(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略球状の内周面の開放端よりも奧部側の方が大径となるように設定され且つ内周面に複数のボール転動溝が形成されたアンダーカット形状の等速ジョイントのアウタレースを鍛造成形するにあたり、
内周面が非アンダーカット形状となるように予備成形された鍛造粗材の内周面側に挿入されてその内周面の成形を司るパンチについて、底面以外の内周面の成形を直接司る複数のセグメントと底面の成形を司るマンドレルとに予め分割しておき、
このパンチとダイとからなる金型を用いてアンダーカット形状のアウタレースに仕上げる方法であって、
内周面が非アンダーカット形状とされた鍛造粗材のうちその内周面の底面もしくは開放端の近傍に段状部を予め有段成形しておき、
上記パンチとダイとにより鍛造粗材を塑性変形させて上記内周面をアンダーカット形状に仕上げる際に、上記セグメントのうち深さ方向に対して垂直な面にて段状部を印圧し、
上記セグメントの形状を転写させるようにしてアンダーカット形状の内周面を成形するのと同時に、上記段状部に相当する部分を、深さ方向の加工基準面としてその深さ方向に対して垂直な平坦面に成形することを特徴とする等速ジョイント用アウタレースの鍛造成形方法。
【請求項２】
上記パンチは、底面以外の複数のボール転動溝の成形を直接司る複数のセグメントと底面の成形を司るマンドレルとに予め分割されていて、
内周面が非アンダーカット形状とされた鍛造粗材のうちその内周面の底面もしくは開放端の近傍であって且つボール転動溝の端部に相当する部分に段状部を予め有段成形しておき、
上記パンチとダイとにより鍛造粗材を塑性変形させて上記内周面をアンダーカット形状に仕上げる際に、上記セグメントのうち深さ方向に対して垂直な面にて段状部を印圧し、
上記セグメントの形状を転写させるようにしてボール転動溝を成形するのと同時に、上記段状部に相当する部分を、深さ方向の加工基準面としてその深さ方向に対して垂直な平坦面に成形することを特徴とする請求項１に記載の等速ジョイント用アウタレースの鍛造成形方法。
【請求項３】
上記セグメントにてボール転動溝と加工基準面とを成形するのと同時に、ボール転動溝の端部に相当する部分に直径方向での加工基準面となるストレート部を成形することを特徴とする請求項２に記載の等速ジョイント用アウタレースの鍛造成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、略球状の内周面の開放端よりも奧部側の方が大径となるように設定されていて且つ内周面に複数のボール転動溝が形成されたいわゆるアンダーカット形状の等速ジョイント用アウタレースを鍛造成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５の（Ａ），（Ｂ）に示すように、自動車のドライブシャフトに用いられる等速ジョイントのアウタレース１は、軸部２と一体に形成されているとともに、その球状の内周面３が開放端よりも奧部側の方が大径となるいわゆるアンダーカット形状のものとして形成されていて、同時にその内周面３には等ピッチで複数のボール転動溝４，４…が形成されている。
【０００３】
このようなアウタレース１について各ボール転動溝４をミーリング加工によらずに鍛造成形にて成形する場合には、図６の（Ａ）に示すように内周面３ａが非アンダーカット形状のものとなるように予備成形された鍛造粗材１ａを用意し、同図（Ｂ）に示すようにその鍛造粗材１ａの中にマンドレル６とボール転動溝４，４…ごとに独立している複数のセグメント７，７…とに分割されたパンチ５を入れた上で図示しないダイとの協働により塑性変形させて、最終的には各セグメント７，７…の形状を転写させるようにしてボール転動溝４，４…を成形しつつ、内周面３全体がいわゆるアンダーカット形状のものとなるように成形している。
【０００４】
なお、上記パンチ５が分割構造となっているのは、ほかでもなくアウタレース１の内周面３がいわゆるアンダーカット形状のものとなっているために、各金型要素を分割してアウタレース１から抜き取ることができるようにするためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記アウタレース１は、鍛造成形後に例えばコッターピン穴の加工や軸部２に設定されるセレーション部についてのねじ転造さらにはボール転動溝４，４…の研削加工等の各種機械加工が施されるが、その際の軸心方向での加工基準面もしくはチャッキング基準面としては先に鍛造成形された内周面３の底面３ｂが使用される。
【０００６】
しかしながら、上記鍛造成形の際には、機能上重要なボール転動溝４，４…の成形を司るセグメント７と上記機械加工の際の基準面となる底面３ｂの成形を司るマンドレル６とが相互に独立しているため、ボール転動溝４，４…の機械加工後のアウタレース各部の寸法精度が低下することとなって好ましくない。
【０００７】
また、上記方式に代えて図７に示すように、成形されたボール転動溝４，４…に固定式のボール８を当てて軸心方向での加工基準面とすることもあるが、同図に示すようにボール転動溝４，４…の加工誤差等による溝径の変化に応じてワークであるアウタレース１側の加工位置がαだけずれてしまい、加工精度の向上が望めない。なお、図７では便宜上ずれ量αとしてボール側８がずれた場合のものを記載しているが、先に述べたように基準となるボールは８あくまで固定式であるため、上記ずれ量αだけワークであるアウタレース側が位置ずれすることになる。
【０００８】
その上、鍛造成形に続く機械加工の種類によっては、図８に示すように上記ボール転動溝４，４…を内径チャック方式のチャック９にて把持しつつチャック本体１０を底面３ｂに当接させることも可能であるが、使用するチャック９が特殊構造で且つ複雑なものとならざるを得ず、コストアップが余儀なくされることとなって好ましくない。
【０００９】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、とりわけ後加工の際の加工基準面を持たせた状態で等速ジョイントのアウタレースを容易に成形することができる鍛造成形方法を提供するものである。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、略球状の内周面の開放端よりも奧部側の方が大径となるように設定され且つ内周面に複数のボール転動溝が形成されたアンダーカット形状の等速ジョイントのアウタレースを鍛造成形するにあたり、内周面が非アンダーカット形状となるように予備成形された鍛造粗材の内周面側に挿入されてその内周面の成形を司るパンチについて、底面以外の内周面の成形を直接司る複数のセグメントと底面の成形を司るマンドレルとに予め分割しておき、このパンチとダイとからなる金型を用いてアンダーカット形状のアウタレースに仕上げる方法であることを前提としている。
【００１１】
そして、内周面が非アンダーカット形状とされた鍛造粗材のうちその内周面の底面もしくは開放端の近傍に段状部を予め有段成形しておき、上記パンチとダイとにより鍛造粗材を塑性変形させて上記内周面をアンダーカット形状に仕上げる際に、上記セグメントのうち深さ方向に対して垂直な面にて段状部を印圧し、上記セグメントの形状を転写させるようにしてアンダーカット形状の内周面を成形するのと同時に、上記段状部に相当する部分を、深さ方向の加工基準面としてその深さ方向に対して垂直な平坦面に成形することを特徴としている。
【００１２】
したがって、この請求項１に記載の発明では、パンチの一部であるセグメントは、ワーク内周面のうち底面以外の部分の成形と深さ方向の加工基準面との成形に直接関与することになり、鍛造成形後の上記底面以外の部分と加工基準面との相対位置関係は一義的に定まったものとなる。したがって、鍛造成形後に上記加工基準面を基準に機械加工等を行ってもワーク内周面に加工誤差は生じないことになる。
【００１３】
なお、上記加工基準面はワークの製品機能の上で支障がない場合にはそのまま存置させてもよく、またその機能が不要となった時点で切削等により適宜切除してもよい。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１の記載を前提として、上記パンチは、底面以外の複数のボール転動溝の成形を直接司る複数のセグメントと底面の成形を司るマンドレルとに予め分割されていて、内周面が非アンダーカット形状とされた鍛造粗材のうちその内周面の底面もしくは開放端の近傍であって且つボール転動溝の端部に相当する部分に段状部を予め有段成形しておき、上記パンチとダイとにより鍛造粗材を塑性変形させて上記内周面をアンダーカット形状に仕上げる際に、上記セグメントのうち深さ方向に対して垂直な面にて段状部を印圧し、上記セグメントの形状を転写させるようにしてボール転動溝を成形するのと同時に、上記段状部に相当する部分を、深さ方向の加工基準面としてその深さ方向に対して垂直な平坦面に成形することを特徴としている。
【００１５】
したがって、この請求項２に記載の発明では、パンチの一部であるセグメントは、アウタレース内周面のうちボール転動溝の成形と深さ方向の加工基準面との成形に直接関与することになり、鍛造成形後のボール転動溝と加工基準面との相対位置関係は一義的に定まったものとなることから、鍛造成形後に上記加工基準面を基準に機械加工等を行ってもボール転動溝に加工誤差は生じないことになる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２の記載を前提として、上記セグメントにてボール転動溝と加工基準面とを成形するのと同時に、ボール転動溝の端部に相当する部分に直径方向での加工基準面となるストレート部を成形することを特徴としている。
【００１７】
したがって、この請求項３に記載の発明では、深さ方向の加工基準面と同時成形されることになる直径方向での加工基準面としてのストレート部は、ワーク軸心と同心状ものであることから、例えば後工程の機械加工の際に内径チャック方式でワークを把持するのに好都合となる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、等速ジョイント用アウタレースの深さ方向での基準となる加工基準面が鍛造成形の際に内周面とともに同時成形されることから、鍛造成形後にその加工基準面を基準として機械加工等を行うことにより、従来と比べてアウタレース全体の加工寸法精度が大幅に向上し、特に請求項２に記載の発明によれば、ボール溝の機械加工後の製品全体の寸法精度が向上し、製品の品質向上に貢献できる効果がある。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、上記加工基準面のほかに直径方向での加工基準面となるストレート部が同時成形されることから、鍛造成形後に例えば内径チャック方式にてアウタレースをチャッキングして加工する場合の加工精度も向上して、製品の加工品質が一段と向上するようになるほか、チャックそのものの構造も簡素化できる利点がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１の（Ａ），（Ｂ）は本発明の好ましい実施の形態を示す図であり、図５に示したものとほぼ同様の等速ジョイントのアウタレース１を鍛造成形する場合の例を示している。このアウタレース１は周知のように軸部２が一体に形成されていて、軸部２の一部にはセレーションが形成される。
【００２１】
先ず、アウタレース１の鍛造粗材１１ａとしては、同図（Ａ）に示すように複数のボール転動溝４，４…を含む内周面３ａがアンダーカット形状のものとならないような形状に予備成形しておき、その際に複数のボール転動溝４，４…のうち少なくともいずれか一つの底面３ｂ側の端部に相当する位置に段状部１２を有段成形しておくものとする。もちろん、必要に応じて各ボール転動溝４，４…のそれぞれの端部に段状部１２を有段成形してもよい。
【００２２】
そして、同図（Ｂ）に示すように、従来と同様にマンドレル６と複数のセグメント７，７…とに分割されたパンチ５と図示外のダイとからなる金型を用いて上記鍛造粗材１１ａを加圧拘束し、ボール転動溝４，４…を含む内周面３ａをアンダーカット形状に塑性変形させて内周面３とすることになるのであるが、その際に上記段状部１２に相当する部分のセグメントに７ついてそのセグメント７の先端部を上記段状部１２に当接させ、その状態のままで鍛造粗材１１ａを塑性変形させる。これにより、各セグメント７，７…の形状が転写されるようにして各々のボール転動溝４，４…が仕上げ成形されながら内周面３全体が所定のアンダーカット形状に仕上げられ、同時に段状部１２に予め当接している特定のセグメント７の先端面がその段状部１２を印圧して後工程での加工基準面１３として所定精度の平坦面に仕上げる。
【００２３】
この場合において、上記段状部１２に相当する部分のボール転動溝４の成形を司る特定のセグメント７については、そのボール転動溝４と段状部１２のいずれの成形にも直接関与していることから、成形後のボール転動溝４と、段状部１２をもって成形された加工基準面１３との相対位置関係は一義的に定まったものとなる。
【００２４】
このようにして鍛造成形されたアウタレース１１は、従来と同様に後加工としてボール転動溝４，４…の研削加工を含む各種の機械加工が施された上で初めて製品となるのであるが、上記機械加工のうち特定の機械加工の際には先に成形された加工基準面１３を基準に長手方向（軸心方向）での位置決めを行って所定の加工を施すものとする。
【００２５】
こうすることにより、製品機能の上で重要なボール転動溝４，４…と加工基準面１３とは予め共通且つ単一のセグメント７をもって鍛造成形されたものであるから、機械加工が全て完了した状態ではアウタレース１１としての各部の相対位置精度や相対寸法、特にボール転動溝４，４…とその他の部位との相対位置精度は従来のものと比べて飛躍的に向上することになる。
【００２６】
ここで、上記加工基準面は製品本来の機能の上では不要なものであることから、機械加工が終了するかもしくは機械加工の途中であってもその機能が不要となった時点で切削除去するのが望ましい。
【００２７】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図で、この実施の形態では鍛造粗材１１ａの内周面３ａにおける開放端の内周に予め段状部１４ａを有段成形しておく一方、第１の実施の形態と同様にマンドレル６と複数のセグメント７，７…とに分割されたパンチ５と図示外のダイとからなる金型を用いて上記鍛造粗材１１ａを加圧拘束し、ボール転動溝４，４…を含む内周面３ａをアンダーカット形状の内周面３に塑性変形させる際に、上記段状部１４ａに相当する部分のセグメント７についてそのセグメント７の先端部を上記段状部１４ａに当接させ、その状態のままで鍛造粗材１１ａを塑性変形させる。これにより、各セグメント７，７…の形状が転写されるようにして各々のボール転動溝４，４…が仕上げ成形されながら内周面３全体が所定のアンダーカット形状に仕上げられ、同時に段状部１４ａに予め当接している特定のセグメント７の先端面がその段状部１４ａを印圧して後工程での加工基準面として所定精度の平坦面１４に仕上げることになる。
【００２８】
こうして鍛造成形されたアウタレース１１は、後工程での機械加工の際に、先に成形された加工基準面１４を基準に長手方向（軸心方向）での位置決めを行って所定の加工を施すものとする。その結果として、第１の実施の形態と同様に製品機能の上で重要なボール転動溝４，４…と加工基準面１４とは予め共通且つ単一のセグメント７をもって鍛造成形されたものであるから、機械加工が全て完了した状態ではアウタレース１１としての各部の相対位置精度や相対寸法、特にボール転動溝４，４…とその他の部位との相対位置精度は従来のものと比べて飛躍的に向上することになる。
【００２９】
図３は本発明の第３の実施の形態を示す。本実施の形態では鍛造粗材１１ａの段階で予め形成された段状部１６ａを特定のセグメント７で印圧して長手方向（軸心方向もしくは深さ方向）での加工基準面１６として仕上げるのと同時に、内周面のうちその段状部１６ａに隣接する部位を直径方向での加工基準面であるストレート部１７として仕上げ、さらに内周面３の開放端に同じく直径方向での加工基準面としてのストレート部１８を同時成形するようにしたものである。
【００３０】
この第３の実施の形態によれば、図４に示すように、機械加工の際に上記の長手方向での加工基準面１６のほか各ストレート部１７，１８を把持部としてチャック２０にて把持するすることにより、アウタレース１１を確実且つ正確に加工することができ、また図８に示した従来のチャックに比べてその構造を簡素化できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）ともに本発明の好ましい実施の形態として等速ジョイントのアウタレースを鍛造成形手順を示す断面説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態として等速ジョイントのアウタレースを鍛造成形手順を示す断面説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態として等速ジョイントのアウタレースを鍛造成形手順を示す断面説明図。
【図４】図３のアウタレースのチャッキング状態を示す断面説明図。
【図５】（Ａ）は等速ジョイントのアウタレースの構造を示す断面説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の下面図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）ともに従来のアウタレースの鍛造成形手順を示す断面説明図。
【図７】従来のアウタレースのチャッキング状態を示す断面説明図。
【図８】従来のアウタレースの他のチャッキング状態を示す断面説明図。
【符号の説明】
３，３ａ…内周面
３ｂ…底面
４…ボール転動溝
５…パンチ
６…マンドレル
７…セグメント
１１…アウタレース
１１ａ…鍛造粗材
１２…段状部
１３…加工基準面
１４ａ…段状部
１４…加工基準面
１６…加工基準面
１６ａ…段状部
１７…ストレート部（加工基準面）
１８…ストレート部（加工基準面）
【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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