JP5408176B2 - ステアリングコラムの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、自動車用ステアリング装置を構成してその内側にステアリングシャフトを回転自在に支持するステアリングコラムの製造方法の改良に関する。

自動車用の操舵装置は、図７に示す様に構成して、ステアリングホイール１の回転をステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達し、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッド４、４を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。前記ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト５の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト５は、円筒状のステアリングコラム６を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム６に回転自在に支持されている。又、前記ステアリングシャフト５の前端部は、自在継手７を介して中間シャフト８の後端部に接続し、この中間シャフト８の前端部を、別の自在継手９を介して、前記入力軸３に接続している。

この様な操舵装置で、運転者の体格や運転姿勢に応じて、前記ステアリングホイール１の上下位置を調節する為のチルト機構や、前後位置を調節する為のテレスコピック機構が、従来から広く知られている。このうちのチルト機構を構成する為に、前記ステアリングコラム６を車体１０に対して、幅方向（幅方向とは、車体の幅方向を言い、左右方向と一致する。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）に設置した枢軸１１を中心とする揺動変位を可能に支持している。又、前記ステアリングコラム６の後端寄り部分に固定した可動側ブラケットを、前記車体１０に支持した固定側ブラケット１２に対して、上下方向及び前後方向（前後方向とは、車体の前後方向を言う。本明細書及び特許請求の範囲全体で同じ。）の変位を可能に支持している。このうち、前後方向の変位を可能とするテレスコピック機構を構成する為に、前記ステアリングコラム６を、アウタコラム１３とインナコラム１４とをテレスコープ状に伸縮自在に組み合わせた構造とし、前記ステアリングシャフト５を、アウタチューブ１５とインナシャフト１６とを、スプライン係合等により、トルク伝達自在に、且つ、伸縮自在に組み合わせた構造としている。尚、図示の例は、電動モータ１７を補助動力源として前記ステアリングホイール１を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置も組み込んでいる。

チルト機構やテレスコピック機構の場合、電動式のものを除き、調節レバーの操作に基づいて、前記ステアリングホイール１の位置を調節可能な状態としたり、調節後の位置に固定できる様にしている。例えば特許文献１には、図８〜９に示す様な、調節レバー１８に基づく杆状部材１９の回転に基づいて、カム装置２０の軸方向寸法を拡縮させると同時にカム部材２１を揺動変位させる構造が記載されている。この従来構造の場合、前記カム装置２０の拡縮に基づき、アウタコラム１３ａに固定した可動側ブラケット２２の、固定側ブラケット１２ａに対する係脱を行わせる。又、前記カム部材２１の揺動変位に基づき、インナコラム１４ａの前記アウタコラム１３ａに対する摺動の可否を切り換える。

前述の様なステアリングコラムを構成するアウタコラム１３、１３ａと、インナコラム１４、１４ａとは、このアウタコラム１３、１３ａの前端寄りの内周面と、このインナコラム１４、１４ａの後端寄りの外周面とを軸方向に関する相対変位を可能な状態で嵌合している。又、前記アウタコラム１３、１３ａを製造する場合、先ず、アルミダイカスト工法によりアウタコラム本体部を成形する。その後、このアウタコラム本体部の内周面に切削加工を施して仕上げる。更に、前記可動側ブラケット２２は、前記アウタコラム１３、１３ａとは別体に設け、このアウタコラム１３、１３ａの一部に溶接して一体的に固定している。

この様なステアリング装置の場合、前記アウタコラム１３、１３ａに対して、別部材である前記可動側ブラケット２２を溶接により一体的に固定している。この為、溶接部分の強度及び剛性が低下する可能性がある。又、溶接は、面倒で加工コストが嵩んでしまう。

そこで、特許文献２には、コラム本体部と、可動側ブラケットに相当する膨出部とを備えたアウタコラムの構造、及び、製造方法が記載されている。この様な構造の場合、前記コラム本体部と前記膨出部とを、ハイドロフォーム工法により一体に成形している。この為、強度及び剛性を高くする事ができる。又、溶接等の面倒な加工が不要である為、加工コストの低減を図る事ができる。但し、この様なアウタコラムをハイドロフォーム工法により製造する場合、このアウタコラムの外周面の形状に沿った形状のキャビティを有する金型を用いる。従って、１回のハイドロフォーム工程により製造されるアウタコラムは１個であり、生産効率を向上してより一層のコスト低減を図る観点から改善の余地がある。
尚、本発明に関連する技術を記載した刊行物として、特許文献３がある。

特開２００１−３２２５５２号公報 特開２００３−１１８５９５号公報 特開２００６−２５５７８５号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑みて、ステアリングコラムの製造方法を工夫する事により、優れた強度及び剛性を有する構造のステアリングコラムを、効率良く、且つ、低コストで造れる製造方法を実現すべく発明したものである。

本発明の製造方法の対象となるステアリングコラムは、コラム本体部と、膨出部とを備える。
このうちのコラム本体部は、少なくとも軸方向一部の内径を拡縮可能であり、内周面の円周方向３箇所以上が、この内周面から径方向内方へ突出しており、外周面のうちのこれら突出した部分と円周方向に整合した位置が、この外周面から径方向内方に凹んでいる筒状である。
又、前記膨出部は、前記コラム本体部と一体に成形され、幅方向に関する拡縮が可能な１対の被挟持部と、１対の傾斜部とを有する。
このうちの両傾斜部は、それぞれの一端を、前記両被挟持部の前記コラム本体部と反対側の端部に連続すると共に、このコラム本体部から離れる方向、且つ、互いにこのコラム本体部の幅方向に関して近づく方向に延出し、それぞれの他端同士を連続部を介して連続させている。

上述の様なステアリングコラムを造る為に、本発明の製造方法では、少なくとも１対のステアリングコラムの一端同士を連続した形状を有する中間コラム素子を、ハイドロフォーム工法により中空管を径方向外方に膨らませて成形する。
そして、前記中間コラム素子を分割して、複数の前記ステアリングコラムとする。

上述の様に構成する本発明のステアリングコラムの製造方法によれば、強度及び剛性が高いステアリングコラムの生産効率を向上して、製造コストの低減を図れる。即ち、本発明の場合、コラム本体部と可動側ブラケットに相当する膨出部とを一体に成形している。この為、ステアリングコラムの強度及び剛性を高くできる。又、１回のハイドロフォーム工程により、少なくとも１対のステアリングコラムの一端同士が連続した中間コラム素子を成形する。そして、この中間コラム素子を分割し、複数（少なくとも２個）のステアリングコラムとする。この為、ステアリングコラムの生産効率を向上して、製造コストの低減を図れる。

本発明に関連する参考例の１例を示す、本発明の対象となるステアリングコラムを構成するアウタコラムの側面図。 同じく、本発明の対象となるステアリングコラムを構成するアウタコラムを組み込んだチルト・テレスコピックステアリング装置の断面図。 同じく、中間コラム素子の側面図（Ａ）と、この中間コラム素子を分割した状態を示す側面図（Ｂ）。 本発明の実施の形態の１例を示す、図１と同様の図。 同じく、図２と同様の図。 同じく、図３と同様の図。 チルト・テレスコピックステアリング装置を組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す、部分切断側面図。 従来から知られているテレスコピックステアリング装置の第１例を示す縦断側面図 図８の、Ｘ−Ｘ断面図。

［本発明に関連する参考例の１例］
図１〜３は本発明に関連する参考例の１例を示している。本参考例を含め、本発明の特徴の一部は、ステアリングコラムの製造方法を工夫した点にある。尚、本発明の製造方法の対象となるステアリングコラムは、ステアリングホイール１（図７参照）の前後位置を調節する為のテレスコピック機構に加えて、前記図７〜９に示した構造と同様に、上下位置を調節する為のチルト機構を備えた構造に適用する事もできる。又、テレスコピック機構、又は、チルト機構の何れも備えていないステアリング装置に組み込むステアリングコラムの製造方法に就いても、本発明の対象である。

又、本発明の製造方法の対象であるステアリングコラムを組み込むテレスコピック機構、及びチルト機構を備えたステアリング装置の構造は、前記図７〜９に示した構造を含め、従来から知られているステアリング装置の構造とほぼ同様であるから、従来と同様に構成する部分に就いては、図示並びに説明を、省略若しくは簡略にし、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。

本参考例の製造方法の対象となるステアリングコラムを組み込むステアリング装置は、前述した従来構造のステアリング装置と同様に、ステアリングシャフト５と、ステアリングコラム６ａと、固定側ブラケット１２ｂと、杆状部材１９と、調節レバー１８と、枢軸１１（図７、８参照）とを備えている。
このうちのステアリングシャフト５は、後端部に前記ステアリングホイール１が装着されるもので、前記ステアリングコラム６ａの内部に、回転自在に支持されている。

又、前記ステアリングコラム６ａは、アウタコラム１３ｂと、インナコラム１４ｂとを備える。尚、このステアリングコラム６ａは、前記図７〜９に示した構造と同様に、アウタコラム１３ｂをステアリングホイール１（図７参照）側のアッパコラムとし、インナコラム１４ｂをこのステアリングホイール１から遠い側のロアコラムとしている。

前記アウタコラム１３ｂは、コラム本体部２６と、膨出部２７とを備える。
このうちの、コラム本体部２６は、少なくとも軸方向一部の内径を弾性変形により拡縮可能とした筒状である。
又、前記膨出部２７は、前記コラム本体部２６と一体に、このコラム本体部２６の外周面の軸方向中間部から一端（図１の左端部）に掛けて、径方向外方（図１の下方）に膨出した状態で形成されている。尚、前記膨出部２７は、前述した従来構造のテレスコピックステアリング装置を構成する可動側ブラケット２２（図８〜９参照）に相当するものである。

この様な膨出部２７は、1対の被挟持部２５、２５と、底部２８とを有する。
このうちの両被挟持部２５、２５は、その一端を前記アウタコラム１３ｂの上側半円筒部の両端部（図２の左右方向）に連続し、後述する固定側ブラケット１２ｂを構成する１対の支持板部３０、３０と略平行状に形成している。又、これら両支持板部３０、３０に挟持され、幅方向に関する拡縮が可能である。更に、これら両被挟持部２５、２５には、軸方向に長い１対のコラム側通孔３１、３１が形成されている。
又、前記底部２８は、前記両被挟持部２５、２５の他端（図２の下端部）同士を連続している。

前記アウタコラム１３ｂは、鋼板製或はアルミニウム合金製の中空部材である金属管の内周面に液圧（例えば水圧）を加えて、この金属管を径方向外方に塑性変形させるハイドロフォーム工法により成形したものである。

特に本参考例の場合、図３（Ａ）に示す様な１対のアウタコラムの一端部同士を連続した形状の中間コラム素子２９の外面形状に見合う内面形状のキャビティを有する金型内に、素材である前記金属管をセットする。そして、この金属管の両端を、軸押し工具等により塞ぎ、この金属管内に、高圧の液圧を付加する。この液圧付加により、この金属管を径方向外方に、前記金型のキャビティの内面に密着するまで拡径して、前記中間コラム素子２９を形成する。尚、前記膨出部２７のコラム側通孔３１、３１も、ハイドロフォーム工法により形成する事ができる（特許文献３参照）。
次いで、図３（Ｂ）に示す様に、この中間コラム素子２９を、軸方向中間部α{同図（Ａ）参照}で切断して、２個のアウタコラム１３ｂ、１３ｂを成形する。尚、本参考例の場合、中間コラム素子２９は２個のアウタコラムを連続した形状であるが、金型等のコスト、及び、加工コスト等のバランスを考慮した上で、３個以上のアウタコラムを連続した如き形状の中間コラム素子を成形し、この中間コラム素子を３個以上のアウタコラムに分割する事もできる。
又、前記インナコラム１４ｂの構造は、従来から知られている構造と同様である為、説明を省略する。

又、前記固定側ブラケット１２ｂは、車体等（図７参照）の固定の部分に設けられるもので、前記アウタコラム１３ｂのうちで前記内径を拡縮可能とした部分を幅方向両側から挟む、左右１対の支持板部３０、３０を有する。又、この支持板部３０、３０の互いに整合する位置に、前記枢軸１１の中心軸をその中心とする部分円弧形である、上下方向長孔３９、３９を形成している。

又、前記杆状部材１９は、前記両支持板部３０、３０の上下方向長孔３９、３９と、前記両被挟持部２５、２５のコラム側通孔３１、３１とを挿通した状態で、幅方向に配設している。又、この杆状部材１９の一端（図２の左端）に、押圧部である頭部３２を設けている。そして、この杆状部材１９の他端（図２の右側）で、前記固定側ブラケット１２ｂの支持板部３０の外側面（図２の右側面）から突出した部分に、押圧部材である抑えナット３３を螺合している。又、この抑えナット３３に、前記調節レバー１８の基端部を結合固定している。従って、この調節レバー１８の操作に基づいて前記抑えナット３３を回転させ、この抑えナット３３と前記頭部３２との幅方向に関する間隔を変化（拡縮）させれば、前記両支持板部３０、３０同士の間隔を拡縮する事ができる。尚、この様な前記両支持板部３０、３０同士の間隔を調整する為の構造は、前述した図７〜９に示した構造を採用する事もできる。

前記ステアリングホイール１の前後方向に関する位置調節を行う際には、前記調節レバー１８を所定の方向に回動させて、前記抑えナット３３と前記頭部３２との幅方向に関する間隔を拡げる。すると、前記固定側ブラケット１２ｂの１対の支持板部３０、３０の内側面同士の間隔が弾性的に拡がって、これら両支持板部３０、３０の内側面と前記膨出部２７の両被挟持部２５、２５の外側面との当接部の面圧が低下乃至は喪失する。これに伴って、前記アウタコラム１３ｂの内周面と前記インナコラム１４ｂの外周面との嵌合部の面圧が低下乃至は喪失し、このアウタコラム１３ｂとこのインナコラム１４ｂとが軸方向（前後方向）に関して相対変位可能な状態になる。その結果、前記ステアリングホイール１の前後方向の位置調節が可能になる。

一方、前記ステアリングホイール１の上下方向に関する位置調整を行う際には、上述の様に前記調節レバー１８を所定の方向に回動させた状態で、前記杆状部材１９を前記両上下方向長孔３９、３９内を変位させる事により、前記枢軸１１を中心とした上下方向の揺動変位が可能になる。

又、位置調節後、前記調節レバー１８を、前記所定の方向と逆方向に回動させれば、前記抑えナット３３と前記頭部３２との幅方向に関する間隔が縮まる。すると、前記両支持板部３０、３０の内側面同士の間隔が縮まり、これら両支持板部３０、３０の内側面と前記両被挟持部２５、２５の外側面との当接部の面圧が大きくなる。これに伴って前記アウタコラム１３ｂの内側面と前記インナコラム１４ｂの外周面との嵌合部の面圧が大きくなる。その結果、前記ステアリングホイール１が調節後の位置に支持される。

尚、本参考例のテレスコピック機構は、前述した様に、前記アウタコラム１３ｂをステアリングホイール１（図７参照）側のアッパコラムとし、インナコラム１４ｂをこのステアリングホイール１から遠い側のロアコラムとしている。但し、本発明は、この様な構成に限定されず、アウタコラムをロアコラムとし、インナコラムをアッパコラムとする事もできる。この場合、アウタコラムを構成する膨出部のコラム側通孔の形状を軸方向に長い長孔ではなく、杆状部材を挿通可能な丸孔とする。

又、本発明の対象となるステアリングコラムは、テレスコピック機構を構成しない構造のステアリング装置にも適用できる。この場合にも、アウタコラムを構成する膨出部のコラム側通孔の形状を軸方向に長い長孔ではなく、杆状部材を挿通可能な丸孔とする。

上述した様な本参考例の場合、先ず、ハイドロフォーム工法により、１対のアウタコラム１３ｂの一端部同士を連続した形状を有する前記中間コラム素子２９{図３（Ａ）参照}を成形する。そして、この中間コラム素子２９を分割して２個のアウタコラム１３ｂ、１３ｂ{図３（Ｂ）参照}とする。この為、剛性が高いアウタコラムを効率良く、低コストで造れる。即ち、ハイドロフォーム工法により、前記コラム本体部２６と、可動側ブラケットに相当する前記膨出部２７とを一体に成形している。この為、アウタコラムと可動側ブラケットとを溶接により一体的に結合した構造と比べて、剛性を高くできる。又、１回のハイドロフォーム工程で、２個のアウタコラムを成形できる為、生産効率を向上できる。更に、溶接等の、面倒な加工が不要である為、製造コストを低減できる。

［実施の形態の１例］
図４〜６は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例の対象となるステアリングコラムを構成するアウタコラム１３ｃは、前述した参考例の１例と同様に、コラム本体部２６ａと、膨出部２７ａとを備える。
このうちのコラム本体部２６ａは、少なくとも軸方向一部の内径を弾性的に拡縮可能とした筒状である。又、前記コラム本体部２６ａの内周面には、このコラム本体部２６ａの内径側にインナコラム１４ｂを、軸方向の変位を可能に嵌合支持する為の支持部３４を有する。

この支持部３４は、前記アウタコラム１３ｃの内周面のうち、前記インナコラム１４ｂと軸方向に重畳する部分の円周方向等間隔の３箇所位置に、この内周面から径方向内方へ突出した状態で形成された、***部３５、３５から成る。又、前記アウタコラム１３ｃの外周面のうち、これら各***部３５、３５と円周方向に整合する位置に、この外周面から径方向内方に凹んだ凹部３６、３６が形成されている。そして、これら各***部３５、３５の先端縁（径方向内側縁）は、前記インナコラム１４ｂの外周面と当接している。尚、前記支持部３４を構成する各***部３５、３５の加工精度を高くする事なく、これら各***部３５、３５の先端部を前記インナコラム１４ｂの外周面に確実に当接させる観点から、前記各***部３５、３５の数は、本例の３個が好ましい。但し、加工コスト等のバランスを考慮した上で、前記各***部３５、３５の数を、３個より多く形成する事もできる。
又、これら各***部３５、３５を形成する位置は、前記アウタコラム１３ｃの内周面の円周方向等間隔位置に限定されるものではない。但し、半円周側に偏らせず、半円周を上回る範囲に分布させる。

又、前記膨出部２７ａは、前記コラム本体部２６ａと一体に、このコラム本体部２６ａの外周面の軸方向中間部から一端（図４の左端部）に掛けて、径方向外方（図４の下方）に突出した状態で形成されている。
この様な膨出部２７ａは、幅方向に関する拡縮が可能な１対の被挟持部２５ａ、２５ａと、１対の傾斜部３７、３７とを有する。

このうちの両被挟持部２５ａ、２５ａは、それぞれの一端を、前記アウタコラム２６ａの各***部３５、３５のうち、図５の下方に形成された***部３５、３５の下端に連続し、固定側ブラケット１２ｂを構成する１対の支持板部３０、３０と略平行状に形成している。又、これら両被挟持部２５ａ、２５ａの互いに整合する位置に、軸方向に長いコラム側通孔３１、３１が、それぞれ形成されている。

又、前記両傾斜部３７、３７は、それぞれの一端を、前記両被挟持部２５ａ、２５ａの他端に連続し、幅方向（図５の左右方向）に関して互いに近づく様に（図５の斜め下方に）延出し、それぞれの他端同士が連続部３８を介して連続している。

本例のアウタコラム１３ｃの場合、前述した参考例の１例のアウタコラム１３ｂと比べて、前記膨出部２７ａの両傾斜部２５ａ、２５ａと、固定側ブラケット１２ｂの両支持板部３０、３０が前記被挟持部２５ａ、２５ａを押圧（挟持）する方向（図５の左右方向）とが成す角度を、大きくしている。この為、本例のアウタコラム１３ｃは、前述した参考例の１例のアウタコラム１３ｂと比べて、これら両被挟持部２５ａ、２５ａの幅方向に関する剛性が低い。その結果、調整レバー１８の操作性の安定化を図る事ができ、前記インナコラム１４ｂに対して安定した支持剛性（締付力）を付与する事ができる。

この様なアウタコラム１３ｃ（前記支持部３４を含む）は、前述した参考例の１例と同様に、図６（Ａ）に示す様な１対のアウタコラム１３ｃの一端部同士を連続した形状の中間コラム素子２９ａの外面形状に見合う内面形状のキャビティを有する金型内に、素材である金属管をセットする。そして、この金属管の両端を、軸押し工具等により塞ぎ、この金属管内に、高圧の液圧を付加する。この液圧付加により、この金属管を径方向外方に、前記金型のキャビティの内面に密着するまで拡径して、前記中間コラム素子２９ａを形成する。
次いで、図６（Ｂ）に示す様にこの中間コラム素子２９ａを、軸方向中間部α｛図６（Ａ）参照｝で切断して、２個のアウタコラム１３ｃ、１３ｃとする。
尚、中間コラム素子２９ａを分割して前記アウタコラム１３ｃを成形した後、前記支持部３４を構成する各***部３５、３５の先端部に切削加工、又はプレス加工を施しても良い。その他の構造、及び作用、効果は前述した参考例の１例と同様である。

前述した参考例の１例及び実施の形態の１例は、ステアリングホイールの上下位置を調整する為のチルト機構、及び、前後位置を調節する為のテレスコピック機構を備えたステアリング装置に就いて説明した。但し、本発明は、チルト機構、又はテレスコピック機構の何れか一方の機構を備えたステアリング装置の構造、又は、何れの機構も備えていないステアリング装置の構造に適用する事もできる。
又、ステアリングコラムを構成するアウタコラムとインナコラムとの前後方向は問わない。インナコラムが後側であっても、アウタコラムが後側であっても良い。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングギヤユニット
３ 入力軸
４ タイロッド
５ ステアリングシャフト
６、６ａ ステアリングコラム
７ 自在継手
８ 中間シャフト
９ 自在継手
１０ 車体
１１ 枢軸
１２、１２ａ、１２ｂ 固定側ブラケット
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ アウタコラム
１４、１４ａ、１４ｂ インナコラム
１５ アウタチューブ
１６ インナシャフト
１７ 電動モータ
１８ 調節レバー
１９ 杆状部材
２０ カム装置
２１ カム部材
２２ 可動側ブラケット
２３、２３ａ ***部
２４ 支持爪部
２５、２５ａ 被挟持部
２６、２６ａ コラム本体部
２７、２７ａ 膨出部
２８ 底部
２９、２９ａ 中間コラム素子
３０ 支持板部
３１ コラム側通孔
３２ 頭部
３３ 抑えナット
３４ 支持部
３５ ***部
３６ 凹部
３７ 傾斜部
３８ 連続部
３９ 上下方向長孔

Claims (1)

1. 少なくとも軸方向一部の内径を拡縮可能とし、内周面の円周方向３箇所以上が、この内周面から径方向内方へ突出しており、外周面のうちのこれら突出した部分と円周方向に整合した位置が、この外周面から径方向内方に凹んでいる筒状のコラム本体部と、このコラム本体部と一体に成形され、幅方向に関する拡縮が可能な１対の被挟持部と、１対の傾斜部を有する膨出部を備え、このうちの両傾斜部は、それぞれの一端を、前記両被挟持部の前記コラム本体部と反対側の端部に連続すると共に、このコラム本体部から離れる方向、且つ、互いにこのコラム本体部の幅方向に関して近づく方向に延出し、それぞれの他端同士を連続部を介して連続させているステアリングコラムの製造方法であって、
   少なくとも１対のステアリングコラムの一端同士を連続した形状を有する中間コラム素子を、ハイドロフォーム工法により中空管を径方向外方に膨らませて成形した後、
   前記中間コラム素子を分割して、複数の前記ステアリングコラムとする事を特徴とするステアリングコラムの製造方法。

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