JP2014098490A - シャフトと自在継手のヨークとの結合部及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】セレーション孔１２と雄セレーション部１４との係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、シャフト９の先端寄り部分に加わる剪断応力の低減の面から抑える事ができ、更に、ヨーク８ａの基部１０ａとシャフト９との溶接部の強度を確保し易い構造を実現する。
【解決手段】前記基部１０ａの軸方向他端部に、この基部１０ａの他の部分よりも肉厚ｔ₁₆が小さい、張り出し筒部１６を設ける。これにより、前記基部１０ａの軸方向他端部の剛性を低くして、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、前記剪断応力低減の面から抑える。又、前記張り出し筒部１６と前記シャフト９との肉厚差ｔ₁₆−ｔ₉を小さくすると共に、これら張り出し筒部１６とシャフト９とを溶接する。これにより、これら両部位１６、９同士の溶接部の溶け込み量をバランス良く確保し、この溶接部の強度を確保する。
【選択図】図２

Description

本発明の対象となるシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、例えばステアリング装置に於いて、このステアリング装置を構成する各種シャフトの端部と自在継手のヨークとを結合する為に利用する。

自動車のステアリング装置は、図１０に示す様に構成している。運転者が操作するステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト２、自在継手３、中間シャフト４、別の自在継手３を介して、ステアリングギヤユニット５の入力軸６に伝達される。そして、このステアリングギヤユニット５に内蔵したラック＆ピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きし、左右１対の操舵輪に、上記ステアリングホイール１の操作量に応じて、適切な舵角を付与する様に構成している。

この様なステアリング装置に組み込む前記各自在継手３、３として、一般的には、カルダン継手と呼ばれる十字軸継手が、広く使用されている。又、この様な十字軸継手を構成するヨークとシャフト（前記ステアリングシャフト２、前記中間シャフト４）との結合部の構造に就いては、例えば特許文献１〜２等に記載されている様に、従来から各種知られている。図１１〜１３は、この様なヨークとシャフトとの結合部の従来構造の１例を示している。図示の例の場合、十字軸継手を構成するヨーク８は、鋼板等の金属板ではなく、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたもので、基部１０と、１対の腕部１１、１１とを備える。このうちの基部１０の径方向｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける上下方向｝中心部には、この基部１０を軸方向｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける左右方向｝に貫通する状態で、結合孔であるセレーション孔１２が形成されている。又、前記両腕部１１、１１は、前記基部１０の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける左側｝に向け延出する状態で設けられている。これら両腕部１１、１１の先端部には、それぞれ互いに同心の円孔１３、１３が形成されている。前記十字軸継手を組み立てた状態で、これら両円孔１３、１３内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップが内嵌固定される。これと共に、これら両軸受カップ内に、それぞれ複数本のニードルを介して、十字軸の端部が回動自在に支持される。又、図示の例の場合、前記基部１０の肉厚は、前記両腕部１１、１１の肉厚よりも大きくなっている。更に、この基部１０の軸方向他側面｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける右側面｝は、軸方向に対して直角な平面になっている。

一方、前記ヨーク８に結合したシャフト９は、二次衝突時に全長を収縮可能とした、前記ステアリングシャフト２或いは前記中間シャフト４を構成する、互いにテレスコープ状に組み合わされた１対のシャフトのうちの一方のシャフトであり、鋼材等の金属製で、円管状に造られている。この様なシャフト９の先端部外周面には、雄セレーション部１４が形成されている。そして、この様なシャフト９の先端部を、前記セレーション孔１２の内側に、軸方向他側から圧入して、このセレーション孔１２に前記雄セレーション部１４を、締め代を持たせた状態で係合させている。更に、この状態で、前記基部１０の軸方向他側面と、前記シャフト９の外周面との間の隅部に溶接を施す事により、これら基部１０とシャフト９の先端寄り部分とを、溶接金属１５を介して結合している。これにより、前記ヨーク８と前記シャフト９とを、回転力の伝達を可能に結合固定している。

上述した様な従来構造の場合、前記基部１０のうちで前記セレーション孔１２の周囲部分の肉厚は、軸方向に関して変化していない為、この周囲部分の剛性も、軸方向に関して変化していない。この様な基部１０のセレーション孔１２に、上述の様にシャフト９の先端部を軸方向他側から圧入すると、これらセレーション孔１２とシャフト９の先端部外周面に設けた雄セレーション部１４との係合部（嵌合部）の面圧が、図１１の下部に示す様に、この係合部の軸方向他端縁部分で集中的に高くなる。そして、この軸方向他端縁部分の面圧Ｐ_Eが集中的に高くなる結果、前記シャフト９の先端寄り部分で、前記面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力が、相当に大きくなる。この為、この境界部分の耐久性を十分に確保する為の設計が必要になり、その分だけ、設計の自由度が低下する。

又、上述した様な従来構造の場合には、互いに溶接する部分である、前記基部１０と前記シャフト９の先端寄り部分とのうち、この基部１０の肉厚ｔ₁₀が、このシャフト９の先端寄り部分の肉厚ｔ₉に比べて、大幅に大きく（ｔ₁₀≫ｔ₉）なっている。この為、前記基部１０側で、前記シャフト９側に比べて、溶接部の溶け込み量を確保するのが難しい。即ち、前記基部１０側では、前記シャフト９側に比べて、図１２に矢印で示す様に、加えた熱が内部に分散し易く、集中した加熱を行いにくい為、溶接部の溶け込み量を確保するのが難しい。これに対し、この溶接部の強度を確保する為には、前記基部１０側と前記シャフト９側との、双方の溶け込み量を確保する事が重要となる。但し、前記基部１０側の溶け込み量を確保すべく、単純に溶接部の加熱量を増大させると、前記シャフト９側の加熱量が過大になって、このシャフト９側の機械的性質を悪化させる可能性がある。この為、上述した従来構造の場合には、前記溶接部の強度を確保する為の溶接条件を設定する事が難しいと言う問題がある。

特開２０００−２９１６７９号公報 特開２００８−１９６６５０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ヨークの基部に設けた結合孔にシャフトの先端部を軸方向他側から圧入した構造に関して、このシャフトの先端寄り部分に加わる剪断応力を十分に抑える事ができ、更に、このシャフトとして管状のものを使用すると共に、このシャフトと前記基部とを溶接する場合には、このシャフトの機械的性質を悪化させる事なく、溶接部の強度を確保する事が容易な構造を実現すべく発明したものである。

本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部及びその製造方法のうち、請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、自在継手を構成するヨークと、シャフトとを備える。
このうちのヨークは、径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する基部と、この基部の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた１対の腕部とを有する。
又、前記シャフトは、先端部を前記結合孔の軸方向他側からこの結合孔の内側に圧入している。
特に、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いては、前記基部のうちで、前記結合孔の軸方向他端部の周囲部分に、この結合孔の残部の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった張り出し筒部が設けられている。
又、この張り出し筒部は、前記基部の軸方向他側面の内周部分から軸方向他側に突出する状態で設けられている。そして、この基部の軸方向他側面のうちで前記張り出し筒部よりも外径側の部分は、軸方向に対して直角な平面になっていて、この外径側の部分にこの平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在していない。
又、前記張り出し筒部は、その外周面の全体が軸方向他側に向かう程外径寸法が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面になっている事に基づいて、その径方向の肉厚が軸方向他側に向かう程小さくなっている。
この様な本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部を実施する場合には、例えば請求項２に記載した発明の様に、前記ヨークを、金属素材に鍛造加工を施す事により造る事ができる。

又、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部を実施する場合には、例えば請求項３に記載した発明の様に、前記結合孔を、セレーション孔とし、且つ、このセレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分を自由状態（このセレーション孔に前記シャフトの先端部を圧入していない状態）で内径側に撓ませる事ができる。
又、例えば請求項４に記載した発明の様に、前記シャフトを、金属材により管状に造る事もできる。
又、例えば請求項５に記載した発明の様に、前記張り出し筒部と前記シャフトとを溶接する事もできる。

又、本発明のうち、請求項６に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部の製造方法は、前記セレーション孔を形成する為、前記基部の径方向中心部に円孔を形成した後、この円孔の内周面に、軸方向他側から軸方向片側に向けてブローチ加工を施す。そして、前記セレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分を自由状態で内径側に撓ませる。

上述の様に構成する本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部の場合には、ヨークの基部に設けた張り出し筒部の存在に基づいて、この基部のうち、結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっている。この為、前記結合孔とシャフトの先端部との嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる。この結果、前記シャフトの先端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を抑えられる。

又、本発明の場合には、ヨークの基部に設けた張り出し筒部の存在に基づいて、この基部のうち、結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、前記結合孔とシャフトの先端部との嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を、より効果的に抑えられる。即ち、前記張り出し筒部を有しない構造の場合、前記嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧は、前記図１１の下部に示した様に、軸方向他端縁部分で、特に大きくなる。これに対して、本発明の場合、前記結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性は、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、この様な剛性分布に基づいて、前記嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる効果は、軸方向他側に向かう程大きくなる。従って、本発明の場合には、嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を、より効果的に抑えられる。言い換えれば、この嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧のうち、軸方向他端縁部分に於ける面圧を重点的に抑えられる。この結果、前記シャフトの先端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を十分に抑えられる。又、本発明の場合、前記張り出し筒部の径方向の肉厚は、軸方向他側に向かう程小さくなっている。この為、前記嵌合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧を十分に抑えるべく、前記張り出し筒部の軸方向他端縁部分（先端部分）の径方向の肉厚を十分に小さくする場合でも、この張り出し筒部の軸方向片端縁部分（根元部分）の径方向の肉厚を十分に確保する事が容易となる。この結果、この根元部分の強度を十分に確保する事が容易となる。

又、本発明の場合には、ヨークの基部の軸方向他側面のうちで張り出し筒部よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面として、この平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にしている。この為、これら各外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記各基部の軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨークを小型に構成できる。

又、請求項３に記載した発明の様に、結合孔をセレーション孔とする場合で、このセレーション孔を、請求項６に記載した製造方法により形成すれば、このセレーション孔の形成に伴い、基部のうちで比較的剛性の低い部分である張り出し筒部が、内径側に撓む。つまり、前記セレーション孔のうち、軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分が、自由状態で内径側に撓んだ状態となる。この結果、使用に伴う摩耗によって、前記セレーション孔のセレーション山高さが減少した場合でも、前記張り出し筒部に対応する部分（内径側に撓んだ部分）で、前記セレーション孔とシャフトの先端部外周面とを、がたつきなく噛み合い続けさせる事ができる。即ち、使用に伴って生じた前記セレーション孔の摩耗に拘らず、このセレーション孔と前記シャフトの先端部との嵌合部でがたつきが発生する事を抑制できる。

又、請求項４に記載した発明の様に、前記シャフトを管状のものとする場合には、このシャフトと張り出し筒部との径方向の肉厚差を、小さくする事ができる。この為、この様な構造を対象として、請求項５に記載した発明の様に、前記シャフトと前記張り出し筒部とを溶接すれば、これらシャフトと張り出し筒部との双方の側で、溶接部の溶け込み量をバランス良く確保する事が容易となる。更には、これら両部位の溶接後の冷却速度を同程度にする事も容易となる。この為、前記シャフトの機械的性質を悪化させる事なく、前記溶接部の強度を確保する事が容易となる。

本発明の実施の形態の１例を示す、断面図及び嵌合部の面圧分布を示すグラフ。 図１の要部拡大図。 ヨークの斜視図。 ヨークを示す、（ａ）は図１と同位置で切断した断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）の右方から見た図。 溶接部の溶け込み量を増やした状態で示す、図１と同様の図。 ヨークの基部にセレーション孔を形成している途中状態（ａ）及び形成後の状態（ｂ）を示す半部断面図。 本発明に関連する参考例を示す、図１と同様の図。 ヨークの斜視図。 ヨークを示す、図４と同様の図。 従来から知られているステアリング装置の１例を示す斜視図。 従来構造の１例を示す、図１と同様の図。 図１１の要部拡大図。 ヨークを示す、図４と同様の図。

［本発明の実施の形態の１例］
図１〜４は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本例の特徴は、主として、ヨーク８ａを構成する基部１０ａの軸方向他端部の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、前記基部１０ａのうちで、セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分に、このセレーション孔１２の残部（軸方向中間部乃至片端部）の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった張り出し筒部１６を、鍛造加工により形成している。特に、本例の場合には、この張り出し筒部１６の外周面の全体を、軸方向他側に向かう程径寸法が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面とする事に基づいて、この張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、軸方向他側に向かう程小さくなる様にしている。従って、本例の場合、前記基部１０ａの径方向に関する剛性は、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分（前記張り出し筒部１６に対応する部分）で、このセレーション孔１２の残部の周囲部分に比べて低くなっている。更に、前記基部１０ａのうち、このセレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の剛性は、軸方向他側に向かう程低くなっている。

又、本例の場合には、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、前記基部１０ａの残部の径方向の肉厚ｔ_10aの、１／３〜１／２程度｛ｔ₁₆≒（１／３〜１／２）ｔ_10a｝としている。これにより、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、シャフト９の先端寄り部分の径方向の肉厚ｔ₉に近づける事で、これら両肉厚の差ｔ₁₆−ｔ₉が、十分に小さくなる様にしている。又、本例の場合、前記基部１０ａの軸方向他側面のうちで、前記張り出し筒部１６よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面１７として、この外径側の部分に、この平面１７よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にしている。
又、本例の場合、前記張り出し筒部１６の外周面とシャフト９の先端寄り部分の外周面との間に溶接金属１５を掛け渡す状態で、これら張り出し筒部１６とシャフト９とを溶接している。

上述の様に構成する本例のシャフトと自在継手のヨークとの結合部の場合には、前記ヨーク８ａの基部１０ａに設けた張り出し筒部１６の存在に基づいて、この基部１０ａのうち、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、このセレーション孔１２の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、図１の下部に示す様に、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、効果的に抑えられる。即ち、前記張り出し筒部１６を有しない構造の場合、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧は、前記図１１の下部に示した様に、軸方向他端縁部分で、特に大きくなる。これに対して、本例の場合、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性は、このセレーション孔１２の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、この様な剛性分布に基づいて、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる効果は、軸方向他側に向かう程大きくなる。従って、本例の場合には、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、効果的に抑えられる。言い換えれば、この係合部の軸方向他端部に於ける面圧のうち、軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eを重点的に抑えられる。この結果、前記シャフト９の先端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を十分に抑えられる。又、本例の場合、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚は、軸方向他側に向かう程小さくなっている。この為、前記係合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eを十分に抑えるべく、前記張り出し筒部１６の軸方向他端縁部分（先端部分）の径方向の肉厚を十分に小さくする場合でも、この張り出し筒部１６の軸方向片端縁部分（根元部分）の径方向の肉厚を十分に確保する事が容易となる。この結果、この根元部分の強度を十分に確保する事が容易となる。
尚、本例を実施する場合、前記基部１０ａの中心軸に対する前記張り出し筒部１６の外周面の傾斜角度θ（図１）は、１０〜８０度程度の任意の角度で良く、４５度程度（例えば４０〜５０度）が望ましい。

又、本例の場合には、前記基部１０ａの軸方向他側面のうちで、前記張り出し筒部１６よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面１７としている。この為、当該外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記基部１０ａの軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨーク８ａを小型に構成できる。

又、本例の場合には、前記張り出し筒部１６と前記シャフト９の先端寄り部分との径方向の肉厚差ｔ₁₆−ｔ₉を十分に小さくする（シャフト９の先端寄り部分の肉厚に比べて、張り出し筒部１６の肉厚が大きい程度を少なくする）と共に、これら張り出し筒部１６の外周面とシャフト９の先端寄り部分の外周面との間に溶接金属１５を掛け渡す状態で、これら張り出し筒部１６とシャフト９とを溶接している。この為、前記面圧Ｐ_Eを抑えられるだけでなく、これらシャフト９と張り出し筒部１６との双方の側で、溶接部の溶け込み量をバランス良く確保する事が容易となる。即ち、本例の場合には、図２に矢印で示す様に、前記張り出し筒部１６を集中的に加熱する事ができる為、この張り出し筒部１６の外周面及び先端面の溶け込み量を、前記シャフト９の先端寄り部外周面の溶け込み量と同程度に多くする事が容易となる。更には、これら両部位の溶接後の冷却速度を同程度にする事も容易となる。この為、前記シャフト９の機械的性質を悪化させる事なく、このシャフト９と前記張り出し筒部１６との溶接部の強度を確保する事が容易となる。

尚、上述した実施の形態の１例の構造を実施する場合で、図５の上部に示す様に、張り出し筒部１６の外周面とシャフト９の先端寄り部外周面との溶接部の溶け込み量を、前記図１の上部に示した場合よりも多くする溶接条件を設定すれば、溶け込み量が増えた分だけ、張り出し筒部１６の径方向の肉厚をより小さくする事ができる。この結果、図５の下部に示す様に、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との係合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eをより低く抑え、前記シャフト９の先端寄り部分に作用する剪断応力をより十分に抑えられる。

又、本発明を実施する場合には、上述した実施の形態の１例の構造で、前記溶接を省略する事もできる。この場合に、好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記セレーション孔１２を、次の様に形成する。先ず、前記基部１０ａの径方向中心部に円孔を形成する。その後、図６の（ａ）に示す様に、この円孔内にセレーション形成用の工具であるブローチ１８を、軸方向他側から押し込む。これにより、この円孔の内周面に、軸方向他側から軸方向片側に向けてブローチ加工を施す事で、前記セレーション孔１２を形成する。この様にしてセレーション孔１２を形成すると、図６の（ｂ）に誇張して示す様に、前記基部１０ａのうちで比較的剛性の低い部分である、前記張り出し筒部１６が、内径側に撓んだ状態となる。つまり、請求項３に記載した発明の様に、前記セレーション孔１２のうち、軸方向に関して前記張り出し筒部１６に対応する部分が、自由状態で内径側に撓んだ状態となる。この結果、使用に伴う摩耗によって、前記セレーション孔１２及び前記雄セレーション部１４のセレーション山高さが減少した場合でも、前記張り出し筒部１６に対応する部分（内径側に撓んだ部分）で、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４とを、がたつきなく噛み合い続けさせる事ができる。即ち、使用に伴って生じた前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との摩耗に拘らず、これらセレーション孔１２と雄セレーション部１４との係合部でがたつきが発生する事を抑制できる。
尚、上述の図６に示した様なセレーション孔１２の形成方法は、前記溶接を省略しない構造を得る場合に実施する事もできる。

［本発明に関連する参考例］
図７〜９は、本発明に関連する参考例を示している。本参考例の場合も、ヨーク８ｂを構成する基部１０ｂの軸方向他端部の内周部分に、上述した実施の形態の１例の場合と同様の張り出し筒部１６を設けている。但し、本参考例の場合には、この張り出し筒部１６の加工方法が、上述した実施の形態の１例の場合と異なる。即ち、本参考例の場合には、先ず、鍛造加工により、前記基部１０ｂの軸方向他側面の全体を、軸方向に対して直角な平面１７とする。その後、旋削加工により、この平面１７の内周寄り部分に円環状凹部１９を形成する事で、この円環状凹部１９とセレーション孔１２とにより径方向両側から挟まれた部分を、前記張り出し筒部１６とする。

この様な本参考例の場合には、前記張り出し筒部１６の加工方法を、鍛造から旋削に変更した事に伴い、この張り出し筒部１６を設計通りの所望形状に造る事が容易となる。又、本参考例の場合には、前記張り出し筒部１６を形成した後の、前記基部１０ｂの軸方向他側面のうちで、前記円環状凹部１９よりも外径側の部分（つまり、前記張り出し筒部１６を形成する前の、前記基部１０ｂの軸方向他側面）を、軸方向に対して直角な平面１７としている。この為、当該外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記基部１０ｂの軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨーク８ｂを小型に構成できる。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の１例の場合と同様である。

上述した実施の形態の１例及び参考例では、結合孔をセレーション孔とし、シャフトの先端部外周面を雄セレーション部として、これらセレーション孔と雄セレーション部とを締め代を持たせて係合させる構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、結合孔の内周面とシャフトの先端部外周面とをそれぞれ円筒面とし、これら両円筒面同士を締り嵌めで嵌合させる構成や、結合孔の内周面とシャフトの先端部外周面とのうちの一方の周面を円筒面とし、他方の周面にセレーションを形成して、この円筒面にこのセレーションを圧入に基づいて食い込ませる構成を採用する事もできる。
又、本発明を実施する場合、ヨークに結合するシャフトは、円管状等に構成した中空シャフトに限らず、円柱状等に構成した中実シャフトであっても良い。
又、本発明を実施する場合、ヨークとシャフトとを溶接する事は、必須の要件ではない。これらヨークとシャフトとの分離防止は、これらヨークの結合孔とシャフトの先端部との嵌合部に作用する摩擦力のみによって図る事もできるし、或いは、この摩擦力に加えて、前記シャフトの先端部に形成したかしめ部と前記結合孔の開口周縁部との係合によって図る事もできる。
又、本発明を実施する場合、ヨークは、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたものに限らず、鋼板等の金属板に曲げ加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたものとする事もできる。
又、本発明を実施する場合には、前述の図１〜４に示した実施の形態の１例の張り出し筒部１６を旋削により加工する事もできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ 中間シャフト
５ ステアリングギヤユニット
６ 入力軸
７ タイロッド
８、８ａ、８ｂ ヨーク
９ シャフト
１０、１０ａ、１０ｂ 基部
１１ 腕部
１２ セレーション孔
１３ 円孔
１４ 雄セレーション部
１５ 溶接金属
１６ 張り出し筒部
１７ 平面
１８ ブローチ
１９ 円環状凹部

本発明の対象となるシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、例えばステアリング装置に於いて、このステアリング装置を構成する各種シャフトの端部と自在継手のヨークとを結合する為に利用する。

自動車のステアリング装置は、図１０に示す様に構成している。運転者が操作するステアリングホイール１の動きは、ステアリングシャフト２、自在継手３、中間シャフト４、別の自在継手３を介して、ステアリングギヤユニット５の入力軸６に伝達される。そして、このステアリングギヤユニット５に内蔵したラック＆ピニオン機構により左右１対のタイロッド７、７を押し引きし、左右１対の操舵輪に、上記ステアリングホイール１の操作量に応じて、適切な舵角を付与する様に構成している。

この様なステアリング装置に組み込む前記各自在継手３、３として、一般的には、カルダン継手と呼ばれる十字軸継手が、広く使用されている。又、この様な十字軸継手を構成するヨークとシャフト（前記ステアリングシャフト２、前記中間シャフト４）との結合部の構造に就いては、例えば特許文献１〜２等に記載されている様に、従来から各種知られている。図１１〜１３は、この様なヨークとシャフトとの結合部の従来構造の１例を示している。図示の例の場合、十字軸継手を構成するヨーク８は、鋼板等の金属板ではなく、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたもので、基部１０と、１対の腕部１１、１１とを備える。このうちの基部１０の径方向｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける上下方向｝中心部には、この基部１０を軸方向｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける左右方向｝に貫通する状態で、結合孔であるセレーション孔１２が形成されている。又、前記両腕部１１、１１は、前記基部１０の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける左側｝に向け延出する状態で設けられている。これら両腕部１１、１１の先端部には、それぞれ互いに同心の円孔１３、１３が形成されている。前記十字軸継手を組み立てた状態で、これら両円孔１３、１３内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップが内嵌固定される。これと共に、これら両軸受カップ内に、それぞれ複数本のニードルを介して、十字軸の端部が回動自在に支持される。又、図示の例の場合、前記基部１０の肉厚は、前記両腕部１１、１１の肉厚よりも大きくなっている。更に、この基部１０の軸方向他側面｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける右側面｝は、軸方向に対して直角な平面になっている。

一方、前記ヨーク８に結合したシャフト９は、二次衝突時に全長を収縮可能とした、前記ステアリングシャフト２或いは前記中間シャフト４を構成する、互いにテレスコープ状に組み合わされた１対のシャフトのうちの一方のシャフトであり、鋼材等の金属製で、円管状に造られている。この様なシャフト９の軸方向片端部｛図１１、１２、１３の（ａ）（ｂ）に於ける左側の端部｝である先端部の外周面には、雄セレーション部１４が形成されている。そして、この様なシャフト９の先端部を、前記セレーション孔１２の内側に、軸方向他側から圧入して、このセレーション孔１２に前記雄セレーション部１４を、締め代を持たせた状態で係合させている。更に、この状態で、前記基部１０の軸方向他側面と、前記シャフト９の外周面との間の隅部に溶接を施す事により、これら基部１０とシャフト９の先端寄り部分とを、溶接金属１５を介して結合している。これにより、前記ヨーク８と前記シャフト９とを、回転力の伝達を可能に結合固定している。

上述した様な従来構造の場合、前記基部１０のうちで前記セレーション孔１２の周囲部分の肉厚は、軸方向に関して変化していない為、この周囲部分の剛性も、軸方向に関して変化していない。この様な基部１０のセレーション孔１２に、上述の様にシャフト９の先端部を軸方向他側から圧入すると、これらセレーション孔１２とシャフト９の先端部外周面に設けた雄セレーション部１４との係合部（嵌合部）の面圧が、図１１の下部に示す様に、この係合部の軸方向他端縁部分で集中的に高くなる。そして、この軸方向他端縁部分の面圧Ｐ_Eが集中的に高くなる結果、前記シャフト９の先端寄り部分で、前記面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力が、相当に大きくなる。この為、この境界部分の耐久性を十分に確保する為の設計が必要になり、その分だけ、設計の自由度が低下する。

又、上述した様な従来構造の場合には、互いに溶接する部分である、前記基部１０と前記シャフト９の先端寄り部分とのうち、この基部１０の肉厚ｔ₁₀が、このシャフト９の先端寄り部分の肉厚ｔ₉に比べて、大幅に大きく（ｔ₁₀≫ｔ₉）なっている。この為、前記基部１０側で、前記シャフト９側に比べて、溶接部の溶け込み量を確保するのが難しい。即ち、前記基部１０側では、前記シャフト９側に比べて、図１２に矢印で示す様に、加えた熱が内部に分散し易く、集中した加熱を行いにくい為、溶接部の溶け込み量を確保するのが難しい。これに対し、この溶接部の強度を確保する為には、前記基部１０側と前記シャフト９側との、双方の溶け込み量を確保する事が重要となる。但し、前記基部１０側の溶け込み量を確保すべく、単純に溶接部の加熱量を増大させると、前記シャフト９側の加熱量が過大になって、このシャフト９側の機械的性質を悪化させる可能性がある。この為、上述した従来構造の場合には、前記溶接部の強度を確保する為の溶接条件を設定する事が難しいと言う問題がある。

特開２０００−２９１６７９号公報 特開２００８−１９６６５０号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、ヨークの基部に設けた結合孔にシャフトの軸方向片端部を軸方向他側から圧入した構造に関して、このシャフトの軸方向片端寄り部分に加わる剪断応力を十分に抑える事ができ、更に、管状である、このシャフトと、前記基部とを溶接する場合には、このシャフトの機械的性質を悪化させる事なく、溶接部の強度を確保する事が容易な構造を実現すべく発明したものである。

本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部及びその製造方法のうち、請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部は、自在継手を構成するヨークと、シャフトとを備える。
このうちのヨークは、径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する基部と、この基部の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた１対の腕部とを有する。
又、前記シャフトは、金属材により管状に造られたものであり、軸方向片端部を前記結合孔の軸方向他側からこの結合孔の内側に圧入している。
特に、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いては、前記基部のうちで、前記結合孔の軸方向他端部の周囲部分に、この結合孔の残部の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった張り出し筒部が設けられている。
又、前記シャフトのうち、前記結合孔よりも軸方向他側に存在して、この結合孔の外部に露出した部分である露出部のうちの、軸方向片端部に、軸方向他側に隣接する部分に比べて外径寸法が小さくなる事により、この軸方向他側に隣接する部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった、薄肉部が設けられている。これと共に、前記シャフトのうち、この薄肉部の軸方向片側に隣接する部分であって、前記結合孔の内側に圧入した部分である圧入部の外径寸法が、前記薄肉部の外径寸法に比べて小さくなっている事により、この圧入部の径方向の肉厚が、この薄肉部の径方向の肉厚に比べて小さくなっている。
又、本発明を実施する場合に、請求項２に記載した発明の構成を採用する場合には、前記張り出し筒部を、前記基部の軸方向他側面の内周部分から軸方向他側に突出する状態で設ける。そして、この基部の軸方向他側面のうちで前記張り出し筒部よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面とし、この外径側の部分にこの平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にする。
これに対し、請求項３に記載した発明の構成を採用する場合には、前記張り出し筒部を、前記結合孔と前記基部の軸方向他側面の内周寄り部分に形成した円環状凹部とにより径方向両側から挟まれた部分に設ける。そして、前記基部の軸方向他側面のうちで前記円環状凹部よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面とし、この外径側の部分にこの平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にする。
更に、請求項４に記載した発明の構成を採用する場合には、前記張り出し筒部を、その外周面の全体が軸方向他側に向かう程外径寸法が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面になっている事に基づいて、その径方向の肉厚が軸方向他側に向かう程小さくなるものとする。
この様な本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部を実施する場合には、例えば、前記ヨークを、金属素材に鍛造加工を施す事により造る事ができる。

又、本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部を実施する場合には、例えば請求項５に記載した発明の様に、前記結合孔を、セレーション孔とし、且つ、このセレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分を自由状態（このセレーション孔に前記シャフトの圧入部を圧入していない状態）で内径側に撓ませる事ができる。
又、前記張り出し筒部と前記シャフトとを溶接する事もできる。

又、本発明のうち、請求項６に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部の製造方法は、前記セレーション孔を形成する為、前記基部の径方向中心部に円孔を形成した後、この円孔の内周面に、軸方向他側から軸方向片側に向けてブローチ加工を施す。そして、前記セレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分を自由状態で内径側に撓ませる。

上述の様に構成する本発明のシャフトと自在継手のヨークとの結合部の場合には、ヨークの基部に設けた張り出し筒部の存在に基づいて、この基部のうち、結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっている。この為、前記結合孔とシャフトの軸方向片端部に設けられた圧入部との嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる。この結果、前記シャフトの軸方向片端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を抑えられる。

又、請求項４に記載した発明の場合には、ヨークの基部に設けた張り出し筒部の存在に基づいて、この基部のうち、結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、前記結合孔とシャフトの圧入部との嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を、より効果的に抑えられる。即ち、前記張り出し筒部を有しない構造の場合、前記嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧は、前記図１１の下部に示した様に、軸方向他端縁部分で、特に大きくなる。これに対して、請求項４に記載した発明の場合、前記結合孔の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性は、この結合孔の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、この様な剛性分布に基づいて、前記嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる効果は、軸方向他側に向かう程大きくなる。従って、請求項４に記載した発明の場合には、嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧を、より効果的に抑えられる。言い換えれば、この嵌合部の軸方向他端部に於ける面圧のうち、軸方向他端縁部分に於ける面圧を重点的に抑えられる。この結果、前記シャフトの軸方向片端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を十分に抑えられる。又、請求項４に記載した発明の場合、前記張り出し筒部の径方向の肉厚は、軸方向他側に向かう程小さくなっている。この為、前記嵌合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧を十分に抑えるべく、前記張り出し筒部の軸方向他端縁部分（先端部分）の径方向の肉厚を十分に小さくする場合でも、この張り出し筒部の軸方向片端縁部分（根元部分）の径方向の肉厚を十分に確保する事が容易となる。この結果、この根元部分の強度を十分に確保する事が容易となる。

又、請求項２に記載した発明の場合には、ヨークの基部の軸方向他側面のうちで張り出し筒部よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面として、この平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にしている。この為、当該外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記各基部の軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨークを小型に構成できる。

又、請求項５に記載した発明の様に、結合孔をセレーション孔とする場合で、このセレーション孔を、請求項６に記載した製造方法により形成すれば、このセレーション孔の形成に伴い、基部のうちで比較的剛性の低い部分である張り出し筒部が、内径側に撓む。つまり、前記セレーション孔のうち、軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分が、自由状態で内径側に撓んだ状態となる。この結果、使用に伴う摩耗によって、前記セレーション孔のセレーション山高さが減少した場合でも、前記張り出し筒部に対応する部分（内径側に撓んだ部分）で、前記セレーション孔とシャフトの圧入部の外周面とを、がたつきなく噛み合い続けさせる事ができる。即ち、使用に伴って生じた前記セレーション孔の摩耗に拘らず、このセレーション孔と前記シャフトの圧入部との嵌合部でがたつきが発生する事を抑制できる。

又、本発明の場合には、前記シャフトを管状のものとする為、このシャフトと張り出し筒部との径方向の肉厚差を、小さくする事ができる。この為、この様な構造を対象として、前記シャフトと前記張り出し筒部とを溶接すれば、これらシャフトと張り出し筒部との双方の側で、溶接部の溶け込み量をバランス良く確保する事が容易となる。更には、これら両部位の溶接後の冷却速度を同程度にする事も容易となる。この為、前記シャフトの機械的性質を悪化させる事なく、前記溶接部の強度を確保する事が容易となる。

本発明の実施の形態の第１例を示す、断面図及び嵌合部の面圧分布を示すグラフ。 図１の要部拡大図。 ヨークの斜視図。 ヨークを示す、（ａ）は図１と同位置で切断した断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ｂ）の右方から見た図。 溶接部の溶け込み量を増やした状態で示す、図１と同様の図。 ヨークの基部にセレーション孔を形成している途中状態（ａ）及び形成後の状態（ｂ）を示す半部断面図。 本発明の実施の形態の第２例を示す、図１と同様の図。 ヨークの斜視図。 ヨークを示す、図４と同様の図。 従来から知られているステアリング装置の１例を示す斜視図。 従来構造の１例を示す、図１と同様の図。 図１１の要部拡大図。 ヨークを示す、図４と同様の図。

［本発明の実施の形態の第１例］
図１〜４は、本発明の実施の形態の第１例を示している。尚、本例の特徴は、主として、ヨーク８ａを構成する基部１０ａの軸方向他端部の構造にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１１〜１３に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する説明を省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、前記基部１０ａのうちで、セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分に、このセレーション孔１２の残部（軸方向中間部乃至片端部）の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった張り出し筒部１６を、鍛造加工により形成している。特に、本例の場合には、この張り出し筒部１６の外周面の全体を、軸方向他側に向かう程径寸法が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面とする事に基づいて、この張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、軸方向他側に向かう程小さくなる様にしている。従って、本例の場合、前記基部１０ａの径方向に関する剛性は、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分（前記張り出し筒部１６に対応する部分）で、このセレーション孔１２の残部の周囲部分に比べて低くなっている。更に、前記基部１０ａのうち、このセレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の剛性は、軸方向他側に向かう程低くなっている。

又、本例の場合には、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、前記基部１０ａの残部の径方向の肉厚ｔ_10aの、１／３〜１／２程度｛ｔ₁₆≒（１／３〜１／２）ｔ_10a｝としている。これにより、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚ｔ₁₆を、シャフト９ａの軸方向片端寄り部分の径方向の肉厚ｔ₉に近づける事で、これら両肉厚の差ｔ₁₆−ｔ₉が、十分に小さくなる様にしている。又、本例の場合、前記基部１０ａの軸方向他側面のうちで、前記張り出し筒部１６よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面１７として、この外径側の部分に、この平面１７よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にしている。
又、本例の場合、前記シャフト９ａのうち、結合孔である前記セレーション孔１２よりも軸方向他側に存在して、このセレーション孔１２の外部に露出した部分を、露出部２０としている。又、この露出部２０のうちの、軸方向片端部を、軸方向他側に隣接する部分に比べて外径寸法が小さくなる事により、この軸方向他側に隣接する部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった、薄肉部２１としている。これと共に、前記シャフト９ａのうち、この薄肉部２１の軸方向片側に隣接する部分であって、前記セレーション孔１２の内側に圧入した部分である圧入部２２の外径寸法を、前記薄肉部２１の外径寸法よりも小さくする事により、この圧入部２２の径方向の肉厚を、この薄肉部２１の径方向の肉厚よりも小さくしている。
又、本例の場合、前記張り出し筒部１６の外周面と前記シャフト９ａの軸方向片端寄り部分の外周面との間に溶接金属１５を掛け渡す状態で、これら張り出し筒部１６とシャフト９ａとを溶接している。

上述の様に構成する本例のシャフトと自在継手のヨークとの結合部の場合には、前記ヨーク８ａの基部１０ａに設けた張り出し筒部１６の存在に基づいて、この基部１０ａのうち、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性が、このセレーション孔１２の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、図１の下部に示す様に、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、効果的に抑えられる。即ち、前記張り出し筒部１６を有しない構造の場合、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧は、前記図１１の下部に示した様に、軸方向他端縁部分で、特に大きくなる。これに対して、本例の場合、前記セレーション孔１２の軸方向他端部の周囲部分の径方向に関する剛性は、このセレーション孔１２の残部の周囲部分の同方向の剛性に比べて低くなっているだけでなく、軸方向他側に向かう程低くなっている。この為、この様な剛性分布に基づいて、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧を抑えられる効果は、軸方向他側に向かう程大きくなる。従って、本例の場合には、前記係合部の軸方向他端部に於ける面圧を、効果的に抑えられる。言い換えれば、この係合部の軸方向他端部に於ける面圧のうち、軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eを重点的に抑えられる。この結果、前記シャフト９ａの軸方向片端寄り部分で、この面圧が作用している領域と作用していない領域との境界部分に加わる剪断応力を十分に抑えられる。又、本例の場合、前記張り出し筒部１６の径方向の肉厚は、軸方向他側に向かう程小さくなっている。この為、前記係合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eを十分に抑えるべく、前記張り出し筒部１６の軸方向他端縁部分（先端部分）の径方向の肉厚を十分に小さくする場合でも、この張り出し筒部１６の軸方向片端縁部分（根元部分）の径方向の肉厚を十分に確保する事が容易となる。この結果、この根元部分の強度を十分に確保する事が容易となる。
尚、本例を実施する場合、前記基部１０ａの中心軸に対する前記張り出し筒部１６の外周面の傾斜角度θ（図１）は、１０〜８０度程度の任意の角度で良く、４５度程度（例えば４０〜５０度）が望ましい。

又、本例の場合には、前記基部１０ａの軸方向他側面のうちで、前記張り出し筒部１６よりも外径側の部分を、軸方向に対して直角な平面１７としている。この為、当該外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記基部１０ａの軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨーク８ａを小型に構成できる。

又、本例の場合には、前記張り出し筒部１６と前記シャフト９ａの軸方向片端寄り部分との径方向の肉厚差ｔ₁₆−ｔ₉を十分に小さくする（シャフト９ａの軸方向片端寄り部分の肉厚に比べて、張り出し筒部１６の肉厚が大きい程度を少なくする）と共に、これら張り出し筒部１６の外周面とシャフト９ａの軸方向片端寄り部分の外周面との間に溶接金属１５を掛け渡す状態で、これら張り出し筒部１６とシャフト９ａとを溶接している。この為、前記面圧Ｐ_Eを抑えられるだけでなく、これらシャフト９ａと張り出し筒部１６との双方の側で、溶接部の溶け込み量をバランス良く確保する事が容易となる。即ち、本例の場合には、図２に矢印で示す様に、前記張り出し筒部１６を集中的に加熱する事ができる為、この張り出し筒部１６の外周面及び先端面の溶け込み量を、前記シャフト９ａの軸方向片端寄り部外周面の溶け込み量と同程度に多くする事が容易となる。更には、これら両部位の溶接後の冷却速度を同程度にする事も容易となる。この為、前記シャフト９ａの機械的性質を悪化させる事なく、このシャフト９ａと前記張り出し筒部１６との溶接部の強度を確保する事が容易となる。

尚、上述した実施の形態の第１例の構造を実施する場合で、図５の上部に示す様に、張り出し筒部１６の外周面とシャフト９ａの軸方向片端寄り部外周面との溶接部の溶け込み量を、前記図１の上部に示した場合よりも多くする溶接条件を設定すれば、溶け込み量が増えた分だけ、張り出し筒部１６の径方向の肉厚をより小さくする事ができる。この結果、図５の下部に示す様に、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との係合部の軸方向他端縁部分に於ける面圧Ｐ_Eをより低く抑え、前記シャフト９ａの軸方向片端寄り部分に作用する剪断応力をより十分に抑えられる。

又、本発明を実施する場合には、上述した実施の形態の第１例の構造で、前記溶接を省略する事もできる。この場合に、好ましくは、請求項６に記載した発明の様に、前記セレーション孔１２を、次の様に形成する。先ず、前記基部１０ａの径方向中心部に円孔を形成する。その後、図６の（ａ）に示す様に、この円孔内にセレーション形成用の工具であるブローチ１８を、軸方向他側から押し込む。これにより、この円孔の内周面に、軸方向他側から軸方向片側に向けてブローチ加工を施す事で、前記セレーション孔１２を形成する。この様にしてセレーション孔１２を形成すると、図６の（ｂ）に誇張して示す様に、前記基部１０ａのうちで比較的剛性の低い部分である、前記張り出し筒部１６が、内径側に撓んだ状態となる。つまり、請求項５に記載した発明の様に、前記セレーション孔１２のうち、軸方向に関して前記張り出し筒部１６に対応する部分が、自由状態で内径側に撓んだ状態となる。この結果、使用に伴う摩耗によって、前記セレーション孔１２及び前記雄セレーション部１４のセレーション山高さが減少した場合でも、前記張り出し筒部１６に対応する部分（内径側に撓んだ部分）で、前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４とを、がたつきなく噛み合い続けさせる事ができる。即ち、使用に伴って生じた前記セレーション孔１２と前記雄セレーション部１４との摩耗に拘らず、これらセレーション孔１２と雄セレーション部１４との係合部でがたつきが発生する事を抑制できる。
尚、上述の図６に示した様なセレーション孔１２の形成方法は、前記溶接を省略しない構造を得る場合に実施する事もできる。

［本発明の実施の形態の第２例］
図７〜９は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合も、ヨーク８ｂを構成する基部１０ｂの軸方向他端部の内周部分に、上述した実施の形態の第１例の場合と同様の張り出し筒部１６を設けている。但し、本例の場合には、この張り出し筒部１６の加工方法が、上述した実施の形態の第１例の場合と異なる。即ち、本例の場合には、先ず、鍛造加工により、前記基部１０ｂの軸方向他側面の全体を、軸方向に対して直角な平面１７とする。その後、旋削加工により、この平面１７の内周寄り部分に円環状凹部１９を形成する事で、この円環状凹部１９とセレーション孔１２とにより径方向両側から挟まれた部分を、前記張り出し筒部１６とする。

この様な本例の場合には、前記張り出し筒部１６の加工方法を、鍛造から旋削に変更した事に伴い、この張り出し筒部１６を設計通りの所望形状に造る事が容易となる。又、本例の場合には、前記張り出し筒部１６を形成した後の、前記基部１０ｂの軸方向他側面のうちで、前記円環状凹部１９よりも外径側の部分（つまり、前記張り出し筒部１６を形成する前の、前記基部１０ｂの軸方向他側面）を、軸方向に対して直角な平面１７として、
当該外径側の部分に、この平面１７よりも軸方向他側に突出する部分が存在しない様にしている。この為、当該外径側の部分を、内径側に向かう程軸方向他側に突出する方向に傾斜した凸曲面とする場合に比べて、前記基部１０ｂの軸方向寸法を短くできる。従って、その分だけ、前記ヨーク８ｂを小型に構成できる。その他の部分の構造及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。

上述した実施の形態の各例では、結合孔をセレーション孔とし、シャフトの軸方向片端部外周面を雄セレーション部として、これらセレーション孔と雄セレーション部とを締め代を持たせて係合させる構造を採用した。但し、本発明を実施する場合には、結合孔の内周面とシャフトの軸方向片端部外周面とをそれぞれ円筒面とし、これら両円筒面同士を締り嵌めで嵌合させる構成や、結合孔の内周面とシャフトの軸方向片端部外周面とのうちの一方の周面を円筒面とし、他方の周面にセレーションを形成して、この円筒面にこのセレーションを圧入に基づいて食い込ませる構成を採用する事もできる。
又、本発明を実施する場合、ヨークとシャフトとを溶接する事は、必須の要件ではない。これらヨークとシャフトとの分離防止は、これらヨークの結合孔とシャフトの軸方向片端部との嵌合部に作用する摩擦力のみによって図る事もできるし、或いは、この摩擦力に加えて、前記シャフトの軸方向片端部に形成したかしめ部と前記結合孔の開口周縁部との係合によって図る事もできる。
又、本発明を実施する場合、ヨークは、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたものに限らず、鋼板等の金属板に曲げ加工、打ち抜き加工等を施す事により造られたものとする事もできる。
又、本発明を実施する場合には、前述の図１〜４に示した実施の形態の第１例の張り出し筒部１６を旋削により加工する事もできる。

１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ 自在継手
４ 中間シャフト
５ ステアリングギヤユニット
６ 入力軸
７ タイロッド
８、８ａ、８ｂ ヨーク
９、９ａ シャフト
１０、１０ａ、１０ｂ 基部
１１ 腕部
１２ セレーション孔
１３ 円孔
１４ 雄セレーション部
１５ 溶接金属
１６ 張り出し筒部
１７ 平面
１８ ブローチ
１９ 円環状凹部
２０ 露出部
２１ 薄肉部
２２ 圧入部

Claims (6)

1. 自在継手を構成するヨークと、シャフトとを備え、
   このうちのヨークは、径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する基部と、この基部の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側に延出する状態で設けられた１対の腕部とを有するものであり、
   前記シャフトは、先端部を前記結合孔の軸方向他側からこの結合孔の内側に圧入している
   シャフトと自在継手のヨークとの結合部に於いて、
   前記基部のうちで、前記結合孔の軸方向他端部の周囲部分に、この結合孔の残部の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった張り出し筒部が設けられており、
   この張り出し筒部は、前記基部の軸方向他側面の内周部分から軸方向他側に突出する状態で設けられており、この基部の軸方向他側面のうちで前記張り出し筒部よりも外径側の部分は、軸方向に対して直角な平面になっていて、この外径側の部分にこの平面よりも軸方向他側に突出する部分が存在しておらず、
   前記張り出し筒部は、その外周面の全体が軸方向他側に向かう程外径寸法が小さくなる方向に傾斜した部分円すい状凸面になっている事に基づいて、その径方向の肉厚が軸方向他側に向かう程小さくなっている事を特徴とするシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
2. 前記ヨークは、金属素材に鍛造加工を施す事により造られたものである、請求項１に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
3. 前記基部の径方向中心部に形成された結合孔がセレーション孔であり、且つ、このセレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分が自由状態で内径側に撓んでいる、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
4. 前記シャフトは、金属材により管状に造られたものである、請求項１〜３のうちの何れか１項に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
5. 前記張り出し筒部と前記シャフトとを溶接している、請求項４に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部。
6. 請求項３に記載したシャフトと自在継手のヨークとの結合部を構成する、前記セレーション孔を形成する為、前記基部の径方向中心部に円孔を形成した後、この円孔の内周面に、軸方向他側から軸方向片側に向けてブローチ加工を施し、前記セレーション孔のうち軸方向に関して前記張り出し筒部に対応する部分を自由状態で内径側に撓ませる、シャフトと自在継手のヨークとの結合部の製造方法。