JP3836331B2 - 等速自在継手外輪の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バーフィールド型等の等速自在継手における外輪の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
等速自在継手として図８に示すものが従来から知られている。この等速自在継手は、外輪１と内輪２のトラック溝５，６間にトルク伝達ボール３を組み込み、トルク伝達ボール３をケージ４で保持したものである。外輪１は、カップ部分１ａと、このカップ部分１ａの底部から軸方向に延びる軸部分１ｂとを有し、カップ部分１ａは内周面７が球面状に形成されて、内周面７の円周方向複数箇所に、上記トラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされており、溝本数は例えば６本または８本とされる。カップ部分１ａの開口縁には入口チャンファ９が形成される。内輪２は、球面状の外周面８に、外輪１の各トラック溝５と対向して上記トラック溝６が形成されており、軸１０の外周に取付けられる。ケージ４は、外輪１の内周面７と内輪２の外周面とで接触案内される球面８ａを内外に有する。
外輪１のトラック溝５の円弧中心Ｏ1 と内輪２のトラック溝６の円弧中心Ｏ2 は、ジョイント角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされ、外輪１と内輪２が作動角をとったときに、その作動角の２等分位置にトルク伝達ボール３が保持されるようにしている。
【０００３】
このような等速自在継手において、外輪１を製造するに際し、切削による加工法を採用すると、製造に時間がかかり、歩留りも低下する。このため従来より、外輪１を鍛造により成形する製造方法が提案されている。この鍛造は、円柱状の素材から、複数段階の鍛造過程を経て外輪１に仕上げるものとされる。その最終の鍛造過程では、図９に示すように、組合せポンチ８１と外径しごきダイス８２とを用いて外輪素材Ｗを冷間鍛造する。同図の右半分は成形前の状態を、左半分は成形後の状態をそれぞれ示す。
【０００４】
組合せポンチ８１は、各トラック溝５の成形部８３ａを有する複数の割型ポンチ８３を円形に配列したものである。外輪素材Ｗは前鍛造されたものであり、カップ部分Ｗａと、このカップ部分Ｗａの底部から軸方向に延びる軸部分Ｗｂとを有し、カップ部分Ｗａの内周面に複数のトラック溝５が形成されている。外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａは、開口端に向けて広がりを持つ形状とされている。
この外輪素材Ｗの内側に組合せポンチ８１を挿入し、トラック溝５に各割型ポンチ８３のトラック溝成形部８３ａを入れた状態で、外径しごきダイス８２に外輪素材Ｗを押し込む。これにより、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａを絞り込んで、トラック溝５の内面をトラック溝成形部８３ａに押し付け、外輪１のトラック溝５および球面状の内周面７を鍛造仕上げする。この後の脱型は、組合せポンチ８１を用いているため、外輪内周面７が球面状であっても、割型ポンチ８３の配列が縮径することより抜き出すことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして外輪１を冷間鍛造で製造することができるが、上記の方法では次の各課題がある。
・カップ部Ｗａを成形する成形力、つまり成形による反力により、外輪素材Ｗの組合せポンチ８１からの型離れや、成形精度を低下させる材料流れが発生する。同図において、曲線ｐは型離れを生じた素材表面を示す。
・この型離れ量を一定に拘束する機能がなく、型離れ量のばらつきが生じる。
・この型離れ量のばらつきは、カップ部分Ｗａの内部形成精度のばらつきとして現れる。
・また材料流れの増大により、カップ部分Ｗａの球面状の内周面およびトラック溝５の精度の悪化が発生する。例えば、部分ｑで内部形状の崩れが発生する。
・このカップ部分Ｗａの成形精度のばらつきにより、削り取代の増大、完成品精度の低下を招く。
【０００６】
この発明の目的は、型離れが防止できて、カップ部分の内部の寸法ばらつきが抑制され、成形精度の向上が図れる生産性の良い等速自在継手外輪の製造方法を提供することである。
この発明の他の目的は、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度が共に優れた外輪が鍛造できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、カップ部分内部の精度向上のための動作によってセンター穴の成形が同時に行えるようにし、生産性をより向上させることである。
この発明のさらに他の目的は、軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することである。
この発明のさらに他の目的は、センター穴の軸方向位置の精度が高精度に確保されるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の等速自在継手外輪の製造方法は、カップ部分と、このカップ部分の底部から軸方向に延びる軸部分とを有し、上記カップ部分は球面状の内周面に、軸方向に延びる、溝底断面が曲線状の複数のトラック溝が形成された等速自在継手外輪を製造する方法である。
この製造方法は、上記各トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、組合せポンチを外径しごきダイスに対して相対的にさらに挿入方向に移動させることで、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付ける。このとき、軸部分成形ダイスは、組合せポンチの前記相対的な挿入方向への移動によって外輪素材と共に押し下げられ、押し付け力付与手段によって外輪素材に対し押し付け力を作用させながら下降するようにすることを特徴とする。
この方法によると、外輪素材に組合せポンチを挿入し、外径しごきダイスにより外輪素材を絞り込んだときに、組合せポンチのトラック溝成形部が押し付けられ、外輪素材のトラック溝が仕上がり形状に成形される。このとき、軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けることにより、外輪素材の軸部分が成形されると共に、外輪素材が組合せポンチから浮き上がらないように、外輪素材に背圧が与えられる。そのため、外輪素材の成形中の型離れが抑制される。このように型離れが抑制されることにより、外輪素材のカップ部分の内部の寸法ばらつきが抑制され、精度向上が実現される。上記の背圧付与による精度向上は、軸部分成形ダイスに代えて、別の背圧付与用の部材を外輪素材に外径しごきダイスと同方向に押し付けることによっても得られるが、この発明では、軸部分成形ダイスで背圧付与を行うようにしたため、背圧付与と同時に軸部分が成形できて、生産性が良い。
【０００８】
この発明方法において、上記割型ポンチが、各々球面成形部およびこの球面成形部よりも突出したトラック溝成形部を有するものであり、上記外径しごきダイスで外径を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付ける過程で、外輪素材の内面に割型ポンチの球面成形部を押し付けるようにしても良い。
この方法の場合、トラック溝の成形と同時に、外輪素材の内周面が、割型ポンチの球面成形部の押し付けによって球面状に成形される。このようにトラック溝と球面状の内周面との成形を同時に行う場合においても、軸部分成形ダイスで背圧を与えることよる型離れの抑制が効果的に行える。したがって、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度の良い外輪が鍛造できる。
【０００９】
この発明方法において、上記軸部分の端面にセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付けても良い。
このように、センター穴成形用のポンチを軸部分成形ダイスと同時に押し付けるようにすると、外輪素材のカップ部分内部の精度向上のための背圧付与と、センター穴の成形とが同時に行え、より生産生に優れる。
【００１０】
上記センター穴の成形ポンチは、上記軸部分成形ダイスの内径面部に僅かな隙間を持ってガイドされるようにしても良い。
このようにセンター穴の成形ポンチを軸部分成形ダイスの内径面部でガイドすることにより、外輪素材の軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することができる。
【００１１】
また、上記センター穴の成形ポンチと、上記軸部分成形ダイスとを共通プレートで連結することにより、これらポンチおよびダイスの軸方向位置を拘束しても良い。
このようにセンター穴の成形ポンチと軸部分成形ダイスとを連結して軸方向位置を拘束することにより、成形されるセンター穴の軸方向のばらつきが抑えられ、センター穴の軸方向の位置精度が高精度に確保される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。この製造方法は、図７（Ａ）に示す外輪素材Ｗを、同図（Ｂ）に示す等速自在継手外輪１に鍛造する方法であり、製造された外輪１は図８と共に前述した等速自在継手に用いられる。外輪１および外輪素材Ｗは、前述したものであるが、明確化のため改めて説明する。
外輪１は、カップ部分１ａと、このカップ部分１ａの底部から軸方向に延びる軸部分１ｂとを有し、カップ部分１ａは内周面７が球面状に形成されて、内周面７の円周方向複数箇所に、トラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされており、溝本数は例えば６本または８本とされる。カップ部分１ａの開口縁には入口チャンファ１０が形成される。なおセンター穴１ｄは、後に説明する展開例の場合に成形される。
外輪素材Ｗは、円柱状素材から前鍛造により製造された中間素材であり、カップ部分Ｗａと、このカップ部分Ｗａの底部から軸方向に延びる軸部分Ｗｂとを有し、カップ部分Ｗａの内周面に複数のトラック溝５が形成されている。カップ部分Ｗａは、開口端に向けて広がりを持つ形状とされている。
【００１３】
図１はこの製造方法に用いる鍛造装置における成形前の状態を示し、図２はその成形完了時の状態を示す。この鍛造装置は、組合せポンチ１１と、外径しごきダイス１２と、軸部分成形ダイス１３とを備える。組合せポンチ１１は、外輪１のトラック溝５毎に設けられた複数の割型ポンチ１４を円形に配列し、先端ポンチ１８を設けたものである。
【００１４】
各割型ポンチ１４は、図４に拡大して示すように、球面成形部１４ａおよびこの球面成形部１４ａよりも突出したトラック溝成形部１４ｂを有する。球面成形部１４ａは外輪１の球面状の内周面を成形する型となる部分であり、トラック溝成形部１４ｂはトラック溝５を成形する型となる部分である。割型ポンチ１４は、この他に外輪１の入口チャンファ１０を成形するチャンファ成形部１４ｃを有している。
【００１５】
図１に示すように、組合せポンチ１１は、プレススライド１５に、外周面がテーパ状のテーパベース１６と、その外周に位置するテーパ状の保持筒１７とを固定し、テーパベース１６と保持筒１７との間に、各割型ポンチ１４を円形に並べて介在させてある。テーパベース１６は、図３に示すように、隣合う割型ポンチ１４間に介在する複数の突条１６ａを有し、この突条１６ａを介して各割型ポンチ１４間の間隔が保持されている。各割型ポンチ１４は、テーパベース１６と保持筒１７（図１）とで案内されてそのテーパ方向に沿って進退自在であり、この進退によって割型ポンチ１４の円形配列の直径が拡縮する。
【００１６】
先端ポンチ１８は、外輪１のカップ部分１ａの底面部を成形する型となるものであり、各割型ポンチ１４にわたってその先端面に被さる。先端ポンチ１８は、裏面の中央に軸部１８ａが設けられ、テーパベース１６の軸心部に形成された貫通穴１９に進退自在に挿通されている。先端ポンチ１８は、軸部１８ａの外周に設けられたばね部材２０によって、スライドベース１６の基端側へ付勢されている。
【００１７】
外径しごきダイス１２は、外輪１のカップ部分１ａの外径を目標径にしごき加工するダイスであり、内周面が成形型面となる断面円形の型面形成穴１２ａを有している。型面形成穴１２ａは入口部がテーパ状に広がる形状とされている。
【００１８】
軸部分成形ダイス１３は、外輪素材Ｗの軸部分Ｗｂを成形するダイスであり、外径しごきダイス１２に対して組合せポンチ１１と反対側に配置されている。軸部分成形ダイス１３は、上記軸部分Ｗｂの成形として、外径のしごき加工を行うものとされている。この外径しごき加工は、軸部挿入穴１３ａの軸方向の中間に設けられた成形部１３ｃにより、軸部分Ｗｂの先端部をしごき加工するものとされる。軸部分成形ダイス１３の開口縁となる先端面は、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗｂの外底面となる平坦な基準面ｆに当接する基準面１３ｂとなる。軸部分成形ダイス１３は、外径しごきダイス１２への近づき状態で、一部が外径しごきダイス１２の内部に進入するものとしてある。
【００１９】
つぎに、成形過程を説明する。前鍛造された外輪素材Ｗを、図１のように外径しごきダイス１２に一部が入る状態に準備する。このとき、軸部分成形ダイス１３は外径しごきダイス１２に近づいた位置にあり、外輪素材Ｗは軸部分Ｗｂが軸部分成形ダイス１３に嵌まり込んで支持される。この状態で、スライドベース１５を外径しごきダイス１２に対して相対的に下降させることにより、組合せポンチ１１を外輪素材Ｗの内側に挿入する。上記の準備時に外輪素材Ｗを所定の位相角となるように配置しておくことにり、組合せポンチ１１の各割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂは、外輪素材Ｗの各トラック溝５に入る。
【００２０】
この状態で、スライドベース１５をさらに下降させ、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａを外径しごきダイス１２に押し込む。これにより、図２のように外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａが、外径しごきダイス１２により絞り込まれ、カップ部分Ｗａの外径が目標径にしごき加工されると共に、外輪素材Ｗの各トラック溝５の内面およびカップ部分Ｗａの内周面が、割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂおよび球面成形部１４ａで押し付けられ、成形される。カップ部分Ｗａの入口チャンファ１０もこのときに組合せポンチ１１の押し付けによって成形される。
【００２１】
この間、軸部分成形ダイス１３は、組合せポンチ１１によって外輪素材Ｗと共に押し下げられるが、軸部分成形ダイス１３は外輪素材Ｗに対する一定の背圧を維持しながら下降するようにする。つまり組合せポンチ１１に対して相対的に、外径しごきダイス１２と同方向に、外輪素材Ｗに押し付け力を作用させながら、軸部分成形ダイス１３が下降するようにする。この押し付けは、ダンパ、ばね部材、または流体圧シリンダ装置等の押し付け力付与手段（図示せず）によって与えられる。
【００２２】
このように外輪素材Ｗに背圧を与えることにより、外輪素材Ｗの軸部分Ｗｂの先端外径部Ｗｂａが軸部分成形ダイス１３で所定寸法にしごき加工される。
この背圧は、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａの底面から組合せポンチ１１が浮き上がらないように外輪素材Ｗを押える力となり、カップ部分Ｗａの精度悪化の要因である型離れや、過大な材料流れが抑制される。そのため、カップ部分Ｗａの内部の寸法ばらつきが抑制され、精度向上が実現できる。
この背圧の付与は、軸部分成形ダイス１３で行うようにしたため、背圧付与と同時に軸部分Ｗｂの成形が行えて、生産性が良い。
【００２３】
成形後の組合せポンチ１１の抜き出しは、次のように行われる。成形完了後、プレススライド１５を上昇させると、このプレススライド１５と共にテーパベース１６および保持筒１７が上昇し、その上昇によって割型ポンチ１４の配列径が縮径する。このため、外輪素材Ｗのトラック溝５から割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂが外れ、成形後の球面状となったカップ部分Ｗａから組合せポンチ１１が引き抜かれる。
【００２４】
図５，図６は、上記実施形態にかかる製造方法の展開例を示す。この製造方法は、図１〜図４に示す製造方法に対して、次の事項を加えた方法である。この方法では、外輪１の軸部分１ｂの端面にセンター穴１ｄ（図７（Ｂ））を成形するポンチ２１を、軸部分成形ダイス１３と同時に外輪素材Ｗに押し付けるようにする。センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３の内径面部ａに僅かな隙間を持ってガイドされるように設ける。上記内径面部１３ａは、軸部分成形ダイス１３の成形部１３ｃよりも若干小径となった部分である。センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３と共通プレート２２により連結することにより、これらセンター穴成形ポンチ２１および軸部分成形ダイス１３の軸方向位置を互いに拘束する。共通プレート２２は、軸部分成形ダイス１３の下面、および軸部分成形ダイス１３の下端面に係合するものとされ、ダンパ、ばね部材、または流体圧シリンダ装置等の押し付け力付与手段（図示せず）によって、組合せポンチ１１に対して相対的に外径しごきダイス１２と同じ方向の押し付け力が与えられるようにしてある。
【００２５】
この方法の場合、組合せポンチ１１の押し込みによってカップ部分Ｗａの外径しごき加工を行うときに、軸部分成形ダイス１３とセンター穴成形ポンチ２１とを同時に外輪素材Ｗに押し当て、外輪素材Ｗの移動を拘束すると共に、センター穴Ｗｄを成形する。背圧は、共通プレート２２によって、軸部分成形ダイス１３とセンター穴成形ポンチ２１とに同時に与える。これにより、型離れの防止によるカップ部分Ｗａの内部精度の向上と、センター穴Ｗｄの成形が同時に実現される。
【００２６】
センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３の内径面部１３ａに僅かな隙間を持ってガイドされ、また軸部分成形ダイス１３を外輪素材Ｗに押し付けるときに、外輪素材Ｗの軸端外径部ｂが軸部分成形ダイス１３の成形部１３ｃでしごき加工される。そのため、外輪素材Ｗと同心に心出しされた軸部分成形ダイス１３の内径面部１３ａにガイドされてセンター穴成形ポンチ２１が外輪素材Ｗの軸端面にセンター穴Ｗｄを成形することになる。よって、センター穴１ｄの外輪素材Ｗの軸部部分外径に対する同心度が、高精度に確保される。
【００２７】
また、センター穴１ｄの成形時には、センター穴成形ポンチ２１と軸部分成形ダイス１３の軸方向位置が一定となるように、共通プレート２２により軸方向の位置を拘束してこれらの部材２１，１３が組み合わされる。この組み合わせ構造のため、センター穴成形ポンチ２１と軸部分成形ダイス１３の基準面１３ｂの相対位置は一定となる。この背圧付与方式によるセンター穴１ｄの形成は、常に外輪素材Ｗの基準面ｆを基準にして成形が行われる。このため、成形されたセンター穴１ｄの素材基準面ｆに対する軸方向位置精度、つまり寸法ｇの精度が、高精度に確保される。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の等速自在継手外輪の製造方法は、トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、組合せポンチを外径しごきダイスに対して相対的にさらに挿入方向に移動させることで、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けるようにし、このとき、軸部分成形ダイスは、組合せポンチの前記相対的な挿入方向への移動によって外輪素材と共に押し下げられ、押し付け力付与手段によって外輪素材に対し押し付け力を作用させながら下降するようにするため、型離れが防止できて、カップ部分の内部、特にトラック溝の寸法ばらつきが抑制され、カップ部分の内部の成形精度が向上する。しかも、この精度向上のための動作が、軸部分の成形と同時に行え、生産性が良い。
上記割型ポンチが、各々球面成形部およびこの球面成形部よりも突出したトラック溝成形部を有するものであり、上記外径しごきダイスで外径を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付ける過程で、外輪素材の内面に割型ポンチの球面成形部を押し付ける場合は、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度が共に優れた外輪が鍛造できる。
上記軸部分の端面のセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付ける場合は、カップ部分内部の精度向上のための背圧付与と、センター穴の成形とが同時に行え、より生産性に優れる。
上記センター穴の成形ポンチが、上記軸部分成形ダイスの内径に僅かな隙間を持ってガイドされるようにした場合は、軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することができる。
センター穴の成形ポンチと、軸部分成形ダイスとを共通プレートにより連結して互いの軸方向位置を拘束した場合は、成形されるセンター穴の軸方向のばらつきが抑えられ、センター穴の軸方向の位置精度が高精度に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる等速自在継手外輪の製造方法の成形前状態を示す断面図である。
【図２】同製造方法の成形後の状態を示す断面図である。
【図３】組合せポンチの拡大横断面図である。
【図４】割型ポンチの部分省略斜視図である。
【図５】同製造方法の展開例における成形前後の状態を示す断面図である。
【図６】同展開例における部分拡大図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同製造方法に用いる外輪素材および製造された等速自在継手外輪の断面図である。
【図８】同外輪を組み込んだ等速自在継手の断面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…外輪
１ａ…カップ部分
１ｂ…軸部分
１ｄ…センター穴
５…トラック溝
７…内径面
１１…組合せポンチ
１２…外径しごきダイス
１３…軸部分成形ダイス
１４…割型ポンチ
１４ａ…球面成形部
１４ｂ…トラック溝成形部
１８…センターポンチ
２１…センター穴成形ポンチ
２２…共通プレート
Ｗ…外輪素材
Ｗａ…カップ部分
Ｗｂ…軸部分
【発明の属する技術分野】
この発明は、バーフィールド型等の等速自在継手における外輪の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
等速自在継手として図８に示すものが従来から知られている。この等速自在継手は、外輪１と内輪２のトラック溝５，６間にトルク伝達ボール３を組み込み、トルク伝達ボール３をケージ４で保持したものである。外輪１は、カップ部分１ａと、このカップ部分１ａの底部から軸方向に延びる軸部分１ｂとを有し、カップ部分１ａは内周面７が球面状に形成されて、内周面７の円周方向複数箇所に、上記トラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされており、溝本数は例えば６本または８本とされる。カップ部分１ａの開口縁には入口チャンファ９が形成される。内輪２は、球面状の外周面８に、外輪１の各トラック溝５と対向して上記トラック溝６が形成されており、軸１０の外周に取付けられる。ケージ４は、外輪１の内周面７と内輪２の外周面とで接触案内される球面８ａを内外に有する。
外輪１のトラック溝５の円弧中心Ｏ1 と内輪２のトラック溝６の円弧中心Ｏ2 は、ジョイント角度中心Ｏ0 に対して左右に等距離オフセットされ、外輪１と内輪２が作動角をとったときに、その作動角の２等分位置にトルク伝達ボール３が保持されるようにしている。
【０００３】
このような等速自在継手において、外輪１を製造するに際し、切削による加工法を採用すると、製造に時間がかかり、歩留りも低下する。このため従来より、外輪１を鍛造により成形する製造方法が提案されている。この鍛造は、円柱状の素材から、複数段階の鍛造過程を経て外輪１に仕上げるものとされる。その最終の鍛造過程では、図９に示すように、組合せポンチ８１と外径しごきダイス８２とを用いて外輪素材Ｗを冷間鍛造する。同図の右半分は成形前の状態を、左半分は成形後の状態をそれぞれ示す。
【０００４】
組合せポンチ８１は、各トラック溝５の成形部８３ａを有する複数の割型ポンチ８３を円形に配列したものである。外輪素材Ｗは前鍛造されたものであり、カップ部分Ｗａと、このカップ部分Ｗａの底部から軸方向に延びる軸部分Ｗｂとを有し、カップ部分Ｗａの内周面に複数のトラック溝５が形成されている。外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａは、開口端に向けて広がりを持つ形状とされている。
この外輪素材Ｗの内側に組合せポンチ８１を挿入し、トラック溝５に各割型ポンチ８３のトラック溝成形部８３ａを入れた状態で、外径しごきダイス８２に外輪素材Ｗを押し込む。これにより、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａを絞り込んで、トラック溝５の内面をトラック溝成形部８３ａに押し付け、外輪１のトラック溝５および球面状の内周面７を鍛造仕上げする。この後の脱型は、組合せポンチ８１を用いているため、外輪内周面７が球面状であっても、割型ポンチ８３の配列が縮径することより抜き出すことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして外輪１を冷間鍛造で製造することができるが、上記の方法では次の各課題がある。
・カップ部Ｗａを成形する成形力、つまり成形による反力により、外輪素材Ｗの組合せポンチ８１からの型離れや、成形精度を低下させる材料流れが発生する。同図において、曲線ｐは型離れを生じた素材表面を示す。
・この型離れ量を一定に拘束する機能がなく、型離れ量のばらつきが生じる。
・この型離れ量のばらつきは、カップ部分Ｗａの内部形成精度のばらつきとして現れる。
・また材料流れの増大により、カップ部分Ｗａの球面状の内周面およびトラック溝５の精度の悪化が発生する。例えば、部分ｑで内部形状の崩れが発生する。
・このカップ部分Ｗａの成形精度のばらつきにより、削り取代の増大、完成品精度の低下を招く。
【０００６】
この発明の目的は、型離れが防止できて、カップ部分の内部の寸法ばらつきが抑制され、成形精度の向上が図れる生産性の良い等速自在継手外輪の製造方法を提供することである。
この発明の他の目的は、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度が共に優れた外輪が鍛造できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、カップ部分内部の精度向上のための動作によってセンター穴の成形が同時に行えるようにし、生産性をより向上させることである。
この発明のさらに他の目的は、軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することである。
この発明のさらに他の目的は、センター穴の軸方向位置の精度が高精度に確保されるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の等速自在継手外輪の製造方法は、カップ部分と、このカップ部分の底部から軸方向に延びる軸部分とを有し、上記カップ部分は球面状の内周面に、軸方向に延びる、溝底断面が曲線状の複数のトラック溝が形成された等速自在継手外輪を製造する方法である。
この製造方法は、上記各トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、組合せポンチを外径しごきダイスに対して相対的にさらに挿入方向に移動させることで、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付ける。このとき、軸部分成形ダイスは、組合せポンチの前記相対的な挿入方向への移動によって外輪素材と共に押し下げられ、押し付け力付与手段によって外輪素材に対し押し付け力を作用させながら下降するようにすることを特徴とする。
この方法によると、外輪素材に組合せポンチを挿入し、外径しごきダイスにより外輪素材を絞り込んだときに、組合せポンチのトラック溝成形部が押し付けられ、外輪素材のトラック溝が仕上がり形状に成形される。このとき、軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けることにより、外輪素材の軸部分が成形されると共に、外輪素材が組合せポンチから浮き上がらないように、外輪素材に背圧が与えられる。そのため、外輪素材の成形中の型離れが抑制される。このように型離れが抑制されることにより、外輪素材のカップ部分の内部の寸法ばらつきが抑制され、精度向上が実現される。上記の背圧付与による精度向上は、軸部分成形ダイスに代えて、別の背圧付与用の部材を外輪素材に外径しごきダイスと同方向に押し付けることによっても得られるが、この発明では、軸部分成形ダイスで背圧付与を行うようにしたため、背圧付与と同時に軸部分が成形できて、生産性が良い。
【０００８】
この発明方法において、上記割型ポンチが、各々球面成形部およびこの球面成形部よりも突出したトラック溝成形部を有するものであり、上記外径しごきダイスで外径を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付ける過程で、外輪素材の内面に割型ポンチの球面成形部を押し付けるようにしても良い。
この方法の場合、トラック溝の成形と同時に、外輪素材の内周面が、割型ポンチの球面成形部の押し付けによって球面状に成形される。このようにトラック溝と球面状の内周面との成形を同時に行う場合においても、軸部分成形ダイスで背圧を与えることよる型離れの抑制が効果的に行える。したがって、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度の良い外輪が鍛造できる。
【０００９】
この発明方法において、上記軸部分の端面にセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付けても良い。
このように、センター穴成形用のポンチを軸部分成形ダイスと同時に押し付けるようにすると、外輪素材のカップ部分内部の精度向上のための背圧付与と、センター穴の成形とが同時に行え、より生産生に優れる。
【００１０】
上記センター穴の成形ポンチは、上記軸部分成形ダイスの内径面部に僅かな隙間を持ってガイドされるようにしても良い。
このようにセンター穴の成形ポンチを軸部分成形ダイスの内径面部でガイドすることにより、外輪素材の軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することができる。
【００１１】
また、上記センター穴の成形ポンチと、上記軸部分成形ダイスとを共通プレートで連結することにより、これらポンチおよびダイスの軸方向位置を拘束しても良い。
このようにセンター穴の成形ポンチと軸部分成形ダイスとを連結して軸方向位置を拘束することにより、成形されるセンター穴の軸方向のばらつきが抑えられ、センター穴の軸方向の位置精度が高精度に確保される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。この製造方法は、図７（Ａ）に示す外輪素材Ｗを、同図（Ｂ）に示す等速自在継手外輪１に鍛造する方法であり、製造された外輪１は図８と共に前述した等速自在継手に用いられる。外輪１および外輪素材Ｗは、前述したものであるが、明確化のため改めて説明する。
外輪１は、カップ部分１ａと、このカップ部分１ａの底部から軸方向に延びる軸部分１ｂとを有し、カップ部分１ａは内周面７が球面状に形成されて、内周面７の円周方向複数箇所に、トラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされており、溝本数は例えば６本または８本とされる。カップ部分１ａの開口縁には入口チャンファ１０が形成される。なおセンター穴１ｄは、後に説明する展開例の場合に成形される。
外輪素材Ｗは、円柱状素材から前鍛造により製造された中間素材であり、カップ部分Ｗａと、このカップ部分Ｗａの底部から軸方向に延びる軸部分Ｗｂとを有し、カップ部分Ｗａの内周面に複数のトラック溝５が形成されている。カップ部分Ｗａは、開口端に向けて広がりを持つ形状とされている。
【００１３】
図１はこの製造方法に用いる鍛造装置における成形前の状態を示し、図２はその成形完了時の状態を示す。この鍛造装置は、組合せポンチ１１と、外径しごきダイス１２と、軸部分成形ダイス１３とを備える。組合せポンチ１１は、外輪１のトラック溝５毎に設けられた複数の割型ポンチ１４を円形に配列し、先端ポンチ１８を設けたものである。
【００１４】
各割型ポンチ１４は、図４に拡大して示すように、球面成形部１４ａおよびこの球面成形部１４ａよりも突出したトラック溝成形部１４ｂを有する。球面成形部１４ａは外輪１の球面状の内周面を成形する型となる部分であり、トラック溝成形部１４ｂはトラック溝５を成形する型となる部分である。割型ポンチ１４は、この他に外輪１の入口チャンファ１０を成形するチャンファ成形部１４ｃを有している。
【００１５】
図１に示すように、組合せポンチ１１は、プレススライド１５に、外周面がテーパ状のテーパベース１６と、その外周に位置するテーパ状の保持筒１７とを固定し、テーパベース１６と保持筒１７との間に、各割型ポンチ１４を円形に並べて介在させてある。テーパベース１６は、図３に示すように、隣合う割型ポンチ１４間に介在する複数の突条１６ａを有し、この突条１６ａを介して各割型ポンチ１４間の間隔が保持されている。各割型ポンチ１４は、テーパベース１６と保持筒１７（図１）とで案内されてそのテーパ方向に沿って進退自在であり、この進退によって割型ポンチ１４の円形配列の直径が拡縮する。
【００１６】
先端ポンチ１８は、外輪１のカップ部分１ａの底面部を成形する型となるものであり、各割型ポンチ１４にわたってその先端面に被さる。先端ポンチ１８は、裏面の中央に軸部１８ａが設けられ、テーパベース１６の軸心部に形成された貫通穴１９に進退自在に挿通されている。先端ポンチ１８は、軸部１８ａの外周に設けられたばね部材２０によって、スライドベース１６の基端側へ付勢されている。
【００１７】
外径しごきダイス１２は、外輪１のカップ部分１ａの外径を目標径にしごき加工するダイスであり、内周面が成形型面となる断面円形の型面形成穴１２ａを有している。型面形成穴１２ａは入口部がテーパ状に広がる形状とされている。
【００１８】
軸部分成形ダイス１３は、外輪素材Ｗの軸部分Ｗｂを成形するダイスであり、外径しごきダイス１２に対して組合せポンチ１１と反対側に配置されている。軸部分成形ダイス１３は、上記軸部分Ｗｂの成形として、外径のしごき加工を行うものとされている。この外径しごき加工は、軸部挿入穴１３ａの軸方向の中間に設けられた成形部１３ｃにより、軸部分Ｗｂの先端部をしごき加工するものとされる。軸部分成形ダイス１３の開口縁となる先端面は、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗｂの外底面となる平坦な基準面ｆに当接する基準面１３ｂとなる。軸部分成形ダイス１３は、外径しごきダイス１２への近づき状態で、一部が外径しごきダイス１２の内部に進入するものとしてある。
【００１９】
つぎに、成形過程を説明する。前鍛造された外輪素材Ｗを、図１のように外径しごきダイス１２に一部が入る状態に準備する。このとき、軸部分成形ダイス１３は外径しごきダイス１２に近づいた位置にあり、外輪素材Ｗは軸部分Ｗｂが軸部分成形ダイス１３に嵌まり込んで支持される。この状態で、スライドベース１５を外径しごきダイス１２に対して相対的に下降させることにより、組合せポンチ１１を外輪素材Ｗの内側に挿入する。上記の準備時に外輪素材Ｗを所定の位相角となるように配置しておくことにり、組合せポンチ１１の各割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂは、外輪素材Ｗの各トラック溝５に入る。
【００２０】
この状態で、スライドベース１５をさらに下降させ、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａを外径しごきダイス１２に押し込む。これにより、図２のように外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａが、外径しごきダイス１２により絞り込まれ、カップ部分Ｗａの外径が目標径にしごき加工されると共に、外輪素材Ｗの各トラック溝５の内面およびカップ部分Ｗａの内周面が、割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂおよび球面成形部１４ａで押し付けられ、成形される。カップ部分Ｗａの入口チャンファ１０もこのときに組合せポンチ１１の押し付けによって成形される。
【００２１】
この間、軸部分成形ダイス１３は、組合せポンチ１１によって外輪素材Ｗと共に押し下げられるが、軸部分成形ダイス１３は外輪素材Ｗに対する一定の背圧を維持しながら下降するようにする。つまり組合せポンチ１１に対して相対的に、外径しごきダイス１２と同方向に、外輪素材Ｗに押し付け力を作用させながら、軸部分成形ダイス１３が下降するようにする。この押し付けは、ダンパ、ばね部材、または流体圧シリンダ装置等の押し付け力付与手段（図示せず）によって与えられる。
【００２２】
このように外輪素材Ｗに背圧を与えることにより、外輪素材Ｗの軸部分Ｗｂの先端外径部Ｗｂａが軸部分成形ダイス１３で所定寸法にしごき加工される。
この背圧は、外輪素材Ｗのカップ部分Ｗａの底面から組合せポンチ１１が浮き上がらないように外輪素材Ｗを押える力となり、カップ部分Ｗａの精度悪化の要因である型離れや、過大な材料流れが抑制される。そのため、カップ部分Ｗａの内部の寸法ばらつきが抑制され、精度向上が実現できる。
この背圧の付与は、軸部分成形ダイス１３で行うようにしたため、背圧付与と同時に軸部分Ｗｂの成形が行えて、生産性が良い。
【００２３】
成形後の組合せポンチ１１の抜き出しは、次のように行われる。成形完了後、プレススライド１５を上昇させると、このプレススライド１５と共にテーパベース１６および保持筒１７が上昇し、その上昇によって割型ポンチ１４の配列径が縮径する。このため、外輪素材Ｗのトラック溝５から割型ポンチ１４のトラック溝成形部１４ｂが外れ、成形後の球面状となったカップ部分Ｗａから組合せポンチ１１が引き抜かれる。
【００２４】
図５，図６は、上記実施形態にかかる製造方法の展開例を示す。この製造方法は、図１〜図４に示す製造方法に対して、次の事項を加えた方法である。この方法では、外輪１の軸部分１ｂの端面にセンター穴１ｄ（図７（Ｂ））を成形するポンチ２１を、軸部分成形ダイス１３と同時に外輪素材Ｗに押し付けるようにする。センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３の内径面部ａに僅かな隙間を持ってガイドされるように設ける。上記内径面部１３ａは、軸部分成形ダイス１３の成形部１３ｃよりも若干小径となった部分である。センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３と共通プレート２２により連結することにより、これらセンター穴成形ポンチ２１および軸部分成形ダイス１３の軸方向位置を互いに拘束する。共通プレート２２は、軸部分成形ダイス１３の下面、および軸部分成形ダイス１３の下端面に係合するものとされ、ダンパ、ばね部材、または流体圧シリンダ装置等の押し付け力付与手段（図示せず）によって、組合せポンチ１１に対して相対的に外径しごきダイス１２と同じ方向の押し付け力が与えられるようにしてある。
【００２５】
この方法の場合、組合せポンチ１１の押し込みによってカップ部分Ｗａの外径しごき加工を行うときに、軸部分成形ダイス１３とセンター穴成形ポンチ２１とを同時に外輪素材Ｗに押し当て、外輪素材Ｗの移動を拘束すると共に、センター穴Ｗｄを成形する。背圧は、共通プレート２２によって、軸部分成形ダイス１３とセンター穴成形ポンチ２１とに同時に与える。これにより、型離れの防止によるカップ部分Ｗａの内部精度の向上と、センター穴Ｗｄの成形が同時に実現される。
【００２６】
センター穴成形ポンチ２１は、軸部分成形ダイス１３の内径面部１３ａに僅かな隙間を持ってガイドされ、また軸部分成形ダイス１３を外輪素材Ｗに押し付けるときに、外輪素材Ｗの軸端外径部ｂが軸部分成形ダイス１３の成形部１３ｃでしごき加工される。そのため、外輪素材Ｗと同心に心出しされた軸部分成形ダイス１３の内径面部１３ａにガイドされてセンター穴成形ポンチ２１が外輪素材Ｗの軸端面にセンター穴Ｗｄを成形することになる。よって、センター穴１ｄの外輪素材Ｗの軸部部分外径に対する同心度が、高精度に確保される。
【００２７】
また、センター穴１ｄの成形時には、センター穴成形ポンチ２１と軸部分成形ダイス１３の軸方向位置が一定となるように、共通プレート２２により軸方向の位置を拘束してこれらの部材２１，１３が組み合わされる。この組み合わせ構造のため、センター穴成形ポンチ２１と軸部分成形ダイス１３の基準面１３ｂの相対位置は一定となる。この背圧付与方式によるセンター穴１ｄの形成は、常に外輪素材Ｗの基準面ｆを基準にして成形が行われる。このため、成形されたセンター穴１ｄの素材基準面ｆに対する軸方向位置精度、つまり寸法ｇの精度が、高精度に確保される。
【００２８】
【発明の効果】
この発明の等速自在継手外輪の製造方法は、トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、組合せポンチを外径しごきダイスに対して相対的にさらに挿入方向に移動させることで、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けるようにし、このとき、軸部分成形ダイスは、組合せポンチの前記相対的な挿入方向への移動によって外輪素材と共に押し下げられ、押し付け力付与手段によって外輪素材に対し押し付け力を作用させながら下降するようにするため、型離れが防止できて、カップ部分の内部、特にトラック溝の寸法ばらつきが抑制され、カップ部分の内部の成形精度が向上する。しかも、この精度向上のための動作が、軸部分の成形と同時に行え、生産性が良い。
上記割型ポンチが、各々球面成形部およびこの球面成形部よりも突出したトラック溝成形部を有するものであり、上記外径しごきダイスで外径を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付ける過程で、外輪素材の内面に割型ポンチの球面成形部を押し付ける場合は、カップ部分の球面状の内周面およびトラック溝の精度が共に優れた外輪が鍛造できる。
上記軸部分の端面のセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付ける場合は、カップ部分内部の精度向上のための背圧付与と、センター穴の成形とが同時に行え、より生産性に優れる。
上記センター穴の成形ポンチが、上記軸部分成形ダイスの内径に僅かな隙間を持ってガイドされるようにした場合は、軸部分に対するセンター穴の同心度を高精度に確保することができる。
センター穴の成形ポンチと、軸部分成形ダイスとを共通プレートにより連結して互いの軸方向位置を拘束した場合は、成形されるセンター穴の軸方向のばらつきが抑えられ、センター穴の軸方向の位置精度が高精度に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる等速自在継手外輪の製造方法の成形前状態を示す断面図である。
【図２】同製造方法の成形後の状態を示す断面図である。
【図３】組合せポンチの拡大横断面図である。
【図４】割型ポンチの部分省略斜視図である。
【図５】同製造方法の展開例における成形前後の状態を示す断面図である。
【図６】同展開例における部分拡大図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ同製造方法に用いる外輪素材および製造された等速自在継手外輪の断面図である。
【図８】同外輪を組み込んだ等速自在継手の断面図である。
【図９】従来例の断面図である。
【符号の説明】
１…外輪
１ａ…カップ部分
１ｂ…軸部分
１ｄ…センター穴
５…トラック溝
７…内径面
１１…組合せポンチ
１２…外径しごきダイス
１３…軸部分成形ダイス
１４…割型ポンチ
１４ａ…球面成形部
１４ｂ…トラック溝成形部
１８…センターポンチ
２１…センター穴成形ポンチ
２２…共通プレート
Ｗ…外輪素材
Ｗａ…カップ部分
Ｗｂ…軸部分
Claims (5)
- カップ部分と、このカップ部分の底部から軸方向に延びる軸部分とを有し、上記カップ部分は球面状の内周面に、軸方向に延びる、溝底断面が曲線状の複数のトラック溝が形成された等速自在継手外輪を製造する製造方法であって、
上記各トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、組合せポンチを外径しごきダイスに対して相対的にさらに挿入方向に移動させることで、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けるようにし、このとき、軸部分成形ダイスは、組合せポンチの前記相対的な挿入方向への移動によって外輪素材と共に押し下げられ、押し付け力付与手段によって外輪素材に対し押し付け力を作用させながら下降するようにしたことを特徴とする等速自在継手外輪の製造方法。 - 上記割型ポンチが、各々球面成形部およびこの球面成形部よりも突出したトラック溝成形部を有するものであり、上記外径しごきダイスで外径を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付ける過程で、外輪素材の内面に割型ポンチの球面成形部を押し付ける請求項１に記載の等速自在継手外輪の製造方法。
- 上記軸部分の端面にセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付ける請求項１または請求項２に記載の等速自在継手外輪の製造方法。
- 上記センター穴を成形するポンチが、上記軸部分成形ダイスの内径面部に僅かな隙間を持ってガイドされる請求項３に記載の等速自在継手外輪の製造方法。
- カップ部分と、このカップ部分の底部から軸方向に延びる軸部分とを有し、上記カップ部分は球面状の内周面に、軸方向に延びる、溝底断面が曲線状の複数のトラック溝が形成された等速自在継手外輪を製造する製造方法であって、
上記各トラック溝の成形部を有する複数の割型ポンチを円形に配列した組合せポンチを、開口端に向けて広がりを持つカップ状の外輪素材の内側に挿入し、外輪素材の内周面にある複数のトラック溝に各割型ポンチのトラック溝成形部を入れた状態で、外径しごきダイスにより上記外輪素材を絞り込んで外輪素材のトラック溝の内面を上記トラック溝成形部に押し付けると共に、上記軸部分の成形部を有する軸部分成形ダイスを外径しごきダイスと同方向に押し付けるようにし、上記軸部分の端面にセンター穴を成形するポンチを、上記軸部分成形ダイスと同時に外輪素材に押し付け、上記センター穴を成形するポンチと、上記軸部分成形ダイスとを、互いの軸方向位置が拘束されるように共通プレートにより連結した等速自在継手外輪の製造方法。
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