JP2012016732A - 十字軸継手の製造方法およびその製造方法に用いるパンチ - Google Patents

Abstract

【課題】パンチの欠け発生を防止して、パンチの長寿命化を図り得るようにした十字軸継手の製造方法を提供する。
【解決手段】パンチ１０は、軸受カップの底面に押圧して放射方向に延びる複数の油溝を形成するものであり、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となる複数の凸条部１１を有する。凸条部１１の内周側端部は、隣接する凸条部１１の内周側端部とリング状の内側繋ぎ部１２により繋がっており、凸条部１１の外周側端部は、隣接する凸条部１１の外周側端部とリング状の外側繋ぎ部１３により繋がっている。これにより、凸条部１１の内周側端部および外周側端部の両端部の強度が高められている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば自動車のステアリング装置等に組み込まれる十字軸継手の製造方法に関する。

自動車のステアリング装置等に使用されるユニバーサルジョイントとして、一般に十字軸継手が使用されている。この十字軸継手は、例えば、特許文献１に開示されているように、クロス軸の各軸部に、円筒部と底部とからなる軸受カップの円筒部を嵌め込み、二股状となった一対のヨークの各端部に設けられた孔に、軸受カップをそれぞれ嵌合して構成されている。

そして、軸受カップには、焼き付き対策として、底部内面に、放射方向に延びる複数の油溝や油溜まりとなる複数のディンプルを設けたり、底部内面とクロス軸の軸部先端面との間に樹脂製のワッシャを配設したりしている。この場合、油溝やディンプルは、軸受カップの底部内面にパンチで塑性変形加工を施すことにより形成されるものであり、比較的低コストとなる。一方、樹脂製のワッシャを採用する場合には、部品点数が増える分、高コストとなる。

特開２００４−６８８７１号公報

ところで、上記のように、軸受カップの底部内面に放射方向に延びる複数の油溝を形成する場合、図７に示すような厚肉円筒状のパンチ１０Ａが用いられている。このパンチ１０Ａの軸方向一方側の端面には、油溝を形成する放射方向に延びる複数の凸条部１１Ａが設けられている。この場合、凸条部１１Ａは、外周側に向かうにつれて幅広となるように形成されており、その押圧面（凸条部１１Ａの突出先端面）は平面にされている。

ところが、このパンチ１０Ａを用いて、軸受カップの底部内面に油溝を形成する際には、パンチ１０Ａに欠けが発生してしまい、良好な油溝を形成できなくなることがある。通常、パンチ１０Ａは、ワークに対して垂直に加圧されるため、パンチ１０Ａの欠けは発生し難いが、ワークの形状バラツキ等によりパンチの最弱部に何らかの荷重負荷が発生することによって、パンチ１０Ａの欠けが発生するものと考えられる。なお、量産時には、パンチ１０Ａに欠けが発生するため、パンチの定期交換が実施されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パンチの欠け発生を防止して、パンチの長寿命化を図り得るようにした十字軸継手の製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する請求項１に係る発明の構成上の特徴は、
クロス軸の各軸部に、円筒部と底部とからなる金属製の軸受カップの前記円筒部を嵌め込み、二股状となった一対のヨークの各端部に設けられた孔に、前記軸受カップをそれぞれ嵌合して構成される十字軸継手の前記軸受カップに対して、前記底部の内面にパンチを押圧して放射方向に延びる複数の油溝を形成する十字軸継手の製造方法において、
前記パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、それぞれの前記凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、前記パンチは、前記凸条部の内周側端部が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記パンチは、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記軸受カップの底部内面と前記パンチの押圧面とが対向するように前記軸受カップと前記パンチを同軸上に配置した状態において、前記凸条部の外周側端部と前記底部内面との離間距離が、前記凸条部の内周側端部と前記底部内面との離間距離よりも小さくされていることである。

請求項１に係る発明によれば、パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する凸条部の端部と繋がっているので、凸条部の強度の低い内周側端部および外周側端部の強度を格段に高めることができる。これにより、パンチの欠け発生を効果的に防止して、パンチの長寿命化を図ることができる。

本発明において、隣接する凸条部の端部同士が繋げられているのは、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方とされている。すなわち、内周側端部同士のみ繋げる場合と、外周側端部同士のみ繋げる場合と、内周側端部および外周側端部の両方を繋げる場合の何れでもよい。また、凸条部の内周側端部および外周側端部は、周方向の一方側に隣接する凸条部の端部と繋がるようにしても、周方向両側に隣接する凸条部の端部と繋がるようにしてもよいが、パンチの欠け発生をより確実に防止するためには、周方向両側に隣接する凸条部の端部と繋がるようにするのが好ましい。

請求項２に係る発明によれば、それぞれの凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、パンチは、凸条部の内周側端部が隣接する凸条部の端部と繋がっている。すなわち、それぞれの凸条部が、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成されている場合には、外周側端部の強度に比べて内周側端部の強度の方が低くなるため、最弱部となる内周側端部同士を繋げるようにすることにより、パンチの欠け発生をより効果的に防止することができる。そのため、パンチの長寿命化をより確実に図ることができる。

なお、軸受カップの底部内面に放射方向に延びるように形成される油溝は、油溝の両側面が互いに平行に延びるように形成されている場合に比べて、油溝の両側面が放射線に沿って延びるように形成されている方が、有効潤滑面の範囲を広くすることができる。そのため、本発明においては、油溝を形成するパンチの凸条部が、外周側に向かうにつれて幅広となるように形成されている。

請求項３に係る発明によれば、パンチは、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する凸条部の端部と繋がっている。すなわち、本発明においては、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方は、全周にわたって繋がっているので、内周側端部および外周側端部の少なくとも一方の強度をより確実に高めることができる。そのため、パンチの欠け発生をより確実に防止することができるので、パンチの長寿命化をより確実に図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、軸受カップの底部内面とパンチの押圧面とが対向するように軸受カップとパンチを同軸上に配置した状態において、凸条部の外周側端部と底部内面との離間距離が、凸条部の内周側端部と底部内面との離間距離よりも小さくされている。そのため、パンチをワークに押圧させる際に、最弱部となる内周側端部よりも先に、外周側端部をワークに当接させることができる。これにより、ワークの形状バラツキ等による偏荷重は、先に当接する外周側端部のみに影響し、強度の低い内周側端部には影響しないので、パンチの欠け発生をより有利に防止して、パンチの長寿命化を図ることができる。

実施形態１に係る十字軸継手の製造方法に用いるパンチの斜視図である。 実施形態１に係る十字軸継手の製造方法により油溝が形成された軸受カップの斜視図である。 実施形態１に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。 実施形態２に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。 実施形態３に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。 従来の十字軸継手の製造方法に用いるパンチの斜視図である。

以下、本発明の十字軸継手の製造方法を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔実施形態１〕
本実施形態１に係る十字軸継手の製造方法について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る十字軸継手の製造方法に用いるパンチの斜視図である。図２は、その製造方法により油溝が形成された軸受カップの斜視図である。図３は、その製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。

本実施形態の十字軸継手の製造方法は、自動車のステアリング装置等においてユニバーサルジョイントとして使用される前記十字軸継手の構成部品である軸受カップ２０に対して、パンチ１０を押圧させることにより油溝２３を形成するものである。本実施形態の製造方法が適用される軸受カップ２０は、図２に示すように、円筒部２１と底部２２とからなり、金属材料により有底円筒状に形成されている。この軸受カップ２０の底部２２内面の中央部に、パンチ１０を押圧することによって放射方向に延びる複数の油溝２３が形成される。

本実施形態の製造方法に用いられるパンチ１０は、図１に示すように、所定の金属材料により厚肉円筒状に形成されており、軸方向一方側（図１の左側）の端面が、油溝２３を形成する押圧面となっている。この押圧面には、軸中心側から放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となる複数の凸条部１１が設けられている。すなわち、この凸条部１１は、凸条部１１の両側面が、軸中心から放射方向に延びる放射線に沿って延びるように形成されていることにより、外周側に向かうにつれて幅広となるように形成されている。

そして、凸条部１１の内周側端部は、周方向両側に隣接する凸条部１１の内周側端部とリング状の内側繋ぎ部１２により全周に亘って繋がっているとともに、凸条部１１の外周側端部は、周方向両側に隣接する凸条部１１の外周側端部とリング状の外側繋ぎ部１３により全周に亘って繋がっている。これにより、凸条部１１の内周側端部および外周側端部の両端部の強度が格段に高められている。特に、凸条部１１の内周側端部は、外周側端部に比べて幅が狭いことから最弱部となるので、強度が大幅に向上している。

また、凸条部１１は、図３に示すように、外周側に向かうにつれて突出高さが高くなるように形成されている。本実施形態の場合、凸条部１１の根元１１ａは、パンチ１０の軸直角方向に広がる平面上に位置し、凸条部１１の突出先端面（押圧面）１１ｂは、内周側から外周側に向かうにつれて軸方向外方へ突出するように傾斜している。すなわち、凸条部１１の根元１１ａおよび突出先端面１１ｂのうち、突出先端面１１ｂのみが傾斜するようにしている。これにより、軸受カップ２０の底部２２内面とパンチ１０の押圧面とが対向するように軸受カップ２０とパンチ１０を同軸上に配置した状態において、凸条部１１の外周側端部と底部２２内面との離間距離が、凸条部１１の内周側端部と底部２２内面との離間距離よりも小さくされている。また、凸条部１１の根元１１ａに沿って形成される軸受カップ２０側の被押圧面２３ａは、軸受カップ２０の軸直角方向に広がる平面上に位置している。

上記のように構成されたパンチ１０は、所定の成形装置（図示せず）に装着され、軸受カップ２０の底部２２内面に対する油溝２３の形成に用いられる。すなわち、このパンチ１０は、駆動部（図示せず）により凸条部１１の押圧面が軸受カップ２０の底部２２内面に押圧される。これにより、軸受カップ２０の底部２２内面には、凸条部１１と符合する形状を有する放射方向に延びる複数の油溝２３と、内側繋ぎ部１２と符合する形状を有するリング状の内側繋ぎ溝２４と、外側繋ぎ部１３と符合する形状を有するリング状の外側繋ぎ溝２５が形成される。

このとき、図３に示すように、凸条部１１の外周側端部と底部２２内面との離間距離が、凸条部１１の内周側端部と底部２２内面との離間距離よりも小さくされているので、凸条部１１の最弱部となる内周側端部よりも先に、外周側端部が軸受カップ２０の油溝２３形成面に当接する。これにより、ワークの形状バラツキ等による偏荷重は、先に当接する外周側端部のみに影響し、強度の低い内周側端部には影響しないので、パンチ１０の欠け発生がより有利に防止される。

以上のように、本実施形態の十字軸継手の製造方法によれば、パンチ１０は、隣り合う凸条部１１の内周側端部同士がリング状の内側繋ぎ部１２により繋げられるとともに、隣り合う凸条部１１の外周側端部同士がリング状の外側繋ぎ部１３により繋げられているので、凸条部１１の強度の低い内周側端部および外周側端部の強度を格段に高めることができる。これにより、パンチ１０の欠け発生を効果的に防止して、パンチ１０の長寿命化を図ることができる。

特に、本実施形態では、凸条部１１の最弱部となる内周側端部同士が繋げられていることから、パンチ１０の欠け発生をより効果的に防止することができるので、パンチ１０の長寿命化をより確実に実現することができる。さらに、パンチ１０は、凸条部１１の内周側端部および外周側端部のそれぞれの端部が全周に亘って繋げられているため、それぞれの端部の強度をより確実に高めることができる。これにより、パンチの欠け発生をより確実に防止することができ、パンチの長寿命化をより確実に実現することができる。

また、本実施形態では、凸条部１１の外周側端部と底部２２内面との離間距離が、凸条部１１の内周側端部と底部２２内面との離間距離よりも小さくされているため、最弱部となる内周側端部よりも先に、外周側端部をワークに当接させることができる。これにより、ワークの形状バラツキ等による偏荷重は、先に当接する外周側端部のみに影響し、強度の低い内周側端部には影響しないので、パンチ１０の欠け発生をより有利に防止して、パンチ１０の長寿命化を図ることができる。

〔実施形態２〕
図４は、実施形態２に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。実施形態２は、凸条部１１の内周側端部および外周側端部の両方の端部が隣接する凸条部１１の端部と繋がっている点で、実施形態１と同じであるが、下記の点で実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態２の場合には、図４に示すように、凸条部１１の外周側端部と軸受カップ２０の底部２２内面との離間距離と、凸条部１１の内周側端部と底部２２内面との離間距離が略同じである点で、実施形態１と異なる。

また、凸条部１１の根元１１ａは、外周側から内周側に向かうにつれて軸方向内方へ突出するように傾斜し、凸条部１１の突出先端面１１ｂは、パンチ１０の軸直角方向に広がる平面上に位置している点で、実施形態１と異なる。すなわち、凸条部１１の根元１１ａおよび突出先端面１１ｂのうち、根元１１ａのみが傾斜するようにしている。そのため、凸条部１１の根元１１ａに沿って形成される軸受カップ２０側の被押圧面２３ａは、外周側から内周側に向かうにつれて軸方向外方へ突出するように傾斜している。

よって、実施形態２の場合には、軸受カップ２０に嵌め込まれたクロス軸の軸部が軸受カップ２０に対して揺動する際に、クロス軸の軸部端面が軸受カップ２０の底部２２内面において外周側よりも周速の遅い内周側に当接するようになるので、焼き付きの発生を有利に防止することができる。

〔実施形態３〕
図５は、実施形態３に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。実施形態３は、凸条部１１の内周側端部および外周側端部の両方の端部が隣接する凸条部１１の端部と繋がっている点と、凸条部１１の突出先端面１１ｂ根元１１ａが外周側から内周側に向かうにつれて軸方向内方へ突出するように傾斜している点で、実施形態１と同じであるが、下記の点で実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態３の場合には、実施形態２と同様に、凸条部１１の根元１１ａが外周側から内周側に向かうにつれて軸方向内方へ突出するように傾斜している点で、実施形態１と異なる。よって、実施形態３の場合にも、凸条部１１の根元１１ａに沿って形成される軸受カップ２０側の被押圧面２３ａは、外周側から内周側に向かうにつれて軸方向外方へ突出するように傾斜している。これにより、実施形態３の場合にも、実施形態２と同様に、焼き付きの発生を有利に防止することができる。

１０…パンチ、 １１…凸条部、 １１ａ…根元、 １１ｂ…突出先端面（押圧面）、 １２…内側繋ぎ部、 １３…外側繋ぎ部、 ２０…軸受カップ、 ２１…円筒部、 ２２…底部、 ２３…油溝、 ２３ａ…被押圧面、 ２４…内側繋ぎ溝、 ２５…外側繋ぎ溝。

本発明は、例えば自動車のステアリング装置等に組み込まれる十字軸継手の製造方法およびその製造方法に用いるパンチに関する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パンチの欠け発生を防止して、パンチの長寿命化を図り得るようにした十字軸継手の製造方法およびその製造方法に用いるパンチを提供することを解決すべき課題とするものである。

上記課題を解決する請求項１に係る発明の構成上の特徴は、
クロス軸の各軸部に、円筒部と底部とからなる金属製の軸受カップの前記円筒部を嵌め込み、二股状となった一対のヨークの各端部に設けられた孔に、前記軸受カップをそれぞれ嵌合して構成される十字軸継手の前記軸受カップに対して、前記底部の内面にパンチを押圧して放射方向に延びる複数の油溝を形成する十字軸継手の製造方法において、
前記パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、
前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、それぞれの前記凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、前記凸条部の内周側端部が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記軸受カップの底部内面と前記パンチの押圧面とが対向するように前記軸受カップと前記パンチを同軸上に配置した状態において、前記凸条部の外周側端部と前記底部内面との離間距離が、前記凸条部の内周側端部と前記底部内面との離間距離よりも小さくされていることである。
請求項５に係る発明の構成上の特徴は、十字軸継手の軸受カップの底部の内面を押圧して放射方向に延びる複数の油溝を形成するパンチであって、前記パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。
請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項５において、それぞれの前記凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、前記凸条部の内周側端部が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。
請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項５または６において、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることである。

請求項１および請求項５に係る発明によれば、パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する凸条部の端部と繋がっているので、凸条部の強度の低い内周側端部および外周側端部の強度を格段に高めることができる。これにより、パンチの欠け発生を効果的に防止して、パンチの長寿命化を図ることができる。

請求項２および請求項６に係る発明によれば、それぞれの凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、凸条部の内周側端部が隣接する凸条部の端部と繋がっている。すなわち、それぞれの凸条部が、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成されている場合には、外周側端部の強度に比べて内周側端部の強度の方が低くなるため、最弱部となる内周側端部同士を繋げるようにすることにより、パンチの欠け発生をより効果的に防止することができる。そのため、パンチの長寿命化をより確実に図ることができる。

請求項３および請求項７に係る発明によれば、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する凸条部の端部と繋がっている。すなわち、本発明においては、凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方は、全周にわたって繋がっているので、内周側端部および外周側端部の少なくとも一方の強度をより確実に高めることができる。そのため、パンチの欠け発生をより確実に防止することができるので、パンチの長寿命化をより確実に図ることができる。

以下、本発明の十字軸継手の製造方法およびその製造方法に用いるパンチを具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。
〔実施形態１〕
本実施形態１に係る十字軸継手の製造方法およびその製造方法に用いるパンチについて、図１〜図３を参照して説明する。図１は、実施形態１に係る十字軸継手の製造方法に用いるパンチの斜視図である。図２は、その製造方法により油溝が形成された軸受カップの斜視図である。図３は、その製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。

〔実施形態３〕
図５は、実施形態３に係る十字軸継手の製造方法において軸受カップに形成される油溝とパンチの凸条部との関係を示す部分断面図である。実施形態３は、凸条部１１の内周側端部および外周側端部の両方の端部が隣接する凸条部１１の端部と繋がっている点と、凸条部１１の突出先端面１１ｂが外周側から内周側に向かうにつれて軸方向内方へ突出するように傾斜している点で、実施形態１と同じであるが、下記の点で実施形態１と異なる。

Claims (4)

1. クロス軸の各軸部に、円筒部と底部とからなる金属製の軸受カップの前記円筒部を嵌め込み、二股状となった一対のヨークの各端部に設けられた孔に、前記軸受カップをそれぞれ嵌合して構成される十字軸継手の前記軸受カップに対して、前記底部の内面にパンチを押圧して放射方向に延びる複数の油溝を形成する十字軸継手の製造方法において、
   前記パンチは、放射方向に延びる複数の凸条部を押圧面に有し、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることを特徴とする十字軸継手の製造方法。
2. 請求項１において、
   それぞれの前記凸条部は、放射方向に延び外周側に向かうにつれて幅広となるように形成され、
   前記パンチは、前記凸条部の内周側端部が隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることを特徴とする十字軸継手の製造方法。
3. 請求項１または２において、
   前記パンチは、前記凸条部の内周側端部および外周側端部の少なくとも一方が周方向両側に隣接する前記凸条部の端部と繋がっていることを特徴とする十字軸継手の製造方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、
   前記軸受カップの底部内面と前記パンチの押圧面とが対向するように前記軸受カップと前記パンチを同軸上に配置した状態において、前記凸条部の外周側端部と前記底部内面との離間距離が、前記凸条部の内周側端部と前記底部内面との離間距離よりも小さくされていることを特徴とする十字軸継手の製造方法。

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