JP5225771B2 - 外側継手部材の鍛造用金型装置及び外側継手部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械に用いられる等速自在継手の外側継手部材の鍛造用金型装置、及びその金型装置を使用した前記外側継手部材の製造方法に関する。

自動車及びこれに準ずる各種車両においては、エンジンからの駆動力をホイールに伝達する動力伝達経路に、二軸間で角度変位や軸方向変位があった場合でも等速で回転動力を伝達することが可能な等速自在継手を配設することが行われている。

等速自在継手の基本的構成要素は、内面に複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、そのトラック溝に回転可能に配設したボールやローラを介して外側継手部材と連動連結された内側継手部材とを備える。外側継手部材の内面は、回転駆動時の負荷に耐え得る強度と、ボールやローラが円滑に回転できる寸法精度が必要とされる。

そのため、外側継手部材の製造工程において、最終的な製品形状に仕上げるためのしごき加工が行われている。外側継手部材をしごき加工する従来の鍛造用金型装置として、例えば、図４に示すものがある。

図４の鍛造用金型装置は、パンチホルダ１０３に固定ボルト１０４で固定されたパンチ１００と、パンチ１００の軸方向に移動可能なダイス１０１を備えている。この金型装置は、ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材を成形するためのものであり、その外側継手部材を形成するためのカップ状の外側継手部材用素材１０２が予め用意されている。

外側継手部材を鍛造する場合は、外側継手部材用素材１０２を図示しない治具で固定し、外側継手部材用素材１０２の内面側にパンチ１００を配置する。ダイス１０１は、図の下方に配置する。そして、ダイス１０１を図の上方へ移動させて、外側継手部材用素材１０２の外面をダイス１０１でしごくことにより、外側継手部材用素材１０２の内面がパンチ１００に押圧され所定の形状に形成される。

また、図４と同様の方法でトリポード型等速自在継手の外側継手部材を製造する金型装置として、下記の特許文献１に示すものがある。
特開２００２−２１３４７６号公報

外側継手部材のカップ状部分の内面は、図５の二点鎖線に示すように、軸線方向に平行なストレート状に形成されていることが望ましい。しかし、しごき成形した外側継手部材には反りが発生し、図５の実線に示すように湾曲変形する。また、その後、外側継手部材用素材を熱処理するとその湾曲変形はさらに顕著となる。このような湾曲変形が外側継手部材に生じることで、外側継手部材の中間部近傍の径寸法が所定の径寸法よりも小さくなり、内側継手部材等を外側継手部材に組み付けるのが困難となる。また、ストレート状に形成すべきトラック溝が湾曲して形成されるので、継手の使用時にローラとトラック溝との接触性が不安定となり、ローラが円滑に回転できないといった不具合が発生する。そして、このような問題を解決するために、外側継手部材の内面を所定の寸法・形状に切削加工等する必要があり、製造工数が増加するといった問題があった。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、等速自在継手の外側継手部材の寸法精度を向上させることが可能な外側継手部材の鍛造用金型装置、及びその金型装置を用いた外側継手部材の製造方法を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、等速自在継手の外側継手部材を成形するための筒状又はカップ状の外側継手部材用素材の内面側に配置されるパンチと、前記パンチに対して相対的に接近・離間可能に配設されると共に前記外側継手部材用素材の外面を軸方向へしごき成形するダイスを備えた外側継手部材の鍛造用金型装置において、前記パンチの外周面に、しごき成形後の前記外側継手部材用素材に生じる反りの変形量に対応すると共にその反りと逆方向に変位した逆反り面を形成し、前記逆反り面は、前記パンチの軸方向の両端部側に向かって縮径する両端部側のテーパ面と、前記両端部側のテーパ面の間に連接されると共に前記パンチの軸方向と平行に配設された中間ストレート面とを有し、しごき成形において、前記外側継手部材用素材は前記パンチと前記ダイスとの間で挟圧され、前記外側継手部材用素材の内面の上部と下部とが、前記両端部側のテーパ面に沿っているものである。

前記逆反り面を有するパンチと、ダイスで、外側継手部材用素材の内面をしごき成形後に生じる反りと反対方向の逆反り形状に成形することができる。その後、外側継手部材用素材に反りが生じることにより、逆反りが相殺され、外側継手部材用素材の内面は所定の形状に成形される。

請求項２の発明は、筒状又はカップ状の外側継手部材用素材をしごき成形して等速自在継手の外側継手部材を製造する外側継手部材の製造方法において、しごき成形後の前記外側継手部材用素材に生じる反りの変形量に対応すると共にその反りと逆方向に変位した逆反り面を外周面に有するパンチであって、前記逆反り面が、前記パンチの軸方向の両端部側に向かって縮径する両端部側のテーパ面と、前記両端部側のテーパ面の間に連接されると共に前記パンチの軸方向と平行に配設された中間ストレート面とを有するように形成されたパンチを、前記外側継手部材用素材の内面に配置し、ダイスを前記パンチに対して相対的に接近させて前記外側継手部材用素材の外面を軸方向へしごき成形し、しごき成形において、前記外側継手部材用素材は前記パンチと前記ダイスとの間で挟圧され、前記外側継手部材用素材の内面の上部と下部とが、前記両端部側のテーパ面に沿っている方法である。

この方法によれば、外側継手部材用素材の内面をしごき成形後に生じる反りと反対方向の逆反り形状に成形することができる。その後、外側継手部材用素材に反りが生じることにより、逆反りが相殺され、外側継手部材用素材の内面は所定の形状に成形される。

請求項３の発明は、請求項２に記載の外側継手部材の製造方法において、前記しごき成形後の外側継手部材用素材を浸炭焼入れ加工する方法である。

本発明の方法を、しごき成形後の外側継手部材用素材を浸炭焼入れ加工する製造方法に適用することができる。

請求項４の発明は、請求項２に記載の外側継手部材の製造方法において、前記しごき成形後の外側継手部材用素材を高周波焼入れ加工する方法である。

本発明の方法を、しごき成形後の外側継手部材用素材を高周波焼入れ加工する製造方法に適用することができる。

請求項５の発明は、請求項２に記載の外側継手部材の製造方法において、前記しごき成形前に、前記外側継手部材用素材を冷間鍛造加工する方法である。

本発明の方法を、しごき成形前に外側継手部材用素材を冷間鍛造加工する製造方法に適用することができる。

請求項６の発明は、請求項２に記載の外側継手部材の製造方法において、前記しごき成形前に、前記外側継手部材用素材を亜熱間鍛造加工する方法である。

本発明の方法を、しごき成形前に外側継手部材用素材を亜熱間鍛造加工する製造方法に適用することができる。

請求項７の発明は、請求項２から６のいずれか１項に記載の外側継手部材の製造方法において、前記外側継手部材用素材がトリポード型等速自在継手の外側継手部材を成形するための外側継手部材用素材である。

本発明の方法を、トリポード型等速自在継手の外側継手部材の製造方法に適用することができる。

請求項８の発明は、請求項２から６のいずれか１項に記載の外側継手部材の製造方法において、前記外側継手部材用素材がダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材を成形するための外側継手部材用素材である。

本発明の方法を、ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材の製造方法に適用することができる。

本発明の外側継手部材の鍛造用金型装置及び外側継手部材の製造方法によれば、外側継手部材の内面を所定の寸法・形状に高精度に成形することができる。これにより、継手の構成部品の組み付け性、及び継手使用時の運動の安定性が向上する。また、従来行っていたしごき成形後の外側継手部材用素材の切削加工等が不要となり、製造工数を削減することができる。さらに、反りによる外側継手部材の寸法誤差に対応して、内側継手部材等の各構成部品のサイズを複数揃える必要がなくなり、コストを低減させることができる。

図１は、例えば自動車の等速自在継手として用いられるダブルオフセット型の等速自在継手の縦断面図である。以下、このダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材を製造するための鍛造用金型に、本発明の構成を適用した実施形態を例に挙げて説明する。ただし、本発明の構成は、トリポード型等速自在継手、又はそれ以外の等速自在継手の外側継手部材の鍛造用金型装置にも適用可能である。

図１に示すように、ダブルオフセット型等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材３、複数のトルク伝達ボール４、保持器５を主要な構成要素としている。外側継手部材２は、図示しない駆動軸等の第一回転軸に連結されるステム部２ａと、ステム部２ａの端部に一体に設けられたカップ状（有底円筒形状）のマウス部２ｂを有している。内側継手部材３は外側継手部材２に内装された短筒状の部材であり、内側継手部材３の内径に形成した軸孔３ａに従動軸等の第二回転軸６が挿嵌されている。外側継手部材２の外面と、内側継手部材３の内面のそれぞれに形成したトラック溝２ｃ，３ｂ間に、トルク伝達ボール４が組み込まれ、各トルク伝達ボール４を両側継手部材２，３間に組み込まれた保持器５によって保持している。

また、保持器５には、外側継手部材２の円筒形内面２ｄに接触案内される球形外面５ａと、内側継手部材３の球形外面３ｃに接触案内される球形内面５ｂが形成されている。この保持器５の球形外面５ａ及び球形内面５ｂの各中心Ａ，Ｂを、等速自在継手１の角度中心Ｏに対して互いに反対方向に等距離だけオフセットして、外側継手部材２と内側継手部材３が作動角をとってトルクを伝達する際でも一定の角速度でトルクを伝達し得るようにしている。

次に、本発明に係る外側継手部材の鍛造用金型装置を説明する。図２は、本発明の鍛造用金型装置の概略を示す縦断面図である。同図示すように、本金型装置は、上記外側継手部材を製造するための外側継手部材用素材８（以下、中間素材という）の内面を拘束するパンチ９と、中間素材８の外面をしごき成形するダイス１０とを有する。

上記中間素材８は、カップ部８ａと、軸部８ｂを一体成形した部材である。この中間素材８は、例えば、円柱状の鋼材を所定長さに切断したビレットを、冷間鍛造又は亜熱間鍛造等して形成して得られる。中間素材８の成形方法は、様々な方法を採用することができる。例えば、金属板をプレス加工して筒状部材を成形した後、その筒状部材に軸部を接合するなどして、中間素材を製造してもよい。また、中間素材８は、筒型のもの、又はベル型のもの、あるいはそれら以外の形状のものでも適用可能である。

パンチ９は、パンチホルダ１１に固定ボルト１２によって固定されている。図２において、パンチ９の外周面は、図の上方へ縮径する上テーパ面９ａ、図の下方へ縮径する下テーパ面９ｂ、及び上テーパ面９ａと下テーパ面９ｂの間に連接されると共にパンチ９の軸線と平行に配設された中間ストレート面９ｃを有する樽型に形成されている。

ダイス１０は、その内面の上部がテーパ状に広がる導入部１０ａとされ、下部が軸線と平行なしごき型面部１０ｂとされる。ダイス１０は、図示しない駆動部によって、パンチ９に対して軸線方向に移動可能に構成されている。なお、上記駆動部は、機械式の駆動装置又は油圧式の駆動装置、あるいはこれら以外の公知の駆動装置から任意に選択して採用可能である。

以下、本発明の鍛造用金型装置を用いた外側継手部材の製造方法について説明する。
図２に示すように、予め成形したカップ状の中間素材８を、その開口部が上方を臨むように図示しない治具にて固定すると共に、中間素材８のカップ部８ａの内に、パンチ９を配置する。そして、ダイス１０を中間素材８の下方位置から上昇させて中間素材８の外面をしごく。中間素材８はパンチ９とダイス１０との間で挟圧され、中間素材８のカップ部８ａの内面がパンチ９の外面形状に沿うように拘束されてトラック溝等が成形される。図２に示すように、中間素材８をしごき成形した外側継手部材２の内面は、その上部と下部が縮径し、軸線に対して傾斜した状態となっている。

上記ダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材は、その内周面を軸線方向と平行になるように形成する必要がある（図１参照）。一方、しごき成形した直後の外側継手部材２の内周面の上部と下部は、軸線方向と平行に形成されておらず、上述のように軸線に対して傾斜した形状となっている。しかし、その後、しごき成形した外側継手部材２からパンチ９を離型させると、外側継手部材２には反りが発生する。この反りが発生することによって、外側継手部材２の内面の上部と下部における各内周面は、図３の二点鎖線に示す傾斜した状態から、同図の実線に示すような軸線と平行な状態へ変形し、所定の内周面形状となる。

すなわち、本発明は、パンチの外周に、しごき成形後の中間素材（外側継手部材）に生じる反りの変形量に対応すると共にその反りと逆方向に変位した逆反り面を形成することによって、中間素材の内面をしごき成形後に生じる反りと反対方向の逆反り形状に成形することができる。その後、中間素材に反りが生じることにより、逆反りが相殺され、中間素材の内面は所定の形状に成形される。

これにより、しごき加工後、外側継手部材の内面を切削加工などして所定の形状にする必要がなくなる。

なお、図２に示す状態では、しごき成形した外側継手部材２の（図の上方の）開口部は、縮径しているので、パンチ９を外側継手部材２から引き抜きにくい形状となっているが、実際は上記反りによる曲げ応力によって開口部は多少拡径するので、パンチ９の引き抜きを妨げることはない。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更を加え得ることは勿論である。上述の実施形態では、パンチで固定した中間素材対してダイスを軸方向に移動させてしごき成形するタイプの金型装置に、本発明の構成を適用した場合を例に挙げて説明したが、ダイスに対してパンチで固定した中間素材を移動させてしごき成形するタイプの金型装置にも本発明の構成を適用可能である。また、中間素材をしごき成形した後に、浸炭焼入れ加工、又は高周波焼入れ加工を行ってもよい。

ダブルオフセット型等速自在継手の縦断面図である。 本発明に係る外側継手部材の鍛造用金型装置の概略を示す縦断面図である。 本発明の金型装置でしごき成形した外側継手部材に反りが発生した状態を示す縦断面図である。 従来の外側継手部材の鍛造用金型装置の概略を示す縦断面図である。 従来の金型装置でしごき成形した外側継手部材に反りが発生した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

８ 外側継手部材用素材（中間素材）
９ パンチ
９ａ 上テーパ面
９ｂ 下テーパ面
９ｃ 中間ストレート面
１０ ダイス

Claims (8)

1. 等速自在継手の外側継手部材を成形するための筒状又はカップ状の外側継手部材用素材の内面側に配置されるパンチと、前記パンチに対して相対的に接近・離間可能に配設されると共に前記外側継手部材用素材の外面を軸方向へしごき成形するダイスを備えた外側継手部材の鍛造用金型装置において、
   前記パンチの外周面に、しごき成形後の前記外側継手部材用素材に生じる反りの変形量に対応すると共にその反りと逆方向に変位した逆反り面を形成し、
   前記逆反り面は、前記パンチの軸方向の両端部側に向かって縮径する両端部側のテーパ面と、前記両端部側のテーパ面の間に連接されると共に前記パンチの軸方向と平行に配設された中間ストレート面とを有し、
   しごき成形において、前記外側継手部材用素材は前記パンチと前記ダイスとの間で挟圧され、前記外側継手部材用素材の内面の上部と下部とが、前記両端部側のテーパ面に沿っていることを特徴とする外側継手部材の鍛造用金型装置。
2. 筒状又はカップ状の外側継手部材用素材をしごき成形して等速自在継手の外側継手部材を製造する外側継手部材の製造方法において、
   しごき成形後の前記外側継手部材用素材に生じる反りの変形量に対応すると共にその反りと逆方向に変位した逆反り面を外周面に有するパンチであって、前記逆反り面が、前記パンチの軸方向の両端部側に向かって縮径する両端部側のテーパ面と、前記両端部側のテーパ面の間に連接されると共に前記パンチの軸方向と平行に配設された中間ストレート面とを有するように形成されたパンチを、前記外側継手部材用素材の内面に配置し、ダイスを前記パンチに対して相対的に接近させて前記外側継手部材用素材の外面を軸方向へしごき成形し、
   しごき成形において、前記外側継手部材用素材は前記パンチと前記ダイスとの間で挟圧され、前記外側継手部材用素材の内面の上部と下部とが、前記両端部側のテーパ面に沿っていることを特徴とする外側継手部材の製造方法。
3. 前記しごき成形後の外側継手部材用素材を浸炭焼入れ加工する請求項２に記載の外側継手部材の製造方法。
4. 前記しごき成形後の外側継手部材用素材を高周波焼入れ加工する請求項２に記載の外側継手部材の製造方法。
5. 前記しごき成形前に、前記外側継手部材用素材を冷間鍛造加工することを特徴とする請求項２に記載の外側継手部材の製造方法。
6. 前記しごき成形前に、前記外側継手部材用素材を亜熱間鍛造加工することを特徴とする請求項２に記載の外側継手部材の製造方法。
7. 前記外側継手部材用素材がトリポード型等速自在継手の外側継手部材を成形するための外側継手部材用素材であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の外側継手部材の製造方法。
8. 前記外側継手部材用素材がダブルオフセット型等速自在継手の外側継手部材を成形するための外側継手部材用素材であることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の外側継手部材の製造方法。

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