JP5029723B2 - Yoke for cross shaft type universal joint and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用操舵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。具体的には、金属板に打ち抜き加工及び曲げ加工等のプレス加工を施して、この金属板2枚分の厚さ寸法を有する1対のフランジ部を備えたヨークの構造及びその製造方法を工夫する事により、ヨークと回転軸との軸方向に関する相対変位量の確保と軽量化との両立を図る事ができ、しかも、これらヨークと回転軸との結合部の精度を十分に確保できる構造及びその製造方法の実現を図るものである。 The present invention relates to a yoke that constitutes a cross-shaft universal joint (cardan joint) for connecting the rotating shafts that constitute a steering apparatus for an automobile so that torque can be transmitted, and an improvement of the manufacturing method thereof. Specifically, the metal plate is subjected to press working such as punching and bending, and a yoke structure having a pair of flange portions having a thickness dimension corresponding to two metal plates and a manufacturing method thereof are devised. By doing so, it is possible to achieve both the securing of the relative displacement amount in the axial direction of the yoke and the rotating shaft and the weight reduction, and the structure capable of sufficiently ensuring the accuracy of the coupling portion between the yoke and the rotating shaft, and This manufacturing method is to be realized.
自動車用操舵装置は、図4に示す様に構成して、ステアリングホイール1の回転をステアリングギヤユニット2の入力軸3に伝達し、この入力軸3の回転に伴って左右1対のタイロッド4、4を押し引きして、前車輪に舵角を付与する様にしている。前記ステアリングホイール1は、ステアリングシャフト5の後端部に支持固定されており、このステアリングシャフト5は、円筒状のステアリングコラム6を軸方向に挿通した状態で、このステアリングコラム6に回転自在に支持されている。又、前記ステアリングシャフト5の前端部は、自在継手7を介して中間シャフト8の後端部に接続し、この中間シャフト8の前端部を、別の自在継手9を介して、前記入力軸3に接続している。尚、図示の例は、電動モータ10を補助動力源として前記ステアリングホイール1を操作する為に要する力の低減を図る、電動式パワーステアリング装置を組み込んでいる。従って、前記ステアリングシャフト5の前端部を、この電動式パワーステアリング装置の入力側に接続し、この電動式パワーステアリング装置の出力軸と前記中間シャフト8の後端部とを、前記自在継手7により、トルクの伝達を自在に接続している。
The vehicle steering apparatus is configured as shown in FIG. 4, and transmits the rotation of the steering wheel 1 to the input shaft 3 of the steering gear unit 2, and a pair of left and right tie rods 4 according to the rotation of the input shaft 3, 4 is pushed and pulled to give a steering angle to the front wheels. The steering wheel 1 is supported and fixed to the rear end portion of the
上述の様な自動車用操舵装置に組み込まれた、互いに同一直線上に存在しない回転軸である、前記ステアリングシャフト5と前記中間シャフト8と前記入力軸3とを接続する、前記両自在継手7、9は、何れも本発明の製造方法の対象となるヨークを組み込んだ、十字軸式自在継手である。この様な自在継手は、例えば特許文献1〜5に記載される等により、従来から各種構造のものが知られている。図5は、このうちの特許文献1に記載された構造の1例を示している。この図5に示した自在継手11は、1対のヨーク12a、12bを1個の十字軸13を介して、トルク伝達自在に結合して成る。図示の例の場合、これら両ヨーク12a、12bは、それぞれが鋼板等の十分な強度及び剛性を有する金属板に、プレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を施す事により造られており、それぞれが、基部14a、14bと、これら両ヨーク12a、12b毎に1対ずつの結合腕部15a、15bとを備える。
The universal joint 7 connected to the
このうちの基部14a、14bはそれぞれ、第一フランジ部16a、16bと第二フランジ部17a、17bとを備える。これら各第一フランジ部16a、16bと第二フランジ部17a、17bとはそれぞれ、前記両基部14a、14bの円周方向1箇所に設けられた不連続部18a、18bを挟んで設けられている。これら両基部14a、14b毎に対となった第一、第二各フランジ部16a、16b、17a、17bの互いに整合する位置に、前記両基部14a、14b毎に1対ずつの取付孔を、それぞれこれら両基部14a、14bの軸方向に対して捩れの位置関係となる方向に形成している。
Of these, the
又、前記両ヨーク12a、12b毎に1対ずつの結合腕部15a、15bは、それぞれ当該ヨーク12a、12bの基部14a、14bの先端縁のうちで、この基部14a、14bに結合固定する回転軸19a、19bに関する直径方向反対側2箇所位置から、軸方向に延出している。そして、前記各結合腕部15a、15bの先端部にそれぞれ円孔20a、20bを、前記両ヨーク12a、12b毎に1対ずつの結合腕部15a、15b同士の間で、互いに同心に形成している。そして、前記各円孔20a、20bの内側に前記十字軸13に設けた4本の軸部を、それぞれがシェル型ニードル軸受である、ラジアル軸受21a、21bにより、回転自在に支持している。この様な構造により前記両ヨーク12a、12bを、それぞれの基部14a、14bの中心軸同士が傾斜した状態でもトルクの伝達を可能に組み合わせている。
In addition, a pair of
前述の様な自動車用操舵装置を組み立てる場合には、上述の様な自在継手11により、同一直線上に存在しない(前記ステアリングシャフト5と前記中間シャフト8と前記入力軸3とのうちの、互いに隣り合って配置される何れか2本であって、それぞれの中心軸が互いに傾斜した)1対の回転軸19a、19bを、トルクの伝達を可能に結合する。この為に、これら両回転軸19a、19bの端部を前記両ヨーク12a、12bの基部14a、14bに内嵌し、更にこれら両基部14a、14bに形成した前記各取付孔を挿通したボルト22a、22bとナット23a、23bとを螺合し、更に締め付ける。そして、前記両基部14a、14bの内面により前記両回転軸19a、19bの端部外周面を強く抑え付ける。この状態で、これら両回転軸19a、19bが、前記自在継手11を介して、トルクの伝達を可能に結合される。
When assembling a steering apparatus for an automobile as described above, the
尚、図5に示した自在継手11を構成する1対のヨーク12a、12bのうち、一方(図5の左方)のヨーク12bは、前記基部14bの内周面に形成した雌セレーションと前記回転軸19bの端部外周面に形成した雄セレーションとを係合させる事により、これら基部14bと回転軸19bとの間で大きなトルクを伝達可能としている。従って、これら基部14bと回転軸19bとを結合する際には、これら基部14bと回転軸19bとを軸方向に相対変位させる。これに対して、他方(図5の右方)のヨーク12aの基部14aは、側方が開口した、断面U字形若しくは断面コ字形である、所謂横入れ式のヨークとして、前記回転軸19aをこの基部12aに、側方から挿入可能としている。尚、本明細書では、説明の便宜上、上述の様に、基部と回転軸とを軸方向に相対変位させつつ、これら基部の内周面に形成した雌セレーションと回転軸の端部外周面に形成した雄セレーションとを係合させる構造のヨークを、縦入れ式のヨークとする。
Of the pair of
又、図6〜7に示す様に、ヨーク12cに設けた第一、第二両フランジ部16c、17cに互いに整合する状態で形成した1対の取付孔のうち、一方の取付孔をボルト22cを緩く挿通する通孔24とし、他方の取付孔をこのボルト22cを螺合させる為のねじ孔25として、ナットを省略する構造も、例えば特許文献3、5に記載される等により、従来から広く知られている。前記ヨーク12cは、金属板にプレスによる打ち抜き加工及び曲げ加工を順次施して成る、所謂プレスヨークで、基部14cの内周面に、不連続部18c及びその近傍部分を除き、雌セレーションを形成している。更に、第一、第二両フランジ部16c、17cを、前記金属板を折り返す事により、この金属板2枚分の厚さ寸法としている。この様なプレスヨークの構造及び製造方法に就いても、基本的には、特許文献5に記載される等により従来から知られている。本発明は、この様なプレスヨーク及びその製造方法の改良に関するものであるから、前記特許文献5に記載された製造方法に対して若干の改良を加えた製造方法に就いて、図8により説明する。
Also, as shown in FIGS. 6 to 7, one of the pair of mounting holes formed in alignment with the first and
この製造方法では、先ず、鋼板等、十分な剛性を有する金属板をプレス加工で打ち抜く事により、図8の(A)に示す様な、基板部26と1対の舌状部27、27とを備えた、平坦な素板28を得る。
打ち抜き加工により上述の様な素板28を得たならば、次いで、この素板28を構成する前記基板部26のうちで、前記両舌状部27、27よりも突出した両端部分を、それぞれの長さ方向中間部で、前記基板部26の厚さ方向に関して同じ方向にそれぞれ180度、密に(可及的に大きな曲率で)折り返して、1対の重ね合わせ部29、29を形成する事により、図8の(B)に示す様な第一中間素材30とする。
In this manufacturing method, first, a metal plate having sufficient rigidity, such as a steel plate, is punched out by press working, so that a
If the
次いで、この第一中間素材30を1対の押型同士の間で押圧して塑性変形させる事により、図8の(C)に示す様な第二中間素材31とする。この第二中間素材31は、1対の結合腕部15b、15b(図6参照)となるべき、前記両舌状部27、27部分が部分円筒状に湾曲すると共に、これら両舌状部27、27の基端寄り部分が略クランク状に折れ曲がって、これら両舌状部27、27の中間部乃至先端寄り部分が、前記基板部26に対しオフセットしている。
Next, the first
次いで、上述の様な第二中間素材31は、前記基板部26の中央部分を少し(90度を超えて180度未満、例えば130〜150度程度)湾曲させて、図8の(D)に示す様な第三中間素材32とする。
次に、この第三中間素材32の基板部26を更に(平板の状態から180度迄)湾曲させて、図8の(E)に示す様な第四中間素材33とする。この状態で、完成後のヨーク12c(図7参照)に備えられる、基部14cと1対の腕部15b、15bとが形成される。そこで最後に、このうちの基部14cを構成する第一、第二両フランジ部16c、17cに通孔24及びねじ孔25を、前記両腕部15b、15bに円孔20b、21b(図6〜7参照)を、それぞれ形成して、図6〜7に示す様なヨーク12cとして完成する。
Next, the second
Next, the
例えば上述の様な製造方法により造られる縦入れ式のヨーク12cの場合、このヨーク12cの基部14cと回転軸19bの端部とを着脱する際には、これら基部14cと回転軸19bとを、軸方向に関して相対変位させる必要がある。前述の図5に示す自在継手11の様に、縦入れ式のヨーク12bと横入れ式のヨーク12aとを組み合わせた構造の場合には、縦入れ式のヨーク12bの基部14bと回転軸19bの端部とを先に結合固定した後、横入れ式のヨーク12aと回転軸19aの端部とを結合固定すれば、互いに傾斜して、これら両回転軸19a、19b同士を結合できる。これら両回転軸19a、19b同士を分離する際には、逆に、横入れ式のヨーク12aと回転軸19aの端部との結合を先に外せば、後から、縦入れ式のヨーク12bと回転軸19bの端部との結合を外せる。但し、横入れ式のヨーク12aと回転軸19aの端部との着脱作業は、側方に或る程度の空間を要する。この為、搭載する車両の構造等によっては、自在継手を構成する1対のヨークを、何れも縦入れ式とする事を要求される場合がある。
For example, in the case of the vertically inserted
但し、1対のヨークを、何れも縦入れ式とした場合には、何れかのヨークに関して、基部の内周面と回転軸の端部外周面とをセレーション係合させたまま、これら基部と回転軸の端部とを軸方向に相対変位させられる量(可能ストローク量)を十分に確保する必要がある。この理由は、前記両ヨークのうちの一方のヨークの基部に一方の回転軸の端部をセレーション係合させた後、他方のヨークの基部を他方の回転軸の端部にセレーション係合させるべく、前記一方のヨークの基部に対する前記一方の回転軸の端部の挿入量を増大させる際に、この一方の回転軸の端面と十字軸との干渉を防止する為である。 However, when each of the pair of yokes is vertically inserted, with respect to any one of the yokes, the inner peripheral surface of the base portion and the outer peripheral surface of the end portion of the rotating shaft remain serrated and engaged. It is necessary to ensure a sufficient amount (possible stroke amount) that can relatively displace the end of the rotating shaft in the axial direction. The reason for this is that after the end of one rotary shaft is serrated to the base of one of the yokes, the base of the other yoke is serrated to the end of the other rotary shaft. This is to prevent interference between the end surface of the one rotating shaft and the cross shaft when increasing the amount of insertion of the end of the one rotating shaft into the base of the one yoke.
例えば、図9は、上述の様な要求を満たすべく(前記一方のヨークとして前記可能ストローク量を確保できる様に)構成したヨーク12dとして、金属板にプレス加工を施して成るプレスヨークを示している。このヨーク12dは、第一、第二両フランジ部16d、17d及び不連続部18dを含めて、基部14dの軸方向長さを十分に大きくしている。但し、ボルト22c{図7の(B)参照}を挿通する通孔24及びねじ孔25は、前記両フランジ部16d、17dの基端(1対の結合腕15b、15bと反対側の端で、図9の下端)寄り部分に形成している。この理由は、前記基部14dと回転軸19bの端部(図7参照)とを結合固定した状態では、この回転軸19bの端部が、前記基部14dの基端寄り部分にのみ存在し、この基部14dの先端寄り部分には存在しなくなる為である。
For example, FIG. 9 shows a press yoke formed by pressing a metal plate as the
上述の図9に示した様なヨーク12dを使用すれば、1対のヨークを何れも縦入れ式とした自在継手であっても、隣接する1対の回転軸同士を互いに結合できる。この結合作業は、先ず、前記基部14dの軸方向長さが大きなヨーク12dの基部14dに一方の回転軸の端部をセレーション係合させ、この回転軸の端部をできる限りこの基部14dの奥まで(回転軸の端面が十字軸に突き当たるか、その寸前まで)挿入する。この状態で、他方のヨークの基部の基端開口部と他方の回転軸の先端面とを整合(互いに中心軸を一致させた状態で対向)させる。次いで、前記基部14dから前記一方の回転軸の端部を引き抜く方向に移動させつつ、前記他方のヨークの基部を他方の回転軸の端部にセレーション係合させる。これら他方のヨークの基部と他方の回転軸の端部とを十分に(必要とする軸方向長さ分)セレーション係合させた状態であっても、前記ヨーク12dの基部14dと前記一方の回転軸の端部とは、十分にセレーション係合した状態のままである。そこで、両ヨークの基部の直径を、それぞれボルトの締め付けにより縮めて、これら両ヨークの基部と前記両回転軸の端部とを結合固定する。
If the
上述の様な図9に示したヨーク12dは、回転軸の端部との結合固定作業を可能にする面からは問題ないが、軽量化の面から問題がある。即ち、前記ヨーク12dの基部14dを構成する第一、第二両フランジ部16d、17dのうち、使用状態で回転軸の端部を抑え付ける部分は、基端寄り部分のみである。一方、これら両フランジ部16d、17dのうちの先端寄り部分は、剛性確保以外の役目を持たない。この為、剛性確保の必要がない場合には、その存在自体が、前記ヨーク12dの重量を嵩ませる原因となる。逆に言えば、前記両フランジ部16d、17dのうちの先端寄り部分は、ヨークとして必要な剛性、特に、トルクを伝達する為の捩り剛性を確保できる限り省略でき、これによって、ヨークの軽量化を図れる。
The
図10は、この様な観点で、先に考えたヨーク12eを示している。このヨーク12eは、第一、第二両フランジ部16e、17e及び不連続部18eを、基部14eの基端寄り部分にのみ設けている。言い換えれば、この基部14eのうちで先端寄り部分にはフランジ部を設けていない。この様な構造を有するヨーク12eは、特に大きなトルクを伝達する用途で無い限り、必要とする剛性を確保しつつ、軽量化を図れる。例えば、パワーステアリング装置付の自動車用操舵装置を構成する回転軸同士を接続する為の自在継手の場合でも、補助動力源よりもステアリングホイール側に組み込む自在継手の場合には、伝達するトルクが限られており、前記図10に示した様なヨーク12eを使用する事により、実用性に問題を生じる事なく、軽量化を図れる。
FIG. 10 shows the
ところが、上述の様な構造で軽量化を図った、前記ヨーク12eの場合、前記基部14eの内周面の精度を確保する面から問題を生じる。即ち、この基部14aの内周面には、回転軸の端部に形成した雄セレーション部とセレーション係合する、雌セレーション部を形成する必要がある。この雌セレーション部の形成作業は、次の様にして行う。先ず、前述の図8の(A)〜(E)に示した工程で、前記図10に示したヨーク12eに見合う形状を有する、図11に示す様な第四中間素材33aを形成する。そして、この第四中間素材33aのうち、結合腕部15bの先端部に円孔20bを、第一、第二両フランジ部16e、17eに通孔24及びねじ孔25(一部の構成部分に関しては図10参照)を形成すると共に、基部14eの内周面に雌スプライン部を形成する。この雌スプライン部の形成作業は、リーマ等の切削工具34により前記基部14eの内径を設計値通りに仕上げた後、この基部14eの内周面にブローチ加工を施す事により行う。
However, in the case of the
性状が良好な(形状及び寸法が設計値通りの)雌スプライン部を得る為には、前記一連の作業の際、リーマやブローチ等の工具により、前記基部14eの内周面を、全周に亙り均一に削り取る事が必要である。一方、図11に示す様な第四中間素材33aの基部14eの内周面を削り取る際には、前記切削工具34が前記基部14eの先端寄り部分にまで進入した状態でこの切削工具34の先端部が、前記両フランジ部16e、17eが存在しない側に向け、図11で矢印α方向に倒れる傾向になる。即ち、前記切削工具34の先端部が、図11に鎖線で誇張して示す様に、前記基部14eの折り返し部35から退避する方向に変位する傾向になる。この結果、この基部14eの内周面と前記切削工具34との係合状態が、円周方向に関して不均一になり、この基部14eの内周面の切削状況が、円周方向に関して不均一になる。この結果、得られる雌スプライン部の性状が不良になる。性状が不良の雌スプライン部と、回転軸の端部外周面に形成した雄スプライン部とは、精度良く係合しない。具体的には、前記基部14eの内径側に前記回転軸の端部を挿入する事が難しくなったり、逆に、これら基部14eと回転軸の端部とを結合固定した後にも、この結合固定部にがたつきが発生し易くなる。
In order to obtain a female spline portion having good properties (the shape and dimensions are as designed values), the inner peripheral surface of the
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、軽量化を図るべく、基部のうちの軸方向の一部にのみ第一、第二両フランジ部を設けた場合でも、この基部の内周面に形成した雌スプライン部に関して良好な性状を確保でき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 circumstances as described above, the present invention provides an inner peripheral surface of the base portion even when the first and second flange portions are provided only in a part of the base portion in the axial direction in order to reduce the weight. Invented in order to realize a structure capable of ensuring good properties with respect to the female spline portion formed in the above and a manufacturing method thereof.
本発明の十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法のうち、請求項1に記載した十字軸式自在継手用ヨークは、前述した従来から知られている十字軸式自在継手用ヨークと同様に、基部と、1対の腕部とを備える。
このうちの基部は、回転軸の端部を結合固定する為、内周面に雌スプライン部を形成すると共に、円周方向の1箇所に設けられた不連続部を挟んで第一、第二両フランジ部を設け、これら両フランジ部の互いに整合する部分にそれぞれ取付孔を設けている。
又、前記両腕部は、前記基部の軸方向一端縁で直径方向反対側位置から、この基部の軸方向に延出している。
Among the cross shaft universal joint yoke and the manufacturing method thereof according to the present invention, the cross shaft universal joint yoke described in claim 1 is similar to the above-described conventionally known cross shaft universal joint yoke. A base and a pair of arms.
Among these, the base portion is formed with a female spline portion on the inner peripheral surface for coupling and fixing the end portion of the rotating shaft, and the first and second portions sandwiching a discontinuous portion provided at one place in the circumferential direction. Both flange portions are provided, and attachment holes are provided in portions where these flange portions are aligned with each other.
Further, the both arm portions extend in the axial direction of the base portion from the diametrically opposite position at one end edge in the axial direction of the base portion.
特に、本発明の自在継手用ヨークに於いては、前記両フランジ部は、前記基部のうちで、これら両腕部から離れた側の軸方向片半部にのみ設けられていて、これら両腕部に近い側の軸方向他半部に設けられていない。
又、前記基部の内周面のうちで、軸方向に関する位相がこの軸方向他半部に一致する部分の内径が、同じく軸方向片半部に一致する部分の内径よりも大きい。
そして、前記雌スプライン部は、前記基部の内周面のうちで、軸方向に関する位相が前記軸方向片半部に一致する部分にのみ設けられている。
In particular, in the universal joint yoke according to the present invention, both the flange portions are provided only in one half of the base in the axial direction away from the both arm portions. It is not provided in the other half part in the axial direction on the side close to the part.
Further, the inner diameter of the portion of the inner peripheral surface of the base where the phase in the axial direction coincides with the other half of the axial direction is larger than the inner diameter of the portion that also coincides with the half of the axial direction.
And the said female spline part is provided only in the part in which the phase regarding an axial direction corresponds to the said axial direction piece half part among the internal peripheral surfaces of the said base.
又、請求項2に記載した、十字軸式自在継手用ヨークの製造方法は、金属板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、上述した様な構造を有する本発明の自在継手用ヨークを造る為の製造方法であって、第一工程〜第四工程を備える。
このうちの第一工程では、金属板を打ち抜き成形する事により、基板部と、この基板部の幅方向一端縁のうちでこの基板部の長さ方向に離隔した2箇所位置から、この基板部の幅方向側方に突出した1対の舌状部とを備えた素板を形成する。
そして、前記第一の工程で造られる、この素板は、前記基板部の幅方向一端縁のうちでこれら両舌状部同士の間に位置する部分を、両端寄り部分よりもこれら両舌状部の先端寄りに位置させる。そして、前記基板部の長さ方向中間部の幅寸法を、長さ方向両端部の幅寸法よりも大きくする。又、この基板部の長さ方向中間部で前記両舌状部同士の間に位置する部分の片面のうち、前記幅方向一端縁寄り部分に、逃げ凹部を設ける。
又、第二工程では、前記第一の工程で前記素板を形成した後、前記基板部のうちでこれら両舌状部よりも突出した両端部分を、それぞれの長さ方向中間部で、この基板部の厚さ方向に関して同じ方向である前記片面側にそれぞれ180度折り返す。そして、それぞれが前記金属板の2枚分の厚さを有する、1対の重ね合わせ部を形成する。
又、第三工程では、前記第二工程の後に、前記基板部の長さ方向中間部で前記両舌状部の間部分を、前記片面側を内周面側にしてU字形に折り返す。そして、円周方向の1箇所に設けられた不連続部を挟んで、第一、第二両フランジ部を設けた基部を形成する。
更に、第四工程では、前記第三の工程の後に、前記基部の内周面に雌セレーション部を形成する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a yoke for a cross shaft type universal joint, wherein the universal joint according to the present invention has the structure as described above by subjecting a metal plate to press working including punching and bending. A manufacturing method for manufacturing a yoke for use, comprising a first step to a fourth step.
In the first step, a metal plate is stamped and formed from two positions separated from each other in the length direction of the substrate portion of the substrate portion in the width direction of the substrate portion. A base plate provided with a pair of tongue-shaped portions protruding laterally in the width direction is formed.
And this base plate made by said 1st process WHEREIN: The part located between these both tongue-shaped parts among the width direction one end edges of the said board | substrate part WHEREIN: These both tongue-shaped parts are located rather than a part near both ends. Position it closer to the tip. And the width dimension of the length direction intermediate part of the said board | substrate part is made larger than the width dimension of the length direction both ends. Further, a relief recess is provided in a portion near one edge of the width direction in one side of the portion located between the two tongue-like portions at the intermediate portion in the longitudinal direction of the substrate portion.
In the second step, after the base plate is formed in the first step, both end portions of the substrate portion that protrude from the both tongue-shaped portions are the intermediate portions in the longitudinal direction of the substrate. Fold each 180 degrees to the one side which is the same direction with respect to the thickness direction of the part. Then, a pair of overlapping portions each having a thickness of two of the metal plates is formed.
Further, in the third step, after the second step, the portion between the two tongue-like portions is folded back into a U shape at the intermediate portion in the longitudinal direction of the substrate portion with the one surface side as the inner peripheral surface side. And the base part which provided both the 1st and 2nd flange part is formed on both sides of the discontinuous part provided in one place of the circumferential direction.
Furthermore, in the fourth step, a female serration portion is formed on the inner peripheral surface of the base portion after the third step.
上述の様に構成する本発明の十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法によれば、軽量化を図るべく、基部のうちの軸方向の一部にのみ第一、第二両フランジ部を設けた構造で、この基部の内周面形成した雌スプライン部の精度を確保できる。即ち、本発明の十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法の場合には、基部のうちで前記両フランジ部から外れた部分に逃げ凹部が存在する。この為、これら両フランジ部から外れた部分では、前記雌スプライン部を形成する為、前記基部の内周面を削り取る切削工具が、ほぼ全周に亙って拘束されない状態となる。この為、この切削工具が、前記両フランジ部から外れた部分で、前記基部の折り返し部から退避する方向に傾斜する事が無くなって、前記切削工具によりこの基部の内周面を、全周に亙って均一に加工できる。この結果、この基部の内周面に形成する、前記雌スプライン部の性状を良好にして、この雌スプライン部と、回転軸の端部に形成した雄スプライン部との係合状態を良好にできる。 According to the cross shaft universal joint yoke of the present invention configured as described above and the manufacturing method thereof, the first and second flange portions are provided only on a part of the base portion in the axial direction in order to reduce the weight. With the provided structure, the accuracy of the female spline portion formed on the inner peripheral surface of the base portion can be ensured. That is, in the case of the yoke for a cross shaft type universal joint according to the present invention and the method for manufacturing the same, a relief recess exists in a portion of the base portion that is disengaged from the flange portions. For this reason, in the part which remove | deviated from these both flange parts, in order to form the said female spline part, the cutting tool which scrapes off the internal peripheral surface of the said base will be in the state which is not restrained over the perimeter. For this reason, the cutting tool does not incline in the direction of retreating from the folded portion of the base at the part detached from the both flanges, and the inner peripheral surface of the base is made all around by the cutting tool. Can be processed uniformly. As a result, the properties of the female spline portion formed on the inner peripheral surface of the base portion can be improved, and the engagement state between the female spline portion and the male spline portion formed at the end of the rotating shaft can be improved. .
図1〜3は、本発明の実施の形態の1例を示している。本例の場合には、前述の図8の(A)に対応する、プレスヨークの製造工程の第一工程で、鋼板等の、必要とする強度及び剛性を得られる金属板に、打ち抜き加工を含むプレス加工を施す事により、図1に示す様な素板28aを形成する。この素板28aは、基板部26aと、1対の舌状部27、27とを備える。これら両舌状部27、27は、それぞれ、この基板部26aの幅方向一端縁(図1の上端縁)のうちでこの基板部26aの長さ方向(図1の左右方向)に離隔した2箇所位置から、この基板部26aの幅方向側方(図1の上方)に突出した状態で形成されている。
1 to 3 show an example of an embodiment of the present invention. In the case of this example, in the first step of the press yoke manufacturing process corresponding to FIG. 8A described above, a punching process is performed on a metal plate such as a steel plate that can obtain the required strength and rigidity. By performing press working including this, a
又、前記素板28aは、前記基板部26aの幅方向一端縁のうちで、前記両舌状部27、27同士の間に位置する中間部分36を、これら両舌状部27、27よりも長さ方向端縁に寄った部分に存在する両端部分37、37よりも、これら両舌状部27、27の先端寄り(図1の上寄り)に位置させている。これに対して、前記基板部26aの幅方向他端縁(図1の下端縁)は、折り返し作業の容易化の為に設けた切り欠き部38、38部分を除き、幅方向に関する位置を同じとしている。従って、前記基板部26aの幅寸法W、w は、長さ方向中間部で大きく(Wであり)、長さ方向両端部で小さい(wである)。特に、この長さ方向中間部の幅寸法Wを十分に大きくして、前述した可能ストローク量を十分に確保できる様にしている。これに対して、前記両舌状部27、27よりも長さ方向端縁に寄った部分の幅寸法wは、得られたヨーク12fと回転軸の端部との結合強度を確保できるだけに止めて、軽量化を図っている。即ち、図1に鎖線で示した余剰部分39、39(残した場合に、図2に鎖線で示した余剰部分39aとなる部分)を省略する事により、前記素板28aを加工して得られる、前記ヨーク12fの軽量化を可能としている。
In addition, the
更に、前記基板部26aの中間部分36のうちの幅方向の一部に、逃げ凹部40を形成している。即ち、この中間部分36のうちで前記両舌状部27、27を形成した側の端縁寄り部分に偏らせた状態で、前記逃げ凹部40を形成している。前記中間部分36のうちで、この逃げ凹部40から外れた部分の幅寸法は、前記両舌状部27、27よりも長さ方向端縁に寄った部分の幅寸法wとほぼ同じとしている。
Further, a
上述の様な素板28aは、前述の図8の(A)→(B)→(C)→(D)→(E)に示した順番で、プレスによる所定の曲げ加工を施して、図2に示した第四中間素材33bとする。そして、この第四中間素材33bのうち、結合腕部15bの先端部に円孔20bを、第一、第二両フランジ部16e、17eに通孔24及びねじ孔25(一部の構成部分に関しては図3参照)を形成すると共に、前述の図11で説明した場合と同様に、基部14eの内周面に雌スプライン部を形成する。即ち、リーマ等の切削工具34により前記基部14eの内径を設計値通りに仕上げた後、この基部14eの内周面にブローチ加工を施して、前記雌スプライン部を形成する。
The
本例の場合には、前記第四中間素材33b乃至完成後のヨーク12fを構成する基部14eのうちで、軸方向に関する位相が前記第一、第二両フランジ部16e、17eから外れた部分の内径が、同じくこれら両フランジ部16e、17eに一致する部分の内径よりも大きくなっている。即ち、前記基部14eのうちで軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eから外れた部分に、前記素板28aの逃げ凹部40を元に形成された、逃げ凹部40aが存在する。従って、前記基部14eの内周面に雌スプライン部を形成すべく、図2に示す様に、この基部14eの内側にリーマ等の切削工具34を進入させた状態では、この切削工具34のうちで軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eと一致する部分が、不連続部18e(図3参照)部分を除き、ほぼ全周に亙って、前記基部14eの内周面と係合する(この内周面を切削加工する)。
In the case of this example, of the fourth
即ち、本例の場合には、前記基部14eの内周面に雌スプライン部を形成する工程時には、前記両フランジ部16e、17eから軸方向に外れた、図3に斜格子で示した前記逃げ凹部40aの存在により、前記切削工具34のうちで前記両フランジ部16e、17eから軸方向に外れた部分は、全周に亙って何れの部分にも接触しない。要するに、前記切削工具34は、軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eと一致する部分では、前記不連続部18eに対向する部分を除き、ほぼ全周に亙って、被加工面である前記基部14eの内周面に接触する。又、前記不連続部18eの円周方向に関する幅δ{図3の(B)(C)}は、前記切削工具34の直径D(図2参照)に比べて遥かに小さく(δ≪D)、この切削工具34が前記不連続部18e内に退避する事はない。従って、軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eと一致する部分では、前記切削工具34を径方向に関して何れかの方向に動かす力は作用しない。これに対して、軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eから外れた部分では、全周に亙って何れの面にも接触しない。この為、軸方向に関する位相が前記両フランジ部16e、17eから外れた部分でも、前記切削工具34を径方向に関して何れかの方向に動かす力は作用しない。
That is, in the case of this example, during the step of forming the female spline portion on the inner peripheral surface of the
この結果、軸方向に関して何れの部分でも、前記切削工具34の中心軸が前記基部14eの中心軸に対し傾斜する事がなくなって、この切削工具34によりこの基部14eの内周面を、全周に亙って均一に加工できる。この結果、この基部14eの内周面に形成する前記雌スプライン部の性状を良好にして、この雌スプライン部と、回転軸の端部に形成した雄スプライン部との係合状態を良好にできる。そして、この回転軸の端部と前記基部14eとを、スプライン係合させ易く、しかも、スプライン係合後、ねじ孔25に螺合したボルト22c{図7の(B)参照}を締め付けた後の状態では、前記回転軸の端部と前記基部14eとの結合部ががたつかない様にできる。
As a result, the central axis of the
尚、前記基部14eの内周面に設ける、前記逃げ凹部40aの円周方向に関する範囲は、ほぼ半円周以上あれば足りる。即ち、少なくとも図3の(B)に示す様に、前記両フランジ部16e、17eの径方向反対側に位置するほぼ半円周部分に形成すれば、前記基部14eの内径側に進入させた切削工具34(図2参照)に、径方向の力が加わる事を、ほぼ実用上問題ない程度にまで低く抑えられる。但し、好ましくは、図3の(C)に示す様に、前記基部14eの内周面のうちで、前記両フランジ部16e、17eから軸方向に外れ、前記切削工具34の外周面に擦れ合い得る部分全体に逃げ凹部40aを形成する。この様に、広い範囲にこの逃げ凹部40aを形成すれば、切削工具34に径方向の力が加わる事を、ほぼ完全に抑えられる。
It should be noted that a range in the circumferential direction of the
本発明の十字軸式自在継手用ヨーク及びその製造方法のうち、特許請求の範囲の請求項2に記載した製造方法の発明に関しては、金属板にプレス加工を施して成るプレスヨークに限定している。但し、請求項1に記載した物の発明は、プレスヨークに限定するものではなく、金属材料に鍛造による塑性加工を施して成る、所謂鍛造ヨークも、本発明のうちの物の発明の技術的範囲には属する。即ち、鍛造ヨークの場合でも、ヨークと回転軸との軸方向に関する相対変位量の確保と軽量化とを両立させる為、前述の図10に類似した形状を採用する事が考えられる。又、鍛造ヨークの場合でも、基部の内径を所定寸法に仕上る為のボール盤加工や、この内周面に雌スプライン部を形成するブローチ加工を施す場合に、前述の図11で説明した様な問題を生じる。 Of the yoke for a cross joint universal joint according to the present invention and the manufacturing method thereof, the invention of the manufacturing method described in claim 2 is limited to a press yoke formed by pressing a metal plate. Yes. However, the invention of the object described in claim 1 is not limited to the press yoke, and a so-called forged yoke obtained by subjecting a metal material to plastic working by forging is also a technical invention of the invention of the invention. Belongs to the range. That is, even in the case of a forged yoke, it is conceivable to adopt a shape similar to that of FIG. 10 described above in order to achieve both the securing of the relative displacement amount in the axial direction of the yoke and the rotating shaft and the reduction in weight. Further, even in the case of a forged yoke, the problem described with reference to FIG. 11 described above is required when drilling to finish the inner diameter of the base to a predetermined dimension or broaching to form a female spline portion on the inner peripheral surface. Produce.
そこで、鍛造ヨークの場合も、前述の図2〜3に示した如く、基部の内周面のうちで結合腕部寄り部分に逃げ凹部を形成すれば、前記図11で説明した様な問題を解消できる。そして、鍛造加工によりこの様な逃げ凹部を形成する事は、得るべき形状(所定部分に逃げ凹部を形成する事)さえ決まれば、鍛造型の形状をそれに合わせるだけで、容易に実施できる。言い換えれば、鍛造ヨークの場合には、前記逃げ凹部を設ける事に関して、プレスヨークの場合程は、製造方法を工夫する必要はない。従って、鍛造ヨークに関する製造方法は、特に特許請求の範囲には記載しなかった。但し、前記請求項1に記載した形状を有するヨークに関しては、鍛造ヨークであっても、この請求項1に記載した発明の技術的範囲には属する。 Therefore, in the case of the forged yoke, as shown in FIGS. 2 to 3, the problem described with reference to FIG. 11 can be obtained by forming a relief recess in the inner peripheral surface of the base portion near the connecting arm portion. Can be resolved. Forming such a relief recess by forging can be easily carried out only by matching the shape of the forging die to it, as long as the shape to be obtained (forming the relief recess in a predetermined portion) is determined. In other words, in the case of a forged yoke, it is not necessary to devise the manufacturing method as in the case of a press yoke, with respect to providing the relief recess. Therefore, the manufacturing method related to the forged yoke is not particularly described in the claims. However, regarding the yoke having the shape described in claim 1, even a forged yoke belongs to the technical scope of the invention described in claim 1.
1 ステアリングホイール
2 ステアリングギヤユニット
3 入力軸
4 タイロッド
5 ステアリングシャフト
6 ステアリングコラム
7 自在継手
8 中間シャフト
9 自在継手
10 電動モータ
11 自在継手
12a、12b、12c、12d、12e、12f ヨーク
13 十字軸
14a、14b、14c、14d、14e 基部
15a、15b 結合腕部
16a、16b、16c、16d、16e 第一フランジ部
17a、17b、17c、17d、17e 第二フランジ部
18a、18b、18c、18d、18e 不連続部
19a、19b 回転軸
20a、20b 円孔
21a、21b ラジアル軸受
22a、22b、22c ボルト
23a、23b ナット
24 通孔
25 ねじ孔
26、26a 基板部
27 舌状部
28、28a 素板
29 重ね合わせ部
30 第一中間素材
31 第二中間素材
32 第三中間素材
33、33a、33b 第四中間素材
34 切削工具
35、35a 折り返し部
36 中間部分
37 両端部分
38 切り欠き部
39、39a 余剰部分
40、40a 逃げ凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering wheel 2 Steering gear unit 3 Input shaft 4
Claims (2)
金属板を打ち抜き成形する事により、基板部と、この基板部の幅方向一端縁のうちでこの基板部の長さ方向に離隔した2箇所位置から、この基板部の幅方向側方に突出した1対の舌状部とを備えた素板を形成する第一の工程を有し、
この第一の工程で造られる前記素板は、前記基板部の幅方向一端縁のうちでこれら両舌状部同士の間に位置する部分を両端寄り部分よりもこれら両舌状部の先端寄りに位置させる事で、前記基板部の長さ方向中間部の幅寸法を長さ方向両端部の幅寸法よりも大きくすると共に、この基板部の長さ方向中間部で前記両舌状部同士の間に位置する部分の片面のうちで前記幅方向一端縁寄り部分に逃げ凹部を設けたものであり、
前記第一の工程で前記素板を形成した後、第二の工程で、前記基板部のうちでこれら両舌状部よりも突出した両端部分を、それぞれの長さ方向中間部で、この基板部の厚さ方向に関して同じ方向である前記片面側にそれぞれ180度折り返して、それぞれが前記金属板の2枚分の厚さを有する1対の重ね合わせ部を形成し、
前記第二の工程の後に行う第三の工程で、前記基板部の長さ方向中間部で前記両舌状部の間部分を、前記片面側を内周面側にしてU字形に折り返して、円周方向の1箇所に設けられた不連続部を挟んで第一、第二両フランジ部を設けた基部を形成し、
前記第三の工程の後に行う第四の工程で、前記基部の内周面に雌セレーション部を形成する
自在継手用ヨークの製造方法。 In order to manufacture the universal joint yoke according to claim 1 by performing press working including punching and bending on a metal plate,
By stamping and forming the metal plate, the substrate portion protruded laterally in the width direction of the substrate portion from two positions separated in the length direction of the substrate portion among the edge in the width direction of the substrate portion. A first step of forming a base plate with a pair of tongues;
The base plate produced in the first step is located closer to the ends of the tongues than the ends closer to both ends of the widthwise end edge of the substrate part. By making the width dimension of the intermediate portion in the longitudinal direction of the substrate portion larger than the width dimension of both end portions in the longitudinal direction, the substrate portion is positioned between the two tongue-shaped portions at the intermediate portion in the longitudinal direction of the substrate portion. Of the one side of the part to do is provided with a relief recess in the width direction one end edge portion,
After the base plate is formed in the first step, in the second step, both end portions of the substrate portion that protrude from the both tongue-shaped portions are the substrate portions in the respective lengthwise intermediate portions. Each of which is folded 180 degrees on the one surface side which is the same direction with respect to the thickness direction of each, forming a pair of overlapping portions each having a thickness of two sheets of the metal plate,
In a third step performed after the second step, a portion between the two tongue-like portions at the intermediate portion in the lengthwise direction of the substrate portion is folded back into a U shape with the one surface side as the inner peripheral surface side, Forming a base provided with both first and second flange parts across a discontinuous part provided in one place in the circumferential direction,
A method for manufacturing a universal joint yoke, wherein a female serration portion is formed on an inner peripheral surface of the base portion in a fourth step performed after the third step.
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