JP2819894B2 - レブロジョイント外輪の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、軸方向の伸縮が許容
された等速ジョイントであるレブロジョイントの外輪の
製造方法と、その製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レブロジョイントの外輪は、そのカップ
部の内周面に複数のクロス溝を有しており、このクロス
溝を切削加工せずに鍛造成形する製造方法が、特開昭６
０−２２１１４４号公報に記載されている。この製造方
法は、カップ部と軸部とからなるレブロジョイント外輪
の粗形材の前記カップ部を、傾斜したクロス溝を形成す
るための複数のクロス溝賦形部を外周に備えたマンドレ
ルポンチの外側に被せ、このカップ部を、外周から鍛造
用の成形型によって加圧して成形するもので、この従来
の製造方法においては、粗形材として、外輪のカップ部
の肉厚が、クロス溝の深さの約２倍以上と大幅に厚い円
筒状に形成されたものを用いるのが一般的であった。そ
のため、鍛造成形された後の前記カップ部の肉厚は、ク
ロス溝の部分が薄く、それ以外の部分が厚くなって不均
一となる。したがって、成形時にクロス溝の部分と他の
厚肉部とで塑性変形量（伸び量）に差が生じ、その結
果、クロス溝の付近に引張応力が働き、割れ等の成形不
良が発生する恐れがあった。この割れ等の成形不良は、
特にレブロジョイント等のボールジョイントの場合のよ
うに、強度・剛性・硬さのそれぞれに優れた高炭素鋼や
合金炭素鋼等の材料を用いた場合に顕著に現われる傾向
があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、高炭素鋼等を
材料とした場合に、鍛造成形時の割れの発生を防ぐ方法
としては、加工時の塑性変形量が少なくかつ均等となる
ようにすればよく、例えば、外輪の粗形材のカップ部の
肉厚を、強度上必要とされる最小限とほぼ等しい肉厚と
するとともに円周方向にほぼ均一に形成することが考え
られる。しかし、カップ部の肉厚が、最終成形寸法すな
わち製品肉厚より若干厚い程度で、円周方向にほぼ一定
に形成された粗形材を鍛造加工する場合には、先ずカッ
プ部のクロス溝部が曲げ加工された後、肉厚方向に加圧
されて所定の形状で、所定の肉厚に鍛造成形されること
となる。

【０００４】したがって、加工初期の段階では、カップ
部内周に成形されるクロス溝の両側の稜線部分は、マン
ドレルポンチのクロス溝賦形部に押し付けられ粗形材の
曲げの外側湾曲部となるため、所定形状とはなりきれ
ず、次いで加えられる鍛造加工によって、各部がフィル
アップされるようになっているが、塑性変形量を少なく
するために粗形材の肉厚が厚くなく、その結果、鍛造時
の材料の流れが少なく、前記稜線部分のフィルアップ量
が不足する恐れがあった。特に、カップ部の開口端は、
鍛造時に材料が軸方向に流れ易いため、前記稜線部分の
フィルアップが不充分となり易いという問題があった。

【０００５】この発明は、上記の事情に鑑みなされたも
ので、高炭素鋼等の成形性の低い材料の場合でも割れや
フィルアップ不足等の成形不良が発生せず、欠陥のない
レブロジョイント外輪を製造できるレブロジョイント外
輪の製造方法およびその製造装置を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段としてこの発明の製造方法は、粗形材を成形型で
周囲から加圧することによって、軸線に対して所定の角
度に傾斜した複数本のクロス溝をカップ部の内周面に備
えたレブロジョイント外輪を製造する方法において、前
記カップ部の肉厚を最終成形寸法より若干厚く、かつ円
周方向にほぼ均一に形成した粗形材を、外周側から加圧
して塑性変形させることにより、カップ部外周面の前記
クロス溝の外側となる部分のうちカップ開口端近傍部分
を、軸線に対して平行に成形することを特徴としてい
る。

【０００７】さらに、レブロジョイント外輪に加工され
る粗形材のカップ部の内周面に圧接してクロス溝を含む
内周形状を賦形するマンドレルポンチと、このマンドレ
ルポンチの外周面との間に所定の距離を保持し、前記粗
形材のカップ部内周に内周形状を、またカップ部外周に
外周形状をそれぞれ賦形するとともに、前記クロス溝に
対応する外周側の突出部分を賦形する溝状の賦形部のカ
ップ開口端側の所定の範囲が、軸線方向に対して平行に
形成された成形型とを有することを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記のように、この発明の製造方法によれば、
軸線に対して所定の角度に傾斜した複数本のクロス溝を
内周面に備えたカップ部を有するレブロジョイント外輪
の製造方法において、粗形材のカップ部の肉厚を最終成
形寸法より若干厚く、かつ円周方向にほぼ均一に形成す
るとともに、この粗形材を外周側から加圧して塑性変型
させることにより、カップ部外周面の前記クロス溝の外
側となる部分のうちカップ開口端近傍部分を、軸線に対
して平行に形成すれば、カップ部内周のクロス溝両側の
稜線の直上に材料を供給することにより、良好なフィル
アップが行われる。

【０００９】またこの発明の製造装置は、レブロジョイ
ント外輪に加工される粗形材のカップ部の内周面に圧接
してクロス溝を含む内周形状を賦形するマンドレルポン
チと、このマンドレルポンチの外周面との間に所定の距
離を保持し、前記粗形材のカップ部内周に内周形状を、
またカップ部外周に外周形状をそれぞれ賦形するととも
に、前記クロス溝に対応する外周側の突出部分を賦形す
る溝状の賦形部のカップ開口端側の所定の範囲が、軸線
方向に対して平行に形成された成形型とを有するので、
加工時の塑性変形量が少なくなり、ひけや割れ等の成形
不良の発生を防止できるとともに、必要とされる加工荷
重が小さくなるため装置の小型化が図れる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図１ないし図１０
に基づいて説明する。

【００１１】図１および図２は、この発明のレブロジョ
イント外輪の製造装置の一実施例を示すもので、この製
造装置３１は、前工程において成形されたカップ部１１
とジョイント軸部１２とからなる粗形材１３（図３，図
４参照）を更に鍛造成形してレブロジョイント外輪を製
造するものである。ここで使用する前記粗形材１３のカ
ップ部１１は、その肉厚が最終成形寸法より若干厚い円
筒形に形成されており、例えばカップ部１１の口縁部
は、図５および図６に示す加工後の鍛造品２３のカップ
部２１の口縁部の最終成形寸法ｔ1 ，ｔ2 より若干厚
く、かつ円周方向にほぼ均一な肉厚ｔ0 に成形され、ま
たカップ部の直径を大きくして円周長を長くし、加工時
に余肉を発生させて圧縮応力が加わるように形成されて
いる。

【００１２】そして、この製造装置３１は、レブロジョ
イント外輪の粗形材１３のカップ部１１の内周面に圧接
してクロス溝２４を形成する６本のクロス溝賦形部材３
５ａ（図１において半分は省略）と、このクロス溝賦形
部材３５ａを外周の所定位置に、所定角度に傾斜させて
固定するマンドレルガイド３５ｂとからなるマンドレル
ポンチ３５とを有している。また、このマンドレルポン
チ３５の外周には、その外周を６等分する位置に６個の
ラジアルダイ３６がそれぞれ放射方向にスライド可能に
配設され、各ラジアルダイ３６が最も中心側（マンドレ
ルポンチ３５側）に前進した状態で、前記マンドレルポ
ンチ３５との間に、図５に示す鍛造品２３のカップ部２
１を密接状態に収容可能な空隙が形成されるようになっ
ている。そして、これら６個のラジアルダイ３６は、互
いの見切り面が、前記マンドレルポンチ３５により賦形
される鍛造品２３のクロス溝２４の外周側となる突出部
２３ａの最も突出した部分（最外径部分）を通る稜線Ｒ
（図６において二点鎖線にて示す）に沿って形成されて
いる。

【００１３】また各ラジアルダイ３６の後端（外側端）
には、スライド方向に対してそれぞれ垂直な受圧面３６
ａが形成されている。さらに、各ラジアルダイ３６の外
側には、前記受圧面３６ａにそれぞれ平行に対向する６
つの反力受け面３７ａを内側に備えた６角形穴の反力受
けリング３７（図１において半分は省略）が、互いに対
向する各受圧面３６ａと反力受け面３７ａとの間に一定
の距離をそれぞれ保持するとともに、マンドレルポンチ
３５との相対位置が変化しないように固定されている。
そして、互いに対向する前記各受圧面３６ａと反力受け
面３７ａとの間には、下方へ突出するように上型３８の
下面に取付けられたくさび３９が、図示しないプレス機
のラムに駆動され、下降して前記ラジアルダイ３６を中
心のマンドレルポンチ３５に向けて押動し、押動された
各ラジアルダイ３５はマンドレルポンチ３５との間に、
レブロジョイント外輪用の粗形材１３を挟圧して鍛造成
形するようになっている。

【００１４】また前記各クロス溝２４は、その中間部分
をジョイント軸２２の中心を通る軸線から一定の距離で
一定の角度傾斜させてカップ部２１の内周面に形成され
るとともに、各クロス溝２４のカップ開口端側の部分
は、幅Ｊ（Ｊ≦ｔ1 orｔ2 ) だけを、ジョイント軸部２
２の軸線と平行に形成されている。このとき、カップ部
２１のクロス溝２４，２４に挟まれかつ開口端側に拡が
る部分（イ）の内外面の端部における寸法は、外側寸法
Ｌ1 が内側寸法Ｌ2 の約７０％程度となるように設定さ
れている。

【００１５】また図７に示すように、各ラジアルダイ３
６の先端面（中心側の面）には、鍛造品２３の内周面に
形成される各クロス溝２４に対応する外方への突出部２
３ａを形成する半割り溝状の溝外周賦形部３６ｂが両側
に、また内周面のクロス溝２４以外の部分に対応する非
突出部２３ｂを形成する曲面状の外周賦形部３６ｃが中
央にそれぞれ形成されており、また、隣接するラジアル
ダイ３６，３６間には、各ラジアルダイ３６が前進限ま
で前進した際に、所定寸法の間隙ｓが形成されるように
なっている（図１参照）。なお、図５において符号２５
は、鍛造成形時に、ラジアルダイ３６の見切り面に沿っ
て鍛造品２３のカップ部２１の外周面に形成される余肉
突条であり、この余肉突条は、軽量化のために仕上げ工
程において切削除去される。

【００１６】次に、上記のように構成されるこの実施例
の製造装置３１を用いて行われるレブロジョイント外輪
の製造方法について説明する。

【００１７】先ず、レブロジョイント外輪用の粗形材１
３は、図３および図４に示すように、カップ部１１の口
縁部の肉厚ｔ0 を、鍛造品２３のカップ部２１の口縁部
の最終成形寸法ｔ1 ，ｔ2 に基づいて肉厚圧縮率［（ｔ
0 −ｔ1 orｔ2 ／ｔ0 ）×１００］が約５〜３０％の範
囲となるように設定する。そして、カップ部１１が、そ
の口縁部の肉厚ｔ0 を含む全体の肉厚が円周方向にほぼ
均一な円筒形となるように、通常の鍛造装置によって成
形する。

【００１８】そして、得られた粗形材１３のカップ部１
１を、製造装置３１のマンドレルポンチ３５の外周に被
せてセッティングした後、プレス機のラムを下降させる
と、上型３８に取付けた６個のくさび３９が、６個のラ
ジアルダイ３６と反力受けリング３７との間にそれぞれ
圧入され、６個のラジアルダイ３６がそれぞれ中心方向
に押動される。

【００１９】くさび３９に押動された各ラジアルダイ３
６は、それぞれの先端の半割り溝状の溝外周賦形部３６
ｂ，３６ｂおよび曲面状の外周賦形部３６ｃが、粗形材
１３のカップ部１１を外周側からそれぞれ加圧して、こ
のカップ部１１をマンドレルポンチ３５との間で挟圧す
る。その結果、図５に示すように、カップ部１１の内周
面には、マンドレルポンチ３５に設けられた６本のクロ
ス溝賦形部材３５ａによって、６本のクロス溝２４が形
成されるとともに、カップ部１１の外周は、各クロス溝
２４に対応する突出部２３ａと、隣接する突出部２３ａ
間の非突出部２３ｂとが交互に形成されてチューリップ
状に、外周が凹凸形成されるとともに、各突出部２３ａ
の稜線部分には、この稜線に沿って見切り面を形成した
６個のラジアルダイ３６間から押出された余肉が、幅ｓ
の余肉突条２５として形成される。したがって、この余
肉突条２５は、カップ部２１の外周の最も突出した部分
（最外径部）となるため、この余肉突条２５の切削除去
は旋盤によって６箇所を同時に行うことができる。

【００２０】また、この実施例においては、隣接する各
ラジアルダイ３６間に幅ｓの間隙が形成されるようにし
て、加工時に発生する余肉がこの間隙から押出されるよ
うにしたので、成形荷重を低減することができる。また
図７に示したように各ラジアルダイ３６の先端の半割り
溝状の溝外周賦形部３６ｂの開口端側をそれぞれ拡径方
向に削って段部３６ｄを形成して、各ラジアルダイ３６
の前記段部３６ｄの部分を、マンドレルポンチ３５の口
縁部形状に対して非相似形に形成して、鍛造品２３のカ
ップ部２１の口縁部は、前記カップ部２１のクロス溝２
４の軸線と平行に形成した口縁部分の幅Ｊとほぼ同じ幅
Ｋ（Ｋ≧Ｊ) の範囲だけ肉厚が増加するようにしたの
で、口縁部への材料の流れが増加し、粗形材１３が鍛造
品２３に加工される途中で、カップ部２１のクロス溝２
４，２４に挟まれた非突出部２３ｂのうち加工の初期段
階で形成された開口端側に開いた三角形の部分（イ）
が、肉厚方向に圧縮された際に、ジョイント軸２２の方
向に材料が伸びる性質により、この部分がマンドレルポ
ンチ３５の表面から離れようとしても、ラジアルダイ３
６の拘束力が保たれて、高い圧縮応力が発生するので、
カップ部２１の内周面の稜線部分を良好にフィルアップ
させることができる。

【００２１】そして、カップ部２１のクロス溝２４，２
４に挟まれた非突出部２３ｂのうち開口端側に狭くなる
三角形の部分（ロ）は、その幅に対して肉厚ｔ1 ，ｔ2
が厚くなるほど外側形状の幅が狭くなり、肉厚圧縮時の
体積不足となってフィルアップ不足となり易いが、ラジ
アルダイ３６の半割り溝状の各溝外周賦形部３６ｂの開
口端側の一部（Ｋの部分）を、ジョイント軸部２２と平
行に形成したので、クロス溝２４の両側の開口端側の稜
線部分と対応する位置にラジアルダイ３６側の突出部が
配置されて（図５参照）、形状効果によって圧縮率を高
めたのと同じ状態となるため、各稜線部分を充分にフィ
ルアップさせることができる。

【００２２】また図８は、ラジアルダイの別の例を示す
もので、各ラジアルダイ４６は、先端の半割り溝状の溝
外周賦形部４６ｂと曲面状の外周賦形部４６ｃのそれぞ
れの開口端側（図８において下端側）を、溝外周賦形部
４６ｂの開口端側のジョイント軸部２２の軸線と平行に
形成された部分と同じ幅Ｋだけを、拡径方向に削って段
部４６ｄが、全周に亘って形成されている。したがっ
て、この場合にも図７に示した各ラジアルダイ３６の場
合と同様に、溝外周賦形部４６ｂの開口端側の部分が軸
線と平行に形成されているので、カップ部の内周面の稜
線部分を良好にフィルアップさせることができ、さら
に、段部４６ｄを開口端の全周に形成して、成形品の開
口端の外周に厚肉部が環状に形成されるようにしたの
で、鍛造時における開口端部への材料の流れが増加し、
カップ開口端への材料の供給不足による成形不良の発生
を防止することができる。

【００２３】また図９はラジアルダイの他の例を示すも
ので、各ラジアルダイ５６において、溝外周賦形面５６
ｂと外周賦形面５６ｃとの開口端側には、外周賦形面５
６ｃの開口端部を除いた部分に、それぞれの開口端側を
拡径方向に削って段部５６ｄが形成されており、この場
合にも前記ラジアルダイ４６とほぼ同様の効果が得られ
る。

【００２４】また図１０は、粗形材の別の例を示すもの
で、このレブロジョイント外輪用の粗形材７３は、カッ
プ部７１とジョイント軸部７２とからなり、前記カップ
部７１は、その肉厚が最終成形寸法より若干厚い円筒形
に形成されており、例えばカップ部７１の口縁部の肉厚
ｔ0 が、鍛造後のカップ部の口縁部の最終成形寸法より
若干厚く、かつ円周方向にほぼ均一な厚さの円筒状に成
形され、さらに口縁部は厚さαだけ外周側に突出させ
て、厚さｔ0 ＋αの厚肉部７４が所定幅で環状に形成さ
れている。そして、このようにカップ部７１の口縁部に
厚肉部７４が全周に亘って予め形成されるている粗形材
７３は、鍛造成形時に、厚肉部７４が形成されているカ
ップ部７１の開口端の圧縮率が高くなり、材料の供給不
足による成形不良の発生を防止することができる。ただ
し、この場合には肉厚圧縮率が過大となる恐れがあるた
め圧縮率を加減して適正化を図る必要がある。

【００２５】以上のように、この実施例のレブロジョイ
ント外輪の製造方法および製造装置によれば、粗形材１
３のカップ部の直径を大きくして円周長を長くし、加工
時に余肉を発生させて、圧縮応力が加わるようにしたの
で、引張も圧縮も受けない、所謂中立軸が曲げ外側に移
動するか、または発生する余肉によって材料内部が全て
圧縮状態となり、そのため、ひけの発生を防いで、割れ
等の成形不良の発生を防止することができる。

【００２６】また製造段階においては、粗形材１３のカ
ップ部１１の肉厚を最終成形寸法より若干厚く、円周方
向にほぼ均一な厚みとしたので、加工時の塑性変形量を
小さくでき、したがって加工荷重を低減できるため、高
炭素鋼や中炭素合金鋼等の成形性の低い材料の場合に
も、欠陥のない鍛造品を製造することができ、また製造
装置の小型化が可能となり、設備費の削減および設置場
所の省スペース化が図れる。さらに加工荷重が低減され
るため、型面圧が低下し、型寿命を向上することができ
る。また加工による硬化が減るため焼鈍処理が不要とな
る等の効果を有する。

【００２７】また製品段階では、肉厚が薄くなるため、
コストダウンを図ることができる。また軽量化できるた
め、これを車両に用いることにより走行燃費の向上が図
れる。また駆動軸の車輪接続部のジョイントに使用すれ
ば、バネ下重量が減少して乗り心地が向上する等の効果
を有する。

【００２８】また、成形型の見切り面を、粗形材のカッ
プ部の各クロス溝の溝底となる部分とそれぞれ対応する
外周面の稜線となる部分に沿って形成されているので、
鍛造成形時に型合せ目に形成される余肉突条２５が、成
形品の最外径部分に発生するため、この突条の除去は、
旋盤によって容易に切削除去することができる。

【００２９】さらに、カップ部の開口端外周部に厚肉部
を形成すれば、カップ部の開口端部分への材料の流れが
増加し、開口端部の材料の供給不足を解消して、成形不
良のない成形品を成形することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明のレブロジ
ョイントの製造方法は、カップ部の肉厚が、最終成形寸
法より若干厚く、かつ円周方向にほぼ均一な粗形材を成
形し、これをマンドレルポンチに被せて外側から成形型
によって加圧して成形するので、小さな成形荷重で加工
できる。また、カップ部外周面の前記クロス溝の外側と
なる部分のうちカップ開口端近傍部分を、軸線に対して
平行に形成したので、カップ部の開口端側の部分のフィ
ルアップ性を向上させ、またひけや割れ等の成形不良の
無い成形品を成形することができる。

【００３１】またこの発明の製造装置は、カップ部の内
周形状と外周形状とをマンドレルポンチと成形型とで賦
形するとともに、前記クロス溝に対応する外周側の突出
部分を賦形する溝状の賦形部のカップ開口端側の所定の
範囲が、軸線方向に対して平行に形成された成形型とを
有し、成形荷重が小さいため装置の小型化が図れるとと
もに、型寿命を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法によってレブロジョイント外輪
を鍛造成形している状態の製造装置を示す図２のＩ−Ｉ
線断面平面図である。

【図２】この発明の製造装置の断面側面図である。

【図３】レブロジョイント外輪用の粗形材の平面図であ
る。

【図４】同じく粗形材の断面側面図である。

【図５】この発明の方法および装置によって製造された
鍛造品の平面図である。

【図６】同じく鍛造品の断面側面図である。

【図７】ラジアルダイの一例を示す斜視図である。

【図８】ラジアルダイの別の例を示す斜視図である。

【図９】ラジアルダイのまた別の例を示す斜視図であ
る。

【図１０】粗形材の別の例を示す断面側面図である。

【符号の説明】

１１ カップ部 １３ 粗形材 ２１ カップ部 ２２ ジョイント軸部 ２４ クロス溝 ３１ 製造装置 ３５ マンドレルポンチ ３６ ラジアルダイ Ｒ 稜線

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗形材を成形型で周囲から加圧すること
   によって、軸線に対して所定の角度に傾斜した複数本の
   クロス溝をカップ部の内周面に備えたレブロジョイント
   外輪を製造する方法において、 前記カップ部の肉厚を最終成形寸法より若干厚く、かつ
   円周方向にほぼ均一に形成した粗形材を、外周側から加
   圧して塑性変形させることにより、カップ部外周面の前
   記クロス溝の外側となる部分のうちカップ開口端近傍部
   分を、軸線に対して平行に成形することを特徴とするレ
   ブロジョイント外輪の製造方法。
2. 【請求項２】 レブロジョイント外輪に加工される粗形
   材のカップ部の内周面に圧接してクロス溝を含む内周形
   状を賦形するマンドレルポンチと、このマンドレルポン
   チの外周面との間に所定の距離を保持し、前記粗形材の
   カップ部内周に内周形状を、またカップ部外周に外周形
   状をそれぞれ賦形するとともに、前記クロス溝に対応す
   る外周側の突出部分を賦形する溝状の賦形部のカップ開
   口端側の所定の範囲が、軸線方向に対して平行に形成さ
   れた複数の成形型とを有することを特徴とするレブロジ
   ョイント外輪の製造装置。