JP3594485B2

JP3594485B2 - 中空ボールスタッドの成形方法

Info

Publication number: JP3594485B2
Application number: JP18359598A
Authority: JP
Inventors: 益雄河内
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: JP2000015387A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、球状の球頭部と、球頭部から突出する軸部とを有する中空ボールスタッドの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の懸架装置等に使用されるボールジョイントは、図３に示す如き構成のものがある。このボールジョイント１７１は、両軸タイプのボールジョイント１７１である。Ｗ１０５はボールスタッドで、球状の球頭部１０８と、その球頭部１０８から同軸に突出する二本の軸部１０７，１０７からなり、このボールスタッドＷ１０５は中空形状である。また、ボールスタッドＷ１０５の球頭部１０８の外周側には合成樹脂製で円筒状のベアリング７３が配設され、ベアリング７３の外周側には金属製で円筒状のハウジング７２が配設されている。このハウジング７２の端部内周には、直接又は間接的にブーツ７４，７４の一端端部が装着され、ブーツ７４，７４の他端端部はボールスタッドＷ１０５の軸部１０７，１０７外周に装着されている。
【０００３】
上記ボールジョイント１７１に使用されるボールスタッドＷ１０５の成形方法を図６乃至図８に基づいて説明する。
【０００４】
図６は素材Ｗ１００からボールスタッドＷ１０５を成形する成形工程を表す。まず、鋼製線材を軸線垂直方向に切断して、円筒状の素材Ｗ１００（図６の（ア））を形成する。次に、素材Ｗ１００の一端端部に若干凹んだ凹部１０２ａを成形した予備材Ｗ１０１（図６の（イ））を形成し、続いて、凹部１０２ａを更に他端端部に延ばし予備穴１０３を成形することにより、他端端部に底部１０４を成形した片開口材Ｗ１０２（図６の（ウ））を形成する。その後、底部１０４を打ち抜いて貫通孔１０５を成形した円筒状のパイプ材Ｗ１０３（図６の（エ））を形成し、続いてパイプ材Ｗ１０３の軸線方向中央部を外周側に膨出させて、球状の球頭部１０８とその球頭部１０８から同軸に突出する軸部１０７，１０７からなる中間材Ｗ１０４（図６の（オ））を形成し、最後に球頭部１０８に転造加工を施し、ボールスタッドＷ１０５（図６の（カ））を形成していた。
【０００５】
このボールスタッドＷ１０５の成形工程の中で、特にパイプ材Ｗ１０３から中間材Ｗ１０４を形成する工程を図７及び図８に基づいて説明する。
【０００６】
図７は鍛造成形前、図８は鍛造成形後の状態を表す。まず図７により鍛造装置１１０の構成を説明する。この鍛造装置１１０は、上部にボールスタッドＷ１０５の球頭部１０８と同一曲率で略下半球状の静型彫空間１３４を有し、静型彫空間１３４対して前後摺動可能なノックアウトリング１３５とノックアウトリング１３５の内周に配置された静固定ピン１３７とを備えた静金型１３１と、下部にボールスタッドＷ１０５の球頭部１０８と同一曲率で略上半球状の動型彫空間１１４を有し、動型彫空間１１４に対して前後摺動可能なリングパンチ１１５とリングパンチ１１５の内周に配置された動固定ピン１１７とを備えた動金型１１１とからなる。ここで静金型１３１は、ノックアウトリング１３５が下方へ退避した状態で静型彫空間１３４に連続して下軸保持空間１３４ａが形成される。また動金型１１１は、リングパンチ１１５が上方へ退避した状態で動型彫空間１１４に連続して上軸保持空間１１４ａが形成される。
【０００７】
この鍛造装置１１０で鍛造成形する場合、予め円筒状に成形されたパイプ材Ｗ１０３を静型彫空間１３４の下軸保持空間１３４ａに投入し、ノックアウトリング１３５の上面で支持する。続いて、動金型１１１を前進させリングパンチ１１５をパイプ材Ｗ１０３に当接させると共に、動金型１１１を前進させリングパンチ１１５を動金型１１１内部に収容する。その後、更に動金型１１１は前進しパイプ材Ｗ１０３を上軸保持空間１１４ａに嵌合させるとともに、リングパンチ１１５がパイプ材Ｗ１０３に荷重をかけ、図８に示す如くパイプ材Ｗ１０３の軸線方向中央付近を型彫空間１１４，１３４に沿って外周側に膨出させて中間材Ｗ１０４を形成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く予め円筒状のパイプ材Ｗ１０３を形成後、軸線方向中央付近を外周側に膨出させて中間材Ｗ１０４を形成すると、図９に示す如く外周側に膨出するとともに、更に内周側にも余肉１９９が張出すことがある。この場合、内周側に張出した余肉１９９量だけ外周側の膨出が減り球頭部１０８外周に欠肉が発生する。そのためその後の転造加工で球頭部１０８を修正できず、球頭部１０８の精度が低下するということがある。
【０００９】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、球頭部の精度の高い中空ボールスタッドを成形する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のとおりである。
【００１１】
所望するボールスタッドの球頭部外径と略同一外径で円筒状のパイプ材を形成するパイプ成形工程と、パイプ材の端部を縮径して軸部を成形するとともに未成形部分の軸方向中央外周にパイプ材と同一外径のストレート部を残した予備凸部を成形するしぼり成形工程と、予備凸部を押圧し、予備凸部の外径を拡径することなく球面状に成形する仕上げ工程とからなる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１３】
図３は本発明の実施例により成形されたボールスタッドＷ５を使用したボールジョイント７１を表す。ボールスタッドＷ５は、球状の球頭部８とその球頭部８から同軸に突出する二本の軸部７，７を有する中空形状で金属製である。７３は合成樹脂製で円筒状のベアリングで、ボールスタッドＷ５の球頭部８の外周側に配設されている。ベアリング７３はボールスタッドＷ５の軸部７，７を突出させるための開口を両端に備えており、内側にボールスタッドＷ５の球頭部８と略同一曲率の内球面７３ａを有すると共にボールスタッドＷ５の球頭部８を揺動回動自在に保持する。７２は略円筒状で両端に開口を有するハウジングで、一端端部の内周側には略円筒状で内側に延びるフランジ形状を有する抜け止めリング７５が固定され、ベアリング７３の軸線方向への移動が規制されている。７４はゴム弾性体製の略円筒状のブーツで、両端が開口され、大開口部に断面Ｌ字で金属製の環状のカラー７６が埋設されている。このブーツ７４，７４は抜け止めリング７５の内周とボールスタッドＷ５の一方軸部７の外周との間と、ハウジング７２の一端端部内周とボールスタッドＷ５の他方軸部７の外周との間に夫々配設されている。
【００１４】
上記ボールジョイント７１に使用されるボールスタッドＷ５の成形工程を図１に基づいて説明する。
【００１５】
図１は素材Ｗ０からボールスタッドＷ５を成形する成形工程を表す。まず、所望するボールスタッドＷ５の球頭部８外径と略同一外径の鋼製線材を軸線垂直方向に切断して、円柱状の素材Ｗ０（図１の（ア））を形成し、続いて、素材Ｗ０の一端に若干凹んだ凹部２ａを成形した予備材Ｗ１（図１の（イ））を形成する。次に、予備材Ｗ１の一端凹部２ａを他端端部側に延ばし予備穴３を成形するとともに他端に凹部２ｂを成形した底部４を有するカップ状の片開口材Ｗ２（図１の（ウ））を形成後、片開口材Ｗ２の底部４を図示せぬパンチにより打ち抜いて、所望するボールスタッドＷ５の球頭部８外径Ｄ３と略同一外径Ｄ１で円筒状のパイプ材Ｗ３（図１の（エ））を形成する。その後、パイプ材Ｗ３の両端を縮径して軸部７，７を成形するとともに、未成形部分の中央付近をストレート部６ａとして残し、ストレート部６ａと軸部７とをつなぐ連接部６ｂを円弧形状に成形する中間材Ｗ４（図１の（オ））を形成する。
【００１６】
ここで、このパイプＷ３から中間材Ｗ４を形成する工程を図４及び図５に基づいて説明する。
【００１７】
図４は鍛造成形前、図５は鍛造成形後の状態を表す。まず図４により鍛造装置１０の構成を説明する。この鍛造装置１０は、固定された静金型３１と、静金型３１に対して進退可能に設けられた動金型１１とからなる。
【００１８】
静金型３１は、上部にパイプ材Ｗ３の外径と略同径の下案内部４２と、下案内部４２に連続しボールスタッドＷ５の球頭部８の曲率より大きい曲率の円弧状で下方に向かって漸次小径となる下しぼり部４３が形成され、下案内部４２と下しぼり部４３により静型彫空間３４が画成されるダイ３２を備える。また、静型彫空間３４に連続し、ボールスタッドＷ５の軸部７外径と同径の下軸保持空間３４ａが形成され、連続的にノックアウト孔３３を形成する。ノックアウト孔３３内には、静型彫空間３４に対して前後摺動可能なノックアウトリング３５とカラー３６とが配設され、その内周に静ピンガイド３８で固定される静固定ピン３７が挿嵌されている。更に静ピンガイド３８は、ノックアウト孔３３を塞ぐ静カバー３９にボルト４０で一体に固定され、この固定される静ピンガイド３８と静カバー３９にはその内部を貫通しカラー３６に当接する静支持ピン４１が挿嵌される。
【００１９】
また動金型１１は、下部にパイプ材Ｗ３の外径と略同径の上案内部２２と、上案内部２２に連続しボールスタッドＷ５の球頭部８の曲率より大きい曲率の円弧状で上方に向かって漸次小径となる上しぼり部２３が形成され、上案内部２２と上しぼり部２３により静型彫空間１４が画成されるパンチガイド１２を備える。パンチガイド１２には動型彫空間１４に連続して内部を軸方向に貫通するパンチ孔１３が設けられている。パンチ孔１３内には、動型彫空間１４に対して前後摺動可能なリングパンチ１５とカラー１６とが配設され、その内周に動ピンガイド１８で固定される動固定ピン１７が挿嵌されている。更に動ピンガイド１８は、パンチ孔１３を塞ぐ動カバー１９にボルト２０で一体に固定され、この固定される動ピンガイド１８と動カバー１９にはその内部を貫通しカラー１６に当接する動支持ピン２１が挿嵌される。尚，リングパンチ１５は成形前の状態でパンチガイド１２の端面より突出しており、このリングパンチ１５に追従してカラー１６と動ピンガイド１８も動型彫空間１４側に移動している。
【００２０】
上記鍛造装置１０で鍛造成形する場合、まずパイプ材Ｗ３を静金型３１の下案内部４２から静型彫空間３４に投入する。続いて、動金型１１を前進させリングパンチ１５をパイプ材Ｗ３に当接させるとともに、動金型１１を前進させリングパンチ１５を動金型１１内部に収容する。そしてパイプ材Ｗ３の上端が動金型１１の上案内部２２挿入後、下しぼり部４３及び上しぼり部２３に沿ってしぼり加工が施され、図５に示す如く、下軸保持空間３４ａ及び上軸保持空間１４ａに軸部７，７が形成されるとともに軸方向中央外周にストレート部６ａ、そしてストレート部６ａと軸部をつなぐ円弧形状の連接部６ｂからなる予備凸部６が成形され、中間材Ｗ４を形成する。その後、動金型１１が退避するとともに、静支持ピン４１によりノックアウトリング３５が静型彫空間３４側に突出され中間材Ｗ４が静金型３１から取り出され、本工程による成形が完了する。
【００２１】
そして最後に、図１に示す如く、中間材Ｗ４のストレート部６ａと連接部６ｂとからなる予備凸部６の外径（Ｄ２）を拡径することなく球面状に仕上げ、ボールスタッドＷ５（図１の（カ））を形成する。
【００２２】
よって、しぼり加工で軸部７を成形するため、中間材Ｗ４の予備凸部６に欠肉が発生しない。更にパイプ材Ｗ３からストレート部６ａと連接部６ｂとからなる予備凸部６を一旦成形後、更に図２に示す如く、球頭部８を成形するため、無理なく球面状に成形できる。ここで、中間材Ｗ４の予備凸部６の体積を、ボールスタッドＷ５の球頭部８の体積と同一に成形すると、仕上げ成形がより容易となる。
【００２３】
尚、上記実施例では両軸タイプのボールスタッドＷ５を例に取り成形方法を説明したが、本発明はこのような両軸タイプのボールスタッドＷ５に限定されるものではなく、片軸タイプのボールスタッドでも良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、所望するボールスタッドの球頭部外径と略同一外径で円筒状のパイプ材を形成するパイプ成形工程と、パイプ材の端部を縮径して軸部を成形するとともに未成形部分の軸方向中央外周にパイプ材と同一外径のストレート部を残した予備凸部を成形するしぼり成形工程と、予備凸部を押圧し、予備凸部の外径を拡径することなく球面状に成形する仕上げ工程とからなるため、予備凸部に欠肉が発生せず容易に仕上げることができるとともに無理なく球面状に成形できるので、ボールスタッドの球頭部を高い精度で成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるボールスタッドの成形工程を表す断面平面図である。
【図２】図１のＡ部の状態を説明するＡ部拡大図である。
【図３】本発明の実施例による成形方法により成形されたボールスタッドを使用するボールジョイントの断面平面図である。
【図４】本発明の実施例によるパイプ材から中間材を成形する前の状態を表す断面平面図である。
【図５】本発明の実施例によるパイプ材から中間材を成形した後の状態を表す断面平面図である。
【図６】従来のボールスタッドの成形工程を表す断面平面図である。
【図７】従来の中間材からボールスタッドを成形する前の状態を表す断面平面図である。
【図８】従来の中間材からボールスタッドを成形した後の状態を表す断面平面図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【符号の説明】
５貫通孔
６予備凸部
６ａストレート部
６ｂ連接部
７軸部
８球頭部
Ｗ３パイプ材
Ｗ５ボールスタッド
Ｄ１パイプ材の外径
Ｄ２中間材のストレート部外径
Ｄ３ボールスタッドの球頭部外径

Claims

球状の球頭部（８）と該球頭部（８）から突出する軸部（７）とを有し、軸方向に貫通する貫通孔（５）を設けた中空ボールスタッドの成形方法において、所望するボールスタッド（Ｗ５）の球頭部（８）外径（Ｄ３）と略同一外径（Ｄ１）で円筒状のパイプ材（Ｗ３）を成形するパイプ成形工程と、パイプ材（Ｗ３）の端部を縮径して軸部（７）を成形するとともに未成形部分の軸方向中央外周にパイプ材（Ｗ３）と同一外径（Ｄ２）のストレート部（６ａ）を残した予備凸部（６）を成形するしぼり成形工程と、予備凸部（６）を押圧し、予備凸部（６）の外径（Ｄ２）を拡径することなく球面状に成形する仕上げ工程とからなることを特徴とする中空ボールスタッドの成形方法。
前記予備凸部（６）の体積を、前記ボールスタッド（Ｗ５）の球頭部（８）の体積と同一に成形することを特徴とする請求項１記載の中空ボールスタッドの成形方法。