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JP5120294B2 - Universal joint and processing method thereof - Google Patents

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JP5120294B2 JP2009038178A JP2009038178A JP5120294B2 JP 5120294 B2 JP5120294 B2 JP 5120294B2 JP 2009038178 A JP2009038178 A JP 2009038178A JP 2009038178 A JP2009038178 A JP 2009038178A JP 5120294 B2 JP5120294 B2 JP 5120294B2
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    • F16D3/26Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
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Description

本発明は自在継手、特に、ステアリング装置のステアリングシャフトの回転を伝達する軸同士を連結する自在継手、および、その加工方法に関する。   The present invention relates to a universal joint, and more particularly, to a universal joint that connects shafts that transmit rotation of a steering shaft of a steering device, and a processing method thereof.

車両の前輪を操舵するステアリング装置では、ステアリングホイールの操作で回転するステアリングシャフトの動きを、自在継手を介してステアリングギヤの入力軸に伝達している。   In a steering device that steers the front wheels of a vehicle, the movement of a steering shaft that is rotated by the operation of a steering wheel is transmitted to an input shaft of a steering gear through a universal joint.

ステアリングホイールの動きは、ステアリングコラム内に回転自在に設けたステアリングシャフトおよび中間シャフトを介してステアリングギアに伝達され、ステアリングギアによって車輪の方向を操舵する。通常、ステアリングシャフトとステアリングギアの入力軸とは、互いに同一直線上に設けることが出来ない。   The movement of the steering wheel is transmitted to the steering gear via a steering shaft and an intermediate shaft that are rotatably provided in the steering column, and the direction of the wheel is steered by the steering gear. Usually, the steering shaft and the input shaft of the steering gear cannot be provided on the same straight line.

このため従来から、ステアリングシャフトとステアリングギアへの入力軸との間に中間シャフトを設け、この中間シャフトの端部とステアリングシャフト、および、中間シャフトの端部とステアリングギアの入力軸の端部とを、自在継手を介して結合することにより、同一直線上に存在しないステアリングシャフトと入力軸との間での動力伝達が行えるようにしている。   For this reason, conventionally, an intermediate shaft is provided between the steering shaft and the input shaft to the steering gear, the end of the intermediate shaft and the steering shaft, and the end of the intermediate shaft and the end of the input shaft of the steering gear. Are coupled via a universal joint so that power can be transmitted between the steering shaft and the input shaft that do not exist on the same straight line.

近年、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与するアシスト装置を、中間シャフトとステアリングホイールとの間に設けたコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置が多くなってきた。   In recent years, there has been an increasing number of column assist type electric power steering devices in which an assist device for applying a steering assist force to a steering shaft is provided between an intermediate shaft and a steering wheel.

このような、コラムアシスト式の電動パワーステアリングでは、中間シャフトに負荷される回転トルクが大きくなるため、中間シャフトと自在継手との結合部の結合剛性を大きくする必要がある。   In such column assist type electric power steering, since the rotational torque applied to the intermediate shaft is increased, it is necessary to increase the coupling rigidity of the coupling portion between the intermediate shaft and the universal joint.

特許文献1に示す自在継手は、軸を嵌合するための結合筒部の自由端から互いに平行に延びる一対のフランジ部に、ボルト孔を設けるための下孔を押し出し加工すると共に、この下孔の反対側に突出部を形成している。これによって、突出部の分だけボルト孔が長くなると共に、フランジ部が補強されるので、一対のフランジ部をボルトで締め付けた時の、結合筒部と軸との結合剛性を大きくしている。   The universal joint shown in Patent Document 1 extrudes a pilot hole for providing a bolt hole in a pair of flange parts extending in parallel with each other from a free end of a coupling cylinder part for fitting a shaft. A protruding portion is formed on the opposite side of. As a result, the bolt hole becomes longer by the amount corresponding to the protruding portion, and the flange portion is reinforced, so that the coupling rigidity between the coupling tube portion and the shaft is increased when the pair of flange portions are tightened with bolts.

図7は、一対のフランジ部が、結合筒部の自由端から結合筒部の略接線方向に延びた後、内側に折り返された折り返し部を有する従来の自在継手のヨーク51を示し、図7(1)は従来の自在継手のヨーク51を示す正面図であり、図7(2)は従来の自在継手のヨーク51を示す斜視図である。   FIG. 7 shows a yoke 51 of a conventional universal joint having a folded portion that is folded inward after a pair of flange portions extend from the free end of the coupling tube portion in a substantially tangential direction of the coupling tube portion. FIG. 7A is a front view showing a conventional universal joint yoke 51, and FIG. 7B is a perspective view showing the conventional universal joint yoke 51.

図7(1)、(2)に示すように、従来の自在継手のヨーク51の左側(図7(2)の左側)には二股状の結合アーム部52、52が形成され、この結合アーム部52、52に形成された円孔(軸受け孔)521、521に、軸受を介して挿入された十字軸7を介して、他方の図示しないヨーク51と結合されている。   As shown in FIGS. 7 (1) and (2), bifurcated coupling arm portions 52, 52 are formed on the left side (left side of FIG. 7 (2)) of the yoke 51 of the conventional universal joint. The circular holes (bearing holes) 521 and 521 formed in the portions 52 and 52 are coupled to the other yoke 51 (not shown) via a cross shaft 7 inserted through a bearing.

ヨーク51の右側(図7(2)の右側)には略円筒状の結合筒部53が形成され、この結合筒部53の内周面531に、図7(2)の右側から、結合筒部53の軸方向に平行に、図示しない円柱状の軸を挿入する。そして、軸の外周面に形成された雄セレーションを、内周面531に形成された雌セレーション(図示せず)にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。   A substantially cylindrical coupling tube portion 53 is formed on the right side of the yoke 51 (the right side in FIG. 7 (2)), and the coupling tube is formed on the inner peripheral surface 531 of the coupling tube portion 53 from the right side in FIG. 7 (2). A cylindrical shaft (not shown) is inserted in parallel with the axial direction of the portion 53. The male serration formed on the outer peripheral surface of the shaft is serrated to a female serration (not shown) formed on the inner peripheral surface 531 so that rotational torque can be transmitted.

ヨーク51の結合筒部53には、結合筒部53から接線方向に延びる接線方向延長部544、544が形成されている。接線方向延長部544、544の延長端には、内側に折り返された折り返し部543、543が形成された、接線方向延長部544と折り返し部543によって、左右一対のフランジ部54、54が形成されている。フランジ部54、54の間には、内周面531に連通するスリット(切り割り)56が形成されている。スリット56は、結合筒部53の軸方向の全長にわたって形成されている。   Tangential extension portions 544 and 544 extending in the tangential direction from the coupling cylinder portion 53 are formed in the coupling cylinder portion 53 of the yoke 51. The extension ends of the tangential extension portions 544 and 544 are formed with folded portions 543 and 543 that are folded inward. The pair of left and right flange portions 54 and 54 are formed by the tangential extension portion 544 and the folded portion 543. ing. A slit (cut) 56 communicating with the inner peripheral surface 531 is formed between the flange portions 54, 54. The slit 56 is formed over the entire length of the coupling cylinder portion 53 in the axial direction.

フランジ部54、54には、ボルト55を挿入するためのボルト孔541、541が同心状に形成されている。また、フランジ部54、54には、座面542、542が形成されている。図7(1)の右側の座面542は、ボルト55のボルト頭部553の下面に当接する。図7(1)の左側の座面542は、ボルト55のボルト軸部552にねじ込まれるナット551の下面に当接する。   Bolt holes 541 and 541 for inserting the bolts 55 are formed concentrically in the flange portions 54 and 54. In addition, seat surfaces 542 and 542 are formed on the flange portions 54 and 54. The right seat surface 542 in FIG. 7A is in contact with the lower surface of the bolt head 553 of the bolt 55. The seat surface 542 on the left side in FIG. 7A is in contact with the lower surface of the nut 551 that is screwed into the bolt shaft portion 552 of the bolt 55.

結合筒部53の内周面531に軸を挿入し、ボルト孔541、541に、図7(1)の右側からボルト55を挿入する。ナット551をボルト55のボルト軸部552にねじ込むと、フランジ部54、54が弾性変形してスリット56の溝幅が狭まり、軸の外周面を結合筒部53の内周面531で強く締付けて固定することができる。   The shaft is inserted into the inner peripheral surface 531 of the coupling cylinder portion 53, and the bolt 55 is inserted into the bolt holes 541 and 541 from the right side of FIG. When the nut 551 is screwed into the bolt shaft portion 552 of the bolt 55, the flange portions 54 and 54 are elastically deformed to narrow the groove width of the slit 56, and the outer peripheral surface of the shaft is strongly tightened with the inner peripheral surface 531 of the coupling tube portion 53. Can be fixed.

図7(1)、(2)に示す従来の自在継手は、フランジ部54、54が折り返し部543、543の分だけ厚みが増しているため剛性が向上している。しかし、接線方向延長部544と折り返し部543の接合面は部分的に接触しているだけであって、密着していないため、大きな回転トルクが自在継手に作用すると、接線方向延長部544と折り返し部543の接合面がずれて、ボルト55に大きな曲げモーメントが作用する恐れがあった。   The conventional universal joint shown in FIGS. 7A and 7B has improved rigidity because the flange portions 54 and 54 are thicker than the folded portions 543 and 543. However, since the joint surface between the tangential extension 544 and the folded portion 543 is only in partial contact and is not in close contact, when a large rotational torque acts on the universal joint, the tangential extension 544 and the folded portion 543 are folded back. The joint surface of the portion 543 may be displaced, and a large bending moment may act on the bolt 55.

特公平3−75772号公報Japanese Examined Patent Publication No. 3-75772

本発明は、折り返し部を形成してフランジ部の剛性を向上させるとともに、ボルトに生ずる曲げモーメントを軽減して、大きな回転トルクを伝達することを可能にした自在継手を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a universal joint that can form a folded portion to improve the rigidity of the flange portion, reduce a bending moment generated in the bolt, and transmit a large rotational torque. .

上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第1番目の発明は、回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を備えた結合筒部、上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通するスリット、上記スリットを挟んで上記結合筒部の自由端の一方及び他方から結合筒部の略接線方向に延びる接線方向延長部を形成した後、接線方向延長部の延長端で内側に折り返された折り返し部を有する一対のフランジ部、上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、上記一対のフランジ部に形成された同心のボルト孔にボルト軸部を内嵌し、上記一対のフランジ部の間のスリットの間隔を狭めて、上記結合筒部の内周面を縮径し、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルトを備え、板材を塑性加工することにより成形される自在継手の加工方法において、自在継手に大きな回転トルクが作用したときに生じる上記フランジ部の接線方向延長部と折り返し部との接合面のずれを防止するために、上記一対のフランジ部の外側にボルト孔を形成するための下孔を形成すると同時に、一対のフランジ部の内側に上記下孔と同心の突出部を形成するエンボス加工を施すことによって、上記接線方向延長部と上記折り返し部の接合面に金属材料の塑性流動を生じさせて接線方向延長部と折り返し部を密着させことを特徴とする自在継手の加工方法である。
The above problem is solved by the following means. That is, the first invention is a coupling cylinder part provided with an inner peripheral surface for fitting a shaft so as to be able to transmit rotational torque, a slit formed in the coupling cylinder part and penetrating through the inner peripheral surface, After forming a tangential extension extending substantially in the tangential direction of the coupling cylinder part from one and the other free ends of the coupling cylinder part across the slit, the folded part folded back inward at the extension end of the tangential extension part A pair of flange portions having a pair of coupling arm portions provided integrally with the coupling cylinder portion on the side opposite to the inner peripheral surface and having a bearing hole for supporting the cross shaft, and the pair of flange portions The bolt shaft portion is fitted into the formed concentric bolt hole, the slit interval between the pair of flange portions is narrowed, the inner peripheral surface of the coupling cylinder portion is reduced in diameter, and the outer peripheral surface of the shaft is Bolts to be tightened on the inner peripheral surface of the coupling cylinder are provided to make the plate material plastic The method for processing a universal joint which is molded by engineering, in order to prevent the displacement of the joint surface between the tangential extension and the folded portion of the flange portion which occurs when the effect is large rotational torque to the universal joint, the Extending the tangential direction by forming a pilot hole for forming a bolt hole on the outer side of the pair of flange parts and at the same time embossing a projecting part concentric with the lower hole on the inner side of the pair of flange parts is a processing method of a universal joint, characterized in that parts and by causing plastic flow of the metal material on the joint surface of the folded portion Ru are brought into close contact with the tangential extension and the folded portion.

第2番目の発明は、第1番目の発明の自在継手の加工方法で加工された自在継手である。   The second invention is a universal joint processed by the universal joint processing method of the first invention.

第3番目の発明は、第番目の発明の自在継手を有するステアリング装置である。
Third invention is a steering apparatus having a universal joint of the second invention.

本発明の自在継手およびその加工方法では、板材を塑性加工することにより成形される自在継手であって、回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を備えた結合筒部と、結合筒部の自由端の一方及び他方から結合筒部の略接線方向に延びる接線方向延長部を形成した後、接線方向延長部の延長端で内側に折り返された折り返し部を有する一対のフランジ部と、一対のフランジ部の外側にボルト孔を形成するための下孔を形成すると同時に、一対のフランジ部の内側に下孔と同心の突出部を形成するエンボス加工を施すことによって、接線方向延長部と折り返し部を密着させている。従って、折り返し部を形成してフランジ部の剛性を向上させるとともに、ボルトに生ずる曲げモーメントを軽減して、大きな回転トルクを伝達することを可能としている。   In the universal joint and the processing method thereof according to the present invention, a universal joint formed by plastic processing of a plate material, and a coupling cylinder portion having an inner peripheral surface for fitting a shaft so as to transmit rotational torque, A pair of flanges having a folded portion that is folded inward at the extended end of the tangential extension portion after forming a tangential extension portion extending in a substantially tangential direction of the coupled cylinder portion from one and the other free ends of the coupling cylinder portion By forming embossing to form a concentric projection with the lower hole at the same time as forming a pilot hole for forming a bolt hole on the outer side of the flange part and the pair of flange parts, The extension part and the folded part are in close contact. Therefore, the folded portion is formed to improve the rigidity of the flange portion, and the bending moment generated in the bolt can be reduced to transmit a large rotational torque.

本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図である。It is the whole steering device provided with the universal joint of the example of the present invention. 本発明の実施例の自在継手のヨークの材料となる板材のブランクを示し、(1)は正面図、(2)は(1)の右側面図である。The blank of the board | plate material used as the material of the yoke of the universal joint of the Example of this invention is shown, (1) is a front view, (2) is a right view of (1). 図2のブランクに折り返し部を形成した後、エンボス加工を施した状態を示し、(1)は正面図、(2)は(1)の右側面図、(3)は(1)のA−A断面図である。FIG. 2 shows a state in which the folded portion is formed on the blank of FIG. 2 and then embossed, (1) is a front view, (2) is a right side view of (1), and (3) is an A- of (1). It is A sectional drawing. (1)は図3のブランクに塑性加工を施して成形が完了したヨークを示す正面図、(2)は(1)のP矢視図である。(1) is the front view which shows the yoke which gave the plastic processing to the blank of FIG. 3, and was completed, (2) is a P arrow view of (1). (1)は図4(1)のB−B断面図、(2)は図4(2)のC−C断面図である。(1) is BB sectional drawing of FIG. 4 (1), (2) is CC sectional drawing of FIG. 4 (2). 図4(1)のD−D断面図である。It is DD sectional drawing of FIG. 4 (1). 従来の自在継手のヨークを示し、(1)は従来の自在継手のヨークを示す正面図であり、(2)は従来の自在継手のヨークを示す斜視図である。The conventional universal joint yoke is shown, (1) is a front view showing the conventional universal joint yoke, and (2) is a perspective view showing the conventional universal joint yoke.

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図1は、本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置の全体側面図である。図1に示すように、本発明の実施例の自在継手を備えたステアリング装置は、車体後方側(図1の右側)にステアリングホイール11を装着可能なステアリングシャフト12と、このステアリングシャフト12を挿通したステアリングコラム13と、このステアリングシャフト12に補助トルクを付与する為のアシスト装置(操舵補助部)20と、このステアリングシャフト12の車体前方側(図1の左側)に、図示しないラック/ピニオン機構を介して連結されたステアリングギヤ30とを備える。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall side view of a steering apparatus including a universal joint according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a steering apparatus having a universal joint according to an embodiment of the present invention has a steering shaft 12 on which a steering wheel 11 can be mounted on the rear side of the vehicle body (right side in FIG. 1), and the steering shaft 12 is inserted. The steering column 13, an assist device (steering assisting portion) 20 for applying an assist torque to the steering shaft 12, and a rack / pinion mechanism (not shown) on the front side of the vehicle body (left side in FIG. 1) of the steering shaft 12 And a steering gear 30 connected to each other.

ステアリングシャフト12は、雌ステアリングシャフト12Aと雄ステアリングシャフト12Bとを、回転トルクを伝達可能に、かつ軸方向に関して相対移動可能にスプライン嵌合している。従って、上記雌ステアリングシャフト12Aと雄ステアリングシャフト12Bとは、衝突時に、このスプライン嵌合部が相対移動して、全長を縮めることができる。   The steering shaft 12 is spline-fitted between a female steering shaft 12A and a male steering shaft 12B so as to be able to transmit rotational torque and to be relatively movable in the axial direction. Therefore, when the female steering shaft 12A and the male steering shaft 12B collide, the spline fitting portion moves relative to each other so that the total length can be shortened.

また、上記ステアリングシャフト12を挿通した筒状のステアリングコラム13は、アウターコラム13Aとインナーコラム13Bとをテレスコピック移動可能に組み合わせている。そのため、ステアリングコラム13は、衝突時に軸方向の衝撃が加わった場合に、この衝撃によるエネルギを吸収しつつ全長が縮まる、所謂コラプシブル構造としている。   The cylindrical steering column 13 inserted through the steering shaft 12 combines an outer column 13A and an inner column 13B so as to be telescopically movable. Therefore, the steering column 13 has a so-called collapsible structure in which, when an impact in the axial direction is applied during a collision, the entire length is reduced while absorbing energy due to the impact.

そして、上記インナーコラム13Bの車体前方側端部を、ギヤハウジング21の車体後方側端部に圧入嵌合して固定している。また、上記雄ステアリングシャフト12Bの車体前方側端部を、このギヤハウジング21の内側に通し、アシスト装置20の図示しない入力軸の車体後方側端部に連結している。   The vehicle body front side end portion of the inner column 13B is press-fitted and fixed to the vehicle body rear side end portion of the gear housing 21. Further, the front end portion of the male steering shaft 12B on the vehicle body is passed through the inside of the gear housing 21 and connected to the rear end portion of the assist device 20 on the rear side of the input shaft (not shown).

ステアリングコラム13は、その中間部を支持ブラケット14により、ダッシュボードの下面等、車体18の一部に支承している。また、この支持ブラケット14と車体18との間に、図示しない係止部を設けて、この支持ブラケット14に車体前方側に向かう方向の衝撃が加わった場合に、この支持ブラケット14が上記係止部から外れ、車体前方側に移動するようにしている。   The steering column 13 is supported by a support bracket 14 at a middle portion thereof on a part of the vehicle body 18 such as a lower surface of the dashboard. Further, a locking portion (not shown) is provided between the support bracket 14 and the vehicle body 18, and when an impact in a direction toward the front side of the vehicle body is applied to the support bracket 14, the support bracket 14 is locked to the locking bracket 14. It moves away from the vehicle and moves to the front side of the vehicle.

また、上記ギヤハウジング21の上端部も、上記車体18の一部に支承している。また、本実施例の場合には、チルト機構及びテレスコピック機構を設けることにより、上記ステアリングホイール11の車体前後方向位置、及び、高さ位置の調節を自在としている。このようなチルト機構及びテレスコピック機構は、従来から周知であり、本発明の特徴部分でもない為、詳しい説明は省略する。   The upper end portion of the gear housing 21 is also supported on a part of the vehicle body 18. In the case of this embodiment, by providing a tilt mechanism and a telescopic mechanism, the position of the steering wheel 11 in the longitudinal direction of the vehicle body and the height position can be freely adjusted. Such a tilt mechanism and a telescopic mechanism are well known in the art and are not characteristic features of the present invention, and thus detailed description thereof is omitted.

上記ギヤハウジング21の車体前方側端面から突出した出力軸23は、自在継手(上側自在継手)4を介して、中間シャフト15の後端部に連結している。また、この中間シャフト15の前端部に、別の自在継手(下側自在継手)5を介して、ステアリングギヤ30のピニオン軸(以下軸と呼ぶ)6を連結している。中間シャフト15は、雄中間シャフト(雄シャフト)15Aの車体前方側に、雌中間シャフト(雌シャフト)15Bの車体後方側が外嵌し、回転トルクを伝達可能に、かつ、軸方向に関して相対移動可能に嵌合している。   The output shaft 23 protruding from the front end face of the gear housing 21 on the vehicle body is connected to the rear end portion of the intermediate shaft 15 via a universal joint (upper universal joint) 4. Further, a pinion shaft (hereinafter referred to as a shaft) 6 of the steering gear 30 is connected to the front end portion of the intermediate shaft 15 via another universal joint (lower universal joint) 5. The intermediate shaft 15 is fitted on the vehicle body front side of the male intermediate shaft (male shaft) 15A on the vehicle body rear side of the female intermediate shaft (female shaft) 15B so as to be able to transmit rotational torque and relatively move in the axial direction. Is fitted.

図示しないピニオンが、軸6の下端(車体前方側端部)に形成されている。また、図示しないラックが、このピニオンに噛み合っており、ステアリングホイール11の回転が、タイロッド31を移動させて、図示しない車輪を操舵する。   A pinion (not shown) is formed at the lower end (front end of the vehicle body) of the shaft 6. A rack (not shown) meshes with the pinion, and rotation of the steering wheel 11 moves the tie rod 31 to steer a wheel (not shown).

アシスト装置20のギヤハウジング21には、電動モータ26のケース261が固定され、この電動モータ26の図示しない回転軸にウォームが結合されている。出力軸23には図示しないウォームホイールが取り付けられ、このウォームホイールに電動モータ26の回転軸のウォームが噛合っている。   A case 261 of an electric motor 26 is fixed to the gear housing 21 of the assist device 20, and a worm is coupled to a rotating shaft (not shown) of the electric motor 26. A worm wheel (not shown) is attached to the output shaft 23, and the worm of the rotating shaft of the electric motor 26 is engaged with the worm wheel.

また、出力軸23の中間部の周囲には、図示しないトルクセンサが設けられている。上記ステアリングホイール11からステアリングシャフト12に加えられるトルクの方向と大きさを、トルクセンサで検出し、この検出値に応じて、電動モータ26を駆動し、ウォームとウォームホイールから成る減速機構を介して、出力軸23に、所定の方向に所定の大きさで補助トルクを発生させる。補助トルクを発生させるアシスト装置は、電動式に限定されるものではなく、油圧式のアシスト装置でもよい。   A torque sensor (not shown) is provided around the intermediate portion of the output shaft 23. The direction and magnitude of the torque applied from the steering wheel 11 to the steering shaft 12 is detected by a torque sensor, and the electric motor 26 is driven in accordance with the detected value via a reduction mechanism comprising a worm and a worm wheel. Then, the output shaft 23 is caused to generate auxiliary torque with a predetermined magnitude in a predetermined direction. The assist device that generates the auxiliary torque is not limited to an electric type, and may be a hydraulic assist device.

図2から図6は、本発明の実施例の自在継手のヨークを示し、図1の自在継手5の一方のヨーク51と軸6との結合部に適用した例を示す。図2は、本発明の実施例の自在継手のヨーク51の材料となる板材のブランク8を示し、(1)は正面図、(2)は(1)の右側面図である。図3は図2のブランク8に折り返し部を形成した後、エンボス加工を施した状態を示し、図3(1)は正面図、図3(2)は図3(1)の右側面図、図3(3)は図3(1)のA−A断面図である。   2 to 6 show a universal joint yoke according to an embodiment of the present invention, and show an example applied to a joint portion between one yoke 51 and the shaft 6 of the universal joint 5 shown in FIG. 2A and 2B show a blank 8 of a plate material used as the material of the universal joint yoke 51 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front view and FIG. 2B is a right side view of FIG. 3 shows a state where embossing is performed after forming a folded portion on the blank 8 of FIG. 2, FIG. 3 (1) is a front view, FIG. 3 (2) is a right side view of FIG. FIG. 3 (3) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 3 (1).

図4(1)は図3のブランクに塑性加工を施して成形が完了したヨーク51を示す正面図、図4(2)は図4(1)のP矢視図である。図5(1)は図4(1)のB−B断面図、図5(2)は図4(2)のC−C断面図である。図6は図4(1)のD−D断面図である。本発明の自在継手は、図1の自在継手4と雄中間シャフト15Aとの結合部や、自在継手4と出力軸23との結合部に適用してもよい。   4 (1) is a front view showing a yoke 51 that has been molded by performing plastic working on the blank shown in FIG. 3, and FIG. 4 (2) is a view taken along arrow P in FIG. 4 (1). 5A is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 4A, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. FIG. 6 is a sectional view taken along the line DD of FIG. The universal joint of the present invention may be applied to a joint portion between the universal joint 4 and the male intermediate shaft 15 </ b> A in FIG. 1 or a joint portion between the universal joint 4 and the output shaft 23.

図2から図6には、本発明の実施例の自在継手5を構成する一対のヨーク51、51のうちの一方のヨーク51と、軸6との結合部を示している。図2に示すように、ヨーク51の材料となる板材のブランク8の右端には、上下方向に細長い矩形の結合筒部53が形成され、結合筒部53の上辺と下辺には、結合筒部53の左右の幅と同一幅で矩形のフランジ部54、54が形成されている。また、結合筒部53の左辺には、結合アーム部52、52が上下に間隔を空け、左側に突出して形成されている。   2 to 6 show a coupling portion between one of the pair of yokes 51 and 51 constituting the universal joint 5 according to the embodiment of the present invention and the shaft 6. As shown in FIG. 2, a rectangular coupling cylinder portion 53 that is elongated in the vertical direction is formed at the right end of the blank 8 of the plate material used as the material of the yoke 51, and the coupling cylinder portion is formed on the upper and lower sides of the coupling cylinder portion 53. Rectangular flange portions 54 and 54 having the same width as the left and right widths of 53 are formed. In addition, on the left side of the coupling cylinder portion 53, coupling arm portions 52, 52 are formed to protrude to the left side with a space therebetween in the vertical direction.

図3(1)、(2)に示すように、プレス加工によって、フランジ部54、54を内側(図3(2)の右側)に折り返して折り返し部543、543を形成する。次に、2個の凸部811、811を有するパンチ81と、2個の凹部821、821を有するダイ82で構成されるプレス金型を使用して、フランジ部54、54にエンボス加工を施す。   As shown in FIGS. 3 (1) and 3 (2), the flange portions 54 and 54 are folded inward (on the right side of FIG. 3 (2)) to form folded portions 543 and 543 by press working. Next, the flange portions 54 and 54 are embossed by using a press die composed of a punch 81 having two convex portions 811 and 811 and a die 82 having two concave portions 821 and 821. .

このエンボス加工によって、フランジ部54、54の接線方向延長部544の外側(図3(2)、(3)の左側面)には、ボルト孔を形成するための下孔57、57が形成される。同時に、折り返し部543、543の内側((図3(2)、(3)の右側面)には、下孔57、57と同心の突出部58、58が形成される。その結果、接線方向延長部544と折り返し部543、543の接合面545に金属材料の塑性流動が生じ、フランジ部54、54の接線方向延長部544と折り返し部543、543の接合面545が完全に密着する。   By this embossing, pilot holes 57 and 57 for forming bolt holes are formed outside the tangential extension 544 of the flange portions 54 and 54 (the left side surface in FIGS. 3B and 3C). The At the same time, protrusions 58 and 58 concentric with the lower holes 57 and 57 are formed inside the folded portions 543 and 543 (on the right side surface of (FIGS. 3 (2) and (3)). The plastic flow of the metal material occurs on the joint surface 545 of the extension portion 544 and the folded portions 543 and 543, and the tangential extension portion 544 of the flange portions 54 and 54 and the joint surface 545 of the folded portions 543 and 543 are completely adhered.

次ぎに、プレス加工によって、ブランク8の結合筒部53を円筒形に成形し、結合筒部53の内周面531を機械加工する。また、下孔57、57にボルト孔と座面を機械加工すれば、本発明の実施例の自在継手のヨーク51の成形が完了する。すなわち、図4から図6に示すように、本発明の実施例の自在継手のヨーク51には二股状の結合アーム部52、52が形成され、この結合アーム部52、52に形成された円孔521、521に、軸受を介して挿入された十字軸7(図6参照)を介して、他方の図示しないヨーク51と結合されている。   Next, the connecting cylinder part 53 of the blank 8 is formed into a cylindrical shape by press working, and the inner peripheral surface 531 of the connecting cylinder part 53 is machined. If the bolt holes and the seating surfaces are machined into the lower holes 57, 57, the forming of the yoke 51 of the universal joint according to the embodiment of the present invention is completed. That is, as shown in FIGS. 4 to 6, the yoke 51 of the universal joint according to the embodiment of the present invention is formed with the bifurcated coupling arm portions 52, 52, and the circle formed on the coupling arm portions 52, 52. The holes 521 and 521 are coupled to the other yoke 51 (not shown) via a cross shaft 7 (see FIG. 6) inserted through a bearing.

ヨーク51には略円筒状の結合筒部53が形成され、この結合筒部53の内周面531に、図4(2)の左側から、結合筒部53の軸方向に平行に軸(ピニオン軸)6を挿入する。そして、軸6の外周面に形成された雄セレーションを、内周面531に形成された雌セレーション(図示せず)にセレーション係合させて、回転トルクを伝達可能に構成している。   The yoke 51 is formed with a substantially cylindrical coupling cylinder portion 53. An axis (pinion) is formed on the inner peripheral surface 531 of the coupling cylinder portion 53 from the left side of FIG. 4 (2) in parallel with the axial direction of the coupling cylinder portion 53. (Axis) 6 is inserted. The male serration formed on the outer peripheral surface of the shaft 6 is serrated to a female serration (not shown) formed on the inner peripheral surface 531 so that rotational torque can be transmitted.

ヨーク51の結合筒部53には、結合筒部53から接線方向に延びた後、内側に折り返された折り返し部543、543を有する左右一対のフランジ部54、54が形成されている。折り返し部543、543の突出部58、58の間には、内周面531に連通するスリット(切り割り)56が形成されている。   A pair of left and right flange portions 54, 54 having folded portions 543, 543 extending in the tangential direction from the coupling tube portion 53 and then folded inward are formed in the coupling tube portion 53 of the yoke 51. A slit (cut) 56 communicating with the inner peripheral surface 531 is formed between the protruding portions 58 and 58 of the folded portions 543 and 543.

フランジ部54、54には、ボルト55を挿入するためのボルト孔541、541が同心状に形成されている。また、フランジ部54、54の接線方向延長部544には、座面542、542が形成されている。図4(1)の右側の座面542は、ボルト55のボルト頭部553の下面に当接する。図4(1)の左側の座面542は、ボルト55のボルト軸部552にねじ込まれるナット551の下面に当接する。   Bolt holes 541 and 541 for inserting the bolts 55 are formed concentrically in the flange portions 54 and 54. Further, seat surfaces 542 and 542 are formed on the tangential extension 544 of the flange portions 54 and 54. The seat surface 542 on the right side of FIG. 4A is in contact with the lower surface of the bolt head 553 of the bolt 55. The left seat surface 542 in FIG. 4A contacts the lower surface of the nut 551 that is screwed into the bolt shaft portion 552 of the bolt 55.

結合筒部53の内周面531に軸6を挿入し、ボルト孔541、541に、図5(2)の右側からボルト55を挿入する。ナット551をボルト55のボルト軸部552にねじ込むと、フランジ部54、54が弾性変形してスリット56の溝幅が狭まり、軸6の外周面を結合筒部53の内周面531で強く締付けて固定することができる。   The shaft 6 is inserted into the inner peripheral surface 531 of the coupling cylinder portion 53, and the bolt 55 is inserted into the bolt holes 541 and 541 from the right side of FIG. When the nut 551 is screwed into the bolt shaft portion 552 of the bolt 55, the flange portions 54 and 54 are elastically deformed to narrow the groove width of the slit 56, and the outer peripheral surface of the shaft 6 is strongly tightened with the inner peripheral surface 531 of the coupling tube portion 53. Can be fixed.

本発明の実施例の自在継手は、フランジ部54、54が折り返し部543、543の分だけ厚みが増しているため剛性が向上している。しかも、フランジ部54の接線方向延長部544と折り返し部543の接合面545が完全に密着しているため、大きな回転トルクが自在継手に作用しても、接線方向延長部544と折り返し部543の接合面545がずれることがないため、ボルト55に生ずる曲げモーメントが軽減され、大きな回転トルクを伝達することが可能となる。   The universal joint according to the embodiment of the present invention has improved rigidity because the flange portions 54 and 54 are increased in thickness by the folded portions 543 and 543. In addition, since the tangential extension portion 544 of the flange portion 54 and the joining surface 545 of the folded portion 543 are completely in close contact with each other, even if a large rotational torque acts on the universal joint, the tangential extension portion 544 and the folded portion 543 Since the joining surface 545 is not displaced, the bending moment generated in the bolt 55 is reduced, and a large rotational torque can be transmitted.

上記実施例では、フランジ部54、54には、ボルト55を挿入するためのボルト孔541、541が形成されているが、一方のボルト孔541に雌ねじを形成し、ボルト55のボルト軸部に形成した雄ねじをねじ込んでもよい。上記実施例では、自在継手5のヨークに適用した例を示したが、自在継手4のヨークに適用してもよく、また、自在継手5及び4の両方のヨークに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the bolt holes 541 and 541 for inserting the bolts 55 are formed in the flange portions 54 and 54, but a female screw is formed in one bolt hole 541 and the bolt shaft portion of the bolt 55 is formed. The formed male screw may be screwed in. Although the example applied to the yoke of the universal joint 5 has been described in the above embodiment, the invention may be applied to the yoke of the universal joint 4 or may be applied to both yokes of the universal joints 5 and 4.

11 ステアリングホイール
12 ステアリングシャフト
12A 雌ステアリングシャフト
12B 雄ステアリングシャフト
13 ステアリングコラム
13A アウターコラム
13B インナーコラム
14 支持ブラケット
15 中間シャフト
15A 雄中間シャフト
15B 雌中間シャフト
18 車体
20 アシスト装置
21 ギヤハウジング
23 出力軸
26 電動モータ
261 ケース
30 ステアリングギヤ
31 タイロッド
4 自在継手(上側自在継手)
5 自在継手(下側自在継手)
51 ヨーク
52 結合アーム部
521 円孔(軸受け孔)
53 結合筒部
531 内周面
54 フランジ部
541 ボルト孔
542 座面
543 折り返し部
544 接線方向延長部
545 接合面
55 ボルト
551 ナット
552 ボルト軸部
553 ボルト頭部
56 スリット(切り割り)
57 下孔
58 突出部
6 軸(ピニオン軸)
7 十字軸
8 ブランク
81 パンチ
811 凸部
82 ダイ
821 凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Steering wheel 12 Steering shaft 12A Female steering shaft 12B Male steering shaft 13 Steering column 13A Outer column 13B Inner column 14 Support bracket 15 Intermediate shaft 15A Male intermediate shaft 15B Female intermediate shaft 18 Car body 20 Assist device 21 Gear housing 23 Output shaft 26 Electric Motor 261 Case 30 Steering gear 31 Tie rod 4 Universal joint (upper universal joint)
5 Universal joint (lower universal joint)
51 Yoke 52 Coupling arm part 521 Circular hole (bearing hole)
53 Connecting cylinder portion 531 Inner peripheral surface 54 Flange portion 541 Bolt hole 542 Seat surface 543 Turn-up portion 544 Tangential direction extension portion 545 Joint surface 55 Bolt 551 Nut 552 Bolt shaft portion 553 Bolt head portion 56 Slit (cut)
57 Pilot hole 58 Projection 6 axis (pinion shaft)
7 Cross shaft 8 Blank 81 Punch 811 Convex part 82 Die 821 Concave part

Claims (3)

回転トルクを伝達可能に軸を嵌合するための内周面を備えた結合筒部、
上記結合筒部に形成され、上記内周面に貫通するスリット、
上記スリットを挟んで上記結合筒部の自由端の一方及び他方から結合筒部の略接線方向に延びる接線方向延長部を形成した後、接線方向延長部の延長端で内側に折り返された折り返し部を有する一対のフランジ部、
上記内周面とは反対側で、上記結合筒部と一体に設けられ、十字軸を軸支するための軸受け孔を有する一対の結合アーム部、
上記一対のフランジ部に形成された同心のボルト孔にボルト軸部を内嵌し、上記一対のフランジ部の間のスリットの間隔を狭めて、上記結合筒部の内周面を縮径し、上記軸の外周面を結合筒部の内周面で締め付けるボルトを備え、
板材を塑性加工することにより成形される自在継手の加工方法において、
自在継手に大きな回転トルクが作用したときに生じる上記フランジ部の接線方向延長部と折り返し部との接合面のずれを防止するために、上記一対のフランジ部の外側にボルト孔を形成するための下孔を形成すると同時に、一対のフランジ部の内側に上記下孔と同心の突出部を形成するエンボス加工を施すことによって、上記接線方向延長部と上記折り返し部の接合面に金属材料の塑性流動を生じさせて接線方向延長部と折り返し部を密着させこと
を特徴とする自在継手の加工方法。
A coupling cylinder portion having an inner peripheral surface for fitting the shaft so that rotational torque can be transmitted;
A slit formed in the coupling cylinder and penetrating the inner peripheral surface;
After forming a tangential extension extending substantially in the tangential direction of the coupling cylinder part from one and the other of the free ends of the coupling cylinder part across the slit, the folded part is folded inward at the extension end of the tangential extension part A pair of flange portions,
A pair of coupling arm portions provided integrally with the coupling cylinder portion on the side opposite to the inner peripheral surface and having bearing holes for supporting the cross shaft,
The bolt shaft portion is fitted in concentric bolt holes formed in the pair of flange portions, the slit interval between the pair of flange portions is narrowed, and the inner peripheral surface of the coupling tube portion is reduced in diameter, A bolt for tightening the outer peripheral surface of the shaft with the inner peripheral surface of the coupling cylinder part,
In the method for processing a universal joint formed by plastic processing of a plate material ,
In order to prevent the displacement of the joint surface between the tangential extension portion of the flange portion and the folded portion, which occurs when a large rotational torque acts on the universal joint, a bolt hole is formed on the outside of the pair of flange portions. At the same time as forming the pilot hole, embossing is performed on the inner side of the pair of flanges to form a projecting part concentric with the pilot hole, so that the plastic flow of the metal material on the joint surface between the tangential extension and the folded part method for processing a universal joint, characterized in that the by causing Ru are brought into close contact with the tangential extension and the folded portion.
請求項1に記載された自在継手の加工方法で加工された自在継手。   A universal joint machined by the universal joint machining method according to claim 1. 請求項に記載された自在継手を有するステアリング装置。 A steering apparatus having the universal joint according to claim 2 .
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