(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に閉じた中空形状材（Hohlprofil）（１）と、通路開口（５）上の内側（７）には、付加部分（２）の両端部（８，９）から間隔を置いて配置された凹部（１０）があり、付加部分（２）は通路開口(５)側で中空形状材(１)上をスライドし、中空形状材（１）の内部高圧変形により形成される膨張により、この滑り嵌め位置にて後者に固着される、通路開口（５）を備えた付加部分（２）との間の接合継ぎ手であって、
付加部分（２）は、中空形状材（１）の材料より低い降伏強さ(Streckgrenze)の材料で構成され、
そして、付加部分（２）は、凹部（１０）の位置において局部的に中空形状材（１）にのみ固着される、ことを特徴とする接合継ぎ手。
【請求項２】
凹部（１０）が環状に面削りされたことを特徴とする請求項１記載の接合継ぎ手。
【請求項３】
中空形状材（１）が、延性の鋼材から成り、そして付加部分（２）が、ダイキャスト法あるいは射出成形により鋳物材料から、または鋼材あるいは軽金属材料から成ることを特徴とする請求項１記載の接合継ぎ手。
【請求項４】
凹部（１０）がその底部（１５）から端面（１６）まで湾曲して立ち上がる形状であることを特徴とする請求項１記載の接合継ぎ手。
【請求項５】
中空形状材（１）の膨張箇所は凹部（１０）内壁（１４）と圧接することを特徴とする請求項１記載の接合継ぎ手。
【請求項６】
付加部分（２）の両端部（８，９）から間隔を置いて配置された凹部（１０）は通路開口（５）の内側（７）上に形成され、その後付加部分（２）は中空形状材（１）上を通路開口（５）側でスライドし、その次に中空形状材（１）は、滑り嵌め位置に到達すると、中空形状材（１）内に挿入された膨張ランス（Aufweitlanze）による流体内部高圧により膨張し、中空形状材（１）が付加部分（２）に動かせないように押込まれるようにする、円周方向に閉じた中空形状材（１）と、通路開口（５）を備えた付加部分（２）と、の間の接合継ぎ手の製造方法であって、
付加部分は、中空形状材（１）の材料より低い降伏強さの材料で構成され、
そして、中空形状材（１）は凹部（１０）内方にのみ膨張する、ことを特徴とする接合継ぎ手の製造方法。
【請求項７】
凹部（１０）は底部（１５）から端面（１６）まで湾曲して立ち上がる形状をし、そして中空形状材（１）は凹部内壁（１４）と完全に圧接するまで膨張することを特徴とする請求項６記載の接合継ぎ手の製造方法。
【請求項８】
付加部分（２）は廃棄される芯部を有する鋳造部品として鋳造され、凹部（１０）も同時に鋳造されることを特徴とする請求項６記載の接合継ぎ手の製造方法。
【請求項９】
付加部分（２）は射出成形またはダイキャストされ、そして凹部（１０）は面削りされたことを特徴とする請求項６記載の接合継ぎ手の製造方法。
【請求項１０】
付加部分（２）は、鋼から形成され、凹部（１０）はその後に溝を彫り込まれ、曲げられまたは圧延されることを特徴とする請求項６記載の接合継ぎ手の製造方法。
【請求項１１】
操縦軸を囲み、中空形状材を形成し、そしてホルダは、例えばステアリング・コラムスイッチのような付加部材を構成し、そのホルダはケーシング管に接合されている、ケーシング管を有する自動車のステアリング・コラムであって、
ケーシング管（１）の材料より低い降伏強さの材料から成るホルダ（２）は、円周方向に閉じた通路開口（５）を有し、後側でケーシング管（１）上をスライドし、通路開口（５）は内側（７）上に、ケーシング管（１）の縦方向に対して横方向に置かれているホルダ（２）の両端部（８，９）から間隔を置いて配置された少なくとも１つの凹部（１０）を有し、そして、ケーシング管（１）は、ホルダ（２）の滑り嵌め位置で、凹部（１０）の位置において流体内部高圧によってホルダ（２）の壁から放射状に局部的に形成され、そして凹部（１０）にてその形状のゆえに、ホルダ（２）とケーシング管（１）の間に取り外しのできない接合継ぎ手を形成して、固着する固締要素を有することを特徴とする自動車のステアリング・コラム。
【請求項１２】
固締要素は凹部内壁（１４）の表面全体に亘って支持することを特徴とする請求項１１記載のステアリング・コラム。
【請求項１３】
凹部（１０）は環状溝により形成され、そして固締要素は環状凸部（１７）により形成されることを特徴とする請求項１１記載のステアリング・コラム。
【請求項１４】
ケーシング管（１）は延性の鋼材から成り、そしてホルダ（２）は、射出成形あるいはダイキャスト法により鋳物材料から、または鋼あるいは軽金属材料から成ることを特徴とする請求項１１に記載のステアリング・コラム。
【請求項１５】
凹部（１０）は底部（１５）から端面（１６）まで湾曲して立ち上がる形状をしていることを特徴とする請求項１１に記載のステアリング・コラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は特許請求項１の前提部分に記載の接合継ぎ手及び特許請求項６の前提部分に記載の同製造方法、並びに特許請求項１１の前提部分に記載の自動車のステアリング・コラムに関するものである。
【０００２】
一般的構造のステアリング・コラムはＤＥ  ３６  ００  １３４  Ｃ１において開示され、そのケーシング管はプラスティックで作られ、ステアリング・コラム・スイッチを固定するためのホルダがその上に一体的に射出成形されている。射出成形は非常に複雑なデザインとなる筈であり、この場合金型を加工することに掛かる費用は非常に高価になる。さらに、ケーシング管に必要な剛性のため、ケーシング管のプラスティックは非常に脆くそしてそれゆえ衝突時に非常に簡単に壊れ、それはその乗り物の乗員、とりわけ運転者の安全に関して重大な結果をもたらすおそれがある。
【０００３】
様々な応用例において、相互に正確に配列された構成部品は中空成形材または管の上に固定されなければならず、構成部品と管即ち接合継ぎ手の間の固定は、軸方向変位力及びねじりモーメントに耐えなければならない。１つの可能な接合技術は、構成部品と管の間の摩擦継ぎ手の生成に用いられる内部高圧変形技術で、例えば工作されたカム軸に適用した場合である。この場合、まず始めに接合されるべき構成部品即ちカムと管が相互に配置され、そして次に管がカムの下で部分的に、管に挿入される膨張ランスが供給する内部高圧によって反応を起こす。これは引き続き管材料の変形、管材料の膨張及びカムに対する管材料の支持そして管材料とカム材料の共通の膨張という結果になる。その圧力はカムが圧力を解除した後に弾力的にスプリング・バックするように設定する。管径の同時的、永久的増加と共にこのスプリング・バックは事実上外すことのできない接合継ぎ手の結合力を達成する。しかしながら、このタイプの接合継ぎ手の必須条件は接合部の降伏強さが管のそれより大であることである。しかしながら、もしその降伏強さの比率が逆転すると、膨張する方向に作用する内部高圧は接合部を比較的急速に爆破させる。
一般的型式の接合継ぎ手およびその製造方法はＤＥ−Ａ−２  ４００  １４８によっても開示されている。それにおいて管は、軸方向に一定の間隔をおいて配置された複数のシーリング・リングを備えたゾンデ（Sonde）の管に挿入された後、チューブプレート（Rohrscheibe）内の孔を通ってスライドし、そしてまず始めに軸方向に流れその後放射状に複数のシーリング・リングの間を流れるゾンデの管路を経て加圧された液体にさらされる。その管はそれによって膨張しチューブプレートの壁の孔に対して位置を決め、この場合には、管の端側とチューブプレートの間に施工されている溶接部の周囲の範囲のみに嵌った状態になる。さらに高い引抜き力を得るために、壁孔内に相互の背面に広がった部分を置くことが実施され、その結果管が液圧膨張する間に形状が合った継ぎ手がアンダーカットとともに生じ、軸方向から見ると、チューブプレートの孔内で管が押し込まれることになる。この場合、管材料が第一に壁孔に対して位置決めされ、その後にのみ広がった部分に圧入されることは、早計な圧迫が管と壁孔の間に摩擦を起こすこととなり、その摩擦は広がった部分への材料のさらなる変形を阻害するため、不利である。この継ぎ手においては、広がった部分の深さによるが、この点において管が破裂し製品の信頼性が所期の値に達しない程度にまで材料が薄くなる事がある。さらに、チューブプレートの材料の使用は、管の材料より低い降伏強さの材料が使用された場合、管が壁孔に対し圧迫した後チューブプレートは広がった部分内へのさらなる膨張の間に壊れることが避けられないため、限られたものとなっている。
【０００４】
本発明は中空形状材より低い降伏強さを有する中空形状材及び付加部分が互いに外れないように単純な再現可能で確実な方法で接合することができる接合継ぎ手及びその製造方法を見出したことに基づくものである。さらに、一般的なステアリング・コラムは、構成部品に掛かる費用と製造原価が低く、そして２つの結合相手同士の接合継ぎ手における正確で再現可能な位置決めができ、ケーシング管より低い強度を有するホルダが付加部分としてステアリング・コラムのケーシング管に確実に取り付けられるような方法で作成される。
【０００５】
この目的は接合継ぎ手に関しては特許請求項１による特徴、接合継ぎ手の製造に関しては特許請求項６による特徴及びステアリング・コラムに関しては特許請求項１１による特徴による発明に基づき達成される。
【０００６】
本発明により、中空形状材が凹部の中に局部膨張するため及び中空形状材がもっと広範囲にわたる膨張の結果としてプレストレスを受け支持されるため、付加部分は、少なくともある数点において或いは付加部分の凹部内壁の小区において、軸方向に接合し同時に中空形状材上で回転軸方向の接合継ぎ手を生成することとなる。付加部分の中空形状材に対する外すことのできない固着は、この固着が単に中空形状材内に内部高圧を加えるという単純な方法で達成されるため、余計な接合要素は不要であり、装置や取り付けに掛かる高額な費用も不要である。この接合方法の信頼性が付加部分またはホルダの材料の場合について確認されたため、その材料は強度が低く（降伏強さが低い）そしてその結果として事実上変形後に弾力的にスプリング・バックしない、しかし予想以上に非常に変形の最中に割れやすい、凹部の配置と付加部分またはホルダの両端部から離した間隔、その両端部は中空形状材またはケーシング管の縦方向の拡がりから見て横方向に位置している、直接中空形状材と付加部分の間の好ましいラジアル方向に過剰な接触圧力を作用することなく中空形状材の材料が凹部内方に変形することができることを確認する。その応力は付加部分を破壊することがあるため、この中空形状材の付加部分に対する接触圧力（その圧力は凹部内の支持に応じて上昇する）は、一定の限度内においてねじりモーメントを伝えることができ、その結果接合継ぎ手の十分なねじり剛性を確保するに十分な大きさがあり、しかしそれでも付加部分を、前述したとおり、爆発的に破壊するほど強大ではない。
さらに、２つの結合相手、接合継ぎ手における中空形状材及び付加部分は、内部高圧を利用した接合方法を使って、それらの間の相対的な軸方向及びラジアル方向のそれぞれの配列に関して非常に正確で再現性のある方法で揃えられ、その結果接合継ぎ手は事実上公差がない。これは、例えばステアリング・コラムといった、接合継ぎ手を有するすべての構造的配置における公差を考慮すると少なからぬ重要性を持つものである。膨張時における中空形状材の短縮を補正するため、開始部分の長さはこれを見込んで長く寸法取りされなければならない。さらに、ステアリング・コラム内のステアリング・コラム・スイッチのホルダは単なる全ての可能な、考えつくステアリング・コラムのホルダ、例えばダッシュボード上や横方向の支持材上にステアリング・コラムを固定するホルダといったものの代表である。
【０００７】
本発明の目的に適った改良点はサブクレームの中から集めることができ、さらに、本発明を模範的な実施例を参照して詳細に説明する。
【０００８】
図１aは延性のある鋼材でできた円周方向に閉じた中空形状材１で、好ましくはＳｔ３７又はＳｔ５２である。図１ｂは中空形状材１と組まれて本発明による接合継ぎ手の詳細な付加部分２を示す。この付加部分２は環状に設計された強度の低い鋳物で、ダイキャスト法または射出成形で作られる。好ましくはZnAl4Culまたは強度の低い鋼あるいは軽金属材料製であること。この材料はそれぞれの事例において中空形状材１の降伏強さ以下であるように選択される。この模範的な実施例において、付加部分２は、その一端に、環状フランジ３を備え、その中心から通路開口５を有する導入単管４が垂直に突き出している。環状フランジ３は正確に中心に対して対称に配置された２つの固定孔６を有し、それらを通して付加部分２は、または接合プロセス後には中空形状材１は、中空形状材１と付加部分２の接合継ぎ手の周辺に取り付けられ−自動車のシェル構造車体に接着結合が用いられる場合に車体構造に固定されるように−あるいはそれ以上の構成部品を用いて接着結合で確実に固定される。環状の他に接触しないように自由に丸みをつけられた凹部である凹部１０は、通路開口５の内側７に形成され、その凹部は付加部分２の両端部８、９から間隔を置いて配置されるため、その両端部は、挿入される中空形状材１の縦方向に対して横方向に、滑り嵌めの位置に置かれる。
【０００９】
中空形状材１は、例えば、管がステアリング・コラムの操縦軸を囲む、自動車のステアリング・コラムのケーシング管でもよい。そのステアリング・コラムは付加部分２を形成する多くのホルダを有している。これらのホルダの１つが図２に示され、このホルダには上記の付加部分２に反して、環状フランジ３はなく、それどころかおおよそ導入単管４に相当するリング１１から成り、そしてその外周には１つのマテリアル・タブ１２が下方に突き出している。このマテリアル・タブ１２には把持バサミ型をした自由端１３があり、ステアリング・コラム・スイッチの固定要素の役目を果たしている。
【００１０】
接合継ぎ手の生成は基本的に図３および図４から推測することができる。何よりも、結合相手である中空形状材１と付加部分２の材料の選択が重要である。この場合、中空形状材１は引き続いて起こる内部高圧変形プロセスの間に確実に膨張することができる延性材料から作られていなければならない。ほとんどの種類の鋼がこの目的に合うと考えられる。中空形状材１は引抜きでも板を圧延して縦の継ぎ目に沿って溶接したものでも構わない。軽量構造の観点から、付加部分２の設計においては、中空形状材１の材料より低い降伏強さを有する材料が一般に利用される。付加部分２は、目的と要求によるが、一般的に複雑な形状をしており、費用の観点からおよび金型とその工作にあまり経費がかからないことを背景にして、廃棄する芯部を有する軽金属鋳造部品として付加部分２を鋳造または射出成形することは非常に有利である。同様に、軽量の鋼を鍛造して形成することも可能である。
【００１１】
鋳造部品としての製造の場合、この付加部分２の凹部１０は同時に鋳造されるか組み込まれ、その後の機械加工プロセスにより、旋盤により切削されて面削りされることが望ましい。もし付加部分２を鍛造するのであれば、凹部１０はその後に溝を彫り込み、曲げるかまたは圧延することもできる。この付加部分２は通路開口５側で中空形状材１上の指定の接合継ぎ手位置（図３）にスライドする。
【００１２】
この滑り嵌め位置に達すると、膨張ランスが次に中空形状材１の中に挿入され、これは流体高圧発生装置と一端及びその前面でつながる軸方向の孔を有し、もう一方の端部で、膨張ランスの外周上に吐出孔のある少なくとも１つの軸方向の流路が分岐している。この吐出孔は２つの軸方向に間隔を置いて配置された環状シールに囲まれそして膨張ランス上に配置されている。中空形状材１を囲む付加部分２の凹部１０の位置に吐出孔が来るように、この膨張ランスは中空形状材１の内部に十分奥まで挿入する。加圧された液体は次に膨張ランスの軸方向の孔および放射状の孔を通ってその位置で非常に高い流体圧力（＞７００バール）およびその延性により局部的に膨張する中空形状材１の中まで導かれる。
【００１３】
この中空形状材の材料はこの場合凹部１０の中へ変形しその内壁１４上に位置することになる。これはいくつかの点で点在して発生することもあり、または図４に示したように、完全に密着した支持面となることもある。いずれにしても、付加部分２は中空形状材１上で外れないように軸方向に固定されそしてその上支持面における摩擦接合のため回転方向にも固定されるように支持される。これは完全に形状に沿った継ぎ手、すなわち、付加部分２の凹部内壁１４に対する中空形状材１の正確な支持の場合に最適である。簡単な方法で、材質を損ないかねずそしてその結果信頼度を低下させることになる、次の目盛校正ステップを経ずして前述の継ぎ手を生成するため、凹部１０はその底部１５から中空形状材１の自由膨張の形成特性に従い端面１６まで浅い立ち上がりで湾曲した形状をしている。この自由膨張は、膨張の最後においてのみ、中空形状材１が結合相手と圧迫面接触を形成する点が特徴である。
【００１４】
結局のところ、内部高圧による中空形状材１の中空形状材壁の膨張は、凹部内壁１４に対し全表面を支持し付加部分２に中空形状材１を動かないように押し込まれるようにする固締要素を形成することになる。この模範的実施例において、固締要素は環状溝としての凹部１０の形状に合わせて環状凸部１７により形成される。もしそうでない場合には、１つまたはそれ以上の中空部をその円周に亘って割り当て内側７上に形成することも考えられる。これは内部高圧変形の後に得られる形状に沿った継ぎ手は、中空形状材１上における付加部分２の放射方向への結合にも効果的であり、固締方法の中で摩擦接合が従属的役割のみをここで果たしているため、結果として、これまでの模範的実施例におけるよりも高いねじりモーメントであっても吸収することができる。機械的負荷に関する接合継ぎ手の信頼性のさらなる向上は付加部分２またはホルダの内側７の面を粗くする事で得られ、そこでは中空形状材１の壁材料、その材料は内部高圧にさらされている間に変形し、次に固締要素によりミクロの精度で締着することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１ａは管状の中空形状材の断面を示す透視図であり、図１ｂは本発明による付加部分を示す透視図である。
【図２】  本発明によるステアリング・コラムのホルダを示す透視図である。
【図３】  内部高圧変形プロセス前の図１ｂに示した付加部分が本発明による差込式継ぎ手として図１ａに示した中空形状材と組まれているところを示す横断面図である。
【図４】  内部高圧変形プロセス後の図３に示した差込式継ぎ手を示す横断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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