JP6897184B2 - Outer tube and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用操舵装置の中間シャフトを構成するアウタチューブ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an outer tube constituting an intermediate shaft of an automobile steering device and a method for manufacturing the same.
自動車用操舵装置は、運転者が操作するステアリングホイールの動きを、ステアリングシャフト及び中間シャフトなどの複数本のシャフトと、これらのシャフトの端部同士を結合した自在継手とを介してステアリングギヤユニットに伝達するように構成されている。このように作用する操舵装置を搭載した自動車が衝突事故を起こすと、車体の前部が潰れてステアリングギヤユニットが後方に押される。そこで、このようなステアリングギヤユニットの後方への変位にかかわらず、ステアリングホイールが後方に変位しないようにすること、すなわち、運転者の体に向けて突き上げられないようにすることが考えられている。このために従来から、一次衝突の際に、操舵装置を構成するシャフトやヨークなどのトルク伝達部材を軸方向に収縮させたり、塑性変形させたりして、衝撃荷重を吸収しつつステアリングホイールの後方への変位を阻止することが提案されている。 In an automobile steering device, the movement of a steering wheel operated by a driver is transferred to a steering gear unit via a plurality of shafts such as a steering shaft and an intermediate shaft and a universal joint connecting the ends of these shafts. It is configured to communicate. When a car equipped with a steering device that operates in this way causes a collision, the front part of the vehicle body is crushed and the steering gear unit is pushed backward. Therefore, it is considered to prevent the steering wheel from being displaced rearward regardless of such rearward displacement of the steering gear unit, that is, to prevent the steering wheel from being pushed up toward the driver's body. .. For this reason, conventionally, in the event of a primary collision, torque transmission members such as the shaft and yoke that make up the steering device are contracted in the axial direction or plastically deformed to absorb the impact load and rearward the steering wheel. It has been proposed to prevent displacement to.
例えば、欧州特許出願公開１３４４７０８号公報及び特開平８−７２７３０号公報には、一次衝突時に塑性変形することで、ステアリングホイールの後方への変位を阻止するためのベローズ部を有するヨークの構造が記載されている。 For example, Japanese Patent Application Publication No. 1344708 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-72730 describe the structure of a yoke having a bellows portion for preventing the steering wheel from being displaced backward by plastic deformation at the time of a primary collision. Has been done.
独国特許出願公開ＤＥ２４５９２４６号公報には、軸方向中間部にベローズ部を設け、二次衝突に伴う衝撃荷重に基づいてこのベローズ部を塑性変形させることにより全長を収縮可能としたステアリングコラムが記載されている。このようなステアリングコラムは、ベローズ部の肉厚を調整することで、二次衝突に伴う衝撃荷重の吸収特性を調整可能としている。ただし、独国特許出願公開ＤＥ２４５９２４６号公報に記載された発明は、ステアリングホイールの操作に伴って捩り方向の力が加わるシャフトやヨークではなく、ステアリングコラムに関するものである。また、衝撃荷重が加わった場合の変形態様も、ベローズ部が折れ曲がるように変形するのではなく、収縮するように変形する。 Japanese Patent Application Publication No. DE2459246 describes a steering column in which a bellows portion is provided in an axial intermediate portion and the entire length can be contracted by plastically deforming the bellows portion based on an impact load accompanying a secondary collision. Has been done. In such a steering column, the absorption characteristics of the impact load associated with the secondary collision can be adjusted by adjusting the wall thickness of the bellows portion. However, the invention described in Japanese Patent Application Publication No. DE2459246 relates to a steering column, not a shaft or yoke to which a force in the twisting direction is applied with the operation of the steering wheel. Further, the deformation mode when an impact load is applied is not deformed so that the bellows portion is bent, but is deformed so as to contract.
ところで、一次衝突時に折れ曲がるように塑性変形することで衝撃荷重を吸収するベローズ部は、中間シャフトを構成するアウタチューブに設けることもできる。しかしながら、アウタチューブにベローズ部を設けると、次のような問題を生じる可能性がある。 By the way, a bellows portion that absorbs an impact load by plastically deforming so as to bend at the time of a primary collision can be provided on an outer tube constituting an intermediate shaft. However, if the outer tube is provided with a bellows portion, the following problems may occur.
アウタチューブは、軸方向片端部内周面に雌セレーション部が設けられており、この雌セレーション部を、インナシャフトの外周面に設けられた雄セレーション部と係合させることで中間シャフトを構成する。中空状で金属製の素材の軸方向中間部にベローズ部を形成した後、この素材の軸方向片端部内周面に雌セレーション部をブローチ加工により形成すると、ベローズ部に大きな軸方向の荷重が加わって、このベローズ部が軸方向に潰れてしまう可能性がある。ベローズ部が潰れてしまったアウタチューブは、不良品として破棄しなければならず、歩留まり悪化によるコスト上昇の原因となる。 The outer tube is provided with a female serration portion on the inner peripheral surface of one end in the axial direction, and the female serration portion is engaged with a male serration portion provided on the outer peripheral surface of the inner shaft to form an intermediate shaft. When a bellows portion is formed in the axial middle portion of a hollow metal material and then a female serration portion is formed on the inner peripheral surface of one end portion in the axial direction of this material by broaching, a large axial load is applied to the bellows portion. Therefore, this bellows portion may be crushed in the axial direction. The outer tube whose bellows portion has been crushed must be discarded as a defective product, which causes an increase in cost due to a deterioration in yield.
本発明は、上述のような事情を鑑みて、雌セレーション部をブローチ加工により形成する際に、ベローズ部が軸方向に潰れるのを防止できるアウタチューブの構造及び製造方法を実現することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to realize a structure and a manufacturing method of an outer tube capable of preventing the bellows portion from being crushed in the axial direction when the female serration portion is formed by broaching. There is.
本発明のアウタチューブの製造方法は、軸方向片側に設けられ、内周面に雌セレーション部が設けられた嵌合筒部と、前記嵌合筒部よりも軸方向他側に設けられ、該嵌合筒部よりも大きな内径を有し、かつ、軸方向全体又は一部にベローズ部を有する大径筒部とを備えるアウタチューブを造るための方法である。 The method for manufacturing an outer tube of the present invention includes a fitting cylinder portion provided on one side in the axial direction and a female serration portion provided on the inner peripheral surface, and a fitting cylinder portion provided on the other side in the axial direction with respect to the fitting cylinder portion. This is a method for manufacturing an outer tube having an inner diameter larger than that of the fitting cylinder portion and having a large diameter cylinder portion having a bellows portion in all or part of the axial direction.
このような本発明のアウタチューブの製造方法は、中空状で金属製の予備素材から、軸方向片側に設けられた小径筒部と、前記大径筒部と、前記小径筒部の内周面と前記大径筒部の内周面とを接続する段差面とを備える素材を得る。その後、前記段差面を円筒状の治具の支承面に突き当てた状態で、前記小径筒部の内周面に、軸方向片側から軸方向他側に向けてブローチ加工を施すことにより、前記雌セレーション部を形成して、前記小径筒部を前記嵌合筒部とする。 In such a method for manufacturing an outer tube of the present invention, a hollow metal spare material is used, a small-diameter tubular portion provided on one side in the axial direction, the large-diameter tubular portion, and the inner peripheral surface of the small-diameter tubular portion. A material having a stepped surface connecting the above and the inner peripheral surface of the large-diameter tubular portion is obtained. After that, with the stepped surface abutting against the bearing surface of the cylindrical jig, the inner peripheral surface of the small-diameter cylinder portion is broached from one side in the axial direction to the other side in the axial direction. A female serration portion is formed, and the small-diameter tubular portion is used as the fitting tubular portion.
前記素材の中心軸に対する前記段差面の傾斜角度は、４５度以上とし、６０度以上とすることが好ましく、７５度以上とすることがより好ましく、９０度とすること、すなわち、前記段差面を、中心軸に直交する仮想平面上に存在させることが最も好ましい。 The inclination angle of the stepped surface with respect to the central axis of the material is preferably 45 degrees or more, preferably 60 degrees or more, more preferably 75 degrees or more, and 90 degrees, that is, the stepped surface. Most preferably, it exists on a virtual plane orthogonal to the central axis.
前記段差面は、前記小径筒部の軸方向他端部と前記大径筒部の軸方向片端部との間に設けられた段部の軸方向他側面により構成することができる。あるいは、前記段差面は、前記素材のうちで前記小径筒部の軸方向他側に隣接する部分の内周面に切削加工を施すことにより、前記素材の内周面に、軸方向他方に向いた状態で設けられた面としても良い。 The stepped surface can be formed by an axially other side surface of a step portion provided between the other end in the axial direction of the small-diameter tubular portion and one end in the axial direction of the large-diameter tubular portion. Alternatively, the stepped surface is oriented toward the other in the axial direction on the inner peripheral surface of the material by cutting the inner peripheral surface of the portion of the material adjacent to the other side in the axial direction of the small-diameter tubular portion. It may be a surface provided in a state of being.
本発明のアウタチューブは、嵌合筒部と、大径筒部と、段差面とを備える。
このうちの嵌合筒部は、軸方向片側に設けられ、内周面に雌セレーション部が設けられている。
前記大径筒部は、前記嵌合筒部よりも軸方向他側に設けられ、該嵌合筒部よりも大きな内径を有し、かつ、軸方向全体又は一部にベローズ部を有する。
前記段差面は、前記嵌合筒部の内周面と前記大径筒部の内周面とを接続する。
The outer tube of the present invention includes a fitting cylinder portion, a large diameter cylinder portion, and a stepped surface.
Of these, the fitting cylinder portion is provided on one side in the axial direction, and the female serration portion is provided on the inner peripheral surface.
The large-diameter cylinder portion is provided on the other side in the axial direction from the fitting cylinder portion, has an inner diameter larger than that of the fitting cylinder portion, and has a bellows portion in the entire or part of the axial direction.
The stepped surface connects the inner peripheral surface of the fitting cylinder portion and the inner peripheral surface of the large diameter cylinder portion.
前記段差面の中心軸に対する傾斜角度は、９０度とする、すなわち、前記段差面は、中心軸に直交する仮想平面上に存在させる。ただし、本発明の技術的範囲からは外れるが、前記段差面の中心軸に対する傾斜角度を、４５度以上、好ましくは６０度以上、より好ましくは７５度以上とすることもできる。 Angle of inclination with respect to the central axis of the stepped surface, and 9 0 °, ie, the stepped surface, Ru was present on the imaginary plane perpendicular to the central axis. However, although it is out of the technical scope of the present invention, the inclination angle of the stepped surface with respect to the central axis may be 45 degrees or more, preferably 60 degrees or more, and more preferably 75 degrees or more.
前記段差面は、前記嵌合筒部の軸方向他端部と前記大径筒部の軸方向片端部の間に設けられた段部の軸方向他側面により構成することができる。 The stepped surface can be formed by an axially other side surface of a step portion provided between the other end in the axial direction of the fitting cylinder and one end in the axial direction of the large diameter cylinder.
要するに本発明は、軸方向中間部内周面に段差面を設け、該段差面を、軸方向片端部内周面にブローチ加工により雌セレーション部を形成する際に支承面に押し付け、ベローズ部に、該ベローズ部が軸方向に潰れる程の力が加わるのを防止するものである。 In short, in the present invention, a stepped surface is provided on the inner peripheral surface of the intermediate portion in the axial direction, and the stepped surface is pressed against the bearing surface when forming a female serration portion on the inner peripheral surface of one end in the axial direction by broaching, and the stepped surface is pressed against the bellows portion. This is to prevent a force that causes the bellows portion to collapse in the axial direction from being applied.
上述のような構成を有する本発明によれば、雌セレーション部をブローチ加工により形成する際に、ベローズ部に大きな軸方向の荷重が加わるのを防止して、このベローズ部が軸方向に潰れるのを防止できる。 According to the present invention having the above-described configuration, when the female serration portion is formed by broaching, a large axial load is prevented from being applied to the bellows portion, and the bellows portion is crushed in the axial direction. Can be prevented.
本発明の実施の形態の１例について、図１〜図６を参照しつつ説明する。自動車の操舵装置では、ステアリングホイール１の回転がステアリングギヤユニット２の入力軸３に伝達され、この入力軸３の回転に伴って左右１対のタイロッドが押し引きされて、前車輪に舵角が付与される。ステアリングホイール１は、ステアリングシャフト４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４は、円筒状のステアリングコラム５を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム５に回転自在に支持されている。ステアリングシャフト４の前端部は、自在継手６を介して中間シャフト７の後端部に接続されている。
An example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. In the steering device of an automobile, the rotation of the
中間シャフト７は、前側に配置されたインナシャフト８と、後側に配置されたアウタチューブ９とを備え、軸方向に大きな衝撃荷重が加わった場合にのみ、全長を収縮可能に構成されている。
The intermediate shaft 7 includes an
インナシャフト８の後半部外周面には、雄セレーション部１０が軸方向にわたって設けられている。なお、本例では、中間シャフト７のインナシャフト８と、ステアリングギヤユニット２の入力軸３とを一体としている。すなわち、インナシャフト８の前端部にピニオンギヤ１１を設け、このピニオンギヤ１１を、ステアリングギヤユニット２のラック軸１２のラック歯に噛合させている。ただし、インナシャフト８の前端部を、自在継手を介して入力軸３の後端部にトルク伝達可能に接続するように構成することもできる。
A
アウタチューブ９は、図２及び図３（Ｅ）に示すように、中空円管状で、軸方向片端部（図２〜図６の左端部）に設けられた嵌合筒部１３と、この嵌合筒部１３よりも軸方向他側（図２〜図６の右側）に設けられた大径筒部１４と、嵌合筒部１３の内周面と大径筒部１４の内周面とを接続する段差面２３とを備える。本例では、段差面２３が、嵌合筒部１３の軸方向他端部と大径筒部１４の軸方向片端部との間に設けられた段部１５の軸方向他側面により構成されている。すなわち、段差面２３は、嵌合筒部１３の軸方向他端部内周縁と、大径筒部１４の軸方向片端部内周縁との間部分により構成されている。なお、図示の例では、アウタチューブ９の軸方向片側が車両の前方側に配置され、アウタチューブ９の軸方向他側が車両の後方側に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3 (E), the
嵌合筒部１３の内周面には、雌セレーション部１６が設けられている。このような雌セレーション部１６と、インナシャフト８の雄セレーション部１０のうちの軸方向他半部（図４（Ａ）の右半部）とをセレーション嵌合させている。
A
さらに、本例では、アウタチューブ９とインナシャフト８との嵌合部を、いわゆる楕円嵌合としている。すなわち、アウタチューブ９を構成する嵌合筒部１３の軸方向片端部、及び、インナシャフト８の軸方向他端部に、断面形状が楕円形である塑性変形部１７ａ、１７ｂをそれぞれ設けている。なお、図４（Ａ）には、塑性変形部１７ａ、１７ｂの形成範囲にそれぞれ波線を付している。塑性変形部１７ａ、１７ｂは、アウタチューブ９とインナシャフト８とが軸方向に相対変位する際の抵抗となる。このような塑性変形部１７ａ、１７ｂを設けることにより、アウタチューブ９を構成する嵌合筒部１３と、インナシャフト８の軸方向他端部とを、トルク伝達可能に、かつ、軸方向に大きな衝撃荷重が加わった場合にのみ、軸方向に関する相対変位が可能となるように結合している。また、本例では、中間シャフト７が軸方向に収縮した際の衝撃吸収能力を高めるべく、嵌合筒部１３の軸方向長さを、アウタチューブ９の軸方向他端部に設けられた結合筒部１８の軸方向長さよりも十分に、具体的には２倍以上、好ましくは３倍以上長くしている。なお、図示の例では、嵌合筒部１３の軸方向長さは、結合筒部１８の軸方向長さの３倍程度である。
Further, in this example, the fitting portion between the
なお、上述した様な塑性変形部１７ａ、１７ｂは、次のようにして形成する。
The
まず、アウタチューブ９を構成する嵌合筒部１３の軸方向片端部に、インナシャフト８の軸方向他端部を僅かに挿入する。換言すれば、雌セレーション部１６の軸方向片端部と、雄セレーション部１０の軸方向他端部とをセレーション嵌合させる。次に、嵌合筒部１３の軸方向片端部を工具により径方向外側から押し潰して、嵌合筒部１３の軸方向片端部内周面及びインナシャフト８の軸方向他端部外周面を、断面楕円形状に塑性変形させる。これにより、嵌合筒部１３の軸方向片端部に塑性変形部１７ａを設けるとともに、インナシャフト８の軸方向他端部に塑性変形部１７ｂを設ける。その後、アウタチューブ９とインナシャフト８とを、中間シャフト７の全長を縮めるように軸方向に相対変位させて、中間シャフト７の全長を通常の使用状態での所定の軸方向長さとする。これにより、アウタチューブ９の塑性変形部１７ａとインナシャフト８の塑性変形部１７ｂとを、軸方向に離隔して配置する。
First, the other end in the axial direction of the
大径筒部１４は、軸方向片端部に設けられた、軸方向に関して内径及び外径が変化しない円筒状の中間筒部１９と、軸方向中間部に設けられたベローズ部２０と、軸方向他端部に設けられた結合筒部１８とを備える。なお、中間筒部１９は、円すい筒状としたり、省略したりすることもできるし、追加的にあるいは代替的に、ベローズ部２０と結合筒部１８との間に、円筒状又は円すい筒状の筒部を設けることもできる。
The large-
ベローズ部２０は、後述するように、オフセット衝突時に折れ曲がるように塑性変形することで、衝突に伴う衝撃荷重を吸収する部分である。したがって、ベローズ部２０は、衝突事故が発生する以前の通常時に、運転者がステアリングホイール１を操作することなどに基づいて捩り方向に加わる荷重によっては変形しない程度の捩り強度を有する。ベローズ部２０は、大径部である山部と、小径部である谷部とを、軸方向に関して交互に複数配置することで構成されている。本例では、ベローズ部２０の谷部の内径を、結合筒部１８の内径よりも大きく、かつ、中間筒部１９の内径と同じにしている。ただし、ベローズ部２０の谷部の内径を、中間筒部１９の内径よりも大きくすることもできる。
As will be described later, the
結合筒部１８の内周面には、第２の雌セレーション部２１が設けられている。この第２の雌セレーション部２１に、自在継手６を構成するヨークに結合固定された伝達軸２２の軸方向片端部（前端部）外周面に設けた雄セレーション部をセレーション嵌合して、結合筒部１８に伝達軸２２をトルク伝達可能に結合固定している。ただし、アウタチューブ９を構成する結合筒部１８と、伝達軸２２の軸方向他端部とをトルク伝達可能に結合する方法としては、上述のようなセレーション嵌合に代えて、あるいはセレーション嵌合とともに、溶接などの方法を用いることもできる。何れにしても、本例では、結合筒部１８と伝達軸２２とが軸方向に関して相対変位しないように、結合筒部１８と伝達軸２２とを結合している。
A second
段部１５は、嵌合筒部１３の軸方向他端部から径方向外方に向けて直角に折れ曲がった状態で設けられている。したがって、段部１５の軸方向他側面により構成される段差面２３は、円輪状で、アウタチューブ９の中心軸Ｏ９に直交する仮想平面上に存在している。なお、段差面２３の径方向に関する幅寸法は、後述するブローチ加工の際に素材２４に軸方向に加わる荷重の大きさなどにもよるが、アウタチューブ９の肉厚の０．５倍以上、２倍以下、好ましくは、１倍以上、１．５倍以下とする。
The
本例のアウタチューブ９は、結合筒部１８の内径（第２の雌セレーション部２１の溝底径）ｄ１８を、大径筒部１４のうちで最も内径が小さい部分であるベローズ部２０の谷部及び中間筒部１９の内径ｄ１４よりも小さく、嵌合筒部１３の内径（雌セレーション部１６の溝底径）ｄ１３よりも大きくしている（ｄ１３＜ｄ１８＜ｄ１４）。なお、第２の雌セレーション部２１をスウェージング加工により形成した場合には、この第２の雌セレーション部２１を形成後の結合筒部１８の内径ｄ１８が、嵌合筒部１３の内径ｄ１３と同じか、この内径ｄ１３よりも小さくなっていても良い。ただし、この場合でも、嵌合筒部１３の内径ｄ１３は、大径筒部１４のうちで最も小さい部分の内径ｄ１４よりも小さくなっている。
In the
上述のような中間シャフト７を備える操舵装置を搭載した自動車の走行中に、車体の前面全体で他の自動車などに衝突する、いわゆるフルラップ衝突が発生すると、ステアリングギヤユニット２全体が後方に強く押される。この結果、インナシャフト８（入力軸３）に、軸方向に関して他方（後方）に向いた衝撃荷重が加わる。インナシャフト８に軸方向の衝撃荷重が加わると、図４（Ａ）に示した状態から図４（Ｂ）に示すように、このインナシャフト８がアウタチューブ９に対して後方に変位し、中間シャフト７が衝撃荷重を吸収しつつ全長を縮める。これにより、ステアリングホイール１が後方に変位して、運転者の体に向け突き上げられることを防止できる。なお、このようなフルラップ衝突が発生した場合に、ベローズ部２０が軸方向に潰れる以前に、インナシャフト８とアウタチューブ９とが相対変位を開始できるように、ベローズ部２０の剛性の大きさと、インナシャフト８と嵌合筒部１３との結合強度の大きさを調整しておく。
When a so-called full-lap collision occurs in which the entire front surface of the vehicle body collides with another vehicle while the vehicle equipped with the steering device provided with the intermediate shaft 7 as described above occurs, the entire steering gear unit 2 is strongly pushed backward. Is done. As a result, an impact load directed to the other side (rearward) in the axial direction is applied to the inner shaft 8 (input shaft 3). When an impact load in the axial direction is applied to the
一方、車体の前面のうちの一部が幅方向に偏って他の自動車などに衝突する、いわゆるオフセット衝突が発生すると、エンジンルームが変形して、中間シャフト７が軸方向に収縮できない場合がある。この場合には、衝突に伴う衝撃荷重に基づいて、図５に示したように、アウタチューブ９がベローズ部２０にて折れ曲がる。これにより、衝撃荷重が吸収されるとともに、折れ曲がった中間シャフト７が周辺部品の間に存在する隙間に収納され、後方に変位することを防止される。したがって、オフセット衝突の場合においても、ステアリングホイール１が後方に変位して、運転者の体に向け突き上げられることを防止できる。なお、このようなオフセット衝突が発生した場合に、インナシャフト８とアウタチューブ９とが軸方向に相対変位して中間シャフト７の全長が収縮するかは、衝撃荷重の加わり方やエンジンルームの変形態様などに依存する。
On the other hand, when a so-called offset collision occurs in which a part of the front surface of the vehicle body is biased in the width direction and collides with another automobile or the like, the engine room may be deformed and the intermediate shaft 7 may not be able to contract in the axial direction. .. In this case, the
上述のような中間シャフト７を構成するアウタチューブ９を造る方法について、図３を参照しつつ説明する。
A method of manufacturing the
まず、機械構造用炭素鋼（ＳＴＫＭ）などの鉄系合金やアルミニウム合金などの軽合金などの金属製のパイプ材を所定の長さに切断して、図３（Ａ）に示すような、円管状の第１予備素材２５を得る。次に、第１予備素材２５の軸方向片半部に絞り加工を施して、図３（Ｂ）に示すような、段付円筒状の第２予備素材２６を得る。この第２予備素材２６は、軸方向片側の小径筒部２７と、軸方向他側の大径筒部１４と、小径筒部２７の軸方向他端部と大径筒部１４の軸方向片端部との間を繋ぐように設けられた段部１５とから構成されている。段部１５は、小径筒部２７の軸方向他端部から径方向外方に折れ曲がった状態で設けられている。したがって、段部１５の軸方向他側面である段差面２３は、第２予備素材２６の中心軸Ｏ２６に直交する仮想平面上に存在している。
First, a metal pipe material such as an iron-based alloy such as carbon steel for machine structure (STKM) or a light alloy such as an aluminum alloy is cut to a predetermined length to form a circle as shown in FIG. 3 (A). Obtain a tubular
次いで、第２予備素材２６に、ハイドロフォーム成形（バルジ成形）、あるいは、ロール成形などの塑性加工を施して、図３（Ｃ）に示すような素材２４とする。すなわち、大径筒部１４の軸方向中間部を塑性変形させることでベローズ部２０を成形する。これと同時に、大径筒部１４のうちでベローズ部２０よりも軸方向片側を中間筒部１９とし、大径筒部１４のうちでベローズ部２０よりも軸方向他側を開口側筒部３２とする。なお、素材２４の軸方向長さは、第２予備素材２６の軸方向長さよりも小さくなる。
Next, the second
次いで、素材２４のうち、小径筒部２７の内周面に、軸方向片側から軸方向他側に向けてブローチ加工を施すことにより雌セレーション部１６を形成して、図３（Ｄ）に示すような中間素材２８を得る。
Next, of the
雌セレーション部１６をブローチ加工により形成する際には、図６に示すように、素材２４の内径側に円筒状の治具２９を、素材２４の軸方向他側開口から挿入し、この素材２４の段差面２３を、治具２９の軸方向片端面である円輪状の支承面３０に全周にわたって突き当てる。なお、治具２９は、ブローチ盤の支持台などに固定されており、ブローチ加工中には、素材２４に対して軸方向に変位しないように規制されている。素材２４の段差面２３を治具２９の支承面３０に突き当てた状態で、素材２４を構成する小径筒部２７の内径側にブローチ３１を、素材２４の軸方向片側開口から挿入する。そして、ブローチ３１を軸方向他側に向けて変位させ、小径筒部２７の内周面を軸方向片側から軸方向他側に向けて切削し、小径筒部２７を、内周面に雌セレーション部１６が設けられた嵌合筒部１３とする。なお、治具２９の内径ｄ２９は、ブローチ３１の外径Ｄ３１よりも大きくして、このブローチ３１により治具２９の内周面が切削されることがないようにしている。これに対し、治具２９の外径は、中間筒部１９の内径と開口側筒部３２の内径とのうちの小さい方の内径と一致させるか、あるいは僅かに小さくして、治具２９と素材２４との同軸度を確保している。小径筒部２７の内周面に雌セレーション部１６を形成した後は、ブローチ３１を素材２４の内径側から引き抜く。
When the
図示の例では、素材２４の軸方向を水平方向に一致させた状態で、この素材２４の小径筒部２７の内周面にブローチ加工を施している。ただし、素材２４の軸方向を上下方向に一致させる、すなわち、この素材２４の軸方向片端部を上側に、軸方向他端部を下側に、それぞれ配置した状態で、ブローチ加工を実施することもできる。
In the illustrated example, the inner peripheral surface of the small-
そして、中間素材２８を構成する大径筒部１４の軸方向他端部に設けられた開口側筒部３２の内周面に、スウェージング加工などにより第２の雌セレーション部２１を形成する。すなわち、大径筒部１４の軸方向他端部に、内周面に第２の雌セレーション部２１を有する結合筒部１８を設けることで、アウタチューブ９を得る。第２の雌セレーション部２１をスウェージング加工により形成する場合、加工後の結合筒部１８の内径は、加工前の開口側筒部３２の内径よりも小さくなる。ただし、第２の雌セレーション部２１をブローチ加工により形成しても良い。この場合には、ブローチにより開口側筒部３２の内周面を切削する際に、ベローズ部２０に、このベローズ部２０が潰れてしまう程の大きな力が加わらないように、第２の雌セレーション部２１のモジュールを小さく設定する。
Then, a second
上述のように、本例では、素材２４を構成する小径筒部２７の内周面に、雌セレーション部１６を形成するためのブローチ加工を施す際に、素材２４の段差面２３を、ブローチ盤の支持台などに固定された治具２９の支承面３０に突き当てている。したがって、ブローチ３１により小径筒部２７の内周面を切削する際に、素材２４に、軸方向他方に向いた荷重が加わると、段差面２３が支承面３０に押し付けられ、この支承面３０により、前記荷重が支承される。要するに、素材２４に雌セレーション部１６をブローチ加工により形成する際に、ベローズ部２０に大きな軸方向の荷重が加わるのを防止できて、このベローズ部２０が軸方向に潰れるのを防止できる。この結果、不良品の発生を防止できて、歩留まりを向上させられる。
As described above, in this example, when the inner peripheral surface of the small-
また、本例のアウタチューブ９は、金属製で円管状の第１予備素材２５に、塑性加工や切削加工を施すことにより、全体を一体に形成している。これに対し、欧州特許出願公開１３４４７０８号公報及び特開平８−７２７３０号公報に記載の構造のように、ベローズ部と、他の部材に結合するための部位とをそれぞれ別々の部品として製造すると、これらの部品を溶接などにより結合する手間が必要になる。本例では、このような部品の管理や溶接などにより結合する作業の手間を省略できるため、その分だけアウタチューブ９の製造コストを低減できる。
Further, the
本例では、段部１５を、嵌合筒部１３の軸方向他端部から径方向外方に直角に折れ曲がった状態で設け、段部１５の軸方向他側面である段差面２３を、アウタチューブ９の中心軸Ｏ９に直交する仮想平面上に存在させている。ただし、段差面２３は、素材２４の小径筒部２７の内周面にブローチ加工を施す際に、素材２４に軸方向に加わる荷重に基づいて治具２９の支承面３０に押し付けられ、この支承面３０により前記荷重を支承できる限り、図７に示すように、中心軸Ｏ２４に対して傾斜した部分円すい面とすることもできる。なお、段差面２３を、中心軸Ｏ２４に対して傾斜した部分円すい面とする場合には、支承面３０も、段差面２３と同方向に同じ角度だけ傾斜した部分円すい面とする。すなわち、段差面２３と支承面３０とを互いに平行にする。段差面２３の中心軸Ｏ２４に対する傾斜角度θは、段差面２３の径方向に関する幅寸法やブローチ加工の際に素材２４に軸方向に加わる荷重の大きさなどにもよるが、４５度以上とし、６０度以上とすることが好ましく、７５度以上とすることがより好ましい。ただし、ブローチ加工の際に、素材２４に軸方向に加わる荷重を支承面３０により効率良く支承する面からは、前記傾斜角度θを９０度とすること、すなわち、段差面２３を、素材２４の中心軸Ｏ２４に直交する仮想平面上に存在させることが最も好ましい。
In this example, the
本例では、小径筒部２７の軸方向他端部と、大径筒部１４の軸方向片端部との間を繋ぐように設けられた段部１５を設け、この段部１５の軸方向他側面を、ブローチ加工の際に支承面３０に突き当てるための段差面２３としたが、段差面の構造は、本例の構造に限定されない。例えば、図８に示すように、中空状の素材２４ａのうち、小径筒部２７の軸方向他側に隣接する部分の内周面に切削加工を施すことにより、素材２４ａの内周面に軸方向他方を向いた段差面２３ａを形成しても良い。なお、図示の例では、小径筒部２７の外径と、大径筒部１４ａの軸方向片端部に設けられた中間筒部１９ａの外径とが同じになっている。
In this example, a stepped
本例では、インナシャフト８を前側に配置し、アウタチューブ９を後側に配置しているが、アウタチューブ９を前側に配置し、インナシャフト８を後側に配置することもできる。この場合、使用時には、アウタチューブ９の軸方向片側が車両の後方側に配置され、アウタチューブ９の軸方向他側が車両の前方側に配置される。ただし、オフセット衝突の際に、アウタチューブ９のベローズ部２０に加わるモーメントを大きくして、このベローズ部２０を変形し易くする面からは、アウタチューブ９を後側に配置することが好ましい。
In this example, the
本例では、アウタチューブ９とインナシャフト８との嵌合部を、いわゆる楕円嵌合とし、アウタチューブ９とインナシャフト８とを軸方向に大きな衝撃荷重が加わった場合にのみ、軸方向に関する相対変位を可能となるように嵌合している。一方、アウタチューブとインナシャフトとを、軽い力で軸方向に関する相対変位を可能に嵌合することもできる。具体的には、例えば、インナシャフトの外周面に合成樹脂をコーティングし、さらにグリースを塗布して、このインナシャフトの軸方向端部を、アウタチューブの嵌合筒部に内嵌させることができる。あるいは、インナシャフトの軸方向端部と、アウタチューブの嵌合筒部とを、ボールやローラなどの転動体を介して嵌合させても良い。
In this example, the fitting portion between the
円管状の第１予備素材２５からアウタチューブ９を造る工程は、ベローズ部２０と段差面２３とを形成した後で雌セレーション部１６をブローチ加工により形成し、かつ、矛盾を生じない限り、その順番を入れ替えたり、同時に実施したりすることもできる。具体的には、例えば、大径筒部１４の軸方向他端部内周面に第２の雌セレーション部２１（図３（Ｅ）参照）を形成した後で、小径筒部２７の内周面に雌セレーション部１６をブローチ加工により形成（図３（Ｄ）参照）しても良い。また、第１予備素材２５の軸方向中間部にベローズ部２０を形成した後で、第１予備素材２５の軸方向片半部に絞り加工を施して段部１５を形成し、段差面２３を形成することもできる。
In the step of forming the
ベローズ部２０をハイドロフォーム成形により形成する場合には、第２予備素材２６の軸方向中間部に、他の部分よりも径方向厚さが小さな薄肉部を設けることもできる。この薄肉部は、第２予備素材２６の軸方向中間部の内周面若しくは外周面に切削加工を施すことにより、又は、第２予備素材２６の軸方向中間部の内周面若しくは外周面を径方向に押し塑性変形させる転造加工を施すことにより形成できる。第２予備素材２６に薄肉部を設ければ、嵌合筒部１３及び結合筒部１８の径方向厚さを十分確保しつつ、ハイドロフォーム成形の際の液圧が過度に大きくなることを防止できる。なお、成形後のベローズ部２０の肉厚は、他の部分の肉厚よりも小さくなる。このように、ベローズ部２０の肉厚が他の部分の肉厚よりも小さい構造では、雌セレーション部１６を形成する際に、ベローズ部２０が潰れるのを防止するという、本発明による効果を、より顕著に得ることができる。
When the
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 ステアリングシャフト
５ ステアリングコラム
６ 自在継手
７ 中間シャフト
８ インナシャフト
９ アウタチューブ
１０ 雄セレーション部
１１ ピニオンギヤ
１２ ラック軸
１３ 嵌合筒部
１４、１４ａ 大径筒部
１５ 段部
１６ 雌セレーション部
１７ａ、１７ｂ 塑性変形部
１８ 結合筒部
１９、１９ａ 中間筒部
２０ ベローズ部
２１ 第２の雌セレーション部
２２ 伝達軸
２３、２３ａ 段差面
２４、２４ａ 素材
２５ 第１予備素材
２６ 第２予備素材
２７ 小径筒部
２８ 中間素材
２９ 治具
３０ 支承面
３１ ブローチ
３２ 開口側筒部
1 Steering wheel 2 Steering gear unit 3 Input shaft 4 Steering shaft 5 Steering column 6 Universal joint 7
Claims (5)
中空状で金属製の予備素材から、軸方向片側に設けられた小径筒部と、前記大径筒部と、前記小径筒部の内周面と前記大径筒部の内周面とを接続する段差面とを備える素材を得た後、前記段差面を円筒状の治具の支承面に突き当てた状態で、前記小径筒部の内周面に、軸方向片側から軸方向他側に向けてブローチ加工を施すことにより、前記雌セレーション部を形成して、前記小径筒部を前記嵌合筒部とする
アウタチューブの製造方法。 A fitting cylinder portion provided on one side in the axial direction and having a female serration portion on the inner peripheral surface, and a fitting cylinder portion provided on the other side in the axial direction with respect to the fitting cylinder portion and having an inner diameter larger than that of the fitting cylinder portion. It is a method of manufacturing an outer tube including a large-diameter tubular portion having a bellows portion.
From a hollow metal spare material, a small-diameter cylinder provided on one side in the axial direction, the large-diameter cylinder, the inner peripheral surface of the small-diameter cylinder, and the inner peripheral surface of the large-diameter cylinder are connected. After obtaining a material having a stepped surface to be formed, the stepped surface is abutted against a bearing surface of a cylindrical jig, and then on the inner peripheral surface of the small diameter cylinder portion from one side in the axial direction to the other side in the axial direction. A method for manufacturing an outer tube in which the female serration portion is formed by performing a broaching process so that the small diameter cylinder portion is used as the fitting cylinder portion.
前記嵌合筒部よりも軸方向他側に設けられ、該嵌合筒部よりも大きな内径を有し、かつ、ベローズ部を有する大径筒部と、
前記嵌合筒部の内周面と前記大径筒部の内周面とを接続する段差面と
を備え、
前記段差面が、中心軸に直交する仮想平面上に存在している
アウタチューブ。 A fitting cylinder part provided on one side in the axial direction and a female serration part provided on the inner peripheral surface, and a fitting cylinder part.
A large-diameter cylinder portion provided on the other side in the axial direction from the fitting cylinder portion, having an inner diameter larger than that of the fitting cylinder portion, and having a bellows portion.
It is provided with a stepped surface for connecting the inner peripheral surface of the fitting cylinder portion and the inner peripheral surface of the large diameter cylinder portion .
An outer tube in which the stepped surface exists on a virtual plane orthogonal to the central axis.
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