JP2003200238A - 外嵌部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外嵌部材の中間成形体に、すり割加工を施す
ときに生じるバリを収容するスペースを確保しておい
て、バリ取り作業を不要化する。 【解決手段】 筒状本体２の嵌合孔５の壁面にセレーシ
ョンを構成する中間成形体を鍛造する際に、周方向の一
部に歯状突条３ａを形成しない欠歯領域８を設けるとと
もに、その欠歯領域８内にバリ収容スペース８ｂを形成
しておく。これにより、すり割加工時に切削面２ｂの嵌
合孔内側の端部に出るバリが嵌合スペース５ａ内に突出
するのが防がれ、バリ取り作業が不要化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、軸方向に伸びる
嵌合孔を有し、その嵌合孔に相手側部材を受入れること
によって相手側部材に外嵌する部材と、その製造方法に
関する。さらに詳しくは、軸方向に伸びる嵌合孔を取囲
んで嵌合孔を画定する壁の一部が外側から内側に切削加
工され、その切削加工によって嵌合孔内に突出するよう
に生じるバリの処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】 図１１（イ）に示す形状の金属製部品
５０が多用されている。この部品５０の筒状部５１には
軸方向に伸びる嵌合孔４９が形成されている。その嵌合
孔４９の壁面にはセレーションを構成する歯状突条群５
２が形成されている。各突条の断面は三角形であり、軸
方向に伸びている。筒状部５１を形成する壁には、壁の
外面から内面に貫通する溝５３が設けられている。溝５
３も軸方向に伸びている。この部品は、締付座５４のボ
ルト孔５５に図示しないボルトを通して図示しないナッ
トを締めることによって、嵌合孔４９の径を縮小するこ
とができる。この部品５０は、その嵌合孔４９に、軸部
に三角歯セレーションが形成された図示しない相手側部
材を受入れ、その相手側部材に外から嵌り合う。通常は
ボルトとナットを締めて嵌合孔４９の径を縮小して相手
側部材を嵌合孔４９内に固定するために多用される。上
記部品５０を量産する場合には、同図（ロ）に示すよう
に、先ず嵌合孔４９の壁面に歯状突条群５２が形成され
た中間成形体５７を鍛造し、その後に、嵌合孔４９を画
定する壁を外側から内側に向けて切削加工して溝５３を
形成し、さらに孔あけ加工してボルト孔５５を形成す
る。部品５０の断面形状を図１２および図１３に示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】 切削加工して溝５３
を形成すると、切削刃具が嵌合孔４９に突き出るときに
バリが生じる。このバリが、相手側部材を嵌合孔４９に
嵌合させるのを邪魔するので、バリ取り加工が必要とな
る。ところが、セレーションを構成する三角歯が隣接し
ているためバリ取り作業が厄介であり、このバリ取り工
程に工数を要しコストアップ要因となっている。

【０００４】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところはバリ取り工程を不要
化することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】 本発明では、バリが生
じることを前提とし、生じたバリが邪魔をしないように
することによってバリ取り工程を不要化できるという知
見を活用する。この知見に基づいて請求項の各項に記載
の技術が創作された。請求項1の発明は、図１１（イ）
に例示した外嵌部材の製造方法に関する。この方法で製
造される外嵌部材は、軸方向に伸びる相手側部材を受入
れるために軸方向に伸びる嵌合孔と、外側側面から嵌合
孔に達する溝を備えている。この外嵌部材を製造するた
めに、本製造方法では、軸方向に伸びる嵌合孔を有する
中間成形体を成形し、その中間成形体の外側側面から嵌
合孔に達するまで切削加工して溝を形成する。本製造方
法では、中間成形体を成形する際に、溝を形成するため
の切削加工によって嵌合孔内側に生じることが避けられ
ないバリを収容するスペースを、嵌合孔の嵌合スペース
に連接して設けておく。ここでいう嵌合スペースとは、
嵌合した相手側部材が占めるスペースをいう。この製造
方法によると、切削加工することによって嵌合孔内側に
生じるバリがバリ収容スペースに収まる。このバリ収容
スペースは、嵌合スペースとは別に設けられているの
で、バリが嵌合スペース内に突出することが避けられ
る。従ってバリ取り工程を省略し、嵌合孔内にバリが突
出した状態で相手側部材を嵌合させることができる。な
お、バリ取り作業は本来不要であるけれでもあえて除去
しても良く、この場合、嵌合スペースの外側、すなわち
嵌合面から離れた位置でバリ取り作業を行うから、嵌合
面を傷つけるおそれがなく作業し易い。

【０００６】図１１（イ）に例示したように、嵌合孔壁
面に軸方向に伸びる歯状突条群が形成されている場合が
多い。この場合には、前記中間成形体を成形する際に、
嵌合孔壁面の周方向の一部に軸方向に伸びてスプライン
またはセレーションを構成する歯状突条群を形成すると
ともに、周方向の残部に歯状突条を形成しない欠歯領域
を設けておき、その欠歯領域に切削加工面を開口させる
ことが好ましい。この場合、歯状突条がない欠歯領域の
空間をバリ収容スペースとして利用することができ、バ
リ収容スペースの形成が容易になる。

【０００７】請求項３の発明は、外嵌部材自体に関す
る。この外嵌部材は、軸方向に伸びる嵌合孔を有する筒
状本体の外側側面から嵌合孔に達する溝が形成されてお
り、嵌合孔の嵌合スペースに連接する位置に、溝を切削
加工した際に生じたバリを収容するスペースが設けられ
ている。即ち、バリは嵌合スペースに突出せず、収容ス
ペース内に収まっている。この外嵌部材は、バリ取り作
業なしで製造することができ、安価に製造することがで
きる。

【０００８】嵌合スペースとは別にバリ収容スペースを
設けておく技術は、嵌合孔壁面にスプラインまたはセレ
ーションを構成する歯状突条群が形成されている場合に
特に有用である。この場合、相手側部材に密着すること
によって固定能力が増大する歯状突条群にバリが突出す
ることが避けられるので、一層効果的である。

【０００９】請求項２の発明との関係で説明したよう
に、嵌合孔壁面の周方向の一部にスプラインまたはセレ
ーションを構成する歯状突条群を周方向に所定ピッチで
並べて形成するとともに、嵌合孔壁面の周方向の残部に
歯状突条を形成しない欠歯領域を設けておき、その欠歯
領域に切削加工面を開口させることが好ましい。この場
合、嵌合孔壁面が中心軸の回りに非対称となり、嵌合孔
壁面加工用工具を軸方向に挿入して嵌合孔壁面形状を成
形する際に、加工用工具に横向きの力が加わる。加工用
工具に横方向の力がかかると、加工用工具にかかる負荷
が過大となって加工用工具が損傷する可能性が高くな
る。そこで、筒状本体に加工する素形材に下孔を形成し
ておき、その下孔を拡大して歯状突条群と欠歯領域を成
形するにあたって、歯状突条のピッチあたりの拡大面積
（加工量）が、歯状突条群の存在領域と欠歯領域とでほ
ぼ等しくしておくことが好ましい。例えば、中心軸の回
りに９度ごとに突条が形成されている場合、９度毎に計
測した拡大面積が、歯状突条群の存在領域でも欠歯領域
でも等しくなるようにしておくのである。この場合、嵌
合孔壁面加工用工具を軸方向に挿入して壁面形状を成形
するときに、加工用工具には基本的に軸方向の力しか加
わらず、加工用工具が損傷する可能性が押えられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を図
に基づいて説明する。図１は外嵌部材１の斜視図であ
り、図２は外嵌部材１の横断面図であり、図３は縦断面
図である。外嵌部材１は金属で形成されており、筒状本
体２の内側に嵌合孔５が形成されており、その壁面には
セレーションを構成する歯状突条３が周方向に所定間隔
で繰返し形成されている。歯状突条３は軸方向にストレ
ートに伸びている。この技術は、歯状突条３がストレー
トに伸びる場合に限って有効な技術ではなく、歯状突条
３が螺旋状に伸びている場合にも有用である。この技術
は、歯状突条３が軸方向に伸びている場合に一般的に有
用な技術であり、ストレートに伸びている場合、螺旋状
に伸びている場合、その他の曲線に沿って伸びている場
合の全場合に有用である。歯状突条群３で構成されるセ
レーションは、この外嵌部材１に挿入される相手側部材
の軸部Ｓに形成されているセレーションに対応する形状
である。相手側部材のセレーションが軸方向にストレー
トに伸びていれば歯状突条群３も軸方向にストレートに
伸び、相手側部材のセレーションが螺旋状に伸びていれ
ば歯状突条群３も螺旋状に形成される。図２に良く示さ
れているように、各突条３ａの断面は３角形であり、周
方向に所定間隔（ピッチ）で繰返し形成されており、軸
方向に伸びている。詳しくは後述するが、周方向の一部
には突条３ａが形成されていない欠歯領域８（詳細は図
５参照）が設けられている。この欠歯領域８に向かって
本体２の外側側面からすり割加工がなされることで、本
体２の全長にわたって延びるスリット２ａが形成されて
いる。スリット２ａの左右両側面が切削面２ｂである。

【００１１】本体２の一端部外面に締付座４が突設され
ており、上記スリット２ａによって締付座４は左右に二
分割されている。締付座４には本体２の軸線を含む平面
に略直交する方向に貫通するボルト孔４ａが形成されて
いる。このボルト孔４ａに通したボルトとナットを締め
ることによって締付座４の左右間隔すなわちスリット２
ａの幅を若干狭めて、嵌合孔５の径を縮小することがで
きる。締付座４とボルトとナットとで締付部が構成され
ている。この外嵌部材１は、相手側部材の軸部Ｓに外嵌
し、相手側部材を固定する。

【００１２】つぎに外嵌部材１の製造方法について説明
する。外嵌部材１を量産する場合には、図４に示す形状
の中間成形体７を冷間鍛造にて成形する。鍛造工程で
は、図６に模式的に示したように、型１０のキャビティ
に金属からなる素形材（ワーク）９をセットし、これを
所定の形状のポンチ１１で押圧して塑性変形させる。

【００１３】図７は、鍛造された中間成形体７の嵌合孔
壁面にスプラインを構成する歯状突条群が成形された場
合を示している。壁面の周方向の一部には欠歯領域Ｃ１
が設けられている。図８の仮想線１７は、鍛造加工前の
素形材に形成されている下孔の輪郭を示す。それを鍛造
して実線に示す壁面形状に加工する。図中のＨ１が突条
の溝深さ（突条の高さ）を示し、Ｈ２が欠歯領域Ｃ１で
のくぼみ１６の深さを示している。Ｈ１＞Ｈ２となって
いる。その寸法関係を詳しく説明する。突条は、中心軸
Cの回りにθのピッチ角で形成されている。突条を形成
する領域では、ピッチ角θ当りV１の面積だけ拡大させ
る加工を行う。欠歯部１６では、ピッチ角θ当りV２の
面積だけ拡大させる加工を行う。ここで、ピッチ角θ当
りの拡大面積V１とV2が等しくなるように、Ｈ１とＨ２
を選定する。すなわち、筒状素形材に形成されている下
孔を拡大して歯状突条群と欠歯領域を形成するにあたっ
て、歯状突条のピッチあたりの拡大面積が、歯状突条群
の存在領域と欠歯領域とでほぼ等しくなるようにして鍛
造する。

【００１４】この結果、図８に示すように、欠歯領域Ｃ
１での筒状素形材の成形量（嵌合孔の拡大面積）と、欠
歯領域Ｃ１と対称な領域Ｃ２での筒状素形材の成形量が
同じになる。これにより鍛造用ポンチ１１には、中心軸
Ｃの回りに対称な負荷がかかり、大きな偏荷重は発生し
ない。鍛造用ポンチ１１には過大な負荷がかからず、長
期に亘って加工しつづけることが可能となる。上記で
は、中間成形体の嵌合孔壁面にスプラインを構成する歯
状突条群を鍛造する場合を示したが、セレーションを構
成する断面三角形の歯状突条群を鍛造する場合にも、歯
状突条のピッチあたりの拡大面積を、歯状突条群の存在
領域と欠歯領域とでほぼ等しくすることによってポンチ
１１に横力が作用しないようにして鍛造することができ
る。また、断面円形の下孔に断面円形の鍛造用ポンチを
挿入して加工する際に、両者の中心軸をオフセットする
ことによって鍛造用ポンチに非対称な力がかからないよ
うにすることができる。図７に例示するように、範囲Ｃ
１に欠歯領域を形成する場合、下穴の中心と鍛造用ポン
チの中心を図７の上下方向にオフセットし、そのオフセ
ット量を調整することによって、鍛造用ポンチの図７で
の上半分に作用する負荷と下半分にかかる負荷を等しく
することができる。このようにしても鍛造用ポンチに横
力が作用しないようにすることができる。

【００１５】図５に拡大して示すように、欠歯領域８
を、突条３ａの基端部を繋ぐ基礎円よりも外側に窪んだ
（セレーション３の溝より深い）凹部形状８ａとするこ
とができる。欠歯領域８が凹部形状８ａに形成されてい
ると、相手側部材が占める嵌合スペース５ａの外側でそ
の嵌合スペース５ａに連接する位置にバリ収容スペース
８ｂ（図５にハッチングで示す領域）が確保される。鍛
造する素形材の下孔の形状を欠歯領域８で膨出させてお
くことによって、歯状突条のピッチあたりの拡大面積が
歯状突条群の存在領域と欠歯領域とでほぼ等しいという
条件のもとで、欠歯領域８を凹部形状８ａとすることが
できる。

【００１６】鍛造工程に続いて、図４に示す中間成形体
７の筒状本体２の外側側面から欠歯領域８が存在する凹
部形状８ａに向けて切削加工（すり割加工）して溝２ａ
を形成する。切削工具が嵌合孔５に突出する際に、切削
面２ｂの嵌合孔５側の端部にバリＢ（図２参照）が突出
する。このバリＢはバリ収容スペース８ｂ（図５参照）
に収まり、嵌合する相手側部材が占める空間５ａには突
出しない。このためにバリ取り加工は不要であり、外嵌
部材１にバリが残っている状態で、その嵌合孔５に相手
側部材の軸部Ｓを挿入することができる。さらに、図２
と図３に示すように、ボルト孔４ａも嵌合孔５（正確に
はバリ収容スペース８ｂ）に臨むことから、ボルト孔４
ａをドリルで加工する際に、ボルト孔４ａがバリ収容ス
ペース８ｂに突出する位置にバリが出るが、このときの
バリＢ２もバリ収容スペース８ｂ内に収まる。このため
に、このバリＢ２も除去する必要がなく、外嵌部材１に
バリＢ１，Ｂ２が残っている状態で、その嵌合孔５に相
手側部材の軸部Ｓを挿入することができる。なお、ボル
ト孔加工してからすり割加工をすることによって、ドリ
ル加工で生じるバリを除去してもよいし、嵌合孔５に突
出しない位置にボルト孔４ａを設けてもよい。

【００１７】外嵌部材の嵌合孔の壁面に形成する歯状突
条は、断面が三角形でセレーションを構成するものであ
ってもよいし、断面がギア歯状でスプラインを構成する
ものであってもよい、図９に嵌合孔の壁面にスプライン
を構成する歯状突条群が形成された例を示す。この外嵌
部材２１の場合は、嵌合孔とボルト孔２３との干渉が大
きいので、その分、欠歯領域が広く、幅広の凹部２８と
なっている。スプラインを構成する歯状突条にはインボ
リュート等の適宜形状が採用される。

【００１８】外嵌部材の嵌合孔は、必ずしも本体を貫通
させる必要はない。図１０に示した別例に係る外嵌部材
３１は、有底筒状の本体３２の嵌合孔内面にセレーショ
ン３３が形成されている。あるいは、図１４に示すよう
に、ボルト締付け部１４４を締付けることによって溝１
４２の幅を狭めて嵌合孔１４８の径を縮小させる側とは
反対の側にヨーク１４６を設けた部品の製造にも活用す
ることができる。

【００１９】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、切削加工の際に出るバリを嵌合スペース外のバリ収
容スペースに収めるようにしたので、バリ取り作業が不
要化され、外嵌部材の製造コストダウンが可能になる。
また中間成形体の成形時には、偏荷重の発生が少なく、
型の損傷が防がれて長持ちするという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態に係る外嵌部材の斜視図である。

【図２】 外嵌部材の横断面図である。

【図３】 図２のIII−III線断面図であり、外嵌部材の
縦断面を示す。

【図４】 外嵌部材の中間成形体を説明する斜視図であ
る。

【図５】 中間成形体の端面の拡大図である。

【図６】 外嵌部材の鍛造工程を説明する模式図であ
る。

【図７】 欠歯領域を有する内スプラインを説明する図
である。

【図８】 内スプラインの歯形状を説明する要部拡大図
である。

【図９】 別例に係る外嵌部材の横断面図である。

【図１０】 さらに別例に係る外嵌部材の縦断面図であ
る。

【図１１】 （イ）は従来例に係る外嵌部品の斜視図で
あり、（ロ）は中間成形体を説明する斜視図である。

【図１２】 従来例に係る外嵌部品の横断面図である。

【図１３】 従来例に係る外嵌部品の縦断面図である。

【図１４】 さらに別例に係る外嵌部材の形状を示す図
である。

【符号の説明】

１：外嵌部材 ２：筒状本体（本体） ２ａ：溝、スリット ２ｂ：切削面 ３：セレーションを構成する歯状突条群 ３ａ：突条 ５：嵌合孔 ８：欠歯領域 ８ｂ：バリ収容スペース Ｂ：バリ

フロントページの続き (72)発明者 鵜飼 須彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 釜崎 二三雄 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 Ｆターム(参考） 4E087 AA10 CA19 DB03 DB24 HA31

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に伸びる相手側部材を受入れる軸
   方向に伸びる嵌合孔を有する中間成形体を成形し、その
   中間成形体の外側側面から前記嵌合孔に達するまで切削
   加工して溝を形成することによって相手側部材に外嵌す
   る部材を製造する方法であり、前記中間成形体を成形す
   る際に、前記切削加工によって前記嵌合孔内側に生じる
   バリを収容するスペースを、前記嵌合孔の嵌合スペース
   に連接して設けておくことを特徴とする外嵌部材の製造
   方法。
2. 【請求項２】 前記中間成形体を成形する際に、前記嵌
   合孔壁面の周方向の一部にスプラインまたはセレーショ
   ンを構成する歯状突条群を形成するとともに、周方向の
   残部に前記歯状突条を形成しない欠歯領域を設けてお
   き、その欠歯領域に切削加工面を開口させることを特徴
   とする請求項１記載の外嵌部材の製造方法。
3. 【請求項３】 軸方向に伸びる相手側部材を受入れる軸
   方向に伸びる嵌合孔を有する筒状本体の外側側面から前
   記嵌合孔に達する溝が形成されている外嵌部材であり、
   前記嵌合孔の嵌合スペースに連接する位置に、前記溝を
   切削加工した際に生じたバリを収容するスペースが設け
   られていることを特徴とする外嵌部材。
4. 【請求項４】 前記嵌合孔壁面にスプラインまたはセレ
   ーションを構成する歯状突条群が形成されていることを
   特徴とする請求項３記載の外嵌部材。
5. 【請求項５】 筒状本体の嵌合孔壁面の周方向の一部に
   スプラインまたはセレーションを構成する歯状突条群が
   周方向に所定ピッチで形成され、かつ、前記嵌合孔壁面
   の周方向の残部に前記歯状突条を形成しない欠歯領域が
   設けられている外嵌部材の製造方法であり、前記筒状本
   体に加工する素形材に下孔を形成しておく工程と、その
   下孔を拡大して前記歯状突条群と前記欠歯領域を成形す
   る工程を備え、前記拡大工程での前記ピッチ当りの加工
   量が、前記歯状突条群の存在領域と欠歯領域とでほぼ等
   しくされていることを特徴とする外嵌部材の製造方法。