JP2001321880A - 内歯鍛造品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒状部の口開き等の変形を抑制して歯形形状
精度を向上させることができる，冷間鍛造を用いた内歯
鍛造品の製造方法を提供すること。 【解決手段】 筒状部２を有し，筒状部２の内面に凹凸
形状を有する歯形面を設けてなる内歯鍛造品を製造する
方法において，予め形成した筒状部２に冷間鍛造を施す
ことにより，筒状部２の内面に歯形面を成形すると共に
筒状部２にしごき加工を加え，かつ，しごき加工は，軸
方向においてしごき量が変化するように行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，スプライン等の歯形面を内面に
形成した筒状部を有する内歯鍛造品の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】例えば自動車部品のシーブプライマリーシ
ャフトなどにおいては，動力伝達等のために筒状部の内
面にスプライン等の歯形面が形成されている場合があ
る。筒状部の内面に歯形面を形成する方法としては，機
械加工である歯切り加工，あるいは冷間鍛造により行う
のが一般的である。

【０００３】上記機械加工（歯切り加工）により上記歯
形面を設ける場合において，筒状部に底部あるいは鍔部
等がある場合などには，機械加工性の観点から，上記筒
状部を予め分離して単独で加工し，その後底部あるいは
鍔部等と接合する必要がある。これに対し，上記冷間鍛
造の場合には，筒状部に底部等を有する場合であって
も，最初から一体的に成形することができ，強度向上，
溶接工程の削除等のメリットを得ることができる。

【０００４】

【解決しようとする課題】しかしながら，上記従来の冷
間鍛造を用いた製造方法においては，次の問題がある。
即ち，上記筒状部に歯形面を形成する冷間鍛造を施した
場合には，筒状部が開口部側に向かって拡径する口開き
形状に変形する傾向にあり，これにより所望の歯形形状
が得られない場合がある。

【０００５】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，筒状部の口開き等の変形を抑制して歯形
形状精度を向上させることができる，冷間鍛造を用いた
内歯鍛造品の製造方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，筒状部を有し，
該筒状部の内面に凹凸形状を有する歯形面を設けてなる
内歯鍛造品を製造する方法において，予め形成した筒状
部に冷間鍛造を施すことにより，該筒状部の内面に歯形
面を成形すると共に上記筒状部にしごき加工を加え，か
つ，該しごき加工は，軸方向においてしごき量が変化す
るように行うことを特徴とする内歯鍛造品の製造方法に
ある。

【０００７】本発明において最も注目すべきことは，上
記冷間鍛造時において，筒状部の内面に歯形面を成形す
ると共に上記筒状部にしごき加工を加え，かつ，該しご
き加工は，軸方向においてしごき量が積極的に変化する
ように行うことである。

【０００８】なお，冷間鍛造においては，金型からの製
品の離型性を向上すべく，抜き勾配を金型に設ける場合
があり，これにより，軸方向において若干しごき量が異
なるしごき加工がなされることがある。本発明では，こ
のような抜き勾配等による型設計上不可欠なしごき量の
変化を超えた積極的なしごき量の変化が得られるように
上記しごき加工を行う。

【０００９】次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明においては，上記冷間鍛造時において，筒状部の
内面に歯形面を形成すると共に，筒状部にしごき加工を
加える。そして，そのしごき加工においては，筒状部の
軸方向においてしごき量が積極的に変化するように行
う。例えば後述するように，開口部側のしごき量を基端
部側のしごき量よりも多くする，或いは，部分的にしご
き量の多い部分，少ない部分を設定する。

【００１０】これにより，筒状部に作用する荷重，加工
度，内部の材料流動等を軸方向において変化させること
ができる。この加工度等の変化を利用することにより，
従来の単純な冷間鍛造の場合に生じるような変形を抑制
することが可能となる。そして，このような変形の抑制
によって，歯形面の歯形形状自体も所望の形状に成形す
ることができる。

【００１１】次に，請求項２の発明のように，上記しご
き加工は，上記筒状部の開口部側が基端部側よりもしご
き量が多くなるように行うことが好ましい。この場合に
は，筒状部における開口部側の加工度を高くすることが
でき，開口部側が口開き傾向となる現象を抑制できる。

【００１２】また，請求項３の発明のように，上記冷間
鍛造を行う際に用いる金型は，上記筒状部の外周面に当
接する外周加工部に，上記筒状部の開口部側に対応する
奥部側から上記筒状部の基端部側に対応する先端側に向
けて徐々に拡径するように抜き勾配以上に傾斜させた金
型テーパ部を有することが好ましい。この場合には，上
記金型に設けた金型テーパの形状を利用して，しごき加
工時のしごき量を容易に変化させることができる。

【００１３】また，請求項４の発明のように，上記金型
の上記外周加工部には，傾斜角度が異なる複数の上記金
型テーパ部を設け，かつ，上記傾斜角度は上記奥部側に
近いほど大きく設けておくことが好ましい。この場合に
は，特に筒状部の開口部側でのしごき量の増加を容易に
図ることができる。

【００１４】また，請求項５の発明のように，上記冷間
鍛造前の上記筒状部の内面には，基端部側から開口部側
に向けて徐々に縮径するように傾斜した材料テーパ部を
設けることが好ましい。この場合には，上記筒状部，す
なわち加工する材料自体に設けた上記材料テーパ部を利
用して，しごき加工時のしごき量を容易に変化させるこ
とができる。

【００１５】また，請求項６の発明のように，上記冷間
鍛造前の上記筒状部の内面には，傾斜角度が異なる複数
の上記材料テーパ部を設けることが好ましい。この場合
には，複数の材料テーパ部を利用して，しごき量の変化
量をさらに細かく調整することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる内歯鍛造品の製造方法につ
き，図１，図２を用いて説明する。本例において製造す
る内歯鍛造品１は，図２に示すごとく，筒状部２を有
し，該筒状部２の内面に凹凸形状を有する歯形面２０を
設けてなる。筒状部２には，その基端側に延設した軸部
１５と円盤状の鍔部１６を設けた。

【００１７】この内歯鍛造品１を製造するに当たり，素
材に熱間鍛造等を施して予め筒状部２を形成し，この筒
状部２に冷間鍛造を施す。このとき，筒状部２の内面に
歯形面２０を成形すると同時に筒状部２にしごき加工を
加え，かつ，該しごき加工は，軸方向においてしごき量
が変化するように行う。

【００１８】本例では，図１に示すごとく，冷間鍛造を
行う際に用いる金型７は，上記筒状部２の外周面２５に
当接する外周加工部７１に，筒状部２の開口部側に対応
する奥部側から筒状部２の基端部側に対応する先端側に
向けて徐々に拡径するように抜き勾配以上に傾斜させた
金型テーパ部７１１，７１２を有する。２つの金型テー
パ部７１１，７１２は，傾斜角度が異なり，奥部側に近
いほど傾斜角度を大きく設けてある。

【００１９】また，金型７には，歯形面２０を形成する
ための歯形加工部７２を上記外周加工部７１の中心部に
進退可能に配設した。一方，本例における冷間鍛造前の
中間材１００における筒状部２の内周面２６及び外周面
２５は，図１に示すごとく，抜き勾配以上の傾斜を設け
ず，離型方向に略平行に設けた。

【００２０】そして，図１に示すごとく，冷間鍛造工程
においては，まず歯形加工部７２を外形加工部７１内に
後退させた状態で金型７の前進を開始し，次いで，上記
歯形加工部７２を前進させ，最終的に両者を前進させ
る。これにより，筒状部２に対する加工は，まず外周加
工部７１によって筒状部２の開口部側に外周面からしご
き加工が加えられ，次いで，上記歯形加工部７２によっ
て内周面の歯形面２０が形成され，さらに外周側からし
ごき加工が加えられる。

【００２１】このような冷間鍛造工程におけるしごき加
工は，上記金型７の外周加工部７１に設けた金型テーパ
部７１１，７１２によって軸方向においてしごき量が積
極的に変化するように行われる。即ち，傾斜角度が小さ
い金型テーパ面７１１に最終的に接する筒状部２の基端
側においては，開口端に向かって徐々にしごき量が大き
くなり，さらに金型テーパ面７１２に最終的に接する筒
状部の開口側部分はさらに大きな変化率でしごき量が大
きくなる。

【００２２】これにより，従来なら口開き傾向になる開
口部側にいくにつれて大きなしごき加工がなされ，これ
により，口開き等の変形を抑制することができる。そし
て，このような変形の抑制によって，歯形面２０の歯形
形状自体も精度よく所望の形状に成形することができ
る。

【００２３】実施形態例２ 本例は，図３に示すごとく，実施形態例１における冷間
鍛造前の中間材１００筒状部２の形状を変更した例であ
る。即ち，同図に示すごとく，冷間鍛造前の上記筒状部
２の内面には，基端部側から開口部側に向けて徐々に縮
径するように傾斜した材料テーパ部２７を設けた。また
これにより，材料テーパ部２７よりも開口部側には小径
部２８を形成した。その他は実施形態例１と同様であ
る。

【００２４】この場合には，冷間鍛造前の筒状部２の内
面に設けた上記材料テーパ部２７と小径部２８の存在に
より，実施形態例１の場合よりもさらに適切なしごき量
の変化を得ることができる。これにより，より一層，口
開き等の変形を抑制することができ，歯形面２０の形状
精度を向上させることができる。その他は，実施形態例
１と同様の作用効果が得られる。

【００２５】なお，本例では，実施形態例１と同様に金
型テーパ部７１１，７１２を有する金型７を用いたが，
これを後述する図４に示すごとき，金型テーパ部を有し
ていない従来と同様の金型に変えることもできる。この
場合においても，上記材料テーパ部２７及び小径部２８
の存在によってしごき量の積極的な変化を実現すること
ができ，程度の差はあれ，上記と同様の作用効果を得る
ことができる。

【００２６】実施形態例３ 本例においては，実施形態例１，２における作用効果を
定量的に評価すべく，比較例と共に，冷間鍛造後の口開
き量の測定を行った。比較例としては，図４に示すごと
く，金型テーパ部を有していない通常の抜き勾配だけを
考慮した加工面９７０を有する外周加工部９７１と，実
施形態例１と同様の歯形加工部７２とを有する金型９７
を用い，実施形態例１と同様の材料テーパ部を設けてい
ない筒状部２を冷間鍛造した。

【００２７】そして，実施形態例１，２により得られた
内歯鍛造品（試料Ｅ１，Ｅ２とする）および比較例によ
り得られた内歯鍛造品（試料Ｃ１とする）の冷間鍛造後
の筒状部の内径寸法を軸方向に沿って数点測定した。内
径寸法としては，ＪＩＳ Ｂ１６０３のインボリュート
スプラインと定義されるＢＢＤの値を用いて評価した。
測定結果を図５〜図７に示す。図５が従来例を示し，図
６が本発明品１の場合を示し，図７が本発明品２の場合
を示す。これらの図は，横軸に筒状部の開口端からの距
離を，縦軸に目的寸法に対する差を変形量として取っ
た。

【００２８】これらの図から知られるように，金型形状
を変更してしごき加工を積極的に加えた実施形態例１
（試料Ｅ１）の場合は，従来の場合に比べて口開きを大
幅に改善することができ，さらにそれに加えて筒状部の
形状を変更してしごき量を大きくした実施形態例２（試
料Ｅ２）においては，口開きが殆どない状態まで改善す
ることができることがわかった。

【００２９】実施形態例４ 本例では，実施形態例１又は２と同様の製造方法により
製造できる内歯鍛造品の他の例を示す。図８に示す内歯
鍛造品は，内面に凹凸形状を有する歯形面２０を設けて
なる筒状部２の下方に，内周面３１０の径が上記筒状部
２の内径より小さい小径の第２筒状部３１を有し，さら
に，これらの境界部分から外方に延設した鍔部３２を有
する鍛造品である。

【００３０】図９に示す内歯鍛造品は，内面に凹凸形状
を有する歯形面２０を設けてなる筒状部２の下方に，底
部３３を有する鍛造品である。図１０に示す内歯鍛造品
は，内面に凹凸形状を有する歯形面２０を設けてなる筒
状部２の下方に，内周面３４０の径が上記筒状部２の内
径より小さく，外周面３４１の径が筒状部２の外径より
も大きい鍔部３４を有する鍛造品である。

【００３１】図１１に示す内歯鍛造品は，内面に凹凸形
状を有する歯形面２０を設けてなる筒状部２の下方に，
該筒状部２よりも小径の有底の筒部３５を有する鍛造品
である。筒部３５には鍔部３５１も設けてある。これら
図９〜図１１に示した内歯鍛造品の場合にも，上記実施
形態例１又は２と同様の製造方法を用いることにより，
筒状部２の口開き等の変形を抑制して歯形形状精度を向
上させることができる。

【００３２】

【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，筒状部
の口開き等の変形を抑制して歯形形状精度を向上させる
ことができる，冷間鍛造を用いた内歯鍛造品の製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１における，冷間鍛造前の筒状部形
状及び金型形状を示す説明図。

【図２】実施形態例１において製造する内歯鍛造品の一
部切り欠き断面斜視図。

【図３】実施形態例２における，冷間鍛造前の筒状部の
形状を示す説明図。

【図４】実施形態例３における，比較例に用いる金型形
状を示す説明図。

【図５】実施形態例３における，試料Ｃ１（比較例）の
冷間鍛造後の口開き傾向を示す説明図。

【図６】実施形態例３における，試料Ｅ１（実施形態例
１）の冷間鍛造後の口開き傾向を示す説明図。

【図７】実施形態例３における，試料Ｅ２（実施形態例
２）の冷間鍛造後の口開き傾向を示す説明図。

【図８】実施形態例４における，本発明において製造可
能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。

【図９】実施形態例４における，本発明において製造可
能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。

【図１０】実施形態例４における，本発明において製造
可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。

【図１１】実施形態例４における，本発明において製造
可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。

【符号の説明】

１．．．内歯鍛造品， １００．．．中間材， ２．．．筒状部， ２０．．．歯形面， ２７．．．材料テーパ部， ２８．．．小径部， ７．．．金型， ７１．．．外周加工部， ７１１，７１２．．．金型テーパ部 ７２．．．歯形加工部，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 有馬 達男 千葉県佐倉市大作２−11−２ 株式会社ヤ マナカゴーキン内 (72)発明者 角南 不二夫 千葉県佐倉市大作２−11−２ 株式会社ヤ マナカゴーキン内 (72)発明者 孫 暁輝 千葉県佐倉市大作２−11−２ 株式会社ヤ マナカゴーキン内 Ｆターム(参考） 4E087 CA14 CB03 EC13 HA08 HA36

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状部を有し，該筒状部の内面に凹凸形
   状を有する歯形面を設けてなる内歯鍛造品を製造する方
   法において，予め形成した筒状部に冷間鍛造を施すこと
   により，該筒状部の内面に歯形面を成形すると共に上記
   筒状部にしごき加工を加え，かつ，該しごき加工は，軸
   方向においてしごき量が変化するように行うことを特徴
   とする内歯鍛造品の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記しごき加工は，
   上記筒状部の開口部側が基端部側よりもしごき量が多く
   なるように行うことを特徴とする内歯鍛造品の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において，上記冷間鍛造
   を行う際に用いる金型は，上記筒状部の外周面に当接す
   る外周加工部に，上記筒状部の開口部側に対応する奥部
   側から上記筒状部の基端部側に対応する先端側に向けて
   徐々に拡径するように抜き勾配以上に傾斜させた金型テ
   ーパ部を有することを特徴とする内歯鍛造品の製造方
   法。
4. 【請求項４】 請求項３において，上記金型の上記外周
   加工部には，傾斜角度が異なる複数の上記金型テーパ部
   を設け，かつ，上記傾斜角度は上記奥部側に近いほど大
   きく設けておくことを特徴とする内歯鍛造品の製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項において，
   上記冷間鍛造前の上記筒状部の内面には，基端部側から
   開口部側に向けて徐々に縮径するように傾斜した材料テ
   ーパ部を設けることを特徴とする内歯鍛造品の製造方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５において，上記冷間鍛造前の上
   記筒状部の内面には，傾斜角度が異なる複数の上記材料
   テーパ部を設けることを特徴とする内歯鍛造品の製造方
   法。