(57)【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前記ポンチセットの凸条部と対応する位置に形成した被押圧凸部及び／又は前記ダイ孔の内周面であって前記被押圧凸部と対応する位置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、前記筒状部の奥側から見た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前記ポンチセットの凸条部と対応する位置に形成した被押圧凸部及び／又は前記ダイ孔の内周面であって前記被押圧凸部と対応する位置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、前記筒状部の奥側から見た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、筒状部１ｂの奥側から見たボール転動溝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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は本発明の実施形態を示すしごき成形時の自在継手外輪の縦断面図、（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれ本発明の他の実施形態を示す外輪の斜視図。
【図２】  外輪をしごき成形するプレス装置の縦断面図。
【図３】  （Ａ）は本発明の他の実施形態を示す外輪の斜視図、（Ｂ）はこの外輪の平面図。
【図４】  外輪をしごき成形する他のプレス装置の縦断面図。
【図５】  （Ａ）〜（Ｃ）はポンチセットの斜視図。
【図６】  （Ａ）〜（Ｅ）はしごき成形の工程を順番に示す断面図。
【図７】  （Ａ）は従来のしごき成形時の自在継手外輪の縦断面図、（Ｂ）は従来の外輪の薄肉化の領域Ｔを示す斜視図。
【符号の説明】
１  外輪
１ａ  軸部
１ｂ  筒状部
２  ボール転動溝
３  凸条部
４  セグメント
５  ポンチセット
７  拡張軸
８  ダイ孔
９  開口部
２１  第１凹部
２２  第１被押圧凸部
２３  凹部
２５  第３凹部
２６  第３被押圧凸部
３１  プレス上ラム
３３  プレス下ラム
３６  ダイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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