JP7103859B2 - Exterior parts and manufacturing method of exterior parts - Google Patents
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Description
本発明は、外装部品及び外装部品の製造方法に関する。 The present invention relates to an exterior part and a method for manufacturing the exterior part.
ステアリング装置は、左右方向に開口する筒状の外装部品を備え、この外装部品内に転舵軸を収容している。また、このような外装部品については、従来金属製のハウジング単体で構成されていたが、近年軽量化を図るため、樹脂部品（樹脂パイプ）と金属部品（金属製のハウジング）とを組み合わせて成る外装部品が開発されている（下記特許文献参照）。 The steering device includes a cylindrical exterior component that opens in the left-right direction, and the steering shaft is housed in the exterior component. In addition, such exterior parts have conventionally been composed of a single metal housing, but in recent years, in order to reduce the weight, resin parts (resin pipes) and metal parts (metal housings) are combined. Exterior parts have been developed (see patent documents below).
外装部品を製造する方法（樹脂部品と金属部品を接合する方法）として、例えば、樹脂パイプの端面に突出する被嵌合部を形成する一方で、金属部品の方に穴状の嵌合部を形成し、被嵌合部を嵌合部内に挿入して嵌合させる方法が挙げられる。このような方法において、被嵌合部を嵌合部内に挿入する際、樹脂パイプが必要以上に嵌合部内に挿入されないようにするため、被嵌合部が形成された樹脂パイプの端面が金属部品に突き当たるように構成される。 As a method of manufacturing an exterior part (a method of joining a resin part and a metal part), for example, while forming a fitted portion protruding from the end face of a resin pipe, a hole-shaped fitting portion is formed toward the metal part. Examples thereof include a method of forming and inserting the fitted portion into the fitting portion to fit the fitting portion. In such a method, when the fitted portion is inserted into the fitting portion, the end face of the resin pipe on which the fitted portion is formed is made of metal so that the resin pipe is not inserted into the fitting portion more than necessary. It is configured to hit a part.
しかしながら、上記構造によれば、外装部品に軸方向（嵌合方向）荷重、ねじり荷重、及び曲げ荷重（以下、これらをまとめて単に荷重と称する）が作用すると、被嵌合部と端面（金属部品と突き当たる面）とが交わる隅部に応力が集中し易い。 However, according to the above structure, when an axial (fitting direction) load, a torsional load, and a bending load (hereinafter, these are collectively simply referred to as a load) act on the exterior parts, the fitted portion and the end face (metal). Stress tends to concentrate in the corner where the part (the surface that abuts) intersects.
本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、隅部に応力が集中し難い外装部品及びその外装部品の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been created to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an exterior component in which stress is unlikely to be concentrated in a corner portion and a method for manufacturing the exterior component.
前記課題を解決するため、本発明に係る外装部品は、筒状の樹脂部品と筒状の金属部品とを接合して成り、車両の車輪の転舵を行う転舵軸を収容する外装部品であって、前記樹脂部品の端面には、被嵌合部が形成され、前記金属部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部と、前記端面に突き当たる突き当て面と、が形成され、前記樹脂部品の端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記金属部品の突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部は、Ｒ形状となっていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the exterior part according to the present invention is an exterior part formed by joining a tubular resin part and a tubular metal part and accommodating a steering shaft for steering the wheels of a vehicle. A fitted portion is formed on the end surface of the resin part, and the metal part is formed with a fitting portion that fits on the fitted portion and an abutting surface that abuts on the end face. The corner portion formed by the end face of the resin part and the fitted portion, and the corner portion formed of the abutting surface of the metal part and the fitting portion are R-shaped. It is characterized by that.
前記課題を解決するため、本発明に係る外装部品の製造方法は、筒状の樹脂部品と筒状の金属部品とを接合して成り、車両の車輪の転舵を行う転舵軸を収容する外装部品の製造方法であって、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち一方の部品には、端面から突出する被嵌合部が形成され、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち他方の部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部及び前記端面に突き当たる突き当て面が形成され、前記端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部がＲ形状となっており、熱可塑性樹脂製の前記樹脂部品及び前記金属部品を準備する準備工程と、前記被嵌合部に嵌合部を嵌合する嵌合工程と、前記被嵌合部と前記嵌合部を嵌合した状態で、外的加熱装置により前記被嵌合部又は前記嵌合部に加圧力を加えながら前記樹脂部品に形成された前記被嵌合部又は前記嵌合部を溶融させ、前記被嵌合部と前記嵌合部とを溶着する溶着工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing an exterior part according to the present invention is formed by joining a tubular resin part and a tubular metal part, and accommodates a steering shaft for steering the wheels of a vehicle. In a method for manufacturing an exterior part, one of the resin part and the metal part is formed with a fitted portion protruding from an end face, and the other part of the resin part and the metal part is formed. , The fitting portion to be fitted to the fitted portion and the abutting surface to be abutted against the end face are formed, and the abutting surface and the fitting surface are formed in a corner portion formed by the end face and the fitted portion. The corner portion formed by the joint portion has an R shape, and the preparatory step for preparing the resin part and the metal part made of thermoplastic resin and the fitting for fitting the fitting portion to the fitting portion. The said resin part formed on the resin part while applying a pressing force to the fitted portion or the fitting portion by an external heating device in a state where the fitting portion and the fitting portion are fitted in the joining step. It is characterized by including a welding step of melting the fitted portion or the fitting portion and welding the fitted portion and the fitting portion.
前記課題を解決するため、本発明に係る外装部品の製造方法は、筒状の樹脂部品と筒状の金属部品とを接合して成り、車両の車輪の転舵を行う転舵軸を収容する外装部品の製造方法であって、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち一方の部品には、端面から突出する被嵌合部が形成され、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち他方の部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部及び前記端面に突き当たる突き当て面が形成され、前記端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部がＲ形状となっており、前記金属部品を準備する準備工程と、前記金属部品を金型内に配置する配置する配置工程と、前記金型内に樹脂を射出して前記樹脂部品を成形するインサート成形工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the method for manufacturing an exterior part according to the present invention is formed by joining a tubular resin part and a tubular metal part, and accommodates a steering shaft for steering the wheels of a vehicle. In a method for manufacturing an exterior part, one of the resin part and the metal part is formed with a fitted portion protruding from an end face, and the other part of the resin part and the metal part is formed. , The fitting portion to be fitted to the fitted portion and the abutting surface to be abutted against the end face are formed, and the abutting surface and the fitting surface are formed in a corner portion formed by the end face and the fitted portion. The corner portion composed of the joint portion has an R shape, and a preparatory step for preparing the metal part, an arrangement step for arranging the metal part in the mold, and a resin in the mold. It is characterized by including an insert molding step of injecting and molding the resin part.
本発明によれば、外装部品に対し荷重が作用すると、応力が径方向外側に分散し、外装部品の耐久性が向上する。また、本発明の製造方法によれば、樹脂部品と金属部品との固定強度が高くなる。 According to the present invention, when a load acts on an exterior component, the stress is dispersed outward in the radial direction, and the durability of the exterior component is improved. Further, according to the manufacturing method of the present invention, the fixing strength between the resin part and the metal part is increased.
次に本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。また、各実施形態において、技術的に同一要素について同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。 Next, each embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Further, in each embodiment, technically the same elements are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
（操舵装置）
図１に示すように、操舵装置１は、運転者が操作するステアリングホイール２と、ステアリングホイール２と一体で回転するステアリング軸３と、ステアリング軸３の下端に連結されたトーションバー４と、トーションバー４の下端に連結され下端にピニオン５ａを有するピニオン軸５と、ピニオン５ａに歯合するラック６ａを有するラック軸（転舵軸）６と、ラック軸６の両端に固定されたラックエンド７，７に連結するラックエンドスタッド８，８と、ラック軸６を収容する外装部品９と、を備える。また、ラックエンドスタッド８、８には操舵輪（不図示）が連結され、運転手がステアリングホイール２を回転させると、ラック軸６が左方又は右方へ移動し、操舵輪を操舵することができる。
(Steering device)
As shown in FIG. 1, the
外装部品９は、樹脂パイプであるラックカバー１０と、ラックカバー１０の両端に接合された金属製の左右のハウジング２０，２０と、を備えており、樹脂部品と金属部品とを接合して成る。
The
ラックカバー１０は、ラック軸６を収容し保護する部品である。ラックカバー１０は、円筒状に形成されており、ラックカバー１０の左端面１１（図２参照）及び右端面（不図示）は、リング状に形成されている。また、ラックカバー１０において、径方向の肉厚Ｌ１（内径から外径までの長さ。図２参照）が６ｍｍに形成されている。
なお、第１実施形態のラックカバー１０において、ラックカバー１０を形成する樹脂の種類について特に限定されず、樹脂内に強化繊維を含んだ繊維強化樹脂により形成されてもよい。
The
In the
左右のハウジング２０，２０のうち左側のハウジング２０は、ラックカバー１０の端部を保護するための部品であり、右側のハウジング２０は、ピニオン５ａとラック６ａとの歯合部分を収容し保護するための部品である。左右のハウジング２０，２０のそれぞれには、ラック軸６を配置するため、左右に延在する貫通孔２１が形成されている。なお、当該貫通孔２１は、後述する嵌合部を構成する。
Of the left and
また、ラックカバー１０と左右のハウジング２０，２０とは、嵌合により接合している。以下、嵌合構造について説明するが、ラックカバー１０の左端部と左側のハウジング２０の嵌合構造と、ラックカバー１０の右端部と右側のハウジング２０の嵌合構造は同一である。よって、ラックカバー１０の左端部と左側のハウジング２０との嵌合構造を代表例として説明し、ラックカバー１０の右端部と右側のハウジング２０の嵌合構造の説明は省略する。
Further, the rack cover 10 and the left and
図２に示すように、ラックカバー１０の左端面１１には、左方に突出する円筒状の被嵌合部１２が形成されている。被嵌合部１２は、内径がラックカバー１０の内径と同一に形成され、外径がラックカバー１０の外径より小径に形成されている。
なお、本実施形態において、左端面１１の径方向の長さＨ（図２参照）は４ｍｍとなっている。
As shown in FIG. 2, a cylindrical fitted
In the present embodiment, the radial length H (see FIG. 2) of the
被嵌合部１２は、左側のハウジング２０の貫通孔（嵌合部）２１内に挿入され内嵌し、ラックカバー１０と左側のハウジング２０とが一体になっている。なお、被嵌合部１２の外径は、ハウジング２０の貫通孔２１の径より僅かに大径に形成され、締め代が確保されている。
さらに、被嵌合部１２の挿入時、ラックカバー１０の左端面１１がハウジング２０の右端面に突き当たり、左端面１１がハウジング２０の右端面に当接した状態で接合している。以下、ハウジング２０の右端面のうちラックカバー１０の左端面１１と当接する範囲を突き当て面２２という。
The fitted
Further, when the fitted
ラックカバー１０の隅部１３（左端面１１と被嵌合部１２の外周面１２ａとが交わる部位）は、Ｒ形状を呈し、断面視で円弧状となっている。
同様に、ハウジング２０の角部２３（突き当て面２２と貫通孔２１の内周面２１ａとが交わる部位）は、Ｒ形状を呈し、断面視で円弧状となっている。
また、隅部１３と角部２３におけるＲ形状の曲率半径は、互いに同じ値に設定されている。このため、隅部１３と角部２３は、互いに倣った形状で対応しており、互いに隙間なく当接している。
The
Similarly, the
Further, the radius of curvature of the R shape at the
また、本実施形態において、Ｒ形状の曲率半径は４ｍｍに設定され、左端面１１の径方向の長さＨと同じ値になっている。このため、ラックカバー１０の左端面１１の全部が隅部１３に含まれ円弧状となっている。同様に、ハウジング２０の突き当て面２２の全部が角部２３に含まれ円弧状になっている。
Further, in the present embodiment, the radius of curvature of the R shape is set to 4 mm, which is the same value as the radial length H of the
次に作用効果について説明する。
上記した外装部品９の左側のハウジング２０に対し、例えば右方（嵌合方向）への荷重が作用すると、その荷重がラックカバー１０の左端部に伝達され、ラックカバー１０の左端部に応力が発生する。
ここで、隅部及び角部が直角に形成された従来の構造によれば、ラックカバーの左端面の最内径の部位、つまり、隅部に応力が集中し大きな荷重が作用した。
しかしながら、本実施形態によれば、ラックカバー１０の隅部１３がＲ形状に形成され、ラックカバー１０の左端部に発生する応力は、隅部１３（左端面１１）における径方向外寄りの部位に分散し易い。この結果、隅部１３（左端面１１）における径方向全域に応力が分散するようになり、ラックカバー１０の耐久性が向上する。
Next, the action and effect will be described.
When, for example, a load acts on the
Here, according to the conventional structure in which the corners and the corners are formed at right angles, stress is concentrated on the innermost innermost portion of the left end surface of the rack cover, that is, the corners, and a large load is applied.
However, according to the present embodiment, the
以上、第１実施形態について説明したが、本発明は、第１実施形態で示した数値に限定されるものでない。つまり、本発明において、左端面１１における径方向の長さＨが４ｍｍ以外に設定されてもよく、また、ラックカバー１０の厚みＬ１が６ｍｍ以外のものであってもよく、さらには、Ｒ形状の曲率半径が４ｍｍ以外に設定されてもよい。
Although the first embodiment has been described above, the present invention is not limited to the numerical values shown in the first embodiment. That is, in the present invention, the radial length H of the
また、第１実施形態において、Ｒ形状の曲率半径は、左端面１１における径方向長さＨと同じ値（４ｍｍ）となっているが、左端面１１における径方向の長さＨよりも小さく設定されてもよく、又は左端面１１における径方向の長さＨよりも大きく設定されてもよい。
Further, in the first embodiment, the radius of curvature of the R shape is the same value (4 mm) as the radial length H on the
ただし、Ｒ形状の曲率半径が左端面１１の径方向の長さＨよりも小さいと、隅部１３（左端面１１）の径方向外寄りの部位に応力が分散し難い。一方で、Ｒ形状の曲率半径が左端面１１の径方向長さＨよりも極めて大きいと、隅部１３（左端面１１）の径方向外寄りの部位に応力が集中するおそれがある。よって、Ｒ形状の曲率半径は、左端面１１における径方向の長さＨとの関係で下記の式（１）を満たすことが好ましい。
However, if the radius of curvature of the R shape is smaller than the radial length H of the
１≦（ｒ／Ｈ）≦２・・・・・式（１）
ｒ：曲率半径［ｍｍ］
Ｈ：端面の径方向の長さ［ｍｍ］
1 ≤ (r / H) ≤ 2 ... Equation (1)
r: Radius of curvature [mm]
H: Length of the end face in the radial direction [mm]
また、第１実施形態では、ラックカバー１０の被嵌合部１２がハウジング２０の貫通孔（嵌合部）２１に内嵌される例を挙げたが、図３に示すように、外装部品９Ａにおいて、ラックカバー１０Ａの被嵌合部１２Ａがハウジング２０Ａの右端部２０ａに外嵌される外装部品９Ａに本発明を適用してもよい。なお、図３に示す外装部品９Ａにおいて、ラックカバー１０Ａの隅部１３Ａとハウジング２０Ａの角部２３Ａとは、互いに対応するＲ形状となっている。
そして、このような外装部品９Ａであっても、ラックカバー１０Ａの左端部に発生する応力は、隅部１３Ａ（左端面１１Ａ）の径方向内寄りの部位に分散し易く、ラックカバー１０の耐久性が向上する。
Further, in the first embodiment, an example in which the fitted
Even with such an
また、第１実施形態及び上記変形例では、ラックカバー（樹脂部品）１０に段付き加工されてラックカバー１０に左端面１１から突出する被嵌合部１２が形成され、ハウジング（金属部品）２０に嵌合部（貫通孔）２１及び突き当て面２２が形成されているが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図４に示すように、ハウジング（金属部品）１２０に段付き加工されてハウジング１２０に右端面１２１から突出する被嵌合部１２２が形成され、ラックカバー（樹脂部品）１１０に嵌合部１１１及び突き当て面１１２が形成され、そして、右端面１２１と被嵌合部１２２とで構成される隅部１２３、及びに突き当て面１１２と嵌合部１１１とで構成される角部１１３がＲ形状となっている外装部材１０９であってもよい。
この変形例によれば、隅部１２３に作用する応力が径方向外寄りの部位に分散し易く、ハウジング１２０の耐久性が向上する。なお、このような変形例における右端面（端面）１２１の径方向の長さＨは、ハウジング１２０の外径と被嵌合部１２２の外径との差分となる。
また、このような変形例であってもハウジング（金属部品）１２０の被嵌合部１２２は、ラックカバー（樹脂部品）１１０の嵌合部１１１に外嵌される例に限定されず、内嵌されてもよい。
Further, in the first embodiment and the above-described modification, the rack cover (resin component) 10 is stepped to form a fitted
For example, as shown in FIG. 4, the housing (metal part) 120 is stepped to form a fitted
According to this modification, the stress acting on the
Further, even in such a modified example, the fitted
また、第１実施形態の外装部品９は、ラックカバー１０の被嵌合部１２をハウジング２０の貫通孔（嵌合部）２１に嵌合し接合しているが、接着剤等を使用することを排除するものではない。以下、接着剤を使用した第２実施形態について説明する。
Further, in the
（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態の外装部品９Ｂにおいて、ラックカバー１０Ｂの被嵌合部１２Ｂの外周面１２ａと、左側のハウジング２０Ｂの貫通孔２１Ｂの内周面２１ａとの間に、外周面１２ａと内周面２１ａとを接着する接着層１５が設けられている。
この接着層１５は、被嵌合部１２Ｂを貫通孔２１Ｂに挿入する前に被嵌合部１２Ｂの外周面１２ａに接着剤を塗布し、被嵌合部１２Ｂを貫通孔２１Ｂに挿入した後に接着剤を硬化させることで形成されている。
また、この接着層１５は、ラックカバー１０Ｂの隅部１３Ｂ（隅部１３Ｂに左端面１１Ｂが含まれる）とハウジング２０Ｂの角部２３Ｂ（角部２３Ｂに突き当て面２２Ｂが含まれる）との間にも介在している。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 5, in the
The
Further, the
上記した外装部品９Ｂにおいても、ラックカバー１０Ｂの左端部に発生する応力は、隅部１３Ｂの径方向外寄りの部位（左端面１１Ｂの径方向外寄りの部分）に分散し易くなり、ラックカバー１０Ｂの耐久性が向上する。また、接着層１５によりラックカバー１０Ｂとハウジング２０Ｂとの固定強度が向上し、ハウジング２０Ｂが被嵌合部１２Ｂから脱落し難くなる。
Also in the
以上、第２実施形態では、被嵌合部１２Ｂと貫通孔（嵌合部）２１Ｂの嵌合の他に接着剤（接着層１５）を使用してラックカバー１０Ｂとハウジング２０Ｂとを接合した例を挙げたが、本発明においては、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１との間に溶融した樹脂を注入し、その樹脂を硬化させてラックカバー１０とハウジング２０とを溶着してもよい。または、ラックカバー１０の成形時にハウジング２０をインサートすることで接合してもよく、このようなインサート成形による外装部品の製造方法は、金属部品２０を準備する準備工程と、金属部品２０を金型内に配置する配置する配置工程と、金型内に樹脂を射出して樹脂部品１０を成形するインサート成形工程とを含んでなる。次にラックカバー１０とハウジング２０とを溶着（接合）して外装部品９を製造する方法を説明する。
As described above, in the second embodiment, in addition to fitting the fitted
（製造方法）
外装部品９の製造方法は、準備工程と、嵌合工程と、溶着工程と、を含んでいる。
(Production method)
The method for manufacturing the
（準備工程）
準備工程は、被嵌合部１２を有するラックカバー１０と、被嵌合部１２に嵌合可能な嵌合部（貫通孔２１）を有する左右のハウジング２０，２０と、を準備する工程である。
なお、ラックカバー１０及び左右のハウジング２０，２０の形状は、第１実施形態で説明しているため、相違点に絞って説明する。
(Preparation process)
The preparation step is a step of preparing the
Since the shapes of the
ラックカバー１０の製造に使用される樹脂は、所定温度で溶融可能な熱可塑性樹脂である。なお、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ），ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの熱可塑性樹脂が挙げられるが、本発明において特に限定されない。また、熱可塑性樹脂内に強化繊維を含んだ繊維強化樹脂により形成されてもよい。
The resin used for manufacturing the
なお、ラックカバー１０と左右のハウジング２０，２０を準備した後、これらを洗浄して乾燥させる洗浄・乾燥工程とを行うことが好ましい。当該工程によれば、被嵌合部１２及び嵌合部（貫通孔２１の内周面２１ａ）に付着する異物等が除去され、後の溶着工程において被嵌合部１２と貫通孔２１との溶着強度を高めることができる。
After preparing the
（嵌合工程）
嵌合工程は、ラックカバー１０の被嵌合部１２をハウジング２０の貫通孔２１内に圧入し、被嵌合部１２を貫通孔２１に嵌合させる工程である。本工程においては、ラックカバー１０を固定するための治具や、ハウジング２０を押し込むための治具を用いたりしてもよく、圧入する方法は特に限定されない。
(Mating process)
The fitting step is a step of press-fitting the fitted
（溶着工程）
図６に示すように、溶着工程は、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１を嵌合した状態で、外的加熱装置によりハウジング２０に加圧力を加えながらラックカバー１０の被嵌合部１２の外周面（被嵌合面）１２ａを溶融させ、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１とを溶着する工程である。
(Welding process)
As shown in FIG. 6, in the welding step, with the fitted
外的加熱装置は、溶融させる部位（被嵌合部１２の外周面１２ａ）に接触することなく溶融させることができる装置である。本実施形態では、外的加熱装置として超音波溶着機を用いている。
超音波溶着機は、被嵌合部１２と貫通孔２１との接触面で摩擦熱を発生させて樹脂を溶融させる摩擦熱溶着装置の一つであり、具体的には電気エネルギを機械的振動エネルギに変換し、ホーン３０を介して機械的振動を部品に伝達して部品同士の接触面で摩擦熱を発生させる装置である。そのほか、超音波溶着機は、上記振動機能の他に、ホーン３０に当接する部品を加圧する加圧機能を有している。
The external heating device is a device capable of melting without coming into contact with the part to be melted (the outer
The ultrasonic welding machine is one of the frictional heat welding devices that generate frictional heat at the contact surface between the mated
溶着工程においては、図６に示すように、最初にラックカバー１０を固定用治具４０に取り付け、ラックカバー１０の固定を行う。なお、固定用治具４０は、固定台４１に立設された支柱部４２と、支柱部４２の上方で上下方向からラックカバー１０を挟持する一対の挟持部４３，４３とを備える。
In the welding step, as shown in FIG. 6, the
次に、ハウジング２０の外周面に超音波溶着機のホーン３０を当接させる。なお、本実施形態においては、ハウジング２０の外周面のうち上側に位置する上部２０ｂに当接している。
次に、超音波溶着機を起動させる。これにより、ホーン３０は、ハウジング２０の上部２０ｂを下方に押圧する加圧力（図６の矢印参照）を発揮するとともに、ホーン３０がハウジング２０の上部２０ｂに対し垂直方向（上下方向）に振動する。
この結果、ホーン３０の振動がハウジング２０に伝達し、ハウジング２０の内周側の上面２１ｂと、これに対向する被嵌合部１２の外周側の上面１２ｂとの界面で摩擦熱が発生する。そして、摩擦熱が所定温度を超えると、被嵌合部１２の上面１２ｂが溶融する。
被嵌合部１２の上面１２ｂが溶融した後は、ホーン３０を当てる位置を周方向に移動させる。これにより、溶融した樹脂が凝固し、ハウジング２０の上面２１ｂと被嵌合部１２の上面１２ｂとが溶着する。
Next, the
Next, the ultrasonic welding machine is started. As a result, the
As a result, the vibration of the
After the
このように、ハウジング２０の外周面に対し、ホーン３０を当てる位置を周方向に移動させて被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１との全周を溶着する。そして、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１との全周が溶着したら、外装部品９（接合体）が完成する。
In this way, the position where the
上記の製造方法によれば、金型の抜く方向を考慮する必要がなく、外装部品９を製造でき、設計の自由度が高くなる。
According to the above manufacturing method, it is not necessary to consider the direction in which the mold is pulled out, the
なお、上記した実施形態において、摩擦熱溶着装置として、ハウジング２０の外周面に対し垂直方向に振動する超音波溶着装置を用いた例を挙げたが、ハウジング２０の外周面に対し面方向に振動して摩擦熱を発生させる超音波溶着装置であってもよい。
また、本発明の外的加熱装置は、摩擦熱溶着装置（超音波溶着装置）に限定されず、電磁誘導によりハウジング２０を発熱させる高周波誘導装置を用いることも可能である。
以下、上記した外装部品９の製造方法の変形例であって、高周波誘導装置を用いた溶着工程について説明する。
In the above-described embodiment, an example in which an ultrasonic welding device that vibrates in the direction perpendicular to the outer peripheral surface of the
Further, the external heating device of the present invention is not limited to the friction heat welding device (ultrasonic welding device), and it is also possible to use a high frequency induction device that heats the
Hereinafter, a modification of the method for manufacturing the
図７に示すように、変形例に係る溶着工程において、外的加熱装置は、ハウジング２０又は被嵌合部１２に加圧力を加えるための加圧装置５０と、ハウジング２０を発熱させるための高周波誘導装置とを備えている。
高周波誘導装置は、環状のコイル部６０を備え、コイル部６０内に金属部品であるハウジング２０を配置し、電磁誘導によりハウジング２０に渦電流を発生させてハウジング２０を発熱させる装置である。
As shown in FIG. 7, in the welding step according to the modified example, the external heating device includes a pressurizing
The high-frequency induction device is a device provided with an
加圧装置５０は、ハウジング２０の外周面において周方向の一部を径方向内側に押圧し、貫通孔２１の内周面２１ａの一部を被嵌合部１２の外周面１２ａに圧接させるための装置である。
本実施形態の加圧装置５０は、回転軸５１を有する図示しない電動モータと、回転軸５１に連結するＬ字状のＬ字アーム５２と、Ｌ字アーム５２に回転自在に取り付けられた加圧ローラ５３と、を備える。
また、回転軸５１の回転軸Ｏ１から加圧ローラ５３の内側面までの距離Ｌ２は、ハウジング２０の外径よりも小さく設定されている。よって、回転軸５１をラックカバー１０と同軸上に配置し、加圧ローラ５３をハウジング２０の外周面に当接させるように配置すると、Ｌ字アーム５２の弾性変形力により加圧ローラ５３がハウジング２０の外周面を径方向内側に押圧する。なお、回転軸５１の回転により加圧ローラ５３が押圧する部位を変えることができる。
The pressurizing
The pressurizing
Further, the distance L2 from the rotating shaft O1 of the
そして、高周波誘導装置及び加圧装置５０を用いた溶着工程は、最初にラックカバー１０を固定用治具４０に取り付け、ラックカバー１０の固定を行う。
次に、加圧装置５０の電動モータの回転軸５１をラックカバー１０と同軸上に配置するとともに、Ｌ字アーム５２を撓ませながら加圧ローラ５３をハウジング２０の外周面に当接させる。なお、本実施形態においては、加圧ローラ５３は、ハウジング２０の外周面のうち上側に位置する上部２０ｂに当接し、その上部２０ｂを径方向内側（下側）に押圧している（図７の矢印参照）。
次に、高周波誘導装置のコイル部６０内にハウジング２０を配置して起動させる。これにより、ハウジング２０は電磁誘導により発熱する。なお、発熱する部位は、ハウジング２０の一部でなく全周である。
これによれば、発熱するハウジング２０を押し付けられた被嵌合部１２の上面１２ｂが溶融する。次に、回転軸５１を回転させて加圧ローラ５３が押圧する部位を変更すると、溶融した被嵌合部１２の上面１２ｂの樹脂が凝固し、ハウジング２０の内周側の上部２１ｂｂと被嵌合部１２の上面１２ｂとが溶着する。
Then, in the welding process using the high-frequency induction device and the pressurizing
Next, the rotating
Next, the
According to this, the
そして、ハウジング２０の外周面に対して加圧ローラ５３が当接する位置を周方向に移動させ、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１の内周面２１ａとの全周を溶着させ、被嵌合部１２と貫通孔（嵌合部）２１との全周が溶着したら外装部品９が完成する。
Then, the position where the
なお、本発明において、高周波誘導装置により加熱されるハウジング２０の金属材料は、電磁誘導により加熱できれば特に限定されない。
In the present invention, the metal material of the
以上、溶着工程の変形例を説明したが、上記外装部品９の製造方法において、準備工程後であって嵌合工程前に粗面化処理工程を行ってもよい。
粗面化処理工程は、金属部品側の嵌合面（ハウジング２０の内周面２１ａ）に微細な凹凸に形成する工程である。当該工程によれば、溶着工程で溶融した樹脂が微細な凹凸内に入り込んで固着強度が向上する。
嵌合面に微細な凹凸に形成する方法としては、ハウジング２０の内周面２１ａにエッチング処理又はレーザー加工を行う方法が挙げられる。このエッチング処理又はレーザー加工によれば、内周面２１ａが削られ（微細な凹部が形成され）、内周面全体が微細な凹凸となる。
Although the modification of the welding step has been described above, in the method for manufacturing the
The roughening treatment step is a step of forming fine irregularities on the fitting surface (inner
Examples of the method of forming fine irregularities on the fitting surface include a method of etching or laser processing the inner
なお、上記方法により内周面に凹部を形成すると、溶着工程で凹部内から空気が抜け出し難く、溶融した樹脂が凹部に流入しない又は流入する量が少なくなるおそれ（エア噛みのおそれ）がある。よって、粗面化処理工程を実施する場合には、溶着工程において摩擦熱溶着装置（超音波溶着装置、振動溶着装置）を用いて溶着することが好ましい。この摩擦熱溶着装置によれば、ハウジング２０が振動して凹部内から空気が抜け出し易くなり、エア噛みのおそれを低減できる。
If the concave portion is formed on the inner peripheral surface by the above method, it is difficult for air to escape from the concave portion in the welding process, and the molten resin may not flow into the concave portion or the amount of the molten resin may decrease (there is a risk of air biting). Therefore, when the roughening treatment step is carried out, it is preferable to perform welding using a frictional heat welding device (ultrasonic welding device, vibration welding device) in the welding step. According to this frictional heat welding device, the
（実施例）
つぎに、実施例について説明する。
実施例では、隅部１３及び角部２３の曲率半径ｒが２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、８ｍｍ、１５ｍｍに形成された外装部品を用意し、各外装部品に対して左右方向（嵌合）に圧縮する荷重をかけ、隅部１３に作用する最大応力値を測定した。
また、比較例として、隅部１３及び角部２３が直角に形成され、Ｒ形状となっていない外装部品（曲率半径ｒが０ｍｍ）を用意し、外装部品に対して左右方向（嵌合）に圧縮する荷重をかけ、隅部に作用する最大応力値を測定した。
なお、実施例及び比較例における各外装部品は、曲率半径以外の構成は、第１実施形態で説明した外装部品と同一である。つまり、ラックカバー１０の肉厚Ｌ１は６ｍｍであり、左端面１１における径方向の長さＨは４ｍｍであり、被嵌合部１２が貫通孔（嵌合部）２１に単に内嵌することでラックカバー１０と左右のハウジング２０，２０とが接合している。
また、測定された最大応力値について図８に示す。なお、図８における横軸は、曲率半径ｒを左端面１１の径方向の長さで除算した値となっている。
(Example)
Next, an embodiment will be described.
In the embodiment, exterior parts formed so that the radius of curvature r of the
Further, as a comparative example, an exterior part (with a radius of curvature r of 0 mm) in which the
Each of the exterior parts in the examples and the comparative examples has the same configuration as the exterior parts described in the first embodiment except for the radius of curvature. That is, the wall thickness L1 of the
Further, the measured maximum stress value is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 8 is a value obtained by dividing the radius of curvature r by the radial length of the
図８に示すように、比較例（曲率半径ｒが０ｍｍの外装部品）よりも実施例（曲率半径ｒが２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、１５ｍｍの外装部品）の方が小さい最大応力値を示した。
よって、隅部１３及び角部２３をＲ形状とすることで、隅部１３及び角部２３に発生する応力の集中を抑制できることがわかった。
As shown in FIG. 8, the maximum stress value was smaller in the examples (exterior parts having a radius of curvature r of 2 mm, 3 mm, 4 mm, and 15 mm) than in the comparative example (exterior parts having a radius of curvature r of 0 mm).
Therefore, it was found that the concentration of stress generated in the
また、実施例において、曲率半径ｒが４ｍｍ以上になると、大きく最大応力値が減少した。つまり、左端面１１の全部が円弧状となると、隅部１３に発生する応力の集中を適切に分散できることがわかった。
一方で、曲率半径ｒが８ｍｍを超えると、最大応力値が上昇した。これは、曲率半径ｒが大きすぎると、隅部１３の径方向外寄りに応力が集中し、隅部１３の径方向全域に適切に分散しなかったためと考える。
Further, in the example, when the radius of curvature r was 4 mm or more, the maximum stress value was greatly reduced. That is, it was found that when the entire
On the other hand, when the radius of curvature r exceeds 8 mm, the maximum stress value increases. It is considered that this is because if the radius of curvature r is too large, the stress is concentrated outward in the radial direction of the
以上から、Ｒ形状の曲率半径ｒは、左端面１１の径方向の長さＨとの関係で下記式（１）を満たすことが好ましいことが判った。
１≦（ｒ／Ｈ）≦２・・・・・式（１）
ｒ：曲率半径［ｍｍ］
Ｈ：端面の径方向の長さ［ｍｍ］
From the above, it was found that the radius of curvature r of the R shape preferably satisfies the following equation (1) in relation to the radial length H of the
1 ≤ (r / H) ≤ 2 ... Equation (1)
r: Radius of curvature [mm]
H: Length of the end face in the radial direction [mm]
１ 操舵装置
６ ラック軸
６ａ ラック
９，９Ａ，９Ｂ 外装部品
１０，１０Ａ，１０Ｂ ラックカバー（樹脂部品）
１１，１１Ａ，１１Ｂ 左端面（端面）
１２，１２Ａ，１２Ｂ 被嵌合部
１３，１３Ａ，１３Ｂ 隅部
２０，２０Ａ，２０Ｂ ハウジング（金属部品）
２１，２１Ｂ 貫通孔（嵌合部）
２２，２２Ｂ 突き当て面
２３，２３Ａ，２３Ｂ 角部
３０ ホーン
４０ 固定用治具
５０ 加圧装置
５１ 回転軸
６０ コイル部
１１０ ラックカバー（樹脂部品）
１１１ 嵌合部
１１２ 突き当て面
１１３ 角部
１２０ ハウジング（金属部品）
１２１ 右端面（端面）
１２２ 被嵌合部
１２３ 隅部
11, 11A, 11B Left end face (end face)
12, 12A, 12B Fitted
21,21B through hole (fitting part)
22,
111
121 Right end face (end face)
122
Claims (5)
前記樹脂部品及び前記金属部品のうち一方の部品には、端面から突出する被嵌合部が形成され、
前記樹脂部品及び前記金属部品のうち他方の部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部及び前記端面に突き当たる突き当て面が形成され、
前記端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部は、Ｒ形状となっていることを特徴とする外装部品。 It is an exterior part that is made by joining a tubular resin part and a tubular metal part and accommodates a steering shaft that steers the wheels of a vehicle.
One of the resin part and the metal part is formed with a fitted portion protruding from the end face.
The resin part and the other part of the metal part are formed with a fitting portion to be fitted to the fitting portion and an abutting surface to be abutted against the end face.
An exterior component characterized in that a corner portion composed of the end surface and the fitted portion and a corner portion composed of the abutting surface and the fitting portion have an R shape.
１≦（ｒ／Ｈ）≦２・・・・・式（１）
ｒ：曲率半径［ｍｍ］
Ｈ：端面の径方向の長さ［ｍｍ］
The exterior component according to claim 1, wherein the radius of curvature in the R shape satisfies the following formula (1).
1 ≤ (r / H) ≤ 2 ... Equation (1)
r: Radius of curvature [mm]
H: Length of the end face in the radial direction [mm]
前記樹脂部品及び前記金属部品のうち一方の部品には、端面から突出する被嵌合部が形成され、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち他方の部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部及び前記端面に突き当たる突き当て面が形成され、前記端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部がＲ形状となっており、
熱可塑性樹脂製の前記樹脂部品及び前記金属部品を準備する準備工程と、
前記被嵌合部に嵌合部を嵌合する嵌合工程と、
前記被嵌合部と前記嵌合部を嵌合した状態で、外的加熱装置により前記被嵌合部又は前記嵌合部に加圧力を加えながら前記樹脂部品に形成された前記被嵌合部又は前記嵌合部を溶融させ、前記被嵌合部と前記嵌合部とを溶着する溶着工程と、
を含むことを特徴とする外装部品の製造方法。 It is a method of manufacturing an exterior part that is made by joining a tubular resin part and a tubular metal part and accommodates a steering shaft that steers the wheels of a vehicle.
One of the resin part and the metal part is formed with a fitted portion protruding from the end face, and the other part of the resin part and the metal part is fitted to the fitted portion. A fitting portion to be fitted and an abutting surface abutting against the end face are formed, and a corner portion formed by the end face and the fitted portion, and a corner portion formed by the abutting surface and the fitting portion. Is R-shaped,
Preparatory steps for preparing the resin parts and the metal parts made of thermoplastic resin,
The fitting step of fitting the fitting portion to the fitting portion, and
With the fitted portion and the fitted portion fitted, the fitted portion formed on the resin component while applying pressure to the fitted portion or the fitting portion by an external heating device. Alternatively, a welding step of melting the fitting portion and welding the fitting portion and the fitting portion,
A method of manufacturing an exterior part, which comprises.
前記樹脂部品及び前記金属部品のうち一方の部品には、端面から突出する被嵌合部が形成され、前記樹脂部品及び前記金属部品のうち他方の部品には、前記被嵌合部に嵌合する嵌合部及び前記端面に突き当たる突き当て面が形成され、前記端面と前記被嵌合部とで構成される隅部、及びに前記突き当て面と前記嵌合部とで構成される角部がＲ形状となっており、
前記金属部品を準備する準備工程と、
前記金属部品を金型内に配置する配置する配置工程と、
前記金型内に樹脂を射出して前記樹脂部品を成形するインサート成形工程と、
を含むことを特徴とする外装部品の製造方法。 It is a method of manufacturing an exterior part that is made by joining a tubular resin part and a tubular metal part and accommodates a steering shaft that steers the wheels of a vehicle.
One of the resin part and the metal part is formed with a fitted portion protruding from the end face, and the other part of the resin part and the metal part is fitted to the fitted portion. A fitting portion to be fitted and an abutting surface abutting against the end face are formed, and a corner portion formed by the end face and the fitted portion, and a corner portion formed by the abutting surface and the fitting portion. Is R-shaped,
The preparatory process for preparing the metal parts and
The arrangement process of arranging the metal parts in the mold and
An insert molding process of injecting resin into the mold to mold the resin parts, and
A method of manufacturing an exterior part, which comprises.
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