ステアリング装置用シャフト及びその製造方法
【課題】ステアリングホイールを固定する側の座屈強度、振動剛性を高め、肉厚管理を不要として安価に製造することができるステアリング装置用シャフトを提供する。
【解決手段】ステアリング装置用シャフト３０の一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。この芯材３７は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。ステアリング装置用シャフトの一端側３０ａは中実構造とされている。
【解決手段】ステアリング装置用シャフト３０の一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。この芯材３７は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。ステアリング装置用シャフトの一端側３０ａは中実構造とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ステアリング装置の構成部材であって後端にステアリングホイールを固定するステアリング装置用シャフト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ステアリング装置のステアリングシャフトは、車体側部材に支持されたステアリングコラムの内部に配置されて回転自在に支持されている。ステアリングシャフトの車両後端にはステアリングホイールが固定されており、ステアリングホイールを操舵してステアリングシャフトが回転し、この回転力が自在継手、伝達軸を介してステアリングギヤに伝達され、ステアリングギヤが回転運動を車両幅方向の直線運動に変換することで、タイロッドを介して転舵輪が転舵されようになっている。
【０００３】
ここで、近年のステアリングシャフトは、車両二次衝突時の運転者を保護するため、衝撃力が作用すると全長が縮まるコラプシブル構造を採用している。すなわち、ステアリングシャフトは、車両後端にステアリングホイールを固定した中空形状の第１シャフトと、この第１シャフトの車両前方側と軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達を介して係合している第２シャフトとで構成し、ステアリングホイールに衝撃力が作用すると第１シャフト及び第２シャフトのトルク伝達部が軸方向に相対移動して全長が縮まる。
【０００４】
前述した中空形状の第１シャフトの構造として、例えば特許文献１に記載されている中空形状のステアリングシャフトが知られている。このステアリングシャフトは断面が円形の中空管を素材とし、この素材の一端側の縮径加工を行なう、この縮径した一端側に、ステアリングホイールを固定するテーパ部、スプライン部、雄ねじ部などのホイール取付け部を形成している。また、素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面は、前記第２シャフトと軸方向に摺動自在に係合するセレーション加工を施している。
【特許文献１】特開平１１−２４７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のステアリングシャフトのステアリングホイールを固定する一端側は中空形状なので、一端側の縮径加工を行なうときに肉厚管理を行なわないと、薄肉形状となった一端側にテーパ部、スプライン部、雄ねじ部などのホイール取付け部を形成した場合、ステアリングホイールを固定する際に固定部が座屈変形してステアリングシャフトが沈み込むおそれがある。
【０００６】
また、このステアリングシャフトの中空形状の一端側は振動に対する剛性も低いので、振動剛性を高める二次加工が必要となる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリングホイールを固定する側の座屈強度、振動剛性を高め、肉厚管理を不要として安価に製造することができるステアリング装置用シャフト及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、中空管形状の長手方向の一端側に縮径加工を施し、この縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成し、長手方向の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてなるステアリング装置用シャフトにおいて、縮径した前記一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造とした。
【０００８】
また、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用シャフトにおいて、前記芯材を合成樹脂部材とした。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のステアリング装置用シャフトにおいて、前記一端側の内周面に、前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部を設けた。
一方、請求項４の発明は、中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、前記一端側を縮径させる前に、前記一端側の空洞部に芯材を挿入しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記芯材を塑性変形させて前記一端側を中実構造とすることを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法である。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のステアリング装置用シャフトの製造方法において、前記シャフト素材の一端側の内周面に、径方向に突出する突起を形成しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記突起を前記芯材に係合させて当該突起を前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部とした。
さらに、請求項６記載の発明は、中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、前記一端側を縮径させた後、前記他端側の開口部から前記一端側の座屈荷重を高める部位の空洞部に、軸方向の移動を拘束して芯材を埋め込むことを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るステアリング装置用シャフト及びその製造方法によると、ステアリングホイールを固定する一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造としたので、一端側の座屈強度、振動剛性を高め、肉厚管理を不要としてステアリング装置用シャフトを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係るステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図であり、図２はステアリング装置の側面図を示す図である。
図１において、ステアリング装置１０は、車両の水平方向に対して車両後方上がりに所定角度だけ傾斜して配置されており、ステアリングシャフト１１を回動自在に支持するステアリングコラム１２を有する。ステアリングシャフト１１には、その後端にステアリングホイール１３が装着され、ステアリングシャフト１１の前端にはユニバーサルジョイント１４を介して中間シャフト１５が連結されている。中間シャフト１５にはその前端にユニバーサルジョイント１６を介してラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１７が連結されている。このステアリングギヤ１７の出力軸がタイロッド１８を介して転舵輪１９に連結されている。
【００１２】
そして、運転者がステアリングホイール１３を操舵すると、ステアリングシャフト１１、ユニバーサルジョイント１４、中間シャフト１５、ユニバーサルジョイント１６を介してその回転力がステアリングギヤ１７に伝達され、ラックアンドピニオン機構で回転運動が車両幅方向の直線運動に変換されてタイロッド１８を介して転舵輪１９を転舵する。
ステアリングシャフト１１は、図２に示すように、ステアリングホイール１３（図２では不図示）を固定したアウタシャフト３０と、このアウタシャフト３０にスプライン結合されてコラム軸Ｐ１方向に摺動自在に係合されたインナシャフト３１とで構成されている。
【００１３】
ステアリングコラム１２は、アウタコラム１２ａと、このアウタコラム１２ａにコラム軸Ｐ１方向に摺動自在に保持されたインナコラム１２ｂとで構成され、インナコラム１２ｂの車両前方側端部の内周面に配設された転がり軸受１２ｃ及びアウタコラム１２ａの車両前方側端部の内周面に配設された転がり軸受１２ｄによってステアリングシャフト１１が回転自在に支持されている。
【００１４】
そして、インナコラム１２ｂの車両前方側（ユニバーサルジョイント１４側）は、コ字形状のコラム側ブラケット２０が固定されており、このコラム側ブラケット２０に挿通孔２１が形成されている。また、車体側部材２２に固定した車両前方側車体ブラケット２３にも挿通孔（不図示）が形成されており、この挿通孔とコラム側ブラケット２０の挿通孔２１の軸芯を一致させてチルトピボット軸２４を挿通することで、インナコラム１２ｂの車両前方側が車体側部材２２にチルト可能に軸支されている。
【００１５】
また、アウタコラム１２ａの車両前方側には、インナコラム１２ｂの外周を包持する車幅方向に離間した一対のクランプ部（図２では一方のクランプ部２５ａのみ示す）が一体に形成されており、これら一対のクランプ部２５ａを、車体側部材２２に固定した車両後方側車体ブラケット２６が車幅方向から挟み込んでいるとともに、車両後方側車体ブラケット２６に、一対のクランプ部２５ａが互いに近接する方向に弾性変形させてコラム軸Ｐ１方向に相対移動不能となるようにインナコラム１２ｂをクランプするクランプ装置２７が備えられている。
【００１６】
車両後方側車体ブラケット２６は、フランジ２６ａと、このフランジ２６ａから上下方向に延在して車幅方向に離間配置されている一対の側板（不図示）とを備えている。フランジ２６ａには、車両後方側の端部に離脱用カプセル２９が嵌め込まれており、この離脱用カプセル２９は固定ボルトを介して車体側部材２２に固定されている。
クランプ装置２７は、車両後方側車体ブラケット２６の車幅方向に離間して配置されている側板（不図示）及び一対のクランプ部２５ａのテレスコ用長孔２５ａ２に挿通している締付けロッド２７ａと、締め付けロッド２７ａのねじ側に外観されている固定カム（不図示）、可動カム（不図示）及び調整ナット（不図示）と、可動カムに固定された操作レバー２７ｅとを備えている。
【００１７】
（第１実施形態：アウタシャフトの構造）
図３から図５は、ステアリングシャフト１１を構成する第１実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。図３は、第１実施形態のアウタシャフト３０の軸方向に沿った断面であり、図４は、アウタシャフト３０の他端側の構造を示す横断面であり、図５は、図４と異なるアウタシャフト３０の他端側の構造を示す横断面である。
【００１８】
本実施形態のアウタシャフト３０は、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の中空管形状の部材であり、一端側３０ａは端部に向かうにしたがい段階的に縮径された形状とされ、他端側３０ｂは同一寸法の外径で形成されている。
アウタシャフト３０の一端側３０ａは、最も縮径されている端部側の外周に雄ねじ３２が形成され、この雄ねじ３２に対して他端側３０ｂに隣接して拡径した位置の外周に雄スプライン３３が形成され、雄スプライン３３に対して他端側３０ｂに寄った位置の外周に、前述した転がり軸受１２ｄの内輪が嵌合する軸受保持面３４が形成されている。
【００１９】
そして、図示しないが、このアウタシャフト３０の一端側３０ａの雄スプライン３３に、ステアリングホイール１３の軸穴に形成した雌スプラインを係合し、ステアリングホイール１３の軸穴から突出した雄ねじ３２にナットを締め付けることで、一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３が固定される。
一方、アウタシャフト３０の他端側３０ｂの内周面には、図３及び図４に示すように、軸方向に延在するスプライン溝部３５ａ〜３５ｄが周方向に所定間隔をあけて形成されている。これらスプライン溝部３５ａ〜３５ｄは、インナシャフト３１の外周に形成したスプライン軸部３６ａ〜３６ｅに係合する。ここで、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ｃは、インナシャフト３１の２条のスプライン軸部３６ｃ，３６ｄが係合する溝幅に設定されており、これによりスプライン溝部３５ｃとスプライン軸部３６ｃ，３６ｄとの間には、外気と連通する空気抜き空間Ｓが画成されている。なお、図５に示すように、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ａ〜３５ｅの溝底と、インナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅの軸頂部とが離間する構造として、それら溝底及び軸頂部の間に、外気と連通する空気抜き空間Ｓを画成してもよい。
【００２０】
ここで、一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。この芯材３７は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａは中実構造とされている。
【００２１】
そして、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面には、一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出して形成された環状の抜け止め部３８が当接しており、この抜け止め部３８が一方の端面に当接している芯材３７は、他端側３０ｂ（図３の左側）への抜けが防止されている。
次に、本実施形態のアウタシャフト３０を使用したステアリング装置１０の動作及び作用効果について説明する。
【００２２】
ステアリング装置１０のテレスコ調整を行なうには、図２に示すように、一対のクランプ部２５ａが互いに離間する方向にクランプ装置２７の操作レバー２７ｅを回動する。これにより、車両後方側車体ブラケット２６の一対の側板の締付けが解除され、一対のクランプ部２５ａによるインナコラム１２ｂのクランプが解除されるので、締付けロッド２７ａをテレスコ用長孔２５ａ２の長軸方向にスライドさせながら、アウタコラム１２ａをコラム軸Ｐ１方向に移動させていき、ステアリングホイール１３を車両前後方向の所定位置まで移動する。
【００２３】
そして、一対のクランプ部２５ａが互いに近接する方向にクランプ装置２７の操作レバー２７ｅを回動する。これにより、車両後方側車体ブラケット２６の一対の側板が互いに近接する方向に締付けられ、一対のクランプ部２５ａの内周面で画成される円が縮径し、インナコラム１２ｂの外周面の略全域に当接するので、一対のクランプ部２５ａがコラム軸Ｐ１方向に移動不能とされながらインナコラム１２ｂにクランプし、テレスコ調整が完了する。
【００２４】
一方、車両の二次衝突時に、運転者からステアリングホイール１３に車両前方を向く衝撃荷重（図２の符号Ｆ）が入力すると、ステアリングホイール１３からステアリングシャフト１１を介してステアリングコラム１２に衝撃荷重が加わる。
この際、ステアリングホイール１３から衝撃荷重Ｆが入力したステアリングシャフト１１は、スプライン溝部３５ａ〜３５ｄがインナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅに摺動しながらアウタシャフト３０が車両前方側に移動して全長が縮まることで、運転者を保護する。そして、ステアリングシャフト１１の全長が縮まるときには、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ｃとインナシャフト３１のスプライン軸部３６ｃ，３６ｄとの間に画成した空気抜き空間Ｓ（図４参照）、或いはアウタシャフト３０のスプライン溝部３５ａ〜３５ｅの溝底とインナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅの軸頂部との間に画成した空気抜き空間Ｓ（図５参照）から、アウタシャフト３０及びインナシャフト３１の間に溜まっている空気が直ぐに外気に排出されるので、ステアリングシャフト１１の縮み動作がスムーズに行なわれる。
【００２５】
また、ステアリングコラム１２に衝撃荷重が加わると、アウタコラム１２ａを車体側部材２２に支持している車両後方側車体ブラケット２６に車両前方側への衝撃力が入力する。
このとき、車両後方側車体ブラケット２６のフランジ２６ａの車両後方側は、離脱用カプセル２９を介して車体側部材２２に固定されており、フランジ２６ａに車両前方側への衝撃力が入力すると、離脱用カプセル２９からフランジ２６ａが抜け出しながら衝撃力を吸収する。
【００２６】
そして、本実施形態のアウタシャフト３０一端側３０ａは、段階的に縮径される際に薄肉の肉厚形状となっても、空洞部３０ａ１に金属材料からなる芯材３７が埋め込まれて座屈強度が高い中実構造となっているので、一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３を固定する際に雄スプライン３３や雄ねじ３２が座屈せず、アウタシャフト３０が沈み込むおそれがない。
【００２７】
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１に芯材３７を埋め込むと振動剛性も高くなるので、エンジンの振動等がステアリングホイール１３に伝達しにくくなる。
さらに、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面に、一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出した抜け止め部３８が当接して芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止しているので、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性は長期に渡って維持される。
【００２８】
したがって、本実施形態のアウタシャフト３０は、一端側３０ａの座屈強度を高めてステアリングホイール１３を確実に固定することができるとともに、一端側３０ａの振動剛性を高めてステアリングホイール１３に伝わる振動を抑制し、ステアリングホイール１３が振動することによる運転者の違和感を低減することができる。
【００２９】
（第２実施形態：アウタシャフトの構造）
次に、図６は、第２実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。なお、図３で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のアウタシャフト３０は、一端側３０ａの空洞部３０ａ１に、合成樹脂製の中実の芯材３９が埋め込まれている。この芯材３９は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａは中実構造とされている。
【００３０】
そして、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面に環状の抜け止め部３８が当接し、芯材３９の他端側３０ｂ（図６の左側）への抜けが防止されている。
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、一端側３０ａの座屈強度を高めてステアリングホイール１３を確実に固定することができ、一端側３０ａの振動剛性を高めてステアリングホイール１３に伝わる振動を抑制し、運転者の違和感を低減することができるとともに、合成樹脂製の芯材３９を使用することで、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３１】
（第３実施形態のアウタシャフトの構造）
次に、図７及び図８は第３実施形態のアウタシャフト３０の一端側３０ａを示す図である。
図７で示すアウタシャフト３０の一端側３０ａには、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。
そして、一端側３０ａの軸受保持面３４を形成している位置の内周面には、径方向内方に突出した環状の抜け止め部４０が形成され、この環状の抜け止め部４０に密着した状態で、芯材３７の大きな外径の部分の一部に環状の凹部３７ａが形成されている。
【００３２】
このように、芯材３７の大きな外径の部分の一部に凹部３７ａが形成されており、この凹部３７ａに一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出する抜け止め部４０が密着しているので、芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止することができ、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性を長期に渡って維持することができる。
【００３３】
また、図８で示すアウタシャフト３０の一端側３０ａにも、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。
そして、一端側３０ａの雄ねじ３２を形成している位置の内周面に、径方向外方に凹んだ環状の抜け止め部４１が形成され、この抜け止め部４１に密着した状態で、芯材３７の最も小さな外径の部分の一部に環状の凸部３７ｂが形成されている。
【００３４】
このように、芯材３７の小さな外径の部分の一部に凸部３７ｂが形成されており、この凸部３７ｂに一端側３０ａの最も内径の小さい内周面に径方向外方に凹んだ抜け止め部４１が密着しているので、芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止することができ、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性を長期に渡って維持することができる。
【００３５】
（第４実施形態：アウタシャフトの構造）
次に、図９は、第４実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。
本実施形態は、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の内周面に雌ねじ４２が形成されている。
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、他端側３０ｂの開口部から鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなる外周に雄ねじを形成したねじ芯材４３が挿入されてきて、雌ねじ４２にねじ込まれている。
【００３６】
これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の部位が中実構造とされている。
本実施形態によると、アウタシャフト３０の一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３を固定する際には、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成した位置に対して他端側３０ｂ側に寄った位置に大きな座屈荷重が加わるが、その大きな座屈荷重が加わる位置にねじ芯材４３をねじ込んで座屈強度が高い中実構造としているので、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度が弱い部位を局部的に高くすることができる。
【００３７】
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１の全域に鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなる芯材を埋め込む構造と比較して、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
さらに、一端側３０ａの内周面に形成した雌ねじ３２にねじ芯材４３がねじ込まれていることから、ねじ芯材４３の抜けを確実に防止することができる。
なお、図示しないが、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の内周面の部位に、その内周面の部位の直径より大径の筒状部材を圧入して埋め込む構造とすると、上述した第４実施形態と同様に、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度が弱い部位を局部的に高くすることができるとともに、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなるねじ芯材４３を使用したが、剛性樹脂材からなるねじ芯材を使用すると、さらにアウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３９】
（第５実施形態：アウタシャフトの製造方法）
次に、図１０は、図３で示した第１実施形態のアウタシャフト３０の製造方法を示す図である。なお、図３で示した構成と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、長手方向の外径を同一寸法とした中空円筒管形状の鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製のシャフト素材４５を使用している。なお、このシャフト素材４５の長手方向の一方を一端側３０ａとし、長手方向の他端側３０ｂとする。
先ず、最初の工程は、図１０（ａ）に示すように、シャフト素材４５の他端側３０ｂの内径及び外径の丸絞り加工を行なった後、内周面に軸方向に延在するスプライン溝部３５ａを形成する。また、一端側３０ａの長手方向の中央に寄った位置の内周面に、抜け止め部３８を形成するための環状の突起３８ａを形成する。
【００４０】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、一端側３０ａの開口から空洞部３０ａ１に、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の芯材３７を挿入し、その端部を突起３８ａに当接させる。
次の工程では、図１０（ｃ）に示すように、一端側３０ａの外周に対してプレス押し込み加工、或いはロータリースウェージング加工を行なうことで、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周を形成する。この際、一端側３０ａの内周に形成された突起３８ａは径方向内方に膨出していき、空洞部３０ａ１に挿入された芯材３７は、一端側３０ａの端部に向けて段階的に縮径した内周面の形状に沿って塑性変形していく。そして、径方向内方に膨出した突起３８ａは、芯材３７の他端側３０ｂへの抜けを防止する抜け止め部３８となる。
【００４１】
次の工程では、シャフト素材４５の長手方向の寸法が規定の寸法となるように切断加工を行い、端部の面取り加工等を行なう。
次の工程では、図１０（ｄ）に示すように、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周に、雄ねじ３２、雄スプライン３３を形成する。そして、シャフト素材４５全体の洗浄作業を行なうことでアウタシャフト３０が製造される。
【００４２】
本実施形態のアウタシャフト３０の製造方法によると、シャフト素材４５の一端側３０ａの空洞部３０ａ１に芯材３７を挿入しておき、一端側３０ａの縮径加工を行なうことで芯材３７を塑性変形させるだけで中実構造の一端側３０ａが形成され、肉厚管理を行なわずに一端側３０ａの座屈強度を高くした安定した品質のアウタシャフト３０を製造することができるので、アウタシャフト３０を安価に製造することができる。
【００４３】
また、シャフト素材４５の内周面に抜け止め部３８用の突起３８ａを形成しておくことで、一端側３０ａの縮径加工と同時に、芯材３７用の抜け止め部３８を簡単に形成することができる。
なお、本実施形態では、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の芯材３７を使用したが、図６に示したように剛性樹脂製の芯材３９を使用して上記の工程でアウタシャフト３０を製造すると、軽量化を図ったアウタシャフト３０を製造することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、芯材３７の端面に抜け止め部３８が当接する構造としたが、図７及び図８に示す位置で抜け止め部４０，４１を形成するために、シャフト素材４５の内周面に抜け止め部４０，４１用の突起を形成してもよい。
【００４５】
（第６実施形態：アウタシャフトの製造方法）
次に、図１１は、図９で示した第４実施形態のアウタシャフト３０の製造方法を示す図である。
本実施形態の最初の工程は、図１１（ａ）に示すように、シャフト素材４５の他端側３０ｂの内径及び外径の丸絞り加工を行なった後、内周面に軸方向に延在するスプライン溝部３５ａを形成する。
次の工程では、図１１（ｂ）に示すように、一端側３０ａの外周に対してプレス押し込み加工、或いはロータリースウェージング加工を行なうことで、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周を形成する。
【００４６】
次の工程では、図１１（ｃ）に示すように、一端側３０ａの内周面の長さ方向中央部に雌ねじ４２を形成するとともに、他端側３０ｂの開口部から挿入したねじ芯材４３を雌ねじ４２にねじ込む。
次の工程では、シャフト素材４５の長手方向の寸法が規定の寸法となるように切断加工を行い、端部の面取り加工等を行なう。
【００４７】
次の工程では、図１１（ｄ）に示すように、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周に、雄ねじ３２、雄スプライン３３を形成する。そして、シャフト素材４５全体の洗浄作業を行なうことでアウタシャフト３０が製造される。
本実施形態のアウタシャフト３０の製造方法によると、一端側３０ａの縮径加工を行なった後に、座屈強度を高める部分に雌ねじ４２を形成し、この雌ねじ４２にねじ芯材４３をねじ込むことで、肉厚管理を行なわずに一端側３０ａの座屈強度を必要とする部分を中実構造とすることができるので、軽量化を図りながら安定した品質のアウタシャフト３０を製造することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなるねじ芯材４３を使用したが、剛性樹脂材からなるねじ芯材を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図である。
【図２】ステアリング装置の側面図を示す図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図４】本発明に係るステアリング装置用シャフトの他端側の構造を示す横断面である。
【図５】図４と異なる構造のステアリング装置用シャフトの他端側の構造を示す横断面である。
【図６】本発明に係る第２実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図７】本発明に係る第３実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った要部断面である。
【図８】図７と異なる構造のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った要部断面である。
【図９】本発明に係る第４実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図１０】本発明に係る第５実施形態のステアリング装置用シャフトの製造方法を示す図である。
【図１１】本発明に係る第６実施形態のステアリング装置用シャフトの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングコラム、１２ａ…アウタコラム、１２ｂ…インナコラム、１２ｃ…転がり軸受、１２ｄ…転がり軸受、１３…ステアリングホイール、１４…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１６…ユニバーサルジョイント、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、１９…転舵輪、２０…コラム側ブラケット、２１…挿通孔、２２…車体側部材、２３…車両前方側車体ブラケット、２４…チルトピボット軸、２５ａ…クランプ部、２５ａ２…テレスコ用長孔、２６…車両後方側車体ブラケット、２６ａ…フランジ、２７…クランプ装置、２７ａ…ロッド、２７ｅ…操作レバー、２９…離脱用カプセル、３０…アウタシャフト（ステアリング装置用シャフト）、３０ａ…アウタシャフトの一端側、３０ａ１…空洞部、３０ｂ…アウタシャフトの他端側、３１…インナシャフト（嵌合する他の部材）、３３…雄スプライン、３４…軸受保持面、３５ａ〜３５ｄ…スプライン溝部（トルク伝達部）、３６ａ〜３６ｄ…スプライン軸部、３７…芯材、３７ａ…凹部、３７ｂ…凸部、３８…抜け止め部（移動拘束部）、３８ａ…突起、３９…芯材、４０，４１…抜け止め部（移動拘束部）、４３…ねじ芯材（芯材）、４５…シャフト素材、Ｆ…衝撃荷重、Ｐ１…コラム軸、Ｓ…空気抜き空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ステアリング装置の構成部材であって後端にステアリングホイールを固定するステアリング装置用シャフト及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ステアリング装置のステアリングシャフトは、車体側部材に支持されたステアリングコラムの内部に配置されて回転自在に支持されている。ステアリングシャフトの車両後端にはステアリングホイールが固定されており、ステアリングホイールを操舵してステアリングシャフトが回転し、この回転力が自在継手、伝達軸を介してステアリングギヤに伝達され、ステアリングギヤが回転運動を車両幅方向の直線運動に変換することで、タイロッドを介して転舵輪が転舵されようになっている。
【０００３】
ここで、近年のステアリングシャフトは、車両二次衝突時の運転者を保護するため、衝撃力が作用すると全長が縮まるコラプシブル構造を採用している。すなわち、ステアリングシャフトは、車両後端にステアリングホイールを固定した中空形状の第１シャフトと、この第１シャフトの車両前方側と軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達を介して係合している第２シャフトとで構成し、ステアリングホイールに衝撃力が作用すると第１シャフト及び第２シャフトのトルク伝達部が軸方向に相対移動して全長が縮まる。
【０００４】
前述した中空形状の第１シャフトの構造として、例えば特許文献１に記載されている中空形状のステアリングシャフトが知られている。このステアリングシャフトは断面が円形の中空管を素材とし、この素材の一端側の縮径加工を行なう、この縮径した一端側に、ステアリングホイールを固定するテーパ部、スプライン部、雄ねじ部などのホイール取付け部を形成している。また、素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面は、前記第２シャフトと軸方向に摺動自在に係合するセレーション加工を施している。
【特許文献１】特開平１１−２４７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のステアリングシャフトのステアリングホイールを固定する一端側は中空形状なので、一端側の縮径加工を行なうときに肉厚管理を行なわないと、薄肉形状となった一端側にテーパ部、スプライン部、雄ねじ部などのホイール取付け部を形成した場合、ステアリングホイールを固定する際に固定部が座屈変形してステアリングシャフトが沈み込むおそれがある。
【０００６】
また、このステアリングシャフトの中空形状の一端側は振動に対する剛性も低いので、振動剛性を高める二次加工が必要となる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ステアリングホイールを固定する側の座屈強度、振動剛性を高め、肉厚管理を不要として安価に製造することができるステアリング装置用シャフト及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、中空管形状の長手方向の一端側に縮径加工を施し、この縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成し、長手方向の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてなるステアリング装置用シャフトにおいて、縮径した前記一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造とした。
【０００８】
また、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用シャフトにおいて、前記芯材を合成樹脂部材とした。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のステアリング装置用シャフトにおいて、前記一端側の内周面に、前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部を設けた。
一方、請求項４の発明は、中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、前記一端側を縮径させる前に、前記一端側の空洞部に芯材を挿入しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記芯材を塑性変形させて前記一端側を中実構造とすることを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法である。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載のステアリング装置用シャフトの製造方法において、前記シャフト素材の一端側の内周面に、径方向に突出する突起を形成しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記突起を前記芯材に係合させて当該突起を前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部とした。
さらに、請求項６記載の発明は、中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、前記一端側を縮径させた後、前記他端側の開口部から前記一端側の座屈荷重を高める部位の空洞部に、軸方向の移動を拘束して芯材を埋め込むことを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るステアリング装置用シャフト及びその製造方法によると、ステアリングホイールを固定する一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造としたので、一端側の座屈強度、振動剛性を高め、肉厚管理を不要としてステアリング装置用シャフトを安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に係るステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図であり、図２はステアリング装置の側面図を示す図である。
図１において、ステアリング装置１０は、車両の水平方向に対して車両後方上がりに所定角度だけ傾斜して配置されており、ステアリングシャフト１１を回動自在に支持するステアリングコラム１２を有する。ステアリングシャフト１１には、その後端にステアリングホイール１３が装着され、ステアリングシャフト１１の前端にはユニバーサルジョイント１４を介して中間シャフト１５が連結されている。中間シャフト１５にはその前端にユニバーサルジョイント１６を介してラックアンドピニオン機構等からなるステアリングギヤ１７が連結されている。このステアリングギヤ１７の出力軸がタイロッド１８を介して転舵輪１９に連結されている。
【００１２】
そして、運転者がステアリングホイール１３を操舵すると、ステアリングシャフト１１、ユニバーサルジョイント１４、中間シャフト１５、ユニバーサルジョイント１６を介してその回転力がステアリングギヤ１７に伝達され、ラックアンドピニオン機構で回転運動が車両幅方向の直線運動に変換されてタイロッド１８を介して転舵輪１９を転舵する。
ステアリングシャフト１１は、図２に示すように、ステアリングホイール１３（図２では不図示）を固定したアウタシャフト３０と、このアウタシャフト３０にスプライン結合されてコラム軸Ｐ１方向に摺動自在に係合されたインナシャフト３１とで構成されている。
【００１３】
ステアリングコラム１２は、アウタコラム１２ａと、このアウタコラム１２ａにコラム軸Ｐ１方向に摺動自在に保持されたインナコラム１２ｂとで構成され、インナコラム１２ｂの車両前方側端部の内周面に配設された転がり軸受１２ｃ及びアウタコラム１２ａの車両前方側端部の内周面に配設された転がり軸受１２ｄによってステアリングシャフト１１が回転自在に支持されている。
【００１４】
そして、インナコラム１２ｂの車両前方側（ユニバーサルジョイント１４側）は、コ字形状のコラム側ブラケット２０が固定されており、このコラム側ブラケット２０に挿通孔２１が形成されている。また、車体側部材２２に固定した車両前方側車体ブラケット２３にも挿通孔（不図示）が形成されており、この挿通孔とコラム側ブラケット２０の挿通孔２１の軸芯を一致させてチルトピボット軸２４を挿通することで、インナコラム１２ｂの車両前方側が車体側部材２２にチルト可能に軸支されている。
【００１５】
また、アウタコラム１２ａの車両前方側には、インナコラム１２ｂの外周を包持する車幅方向に離間した一対のクランプ部（図２では一方のクランプ部２５ａのみ示す）が一体に形成されており、これら一対のクランプ部２５ａを、車体側部材２２に固定した車両後方側車体ブラケット２６が車幅方向から挟み込んでいるとともに、車両後方側車体ブラケット２６に、一対のクランプ部２５ａが互いに近接する方向に弾性変形させてコラム軸Ｐ１方向に相対移動不能となるようにインナコラム１２ｂをクランプするクランプ装置２７が備えられている。
【００１６】
車両後方側車体ブラケット２６は、フランジ２６ａと、このフランジ２６ａから上下方向に延在して車幅方向に離間配置されている一対の側板（不図示）とを備えている。フランジ２６ａには、車両後方側の端部に離脱用カプセル２９が嵌め込まれており、この離脱用カプセル２９は固定ボルトを介して車体側部材２２に固定されている。
クランプ装置２７は、車両後方側車体ブラケット２６の車幅方向に離間して配置されている側板（不図示）及び一対のクランプ部２５ａのテレスコ用長孔２５ａ２に挿通している締付けロッド２７ａと、締め付けロッド２７ａのねじ側に外観されている固定カム（不図示）、可動カム（不図示）及び調整ナット（不図示）と、可動カムに固定された操作レバー２７ｅとを備えている。
【００１７】
（第１実施形態：アウタシャフトの構造）
図３から図５は、ステアリングシャフト１１を構成する第１実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。図３は、第１実施形態のアウタシャフト３０の軸方向に沿った断面であり、図４は、アウタシャフト３０の他端側の構造を示す横断面であり、図５は、図４と異なるアウタシャフト３０の他端側の構造を示す横断面である。
【００１８】
本実施形態のアウタシャフト３０は、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の中空管形状の部材であり、一端側３０ａは端部に向かうにしたがい段階的に縮径された形状とされ、他端側３０ｂは同一寸法の外径で形成されている。
アウタシャフト３０の一端側３０ａは、最も縮径されている端部側の外周に雄ねじ３２が形成され、この雄ねじ３２に対して他端側３０ｂに隣接して拡径した位置の外周に雄スプライン３３が形成され、雄スプライン３３に対して他端側３０ｂに寄った位置の外周に、前述した転がり軸受１２ｄの内輪が嵌合する軸受保持面３４が形成されている。
【００１９】
そして、図示しないが、このアウタシャフト３０の一端側３０ａの雄スプライン３３に、ステアリングホイール１３の軸穴に形成した雌スプラインを係合し、ステアリングホイール１３の軸穴から突出した雄ねじ３２にナットを締め付けることで、一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３が固定される。
一方、アウタシャフト３０の他端側３０ｂの内周面には、図３及び図４に示すように、軸方向に延在するスプライン溝部３５ａ〜３５ｄが周方向に所定間隔をあけて形成されている。これらスプライン溝部３５ａ〜３５ｄは、インナシャフト３１の外周に形成したスプライン軸部３６ａ〜３６ｅに係合する。ここで、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ｃは、インナシャフト３１の２条のスプライン軸部３６ｃ，３６ｄが係合する溝幅に設定されており、これによりスプライン溝部３５ｃとスプライン軸部３６ｃ，３６ｄとの間には、外気と連通する空気抜き空間Ｓが画成されている。なお、図５に示すように、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ａ〜３５ｅの溝底と、インナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅの軸頂部とが離間する構造として、それら溝底及び軸頂部の間に、外気と連通する空気抜き空間Ｓを画成してもよい。
【００２０】
ここで、一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。この芯材３７は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａは中実構造とされている。
【００２１】
そして、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面には、一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出して形成された環状の抜け止め部３８が当接しており、この抜け止め部３８が一方の端面に当接している芯材３７は、他端側３０ｂ（図３の左側）への抜けが防止されている。
次に、本実施形態のアウタシャフト３０を使用したステアリング装置１０の動作及び作用効果について説明する。
【００２２】
ステアリング装置１０のテレスコ調整を行なうには、図２に示すように、一対のクランプ部２５ａが互いに離間する方向にクランプ装置２７の操作レバー２７ｅを回動する。これにより、車両後方側車体ブラケット２６の一対の側板の締付けが解除され、一対のクランプ部２５ａによるインナコラム１２ｂのクランプが解除されるので、締付けロッド２７ａをテレスコ用長孔２５ａ２の長軸方向にスライドさせながら、アウタコラム１２ａをコラム軸Ｐ１方向に移動させていき、ステアリングホイール１３を車両前後方向の所定位置まで移動する。
【００２３】
そして、一対のクランプ部２５ａが互いに近接する方向にクランプ装置２７の操作レバー２７ｅを回動する。これにより、車両後方側車体ブラケット２６の一対の側板が互いに近接する方向に締付けられ、一対のクランプ部２５ａの内周面で画成される円が縮径し、インナコラム１２ｂの外周面の略全域に当接するので、一対のクランプ部２５ａがコラム軸Ｐ１方向に移動不能とされながらインナコラム１２ｂにクランプし、テレスコ調整が完了する。
【００２４】
一方、車両の二次衝突時に、運転者からステアリングホイール１３に車両前方を向く衝撃荷重（図２の符号Ｆ）が入力すると、ステアリングホイール１３からステアリングシャフト１１を介してステアリングコラム１２に衝撃荷重が加わる。
この際、ステアリングホイール１３から衝撃荷重Ｆが入力したステアリングシャフト１１は、スプライン溝部３５ａ〜３５ｄがインナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅに摺動しながらアウタシャフト３０が車両前方側に移動して全長が縮まることで、運転者を保護する。そして、ステアリングシャフト１１の全長が縮まるときには、アウタシャフト３０のスプライン溝部３５ｃとインナシャフト３１のスプライン軸部３６ｃ，３６ｄとの間に画成した空気抜き空間Ｓ（図４参照）、或いはアウタシャフト３０のスプライン溝部３５ａ〜３５ｅの溝底とインナシャフト３１のスプライン軸部３６ａ〜３６ｅの軸頂部との間に画成した空気抜き空間Ｓ（図５参照）から、アウタシャフト３０及びインナシャフト３１の間に溜まっている空気が直ぐに外気に排出されるので、ステアリングシャフト１１の縮み動作がスムーズに行なわれる。
【００２５】
また、ステアリングコラム１２に衝撃荷重が加わると、アウタコラム１２ａを車体側部材２２に支持している車両後方側車体ブラケット２６に車両前方側への衝撃力が入力する。
このとき、車両後方側車体ブラケット２６のフランジ２６ａの車両後方側は、離脱用カプセル２９を介して車体側部材２２に固定されており、フランジ２６ａに車両前方側への衝撃力が入力すると、離脱用カプセル２９からフランジ２６ａが抜け出しながら衝撃力を吸収する。
【００２６】
そして、本実施形態のアウタシャフト３０一端側３０ａは、段階的に縮径される際に薄肉の肉厚形状となっても、空洞部３０ａ１に金属材料からなる芯材３７が埋め込まれて座屈強度が高い中実構造となっているので、一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３を固定する際に雄スプライン３３や雄ねじ３２が座屈せず、アウタシャフト３０が沈み込むおそれがない。
【００２７】
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１に芯材３７を埋め込むと振動剛性も高くなるので、エンジンの振動等がステアリングホイール１３に伝達しにくくなる。
さらに、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面に、一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出した抜け止め部３８が当接して芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止しているので、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性は長期に渡って維持される。
【００２８】
したがって、本実施形態のアウタシャフト３０は、一端側３０ａの座屈強度を高めてステアリングホイール１３を確実に固定することができるとともに、一端側３０ａの振動剛性を高めてステアリングホイール１３に伝わる振動を抑制し、ステアリングホイール１３が振動することによる運転者の違和感を低減することができる。
【００２９】
（第２実施形態：アウタシャフトの構造）
次に、図６は、第２実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。なお、図３で示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態のアウタシャフト３０は、一端側３０ａの空洞部３０ａ１に、合成樹脂製の中実の芯材３９が埋め込まれている。この芯材３９は、一端側３０ａの軸受保持面３４が形成されている位置の空洞部３０ａ１では大きな外径とされ、雄スプライン３３が形成されている位置の空洞部３０ａ１まで徐々に縮径されていき、雄ねじ３２が形成されている位置の空洞部３０ａ１では最も小さな外径で埋め込まれている。これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａは中実構造とされている。
【００３０】
そして、芯材３７の他端側３０ｂに位置する一方の端面に環状の抜け止め部３８が当接し、芯材３９の他端側３０ｂ（図６の左側）への抜けが防止されている。
本実施形態によると、第１実施形態と同様に、一端側３０ａの座屈強度を高めてステアリングホイール１３を確実に固定することができ、一端側３０ａの振動剛性を高めてステアリングホイール１３に伝わる振動を抑制し、運転者の違和感を低減することができるとともに、合成樹脂製の芯材３９を使用することで、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３１】
（第３実施形態のアウタシャフトの構造）
次に、図７及び図８は第３実施形態のアウタシャフト３０の一端側３０ａを示す図である。
図７で示すアウタシャフト３０の一端側３０ａには、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。
そして、一端側３０ａの軸受保持面３４を形成している位置の内周面には、径方向内方に突出した環状の抜け止め部４０が形成され、この環状の抜け止め部４０に密着した状態で、芯材３７の大きな外径の部分の一部に環状の凹部３７ａが形成されている。
【００３２】
このように、芯材３７の大きな外径の部分の一部に凹部３７ａが形成されており、この凹部３７ａに一端側３０ａの内周面から径方向内方に突出する抜け止め部４０が密着しているので、芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止することができ、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性を長期に渡って維持することができる。
【００３３】
また、図８で示すアウタシャフト３０の一端側３０ａにも、鉄、或いはアルミニウム合金等の金属材料からなる中実の芯材３７が埋め込まれている。
そして、一端側３０ａの雄ねじ３２を形成している位置の内周面に、径方向外方に凹んだ環状の抜け止め部４１が形成され、この抜け止め部４１に密着した状態で、芯材３７の最も小さな外径の部分の一部に環状の凸部３７ｂが形成されている。
【００３４】
このように、芯材３７の小さな外径の部分の一部に凸部３７ｂが形成されており、この凸部３７ｂに一端側３０ａの最も内径の小さい内周面に径方向外方に凹んだ抜け止め部４１が密着しているので、芯材３７が空洞部３０ａ１から抜けるのを確実に防止することができ、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度及び振動剛性を長期に渡って維持することができる。
【００３５】
（第４実施形態：アウタシャフトの構造）
次に、図９は、第４実施形態のアウタシャフト３０の構造を示すものである。
本実施形態は、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の内周面に雌ねじ４２が形成されている。
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１には、他端側３０ｂの開口部から鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなる外周に雄ねじを形成したねじ芯材４３が挿入されてきて、雌ねじ４２にねじ込まれている。
【００３６】
これにより、アウタシャフト３０の一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の部位が中実構造とされている。
本実施形態によると、アウタシャフト３０の一端側３０ａの端部にステアリングホイール１３を固定する際には、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成した位置に対して他端側３０ｂ側に寄った位置に大きな座屈荷重が加わるが、その大きな座屈荷重が加わる位置にねじ芯材４３をねじ込んで座屈強度が高い中実構造としているので、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度が弱い部位を局部的に高くすることができる。
【００３７】
また、一端側３０ａの空洞部３０ａ１の全域に鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなる芯材を埋め込む構造と比較して、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
さらに、一端側３０ａの内周面に形成した雌ねじ３２にねじ芯材４３がねじ込まれていることから、ねじ芯材４３の抜けを確実に防止することができる。
なお、図示しないが、一端側３０ａの雄スプライン３３を形成している位置と軸受保持面３４を形成している位置との間の内周面の部位に、その内周面の部位の直径より大径の筒状部材を圧入して埋め込む構造とすると、上述した第４実施形態と同様に、アウタシャフト３０の一端側３０ａの座屈強度が弱い部位を局部的に高くすることができるとともに、アウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなるねじ芯材４３を使用したが、剛性樹脂材からなるねじ芯材を使用すると、さらにアウタシャフト３０の軽量化を図ることができる。
【００３９】
（第５実施形態：アウタシャフトの製造方法）
次に、図１０は、図３で示した第１実施形態のアウタシャフト３０の製造方法を示す図である。なお、図３で示した構成と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
本実施形態は、長手方向の外径を同一寸法とした中空円筒管形状の鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製のシャフト素材４５を使用している。なお、このシャフト素材４５の長手方向の一方を一端側３０ａとし、長手方向の他端側３０ｂとする。
先ず、最初の工程は、図１０（ａ）に示すように、シャフト素材４５の他端側３０ｂの内径及び外径の丸絞り加工を行なった後、内周面に軸方向に延在するスプライン溝部３５ａを形成する。また、一端側３０ａの長手方向の中央に寄った位置の内周面に、抜け止め部３８を形成するための環状の突起３８ａを形成する。
【００４０】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、一端側３０ａの開口から空洞部３０ａ１に、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の芯材３７を挿入し、その端部を突起３８ａに当接させる。
次の工程では、図１０（ｃ）に示すように、一端側３０ａの外周に対してプレス押し込み加工、或いはロータリースウェージング加工を行なうことで、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周を形成する。この際、一端側３０ａの内周に形成された突起３８ａは径方向内方に膨出していき、空洞部３０ａ１に挿入された芯材３７は、一端側３０ａの端部に向けて段階的に縮径した内周面の形状に沿って塑性変形していく。そして、径方向内方に膨出した突起３８ａは、芯材３７の他端側３０ｂへの抜けを防止する抜け止め部３８となる。
【００４１】
次の工程では、シャフト素材４５の長手方向の寸法が規定の寸法となるように切断加工を行い、端部の面取り加工等を行なう。
次の工程では、図１０（ｄ）に示すように、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周に、雄ねじ３２、雄スプライン３３を形成する。そして、シャフト素材４５全体の洗浄作業を行なうことでアウタシャフト３０が製造される。
【００４２】
本実施形態のアウタシャフト３０の製造方法によると、シャフト素材４５の一端側３０ａの空洞部３０ａ１に芯材３７を挿入しておき、一端側３０ａの縮径加工を行なうことで芯材３７を塑性変形させるだけで中実構造の一端側３０ａが形成され、肉厚管理を行なわずに一端側３０ａの座屈強度を高くした安定した品質のアウタシャフト３０を製造することができるので、アウタシャフト３０を安価に製造することができる。
【００４３】
また、シャフト素材４５の内周面に抜け止め部３８用の突起３８ａを形成しておくことで、一端側３０ａの縮径加工と同時に、芯材３７用の抜け止め部３８を簡単に形成することができる。
なお、本実施形態では、鉄、或いはアルミニウム合金等からなる金属製の芯材３７を使用したが、図６に示したように剛性樹脂製の芯材３９を使用して上記の工程でアウタシャフト３０を製造すると、軽量化を図ったアウタシャフト３０を製造することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、芯材３７の端面に抜け止め部３８が当接する構造としたが、図７及び図８に示す位置で抜け止め部４０，４１を形成するために、シャフト素材４５の内周面に抜け止め部４０，４１用の突起を形成してもよい。
【００４５】
（第６実施形態：アウタシャフトの製造方法）
次に、図１１は、図９で示した第４実施形態のアウタシャフト３０の製造方法を示す図である。
本実施形態の最初の工程は、図１１（ａ）に示すように、シャフト素材４５の他端側３０ｂの内径及び外径の丸絞り加工を行なった後、内周面に軸方向に延在するスプライン溝部３５ａを形成する。
次の工程では、図１１（ｂ）に示すように、一端側３０ａの外周に対してプレス押し込み加工、或いはロータリースウェージング加工を行なうことで、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周を形成する。
【００４６】
次の工程では、図１１（ｃ）に示すように、一端側３０ａの内周面の長さ方向中央部に雌ねじ４２を形成するとともに、他端側３０ｂの開口部から挿入したねじ芯材４３を雌ねじ４２にねじ込む。
次の工程では、シャフト素材４５の長手方向の寸法が規定の寸法となるように切断加工を行い、端部の面取り加工等を行なう。
【００４７】
次の工程では、図１１（ｄ）に示すように、一端側３０ａの端部に向かうにしたがい段階的に縮径された外周に、雄ねじ３２、雄スプライン３３を形成する。そして、シャフト素材４５全体の洗浄作業を行なうことでアウタシャフト３０が製造される。
本実施形態のアウタシャフト３０の製造方法によると、一端側３０ａの縮径加工を行なった後に、座屈強度を高める部分に雌ねじ４２を形成し、この雌ねじ４２にねじ芯材４３をねじ込むことで、肉厚管理を行なわずに一端側３０ａの座屈強度を必要とする部分を中実構造とすることができるので、軽量化を図りながら安定した品質のアウタシャフト３０を製造することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、鉄、アルミニウム合金等の金属材料からなるねじ芯材４３を使用したが、剛性樹脂材からなるねじ芯材を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るステアリング装置を組付けた車両を示す全体構成図である。
【図２】ステアリング装置の側面図を示す図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図４】本発明に係るステアリング装置用シャフトの他端側の構造を示す横断面である。
【図５】図４と異なる構造のステアリング装置用シャフトの他端側の構造を示す横断面である。
【図６】本発明に係る第２実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図７】本発明に係る第３実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った要部断面である。
【図８】図７と異なる構造のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った要部断面である。
【図９】本発明に係る第４実施形態のステアリング装置用シャフトの軸方向に沿った断面である。
【図１０】本発明に係る第５実施形態のステアリング装置用シャフトの製造方法を示す図である。
【図１１】本発明に係る第６実施形態のステアリング装置用シャフトの製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ステアリング装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ステアリングコラム、１２ａ…アウタコラム、１２ｂ…インナコラム、１２ｃ…転がり軸受、１２ｄ…転がり軸受、１３…ステアリングホイール、１４…ユニバーサルジョイント、１５…中間シャフト、１６…ユニバーサルジョイント、１７…ステアリングギヤ、１８…タイロッド、１９…転舵輪、２０…コラム側ブラケット、２１…挿通孔、２２…車体側部材、２３…車両前方側車体ブラケット、２４…チルトピボット軸、２５ａ…クランプ部、２５ａ２…テレスコ用長孔、２６…車両後方側車体ブラケット、２６ａ…フランジ、２７…クランプ装置、２７ａ…ロッド、２７ｅ…操作レバー、２９…離脱用カプセル、３０…アウタシャフト（ステアリング装置用シャフト）、３０ａ…アウタシャフトの一端側、３０ａ１…空洞部、３０ｂ…アウタシャフトの他端側、３１…インナシャフト（嵌合する他の部材）、３３…雄スプライン、３４…軸受保持面、３５ａ〜３５ｄ…スプライン溝部（トルク伝達部）、３６ａ〜３６ｄ…スプライン軸部、３７…芯材、３７ａ…凹部、３７ｂ…凸部、３８…抜け止め部（移動拘束部）、３８ａ…突起、３９…芯材、４０，４１…抜け止め部（移動拘束部）、４３…ねじ芯材（芯材）、４５…シャフト素材、Ｆ…衝撃荷重、Ｐ１…コラム軸、Ｓ…空気抜き空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管形状の長手方向の一端側に縮径加工を施し、この縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成し、長手方向の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてなるステアリング装置用シャフトにおいて、
縮径した前記一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造としたことを特徴とするステアリング装置用シャフト。
【請求項２】
前記芯材を、合成樹脂部材としたことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置用シャフト。
【請求項３】
前記一端側の内周面に、前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のステアリング装置用シャフト。
【請求項４】
中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、
前記一端側を縮径させる前に、前記一端側の空洞部に芯材を挿入しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記芯材を塑性変形させて前記一端側を中実構造とすることを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法。
【請求項５】
前記シャフト素材の一端側の内周面に、径方向に突出する突起を形成しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記突起を前記芯材に係合させて当該突起を前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部とすることを特徴とする請求項４記載のステアリング装置用シャフトの製造方法。
【請求項６】
中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、
前記一端側を縮径させた後、前記他端側の開口部から前記一端側の座屈荷重を高める部位の空洞部に、軸方向の移動を拘束して芯材を埋め込むことを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法。
【請求項１】
中空管形状の長手方向の一端側に縮径加工を施し、この縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成し、長手方向の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてなるステアリング装置用シャフトにおいて、
縮径した前記一端側の空洞部に芯材を埋め込むことで当該一端側を中実構造としたことを特徴とするステアリング装置用シャフト。
【請求項２】
前記芯材を、合成樹脂部材としたことを特徴とする請求項１記載のステアリング装置用シャフト。
【請求項３】
前記一端側の内周面に、前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のステアリング装置用シャフト。
【請求項４】
中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、
前記一端側を縮径させる前に、前記一端側の空洞部に芯材を挿入しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記芯材を塑性変形させて前記一端側を中実構造とすることを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法。
【請求項５】
前記シャフト素材の一端側の内周面に、径方向に突出する突起を形成しておき、前記一端側の縮径加工と同時に、前記突起を前記芯材に係合させて当該突起を前記芯材の軸方向の移動を拘束する移動拘束部とすることを特徴とする請求項４記載のステアリング装置用シャフトの製造方法。
【請求項６】
中空管形状としたシャフト素材の一端側に縮径加工を施し、その縮径させた一端側にステアリングホイールを固定するためのホイール取付け部を形成するとともに、前記シャフト素材の他端側の内外両周面の何れか一方の周面に、嵌合する他の部材に対して軸方向の相対移動を可能とし、且つ回転方向の移動を規制するトルク伝達部を設けてステアリング装置用シャフトを製造する方法において、
前記一端側を縮径させた後、前記他端側の開口部から前記一端側の座屈荷重を高める部位の空洞部に、軸方向の移動を拘束して芯材を埋め込むことを特徴とするステアリング装置用シャフトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１８９２２３（Ｐ２００８−１８９２２３Ａ）
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７６７９（Ｐ２００７−２７６７９）
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２１日（２００８．８．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月７日（２００７．２．７）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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