等速万向接头内圈及其制造装置的制作方法

专利名称：等速万向接头内圈及其制造装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种等速万向接头内圈及其制造装置。
技术背景等速万向接头被广泛使用于汽车或各种产业机械的动力传递系统等， 连结互成角度的旋转轴来传递动力的用途中。滚珠型的等速万向接头作为 转矩传递要素而使用滚珠，通过使由滚子隔圈保持的滚珠位于内圈和外圈 的滚珠槽内，且使该槽中心相对于接头中心向相反方向以等距离偏置，从 而在输入轴和输出轴的二等分面上维持滚珠，保持等速性。以相对于旋转轴具有倾斜的滚珠槽的跨槽(cross groove)型等速万向 接头("Lobro joint" : LJ)为例，通过使内圈和外圈的滚珠槽相互相对 于旋转轴以等角度对称倾斜，从而满足等速万向接头的条件且使其具有伸 缩性。在图7A及图7B中表示LJ的内圈和其半成品(以下，称为产品) 的形状。图中，符号12是在作为等速万向接头组装的情况下滚珠滚动的 滚珠槽，其形成于产品10的外圆周的六处。这些滚珠槽12相对于产品10 的轴线倾斜，且，相邻的滚珠槽12相互向相反方向倾斜。滚珠槽12以外 的外圆周面部14大致为局部球面状。由于U的内圈为异形形状的零件，所以一般地通过锻造加工及机械 加工来制造。即，多个分割冲模(dies)在内端形成突起，该突起用于成 形滚珠槽，将这样的分割冲模以包围坯料的方式在圆周方向上以等间隔配 置，用一对冲头在轴线方向上对坯料进行加压而使坯料在径向上突出，由 此来成形滚珠槽。用于成形滚珠槽的锻造冲模，例如日本特开昭57-56132号公报或曰本 特开昭62-193938号公报所述，在圆周方向上分割为产品的槽数，冲模的 圆周方向定位，通过设置呈放射线状地引导冲模的弓I导模具且在其中收容冲模来进行，冲模的半径方向定位，通过将冲模背面设为圆锥面且在其外 侧嵌合内径上具有圆锥面的环来进行。在以上所述的现有的方法中，冲模呈放射线状在引导模具滑动，从而 在冲模和模具之间需要间隙。因此，用于在圆周方向上对冲模定位的引导 模具的引导宽度大于冲模宽度尺寸，很难使产品的圆周方向的精度变好。 进而，由于冲模背面为圆锥面的一部分，所以相对于倾斜的刚性差，因加 工压力产生冲模的倾倒，很难使倾斜槽角度的精度变好。因此，不能高精 度地成形产品倾斜槽的圆周间距及倾斜角度。因此，本申请人之前提出了如专利文献l中所述的技术，是一种锻造 成形方法及装置，其解决上述的问题点，能够实现产品的槽所要求的高精 度的圆周间距和倾斜角度。专利文献1:日本特开2000-140984号公报被锻造成形的等速万向接头内圈，通过切削对两侧端面、内径及外径 进行精加工。外周形状由于在大致局部球面状的外周面形成有滚珠槽，所 以外周面的加工变为断续切断，在切削工具从外周面向滚珠槽退刀时产生 大的切削毛刺。由于该毛刺变成滚珠在滚珠槽滚动时的障碍，损害作为等 速万向接头的功能，所以通过机械加工去除毛刺的工序是不可缺的。此外，当切削加工后滚珠槽的侧壁和外周面的连接棱线部位变为锐角 时，在热处理工序等的搬运时容易产生碰伤，当因碰伤向滚珠槽产生突起 或膨胀时变成滚珠在滚珠槽滚动时的障碍，损害作为等速万向接头的功 能，所以需要进行修整或者废弃处理。发明内容本发明的目的在于提供一种等速万向接头内圈，其解决上述的问题点。本发明的等速万向接头内圈，其特征在于，其在圆周方向上具有以规 定间隔形成的滚珠槽，在所述滚珠槽的侧壁的、与外周面形成棱线部分沿 轴向全长形成有倒角。该倒角在锻造时成形。由此，倒角成为一种退刀槽， 从而能够在外径旋削时不用进行特别的加工调整就可以防止有害的毛剌 的产生。或者能够将毛刺做成极小，因此可以用清理滚筒(tumbler)等简单地去除。为了即使在棱线部产生稍许的毛剌其也不会突出到滚珠槽，如果举出具体例，则在滚珠直径为20mm的情况下，凹部的尺寸(深度)为 0.5mm左右。该倒角在锻造时成形，在外径旋削位置的外周面侧，将倒角 形状做成向外周面侧退刀的形状(参照图1)，从而能够将对模具的倒角 成形部的负荷抑制得很小，可以实现模具寿命的提高。本发明的等速万向接头内圈的制造装置，其特征在于，其具备冲模和 冲模基座，所述冲模在内端设置有用于成形产品的槽的突起，并以包围坯 料的方式呈放射状地配置在半径方向上可以移动的多个分割冲模，所述冲 模基座与分割冲模的外端卡合，用于在半径方向上对分割冲模进行定位， 在所述冲模基座上设有在圆周方向相互独立的凹部，该凹部具有转印分割 冲模的外端部的形状而成的形状。由于是在通过冲模基座的凹部将分割冲模的外端部紧紧夹住的状态 下不仅在半径方向而且在圆周方向上也进行定位的构造，所以在成形操作 的期间，分割冲模与冲模基座无间隙地紧贴。即，通过加工压力，冲模基 座的凹部和分割冲模的外端部具有高刚性地紧贴。因此，能得到产品倾斜 槽所要求的高精度的圆周间距或倾斜角度。分割冲模的后端部和冲模基座的凹部处于以互相转印的形状(轮廓) 而能卡合的关系。例如，分割冲模的外端具有面向圆周方向的侧面和面向 外径方向的外端面，所述侧面是从分割冲模的内端侧起越向外端侧越是前 端变细，且从底面侧起越向顶面侧越是前端变细的锥面，所述冲模基座的 凹部具有转印所述分割冲模的侧面而成的形状的侧壁面。还可以在相邻的分割冲模之间设置间隙。发明效果根据本发明，在滚珠槽的侧壁和外周面的棱线部上产生的毛刺，不会 对在滚珠槽滚动的滚珠带来不良影响，且不会损害作为等速万向接头的功 能。此外，由于能够省略用于去除毛剌的机械加工，所以相应地实现了制 造原价的降低。进而，利用倒角消除产品的锐角部，从而能够很难产生产 品搬运时的碰伤。或者，即使在产品搬运时产生碰伤，也能够防止变形波 及滚珠槽的侧壁，因此能够避免修整的麻烦和不良件的产生。


图1A是实施例的跨槽型等速万向接头内圈的主视图； 图1B是图1A的内圈的俯视图； 图1C是图1A的内圈的剖面图；图2A是实施例的等速万向接头内圈的制造装置的下模的俯视图；图2B是实施例的等速万向接头内圈的制造装置的上模的仰视图；图2C是分割冲模的立体图；图3A是分割冲模的主视图；图3B是分割冲模的立体图；图3C是分割冲模的侧视图；图4是等速万向接头内圈的制造装置的纵剖面图；图5是冲模縮径了的状态下的下模的俯视图；图6A是表示成形过程的工序图；图6B是表示成形过程的工序图；图6C是表示成形过程的工序图；图7A是比较例的跨槽型等速万向接头内圈的主视图；图7B是图7A的内圈的俯视图；图8是图5的分割冲模群的放大图；图9是图5的分割冲模群的放大图；图中l一坯料；IO —产品(内圈或者半成品)；12 —滚珠槽；14一外周面； 16 —倒角；2 —下模；20 —冲模；22 —分割冲模；24—内端；24a—突起； 26 —外端；26a—侧面；26b—外端面；28 —冲模引导件；4b —下环冲头(lower ring punch) 5b —下对向冲头(lower counter punch) ; 6b —下钢坯弓l导 件(lower billet guide) ; 7 —备用环(back-up ring) ; 8 —台座;9一弹簧; 3 —上模；30—冲模基座；32—空间；34 —凹部；34a—侧壁面；4a—上环 冲头(upper ring punch) ; 5a—上对向冲头(upper ring punch) ; 6a—上 钢坯引导件(upper billet guide)。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。如图1A 1C所示，等速万向接头的内圈IO在局部球面状的外周面 14的圆周方向上以规定间隔形成有滚珠槽12。滚珠槽12在轴向上切通， 相邻的滚珠槽12彼此相对于轴线互相向反方向倾斜。在各滚珠槽12的侧 壁上的与外周面14形成棱线的部分上，沿轴向全长地形成有倒角16。在 此，为了比较参照所述的图7，在内圈10的滚珠槽12的侧壁和外周面14 的棱线部上没有倒角16，棱线部为锐角。倒角16优选在锻造时由模具成 形，这样做的话能够转印模具精度，能够简单地确保成形位置及自由选择 形状来成形各横截面，因此可以在不损害产品功能的范围内成形细致的倒 角。其次，根据图2A 2C、图3A 3C、图4、图5对等速万向接头内圈 的制造装置的构成进行说明。图2A和2B表示下模的平面和上模的底面， 图4表示装置整体的纵横截面。该装置，如图4所示，具有同轴状整列的下模2和上模3，在图示的 实施方式中，在驱动机构的作用下，下模2和上模3都可动。下模2通过 台座8、下钢坯引导件6b、冲模20、下环冲头4b、下对向冲头5b、备用 环7构成。上模3通过冲模基座30、上钢坯引导件6a、上环冲头4a、上 对向冲头5a构成。在静止的台座8之上配置下钢坯引导件6b，且在下钢坯引导件6b之 上配置冲模20。冲模20由图2A可知，在圆周方向上将与产品10 (参照 图1A 1C)的滚珠槽12的数量对应的数量的分割冲模22呈放射状地配 置从而构成。各分割冲模22如图2C及图3A 3C所示，在内端24侧具 有用于成形产品10的滚珠槽12的突起24a。如与图1A 1C相关地所述， 由于产品10的滚珠槽12互相向相反方向倾斜，所以在相邻的分割冲模22 中，突起24a的倾斜朝向相反方向(参照图2A)。分割冲模22的外端26， 在图示的实施方式中，具有面向圆周方向的侧面26a和面向外径方向的外 端面26b，侧面26a是从分割冲模22的内端24侧起越向外端26侧越是前 端变细，且从底面侧起越向顶面侧越是前端变细的锥面。各分割冲模22在下钢坯引导件6b之上可以移动地被载置在冲模20 的径向上。下钢坯引导件6b在圆周方向上具有与产品10的滚珠槽12的数量相同数量的槽。各分割冲模22具有冲模引导件28，冲模引导件28 被下钢坯引导件6b的所述槽引导，相对于上模3在圆周方向被大致定位， 并且在所述槽内在冲模20的径向上可以移动。并且，在图2C及图3B中， 符号29是指用于将连接分割冲模22和冲模引导件28的螺栓插入的贯通 孔。冲模引导件28在弹簧(压缩螺旋弹簧)9的作用下总是被施力，由此 冲模20处于弹性地扩径了的状态(图2A)。分割冲模22克服弹簧9的 弹力向内径侧移动，冲模20縮径了的状态如图5所示。下环冲头4b及下对向冲头5b呈同心状且滑动自如地被配置在下钢坯 引导件6b的内径部。下环冲头4b及下对向冲头5b为与产品IO的下端面 形状对应的形状。在台座8上以包围冲模20及下钢坯引导件6b的外周的方式固定有备 用环7。备用环7为圆筒形，可以在内周面与冲模基座30的外周面嵌合， 起到防止冲模基座30在产品成形时的扩径及裂开的作用。上模3通过未图示的压力机滑块进行升降动作。上模3的冲模基座30 为在下端面开口的碗状的形态，如图2B所示，其具有大致圆锥台形状的 空间32和在内周面的圆周方向上等间隔配置的凹部34。凹部34的数量对 应于分割冲模22的数量，在图示的实施方式中为六个，作为整体呈星形。 各凹部34的形状相当于转印分割冲模22的外端26的侧面26a的形状之 后而成的形状。即，凹部34具有一对侧壁面34a，其从冲模基座30的内 径侧向外径侧前端变细。此外，侧壁面34a从冲模基座30的开口下端面 侧向内侧也前端变细。如后所述，由于该侧壁面34a和分割冲模22的后 端26的侧面26a相卡合，所以凹部34的外端面34b以与分割冲模22的 后端面26b不干涉的方式避开。此外，外端面34b为了防止产品成形时的 扩径及裂开，所以设曲率半径为10 20mm，对各凹部34去除在线切割 (wire cut)或放电加工下的加工时产生的加工变质层，且为了消除缺口起 点而通过抛光加工将面粗糙度做成Ra0.5以下。碗状的冲模基座30的底面通过上钢坯引导件6a形成。上环冲头4a 及上对向冲头5a呈同心状且滑动自由地被配置在上钢坯引导件6a的内径 部。上环冲头4a及上对向冲头5a为与产品10的上端面形状对应的形状。其次，根据图6A 6C对上述构成的装置的成形过程进行说明。由于冲模引导件28总是在弹簧9的作用下受到向外侧打开的力，所 以分割冲模22只要不从外部施加力，就通常向径向外侧打开(参照图2A、 图4)。在该状态下，在下钢坯引导件6b的内侧，且，在下对向冲头5b 上，在供应坯料l后，使压力机滑块下降。这样，如图6A及图5所示，冲模基座30的凹部34的侧壁面34a(图 2A)和分割冲模22的外端26的侧面26a卡合，由此分割冲模22被押向 径向内侧，从而能够同时进行半径方向定位和圆周方向定位。此时，上钢 坯引导件6a与分割冲模22接触，从而在分割冲模22和上下的钢坯引导 件6a、 6b，形成与产品10的滚珠槽12及上下端面对应的空间(腔)。当压力机滑块进一步下降时，如图6B所示，通过上下的对向冲头5a、 5b和上下的环冲头4a、 4b，对坯料l施加加压力，坯料l塑性流动，在 压力机滑块的下止点处充满上述空间(腔)。其结果是能得到产品10。其后，如图6C所示，压力机滑块上升，上模3从下模2分离，并且 分割冲模22向径向外侧移动，冲模20扩径，通过顶出器(knockout)机 构(未图示)取出产品10。并且，该阶段的产品10如果从最终产品的内 圈而言是半成品，经过开孔、锯齿或者花键加工、热处理等成为最终产品。但是，由于不仅是分割冲模，在制作锻造模具的情况下也有不可避免 的精度误差，所以设定尺寸公差而将精度规格化。但是，在相邻的分割冲 模紧贴或者接触的设定中，受到各分割冲模的精度误差的影响而精度误差 累积，有时使产品精度恶化。此外，当各分割冲模与相邻的分割冲模内侧 紧贴或者接触，且，通过冲模基座限制外周面时，存在着在分割模具及引 导环上产生过大的面压而破损等的危险。图8和图9表示仅取出图5中的分割冲模22，比较这些图可明显发现， 图9中在相邻的分割冲模22间设有间隙。如图9所示，即使在分割冲模 22向内径侧移动而使得冲模縮径了的状态下，为了不使相邻的分割冲模 22接触，在相邻的分割冲模22间，考虑分割冲模和冲模基座的制作误差 或弹性变形量，优选设置至少0.1mm以上的间隙。由此，相邻的分割冲模 彼此不互相接触，分割冲模在内端仅与坯料接触，所以能够避免分割冲模 的制作精度误差累积，此外，能够避免产生过大的面压的危险。可以避免 分割冲模的制作精度误差累积的结果是，能够实现被锻造成形的轨道槽的圆周方向间距或倾斜角度(或者相对于宽度端面的直角度)及从产品径向 中心计算的距离等的高精度化，不用对轨道槽实施热处理后的精加工去除 加工，可以实现使用时的产品的高精度化。即使在对轨道槽实施热处理后 的精加工去除加工的情况下，也能实现取代的削减或均一化，从而通过精 加工去除加工的时间縮短或工具寿命的提高可以实现制造成本的削减。此 外，由于在分割冲模或冲模基座上不会产生过大的面压，所以可以实现分 割冲模及冲模基座的寿命改善引起的锻造成本的削减。此处以跨槽型等速万向接头("Lobmjoint" : LJ)为例进行了说明， 但本发明对于其他的等速万向接头的内圈或其半成品也能够同样适用。
权利要求
1.一种等速万向接头内圈，其在圆周方向上具有以规定间隔形成的多个滚珠槽，在所述滚珠槽的侧壁的、与外周面形成棱线的部分沿轴向全长形成有凹部。
2. —种等速万向接头内圈的制造装置，其用于制造权利要求1的等速 万向接头内圈，其中，所述制造装置具备冲模和冲模基座，所述冲模在内 端设置有用于成形产品的槽的突起，并以包围坯料的方式呈放射状地配置 在半径方向上可以移动的多个分割冲模，所述冲模基座与分割冲模的外端 卡合，用于在半径方向上对分割冲模进行定位，在所述冲模基座上设有在圆周方向相互独立的凹部，该凹部具有转印 分割冲模的外端部的形状而成的形状。
3. 如权利要求2所述的等速万向接头内圈的制造装置，其中，所述分割冲模的外端具有面向圆周方向的侧面和面向外径方向的外 端面，所述侧面是从分割冲模的内端侧起越向外端侧越是前端变细且从底 面侧起越向顶面侧越是前端变细的锥面，所述冲模基座的凹部具有转印所述分割冲模的侧面而成的形状的侧 壁面。
4. 如权利要求2或者所述3的等速万向接头内圈的制造装置，其中， 在相邻的分割冲模间设有间隙。
全文摘要
提供一种等速万向接头的内圈(10)，其在外周面(14)在圆周方向上具有以规定间隔形成的滚珠槽(12)，在滚珠槽(12)的侧壁的、与外周面(14)形成棱线的部分沿轴向全长形成有倒角(16)。
文档编号B21K1/14GK101405517SQ200780010050
公开日2009年4月8日 申请日期2007年2月26日 优先权日2006年3月27日
发明者铃木信雄 申请人:Ntn株式会社