JP2016017630A - Yoke for universal joint and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an improvement in a yoke that constitutes a cross-shaft universal joint (cardan joint) for connecting torques between rotating shafts constituting a steering device, and a method for manufacturing the yoke.
自動車のステアリング装置は、図8に示す様に構成している。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、この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、前記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。
The steering apparatus for an automobile is configured as shown in FIG. The movement of the steering wheel 1 operated by the driver is transmitted to the input shaft 6 of the steering gear unit 5 via the steering shaft 2, the
この様なステアリング装置に組み込む前記両自在継手3a、3bとして、一般的には、図9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。これら両自在継手3a、3bはそれぞれ、1対のヨーク8a、8b(8c、8d)と、これら両ヨーク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。そして、このうちの一方のヨーク8a(8c)の基部を、前記中間シャフト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、他方のヨーク8b(8d)の基部を、前記ステアリングシャフト2の前端部(前記入力軸6の後端部)に、それぞれトルク伝達可能に結合固定している。尚、前記中間シャフト4は、前記雄軸10と前記雌軸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。
As the two
図10は、前記両自在継手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。この図10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、或いは、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。このうちの基部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10の上下方向)に形成された結合孔14を有する。この結合孔14は、内周面を単なる円筒面とした円孔、若しくは、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。又、前記両腕部13、13は、前記基部12の径方向反対側となる2箇所位置から軸方向片側(図10の上側)に延出する状態で設けられている。これら両腕部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、これら両円孔15、15内には、それぞれ有底円筒状の軸受カップ16、16(図9参照)が内嵌固定される。これと共に、これら両軸受カップ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9参照)の端部が回動自在に支持される。又、互いに対向する前記両腕部13、13の内側面と、前記基部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。
FIG. 10 shows a first example of a conventional structure of a yoke called a vertical insertion type that can be used as one of the
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、このシャフト18の端部を、前記基部12の結合孔14に圧入する(締り嵌めで内嵌する)。尚、この結合孔14をセレーション孔とする場合には、前記シャフト18の端部外周面に雄セレーションを形成する。そして、前記圧入に伴い、この雄セレーションを前記セレーション孔に締め代を持たせて係合さ
せる。次いで、前記基部12の軸方向他側面(図10の下側面)と、前記シャフト18の外周面との間の隅部に溶接を施す事により、これら両面同士の間に溶接金属19を掛け渡す。この結果、前記ヨーク8eの基部12に前記シャフト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。
When the end portion of the
図11は、縦入れ式ヨークの従来構造の第2例を示している。この従来構造の第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、この結合孔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、この張り出し環部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、これら張り出し環部20とシャフト18とを溶接している。
FIG. 11 shows a second example of a conventional structure of a vertically inserted yoke. In the case of the
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、前記張り出し環部20を集中的に加熱する事ができる(この張り出し環部20に加えた熱を、前記基部12aの軸方向中間部側に分散させにくくできる)。この為、この張り出し環部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。
In the case of the second example having such a conventional structure, when the above-described welding is performed, the overhanging
上述した各従来構造の場合には、前記結合孔14の全体を、前記シャフト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、前記シャフト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、前記基部12(12a)の軸方向片側面と前記結合孔14の内周面との連続部である、この結合孔14の片端開口周縁部(図10、11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、前記結合孔14の片端開口周縁部に、前記圧入に伴う大きなフープ応力と、前記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、前記基部12(12a)の強度確保の為の設計が難しくなる。
In the case of each conventional structure described above, the
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、この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、この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。 In view of the above-described circumstances, the present invention generates a large hoop stress in the surface layer portion of the press-fitting hole portion of the coupling hole and presses the end portion of the shaft into the coupling hole, and transmits torque. Invented to realize a structure that can easily design for securing strength and a method of manufacturing the same for a universal joint yoke in which stress concentration due to torsion occurs at the peripheral edge of one end opening of the coupling hole It is.
本発明の自在継手用ヨーク及びその製造方法のうち、請求項1に記載した自在継手用ヨークは、基部と、1対の腕部とを備える。
このうちの基部は、環状の部位であり、径方向中心部に軸方向に形成された結合孔を有する。
又、前記両腕部は、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ている。
特に、請求項1に記載した自在継手用ヨークの場合、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、この圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、この圧入孔部よりも
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。
Of the universal joint yoke and the manufacturing method thereof according to the present invention, the universal joint yoke described in claim 1 includes a base portion and a pair of arm portions.
Of these, the base is an annular portion, and has a coupling hole formed in the axial direction at the center in the radial direction.
Further, the both arm portions are provided in a state of extending from one position on the opposite side in the radial direction of the base portion to one axial direction.
In particular, in the case of the universal joint yoke according to claim 1, the coupling hole is a press-fitting hole portion for press-fitting at least the axial intermediate portion of the axial intermediate portion to the other end portion and the end portion of the shaft. In addition, the one axial end adjacent to the press-fitting hole in the axial direction is a non-press-fit hole that is larger in diameter than the press-fitting hole and into which the end of the shaft is not press-fitted.
本発明の自在継手用ヨークを実施する場合に、好ましくは、請求項2に記載した発明の様に、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、面取り部を設ける。
この場合に、好ましくは、請求項3に記載した発明の様に、この面取り部を、プレス加工により形成されたものとする。
When implementing the universal joint yoke of the present invention, preferably, as in the invention described in claim 2, the continuous portion between the inner peripheral surface of the non-press-fit hole portion and one axial side surface of the base portion, Provide a chamfer.
In this case, preferably, the chamfered portion is formed by pressing as in the invention described in claim 3.
又、本発明の自在継手用ヨークを実施する場合に、好ましくは、請求項4に記載した発明の様に、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、この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、張り出し環部を設ける。
そして、本発明の自在継手用ヨークの基部とシャフトの端部とを結合する際に、前記結合孔にこのシャフトの端部を圧入すると共に、必要に応じて、このシャフトの外周面と前記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る。
Further, when the universal joint yoke of the present invention is implemented, preferably, as in the invention described in claim 4, in the base portion, in the peripheral portion of the other axial end portion of the coupling hole. An overhanging ring portion having a smaller radial thickness than the peripheral portion near the other end in the axial direction of the coupling hole is provided.
When the base of the universal joint yoke of the present invention and the end of the shaft are coupled, the end of the shaft is press-fitted into the coupling hole, and if necessary, the outer peripheral surface of the shaft and the overhang These shafts and the projecting ring portion are welded in a state where the weld metal is spanned between the outer peripheral surface and the tip end surface of the ring portion.
又、本発明のうち、請求項5に記載した自在継手用ヨークの製造方法は、上述の請求項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若しくは略円柱状の基部用肉部を有する中間素材を得る。その後、こ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、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。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a universal joint yoke manufacturing method according to the fourth aspect of the present invention, wherein the universal joint yoke manufacturing method is the non-press-fit hole in the outer peripheral surface of the tip portion. A press die having a non-press-fit hole processing surface that is a processing surface that matches the portion is prepared, and an intermediate having a substantially disk-like or substantially cylindrical base meat portion for forming the base portion Get the material. After that, by pushing the tip of the pressing die into the inside of the base meat part from the central part of the axial side surface of the base meat part, the non-press-fit hole of the pressed part A portion aligned with the processing surface for the part is used as the non-press-fit hole portion, and a central portion of the other side surface in the axial direction of the meat portion for the base portion is bulged in the axial direction, and the bulged portion is referred to as the protruding portion. A meat part for an overhanging ring part for forming the ring part.
又、上述の請求項5に記載した自在継手用ヨークの製造方法を実施する場合で、製造対象を、請求項3を引用する請求項4に記載した自在継手用ヨークとする場合には、例えば請求項6に記載した発明の様に、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を設ける事ができる。そして、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、この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事ができる。 Further, when the universal joint yoke manufacturing method described in claim 5 is performed and the manufacturing object is the universal joint yoke described in claim 4 quoting claim 3, As in the invention described in claim 6, a chamfered portion processing surface that is a processing surface that matches the chamfered portion in addition to the non-press-fit hole processed surface on the outer peripheral surface of the tip portion of the press die. Can be provided. And, from the center part of the axial direction one side surface of the base meat part constituting the intermediate material, by pushing the tip of the press mold into the base meat part, The portion that matches the processed surface for the non-pressed hole portion can be the non-pressed hole portion, and the portion that matches the processed surface for the chamfered portion can be the chamfered portion.
つまり、本発明のうち、請求項6に記載した自在継手用ヨークの製造方法は、上述の請求項3を引用する請求項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、及び、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若しくは略円柱状の基部用肉部を有する中間素材を得る。その後、こ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、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。 That is, in the present invention, the method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 6 is the method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 4, which refers to the above-mentioned claim 3, wherein A press die having a processed surface for a non-pressed hole portion that is a processed surface that matches the non-pressed hole portion and a processed surface for a chamfered portion that is a processed surface that matches the chamfered portion is prepared on the surface. At the same time, an intermediate material having a substantially disk-like or substantially columnar base portion for forming the base portion is obtained. After that, by pushing the tip of the pressing die into the inside of the base meat part from the central part of the axial side surface of the base meat part, the non-press-fit hole of the pressed part The portion that matches the processing surface for the part is the non-press-fit hole portion, and the portion that matches the processing surface for the chamfered portion is the chamfered portion, and the central portion of the other side surface in the axial direction of the meat portion for the base portion The bulging portion is bulged in the axial direction, and the bulged portion is used as a bulging ring portion meat portion for forming the bulging ring portion.
本発明のうち、請求項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、前記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、前記圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、前記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、前記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。
In the case of the universal joint yoke according to the first aspect of the present invention, the portion of the press-fitting hole portion of the coupling hole is a portion where a large hoop stress is generated when the end of the shaft is press-fitted into the coupling hole. The inner peripheral surface of the non-press-fit hole portion of the coupling hole and one axial side surface of the base portion, which are portions where stress concentration due to torsion occurs when torque is transmitted in a state where the surface layer portion and the cross shaft universal joint are assembled And the continuous portion (peripheral edge portion of one end of the coupling hole) are located at positions separated from each other. Therefore, in the case of the present invention, as in each of the conventional structures described above, compared to a structure in which a portion where a large hoop stress due to the press-fitting occurs and a portion where stress concentration due to the twist occurs overlap each other, The maximum value of stress generated in the base can be kept low. As a result, the design for securing the strength of the base can be easily performed.
又、請求項2に記載した自在継手用ヨークによれば、前記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、前記捩れに基づく応力集中を緩和できる。従って、前記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、この基部の強度確保の為の設計を、より容易に行える。
又、請求項3に記載した自在継手用ヨークによれば、前記面取り部をプレス加工により形成している為、前記連続部の表層部に圧縮残留応力を付与する事ができる。従って、この連続部の許容応力を向上させる事ができる。この結果、前記基部の強度確保の為の設計を、更に容易に行える。
According to the universal joint yoke described in claim 2, since the chamfered portion is provided in the continuous portion between the inner peripheral surface of the non-press-fit hole portion of the coupling hole and one side surface in the axial direction of the base portion, It is possible to alleviate the stress concentration due to the twist generated in the part. Therefore, the maximum value of the stress generated in the base portion can be further reduced. As a result, the design for securing the strength of the base can be performed more easily.
According to the universal joint yoke described in claim 3, since the chamfered portion is formed by press working, compressive residual stress can be applied to the surface layer portion of the continuous portion. Therefore, the allowable stress of this continuous part can be improved. As a result, the design for securing the strength of the base portion can be performed more easily.
又、請求項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、前記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。 Further, in the case of the universal joint yoke described in claim 4, when the base portion is coupled to the end portion of the shaft, the end portion of the shaft is press-fitted into the coupling hole, and the outer peripheral surface of the shaft is projected. If these shafts and overhanging rings are welded in a state where weld metal is stretched between the outer peripheral surface and the front end surface of the ring portion, the overhanging ring portion will be heated intensively during this welding. (The heat applied to the overhanging ring portion can be hardly dispersed on the intermediate side in the axial direction of the base portion). For this reason, it is possible to increase the amount of penetration of the outer peripheral surface and the front end surface of the projecting ring portion, and it is easy to secure the strength of the welded portion accordingly.
又、本発明のうち、請求項5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。 According to the method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 5 of the present invention, the base material is pressed from the central portion of one axial side surface of the base portion meat portion into the base portion meat portion. By pushing the tip of the metal mold, a non-press-fit hole portion and a protruding ring portion meat portion for forming the protruding ring portion can be formed simultaneously. For this reason, the manufacturing cost of the universal joint yoke can be suppressed.
又、本発明のうち、請求項6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。 According to the method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 6 of the present invention, from the central part of one axial side surface of the base part meat part of the intermediate material, the inside of the base part meat part is pressed. By pushing the front end of the mold, the non-press-fit hole portion and the chamfered portion and the overhang ring portion meat portion for forming the overhang ring portion can be formed at the same time. For this reason, the manufacturing cost of the universal joint yoke can be suppressed.
図1〜6は、請求項1〜4、6に対応する、本発明の実施の形態の1例を示している。尚、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。前記基部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11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。又、以下の説明中、前記ヨーク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の(B)、図4〜6の各図に於ける上側を言い、他側とは、これら各図に於ける下側を言う。
1 to 6 show an example of an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 to 4 and 6. The feature of this example is mainly the structure of the
本例のヨーク8gの場合、前記結合孔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、この圧入孔部21に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、この圧入孔部21よりも大径で前記シャフト18の端部が圧入されない非圧入孔部22としている。これら両孔部21、22は、互いに同心に設けられており、且つ、これら両孔部21、22の軸方向端縁同士の間には、円輪状の段差面23が設けられている。又、前記圧入孔部21は、前述の図11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、前記非圧入孔部22は、内周面を単なる円筒面とした円孔である。又、この様な非圧入孔部22の内周面と、前記基部12bの軸方向片側面(この軸方向片側面と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。特に、本例の場合、このR面取り部24は、プレス加工により形成されている。
In the case of the
次に、上述の様な構成を有する本例のヨーク8gの製造方法に就いて説明する。このヨーク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、或いは、鋼製丸棒等の金属素材に鍛造加工を施す事により、図4の(A)に示す様な、第一中間素材25を得る。この第一中間素材25は、前記基部12bを形成する為の略円板状若しくは略円柱状の基部用肉部26と、この基部用肉部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、前記両腕部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。
Next, a manufacturing method of the
この様な第一中間素材25を得たならば、次いで、前記基部用肉部26の軸方向片側面の中央部から、この基部用肉部26の内部に、図5に示す様なプレス用金型28の先端部を押し込む。このプレス用金型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おり、この先端面のうちの外径側部分は、前記段差面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。又、前記プレス用金型28の先端部外周面は、前記非圧入孔部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、前記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、前記段差面用加工面29と前記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、この様なプレス用金型28の先端部を、前記基部用肉部26の軸方向片側面の中央部から、この基部用肉部26の内部に押し込む事により、この基部用肉部26の軸方向片側面の中央部を凹ませて、この凹ませた部分(前
記プレス用金型28の先端部を押し込んだ部分)のうち、前記段差面用加工面29と整合する部分を前記段差面23とし、前記非圧入孔部用加工面30と整合する部分を前記非圧入孔部22とし、前記R面取り部用加工面31と整合する部分を前記R面取り部24とする。これと共に、前記基部用肉部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、前記張り出し環部20を形成する為の張り出し環部用肉部32として、図4の(B)に示す様な第二中間素材33とする。
If such a first
この様な第二中間素材33を得たならば、次いで、この第二中間素材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(この圧入孔部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、前記圧入孔部21を形成し、又、この様な圧入孔部21の形成に伴って、前記張り出し環部用肉部32の中央部を除去する事により、前記張り出し環部20を形成し、又、前記両腕部用肉部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を形成し、更には、必要に応じてその他の後加工を施す事により、図4の(C)に示す様な、前記ヨーク8gを完成させる。
If such a second
上述の様なヨーク8gの基部12bに、前記シャフト18の端部を結合する場合には、図6に示す様に、先ず、このシャフト18の端部を、前記結合孔14aの圧入孔部21に圧入する。この圧入孔部21がセレーション孔である場合には、前記シャフト18の端部外周面に雄セレーションを形成し、前記圧入に伴い、この雄セレーションを前記セレーション孔に締め代を持たせて係合させる。次いで、前記張り出し環部20の外周面及び先端面と前記シャフト18の外周面との間に溶接金属19を掛け渡す状態で、これら張り出し環部20とシャフト18とを溶接する。
When the end portion of the
上述の様に構成する本例の自在継手用ヨークの場合、前記結合孔14aに前記シャフト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、この結合孔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、前記結合孔14aの非圧入孔部22の内周面と前記基部12bの軸方向片側面との連続部(前記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、前記圧入に伴う大きなフープ応力が発生する部分と、前記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、前記基部12bに発生する応力の最大値を低く抑えられる。この結果、この基部12bの強度確保の為の設計を容易に行える。
In the case of the universal joint yoke of this example configured as described above, the press-fitting of the
又、本例の場合には、前記非圧入孔部22の内周面と前記基部12bの軸方向片側面との連続部に前記R面取り部24を設けている為、この連続部に発生する、前記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、前記R面取り部24を、プレス加工により形成している。この為、前記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、前記連続部の許容応力を向上させる事ができる。この結果、前記基部12bの強度確保の為の設計を、より容易に行える。
In the case of this example, since the R chamfered
又、本例の場合には、前記第一中間素材25の基部用肉部26の軸方向片側面の中央部から、この基部用肉部26の内部に、前記プレス用金型28の先端部を押し込む事により、前記段差面23と、前記非圧入孔部22と、前記R面取り部24と、前記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。
Further, in the case of this example, the distal end portion of the
[実施の形態の変形例]
図12は本発明の実施の形態の変形例を示している。本変形例においては、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側の端部に応力逃げ部である円柱状穴部40を設けている。
この円柱状穴部40によっても、非圧入孔部22と同様にヨーク8eの基部に発生する応力の最大値を低く抑えられる。
なお、本変形例においては、張り出し環部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、張り出し環部が設けられたヨーク8g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、前記シャフト18の端部外周面に雄セレーションを形成する。
[Modification of Embodiment]
FIG. 12 shows a modification of the embodiment of the present invention. In this modified example, the non-press-
Also with this
In this modification, the example in which the present invention is applied to the universal joint yoke using the
Further, the
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、この面取り部を設ける場合に、この面取り部は、図7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。
又、本発明のうち、請求項5に記載した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、前記プレス用金型28のR面取り部用加工面31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、前記非圧入孔部22と前記張り出し環部用肉部32とを同時に形成する。その後、前記連続部に面取り部を設ける場合には、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、当該面取り部を別工程で形成する。
又、本発明を実施する場合、前記張り出し環部は、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。
又、本発明を実施する場合、前記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。
When practicing the present invention, it is not always necessary to provide a chamfered portion at a continuous portion between the inner peripheral surface of the non-press-fit hole portion of the coupling hole and one axial side surface of the base portion.
Further, when this chamfered portion is provided, the chamfered portion can be a C chamfered
In the present invention, when the universal joint yoke manufacturing method according to claim 5 is carried out, for example, for a press having a shape in which the
Further, when the present invention is carried out, it is not always necessary to use the projecting ring portion as a portion for passing the weld metal between the shaft and the portion for simply securing the axial length of the coupling hole. Just use as.
Moreover, when implementing this invention, the axial direction other end part of the said joint hole can also be made into a non-press-fit rear part instead of a press-fit hole part.
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〜8g ヨーク
9 十字軸
10 雄軸
11 雌軸
12、12a、12b 基部
13 腕部
14、14a 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 張り出し環部
21 圧入孔部
22 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
40 円柱状穴部(応力逃げ部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2
Claims (6)
この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、この圧入孔部に対して軸方向に隣接する軸方向片端部を、この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事を特徴とする自在継手用ヨーク。 An annular base portion having a coupling hole formed in the axial direction at the center in the radial direction;
A universal joint yoke comprising a pair of arm portions provided in a state extending from two positions on the opposite side in the radial direction of the base portion to one axial direction;
The coupling hole has at least an axially intermediate portion of the axially intermediate portion or the other end portion as a press-fit hole portion for press-fitting an end portion of the shaft, and is adjacent to the press-fit hole portion in the axial direction. The universal joint yoke is characterized in that the one end portion in the axial direction is a non-press-fit hole portion having a larger diameter than the press-fit hole portion and into which the end portion of the shaft is not press-fitted.
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若しくは略円柱状の基部用肉部を有する中間素材を得た後、こ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、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事を特徴とする、
自在継手用ヨークの製造方法。 A method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 4,
Prepare a pressing mold having a non-press-fit hole working surface that is a work surface that matches the non-press-fit hole portion on the outer peripheral surface of the tip, and form a substantially disk or circle to form the base. After obtaining an intermediate material having a columnar base meat part, the tip of the pressing mold is pushed into the base meat part from the central part of one axial side surface of the base meat part. Thus, of the pushed-in portion, the portion that matches the processing surface for the non-press-fit hole portion is used as the non-press-fit hole portion, and the central portion of the other side surface in the axial direction of the base portion meat portion is bulged in the axial direction. And let this bulged part be a protruding ring part meat part for forming the protruding ring part,
Manufacturing method of universal joint yoke.
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、この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。 The manufacturing object is the universal joint yoke according to claim 4, which cites claim 3.
In addition to the non-press-fit hole processing surface, a chamfered portion processing surface that is a processing surface that matches the chamfered portion is provided on the outer peripheral surface of the tip portion of the press die,
From the central part of the axial side surface of the base meat part constituting the intermediate material, by pushing the tip of the pressing die into the base meat part, The portion that matches the processed surface for non-press-fit holes is the non-press-fit hole portion, and the portion that matches the processed surface for chamfered portions is the chamfered portion,
A method for manufacturing a universal joint yoke according to claim 5.
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