十字轴式万向节及其制造方法_3

文档序号:9503561阅读:来源:国知局
(C)所示的状态、或者从图2所示的实线状态向点划线状态,朝与过大的转矩的作用方向对应的方向塑性变形。该塑性变形的结果是,在这些结合腕部15c的外侧面显示出的基准线即突条20的形状从图1 (B)所示的直线状向图1 (C)所示的非直线状变化。
[0047]突条20是否是直线状能够通过肉眼,再通过根据需要用尺等进行测量而容易地进行判断,因此,若准确地形成图1(B)所示的正常状态下的直线形状,则即使是经验不足的工人也能够容易地判断过大的转矩施加在包含万向节叉12c而构成的十字轴式万向节上。因此,若将搭载有可能被施加了过大的转矩的十字轴式万向节的车辆交给修理厂,则即使是经验不足的工人,也能够容易且可靠地判定该十字轴式万向节产生了异常,能够实施适当的修理或更换作业。
[0048]另外,在本实施例的构造的情况下,相对于结合腕部15c的内侧面彼此的间隔D,这些结合腕部15c的轴向长度L成为大于3倍且4倍以下,因此能够适度地降低这些结合腕部15c的刚性。而且,在向包含万向节叉12c的十字轴式万向节冲击性地作用过大的转矩的情况下,也难以使架设于设置在结合腕部15c前端部的圆孔16c彼此之间的十字轴13脱落。关于这一点,参照图4进行说明。
[0049]向装入了万向节叉12c及十字轴13的十字轴式万向节冲击性地施加过大的转矩时,从构成十字轴13的任意的轴部17的两端部,向构成万向节叉12c的一对结合腕部15c,在图4(A)所示的4个位置的α部分施加大的载荷。在这些结合腕部15c的轴向长度L与结合腕部15c的内侧面彼此的间隔D之比L/D减小到3以下,这些结合腕部15c的扭转刚性比在结合腕部15c的前端部形成有圆孔16c的部分的强度(这些圆孔16c的变形难易程度)高的情况下,施加过大的转矩时,如图4(B)所示,形成在这些结合腕部15c前端部的圆孔16c扩张,设置在这些圆孔16c内侧的径向滚针轴承18有可能从这些圆孔16c中拔出。其结果是,装入了十字轴式万向节的汽车用转向装置的功能降低或丧失。
[0050]与此相对,在本实施例的构造的情况下,使结合腕部15c的轴向长度增长(3 < L/D < 4)。因此,在圆孔16c扩张到径向滚针轴承18脱落这种程度之前,结合腕部15c如图1 (C)及图2的点划线所示地沿扭转方向塑性变形。随着该塑性变形,圆孔16c的同心性被破坏,十字轴式万向节的功能(位移的顺畅性)多少有些损失,但径向滚针轴承18还被保持在圆孔16c的内侧,因此,可以保持在一对轴彼此之间传递转矩这样的、十字轴式万向节所要求的最低限度的功能。
[0051]此外,即使是驾驶员,也能够判定向十字轴式万向节冲击性地施加了过大的转矩这一事实。其理由是,结合腕部15c因该过大的转矩而沿扭转方向塑性变形,由此,与万向节叉12c —体形成的外轴19和经由十字轴13及另外的万向节叉与该外轴19连接的另一轴之间的与旋转方向相关的相位偏移。该相位偏移的结果是,用于使车辆处于直行状态的方向盘1的中立状态的姿势发生变化。即,在万向节叉12c塑性变形之前的状态下,在车辆处于直行状态的情况下,方向盘1的姿势被维持在图5(A)所示的初期状态的姿势。与此相对,通过过大的转矩的能量,向万向节叉12c冲击性地施加过大的转矩,结合腕部15c沿扭转方向塑性变形,两侧的轴19之间的旋转方向上的相位偏移,此时,用于使车辆处于直行状态的方向盘1的中立状态的姿势如图5(B)所示地变化。该变化在向转向轮施加冲击前后突然出现,因此操作方向盘1的驾驶员自身也能够容易地意识到转向装置产生了某些不良情况。因此,能够促使驾驶员进行修理,避免继续驾驶损伤的车辆而带来的危险。
[0052]另一方面,方向盘1的姿势从图5(A)所示的状态向图5(B)所示的状态的变化也会因车轮定位不正常而产生。因此,在接收了车辆的修理厂,难以直接判断图5(B)所示的状态是因车轮定位的偏差导致的、还是因十字轴式万向节的结构部件的塑性变形等其他的要件导致的。特别是,在驾驶员向作业者传达产生从图5(A)所示的状态向图5(B)所示的状态的变化前后的状况的情况下,即使是万向节叉12c塑性变形的情况,在确定姿势变化产生的原因、即注意到该万向节叉12c的变形之前,可能需要花费大量时间。与此相对,根据本实施例的构造,只要肉眼观察突条20,就能够容易地确认十字轴式万向节因过大的转矩而产生变形,从而能够尽快确定方向盘姿势变化的原因。
[0053]另外,能够基于图6 (A)所示的伴随结合腕部15塑性变形而产生的、在这些结合腕部15c的外侧面显示出的基准线即突条20相对于轴向的位移量(倾斜角度)δ,例如根据图6(B)求出作用于十字轴式万向节的过大的转矩的大小。而且,还能够基于如上所述求出的过大的转矩的大小,根据图6(C)求出十字轴式万向节的剩余寿命。此外,图6(B)及图6(C)能够通过计算机解析或实验预先求出。
[0054]此外,在本发明的十字轴式万向节中,这些结合腕部15c的刚性被限制在如下程度即可,即,在冲击性地施加了过大的转矩的情况下,在结合腕部15c的圆孔16c扩张到十字轴13的轴承18脱落的程度之前,结合腕部15c沿扭转方向塑性变形的程度,用于限制如上所述的结合腕部15c的刚性的结构不限于本实施例的构造。
[0055]以下,参照图7?图10说明如上所述的分别在一对结合腕部15c的外侧面设置有突条20且使万向节叉12c和外轴19成为一体的所谓的管式万向节叉的制造方法。如以往公知的那样,如上所述的管式万向节叉由S10C?S45C等碳素钢制成,对图7(A)所示的圆柱状的坯料21依次实施前方挤压加工、后方挤压加工等冷锻加工,经由图7(B)所示的第一中间坯料22、图7(C)所示的第二中间坯料23、图7(D)所示的第三中间坯料24,制成图7 (E)所示的与外轴19成为一体的万向节叉12c。其中,在对图7(B)所示的第一中间坯料22实施后方挤压加工而制成图7(C)所示的第二中间坯料23的过程中,在结合腕部15c的外侧面分别形成突条20。因此,通过图8?图10说明形成这些突条20的后方挤压加工的实施状况。
[0056]如图8所示,后方挤压加工通过如下方式进行:在将第一中间坯料22设置在受压方向的模具即冲模25内的状态下,利用挤压方向的模具即冲头26强力地挤压第一中间坯料22的轴向端面的中央部。冲模25具有:圆筒状空间部28,其几乎没有间隙地收纳第一中间坯料22中的圆管状部27;成形用空间30,其用于使第一中间坯料22的圆柱状部29塑性变形。如图9所示,该成形用空间30构成为,在圆形部31的径向相反侧(图8的左右两侦叭图9的上下两侧)两个位置,以分别向径向外侧突出的状态设置突出部32。圆形部31具有:比圆柱状部29的外径稍大的内径;能够几乎没有间隙地将图10所示的设置在冲头26前端部的大致长圆形(椭圆形)的挤压部33的长径方向(图10的左右方向)两端部压入的形状及大小。
[0057]另外,突出部32用于形成结合腕部15c,并具有与这些结合腕部15c的外侧面及圆周方向两侧缘部的外形相匹配的内表面形状。另外,在突出部32的里面中央部形成有用于形成突条20的凹槽36。此外,在图9中,为了更加明了,较大地描绘出该凹槽36。另外,冲头26的挤压部33的外周面是轴向中央部向径向外侧突出的山形,在前端部,遍及整周形成有平刃口凸台部35。该平刃口凸台部35的轴向宽度w比一般的后方挤压成型用的冲头的平刃口凸台部的宽度小。这样做的理由是,将挤压部33与被加工物即第一中间坯料22的圆柱状部29之间的摩擦抑制得低,谋求降低后方挤压加工所需的力,能够增大结合腕部15c的轴向长度L。在本实施例的情况
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