WO2015174432A1

WO2015174432A1 - 十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法

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Publication number: WO2015174432A1
Application number: PCT/JP2015/063694
Authority: WO
Inventors: 拓真仲村; 祥史黒川
Original assignee: 日本精工株式会社
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2015-05-12
Publication date: 2015-11-19
Also published as: US10156267B2; JP6341276B2; EP3144552A4; US20170058962A1; CN106233014B; JPWO2015174432A1; CN106233014A; EP3144552A1

Abstract

　十字軸式自在継手用ヨークは、１対の結合腕部（１２、１２）同士の配列方向Ｘと、第一、第二フランジ部（１４ａ、１５ａ）同士の配列方向Ｙとの、円周方向に関する位相をずらす。そして、ボルト（３２）を締め付け、第一、第二フランジ部（１４ａ、１５ａ）同士を互いに近づける事により、結合腕部（１２、１２）に対し、円孔（１９ａ）の中心軸に対して傾斜した方向で、且つ、互いに近づき合う方向の力を作用させる。これにより、円孔（１９ａ）に組み込まれたカップ軸受（２９）を、十字軸（２７）を構成する軸部（２８ａ）の端部に押し付ける。これにより、円孔の内側に組み込まれる軸受と、この軸受により回転自在に支持される十字軸の軸部の端部との間のがたつきを抑制できる。

Description

十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法

　本発明は、例えば自動車用操舵装置を構成する回転軸同士を、トルク伝達可能に接続する為の十字軸式自在継手（カルダンジョイント）を構成するヨークの改良に関する。

　自動車のステアリング装置は、図７に示す様に構成されている。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、ステアリングギヤユニット５に内蔵したラックアンド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、ステアリングホイール１の操作量に応じて、左右１対の操舵輪に適切な舵角を付与する。尚、中間シャフト４として一般的には、図８に示す様に、アウタシャフト８とインナシャフト９との一端部同士をセレーション係合させる事により、トルクの伝達を可能に、且つ、衝突事故の際の収縮を可能に構成したものが使用されている。自在継手３、３は、シャフト８、９の他端部に結合されている。

　この様なステアリング装置に組み込む自在継手３、３として、例えば特許文献１に記載される様な、十字軸式自在継手が使用されている。この様な十字軸式自在継手を構成するヨークのうち、本発明の対象となる基本構造を備えたヨークの従来構造に就いて、図９～１１を参照しつつ説明する。従来構造のヨーク１０は、鋼材等の金属板にプレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を順次施して成る、所謂プレスヨークで、基部１１と、１対の結合腕部１２、１２とを備える。

　基部１１は、欠円筒状であって、円周方向１個所には、基部１１の内径を拡縮可能とする為の不連続部（スリット）１３が設けられている。又、基部１１には、不連続部１３を円周方向両側から挟む状態で、第一、第二フランジ部１４、１５が設けられている。この様な基部１１の内周面には、雌セレーション１６が形成されている。又、第一、第二フランジ部１４、１５は、金属板を折り返す事により、金属板の２枚分の厚さ寸法としている。第一、第二フランジ部１４、１５の互いに整合する位置には、通孔１７とねじ孔１８とが、それぞれ基部１１の中心軸に対して捩れの位置の関係で形成されている。又、ヨーク１０の自由状態で、第一、第二フランジ部１４、１５は、互いに略平行であり、通孔１７とねじ孔１８とは、互いに同心に配置されている。

　結合腕部１２、１２は、基部１１の軸方向一端縁（図９の上端縁）のうちで、基部１１に関する直径方向反対側となる２個所位置から軸方向に延出する状態で設けられている。又、結合腕部１２、１２同士の配列方向（図９、１０の左右方向）と、第一、第二フランジ部１４、１５同士の配列方向（図１０の左右方向）とは、円周方向に関して互いに一致している（平行に配置されている）。又、結合腕部１２、１２の先端部には、互いに同心の円孔１９、１９が形成されている。

　上述の様な構成を有するヨーク１０は、図１１（Ａ）に示した様な、基板部２０と、１対の舌状部２１、２１とを備えた、平坦な素板２２から造られる。先ず、この様な素板２２のうちの基板部２０の両端部を、それぞれ中間部で１８０度折り返す事により、図１１（Ｂ）に示す様な第一中間素材２３とする。次いで、第一中間素材２３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１１（Ｃ）に示す様な、第二中間素材２４とする。第二中間素材２４は、１対の結合腕部１２、１２となるべき、舌状部２１、２１部分が部分円筒状に湾曲すると共に、舌状部２１、２１の基端寄り部分が略クランク状に折れ曲がって、舌状部２１、２１の中間部乃至先端寄り部分が、基板部２０に対しオフセットしている。次いで、この様な第二中間素材２４のうち、基板部２０の中央部を少しだけ湾曲させて、図１１（Ｄ）に示す様な、第三中間素材２５とする。次に、第三中間素材２５の基板部２０を更に湾曲させて、図１１（Ｅ）に示した様な、第四中間素材２６とする。この状態で、完成後のヨーク１０に備えられる、基部１１と１対の結合腕部１２、１２とが形成される。そして最後に、基部１１を構成する第一、第二フランジ部１４、１５に通孔１７及びねじ孔１８を、基部１１の内周面に雌セレーション１６を、結合腕部１２、１２に円孔１９、１９をそれぞれ形成して、図９、１０に示した様な、ヨーク１０を得る。

　上述の様にして造られるヨーク１０を用いて、十字軸式自在継手を組み立てるには、図１２～１４に示す様に、結合腕部１２、１２の先端部に形成された円孔１９、１９の内側には、十字軸２７を構成する１対の軸部２８ａ、２８ｂのうち、一方の軸部２８ａの両端部が枢支される。この為、円孔１９、１９の内側には、それぞれ、カップ軸受２９、２９が内嵌固定される。

　カップ軸受２９、２９は、それぞれシェル型ニードル軸受に相当するものであり、シェル型外輪に相当する有底円筒状のカップ３０、３０と、複数本のニードル３１、３１とを備える。そして、カップ３０、３０を、各円孔１９、１９の内側に圧入した状態で、各ニードル３１、３１の径方向内側に、十字軸２７を構成する一方の軸部２８ａの両端部をそれぞれ挿入している。これにより、ヨーク１０に対し、軸部２８ａの両端部が回転自在に支持される。

　又、ステアリング装置を組み立てるべく、ヨーク１０の基部１１を、ステアリングシャフト２と、中間シャフト４と、入力軸６（図７参照）とのうちの何れかである回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定するには、先ず、ヨーク１０の自由状態で、基部１１の中心孔（セレーション孔）の内側に、回転軸の端部を挿入する。これにより、この基部１１の内周面に形成された雌セレーション１６と、この回転軸の端部外周面に設けられた雄セレーションとを、セレーション係合させる。次いで、図１２、１３に示す様に、ボルト３２を、通孔１７に挿通すると共に、ねじ孔１８に螺合し、更に締め付ける。これにより、不連続部１３の幅を弾性的に狭める事に基づき、基部１１を弾性的に縮径させる。この結果、セレーション係合部の面圧が上昇し、基部１１が回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定される。

　上述の様な構成を有するヨーク１０の場合、カップ軸受２９、２９の組み付け作業性を確保する等の理由から、十字軸２７を構成する軸部２８ａの端部は、カップ軸受２９、２９を構成するニードル３１、３１の径方向内側に、或る程度の隙間を有する状態で挿入されている。この為、使用時に、軸部２８ａの端部が、カップ軸受２９、２９に対して径方向（ラジアル方向）にがたつくと共に、異音を発生させる可能性がある。又、この様ながたつきは、長期間に亙る使用に伴って過大になる可能性がある。

　この様な事情に鑑みて、例えば特許文献２には、ヨークを構成する結合腕部のうちで、カップ軸受を圧入する円孔の周囲部分を塑性変形する事により、カップ軸受と十字軸の軸部との間のがたつきの発生を抑える発明が記載されている。又、例えば特許文献３には、カップ軸受を構成するカップの形状を工夫する（円筒部を変形させる）事により、カップ軸受と十字軸の軸部との間のがたつきの発生を抑える発明が記載されている。但し、特許文献２、３に記載された何れの発明の場合にも、がたつきの発生を抑える為に、結合腕部又はカップに専用の加工が必要になる。この為、十字軸式自在継手の加工コストが嵩み、コスト上昇が避けられない。
　尚、図９～１４に示した従来構造の場合には、１対の結合腕部１２、１２同士の配列方向と、第一、第二フランジ部１４、１５同士の配列方向との、円周方向に関する位相が一致している。この為、ボルト３２の締め付けにより、第一、第二フランジ部１４、１５同士を互いに近づける方向に変形させた場合にも、図１４に太矢印で示した様に、結合腕部１２、１２は、第一、第二フランジ部１４、１５の配設方向と平行な方向である、円孔１９、１９の軸方向で且つ互いに近づく方向に撓み変形するだけで、上述の様ながたつきを軽減できる様な変形は生じない。

日本国特開２０１２－３７０４３号公報日本国特開２００３－２８１８８号公報日本国特開２００７－３２７５９０号公報

　本発明は、上述の様な事情に鑑み、円孔の内側に組み込まれる軸受と、この軸受により回転自在に支持される十字軸の軸部の端部との間のがたつきを抑制できる、十字軸式自在継手用ヨークを、低コストで実現すべく発明したものである。

　本発明の十字軸式自在継手用ヨークは、
　回転軸の端部を結合固定する為の基部と、該基部の軸方向一端縁のうちで、前記基部に関する直径方向反対側２個所位置から軸方向に延出した１対の結合腕部と、
を備え、
　前記結合腕部の先端部には、十字軸を構成する軸部の端部を軸受を介して枢支する為の１対の円孔が互いに同心に形成され、
　前記基部は、円周方向１個所に不連続部を有する欠円筒状であって、該不連続部を挟んで形成された１対のフランジ部を有し、該１対のフランジ部の互いに整合する部分に１対の取付孔が形成される。
　尚、前記軸受は、カップ軸受（シェル型ニードル軸受）に限らず、滑り軸受等の各種の軸受を採用できる。

　特に本発明の十字軸式自在継手用ヨークにあっては、前記１対の結合腕部同士の配列方向（前記円孔の中心軸の軸方向）と前記１対のフランジ部同士の配列方向（不連続部の拡縮方向）との円周方向に関する位相をずらしている（非平行に配置している）。
　即ち、前記１対の結合腕部同士の配設方向と前記１対のフランジ部同士の配列方向とのなす角度を、０度よりも大きく、９０度よりも小さくしている（好ましくは１０度以上、６０度以下、より好ましくは２０度以上、４０度以下としている。）
　又、前記基部の内側で前記回転軸の端部を固定可能な寸法にまで前記１対のフランジ部同士を互いに近づける事により、前記１対の結合腕部に対し、前記１対の円孔の中心軸に対して傾斜した方向で、且つ、互いに近づき合う方向の力を作用させる。

　上述の様な本発明の十字軸式自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記１対の取付孔の中心軸を、前記１対のフランジ部の厚さ方向に一致させる。
　上述の様な本発明の十字軸式自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記１対の円孔の中心軸の軸方向と前記１対の結合腕部同士の配列方向とを同方向とし、前記１対の取付孔の中心軸の軸方向と前記１対のフランジ部同士の配列方向とを同方向とし、前記１対の円孔の中心軸の軸方向と、前記１対の取付孔の中心軸の軸方向との円周方向に関する位相がずれている（非平行に配置している）。
　さらに、上述の様な本発明の十字軸式自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記回転軸の軸方向から見て、前記１対の円孔の中心軸の軸方向と、前記不連続部の延在方向とは、非直角に交差する。
　又、本発明の十字軸式自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記１対のフランジ部のうち、一方のフランジ部に形成された取付孔を通孔とし、他方のフランジ部に形成された取付孔をねじ孔とする。

　又、本発明の十字軸式自在継手用ヨークの製造方法は、
　前記基部となる基板部と、前記１対の結合腕部となる１対の舌状部とを備え、該１対の舌状部（即ち、１対の舌状部の中間位置）が、前記基板部の長さ方向中央部から長さ方向片側に偏った位置に設けられる、平坦な素板を形成する工程と、
　前記素板に対して、前記基板部の両端部を互いに同じ折り返し量で１８０度折り返して第一中間素材を形成する工程と、
　前記１対の舌状部が部分円筒状に湾曲すると共に、前記１対の舌状部の基端寄り部分を略クランク状に折り曲げて、前記１対の舌状部の中間部乃至先端寄り部分が、前記基板部に対しオフセットするように、前記第一中間素材を塑性変形させて第二中間素材を形成する工程と、
　前記第二中間素材の前記基板部を湾曲させることで、前記ヨークの前記基部と前記１対の結合腕部とを形成する工程と、
　前記１対のフランジ部に前記１対の取付孔を、前記結合腕部に前記１対の円孔をそれぞれ形成する工程と、
を有する。

　上述の様な本発明の十字軸式自在継手用ヨークを実施する場合には、例えば、前記湾曲工程は、前記第二中間素材の前記基板部の中央部を湾曲させて、第三中間素材を形成した後に、さらに、前記第三中間素材の前記基板部を更に湾曲させることで、前記ヨークの前記基部と前記１対の結合腕部とを形成してもよい。

　上述の様に構成する本発明の十字軸式自在継手用ヨークによれば、円孔の内側に組み込まれる軸受と、該軸受により回転自在に支持される十字軸の軸部の端部との間のがたつきを抑制できる構造を、低コストで実現できる。
　即ち、本発明の場合には、１対の結合腕部同士の配列方向と１対のフランジ部同士の配列方向との円周方向に関する位相をずらしている為、１対のフランジ部に形成された取付孔を挿通したボルト等の締結部材を締め付け、フランジ部同士を互いに近づける事により、１対の結合腕部に対し、１対の円孔の中心軸に対して傾斜した方向で、且つ、互いに近づき合う方向の力を作用させる事ができる。この為、円孔の内側に組み込まれる軸受と、この軸受の内側に挿入される十字軸を構成する軸部の端部との間に、ラジアル方向の隙間が形成される事を防止できる。従って、軸受とこの軸部の端部との間にがたつきが発生する事を抑制できる。しかも、本発明の場合には、この様ながたつきを抑制する為の専用の加工が不要である為、十字軸式自在継手用ヨーク、延いては、本発明の十字軸式自在継手用ヨークを含んで構成される十字軸式自在継手の加工コストを抑えられ、低コスト化を図れる。

　また、上述の様に構成する本発明の十字軸式自在継手用ヨークの製造方法によれば、平坦な素板を形成する際に、１対の結合腕部となる１対の舌状部が、基板部の長さ方向中央部から長さ方向片側に偏った位置に設けることで、完成後のヨークは、１対の結合腕部同士の配列方向と１対のフランジ部同士の配列方向との円周方向に関する位相をずらして形成される。したがって、円孔の内側に組み込まれる軸受と、該軸受により回転自在に支持される十字軸の軸部の端部との間のがたつきを抑制できる構造を、低コストで実現できる。

本発明の第１実施形態の十字軸式自在継手用ヨークを示す側面図。図１のヨークを下方から見た状態を示す端面図。図１のヨークの製造方法の１例を工程順に示す模式図。ヨークにカップ軸受を組み込み十字軸を支持した状態を示す、図１に相当する図。ヨークにボルトを締め付けた状態を示す、図２に相当する図。図４のヨークのＶＩ－ＶＩ断面図。自在継手を組み込んだステアリング装置の１例を示す斜視図。両端部に十字軸式自在継手を組み付けた中間シャフトを示す、部分断面側面図。従来構造のヨークを示す側面図。図９のヨークを下方から見た状態を示す端面図。従来構造の図９のヨークの製造方法を工程順に示す模式図。ヨークにカップ軸受を組み込み十字軸を支持した状態を示す、図９に相当する図。ヨークにボルトを締め付けた状態を示す、図１０に相当する図。図１２のヨークのＸＩＶ－ＸＩＶ断面図。

　［第１実施形態］
　図１～６は、本発明の第１実施形態の十字軸式自在継手用ヨークの１例を示している。尚、本実施形態のヨーク１０ａの特徴は、１対の結合腕部１２ａ、１２ａの配列方向と、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａの配列方向との、円周方向に関する位相をずらした（非平行に配置した）点にある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図９～１４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、先に説明しなかった部分、及び、本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

　本実施形態のヨーク１０ａは、鋼材等の金属板にプレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を順次施して成る、所謂プレスヨークであり、基部１１ａと、１対の結合腕部１２ａ、１２ａとを備える。

　基部１１ａは、円周方向１個所に、軸方向に亙って貫通した不連続部１３ａを有する欠円筒状であって、不連続部１３ａを円周方向両側から挟む位置に、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａを備えている。第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａは、金属板を折り返す事により、金属板の２枚分の厚さ寸法を有しており、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａの互いに整合する位置には、通孔１７ａとねじ孔１８ａとが、互いに同心に形成されている。又、本実施形態の場合、通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸を、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａの厚さ方向に一致させている。

　又、結合腕部１２ａ、１２ａは、基部１１ａの軸方向一端縁（図１、４の上端縁）のうちで、基部１１ａに関する直径方向反対側となる２個所位置から軸方向に延出する状態で設けられている。又、結合腕部１２ａ、１２ａの先端部には、互いに同心の円孔１９ａ、１９ａが形成されている。

　特に本実施形態の場合には、結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向｛図１、２、６のＸ方向（左右方向）であり、円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１と同方向｝と、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向（図２、６のＹ方向であり、不連続部１３ａの拡縮方向並びに通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸の軸方向Ｙ１とそれぞれ同方向）との、円周方向に関する位相をずらしている。別な言い方をすれば、結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向と、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向とを、非平行（且つ非直角）に配置している。具体的には、結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向に対し、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向を、例えば１０～６０度（図示の例では３０度）ずらして（傾けて）配置している。尚、配列方向同士のずれ量（傾斜角度）は、ヨーク１０ａの形状（特に結合腕部１２ａ、１２ａの剛性の大きさ）、及び、後述するカップ軸受２９と軸部２８ａの端部とのラジアル隙間の大きさ等に基づき、適宜決定する事ができる。

　したがって、１対の円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１と、通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸の軸方向Ｙ１との、円周方向に関する位相をずらしている。具体的に、１対の円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１に対し、通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸の軸方向Ｙ１は、例えば１０～６０度（図示の例では３０度）ずらして（傾けて）配置している。

　また、図２に示すように、ヨーク１０ａの下方、即ち、回転軸の軸方向から見て、１対の円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１と、不連続部１３ａの延在方向Ｓとは、非直角に交差している。

　上述の様な構成を有する本実施形態のヨーク１０ａは、例えば、図３（Ａ）に示した様な、基板部２０ａと、１対の舌状部２１ａ、２１ａとを備えた、平坦な素板２２ａから造られる。この素板２２ａは、舌状部２１ａ、２１ａが、基板部２０ａの長さ方向中央部から長さ方向片側（図３の右側）に偏った位置に設けられている。この様な素板２２ａは、前述の図１１（Ａ）に示した従来の製造方法の素板２２と同様に、金属板を打ち抜き型と受型との間で打ち抜く事により得られる。この様な素板２２ａのうち、基板部２０ａの両端部を、それぞれ１８０度折り返す事により、図３（Ｂ）に示す様な第一中間素材２３ａとする。本実施形態の場合には、素板２２ａの状態で、基板部２０ａのうち、舌状部２１ａ、２１ａよりも両側に突出した部分の長さ寸法が異なっているが、基板部２０ａの両端部での折り返し量は互いに同じとしている。次いで、第一中間素材２３ａ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３（Ｃ）に示す様な、第二中間素材２４ａとする。この第二中間素材２４ａは、１対の結合腕部１２ａ、１２ａとなるべき、舌状部２１ａ、２１ａ部分が部分円筒状に湾曲すると共に、舌状部２１ａ、２１ａの基端寄り部分が略クランク状に折れ曲がって、舌状部２１ａ、２１ａの中間部乃至先端寄り部分が、基板部２０ａに対しオフセットしている。次いで、この様な第二中間素材２４ａは、この基板部２０ａの中央部を少しだけ湾曲させて、図３（Ｄ）に示す様な、第三中間素材２５ａとする。次に、この第三中間素材２５ａの基板部２０ａを更に湾曲させて、図３（Ｅ）に示した様な、第四中間素材２６ａとする。この状態で、完成後のヨーク１０ａに備えられる、基部１１ａと１対の結合腕部１２ａ、１２ａとが形成される。そして最後に、この基部１１ａを構成する第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａに通孔１７ａ及びねじ孔１８ａを、基部１１ａの内周面に雌セレーション１６ａを、結合腕部１２ａ、１２ａに円孔１９ａ、１９ａをそれぞれ形成して、図１、２に示した様な、ヨーク１０ａを得る。

　上述の様にして造られるヨーク１０ａを用いて、十字軸式自在継手を組み立てるには、図４～６に示す様に、結合腕部１２ａ、１２ａの先端部に形成された円孔１９ａ、１９ａの内側に、十字軸２７を構成する１対の軸部２８ａ、２８ｂのうち、一方の軸部２８ａの両端部を枢支する。この為、円孔１９ａ、１９ａの内側には、それぞれ、カップ軸受２９、２９が内嵌固定される。

　カップ軸受２９、２９は、それぞれシェル型ニードル軸受に相当するものであり、シェル型外輪に相当する有底円筒状のカップ３０、３０と、複数本のニードル３１、３１とを備える。カップ３０は、炭素鋼板、肌焼鋼板等の硬質金属板を、深絞り加工等の塑性加工により曲げ形成して成るもので、円筒部３３と、底部３４と、内向鍔部３５とを備える。このうちの底部３４は、円筒部３３の軸方向一端側（円孔１９ａ内への組み付け状態で、結合腕部１２ａの外側面側）全体を塞ぐ。又、内向鍔部３５は、円筒部３３の軸方向他端側（円孔１９ａ内への組み付け状態で、結合腕部１２ａの内側面側）から径方向内方に折れ曲がる状態で設けられている。そして、上述の様な構成を有する各カップ３０、３０を、各円孔１９ａ、１９ａの内側に圧入すると共に、各結合腕部１２ａ、１２ａの外側面のうち、各円孔１９ａ、１９ａの開口縁部を径方向内方に塑性変形させて、図示しないかしめ部を形成し、各カップ３０、３０が各円孔１９ａ、１９ａから外方に抜け出る事を防止している。又、各ニードル３１、３１の径方向内側には、十字軸２７を構成する軸部２８ａの両端部がそれぞれ挿入される。これにより、ヨーク１０ａに対し、軸部２８ａの両端部が回転自在に支持される。尚、本実施形態のヨーク１０ａの場合にも、軸部２８ａの両端部を、各ニードル３１、３１の径方向内側に挿入する段階（ボルト３２の締め付け以前の状態）では、従来構造の場合と同様に、軸部２８ａの端部を、各ニードル３１、３１の径方向内側に、或る程度の隙間を有する状態で挿入できる。この為、カップ軸受２９、２９の組み付け作業性を低下させる事はない。

　又、本実施形態のヨーク１０ａの基部１１ａを、回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定するには、ヨーク１０ａの自由状態で、基部１１ａの中心孔（セレーション孔）の内側に、回転軸の端部を挿入する。これにより、基部１１ａの内周面に形成された雌セレーション１６ａと、回転軸の端部外周面に設けられた雄セレーションとを、セレーション係合させる。次いで、図４、５に示す様に、ボルト（円形座付ボルト）３２を、通孔１７ａに挿通すると共に、ねじ孔１８ａに螺合し、更に締め付ける。これにより、不連続部１３ａの幅を弾性的に狭める（第一フランジ部１４ａと第二フランジ部１５ａとを互いに近づける）事に基づき、基部１１ａを弾性的に縮径させる。この結果、セレーション係合部の面圧が上昇し、基部１１ａが回転軸の端部に、トルクの伝達を可能に結合固定される。

　以上の様な構成を有する本実施形態の自在継手用のヨーク１０ａによれば、円孔１９ａ、１９ａの内側に組み込まれるカップ軸受２９、２９と、カップ軸受２９、２９により回転自在に支持される十字軸２７の軸部２８ａの端部との間のがたつきを抑制できる構造を、低コストで実現できる。

　即ち、本実施形態の場合には、結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向Ｘと、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向Ｙとの、円周方向に関する位相をずらしている為、ボルト３２を締め付け、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士を互いに近づける事により、結合腕部１２ａ、１２ａに対し、図６に太矢印で示した様な、円孔１９ａ、１９ａの中心軸に対して傾斜した方向で、且つ、互いに近づき合う方向の力を作用させる事ができる。この為、この力に基づく結合腕部１２ａ、１２ａの撓み変形により、カップ軸受２９、２９（を構成する各ニードル３１、３１）を軸部２８ａの両端部に押し付ける事ができる。より具体的には、図６の左側に設けられたカップ軸受２９を構成するニードル３１、３１のうち、図６の上方に位置するニードル３１の径方向内側面を、軸部２８ａの両端部のうち、図６の左側の端部の外周面に対し、上から下に向けて押し付けると共に、図６の右側に設けられたカップ軸受２９を構成するニードル３１、３１のうち、図６の下方に位置するニードル３１の径方向内側面を、軸部２８ａの両端部のうち、図６の右側の端部の外周面に対し、下から上に向けて押し付ける。この為、円孔１９ａ、１９ａの内側に組み込まれるカップ軸受２９、２９と、カップ軸受２９、２９の内側に挿入される十字軸２７を構成する軸部２８ａの両端部との間に、ラジアル方向の隙間が形成される事を防止できる。従って、カップ軸受２９、２９と軸部２８ａの両端部との間にがたつきが発生する事を抑制できる。しかも、本実施形態の場合には、前述した特許文献２、３に記載した発明の場合の様な、がたつきを抑制する為の専用の加工が不要である為、本実施形態のヨーク１０ａ、延いては、本実施形態のヨーク１０ａを含んで構成される十字軸式自在継手の加工コストを抑えられ、低コスト化を図れる。

　また、本実施形態では、１対の円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１と、１対の結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向Ｘとを同方向とし、通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸の軸方向Ｙ１と、第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向Ｙとを同方向とし、且つ、１対の円孔１９ａ、１９ａの中心軸の軸方向Ｘ１と、通孔１７ａ及びねじ孔１８ａの中心軸の軸方向Ｙ１との、円周方向に関する位相をずらしているので、１対の円孔１９ａ、１９ａ、及び通孔１７ａ及びねじ孔１８ａを結合腕部１２ａ、１２ａ、及び第一、第二フランジ１４ａ、１５ａの円周方向位相の中間位置に形成することができ、上記効果を奏しつつ、１対の結合腕部１２ａ、１２ａ、及び第一、第二フランジ１４ａ、１５ａをそれぞれバランス良く強度を保つことができる。

　また、上述の様に構成する本実施形態の十字軸式自在継手用ヨーク１０ａの製造方法によれば、平坦な素板２２ａを形成する際に、１対の結合腕部１２ａ、１２ａとなる１対の舌状部２１ａ、２１ａが、基板部２０ａの長さ方向中央部から長さ方向片側に偏った位置に設けることで、完成後のヨーク１０ａは、１対の結合腕部１２ａ、１２ａ同士の配列方向と第一、第二フランジ部１４ａ、１５ａ同士の配列方向との円周方向に関する位相をずらして形成される。したがって、円孔１９ａ、１９ａの内側に組み込まれるカップ軸受２９、２９と、カップ軸受２９、２９により回転自在に支持される十字軸２７の軸部２８ａの両端部との間のがたつきを抑制できる構造を、低コストで実現できる。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、適宜、変形、改良などが可能である。
　例えば、本発明を実施する場合に、１対のフランジ部にそれぞれ形成する取付孔は、上述した実施形態の様に、一方を通孔とし、他方をねじ孔とする構造に限定されない。例えば、１対の取付孔をそれぞれ通孔とし、そのうちの一方の通孔にナットを圧入固定する構造を採用する事もできる。又、フランジ部の厚さ寸法は、素材となる金属板の２枚分の厚さ寸法に限定されない。

　又、結合腕部の先端部に形成された円孔の内側に組み込む軸受は、カップ軸受（シェル型ニードル軸受）に限定されず、カップ軸受からニードルを省略した如き形状を有する滑り軸受等、各種の軸受を採用できる。又、本発明の自在継手用ヨークの製造方法は、実施の形態で説明した方法に限定されず、別の工程を追加したり省略できる他、他の各種方法を採用できる。又、本発明は、プレスヨークに限定されず、鍛造ヨークに適用する事もできる。

　本出願は、２０１４年５月１３日出願の日本特許出願２０１４－９９１６６号に基づき、その内容は参照としてここに取り込まれる。

　　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　アウタシャフト
　　９　インナシャフト
　１０、１０ａ　ヨーク
　１１、１１ａ　基部
　１２、１２ａ　結合腕部
　１３、１３ａ　不連続部（スリット）
　１４、１４ａ　第一フランジ部
　１５、１５ａ　第二フランジ部
　１６、１６ａ　雌セレーション
　１７、１７ａ　通孔
　１８、１８ａ　ねじ孔
　１９、１９ａ　円孔
　２０、２０ａ　基板部
　２１、２１ａ　舌状部
　２２、２２ａ　素板
　２３、２３ａ　第一中間素材
　２４、２４ａ　第二中間素材
　２５、２５ａ　第三中間素材
　２６、２６ａ　第四中間素材
　２７　十字軸
　２８ａ、２８ｂ　軸部
　２９　カップ軸受
　３０　カップ
　３１　ニードル
　３２　ボルト
　３３　円筒部
　３４　底部
　３５　内向鍔部

Claims

　回転軸の端部を結合固定する為の基部と、該基部の軸方向一端縁のうちで、前記基部に関する直径方向反対側２個所位置から軸方向に延出した１対の結合腕部と、
を備え、
　前記結合腕部の先端部には、十字軸を構成する軸部の端部を軸受を介して枢支する為の１対の円孔が互いに同心に形成され、
　前記基部は、円周方向１個所に不連続部を有する欠円筒状であって、該不連続部を挟んで形成された１対のフランジ部を有し、該１対のフランジ部の互いに整合する部分に１対の取付孔が形成される、
　十字軸式自在継手用ヨークであって、
　前記１対の結合腕部同士の配列方向と前記１対のフランジ部同士の配列方向との円周方向に関する位相がずれており、前記基部の内側で前記回転軸の端部を固定可能な寸法にまで前記フランジ部同士を互いに近づける事により、前記１対の結合腕部に対し、前記１対の円孔の中心軸に対して傾斜した方向で、且つ、互いに近づき合う方向の力を作用させる事を特徴とする十字軸式自在継手用ヨーク。
　前記１対の取付孔の中心軸が、前記１対のフランジ部の厚さ方向と一致している、請求項１に記載した十字軸式自在継手用ヨーク。
　前記１対の円孔の中心軸の軸方向と前記１対の結合腕部同士の配列方向とを同方向とし、前記１対の取付孔の中心軸の軸方向と前記１対のフランジ部同士の配列方向とを同方向とし、
　前記１対の円孔の中心軸の軸方向と、前記１対の取付孔の中心軸の軸方向との円周方向に関する位相がずれている、請求項１又は２に記載した十字軸式自在継手用ヨーク。
　前記回転軸の軸方向から見て、前記１対の円孔の中心軸の軸方向と、前記不連続部の延在方向とは、非直角に交差する、請求項１～３のいずれか１項に記載した十字軸式自在継手用ヨーク。
　前記１対のフランジ部のうち、一方のフランジ部に形成された取付孔が通孔であり、他方のフランジ部に形成された取付孔がねじ孔である、請求項１～４のいずれか１項に記載した十字軸式自在継手用ヨーク。
　回転軸の端部を結合固定する為の基部と、該基部の軸方向一端縁のうちで、前記基部に関する直径方向反対側２個所位置から軸方向に延出した１対の結合腕部と、
を備え、
　前記結合腕部の先端部には、十字軸を構成する軸部の端部を軸受を介して枢支する為の１対の円孔が互いに同心に形成され、
　前記基部は、円周方向１個所に不連続部を有する欠円筒状であって、該不連続部を挟んで形成された１対のフランジ部を有し、該１対のフランジ部の互いに整合する部分に１対の取付孔が形成される、
　十字軸式自在継手用ヨークの製造方法であって、
　前記基部となる基板部と、前記１対の結合腕部となる１対の舌状部とを備え、該１対の舌状部が、前記基板部の長さ方向中央部から長さ方向片側に偏った位置に設けられる、平坦な素板を形成する工程と、
　前記素板に対して、前記基板部の両端部を互いに同じ折り返し量で１８０度折り返して第一中間素材を形成する工程と、
　前記１対の舌状部が部分円筒状に湾曲すると共に、前記１対の舌状部の基端寄り部分を略クランク状に折り曲げて、前記１対の舌状部の中間部乃至先端寄り部分が、前記基板部に対しオフセットするように、前記第一中間素材を塑性変形させて第二中間素材を形成する工程と、
　前記第二中間素材の前記基板部を湾曲させることで、前記ヨークの前記基部と前記１対の結合腕部とを形成する工程と、
　前記１対のフランジ部に前記１対の取付孔を、前記結合腕部に前記１対の円孔をそれぞれ形成する工程と、
を有する十字軸式自在継手用ヨークの製造方法。
　前記湾曲工程は、前記第二中間素材の前記基板部の中央部を湾曲させて、第三中間素材を形成した後に、さらに、前記第三中間素材の前記基板部を更に湾曲させることで、前記ヨークの前記基部と前記１対の結合腕部とを形成する、請求項６に記載の十字軸式自在継手用ヨークの製造方法。