JP5501752B2 - 等速自在継手およびステアリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、等速自在継手およびステアリング装置に関する。

ステアリング装置は、図５に示すように、ステアリングホイール１２１の回転運動を、一または複数のステアリングシャフト１２２を介してステアリングギヤに伝達することにより、タイロッド部の往復運動に変換するものである。車載スペース等との兼ね合いでステアリングシャフト１２２を一直線に配置できない場合は、ステアリングシャフト１２２間に一または複数の自在継手１２４を配置し、ステアリングシャフト１２２を屈曲させた状態でもステアリングギヤに正確な回転運動を伝達できるようにしている。この自在継手１２４に等速自在継手を使用することができる。

ステアリング用の等速自在継手（ステアリング用等速自在継手）としては不等速のカルダン継手や、等速性を有するダブルカルダン継手が一般的である。また、特許文献１には、固定式等速自在継手を用い、さらに、回転方向のバックラッシを除去したステアリング用等速自在継手が記載されている。

回転方向のバックラッシを除去したステアリング用等速自在継手は、図３に示すように外側継手部材１０と、内側継手部材２０と、トルク伝達要素としてのボール３０と、ボール３０を保持するケージ３２とを主要な構成要素としている。

外側継手部材１０はマウス部１１とステム部１２とを備える。マウス部１１はベル型で、球面状の内周面１３を有し、軸方向に延びる曲線状のボール溝１４が円周方向に等間隔に形成してある。

内側継手部材２０は、球面状の外周面２１を有し、軸方向に延びる曲線状のボール溝２２が円周方向に等間隔に形成してある。外側継手部材１０のボール溝１４と内側継手部材２０のボール溝２２は対をなし、各対のボール溝１４，２２に１個のボール３０が組み込んである。ケージ３２は外側継手部材１０の内周面１３と内側継手部材２０の外周面２１との間に介在し、円周方向に所定間隔でポケット３４が形成してある。ボール３０はケージ３２のポケット３４に収容され、ケージ３２によってすべてのボール３０が同一平面内に保持される。

内側継手部材２０はスプライン孔２３を有し、このスプライン孔２３にてシャフト２５のスプライン軸２５ａとトルク伝達可能に嵌合している。シャフト２５の軸端付近には止め輪溝２６が形成してあり、この止め輪溝２６に止め輪２７を装着することにより内側継手部材２０をシャフト２５上で位置決めしてある。シャフト２５の他方の端部にはスプライン軸２５ｂが形成してある。

等速自在継手の内部には潤滑グリースが充填してあり、その潤滑グリースの洩れを防止するため、また、外部からの異物の侵入を防止するため、ブーツ４０が装着してある。ブーツ４０は大径側の取付部４０ａを外側継手部材１０に形成した凹部１５に外嵌してベルト３９にて締め付け、小径側の取付部４０ｂをシャフト２５に形成した凹部２５ｃに外嵌してベルト３９にて締め付ける。

ケージ３２に取り付けた受け部材３８とシャフト２５に取り付けた押圧部材４１とで回転バックラッシを除去するための装置を構成している。押圧部材４１はたとえば球状部材とコイルバネがケースに内嵌されている（図示せず）。これ等部材にて構成されアセンブリィ化された押圧部材４１は、シャフト２５の軸端にケースを介して内嵌される。球状部材は、ケースに内嵌されることで圧縮コイルばね（弾性部材）として機能するコイルバネによって、シャフト２５の軸端から飛び出す方向に弾性的に押されている。

受け部材３８はケージ３２に取り付けてある。図示するように受け部材３８は全体として部分球面状を呈し、受け部材３８の内面すなわちシャフト２５の端部と対向する面は凹球面状で、上述の押圧部材４１の球状部材を受ける受け面として機能する。

上述の構成において、内側継手部材２０をシャフト２５に嵌合させて止め輪２７で位置決めすると、押圧部材４１と受け部材３８とが互いに当接し、弾性部材が圧縮される。これにより内側継手部材２０とケージ３２との間に軸方向の弾性力が作用し、両者間に軸方向の相対移動が生じる。この相対移動により、ケージ３２を介してボール３０がボールトラックの縮小方向に押し込まれるため、ボール３０とボール溝１４，２２が常に当接し、回転バックラッシが防止される。このように、回転バックラッシが防止される結果、この固定式等速等速自在継手は、回転バックラッシを嫌う自動車のステアリング用として好適に利用することができる。

ところで、カルダン継手やダブルカルダン継手に代表されるステアリング用等速自在継手は、当該等速自在継手と接続する相手部材が軸タイプの場合、その軸と嵌合する穴をもった穴タイプのヨークを溶接等の手段で等速自在継手に恒久的に結合して一体化するのが一般的である。そして、ヨークと軸を嵌合させた後、嵌合すきまによる回転がたの相殺および軸の抜け止めを兼ねて、ヨーク外径部にスプラインと直交する形で設けた貫通穴を利用してボルトで締結する。

特許文献１に記載されているステアリング用等速自在継手でも、相手部材が軸タイプである場合、溶接等の固定手段が必要となる。しかし、相手軸部材と等速自在継手を溶接によって結合した場合、両者間に回転がたが生じない反面、溶接箇所が高温にさらされるため歪みによる継手精度の低下やひび割れが生じ、歩留まりの低下が懸念される。

そこで、特許文献２に記載されるように、溶接による結合を不要としたものが提案されている。この特許文献２に記載のものは、図３に示すように、外側継手部材１０のステム部１２を、雄スプラインを有するスプライン軸とするとともに、このステム部１２をシャフトクランプ４５の孔部４５ａに圧入するものである。この際、スプライン軸は高周波焼入れ等の表面硬化処理を施すことにより雄スプラインの表面に焼き入れ硬化層を設けている。

また、スプライン軸が圧入されるシャフトクランプ４５の孔部４５ａの内径面は生材のままとされ、雄スプラインの表面硬度を、シャフトクランプ４５の孔部４５ａの内径面の硬度よりも高くしている。さらに、シャフトクランプ４５の孔部４５ａの内径を、スプライン軸の外径よりも小さく設定している。具体的には、シャフトクランプの孔部の内径寸法を、スプライン軸の雄スプラインの凸部の頂点が描く円形の径寸法よりも小さく設定している。

そして、スプライン軸をシャフトクランプ４５の孔部４５ａに圧入すると、塑性流動もしくは剪断または両方によってスプラインが転写され、この孔部４５ａの内径面に、雄スプラインとすきまなく嵌合した雌スプラインが形成される。このため、溶接を用いることなく、この等速自在継手とシャフトクランプ４５との結合が可能となる。

特開２００３−１３００８２号公報 特開２００９−８２３４号公報

前記図３に示すように、外側継手部材のスプライン軸をシャフトクランプ４５の孔部４５ａに圧入するものでは、まず、シャフトクランプ４５を載置面上にセットし、この状態で、シャフトクランプ４５の軸心と、等速自在継手の軸心とを一致させる。次に、内側継手部材２０に連結されたシャフト２５の外端面（シャフト端面）２８に、荷重付加装置（図示省略）等によって、荷重Ｆを矢印のように付与しつつ、ステム部１２をシャフトクランプ４５の孔部４５ａに押し込んでいく。

この際、シャフト端面２８にかかる荷重は、スプライン軸の雄スプラインがシャフトクランプ４５の孔部４５ａの内径面を削る抵抗力、つまり、塑性加工しながら嵌合していくために加わる荷重は過大となり、場合によっては、等速自在継手内部（例えば、内側継手部材、ボール、ケージ等）に圧痕が形成されることがある。このように、等速自在継手内部に圧痕が形成されれば、等速自在継手の回転作動性を低下させる場合がある。

図４に、シャフト２５からの荷重Ｆと圧痕との概略の関係を示した。この図４からわかるように、圧痕発生領域を越え更に荷重を増していくと圧痕が大きくなっている。

そこで、等速自在継手内部に圧痕を形成させないため、等速自在継手を組み立てる前の単品状態で、外側継手部材１０のスプライン軸をシャフトクランプ４５の孔部４５ａに圧入することを提案できる。しかしながら、このように、先に外側継手部材１０にシャフトクランプ４５を連結すれば、この外側継手部材１０に内側継手部材２０、ボール３０、及びケージ３２等からなる内部部品を組み込む際に、付帯させる部材（外側継手部材）が大きく、作業性に劣り、組立てコストアップに繋がることになる。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、外側継手部材にシャフトクランプを塑性結合により組み付ける場合、アセンブリィ状態においても等速自在継手内部に圧痕をつけることなく組み付けることが可能な等速自在継手を提供しようとするものである。

本発明の等速自在継手は、内周にボール溝をもった外側継手部材と、外周にボール溝をもった内側継手部材と、外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在させたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備え、ボールとボール溝とのすきまを詰める予圧手段を持つとともに、前記外側継手部材が、マウス部と、マウス部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム部に形成された塑性結合用の雄スプラインがメス穴嵌合部材の孔部に圧入される等速自在継手であって、前記雄スプラインのメス穴嵌合部材への圧入力は、内側継手部材、トルク伝達ボール、ケージ、及び予圧手段を含む内部部品を介さない圧入力であって、この圧入力を付与する圧入力付与部を前記外側継手部材に設けるとともに、前記雄スプラインの圧入終端側にくびれ部を設け、雄スプラインをメス穴嵌合部材の孔部に圧入して、外側継手部材の底壁の膨出部端面とメス穴嵌合部材の開口端面とを当接させた状態で、メス穴嵌合部材のくびれ部対応部に、塑性変形によってくびれ部へ嵌入する嵌合部を、周方向全周乃至周方向に沿って所定ピッチで設け、前記圧入力付与部は、前記外側継手部材の底壁の膨出部に設けられた凹溝であって、この凹溝に塑性結合用冶具が係合するものである。

本発明の等速自在継手によれば、圧入力付与部を介して外側継手部材に圧入力を付与すれば、内部部品を介さない圧入力を付与することができる。すなわち、この圧入によっては、内側継手部材、トルク伝達ボール、ケージ等に圧痕が形成されない。

前記圧入力付与部は、前記外側継手部材の外径面に設けられた凹溝であって、この凹溝に塑性結合用冶具が係合するようにできる。このような凹溝を設ければ、塑性結合用冶具をこの凹溝に係合させることができ、この嵌合状態で外側継手部材のステム部のシャフトクランプへの圧入を可能とする。この凹溝を設ける位置としては、ステム部の雄スプラインに対応しない位置及びこの等速自在継手に付設されるブーツに覆われない位置である。

前記雄スプラインの外面に熱硬化層を形成するととともに、前記雄スプラインが圧入されるメス穴嵌合部材の孔部の内径面を非熱処理面とし、圧入前のメス穴嵌合部材の孔部の内径寸法を、前記雄スプラインの凸部の頂点が描く円形の径寸法よりも小さく設定したものが好ましい。

雄スプラインの外面に熱硬化層を形成し、メス穴嵌合部材の孔部の内径面を非熱処理面としたことによって、雄スプラインの外面の硬度をメス穴嵌合部材の孔部の内径面の硬度よりも高くすることができる。

雄スプラインの圧入終端側にくびれ部を設け、雄スプラインをメス穴嵌合部材の孔部に圧入した状態で、メス穴嵌合部材のくびれ部対応部に、塑性変形によってくびれ部へ嵌入する嵌合部を、周方向全周乃至周方向に沿って所定ピッチで設けたものとするのが好ましい。

圧入後において、塑性変形によってくびれ部へ嵌合部を嵌入することによって、メス穴嵌合部材からのステム部の抜けを規制することができる。

外側継手部材および内側継手部材のボール溝底が円弧部のみからなるものであっても、円弧部とストレート部とを備えたものであってもよい。

本発明のステアリング装置は、自在継手とステアリングシャフトとを備え、ステアリングシャフトと自在継手とをメス穴嵌合部材を介して連結されるステアリング装置であって、自在継手に前記記載の等速自在継手を用いたものである。

本発明の等速自在継手は、圧入力付与部を介して外側継手部材に圧入力を付与すれば、外側継手部材のステム部をメス穴嵌合部材に圧入でき、しかも、この圧入によって、内側継手部材、トルク伝達ボール、ケージ等に圧痕が形成されない。このため、この組立てによって、等速自在継手の作動性の低下を招かず、高品質の製品を提供できる。また、アセンブリィ状態（外側継手部材のマウス部に、内側継手部材、ボール、ケージ、予圧手段、及び内側継手部材に連結したシャフト等を組み込んだ状態）で、外側継手部材のステム部をメス穴嵌合部材に圧入することができ、組立性の向上を図ることができる。

外側継手部材に凹溝を設けたものであれば、塑性結合用冶具を凹溝に係合させることに
よって、外側継手部材のステム部のメス穴嵌合部材へ圧入でき、その作業性（圧入性）の
向上を図ることができる。

雄スプラインの外面に熱硬化層を形成したものであれば、雄スプライン側の硬度を、雌スプライン側の硬度よりも高くできる。このため、外側継手部材のステム部をメス穴嵌合部材に圧入することによって、雄スプラインにて、損傷等することなく、雌スプラインを安定して形成できる。塑性変形によってくびれ部へ嵌入する嵌合部を設けたものでは、外側継手部材のステム部のメス穴嵌合部材からの抜けを防止する機能を効果的に発揮することができる。

外側継手部材および内側継手部材のボール溝底が円弧部のみからなるものであっても、円弧部とストレート部とを備えたものであってもよく、種々の固定式等速自在継手に適用できる。

前記等速自在継手は、予圧手段を備えているので、回転方向のバックラッシュを除去でき、ステアリング用に最適となる。しかも、組立時において、内側継手部材、トルク伝達ボール、ケージ等に圧痕が形成されない。このため、この組立てによって、等速自在継手の作動性の低下を招かず、高品質の製品を提供できる。

本発明の実施形態を示す等速自在継手の断面図である。 前記図１に示す等速自在継手とシャフトクランプとの連結方法を示す断面図である。 従来の等速自在継手とシャフトクランプとの連結方法を示す断面図である。 圧入力と圧痕との関係を示すグラフ図である。 ステアリング装置の簡略図である。

以下本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて説明する。

図１に図５に示すようなステアリング装置に用いるステアリング用等速自在継手を示し、この等速自在継手は固定式等速自在継手である。

まず、この固定式等速自在継手の基本構成について述べる。固定式等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材５０と、内側継手部材６０およびシャフト７０と、トルク伝達要素としてのボール８０と、ボール８０を保持するケージ８２とを主要な構成要素としている。

外側継手部材５０はマウス部５１とステム部５２とからなり、ステム部５２はマウス部５１と一体で、雄スプライン５２ａと、雄スプライン５２ａの反マウス部側に設けられる外径面が円筒面とされた先端部５２ｂと、雄スプライン５２ａのマウス部側に設けられた周方向凹溝からなるくびれ部５２ｃとを備える。雄スプライン５２ａは、表面硬化処理を施すことにより焼入れ硬化層を有している。マウス部５１はベル型で、球面状の内周面５４を有し、軸方向に延びる曲線状のボール溝５５が円周方向に等間隔に形成してある。熱硬化処理（表面硬化処理）としては、高周波焼入れや浸炭焼入れ等の種々の熱処理を採用することができる。ここで、高周波焼入れとは、高周波電流の流れているコイル中に焼入れに必要な部分を入れ、電磁誘導作用により、ジュール熱を発生させて、伝導性物体を加熱する原理を応用した焼入れ方法である。また、浸炭焼入れとは、低炭素材料の表面から炭素を浸入／拡散させ、その後に焼入れを行う方法である。

内側継手部材６０は、球面状の外周面６１を有し、軸方向に延びる曲線状のボール溝６２が円周方向に等間隔に形成してある。外側継手部材５０のボール溝５５と内側継手部材６０のボール溝６２は対をなし、各対のボール溝５５，６２に１個のボール８０が組み込んである。一般に、ボール８０の数は６または８の複数個となる。ただし、ボール数は６個または８個に限定するものではなく、それ以外の任意の数であってもよい。ケージ８２は外側継手部材５０の内周面５４と内側継手部材６０の外周面６１との間に介在し、円周方向に所定間隔でポケット８４が形成してある。ボール８０はケージ８２のポケット８４に収容され、ケージ８２によってすべてのボール８０が同一平面内に保持される。

内側継手部材６０はスプライン孔６６を有し、このスプライン孔６６にてシャフト７０のスプライン軸７０ａとトルク伝達可能に嵌合している。シャフト７０の軸端付近には止め輪溝７０ｂが形成してあり、この止め輪溝７０ｂに止め輪７２を装着することにより内側継手部材６０をシャフト７０上で位置決めしてある。シャフト７０の他方の端部にはスプライン軸７０ｃが形成してある。

外側継手部材５０のボール溝５５の中心（外側継手部材トラックセンタ）は、外側継手部材５０の内周面５４の中心に対して、内側継手部材６０のボール溝６２の中心（内側継手部材トラックセンタ）は、内側継手部材６０の外周面６１の中心に対して、それぞれ軸方向に等距離だけ反対側にオフセットさせてある。ケージ８２の外周面の中心と外側継手部材５０の内周面５４の中心は、いずれも継手中心に一致している。また、ケージ８２の内周面の中心と内側継手部材６０の外周面６１の中心も、同様に継手中心に一致している。したがって、外側継手部材トラックセンタのオフセット量は外側継手部材トラックセンタと継手中心との間の距離となり、内側継手部材トラックセンタのオフセット量は内側継手部材トラックセンタと継手中心との間の軸方向距離となり、両者は相等しい。以上から、一対のボール溝５５，６２によって形成されるボールトラックは、外側継手部材５０の開口側から奥部側へ向かって縮小した楔状を呈している。

外側継手部材５０の軸線と内側継手部材６０の軸線が角度をなした状態、すなわち等速自在継手が作動角をとった状態では、ケージ８２に案内されたボール８０が作動角の二等分面内に維持され、等速自在継手の等速性が確保される。等速自在継手の内部には潤滑グリースが充填してあり、その潤滑グリースの洩れを防止するため、また、外部からの異物の侵入を防止するため、ブーツ９０が装着してある。ブーツ９０は、大径側の取付部９０ａと、小径側の取付部９０ｂと、これらの取付部９０ａ，９０ｂを連結する蛇腹部９０ｃとからなる。大径側の取付部９０ａを外側継手部材５０に形成した凹部５７に外嵌してブーツバンド９１を締め付けることによって取り付け、小径側の取付部９０ｂをシャフト７０に形成した凹部５８に外嵌してブーツバンド９１を締め付けることによって取り付けてある。

ケージ８２に取り付けた受け部材８８とシャフト７０に取り付けた押圧部材９２とで回転バックラッシを除去するための予圧手段Ｓを構成している。押圧部材９２はたとえば球状部材とコイルバネがケースに内嵌されている（図示せず）。これ等部材にて構成されアセンブリィ化された押圧部材９２は、シャフト７０の軸端にケースを介して内嵌される。球状部材は、ケースに内嵌されることで圧縮コイルばね（弾性部材）として機能するコイルバネによって、シャフト７０の軸端から飛び出す方向に弾性的に押されている。

受け部材８８はケージ８２に取り付けてある。たとえば、ケージ８２の外側継手部材５０の奥側の端部内周に形成した凹部に、受け部材８８の周縁を係合させ、圧入、かしめ、溶接等の適宜の手段で固定する。図示するように受け部材８８は全体として部分球面状を呈し、受け部材８８の内面すなわちシャフト７０の端部と対向する面は凹球面状で、上述の押圧部材９２の球状部材を受ける受け面として機能する。

上述の構成において、内側継手部材６０をシャフト７０に嵌合させて止め輪７２で位置決めすると、押圧部材９２と受け部材８８とが互いに当接し、弾性部材が圧縮される。これにより内側継手部材６０とケージ８２との間に軸方向の弾性力が作用し、両者間に軸方向の相対移動が生じる。この相対移動により、ケージ８２を介してボール８０がボールトラックの縮小方向に押し込まれるため、ボール８０とボール溝５５，６２が常に当接し、回転バックラッシが防止される。このように、回転バックラッシが防止される結果、この固定式等速等速自在継手は、回転バックラッシを嫌う自動車のステアリング用として好適に利用することができる。

外側継手部材５０のステム部５２にはメス穴嵌合部材１００が取り付けられる。メス穴嵌合部材１００を等速自在継手に取り付ける前の状態を示す図２に従って説明すると、メス穴嵌合部材１００は、軸方向の一端側に円筒形状の孔部（接続用孔）１００ａ、他端側にスプライン孔１００ｂが形成してある。接続用孔１００ａの開口部外径面には周方向切欠部１０１が設けられている。また、接続用孔１００ａの開口部の内径面には、奥側から開口側に向かって拡径するテーパ面１０３が設けられている。なお、このテーパ面１０３は、ステム部５２をメス穴嵌合部材１００に圧入する際のガイドとなる。

接続用孔１００ａに関しては、焼入れ硬化層をもたない円筒形状のままである。この円筒形状の領域の内径寸法Ｄ２は、外側継手部材５０のステム部５２の雄スプライン５２ａの外径寸法Ｄ１よりも小さく設定してある。すなわち、Ｄ１＞Ｄ２である。ここで、雄スプライン５２ａの外径寸法Ｄ２とは、雄スプライン５２ａの各凸条の頂点を結ぶ円形の直径である。また、雄スプライン５２ａの各凹条の底を結ぶ円形の直径をＤ３とすると、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３に設定している。なお、ステム部５２の先端部５２ｂの外径寸法をＤ４とすれば、Ｄ２＞Ｄ４としている。この場合、Ｄ３＝Ｄ４であっても、Ｄ３＞Ｄ４であってもよい。

外側継手部材５０のマウス部５１の底壁５１ａには、ステム側へ膨出する膨出部５３が設けられ、この膨出部５３に周方向に沿って凹溝５６が設けられている。この場合の凹溝５６は、径方向壁５６ａと、この径方向壁５６ａの内径部からコーナ壁５６ｂを介してステム部側に向かって拡径するテーパ壁５６ｃとを有する。

ところで、外側継手部材５０のステム部５２にメス穴嵌合部材１００を取り付ける際には、外側継手部材５０のステム部５２を、メス穴嵌合部材１００に圧入することになり、前記凹溝５６に、図２に示すように、塑性結合用冶具１０５を係合させて、外側継手部材５０に圧入力を付与するものである。このため、この凹溝５６が、外側継手部材５０に圧入力を付与する圧入力付与部Ｍを構成することになる。この凹溝５６を設ける位置としては、ステム部５２の雄スプライン５２ａに対応しない位置及びこの等速自在継手に付設されるブーツ９０に覆われない位置である。

塑性結合用冶具１０５は、例えば、周方向に沿って複数個が配設されるセグメント１０６を備え、各セグメント１０６は径方向に往復動可能であるとともに、等速自在継手の軸心方向に沿った往復動も可能とされる。なお、各往復動は、シリンダ機構、ボール・ナット機構等の既存の往復動機構にて構成することができる。また、各セグメント１０６の内径端部には、断面三角形状の係合部１０７が形成されている。この係合部１０７の断面形状は前記凹溝５６の断面形状とほぼ同一であり、図２に示すように、係合部１０７が凹溝５６に係合する。すなわち、各セグメント１０６の内径端に、反シャフトクランプ側からメス穴嵌合部材１００側に向かって外径側に傾斜するテーパ面１０８を設け、このテーパ面１０８の傾斜角度を、凹溝５６のテーパ壁５６ｃの傾斜角度と一致させている。なお、テーパ面１０８とセグメント１０６の反シャフトクランプ側の端面１０６ａとの間にアール部１０９を設けている。このアール部１０９の曲率半径を、凹溝５６のコーナ壁５６ｂの曲率半径と同一としている。

ところで、前記実施形態の等速自在継手としては、外側継手部材５０および内側継手部材６０のボール溝底が円弧部のみからなるツェッパ型であったが、ボール溝の一部にストレート部を形成したアンダーカットフリー型（ボール溝底が円弧部とストレート部を備えたもの）などの固定式等速等速自在継手であってもよい。

次に、塑性結合用冶具１０５を用いた圧入方法を説明する。まず、メス穴嵌合部材１００を、図示省略の固定保持手段にて、接続用孔１００ａの開口部が上方に向くようにセットする。そして、この状態で、図２に示すように、メス穴嵌合部材１００の軸心Ｏ１と、等速自在継手の軸心Ｏとを一致させる。なお、この状態では、等速自在継手の外側継手部材５０のステム部５２と、メス穴嵌合部材１００との間に所定間隔の隙間が設けられている。

次に、塑性結合用冶具１０５のセグメント１０６を、その高さ位置を外側継手部材５０の凹溝５６の高さ位置に合わせ、各セグメント１０６を内径方向に移動させて、係合部１０７を凹溝５６に係合させる。

その後、塑性結合用冶具１０５を下降させて、ステム部５２をメス穴嵌合部材１００の接続用孔１００ａに圧入していく。なお、この圧入時においては、メス穴嵌合部材１００が下降しないように前記保持手段にて固定保持されている。このように圧入していくと、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３に設定しているので、塑性流動もしくは剪断または両方によって、ステム部５２の雄スプライン５２ａが、メス穴嵌合部材１００の接続用孔１００ａの内径面に転写され、この内径面の雌スプライン１１０が形成される。これによって、ステム部５２の雄スプライン５２ａと、メス穴嵌合部材１００の雌スプライン１１０とが密着嵌合して、等速自在継手の外側継手部材５０とメス穴嵌合部材１００とが一体化される。

このように、圧入力付与部Ｍを介して外側継手部材５０に圧入力を付与すれば、外側継手部材５０のステム部５２をメス穴嵌合部材１００の接続用孔１００ａに圧入することができる。しかも、この場合の圧入力は、外側継手部材５０に直接的に付与されるものであり、外側継手部材５０のマウス部５１に内有される内部部品Ｎ（内側継手部材６０、ボール８０、ケージ８２、及び予圧手段Ｓ等からなる）を介さない圧入力である。

また、圧入は、図１に示すように、外側継手部材５０の膨出部５３の端面５３ａがメス穴嵌合部材１００の開口端面１０２に当接するまで行われる。このように圧入された場合、締めしろや嵌合長さ（軸方向長さ）等によっては、軸方向抜け荷重を確保する必要が生じる。

このため、圧入後において、メス穴嵌合部材１００の開口部、つまり外側継手部材５０のくびれ部５２ｃに対応する部位において、周方向数箇所に内径側へ加締る塑性変形によってくびれ部５２ｃへ嵌入する嵌合部１１１を設けるようにしてもよい。

本発明の等速自在継手によれば、圧入力付与部Ｍを介して外側継手部材５０に圧入力を付与すれば、外側継手部材５０のステム部５２をメス穴嵌合部材１００に圧入できる。しかも、圧入力付与部Ｍを介して外側継手部材５０に圧入力を付与すれば、内部部品Ｎを介さない圧入力を付与することができる。すなわち、圧入によって、内側継手部材６０、トルク伝達ボール８０、ケージ８２等に圧痕が形成されない。このため、この組立てによって、等速自在継手の作動性の低下を招かず、高品質の製品を提供できる。また、アセンブリィ状態（外側継手部材５０のマウス部５１に、内側継手部材６０、ボール８０、ケージ８２、予圧手段Ｓ、及び内側継手部材６０に連結したシャフト７０等を組み込んだ状態）で、外側継手部材５０のステム部５１をメス穴嵌合部材１００に圧入することができ、組立性の向上を図ることができる。

外側継手部材５０に凹溝５６を設けているので、塑性結合用冶具１０５を凹溝に嵌合させることによって、外側継手部材５０のステム部５２のメス穴嵌合部材１００への圧入を可能とでき、その作業性（圧入性）の向上を図ることができる。

塑性変形によってくびれ部５２ｃへ嵌入する嵌合部１１１を設けたものでは、外側継手部材５０のステム部５２のメス穴嵌合部材１００からの抜けを防止する機能を効果的に発揮することができる。なお、このような嵌合部１１１を設けなくても、締めしろや嵌合長さ（軸方向長さ）等によっては、軸方向抜け荷重を確保することができれば、この嵌合部１１１を設ける必要はない。また、くびれ部５２ｃを設ける場合、このくびれ部５２ｃの径寸法Ｄ５としては、嵌合部１１１を設けた際に、この嵌合部１１１の内側がくびれ部５２ｃに食い込むものである必要がある。また、径寸法Ｄ５が小さ過ぎれば、ステム部５２の付け根部（マウス部５１側）の強度が小さくなる。このため、ステム部５２の強度や嵌合部１１１の嵌入性等を考慮して、この径寸法Ｄ５を設定する必要がある。

このように、本発明の等速自在継手は予圧手段Ｓを備えているので、回転方向のバックラッシュを除去でき、ステアリング用に最適となる。しかも、組立時において、内側継手部材６０、トルク伝達ボール８０、ケージ８２等に圧痕が形成されない。このため、この組立てによって、等速自在継手の作動性の低下を招かず、高品質の製品（ステアリング装置）を提供できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、嵌合部１１１を設ける場合、前記実施形態では周方向に沿って数箇所であったが、メス穴嵌合部材１００のくびれ部５２ｃの全周に対応して周方向全周に設けられるものであってもよい。また、数箇所の個数として任意に設定できる。圧入力付与部Ｍを構成する凹溝５６の断面形状として図例のような三角形状に限るものではなく、塑性結合用冶具１０５が嵌合するものであれば、矩形状等の他の形状であってもよい。このため、塑性結合用冶具１０５の形状等も外側継手部材５０に設けられる凹溝５６に嵌合でき、かつこの凹溝５６を介して外側継手部材５０に圧入力を付与できればよい。凹溝５６として、周方向溝であっても、周方向に沿って所定ピッチで複数個が配設されるものであってもよい。

圧入力付与部Ｍを前記実施形態では、凹溝５６にて構成したが、このような凹溝５６にて構成することなく、突起部にて構成することも可能である。ステム部５２の雄スプラインの凸部（凸条）の断面形状として、三角形状、台形形状、半円形状、半楕円形状、矩形形状等のように種々選択できる。凸部の面積（断面積）、数、周方向配設ピッチ等も任意に変更できる。

５０ 外側継手部材
５１ マウス部
５２ ステム部
５２ａ 雄スプライン
５２ｃ くびれ部
５５，６２ ボール溝
５６ 凹溝
６０ 内側継手部材
８０ ボール
８２ ケージ
１００ メス穴嵌合部材
１００ａ 孔部（接続用孔）
Ｍ 圧入力付与部
Ｎ 内部部品
Ｓ 予圧手段

Claims (5)

1. 内周にボール溝をもった外側継手部材と、外周にボール溝をもった内側継手部材と、外側継手部材のボール溝と内側継手部材のボール溝との間に介在させたトルク伝達ボールと、トルク伝達ボールを保持するケージとを備え、ボールとボール溝とのすきまを詰める予圧手段を持つとともに、前記外側継手部材が、マウス部と、マウス部の底部から突設されるステム部とを有し、ステム部に形成された塑性結合用の雄スプラインがメス穴嵌合部材の孔部に圧入される等速自在継手であって、
   前記雄スプラインのメス穴嵌合部材への圧入力は、内側継手部材、トルク伝達ボール、ケージ、及び予圧手段を含む内部部品を介さない圧入力であって、この圧入力を付与する圧入力付与部を前記外側継手部材に設けるとともに、前記雄スプラインの圧入終端側にくびれ部を設け、雄スプラインをメス穴嵌合部材の孔部に圧入して、外側継手部材の底壁の膨出部端面とメス穴嵌合部材の開口端面とを当接させた状態で、メス穴嵌合部材のくびれ部対応部に、塑性変形によってくびれ部へ嵌入する嵌合部を、周方向全周乃至周方向に沿って所定ピッチで設け、前記圧入力付与部は、前記外側継手部材の底壁の膨出部に設けられた凹溝であって、この凹溝に塑性結合用冶具が係合することを特徴とする等速自在継手。
2. 前記雄スプラインの外面に熱硬化層を形成するとともに、前記雄スプラインが圧入されるメス穴嵌合部材の孔部の内径面を非熱処理面とし、圧入前のメス穴嵌合部材の孔部の内径寸法を、前記雄スプラインの凸部の頂点が描く円形の径寸法よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手。
3. 外側継手部材および内側継手部材のボール溝底が円弧部のみからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
4. 外側継手部材および内側継手部材のボール溝底が円弧部とストレート部とを備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手。
5. 自在継手とステアリングシャフトとを備え、ステアリングシャフトと自在継手とをメス穴嵌合部材を介して連結されるステアリング装置であって、
   前記自在継手に前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手を用いたことを特徴とするステアリング装置。

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