(57)【要約】【課題】  パイプ材から球状頭部を有する中空の軸状部品を製造して、軽量化を図りながら、球状頭部と中空軸部との境界部分にくびれ部を容易にかつ精度よく形成すること。【解決手段】  軸部１１の一端に該軸部１１よりも小径のくびれ部１４を介して球状頭部１３が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品であって、パイプ材からなる素材Ａを用いて、中空軸部１１とその一端に一体に形成されてなる中空の球状頭部１３を圧造加工により形成する一方、該球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分に転造加工により中空のくびれ部１４を凹設した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品であって、パイプ材からなる素材を用いて、中空軸部とその一端に一体に連通形成されてなる中空の球状頭部を形成する一方、該球状頭部と中空軸部との境界部分に転造加工により中空のくびれ部を凹設したことを特徴とする球状頭部を有する軸状部品。
【請求項２】
軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品の製造方法であって、まず、軸部と同程度の外径を有するパイプ材からなる素材を一方向からダイスに押し込んで、中空軸部とその先端部に一体に連続しかつ中空軸部と同程度の肉厚を有する小径軸部とを備えてなる一次中間素材を形成し、次いで、一次中間素材の中空軸部の基端側を球状凹所を有するパンチにより据え込み加工して、中空軸部の基端側に中空軸部に連通し、かつ中空軸部と同程度の肉厚を有する中空の球状頭部を備えてなる二次中間素材を形成し、さらに、二次中間素材の球状頭部と中空軸部との境界部分を転造加工してその境界部分に中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を凹設してなる最終成形品を形成したことを特徴とする球状頭部を有する軸状部品の製造方法。
【請求項３】
軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品の製造方法であって、まず、軸部と同程度の外径を有するパイプ材からなる素材を一方向からダイスに押し込んで、中空軸部とその先端部に一体に連続しかつ中空軸部と同程度の肉厚を有する小径軸部とを備えてなる一次中間素材を形成し、次いで、一次中間素材の中空軸部の基端側に成形ピンを押し込むと共に据え込み加工して、断面Ｕ字状に拡管形成され、かつ中空軸部と同程度の肉厚を有する頭部を備えた二次中間素材を形成し、その後、二次中間素材の頭部部内に球体を挿入した状態で、頭部とこれに続く中空軸部との境界部分を転造加工して、中空軸部と同程度の肉厚で球体を抱持した球状頭部を備えると共に、境界部分に中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を凹設してなる最終成形品を形成したことを特徴とする球状頭部を有する軸状部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、球状頭部を有する軸状部品及びその製造方法、詳しくは、自動車のボールジョイントに使用されるボールスタッドなどのように軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、ボールジョイントに使用されるボールスタッドは、その球状頭部がソケット内に支持され、かつ軸部がソケットの開口部から外方に突出されて揺動自在となされている。また、上記ボールスタッドの軸部の揺動角度を大きく確保するため、通常、ボールスタッドの軸部と球状軸部との間には、軸部及び球状頭部よりも小径の首溝部（くびれ部）が形成されている。【０００３】  そして、このボールスタッドの製造方法としては、中実素材を圧造加工により軸部と球状頭部とを有するボールスタッド本体を形成し、その後に、該ボールスタッド本体の軸部と球状軸部との間に上記首溝部を切削加工により別途形成したり、或いは軸部と球状頭部のみならず上記首溝部についても圧造工程で形成するようにしたものが知られている。
【特許文献】    特公平６−３８９７０号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、上記したボールスタッドの製造方法で成形されたボールスタッドは、いずれの場合も中実素材を圧造加工してボールスタッド本体を形成することから、軸部、頭部及び首溝部のすべてが中実、或いは少なくとも軸部及び首溝部が中実となっており、そのためボールスタッドの重量が必然的に重くなる問題を有していた。その上、上記したボールスタッドの製造方法でボールスタッド本体の首溝部を形成する場合、首溝部を切削加工により別途形成するものでは、圧造成形機による一貫した製造が行えず、その生産性が悪い問題があり、また、圧造加工により形成するものでは、首溝部に隣り合う軸部又は球状頭部部分、或いは首溝部に変形が生じて寸法精度が悪くなるといった問題があった。つまり、軸部と球状軸部との間に後から絞り加工により首溝部を形成する場合には、首溝部を形成するために絞り込まれた余分な肉が軸部又は球状軸部に移動し、軸部又は球状軸部に変形が生じて寸法精度が悪くなるし、また、予め首溝部の最小径部に合わせた柱状部を膨出させて所定径の中実軸部を形成するときに中実の首溝部も同時に形成するような場合には、首溝部に変形が生じて寸法精度が悪くなる問題を有するものであった。【０００５】  そこで本発明の目的は、パイプ材から球状頭部を有する中空の軸状部品を製造して、軽量化を図りながら、球状頭部と中空軸部との境界部分にくびれ部を容易にかつ精度よく形成することができる球状頭部を有する軸状部品及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記課題を解決するため、本願の請求項１に記載の発明は、軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品であって、パイプ材からなる素材を用いて、中空軸部とその一端に一体に連通形成されてなる中空の球状頭部を形成する一方、該球状頭部と中空軸部との境界部分に転造加工により中空のくびれ部を凹設したことを特徴とする。【０００７】  また、本願の請求項２に記載の発明は、軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品の製造方法として、まず、軸部と同程度の外径を有するパイプ材からなる素材を一方向からダイスに押し込んで、中空軸部とその先端部に一体に連続しかつ中空軸部と同程度の肉厚を有する小径軸部とを備えてなる一次中間素材を形成し、次いで、一次中間素材の中空軸部の基端側を球状凹所を有するパンチにより据え込み加工して、中空軸部の基端側に中空軸部に連通し、かつ中空軸部と同程度の肉厚を有する中空の球状頭部を備えてなる二次中間素材を形成し、さらに、二次中間素材の球状頭部と中空軸部との境界部分を転造加工してその境界部分に中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を凹設してなる最終成形品を形成したことを特徴とする。【０００８】  また、本願の請求項２に記載の発明は、軸部の一端に該軸部よりも小径のくびれ部を介して球状頭部が一体に形成されてなる球状頭部を有する軸状部品の製造方法として、まず、軸部と同程度の外径を有するパイプ材からなる素材を一方向からダイスに押し込んで、中空軸部とその先端部に一体に連続しかつ中空軸部と同程度の肉厚を有する小径軸部とを備えてなる一次中間素材を形成し、次いで、一次中間素材の中空軸部の基端側に成形ピンを押し込むと共に据え込み加工して、断面Ｕ字状に拡管形成され、かつ中空軸部と同程度の肉厚を有する頭部を備えた二次中間素材を形成し、その後、二次中間素材の頭部内に球体を挿入した状態で、頭部とこれに続く中空軸部との境界部分を転造加工して、中空軸部と同程度の肉厚で球体を抱持した球状頭部を備えると共に、境界部分に中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を凹設してなる最終成形品を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  上記した構成によれば、球状頭部を有する軸状部品の軸部と球状頭部とくびれ部を中空に形成して軽量化を図ることができ、しかも球状頭部と中空軸部との境界部分に転造加工によりくびれ部を凹設するようにしたから、球状頭部と中空軸部に変形を与えたりすることがなく、中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を容易にかつ精度よく形成することができる。したがって、くびれ部において強度低下を生じるといったことがない。【００１０】  また、上記請求項２にした製造方法によれば、パイプ材よりなる素材から中空軸部の一端に該軸部よりも小径の中空くびれ部を介して中空の球状頭部が一体に形成された中空軸状部品を製造できて、軽量化を図ることができ、しかも、球状頭部と中空軸部との境界部分に転造加工によりくびれ部を凹設するようにしたから、球状頭部と中空軸部に変形を与えたりすることなく中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を容易にかつ精度よく形成することができる。したがって、くびれ部において強度低下を生じるといったことがない。【００１１】  また、上記請求項３にした製造方法によれば、パイプ材よりなる素材から中空軸部の一端に該軸部よりも小径の中空くびれ部を介して中空の球状頭部が一体に形成された中空軸状部品を製造できて、軽量化を図ることができ、しかも、断面Ｕ字状に拡管形成された頭部内に球体を挿入した状態で該頭部とこれに続く中空軸部との境界部分を転造加工して、中空軸部と同程度の肉厚で球体を抱持した球状頭部を備えると共に、境界部分に中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を凹設してなる最終成形品を形成するようにしたから、くびれ部の形成時に球状頭部と中空軸部に変形を与えることなく中空軸部と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部を容易にかつ精度よく形成することができる。したがって、くびれ部において強度低下を生じるといったことがない。その上、球状頭部を転造加工により形成するとき、たとえばゴム等の球体を同時に球状頭部内に内装して、球状頭部の開口部の閉鎖を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は本発明に係る球状頭部を有するボールスタッド１を示し、該ボールスタッド１は、パイプ材からなる素材を用いて、中空軸部１１と、中空軸部１１の先端側に一体に連続しかつ中空軸部１１と同程度の肉厚を有する小径軸部１２と、中空軸部１１の基端側に一体に形成されてなる中空軸部１１と同程度の肉厚を有する中空の球状頭部１３とを圧造加工により形成する一方、該球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分に転造加工により中空軸部１１と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４を凹設してなるものである。【００１３】  上記した構成によれば、球状頭部１３を有するボールスタッド１の軸部１１と球状頭部１３とくびれ部１４をすべて中空に形成して軽量化を図ることができ、しかも、球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分に転造加工により中空軸部１１と同程度の肉厚を有するくびれ部１４を凹設するようにしたから、球状頭部１３と中空軸部１１に変形を与えることなく、中空のくびれ部１４を容易にかつ精度よく形成することができる。つまり、転造加工によりくびれ部１４を凹設する場合、転造加工で発生する余分な肉は中空内部に自由に移動することができるので軸部１１又は球状軸部１３に移動することがなく、これにより従来のように軸部又は球状軸部に変形が生じて寸法精度が悪くなるといったことがない。したがって、くびれ部１４において強度が低下が生じるといったことがない。【００１４】  図２は上記したボールスタッド１を製造する場合の実施の形態を示す。【００１５】  図２〜６は、上記ボールスタッド１をパイプ材から多段式圧造成形機により製造する場合の成形工程における変化を示している。図２に示すように、パイプ材を素材として用いるに際し、外径が求める軸状部品１の中空軸部１１の外径と同程度のパイプ材を素材Ａとして用いる。【００１６】  そして、まず、第１工程において、上記素材Ａを一方向からダイス（図示せず）に押し込んで絞り加工を行う。これにより、図３に示すように中空軸部Ｂ１とその先端部に一体に連続しかつ中空軸部Ｂ１と同程度の肉厚を有する小径軸部Ｂ２とを備えてなる第１素材（一次中間素材）Ｂが形成される。【００１７】  次いで、第２工程において、第１中間素材Ｂの中空軸部Ｂ１の基端側に成形ピン（図示せず）を押し込むと共に据え込み加工する。これにより図４に示すように、中空軸部Ｃ１の基端側が断面Ｕ字状に拡管形成されて、中空軸部Ｃ１と同程度の肉厚を有する頭部Ｃ３を備えた第２素材Ｃが形成される。【００１８】  その後、第３工程において、第２素材Ｃの中空軸部Ｃ１の基端側を球状凹所を有するパンチ（図示せず）により据え込み加工する。これにより図５に示すように、中空軸部Ｄ１の基端側に中空軸部Ｄ１に連通し、かつ中空軸部Ｄ１と同程度の肉厚を有する中空の球状頭部Ｄ３を備えてなる第３素材（二次中間素材）Ｄが形成される。【００１９】  さらに、第４工程において、第３素材Ｄの球状頭部Ｄ３と中空軸部Ｄ１との境界部分を転造加工する。これにより図６に示すように球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分に中空軸部１１と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４を凹設してなる最終成形品としてのボールスタッド１が形成される。このとき、転造加工により中空���球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分のみが内方に押し込まれて中空のくびれ部１４が形成されることから、球状頭部１３と中空軸部１１に変形を与えることなく中空のくびれ部１４を容易にかつ精度よく形成することができる。つまり、転造加工によりくびれ部１４を凹設する場合、転造加工で発生する余分な肉は中空内部に自由に移動することができるので軸部１１又は球状軸部１３に移動することがなく、また肉厚も均一状に保つことが可能となる。これにより従来のように軸部又は球状軸部に変形が生じて全体としての寸法精度が悪くなるといったことがない。なお、切削によりくびれ部を形成しようとした場合、くびれ部の肉厚が他の部分の肉厚よりも薄くなるので強度が低下する不具合が生じるので採用できない。【００２０】  以上のように、本発明の製造方法により球状頭部１３を有するボールスタッド１を製造する場合には、パイプ材よりなる切断素材Ａから中空軸部１１の一端に該軸部１１よりも小径の中空くびれ部１４を介して中空の球状頭部１３が一体に形成された中空のボールスタッド１を製造することができて、軽量化を図ることができる。しかも、球状頭部１３と中空軸部１１との境界部分に転造加工によりくびれ部１４を凹設するようにしたから、球状頭部１３と中空軸部１１に変形を与えることなく、中空軸部１１と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４を容易にかつ精度よく形成することができる。したがって、くびれ部において強度低下を生じるといったことがない。【００２１】  なお、球状頭部１３を圧造加工により形成した場合、素材の材質や球状頭部１３の径或いは肉厚の幅などに応じて球状頭部１３の頂部に開口孔ａが残ることもあるが、閉鎖栓や蓋を嵌合するなど必要に応じて開口孔ａを閉鎖すればよい。【００２２】  図７は、球状頭部Ｄ３の開口孔ａを閉鎖する具体的な手段として、先に説明した実施の形態の第４工程において第３素材Ｄの球状頭部Ｄ３と中空軸部Ｄ１との境界部分を転造加工してくびれ部１４を凹設する際、皿ボルト２を球状頭部Ｄ３の開口部ａから中空軸部Ｄ１内に挿入して、その状態でくびれ部１４の凹設と同時にくびれ部１４で皿ボルト２の先端２１部をカシメ止めし、最終的に球状頭部１３の開口部ａを閉鎖するようにしたものである。なお、この場合、第３工程において第３素材Ｄの球状頭部Ｄ３における開口孔ａの口径が先の実施の形態のものに比べてやや大きく残るように形成する一方、第４工程においてくびれ部１４を凹設する場合にやや広幅のくびれ部１４を形成して、皿ボルト２の頭部２２による閉鎖性とくびれ部１４によるカシメ効果を高めるようになされている。【００２３】  図８は、球状頭部Ｄ３の開口部ａを閉鎖する別の手段として、先に説明した実施の形態の第４工程において第３素材Ｄの球状頭部Ｄ３と中空軸部Ｄ１との境界部分を転造加工してくびれ部１４を凹設する際、閉鎖ピン３を球状頭部Ｄ３の開口部ａから中空軸部Ｄ１内に挿入してその挿入状態を維持したままくびれ部１４の凹設と同時にくびれ部１４で閉鎖ピン３の先端部３１をカシメ止めして、球状頭部Ｄ３の開口部ａを閉鎖するようにしたものである。なお、この場合にも、第３工程において、第３素材Ｄの球状頭部Ｄ３における開口孔ａ��口径が先の実施の形態のものに比べてやや大きく残るように形成する一方、第４工程においてくびれ部１４を凹設する場合にやや広幅のくびれ部１４を形成して、閉鎖ピン３による挿入性とくびれ部１４によるカシメ効果を高めるようになされている。【００２４】  なお、上記した図７及び図８の実施の形態のものでは、第４工程において皿ボルト２又は閉鎖ピン３を球状頭部Ｄ３の開口部ａから中空軸部Ｄ１内に予め挿入しておいて転造加工することによりくびれ部１４の凹設と同時にくびれ部１４で皿ボルト２又は閉鎖ピン３をカシメ止めするようにしたけれども、この他、たとえば、第４工程において皿ボルト２又は閉鎖ピン３を第３素材にＤ３に挿入しないで、上記した図７又は図８の実施の形態で示すような球状頭部１３とくびれ部１４とを転造加工又は圧造加工により形成し、その後に、後工程として先端部にローレット或いはセレーション等を形成したピン、又は皿ボルトの先端ねじ部に代えてローレット或いはセレーション等を形成したボルト状部材を上記球状頭部１３の開口部ａから中空軸部１１内に嵌入固定して開口部を閉鎖するようにしてもよい。【００２５】  さらに、図９及び図１０は、ボールスタッドを製造する場合の別の実施の形態を示す。【００２６】  この場合も、第２工程までは先に説明した実施の形態の場合と全く同様で、パイプ材を素材を用いて、同様の製造工程で第２素材Ｃが形成される。【００２７】  そして、第３工程において、図９に示すように第２素材Ｃの頭部Ｃ３内にゴム製の球体４を挿入し、その状態を維持したまま頭部Ｃ３とこれに続く中空軸部Ｃ１との境界部分を転造加工して、図１０に示すように中空軸部１１′と同程度の肉厚で球体４を抱持した球状頭部１３′を備えると共に、球状頭部１３′と中空軸部１１′との境界部分に中空軸部１１′と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４′を凹設してなる最終成形品としてのボールスタッド１′が形成される。このとき、転造加工により頭部Ｃ３とこれに続く中空軸部Ｃ１との境界部分Ｃ４とが内方に押し込まれて球体４を抱持した球状頭部１３′と中空のくびれ部１４′とが形成されることから、球状頭部１３′と中空軸部１１′に変形を与えることなく中空のくびれ部１４′が精度よく形成される。なお、球体４としては、ゴムに限定されるものではなく、たとえば鉄、アルミ、樹脂等の球体であってもよいことは勿論である。【００２８】  以上の製造方法により球状頭部１３′を有するボールスタッド１′を製造する場合にも、パイプ材よりなる切断素材Ａから中空軸部１１′の一端に該軸部１１′よりも小径の中空くびれ部１４′を介して中空の球状頭部１３′が一体に形成された中空のボールスタッド１′を製造することができて、軽量化を図ることができる。しかも、断面Ｕ字状に拡管形成された頭部Ｃ３内に球体４を挿入した状態で該頭部Ｃ３とこれに続く中空軸部Ｃ１との境界部分Ｃ４を転造加工して、中空軸部Ｃ１と同程度の肉厚で球体４を抱持した球状頭部１３′を備えると共に、境界部分に中空軸部１１′と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４′を凹設してなる最終成形品を形成するようにしたから、くびれ部１４′の形成時に球状頭部１３′と中空軸部１１′に変形を与えること���く、中空軸部１１′と同程度の肉厚を有する中空のくびれ部１４′を容易にかつ精度よく形成することができる。したがって、くびれ部１４′において強度低下を生じるといったことがない。その上、球状頭部１３′を転造加工により形成するとき、ゴム等の球体４を同時に頭部内に内装することにより、球状頭部１３′の開口部ａの閉鎖を図ることができる。【００２９】  なお、上記した実施の形態において、小径軸部は特に形成しなくてもよい。小径軸部を形成する場合、たとえば小径軸部に歯部を形成したり、さらにはその小径軸部の先端部により小径の中空軸部を形成するようにしてもよい。【００３０】  また、上記した実施の形態では、ボールスタッドについて説明したけれども、何らボールスタッドに限定されるものではなく、たとえば球状頭部を有するねじ部品や球状頭部を有する歯付シャフトなどの部品及びその製造方法にも広く適用できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  本発明に係るボールスタッドの一部切り欠き正面図である。
【図２】  本発明に係る製造方法で製造する軸状部品の製造課程におけるパイプ素材の縦断面図である。
【図３】  同第１工程で形成された第１素材の縦断面図である。
【図４】  同第２工程で形成された第２素材の縦断面図である。
【図５】  同第３工程で形成された第３素材の縦断面図である。
【図６】  同第４工程で形成された最終成形品の縦断面図である。
【図７】  別の実施の形態の第４工程で形成された最終成形品の縦断面図である。
【図８】  また別の実施の形態の第４工程で形成された最終成形品の縦断面図である。
【図９】  さらに別の製造方法における第３工程の準備状態を示す第２素材のの縦断面図である。
【図１０】  同第３工程で形成された最終軸状部品の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３２】    １              ボールスタッド（軸状部品）
１′            ボールスタッド（軸状部品）
１１            中空軸部
１１′          中空軸部
１２            小径軸部
１２′          小径軸部
１３            球状頭部
１３′          球状頭部
１４            くびれ部
１４′          くびれ部
Ａ              素材
Ｂ              第１素材（一次中間素材）
Ｂ１            中空軸部
Ｂ２            小径軸部
Ｂ３            球状頭部
Ｂ４            くびれ部
Ｃ              第２素材
Ｃ１            中空軸部
Ｃ２            小径軸部
Ｃ３            球状頭部
Ｃ４            くびれ部
Ｄ              第３素材（二次中間素材）
Ｄ１            中空軸部
Ｄ２            小径軸部
Ｄ３            球状頭部
Ｄ４            くびれ部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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