JPH0623573B2 - 自在継手の外輪とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は一対の回転軸を屈曲可能に連結する自在継手
の筒体状の外輪とその製造方法に関するものである。

従来技術 一対の回転軸を屈曲可能に連結する自在継手の一種に、
筒体状の外輪を備え、その外輪の一端に形成されたフラ
ンジを一方の回転軸に一体的に固定する一方、他端側か
ら他方の回転軸を挿入し、その挿入した回転軸の端部に
設けられた係合部を外輪内側の３個所または６個所に形
成した軸方向の凹溝に係合させることにより、上記一対
の回転軸を回転可能に連結する形式のものがある。

この形式の自在継手の外輪は、従来冷間ないしは熱間鍛
造等の押出し加工で厚肉の円筒素材を成形して、これに
ポンチとダイスとを用いる鍛造加工を施し、その後に凹
溝を切削加工して所望形状，寸法に仕上げる等の工程を
経て製造していた。

ところが、このような方法によって外輪を製造する場合
には、切削加工に多大の労力と時間とを要するために、
生産性が低下して製品コストが高くなる他、製品の肉厚
が厚くなって製品の重量が重くなり、また材料費が高く
つく等の問題を生じる。

このような問題を解消するため、かかる外輪を、筒形素
材をプレス加工することによって成形する方法が開発さ
れた。特開昭５６−１６５５３６，特開昭５８−４４９
３２に記載されているものはその一例である。この場合
プレス成形された外輪は、プレス加工後にフランジの外
径部を所定の寸法に仕上げるため、また筒状の本体部外
側にダストブーツを係合させるための係合溝を設けるた
めに切削加工されるが、かかる外輪は全体の形状が比較
的複雑であり、かつ薄肉であるために切削加工をするに
際して外輪をチャックするための適当なチャック面がな
く、そのために所望の精度で上記の切削加工を施すこと
が困難となっていた。

発明の目的 本発明はこのような事情を背景としてなされたものであ
り、その目的とするところは、プレス加工後に所望の精
度で切削加工をすることのできる自在継手の外輪とその
外輪を製造する方法を提供することにある。

発明の構成 この目的を達成するため、本発明にかかる外輪は、前記
各凹溝の底壁部を形成する部分をそれぞれ半径方向内側
に部分的に突出させることによって、軸心側の先端面の
それぞれから軸心までの距離が等距離となる突出部を前
記係合部に干渉しない状態で前記各凹溝のそれぞれに少
なくとも１つ設けたことを特徴とするものである。

また、このような外輪を製造するための本発明にかかる
方法は、(1)筒形素材を半径方向にプレス成形して前記
凹溝を形成しつつ、同時に前記筒形素材の一端部を漏斗
状に拡張して前記フランジを予備成形し、かつ、前記凹
溝の少なくとも側壁部を内外両側からプレス型で狭圧す
る構成形工程と、(2)該構成形工程後の中間製品を少な
くとも前記凹溝の側壁部において内外両側からプレス型
で狭圧し、その状態で前記予備成形された部分をフラン
ジに成形するフランジ成形工程と、(3)前記構成形工程
において、またはフランジ成形工程の前記中間製品をプ
レス型で押圧する工程において、前記筒形素材もしくは
前記中間製品を半径方向にプレス成形して、前記各凹溝
の底壁部を形成する部分をそれぞれ半径方向内側に部分
的に突出させるとともに内外両側からプレス型で狭圧す
ることにより、軸心側の先端面のそれぞれから軸心まで
の距離が等距離となる突出部を前記係合部に干渉しない
状態で各凹溝のそれぞれに少なくとも１つ形成する突出
部成形工程とを含むことを特徴とするものである。

発明の効果 上記のような外輪においては、凹溝のそれぞれに設けら
れた突出部の先端面を、外輪をチャックするためのチャ
ック面として利用することができ、そしてこれによって
所望の精度で外輪の一端部に形成されたフランジの外径
部等を切削加工することが可能となる。外輪の周方向の
３個所または６個所に設けられた突出部の先端面は、軸
心から等距離離れて位置するため、切削加工装置のチャ
ック部材の中心を外輪の軸心に正確に一致させることが
でき、しかも突出部は凹溝の底壁部，つまり筒体状の外
輪の径の最も大きい部分に形成されているため、薄肉の
外輪を変形させる恐れのない程度のチャック力で、切削
力に基づく外輪の回転トルクに十分対抗し得る保持トル
クが得られるからである。

なお、このような突出部は凹溝の底壁部において回転軸
の係合部と干渉しない状態で設けられているため、外輪
が自在継手として組み付けられる際、あるいは使用上に
おいて上記突出部が支障となることはない。

また、かかる外輪を本発明にかかる製造方法に従って製
造すれば、外輪の成形と同時に突出部を成形し得て、突
出部を設けるための工数がふえることがなく、かつその
突出部は凹溝底壁部の一部を凹溝側壁部とともにプレス
型で内外両側から挟圧して成形されるため、高い寸法精
度で成形加工することができてこれら突出部の先端面の
位置を所望の精度で軸心から一定距離離れた位置とする
ことができる。

実施例 次に本発明の実施例を図面に基づいて詳しく説明する。
第１図は車両のデフサイドギヤシャフト１０とこのシャ
フト１０の回転を伝達すべき今一方の軸１２とを連結す
るトリポード型自在継手１４をそれら一対の軸を連結し
た状態で示したものであり、第２図，第３図はその継手
１４の外輪１６を、また第４図，第５図は異なった形態
の外輪１８を示したものである。

第１図ないし第３図において、外輪１６は筒体状をな
し、その一端にフランジ２０がまた内周側に外輪１６の
軸心に沿って延びる３つの凹溝２２が周方向に等間隔で
形成されている。外輪１６はそのフランジ２０において
デフサイドギヤシャフト１０にボルト２４で締結される
一方、他端側から他方の回転軸１２が挿入され、その挿
入された回転軸１２の端部に固定された固定部材２６が
ローラ２８を介してそれら凹溝２２の側壁部内面に係合
させられるようになっている。

外輪１６のそれぞれの凹溝２２には、各２つの突出部３
０，３２が軸方向に隔たった２個所において設けられて
いる。突出部３０，３２は、凹溝２２の底壁部を形成す
る部分をそれら凹溝２２の全幅に渡って半径方向内側に
部分的に突出させて形成したものであり、それら突出部
３０，３２の先端面の周方向の長さが凹溝２２の底壁部
内面の幅とほぼ等しい寸法とされている。また、これら
突出部３０，３２の先端面は外輪１６の軸心側に中心を
有する等しい半径の部分円筒面として、かつ凹溝の２２
の間に形成されている小径部３４の内面よりも半径方向
外側に位置するように、すなわち凹溝２２に嵌入させら
れる前記固定部材２６，ローラ２８と干渉しない突出量
で形成されている。

凹溝２２のこれら突出部３０，３２の形成された部分の
外側には、外輪１６の軸心上に中心を有する一円周に沿
って延びる溝３６，３８が形成されており、それら溝３
６，３８のうちフランジ２０側とは反対側に位置する溝
３６にダストブーツの一端部が係合させられるようにな
っている。すなわち、一方の突出部３０は、外側に形成
される溝３６がダストブーツの係合溝となるように設け
られているのである。

一方、第４図，第５図に示す外輪１８においては、突出
部４０，４２は、凹溝２２の底壁部内面の幅方向の一部
が半径方向内側に突出する状態で設けられ、それら突出
部４０，４２の外面つまり突出部４０，４２の外側に形
成される溝４４，４６の外面が凹溝２２の幅方向にほぼ
直線的に延びる平坦面とされている。なお、第４図，第
５図に示す外輪１８において、突出部４０，４２の内壁
面が軸心側に中心を有する等しい半径の部分円筒面とし
て、また一方の突出部４０の外側の溝４４がダストブー
ツの一端部を係合させるための係合溝として形成されて
いることなど、その他の点においては、第２図，第３図
に示す外輪１６とほぼ同様である。

次にこのような構成の外輪を製造する工程を第６図
（Ａ）ないし（Ｄ）に基づいて概略的に説明する。

まず、第６図（Ａ）に示すように、肉厚および外径が製
品のそれにほぼ等しい所定長さの円筒素材４８を周方向
の３個所において半径方向内側に突出させ、それら突出
部の間に凹溝２２を１２０度の等角度間隔で形成する。
この構成形工程においては、凹溝２２の成形と同時に、
フランジ２０の予備成形が行われ、第６図（Ｂ）に示す
ように筒体の一端において半径方向外側へ拡がる漏斗状
の予備成形フランジ５０が形成される。

凹溝２２および予備成形フランジ５０が形成された中間
製品５２には、引き続いてフランジ成形加工および突出
部成形加工が施され、漏斗状のフランジ５０を軸心に直
角な方向に押し拡げる加工と、凹溝２２の底壁部を形成
する部分を部分的に半径方向内側に突出させて突出部３
０，３２を成形する加工とが行われる。第６図（Ｃ），
（Ｄ）はこれらの加工によって得られた製品を示してい
る。なお、フランジ２０の成形は前記構成形工程で所定
寸法形状に仕上げられた凹溝２２が変形しないように、
後述の装置によって凹溝２２を含む筒状の部分が内外両
側から加圧下に拘束された状態において行われる。

以上、外輪１６を製造する工程を概略的に説明したが、
次にこのような外輪の製造における具体的な手順をその
製造装置の構成および作用と共に詳細に説明する。

第９図および第１０図において、５４はポンチで、図示
しないベースに固定されている。ポンチ５４には、第１
０図に示すように、軸心から半径方向外側の三方に突出
する突出部５６とそれらの間に凹部５８が互いに１２０
度の角度間隔で設けられ、その横断面形状が所望成形品
を得るに適した形状、すなわち第２図，第３図および第
６図（Ｃ），（Ｄ）に示す外輪の横断面内側輪郭に沿っ
て形状とされている。ポンチ５４の外周部下側には、円
筒素材４８をのせるためのスペーサ６０が配置されて、
このスペーサ６０にエジェクトピン６２の先端が固定さ
れ、このエジェクトピン６２によってスペーサ６０が上
方に突き上げられるようになっている。スペーサ６０の
上方には、相対向する３対のダイスブロック６４，６６
がポンチ５４を取り囲むように放射状をなして配置され
ている。対をなすダイスブロック６４，６６の内の一方
のダイスブロック６４は、ポンチ５４の前記凹部５８に
対向する位置に、また他方のダイスブロック６６はポン
チ５４の突出部５６に対向する位置にそれぞれ配置され
ている。凹部５８に対向して配置された一方のダイスブ
ロック６４は、ポンチ５４の凹部５８を形成する面と共
同して第６図（Ａ）に示す円筒素材４８の筒壁部を内側
へと突出させるべく幅方向の中央部が凹部５８に向けて
突出させられている。これらダイスブロック６４，６６
は、それらの外側に配置された可動カム６８，７０に固
定され、可動カム６８，７０と共に、摺動台７２上をポ
ンチ５４に向かってあるいはこれらから離間する方向に
進退させられるようになっている。可動カム６８，７０
はそれらの外側において位置固定に配設された固定ブロ
ック７４，７６からそれぞれ延び出す図示しないガイド
ロッドによって移動を案内されるようになっており、ま
た同じ固定ブロック７４，７６に一端が取り付けられた
ウレタンゴム、スプリング等の図示しない弾性部材ある
いはシリンダ等によってポンチ５４から離間する方向
（以後外側方向とする）に戻されるようになっている。

可動カム６８，７０にはそれぞれ上方に進むに従って内
側へ接近する方向に傾斜するカム面７８，８０が形成さ
れており、同じ方向に同角度で傾斜するカム面８２，８
４を備えた固定カム８６，８８の下降運動により、内側
へ前進させられるようになっている。これら固定カム８
６，８８は、可動カム６８，７０の上方においてアッパ
ベース９０に固定され、このアッパベース９０と共に昇
降させられる。なお、カム面７８，８２が垂直面、すな
わちアッパベース９０の移動方向に対してなす角度はカ
ム面８０，８４のそれによりも大きくされており、アッ
パベース９０の同一ストロークに対して可動カム６８お
よびダイスブロック６４の方が、可動カム７０およびダ
イスブロック６６よりも多く前進させられるようになっ
ている。このようにカム面の傾き角に差をもたせること
によって、一方のダイスブロック６６の加圧力を他方の
ダイスブロック６４の加圧力より小さくし、円筒素材４
８の大きく変形させられない部分を適度に拘束しつつ、
構成形工程を行うことが可能となるのである。

アッパベース９０の下面側中央部には、取付用ブロック
９２が固定されており、このブロック９２の下側にフラ
ンジ予備成形型９４が固定されている。フランジ予備成
形型９４は、ポンチ５４の頭部に僅少隙間をおいて嵌合
し得る嵌合穴９６を有し、またその先端面はテーパ面と
されている。

以上のような装置において、予め用意された円筒素材４
８がポンチ５４に嵌め込まれ、次いでアッパベース９０
と共に固定カム８６，８８が下降させられると、可動カ
ム６８，７０がカム作用で前記弾性部材の弾性力に抗し
て内側に押動される。これに伴って可動カム６８，７０
に固定されたダイスブロック６４，６６がそれぞれ内側
に移動させられて、ポンチ５４に嵌められた素材４８の
筒壁を内側に押圧し、もって円筒素材４８に、外輪とし
て所望の形状，寸法の凹溝２２を形成する。アッパベー
ス９０が下降させられると、フランジ予備成形型９４も
同時に下降させられ、素材４８の端部が外方にほぼ４５
度の角度まで広げられて漏斗状の予備成形フランジ５０
が形成される。このようなフランジ予備成形を同時に行
うことによって、材料の破断や皺の発生を回避しつつ、
第６図（Ｂ）に示すように深い凹溝２２を有する外輪１
６の本体部とそれに連なるフランジとを成形することが
できる。なお、フランジ予備成形型９４，ダイスブロッ
ク６４および６６をそれぞれ別の駆動装置で作動させる
装置の使用も可能である。

続いて固定カム８６，８８がアッパベース９０と共に上
昇させられると、フランジ予備成形型９４が上昇させら
れると共に、可動カム６８，７０が、これらに繋がれた
前記弾性部材あるいはシリンダ等によって外側に引き戻
される。次にスペーサ６０が図示しないクッション装置
の作用で、エジェクトピン６２と共に上方に押し出され
ると、中間製品５２が上方に押し上げられてポンチ５４
から抜き取られ、ここに構成形工程が完了する。

このようにして得られた中間製品５２には、続いて最終
的なフランジ成形加工が施される。第１１図はフランジ
成形のための装置を示しているが、この装置の構成は前
記第９図，第１０図に示す装置とほぼ同じである。ただ
し、取付ブロック９２に、フランジ予備成形型９４に代
えて水平なプレス面９８を備えた仕上げ用のフランジ成
形型１０２が取り付けられており、また一方のダイスブ
ロック１１０には、ポンチ５４の軸方向に所定距離隔た
った２個所において、前記突出部３０，３２を形成する
ための突部１０４，１０６が設けられている。突部１０
４，１０６の端部面は部分円筒面とされている。

このような装置によるフランジ成形の手順は前記構成形
工程とほぼ同じである。すなわち、中間製品５２がポン
チ５４にセットされてアッパベース９０が下降させられ
ると、中間製品５２を放射状に取り囲んでいるダイスブ
ロック１０８，１１０が中間製品５２に向かって前進
し、そして一方のダイスブロック１１０に形成されてい
る突部１０４，１０６が凹溝２２の底壁部を形成してい
る部分を部分的に押圧して、凹溝２２に突出部３０，３
２を形成する。引き続いてダイスブロック１０８，１１
０が中間製品５２を内側に押圧して凹溝２２の側壁部お
よび突出部３０，３２をポンチ５４と共同して内外両側
から挟圧し、この状態でフランジ成形型１０２が下降さ
せられて、前記構成形工程で漏斗状に広げられた予備成
形フランジ５０を垂直な方向に押圧してフランジ２０を
形成する。その後の手順は前記溝成形工程と同じであ
る。

このような工程を経て得られた外輪１６には、更にフラ
ンジ２０外形部の切削加工，ボルト穴開け加工，その他
の付随的な仕上げ加工が施される。その切削加工の際外
輪１６は、凹溝２２に突出部３０，３２が形成されてい
るために加工が容易であり、かつ、加工精度を高め得る
特長を有している。

外輪のフランジ２０の外径部を切削加工するには、外輪
１６の筒状の本体部をチャックすることが必要となる
が、そのチャックの際のチャック面として、凹溝２２の
底壁部内面および底壁部外面、さらにこれら凹溝２２の
間に形成されている小径部３４の内面等を利用すること
が可能である。

しかしながら、凹溝２２の底壁部はそれほど高い寸法精
度で形成されておらず（その必要性に乏しいからであ
る）、またフランジ成形の際に筒状の本体部にフランジ
を形成する部分の肉が多少流れ込んだりするために、こ
れら凹溝２２の底壁部の内外壁面をチャック面として用
いる場合には、チャック部材の中心を外輪１６の軸心に
正しく一致させることが困難であり、そのため加工精度
が低くなるのを避け難い不利がある。

一方、小径部３４の内面をチャック面として利用する場
合には、半径が小さいため外輪１６を十分な保持トルク
でチャックできない不利がある。

これに対し、上記突出部３０，３２の形成された上記外
輪１６においては、それら突出部３０，３２の先端面を
チャック面として利用することが可能となり、しかもこ
の突出部３０，３２は内外両面をプレス型で挟圧されて
形成されたものであるため、加工精度が高くなってお
り、かつそれら突出部３０，３２の各先端面は外輪１６
の軸心から最も離れた凹溝２２の底壁部に形成されてい
るため、チャック部材の中心を外輪１６の軸心に正しく
一致させ得るとともに比較的小さいチャック力で十分な
保持トルクを得ることができる。このため、フランジ２
０外径部の加工精度および能率を高め得るのである。

なお、これらの突出部３０，３２は外輪１６の軸方向に
一定距離隔たった２個所に設けられているため、外輪１
６をチャックする際に軸方向のチャック幅を広くとるこ
とができる。したがって外輪１６を精度良くチャックす
ることが可能となって、切削加工精度を更に高め得る効
果が生ずる。

また、これらの突出部３０，３２は各凹溝２２の底壁部
において前記固定部材２６，ローラ２８と干渉しない突
出量で外輪１６の軸心側に突出させられているため、自
在継手を組み付ける際、あるいはその後において何等支
障とはならない。のみならず、一方の突出部３０におい
ては、その外側に形成される溝３６をダストブーツを係
合させる係合溝として利用することができる。このた
め、かかる突出部３０を備えた外輪１６は、プレス加工
後におけるブーツ係合用の溝を切削加工によって形成す
る手間も省ける利点を有しているのである。

以上、第２図および第３図に示す外輪１６の製造方法を
具体的に説明したが、第４図，第５図に示す外輪１８の
製造方法も基本的に同じである。もっとも第４図，第５
図に示す外輪１８においては、突出部４０，４２をプレ
ス成形するために、ダイスブロック１１０に設けられる
突部の内側先端面を平坦面とすることができる利点を有
している。

第７図（Ａ）ないし（Ｄ）および第８図（Ａ）ないし
（Ｄ）には、それぞれ前記デフサイドギヤシャフト１０
と連結されるべき他方の軸１２の端部形状に応じた形状
の外輪を製造する工程が示されているが、これら外輪の
製造方法は、ポンチ，ダイスブロックの形状を適宜の形
状に変更する他、前述した製造方法と基本的に同じであ
るため、第６図（Ａ）ないし（Ｄ）における素材，中間
製品等と対応するものに符合を付し、詳細な説明は省略
する。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はこれらと
異なった態様で実施することが可能である。

例えば、凹溝に設けられる突出部は各凹溝について三つ
以上、あるいは逆に一つだけ設けてもよい。また本発明
の外輪製造方法においては、突出部を成形する突出部成
形工程を構成形工程と同時に行うことも可能である。

その他、本発明を、軸心に沿った凹溝を６個備えて成る
外輪に対しても適用し得るなど、本発明はその趣旨を逸
脱しない範囲において、等業者の知識に基づき種々の変
更を加えた態様・形態で実施することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である外輪を備えた自在継手
を示す正面断面図であり、第２図および第３図はそれぞ
れ第１図における外輪の側面図および正面断面図であ
る。第４図および第５図はそれぞれ別の実施例を示す側
面図および正面断面図である。第６図（Ａ）ないし
（Ｄ）はそれぞれ第２図および第３図に示す外輪を製造
する工程の一例を説明するための説明図であり、第７図
（Ａ）ないし（Ｄ），第８図（Ａ）ないし（Ｄ）はそれ
ぞれ別の実施例である外輪を製造する工程の一例を説明
するための説明図である。第９図ないし第１１図はそれ
ぞれ第２図，第３図に示す外輪を第６図（Ａ）ないし
（Ｄ）に示すに工程に従って製造する装置を示す正面断
面図．平面断面図および要部正面断面図である。 １０：デフサイドギヤシャフト １２：回転軸 １４：トリポード型自在継手 １６，１８：外輪、２０：フランジ ２２：凹溝、２６：固定部材 ２８：ローラ ３０，３２，４０，４２：突出部 ３６，３８，４４，４６：溝 ４８：円筒素材 ５０：予備成形フランジ ５２：中間製品

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒形素材をプレス成形加工して一端にフラ
   ンジを、また内周側に軸心に沿った凹溝を３個または６
   個形成して成る筒体状の外輪を前記フランジにおいて第
   １の回転軸に固定する一方、他端から第２の回転軸を挿
   入して該第２の回転軸に端部に設けられた係合部を前記
   凹溝に係合させることによって、一対の回転軸を屈曲可
   能に連結する形式の自在継手の外輪であって、 前記各凹溝の底壁部を形成する部分をそれぞれ半径方向
   内側に部分的に突出させることによって、軸心側の先端
   面のそれぞれから軸心までの距離が等距離となる突出部
   を前記係合部に干渉しない状態で前記各凹溝のそれぞれ
   に少なくとも１つ設けたことを特徴とする自在継手の外
   輪。
2. 【請求項２】前記突出部が、軸方向に隔たった２個所に
   おいて前記各凹溝に設けられている特許請求の範囲第１
   項記載の外輪。
3. 【請求項３】前記凹溝の各々に設けられた前記突出部の
   外側に形成された凹部が、ダストブーツの一端部を係合
   させるための係合凹部を成している特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項記載の外輪。
4. 【請求項４】筒体状をなし、一端にフランジがまた内周
   側に軸心に沿った凹溝が３個または６個形成されて成る
   外輪を前記フランジにおいて第１の回転軸に固定する一
   方、他端から第２の回転軸を挿入して該第２の回転軸の
   端部に設けられた係合部を前記凹溝に係合させることに
   よって、一対の回転軸を屈曲可能に連結する形式の自在
   継手の外輪を製造する方法であって、 筒形素材を半径方向にプレス成形して前記凹溝を形成し
   つつ、同時に前記筒形素材の一端部を漏斗状に拡張して
   前記フランジを予備成形し、かつ、前記凹溝の少なくと
   も側壁部を内外両側からプレス型で挟圧する構成形工程
   と、 該構成形工程後の中間製品を少なくとも前記凹溝の側壁
   部において内外両側からプレス型で挟圧し、その状態で
   前記予備成形された部分をフランジに成形するフランジ
   成形工程と、 前記構成形工程において、またはフランジ成形工程の前
   記中間製品をプレス型で押圧する工程において、前記筒
   形素材もしくは前記中間製品を半径方向にプレス成形し
   て、前記各凹溝の底壁部を形成する部分をそれぞれ半径
   方向内側に部分的に突出させるとともに内外両側からプ
   レス型で挟圧することにより、軸心側の先端面のそれぞ
   れから軸心までの距離が等距離となる突出部を前記係合
   部に干渉しない状態で各凹溝のそれぞれに少なくとも１
   つ形成する突出部成形工程と を含むことを特徴とする外輪の製造方法。