WO2010073877A1 - 鍛造方法、閉塞鍛造金型、及びトリポード型等速自在継手 - Google Patents

鍛造方法、閉塞鍛造金型、及びトリポード型等速自在継手 Download PDF

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家▲か▼ 繆
昌 世良
俊介 牧野
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Definitions

  • the present invention relates to a forging method, a closed forging die, and a tripod type constant velocity universal joint.
  • ⁇ Closed forging dies are used when products with shafts radially formed on bosses, such as trunnions (tripod members) for constant velocity universal joints and cross spiders for universal joints, are formed by closed forging.
  • the closed forging die is described in Patent Document 1 and the like, and as shown in FIG. 7, the dies 1 and 2 that can be opened and closed, and the punch 4 that is disposed so as to be driven on the central axis of the dies 1 and 2. And 5. That is, the cavities 9 corresponding to the shapes of the shaft portion 7 and the boss portion 8 of the product 6 are formed by pressing the dies 1 and 2 with the punches 4 and 5 in the closed state. Therefore, when the billet (material) is put into the die and then clamped and pressed by the punches 4 and 5, the billet is plastically deformed to form the boss portion 8 and the shaft portion 7 as shown in FIG.
  • the product 6 can be configured.
  • a closing force such as a hydraulic pressure or a spring is used to apply a closing force to maintain the upper and lower dies in contact with each other. For this reason, when the size of the target product increases, the required blocking force increases, and in some cases, the product is used at the upper limit of the rated blocking force. However, using the upper limit of the rated closing force leads to a decrease in the lifetime of the closing device. In addition, when molding a large-sized product that requires a larger closing force, it is necessary to use a closing device that can load the desired large closing force, which increases the size of the press machine and the cost. become.
  • the present invention provides a forging method and a closed forging die that can reduce a closing force applied to a die and can use a relatively small closing device even for a large-sized product. Also provided is a tripod type constant velocity universal joint using a tripod member formed using such a closed forging die.
  • the forging method of the present invention uses a closed forging die provided with a die that can be opened and closed and a punch that presses the material in the die, and a boss portion, and a shaft portion that projects radially from the boss portion,
  • the projected area in the boss portion axial direction on the die side of the boss portion is set to the die side when the outer diameter surface is a single convex curved surface centered on the boss portion axis. This is smaller than the projected area in the boss portion axial direction.
  • the projected area is the area on the plane of the projected portion of the boss outer diameter portion projected onto the plane including any one end surface of the boss portion (the area excluding the actual area of the end surface). It is.
  • the projected area of the boss portion in the boss portion axial direction on the die side of the boss portion can be reduced, and thereby the load in the vertical direction (boss portion axial direction) acting on the die when closed. Can be reduced.
  • the outer diameter surface of the boss portion as a surface including a first flat surface portion, a convex curved surface portion, a tapered surface portion, a concave curved surface portion, and a second flat surface portion that are sequentially formed from the central portion in the axial direction. Can be reduced.
  • the tapered surface portion is tangent to the convex curved surface portion, and it is preferable that the taper angle of the tapered surface portion is 25 ° or less.
  • the tapered surface portion is a tangent line of the concave curved surface portion
  • the first flat surface portion is a tangent line of the convex curved surface portion
  • the second flat surface portion is The surface may be a tangent to the concave curved surface portion and parallel to the axial direction.
  • the closed forging die of the present invention includes a die that can be opened and closed and a punch that presses the material in the die, and forms a product having a boss portion and a shaft portion that projects radially from the boss portion. It is a closed forging die, and in the boss part of the product to be molded, the projected area in the boss part axial direction on the die side is a convex curved surface with the outer diameter surface of the boss part as the center of the boss part axis. This is smaller than the projected area in the axial direction of the boss part on the die side.
  • the closed forging die of the present invention it is possible to reduce the projected area in the axial direction of the boss portion on the die side of the boss portion at the time of molding, and thereby the vertical direction (boss portion acting on the die at the time of closing) Axial load) can be reduced.
  • the tripod type constant velocity universal joint of the present invention includes an outer joint member in which three linear track grooves extending in the axial direction are formed on the inner peripheral surface, and the boss part and the outer joint member disposed inside the outer joint member.
  • a tripod member having three leg shafts projecting in a radial direction from an outer diameter surface of the boss portion; and a torque transmission element supported by the leg shaft and guided by the track groove, the tripod member Is a tripod type constant velocity universal joint formed by a closed forging die provided with a die that can be opened and closed and a punch that presses the material in the die, to the die side of the boss portion of the tripod member
  • the projected area in the axial direction of the boss portion is made smaller than the projected area in the axial direction of the boss portion on the die side when the outer diameter surface is formed as one convex curved surface centered on the boss portion axis.
  • the load in the vertical direction (boss portion axial direction) acting on the die at the time of closing can be reduced.
  • the outer diameter surface of the boss portion is a surface including a first flat surface portion, a convex curved surface portion, a tapered surface portion, a concave curved surface portion, and a second flat surface portion that are sequentially formed from the central portion in the axial direction.
  • the taper surface portion is tangent to the convex curved surface portion, or the taper angle of the taper surface portion is 25 ° or less.
  • the tapered surface portion is a tangent line of the concave curved surface portion
  • the first flat surface portion is a tangent line of the convex curved surface portion
  • the second flat surface portion is The surface can be a tangent to the concave curved surface portion and parallel to the axial direction.
  • the torque transmission element includes an outer roller inserted into a track groove of the outer joint member, and an inner roller that is fitted on the leg shaft and is disposed on the inner peripheral side of the outer roller.
  • the longitudinal section has a straight shape perpendicular to the axis of the joint, the transverse section contacts the inner peripheral surface of the inner roller in a direction perpendicular to the axis of the joint, and the inner peripheral surface of the inner roller in the axial direction of the joint It is preferable that a gap is formed between the two.
  • this structure can be obtained by forming the cross-sectional shape of a leg axis
  • the present invention it is possible to reduce the load in the vertical direction (the boss portion axial direction) that acts on the die when closed. Accordingly, it is possible to use a small and simple closing device (device for closing the die), and it is possible to keep the cost of the press equipment low. Moreover, since the load on the occluding device can be reduced, the life of the occluding device can be improved.
  • the outer diameter surface of the boss portion as a surface including a first flat surface portion, a convex curved surface portion, a tapered surface portion, a concave curved surface portion, and a second flat surface portion that are sequentially formed from the central portion in the axial direction. Can be reduced. For this reason, it is possible to reliably reduce the vertical load acting on the die when closed.
  • the tripod member formed by the forging method according to the present invention using the closed forging die according to the present invention is used. For this reason, in the closed forging die used for the production of this tripod type constant velocity universal joint, it is possible to keep the press equipment cost low. Moreover, since the load on the occluding device can be reduced, the life of the occluding device can be improved.
  • the cross-sectional shape of the leg shaft is formed in an approximately elliptical shape having a long axis in a direction orthogonal to the joint axis line, so that the roller and the roller guide surface of the track groove are in an oblique state. Therefore, slip resistance during operation angle operation can be reduced. For this reason, in a vehicle using such a constant velocity universal joint, phenomena such as vehicle body vibration and noise caused by increased wear can be suppressed, and the stable vibration characteristics of the vehicle can be maintained.
  • FIG. 1 shows a closed forging die according to the present invention.
  • the closed forging die is driven along the opening and closing directions of the dies 11 and 12 and the opening and closing directions of the dies 11 and 12.
  • a product for example, a tripod member for a constant velocity universal joint
  • the tripod member that is the product 16 includes a boss portion 18 and three shaft portions 17 that extend radially outward from the boss portion 18.
  • Guide holes 21a and 21b are provided in the axial centers of the dies 11 and 12, and punches 14 and 15 are inserted into the guide holes 21a and 21b, respectively.
  • three concave portions 22 and 23 extending in the radial direction are arranged at a 120 ° pitch along the circumferential direction. Yes.
  • the lower surface 14a of the upper punch 14 is provided with a bulging portion 27 at the center thereof, and the upper surface 15a of the lower punch 15 is provided with a bulging portion 28 at the central portion thereof.
  • the shaft portion space 24 ⁇ / b> A for forming the shaft portion 17 of the product 16 is formed by the concave portions 22 and 23 facing each other.
  • the punches 14 and 15 and the dies 11 and 12 form a boss portion space 24B for forming the boss portion 18. That is, the cavity 24 for product molding is constituted by the space 24A for the shaft portion and the space 24B for the boss portion.
  • a first flat surface portion 31 a convex curved surface portion 32, a tapered surface portion 33, and a concave curved surface are formed sequentially from the central portion in the axial direction.
  • a surface including the portion 34 is formed, and the concave curved surface portion 34 is provided with a second flat surface portion 35 at an axial end portion.
  • the first flat surface portion 31 is a plane parallel to the axial direction and a tangential plane of the convex curved surface portion 32, and the convex curved surface portion 32 has a center of curvature located on the inner diameter side of the outer diameter surface 30.
  • the tapered surface portion 33 is a tangential plane of the convex curved surface portion 32 and a tangential plane of the concave curved surface portion 34, and the concave curved surface portion 34 has a center of curvature from the outer diameter surface 30.
  • the second flat surface portion 35 is a surface parallel to the axial direction and a tangential plane of the concave curved surface portion 34.
  • the thickness H of the boss portion 18 is 28 mm
  • the diameter dimension D is 44 mm
  • the radius of curvature R1 of the convex curved surface portion 32 is 22 mm
  • the dimension L1 of the first flat surface portion 31 is 1 mm
  • the tapered surface portion 33 The taper angle ⁇ can be 25 °
  • the dimension L2 of the tapered surface portion 33 can be 2 mm
  • the radius of curvature R2 of the concave curved surface portion 34 can be 3 mm
  • the dimension L3 of the second flat surface portion 35 can be 0.6 mm.
  • the boss portion outer diameter molding surface 40 in the cavity 24 of the closed forging die includes a first flat surface portion 41, a convex curved surface portion 42, a tapered surface portion 43, a concave curved surface portion 44, and a second curved surface portion 44.
  • a flat surface 45 is formed, and the outer surface 30 of the boss 18 is formed with a first flat surface portion 31, a convex curved surface portion 32, a tapered surface portion 33, a concave curved surface portion 34, and a second flat surface portion 35 during molding. Will be finished.
  • the mold is in an open state in which the upper die 11 and the lower die 12 are relatively separated from each other.
  • the upper punch 14 is raised and the lower punch 15 is lowered.
  • billet material
  • the billet can be fitted into the guide holes 21a and 21b and corresponds to the volume of the product to be formed.
  • the projection portion 50 in the boss portion axial direction on the die side of the boss portion 18 is in a range indicated by dots (dotted patterns) in FIG.
  • the projection portion 50 has the dot of FIG. This is the range indicated by (dot pattern).
  • the projection part 50 is a projection part (a part excluding the end faces 19 to 20) of the outer diameter part of the boss part projected onto a plane including any one end face 19 (20) of the boss part 18.
  • the outer diameter surface 30 of the boss portion 18 of the product 16 includes the first flat surface portion 31, the convex curved surface portion 32, the tapered surface portion 33, and the concave curved surface portion 34 as described above.
  • the projected area of the boss portion 18 on the die side in the boss portion axial direction can be reduced.
  • the projected area is the area on the plane (excluding the areas of the end faces 19 to 20) of the projected part of the outer diameter part of the boss part projected onto the plane including any one end face 19 (20) of the boss part 18. Area).
  • the projected area of the boss portion 18 in the axial direction of the boss portion 18 on the die side can be reduced, whereby the load in the vertical direction (boss portion axial direction) acting on the dies 11 and 12 at the time of closing is reduced. Can be reduced. Therefore, a small and simple closing device (device for closing the die) can be used, and the cost of the press facility can be reduced. Moreover, since the load on the occluding device can be reduced, the life of the occluding device can be improved.
  • the outer diameter surface 30 of the boss portion 18 As a surface including a first flat surface portion 31, a convex curved surface portion 32, a tapered surface portion 33, and a concave curved surface portion 34 that are sequentially formed from the central portion in the axial direction. Can be reduced. For this reason, the load of the perpendicular direction which acts on the dies 11 and 12 at the time of obstruction
  • occlusion can be made small reliably.
  • FIG. 5 shows a tripod constant velocity universal joint using a tripod member 16 formed by a forging method using a closed forging die according to the present invention.
  • the tripod type constant velocity universal joint includes an outer joint member 62 in which three linear track grooves 61 extending in the axial direction are formed on the inner peripheral surface 60, and an outer joint member 62 disposed inside the outer joint member 62, and a boss portion. 18 and a tripod member 16 having three leg shafts (shaft portions) 17 projecting radially from the outer diameter surface of the boss portion 18, and supported by the leg shaft 17 and guided to the track groove 61.
  • the track groove 61 has a roller guide surface 68 formed on the side walls facing each other in the circumferential direction.
  • the torque transmission element 63 includes an outer roller 65 inserted into the track groove 61 of the outer joint member 62 and an inner roller 66 that is fitted on the leg shaft 17 and arranged on the inner peripheral side of the outer roller 65. In this case, a plurality of rolling elements 67 are interposed between the outer roller 65 and the inner roller 66.
  • the leg shaft 17 has a straight shape in which the longitudinal section is orthogonal to the axis of the joint, and as shown in FIG. 6, the leg shaft 17 contacts the inner peripheral surface of the inner roller 66 in the direction orthogonal to the axis of the joint.
  • a gap is formed between the inner roller 66 and the inner peripheral surface in the axial direction of the joint. That is, the cross-sectional shape of the leg shaft 17 is such that the surfaces of the tripod member 16 facing each other in the axial direction retreat in the mutual direction, that is, radially inward from the virtual cylindrical surface.
  • the roller 65 and the roller guide surface 68 can be obtained when the outer joint member 62 and the joint inner member (tripod member) 16 are rotated at an operating angle without impairing torque transmission. It is possible to effectively avoid the oblique state and the slip resistance during the operation angle operation can be reduced. For this reason, in a vehicle using such a constant velocity universal joint, phenomena such as vehicle body vibration and noise caused by increased wear can be suppressed, and the stable vibration characteristics of the vehicle can be maintained.
  • this structure can be obtained by forming the cross-sectional shape of the leg axis
  • the first flat surface portion 31, the convex curved surface portion 32, the tapered surface portion 33, the concave curved surface portion 34, and the second flat surface portion 35 are provided, but the shape is not limited thereto. That is, the first flat surface portion 31, the tapered surface portion 33, the concave curved surface portion 34, the second flat surface portion 35, and the like may be omitted. In this case, only the first flat surface portion 31 can be omitted, only the tapered surface portion 33 can be omitted, only the concave curved surface portion 34 can be omitted, or only the second flat surface portion 35 can be omitted.
  • the convex curved surface portion 32 may be formed up to the center in the axial direction of the outer diameter surface.
  • the convex curved surface portion 32 may be extended to the concave curved surface portion 34.
  • the convex curved surface portion 32 may be extended to the second flat surface portion 35 or the tapered surface portion 33 may be extended to the second flat surface portion 35.
  • the portion 31, the convex curved surface portion 32, the tapered surface portion 33, the concave curved surface portion 34, the second flat surface portion 35 and the like are smoothly continuous, and can be variously changed within a range in which the projected area can be reduced.
  • the cross-sectional shape of the leg shaft 17 may be circular.
  • the taper angle is the taper angle of the taper surface portion 33.
  • the thickness H of the boss portion 18 is 28 mm
  • the curvature radius R1 of the convex curved surface portion 32 is 22 mm
  • the dimension L1 of the first plane portion 31 is 0 mm
  • the dimension L2 of the tapered surface portion 33 is 5 ° 12.1 mm
  • 8.6 mm when the taper angle is 15 °, 5.2 mm when the taper angle is 25 °
  • the curvature radius R2 of the concave curved surface portion 34 is 0 mm
  • the dimension L3 of the second flat surface portion 35 is 0 mm. did.
  • the taper angle ⁇ is smaller than that of the conventional product (as shown by the phantom line in FIG. 2, the outer diameter surface is a single arc surface centered on the axis of the boss portion).
  • the angle was 5 °
  • the occlusion force could be reduced by 42%
  • the taper angle ⁇ was 15 °
  • the occlusion force could be reduced by 25%
  • the taper angle ⁇ was 25 °
  • the occlusion force could be reduced by 11%.

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Abstract

　本発明はダイスに負荷する閉塞力を軽減することができ、大型サイズの製品であっても比較的小型の閉塞装置の使用が可能な鍛造方法及び閉塞鍛造金型を提供し、また、このような閉塞鍛造金型を用いて成形したトリポード部材を使用したトリポード型等速自在継手を提供する。本発明は開閉可能なダイス１１、１２とこのダイス１１、１２内の材料を押圧するパンチ１４、１５とを備えた閉塞鍛造金型を用いて、ボス部１８と、このボス部１８から放射状に突設される軸部１７とを有する製品（トリポード部材）１６を成形する。ボス部１８のダイス１１、１２側へのボス部軸方向の投影面積を、外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくする。

Description

鍛造方法、閉塞鍛造金型、及びトリポード型等速自在継手
　本発明は、鍛造方法、閉塞鍛造金型、及びトリポード型等速自在継手に関する。
　等速自在継手用のトラニオン（トリポード部材）やユニバーサルジョイント用の十字スパイダなど、ボス部に放射状に軸部が形成されている製品を閉塞鍛造で成形する場合、閉塞鍛造金型が用いられる。
　閉塞鍛造金型は、特許文献１等に記載され、図７に示すように、開閉可能なダイス１，２と、このダイス１，２の中心軸上で駆動可能なように配置されるパンチ４、５とを備える。すなわち、ダイス１，２を閉状態としてパンチ４、５にて押圧することによって、製品６の軸部７とボス部８の形状に相当したキャビテイ９が形成されている。そのため、ビレット（材料）をダイス内に投入した後型締めしてパンチ４、５により押圧すると、ビレットが塑性変形して、図８に示すように、ボス部８および軸部７が形成されてなる製品６を構成することができる。
特開２００３－３４３５９２号
　前記のような閉塞鍛造では油圧またはバネなどの閉塞装置を使用して、上下のダイスを接触させた状態で維持するために閉塞力を負荷している。このため、対象とする製品のサイズが大きくなると必要とする閉塞力も大きくなり、場合によっては定格閉塞力の上限で使用することがあった。しかしながら、定格閉塞力の上限で使用することは、前記閉塞装置の寿命の低下を招くこととなる。また、より大きな閉塞力を必要とする大型サイズの製品を成形する場合には、所望の大きな閉塞力を負荷できる閉塞装置を使用しなければならず、それに伴いプレス機も大型化してコストも高額になる。
　本発明は、上記課題に鑑みて、ダイスに負荷する閉塞力を軽減することができ、大型サイズの製品であっても比較的小型の閉塞装置の使用が可能な鍛造方法及び閉塞鍛造金型を提供し、また、このような閉塞鍛造金型を用いて成形したトリポード部材を使用したトリポード型等速自在継手を提供する。
　本発明の鍛造方法は、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型を用いて、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する鍛造方法において、ボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくするものである。ここで、前記投影面積とは、ボス部のいずれか一方の端面を含む平面に投影されるボス部外径部の投影部の、この平面上の面積（端面の実際の面積を省いた面積）である。
　本発明の鍛造方法によれば、ボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を小さくすることができ、これによって、閉塞時のダイスに作用する垂直方向（ボス部軸方向）の荷重を低減できる。
　ボス部の外径面を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部と凸曲面部とテーパ面部と凹曲面部と第２平面部とを備えた面とすることによって、前記投影面積を小さくすることができる。この場合、前記テーパ面部を、前記凸曲面部の接線とするのが好ましく、さらには前記テーパ面部のテーパ角度を２５°以下とするが好ましい。さらには、前記テーパ面部を、前記凹曲面部の接線としたり、前記第１平面部を、前記凸曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面としたり、前記第２平面部を、前記凹曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面としたりできる。
　本発明の閉塞鍛造金型は、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する閉塞鍛造金型であって、成形する製品のボス部において、ダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、ボス部の外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくしたものである。
　本発明の閉塞鍛造金型によれば、成形時のボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を小さくすることができ、これによって、閉塞時のダイスに作用する垂直方向（ボス部軸方向）の荷重を低減できる。
　本発明のトリポード型等速自在継手は、内周面に軸方向に延びる３本の直線状のトラック溝が形成された外側継手部材と、この外側継手部材の内部に配置され、ボス部とこのボス部の外径面から径方向に突設された３本の脚軸とを有するトリポード部材と、前記脚軸に支持され、前記トラック溝に案内されるトルク伝達要素とを備え、前記トリポード部材が、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型にて成形されてなるトリポード型等速自在継手であって、前記トリポード部材のボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくしたものである。
　本発明のトリポード型等速自在継手によれば、トリポード部材の成形時に用いる閉塞鍛造金型のダイスにおいて、閉塞時のダイスに作用する垂直方向（ボス部軸方向）の荷重を低減できる。
　ボス部の外径面を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部と凸曲面部とテーパ面部と凹曲面部と第２平面部とを備えた面とするのが好ましい。また、前記テーパ面部を、前記凸曲面部の接線としたり、前記テーパ面部のテーパ角度を２５°以下としたりするのが好ましい。さらには、前記テーパ面部を、前記凹曲面部の接線としたり、前記第１平面部を、前記凸曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とたり、前記第２平面部を、前記凹曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とすることができる。
　前記トルク伝達要素は、前記外側継手部材のトラック溝に挿入されたアウターローラと、前記脚軸に外嵌されて前記アウターローラの内周側に配置されるインナーローラとを備え、前記脚軸は、縦断面が継手の軸線と直交するストレート形状をなし、横断面が継手の軸線と直交する方向で前記インナーローラの内周面と接触し、かつ継手の軸線方向で前記インナーローラの内周面との間に隙間が形成されているのが好ましい。
　このような構成とすれば、トルク伝達性を損なうことなく、外側継手部材と継手内部部材（トリポード部材）とが作動角をとった状態で回転するときに、ローラとローラ案内面とが斜交状態になるのを一層効果的に回避することが可能となる。なお、この構成は、例えば脚軸の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向に長軸を有する略楕円状に形成することで得ることができる。
　本発明では、閉塞時のダイスに作用する垂直方向（ボス部軸方向）の荷重を低減できる。これによって、小型で簡易な閉塞装置（ダイスの閉塞を行う装置）の使用が可能になり、プレス設備費を安価に抑えることができる。また、閉塞装置への負荷を軽減できるため閉塞装置の寿命を向上させることができる。
　ボス部の外径面を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部と凸曲面部とテーパ面部と凹曲面部と第２平面部とを備えた面とすることによって、前記投影面積を小さくすることができる。このため、閉塞時のダイスに作用する垂直方向の荷重を確実に小さくすることができる。
　また、本発明にかかるトリポード型等速自在継手では、本発明にかかる閉塞鍛造金型を用いて本発明にかかる鍛造方法によって、成形されたトリポード部材を用いることになる。このため、このトリポード型等速自在継手の製造に用いる閉塞鍛造金型において、プレス設備費を安価に抑えることができる。また、閉塞装置への負荷を軽減できるため閉塞装置の寿命を向上させることができる。
　また、脚軸の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向に長軸を有する略楕円状等に形成することによって、ローラとトラック溝のローラ案内面とが斜交状態になるのを効果的に回避することが可能となって、作動角運転時における滑り抵抗を低減させることができる。このため、このような等速自在継手を用いた車両において、摩耗増大が要因となる車体振動や騒音といった現象を抑えることができて車両の安定した振動特性を維持することができる。
本発明の実施形態を示す閉塞鍛造金型の断面図である。 前記閉塞鍛造金型にて成形された製品の要部外形図である。 前記閉塞鍛造金型にて成形された製品の平面図である。 投影面積が大である製品の平面図である。 前記閉塞鍛造金型にて成形されたトリボード部材を用いたトリポード型等速自在継手の断面図である。 前記等速自在継手のトルク伝達要素の断面図である。 従来の閉塞鍛造金型の断面図である。 従来の閉塞鍛造金型の断面平面図である。
　　以下本発明の実施の形態を図１～図８に基づいて説明する。
　図１に本発明にかかる閉塞鍛造金型を示し、この閉塞鍛造金型は、開閉可能なダイス１１、１２と、このダイス１１、１２の開閉方向に沿って駆動してダイス１１，１２内の材料を押圧するパンチ１４、１５とを備え、放射状に軸部１７が形成されてなる製品（たとえば、等速自在継手用のトリポード部材）１６を成形するものである。なお、製品１６であるトリポード部材は、ボス部１８と、ボス部１８から径方向外方に伸びる３本の軸部１７とを備える。
　ダイス１１，１２の軸心部にはガイド孔２１ａ、２１ｂが設けられ、各ガイド孔２１ａ、２１ｂには、それぞれパンチ１４、１５が嵌挿される。また、ダイス１１，１２の合わせ面１１ａ、１２ａ側のガイド孔２１ａ、２１ｂの開口部には、径方向に延びる３個の凹部２２、２３が周方向に沿って１２０°ピッチで配設されている。
　また、上方のパンチ１４の下面１４ａにはその中央部に膨出部２７が設けられるとともに、下方のパンチ１５の上面１５ａにはその中央部に膨出部２８が設けられている。
　ダイス１１，１２が図１に示すように重ね合わされた状態では、製品１６の軸部１７を形成するための軸部用空所２４Ａが相対面する凹部２２、２３によって形成される。またパンチ１４、１５及びダイス１１、１２によって、ボス部１８を成形するためのボス部用空所２４Ｂが形成される。すなわち、軸部用空所２４Ａとボス部用空所２４Ｂとで製品成形用のキャビテイ２４が構成される。
　ところで、この製品１６のボス部１８の外径面３０には、図２に示すように、軸方向中央部から順次形成される第１平面部３１と凸曲面部３２とテーパ面部３３と凹曲面部３４とを備えた面が形成され、さらには、凹曲面部３４には、軸方向端部の第２平面部３５が設けられている。
　この場合、第１平面部３１は軸方向と平行な面で、かつ、凸曲面部３２の接線方向の平面であり、凸曲面部３２はその曲率中心が外径面３０よりも内径側に位置する曲面であり、テーパ面部３３は、凸曲面部３２の接線方向の平面で、かつ、凹曲面部３４の接線方向の平面であり、凹曲面部３４は、その曲率中心が外径面３０よりも外径側に位置する曲面であり、第２平面部３５は軸方向と平行な面で、かつ、凹曲面部３４の接線方向の平面である。
　例えば、ボス部１８の肉厚Ｈを２８ｍｍとし、直径寸法Ｄを４４ｍｍとし、凸曲面部３２の曲率半径Ｒ１を２２ｍｍとすれば、第１平面部３１の寸法Ｌ１を１ｍｍとし、テーパ面部３３のテーパ角度αを２５°とし、テーパ面部３３の寸法Ｌ２を２ｍｍとし、凹曲面部３４の曲率半径Ｒ２を３ｍｍとし、第２平面部３５の寸法Ｌ３を０．６ｍｍとすることができる。
　すなわち、図１に示すように、閉塞鍛造金型のキャビテイ２４におけるボス部外径成形用面４０には、第１平面部４１と凸曲面部４２とテーパ面部４３と凹曲面部４４と第２平面部４５が形成され、成形時に、ボス部１８の外径面３０を、第１平面部３１と凸曲面部３２とテーパ面部３３と凹曲面部３４と第２平面部３５とを備えた面に仕上ることになる。
　次に前記金型を使用した鍛造方法を説明する。まず、上方のダイス１１と下方のダイス１２とを相対的に離間させた型開状態とする。この際、上方のパンチ１４を上昇させるとともに下方のパンチ１５を下降させておく。この状態で、下方のダイス１２のガイド孔２１ｂにビレット（材料）を投入する。なお、このビレットは、ガイド孔２１ａ、２１ｂに嵌挿でき、かつ形成する製品の容積に対応するものである。
　その後、上方のダイス１１と下方のダイス１２とを相対的に接近させる型締めを行う。次に、上方のパンチ１４を下降させるとともに、下方のパンチ１５を上昇させる。これによって、ビレットを上下から押圧して、軸部１７を形成するための前記空所２４Ａを形成する。空所２４Ａにビレットの一部を流動させて、ボス部１８の周囲に３本の軸部１７を放射状に有する製品１６（トリポード部材）を形成する。
　ところで、ボス部１８のダイス側へのボス部軸方向の投影部５０は図３のドット（点々模様）で示す範囲となる。これに対して、ボス部１８の外径面を、ボス部軸心を中心とした一つの凸曲面５１（図２の仮想線で示す曲面）とした場合、その投影部５０は図４のドット（点々模様）で示す範囲となる。ここで、投影部５０とは、ボス部１８のいずれか一方の端面１９（２０）を含む平面に投影されるボス部外径部の投影部（端面１９ないし２０は除く部分）である。
　図３と図４とを比較した場合、図３においては、隣り合う軸部１７、１７間のボス部１８においては、その投影部５０の径方向長さがＡとなり、図４においては、隣り合う軸部１７、１７間のボス部１８においては、その投影部５０の径方向長さがＡ１となる。この場合、Ａ１＞Ａである。
　すなわち、本発明では、製品１６のボス部１８の外径面３０は、前記したように、第１平面部３１と凸曲面部３２とテーパ面部３３と凹曲面部３４を備えたものであるので、図３に示すように、ボス部１８のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を小さくすることができる。投影面積とは、ボス部１８のいずれか一方の端面１９（２０）を含む平面に投影されるボス部外径部の投影部の、この平面上の面積（端面１９ないし２０の面積を除いた面積）である。
　本発明では、ボス部１８のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を小さくすることができ、これによって、閉塞時のダイス１１、１２に作用する垂直方向（ボス部軸方向）の荷重を低減できる。したがって、小型で簡易な閉塞装置（ダイスの閉塞を行う装置）の使用が可能になり、プレス設備費を安価に抑えることができる。また、閉塞装置への負荷を軽減できるため閉塞装置の寿命を向上させることができる。
　ボス部１８の外径面３０を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部３１と凸曲面部３２とテーパ面部３３と凹曲面部３４とを備えた面とすることによって、投影面積を小さくすることができる。このため、閉塞時のダイス１１、１２に作用する垂直方向の荷重を確実に小さくすることができる。
　図５は、本発明にかかる閉塞鍛造金型を用いた鍛造方法によって成形したトリポード部材１６を用いたトリポード型等速自在継手である。このトリポード型等速自在継手は、内周面６０に軸方向に延びる３本の直線状のトラック溝６１が形成された外側継手部材６２と、この外側継手部材６２の内部に配置され、ボス部１８とこのボス部１８の外径面から径方向に突設された３本の脚軸（軸部）１７とを有するトリポード部材１６と、脚軸１７に支持され、トラック溝６１に案内されるトルク伝達要素６３とを備える。トラック溝６１は、周方向で向かい合った側壁にローラ案内面６８が形成されている。
　トルク伝達要素６３は、前記外側継手部材６２のトラック溝６１に挿入されたアウターローラ６５と、脚軸１７に外嵌されてアウターローラ６５の内周側に配置されるインナーローラ６６とを備える。この場合、アウターローラ６５とインナーローラ６６との間に複数の転動体６７が介在される。
　また、脚軸１７は、縦断面が継手の軸線と直交するストレート形状をなし、図６に示すように、横断面が継手の軸線と直交する方向で前記インナーローラ６６の内周面と接触し、かつ継手の軸線方向で前記インナーローラ６６の内周面との間に隙間が形成されている。すなわち、脚軸１７の断面形状は、トリポード部材１６の軸方向で互いに向き合った面が相互方向に、つまり、仮想円筒面よりも径方向内方に後退したものである。
　このような構成とすれば、トルク伝達性を損なうことなく、外側継手部材６２と継手内部部材（トリポード部材）１６とが作動角をとった状態で回転するときに、ローラ６５とローラ案内面６８とが斜交状態になるのを効果的に回避することが可能となって、作動角運転時における滑り抵抗を低減させることができる。このため、このような等速自在継手を用いた車両において、摩耗増大が要因となる車体振動や騒音といった現象を抑えることができて車両の安定した振動特性を維持することができる。なお、この構成は、例えば脚軸１７の横断面形状を、継手の軸線と直交する方向に長軸を有する略楕円状に形成することで得ることができる。
　以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、ボス部１８の外径面３０の形状として、前記実施形態では、第１平面部３１と凸曲面部３２とテーパ面部３３と凹曲面部３４と第２平面部３５とを備えたものであったが、このような形状に限るものではない。すなわち、第１平面部３１、テーパ面部３３、凹曲面部３４、第２平面部３５等を有さないものであってもよい。この場合、第１平面部３１のみを省略したり、テーパ面部３３のみを省略したり、凹曲面部３４のみを省略したり、第２平面部３５のみを省略したりでき、また、これら全部を省略したり、これらのうち任意の２つを省略したりできる。第１平面部３１を省略する場合、凸曲面部３２を、外径面の軸方向中央まで形成すればよい。テーパ面部３３を省略する場合、凸曲面部３２を凹曲面部３４まで延ばせばよい。凹曲面部３４を省略する場合、凸曲面部３２を第２平面部３５まで延ばしたり、テーパ面部３３を第２平面部３５まで延ばしたりすればよい。
　また、第１平面部３１の寸法、凸曲面部３２の曲率半径、テーパ面部３３のテーパ長さＬ２やテーパ角度、凹曲面部３４の曲率半径、第２平面部３５の寸法等は、各平面部３１、凸曲面部３２、テーパ面部３３、凹曲面部３４、第２平面部３５等が滑らかに連続するものであって、前記投影面積の減少が可能な範囲で種々変更することができる。また脚軸１７の断面形状は円形でもよい。
　次に、閉塞鍛造金型のダイス１１，１２に負荷する閉塞力を調べ、その結果を次の表１に示した。表１においてテーパ角度とは、テーパ面部３３のテーパ角度である。また、ボス部１８の肉厚Ｈを２８ｍｍとし、凸曲面部３２の曲率半径Ｒ１を２２ｍｍとし、第１平面部３１の寸法Ｌ１を０ｍｍとし、テーパ面部３３の寸法Ｌ２をテーパ角度５°のとき１２.１ｍｍとし、テーパ角度１５°のとき８.６ｍｍとし、テーパ角度２５°のとき５.２ｍｍとし、凹曲面部３４の曲率半径Ｒ２を０ｍｍとし、第２平面部３５の寸法Ｌ３を０ｍｍとした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　この表１からわかるように、従来品（図２の仮想線で示すように、外径面がボス部の軸心を中心とする一つの円弧面からなるもの）に比べて、テーパ角度αが５°の場合、閉塞力を４２％軽減でき、テーパ角度αが１５°の場合、閉塞力を２５％軽減でき、テーパ角度αが２５°の場合、閉塞力を１１％軽減できた。このように、ボス部１８のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を小さくした場合、閉塞力を低減することができる。
　等速自在継手用のトラニオン（トリポード部材）やユニバーサルジョイント用の十字スパイダなど、ボス部に放射状に軸部が形成されている製品を成形する鍛造方法に用いられる。
１１，１２    ダイス
１４、１５    パンチ
１６   製品（トリポード部材）
１７   軸部（脚軸）
１８   ボス部
２４   キャビテイ
３０   外径面
３１   平面部
３２   凸曲面部
３３   テーパ面部
３４   凹曲面部
６０   内周面
６１   トラック溝
６２   外側継手部材
６３   トルク伝達要素
６５   アウターローラ
６６   インナーローラ

Claims (17)

  1. 　開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型を用いて、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する鍛造方法において、
    　ボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくすることを特徴とする鍛造方法。
  2. 　ボス部の外径面を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部と凸曲面部とテーパ面部と凹曲面部と第２平面部を備えた面とすることを特徴とする請求項１に記載の鍛造方法。
  3. 　前記テーパ面部を、前記凸曲面部の接線とすることを特徴とする請求項２に記載の鍛造方法。
  4. 　前記テーパ面部のテーパ角度を２５°以下とすることを特徴とする請求項３に記載の鍛造方法。
  5. 　前記テーパ面部を、前記凹曲面部の接線とすることを特徴とする請求項２に記載の鍛造方法。
  6. 　前記第１平面部を、前記凸曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とすることを特徴とする請求項２に記載の鍛造方法。
  7. 　前記第２平面部を、前記凹曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とすることを特徴とする請求項２に記載の鍛造方法。
  8. 　開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、ボス部と、このボス部から放射状に突設される軸部とを有する製品を成形する閉塞鍛造金型であって、
    　成形する製品のボス部において、ダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、ボス部の外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくしたことを特徴とする閉塞鍛造金型。
  9. 　内周面に軸方向に延びる３本の直線状のトラック溝が形成された外側継手部材と、この外側継手部材の内部に配置され、ボス部とこのボス部の外径面から径方向に突設された３本の脚軸とを有するトリポード部材と、前記脚軸に支持され、前記トラック溝に案内されるトルク伝達要素とを備え、前記トリポード部材が、開閉可能なダイスとこのダイス内の材料を押圧するパンチとを備えた閉塞鍛造金型にて成形されてなるトリポード型等速自在継手であって、
    　前記ボス部のダイス側へのボス部軸方向の投影面積を、外径面をボス部軸心を中心とした一つの凸曲面とした際のダイス側へのボス部軸方向の投影面積よりも小さくすることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
  10. 　ボス部の外径面を、軸方向中央部から順次形成される第１平面部と凸曲面部とテーパ面部と凹曲面部と第２平面部を備えた面とすることを特徴とする請求項９に記載のトリポード型等速自在継手。
  11. 　前記テーパ面部を、前記凸曲面部の接線とすることを特徴とする請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手。
  12. 　前記テーパ面部のテーパ角度を２５°以下とすることを特徴とする請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手。
  13. 　前記テーパ面部を、前記凹曲面部の接線とすることを特徴とする請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手。
  14. 　前記第１平面部を、前記凸曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とすることを特徴とする請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手。
  15. 　前記第２平面部を、前記凹曲面部の接線とし、かつ、軸方向と平行な面とすることを特徴とする請求項１０に記載のトリポード型等速自在継手。
  16. 　前記トルク伝達要素は、前記外側継手部材のトラック溝に挿入されたアウターローラと、前記脚軸に外嵌されて前記アウターローラの内周側に配置されるインナーローラとを備え、前記脚軸は、縦断面が継手の軸線と直交するストレート形状をなし、横断面が継手の軸線と直交する方向で前記インナーローラの内周面と接触し、かつ継手の軸線方向で前記インナーローラの内周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項９～請求項１５のいずれか１項に記載のトリポード型等速自在継手。
  17. 　前記脚軸の横断面形状は楕円形状をなすことを特徴とする請求項１６に記載のトリポード型等速自在継手。
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