十字軸式萬向節(jié)及其制造方法
【專利說明】十字軸式萬向節(jié)及其制造方法
[0001]本申請是國際申請日為2012年07月23日、國際申請?zhí)枮镻CT/JP2012/068592、國家申請?zhí)枮?01280000794.0、發(fā)明名稱為“十字軸式萬向節(jié)及其制造方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于能夠傳遞轉(zhuǎn)矩地對構(gòu)成汽車用轉(zhuǎn)向裝置的旋轉(zhuǎn)軸彼此進(jìn)行連接的十字軸式萬向節(jié)(萬向接頭)。
【背景技術(shù)】
[0003]如圖11所示，汽車用轉(zhuǎn)向裝置構(gòu)成為，將方向盤1的旋轉(zhuǎn)傳遞到轉(zhuǎn)向齒輪單元2的輸入軸3，隨著該輸入軸3的旋轉(zhuǎn)，推拉左右一對拉桿4，向轉(zhuǎn)向輪(前車輪)賦予轉(zhuǎn)向角。方向盤1被支承固定在轉(zhuǎn)向軸5的后端部，轉(zhuǎn)向軸5以沿軸向穿插轉(zhuǎn)向柱6的狀態(tài)能夠自由旋轉(zhuǎn)地支承在該轉(zhuǎn)向柱6上。另外，轉(zhuǎn)向軸5的前端部經(jīng)由萬向節(jié)7與中間軸8的后端部連接，該中間軸8的前端部經(jīng)由另一個萬向節(jié)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(dá)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(zhuǎn)向裝置。因此，將轉(zhuǎn)向軸5的前端部與該電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的輸入側(cè)連接，通過萬向節(jié)7能夠自由傳遞轉(zhuǎn)矩地連接該電動式動力轉(zhuǎn)向裝置的輸出軸和中間軸8的后端部。
[0004]作為被裝入如上所述的汽車用轉(zhuǎn)向裝置且連接相互不處于同一直線上的旋轉(zhuǎn)軸即轉(zhuǎn)向軸5、中間軸8和輸入軸3的萬向節(jié)7、9，采用十字軸式萬向節(jié)。作為如上所述的十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)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(gòu)造。圖12示出了日本特開平8-270669號公報所記載的以往構(gòu)造的一例。
[0005]圖12所示的萬向節(jié)11通過一個十字軸13能夠自由傳遞轉(zhuǎn)矩地結(jié)合一對萬向節(jié)叉12a、12b而構(gòu)成。這些萬向節(jié)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(jié)叉12a (12b)具有基部14a (14b)和一對結(jié)合腕部15a (15b)。在各結(jié)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(gòu)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(zhuǎn)地支承在圓孔16a、16b的內(nèi)側(cè)，從而構(gòu)成萬向節(jié)11。
[0006]搭載有裝入了如上所述的萬向節(jié)7、9、11的轉(zhuǎn)向裝置的車輛在發(fā)生碰撞事故或因駕駛操作的失誤使轉(zhuǎn)向輪騎上路牙的情況下，存在從轉(zhuǎn)向齒輪單元2這一側(cè)向萬向節(jié)7、9、11沖擊性地施加過大的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩，有可能導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)部件的全部或一部分損傷而對繼續(xù)的安全運行帶來障礙。例如，結(jié)合腕部15a(15b)變形，形成在這些結(jié)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(chǎn)生徑向滾針軸承18的功能受損、各部分容易產(chǎn)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(jīng)驗不足的工人來說，根據(jù)損傷的程度，可能不會發(fā)現(xiàn)萬向節(jié)7、9、11的異常。而且，在沖擊性地施加過大的轉(zhuǎn)矩的情況下，還存在如下不良情況:結(jié)合腕部15a (15b)的圓孔16a (16b)擴(kuò)張，十字軸13的徑向滾針軸承18從該圓孔16a(16b)脫落，從而導(dǎo)致作為十字軸式萬向節(jié)的功能受損。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-280889號公報
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開平8-270669號公報
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開平11-325098號公報
[0012]專利文獻(xiàn)4:日本特開2009-299706號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明的概要
[0014]發(fā)明所要解決的課題
[0015]本發(fā)明是鑒于上述情況而研發(fā)的，其目的是實現(xiàn)一種十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)造，即使在因碰撞事故或駕駛操作的失誤而向萬向節(jié)施加了過大的轉(zhuǎn)矩的情況下，事后也能夠容易地對其進(jìn)行判定，并且實現(xiàn)一種十字軸式萬向節(jié)的構(gòu)造，能夠防止十字軸的脫落，保持最低限度的功能。
[0016]用于解決課題的方案
[0017]本發(fā)明的十字軸式萬向節(jié)具有一對萬向節(jié)叉和能夠自由擺動位移地結(jié)合這些萬向節(jié)叉彼此的一個十字軸。這些萬向節(jié)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(jié)合固定旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸而處于直徑方向相反側(cè)的兩個位置沿軸向延伸的一對結(jié)合腕部；相互同心地形成在這些結(jié)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(tài)設(shè)置的4根軸部。而且，所述十字軸的軸部的前端部分別經(jīng)由軸承能夠自由旋轉(zhuǎn)地支承在設(shè)置于所述萬向節(jié)叉的所述圓孔的內(nèi)側(cè)。
[0018]特別是，在本發(fā)明的十字軸式萬向節(jié)中，在構(gòu)成所述萬向節(jié)叉中的至少一個萬向節(jié)叉的所述結(jié)合腕部的外側(cè)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(jié)合腕部的外側(cè)面?zhèn)扔^察時的形狀為直線狀的基準(zhǔn)線。
[0019]在本發(fā)明的十字軸式萬向節(jié)中，優(yōu)選的是，將這些結(jié)合腕部的剛性限制在如下程度，即，在施加了過大的轉(zhuǎn)矩的情況下，所述結(jié)合腕部的所述圓孔擴(kuò)張到所述十字軸的所述軸承脫落這種程度之前，所述結(jié)合腕部沿扭轉(zhuǎn)方向塑性變形的程度。
[0020]為實現(xiàn)如上所述的結(jié)構(gòu)，例如，在將構(gòu)成所述至少一個萬向節(jié)叉的所述結(jié)合腕部的內(nèi)側(cè)面彼此的間隔設(shè)為D、將這些結(jié)合腕部的軸向長度設(shè)為L的情況下，以滿足3 < L/D ^ 4的方式限制構(gòu)成十字軸式萬向節(jié)的各部分的尺寸，即，能夠使所述結(jié)合腕部的軸向長度比以往的十字軸式萬向節(jié)的情況長。
[0021]此外，也可以使所述基準(zhǔn)線從所述結(jié)合腕部的外側(cè)面延長到所述基部的外周面。
[0022]另外，還可以使所述基部與轉(zhuǎn)向齒輪單元的輸入軸、中間軸(外軸或內(nèi)軸)等的圓管狀的軸部的端部連續(xù)，使所述萬向節(jié)叉與該圓管狀的軸部一體地形成。
[0023]所述基準(zhǔn)線的構(gòu)造只要能夠通過視覺判斷容易地確認(rèn)其變化即可，可以是任意的構(gòu)造，所述基準(zhǔn)線可以由從所述結(jié)合腕部的外側(cè)面在所述基部的徑向上以向外側(cè)突出的狀態(tài)設(shè)置的突條或以向內(nèi)側(cè)凹陷的狀態(tài)設(shè)置的凹槽構(gòu)成。
[0024]另外，在制造與所述圓管狀的軸部一體地形成且所述基準(zhǔn)線由所述突條或所述凹槽構(gòu)成的本發(fā)明的十字軸式萬向節(jié)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(shè)有圓柱部且從軸向中間部到另一端部設(shè)有圓管狀的軸部的第一中間坯料，(2)將第一中間坯料設(shè)定在沖模內(nèi)，該沖模在包圍所述圓柱部的部分的內(nèi)周面的徑向相反側(cè)的兩個位置，設(shè)有與所述結(jié)合腕部對應(yīng)的一對腕部成形用模腔，所述沖模還設(shè)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(shè)定在沖模內(nèi)的狀態(tài)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(nèi)，由此，在形成所述結(jié)合腕部的同時，在這些結(jié)合腕部的外側(cè)面的中央部分別形成作為所述基準(zhǔn)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(jié)合腕部的前端部形成相互同心的圓孔的加工在內(nèi)的精加工，得到與所述軸部一體形成的萬向節(jié)叉，并通過所述十字軸結(jié)合該萬