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【発明の名称】 クロス溝を有する自在継手外輪の製造方法及び装置
【発明者】 【氏名】飯原 道雄

【氏名】高原 泰司

【氏名】鷺坂 芳弘

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 軸部と該軸部の一端に形成された筒状部とを有する前素材の前記筒状部を、該筒状部の内周に、該内周に形成すべきクロス溝と相補形状をなす複数の凸条部を有する拡縮可能なポンチセットを嵌合させた状態で、前記筒状部の開口部側からダイ孔に圧入してしごき成形するようにした、クロス溝を有する自在継手外輪の製造方法。
【請求項2】 前記筒状部の外周面に形成した被押圧凸部及び/又は前記ダイ孔の内周面に形成した押圧部によって、前記筒状部を前記ポンチセットの凸条部の外側から半径方向内方に押圧するようにした請求項1記載の自在継手外輪の製造方法。
【請求項3】 軸部と該軸部の一端に形成された筒状部とを有する前素材の前記筒状部を、該筒状部の内周に、該内周に形成すべきクロス溝と相補形状をなす複数の凸条部を有する拡縮可能なポンチセットを嵌合させた状態で、前記筒状部の開口部側からダイ孔に圧入してしごき成形するようにした、クロス溝を有する自在継手外輪の製造装置。
【請求項4】 請求項3記載のクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置において、前記筒状部の内周面に、前記クロス溝を構成する各ボール転動溝の形成予定領域を包括的に含み、かつ、前記ボール転動溝の傾斜方向と反対側に延在して前記筒状部の開口部側に向かって全体として扇状に広がった第1凹部を形成し、前記筒状部の外周面に、前記第1凹部の延在部分と内外に対応する領域で第1被押圧凸部を形成し、前記ダイ孔の内周面に、前記第1被押圧凸部を押圧する第1押圧部を形成したことを特徴とするクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置。
【請求項5】 請求項3記載のクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置において、前記ダイ孔の内周面に、前記クロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝の形成予定領域間と対応する領域で第2押圧部を形成したことを特徴とするクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置。
【請求項6】 請求項3記載のクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置において、前記筒状部の内周面に、クロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝の形成予定領域毎に、該形成予定領域を包括的に含んで前記筒状部の開口部側に向かって扇状に広がった第3凹部を形成し、前記筒状部の外周面に、前記第3凹部と内外に対応する領域で第3被押圧凸部を形成し、前記ダイ孔の内周面に、前記第3被押圧凸部の中央を押圧する第3押圧部を形成したことを特徴とするクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置。
【請求項7】 軸部と該軸部の一端に形成された筒状部とを有する自在継手外輪の前素材の前記筒状部を、その開口部側から圧入してしごき成形するためのダイ孔を有するダイと、先端にクロス溝と相補形状をなす凸条部を有しかつ半径方向放射状に拡縮可能な複数のセグメントからなるポンチセットと、前記ポンチセットの各セグメントの内側面に形成された第1被押圧部と、前記ポンチセットの各セグメントの外側面に形成された第2被押圧部と、前記ポンチセットの中心に圧入され前記第1被押圧部を半径方向外方に押圧可能なセグメント拡張用の拡張軸と、前記拡張軸が中心に圧入されたポンチセットを、前記拡張軸の先端部側に押し出す押し出し部材と、前記ポンチセットが前記拡張軸から押し出されるときであって、前記拡張軸の先端部が各セグメントの前記第1被押圧部まで後退したときに、各セグメントの第2被押圧部を押圧してセグメントを縮小させる押圧部と、を具備したことを特徴とするクロス溝を有する自在継手外輪の製造装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はクロス溝を有する自在継手の外輪の製造方法及び装置に係り、特に外輪をダイ孔に逆向きに押し込むしごき成形にて、外輪内周部の充足性を向上させた製造方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】クロス溝を有する自在継手の外輪1は、図7(B)のように、軸部1aと一体をなす筒状部1bの内周面に、複数のボール転動溝2を軸線方向と所定角度傾斜させてクロス状に形成したもので、図示省略のケージや複数のボールなどを組み付けて等速自在継手を構成する。
【0003】この自在継手の外輪1は、冷間加工の一種であるいわゆるしごき成形にて製造される。このしごき成形は、ボール転動溝2を除いてほぼ図7(B)の形状に亜熱間鍛造にて成形された前素材の表面にボンデ処理等の表面潤滑処理を施した後に、図7(A)のように、筒状部1bの内側に、先端にボール転動溝2と対応する凸条部3を有しかつ半径方向放射状に拡縮可能な複数のセグメント4を有するポンチセット5を嵌合し、このポンチセット5の中心孔6に拡張軸7を圧入して各セグメント4を放射状に拡張して筒状部1b内周面に圧着させ、この状態で前素材を軸部1aの方からダイ孔8に押し込み、ダイ孔8の絞り孔部8aで筒状部1bの外周面をしごき、筒状部1bの内周面を各セグメント4の凸条部3に押圧して所期のボール転動溝2を形成し、その後拡張軸7を引抜き、セグメント4を縮小した後、ダイ孔8から外輪1を引き抜いていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の製造法では、図7(A)のようにポンチセット5で外輪1を押し下げつつ筒状部1bをしごき成形するため、筒状部1bにおいて半径方向内側方向の肉流れの他、筒状部1bの軸線方向開口部9側への肉流れも起こり、後者の肉流れによって、図7(B)でハッチングにて示す領域T、すなわちボール転動溝2の下端相互間であってセグメント4の凸条部3に挟まれて比較的狭くなってしごき成形中に肉流れしにくくなっている領域で肉厚が減少する傾向がある。肉厚が減少すると隣接するボール転動溝2も影響を受けて溝2の寸法精度が落ちる。また製品外観上外輪1の内外両面に凹部ができ、強度不足の問題も生じる。
【0005】本発明の目的は、外輪内周部の充足性を向上させてボール転動溝の寸法精度を向上させるとともに外輪の肉厚減少を生じさせない、クロス溝を有する自在継手外輪の製造方法及び装置を実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため本発明方法は、軸部と該軸部の一端に形成された筒状部とを有する前素材の前記筒状部を、該筒状部の内周に、該内周に形成すべきクロス溝と相補形状をなす複数の凸条部を有する拡縮可能なポンチセットを嵌合させた状態で、前記筒状部の開口部側からダイ孔に圧入してしごき成形するようにした。
【0007】本発明では筒状部のしごき方向が逆方向になるため、筒状部が全体的に厚肉化する方向に力が作用し、このため外輪の筒状部内周部の充足性が向上する。
【0008】本発明は前記のように筒状部全体が厚肉化する方向に力が作用するため、内周部の充足性を簡単な構成でさらに高めることも可能である。すなわち、前記筒状部の外周面に形成した被押圧凸部及び/又は前記ダイ孔の内周面に形成した押圧部によって、前記筒状部をポンチセットの凸条部の外側から半径方向内方に押圧することによって内周部の充足性はさらに向上する。
【0009】また前記課題を解決するため本発明装置は、軸部と該軸部の一端に形成された筒状部とを有する前素材の前記筒状部を、該筒状部の内周に、該内周に形成すべきクロス溝と相補形状をなす複数の凸条部を有する拡縮可能なポンチセットを嵌合させた状態で、前記筒状部の開口部側からダイ孔に圧入してしごき成形する。
【0010】この装置において、筒状部の内周部充足性をさらに向上させるために、(1)前記筒状部の内周面に、クロス溝を構成する各ボール転動溝の形成予定領域を包括的に含み、かつ、前記ボール転動溝の傾斜方向と反対側に延在して前記筒状部の開口部側に向かって全体として扇状に広がった第1凹部を形成し、前記筒状部の外周面に、前記第1凹部の延在部分と内外に対応する領域で第1被押圧凸部を形成し、前記ダイ孔の内周面に、前記第1被押圧凸部を押圧する第1押圧部を形成することができる。
(2)前記ダイ孔の内周面に、前記筒状部の内周面のクロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝の形成予定領域間と対応する領域で第2押圧部を形成することができる。
(3)前記筒状部の内周面に、クロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝の形成予定領域毎に、該形成予定領域を包括的に含んで前記筒状部の開口部側に向かって扇状に広がった第3凹部を形成し、前記筒状部の外周面に、前記第3凹部と内外に対応する領域で第3被押圧凸部を形成し、かつ、前記ダイ孔の内周面に、前記第3被押圧凸部の中央を押圧する第3押圧部を形成することができる。
【0011】筒状部の内周部充足性を向上させるためには、これら(1)〜(3)を適宜組み合わせてもよい。いずれの構成でも、ダイ孔に圧入する向きを逆方向にしたことによって、筒状部が厚肉化する方向に力が作用すると共に、前記被押圧凸部や押圧部によってこの厚肉化の力が半径方向内方に増強して作用するため、筒状部内周部の充足性が一層高まる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施例を図に基づいて説明する。図1に示すように、本発明ではボンデ処理した前素材としての外輪1をダイ孔8に引き込む方向を従来と逆方向にして筒状部1bの開口部9側からダイ孔8に押し込むようにした。その他の構成は基本的に従来と同様である。
【0013】この方法によれば、従来の筒状部2bの基端部10側から開口部9側への肉流れが、逆方向の開口部9側から基端部10側への肉流れとなるため、ボール転動溝2間で肉厚が減少することがない。それどころか、筒状部1bの肉厚を全般的に増大させる肉流れを引き起こすので、筒状部1bの内周面がますますセグメント4に圧着し、ボール転動溝2の寸法精度が向上する。
【0014】前素材段階での筒状部1bの外周面及びダイ孔8の内周面が、それぞれ凹凸のない円筒状であっても、筒状部1bの内周部の充足性は従来に比べて大きく向上するが、この内周部充足性をさらに向上させることも可能である。図1(B)(C)と図3(A)(B)は、このような内周部充足性を一層向上させる実施形態である。
【0015】詳しくは、図1(B)の実施形態は、ボール転動溝2より若干大きめの扇形状の第1凹部21を筒状部1bの内周面に前素材段階で形成する。第1凹部21は、各ボール転動溝2の形成予定領域を包括的に含み、かつ、ボール転動溝2の傾斜方向と反対側にハッチングの領域Pで延在して筒状部1bの開口部9側に向かって全体として扇状に広がっている。筒状部1bの外周面には、この第1凹部21の延在領域Pと内外に対応する領域で、領域Pを圧潰するための第1被押圧凸部22を形成する。第1被押圧凸部22は、しごき成形時にダイ孔8の内周面に押圧されて半径方向内方に肉流動を起こし、領域Pを完全に潰してセグメント4の凸条部3に筒状部1bの内周部を完全圧着させる。従って、筒状部1bの全体的な厚肉作用と相俟ってボール転動溝2の寸法精度が一層向上する。ダイ孔8の内周面は従来のような円筒状でも第1被押圧凸部22を押圧する第1押圧部になり得るが、第1被押圧凸部22をより強く押圧するために、ダイ孔8の内周面の第1被押圧凸部22と対応する部分を凸状に形成してもよい。
【0016】図1(C)は、ダイ孔8の内周面に扇状の第2押圧部(図示省略)を形成した場合の製品としての外輪1を示す。この第2押圧部は、筒状部1bの内周面のクロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝2の形成予定領域間と対応する扇状の領域でダイ孔8内周面に凸状に形成したものである。この実施形態では、第2押圧部がしごき成形時に筒状部1bを半径方向内方に押圧するので、図1(B)の場合と同様にボール転動溝2の精度が一層向上する。なお、この時の押圧により筒状部1bの外周面には扇形状の凹部23が跡形として残る。
【0017】図3(A)(B)は、筒状部1bの内周面に第3凹部25を形成し、外周面に第3被押圧凸部26を形成した実施形態である。詳しくは、第3凹部25は、クロス溝を構成する隣り合う2つのボール転動溝2の形成予定領域毎に、該形成予定領域を包括的に含んで筒状部1bの開口部9側に向かって扇状に広がっている。また第3被押圧凸部26は、第3凹部25と内外に対応する領域で形成されている。この実施形態では、しごき成形時に筒状部1bの第3被押圧凸部26がダイ孔8の内周面に押圧され、第3凹部25のボール転動溝2の形成予定領域間に向けて肉流動が起こり、ボール転動溝2が他の実施形態と同様に精度よく形成される。ダイ孔8の内周面は従来のような円筒状でも第3被押圧凸部26を押圧する第3押圧部になり得るが、第3被押圧凸部26をより強く押圧するために、ダイ孔8の内周面の第3被押圧凸部26と対応する部分を凸状に形成してもよい。
【0018】図2は本発明の外輪製造方法に使用する装置の概略縦断面を示したもので、前素材の軸部1aは、プレス上ラム31に治具32を介して取り付けられる。プレス下ラム33の上にはダイプレート34を介してダイホルダ35が固定され、ダイホルダ35の内側にダイ36が配設される。プレス下ラム33側には、第1シリンダ37により昇降自在なポンチセット5と、第2シリンダ38により昇降自在な拡張軸7が配設されている。ポンチセット5はダイ孔8を通して上方に突出し、拡張軸7はポンチセット5の中心孔6に挿脱自在に圧入される。図2は拡張軸7を圧入して筒状部1b内で拡張したポンチセット5を、筒状部1bと共にプレス上ラム31で押し下げてしごき成形する時の状態を示している。既述のように、筒状部1bがダイ孔8内周部で半径方向に絞り込まれると同時に、開口部9から基端部10側へ向かう肉流動が生じるため、内周部の充足性が向上するのである。
【0019】図4は本発明の外輪製造方法に使用する他の製造装置の概略縦断面を示したものである。前述の図2の装置では、拡張軸7をセグメント4の中心孔6から引き抜いても、セグメント4は半径方向に遊びができるだけで、セグメント4が強制的に縮小されるものではなかった。図4の装置はポンチセット5のセグメント4の中心孔6に対する拡張軸47の挿脱によりセグメント4を強制的に拡縮させるようにした点が図2の装置と異なる。すなわち、図4の装置ではセグメント4の拡張はもちろん縮小も強制的に行なわせるのである。以下、この装置について更に詳しく説明する。
【0020】図4で41は上端が図示しない機台に固定的に結合された縦スリーブであって、この縦スリーブ41の下端開口42内にポンチセット5のセグメント4の上端部が上下動可能に収容されている。縦スリーブ41の下端内周部には、セグメント4縮小用の傾斜部43(押圧部)が形成され、この結果、縦スリーブ41の下端開口42は若干すぼめられた構造とされている。
【0021】ポンチセット5のセグメント4は図5(A)〜(C)に示すように円周方向に6分割されており、各セグメント4の下端部外周面に外輪1のクロス溝と相補形状をなす凸条部3が形成されている。また各セグメント4の上端部外周面には縦スリーブ41の前記傾斜部43にガイドされる凸部44(第2被押圧部)が形成されている。
【0022】縦スリーブ41内には上下動可能にピストン45が配設されている。このピストン45は図示しない上下動可能なラムに連結されて駆動されるようになっている。ピストン45の下端部には吊下げロッド46が連結され、この吊下げロッド46はセグメント4の中心孔6を貫通し、その下端部に皿状部48が一体形成されている。そしてセグメント4の下端面が皿状部48によって支持されている。ピストン45にはまた、押し下げロッド49(押し出し部材)の上端部が連結されている。この押し下げロッド49はセグメント4と同数すなわち6本で配設され(図4および図6では1本のみ示す)、その下端部は各セグメント4の上端部に当接されている。
【0023】吊下げロッド46の外周には筒状の拡張軸47が摺動自在に嵌合されている。この拡張軸47の上端部はナット50によって縦スリーブ41に連結されている。拡張軸47の下端部はポンチセット5の中心孔6内に延びている。セグメント4の内周面には中心孔6が下方に向かって縮径するように傾斜部51(第1被押圧部)が形成され、この傾斜部51を拡張軸47の下端部が押圧することによりセグメント4が拡張するように構成されている。
【0024】縦スリーブ41の外周にはダイ52が上下動可能に配設されている。このダイ52は前素材の外輪1の筒状部1bの外径よりもやや小径のダイ孔53を有し、このダイ孔53の下半分は下広がりのテーパ面54とされている。
【0025】以上のように構成された装置では、縦スリーブ41と拡張軸47が位置的に不動であり、ピストン45、吊下げロッド46およびポンチセット5が一体に上下動する。ポンチセット5が上下動すると、拡張軸47と傾斜部43の作用でセグメント4が拡縮する。図5(A)〜(C)はポンチセット5を順に下動させてセグメント4が収縮する状態を示している。この装置を使用して自在継手外輪を製造するには、まず図6(D)ないし(E)のようにピストン45を下動させた状態、すなわちセグメント4をいったん縮小させた状態にし、この状態でポンチセット5の外周に前素材段階の外輪1の筒状部1bを遊嵌させる。なお、この段階ではまだしごき成形が始まっていないので、図6(D)の筒状部1bは図6(A)のしごき成形前の筒状部1bに置き換えたものとして考える。
【0026】次に、図6(A)のようにピストン45を上動させて皿状部48によってセグメント4を持上げ、拡張軸47の下端部を相対的にセグメント4の中心孔6に圧入してセグメント4を半径方向外方に拡張し、セグメント4の凸条部3を外輪1の筒状部1bの内周面に圧嵌合させる。そしてこの状態で外輪1の軸部1aを基礎55に固定された筒状治具56の孔57内に嵌合固定し、ダイ52を下動させて筒状部1bの外周面をしごき成形する。これにより筒状部1bがダイ孔53内周部で半径方向内方に絞り込まれると同時に、筒状部1bの開口部9側から基端部10側へ向かう肉流動が生じるため、筒状部1bの内周部の充足性が向上し、凸条部3と相補形状をなす高精度のクロス溝が形成される。
【0027】筒状部1bにクロス溝が形成された後、図6(C)のようにダイ52を上動させて筒状部1bの外周から抜き去り、その後図6(D)のようにピストン45を下動させる。ピストン45を下動させると、ピストン45と一体の押し下げロッド49によってセグメント4が押し下げられ、拡張軸47がセグメント4の中心孔6から相対的に上方に引き抜かれていく。拡張軸47の下端部が中心孔6の小径部6aから傾斜部51まで抜かれると同時に、セグメント4の上端部の凸部44が縦スリーブ41の傾斜部43に乗り上げ、傾斜部43のガイド作用により図6(D)(E)のようにセグメント4が縮小される。これによりセグメント4の外周面ないし凸条部3と、筒状部1bの内周面ないしクロス溝との間に隙間が生じ、セグメント4と干渉することなく筒状部1bを下方に抜き出せるようになる。従って、高精度に形成されたクロス溝をセグメント4との干渉で損傷することなくポンチセット5からスムーズに取り外すことができる。
【0028】なお、前記実施例ではセグメント4縮小用に傾斜部43を設けたが、拡張軸47の先端部を帯磁させてセグメント4の内側面ないしポンチセット5の中心孔6内周面が常に拡張軸47の外周面に吸着されるようにすれば、傾斜部43ないし凸部44がなくてもセグメント4を縮小することができる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば外輪の筒状部を従来と反対側の開口部側からダイ孔に押し込んでしごき成形するようにしたので、筒状部で厚肉化の方向に肉流れが生じ、筒状部内周部の充足性が向上することによって、ボール転動溝の寸法精度が向上し、かつ、筒状部の強度も向上する。
【0030】また、ポンチセットのセグメントを強制的に拡縮することにより、外輪筒状部をポンチセットから取り外すときの筒状部のクロス溝とセグメントとの干渉を防止できるから、成形速度の増大と生産能率を向上を図ることができる。
【出願人】 【識別番号】000102692
【氏名又は名称】エヌティエヌ株式会社
【出願日】 平成8年(1996)7月17日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】江原 省吾 (外3名)
【公開番号】 特開平9−150233
【公開日】 平成9年(1997)6月10日
【出願番号】 特願平8−187807