WO2001015958A1

WO2001015958A1 - Dispositif de direction du type a absorption d'energie; technique et dispositif d'assemblage pour ce dispositif de direction

Info

Publication number: WO2001015958A1
Application number: PCT/JP2000/005137
Authority: WO
Inventors: Shigemi Shioya; Sadato Kita; Takashi Shimada; Seiji Sano
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2001-03-08
Also published as: CN1144711C; EP1234745A1; DE60033174T2; JP3820987B2; EP1234745A4; DE60033174D1; US6840128B1; KR20020026376A; KR100505544B1; WO2001015957A1; CN1376125A; EP1234745B1

Description

明細書エネルギー吸収式ステアリング装置とその組付方法と組付装置技術分野

本発明はエネルギー吸収性能が安定したステアリング装置を簡単に実現する技術に関する。ここで「安定した」とは製品毎のばらつきが小さいことを言う。背景技術

ステアリングシャフトを取り囲む筒状のステアリングチューブ（コラムと称されることも多い）を、インナーチューブとァウタ一チューブを嵌め合わせることで構成し、両チューブがさらに深く嵌り合うことによってステアリングシャフトに加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸ステアリング装置が知られている。あるいは、インナ一シャフトとアウターシャフトを嵌め合わせてステアリングシャフトを構成し、両シャフトがさらに深く嵌り合うことによってステアリングシャフ卜に加わるエネルギーを吸収するエネルギー吸収式ステアリンク"装置が知られている。さらには、ステアリングチューブを軸方向に変位可能に車体に取り付け、そのステアリングチューブが車体に対して変位することによって、ステァリングシャフ卜に力 Πわるエネルギーを υ及収するエネルギー n及収式ステアリング装置力 s知られている。

いずれのエネルギー吸収式ステアリング装置も、外側に位置する筒部材に対して、その内孔に嵌め込まれている軸部材が軸方向に移動することによって、ステァリングシャフトに加わるエネルギーを吸収する。

ィンナ一チューブとアウターチューブでステアリングチューブが構成されている場合には、アウターチューブが外側筒細ォにあたり、インナ一チューブが内側車由部材に相当する。インナ一シャフトとアウターシャフ卜でステアリングシャフ卜が構成されているには、アウターシャフトが外側筒部材にあたり、インナ一シャフトが内側軸に相当する。ステアリングチューブが車体に変位可能に取り付けられる構造では、車体に固定されるブラケッ卜に外側筒カ诹り付けらステアリングチューブが内側軸部材に相当する。

この種のエネルギー吸収式ステアリング装置の^、製品每のエネルギー吸収性能にばらつきが少なレ、製品群を製造すること力求められている。

この必要に応える技術が特開昭 5 6 - 8 7 5 5号公報や実開昭 5 6 - 6 6 6 9 号公報に記載されている。これら公報に記載の技術では、アウターシャフトとィンナーシャフ卜の間にピアノ線等の細材を介在させて両者を圧入する。これによつて、製品毎のエネルギー吸収性能のばらつきが小さく押さえられる。

ステアリングシャフトの^、必要なエネルギー吸収性能を得るために、ァゥ夕一シャフトとィンナ一シャフ卜の軸方向の岡 IJ†生力 ¾¾1ぎてはいけない反面、両シャフトが相対回転することがないように、回転方向には十分に硬くなければいけない。この両者を満足させるために、調己した ί«の技術では、インナ一シャフトの断面を小半 I膨とし、これをほぼ同じ犬の内开衡面を持つアウターシャフトに圧入し、十分なトルク力⁵ ^されるようにする一方、両者間に一本のピアノ線を介在させることで、軸方向の岡 IJI生が製品毎にばらっかないようにしている。

Ml己した技術の、シャフトの断面形 I犬を小半 I膨とすることで必要なトルク i≤iカ亍われるようにしているために、インナ一シャフトとアウターシャフトは少なくとも断面内の一点において撤虫する。この結果、製品毎の、インナ一シャフト外面とアウターシャフト内面の仕上がり具合の相違や部品の寸法公差がそのままエネルギー吸収性能のばらつきとなり、エネルギー吸収性能を安定化させるのに問題を残している。

ィンナ一チューブとアウターチューブでステアリングチューブが構成されている場合にも同種の問題があり、ィンナーチューブ外面とアウターチューブ内面の仕上がり具合の相違や部品の寸法公差がそのままエネルギー吸収性能のばらつきとなり、エネルギー吸収性能を安定ィ匕させるのに問題を残している。

ステアリングチューブを車体に変位可能に取り付ける構造の^^、車体に固定されているブラケットの外側筒部材とステアリングチューブを直 ί努翔虫させると、エネルギー吸収性能のばらつき力 s大きくなる。そこで、特開平 8— 2 0 3 4 8号公報に記載されているように、ステアリングチューブと外側筒部材の間に岡 I胜樹脂の筒状のスぺーサを介在させることによって、エネルギー吸収性能を安定化させる。そのために専用のスぺーサを用いる。

本発明は、 ί絲の技術に比してより鈍感な技術、即ち、部品の寸法公差^士上力 sり具合のばらつきが製品のエネルギー吸収性能に影響しにくい技術を実現することを一つの課題とする。また、その構造を安価に実現することを他の一つの課題とする。発明の開示

本発明のエネルギー吸収式ステアリンク"装置は、外側筒部材に内側軸力狂入されており、内側軸は断面円形の外形を有し、外側筒はそれより大径の断面円形の内形を有し、その断面円形の外形と内形の間に複数本の細材カ s両部材の軸方向に伸びた状態で介在していることをとする。

ここで、外側筒 TOに内側軸 3¾力入されているとは、内側軸 TOに外側筒部材カ狂入されていることと同意であり、区別は無い。

このステアリング装置の ί^、内側軸部材と外側筒部材の間に複数本の細材が介在していることによって、内側軸部材ゃ外側筒 TOの製品ごとの寸法 ϊ^^ί士上がり具合のばらつき力 sエネルギー吸収性能に影響しにくく、ロバストな技術が実現されている。

本発明者が幾多の実験によって ¾忍したところ、複数本の糸 »を介在させると、相対回転しやすい断面円形の内側軸部材と断面円形の外側筒 ¾wを用い、軸方向に硬すぎず柔らかすぎず ^なエネルギー吸収性能力^られる岡輕で圧入しておくことによって、回転方向には十分に硬く圧入できることを鶴忍した。これは一本の «を介在させる技術では実現できないものであり、仮に断面円形の内側軸と外側筒部材間に一本の糸耐を介在させて圧入し、軸方向にな岡 I胜カ得られるように糸且付けると、回転方向に柔となりすぎ、満足なトルク iS 特注を実現できない。このために、 ί ^技術では、特開昭 5 6 - 8 7 5 5号公報や実開昭 5 6 - 6 6 6 9号公報に記載されているように、筒や軸の断面を小判形にしていた。本発明のエネルギー吸収式ステアリング装置は、製品毎のエネルギー吸収性能が安定しており、回転方向には強固に組付けられておりながら、軸方向には適度に柔らかく圧入されており、しかも断面円形の部材と糸耐を用いて安価に！ ^することができる。

この発明がステアリングシャフ卜に適用される^、インナーシャフトとァゥ夕一シャフトは必ずトルク iSi可能にくみつけら空転することがない。ステァリングコラムに適用される^、一旦糸且み付けられたィンナーチューブとァゥタ一チューブが不用意に相対回転してしまって、その後の組付けに障害となることがない。車体に固定されるブラケッ卜に固定される外側筒 TOとステアリングチューブ間に適用される ί にも、一且み付けられたステアりングチューブと外側筒部材が不用意に相対回転してしまって、その後の糸且付け作業に障害となることがない。

このエネルギー吸収式ステアリング装置の^、糸の車由方向の長さが、内側軸部材と外側筒 Sl^iがさらに深く嵌り合ってエネルギーを吸収する間、内側軸部材と外側筒 TO間にクリァランスを保持する長さ以上に ^されていること力子ましい。

この!^が満たされていると、内側軸と外側筒謝が軸方向に相対的に変位してエネルギーを吸収している間のエネルギー吸収性能が持続的に安定する。また、内側軸と糸耐、又は、外側筒部材と糸耐が、ピツカ一ス硬度で 2 0 0以上の δΙ^ を持つことが好ましい。ここで、糸耐の方が硬くて軸部材ゃ筒部材の方が柔らかくても、あるいは、軸ゃ筒部材の方カ顿くて謝の方力⁵柔らかくてもよい。

この敷牛が満たされていると、圧入の際に軸部材と筒 TO又は糸耐のいずれかが塑性魏し、部品の公差にかかわらず安定したエネルギー吸収性能を確実に得ることができる。

また、複数本の細材の周方向の配置位置が、内側軸部材に外側筒部材を組み付けるのに要する圧入荷重の値によって調整されていることが好ましい。

例えば 4本の細材を用いる場合、その 4本の細材を等間隔（SPち、内側軸部材の中心から見た細ォの配置角が全部 9 0度となる）に配置すると、他の条件が同じならば、内側軸に外側筒部材が軸方向の岡 IJ†生が！^ヽ扰態に組み付けられる。一方、糸耐の 2本同士を離して配置すると、即ち、内側軸部材の中心から見た細材の配置角力えば 6 0度、 1 2 0度、 6 0度、 1 2 0度で配置されると、内側軸部材に外側筒部材が軸方向の岡 |J性が低い状態に組み付けられる。

即ち、複数本の細材の周方向の配置位置を調整することで、部品を共通にしながら、エネルギー吸収性能が異なるステアリング装置を作り分けることができる。このために、複数本の酣の周方向の配置位置が、内側軸部材に外側筒謝を組み付けるのに要する圧入荷重の値によって調整されているエネルギ一吸収式ステァリング装置が製造されるのである。

さらに、 »ίが 3内側軸 TO又は外側筒の端面に係止されて軸方向の移動が禁止されていることが好ましい。

この^ ί牛が満たされていると、細ォが内側軸部材と外側筒 TO間に介在した状態で確実に圧入されるのみならず、組付け後にエネルギー力⁵ f乍用して内側軸 TO と外側筒 gf¾iがさらに深く嵌り合う間、糸附が一方の TOに対して軸方向に位置決めさエネルギー吸収期間を通してほぼ一様なエネルギー吸収性能を確保することができる。

又、糸腑の内側軸又は外側筒部材の端面への係止部に、引込み防止手段が形成されていることがこの好ましい。この弓 (込み防止手段は、例えば細材にループ個所を設けるなどして係止部自体が内側軸 a¾iと外側筒部材間の間隙に引込まれることを防止する任意の手段をいう。

この引込み防止手段が設けられていると、係止部が間隙内に引き込まれることが防止さエネルギー吸収性能が極めてよく安定する。

本発明は、また、新たなエネルギー吸収式ステアリング装置の組付方法を実現する。この組ィ寸方法は、内側軸部材に外側筒部材を圧入してエネルギー吸収式ステアリング装置を組 L付ける方法であり、内側軸部材の外形又は外側筒部材の内形に添って複数本の細材を軸方向に添わせる工程と、少なくともその細材が介在する長さに亘つて、その細ォによって内側軸と外側筒間にクリアランスが確保された优態で内側軸部材に外側筒部材を圧入する工程とを有することをとする。

この方法によって、エネルギー吸収性能の安定したステアりング装置を簡単に糸且付けることができる。

上記した組付方法では、圧入呈中に内側軸部材と外側筒 TOと糸の内の少なくとも一つを弾性限界を超えて変形させることが好ましい。

部品の一つが弾性限界を超えて変形すると、即ち、塑性変形するまで変形させると、部品の寸法公差の影響が減少し、エネルギー吸収性能が極めてよく安定化する。

上記の方法において、圧入工程中に圧入に要する荷重を測定し、測定された圧入荷重が所定値に達したときに細材を切断するようにすること力子ましい。この組付方法によると、エネルギー吸収性能が所定のものに調整されたステアリング装置が安定的に組付けられる。

あるいは、上記の組付方法において、複数本の騰を外側筒の内形に添つて軸方向に所定の長さにわたって添わせておき、各細材がそれ以上には軸方向に弓 (き込まれることを禁止した优態で内側軸を外側筒 TOに圧入することが好ましい。

この方法によると、内側軸 TOを外側筒間に介在する«の長さを確実に調整することができ、安定したエネルギー吸収性能を発揮するステアリング装置が簡単に組付けられる。

本発明は、さらに、新たなステアリング装置の組付装置を実現する。この組付装置は、内側軸部 jォに外側筒を圧入する装置と、内側軸細ォの外形と外側筒部材の内形との間の間隙に複数本の細材を供給する細材供給装置とを有する。ここで細材供給装置は圧入装置に隣接して配置されている。

この糸且付装置に装置によると、エネルギー吸収性能が安定したステアリング装置を簡単に効率的に組付けることができる。

この装置において、謝供給位置が内側軸 gf¾"と外側筒部材の周方向に調整可能となっていることが好ましい。この装置によると、軸方向の剛注か ίδί隶々なエネルギー吸収式ステアリング装置を作り分けることができる。図面の簡単な説明

図 1は、靈例のステアリングチューブを念的に示す。

図 2は、図 1の Π-Π線断面を示す。

図 3 (A)，（B)，（C)は、組付前の細材と組付後の細材を示す。図 4は、素材の変形と荷重の関係を示す。

図 5は、組付装置の第 1実施例を示す。

図 6は、図 5の装置で組み付けられたステアリングチューブの嵌の断面を示す。

図 7は、図 6の νπ-νπ線断面を示す。

図 8は、組付装置の第 2実施例を示す。

図 9は、図 8の装置で組み付けられたステアリングチューブの嵌合部の断面を示す。

図 10は、図 8の装置に組み込まれている折り曲け丽を示す。

図 1 1は、圧入深さと荷重の関係を示す。

図 12は、組付装置の第 3実施例を示す。

図 13は、圧入深さと荷重の関係を示す。

図 14は、細材の一例を示す。

図 15は、細材の断面形状の例を示す。

図 16(Α)，（Β)は、細材の 2つの例を示す。

図 17(A)，（B),(C)，（D)は、細材のさらに他の 2例を示す。

図 18(A)，（B)，（C)，（D)，（E)は、細材のさらに他の例を示す。

図 19(A)，（B),(C)，（D)，（E)，（F)は、細材のさらに他の例を示す。

図 20(A),(B),(C),(D),(E),(F)，（G)は、細材のさらに他の例を示す。

図 21(A)，（B),(C)，（D)は、細材とチューブの端面の関係を示す。

図 22 (A),(B), (C)，（D)，（E)，（F)は、細材の配置位置と軸方向の岡輕の関係を示す。図 23(A),(B),(C)，（D),(E),(F)は、細材の配置位置の各種実施例を示す。発明を実施するための最良の形態

次に本発明の実施の形態のいくつかを図面を参照しながら説明する。図 1と図 2は組付け後のインナーチューブ INとアウターチューブ OUと «Wの配置関係を模式的に示しており、インナ一チューブ INは断面円形の外形を備え、ァゥターチューブ〇Uは断面円形の内形を備えている。アウターチューブ〇Uの内径はィンナーチューブ I Nの外径よりも大きく、両者が同軸に嵌め合わされたときに両者間には周状の間隙 Gカ研诚される。両チューブ I Nと〇U間の間隙 Gには複数本の細材 W力且付けられている。組付ける以前の fflWWの外径は前記した間隙 Gの巾よりも大きく、複数本の糸耐ま己間隙 G内に押込まれている。複数本の細材 Wは、アウターチューブ〇Uとィンナーチューブ I Nを同軸に保つ位置に配置されている。酣の«は 3本以上が好ましいが、曲げた謝を利用すると、 2本の細ォでアウターチューブ〇Uとィンナーチューブ I Nを同軸に繊寺することができる。

細材 Wは両チューブ I Nと OUよりも柔らかいものであり、この結果、組付け前には断面円形であったものが（図 3の（A)参照）、組付けによって塑性魏している（図 3の（B) 参照）。これが図 3の（C) の WSに示されている。この逆に «Wは両チュ一ブ I Nと OUよりも硬くてもよく、この場合には糸且付けによってチューブ側が塑性している。図 3 (C) の WHはこれを示し、両チューブ I Nと〇Uの向かい合う壁の«に接する部分は押込まその両サィドで壁が盛り上がつている。

両チューブ I Nと〇Uと細材 Wの全部が同じ硬度であってもよく、この場合にはの部品が塑性^^して組付けられる。

図 4は部品に加えられる荷重と^ の Hi系を示し、弾性限界以上に変形する場合には、 ^¾量によらず荷重が一定化する性質を有する。この発明では両チューブ I N、 OU又は腿 Wのうちの少なくとも一つの部品を弾性限界以上に娜させて組付けることで組付け荷重をほほ一定化する。図 4中、領域 Dは弾性範囲を示し、その範囲内でさせて組付けると部品の寸法が組付け荷重のばらつきにそのまま現れる。本発明では、領域に Εに示す塑性^^領域まで変形することで部品の寸法公差が組付け荷重のばらつきに直接現れないようにする。

図 5は組付装置の第 1実施例を示す。ベース 5 O Aに第 1コラム 5 0 Βが固定され、その第 1コラム 5 0 Bの上端にアウターチューブ〇Uを垂直な姿勢で位置決めする冶具 5 0 Cが固定されている。冶具 5 0 Cの上方にはシリンダ 5 5 Cが固定されている。シリンダ 5 5 Cは図示されていない部材で第 1コラム 5 0 Bに固定されている。シリンダ 5 5 Cのピストン 5 5 Bの下端にはインナーチューブ I Nを垂直な姿勢に位置決めする冶具 5 5 Aが固定されている。アウターチューブ〇Uが冶具 5 0 Cで位置決めさィンナ一チューブ I Nが冶具 5 5 Aで位置決めされたとき、両チューブ I N、〇Uは同軸に位置決めされる。シリンダ 5 5 Cで冶具 5 5 Aが下降したとき、アウターチューブ OUにインナーチューブ I N 力圧入される。このとき、インナーチューブ I Nにアウターチューブ〇U力⁵圧入されると言うこともでき、本明細書では両表現に差を設けていない。

第 1コラム 5 0 Bの周囲に、この場合、 4台の糸耐供置 6 0力 ¾H置されている。全部の細材供給装置 6◦が同じ構造を持っているので、以下ではそのうちの 1台についてのみ説明する。

細材供!^置 6 0はベース 5 0 Aに固定された第 2コラム 5 0 Dを有し、第 2 コラム 5 0 Dにはアーム 5 1 Aとアーム 5 1 Bが図示されていないシリンダで上下動可能に組付けられている。アーム 5 1 Aの倜 J方には «Wのドラム 5 1 Dが回転自在に設けられている。図には 3本の «W 1、 W3、 W4が示さ W2 は図示省略されている。以下の «について共通の^ ^を説明するときには添数字を省略する。

アーム 5 1 Bの耑には、ピン 5 3の回りに揺動可能に、手首部 5 1 C力且付けられている。手首部 5 1 Cには一対の «供給ローラ 5 2が回転可能に組付けられている。この一対のローラ 5 2は図示されていないモータで回転される。又、手首部 5 1 Cの ¾¾には細材 Wを切断するカヅタ 5 4が取付けられている。この組付け装置は、ィンナ一チューブ I Nにァウタ一チューブ OUを圧入する装置と、インナ一チューブ I Nの外形とアウターチューブ〇Uの内形との間の間隙に複数本の細材 Wを供給する «供!^置とを有しており、 «供!^置は圧入装置に隣接して配置されている。

この組付装置の作動を説明する。まず最初に冶具 5 0 Cにアウターチューブ〇 Uがセットされる。次に、 »供給ローラ 5 2を所定回,だけ回転して «W を所^ g巨^!り出す。送り出された細材はアウターチューブ〇Uの内面に沿って軸方向に所定の距離伸びている。このとき、 4本の編 Wが周方向に等間隔で配置される。この优態で編供給ローラ 5 2の回転力襟止される。次に、冶具 5 5 Aにインナ一チューブ I Nがセットされる。その後に、シリンダ 5 5 Cカ^ して冶具 5 5 Aを押し下げる。このことによって、内面に沿って 4本の細材 Wが軸方向に所定の距離伸びているアウターチューブ〇uの内形内に、ィンナーチュ一ブ I N力 s圧入される。このとき、インナ一チューブ I Nとアウターチューブ〇U が直接翻虫することはない。圧入中は細材供給ローラ 5 2の回転が禁止さ^ 細材 Wがそれ以上に引き込まれることを禁止する。

圧人終了後にアーム 5 1 Aと 5 1 Bが下降し、アウターチューブ OUの端面から飛び出した細材 Wを下方に折り曲げる。このとき、手首部 5 1 Cはピン 5 3を中心にして揺動する。折り曲げられた »†Wは、アウターチューブ ONの端面から所巨離伸びたところでカツタ 5 4で切断される。その後に、アウターチューブの外側に伸びる細材 Wは、工具を用いた作業によってアウターチューブ〇Uに沿うまで曲げられる。この忧態が図 6に示される。

このようにして組み付けられたステァリングチューブは、アウターチューブ 0 Uの内形に添って軸方向に 4本の細材 Wを所定の長さにわたつて添わせておき、その酣 Wがそれ以上に軸方向に引き込まれることを禁止した优態でィンナ一チユーブ I Nにアウターチューブ OUを圧入することから、インナーチューブ I N とアウターチューブ〇U間に介在する« ^の長さ力甲斤定値に調整されており、エネルギー U及 ]R†生肯が安定している。ィンナーチューブ I Nとアウターチューブ〇Uは 4本の細材 Wによって分離されており（即ち、 WW力 s介在しない立において、ィンナ一チューブ I Nとアウターチューブ OU間にはクリアランス Gが寺される）、インナーチューブ I Nとアウターチューブ〇U力 s直虫することはない。このこともまた、エネルギー吸収性能を安定化させている。組付け後の細材 Wは折り曲げられてアウターチューブ〇uの端面に係止されており、両チユーブ I Nと OU間に両者を押し縮めるエネルギー力乍用してィンナーチューブ I Nがアウターチューブ OUに深く嵌り合う間、編 Wはアウターチューブ OU の端部に位置決めされており、常時安定してィンナ一チューブ I Nを案内する。 «Wカ^ 13アウターチューブ〇Uの端面に係止されて軸方向の移動が禁止されているので、エネルギー吸収期間を通してエネルギー吸収性能が的に安定する。さらに、細材 Wの長さは十分に長く、アウターチューブ〇uにインナーチューブ I Nが深く嵌り合うときにも両チューブ I N、 OUの同軸度を確保するとともに屈曲して両チューブが撒虫し合うことを防止する長さ力保されており、ェネルギー吸収作動中にィンナーチューブ I Nとアウターチューブ OUが直接撤虫することを禁止している。糸耐 Wの軸方向の長さが、インナーチューブ I Nとァウタ一チューブ 0 Uがさらに深く嵌り合ってエネルギーを吸収する間、ィンナ一チューブ I Nとアウターチューブ OUが直 ¾f翔虫することを禁止する長さ以上に設定されていることによって、エネルギー吸収期間を通してエネルギー吸収性能力寺続的に安定している。なお、酣は 3本以上あれば両チューブを同軸に維寺することができ、 3本以上の任意の本数でよい。また、曲がった細ォを利用することで、 2本の腿によって両チューブを同軸に、しかも、腿介在部位以外では両チューブ間にクリァランスカ^寺された IIで、両チューブを糸且付けることができる。

上記難例では、糸耐 Wにチューブよりも硬い鋼線を用いている。この鋼線はカロェされると硬ィ匕する性質を有している。そしてこの H5g例では、鋼線に接するチューブの壁が弾性限界を超えてし、チューブ素材が塑性'^する領域で圧入している。このため、チューブ I N、〇Uの製造サイズにばらつきがあってもそのことカ戰付け荷重に直接には影響しない関係を得ている。

これらのことによって、本例のステアリングチューブやその組付方法によると、エネルギー吸収性能が安定し、又、この組付装置によると、エネルギー吸収性能が安定したステアリングチューブを効率的に組付けることができる。上記では、本発明をアウターチューブとィンナ一チューブ間に施した例を説明した。同じことを、アウターシャフトとインナーシャフト間に施すことができる。この、インナーシャフトは中実のシャフトであってもよいし、筒状のシャフ卜であってもよい。あるいは、本発明を車体に固定されたブラケットの外側筒部材とステアリングチューブの間に施すこともできる。

図 8は組付装置の第 2 ¾5S例を示している。装置本体は図 5のそれと大略同一のため、同様の部材には同じ参照符号を用いることで説明を省略する。

この組付け装置の ί 、手首部 5 1 Cに隞妾する立に、図 1 0に示す折り曲げ装置を有している。図中 5 8は糸耐のをつカゝむ一対の把持爪で、 5 7はその後方位置をつかむ一対の把持爪である。をつ力む把持爪 5 8は図（Β) に示すように上下反転する。この結果、 ffl Wの^ ί耑は折り曲げられる。糸 BMWは加工されると硬化する性質を有し、折り曲げられた部位は硬ィ匕する。

図 8の装置は、下記のように作動する。まず最初に冶具 5 0 Cにアウターチュ —ブ OUがセットされる。次に、糸 Β ί供給ローラ 5 2が所定回車 ^(だけ回転して «Wを所巨離送り出す。送り出された細材はィンナ一チューブ I Nの下, 路に臨み、インナーチューブ I Nが下降すると、糸耐^ ¾の折り曲げ部 W l A、 W2 A · ·がィンナーチューブ I Nの ¾¾端面に係止する位置関係に置かれる。ィンナーチューブ I Nは中空の筒状になっている。先と同様に 4本の細材 Wが周方向に等間隔で配置される。この扰態で糸耐供給ローラ 5 2の回転カ滸容されるように、モータがフリーとされる。次に冶具 5 5 Bにインナ一チューブ I Nがセットされる。その後にシリンダ 5 5 C力して冶具 5 5 Bを押し下げる。冶具 5 5 B力し下げられると、下降するインナ一チューブ I Nの下端面に 4本の細材 wの耑系止される。さらにインナ一チューブ I N力下降することで、 m

Wはドラム 5 I Dから引き出される。さらに下降することで、間に 4本の糸カ^在した状態でアウターチューブ OUにィンナーチューブ I Nが圧入される。インナ一チューブ I Nがアウターチューブ〇Uに深く挿入されるにしたがって細材 Wはドラム 5 1 Dから引き出される。所定の深さにまで圧入されたとき、シリンダ 5 5 Cは停止する。ついでカツタ 5 4 Aによって fflWWは切断される。このとき、細材 Wはアウターチューブ OUの端面近傍で切断される。

この装置で組み付けられるステァリングチューブは、ィンナーチューブ I Nがアウターチューブ〇Uに挿入される全長にわたって力申びている。このため、両チューブ I Nと OUは確実に直纖虫が禁止される。又、インナ一チューブ I Nとアウターチューブ OUの長さは両チューブが屈曲しない長さに I ^されており、したがってエネルギー吸収時に両チューブが屈曲してチューブ同士カ妾触することを防止できる。

インナ一チューブ I Nがアウターチューブ OUにさらに深く挿入されるとき、 »Wはィンナーチューブ I Nの^ ¾に係止されているので、ィンナーチューブ I Nとともに軸方向に変位し、ィンナーチューブ I Nの先端がアウターチューブ OUの内面に直樹魏虫することを防止する。糸 fflliWがィンナーチューブ I Nの端面に係止されて軸方向の移動が禁止されることによって、この装置で組み付けられるステアリングチューブはエネルギー吸収性能が極めてよく安定化している。さらに発明者らが幾多の実験をした結果、細材 Wの素材をチューブの素材に比してピッカース搬で 2 0 0以上硬い素材を用いたときに、エネルギー吸収性能力 s極めて安定化することを見出した。図 1 1はそれを説明している。

図 1 1において、縦軸はインナーチューブ I Nをアウターチューブ OUに一定のスピードで圧入するのに必要な荷重を示し、横軸は圧入深さを示している。まつすぐ伸びる太い実線はビッカース硬度が 2 0 0硬い細材を用いた場合の実結果を示し、折れ曲がった細線は硬度が 1 0 0硬い細材を用いた場合の結果を示している。ピッカース硬度が 2 0 0高いと圧入荷重はきれいに圧入深さに比例する。瞧差カ s不充分であると、上記の細 IJ性が乱される。実験によって艦差が 2 0 0以上あると、圧入深さを脚することで圧入荷重を正確に御できることカ認された。

又実験によって、チューブ素材よりもビッカース ¾S¾が 2 0 0以上柔らかい細材を用いても、圧入深さと圧入荷重間にきれレヽな夫 Hi胜カ得られること力 ¾t された。インナ一チューブ I Nと湖またはアウターチューブ〇Uと細材 Wがビッカースで 2 0 0以上の fiM ^を持っていると、エネルギー吸収特注力めてよく安定化する。

さらに発明者ら力幾多の実験をした結果、細材 Wの配置位置が、両チューブの軸方向の岡 I胜に大きく影響することをした。図 2 2はそれを説明している。

(B) はチューブセンターから見た細材の配置角が 1 5度、 1 6 5度、 1 5度、 1 6 5度の^を示す。明らかに糸耐が 2本且となって、チューブの直径方向に大きく隔てられている。この^、両チューブを圧入するときに、両チューブが楕円腿に変化しやすいことから、圧入後の軸方向の岡 I胜カ b$交的に低い。図

(F ) の縦軸は、両チューブを組付けるのに必要な圧入力であり、組付け後の両チューブを相対的に変位させるのに必要な軸方向の荷重を示している。横軸は、近接する 2つの糸耐の配置角を示す。歸己した 1 5度の配置角では軸方向荷重が弱い。

(E ) はチューブセン夕一から見た細材の配置角力 ¾¾ 9 0度のを示す。この場合、 4本の糸 ΕΚίが周方向に等間隔に配置される。この場合、両チューブを圧入するときに、両チューブの周方向の長さが変わらなければならないことから軸方向の岡 I生が比較的に高い。図（F) にしめすように、 ¾a付け後の両チューブを相対的に変位させるのに必要な軸方向の荷重は極めて大きい。

(B) から（D) は、その中間を示し、等間隔に近いほど由方向荷重が大きく、間隔の不そろいが大きくなるほど軸方向荷重が小さいことを示す。

この隱を使って、エネルギー吸収特注を変えることカ呵能であり、部品を使レ、分ける必要がない。謝を等間隔に配置することで軸方向荷重力 s大きなェネルギ一吸収式ステアリングチューブが実現さ細材を不そろいに配置することで軸方向荷重が小さなエネルギー吸収式ステアリングチューブが実現される。図 2 3 (A) から（C) は、 3本の謝の様々な配置位置を示し、 (D) から (F) は 4本の «の様々な配置位置を示している。これらの配置位置から邀尺することで、軸方向の岡牲を調整することができる。高い剛性を必要とするには（Α) と（D) を膽し、低い剛性を必要とするには、 ( C) と（F) を採用する。

上記では、本発明をアウターチューブとインナ一チューブ間に施した例を説明した。同じことを、アウターシャフトとインナ一シャフト間に施すことができる。この^、インナ一シャフトは中実のシャフトであってもよいし、筒状のシャフ卜であってもよい。あるいは、本発明を車体に固定されたブラケットの外側筒部材とステアリングチューブの間に施すこともできる。

図 1 2は組付装置の第 3実施例を示している。この実施例は図 8の組付装置によく似ており、以下異なる部分だけを説明する。この組付装置では冶具 5 5 Β中に口一ドセル 5 5 D力且み込まれて圧入に要する荷重が測定可能になっている。この組付け装置では、圧入荷重を測定しながら組付體を魏する。そして圧入荷重が所定の値に達したときに細材 Wを切断する。

図 1 3はこの驟系を^的に示している。図中 Αはある製品 Αの圧入深さと圧入荷重を示し、図中 Bは同じ仕様の別製品の関係を示している。 Ιίίϊ己してきたように、この発明を利用することで、部品の寸法公差等の影響力受けにくく、圧入荷重は安定化する。したがって特注 Αも特 ffiBも ί ^技術に比するとよく一致しており、図 1 3は図示の明瞭化のために、両特注を大きく離して図示しているに過ぎない。それでも部品の寸法公差等の影響がまったくなくはなく、細かく測定すると圧入荷重は製品毎に相違する。図 1 2の装置は、所定速度で圧入を続けな力らその圧入作業に要する荷重をロードセル 5 5 Dで測定し、測定された圧入荷重力 ψ]ί¾Ξ入荷重に達したらそこで細材 Wを切断する。すると、インナ一チューブ I Nをそれ以上に深く圧入する間の圧入荷重は所 ¾Ε入荷重に維持さ^ 結局すべての製品の圧入荷重力 s所定値に調整される。このようにして、本組付装置を用い、圧入に要する荷重を測定しながら圧入し、測定された圧入荷重が所 ¾Ε入荷重に達したときに糸 B Wを切断するようにすると、製品毎のエネルギー吸収性能にばらつきの小さなステアリングチューブ群を高能率で組付けることができる。以上に説明した組付け装置によると、インナ一チューブ I Nの外形（図 8、 1 2参照）又はアウターチューブの内形 (図 5参照)に添って複数本の糸 ffl^Wを軸方向に添わせる工程と、その複数本の細材 Wによってィンナーチューブ I Nとァゥ夕一チューブ OUが直キ封魏虫することを禁止した状態でィンナーチューブ I Nにアウターチューブ OUを圧入する: ¾呈が鎌さエネルギー吸収性能が安定したステアリングチューブ群力 s組み付けられる。

上記ではドラムに巻かれた «を利用する例を説明した。この発明では、これに代えてあらかじめ β¾¾された細材をインナーチューブ I Nとアウターチューブ〇U間に介在させてもよい。図 1 4以降はさまざまな細材の例を示している。図 1 4は 2本の » W 1と W 2が渡り線 WTで 1本の素材から j¾されているを示す。この^は 2謂いら第 2組みが第 3と第 4の糸附 W3、 W4 となる。各渡り線 WTがィンナーチューブ I Nの挿入側端面にセッ卜された後に、両チューブ力 ^s圧入される。

細材 Wの断面开狱は最も安価な断面円形でよいが、軸方向に柔らかく組付けて回転方向に硬く組付ける必要がある場合、図 1 5に例示するさまざまな断面形状のものを用いることができる。糸耐は中実である必要が無く、中心に孔が通っているものであってもよい。

図 1 6 (A) はァウタ一チューブ O Uの端面に係止させる細材の例を示し、細材 W 1と W 2はアウターチューブ OUの内面に沿って軸方向に伸びている。糸 » Wは渡り線 Wf と Wcでつながれている。折れ線部 Waと Wdでアウターチューブ OUの ί¾に係止さ軸方向に移動すること力 ^s禁止されている。図 1 6 (B) は 4本の糸 ffl¾"W l， W2 , W3、 W 4カ本の素材で]^ Bされている例を示している。

図 1 7の（A)は 2本の細材 W 1と W 2の直径が変えられている例を示す。この酣は図 1 7 (B) に示すように、 2組で用いら断面円形の内形を持つァゥターチューブ O Uに断面楕円形の外形を持つィンナーチューブ I Nを圧入する際に好適に用いられる。逆に、断面楕円形の内形を持つアウターチューブ OUに断面円形の外形を持つインナ一チューブ I Nを圧入する際にも用いられる。

図 1 7の（C) は 2本の糸 Wの一方と他方とで断面开犬が変わっている例を示し、この場合にも図 1 7 (D ) に示すように、円开衡面と楕円开衡面のチューブを糸且付けるのに用いられる。

図 1 8の（A) は、一対の糸耐 W 1と W 2の断面力 ^s異なるばかりでなく、長さとともに断面腿が変化する例を示している。図 1 8の（C) は長さとともに断面开 ¾力余々に変化する例を示している。これらの « "はエネルギー吸収 I呈の過程でその吸収特注を変化させるときに好適に用レ、られる。

細材を多数用いる、図 1 8の（D) に示すように、一本づっチューブ面に係止させてもよいが、 (E ) に示すようにあらかじ < ^数の糸 TO"を組付けておレヽて一度にチューブ端面に組付けるようにしてもよい。

本発明者らが実験したところ、チューブ端面に糸耐を係止しておく係止部がチュ一ブ間の間隙に弓 Iき込まれる纖が起こることを見出した。この職が生じると圧入荷重が急激に増カロして意図したエネルギー吸収性能が得られない。

図 1 9以降は、係止部に弓込み防止手段を設けた例を示している。（Α) は弓 ίつ力け部 A 1を設けている。（B) は緩み部 B 1を設けている。（C) (D) では渡り線 C l、 C 2、 D 1を設けて引き込みを防止している。（E ) ではループ E 1を設けている。（F) では結び目 F 1を設けている。なお、図（D) に示すように糸附の長さを変えてもよい。すると、長い »L 1力立置する方向には両チューブが圧入部で屈曲しにくく、短い細材 L 2力置する方向には両チューブが圧入部で屈曲しゃすレ、という異方性を付与することができる。あるいは図 ( C) に示すように、細材間の間隔を変えてもよい。この場合、 «"が密に配置されている方向には両チューブが圧入部で屈曲しにくく、細材が疎に配置されている方向には両チューブが圧入部で屈曲しゃすレヽという異方性を付与することができる。

図 2 0はさらに別の弓 1き込み防止手段を例示している。図 ( A)では突出部 A 1 力 s設けら (B) ではループ B 1が設けら ( C) では渡り線 C Tに螺；^ B 状 C 1が設けら (D) では別 SWD 1、 D 2 , D 3力めら ( E )ではルーブ E 1が設けら (F) ではループ F 1が設けら ( G)ではループ G 1が溶接されている。

図 2 1ではアウターチューブの端面をカロェすることで弓 ίき込み防止手段を形成している。（A) (Β) に図示されているように、チューブ端面に »ί力り合う溝力成されおり、引き込みが防止されている。さらに、溝の底部が図（C )に示すように内力 ¾sくなつており、アウターチューブ外側の角部が鋭角となっている。このこともまた引き込み防止に寄与している。このように、アウターチューブの端面と側面の角部 (あるいはィンナーチューブが筒状の場合にはィンナ一チユーブの端面と側面の角部)が鋭角にされていると、それだけで弓 1き込み防 it?カ果力ら図 21(D)に示すように、アウターチューブ外側（あるいはインナ一チユーブ内側）の亘り線はなくてもよい。図 21 (D) はアウターチューブの内側の角部力角にされて細材の弓 [き込みを防止している例を示している。

以上に説明した鎌の態様は本発明の鎌の態様の ^^に過ぎず、本発明は請求の範囲に記載の範囲内で各種態様で実施できる。例えば、一つの好ましい対応は、ィンナ一チューブとアウターチューブの嵌合長の全長にわたって細材カ⁵ f申びているものであり、このことによって、エネルギー B及収性能は大幅に安定化される。 «の断面が角張っていると、応力集中が起こって塑性^^しやす部品公差の影響力カ果的に相殺される。同様に、中空の酣を用いても、塑性魏しやすくなり、部品公差が許容されやすくなる。さらに、円周方向で細材の配置密度を変えることで、屈曲に対する岡 IJ†生を方向によって変化させることもできる。あるいは、軸方向の剛生を調整することがきる。また、円形のアウターチューブ等に溜妾ビードがあっても、それを避けて糸耐を配置することができ、嫌ビ一ドの後麵が容剔匕される。また、圧入時に »ίないしチューブのいずれかに潤滑剤を塗布して圧入すると、細材が引きちぎられるといった問題が防止される。

上記では、本発明をアウターチューブとィンナーチューブ間に施した例を説明した。同じことを、アウターシャフトとインナーシャフ卜間に施すことができる。この^、イン一シャフトは中実のシャフトであってもよいし、筒状のシャフトであってもよい。あるいはまた、本発明をステアリングチューブとそれを車体にとりつけるための筒部材を備えたブラケット間に適用することもできる。

請求の範囲第 1項の発明によると、断面円形の安価な内側軸と外側筒 TO で、軸方向にはtmな柔らかさで連結さ回転方向には硬く結されたステアリング装置を製造できるために、安価にエネルギー吸収式ステアリング装置を製造できる。また、エネルギー吸収式ステアリング装置群のエネルギー吸収性能が安定ィ匕している。また、細材のネ教、材質、太さ等を変える事で、さまざまなェネルギ一吸収性能に調整することができる。

請求の範囲第 2項から第 Ί項の改良が施されていると、エネルギー吸収式ステァリング装置群のエネルギー吸収性能が一層安定ィ匕する。

請求の範囲第 8項の組付方法によると、エネルギー吸収性能が安定化したステァリング装置群が安定的に組付けられる。

さらに請求の範囲第 9項から 1 1項の改良力 ^s施されていると、さらにエネルギ —吸収式ステアりングシャフト群のエネルギー吸収性能が一層安定ィ匕する。また、請求項 1 2の組付装置によると、エネルギー吸収性能の安定化したステアリング装置群が高能率で組付けられる。

Claims

請求の範囲

1 . 内側軸部材に外側筒部材力圧入されたエネルギー吸収式ステアリング装置であり、内側軸部材は断面円形の外形を有し、外側筒部材はそれより大径の断面円形の内形を有し、その断面円形の外形と内形の間に複数本の糸耐カの軸方向に伸びた优態で介在していることをとするエネルギー B及収式ステアリング装置。

2. 己内側軸部材と細材、又は、認己外側筒と糸耐が、ピッカース赚で 2 0 0以上の ¾ ^差を持つことをとする請求の範囲第 1項に記載のェネルギー吸収式ステアリング装置。

3 . 編腹数本の糸耐の周方向の配置位置が、内側軸 ai に外側筒部材を組み付けるのに要する圧入荷重の値によって調整されていることをとする請求の範囲第 1項または第 2項に記載のエネルギー吸収式ステアリング装置。

4. 編己内側軸雕と外側筒謝が、少なくとも讓カ ^s介在している軸方向長さに亘つて、クリアランスを隔てて組み付けられていることを特数とする請求の範囲第 1項から第 3項のいずれかに記載のエネルギー吸ステアリング装置。

5 . ΙΐίΙΒ ΒΚίの軸方向の長さカ、内側軸と外側筒 TOがさらに深く嵌り合つてエネルギーを吸収する間、内側軸部材と外側筒部材間にクリアランスを ί¾ί寺する長さ以上に^されていることを«とする請求の範囲第 1項から第 4項のいずれかに記載のエネルギー吸収式ステアリング装置。

6 . 編己細材カ s編己内側軸又は外側筒の端面に係止されて軸方向の移動が禁止されていることをとする請求の範囲第 1項から第 5項のいずれかに記載のエネルギー吸収式ステアリング装置。

7 . 編 »の |jl3¾面への係止部に引込み防止手段力成されていることを特徴とする請求の範囲第 6項に記載のエネルギー吸収式ステアりング装置。

8 . 内側軸部材に外側筒部材を圧入してエネルギー吸収式ステアリング装置を組付ける方法であり、内側軸^ ίの外形又は外側筒 TOの内形に添って複数本のを軸方向に添わせる呈と、少なくともその «力介在する長さに亘つて、その糸 Β¾ "によって内側軸部材と外側筒間にクリアランス力權保された態で内側軸部材に外側筒ォを圧入する f呈とを有することを待数とするエネルギー吸収式ステアリング装置の組付方法。

9 . 前言 EE入工程中に内側軸部材と外側筒部材と細材の内の少なくとも一つを弾性限界を超えてさせることをとする請求の範囲第 8項に記載のェネルギ一吸収式ステアリング装置の組付方法。

1 0 . Ι ΙΒΕ入呈中に圧入に要する荷重を測定する I呈と、測定された圧入荷重が所定 ί直に達したときに «を切断する f呈とをさらに有することをとする請求の範囲第 8項または第 9項に記載のエネルギー吸収式ステアリング装置の糸且付方法。

1 1 . 外側筒部材の内形に添って軸方向に複数本の細材を所定の長さにわたつて添わせる f呈と、その細材カ sそれ以上に軸方向に引き込まれることを禁止した优態で編己内側軸細ォを圧入する工程とを有することを«とする請求の範囲第 8項から第 1 0項のいずれかに記載のエネルギー吸 «ステアリング装置の糸且付方法。

1 2 . 内側軸部材に外側筒 TOを圧入する装置と、その圧入装置に赚して配置されており、内側軸 TOの外形と外側筒の内形との間の間隙に複数本の « を供給する細材供給装置とを有するエネルギー吸収式テアリング装置の組付装置。

1 3 . 編己内側軸は、インナ一チューブ又はインナ一シャフトであり、外側筒部材は、アウターチューブ又はアウターシャフトであることを特数とする請求の範囲第 1項に記載のエネルギー吸収式ステアリング装置。

1 4. 編己内側軸部材は、インナーチューブ又はインナ一シャフトであり、編己外側筒部材は、アウターチューブ又はアウターシャフトであることをとする請求の範囲第 8項に記載のエネルギ一吸収式ステアリング装置の且付方法。

1 5.編己内側軸 gM¾ "は、インナ一チューブ又はインナ一シャフトであり、編 3 外側筒部材は、アウターチューブ又はアウターシャフトであることを糊数とする請求の範囲第 1 2項に記載のエネルギー吸収式ステアリング装置の組付装置。