(57)【要約】【課題】炭素繊維強化樹脂製のパイプと金属製の部材とを連結することでバー状部品を構成する場合において、金属製の部材からのパイプの抜け止めを図ることができるバー状部品の製造方法、および、当該バー状部品を提供すること。【解決手段】パイプ１０と金属部品１７、１８とを含むバー状部品２２の製造方法は、粗面加工が施された外周面１６Ａを有する金属円環１６とマンドレルとを含む芯材を準備する工程と、ガラス繊維５０を外周面１６Ａに巻き付ける工程と、炭素繊維プリプレグ２６を芯材に巻き付ける工程と、炭素繊維プリプレグ２６を焼成硬化させることで外周面１６Ａに対して外嵌固定されたパイプ１０を形成する工程と、マンドレルをパイプ１０から引き抜く工程と、金属部品１７、１８と金属円環１６とをねじ締結させる工程とを含む。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維強化樹脂製のパイプと、前記パイプの軸方向における端部に締結される金属部品とを含むバー状部品の製造方法であって、
前記軸方向に延びる金属製のマンドレルに対して、粗面加工が施された外周面を有する金属円環を外嵌することによって、前記マンドレルと前記金属円環とを含む芯材を準備する工程と、
ガラス繊維を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程と、
炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートを前記芯材の外周面に巻き付けることによって、前記ガラス繊維を前記プリプレグシートと前記金属円環の外周面との間に介在させる工程と、
前記芯材の外周面に巻き付けられた前記プリプレグシートを焼成硬化させることによって、前記金属円環の外周面に対して前記端部が外嵌固定された前記パイプを形成する工程と、
前記芯材のうち前記マンドレルだけを前記パイプから引き抜く工程と、
前記金属部品と前記金属円環の内周面とをねじ締結させる工程と、
を含むことを特徴とする、バー状部品の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス繊維を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程は、ガラス繊維の織物を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１記載のバー状部品の製造方法。
【請求項３】
前記ガラス繊維を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程は、前記ガラス繊維の不織布を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１記載のバー状部品の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス繊維および前記プリプレグシートのそれぞれを前記芯材の外周面に巻き付ける際、前記金属円環の一部が完成後の前記パイプの前記軸方向の外側へはみ出すように当該一部を露出させる工程を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のバー状部品の製造方法。
【請求項５】
前記金属部品に設けられた雄ねじ部にねじ締結される雌ねじ部を、前記金属円環の内周面に形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のバー状部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、バー状部品。
【請求項７】
前記バー状部品は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置に含まれるラックバーを構成していることを特徴とする、請求項６記載のバー状部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、たとえば車両のステアリング装置を構成するバー状部品の製造方法および当該バー状部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１のプロペラシャフトは、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製本体筒の端部内側に、その本体筒の内径と実質的に等しい外径を有する金属製薄肉リングが装着され、その薄肉リングの内側に、薄肉リングの内径より大きな外径を有する金属製継手が圧入されることによって製造される。当該圧入の際、薄肉リングの外周面に配置した硬質の粒子がＦＲＰ製本体筒の内面に食い込む。
【０００３】
また、ＦＲＰの応用例としては、下記特許文献２のように、金属製円筒体の内部に接着層を介してＦＲＰ製円筒体が内嵌されたグラビア用印刷ロールのロール本体や、下記特許文献３のように、芯金にプリプレグを巻きつけて積層し、炭素繊維強化プラスチック外殻を形成することによって得られるラックが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９１４３３号公報
【特許文献２】特開平５−１９３０９７号公報
【特許文献３】特開２０１２−１５３３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のプロペラシャフトでは、金属製薄肉リングからＦＲＰ製本体筒が抜ける虞がある。特許文献２および３においても、ＦＲＰ製の部材と金属製の部材との連結が不十分なことによってこれらの部材が互いに分離する虞がある。
この発明は、かかる背景のもとでなされたものであり、炭素繊維強化樹脂製のパイプと金属製の部材とを連結することでバー状部品を構成する場合において、金属製の部材からのパイプの抜け止めを図ることができるバー状部品の製造方法、および、当該バー状部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明は、炭素繊維強化樹脂製のパイプ（１０）と、前記パイプの軸方向（Ｘ）における端部（１０Ａ，１０Ｂ）に締結される金属部品（１７，１８）とを含むバー状部品（２２）の製造方法であって、前記軸方向に延びる金属製のマンドレル（２４）に対して、粗面加工が施された外周面（１６Ａ）を有する金属円環（１６）を外嵌することによって、前記マンドレルと前記金属円環とを含む芯材（２３）を準備する工程と、ガラス繊維（５０）を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程と、炭素繊維（２５）に樹脂（２８）を含浸させたプリプレグシート（２６）を前記芯材の外周面（２３Ａ）に巻き付けることによって、前記ガラス繊維を前記プリプレグシートと前記金属円環の外周面との間に介在させる工程と、前記芯材の外周面に巻き付けられた前記プリプレグシートを焼成硬化させることによって、前記金属円環の外周面に対して前記端部が外嵌固定された前記パイプを形成する工程と、前記芯材のうち前記マンドレルだけを前記パイプから引き抜く工程と、前記金属部品と前記金属円環の内周面（１６Ｂ）とをねじ締結させる工程と、を含むことを特徴とする、バー状部品の製造方法である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記ガラス繊維を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程は、ガラス繊維の織物（５１）を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１記載のバー状部品の製造方法である。
請求項３記載の発明は、前記ガラス繊維を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程は、前記ガラス繊維の不織布（５５）を前記金属円環の外周面に巻き付ける工程を含むことを特徴とする、請求項１記載のバー状部品の製造方法である。
【０００８】
請求項４記載の発明は、前記ガラス繊維および前記プリプレグシートのそれぞれを前記芯材の外周面に巻き付ける際、前記金属円環の一部が完成後の前記パイプの前記軸方向の外側へはみ出すように当該一部を露出させる工程を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のバー状部品の製造方法である。
請求項５記載の発明は、前記金属部品に設けられた雄ねじ部（２０）にねじ締結される雌ねじ部（１９）を、前記金属円環の内周面に形成する工程を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のバー状部品の製造方法である。
【０００９】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする、バー状部品である。
請求項７記載の発明は、前記バー状部品は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置（１）に含まれるラックバー（８）を構成していることを特徴とする、請求項６記載のバー状部品である。
【００１０】
なお、上記において、括弧内の数字等は、後述する実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、バー状部品は、炭素繊維強化樹脂製のパイプと、パイプの軸方向における端部に締結される金属部品とを含んでいる。また、バー状部品の製造の際に準備される芯材は、軸方向に延びる金属製のマンドレルと、外周面に粗面加工が施され、マンドレルに外嵌される金属円環とを含んでいる。
バー状部品を製造する際、まず、ガラス繊維が金属円環の外周面に巻き付けられる。そして、炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグシートが芯材の外周面に巻き付けられた後に、プリプレグシートが焼成硬化されることでパイプが形成される。パイプでは、軸方向における端部が金属円環の外周面に対して外嵌固定される。そして、芯材のうちマンドレルだけがパイプから引き抜かれ、金属部品と金属円環とがねじ締結されると、バー状部品が完成する。
【００１２】
プリプレグシートの焼成硬化後には、パイプの端部に金属円環が内嵌されているのだが、この状態では、金属円環において粗面加工（凹凸加工）が施された外周面の凹部に、プリプレグシートから染み出した樹脂が進入して硬化している。これにより、パイプの端部は、金属円環の外周面に対して密着しているので、金属円環から抜けにくくなっている。
さらに、金属円環の外周面に巻き付けられたガラス繊維がプリプレグシートと金属円環の外周面との間に介在されている。よって、焼成硬化後には、ガラス繊維は、金属円環の外周面の凹部に入り込んだ状態で固定され、金属円環の外周面の凸部に引っ掛かっている。そのため、パイプは、ガラス繊維を介することによって金属円環から一層抜けにくくなっている。
【００１３】
以上の結果、金属製の部材である金属円環からのパイプの抜け止めを図ることができる。
請求項２記載の発明によれば、ガラス繊維を金属円環の外周面に巻き付ける工程として、ガラス繊維の織物を金属円環に巻き付ける。そのため、金属円環の外周面の凸部が織物の織り目に入り込むことで、織物内のガラス繊維が金属円環の外周面の凹部に入り込み、焼成硬化によって金属円環の外周面に固定される。これにより、金属円環とパイプとが一層強固に固定され、金属円環からパイプが一層抜けにくくなる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、ガラス繊維を金属円環の外周面に巻き付ける工程として、ガラス繊維の不織布を金属円環の外周面に巻き付ける。不織布におけるガラス繊維は、様々な方向に配向された状態で金属円環の外周面の凹部に入り込んで固定され、金属円環の外周面の凸部に対して様々な方向から引っ掛かることによって抵抗として効果的に作用する。よって、金属円環からパイプが一層抜けにくくなる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、ガラス繊維およびプリプレグシートのそれぞれを芯材の外周面に巻き付ける際、金属円環の一部が完成後のパイプの軸方向の外側へはみ出すように当該一部を露出させている。そのため、パイプが金属部品に対して曲がろうとしたときに、金属部品は、パイプではなく金属円環に接触することになるので、パイプの端部のそれぞれが金属部品において対応する方に接触することを防止できる。これにより、金属部品との接触によるパイプの破損を防止することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、金属部品と金属円環の内周面とのねじ締結に関し、金属部品に設けられた雄ねじ部が、金属円環の内周面に形成された雌ねじ部にねじ締結される。雌ねじ部を金属円環の内周面に形成する工程は、金属円環がマンドレルに外嵌される前に行われてもよいし、マンドレルがパイプから引き抜かれた後に行われてもよい。
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれかの記載の製造方法によって製造されたバー状部品では、金属製の部材である金属円環からのパイプの抜け止めを図ることができる。
【００１７】
請求項７記載の発明のように、バー状部品は、ラックアンドピニオン式のステアリング装置に含まれるラックバーを構成していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態におけるバー状部品２２を備えるステアリング装置１の概略正面図である。
【図２】図２は、バー状部品２２の製造工程を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、図２の次の工程を模式的に示した図である。
【図４】図４は、ガラス繊維５０の織物５１を示した図である。
【図５】図５は、図３の次の工程を模式的に示した図である。
【図６】図６は、図５の次の工程を模式的に示した図である。
【図７】図７は、図６の次の工程を模式的に示した図である。
【図８】図８は、図７において一点鎖線で囲った部分を拡大した図である。
【図９】図９は、図８に第１変形例を適用した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるバー状部品２２を備えるステアリング装置１の概略正面図である。
図１を参照して、ステアリング装置１は、操舵部材２と、ステアリングシャフト３と、中間軸５と、ピニオン軸７と、ラックバー８と、ハウジング９とを主に含んでいる。
【００２０】
操舵部材２として、たとえば、ステアリングホイールを用いることができる。操舵部材２には、ステアリングシャフト３の一端が連結されている。ステアリングシャフト３の他端と中間軸５の一端とが自在継手４によって連結されている。また、中間軸５の他端とピニオン軸７の一端とが自在継手６によって連結されている。
ピニオン軸７の他端の外周面にはピニオン１４が一体的に設けられている。ラックバー８は、車両の幅方向（図１の左右方向）に延びる略円柱状である。ここで、ラックバー８が延びる方向を軸方向Ｘとする。軸方向Ｘは、車両の幅方向と同じである。図１のステアリング装置１の姿勢を基準として軸方向Ｘの左方には、符号「Ｘ１」を付し、軸方向Ｘの右方には、符号「Ｘ２」を付す。
【００２１】
ラックバー８の外周面の周上１箇所には、ピニオン１４と噛み合うラック１５が形成されている。ピニオン軸７のピニオン１４およびラックバー８のラック１５は、互いに噛み合うことでラックアンドピニオン式の転舵機構Ａを構成している。
ラックバー８は、ハウジング９に収容されている。ハウジング９は、車体に固定される略円筒体である。ラックバー８の両端部は、ハウジング９の両側へ突出し、各端部にはそれぞれ継手１１を介してタイロッド１２が結合されている。各タイロッド１２は、対応するナックルアーム（図示せず）を介して対応する転舵輪１３に連結されている。
【００２２】
操舵部材２が操作されてステアリングシャフト３が回転されると、この回転がピニオン１４およびラック１５によって、軸方向Ｘに沿ったラックバー８の直線運動に変換される。これにより、転舵輪１３の転舵が達成される。
ラックバー８は、パイプ１０と、金属円環１６と、２つの金属部品である円筒状の第１金属部品１７および第２金属部品１８とを主に含んでいる。第１金属部品１７および第２金属部品１８は、ラックバー８を構成することから、ラックバー８が受ける荷重に耐えられる程度の強度および剛性が求められる。そのため、第１金属部品１７および第２金属部品１８の材料としてＳ４５Ｃ等の炭素鋼が用いられる。第２金属部品１８は、ラック１５を有している。ラック１５は、円柱状の第２金属部品１８を切削加工することで形成される。
【００２３】
パイプ１０は、炭素繊維強化樹脂製（いわゆるＣＦＲＰ製）であり、軸方向Ｘに延びる略円筒状である。パイプ１０は、たとえばラックバー８においてラック１５よりも左方Ｘ１に設けられており、軸方向Ｘにおいて第１金属部品１７と第２金属部品１８との間に配置されている。
金属円環１６は、軸方向Ｘに延びる円環状をなす金属製の部材である。金属円環１６は、パイプ１０の左方Ｘ１側の端部１０Ａおよび右方Ｘ２側の端部１０Ｂに応じて１つずつ（合計２つ）設けられていて、端部１０Ａおよび端部１０Ｂのそれぞれに対して１つずつ挿通（内嵌）されている。言い換えると、パイプ１０の端部１０Ａおよび端部１０Ｂは、金属円環１６の外周面１６Ａに対して外嵌されている。端部１０Ａおよび端部１０Ｂにおいて、パイプ１０の内周面１０Ｃは、金属円環１６の外周面１６Ａとほぼ同じ大きさまで拡径されている。金属円環１６の内周面１６Ｂの直径は、端部１０Ａと端部１０Ｂとの間の領域におけるパイプ１０の内周面１０Ｃの直径とほぼ等しい。
【００２４】
第１金属部品１７は、ラックバー８の左方Ｘ１側の端部として、左方Ｘ１の継手１１に隣接している。第１金属部品１７は、パイプ１０の端部１０Ａに対して左方Ｘ１側から隣接している。第１金属部品１７の右方Ｘ２側の端部には、小径部２１が一体的に設けられている。小径部２１は、右方Ｘ２へ向けて軸方向Ｘに延びる円柱状である。小径部２１は、第１金属部品１７（小径部２１以外の部分）よりも小径である。
【００２５】
第２金属部品１８には、ラック１５の摩耗を防止するため、たとえば、浸炭焼き入れ加工や高周波焼き入れ加工等の焼き入れ処理が施されている。第２金属部品１８は、パイプ１０の端部１０Ｂに対してラックバー８の右方Ｘ２側から隣接している。前述した小径部２１は、第２金属部品１８の左方Ｘ１側の端部にも一体的に設けられている。第２金属部品１８の小径部２１は、左方Ｘ１へ向けて軸方向Ｘに延びる円柱状である。ただし、第１金属部品１７の小径部２１と、第２金属部品１８の小径部２１とは、寸法（直径や軸方向Ｘにおける長さ）が異なっていてもよい。詳しくは後述するが、第１金属部品１７および第２金属部品１８は、それぞれの小径部２１において軸方向Ｘにおけるパイプ１０の端部１０Ａまたは１０Ｂに締結されている。締結状態のパイプ１０、第１金属部品１７および第２金属部品１８は、全体として軸方向Ｘに延びるバー状部品２２を構成している。このバー状部品２２が、ラックバー８を構成している。
【００２６】
ここで、自動車部品には、環境対策として軽量化が求められている。一方、ラックバー８は、ステアリング装置１において大きな重量を占める。本実施形態のラックバー８では、ＣＦＲＰ製のパイプ１０で一部を構成しているため、ラックバー８全体を鋼などの金属で構成する場合と比べて軽い。また、ＣＦＲＰは、強度および剛性にも優れている。そのため、必要な強度および剛性を保持した上で、ステアリング装置１の大幅な軽量化を図ることができる。
【００２７】
次に、このようなバー状部品２２の製造方法について説明する。
図２は、バー状部品２２の製造工程を示す模式的な断面図である。図２における各部材の姿勢は、図１と一致している（後述する図３、図５〜図９においても同様）。
図２を参照して、バー状部品２２の製造の初期段階として、芯材２３が準備される。芯材２３は、円筒状のパイプ１０を形成するために必要な部材である。芯材２３は、マンドレル２４と、前述した金属円環１６とを含んでいる。マンドレル２４は、金属製であり、軸方向Ｘに延びる円柱状である。金属円環１６の外周面１６Ａには、事前に粗面加工が施されている。そのため、外周面１６Ａは、多数の凹凸部２７を有している。ここでの粗面加工としては、たとえば、アヤメローレット加工、キー溝加工、スプライン加工、ショットブラスト加工、酸によるエッチング、レーザーエッチング等が挙げられるが、加工コストを考慮するとアヤメローレット加工が望ましい。
【００２８】
図２に示す準備工程では、マンドレル２４の軸方向Ｘにおける両側の端部に対して金属円環１６を外嵌することにより芯材２３が準備される。芯材２３の外周面２３Ａは、各金属円環１６の外周面１６Ａと、マンドレル２４の外周面２４Ａにおいて金属円環１６からはみ出た部分とを含んでいる。
図３は、図２の次の工程を模式的に示した図である。図４は、ガラス繊維５０の織物５１を示した図である。
【００２９】
次に、図３に示すように、ガラス繊維５０（詳しくは、後述するガラス繊維プリプレグ５４）が金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付けられる。
図４を参照して、本実施形態では、ガラス繊維５０は、織物５１を構成している。織物５１は、所定方向に直線状に延びるガラス繊維５０の束（トウ）５２と、束５２と交差（ここでは直交）する方向に延びるガラス繊維５０の束５３とが平織りによって互いに織り合わされることにより形成されている。図４では、束５２は、紙面の上下に延びており、束５３は、束５２と直交するように紙面の左右に延びている。織物５１の織り方は、平織りに限定されず、綾織り、朱子織り、多軸織り等の一般的な織り方を適用することが可能である。
【００３０】
図３に戻り、織物５１は、樹脂２８が含浸されることによってシート状のガラス繊維プリプレグ５４を構成している。樹脂２８には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂および不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。ラックバー８は、車両のエンジンルーム内で使用されるため、樹脂２８の硬化温度は、エンジンルーム内で想定される上限温度（たとえば１３０℃）以上であることが望ましい。
【００３１】
図３に示す工程において、ガラス繊維プリプレグ５４は、たとえばシートワインディング法によって各金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付けられる。巻き付け後の状態では、ガラス繊維プリプレグ５４は、各外周面１６Ａの凹凸部２７に対して密着しており、全体として略円筒状になっている。
図５は、図３の次の工程を模式的に示した図である。
【００３２】
図５を参照して、前述したパイプ１０の材料となるプリプレグシートとして、炭素繊維プリプレグ２６が準備される。炭素繊維プリプレグ２６は、たとえば一方向（Uni-Direction）に引き揃えられた多数の炭素繊維２５に樹脂２８を含浸させたシート状である。炭素繊維プリプレグ２６には、“トレカ”（登録商標）Ｔ３００や“トレカ”（登録商標）Ｔ７００に代表されるあらゆる炭素繊維を用いることができる。また、炭素繊維プリプレグ２６に用いられる炭素繊維２５の一部をガラス繊維やアラミド繊維に置き換えてもよい。
【００３３】
図５に示す工程において、炭素繊維プリプレグ２６は、たとえばシートワインディング法によって芯材２３の外周面２３Ａに対して１重または２重以上に巻き付けられる。巻き付け後の状態では、炭素繊維プリプレグ２６がマンドレル２４、各金属円環１６およびガラス繊維プリプレグ５４に跨っている。また、炭素繊維プリプレグ２６は、マンドレル２４の外周面２４Ａおよびガラス繊維プリプレグ５４に対して密着して、芯材２３を取り囲んでいることから、全体として略円筒状になっている。炭素繊維プリプレグ２６の巻き付け後の状態において、ガラス繊維５０の織物５１は、炭素繊維プリプレグ２６と金属円環１６の外周面１６Ａとの間に介在されており、炭素繊維プリプレグ２６よりも外周面１６Ａの径方向の内側（最内層）に配置されている。
【００３４】
また、巻き付け後の状態における炭素繊維プリプレグ２６の軸方向Ｘにおける両端部は、金属円環１６およびガラス繊維プリプレグ５４の厚さ分だけ、炭素繊維プリプレグ２６の軸方向Ｘにおける両端部以外の部分よりも大径である。一方、炭素繊維プリプレグ２６の軸方向Ｘにおける両端部以外の部分における炭素繊維プリプレグ２６の内径は、各金属円環１６の内径とほぼ等しい。
【００３５】
なお、炭素繊維プリプレグ２６の軸方向Ｘにおける両端部は、ガラス繊維プリプレグ５４よりも軸方向Ｘの両外側に達していてもよい。この場合、炭素繊維プリプレグ２６は、軸方向Ｘにおける両端部において各金属円環１６の外周面１６Ａに密着している。
次に、芯材２３の外周面２３Ａに巻き付けられた状態の炭素繊維プリプレグ２６およびガラス繊維プリプレグ５４を焼成硬化させる。ここでの焼成硬化により、炭素繊維プリプレグ２６の形状は、芯材２３の外周面２３Ａに巻き付けられたときの略円筒状のままで固定される。一方、ガラス繊維プリプレグ５４の形状は、金属円環１６の外周面１６Ａの凹凸部２７に沿った内周面を有する略円筒状のままで固定される。その後、炭素繊維プリプレグ２６は、常温での冷却を経てパイプ１０となる。つまり、パイプ１０は、外周面２３Ａに巻き付けられた炭素繊維プリプレグ２６を焼成硬化させることによって形成される。この状態で、パイプ１０は、端部１０Ａおよび１０Ｂにおいて金属円環１６の外周面１６Ａに対して外嵌（詳しくは、後述するように外嵌固定）されている。
【００３６】
なお、炭素繊維プリプレグ２６は、炭素繊維２５の延びる方向を軸方向Ｘに向ける巻き方（いわゆるヘリカル巻き）を主な巻き方として、芯材２３の外周面２３Ａに巻き付けられる。そのため、パイプ１０では、内部の炭素繊維２５が軸方向Ｘに引き揃えられているので、軸方向Ｘに対する強度が高い。
次に、芯材２３のうちマンドレル２４だけをパイプ１０から引き抜く。このとき、マンドレル２４を、円滑に引き抜くために、冷却によって収縮させてもよい。その場合、マンドレル２４をパイプ１０から引き抜く際に必要な力が低減される。
【００３７】
マンドレル２４がパイプ１０から引き抜かれた状態では、各金属円環１６が、パイプ１０の端部１０Ａおよび端部１０Ｂにおいて対応する方に対して内嵌された状態になっている。また、各金属円環１６は、その一部（たとえば、軸方向Ｘにおける端部の２ｍｍ程度）がパイプ１０の端部１０Ａおよび端部１０Ｂから軸方向Ｘにおける外側へはみ出すようにしておくと好ましい。そのためには、ガラス繊維プリプレグ５４および炭素繊維プリプレグ２６のそれぞれを芯材２３の外周面２３Ａに巻き付ける際、各金属円環１６の一部が完成後のパイプ１０の軸方向Ｘの外側へはみ出すように当該一部を露出させればよい。言い換えると、ガラス繊維プリプレグ５４および炭素繊維プリプレグ２６のそれぞれを芯材２３の外周面２３Ａに巻き付ける際、金属円環１６の当該一部には、ガラス繊維プリプレグ５４および炭素繊維プリプレグ２６を巻き付けないようにすればよい。
【００３８】
図６は、図５の次の工程を模式的に示した図である。
図６を参照して、次に、金属円環１６の内周面１６Ｂに雌ねじ部１９を形成する。雌ねじ部１９は、内周面１６Ｂの全域に亘って形成されている。
本実施形態とは異なり、金属円環１６を用いない比較例の場合、ねじ締結、ヘリサート締結およびスプライン圧入等の連結手法を用いてパイプ１０と第１金属部品１７および第２金属部品１８とを連結する。そのため、比較例の場合、パイプ１０の内周面１０Ｃにねじ加工やスプライン加工を行う必要がある。比較例の場合において炭素繊維プリプレグ２６をヘリカル巻きによって芯材２３に巻き付けると、ねじ加工やスプライン加工の際に炭素繊維プリプレグ２６内の炭素繊維２５が切断される虞がある。炭素繊維２５が切断されると、パイプ１０と第１金属部品１７および第２金属部品１８との連結強度が著しく低下する。そのため、パイプ１０に荷重が加えられると、パイプ１０と第１金属部品１７および第２金属部品１８との連結部は、破壊源となる。比較例において炭素繊維２５の切断を防止するためには、少なくとも最内層（最も芯材２３側）の炭素繊維プリプレグ２６は、芯材２３の周方向に炭素繊維２５が延びるような巻き方（いわゆるフープ巻き）で芯材２３に巻き付けられる必要がある。
【００３９】
一方、本実施形態であれば、雌ねじ部１９が形成される金属円環１６を用いていることにより、パイプ１０にねじ加工やスプライン加工を行う必要がない。そのため、パイプ１０をヘリカル巻きのみ（またはヘリカル巻きの割合を高めて）で作成できる。つまり、本実施形態では、比較例と比べて、一種類の巻き方によって作成することができる分だけ、炭素繊維プリプレグ２６の（芯材２３への）巻き数を減らすことができ、軸方向Ｘにおける強度を高めることができる。つまり、金属円環１６によって、パイプ１０のコストの低減と軽量化と強度向上とを図ることができる。当該軽量化によって、ラックバー８の重量は、４５％低減される。
【００４０】
図７は、図６の次の工程を模式的に示した図である。
図７を参照して、第１金属部品１７の小径部２１の外周面には、雄ねじ部２０が設けられている。第１金属部品１７の雄ねじ部２０には、左方Ｘ１側の金属円環１６の雌ねじ部１９がねじ締結される。これにより、第１金属部品１７は、この金属円環１６の内周面１６Ｂとねじ締結され、この金属円環１６を介してパイプ１０の端部１０Ａに締結された状態になる。
【００４１】
一方、第２金属部品１８の小径部２１の外周面にも、雄ねじ部２０が設けられている。第２金属部品１８の雄ねじ部２０には、右方Ｘ２側の金属円環１６の雌ねじ部１９がねじ締結される。これにより、第２金属部品１８は、この金属円環１６の内周面１６Ｂとねじ締結され、この金属円環１６を介してパイプ１０の端部１０Ｂに締結された状態になる。
以上により、パイプ１０は、軸方向Ｘにおける両端部１０Ａおよび１０Ｂにおいて、第１金属部品１７および第２金属部品１８に締結された状態になり、バー状部品２２の製造が完了する。
【００４２】
完成したバー状部品２２において、金属円環１６の一部は、前述したように、パイプ１０から軸方向Ｘにおける外側へはみ出している。そのため、パイプ１０が第１金属部品１７および第２金属部品１８に対して曲がろうとしたときに、第１金属部品１７および第２金属部品１８は、パイプ１０ではなく金属円環１６に接触することになるので、パイプ１０の端部１０Ａおよび１０Ｂのそれぞれが第１金属部品１７および第２金属部品１８において対応する方に接触することを防止できる。これにより、第１金属部品１７および第２金属部品１８との接触によるパイプ１０の破損を防止することができる。
【００４３】
図８は、図７において一点鎖線で囲った部分を拡大した図である。
図８を参照して、完成したバー状部品２２において、パイプ１０の内周面１０Ｃと金属円環１６の外周面１６Ａとの間には、炭素繊維プリプレグ２６およびガラス繊維プリプレグ５４から染み出た樹脂２８が介在されている。樹脂２８は、前述した芯材２３への炭素繊維プリプレグ２６の巻き付け工程およびその後の焼成硬化の工程において（図５参照）、外周面１６Ａに形成れた凹凸部２７における各凹部２９に進入して硬化する。これにより、パイプ１０の端部１０Ａおよび１０Ｂは、金属円環１６の外周面１６Ａに対して密着しているので、金属円環１６から抜けにくくなっている。また、炭素繊維プリプレグ２６と外周面１６Ａとの間には、ガラス繊維プリプレグ５４が介在されているため、厳密には、炭素繊維２５が凹凸部２７における凸部３５に接触することがない。
【００４４】
また、第１金属部品１７および第２金属部品１８と金属円環１６とは、ねじ締結されているため、第１金属部品１７および第２金属部品１８が金属円環１６に圧入される場合とは異なり、金属円環１６に余計な力を加えることなく、パイプ１０（厳密には端部１０Ａおよび１０Ｂ）と第１金属部品１７および第２金属部品１８のそれぞれとを締結させることができる。つまり、圧入の場合とは異なり、金属円環１６の外周面１６Ａがパイプ１０に食い込むことがなく、パイプ１０における炭素繊維２５は切断されることはない。よって、パイプ１０と第１金属部品１７および第２金属部品１８との連結部における強度は、炭素繊維２５の切断に起因して低下することはない。
【００４５】
このように、金属円環１６を用いた場合、パイプ１０における炭素繊維２５は、切断されない。しかし、前述したシートワインディング法によって炭素繊維プリプレグ２６を芯材２３の外周面２３Ａに直接巻き付ける際、炭素繊維プリプレグ２６を金属円環１６の凹凸部２７に沿わせることは困難である。そのため、金属円環１６とパイプ１０との間の連結部の強度は、バー状部品２２において最も弱い。よって、バー状部品２２に加わる応力によっては、金属円環１６からパイプ１０が抜ける虞がある。
【００４６】
しかし、本実施形態では、焼成硬化後には、ガラス繊維５０は、金属円環１６の外周面１６Ａの凹部２９に入り込んだ状態で固定され、金属円環１６の外周面１６Ａの凸部３５に引っ掛かっている。そのため、パイプ１０は、ガラス繊維５０を介することによって金属円環１６から一層抜けにくくなっている。
このように、パイプ１０の端部１０Ａおよび１０Ｂは、内部の炭素繊維２５が切断されていない状態で、対応する金属円環１６の外周面１６Ａに対して、外嵌固定（抜け止め）されている。なお、この状態の金属円環１６は、パイプ１０の端部１０Ａおよび１０Ｂに対して軸方向Ｘにずれないし、パイプ１０の周方向にもずれないように位置決めされている。
【００４７】
以上の結果、金属製の部材である金属円環１６からのパイプ１０の抜け止めを図ることができる。
また、前述したように、本実施形態のガラス繊維５０は、織物５１を構成している。図８では、織物５１は、ガラス繊維５０の束５２（図４参照）が金属円環１６の外周面１６Ａの周方向Ｃに沿うように配置されている。ここで、軸方向Ｘまたは周方向Ｃにおける束５２および５３のそれぞれの１束の太さＬ１は（図４参照）、凹凸部２７における凸部３５のピッチＰ（凹部２９のピッチでもある）より小さい。また、外周面１６Ａの径方向における束５２および５３のそれぞれの１束の太さＬ２は、凸部３５の高さＨ（凹部２９の深さ）より小さい。よって、束５２および５３は、凹部２９内に入り込むことが可能である。
【００４８】
よって、金属円環１６の外周面１６Ａの凸部３５が織物５１の織り目５８に入り込むことで、織物５１内のガラス繊維５０が金属円環１６の外周面１６Ａの凹部２９に入り込み、焼成硬化によって金属円環１６の外周面１６Ａに固定される。これにより、金属円環１６とパイプ１０とが一層強固に固定され、金属円環１６からパイプ１０が一層抜けにくくなる。
【００４９】
ここで、周方向Ｃと軸方向Ｘとにおける織り目５８の幅Ｗ（隣り合う束５２同士の間隔でもあり、隣り合う束５３同士の間隔でもある）は、凸部３５のピッチＰより大きくしておくことが望ましい。
織り目５８の幅Ｗが凸部３５のピッチＰより大きいほどに織り目５８が粗い場合、金属円環１６の外周面１６Ａにガラス繊維プリプレグ５４を巻き付ける工程において、各織り目５８に凹凸部２７における凸部３５が入り込みやすくなる。これにより、束５２および５３は、凹凸部２７における凹部２９に入り込みやすくなる。よって、金属円環１６からパイプ１０がより一層抜けにくくなる。
【００５０】
次に、本発明の第１変形例について説明する。
図９は、図８に第１変形例を適用した図である。また、図９において、上記に説明した部材と同様の部材には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
図９を参照して、第１変形例のガラス繊維５０を金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付ける工程は、ガラス繊維５０の不織布５５を外周面１６Ａに巻き付ける工程を含んでいる。不織布５５としては、チョップドストランドマット等を用いることが望ましい。第１変形例におけるガラス繊維５０は、０．５〜２０ｍｍ程度の棒状であり、不織布５５内に分散されている。不織布５５には、棒状のガラス繊維５０に加えて、異型断面を有する形状のガラス繊維５０や面状のガラスフレーク５７等が含まれている。
【００５１】
不織布５５を金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付けた後、炭素繊維プリプレグ２６を芯材２３の外周面２３Ａに巻き付けることによって、不織布５５は、金属円環１６の外周面１６Ａと炭素繊維プリプレグ２６との間に介在された状態となる。
その後、炭素繊維プリプレグ２６を焼成硬化させることによって、パイプ１０が形成される。これにより、不織布５５は、炭素繊維プリプレグ２６から染み出た樹脂２８によって、炭素繊維プリプレグ２６と金属円環１６との間に固定される。
【００５２】
そのため、不織布５５におけるガラス繊維５０およびガラスフレーク５７は、様々な方向に配向された状態で金属円環１６の外周面１６Ａの凹部２９に入り込んで固定され、金属円環１６の外周面１６Ａの凸部３５に対して様々な方向から引っ掛かることによって抵抗として効果的に作用する。よって、金属円環１６からパイプ１０が一層抜けにくくなる。
【００５３】
この発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
たとえば、本実施形態では、第１金属部品１７および第２金属部品１８に設けられた雄ねじ部２０にねじ締結される雌ねじ部１９を金属円環１６の内周面１６Ｂに設ける工程は、マンドレル２４からパイプ１０が引き抜かれた後に行われているが、当該工程は、金属円環１６がマンドレル２４に外嵌される前に行われてもよい。
【００５４】
また、ガラス繊維５０を金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付ける工程は、０．５〜２０ｍｍ程度の棒状のガラス繊維５０が内部に分散されたＳＭＣ（Sheet Molding Compound）シートやスタンパブルシートを外周面１６Ａに巻き付ける工程を含んでいてもよい。
また、ガラス繊維５０は、炭素繊維、アラミド繊維またはその他の有機系繊維で代用することも可能である。
【００５５】
また、ガラス繊維５０を金属円環１６の外周面１６Ａに巻き付ける工程は、樹脂２８が含浸されていない織物５１を外周面１６Ａに巻き付ける工程を含んでいてもよい。この場合、織物５１は、炭素繊維プリプレグ２６から染み出た樹脂２８によって外周面１６Ａに固定される。
また、炭素繊維プリプレグ２６に含浸された樹脂２８と、ガラス繊維プリプレグ５４に含浸された樹脂２８とは、熱可塑性樹脂の種類が異なっていてもよい。
【００５６】
また、前述した実施形態のバー状部品２２は、パイプ１０の両端部（端部１０Ａおよび端部１０Ｂの両方）に金属部品（第１金属部品１７および第２金属部品１８）を締結する構成であったが、当該両端部の一方だけに金属部品が締結される構成でも構わない。
また、前述した実施形態のバー状部品２２は、ラックバー８であったが、ラックバー８以外のバー状部品（たとえば各種シャフト、ロッド、パイプ状部品）として構成してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…ステアリング装置、８…ラックバー、１０…パイプ、１０Ａ…端部、１０Ｂ…端部、１６…金属円環、１６Ａ…外周面、１６Ｂ…内周面、１７…第１金属部品、１８…第２金属部品、１９…雌ねじ、２０…雄ねじ、２２…バー状部品、２３…芯材、２３Ａ…外周面、２４…マンドレル、２５…炭素繊維、２６…炭素繊維プリプレグ、２８…樹脂、５０…ガラス繊維、５１…織物、５５…不織布、Ｘ…軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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