JP2012051068A - ヨークシャフト製造方法及びそのヨークシャフト - Google Patents

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Abstract

【課題】この発明は、ヨークシャフトとして高い強度を確保することができるとともに、製造コストの低減を図ることができるヨークシャフト製造方法及びそのヨークシャフトの提供を目的とする。
【解決手段】管素材1の一端側を他端側より小径に絞り加工して、該管素材1の一端側にシャフト部A2を一体的に形成する。かつ、該管素材1の一端側周壁内面に沿ってスプラインのメス型部1dを形成する。一方、管素材1の他端側に、該管素材1の他端側を長手方向と直交する方向に塑性変形させて矩形状のヨーク成形部1bを一体的に成形した後、該ヨーク成形部1bの対向する幅広側周壁にU字状の切欠き部1eを切欠き加工し、該ヨーク成形部1bの対向する幅狭側周壁に丸形状の孔部1fを穴開け加工して、管素材1の他端側にU字状のヨーク部A4を一体的に成形するヨークシャフトA1の製造方法である。
【選択図】図1

Description

この発明は、例えば車両用ステアリング装置を構成するテレスコピック機構(通称テレスコ機構)に用いられるヨークシャフトの製造方法及びそのヨークシャフトに関する。
従来、前記テレスコピック機構のシャフトを製造する方法としては、例えばパイプ材の一側部分を絞り加工により小径軸に成形する工程と、前記パイプ材の未加工部分を前記小径軸部の内端側から同未加工部分の外端部に向けて冷間部分しごき加工してキーロック用角溝部を成形する工程と、前記パイプ材の未加工部分の外端部を小径に口絞り加工する工程と、前記小径軸部の内周に内スプラインを機械加工により形成する工程とを備えた特許文献1のステアリングメインシャフトの製造方法がある。
しかし、特許文献の方法で製造されたメインシャフトの端部には、自在継手のジョイントであるヨーク部が成形されておらず、該メインシャフトの端部にヨーク部を一体的に連結しなければならない。また、メインシャフトとヨーク部を別々の工程で製造した後、メインシャフトとヨーク部を一体的に連結するので、製造時の工程数が多くなるだけでなく、メインシャフトとヨーク部を加工する作業に手間及び時間が掛かる。また、メインシャフトに端部にヨーク部を溶接する場合、溶接部分の強度が他の部分に比べて弱くなるため、シャフトとしての強度を確保することが難しい。
特許第3176113号
この発明は、ヨークシャフトとして高い強度を確保することができるとともに、製造コストの低減を図ることができるヨークシャフト製造方法及びそのヨークシャフトを提供することを目的とする。
この発明は、金属製の管素材の一端側に設けられたシャフト部と、該管素材の他端側に設けられたヨーク部とからなるヨークシャフトの製造方法であって、前記管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してシャフト部を形成する絞り工程と、前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形して矩形状のヨーク成形部を成形する成形工程と、前記ヨーク成形部の対向する幅広側周壁に、該ヨーク成形部の幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工してなるU字状の切欠き部を形成する切欠き工程と、前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁に、該ヨーク成形部の幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部を形成する穴開け工程と、を備えたヨークシャフト製造方法であることを特徴とする。
この発明の態様として、前記絞り工程において、前記管素材の一端側を小径に絞り加工する際に、該管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインを加工することができる。
また、この発明の態様として、前記絞り工程の前段に、前記管素材の周壁外面を所望する厚み分だけ切削する切削工程を備えることができる。
また、この発明の態様として、前記絞り工程と前記切削工程の間に、前記管素材に生じた歪みを除去するための焼鈍処理を行う焼鈍工程と、該管素材の表面全体にリン酸化合物の層を均一に形成するためのボンデ処理を行うボンデ工程とを備えることができる。
また、この発明の態様として、前記切削工程の前段に、前記管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、該管素材の他端側に楕円形状のヨーク成形部を成形する工程を備えることができる。
また、この発明は、金属製の管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してなるシャフト部が形成され、前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を一端側より大径に成形された矩形状のヨーク部が形成され、前記ヨーク部の対向する幅広側周壁に、該幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工してなる切欠き部が形成され、前記ヨーク部の対向する幅狭側周壁に、該幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部が形成されたヨークシャフトであることを特徴とする。
この発明の態様として、前記管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインを加工することができる。
前記管素材は、一端側から他端側に向けて同一の外径及び内径に形成され、かつ、該一端側から他端側に向けて同一の断面形状に形成された丸形状を有する金属製の管で構成される。
絞り工程は、棒状又は軸状の段付き芯金と、ダイスを備えた第1及び第2の絞り装置で構成することができる。
成形工程は、固定金型と、マンドレルを備えた第1の成形装置と、矩形金型と、幅広金型と、幅狭金型を備えた第2の成形装置で構成することができる。
切欠き工程は、U字状の切欠き金型と、受け金型を備えた切欠き装置で構成することができる。
穴開け工程は、穴開け用のドリルを備えた穴開け装置で構成することができる。
切削工程は、切削刃を備えた切削装置で構成することができる。
焼鈍工程は、管素材を焼鈍処理するための焼鈍室を備えた焼鈍装置で構成することができる。
ボンデ工程は、管素材をボンデ処理するためのボンデ室を備えたボンデ装置で構成することができる。
この発明によれば、中空形状に形成された1本の金属製の管素材を加工して、シャフト部と、ロアチューブ部と、ヨーク部とが一体的に成形されたヨークシャフトを製造するので、ヨークシャフトの強度が部分的に弱くなることがなく、ヨークシャフトとして高い強度を確保することができる。また、ヨークシャフトの各部を別々に加工するか、別々に加工された各部を一体的に溶接するような手間及び作業が省けるので、ヨークシャフトを製造する作業が簡単且つ容易に行える。また、製造に要する時間が大幅に短縮されるだけでなく、製造時の工程数や部品数が少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。
ヨークシャフト製造方法で製造されたヨークシャフトを示す斜視図。 管素材の一端側外周縁に鍔部を形成する鍔出し工程を示す説明図。 管素材の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程を示す説明図。 管素材の鍔部を除去する鍔落し工程を示す説明図。 管素材の他端側を成形する第1の成形工程を示す説明図。 成形側の周壁外面を切削する成形部切削工程を示す説明図。 未成形側の周壁外面を切削する未成形部切削工程を示す説明図。 未成形側を小径に絞り加工する第1の絞り工程を示す説明図。 管素材の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程を示す説明図。 管素材の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程を示す説明図。 未成形側先端を小径に絞り加工する第2の絞り工程を示す説明図。 ヨーク成形部を矩形状に成形する第2の成形工程を示す説明図。 管素材の両端を切り揃える切揃え工程を示す説明図。 ヨーク成形部に切欠き部を加工する切欠き工程を示す説明図。 ヨーク成形部に加工される切欠き部の加工手順を示す説明図。 ヨーク成形部に孔部を加工する穴開け工程を示す説明図。
図1は、ヨークシャフト製造方法で製造されたヨークシャフトA1を示す斜視図、図2は、管素材1の一端側外周縁に鍔部1aを形成する鍔出し工程を示す説明図、図3は、管素材1の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程を示す説明図、図4は、管素材1の鍔部1aを除去する鍔落し工程を示す説明図、図5は、管素材1の他端側を成形する第1の成形工程を示す説明図、図6は、成形側の周壁外面を切削する成形部切削工程を示す説明図、図7は、未成形側の周壁外面を切削する未成形部切削工程を示す説明図である。
また、図8は、未成形側を小径に絞り加工する第1の絞り工程を示す説明図、図9は、管素材1の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程を示す説明図、図10は、管素材1の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程を示す説明図、図11は、未成形側先端を小径に絞り加工する第2の絞り工程を示す説明図、図12は、ヨーク成形部1bを矩形状に成形する第2の成形工程を示す説明図、図13は、管素材1の両端を切り揃える切揃え工程を示す説明図、図14は、ヨーク成形部1bに切欠き部1eを加工する切欠き工程を示す説明図、図15は、ヨーク成形部1bに加工される切欠き部1eの加工手順を示す説明図、図16は、ヨーク成形部1bに孔部1fを加工する穴開け工程を示す説明図である。
本実施例のヨークシャフト製造方法で製造されるヨークシャフトA1は、図1に示すように、シャフト部A2と、ロアチューブ部A3と、U字状のヨーク部A4とが一体的に成形された1本のシャフトである。
シャフト部A2は、図示しないシャフトに対しスプライン嵌合によって伸縮自在に連結される。また、ヨーク部A4は、図示しないシャフトに対し自在継手によって回動自在に連結される。
本実施例のヨークシャフト製造方法は、中空形状に形成された1本の金属製の管素材1の一端側外周縁に鍔部1aを形成する鍔出し工程と、管素材1の一端側内周面を大径に拡張する矢通し工程と、管素材1の鍔部1aを切除する鍔落し工程と、管素材1の他端側にヨーク成形部1bを成形する第1の成形工程と、ヨーク成形部1bの周壁外面を切削する成形部切削工程と、未成形側筒状部1cの周壁外面を切削する未成形部切削工程と、筒状部1cを小径に絞り加工する第1の絞り工程と、管素材1の全体を均一に焼鈍処理する焼鈍工程と、管素材1の全体を均一にボンデ処理するボンデ工程と、筒状部1cの先端側を小径に絞り加工する第2の絞り工程と、ヨーク成形部1bを矩形状に成形する第2の成形工程と、管素材1の両端を切り揃える切揃え工程と、ヨーク成形部1bに切欠き部1eを切欠き加工する切欠き工程と、ヨーク成形部1bに孔部1fを加工する穴開け工程とから構成される。
鍔出し工程は、図2に示すように、固定金型2aと押圧金型2bとからなる押圧型プレス装置2を備えている。
該押圧型プレス装置2は、金属製の管素材1が固定金型2aに装填された後(図中左側)、凸状の押圧部を有する押圧金型2bにより固定金型2aに装填された管素材1の一端側(図中上端側)を長手方向(又は軸方向)に加圧する。
つまり、管素材1の一端側外周縁を外側に向けて塑性変形させ、該管素材1の一端側外周縁に沿って環状の鍔部1aを一体的に成形する(図中右側)。
鍔出し加工が完了した後、押圧金型2bを、管素材1の一端側から離間させ、該管素材1を固定金型2aから抜き取れば、鍔出しが完了した管素材1を次の矢通し工程へ移行することができる。
管素材1は、一端側(図中上端側)から他端側(図中下端側)に向けて同一の外径及び内径に形成されている。かつ、一端側から他端側に向けて同一の断面形状に形成された丸形状の管である。
なお、前記押圧型プレス装置2以外に、例えばインパクトプレス装置、冷間型鍛造装置等を用いて、図2に示す管素材1を作ることもできる。
続いて、鍔出し工程にて管素材1の鍔出し加工が完了した後、次の矢通し工程にて矢通し加工を行う。
なお、次の矢通し工程では、鍔出し工程にて鍔部1aが形成された管素材1を、矢通し装置3の固定金型3aに装填して加工する方法を説明する。
矢通し工程は、図3に示すように、固定金型3aと、押え金型3bと、マンドレル3cとからなる矢通し装置3を備えている。
該矢通し装置3は、鍔出し工程にて鍔部1aが形成された管素材1の一端側から中央部に至る範囲の周壁内面をマンドレル3cにより外側に塑性変形させて径方向に拡張し、管素材1の一端側から中央部に至る範囲の周壁内面を、他端側周壁内面の内径より大径に加工する。
つまり、鍔出し工程にて鍔部1aが形成された管素材1を、矢通し装置3の固定金型3aに装填して、管素材1の鍔部1aを固定金型3aの装填側平坦面に当接した後(図中左側)、上方に待機する押え金型3bを、固定金型3aの装填側平坦面と対向する方向へ移動させて、管素材1の鍔部1aを固定金型3aと押え金型3bで挟持固定する(図中右側)。
次に、棒状又は軸状のマンドレル3cを、固定金型3aと押え金型3bで挟持された管素材1の内部に対し一端側(図中上端側)から他端側(図中下端側)に向けて長手方向に圧入しつつ、管素材1の一端側周壁内面から中央部周壁内面に至る範囲の周壁内面を塑性変形させて、該管素材1の軸中心から外周側に向けて径方向に拡張する。
拡張時において、管素材1の一端側から他端側に至る範囲の周壁が固定金型3aによって一定の外径に規制されているので、管素材1の一端側周壁の内径が、該管素材1の他端側周壁の内径より大径となるように塑性変形される。
これにより、管素材1の周壁全長が一定の外径に保たれたまま、該管素材1の一端側周壁が中央部周壁から他端側周壁に至る範囲の周壁の肉厚より薄くなるように形成される。また、管素材1の塑性変形によって、該管素材1の全長が長手方向に引き伸ばされる。
矢通し加工が完了した後、マンドレル3cを、管素材1の一端側内部から抜き取り、押え金型3bを、固定金型3aから離間させて挟持解除した後、管素材1を固定金型3aから抜き取れば、矢通しが完了した管素材1を次の鍔落し工程へ移行することができる。
なお、鍔出し工程にて鍔部1aが形成された管素材1を、前記押圧型プレス装置2の固定金型2aに装填したまま、矢通し装置3のマンドレル3cを固定金型3aと押え金型3bで挟持された管素材1の内部に圧入して、該管素材1の一端側周壁を、中央部周壁及び他端側周壁の肉厚より薄くなるように形成してもよい。
続いて、矢通し工程にて管素材1の加工が完了した後、次の鍔落し工程にて鍔落し加工を行う。
鍔落し工程は、図4に示すように、切削刃4aを有する鍔落し装置4を備えている。
該鍔落し装置4は、鍔出し工程にて管素材1の一端側外周縁に形成された鍔部1aを切削刃4aにより切削して、管素材1の一端側から他端側に至る周壁全長を、一端側から他端側に向けて同一の外径に切削加工する(図中左側)。
つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材1を、該管素材1の軸芯を中心として一方向(図中矢印で示す方向)へ高速回転させる。同時に、管素材1の外周面に押し付けられた切削刃4aを、該管素材1の外周面に沿って長手方向へ移動させながら、管素材1の一端側外周縁に形成された鍔部1aを切削して除去する(図中右側)。
鍔落し加工が完了した後、切削刃4aを、管素材1の一端側外周縁から離間させ、図示しない支持手段による管素材1の支持を解除すれば、鍔落しが完了した管素材1を次の第1の成形工程へ移行することができる。また、管素材1の鍔部1aを剪断により除去してもよい。
続いて、鍔落し工程にて管素材1の加工が完了した後、次の第1の成形工程にて成形を行う。
なお、前記鍔落し工程以降の後工程では、管素材1を、一端側と他端側とが上下逆向きとなるように反転して加工する方法を説明する。
第1の成形工程は、図5に示すように、固定金型5aとマンドレル5bとからなる第1の成形装置5を備えている。
該第1の成形装置5は、鍔落し工程にて鍔部1aが切除された管素材1を固定金型5aに装填した後(図中左側)、棒状又は軸状のマンドレル5bを、固定金型5aに装填された管素材1の内部に対し他端側(図中上端側)から一端側(図中下端側)に向けて長手方向に圧入する。
かつ、管素材1の他端側から中央部に至る範囲の周壁を、管素材1の長手方向と直交する方向に向けて外側へ塑性変形させ、該管素材1の軸中心から外周側に向けて径方向に拡張する(図中右側)。
つまり、管素材1の他端側周壁から中央部周壁に至る範囲の周壁を、該管素材1の軸芯を中心として、一方の対向する幅広側周壁の肉厚より、他方の対向する幅狭側周壁の肉厚が厚くなるように塑性変形する。
かつ、一方の対向する幅広側周壁間の間隔より、他方の対向する幅狭側周壁間の間隔が狭くなるような楕円形状の断面に成形する(図6の左上に示すヨーク成形部1bの水平断面図参照)。
これにより、管素材1の他端側に、ヨークシャフトA1のヨーク部A4となる楕円形状のヨーク成形部1bが一体的に成形される。
ヨーク成形部1bの成形が完了した後、マンドレル5bを、管素材1の他端側内部から抜き取り、管素材1を、固定金型5aから抜き取れば、成形が完了した管素材1を次の成形部切削工程へ移行することができる。
続いて、第1の成形工程にて管素材1の成形が完了した後、次の成形部切削工程にて切削加工を行う。
成形部切削工程は、図6に示すように、切削刃6aを有する成形部切削装置6を備えている。
該成形部切削装置6は、第1の成形工程にて成形された管素材1のヨーク成形部1bの周壁外面(図中左側の点線部分)を切削刃6aにより切削して、管素材1の他端側周壁から中央部周壁に至る範囲のヨーク成形部1bの周壁外面を、該管素材1の一端側周壁の外径とほぼ同径となるように加工する。
つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材1を、該管素材1の軸芯を中心として一方向(図中矢印で示す方向)へ高速回転させる。同時に、管素材1の外周面に押し付けられた切削刃6aを、該管素材1のヨーク成形部1bの外周面に沿って長手方向へ移動させる(図中左側)。
ヨーク成形部1bの短径方向に対向する周壁は切削せず、該ヨーク成形部1bの長径方向に対向する周壁外面を、該管素材1の中央部周壁或いは一端側周壁より外側に突出する厚み分だけ切削して除去する。
要するに、ヨーク成形部1bの周壁内面を、長手方向から見て楕円形状に成形したまま、管素材1の周壁全長を、一端側から他端側に向けて同一の外径となるように切削加工する(図中右側)。
これにより、後述する第2の成形工程にて管素材1のヨーク成形部1bを成形する際に、割れや亀裂等がヨーク成形部1bに生じることがなく、成形が簡単且つ容易に行える。また、ヨーク成形部1bの強度を低下させることなく軽量化することができる。
ヨーク成形部1bの切削が完了した後、切削刃6aを、管素材1の他端側外周面から離間させ、図示しない支持手段による管素材1の支持を解除すれば、切削が完了した管素材1を次の未成形部切削工程へ移行することができる。
続いて、成形部切削工程にて管素材1の切削加工が完了した後、次の未成形部切削工程にて切削加工を行う。
未成形部切削工程は、図7に示すように、切削刃7aを有する未成形部切削装置7を備えている。
該未成形部切削装置7は、成形部切削工程にて切削されなかった管素材1の未成形側周壁外面(図中下端側)を切削刃7aにより切削して、管素材1の中央部周壁から一端側周壁に至る範囲の周壁を、該管素材1の他端側周壁の外径より小径となるように加工する。
つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材1を、該管素材1の軸芯を中心として一方向(図中矢印で示す方向)へ高速回転させる。同時に、管素材1の外周面に押し付けられた切削刃7aを、該管素材1の一端側外周面に沿って長手方向へ移動させながら、管素材1の未成形側筒状部1cの周壁外面を、成形部切削工程にて切削加工された管素材1の他端側周壁の外径より小径となるように切削して除去する(図中左側)。
これにより、管素材1の一端側には、ヨークシャフトA1のシャフト部A2となる筒状部1cが一体的に成形される(図中右側)。
また、後述する第2の絞り工程にて管素材1の筒状部1cを絞り加工する際に、管素材1の中央部周壁及び一端側周壁に割れや亀裂等が生じることがなく、絞り加工が簡単且つ容易に行える。さらにまた、筒状部1cの強度を低下させることなく軽量化することができる。この結果、ヨークシャフトA1の軽量化が図れる。
未成形部の切削が完了した後、切削刃7aを、管素材1の一端側外周面から離間させ、図示しない支持手段による管素材1の支持を解除すれば、切削が完了した管素材1を次の第1の絞り工程へ移行することができる。
続いて、未成形部切削工程にて管素材1の切削加工が完了した後、次の第1の絞り工程にて絞り加工を行う。
第1の絞り工程は、図8に示すように、段付き芯金8aとダイス8bからなる第1の絞り装置8を備えている。
該第1の絞り装置8は、未成形部切削工程にて切削加工された管素材1の内部に、段付き芯金8aを該管素材1のヨーク成形部1b側(図中上端側)から挿入した後、該管素材1の一端側周壁から中央部周壁に至る範囲の筒状部1cの周壁をダイス8bにより縮径方向に塑性変形させながら、該芯金8aの中径部8d外面に押し付けて所望する径に絞り加工する。
芯金8aの上端側には、第1の成形工程にて成形された管素材1のヨーク成形部1bの内周面と同径となる大径部8cが形成されている。また、芯金8aの中央部から下端側に至る部分には、該芯金8aの大径部8cより小径に形成され、筒状部1cの周壁を、前記大径部8cより小径に絞り込み規制するための中径部8dが形成されている。
つまり、第1の絞り装置8の芯金8aを、未成形部切削工程にて加工された管素材1の内部に対し該管素材1のヨーク成形部1b側から筒状部1c側に向けて長手方向に挿入する(図中左側)。
芯金8aの大径部8cの外面を、管素材1のヨーク成形部1bの内周面に押し付けて、ヨーク成形部1bの周壁を、前記第1の成形工程にて成形加工された外径及び内径に規制する。また、芯金8aの中径部8dを、管素材1の軸中心に対し長手方向に挿入された位置に保持する。
この後、ダイス8bを、管素材1の外周面に沿って一端側から中央部に向けて長手方向へ移動させながら、筒状部1cの周壁を、ダイス8bによって管素材1の外周側から軸中心に向けて縮径方向に塑性変形させる。
このとき、管素材1の筒状部1cの周壁が芯金8aの中径部8d外面に押し付けられ、該中径部8dより小径に絞り込まれないように規制される。
これにより、管素材1の他端側周壁(図中上端側)を絞り加工することなく、該管素材1の筒状部1cの周壁が、芯金8aの大径部8cより小径に絞り加工される(図中右側)。
絞り加工が完了した後、ダイス8bを、管素材1の他端側外周側から抜き取り、芯金8aを、管素材1の他端側開口部から引き抜けば、絞り加工が完了した管素材1を次の焼鈍工程へ移行することができる。
続いて、第1の絞り工程にて管素材1の絞り加工が完了した後、次の焼鈍工程にて焼鈍処理を行う。
焼鈍工程は、図9に示すように、焼鈍処理するための焼鈍室9aを有する焼鈍装置9を備えている。
該焼鈍装置9は、第1の絞り工程にて絞り加工された管素材1を、焼鈍室9a内に扉9bを開放して搬入した後、管素材1の全体を均一に加熱して焼鈍処理(図中の矢印参照)する。
つまり、焼鈍室9a内に搬入された管素材1の全体を焼鈍高温で均一に加熱することにより、焼鈍工程以前の工程にて加工した際に生じた管素材1の歪みを取り除くことができる。また、ボンデ工程以降の工程にて加工する際に、管素材1に割れや亀裂等が生じるのを防止することができる。
焼鈍処理が完了した後、管素材1を、焼鈍室9aから扉9bを開放して取り出せば、焼鈍処理が完了した管素材1を次のボンデ工程へ移行することができる。
続いて、焼鈍加工にて管素材1の焼鈍処理が完了した後、次のボンデ工程にてボンデ処理を行う。
ボンデ工程は、図10に示すように、ボンデ処理するためのボンデ槽10aを有するボンデ装置10を備えている。
該ボンデ装置10は、焼鈍加工にて焼鈍処理された管素材1を、ボンデ槽10aに貯液されたリン酸塩皮膜液10bに浸漬して、管素材1の表面全体(周壁の内面及び外面)にリン酸化合物の層10c(又は膜)を均一に形成する(図10のa部に示す拡大縦断面図参照)。
つまり、化学反応によって管素材1の表面全体がリン酸化合物の層10cによって均一に覆われるので、管素材1の表面に錆が発生しにくくなる。また、ボンデ工程以降の工程にて管素材1を加工する際に、加工用の金型が破損するのを防止することができる。
ボンデ処理が完了した後、管素材1を、ボンデ槽10aのリン酸塩皮膜液10bから取り出して水洗い洗浄すれば、ボンデ処理が完了した管素材1を次の第2の絞り工程へ移行することができる。
なお、本実施例では、リン酸亜鉛皮膜液を、リン酸塩皮膜液10bとして使用している。また、リン酸塩皮膜液10bを、管素材1の表面全体に吹き付けてボンデ処理してもよい。
続いて、ボンデ工程にて管素材1のボンデ処理が完了した後、次の第2の絞り工程にて絞り加工を行う。
第2の絞り工程は、図11に示すように、段付き芯金11aとダイス11bとからなる第2の絞り装置11を備えている。
該第2の絞り装置11は、ボンデ工程にてボンデ処理された管素材1の内部に、段付き芯金11aを該管素材1の他端側開口部(図中上端側)から挿入した後、該管素材1の筒状部1cの先端側周壁を、ダイス11bにより管径が小さくなる方向に塑性変形させながら、該芯金11aの小径部11e外面に押し付けて所望する径に絞り加工する。
芯金11aの上端側には、第1の成形工程にて成形されたヨーク成形部1bの内周面と同径となる大径部11cが形成されている。また、芯金11aの中央部には、管素材1の中央部内周面と同径となる中径部11dが形成されている。
さらに、芯金11aの下端側には、該芯金11aの中径部11dより小径に形成され、管素材1の筒状部1cの先端側周壁を、前記中径部11dより小径に絞り込み規制するための小径部11eが形成されている。また、小径部11eの外周面には、管素材1の一端側周壁内面に沿ってスプラインを加工するためのオス型部11fが形成されている。
つまり、第2の絞り装置11の芯金11aを、ボンデ工程にてボンデ処理された管素材1の内部に対し該管素材1の他端側開口部から一端側開口部に向けて長手方向に挿入する(図中左側)。
芯金11aの大径部11cの外面を、管素材1のヨーク成形部1bの内周面に押し付け、芯金11aの中径部11d外面を管素材1の中央部内周面に押し付けて、管素材1のヨーク成形部1bを、前記第1の成形工程及び第1の絞り工程にて加工された外径及び内径に規制する。また、芯金11aの小径部11eを、管素材1の軸中心に対し長手方向に挿入された位置に保持する。
この後、ダイス11bを、管素材1の外周面に沿って一端側から中央部に向けて長手方向へ移動させながら、筒状部1cの先端側周壁を、ダイス11bによって管素材1の外周側から軸中心に向けて縮径方向に塑性変形させて小径に絞込み加工する(図中右側)。
このとき、筒状部1cの先端側周壁が芯金11aの小径部11e外面に押し付けられ、該小径部11eより小径に絞り込まれないように規制される。かつ、筒状部1cの先端側周壁内面が小径部11eのオス型部11fに押し付けられるので、筒状部1cの先端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインのメス型部1dが形成される(図12の左側に示す断面図参照)。
この結果、管素材1の一端側には、ヨークシャフトA1のシャフト部A2が一体的に成形され、管素材1の中央部には、ヨークシャフトA1のロアチューブ部A3が一体的に成形される。また、ロアチューブ部A3と後述するヨーク部A4の間は、ロアチューブ部A3からヨーク部A4に向けて徐々に大径となる円錐形状に成形される。
絞り加工が完了した後、ダイス11bを、管素材1の一端側外周側から抜き取り、芯金11aを、管素材1の他端側開口部から引き抜けば、絞り加工が完了した管素材1を次の第2の成形工程へ移行することができる。
なお、スウェージング加工法を用いて、管素材1の一端側周壁内面に沿ってスプラインのメス型部1dを加工してもよい。
続いて、第2の絞り工程にて管素材1の絞り加工が完了した後、次の第2の成形工程にて成形を行う。
なお、次の第2の成形工程では、第2の絞り工程にて絞り加工された管素材1を、管素材1の他端側が下方で一端側が上方となるように保持して成形する方法を説明する。
第2の成形工程は、図12の(a)、(b)に示すように、矩形金型12aと、幅広金型12bと、幅狭金型12cとからなる第2の成形装置12を備えている。
該第2の成形装置12は、第1の成形工程にて成形された管素材1のヨーク成形部1b内部に矩形金型12aを挿入した後、ヨーク成形部1bの前後幅広面に一対の幅広金型12bを押し付け、同ヨーク成形部1bの左右幅狭面に一対の幅狭金型12cを押し付けて、ヨーク成形部1bを長手方向と直交する方向に加圧する。
これにより、ヨーク成形部1bを、管素材1の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、図中上方から見て矩形状の断面に成形する(図12のb参照)。
つまり、ヨーク成形部1bの周壁を、該管素材1の軸芯を中心として、前後に対向する幅広側周壁の肉厚が薄く、左右に対向する幅狭側周壁の肉厚が前後の周壁より厚くなるような矩形状の断面形状に塑性変形する。
かつ、ヨーク成形部1bの前後に対向する周壁幅が広く、左右に対向する周壁幅が前後の周壁幅より狭くなるような矩形状の断面に成形する。かつ、ヨーク成形部1bの左右幅狭面を平坦に成形する。
管素材1のヨーク成形部1bを矩形状に成形する作業が完了した後、矩形金型12aを、管素材1の他端側開口部から抜き取り、幅広金型12b及び幅狭金型12cを、管素材1の他端側外面から離間すれば、成形が完了した管素材1を次の切揃え工程へ移行することができる。
続いて、第2の成形工程にて管素材1の成形が完了した後、次の切揃え工程にて切揃え加工を行う。
切揃え工程は、図13に示すように、切揃え刃13aを有する切揃え装置13を備えている。
該切揃え装置13は、第2の成形工程にて成形された管素材1のヨーク成形部1b及び筒状部1cの端部を切揃え刃13aにより切除して、管素材1の一端側及び他端側を、該管素材1の長手方向(又は軸方向)と直交する面と平行して平坦な端面に切り揃える。
つまり、図示しない支持手段によって両端が支持された管素材1を、該管素材1の軸芯を中心として一方向(図中矢印で示す方向)へ高速回転させる(図中右側)。同時に、管素材1の一端側外周縁及び他端側外周縁に近接された上下の切揃え刃13aを、該一端側外周縁及び他端側外周縁に沿って軸中心方向へ移動させながら、管素材1の一端側及び他端側を、該管素材1の長手方向と直交する平坦な端面に切り揃える(図中左側)。
これにより、第1の絞り工程や第2の成形工程にて、管素材1の一端側及び他端側に形成された食み出し部やバリ等が除去され、管素材1の一端側及び他端側を、予め定められた寸法に切り揃えることができる。
切揃え加工が完了した後、切削刃13aを、管素材1の一端側外周縁及び他端側外周縁から離間させ、図示しない支持手段による管素材1の支持を解除すれば、切揃えが完了した管素材1を次の切欠き工程へ移行することができる。
続いて、切揃え工程にて管素材1の切揃えが完了した後、次の切欠き工程にて加工を行う。
切欠き工程は、図14の(c)、(d)と、図15の(e)、(f)、(g)に示すように、切欠き金型14aと受け金型14bとからなる切欠き装置14を備えている。
該切欠き装置14は、第1の成形工程にて成形された管素材1のヨーク成形部1bに切欠き金型14aを挿入し、ヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁の角隅部外面に一対の受け金型14bを押し付けた後、ヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁と他方の幅広側周壁に、側面から見てU字状の切欠き部1eを切欠き加工する。
先ず、管素材1のヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁に切欠き部1eを切欠き加工する際は、図14の(c)、(d)に示すように、管素材1のヨーク成形部1bに、該ヨーク成形部1bの左右に対向する幅狭側周壁の対向面間より幅狭に形成されたU字状の切欠き金型14aを挿入する。
このとき、切欠き金型14aを、一方の幅広側周壁の内面と対向して後述する切欠き部1eの一部が切欠き形成される長さだけ挿入する。
一方の幅広側周壁の角隅部外面に、一対の受け金型14bを押し付けて支持した後、切欠き金型14aを、一方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ移動させて、該幅広側周壁の一部(図15の(e)に示す番号1の部分)を厚み方向に切欠き加工する。
これにより、ヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁に、後述する切欠き部1eの一部が切欠き形成される。
さらに、切欠き金型14aを、切欠き部1eの残り部分が剪断される長さだけ挿入した後、前記と同様に、切欠き部1eの残り部分(図15の(e)に示す番号2の部分)に相当する幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工する。
これにより、ヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁に、図15の(e)に示す番号1の部分と、番号2の部分とからなるU字状の切欠き部1eが切欠き加工される。
次に、ヨーク成形部1bの他方の幅広側周壁に切欠き部1eを切欠き加工する際は、切欠き金型14aを、矩形を有するヨーク成形部1bの内部に対し他方の幅広側周壁の内面と対向して、後述する切欠き部1eの全部(図15の(f)に示す番号3の部分)が切欠き加工される長さだけ挿入する。
他方の幅広側周壁の角隅部外面に、一対の受け金型14bを押し付けて支持した後、切欠き金型14aを、他方の幅広側周壁が厚み方向に剪断される方向へ移動させて、ヨーク成形部1bの他方の幅広側周壁に、U字状の切欠き部1e(図15の(f)に示す番号3の部分)を一挙に切欠き加工する。
U字状の切欠き部1eを、ヨーク成形部1bの対向する幅広側周壁に切欠き加工した後(図15の(g)参照)、切欠き済みの切欠き金型14aを、管素材1の他端側内部(アーム成形部)から抜き取り、一対の受け金型14bを、管素材1の角隅部外面から離間すれば、切欠きが完了した管素材1を次の穴開け工程へ移行することができる。
続いて、切欠き工程にて管素材1の切欠きが完了した後、次の穴開け工程にて加工を行う。また、切欠き部1eを切欠き加工した後、ヨーク成形部1bの対向する幅狭側周壁の先端側が滑らかなR形状に加工される。
なお、ヨーク成形部1bの一方の幅広側周壁に、U字状の切欠き部1eを一挙に切欠き加工してもよい。また、前記切欠き工程では、切欠き部1eを、ヨーク成形部1bの幅広側周壁に対し長手方向に分割して切欠き加工するが、幅広側周壁に対し幅方向に分割して切欠き加工してもよい。
穴開け工程は、図16に示すように、ドリル16aを有する穴開け装置16を備えている。
該穴開け装置16は、第1の成形工程にて成形されたヨーク成形部1bの一方の幅狭側周壁と他方の幅狭側周壁に、ドリル16aを高速回転させながら管素材1の長手方向と直交する方向に突き刺して、図中横方向から見て丸形状の孔部1fを、一方の幅狭側周壁と他方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する。
先ず、図示しない支持手段によって支持された管素材1のヨーク成形部1bの一方の幅狭側周壁に、穴開け装置16のドリル16aを高速回転させながら厚み方向に貫通させて、丸形状の孔部1fを、一方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する(図中左側)。
この後、ヨーク成形部1bの他方の幅狭側周壁に、穴開け装置16のドリル16aを高速回転させながら厚み方向に貫通させて、丸形状の孔部1fを、他方の幅狭側周壁に対し厚み方向に貫通して穴開け加工する(図16の右側及び同図の左上に示すヨーク成形部1bの水平断面図参照)。
これにより、管素材1の他端側(図中上端側)には、ヨークシャフトA1のU字状を有するヨーク部A4が一体的に成形されることになる。
ヨーク成形部1bの対向する幅狭側周壁に丸形状の孔部1fを穴開け加工する作業が完了した後、ドリル16aをヨーク成形部1bの孔部1fから抜き取れば、図1及び図16の右側に示すヨークシャフトA1の製造が完了する。
以上のように、中空形状に形成された1本の金属製の管素材1を加工して、シャフト部A2と、ロアチューブ部A3と、ヨーク部A4とが一体的に成形されたヨークシャフトA1を製造するので、ヨークシャフトA1の強度が部分的に弱くなることがなく、ヨークシャフトA1として高い強度を確保することができる。
また、シャフト部A2と、ロアチューブ部A3と、ヨーク部A4を別々に加工するか、各部を一体的に溶接するような手間及び作業が省けるので、ヨークシャフトA1を製造する作業が簡単且つ容易に行える。また、製造に要する時間が大幅に短縮されるだけでなく、製造時の工程数や部品数が少なくなるので、製造コストの低減を図ることができる。
本発明の構成と、前記実施形態との対応において、
この発明の絞り工程は、実施例の第1及び第2の絞り工程に対応し、
以下同様に、
成形工程は、第1及び第2の成形工程に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
A1…ヨークシャフト
A2…シャフト部
A3…ロアチューブ部
A4…ヨーク部
1…管素材
1a…鍔部
1b…ヨーク成形部
1c…筒状部
1d…メス型部
1e…切欠き部
1f…孔部
2…押圧型プレス装置
3…矢通し装置
4…鍔落し装置
5…第1の成形装置
6…成形部切削装置
7…未成形部切削装置
8…第1の絞り装置
9…焼鈍装置
10…ボンデ装置
11…第2の絞り装置
12…第2の成形装置
13…切揃え装置
14…切欠き装置
16…穴開け装置

Claims (7)

  1. 金属製の管素材の一端側に設けられたシャフト部と、該管素材の他端側に設けられたヨーク部とからなるヨークシャフトの製造方法であって、
    前記管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してシャフト部を形成する絞り工程と、
    前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形して矩形状のヨーク成形部を成形する成形工程と、
    前記ヨーク成形部の対向する幅広側周壁に、該ヨーク成形部の幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工してなるU字状の切欠き部を形成する切欠き工程と、
    前記ヨーク成形部の対向する幅狭側周壁に、該ヨーク成形部の幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部を形成する穴開け工程と、を備えたヨークシャフト製造方法。
  2. 前記絞り工程において、前記管素材の一端側を小径に絞り加工する際に、該管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインを加工する
    請求項1に記載のヨークシャフト製造方法。
  3. 前記絞り工程の前段に、前記管素材の周壁外面を所望する厚み分だけ切削する切削工程を備えた
    請求項1又は2に記載のヨークシャフト製造方法。
  4. 前記絞り工程と前記切削工程の間に、前記管素材に生じた歪みを除去するための焼鈍処理を行う焼鈍工程と、該管素材の表面全体にリン酸化合物の層を均一に形成するためのボンデ処理を行うボンデ工程とを備えた
    請求項3に記載のヨークシャフト製造方法。
  5. 前記切削工程の前段に、前記管素材の他端側を該管素材の長手方向と直交する方向に塑性変形させて、該管素材の他端側に楕円形状のヨーク成形部を成形する工程を備えた
    請求項3に記載のヨークシャフト製造方法。
  6. 金属製の管素材の一端側に、該管素材の一端側を他端側より小径に絞り加工してなるシャフト部が形成され、
    前記管素材の他端側に、該管素材の他端側を一端側より大径に成形された矩形状のヨーク部が形成され、
    前記ヨーク部の対向する幅広側周壁に、該幅広側周壁を厚み方向に切欠き加工してなる切欠き部が形成され、
    前記ヨーク部の対向する幅狭側周壁に、該幅狭側周壁を厚み方向に貫通してなる孔部が形成された
    ヨークシャフト。
  7. 前記管素材の一端側周壁内面に沿って長手方向にスプラインが加工された
    請求項6に記載のヨークシャフト。
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