JP3062666B2 - 自在継手の製造方法 - Google Patents

自在継手の製造方法

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JP3062666B2
JP3062666B2 JP3201898A JP20189891A JP3062666B2 JP 3062666 B2 JP3062666 B2 JP 3062666B2 JP 3201898 A JP3201898 A JP 3201898A JP 20189891 A JP20189891 A JP 20189891A JP 3062666 B2 JP3062666 B2 JP 3062666B2
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順哉 渡辺
健司 杉本
寛一 隅田
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/382Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another constructional details of other than the intermediate member
    • F16D3/387Fork construction; Mounting of fork on shaft; Adapting shaft for mounting of fork

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Controls (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二つのヨークと十字軸
とから構成され、かつ前記少なくとも一方のヨークがほ
ぼU字形の十字軸結合部材とほぼ円筒形の軸結合部材と
を組み合わせたものからなる自在継手の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば自動車のステアリング装置
において、ハンドル軸とステアリングボックスの入力軸
とを、十字軸を用いた自在継手で連結するようにしてい
る。
【0003】この自在継手は、図7に示すように、十字
軸1と、第1ヨーク2Aと、第2ヨーク2Bとからな
り、第1ヨーク2Aおよび第2ヨーク2Bの両方とも、
ほぼU字形の十字軸結合部材3A,3Bとほぼ円筒形の
軸結合部材4A,4Bとを組み合わせたものからなる。
【0004】なお、第1,第2ヨーク2A,2Bがハン
ドル軸、ステアリングボックスの入力軸などの装着相手
軸に対してスプライン嵌合によりそれぞれ連結される。
【0005】十字軸結合部材3A,3Bは、鋼板をU字
形に屈曲して形成されるもので、対向する一対のアーム
片5A,5Bの連結部分中央にアーム片突出方向と平行
な貫通孔6A,6Bが設けられ、両アーム片5A,5B
に前記貫通孔6A,6Bと直交する十字軸装着用の透孔
7A,7Bが同心状に設けられている。
【0006】軸結合部材4A,4Bは、鋼板を円筒形に
プレス加工して形成されるもので、円筒部分8A,8B
のスリット両脇の長手方向一端側に径方向外方へ突出す
る突片9A,9Bが周方向で対向するように設けられ、
さらに、前記円筒部分8A,8Bの内孔にスプライン歯
10A,10Bが設けられているとともに、前記突片9
A,9Bに前記円筒部分8A,8Bの内孔の軸線に対し
直交方向にボルト孔11A,11Bが設けられている。
【0007】ところで、上記の自在継手において、第
1、第2ヨーク2A,2Bは、以下のように製作され
る。まず、十字軸結合部材3A,3Bおよび軸結合部材
4A,4Bを、ともに各々上述した最終的な状態にまで
仕上げる。このとき、軸結合部材4A,4Bの円筒部分
8A,8Bを小径に切削する。この軸結合部材4A,4
Bにおける円筒部分8A,8Bの小径部を十字軸結合部
材3A,3Bの貫通孔6A,6Bに挿入し、両部材の突
き合わせ部分を溶接する。
【0008】このように製作された第1、第2ヨーク2
A,2Bそれぞれの透孔7A,7Bに十字軸1の軸端部
分を挿入し、両者間に軸受を装着することにより、自在
継手が完成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
の場合、次のような不具合がある。
【0010】すなわち、第1、第2ヨーク2A,2Bが
それぞれ二つの部品で構成されるものであって、それぞ
れの部品を上述したように、個々に製作した後、組み合
わせて溶接するようにしているが、溶接によって、一対
の透孔7A,7Bの中心が傾いてこの中心線とスプライ
ン歯10A,10Bとの延長線でなす角度が狂ったり、
一対の透孔7A,7Bの各中心がずれたりすることがあ
る。
【0011】なお、このような現象は、溶接開始による
温度上昇によって十字軸結合部材3A,3Bの貫通孔6
A,6Bから軸結合部材4A,4Bの円筒部分8A,8
Bが少し抜け出たり、あるいは溶接経過に伴い溶接開始
点から部分的に冷却されるために十字軸結合部材3A,
3Bのいずれか一方のアーム片5A,5Bが収縮作用に
より少し引っ張られたりする、といった原因により発生
するものと推定している。
【0012】そして、前述の不具合が発生すると、第1
ヨーク2Aと第2ヨーク2Bとの回転角位相がずれてし
まい、角速度変動が増大して振動が増大することになる
他、第1、第2ヨーク2A,2Bの円筒部分8A,8B
の内孔と装着相手軸との各軸芯がずれることになるため
に、それらを無理やり装着せねばならなくなり、第1、
第2ヨーク2A,2Bと十字軸1との間に装着する軸受
に対して無理な力がかかって、この軸受の寿命を短縮す
ることになる。
【0013】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたもので、第1、第2ヨークの十字軸結合部材と軸結
合部材との溶接に伴う不具合の発生を防止し、継手とし
ての性能向上と十字軸と各ヨークとの間に介装される軸
受の寿命向上を図ることを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明は、二つのヨークと十字軸とから構成
され、かつ前記少なくとも一方のヨークがほぼU字形の
十字軸結合部材とほぼ円筒形の軸結合部材とを組み合わ
せたものからなる自在継手の製造方法を提案する。
【0015】本発明の自在継手の製造方法は、鋼板をU
字形に屈曲することにより、対向する一対のアーム片を
持つ十字軸結合部材を得る工程と、前記十字軸結合部材
における一対のアーム片の中央にアーム片突出方向と平
行な貫通孔を設ける工程と、鋼板を円筒形にプレス加工
することにより、円筒部分のスリット両脇の長手方向一
端側に径方向外方へ突出する突片を持つ軸結合部材を得
る工程と、前記軸結合部材における円筒部分を、前記十
字軸結合部材の貫通孔に挿入して溶接する工程と、前記
軸結合部材における円筒部分の内孔にスプライン歯を設
けるとともに、前記突片に前記円筒部分の内孔の軸線に
対し直交方向にボルト孔を設ける工程と、前記十字軸結
合部材における一対のアーム片に前記貫通孔と直交する
十字軸装着用の透孔を同心状に設ける工程と、を備えて
いることに特徴を有する。
【0016】
【作用】つまり、ヨークを構成する十字軸結合部材と軸
結合部材とに、透孔、スプライン歯、ボルト孔を形成し
ていない状態で、両者を溶接により結合し、この溶接の
後で、十字軸結合部材と軸結合部材に、前記透孔、スプ
ライン歯、ボルト孔を形成するようにしている。
【0017】つまり、溶接時の温度上昇や、部分的な冷
却によって、両結合部材のはめ合い状態が変化したり、
両結合部材の各部が変形したりすることは避けられない
が、このような若干の変形が生じた両結合部材の所定位
置に、相対的な位置、角度を対応づけて透孔、スプライ
ン歯、ボルト孔を形成するから、これらの透孔、スプラ
イン歯、ボルト孔に対して所定の部品を装着したとき
に、無理な力が及ぶことがなくなる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0019】図1ないし図4に本発明の一実施例を示し
ている。本実施例の自在継手において、製品としての基
本的な構造は従来例で説明したものと同じものであり、
自在継手の全体的な構造は図7を参照されたい。そし
て、図1ないし図4において従来例の図7に付してある
符号と同じものは同一部品または対応する部分を指して
いる。図中、1は十字軸、2Aは第1ヨーク、2Bは第
2ヨークである。第1ヨーク2Aおよび第2ヨーク2B
の両方とも、ほぼU字形の十字軸結合部材3A,3Bと
ほぼ円筒形の軸結合部材4A,4Bとを組み合わせたも
のからなる。なお、第1,第2ヨーク2A,2Bが、例
えばハンドル軸、ステアリングボックスの入力軸などの
装着相手軸に対してスプライン嵌合によりそれぞれ連結
される。
【0020】十字軸結合部材3A,3Bは、鋼板をU字
形に屈曲して形成されるもので、対向する一対のアーム
片5A,5Bの連結部分中央にアーム片突出方向と平行
な貫通孔6A,6Bが設けられ、両アーム片5A,5B
に前記貫通孔6A,6Bと直交する十字軸装着用の透孔
7A,7Bが同心状に設けられている。
【0021】軸結合部材4A,4Bは、鋼板を円筒形に
プレス加工して形成されるもので、円筒部分8A,8B
のスリット両脇の長手方向一端側に径方向外方へ突出す
る突片9A,9Bが周方向で対向するように設けられ、
さらに、前記円筒部分8A,8Bの内孔にスプライン歯
10A,10Bが設けられているとともに、前記突片9
A,9Bに前記円筒部分8A,8Bの内孔の軸線に対し
直交方向にボルト孔11A,11Bが設けられている。
【0022】本実施例と従来例との異なる点は、自在継
手における第1、第2ヨーク2A,2Bの製造方法であ
り、以下において詳細に説明する。
【0023】まず、十字軸結合部材3A,3Bおよび軸
結合部材4A,4Bを、ともに上述した最終的な形にま
で製作せずに、次のような半製品の状態に製作する。す
なわち、十字軸結合部材3A,3Bは、鋼板をU字形に
屈曲した後、貫通孔6A,6Bを設けて、透孔7A,7
Bを設けない状態とする(図2参照)。一方の軸結合部
材4A,4Bは、鋼板を突片9A,9Bのある円筒形に
プレス加工した後、円筒部分8A,8Bの外周を小径に
切削するだけで、円筒部分8A,8Bの内孔にスプライ
ン歯10A,10Bを設けず、さらに前記突片9A,9
Bにボルト孔11A,11B設けない状態とする(図3
参照)。
【0024】次に、上記のような半製品の十字軸結合部
材3A,3Bと軸結合部材4A,4Bとを結合する。す
なわち、軸結合部材4A,4Bにおける円筒部分8A,
8Bの小径部を十字軸結合部材3A,3Bの貫通孔6
A,6Bに挿入し、両部材の突き合わせ部分を溶接す
る。このとき、軸結合部材4A,4Bの端面に刻印して
いる目印Sを、十字軸結合部材2A,2Bの一対のアー
ム片5A,5Bを結ぶ線L上に位置させることにより、
十字軸結合部材2A,2Bの一対のアーム片5A,5B
と軸結合部材4A,4Bの突片9A,9Bとの相対位置
合わせを行うようにしている(図4参照)。
【0025】この後、軸結合部材4A,4Bの円筒部分
8A,8Bの内孔にスプライン歯10A,10Bを設け
るとともに突片9A,9Bにボルト孔11A,11Bを
設ける一方、十字軸結合部材3A,3Bの一対のアーム
片5A,5Bに透孔7A,7Bを設ける。これら透孔7
A,7B、スプライン歯10A,10Bおよびボルト孔
11A,11Bは、互いに平行または直交するような関
係に設定される。
【0026】このように製作された第1、第2ヨーク2
A,2Bそれぞれの透孔7A,7Bに十字軸1の軸端部
分を挿入し、両者間に軸受を装着することにより、自在
継手が完成する。
【0027】以上説明したように、本実施例では、半製
品である十字軸結合部材3A,3Bと軸結合部材4A,
4Bとを溶接により結合してから、軸結合部材4A,4
Bにスプライン歯10A,10Bおよびボルト孔11
A,11Bを、また、十字軸結合部材3A,3Bに透孔
7A,7Bをそれぞれ形成するようにしている。つま
り、十字軸結合部材3A,3Bと軸結合部材4A,4B
とを溶接により結合するときに、両部材の相対位置があ
る程度狂うのは避けられないが、このような溶接を施し
た半製品の第1、第2ヨークに対して、透孔7A,7
B、スプライン歯10A,10Bおよびボルト孔11
A,11Bを形成するようにしたから、透孔7A,7
B、スプライン歯10A,10Bおよびボルト孔11
A,11Bの相対的な位置を高精度に設定することがで
きる。
【0028】図5に本発明の他の実施例を示している。
この実施例では、いずれか一方のヨーク、ここでは第2
ヨーク2Bにおいて、十字軸結合部材3Aに対して軸結
合部材4Bを回転方向に90度位相をずらした状態で結
合しており、この第2ヨーク2Bの突片9Bと第1ヨー
ク2Aの突片9Aとを円周上の同一位相位置に配置させ
ている。このようにすれば、自在継手の第1ヨーク2A
と第2ヨーク2Bとをそれぞれ装着相手軸に連結すると
き、突片9A,9Bに対するボルト止め作業を同じ方向
から行えるようになり、作業が行いやすくなる。
【0029】なお、本発明の自在継手は、自動車のステ
アリング装置において、ハンドル軸とステアリングボッ
クスの入力軸との連結部位に用いる他、種々な連結部位
に用いることができる。さらに、図6は本発明のヨーク
の軸結合部材の製作過程の他の実施例を示している。こ
の実施例において、図1ないし図4の実施例と相違して
いる点は、軸結合部材4A,4Bの突片9A,9Bを1
80度折り曲げずに、対向する内側に凸部12,13を
設けることにより、重合幅を大きくしていることであ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、十字
軸結合部材と軸結合部材とを溶接により結合するとき
に、両部材の相対位置が不可避的にある程度狂うけれど
も、この後、前述のような溶接を施した半製品の第1、
第2ヨークに対して、透孔、スプライン歯およびボルト
孔を形成するようにしたから、透孔、スプライン歯およ
びボルト孔の相対的な位置を高精度に管理することがで
きる。
【0031】したがって、第1、第2ヨークの円筒部分
の内孔と装着相手軸との軸芯が従来のようにずれなくな
ってそれらを無理なく装着することができるから、第
1、第2ヨークと十字軸との間に装着する軸受に対して
無理な力がかかることがなくなり、この軸受寿命の向上
に貢献できるようになる。特に、この自在継手をハンド
ル軸とステアリングギヤボックスの入力軸との間に取り
付けて使用する場合、ハンドルの操作性能アップをもた
らす。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の自在継手におけるヨークの
製作手順を示す工程図。
【図2】ヨークの十字軸結合部材の製作過程を示す説明
図。
【図3】ヨークの軸結合部材の製作過程を示す説明図。
【図4】ヨークの正面図。
【図5】本発明の他の実施例の自在継手の外観を示す側
面図。
【図6】本発明の他の実施例のヨークの軸結合部材の製
作過程を示す説明図。
【図7】従来の自在継手の外観を示す側面図。
【符号の説明】
1 十字軸 2A 第1ヨーク 2B 第2ヨーク 3A,3B 十字軸結合部材 4A,4B 軸結合部材 5A,5B 十字軸結合部材のアーム片 6A,6B 十字軸結合部材の貫通孔 7A,7B 十字軸結合部材の透孔 8A,8B 軸結合部材の円筒部分 9A,9B 軸結合部材の突片 10A,10B 軸結合部材のスプライン歯 11A,11B 軸結合部材のボルト孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 隅田 寛一 大阪府八尾市南植松町2丁目34番地 光 洋機械工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−41220(JP,A) 特開 昭62−215128(JP,A) 特開 昭55−97529(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16D 3/26 B23P 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二つのヨークと十字軸とから構成され、か
    つ前記少なくとも一方のヨークがほぼU字形の十字軸結
    合部材とほぼ円筒形の軸結合部材とを組み合わせたもの
    からなる自在継手の製造方法であって、 鋼板をU字形に屈曲することにより、対向する一対のア
    ーム片を持つ十字軸結合部材を得る工程と、 前記十字軸結合部材における一対のアーム片の中央にア
    ーム片突出方向と平行な貫通孔を設ける工程と、 鋼板を円筒形にプレス加工することにより、円筒部分の
    スリット両脇の長手方向一端側に径方向外方へ突出する
    突片を持つ軸結合部材を得る工程と、 前記軸結合部材における円筒部分を、前記十字軸結合部
    材の貫通孔に挿入して溶接する工程と、 前記軸結合部材における円筒部分の内孔にスプライン歯
    を設けるとともに、前記突片に前記円筒部分の内孔の軸
    線に対し直交方向にボルト孔を設ける工程と、 前記十字軸結合部材における一対のアーム片に前記貫通
    孔と直交する十字軸装着用の透孔を同心状に設ける工程
    と、 を備えている、ことを特徴とする自在継手の製造方法。
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