JP2021060090A - 十字軸式自在継手の組み立て方法及び組み立て装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 アームのスプリングバックを利用してカップ軸受を適正位置に容易且つ確実に固定できるようにする。【解決手段】 ヨークの一対のアームを一対のバックアップ治具により軸方向の内側からバックアップして、前記各アームの軸受孔と、前記各軸受孔内に挿入された十字軸との間に軸方向の外側からカップ軸受を圧入して組み立てるに際し、前記各バックアップ治具を介して前記各アームを軸方向の外側へと拡張させる拡張工程４７と、拡張状態の前記各アームに対して軸方向の外側から前記各カップ軸受を圧入してカシメる圧入カシメ工程４８，５０と、前記各カップ軸受を圧入してカシメた後に前記各バックアップ治具による前記アームの拡張を解除する拡張解除工程５３とを経て行う。【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車のステアリング装置等に採用される十字軸式自在継手の組み立て方法及び組み立て装置に関するものである。

自動車には、図１７に示すように、伸縮自在に構成された伸縮軸１と、この伸縮軸１の両端に一対の十字軸式自在継手２を備えたステアリング装置が採用されている。伸縮軸１は、スプライン嵌合等により伸縮自在に嵌合された内軸３と外軸４とを同心状に備えている。各十字軸式自在継手２は、図１８に示すように、一対のヨーク５と、この一対のヨーク５を屈曲自在に連結する十字軸６とを備えている。各ヨーク５は、図１８に示すように、筒状の基部７と、この基部７から突出する一対のアーム８とを備えている。一対のヨーク５の内、一方のヨーク５は基部７側が内軸３、外軸４等の軸に溶接等で固定され、また他方のヨーク５は基部７側が操舵軸等に連結ピン９を介して着脱自在に連結されている。

十字軸６は、十字状に配置された一対の軸部１０を備え、その一方の軸部１０が一方のヨーク５の一対のアーム８に、他方の軸部１０が他方のヨーク５の一対のアーム８に夫々カップ軸受１１を介して回転自在に連結されている。カップ軸受１１は、軸部１０の外周に周方向に配置されたニードル１２と、アーム８の軸受孔１７内に圧入され且つニードル１２を保持する軸受カップ１３とを備えている。軸受カップ１３は円筒部１４と、円筒部１４の外側に一体に形成された底部１５と、底部１５と反対側に円筒部１４と一体に形成された外れ止め部１６とを有し、円筒部１４がアーム８の軸受孔１７に嵌合されている。カップ軸受１１は、アーム８の軸受孔１７の軸方向外側に形成された周方向に複数のカシメ部１８により離脱しないように固定されている。

この種の十字軸式自在継手２において、十字軸６の振り分けはカップ軸受１１の軸方向の圧入位置により決まり、圧入位置が軸方向にズレると、一対のヨーク５同士が干渉して所定の屈曲度を確保できなくなる。カップ軸受１１の軸方向のズレを吸収するためには、大きめのヨーク５を製作することも考えられるが、近年の自動車部品は、燃費向上や環境負荷低減のために軽量化が進んでおり、年々小型化され小さくなる傾向にある。従って、ヨーク５を大型化することは近年の傾向に逆行することになり、ヨーク５を小さくしながら所定の屈曲度を得るためには、十字軸６をヨーク５の一対のアーム８間のアーム間中心に正確に配置することが求められる。

一方、ヨーク５の製作上、ヨーク５の中心に対してアーム間中心が寸法上ズレるようなことがある。このような寸法上のバラツキがあれば、十字軸６がヨーク５の中心から軸方向にズレた状態で組み立てられることになるので、ヨーク５のアーム間中心を正確に把握して、そのアーム間中心に一致するように十字軸６を正確に組み立てる必要がある。

そこで、従来では、バックアップ治具、圧入カシメ手段を備えた組み立て装置を用いて組み立てる際に、先ずヨーク５内に十字軸６を挿入した後、各バックアップ治具をバックアップ位置まで駆動してアーム８を軸方向の外側へと所定の押圧力でバックアップする一方、位置制御により、各サーボモータのパルス数から機械中心に対するアーム間中心のズレ量を求め、そのズレ量に応じて各圧入カシメ手段の指令位置を補正して、その補正位置に基づいて各圧入カシメ手段を制御して圧入、カシメを行う（特許文献１）。

即ち、一対のバックアップ治具間の機械中心とヨーク５の中心とを一致させてヨーク５を組み立て装置上に配置した後、各サーボモータにより各バックアップ治具を機械中心から離れるように軸方向の外側に移動させて、各バックアップ治具が所定のバックアップ力で各アーム８を外側へと押圧するように、各バックアップ治具の外側面を各アーム８の内側面に当接させる。

このとき各サーボモータのパルス数により、機械中心からバックアップ位置までの各バックアップ治具の送り量が判るので、そのパルス数から両アーム８間のアーム間中心を求め、機械中心に対するアーム間中心のズレ量を求める。

そして、アーム間中心が機械中心から軸方向の一方側に所定量だけズレている場合には、他方の圧入カシメ手段の通常指令位置にズレ量を加えた補正位置に、逆に一方の圧入カシメ手段の通常指令位置からズレ量を引いた補正位置に夫々補正して、その各補正位置に基づいて圧入カシメ手段によりカップ軸受１１をアーム８の軸受孔１７内に圧入し、またカシメ部１８をカシメて固定する。

特開２０１５−２１８７５３号公報

このように従来は、機械中心に対するアーム間中心のズレ量を求めて、そのズレ量に応じて各圧入カシメ手段の指令位置を補正する位置制御によりカップ軸受１１の圧入、カシメ等を行っているため、カップ軸受１１の軸受カップ１３の底部１５と十字軸６の軸部１０の外端面との間の軸方向の隙間にバラツキが生じ易くなり、その結果、異音の発生や操舵感が悪化する原因となっていた。

また軸方向の間隙を詰めたために、圧入手段の圧入ピンを前進させすぎると、カップ軸受１１の軸受カップ１３のカップ割れが生じたり、軸受カップ１３の底部１５が十字軸６の軸部１０の外端面に当接して、十字軸式自在継手２が十字軸６の軸部１０廻りに揺動して屈折する際の揺動トルク（屈折トルク）が過大になる問題があった。

更に各バックアップ治具により各アーム８を軸方向の外側に押圧してバックアップしているが、定量的なアーム８の拡張では、アーム８のスプリングバック量にバラツキが生じ、軸方向の隙間が生じたり、圧入量が過大になって揺動トルクが過大になる等の問題があった。

本発明は、このような従来の課題に鑑み、アームのスプリングバックを利用してカップ軸受を適正位置に容易且つ確実に固定できる十字軸式自在継手の組み立て方法及び組み立て装置を提供することを目的とする。

本発明に係る十字軸式自在継手の組み立て方法は、ヨークの一対のアームを一対のバックアップ治具により軸方向の内側からバックアップして、前記各アームの軸受孔と、前記各軸受孔内に挿入された十字軸との間に軸方向の外側からカップ軸受を圧入する十字軸式自在継手の組み立て方法において、前記各バックアップ治具を介して前記各アームを軸方向の外側へと拡張させる拡張工程と、拡張状態の前記各アームに対して軸方向の外側から前記各カップ軸受を圧入してカシメる圧入カシメ工程と、前記各カップ軸受を圧入してカシメた後に前記各バックアップ治具による前記アームの拡張を解除する拡張解除工程とを備えたものである。

前記拡張工程は、前記各バックアップ治具間に機械中心に配置された楔体を押し込んで前記各バックアップ治具を外側へと拡張方向に移動させてもよい。前記各アームを第１拡張状態まで拡張させる第１拡張工程と、前記第１拡張状態の前記各アームに前記各カップ軸受を圧入する第１圧入工程と、前記各カップ軸受の圧入後に前記各アームを更に第２拡張状態まで拡張させる第２拡張工程と、前記第２拡張状態の前記各アームをカシメるカシメ工程とを備えてもよい。前記カシメ工程でのカシメ後に前記各アームを更に第３拡張状態まで拡張させる第３拡張工程と、前記第３拡張状態の前記各アームに前記各カップ軸受を圧入する第２圧入工程とを備えてもよい。

本発明に係る十字軸式自在継手の組み立て装置は、ヨークの一対のアームを軸方向の内側からバックアップする一対のバックアップ治具と、前記バックアップ治具によるバックアップ状態で前記各アームの軸受孔と十字軸の軸部との間に軸方向の外側からカップ軸受を圧入してカシメる圧入カシメ手段とを備えた十字軸式自在継手の組み立て装置において、前記各バックアップ治具間に機械中心に配置された楔体を押し込んで前記各バックアップ治具を介して前記各アームを外側へと拡張させる拡張手段と、拡張状態の前記各アームに対して前記各カップ軸受を圧入してカシメる前記圧入カシメ手段とを備え、前記各カップ軸受を圧入してカシメた後に前記各バックアップ治具による前記アームの拡張を解除するものである。

本発明によれば、アームのスプリングバックを利用してカップ軸受を適正位置に容易且つ確実に固定できる利点がある。

本発明の第１の実施形態を示す組み立て装置の構成図である。 同組み立て方法のブロック図である。 同芯出し工程の説明図である。 同芯出し工程の説明図である。 同第１拡張工程の説明図である。 同第１圧入工程の説明図である。 同第２拡張工程の説明図である。 同カシメ工程の説明図である。 同第３拡張工程の説明図である。 同第２圧入工程の説明図である。 同拡張解除工程の説明図である。 同拡張状態の説明図である。 同圧入荷重の説明図である。 同ヨークの移動説明図である。 同スプリングバックの説明図である。 本発明の第２の実施形態を例示する構成図である。 ステアリング装置の中間軸の正面図である。 十字軸式自在継手の断面図である。 ヨークの一部破断正面図である。

以下、発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。なお、図１７〜図１９に記載の十字軸式自在継手２等と同一名称物については同一符号を付して、その説明を簡略化する。

図１〜図１５は本発明に係る十字軸式自在継手の組み立て方法及び組み立て装置の第１の実施形態を例示する。組み立て装置３０は、図１に示すように、第１案内手段（図示省略）により左右方向（軸方向）に移動自在に支持された左右一対のバックアップ治具３１と、この各バックアップ治具３１を第１案内手段に沿って左右方向に駆動するための左右一対のエアシリンダ（第１駆動手段）３２と、組み立て装置３０の左右方向の機械中心Ｏ上に配置され且つ第２案内手段（図示省略）により機械中心Ｏ上を上下方向に移動自在に支持された楔体３３と、この楔体３３を第２案内手段に沿って上下方向に駆動するためのサーボモータ（第２駆動手段）３４と、各アーム８の軸受孔１７と十字軸６の軸部１０との間に挿入されたカップ軸受１１を圧入して、カシメ部１８を形成する左右一対の圧入カシメ手段３５とを備えている。

楔体３３は各バックアップ治具３１に対応して左右一対の傾斜部３６を備えている。各傾斜部３６は両者で下狭まりのテーパを構成するように左右同一角度で傾斜しており、バックアップ治具３１間の上側に配置されている。サーボモータ３４は楔体３３の上側に設けられ、ねじ軸等の伝導機構を介して楔体３３を上下方向に駆動するようになっている。

各バックアップ治具３１はカップ軸受１１を圧入する際、及びカシメ部１８を形成する際に左右方向の内側から各アーム８をバックアップするためのものであって、各アーム８の内側面に左右方向の内側から接触可能な接触部３７と、楔体３３の傾斜部３６に左右方向の外側から当接可能な当接部３８とを有する。

各接触部３７はバックアップ治具３１の内端側から下方に突出している。各当接部３８はバックアップ治具３１上に固定された当接板３９の内端側に設けられており、楔体３３の傾斜部３６に対して面接触するように傾斜部３６と略同一角度で傾斜している。傾斜部３６、当接部３８は、バックアップ治具３１側からの反力に対して楔体３３が十分に抗し得るように傾斜角が小さくなっている。また各バックアップ治具３１と楔体３３とにより、ヨーク５の各アーム８を拡張させる拡張手段が構成されている。なお、当接部３８は当接板３９を省略してバックアップ治具３１に設けてもよい。

圧入カシメ手段３５は、左右方向に配置された圧入ピン４０と、この圧入ピン４０の外周側に設けられたカシメパンチ４１とを内外同心状に備えている。なお、圧入ピン４０、カシメパンチ４１は、図外の駆動手段により別々に駆動され、カップ軸受１１の圧入とカシメ部１８のカシメとを別々に行うようになっている。

十字軸式自在継手２の組み立て作業は、図２に示すように、組み立て装置３０上にヨーク５、十字軸６を配置し仮クランプする等の準備工程４５と、ヨーク５の各アーム８を左右方向の両側へと第１拡張状態Ｑ１（図１２参照）まで拡張させて、そのアーム間中心Ｐを組み立て装置３０上の機械中心Ｏと一致させる芯出しを行う芯出し工程４６と、第１拡張状態Ｑ１まで拡張した状態の各アーム８の軸受孔１７と十字軸６の軸部１０との間に挿入されたカップ軸受１１を左右方向の外側から第１圧入する第１圧入工程４８と、カップ軸受１１の第１圧入後に各アーム８を左右方向の両側へと更に第２拡張状態Ｑ２（図１２参照）まで拡張させる第２拡張工程４９と、第２拡張状態Ｑ２まで拡張した状態の各アーム８をカシメてカシメ部１８を形成するカシメ工程５０と、カシメ部１８の形成後に各アーム８を左右方向の両側へと更に第３拡張状態Ｑ３（図１２参照）まで拡張させる第３拡張工程５１と、第３拡張状態Ｑ３の各アーム８の軸受孔１７内のカップ軸受１１を第２圧入する第２圧入工程５２と、カップ軸受１１の第２圧入後に各アーム８の拡張を解除して各アーム８をスプリングバックさせる拡張解除工程５３とを経て行う。

即ち、準備工程４５では、組み立て装置３０上にヨーク５、十字軸６等をセットする。十字軸６はその軸部１０をヨーク５の軸受孔１７に挿入しておく。またヨーク５は仮クランプされており、左右方向に移動できる状態にある。

芯出し工程４６では、組み立て装置３０上に仮止めされたヨーク５の各アーム８を左右方向の両側へと第１拡張状態Ｑ１まで拡張させて、ヨーク５のアーム間中心Ｐを組み立て装置３０上の機械中心Ｏと一致させる芯出しを行う（図１、図３〜図５参照）。

この芯出し工程４６は、各バックアップ治具３１の当接部３８を楔体３３の各傾斜部３６に左右方向の外側から当接させて各バックアップ治具３１を機械基準の基準位置Ｒに合わせる基準工程５４（図１参照）と、基準工程５４後の各バックアップ治具３１の各接触部３７を各アーム８の先端部の内側面に接触させてゼロタッチ位置Ｓ（接触位置）を取得するゼロタッチ工程５５（図３参照）と、ゼロタッチ位置Ｓにある各バックアップ治具３１間に楔体３３を挿入して各バックアップ治具３１を介して各アーム８を左右方向の外側へと拡張させてアーム間中心Ｐを機械中心Ｏに合わせる拡張芯出し工程５６（図４、図５参照）とを備え、その基準工程５４、ゼロタッチ工程５５及び拡張芯出し工程５６を経てヨーク５の芯出しを行う。

先ず基準工程５４では、各エアシリンダ３２の駆動により各バックアップ治具３１を左右方向の内側へと図１の矢印方向に移動させて、各バックアップ治具３１の当接部３８を機械中心Ｏにある楔体３３に左右両側から当接させる（図１参照）。このとき各バックアップ治具３１は、その当接部３８が楔体３３の傾斜部３６に当接すれば停止する。

そして、各バックアップ治具３１の当接部３８が図１に示すように楔体３３の傾斜部３６に当接すると、両バックアップ治具３１間の中心が機械中心Ｏに一致するため、各バックアップ治具３１を機械基準の基準位置Ｒに合わせることができる。このときの各バックアップ治具３１の位置を変位計で計測し読み込んで、それを各バックアップ治具３１の基準位置Ｒとして記憶する。

ゼロタッチ工程５５では、エアシリンダ３２の逆方向への駆動により各バックアップ治具３１を左右方向の外側へと図３の矢印方向に移動させて、各バックアップ治具３１の接触部３７を組み立て装置３０上のヨーク５の各アーム８の内側面に接触させる。このとき各バックアップ治具３１はその接触部３７が各アーム８の内側面に夫々接触すると停止する。

各バックアップ治具３１は既に機械中心Ｏに対して左右対称に位置しており、その左右対称に位置する各バックアップ治具３１の接触部３７が各アーム８に接触する。そのため各バックアップ治具３１の接触部３７を各アーム８に夫々接触させることにより、ヨーク５の各アーム８のアーム間中心Ｐを機械中心Ｏに略一致させることができる。このときの各バックアップ治具３１の位置を変位計で計測し読み込んで、それを各バックアップ治具３１のゼロタッチ位置Ｓとして記憶する。

各バックアップ治具３１を左右方向の外側へと図３の矢印方向に移動させて接触部３７を各アーム８の内側面に接触させる場合、図１４（Ｃ）に示すようにヨーク５のアーム間中心Ｐが機械中心Ｏと略一致した状態であれば、各バックアップ治具３１の接触部３７が各アーム８に対して略同時に接触する。

しかし、組み立て装置３０上に配置されたヨーク５の殆どは、アーム間中心Ｐが機械中心Ｏから左右方向の何れかにズレた状態にある。例えば、ヨーク５のアーム間中心Ｐが図１４（Ａ）に示すように左側にズレた状態にある場合には、各バックアップ治具３１を左右方向の外側へと移動させると、先ず右側のバックアップ治具３１の接触部３７が右側のアーム８に接触し、この右側のバックアップ治具３１と共にヨーク５が右側方向へと移動する。

各バックアップ治具３１は左右逆方向に移動するが、右側のバックアップ治具３１の接触部３７が右側のアーム８に接触した時点において、左側のバックアップ治具３１の接触部３７と左側のアーム８との間隔は２αである。その後、図１４（Ｂ）に示すように、右側のバックアップ治具３１、ヨーク５の移動と共に、逆方向に移動する左側のバックアップ治具３１の接触部３７とヨーク５の左側のアーム８との間隔が小さくなる。

そして、ヨーク５のアーム間中心Ｐが機械中心Ｏと一致すると、図１４（Ｃ）に示すように、左側のバックアップ治具３１の接触部３７が左側のアーム８の内側面に接触する。そして、各バックアップ治具３１の接触部３７が各アーム８に夫々接触すれば、各バックアップ治具３１は基準位置Ｒから等距離のゼロタッチ位置Ｓに停止する（図３参照）。

なお、エアシリンダ３２は、基準工程５４において各バックアップ治具３１の当接部３８が楔体３３の各傾斜部３６に当接し、またゼロタッチ工程５５において各バックアップ治具３１の接触部３７がヨーク５の各アーム８と接触するか、又はズレ位置に配置されたヨーク５を左右方向の何れか一方に移動させてズレを修正するに必要な低圧用であって、当接部３８が傾斜部３６に当接し、又は接触部３７がアーム８に接触してから駆動を停止、或いは接触してから所定時間後に駆動を停止するようになっている。各アーム８を拡張するだけの駆動力はない。

このようにして基準工程５４で基準位置Ｒを取得でき、またゼロタッチ工程５５でゼロタッチ位置Ｓを取得できれば、接触部３７と当接部３８との左右方向の間隔が既知であるため、それら基準位置Ｒ、ゼロタッチ位置Ｓ等に基づいてヨーク５のアーム間寸法を算出することができる。

各バックアップ治具３１をゼロタッチ位置Ｓまで移動させた場合、各バックアップ治具３１の当接部３８と楔体３３の傾斜部３６との間には、基準工程５４での基準位置Ｒからゼロタッチ工程５５でのゼロタッチ位置Ｓまでの移動量に見合う隙間ができる（図３参照）が、基準位置Ｒ、ゼロタッチ位置Ｓ及び傾斜部３６の勾配等が判れば、楔体３３が図３の位置から、楔体３３の各傾斜部３６が各バックアップ治具３１の当接部３８に当接する拡張開始位置Ｔ（図４参照）までに要する楔体３３の上下方向の移動量を算出することができる。

またヨーク５のアーム間寸法を算出できれば、傾斜部３６の勾配等に基づいて、拡張開始位置Ｔから第１拡張状態Ｑ１に対応する第１拡張位置までの楔体３３の移動量、第１〜第３拡張状態Ｑ１〜Ｑ３に対応する各第１〜第３拡張位置相互間の楔体３３の移動量を夫々算出することができる。

拡張芯出し工程５６は、楔体３３を下降させてゼロタッチ位置Ｓにある各バックアップ治具３１の当接部３８に接触する拡張開始位置Ｔまで移動させる拡張開始位置移動工程５７（図４参照）と、拡張開始位置Ｔから楔体３３を第１拡張位置まで下降させて拡張開始位置Ｔにある各バックアップ治具３１の当接部３８間に挿入して第１拡張状態Ｑ１へと拡張させる第１拡張工程４７（図５参照）とを備えている。

この実施形態では、芯出し工程４６の第１拡張工程４７でアーム８間を第１拡張状態Ｑ１まで拡張することにより、ヨーク５の芯出しを行うと当時に、第１圧入工程４８前のアーム８の拡張を行うようにしている。

しかし、第１圧入工程４８前のアーム８の拡張量に比較して芯出し時の拡張量が小さい場合には、芯出し時拡張工程と第１圧入前拡張工程とを別々にして、先ず芯出し時の拡張を行い、その後に第１圧入前の拡張を行うようにしてもよい。

各アーム８を左右に拡張する際の第１〜第３拡張状態Ｑ１〜Ｑ３は、ヨーク５の寸法、材質等により予め決められており、図１２に示すようにアーム８の通常位置Ｑ０から外側に所定量拡張した第１拡張状態Ｑ１から順次第２拡張状態Ｑ２、第３拡張状態Ｑ３へと拡張量が大になるように設定されている。

なお、各拡張状態Ｑ１〜Ｑ３の拡張量は、各アーム８が塑性変形せずに弾性変形可能な範囲内であることは云うまでもない。また各拡張状態Ｑ１〜Ｑ３相互の拡張量の違いは極僅かでもよい。芯出し時拡張と第１圧入前拡張とを別々に行う場合には、アーム８の通常状態Ｑと第１拡張状態Ｑ１との間に芯出し拡張状態Ｑ０１を設ければよい。

拡張開始位置移動工程５７では、拡張開始位置Ｔに基づいて、サーボモータ３４が楔体３３を下降方向に作動させて、算出した移動量分だけ楔体３３を下降方向に移動させる（図４参照）。そして、楔体３３が拡張開始位置Ｔまで下降して、楔体３３の各傾斜部３６が各バックアップ治具３１の当接部３８間に接触すると、サーボモータ３４を停止させて楔体３３を止める。このときの楔体３３の拡張開始位置Ｔへの下降量は変位計で測定して管理する。

第１拡張工程４７では、拡張開始位置Ｔからサーボモータ３４を下降方向に作動させて、算出した第２移動量分だけ楔体３３を下降方向に移動させる。そして、楔体３３が第１拡張位置まで下降して、楔体３３を各バックアップ治具３１の当接部３８間に挿入して行くと（図５参照）、楔体３３の傾斜部３６の勾配に応じた押圧力で楔体３３が各バックアップ治具３１の当接部３８を押圧する。このため楔体３３の楔作用により、各バックアップ治具３１を左右方向の外側へと強大な拡張力が発生し、各アーム８を第１拡張状態Ｑ１まで押し広げて拡張させて行く。このときの楔体３３の下降量は変位計で測定して管理する。またアーム８の実際の拡張量も変位計で測定して管理する。

各アーム８の第１拡張時には、図５に示すように、楔体３３は機械中心Ｏを保ちながら下降するため、各傾斜部３６を介して各バックアップ治具３１が左右方向の外側へと同一量だけ移動する。また楔体３３の傾斜部３６と各バックアップ治具３１の当接部３８との当接部分、各バックアップ治具３１の接触部３７と各アーム８との当接部分には、強大な力が加わるので、各当接部分相互はその強大な拡張力を受けて均一にバラツキなく当接することとなる。

従って、所定の第１拡張状態Ｑ１までアーム８を拡張させることにより、ヨーク５のアーム間中心Ｐを機械中心Ｏに正確且つ確実に一致させる芯出しを自動的に行うことができる。

因みに拡張前のゼロタッチ工程５５の時点でも、ヨーク５のアーム間中心Ｐを機械中心Ｏに一応一致させることができるが、この時点では各当接部分が単に当接したに過ぎず、各当接部分相互で当接状態にバラツキがあるため、ヨーク５の芯出し精度を十分に確保することができない。しかし、第１拡張状態Ｑ１までアーム８を拡張させることにより、各当接部分相互の当接状態のバラツキを解消できるため、ヨーク５を自動的に正確且つ確実に高精度に芯出しすることが可能である。

しかも、各アーム８を拡張させることにより、ヨーク５の芯出しが可能であるため、ヨーク５の芯出し精度が高精度であるにも拘わらず、芯出し工程４６での作業が容易であり、ヨーク５の芯出し作業自体を自動的に能率的に行うことができる。特にヨーク５の左右のアーム８を拡張させてヨーク５の芯出しを行うため、ヨーク５の左右のアーム８の寸法精度にズレがある場合にも、その左右のアーム８のズレ量を判断して補正する必要がなく、芯出し作業を容易且つ迅速に行うことができる。

楔体３３が拡張開始位置Ｔから第１拡張位置まで所定の移動量分だけ下降して各アーム８が第１拡張状態Ｑ１まで拡張すると、各アーム８の拡張時にヨーク５の芯出しが完了するため、圧入カシメ手段３５の圧入ピン４０を作動させて、十字軸６の各軸部１０と各アーム８の軸受孔１７との間のカップ軸受１１を左右両側から略同時に圧入するか、又は片側ずつ順次圧入する（第１圧入工程４８）（図６参照）。この後、第２拡張工程４９、第３拡張工程５１で各アーム８を拡張させた場合にも、ヨーク５は芯出し状態を維持することができる。

カップ軸受１１の圧入に際しては、圧入ピン４０によりカップ軸受１１の底部１５側を左右方向の内側へと押圧して、その圧入ピン４０が所定の位置に達するまで行う。このときの圧入荷重は、図１３に示すように、カップ軸受１１の位置に応じて変化する。これはカップ軸受１１の圧入位置により、カップ軸受１１とアーム８の軸受孔１７との左右方向の嵌め合い量が変化するためである。

即ち、第１圧入工程４８において、カップ軸受１１を図１３の第１位置Ｘ１、第２位置Ｘ２、第３位置Ｘ３を経て第４位置Ｘ４へと圧入する場合には、圧入開始後の第１位置Ｘ１から第２位置Ｘ２を経て第３位置Ｘ３へと軸受カップ１３と軸受孔１７との左右方向の嵌め合い量が増えるに従って圧入荷重が高くなる。そして、軸受カップ１３と軸受孔１７との嵌め合い量が最大の第３位置Ｘ３を越えると、両者の嵌め合い量が徐々に少なくなり、第４位置Ｘ４を経て第１圧入の完了へと圧入荷重が低下する。

なお、第４位置Ｘ４までカップ軸受１１を圧入したとき（又は第１圧入の完了位置までカップ軸受１１を圧入した時点）の圧入荷重は、図１３に示すように圧入開始時点よりも高くなっている。

カップ軸受１１の第１圧入が完了すれば、第２拡張工程に４９おいて、サーボモータ３４の駆動により楔体３３を更に下降させて楔体３３を挿入し、各バックアップ治具３１を介して芯出し状態を維持しながら各アーム８を第２拡張状態Ｑ２まで拡張させる（第２拡張工程４９）（図７参照）。

なお、図７では、圧入ピン４０による第１圧入状態を維持したままでアーム８を左右に拡張させているが、アーム８の拡張前に第１圧入を解除して拡張するか、第１圧入の解除と略同時にアーム８を拡張してもよい。

各アーム８が第２拡張状態Ｑ２まで拡張すれば、圧入ピン４０による第１圧入状態のままで、各カシメパンチ４１を各アーム８の軸受孔１７に左右方向の外側から挿入して、カップ軸受１１の外端側に近接して軸受孔１７の内周にカシメ部１８を形成し、このカシメ部１８によりカップ軸受１１の抜け止めを行う（カシメ工程５０）（図８参照）。

このカシメに際して、各アーム８を第１拡張状態Ｑ１から第２拡張状態Ｑ２まで拡張するのは、カシメパンチ４１によるカシメ荷重が圧入ピン４０による圧入荷重よりも大きいためである。このように第２拡張状態Ｑ２まで拡張させれば、大きなカシメ荷重が加わった場合にも、その第２拡張時の拡張荷重によってカシメ荷重に十分に対向することができる。そのため各アーム８の第２拡張状態Ｑ２でカシメ部１８を形成することにより、カップ軸受１１を確実に抜け止めすることができる。

第１拡張状態Ｑ１から第２拡張状態Ｑ２までの拡張量は、圧入荷重とカシメ荷重との違いを考慮して決定すればよい。従って、圧入荷重とカシメ荷重との差が小さければ、第２拡張状態Ｑ２への拡張量は小さくすることも可能である。

なお、第１拡張状態Ｑ１での各アーム８の拡張荷重が十分に大であるか、又は楔体３３の各傾斜部３６の勾配が小さくカシメ荷重に十分に抗し得る程度であれば、第２拡張状態Ｑ２への各アーム８の拡張は省略することもできる。

カシメ工程５０が完了すると、サーボモータ３４の駆動により楔体３３を更に下降させて、楔体３３により各バックアップ治具３１を介して芯出し状態を維持しながら各アーム８を第３拡張状態Ｑ３まで拡張させる（第３拡張工程５１）（図９参照）。そして、各アーム８が第３拡張状態Ｑ３まで拡張すれば、各圧入ピン４０を各アーム８の軸受孔１７に左右方向の外側から挿入して、所定の圧入荷重になるまでカップ軸受１１の第２圧入を行う（第２圧入工程５２）（図１０参照）。

なお、第２拡張状態Ｑ２から第３拡張状態Ｑ３までの拡張量は、カシメ荷重と第２圧入荷重との違いを考慮して決定すればよい。従って、カシメ荷重と第２圧入荷重との差が小さければ、第３拡張状態Ｑ３への拡張量は小さくすることも可能である。

第２拡張状態Ｑ２での各アーム８の拡張荷重が十分に大であるか、又は楔体３３の各傾斜部３６の勾配が小さくカシメ荷重に十分に抗し得る程度であれば、第３拡張状態Ｑ３への拡張は省略することもできる。

第２圧入工程５２での第２圧入では、圧入ピン４０を低速で圧入方向に移動させて、カップ軸受１１の軸受カップ１３の底部１５側の凸部１５ａを軸部１０の外端面側へと低速で押し付ける。そのため第２圧入時の圧入荷重は、図１３に示すように第１圧入後の圧入荷重から高圧入荷重へと押し付け荷重分だけ上昇させながら、カップ軸受１１を所定圧入位置へと確実に圧入することができる。また第２圧入時の圧入荷重が大になるが、各アーム８を第２拡張状態Ｑ２から第３拡張状態Ｑ３まで拡張しているので、その第３拡張状態Ｑ３の拡張荷重によって十分に抗することができる。

カップ軸受１１の第２圧入時の圧入荷重が所定値に達すれば圧入完了となり、サーボモータ３４の逆転駆動により楔体３３を上昇させて、各アーム８の第３拡張状態Ｑ３を解除する（拡張解除工程５３）（図１１参照）。そして、その後、各バックアップ治具３１、楔体３３等を元に戻して終了する。

拡張解除工程５３で第３拡張状態Ｑ３の各アーム８に対する拡張を開放した場合には、各アーム８のスプリングバックにより、各アーム８とカップ軸受１１との間の隙間が相殺されるので、各アーム８の軸受孔１７内のカップ軸受１１をガタツキなく固定することができる。

図１５（Ａ）〜（Ｃ）は各アーム８のスプリングバック時の概念図を示す。第３拡張状態Ｑ３の各アーム８に対してカップ軸受１１を第２圧入した時点の状態は、図１５（Ａ）に示す通りである。この第３拡張状態Ｑ３において、圧入ピン４０を抜いて圧入を解除すれば、図１５（Ｂ）に示すように十字軸６の軸部１０の端面と軸受カップ１３の底部１５側が戻り、軸部１０の端面と軸受カップ１３の底部１５の凸部１５ａとの間に隙間ができる。その後、図１５（Ｃ）に示すように、各アーム８が左右方向の内側へとスプリングバックし、これによって各カップ軸受１１が各アーム８と一緒に左右方向の内側へと移動する。そのため左右両側のカップ軸受１１間の間隔が狭くなり、その狭くなった左右両側のカップ軸受１１により十字軸６に一方の軸部１０を支持することができる。

従って、カップ軸受１１と十字軸６の軸部１０との間の左右方向のガタツキがなくなり、十字軸６の軸方向の動きによる異音の発生を防止することができる。またヨーク５の左右のアーム８で十字軸６が軸方向に動く隙間がなくなるため、水やゴミ等の進入を防止することができる。

また組み立ての都度、その基準位置Ｒ等を変位計で測定するため、各楔体３３の傾斜部３６と各バックアップ治具３１の当接部３８との接触部分等の接触箇所に摩耗等があっても、その摩耗等による組み立て精度の低下を防止することができる。

図１６は本発明の第２の実施形態を例示する。第２拡張工程４９とカシメ工程５０とを行う場合には、図１６に示すように、両者を略同時に行うか、又は第２拡張工程４９に続いて僅かな時間差で直ちにカシメ工程５０を実行することも可能である。即ち、楔体３３を下降させて各バックアップ治具３１を介して各アーム８を左右に第２拡張する一方、この第２拡張と略同時にカシメパンチ４１により左右両側から各アーム８をカシメるか、第２拡張に続いて僅かな時間差でカシメパンチ４１により各アームをカシメることも可能である。

この場合にも、カシメパンチ４１による各アーム８のカシメ中は、各アーム８に第２拡張時の拡張力が加わっているので、それによってカシメ時の大きなカシメ荷重に十分に抗することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、その趣旨が逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。実施形態の組み立て装置３０では、各バックアップ治具３１に対して楔体３３が上側にあり、その楔体３３を上側のサーボモータ３４により駆動するようにしているが、バックアップ治具３１、楔体３３、サーボモータ３４は上下逆向きに配置してもよい。また左右方向に移動する各バックアップ治具３１に対して楔体３３は前後方向に移動するように配置する等、種々の変更が可能である。

実施形態では、基準位置Ｒ、ゼロタッチ位置Ｓ等からアーム間寸法を算出して、そのアーム間寸法に基づいてその後の拡張状態の各アーム８の拡張位置を算出することとしているが、アーム間寸法のバラツキが少ない等の事情がある場合には、予め拡張位置を設定しておき、それに従って各工程を実行するようにしてもよい。また実施形態では、拡張開始位置で一旦停止し、その拡張開始位置から拡張位置へと拡張させていくようにしているが、拡張開始位置での停止は省略してもよい。

実施形態では、ヨーク５の芯出し工程４６における各アーム８の芯出し拡張工程５８と、その後のカップ軸受１１の圧入工程前の各アーム８の第１拡張工程４７とを一工程で共通に行う場合を例示しているが、芯出し工程４６における各アーム８の芯出し拡張工程５８とカップ軸受１１の第１圧入工程４８前の各アーム８の第１拡張工程４７は別々に行うようにしてもよい。

その場合、芯出し工程４６では、ヨーク５の芯出しに必要な範囲で各アーム８の拡張を行い、カップ軸受１１の第１圧入工程４８前の各アーム８の第１拡張工程４７では、カップ軸受１１の圧入に必要な範囲で芯出し拡張状態から第１拡張状態Ｑ１までの拡張を行うようにしてもよい。

また第１拡張工程４７での各アーム８の拡張量が圧入、カシメに十分抗し得る程度であれば、第１拡張状態のままでカップ軸受１１の第１圧入とカシメとを行うようにしてもよい。

２ 十字軸式自在継手
５ ヨーク
６ 十字軸
８ アーム
１１ カップ軸受
１７ 軸受孔
３０ 組み立て装置
３１ バックアップ治具
３２ エアシリンダ（第１駆動手段）
３３ 楔体
３４ サーボモータ（第２駆動手段）
３５ 圧入カシメ手段
３６ 傾斜部
３７ 接触部
３８ 当接部
４６ 芯出し工程
４７ 第１拡張工程
４８ 第１圧入工程
４９ 第２拡張工程
５０ カシメ工程
５１ 第３拡張工程
５２ 第２圧入工程
５３ 拡張解除工程
５４ 基準工程
５５ ゼロタッチ工程
５６ 拡張芯出し工程

Claims (5)

1. ヨークの一対のアームを一対のバックアップ治具により軸方向の内側からバックアップして、前記各アームの軸受孔と、前記各軸受孔内に挿入された十字軸との間に軸方向の外側からカップ軸受を圧入する十字軸式自在継手の組み立て方法において、
   前記各バックアップ治具を介して前記各アームを軸方向の外側へと拡張させる拡張工程と、
   拡張状態の前記各アームに対して軸方向の外側から前記各カップ軸受を圧入してカシメる圧入カシメ工程と、
   前記各カップ軸受を圧入してカシメた後に前記各バックアップ治具による前記アームの拡張を解除する拡張解除工程とを備えた
   ことを特徴とする十字軸式自在継手の組み立て方法。
2. 前記拡張工程は、前記各バックアップ治具間に機械中心に配置された楔体を押し込んで前記各バックアップ治具を外側へと拡張方向に移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の十字軸式自在継手の組み立て方法。
3. 前記各アームを第１拡張状態まで拡張させる第１拡張工程と、
   前記第１拡張状態の前記各アームに前記各カップ軸受を圧入する第１圧入工程と、
   前記各カップ軸受の圧入後に前記各アームを更に第２拡張状態まで拡張させる第２拡張工程と、
   前記第２拡張状態の前記各アームをカシメるカシメ工程とを備えた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の十字軸式自在継手の組み立て方法。
4. 前記カシメ工程でのカシメ後に前記各アームを更に第３拡張状態まで拡張させる第３拡張工程と、
   前記第３拡張状態の前記各アームに前記各カップ軸受を圧入する第２圧入工程とを備えた
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の十字軸式自在継手の組み立て方法。
5. ヨークの一対のアームを軸方向の内側からバックアップする一対のバックアップ治具と、前記バックアップ治具によるバックアップ状態で前記各アームの軸受孔と十字軸の軸部との間に軸方向の外側からカップ軸受を圧入してカシメる圧入カシメ手段とを備えた十字軸式自在継手の組み立て装置において、
   前記各バックアップ治具間に機械中心に配置された楔体を押し込んで前記各バックアップ治具を介して前記各アームを外側へと拡張させる拡張手段と、
   拡張状態の前記各アームに対して前記各カップ軸受を圧入してカシメる前記圧入カシメ手段とを備え、
   前記各カップ軸受を圧入してカシメた後に前記各バックアップ治具による前記アームの拡張を解除する
   ことを特徴とする十字軸式自在継手の組み立て装置。

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