JP2013107126A

JP2013107126A - 軸外周面に複数の溝を形成する方法及び該方法によって形成された軸部材

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Publication number: JP2013107126A
Application number: JP2011256051A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ota; 昌幸太田; Toshiyuki Nokuro; 俊行野黒
Original assignee: Tsukiboshi Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tsukiboshi Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-06-06
Anticipated expiration: 2031-11-24
Also published as: JP5303628B2

Abstract

【課題】軸外周に押し出し加工によりインボリュートスプラインなどの複数の溝を確実に形成し、商品価値の高い完成品を提供する。
【解決手段】ワークである中空軸７の中空部にパンチマンドレル３を嵌入しながら絞りダイス８内に押し込み、絞りテーパ部１０で中空軸７に絞り加工を施しながら中空軸７の外周にインボリュートスプラインを形成する。インボリュートスプラインの形成が軸端外周部に絞りによって形成される余肉部に達したとき、押し込みを中止する。そして、インボリュートスプラインが形成されない余肉部を有する中空軸７を絞りダイス８内に残したまま、パンチマンドレル３を取り外し、次いで、先端加工部を備えたパンチピンを前進せしめて絞りダイス８内に進入させ、前記先端加工部により中空軸７の端部周面に形成された前記余肉部の内周部を押圧し、前記余肉部を内径側に寄せるとともに中空軸端までインボリュートスプラインを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、自動車のパワーステアリングシャフトなどで、軸の外周面にインボリュートスプラインなどの複数の溝（締結溝）を押し出し加工により形成する方法に関し、軸の外周面に押し出し加工により前記の溝（インボリュートスプラインなど）が形成されたとき、軸の端部に至るまで溝（インボリュートスプラインなど）が確実に形成されるとともに、軸端面が滑らかに仕上げられるような押し出し加工による軸外周面に複数の溝（インボリュートスプラインなど）を形成する方法に関する。

ワークである中空シャフトは、一半の大径部と他半の小径部とからなり、前記の中空シャフトの小径部の外周面にインボリュートスプラインを成形する方法（具体的には、例えば、シャフトの小径部の外周面にインボリュートスプラインが形成されている自動車のパワーステアリングシャフトを成形する方法）として、中央円孔の周面にインボリュート歯形状からなる工具歯が形成された金型ダイスの前記中央円孔内に、ワークである中空シャフトの内径と略同径の外径を有するマンドレルを同軸に配置し、前記のワークである中空シャフトの大径部を、その先端から金型ダイスの中央円孔とマンドレルとの環状隙間内に押し込むことにより、ワークである中空シャフトの外周面にインボリュート歯形形状からなるスプラインを形成するようにしたものが従来より知られている（特許文献1参照）。

特開２００５−１６１３６４号公報

前記した特許文献1において、ワークである中空シャフトの小径部の外周にインボリュートスプラインを形成するときは、複数個の分割体の集合から構成されるパンチニブの該複数個の分割体がそれら相互間の隙間を最小にして集合させられて、ワークをなす中空シャフトの大径部を把持してその先端部から金型ダイスの中央円孔とマンドレルとの間の環状間隙内に順次押し込みインボリュートスプラインを形成するようにしている。

しかしながら、前記の特許文献1においては、中空シャフトの大径部をパンチニブで把持し、前記中空シャフトの小径部にのみインボリュートスプラインを押し込み加工するものであるため、大径部と小径部とより構成されるシャフトには好適なものであるが、同一の径を有する軸の外周全域にわたってインボリュートスプラインを加工するには問題があった。
すなわち、同一径を有する軸の外周に、その軸方向の一端側から他端側にわたってインボリュートスプラインを加工しようとすると、加工の最終端側である前記他端側が伸びて加工しきれない状態となる虞がある。また、仮に他端側にわたって連続してインボリュートスプラインが加工できたとしても、他端側が破損したり、バリが発生したりするという虞もある。
よって、一端側から他端側にわたって連続したインボリュートスプラインが得られていないものや、平滑な端面が得られていないものなどが形成されてしまう虞を有していた。また、破損くずやバリなどが発生するとそのための除去工程が必要となり、作業コストの高騰あるいは作業手間が煩わしいという不具合もある。
そこで、本発明は、同一径の軸外周の一端側から他端側にわたって連続して押し出し加工によりインボリュートスプラインなどの複数の溝を確実に形成し、商品価値の高い完成品を提供することを目的とするものである。

第１の発明に係る軸外周にインボリュートスプラインを形成する方法は、前記の目的を達成するために、ワークである中空軸の内部にパンチマンドレルを嵌入して軸内径を保持するとともにパンチスリーブによって絞りダイス内に前記中空軸を押し込み、前記絞りダイス内に設けた絞りテーパ部で前記中空軸に絞り加工を施しながら前記絞りダイス内に設けた複数の歯によって前記中空軸外周に複数の溝を形成し、次に、該複数の溝の形成が、前記絞りテーパ部によって中空軸の軸端外周部に形成される余肉部に達したとき、前記押し込みを中止し、そして、複数の溝が形成されない前記余肉部を有する中空軸を絞りダイス内に残したまま、前記中空軸の内径より少しばかり大径で、かつ絞りダイス内の複数の歯の歯底の径よりも小径である外径を有する先端加工部を備えたパンチピンを前進せしめて前記絞りダイス内に進入させ、前記先端加工部により、前記絞りダイス内に残っている中空軸の端部周面に形成された前記余肉部の内周部を押圧し、前記余肉部を内径側に寄せるとともに中空軸端まで複数の溝を形成することを特徴とする軸の外周面に複数の溝を形成することを特徴とするものである。

また、第２の発明に係るワークが中実軸で、その中実軸の外周にインボリュートスプラインを形成する場合は、端部に穴が穿孔された中実軸をパンチスリーブによって絞りダイス内に押し込み、前記絞りダイス内に設けた絞りテーパ部で前記中実軸に絞り加工を施しながら前記絞りダイス内に設けた複数の歯によって前記中実軸外周に複数の溝を形成し、次に、該複数の溝の形成が、前記絞りテーパ部によって中実軸の軸端外周部に形成される余肉部に達したとき、前記押し込みを中止し、そして、複数の溝が形成されない前記余肉部を有する中実軸を絞りダイス内に残したまま、前記第１パンチピンと前記パンチスリーブを取り外し、次いで、前記中実軸端部の穴径より少しばかり大径で、かつ前記絞りダイス内の複数の歯の歯底の径よりも小径である外径を有する先端部を備えた第２パンチピンを前進せしめて前記絞りダイス内に進入させ、前記先端部により前記絞りダイス内に残っている中実軸を押し込み、前記第２パンチピンの先端部で前記余肉部を内径側に寄せるとともに、中実軸外周に複数の溝を軸端まで形成することをその特徴とするものである。

第１の発明若しくは第２の発明に係る成形方法によって軸外周面に複数の溝が形成される軸部材は、軸部材外周面の軸方向一端側から他端側にわたって設けられる凸条部が所定間隔をあけて周方向に複数個設けられ、該軸部材の一端部には、各隣り合う凸条部間に位置する各凹条部の端部から突出する突起部がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

第１の発明若しくは第２の発明によって軸外周面に複数の溝が形成される軸部材の凸条部外径は、前記突起部が形成されている側の軸部材一端部に近づくにしたがって、小径となるように窄まっていることを特徴とする。

本発明は、上述した技術的手段を講じることにより、同一径の軸外周の一端側から他端側にわたって連続して押し出し加工により複数の溝を確実に形成し、商品価値の高い完成品を提供することができる。

第1の発明において、まず、ワークである中空軸の中空部にパンチマンドレルを嵌入しながら前記中空軸を絞りダイス内に押し込み、該中空軸を絞りテーパ部で絞りながら外周面に複数の溝を形成する。そして、中空軸の押し込みによるインボリュートスプラインの形成が進み、中空軸の軸端外周部に形成される余肉部に絞りテーパ部が達したとき、中空軸の押し込みを一旦中止する。ここで、仮に、パンチマンドレルを中空軸内に嵌入したまま前記押し込み作業を続行し、余肉部分を絞りきろうとすると、前記余肉部分が伸びて絞りきれない状態となったり、余肉が破損してバリの発生を招いてしまったりする。

本発明では、上述のとおり余肉部に絞りテーパ部が達したとき、中空軸の押し込みを中止する工程、そして次に、前記パンチマンドレルおよびパンチスリーブを取り外す工程、そして次いで、前記中空軸の内径より少しばかり大径で、かつ絞りダイス内の歯形の歯底の径よりも小径である外径を有する先端加工部を備えたパンチピンを前進せしめて前記絞りダイス内に進入させる工程、そして前記パンチピンの先端加工部により、前記絞りダイス内に残っている中空軸の端部周面に形成された前記余肉部の内周部を押圧して中空軸端まで複数の溝を形成する工程を採用したため、中空軸端までインボリュートスプラインを絞りきったとき、前記余肉部が内径側に寄せられるため、その軸端面に多少のうねりが発生するものの平滑な端面が得られながらも、中空軸端まで複数の溝を形成することができた。

本発明では、上記のように軸外周面への複数の溝の形成を一旦中止することにより、端面が破断してバリが発生したり、余肉部分が伸びきってしまったりするなどの弊害を防止することができる。
中空軸の端面は前記したように余肉部が内径側に寄り平滑な状態となり、余肉の破損くず等の除去等の工程を必要としないばかりでなく完成品の端部の平滑な製品を得ることができ商品価値を高める効果もある。

また、第２の発明においては、端部中央に穴が穿孔された中実軸を絞りダイス内で絞りながらその外周に複数の溝を形成するとき、絞りテーパ部によって絞り加工されるときに生ずる端部の余肉部に前記の複数の溝の形成が達したとき、押し込みを中止するが、中止することなくそのまま複数の溝を絞り切った場合、絞り部に形成される前記の余肉部が破壊されることになるのでこれを阻止できる効果がある。
さらに、次工程で第２パンチピンの先端部に設けられた加工用押圧体により前記の余肉部を中実軸端部に予め穿孔されている穴の内径側に寄せるようにしたので軸端面は平滑な状態となり、前記したような破壊に伴う金属片等の除去も必要なく、しかも、商品価値も増大する効果もある。

中空軸の第１工程の加工前の説明図である。（ａ）は図１のＡ―Ａ線断面図、（ｂ）は図１のＢ―Ｂ線断面図である。中空軸の第１工程の説明図である。中空軸の第１工程完了時の説明図である。中空軸の第２工程の加工前の説明図である。第２工程の加工完了時の説明図である。完成品を絞りダイスより取り出した状態の説明図である。中実軸の第１工程の加工前の説明図である。（ａ）は図８のＣ―Ｃ線断面図、（ｂ）は図８のＤ―Ｄ線断面図である。中実軸の第１工程の説明図である。中実軸の第１工程完了時の説明図である。中実軸の第２工程前の説明図である。第２工程の加工完了時の説明図である。完成品を絞りダイスより取り出した状態の説明図である。一実施形態であるインボリュートスプライン軸部材（完成品）の一部を拡大して示す斜視図である。一実施形態であるインボリュートスプライン軸部材（完成品）の一部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図を基に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の一例を示すものであって何等これに限定解釈されるものではない。以下に説明する本発明の方法は、パワーステアリングシャフトを形成する方法の一実施形態を想定している。また、本実施形態では、軸外周にインボリュートスプラインを形成する方法を本発明の一例としてあげて説明しているが、本発明はこれに何ら限定解釈されるものではなく、その他の溝形態、例えば、角形スプラインなどの他のスプラインやセレーション（三角歯セレーションやインボリュートセレーションなど）など、あるいはローレットなどであってもよく、軸部材外周の一端から他端にわたって連続して貫通する溝を軸の径方向に複数設けられるものを全て含む。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態は、加工対象となるワークとしての軸が、一端側から他端側にわたって貫通する空洞部分（中空部）を有し、かつ一端側から他端側にわたって同一径に形成されている中空軸であり、この中空軸の外周にインボリュートスプライン（溝）を形成する方法の一例を図１乃至図７に基づいて説明する。本実施形態では、以下の第１工程と第２工程を有している。

「第１工程」
図１乃至図４は第１工程を示す。
図中１はパンチケース（第１パンチケース）であり、該パンチケース（第１パンチケース）１内に、先端が該パンチケース（第１パンチケース）１の端部より所要の長さだけ突出したパンチスリーブ２が装着され、さらに、前記パンチスリーブ２内にパンチマンドレル３が装着されており、該パンチマンドレル３は、前記パンチスリーブ２の先端部２ａより所定の長さだけ突出されており、また、該パンチマンドレル３の後端はパンチスリーブ２の後部においてマンドレルホルダ４に保持・固定されている。

図中５は前記パンチケース（第１パンチケース）１に嵌入されるパンチスペーサ（第１パンチスペーサ）であり、前記マンドレルホルダ４に当接されている。
そして、前記パンチスリーブ２の突出長さＬ１は、後記する絞りダイス８の一端側８ａより絞りテーパ部１０までの距離Ｌ２と同等とするのがよく、また、前記パンチマンドレル３の突出長さＬ３は、中空軸７と同等長さ若しくは中空軸７よりも長く形成されているのがよい（図１参照。）。
そして、このパンチケース（第１パンチケース）１は、図示しない油圧装置等の駆動機構によって前後進可能（図面上で、右方向（絞りダイス方向）に前進、左方向に後進（後退）可能）に構成されている。
なお、本実施形態では、図示しない油圧装置等の駆動機構によってパンチケース（第１パンチケース）１を前後進可能とする実施の一形態であるため、前記パンチスリーブ２の突出長さや、前記パンチマンドレル３の突出長さなどを上述のように設定しているが、油圧装置等以外の駆動機構を使用する場合にはこの限りではない。

図中７は、周面にインボリュートスプラインが形成されるワークとしての中空軸であり、前記パンチマンドレル３の外径Ｒ１は、中空軸７の内径Ｒ２と略同一とされ、該パンチマンドレル３が中空軸７の中空部に嵌入可能とされる。また、パンチスリーブ２の外径Ｒ３は、中空軸７の外径Ｒ４と同一に形成され、したがって中空軸７の肉厚とパンチスリーブ２の肉厚は同一とされている（図１参照。）。

前記した絞りダイス８は、前記中空軸７が嵌入可能なワーク加工用の中央円孔９が所要の長さで穿孔されており、ワーク加工用の中央円孔９の内周面には、その孔長さ方向の所定領域、本実施形態では略中央の領域に、絞りダイス８の一端側８ａから見て、他端側８ｂに向けて絞り加工されてなる円環状の絞りテーパ部１０と、その絞りテーパ部１０の小径側端部から絞りダイス８の他端側８ｂの開口まで連続して形成されている多数のインボリュート歯形（スプライン歯ともいう。）１１からなる所定長さの歯形部１２とを備えている（図１、図２参照。）。

前記中空軸７の外周面にインボリュートスプラインを形成するには、先ず、絞りダイス８に形成されたワーク加工用の中央円孔９内に中空軸７を嵌入し、パンチケース（第１パンチケース）１を図示しない油圧装置等で前進させると、前記パンチケース（第１パンチケース）１に装着されるパンチスリーブ２及びパンチマンドレル３も同時に前進する。
そして、前記パンチスリーブ２の先端部２ａから突出して設けられているパンチマンドレル３を、絞りダイス８内に嵌入されている中空軸７の中空部に嵌入し、次いで、パンチスリーブ２の先端部２ａを中空軸７の端部に当接して中空軸７を絞りダイス８のワーク加工用の中央円孔９内に押し込む（図３参照。）。

上記の押し込みは、中空軸７の中空部にパンチマンドレル３を嵌入した状態で行われる。すなわち、内部（中空部）をパンチマンドレル３で保持した態様で絞りダイス８のワーク加工用の中央円孔９内に押し込まれ、絞りテーパ部１０で絞り込まれると同時にその外周面にインボリュート歯形１１によってインボリュートスプライン１３が形成される。

そして、インボリュートスプライン１３の形成は、中空軸７の押し込みによるインボリュートスプライン１３の形成が進み、パンチスリーブ２の先端部２ａが絞りテーパ部１０に達したときに中止する（図４参照。）。
前記の絞りテーパ部１０で中空軸７の押し込みを、一旦中止するのは、絞りテ―パ部１０により形成される余肉部１４がパンチマンドレル３を中空軸７内に嵌入したまま絞りきろうとすると伸びて絞りきれない状態となる虞があるからである。また、前記のように絞りテーパ部１０においてインボリュートスプライン１３が貫通していない状態で中止することなく、そのまま貫通した場合、絞りテーパ部１０によって形成される中空軸７の端部外周の余肉部１４が破損し、その破損した面が粗悪な状態となり、破損くずやバリ等の除去作業を必要とすることもあり、作業工程が増加する虞があるからである。

そして、インボリュートスプラインの形成が中止されたとき（図４の状態のとき）、第１工程が完了したことになる。
そして、次に前記したパンチケース１を後退せしめてパンチマンドレル３を中空軸７より抜き出し、余肉部１４を除く周面にインボリュートスプライン１３が形成された中空軸７は絞りダイス８内にそのままの状態で残しておく（図５参照。）。

「第２工程」
次に第２工程について説明する。図５ないし図７は第２工程を示し、第１工程を経た後の前記中空軸７の端部へのインボリュートスプライン１３の形成には、第２パンチケース１７内に装着されるパンチピン１８によって実施される。

前記パンチピン１８は、後部が第２パンチスペーサ１９により保持固定されるとともに、先端部は所定の長さの絞りダイス８のワーク加工用の中央円孔９に嵌入可能な嵌入用保持体部２０が突出され、さらに該嵌入用保持体部２０の外径Ｒ５は、前記した絞りダイス８のワーク加工用の中央円孔９の内径Ｒ６と同一とし、ワーク加工用の中央円孔９内に前記のパンチピン１８の嵌入用保持体部２０が嵌入可能とされている。

また、パンチピン１８の嵌入用保持体部２０の先端部には、加工用押圧体（先端加工部）２１が所定の長さで設けられている。
該加工用押圧体２１の外径Ｒ７は、中空軸７の内径Ｒ２より少しばかり大径（Ｒ７＞Ｒ２の関係を有している。）で、かつインボリュート歯形１１の歯底１１ａの径Ｒ８より小径（Ｒ７＜Ｒ８の関係を有している。）とされている。
すなわち、Ｒ２＜Ｒ７＜Ｒ８の関係を有している（図１、図２、図５参照。）。

第２工程は、前記した第１工程が終了し、絞りダイス８内に残してあるインボリュートスプライン１３が貫通していない余肉部１４を有する中空軸７に対しての加工である。
これを説明すると、第２パンチケース１７を図示しない油圧装置等で前進させ、これに伴い第２パンチケース１７に装着のパンチピン１８も前進し、パンチピン１８の嵌入用保持体２０が絞りダイス１０のワーク加工用の中央円孔９内に嵌入され、その先端部の加工用押圧体２１が前記した中空軸７の余肉部１４の先端に到達したとき、さらにパンチピン１８を前進させる。
これにより、中空軸７は、前記加工用押圧体２１によって押されてインボリュート歯形１１により余肉部１４の周面にインボリュートスプライン１３が形成される。

このとき、パンチピン１８の先端の加工用押圧体２１は、中空軸７の内径Ｒ２より少しばかり大径（Ｒ７＞Ｒ２の関係を有している。）で、かつインボリュート歯形１１の歯底１１ａの径Ｒ８より小径（Ｒ７＜Ｒ８の関係を有している。）とされているので、前記加工用押圧体２１は絞りテーパ部１０のテーパに沿って余肉部１４の内周側を押し込むことになり、同時に前記の押し込みは、中空軸７の外周部にインボリュート歯形１１によってインボリュートスプライン１３が中空軸７の端部にまで切り込まれ、前記したように余肉が端面Ｅ１側に伸びないで中央円孔９の内径側に寄せることにより、端面Ｅ１には多少のうねり（突起部）が生ずるものの平滑な端面が形成されたインボリュートスプライン軸部材（完成品）７０が提供できた（図６、図７参照。）。
すなわち、絞りきったとき、インボリュート歯形１１の歯底１１ａと、パンチピン１８の加工用押圧体２１の外径との間には空間Ｓ１ができるため（図６参照。）、この空間Ｓ１によって、前記うねり（突起部）が形成されるものの平滑な端面となる。

ここで、図７及び図15、図16に基づき、第２工程を経て形成されたインボリュートスプライン軸部材（完成品）７０の一実施形態について簡単に説明する。

本実施形態の成形方法によって成形されたインボリュートスプライン軸部材７０は、軸部材外周面の軸方向一端側Ｅ１から他端側Ｅ２にわたって設けられる凸条部Ｃ，Ｃ…が周方向に複数個設けられている。
各隣り合う凸条部Ｃ，Ｃの間には、凹条部Ｄが形成され、これも周方向に複数個設けられている。
凸条部Ｃ，Ｃ…は、それぞれ略同一の形状で、それぞれが略同一の間隔で軸周方向に並んで設けられている。また、凹条部Ｄ，Ｄ…もそれぞれ略同一の形状で、それぞれが略同一の間隔で軸周方向に並んで設けられている。
そして、軸部材７０の一端部Ｅ１には、各隣り合う凸条部Ｃ，Ｃ間に位置する各凹条部Ｄの端部から突出する突起部Ｐがそれぞれ形成されている。
突起部Ｐは、略同一の突出量をもって形成されているものであるが、これら突起部Ｐは、軸部材７０の一端部Ｅ１全体として見た場合、端面に多少のうねりがある程度に突出しているものである。

軸部材７０の内径と軸部材７０の凸条部Ｃの外径は、突起部Ｐが形成されている側の軸部材一端部Ｅ１に近づくにしたがって、それぞれ、順次小径となるようになだらかに窄まっている。
軸部材７０の内径と軸部材７０の凸条部Ｃの外径の窄み程度は、同一のＲ状となっている。
軸部材７０の内径と軸部材７０の凸条部Ｃの外径において、符号Ｌ６によって示す領域の径Ｒ１６・Ｒ１８は一定である。
そして、この領域Ｌ６から突起部Ｐが形成されている側の軸部材一端部Ｅ１までの領域Ｌ７は、その一端部Ｅ１の内径Ｒ１７・外径Ｒ１９に近づくにしたがって、順次、内径・外径が小径となるように窄まっている（内径Ｒ１７＜内径Ｒ１６、外径Ｒ１９＜外径Ｒ１８）。
すなわち、一端部の内径Ｒ１７と外径Ｒ１９が最も小径となる。
このように、領域Ｌ７は、その一端部Ｅ１の内径Ｒ１７と外径Ｒ１９に近づくにしたがって、順次径が小径となるように窄まっている構造が提供されるのは、本発明の工程において、前記外径とした加工用押圧体２１が絞りテーパ部１０のテーパに沿って余肉部１４の内周側を押し込むことにより、余肉が端面側に伸びないで中央円孔９の内径側に寄せられることとなるためである。
このように本実施形態では、凸条部Ｃは、一端部Ｅ１の外径Ｒ１９に向けて順次窄まっている構造を採用したため、この一端部Ｅ１の外径Ｒ１９が案内部となって軸部材の挿入性を向上する。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、一端側から他端側にわたって同一径に形成されている中実軸をワークとし、この中実軸の外周面にインボリュートスプラインを形成する方法の一例を示す。
この第２の実施の形態について図８乃至図１４に基づいて以下説明する。本実施形態では、以下の第１工程と第２工程を有している。

「第1工程」
図８乃至図１１は、本実施形態の第１工程を示す。
中実軸３０の外周面にインボリュートスプラインを形成する方法である第２の実施の態様においては、パンチケース（第１パンチケース）３１内に外径Ｒ１５が中実軸３０の外径Ｒ１４と同一とされたパンチスリーブ３２を装着し、該パンチスリーブ３２は前記パンチケース３１より所要長さ突出せしめられるとともに、その内部に第１パンチピン３３を先端部３２ａより所定長さだけ突出させ、その後部はマンドレルホルダ３４で保持されて第１パンチピン３３が装着される。
また、符号３５は、前記したマンドレルホルダ３４を後部より保持するパンチスペーサ（第１パンチスペーサ）である（図８参照。）。
そして、前記パンチスリーブ３２の突出長さＬ４は、後記する絞りダイス３６の一端側３６ａより絞りテーパ部３８までの距離Ｌ５と同等とするのがよい（図８参照。）。

絞りダイス３６は、前記中実軸３０が嵌入可能なワーク加工用の中央円孔３７が所要の長さで穿孔されており、該ワーク加工用の中央円孔３７の内周面には、その孔長さ方向の所定領域、本実施形態では略中央の領域に、絞りダイス３６の一端側３６ａから見て、他端側３６ｂに向けて絞り加工されてなる円環状の絞りテーパ部３８と、その絞りテーパ部３８の小径側端部から絞りダイス３６の他端側３６ｂの開口まで連続して形成されている多数のインボリュート歯形（スプライン歯ともいう。）３９からなる所定長さの歯形部４０とを備えている（図８、図９参照。）。

中実軸３０の外周面にインボリュートスプライン４３を形成するには、中実軸３０を絞りダイス３６のワーク加工用の中央円孔３７内に嵌入し、パンチケース（第１パンチケース）３１を図示しない油圧装置等で前進させると同時にパンチケース（第１パンチケース）３１に装着のパンチスリーブ３２も前進し、該パンチスリーブ３２の先端部３２ａに設けられる第１パンチピン３３により中実軸３０の端面側（端部中央）に、軸芯方向に向けて穴（貫通していない穴）４２を穿孔する。

さらに、パンチスリーブ３２を前進させ、中実軸３０を絞りテーパ部３８により絞り加工を施すと同時にインボリュート歯形３９により中実軸３０の外周にインボリュートスプライン４３を形成する（図１０、図１１参照。）。

そして、前記したインボリュートスプライン４３の形成は、中実軸３０の押し込みによるインボリュートスプライン４３の形成が進み、絞りテーパ部３８に達したときに中止する（図１１状態。）。
前記の絞りテーパ部３８で押し込みを中止してインボリュートスプライン４３の形成を一旦中止するのは、絞りテ―パ部３８により形成される中実軸３０の端部外周に形成される余肉部４４が、そのまま絞りきろうとすると伸びて絞りきれない状態となる虞があるからである。また、前記のように絞りテーパ部３８においてインボリュートスプライン４３が貫通していない状態で中止することなく、そのまま貫通した場合、絞りテーパ部３８によって形成される中実軸３０の端部外周の余肉部４４が破損し、その破損した面が粗悪な状態となり、破損くずやバリ等の除去作業を必要とすることもあり、作業工程が増加する虞があるからである。

「第２工程」
次に、本実施形態の第２工程について説明する。図１２乃至図１４は第２工程を示す。
以上のように第１工程が終了し、絞りテーパ部３８の余肉部４４を残して加工を一旦中止し、絞りダイス３６内に残されたた中実軸３０に対し、前記した中実軸３０の端部に残された余肉部４４へのインボリュートスプライン４３の形成には、第２パンチケース４７内に装着される第２パンチピン４８を使用する。

第２パンチピン４８は、後部が第２パンチスペーサ４９により保持固定されるとともに、先端部には所定の長さの絞りダイス３６のワーク加工用の中央円孔３７に嵌入される嵌入用保持体部５０が突出され、さらに該嵌入用保持体部５０の外径Ｒ９は、前記したインボリュート絞りダイス３６のワーク加工用の中央円孔３７の内径Ｒ１０と同一とし、ワーク加工用の中央円孔３７内に前記の第２パンチピン４８が嵌入可能とされている。
また、前記した第２パンチピン４８の先端部には加工用押圧体（先端部）５１が所定の長さで設けられ、該加工用押圧体５１の外径Ｒ１１は、中実軸３０の穴４２の内径Ｒ１２より少しばかり大径（Ｒ１１＞Ｒ１２）とされ、かつインボリュート歯形３９の歯底３９ａの径Ｒ１３より小径（Ｒ１１＜Ｒ１３）とされている。すなわち、Ｒ１２＜Ｒ１１＜Ｒ１３の関係を有している（図９、図１２参照。）。

第２工程は、前記した第１工程が終了し、絞りダイス３６内に残してあるインボリュートスプライン４３が成形されていない余肉部４４を有する中実軸３０に対しての加工である。
第２パンチケース４７を図示しない油圧装置等で前進させると、これに伴い第２パンチケース４７に装着の第２パンチピン４８も前進する。
第２パンチピン４８が絞りダイス３６のワーク加工用の中央円孔３７内に嵌入し、その先端部の加工用押圧体５１が前記した中実軸３０の余肉部４４の先端に到達したとき、さらに第２パンチピン４８を前進させると、中実軸３０は押されてインボリュート歯形３９により余肉部４４の周面にインボリュートスプライン４３が形成される。

このとき、第２パンチピン４８の先端の加圧用押圧体５１は、中実軸３０の内径より少しばかり大径（Ｒ１１＞Ｒ１２）で、かつインボリュート歯形３９の歯底３９ａの径Ｒ１３より小径（Ｒ１１＜Ｒ１３）とされているので、前記加工用押圧体５１は、絞りテーパ部３８のテーパに沿って余肉部４４の内周側を予め形成されている穴４２内に押し込むことになり、同時に外周部はインボリュート歯形３９によってインボリュートスプライン４３が中実軸３０の端部まで切り込み、前記したように余肉部が端面Ｅ１側に伸びないで穴４２の内径に寄せることにより、端面Ｅ１は多少のうねり（突起部）をもつものの平滑な端面が形成されたインボリュートスプライン軸部材（完成品）３００が提供できた（図１４参照。）。

なお、本実施形態では、第１工程において、中実軸３０の端部中央に第１パンチピン３３によって浅い穴を穿孔しているが、製品の大きさ・スプラインの大きさ・成形荷重などによっては、端部中央に予め浅い穴が開いている中実軸（ワーク）を用いなければならない場合も考えられ、このような実施形態であっても本発明の範囲内であり、適宜設計変更可能である。

本実施形態においても、前記第１工程・第２工程を経て形成されるインボリュートスプライン軸部材３００の一端部Ｅ１には、各隣り合う凸条部Ｃ，Ｃ間に位置する各凹条部Ｄの端部から突出する突起部Ｐがそれぞれ形成されているが、図示及び説明は前記第１の実施の形態における説明を援用しここでは省略する。

１，３１
パンチケース（第１パンチケース）
２，３２
パンチスリーブ
３
パンチマンドレル
７
中空軸
８，３６
絞りダイス
１０，３８
絞りテーパ部
１１
インボリュート歯形
１３
インボリュートスプライン
１４，４４
余肉部
１７，４７
第２パンチケース
１８
パンチピン
２１
加工用押圧体（先端加工部）
３０
中実軸
３３
第１パンチピン
４２
穴
４８
第２パンチピン
５１
加工用押圧体（先端部）

Claims

ワークである中空軸の内部にパンチマンドレルを嵌入して軸内径を保持するとともにパンチスリーブによって絞りダイス内に前記中空軸を押し込み、前記絞りダイス内に設けた絞りテーパ部で前記中空軸に絞り加工を施しながら前記絞りダイス内に設けた複数の歯によって前記中空軸外周に複数の溝を形成し、次に、該複数の溝の形成が、前記絞りテーパ部によって中空軸の軸端外周部に形成される余肉部に達したとき、前記押し込みを中止し、そして、複数の溝が形成されない前記余肉部を有する中空軸を絞りダイス内に残したまま、前記中空軸の内径より少しばかり大径で、かつ絞りダイス内の複数の歯の歯底の径よりも小径である外径を有する先端加工部を備えたパンチピンを前進せしめて前記絞りダイス内に進入させ、前記先端加工部により、前記絞りダイス内に残っている中空軸の端部周面に形成された前記余肉部の内周部を押圧し、前記余肉部を内径側に寄せるとともに中空軸端まで複数の溝を形成することを特徴とする軸の外周面に複数の溝を形成する方法。
端部に穴が穿孔された中実軸をパンチスリーブによって絞りダイス内に押し込み、前記絞りダイス内に設けた絞りテーパ部で前記中実軸に絞り加工を施しながら前記絞りダイス内に設けた複数の歯によって前記中実軸外周に複数の溝を形成し、次に、該複数の溝の形成が、前記絞りテーパ部によって中実軸の軸端外周部に形成される余肉部に達したとき、前記押し込みを中止し、そして、複数の溝が形成されない前記余肉部を有する中実軸を絞りダイス内に残したまま、前記第１パンチピンと前記パンチスリーブを取り外し、次いで、前記中実軸端部の穴径より少しばかり大径で、かつ前記絞りダイス内の複数の歯の歯底の径よりも小径である外径を有する先端部を備えた第２パンチピンを前進せしめて前記絞りダイス内に進入させ、前記先端部により前記絞りダイス内に残っている中実軸を押し込み、前記第２パンチピンの先端部で前記余肉部を内径側に寄せるとともに、中実軸外周に複数の溝を軸端まで形成することを特徴とする軸外周面に複数の溝を形成する方法。
請求項１に記載の成形方法によって軸外周面に複数の溝が形成される軸部材であって、
軸部材外周面の軸方向一端側から他端側にわたって設けられる凸条部が所定間隔をあけて周方向に複数個設けられ、
該軸部材の一端部には、各隣り合う凸条部間に位置する各凹条部の端部から突出する突起部がそれぞれ形成されていることを特徴とする軸部材。
請求項２に記載の成形方法によって軸外周面に複数の溝が形成される軸部材であって、
軸部材外周面の軸方向一端側から他端側にわたって設けられる凸条部が所定間隔をあけて周方向に複数個設けられ、
該軸部材の一端部には、各隣り合う凸条部間に位置する各凹条部の端部から突出する突起部がそれぞれ形成されていることを特徴とする軸部材。
軸部材の凸条部外径は、突起部が形成されている側の軸部材一端部に近づくにしたがって、小径となるように窄まっていることを特徴とする請求項３又は４に記載の軸部材。