(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する環状の基部と、前記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、
を備えた自在継手用ヨークであって、
前記結合孔は、軸方向中間部乃至他端部のうちの少なくとも軸方向中間部を、シャフトの端部を圧入する為の圧入孔部とすると共に、前記圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、前記圧入孔部よりも大径で前記シャフトの端部が圧入されない非圧入孔部とし、
前記非圧入孔部が、前記１対の腕部の内側面同士の対向方向に対して直交する径方向反対側となる２箇所位置に、それぞれ径方向に凹入すると共に前記基部の軸方向片側面に開口する剛性低下用凹部を備えている、自在継手用ヨーク。
【請求項２】
前記非圧入孔部の内周面と前記基部の軸方向片側面との連続部に面取り部が設けられている、請求項１に記載した自在継手用ヨーク。
【請求項３】
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、前記結合孔の軸方向他端寄り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環部が設けられている、請求項１又は２に記載した自在継手用ヨーク。
【請求項４】
前記張り出し環部の径方向の肉厚は、軸方向先端側に向かう程、小さくなっている、請求項３に記載した自在継手用ヨーク。
【請求項５】
径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する環状の基部と、前記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、
を備えた自在継手用ヨークの製造方法であって、
前記結合孔は、軸方向中間部乃至他端部のうちの少なくとも軸方向中間部を、シャフトの端部を圧入する為の圧入孔部とすると共に、前記圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、前記圧入孔部よりも大径で前記シャフトの端部が圧入されない非圧入孔部とし、
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、前記結合孔の軸方向他端寄り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環部が設けられており、
先端部外周面に前記非圧入孔部と合致する加工面である非圧入孔部用加工面を備えたプレス用金型を用意すると共に、前記基部を形成する為の略円板状又は略円柱状の基部用肉部を有する中間素材を得た後、前記基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、前記基部用肉部の内部に、前記プレス用金型の先端部を押し込む事により、この押し込んだ部分のうち、前記非圧入孔部用加工面と整合する部分を前記非圧入孔部とすると共に、前記基部用肉部の軸方向他側面の中央部を軸方向に膨出させて、この膨出させた部分を、前記張り出し環部を形成する為の張り出し環部用肉部とする、自在継手用ヨークの製造方法。
【請求項６】
前記基部用肉部の中央部に前記圧入孔部を形成し、
前記圧入孔部の形成に伴って、前記張り出し環部用肉部の中央部を除去することにより、前記張り出し環部を形成し、
前記圧入孔部に前記シャフトの端部を圧入し、
前記張り出し環部を覆うように、前記張り出し環部と前記シャフトとを溶接する、請求項５に記載した自在継手用ヨークの製造方法。
【請求項７】
製造対象が、前記非圧入孔部の内周面と前記基部の軸方向片側面との連続部に面取り部が設けられており、前記面取り部がプレス加工により形成されている、前記自在継手用ヨークであり、
前記プレス用金型の先端部外周面に、前記非圧入孔部用加工面に加えて、前記面取り部と合致する加工面である面取り部用加工面が設けられており、
前記中間素材を構成する基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、前記基部用肉部の内部に、前記プレス用金型の先端部を押し込む事により、この押し込んだ部分のうち、前記非圧入孔部用加工面と整合する部分を前記非圧入孔部とし、且つ、前記面取り部用加工面と整合する部分を前記面取り部とする、請求項５に記載した自在継手用ヨークの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ステアリング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）を構成するヨーク及びその製造方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置は、図１１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３ａ、中間シャフト４、別の自在継手３ｂ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＆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、ステアリングホイール１の操作量に応じた、適切な舵角を付与する様に構成している。【０００３】
この様なステアリング装置に組み込む自在継手３ａ、３ｂとして、一般的には、図１２に例示する様な、カルダンジョイントと呼ばれる十字軸式自在継手が広く使用されている。自在継手３ａ、３ｂはそれぞれ、１対のヨーク８ａ、８ｂ（８ｃ、８ｄ）と、１対のヨーク８ａ、８ｂ（８ｃ、８ｄ）の先端部同士を揺動可能に連結する十字軸９とを備える。一方のヨーク８ａ（８ｃ）の基部は、中間シャフト４を構成する中実軸である雄軸１０の後端部（中空軸である雌軸１１の前端部）に、トルク伝達可能に結合固定される。他方のヨーク８ｂ（８ｄ）の基部は、ステアリングシャフト２の前端部（入力軸６の後端部）に、トルク伝達可能に結合固定される。中間シャフト４は、雄軸１０と雌軸１１とを、トルク伝達可能に、且つ、軸方向の相対変位可能に組み合わせて成る。【０００４】
図１３は、自在継手３ａ、３ｂを構成する一方のヨーク８ａ、８ｃとして使用可能な、縦入れ式と呼ばれるヨークの従来構造の第１例を示している。図１３に示したヨーク８ｅは、特許文献１等に記載されて従来から広く知られている様に、鋼板等の金属板素材に打ち抜き加工及び曲げ加工を含むプレス加工を施す事により、又は、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工や打ち抜き加工を施す事により、一体に造られている。この様なヨーク８ｅは、基部１２と、１対の腕部１３、１３とを備える。基部１２は、略円環状に造られたもので、径方向中心部に軸方向（図１３の上下方向）に形成された結合孔１４を有する。結合孔１４は、内周面を単なる円筒面とした円孔、又は、この様な円孔の内周面に雌セレーションを形成して成るセレーション孔である。腕部１３、１３は、基部１２の径方向反対側となる２箇所位置から軸方向片側（図１３の上側）に延出する状態で設けられている。腕部１３、１３の先端部には、それぞれ互いに同心の円孔１５、１５が形成されている。十字軸式自在継手を組み立てた状態で、円孔１５、１５内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ１６、１６（図１２参照）が内嵌固定される。これと共に、軸受カップ１６、１６内に、それぞれ複数本のニードル１７、１７を介して、十字軸９（図１２参照）の端部が回動自在に支持される。互いに対向する腕部１３、１３の内側面と、基部１２の軸方向片側面とは、それぞれ凹曲面により滑らかに連続している。【０００５】
上述の様なヨーク８ｅの基部１２に、中間シャフト等の、円柱状又は円管状に造られたシャフト１８の端部を結合する場合には、先ず、シャフト１８の端部を、基部１２の結合孔１４に圧入する（締り嵌めで内嵌する）。尚、結合孔１４をセレーション孔とする場合には、シャフト１８の端部外周面に雄セレーションを形成する。そして、圧入に伴い、雄セレーションをセレーション孔に締め代を持たせて係合させる。次いで、基部１２の軸方向他側面（図１３の下側面）と、シャフト１８の外周面との間の隅部に溶接を施す事により、両面同士の間に溶接金属１９を掛け渡す。この結果、ヨーク８ｅの基部１２にシャフト１８の端部が、トルク伝達可能に結合固定された状態となる。【０００６】
図１４は、縦入れ式ヨークの従来構造の第２例を示している。従来構造の第２例のヨーク８ｆの場合には、基部１２ａのうちで、結合孔１４の軸方向他端部の周囲部分に、結合孔１４の軸方向他端寄り部の周囲部分に比べて径方向の肉厚が小さくなった、張り出し環部２０が設けられている。そして、張り出し環部２０の外周面及び先端面とシャフト１８の外周面との間に溶接金属１９を掛け渡す状態で、張り出し環部２０とシャフト１８とを溶接している。【０００７】
この様な従来構造の第２例の場合には、上述した溶接を行う際に、張り出し環部２０を集中的に加熱する事ができる（張り出し環部２０に加えた熱を、基部１２ａの軸方向中間部側に分散させにくくできる）。この為、張り出し環部２０の外周面及び先端面の溶け込み量を多くする事ができ、その分、溶接部の強度を確保する事が容易となる。【０００８】
上述した各従来構造の場合には、結合孔１４の全体を、シャフト１８の端部を圧入する為の圧入孔部としている。この様な結合孔１４の表層部には、シャフト１８の端部を圧入する事に伴って、大きなフープ応力（円周方向の引っ張り応力）が発生する。一方、基部１２（１２ａ）の軸方向片側面と結合孔１４の内周面との連続部である、結合孔１４の片端開口周縁部（図１３、１４のＰ部）には、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、捩れに基づく応力集中が発生する。つまり、上述した各従来構造の場合には、結合孔１４の片端開口周縁部（Ｐ部）に、圧入に伴う大きなフープ応力と、捩れに基づく応力集中とが、互いに重なり合って発生し、応力の最大値が大きくなる。従って、基部１２（１２ａ）の強度確保の為の設計が難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】日本国特開２０１３−２４３６９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、上述の様な事情に鑑み、結合孔にシャフトの端部を圧入する事に伴って、結合孔の圧入孔部の表層部に大きなフープ応力が発生し、且つ、トルク伝達時に、結合孔の片端開口周縁部に捩れに基づく応力集中が発生する自在継手用ヨークを対象として、強度確保の為の設計を容易に行える構造、及び、その製造方法を実現すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）  径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する環状の基部と、
前記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、
を備えた自在継手用ヨークであって、
前記結合孔は、軸方向中間部乃至他端部のうちの少なくとも軸方向中間部を、シャフトの端部を圧入する為の圧入孔部とすると共に、前記圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、前記圧入孔部よりも大径で前記シャフトの端部が圧入されない非圧入孔部としている自在継手用ヨーク。
（２）  前記基部と前記シャフトとは溶接されている、（１）に記載した自在継手用ヨーク。
（３）  前記非圧入孔部の内周面と前記基部の軸方向片側面との連続部に面取り部が設けられている、（１）又は（２）に記載した自在継手用ヨーク。
（４）  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、前記結合孔の軸方向他端寄り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環部が設けられている、（１）〜（３）のうちの何れか１つに記載した自在継手用ヨーク。
（５）  前記張り出し環部の径方向の肉厚は、軸方向先端側に向かう程、小さくなっている、（４）に記載した自在継手用ヨーク。
（６）前記非圧入孔部が、前記１対の腕部の内側面同士の対向方向に対して直交する径方向反対側となる２箇所位置に、それぞれ径方向に凹入すると共に前記基部の軸方向片側面に開口する剛性低下用凹部を備えている、（１）〜（５）のうちの何れか１つに記載した自在継手用ヨーク。
（７）  （４）に記載した自在継手用ヨークの製造方法であって、
先端部外周面に前記非圧入孔部と合致する加工面である非圧入孔部用加工面を備えたプレス用金型を用意すると共に、前記基部を形成する為の略円板状又は略円柱状の基部用肉部を有する中間素材を得た後、前記基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、前記基部用肉部の内部に、前記プレス用金型の先端部を押し込む事により、この押し込んだ部分のうち、前記非圧入孔部用加工面と整合する部分を前記非圧入孔部とすると共に、前記基部用肉部の軸方向他側面の中央部を軸方向に膨出させて、この膨出させた部分を、前記張り出し環部を形成する為の張り出し環部用肉部とする、
自在継手用ヨークの製造方法。
（８）  前記基部用肉部の中央部に前記圧入孔部を形成し、
前記圧入孔部の形成に伴って、前記張り出し環部用肉部の中央部を除去することにより、前記張り出し環部を形成し、
前記圧入孔部に前記シャフトの端部を圧入し、
前記張り出し環部を覆うように、前記張り出し環部と前記シャフトとを溶接する、
（７）に記載した自在継手用ヨークの製造方法。
（９）  製造対象が、前記非圧入孔部の内周面と前記基部の軸方向片側面との連続部に面取り部が設けられており、前記面取り部がプレス加工により形成されている、（４）に記載した自在継手用ヨークであり、
前記プレス用金型の先端部外周面に、前記非圧入孔部用加工面に加えて、前記面取り部と合致する加工面である面取り部用加工面が設けられており、
前記中間素材を構成する基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、前記基部用肉部の内部に、前記プレス用金型の先端部を押し込む事により、この押し込んだ部分のうち、前記非圧入孔部用加工面と整合する部分を前記非圧入孔部とし、且つ、前記面取り部用加工面と整合する部分を前記面取り部とする、
（７）に記載した自在継手用ヨークの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
（１）に記載した自在継手用ヨークの場合、結合孔にシャフトの端部を圧入する事に伴って大きなフープ応力が発生する部分である、この結合孔の圧入孔部の表層部と、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、捩れに基づく応力集中が発生する部分である、結合孔の非圧入孔部の内周面と基部の軸方向片側面との連続部（この結合孔の片端開口周縁部）とが、互いに離れた位置に存在する。従って、本発明の場合には、前述した各従来構造の如く、圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、捩れに基づく応力集中が発生する部分とが、互いに重なり合う構造に比べて、基部に発生する応力の最大値を低く抑えられる。この結果、この基部の強度確保の為の設計を容易に行える。【００１３】
（２）に記載した自在継手用ヨークによれば、基部とシャフトとは溶接されている為、ヨークの基部とシャフトの端部とが、より強固に結合固定された状態となる。【００１４】
（３）に記載した自在継手用ヨークによれば、結合孔の非圧入孔部の内周面と基部の軸方向片側面との連続部に面取り部を設けている為、この連続部に発生する、捩れに基づく応力集中を緩和できる。従って、基部に発生する応力の最大値をより低く抑えられる。この結果、この基部の強度及び剛性確保の為の設計を、より容易に行える。【００１５】
（４）に記載した自在継手用ヨークの場合には、基部をシャフトの端部に結合する際に、このシャフトの端部を結合孔に圧入し、且つ、このシャフトの外周面と張り出し環部の外周面及び先端面との間に溶接金属を掛け渡す状態で、これらシャフトと張り出し環部とを溶接すれば、この溶接を行う際に、この張り出し環部を集中的に加熱する事ができる（この張り出し環部に加えた熱を、基部の軸方向中間部側に分散させにくくできる）。この為、この張り出し環部の外周面及び先端面の溶け込み量を多くする事ができ、その分、溶接部の強度を確保する事が容易となる。【００１６】
（５）に記載した自在継手用ヨークによれば、張り出し環部の径方向の肉厚は、軸方向先端側に向かう程、小さくなっているので、圧入孔部にシャフトの端部を圧入した状態で、圧入孔部とシャフトの端部との嵌合部に作用する面圧が、張り出し環部の軸方向先端部に対応する部分で集中的に高くなる事を防止できる。【００１７】
（６）に記載した自在継手用ヨークによれば、１対の剛性低下用凹部の存在に基づいて、非圧入孔部の内周面と基部の軸方向片側面との連続部のうち、これら両剛性低下用凹部以外の部分の円周方向に関する剛性を低下させる事ができる。従って、その分、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、当該部分の円周方向の弾性変形量を増やす事ができる。この結果、それぞれが当該部分の一部である、円周方向に関して１対の腕部の基端部の幅方向両端部と同位相の部分（捩れに基づく応力集中が特に大きくなる４箇所部分）の応力集中を緩和できる。【００１８】
（７）に記載した自在継手用ヨークの製造方法によれば、中間素材の基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、この基部用肉部の内部にプレス用金型の先端部を押し込む事により、非圧入孔部と、張り出し環部を形成する為の張り出し環部用肉部とを、同時に形成する事ができる。この為、自在継手用ヨークの製造コストを抑えられる。【００１９】
（８）に記載した自在継手用ヨークの製造方法によれば、溶接を行う際に、張り出し環部を集中的に加熱する事ができる為、張り出し環部の外周面及び先端面の溶け込み量を多くする事ができ、その分、溶接部の強度を確保する事が容易となる。【００２０】
（９）に記載した自在継手用ヨークの製造方法によれば、中間素材の基部用肉部の軸方向片側面の中央部から、この基部用肉部の内部にプレス用金型の先端部を押し込む事により、非圧入孔部及び面取り部と、張り出し環部を形成する為の張り出し環部用肉部とを、同時に形成する事ができる。この為、自在継手用ヨークの製造コストを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す、ヨークの斜視図。
【図２】（Ａ）は（Ｂ）の上方から見たヨークの端面図。（Ｂ）はヨークの断面図。（Ｃ）は（Ｂ）の下方から見たヨークの端面図。
【図３】図２（Ｂ）のａ部拡大図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、ヨークの製造方法の１例を、工程順に示す断面図。
【図５】図４（Ａ）に示した中間素材から図４（Ｂ）に示した中間素材を得る工程を説明する為の断面図。
【図６】ヨークの基部にシャフトの端部を結合固定した状態で示す部分断面図。
【図７】（Ａ）は溶接金属を省略して示す図６のｂ部拡大図。（Ｂ）は比較例に関する（Ａ）と同様の図。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態の第２例を示す、ヨークの先端側から見た端面図。（Ｂ）は腕部を省略して示す（Ａ）のｃ−ｃ断面図。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態の第３例を示す、ヨークの先端側から見た端面図。（Ｂ）は（Ａ）のｄ−ｄ断面図。
【図１０】本発明を実施する場合に採用可能な面取り部の形状の別例を示す、図３と同様の図。
【図１１】従来から知られているステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。
【図１２】縦入れ式のヨークを備えた従来の十字軸式自在継手をその両端部に結合した中間シャフトの部分切断側面図。
【図１３】従来構造の第１例のヨークの基部にシャフトの端部を結合固定した状態で示す部分断面図。
【図１４】従来構造の第２例のヨークに関する、図１３と同様の図。
【図１５】本発明の実施の形態の第４例を示す、要部拡大断面図。
【図１６】本発明の実施の形態の第５例を示す、要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施の形態の第１例］
図１〜７は、本発明の実施の形態の第１例を示している。本例の特徴は、主として、基部１２ｂの径方向中心部に設けられた結合孔１４ａの構造、及び、この様な結合孔１４ａを備えたヨーク８ｇの製造方法にある。基部１２ｂの軸方向他側面の中央部に溶接強度を高める事を可能とする張り出し環部２０が設けられている点を含み、その他の部分の構造及び作用は、前述の図１４に示した従来構造の第２例の場合と同様であるから、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。以下の説明中、ヨーク８ｇ（及びその中間素材）の軸方向に関して、片側とは、図１、図２（Ｂ）、図４〜６の各図に於ける上側を言い、他側とは、これら各図における下側を言う。
【００２３】
本例のヨーク８ｇの場合、結合孔１４ａは、軸方向中間部乃至他端部を、シャフト１８の端部を圧入する為の圧入孔部２１としている。これと共に、圧入孔部２１に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、圧入孔部２１よりも大径でシャフト１８の端部が圧入されない非圧入孔部２２としている。圧入孔部２１及び非圧入孔部２２は、互いに同心に設けられており、且つ、圧入孔部２１及び非圧入孔部２２の軸方向端縁同士の間には、環状（図示の例では円輪状）の段差面２３が設けられている。圧入孔部２１は、前述の図１４に示した従来構造の第２例のヨーク８ｆを構成する結合孔１４と同様の、円孔若しくはセレーション孔である。これに対し、非圧入孔部２２は、内周面を単なる円筒面とした円孔である。非圧入孔部２２の内周面と、基部１２ｂの軸方向片側面（軸方向片側面と１対の腕部１３、１３の内側面とを滑らかに連続させる凹曲面を含む。）との連続部には、図３に示す様な、断面形状が部分円弧状のＲ面取り部２４が、全周に亙り設けられている。本例の場合、Ｒ面取り部２４は、プレス加工により形成されている。
【００２４】
次に、上述の様な構成を有する本例のヨーク８ｇの製造方法について説明する。ヨーク８ｇを製造する場合には、先ず、鋼板等の金属板素材に打ち抜き加工及び曲げ加工を含むプレス加工を施す事により、又は、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工を施す事により、図４（Ａ）に示す様な、第一中間素材２５を得る。第一中間素材２５は、基部１２ｂを形成する為の略円板状又は略円柱状の基部用肉部２６と、基部用肉部２６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１３、１３を形成する為の、それぞれが略矩形板状である１対の腕部用肉部２７、２７とを備える。
【００２５】
この様な第一中間素材２５を得たならば、次いで、第一中間素材２５を図示しないダイスのキャビティに配置した状態で、基部用肉部２６の軸方向片側面の中央部から、基部用肉部２６の内部に、図５に示す様なプレス用金型（押圧パンチ）２８の先端部を押し込む。プレス用金型２８の先端面は、軸方向に対して直角な円形の平面になっている。プレス用金型２８の先端面のうちの外径側部分は、段差面２３と合致する加工面である段差面用加工面２９になっている。プレス用金型２８の先端部外周面は、非圧入孔部２２の内周面と合致する加工面である非圧入孔部用加工面３０、及び、Ｒ面取り部２４と合致する加工面であるＲ面取り部用加工面３１になっている。尚、段差面用加工面２９と非圧入孔部用加工面３０とは、断面形状が部分円弧状の凸曲面により滑らかに連続している。そして、上述した様に、プレス用金型２８の先端部を、基部用肉部２６の軸方向片側面の中央部から、基部用肉部２６の内部に押し込む事により、基部用肉部２６の軸方向片側面の中央部を凹ませる。そして、この凹ませた部分（プレス用金型２８の先端部を押し込んだ部分）のうち、段差面用加工面２９と整合する部分を段差面２３とし、非圧入孔部用加工面３０と整合する部分を非圧入孔部２２とし、Ｒ面取り部用加工面３１と整合する部分をＲ面取り部２４とする。これと共に、基部用肉部２６の軸方向他側面の中央部を軸方向に膨出させて、この膨出させた部分を、張り出し環部２０を形成する為の張り出し環部用肉部３２として、図４（Ｂ）に示す様な第二中間素材３３とする。
【００２６】
尚、張り出し環部用肉部３２の外面形状は、圧入孔部２１の開口部を除き、張り出し環部２０の外面形状と一致している。本例の場合には、張り出し環部用肉部３２の外面形状を得られる様にする為に、ダイスの内面でキャビティと対向する部分のうち、基部用肉部２６の軸方向他側面の中央部と対向する部分に、張り出し環部用肉部３２の外面と合致する内面を有する、受凹部を設けている。そして、上述の様に基部用肉部２６の軸方向他側面の中央部から軸方向に膨出させた肉を、受凹部内に充填させる事に基づいて、上述の様な張り出し環部用肉部３２の外面形状を得られる様にしている。
【００２７】
上述の様な第二中間素材３３を得たならば、次いで、第二中間素材３３を構成する基部用肉部２６の中央部に、打ち抜き加工や切削加工（圧入孔部２１をセレーション孔とする場合には、更に雌セレーションを形成する為のブローチ加工）を施す事により、圧入孔部２１を形成する。圧入孔部２１の形成に伴って、張り出し環部用肉部３２の中央部を除去する事により、張り出し環部２０を形成する。又、腕部用肉部２７、２７の先端部に打ち抜き加工や切削加工を施す事により、円孔１５、１５を形成する。更に、必要に応じてその他の後加工を施す事により、図４（Ｃ）に示す様な、ヨーク８ｇを完成させる。
【００２８】
上述の様なヨーク８ｇの基部１２ｂに、シャフト１８の端部を結合する場合には、図６に示す様に、先ず、シャフト１８の端部を、結合孔１４ａの圧入孔部２１に圧入する。圧入孔部２１がセレーション孔である場合には、シャフト１８の端部外周面に雄セレーションを形成し、圧入に伴い、この雄セレーションをセレーション孔に締め代を持たせて係合させる。なお、圧入孔部２１が内周面を単なる円筒面とした円孔である場合には、シャフト１８の端部外周面は円筒面とされ、この円筒面を円孔からなる圧入孔部２１に締め代を持たせて係合させる。また、圧入孔部２１を円孔とし、シャフト１８の端部外周面を雄セレーションとして、この雄セレーションを圧入孔部２１に圧入してもよい。また、圧入孔部２１をセレーション孔とし、シャフト１８の端部外周面を円筒面として、この円筒面を圧入孔部２１に圧入してもよい。次いで、張り出し環部２０の外周面及び先端面とシャフト１８の外周面との間に溶接金属１９を掛け渡す状態で、即ち、張り出し環部２０の全体が覆われる状態で、張り出し環部２０とシャフト１８とを溶接する。特に、シャフト１８が中空軸である場合には、張り出し環部２０とシャフト１８の肉厚が略同一となり、溶接時にシャフト１８とヨーク８ｇの両方が同等に溶け、溶接強度を高めることができる。
【００２９】
本例の場合には、結合孔１４ａのうち、張り出し環部２０に対応する部分を含む軸方向中間部乃至他端部を、圧入孔部２１としている。これと共に、張り出し環部２０の外周面を、張り出し環部２０の軸方向先端側に向かう程直径が小さくなる方向に傾斜した部分円すい面としている。この為、張り出し環部２０の径方向の肉厚（剛性）は、軸方向先端側に向かう程小さくなっている。従って、圧入孔部２１にシャフト１８の端部を圧入した状態で、圧入孔部２１とシャフト１８の端部との嵌合部に作用する面圧σPが、張り出し環部２０の軸方向先端部に対応する部分で集中的に高くなる事を防止できる。
【００３０】
即ち、図７（Ｂ）に示す様に、張り出し環部２０ａの外周面を円筒状とする事により、張り出し環部２０ａの径方向の肉厚（剛性）を軸方向に関して一定とする場合には、嵌合部に作用する面圧σPが、張り出し環部２０ａの軸方向先端部に対応する部分（上述した圧入の入口側端部である、同図の下端部）で集中的に高くなる傾向がある。これに対し、本例の場合には、図７（Ａ）に示す様に、張り出し環部２０ａの径方向の肉厚（剛性）が軸方向先端側に向かう程小さくなっている為、嵌合部に作用する面圧σPが、張り出し環部２０の軸方向先端部に対応する部分（同図の下端部）で集中的に高くなる事を防止できる。従って、本例の場合には、シャフト１８の端部寄り部分で、面圧σP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効果的に抑えられる。この結果、この境界部分の耐久性を確保する為の設計を容易に行える。この様な効果は、シャフト１８が中空軸である場合に、特に有利な効果となる。上述の様な面圧を抑える効果を、十分に得られる様にする為に、好ましくは、張り出し環部２０の中心軸に対する、張り出し環部２０の外周面（部分円すい面）の傾斜角度を、２０〜７０度の範囲に設定する。
【００３１】
上述の様に構成する本例の自在継手用ヨークの場合、結合孔１４ａにシャフト１８の端部を圧入する事に伴って大きなフープ応力が発生する部分である、結合孔１４ａの圧入孔部２１の表層部と、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、捩れに基づく応力集中が発生する部分である、結合孔１４ａの非圧入孔部２２の内周面と基部１２ｂの軸方向片側面との連続部（Ｒ面取り部２４を設けた部分）とが、互いに離れた位置に存在する。従って、本例の場合には、前述した各従来構造の如く、圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、捩れに基づく応力集中が発生する部分とが、互いに重なり合う構造に比べて、基部１２ｂに発生する応力の最大値を低く抑えられる。この結果、基部１２ｂの強度確保の為の設計を容易に行える。
【００３２】
又、本例の場合には、非圧入孔部２２の内周面と基部１２ｂの軸方向片側面との連続部にＲ面取り部２４を設けている為、連続部に発生する、捩れに基づく応力集中を緩和できる。更に、本例の場合には、Ｒ面取り部２４を、プレス加工により形成している。この為、連続部の表層部に圧縮残留応力を付与する事ができる。圧縮残留応力は、使用時に加わる応力に基づく亀裂等の損傷の発生を抑える作用を有するので、連続部の許容応力を向上させる事ができる。この結果、基部１２ｂの強度確保の為の設計を、より容易に行える。
【００３３】
又、本例の場合には、第一中間素材２５の基部用肉部２６の軸方向片側面の中央部から、基部用肉部２６の内部に、プレス用金型２８の先端部を押し込む事により、段差面２３と、非圧入孔部２２と、Ｒ面取り部２４と、張り出し環部用肉部３２とを、同時に形成する事ができる。この為、自在継手用ヨークの製造コストを抑えられる。
【００３４】
［実施の形態の第２例］
図８は、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例のヨーク８ｈの場合には、結合孔１４ｂを構成する非圧入孔部２２ａのうち、１対の腕部１３、１３の内側面同士の対向方向｛図８（Ａ）の上下方向｝に対して直交する（回転方向に関する位相が９０度ずつずれた）径方向｛図８（Ａ）（Ｂ）の左右方向｝反対側となる２箇所位置に、それぞれ径方向に凹入すると共に基部１２ｃの軸方向片側面に開口する剛性低下用凹部３５、３５を、非圧入孔部２２ａの一部として設けている。又、本例の場合も、ヨーク８ｈは、上述した実施の形態の第１例の場合と同様の方法で製造する。この為に、プレス用金型２８を構成する非圧入孔部用加工面３０及びＲ面取り部用加工面３１（図５参照）には、剛性低下用凹部３５、３５及びこれらの開口縁部と合致する形状を付加しておく。尚、本発明を実施する場合、Ｒ面取り部２４は、周方向に関して剛性低下用凹部３５、３５から外れた部分にのみ形成する事もできる。この場合、Ｒ面取り部用加工面３１は、この外れた部分に対応する部分にのみ設けておけば良い。
【００３５】
上述の様な構成を有する本例の自在継手用ヨークによれば、剛性低下用凹部３５、３５の存在に基づいて、非圧入孔部２２ａの内周面と基部１２ｃの軸方向片側面との連続部（Ｒ面取り部２４を設けた部分）のうち、剛性低下用凹部３５、３５以外の部分の円周方向に関する剛性を低下させる事ができる。従って、その分、十字軸式自在継手を組み立てた状態でのトルク伝達時に、当該部分の円周方向の弾性変形量を増やす事ができる。この結果、それぞれが当該部分の一部である、円周方向に関して腕部１３、１３の基端部の幅方向両端部と同位相の部分、即ち、捩れに基づく応力集中が特に大きくなる、図８（Ａ）に斜格子を付して示した４箇所部分（α部分）の応力集中を緩和できる。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００３６】
［実施の形態の第３例］
図９は、本発明の実施の形態の第３例を示している。本例のヨーク８ｉの場合には、１対の腕部１３ａ、１３ａの内側面の先端部の幅方向中間部に、それぞれ案内用凹部３６、３６を設けている。これと共に、腕部１３ａ、１３ａの先端部に設けた円孔１５、１５の一部（腕部１３ａ、１３ａの先端側の端部）を、案内用凹部３６、３６に開口させている。これにより、案内用凹部３６、３６を通じて、円孔１５、１５内に、十字軸９（図１２参照）の各軸部を挿入し易くしている。
【００３７】
又、本例の場合も、ヨーク８ｉは、前述した実施の形態の第１例の場合と同様の方法で製造する。そして、案内用凹部３６、３６を、非圧入孔部２２及び張り出し環部用肉部３２及びＲ面取り部２４｛図４（Ｂ）参照｝と同時に形成する。この為に、プレス用金型２８（図５参照）の基端寄り部外周面には、案内用凹部３６、３６と合致する（案内用凹部３６、３６を形成する為の）案内用凹部用加工面を設けておく。その他の部分の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００３８】
尚、本発明を実施する場合、案内用凹部３６、３６は、上述した実施の形態の第２例のヨークに対して設ける事もできる。この場合も、上述した実施の形態の第３例と同様の方法で、案内用凹部３６、３６を形成する事ができる。
【００３９】
［実施の形態の第４例］
図１５は本発明の実施の形態の第４例を示している。本例においては、ヨーク８ｅに非圧入孔部２２を設けずに、シャフト１８のヨーク８ｅ側の端部に非圧入部であるシャフト小径円筒部４０を設けている。このシャフト小径円筒部４０によっても、非圧入孔部２２と同様にヨーク８ｅの基部１２に発生する応力の最大値を低く抑えられる。なお、本例においては、張り出し環部２０が設けられていないヨーク８ｅを用いた自在継手ヨークに本発明を適用した例を示したが、張り出し環部２０が設けられたヨーク８ｇ、８ｈ、８ｉを用いた自在継手ヨークにも適用できる。また、結合孔１４は円孔ではなく、セレーション孔としても良い。この場合には、シャフト１８の端部外周面に雄セレーションを形成する。
【００４０】
［実施の形態の第５例］
図１６は本発明の実施の形態の第５例を示している。本例においては、ヨーク８ｅに非圧入孔部２２を設けずに、ヨーク８ｅに大きな面取り部４１を設けている。この面取り部４１によっても、非圧入孔部２２と同様にヨーク８ｅの基部１２に発生する応力の最大値を低く抑えられる。なお、本例においては、張り出し環部２０が設けられていないヨーク８ｅを用いた自在継手ヨークに本発明を適用した例を示したが、張り出し環部２０が設けられたヨーク８ｇ、８ｈ、８ｉを用いた自在継手ヨークにも適用できる。また、結合孔１４は円孔ではなく、セレーション孔としても良い。この場合には、シャフト１８の端部外周面に雄セレーションを形成する。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明を実施する場合には、必ずしも、結合孔の非圧入孔部の内周面と基部の軸方向片側面との連続部に、面取り部を設ける必要はない。又、面取り部を設ける場合に、面取り部は、図１０に示す様な、断面形状が直線状のＣ面取り部３４とする事もできる。【００４２】
又、本発明の自在継手用ヨークの製造方法を実施する場合には、例えば、プレス用金型２８のＲ面取り部用加工面３１（図５参照）を省略した形状のプレス用金型を用いて、上述した実施の形態と同様の方法で、非圧入孔部２２と張り出し環部用肉部３２とを同時に形成した後、連続部に面取り部２４（図４参照）を、別のプレス用金型を用いたプレス加工により、或いは、切削加工により、別工程で形成する事もできる。【００４３】
又、本発明のヨークを製造する場合で、ヨークが、面取り部２４と１対の剛性低下用凹部３５、３５（図８参照）とを備えている場合には、先ず、第一プレス用金型を用いたプレス加工により、上述した実施の形態と同様の方法で、剛性低下用凹部３５、３５が設けられていない非圧入孔部２２と張り出し環部用肉部３２（図４参照）とを同時に形成し、その後、第二プレス用金型を用いたプレス加工により、面取り部２４と剛性低下用凹部３５、３５とを同時に形成する事もできる。【００４４】
又、本発明のヨークを製造する場合で、ヨークが、面取り部２４と１対の案内用凹部３６、３６（図９参照）とを備えている場合には、先ず、第一プレス用金型を用いたプレス加工により、上述した実施の形態と同様の方法で、非圧入孔部２２（図４参照）｛又は２２ａ（図８参照）｝と張り出し環部用肉部３２（図４参照）とを同時に形成し、その後、第二プレス用金型を用いたプレス加工により、面取り部２４と案内用凹部３６、３６とを同時に形成する事もできる。【００４５】
更に、本発明のヨークを製造する場合で、ヨークが、面取り部２４と１対の剛性低下用凹部３５、３５と１対の案内用凹部３６、３６（図８、９参照）とを備えている場合には、先ず、第一プレス用金型を用いたプレス加工により、上述した実施の形態と同様の方法で、剛性低下用凹部３５、３５が設けられていない非圧入孔部２２と張り出し環部用肉部３２（図４参照）とを同時に形成し、その後、第二プレス用金型を用いたプレス加工により、面取り部２４と剛性低下用凹部３５、３５と案内用凹部３６、３６とを同時に形成する事もできる。【００４６】
又、本発明を実施する場合、張り出し環部は、必ずしも、シャフトとの間で溶接金属を掛け渡す部位として使用する必要はなく、単に、結合孔の軸方向長さを確保する為の部位として使用するだけでも良い。【００４７】
又、本発明を実施する場合、結合孔の軸方向他端部は、圧入孔部ではなく、非圧入後部とする事もできる。【００４８】
本出願は、２０１３年７月１６日出願の日本特許出願２０１３−１４７２３３、２０１３年１１月１日出願の日本特許出願２０１３−２２８６７２、２０１４年５月２７日出願の日本特許出願２０１４−１０８６８４、２０１４年６月５日出願の日本特許出願２０１４−１１６３９３に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３ａ、３ｂ  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
８ａ〜８ｉ  ヨーク
９  十字軸
１０  雄軸
１１  雌軸
１２、１２ａ〜１２ｃ  基部
１３、１３ａ  腕部
１４、１４ａ、１４ｂ  結合孔
１５  円孔
１６  軸受カップ
１７  ニードル
１８  シャフト
１９  溶接金属
２０、２０ａ  張り出し環部
２１  圧入孔部
２２、２２ａ  非圧入孔部
２３  段差面
２４  Ｒ面取り部
２５  第一中間素材
２６  基部用肉部
２７  腕部用肉部
２８  プレス用金型
２９  段差面用加工面
３０  非圧入孔部用加工面
３１  Ｒ面取り部用加工面
３２  張り出し環部用肉部
３３  第二中間素材
３４  Ｃ面取り部
３５  剛性低下用凹部
３６  案内用凹部
４０  シャフト小径円筒部（非圧入部）
４１  面取り部（非圧入部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【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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【図１６】
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