(57)【要約】【課題】ステアリング装置において、衝撃エネルギの吸収構造を有する中間軸の製造コストを削減する。【解決手段】ステアリング装置の中間軸は、圧接部25を有するアウタ軸21と、アウタ軸21の中空部29に挿入された状態で圧接部25に食い込む食込み部を有するインナ軸とを備える。設定値を越える衝撃力が作用したときに、圧接部25と前記食込み部との間の移動抵抗力に抗してインナ軸とアウタ軸21とが相対的に移動することにより衝撃力による衝撃エネルギが吸収される。  中間軸10の組立方法は次の工程を含む。アウタ軸21の中空部29にダミー軸30が挿入される工程と、ダミー軸30を利用してアウタ軸21の周壁22ａに塑性変形が施されて中空部29内で突出する圧接部25が形成される工程と、ダミー軸30がアウタ軸21から抜かれた後、中空部29に挿入されたインナ軸が圧接部25に圧入される工程。【選択図】図４
2005238862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧接部を有するアウタ軸と、前記アウタ軸の中空部に挿入された状態で前記圧接部に食い込む食込み部を有するインナ軸とが結合される中間軸であって、設定値を越える衝撃力が作用したときに、前記圧接部と前記食込み部との間の移動抵抗力に抗して前記インナ軸と前記アウタ軸とが相対的に移動することにより前記衝撃力による衝撃エネルギが吸収されるステアリング装置の中間軸の組立方法において、
前記アウタ軸の前記中空部にダミー軸が挿入される工程と、前記ダミー軸を利用して前記アウタ軸の周壁に塑性変形が施されて前記中空部内で突出する前記圧接部が形成される工程と、前記ダミー軸が前記アウタ軸から抜かれた後、前記中空部に挿入された前記インナ軸が前記圧接部に圧入され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。
【請求項２】
前記ダミー軸は、軸端部に、前記圧接部を形成するために利用される型部を有する主軸と、前記軸端部で前記主軸と当接する補助軸とから構成されることを特徴とする請求項１記載の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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリング装置において、ステアリング操作をステアリングギヤに伝達する中間軸に関し、詳細には、中間軸に作用する衝撃力による衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収構造を有する中間軸の組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置において、車両の衝突時に作用する衝撃力による衝撃エネルギを吸収する衝撃吸収構造を持つ中間軸の組立方法として、例えば特許文献１に開示された方法が知られている。この組立方法では、周溝が形成された挿入軸が中空軸に途中まで嵌合された状態で、周溝に対応する中空部の外周部位にころを当てて加圧して、中空部の周面の一部を径方向内方に陥没させて、陥没部が形成される。その後挿入軸をさらに中空軸に挿入する。このとき、挿入軸の雄セレーションの一部が陥没部に食い込む。このため、中間軸に衝撃荷重が作用すると、挿入軸の雄セレーションが陥没部を通過する期間中、衝撃の吸収が継続されて、十分な衝撃吸収が達成される。
【特許文献１】特開平９−２７２４４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、前記従来技術では、挿入軸が陥没部を形成するときの型を兼ねることから、挿入軸に周溝を形成する必要があること、しかも周溝が形成される部分の強度を高めるために、該部分には、熱処理などにより強度を高める必要があることから、挿入軸、ひいては中間軸の製造コストが高くなる難点があった。さらに、挿入軸において、周溝は雄セレーションの途中に形成されるため、周溝よりも軸端寄りの部分にも雄セレーションを形成する必要があるので、その分、雄セレーションの軸方向での形成領域が広くなって、この点でも挿入軸の製造コストが高くなっていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、請求項１，２記載の発明は、ステアリング装置において、衝撃エネルギの吸収構造を有する中間軸の製造コストを削減することを目的とする。さらに、請求項２記載の発明は、さらに、衝撃エネルギの吸収量の設定精度を高めると共に、アウタ軸からダミー軸を抜くことを容易にすることを目的とする。
【０００５】
請求項１記載の発明は、圧接部を有するアウタ軸と、前記アウタ軸の中空部に挿入された状態で前記圧接部に食い込む食込み部を有するインナ軸とが結合される中間軸であって、設定値を越える衝撃力が作用したときに、前記圧接部と前記食込み部との間の移動抵抗力に抗して前記インナ軸と前記アウタ軸とが相対的に移動することにより前記衝撃力による衝撃エネルギが吸収されるステアリング装置の中間軸の組立方法において、前記アウタ軸の前記中空部にダミー軸が挿入される工程と、前記ダミー軸を利用して前記アウタ軸の周壁に塑性変形が施されて前記中空部内で突出する前記圧接部が形成される工程と、前記ダミー軸が前記アウタ軸から抜かれた後、前記中空部に挿入された前記インナ軸が前記圧接部に圧入される工程とを含むステアリング装置の中間軸の組立方法である。
【０００６】
これによれば、圧接部はインナ軸を利用することなく、ダミー軸を利用して形成されるので、インナ軸の強度を高めるための熱処理や強度が高い特別な材料を使用する必要がない。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のステアリング装置の中間軸の組立方法において、前記ダミー軸は、軸端部に、前記圧接部を形成するために利用される型部を有する主軸と、前記軸端部で前記主軸と当接する補助軸とから構成されるものである。
【０００８】
これによれば、ダミー軸は、軸端部に型部を有する主軸と軸端部に当接する補助軸とに分割されるので、圧接部の形成が終了した後、主軸の、補助軸との当接部を境に、主軸と補助軸を、圧接部に接触することなく、互いに反対方向にアウタ軸から抜くことができる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、次の効果が奏される。すなわち、衝撃エネルギを吸収するための圧接部は、インナ軸とは異なるダミー軸を利用して形成されるので、インナ軸の強度を高めるための熱処理や強度が高い特別な材料を使用する必要がないので、インナ軸の製造コスト、ひいてはステアリング装置において衝撃エネルギの吸収構造を有する中間軸の製造コストが削減される。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、圧接部の形成が終了した後、主軸と補助軸を、圧接部に接触することなく、互いに反対方向にアウタ軸から抜くことができるので、圧接部を変形させることがないために、衝撃エネルギの吸収量の設定精度を高めることができ、しかもアウタ軸からダミー軸を抜くことが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
図１を参照すると、本発明が適用された中間軸10を備えるステアリング装置は、４輪の車両に搭載されて、運転者による操舵力を補助する操舵補助力の発生手段としての電動式パワーステアリング機構５を備えるステアリング装置１である。ステアリング装置１は、ステアリングホイール２と、ステアリングホイール２に接続されたステアリング軸３と、ステアリング軸３を収納する筒状のステアリングコラム４と、ステアリングコラム４に結合されたハウジング５ａを備えるパワーステアリング機構５と、パワーステアリング機構５の出力軸５ｃに自在継手６を介して接続された中間軸10と、中間軸10に自在継手７を介して接続された入力軸８ａと該入力軸８ａに駆動連結されるステアリングギヤを備えるギヤボックス８と、前記ステアリングギヤの動きを転舵輪に伝達するリンク機構とを備える。
【００１２】
ステアリングコラム４は、ステアリング軸３を回転可能に支持すると共に、ブラケット９を介して車体に固定され、前記ステアリングギヤは、入力軸８ａに設けられたピニオンと該ピニオンと噛合するラックとから構成されるラック・ピニオン機構を有する。パワーステアリング機構５は、ステアリング軸３と出力軸5cとを結合するトーションバーの捩れ量に基づいて操舵トルクを検出するトルクセンサと、該トルクセンサの検出信号に基づいて、制御装置により回転量および回転方向が制御される電動モータ５ｂと、電動モータ５ｂの回転力を出力軸5cに伝達するウォームギヤとを備える。
【００１３】
そして、ステアリングホイール２が操作されると、そのステアリング操作に基づいてステアリング軸３が前記トーションバーに捩りを発生させつつ出力軸5cに対して回転し、前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに応じて発生する電動モータ5bの回転力が前記ウォームギヤを介して出力軸5cに伝達され、この出力軸5cの回転により発生する回転力が操舵補助力として中間軸10を介して前記ステアリングギヤに伝達されて、運転者の操舵力が軽減される。
【００１４】
図２を併せて参照すると、中間軸10は、自在継手６が接続される中実の円柱状のインナ軸11と自在継手6bが接続される円筒状のアウタ軸21とを備える。いずれも金属製のインナ軸11とアウタ軸21とは、車両の衝突時に設定値を越える軸方向での衝撃力が中間軸10に作用したとき、中間軸10の軸長を短くするように軸方向に相対移動可能に、ほぼ同軸に互いに結合される。
なお、「軸方向」、「径方向」および「周方向」は、インナ軸11またはアウタ軸21に関しての「軸方向」、「径方向」および「周方向」をそれぞれ意味する。
【００１５】
インナ軸11は、その軸端部に、アウタ軸21の中空部29に挿入されるインナ側結合部12を有し、アウタ軸21は、その軸端部に、挿入されたインナ側結合部12と結合されるアウタ側結合部22を有する。インナ側結合部12は、インナ軸11の外周面にセレーション14からなる嵌合構造が形成された嵌合部13を有し、アウタ側結合部22は、アウタ軸21の内周面にセレーション24からなる嵌合構造が形成された嵌合部23を有する。
【００１６】
そして、両嵌合部13，23が互いに嵌合したとき、両セレーション14，24により、インナ軸11とアウタ軸21との一体的な回転を可能とすると共に両軸の軸方向での相対的な移動が可能になり、前記ステアリング操作による回転力がインナ軸11からアウタ軸21に伝達される。この実施形態では、両セレーション14，24は比較的緩く嵌合するように寸法等の形状が設定される。
【００１７】
さらに、アウタ側結合部22は、嵌合部23に、すなわちセレーション24の形成領域内に形成されて、嵌合部13が圧接される圧接部25を有する。塑性加工により形成される圧接部25はアウタ軸21の周方向に間隔をおいて複数個形成され、この実施形態では、１対の圧接部25が、軸方向で同じ位置に、かつアウタ軸21の中心軸線Ｌ１を挟んで互いに径方向で対向する位置に形成される。各圧接部25は、アウタ軸21の周壁の一部が外周面から径方向内方に押し込まれることにより、アウタ側結合部22の周壁22ａの内周面が中空部29で部分的に突出して形成される突出部から構成される。
【００１８】
図３を併せて参照すると、インナ軸11がアウタ軸21の中空部29に挿入された状態で、各圧接部25では、セレーション14の歯14ａ、すなわち嵌合構造の突起部または突条により構成される食込み部16が圧接されて、歯14ａが圧接部25に食い込んだ状態にあり、さらにこの実施形態では、圧接部25におけるセレーション24の歯24ａ（嵌合構造の突起部または突条に相当）により構成される食込み部26が、嵌合部13に食い込んだ状態にある。なお、図３においては、アウタ側結合部22の、塑性加工による加工前の状態が二点鎖線で示されている。
【００１９】
そして、前記設定値を超える衝撃力が中間軸10に作用したとき、衝撃力が、各圧接部25における摩擦力や圧接部25および嵌合部13に塑性変形を生じさせる力などに基づく移動抵抗力に抗して、インナ軸11とアウタ軸21とを相対的に移動させて、各圧接部25に相対的に嵌合部13を圧入する仕事をすることにより、衝撃力の衝撃エネルギが吸収される。そして、この衝撃エネルギ吸収は、インナ軸11およびアウタ軸21が、衝撃力により、インナ軸11とアウタ軸21との組立完了状態（図３に示される状態）における圧接部25と嵌合部13の基端13ａとの間の軸方向での距離である設定距離だけ相対的に移動して、嵌合部13が圧接部25を通り過ぎ、圧接部25での食込み部16の食い込み状態が終了するまで行われる。
【００２０】
次に、図４を参照して、中間軸10の組立方法について説明する。
図４（Ａ），（Ｂ）を参照すると、第１挿入工程で、圧接部25（図２参照）が形成される前の、セレーション24が形成された嵌合部23を有するアウタ軸21の中空部29に、ダミー軸30が挿入される。ダミー軸30は、圧接部25を形成するために利用される型部31ａを有する主軸31と、主軸31の軸端部31ｅに当接する補助軸32とから構成される。そして、主軸31および補助軸32には、例えば、熱処理により、または材料自体の選択により、硬度が高められた高強度の材料が使用される。
【００２１】
主軸31は、その軸端部31ｅに形成された型部31ａのほかに、型部31ａに軸方向で隣接して、アウタ軸21内で主軸31を保持するための保持部31ｂを有する。型部31ａは、セレーション14の谷底、すなわち嵌合構造の最小径の部分よりも小径の外径を有する円柱状の小径部から構成される。
【００２２】
一方、補助軸32は、アウタ軸21において圧接部25が予め設定された位置に形成されるように、主軸31の軸方向での位置を設定するため位置決め用軸であり、主軸31の軸端面からなる当接部31ｃと当接する位置決め部32ｃと、軸端部32ｅに形成されてアウタ軸21内で補助軸32を保持するための保持部32ｂとを有する。
【００２３】
両保持部31ｂ，32ｂには、主軸31および補助軸32の外周面にそれぞれ形成された嵌合構造としてのセレーション33，34が形成される。そして、保持部31ｂは、両セレーション14，33において嵌合部23に嵌合し、保持部31ｂ，32ｂは、両セレーション24，34において嵌合部23に嵌合することより、圧接部25の加工時に、アウタ側結合部22での変形の発生が防止または抑制される。
【００２４】
この第１挿入工程においては、図４（Ａ）に示されるように、補助軸32が、インナ軸11の挿入方向Ａ１とは反対方向Ａ２から、アウタ軸21の中空部29に挿入されて、圧接部25が形成されるべき設定位置に対応した位置でアウタ軸21に対して固定され、次いで、補助軸32の軸端面からなる位置決め部32ｃに軸方向で対向して、主軸31が挿入方向Ａ１から中空部29に挿入される位置決め工程が行われる。この位置決め工程は、主軸31の当接部31ｃが位置決め部32ｃに当接した時点で終了し、その後、主軸31がアウタ軸21に対して移動不能となるように、主軸31が固定される。この位置決め工程により、図４（Ｂ）に示されるように、主軸31が、アウタ軸21の軸方向での所定の位置に、前記設定位置に対応して位置決めされる。
【００２５】
この状態で、型部31ａは、軸方向で、主軸31の保持部31ｂと位置決め部31ｃとの間に配置され、型部31ａの径方向外方には、嵌合部23との間に円環状の空間40が形成される。そして、１対の圧接部25を形成するための加工工程では、型部31ａの径方向外方の周壁22ａの一部が、型部31ａに対して押込み工具であるポンチ41により径方向内方に押し込まれるプレス加工が行われて、アウタ軸21の周壁22ａに塑性加工が施される。ポンチ41の、周壁22ａとの当接面は、例えば円柱面の一部で形成されるが、円柱面以外の形状であってもよい。
【００２６】
この加工工程において、図４（Ｃ）に示されるように、アウタ軸21の外周面では、中心軸線Ｌ１に直交する平面に平行な直線状の１対の溝に形成され（図１，図３も参照）、中空部29内では、径方向内方に向かって突出する突出部に形成される圧接部25が形成される。圧接部25の径方向内方への突出量は、インナ軸11の食込み部16が圧接部25に食い込むように設定され、その最大値は、型部31ａの外径により規定される。
【００２７】
その後、主軸31および補助軸32が、主軸31の、補助軸32との当接部31ｃを境に、圧接部25に接触することなく、互いに反対方向にアウタ軸21から引き抜かれて、ダミー軸30がアウタ軸21から除かれる除去工程が行われる。
【００２８】
前記除去工程の後、挿入方向Ａ１からインナ軸11が中空部29に挿入される第２挿入工程が行われる。この第２挿入工程の途中で、食込み部16が圧接部25に食い込んだ後は、図３に示されるように、圧接部25の食込み部26と嵌合部13の食込み部16とが相互に食い込むことになるため、インナ軸11は、圧接部25に、ひいてはアウタ軸21に圧入されることになる。そして、圧接部25と基端13ａ（図２参照）との間の距離が前記設定距離になった時点でインナ軸11の挿入が終了し、中間軸10の組立が完了する。
【００２９】
次に、前述のように構成された実施例の作用および効果について説明する。
車両の衝突時に、中間軸10に前記設定値を越える衝撃力が作用すると、インナ側結合部12のセレーション14により構成される食込み部16がアウタ側結合部22の圧接部25に食い込んでいて、圧入状態にある圧接部25と食込み部16との間の前記移動抵抗力に抗してインナ軸11およびアウタ軸21が相対的に移動して、アウタ軸21に作用する衝撃力による衝撃エネルギが吸収され、ステアリングホイール２が運転者に向かって突き出すことが防止される。
【００３０】
そして、中間軸10は、アウタ軸21の中空部29にダミー軸30が挿入される工程と、ダミー軸30を利用してアウタ軸21の周壁22ａに塑性変形が施されて中空部29内で突出する圧接部25が形成される工程と、ダミー軸30がアウタ軸21から抜かれた後、中空部29に挿入されたインナ軸11が圧接部25に圧入される工程とを含む組立方法により組み立てられることにより、圧接部25はインナ軸11を利用することなく、ダミー軸30を利用して形成されることから、インナ軸11の強度を高めるための熱処理や強度が高い特別な材料を使用する必要がないので、インナ軸11の製造コスト、ひいてはステアリング装置１において衝撃エネルギの吸収構造を有する中間軸10の製造コストが削減される。
【００３１】
ダミー軸30は、その軸端部31ｅに、圧接部25を形成するために利用される型部31ａを有する主軸31と、該軸端部31ｅの当接部31ｃで主軸31と当接する補助軸32とから構成されることにより、ダミー軸30は、該軸端部31ｅに型部31ａを有する主軸31と該軸端部31ｅに当接する軸端部32ｅを有する補助軸32とに分割されることから、型部31ａを利用して圧接部25の形成が終了した後、主軸31の、補助軸32との当接部31ｃを境に、主軸31と補助軸32を、圧接部25に接触することなく、互いに反対方向にアウタ軸21から引き抜くことができる。この結果、圧接部25を変形させることないので、衝撃エネルギの吸収量の設定精度を高めることができ、しかもアウタ軸21からダミー軸30を抜くことが容易になる。
【００３２】
しかも、補助軸32は位置決め用軸でもあることから、主軸31の位置決めが容易になり、ひいては圧接部25の形成位置の設定が容易になる。
【００３３】
以下、前述した実施形態の一部の構成を変更した実施形態について、変更した構成に関して説明する。
圧接部25は、前記実施形態では複数個形成されたが、１つであってもよい。また、アウタ側結合部22は、嵌合部と、嵌合部以外の部分に形成された圧接部とを有するものでもよく、さらに圧接部にはインナ軸11の嵌合部に食い込む食込み部が形成されていないなくてもよい。その場合、型部31ａの外径は、セレーション14の先端、すなわち嵌合構造の最大径の部分よりも小径とされる。前記実施形態では、嵌合部13，23を構成するセレーション14，24が食込み部16，26を兼ねるものであったが、嵌合部13，23と食込み部16，26とが別個に設けられてもよい。また、前記インナ側結合部12またはアウタ側結合部22に形成される前記嵌合構造は、セレーション以外の構造であってもよく、例えばスプラインであってもよい。
【００３４】
ダミー軸30は、主軸31と補助軸32とに分割されておらず、型部31ａを有する１つの軸により構成されてもよい。この場合、ダミー軸30をアウタ軸21から引き抜く作業を容易にするために、挿入方向Ａ１で型部31ａよりも軸端面寄りの部分が型部31ａの径以下とされるか、設けられなくてもよい。
【００３５】
パワーステアリング機構は、ギヤボックスに設けられるものでもよく、流体圧を使用したパワーシリンダ機構を備える流体式のものであってもよい。さらに、ステアリング装置は、パワーステアリング機構を備えないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、本発明が適用された中間軸を備えるステアリング装置の概略の斜視図である。
【図２】図１の中間軸の部分断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視での拡大断面図である。
【図４】図２の中間軸を組み立てるときの工程を説明する図であり、（Ａ）は、ダミー軸の主軸がアウタ軸に挿入される前で、ダミー軸の補助軸がアウタ軸に挿入された状態を示し、（Ｂ）は、主軸および補助軸がアウタ軸の所定位置に挿入された状態を示し、（Ｃ）は、塑性加工によりアウタ軸に圧接部25が形成されたときの状態を示す。
【符号の説明】
【００３７】
１…ステアリング装置、２…ステアリングホイール、３…ステアリング軸、４…ステアリングコラム、５…パワーステアリング機構、６，７…自在継手、８…ギヤボックス、９…ブラケット、10…中間軸、11…インナ軸、12…インナ側結合部、13…嵌合部、14…セレーション、16…食込み部、
21…アウタ軸、22…アウタ側結合部、22ａ…周壁、23…嵌合部、24…セレーション、25…圧接部、26…食込み部、29…中空部、30…ダミー軸、31…主軸、31ａ…型部、31ｃ…当接部、31ｅ…軸端部、32…補助軸、33，34…セレーション、40…空間、41…ポンチ、
Ｌ１…中心軸線、Ａ１…挿入方向、Ａ２…反対方向。
【図１】
2005238862.tif 000003
【図２】
2005238862.tif 000004
【図３】
2005238862.tif 000005
【図４】
2005238862.tif 000006