JP4100602B2 - トリポード粗形材の冷間閉塞鍛造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、等速自在継手特にトリポード型等速自在継手のサブアセンブリ体であるトリポード組立体を構成するトリポードの中間体であるトリポード粗形材を鍛造成形する冷間閉塞鍛造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトリポード組立体は、図８に符号１にて示すように、軸孔（スプライン付き）２ａを有する軸本体２の周りに放射状に３本のトラニオン軸３（１本は省略）を備えたトリポード４と、このトリポード４の各トラニオン軸３に軸受５を介して嵌装されたローラ６と、前記軸受５をトラニオン軸３に対して抜止めする環状のリテーナ７とからなっている。このようなトリポード組立体１において、上記リテーナ７は、従来一般には、トラニオン軸３の先端部に形成した環状溝８に装着したスナップリング９により抜止めされる構造となっていた。
なお、トリポード組立体１は、その３つのローラ６を、図示を略すチューリップの保持溝に嵌合させることにより、該チューリップと共に等速自在継手を構成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来、上記トリポード４は、冷間閉塞鍛造によりトリポード粗形材をを成形した後、軸孔２ａに対応する部分の穴抜きを行い、しかる後、この軸孔２ａ、軸受５の嵌合面となるトラニオン軸３の外周面、スナップリング９を装着するための環状溝（スナップリング溝）８およびトラニオン軸３の端面を機械加工することにより製造されていた。ここで、トラニオン軸３の端面加工を必要とする理由は、閉塞鍛造型を完全密閉にすると、型にかかる面圧が過大となって型破損を招く危険があり、これを避けるべくインプレッションのトラニオン軸成形部の長さを必要以上に長く設定しているためである。
すなわち、従来は、トリポード４の完成までにかなり多くの機械加工を必要とし、特にスナップリング溝８を形成するための溝加工に多くの時間を要し、機械加工を削減して生産性を高めることを目的とした冷間閉塞鍛造のせっかくの利点が失われてしまう、という問題があった。また、リテーナ７として必要とする板厚がわずかであるのに対し、スナップリング溝８を含めてトラニオン軸３の先端側に必要とする長さＬはかなりの大きさとなり、結果としてトラニオン軸３の全長が長くなって、完成品としての等速自在継手が大型化する、という問題もあった。
なお、例えば、特開２００1−３３００４７号公報に記載の等速自在継手においては、トラニオン軸の先端にリテーナをボルトで止めるようにしているが、この場合でも、トラニオン軸の端面加工が依然として残ることに加え、新たにねじ穴の加工が必要になり、機械加工の削減にはほとんど寄与しない。
【０００４】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、軸受を抜止めするリテーナの、トリポードに対する取付構造を変更することにより機械加工を削減すると共に、トラニオン軸の短縮を図り、もって生産性の向上と等速自在継手の小型化に寄与するトリポード組立体を構成するトリポードの中間体であるトリポード粗形材を円滑に鍛造成形できる閉塞鍛造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明に係るトリポード粗形材の冷間閉塞鍛造方法は、閉塞鍛造型のインプレッションの先端に縮小断面の逃げ部を連設し、鍛造中、材料を前記逃げ部に流入させて、トラニオン軸相当部の先端にかしめ用ボス部を一体に成形することを特徴とする。
このように行うトリポード粗形材の冷間閉塞鍛造方法においては、インプレッションの先端に連設した逃げ部内に材料が逃げるので、型にかかる面圧はそれほど上昇せず、したがって型破損を招くことはない。
本発明の方法においては、材料を、インプレッションの先端にフィルアップさせながら逃げ部内に流入させるようにしてもよく、この場合は、端面の精度が十分となるので、該端面を鍛造肌のまま、リテーナの接合面として用いることが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基いて説明する。
図１は、本発明の成形対象であるトリポードを含むトリポード組立体（サブアセンブリ体）１０を示したものである。なお、本トリポード組立体１０の全体構造は前記図８に示した従来のものと同じであるので、ここでは、図８に示した部分と同一部分に同一符号を付し、重複する説明は省略することとする。本実施の形態の特徴とするところは、後述（図４）のトリポード粗形材１５を冷間閉塞鍛造する際、そのトラニオン軸相当部１６の先端に小径のボス部１７を一体成形し、前記軸受５を抜止めするためのリテーナ１１を、このボス部１７のかしめによりトラニオン軸３の端面３ａに接合固定した点にある。
【０００８】
サブアセンブリ前のトリポード４は、図２に示すように、各トラニオン軸３の先端に前記小径のボス部１７を同軸に有している。このトリポード４は、内径スプライン２ｂを有する軸孔２ａおよび軸受５の嵌合面となるトラニオン軸３の外周面以外は、前記トリポード粗形材１５の鍛造肌がそのまま残された状態となっており、したがって、前記トラニオン軸３の端面３ａおよびかしめ前のボス部１７の外面は、鍛造肌のままとなっている。
一方、リテーナ１１は、平板リング状の単純形状となっており、軸受５の外径よりわずか小さな外径を有しかつ前記ボス部１７の外径よりわずか大きな内径を有するようにその大きさが設定されている。
なお、軸受５は、ここでは、ころ５ａの両端部を保持器５ｂに支承させてなる保持器付きころからなっているが、本発明で用いる軸受５の種類は任意であり、例えば内輪と外輪との間にころを配した、いわゆる針状ころ軸受を用いることができ、この場合は、前記外輪の外周面を所定の曲率の湾曲面とすることで、該外輪を前記ローラ６の代替とすることができる。
【０００９】
上記トリポード組立体１０を組立てるには、図３に示すように、トリポード４（図２）のトラニオン軸３に軸受５とローラ６とを嵌合してサブアセンブリした後、これを図示を略す自動かしめ機に投入し、先ずトラニオン軸３の先端のボス部１７に、別途用意したリテーナ１１を嵌合し（▲１▼）、続いて、自動かしめ機を起動させる。すると、自動かしめ機内の図示を略すヘッドが前進して、ボス部１７が軸方向へ押し潰され、これによりリテーナ１１が、トラニオン軸３の端面にかしめ部１２により接合固定される（▲２▼）。
【００１０】
このように構成したトリポード組立体１０においては、従来必要としていたスナップリング９（図８）が不要になり、したがって、トラニオン軸３に対する環状溝８（図８）の機械加工も不要になっている。また、トラニオン軸３の端面３ａおよびかしめ前のボス部１７の外面は、鍛造肌のまま用いるので、従来必要であったトラニオン軸３に対する端面加工（機械加工）も不要となっている。すなわち、本実施の形態においては、トリポード４のトラニオン軸３に対する溝加工および端面加工が一切不要になっており、これらの機械加工が不要になる分、トリポード４の生産性は著しく向上するようになっている。
また、上記リテーナ１１のおもて側には、前記ボス部１７が押し潰されて形成されたかしめ部１２が扁平状に存在するだけであるので、リテーナ１１およびかしめ部１２を含めたトラニオン軸３の全長は従来よりも大幅に削減されている。すなわち、トラニオン軸３の全長が削減される分、トリポード組立体１０は小型となり、結果として、トリポード組立体１０とチューリップ（図示略）とを合せた等速自在継手も小型となる。
【００１１】
ここで、上記トリポード粗形材１５は、後述の閉塞鍛造型（図５、６）による冷間閉塞鍛造により成形されたもので、図４に示すように、前記軸本体２に相当する軸本体相当部１８の周りに前記トラニオン軸相当部１６を放射状に３本備えた形状となっている。軸本体相当部１８の上下端面には、前記閉塞鍛造型を構成するポンチ２２（図５，６）の押込み跡としての凹穴１９、１９が形成されており、この凹穴１９の底には所定の厚さの残肉部１８ａが存在している。
トリポード４を製造するには、上記トリポード粗形材１５の軸本体相当部１８に残存する残肉部１８ａを抜き型により打抜いた後、これに必要な機械加工を施すようにする。この場合の機械加工の範囲は、前記したように内径スプライン２ｂを有する軸孔２ａおよび軸受５の嵌合面となるトラニオン軸３の外周面だけとなる。
【００１２】
上記トリポード粗形材１５を冷間閉塞鍛造する閉塞鍛造型は、図５および６に示す構造となっている。両図において、２０は上下一対のダイ、２１は、各ダイ２０を嵌合保持する上下一対の補強リング、２２は、各ダイ２０の透孔２０ａ内に摺動可能に嵌入された上下一対のポンチ（組立ポンチ）である。補強リング２１を含む上下一対のダイ２０と上下一対のポンチ２２とは、複動プレス装置に組込まれ、それぞれ専用の駆動機構により昇降駆動されるようになっている。そして、補強リング２１を含む上下一対のダイ２０は、鍛造時には所定の型締力Ｆで型閉じされ、この型閉じ状態で、両者の間には前記トリポード４の外形状に倣うインプレッション２３が画成される。一方、上下一対のポンチ２２は、鍛造時には、対応するダイ２０の透孔２０ａ内を相互に接近する方向へ駆動され、予め両者の間に供給された素材Ｗを前記インプレッション２３内に押込むように作動する。
なお、組立ポンチ２２は、中実のインナポンチ２２ａとこのインナポンチ２２ａを囲む筒状のアウタポンチ２２ｂとからなっており、インナポンチ２２ａは、常時はアウタポンチ２２ｂの先端から所定の長さだけ突出する状態に位置決めされている。また、上下一対の補強リング２１の相互間には、型開閉時の案内となりかつ上下一対のダイ２０を正確に位置決めするためのガイド孔（ブッシュ）２４とガイドピン２５とが設けられている。
【００１３】
しかして、上記上下一対のダイ２０の相互間に画成されたインプレッション２３のトラニオン軸成形部２３ａの先端には、縮小断面の逃げ部２６が連設されている。この逃げ部２６は、前記トラニオン軸相当部１６（図４）の先端のボス部１７を一体成形するためのもので、ここでは、ボス部１７として必要な体積よりも大きくなるようにその内容積が設定されている。
【００１４】
以下、上記閉塞鍛造型による冷間閉塞鍛造方法を、図７も参照して説明する。
冷間閉塞鍛造に際しては、先ず、専用の駆動機構の作動により、図５に示すように補強リング２１を含む上下一対のダイ２０を所定の型締力Ｆで型閉じした状態とし、その後、上側のダイ２０の透孔２０ａ内に一定寸法の素材（ブランク）Ｗを装入し、これを、下側のダイ２０の透孔２０ａ内に予め嵌入されていた下側のポンチ２２に支承させる。次に、図示を略す昇降機構の作動により上側のポンチ２２を下降させ、その先端が前記素材Ｗの上端に当接する上側のダイ２０の透孔２０ａ内に嵌入させ、その後、専用の駆動機構の作動により上下一対のポンチ２２を相互に接近する方向へ駆動する。
【００１５】
すると、素材Ｗが上下一対のポンチ２２により据込まれ、図７○１に示すように、その材料Ｗ´がインプレッション２３のトラニオン軸成形部２３ａ内に流入し、続いて、図７○２に示すように材料Ｗ´の先端部がインプレッション２３の先端に到達する。このインプレッション２３の先端に到達した材料Ｗ´は、その一部がトラニオン軸成形部２３ａの先端の隅角部Ｐ１へ向かう共に、残りが逃げ部２６内へ向かう。そして遂には、図７○３に示すように、材料Ｗ´の先端が逃げ部２６の底面に当接するまで流入し、この段階で、図６に示すようプレスは下死点となり、各トラニオン相当部１６の先端にボス部１７を備えたトリポード粗形材１５が完成する。
【００１６】
上記冷間閉塞鍛造に際しては、図７▲２▼に示したように、インプレッション２３の先端に到達した材料Ｗ´が、トラニオン軸成形部２３ａの隅角部Ｐ１と逃げ部２６とへ向けて分流するので、面圧がそれほど上昇せず、これにより型破損が未然に防止される。また、逃げ部２６の内容積がボス部１７として必要な体積よりも大きく設定されているので、鍛造の最終段階では、図７▲３▼に示すように、逃げ部２６内に材料Ｗ´がフィルアップせず、その隅角部Ｐ２に空隙が存在する状態となり、したがって、この最終段階でも面圧はそれほど上昇せず、型破損が未然に防止される。
一方、隅角部Ｐ１も含めてトラニオン軸成形部２３ａ内には材料Ｗ´が十分にフィルアップすることから、得られたトリポード粗形材１５におけるトラニオン軸相当部１６の端面１６ａ（図４）の形状精度も十分となり、これにより、該端面１６ａを鍛造肌のまま前記リテーナ１１の接合面（トラニオン軸３の端面３ａ）として用いても全く問題は生じない。
【００１７】
なお、上記実施の形態においては、トリポード粗形材１５の端面１６ａを、リテーナ１１の接合面として用いるようにしたが、本発明は、リテーナ１１の接合面を機械加工により仕上げるようにしてもよいものである。この場合は、インプレッション２３のトラニオン軸成形部２３ａの隅角部Ｐ１まで材料をフィルアップさせる必要がないので、面圧の上昇はより押えられ、型破損はより確実に防止される。ただし、機械加工による取代分だけ、トラニオン軸成形部２３ａを延長する必要があるので、完成品としてのトリポード４におけるトラニオン軸３は、上記実施の形態の場合よりも若干長くなる。
【００１８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るトリポード粗形材の冷間閉塞鍛造によれば、インプレッションの先端に連設した逃げ部内に材料が逃げるので、型にかかる面圧はそれほど上昇せず、したがって型破損を招くことはない。そして、インプレッションの先端にフィルアップさせながら逃げ部内に材料を流入させるようにした場合は、トラニオン軸の端面の精度が十分となるので、該端面を鍛造肌のままリテーナ接合面として用いることが可能になり、トリポード組立体のコスト低減に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の成形対象であるトリポードを含むトリポード組立体の全体的構造を、一部断面として示す平面図である。
【図２】 本トリポード組立体を構成するトリポードの構造を示す断面図である。
【図３】 本トリポード組立体の組立手順を順を追って示す断面図である。
【図４】 本トリポード組立体を構成するトリポードとして用いるトリポード粗形材の形状を示す断面図である。
【図５】 トリポード粗形材を冷間閉塞鍛造するための閉塞鍛造型の構造と使用初期態様とを示す断面図である。
【図６】 トリポード粗形材を冷間閉塞鍛造するための閉塞鍛造型の構造と使用末期態様とを示す断面図である。
【図７】 冷間閉塞鍛造中における材料の挙動を順を追って示す断面図である。
【図８】 従来のトリポード組立体の全体的構造を、一部断面として示す平面図である。
【符号の説明】
３ トリポードのトラニオン軸
４ トリポード
５ 軸受
６ ローラ
１０ トリポード組立体
１１ リテーナ
１２ かしめ部
１５ トリポード粗形材
１６ トラニオン軸相当部
１７ ボス部
２０ ダイ
２２ ポンチ
２３ インプレッション
２６ 逃げ部

Claims (2)

1. 閉塞鍛造型のインプレッションの先端に縮小断面の逃げ部を連設し、鍛造中、前記逃げ部に材料を流入させて、トラニオン軸相当部の先端にかしめ用ボス部を一体に成形することを特徴とするトリポード粗形材の冷間閉塞鍛造方法。
2. 材料を、インプレッションの先端にフィルアップさせながら逃げ部内に流入させることを特徴とする請求項１に記載のトリポード粗形材の冷間閉塞鍛造方法。

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