗ＝９．０ｍｍより小さい６．０ｍｍ程度の幅寸法で且つその溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の第１小幅突部３８が相対向する内周面に設けられており、一対の第１小幅突部３８の食付き側には、内周面に対して１５°程度の角度で傾斜する第１食付き部４２がそれぞれ設けられている。また、第１小幅突部３８および第１食付き部４２の角部、すなわち図で符号７０、７１、７２、７３で示される各凹凸部分には、それぞれ曲率半径Ｒ５、Ｒ５、Ｒ２、Ｒ３でＲ付けが施されている。
【００２５】
図５に示す第２予備ダイス４４は、内径が２８．０ｍｍ程度の円筒状の部材で、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗより小さく上記第１小幅突部３８の幅寸法より大きい７．０ｍｍ程度の幅寸法で且つキーロック用溝２０の溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の第２小幅突部４６が相対向する内周面に設けられている以外は、第１予備ダイス３６と略同じ形状を有し、第２小幅突部４６の食付き側には第２食付き部４９が設けられている。第２食付き部４９の幅寸法は、第２小幅突部４６から離間する前側へ向かうに従って両側から略対称的に滑らかに（直線的に）狭くされ、その前端部では前記第１予備ダイス３６の第１小幅突部３８の幅寸法（６．０ｍｍ）より狭くなっている。また、第２小幅突部４６および第２食付き部４９の角部、すなわち図で符号７４、７５、７６、７７で示される各凹凸部分には、それぞれ第１予備ダイス３６よりも小さな曲率半径Ｒ３、Ｒ３、Ｒ１．５、Ｒ２でＲ付けが施されている。
【００２６】
なお、図示は省略するが、幅寸法が８．０ｍｍ程度で突出し寸法が３．３ｍｍ程度の第３小幅突部を有する第３予備ダイスも用意されている。
【００２７】
図６に示す正規ダイス５０は、内径が２８．０ｍｍ程度の円筒状の部材で、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗと略等しい９．０ｍｍ程度の幅寸法で且つキーロック用溝２０の溝深さＤと略等しい３．３ｍｍ程度の突出し寸法を有する一対の正規突部５２が相対向する内周面に設けられている以外は、第１予備ダイス３６や第２予備ダイス４４と略同じ形状を有し、正規突部５２の食付き側には正規食付き部５６が設けられている。正規食付き部５６の幅寸法は、正規突部５２から離間する前側へ向かうに従って両側から略対称的に滑らかに（直線的に）狭くされ、その前端部では前記第３予備ダイスの第３小幅突部の幅寸法（８．０ｍｍ）より狭くなっている。また、正規突部５２および正規食付き部５６の角部、すなわち図で符号７８、７９、８０、８１で示される各凹凸部分には、それぞれ曲率半径Ｒ３、Ｒ３、Ｒ０．７〜０．８、Ｒ０．５でＲ付けが施されている。
【００２８】
図７(a) 〜(c) は、第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０により、上記段付きパイプ２６に順次幅寸法を押し広げて成形される溝をそれぞれ示している。図７において、(a) の第１小幅溝加工工程では、第１予備ダイス３６を第１食付き部４２側から段付きパイプ２６の大径部１２の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、第１小幅突部３８により大径部１２を内側へ塑性変形させて、キーロック用溝２０の設定幅寸法Ｗよりも小さい幅寸法で且つその溝深さＤと略等しい溝深さを有する第１小幅溝４０が形成される。次に、(b) の第２小幅溝加工工程では、第２予備ダイス４４を用いて(a) と同様の押出し加工を行うことにより、第１小幅溝４０の幅寸法が僅かに押し広げられた第２小幅溝４８が形成される。そして、図示しない第３予備ダイスを用いて第２小幅溝４８の溝幅が更に拡大され、最後に(c) の正規溝加工工程において、正規ダイス５０を用いて(b) と同様の押出し加工を行うことにより、溝幅が更に押し広げられて目的とする設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０が形成される。このようにして形成されたキーロック用溝２０は加工硬化によりＨｖ２３０〜２４０程度に強度が向上しており、ロック部材として十分な機能が果たせるようになっている。
【００２９】
上述のように本実施例によれば、段付きパイプ２６の大径部１２の外周側を第１予備ダイス３６で保持しつつ、その第１予備ダイス３６の内周面に設けられた第１小幅突部３８によってキーロック用溝２０よりも小さな幅寸法を有する第１小幅溝４０を加工した後、第２予備ダイス４４、図示しない第３予備ダイス、および正規ダイス５０により同様の加工を行うことにより、溝幅を徐々に拡大して設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を形成するため、芯金を用いなくても高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。すなわち、段付きパイプ２６の大径部１２の外周を各ダイス３６、４４、５０によって保持しているため、第１小幅突部３８や第２小幅突部４６、正規突部５２との係合によって大径部１２が径方向に潰れる恐れがないとともに、第１小幅溝４０を加工した後でその溝幅を拡大するようにしているため、設定幅寸法Ｗの溝幅で溝深さを徐々に深くする場合に比較して、溝底の両側の内角部４８ａ、２０ａは勿論、溝開口部の両側の角部４８ｂ、２０ｂと各ダイス４４、５０との間にも隙間が生じ難く、その角部をシャープにできるなど高い寸法精度が得られるのである。
【００３０】
また、このように芯金を用いることなく高い寸法精度でキーロック用溝２０を加工できるため、本実施例のように図２の(b) の工程で大径部１２の両側に小径部１４、１５を形成した後に、その大径部１２にキーロック用溝２０を加工できるようになり、一連の加工設計の自由度が向上する。大径部１２の両側にテーパ部１６、１７を介して小径部１４、１５が設けられていることから、両側が開口している場合に比較して剛性が高く、一層高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。
【００３１】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用され得るものである。
【００３２】
例えば、前述の実施例においては、第１予備ダイス３６、第２予備ダイス４４、及び正規ダイス５０の内径寸法は何れも大径部１２の外径と略同じ寸法であったが、前記パイプ２４としてステアリングメインシャフト１０の大径部１２よりも大径、例えばφ２９〜３０程度のものを用意するとともに、図２(b) のスウェージング鍛造工程では、大径部１２よりも径寸法が大きい大径部を中間部分に残し、図２(c) で予備ダイスおよび正規ダイスを用いて段階的に溝幅を広げながらキーロック用溝２０を加工する際に、それらのダイスの内径寸法を段階的に小さくして大径部の外径を段階的に縮径し、目的とする外径寸法の大径部１２とするようにしても良い。
【００３３】
図８は、上記のようにキーロック用溝２０を加工する際に大径部の外径を縮径させる場合に用いられる正規ダイス６０の一例を示す図で、その内周面には大径部７０、テーパ部７２、小径部７４が設けられているとともに、その小径部７４には、軸心に対して対称位置に一対の正規突部６４が設けられ、テーパ部７２には正規突部６４に連続して正規食付き部６２が設けられている。小径部７４の内径寸法は、目的とする大径部１２の外径寸法と同じ２８．０ｍｍで、大径部７０の内径寸法は、前段階である小幅溝加工工程で使用する予備ダイスの内径寸法より僅かに大きい寸法であり、小幅溝加工工程後の段付きパイプが図８(b) の左側から挿入されることにより、テーパ部７２において目的とする径寸法（φ２８）まで大径部を縮径させながら正規食付き部６２により溝幅を拡大して設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を形成する。図８の(b) は(a) のｂ−ｂ断面図で、(a) は(b) の左側から見た正面図である。
【００３４】
このように縮径させながら溝幅を拡大するようにすれば、縮径に対する反力で芯金が無くても正規ダイス６０と段付きパイプとの間に隙間が生じ難いため、正規突部６４に対応した高い寸法精度でキーロック用溝２０を形成できる。
【００３５】
上記正規ダイス６０による加工は、請求項２に記載の発明の一実施例に相当するが、請求項３に記載の発明の一実施例でもある。また、このように高い寸法精度で溝を加工できることから、条件によっては小幅溝加工工程を行うことなく、正規ダイス６０の大径部７０の径寸法を溝加工前の大径部の外径寸法より大きくすることにより、１段の塑性加工のみで目的とする設定幅寸法Ｗのキーロック用溝２０を加工することも可能である。なお、大径部の縮径寸法は極小さくて充分であり、縮径に伴う軸方向の伸びは殆ど無視できる程度であるが、この軸方向の伸びを考慮して溝加工前の大径部の長さ寸法を設定するようにしても良い。
【００３６】
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に従ってキーロック用溝が設けられたステアリングメインシャフトの一例を示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図２】図１のステアリングメインシャフトの各製造工程を示す図であって、(a) は材料となるパイプ、(b) はパイプに塑性加工を行って形成される段付きパイプ、(c) は段付きパイプにキーロック用溝を形成したステアリングメインシャフトをそれぞれ示している。
【図３】図２の(b) 工程で用いられる成形型を示す断面図である。
【図４】図２の(c) 工程で用いられる第１予備ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図５】図２の(c) 工程で用いられる第２予備ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図６】図２の(c) 工程で用いられる正規ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【図７】図４〜図６のダイスで形成される溝の断面形状を示す図で、(a) は図４の第１予備ダイスにより形成される第１小幅溝、(b) は図５の第２予備ダイスにより形成される第２小幅溝、(c) は図６の正規ダイスにより形成されるキーロック用溝をそれぞれ示している。
【図８】本発明の他の実施例である正規ダイスを示す図であって、(a) は正面図、(b) は(a) の b−b 断面図である。
【符号の説明】
１２：大径部
１４、１５：小径部
２０：キーロック用溝
２６：段付きパイプ（パイプ）
３６：第１予備ダイス（予備ダイス）
３８：第１小幅突部（小幅突部）
４０：第１小幅溝（小幅溝）
４４：第２予備ダイス（予備ダイス）
４６：第２小幅突部（小幅突部）
４８：第２小幅溝（小幅溝）
５０：正規ダイス
５２：正規突部
６０：正規ダイス（ダイス）
６４：正規突部（突部）
Ｗ：設定幅寸法
Claims (4)
- 円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に予め定められた設定幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、
前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、該大径部に、溝底径が該小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、
該大径部の外径と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法より小さい幅寸法の小幅突部が内周面に設けられた予備ダイスを、該大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、該小幅突部により該大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に該設定幅寸法よりも幅寸法が小さい小幅溝を形成する小幅溝加工工程と、
前記予備ダイスの内径寸法と略同じか所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記設定幅寸法と略等しい幅寸法の正規突部が内周面に設けられた正規ダイスを、前記小幅溝加工工程後の前記大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、該正規突部により前記小幅溝の溝幅を拡大して該設定幅寸法とする正規溝加工工程と
を有することを特徴とする自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法。 - 前記正規ダイスの内径寸法は前記予備ダイスの内径寸法より所定寸法だけ小さく、前記正規溝加工工程は、前記小幅溝加工工程後の前記大径部を縮径させながら前記小幅溝の溝幅を拡大して前記設定幅寸法とするものである
ことを特徴とする請求項１に記載の自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法。 - 円筒形状のパイプの一部を内側へ突出させるように塑性変形させて、外周面に所定の幅寸法のキーロック用溝を軸方向に形成する自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法であって、
前記パイプは、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有するもので、該大径部に、溝底径が該小径部の外径と同じかそれより大きい前記キーロック用溝を形成するためのもので、
該大径部の外径より所定寸法だけ小さい内径寸法で、前記キーロック用溝に対応して前記幅寸法と略等しい幅寸法の突部が内周面に設けられたダイスを、該大径部の外周側に嵌合して軸方向へ相対移動させ、芯金を用いることなく、該大径部を縮径させながら該突部により該大径部の一部を内側へ突出させるように塑性変形させて前記キーロック用溝を形成する
ことを特徴とする自動車のステアリングメインシャフトの溝加工方法。 - 自動車のステアリングメインシャフトの製造方法であって、
肉厚および径寸法が一定の円筒形状のパイプを用意する工程と、
該パイプの所定範囲を塑性加工によって縮径させ、大径部を挟んで軸方向の両側に小径部を一体に有する段付きパイプとする工程と、
該段付きパイプの大径部に、溝底径が前記小径部の外径と同じかそれより大きいキーロック用溝を請求項１〜３の何れか１項に記載の溝加工方法を用いて形成する溝加工工程と
を有することを特徴とする自動車のステアリングメインシャフトの製造方法。
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