JP3544479B2

JP3544479B2 - バーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法および装置

Info

Publication number: JP3544479B2
Application number: JP29940798A
Authority: JP
Inventors: 優一長尾; 善久土井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JP2000117385A

Description

【０００１】
本発明は、軸部と前記軸部の端部から拡径して一体的に設けられるカップ部とにより構成されるバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の動力伝達装置には、駆動されるシャフトの角度に影響されることなく円滑な回転力を得るために、等速ジョイントが採用されている。この種の等速ジョイントとして、ボールベアリングにより回転力を与えるバーフィールドタイプと、少なくとも３個のローラを介して回転力を与えるトリポードタイプとが知られている。
【０００３】
この場合、バーフィールドタイプおよびトリポードタイプの等速ジョイントは、それぞれ軸部と、この軸部の端部から拡径して一体的に設けられるとともに、その内周面に複数本のトラック溝が形成されたカップ部とにより構成される外輪部材（アウタ部材）を備えている。
【０００４】
例えば、バーフィールドタイプの等速ジョイントを構成する外輪部材を製造する際には、先ず、図１６Ａに示すように、棒状素材２が用意され、この棒状素材２に前方押し出し成形が施されて軸部４と中実本体部２ａを有する成形体６が得られる（図１６Ｂ参照）。次いで、図１６Ｃに示されるように、成形体６に据え込み成形が施されることにより、中実本体部２ａが押し出されて据え込み部８が成形された後、この据え込み部８に押し出し成形が施されてカップ部１０が成形される（図１６Ｄ参照）。さらに、図１６Ｅに示されるように、カップ部１０の内周面にしごき加工（サイジング加工）が施され、トラック溝１２を有する製品としての外輪部材１４が得られることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の成形工程において、軸部４は、図１６Ｂに示す前方押し出し成形を介して軸方向に比較的長尺に押し出し成形されることにより、予め所定の製品精度に設定されている。一方、カップ部１０は、図１６Ｃ〜図１６Ｅに示されるように、据え込み成形、後方押し出し成形およびしごき成形等の複数の成形工程を経て成形されている。
【０００６】
この種の等速ジョイント用外輪部材のような軸付きカップ部材では、軸部４とカップ部１０の成形作業が個別に行われるとともに、特に、前記カップ部１０が複数の成形工程を経て成形されるため、各工程の型精度の誤差や型摩耗等により精度低下が発生し易い。
【０００７】
従って、前方押し出し成形により予め成形されている軸部４とカップ部１０との同軸精度を確保することができないため、前記軸部４とカップ部１０との同軸精度を出すための切削加工が別途必要となり、工数が増大するという不都合がある。
【０００８】
また、図示しないパルサーを取り付けるために、前記カップ部１０の外周面を研磨する機械加工（レース加工）が必要となり、多くの工数を要するという不都合がある。
【０００９】
本発明は、前記の不都合を克服するためになされたものであり、簡単な工程で、軸部とカップ部の同軸精度を有効に確保するとともに、成形作業全体の効率化を容易に遂行することが可能なバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明に係るバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法および装置では、成形ポンチを型部材の孔部内に圧入し、前記型部材の第１成形部によって軸部にしごき成形を施すと同時に、前記カップ部の内径を拘束した状態で、前記型部材の第２成形部によりカップ部の外径部分に対してしごき成形が施される。
【００１１】
このため、軸部とカップ部の同軸精度が容易且つ確実に保持される。従って、軸部とカップ部との同軸精度を出すための切削加工が不要となり、工数が削減され製造工程が簡略化される。
【００１２】
また、前記型部材の第１および第２成形部によってしごき成形が施される際、同時に、成形ポンチによってカップ部の内壁面にアンダカット部が形成されるため、後工程においてアンダカット部を別途形成する切削工程が不要となり、より一層製造工程が簡素化される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る鍛造成形方法において、後述する後方押し出し成形に使用される成形装置２０の縦断面図である。
【００１４】
この成形装置２０は、四隅角部に近接して複数のガイド手段２２が立設された第１ダイホルダ２４と、前記第１ダイホルダ２４の中心部に積層して設けられた第２ダイホルダ２６および第３ダイホルダ２８とを有する。
【００１５】
第２ダイホルダ２６上には、一体的に形成された厚肉の圧入リング３０が締結手段３２を介して固定され、前記圧入リング３０の孔部内には、薄肉に形成されたスリーブ３４を介して上部ダイス３６および下部ダイス３８が一体的に接合される。なお、前記上部ダイス３６、下部ダイス３８およびスリーブ３４は、圧入リング３０の孔部内に圧入されるように形成されている。
【００１６】
締結手段３２は、圧入リング３０の段部に係合する固定プレート４０と、第１ダイホルダ２４に固定された固定ブロック４２に対して前記固定プレート４０を保持する複数のボルト４４とを含む。
【００１７】
上部ダイス３６の上面には、ポンチ４６が圧入される孔部４８が形成された第１リング体５０が一体的に接合され、またスリーブ３４の上面には前記第１リング体５０に外嵌される第２リング体５２が一体的に接合される。この場合、第１リング体５０および第２リング体５２をそれぞれ別体で構成せずに、リング体として一体的に形成してもよい。なお、前記第１リング体５０の孔部４８の上部には、ポンチ４６が圧入される際に該ポンチ４６を案内する環状の溝部（図示せず）を形成すると好適である。
【００１８】
第１リング体５０は、例えば、超硬材料によって形成され、焼ばめ処理が施された第２リング体５２によって中心に向かって強く締め付けられた状態にある。また、前記第１リング体５０および第２リング体５２は、圧入リング３０のねじ孔に螺入される締結リング５４のテーパ部によって緊締されることにより、上部ダイス３６、下部ダイス３８およびスリーブ３４と一体的に接合されている。
【００１９】
この場合、上部ダイス３６および下部ダイス３８によってキャビティ５６が形成され、前記キャビティ５６の下部側には、成形品を押し出すためのノックアウトピン５８が第２ダイホルダ２６および第３ダイホルダ２８に形成された孔部６０に沿って進退自在に配設される。このキャビティ５６には、鍛造用素材として、図１並びに図１３に示されるような第２次成形品６２（以下、必要に応じて中間成形体６２ともいう）が装填される。
【００２０】
圧入リング３０から所定距離離間する上方には、図示しない機械プレスのラムに連結され、前記機械プレスの駆動作用下にラムと一体的に上下方向に沿って変位する昇降部材６４が設けられる。前記昇降部材６４には、治具６６を介してポンチ４６が固定され、前記ポンチ４６の外周部の所定部分には、円筒状の金属製材料によって形成された筒状部材６８が外嵌される。
【００２１】
図３に示されるように、前記筒状部材６８には、複数の孔部を介してグラファイト７０が埋設され、第１リング体５０の孔部４８に対して圧入される際の潤滑特性を良好に保持することができる。また、ポンチ４６に外嵌された筒状部材６８の外周側の直径は、第１リング体５０の孔部４８の内周側の直径よりも若干大きく設定されている。
【００２２】
なお、前記筒状部材６８は、例えば、ＳＫＤ１１、ＦＣ２５またはＦＣ３０等の金属製材料（ＪＩＳ規格による）によって形成され、また、第１リング体５０は、筒状部材６８よりも硬質な材料によって形成することにより、カジリの発生を防止することができる。
【００２３】
本実施の形態に係る鍛造成形方法により成形される等速ジョイント用の外輪部材７２（以下、必要に応じて成形品７２ともいう）は、図１５に示されるように、軸部７４とカップ部７６とから一体的に構成されている。カップ部７６は、軸部７４の一方の端部から拡径する環状の段部を有し、カップ部７６の球面状内周面には、複数、例えば、６本のボール溝７８が等角度間隔ずつ離間して形成され、隣接する前記ボール溝７８の間には図示しないリテーナの摺動面として機能する断面曲線状のアンダカット部８０が形成されている。軸部７４の他方の端部には、センタ穴８２が形成されている。
【００２４】
図４は、本発明の実施の形態に係る鍛造成形方法において、前記成形装置２０による後方押し出し成形後の成形品（後述する）に最終しごき成形を施して外輪部材７２を得るためのしごき成形装置９０の縦断面図である。なお、前記成形装置２０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２５】
しごき成形装置９０は、締結手段３２に保持される圧入リング９２と、環状の段部を介して前記圧入リング９２の孔部内に保持される保持リング９４と、前記保持リング９４の孔部内に一体的に圧入固定される上部成形ダイ９６および下部成形ダイ９８とを備える。
【００２６】
下部成形ダイ９８の孔部内には、外輪部材７２の軸部７４の最終製品精度を有し、前記軸部７４に対して最終しごき成形を施すための第１キャビティ１００を形成する上部インサート部材１０２および下部インサート部材１０４が上下方向に積層して一体的に設けられる。
【００２７】
上部成形ダイ９６および下部成形ダイ９８には、前記外輪部材７２のカップ部７６の最終製品精度を有し、後述する成形ポンチ１０６によってカップ部７６の内径を拘束した状態で軸部７４の最終しごき成形と同時にカップ部７６の外径部分をしごき成形するための第２キャビティ１０８が形成されている。前記上部成形ダイ９６には、前記成形装置２０によって押し出し成形された成形品１１０（図１４参照）が装填された際、前記成形品１１０を保持する段付き孔部１１２が形成される。
【００２８】
前記第１キャビティ１００および第２キャビティ１０８は、連続的且つ一体的に外輪部材７２の外形形状を構成している。なお、前記下部成形ダイ９８と上部成形ダイ９６に代替して図示しない単一の成形ダイを使用してもよく、また上部インサート部材１０２と下部インサート部材１０４に代替して図示しない単一のインサート部材を用いてもよい。
【００２９】
また、しごき成形装置９０は、カップ部７６の内径を拘束するとともに、カップ部７６の内壁面にアンダカット部８０を形成する成形ポンチ１０６を備える。
【００３０】
この成形ポンチ１０６は、図５並びに図６に示されるように、カップ部７６の底壁内面と対向する先端面１１１が形成され、前記先端面１１１に向かって徐々に縮径するテーパ部１１３を有するポンチ本体１１４と、前記ポンチ本体１１４と別体で構成され、該ポンチ本体１１４の軸線方向に沿って一体的に摺動自在に設けられた複数、例えば、６個の凸状型部１１６とを含む。
【００３１】
ポンチ本体１１４の外周面には、軸線方向に沿って略平行に延在し周方向に沿って所定角度ずつ離間する複数、例えば、６条の凸条部１１８が外部に向かって一体的に膨出形成される。前記凸状型部１１６は、図５に示されるように、円弧状に形成された壁面１２０を有し、隣接する前記凸条部１１８の間に形成された断面ｖ字状の凹部に沿って設けられる。また前記凸状型部１１６は、長溝１２２に係合する係合部１２４を介して一体的に摺動自在に設けられる。前記凸条部１１８は、カップ部７６の内壁面に対し軸線方向に沿って延在するボール転動溝を形成するものである。
【００３２】
ポンチ本体１１４には、介装リング１２５を介して、図３に示されるような筒状部材６８が外嵌される。前記筒状部材６８には、複数の孔部を介してグラファイト７０が埋設され、上部成形ダイ９６の孔部１２７に対して圧入される際の潤滑特性を良好に保持することができる。また、ポンチ本体１１４に外嵌された筒状部材６８の外周側の直径は、上部成形ダイ９６の孔部１２７の内周側の直径よりも若干大きく設定されている。さらに、ポンチ本体１１４には、該ポンチ本体１１４と凸状型部１１６との摺動部位に潤滑油を供給する通路１２６が形成されている。なお、前記成形ポンチ１０６の詳細については、本出願人の提案に係る特許２７２９８５２号の特許公報を参照するとよい。
【００３３】
第２ダイホルダ２６および第３ダイホルダ２８に進退自在に配設されているノックアウトピン５８の先端には、軸部７４に対してセンタ穴８２を形成するための突起部１２８が設けられている。
【００３４】
次に、等速ジョイントを構成する外輪部材７２を製造するための本実施の形態に係る鍛造成形方法について説明する。
【００３５】
先ず、図１１に示す円柱状の棒状素材１３０に前方押し出し成形が施されることにより、図１２に示されるように、軸部１３２が押し出されてこの軸部１３２と中実本体部１３４を一体的に有する成形体１３６が成形される（第１工程）。次いで、図１３に示されるように、前記成形体１３６に据え込み成形を施すことにより、中実本体部１３４が押し潰されて据え込み部１３８が成形される（第２工程）。据え込み部１３８が形成された中間成形体６２は、第３工程である成形装置２０により後方押し出し成形される。
【００３６】
すなわち、成形装置２０では、図１に示されるように、ポンチ４６が上方に配置された状態で、キャビティ５６内に中間成形体６２が配置される。そして、ポンチ４６が昇降部材６４と一体的に下降し、このポンチ４６と上部ダイス３６および下部ダイス３８との共働作用下に中間成形体６２に対して冷間鍛造成形が開始され、この中間成形体６２の据え込み部１３８がキャビティ５６の形状に沿って塑性流動する。これにより、内周面にボール溝等を有するカップ部１４０を備えた成形品１１０が形成される。
【００３７】
この場合、第１リング体５０の孔部４８に筒状部材６８を介してポンチ４６が圧入された状態で中間成形体６２に対して加圧力が付与されるため、該ポンチ４６が横方向に芯ずれを起こすことがなく、成形品１１０として得られるカップ部１４０の軸線と軸部１４２の軸線との同軸度が高精度に保持される。
【００３８】
ポンチ４６が上昇した後にノックアウトピン５８がキャビティ５６側に変位し、このキャビティ５６内で成形されている成形品１１０が取り出され、これにより、図１４に示されるように、第３工程が終了し、成形品１１０は第４工程に移行される。
【００３９】
第４工程では、図６に示されるように、成形品１１０がしごき成形装置９０の第２キャビティ１０８に装填された状態において成形ポンチ１０６が下降し、鍛造成形が開始される。該成形ポンチ１０６の先端面１１１がカップ部１４０の開口部に進入し該カップ部１４０を下方側に向かって押圧することによりカップ部１４０の内径部分が拘束された状態となる。
【００４０】
このように成形ポンチ１０６の押圧作用下に該成形ポンチ１０６によって成形品１１０の内径部分が拘束された状態において、軸部７４は上部インサート部材１０２および下部インサート部材１０４の第１キャビティ１００に沿って、再度、しごき成形が施される一方、カップ部７６が上部成形ダイ９６および下部成形ダイ９８の第２キャビティ１０８から第１キャビティ１００の上端側にわたってそのカップ部７６の外径部分に対するしごき成形が施される（図７参照）。この場合、カップ部７６の内径部分には、ポンチ本体１１４に設けられた凸状型部１１６によって、カップ部７６の内壁面にアンダカット部８０が形成される（図８参照）。
【００４１】
なお、前記凸状型部１１６は、成形ポンチ１０６が成形品７２から離間する際、長溝１２２に沿って摺動変位し（図９参照）、凸状型部１１６と成形品７２のカップ部７６の開口部との間に形成された間隙を介して円滑に成形品７２から引き抜かれる（図１０参照）。前記凸状型部１１６は、成形品７２から引き抜かれた後、図示しないシリンダ、スプリングまたはウレタンゴムを含む弾性体等によって初期位置に復帰するように設けられている。
【００４２】
このように、第４工程では、下部成形ダイ９８、上部成形ダイ９６、上部インサート部材１０２および下部インサート部材１０４と成形ポンチ１０６との共働作用下に、軸部７４に最終しごき成形を行いながら、同時に、カップ部７６の内径を拘束した状態で前記カップ部７６の外径部分にしごき成形が施される。従って、カップ部７６と軸部７４とを同時にしごき成形することができ、成形作業全体の効率化を図ることができる。
【００４３】
この場合、上部成形ダイ９６の孔部１２７に筒状部材６８を介して成形ポンチ１０６が圧入された状態で成形品１１０に対して加圧力が付与される。従って、前記成形ポンチ１０６は、上部成形ダイ９６の孔部１２７によって位置決めされた状態で変位するため、横方向に芯ずれを起こすことがなく、成形品７２として得られるカップ部７６の軸線と軸部７４の軸線との同軸度を高精度に保持することができる。この結果、後加工によってカップ部７６と軸部７４とを同軸に保持する切削加工工程を省略することができ、成形作業をより一層効率化することができる。
【００４４】
また、ポンチ本体１１４に設けられた凸状型部１１６によってカップ部７６の内壁面にアンダカット部８０を成形することができるため、後工程でアンダカット部８０を成形する機械加工（レース加工）工程を省略することにより、製造工程を簡素化することができる。この結果、製造コストを低減することができる。
【００４５】
さらに、軸部７４とカップ部７６の同軸精度を確実に維持し得るため、例えば、前記カップ部７６の外径にパルサー取付部等をダイレクト研磨することが可能になるとともに、カップ部７６の背面部端面のダイレクト研磨も容易に行うことができる。
【００４６】
さらにまた、しごき成形装置９０によるしごき成形と同時に、ノックアウトピン５８の先端に設けられた突起部１２８によって軸部７４の端面にセンタ穴８２を形成している。従って、加工により軸部７４の精度出しを行った後にセンタ穴８２を加工する従来の成形工程と比較して、加工用の余肉を付ける必要がなく、しかも前記センタ穴８２の成形作業が一挙に短時間で遂行することができるという利点がある。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４９】
すなわち、成形ポンチを型部材の孔部内に圧入した状態において、第１成形部により軸部にしごき成形を施すとともに、カップ部の内径を拘束した状態で第２成形部によりカップ部の外径部分をしごき成形する。このため、カップ部と軸部との同軸度を高精度に保持することができる。
【００５０】
これにより、前記カップ部と軸部の同軸精度出しのための切削加工が不要となり、製造作業全体が効率的且つ経済的に遂行可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る鍛造成形方法において、後方押し出し成形を行うための成形装置の縦断面図である。
【図２】図１の成形装置により、後方押し出し成形を行った際の縦断面図である。
【図３】ポンチに外嵌される筒状部材の斜視図である。
【図４】前記鍛造成形方法を実施するためのしごき成形装置の縦断面図である。
【図５】前記しごき成形装置に設けられた成形ポンチの側面図である。
【図６】前記しごき成形装置において、しごき成形を開始する状態を示す縦断面図である。
【図７】前記しごき成形装置により、しごき成形を行った際の縦断面図である。
【図８】図７の要部拡大図である。
【図９】前記しごき成形装置において、成形ポンチが成形品から離間する状態を示す縦断面図である。
【図１０】前記しごき成形装置において、しごき成形が終了した際の縦断面図である。
【図１１】前記鍛造成形方法の成形工程を示し、外輪部材を成形するための棒状素材の正面図である。
【図１２】前記鍛造成形方法の第１工程において、前記棒状素材に対して押し出し成形が施された成形体の正面図である。
【図１３】前記鍛造成形方法の第２工程において、前記成形体に対して据え込み成形が施された成形体の正面図である。
【図１４】前記鍛造成形方法の第３工程において、成形装置により後方押し出し成形が施された成形体の一部縦断面図である。
【図１５】前記鍛造成形方法の第４工程において、しごき成形装置によりしごき成形が施された外輪部材の一部縦断面図である。
【図１６】図１６Ａ〜図１６Ｅは、従来技術に係る外輪部材の成形工程を説明する図である。
【符号の説明】
２０…成形装置２４、２６、２８…ダイホルダ
３０、９２…圧入リング３４…スリーブ
３６、３８…ダイス４６…ポンチ
４８、１２７…孔部５０、５２…リング体
５６、１００、１０８…キャビティ６２、１１０…成形品
６４…昇降部材６８…筒状部材
７２…外輪部材７４…軸部
７６…カップ部７８…ボール溝
８０…アンダカット部８２…センタ穴
９０…しごき成形装置９４…保持リング
９６、９８…成形ダイ１０２、１０４…インサート部材
１０６…成形ポンチ１１４…ポンチ本体
１１６…凸状型部１１８…凸条部
１２２…長溝１２６…通路
１２８…突起部

Claims

軸部と前記軸部の端部から拡径して一体的に設けられるカップ部とを有するバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法であって、
棒状素材に押し出し成形を施すことにより、軸部と中実本体部を有する成形体を得る工程と、
前記成形体に据え込み成形を施すことにより、前記中実本体部を押し潰して据え込み部を成形する工程と、
前記据え込み部に押し出し成形を施すことにより、前記カップ部を成形する工程と、
成形ポンチを型部材の孔部内に圧入し、前記軸部の最終製品精度を有する前記型部材の第１成形部によって該軸部にしごき成形を施すと同時に、前記カップ部の内径を拘束した状態で、前記カップ部の最終製品精度を有する前記型部材の第２成形部により該カップ部の外径部分に対してしごき成形を施す工程と、
を有し、
前記第１成形部によって軸部にしごき成形を施すとともに、前記カップ部の内径を拘束した状態で、前記第２成形部によりカップ部の外径部分に対してしごき成形を施す際、同時に、前記成形ポンチを介してカップ部の内壁面にアンダカット部が形成されることを特徴とするバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形方法。
軸部と前記軸部の端部から拡径して一体的に設けられるカップ部とを有するバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形装置であって、
前記軸部にしごき成形を施すための第１成形部と、前記カップ部の外径部分に対してしごき成形を施すための第２成形部とが設けられた型部材と、
先端面に向かって徐々に縮径するテーパ部が形成されたポンチ本体と、前記ポンチ本体と別体からなり該ポンチ本体の軸線方向に沿って一体的に摺動自在に設けられた複数の凸状型部とを有する成形ポンチと、
を備え、
前記第１成形部によって軸部にしごき成形を施すとともに、前記カップ部の内径を拘束した状態で、前記第２成形部によりカップ部の外径部分に対してしごき成形を施す際、同時に、前記成形ポンチによってカップ部の内壁面にアンダカット部が形成されることを特徴とするバーフィールドタイプ等速ジョイントの鍛造成形装置。