(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端寄り部分に軸を嵌合するための孔部を備えた結合筒部と、
上記結合筒部に、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対のアーム部が一体に形成されたヨークを上下一対の金型で鍛造する自在継手のヨークの製造方法であって、
一方の金型に形成され、筒状のヨーク素材の外周を拘束する内周面を有するダイスと、
他方の金型に形成され、上記ヨーク素材の端面を所定の成形荷重で押圧するパンチと、
上記一方の金型または他方の金型のいずれか一方に形成され、上記パンチとは独立して駆動されて、上記ヨーク素材のアーム部側の前端を上記成形荷重よりも小さな荷重で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するＲ凸面成形パンチとを備え、
上記ヨーク素材の成形完了時に、上記ヨーク素材のアーム部側の前端とＲ凸面成形パンチの先端との間に隙間が形成され、
上記成形後のヨーク素材のアーム部側の前端を、上記Ｒ凸面成形パンチの先端で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形すること
を特徴とする自在継手のヨークの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された自在継手のヨークの製造方法において、
上記Ｒ凸面成形パンチは、
上記一方の金型に上記ダイスの内周面に形成され、前方押し出し成形された上記ヨーク素材のアーム部側の前端を押圧して、成形後のヨーク素材を一方の金型から排出するノックアウトパンチであること
を特徴とする自在継手のヨークの製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載された自在継手のヨークの製造方法において、
上記Ｒ凸面成形パンチは、
上記他方の金型に上記パンチの外周面に形成され、後方押し出し成形された上記ヨーク素材のアーム部側の前端を背圧発生装置の背圧力で押圧すること
を特徴とする自在継手のヨークの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自在継手のヨークの製造方法、特に、ステアリング装置のステアリングシャフトの回転を伝達する軸同士を連結する自在継手のヨークの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。ステアリングホイールの動きはステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは互いに同一直線上に設けることが出来ない。
【０００３】
このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合し、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。
【０００４】
近年、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置を、中間シャフトとステアリングホイールとの間に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置が多くなってきた。このような、コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、中間シャフトに負荷される回転トルクが大きくなるため、中間シャフトと自在継手との結合部の結合剛性を大きくする必要があるため、自在継手のヨークの剛性を大きくすることが必要となっている。
【０００５】
剛性の大きなヨークを製造するためには、素材強度の大きな材料を使用することが必要であるが、板材のプレス成形では素材強度の大きな材料の成形性が低いため、成形性に優れた冷間鍛造で成形することが多い。
【０００６】
ステアリング装置用の自在継手では、ジョイント角をできるだけ大きく確保するために、アーム部前端をＲ凸面に成形することが望ましい。従来の冷間鍛造のヨークでは、プレス加工によるトリミング（打ち抜き）、または、切削加工によって、アーム部前端をＲ凸面に成形しているが、冷間鍛造工程とは別の工程で加工するため、製造コストが上昇する問題がある。
【０００７】
特許文献１の冷間鍛造方法は、密閉鍛造で、アーム部前端のＲ凸面を金型に押し当てて成形している。特許文献１の冷間鍛造方法は、密閉鍛造であるため、素材重量を厳密に管理する必要がある。また、成形品の内圧が高くなり、金型の寿命が短くなるため製造コストが上昇する問題がある。
【０００８】
特許文献２の冷間鍛造方法は、アーム部の押し出し成形前に、予備成形工程でアーム部前端のＲ凸面を成形している。特許文献２の冷間鍛造方法は、工程数が増え、アーム部の押し出し成形時に、予め成形されたアーム部前端のＲ凸面の形状が崩れるため、寸法のバラツキが生じやすい問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特公平２−５９０１４号公報
【特許文献２】特開昭５８−９３５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、一工程でアーム部の成形とアーム部前端のＲ凸面の成形を同時に行うとともに、金型に加わる負荷を小さくして、製造コストを低減し、金型の寿命を長くするようにした自在継手のヨークの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、基端寄り部分に軸を嵌合するための孔部を備えた結合筒部と、上記結合筒部に、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対のアーム部が一体に形成されたヨークを上下一対の金型で鍛造する自在継手のヨークの製造方法であって、一方の金型に形成され、筒状のヨーク素材の外周を拘束する内周面を有するダイスと、他方の金型に形成され、上記ヨーク素材の端面を所定の成形荷重で押圧するパンチと、上記一方の金型または他方の金型のいずれか一方に形成され、上記パンチとは独立して駆動されて、上記ヨーク素材のアーム部側の前端を上記成形荷重よりも小さな荷重で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するＲ凸面成形パンチとを備え、上記ヨーク素材の成形完了時に、上記ヨーク素材のアーム部側の前端とＲ凸面成形パンチの先端との間に隙間が形成され、上記成形後のヨーク素材のアーム部側の前端を、上記Ｒ凸面成形パンチの先端で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形することを特徴とする自在継手のヨークの製造方法である。
【００１２】
第２番目の発明は、第１番目の発明の自在継手のヨークの製造方法において、上記Ｒ凸面成形パンチは、上記一方の金型に上記ダイスの内周面に形成され、前方押し出し成形された上記ヨーク素材のアーム部側の前端を押圧して、成形後のヨーク素材を一方の金型から排出するノックアウトパンチであることを特徴とする自在継手のヨークの製造方法である。
【００１３】
第３番目の発明は、第１番目の発明の自在継手のヨークの製造方法において、上記Ｒ凸面成形パンチは、上記他方の金型に上記パンチの外周面に形成され、後方押し出し成形された上記ヨーク素材のアーム部側の前端を背圧発生装置の背圧力で押圧することを特徴とする自在継手のヨークの製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の自在継手のヨークの製造方法は、一方の金型または他方の金型のいずれか一方に形成され、パンチとは独立して駆動されて、ヨーク素材のアーム部側の前端を成形荷重よりも小さな荷重で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するＲ凸面成形パンチを備え、ヨーク素材の成形完了時に、ヨーク素材のアーム部側の前端とＲ凸面成形パンチの先端との間に隙間が形成され、成形後のヨーク素材のアーム部側の前端を、Ｒ凸面成形パンチの先端で押圧して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形する。
【００１８】
従って、一工程でアーム部の成形とアーム部前端のＲ凸面の成形を同時に行うことができるため、金型に加わる負荷を小さくして、製造コストを低減し、金型の寿命を長くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体図である。
【図２】本発明の実施例１の製造方法によって製造される溶接ヨークを示し、（ａ）は溶接ヨークの正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施例１の製造方法を示す説明図であって、ヨーク素材をダイスに装着した状態を示す成形準備工程であり、（ｂ）は（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図４】（ａ）は図３の後工程の予備成形工程を示す説明図であって、予備成形が完了した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の予備成形後のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図５】（ａ）は図４の予備成形工程で、ノックアウトパンチを上方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するとともに、予備成形後のヨーク素材を下金型から排出途中の状態を示す説明図であって、（ｂ）は（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図６】図５の後工程を示し、（ａ）は本成形工程、（ｂ）はアーム部先端の逃げ部成形工程である。
【図７】実施例１の製造方法によって製造される溶接ヨークの各成形工程の状態を示す説明図であって、（ａ）はヨーク素材、（ｂ）は予備成形工程が完了した状態、（ｃ）は本成形工程が完了した状態、（ｄ）はアーム部先端の逃げ部成形工程が完了した状態を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例２の製造方法によって製造されるピンチボルトヨークを示し、（ａ）はピンチボルトヨークの正面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の実施例２の製造方法を示す説明図であって、ヨーク素材をダイスに装着した状態を示す成形準備工程であり、（ｂ）は（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図１０】（ａ）は図９の後工程の予備成形工程を示す説明図であって、予備成形が完了した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の予備成形後のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図１１】（ａ）は図１０の予備成形工程で、ノックアウトパンチを上方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するとともに、予備成形後のヨーク素材を下金型から排出途中の状態を示す説明図であって、（ｂ）は（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【図１２】図１１の後工程を示し、（ａ）は本成形工程、（ｂ）は結合筒部外周のしごき成形工程である。
【図１３】実施例２の製造方法によって製造されるピンチボルトヨークの各成形工程の状態を示す説明図であって、（ａ）はヨーク素材、（ｂ）は予備成形工程が完了した状態、（ｃ）は本成形工程が完了した状態、（ｄ）は結合筒部外周のしごき成形工程が完了した状態を示す説明図である。
【図１４】（ａ）は本発明の実施例３の製造方法を示す説明図であって、本成形が完了した状態を示し、（ｂ）は（ａ）の本成形後のヨーク素材とＲ凸面成形パンチの側面図である。
【図１５】（ａ）は図１４の本成形工程で、Ｒ凸面成形パンチを下方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形した状態を示す説明図であって、（ｂ）は（ａ）のヨーク素材とＲ凸面成形パンチの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて本発明の実施例１から実施例３を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体図である。図１に示すように、本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置は、コラムアシスト型ラックピニオン式パワーステアリング装置である。ステアリングホイール１０１の操作力を軽減するために、コラム１０５の中間部に取付けたモータ１０２の操舵補助力をステアリングシャフトに付与し、中間シャフト１０６を介して、ラックピニオン式のステアリングギヤ１０３のラックを往復移動させ、タイロッド１０４を介して舵輪を操舵する方式のパワーステアリング装置である。
【００２２】
ステアリングシャフトに補助トルクを付与する為のアシスト装置（操舵補助部）１０７の車体前方側端面から突出した出力軸１０８が、自在継手（上側自在継手）１０９Ａを介して、中間シャフト１０６の後端部に連結している。また、この中間シャフト１０６の前端部に、別の自在継手（下側自在継手）１０９Ｂを介して、ステアリングギヤ１０３のピニオン軸（以下軸と呼ぶ）１０３Ａを連結している。
【００２３】
図２は本発明の実施例１の製造方法によって製造される溶接ヨークを示し、（ａ）は溶接ヨークの正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）の下面図である。図３（ａ）は本発明の実施例１の製造方法を示す説明図であって、ヨーク素材をダイスに装着した状態を示す成形準備工程であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【００２４】
図４（ａ）は図３の後工程の予備成形工程を示す説明図であって、予備成形が完了した状態を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）の予備成形後のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。図５（ａ）は図４の予備成形工程で、ノックアウトパンチを上方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するとともに、予備成形後のヨーク素材を下金型から排出途中の状態を示す説明図であって、図５（ｂ）は図５（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【００２５】
図６は図５の後工程を示し、（ａ）は本成形工程、（ｂ）はアーム部先端の逃げ部成形工程である。図７は実施例１の製造方法によって製造される溶接ヨークの各成形工程の状態を示す説明図であって、（ａ）はヨーク素材、（ｂ）は予備成形工程が完了した状態、（ｃ）は本成形工程が完了した状態、（ｄ）はアーム部先端の逃げ部成形工程が完了した状態を示す説明図である。
【００２６】
図２に示すように、溶接ヨーク２には略円筒状の結合筒部２１が形成され、この結合筒部２１に形成された円形の孔部２２に図示しない軸（中間シャフト１０６等）を嵌合し、溶接によって軸を結合筒部２１に固定する。溶接ヨーク２には、結合筒部２１と一体に設けられた一対のアーム部２３、２３が形成され、アーム部２３、２３には、図示しない十字軸を軸支するための軸受け孔（後工程の機械加工によって形成される）が形成される。
【００２７】
アーム部２３、２３の両側面には、ジョイント角を確保するための面取り部２４、２４が形成されている。また、アーム部２３、２３先端の対向する内側側面には、円弧状の逃げ部２５、２５が形成されている。また、結合筒部２１のアーム部側の端面２６の外周側には、Ｒ面取り２７、２７が形成されている。円形の孔部２２は、結合筒部２１の反アーム部側の端面２８からアーム部側の端面２６に渡って貫通して形成されている。アーム部２３、２３の前端２３１は、ジョイント角を確保するためにＲ凸面に形成されている。
【００２８】
図３から図６に示すように、本発明の実施例１の製造方法に使用される金型は、上金型３と下金型４で構成されている。上金型３は、図示しない上ボルスターに固定されて上下移動するパンチホルダー３１と、パンチホルダー３１に取り付けられた中空筒状のパンチ３２で構成されている。下金型４は、図示しない下ボルスターに固定された受圧板４１と、受圧板４１に固定されたダイス４２で構成されている。
【００２９】
ダイス４２には、溶接ヨーク２の外周を拘束するための内周面４２１が形成されている。パンチ３２には、ダイス４２の内周面４２１に密に嵌合する外周面３２１と、溶接ヨーク２の結合筒部２１の反アーム部側の端面２８を押圧する前端面３２２が形成されている。下金型４には、ダイス４２の内周面４２１の軸心に、棒状のマンドレル４３が垂直に固定されている。
【００３０】
マンドレル４３の先端側（図３の上端側）には、円柱状の外周面４３１と角柱状の外周面４３２が形成されている。円柱状の外周面４３１は、溶接ヨーク２の孔部２２を拘束する。角柱状の外周面４３２は、溶接ヨーク２のアーム部２３、２３の対向する内側側面及び結合筒部２１のアーム部側の端面２６を拘束する。
【００３１】
下金型４には、ダイス４２の内周面４２１とマンドレル４３の角柱状の外周面４３２との間に、中空筒状のノックアウトパンチ４４が介挿されている。ノックアウトパンチ４４は、図３から図６の上下方向に移動可能である。ノックアウトパンチ４４が上方に移動すると、成形後の溶接ヨーク２のアーム部２３、２３の前端（図３から図６の下端）２３１にノックアウトパンチ４４の先端４４１が当接し、溶接ヨーク２を上方に押圧して、下金型４から排出する。図３（ｂ）に示すように、ノックアウトパンチ４４の先端４４１には、アーム部２３、２３のＲ凸面の前端（図２参照）２３１を成形するためのＲ凹面が形成されている。すなわち、ノックアウトパンチ４４はＲ凸面成形パンチの機能を備えている。
【００３２】
図７（ａ）に示すように、中空円筒状のヨーク素材２Ａを所定の体積に形成し、図３の成形準備工程に示すように、ダイス４２の上方からダイス４２の内周面４２１にヨーク素材２Ａを装着する。図４の予備成形工程に示すように、パンチ３２を下降し、パンチ３２の外周面３２１をダイス４２の内周面４２１に密に嵌合させながら、ヨーク素材２Ａをパンチ３２の前端面３２２で、所定の成形荷重で押圧する。
【００３３】
ヨーク素材２Ａは、ダイス４２の内周面４２１、マンドレル４３の円柱状の外周面４３１、角柱状の外周面４３２に拘束されて成形され、図７（ｂ）に示す予備成形ヨーク素材２Ｂができる。予備成形ヨーク素材２Ｂには、結合筒部２１、孔部２２、アーム部２３、アーム部側の端面２６、面取り部２４、Ｒ面取り２７が予備成形される。本発明の実施例１の溶接ヨーク２は、形状が単純なので、予備成形工程を省略してもよい。
【００３４】
この予備成形ヨーク素材２Ｂの成形完了時に、予備成形ヨーク素材２Ｂのアーム部２３、２３の前端（図４の下端）２３１とノックアウトパンチ４４の先端４４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材２Ａの体積に変動があっても、上金型３、下金型４に加わる負荷が変動せず、負荷が過大になることが無いため、金型の寿命が向上する。予備成形ヨーク素材２Ｂのアーム部２３、２３の前端（図４の下端）２３１は、金型に当接しない自由押し出しであるから、予備成形が完了した時のアーム部２３、２３の前端（図４の下端）２３１は、歪んだ形状をしている。
【００３５】
次に、図５に示すように、パンチ３２を上昇させた後、ノックアウトパンチ４４を上方に移動し、予備成形ヨーク素材２Ｂのアーム部２３、２３の前端２３１にノックアウトパンチ４４の先端４４１を当接させ、予備成形ヨーク素材２Ｂを上方に押圧して、下金型４から排出する。ノックアウトパンチ４４の先端４４１にはＲ凹面が形成されているため、ノックアウト荷重の反力によって、アーム部２３、２３の前端（図５の下端）２３１にはＲ凸面が成形される。本発明の実施例１では、一工程でアーム部２３、２３の成形と、アーム部２３、２３の前端２３１のＲ凸面の成形を同時に行うことができるため、工程数が減少し、製造コストを低減することができる。
【００３６】
予備成形ヨーク素材２Ｂを下金型４から排出するのに必要な荷重（ノックアウト荷重）は、ダイス４２の内周面４２１内で予備成形ヨーク素材２Ｂに発生している側方力に抗する力である。この側方力に抗する力は、ヨーク素材２Ａをパンチ３２で押圧した成形荷重の約１０％程度であることが経験的に知られている。本発明者の実験では、成形荷重１５０トンに対して、ノックアウト荷重１８トンで、アーム部２３、２３の前端２３１に、所定のＲ凸面を成形することができた。
【００３７】
本発明の実施例では、図４（ｂ）に示すように、ノックアウトパンチ４４の先端４４１のＲ凹面の半径Ｒ（アーム部２３の前端２３１のＲ凸面の半径）を、アーム部２３、２３の幅Ｗの１／２よりも大きく設定している。従って、アーム部２３の前端２３１のＲ凸面の成形荷重が小さくて済むため、ノックアウトパンチ４４の寿命が向上する。
【００３８】
次に、図６の本成形工程に示すように、上記した予備成形ヨーク素材２Ｂをダイス４２の上方からダイス４２の内周面４２１に装着する。その後、パンチ３２を下降し、パンチ３２の前端面３２２で予備成形ヨーク素材２Ｂを押圧し、図７（ｃ）に示す本成形ヨーク素材２Ｃを成形する。本成形ヨーク素材２Ｃには、結合筒部２１、孔部２２、アーム部２３、アーム部側の端面２６、面取り部２４、Ｒ面取り２７が本成形される。
【００３９】
この本成形ヨーク素材２Ｃの成形完了時に、本成形ヨーク素材２Ｃのアーム部２３、２３の前端（図６（ａ）の下端）２３１とノックアウトパンチ４４の先端４４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材２Ａに体積の変動があっても、上金型３、下金型４に加わる負荷が変動せず、金型の寿命が向上する。
【００４０】
次に、図示はしないが、パンチ３２を上昇させた後、ノックアウトパンチ４４を上方に移動し、本成形ヨーク素材２Ｃのアーム部２３、２３の前端２３１にノックアウトパンチ４４の先端４４１を当接させ、本成形ヨーク素材２Ｃを上方に押圧して、下金型４から排出する。ノックアウトパンチ４４の先端４４１にはＲ凹面が形成されているため、ノックアウト荷重の反力によって、アーム部２３、２３の前端２３１にはＲ凸面が成形される。
【００４１】
次に、図６（ｂ）のアーム部先端の逃げ部成形工程に示すように、上記した本成形ヨーク素材２Ｃをダイス４２の上方からダイス４２の内周面４２１に装着する。その後、パンチ３２を下降し、パンチ３２の前端面３２２で本成形ヨーク素材２Ｃを押圧し、図７（ｄ）に示すアーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄを成形する。
【００４２】
アーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄには、アーム部２３、２３先端の対向する内側側面に、円弧状の逃げ部２５、２５が成形される。図６（ｂ）に示すように、マンドレル４３の角柱状の外周面４３２には、円弧状の凸面４３３、４３３が形成されている。この円弧状の凸面４３３、４３３によって、アーム部２３、２３先端の対向する内側側面を拘束し、円弧状の逃げ部２５、２５を成形する。
【００４３】
このアーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄの成形完了時に、アーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄのアーム部２３、２３の前端（図６（ｂ）の下端）２３１とノックアウトパンチ４４の先端４４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材２Ａに体積の変動があっても、上金型３、下金型４に加わる負荷が変動せず、金型の寿命が向上する。
【００４４】
次に、図示はしないが、パンチ３２を上昇させた後、ノックアウトパンチ４４を上方に移動し、アーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄのアーム部２３、２３の前端２３１にノックアウトパンチ４４の先端４４１を当接させる。ノックアウトパンチ４４の先端４４１にはＲ凹面が形成されているため、ノックアウト荷重の反力によって、アーム部２３、２３の前端２３１にはＲ凸面が成形される。アーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材２Ｄをノックアウトパンチ４４によって上方に押圧して、下金型４から排出すれば、溶接ヨーク２の鍛造工程が完了する。
【００４５】
本発明の実施例１の製造方法では、全ての成形工程（予備成形工程、本成形工程、逃げ部成形工程）で、ノックアウトパンチ４４によって、アーム部２３、２３の前端２３１のＲ凸面を成形しているが、一部の成形工程だけでアーム部２３、２３の前端２３１のＲ凸面を成形してもよい。
【００４６】
本発明の実施例１の製造方法は前方押し出し成形であり、結合筒部２１のアーム部側の端面２６が、一体構造の下金型４内で成形されるため、結合筒部２１のアーム部側の端面２６に金型の合わせ面が無く、アーム部側の端面２６にはバリが発生しない。本発明の実施例１の製造方法では、中空円筒状のヨーク素材２Ａを使用しているが、中実のヨーク素材を使用してもよい。その場合には、アーム部２３、２３を成形した後で、孔部２２を機械加工または打ち抜きによって成形すればよい。
【実施例２】
【００４７】
図８は本発明の実施例２の製造方法によって製造されるピンチボルトヨークを示し、（ａ）はピンチボルトヨークの正面図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。図９（ａ）は本発明の実施例２の製造方法を示す説明図であって、ヨーク素材をダイスに装着した状態を示す成形準備工程であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【００４８】
図１０（ａ）は図９の後工程の予備成形工程を示す説明図であって、予備成形が完了した状態を示し、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の予備成形後のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。図１１（ａ）は図１０の予備成形工程で、ノックアウトパンチを上方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形するとともに、予備成形後のヨーク素材を下金型から排出途中の状態を示す説明図であって、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のヨーク素材とノックアウトパンチの側面図である。
【００４９】
図１２は図１１の後工程を示し、（ａ）は本成形工程、（ｂ）は結合筒部外周のしごき成形工程である。図１３は実施例２の製造方法によって製造されるピンチボルトヨークの各成形工程の状態を示す説明図であって、（ａ）はヨーク素材、（ｂ）は予備成形工程が完了した状態、（ｃ）は本成形工程が完了した状態、（ｄ）は結合筒部外周のしごき成形工程が完了した状態を示す説明図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
【００５０】
実施例２の製造方法は、前方押し出し成形で、ピンチボルトヨークを成形する例である。図８に示すように、ピンチボルトヨーク５には、円弧状外周面５１３を有する略円筒状の結合筒部５１が形成され、この結合筒部５１に形成された円形の孔部５２に図示しない軸（中間シャフト１０６等）を嵌合する。結合筒部５１から接線方向に延びた左右一対のフランジ部５１Ａ、５１Ｂが形成されている。フランジ部５１Ａ、５１Ｂの間には、孔部５２に連通するスリット５１Ｃが形成されている。
【００５１】
フランジ部５１Ａには、図示しないボルトを挿入するための段付きボルト孔５１１が形成され、フランジ部５１Ｂにも、ボルトを挿入するためのボルト孔５１２が形成され、段付きボルト孔５１１とボルト孔５１２は同心状に形成されている。また、ボルト孔５１２には雌ねじが形成されている。ボルトを雌ねじにねじ込んで、孔部５２を縮径し、孔部５２に嵌合した軸を結合筒部５１に固定する。
【００５２】
ピンチボルトヨーク５には、結合筒部５１と一体に設けられた一対のアーム部５３、５３が形成され、アーム部５３、５３には、図示しない十字軸を軸支するための軸受け孔（後工程の機械加工によって形成される）が形成される。
【００５３】
結合筒部５１のアーム部側の端面５６の外周側には、Ｒ面取り５７、５７が形成されている。円形の孔部５２は、結合筒部５１の反アーム部側の端面５８からアーム部側の端面５６に渡って貫通して形成されている。アーム部５３、５３の前端５３１は、ジョイント角を確保するためにＲ凸面に形成されている。
【００５４】
図９から図１２に示すように、本発明の実施例２の製造方法に使用される金型は、実施例１と同様に、上金型６と下金型７で構成されている。上金型６は、図示しない上ボルスターに固定されて上下移動するパンチホルダー６１と、パンチホルダー６１に取り付けられた中空筒状のパンチ６２で構成されている。下金型７は、図示しない下ボルスターに固定された受圧板７１と、受圧板７１に固定されたダイス７２で構成されている。
【００５５】
ダイス７２には、ピンチボルトヨーク５の外周を拘束するための内周面７２１が形成されている。パンチ６２には、ダイス７２の内周面７２１に密に嵌合する外周面６２１と、ピンチボルトヨーク５の結合筒部５１の反アーム部側の端面５８を押圧する前端面６２２が形成されている。下金型７には、ダイス７２の内周面７２１の軸心に、棒状のマンドレル７３が垂直に固定されている。
【００５６】
マンドレル７３の先端側（図９の上端側）には、円柱状の外周面７３１と角柱状の外周面７３２が形成されている。円柱状の外周面７３１は、ピンチボルトヨーク５の孔部５２を拘束する。角柱状の外周面７３２は、ピンチボルトヨーク５のアーム部５３、５３の対向する内側側面及び結合筒部５１のアーム部側の端面５６を拘束する。
【００５７】
下金型７には、ダイス７２の内周面７２１とマンドレル７３の角柱状の外周面７３２との間に、中空筒状のノックアウトパンチ７４が介挿されている。ノックアウトパンチ７４は、図９の上下方向に移動可能である。ノックアウトパンチ７４が上方に移動すると、成形後のピンチボルトヨーク５のアーム部５３、５３の前端（図９の下端）５３１にノックアウトパンチ７４の先端７４１が当接し、ピンチボルトヨーク５を上方に押圧して、下金型７から排出する。図９（ｂ）に示すように、ノックアウトパンチ７４の先端７４１には、アーム部５３、５３のＲ凸面の前端５３１を成形するためのＲ凹面が形成されている。すなわち、ノックアウトパンチ７４はＲ凸面成形パンチの機能を備えている。
【００５８】
図１３（ａ）に示すように、中空角筒状のヨーク素材５Ａを所定の体積に形成し、図９の成形準備工程に示すように、ダイス７２の上方からダイス７２の内周面７２１にヨーク素材５Ａを装着する。図１０の予備成形工程に示すように、パンチ６２を下降し、パンチ６２の外周面６２１をダイス７２の内周面７２１に密に嵌合させながら、パンチ６２の前端面６２２でヨーク素材５Ａを押圧する。
【００５９】
ヨーク素材５Ａは、ダイス７２の内周面７２１、マンドレル７３の円柱状の外周面７３１、角柱状の外周面７３２に拘束されて成形され、図１３（ｂ）に示す予備成形ヨーク素材５Ｂができる。予備成形ヨーク素材５Ｂには、結合筒部５１、孔部５２、アーム部５３、アーム部側の端面５６、Ｒ面取り５７が予備成形される。本発明の実施例２のピンチボルトヨーク５は、形状が単純なので、予備成形工程を省略してもよい。
【００６０】
この予備成形ヨーク素材５Ｂの成形完了時に、予備成形ヨーク素材５Ｂのアーム部５３、５３の前端（図１０の下端）５３１とノックアウトパンチ７４の先端７４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材５Ａに体積の変動があっても、上金型６、下金型７に加わる負荷が変動せず、負荷が過大になることが無いため、金型の寿命が向上する。予備成形ヨーク素材５Ｂのアーム部５３、５３の前端（図１０の下端）５３１は、金型に当接しない自由押し出しであるから、予備成形が完了した時のアーム部５３、５３の前端（図１０の下端）５３１は、歪んだ形状をしている。
【００６１】
次に、図１１に示すように、パンチ６２を上昇させた後、ノックアウトパンチ７４を上方に移動し、予備成形ヨーク素材５Ｂのアーム部５３、５３の前端５３１にノックアウトパンチ７４の先端７４１を当接させ、予備成形ヨーク素材５Ｂを上方に押圧して、下金型７から排出する。ノックアウトパンチ７４の先端７４１にはＲ凹面が形成されているため、ノックアウト荷重の反力によって、アーム部５３、５３の前端（図５の下端）５３１にはＲ凸面が成形される。
【００６２】
本発明の実施例２においても、ヨーク素材５Ａをパンチ６２で押圧した成形荷重の約１０％程度のノックアウト荷重で、アーム部５３、５３の前端５３１に、所定のＲ凸面を成形することができた。本発明の実施例２では、一工程でアーム部５３、５３の成形と、アーム部５３、５３の前端５３１のＲ凸面の成形を同時に行うことができるため、工程数が減少し、製造コストを低減することができる。
【００６３】
本発明の実施例２においても、図１０（ｂ）に示すように、ノックアウトパンチ７４の先端７４１のＲ凹面の半径Ｒ（アーム部５３の前端５３１のＲ凸面の半径）を、アーム部５３、５３の幅Ｗの１／２よりも大きく設定している。従って、アーム部５３の前端５３１のＲ凸面の成形荷重が小さくて済むため、ノックアウトパンチ７４の寿命が向上する。
【００６４】
次に、図１２（ａ）の本成形工程に示すように、上記した予備成形ヨーク素材５Ｂをダイス７２の上方からダイス７２の内周面７２１に装着する。その後、パンチ６２を下降し、パンチ６２の前端面６２２で予備成形ヨーク素材５Ｂを押圧し、図１３（ｃ）に示す本成形ヨーク素材５Ｃを成形する。本成形ヨーク素材５Ｃには、結合筒部５１、孔部５２、アーム部５３、アーム部側の端面５６、Ｒ面取り５７が本成形される。
【００６５】
この本成形ヨーク素材５Ｃの成形完了時に、本成形ヨーク素材５Ｃのアーム部５３、５３の前端（図１２（ａ）の下端）５３１とノックアウトパンチ７４の先端７４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材５Ａに体積の変動があっても、上金型６、下金型７に加わる負荷が変動せず、金型の寿命が向上する。
【００６６】
次に、図示はしないが、パンチ６２を上昇させた後、ノックアウトパンチ７４を上方に移動し、本成形ヨーク素材５Ｃのアーム部５３、５３の前端５３１にノックアウトパンチ７４の先端７４１を当接させ、本成形ヨーク素材５Ｃを上方に押圧して、下金型７から排出する。ノックアウトパンチ７４の先端７４１にはＲ凹面が形成されているため、ノックアウト荷重の反力によって、アーム部５３、５３の前端２３１にはＲ凸面が成形される。
【００６７】
次に、図１２（ｂ）の結合筒部外周のしごき成形工程に示すように、上記した本成形ヨーク素材５Ｃを１８０度反転（本成形ヨーク素材５Ｃのアーム部５３の前端５３１を上向き）して、ダイス７２の上方からダイス７２の内周面７２１に装着する。その後、パンチ６２を下降し、パンチ６２の前端面６２２で本成形ヨーク素材５Ｃの結合筒部５１のアーム部側の端面５６を押圧し、図１３（ｄ）に示す結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄを成形する。
【００６８】
結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄには、結合筒部５１の外周に円弧状外周面５１３が成形される。パンチ６２の外周面６２１は、アーム部５３、５３の対向する内側側面を拘束する。図１２（ｂ）に示すように、マンドレル７３の円柱状の外周面７３１は、結合筒部５１の孔部５２に内嵌して、孔部５２を拘束するとともに、パンチ６２の内周面６２３に内嵌して、パンチ６２の内周面６２３を案内する。
【００６９】
この結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄの成形完了時に、結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄの結合筒部５１の反アーム部側の端面（図１２（ｂ）の下端）５８とノックアウトパンチ７４の先端７４１との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材５Ａに体積の変動があっても、上金型６、下金型７に加わる負荷が変動せず、金型の寿命が向上する。
【００７０】
次に、ノックアウトパンチ７４を上方に移動し、結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄの結合筒部５１の反アーム部側の端面５８にノックアウトパンチ７４の先端７４１を当接させ、結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材５Ｄを上方に押圧して、下金型７から排出すれば、ピンチボルトヨーク５の鍛造工程が完了する。図１２（ｂ）のノックアウトパンチ７４の先端７４１には、Ｒ凹面は形成されていない。
【００７１】
本発明の実施例２の製造方法では、予備成形工程及び本成形工程で、ノックアウトパンチ７４によって、アーム部５３、５３の前端５３１のＲ凸面を成形しているが、どちらか一方の成形工程だけで、アーム部５３、５３の前端５３１のＲ凸面を成形してもよい。
【００７２】
本発明の実施例２の製造方法も前方押し出し成形であり、結合筒部５１のアーム部側の端面５６が、一体構造の下金型７内で成形されるため、結合筒部５１のアーム部側の端面５６に金型の合わせ面が無く、アーム部側の端面５６にはバリが発生しない。本発明の実施例２の製造方法では、中空角筒状のヨーク素材５Ａを使用しているが、中実角筒状のヨーク素材を使用してもよい。その場合には、アーム部５３、５３を成形した後で、孔部５２を機械加工または打ち抜きによって成形すればよい。
【実施例３】
【００７３】
図１４（ａ）は本発明の実施例３の製造方法を示す説明図であって、本成形が完了した状態を示し、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の本成形後のヨーク素材とＲ凸面成形パンチの側面図である。図１５（ａ）は図１４の本成形工程で、Ｒ凸面成形パンチを下方に移動して、アーム部側の前端にＲ凸面を成形した状態を示す説明図であって、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のヨーク素材とＲ凸面成形パンチの側面図である。以下の説明では、上記実施例と異なる構造部分についてのみ説明し、重複する説明は省略する。また、同一部品には同一番号を付して説明する。
【００７４】
実施例３の製造方法は、後方押し出し成形で、実施例１の溶接ヨーク２を成形した例であり、本成形工程についてのみ説明する。図１４から図１５に示すように、本発明の実施例３の製造方法に使用される金型は、実施例１と同様に、上金型３と下金型４で構成されている。上金型３には、図示しない上ボルスターに固定されて上下移動するパンチホルダー３１が固定されている。パンチホルダー３１には、パンチホルダー３１の内周面３１１の軸心に、中実棒状のパンチ３３が垂直に固定されている。下金型４は、図示しない下ボルスターに固定された受圧板４１と、受圧板４１に固定されたダイス４２で構成されている。
【００７５】
ダイス４２には、溶接ヨーク２の外周を拘束するための内周面４２１が形成されている。パンチ３３には、円柱状の外周面３３１と角柱状の外周面３３２が形成されている。円柱状の外周面３３１は、溶接ヨーク２の孔部２２（図２参照）を拘束する。角柱状の外周面３３２は、溶接ヨーク２のアーム部２３、２３の対向する内側側面及び結合筒部２１のアーム部側の端面２６（図２参照）を拘束する。
【００７６】
パンチホルダー３１には、パンチホルダー３１の内周面３１１とパンチ３３の角柱状の外周面３３２との間に、中空筒状のＲ凸面成形パンチ３４が介挿されている。Ｒ凸面成形パンチ３４は、図１４から図１５の上下方向に移動可能である。Ｒ凸面成形パンチ３４は、油圧シリンダまたはガスクッション等の背圧発生装置によって、パンチ３３とは独立して駆動される。
【００７７】
Ｒ凸面成形パンチ３４には、ダイス４２の内周面４２１に密に嵌合する外周面３４１と、溶接ヨーク２のアーム部２３、２３の前端（図１４から図１５の上端）２３１（図２参照）を押圧する先端３４２が形成されている。Ｒ凸面成形パンチ３４が下方に移動すると、成形後の溶接ヨーク２のアーム部２３、２３の前端（図１４から図１５の上端）２３１（図２参照）にＲ凸面成形パンチ３４の先端３４２が当接し、溶接ヨーク２を下方に押圧する。図１４（ｂ）に示すように、Ｒ凸面成形パンチ３４の先端３４２には、アーム部２３、２３のＲ凸面の前端（図２参照）２３１を成形するためのＲ凹面が形成されている。
【００７８】
下金型４には、ダイス４２の内周面４２１の間に、中空筒状のノックアウトピン４５が介挿されている。ノックアウトピン４５は、図１４から図１５の上下方向に移動可能である。ノックアウトピン４５が上方に移動すると、成形後の溶接ヨーク２の結合筒部２１の反アーム部側の端面２８にノックアウトピン４５の先端４５１が当接し、溶接ヨーク２を上方に押圧して、下金型４から排出する。
【００７９】
図１４（ａ）の本成形工程に示すように、予備成形ヨーク素材２Ｂ（図７（ｂ）参照）をダイス４２の上方からダイス４２の内周面４２１に装着する。その後、パンチ３３を下降し、パンチ３３の角柱状の外周面３３２で、予備成形ヨーク素材２Ｂを所定の成形荷重で押圧する。予備成形ヨーク素材２Ｂは、ダイス４２の内周面４２１、パンチ３３の角柱状の外周面３３２、円柱状の外周面３３１に拘束されて成形され、図７（ｃ）に示す本成形ヨーク素材２Ｃが成形される。本成形ヨーク素材２Ｃには、結合筒部２１、孔部２２、アーム部２３、アーム部側の端面２６、面取り部２４、Ｒ面取り２７が本成形される。
【００８０】
この本成形ヨーク素材２Ｃの成形完了時に、本成形ヨーク素材２Ｃのアーム部２３、２３の前端（図１４（ａ）の上端）２３１と、Ｒ凸面成形パンチ３４の先端３４２との間には、隙間が形成されている。従って、ヨーク素材２Ａに体積の変動があっても、上金型３、下金型４に加わる負荷が変動せず、負荷が過大になることが無いため、金型の寿命が向上する。本成形ヨーク素材２Ｃのアーム部２３、２３の前端（図１４の上端）２３１は、金型に当接しない自由押し出しであるから、本成形が完了した時のアーム部２３、２３の前端（図１４の上端）２３１は、歪んだ形状をしている。
【００８１】
次に、図１５に示すように、Ｒ凸面成形パンチ３４を背圧発生装置によって下方に移動し、本成形ヨーク素材２Ｃのアーム部２３、２３の前端２３１にＲ凸面成形パンチ３４の先端３４２を当接させ、背圧発生装置の背圧力によって、アーム部２３、２３の前端２３１にＲ凸面成形パンチ３４の先端３４２を押圧する。
【００８２】
Ｒ凸面成形パンチ３４の移動ストロークは、背圧発生装置の全ストローク以下に設定されており、アーム部２３、２３の前端２３１のＲ凸面の形状によって決定される。本発明の実施例３では、Ｒ凸面成形パンチ３４の移動ストロークの必要最小距離は、５．３ミリであった。Ｒ凸面成形パンチ３４の先端３４２にはＲ凹面が形成されているため、アーム部２３、２３の前端２３１には所定のＲ凸面が成形される。本発明の実施例３では、一工程でアーム部２３、２３の成形と、アーム部２３、２３の前端２３１のＲ凸面の成形を同時に行うことができるため、工程数が減少し、製造コストを低減することができる。
【００８３】
背圧発生装置の背圧力は、予備成形ヨーク素材２Ｂをパンチ３３で押圧する成形荷重よりも小さく設定されている。背圧発生装置の背圧力によって、アーム部２３、２３の前端２３１にＲ凸面成形パンチ３４の先端３４２を押圧すると、本成形ヨーク素材２Ｃは密閉状態になるが、背圧発生装置の背圧力は成形荷重よりも小さいため、本成形ヨーク素材２Ｃの内圧が過大になることはなく、金型の寿命が向上する。
【００８４】
本発明の実施例では、図１４（ｂ）に示すように、Ｒ凸面成形パンチ３４の先端３４２のＲ凹面の半径Ｒ（アーム部２３の前端２３１のＲ凸面の半径）を、アーム部２３、２３の幅Ｗの１／２よりも大きく設定している。従って、アーム部２３の前端２３１のＲ凸面の成形荷重が小さくて済むため、Ｒ凸面成形パンチ３４の寿命が向上する。
【００８５】
次に、図示はしないが、パンチ３３、Ｒ凸面成形パンチ３４を上昇させた後、ノックアウトピン４５を上方に移動し、本成形ヨーク素材２Ｃの結合筒部２１の反アーム部側の端面２８にノックアウトピン４５の先端４５１を当接させ、本成形ヨーク素材２Ｃを上方に押圧して、下金型４から排出すれば、溶接ヨーク２の本成形工程が完了する。
【符号の説明】
【００８６】
１０１  ステアリングホイール
１０２  モータ
１０３  ステアリングギヤ
１０３Ａ  ピニオン軸
１０４  タイロッド
１０５  コラム
１０６  中間シャフト
１０７  アシスト装置（操舵補助部）
１０８  出力軸
１０９Ａ、１０９Ｂ  自在継手
２  溶接ヨーク
２Ａ  ヨーク素材
２Ｂ  予備成形ヨーク素材
２Ｃ  本成形ヨーク素材
２Ｄ  アーム部先端の逃げ部成形ヨーク素材
２１  結合筒部
２２  孔部
２３  アーム部
２３１  前端
２４  面取り部
２５  逃げ部
２６  アーム部側の端面
２７  Ｒ面取り
２８  反アーム部側の端面
３  上金型
３１  パンチホルダー
３１１  内周面
３２  パンチ
３２１  外周面
３２２  前端面
３３  パンチ
３３１  円柱状の外周面
３３２  角柱状の外周面
３４  Ｒ凸面成形パンチ
３４１  外周面
３４２  先端
４  下金型
４１  受圧板
４２  ダイス
４２１  内周面
４３  マンドレル
４３１  円柱状の外周面
４３２  角柱状の外周面
４３３  円弧状の凸面
４４  ノックアウトパンチ
４４１  先端
４５  ノックアウトピン
４５１  先端
５  ピンチボルトヨーク
５Ａ  ヨーク素材
５Ｂ  予備成形ヨーク素材
５Ｃ  本成形ヨーク素材
５Ｄ  結合筒部外周のしごき成形ヨーク素材
５１  結合筒部
５１１  段付きボルト孔
５１２  ボルト孔
５１３  円弧状外周面
５１Ａ、５１Ｂ  フランジ部
５１Ｃ  スリット
５２  孔部
５３  アーム部
５３１  前端
５６  アーム部側の端面
５７  Ｒ面取り
５８  反アーム部側の端面
６  上金型
６１  パンチホルダー
６２  パンチ
６２１  外周面
６２２  前端面
６２３  内周面
７  下金型
７１  受圧板
７２  ダイス
７２１  内周面
７３  マンドレル
７３１  円柱状の外周面
７３２  角柱状の外周面
７４  ノックアウトパンチ
７４１  先端
【図１】
0005549292.tif 000002
【図２】
0005549292.tif 000003
【図３】
0005549292.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005549292.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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