JP6096051B2 - 等速自在継手用外側継手部材の製造方法、並びに外側継手部材に加工される中間鍛造品および最終鍛造品 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車、航空機、船舶および各種産業機械などの動力伝達系において使用され、駆動側と従動側の二軸間で回転動力を等速で伝達する等速自在継手用の外側継手部材の製造方法に関する。

周知のように、等速自在継手は、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手と、角度変位および軸方向変位を許容する摺動式等速自在継手とに大別される。等速自在継手は、固定式であるか摺動式であるかに関わらず、一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に複数のトラック溝が設けられた外側継手部材と、外側継手部材のカップ部の内周に収容される内側継手部材やトルク伝達部材などの継手内部部品とを主要な構成部材として備える。これら継手構成部材のうち、外側継手部材は、生産効率や歩留の向上を図るため、可能な限りにおいて塑性加工を駆使して製造する場合が多くなっている。

一例として、下記の特許文献１には、摺動式等速自在継手の一種であるトリポード型等速自在継手の外側継手部材であって、内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた有底筒状のカップ部と、カップ部の底部から軸方向に延びる軸部とを一体に備えるものを、各種鍛造工程を経て製造する方法が記載されている。具体的には、据え込みや押し出しなどの各種鍛造加工を段階的に実行することにより、棒状素材を、内径面にトラック溝が粗成形されたカップ状部を有する中間鍛造品（特許文献１中「第４の中間素材」）に成形する前鍛造工程と、中間鍛造品にしごき加工を施すことにより、内径面に仕上がり形状のトラック溝が設けられた最終鍛造品を得るしごき工程とを含む外側継手部材の製造方法である。前鍛造工程についてさらに詳しく述べると、棒状素材は据え込みによって円柱状素材に成形され、円柱状素材は押し出し（前方押し出し）によって大径部及び小径部を有する第２の中間素材に成形される。第２の中間素材は据え込みによって第３の中間素材に成形され、第３の中間素材は押し出し（後方押し出し）によって有底筒状のカップ状部と軸状部とを一体に有する中間鍛造品に成形される。

特開２００２−２１３４７６号公報

上記の棒状素材は、長尺の棒材を、鋸歯で所定寸法に切断することにより、あるいはプレス金型で所定寸法にせん断することにより得るのが一般的であるが、この場合には、図１２に示すように、棒状素材１００の外周縁部（一端及び他端外周縁部）１０１に、断続的又は連続的に突起（バリやエッジ）１０２が発生していることがある。また、外側継手部材の製造工程とは別の場所で棒状素材１００を作製し、これを外側継手部材の製造工程まで輸送するような場合には、輸送時における棒状素材１００同士の衝突等に伴って棒状素材１００の外周縁部１０１に突起１０２が発生する場合もある。

上記の棒状素材１００をそのまま前鍛造工程に投入し、特許文献１に記載されている態様で順次鍛造加工を実行するとカップ状部の内径面に突起１０２が入り込んだ（カップ状部の内径面に望まない凹凸が形成された）中間鍛造品が作製される可能性が高くなる。カップ状部の内径面に入り込んだ上記の突起１０２（凹凸）は、例えば旋削・研削・研磨等の機械加工で除去し得るが、この場合、外側継手部材のカップ部各所に必要とされる形状や肉厚を確保できなくなるおそれがある。そのため、カップ状部の内径面に突起１０２が入り込んだ中間鍛造品は、廃棄処分せざるを得ず、その結果、製品歩留が低下し、外側継手部材を塑性加工で作製することにより得られるコストメリットを十分に享受することができなくなる。

上記のような問題は、例えば、棒状素材を前鍛造工程に投入する前に、棒状素材の外周縁部を機械加工等で平滑化することによって可及的に解消し得る。しかしながら、このようにすると、（１）工程数が増加するため製造コストが増大する、（２）棒状素材の体積が減少する分、所定形状の中間鍛造品、ひいては外側継手部材を得ることができなくなる、などといった新たな問題を招来する。

このような実情に鑑み、本発明の課題は、高品質の外側継手部材を低コストに製造可能とすることにある。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材の製造方法であって、複数の鍛造加工を段階的に実行することにより、棒状素材を、第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の途中製品に順次成形してから、内径面にトラック溝が粗成形された有底筒状のカップ状部を有する中間鍛造品に成形する前鍛造工程と、中間鍛造品を仕上がり形状のトラック溝を有する最終鍛造品に成形するしごき工程とを含み、前鍛造工程の途中段階で作製する第Ｎの途中製品を、その一端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部を有し、かつこの痕部の全体が、前鍛造工程で使用される鍛造金型のうち、カップ状部の成形用パンチによる上記一端面の被加圧領域よりも径方向外側に配置されたものとすることを特徴とする。

このようにすれば、棒状素材として、その一端外周縁部に沿ってバリ等の突起が発生したものを使用した場合でも、カップ状部の内径面に上記突起が入り込んだ中間鍛造品、ひいてはカップ部の内径面（特にトラック溝の形成領域）に上記突起が入り込んだ最終鍛造品が作製されるのを可及的に防止することができる。さらに言えば、上記のようにすれば、上記突起が、カップ状部の開口端面内に存する中間鍛造品、ひいてはカップ部の開口端面内に存する最終鍛造品、さらには外側継手部材を得ることができる。そして、外側継手部材のカップ部の開口端面は、他部材が取り付けられたり、他部材が接触したりする面とはされないので、上記突起がカップ部の開口端面内に存する場合であっても、継手性能に悪影響は及ばない。そのため、棒状素材の一端外周縁部に発生した突起を除去するための仕上げ加工を実行する必要はなく、棒状素材として、長尺の棒材を所定寸法に切断もしくはせん断したものをそのまま使用することができる。従って、所望の継手性能を発揮し得る高品質の外側継手部材を低コストに製造することができる。

上記の製造方法によれば、上述のとおり、長尺の棒材を所定寸法に切断もしくはせん断した棒状素材をそのまま使用することができる。

第Ｎの途中製品は、例えば、前鍛造工程の第１段階で実行される鍛造加工で、第Ｎの途中製品の一端面となる端面に上記痕部となる部位が設けられた第１の途中製品を得、その後、第Ｎの途中製品を得るまでに実行される少なくとも一つの鍛造加工で、被加工材のうち、第Ｎの途中製品の一端面となる端面と、この端面に設けられた上記痕部となる部位とを拡径させることによって得ることができる。なお、ここでいう「被加工材」とは、第１〜第（Ｎ−１）の途中製品である。

第１〜第Ｎの途中製品を得るための鍛造加工のうち、何れか一つの鍛造加工で、被加工材のうち、第Ｎの途中製品の一端面となる端面に、すり鉢状をなし、内壁面に上記痕部となる部位が設けられた凹部を成形するようにしても良い。ここでいう「すり鉢状の凹部」とは、開口寸法が凹部の開口側に向かって徐々に拡大した断面形状を呈する凹部を意味し、例えば、内壁面が直線状のテーパ面で構成されたものや、内壁面が円弧面で構成されたものなどを含む概念である。このようにすれば、被加工材の上記端面を拡径させるのに伴って、最終的に上記痕部となる部位を拡径させ易くなる。上記の凹部は、特に、第１の途中製品を得るための鍛造加工で成形するのが、すなわち、棒状素材を第１の途中製品に成形するのと同時に型成形するのが望ましい。

被加工材の上記端面にすり鉢状の凹部を成形した場合、被加工材の上記端面を拡径させるのに伴って、上記凹部の断面形状を変化させることによって上記第Ｎの途中製品を得ることができる。

以上の構成において、本発明に係る外側継手部材の製造方法は、さらに、最終鍛造品を完成品形状に仕上げる仕上げ工程を含むものとしても良く、この場合、この仕上げ工程で上記痕部を除去することができる。

以上の構成において、しごき工程は、冷間で実行するのが望ましい。最終鍛造品の成形精度を高めつつ、しごき金型の長寿命化を図ることができるので、高精度の外側継手部材を低コストに作製する上で有利であるからである。

本発明は、各トラック溝が直線状部分のみで構成された外側継手部材、例えばトリポード型等速自在継手（ＴＪ）やダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）などに代表される摺動式等速自在継手の外側継手部材を製造する際に適用することができる。また、本発明は、各トラック溝が、直線状部分と円弧状部分とで構成された外側継手部材、例えばアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）やバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）に代表される固定式等速自在継手の外側継手部材を製造する際に適用することもできる。

また、本発明は、カップ部の底部から軸方向に延びる軸部を一体に有する外側継手部材を製造する際にも好ましく適用することができる。

また、上記の課題を解決するため、一端が開口した有底筒状のカップ状部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材に加工される中間鍛造品であって、棒状素材の鍛造加工を施すことで有底筒状に成形されたカップ状部を有し、このカップ状部にしごき加工が施されることにより、カップ状部の内径面に粗成形されてなる上記トラック溝が仕上がり形状に成形されるものにおいて、上記カップ状部の開口端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部が設けられていることを特徴とする中間鍛造品を提供する。

このような中間鍛造品であれば、これを構成するカップ状部に対してしごき加工が実行されても、しごき加工後のカップ状部、ひいては外側継手部材を構成するカップ部の内径面に上記痕部（バリ等の突起）が入り込むような事態が可及的に防止される（不良品の発生率が可及的に低減される）ので、製品歩留を高めることができる。またこの場合、棒状素材の一端外周縁部に発生した突起を除去するための仕上げ加工を実行する必要はなく、長尺の棒材を所定寸法に切断もしくはせん断した棒状素材をそのまま使用することができる。従って、所望の継手性能を発揮し得る高品質の外側継手部材を低コストに製造することができる。

また、上記の課題を解決するため、一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材に加工される最終鍛造品であって、棒状素材に鍛造加工を施すことで有底筒状に成形されたカップ状部にしごき加工を施すことにより、中間鍛造品のカップ状部の内径面に粗成形されたトラック溝が仕上がり形状に成形されたものにおいて、しごき加工に伴って成形されるカップ状部の開口端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部が設けられていることを特徴とする最終鍛造品を提供する。

このような最終鍛造品であれば、上述した本発明に係る中間鍛造品と同様の作用効果を享受することができる。

以上に示すように、本発明によれば、高品質の外側継手部材を低コストに製造することができる。

（ａ）図は本発明の実施形態に係る製造方法を用いて製造される外側継手部材の平面図、（ｂ）図は同外側継手部材の概略断面図である。 （ａ）図は棒状素材の概略平面図及び正面図、（ｂ）〜（ｄ）図は、本発明の第１実施形態に係る製造方法に含まれる工程のうち、前鍛造工程の第１〜第３段階でそれぞれ得られる途中製品の概略平面図及び正面図である。 前鍛造工程の第４段階で実行される後方押し出し加工の様子を模式的に示す図である。 （ａ）図は中間鍛造品の概略平面図、（ｂ）図は（ａ）図中に示すＸ−Ｘ線矢視断面を含んだ正面図である。 （ａ）図は棒状素材の概略平面図及び正面図、（ｂ）〜（ｄ）図は、本発明の第２実施形態に係る製造方法に含まれる工程のうち、前鍛造工程の第１〜第３段階でそれぞれ得られる途中製品の概略平面図及び正面図である。 （ａ）図は棒状素材の概略平面図及び正面図、（ｂ）〜（ｄ）図は、本発明の第３実施形態に係る製造方法に含まれる工程のうち、前鍛造工程の第１〜第３段階でそれぞれ得られる途中製品の概略平面図及び正面図である。 図６（ｃ）に示す途中製品を図６（ｄ）に示す途中製品に成形するための据え込み加工の様子を模式的に示す図である。 （ａ）図は棒状素材の概略平面図及び正面図、（ｂ）〜（ｄ）図は、本発明の第４実施形態に係る製造方法に含まれる工程のうち、前鍛造工程の第１〜第３段階でそれぞれ得られる途中製品の概略平面図及び正面図である。 （ａ）図は図６（ｄ）に示す途中製品を図４に示す中間鍛造品に成形するための後方押し出し加工の様子を模式的に示す図、（ｂ）図は、（ａ）図に示すパンチの変形例を示す図である。 （ａ）（ｂ）図共に、途中製品の一端面に設けられる凹部の変形例を模式的に示す図である。 本発明に係る製造方法を用いて製造可能な外側継手部材の変形例を示す概略断面図である。 棒状素材の要部拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、便宜上、まず本発明に係る製造方法を用いて製造される外側継手部材の一例を説明し、続いて、本発明に係る外側継手部材の製造方法の実施形態を説明する。

図１（ａ）に、等速自在継手用外側継手部材１（以下、単に「外側継手部材１」という）の概略平面図を示し、図１（ｂ）に同外側継手部材１の概略断面図（図１（ａ）のＸ１−Ｘ１線矢視断面図）を示す。この外側継手部材１は、角度変位および軸方向変位の双方を許容する摺動式等速自在継手の一種であるトリポード型等速自在継手用の外側継手部材であって、筒部２ａおよび底部２ｂを一体に有し、底部２ｂの軸方向反対側が開口した有底筒状のカップ部２と、カップ部２の底部２ｂから軸方向外方に延びた軸部３とを一体に備える。図示は省略するが、トリポード型等速自在継手は、この外側継手部材１のカップ部２の内周に、内側継手部材としてのトリポード部材やトルク伝達部材としてのローラなどを組み込むことで構成される。

カップ部２の内径面４には、軸方向に延びる３本のトラック溝５が周方向等間隔で形成されている。各トラック溝５は、円周方向で対向する一対のローラ案内面６，６を有し、ローラ案内面６，６も含めて軸線と平行に延びた直線状に形成されている。図１（ａ）に示すように、カップ部２は、大径部と小径部とを周方向で交互に三つずつ配して構成される断面花冠状とされ、各大径部の内周にトラック溝５が形成されている。カップ部２の開口部内周縁のトラック溝５，５間領域には、継手の角度変位を許容するために入口チャンファ７が設けられる。また、カップ部２の外径面には、継手内部を密封するブーツの一端部が嵌着される周方向溝８が設けられる。

以下、上述した外側継手部材１の製造方法の一例であって、本発明に係る製造方法の第１実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。大まかに言うと、上述した外側継手部材１は、図２（ａ）に示す棒状素材Ｍを図４（ａ）（ｂ）に示す中間鍛造品２１に成形する前鍛造工程、中間鍛造品２１を最終鍛造品に成形するしごき工程、最終鍛造品の各部を完成品形状に仕上げる仕上げ工程、および完成品形状に仕上げられた最終鍛造品に熱処理を施す熱処理工程等を順に経て完成する。

本実施形態における前鍛造工程では、図２（ａ）〜（ｄ）に示すように、棒状素材Ｍを、第１の途中製品Ｍ１、第２の途中製品Ｍ２及び第３の途中製品Ｍ３に順次成形してから、図４（ａ）（ｂ）に示すカップ状部２２を有する中間鍛造品２１に成形する。つまり、本実施形態の前鍛造工程では、４つの鍛造加工を段階的に実行することにより、棒状素材Ｍが中間鍛造品２１に成形される。なお、詳細な図示は省略するが、前鍛造工程は、４台の鍛造金型が連設され、かつ隣接する鍛造金型間で被加工材（ワーク）を自動的に移送するための移送手段を備えた鍛造装置（トランスファープレス）を用いて実行される。また、前鍛造工程における各鍛造加工は、鍛造金型のうち、少なくとも成形面を潤滑油等の潤滑剤で潤滑した状態で実行される。

前鍛造工程で段階的に実行される各鍛造加工の詳細を説明する前に、棒状素材Ｍについて述べておく。図２（ａ）に示す棒状素材Ｍとしては、図示しない長尺の棒材を、所定寸法に切断もしくはせん断したものがそのまま（仕上げ加工等が施されることなく）、もしくは切断・せん断後に少し面取り加工して使用される。そのため、棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂには、長尺の棒材を切断もしくはせん断するのに伴って発生したバリやエッジ等の突起１０２（図１２参照）が断続的又は連続的に残っている場合がある。この棒状素材Ｍは、前鍛造工程の周辺で作製したものを用いる場合もあるし、前鍛造工程とは別の場所で作製された後、前鍛造工程に輸送・搬送されてきたものを用いる場合もある。

前鍛造工程の第１段階では、図示しない第１の鍛造金型により棒状素材Ｍに据え込み加工が施され、棒状素材Ｍが図２（ｂ）に示す第１の途中製品Ｍ１に成形される。棒状素材Ｍに対する据え込み加工は、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａの直径寸法が棒状素材Ｍの一端面Ｍａの直径寸法よりも大きく、かつ、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａの外径端近傍位置に、棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂが変形（拡径変形）してなる無端状（ここでは略真円状）の第１痕部Ｍ１ｂが配置されるように実行される。第１痕部Ｍ１ｂは、その一部又は全部が軸方向外側に突出したまくれ込み状（突起状）をなすものであるが、図２（ｂ）においては点線で示している。以下で説明する第２痕部Ｍ２ｂ、第３痕部Ｍ３ｂ及び第４痕部Ｍ４ｂも同様である。

前鍛造工程の第２段階では、図示しない第２の鍛造金型により第１の途中製品Ｍ１に前方押し出し加工が施され、第１の途中製品Ｍ１が、図２（ｃ）に示すように、他端側（同図中下側）に軸状部１３（最終的に軸部３に仕上げられる部位）を有する第２の途中製品Ｍ２に成形される。より詳細に述べると、第１の途中製品Ｍ１に対する前方押し出し加工は、第１の途中製品Ｍ１の他端側が軸状部１３に成形されると共に、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａ及び該一端面Ｍ１ａ内に存する第１痕部Ｍ１ｂの双方が拡径するように実行される。従って、第２の途中製品Ｍ２は、その一端面Ｍ２ａの直径寸法が第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａの直径寸法よりも大きく、かつその一端面Ｍ２ａに、第１痕部Ｍ１ｂが変形（拡径変形）してなる略真円状の第２痕部Ｍ２ｂを有する。なお、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａの直径寸法は、前鍛造工程の第４段階で使用される成形用パンチ３２（図３参照）の直径寸法に対して８５％以上とするのが望ましい。

前鍛造工程の第３段階では、図示しない第３の鍛造金型により第２の途中製品Ｍ２に据え込み加工が施され、第２の途中製品Ｍ２が、図２（ｄ）に示すように、断面略花冠状を呈する据え込み部１２と、軸状部１３とを一体に有する第３の途中製品Ｍ３に成形される。より詳細に述べると、第２の途中製品Ｍ２に対する据え込み加工は、図示しないダイの内周に配置した第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａを図示しないパンチで加圧し、一端面Ｍ２ａを含む部分を径方向に膨張変形させる（第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａ、及び一端面Ｍ２ａ内に存する第２痕部Ｍ２ｂの双方を拡径変形させる）ことにより行われる。従って、第３の途中製品Ｍ３は、その一端面Ｍ３ａの直径寸法（最小直径寸法）が第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａの直径寸法よりも大きく、かつ、据え込み部１２の一端面Ｍ３ａ内に、第２痕部Ｍ２ｂが拡径変形してなる無端状の第３痕部Ｍ３ｂを有する。

前鍛造工程の第４段階では、図３に示すように、同軸配置されたダイ３１及びカップ状部の成形用パンチ３２を有する第４の鍛造金型３０により第３の途中製品Ｍ３に後方押し出し加工（カップ成形加工）が施され、第３の途中製品Ｍ３が、図４（ａ）（ｂ）に示すカップ状部２２および軸状部１３を一体に有する中間鍛造品２１に成形される。従って、本実施形態では、第３の途中製品Ｍ３が本発明でいう「第Ｎの途中製品」に相当する。このため、第３の途中製品Ｍ３において、その一端面Ｍ３ａに存在する第３痕部Ｍ３は、その全体が、カップ状部２２の成形用パンチ３２による第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａの被加圧領域よりも径方向外側に配置されている（図３参照）。

第３の途中製品Ｍ３に対する後方押し出し加工は、図３に示すように、ダイ３１の内周に第３の途中製品Ｍ３を配置してから、ダイ３１とパンチ３２とを軸方向に相対移動させ、第３の途中製品Ｍ３の据え込み部１２の略中央領域にパンチ３２を徐々に押し込むことにより行われる。そして、パンチ３２が徐々に押し込まれるのに伴って、据え込み部１２の肉がパンチ３２の外周成形面及びダイ３１の内周成形面に倣うようにして徐々に塑性変形する。これにより、図４（ａ）（ｂ）に示すように、内径面の周方向三等分位置に粗成形されたトラック溝５’を有するカップ状部２２と、軸状部１３とを一体に有する中間鍛造品２１が得られる。中間鍛造品２１のカップ状部２２の開口端面には、第３痕部Ｍ３ｂが変形してなる無端状の第４痕部Ｍ４ｂが設けられる。なお、この後方押し出し加工は、据え込み部１２の径方向の膨張変形がダイ３１によって規制された状態で進行する。そのため、カップ状部２２の開口端面の直径寸法（最小直径寸法）は第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａの直径寸法と概ね等しく、また、第４痕部Ｍ４ｂは第３痕部Ｍ３ｂとほぼ同一形状を呈する。

以上で説明した各鍛造加工は、被加工材（棒状素材Ｍや途中製品Ｍ１〜Ｍ３）を所定形状に成形し得る限りにおいて、冷間、温間、亜熱間又は熱間の何れの温度領域で実行しても良い。なお、冷間鍛造とは、概ね２００℃以下とされた被加工材に対して鍛造加工を施す手法であり、温間鍛造とは、概ね６００〜７００℃程度に加熱された被加工材に対して鍛造加工を施す手法である。また、亜熱間鍛造とは、概ね７５０〜１０００℃程度に加熱された被加工材に対して鍛造加工を施す手法であり、熱間鍛造とは、概ね１０００〜１２００℃程度に加熱された被加工材に対して鍛造加工を施す手法である。

以上のようにして作製された中間鍛造品２１はしごき工程に移送される。しごき工程についての詳細な図示は省略するが、当該工程では、同軸配置されたしごきダイス及びしごきパンチを用いて中間鍛造品２１にしごき加工が施される。このしごき加工により、中間鍛造品２１のカップ状部２２の内径面に粗成形されてなるトラック溝５’が仕上がり形状に成形される。すなわち、中間鍛造品２１が、内径面に仕上がり形状のトラック溝が設けられたカップ状部を有する最終鍛造品に成形される。なお、最終鍛造品のカップ深さは、外側継手部材１、ひいてはこれを構成部品とする等速自在継手の用途によって都度異なるが、概ね３０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲内とされる。

最終鍛造品は仕上げ工程で完成品形状に仕上げられる。すなわち、仕上げ工程では、例えば、機械加工により、カップ部２の外径面に設けるべき周方向溝８や、軸部３の自由端外径に設けるべきスプライン等が形成され、最終鍛造品の全体が完成品形状に仕上げられる。この仕上げ工程では、最終鍛造品を構成するカップ状部の開口端面が平坦面に仕上げられる（開口端面に存する無端状の痕部Ｍ４ｂが除去される）場合もあるし、平坦面に仕上げられない（開口端面に存する無端状の痕部Ｍ４ｂが除去されない）場合もある。つまり、外側継手部材１は、カップ部２の開口端部がしごき加工後の状態（形状）を維持したままで使用される場合もある。そして、全体が完成品形状に仕上げられた最終鍛造品に焼入れ等の熱処理を施すことにより、図１に示す外側継手部材１が完成する。

上述したように、本発明では、前鍛造工程で作製する第Ｎの途中製品としての第３の途中製品Ｍ３を、その一端面Ｍ３ａに、棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂが変形してなる無端状の痕部（第３痕部Ｍ３ｂ）を有し、かつこの第３痕部Ｍ３ｂの全体が、前鍛造工程で使用される鍛造金型のうち、カップ状部２２の成形用パンチ３２による上記一端面Ｍ３ａの被加圧領域よりも径方向外側に配置されたものとした。このようにすれば、棒状素材Ｍとして、その一端外周縁部Ｍｂに沿ってバリ等の突起１０２（図１２参照）が発生したものを使用した場合でも、カップ状部２２の内径面に上記突起１０２が入り込んだ中間鍛造品２１、ひいては最終鍛造品、さらには外側継手部材１が作製されるのを可及的に防止することができる。すなわち、上記突起１０２が、カップ状部２２の開口端面内に設けられた中間鍛造品２１、ひいてはカップ部２の開口端面内に設けられた外側継手部材１を得ることができる。そして、外側継手部材１のカップ部２の開口端面は、他部材が取り付けられたり、他部材が接触したりする面とはされないので、上記突起１０２がカップ部２の開口端面内に存する場合であっても、継手性能に悪影響は及ばない。そのため、棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂに発生した突起１０２を除去するための仕上げ加工は必ずしも実行する必要はない。以上のことから、所望の継手性能を発揮し得る高品質の外側継手部材１を低コストに製造することができる。

以上、本発明の一実施形態に係る外側継手部材１の製造方法について説明を行ったが、本発明は、上記の実施形態に限定適用されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、前鍛造工程で第１〜第３の途中製品Ｍ１〜Ｍ３を得るために実行される鍛造加工のうち、何れか一つの鍛造加工で、被加工材のうち、第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａとなる端面に、全体としてすり鉢状をなし、内壁面に第３痕部Ｍ３ｂとなる部位が存する凹部を成形することができる。図５は、このような方法を採用した場合の一例であり、上記凹部を、第１の途中製品Ｍ１を得るための鍛造加工段階、すなわち前鍛造工程の第１段階で成形している。

具体的に述べると、この第２実施形態における前鍛造工程の第１段階では、図５（ａ）に示す棒状素材Ｍに据え込み加工を施すことにより、一端面Ｍ１ａの直径寸法が棒状素材Ｍの一端面Ｍａの直径寸法よりも大きい第１の途中製品Ｍ１を得る際、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａに開口した凹部Ｃを型成形する［図５（ｂ）参照］。この凹部Ｃは、凹部Ｃの開口寸法を凹部Ｃの開口側（一端面Ｍ１ａ側）に向けて徐々に拡大させる方向に傾斜したテーパ状の内壁面Ｃａと、軸線と直交する方向に延びる内底面Ｃｂとで画成され、全体としてすり鉢状を呈する。凹部Ｃの内壁面Ｃａの開口端（外径端）近傍位置に、棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂが変形してなる無端状の第１痕部Ｍ１ｂが配置される。本実施形態において、凹部Ｃは、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａ全域に開口している。

なお、凹部Ｃの断面形状は任意に選択・変更することができ、例えば、図１０（ａ）（ｂ）に示すような形態としても良い。図１０（ａ）は、互いに接続された複数の円弧面及び／又はテーパ面で内壁面Ｃａを構成した凹部Ｃを示し、図１０（ｂ）は、単一の円弧面（球状面）で構成した凹部Ｃを示している。後述する他の実施形態においても同様である。

次に、前鍛造工程の第２段階で第１の途中製品Ｍ１に前方押し出し加工を施し、第１の途中製品Ｍ１を第２の途中製品Ｍ２に成形する際には、図５（ｃ）に示すように、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａの直径寸法が第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａの直径寸法よりも大きく、かつ第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角（詳細には軸直交平面に対する傾斜角。以下で「傾斜角」という場合も同様。）θ２が、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ１よりも大きくなるように、第１の途中製品Ｍ１に前方押し出し加工を施す。すなわち、図示は省略するが、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａを加圧する先端加圧面の傾斜角が、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ１よりも大きなパンチを使用して、第１の途中製品Ｍ１に前方押し出し加工を施す。なお、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに開口した凹部Ｃの内底面Ｃｂの直径寸法ｄ２は、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａに開口した凹部Ｃの内底面Ｃｂの直径寸法ｄ１よりも小さくなっている。

次に、前鍛造工程の第３段階で第２の途中製品に据え込み加工を施し、第２の途中製品Ｍ２を第３の途中製品Ｍ３に成形する際には、図５（ｄ）に示すように、第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａの直径寸法（最小直径寸法）が第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａの直径寸法よりも大きく、かつ第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ３が、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ２よりも大きくなるように、第２の途中製品Ｍ２に据え込み加工を施す。すなわち、図示は省略するが、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａを加圧する加圧面の傾斜角が、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに開口した凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ２よりも大きなパンチを使用して、第２の途中製品Ｍ２に据え込み加工を施す。なお、第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａに開口した凹部Ｃの内底面Ｃｂの直径寸法ｄ３は、第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに開口した凹部Ｃの内底面Ｃｂの直径寸法ｄ２よりも小さくなっている。

そして、前鍛造工程の第４段階では、上述した第１実施形態と同様にして第３の途中製品Ｍ３に後方押し出し加工を施すことにより、図５（ｄ）に示す第３の途中製品Ｍ３が、図４（ａ）（ｂ）に示す中間鍛造品２１に成形される。これ以降の工程は、上述した第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

前鍛造工程における第１〜第３段階を上記の態様で実行すれば、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａ及び第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａをそれぞれ拡径させ易くなる。そのため、第１の途中製品Ｍ１の一端面Ｍ１ａに存する第１痕部Ｍ１ｂ及び第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａに存する第２痕部Ｍ２ｂも併せて拡径させ易く、従って、第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａ内に設けられる第３痕部Ｍ３ｂの全体を、カップ状部２２の成形用パンチ３２による第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａの被加圧領域よりも径方向外側に配置させ易くなる。これにより、棒状素材Ｍを作製等するのに伴って棒状素材Ｍの一端外周縁部Ｍｂにバリ等の突起１０２（図１２参照）が発生した場合でも、この突起１０２がカップ状部２２の内径面に入り込んだ中間鍛造品２１、すなわち中間鍛造品２１の不良品が製造される可能性を効果的に低減することができる。

前鍛造工程の第１〜第３段階における各鍛造加工を以下に示す態様で実行することにより、上記同様の作用効果を奏することも可能である。具体的に述べると、前鍛造工程の第１段階では、図６（ｂ）に示すように、内壁面Ｃａの傾斜角θ１が、図５（ｂ）に示した凹部Ｃのそれよりも大きな凹部Ｃが一端面Ｍ１ａに開口した第１の途中製品Ｍ１が得られるように、棒状素材Ｍに据え込み加工を施す。次に、前鍛造工程の第２段階では、図６（ｃ）に示すように、凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ２（凹部Ｃの深さ寸法）が第１の途中製品Ｍ１におけるそれよりも大きくなった第２の途中製品Ｍ２が得られるように、第１の途中製品Ｍ１に前方押し出し加工を施す。そして、前鍛造工程の第３段階では、図６（ｄ）に示すように、凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ３（凹部Ｃの深さ寸法）が第２の途中製品Ｍ２におけるそれよりも十分に小さくなった第３の途中製品Ｍ３が得られるように、第２の途中製品Ｍ２に据え込み加工を施す。因みに、第１〜第３の途中製品Ｍ１〜Ｍ３のそれぞれに設けられた凹部Ｃの内底面Ｃｂの直径寸法の大小関係は、ｄ２＜ｄ１＜ｄ３である。

なお、図６（ｃ）に示す第２の途中製品Ｍ２を、図６（ｄ）に示す据え込み部１２を有する第３の途中製品Ｍ３に成形する際には、図７に示す鍛造金型（密閉鍛造金型）４０が使用される。同図に示す鍛造金型４０は、同軸配置されたダイ４１及びパンチ４２を備え、内部潤滑された状態（少なくともダイ４１の内径面４１ａ及びパンチ４２の先端加圧面４２ａに潤滑油等の潤滑剤が塗布された状態）で使用される。なお、ダイ４１の内径面４１ａ形状は、成形すべき第３の途中製品Ｍ３（据え込み部１２）の外周形状に対応し、パンチ４２の先端加圧面４２ａ形状は、成形すべき第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａ（凹部Ｃ）形状に対応している。

上記構成の鍛造金型４０において、ダイ４１の内周に第２の途中製品Ｍ２を配置し、パンチ４２を下降移動させると、図７に示すように、パンチ４２の先端加圧面４２ａによって第２の途中製品Ｍ２の一端面Ｍ２ａ全域が覆われた状態、すなわち凹部Ｃの開口が閉塞された状態となる。このとき、パンチ４２の先端加圧面４２ａと第２の途中製品Ｍ２の凹部Ｃとの間には空間が画成され、この空間内にパンチ４２の先端加圧面４２ａ等に塗布された潤滑剤Ｆが封じ込められる。そして、パンチ４２の下降移動が進行するのに伴って上記空間の容積が縮小すると、これに伴って上記空間内に封じ込められた潤滑剤Ｆの圧力が過度に高まり、第２の途中製品Ｍ２にキズや欠け等が生じるおそれがある。そのため、図６（ｃ）に示す第２の途中製品Ｍ２を、図６（ｄ）に示す第３の途中製品Ｍ３に成形する際には、図７に示すように、先端加圧面４２ａで画成される上記空間と大気を連通させる連通孔４３が設けられたパンチ４２を使用する。これにより、潤滑剤Ｆの過度の圧力上昇に起因した上記不具合の発生を可及的に防止することができ、高品質の外側継手部材１を製造することができる。

図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明した実施形態では、前鍛造工程の第３段階において、凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ３（凹部Ｃの深さ寸法）が第２の途中製品Ｍ２におけるそれよりも十分に小さくなった第３の途中製品Ｍ３を得るようにしたが、前鍛造工程の第３段階では、図８（ｄ）に示すように、凹部Ｃの内壁面Ｃａの傾斜角θ３（凹部Ｃの深さ寸法）が第２の途中製品Ｍ２のそれよりもさらに大きくなった第３の途中製品Ｍ３が得られるように、第２の途中製品Ｍ２に据え込み加工を施すこともできる。

図８（ｄ）に示す第３の途中製品Ｍ３は、前鍛造工程の第４段階において、上述した第１実施形態と同様の態様で後方押し出し加工が施されることにより、図４（ａ）（ｂ）に示す中間鍛造品２１に成形される。この際、第３の途中製品Ｍ３の一端面Ｍ３ａに、内壁面Ｃａの傾斜角θ３が大きい凹部Ｃが開口している関係上、図６（ｃ）に示す第２の途中製品Ｍ２を図６（ｄ）に示す第３の途中製品Ｍ３に成形する場合と同様の不具合が発生するおそれがある。

すなわち、図４（ａ）（ｂ）に示すような中間鍛造品２１を得るためには、図３に示す鍛造金型３０を用いて第３の途中製品Ｍ３に後方押し出し加工を施す必要があるが、パンチ３２の先端加圧面３２ａの傾斜角が、第３の途中製品Ｍ３の被加圧面（凹部Ｃの内壁面Ｃａ）の傾斜角θ３よりも小さい関係上、パンチ３２の先端加圧面３２ａと第３の途中製品Ｍ３の凹部Ｃとの間には空間が画成され、この空間内にパンチ３２の先端加圧面４２ａ等に塗布された潤滑剤Ｆが封じ込められる［図９（ａ）参照］。そして、パンチ３２の下降移動が進行するのに伴って上記空間の容積が縮小すると、これに伴って上記空間内に封じ込められた潤滑剤Ｆの圧力が過度に高まり、第３の途中製品Ｍ３にキズや欠け等が生じるおそれがある。そのため、図８（ｄ）に示す第３の途中製品Ｍ２を、図４（ａ）（ｂ）に示す中間鍛造品２１に成形する際には、図９（ａ）に示すように、先端加圧面３２ａで画成される上記空間と大気を連通させる連通孔３３が設けられたパンチ３２を使用する。これにより、潤滑剤Ｆの過度の圧力上昇に起因した上記不具合の発生を可及的に防止することができ、高品質の外側継手部材１を得ることができる。

なお、パンチ３２に設けるべき上記の連通孔３３は、図９（ａ）に示すように機械加工等で穿設した孔で構成することができる他、図９（ｂ）に示すように、パンチ３２を、筒状の外側部材３４と、該外側部材３４の内周に隙間嵌めで配置した内側部材３５とで構成することによって両部材３４，３５間に形成した隙間で構成することもできる。図示は省略するが、これと同様の構成を、図７に示したパンチ４２に適用することもできる。

以上では、前鍛造工程において鍛造加工を４段階実行する場合（中間鍛造品２１を４つの鍛造加工を経て得る場合）に本発明を適用したが、前鍛造工程において、鍛造加工を３又は５段階以上実行する場合にも本発明は好ましく適用し得る。

また、本発明は、図１１に示すように、カップ部２の内底面の継手軸線位置に開口した凹部９を有する外側継手部材１を製造する際にも好ましく適用することができる。なお、この凹部９は、外側継手部材１に加工されるワーク（途中製品、中間鍛造品２１及び最終鍛造品の少なくとも一つ）と、当該ワークを加圧するパンチとを芯出しするために設けられた部位である。

また、以上では、摺動式等速自在継手の一種であるトリポード型等速自在継手（ＴＪ）用の外側継手部材１を製造する際に本発明を適用したが、本発明は、ダブルオフセット型等速自在継手（ＤＯＪ）等、その他の摺動式等速自在継手の外側継手部材を製造する際にも好ましく適用することができる。

さらに、本発明に係る製造方法は、角度変位及び軸方向変位の双方を許容する摺動式等速自在継手の外側継手部材を製造する場合のみならず、角度変位のみを許容する固定式等速自在継手、例えばバーフィールド型等速自在継手（ＢＪ）やアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）の外側継手部材を製造する場合にも適用し得る。なお、固定式等速自在継手の外側継手部材では、カップ部の内径面に複数設けられるトラック溝が、直線状部分と円弧状部分とで構成される。

１ 外側継手部材
２ カップ部
３ 軸部
５ トラック溝
６ 案内面
１２ 据え込み部
１３ 軸状部
２１ 中間鍛造品
２２ カップ状部
Ｃ 凹部
Ｃａ 内壁面
Ｆ 潤滑剤
Ｍ 棒状素材
Ｍ１ 第１の途中製品
Ｍ２ 第２の途中製品
Ｍ３ 第３の途中製品
Ｍａ，Ｍ１ａ，Ｍ２ａ，Ｍ３ａ 一端面
Ｍｂ 一端外周縁部
Ｍ１ｂ 第１痕部
Ｍ２ｂ 第２痕部
Ｍ３ｂ 第３痕部

Claims (11)

1. 一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材の製造方法であって、
   複数の鍛造加工を段階的に実行することにより、棒状素材を、第１〜第Ｎ（Ｎは２以上の正の整数）の途中製品に順次成形してから、内径面にトラック溝が粗成形された有底筒状のカップ状部を有する中間鍛造品に成形する前鍛造工程と、中間鍛造品を仕上がり形状のトラック溝を有する最終鍛造品に成形するしごき工程とを含み、
   前鍛造工程の途中段階で作製する第Ｎの途中製品を、その一端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部を有し、かつこの痕部の全体が、前鍛造工程で使用される鍛造金型のうち、前記カップ状部の成形用パンチによる前記一端面の被加圧領域よりも径方向外側に配置されたものとすることを特徴とする等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
2. 棒状素材として、長尺の棒材を所定寸法に切断もしくはせん断したものをそのまま使用する請求項１に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
3. 前鍛造工程の第１段階で実行される鍛造加工で、前記第Ｎの途中製品の一端面となる端面に前記痕部となる部位が設けられた第１の途中製品を得、その後、前記第Ｎの途中製品を得るまでに実行される少なくとも一つの鍛造加工で、被加工材のうち、前記第Ｎの途中製品の一端面となる端面と、該端面に設けられた前記痕部となる部位とを拡径させることにより、前記第Ｎの途中製品を得る請求項１又は２に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
4. 第１〜第Ｎの途中製品を得るための鍛造加工のうち、何れか一つの鍛造加工で、被加工材のうち、前記第Ｎの途中製品の一端面となる端面に、すり鉢状をなし、内壁面に前記痕部となる部位が設けられた凹部を成形する請求項３に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
5. 第１の途中製品を得るための鍛造加工で前記凹部を成形する請求項４に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
6. 被加工材の前記端面を拡径させるのに伴って、前記凹部の断面形状を変化させることにより、前記第Ｎの途中製品を得る請求項４又は５に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
7. さらに、最終鍛造品を完成品形状に仕上げる仕上げ工程を含み、該仕上げ工程で前記痕部を除去する請求項１〜６の何れか一項に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
8. トラック溝が、直線状部分のみで構成されるものに適用する請求項１〜７の何れか一項に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
9. トラック溝が、直線状部分と円弧状部分とで構成されるものに適用する請求項１〜７の何れか一項に記載の等速自在継手用外側継手部材の製造方法。
10. 一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材に加工される中間鍛造品であって、棒状素材に鍛造加工を施すことで有底筒状に成形されたカップ状部を有し、該カップ状部にしごき加工が施されることにより、前記カップ状部の内径面に粗成形されてなるトラック溝が仕上がり形状に成形されるものにおいて、
    前記カップ状部の開口端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部が設けられていることを特徴とする中間鍛造品。
11. 一端が開口した有底筒状のカップ部を有し、カップ部の内径面に軸方向に延びる複数のトラック溝が設けられた等速自在継手用外側継手部材に加工される最終鍛造品であって、棒状素材に鍛造加工を施すことで有底筒状に成形されたカップ状部を有する中間鍛造品にしごき加工を施すことにより、中間鍛造品のカップ状部の内径面に粗成形されたトラック溝が仕上がり形状に成形されたものにおいて、
    前記しごき加工に伴って成形されるカップ状部の開口端面に、棒状素材の一端外周縁部が変形してなる無端状の痕部が設けられていることを特徴とする最終鍛造品。

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