(57)【要約】【課題】フランジ付きハウジング部材であっても、全体にわたり十分精度を確保でき、コスト的にも作業性の面でも有利なフランジ付きハウジング部材の成形方法及び装置を提供する。【解決手段】フランジ付きハウジング部材である成形素材Ｗをパンチ１０に保持した状態で、サイジングダイ１５と加圧部材５０とによりフランジ部Ｆを成形し、加圧部材５０とパンチ１０とにより成形素材Ｗを保持した状態で、サイジングダイ１５をパンチ１０に対し移動して成形素材Ｗの胴部１をしごき内外両周面を加工することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の外面形状を有する第１の型と、所定の内面形状を有する第２の型との間で成形素材をしごき加工し成形する成形方法であって、
前記第１の型に、筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部が予め形成された前記成形素材を保持する保持工程と、
前記第２の型と加圧部材とにより前記フランジ予備成形部を加圧し、所定形状並びに所定の寸法を有するフランジ部とするフランジ部再成形工程と、
前記加圧部材と前記第１の型とにより前記成形素材を保持した状態で、前記第２の型を前記第１の型に対し移動して前記胴部をしごき内外両周面を加工する胴部仕上げ工程と、
を有するフランジ付きハウジング部材の成形方法。
【請求項２】
前記フランジ部再成形工程は、前記フランジ予備成形部の外周に配置しかつ内周域に前記フランジ部に対応する凹部を有する複数の分割ダイを、前記フランジ予備成形部の外周で拡開した待機状態から縮径すると共に、当該フランジ予備成形部の端面を前記加圧部材により加圧し、前記フランジ部に成形することを特徴とする請求項１に記載のフランジ付きハウジング部材の成形方法。
【請求項３】
前記フランジ部再成形工程は、前記複数の分割ダイの拡縮方向後端部側をホルダにより保持し、当該ホルダに形成された斜面部に沿って前記分割ダイを一括して拡開−縮径させることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ付きハウジング部材の成形方法。
【請求項４】
前記成形素材は、熱間又は温間鍛造により成形した後、前記胴部の外周面に機械加工により溝部を形成し、前記胴部の端部に前記フランジ予備成形部が軸直角方向に突出されているものにより構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフランジ付きハウジング部材の成形方法。
【請求項５】
前記フランジ部再成形工程及び胴部仕上げ工程は、冷間鍛造により成形することを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のフランジ付きハウジング部材の成形方法。
【請求項６】
筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部が予め形成された成形素材が頂部に保持され、少なくとも前記胴部に対応する部分が所定の外面形状とされた第１の型と、所定の内面形状を有する第２の型とにより前記成形素材をしごき加工する成形装置であって、
前記第２の型は、前記フランジ予備成形部の外周に配置されかつ内周域に、前記フランジ予備成形部を所定形状並びに所定の寸法を有するフランジ部に成形する凹部を有する複数の分割ダイからなり、これら分割ダイと前記フランジ予備成形部の端面を加圧する加圧部材とにより、前記フランジ予備成形部を再成形し前記フランジ部とするフランジ成形キャビティを形成することを特徴とするフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項７】
前記第２の型は、前記複数の分割ダイを一括して拡開−縮径させるダイ作動部を有することを特徴とする請求項６に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項８】
前記ダイ作動部は、前記複数の分割ダイの拡縮方向後端部側を斜面部で摺動可能に保持するホルダと、当該ホルダを昇降させる駆動部と、前記各分割ダイの前記凹部が形成された側の面を同一平面に整合させる整合部及び、前記分割ダイの前記成形素材に対するしごきを規制するガイド部を備えた整合ガイド手段と、を有することを特徴とする請求項７に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項９】
前記整合部は、前記複数の分割ダイの少なくとも１つと連結部を介して連結され、前記凹部が形成された前記複数の分割ダイの面を同一平面に整合させる整合面を供えた整合板により構成したことを特徴とする請求項８に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項１０】
前記ガイド部は、前記複数の分割ダイに連結部を介して連結された筒状部材と、前記胴部のしごき中前記筒状部材の移動をガイドする位置固定のガイド板と、を有することを特徴とする請求項８に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項１１】
前記筒状部材は、内部に挿通された前記第１の型の頂部に保持される前記成形素材を外部から挿入排出し得るワーク脱着口を有することを特徴とする請求項１０に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状をした胴部の一端部びフランジが設けられたフランジ付きハウジング部材の成形方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車エンジンの回転トルク伝達機構に組み込まれる等速ジョイントの外輪は、筒状をした胴部の一端部が閉塞部により閉塞され、この閉塞部の外周からフランジが突出された、フランジ付きハウジング部材であり、胴部の内周面には複数本のトラック溝と、各トラック溝間にケージ案内面が形成されている。
【０００３】
このようなフランジ付きハウジング部材を成形するには、ダイスにより外周面にしごき加工を加える場合、当然のことながらフランジが邪魔になり外周面全面に渡ってしごき加工を加えることができず、全体にわたり十分精度が出ない虞がある。
【０００４】
したがって、従来の方法は、胴部の内外周面をサイジングして仕上げた後に、端部にフランジを溶接し閉塞している。しかし、この方法では、フランジと胴部という２つの部品は必要になりコスト的に不利である。
【０００５】
ここに、「サイジング」とは、寸法精度を向上させるためにワークを型により加圧することをいい、「フランジ部」又は「フランジ予備成形部」とは、胴部の端部を閉塞する閉塞部と、この閉塞部と一体的に形成され放射方向に突出している部分のことをいう。
【０００６】
他の方法として、熱間鍛造によりフランジ付きで貫通孔が設けられた鍛造素材を形成した後、外面側は、機械加工を施し、外径やフランジなどを所定のものに仕上げ、内面側は、ブローチ加工によりトラック溝やケージ案内面を形成し、最終的に高周波焼き入れを行ない、筒状胴部の一端部に蓋体を取り付ける方法もある。しかし、機械加工やブローチ加工は、加工時間がかかり、ブローチ自体も高価で、製造コスト的にも作業性の面から、この方法も好ましくない。
【０００７】
下記特許文献１では、フランジ側を下にしてワークを支持し、胴部内には内面仕上げ用のポンチを挿入し、外面には軸心に沿って複数分割されたしごきダイスを配置し、ポンチとしごきダイスの一方を軸方向に移動してダイスの内側にワークを通過させることによりワークの外面をダイスによりしごき、ワークの内外両面を仕上げる方法が開示されている。
【０００８】
しかし、この方法では、胴部の加工は開示されているものの、フランジ部の加工については言及されていないことから、胴部とフランジ部とは別個の加工とならざるを得ず、先にフランジ部を加工すれば、胴部加工時にフランジ部の精度が低下し、後にフランジ部を加工すれば、胴部の精度が低下する虞があることから、いずれにしてもワーク全体にわたり十分精度を出すことができない虞がある。また、ワークを熱間鍛造する場合には、フランジ部の精度が著しく低下し、冷間鍛造する場合には、成形荷重が増大する虞もある。
【特許文献１】特開昭６３−２７３５２３号公報（特許請求の範囲、第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、フランジ付きハウジング部材であっても、全体にわたり十分精度を確保でき、コスト的にも作業性の面でも有利なフランジ付きハウジング部材の成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明は、フランジ付きハウジング部材である成形素材を第１の型に保持した状態で、第２の型と加圧部材とによりフランジ部を成形し、前記加圧部材と前記第１の型とにより前記成形素材を保持した状態で、前記第２の型を前記第１の型に対し移動して前記胴部をしごき内外両周面を加工するフランジ付きハウジング部材の成形方法及び装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、成形素材を第１の型に保持した状態を維持した状態で、フランジ部を成形すると共に、胴部にしごきを加えるので、ワークを一旦第１の型に設置すると、ワークを他所に移動させたり、外したりすることがなく、成形時の精度がそのまま製品の精度として反映され、フランジ部及び胴部を含むワーク全体を高精度にできる。また、ワークの移動手段あるいは把持手段などの付帯設備が不要となり、コスト的にも作業性の面でも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１は本発明により成形されるフランジ付きハウジング部材の一例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図であり、図２は本発明の一実施形態に係る成形装置の断面図、図３は同成形装置の第１の型と第２の型の関係を示す概略断面図である。
【００１４】
本実施形態では、筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部を有する成形素材を熱間又は温間鍛造により成形した後、これを成形装置により、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、フランジ予備成形部Ｆａを星型のフランジ部Ｆに成形すると共に、胴部１をしごくことにより内周面に溝部２及び案内面３を、外周面に溝部４を形成する。なお、便宜的に成形前のフランジ、つまりフランジ予備成形部を符号「Ｆａ」、成形後のフランジ部を符号「Ｆ」で表すこととする。
【００１５】
ここで使用される成形装置は、図２に示すように、成形素材Ｗを頂部に保持するパンチ１０（第１の型）と、パンチ１０に保持された成形素材Ｗをしごき加工して胴部１の内外両周面をサイジングする複数の分割ダイ２１よりなるサイジングダイ２０（第２の型）と、複数の分割ダイ２１を一括して拡開−縮径させるダイ作動部３０と、フランジ予備成形部Ｆａをパンチ１０及びサイジングダイ２０との間で挟圧する加圧部材５０とを有している。
【００１６】
さらに詳述する。パンチ１０は、基台１１上に立設された位置固定の柱状体であり、図１，３に示すように、外周面には、胴部１の内周面に複数本のトラック溝部２を形成するための突条部１２と、各トラック溝部２間にケージ案内面３を形成する凹溝部１３が交互に複数形成されている。ただし、パンチ１０における突条部１２と凹溝部１３の形成する範囲は、少なくとも胴部１に対応する部分にあればよい。
【００１７】
サイジングダイ２０は、図３に示すように、フランジ予備成形部Ｆａの外周を取り囲むように環状に配置された複数の分割ダイ２１により構成されているが、これら分割ダイ２１には、胴部１の外周面に溝部４を形成するように内端部が円弧状に突出した凸状分割ダイ２１ａと、内端部が円弧状に凹設された凹状分割ダイ２１ｂがある。なお、図３では凸状分割ダイ２１ａと凹状分割ダイ２１ｂとを区別し易いように異なる傾斜の破線ハッチを付している。
【００１８】
図４は１つの分割ダイを示し、（Ａ）は（Ｂ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。個々の分割ダイ２１は、図４（Ａ）に示すように、拡縮方向の先端部２２が断面逆「く」の字状で、上部に成形素材Ｗを所定の外径寸法にサイジングする突部２２ａが形成され、突部２２ａから下方は成形素材Ｗをしごきの容易化のためにテーパ状部２２ｂとされている。なお、突部２２ａは、必ずしも尖っている必要はなく、滑らかな円弧状であってもよい。
【００１９】
拡縮方向の後端部２３は、後記ダイ作動部３０に設けられたホルダ３１の斜面部３６に対応する傾斜面２３ａとされ、傾斜面２３ａには、ホルダ３１の斜面部３６に形成された摺動溝３７に嵌合する突起部２４が形成されている。
【００２０】
各分割ダイ２１の上面内周域には、フランジ部Ｆを成形するための凹部２５が形成されている。
【００２１】
したがって、各分割ダイ２１は、ホルダ３１の斜面部３６に沿って摺動可能となり、斜面部３６に沿って上動すると相互間は開き、下動すると相互が密着することになり、分割ダイ２１が寄り集まったとき、サイジングダイ２０の上面にはフランジ予備成形部Ｆａを星型形状で所定寸法のフランジ部Ｆとするリング状のキャビティ２５Ａが形成されることになる。このように分割ダイ２１を拡開―縮小させてフランジ部Ｆを形成するサイジングダイ２０とすると、成形素材Ｗをパンチ１０から外したり移動させることなく成形できるので、成形品の精度が向上することになり、好ましい。
【００２２】
各分割ダイ２１の上面と下面には、図４（Ｂ）に示すように、鳩尾状の溝部２６及び２７が形成され、これら溝部２６及び２７には後述するように整合ガイド手段３３の連結部３９，４１の突起３９ａ，４１ａが連結される。
【００２３】
ダイ作動部３０は、図２に示すように、複数の分割ダイ２１の後端側を保持するホルダ３１と、ホルダ３１を昇降させるプレスラムのような駆動部３２と、各分割ダイ２１の凹部２５が形成された側の面を同一平面に整合させる整合部３３Ｓ及び、分割ダイ２１の成形素材Ｗに対するしごきをガイドするガイド部３３Ｇを備えた整合ガイド手段３３と、を有している。
【００２４】
図５はホルダの半断面斜視図、図６は整合ガイド手段の整合板を示す半断面斜視図、図７は整合ガイド手段の筒状部材を示す半断面斜視図である。
【００２５】
ホルダ３１は、図２，５に示すように、駆動部３２に連結される平坦な円盤状をした基板３４と、基板３４の下面外周縁部より垂下された円筒状をした本体３５とを有し、本体３５の内周面は、軸方向中間部分より下端部位まで内方に向って次第に突出する斜面部３６とされている。斜面部３６には、各分割ダイ２１の突起部２４が嵌合する摺動溝３７が形成されている。
【００２６】
したがって、ホルダ３１を昇降させると、これに伴って突起部２４が摺動溝３７内で摺動し、これにより各分割ダイ２１が拡開−縮径することになる。このように複数の分割ダイ２１を一括して拡開−縮径させると、フランジ予備成形部Ｆａをフランジ部Ｆにするとき、偏肉することがなく高精度の製品を得ることができる。
【００２７】
整合部３３Ｓは、図２，６に示すように、各分割ダイ２１の上面に当接し各分割ダイ２１相互の高さ位置を整合させる円筒状の整合板３８と、整合板３８を複数の分割ダイ２１の１つの上面に連結する連結部３９とを有している。
【００２８】
整合板３８は、分割ダイ２１の上面を同一平面に整列させ、きっちりとしたフランジ成形キャビティ２５Ａを形成すると共に、複数の分割ダイ２１を一括して拡開−縮径させる機能を発揮する。
【００２９】
連結部３９は、図６に示す整合板３８の下端に設けられた鳩尾状をした突起３９ａと、分割ダイ２１の溝部２６とから構成している。なお、突起３９ａは、１箇所であってもよいが、各分割ダイ２１と連結するように複数設けてもよい。また、連結部３９は、必ずしも鳩尾状をした突起に限定されるものではなく、他の連結手段であってもよい。
【００３０】
円筒状の整合板３８の中心部分には、操作管４０が設けられ、ホルダ３１の基板３４に開設された通孔Ｏを通って伸延し、油圧シリンダなどの適当な駆動手段（不図示）と連結されている。
【００３１】
ガイド部３３Ｇは、胴部１のしごきをガイドするガイド板４１と、ガイド板４１に沿って摺動するように設けられた筒状部材４２と、筒状部材４２を複数の分割ダイ２１の少なくとも１つと連結する連結部４３と、を有している。連結部４３は、鳩尾状をした突起４３ａと、分割ダイ２１の溝部２７とからなり、両者の凹凸嵌合により筒状部材４３を分割ダイ２１に連結している。筒状部材４２は、複数の分割ダイ２１による胴部１のしごきをガイドする位置固定のガイド板４１（図２参照）に沿って摺動するように設けられ、これにより胴部１のしごきがより正確にかつ精度よく、円滑に行うことができる。
【００３２】
ただし、筒状部材４３がパンチ１０を覆うと、成形素材Ｗの搬入や搬出が面倒になるので、本実施形態では、筒状部材４３に窓状のワーク脱着口４５を形成している。
【００３３】
加圧部材５０は、図２に示すように、円筒状の整合板３８内に設けられ、成形素材Ｗのフランジ予備成形部Ｆａを、複数の分割ダイ２１との共働により再成形するためのフランジ成形キャビティ２５Ａを形成する加圧板５１と、加圧板５１に連結され、操作管４０内を挿通して伸延する操作ロッド５２と、操作ロッド５２を昇降作動させる油圧シリンダなどの駆動源（不図示）とを有している。
【００３４】
なお、成形装置には、成形後の成形素材Ｗをパンチ１０から取外すために、例えば、図２に示すノックアウトスリーブ６０及び駆動源６１も設けられている。
【００３５】
次に、成形方法を説明する。
【００３６】
図８（Ａ）〜（Ｆ）は成形方法を工程順に示す断面図である。
＜保持工程＞
まず、駆動部３２を動作しホルダ３１を上昇した状態にすると、図２に示すように、窓状のワーク脱着口４５が露呈するので、ワーク脱着口４５から成形素材Ｗを挿入し、パンチ１０の上部にセットする。ここで使用する成形素材Ｗは、熱間又は温間鍛造により成形された後、機械加工により胴部１の外周面に溝部４が予め形成されたもので、フランジ予備成形部Ｆａと胴部１を有しており、いわば椀状をしているので、パンチ１０上に容易に保持することができる。特に、成形素材Ｗに予め溝部４を形成すると、後のサイジング時の成形荷重を低減でき、好ましい。
＜フランジ部再成形工程＞
駆動部３２を動作しホルダ３１を下降させ、整合部３３Ｓの整合板３８を所定位置まで上昇させると、図８（Ａ）に示すように、成形素材Ｗのフランジ予備成形部Ｆａの近傍に、サイジングダイ２０が位置する。
【００３７】
この状態で、図８（Ｂ）に示すように、駆動部３２を動作しホルダ３１を上昇させると、本体３５の斜面部３６が上昇し、円筒状の整合板３８の下端でサイジングダイ２０の上昇は阻止され、各分割ダイ２１は一括してホルダ３１の斜面部３６に押され、摺動溝３７内で突起部２４が内方に移動する。これによりサイジングダイ２０が縮径するが、この縮径に伴って、成形素材Ｗのフランジ予備成形部Ｆａの加工が開始される。ここでは、サイジングダイ２０が最も小さく縮径した状態からフランジ予備成形部Ｆａの加工が開始される。
【００３８】
図８（Ｃ）に示すように、この段階で加圧部材５０の加圧板５１を下降すると、フランジ予備成形部Ｆａの端面が加圧され、フランジ予備成形部Ｆａ全体がサイジングされる。加圧板５１による加圧は、１度の加圧のみでなく複数回行なってもよい。
【００３９】
そして、サイジングダイ２０の縮径が分割ダイ２１を相互に密着させるまで行われると、各分割ダイ２１は同一平面に整列し、その上面にフランジＦを形成するためのきっちりとしたフランジ成形キャビティ２５Ａが形成され、加圧板５１による加圧も加わり、これによりフランジ予備成形部Ｆａは所定の形状並びに寸法のフランジＦにサイジングされる。なお、この成形は、成形素材Ｗの成形時に予め形成されたフランジ予備成形部Ｆａの加工であり、再成形となるため、成形荷重は不必要に大きくならない。
＜胴部仕上げ工程＞
フランジ成形された後の成形素材Ｗを加圧板５１、パンチ１０及びサイジングダイ２０により保持した状態で、駆動部３２を動作しホルダ３１を下降させると、図８（Ｄ）に示すように、サイジングダイ２０が下降し、胴部１の外周面をしごきつつ、胴部１をパンチ１０の外周面の押付ける。この下降は、円筒状の整合板３８及び筒状部材４３を伴って行なわれ、筒状部材４３がガイド板４１に沿って摺動することになるので、胴部１のしごきは、正確に行なわれ、高精度な製品が得られる。
＜取り出し工程＞
サイジングダイ２０が下降限に達すると、図８（Ｅ）に示すように、整合板３８及び筒状部材４３を上昇させる。これによりサイジングダイ２０が上昇するが、各分割ダイ２１はホルダ３１の摺動溝３７に規制されるので、放射方向後方に後退しつつ上昇し、各分割ダイ２１は拡開する。各分割ダイ２１がフランジ部Ｆと干渉しない位置まで拡開すると、図８（Ｆ）に示すように、駆動部３２を動作しホルダ３１も上昇させる。この結果、装置全体が当初の状態になり、図２に示すように、窓状のワーク脱着口４５が露呈することになり、ワーク脱着口４５から成形品を取り出す。この取り出しは、ノックアウトスリーブ６０を駆動源６１により上昇させ、パンチ１０から取外した後に行う。
【００４０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、胴部１の端部に略平坦なフランジＦを形成しているが、等速ジョイントの外輪としては、フランジＦからシャフトが突出されたものもある。このような成形品Ｗａ、いわゆるハウジングウイズシャフトであっても成形することができる。ただし、この場合には、シャフトがダイにより加圧されないようにする必要がある。
【００４１】
前記実施形態の成形素材Ｗは、等速ジョイントの外輪を成形するものであるが、これのみでなく、筒状をした胴部１と、当該胴部１の一端部を閉塞するように設けられるフランジ予備成形部Ｆａとを有する成形素材Ｗであれば、どのようなものに対しても使用することができる。
【００４２】
前記実施形態の胴部１は、等速ジョイントの外輪用のものであるため、断面円形をしたものであるが、本発明は、他の部品にも適用することができるので、必ずしも断面円形でなく、断面矩形状のものなど異形状のものもであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、自動車エンジンの回転トルク伝達機構に組み込まれる等速ジョイントの外輪用のフランジ付きハウジング部材を、鍛造により高精度に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明により成形されるフランジ付きハウジング部材の一例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形装置の断面図である。
【図３】同成形装置の第１の型と第２の型の関係を示す概略断面図である。
【図４】分割ダイを示し、（Ａ）は（Ｂ）の４Ａ−４Ａ線に沿う断面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】ホルダの半断面斜視図である。
【図６】整合ガイド手段の整合板を示す半断面斜視図である。
【図７】整合ガイド手段の筒状部材を示す半断面斜視図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｆ）は成形方法を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…胴部、
４…溝部、
１０…パンチ（第１の型）、
２０…サイジングダイ（第２の型）、
２１…分割ダイ、
２３…後端部、
２５…凹部、
２５Ａ…フランジ成形キャビティ、
３０…ホルダ、
３２…ダイ作動部、
３３…整合ガイド手段、
３３Ｓ…整合部、
３３Ｇ…ガイド部、
３６…斜面部、
３７…摺動溝、
３８…整合板、
３９，４３…連結部、
４１…ガイド板、
４２…筒状部材、
４５…ワーク脱着口、
５０…加圧部材、
６０…ノックアウトスリーブ、
Ｆ…フランジ、
Ｆａ…フランジ予備成形部、
Ｗ…成形素材。
【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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