JP2019038001A - Method for producing hollow shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スプライン付きの中空シャフトの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a hollow shaft with a spline.
特許文献１、２には、中空シャフトの製造方法が開示されている。これらの文献に記載の中空シャフトの製造方法によると、鍛造成形により、中空シャフトの外周面にスプラインを配置することができる。
しかしながら、従来の中空シャフトの製造方法によると、中空ワークをスプライン歯型に押し込む際、スプライン歯型の端部付近にバリが発生することがある。また、当該バリが中空ワークの他の部分に重なると、完成後の中空シャフトに閉じキズが発生してしまう。 However, according to the conventional method for manufacturing a hollow shaft, burrs may be generated near the end of the spline tooth mold when the hollow work is pushed into the spline tooth mold. Further, when the burr overlaps with other portions of the hollow workpiece, the hollow shaft after completion is closed and scratched.
一例として、従来の中空シャフトの製造方法により、フランジ部とスプラインとを備える中空シャフトを製造する場合について説明する。従来の中空シャフトの製造方法は、フランジ部作製工程と、スプライン作製工程と、を有している。 As an example, a case where a hollow shaft including a flange portion and a spline is manufactured by a conventional hollow shaft manufacturing method will be described. A conventional method for manufacturing a hollow shaft includes a flange part manufacturing process and a spline manufacturing process.
図５に、従来の中空シャフトの製造方法のスプライン作製工程に用いられる鍛造金型の上下方向断面図を示す。なお、中心線Ｅの左側は、中空ワーク押し込み途中の状態を示す。また、中心線Ｅの右側は中空ワーク押し込み後の状態を示す。 FIG. 5 shows a vertical cross-sectional view of a forging die used in a spline production process of a conventional hollow shaft manufacturing method. In addition, the left side of the center line E shows a state in the middle of pushing the hollow workpiece. Further, the right side of the center line E shows a state after the hollow work is pushed.
フランジ部作製工程においては、鍛造、切削加工などにより、フランジ部１０１付きの中空ワーク１００を製造する。スプライン作製工程においては、中空ワーク１００の外周面（フランジ部１０１よりも下側の部分）に、スプライン１０２を形成する。この際、中空ワーク１００は、上側からスプライン歯型１０３に押し込まれる。なお、中空ワーク１００の径方向内側には、マンドレル１０４が配置される。中空ワーク１００の外周面にスプライン１０２が形成されるのに伴って、スプライン歯型１０３の上端部付近には、中空ワーク１００の余肉によりバリ１０５が発生する。ここで、中空ワーク１００には、既にフランジ部１０１が形成されている。このため、フランジ部１０１は、上側から、当該バリ１０５に圧接する。したがって、フランジ部１０１の下面に、バリ１０５による閉じキズ１０６が発生してしまう。このように、従来の中空シャフトの製造方法によると、中空シャフトに、バリ１０５や、バリ１０５に起因する閉じキズ１０６が発生しやすい。
In the flange part manufacturing process, the
そこで、本発明は、スプライン形成後の中空ワークにバリが発生しにくい中空シャフトの製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the hollow shaft which a burr | flash is hard to generate | occur | produce in the hollow workpiece | work after spline formation.
上記課題を解決するため、本発明の中空シャフトの製造方法は、中空ワークをスプライン歯型に押し込むことにより、スプライン付きの中空シャフトを製造する中空シャフトの製造方法であって、前記中空ワークの押し込み方向前側を前側、押し込み方向後側を後側として、前記後側から前記スプライン歯型を前記中空ワークが覆っている状態で、前記後側から前記中空ワークを前記スプライン歯型に押し込み塑性変形させることにより、前記スプラインを形成すると共に、前記スプラインの形成に伴い発生する余肉を径方向に移動させることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a hollow shaft manufacturing method according to the present invention is a hollow shaft manufacturing method for manufacturing a hollow shaft with a spline by pressing the hollow workpiece into a spline tooth mold, wherein the hollow workpiece is pressed in. With the hollow workpiece covering the spline tooth mold from the rear side, with the front side in the direction being the front side and the rear side in the pushing direction being the rear side, the hollow workpiece is pushed into the spline tooth mold from the rear side and plastically deformed. In this way, the spline is formed, and the surplus generated with the formation of the spline is moved in the radial direction.
本発明によると、後側からスプライン歯型を中空ワークが覆っている状態で、後側から中空ワークをスプライン歯型に押し込むことにより、中空ワークにスプラインを形成することができる。このため、スプライン歯型の後端（押し込み方向後端）付近に、バリが発生しにくい。したがって、スプライン形成後の中空ワークにバリが発生しにくい。 According to the present invention, a spline can be formed in a hollow workpiece by pushing the hollow workpiece into the spline tooth mold from the rear side while the hollow workpiece covers the spline tooth mold from the rear side. For this reason, burrs are hardly generated near the rear end (rear end in the push-in direction) of the spline tooth mold. Therefore, burrs are unlikely to occur in the hollow workpiece after spline formation.
さらに、後側へのバリの発生を抑制できるため、スプライン区間（スプラインが配置されている区間）の後側に、ストレート区間（スプラインが配置されていない区間）を、敢えて設定する必要がない（勿論、ストレート区間を設定してもよい）。 Furthermore, since the occurrence of burrs on the rear side can be suppressed, it is not necessary to dare to set a straight section (section where no spline is arranged) behind the spline section (section where the spline is arranged) ( Of course, a straight section may be set).
以下、本発明の中空シャフトの製造方法の実施の形態について説明する。以下の図においては、上側が本発明の「後側（押し込み方向後側）」に、下側が本発明の「前側（押し込み方向前側）」に、各々対応している。 Hereinafter, an embodiment of a method for producing a hollow shaft of the present invention will be described. In the following drawings, the upper side corresponds to the “rear side (pushing direction rear side)” of the present invention, and the lower side corresponds to the “front side (pushing direction front side)” of the present invention.
＜鍛造金型の構成＞
まず、本実施形態の中空シャフトの製造方法に用いられる鍛造金型について説明する。図１に、本実施形態の中空シャフトの製造方法に用いられる鍛造金型の上下方向（軸方向）断面図を示す。図１に示すように、鍛造金型１は、上型２と下型３とを備えている。
<Configuration of forging die>
First, a forging die used in the method for manufacturing a hollow shaft of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows a cross-sectional view in the vertical direction (axial direction) of a forging die used in the method for manufacturing a hollow shaft of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
［上型２］
上型２は、上型ホルダ２０と、上型サポート２１と、マンドレル２２と、上型スリーブ２３と、左右一対のガススプリング２４と、を備えている。マンドレル２２は、本発明の「ポンチ」の概念に含まれる。
[Upper mold 2]
The
上型ホルダ２０は、左右一対のシリンダ収容部２００と、サポート収容部２０１と、を備えている。サポート収容部２０１は、左右一対のシリンダ収容部２００の左右方向中央に配置されている。上型サポート２１は、サポート収容部２０１に収容されている。
The
マンドレル２２は、上下方向（軸方向）に延在する円柱状を呈している。マンドレル２２の頭部は、サポート収容部２０１に収容されている。マンドレル２２の頭部は、上型サポート２１の下側に配置されている。マンドレル２２の軸部は、サポート収容部２０１から下側に突出している。マンドレル２２の軸部の中間部には、上側から下側に向かって縮径する、上側押出段差２２ａが配置されている。マンドレル２２の軸部の下端部付近には、上側から下側に向かって縮径する、下側押出段差２２ｂが配置されている。
The
上型スリーブ２３は、上型ホルダ２０の下側に配置されている。上型スリーブ２３は、フランジ付きの円筒状であって、大径部２３０と小径部２３１とマンドレル挿通孔２３２とを備えている。小径部２３１は、大径部２３０の下側に連なっている。マンドレル挿通孔２３２は、上型スリーブ２３を上下方向に貫通している。マンドレル挿通孔２３２には、マンドレル２２の軸部が、上下方向に摺動可能に挿通されている。上型スリーブ２３とマンドレル２２とは、互いに独立して上下方向に駆動可能である。マンドレル挿通孔２３２の上下方向中間には、上側から下側に向かって拡径する、段差２３２ａが配置されている。
The
左右一対のガススプリング２４は、上型ホルダ２０と上型スリーブ２３との間に介装されている。ガススプリング２４は、シリンダ２４０とピストンロッド２４１とを備えている。シリンダ２４０は、上型ホルダ２０のシリンダ収容部２００に収容されている。シリンダ２４０の内部には、ガス（窒素、空気など）が充填されている。ピストンロッド２４１は、シリンダ２４０から、下側に突出可能である。ピストンロッド２４１の下端は、上型スリーブ２３の大径部２３０の上面に、固定されている。
The pair of left and right gas springs 24 are interposed between the
［下型３］
下型３は、下型ホルダ３０と、下型サポート３１と、ダイス３２と、ノックアウトポンチ３３と、下型スリーブ３４と、を備えている。下型ホルダ３０には、収容孔３００が開設されている。下型サポート３１は、円筒状を呈している。下型サポート３１は、収容孔３００に収容されている。下型スリーブ３４は、下型サポート３１の径方向内側の下側部分に収容されている。下型スリーブ３４は、フランジ付きの円筒状であって、大径部３４０と小径部３４１とを備えている。小径部３４１は、大径部３４０の上側に連なっている。
[Lower mold 3]
The
ダイス３２は、下型スリーブ３４の径方向内側に配置されている。ダイス３２は、円筒状を呈している。ダイス３２は、成形孔３２０を備えている。成形孔３２０は、上下方向に延在している。成形孔３２０の内周面には、周方向に所定間隔ずつ離間して、複数のスプライン歯型３２０ａが形成されている。スプライン歯型３２０ａは、上下方向に延在している。ノックアウトポンチ３３は、成形孔３２０に、上下方向に摺動可能に、下側から挿通されている。
The
＜中空シャフトおよび中空ワークの構成＞
次に、本実施形態の中空シャフトの製造方法により、図１に示す鍛造金型１を用いて製造される中空シャフトの構成について説明する。並びに、後述する同中空シャフトの製造方法の中空ワーク作製工程により製造される中空ワークの構成について説明する。なお、後述するように、中空ワーク作製工程後のスプライン−フランジ部作製工程においては、中空ワークが加工（鍛造）されることにより、中空シャフトが製造される。
<Configuration of hollow shaft and hollow workpiece>
Next, the structure of the hollow shaft manufactured using the forging
図２（Ａ）に、本実施形態の中空シャフトの製造方法により製造される中空シャフトの上下方向断面図を示す。図２（Ｂ）に、同中空シャフトのスプライン−フランジ部作製工程前の状態である中空ワークの上下方向断面図を示す。なお、中空シャフト４、中空ワーク４ａにおいては、互いに対応する部位について、符号（アルファベット「ａ」以外の部分）が共通している。
FIG. 2A shows a vertical cross-sectional view of a hollow shaft manufactured by the method for manufacturing a hollow shaft of the present embodiment. FIG. 2B shows a vertical cross-sectional view of a hollow workpiece in a state before the spline-flange portion manufacturing step of the hollow shaft. In addition, in the
図２（Ａ）に示すように、中空シャフト４は、円筒状を呈している。中空シャフト４は、上側から下側に向かって、上端部４０と、中間部４１と、下端部４２と、を備えている。上端部４０の内周面には、上側から下側に向かって縮径する、上側段差４００が配置されている。径方向から見て、上側段差４００は、フランジ部４１０の上側に配置されている。フランジ部４１０は、本発明の「径方向張出部」の概念に含まれる。
As shown in FIG. 2A, the
中間部４１の外周面には、フランジ部４１０と、スプライン区間４１１と、が配置されている。フランジ部４１０は、中空シャフト４（具体的には中間部４１）の外周面から、径方向外側に膨出している。スプライン区間４１１は、中間部４１の外周面に配置されている。スプライン区間４１１には、全周的に複数のスプライン４１３が配置される。スプライン区間４１１は、フランジ部４１０の真下に配置されている。中間部４１の内周面には、上側から下側に向かって縮径する、下側段差４１２が配置されている。径方向から見て、下側段差４１２は、スプライン区間４１１に含まれるように配置されている。
A
図２（Ｂ）に示すように、中空ワーク４ａは、円筒状を呈している。中空ワーク４ａは、上側から下側に向かって、上端部４０ａと、中間部４１ａと、下端部４２ａと、を備えている。上端部４０ａ（中間部４１ａとの境界付近）の内周面には、上側から下側に向かって縮径する、上側段差４００ａが配置されている。中空ワーク４ａの内周面は、本発明の「段差面」の概念に含まれる。径方向から見て、上側段差４００ａは、フランジ部予定区間４１０ａの上側に配置されている。
As shown in FIG. 2B, the hollow work 4a has a cylindrical shape. The hollow workpiece 4a includes an upper end portion 40a, an
中間部４１ａの外周面には、フランジ部予定区間４１０ａと、スプライン予定区間４１１ａと、が配置されている。フランジ部予定区間４１０ａは、中空シャフト４のフランジ部４１０に対応している。スプライン予定区間４１１ａは、中空シャフト４のスプライン区間４１１に対応している。
A flange portion planned section 410a and a spline planned section 411a are arranged on the outer peripheral surface of the
フランジ部予定区間４１０ａは、中空ワーク４ａ（具体的には中間部４１ａ）の外周面から、径方向外側に膨出している。中空ワーク４ａの外周面は、本発明の「スプライン面」の概念に含まれる。スプライン予定区間４１１ａは、中間部４１ａの外周面に配置されている。スプライン予定区間４１１ａは、フランジ部予定区間４１０ａの真下に配置されている。中間部４１ａの内周面には、上側から下側に向かって縮径する、下側段差４１２ａが配置されている。下側段差４１２ａは、本発明の「段差」の概念に含まれる。径方向から見て、下側段差４１２ａは、スプライン予定区間４１１ａの上側に配置されている。
The flange portion planned section 410a bulges radially outward from the outer peripheral surface of the hollow work 4a (specifically, the
＜中空シャフトの製造方法＞
次に、本実施形態の中空シャフトの製造方法について説明する。本実施形態の中空シャフトの製造方法は、中空ワーク作製工程と、スプライン−フランジ部作製工程と、を有している。
<Method for producing hollow shaft>
Next, the manufacturing method of the hollow shaft of this embodiment is demonstrated. The manufacturing method of the hollow shaft of this embodiment has a hollow workpiece | work preparation process and a spline-flange part preparation process.
図３（Ａ）に、本実施形態の中空シャフトの製造方法のスプライン−フランジ部作製工程初期における、鍛造金型のダイス付近の上下方向断面図を示す。図３（Ｂ）に、同工程中期における、鍛造金型のダイス付近の上下方向断面図を示す。図３（Ｃ）に、同工程終期における、鍛造金型のダイス付近の上下方向断面図を示す。図４（Ａ）に、図３（Ａ）の枠ＩＶＡ内の拡大図を示す。図４（Ｂ）に、図３（Ｂ）の枠ＩＶＢ内の拡大図を示す。図４（Ｃ）に、図３（Ｃ）の枠ＩＶＣ内の拡大図を示す。 FIG. 3A shows a vertical cross-sectional view of the vicinity of the die of the forging die in the initial stage of the spline-flange manufacturing process of the method for manufacturing the hollow shaft of the present embodiment. FIG. 3B shows a vertical sectional view in the vicinity of the die of the forging die in the middle stage of the process. FIG. 3C shows a vertical sectional view near the die of the forging die at the end of the process. FIG. 4A shows an enlarged view in the frame IVA of FIG. FIG. 4B shows an enlarged view in the frame IVB of FIG. FIG. 4C shows an enlarged view in the frame IVC of FIG.
［中空ワーク作製工程］
本工程においては、鍛造および切削加工により、図２（Ｂ）に示す中空ワーク４ａを作製する。
[Hollow workpiece manufacturing process]
In this step, a hollow workpiece 4a shown in FIG. 2B is produced by forging and cutting.
［スプライン−フランジ部作製工程］
本工程においては、鍛造により、図２（Ｂ）に示す中空ワーク４ａから、図２（Ａ）に示す中空シャフト４を製造する。まず、図１に示すように、下型３に中空ワーク４ａをセットする。具体的には、中空ワーク４ａを、下型サポート３１の径方向内側に配置する。また、中空ワーク４ａの下端部４２ａを、ダイス３２の成形孔３２０の径方向内側（詳しくは、複数のスプライン歯型３２０ａの径方向内側）に配置する。ここで、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、下端部４２ａの外径Ｄ１は、成形孔３２０の歯先径（複数のスプライン歯型３２０ａの歯先を連ねて形成される仮想円の径）ｄ１と同径、あるいは歯先径ｄ１よりも小径である。このため、下端部４２ａは、複数のスプライン歯型３２０ａに干渉しない。
[Spline-flange manufacturing process]
In this step, the
次に、上型２を下降させる。図１、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、上型２を下降させると、上型スリーブ２３、マンドレル２２が、下型サポート３１の径方向内側に進入する。上型スリーブ２３の小径部２３１は、中空ワーク４ａの上端部４０ａを、径方向外側から覆う。また、マンドレル２２の軸部は、中空ワーク４ａの上端部４０ａの径方向内側に進入する。また、マンドレル２２の下側押出段差２２ｂは、中空ワーク４ａの下側段差４１２ａに当接する。
Next, the
この際、上型スリーブ２３の下端面と、下型スリーブ３４およびダイス３２の上端面と、マンドレル２２の外周面と、下型サポート３１の内周面と、の間に、フランジ部用キャビティＣが形成される。フランジ部用キャビティＣには、中空ワーク４ａのフランジ部予定区間４１０ａが収容される。後述するように、上型２が下降するのに従って、フランジ部用キャビティＣの上下方向幅は、徐々に小さくなる。上型２の下死点（図３（Ｃ）に示すように、中空シャフト４（中空ワーク４ａ）の下端面がノックアウトポンチ３３の上端面に当接する位置）において、フランジ部用キャビティＣの形状は、完成後のフランジ部４１０と同一になる。
At this time, the flange portion cavity C is interposed between the lower end surface of the
図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、上型２を下降させると、マンドレル２２の下側押出段差２２ｂは、中空ワーク４ａの下側段差４１２ａを押し下げる。
As shown in FIGS. 3A and 4A, when the
ここで、スプライン予定区間４１１ａの外径Ｄ２（＞Ｄ１）は、成形孔３２０の歯底径（複数のスプライン歯型３２０ａの歯底を連ねて形成される仮想円の径）ｄ２（＞ｄ１）よりも、大径である。このため、上側から、複数のスプライン歯型３２０ａをスプライン予定区間４１１ａが覆うことになる。スプライン予定区間４１１ａは、成形孔３２０の上端開口縁に、上側から圧接する。
Here, the outer diameter D2 (> D1) of the planned spline section 411a is the root diameter of the forming hole 320 (the diameter of a virtual circle formed by connecting the bottoms of the plurality of spline tooth molds 320a) d2 (> d1). Larger diameter. For this reason, the spline scheduled section 411a covers the plurality of spline teeth molds 320a from above. The planned spline section 411a is in pressure contact with the upper end opening edge of the forming
続いて、さらに上型２を下降させる。図３（Ａ）に示すように、中空ワーク４ａの上端部４０ａの上端面４０１ａと、上型スリーブ２３の段差２３２ａと、の間には、スペースＳ１が区画されている。並びに、中空ワーク４ａの上側段差４００ａと、マンドレル２２の上側押出段差２２ａと、の間には、スペースＳ２が区画されている。図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、上型スリーブ２３の段差２３２ａは、スペースＳ１を消費しながら、上端面４０１ａに当接する。スペースＳ１消費後は、段差２３２ａが上端面４０１ａを押し下げる。
Subsequently, the
また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、マンドレル２２の上側押出段差２２ａは、スペースＳ２を消費しながら、上側段差４００ａに当接する。スペースＳ２の消費中、マンドレル２２の下側押出段差２２ｂは、中空ワーク４ａの下側段差４１２ａを押し下げ続ける。また、中空ワーク４ａに対して、マンドレル２２は、相対的に下側に進行する。このため、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、中空ワーク４ａに対する下側段差４１２ａの相対的な位置が下降する。スペースＳ２消費後は、上側押出段差２２ａが上側段差４００ａを押し下げる。並びに、引き続き、下側押出段差２２ｂが下側段差４１２ａを押し下げる。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the upper extrusion step 22a of the
上型２の下降に伴って、スプライン予定区間４１１ａは、成形孔３２０に進入する。すなわち、スプライン予定区間４１１ａは、複数のスプライン歯型３２０ａの径方向内側に、押し込まれる。
As the
ここで、図４（Ｂ）に示すように、下側押出段差２２ｂおよび下側段差４１２ａは、下側に尖る部分円錐面状（テーパ面状）を呈している。すなわち、下側押出段差２２ｂおよび下側段差４１２ａは、軸方向に対して角度θ１（０°＜θ１＜９０°）で傾斜している。このため、下側押出段差２２ｂが下側段差４１２ａを押し下げる荷重は、下方向および拡径方向に作用する。当該荷重により、スプライン予定区間４１１ａは、スプライン歯型３２０ａに、上側および径方向内側から押し付けられる。 Here, as shown in FIG. 4B, the lower extrusion step 22b and the lower step 412a have a partially conical surface shape (taper surface shape) that is pointed downward. That is, the lower extrusion step 22b and the lower step 412a are inclined at an angle θ1 (0 ° <θ1 <90 °) with respect to the axial direction. For this reason, the load by which the lower extrusion step 22b pushes down the lower step 412a acts in the downward direction and the diameter expansion direction. Due to the load, the spline planned section 411a is pressed against the spline tooth mold 320a from the upper side and the radially inner side.
図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）に示すように、当該荷重（主に下方向の分力）により、スプライン予定区間４１１ａには、スプライン区間４１１が形成される。スプライン区間４１１には、複数のスプライン歯型３２０ａと型対称の、複数のスプライン４１３が配置される。
As shown in FIGS. 3 (B), 3 (C), 4 (B), and 4 (C), the spline scheduled section 411a has a spline section due to the load (mainly a downward component force). 411 is formed. In the
ここで、スプライン区間４１１の形成に伴って、スプライン歯型３２０ａの上端付近には、スプライン区間４１１の径方向に余肉が発生する。当該余肉は、下側押出段差２２ｂが下側段差４１２ａを押し下げる荷重（主に拡径方向の分力）により、フランジ部用キャビティＣを、径方向外側に流動する。
Here, with the formation of the
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、上型２の下降に伴って、フランジ部用キャビティＣの上下方向幅は、徐々に小さくなる。フランジ部用キャビティＣの変形、および下側押出段差２２ｂが下側段差４１２ａを押し下げる荷重（主に拡径方向の分力）により、フランジ部予定区間４１０ａは、中空ワーク４ａの余肉と共に、径方向外側に流動する。当該流動により、フランジ部予定区間４１０ａにフランジ部４１０が形成される。図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示すように、上型２が下死点に到達すると、図２（Ａ）に示す中空シャフト４が完成する。
As shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C) and FIGS. 4 (A) to 4 (C), as the
＜作用効果＞
次に、本実施形態の中空シャフトの製造方法の作用効果について説明する。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、本実施形態の中空シャフトの製造方法によると、上側からスプライン歯型３２０ａを中空ワーク４ａ（スプライン予定区間４１１ａ）が覆っている状態で、上側から中空ワーク４ａをスプライン歯型３２０ａに押し込むことにより、中空ワーク４ａにスプライン４１３を形成することができる。このため、スプライン歯型３２０ａの上端付近に、バリが発生しない。したがって、図２（Ａ）に示すように、中空シャフト４にバリが発生しない。また、バリに起因する閉じキズが、フランジ部４１０の下面に発生しない。
<Effect>
Next, the effect of the manufacturing method of the hollow shaft of this embodiment is demonstrated. As shown in FIG. 3 (A) to FIG. 3 (C) and FIG. 4 (A) to FIG. 4 (C), according to the hollow shaft manufacturing method of this embodiment, the spline tooth mold 320a is inserted into the hollow workpiece 4a from above. The
また、図２（Ｂ）に示すように、中空ワーク４ａの内周面は、下側段差４１２ａを有する「段差面」である。一方、中空ワーク４ａの外周面は、スプライン予定区間４１１ａを有する「スプライン面」である。段差面とスプライン面とは径方向に対向している。このため、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、マンドレル２２で、段差面の下側段差４１２ａを押し出すことにより、径方向反対側のスプライン面の余肉を、簡単に径方向に移動させることができる。
Further, as shown in FIG. 2B, the inner peripheral surface of the hollow workpiece 4a is a “step surface” having a lower step 412a. On the other hand, the outer peripheral surface of the hollow workpiece 4a is a “spline surface” having a planned spline section 411a. The step surface and the spline surface are opposed to each other in the radial direction. Therefore, as shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C) and FIGS. 4 (A) to 4 (C), the
また、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、本実施形態の中空シャフトの製造方法によると、スプライン４１３の形成に伴いスプライン歯型３２０ａの上端付近に発生する余肉を、径方向外側に移動させることができる。そして、当該余肉を利用して、フランジ部４１０を形成することができる。すなわち、スプライン４１３の鍛造と、フランジ部４１０の据え込み鍛造と、を並行して実行することができる。
Further, as shown in FIGS. 3 (A) to 3 (C) and FIGS. 4 (A) to 4 (C), according to the method for manufacturing the hollow shaft of the present embodiment, the spline teeth are formed along with the formation of the
また、スプライン−フランジ部作製工程は、温間鍛造により実行される。すなわち、スプライン４１３およびフランジ部４１０は、温間鍛造により形成される。このため、中空ワーク４ａが軟らかい。したがって、スプライン４１３の形成に伴い発生する余肉を、簡単に径方向に移動させることができる。
Moreover, the spline-flange part manufacturing process is executed by warm forging. That is, the
また、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、加工が進行するのに従って、中空ワーク４ａ（中空シャフト４）に対する下側段差４１２ａ（下側段差４１２）の位置は、徐々に下降している。すなわち、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示すように、スプライン４１３形成前の時点（上側から、複数のスプライン歯型３２０ａをスプライン予定区間４１１ａが覆っている時点）において、下側段差４１２ａは、スプライン予定区間４１１ａよりも上側に配置されている。これに対して、図３（Ｃ）、図４（Ｃ）に示すように、スプライン４１３形成後の時点（上型２が下死点に到達する時点）において、下側段差４１２（下側段差４１２ａ）は、スプライン区間４１１（スプライン予定区間４１１ａ）に含まれている。このように、スプライン４１３形成中に、下側段差４１２ａは、スプライン予定区間４１１ａの上端を上側から下側に通過するように、中空ワーク４ａの内部を移動する。このため、スプライン４１３形成中に、スプライン予定区間４１１ａを、スプライン歯型３２０ａに、しっかりと押し付けることができる。並びに、余肉を、確実に、径方向外側に流動させることができる。
Further, as shown in FIGS. 3A to 3C and FIGS. 4A to 4C, the lower step 412a with respect to the hollow workpiece 4a (hollow shaft 4) as the processing proceeds. The position of (lower step 412) is gradually lowered. That is, as shown in FIGS. 3 (A) and 4 (A), at the time before the
また、図４（Ｂ）に示すように、下側押出段差２２ｂおよび下側段差４１２ａは、軸方向に対して角度θ１（０°＜θ１＜９０°）で傾斜している。このため、下側押出段差２２ｂが下側段差４１２ａを押し下げる荷重は、下方向および拡径方向に作用する。したがって、スプライン予定区間４１１ａを、スプライン歯型３２０ａに、しっかりと押し付けることができる。並びに、余肉を、確実に、径方向外側に流動させることができる。同様に、上側押出段差２２ａおよび上側段差４００ａは、軸方向に対して角度θ２（０°＜θ２＜９０°）で傾斜している。このため、上側押出段差２２ａが上側段差４００ａを押し下げる荷重は、下方向および拡径方向に作用する。したがって、フランジ部予定区間４１０ａを、フランジ部用キャビティＣに、しっかりと充填することができる。 As shown in FIG. 4B, the lower extrusion step 22b and the lower step 412a are inclined at an angle θ1 (0 ° <θ1 <90 °) with respect to the axial direction. For this reason, the load by which the lower extrusion step 22b pushes down the lower step 412a acts in the downward direction and the diameter expansion direction. Therefore, the spline scheduled section 411a can be firmly pressed against the spline tooth mold 320a. In addition, the excess meat can be reliably flowed radially outward. Similarly, the upper extrusion step 22a and the upper step 400a are inclined at an angle θ2 (0 ° <θ2 <90 °) with respect to the axial direction. For this reason, the load in which the upper extrusion step 22a pushes down the upper step 400a acts in the downward direction and the diameter expansion direction. Therefore, the flange portion planned section 410a can be securely filled into the flange portion cavity C.
また、フランジ部４１０形成済みの中空ワーク４ａに、冷間鍛造でスプライン４１３を形成する場合、上側（後側）へのバリの発生を防止するため、図２（Ａ）に示すストレート区間（フランジ部４１０根本下端からスプライン４１３上端までの距離）Ａが長くなってしまう。これに対して、本実施形態の中空シャフトの製造方法によると、スプライン４１３とフランジ部４１０とを並行して形成することができるため工程を短縮することができ、なおかつバリが発生しないため、ストレート区間Ａを短くすることができる。あるいは、ストレート区間Ａを無くすことができる。例えば、ストレート区間Ａを５ｍｍ以下にすることができる。
When the
＜その他＞
以上、本発明の中空シャフトの製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
<Others>
The embodiment of the method for manufacturing the hollow shaft of the present invention has been described above. However, the embodiment is not particularly limited to the above embodiment. Various modifications and improvements that can be made by those skilled in the art are also possible.
図２（Ａ）に示すように、中空シャフト４における、スプライン区間４１１に対する下側段差４１２の上下方向位置は特に限定しない。スプライン区間４１１の上端よりも下であればよい。例えば、スプライン区間４１１の下端よりも下であってもよい。
As shown in FIG. 2A, the vertical position of the
図２（Ｂ）に示すように、中空ワーク４ａにおける、スプライン予定区間４１１ａに対する下側段差４１２ａの上下方向位置は特に限定しない。スプライン予定区間４１１ａの上端よりも上であればよい。 As shown in FIG. 2B, the vertical position of the lower step 412a with respect to the planned spline section 411a in the hollow work 4a is not particularly limited. It may be above the upper end of the planned spline section 411a.
スプライン−フランジ部作製工程における鍛造（例えば、温間鍛造や熱間鍛造）温度は特に限定しない。常温以上であればよい。例えば、６００℃以上１０００℃以下の温度範囲に入っていればよい。６００℃以上にしたのは、中空ワーク４ａを変形させやすいからである。１０００℃以下にしたのは、成形精度の低下を抑制しやすいからである。 The forging (for example, warm forging or hot forging) temperature in the spline-flange manufacturing process is not particularly limited. It may be at room temperature or higher. For example, it should just be in the temperature range of 600 degreeC or more and 1000 degrees C or less. The reason why the temperature is set to 600 ° C. or higher is that the hollow work 4a is easily deformed. The reason why the temperature is set to 1000 ° C. or lower is that it is easy to suppress a decrease in molding accuracy.
上記実施形態においては、緩衝部材としてガススプリング２４を用いたが、コイルスプリング、板バネ、油圧シリンダ、ゴム、スポンジなどを用いてもよい。緩衝部材の配置数は特に限定しないが、二本とする等、配置数が少ない方が鍛造金型１を小型化するためには有利となる。
In the above embodiment, the
図２（Ａ）に示すスプライン区間４１１の位置、大きさ、配置数は特に限定しない。例えば、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す中空シャフト４（中空ワーク４ａ）の内周面にスプライン区間４１１（スプライン予定区間４１１ａ）を配置してもよい。並びに、中空シャフト４（中空ワーク４ａ）の外周面に下側段差４１２（下側段差４１２ａ）を配置してもよい。この場合は、中空ワーク４ａの内周面が本発明の「スプライン面」に、中空ワーク４ａの外周面が本発明の「段差面」に、各々対応することになる。
The position, size, and number of arrangement of the
スプライン−フランジ部作製工程における鍛造金型１の配置方向は特に限定しない。例えば、上型（可動型）２と下型（固定型）３とを水平方向に並べてもよい。成形孔３２０つまりスプライン歯型３２０ａに、上側から下側に向かって拡がる、テーパ角度を付与してもよい。
The arrangement direction of the forging
中空ワーク作製工程とスプライン−フランジ部作製工程との間に、他の工程が介在していてもよい。また、スプライン−フランジ部作製工程の代わりに、スプライン４１３だけを形成するスプライン作製工程と、フランジ部４１０だけを形成するフランジ部作製工程と、を設定してもよい。すなわち、まず、中空ワーク４ａにスプライン４１３だけを形成し、次に、スプライン４１３形成に伴う余肉を利用して、中空ワーク４ａにフランジ部４１０を形成してもよい。この場合、スプライン作製工程とフランジ部作製工程との間に、他の工程が介在してもよい。このように、スプライン４１３とフランジ部４１０とを並行して形成しなくてもよい。
Another process may be interposed between the hollow work production process and the spline-flange production process. Instead of the spline-flange part manufacturing process, a spline manufacturing process for forming only the
本発明の中空シャフトの製造方法の製造対象物である中空シャフト４としては、例えば、自動車用トランスミッション部品（ドライブピニオンギア、リダクションドライブギア、ロータシャフトなど）などが挙げられる。
Examples of the
１：鍛造金型、２：上型、３：下型、４：中空シャフト、４ａ：中空ワーク、２０：上型ホルダ、２１：上型サポート、２２：マンドレル（ポンチ）、２２ａ：上側押出段差、２２ｂ：下側押出段差、２３：上型スリーブ、２４：ガススプリング、３０：下型ホルダ、３１：下型サポート、３２：ダイス、３３：ノックアウトポンチ、３４：下型スリーブ、４０：上端部、４０ａ：上端部、４１：中間部、４１ａ：中間部、４２：下端部、４２ａ：下端部、２００：シリンダ収容部、２０１：サポート収容部、２３０：大径部、２３１：小径部、２３２：マンドレル挿通孔、２３２ａ：段差、２４０：シリンダ、２４１：ピストンロッド、３００：収容孔、３２０：成形孔、３２０ａ：スプライン歯型、３４０：大径部、３４１：小径部、４００：上側段差、４００ａ：上側段差、４０１ａ：上端面、４１０：フランジ部（径方向張出部）、４１０ａ：フランジ部予定区間、４１１：スプライン区間、４１１ａ：スプライン予定区間、４１２：下側段差、４１２ａ：下側段差（段差）、４１３：スプライン
Ａ：ストレート区間、Ｃ：フランジ部用キャビティ、Ｄ１：外径、Ｄ２：外径、Ｓ１：スペース、Ｓ２：スペース、ｄ１：歯先径、ｄ２：歯底径
1: Forging die, 2: Upper die, 3: Lower die, 4: Hollow shaft, 4a: Hollow work, 20: Upper die holder, 21: Upper die support, 22: Mandrel (punch), 22a: Upper extrusion step 22b: Lower extrusion step, 23: Upper sleeve, 24: Gas spring, 30: Lower holder, 31: Lower support, 32: Die, 33: Knockout punch, 34: Lower sleeve, 40: Upper end 40a: upper end part, 41: intermediate part, 41a: intermediate part, 42: lower end part, 42a: lower end part, 200: cylinder accommodating part, 201: support accommodating part, 230: large diameter part, 231: small diameter part, 232 : Mandrel insertion hole, 232a: step, 240: cylinder, 241: piston rod, 300: receiving hole, 320: molding hole, 320a: spline tooth mold, 340: large diameter part, 341: small diameter part, 4 0: upper step, 400a: upper step, 401a: upper end surface, 410: flange portion (radially projecting portion), 410a: flange portion planned section, 411: spline section, 411a: planned spline section, 412: lower step 412a: Lower step (step) 413: Spline A: Straight section, C: Flange cavity, D1: Outer diameter, D2: Outer diameter, S1: Space, S2: Space, d1: Tooth tip diameter, d2 : Tooth diameter
Claims (4)
前記中空ワークの押し込み方向前側を前側、押し込み方向後側を後側として、
前記後側から前記スプライン歯型を前記中空ワークが覆っている状態で、前記後側から前記中空ワークを前記スプライン歯型に押し込み塑性変形させることにより、前記スプラインを形成すると共に、前記スプラインの形成に伴い発生する余肉を径方向に移動させることを特徴とする中空シャフトの製造方法。 A hollow shaft manufacturing method for manufacturing a hollow shaft with a spline by pushing a hollow workpiece into a spline tooth mold,
The front side in the pushing direction of the hollow workpiece is the front side, the rear side in the pushing direction is the rear side,
In the state where the hollow work covers the spline tooth mold from the rear side, the hollow work is pushed into the spline tooth mold from the rear side to be plastically deformed, and the spline is formed. A method for producing a hollow shaft, characterized in that a surplus generated with the movement is moved in a radial direction.
前記中空ワークの外周面および内周面のうち、一面は、前記スプライン区間となるスプライン予定区間を有するスプライン面であり、他面は、前記後側から前記前側に向かって縮径する段差を有する段差面であり、
前記後側から前記段差面の前記段差をポンチで押し出すことにより、前記スプライン面に前記スプライン区間を形成すると共に、前記スプライン面の前記余肉を径方向に移動させる請求項１に記載の中空シャフトの製造方法。 Of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the hollow shaft, one surface includes a spline section having the spline,
Of the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the hollow workpiece, one surface is a spline surface having a spline planned section that becomes the spline section, and the other surface has a step that decreases in diameter from the rear side toward the front side. A stepped surface,
The hollow shaft according to claim 1, wherein the spline section is formed in the spline surface by pushing out the step of the step surface from the rear side with a punch, and the surplus wall of the spline surface is moved in a radial direction. Manufacturing method.
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