CN102256722B - 锻造方法、闭塞锻造模具及三球销型等速万向接头 - Google Patents

锻造方法、闭塞锻造模具及三球销型等速万向接头 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能够减轻锻模所负载的闭塞力，即使为大型尺寸的产品也能够使用比较小型的闭塞装置的锻造方法及闭塞锻造模具，而且，提供一种使用三球销部件的三球销型等速万向接头，该三球销部件使用此种闭塞锻造模具而成形。本发明使用闭塞锻造模具来成形产品(三球销部件)(16)，该闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模(11、12)和对该锻模(11、12)内的材料进行锻压的锻压头(14、15)，该产品具有轴毂部(18)和从该轴毂部(18)呈放射状地突出设置的轴部(17)。轴毂部(18)的向锻模(11、12)侧投影的轴毂部轴向的投影面积小于将外径面形成为以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面时的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积。

Description

锻造方法、闭塞锻造模具及三球销型等速万向接头
技术领域
本发明涉及锻造方法、闭塞锻造模具及三球销型等速万向接头。
背景技术
在利用闭塞锻造来成形等速万向接头用的耳轴(三球销部件)和万向联轴器用的十字轴等在轴毂部呈放射状地形成轴部的产品时，使用闭塞锻造模具。
闭塞锻造模具在专利文献1等中有记载，如图7所示，具备：能够开闭的锻模1、2；在该锻模1、2的中心轴上配置成能够驱动的锻压头4、5。即，使锻模1、2为闭状态而利用锻压头4、5进行锻压，从而形成与产品6的轴部7和轴毂部8的形状相当的型腔9。因此，将坯材(材料)投入到锻模内之后进行合模而利用锻压头4、5锻压时，坯材发生塑性变形，如图8所示，从而能够构成形成有轴毂部8及轴部7而成的产品6。
【专利文献1】日本特开2003-343592号
在所述那样的闭塞锻造中，使用液压或弹簧等闭塞装置，为了维持成使上下的锻模接触的状态而施加有闭塞力。因此，当作为对象的产品的尺寸增大时所需的闭塞力也增大，有时会发生在额定闭塞力的上限进行使用的情况。然而，在额定闭塞力的上限进行使用的情况会导致所述闭塞装置的寿命的下降。而且，在成形需要更大的闭塞力的大型尺寸的产品时，必须使用能够施加所希望的大闭塞力的闭塞装置，伴随于此，锻压机也大型化而成本也高涨。
发明内容
本发明鉴于上述课题，提供一种能够减轻锻模所负载的闭塞力，即使为大型尺寸的产品也能够使用比较小型的闭塞装置的锻造方法及闭塞锻造模具，而且，提供一种使用三球销部件的三球销型等速万向接头，该三球销部件使用此种闭塞锻造模具而成形。
本发明的锻造方法使用闭塞锻造模具来成形产品，该闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，该产品具有轴毂部和从该轴毂部呈放射状地突出设置的轴部，其中，使轴毂部的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积小于将外径面形成为以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面时的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积。在此，所述投影面积是指投影到包含轴毂部的任一方的端面在内的平面上的轴毂部外径部的投影部在该平面上的面积(省去端面的实际的面积后的面积)。
根据本发明的锻造方法，能够减小轴毂部的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积，由此，能够减轻闭塞时的作用在锻模上的垂直方向(轴毂部轴向)的载荷。
通过将轴毂部的外径面形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面，而能够减小所述投影面积。这种情况下，优选将所述锥面部形成为所述凸曲面部的切线，而且优选使所述锥面部的锥角度为25°以下。此外，可以将所述锥面部形成为所述凹曲面部的切线，或将所述第一平面部形成为所述凸曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，或将所述第二平面部形成为所述凹曲面部的切线且形成为与轴向平行的面。
本发明的闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，而成形产品，该产品具有轴毂部和从该轴毂部呈放射状地突出设置的轴部，其中，在成形的产品的轴毂部中，向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积小于将轴毂部的外径面形成为以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面时的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积。
根据本发明的闭塞锻造模具，能够减小成形时的轴毂部的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积，由此，能够减少闭塞时的作用于锻模的垂直方向(轴毂部轴向)的载荷。
本发明的三球销型等速万向接头具备：在内周面形成有沿轴向延伸的三条直线状的滚道槽的外侧接头部件；配置在该外侧接头部件的内部，并具有轴毂部和从该轴毂部的外径面沿径向突出设置的三根脚轴的三球销部件；由所述脚轴支承，并由所述滚道槽引导的转矩传递单元，所述三球销部件利用闭塞锻造模具成形，该闭塞锻造模具包括能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，其中，所述三球销部件的轴毂部的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积小于将外径面形成为以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面时的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积。
根据本发明的三球销型等速万向接头，在三球销部件的成形时使用的闭塞锻造模具的锻模中，能够减少闭塞时的作用于锻模的垂直方向(轴毂部轴向)的载荷。
优选将轴毂部的外径面形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面。而且，优选将所述锥面部形成为所述凸曲面部的切线，或将所述锥面部的锥角度形成为25°以下。此外，可以将所述锥面部形成为所述凹曲面部的切线，或将所述第一平面部形成为所述凸曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，或将所述第二平面部形成为所述凹曲面部的切线且形成为与轴向平行的面。
优选，所述转矩传递单元具备插入到所述外侧接头部件的滚道槽中的外滚子和外嵌于所述脚轴且配置在所述外滚子的内周侧的内滚子，所述脚轴中，纵截面形成为与接头的轴线正交的平直(ストレ一ト)形状，横截面在与接头的轴线正交的方向上与所述内滚子的内周面接触，且在接头的轴线方向上，在与所述内滚子的内周面之间形成有间隙。
若形成为此种结构，不会损害转矩传递性，而外侧接头部件和接头内部部件(三球销部件)在取得工作角的状态下进行旋转时，能够更有效地避免滚子与滚子引导面成为斜交状态的情况。需要说明的是，该结构例如能够通过将脚轴的横截面形状形成为沿与接头的轴线正交的方向具有长轴的大致椭圆状而得到。
【发明效果】
在本发明中，能够减少闭塞时的作用于锻模的垂直方向(轴毂部轴向)的载荷。由此，能够使用小型且简易的闭塞装置(进行锻模的闭塞的装置)，能够廉价地抑制锻压设备费。而且，由于能够减轻向闭塞装置的负载，因此能够提高闭塞装置的寿命。
通过将轴毂部的外径面形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面，而能够减小所述投影面积。因此，能够可靠地减小闭塞时的作用于锻模的垂直方向的载荷。
另外，在本发明的三球销型等速万向接头中，使用利用本发明的闭塞锻造模具并根据本发明所述的锻造方法所成形的三球销部件。因此，在该三球销型等速万向接头的制造所使用的闭塞锻造模具中，能够廉价地抑制锻压设备费。而且，由于能够减轻向闭塞装置的负载，因此能够提高闭塞装置的寿命。
另外，通过将脚轴的横截面形状形成为在与接头的轴线正交的方向具有长轴的大致椭圆状等，而能够有效地避免滚子和滚道槽的滚子引导面成为斜交状态的情况，能够减少工作角运转时的滑动阻力。因此，在使用此种等速万向接头的车辆中，能够抑制以磨损增大为主要原因的车身振动或噪音这一现象而能够维持车辆的稳定的振动特性。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的闭塞锻造模具的剖视图。
图2是利用所述闭塞锻造模具所成形的产品的主要部分外形图。
图3是利用所述闭塞锻造模具所成形的产品的俯视图。
图4是投影面积大的产品的俯视图。
图5是使用由所述闭塞锻造模具所成形的三球销部件的三球销型等速万向接头的剖视图。
图6是所述等速万向接头的转矩传递单元的剖视图。
图7是以往的闭塞锻造模具的剖视图。
图8是以往的闭塞锻造模具的剖面俯视图。
具体实施方式
以下，基于图1～图8说明本发明的实施方式。
图1示出本发明的闭塞锻造模具，该闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模11、12、沿该锻模11、12的开闭方向进行驱动而对锻模11、12内的材料进行锻压的锻压头14、15，成形呈放射状地形成有轴部17而成的产品(例如，等速万向接头用的三球销部件)16。需要说明的是，产品16即三球销部件具备轴毂部18和从轴毂部18向径向外方延伸的三个轴部17。
在锻模11、12的轴心部设有引导孔21a、21b，在各引导孔21a、21b中分别嵌插有锻压头14、15。而且，在锻模11、12的对合面11a、12a侧的引导孔21a、21b的开口部，沿径向延伸的三个凹部22、23沿周向以120°间隔配设。
另外，在上方的锻压头14的下表面14a的中央部设有鼓出部27，并且在下方的锻压头15的上表面15a的中央部设有鼓出部28。
在锻模11、12如图1所示重叠的状态下，用于形成产品16的轴部17的轴部用空出部位24A由相面对的凹部22、23形成。而且通过锻压头14、15及锻模11、12，而形成用于成形轴毂部18的轴毂部用空出部位24B。即，通过轴部用空出部位24A和轴毂部用空出部位24B来构成产品成形用的型腔24。
此外，如图2所示，在该产品16的轴毂部18的外径面30上形成有包括从轴向中央部依次形成的第一平面部31、凸曲面部32、锥面部33及凹曲面部34在内的面，而且，在凹曲面部34上设有轴向端部的第二平面部35。
这种情况下，第一平面部31是与轴向平行的面，且是凸曲面部32的切线方向的平面，凸曲面部32是其曲率中心位于比外径面30靠内径侧的曲面，锥面部33是凸曲面部32的切线方向的平面，且是凹曲面部34的切线方向的平面，凹曲面部34是其曲率中心位于比外径面30靠外径侧的曲面，第二平面部35是与轴向平行的面，且是凹曲面部34的切线方向的平面。
例如，若轴毂部18的壁厚H为28mm，直径尺寸D为44mm，凸曲面部32的曲率半径R1为22mm，则能够使第一平面部31的尺寸L1为1mm，锥面部33的锥角度α为25°，锥面部33的尺寸L2为2mm，凹曲面部34的曲率半径R2为3mm，第二平面部35的尺寸L3为0.6mm。
即，如图1所示，在闭塞锻造模具的型腔24中的轴毂部外径成形用面40上形成有第一平面部41、凸曲面部42、锥面部43、凹曲面部44及第二平面部45，在成形时，将轴毂部18的外径面30形成为包括第一平面部31、凸曲面部32、锥面部33、凹曲面部34及第二平面部35在内的面。
接着说明使用所述模具的锻造方法。首先，形成使上方的锻模11与下方的锻模12相对分离的开模状态。此时，预先使上方的锻压头14上升并使下方的锻压头15下降。在该状态下，向下方的锻模12的引导孔21b投入坯材(材料)。需要说明的是，该坯材能够嵌插到引导孔21a、21b中，并与形成的产品的容积相对应。
然后，进行使上方的锻模11与下方的锻模12相对接近的合模。接着，使上方的锻压头14下降并使下方的锻压头15上升。由此，从上下锻压坯材，而形成用于形成轴部17的所述空出部位24A。使坯材的一部分流动到空出部位24A，而形成在轴毂部18的周围呈放射状地具有三个轴部17的产品16(三球销部件)。
此外，轴毂部18的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影部50成为图3的点(点状图案)所示的范围。相对于此，将轴毂部18的外径面形成为以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面51(图2的假想线所示的曲面)时，其投影部50成为图4的点(点状图案)所示的范围。在此，投影部50是指投影到包含轴毂部18的任一方的端面19(20)在内的平面上的轴毂部外径部的投影部(除端面19和20以外的部分)。
对图3和图4进行比较时，在图3中，相邻的轴部17、17之间的轴毂部18的投影部50的径向长度成为A，在图4中，相邻的轴部17、17之间的轴毂部18的投影部50的径向长度成为A1。这种情况下，A1＞A。
即，在本发明中，产品16的轴毂部18的外径面30如上所述具有第一平面部31、凸曲面部32、锥面部33及凹曲面部34，因此如图3所示，能够减小轴毂部18的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积。投影面积是指投影到包含轴毂部18的任一方的端面19(20)在内的平面上的轴毂部外径部的投影部在该平面上的面积(除端面19和20的面积之外的面积)。
在本发明中，能够减小轴毂部18的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积，由此，能够减少闭塞时的作用于锻模11、12的垂直方向(轴毂部轴向)的载荷。因此，能够使用小型且简易的闭塞装置(进行锻模的闭塞的装置)，能够廉价地抑制锻压设备费。而且，能够减轻向闭塞装置的负载，因此能够提高闭塞装置的寿命。
通过将轴毂部18的外径面30形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部31、凸曲面部32、锥面部33及凹曲面部34在内的面，而能够减小投影面积。因此，能够可靠地减小闭塞时的作用于锻模11、12的垂直方向的载荷。
图5是使用了三球销部件16的三球销型等速万向接头，该三球销部件16通过使用了本发明的闭塞锻造模具的锻造方法而成形。该三球销型等速万向接头具备：在内周面60形成有沿轴向延伸的三条直线状的滚道槽61的外侧接头部件62；配置在该外侧接头部件62的内部，且具有轴毂部18和从该轴毂部18的外径面沿径向突出设置的三根脚轴(轴部)17的三球销部件16；由脚轴17支承，并由滚道槽61引导的转矩传递单元63。滚道槽61在沿周向相面对的侧壁上形成有滚子引导面68。
转矩传递单元63具备：插入到所述外侧接头部件62的滚道槽61中的外滚子65；外嵌于脚轴17而配置在外滚子65的内周侧的内滚子66。这种情况下，在外滚子65与内滚子66之间夹设有多个滚动体67。
另外，脚轴17中，纵截面形成为与接头的轴线正交的平直形状，如图6所示，横截面在与接头的轴线正交的方向上与所述内滚子66的内周面接触，且在接头的轴线方向上，在与所述内滚子66的内周面之间形成有间隙。即，脚轴17的截面形状是在三球销部件16的轴向上相互面对的面沿相互方向后退，即，比假想圆筒面向径向内方后退的形状。
若形成为此种结构，则不会损害转矩传递性，而外侧接头部件62和接头内部部件(三球销部件)16在取得工作角的状态下进行旋转时，能够有效地避免滚子65与滚子引导面68成为斜交状态的情况，而能够减少工作角运转时的滑动阻力。因此，在使用了此种等速万向接头的车辆中，能够抑制磨损增大成为主要原因的车身振动或噪音这一现象而能够维持车辆的稳定的振动特性。需要说明的是，该结构能够通过例如将脚轴17的横截面形状形成为沿与接头的轴线正交的方向具有长轴的大致椭圆状而得到。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并未限定为上述实施方式而能够进行各种变形，例如，作为轴毂部18的外径面30的形状，在上述实施方式中，形成为具备第一平面部31、凸曲面部32、锥面部33、凹曲面部34及第二平面部35的形状，但并不局限于此种形状。即，也可以是不具有第一平面部31、锥面部33、凹曲面部34及第二平面部35等的形状。这种情况下，可以仅省略第一平面部31，或仅省略锥面部33，或仅省略凹曲面部34，或仅省略第二平面部35，而且，也可以将它们全部省略，或将它们中任意的两个省略。省略第一平面部31时，将凸曲面部32形成至外径面的轴向中央即可。省略锥面部33时，使凸曲面部32延伸至凹曲面部34即可。省略凹曲面部34时，使凸曲面部32延伸至第二平面部35或使锥面部33延伸至第二平面部35即可。
另外，第一平面部31的尺寸、凸曲面部32的曲率半径、锥面部33的锥长度L2或锥角度、凹曲面部34的曲率半径、第二平面部35的尺寸等是使各平面部31、凸曲面部32、锥面部33、凹曲面部34及第二平面部35等平滑连续的参数，能够在所述投影面积可减少的范围内进行各种变更。而且脚轴17的截面形状也可以是圆形。
【实施例1】
接着，研究闭塞锻造模具的锻模11、12上所负载的闭塞力，其结果如下表1所示。表1中的锥角度是锥面部33的锥角度。而且，轴毂部18的壁厚H为28mm，凸曲面部32的曲率半径R1为22mm，第一平面部31的尺寸L1为0mm，锥面部33的尺寸L2在锥角度5°时为12.1mm，在锥角度15°时为8.6mm，在锥角度25°时为5.2mm，凹曲面部34的曲率半径R2为0mm，第二平面部35的尺寸L3为0mm。
【表1】
  锥角度∠α   闭塞力
  5°   42％
  15°   25％
  25°   11％
从该表1可知，与以往产品(如图2的假想线所示，外径面由以轴毂部的轴心为中心的一个圆弧面构成)相比，在锥角度α为5°时，能够将闭塞力减轻42％，在锥角度α为15°时，能够将闭塞力减轻25％，在锥角度α为25°时，能够将闭塞力减轻11％。如此，减小轴毂部18的向锻模侧投影的轴毂部轴向的投影面积时，能够减轻闭塞力。
【产业上的可利用性】
能使用于成形等速万向接头用的耳轴(三球销部件)或万向联轴器用的十字轴等在轴毂部呈放射状地形成有轴部的产品的锻造方法。
【符号说明】
11、12锻模
14、15锻压头
16产品(三球销部件)
17轴部(脚轴)
18轴毂部
24型腔
30外径面
31平面部
32凸曲面部
33锥面部
34凹曲面部
60内周面
61滚道槽
62外侧接头部件
63转矩传递单元
65外滚子
66内滚子

Claims (11)

1.一种锻造方法，使用闭塞锻造模具来成形产品，该闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，该产品具有轴毂部和从该轴毂部呈放射状地突出设置的轴部，所述锻造方法的特征在于，
将轴毂部的外径面形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面，将所述第一平面部形成为所述凸曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，将所述第二平面部形成为所述凹曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，使向包含任一方的轴毂部端面在内的平面投影的轴毂部外径部的投影部的周向整周投影面积小于由以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面构成的假想轴毂部外径部的向所述平面投影的假想投影部的周向整周假想投影面积。
2.根据权利要求1所述的锻造方法，其特征在于，
将所述锥面部形成为所述凸曲面部的切线。
3.根据权利要求2所述的锻造方法，其特征在于，
使所述锥面部的锥角度为25°以下。
4.根据权利要求2所述的锻造方法，其特征在于，
将所述锥面部形成为所述凹曲面部的切线。
5.一种闭塞锻造模具，其具备能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，并成形产品，该产品具有轴毂部和从该轴毂部呈放射状地突出设置的轴部，所述闭塞锻造模具的特征在于，
在成形的产品的轴毂部中，将轴毂部的外径面形成为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面，将所述第一平面部形成为所述凸曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，将所述第二平面部形成为所述凹曲面部的切线且形成为与轴向平行的面，使向包含任一方的轴毂部端面在内的平面投影的轴毂部外径部的投影部的周向整周投影面积小于由以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面构成的假想轴毂部外径部的向所述平面投影的假想投影部的周向整周假想投影面积。
6.一种三球销型等速万向接头，其具备：在内周面形成有沿轴向延伸的三条直线状的滚道槽的外侧接头部件；配置在该外侧接头部件的内部，并具有轴毂部和从该轴毂部的外径面沿径向突出设置的三根脚轴的三球销部件；由所述脚轴支承，并由所述滚道槽引导的转矩传递单元，其中，所述三球销部件利用闭塞锻造模具成形，该闭塞锻造模具具备能够开闭的锻模和对该锻模内的材料进行锻压的锻压头，所述三球销型等速万向接头的特征在于，
所述轴毂部的外径面为包括从轴向中央部依次形成的第一平面部、凸曲面部、锥面部、凹曲面部及第二平面部在内的面，所述第一平面部为所述凸曲面部的切线且为与轴向平行的面，所述第二平面部为所述凹曲面部的切线且为与轴向平行的面，向包含任一方的轴毂部端面在内的平面投影的轴毂部外径部的投影部的周向整周投影面积小于由以轴毂部轴心为中心的一个凸曲面构成的假想轴毂部外径部的向所述平面投影的假想投影部的周向整周假想投影面积。
7.根据权利要求6所述的三球销型等速万向接头，其特征在于，
所述锥面部为所述凸曲面部的切线。
8.根据权利要求6所述的三球销型等速万向接头，其特征在于，
所述锥面部的锥角度为25°以下。
9.根据权利要求6所述的三球销型等速万向接头，其特征在于，
所述锥面部为所述凹曲面部的切线。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的三球销型等速万向接头，其特征在于，
所述转矩传递单元具备插入到所述外侧接头部件的滚道槽中的外滚子和外嵌于所述脚轴且配置在所述外滚子的内周侧的内滚子，所述脚轴中，纵截面形成为与接头的轴线正交的平直形状，横截面在与接头的轴线正交的方向上与所述内滚子的内周面接触，且在接头的轴线方向上，在与所述内滚子的内周面之间形成有间隙。
11.根据权利要求10所述的三球销型等速万向接头，其特征在于，
所述脚轴的横截面形状为椭圆形状。
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