CN105473882B - 带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法和伸缩轴 - Google Patents

带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法和伸缩轴 Download PDF

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Abstract

本发明涉及带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法和伸缩轴。通过对杆状元件(21)的轴向一端部实施使该轴向一端部外周面沿径向变形的塑性加工，从而在该轴向一端部外周面上形成阳花键部(11a)，其中,该杆状元件(21)具有与完成后的杆部(19)的外径(D19)一致的外径(D21)且在轴向另一端部固定设置有二岔的叉轭(9)的基端部，该阳花键部(11a)的槽底径(d11)比杆部(19)的外径小，齿顶径(D11)比该杆部(19)的外径大。

Description

带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法和伸缩轴
技术领域
本发明涉及例如构成汽车用转向装置并构成用于将转向轴的旋转传递至转向齿轮单元的输入轴的中间轴的、带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法。
背景技术
作为汽车的转向装置，以往以来，使用例如图11所示那样的转向装置。该转向装置具有：能够通过将驾驶员所操作的方向盘1的旋转运动由转向齿轮单元2转换为直线运动，从而对未图示的左右的转向轮付与期望的转向角的构成。为了实现这样的构成，具体而言，将方向盘1固定在转向轴3的后端部。与此同时，将该转向轴3的前端部经由1对的万向接头4a、4b、及中间轴5连接在转向齿轮单元2的输入轴6的基端部。而且，在齿条轴的两端部，经由球面截头连接有分别与左右的转向轮连结的1对转向横拉杆7、7的基端部，其中，该齿条轴构成该转向齿轮单元2并具有与设置在该输入轴6的中间部的齿轮齿啮合的齿条齿。
在上述那样构成的转向装置的情况下，如果驾驶员操作方向盘1，该方向盘1的旋转经由转向轴3、两万向接头4a、4b及中间轴5传递至输入轴6。其结果是，齿条轴在轴向(车体的宽度方向)变位，与此相伴，通过推拉两转向横拉杆7、7，从而对左右的转向轮付与期望的转向角。
可是，对于构成上述那样的转向装置的中间轴5，除了在两万向接头4a、4b彼此之间传递力矩的功能之外，还由于下面的(1)(2) 之中的一方或两方的理由而需要使全长伸缩的功能。
(1)为了顺畅地进行方向盘1的前后位置调节。
伴随着方向盘1的前后位置调节，有的情况下两万向接头4a、4b 彼此的间隔会变动，因此，在这样的情况下，为了顺畅地进行前后位置调节，需要使中间轴5的全长能够顺畅地(以轻的力)伸缩。
(2)为了在碰撞事故时保护驾驶员的身体。
在碰撞事故时，伴随着汽车与其他汽车等碰撞的一次碰撞，转向齿轮单元2被向后方强力推动。如果这样的转向齿轮单元2的动作直接被传递至转向轴3，被支承固定在转向轴3的后端部的方向盘1朝向驾驶员的身体势头猛烈地变位(顶起)，使得难以保护驾驶员。因此，将中间轴5的全长构成为利用一次碰撞所伴随的冲击载荷而被缩短，使得伴随该一次碰撞的转向齿轮单元2的动作不会被以原样传递至转向轴3。此外，为了实现该功能的、使中间轴5伸缩所需要的载荷也可以在一定程度上较大。
对于构成转向装置的中间轴5，如上所述，除了传递力矩的功能之外，还需要使全长伸缩的功能，但以往以来兼有这样的功能的中间轴5(例如，参照专利文献1、2)已被广泛实施。图12～13示出以往以来已被广泛实施的中间轴5的1个例子。该中间轴5具有为圆杆状或者圆管状的1对力矩传递轴8a、8b。在力矩传递轴8a、8b的轴向外端部(为基端部，是互相相反侧的端部)，分别结合固定有分别用于构成万向接头4a、4b的叉轭9、9的基端部。万向接头4a、4b分别在叉轭9、9的前端部经由十字轴10结合有其他叉轭9a、9b，即使在各叉轭9、9a、9b的中心轴线彼此倾斜的状态下，各叉轭9、9a、9b彼此之间也能够传递力矩。
另外，构成中间轴5的两力矩传递轴8a、8b之中，使圆杆状的力矩传递轴8a的前端部(图12的左端部)与中间部相比直径大，通过在该大径部分的外周面上形成阳花键齿，从而在力矩传递轴8a的前端部外周面上设置阳花键部11。在现有构造的情况下，通过使阳花键部11 的槽底径d11比力矩传递轴8a的中间部的外径D8a大(d11＞D8a)，从而能够通过作为切削加工的一种的拉刀加工在大径部分形成阳花键齿。与此相对，在圆管状的力矩传递轴8b的内周面上，在力矩传递轴 8b的内周面的大致全长形成阴花键齿，将力矩传递轴8b的内周面大致整体作为阴花键部18。
圆杆状的力矩传递轴8a与圆管状的力矩传递轴8b，通过如图12 所示那样使在圆杆状的力矩传递轴8a的前端部外周面上形成的阳花键部11与在圆管状的力矩传递轴8b的内周面上设置的阴花键部18进行花键配合，从而得到能够使全长伸缩的中间轴5。在此情况下，如果使得两花键部11、18的轴向变位能够以轻的力来进行，则得到与上述(1) 及(2)相对应的功能，同样地，如果使得两花键部11、18的轴向变位能够以一定程度大的力来进行，则仅得到与上述(2)相对应的功能 (随着中间轴5的收缩，能够吸收基于碰撞事故从该中间轴5的前端部输入的冲击能量)。
上述那样的在两端部分别设置有万向接头4a、4b的中间轴5的构成各部件之中，如果将圆杆状的力矩传递轴8a与叉轭9一体制造而得到带有万向接头用叉轭的力矩传递轴，则不需要通过焊接等将力矩传递轴8a与叉轭9结合固定的劳力和时间，并且能够使结合部的强度提高，因此，从中间轴5的低成本化及强度提高这些方面而言，变得有利。图14示出与这样的情况相对应来将圆杆状的力矩传递轴8a与叉轭 9一体制造的、带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的制造方法的现有例。
在该现有的制造方法中，首先，通过对中碳钢等金属制且为中空或实心的材料实施锻造加工等塑性加工，从而得到图14(A)所示那样的第一中间材料12。该第一中间材料12中，将轴向一半部(除了轴向另一端部之外的部分，是指图14的左侧部分)作为外径D13在大致全长恒定的第一坯杆部13，在第一坯杆部13的轴向另一端部(图14 的右端部)固定设置叉轭9的基端部，将第一坯杆部13与叉轭9一体形成。第一坯杆部13的外径D13比图12～13所示的完成后的圆杆状的力矩传递轴8a的中间部(阳花键部11及叉轭9之外的在轴向的部分)的外径D8a大，与阳花键部11的齿顶圆直径(外接圆直径)D11大致相同(D11≒D13＞D8a)。通过在这样的第一坯杆部13的靠近轴向另一端的部分(第一中间材料12的轴向中间部)实施车削等切削加工，从而得到图14(B)所示那样的第二中间材料14。第二中间材料14中，设置于轴向一半部的第二坯杆部15中的靠近轴向另一端的部分(第二中间材料14的轴向中间部)的外径D15与完成后的圆杆状的力矩传递轴 8a的中间部的外径D8a(D15≒D8a)大致相同，并且，在轴向一端部设置有与靠近轴向另一端的部分相比外径大的大径部16。接着，在大径部16的外周面上形成阳花键齿，通过在该部分的外周面上设置阳花键部11，从而制造使圆杆状的力矩传递轴8a与叉轭9为一体的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17。
根据上述那样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17，如图12 所示的现有构造那样，不需要通过焊接等将力矩传递轴8a与叉轭9结合固定的劳力和时间，且使结合部的强度提高，因此，从中间轴5的低成本化及强度提高这些方面而言变得有利。但是，需要在第一坯杆部13的靠近轴向另一端的部分实施车削等切削加工的劳力和时间，不仅带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17的制造成本升高，而且阳花键部11的槽底径d11增大至所需以上，难以实现包含带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17的中间轴5整体的轻量化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国日本特开2001－182736号公报
专利文献2：日本国日本特开2012－117560号公报
发明内容
本发明欲解决的技术问题
本发明是鉴于上述那样的情况而完成的，其目的在于提供一种带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法，其能够将制造成本抑制得较低，而且易于实现轻量化。
用于解决问题的技术方案
本发明的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴包括：杆部，其为圆杆状(中空或实心圆棒状)，在轴向一端部外周面上设置有阳花键部；及叉轭，其固定设置在该杆部的轴向另一端部，并具有1对臂部，所述1对臂部对构成十字轴式万向接头的十字轴的端部进行枢轴支承，所述阳花键部的槽底径比所述杆部中所述阳花键部之外的在轴向的部分的外径小。
另外，也可以是，在所述阳花键部的表面上设置有低摩擦材料制的包覆层。
另外，也可以是，所述包覆层之中，在所述阳花键部的槽底部分形成的槽底层的径向的厚度尺寸比在所述阳花键部的齿顶部分形成的齿顶层的径向的厚度尺寸大。
而且，也可以是，所述阳花键部的花键槽的截面形状被形成为部分圆弧状。
也可以是，构成伸缩轴，所述伸缩着具有：上述的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴；及另一力矩传递轴，其至少轴向另一端部为圆管状，在该轴向另一端部的内周面上具有与所述阳花键部花键配合的阴花键部，所述伸缩轴能够在带有万向接头用叉轭的力矩传递轴与另一力矩传递轴之间进行力矩传递，且带有万向接头用叉轭的力矩传递轴能够相对于另一力矩传递轴进行轴向的相对变位。另外，所述伸缩轴中，所述杆部中所述阳花键部之外的在轴向的部分的外径比所述另一力矩传递轴的阴花键部的内切圆的直径小。
而且，根据本发明的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的制造方法，在制造所述那样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴时，通过使用在轴向另一端部固定设置有所述叉轭且轴向一半部的外径与完成后的所述杆部的靠近轴向另一端的部分(所述阳花键部之外的在轴向的部分)的外径一致的杆状元件，并对该杆状元件的轴向一端部外周面实施使该轴向一端部外周面沿径向变形的塑性加工，从而在该轴向一端部外周面上形成所述阳花键部，所述阳花键部的槽底径比所述杆部的靠近轴向另一端的部分的外径小，齿顶径比所述杆部的靠近轴向另一端的部分的外径大。
另外，也可以是，所述塑性加工是通过将具有与所述阳花键部的外表面形状相称的形状的加工面的模具按压在所述杆状元件的轴向一端部外周面上而进行的锻造加工。
而且，也可以是，所述阳花键部的花键槽的截面形状被形成为部分圆弧状。
此外，本说明书及权利要求书所记载的词语“花键”并非仅是关于圆周方向的齿及槽的间距大的一般的花键，还包含关于圆周方向的齿的间距细小的被称作细齿的花键。
发明效果
根据如上述那样构成的本发明的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴及其制造方法，能够将制造成本抑制得较低，且能够易于实现轻量化。
即，在本发明的情况下，为了在杆状元件的轴向一端部外周面上形成有阳花键部，将轴向一端部的圆周方向多个部位向径向内侧压进而形成分别在整个轴向的多条花键槽部，同时，使从这些各花键槽部挤出的余料在圆周方向相邻的花键槽部彼此之间部分朝向径向外侧隆起(鼓起)。由此，在这些各之间部分形成分别在整个轴向的多条花键齿。因此，不需要为了防止构成在圆管状的另一力矩传递轴的内周面上形成的阴花键部的花键齿的前端部与带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的杆部的外周面的干涉，而在上述杆状元件中对应当成为杆部的部分实施车削等切削加工。因此，将上述带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的制造成本抑制得较低。另外，由于利用塑性加工来制造上述阳花键部，因此，由于伴随该塑性加工的金属材料的致密化和加工硬化，从而使构成阳花键部的花键齿的硬度充分提高，即使不特别增大阳花键部的齿顶圆直径(即使将构成阳花键部的花键齿的高度一定程度上抑制得较低)，也能够充分确保阳花键部与在另一力矩传递轴的内周面上形成的阴花键部的花键配合的强度(能够确保带有万向接头用叉轭的力矩传递轴能够传递的力矩的容量)。因此，不需要将上述阳、阴两花键部彼此的花键配合部的节圆直径、进而是上述带有万向接头用叉轭的力矩传递轴中的设置有花键配合部的部分的外径(槽底径及齿顶圆直径)增大至所需以上，易于实现上述带有万向接头用叉轭的力矩传递轴、进而是组装有带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的中间轴那样的伸缩轴的轻量化。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的、带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的侧视图。
图2(A)是从图1的左方观察的、示出带有万向接头用叉轭的力矩传递轴单体的剖面图，(B)是以将带有万向接头用叉轭的力矩传递轴与圆管状的另一力矩传递轴组合的状态示出的剖视图。
图3(A)及(B)是将为了制造带有万向接头用叉轭的力矩传递轴而在杆部的轴向一端部设置阳花键部的状态以工序顺序示出的局部侧视图，(C)是示出将阳花键部与另一力矩传递轴的阴花键部组合的状态的局部剖视图。
图4(A)及(B)是以与图3(A)(B)相同的状态示出带有万向接头用叉轭的力矩传递轴整体的侧视图。
图5(A)及(B)是示出在阳花键部设置有低摩擦材料制的包覆层的构造的2个例子的、沿着图1的V－V线的放大剖视图。
图6是示出构成上述阳、阴两花键部的花键齿与花键配合部的节圆直径的关系的、相当于图2(B)的VI部的放大剖视图。
图7是示出构成阳花键部的花键齿的其他形状的、与图6同样的图。
图8是示出本发明的第2实施方式的、与图2(B)同样的图。
图9是示出本发明的第2实施方式的、与图6同样的图。
图10是示出作为阳花键部的一种的阳细齿的截面形状的、相当于图1的放大V－V剖视图的图。
图11是示出组装有具有成为本发明的对象的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴的中间轴的汽车用转向装置的1个例子的局部剖切侧视图。
图12是将同一个中间轴取出而示出的剖切侧视图。
图13(A)是将从图12的左方观察圆杆状的力矩传递轴的状态以该圆杆状的力矩传递轴单体的状态示出的端面图，(B)是以与圆管状的另一力矩传递轴组合的状态示出的剖视图。
图14(A)～(C)是将现有的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴以制造工序顺序示出的侧视图。
附图标记说明
1 方向盘
2 转向齿轮单元
3 转向轴
4a、4b 万向接头
5 中间轴
6 输入轴
7 转向横拉杆
8a、8b 力矩传递轴
9、9a、9b 叉轭
10 十字轴
11、11a 阳花键部
12 第一中间材料
13 第一坯杆部
14 第二中间材料
15 第二坯杆部
16 大径部
17a、17b 带有万向接头用叉轭的力矩传递轴
18 阴花键部
19 杆部
20 臂部
21 杆状元件
22、22a 花键齿
23、23a 花键槽部
24a、24b 包覆层
25 槽底层
26 齿顶层
27 侧面层
具体实施方式
[第1实施方式]
利用图1～7说明本发明的第1实施方式。图1示出本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a的完成后的状态。带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a在截面圆形的杆部19的轴向一端部(图1的左端部)的外周面上设置有阳花键部11a，并且，在杆部19的轴向另一端部(图1的右端部)固定设置有叉轭9的基端部，该叉轭9具有用于将在构成十字轴式万向接头4a的十字轴10(参照图12)上设置的 4处端部之中的、径向相反侧2处端部分别枢轴支承的1对臂部20、 20。特别是，在本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a 的情况下，阳花键部11a的槽底径d11比杆部19的靠近轴向另一端的部分(杆部19中阳花键部11a之外的在轴向的部分)的外径D19小(d11＜D19)。如图2(B)及图3(C)所示，这样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a使阳花键部11a与在圆管状的另一力矩传递轴8b的内周面上设置的阴花键部18花键配合。由此，构成能够在与另一力矩传递轴8b之间进行力矩传递且轴向尺寸能够伸缩的中间轴5(参照图 11～13)。
如图3(A)、图3 (B)、图4(A)及图4(B)所示，上述那样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a为金属制，是通过对中空或实心的杆状的材料原则上仅实施塑性加工而制造的。即，即使为了进行精加工而进行切削加工及研磨加工，除了端部的倒角等，原则上不进行变更形状及尺寸的程度的切削加工及研磨加工。在本实施方式的情况下，为了制造上述那样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a，首先，例如通过对碳素钢、不锈钢等金属制的材料实施冲压加工、锻造加工等塑性加工而制造图3(A)及图4(A)所示那样的杆状元件21。杆状元件21在轴向另一端部固定设置有叉轭9的基端部，并且使轴向一半部(除了轴向另一端部之外的部分)的外径D21与完成后的杆部 19的外径D19一致(D21＝D19)。用于制造这样的杆状元件21的塑性加工中，关于轴向一半部，使杆状元件21的外径D21比图14(A)所示的以往的第一中间材料12的第一坯杆部13的外径D13细，并与图 14(C)所示的完成后的力矩传递轴8a的中间部的外径D8a大致相同(D13＞D21≒D8a)，除此之外，与制造第一中间材料12的情况相同。另外，用于制造杆状元件21的塑性加工的实施方法自身能够应用以往公知的方法，因此，省略详细的图示以及说明。
制造了上述那样的杆状元件21后，接着，如图3(A)及图3(B) 所示，对杆状元件21的轴向一端部外周面实施使该轴向一端部外周面在径向变形的塑性加工，在该轴向一端部外周面上形成阳花键部11a。阳花键部11a如上所述槽底径d11比杆部19的外径D19小(d11＜D19)，齿顶径D11比杆部19的外径D19大(d11＜D19＜D11)。另外，槽底径 d11及杆部19的外径D19比在圆管状的另一力矩传递轴8b的内周面上形成的阴花键部18的齿顶圆(内接圆)的直径D18(参照图3(C)) 小(d11＜D19＜D18)。因此，如后所述，在使阳花键部11a与阴花键部 18花键配合的状态下，构成阴花键部18的各花键齿22a、22a的齿顶与阳花键部11a的槽底、杆部19的外周面不会干涉。
此外，在用于形成阳花键部11a的塑性加工中，将杆状元件21的轴向一端部外周面的圆周方向多个部位向径向内侧压进，形成分别在轴向伸长的多条花键槽部23、23。与此同时，使从这些各花键槽部23、 23挤出的余料(金属材料)向在圆周方向相邻的这些各花键槽部23、 23彼此之间部分移动，使这些各之间部分朝向径向外侧隆起(鼓出)，形成分别在轴向长的堤坝状的多条花键齿22、22。为此，作为塑性加工，只要是能够使圆周方向的一部分向径向内侧凹进而成为分别在轴向长的花键槽部23、23，并且，使在圆周方向相邻的花键槽部23、23 彼此之间向径向外侧隆起而加工成分别在轴向长的花键齿22、22的塑性加工即可，例如能够采用冲压加工、锻造加工、滚压加工等。
这样的塑性加工中，锻造加工、特别是冷锻造加工从能够得到优良的尺寸精度及形状精度，而且能够得到高强度的滚压阳花键部11a 这方面而言是最优选。在利用锻造加工将杆状元件21的轴向一端部外周面加工为阳花键部11a的情况下，在具有与阳花键部11a的外表面形状相称的(凹凸相反且其他基本形状一致的)内表面形状的、作为模具的一种的模具内将杆状元件21的轴向一端部在轴向强力挤压，将杆状元件21的轴向一端部外周面的圆周方向的多个部位在整个轴向向径向内侧挤压(实际上压制向径向外侧的鼓起)而形成各花键槽部23、 23，并且使在圆周方向相邻的这些各花键槽部23、23彼此之间部分以堤坝状向径向外侧隆起(鼓出)，使该轴向一端部的外表面形状与模具的内表面形状一致。
如上述那样在轴向一端部外周面一体设置有阳花键部11a并在轴向另一端部一体设置有叉轭9的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴 17a，如图3(C)及图2(B)所示，通过使阳花键部11a与在圆管状的另一力矩传递轴8b的内周面上形成的阴花键部18花键配合，从而做成为能够在与另一力矩传递轴8b之间进行力矩传递、且轴向尺寸能够伸缩的如图11～12所示那样的中间轴5。在该状态下，如图6所示，构成阳花键部11a的各花键齿22、22的齿顶与节圆P相比处于径向外侧，构成阴花键部18的各花键齿22a、22a的齿顶与节圆P相比处于径向内侧。总之，这些各花键齿22、22a处于将该节圆P从径向两侧夹着的状态。因此，提高两花键部11a、18彼此的啮合部(花键配合部) 的刚性，能够易于利用中间轴5稳定地传递大的力矩。此外，如果使处于构成阳花键部11a的各花键齿22、22彼此之间的花键槽部23、23 的截面形状如图7所示那样为部分圆弧状，则能够提高以夹着这些各花键槽部23、23的状态设置的花键齿22、22的刚性。其结果是，能够更易于利用中间轴5稳定地传递大的力矩。
此外，阳花键部11a与阴花键部18的花键配合状态(关于轴向的配合强度)根据中间轴5所要求的性能而被适当限制。为了使中间轴5，例如顺畅地进行方向盘的前后位置调节，以轻的力进行花键部的轴向变位，如图5(A)、(B)所示，还能够在阳花键部11a的表面上设置用于降低与阴花键部18的花键配合部的关于轴向的摩擦阻抗的低摩擦材料制的包覆层24a、24b。作为用于构成这样的包覆层24a、24b的低摩擦材料，能够利用具有必要的耐热性、耐磨损性的各种物质，例如除了聚酰胺树脂(PA)、聚苯硫醚树脂(PPS)、聚缩醛树脂(POM) 等合成树脂，还能够使用二硫化钼等固体润滑剂。
包覆层24a、24b中，图5(A)所示的包覆层24a将与各花键槽部23、23的底部对应的部分加厚。因此，在使阳花键部11a与阴花键部18花键配合的状态下，阴花键部18与包覆层24a全面抵接或者接近相面对。相对于此，图5(B)所示的包覆层24b、包含与各花键槽部 23、23的底部对应的部分将整体做薄。因此，在使阳花键部11a与阴花键部18花键配合的状态下，成为在阴花键部18的齿顶部与包覆层 24b之间存在间隙的状态。在该间隙中，能够存留用于对阳花键部11a 与阴花键部18的花键配合部进行润滑的润滑脂，从由该润滑脂对花键配合部的润滑状态长期间保持良好的方面而言变得有利。
根据具有上述的构成并如上所述那样制造的本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a，能够将带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a的制造成本抑制得较低，而且，还易于实现这样的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a的轻量化。
即，在本实施方式的制造方法的情况下，在杆状元件21的轴向一端部外周面上形成阳花键部11a时，将该轴向一端部外周面的圆周方向多个部位向径向内侧压进而形成分别在整个轴向的多条花键槽部23a、 23a，同时，使从这些各花键槽部23a、23a挤出的余料在圆周方向相邻的花键槽部23a、23a彼此之间部分朝向径向外侧隆起，形成分别在轴向的多条花键齿22、22。因此，不需要为了防止构成在圆管状的另一力矩传递轴8b的内周面上形成的阴花键部18的花键齿22a、22a的前端部与带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a的杆部19的外周面的干涉，而对应当成为杆部19的坯杆部即杆状元件21的中间部至基端部实施车削等切削加工。因此，将带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a 的制造成本抑制得较低。
另外，由于利用塑性加工来制造阳花键部11a，因此，由于伴随塑性加工的金属材料的致密化和加工硬化，从而构成阳花键部11a的各花键齿22、22的硬度、韧性不会特别降低而是充分变高，即使不特别增大阳花键部11a的齿顶圆直径(即使将构成阳花键部11a的各花键齿22、22的高度一定程度上抑制得较低)，也能够充分确保阳花键部11a 与在另一力矩传递轴8b的内周面上形成的阴花键部18的花键配合的强度，能够确保包含带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a来构成的中间轴5能够传递的力矩的容量。因此，不需要将阳、阴两花键部11a、 18彼此的花键配合部的节圆直径、进而是带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a中的设置有花键配合部的部分的外径(槽底径d11及齿顶圆直径D11)增大至所需以上，易于实现带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a、进而是包含带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a地构成的中间轴5的轻量化。
[第2实施方式]
利用图8～9说明本发明的第2实施方式。图8示出将本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17b与力矩传递轴8b组合而做成为中间轴5的状态。此外，本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17b的特征在于，在阳花键部11a的表面上设置的低摩擦材料制的包覆层24c的构造。其他部分的构造及制造方法与上述的第1实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17a同一，因此，以下以包覆层 24c的构造为中心进行说明。
在本实施方式的情况下，包覆层24c形成在阳花键部11a的全长且全周。包覆层24c中，在阳花键部11a的槽底部分形成的槽底层25、 25的径向(与槽底面正交的方向)的厚度尺寸W25比在阳花键部11a 的齿顶部分形成的齿顶层26、26的径向(与齿顶正交的方向)的厚度尺寸W26大(W25＞W26)。具体而言，使各槽底层25、25的厚度尺寸 W25为各齿顶层26、26的厚度尺寸W26的2～3倍左右(W25＝(2～3) W26)。此外，包覆层24c中，在阳花键部11a的各花键齿的圆周方向侧面上形成的侧面层27的、与圆周方向侧面正交的方向的厚度尺寸 W27与各齿顶层26、26的厚度尺寸W26相等(W27＝W26)。
另外，各槽底层25、25的外径尺寸D25比杆部19的外径尺寸D19大(D25＞D19)。另外，如图8～9所示，在做成为中间轴5的状态下，在各槽底层25、25的外周面与构成力矩传递轴8b的阴花键部18的阴花键齿的齿顶面之间、及各齿顶层26、26的外周面与阴花键部18的槽底面之间形成有用于存留润滑脂的间隙。即，各槽底层25、25的外径尺寸D25比阴花键部18的齿顶圆(内切圆)的直径D18a小(D25＜ D18a)。而且，各齿顶层26、26的外径尺寸D26比阴花键部18的槽底圆的直径D18b小(D26＜D18b)。
本实施方式的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17b中，除了包覆层24c之外部分利用与第1实施方式的情况同样的制造方法来制造。在利用这样的本发明的制造方法制造的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴17b的情况下，因为特征性的制造工序而使阳花键部11a的槽底径 d11比杆部19的外径D19小(d11＜D19)，齿顶径D11比杆部19的外径 D19大(d11＜D19＜D11)。因此，在没有设置包覆层24c的状态下，例如，如图2所示，阳花键部11a的槽底面与阴花键部18的齿顶面之间的空间(间隙)变大。该空间为了在其内侧存留润滑脂而优选确保一定程度的大小。然而，若该空间过大，则存在于该空间中的润滑脂所带来的制振效果(减震效果)变小，中间轴5在轴向伸缩时的振动传递到方向盘，驾驶员有可能感到不适感。
另一方面，在本实施方式的情况下，将包覆层24c的各槽底层25、 25与各齿顶层26、26的厚度关系如上所述那样限制。因此，能够利用这些各槽底层25、25，使空间减小，来限制为适当的大小。其结果是，能够使填充在该空间中的润滑脂所带来的制振效果(减震效果)提高。其他部分的构造及作用、效果与第1实施方式同样。
此外，本发明不限定于上述的实施方式，能够适当进行变形、改良等。
例如，作为用于形成本发明的阳花键部的塑性加工，只要是能够使杆状元件的轴向一端部中的圆周方向的一部分向径向内侧凹进，做成为分别在整个轴向的花键槽部，并且，使在圆周方向相邻的花键槽部彼此之间向径向外侧隆起(鼓出)，加工为分别在整个轴向的花键齿的塑性加工即可，例如能够采用冲压加工、锻造加工、滚压加工等。在采用其中的冲压加工的情况下，在分别在径向变位(远近移动)的多个模具彼此之间将上述杆状元件的轴向一端部从径向压缩，将在这些各模具的加工面即内周面上形成的凹凸形状转印到上述杆状元件的轴向一端部的外周面上，形成上述阳花键部。另外，在采用锻造加工的情况下，在具有与该阳花键部的外表面形状相称的(凹凸相反其其他基本形状一致的)内表面形状的、作为模具的一种的模具内将上述杆状元件的轴向一端部在轴向强力挤压。由此，使该杆状元件的轴向一端部向径向外侧鼓出，使该轴向一端部的外表面形状与上述模具的内表面形状一致。而且，在采用滚压加工的情况下，在互相相面对的侧面上形成有分别与上述阳花键部的外表面形状相称的形状的齿的、分别为模具的1对齿条状的挤压模具彼此之间强力夹持上述杆状元件的轴向一端部的状态下，使这些两挤压模具彼此在各自的排列齿的方向往复变位。由此，将在这些两挤压模具上形成的齿的形状转印到上述杆状元件的轴向另一端部的外周面上，形成上述阳花键部。
此外，本发明基于2013年7月30日提出申请的日本专利申请(日本特愿2013－157518)及2014年3月13日提出申请的日本专利申请 (日本特愿2014－050230)，将其内容作为参照援引与此。
工业上的实用性
以上的说明以用于构成汽车用的转向装置而将转向轴的旋转传递至转向齿轮单元的输入轴的中间轴为对象说明了本发明，但是，本发明能够应用于在端部设置有十字轴式万向接头，并在中间部设置有花键配合部的各种力矩传递轴。另外，在要传递的力矩不是特别大的情况下，也能够利用图10所示那样的间距细小的细齿来制造圆杆状的力矩传递轴与圆管状的力矩传递轴的配合部。

Claims (3)

1.一种带有万向接头用叉轭的力矩传递轴，其包括：
杆部，其为圆杆状，在轴向一端部外周面上设置有阳花键部；及
叉轭，其固定设置在该杆部的轴向另一端部，并具有1对臂部，所述1对臂部对构成十字轴式万向接头的十字轴的端部进行枢轴支承，其中，
所述阳花键部的槽底径比所述杆部中所述阳花键部之外的在轴向的部分的外径小，
在所述阳花键部的表面设置有低摩擦材料制的包覆层，
所述包覆层之中，在所述阳花键部的槽底部分形成的所有的槽底层的径向的厚度尺寸比在所述阳花键部的齿顶部分形成的所有的齿顶层的径向的厚度尺寸大。
2.如权利要求1所述的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴，其中，
所述阳花键部的花键槽的截面形状被形成为部分圆弧状。
3.一种伸缩轴，其中，
所述伸缩轴具有：
权利要求1或2所述的带有万向接头用叉轭的力矩传递轴；及
另一力矩传递轴，其至少轴向另一端部为圆管状，在该轴向另一端部的内周面上具有与所述阳花键部花键配合的阴花键部，
所述杆部中，所述阳花键部之外的在轴向的部分的外径比所述另一力矩传递轴的阴花键部的内切圆的直径小。
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