(57)【要約】【課題】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工程の最適な分散化を図ることにある。【解決手段】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次成形品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次成形品５０が形成される。続いて、第３工程では、前記第２次成形品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次成形品６０が形成される。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次成形品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が設けられたカップ部を有する第４次成形品７０が形成され、最後に、第５工程では、前記第４次成形品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。【選択図】図２
2007000873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造成形によって軸部とカップ部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を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第１工程と、
前記軸部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次成形体の上部が圧縮・拡径された第２次成形体を形成する第２工程と、
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第３工程と、
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第４工程と、
前記第４次成形体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。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
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は、断面曲線状のＲ部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。
【発明の詳細な説明】
【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一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ャ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（アウタカップ）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ールが転動するように設けられている。
【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、予備成形品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】
【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】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献１〜３に開示された技術的思想では、次工程において、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が、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第４工程における変形量（材料の伸び）が依然として大きく、他の工程と比較して仕事量（成形率）が多いという問題がある。
【０００９】
本発明は、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工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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するために、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】
続いて、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。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、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、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。特に冷間鍛造によって成形した場合、その効果が顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る等速ジョイント用外輪部材の製造方法について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
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のフローチャートに示されるように、炭素鋼製の円柱体（ビレット）からなるワーク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。
【００２２】
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。
【００２３】
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側に向かっ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。
【００２４】
前記外輪部材１２のカップ部１６の内壁面には、球面からなる内径面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ール転動溝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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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ΔＰだけ離間するように設定される（図３参照）。
【００２７】
前記カップ部１６に形成される底壁７６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θ３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次成形品６０の凹部６２及び第４次成形品７０の底壁７６の縦断面形状と略同一である。
【００２８】
この外輪部材１２は、以下の工程によって製造される。
【００２９】
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。
【００３０】
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、リン酸亜鉛等から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よい。
【００３１】
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。
【００３２】
すなわち、図示しない第１鍛造用金型のキャビティにワーク１０を装填し、前記ワーク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、該キャビティにワーク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次成形品４０が得られる（図２Ｂ参照）。
【００３３】
次いで、第２次鍛造加工工程Ｓ２において、第１次成形品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鍛造用金型のキャビティに第１次成形品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。
【００３４】
そして、図示しない軸部保持部に挿入された軸部４０ｂの先端部を図示しない押止部材で支持しながら、第１次成形品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圧縮されると共に拡径されることにより、第２次成形品（第２次成形体）５０（図２Ｃ参照）が得られる。
【００３５】
続いて、第３次鍛造加工工程Ｓ３において、第２次成形品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次成形品６０が得られる（図２Ｄ参照）。
【００３６】
すなわち、図示しない第３鍛造用金型を用い、キャビティに装填された第２次成形品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次成形品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。
【００３７】
この凹部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から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θ１からなる環状傾斜面６６によって構成される。
【００３８】
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次成形品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（Ｔ１≦Ｔ２）。
【００３９】
第３次成形品６０において、前記円形状平坦面６４及び前記環状傾斜面６６によって構成される前記凹部６２の縦断面形状は、次工程の第４次成形品７０におけるカッ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、しかも、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。
【００４０】
さらに、前記第３次成形品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からなる断面曲線状のＲ部６８が周方向に沿って形成される（図６参照）。
【００４１】
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次成形品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。
【００４２】
第３次鍛造加工工程Ｓ３が終了した後、第３次成形品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次成形品６０の外表面にリン酸亜鉛等から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次成形品６０を容易に塑性変形させることができるようになるからである。
【００４３】
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次成形品６０に対し、先端部形状が前記第３次成形品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次成形品７０が得られる（図２Ｅ参照）。
【００４４】
この場合、第４次成形品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θ２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次成形品６０の凹部６２の縦断面形状と略同一である。
【００４５】
第４次鍛造加工工程Ｓ４では、第３次成形品６０に対し、先端部形状が前記第３次成形品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６６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。
【００４６】
第４次鍛造加工工程Ｓ４が行われた後、第４次成形品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次成形品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次鍛造加工工程Ｓ５が遂行されている最中に、第４次成形品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いる公知の液体潤滑剤を使用すればよい。
【００４７】
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、しかも先端部形状が前記第３次成形品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次成形品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。
【００４８】
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等の形状を含むカップ部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）。
【００４９】
第４次成形品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。
【００５０】
前記外輪部材１２のカップ部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θ３からなる環状傾斜面３５によって構成され、第３次成形品６０の凹部６２及び第４次成形品７０の底壁の縦断面形状と略同一である。
【００５１】
換言すると、第３次成形品から第５次成形品（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の傾斜角度は、θ１＝θ２＝θ３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。
【００５２】
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い、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次鍛造加工工程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い。
【００５３】
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次成形品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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、本実施の形態では、第３次成形品６０に形成された凹部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から除かれることにより、第４次鍛造加工工程及び第５次鍛造加工工程においてボール転動溝を形成する際の塑性流動（肉流れ）がより一層円滑となり、ボール転動溝を高精度に形成することができる。
【００５６】
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３０ａ〜３０ｆ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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【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ャートである。
【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次成形品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。
【符号の説明】
【００５８】
１０…ワーク                            １２…等速ジョイント用外輪部材
１４…開口部                            １６…カップ部
１８…軸部                              ２０…側周部
２２…曲面部                            ２４…環状段差部
２８…内径面                            ３０ａ〜３０ｆ…ボール転動溝
３２、７６…底壁                        ３３、６４、７２…円形状平坦面
３５、６６、７８…環状傾斜面            ４０、５０、６０、７０…成形品
６２…凹部                              ６８…Ｒ部
【図１】
2007000873.tif 000003
【図２】
2007000873.tif 000004
【図３】
2007000873.tif 000005
【図４】
2007000873.tif 000006
【図５】
2007000873.tif 000007
【図６】
2007000873.tif 000008