WO2006137198A1

WO2006137198A1 - 等速ジョイント用外輪部材の製造方法

Info

Publication number: WO2006137198A1
Application number: PCT/JP2006/305881
Authority: WO
Inventors: Yoshihisa Doi
Original assignee: Honda Motor Co., Ltd.
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2006-12-28
Also published as: US20090133262A1; JP2007000873A

Abstract

　第１工程ではワーク（１０）に対し前方押し出し成形して第１次成形体（４０）が形成され、第２工程では据え込み成形が施されて第２次成形体（５０）が形成される。続いて、第３工程では、前記第２次成形体（５０）の上面に対して予備押し込み成形が施されることにより、最終製品のカップ部（１６）の底壁（３２）の軸線方向における縦断面形状と略一致する凹部（６２）が前記上面に形成された第３次成形体（６０）が得られる。第４工程では、前記凹部（６２）の縦断面形状と略一致する先端部形状を有するパンチを用い、前記第３次成形体（６０）に対して後方押し出し成形を施すことにより内壁にボール転動溝（７４）が設けられたカップ部を有する第４次成形体（７０）が形成され、最後の第５工程では、前記第４次成形体（７０）のカップ部に対してしごき成形を行って最終製品である外輪部材（１２）が製造される。

Description

明細書

等速ジョイント用外輪部材の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、回転駆動力を伝達するための等速ジョイントを構成する等速ジョイント用外輪部材に関し、一層詳細には、内周面に複数の案内溝を有するカップ部と軸部とがー体的に形成された等速ジョイント用外輪部材を鍛造成形によって製造する等速ジョイント用外輪部材の製造方法に関する。

背景技術

[0002] 従来から、互いに接合された上部ダイス及び下部ダイスに形成されるキヤビティに鍛造用素材を装填し、パンチを介して前記鍛造用素材に加圧力を付与することにより、例えば、自動車の車輪駆動用の等速ジョイントの外輪部材 (ァウタカップ）が製造されている。

[0003] 前記外輪部材は、カップ部と、前記カップ部と一体的に形成される軸部とから構成される。前記カップ部の内周面には、軸線方向に沿って延在する複数のボール転動溝が周方向に沿って等角度離間するように形成され、前記ボール転動溝に沿ってボ一ルが転動するように設けられて、る。

[0004] この種の等速ジョイントの外輪部材の製造方法として、特許文献 1には、予備成形体に対して据え込み成形を行うことにより、カップ部の上面に断面半円形状の凹部を形成することが開示されている。この場合、特許文献 1では、カップ部の上面に断面半径状の凹部を形成することにより、次工程の後方押し出し成形時における塑性流動性が円滑となり、製品完成精度を向上させることができるとしている。

[0005] また、特許文献 2には、頭部及び胴部を有する熱間処理材に対して前後押し出し加工を施すことにより、前記頭部の上面に対して凹穴を形成することが開示されている。

[0006] さらに、特許文献 3には、大径部の端面中央部を押圧加工して凹洞部を形成することが開示されている。

[0007] し力しながら、前記特許文献 1〜3に開示された技術的思想では、次工程にぉ、て、例えば、後方押し出し成形を遂行するときの肉流れを円滑とするためにのみ中間成形体の頭部に凹部を形成している力前記後方押し出し成形によってカップ部の内壁面にボール転動溝を形成する工程における変形量 (材料の伸び）が依然として大きぐ他の工程と比較して仕事量 (成形率)が多くなる。

[0008] 特許文献 1：特開 2002— 178090号公報

特許文献 2：特開昭 58 - 50149号公報

特許文献 3：特開昭 55— 5120号公報

発明の開示

[0009] 本発明の一般的な目的は、第 4工程における仕事量の一部をその前工程である第 3工程に分担させて、ボール転動溝を形成する第 4工程の成形率を軽減させて各ェ程の最適な分散化を図ることが可能な等速ジョイント用外輪部材の製造方法を提供することにある。

[0010] 本発明は、下記の第 1工程から第 5工程を行う。

[0011] 先ず、第 1工程では、所定長に切断された円柱状のワークに対し前方押し出し成形することにより軸部を有する第 1次成形体を形成する。

[0012] 続いて、第 2工程では、前記軸部を除いた上部に対して据え込み成形が施され、前記第 1次成形体の上部が圧縮，拡径された第 2次成形体を形成する。

[0013] 続いて、第 3工程では、前記第 2次成形体の上面に対して予備押し込み成形が施されることにより、最終製品のカップ部の底壁の軸線方向における縦断面形状と略一致する凹部が前記上面に形成された第 3次成形体を形成する。前記カップ部の底壁は、本来であれば、次工程である第 4工程で行われるのを第 3工程に分担させたものである。

[0014] この場合、前記第 3次成形体の頭部の上面と前記凹部の開口部との境界部位に、断面曲線状の R部が周方向に沿って形成されることにより、前記凹部の開口部周辺にスジが発生することを阻止することができる。

[0015] 続、て、第 4工程では、前記凹部の縦断面形状と略一致する先端部形状を有するパンチを用い、前記第 3次成形体に対して後方押し出し成形を施すことにより内壁にボール転動溝が設けられたカップ部を有する第 4次成形体を形成する。 [0016] 最後に、第 5工程では、前記第 4次成形体のカップ部に対してしごき成形を行って最終製品である、軸部とカップ部とがー体的に形成されたバーフィールド型等速ジョイント用外輪部材が製造される。

[0017] 本発明によれば、第 4工程におけるカップ部の底壁を形成するという一部の仕事量をその前工程である第 3工程に分担させて、ボール転動溝を形成する第 4工程の成形率を軽減させることができる。

[0018] この結果、本発明では、第 4工程における成形率を軽減させることにより、鍛造素材の変形量 (材料の伸び)を減少させ、材料割れの発生を回避して良好な金型転写性を達成することができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]本実施の形態に係る等速ジョイント用外輪部材の製造工程を示すフローチヤ一トである。

[図 2]図 2A〜図 2Fは、それぞれ、図 1に示す製造工程に沿ってワークが鍛造成形されることにより完成品に至る等速ジョイント用外輪部材の形状を示す側面図及び部分縦断面図である。

[図 3]完成品である等速ジョイント用外輪部材の軸線方向に沿った縦断面図である。

[図 4]図 3の矢印 Z方向からみた矢視図である。

[図 5]図 4に示されるボール転動溝の部分拡大側面図である。

[図 6]図 2Dに示される第 3次成形体の凹部と上面との境界部位に形成された R部の部分拡大側面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 本実施の形態に係る等速ジョイント用外輪部材の製造方法では、図 1のフローチヤートに示されるように、炭素鋼製の円柱体 (ビレット）力もなるワーク 10 (図 2A参照）に対して合計 5回の鍛造成形が施され、最終的に完成品であるバーフィールド型の等速ジョイント用外輪部材 12 (以下、単に、外輪部材 12という）が製造される。

[0021] 図 3及び図 4に示されるように、この外輪部材 12は、図示しない軸の一端部に連結されて開口部 14を有する有底円筒状のカップ部 16と、前記カップ部 16と一体的に形成される軸部 18とから基本的に構成される。 [0022] 前記カップ部 16と軸部 18との連結部位に近接するカップ部 16の外表面は、軸線方向に沿った縦断面が該軸線と略平行な側周部 20から軸部 18側に向力つて断面円弧状に湾曲しながら縮径する曲面部 22が形成され、前記曲面部 22に連続し軸線と直交する方向に延在する環状段差部 24を介して軸部 18と連結されるように構成される。

[0023] 前記外輪部材 12のカップ部 16の内壁面には、球面力もなる内径面 28が中心側に向かって膨出形成され、隣接する内径面 28の間には、軸方向に沿って延在するボ一ル転動溝 30a〜30fが軸心の回りにそれぞれ 60度の間隔をおいて複数形成される（図 3及び図 4参照)。

[0024] このボール転動溝 30a〜30fは、図示しないボールを円滑に転動させるものであり、外輪部材 12の内壁面に沿ってカップ部 16の底部側の終端部近傍部位まで延在して設けられる。また、前記各ボール転動溝 30a〜30fは、図 5に示されるように、外輪部材 12の軸線方向（図 3の矢印 Z方向）から見て、単一の曲率半径からなる断面円弧状に形成される。

[0025] さらに、前記外輪部材 12のカップ部 16の内壁面の最も奥部に形成され軸線方向と直交する方向に延在する底壁 32 (図 3の仮想線 F1参照）は、該カップ部 16の外表面に形成された曲面部 22の中間位置に設定され、前記曲面部 22に連続する環状段差部 24の仮想線 F2と軸線方向に沿って Δ Pだけ離間するように設定される（図 3 参照)。

[0026] 前記カップ部 16に形成される底壁 32の軸線方向に沿った縦断面形状は、平面視して直径 D3からなる円形状平坦面 33と、前記円形状平坦面 33から開口部まで連続し前記円形状平坦面 33に対する傾斜角度が Θ 3からなる環状傾斜面 35によって構成され、後述するように、第 3次成形体 60の凹部 62及び第 4次成形体 70の底壁 76 の縦断面形状と略同一である。

[0027] この外輪部材 12は、以下の工程によって製造される。

[0028] まず、第 1準備工程において、所定長の円柱体 (ビレット）に切り出されたワーク 10 ( 図 2A参照）に対して球状化焼鈍を施す。これによりワーク 10が軟化し、以下の第 1次〜第 5次鍛造加工が容易となる。 [0029] そして、第 2準備工程において、ワーク 10に対して潤滑用化成被膜の形成を行う。すなわち、ボンデライト処理によって、例えば、リン酸亜鉛等力なる潤滑用化成被膜をワーク 10の表面に形成することによって該表面に潤滑性を付与する。具体的には、このようなリン酸亜鉛等が溶解された溶媒中にワーク 10を所定時間浸漬することにより潤滑用化成被膜を形成すればょヽ。

[0030] 次いで、第 1次鍛造加工工程 S1において、図示しない第 1鍛造用金型を使用して、潤滑用化成被膜が形成されたワーク 10の一端面に対する前方押し出し成形を行う

[0031] すなわち、図示しない第 1鍛造用金型のキヤビティにワーク 10を装填し、前記ヮーク 10の一端面を図示しないパンチによって加圧する。これに伴って、該キヤビティにワーク 10の他端面側が圧入され、その結果、図 2Bに示されるように、他端面側にテーパ状に縮径した縮径部 40aと軸部 40bとが形成された第 1次成形体 40が得られる (図 2B参照)。

[0032] 次いで、第 2次鍛造加工工程 S2において、第 1次成形体 40に対して据え込み成形を行う。すなわち、図示しない第 2鍛造用金型のキヤビティに第 1次成形体 40を装填する。この際、軸部 40bは、第 2鍛造用金型に設けられた図示しない軸部保持部に挿入される。

[0033] そして、図示しな、軸部保持部に挿入された軸部 40bの先端部を図示しな、押止部材で支持しながら、第 1次成形体 40の上部をパンチで押圧して圧潰する。この圧潰に伴って前記上部が縦方向に圧縮されると共に横方向に拡径されることにより、第 2次成形体 50 (図 2C参照）が得られる。

[0034] 続いて、第 3次鍛造カ卩ェ工程 S3において、第 2次成形体 50の頭部の上面に対して予備押し込み成形を施し、前記頭部の上面の中央部に凹部 62が形成された第 3 次成形体 60が得られる（図 2D参照)。

[0035] すなわち、図示しない第 3鍛造用金型を用い、キヤビティに装填された第 2次成形体 50の上面を図示しないパンチによって押圧することにより、前記第 2次成形体 50 の頭部の上面の中央部が軸線方向に所定の深さだけ窪んだ凹部 62が形成される。

[0036] この凹部 62は、図 6に示されるように、平面視して直径 D1 (図 2D参照）からなる円形状平坦面 64と、前記円形状平坦面 64から開口部まで連続し前記円形状平坦面 6 4に対する傾斜角度が θ 1からなる環状傾斜面 66によって構成される。

[0037] なお、前記凹部 62の所定の深さ T1 (図 2D参照）は、次工程における第 4次成形体 70のカップ部の奥部に形成される円形状平坦面 72とボール転動溝 74の奥部側終端部との軸線方向 (鉛直方向）に沿った離間距離 T2 (図 2E参照)以下に設定されるとよい（Τ1≤Τ2)。

[0038] 第 3次成形体 60において、前記円形状平坦面 64及び前記環状傾斜面 66によつて構成される前記凹部 62の縦断面形状は、次工程の第 4次成形体 70におけるカツプ部の奥部に形成される底壁 76の縦断面形状と略同一に構成され、し力も、最終製品である外輪部材 12の底壁 32の軸線方向に沿った縦断面形状と略同一に構成される。

[0039] さらに、前記第 3次成形体 60の頭部の上面と前記凹部 62の開口部との境界部位には、非角形状で所定の曲率半径力もなる断面曲線状の R部 68が周方向に沿って形成される（図 6参照)。

[0040] 前記凹部 62の開口する入口部分に R部 68を形成することにより、前記凹部 62の開口部周辺にスジが発生することを阻止することができると共に、後工程で前記第 3次成形体 60に対して熱処理を施した場合に前記スジに起因して割れ等が発生することを回避することができる。

[0041] 第 3次鍛造加工工程 S3が終了した後、第 3次成形体 60から応力を除去するための低温焼鈍、この低温焼鈍の際に発生する酸化スケール等を除去するショットブラスト処理、ボンデライト処理による第 3次成形体 60の外表面にリン酸亜鉛等力なる潤滑用化成被膜の形成をそれぞれ行う。これらの各種処理を行うことにより、第 3次成形体 60を容易に塑性変形させることができるようになる力もである。

[0042] その後、図示しない第 4鍛造用金型を使用して第 4次鍛造加工工程 S4を行う。図示しない第 4鍛造用金型の軸部挿入部に軸部が挿入された第 3次成形体 60に対し、先端部形状が前記第 3次成形体 60の凹部 62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて第 4次鍛造加工が遂行されて第 4次成形体 70が得られる（図 2Ε参照)。 [0043] この場合、第 4次成形体 70のカップ部の奥部に形成される底壁 76の縦断面形状は、平面視して直径 D2からなる円形状平坦面 72と、前記円形状平坦面 72から開口部まで連続し前記円形状平坦面 72に対する傾斜角度が Θ 2からなる環状傾斜面 78 によって構成され、前述したように、第 3次成形体 60の凹部 62の縦断面形状と略同一である。

[0044] 第 4次鍛造加工工程 S4では、第 3次成形体 60に対し、先端部形状が前記第 3次成形体 60の凹部 62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて遂行されるため、凹部 62を構成する円形状平坦面 64が非塑性流動部位となり、環状傾斜面 6 6のみが塑性流動部位となってカップ部の後方に押し出される。

[0045] 第 4次鍛造加工工程 S4が行われた後、第 4次成形体 70に対して第 5次冷間鍛造加工工程 S5を施す。なお、第 5次鍛造加工工程 S5を行う前に、第 4次成形体 70の表面または第 5鍛造用金型（図示せず)の少なくともいずれか一方に液体潤滑剤を塗布するとよい。これにより、第 5次鍛造カ卩ェ工程 S5が遂行されている最中に、第 4次成形体 70または第 5鍛造用金型に焼き付きが生じることを回避することができる。液体潤滑剤としては、従来から使用されて!ヽる公知の液体潤滑剤を使用すればょヽ。

[0046] 第 5次鍛造加工工程 S5では、図示しない第 5鍛造用金型を使用し、し力も先端部形状が前記第 3次成形体 60の凹部 62の縦断面形状と略一致する図示しないパンチを用いて、第 4次成形体 70の内面及び外面に対し、カップ部 16を最終的な製品形状に仕上げるためのしごき成形 (最終サイジング成形)が施される。

[0047] すなわち、カップ部 16の肉厚やボール転動溝 30a〜30fの幅及び深さが所定の寸法精度となるように加工し、これにより、ボール転動溝 30a〜30f等の形状を含むカツプ部 16の寸法精度が出された完成品としてのバーフィールド型等速ジョイント用外輪部材 12が得られるに至る（図 2F参照)。

[0048] 第 4次成形体 70に対して第 5次鍛造加工工程 S5が遂行される際、カップ部の底壁 76を構成する円形状平坦面 72が非塑性流動部位となり、環状傾斜面 78のみが塑性流動部位となってサイジング成形がなされる。

[0049] 前記外輪部材 12のカップ部 16の奥部に形成される底壁 32の縦断面形状は、平面視して直径 D3からなる円形状平坦面 33と、前記円形状平坦面 33から開口部まで連続し前記円形状平坦面 33に対する傾斜角度が Θ 3からなる環状傾斜面 35によって構成され、第 3次成形体 60の凹部 62及び第 4次成形体 70の底壁の縦断面形状と略同一である。

[0050] 換言すると、第 3次成形体から第 5次成形体 (最終製品である外輪部材 12)までの円形状平坦面 64、 72、 33の直径は、 D1 ^D2^D3となり、また、前記円形状平坦面 64、 72、 33に対する各環状傾斜面 66、 78、 35の傾斜角度 ίま、 Θ 1 = Θ 2= Θ 3 となる。なお、各環状傾斜面 66、 78、 35の傾斜角度は、約 45度に設定されると好適である。

[0051] この場合、鍛造成形としては、第 1次鍛造加工工程 S1〜第 3次鍛造加工工程 S3を温間鍛造成形又は熱間鍛造成形を行!ヽ、第 4次鍛造加工工程 S4及び第 5次鍛造加工工程 S5をそれぞれ冷間鍛造成形によって行うとよい。あるいは、第 1次鍛造カロェ工程 S1〜第 5次鍛造加工工程 S5までの全工程を冷間鍛造成形によって遂行されるとよ、。

[0052] 本実施の形態によれば、本来、第 4次鍛造加工工程 S4でカップ部の底壁を形成するという一部の仕事量をその前工程である第 3次鍛造加工工程 S3に分担させて第 3 次成形体 60の上面に凹部 62を形成することにより、ボール転動溝 30a〜30fを形成する第 4次鍛造加工工程 S4の成形率を軽減させることができる。

[0053] この結果、本実施の形態では、第 4次鍛造加工工程 S4における成形率を軽減させることにより、鍛造素材の変形量 (材料の伸び)を減少させ、材料割れの発生を回避して良好な金型転写性を達成することができる。

[0054] また、本実施の形態では、第 3次成形体 60に形成された凹部 62の円形状平坦面が非塑性流動部位となって塑性流動部位力除かれることにより、第 4次鍛造加工ェ程及び第 5次鍛造加工工程においてボール転動溝 74、 30a〜30fを形成する際の塑性流動（肉流れ）がより一層円滑となり、ボール転動溝 74、 30a〜30fを高精度に形成することができる。

[0055] さらに、本実施の形態では、第 4次鍛造加工工程における仕事量の一部をその前工程である第 3次鍛造加工工程工程に分担させることにより、ボール転動溝 74を形成する第 4次鍛造加工工程の成形率を軽減させて各工程の最適な分散化を図ることができる。この結果、材料割れ等の不良品の発生を抑制して歩留りを向上させることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 鍛造成形によって軸部（18)とカップ部（16)とが一体的に形成されたバーフィールド型等速ジョイント用外輪部材（12)の製造方法であって、

所定長に切断された円柱状のワーク（10)を前方押し出し成形することにより軸部（ 40b)を有する第 1次成形体 (40)を形成する第 1工程と、

前記軸部 (40b)を除いた上部に対して据え込み成形が施されることにより、前記第 1次成形体 (40)の上部が圧縮'拡径された第 2次成形体 (50)を形成する第 2工程と前記第 2次成形体（50)の上面に対して予備押し込み成形が施されることにより、最終製品のカップ部（16)の底壁（32)の軸線方向における縦断面形状と略一致する凹部 (62)が前記上面に形成された第 3次成形体 (60)を形成する第 3工程と、前記凹部 (62)の縦断面形状と略一致する先端部形状を有するパンチを用い、前記第 3次成形体 (60)に対して後方押し出し成形を施すことにより内壁にボール転動溝 (74)が設けられたカップ部を有する第 4次成形体 (70)を形成する第 4工程と、前記第 4次成形体 (70)のカップ部に対してしごき成形を行う第 5工程と、を有することを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。

[2] 請求項 1記載の製造方法において、

前記第 3次成形体 (60)の頭部の上面と前記凹部（62)の開口部との境界部位には、断面曲線状の R部 (68)が周方向に沿って形成されることを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。

[3] 請求項 1記載の製造方法において、

前記第 3次成形体 (60)の凹部（62)は、平面視して直径 D1からなる円形状平坦面 (64)と、前記円形状平坦面 (64)力開口部まで連続し前記円形状平坦面 (64)に対する傾斜角度が θ 1からなる環状傾斜面 (66)とを有することを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。

[4] 請求項 3記載の製造方法において、

前記第 4次成形体（70)のカップ部の奥部に形成される底壁（76)の縦断面形状は、平面視して直径 D2からなる円形状平坦面（72)と、前記円形状平坦面（72)から開口部まで連続し前記円形状平坦面（72)に対する傾斜角度が Θ 2からなる環状傾斜面 (78)とを有し、前記第 3次成形体 (60)の凹部 (62)の縦断面形状と略同一 (Dl ^ D2, Θ 1 = Θ 2)に設けられることを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法

[5] 請求項 4記載の製造方法において、

前記外輪部材（12)のカップ部（16)の奥部に形成される底壁（32)の縦断面形状は、平面視して直径 D3からなる円形状平坦面（33)と、前記円形状平坦面（33)から開口部まで連続し前記円形状平坦面（33)に対する傾斜角度が Θ 3からなる環状傾斜面 (35)とを有し、前記第 3次成形体 (60)の凹部 (62)及び前記第 4次成形体 (70 )の底壁（76)の縦断面形状と略同一（D1 D2 D3、 Θ 1 = Θ 2= Θ 3)に設けられることを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。

[6] 請求項 1記載の製造方法において、

前記第 3次成形体 (60)の凹部（62)の軸線方向に沿った深さ T1は、前記第 4次成形体 (70)のカップ部の奥部に形成される円形状平坦面（72)とボール転動溝 (74) の奥部終端部との軸線方向に沿った離間距離 T2以下 (T1≤T2)に設定されることを特徴とする等速ジョイント用外輪部材の製造方法。