(57)【要約】【課題】  軸受カップを十字軸の軸部に取り付ける際に生じる軸部や針状ころの損傷を防止することができる十字軸継手の製造方法、及び車両用操舵装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の十字軸継手を製造する方法は、腕部４を所定圧力で押圧することで、長軸Ｙがステアリングシャフトの軸線方向と平行な略楕円形状に形成された軸受孔４ａの内周形状を、略楕円形状から略真円に弾性的に変形させて軸受孔４ａの短径ｘ１を拡径する。そして、軸受カップを、軸部に外嵌するとともに、略真円に弾性的に変形した状態の軸受孔４ａに挿入し、押圧を解除することで軸受孔４ａの内周形状を略楕円形状に復元することで当該軸受孔４ａの短軸Ｘ方向を縮径させる。軸受孔４ａの短軸Ｘ方向の縮径によって前記軸受カップを縮径し、前記針状ころが前記軸部及び前記軸受カップの間で締り嵌めの状態に維持する。【選択図】      図３
2008038946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部の側周面から四方へ突出した四つの軸部を有する十字軸と、
内周面に配列された複数の針状ころを介して前記軸部に外嵌された有底円筒状の軸受カップと、
互いに連結される駆動軸及び従動軸それぞれの先端に固定され、前記軸受カップが挿入された軸受孔がそれぞれ同心に設けられるとともに互いに対向して前記両軸の先端から軸方向に延びる一対の腕部を有する一対のヨークと、を備え、
前記軸受カップが前記軸受孔によって縮径されることで、前記針状ころが前記軸部及び前記軸受カップの間で締り嵌めの状態に維持されている十字軸継手を製造する方法において、
前記軸受孔の内周形状を、長軸が前記従動軸もしくは駆動軸の軸線方向と平行な略楕円形状とし、
前記腕部をその先端側から前記駆動軸もしくは従動軸の軸線方向に所定圧力で押圧することで、前記軸受孔の内周形状を略楕円形状から略真円に弾性的に変形させて当該軸受孔の短径を拡径し、
内周面に前記複数の針状ころが配列された前記軸受カップを、前記軸部に外嵌するとともに、略真円に弾性的に変形した状態の前記軸受孔に挿入し、
前記押圧を解除することで前記軸受孔の内周形状を略楕円形状に復元することで当該軸受孔の短軸方向を縮径させ、
前記軸受孔の短軸方向の縮径によって前記軸受カップを縮径し、前記針状ころが前記軸部及び前記軸受カップの間で締り嵌めの状態に維持することを特徴とする十字軸継手の製造方法。
【請求項２】
コラムシャフト及びステアリングシャフトの間に介在し両者を傾動自在に繋ぐ十字軸継手を備えた車両用操舵装置の製造方法であって、
前記十字軸継手が、請求項１記載の製造方法によって製造されることを特徴とする車両用操舵装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、十字軸継手の製造方法、及び車両用操舵装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車輪の操舵を行うための車両用操舵装置においては、ステアリングホイールが取り付けられるコラムシャフトと、ステアリングギヤボックス等の操舵機構を介して操舵車輪を操舵するためのステアリングシャフトとを傾動自在に連結した十字軸継手を有するものがある。
上記十字軸継手は、胴体部の側周面から四方へ突出した四つの軸部を有する十字軸と、前記軸部の外周面を転動する複数の針状ころと、これら複数の針状ころに外嵌した有底円筒状の軸受カップと、を有している。前記軸受カップが外嵌された前記軸部は、前記両シャフトのそれぞれに設けられたヨークに形成された軸受孔に挿入固定されており、これによって、両シャフトのヨークを互いに連結し、両シャフトを傾動自在に連結している。
このような十字軸継手においては、伝達トルクが大きくなると、針状ころに滑りが生じ、がたつきや脈動等のトルク伝達不良が発生する場合があり、当該車両用操舵装置の操舵感を悪化させることがあった。このため、軸受カップをヨークの軸受孔に挿入することでその内径を縮径させ、針状ころと十字軸の軸部との間を締り嵌め状態とした構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４８５１８号公報（図４，図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来例の十字軸継手を組み立てるには、図６に示しているように、ヨーク４１の軸受孔４２に十字軸４３の軸部４４を挿入した状態で、この軸部４４の軸線方向の外側から、内周に複数の転動体４５を配列した軸受カップ４６を軸部４４に接近させ、軸受カップ４６を軸受孔４２に圧入しながら当該軸受カップ４６内の転動体４５を軸部４４の先端部から外嵌させることで行う。これにより軸受カップ４６が縮径することで転動体４５と軸部４４とが圧接した状態、つまり、前記締り嵌め状態としている。
しかし、軸受カップ４６内の転動体４５を軸部４４に外嵌させる際に、軸受カップ４６は軸受孔４２への圧入によって縮径するため、その軸受カップ４６の内周にある転動体４５と、軸部４４の端面の角部４７とが強く接触し、転動面となる軸部４４の外周面や、転動体４５に傷（圧痕）が付いたり変形したりするおそれがある。特に、転動体４５が軸部４４の先端に接触する嵌合初期において、転動体４５と軸部４４との接触面圧が大きいので当該軸部４４の先端に傷が付きやすい。このように、軸部４４の転動面や、転動体４５に傷が生じると、当該十字軸継手の耐久性を低下させてしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、軸受カップを十字軸の軸部に取り付ける際に生じる軸部や転動体の損傷を防止し、耐久性の低下を抑制することができる十字軸継手及びその製造方法、並びにこれを用いた車両用操舵装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、胴体部の側周面から四方へ突出した四つの軸部を有する十字軸と、内周面に配列された複数の針状ころを介して前記軸部に外嵌された有底円筒状の軸受カップと、互いに連結される駆動軸及び従動軸それぞれの先端に固定され、前記軸受カップが挿入された軸受孔がそれぞれ同心に設けられるとともに互いに対向して前記両軸の先端から軸方向に延びる一対の腕部を有する一対のヨークと、を備え、前記軸受カップが前記軸受孔によって縮径されることで、前記針状ころが前記軸部及び前記軸受カップの間で締り嵌めの状態に維持されている十字軸継手を製造する方法において、前記軸受孔の内周形状を、長軸が前記従動軸もしくは駆動軸の軸線方向と平行な略楕円形状とし、前記腕部をその先端側から前記駆動軸もしくは従動軸の軸線方向に所定圧力で押圧することで、前記軸受孔の内周形状を略楕円形状から略真円に弾性的に変形させて当該軸受孔の短径を拡径し、内周面に前記複数の針状ころが配列された前記軸受カップを、前記軸部に外嵌するとともに、略真円に弾性的に変形した状態の前記軸受孔に挿入し、前記押圧を解除することで前記軸受孔の内周形状を略楕円形状に復元することで当該軸受孔の短軸方向を縮径させ、前記軸受孔の短軸方向の縮径によって前記軸受カップを縮径し、前記針状ころが前記軸部及び前記軸受カップの間で締り嵌めの状態に維持することを特徴としている。
【０００７】
上記のように構成された十字軸継手の製造方法において、腕部を押圧することで、軸受孔の内周形状は、略楕円形状から略真円に弾性的に変形されて短径が拡径される。そしてこの短径が拡径した状態の軸受孔に軸受カップを挿入するので、当該軸受カップは、軸受孔によって縮径されることなく軸部に外嵌する。このため、軸部の外周面と針状ころの外周面とが強く接触することがなく、軸部の外周面や、針状ころの外周面に傷が付いたり変形したりするのを防止することができる。さらに腕部の押圧を解除することで、軸受孔は、弾性的に復元し、軸受カップを短軸方向に縮径することで、針状ころを締り嵌めの状態に維持することができる。
以上のように、本発明の十字軸継手の製造方法によれば、針状ころを締り嵌めの状態としたとしても、軸部の外周面や、針状ころの外周面に傷が付いたり変形したりするのを防止することができるので、当該十字軸継手の耐久性の低下を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明は、コラムシャフト及びステアリングシャフトの間に介在し両者を傾動自在に繋ぐ十字軸継手を備えた車両用操舵装置の製造方法であって、前記十字軸継手が、上記製造方法によって製造されることを特徴としている。
【０００９】
上記車両用操舵装置の製造方法によれば、十字軸継手を上述のように製造することで、針状ころを締り嵌めの状態としたとしても、軸部の外周面や、針状ころの外周面に傷が付いたり変形したりするのを防止することができ、当該十字軸継手の耐久性の低下を抑制することができる。よって、当該車両用操舵装置としての耐久性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の十字軸継手の製造方法、及び車両用操舵装置の製造方法によれば、軸受カップを十字軸の軸部に取り付ける際に生じる軸部や針状ころの損傷を防止することができるので、耐久性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明による十字軸継手が用いられた車両用操舵装置の要部構成を示す側面図である。
図１中、車両用操舵装置Ｓは、自動車などの車両の操舵車輪を操舵するための装置であり、車両のステアリングホイール（図示せず）が一体回転可能に取り付けられる駆動軸としてのコラムシャフト３２と、ステアリングギヤボックス等を介して操舵車輪を操舵するための従動軸としてのステアリングシャフト３１と、両シャフト３１，３２を傾動自在に連結している十字軸継手１と、を備えている。
【００１２】
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。なお、図２において、理解を容易にするために、後述する一対のヨーク２の一方を省略して示している。図１及び図２を参照して、十字軸継手１は、ステアリングシャフト３１及びコラムシャフト３２それぞれの先端に固定された一対のヨーク２と、これら一対のヨーク２を繋ぐ十字軸３とを有している。
一対のヨーク２は、鋼板等によって形成されたＵ字型の部材であり、それぞれ互いに対向する一対の腕部４を備えている。これら腕部４は、それぞれ両シャフト３１，３２それぞれの先端から軸方向に延びるように形成されており、これら腕部４の端部それぞれには、互いに同心とされた軸受孔４ａが設けられている。一対のヨーク２は、それぞれ腕部４が互い違いとなるように組み合わせられ、十字軸３によって繋がれている。
【００１３】
十字軸３は、胴体部３ａと、この胴体部３ａの側周面から四方へ突出した四つの軸部５とを有している。十字軸３は鋼製であり、胴体部３ａと四つの軸部５とは鍛造により一体成形されている。この十字軸３の軸部５には、内周面６ａ１に複数の針状ころ７が配列された有底円筒状の軸受カップ６が外嵌されている。
【００１４】
軸受カップ６は、鋼板をプレス等によって形成したものであり、内周側に配列された複数の針状ころ７を介して軸部５が挿入された円筒部６ａと、この円筒部６ａの端部に連続して形成された底部６ｂとを有して、有底円筒状とされている。軸受カップ６と、軸部５との間に介在した複数の針状ころ７は、軸受鋼等によって形成されており、その外周面７ａが転動面とされて、円筒部６ａの内周面６ａ１、及び軸部５の外周面５ａの両面間に転動自在に配置されている。円筒部６ａの端部には、針状ころ７の軸方向位置を保持する折曲部６ｃが形成されるとともに、この折曲部６ｃと軸部５の外周面５ａとの開口を閉塞するシール部材１５が配設されている。
【００１５】
また、軸受カップ６は、軸部５に外嵌した状態で、一対のヨーク２の各軸受孔４ａに挿入されており、各軸部５に軸受カップ６が外嵌された十字軸３によって、一対のヨーク２を互いに繋いでいる。つまり、各軸部５とこれら軸部５が挿入された軸受孔４ａとの間には、内周側に複数の針状ころ７が配列された軸受カップ６が介在しており、十字軸３とヨーク２とは、軸部５の軸線回りに回動自在である。
【００１６】
図３は、図２中、矢印Ａから十字軸継手１を見たときのヨーク２のみの外観を示す図である。なお、図中、腕部４の軸受孔４ａは、理解を容易とするため、その内周形状を誇張して示している。図３において、軸受孔４ａの内周形状は、長軸Ｙがステアリングシャフト３１の軸線に平行に平行な略楕円形状とされている。従って、長軸Ｙに直交する短軸Ｘ上における短径ｘ１、軸受孔４ａの内径全周に対して極小値となる。
また、この短径ｘ１は、当該軸受カップ６がヨーク２の軸受孔４ａに挿入された状態で、複数の針状ころ７を軸部５と軸受カップ６との間で締り嵌め状態に維持可能に軸受カップ６を縮径するしめしろを有するように設定されている。このため、軸受カップ６は、軸受孔４ａに挿入されることによって円筒部６ａにおける短軸Ｘの方向の径寸法が僅かに縮径されている。これによって、軸受孔４ａによって軸受カップ６が縮径された部分に位置する針状ころ７は、この針状ころ７が転動する軌道面となる軸受カップ６の内周面６ａ１、及び軸部５の外周面５ａに対するラジアル隙間が負隙間とされている。
また、長径ｙ１、及び、後述のように腕部４をステアリングシャフト３１の軸線方向に押圧し弾性変形させたときの長径ｙ２は、ともに軸受カップ６の長軸Ｙ方向の径寸法を縮径せずに針状ころ７を締り嵌めにしない寸法となるように設定されている。
なお、腕部４の軸受孔４ａの内周形状は、上記のように略楕円状としたが、ここで略楕円形状とは、厳密に楕円形状である必要はなく、卵型形状等、楕円ではない異形円状を含んでいる。
【００１７】
上記構成の十字軸継手１は、ステアリングシャフト３１及びコラムシャフト３２のそれぞれに固定された一対のヨーク２を、当該ヨーク２それぞれに回動自在な十字軸３を介して繋ぐことで、ステアリングシャフト３１とコラムシャフト３２とを互いに傾動自在に連結している。
また、上記車両用操舵装置Ｓは、運転者が車両のステアリングホイールを回転させることで生じる回転トルクを、コラムシャフト３２から、ステアリングシャフト３１に伝達し、操舵車輪を操舵するように構成されている。
【００１８】
次に、上記十字軸継手１の製造方法について説明する。この十字軸継手１を組み立てるには、まず、ステアリングシャフト３１及びコラムシャフト３２のそれぞれに固定された一対のヨーク２を、それぞれの腕部４が互い違いとなるように組み合わせる。
次に、一対のヨーク２の軸受孔４ａそれぞれに各軸部５を挿入し、各軸部５と軸受孔４ａとの位置関係が当該十字軸継手１が組み立てられたときの位置関係となる状態を保持するように一対のヨーク２及び十字軸３を固定する。
【００１９】
図４は、上記のように十字軸３及びヨーク２を保持固定した状態を示す図である。なお、この図３は、理解を容易にするため、一対のヨーク２の内、一方のヨーク２を省略して示している。図３においては、十字軸３及び一対のヨーク２を、治具等を用いて上述のように十字軸継手１が組み立てられたときの位置関係となる状態で保持固定される。
図４中の軸受カップ６は、軸部５に外嵌すべく当該軸部５の先端部５ｂに接近させた状態で示している。この軸受カップ６は、その内周面６ａ１に複数の針状ころ７が予め配列されており、これら針状ころ７は、例えば内周面６ａ１に塗布したグリース等の粘性によって、内周面６ａ１に接着固定されている。
【００２０】
次に、腕部４を図中の矢印Ｐの方向から所定圧力で押圧する。すなわち、腕部４をその先端側からステアリングシャフト３１の軸線方向に所定圧力で押圧することで、当該腕部４を弾性変形させ、軸受孔４ａの内周形状を略楕円形状から略真円に弾性的に変形させる。
上記のように腕部４を押圧したとき、楕円状である軸受孔４ａの内周形状は、図３の破線Ｒで示されるように略真円形状に弾性的に変形する。すなわち、破線Ｒで示される変形後の内周形状の短軸Ｘ上における短径ｘ２は、変形前の短径ｘ１よりも拡径しており、この短径ｘ２は、軸受カップ６を縮径しない値とされ、針状ころ７を締り嵌め状態に維持可能なしめしろが無くなるように設定されている。
また、押圧状態において、長軸Ｙ上における長径ｙ２は、ステアリングシャフト３１の軸方向に押圧されるので、変形前の長径ｙ１よりも縮径されてより小さい値となるが、上述したように、この長径ｙ２は、軸受カップ６が挿入されたときに、当該軸受カップ６の長軸Ｙ方向の径寸法を縮径せずに針状ころ７を締り嵌めとしない程度の寸法に設定されている。
【００２１】
図４に戻って、次に、押圧された状態の腕部４に対して、軸受カップ６を軸部５の軸方向（図中矢印Ｂの方向）に沿って移動、接近させて、当該軸部５に外嵌させるとともに軸受孔４ａに挿入し、軸受カップ６をヨーク２と軸部５との間に介在させる。
そして、軸受カップ６を挿入した後、腕部４に対する押圧を解除することで、腕部４の軸受孔４ａは、弾性変形前の略楕円状に復元し、上述したように、針状ころ７を締り嵌めの状態に維持する。
上記のようにして、軸受カップ６は、腕部４の軸受孔４ａに挿入される。また、他の軸受孔４ａにおいても、同様に、腕部４を押圧状態として軸受カップ６を挿入することで、十字軸継手１は組み立てられる。
【００２２】
なお、図３において、長軸Ｙ上における長径ｙ１，ｙ２は、いずれも、軸受孔４ａによって針状ころ７を締り嵌めの状態としない寸法に設定されており、長軸Ｙ上及びその周辺に位置する針状ころ７は、負隙間が付与されない。一方、十字軸継手１を動作させたときに高い負荷が作用するのは、ステアリングシャフト３１の軸線に直交する方向であり、長軸Ｙ上に位置する針状ころ７には、高い負荷が作用しないため、負隙間が付与されずとも、その性能には大きく影響を与えない。
【００２３】
上記のように構成された十字軸継手１の製造方法において、腕部４を押圧することで、軸受孔４ａの内周形状は、略楕円形状から略真円に弾性的に変形されて短径ｘ１から短径ｘ２に拡径される。そして、この短径が拡径した状態の軸受孔４ａに、軸受カップ６を挿入するので、当該軸受カップ６は、軸受孔４ａによって縮径されることなく軸部５に外嵌する。このため、軸部５の外周面５ａと針状ころ７の外周面７ａとが強く接触することがなく、軸部５の外周面５ａや、針状ころ７の外周面７ａに傷が付いたり変形したりするのを防止することができる。さらに腕部４の押圧を解除することで、軸受孔４ａは、弾性的に復元し、軸受カップ６を縮径することで、針状ころ７を締り嵌めの状態に維持することができる。
以上のように、本発明の十字軸継手１の製造方法によれば、針状ころ７を締り嵌めの状態としたとしても、軸部５の外周面５ａや、針状ころ７の外周面７ａに傷が付いたり変形したりするのを防止することができるので、当該十字軸継手１の耐久性の低下を抑制することができる。
【００２４】
また、上記車両用操舵装置Ｓを製造する製造方法においても、当該車両用操舵装置Ｓは、上記のように製造される十字軸継手１を備えているので、当該車両用操舵装置Ｓとしての耐久性の低下を抑制することができる。
【００２５】
なお、本発明の十字軸継手の製造方法、及び車両用操舵装置の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、腕部４の軸受孔４ａの内周形状を略楕円状に形成したが、厳密に楕円形状である必要はなく、短軸Ｘ上における内径寸法が極小値を採りかつ押圧状態としたときに軸受カップを縮径しないように設定されていれば、卵型形状等、楕円ではない異形円状とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による十字軸継手が用いられた車両用操舵装置の要部構成を示す側面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。
【図３】図２中、矢印Ａから十字軸継手を見たときのヨークのみの外観を示す図である。
【図４】十字軸及びヨークを保持固定した状態を示す図である。
【図５】従来の十字軸継手の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      十字軸継手
２      ヨーク
３      十字軸
３ａ    胴体部
４      腕部
４ａ    軸受孔
５      軸部
６      軸受カップ
６ａ１  内周面
７      針状ころ
３１    ステアリングシャフト（従動軸）
３２    コラムシャフト（駆動軸）
Ｓ      車両用操舵装置
Ｘ      短軸
Ｙ      長軸
ｘ１    変形前の短径
ｘ２    変形後の短径
【図１】
2008038946.tif 000003
【図２】
2008038946.tif 000004
【図３】
2008038946.tif 000005
【図４】
2008038946.tif 000006
【図５】
2008038946.tif 000007