JP5382172B2

JP5382172B2 - 自在継手用ヨーク

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Publication number: JP5382172B2
Application number: JP2012161076A
Authority: JP
Inventors: 晴彦清田; 達也石井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2012-07-20
Filing date: 2012-07-20
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: JP2012193863A

Description

この発明は、同一直線上に存在しない１対の回転軸の端部同士を連結して、これら両回転軸同士の間で回転力の伝達を可能とする自在継手を構成する自在継手用ヨークの改良に関する。具体的には、円孔内から転がり軸受を抜けにくくでき、しかも材料の歩留りを向上させて低コスト化を図り易い、自在継手用ヨークを実現する事を意図したものである。

自動車のステアリング装置は、例えば図１２に示す様に構成している。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及び中間シャフト３を介してステアリングギヤ４に伝達し、このステアリングギヤ４によって車輪を操舵する。上記ステアリングシャフト２と、このステアリングギヤ４の入力軸５とは、互いに同一直線上に設ける事ができないのが通常である。この為に従来から、上記ステアリングシャフト２と上記入力軸５との間に上記中間シャフト３を設け、この中間シャフト３の両端部と、上記ステアリングシャフト２及び上記入力軸５の端部とを、それぞれカルダン継手と呼ばれる自在継手６、６を介して結合している。これにより、同一直線上に存在しない、上記ステアリングシャフト２と上記入力軸５との間での、回転力伝達を行える様にしている。

図１３〜１４は、上記各自在継手６、６として使用可能な、従来から知られている自在継手の１例として、特許文献１に記載されたものを示している。図１３〜１４に示した自在継手６は、１対の金属板製のヨーク７ａ、７ｂと、十字軸８とを備える。このうちの１対のヨーク７ａ、７ｂのうち、一方の（図１３〜１４の右方に示した）ヨーク７ａは、基部９ａと、この基部９ａの軸方向一端縁（図１３〜１４の左端縁）から延出した１対の結合腕部１０、１０とを備える。

このうちの基部９ａは、ステアリングシャフト等の図示しない回転軸の端部を挿入する為、円周方向１個所を不連続部とした欠円筒状に形成して、内径を拡縮可能としている。又、この不連続部に、互いに対向する１対のフランジ１１ａ、１１ｂを設けている。そして、このうちの一方のフランジ１１ａに、ボルト（図示せず）の杆部を挿通する為の通孔１２を形成している。これと共に、他方のフランジ１１ｂに形成した通孔１３にナット１４を圧入固定する事により、上記ボルトを螺合する為のねじ孔を設けている。尚、上記基部９ａの内周面と、上記図示しない回転軸の端部外周面とは、互いにセレーション係合可能としている。

又、上記両結合腕部１０、１０は、上記基部９ａの軸方向一端部で径方向反対側となる２個所位置から、この基部９ａの軸方向に延出しており、互いの内側面同士を対向させている。又、上記両結合腕部１０、１０の先端寄り部分には、互いに同心の円孔１５、１５を形成している。

又、上記１対のヨーク７ａ、７ｂのうちの他方の（図１３〜１４の左方に示す）ヨーク７ｂは、基部９ｂの形状のみが、上記一方のヨーク７ａと異なる。即ち、上記他方のヨーク７ｂを構成する基部９ｂは、中間シャフト等の回転軸２０の端部を挿入する為、全体を略円筒状に形成すると共に、軸方向一端部（図１３〜１４の右端部）の全周を、径方向外方に向け折り曲げた形状としている。

又、上記十字軸８は、この十字軸８を構成する十字に交わる状態で設けられた２本の軸部１６ａ、１６ｂのうち、一方の軸部１６ａの両端部を、上記一方のヨーク７ａの結合腕部１０、１０に形成した円孔１５、１５の内側に枢支すると共に、同じく他方の軸部１６ｂの両端部を、上記他方のヨーク７ｂの結合腕部１０、１０に形成した円孔１５、１５の内側に枢支している。この為に、図１４に示す様に、上記各円孔１５、１５の内側にそれぞれ、ラジアルニードル軸受等の転がり軸受１７を介して、上記十字軸８の端部を回転自在に支持している。より具体的には、その内周面に複数のニードル１８、１８を転動自在に保持した、上記転がり軸受１７の外輪として機能する軸受カップ１９を圧入固定すると共に、これら各ニードル１８、１８の径方向内側に上記十字軸８の端部を挿入している。

上述の様に構成する自在継手６の使用時には、図１３〜１４に示す様に、他方のヨーク７ｂを構成する基部９ｂの内側に、回転軸２０の端部をがたつきなく挿入若しくは圧入した（或いはスプライン係合させた）状態で、上記基部９ｂに対して上記回転軸２０の端部を溶接固定する。これと共に、一方のヨーク７ａを構成する基部９ａの内側に、図示しない別の回転軸の端部をスプライン係合させた状態で、一方のフランジ１１ａに形成した通孔１２にその杆部を挿通した図示しないボルトの先端部を、他方のフランジ１１ｂに固定したナット１４に螺合させて締め付ける。これにより、上記両フランジ１１ａ、１１ｂ同士の間隔を狭めて、上記基部９ａを縮径させる事に基づき、この基部９ａに対して上記別の回転軸の端部を結合固定する。そして、この様に２本の回転軸２０の端部同士を上記自在継手６を介して連結する事により、同一直線上に存在しない、上記両回転軸２０同士の間での、回転力の伝達を行える様にする。

ところで、上述の様な構成を有するヨーク７ａ、７ｂから成る自在継手６の場合、これら各ヨーク７ａ、７ｂに形成された上記各円孔１５、１５と、これら各円孔内１５、１５内に保持される転がり軸受１７との嵌合長さＬ₀が十分でなく、これら各転がり軸受１７が上記各円孔１５、１５内から抜け出る可能性がある。即ち、上記自在継手６により、特に大きな回転力を伝達する場合には、前記各結合腕部１０、１０に加わる捩り方向の力に基づき、これら各結合腕部１０、１０の弾性変形量が多くなる。この為、上記十字軸８を構成する軸部１６ａ、１６ｂの端部が上記各転がり軸受１７ごと、上記各円孔１５、１５の内側から抜け出る可能性がある。

この様な事情に鑑みて、例えば特許文献２には、図１５に示した様に、ヨーク７ｃを構成する１対の結合腕部１０、１０の内側面のうちで、これら各結合腕部１０、１０の先端縁から各円孔１５、１５に至る部分に、凹溝２１、２１を設けた構造が開示されている。この様な従来構造の場合には、十字軸として軸部の全長が長いものを使用する事が可能になる為、上記各円孔１５、１５と転がり軸受１７（図１４参照）との嵌合長さを大きくできる。但し、上記特許文献２に記載された発明の場合には、上記各凹溝２１、２１を切削加工により形成すると考えられ、加工が面倒な事に加えて、材料の歩留りが悪く、ヨークの製造コストの上昇を招くと言った不都合を生じる。又、ヨークを構成する金属板を厚くする事で、嵌合長さを大きくする事も考えられるが、この場合には、やはり加工が面倒になる事に加えて、材料費と重量とが嵩み、好ましくない。
尚、本発明に関連する先行技術文献として、例えば特許文献３に記載された発明がある。但し、この特許文献３に記載された発明の場合には、位置決め用の凸部を形成する事のみを目的としてエンボス加工を行う事を意図しており、エンボス加工を利用して、円孔と転がり軸受との嵌合長さを確保する事は全く意図していない。

特開平１０−２０５５４７号公報実公昭５３−２５０６３号公報特開２００３−６５３５４号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、製造コストを高くする事なく、円孔と転がり軸受との嵌合長さを確保できて、この円孔内にこの転がり軸受を十分な保持力で保持できる自在継手用ヨークを実現すべく発明したものである。

本発明の自在継手用ヨークは、従来から知られている自在継手用ヨークと同様に、回転軸の端部を結合固定する為の基部と、この基部の軸方向一端縁で直径方向反対側２箇所位置から軸方向に延出した１対の結合腕部と、これら両結合腕部の先端寄り部分に互いに同心に形成された、十字軸の端部を枢支する為の１対の円孔とを備える。

特に、本発明の自在継手用ヨークに於いては、上記各結合腕部の内側面のうちで、これら各結合腕部の先端縁から上記各円孔に至る部分に、溝部が設けられている。又、これら各結合腕部の幅方向に関するこれら各溝部の最小幅は、上記十字軸の端部の外径よりも大きい。そして、本発明の場合には、この様な上記各溝部が、エンボス加工により形成されており、上記各結合腕部の外側面のうちで、これら各溝部と整合する位置には、これら各溝部の内面形状と合致した外面形状を有する突出部を設けている。

又、本発明の自在継手用ヨークを実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した発明の様に、上記各溝部を構成する１対の内側面（結合腕部の幅方向に対向する１対の内側面）を、それぞれ同一の仮想円筒面上に存在する部分円筒面とする。

上述の様に構成する本発明の自在継手用ヨークによれば、製造コストが嵩む事なく、各円孔と各転がり軸受との嵌合長さを十分に確保できて、これら各円孔内にこれら各転がり軸受を十分な保持力で保持できる。
即ち、本発明の場合には、各結合腕部の内側面のうちで、これら各結合腕部の先端縁から各円孔に至る部分に、十字軸の端部を通過自在な溝部を形成している為、これら各溝部を有しない構造のヨークに比べて、十字軸として、軸部の全長が長いものを使用できる。この為、上記各円孔と各転がり軸受との嵌合長さを十分に確保できて、これら各円孔内にこれら各転がり軸受を十分な保持力で保持できる。
しかも、上記各溝部を、切削加工に比べて、材料の歩留りに優れ、しかも加工時間が短く済む、エンボス加工により形成している為、製造コストの上昇を抑えられ、自在継手用ヨークの低コスト化を図れる。

本発明に関連する参考例のヨークを示しており、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の右方から見た部分断面図、（Ｃ）は（Ａ）の下方から見た部分断面図。同じくヨークの製造方法を工程順に示す図。同じくエンボス加工の実施状況を示す、図２の（Ａ）のイ−イ断面に相当する図。同じく円孔を形成する為のピアス加工を説明する為に示す、舌状部の先端部の側面図（Ａ）、（Ａ）のロ−ロ断面図（Ｂ）。同じくヨークに十字軸及び転がり軸受を組み込む作業を工程順に示す、図１の（Ｃ）と同様の部分断面図。本発明の実施の形態の１例のヨークを示しており、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は（Ａ）の右方から見た図、（Ｃ）は（Ａ）の下方から見た部分断面図。同じく図２に相当する図。同じく図３に相当する図。同じく図４に相当する図。同じく図５に相当する図。本発明に関連する参考例と組み合わせて実施する事が可能な技術を説明する為に示す、図１の（Ｃ）と同方向から見た図。自在継手を組み込んだ自動車用操舵装置の１例を示す側面図。従来から知られている自在継手の１例を示す側面図。一部を切断した状態で示す、図１３の下方から見た図。従来から知られているヨークの１例を示す斜視図。

［本発明に関連する参考例］
図１〜５は、本発明に関連する参考例を示している。尚、本参考例の特徴は、ヨーク７ｄを構成する結合腕部１０ａ、１０ａの内側面のうちで、円孔１５、１５の開口周縁部に、エンボス加工によって、張り出し部２２、２２を形成した点にある。その他の部分の構造及び作用効果は、前記図１３〜１４に示した従来構造の場合と同様である。この為、同等部分に関する図示並びに説明は、簡略若しくは省略し、以下、本参考例の特徴部分を中心に説明する。

本参考例の場合には、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの内側面のうちで、上記各円孔１５、１５の開口周縁部に、これら各結合腕部１０ａ、１０ａの先端側｛図１の（Ａ）及び（Ｃ）の右側、図１の（Ｂ）の手前側｝に不連続部（開口部）２３を有する、上記各張り出し部２２、２２を設けている。これら各張り出し部２２、２２は、全体形状が略三日月柱状で、上記各円孔１５、１５の直径方向に関する肉厚は、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの基端側で最も大きく、先端側に向かう程漸次小さくなっており、先端縁（円周方向両端縁）同士の間には上記各不連続部２３が設けられている。又、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの幅方向に関するこれら各不連続部２３の開口幅Ｗ₂₃は、十字軸８（図５参照）を構成する軸部１６ａ、１６ｂの端部の外径Ｄよりも僅かに大きい（Ｗ₂₃＞Ｄ）。

又、本参考例の場合、上記各張り出し部２２、２２の外周面は部分円筒面であり、この外周面の曲率半径ｒ₂₂は、上記各円孔１５、１５の内径Ｒ₁₅の１／２よりも大きい（ｒ₂₂＞Ｒ₁₅／２）。又、上記曲率半径ｒ₂₂の曲率中心Ｏ₂₂は、上記各円孔１５、１５の中心Ｏ₁₅よりも、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの基端寄り部分に位置（オフセット）している。又、これら各結合腕部１０ａ、１０ａの内側面からの上記各張り出し部２２、２２の張り出し量ｈは、これら各結合腕部１０ａ、１０ａの板厚Ｈの約１／３程度としており、上記十字軸８を組み込んだ状態で、この十字軸８の一部と干渉しない様に寸法を規制している。又、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの外側面のうちで、上記各張り出し部２２、２２と整合する位置には、これら各張り出し部２２、２２の外面形状と実質的に合致した内面形状（凹凸が逆になった形状）を有する凹入部２４、２４が形成されている。

特に本参考例の場合、上述の様な形状を有する上記各張り出し部２２、２２及び上記各凹入部２４、２４を、エンボス加工を利用して形成している。以下、このエンボス加工に関する加工方法を含め、上述の様な構成を有するヨーク７ｄの製造方法に就いて、図２〜４を参照しつつ説明する。

先ず、本参考例の場合、鋼板等、十分な剛性を有する金属板をプレス加工で打ち抜く事により、図２の（Ａ）に示す様な、基板部２５と１対の舌状部２６、２６とを備えた、平坦な素板２７を得る。このうちの基板部２５は、略矩形とし、長さ方向両端寄り部分にそれぞれ括れ部２８、２８を設ける。

打ち抜き加工により、上述の様な素板２７を得たならば、次いで、上記各舌状部２６、２６の先端寄り部分に、エンボス加工を施して、素張り出し部２９、２９及び素凹入部３３、３３を形成する。このエンボス加工を行う際には、図３の（Ａ）に示す様に、上記各舌状部２６、２６を、ダイス３０の上面に載置する。この状態では、これら各舌状部２６、２６の幅方向中央寄り部分が、このダイス３０の受凹部３１の開口部の上面に位置する。この受凹部３１の内面形状は、上記各素張り出し部２９、２９の外面形状に見合う形状を有し、本参考例の場合には、有底円筒状としている。又、上記受凹部３１の内径寸法Ｒ₃₁は、最終的に形成する前記各張り出し部２２、２２の外周面の曲率半径ｒ₂₂の２倍に等しく（Ｒ₃₁＝２ｒ₂₂）、後のピアス加工により形成する円孔１５、１５の内径寸法Ｒ₁₅よりも大きい（Ｒ₃₁＞Ｒ₁₅）。一方、本参考例に使用するパンチ３２の先端面の形状は円形であり、その外径寸法は上記受凹部３０の内径寸法と実質的に同じである。

上記各舌状部２６、２６を上記ダイス３０の上面に載置した後は、これら各舌状部２６、２６を、上記パンチ３２の周囲に配置した抑え板５０により下方に押し付ける。そして、この状態から、図３の（Ｂ）に示す様に、上記パンチ３２を下降させ、上記各舌状部２６、２６を構成する金属材料を下方に移動させる（押し出す）。これにより、これら各舌状部２６、２６のうち下端部乃至中間部を構成する金属材料を、上記受凹部３１内に押し込んで、円柱状の上記各素張り出し部２９、２９を形成する。これに対して、上記各舌状部２６、２６の上面には、上記パンチ３２の先端部の外面形状に合致した内面形状を有する、有底円筒状の上記各素凹入部３３、３３が形成される。これにより、図２の（Ｂ）に示す様な第一中間素材３４とする。

上述した様な第一中間素材３４を得たならば、この第一中間素材３４を構成する前記基板部２５のうちで、上記両舌状部２６、２６よりも突出した両端部分を、それぞれの長さ方向中間部に位置する上記両括れ部２８、２８で、上記基板部２５の厚さ方向に関して同じ方向にそれぞれ１８０度、密に（可及的に大きな曲率で）折り返して、１対の重ね合わせ部３５、３５を形成する。これら両重ね合わせ部３５、３５は、それぞれ、互いに重なり合った１対ずつの平板部３６ａ、３６ｂと、これら各平板部３６ａ、３６ｂの端縁同士を連続させる折り返し部３７とから成る。これら各折り返し部３７の幅寸法は、前記両括れ部２８、２８の存在に基づき、上記各平板部３６ａ、３６ｂの端縁から離れるに従って漸減する。即ち、上記両括れ部２８、２８は、上記基板部２５の幅方向片端縁の軸方向両端寄り部分に存在する略Ｖ字形の切り欠き部により形成されており、上記基板部２５の幅方向他端縁と上記両舌状部２８、２８の側縁とは、上記両括れ部２８、２８に対応する部分で、傾斜縁により連続している。この為、上記両重ね合わせ部３５、３５の折り返し部３７の幅方向両端縁は、何れも、上記各平板部３６ａ、３６ｂの端縁から離れるに従って漸減する方向に傾斜した形状となる。以上の様に、上記基板部２５の両端部分を折り返す事により、図２の（Ｃ）に示す様な第二中間素材３８とする。

次いで、この第二中間素材３８を１対の押型同士の間で押圧して塑性変形させる事により、図２の（Ｄ）に示す様な第三中間素材３９とする。この第三中間素材３９は、１対の結合腕部１０ａ、１０ａ（図１、５参照）となるべき、上記両舌状部２６、２６の基端寄り部分が略クランク状に折れ曲がって、これら両舌状部２６、２６の中間部乃至先端寄り部分が、上記基板部２５に対しオフセットしている。

次いで、上述の様な第三中間素材３９は、上記基板部２５の中央部分を少し（９０度を超えて１８０度未満、例えば１３０〜１５０度程度）湾曲させて、図２の（Ｅ）に示す様な第四中間素材４０とする。

次に、この第四中間素材４０の基板部２５を更に（平板の状態から１８０度迄）湾曲させて、図２の（Ｆ）に示す様な第五中間素材４１とする。この状態で、完成後のヨーク７ｄ（図１、５参照）に備えられる、基部９ａが形成される。そして、このうちの基部９ａを構成する両フランジ部１１ａ、１１ｂのうち、一方のフランジ部１１ａに通孔４８を、他方のフランジ部１１ｂにねじ孔４９（図１、５参照）をそれぞれ形成する。その後、上記両舌状部２６、２６に円孔１５、１５（図１、５参照）をそれぞれ形成して、完成後のヨーク７ｄに備えられる、結合腕部１０ａ、１０ａを形成する。特に本参考例の場合には、上記各円孔１５、１５を、次の様にして形成する。

即ち、本参考例の場合には、図４に示した様に、ピアス加工用のポンチ４２として、その外径寸法Ｒ₄₂（＝Ｒ₁₅）が、上記各素張り出し部２９、２９の外径寸法Ｒ₂₉（＝２ｒ₂₂）よりも小さいものを使用する（Ｒ₄₂＜Ｒ₂₉）。そして、上記ポンチ４２の中心軸Ｏ₄₂と、上記各素張り出し部２９、２９（及び素凹入部３３、３３）の中心Ｏ₂₉とを、上記各舌状部２６、２６の幅方向に関して一致させると共に、上記ポンチ４２の中心軸Ｏ₄₂を、上記各素張り出し部２９、２９の中心Ｏ₂₉に対して、上記各舌状部２６、２６の先端側にオフセットさせる。特に本参考例の場合には、このオフセット量ｍを、（Ｒ₂₉−Ｒ₄₂）／２＜ｍ＜（Ｒ₂₉＋Ｒ₄₂）／２の関係を満たす様に規制する事で、最終的に形成される前記各張り出し部２２、２２に不連続部２３を形成する様にしている。そして、この状態から、上記ポンチ４２を下降させる事で、上記各素張り出し部２９、２９（及び素凹入部３３、３３）のうちの過半部を除去して（打ち抜いて）、上記各円孔１５、１５を形成する。そして更に、上記各素張り出し部２９、２９から、上記各不連続部２３を有する上記各張り出し部２２、２２を形成すると同時に、上記各素凹入部３３、３３から、前述した様な形状を有する前記各凹入部２４、２４を形成する。これにより、前記図１に示した本参考例のヨーク７ｄを得る。

前述の様な構成を有し、上述の様にして造られる本参考例のヨーク７ｄに、十字軸８及び転がり軸受１７を組み込む作業は、図５の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示す様にして行う。先ず、（Ａ）に示す様に、このヨーク７ｄを構成する１対の結合腕部１０ａ、１０ａのうち、一方（図示の例では上方）の結合腕部１０ａの内側面に形成した張り出し部２２の不連続部２３の内側を、十字軸８を構成する２本の軸部１６ａ、１６ｂのうち、一方の軸部１６ａの端部を通過させる。そして、（Ｂ）に示した様に、この軸部１６ａの端部を、上記一方の結合腕部１０ａに形成した円孔１５に内側から挿入する。次に、（Ｃ）に示す様に、他方（図示の例では下方）の結合腕部１０ａの内側面に形成した張り出し部２２の不連続部２３の内側に、上記軸部１６ａの他方の端部を通過させて、この他方の端部を、上記他方の結合腕部１０ａに形成した円孔１５に内側から挿入する。その後、（Ｄ）に示した様に、これら各円孔１５、１５の内側にそれぞれ、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの外側面側から転がり軸受１７を組み付ける。具体的には、上記各円孔１５、１５の内側に、その内周面に複数のニードル１８、１８を転動自在に保持（グリースにより貼着）した軸受カップ１９を圧入固定し、これら各ニードル１８、１８の径方向内側に上記十字軸８を構成する軸部１６ａ（１６ｂ）の端部を挿入する。本参考例の場合には、この様にして、上記各円孔１５、１５に、上記十字軸８を構成する軸部１６ａ（１６ｂ）の端部を枢支する。

以上の様な構成を有する本参考例のヨーク７ｄによれば、製造コストが嵩む事なく、上記各円孔１５、１５と上記各転がり軸受１７との嵌合長さを十分に確保できて、これら各円孔１５、１５内にこれら各転がり軸受１７を十分な保持力で保持できる。
即ち、本参考例の場合には、上記各結合腕部１０ａ、１０ａの内側面のうちで、上記各円孔１５、１５の開口周縁部に張り出し部２２、２２を設けている為、これら各円孔１５、１５と上記各転がり軸受１７との嵌合長さＬ₁を、前記図１４に示した従来構造の場合の嵌合長さＬ₀に比べて、十分に大きくできる（Ｌ₁＞Ｌ₀）。この為、上記各円孔１５、１５内に上記各転がり軸受１７を十分な保持力で保持できる。従って、本参考例のヨーク７ｄから構成される自在継手により、大きな回転力を伝達する場合にも、上記各転がり軸受１７が上記各円孔１５、１５から抜け出にくくなる。しかも、本参考例の場合には、上記各張り出し部２２、２２のうちで上記各結合腕部１０ａ、１０ａの先端側に、上記十字軸８を構成する軸部１６ａ、１６ｂの端部を通過自在な不連続部２３を設けている。この為、上記各張り出し部２２、２２を設ける事によって、上記十字軸８として軸部１６ａ、１６ｂの全長が短いものを使用しなければならなくなると言った不都合を回避する事ができ、上記各張り出し部２２、２２を設けた事による効果を十分に発揮できる。
しかも、本参考例の場合には、上記各張り出し部２２、２２を、切削加工に比べて、材料の歩留りに優れ、しかも加工時間が短く済む、エンボス加工を利用して形成している為、製造コストの上昇を抑えられ、上記ヨーク７ｄの低コスト化を図れる。

［実施の形態の１例］
図６〜１０は、総ての請求項に対応する、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、ヨーク７ｅを構成する結合腕部１０ｂ、１０ｂの内側面のうち、これら各結合腕部１０ｂ、１０ｂの先端縁から各円孔１５、１５に至る部分に、エンボス加工によって、溝部４３、４３を形成した点にある。その他の部分の構造及び作用効果は、前記図１３〜１４に示した従来構造及び上述した参考例の場合とほぼ同様である。この為、同等部分に関する図示並びに説明は、簡略若しくは省略し、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。

本例の場合には、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの内側面のうちで、これら各結合腕部１０ｂ、１０ｂの先端縁から上記各円孔１５、１５に至る部分に、上記各溝部４３、４３を設けている。又、これら各溝部４３、４３を構成する１対の内側面（結合腕部１０ｂの幅方向に対向する１対の内側面）４４、４４は、それぞれ同一の仮想円筒面上に存在する部分円筒面である。又、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの幅方向に関する上記各溝部４３、４３の幅寸法（内側面４４、４４同士の間隔）は、上記各円孔１５、１５寄り（結合腕部１０ｂ、１０ｂの基端寄り）部分で最も小さく、その最小幅Ｗ₄₃は、図１０に示した十字軸８ａを構成する軸部１６ｃ、１６ｄの端部の外径Ｄよりも僅かに大きい（Ｗ₄₃＞Ｄ）。

又、本例の場合、上記各溝部４３、４３を構成する内側面４４、４４に関する内接円の直径Ｒ₄₃は、上記各円孔１５、１５の内径Ｒ₁₅よりも小さい（Ｒ₄₃＜Ｒ₁₅）。又、上記内接円の中心Ｏ₄₃は、これら各円孔１５、１５の中心Ｏ₁₅よりも、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの先端側に位置している。又、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの内側面からの上記各溝部４３、４３の凹入量ｈ´は、これら各結合腕部１０ｂ、１０ｂの肉厚Ｈの１／２〜１／３程度としている。更に、これら各結合腕部１０ｂ、１０ｂの外側面のうちで、上記各溝部４３、４３と整合する位置には、これら各溝部４３、４３の内面形状と実質的に合致した外面形状（凹凸が逆になった形状）を有する突出部４５、４５が形成されている。

特に本例の場合、上述の様な形状を有する上記各溝部４３、４３及び上記各突出部４５、４５を、エンボス加工を利用して形成している。上述の様な構成を有するヨーク７ｅの製造方法のうち、エンボス加工以外の部分に就いては、上述した参考例の場合とほぼ同様である為、以下、本例のヨーク７ｅの製造方法に就いて、エンボス加工に関する説明を中心に行う。

本例の場合にも、鋼板等、十分な剛性を有する金属板をプレス加工で打ち抜く事により、図７の（Ａ）に示す様な、基板部２５と１対の舌状部２６、２６とを備えた、平坦な素板２７を得る。このうちの基板部２５は、略矩形とし、長さ方向両端寄り部分にそれぞれ括れ部２８、２８を設ける。

打ち抜き加工により、上述の様な素板２７を得たならば、次いで、上記各舌状部２６、２６の先端部に、エンボス加工を施して、素溝部４６、４６及び素突出部４７、４７を形成する。このエンボス加工を行う際には、図８の（Ａ）に示す様に、上記各舌状部２６、２６を、ダイス３０ａの上面に載置する。この状態では、これら各舌状部２６、２６の先端部が、このダイス３０ａの受凹部３１ａの開口部の上面に位置する。この受凹部３１ａの内面形状は有底円筒状であり、その内径寸法Ｒ_31aは、最終的に形成する前記各溝部４３、４３の内接円の直径Ｒ₄₃と実質的に等しく（Ｒ_31a＝Ｒ₄₃）、後のピアス加工により形成する円孔１５、１５の内径寸法Ｒ₁₅よりも小さくしている（Ｒ_31a＜Ｒ₁₅）。一方、本例に使用するパンチ３２ａの先端面の形状は円形であり、その外径寸法は上記受凹部３０ａの内径寸法と実質的に同じである。

上記各舌状部２６、２６を上記ダイス３０ａの上面に載置した後は、これら各舌状部２６、２６を、上記パンチ３２ａの周囲に配置した抑え板５０ａにより下方に押し付ける。そして、この状態から、図８の（Ｂ）に示す様に、上記パンチ３２ａを下降させ、上記各舌状部２６、２６の先端部を構成する金属材料を下方に移動させる（押し出す）。これにより、これら各舌状部２６、２６の先端部のうち下端部乃至中間部を構成する金属材料を、上記受凹部３１ａ内に押し込んで、当該部分に略半円柱状の上記各素突出部４７、４７を形成する。これに対して、上記各舌状部２６、２６の上面には、これら各素突出部４７、４７と実質的に合致した内面形状を有する、上記各素溝部４６、４６が形成される。これにより、図７の（Ｂ）に示す様な第一中間素材３４ａとする。

この様な第一中間素材３４ａを得たならば、前述した参考例の場合と同様の工程を経て、第二中間素材３８ａ、第三中間素材３９ａ、第四中間素材４０ａ、第五中間素材４１ａを得る。その後、上記両舌状部２６、２６に円孔１５、１５をそれぞれ形成して、完成後のヨーク７ｅに備えられる、結合腕部１０ｂ、１０ｂを形成する。

本例の場合には、図９に示した様に、ピアス加工用のポンチ４２として、その外径寸法Ｒ₄₂（＝Ｒ₁₅）が、上記各素溝部４６、４６の内接円の直径Ｒ₄₆（＝Ｒ₄₃）よりも大きいものを使用する（Ｒ₄₂＞Ｒ₄₆）。そして、上記ポンチ４２の中心軸Ｏ₄₂と、上記各素溝部４６、４６（及び素突出部４７、４７）の中心Ｏ₄₆とを、上記各舌状部２６、２６の幅方向に関して一致させると共に、上記ポンチ４２の中心軸Ｏ₄₂を、上記各素溝部４６、４６の中心Ｏ₄₆に対して、上記各舌状部２６、２６の基端側にオフセットさせる。本例の場合、このオフセット量Ｍは、少なくともＭ＜（Ｒ₄₂＋Ｒ₄₆）／２の関係を満たす様に規制している。この状態から、上記ポンチ４２を下降させる事で、上記各素突出部４７、４７（及び素溝部４６、４６）のうちの一部分を除去して、上記各円孔１５、１５を形成する。そして更に、上記各素溝部４６、４６から、前述した様な形状を有する前記各溝部４３、４３を形成すると同時に、上記各素突出部４７、４７から、やはり前述した様な形状を有する前記各突出部４５、４５を形成する。これにより、前記図６に示した本例のヨーク７ｅを得る。

前述の様な構成を有し、上述の様にして造られる本例のヨーク７ｅに、十字軸８ａ及び転がり軸受１７を組み込む作業は、図１０の（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｄ）に示す様にして行う。先ず、（Ａ）に示す様に、このヨーク７ｅを構成する１対の結合腕部１０ｂ、１０ｂのうち、一方の結合腕部１０ｂの内側面に形成した溝部４３の内側を、上記十字軸８ａを構成する２本の軸部１６ｃ、１６ｄのうち、一方の軸部１６ｃの端部を通過させる。そして、（Ｂ）に示した様に、この軸部１６ｃの端部を、上記一方の結合腕部１０ｂに形成した円孔１５に内側から挿入する。次に、（Ｃ）に示す様に、他方の結合腕部１０ｂの内側面に形成した溝部４３の内側に、上記軸部１６ｃの他方の端部を通過させて、この他方の端部を、上記他方の結合腕部１０ｂに形成した円孔１５に内側から挿入する。その後、（Ｄ）に示す様に、これら各円孔１５、１５の内側にそれぞれ、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの外側面側から転がり軸受１７を組み付ける。具体的には、上記各円孔１５、１５の内側に、その内周面に複数のニードル１８、１８を転動自在に保持した軸受カップ１９を圧入固定し、これら各ニードル１８、１８の径方向内側に上記十字軸８ａを構成する軸部１６ｃ（１６ｄ）の端部を挿入する。本例の場合には、この様にして、上記各円孔１５、１５に、上記十字軸８ａを構成する軸部１６ｃ（１６ｄ）の端部を枢支する。

以上の様な構成を有する本例のヨーク７ｅによれば、製造コストが嵩む事なく、上記各円孔１５、１５と上記各転がり軸受１７との嵌合長さを十分に確保できて、これら各円孔１５、１５内にこれら各転がり軸受１７を十分な保持力で保持できる。
即ち、本例の場合には、上記各結合腕部１０ｂ、１０ｂの内側面のうちで、これら各結合腕部１０ｂ、１０ｂの先端縁から上記各円孔１５、１５に至る部分に、上記十字軸８ａを構成する軸部１６ｃ、１６ｄの端部を通過自在な溝部４３、４３を形成している。この為、上記十字軸８ａとして軸部１６ｃ、１６ｄの全長Ａが、これら各溝部４３、４３を有しない構造のヨークに組み込む十字軸８の軸部１６ａ、１６ｂの全長ａに比べて、長いものを使用できる（Ａ＞ａ）。この為、上記各円孔１５、１５と上記各転がり軸受１７との嵌合長さＬ₂を十分に確保できて、これら各円孔１５、１５内にこれら各転がり軸受１７を十分な保持力で保持できる。
しかも、本例の場合には、上記各溝部４３、４３を、切削加工に比べて、材料の歩留りに優れ、しかも加工時間が短く済む、エンボス加工を利用して形成している為、製造コストの上昇を抑えられ、上記ヨーク７ｅの低コスト化を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、上述した参考例の場合と同様である。

本発明を実施する場合に、上述した参考例と実施の形態の１例の構造は組み合わせて実施する事も可能である。即ち、各結合腕部の内側面のうちで、各円孔の開口周縁部に、これら各結合腕部の先端側に不連続部を有する張り出し部を、これら各結合腕部の先端縁から上記各円孔に至る部分に溝部を、それぞれエンボス加工により形成する事もできる。この様な構成を採用した場合には、上記各張り出し部を形成した事により、上記各円孔と転がり軸受との嵌合長さを大きくできるだけでなく、上記溝部を形成した事により、十字軸として、軸部の全長の長いものを使用できる為、これにより、上記嵌合長さを更に長くする事ができる。

又、上記参考例を実施する場合に、図１１に示した様な、結合腕部１０ｃ、１０ｃの先端部を、曲げ加工により、互いに離れる方向に塑性変形させると言った技術を組み合わせて実施する事もできる。この場合には、上記実施の形態の１例と組み合わせた場合とほぼ同様の作用効果を得る事ができる。

更に、上記参考例及び実施の形態の１例では、打ち抜き加工に形成した素板に対してエンボス加工を施した例を示したが、このエンボス加工は、必ずしもこの順番で行う必要はなく、第五中間素材に対して円孔を形成した後に行う事もできる。又、本発明は、前記図１３〜１４の左方に示した様な、全体を略円筒状とした基部を有するヨークに適用する事もできる。又、上記参考例及び実施の形態の１例では、エンボス加工に使用するパンチの先端面の形状を円形とした場合に就いて説明したが、使用するパンチの先端面の形状は、円形に限らず、種々の形状を採用できる。そして、この様にパンチの先端面の形状を円形以外（例えば四角形等の多角形）とする事により、エンボス加工により形成する張り出し部の外面形状及び溝部の内側面形状を、部分円筒面以外の種々の形状（例えば張り出し部の外面形状を不連続部を設けた部分が欠けた四角形等の矩形状、溝部の内側面形状を平坦面状等）にする事もできる。

１ステアリングホイール
２ステアリングシャフト
３中間シャフト
４ステアリングギヤ
５入力軸
６自在継手
７ａ〜７ｅヨーク
８、８ａ十字軸
９ａ、９ｂ基部
１０、１０ａ〜１０ｃ結合腕部
１１ａ、１１ｂフランジ
１２通孔
１３通孔
１４ナット
１５円孔
１６ａ〜１６ｄ軸部
１７軸受
１８ニードル
１９軸受カップ
２０回転軸
２１凹溝
２２張り出し部
２３不連続部
２４凹入部
２５基板部
２６舌状部
２７素板
２８括れ部
２９素張り出し部
３０、３０ａダイス
３１、３１ａ、受凹部
３２、３２ａパンチ
３３素凹入部
３４、３４ａ第一中間素材
３５重ね合わせ部
３６ａ、３６ｂ平板部
３７折り返し部
３８、３８ａ第二中間素材
３９、３９ａ第三中間素材
４０、４０ａ第四中間素材
４１、４１ａ第五中間素材
４２ポンチ
４３溝部
４４内側面
４５突出部
４６素溝部
４７素突出部
４８通孔
４９ねじ孔
５０、５０ａ抑え板

Claims

回転軸の端部を結合固定する為の基部と、この基部の軸方向一端縁のうちで、この回転軸に関する直径方向反対側２箇所位置から軸方向に延出した１対の結合腕部と、これら両結合腕部の先端寄り部分に互いに同心に形成された、十字軸の端部を枢支する為の１対の円孔とを備えた自在継手用ヨークに於いて、上記各結合腕部の内側面のうちで、これら各結合腕部の先端縁から上記各円孔に至る部分に溝部が設けられており、これら各結合腕部の幅方向に関するこれら各溝部の最小幅は、上記十字軸の端部の外径よりも大きいものであり、これら各溝部がエンボス加工により形成されたもので、上記各結合腕部の外側面のうちで、これら各溝部と整合する位置に、これら各溝部の内面形状と合致した外面形状を有する突出部が設けられている事を特徴とする自在継手用ヨーク。
溝部を構成する１対の内側面が、それぞれ同一の仮想円筒面上に存在する部分円筒面である、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。