特開 2024-104573 等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104573

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法

(51)【国際特許分類】

   B21J 5/02 20060101AFI20240729BHJP

   B21J 13/02 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

B21J5/02 C

B21J13/02 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008865

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】000102692

【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(72)【発明者】

【氏名】夏目 練二

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 嘉孝

(72)【発明者】

【氏名】藤田 拓也

【テーマコード（参考）】

4E087

【Ｆターム（参考）】

4E087AA04

4E087CA14

4E087EA11

4E087EC12

4E087EC43

4E087EC51

4E087HA25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】コスト増加がなく、捲れ込みおよびヒケの発生を解消し、難加工形状が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を提供する。
【解決手段】トラック溝が継手の軸線に対して周方向に傾斜し、傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成された内側継手部材において、内端にトラック溝成形面を有し、半径方向に移動可能な複数の分割ダイスと、分割ダイスを位置決めするダイスベースと、素材を軸方向に加圧する一対のパンチを備えた金型を用い、分割ダイスと一対のパンチにより形成する内側継手部材の鍛造方法において、センターパンチの先端部の横断面形状を、トラック溝の数の半数からなり周方向に等間隔で形成された円弧状凸部と、この円弧状凸部の間を接続する縮径部とから構成し、内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合う前記トラック溝間の狭い側の球面幅部の位相に円弧状凸部を配置して加圧する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トラック溝が継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共に、その傾斜方向が周方向に隣り合う前記トラック溝で互いに反対方向に形成された等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法であって、
内端に前記トラック溝を成形するためのトラック溝成形面を有し、半径方向に移動可能な複数の分割ダイスと、前記分割ダイスを半径方向および周方向に位置決めするためのダイスベースと、素材を軸方向に加圧する一対のパンチを備えた金型を用い、
前記複数の分割ダイスが半径方向外側に開いた状態で、前記分割ダイスの内側に前記素材を投入し、その後、前記ダイスベースにより前記分割ダイスを半径方向および周方向に位置決めすると共に前記一対のパンチで加圧することにより、前記分割ダイスと前記一対のパンチにより形成される成形空間に前記素材を塑性流動で充足させる成形工程を有する等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法において、
前記パンチの一部を構成するセンターパンチの先端部の横断面形状を、前記トラック溝の数の半数からなり周方向に等間隔で形成された円弧状凸部と、この円弧状凸部の間を接続する縮径部とから構成し、
前記内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合う前記トラック溝間の狭い側の球面幅部の位相に前記円弧状凸部を配置して加圧することを特徴とする等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

【請求項2】

前記センターパンチの先端面と前記円弧状凸部および前記縮径部とを一様な曲率半径のコーナ部により接続したことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

【請求項3】

前記センターパンチの円弧状凸部の数が３個であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

【請求項4】

前記内側継手部材のトラック溝の軌道中心線が継手中心を曲率中心とする円弧状部分を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

【請求項5】

前記内側継手部材のトラック溝の軌道中心線が直線状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、トラック溝が継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共に、その傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成された等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

直線状のトラック溝が継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共に、その傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成された従来のクロスグルーブ型等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法として、例えば、特許文献１が提案されている。この鍛造方法は、内端に内側継手部材のトラック溝を成形するためのトラック溝成形面を設けた半径方向に移動可能な複数の分割ダイスを、分割ダイスの外端と係合して分割ダイスを半径方向に位置決めするためのダイスベースに収めて素材を鍛造加工するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２９２２９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来、等速自在継手の内側継手部材を量産する冷間鍛造工程において、素材（ワーク）を押し出し変形させる上下センターパンチ先端にはワークの食いつきおよび金型寿命を考慮し単純な形状のものを適用していた。

【0005】

ところが、従来よりも外周面の形状が厳しい仕様の内側継手部材の成形テストを行う際、特許文献１の鍛造方法を適用しても、従来形状のセンターパンチを用いて成形テストを行うと、内側継手部材の鍛造完了品の外径面に捲れ込みおよび内径面にヒケが発生することが判明した。捲れ込みおよびヒケが発生すると、切り欠き効果により強度の低下が懸念される。捲れ込みを回避するために外径側に余分な肉を付ける考えも案としてあるが、次工程で切削する体積が増加することになり、結果として、歩留まりが悪化し、コスト増となる結論に至った。

【0006】

以上の問題に鑑みて、本発明は、コストの増加がなく、成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、難加工形状の成形品が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛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】

【0007】

本発明者は、前述した問題について種々検討した結果、難加工形状の成形品に対して、センターパンチの先端形状に着目し、センターパンチの先端形状を、意図的に材料を流動させる箇所と流動させない箇所から構成するという着想により、本発明に至った。

【0008】

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、トラック溝が継手の軸線に対して周方向に傾斜すると共に、その傾斜方向が周方向に隣り合う前記トラック溝で互いに反対方向に形成された等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法であって、内端に前記トラック溝を成形するためのトラック溝成形面を有し、半径方向に移動可能な複数の分割ダイスと、前記分割ダイスを半径方向および周方向に位置決めするためのダイスベースと、素材を軸方向に加圧する一対のパンチを備えた金型を用い、前記複数の分割ダイスが半径方向外側に開いた状態で、前記分割ダイスの内側に前記素材を投入し、その後、前記ダイスベースにより前記分割ダイスを半径方向および周方向に位置決めすると共に前記一対のパンチで加圧することにより、前記分割ダイスと前記一対のパンチにより形成される成形空間に前記素材を塑性流動で充足させる成形工程を有する等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法において、前記パンチの一部を構成するセンターパンチの先端部の横断面形状を、前記トラック溝の数の半数からなり周方向に等間隔で形成された円弧状凸部と、この円弧状凸部の間を接続する縮径部とから構成し、前記内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合う前記トラック溝間の狭い側の球面幅部の位相に前記円弧状凸部を配置して加圧することを特徴とする。

【0009】

上記の構成により、コストの増加がなく、成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、難加工形状の成形品が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を実現することができる。

【0010】

具体的には、上記のセンターパンチの先端面と円弧状凸部および縮径部とを一様な曲率半径のコーナ部により接続したことにより、難加工形状の成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、かつ、金型寿命を確保できる。

【0011】

上記のセンターパンチの円弧状凸部の数が３個であることが望ましい。これにより、６個のトラック溝を有する難加工形状の成形品を生産性よく鍛造することができる。

【0012】

上記の内側継手部材のトラック溝の軌道中心線が継手中心を曲率中心とする円弧状部分を有することが望ましい。これにより、トルク伝達効率および耐久性に優れた固定式等速自在継手の内側継手部材を生産性よく鍛造することができる。

【0013】

上記の内側継手部材のトラック溝の軌道中心線が直線状であることが望ましい。これにより、従来のクロスグルーブ型等速自在継手の内側継手部材を一層生産性よく鍛造することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、コストの増加がなく、成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、難加工形状の成形品が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）図は、本発明の一実施形態に係る鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材を組み込んだ等速自在継手の縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。

【図2】（ａ）図は、図１（ａ）の内側継手部材の外周面を示す図で、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る鍛造方法の素材投入前の状態を示す要部縦断面図である。

【図4】図３のＡ部の拡大図である。

【図5】（ａ）図は、図３のダイスベースを下から見た平面図で、（ｂ）図は、図３の分割ダイスを上から見た平面図で、（ｃ）図は分割ダイスの概要斜視図である。

【図6】１つの分割ダイスを内径側から見た拡大斜視図である。

【図7】本実施形態の鍛造方法における素材投入直後の状態を示す要部縦断面図である。

【図8】プレススライドが下降し、分割ダイスが位置決めされた状態を示す要部縦断面図である。

【図9】成形開始状態を示す要部縦断面図である。

【図10】図９における分割ダイスの配置状態を示す平面図である。

【図11】成形完了状態を示す要部縦断面図である。

【図12】成形品の排出状態を示す要部縦断面図である。

【図13】（ａ）図は、センターパンチの先端側から見た平面図、（ｂ）図は、（ａ）図のＢ－Ｂ線で矢視した縦断面図で、（ｃ）図は斜視図である。

【図14】本実施形態の鍛造方法における内側継手部材の鍛造完了状態を示し、（ａ）は、成形品の上端面側から見た平面図で、（ｂ）図は、金型の要部と成形品の縦断面図で、（ｃ）図は、成形品の下端面側から見た平面図である。

【図15】開発過程でテストした内側継手部材の鍛造完了状態を示し、（ａ）は、成形品の上端面側から見た平面図で、（ｂ）図は、金型の要部と成形品の縦断面図で、（ｃ）図は、成形品の下端面側から見た平面図である。

【図16】本実施形態に係る鍛造方法の金型等を適宜修正して適用される内側継手部材を組み込んだ別形態の等速自在継手の縦断面図である。

【図17】（ａ）図は、図１６の内側継手部材の縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の右側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の一実施形態に係る内側継手部材の鍛造方法を図面に基づいて説明する。本実施形態に係る鍛造方法に基づいて製造された内側継手部材を組み込んだ等速自在継手および内側継手部材を図１、図２に示し、その鍛造方法を図３～１４に示す。本実施形態の鍛造方法の特徴的な構成を説明する前に、鍛造方法の対象となる内側継手部材、鍛造方法に用いる金型および成形工程についての全体的な概要を説明する。

【0017】

まず、対象となる等速自在継手およびその内側継手部材を説明する。図１（ａ）は、等速自在継手の縦断面図で、図１（ｂ）は、図１（ａ）の側面図である。図２（ａ）は、図１（ａ）の内側継手部材の外周面を示す図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）の右側面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）に示す等速自在継手１は、固定式等速自在継手であり、外側継手部材２および内側継手部材３と、両継手部材２、３間に配置された６個のトルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）４と、ボール４を保持する保持器５とを主な構成とする。図１（ｂ）に示すように、外側継手部材２および内側継手部材３のトラック溝７、９は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝７Ａ、７Ｂおよび９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されている。

【0018】

ここで、トラック溝の符号について補足する。内側継手部材３のトラック溝全体を指す場合は符号９を付し、傾斜方向の違うトラック溝を区別する場合には符号９Ａ、９Ｂを付す。外側継手部材２のトラック溝７についても、同様の要領で符号を付す。

【0019】

図１（ａ）に示すように、外側継手部材２のトラック溝７の軌道中心線Ｘおよび内側継手部材３のトラック溝９の軌道中心線Ｙは、いずれも、継手中心Ｏを曲率中心とした単一の円弧状で全長にわたって形成されている。保持器５の球状外周面１２は外側継手部材２の球状内周面６に摺動自在に嵌合し、保持器５の球状内周面１３は内側継手部材３の球状外周面８に摺動自在に嵌合している。外側継手部材２の球状内周面６と内側継手部材３の球状外周面８の曲率中心は、それぞれ継手中心Ｏに形成され、外側継手部材２の球状内周面６と内側継手部材３の球状外周面８にそれぞれ嵌合する保持器５の球状外周面１２と球状内周面１３の曲率中心も、それぞれ継手中心Ｏに位置する。

【0020】

軸方向に延びるトラック溝の傾斜状態や湾曲状態などの形態、形状を的確に示すために、本明細書では、軌道中心線という用語を用いて説明する。ここで、軌道中心線とは、トラック溝に配置されたボールがトラック溝に沿って移動するときのボールの中心が描く軌跡を意味する。

【0021】

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、内側継手部材３の各トラック溝９は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に角度γ傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝９Ａ、９Ｂで互いに反対方向に形成されている。詳述すると、図２（ａ）に示すように、トラック溝９Ａの軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向一方側に角度γ傾斜している。また、トラック溝９Ａと周方向に隣り合うトラック溝９Ｂの軌道中心線Ｙと継手中心Ｏを含む平面Ｑは、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向他方側に角度γ傾斜している。傾斜角γは、等速自在継手１の作動性および内側継手部材３のトラック溝９の最も接近した側の球面幅Ｆを考慮し、４°～１２°に設定されている。内側継手部材３のトラック溝９の軌道中心線Ｙは、作動角０°の状態で継手中心Ｏを含み継手の軸線Ｎ－Ｎに直交する平面Ｐを基準として、外側継手部材２の対となるトラック溝７の軌道中心線Ｘと鏡像対称に形成されている。なお、図１（ａ）に示すトラック溝７、９は、それぞれ、傾斜角γ＝０°まで回転させた状態で図示している。

【0022】

内側継手部材３は、各トラック溝９が、外側継手部材２の対となるトラック溝７と交差するように外側継手部材２の内周に組み込まれている。したがって、この等速自在継手１は、球状面同士の接触に起因したトルク損失や発熱が効果的に抑制され、トルク伝達効率および耐久性に優れた等速自在継手を実現できる。

【0023】

トラック溝７、９の横断面形状は、楕円形状やゴシックアーチ形状に形成されており、トラック溝７、９とボール４は、接触角（３０°～４５°程度）をもって接触する、所謂、アンギュラコンタクトとなっている。したがって、ボール４は、トラック溝７、９の溝底より少し離れたトラック溝７、９の側面側で接触している。

【0024】

次に、本実施形態に係る内側継手部材の鍛造方法を図３～１４に基づいて説明する。本実施形態の鍛造方法に用いる主な鍛造金型を図３に基づいて説明する。図３は本実施形態に係る鍛造方法の素材投入前の状態を示す要部縦断面図である。鍛造金型は上型３０と下型３１で構成され、上型３０は、上プレート３２、上パンチ３３、上パンチガイド３４およびダイスベース３５を主な構成とする。下型３１は、下パッド３６、下パンチ３７、下パンチガイド３８、分割ダイス３９およびダイスハンガ４０を主な構成とする。

【0025】

上型３０は、プレススライドにより昇降可能となっている。また、上型３０には、上パンチ３３の荷重を受けるボス部４２が収容される孔部４１が形成され、上パンチ３３は、上センターパンチ３３ａと、この上センターパンチ３３ａの外周に嵌合する上リングパンチ３３ｂとからなっている。上センターパンチ３３ａと上リングパンチ３３ｂとは一体構造とすることもできる。特許請求の範囲におけるセンターパンチは、上センターパンチ３３ａと上リングパンチ３３ｂとを一体構造としたものも含むものとし、後述する下センターパンチ３７ａ、下リングパンチ３７ｂも同様とする。

【0026】

下型３１には、下パンチ３７が摺動可能に収容される孔部４３が形成され、下パンチ３７は、スプリング（図示省略）により常に上側に押されている。下パンチ３７は、下センターパンチ３７ａとこの下センターパンチ３７ａの外周に嵌合する下リングパンチ３７ｂとからなり、これらを受けるボス部４４が設けられている。

【0027】

複数の分割ダイス３９はダイスハンガ４０と連結されている。ダイスハンガ４０は、下パッド３６に設けられた溝に摺動自在に嵌合され、複数の分割ダイス３９は半径方向に移動可能となっている。具体的には、図３のＡ部の拡大図である図４に示すように、下パッド３６とダイスハンガ４０の間に分割ダイス３９の往復動機構Ｍが設けられている。往復動機構Ｍは、シリンダ機構Ｍ１から構成されている。シリンダ機構Ｍ１は、シリンダ６２と、このシリンダ６２に嵌入されたピストン６１と、シリンダ６２内に収容された圧縮スプリング４５とを備えた単動シリンダである。

【0028】

シリンダ６２には、第１室６３と第２室６４とが設けられている。シリンダ６２は、有底円筒状の本体部６２ａと、この本体部６２ａの開口に設けられた蓋部材６２ｂとを備え、本体部６２ａの底部６２ａ１に凹部が設けられ、この凹部とピストン６１との間に第１室６３が形成される。シリンダ６２の内周面と蓋部材６２ｂとピストン６１との間に第２室６４が形成される。

【0029】

ピストン６１は、ピストン部６１ａと軸部６１ｂとからなり、軸部６１ｂが蓋部材６２ｂの貫通孔から外部に突出する。ピストン部６１ａと蓋部材６２ｂとの間に圧縮スプリング４５が組み込まれている。ピストン６１の軸部６１ｂの端部は、連結部材６５を介してダイスリンガ４０に連結されている。第１室６３の油圧を抜いた場合は、圧縮スプリング４５の付勢力により、ピストン６１ａは、図４に示すように、シリンダ６２の肩部６２ａ２に当接した状態になる。この状態でダイスリンガ４０に連結された複数の分割ダイス３９は、半径方向外側に開いた位置となり、素材投入前の分割ダイス３９の半径方向位置となる。

【0030】

一方、第１室６３に油圧をかけた場合は、ピストン６１は、圧縮スプリング４５の付勢力に打ち勝って図４の右方向に移動し、ピストン６１の軸部６１ｂの端部に取り付けられた連結部材６５が、下パッド３６の肩部３６ａに当接するまで移動する。これに伴い、ダイスリンガ４０、分割ダイス３９が半径方向内側に移動し、この状態で、素材投入直後の分割ダイス３９の半径方向位置となる（図７参照）。分割ダイス３９の往復動機構Ｍの構成および作動は以上のとおりである。

【0031】

図３、図５に基づいて、上型３０のダイスベース３５を説明する。図５（ａ）は、図３のダイスベース３５を下から見た平面図である。ダイスベース３５は、下端面に開口したすり鉢状の形態で、略円錐台形状の空間４６と、内周面の円周方向に等間隔に配置された凹部４７とを備える。凹部４７の数は、分割ダイス３９の数に対応し、図示した実施形態では６本であり、全体として星形を呈している。各凹部４７の形状は、後述する分割ダイス３９の外端の側面の形状を転写したものに相当する。すなわち、凹部４７は、ダイスベース３５の内径側から外径側に向かって先細となった一対の側壁面４７ａを有する。また、側壁面４７ａは、ダイスベース３５の開口端面から奥側に向かっても先細となっている。後述するように、ダイスベース３５の側壁面４７ａと分割ダイス３９の後端４８の側面４８ａとが係合するため、凹部４７の外端面４７ｂは、分割ダイス３９の後端面４８ｂと干渉しないように凹円弧状に逃がしてある〔図５（ａ）、図５（ｂ）参照〕。

【0032】

図３、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図６に基づいて、下型３１の分割ダイス３９を説明する。図５（ｂ）は、図３の分割ダイス３９を上から見た平面図で、図５（ｃ）は分割ダイス概要斜視図で、図６は１つの分割ダイス３９を内径側から見た拡大斜視図である。内側継手部材３のトラック溝９の数に対応する数の分割ダイス３９が円周方向に放射状に配置されている。各分割ダイス３９は、図５（ｂ）に示すように、内端４９側にトラック溝９を成形するためのトラック溝成形面４９ａを備えている。前述したように、内側継手部材３のトラック溝９は、交互に反対方向に傾斜していることから、周方向に隣り合う分割ダイス３９では、トラック溝成形面４９ａの傾斜方向が互いに反対方向となっている。

【0033】

図６に示すように、分割ダイス３９の内端４９に形成されたトラック溝成形面４９ａの円周方向両側には、トラック溝チャンファ成形面４９ｂが形成されている。これにより、本実施形態の鍛造方法では、トラック溝９とトラック溝チャンファが同時に成形され、チャンファの機械加工を省略できる。分割ダイス３９には貫通孔５０が設けられており、貫通孔５０にボルトを挿通してダイスハンガ４０に締結される。この分割ダイス３９のトラック溝成形面４９ａの傾斜方向は、図２（ｂ）の継手の軸線Ｎ－Ｎに対して反時計方向である。すなわち、トラック溝９Ａを成形するトラック溝成形面４９ａを有している。

【0034】

図５（ｂ）に示すように、分割ダイス３９の後端４８は、円周方向に傾斜状態で面した側面４８ａと、外径方向に面した外端面４８ｂとを有し、側面４８ａが、分割ダイス３９の内端４９側から外端４８側に向かって先細となり、かつ、底面側から頂点側に向かって先細となるテーパ面となっている。

【0035】

図５（ａ）に示す二点鎖線は上リングパンチ３３ｂの外周輪郭であり、その中心に配置されているのが上センターパンチ３３ａである。同様に、図５（ｂ）に示す二点鎖線は下リングパンチ３７ｂの外周輪郭であり、その中心に配置されているのが下センターパンチ３７ａである。図５（ａ）は、図３のダイスベース３５を下から見た平面図であり、図５（ｂ）は、図３の分割ダイス３９を上から見た平面図であり、両図は見る方向が上下逆に図示されているので、図５（ａ）のａ－ｂ－ｃ－ｄ線と図５（ｂ）のａ－ｂ－ｃ－ｄ線は同じ縦断面である。図３は、前記のａ－ｂ－ｃ－ｄ線における縦断面が図示されている。この縦断面は、以降の図７～図９、図１１および図１２も同様である。本実施形態の鍛造方法に用いる金型の全体的な構成は以上のとおりである。

【0036】

次に、本実施形態の鍛造方法の成形工程を図３～図１４に基づいて説明する。図３に示すように、素材投入前は、上型３０が上昇し、図４で前述したように、シリンダ機構Ｍ１のシリンダ６２の第１室６３の油圧をかけない状態であるので、分割ダイス３９が半径方向外側に開いた状態である。この状態で、素材が分割ダイス３９の内部に投入され、下パンチガイド３８の上に載置される。

【0037】

その後、第１室６３に油圧をかけ、ピストン６１の軸部６１ｂの端部に取り付けられた連結部材６５が、下パッド３６の肩部に当接するまで移動する。これに伴い、図７に示すように、ダイスリンガ４０、分割ダイス３９が半径方向内側に移動し、素材Ｗ１をガイドする。この状態で、次に上型３０が下降する。

【0038】

上型３０が下降すると、図８に示すように、ダイスベース３５の側壁面４７ａ（図５参照）が分割ダイス３９の後端４８の側面４８ａに係合し、分割ダイス３９が半径方向内側へ押され、半径方向および周方向の位置決めが行われる。そして、上センターパンチ３３ａと下センターパンチ３７ａが素材Ｗ１の上端面、下端面に当接する。下センターパンチ３７ａおよび下リングパンチ３７ｂは、スプリング（図示省略）により常に上側に押されている。

【0039】

上型３０の下降が進み、図９に示すように、上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａが素材Ｗ１を加圧し成形が開始すると共に、図１０に示すように、分割ダイス３９の位置決めが完了する。これに伴い、分割ダイス３９、上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａおよび上下のリングパンチ３３ｂ、３７ｂにより、内側継手部材３のトラック溝９および上下の端面に対応した成形空間５１が形成される。

【0040】

さらに上型３０が下降すると、図１１に示すように、上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａと上下のリングパンチ３３ｂ、３７ｂによって、素材Ｗ１に加圧力が加わり、塑性流動して、上型３０の下死点で成形空間５１に充足することで内側継手部材３の成形品（鍛造完了品ともいう）Ｗ２が得られる。

【0041】

その後、図１２に示すように、プレススライドが上昇し上型３０が下型３１から離れると共に、分割ダイス３９が半径方向外側に開き、ノックアウト機構（下センターパンチ３７ａ、下リングパンチ３７ｂ）により、成形品Ｗ２を取り出す。成形工程の概要は以上のとおりである。

【0042】

本実施形態の鍛造方法の対象となる内側継手部材、鍛造方法に用いる金型および成形工程についての全体的な概要は以上のとおりである。次に、本実施形態の鍛造方法の特徴的な構成を説明する。難加工形状の内側継手部材の成形品に対して成形テストを実施し種々検討した結果、センターパンチの先端形状に着目し、センターパンチの先端形状を、意図的に材料を流動させる箇所と流動させない箇所から構成するという着想により、以下の特徴的な構成に至った。

【0043】

本実施形態の特徴的な構成は、分割ダイスと一対のパンチにより形成される成形空間に素材を塑性流動で充足させる成形工程を有する等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法において、（１）パンチの一部を構成するセンターパンチの先端部の横断面形状を、トラック溝の数の半数からなり周方向に等間隔で形成した円弧状凸部と、この円弧状凸部の間を接続する縮径部とから構成し、（２）内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝間の狭い側の球面幅部の位相に前記円弧状凸部を配置して加圧することである。上記の構成により、コストの増加がなく、成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、難加工形状の成形品が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を実現することができる。

【0044】

まず、開発過程における成形テストを図１５に基づいて説明する。図１５（ａ）は、成形品の上端面側から見た平面図で、図１５（ｂ）は、金型の要部と成形品の縦断面図で、図１５（ｃ）は、成形品の下端面側から見た平面図である。図１５（ｂ）は、前述した本実施形態の成形工程における図１１の工程に対応する金型の要部と成形品の縦断面図であり、図１５（ａ）および図１５（ｃ）におけるｅ－ｆ線の縦断面図である。

【0045】

図１５（ｂ）に示すように、成形テストに用いた主な金型は、分割ダイス３９、上センターパンチ３３ａ’、上リングパンチ３３ｂ、下センターパンチ３７ａ’、下リングパンチ３７ｂから構成される。上下のセンターパンチ３３ａ’、３７ａ’は、従来形状のもので、その先端部が真円形状（円柱形状）に形成され、先端面３３ａ’１、３７ａ’１と円柱面３３ａ’２、３７ａ’２とを適宜の曲率半径を有するコーナ部３３ａ’３、３７ａ’３で接続されている。ただし、実際には、鍛造性や離型性を考慮して、先端部の円柱面３３ａ’２、３７ａ’２に極わずかな逃げ角を設け、先細りのテーパ状に形成してもよい。上下のセンターパンチ３３ａ’、３７ａ’は、その先端へのワークの食いつきおよび金型寿命を考慮し、従来から適用していた単純な形状のものとした。上下のセンターパンチ３３ａ’、３７ａ’を除く、分割ダイス３９、上リングパンチ３３ｂ、下リングパンチ３７ｂは、本実施形態のものと同じである。

【0046】

そして、本実施形態の鍛造方法と同じ成形工程で成形テストを実施した。その結果、従来よりも外周面の形状が厳しい仕様の内側継手部材では、図１５（ｂ）に示すように、鍛造完了品Ｗ２’の外径面に捲れ込みＩおよび内径面にヒケＨが発生することが判明した。

【0047】

捲れ込みＩおよびヒケＨが発生すると、切り欠き効果により強度の低下が懸念される。捲れ込みＩを回避するために外径側に余分な肉を付ける考えも案としてあるが、次工程で切削する体積が増加することになり、結果として、歩留まりが悪化し、コスト増となる。成形テストの結果から、鍛造完了品Ｗ２’の外径面の捲れ込みＩは、図１５（ａ）、図１５（ｃ）の内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝間の狭い側の球面幅部（厚肉部ともいう）Ｇに発生し、内径面のヒケＨは、内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝間の狭い側の球面幅部（薄肉部ともいう）Ｆに発生することが判明した。

【0048】

上記の結果を考察する中で、難加工形状の内側継手部材の成形品に対して、センターパンチの先端形状に着目し、センターパンチの先端形状を、意図的に材料を流動させる箇所と流動させない箇所から構成するという着想により、（１）センターパンチの先端部の横断面形状を、トラック溝の数の半数からなり周方向に等間隔で形成した円弧状凸部と、この円弧状凸部の間を接続する縮径部とから構成すること、（２）内側継手部材の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝間の狭い側の球面幅部の位相に前記円弧状凸部を配置して加圧するという本実施形態の特徴的な構成に至った。

【0049】

上記の特徴的な構成を図１３、図１４に基づいて具体的に説明する。図１３（ａ）は、センターパンチの先端側から見た平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＢ－Ｂ線で矢視した縦断面図で、図１３（ｃ）は斜視図である。図１４（ａ）は、本実施形態の鍛造方法における内側継手部材の鍛造完了状態を示し、成形品の上端面側から見た平面図で、図１４（ｂ）は、金型の要部と成形品の縦断面図で、図１４（ｃ）は、成形品の下端面側から見た平面図である。

【0050】

図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）に示すように、上センターパンチ３３ａ、下センターパンチ３７ａは、その先端部の横断面形状が周方向に等間隔で形成された円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２と、この円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２の間を接続する縮径部３３ａ３、３７ａ３とから構成されている。上センターパンチ３３ａ、下センターパンチ３７ａの先端部の形状は同じであるので、図１３（ａ）、図１３（ｂ）、図１３（ｃ）では、上下センターパンチの対応部位の符号を併記する。

【0051】

円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２はトラック溝９の数の半数の３つ形成されている。円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２の母線３３ａ４、３７ａ４および縮径部３３ａ３、３７ａ３の母線３３ａ５、３７ａ５は、いずれも、センターパンチ３３ａ、３７ａの軸線と平行に形成されている。ただし、実際には、鍛造性や離型性を考慮して、円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２の母線３３ａ４、３７ａ４および縮径部３３ａ３、３７ａ３の母線３３ａ５、３７ａ５に極わずかな逃げ角を設け、先細りのテーパ状に形成してもよい。

【0052】

センターパンチ３３ａ、３７ａの先端面３３ａ６、３７ａ６と円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２の母線３３ａ４、３７ａ４および縮径部３３ａ３、３７ａ３の母線３３ａ５、３７ａ５とは一様な曲率半径のコーナ部３３ａ７、３７ａ７により接続されている。また、縮径部３３ａ３、３７ａ３の母線３３ａ５、３７ａ５とセンターパンチ３３ａ、３７ａの外周面３３ａ１、３７ａ１とは円弧状凹面からなるコーナ部３３ａ８、３７ａ８により接続されている。コーナ部３３ａ７、３７ａ７および３３ａ８、３７ａ８を図１３（ｃ）に散点模様で示す。

【0053】

以上に説明した上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａを用いた本実施形態の鍛造完了状態を図１４に基づいて説明する。図１４（ａ）は、成形品の上端面側から見た平面図で、図１４（ｂ）は、金型の要部と成形品の縦断面図で、図１４（ｃ）は、成形品の下端面側から見た平面図である。図１３（ｂ）は、前述した本実施形態の成形工程における図１１の工程に対応する金型の要部と成形品の縦断面図であり、図１４（ａ）および図１４（ｃ）におけるｇ－ｈ線の縦断面図である。

【0054】

図１４（ａ）および図１４（ｃ）に示すように、上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａの円弧状凸部３３ａ２、３７ａ２は、内側継手部材３の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝９間の狭い側の球面幅部（薄肉部ともいう）Ｆの位相に配置し加圧する。これにより、薄肉部Ｆの材料の流動が促進され、成形品Ｗ２の外径面の捲れ込みが解消される。

【0055】

一方、上下のセンターパンチ３３ａ、３７ａの縮径部３３ａ３、３７ａ３は、内側継手部材３の軸方向端面において周方向に隣り合うトラック溝９間の広い側の球面幅部（厚肉部ともいう）Ｇの位相に配置し加圧する。これにより、厚肉部Ｇの材料の流動が抑制され、成形品Ｗ２の内径面のヒケが解消される。

【0056】

次に、本実施形態の鍛造方法の金型等を適宜修正して適用される別形態の等速自在継手の内側継手部材を図１６、図１７に基づいて説明する。図１６は、別形態の等速自在継手の縦断面図で、図１７（ａ）は、図１６の内側継手部材の縦断面図で、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の右側面図である。

【0057】

図１６に示す等速自在継手１０１は、クロスグルーブ型と称される摺動式等速自在継手である。この等速自在継手１０１は、外側継手部材１０２、内側継手部材１０３、ボール１０４および保持器１０５を主な構成とする。外側継手部材１０２は、その内周面に複数（例えば、６本）の直線状の軌道中心線Ｘ１を有するトラック溝１０７が概ね軸方向に形成されている。内側継手部材１０３は、その外周面に、外側継手部材１０２のトラック溝１０７に対向して、直線状の軌道中心線Ｙ１を有するトラック溝１０９が概ね軸方向に形成されている。外側継手部材１０２と内側継手部材１０３の間に保持器１０５が配置され、ボール１０４が保持器のポケット１０５ａに収容されている。保持器１０５の球状外周面１１２と外側継手部材１０２の内周面１０６とは摺動自在に嵌合し、保持器１０５の球状内周面１１３と内側継手部材１０３の外周面１０８との間には隙間が設けられ、相対移動可能となっている。これにより、摺動式等速自在継手を構成する。

【0058】

図１６、図２７（ｂ）に示すように、外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９は、継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝１０７Ａ、１０７Ｂ（図示省略）および１０９Ａ、１０９Ｂで互いに反対方向に形成されている。対となる外側継手部材１０２のトラック溝１０７と内側継手部材１０３のトラック溝１０９との交差部にボール１０４が組み込まれている。

【0059】

上述した内側継手部材１０３の場合にも、前述した実施形態に係る鍛造方法に用いた金型を適宜修正することにより、適用できる。例えば、分割ダイスの内端のトラック溝成形面をトラック溝１０９の直線状に対応させることにより適宜実施することができる。したがって、前述した実施形態の金型構成、鍛造方法、成形工程などの説明内容を準用し、説明を省略する。

【0060】

以上の説明では、内側継手部材のトラック溝の数を６本のものを例示したが、トラック溝が継手の軸線Ｎ－Ｎに対して周方向に傾斜すると共にその傾斜方向が周方向に隣り合うトラック溝で互いに反対方向に形成されている難加工形状で、トラック溝の数が８本以上の内側継手部材にも効果的に適用できる。

【0061】

以上説明した実施形態では、コストの増加がなく、成形品の外径面の捲れ込みおよび内径面のヒケの発生を解消し、難加工形状の成形品が既存設備で生産可能な等速自在継手の内側継手部材の鍛造方法を実現することができる。

【0062】

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

【符号の説明】

【0063】

１、１０１ 等速自在継手
２、１０２ 外側継手部材
３、１０３ 内側継手部材
４、１０４ ボール
５、１０５ 保持器
３３ 上パンチ
３３ａ 上センターパンチ
３３ａ２ 円弧状凸部
３３ａ３ 縮径部
３３ａ７ コーナ部
３３ｂ 上リングパンチ
３５ ダイスベース
３６ 下パッド
３７ 下パンチ
３７ａ 下センターパンチ
３７ａ２ 円弧状凸部
３７ａ３ 縮径部
３７ａ７ コーナ部
３７ｂ 下リングパンチ
３９ 分割ダイス
４０ ダイスハンガ
４９ 内端
４９ａ トラック溝成形面
５１ 成形空間
Ｆ 狭い側の球面幅部
Ｎ 継手の軸線
Ｗ１ 素材
Ｗ２ 成形品
Ｙ、Ｙ１ 軌道中心線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】