JPH09109900A - アッパーステアリングシャフト及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両におけるアッパーステアリングシャフト
の重量を軽減させる。 【解決手段】 車両のアッパーステアリングシャフト２
は、ハンドルロック孔４が設けられた大径厚肉のハンド
ルロック支持部５と、外径が小さくてロアステアリング
シャフト３に連結される薄肉パイプ部６と、内外径が小
さくて厚肉のベアリング保持部７と、さらに内外径が小
さい端部のステアリングホイール装着部８とをそなえて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を操舵するた
めのステアリングシャフトにおいて、ステアリングホイ
ールが取り付けられる側のアッパーステアリングシャフ
トに関する。

【０００２】

【従来の技術】車両におけるステアリングシャフトは、
車両衝突時等に運転者がステアリングホイールに衝突す
る際、ステアリングシャフトが収縮して運転者が受ける
衝撃を緩和する等の目的で、ステアリングホイールが取
り付けられる側のアッパーステアリングシャフトと、ジ
ョイントを介してステアリングギヤボックスに連結され
るロアステアリングシャフトとに２分割されているが、
従来はアッパーステアリングシャフトが中実の丸棒で形
成されている場合が多く、その重量が比較的大きいと共
に、製造コストも比較的高くつく問題点があった。

【０００３】このため、アッパーステアリングシャフト
をパイブで形成する試みもあるが、アッパーステアリン
グシャフトには盗難防止用のハンドルロック孔を設ける
必要があり、強固なハンドルロック作用を与えるために
は、このハンドルロック孔部分の強度を十分に上げなけ
ればならず、従って、アッパーステアリングシャフトの
パイブ肉厚を全体的に大きくせざるを得ないので、アッ
パーステアリングシャフトの軽量化を実現することはや
はり困難となり、また、ハンドルロック孔の形成部分に
管状のパッチを当てて補強することも考えられるが、そ
のパッチ当て作業が面倒である外、部品の精度管理等が
必要となって、コスト的に不利となる欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、車両
におけるアッパーステアリングシャフトの重量を容易に
軽減させることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１所載
の本発明にかかるアッパーステアリングシャフトは、大
径の厚肉パイプ部で形成されハンドルロック孔が設けら
れたハンドルロック支持部と、同ハンドルロック支持部
に連続し少なくとも外径が縮められて上記ハンドルロッ
ク支持部より薄肉に成形されロアステアリングシャフト
に連結される薄肉パイプ部と、同薄肉パイプ部の反対側
で上記ハンドルロック支持部に連続し少なくとも外径が
縮められたパイプ状のベアリング保持部と、同ベアリン
グ保持部に連続するパイプ状のステアリングホイール装
着部とをそなえている。

【０００６】すなわち、アッパーステアリングシャフト
が全体的にパイプ状となっているが、ハンドルロック孔
が設けられるため比較的大きな強度を要する大径のハン
ドルロック支持部は厚肉であっても、ロアステアリング
シャフトに連結されて操舵力を伝達するに止まるため大
きな強度を必要としない小径部分は、ハンドルロック支
持部に連続して薄肉に成形されており、また、この薄肉
パイプ部はアッパーステアリングシャフトの中で比較的
長い部分を占めているので、上記のような肉厚の増減に
よってアッパーステアリングシャフト全体の重量を容易
に軽減することができる。

【０００７】また、請求項２所載の本発明にかかるアッ
パーステアリングシャフト製造法は、丸パイプ材の内部
に上記丸パイプ材の軸方向に延びる心金を挿入保持し、
複数に分割されて上記丸パイプ材の外周面を囲むダイス
の先端をそれぞれ上記丸パイプ材の外周面より内方に配
置し、上記各ダイスを上記丸パイプ材の径方向に微小振
動させながら上記丸パイプ材の径方向に上記丸パイプ材
の外周面を加圧させると同時に、上記丸パイプ材を上記
丸パイプ材の軸方向に上記ダイス側へ押し込み、かつ、
上記各ダイスと上記丸パイプ材とを上記丸パイプ材の周
方向へ相対的に回動させることにより、上記丸パイプ材
の一部肉厚を減少させてその外径が小さくなるように成
形し、アッパーステアリングシャフトの素材を形成する
ようにしている。

【０００８】すなわち、丸パイプ材内部への心金の挿入
保持、複数に分割されて丸パイプ材の外周面を囲むダイ
スの丸パイプ材径方向微小振動加圧、丸パイプ材の軸方
向押し込み、各ダイスと丸パイプ材との相対的回動等に
より、丸パイプ材の一部肉厚を減少させ、かつ、その外
径が小さくなるように成形するので、ハンドルロック孔
が設けられるため比較的大きな強度を要する大径部分は
厚肉のまま、ロアステアリングシャフトに連結されて操
舵力を伝達する比較的長い小径の薄肉部を容易に連続成
形することができ、また、心金及びダイスの挟持作用に
よって、成形後の小径部分における肉厚を容易に所望の
大きさとすることができて、好適なアッパーステアリン
グシャフトの素材をパイプから製造することができる。

【０００９】なお、必要に応じ請求項２所載の本発明に
かかるアッパーステアリングシャフト製造法において、
上記薄肉小径部と反対側の丸パイプ材内部に上記丸パイ
プ材の軸方向に延びる第２心金を挿入保持し、複数に分
割されて上記丸パイプ材の外周面を囲む第２ダイスの先
端をそれぞれ上記丸パイプ材の外周面より内方に配置
し、上記各第２ダイスを上記丸パイプ材の径方向に微小
振動させながら上記丸パイプ材の径方向に上記丸パイプ
材の外周面を加圧させると同時に、上記丸パイプ材を上
記丸パイプ材の軸方向に上記第２ダイス側へ押し込み、
かつ、上記各第２ダイスと上記丸パイプ材とを上記丸パ
イプ材の周方向へ相対的に回動させることにより、上記
丸パイプ材の一部をほぼ同じ肉厚もしくは若干小さい肉
厚でその外径が小さくなるように成形して、外周面にベ
アリングが取り付けられる丸パイプ状のベアリング保持
部を形成させるようにすることも可能である。

【００１０】また、必要に応じ請求項２所載の本発明に
かかるアッパーステアリングシャフト製造法において、
上記薄肉小径部と反対側に形成された丸パイプ状ベアリ
ング保持部の先端外周面を囲み複数に分割された第３ダ
イスの先端を、それぞれ上記ベアリング保持部の先端外
周面より内方に配置し、上記各第３ダイスを上記ベアリ
ング保持部先端の径方向に微小振動させながら上記ベア
リング保持部先端の径方向に上記ベアリング保持部先端
の外周面を加圧させると同時に、上記ベアリング保持部
先端をその軸方向に上記第３ダイス側へ押し込み、か
つ、上記各第３ダイスと上記ベアリング保持部先端とを
上記ベアリング保持部の周方向へ相対的に回動させるこ
とにより、上記ベアリング保持部先端に縮径された厚肉
のステアリングホイール装着部を成形させ、この場合、
ベアリング保持部の肉厚設定を調整することにより、ス
テアステアリングホイール装着部をとくに厚肉に形成し
て、その強度、剛性を向上させることができると同時
に、ステアステアリングホイール装着部の縮径加工に際
して、その素材に割れが生じることを防止することも可
能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に示す本発明の実施形
態例について説明する。図１において、車両のステアリ
ングシャフト１は、アッパーステアリングシャフト２
と、ロアステアリングシャフト３とからなり、アッパー
ステアリングシャフト２は全体がパイプ材により構成さ
れていて、盗難防止用のハンドルロック孔４が設けられ
た大径厚肉のパイプ状ハンドルロック支持部５と、これ
に連続して外径が小さく、かつ、内径がわずかに小さく
なった薄肉パイプ部６と、薄肉パイプ部６の反対側でハ
ンドルロック支持部５に連続して外径及び内径が小さく
なり、ハンドルロック支持部５とほぼ同じ肉厚もしくは
若干小さい肉厚のパイプ状ベアリング保持部７と、右端
のパイプ状ステアリングホイール装着部８とを有してい
る。

【００１２】ロアステアリングシャフト３は左端部がジ
ョイント９を介して図示しないギヤボックスに連結され
るものであって、アッパーステアリングシャフト２にお
ける薄肉パイプ部６の左端部内にロアステアリングシャ
フト３の右端部が挿入され、さらに、両端部に跨がって
直線的に形成された孔内にポリアセタール射出成形ピン
１０が挿入されることにより、アッパーステアリングシ
ャフト２及びロアステアリングシャフト３が連結されて
いる。

【００１３】次に、アッパーステアリングシャフト２の
製造法について説明する。図２及び図３に示す加工装置
２０において、ケーシング２１内にアウタリング２２及
びガイド２３が同心的に固定され、アウタリング２２及
びガイド２３間の環状空間に等間隔で多数のローラ２４
が配置されている一方、ガイド２３内には、内面側が軸
方向に傾斜したストライカ２５と、外面側が同様に軸方
向に傾斜したくさび体２６と、断面略舟型のダイス２７
とが、それぞれガイド２３により径方向へ案内されるよ
うに四方から配置され、各ストライカ２５が軸方向に移
動することにより各ダイス２７を放射方向に変位させる
ことができるようになっていて、ガイド２３、ストライ
カ２５、くさび体２６及びダイス２７はそれぞれ一体的
に一定方向に定速回転している。

【００１４】また、各ダイス２７は、ストライカ２５の
軸方向位置調整によって先端が丸パイプ材３０の外周面
より内方に位置しており、クランプ２８により保持され
た丸パイプ材３０が丸棒状の心金２９と共に各ダイス２
７先端により囲まれた中心部に押し込まれると、各スト
ライカ２５の外面がガイド２３からわずかに外方へ突出
するので、回転する各ストライカ２５の先端が各ローラ
２４により間欠的に押圧される結果、各ダイス２７が丸
パイプ材３０の径方向に微小振動しながら丸パイプ材３
０の径方向に丸パイプ材３０の外周面を加圧することと
なる。

【００１５】図４及び図５により丸パイプ材３０の加工
状況をさらに詳しく説明する。丸パイプ材３０は厚肉で
中間部分に予め上記ハンドルロック孔４が設けられてい
るが、上記のように丸パイプ材３０をクランプ２８によ
り保持し、かつ、丸パイプ材３０の内部に心金２９を挿
入した状態で、各ダイス２７先端部と丸パイプ材３０と
を相対的に回動させながら、丸パイプ材３０をその端部
から各ダイス２７先端により囲まれた中心部へ矢印Ａの
ように押し込んでいくと、四方からダイス２７が丸パイ
プ材３０の径方向に微小振動しながら丸パイプ材３０の
径方向に丸パイプ材３０の外周面を加圧することによ
り、まず、各ダイス２７の傾斜先端部２７ａが丸パイプ
材３０を径方向内側へしぼるため、丸パイプ材３０が縮
径させられ、さらに、各ダイス２７の先端部と心金２９
との間を通ることによりしごかれて塑性変形する結果、
丸パイプ材３０は外径が小さくなると共に、内径も少し
狭められて、薄肉パイプ部６が連続的に成形され、所望
の長さの薄肉パイプ部６が成形されると上記加工を停止
させる。

【００１６】この場合、各ダイス２７がそれぞれ丸パイ
プ材３０の径方向に微小振動するため、丸パイプ材３０
のしぼり作用及び心金２９とのしごき作用はスムースに
行われ、丸パイプ材３０の縮径加工及び薄肉加工が容易
であると共に、各ダイス２７先端部と薄肉パイプ部６と
が相対的に回動しているため、各ダイス２７間に多少の
隙間があっても、薄肉パイプ部６の内外面は滑らかに仕
上げられて、その内外径精度を容易に高めることができ
る。

【００１７】また、図６及び図７に示されているよう
に、薄肉パイプ部６と反対側における丸パイプ材３０の
内部に丸棒状の心金３２を挿入した状態で、加工装置２
０において取り替えられた各ダイス３７先端により囲ま
れた中心部に、前記の場合と同様にして、各ダイス３７
先端部と丸パイプ材３０とを相対的に回動させながら、
丸パイプ材３０をその端部から矢印Ｂのように押し込ん
でいくと、四方からダイス３７が丸パイプ材３０の径方
向に微小振動しながら丸パイプ材３０の径方向に丸パイ
プ材３０の外周面を加圧することにより、まず、各ダイ
ス３７の傾斜先端部３７ａが丸パイプ材３０を径方向内
側へしぼるため、丸パイプ材３０が縮径させられ、さら
に、各ダイス３７の先端部と心金３２との間を通ること
によりしごかれて塑性変形する結果、丸パイプ材３０は
外径が小さくなると共に、肉厚の増大が抑制されながら
内径も狭められ、厚肉パイプ部７0 が連続的に成形され
て、所望の長さの厚肉パイプ部７0 が成形されると上記
加工を停止させ、丸パイプ材３０の未加工部分がハンド
ルロック支持部５を形成することとなる。

【００１８】さらに、厚肉パイプ部７0 から心金３２を
取り出し、厚肉パイプ部７0 の外周面に対して上記と同
様に、四方からの仕上げダイスによる微小振動加圧と厚
肉パイプ部７0 の押し込みを行わせると共に、各仕上げ
ダイスと厚肉パイプ部７0 との相対的回動により、厚肉
パイプ部７0 の外周面が滑らかに、かつ、とくに正確に
仕上げられて、ベアリング保持部７が成形される。

【００１９】また、図８及び図９に示されているよう
に、加工装置２０において前記の場合と同様に、取り替
えられた各ダイス４７先端により囲まれた中心部に、各
ダイス４７先端部とベアリング保持部７とを相対的に回
動させながら、ベアリング保持部７をその端部から矢印
Ｃのように押し込んでいくと、四方からダイス４７がベ
アリング保持部７の径方向に微小振動しながらベアリン
グ保持部７の径方向にベアリング保持部７の外周面を加
圧することにより、まず、各ダイス４７の傾斜先端部４
７ａがベアリング保持部７を径方向内側へしぼるため、
ベアリング保持部７が縮径させられ、このとき、前記の
ようにベアリング保持部７の肉厚が適当な大きさに保た
れているため、ベアリング保持部７のしぼり加工によっ
て材料に割れが生じることもなくスムースに縮径加工が
進められ、さらに、端部の外径を減少させる上記と同様
な加工が繰り返されて、ベアリング保持部７の端部に適
宜長さの段付き部が成形され、図１に示されているよう
に、端部にねじ５０が転造により切られ、また、支持パ
イプ部７の外周面２個所に上記ベアリングを固定するた
めの細溝５１が機械加工されて、アッパーステアリング
シャフト２が完成される。

【００２０】上記のように、アッパーステアリングシャ
フト２はパイプ材により製造されているが、ハンドルロ
ック孔４が設けられたハンドルロック支持部５は大径の
厚肉パイプ状となっているため、ハンドルロック孔４に
要求される強度はハンドルロック支持部５により確実に
えられ、また、図示しないステアリングシャフトコラム
に対し上記ベアリングを介して支持されるアッパーステ
アリングシャフト２のベアリング保持部７及びステアリ
ングホイール装着部８はそれぞれ適当な厚肉に形成され
て、それぞれに必要とされる強度を確保できる一方、ロ
アステアリングシャフト３に連結されて操舵力を伝達す
るに止まるため大きな強度を必要としない小径のパイプ
部６は、ハンドルロック支持部５に連続して薄肉に成形
されており、また、この薄肉パイプ部６の長さはアッパ
ーステアリングシャフト２の中で比較的長い部分を占め
ているので、アッパーステアリングシャフト２全体の重
量を前記従来装置の場合と対比して容易に軽減させるこ
とができ、従って、車両の軽量化を簡単に実現すること
ができる。

【００２１】また、上記のように、アッパーステアリン
グシャフト２は丸パイプ材３０から心金２９、３２、ダ
イス２７、３７、４７等により容易に、かつ、内外径を
高精度で成形することが可能となり、しかも、成形され
る外径の自由度が大であるため、従来の丸棒式アッパー
ステアリングシャフトのように、ハンドルロック支持部
やベアリング保持部に別個の金物を溶接して、アッパー
ステアリングシャフトの外径寸度を調整する等の工数が
不要となって、アッパーステアリングシャフト２のコス
トアップを確実に抑制することができるという大きな利
点がある。

【００２２】

【発明の効果】請求項１所載の本発明にかかるアッパー
ステアリングシャフトにおいては、全体がパイプ状とな
っているが、ハンドルロック孔が設けられるため比較的
大きな強度を要する大径のハンドルロック支持部は厚肉
であっても、ロアステアリングシャフトに連結されて操
舵力を伝達するに止まるため大きな強度を必要としない
小径部分は、ハンドルロック支持部に連続して薄肉に成
形されており、また、この薄肉パイプ部の長さはアッパ
ーステアリングシャフトの中で比較的長い部分を占めて
いるため、上記のような肉厚の増減によってアッパース
テアリングシャフト全体の重量を容易に軽減することが
できるので、車両用としてとくに有益である。

【００２３】また、請求項２所載の本発明にかかるアッ
パーステアリングシャフト製造法においては、丸パイプ
材内部への心金の挿入保持、複数に分割されて丸パイプ
材の外周面を囲むダイスの丸パイプ材径方向微小振動加
圧、丸パイプ材の軸方向押し込み、各ダイスと丸パイプ
材との相対的回動等により、丸パイプ材の一部肉厚を減
少させ、かつ、その外径が小さくなるように成形するの
で、ハンドルロック孔が設けられるため比較的大きな強
度を要する大径部分は厚肉のまま、ロアステアリングシ
ャフトに連結されて操舵力を伝達する比較的長い小径の
薄肉部を容易に連続成形することができ、また、心金及
びダイスの挟持作用によって、成形後の小径部分におけ
る寸度を容易に正確に保つことができて、好適なアッパ
ーステアリングシャフトの素材をパイプから製造するこ
とができ、ひいては、アッパーステアリングシャフトを
比較的安価に製造することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例における一部縦断面の側面
図。

【図２】上記実施形態例の製造装置における縦断面図。

【図３】上記製造装置の要部側面図。

【図４】上記製造装置における要部縦断面拡大図。

【図５】図４のＶ−Ｖ縦断面図。

【図６】上記製造装置における要部縦断面拡大図。

【図７】図６の VII−VII 縦断面図。

【図８】上記製造装置における要部縦断面拡大図。

【図９】図８のIX−IX縦断面図。

【符号の説明】

１ ステアリングシャフト ２ アッパーステアリングシャフト ３ ロアステアリングシャフト ４ ハンドルロック孔 ５ ハンドルロック支持部 ６ 薄肉パイプ部 ７ ベアリング保持部 ８ ステアリングホイール装着部 ２０ 加工装置 ２４ ローラ ２５ ストライカ ２７ ダイス ２９ 心金 ３０ 丸パイプ材 ３２ 心金 ３７ ダイス ４７ ダイス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 名倉 博幸 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内 (72)発明者 南條 保雄 岡山県倉敷市福井400番地

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大径の厚肉パイプ部で形成されハンドル
   ロック孔が設けられたハンドルロック支持部と、同ハン
   ドルロック支持部に連続し少なくとも外径が縮められて
   上記ハンドルロック支持部より薄肉に成形されロアステ
   アリングシャフトに連結される薄肉パイプ部と、同薄肉
   パイプ部の反対側で上記ハンドルロック支持部に連続し
   少なくとも外径が縮められたパイプ状のベアリング保持
   部と、同ベアリング保持部に連続するパイプ状のステア
   リングホイール装着部とをそなえたアッパーステアリン
   グシャフト。
2. 【請求項２】 丸パイプ材の内部に上記丸パイプ材の軸
   方向に延びる心金を挿入保持し、複数に分割されて上記
   丸パイプ材の外周面を囲むダイスの先端をそれぞれ上記
   丸パイプ材の外周面より内方に配置し、上記各ダイスを
   上記丸パイプ材の径方向に微小振動させながら上記丸パ
   イプ材の径方向に上記丸パイプ材の外周面を加圧させる
   と同時に、上記丸パイプ材を上記丸パイプ材の軸方向に
   上記ダイス側へ押し込み、かつ、上記各ダイスと上記丸
   パイプ材とを上記丸パイプ材の周方向へ相対的に回動さ
   せることにより、上記丸パイプ材の一部肉厚を減少させ
   てその外径が小さくなるように成形し、アッパーステア
   リングシャフトの素材を形成するようにしたアッパース
   テアリングシャフト製造法。