JPS58113633A - 自在継手用ヨ−ク部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自在継手用ヨーク部材、特にその表面肌、強
度等が向上せしめられたヨーク部材及びこれを安価に製
造する方法に関する。

一対の回転軸を屈曲可能に連結する自在継手の一種に、
コの字形のヨーク部を備えた２個のヨーク部材を十字軸
で連結して構成されるものがあるが、このヨーク部材は
、従来熱間鍛造で製造されるのが一般的であった。より
具体的には、まず棒状素材の端部に巾広部を備えた中間
素材を製造し、次いでこの巾広部をその両側、即ち軸心
に直角な方向の両側から、最終ヨーク部材形状に略等し
いキャビティを備えた金型で鍛造して上記ヨーク部材を
成形するのである。

ところが、このようにして成形されたヨーク部材は、そ
のヨーク部の強度において十分でなく、しかも加工中の
酸化等に伴うスケールが表面に形成されるために表面肌
、外観が悪く、その商品としての価値を低下させるなど
不具合があった。

また、上記熱間鍛造によるヨーク部材製造方法において
は、鍛造時に材料が金型キャビティ内のすみにまで満遍
なく充てんされるように、金型の継目に所定厚さのばり
を形成させるようにすることが必要となるため、材料の
歩留が悪いという欠点を有する他、鍛造後においてばり
取り作業が必要となり、しかも熱間鍛造された製品はそ
の後の冷却により収縮、変形するため、寸法出しのため
の機械加工を別途必要とすることがら、全体としての加
工工数が多く、これらによって製品コストが高くなるな
ど種々の問題を有していた。

本発明は、このような事情を背景とし、製品の表面肌が
良好であり、且つ耐久強度にも優れた自在継手用ヨーク
部材を提供すること、及びこのヨーク部材を少ない工程
で精度高く製造し得、且つ材料の歩留も良好なヨーク部
材の製造方法を提供することを目的として為されたもの
である。

以下、本発明の実施例を、図面に基づいて具体的に説明
する。

第１図、第２図は本発明に係るヨーク部材の具体例を示
したものであり、図においてヨーク部材ＩＯは、断面円
形の軸部１２と、軸部１２の一端に形成されたヨーク部
１４とから構成され、更にヨーク部１４は軸部１２に連
続する基部１６と、互に等長の一対のアーム１８．１８
とをもって構成されている。基部１６は、軸部１２の軸
心と直角な平坦面２０を備えるとともに、軸部１２の直
径ｄ（本例では１５■）よりも大きな巾Ｗ（２１■）及
ヒ外径Ｄ（４１ｏ）で形成され、そしてこの基部１６の
両端から上記アーム１８．１８が肉厚ｔ（８■）で軸部
１２の軸心と平行に且つ軸部１２とは反対の方向に延び
出すように形成されている。これら基部１６と、アーム
１８．１８とがら成るヨーク部１４の外側面は円筒面を
主体とするなだらかな凸曲面形状とされるとともに、ア
ーム１８．１８は相対向する内側面が巾方向外側に向っ
て夫々開くような断面山形状を成し、その先端部は前方
（第１図中左方）に向って外側に開く傾斜面２２．２２
とされている。そしてこの傾斜面２２，２２の先端から
突起２４．２４が細部１２細心と平行な方向に延び出す
ように形成されている。一対のアーム１８．１８には、
自在継手を構成する際において貫通孔２５．２５が設け
られ、この貫通孔２５″、２！ｒに十字軸と嵌合すべき
ベアリングカップが嵌め込まれるが、上記突起２４゜２
４はこの嵌め込まれたベアリングカップを固定するため
のかしめ加工時に利用される部分である。

次に、このように構成された上記ヨーク部材１０を冷間
後方押出しによって製造する方法について説明する。先
ず、第３図、第４図に示されるように、軸部２６と、そ
の一端部において軸心と直角な方向に膨出した膨出部２
８とを備えた中間素材３０を用意する。この中間素材３
ｏはヨーク部材１０の軸部１２と同じ直径を有し、且つ
所定長さに切断された棒材から冷間すえ込み鍛造その他
の方法によって容易に得られる。中間素材３ｏにおいて
、軸部２６はヨーク部材１ｏの軸部１２と同じ長さで形
成され、また膨出部２８は外径り及び巾Ｗ１外側面形状
が基部１６のそれと同じになるように、またその体積が
ヨーク部１４の全体積と同じになるように形成されると
ともに、膨出部２８先端においては前記突起２４．２４
と同形状の突起８２．３２が成形される。更に、膨出部
２８の端面は平坦面３４とされ、これに続く傾斜面８６
．８６もまた基部１６のアーム１８．１８の傾斜面２２
．２２と略同形状で設けられている。

即ち、この中間素材３０において、膨出部２８の先端部
にはアーム１８．１８の先端形状部分がすでに形成され
ているのである。但し平坦面３４は上記断面山形状を成
すアーム１８．１８の内側頂部間の距離と等しくなるよ
うにその長さが採っである。

上記のように用意された中間素材３０に、続いて冷間後
方押出し加工を施すのであるが、この手順を、その実施
装置とともに第５図に基づいて説明する。図において８
８．４０は同一軸心上に相対向して配置されたパンチと
受型であり、受型４０はヨーク部材１０の軸部１２に嵌
合する貫通穴４２と、ヨーク部１４と間中の且つその外
側形状と同じ形状の型面４４を備えて、バックダイス４
６、ケース４８及びケース４８に螺合されたナツト５０
により保持されるとともに、これらユニットはその後方
をバックプレート５２により支持される。尚５４，５６
は夫々ヨーク部材を押出すためのノックピン、エジェク
トピンであり、そのストロークはストッパ５８により規
定される。

一方、パンチ３８はケース６０，６２．ナツト６４、パ
ンチプレート６６によりパンチホルダ６８に固定され、
同ホルダ６８とともに進退させられるようになっており
、その先端面は軸部１２の軸心と直角な平坦面（即ち膨
出部２８の平坦面８４と平行な面）として、また先端部
形状は第５図、第６図に示されるように上記アーム１８
．１８の巾Ｗと間中（ＫＪち受型４０の型面４４と間中
）で且つその外周面４１（型面）と受型４０の内周面４
４（型面）との間に形成される隙間がヨーク部材１０の
アーム１８．１８横断面形状と等しい横断面形状となる
ように形成されている。

このような装置において、上記中間素材３０に後方押出
しを施すために、先ず同素材３０を、その膨出部２８の
平坦面′３４が受型４０の開口側に向くように、軸部２
６をその先端側から受型４０の上記貫通孔４２に挿通し
て所定位置にセットする。このとき、膨出部２８の巾及
び外径、外側形状は型面４４の巾、内径、形状に等しい
から、中間素材３０を受型４０にセットするに際して同
素材８０は正確に位置決めされた状態で配置される。

続いてパンチ８８が図中右方に向って前進させられると
、受型４０にセットされている中間素材８０の膨出部２
８が所定の力で押圧されて、受型４０とパンチ８８とで
形成される隙間をパンチ先端面からみて後方（図中左方
）へと流動し、内面及び外面が夫々パンチ３８．受型４
０の形状に倣ったアームｉｓ、ｔ’ｓと基部１６とが成
形される。

このとき、材料は押出し方向、即ちアーム１８゜１８の
長手方向に沿って受型４０の開口に向って流れるため、
このメタル７０−がアーム１８，１８に大きな強度を附
与するのである。

また、膨出部２８外側両端の突起８２．８２は材料の流
れが乱れ易いバンチ３８先端部近傍からある程度軸心方
向に離れた部位に位置させられて、その乱れの影響をほ
とんど受けないから、上記押出し時において、はぼその
ままの形状を保って受型４０の開口に向って押し出され
、上記アーム１８．１８の先端部突起２４．２４を形成
するのである。

このようにして、アームｔｓ、ｔｓと基部１６とから成
るヨーク部１４が成形されたところで、パンチ８８が図
中左方に後退させられ、これとともに又はこれに続いて
ノックピン５４．エジェクトピン５６が同方向に突き出
されて、成形されたヨーク部材１０を受型４０から払い
出す。

こうして得られたヨーク部材１０は、加熱酸化等に基づ
くスケールが表面に殆んど形成されていないために、表
面肌の状態が良好である他、塑性変形に基づく加工硬化
、及び同加工が冷間で行なわれる（金属原子の熱振動が
少ない）ことによって金属組織が一定の方向性をもち易
いこと、更に上述したようｋこのすべりによって金属組
織が軸部１２軸心に沿った方向を向くこと等によってア
ームｔｓ、ｔｓに大きな強度が与えられ、ヨーク部材と
しての耐久寿命が長いという優れた利点を備えるのであ
る。

尚、このヨーク部材ＩＯは、自在継手を構成した場合に
おいて、ヨーク部材１０同士が干渉するおそれがある。

この干渉は特に一方のヨーク部材ｌＯのアーム１８，１
８付は棟内側部分と他方のヨーク部材１０のアーム１８
．１８における巾方向外側部分との間において生じ易い
のであるが、これを避けるためにはアーム１８．１８の
間隔を広くシ、或いはアーム１８．１８の肉厚を薄くす
れば良いが、そうすると継手部分がかさ高くなったり、
アームの強度が不足したりする問題を生じる。

これに対し、上記ヨーク部材１０は、干渉を起し易い基
部１６の端面部分が軸心に直角な平坦面２０として形成
されていること、即ちアーム１８゜１８の付は根部分の
間隔が広げられていること、及びアーム１８．１８が巾
方向外側に向って開くような断面山形状として形成され
ていることから、ヨーク部材１０．１０が比較的大きく
屈曲させられた場合においても両者が干渉することがな
い。

即ち、自在継手に上記ヨーク部材１０を用いる場合には
、強度の確保と、継手の小形化とがともに達成され、更
にはアーム１８，１８の巾方向中央部が厚肉部とされる
ことによってベアリングカップも十分に嵌合、固定され
得るなどの特長を備えている。尚、上記アーム１８．１
８の断面形状、より具体的には傾斜面７０．７０の傾斜
角度（０）はなるべく大きい方が望ましいが、一方にお
いてこの傾斜角度（θ）をあまり大きくとると、ヨーク
部１４を押出し成形する際にパンチ３８に、第６図中矢
印Ｐで示される方向に大きな力が作用してその寿命を短
くする問題が生ずる。従って（θ）はこれら両者の要請
を満足するように定めることが必要となるのであるが、
本発明者により、この値を１０度乃至３０度とした場合
において、干渉の回避とパンチ寿命低下の回避という上
記要請を共に充足し得ることが確認されている。

次に、かかるヨーク部材ｌＯを製造する前記方法は、ヨ
ーク部１４’を押出し加工によって成形するものである
ために、成形加工時においてばりを生ぜず、従って材料
の歩留が良好であるという利点を有する他、加工後にお
いてばり取り作業を行なう必要がなく、しかも成形後の
製品はその後の収縮量も少ないから良好な寸法精度が確
保されて寸法出しのための機械加工を省略又は軽減し得
る利点をも有する。更にヨーク部材の成形自体も中間素
材８０の用意とその後方押出しによるヨーク部１４の成
形という少ない工程からなるものであるから、全体とし
ての加工工数は従来の熱間鍛造による場合に比較して少
なくなっており、上記材料歩留の向上と相俟って製品コ
ストの低減を達成し得るのである。

また、この方法においては、中間素材３０における膨出
部２８がヨーク部材基部１６及び同アーム１８，１８と
間中、即ちパンチ３８、受型４０の型面と間中とされ、
押出し加工時において材料は軸心と直角な方向へは広が
らずにその押出し方向にのみ流れる。このため上述した
ファイノシ７０つが軸心と平行な方向に沿って揃うとと
もに、材料の流動自体もスムーズに行なわれるなど利点
がある。

更に、上記実施例においては、中間素材８０における膨
出部外側両端を、予め押出し方向に突出させておくこと
によって、中間素材の段階でこＯ突出部分に上記突起８
２．８２等所望の形状部分を予め成形しておくことが可
能となり、且つこの形状部分は押出し加工によってほと
んど変形することなく、そのままヨーク部材の突起２４
．２４となって後加工の必要がない。即ち、上記方法は
本実施例に示す如き、突起２４．２４を備える等、アー
ム先端部に特殊な形状を必要とするヨーク部材１０に適
用して特にその意義が大きし１としＡえる。

ところで、軸部１２と、その軸部１２からその直角方向
に膨出する基部１．６と、更にこの基部１６に対して直
角方向に延びる一対のアーム１８゜１８とを備えたヨー
ク部材は、形状的には元来軸心方向に直角な方向からの
加圧鍛造に適したものであり、そして現実にヨーク部材
はこのような方法によって製造されてきたのである。こ
のようなヨーク部材１０に、比較的長尺の中空材等に専
ら適用される冷間後方押出しを適用すること自体、特異
な着想というべきものであり、当初は成功が危ぶまれた
のであるが、実行してみた結果、前述のように従来より
優れた製品が従来より安価に製造できることが判明し、
本発明の実用性が確認されたのである。

尚、上述したのはあくまで本発明の一実施例であって、
本発明はこの実施例に限定されるものではなく、当業者
の知識に基づいて種々なる変更を加えた態様で実施し得
ることは勿論である。

例えば、アーム先端部に前記実施例における突起２４．
２４を有しない形状のヨーク部材を製造する場合には、
第７図に示されるように、板状の膨出部７２を備えた中
間素材７４を一旦予備成形しておき、この板状膨出部７
２に冷間後方押出しを施してヨーク部材を成形する方法
を採ることも可能であり、また、中間素材の製造方法自
体も種膚に変更可能である。

□ 以上詳記したように、本発明に係る自在継手用ヨーク部
材は、軸部の一端に該細部より大きな横断面積で形成さ
れた基部と該基部から前記軸部とは反対向きＫかつ互に
平行に延び出す一対のアームとを含むヨーク部を備え、
前記アームが冷間後方押出しによって形成されたもので
あることを特徴とするものである。

かがるヨーク部材はその表面肌が良好であるとともにそ
の強度も強いなど優れた特長をもつのである。

また、かかるヨーク部材を製造するための本発明に係る
方法は、 （イ）棒状素材の一端に、前記ヨーク部の基部と等しい
外形で膨出し、該ヨーク部とほぼ等しい体積を有する膨
出部を成形して中間素材とする工程と、（ロ）該中間素
材を受型内に、前記膨出部の端面が該受型の開口側に向
くように配置する工程と、（ハ）前記膨出部に、前記受
型の内周面との間に前記アームの横断面形状とほぼ等し
い横断面形状を有する一対の隙間を形成するパンチを押
込んで、該膨出部の材料の一部を前記隙間に冷間で押出
し、前記アームを形成する工程と、を含むことを特徴と
する。

即ち、この方法は、従来側方からの熱間鍛造が断熱有利
であると考えられていたヨーク部材を、中空形状物等に
対して専ら適用される冷間後方押出しによって製造する
という特異な着想の下にこれを具体化して完成されたも
のであり、これにより、ばりの発生がなくなって材料の
歩留が向上し、また成形後のぼり取り作業、仕上げのた
めの機械加工等が不要となって加工工数が低減し、結局
最終製品コストの低減が達成された上、得られる製品自
体も従来に比較して優れたものとなるという望外の効果
が得られることとなったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明の実施例であるヨーク部
材の正面図及び側面図、第８図及び第４図は中間素材の
正面図及び側面図、第５図は第１図、第２図に示すヨー
ク部材を冷間後方押出しで製造するための装置を示す要
部正面断面図、第６図は第５図におけるＶＩ−Ｗ断面図
（中間素材は除かれている）、第７図は中間素材として
可能な別の形状を示す側面図（一部断面図）である。 １０：ヨーク部材　　１２．２６：軸部１４：ヨーク部
　　　１６：基部 １８：アーム　　　　２０，８４：平坦面２４．８２：
突起　　２８：膨出部 ３０：中間素材　　　３８：パンチ ４０：受型　　　　　４４：型面（内周面）出願人　　
株式会社　山田製作所 同　　住金精圧　株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　軸部の一端に該軸部より大きな横断面積で形
   成された基部と該基部から前記軸部とは反対向きにかつ
   互に平行に延び出す一対のアームとを含むヨーク部を備
   え、前記アームが冷間後方押出しによって形成されたも
   のであることを特徴とする自在継手用ヨーク部材。
2. （２）軸部の一端に該軸部より大きな横断面積で形成さ
   れた基部と該基部から前記軸部とは反対向きにかつ互に
   平行に延び出す一対のアームとを含むヨーク部を備えた
   自在継手用ヨーク部材を製造する方法であって、 棒状素材の一端に、前記ヨーク部の基部と等しい外形で
   膨出し、該ヨーク部とほぼ等しい体積を有する膨出部を
   成形して中間素材とする工程と、 該中間素材を受型内に、前記膨出部の端面が該受型の開
   口側に向くように配置する工程と１、　　前記膨出部に
   、前記受型の内周面との間に前゛＼、１６アーｈ＠＠□
   □よ。よ、、３５いエウィウを有する一対の隙間を形成
   するパンチを押込んで、該膨出部の材料の一部を前記隙
   間に冷間で押出し、前記アームを形成する工程と を含むことを特徴とする自在継手用ヨーク部材の製造方
   法。
3. （３）前記中間素材の製造工程が、前記膨出部の前記軸
   部に連なる側とは反対側の端面を該軸部の軸線に直角な
   平坦面とし、かつ該平坦面に、前記アームの先端部とほ
   ぼ等しい形状を有し、該アームより短い突起を形成する
   工程を含むものであり、かつ、前記アームの形成工程が
   、前記突起がほぼそのま＼の形状を保って該アームの先
   端部となるように行われるものである特許請求の範囲第
   ２項記載の製造方法。