十字軸式萬向節及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種十字軸式萬向節及其制造方法，根據該十字軸式萬向節的構造，事后也能夠容易地判定因碰撞事故或駕駛操作的失誤而向萬向節施加了過大的轉矩這一事實。在構成萬向節叉(12c)的結合腕部(15c)的外側面，形成從這些結合腕部(15c)的外側面側觀察時的形狀為直線狀的突條(20)。若作用過大的轉矩，導致結合腕部(15c)塑性變形，則突條(20)從直線狀變成非直線狀。根據該變化，能夠容易地確認包含萬向節叉(12c)在內的十字軸式萬向節被施加了過大的轉矩這一事實。另外，將結合腕部(15c)的內側面彼此的間隔設為D、將這些結合腕部(15c)的軸向長度設為L的情況下，以滿足3＜L/D≤4的方式限制萬向節叉(12c)的各部分的尺寸。

【技術實現步驟摘要】
十字軸式萬向節及其制造方法本申請是國際申請日為2012年07月23日、國際申請號為PCT/JP2012/068592、國家申請號為201280000794.0、專利技術名稱為“十字軸式萬向節及其制造方法”的專利技術專利申請的分案申請。
本專利技術涉及用于能夠傳遞轉矩地對構成汽車用轉向裝置的旋轉軸彼此進行連接的十字軸式萬向節(萬向接頭)。
技術介紹
如圖11所示，汽車用轉向裝置構成為，將方向盤1的旋轉傳遞到轉向齒輪單元2的輸入軸3，隨著該輸入軸3的旋轉，推拉左右一對拉桿4，向轉向輪(前車輪)賦予轉向角。方向盤1被支承固定在轉向軸5的后端部，轉向軸5以沿軸向穿插轉向柱6的狀態能夠自由旋轉地支承在該轉向柱6上。另外，轉向軸5的前端部經由萬向節7與中間軸8的后端部連接，該中間軸8的前端部經由另一個萬向節9與輸入軸3連接。此外，在圖示的例子中，裝入了將電動馬達10作為輔助動力源來謀求降低操作方向盤1所需的力的電動式動力轉向裝置。因此，將轉向軸5的前端部與該電動式動力轉向裝置的輸入側連接，通過萬向節7能夠自由傳遞轉矩地連接該電動式動力轉向裝置的輸出軸和中間軸8的后端部。作為被裝入如上所述的汽車用轉向裝置且連接相互不處于同一直線上的旋轉軸即轉向軸5、中間軸8和輸入軸3的萬向節7、9，采用十字軸式萬向節。作為如上所述的十字軸式萬向節的構造，如日本特開平6-280889號公報、日本特開平8-270669號公報、日本特開平11-325098號公報、日本特開2009-299706號公報等記載的那樣，公知各種構造。圖12示出了日本特開平8-270669號公報所記載的以往構造的一例。圖12所示的萬向節11通過一個十字軸13能夠自由傳遞轉矩地結合一對萬向節叉12a、12b而構成。這些萬向節叉12a、12b通過對金屬材料實施沖壓加工或鍛造加工而制成，各萬向節叉12a(12b)具有基部14a(14b)和一對結合腕部15a(15b)。在各結合腕部15a(15b)的前端，相互同心地形成有一對圓孔16a(16b)。另外，十字軸13由4根軸部17以相鄰的軸部17的中心軸彼此相互正交的方式構成。而且，分別通過杯殼型徑向滾針軸承18將這些軸部17能夠自由旋轉地支承在圓孔16a、16b的內側，從而構成萬向節11。搭載有裝入了如上所述的萬向節7、9、11的轉向裝置的車輛在發生碰撞事故或因駕駛操作的失誤使轉向輪騎上路牙的情況下，存在從轉向齒輪單元2這一側向萬向節7、9、11沖擊性地施加過大的轉矩這種情況。而且，基于如上所述的沖擊性地施加的過大的轉矩，有可能導致該結構部件的全部或一部分損傷而對繼續的安全運行帶來障礙。例如，結合腕部15a(15b)變形，形成在這些結合腕部15a(15b)前端部的圓孔16a(16b)的同心性被破壞。在該同心性被破壞的情況下，產生徑向滾針軸承18的功能受損、各部分容易產生磨損等問題。在如上所述的情況下，即使使用者將該車輛交給修理廠，對于經驗不足的工人來說，根據損傷的程度，可能不會發現萬向節7、9、11的異常。而且，在沖擊性地施加過大的轉矩的情況下，還存在如下不良情況：結合腕部15a(15b)的圓孔16a(16b)擴張，十字軸13的徑向滾針軸承18從該圓孔16a(16b)脫落，從而導致作為十字軸式萬向節的功能受損。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開平6-280889號公報專利文獻2：日本特開平8-270669號公報專利文獻3：日本特開平11-325098號公報專利文獻4：日本特開2009-299706號公報
技術實現思路
專利技術的概要專利技術所要解決的課題本專利技術是鑒于上述情況而研發的，其目的是實現一種十字軸式萬向節的構造，即使在因碰撞事故或駕駛操作的失誤而向萬向節施加了過大的轉矩的情況下，事后也能夠容易地對其進行判定，并且實現一種十字軸式萬向節的構造，能夠防止十字軸的脫落，保持最低限度的功能。用于解決課題的方案本專利技術的十字軸式萬向節具有一對萬向節叉和能夠自由擺動位移地結合這些萬向節叉彼此的一個十字軸。這些萬向節叉分別由碳素鋼等鐵合金或者鋁合金、鎂合金等輕合金這樣的金屬制成，并具有：用于結合固定旋轉軸的端部的基部；從該基部的軸向一端緣中的相對于該旋轉軸而處于直徑方向相反側的兩個位置沿軸向延伸的一對結合腕部；相互同心地形成在這些結合腕部的前端部的一對圓孔。另外，所述十字軸由軸承鋼、高速工具鋼、碳素鋼等鐵合金制成，并具有以相鄰的軸部的中心軸彼此相互正交的狀態設置的4根軸部。而且，所述十字軸的軸部的前端部分別經由軸承能夠自由旋轉地支承在設置于所述萬向節叉的所述圓孔的內側。特別是，在本專利技術的十字軸式萬向節中，在構成所述萬向節叉中的至少一個萬向節叉的所述結合腕部的外側面的、至少比所述圓孔靠所述基部的部分，分別顯示出在所述基部的軸向上長且從所述結合腕部的外側面側觀察時的形狀為直線狀的基準線。在本專利技術的十字軸式萬向節中，優選的是，將這些結合腕部的剛性限制在如下程度，即，在施加了過大的轉矩的情況下，所述結合腕部的所述圓孔擴張到所述十字軸的所述軸承脫落這種程度之前，所述結合腕部沿扭轉方向塑性變形的程度。為實現如上所述的結構，例如，在將構成所述至少一個萬向節叉的所述結合腕部的內側面彼此的間隔設為D、將這些結合腕部的軸向長度設為L的情況下，以滿足3＜L/D≤4的方式限制構成十字軸式萬向節的各部分的尺寸，即，能夠使所述結合腕部的軸向長度比以往的十字軸式萬向節的情況長。此外，也可以使所述基準線從所述結合腕部的外側面延長到所述基部的外周面。另外，還可以使所述基部與轉向齒輪單元的輸入軸、中間軸(外軸或內軸)等的圓管狀的軸部的端部連續，使所述萬向節叉與該圓管狀的軸部一體地形成。所述基準線的構造只要能夠通過視覺判斷容易地確認其變化即可，可以是任意的構造，所述基準線可以由從所述結合腕部的外側面在所述基部的徑向上以向外側突出的狀態設置的突條或以向內側凹陷的狀態設置的凹槽構成。另外，在制造與所述圓管狀的軸部一體地形成且所述基準線由所述突條或所述凹槽構成的本專利技術的十字軸式萬向節的情況下，(1)對金屬制的圓柱狀的坯料實施前方擠壓加工，得到軸向一端部設有圓柱部且從軸向中間部到另一端部設有圓管狀的軸部的第一中間坯料，(2)將第一中間坯料設定在沖模內，該沖模在包圍所述圓柱部的部分的內周面的徑向相反側的兩個位置，設有與所述結合腕部對應的一對腕部成形用模腔，所述沖模還設有在這些腕部成形用模腔的周向中央部形成且分別在所述圓柱部的軸向上長的凹槽或突條，在將第一中間坯料設定在沖模內的狀態下，使沖頭壓在第一中間坯料的軸向一端面的中央部，沿軸向擠扁所述圓柱部的徑向中央部，從而將金屬材料送入所述腕部成形用模腔內，由此，在形成所述結合腕部的同時，在這些結合腕部的外側面的中央部分別形成作為所述基準線的突條或凹槽，從而得到第二中間坯料，(3)對第二中間坯料實施包含在所述結合腕部的前端部形成相互同心的圓孔的加工在內的精加工，得到與所述軸部一體形成的萬向節叉，并通過所述十字軸結合該萬向節叉和其他的萬向節叉。專利技術的效果根據本專利技術的十字軸式萬向節，因碰撞事故或駕駛操作的失誤而向萬向節的萬向節叉施加了過大的轉矩，其結果是，構成該萬向節叉的結合腕部變形，此時，在這些結合腕部的外側面顯示出的基準線的形狀從直線狀變成本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種十字軸式萬向節，其特征在于，具有一對萬向節叉和能夠自由擺動位移地結合所述萬向節叉彼此的一個十字軸，所述萬向節叉分別由金屬制成并具有：用于結合固定旋轉軸的端部的基部；從該基部的軸向一端緣中的就該旋轉軸而言的直徑方向相反側的兩個位置向軸向延伸的一對結合腕部；相互同心地形成在所述結合腕部的前端部的一對圓孔，所述十字軸由鐵合金制成并具有以相鄰的軸部的中心軸彼此相互正交的狀態設置的4根軸部，所述軸部的前端部分別經由軸承能夠自由旋轉地支承在設置于所述萬向節叉的所述圓孔的內側，在構成所述萬向節叉中的至少一個萬向節叉的所述結合腕部的外側面中的、至少比所述圓孔更靠所述基部的部分，分別顯示出在所述基部的軸向上長且從所述結合腕部的外側面側觀察時的形狀為直線狀的基準線，所述基部與圓管狀的軸部的端部連續，所述萬向節叉與所述圓管狀的軸部一體地形成，所述基準線由從所述結合腕部的外側面在所述基部的徑向上以向外側突出的狀態設置的突條或以向內側凹陷的狀態設置的凹槽構成。

【技術特征摘要】
2011.11.24 JP 2011-2561281.一種十字軸式萬向節，其特征在于，具有一對萬向節叉和能夠自由擺動位移地結合所述萬向節叉彼此的一個十字軸，所述萬向節叉分別由金屬制成并具有：用于結合固定旋轉軸的端部的基部；從該基部的軸向一端緣中的就該旋轉軸而言的直徑方向相反側的兩個位置向軸向延伸的一對結合腕部；相互同心地形成在所述結合腕部的前端部的一對圓孔，所述十字軸由鐵合金制成并具有以相鄰的軸部的中心軸彼此相互正交的狀態設置的4根軸部，所述軸部的前端部分別經由軸承能夠自由旋轉地支承在設置于所述萬向節叉的所述圓孔的內側，在構成所述萬向節叉中的至少一個萬向節叉的所述結合腕部的外側面中的、至少比所述圓孔更靠所述基部的部分，分別顯示出在所述基部的軸向上長且從所述結合腕部的外側面側觀察時的形狀為直線狀的基準線，所述旋轉軸為圓管狀，所述基部與該旋轉軸的端部連續，所述萬向節叉與所述旋轉軸一體地形成，當向所述萬向節叉施加過大的轉矩時，所述結合腕部朝與該過大的轉矩的作用方向對應的方向塑性變形，該結合腕部的形狀從直線狀向非直線狀變化，所述基準線由從所述結合腕部的外側面在所述基部的徑向上以...

【專利技術屬性】
技術研發人員：荻原信行，安田要，梅田三奈生，力石一穗，日比野正，水野浩樹，井上雅裕，五十嵐正治，立脅修，定方清，
申請(專利權)人：日本精工株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP