(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸であって、
内周に雌セレーションを有する中空軸と、外周に中空軸の雌セレーションに嵌合する雄セレーションを有する挿入軸とからなり、
かつ、前記挿入軸の雄セレーションの軸方向途中領域に周溝が設けられているとともに、前記中空軸の雌セレーションの軸方向途中で周方向の一部に、前記挿入軸の周溝を受け型として利用して加工された径方向内向きの陥没部が設けられており、
この中空軸の陥没部に挿入軸において周溝よりも手前側の雄セレーションが食い込まされている、ことを特徴とするステアリング装置の中間軸。
【請求項２】
所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸を組み立てる方法であって、
内周に雌セレーションを有する中空軸に対して、外周に雄セレーションを有するとともにこの雄セレーションの軸方向途中領域に周溝を有する挿入軸を挿入してセレーション嵌合させつつ、所要嵌合寸法に満たない途中位置で停止する工程と、
途中停止状態で、中空軸の外周において挿入軸の周溝に対応する部位を、周溝を受け型として径方向内向きに陥没させる工程と、
中空軸へ挿入軸を所要嵌合寸法を満たす位置まで挿入することにより、中空軸の前記陥没部位に挿入軸の雄セレーションを食い込ませる工程と、
を含むことを特徴とするステアリング装置の中間軸の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸、およびその組立方法に関する。なお、中間軸は、自動車のステアリング装置においてステアリングシャフトとステアリングギアとの間に設けられる。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、自動車の一般的なステアリング装置の構成を示している。図中、１はステアリングホイール、２はステアリングコラム、３はステアリングシャフト、４はステアリングギア、５，６は自在継手、７は中間軸である。
【０００３】
中間軸７は、ステアリングホイール１に加わる回転操作力をステアリングギア４側に伝達するものであるが、衝突時等に過大な衝撃が加わったとき、その衝撃が運転者側に伝わらないよう、短縮して衝撃を吸収する構造になっている。
【０００４】
図５は、中間軸の要部破断の側面図である。中間軸７は、互いに軸方向変位可能に連結される中空軸８と挿入軸９とからなる。中空軸８の内周には雌セレーション８ａが設けられており、挿入軸９の先端側の外周には中空軸８の雌セレーション８ａに嵌合する雄セレーション９ａが設けられている。この挿入軸９の雄セレーション９ａの形成領域の途中部分の外周には、周溝１０が形成されている。一方、中空軸８において前記周溝１０に対応する領域で１８０度対向する二カ所には、径方向に貫通する孔１１が設けられている。そして、この孔１１を通じて周溝１０と中空軸８との間の間隙に樹脂１２が充填されており、この充填樹脂１２の固化により、中空軸８と挿入軸９とが一体的に結合されている。
【０００５】
このような構成の中間軸７では、過大な衝撃が加わると、充填樹脂１２が剪断されることになり、中空軸８内に挿入軸９が入り込んで中間軸７全体が短縮し、これによって衝撃を吸収するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例では、組立時に、充填樹脂１２の注入、硬化作業が必要であるために手間がかかるなど、作業効率が悪く、製作費が嵩むことが指摘される。
【０００７】
また、使用場所が高温になりやすいエンジンルーム内であるため、充填樹脂１２の強度の低下防止に考慮しなければならず、万一、強度が低下した場合、所要の剪断抵抗が得られなくなることが考えられるなど、抜け荷重のばらつきにつながることが考えられる。なお、抜け荷重とは、中間軸７を短縮するときの衝撃荷重のことである。さらに、充填樹脂１２が剪断されると抜け荷重が急激に低下しやすく、十分な衝撃吸収に配慮が必要である。
【０００８】
したがって、本発明は、ステアリング装置の中間軸において、製造工程や組立工程での無駄を無くし、コスト低減を図ることを目的とする。また、本発明は、雰囲気温度に関係なく抜け荷重を一定に管理できるようにすることも目的としている。さらにまた、本発明は、抜け荷重が急激に低下することなく、しばらく持続して十分かつ確実に衝撃を吸収できるようにすることも目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のステアリング装置の中間軸は、所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸であって、内周に雌セレーションを有する中空軸と、外周に中空軸の雌セレーションに嵌合する雄セレーションを有する挿入軸とからなり、かつ、前記挿入軸の雄セレーションの軸方向途中領域に周溝が設けられているとともに、前記中空軸の雌セレーションの軸方向途中で周方向の一部に、前記挿入軸の周溝を受け型として利用して加工された径方向内向きの陥没部が設けられており、この中空軸の陥没部に挿入軸において周溝よりも手前側の雄セレーションが食い込まされている。
【００１０】
本発明の中間軸の組立方法は、所要以上の衝撃荷重を受けたときに軸方向に短縮して衝撃吸収するステアリング装置の中間軸を組み立てる方法であって、内周に雌セレーションを有する中空軸に対して、外周に雄セレーションを有するとともにこの雄セレーションの軸方向途中領域に周溝を有する挿入軸を挿入してセレーション嵌合させつつ、所要嵌合寸法に満たない途中位置で停止する工程と、途中停止状態で、中空軸の外周において挿入軸の周溝に対応する部位を、周溝を受け型として径方向内向きに陥没させる工程と、中空軸へ挿入軸を所要嵌合寸法を満たす位置まで挿入することにより、中空軸の前記陥没部位に挿入軸の雄セレーションを食い込ませる工程とを含む。
【００１１】
上記本発明では、中空軸と挿入軸とをセレーション嵌合させる過程で挿入軸の周溝を受け型として中空軸に陥没部を形成し、この後に挿入軸を中空軸に圧入することにより陥没部に挿入軸の雄セレーションを食い込ませるようにして、中空軸と挿入軸とを軸方向に動かないように拘束するようにしている。しかし、中間軸が軸方向の衝撃を受けると、挿入軸と中空軸とが短縮するよう相対的に動いて衝撃を吸収する。なお、衝撃吸収は、挿入軸の雄セレーションが中空軸の陥没部を軸方向へ沿って塑性変形することと、陥没部により圧接させられた雄セレーションと雌セレーションとの摺動抵抗とにより行われる。
【００１２】
このような本発明の構成では、従来例に比べて組立の手間が少なくなる他、抜け荷重が使用雰囲気温度に影響されて変化することがない。しかも、陥没部の陥没寸法や軸方向および周方向での大きさなどを可変することによって、抜け荷重を任意に設定できるようになる。さらに、雄セレーションが中空軸の陥没部を通過するまでの間、一定の抜け荷重を持続し、十分かつ確実に衝撃を吸収できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図１ないし図３に示す実施例に基づいて説明する。
【００１４】
図１ないし図３は本発明の一実施例にかかり、図１は、中間軸の要部破断の側面図、図２は、図１の（２）−（２）線断面の矢視図、図３は、中間軸の組立方法を示す説明図である。
【００１５】
図中、５および６は自在継手、７は中間軸である。中間軸７は、軸方向で短縮しうる状態に嵌合される中空軸８と挿入軸９とからなる。これら中空軸８と挿入軸９は、金属材からなる。
【００１６】
中空軸８の内周には雌セレーション８ａが、また、挿入軸９の外周には中空軸８の雌セレーション８ａに嵌合する雄セレーション９ａが、それぞれ形成されている。雌セレーション８ａおよび雌セレーション８ａは、引き抜き加工や転造加工により形成される。中空軸８の雌セレーション８ａの形成領域の円周上の一カ所には、径方向内向きに突出する陥没部８ｂが設けられている。挿入軸９の雄セレーション８ａの形成領域の途中部分の外周には、陥没部形成用の周溝９ｂが形成されている。
【００１７】
そして、中空軸８に陥没部８ｂを設けているため、この陥没部８ｂに対して挿入軸９の雄セレーション９ａが食い込まされるとともに、陥没部８ｂと１８０度対向する部分の雌セレーション８ａに対して挿入軸９の雄セレーション９ａが圧接させられるようになっている。これにより、中空軸８と挿入軸９とが軸方向で相対的に動かないように拘束されるとともに、中空軸８と挿入軸９との間の周方向の遊びが無くされている。
【００１８】
次に、中間軸７の組立方法について、図３を用いて説明する。
【００１９】
まず、図３（ａ）に示すように、内周に雌セレーション８ａを形成した中空軸８と、外周に雄セレーション９ａおよび周溝９ｂを形成した挿入軸９とを用意して、これらを同軸状に配置し、図３（ｂ）に示すように、中空軸８に対して挿入軸９を途中まで嵌合する。この途中とは、必要嵌合寸法に満たない位置でかつ挿入軸９の周溝９ｂが中空軸８の内周に入り込む位置を意味する。
【００２０】
この状態において、図３（ｃ）に示すように、用意したころ２０を挿入軸９の周溝９ｂに対応する中空軸８の外周部位にあてがい、このころ２０を加圧することにより、中空軸８の周面の一部を径方向内向きに陥没させる。これにより陥没部８ｂが形成される。ちなみに、例えば周溝９ｂを挿入軸９の雄セレーション８ａの軸端に形成した場合つまり挿入軸９の軸端に小径部を形成した場合だと、陥没部８ｂを形成するときに、中空軸８と挿入軸９とが傾くことがあり、甚だしい場合には両軸８，９の各セレーション８ａ，９ａの一部が潰れて後の両軸８，９のセレーション嵌合動作ならびに衝撃による短縮動作が設計通りに行えなくなるおそれがある。しかしながら、ここでは、周溝９ｂを挿入軸９の途中に形成しているから、陥没部８ｂの形成時に、中空軸８が挿入軸９の周溝９ｂの軸方向両側の部分でもって傾くことなく安定して支えられるため、両軸８，９の各セレーション８ａ，９ａが潰れずに済むので、後の両軸８，９のセレーション嵌合動作ならびに衝撃による短縮動作が設計通りに行えるようになる。
【００２１】
この後、図３（ｄ）に示すように、挿入軸９を中空軸８の必要嵌合寸法を満たす位置まで挿入する。このとき、陥没部８ｂの存在により中空軸８の内径が小さくなるので、挿入軸９の挿入は圧入となる。この圧入の過程では、挿入軸９の雄セレーション９ａの一部が中空軸８の陥没部８ｂに対して食い込まされることになり、それに伴い中空軸８において陥没部８ｂおよびその周方向両側の所要角度領域θ１が径方向外向きに若干膨出するために雌セレーション８ａが雄セレーション９ａから若干離れて浮く一方でその他の領域θ２の雌セレーション８ａが雄セレーション９ａに対して圧接させられることになる。
【００２２】
そして、上記構造では、衝撃荷重を受けたときに、従来のように樹脂部分が剪断して衝撃を吸収してから急激に中間軸７が抵抗なく短縮するというようにはならず、短縮動作において挿入軸９の雄セレーション９ａが中空軸８の陥没部８ｂを通過するまでの期間について衝撃の吸収を継続し、この期間を過ぎてから急激に中間軸７が抵抗なく短縮するようになっている。これにより、十分な衝撃吸収が達成できるようになる。なお、衝撃吸収は、挿入軸９の雄セレーション９ａが中空軸８の陥没部８ｂを軸方向へ沿って塑性変形することと、陥没部８ｂによって圧接させられた雄セレーション９ａと雌セレーション８ａとの摺動抵抗とにより行われる。しかも、従来例の樹脂の剪断を利用した衝撃吸収構造のように、使用雰囲気温度による劣化がなく、抜け荷重が一定に維持されるので、信頼性が高い。
【００２３】
ところで、上記構造の中間軸７の場合、中空軸８の陥没部８ｂの陥没寸法や軸方向や周方向での大きさなどを適宜設定することで、抜け荷重を任意に可変することができる。この抜け荷重は、通常、要求に応じて設定される。
【００２４】
以上説明したような中間軸７の場合、それを構成する中空軸８については従来例のような樹脂の引っ掛かかりとなる孔を設ける必要がないので製作工数を少なくでき、また、挿入軸９は、従来の挿入軸の製作工程数と同じで済む。しかも、組立作業としては、中空軸８への挿入軸９の挿入過程で加圧処理が必要になるけれども、従来のような充填樹脂の注入、硬化処理に比べると処理内容が簡単でしかも処理時間が格段に短くて済む。このようなことから、製作コストを大幅に低減できるようになる。また、挿入軸９の周溝９ｂを利用して中空軸８に比較的大きな陥没部８ｂを形成しているから、加圧形成した陥没部８ｂがスプリングバックしても、陥没部８ｂの形状精度を高くでき、十分な抜け荷重を得ることができる。ちなみに、従来では、中空軸８と挿入軸９とをセレーション嵌合し、両軸８，９の嵌合領域において中空軸８の外周の一部を加圧変形させてかしめる方法が考えられているが、この場合では、中空軸８の加圧変形量を僅かしか確保できないし、しかも変形部位のスプリングバックによって十分な変形が不可能になるために、中空軸８と挿入軸９との結合強度が不足するなど十分な抜け荷重が得られないといった不具合が指摘される。このような従来方法に比べても、本発明の構造は優れていると言える。
【００２５】
なお、本発明は上記実施例のみに限定されるものではなく、種々な応用や変形が考えられる。例えば中空軸８と挿入軸９とはセレーション嵌合ではなくスプライン嵌合とするものであってもよい。また、中空軸８に形成する陥没部８ｂは、一つだけでなく軸方向に離れた数カ所に設けることができる。さらに、陥没部８ｂは、周方向の数カ所にスポット的に設けることができる。この場合、周方向で近接する位置に設ける必要がある。この他、陥没部８ｂを形成するときに、上述したようなころ２０を用いずに、プレス機のプレスロッドに装着する適当な部材を利用することができる。さらには、一個または複数個の硬球を使用することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明では、使用雰囲気温度の影響による劣化がなく、抜け荷重を一定に維持できるので、高い信頼性が得られる。また、中間軸を構成する中空軸の陥没部のの陥没寸法や軸方向や周方向での大きさなどを可変することによって、抜け荷重を任意に設定することができるので、要求される衝撃荷重に応じて簡単かつ正確に幅広く対応できるようになる。さらに、抜け荷重を持続することができ、十分かつ確実に衝撃を吸収できるようになる。
【００２７】
しかも、組立時に、従来のような手間のかかる作業を必要としないから、コスト低減に貢献できて、比較的安価に実現できるようになる。また、中空軸の陥没部を組立過程において挿入軸の周溝を利用して形成するから、陥没部の寸法を高精度に設定できるようになり、抜け荷重の設定が正確に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の中間軸の要部破断の側面図
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図
【図３】中間軸の組立方法を示す説明図
【図４】一般的なステアリング装置の構成を示す側面図
【図５】従来の中間軸の要部破断の側面図
【符号の説明】
７      中間軸
８      中空軸
８ａ    中空軸の雌セレーション
８ｂ    中空軸の陥没部
９      挿入軸
９ａ    挿入軸の雄セレーション
９ｂ    挿入軸の周溝
【図１】
0003595062.tif 000002
【図２】
0003595062.tif 000003
【図３】
0003595062.tif 000004
【図４】
0003595062.tif 000005
【図５】
0003595062.tif 000006