JP4624332B2

JP4624332B2 - 球継ぎ手部材の製造方法

Info

Publication number: JP4624332B2
Application number: JP2006283509A
Authority: JP
Inventors: 眞之西尾; 真一西尾; 正之西尾; 達也西尾
Original assignee: 西尾精密株式会社
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2026-10-18
Also published as: CN101298876A; US20080118301A1; JP2008101665A; US20100000285A1

Description

本発明は、鍛造法によって製造される球継ぎ手部材と、その製造方法に関するものである。

球継ぎ手は、自動車の操向装置に多用されており、その要部は図５で示すように、球状の摺動部をもつ滑球部bと、その滑球部bの一部から放射方向へ突出させた連結軸aとからなる球継ぎ手部材Ａを、ケーシングＢの中に回動可能に収容した形態が一般的である。

球継ぎ手には、近年、資源の節約と軽量化のため、駄肉の除去が強く求められており、代表的な手法として、球継ぎ手部材Ａの滑球部bに、連結軸aの軸線上、かつ、反対側から、鍛造あるいは機械加工によって穿孔し、肉抜き孔ｃを設ける構造が知られている（特許文献１参照）。

しかし、球継ぎ手部材Ａに前記位置および方向から肉抜きする構造では、肉抜き孔ｃを大きくすると滑球部の摺動面が小さくなり、連結軸aの回動する角度に制約を受けるため大きさに制約があった。もっとも、肉抜き孔ｃの開口部からバイトを挿入して内面を球状に旋削し拡大させることも可能ではあるが、機械加工工程が増えるため製造コストを高騰させる要因となるので実用化が難しい。
特開２００５−３１６０５号公報

解決しようとする問題点は、球継ぎ手部材Ａを製造するに際し、在来の自動鍛造機を用い、機械加工によることなく、かつ、可及的に簡単な構造の金型を用いて内部を肉抜きして中空にする製造方法を得ることである。

本発明に係る球継ぎ手部材の製造方法は、外面に略球状の摺動面を設けた滑球部と、その滑球部から突出させた連結軸とを有し、それら滑球部の内部と連結軸の軸芯近傍とを肉抜きして中空とし、それら滑球部に設けた中空の空間と連結軸に設けた中空の空間とを互に連通させてなる球継ぎ手部材の製造方法において、軸孔を有する連結軸と略半球形の底部とを有する半成品を、該底部に対応する部分を略半球形に形成した第１受け型によって支承し、該連結軸の前記軸孔に該軸孔よりも径が大きい抜き型を押し込むことによって、前記軸孔の径を拡大させるとともに前記底部を略球形に成形し且つ該連結軸と該底部との境界部分に内側に突出する環状の余肉部を形成する第１工程と、前記底部に対応する部分を前記成形後の該底部よりも大きい径の半球形に形成した第２受け型と、該第２受け型に向けて進退する第１押し型とを用いて、前記連結軸の上端部外周を覆う天井部を形成するとともに該連結軸の上側部分の径を下側部分の径よりを小さくし且つ前記底部の径を拡大する第２工程と、前記底部に対応する部分を支承する略半球形部を有する第３受け型と、前記連結軸の下端部分から上側半球形を形成するための第２押し型とを用いて、内側に突出する環状の余肉部を有する略球形の滑球部を形成する第３工程とを含むことを特徴とする。

本発明に係る製造方法によれば、一端が閉じられた筒状の材料を鍛造して、底部近傍を拡大させる一方で、開口部近傍を縮径させて球継ぎ手部材をなす鍛造製品を製造するものであるから、鍛造工程の中で滑球部と連結軸部との肉抜きができ、肉抜きのための機械加工を要しない。また、肉抜きの空間が外面に現れず、外観を大きく変えることなく軽量化が可能である。さらに、滑球部と連結部との間に亘って肉抜きできるので、それらの連続する部分に駄肉が発生せず一層の軽量化が可能となるなどの利点がある。

また、成形に際し、素材を一端が開いた筒形に成形しておき、その開口を閉じる閉じ工程とによって中空の半成品を製造するので、内面の形状を成形するための金型を要しない上に、多くの工程を受け型と押し型とからなる、いわゆる、二つ割り型による成形が可能であるから、金型の簡略化が容易となる利点がある。

以下、図示の実施例を説明する。図１中、１０は自動車の一般的な操向装置である。操向装置１０には、操向ハンドル１１から操向輪たる前車輪１２に至る間に多数のリンク１４、１４が配置され、それら各リンク１４、１４の連結部に、球継手１５、１５が使用されている。球継手１５、１５の基本的な構成は、前記図５で示す従来例と大差はないが、本発明では滑球部の部分に肉抜きを設けた従来の球継ぎ手部材Ａに代えて、外部に開く肉抜き孔のない新規な球継ぎ手部材１６が用いられている。

新規な球継ぎ手部材１６は、図２で示すように、鋼線を切断して得られるペレット状の素材１７を塑性加工し、球状の摺動部をもつ滑球部１８と、その外周から放射方向へ突出させて設けた連結軸１９とを有する。滑球部１８と連結軸１９とは、同図中、二点鎖線で示すような、鍛造によって得られた鍛造製品２０へ、切削その他の機械加工や、転造その他の塑性加工を加えて製作されている。

前記連結軸１９には図３で示すように、密封用のブーツを取り付けるための取付け部１９ａと、前記リンク１４、１４へ結合するための雄ねじ部１９ｂとが設けられている。１９ｃは取付け部１９ａと雄ねじ部１９ｂとを区画するためのフランジであり、１９ｄは軸端の芯部に形成された六角レンチ用の係合孔である。なお、滑球部１８には、連結軸１９と反対側に位置して、塑性加工を効率よく行うため設けられた円形の平面４１ａと、金型内に材料を位置決めするための成形痕４１ｂとが残されている。

２１は鍛造製品２０の内面に形成された肉抜き空間である。肉抜き空間２１は滑球部１８の表面から全体的に大略同じ肉厚になるように、外面と略同一中心上に作られた球形空間２１ａと、連結軸１９の軸線と同軸に作られた円形の細長い空間２１ｂとが連通して一連に作られている。なお、前記球形空間２１ａの内側にある環状の余肉部２２は製造過程で生じるものであり、詳細は後述する。

以上のように、球継ぎ手部材１６は滑球部１８と連結軸１９との間に亘って大略外面形状に沿って肉抜きがされ、空間２１となっているから駄肉が最少となる。この例では、肉抜きしてない従来の製品が６５ｇであったものが、肉抜きの結果、４５ｇに軽量化された。また、前記肉抜きは、外面にくぼみを作ることなく行われ、外面形状が従来の肉抜きされていないものと、同様に保たれるから、従来品が持つ機能や動作が損なわれることがない。

次に、球継ぎ手部材１６の鍛造による製造方法を、図４によって説明する。同図中、上段は素材１７が鍛造製品２０へと変形され成形されていく６個の工程を示し、下段はそれら６個の工程で使用される金型の構造を簡略化して断面で示してある。

鍛造装置は、前述したペレット状をした素材１７を挟んで近接離隔可能に配置された、いわゆる、二つ割り形の金型を主に使用し、第６工程にのみ三つ割り形の金型を使用している。二つ割り形の金型は、よく知られるように、互いに進退する対向面に型面が刻設されたものであり、三つ割り形の金型は前記二つ割り形の金型の間に、第三の金型を介在させるものである。この例で、三つ割り形の金型における第三の金型は、半径方向に分離可能な数個の型部材からなっている。

素材１７は、図４（１）で示す第一工程において、互いに進退可能な押し型５１と受け型５２との２個一対の金型によって、一端が半球形の外面をもつ凸部２５ａと、他端に形成される円形の浅い窪みからなる凹部２５ｂとを持つ、全体として略弾丸形をした第１半成品２５に成形される。この形状は、次工程において、金型内における材料の流動を円滑にして、成形を容易にする目的で決められている。

第１半成品２５は、引き続く第２工程において上下を反転させ、同図（２）で示すように、半球状の底部を持つ受け型５３に支持し、ついで、図中、上方から先端を略球状としたポンチ型の押し型５４を押し込んで、前記凹部２５ｂを陥没させる。それによって、上方が開いた軸孔２７をもつ円壁部２８と、それに続く略半球形の底部２９を持つ細長い容器状の第２半成品３０が形成される。なお、以上の鍛造工程は、容器状の部材を成形するための、従来の成形方法と大差はない。

第３工程は本発明の特長の一つをなすものであり、同図（３）で示すように、第２半成品３０の底部２９を、それよりやや径の大きい半球形に作られた型面を持つ受け型５６によって支承し、前記軸孔２７よりやゝ太く先端が平坦なポンチ形の扱き型５７を押し込んで、前記円壁部２８の内周を扱き、一層肉厚の薄い円壁部３１を形成すると同時に内径を拡大させる。

また、扱き型５７が押し込まれる過程で、第２半成品３０は受け型５６の型面に強く押し付けられるので、底部２９が外方へ膨出し、かつ、その膨出した部分へ円壁部２８をなす材料の一部が流入して金型の内部へ膨出して、略球形の底部３２が成形される。

また、前記扱き型５７が押し込まれる過程で、前記円壁部２８の内面から扱き型５７の先端面によって押し込まれた余肉が、扱き型５７の退去する際に取り残されて、底部３２の近傍から内側へ突出する前記環状の余肉部２２をなす。このようにして、薄い円壁部３１の一端に略球状の底部３２が連続する形態を持つ第３工程の半成品３３が出来上がる。

同図（４）で示す第４工程では、前記第３工程の半成品３３を半球形の受け面を設けた受け型５８と、その受け型５８へ向けて進退する押し型５９を用いて成形する。押し型５９の型面は、図中、下段に示すように、内径の異なる３個の段部５９ａ、５９ｂ、５９ｃと、天井部分５９ｄを有し、その天井部分５９ｄには軸線方向に伸びる丸棒、あるいは六角棒状の突出部材６１とが設けてある。一方、受け型５８の底部中央には小径の平面部５８ａと、その中央部に突設される半球状の小突起５８ｂとが設けてある。

よって、押し型５９が受け型５８へ向けて進行すると、その段部５９ａによって薄い円壁部３１の外面が扱かれ、一層小径の小径部３８が作られる。同時に、円壁部３１の上端部が押し型５９の半球形をなす天井部分５９ｄによって下方へ押され、内径方向へ湾曲しつゝ壁面に沿って流動し、外径が縮むと同時に肉厚を大幅に増加させる。このとき流動する材料の一部は、突出部材６１の下方へ回り込み、その先端部は軸芯付近で衝合して前記開口をほぼ閉じるとともに、前記係合孔１９ｄの下孔３６が形成される。

更に、前記扱き加工の過程で押し型５９によって印加される押圧力は、前記薄い円壁部３１と軸状の小径部３８との間に形成される段部４０を押し下げるから、段部４０の下方に位置する小径部３８の一部が前工程で外方へ膨出した底部３２へ押し出されて、その外周部を一層膨らめ底部３７をなす。

このとき、底部３７の下面へ受け型５８の底部に設けられた小突起５８ｂが喰い込み、前記第３工程の半成品３３を軸方向に支持するとともに、小突起５８ｂの周囲に形成された小径の平面部５８ａによって安定に支持する。なお、４１ａは前記小径の平面部５８ａによって底部３７に作られた円形の平面、４１ｂはその平面４１ａの中心に残された成形痕である。また、４５は金型の内面と半製品の表面との間に残された空間であり、密閉鍛造において材料の逃げる場所として確保されている。

かくて、受け型５８の型面をなす半球状の形状を、予定される底部３７の大きさに対して余裕のある大径にしておけば、第３工程の半成品３３を上下の軸線部分で支えられた状態で上下方向に圧縮することにより、外形を規制する金型を使用するだけで、一層拡張させて得られる球状部４１をもつ第４半成品４８が出来上がる。

第５工程は、同図（５）で示すように、先の工程で得られた第４半成品４８を軸方向に一層圧縮して、軸方向長さを短縮させると同時に、球状部４１の外径を更に拡大させて鍛造製品２０の形状に近づける。

ここでは、前記第４工程で使用する金型と同様に、第４半成品４８の球状部４１を支承する半球形の底部を持つ受け型６３と、上部の形状を修正するための押し型６４とを用いる。その押し型６４には前記押し型５９の場合と同様に段部６４ａ、６４ｂ、６４ｃと、係合孔１９ｄを成形するための捧状の突部６５が設けられている。また、受け型６３には型面の底部に小径の平面部５８ａと、半球状の小突起５８ｂとが設けてある。

そこで、受け型６３と押し型６４とが互いに接近すると、前記捧状の突部６５が第４半成品４８の下孔３６と、また、前記半球状の小突起５８ｂが成形痕４１ｂとにそれぞれ係合して支持される。両型６３、６４が一層、接近すると、押し型６４には内面に突部６５と、球状部４１の上部に相当する所要の型面とが形成されているので、前記捧状の突部６５の周りと段部４５の部分とが下方へ強圧されて、係合孔１９ｄの周りが所要の形状に仕上げられる。同時に、薄い円壁部３１が球状部４１の上部へ押し込まれる。

このとき、球状部４１の内面に形成された余肉部２２より肉厚が大きい下側の部分は外径を拡大して、余肉部２２の上部へ流動してくる薄い円壁部３１を引っ張り込む作用をする。このようにして一層大径の球状部４１を持つ第５半成品４９が得られる。

同図（６）は最終の工程である第６工程を示す。ここでは、軸方向に分割される受け型６８と押し型６９の２個の金型と、それらの間に介装される割り型７０が使用される。なお、割り型７０は周方向に分割される３個からなっている。６５は前工程で使用された捧状の突部６５と同じものであり、押し型６９に固設されている。

まず、前記第５半成品４９の形成痕４１ｂを受け型６８の小突起５８ｂと係合させた状態で、各型６８、６９、７０を進行させる。そして、小径部３８を押し型６９の段部と係合させて位置決めした上で、挟み型７０を強く締めつゝ押し型６９を進行させると、円壁部３１と小径部３８とから挟み型７０に設けた環状の凹部７１へ材料が流動し、凹部７１を充たして前記フランジ１９ｃをなす突部が環状に膨出して、鍛造製品２０が完成する。

自動車の操向装置を取り出して示す外観図である。球継ぎ手部材の鍛造工程で使用される素材と、鍛造終了時の形状を示す断面図である。球継ぎ手部材の要部を示す外観図である。球継ぎ手部材の鍛造工程を示す工程図である。従来例を示す球継ぎ手の断面図である。

符号の説明

１０操向装置
１１操向ハンドル
１２車輪
１４リンク
１５球継ぎ手
１６球継ぎ手部材
１７素材
１８滑球部
１９連結軸
１９ａ取付け部
１９ｂ雄ねじ部
１９ｃフランジ
１９ｄ係合孔
２０鍛造製品
２１肉抜き空間
２１ａ球状空間
２１ｂ細長い空間
２２余肉部
２５第１半成品
２５ａ凸部
２５ｂ凹部
２７軸孔
２８円壁部
２９底部
３０第２半成品
３１薄い円壁部
３２略球状の底部
３３第３工程の半成品
３６下孔
３７底部
３８軸状の小径部
３９下孔
４０段部
４１球状部
４１ａ円形の平面
４１ｂ成形痕
４８第４半成品
４９第５半成品
５１、５４、５９、６４、６９押し型
５２、５３、５６、５８、６３、６８受け型
５７扱き型
５８ａ平面部
５８ｂ小突起
５９ａ、５９ｂ、５９ｃ、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ段部
５９ｄ天井部分
６１突出部材
６５突部
Ａ球継ぎ手部材
ａ滑球部
ｂ連結軸
ｃ肉抜き孔
Ｂケーシング

Claims

外面に略球状の摺動面を設けた滑球部と、その滑球部から突出させた連結軸とを有し、それら滑球部の内部と連結軸の軸芯近傍とを肉抜きして中空とし、それら滑球部に設けた中空の空間と連結軸に設けた中空の空間とを互に連通させてなる球継ぎ手部材の製造方法において、
軸孔を有する連結軸と略半球形の底部とを有する半成品を、該底部に対応する部分を略半球形に形成した第１受け型によって支承し、該連結軸の前記軸孔に該軸孔よりも径が大きい抜き型を押し込むことによって、前記軸孔の径を拡大させるとともに前記底部を略球形に成形し且つ該連結軸と該底部との境界部分に内側に突出する環状の余肉部を形成する第１工程と、
前記底部に対応する部分を前記成形後の該底部よりも大きい径の半球形に形成した第２受け型と、該第２受け型に向けて進退する第１押し型とを用いて、前記連結軸の上端部外周を覆う天井部を形成するとともに該連結軸の上側部分の径を下側部分の径よりを小さくし且つ前記底部の径を拡大する第２工程と、
前記底部に対応する部分を支承する略半球形部を有する第３受け型と、前記連結軸の下端部分から上側半球形を形成するための第２押し型とを用いて、内側に突出する環状の余肉部を有する略球形の滑球部を形成する第３工程と、
を含むことを特徴とする球継ぎ手部材の製造方法。
前記連結軸の端部に係合孔を設けたことを特徴とする請求項１に記載の球継ぎ手部材の製造方法。