JPH0639477A - 等速ボールジョイント用内輪の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工圧力を下げて高精度の鍛造成形を行う。 【構成】 クロス溝１０の成形用の複数の突条１１を粗
形材１の外周に等配するとともに、粗形材１を軸線方向
に加圧して外周に張り出させることによりクロス溝１０
を形成する等速ボールジョイント用内輪の成形装置にお
いて、前記突条１１の側部に、得るべき製品の外径より
大きい外径まで粗形材１が張り出すことを許容する逃げ
部Ｐが形成されている。したがって粗形材１を積極的に
拘束しないので、変形抵抗が下がり、加工圧力を下げる
ことができ、それに伴い突条の歪みが抑制されるので、
高精度の鍛造を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、等速ジョイントの内
輪もしくは内輪用中間品を鍛造によって成形するための
装置に関し、特に外周面にボール溝を有する等速ジョイ
ント内輪もしくはその中間品を成形するための装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボール型の等速ジョイントは、ケージと
称される保持器で保持したボールを、内外輪の溝内に位
置させ、その溝中心をジョイント中心に対して反対方向
に等距離だけオフセットさせることにより、ボールを入
出力軸の二等分面上に維持し、等速性を保つものであ
る。その内輪や外輪は、異形形状の部品であるために、
従来一般には、鍛造加工および機械加工によって製造し
ている。その内輪の鍛造型を本出願人は実開平３−８５
１４４号によって既に提案した。これは、螺旋方向に交
互に傾斜したクロス溝を成形するための突条を有する複
数の分割ダイを、ホルダによって円周上に等間隔に保持
し、かつその突条の両側部には、成形品の外径を製品外
径に規制する拘束部を設け、粗形材を一対のパンチで軸
線方向に加圧して半径方向に張り出させることにより、
クロス溝を形成し、かつ形状および外径を整えるもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の鍛造型
は、閉塞鍛造を行う成形型であり、したがって成形品の
外径寸法に大きな狂いが生じることはない。しかしなが
ら製品外径以上に材料が張り出すことを規制することに
なるから、加工圧力が高くならざるを得ず、特に高炭素
鋼を素材とした冷間鍛造の場合にその傾向が顕著であ
り、その結果、型寿命が短くなったり、容量の大きいプ
レス機を必要としたりする不都合があった。また上記従
来の鍛造型は規定寸法以上への材料の張り出しを規制す
るから、余肉の吸収を殆んど行うことができず、そのた
め粗形材の体積バラツキが許容されないので、粗形材の
管理に多大の工数や労力を要する不都合があった。

【０００４】一方、等速ジョイント内輪を、材料の張り
出しがある程度自由な型鍛造によって成形することも考
えられるが、このような方法では、粗形材の体積バラツ
キが大きく許容される反面、外径の切削代が大きくなる
ために、機械加工が増大し、材料歩留りのみならず生産
性が悪化するおそれがある。

【０００５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、加工圧力を低くでき、またボール溝を高精度に成
形することのできる装置を提供することを目的とするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、クロス溝成形用の複数の突条を粗形
材の外周に等配するとともに、粗形材を軸線方向に加圧
して外周に張り出させることによりクロス溝を形成する
等速ボールジョイント用内輪の成形装置において、前記
突条の側部に、得るべき製品の外径より大きい外径まで
粗形材が張り出すことを許容する逃げ部が形成されてい
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】この発明の成形装置においても、粗形材には軸
線方向の圧力を加え、粗形材を外周側に張り出させる。
その粗形材の外周には、クロス溝成形用の突条が等配さ
れているから、その突条の部分は窪んだ形状になり、こ
こにクロス溝が形成される。粗形材が外周側に張り出す
材料の流れは、突条を包み込むようにその側部に向けて
生じる。この突条の側部には、逃げ部が形成されてい
て、材料は製品外径より大きい外径まで張り出すことが
でき、したがっていわゆる圧力の抜ける状態がこの部分
に生じるので、加工圧力は低くてよい。それに伴って突
条には無理な荷重がかからないので、ボール溝の成形精
度が良くなり、またその寿命も向上する。

【０００８】

【実施例】つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説
明すると、図１の（Ａ）および（Ｂ）に示すようにこの
発明の装置は実質上、閉塞鍛造を行う装置であって、粗
形材１を上下のポンチ２，３で加圧することにより粗形
材１を外周側に張り出させ、かつ外形形状を複数の分割
ダイ４によって付与するようになっている。すなわち上
ポンチ２は、円筒状のポンチホルダ５の内部に上下動自
在に挿入されており、また下ポンチ３は、ポンチホルダ
５と同一軸線上に対向させて配置した円筒状の分割ダイ
ホルダ６の内部に上下動自在に配置されている。なお、
各ポンチ２，３は同一外径であって、それぞれの先端部
には円錐台形状の突部が設けられている。

【０００９】分割ダイホルダ６の上面には、６個の突起
状のガイド７が放射状に一定間隔で設けられており、そ
れらのガイド７の間に、分割ダイ４が分割ダイホルダ６
の半径方向に前後動自在に配置されている。またこれら
の分割ダイ４の外周側には、分割ダイ４の外周側への移
動を規制する位置決めリング８が上下動自在に配置され
ている。この位置決めリング８の先端内周面は図１に示
すようにテーパ面となっており、これに対して各分割ダ
イ４の後端面は、位置決めリング８の内周面に対応した
傾斜面とされており、したがってこれらのテーパ面と傾
斜面とで、各分割ダイ４に中心部に向けた押圧力を生じ
させるようになっている。

【００１０】各分割ダイ４は、鍛造品９の外形形状を付
与するものであるが、得るべき鍛造品９の形状を示せ
ば、図２のとおりである。すなわち図２中、符号１０は
等速ジョイントとして組立てられた場合にボールを転動
させるボール溝となるクロス溝であって、鍛造品９の外
周の６箇所に形成されている。またこれらのクロス溝１
０は、その各称が示すように、鍛造品９の外周面の螺旋
方向に沿って形成されており、かつ隣接するクロス溝１
０の方向は互いに反対向きとなっている。さらにクロス
溝１０以外の外周面部は、ほぼ球面状となっている。分
割ダイ４は、クロス溝１０の方向が交互に反対になって
いることに伴い、鍛造品９の取出しを可能にするため
に、各クロス溝１０に対応して１個づつ、合計６個設け
られており、かつ各分割ダイ４には、対応するクロス溝
１０を形成するための突条１１が設けられている。

【００１１】図３には、その分割ダイ４の一例を示して
あり、後端面を傾斜面とした基体ブロック１２の正面に
円弧状断面の突条１１が、斜めに形成されている。この
突条１１は形成すべきクロス溝１０の形状に対応した形
状であるが、その両側の正面部１３は、図３の（Ｂ）に
示すように、上下方向（粗形材１の軸線方向）において
は平坦になっており、かつ最終製品として得るべき外径
位置（図１の直径Ｄの位置）より更に半径方向で外側に
後退している。すなわちこの半径方向で外側に後退して
いる部分が逃げ部Ｐとなっている。さらに正面部１３
は、その側縁部が粗形材１の中心側にわずか突き出るよ
う、横方向（粗形材１の円周方向）において湾曲もしく
は傾斜した面となっている。

【００１２】粗形材１を軸線方向に加圧して外周方向に
張り出させた場合、軸線方向での中央部分の張り出し
が、その上下の部分より大きくなるが、前記正面部１３
は、最終製品の外径位置より後退しているうえに、軸線
方向においてはほぼ平坦になっているから、その軸線方
向での中央部分が、粗形材１の体積が規定の体積より大
きい場合に、粗形材１を当接させてそれ以上の張り出し
を規制する拘束部１４ａとなっている。また正面部１３
のうちこれ以外の部分は、粗形材１の張り出しを特には
規制しない非拘束部１５ａとなっている。また粗形材１
の円周方向において、突条１１の間の部分の中央部での
外周方向への張り出しが最も大きくなるが、この部分に
対応する前記正面部１３の側縁は、粗形材１の中心側に
突き出しているから、粗形材１の体積が大きい場合に
は、この側縁が粗形材１に当接してそれ以上の張り出し
を規制するので、この部分が拘束部１４ｂとなり、これ
より円周方向にずれた部分が非拘束部１５ｂとなってい
る。

【００１３】上記の装置による成形手順を図４を参照し
て説明する。まず図４の（Ａ）に示すように、上ポンチ
２およびポンチホルダ５ならびに位置決めリング８を充
分上昇させ、また下ポンチ３を下げた状態で、下ポンチ
３の上に粗形材１を載せる。ついで（Ｂ）に示すように
ポンチホルダ５および位置決めリング８を下降させる
と、位置決めリング８のテーパ面が各分割ダイ４の後端
面に接触して分割ダイ４の半径方向での位置が決めら
れ、かつポンチホルダ５がその分割ダイ４を分割ダイホ
ルダ６との間に挟み付ける。これはいわゆる成形型の閉
塞状態であって、これに続けて（Ｃ）に示すように上下
のポンチ２，３を接近させて粗形材１を加圧する。

【００１４】粗形材１は軸線方向に圧縮されるうえに、
ポンチ２，３に設けてある円錐台状の突部が食い込むか
ら、粗形材１は外周方向に張り出す。粗形材１の外周に
等配してある分割ダイ４は各ホルダ５，６および位置決
めリング８によって固定されているから、粗形材１が外
周側に張り出すことによって、分割ダイ４の突条１１が
粗形材１の外周に相対的に食い込むことになり、その結
果、クロス溝１０が形成される。このようにしてクロス
溝１０を形成することに伴う余肉は、各分割ダイ４にお
ける突条１１の両側に向けて流れるが、突条１１の両側
の部分は前述したように最終製品の外径位置より後退し
た逃げ部Ｐとなっているから、この部分での材料の流れ
が、基本的には制約を受けない。したがって材料流れ
に、ある程度の自由度があるから、加工圧力は完全な閉
塞鍛造に比較して低圧でよい。また各分割ダイ４に加わ
る成形荷重も小さくなるとともに安定するため、その歪
みがほぼ一定となる。そのためクロス溝１０の精度が向
上し、また型寿命が長くなる。

【００１５】粗形材１の体積が規定の体積どおりであれ
ば、前記逃げ部Ｐに張り出した部分は、成形型との間の
摩擦および粗形材１の内部摩擦により、ほぼ球面状の外
形形状となる。これに対して粗形材１の体積が規定の体
積より大きければ、逃げ部Ｐでの張り出し量が大きくな
るので、成形途中で最大張り出し部分が先ず前記拘束部
１４ａ，１４ｂに当接し、それ以上の張り出しが規制さ
れる。すなわち鍛造品９の外径は、最終製品の外径より
も大きくなるものの、不必要に大径となることがない。
したがって鍛造後の機械加工の際の外径切削代を少なく
することができる。また拘束部１４ａ，１４ｂによって
材料の流れを規制しても、それ以降の成形に伴う余肉
は、非拘束部１５ａ，１５ｂに流れるので、加工圧力が
特に上昇することはない。なお、この非拘束部１５ａ，
１５ｂに張り出した余肉は最終的には切削によって除去
されるが、鍛造品９の全体としての外径を増大させるも
のではないので、特に問題となるものではない。

【００１６】以上のようにして成形を終了した後、図４
の（Ｄ）に示すように、ポンチホルダ５および位置決め
リング８を上昇させて分割ダイ４の固定を解除し、つい
で上ポンチ２を上昇させるとともに、下ポンチ３によっ
て鍛造品９を押し上げて鍛造品９を取り出す。

【００１７】したがって上記の装置では、螺旋方向に傾
斜しかつその方向が交互に反対となったクロス溝１０を
成形する関係上、複数の分割ダイ４を使用した閉塞鍛造
装置（型）であるにも拘らず、材料の自由な張り出しを
一部許容する逃げ部Ｐを設けたから、加工圧力を低くで
きかつその圧力変化を小さくできるとともに、型の歪み
を防止して高精度な成形を行うことができる。また前記
拘束部１４ａ，１４ｂおよび非拘束部１５ａ，１５ｂを
設けることにより、粗形材１の体積にバラツキがあって
も、鍛造品９の外径の過剰な増大を防止し、同時に加工
圧力を低く抑えることができる。

【００１８】なお、この発明における逃げ部Ｐの形状お
よびその逃げ部Ｐに形成する拘束部および非拘束部の構
造は、上記の実施例で示した構造に限定されないのであ
って、図５に示すように構成してもよい。すなわち図５
は、逃げ部Ｐの他の三つの例を合わせて示す図であっ
て、符号Ａの部分に示す例は、突条１１と正面部１３と
の境界部分で、最終製品の外径位置より外側の部分に、
適当な半径Ｒの湾曲部を形成し、ここを拘束部２４とし
た例である。したがってこの例においては、拘束部２４
によって粗形材１の張り出し部分が絞られるので、それ
に伴う抵抗力で粗形材１の張り出しが抑えられる。

【００１９】また符号Ｂの部分に示す例は、突条１１の
うちクロス溝１０の半径ｒo に連続して所定寸法Ｌの段
差部を設け、ここを拘束部３４とした例である。この例
においては、張り出した材料がこの拘束部３４に当接
し、かつこれを越えた部分では絞られるから、拘束部３
４を設けたことにより変形抵抗が増大し、粗形材１の過
剰な外径の増加が抑えられる。またこの段差部からなる
拘束部３４を設けた場合には、その形状が鍛造品９に付
与されるから、従来必要としていたクロス溝１０の左右
の稜線における面取り加工を省略することができる。な
お、拘束部３４を構成する段差部の寸法Ｌは、粗形材１
の材質や形状によって適当な値を選ぶことになる。

【００２０】さらに図５の符号Ｃで示す部分の例は、前
述した符号Ａの部分の例における半径Ｒの湾曲部に続く
面を、その湾曲部の端部における接線方向に対して所定
の角度θで傾斜した斜面とし、これらの湾曲部および斜
面を拘束部４４とした例である。したがってこの例で
は、張り出した材料が、これらの湾曲部および斜面で絞
られるから、外径の過剰な増大が防止される。

【００２１】なお、上述した拘束部１４ａ，１４ｂ，２
４，３４，４４は、粗形材１の体積が大きい場合に材料
の張り出しを抑えるように作用するものであるが、粗形
材１の体積のバラツキが殆んどない場合には、この種の
拘束部を設ける必要がない。図６は拘束部を設けていな
い例であって、ここに示す分割ダイ４の正面部１３は、
最終製品の外径位置より外側にあり、かつ分割ダイ４の
移動方向に対して垂直な平面として形成されている。こ
の正面部１３に対応する部分は、粗形材１がほぼ自由に
張り出すことができるので、この部分が拘束部のない逃
げ部Ｐとなっている。このような構成であっても、上述
した各実施例におけると同様に、加工圧力を低くするこ
とができ、それに伴い精度の良い成形を行い、また型寿
命の向上を図ることができる。

【００２２】つぎにこの発明の効果を確認するために行
った測定結果を示す。粗形材１として重量のバラツキが
約１０ｇの範囲のものを使用し、図１に示す装置によっ
て成形を行い、ポンチ面圧とピッチ円直径（クロス溝の
曲率中心間の寸法）とを測定した。また比較のために、
前述した実開平３−８５１４４号の鍛造型による完全閉
塞鍛造を行い、同様な測定を行った。

【００２３】ポンチ面圧の測定結果は図７に示すとおり
であり、この発明の装置によれば、粗形材１の重量（体
積）のバラツキがあってもポンチ面圧は殆んど変化しな
かった。これに対して従来の鍛造型では、粗形材１の重
量（体積）の増大に伴ってポンチ面圧がかなり増大し
た。

【００２４】またピッチ円直径の測定結果は図８に示す
とおりであって、この発明の装置によれば、粗形材１の
重量（体積）の増加に対するピッチ円直径の偏差は僅少
であったが、従来の鍛造型では、粗形材１の重量（体
積）の増大に伴ってピッチ円直径の偏差が本発明例に対
して数倍に達した。

【００２５】これらの測定結果から明らかなように、こ
の発明の装置では、粗形材１のバラツキの許容幅が広い
うえに、加工圧力を下げかつ高精度の鍛造を行うことが
できる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
閉塞鍛造を行う装置であるにも拘らず、クロス溝用の突
条の側部に逃げ部を形成してこの部分への粗形材の張り
出しを特に拘束しないようにしたので、粗形材の変形抵
抗の低下に伴って加工圧力を下げることができ、その結
果、プレス機の容量を下げることができるのみならず、
鍛造型の歪みを抑制して高精度の成形を行うことができ
る。ひいてはこの発明によれば、粗形材の寸法管理が不
要もしくは容易になるとともに、後加工の切削加工を省
略もしくは削減することができるので、生産性を向上さ
せ、低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例を示す縦断面図で
あり、また（Ｂ）は成形終了時点の状態を示す模式的な
平面図である。

【図２】得るべき鍛造品の一例を示す斜視図である。

【図３】（Ａ）は分割ダイの一つを示す斜視図であり、
（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】この発明の装置よる鍛造工程を示す模式図であ
る。

【図５】この発明の他の三つの実施例における分割ダイ
の形状を示す説明図である。

【図６】この発明の更に他の実施例における分割ダイの
形状を示す説明図である。

【図７】本発明例と比較例とにおけるポンチ面圧の測定
結果を示すグラフである。

【図８】本発明例と比較例とにおけるピッチ円直径の測
定結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 粗形材 １０ クロス溝 １１ 突条 Ｐ 逃げ部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロス溝成形用の複数の突条を粗形材の
   外周に等配するとともに、粗形材を軸線方向に加圧して
   外周に張り出させることによりクロス溝を形成する等速
   ボールジョイント用内輪の成形装置において、 前記突条の側部に、得るべき製品の外径より大きい外径
   まで粗形材が張り出すことを許容する逃げ部が形成され
   ていることを特徴とする等速ボールジョイント用内輪の
   成形装置。