JP2020067133A - 自在継手の製造方法及び自在継手の製造装置 - Google Patents

自在継手の製造方法及び自在継手の製造装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ヨーク及び軸受に対するカシメの確実性を高める。【解決手段】自在継手の製造方法は、十字軸１３０の軸部１３２ａを回転自在に支持する軸受１４０をヨーク（第一ヨーク１１０）の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１まで圧入し、軸部１３２ａに対して軸受１４０を仮組みする第一圧入工程と、第一圧入工程後に、ヨークにおける貫通孔１１２ａの周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部１１９で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内に押し込むことで、貫通孔１１２ａの第一位置よりも奥側の第二位置Ｐ２まで軸受１４０を圧入する第二圧入工程と、を含む。【選択図】図９

Description

本発明は、自在継手の製造方法及び自在継手の製造装置に関する。
例えば自動車の操舵装置において、ステアリングシャフトとピニオンシャフトとを繋ぐために、四方へ突出した４つの軸部を有する十字軸と、各軸部を回転自在に支持する複数の軸受とを有した十字軸継手が用いられている（例えば特許文献１参照）。前記各シャフトの端部には一対のアームを有するヨークが設けられており、各アームに形成された貫通孔に、軸受を介して、十字軸の軸部がその軸線回りに回動自在に支持されている。また、軸受を貫通孔内に固定するために、ヨークにおける貫通孔の周囲にはカシメが施されている。
特開２０１５−２２４６８２号公報
ところで、ヨークの貫通孔または軸受においては、公差の範囲内で寸法にばらつきが生じており、個体差がある。前述したカシメは一定量で行うために、ヨークの貫通孔または軸受の寸法によっては、カシメを確実に行えず、ガタツキが発生するおそれがある。
また、十字軸継手の軸受は、ヨークの貫通孔と負隙間の関係を有し、当該貫通孔に対して圧入されることで保持されている。負隙間の量は、例えばヨーク・軸受の製造誤差や、ヨーク・軸受の線熱膨張係数差などにより減少することがある。そのため、軸受の軸方向の抜け止め（フェール機能）として、前述のカシメがヨークにおける貫通孔の周囲に施されている。このカシメは、フェール機能を目的とするために、カシメによって生じるカシメ肉部と軸受とを必ずしも接触させる必要はない。つまり、カシメ肉部と軸受との間に隙間があった場合には、走行時に軸受とカシメ肉部とが接触し、異音を発生させるおそれがある。
本発明は、ヨーク及び軸受に対するカシメの確実性を高めることが可能な自在継手の製造方法及び自在継手の製造装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る自在継手の製造方法は、十字軸の軸部を回転自在に支持する軸受をヨークの貫通孔の第一位置まで圧入し、貫通孔及び軸部に対して軸受を仮組みする第一圧入工程と、第一圧入工程後に、ヨークにおける貫通孔の周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部で軸受を貫通孔内に押し込むことで、貫通孔の第一位置よりも奥側の第二位置まで軸受を圧入する第二圧入工程と、を含む。
また、本発明の一態様に係る自在継手の製造装置は、十字軸の軸部を回転自在に支持する軸受をヨークの貫通孔の第一位置まで圧入し、貫通孔及び軸部に対して軸受を仮組みする第一軸体と、ヨークにおける貫通孔の周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部で、仮組み後の軸受を貫通孔内に押し込むことで、貫通孔の第一位置よりも奥側の第二位置まで軸受を圧入する第二軸体と、を備える。
本発明によれば、ヨーク及び軸受に対するカシメの確実性を高めることができる。
実施の形態に係る自在継手の使用形態の一例を示す模式図である。 実施の形態に係るインターミディエイトシャフトの概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る第一自在継手の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る第一自在継手の一部を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る自在継手の製造装置の要部構成を示す説明図である。 実施の形態に係る自在継手の製造装置であって仮組み時の状態を示す説明図である。 実施の形態に係る自在継手の製造方法の一工程を示す説明図である。 実施の形態に係る自在継手の製造方法の一工程を示す説明図である。 実施の形態に係る自在継手の製造方法の一工程を示す説明図である。 図９における第二軸体と第一ヨークとの関係を示す斜視図である。 変形例１に係る自在継手の製造装置の要部構成を示す説明図である。 変形例１に係る自在継手の製造方法の一工程を示す説明図である。 変形例１に係る自在継手の製造方法の一工程を示す説明図である。 変形例２に係る自在継手の製造装置の要部構成を示す説明図である。 変形例２に係る切替機構の通常時を示す説明図である。 変形例２に係る切替機構の第二圧入工程時時を示す説明図である。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。
図１は、実施の形態に係る自在継手の使用形態の一例を示す模式図である。図１に示すように、自在継手（第一自在継手１００、第二自在継手２００）は、例えば自動車のステアリング装置１０に備わるインターミディエイトシャフト２０に対して設けられている。具体的には、ステアリング装置１０は、一端にステアリングホイール１１が連結されたステアリングシャフト１２と、ピニオン軸１３及びラック軸１４を含むラックアンドピニオン機構からなり転舵輪１５を転舵する転舵機構１６と、ステアリングシャフト１２とピニオン軸１３との間に介在して操舵トルクを伝達するインターミディエイトシャフト２０とを備えている。
インターミディエイトシャフト２０の一方の端部が、第一自在継手１００を介してステアリングシャフト１２と連結されている。インターミディエイトシャフト２０の他方の端部が、第二自在継手２００を介してピニオン軸１３と連結されている。
ステアリングホイール１１が操作されてステアリングシャフト１２が回転されると、その回転がインターミディエイトシャフト２０を介してピニオン軸１３及びラック軸１４に伝達される。これにより、転舵機構１６は転舵輪１５を転舵させる。
図２は、実施の形態に係るインターミディエイトシャフト２０の概略構成を示す斜視図である。図２に示すようにインターミディエイトシャフト２０は、伸縮自在な中間シャフト２１と、中間シャフト２１の一端部に設けられた第一自在継手１００と、中間シャフト２１の他端部に設けられた第二自在継手２００とを備えている。
第一自在継手１００は、中間シャフト２１の一端部に結合された第一ヨーク１１０と、ステアリングシャフト１２に結合された第二ヨーク１２０と、第一ヨーク１１０と第二ヨーク１２０とを連結する十字軸１３０と、十字軸１３０の各軸部１３２（図４参照）を回転自在に支持する複数の軸受１４０とを備えている。
第二自在継手２００は、中間シャフト２１の他端部に結合された第一ヨーク２１０と、ピニオン軸１３に結合された第二ヨーク２２０と、第一ヨーク２１０と第二ヨーク２２０とを連結する十字軸２３０と、十字軸２３０の各軸部（図示省略）を回転自在に支持する複数の軸受２４０とを備えている。
以下、第一自在継手１００について詳細に説明する。なお第一自在継手１００と第二自在継手２００は基本的に同様の構成であるので、第二自在継手２００の詳細については省略する。
図３は、実施の形態に係る第一自在継手１００の概略構成を示す斜視図である。図４は、実施の形態に係る第一自在継手１００の一部を示す分解斜視図である。具体的には、図４では、第一自在継手１００の第二ヨーク１２０を省略している。
図３及び図４に示すように、第一ヨーク１１０は、例えばアルミニウム製であり、互いに対向するように配置された一対のアーム１１１を備えている。一対のアーム１１１のそれぞれには、軸受１４０が固定されるための貫通孔１１２が形成されている。一対のアーム１１１のそれぞれの貫通孔１１２は、軸線が同一とされている。この軸線を第一軸線と称す。
図３に示すように、第二ヨーク１２０は、例えばアルミニウム製であり、互いに対向するように配置された一対のアーム１２１を備えている。一対のアーム１２１のそれぞれには、軸受１４０が固定されるための貫通孔１２２が形成されている。一対のアーム１２１のそれぞれの貫通孔１２２は、軸線が同一とされている。この軸線を第二軸線と称す。第一軸線と第二軸線とは、直交している。なお、第一ヨーク１１０及び第二ヨーク１２０は、例えば鉄系の金属製であってもよい。
図４に示すように、十字軸１３０は、鉄製であり、胴体部１３１と、この胴体部１３１の側周面から四方に突出する４つの軸部１３２を有している。４つの軸部１３２のうち、対向する一対の軸部１３２は、第一ヨーク１１０に備わる一対のアーム１１１のそれぞれの貫通孔１１２に軸受１４０を介して取り付けられる。４つの軸部１３２のうち、残りの一対の軸部１３２は、第二ヨーク１２０に備わる一対のアーム１２１のそれぞれの貫通孔１２２に軸受１４０を介して取り付けられる。
軸受１４０は、それぞれ鉄製のカップ１４１と転動体１４２とを備えている（図５参照）。カップ１４１は、有底円筒状であり、その内部に転動体１４２を収容している。転動体１４２は、ニードルローラであり、カップ１４１の筒状の内周面に沿って複数配列されている。このためカップ１４１の内周面は転動体１４２の軌道面となる。
各軸受１４０は、一対のアーム１１１のそれぞれの貫通孔１１２と、一対のアーム１２１のそれぞれの貫通孔１２２とに対して圧入されている。また、各軸受１４０には、十字軸１３０の各軸部１３２が圧入されている。これにより、十字軸１３０の各軸部１３２は、各軸受１４０によって、各アーム１１１、１２１に対して回転自在に支持されている。このため、十字軸１３０は、第一軸線を中心として回転するとともに、第二軸線を中心として回転する。
図３に示すように、第一ヨーク１１０には、各貫通孔１１２の周囲に凹部１１３が形成されている。この凹部１１３はかしめによって形成された部位であり、当該部位が塑性変形していることで、軸受１４０を貫通孔１１２内の所定位置に固定している。同様に、第二ヨーク１２０においても、各貫通孔１２２の周囲に、軸受１４０を固定するための凹部１２３が形成されている。
次に、実施の形態に係る自在継手の製造方法について説明する。なお、以降の説明では、第一自在継手１００の製造方法を例示して説明する。第二自在継手２００の製造方法も同様であるため、その説明は省略する。また、ここでは、第一自在継手１００における第一ヨーク１１０に対して十字軸１３０及び軸受１４０を組み付ける場合を例示するが、第二ヨーク１２０に対して十字軸１３０及び軸受１４０を組み付ける際においても同様である。
まず、自在継手の製造方法で用いられる製造装置５００について説明する。図５は、実施の形態に係る自在継手の製造装置５００の要部構成を示す説明図である。図５では、十字軸１３０以外の部材を断面図で図示している。これは図６〜図９においても同様である。また、図５では、第一自在継手１００の組み立て前の状態を示している。
製造装置５００は、ヨーク保持部（図示省略）と、十字軸保持部５１０と、軸受保持部５２０と、圧入部５３０とを備えている。
ヨーク保持部は、組立時において第一ヨーク１１０を所定位置で保持する部位である。ヨーク保持部は、組立時に圧入部５３０から第一ヨーク１１０に対して圧力が作用したとしても、第一ヨーク１１０を所定位置で維持する。
十字軸保持部５１０は、ヨーク保持部で保持された第一ヨーク１１０に対して十字軸１３０を保持する部位である。具体的には、十字軸保持部５１０は、ピン部材５１１を備えており、そのピン部材５１１の先端部が第一ヨーク１１０の貫通孔１１２内に嵌合する。また、ピン部材５１１の先端面には凹部５１２が形成されており、この凹部５１２に対して、十字軸１３０の軸部１３２が嵌合する。これにより、十字軸１３０と第一ヨーク１１０との相対的な位置関係が固定される。また、この状態であると、凹部５１２に嵌合した軸部１３２とは反対側の軸部１３２が、第一ヨーク１１０の他方の貫通孔１１２内に位置決めされることになる。この位置決めにより、凹部５１２に嵌合した軸部１３２とは反対側の軸部１３２と、第一ヨーク１１０の他方の貫通孔１１２とに対して軸受１４０が組み付け可能な状態となる。以降、軸受１４０が組み付けられる対象となる軸部１３２及び貫通孔１１２を「軸部１３２ａ」及び「貫通孔１１２ａ」と称す。十字軸保持部５１０の位置決めにより、軸部１３２ａと貫通孔１１２ａとは、同軸上に配置されている。
軸受保持部５２０は、組付け前の軸受１４０を保持する部位である。軸受保持部５２０は、軸受１４０を支持することで、当該軸受１４０を軸部１３２ａ及び貫通孔１１２ａに対して位置決めする。この軸受保持部５２０の位置決めにより、軸受１４０は、軸部１３２ａ及び貫通孔１１２ａに対して同軸上に配置される。以降、この位置決め後の軸方向であって、軸受１４０から十字軸１３０に向かう方向を圧入方向とし、その反対方向を退避方向と称す。また、軸受保持部５２０は、圧入部５３０による軸受１４０の圧入が行われると、軸受１４０を支持する位置から下降して退避するようになっている。
圧入部５３０は、第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａ及び十字軸１３０の軸部１３２ａに対して軸受１４０を圧入する部位である。具体的には、圧入部５３０は、台座部５３１と、第一軸体５３２と、第二軸体５３３とを備えている。
台座部５３１は、第一軸体５３２及び第二軸体５３３とを保持した状態で移動する部位である。具体的には、台座部５３１は、図示しない駆動源からの動力によって、上記軸方向に往復移動したり、上記軸方向に直交する方向（本実施の形態では上下方向）に往復移動したりする。駆動源としては例えばサーボモータなどのモータが挙げられる。
第一軸体５３２は、軸受１４０を第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１（図６参照）まで圧入し、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して仮組みをする部位である。具体的には、第一軸体５３２は、上記軸方向に長尺な円柱状の軸体である。第一軸体５３２の基端部は、台座部５３１によって保持されている。第一軸体５３２は、台座部５３１の移動により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、当該第一軸体５３２の先端面が軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。
図６は、実施の形態に係る自在継手の製造装置５００であって仮組み時の状態を示す説明図である。ここでは、軸受１４０の基準となる部位を、カップ１４１の外底面とする。図６に示すように、第一位置Ｐ１とは、軸受１４０の最終的な組付け位置である第二位置Ｐ２（図９参照）よりも圧入方向の上流側の位置である。第二位置Ｐ２は、第一位置Ｐ１よりも貫通孔１１２ａ内の奥の位置である。さらに、第一位置Ｐ１は、軸受１４０におけるカップ１４１の外底面と第一ヨーク１１０におけるアーム１１１の外側面とが面一となる位置ＰＦよりも、圧入方向の下流側の位置である。つまり、第一位置Ｐ１は、第二位置Ｐ２と位置ＰＦとの間に配置されている。このように、第一軸体５３２は、軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１までしか圧入しないので、軸受１４０が貫通孔１１２ａ及び十字軸１３０の軸部１３２ａに対して仮組みされた状態となる。
第二軸体５３３は、貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１にある軸受１４０を、第二位置Ｐ２まで圧入する部位である。具体的には、第二軸体５３３は、上記軸方向に長尺な円柱状の軸体である。第二軸体５３３は、第一軸体５３２の下方に配置されており、第二軸体５３３の基端部が台座部５３１によって保持されている。
第二軸体５３３の先端部には、その外周面に外方に向けて突出した複数の突起５３４が放射状に配置されている。第二軸体５３３は、台座部５３１の移動により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、複数の突起５３４の先端面が第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接して、当該部位をかしめることになる。第二軸体５３３は、このかしめによって形成されたカシメ肉部１１９（図９参照）で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する。カシメ肉部１１９は、第一ヨーク１１０の凹部１１３に対応した位置に設けられている（図３参照）。
次に、製造装置５００を用いた自在継手の製造方法について図５〜図１０に基づいて説明する。図７〜図９は、実施の形態に係る自在継手の製造方法の各工程を示す説明図である。図１０は、図９における第二軸体と第一ヨークとの関係を示す斜視図である。
図５に示すように、まず製造装置５００には、第一ヨーク１１０と、十字軸１３０と、軸受１４０とがセットされる。具体的には、第一ヨーク１１０は、図示しないヨーク保持部により保持されている。この第一ヨーク１１０の貫通孔１１２に対して、十字軸保持部５１０のピン部材５１１の先端部が嵌合しており、当該ピン部材５１１の凹部５１２に十字軸１３０の軸部１３２が嵌合している。この状態では、凹部５１２に嵌合した軸部１３２とは反対側の軸部１３２ａが、第一ヨーク１１０の他方の貫通孔１１２ａ内に位置決めされている。また、軸受１４０は、軸受保持部５２０によって支持されており、これにより軸受１４０が軸部１３２ａ及び貫通孔１１２ａに対して位置決めされている。この状態では、軸受１４０と、軸部１３２ａと、貫通孔１１２ａと、第一軸体５３２とが同一軸上に配置されている。
図６は第一圧入工程での各部の状態を示している。図６に示すように、圧入部５３０の台座部５３１が圧入方向に進むことで、第一軸体５３２の先端面が軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。この圧入時には、適切なタイミングで軸受保持部５２０が下降しており、第二軸体５３３との干渉が防止されている。また、この圧入によって、軸受１４０は、貫通孔１１２ａ内に進入しながら、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して組み付けられる。また、軸受１４０は、第一位置Ｐ１まで圧入されるために、最終的な組付け位置である第二位置Ｐ２まで間隔Ｈだけ残した状態、つまり仮組みされた状態となる。
次に、図７に示すように、圧入部５３０の台座部５３１が退避方向に進んだ後に上昇することで、第一軸体５３２が軸受１４０の同軸上から退避して、第二軸体５３３が軸受１４０と同軸上に配置される。
図８及び図９は、第二圧入工程での各部の状態を示している。具体的には、図８に示すように、圧入部５３０の台座部５３１が圧入方向に進むことで、第二軸体５３３の複数の突起５３４の先端面が、第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接する。その後、図９及び図１０に示すように、圧入部５３０の台座部５３１が圧入方向にさらに進むと、第二軸体５３３の複数の突起５３４の先端面が、当接した部位をかしめてカシメ肉部１１９を形成する。第二軸体５３３は、カシメ肉部１１９で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第一位置Ｐ１から間隔Ｈだけ移動させて、第二位置Ｐ２まで圧入する。間隔Ｈは、カシメ肉部１１９で軸受１４０を安定して押し込むうえで必要な長さであり、０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。これにより、軸受１４０が最終的な組付け位置（第二位置Ｐ２）に配置されることになる。
以上のように、本実施の形態に係る自在継手の製造方法は、十字軸１３０の軸部１３２ａを回転自在に支持する軸受１４０を第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１まで圧入し、軸部１３２ａに対して軸受１４０を仮組みする第一圧入工程と、第一圧入工程後に、第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部１１９で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内に押し込むことで、貫通孔１１２ａの第一位置よりも奥側の第二位置Ｐ２まで軸受１４０を圧入する第二圧入工程と、を含む。
また、本実施の形態に係る自在継手の製造装置５００は、十字軸１３０の軸部１３２ａを回転自在に支持する軸受１４０を第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１まで圧入し、貫通孔１１２ａ及び軸部１３２ａに対して軸受１４０を仮組みする第一軸体５３２と、第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部１１９で、仮組み後の軸受１４０を貫通孔１１２ａ内に押し込むことで、貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１よりも奥側の第二位置Ｐ２まで軸受１４０を圧入する第二軸体５３３と、を備えている。
これによれば、仮組み時においては軸受１４０が第一位置Ｐ１に位置決めされるので、第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａまたは軸受１４０の寸法に個体差があったとしても、軸受１４０は第一位置Ｐ１に確実に配置される。その後、軸受１４０は、カシメ肉部１１９を介して第二位置Ｐ２まで圧入されるので、第二位置Ｐ２に配置された軸受１４０にはカシメ肉部１１９が確実に接触することになる。したがって、第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａまたは軸受１４０の寸法に個体差があったとしても、これらに対するカシメの確実性を高めることができる。これにより、ガタツキの発生を抑えることができる。また、フェール機能を実現するためのカシメであっても、カシメ肉部１１９が軸受１４０に確実に接触するので、軸受１４０と第一ヨーク１１０との間の隙間を抑制することができる。したがって、異音の発生を抑制することができる。
また、第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間隔Ｈは、０．０５ｍｍ以上である。これによれば、第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間隔Ｈが０．０５ｍｍ以上であるので、カシメ肉部１１９で軸受１４０を安定して第二位置Ｐ２まで圧入することができる。
また、第一ヨーク１１０と軸受１４０とが異なる金属により形成されている。ここで、第一ヨーク１１０と軸受１４０とが異なる金属から形成されている場合には、互いの熱膨張係数に差が生じるために、当該差を起因として軸受１４０の圧入が不十分となる可能性が高い。しかし、塑性変形により形成されたカシメ肉部１１９で軸受１４０を圧入するのであれば、熱膨張係数に差があったとしても、圧入の確実性を高めることができる。特に、上述したように第一ヨーク１１０がアルミニウム製である場合には、カシメ肉部１１９の肉厚を十分確保することができるので、圧入の確実性をさらに高めることができる。
また、第一軸体５３２と第二軸体５３３とが一体化されている。これによれば、第一軸体５３２と第二軸体５３３とが台座部５３１を介して一体化されているので、圧入部５３０の構成や機構を簡素化することができる。
［変形例］
なお、自在継手の製造装置の構成は、上記実施の形態で説明された構成に限定されない。そこで、以下に、自在継手の製造装置についての変形例を上記実施の形態との差分を中心に説明する。以降の説明では、上記実施の形態または他の変形例と同一部分については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
（変形例１）
図１１は、変形例１に係る自在継手の製造装置５００Ａの要部構成を示す説明図である。図１１では、十字軸１３０以外の部材を断面図で図示している。これは図１２、図１３においても同様である。
図１１に示すように、変形例１に係る製造装置５００Ａでは圧入部５３０ａが、上記実施の形態に係る製造装置５００の圧入部５３０と異なっている。以降では圧入部５３０ａについて詳細に説明する。
変形例１に係る圧入部５３０ａでは、第一軸体５３２ａが第二軸体５３３ａに対して進退自在に内蔵されている点で上記実施の形態に係る製造装置５００とは異なる。
具体的には、圧入部５３０ａは、支持部５３１ａと、第一軸体５３２ａと、第二軸体５３３ａと、第一押圧部５３５ａと、第二押圧部５３６ａとを備えている。
支持部５３１ａは、第一軸体５３２ａが内蔵された第二軸体５３３ａを、軸方向にスライド自在に支持する部位である。支持部５３１ａには、軸方向に沿って貫通した貫通孔５３１１が形成されており、この貫通孔５３１１に対して第二軸体５３３ａがスライド自在に嵌合している。これにより、第二軸体５３３ａの軸方向に直交する方向への位置ずれが規制されている。
第一軸体５３２ａは、軸受１４０を第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１（図１２参照）まで圧入し、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して仮組みをする部位である。具体的には、第一軸体５３２ａは、軸方向に長尺な円柱状の軸体である。第一軸体５３２ａの基端部は、第一押圧部５３５ａに連結されている。第一軸体５３２ａは、第一押圧部５３５ａの押圧により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、当該第一軸体５３２ａの先端面が軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。
第二軸体５３３ａは、貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１にある軸受１４０を、第二位置Ｐ２（図１３参照）まで圧入する部位である。具体的には、第二軸体５３３ａは、軸方向に長尺な円筒状の軸体である。第二軸体５３３ａの基端部は、第二押圧部５３６ａに連結されている。
第二軸体５３３ａの中空部分には第一軸体５３２ａがスライド自在に嵌合している。これにより、第二軸体５３３ａと第一軸体５３２ａとは同軸上で相対的な移動が可能となっている。つまり、第一軸体５３２ａは、第二軸体５３３ａの先端部から進退自在となっている。
第二軸体５３３ａの先端部には、その外周面に外方に向けて突出した複数の突起５３４ａが放射状に配置されている。第二軸体５３３ａは、第二押圧部５３６ａの押圧により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、複数の突起５３４ａの先端面が第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接して、当該部位をかしめることになる。第二軸体５３３ａは、このかしめによって形成されたカシメ肉部１１９（図１３参照）で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する。
第一押圧部５３５ａは、軸方向に長尺な円柱状の軸体であり、先端部が第一軸体５３２ａに連結されている。第一押圧部５３５ａは、図示しない駆動源からの動力によって、軸方向に往復移動する。これにより、第一押圧部５３５ａは、第一軸体５３２ａを軸方向に往復移動させる。
第二押圧部５３６ａは、軸方向に長尺な円筒状の軸体であり、先端部が第二軸体５３３ａに連結されている。第二押圧部５３６ａの中空部分には、第一軸体５３２ａ及び第一押圧部５３５ａが挿通されている。これにより、第一軸体５３２ａ及び第一押圧部５３５ａの移動が、第二押圧部５３６ａの移動を阻害しないようになっている。第二押圧部５３６ａは、第一押圧部５３５ａの駆動源とは別の図示しない駆動源からの動力によって、軸方向に往復移動する。これにより、第二押圧部５３６ａは、第二軸体５３３ａを軸方向に往復移動させる。
次に、製造装置５００Ａを用いた自在継手の製造方法について図１１〜図１３に基づいて説明する。図１２、図１３は、変形例１に係る自在継手の製造方法の各工程を示す説明図である。
図１１に示すように、まず製造装置５００Ａには、第一ヨーク１１０と、十字軸１３０と、軸受１４０とがセットされる。この状態では、軸受１４０と、軸部１３２ａと、貫通孔１１２ａと、第一軸体５３２ａと、第二軸体５３３ａとが同一軸上に配置されている。
図１２は、変形例１における第一圧入工程での各部の状態を示している。図１２に示すように、圧入部５３０ａの第一押圧部５３５ａが圧入方向に進むことで、第一軸体５３２ａも押されて圧入方向に進行する。これにより、第一軸体５３２ａの先端面が軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。この圧入時には、適切なタイミングで軸受保持部５２０が下降しており、第二軸体５３３ａとの干渉が防止されている。また、この圧入によって、軸受１４０は、貫通孔１１２ａ内に進入しながら、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して組み付けられる。また、軸受１４０は、第一位置Ｐ１まで圧入されるために、仮組みされた状態となる。
図１３は、変形例１における第二圧入工程での各部の状態を示している。具体的には、図１３に示すように、第二押圧部５３６ａが圧入方向に進むとともに、第一押圧部５３５ａが退避方向に進む。これにより、第二軸体５３３ａが圧入方向に進んで軸受１４０を圧入し、第一軸体５３２ａが退避方向に進んで軸受１４０から退避する。なお、第一軸体５３２ａと第二軸体５３３ａとは同時に退避してもよい。
第二軸体５３３ａは、圧入方向に進むと複数の突起５３４ａの先端面が、第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接する。その後、複数の突起５３４ａの先端面が、当接した部位をかしめてカシメ肉部１１９を形成する。第二軸体５３３ａは、カシメ肉部１１９で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２まで圧入する。これにより、軸受１４０が最終的な組付け位置（第二位置Ｐ２）に配置されることになる。
以上のように、第一軸体５３２ａは、第二軸体５３３ａに対して進退自在に内蔵されている。これにより、第一軸体５３２ａと第二軸体５３３ａとを同軸上に配置することができる。したがって、圧入部５３０ａを小型化することができる。また、第一軸体５３２ａと第二軸体５３３ａの位置を入れ替えなくとも、第一圧入工程及び第二圧入工程を実行することができるので、製造時間を短縮化することも可能である。
（変形例２）
図１４は、変形例２に係る自在継手の製造装置５００Ｂの要部構成を示す説明図である。図１４では、十字軸１３０以外の部材を断面図で図示している。これは図１５、図１６においても同様である。
図１４に示すように、変形例２に係る製造装置５００Ｂでは圧入部５３０ｂが、上記変形例１に係る製造装置５００Ａの圧入部５３０ａと異なっている。以降では圧入部５３０ｂについて詳細に説明する。
変形例２に係る圧入部５３０ｂでは、第一軸体５３２ｂが軸受１４０を第一位置Ｐ１まで圧入する際には当該第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとを連結させ、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する際には連結を解除する切替機構５４０ｂを備えている点で、変形例１に係る製造装置５００Ａとは異なる。
具体的には、圧入部５３０ａは、支持部５３１ａと、第一軸体５３２ｂと、第二軸体５３３ｂと、第一押圧部５３５ｂと、第二押圧部５３６ｂと、切替機構５４０ｂとを備えている。
第一軸体５３２ｂは、軸受１４０を第一ヨーク１１０の貫通孔１１２ａの第一位置Ｐ１（図１５参照）まで圧入し、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して仮組みをする部位である。具体的には、第一軸体５３２ｂは、軸方向に長尺な円柱状の軸体であり、その基端部が他の部分よりも直径が大きい大径部５３２１となっている。第一軸体５３２ｂの基端部は、第一押圧部５３５ｂに連結されている。第一軸体５３２ｂは、第一押圧部５３５ｂの押圧により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、当該第一軸体５３２ｂの先端面が軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。
第二軸体５３３ｂは、貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１にある軸受１４０を、第二位置Ｐ２（図１６参照）まで圧入する部位である。具体的には、第二軸体５３３ｂは、軸方向に長尺な円筒状の軸体である。第二軸体５３３ａの基端部は、第二押圧部５３６ａに連結されている。
第二軸体５３３ｂの中空部分は、第一軸体５３２の外形形状に対応した形状となっている。具体的には、第二軸体５３３ｂの中空部分は基端部側が他の部分よりも直径が大きい開口５３３１となっている。この直径が大きい開口５３３１に対して、第一軸体５３２ｂの大径部５３２１が嵌り合う。これにより、第二軸体５３３ｂは、第一軸体５３２ｂよりも圧入方向に進むが、退避方向へは進まない。換言すると、第一軸体５３２ｂは、圧入方向へは第二軸体５３３ｂとともに進行可能であり、退避方向へは第二軸体５３３ｂから離間可能となっている。
また、開口５３３１に対して第一軸体５３２ｂの大径部５３２１が嵌った状態では、第一軸体５３２ｂの先端部が、第二軸体５３３ｂの先端部から突出している。
第二軸体５３３ｂの先端部には、その外周面に外方に向けて突出した複数の突起５３４ｂが放射状に配置されている。第二軸体５３３ｂは、第二押圧部５３６ｂの押圧により圧入方向に沿って十字軸１３０に近づくと、複数の突起５３４ｂの先端面が第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接して、当該部位をかしめることになる。第二軸体５３３ｂは、このかしめによって形成されたカシメ肉部１１９（図１６参照）で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する。
第一押圧部５３５ｂは、軸方向に長尺な円柱状の軸体であり、先端部が第一軸体５３２ｂに連結されている。第一軸体５３２ｂの基端部には、切替機構５４０ｂが着脱自在に連結されている。
第二押圧部５３６ｂは、軸方向に長尺な円筒状の軸体であり、先端部が第二軸体５３３ｂに連結されている。第二押圧部５３６ｂには、切替機構５４０ｂが取り付けられている。第二押圧部５３６ｂの中空部分には、第一押圧部５３５ｂが配置されている。第二押圧部５３６ｂは、図示しない駆動源からの動力によって、軸方向に往復移動する。これにより、第二押圧部５３６ｂは、第二軸体５３３ｂを軸方向に往復移動させる。
切替機構５４０ｂは、例えばソレノイドであり、本体部５４１と、本体部５４１に対して進退自在な可動軸５４２とを備えている。本体部５４１は、第二押圧部５３６ｂに固定されている。可動軸５４２は、通常時には本体部５４１から第二押圧部５３６ｂの内部に進入しており、第二圧入工程では本体部５４１内に退避している（図１６参照）。なお、切替機構５４０ｂはエアシリンダーであってもよい。
図１５及び図１６に基づいて切替機構５４０ｂの動作について説明する。図１５は、変形例２に係る切替機構５４０ｂの通常時を示す説明図である。図１６は、変形例２に係る切替機構５４０ｂの第二圧入工程時を示す説明図である。
図１５に示すように、通常時においては、可動軸５４２が第二押圧部５３６ｂの基端部に当接しており、第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとが、第一押圧部５３５ｂ、第二押圧部５３６ｂ及び切替機構５４０ｂを介して連結された状態となる。この状態で、第二押圧部５３６ｂが圧入方向に移動すると、第二軸体５３３ｂが第二押圧部５３６ｂによって押されて圧入方向に移動する。同時に切替機構５４０ｂも圧入方向に移動しているので、可動軸５４２が第一押圧部５３５ｂを圧入方向に移動させて、第一軸体５３２ｂも圧入方向に移動される。
一方、図１６に示すように、第二圧入工程時では可動軸５４２が第二押圧部５３６ｂの基端部から離間しており、第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとの連結が解除された状態となる。この状態で、第二押圧部５３６ｂが圧入方向に移動すると、第二軸体５３３ｂが第二押圧部５３６ｂによって押されて圧入方向に移動する。このとき、第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとの連結は解除されているので、第一押圧部５３５ｂ及び第一軸体５３２ｂは移動しない。
次に、製造装置５００Ｂを用いた自在継手の製造方法について図１４〜図１６に基づいて説明する。図１４〜図１６は、変形例２に係る自在継手の製造方法の各工程を示している。
図１４に示すように、まず製造装置５００Ｂには、第一ヨーク１１０と、十字軸１３０と、軸受１４０とがセットされる。この状態では、軸受１４０と、軸部１３２ａと、貫通孔１１２ａと、第一軸体５３２ａと、第二軸体５３３ａとが同一軸上に配置されている。
図１５は、変形例２における第一圧入工程での各部の状態を示している。図１５に示すように、第一圧入工程では、切替機構５４０ｂが第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとを連結しているので、圧入部５３０ｂの第二押圧部５３６ｂが圧入方向に進むと、第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとが圧入方向に進行する。
前述したように、第二軸体５３３ｂの開口５３３１に対して第一軸体５３２ｂの大径部５３２１が嵌った状態では、第一軸体５３２ｂの先端部が、第二軸体５３３ｂの先端部から突出している。このため、第一圧入工程では、第一軸体５３２ａの先端面のみが軸受１４０に当接して、当該軸受１４０を貫通孔１１２ａ内の第一位置Ｐ１まで圧入する。この圧入時には、適切なタイミングで軸受保持部５２０が下降しており、第二軸体５３３ｂとの干渉が防止されている。また、この圧入によって、軸受１４０は、貫通孔１１２ａ内に進入しながら、十字軸１３０の軸部１３２ａに対して組み付けられる。また、軸受１４０は、第一位置Ｐ１まで圧入されるために、仮組みされた状態となる。
図１６は、変形例２における第二圧入工程での各部の状態を示している。図１６に示すように、第二圧入工程では、切替機構５４０ｂが第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとの連結を解除しているので、圧入部５３０ｂの第二押圧部５３６ｂが圧入方向に進むと、第二軸体５３３ｂのみが圧入方向に進行する。第二軸体５３３ｂは、圧入方向に進むと複数の突起５３４ｂの先端面が、第一ヨーク１１０における貫通孔１１２ａの周囲に当接する。その後、複数の突起５３４ｂの先端面が、当接した部位をかしめてカシメ肉部１１９を形成する。第二軸体５３３ｂは、カシメ肉部１１９で軸受１４０を貫通孔１１２ａ内にさらに押し込むことで、軸受１４０を第一位置Ｐ１から第二位置Ｐ２まで圧入する。これにより、軸受１４０が最終的な組付け位置（第二位置Ｐ２）に配置されることになる。
なお、第二押圧部５３６ｂが退避方向に移動すると、第二軸体５３３ｂも退避方向に移動する。この移動時においては、第二軸体５３３ｂの開口５３３１に対して第一軸体５３２ｂの大径部５３２１が嵌まるので、第一軸体５３２ｂも第二軸体５３３ｂに押されながら退避方向に移動する。
以上のように、変形例２に係る製造装置５００Ｂは、第一軸体５３２ｂが軸受１４０を第一位置Ｐ１まで圧入する際には当該第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとを連結させ、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する際には連結を解除する切替機構５４０ｂを備えている。
これによれば、切替機構５４０ｂは、第一軸体５３２ｂが軸受１４０を第一位置Ｐ１まで圧入する際には当該第一軸体５３２ｂと第二軸体５３３ｂとを連結させ、軸受１４０を第二位置Ｐ２まで圧入する際には連結を解除している。これにより、一つの圧入用の駆動源で第一圧入工程と第二圧入工程とを実行することができ、製造装置５００Ｂ自体の小型化を実現することができる。
［その他］
以上、本発明に係る自在継手の製造方法及び自在継手の製造装置について、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、第一ヨーク１１０の一対のアーム１１１の一方に対して十字軸１３０の軸部１３２ａ及び軸受１４０を組み付ける場合を例示した。しかし、一対のアーム１１１の両者に対して同時に十字軸１３０の軸部１３２ａ及び軸受１４０を組み付けてもよい。
また、上記実施の形態では、本発明に係る自在継手として、自動車のステアリング装置１０に備わる第一自在継手１００を例示した。しかしながら、その他の装置に設けられた自在継手に対しても本発明に係る製造方法及び製造装置を適用することは可能である。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び変形例における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、十字軸及び軸受を有する自在継手の製造方法及び当該自在継手の製造装置に適用可能である。
１０…ステアリング装置、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…ピニオン軸、１４…ラック軸、１５…転舵輪、１６…転舵機構、２０…インターミディエイトシャフト、２１…中間シャフト、１００…第一自在継手（自在継手）、１１０…第一ヨーク（ヨーク）、１１１、１２１…アーム、１１２、１１２ａ…貫通孔、１１３…凹部、１１９…カシメ肉部、１２０…第二ヨーク、１２２…貫通孔、１２３…凹部、１３０…十字軸、１３１…胴体部、１３２、１３２ａ…軸部、１４０…軸受、１４１…カップ、１４２…転動体、２００…第二自在継手、２１０…第一ヨーク、２２０…第二ヨーク、２３０…十字軸、２４０…軸受、５００、５００Ａ、５００Ｂ…製造装置、５１０…十字軸保持部、５１１…ピン部材、５１２…凹部、５２０…軸受保持部、５３０、５３０ａ、５３０ｂ…圧入部、５３１…台座部、５３１ａ…支持部、５３２、５３２ａ、５３２ｂ…第一軸体、５３３、５３３ａ、５３３ｂ…第二軸体、５３４、５３４ａ、５３４ｂ…突起、５３５ａ、５３５ｂ…第一押圧部、５３６ａ、５３６ｂ…第二押圧部、５４０ｂ…切替機構、５４１…本体部、５４２…可動軸、５３１１…貫通孔、５３２１…大径部、５３３１…開口、Ｈ…間隔、Ｐ１…第一位置、Ｐ２…第二位置、ＰＦ…位置

Claims (9)

  1. 十字軸の軸部を回転自在に支持する軸受をヨークの貫通孔の第一位置まで圧入し、前記貫通孔及び前記軸部に対して前記軸受を仮組みする第一圧入工程と、
    前記第一圧入工程後に、前記ヨークにおける前記貫通孔の周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部で前記軸受を前記貫通孔内に押し込むことで、前記貫通孔の前記第一位置よりも奥側の第二位置まで前記軸受を圧入する第二圧入工程と、を含む
    自在継手の製造方法。
  2. 前記第一位置と前記第二位置との間隔は、０．０５ｍｍ以上である
    請求項１に記載の自在継手の製造方法。
  3. 前記ヨークと前記軸受とは異なる金属により形成されている
    請求項１又は２に記載の自在継手の製造方法。
  4. 十字軸の軸部を回転自在に支持する軸受をヨークの貫通孔の第一位置まで圧入し、前記貫通孔及び前記軸部に対して前記軸受を仮組みする第一軸体と、
    前記ヨークにおける前記貫通孔の周囲をかしめながら、当該かしめによって形成されたカシメ肉部で、仮組み後の前記軸受を前記貫通孔内に押し込むことで、前記貫通孔の前記第一位置よりも奥側の第二位置まで前記軸受を圧入する第二軸体と、を備える
    自在継手の製造装置。
  5. 前記第一軸体と前記第二軸体とは、一体化されている
    請求項４に記載の自在継手の製造装置。
  6. 前記第一軸体は、前記第二軸体に対して進退自在に内蔵されている
    請求項５に記載の自在継手の製造装置。
  7. 前記第一軸体が前記軸受を第一位置まで圧入する際には当該第一軸体と前記第二軸体とを連結させ、前記軸受を前記第二位置まで圧入する際には前記連結を解除する切替機構を備える
    請求項６に記載の自在継手の製造装置。
  8. 前記第一位置と前記第二位置との間隔は、０．０５ｍｍ以上である
    請求項４〜７のいずれか一項に記載の自在継手の製造装置。
  9. 前記ヨークと前記軸受とは異なる金属により形成されている
    請求項４〜８のいずれか一項に記載の自在継手の製造装置。
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