万向节制造方法与流程

本发明涉及一种万向节的制造方法。

背景技术：

在以下描述的专利文献1的万向节中，保持滚针的轴承被压配合到设置在节叉的联接臂上的销接纳孔(轴承孔)中，从而使轴承的直径根据轴承与轴承孔之间的干涉而缩小。十字销的销部分插入穿过轴承。

此外，在以下描述的专利文献2的十字轴接头(万向节)中，轴承杯保持滚动元件。轴承杯被压配合到设置在万向节节叉的臂部上的配装孔(轴承孔)中，从而使开口侧部分的内径以扩大的方式而变化。十字轴的轴部插入到轴承杯中。

相关技术文献

专利文献

专利文献1：jp-a-2004-084949

专利文献2：jp-a-2015-001300

技术实现要素：

本发明要解决的问题

在专利文献1和专利文献2的万向节中，因为构件比如轴承孔、轴承杯、滚动元件和轴部的尺寸误差和在通过使用这些构件组装万向节时的配装误差的重叠，所以与由配装到轴承孔中的轴承杯保持成使得仅外径受约束的多个滚动元件的内切圆的直径和轴部的外径之间的差相对应的径向间隙可以变化。

本发明的目的是提供一种能够抑制径向间隙变化的万向节的制造方法。

解决问题的手段

根据本发明，提供了一种万向节制造方法，在所述万向节中，在十字轴的各轴部与节叉上的对应的轴承孔之间插置有轴承，并且所述轴承包括圆筒状的轴承杯和多个滚动元件，所述轴承杯通过压配合配装在所述轴承孔中，所述多个滚动元件呈环状布置在所述轴承杯的内周表面与所述轴部的外周表面之间，所述方法包括：模拟步骤，所述模拟步骤通过将从同一批次制造的多个轴承杯中选出的样本轴承杯压配合到基准夹具的基准孔中而对所述样本轴承杯被配装在所述节叉的所述轴承孔中使得仅外径受约束的缩小状态进行模拟；测量步骤，所述测量步骤对与沿着处于模拟的缩小状态的所述样本轴承杯的所述内周表面呈环状保持的所述多个滚动元件内切的内切圆的直径进行测量；外径设定步骤，所述外径设定步骤将所述十字轴的所述轴部的外径设定成所需外径，所述所需外径使得能够根据在所述测量步骤中测得的所述内切圆的直径而实现所需径向间隙；以及轴承杯插入步骤，所述轴承杯插入步骤将在所述批次中制造的所述轴承杯中的已经经过所述测量步骤的所述样本轴承杯或未经过所述测量步骤的未测量轴承杯连同所述多个滚动元件一起插入到所述十字轴的在所述外径设定步骤中被设定为所述所需外径的所述轴部与所述轴承孔之间。

在所述测量步骤中，可以使用刚度与所述节叉的刚度等同的、单件式的第一基准夹具作为所述基准夹具。

在所述测量步骤中，可以使用包括多个分体构件的第二基准夹具作为所述基准夹具，所述多个分体构件限定所述基准孔、在所述基准孔的周向方向上被分割开并且能够使所述基准孔扩大和缩小。

在所述测量步骤中，当在所述第二基准夹具的所述基准孔的扩大状态下将所述样本轴承杯容纳于所述基准孔中之后，可以将使所述基准孔缩小从而实现所述模拟的缩小状态的载荷施加至所述分体构件。

在所述外径设定步骤中，可以从根据所述轴部的外径分成多个组的十字轴中选出预定组的十字轴进而将所述十字轴的待与所述样本轴承杯或所述未测量轴承杯结合的所述轴部的外径设定成所述所需外径。

在所述外径设定步骤中，可以通过精加工工艺对所述十字轴的待与所述样本轴承杯或所述未测量轴承杯结合的所述轴部的外径进行精加工进而将其设定成所述所需外径。

在所述外径设定步骤中，对在所述批次中制造的所有轴承杯处的所述内切圆的直径进行测量。

本发明的优点

根据本发明，通过使用基准夹具而对从同一批次轴承杯中选定的轴承杯被配装到真实节叉的轴承孔中使得仅外径受约束的缩径状态进行模拟，并且在轴承杯的模拟缩径状态下对滚动元件的内切圆的直径进行测量。可以通过根据所测量的内切圆的直径设定十字轴的使得能够实现所需径向间隙的轴部外径而在实际组装时抑制同一批次中径向间隙的变化。

根据本发明，易于制造为具有与节叉的刚度等同的刚度的单件式夹具的第一基准夹具。根据第二基准夹具，无需在基准孔的轴向方向上对轴承杯的进行压配合的操作。因此，可以延长第二基准夹具的寿命。可以通过选择适于结合的那组十字轴来抑制径向间隙的变化。可以通过利用精加工工艺对十字轴的轴部外径进行精加工而进一步抑制径向间隙的变化。可以通过对在所述批次中制造的所有轴承杯的内切圆的直径进行测量而将十字轴的轴部外径设定成分别适于个别轴承杯的外径。因此，还可以进一步抑制径向间隙的变化。

附图说明

图1是示出了包括万向节的转向装置的示意性结构的示意图，该万向节通过根据本发明第一实施方式的万向节的制造方法来制造；

图2是端部上布置有万向节的中间轴的周围的侧视图；

图3是万向节的相关部分的局部剖视侧视图；

图4是径向间隙的说明图；

图5是示出了用于制造万向节的方法的流程图；

图6的(a)至(e)图是依次示出了第一实施方式中的制造万向节的步骤的示意图；

图7是示出了本发明的第二实施方式的万向节的制造方法的流程图；

图8是第二实施方式的基准夹具及其周围构件的俯视图；

图9的(a)至(c)图是依次示出了第二实施方式中的制造万向节的部分步骤的示意图；

图10是示出了第一实施方式的万向节的制造方法的改型的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行详细描述。

<第一实施方式>

图1是示出了转向装置1的示意性结构的示意图，该转向装置1包括万向节4和万向节6，万向节4和万向节6由根据第一实施方式的万向节的制造方法制造而成。参照图1，转向装置1设置有转向轴3、万向节4、中间轴5、万向节6、小齿轮轴7以及齿条轴8。

转向轴3的一个端部3a联接至转向构件2比如方向盘。转向轴3的另一端部3b通过万向节4联接至中间轴5的一个端部5a。中间轴5的另一端部5b通过万向节6联接至小齿轮轴7。设置在小齿轮轴7的端部部分的附近的小齿轮7a与设置在沿车辆宽度的方向(水平方向)延伸的齿条轴8上的齿条齿8a啮合。

小齿轮轴7与齿条轴8构成齿条小齿轮机构a。齿条轴8通过位于固定至车身(未示出)的壳体9中的多个未示出的轴承以能够直线往复运动的方式被支承。

齿条轴8的两个端部部分朝向壳体9的两侧突伸，并且转向横拉杆10联接至每个端部部分。转向横拉杆10分别通过对应的转向节臂(未示出)联接至对应的轮11。

当转向构件2被操作而使转向轴3旋转时，这种旋转通过小齿轮7a和齿条齿8a而转换成齿条轴8的沿车辆的水平方向的直线运动。因此，实现了对应的轮11的转动。

图2是在端部5a和端部5b上布置有万向节4和万向节6的中间轴5的周围的侧视图。参照图2，万向节4设置有设置在转向轴3的所述另一端部3b上的节叉20、设置在中间轴5的所述一个端部5a上的节叉21以及联接节叉20和节叉21的十字轴22。

同样地，万向节6设置有设置在小齿轮轴7的端部部分上的节叉20、设置在中间轴5的所述另一端部5b上的节叉21以及联接节叉20和节叉21的十字轴22。

节叉20和节叉21具有u形形状，并且各自具有一对臂部23。在图2中，对于万向节4的节叉20而言，仅示出了一个臂部23，并且对于万向节6的节叉21而言，仅示出了一个臂部23。所述一对臂部23彼此平行。

由于万向节4和万向节6具有完全相同的结构，因此在下文中，将给出与万向节4相符的描述。图3是万向节4的相关部分的局部剖视侧视图。参照图3，十字轴22包括布置在十字形状的中央部分中的筒部33和以十字形状从该筒部33突出的四个轴部24。轴部24形成为圆柱形形状。

臂部23各自具有轴承孔25，十字轴22的对应的轴部24通过该轴承孔25插入。在图3中，仅示出了一个臂部23。由于联接臂部23和对应的轴部24的结构是相同的，因此在下文中，将主要给出与一个臂部23和对应的轴部24相符的描述。

万向节4设置有插置在轴部24的外周表面24a与对应的轴承孔25的内周表面25b之间的轴承26。臂部23通过配装并保持在轴承孔25中的轴承26以可旋转的方式支承对应的轴部24。

轴承26包括通过压配合配装在轴承孔25中且具有底部的圆筒状轴承杯28和由轴承杯28保持的多个滚动元件27。滚动元件27例如是滚针。

轴承杯28由薄金属板构件制成，并且该轴承杯28包括圆筒形周壁29、底壁32和环状凸缘部分30，底壁32设置在周壁29的轴向方向上的一个端部上，环状凸缘部分30从周壁29的轴向方向上的另一端部沿周壁29的径向方向向内延伸。轴承杯28具有开口34，该开口34位于周壁29的轴向方向上的所述另一端部处。

周壁29的外周表面29a的一部分与臂部23的轴承孔25的内周表面25a压力接触。环状凸缘部分30与配装至轴部24的基端部分的外侧的环状油封31接触，因而轴承杯28与轴部24之间的间隙被密封。

所述多个滚动元件27以环状的方式布置在轴承杯28的周壁29的内周表面29b与轴部24的外周表面24a之间。所述多个滚动元件27与内周表面29b和外周表面24a二者均滚动接触。轴承杯28通过滚动元件27以可旋转的方式支承轴部24。

参照图4，图4是用于解释说明的示意图，轴承26的径向间隙s与下述值对应：该值是当在轴承杯28被配装至轴承孔25中使得仅外径受约束的条件下用内切圆直径d1减去轴部外径d2时的差值，其中，轴部外径d2是轴部24的外直径，内切圆直径d1是由轴承杯28所保持的所述多个滚动元件27的内切圆27a的直径。即，s＝d1-d2。

当内切圆直径d1大于轴部外径d2(d1>d2)时，径向间隙s取正值(s>0)。径向间隙s在这种情况下被称为正间隙。

当内切圆直径d1小于轴部外径d2(d1<d2)时，径向间隙s取负值(s<0)。径向间隙s在这种情况下被称为负间隙。

接着，将对用于制造万向节4的方法进行描述。

图5是示出了根据本发明的第一实施方式的制造万向节的方法的流程图。

如图5所示出的，用于制造万向节4的方法依次提供了作为模拟步骤的压配合步骤(步骤s1)、内切圆直径测量步骤(步骤s2)、作为轴部外径设定步骤的精加工步骤(步骤s3)、轴部插入步骤(步骤s4)和轴承杯插入步骤(步骤s5)。

图6的(a)至(e)图是依次示出了制造万向节4的步骤的示意图。

在图6的(a)图中所示出的作为模拟步骤的压配合步骤(图5的步骤s1)中，以环状的方式保持所述多个滚动元件27的轴承杯28是从同一批次轴承杯中任意地选定的并且被压配合到作为基准夹具的第一基准夹具35的基准孔36中。

第一基准夹具35例如是圆筒状或环状的单件式的夹具。由于第一基准夹具35具有与节叉21(参见图6的(e)图)的刚度相同的刚度，因此，模拟了与在轴承杯28被压配合到节叉21的轴承孔25中时的轴承杯28和节叉21的应力平衡状态等同的应力平衡状态。即，通过压配合步骤模拟了在选定的轴承杯28被配装到节叉21的轴承孔25中使得仅外径受约束时的缩径状态。

然后，在图6的(b)图中所示出的内切圆直径测量步骤(图5的步骤s2)中，对内切圆直径d3进行测量，该内切圆直径d3是由处于模拟缩径状态中的轴承杯28内保持的所述多个滚动元件27的内切圆27a的直径。内切圆直径d3的测量是通过从开口34插入测量夹具37比如孔径规或销规来完成的。

压配合步骤和内切圆直径测量步骤是针对从同一批次轴承杯28中选出的一些轴承杯28进行的。已经过内切圆直径测量步骤的轴承杯28将被称为经测量轴承杯60(样本轴承杯)。与经测量轴承杯60的批次为同一批次的轴承杯28中的未经过内切圆直径测量步骤的轴承杯28将被称为未测量轴承杯61(参见图6的(e)图)。

然后，在图6的(c)图中所示出的作为轴部外径设定步骤的精加工步骤(图5的步骤s3)中，对轴部外径d4进行精加工，该轴部外径d4是与未测量轴承杯61(参见图6的(e)图)组合的十字轴22的轴部24的外径。具体地，轴部外径d4通过精加工工艺而被精加工成所需的轴部外径d2，该所需轴部外径d2使得能够根据在内切圆直径测量步骤(参见图6的(b)图)中所测量的内切圆直径d3来实现所需的径向间隙s(参见图4)。在精加工工艺中，使用了研磨工具38。

然后，在图6的(d)图中所示出的轴部插入步骤(图5的步骤s4)中，在精加工步骤中被设定成所需轴部外径d2的轴部24被插入到节叉21的轴承孔25中。

然后，在图6的(e)图中所示出的轴承杯插入步骤(图5的步骤s5)中，将开口34面向节叉21侧的未测量轴承杯61与所述多个滚动元件27一起插入轴部24与轴承孔25之间，该轴部24在精加工步骤中被设定成所需轴部外径d2。

对于轴承杯插入步骤而言，经测量轴承杯60和未测量轴承杯61二者均可以被使用。

根据第一实施方式，通过使用第一基准夹具35对当选自同一批次的轴承杯28被配装到真实的节叉20和节叉21的轴承孔25中使得仅外径受约束时的缩径状态进行模拟，并且对轴承杯28的处于模拟缩径状态下的滚动元件27的内切圆直径d3进行测量。通过根据所测量的内切圆直径d3设定使得能够实现所需的径向间隙s的十字轴22的轴部外径d2，可以在同一批次中抑制实际组装时径向间隙s的变化。

此外，易于制造第一基准夹具35，该第一基准夹具35是具有与节叉20和节叉21的刚度等同的刚度的单件式的夹具。

此外，可以通过利用精加工工艺对十字轴22的轴部外径d4进行精加工而进一步抑制径向间隙s的变化。

<第二实施方式>

图7是示出了根据本发明第二实施方式的用于制造万向节4的方法的流程图。

图7中所示出的第二实施方式的万向节4的制造方法与图5中所示出的第一实施方式的万向节4的制造方法主要区别在于使用了步骤s11、步骤s12和步骤s13来代替步骤s1和步骤s2。

即，第二实施方式的万向节4的制造方法依次设置有轴承杯容纳步骤(步骤s11)、作为模拟步骤的缩径步骤(步骤s12)、内切圆直径测量步骤(步骤s13)、作为轴部外径设定步骤的精加工步骤(步骤s3)、轴部插入步骤(步骤s4)以及轴承杯插入步骤(步骤s5)。

此外，与第一实施方式中一样，由于万向节6与万向节4具有完全相同的结构，因此将根据万向节4给出描述。

图8是第二实施方式的第二基准夹具65及其周围构件的俯视图。

参照图8，在第二实施方式的万向节4的制造方法中，使用了作为基准夹具的第二基准夹具65、载荷检测构件40、气缸41、支承构件42以及一对基部43。

第二基准夹具65包括多个分体构件45。所述多个分体构件45在其间限定有基准孔66并且在基准孔66的周向方向c上进行分割。在第二实施方式中，分体构件45被设置为一对。

载荷检测构件40例如是载荷传感器并且被固定至一个基部43。

气缸41附接至载荷检测构件40。气缸41例如是液压缸或电动缸。气缸41包括作为固定部分的气缸体46和作为可动部分的活塞杆47。

气缸体46通过载荷检测构件40固定至所述一个基部43。活塞杆47联接至一个分体构件45并且被气缸体46沿活塞杆47的轴向方向x驱动。该对基部43以在轴向方向x相向的状态固定至彼此。

支承构件42固定至另一基部43并且支承另一分体构件45。支承构件42布置在气缸41的相对侧上，并且第二基准夹具65位于支承构件42与气缸41之间。支承构件42具有v形形状的凹部，在v形形状的凹部中形成一对支承表面42a。该对支承表面42a各自邻接所述另一分体构件45。

支承构件42的凹部的截面形状可以是任何形状，只要其能够以以下方式支承所述另一分体构件45即可：当轴承杯28以预定的缩径状态支承在所述一对分体构件45的圆弧表面形式的支承表面之间时，分体构件45对轴承杯28的支承中心(与分体构件45的支承表面的曲率中心对应)彼此一致。因此，支承构件42的凹部的截面形状不限于v形形状，而可以是多边形形状或圆弧形状。

另一分体构件45与活塞杆47一体地沿轴向方向x移动。因此，第二基准夹具65的基准孔66的大小因活塞杆47沿轴向方向x的移动而改变。

具体地，当活塞杆47朝向所述一个基部43移动时，基准孔66扩大成具有能够在不加压的情况下容纳轴承杯28的直径(例如，提供了沿径向方向的游隙)。当活塞杆47朝向所述另一基部43移动时，基准孔66缩小成具有以压配合方式配装轴承杯28的直径，并且实现了使轴承杯28缩至预定直径的状态。如上所述，在第二基准夹具65中，可以通过一个分体构件45沿轴向方向x的移动来扩大或缩小基准孔66的直径。

图9的(a)至(c)图是依次示出了第二实施方式的制造万向节4的步骤中的一些步骤的示意图。图9的(a)图和(b)图是俯视图。图9的(c)图是侧视图并且仅示出了轴承杯28的周边。

在图9的(a)图中所示出的轴承杯容纳步骤(图7的步骤s11)中，从同一批次轴承杯中任意地选定的轴承杯28在以环状的方式保持所述多个滚动元件27的状态下被容置在第二基准夹具65的处于扩大的状态的基准孔66中。

然后，在图9的(b)图中所示出的作为模拟步骤的缩小步骤(图7的步骤s12)中，一个分体构件45随着活塞杆47沿轴向方向x延伸而接近另一分体构件45。因此，第二基准夹具65的基准孔66缩小，并且使轴承杯28缩小的载荷f通过所述一个分体构件45而被提供至轴承杯28。施加至所述一个分体构件45以使轴承杯28缩小的载荷f通过载荷检测构件40被检测。活塞杆47的移动量(所述一个分体构件45沿轴向方向x的位移量l)调节成使得由载荷检测构件40检测到的载荷f为基准载荷f1。由于在所述一对分体构件45之间提供了沿周向方向c的间隙50，因此来自所述一个分体构件45的基准载荷f1被传递至轴承杯28。

通过施加至轴承杯28的基准载荷f1模拟了与在轴承杯28被压配合到节叉21的轴承孔25中时轴承杯28和节叉21的应力平衡状态等同的应力平衡状态。即，通过缩小步骤实现了对在选定的轴承杯28被配装到节叉21的轴承孔25中使得仅外径受约束时的缩小状态的模拟。

然后，在图9的(c)图中所示出的内切圆直径测量步骤(图7的步骤s13)中，通过使用测量夹具37对内切圆直径d3p进行测量，该内切圆直径d3p是在模拟的缩小状态下与由轴承杯28所保持的所述多个滚动元件27内切的内切圆27a的直径。

在第二实施方式的内切圆直径测量步骤中，测量了与同一批次中的所有轴承杯28相关的内切圆直径d3p。因此，在第二实施方式的精加工步骤(步骤s3)、轴部插入步骤(步骤s4)和轴承杯插入步骤(步骤s5)中所使用的轴承杯28全部都是经测量轴承杯60。

根据第二实施方式，通过使用第二夹具65对在选自同一批次的轴承杯28被配装至真实的节叉20和节叉21的轴承孔25中使得仅外径受约束时的缩小状态进行模拟，并且在轴承杯28的模拟的缩小状态下对滚动元件27的内切圆直径d3p进行测量。通过根据所测量的内切圆直径d3p设定十字轴22的使得能够实现所需的径向间隙s的轴部外径d2，可以抑制实际组装时在同一批次中的径向间隙s的变化。此外，可以对径向间隙s(参见图4)进行单独设定。

此外，不需要在基准孔66的轴向方向上对轴承杯28进行压配合的操作。因此，可以延长第二基准夹具65的寿命。

此外，可以通过采用精加工工艺对十字轴22的轴部外径d4进行精加工而进一步抑制径向间隙s的变化。

此外，十字轴22的轴部外径d2可以被设定为分别适合于个别轴承杯28的外径。因此，还可以进一步抑制径向间隙s的变化。

本发明不限于上述实施方式，并且可以在权利要求所阐述的范围内进行各种修改。

例如，参照图10，图10是示出了图5的第一实施方式的制造万向节4和万向节6的方法的变型的流程图，用于制造的万向节4和万向节6的方法可以设置有作为轴部外径设定步骤的选择步骤(步骤s21)来代替图5的精加工步骤(步骤s3)。

在选择步骤中，可以从根据轴部24的外径分类成多个组的十字轴22中选定预定的一组十字轴22。因此，与经测量轴承杯60或未测量轴承杯61结合的十字轴22的轴部外径d4被设定成所需的轴部外径d2。当用于制造万向节4和万向节6的方法包括选择步骤时，在内切圆直径测量步骤中，针对每个批次对内切圆直径d3进行测量。因此，可以通过选择适合于结合的那一组的十字轴22来抑制径向间隙s的变化。

此外，尽管未示出，但是第二实施方式的制造万向节4和万向节6的方法可以包括选择步骤来代替精加工步骤。

此外，在第一实施方式的内切圆直径测量步骤中，可以对与同一批次的所有的轴承杯28相关的内切圆直径d3进行测量。

此外，在第二实施方式的内切圆直径测量步骤中，可以对与同一批次的其中一些轴承杯28相关的内切圆直径d3p进行测量。即，在第二实施方式的精加工步骤(步骤s3)、轴部插入步骤(步骤s4)和轴承杯插入步骤(步骤s5)中所使用的轴承杯28可以是未测量轴承杯61。

此外，本发明的制造万向节的方法不限于用于中间轴5的万向节4和万向节6，而是还可以应用于具有十字轴的普通的万向节。

工业实用性

根据本发明的万向节的制造方法，可以制造径向间隙变化被抑制的多个万向节。

附图标记说明

4：万向节

6：万向节

20：节叉

21：节叉

22：十字轴

24：轴部

24a：外周表面

25：轴承孔

26：轴承

27：滚动元件

27a：内切圆

28：轴承杯

29b：内周表面

35：第一基准夹具

36：基准孔

45：分体构件

60：经测量轴承杯(样本轴承杯)

61：未测量轴承杯

65：第二基准夹具

66：基准孔

c：周向方向

d2：所需轴部外径

d3：内切圆直径

d3p：内切圆直径

d4：轴部外径

f1：基准载荷

s：所需径向间隙