フランジ付きハウジング部材の成形方法及び装置

【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を保持する第１の型Ｄ１（パンチ１０）の上部に第２の型Ｄ２を設け、第２の型Ｄ２を作動させるしごき用加圧手段３０と、実際にしごき加工を行う型本体２１とを別体となるように外周支持部材３３により支持すると共に、第１の型Ｄ１側に設けられ型支持手段４０により型本体２１を昇降移動させる構成とし、成形素材Ｗの胴部１とフランジ予備成形部Ｆとの境界部に型本体２１を位置合わせして、成形素材Ｗのフランジ予備成形部Ｆを加圧しフランジ部Ｆａの形成と、型本体２１による成形素材Ｗの胴部１のしごきを行なうことを特徴とする。

【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、第１の型の上部に第２の型を設け、前記第１の型又は前記第２の型に設けられた外周支持部材内で自由に昇降可能に支持された型本体を、前記第１の型側から突出された型支持手段により、筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部が設けられた成形素材の前記胴部とフランジ予備成形部との境界部に位置させた状態で、前記フランジ予備成形部を、前記第２の型側に設けられた加圧部材と前記型本体のフランジ成形面との間で加圧してフランジ部を形成し、前記第２の型側に、前記型本体とは離間した位置に別体に設けられたしごき用加圧手段により前記型本体を直接加圧し前記胴部にしごきを加えて当該胴部の内外両周面をサイジング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、実際にしごき加工を行う型本体と、この型本体を作動させるしごき用加圧手段とを別体としたので、しごき用加圧手段の成形荷重は、他の部分に作用することなく直接的に型本体に作用し成形素材に加わり、装置の構成部材の耐荷重性を高める必要がなく、装置構成を簡素化できる。また、しごき用加圧手段と型本体とを別体とすると、第１の型に保持された成形素材周辺のスペースにゆとりが生じ、成形素材や成形品の出し入れが容易となるのみでなく、大型部品の成形も可能となる。
【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は本発明の一実施形態に係る成形装置の断面図、図２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し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図、図３はパンチを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図、図４はサイジングダイを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図、図５はサイジングダイの要部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１の一端部にフランジ予備成形部Ｆを有する成形素材Ｗを、図１に示す成形装置により図２（Ａ）（Ｂ）に示す成形品Ｗａに鍛造成形する。なお、図２は、便宜的に成形前の予備成形品と成形後の成形品を示し、成形前のものは、成形素材Ｗ、フランジ予備成形部Ｆとし、成形後のものは、成形品Ｗａ、フランジ部Ｆａとする。
【００１５】
ここで使用される成形装置は、図１に示すように、下型である第１の型Ｄ１と、上型である第２の型Ｄ２とを有している。第１の型Ｄ１は、成形素材Ｗを頂部に保持するパンチ１０（第１の型）により構成され、第２の型Ｄ２は、パンチ１０の上部に設けられ、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サイジングダイ２０（型本体）と、サイジングダイ２０を加圧し胴部１にしごきを加えるしごき用加圧手段３０と、フランジ予備成形部Ｆをパンチ１０及びサイジングダイ２０との間で挟圧するフランジ成形用加圧手段５０とを有している。
【００１６】
さらに詳述する。パンチ１０は、基部１１上で支持板１２により支持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１，４に示すように、環状の型本体２１の中央にパンチ１０との共働によりしごき成形するしごき面２２と、上面に穿設された星型のフランジ部Ｆに対応する形状を有するフランジ成形部である凹部２３とを有している。しごき面２２は、図４（Ｂ）に示すように、断面「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。
【００１８】
また、サイジングダイ２０は、図５に示すように、成形品Ｗａをパンチ１０から取り出す取り外し爪２４も有している。取り外し爪２４は、パンチ１０に向って突出するようにバネなどの弾性部材２５により弾発され、しごき加工時には後退し、加工後に突出して成形品Ｗａの端部に係合するが、図２に示す突出しているフランジ部Ｆに影響しない位置に設けることが好ましい。
【００１９】
特に、本実施形態の型本体２１は、図１に示すように、しごき用加圧手段３０とは離間した位置に別体に構成され、しごき用加圧手段３０のプレスラム３２から垂下された円筒状の外周支持部材３３内で自由に横方向の変位を規制するように、その外周がきっちりと支持され、パンチ１０側に設けられた型支持手段４０により型本体２１を支持すると共に、昇降移動させようにしている。つまり、外周支持部材３３の下端に係止部材３４を設け、型本体２１をこの上に載置し、外周支持部材３３の内部で上下方向にフリーな状態で保持している。このように型本体２１をしごき用加圧手段３０と別体にすると、しごき用加圧手段３０による成形荷重が他の部分に作用することなく直接的に型本体２１に作用することになり、装置の構成部材の耐荷重性を高める必要がなく、装置構成を簡素化でき、また、成形素材周辺のスペースにゆとりも生じるので、大型部品の成形も可能となる。
【００２０】
しごき用加圧手段３０は、油圧源３１により昇降可能とされたプレスラム３２を有しており、プレスラム３２の下面には型本体２１の上面を加圧するリング状のブロックであるしごき用加圧部材３５が設けられている。このしごき用加圧部材３５も外周支持部材３３内に配置されており、外周支持部材３３に案内されて昇降するようにしているので、フリーな状態の型本体２１であってもて確実に加圧することができる。
【００２１】
外周支持部材３３には、外部から成形素材Ｗを挿入し得るワーク脱着口Ｏが開設されている。本実施形態では、しごき用加圧手段３０と型本体２１とを別体とすることにより成形素材周辺にスペース的ゆとりが生じるので、大型部品の成形も可能となることから、ワーク脱着口Ｏもこれに対応して大きなものとしてあり、これに伴って成形素材や成形品の出し入れも容易となる。
【００２２】
型支持手段４０は、パンチ１０の基部１１下に設けられた複数の油圧シリンダ４１により構成され、各作動ロッド４２が基部１１及び支持板１２を挿通して上方に突出されている。油圧シリンダ４１により各作動ロッド４２が昇降することにより型本体２１を外周支持部材３３内で昇降させ所定位置にセットできるようにしている。
【００２３】
フランジ成形用加圧手段５０は、プレスラム３２上に取り付けられた油圧シリンダ５１と、油圧シリンダ５１により昇降される加圧部材５２とを有している。なお、加圧部材５２の下面には、サイジングダイ２０のフランジ部成形用凹部２３に対応する位置に凹部５４が設けられ、所定形状のフランジ成形キャビティとなるようにしている。
【００２４】
次に、成形方法を説明する。
【００２５】
図６〜図１０は成形方法を工程順に示す断面図である。
＜保持工程＞
まず、しごき用加圧手段３０のプレスラム３２を動作しサイジングダイ２０を上昇させると、図１に示すように、パンチ１０の先端が現れるので、成形素材Ｗをパンチ１０の上部にセットする。ここで使用する成形素材Ｗは、熱間温間鍛造により成形されたもので、フランジ予備成形部Ｆ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。この成形素材Ｗに予め溝部４を形成すれば、後のサイジング時の成形荷重を低減でき、好ましい。
＜位置合わせ工程＞
次に、しごき用加圧手段３０のプレスラム３２を動作しサイジングダイ２０を下降させると共に、型支持手段４０を動作し、図６に示すように、油圧シリンダ４１と作動ロッド４２によりサイジングダイ２０の上面、つまりフランジ成形部である凹部２３を成形素材Ｗの胴部１とフランジ予備成形部Ｆとの境界部に位置させる。次工程であるフランジ成形工程の準備である。
＜フランジ成形工程＞
この段階でフランジ成形用加圧手段５０の油圧シリンダ５１を動作し、加圧部材５２を下降すると、フランジ予備成形部Ｆは、図７に示すように、サイジングダイ２０の凹部２３と、加圧部材５２の下面に形成された凹部５４とにより形成される所定形状のフランジ成形キャビティ内で加圧され、フランジ予備成形部Ｆがフランジ部Ｆａに成形される。
【００２６】
フランジ部Ｆａが成形されると、図８に示すように、加圧部材５２を上昇し退避させる。加圧部材５２が退避すると、しごき用加圧部材３５による型本体２１の加圧が可能となる。
＜胴部仕上げ工程（しごき工程）＞
フランジ成形された後の成形素材Ｗをパンチ１０及びサイジングダイ２０により保持した状態で、図９に示すように、しごき用加圧手段３０のしごき用加圧部材３５を下降させると、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の外周面に押付け、胴部１の内外周面を所定寸法に仕上げる。この場合、サイジングダイ２０は、外周支持部材３３に案内されて下降するので、型本体２１は水平状態を保持したまま成形素材Ｗを確実にしごくことができる。
＜取り出し工程＞
サイジングダイ２０が成形素材Ｗをしごいている間は、取り外し爪２４は、成形素材Ｗに単に接しているのみであるが、サイジングダイ２０が下降限に達すると、図９に示すように、弾性部材２５により弾発されて突出し、成形品Ｗａの端部に係合する。
【００２７】
この状態で、図１０に示すように、しごき用加圧手段３０のプレスラム３２を動作し上昇させると、外周支持部材３３も上昇し、係止部材３４によりサイジングダイ２０が上昇することになるので、取り外し爪２４は、成形品Ｗａをパンチ１０から取り出し、サイジングダイ２０の上部に載置した状態とする。サイジングダイ２０は、外周支持部材３３の下端に位置するので、外周支持部材３３のワーク脱着口Ｏが大きく開放され、ワーク脱着口Ｏから成形品Ｗａを外部に取り出すことができる。
【００２８】
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。上述した実施形態では、外周支持部材３３は、第２の型Ｄ２側に設けられているが、これのみでなく、例えば、図１１〜図１５に示すように第１の型Ｄ１側に設けてもよい。なお、本実施形態の説明は、図１１〜図１５中に、同一部材に同一符号を付し、説明は省略する。
【００２９】
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。
【００３０】
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Ｆ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。
【００３１】
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】
【００３２】
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】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形装置の断面図である。
【図２】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し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】パンチを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】サイジングダイを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】サイジングダイの要部を示す概略断面図である。
【図６】本実施形態の位置合わせ工程の状態を示す断面図である。
【図７】本実施形態のフランジ成形工程の状態を示す断面図である。
【図８】本実施形態の加圧部材の退避状態を示す断面図である。
【図９】本実施形態のしごき工程の状態を示す断面図である。
【図１０】本実施形態の取り出し工程の状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る成形装置を示す断面図である。
【図１２】同他の実施形態における位置合わせ工程の状態を示す断面図である。
【図１３】同他の実施形態のフランジ成形工程の状態を示す断面図である。
【図１４】本実施形態のしごき工程の状態を示す断面図である。
【図１５】本実施形態の取り出し工程の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…胴部、
１０…パンチ、
２０…サイジングダイ、
２１…型本体、
２３…凹部、
２４…取り外し爪、
２５…弾性部材、
３０…しごき用加圧手段、
３３…係止部材、
３４…外周支持部材（支持部材）、
４０…型支持手段、
５０…フランジ成形用加圧手段、
５２…加圧部材、
Ｄ１…第１の型、
Ｄ２…第２の型、
Ｆ…フランジ予備成形部、
Ｆａ…フランジ、
Ｏ…ワーク脱着口、
Ｗ…成形素材、
Ｗａ…成形品。

【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の型の上部に前記第２の型を設け、前記第１の型又は前記第２の型に設けられた外周支持部材内で自由に昇降可能に支持された型本体を、前記第１の型側から突出された型支持手段により、筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部が設けられた成形素材の前記胴部とフランジ予備成形部との境界部に位置させる位置合わせ工程と、
前記フランジ予備成形部を、前記第２の型側に設けられた加圧部材と前記型本体のフランジ成形面との間で加圧するフランジ部の形成工程と、
前記第２の型側に、前記型本体とは離間した位置に別体に設けられたしごき用加圧手段により前記型本体を直接加圧し前記胴部にしごきを加えて当該胴部の内外両周面をサイジングする工程と、
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】
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装置であって、
筒状をした胴部の一端部にフランジ予備成形部が設けられた成形素材の前記胴部を保持する前記第１の型と、
当該第１の型の上部に昇降可能に設けられた駆動源であるしごき用加圧手段、当該しごき用加圧手段とは別体に構成され前記胴部にしごきを加える型本体、及び、前記第１の型又は前記第２の型に設けられた前記型本体を内部で自由に昇降可能に支持する支持部材を有する前記第２の型と、
前記第１の型側に設けられ、前記型本体を昇降移動させる型支持手段と
前記型本体に設けられたフランジ成形部を、前記胴部とフランジ予備成形部との境界部に位置合わせした状態で、前記フランジ予備成形部を前記フランジ成形部との間で加圧しフランジ部を形成するフランジ成形用加圧手段と、
を有するフランジ付きハウジング部材の成形装置。
【請求項３】
前記しごき用加圧手段は、前記第２の型の型本体の上面を加圧するしごき用加圧部材を前記外周支持部材内に配置したことを特徴とする請求項２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４】
前記支持部材は、前記型本体が上下方向は自由に横方向の変位を規制するように外周を支持する外周支持部材により構成したことを特徴とする請求項２又は３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５】
前記支持部材は、外部から前記成形素材を挿入可能なワーク脱着口を有することを特徴とする請求項２〜４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装置。
【請求項６】
前記支持部材は、下端に前記型本体を支持する係止部材を有することを特徴とする請求項２〜５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装置。
【請求項７】
前記第２の型は、前記第１の型に保持された前記成形素材に向って側方から弾性的に突出する取り外し爪を有することを特徴とする請求項２に記載のフランジ付きハウジング部材の成形装置。

【図１】