JP6291832B2

JP6291832B2 - 自在継手の製造方法

Info

Publication number: JP6291832B2
Application number: JP2013261218A
Authority: JP
Inventors: 拓真仲村; 祥史黒川; 知幸金井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: JP2015117761A

Description

本発明は、自在継手の製造方法に関する。

自動車のステアリング装置は、図１２に示すように、ステアリングホイール１１、ステアリングシャフト１２、自在継手１３Ａ，１３Ｂ、中間シャフト１４、ステアリングギアユニット１５、タイロッド１６等を備える。運転者によって操作されるステアリングホイール１１の動きは、ステアリングシャフト１２、自在継手１３Ａ、中間シャフト１４、自在継手１３Ｂ及びステアリングギアユニット１５を介してタイロッド１６に伝達される。

係るステアリング装置の自在継手として、特許文献１に記載されているような、カルダン継手と呼ばれる十字軸継手が知られている。カルダン継手は、十字軸を介して一対のヨークを連結した自在継手である。ここで、ヨークに対して十字軸が回動することから、ヨークと十字軸との連結位置には軸受が設けられている。また、ヨークから軸受が脱落しないよう、ヨークに加締めが設けられている。

特開平１０−１５９８６４号公報

しかしながら、従来の自在継手において軸受を係止する加締めを形成するためには大きな押圧力が必要であった。

図１３は、従来のカルダン継手における加締め２１の形成方法の一例を示す図である。図１３に示すように、加締め２１は、軸受２２に対して十字軸２３の反対側からヨーク２４に押し付けられる工具２５により形成される。ここで、加締め２１を形成する工具２５の軸受２２側の面２５Ａと、加締め２１が形成される面２１Ａとが平行である。このような加締め２１の形成方法は、加締め２１を形成する力が単純な圧縮応力のみであることから、加締め２１の形成に要求される工具２５の押圧力が大きい。このため、工具２５を押し付けるための設備の大型化を免れない。また、係る大きな押圧力を必要とする加締め形成工程では、複数回の加締め形成動作における押圧力の印加と解除のサイクルタイムを縮めることが困難であり、非効率である。

本発明は、より小さな力で加締めを形成することができる自在継手の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の自在継手の製造方法は、一対のヨークと、前記一対のヨークを連結する十字軸と、前記ヨークと前記十字軸との間に介在するよう設けられる軸受と、を備え、前記ヨークには、前記軸受が嵌められる貫通穴である軸受穴と、前記軸受に対して前記十字軸の反対側に位置する前記軸受穴の内周面から当該軸受穴の内側に向かって延出する加締めとが設けられる自在継手の製造方法であって、前記加締めを形成するための工具の前記ヨークに対する圧接方向が前記軸受穴の内周面の延設方向に対して傾斜又は直交している。

従って、工具の圧接方向が軸受穴の内周面の延設方向に対して傾斜又は直交することで、軸受穴の内周面と工具とが相対的にすれ違う方向に移動するので、軸受穴の縁にせん断塑性変形を生じさせることができる。すなわちせん断塑性変形により加締めを形成することができるので、より小さな力で加締めを形成することができる。

本発明の自在継手の製造方法では、前記工具は、前記ヨークに圧接される先端部に鋭角の突出部を有する。

従って、突出部の鋭角によって当該鋭角の先端部による圧接力の集中を容易に実現することができるので、より小さな力で加締めを形成することができる。また、ヨークに対する突出部の進入によってヨークにせん断応力を加えて、ヨークのうち軸受穴の縁を構成する一部分を軸受穴の内側に延出させることができる。すなわち圧縮応力だけでなくせん断応力によって加締めを形成することができるので、より小さな力で加締めを形成することができる。

本発明の自在継手の製造方法によれば、より小さな力で加締めを形成することができる。

図１は、本発明による自在継手を備える中間シャフトを示す図である。図２は、一つの軸部に設けられる軸受付近の拡大断面図である。図３は、工具による加締めの形成の一例を示す図である。図４は、工具による加締めの形成の一例を示す図である。図５は、工具による加締めの形成の一例を示す図である。図６は、加締めの位置の一例を示す図である。図７は、図６とは異なる加締めの位置の一例を示す図である。図８は、図６とは異なる加締めの位置の一例を示す図である。図９は、図６とは異なる加締めの位置の一例を示す図である。図１０は、図３〜図５に示す工具とは別の工具による加締めの形成の一例を示す図である。図１１は、図３〜図５に示す工具とは別の工具による加締めの形成の一例を示す図である。図１２は、自動車のステアリング装置の主要構成を示す図である。図１３は、従来のカルダン継手における加締めの形成方法の一例を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

図１は、本発明による自在継手１０を二組備える中間シャフト１を示す図である。二組の自在継手のうち一組の自在継手１０（図１の右側）については、ヨーク２、十字軸４及び軸受５の位置関係を示すため、断面図としている。

中間シャフト１は、例えば、シャフト部３、二組の自在継手１０を備える。自在継手１０はそれぞれ、一対のヨーク２、十字軸４、四つの軸受５等を備える。これらの部材は、例えば、金属製の構造体を主要部とし、樹脂その他の材料からなる部品との組み合わせにより構成されるが、一例であってこれに限られるものでなく、適宜変更可能である。

ヨーク２は、その内側に十字軸４を収めることができるように設けられた二又状の部材である。例えば図１に示すように、ヨーク２は、シャフト部３が延設された側と反対側に延設された二又の先端側がコの字状になっている。

シャフト部３は、二組の自在継手１０を構成する一対のヨーク２のうち一方のヨーク２同士を同一軸線上に固定する。具体的には、シャフト部３は、例えば、二つのヨーク２のうち一方のヨーク２から延設された棒状の挿入シャフト３Ａと、他方のヨーク２から延設された筒状の被挿入シャフト３Ｂからなる。挿入シャフト３Ａが被挿入シャフト３Ｂに挿入された状態で固定されることで、二つのヨーク２がシャフト部３を介して同一軸線上に固定される。

十字軸４は、同一平面に沿って互いに直交する二つの軸線の交差点を中心として、当該二つの軸線の各々に沿って外側に延設された円柱状の四つの軸部４Ａを有する。すなわち十字軸４は、十字状の形状である。

軸受５は、十字軸４の四つの軸部４Ａの各々とヨーク２とを回動可能に連結する。具体的には、軸受５は、例えば、ニードルベアリング等のラジアル軸受である。軸受５は、その内側で十字軸４の四つの軸部４Ａの各々の円筒状の外周面と当接し、その外周側でヨーク２に設けられた軸受穴２Ａの内周面２Ｂと当接する。このように、軸受５は、ヨーク２と十字軸４との間に介在するよう設けられる。

十字軸４は、一組の自在継手１０を構成する一対のヨーク２を連結する。具体的には、十字軸４の四つの軸部４Ａのうち同一軸線上に存する二つの軸部４Ａ（一組の軸部）の一方と、一対のヨーク２のうち一方のヨーク２とが連結される。また、一組の軸部の他方と、他方のヨーク２とが連結される。このように、一対のヨーク２は、十字軸４の交差点を介して互いに対向する二又の分岐の先端側が直交する位置関係で連結される。また、軸受５を介した連結により、十字軸４とヨーク２の各々とが回動可能に設けられることから、十字軸４の二つの軸線を回動軸として、一対のヨーク２同士も回動可能に連結されることになる。

図２は、一つの軸部４Ａに設けられる軸受５付近の拡大断面図である。軸受５は、軸部４Ａの先端側に位置する側面５Ａで軸部４Ａの先端を覆う。また、軸受５は、側面５Ａ側で加締め６に係止される。

ヨーク２には、軸受穴２Ａと、加締め６とが設けられる。軸受穴２Ａは、十字軸４とヨーク２との回動軸方向、すなわち十字軸４の軸部４Ａの中心軸方向に沿って延設される貫通穴である。加締め６は、軸受５に対して十字軸４の反対側に位置する軸受穴２Ａの内周面２Ｂから当該軸受穴２Ａの内側に向かって延出する。加締め６は、例えばヨーク２の外側の面から軸受５の側面５Ａに向かって傾斜する傾斜面６Ａを有する。傾斜面６Ａの軸受５側の端部が、軸受穴２Ａの内周面２Ｂから当該軸受穴２Ａの内側に向かって延出することで、軸受５を係止している。

傾斜面６Ａは、軸受穴２Ｂの中心軸方向に対して傾斜している。傾斜面６Ａを有する加締めの形成は、ヨーク２に対する圧接方向が軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して傾斜するよう押し当てられた工具７による。

図３〜図５は、工具７による加締め６の形成の一例を示す図である。図３，図４に示すように、工具７は、例えば直方体状の部材である。工具７は、軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して傾斜する角度でヨーク２の軸受穴２Ａの縁２Ｃに圧接する。縁２Ｃは、軸受穴２Ａの縁のうち軸受５に対して十字軸４の軸部４Ａが設けられる側の反対側の縁である。工具７が軸受穴２Ｂの中心軸方向に対して傾斜する角度でヨーク２の軸受穴２Ａの縁２Ｃに圧接することで、縁２Ｃはせん断塑性変形を生じる。これによって、図４に示すように、縁２Ｃがあった場所に、傾斜面６Ａが形成される。また、傾斜面６Ａの形成に伴い、縁２Ｃが変形して軸受５側に押し出されることにより、押し出された先端側が軸受穴２Ａの内周面２Ｂから当該軸受穴２Ａの内側に向かって延出する。これによって、加締め６が形成される。

また、工具７は、ヨーク２側の面７Ａがヨーク２に対する工具７の進入方向と平行になるように移動してヨーク２に圧接する。これによって、傾斜面７Ａに沿った傾斜面６Ａをより小さな力で形成することができる。

また、ヨーク２における縁２Ｃは、工具７の進入方向の厚みが相対的に薄い部分であり、圧接により変形しやすい。よって、より小さな力で加締め６を形成することができる。

加締め６の形成後、工具７は、例えば図５に示すように、圧接方向と逆方向に引き戻される。このように、工具７は、加締め６の形成に係り、軸受穴２Ａの外側から内側に向かい、かつ、軸受５の側面５Ａ側から十字軸４の軸部４Ａ側に向かう傾斜に沿って縁２Ｃに圧接する。加締め６の形成後、工具７は、軸受穴２Ａの内側から外側に向かい、かつ、十字軸４の軸部４Ａ側から軸受５の側面５Ａ側に向かう傾斜に沿って引き戻される。これによって、工具７の単純な往復動作により加締め６を形成することができる。

図６は、加締め６の位置の一例を示す図である。例えば図６に示すように、ヨーク２には、軸受穴２Ａが描く円形の中心を挟んで対向する一対の加締め６が二組設けられる。軸受穴２Ａの中心軸は、当該軸受穴２Ａに嵌められる軸受５及び当該軸受５が設けられる軸部４Ａの中心軸と重なる。

以上説明したように、本実施形態によれば、加締め６を形成するための工具７の圧接方向が軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して傾斜又は直交することで、軸受穴２Ａの内周面２Ｂと工具７とが相対的にすれ違う方向に移動するので、軸受穴２Ａの縁２Ｃにせん断塑性変形を生じさせることができる。すなわちせん断塑性変形により加締め６を形成することができるので、より小さな力で加締め６を形成することができる。

図６に示す加締め６の位置は、一例であってこれに限られるものでない。加締め６の位置は、軸受５を係止することができる範囲内で、適宜変更可能である。図７〜図９は、図６とは異なる加締め６の位置の一例を示す図である。例えば、図７，図８に示すように、三組以上の一対の加締め６がヨーク２に設けられてもよい。また、図９に示すように、加締め６の各々の位置と軸受穴２Ａの縁が描く円周の中心とを結ぶ直線同士が形成する角度が均等な角度（例えば１２０°）となるように配置された複数の加締め６がヨーク２に設けられてもよい。

図３〜図５に示す工具７は、一例であってこれに限られるものでない。図１０，図１１は、図３〜図５に示す工具７とは別の工具８，９による加締め６の形成の一例を示す図である。例えば、図１０，図１１に示すように、工具８，９は、ヨーク２に圧接される先端部に鋭角の突出部８Ａ，９Ａを有していてもよい。

加締めの形成において、工具８，９のヨーク２に対する圧接方向は、軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して傾斜又は直交している。例えば、図１０に示すように、工具８は、軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して傾斜する角度で内周面２Ｂに圧接する。これによって、内周面２Ｂにせん断塑性変形を生じさせて、内周面２Ｂから押し出された部分を加締め６として形成することができる。また、図１１に示すように、工具９は、軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して直交する角度で内周面２Ｂに圧接する。具体的には、工具９は、突出部９Ａと、基部９Ｂとを有する。突出部９Ａと基部９Ｂとは、屈曲部９Ｃを介して直交するように屈曲している。屈曲部９Ｃから突出部９Ａまでの長さは、軸受穴２Ａの径よりも短い。係る工具９は、内周面２Ｂの延設方向に沿って突出部９Ａ側が軸受穴２Ａに差し入れられた状態で、突出部９Ａの先端が軸受穴２Ａの内周面２Ｂの延設方向に対して直交する角度で内周面２Ｂに圧接するように押し当てられる。これによって、内周面２Ｂにせん断塑性変形を生じさせて、内周面２Ｂから押し出された部分を加締め６として形成することができる。

工具８，９を用いた自在継手の製造方法によれば、ヨーク２に対する突出部８Ａ，９Ａの進入によってヨーク２にせん断応力を加えて、軸受穴２Ａの内周面２Ｂの一部分を軸受穴２Ａの内側に延出させることができる。すなわち圧縮応力だけでなくせん断応力によって加締め６を形成することができるので、より小さな力で加締め６を形成することができる。

図２，図１０，図１１の例にて示すように、軸受穴２Ａの内周面２Ｂにおいて加締め６が延出される位置は、適宜変更可能である。

１中間シャフト
２ヨーク
２Ａ軸受穴
３シャフト部
４十字軸
５軸受
６加締め
７，８，９工具
８Ａ，９Ａ突出部
１０自在継手

Claims

一対のヨークと、前記一対のヨークを連結する十字軸と、前記ヨークと前記十字軸との間に介在するよう設けられる軸受と、を備え、前記ヨークには、前記軸受が嵌められる貫通穴である軸受穴と、前記軸受に対して前記十字軸の反対側に位置する前記軸受穴の内周面から当該軸受穴の内側に向かって延出する加締めとが設けられる自在継手の製造方法であって、
前記加締めを形成するための工具の前記ヨークに対する圧接方向が前記軸受穴の内周面の延設方向に対して傾斜しており、
前記十字軸の反対側から前記十字軸の中心軸に向けて下がる圧接されたヨークの縁の傾斜面を形成する、自在継手の製造方法。