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【発明の名称】 閉塞鍛造金型及び鍛造方法
【発明者】 【氏名】繆 家▲か▼

【氏名】世良 昌

【氏名】鈴木 信雄

【要約】 【課題】ダレを小さくでき、等速ジョイントやユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができ、また軸先端を熱処理前に機械加工で除去しなくて済み、材料コスト及び機械加工コストの低減を図ることができる閉塞鍛造金型及び鍛造方法を提供する。

【解決手段】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とを備える。放射状に軸部17が形成されてなる製品16を成形する。形成される軸部17の先端面17aとの間に逃げ部26を設けるとともに、軸部17の外周面の少なくとも先端側に当接する当接部25をダイス側に設ける。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
開閉可能なダイスと、このダイスの開閉方向に沿って駆動してダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する閉塞鍛造金型において、
形成される軸部の先端面との間に逃げ部を設けるとともに、前記軸部の外周面の少なくとも先端側に当接する当接部をダイス側に設けたことを特徴とする閉塞鍛造金型。
【請求項2】
開閉可能なダイスと、このダイスの開閉方向に沿って駆動して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、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する鍛造方法において、
閉塞鍛造金型に投入する材料における軸部の先端面となる面の曲率を、形成すべき軸部の先端面の曲率よりも大きくすることを特徴とする鍛造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、閉塞鍛造金型及び鍛造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
等速ジョイント用のトラニオン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。
【0003】
閉塞鍛造金型は、図8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ィ9が形成されている。そのため、図9(a)に示すように、ビレット(材料)10(図9(a)参照)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10が塑性変形して、図9(b)のように、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。
【0004】
すなわち、図9(a)に示すように曲率がR2の円柱状のビレット10をこの金型に投入して鍛造すれば、R2よりも大きいR2´の曲率をもつ先端面7aの軸部7を有する製品6を形成することができる。
【0005】
ところで、前記閉塞鍛造金型では、密閉状態になると加工荷重が急激に上昇して金型の破損や短寿命を引き起こすおそれがある。このため、従来には、必要な軸部長さより長く軸成形部を設定して軸先端部に逃げ部を設けているものがある (特許文献1)。
【特許文献1】特開2003−343592号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、軸成形部分に逃げ部を形成した従来の金型ではパンチで押圧されたビレットから軸部に押し出された材料は、軸部の先端面において、中央部が流動しやすく周辺部が流動しにくい。そのため、図4に示すように、正規の軸部の先端面の曲率R1よりも小さい曲率R1´の先端面を有する軸部が形成される。このように、軸成形部分に逃げ部を形成した従来の金型では、正規の軸部の先端面に対して、外周側が軸部軸方向基端側へ減少する「ダレ」が生じる。
【0007】
したがって、金型により精度よく形成された軸部長さを確保しようとするとこの「ダレ」の分だけ余分に材料が必要であった。ところで、前記閉塞鍛造金型にて鍛造成形された製品は、等速ジョイントやユニバーサルジョイントの内側継手部材を構成することになる。このため、この製品を使用した等速ジョイントやユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化のためは、軸部の先端を機械加工により除去する必要があった。
【0008】
また製品が組み込まれた等速ジョイントやユニバーサルジョイントを使用したときの寿命を延ばし、また振動や音を抑えるためには、熱処理によりこの製品の強度・硬さを高めた上で、製品の軸部外周面を鍛造加工以上の高精度とすることが要求される。このため、熱処理後の機械加工により高精度に仕上る必要がある。この熱処理後の機械加工のため、軸先端を熱処理前に機械加工で除去し、除去面と軸部外周面との交接面を、軸部外周面の高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することがあった。そのため、交接面を高精度に形成する必要があった。
【0009】
本発明は、上記課題に鑑みて、ダレを小さくでき、等速ジョイントやユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができ、また軸先端を熱処理前に機械加工で除去しなくて済み、材料コスト及び機械加工コストの低減を図ることができる閉塞鍛造金型及び鍛造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の閉塞鍛造金型は、開閉可能なダイスと、このダイスの開閉方向に沿って駆動してダイス内の材料を押圧するパンチとを備え、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する閉塞鍛造金型において、形成される軸部の先端面との間に逃げ部を設けるとともに、前記軸部の外周面の少なくとも先端側に当接する当接部をダイス側に設けたものである。
【0011】
本発明の閉塞鍛造金型によれば、パンチによる押圧時に、当接部に材料が接することになって、軸先端の外周の一部または全部の形状がダイスによって保証される。この保証された部位を軸部外周面の高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができる。
【0012】
本発明の鍛造方法は、開閉可能なダイスと、このダイスの開閉方向に沿って駆動して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、放射状に軸部が形成されてなる製品を成形する鍛造方法において、閉塞鍛造金型に投入する材料における軸部の先端面となる面の曲率を、形成すべき軸部の先端面の曲率よりも大きくするものである。
【0013】
本発明の鍛造方法によれば、閉塞鍛造金型に投入する材料は、軸部の先端面となる面の曲率が、形成すべき軸部の先端面の曲率よりも大きくしたものである。このため、閉塞鍛造金型にて製品形状を成形する工程(本成形と呼ぶ)において、軸部の先端面周辺部が中央部に比べ流動しにくいものであっても、「ダレ」(外周側が軸部軸方向基端側へ減少する量)を小さくできる。すなわち、本成形前に、材料に対して軸部の先端面となる部分の曲率を、形成すべき軸部の先端面の曲率よりも大きくする予備形成工程を備えることになり、このような予備形成工程を経た材料を閉塞鍛造金型にて製品を成形すれば、閉塞鍛造金型に逃げ部が形成されていても、軸部における「ダレ」を小さくできる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の閉塞鍛造金型では、ダイスにて保証された部位を高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができるので、軸先端を熱処理前に基準面(基準部)を形成するために機械加工で除去しなくて済み、材料コストおよび機械加工コストの低減を図ることができる。
【0015】
本発明の鍛造方法では、軸部における「ダレ」を小さくでき、この鍛造製品を用いた等速ジョイントやユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下本発明の実施の形態を図1〜図7に基づいて説明する。
【0017】
図1に第1実施形態の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ラニオン)16を成形する。なお、製品16であるトラニオンは、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。
【0018】
このため、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。
【0019】
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を形成するための空所24が相対面する凹部22、23によって形成される。この場合、空所24は径方向外方側において空所24内へ当接部25が膨出し、この当接部25が、形成される軸部17の外周面の先端側に当接する。しかも、形成される軸部17の先端面17aとの間に隙間(逃げ部)26が設けられる。
【0020】
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の下面15aにはその中央部に膨出部28が設けられている。
【0021】
次に図1〜図3に示す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)20(図5参照)を投入する。なお、このビレット20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。
【0022】
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20を上下から押圧して、軸部17を形成するための前記空所24を形成する。空所24にビレット20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。
【0023】
この場合、パンチ14、15による押圧時に、当接部25に材料が接することになって、軸先端の外周の一部または全部の形状がダイスによって保証され、この保証部位40(図4等参照)を軸部外周面の高精度機械加工時の位相決めの基準面(基準部)に利用することができる。しかも、形成される軸部17の先端面17aとの間に逃げ部26を設けているので、型にかかる面圧荷重の低減を図ることができ、型破損を防止することができる。
【0024】
また、材料20Aとしては、図7(c)に示すように軸部17の先端面17a(図4参照)となる面30の曲率R1を、形成すべき軸部17の先端面17aの曲率R1´(図4参照)よりも大きくした材料である。
【0025】
この材料20Aは図5と図6に示される金型装置31にて形成される。この金型装置31は、予備成形ダイス32と、この予備成形ダイス32の孔部32aに嵌挿される予備成形パンチ33及びエジェクタ34とを備える。
【0026】
予備成形ダイス32の孔部32aは、その断面形状が図6に示すような六角形孔とされる。この場合、孔部32aは、材料20Aの面30の曲率R1と同一の曲率R1を有する3つの面37が形成されている。すなわち、曲率R1の面37が周方向に沿って120度ピッチで配設され、この面37間の曲率R1より小さい曲率の面37aが配設されている。
【0027】
また、予備成形パンチ33の下面33aにはその中央部に膨出部35を形成するとともに、エジェクタ34の上面34aにはその中央部に膨出部36を形成している。予備成形パンチ33の膨出部35は前記上方のパンチ14の膨出部27と同一寸法形状とされ、エジェクタ34の中央部の膨出部36は前記下方のパンチ15の膨出部28と同一寸法形状とされる。なお、予備成形ダイス32には図示省略の補強部材(補強リング)が圧入または焼ばめ等にて外嵌される。
【0028】
次に金型装置31を使用した材料20Aの形成方法を説明する。まず、図7(a)に示すように、外周面の曲率R2とされた円盤形状のビレット20Bを、開状態の金型装置31に投入する。ここで、開状態とは、予備成形パンチ33を上昇させた状態であって、予備成形ダイス32の孔部32a内にビレット20Bを投入することができる状態をいう。また図示しないがビレット20Bの外周面をしごき加工して最終的に材料20Aを得てもよい。
【0029】
この場合、ビレット20Bの外周面の曲率R2は孔部32aの面37の曲率R1よりも小さく設定されている。そして、ビレット20Bは孔部32aにφ0.005〜φ0.3の隙間で挿入される。またビレット20Bの外周面をしごき加工で成形する際には予備成形ダイス32のビレット投入側にビレット20Bを上記隙間で挿入できるガイド部を設ければよい。
【0030】
この状態から、予備成形パンチ33を下降させ、この予備成形パンチ33とエジェクタ34とでビレット20Bを押圧する。これによって、ビレット20Bが、塑性変形し予備成形ダイス32の孔部32aと予備成形パンチ33とエジェクタ34とで構成されるキャビティ38内に充満して、図7(b)に示すように、材料20Aが形成される。すなわち、曲率がR1の6つの面30を有する材料20Aを形成することができる。なお、曲率がR1の面30の間には、金型装置31の面37aに対応する曲率の面30aが形成される。
【0031】
その後は、この材料20Aを図7(c)に示すように、閉塞鍛造金型に投入する。そして、前記したように、ダイス11、12の型閉めを行った後、パンチ14、15により押圧する。これによって、図7(d)に示すように、ボス部18に軸部17が突設された製品を形成することができる。この際、材料20Aの3つの面30が空所(キャビティ)24へ押し出され、軸部27の先端面17aとなる。
【0032】
このように、金型装置31を使用すれば、製品形状を成形する工程(本成形と呼ぶ)の前に、本成形時の軸部17の先端面17aとなる部分の曲率R1を、形成すべき軸部17の先端面17aよりも大きくする材料20Aを形成する予備成形工程を設けることになる。本成形においては軸部17の先端面17aとなる部分は中央部に比べ流動しにくくなるが、この予備成形工程を設けたことによって、閉塞鍛造金型において逃げ部26を設けても図4に示すように、「ダレ」を小さくできる。すなわち、ビレット20Bの各面30の曲率R1に対して、形成される軸部17の先端面17aの曲率がR1´となり、軸部17の先端面17aにおける「ダレ」を小さくできる。このように、軸部17の先端面17aにおける「ダレ」を小さくできれば、この鍛造製品を用いた等速ジョイントやユニバーサルジョイントのコンパクト化・軽量化を図ることができる。
【0033】
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、実施形態における閉塞鍛造金型は、当接部25が周方向に沿って所定ピッチで複数個配置されるものであるが、当接部25としては、空所24の全周にわたって形成してもよい。また、当接部25の断面形状や大きさとしても、軸先端の外周の形状がダイス11、12によって保証され、この保証部位40を高精度機械加工時の位相決めの基準面に利用することができるものであれば、任意に変更できる。
【0034】
また、図1に示す閉塞鍛造金型においては、上下のパンチ14、15の膨出部27、28の形状を相違する形状としていたが、同一であってもよい。このため、図5と図6に示す金型装置31においては、予備成形パンチ33とエジェクタ34の膨出部35、36の形状を同一形状としていたが、相違するものであってもよい。
【0035】
また、図7に示すような予備工程を行う場合、閉塞鍛造金型において当接部25を設けなくてもよい。すなわち、軸部17の先端面17aにおける「ダレ」を小さくでき、等速ジョイント等のコンパクト化・軽量化を図ることができるからである。なお、前記実施形態では、材料20Aにおいては、曲率がR1となる3つの面30を周方向に沿って120度ピッチに配設し、この面30の間の面30aの曲率をR1としていないが、この面30aの曲率もR1としてもよい。すなわち、6面のすべてを、曲率をR1としてもよい。このように、すべての面の曲率がR1であれば、閉塞鍛造金型へ材料20Aを投入時の位置合わせが容易になる利点がある。
【実施例】
【0036】
次に、図7に示す予備成形を行った場合と、予備成形を行わない場合とで、「ダレ」の状態を比べ、その結果を次の表1に示した。表1においてビレット曲率R2とは、予備成形前の材料20Bの曲率(つまり、図9に示す従来の材料10の曲率)を示し、前成形曲率R1とは、予備成形された材料20Aの曲率を示し、軸端曲率R3とは、形成された軸部17の先端面の曲率を示し、ダレとは形成された軸部17の先端面の最も外方側の頂点から外周縁との差を示している。
【表1】


【0037】
この表1からわかるように、前成形なしで本成形金型に挿入し加工した場合のダレは2.1mmであったが、前成形を行なった後に本成形金型にて加工した場合のダレは1.4mmとなり小さく抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の実施形態を示す閉塞鍛造金型の断面図である。
【図2】前記閉塞鍛造金型の前記図1とは相違する部位の断面図である。
【図3】前記閉塞鍛造金型の断面平面図である。
【図4】前記閉塞鍛造金型にて成形された製品の要部拡大断面図である。
【図5】予備成形に使用する金型装置の断面図である。
【図6】前記金型装置の断面平面図である。
【図7】予備成形の工程図である。
【図8】従来の閉塞鍛造金型の断面図である。
【図9】従来の鍛造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【0039】
11、12 ダイス
14、15 パンチ
17 軸部
17a 先端面
18 ボス部
20 ビレット
20A 材料
25 当接部
26 逃げ部
【出願人】 【識別番号】000102692
【氏名又は名称】NTN株式会社
【出願日】 平成19年2月2日(2007.2.2)
【代理人】 【識別番号】100064584
【弁理士】
【氏名又は名称】江原 省吾

【識別番号】100093997
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 秀佳

【識別番号】100101616
【弁理士】
【氏名又は名称】白石 吉之

【識別番号】100107423
【弁理士】
【氏名又は名称】城村 邦彦

【識別番号】100120949
【弁理士】
【氏名又は名称】熊野 剛


【公開番号】 特開2008−188617(P2008−188617A)
【公開日】 平成20年8月21日(2008.8.21)
【出願番号】 特願2007−24346(P2007−24346)