JP3964137B2 - トリポード型等速自在継手外輪の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トリポード型等速自在継手の外輪を塑性加工で製造する製造方法に関し、特に開口縁の面取り部を塑性加工するようにした製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリポード型の等速自在継手は、外輪のカップ部分の内周に、軸方向に延びる３本のトラック溝が形成され、内輪と外輪との間に介在する転動体が、上記トラック溝に係合する。この形式の等速自在継手において、内輪に結合された軸が、継手の屈曲状態で外輪の開口縁に干渉しないように、外輪の開口縁におけるトラック溝間の小内径部の端部領域に面取り部を施したものがある。
この面取り部は、一般には切削加工で形成されるが、切削加工は生産効率および歩留りの面で好ましくない。そのため、面取り部を塑性加工で成形することが好ましい。面取り部を塑性加工する過程を含む外輪製造方法としては、例えば、特開２０００−６１５７６号がある。
この例では、外輪の中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しで生成してカップ部分を形成し、このカップ成形工程で、トラック溝を成形するポンチによって面取り部を塑性加工する。この後、外輪を仕上げ寸法形状に成形するしごき工程において、面取り部も仕上げ加工する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カップ成形工程で面取り部を成形するため、そのカップ成形用のポンチは、面取り部の成形面となるテーパ面を軸方向の中間に有する段付き状の複雑な形状となる。カップ成形用のポンチは、トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形する金型であるため、比較的複雑な形状であり、これに面取り部の成形面となるテーパ面を段差状に設けると、非常に複雑な形状となる。このため、カップ成形用のポンチの製作が難しいうえ、ポンチが摩耗したときの修理が難しい。例えば、摩耗に対して、先端部の切除で対処しようとした場合に、テーパ面も修理しなくてはならず、加工が難しい。
【０００４】
この発明の目的は、開口縁の面取り部を塑性加工で形成でき、また他の部分の成形が簡素な形状の金型で行えるトリポード型等速自在継手外輪の製造方法を提供することである。
この発明の他の目的は、カップ部分の成形用のポンチが簡素な形状のもので済み、ポンチ摩耗時にも簡単な修理で対処できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、塑性加工で面取り部を仕上げることができるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明方法は、具体的には、次の各工程で製造する。この方法は、小径部分と大径部分とを有し大径部分の端面に、内周の一部が上記面取り部の概略形状となるテーパ状面とされた窪み部を有する中間素材を成形する据え込み工程と、この中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによりカップ部分を有する形状に成形するカップ成形工程と、上記カップ部分を仕上げ寸法，形状に成形するしごき工程とを含む。
このように、据え込み工程で、大径部分の端面に窪み部を成形し、この窪み部の内周の一部を、面取り部の概略形状となるテーパ状面とするため、据え込み時に浅い窪み部を形成するだけで、面取り部の概略形状が成形できる。このため、面取り部の概略形状の成形が容易である。
【０００７】
さらに具体的には、上記カップ成形工程は、上記軸部分とカップ部分を成形するダイスと、上記トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形するストレートポンチとで、上記組み合わせ押し出しを行う。
この方法では、予め据え込み工程で面取り部の概略形状を形成しておくため、カップ成形工程では、面取り部となるテーパ状面を拘束しなくて済む。そのためカップ成形用のポンチに、テーパ状面に相当する形状の型面部分を設ける必要がなく、ストレートポンチ、つまり軸方向各部の断面形状が一定のポンチを用いることができる。カップ成形用のポンチは、トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形する金型であるため、比較的複雑な形状となるが、これにテーパ状面に相当する形状の型面部分を設ける必要がないため、従来の面取り部を鍛造しない場合のポンチと同様のストレートポンチで済む。したがって、ポンチの製作が難しくならず、またポンチが摩耗した場合も、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
【０００８】
上記しごき工程は、例えばカップ部分を形成するダイスと、上記トラック溝、各トラック溝間の小内径部、およびこの小内径部の端部の面取り部を成形するポンチとで、しごきを行う。
この場合、前記の据え込みにより成形された概略形状の面取り部が、しごき工程でそのポンチにより仕上がり状態に成形される。このため、カップ成形工程で面取り部が非拘束であっても、しごき工程で面取り部を精度良く仕上げることができる。このように、面取り部を塑性加工だけで仕上げることができ、しかもカップ成形工程で用いる金型が簡素な形状のもので済む。しごき工程のポンチは、上記従来の塑性加工で面取り部を設けるものと同様に、複雑な形状となるが、負荷が少ないため、摩耗の問題が少なく、ポンチの修理の必要性がない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この発明方法で外輪を製造するトリポード型等速自在継手の断面図、および破断正面図を示す。このトリポード型等速自在継手は、外輪１と、内輪２と、転動体３とを備える。外輪１は、カップ部分４と、このカップ部分４の底部から軸方向の外方へ延びる軸部分５とを有する。カップ部分４は、内周に軸方向に延びる３本のトラック溝６が形成され、周壁部の肉厚が略均一とされて、外周に各トラック溝６に対応する大径部８と各トラック溝６間の小内径部７に対応する小径部９とが周方向に交互に形成されている。したがって外輪１の横断面は、３弁の花冠状を呈している。カップ部分４の開口縁における小内径部７の端部には、面取り部１０が形成されている。面取り部１０は、図１（Ｂ）において、交差斜線を施して示されている。内輪２は、外周の３か所に半径方向に延びる枝軸１２を有する。各転動体３は、枝軸１２に回転自在に装着されたローラとされ、また外周が球面状のローラとされている。外輪１のトラック溝６は、両側面が転動体３の球面形状に応じた円弧状の断面形状とされ、底面が両側面よりも曲率半径の大きな円弧状の曲面とされている。内輪２には、内径面に軸１１が結合されている。
【００１０】
このトリポード型等速自在継手は、内輪２に取付けられた転動体３が、外輪１のトラック溝６内で軸方向に自由に移動できるが、円周方向には移動することができない。そのため、この自在継手は、外輪１と内輪２とが、一直線上に位置しなくて、互いに屈曲状態にあっても、一定の角速度で回転を伝達可能である。外輪１の面取り部１０は、内輪２の軸１１が同図に鎖線で示すように、外輪１に対して屈曲したときの開口縁への干渉を避け、自在継手の屈曲可能角度を大きくする。
【００１１】
つぎに外輪１の製造方法を説明する。図２は塑性加工の全工程を示す。まず、素材（図示せず）を据え込みにより円柱状素材Ｗ１に予備成形する（同図（Ａ））。円柱状素材Ｗ１は、一端の外周に断面円弧状の狭め部Ｗａが形成されたものとする。狭め部Ｗａは必ずしも形成しなくても良い。
この円柱状素材Ｗ１を、前方軸押し出しにより、同図（Ｂ）のように、小径部分Ｗ２ａ、大径部分Ｗ２ｂ、および中間テーパ部分Ｗ２ｃからなる第２の中間素材Ｗ２に成形する。円柱状素材Ｗ１が狭め部Ｗａを有するものである場合は、狭め部Ｗａ側を小径部Ｗ２ａとする。
【００１２】
第２の中間素材Ｗ２は、据え込みにより、同図（Ｃ）に示す第３の中間素材Ｗ３に成形する。この据え込み工程では、第３の中間素材Ｗ３が、小径部分Ｗ３ａと大径部分Ｗ３ｂとを有し、大径部分Ｗ３ｂの端面に窪み部Ｗｂを有する形状に生成する。窪み部Ｗｂは、内周の一部が外輪１の面取り部１０の概略形状となるテーパ状面Ｗｂａとされた形状とする。窪み部Ｗｂは、テーパ状面Ｗｂａが得られるだけの深さのものであり、底面Ｗｂｂが平らな浅底形状のものとする。
【００１３】
第３の中間素材Ｗ３は、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによるカップ成形工程で、同図（Ｄ）に示すように、カップ部分Ｗ４ｂおよび軸部分Ｗ４ａを有する形状の第４の中間素材Ｗ４に成形する。カップ成形工程では、テーパ状面Ｗｂａは非拘束とする。
【００１４】
第４の中間素材Ｗ４は、しごきにより、同図（Ｅ）に示すように仕上げ寸法，仕上げ形状に成形する。このしごき工程は、テーパ状面Ｗｂａをしごいて面取り部１０に仕上げる加工を含む。
【００１５】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ｃ）〜（Ｅ）の据え込み工程、カップ成形工程、およびカップしごき工程で得られる形状の詳細をそれぞれ示す。同図では、図の上側に正面図を示し、下側に縦断面図を示す。
同図（Ａ）の正面図からわかるように、据え込み工程において、大径部分Ｗ３ｂの外周は、完成した外輪１（図３（Ｃ））のカップ部分４の外周面形状の概略形状となる大径部Ｗ３ｂ8 と小径部Ｗ３ｂ9 を有する形状とする。窪み部Ｗｂの内周面には、完成した外輪１のトラック溝６に対応する平坦面部Ｗ３ｂ6 が周方向の３箇所に形成される。このため、テーパ状面Ｗｂａは、隣合う平坦面部Ｗ３ｂ6 間の部分では底部まで深く、平坦面部Ｗ３ｂ6 の部分では窪み部Ｗｂの開口縁のみに形成される。
図３（Ｂ）に示すように、カップ成形工程では、後方容器押し出しによって、カップ部分Ｗ４ｂに、トラック溝６の概略形状となる軸方向の溝Ｗ４ｂ6 も形成する。
【００１６】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）の予備成形工程から、カップ成形工程までの各工程で用いる金型を示し、図６はカップしごき工程で用いる金型を示す。
図５（Ａ）に示すように、予備成形は、予備成形金型２０を用いて行う。
同図（Ｂ）に示すように、軸押し出し工程では、金型としてダイス２１とポンチ２２とを用いる。ダイス２１は、内径面が第２の中間素材Ｗ２の外径面形状に対応する大径部，小径部，および中間テーパ部分を有する形状のものである。ポンチ２２は、ダイス２１の大径部に略嵌合する断面形状のものである。
図５（Ｃ）に示すように、据え込み工程では、金型としてダイス３１と、上側のポンチ３２と、下側のエジェクタ３３とを用いる。
図５（Ｄ）に示すように、カップ成形工程では、金型としてダイス４１とポンチ４２を用い、ポンチ４２からワークを離型するためのストリッパ４３が用いられる。
【００１７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、据え込み工程、カップ成形工程、およびカップしごき工程に用いる金型を拡大した図である。
同図（Ａ）に示すように、据え込み工程で用いるダイス３１は、内径面が第３の中間素材Ｗ３の小径部分Ｗ３ａと大径部分Ｗ３ｂを与える型面を有するものとする。上側のポンチ３２は、先端面３２ａが、中間素材Ｗ３の窪み部Ｗｂを与える型面とされる。この先端面３２ａに、テーパ状面Ｗｂａを与える形状の型面部分３２ａａが設けられる。また、先端面３２ａには、窪み部Ｗｂの平坦面部Ｗ３ｂ6 （図３（Ａ））を与える片面部分を有するものとされる。図４（Ａ）において、下側のエジェクタ３３は、ダイス３１の小径部分の内径面に嵌合する丸軸状のものとされる。
【００１８】
図４（Ｂ）に示すように、カップ成形工程で用いるダイス４１は、内径面が、第４の中間素材Ｗ４のカップ部分Ｗ４ｂおよび軸部分Ｗ４ａを有する型面とされる。ポンチ４２は、各トラック溝６（Ｗ４ｂ6 ）、これらトラック溝６間の小内径部７、およびカップ部分Ｗ４ｂの底面を成形する外周面形状および先端面形状を有するものであり、ストレートポンチとされる。ストリッパ４３は、ポンチ４２を昇降自在に嵌合させた部材であり、下面に、ダイス４１の上部に挿脱自在に嵌合する筒部４３ａを有している。この筒部４３ａは、カップ部分Ｗ４ｂと同じ横断面形状のものとされる。筒部４３ａは必ずしも必要ではなく、また、必ずしも同一断面形状である必要はない。筒部４３ａの先端面は、後方容器押し出しにより延びたカップ部分Ｗ４ｂの周壁の上端に当たるように設けられるが、テーパ状面Ｗｂａは拘束しないものとされる。
【００１９】
図４（Ｃ）に示すように、カップしごき工程では、ダイス５１とポンチ５２とが用いられる。ダイス５１は、内径面の上部がテーパ状に広がる導入部５１ａとされ、下部がしごき型面部５１ｂとされる。しごき型面部５１ｂは、カップ部分４を仕上がり寸法および形状に成形する内周面形状とされる。
ポンチ５２は、外輪１のトラック溝６、各トラック溝６間の小内径部７、およびこの小内径部７の端部の面取り部１０をそれぞれ仕上がり形状および寸法に成形する各型面部５２ａ〜５２ｃを有する。
図６に示すように、ダイス５１は下金型台５５に設置され、ポンチ５２は下金型台５５に対して昇降駆動される上金型台５６に設置されている。しごき工程では、ポンチ５２で第４の中間素材Ｗ４をダイス５１内に押し通すことにより、しごきが行われる。
【００２０】
この外輪製造方法によると、このように据え込み工程で面取り部１０の概略形状を成形し、カップ成形工程でそのテーパ状面Ｗｂａを金型で拘束せず、テーパ状面Ｗｂａを維持したまま後方押し出しし、中間素材Ｗ４を形成するため、カップ成形用のポンチ４２の形状が複雑にならず、ポンチ４２の製作や修理が容易である。
【００２１】
すなわち、据え込み工程で、小径部分Ｗ３ａおよび大径部分Ｗ３ｂの外周形状だけでなく、その端面に、外輪カップ部４の面取り部１０に略位置するテーパ状面Ｗｂａを有する窪み部Ｗｂを形成する。カップ成形工程では、据え込み工程で形成されたテーパ状面Ｗｂａは、その形状を維持したままで後方押し出しされる。このため、カップ成形工程で、テーパ状面Ｗｂａを拘束することなく、テーパ状面Ｗｂａを持った中間素材Ｗ４を得ることができる。
このように、カップ成形工程でテーパ状面Ｗｂａを拘束しないので、成形ポンチ４２にテーパ状面に相当する型面部分を設ける必要がない。そのため、従来の面取り部無しの外輪を成形する場合と同様のストレート形状（断面形状が一定）のポンチ４２を使用することができる。したがってポンチ４２の形状が複雑にならず、ポンチ４２の製作が容易である。また、ポンチ４２が摩耗した場合でも、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
また、中間素材Ｗ４のテーパ状面Ｗｂａは、しごき工程で仕上がり寸法，形状に成形するため、外輪１の面取り部１０を、塑性加工だけで精度良く仕上げることができる。面取り部１０の成形は、しごき工程におけるテーパ状面Ｗｂａの成形を省いても可能であるが、据え込み工程でテーパ状面Ｗｂａを形成した後に、しごき工程で再度成形することにより、面取り部１０の軸方向の不揃いを極力防止することができる。また、しごき金型となるポンチ５２の負荷が軽減され、面取り部１０の加工度過大による端面割れが防止されるという効果も得られる。
【００２２】
なお、カップ成形工程において、中間素材Ｗ４のカップ部分Ｗ４ｂの端面をストリッパ４３で拘束しているが、この拘束は必ずしも行わなくても良い。このストリッパ４３に、テーパ状面Ｗｂａを拘束してより一層の精度向上を図ることも考えられるが、その場合、ポンチガイド４３の筒部４３ａが、円錐から内径をくり抜いたような工具となる。そのため、先端が細い楔を素材Ｗ４に押し込むようになるため、先端が破損し易い工具となる。また、このようなカップ成形工程でのテーパ状面Ｗｂａの形成を行わなくても、後のしごき工程で精度良く面取り部１０を仕上げることができる。そのため、カップ成形工程でのテーパ状面Ｗｂａの拘束は、行わない方が好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
この発明のトリポード型等速自在継手外輪の製造方法は、軸部分とする小径部分とカップ部分とする大径部分と、面取り部の概略形状とを、据え込みにより成形するため、開口縁の面取り部を塑性加工で形成でき、他の部分の成形も簡素な形状の金型で行うことができる。また、この製造方法は、小径部分と大径部分とを有し大径部分の端面に、内周面が上記面取り部の概略形状となるテーパ状面とされた窪み部を有する中間素材を成形する据え込み工程と、この中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによりカップ部分を有する形状に成形するカップ成形工程と、上記カップ部分を仕上げ寸法，形状に成形するしごき工程とを含む方法とするので、据え込み時に浅い窪み部を形成するだけで、面取り部の概略形状が成形でき、面取り部の概略形状の成形が容易である。
上記カップ成形工程において、上記軸部分とカップ部分を成形するダイスと、上記トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形するストレートポンチとで、上記組み合わせ押し出しを行う場合は、ポンチの製作が容易で、ポンチが摩耗した場合も、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
上記しごき工程において、カップ部分を形成するダイスと、上記トラック溝、各トラック溝間の小内径部、およびこの小内径部の端部の面取り部を成形するポンチとでしごきを行う場合は、面取り部を塑性加工だけで仕上げることができ、しかもカップ成形工程で用いる金型が簡素な形状のもので済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる製造方法で製造した外輪を用いるトリポード型等速自在継手の縦断面図および破断正面図である。
【図２】同製造方法の塑性加工の全工程を示す工程説明図である。
【図３】同製造方法の一部の工程を拡大して示す素材形状断面図および正面図である。
【図４】同製造方法の一部の工程を拡大して示す金型形状の説明図である。
【図５】同製造方法の各工程を示す金型形状の説明図である。
【図６】同製造方法におけるしごき工程の金型の説明図である。
【符号の説明】
１…外輪
２…内輪
３…転動体
４…カップ部分
５…軸部分
６…トラック溝
７…小内径部
８…大径部
９…小径部
１０…面取り部
Ｗ１…円筒状素材
Ｗ２…第１の中間素材
Ｗ３…第２の中間素材
Ｗ３ａ…小径部分
Ｗ３ｂ…大径部分
Ｗ４…第３の中間素材
Ｗ４ａ…軸部分
Ｗ４ｂ…カップ部分
Ｗｂ…窪み部
Ｗｂａ…テーパ状面
【発明の属する技術分野】
この発明は、トリポード型等速自在継手の外輪を塑性加工で製造する製造方法に関し、特に開口縁の面取り部を塑性加工するようにした製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トリポード型の等速自在継手は、外輪のカップ部分の内周に、軸方向に延びる３本のトラック溝が形成され、内輪と外輪との間に介在する転動体が、上記トラック溝に係合する。この形式の等速自在継手において、内輪に結合された軸が、継手の屈曲状態で外輪の開口縁に干渉しないように、外輪の開口縁におけるトラック溝間の小内径部の端部領域に面取り部を施したものがある。
この面取り部は、一般には切削加工で形成されるが、切削加工は生産効率および歩留りの面で好ましくない。そのため、面取り部を塑性加工で成形することが好ましい。面取り部を塑性加工する過程を含む外輪製造方法としては、例えば、特開２０００−６１５７６号がある。
この例では、外輪の中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しで生成してカップ部分を形成し、このカップ成形工程で、トラック溝を成形するポンチによって面取り部を塑性加工する。この後、外輪を仕上げ寸法形状に成形するしごき工程において、面取り部も仕上げ加工する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、カップ成形工程で面取り部を成形するため、そのカップ成形用のポンチは、面取り部の成形面となるテーパ面を軸方向の中間に有する段付き状の複雑な形状となる。カップ成形用のポンチは、トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形する金型であるため、比較的複雑な形状であり、これに面取り部の成形面となるテーパ面を段差状に設けると、非常に複雑な形状となる。このため、カップ成形用のポンチの製作が難しいうえ、ポンチが摩耗したときの修理が難しい。例えば、摩耗に対して、先端部の切除で対処しようとした場合に、テーパ面も修理しなくてはならず、加工が難しい。
【０００４】
この発明の目的は、開口縁の面取り部を塑性加工で形成でき、また他の部分の成形が簡素な形状の金型で行えるトリポード型等速自在継手外輪の製造方法を提供することである。
この発明の他の目的は、カップ部分の成形用のポンチが簡素な形状のもので済み、ポンチ摩耗時にも簡単な修理で対処できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、塑性加工で面取り部を仕上げることができるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明方法は、具体的には、次の各工程で製造する。この方法は、小径部分と大径部分とを有し大径部分の端面に、内周の一部が上記面取り部の概略形状となるテーパ状面とされた窪み部を有する中間素材を成形する据え込み工程と、この中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによりカップ部分を有する形状に成形するカップ成形工程と、上記カップ部分を仕上げ寸法，形状に成形するしごき工程とを含む。
このように、据え込み工程で、大径部分の端面に窪み部を成形し、この窪み部の内周の一部を、面取り部の概略形状となるテーパ状面とするため、据え込み時に浅い窪み部を形成するだけで、面取り部の概略形状が成形できる。このため、面取り部の概略形状の成形が容易である。
【０００７】
さらに具体的には、上記カップ成形工程は、上記軸部分とカップ部分を成形するダイスと、上記トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形するストレートポンチとで、上記組み合わせ押し出しを行う。
この方法では、予め据え込み工程で面取り部の概略形状を形成しておくため、カップ成形工程では、面取り部となるテーパ状面を拘束しなくて済む。そのためカップ成形用のポンチに、テーパ状面に相当する形状の型面部分を設ける必要がなく、ストレートポンチ、つまり軸方向各部の断面形状が一定のポンチを用いることができる。カップ成形用のポンチは、トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形する金型であるため、比較的複雑な形状となるが、これにテーパ状面に相当する形状の型面部分を設ける必要がないため、従来の面取り部を鍛造しない場合のポンチと同様のストレートポンチで済む。したがって、ポンチの製作が難しくならず、またポンチが摩耗した場合も、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
【０００８】
上記しごき工程は、例えばカップ部分を形成するダイスと、上記トラック溝、各トラック溝間の小内径部、およびこの小内径部の端部の面取り部を成形するポンチとで、しごきを行う。
この場合、前記の据え込みにより成形された概略形状の面取り部が、しごき工程でそのポンチにより仕上がり状態に成形される。このため、カップ成形工程で面取り部が非拘束であっても、しごき工程で面取り部を精度良く仕上げることができる。このように、面取り部を塑性加工だけで仕上げることができ、しかもカップ成形工程で用いる金型が簡素な形状のもので済む。しごき工程のポンチは、上記従来の塑性加工で面取り部を設けるものと同様に、複雑な形状となるが、負荷が少ないため、摩耗の問題が少なく、ポンチの修理の必要性がない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１は、この発明方法で外輪を製造するトリポード型等速自在継手の断面図、および破断正面図を示す。このトリポード型等速自在継手は、外輪１と、内輪２と、転動体３とを備える。外輪１は、カップ部分４と、このカップ部分４の底部から軸方向の外方へ延びる軸部分５とを有する。カップ部分４は、内周に軸方向に延びる３本のトラック溝６が形成され、周壁部の肉厚が略均一とされて、外周に各トラック溝６に対応する大径部８と各トラック溝６間の小内径部７に対応する小径部９とが周方向に交互に形成されている。したがって外輪１の横断面は、３弁の花冠状を呈している。カップ部分４の開口縁における小内径部７の端部には、面取り部１０が形成されている。面取り部１０は、図１（Ｂ）において、交差斜線を施して示されている。内輪２は、外周の３か所に半径方向に延びる枝軸１２を有する。各転動体３は、枝軸１２に回転自在に装着されたローラとされ、また外周が球面状のローラとされている。外輪１のトラック溝６は、両側面が転動体３の球面形状に応じた円弧状の断面形状とされ、底面が両側面よりも曲率半径の大きな円弧状の曲面とされている。内輪２には、内径面に軸１１が結合されている。
【００１０】
このトリポード型等速自在継手は、内輪２に取付けられた転動体３が、外輪１のトラック溝６内で軸方向に自由に移動できるが、円周方向には移動することができない。そのため、この自在継手は、外輪１と内輪２とが、一直線上に位置しなくて、互いに屈曲状態にあっても、一定の角速度で回転を伝達可能である。外輪１の面取り部１０は、内輪２の軸１１が同図に鎖線で示すように、外輪１に対して屈曲したときの開口縁への干渉を避け、自在継手の屈曲可能角度を大きくする。
【００１１】
つぎに外輪１の製造方法を説明する。図２は塑性加工の全工程を示す。まず、素材（図示せず）を据え込みにより円柱状素材Ｗ１に予備成形する（同図（Ａ））。円柱状素材Ｗ１は、一端の外周に断面円弧状の狭め部Ｗａが形成されたものとする。狭め部Ｗａは必ずしも形成しなくても良い。
この円柱状素材Ｗ１を、前方軸押し出しにより、同図（Ｂ）のように、小径部分Ｗ２ａ、大径部分Ｗ２ｂ、および中間テーパ部分Ｗ２ｃからなる第２の中間素材Ｗ２に成形する。円柱状素材Ｗ１が狭め部Ｗａを有するものである場合は、狭め部Ｗａ側を小径部Ｗ２ａとする。
【００１２】
第２の中間素材Ｗ２は、据え込みにより、同図（Ｃ）に示す第３の中間素材Ｗ３に成形する。この据え込み工程では、第３の中間素材Ｗ３が、小径部分Ｗ３ａと大径部分Ｗ３ｂとを有し、大径部分Ｗ３ｂの端面に窪み部Ｗｂを有する形状に生成する。窪み部Ｗｂは、内周の一部が外輪１の面取り部１０の概略形状となるテーパ状面Ｗｂａとされた形状とする。窪み部Ｗｂは、テーパ状面Ｗｂａが得られるだけの深さのものであり、底面Ｗｂｂが平らな浅底形状のものとする。
【００１３】
第３の中間素材Ｗ３は、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによるカップ成形工程で、同図（Ｄ）に示すように、カップ部分Ｗ４ｂおよび軸部分Ｗ４ａを有する形状の第４の中間素材Ｗ４に成形する。カップ成形工程では、テーパ状面Ｗｂａは非拘束とする。
【００１４】
第４の中間素材Ｗ４は、しごきにより、同図（Ｅ）に示すように仕上げ寸法，仕上げ形状に成形する。このしごき工程は、テーパ状面Ｗｂａをしごいて面取り部１０に仕上げる加工を含む。
【００１５】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、図２（Ｃ）〜（Ｅ）の据え込み工程、カップ成形工程、およびカップしごき工程で得られる形状の詳細をそれぞれ示す。同図では、図の上側に正面図を示し、下側に縦断面図を示す。
同図（Ａ）の正面図からわかるように、据え込み工程において、大径部分Ｗ３ｂの外周は、完成した外輪１（図３（Ｃ））のカップ部分４の外周面形状の概略形状となる大径部Ｗ３ｂ8 と小径部Ｗ３ｂ9 を有する形状とする。窪み部Ｗｂの内周面には、完成した外輪１のトラック溝６に対応する平坦面部Ｗ３ｂ6 が周方向の３箇所に形成される。このため、テーパ状面Ｗｂａは、隣合う平坦面部Ｗ３ｂ6 間の部分では底部まで深く、平坦面部Ｗ３ｂ6 の部分では窪み部Ｗｂの開口縁のみに形成される。
図３（Ｂ）に示すように、カップ成形工程では、後方容器押し出しによって、カップ部分Ｗ４ｂに、トラック溝６の概略形状となる軸方向の溝Ｗ４ｂ6 も形成する。
【００１６】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）の予備成形工程から、カップ成形工程までの各工程で用いる金型を示し、図６はカップしごき工程で用いる金型を示す。
図５（Ａ）に示すように、予備成形は、予備成形金型２０を用いて行う。
同図（Ｂ）に示すように、軸押し出し工程では、金型としてダイス２１とポンチ２２とを用いる。ダイス２１は、内径面が第２の中間素材Ｗ２の外径面形状に対応する大径部，小径部，および中間テーパ部分を有する形状のものである。ポンチ２２は、ダイス２１の大径部に略嵌合する断面形状のものである。
図５（Ｃ）に示すように、据え込み工程では、金型としてダイス３１と、上側のポンチ３２と、下側のエジェクタ３３とを用いる。
図５（Ｄ）に示すように、カップ成形工程では、金型としてダイス４１とポンチ４２を用い、ポンチ４２からワークを離型するためのストリッパ４３が用いられる。
【００１７】
図４（Ａ）〜（Ｃ）は、据え込み工程、カップ成形工程、およびカップしごき工程に用いる金型を拡大した図である。
同図（Ａ）に示すように、据え込み工程で用いるダイス３１は、内径面が第３の中間素材Ｗ３の小径部分Ｗ３ａと大径部分Ｗ３ｂを与える型面を有するものとする。上側のポンチ３２は、先端面３２ａが、中間素材Ｗ３の窪み部Ｗｂを与える型面とされる。この先端面３２ａに、テーパ状面Ｗｂａを与える形状の型面部分３２ａａが設けられる。また、先端面３２ａには、窪み部Ｗｂの平坦面部Ｗ３ｂ6 （図３（Ａ））を与える片面部分を有するものとされる。図４（Ａ）において、下側のエジェクタ３３は、ダイス３１の小径部分の内径面に嵌合する丸軸状のものとされる。
【００１８】
図４（Ｂ）に示すように、カップ成形工程で用いるダイス４１は、内径面が、第４の中間素材Ｗ４のカップ部分Ｗ４ｂおよび軸部分Ｗ４ａを有する型面とされる。ポンチ４２は、各トラック溝６（Ｗ４ｂ6 ）、これらトラック溝６間の小内径部７、およびカップ部分Ｗ４ｂの底面を成形する外周面形状および先端面形状を有するものであり、ストレートポンチとされる。ストリッパ４３は、ポンチ４２を昇降自在に嵌合させた部材であり、下面に、ダイス４１の上部に挿脱自在に嵌合する筒部４３ａを有している。この筒部４３ａは、カップ部分Ｗ４ｂと同じ横断面形状のものとされる。筒部４３ａは必ずしも必要ではなく、また、必ずしも同一断面形状である必要はない。筒部４３ａの先端面は、後方容器押し出しにより延びたカップ部分Ｗ４ｂの周壁の上端に当たるように設けられるが、テーパ状面Ｗｂａは拘束しないものとされる。
【００１９】
図４（Ｃ）に示すように、カップしごき工程では、ダイス５１とポンチ５２とが用いられる。ダイス５１は、内径面の上部がテーパ状に広がる導入部５１ａとされ、下部がしごき型面部５１ｂとされる。しごき型面部５１ｂは、カップ部分４を仕上がり寸法および形状に成形する内周面形状とされる。
ポンチ５２は、外輪１のトラック溝６、各トラック溝６間の小内径部７、およびこの小内径部７の端部の面取り部１０をそれぞれ仕上がり形状および寸法に成形する各型面部５２ａ〜５２ｃを有する。
図６に示すように、ダイス５１は下金型台５５に設置され、ポンチ５２は下金型台５５に対して昇降駆動される上金型台５６に設置されている。しごき工程では、ポンチ５２で第４の中間素材Ｗ４をダイス５１内に押し通すことにより、しごきが行われる。
【００２０】
この外輪製造方法によると、このように据え込み工程で面取り部１０の概略形状を成形し、カップ成形工程でそのテーパ状面Ｗｂａを金型で拘束せず、テーパ状面Ｗｂａを維持したまま後方押し出しし、中間素材Ｗ４を形成するため、カップ成形用のポンチ４２の形状が複雑にならず、ポンチ４２の製作や修理が容易である。
【００２１】
すなわち、据え込み工程で、小径部分Ｗ３ａおよび大径部分Ｗ３ｂの外周形状だけでなく、その端面に、外輪カップ部４の面取り部１０に略位置するテーパ状面Ｗｂａを有する窪み部Ｗｂを形成する。カップ成形工程では、据え込み工程で形成されたテーパ状面Ｗｂａは、その形状を維持したままで後方押し出しされる。このため、カップ成形工程で、テーパ状面Ｗｂａを拘束することなく、テーパ状面Ｗｂａを持った中間素材Ｗ４を得ることができる。
このように、カップ成形工程でテーパ状面Ｗｂａを拘束しないので、成形ポンチ４２にテーパ状面に相当する型面部分を設ける必要がない。そのため、従来の面取り部無しの外輪を成形する場合と同様のストレート形状（断面形状が一定）のポンチ４２を使用することができる。したがってポンチ４２の形状が複雑にならず、ポンチ４２の製作が容易である。また、ポンチ４２が摩耗した場合でも、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
また、中間素材Ｗ４のテーパ状面Ｗｂａは、しごき工程で仕上がり寸法，形状に成形するため、外輪１の面取り部１０を、塑性加工だけで精度良く仕上げることができる。面取り部１０の成形は、しごき工程におけるテーパ状面Ｗｂａの成形を省いても可能であるが、据え込み工程でテーパ状面Ｗｂａを形成した後に、しごき工程で再度成形することにより、面取り部１０の軸方向の不揃いを極力防止することができる。また、しごき金型となるポンチ５２の負荷が軽減され、面取り部１０の加工度過大による端面割れが防止されるという効果も得られる。
【００２２】
なお、カップ成形工程において、中間素材Ｗ４のカップ部分Ｗ４ｂの端面をストリッパ４３で拘束しているが、この拘束は必ずしも行わなくても良い。このストリッパ４３に、テーパ状面Ｗｂａを拘束してより一層の精度向上を図ることも考えられるが、その場合、ポンチガイド４３の筒部４３ａが、円錐から内径をくり抜いたような工具となる。そのため、先端が細い楔を素材Ｗ４に押し込むようになるため、先端が破損し易い工具となる。また、このようなカップ成形工程でのテーパ状面Ｗｂａの形成を行わなくても、後のしごき工程で精度良く面取り部１０を仕上げることができる。そのため、カップ成形工程でのテーパ状面Ｗｂａの拘束は、行わない方が好ましい。
【００２３】
【発明の効果】
この発明のトリポード型等速自在継手外輪の製造方法は、軸部分とする小径部分とカップ部分とする大径部分と、面取り部の概略形状とを、据え込みにより成形するため、開口縁の面取り部を塑性加工で形成でき、他の部分の成形も簡素な形状の金型で行うことができる。また、この製造方法は、小径部分と大径部分とを有し大径部分の端面に、内周面が上記面取り部の概略形状となるテーパ状面とされた窪み部を有する中間素材を成形する据え込み工程と、この中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによりカップ部分を有する形状に成形するカップ成形工程と、上記カップ部分を仕上げ寸法，形状に成形するしごき工程とを含む方法とするので、据え込み時に浅い窪み部を形成するだけで、面取り部の概略形状が成形でき、面取り部の概略形状の成形が容易である。
上記カップ成形工程において、上記軸部分とカップ部分を成形するダイスと、上記トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形するストレートポンチとで、上記組み合わせ押し出しを行う場合は、ポンチの製作が容易で、ポンチが摩耗した場合も、ストレートポンチであるため、先端部を切除する簡単な修理で再利用することが可能である。
上記しごき工程において、カップ部分を形成するダイスと、上記トラック溝、各トラック溝間の小内径部、およびこの小内径部の端部の面取り部を成形するポンチとでしごきを行う場合は、面取り部を塑性加工だけで仕上げることができ、しかもカップ成形工程で用いる金型が簡素な形状のもので済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる製造方法で製造した外輪を用いるトリポード型等速自在継手の縦断面図および破断正面図である。
【図２】同製造方法の塑性加工の全工程を示す工程説明図である。
【図３】同製造方法の一部の工程を拡大して示す素材形状断面図および正面図である。
【図４】同製造方法の一部の工程を拡大して示す金型形状の説明図である。
【図５】同製造方法の各工程を示す金型形状の説明図である。
【図６】同製造方法におけるしごき工程の金型の説明図である。
【符号の説明】
１…外輪
２…内輪
３…転動体
４…カップ部分
５…軸部分
６…トラック溝
７…小内径部
８…大径部
９…小径部
１０…面取り部
Ｗ１…円筒状素材
Ｗ２…第１の中間素材
Ｗ３…第２の中間素材
Ｗ３ａ…小径部分
Ｗ３ｂ…大径部分
Ｗ４…第３の中間素材
Ｗ４ａ…軸部分
Ｗ４ｂ…カップ部分
Ｗｂ…窪み部
Ｗｂａ…テーパ状面
Claims (3)
- カップ部分と、このカップ部分の底部から軸方向の外方へ延びる軸部分とを有し、上記カップ部分は、内周に軸方向に延びる３本のトラック溝が形成され、周壁部の肉厚が略均一とされて、外周に上記トラック溝に対応する大径部とトラック溝間に対応する小径部とが周方向に交互に形成され、かつ開口縁における上記トラック溝間の小内径部の端部に面取り部を有するトリポード型等速自在継手外輪の製造方法であって、 小径部分と大径部分とを有し大径部分の端面に、内周の一部が上記面取り部の概略形状となるテーパ状面とされた窪み部を有する中間素材を成形する据え込み工程と、この中間素材を、前方押し出しと後方容器押し出しとの組み合わせ押し出しによりカップ部分を有する形状に成形するカップ成形工程と、上記カップ部分を仕上げ寸法，形状に成形するしごき工程とを含むトリポード型等速自在継手外輪の製造方法。
- 上記カップ成形工程は、上記軸部分とカップ部分を成形するダイスと、上記トラック溝および各トラック溝間の小内径部を成形するストレートポンチとで、上記組み合わせ押し出しを行う請求項１記載のトリポード型等速自在継手外輪の製造方法。
- 上記しごき工程は、カップ部分を形成するダイスと、上記トラック溝、各トラック溝間の小内径部、およびこの小内径部の端部の面取り部を成形するポンチとでしごきを行う請求項１または請求項２記載のトリポード型等速自在継手外輪の製造方法。
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