(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮径部の内周面に雌セレーションが形成されたアウタシャフトの縮径部先端と、拡径部の外周面に前記雌セレーションに噛み合う雄セレーションが形成されたインナシャフトの拡径部先端とを所定寸法にわたって嵌合させる工程と、
前記嵌合させた部位を外部から径方向に挟圧して、前記アウタシャフトの縮径部先端と前記インナシャフトの拡径部先端とを同時に塑性変形させる工程と、
前記縮径部と前記拡径部とが分離しない範囲で、前記アウタシャフトと前記インナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程と
を含み、前記雄セレーションが前記拡径部先端で窄まってい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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法に関し、特に、アウタシャフトにインナシャフトを圧入する際におけるセレーションのかじりを防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が他の自動車や建造物等に衝突した場合、運転者が慣性でステアリングホイールに二次衝突し、頭部や胸部に深刻な損傷を受けることがある。近年の乗用車等では、このような事態を未然に防ぐべく、衝撃吸収式ステアリングシャフトや衝撃吸収式ステアリングコラムが広く採用されている。衝撃吸収式ステアリングシャフトは、運転者が二次衝突した際にステアリングホイール側のステアリングシャフトが短縮するもので、ステアリングシャフトをアウタシャフトとインナシャフトとに分割し、これらをセレーション等により相互摺動可能に係合させたものが一般的である。また、衝撃吸収式ステアリングコラムは、運転者が二次衝突した際にステアリングコラムがステアリングシャフトと共に脱落するもので、ボデー（通常は、ダッシュボード）との結合部に合成樹脂製のピン等が用いられ、二次衝突時の衝撃荷重によりピンが折損してステアリングコラムを脱落させるものが多い。
【０００３】
上述した形式の衝撃吸収式ステアリングシャフトでは、通常運転時における操舵フィーリングや操舵剛性を確保するべく、アウタシャフトとインナシャフトとの間のがたつきを防止する必要がある。そこで、特開平２−２８６４６８号公報等には、緩くセレーション結合したアウタシャフトとインナシャフトとを合成樹脂で固着させたものが提案され、実開平１−５８３７３号公報等には、アウタシャフト側の雌セレーションとインナシャフト側の雄セレーションとを締まり嵌めとなるように形成した後、両シャフトを圧入嵌合させるものが提案されている。
【０００４】
ところが、特開平２−２８６４６８号公報に記載されたものでは、高温となるエンジンルーム内にステアリングシャフトが設置された場合、熱により合成樹脂が変形あるいは変成して、比較的短期間のうちにステアリングシャフトの捩り剛性が低下する等の問題があった。また、実開平１−５８３７３号公報に記載されたものでは、雄セレーションと雌セレーションとの間にがたが全くないため、嵌合させる際に両セレーションの位相を合わせることが非常に困難であった。
【０００５】
このような不具合を解消するものとして、本発明者等は、全く新規な衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を過去に発明し、これが特開平８−９１２３０号公報に開示されている。この発明は、同公報に詳述されたように、縮径部の内周面に雌セレーションが形成されたアウタシャフトの縮径部先端と、拡径部の外周面に前記雌セレーションに噛み合う雄セレーションが形成されたインナシャフトの拡径部先端とを所定寸法にわたって嵌合させる工程と、前記嵌合させた部位を外部から径方向に挟圧して、前記アウタシャフトの縮径部先端と前記インナシャフトの拡径部先端とを同時に塑性変形させる工程と、前記縮径部と前記拡径部とが分離しない範囲で、前記アウタシャフトと前記インナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程とを含むものである。
【０００６】
この発明によれば、雌セレーションと雄セレーションとを緩く係合するように形成することで、アウタシャフトの縮径部先端とインナシャフトの拡径部先端との嵌合が容易に行える他、縮径部先端と拡径部先端とを長円形状等に同時に塑性加工できるため、製造に要する工数やコストが従来装置に較べて大幅に低減できる。また、この方法で製造された衝撃吸収式ステアリングシャフトは、２箇所の塑性変形部でアウタシャフトとインナシャフトとが強い摩擦力で係合するため、ステアリングシャフトの回転力をがたなく伝達できると共に、衝突時に大きなコラプス荷重が作用すると、両塑性変形部がインナシャフトまたはアウタシャフト内に落ち込み、ステアリングシャフトが直ちに短縮する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法にも、アウタシャフトとインナシャフトとを相対移動させる工程で、次のような不具合が生じることがあった。図１１に示したように、インナシャフト２３の拡径部２９には、先端に切削加工等により面取り６１が施された上で、外周面に雄セレーション３１が転造加工等により形成される。ところが、この雄セレーション３１は、その先端が径方向に押圧されて長円形状等の塑性変形部３５となるため、アウタシャフト２１側の雌セレーション２７がそのままの形状（真円形状）では嵌合しなくなる。すなわち、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とを圧入法等により相対移動させるときには、アウタシャフト２１およびその内周面に形成された雌セレーション２７が、雄セレーション３１の塑性変形部３５に合うように弾性変形することになる。
【０００８】
そして、この際、雄セレーション３１の先端が、図１２（図１１中のＤ部拡大図）に示したように、鋭いエッジ６３となって雌セレーション２７に食い込み、その表面にかじりや毟れ（以下、かじりで代表させる）６５を発生させるのである。このかじり６５は、通常、雌セレーション２７の全周に形成されるため、アウタシャフト２１にインナシャフト２３を圧入させる際の大きな抵抗となる他、組立後における両セレーション２７，３１間の摺動抵抗を大きくし、衝撃吸収特性に影響を与える虞もあった。尚、かじり６５が生じていない場合、両塑性変形部３３，３５以外の部位では、雌セレーション２７と雄セレーション３１とは比較的緩く嵌合しており、両セレーション２７，３１間の摺動抵抗は殆ど無視し得る範囲となる。
【０００９】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、アウタシャフトとインナシャフトとを相対移動させる工程におけるセレーションのかじりを防止した衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するべく、縮径部の内周面に雌セレーションが形成されたアウタシャフトの縮径部先端と、拡径部の外周面に前記雌セレーションに噛み合う雄セレーションが形成されたインナシャフトの拡径部先端とを所定寸法にわたって嵌合させる工程と、前記嵌合させた部位を外部から径方向に挟圧して、前記アウタシャフトの縮径部先端と前記インナシャフトの拡径部先端とを同時に塑性変形させる工程と、前記縮径部と前記拡径部とが分離しない範囲で、前記アウタシャフトと前記インナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程とを含み、前記雄セレーションが前記拡径部先端で窄まっている衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法を提案するものである。
【００１１】
本発明によれば、嵌合部位を外部から径方向に挟圧してインナシャフトの拡径部先端を塑性変形させる工程を経ても、雄セレーションが拡径部先端で窄まっているために雄セレーションの端部がエッジとならず、アウタシャフトとインナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程において雌セレーションにかじりが生じなくなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、ステアリング装置の車室側部分を示す側面図であり、同図中の符号１は衝撃吸収式（脱落式）のステアリングコラムである。ステアリングコラム１は、車体側のブラケット３に樹脂ピン等により固着されており、図示しない軸受を介してアッパステアリングシャフト（以下、単にステアリングシャフトと記す）５を回動自在に支持している。ステアリングシャフト５には、その上端にステアリングホイール７が取り付けられる一方、下端にはユニバーサルジョイント９を介してロアステアリングシャフト１１が連結されている。図中、１３はステアリングコラム１の上部を覆うコラムカバーであり、１５は車室とエンジンルームとを区画するダッシュボードである。
【００１３】
このステアリング装置では、運転者がステアリングホイール７を回転させると、ステアリングシャフト５およびロアステアリングシャフト１１を介して、その回転力が図示しないステアリングギヤに伝達される。ステアリングギヤ内には、回転入力を直線運動に変換するラックアンドピニオン機構等が内蔵されており、タイロッド等を介して車輪の舵角が変動して操舵が行われる。尚、ステアリングギヤには、ラックアンドピニオン式の他、ボールスクリュー式やウォームローラ式等、種々の形式が公知である。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係るステアリングシャフト５の要部を示す縦断面図である。本実施形態のステアリングシャフト５は、円筒形状のアウタシャフト２１と、円柱形状のインナシャフト２３とをセレーション結合したものである。アウタシャフト２１は、インナシャフト２３との結合部位が他の部位より小径の縮径部２５となっており、縮径部２５の内周面にはブローチ加工により雌セレーション２７が形成されている。また、インナシャフト２３は、アウタシャフト２１との結合部位が他の部位より大径の拡径部２９となっており、拡径部２９の外周面には転造加工により雄セレーション３１が形成されている。
【００１５】
アウタシャフト２１の縮径部２５には、その先端に長円形の塑性変形部３３が形成されており、塑性変形部３３においては、図３に示したように、インナシャフト２３がアウタシャフト２１により図中左右方向から押圧され、雌セレーション２７と雄セレーション３１とが強い押付力をもって当接している。また、インナシャフト２３の拡径部２９にも、その先端に長円形の塑性変形部３５が形成されており、塑性変形部３５においては、図４に示したように、アウタシャフト２１がインナシャフト２３により図中上下方向から押圧され、雌セレーション２７と雄セレーション３１とが強い押付力をもって当接している。これにより、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とは、強い摩擦結合力によって一体化されることになり、その捩り剛性も高く保たれる。尚、両セレーション２７，３１は、両塑性変形部３３，３５以外の部位では比較的緩く嵌合している。
【００１６】
本実施形態のステアリングシャフト５は、アウタシャフト２１とインナシャフト２３との結合剛性が高いため、運転者がステアリングホイール７を操舵した際のフィーリングや剛性が一体型のものと略同等のレベルに保たれる。また、アウタシャフト２１とインナシャフト２３との結合に合成樹脂等を用いていないため、ステアリングシャフト５にエンジンルームの高熱が伝わっても、結合部の耐久性が低下する虞がない。
【００１７】
一方、車両の衝突に伴って運転者がステアリングホイール７に二次衝突し、ステアリングシャフト５に所定のコラプス荷重が作用した場合、上述した摩擦結合力に打ち勝ってアウタシャフト２１とインナシャフト２３との両塑性変形部３３，３５における結合が解かれる。すると、両塑性変形部３３，３５以外の部位では両セレーション２７，３１が比較的緩く嵌合しているため、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とは速やかに短縮し、運転者が頭部や胸部に深刻な損傷を受けることが防止される。
【００１８】
次に、ステアリングシャフト５の製造方法について説明する。
アウタシャフト２１との結合に先立ち、インナシャフト２３には、拡径部２９の外周面に雄セレーション３１が形成されるが、本実施形態ではこの際、拡径部２９の端面に面取りが施されない。すなわち、図５に示したように、拡径部２９の端部を完全な円筒形状としたまま、図示しない転造装置にインナシャフト２３をセットし、転造工具４１に転接させて雄セレーション３１を形成させるのである。これにより、拡径部２９の先端部では、図６（図５中のＡ部拡大図）に示したように、転造工具４１に押し出されて素材が先端方向（図５，図６中、右方）に逃げ、雄セレーション３１の先端に直線部４３から滑らかに窄まるかたちでカール部４５が形成される。その後インナシャフト２３の先端側に中空部４７を穿設する。
【００１９】
成形が終了したインナシャフト２３は、図７，図８（図７中のＢ−Ｂ拡大断面図）に示したように、縮径部２５と拡径部２９との先端が嵌合し、雌セレーション２７と雄セレーション３１との一部が係合した状態で、アウタシャフト２１と共に図示しないプレス装置にセットされ、一対のプレス工具５１，５３によって図８中で左右方向から押圧される。両プレス工具５１，５３は、当初は間隔δをもって対峙しているが、図示しない油圧ピストン等に押圧されることによって対向面どうしが当接し、同時に縮径部２５と拡径部２９との先端をそれぞれ長円形状に塑性変形させ、これによって両塑性変形部３３，３５が形成される。また、両プレス工具５１，５３の対向面どうしを当接させずに、所定の力で押圧するようにしても良い。この際、本実施形態では、インナシャフト２３の先端側に中空部４７が形成されているため、プレス工具５１，５３に作用させる押圧力は比較的小さくて済む。尚、両プレス工具５１，５３には、セット時におけるアウタシャフト２１の位置決めや塑性変形を円滑に行うため、円弧状の凹部５５がそれぞれ形成されている。
【００２０】
このようにして、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とに塑性変形部３３，３５が形成されると、圧入装置等を用いることにより、図９に示したように、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とを相互に接近する方向に相対移動させる。この際、両塑性変形部３３，３５を除く縮径部２５と拡径部２９とは、塑性変形部３３，３５の通過に伴って弾性変形するが、従来装置と異なり、縮径部２５の雌セレーション２７にかじりが生じることはない。すなわち、拡径部２９側の雄セレーション３１の先端には、図１０（図９のＣ部拡大図）に示したように、直線部４３から滑らかに窄まるカール部４５が形成されているため、雌セレーション２７は徐々に拡開されるかたちで弾性変形することになり、かじりが生じないのである。これにより、アウタシャフト２１とインナシャフト２３とを相対移動させる際の抵抗が少なくなる他、組立後における両塑性変形部３３，３５を除く部位では、雌セレーション２７と雄セレーション３１との間の摺動抵抗が殆どなくなり、安定した衝撃吸収特性を得ることが可能となる。
【００２１】
アウタシャフト２１とインナシャフト２３との相対移動は、縮径部２５側の塑性変形部３３の先端が拡径部２９の基端に達し、同時に拡径部２９側の塑性変形部３５の先端が縮径部２５の基端に達するまで行われ、これにより、図２に示した状態となり、ステアリングシャフト５の製造が完了する。
【００２２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。アウタシャフトやインナシャフトの具体的構成や塑性変形部の具体的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの製造方法によれば、縮径部の内周面に雌セレーションが形成されたアウタシャフトの縮径部先端と、拡径部の外周面に前記雌セレーションに噛み合う雄セレーションが形成されたインナシャフトの拡径部先端とを所定寸法にわたって嵌合させる工程と、前記嵌合させた部位を外部から径方向に挟圧して、前記アウタシャフトの縮径部先端と前記インナシャフトの拡径部先端とを同時に塑性変形させる工程と、前記縮径部と前記拡径部とが分離しない範囲で、前記アウタシャフトと前記インナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程とを含み、前記雄セレーションが前記拡径部先端で窄まっているものとしたため、嵌合部位を外部から径方向に挟圧してインナシャフトの拡径部先端を塑性変形させる工程を経ても、雄セレーションの端部がエッジとならず、アウタシャフトとインナシャフトとを相互に接近する方向に相対移動させる工程において雌セレーションにかじりが生じなくなり、アウタシャフトとインナシャフトとを相対移動させる際の押圧力が小さく済む他、安定した衝撃吸収特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステアリング装置の車室側における構造を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る衝撃吸収式ステアリングシャフトの要部を示す縦断面図である。
【図３】アウタシャフト側の塑性変形部でのステアリングシャフトの縦断面図である。
【図４】インナシャフト側の塑性変形部でのステアリングシャフトの縦断面図である。
【図５】インナシャフトに雄セレーションを形成する様子を示す説明図である。
【図６】図５中のＡ部拡大図である。
【図７】アウタシャフトおよびインナシャフトに塑性変形部を形成する様子を示す説明図である。
【図８】図７中のＢ−Ｂ拡大断面図である。
【図９】実施形態におけるアウタシャフトとインナシャフトとの相対移動工程を示す縦断面図である。
【図１０】図９中のＣ部拡大図である。
【図１１】従来装置におけるアウタシャフトとインナシャフトとの相対移動工程を示す縦断面図である。
【図１２】図１１中のＤ部拡大図である。
【符号の説明】
５‥‥ステアリングシャフト
２１‥‥アウタシャフト
２３‥‥インナシャフト
２５‥‥縮径部
２７‥‥雌セレーション
２９‥‥拡径部
３１‥‥雄セレーション
３３，３５‥‥塑性変形部
４５‥‥カール部
【図１】
0003716590.tif 000002
【図２】
0003716590.tif 000003
【図３】
0003716590.tif 000004
【図４】
0003716590.tif 000005
【図５】
0003716590.tif 000006
【図６】
0003716590.tif 000007
【図７】
0003716590.tif 000008
【図８】
0003716590.tif 000009
【図９】
0003716590.tif 000010
【図１０】
0003716590.tif 000011
【図１１】
0003716590.tif 000012
【図１２】
0003716590.tif 000013