JP5342525B2 - ヨークシャフト製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えば車両用ステアリング装置を構成するテレスコピック機構（通称テレスコ機構）に用いられるヨークシャフトの製造方法に関する。

従来、前記テレスコピック機構のシャフトを製造する方法としては、例えばパイプ材の一側部分を絞り加工により小径軸に成形する工程と、前記パイプ材の未加工部分を前記小径軸部の内端側から同未加工部分の外端部に向けて冷間部分しごき加工してキーロック用角溝部を成形する工程と、前記パイプ材の未加工部分の外端部を小径に口絞り加工する工程と、前記小径軸部の内周に内スプラインを機械加工により形成する工程とを備えた特許文献１のステアリングメインシャフトの製造方法がある。

しかし、特許文献の方法で製造されたメインシャフトの端部には、自在継手のジョイントであるヨーク部が成形されておらず、該メインシャフトの端部にヨーク部を一体的に連結しなければならない。また、メインシャフトとヨーク部を別々の工程で製造した後、メインシャフトとヨーク部を一体的に連結するので、製造時の工程数が多くなるだけでなく、メインシャフトとヨーク部を加工する作業に手間及び時間が掛かる。また、メインシャフトに端部にヨーク部を溶接する場合、溶接部分の強度が他の部分に比べて弱くなるため、シャフトとしての強度を確保することが難しい。

特許第３１７６１１３号

この発明は、ヨークシャフトとして高い強度を確保することができるとともに、製造コストの低減を図ることができるヨークシャフト製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、金属製の管素材の一端側に設けられたシャフト部と、該管素材の他端側に設けられたヨーク部とからなるヨークシャフトの製造方法であって、前記管素材の一端側から中央部に至る範囲を径外方向に拡張して、該範囲の周壁内面を該管素材の他端側の周壁内面の内径より大径で、該範囲の周壁の肉厚が他端側の周壁よりも薄くなるように加工する矢通し工程と、前記管素材の周壁外面を所望する厚み分だけ切削する切削工程と、前記管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してシャフト部を形成するとともに、該管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインを加工する絞り工程と、前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形して矩形状のヨーク成形部を成形する成形工程と、前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁の対向面間よりも幅狭に形成したＵ字状の切欠き金型を、前記ヨーク成形部の内部に対してＵ字状の切欠き部における第１の部分が剪断される挿入位置まで挿入し、該ヨーク成形部の一方の幅広側周壁の角隅部外面に、該一方の幅広側周壁の角隅部外面を支持する一対の受け金型を前記切欠き金型の通過が許容される間隔に隔てて押し付けた後、前記切欠き金型を、前記一対の受け金型で支持した前記一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記一方の幅広側周壁における前記第１の部分を厚み方向に切欠き加工し、前記切欠き金型を、前記切欠き部における第１の部分よりも奥の第２の部分が剪断される挿入位置まで挿入した後、前記一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記一方の幅広側周壁における前記第２の部分を厚み方向に切欠き加工して、前記Ｕ字状の切欠き部を前記一方の幅広側周壁に形成するとともに、前記Ｕ字状の切欠き金型を、前記ヨーク成形部の内部に対して前記Ｕ字状の切欠き部における全体が剪断される挿入位置まで挿入し、該ヨーク成形部の他方の幅広側周壁の角隅部外面に、該他方の幅広側周壁の角隅部外面を支持する一対の受け金型を前記切欠き金型の通過が許容される間隔に隔てて押し付けた後、前記切欠き金型を、前記一対の受け金型で支持した前記他方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記他方の幅広側周壁における前記切欠き部の全体に相当する部分を厚み方向に切欠き加工して、前記Ｕ字状の切欠き部を前記他方の幅広側周壁に形成する切欠き工程と、前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁に、該ヨーク成形部の幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部を形成する穴開け工程と、を備えたヨークシャフト製造方法であることを特徴とする。

この発明の態様として、前記切削工程と前記絞り工程の間に、前記管素材に生じた歪みを除去するための焼鈍処理を行う焼鈍工程と、該管素材の表面全体にリン酸化合物の層を均一に形成するためのボンデ処理を行うボンデ工程とを備えることができる。

また、この発明の態様として、前記切削工程の前段に、前記管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、該管素材の他端側に楕円形状のヨーク成形部を成形する工程を備えることができる。

前記管素材は、一端側から他端側に向けて同一の外径及び内径に形成され、かつ、該一端側から他端側に向けて同一の断面形状に形成された丸形状を有する金属製の管で構成される。

絞り工程は、棒状又は軸状の段付き芯金と、ダイスを備えた第１及び第２の絞り装置で構成することができる。
成形工程は、固定金型と、マンドレルを備えた第１の成形装置と、矩形金型と、幅広金型と、幅狭金型を備えた第２の成形装置で構成することができる。

切欠き工程は、Ｕ字状の切欠き金型と、受け金型を備えた切欠き装置で構成することができる。
穴開け工程は、穴開け用のドリルを備えた穴開け装置で構成することができる。
切削工程は、切削刃を備えた切削装置で構成することができる。

焼鈍工程は、管素材を焼鈍処理するための焼鈍室を備えた焼鈍装置で構成することができる。
ボンデ工程は、管素材をボンデ処理するためのボンデ室を備えたボンデ装置で構成することができる。

この発明によれば、中空形状に形成された１本の金属製の管素材を加工して、シャフト部と、ロアチューブ部と、ヨーク部とが一体的に成形されたヨークシャフトを製造するので、ヨークシャフトの強度が部分的に弱くなることがなく、ヨークシャフトとして高い強度を確保することができる。また、ヨークシャフトの各部を別々に加工するか、別々に加工された各部を一体的に溶接するような手間及び作業が省けるので、ヨークシャフトを製造する作業が簡単且つ容易に行える。また、製造に要する時間が大幅に短縮されるだけでなく、製造時の工程数や部品数が少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。

ヨークシャフト製造方法で製造されたヨークシャフトを示す斜視図。 管素材の一端側外周縁に鍔部を形成する鍔出し工程を示す説明図。 管素材の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程を示す説明図。 管素材の鍔部を除去する鍔落し工程を示す説明図。 管素材の他端側を成形する第１の成形工程を示す説明図。 成形側の周壁外面を切削する成形部切削工程を示す説明図。 未成形側の周壁外面を切削する未成形部切削工程を示す説明図。 未成形側を小径に絞り加工する第１の絞り工程を示す説明図。 管素材の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程を示す説明図。 管素材の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程を示す説明図。 未成形側先端を小径に絞り加工する第２の絞り工程を示す説明図。 ヨーク成形部を矩形状に成形する第２の成形工程を示す説明図。 管素材の両端を切り揃える切揃え工程を示す説明図。 ヨーク成形部に切欠き部を加工する切欠き工程を示す説明図。 ヨーク成形部に加工される切欠き部の加工手順を示す説明図。 ヨーク成形部に孔部を加工する穴開け工程を示す説明図。

図１は、ヨークシャフト製造方法で製造されたヨークシャフトＡ１を示す斜視図、図２は、管素材１の一端側外周縁に鍔部１ａを形成する鍔出し工程を示す説明図、図３は、管素材１の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程を示す説明図、図４は、管素材１の鍔部１ａを除去する鍔落し工程を示す説明図、図５は、管素材１の他端側を成形する第１の成形工程を示す説明図、図６は、成形側の周壁外面を切削する成形部切削工程を示す説明図、図７は、未成形側の周壁外面を切削する未成形部切削工程を示す説明図である。

また、図８は、未成形側を小径に絞り加工する第１の絞り工程を示す説明図、図９は、管素材１の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程を示す説明図、図１０は、管素材１の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程を示す説明図、図１１は、未成形側先端を小径に絞り加工する第２の絞り工程を示す説明図、図１２は、ヨーク成形部１ｂを矩形状に成形する第２の成形工程を示す説明図、図１３は、管素材１の両端を切り揃える切揃え工程を示す説明図、図１４は、ヨーク成形部１ｂに切欠き部１ｅを加工する切欠き工程を示す説明図、図１５は、ヨーク成形部１ｂに加工される切欠き部１ｅの加工手順を示す説明図、図１６は、ヨーク成形部１ｂに孔部１ｆを加工する穴開け工程を示す説明図である。

本実施例のヨークシャフト製造方法で製造されるヨークシャフトＡ１は、図１に示すように、シャフト部Ａ２と、ロアチューブ部Ａ３と、Ｕ字状のヨーク部Ａ４とが一体的に成形された１本のシャフトである。
シャフト部Ａ２は、図示しないシャフトに対しスプライン嵌合によって伸縮自在に連結される。また、ヨーク部Ａ４は、図示しないシャフトに対し自在継手によって回動自在に連結される。

本実施例のヨークシャフト製造方法は、中空形状に形成された１本の金属製の管素材１の一端側外周縁に鍔部１ａを形成する鍔出し工程と、管素材１の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程と、管素材１の鍔部１ａを切除する鍔落し工程と、管素材１の他端側にヨーク成形部１ｂを成形する第１の成形工程と、ヨーク成形部１ｂの周壁外面を切削する成形部切削工程と、未成形側筒状部１ｃの周壁外面を切削する未成形部切削工程と、筒状部１ｃを小径に絞り加工する第１の絞り工程と、管素材１の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程と、管素材１の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程と、筒状部１ｃの先端側を小径に絞り加工する第２の絞り工程と、ヨーク成形部１ｂを矩形状に成形する第２の成形工程と、管素材１の両端を切り揃える切揃え工程と、ヨーク成形部１ｂに切欠き部１ｅを切欠き加工する切欠き工程と、ヨーク成形部１ｂに孔部１ｆを加工する穴開け工程とから構成される。

鍔出し工程は、図２に示すように、固定金型２ａと押圧金型２ｂとからなる押圧型プレス装置２を備えている。
該押圧型プレス装置２は、金属製の管素材１が固定金型２ａに装填された後（図中左側）、凸状の押圧部を有する押圧金型２ｂにより固定金型２ａに装填された管素材１の一端側（図中上端側）を長手方向（又は軸方向）に加圧する。
つまり、管素材１の一端側外周縁を外側に向けて塑性変形させ、該管素材１の一端側外周縁に沿って環状の鍔部１ａを一体的に成形する（図中右側）。

鍔出し加工が完了した後、押圧金型２ｂを、管素材１の一端側から離間させ、該管素材１を固定金型２ａから抜き取れば、鍔出しが完了した管素材１を次の矢通し工程へ移行することができる。

管素材１は、一端側（図中上端側）から他端側（図中下端側）に向けて同一の外径及び内径に形成されている。かつ、一端側から他端側に向けて同一の断面形状に形成された丸形状の管である。
なお、前記押圧型プレス装置２以外に、例えばインパクトプレス装置、冷間型鍛造装置等を用いて、図２に示す管素材１を作ることもできる。

続いて、鍔出し工程にて管素材１の鍔出し加工が完了した後、次の矢通し工程にて矢通し加工を行う。
なお、次の矢通し工程では、鍔出し工程にて鍔部１ａが形成された管素材１を、矢通し装置３の固定金型３ａに装填して加工する方法を説明する。

矢通し工程は、図３に示すように、固定金型３ａと、押え金型３ｂと、マンドレル３ｃとからなる矢通し装置３を備えている。
該矢通し装置３は、鍔出し工程にて鍔部１ａが形成された管素材１の一端側から中央部に至る範囲の周壁内面をマンドレル３ｃにより外側に塑性変形させて径方向に拡張し、管素材１の一端側から中央部に至る範囲の周壁内面を、他端側周壁内面の内径より大径に加工する。

つまり、鍔出し工程にて鍔部１ａが形成された管素材１を、矢通し装置３の固定金型３ａに装填して、管素材１の鍔部１ａを固定金型３ａの装填側平坦面に当接した後（図中左側）、上方に待機する押え金型３ｂを、固定金型３ａの装填側平坦面と対向する方向へ移動させて、管素材１の鍔部１ａを固定金型３ａと押え金型３ｂで挟持固定する（図中右側）。

次に、棒状又は軸状のマンドレル３ｃを、固定金型３ａと押え金型３ｂで挟持された管素材１の内部に対し一端側（図中上端側）から他端側（図中下端側）に向けて長手方向に圧入しつつ、管素材１の一端側周壁内面から中央部周壁内面に至る範囲の周壁内面を塑性変形させて、該管素材１の軸中心から外周側に向けて径方向に拡張する。

拡張時において、管素材１の一端側から他端側に至る範囲の周壁が固定金型３ａによって一定の外径に規制されているので、管素材１の一端側周壁の内径が、該管素材１の他端側周壁の内径より大径となるように塑性変形される。

これにより、管素材１の周壁全長が一定の外径に保たれたまま、該管素材１の一端側周壁が中央部周壁から他端側周壁に至る範囲の周壁の肉厚より薄くなるように形成される。また、管素材１の塑性変形によって、該管素材１の全長が長手方向に引き伸ばされる。

矢通し加工が完了した後、マンドレル３ｃを、管素材１の一端側内部から抜き取り、押え金型３ｂを、固定金型３ａから離間させて挟持解除した後、管素材１を固定金型３ａから抜き取れば、矢通しが完了した管素材１を次の鍔落し工程へ移行することができる。

なお、鍔出し工程にて鍔部１ａが形成された管素材１を、前記押圧型プレス装置２の固定金型２ａに装填したまま、矢通し装置３のマンドレル３ｃを固定金型３ａと押え金型３ｂで挟持された管素材１の内部に圧入して、該管素材１の一端側周壁を、中央部周壁及び他端側周壁の肉厚より薄くなるように形成してもよい。
続いて、矢通し工程にて管素材１の加工が完了した後、次の鍔落し工程にて鍔落し加工を行う。

鍔落し工程は、図４に示すように、切削刃４ａを有する鍔落し装置４を備えている。
該鍔落し装置４は、鍔出し工程にて管素材１の一端側外周縁に形成された鍔部１ａを切削刃４ａにより切削して、管素材１の一端側から他端側に至る周壁全長を、一端側から他端側に向けて同一の外径に切削加工する（図中左側）。

つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材１を、該管素材１の軸芯を中心として一方向（図中矢印で示す方向）へ高速回転させる。同時に、管素材１の外周面に押し付けられた切削刃４ａを、該管素材１の外周面に沿って長手方向へ移動させながら、管素材１の一端側外周縁に形成された鍔部１ａを切削して除去する（図中右側）。

鍔落し加工が完了した後、切削刃４ａを、管素材１の一端側外周縁から離間させ、図示しない支持手段による管素材１の支持を解除すれば、鍔落しが完了した管素材１を次の第１の成形工程へ移行することができる。また、管素材１の鍔部１ａを剪断により除去してもよい。

続いて、鍔落し工程にて管素材１の加工が完了した後、次の第１の成形工程にて成形を行う。
なお、前記鍔落し工程以降の後工程では、管素材１を、一端側と他端側とが上下逆向きとなるように反転して加工する方法を説明する。

第１の成形工程は、図５に示すように、固定金型５ａとマンドレル５ｂとからなる第１の成形装置５を備えている。
該第１の成形装置５は、鍔落し工程にて鍔部１ａが切除された管素材１を固定金型５ａに装填した後（図中左側）、棒状又は軸状のマンドレル５ｂを、固定金型５ａに装填された管素材１の内部に対し他端側（図中上端側）から一端側（図中下端側）に向けて長手方向に圧入する。
かつ、管素材１の他端側から中央部に至る範囲の周壁を、管素材１の長手方向と直交する方向に向けて外側へ塑性変形させ、該管素材１の軸中心から外周側に向けて径方向に拡張する（図中右側）。

つまり、管素材１の他端側周壁から中央部周壁に至る範囲の周壁を、該管素材１の軸芯を中心として、一方の対向する幅広側周壁の肉厚より、他方の対向する幅狭側周壁の肉厚が厚くなるように塑性変形する。
かつ、一方の対向する幅広側周壁間の間隔より、他方の対向する幅狭側周壁間の間隔が狭くなるような楕円形状の断面に成形する（図６の左上に示すヨーク成形部１ｂの水平断面図参照）。
これにより、管素材１の他端側に、ヨークシャフトＡ１のヨーク部Ａ４となる楕円形状のヨーク成形部１ｂが一体的に成形される。

ヨーク成形部１ｂの成形が完了した後、マンドレル５ｂを、管素材１の他端側内部から抜き取り、管素材１を、固定金型５ａから抜き取れば、成形が完了した管素材１を次の成形部切削工程へ移行することができる。
続いて、第１の成形工程にて管素材１の成形が完了した後、次の成形部切削工程にて切削加工を行う。

成形部切削工程は、図６に示すように、切削刃６ａを有する成形部切削装置６を備えている。
該成形部切削装置６は、第１の成形工程にて成形された管素材１のヨーク成形部１ｂの周壁外面（図中左側の点線部分）を切削刃６ａにより切削して、管素材１の他端側周壁から中央部周壁に至る範囲のヨーク成形部１ｂの周壁外面を、該管素材１の一端側周壁の外径とほぼ同径となるように加工する。

つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材１を、該管素材１の軸芯を中心として一方向（図中矢印で示す方向）へ高速回転させる。同時に、管素材１の外周面に押し付けられた切削刃６ａを、該管素材１のヨーク成形部１ｂの外周面に沿って長手方向へ移動させる（図中左側）。

ヨーク成形部１ｂの短径方向に対向する周壁は切削せず、該ヨーク成形部１ｂの長径方向に対向する周壁外面を、該管素材１の中央部周壁或いは一端側周壁より外側に突出する厚み分だけ切削して除去する。
要するに、ヨーク成形部１ｂの周壁内面を、長手方向から見て楕円形状に成形したまま、管素材１の周壁全長を、一端側から他端側に向けて同一の外径となるように切削加工する（図中右側）。

これにより、後述する第２の成形工程にて管素材１のヨーク成形部１ｂを成形する際に、割れや亀裂等がヨーク成形部１ｂに生じることがなく、成形が簡単且つ容易に行える。また、ヨーク成形部１ｂの強度を低下させることなく軽量化することができる。

ヨーク成形部１ｂの切削が完了した後、切削刃６ａを、管素材１の他端側外周面から離間させ、図示しない支持手段による管素材１の支持を解除すれば、切削が完了した管素材１を次の未成形部切削工程へ移行することができる。
続いて、成形部切削工程にて管素材１の切削加工が完了した後、次の未成形部切削工程にて切削加工を行う。

未成形部切削工程は、図７に示すように、切削刃７ａを有する未成形部切削装置７を備えている。
該未成形部切削装置７は、成形部切削工程にて切削されなかった管素材１の未成形側周壁外面（図中下端側）を切削刃７ａにより切削して、管素材１の中央部周壁から一端側周壁に至る範囲の周壁を、該管素材１の他端側周壁の外径より小径となるように加工する。

つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材１を、該管素材１の軸芯を中心として一方向（図中矢印で示す方向）へ高速回転させる。同時に、管素材１の外周面に押し付けられた切削刃７ａを、該管素材１の一端側外周面に沿って長手方向へ移動させながら、管素材１の未成形側筒状部１ｃの周壁外面を、成形部切削工程にて切削加工された管素材１の他端側周壁の外径より小径となるように切削して除去する（図中左側）。

これにより、管素材１の一端側には、ヨークシャフトＡ１のシャフト部Ａ２となる筒状部１ｃが一体的に成形される（図中右側）。
また、後述する第２の絞り工程にて管素材１の筒状部１ｃを絞り加工する際に、管素材１の中央部周壁及び一端側周壁に割れや亀裂等が生じることがなく、絞り加工が簡単且つ容易に行える。さらにまた、筒状部１ｃの強度を低下させることなく軽量化することができる。この結果、ヨークシャフトＡ１の軽量化が図れる。

未成形部の切削が完了した後、切削刃７ａを、管素材１の一端側外周面から離間させ、図示しない支持手段による管素材１の支持を解除すれば、切削が完了した管素材１を次の第１の絞り工程へ移行することができる。
続いて、未成形部切削工程にて管素材１の切削加工が完了した後、次の第１の絞り工程にて絞り加工を行う。

第１の絞り工程は、図８に示すように、段付き芯金８ａとダイス８ｂからなる第１の絞り装置８を備えている。
該第１の絞り装置８は、未成形部切削工程にて切削加工された管素材１の内部に、段付き芯金８ａを該管素材１のヨーク成形部１ｂ側（図中上端側）から挿入した後、該管素材１の一端側周壁から中央部周壁に至る範囲の筒状部１ｃの周壁をダイス８ｂにより縮径方向に塑性変形させながら、該芯金８ａの中径部８ｄ外面に押し付けて所望する径に絞り加工する。

芯金８ａの上端側には、第１の成形工程にて成形された管素材１のヨーク成形部１ｂの内周面と同径となる大径部８ｃが形成されている。また、芯金８ａの中央部から下端側に至る部分には、該芯金８ａの大径部８ｃより小径に形成され、筒状部１ｃの周壁を、前記大径部８ｃより小径に絞り込み規制するための中径部８ｄが形成されている。

つまり、第１の絞り装置８の芯金８ａを、未成形部切削工程にて加工された管素材１の内部に対し該管素材１のヨーク成形部１ｂ側から筒状部１ｃ側に向けて長手方向に挿入する（図中左側）。

芯金８ａの大径部８ｃの外面を、管素材１のヨーク成形部１ｂの内周面に押し付けて、ヨーク成形部１ｂの周壁を、前記第１の成形工程にて成形加工された外径及び内径に規制する。また、芯金８ａの中径部８ｄを、管素材１の軸中心に対し長手方向に挿入された位置に保持する。

この後、ダイス８ｂを、管素材１の外周面に沿って一端側から中央部に向けて長手方向へ移動させながら、筒状部１ｃの周壁を、ダイス８ｂによって管素材１の外周側から軸中心に向けて縮径方向に塑性変形させる。

このとき、管素材１の筒状部１ｃの周壁が芯金８ａの中径部８ｄ外面に押し付けられ、該中径部８ｄより小径に絞り込まれないように規制される。
これにより、管素材１の他端側周壁（図中上端側）を絞り加工することなく、該管素材１の筒状部１ｃの周壁が、芯金８ａの大径部８ｃより小径に絞り加工される（図中右側）。

絞り加工が完了した後、ダイス８ｂを、管素材１の他端側外周側から抜き取り、芯金８ａを、管素材１の他端側開口部から引き抜けば、絞り加工が完了した管素材１を次の焼鈍工程へ移行することができる。
続いて、第１の絞り工程にて管素材１の絞り加工が完了した後、次の焼鈍工程にて焼鈍処理を行う。

焼鈍工程は、図９に示すように、焼鈍処理するための焼鈍室９ａを有する焼鈍装置９を備えている。
該焼鈍装置９は、第１の絞り工程にて絞り加工された管素材１を、焼鈍室９ａ内に扉９ｂを開放して搬入した後、管素材１の全体を均一に加熱して焼鈍処理（図中の矢印参照）する。

つまり、焼鈍室９ａ内に搬入された管素材１の全体を焼鈍高温で均一に加熱することにより、焼鈍工程以前の工程にて加工した際に生じた管素材１の歪みを取り除くことができる。また、ボンデ工程以降の工程にて加工する際に、管素材１に割れや亀裂等が生じるのを防止することができる。

焼鈍処理が完了した後、管素材１を、焼鈍室９ａから扉９ｂを開放して取り出せば、焼鈍処理が完了した管素材１を次のボンデ工程へ移行することができる。
続いて、焼鈍加工にて管素材１の焼鈍処理が完了した後、次のボンデ工程にてボンデ処理を行う。

ボンデ工程は、図１０に示すように、ボンデ処理するためのボンデ槽１０ａを有するボンデ装置１０を備えている。
該ボンデ装置１０は、焼鈍加工にて焼鈍処理された管素材１を、ボンデ槽１０ａに貯液されたリン酸塩皮膜液１０ｂに浸漬して、管素材１の表面全体（周壁の内面及び外面）にリン酸化合物の層１０ｃ（又は膜）を均一に形成する（図１０のａ部に示す拡大縦断面図参照）。

つまり、化学反応によって管素材１の表面全体がリン酸化合物の層１０ｃによって均一に覆われるので、管素材１の表面に錆が発生しにくくなる。また、ボンデ工程以降の工程にて管素材１を加工する際に、加工用の金型が破損するのを防止することができる。

ボンデ処理が完了した後、管素材１を、ボンデ槽１０ａのリン酸塩皮膜液１０ｂから取り出して水洗い洗浄すれば、ボンデ処理が完了した管素材１を次の第２の絞り工程へ移行することができる。

なお、本実施例では、リン酸亜鉛皮膜液を、リン酸塩皮膜液１０ｂとして使用している。また、リン酸塩皮膜液１０ｂを、管素材１の表面全体に吹き付けてボンデ処理してもよい。
続いて、ボンデ工程にて管素材１のボンデ処理が完了した後、次の第２の絞り工程にて絞り加工を行う。

第２の絞り工程は、図１１に示すように、段付き芯金１１ａとダイス１１ｂとからなる第２の絞り装置１１を備えている。
該第２の絞り装置１１は、ボンデ工程にてボンデ処理された管素材１の内部に、段付き芯金１１ａを該管素材１の他端側開口部（図中上端側）から挿入した後、該管素材１の筒状部１ｃの先端側周壁を、ダイス１１ｂにより管径が小さくなる方向に塑性変形させながら、該芯金１１ａの小径部１１ｅ外面に押し付けて所望する径に絞り加工する。

芯金１１ａの上端側には、第１の成形工程にて成形されたヨーク成形部１ｂの内周面と同径となる大径部１１ｃが形成されている。また、芯金１１ａの中央部には、管素材１の中央部内周面と同径となる中径部１１ｄが形成されている。

さらに、芯金１１ａの下端側には、該芯金１１ａの中径部１１ｄより小径に形成され、管素材１の筒状部１ｃの先端側周壁を、前記中径部１１ｄより小径に絞り込み規制するための小径部１１ｅが形成されている。また、小径部１１ｅの外周面には、管素材１の一端側周壁内面に沿ってスプラインを加工するためのオス型部１１ｆが形成されている。

つまり、第２の絞り装置１１の芯金１１ａを、ボンデ工程にてボンデ処理された管素材１の内部に対し該管素材１の他端側開口部から一端側開口部に向けて長手方向に挿入する（図中左側）。

芯金１１ａの大径部１１ｃの外面を、管素材１のヨーク成形部１ｂの内周面に押し付け、芯金１１ａの中径部１１ｄ外面を管素材１の中央部内周面に押し付けて、管素材１のヨーク成形部１ｂを、前記第１の成形工程及び第１の絞り工程にて加工された外径及び内径に規制する。また、芯金１１ａの小径部１１ｅを、管素材１の軸中心に対し長手方向に挿入された位置に保持する。

この後、ダイス１１ｂを、管素材１の外周面に沿って一端側から中央部に向けて長手方向へ移動させながら、筒状部１ｃの先端側周壁を、ダイス１１ｂによって管素材１の外周側から軸中心に向けて縮径方向に塑性変形させて小径に絞込み加工する（図中右側）。

このとき、筒状部１ｃの先端側周壁が芯金１１ａの小径部１１ｅ外面に押し付けられ、該小径部１１ｅより小径に絞り込まれないように規制される。かつ、筒状部１ｃの先端側周壁内面が小径部１１ｅのオス型部１１ｆに押し付けられるので、筒状部１ｃの先端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインのメス型部１ｄが形成される（図１２の左側に示す断面図参照）。

この結果、管素材１の一端側には、ヨークシャフトＡ１のシャフト部Ａ２が一体的に成形され、管素材１の中央部には、ヨークシャフトＡ１のロアチューブ部Ａ３が一体的に成形される。また、ロアチューブ部Ａ３と後述するヨーク部Ａ４の間は、ロアチューブ部Ａ３からヨーク部Ａ４に向けて徐々に大径となる円錐形状に成形される。

絞り加工が完了した後、ダイス１１ｂを、管素材１の一端側外周側から抜き取り、芯金１１ａを、管素材１の他端側開口部から引き抜けば、絞り加工が完了した管素材１を次の第２の成形工程へ移行することができる。
なお、スウェージング加工法を用いて、管素材１の一端側周壁内面に沿ってスプラインのメス型部１ｄを加工してもよい。

続いて、第２の絞り工程にて管素材１の絞り加工が完了した後、次の第２の成形工程にて成形を行う。
なお、次の第２の成形工程では、第２の絞り工程にて絞り加工された管素材１を、管素材１の他端側が下方で一端側が上方となるように保持して成形する方法を説明する。

第２の成形工程は、図１２の（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形金型１２ａと、幅広金型１２ｂと、幅狭金型１２ｃとからなる第２の成形装置１２を備えている。
該第２の成形装置１２は、第１の成形工程にて成形された管素材１のヨーク成形部１ｂ内部に矩形金型１２ａを挿入した後、ヨーク成形部１ｂの前後幅広面に一対の幅広金型１２ｂを押し付け、同ヨーク成形部１ｂの左右幅狭面に一対の幅狭金型１２ｃを押し付けて、ヨーク成形部１ｂを長手方向と直交する方向に加圧する。

これにより、ヨーク成形部１ｂを、管素材１の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、図中上方から見て矩形状の断面に成形する（図１２のｂ参照）。
つまり、ヨーク成形部１ｂの周壁を、該管素材１の軸芯を中心として、前後に対向する幅広側周壁の肉厚が薄く、左右に対向する幅狭側周壁の肉厚が前後の周壁より厚くなるような矩形状の断面形状に塑性変形する。

かつ、ヨーク成形部１ｂの前後に対向する周壁幅が広く、左右に対向する周壁幅が前後の周壁幅より狭くなるような矩形状の断面に成形する。かつ、ヨーク成形部１ｂの左右幅狭面を平坦に成形する。

管素材１のヨーク成形部１ｂを矩形状に成形する作業が完了した後、矩形金型１２ａを、管素材１の他端側開口部から抜き取り、幅広金型１２ｂ及び幅狭金型１２ｃを、管素材１の他端側外面から離間すれば、成形が完了した管素材１を次の切揃え工程へ移行することができる。
続いて、第２の成形工程にて管素材１の成形が完了した後、次の切揃え工程にて切揃え加工を行う。

切揃え工程は、図１３に示すように、切揃え刃１３ａを有する切揃え装置１３を備えている。
該切揃え装置１３は、第２の成形工程にて成形された管素材１のヨーク成形部１ｂ及び筒状部１ｃの端部を切揃え刃１３ａにより切除して、管素材１の一端側及び他端側を、該管素材１の長手方向（又は軸方向）と直交する面と平行して平坦な端面に切り揃える。

つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材１を、該管素材１の軸芯を中心として一方向（図中矢印で示す方向）へ高速回転させる（図中右側）。同時に、管素材１の一端側外周縁及び他端側外周縁に近接された上下の切揃え刃１３ａを、該一端側外周縁及び他端側外周縁に沿って軸中心方向へ移動させながら、管素材１の一端側及び他端側を、該管素材１の長手方向と直交する平坦な端面に切り揃える（図中左側）。

これにより、第１の絞り工程や第２の成形工程にて、管素材１の一端側及び他端側に形成された食み出し部やバリ等が除去され、管素材１の一端側及び他端側を、予め定められた寸法に切り揃えることができる。

切揃え加工が完了した後、切削刃１３ａを、管素材１の一端側外周縁及び他端側外周縁から離間させ、図示しない支持手段による管素材１の支持を解除すれば、切揃えが完了した管素材１を次の切欠き工程へ移行することができる。
続いて、切揃え工程にて管素材１の切揃えが完了した後、次の切欠き工程にて加工を行う。

切欠き工程は、図１４の（ｃ）、（ｄ）と、図１５の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すように、切欠き金型１４ａと受け金型１４ｂとからなる切欠き装置１４を備えている。
該切欠き装置１４は、第１の成形工程にて成形された管素材１のヨーク成形部１ｂに切欠き金型１４ａを挿入し、ヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁の角隅部外面に一対の受け金型１４ｂを押し付けた後、ヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁と他方の幅広側周壁に、側面から見てＵ字状の切欠き部１ｅを切欠き加工する。

先ず、管素材１のヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁に切欠き部１ｅを切欠き加工する際は、図１４の（ｃ）、（ｄ）に示すように、管素材１のヨーク成形部１ｂに、該ヨーク成形部１ｂの左右に対向する幅狭側周壁の対向面間より幅狭に形成されたＵ字状の切欠き金型１４ａを挿入する。
このとき、切欠き金型１４ａを、一方の幅広側周壁の内面と対向して後述する切欠き部１ｅの一部が切欠き形成される長さだけ挿入する。

一方の幅広側周壁の角隅部外面に、一対の受け金型１４ｂを押し付けて支持した後、切欠き金型１４ａを、一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ移動させて、該幅広側周壁の一部（図１５の（ｅ）に示す番号１の部分）を厚み方向に切欠き加工する。
これにより、ヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁に、後述する切欠き部１ｅの一部が切欠き形成される。

さらに、切欠き金型１４ａを、切欠き部１ｅの残り部分が剪断される長さだけ挿入した後、前記と同様に、切欠き部１ｅの残り部分（図１５の（ｅ）に示す番号２の部分）に相当する幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工する。
これにより、ヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁に、図１５の（ｅ）に示す番号１の部分と、番号２の部分とからなるＵ字状の切欠き部１ｅが切欠き加工される。

次に、ヨーク成形部１ｂの他方の幅広側周壁に切欠き部１ｅを切欠き加工する際は、切欠き金型１４ａを、矩形を有するヨーク成形部１ｂの内部に対し他方の幅広側周壁の内面と対向して、後述する切欠き部１ｅの全部（図１５の（ｆ）に示す番号３の部分）が切欠き加工される長さだけ挿入する。

他方の幅広側周壁の角隅部外面に、一対の受け金型１４ｂを押し付けて支持した後、切欠き金型１４ａを、他方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ移動させて、ヨーク成形部１ｂの他方の幅広側周壁に、Ｕ字状の切欠き部１ｅ（図１５の（ｆ）に示す番号３の部分）を一挙に切欠き加工する。

Ｕ字状の切欠き部１ｅを、ヨーク成形部１ｂの対向する幅広側周壁に切欠き加工した後（図１５の（ｇ）参照）、切欠き済みの切欠き金型１４ａを、管素材１の他端側内部（アーム成形部）から抜き取り、一対の受け金型１４ｂを、管素材１の角隅部外面から離間すれば、切欠きが完了した管素材１を次の穴開け工程へ移行することができる。

続いて、切欠き工程にて管素材１の切欠きが完了した後、次の穴開け工程にて加工を行う。また、切欠き部１ｅを切欠き加工した後、ヨーク成形部１ｂの対向する幅狭側周壁の先端側が滑らかなＲ形状に加工される。

なお、ヨーク成形部１ｂの一方の幅広側周壁に、Ｕ字状の切欠き部１ｅを一挙に切欠き加工してもよい。また、前記切欠き工程では、切欠き部１ｅを、ヨーク成形部１ｂの幅広側周壁に対し長手方向に分割して切欠き加工するが、幅広側周壁に対し幅方向に分割して切欠き加工してもよい。

穴開け工程は、図１６に示すように、ドリル１６ａを有する穴開け装置１６を備えている。
該穴開け装置１６は、第１の成形工程にて成形されたヨーク成形部１ｂの一方の幅狭側周壁と他方の幅狭側周壁に、ドリル１６ａを高速回転させながら管素材１の長手方向と直交する方向に突き刺して、図中横方向から見て丸形状の孔部１ｆを、一方の幅狭側周壁と他方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する。

先ず、図示しない支持手段によって支持された管素材１のヨーク成形部１ｂの一方の幅狭側周壁に、穴開け装置１６のドリル１６ａを高速回転させながら厚み方向に貫通させて、丸形状の孔部１ｆを、一方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する（図中左側）。

この後、ヨーク成形部１ｂの他方の幅狭側周壁に、穴開け装置１６のドリル１６ａを高速回転させながら厚み方向に貫通させて、丸形状の孔部１ｆを、他方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する（図１６の右側及び同図の左上に示すヨーク成形部１ｂの水平断面図参照）。
これにより、管素材１の他端側（図中上端側）には、ヨークシャフトＡ１のＵ字状を有するヨーク部Ａ４が一体的に成形されることになる。

ヨーク成形部１ｂの対向する幅狭側周壁に丸形状の孔部１ｆを穴開け加工する作業が完了した後、ドリル１６ａをヨーク成形部１ｂの孔部１ｆから抜き取れば、図１及び図１６の右側に示すヨークシャフトＡ１の製造が完了する。

以上のように、中空形状に形成された１本の金属製の管素材１を加工して、シャフト部Ａ２と、ロアチューブ部Ａ３と、ヨーク部Ａ４とが一体的に成形されたヨークシャフトＡ１を製造するので、ヨークシャフトＡ１の強度が部分的に弱くなることがなく、ヨークシャフトＡ１として高い強度を確保することができる。

また、シャフト部Ａ２と、ロアチューブ部Ａ３と、ヨーク部Ａ４を別々に加工するか、各部を一体的に溶接するような手間及び作業が省けるので、ヨークシャフトＡ１を製造する作業が簡単且つ容易に行える。また、製造に要する時間が大幅に短縮されるだけでなく、製造時の工程数や部品数が少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の絞り工程は、実施例の第１及び第２の絞り工程に対応し、
以下同様に、
成形工程は、第１及び第２の成形工程に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。

Ａ１…ヨークシャフト
Ａ２…シャフト部
Ａ３…ロアチューブ部
Ａ４…ヨーク部
１…管素材
１ａ…鍔部
１ｂ…ヨーク成形部
１ｃ…筒状部
１ｄ…メス型部
１ｅ…切欠き部
１ｆ…孔部
２…押圧型プレス装置
３…矢通し装置
４…鍔落し装置
５…第１の成形装置
６…成形部切削装置
７…未成形部切削装置
８…第１の絞り装置
９…焼鈍装置
１０…ボンデ装置
１１…第２の絞り装置
１２…第２の成形装置
１３…切揃え装置
１４…切欠き装置
１６…穴開け装置

Claims (3)

1. 金属製の管素材の一端側に設けられたシャフト部と、該管素材の他端側に設けられたヨーク部とからなるヨークシャフトの製造方法であって、
   前記管素材の一端側から中央部に至る範囲を径外方向に拡張して、該範囲の周壁内面を該管素材の他端側の周壁内面の内径より大径で、該範囲の周壁の肉厚が他端側の周壁よりも薄くなるように加工する矢通し工程と、
   前記管素材の周壁外面を所望する厚み分だけ切削する切削工程と、
   前記管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してシャフト部を形成するとともに、該管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインを加工する絞り工程と、
   前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形して矩形状のヨーク成形部を成形する成形工程と、
   前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁の対向面間よりも幅狭に形成したＵ字状の切欠き金型を、前記ヨーク成形部の内部に対してＵ字状の切欠き部における第１の部分が剪断される挿入位置まで挿入し、該ヨーク成形部の一方の幅広側周壁の角隅部外面に、該一方の幅広側周壁の角隅部外面を支持する一対の受け金型を前記切欠き金型の通過が許容される間隔に隔てて押し付けた後、
   前記切欠き金型を、前記一対の受け金型で支持した前記一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記一方の幅広側周壁における前記第１の部分を厚み方向に切欠き加工し、
   前記切欠き金型を、前記切欠き部における第１の部分よりも奥の第２の部分が剪断される挿入位置まで挿入した後、前記一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記一方の幅広側周壁における前記第２の部分を厚み方向に切欠き加工して、前記Ｕ字状の切欠き部を前記一方の幅広側周壁に形成するとともに、
   前記Ｕ字状の切欠き金型を、前記ヨーク成形部の内部に対して前記Ｕ字状の切欠き部における全体が剪断される挿入位置まで挿入し、該ヨーク成形部の他方の幅広側周壁の角隅部外面に、該他方の幅広側周壁の角隅部外面を支持する一対の受け金型を前記切欠き金型の通過が許容される間隔に隔てて押し付けた後、
   前記切欠き金型を、前記一対の受け金型で支持した前記他方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ内側から外側に移動させ、前記他方の幅広側周壁における前記切欠き部の全体に相当する部分を厚み方向に切欠き加工して、前記Ｕ字状の切欠き部を前記他方の幅広側周壁に形成する切欠き工程と、
   前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁に、該ヨーク成形部の幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部を形成する穴開け工程と、を備えた
   ヨークシャフト製造方法。
2. 前記切削工程と前記絞り工程の間に、前記管素材に生じた歪みを除去するための焼鈍処理を行う焼鈍工程と、該管素材の表面全体にリン酸化合物の層を均一に形成するためのボンデ処理を行うボンデ工程とを備えた
   請求項１に記載のヨークシャフト製造方法。
3. 前記切削工程の前段に、前記管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、該管素材の他端側に楕円形状のヨーク成形部を成形する工程を備えた
   請求項１に記載のヨークシャフト製造方法。
   

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