JP6666752B2 - 鍛造ドライブシャフトの製造方法および鍛造ドライブシャフト - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達装置において利用される鍛造ドライブシャフトの製造方法および鍛造ドライブシャフトに関する。

特許文献１は小型車両用パワーユニットを開示する。パワーユニットには無段変速機が組み込まれる。無段変速機は、クランクシャフトに固定される駆動プーリーと、ドライブシャフトに支持される被動プーリーとを備える。駆動プーリーおよび被動プーリーに巻きかけられる伝動ベルトの働きでクランクシャフトの駆動力はドライブシャフトに伝わる。ドライブシャフトの回転はギヤ機構を介して後輪の車軸に伝達される。ギヤ機構はドライブシャフト上に形成されるドライブギヤを備える。

特許文献２にはスプラインシャフトを鍛造成形する技術が公開されている。

特開２０１５−６８４７号公報 特許第３４０７１４８号公報

ドライブシャフトは切削加工で成形される。ドライブギヤでは歯溝が切られる。ドライブギヤの歯数に応じて切削加工の加工時間は著しく増大する。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、ドライブシャフトとしての機能を維持しつつ、できる限り切削加工を削減し、加工時間の短縮や歩留まりの向上に寄与する鍛造ドライブシャフトの製造方法および鍛造ドライブシャフトを提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、第１径の軸線方向に伸びる第１予備円筒部と、前記第１径よりも大きい第２径の第２予備円筒部と、前記第１予備円筒部および前記第２予備円筒部を相互に接続し、第１径より大径で第２径より小径の予備中間軸部を有する軸素材を準備する工程（Ａ）と、スプライン成形部を有する第１ダイスの型彫空間に前記軸素材を挿入し、前記軸素材に圧力を加え、前記第１ダイス内で前記軸素材の第１端側に第１径のスプライン軸を有するスプライン成形品を鍛造成形する工程（Ｂ）と、ギヤ成形部を有する第２ダイスに前記スプライン成形品を前記スプライン軸側から挿入し、前記スプライン成形品に圧力を加え、前記第２ダイス内でスプライン軸とは反対側の外周にギヤ軸を有し、前記ギヤ成形品のギヤ軸に、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面を残し、軸線方向の他の領域の歯面を切削する工程を有するギヤ成形品を鍛造成形する工程（Ｃ）とを有する鍛造ドライブシャフトの製造方法は提供される。

本発明の第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、鍛造ドライブシャフトの製造方法において、前記ギヤ成形品を鍛造成形する工程では、製造工程（Ｃ）において、前記ギヤ軸の端面中央に円筒状の凹部を鍛造成形する。

本発明の第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、鍛造ドライブシャフトの製造方法は、前記ギヤ軸の端部を切削する際に、前記円筒状の凹部の最深部を鍛造黒皮面として残す工程を有する。

本発明の第４側面によれば、第１乃至第３側面のいずれかの構成に加えて、鍛造ドライブシャフトの製造方法は、前記ギヤ成形品の前記スプライン軸に、歯溝を鍛造黒皮面として残し、歯先大径部を切削する工程を有する。

本発明の第５側面によれば、第１径を有するスプライン軸と、前記第１径よりも大きい第２径を有するギヤ軸と、前記スプライン軸および前記ギヤ軸を相互に接続し、第１径より大径で第２径より小径の中間軸部とを備え、前記ギヤ軸は、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面を有し、軸線方向の他の範囲は歯面に切削面を有する鍛造ドライブシャフトは提供される。

本発明の第１側面によれば、第１径の軸線方向に伸びる第１予備円筒部と、第１径よりも大きい第２径の第２予備円筒部と、第１予備円筒部および第２予備円筒部を相互に接続し、第１径より大径で第２径より小径の予備中間軸部を有する軸素材を準備する工程を設けておくので、第１予備円筒部にスプライン軸を、第２予備円筒部にギヤ軸を容易に鍛造成形できる。スプライン成形品を鍛造成形する工程と、ギヤ成形品を鍛造成形する工程を分けるため、所望の精度のスプライン軸およびギヤ軸を成形できる。さらに、スプライン軸およびギヤ軸を鍛造で作るので、全て切削に比べ、歩留まりがよく、加工総時間も短縮できる。しかも、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面を残し、軸線方向の他の領域の歯面を切削する工程を有する。したがって、歯面の一部は鍛造黒皮面として残され、加工工数を削減することができる。

本発明の第２側面によれば、ギヤ軸の端面中央に円筒状の凹部を鍛造成形するので、凹部の鍛造の際に外周に軸素材が塑性流動し、欠肉のないギヤ軸を有することができる。

本発明の第３側面によれば、ギヤ軸の端部を切削する際に、円筒状の凹部の最深部を鍛造黒皮面として残す工程を有する。したがって、凹部の最深部は鍛造黒皮面として残されるので加工工数を削減することができる。

本発明の第４側面によれば、スプライン軸の歯溝は鍛造黒皮面として残し、歯先大径部を切削する工程を有するので、歯溝の加工工数を削減することができる。

本発明の第５側面によれば、ギヤ軸は、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面を有し、軸線方向の他の範囲は歯面に切削面を有するので、ギヤを切削する部位を削減でき、加工時間の短縮やギヤ形状の鍛造成形にあたって歩留まり向上に寄与する構造を有することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の全体構成を概略的に示す側面図である。 車両の車体フレームの構造を概略的に示す側面図である。 図２の３−３線に沿った拡大断面図である。 ドライブシャフトの拡大断面図である。 ドライブシャフトの製造方法を概略的に示す垂直断面図である。 図３の一部に対応し、他の実施形態に係るドライブシャフトの拡大図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下の説明では、前後、上下および左右の各方向は自動二輪車に搭乗した乗員から見た方向をいう。

図１は本発明の一実施形態に係る車両１１の全体構成を概略的に示す。車両１１はいわゆるスクーター型式の自動二輪車に構成される。車両１１は車体１２を備える。車体１２の前部には、車軸１３回りで回転自在に前輪ＷＦを支持するフロントフォーク１４が操向可能に支持される。車体１２の後部には、車軸１５回りで回転自在に後輪ＷＲを支持するパワーユニット１６が支軸１７回りで上下揺動可能に支持される。車体１２とパワーユニット１６との間にはリヤクッション１８が配置される。

車体１２は樹脂製の外殻２１を備える。外殻２１には操向ハンドル２２の後方で乗員シート２３が搭載される。外殻２１には乗員シート２３の前方で低床式のフロア２４が形成される。

図２に示されるように、車体１２は、外殻２１に覆われる車体フレーム２５を備える。車体フレーム２５はヘッドパイプ２６と左右１対のサイドフレーム２７とで形成される。サイドフレーム２７の前端はヘッドパイプ２６に接合される。ヘッドパイプ２６にはフロントフォーク１４が回転自在に装着される。サイドフレーム２７は、ヘッドパイプ２６から下方に延び、フロア２４の下方で後方に向かい、パワーユニット１６および後輪ＷＲと乗員シート２３との間で後ろ上がりに延びる。サイドフレーム２７にはピボットプレート２８が固定される。ピボットプレート２８に支軸１７を介してパワーユニット１６が連結される。リヤクッション１８の上端はサイドフレーム２７に連結される。リヤクッション１８の下端はパワーユニット１６に連結される。

パワーユニット１６はエンジン３１および第１実施形態に係る伝動装置３２を含む。エンジン３１は、クランクケース３３、シリンダーブロック３４、シリンダーヘッド３５およびヘッドカバー３６を含むエンジン本体３７を備える。クランクケース３３にクランクシャフト３８が回転自在に支持される。クランクシャフト３８は車軸１５に平行な回転軸線を有する。クランクケース３３に伝動装置３２のケーシング３９は結合される。エンジン本体３７のシリンダー軸線Ｃはクランクシャフト３８の回転軸線回りで前傾する。シリンダーヘッド３５には吸気管４１および排気管４２が接続される。

図３に示されるように、クランクケース３３にはクランク室４４が区画される。クランク室４４内にクランクシャフト３８のクランク４５は収容される。シリンダーブロック３４にはシリンダーボア４６が区画される。シリンダーボア４６にはピストン４７が嵌め合わせられる。ピストンロッド４８はクランク４５に連結される。ピストン４７の動きに応じてクランクシャフト３８は回転する。ピストン４７とシリンダーヘッド３５との間には燃焼室４９が形成される。燃焼室４９内の燃焼に応じてピストン４７の動きは引き起こされる。

ケーシング３９は、クランクケース３３から連続して後輪ＷＲの車軸１５まで後方に延びるケース主体５１と、外側からケース主体５１を覆う第１カバー５２とを含む。ケース主体５１と第１カバー５２との間に変速機室５３が形成される。クランクシャフト３８はクランク室４４から変速機室５３に突き出る。変速機室５３はクランクシャフト３８に装着されるシール５４の働きでクランク室４４から隔離される。変速機室５３にはベルト式無段変速機５５が収容される。

ベルト式無段変速機５５はＶベルト５６でクランクシャフト３８に連結されるドライブシャフト５７を備える。ドライブシャフト５７はその第１端面５７ａ側に固定される第１軸受け５８で第１カバー５２に回転自在に支持される。第１端面５７ａの反対側でドライブシャフト５７の第２端面５７ｂはケース主体５１を突き抜ける。ドライブシャフト５７は第２軸受け５９でケース主体５１に回転自在に支持される。ドライブシャフト５７は、クランクシャフト３８の回転軸線に平行な軸心を有する。軸心はドライブシャフト５７の回転軸線に相当する。

ギヤケース６１は、ケース主体５１の後部と、内側からケース主体５１の後部を覆う第２カバー６２とを含む。ケース主体５１と第２カバー６２との間にギヤ室６３が形成される。ギヤ室６３にはギヤ機構６４が収容される。ギヤ機構６４はドライブシャフト５７に後輪ＷＲの車軸１５を連結する。車軸１５はドライブシャフト５７の軸心に平行な軸心を有する。車軸１５の軸心は車軸１５の回転軸線に相当する。ドライブシャフト５７の第２端面５７ｂはギヤ室６３に進入する。ドライブシャフト５７に装着されるシール６５の働きでギヤ室６３は変速機室５３から隔離される。

無段変速機５５は駆動プーリー６６および従動プーリー６７を備える。駆動プーリー６６はクランクシャフト３８に取り付けられる。従動プーリー６７はドライブシャフト５７に取り付けられる。駆動プーリー６６と従動プーリー６７とにＶベルト５６が巻きかけられる。

駆動プーリー６６は固定半体６８および可動半体６９を備える。固定半体６８はクランクシャフト３８に固定される。可動半体６９は、クランクシャフト３８上でその回転軸線に平行に変位自在にクランクシャフト３８に連結される。可動半体６９と、クランクシャフト３８に固定されたランププレート７１との間にはウエイトローラー７２が配置される。遠心力の働きでウエイトローラー７２がクランクシャフト３８の回転軸線から遠ざかると、可動半体６９は固定半体６８に接近する。このとき、Ｖベルト５６の軌道はクランクシャフト３８の回転軸線から遠ざかる。回転速度が落ちて遠心力が弱まると、可動半体６９は固定半体６８から遠ざかる。このとき、Ｖベルト５６の軌道はクランクシャフト３８の回転軸線に接近する。

従動プーリー６７は固定半体７３および可動半体７４を備える。固定半体７３および可動半体７４はドライブシャフト５７に対して相対回転自在にドライブシャフト５７上に支持される。固定半体７３および可動半体７４の支持にあたってドライブシャフト５７にはドライブシャフト５７に同軸に内筒７５および外筒７６が装着される。外筒７６は内筒７５に対して軸方向に相対変位自在に内筒７５に支持される。内筒７５は第３軸受け７７および第４軸受け７８を介してドライブシャフト５７に支持される。ドライブシャフト５７に対して軸方向に内筒７５の相対変位は拘束される。内筒７５に固定半体７３は固定され、外筒７６に可動半体７４は固定される。

内筒７５とドライブシャフト５７との間には遠心クラッチ７９が配置される。遠心クラッチ７９は、内筒７５に固定されるインナー部材７９ａと、インナー部材７９ａの外側に広がってドライブシャフト５７に結合されるアウター部材７９ｂとを備える。アウター部材７９ｂはナット８１締めでドライブシャフト５７に固定される。エンジン回転数が設定回転数を超えると、インナー部材７９ａはアウター部材７９ｂに結合され、従動プーリー６７とドライブシャフト５７との間で相対回転は阻止される。ドライブシャフト５７は従動プーリー６７と連れ回りする。結合が解除されると、従動プーリー６７はドライブシャフト５７上で相対回転する。

遠心クラッチ７９のインナー部材７９ａと従動プーリー６７の可動半体７４との間にはコイルばね８２が挟まれる。コイルばね８２は従動プーリー６７の固定半体７３に向かって可動半体７４を押しつける弾性力を発揮する。駆動プーリー６６でＶベルト５６の軌道がクランクシャフト３８の回転軸線から遠ざかると、従動プーリー６７ではＶベルト５６の軌道はドライブシャフト５７の軸心に接近し、可動半体７４は固定半体７３から遠ざかる。駆動プーリー６６でＶベルト５６の軌道がクランクシャフト３８の回転軸線に接近すると、従動プーリー６７ではＶベルト５６の軌道はドライブシャフト５７の軸心から遠ざかり、コイルばね８２の押しつけ力に応じて可動半体７４は固定半体７３に接近する。

ギヤ機構６４は、ギヤ室６３内でケース主体５１および第２カバー６２に回転自在に支持されるカウンターシャフト８３を備える。カウンターシャフト８３には第１カウンターギヤ８４および第２カウンターギヤ８５が固定される。第１カウンターギヤ８４は、ドライブシャフト５７の外周面に刻まれるドライブギヤ８６に噛み合う。第２カウンターギヤ８５は、車軸に相対回転不能に固定されるファイナルギヤ８７に噛み合う。ここでは、第２カウンターギヤ８５はカウンターシャフト８３の外周面に刻まれる。ギヤ機構６４の働きでドライブシャフト５７の駆動力は車軸１５に伝わる。

図４に示されるように、ドライブシャフト５７は、第１径Ｄ１を軸線方向の一部に有するスプライン軸９１と、第１径Ｄ１よりも大きい第２径Ｄ２を有するギヤ軸９２とを備える。スプライン軸９１およびギヤ軸９２の間には、スプライン軸９１およびギヤ軸９２を相互に接続する中間軸部９３が形成される。中間軸部９３はスプライン軸９１およびギヤ軸９２の間でギヤ軸９２に向かうにつれ段階的に拡径する。

スプライン軸９１の歯溝９１ａは鍛造黒皮面であり、歯先大径部９１ｂは切削面である（研磨面でもよい）。切削面にはシェービング加工の結果として軸心周りに周方向に複数筋の切削痕Ｓが存在する。スプライン軸９１には遠心クラッチ７９のアウター部材７９ｂが嵌め合わせられる。スプライン軸９１の軸線方向に隣接して切削面９４が設けられ、切削面９４に第４軸受け７８が圧入により嵌め合わせられる。切削面は鍛造黒皮面に比べて高い寸法精度を有する。切削面にはシェービング加工の結果として軸心周りに周方向に複数筋の切削痕が存在する。スプライン軸９１では、歯溝９１ａが鍛造黒皮面であり、歯先大径部９１ｂは切削面であるので、切削する部位を削減でき、加工時間の短縮やスプライン形状の鍛造成形にあたって歩留まり向上に寄与する構造を有することができる。

ギヤ軸９２は、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面９２ａを有し、軸線方向の他の範囲は歯面に切削面９２ｂを有する（研磨面９２ｂでもよい）。ギヤ軸９２は本実施形態ではヘリカルギヤを有する。ギヤ軸９２の切削面９２ｂは第１カウンターギヤ８４に噛み合うドライブギヤを構成する。切削面９２ｂの広がりは第１カウンターギヤ８４との噛み合いの位置関係で決定される。切削面９２ｂは例えば切削加工で形成される。切削面９２ｂには、歯先から歯底に向かって複数筋の切削痕Ｓが存在する。加えて、切削面９２ｂには、歯底の鍛造黒皮面との境界で軸方向に延びる１筋の段部Ｑが存在する。一方で、鍛造黒皮面９２ａには、こうした一定方向の切削痕および切削による段部はないため、鍛造黒皮面９２ａの歯厚は切削面９２ｂのそれに比べて大きい。

中間軸部９３は、鍛造黒皮面の第１中間軸部９３ａと、第１中間軸部９３ａの外径よりも大きい外径を有する切削面の第２中間軸部９３ｂとを有する。第１中間軸部９３ａおよび第２中間軸部９３ｂはそれぞれ軸線方向の全域にわたって均一な外径を有する。切削面は鍛造黒皮面よりも高い寸法精度を有する。切削面の第２中間軸部９３ｂに第２軸受け５９および第３軸受け７７が嵌め合わせられる。嵌め合わせにあたって例えば圧入が用いられる。第１中間軸部９３ａと第２中間軸部９３ｂの間はテーパー形状の鍛造黒皮面９５で接続される。切削面にはシェービング加工の結果として軸心周りに周方向に複数筋の切削痕Ｓが存在する。

ここでは、中間軸部９３の第２中間軸部９３ｂとギヤ軸９２との間に位置決め用の段差９６が区画される。第２軸受け５９は軸方向に段差９６に突き当てられ位置決めされることができる。しかも、中間軸部９３の外径Ｄ３はギヤ軸９２の最小径である歯底径Ｄ４よりも小さい。

ドライブシャフト５７はスプライン軸９１と第１端面５７ａとの間にねじ軸部９７を有する。ねじ軸部９７はスプライン軸９１よりも小さい径を有する。ねじ軸部９７の外周面にはねじ溝が刻まれる。ねじ軸部９７にナット８１はねじ結合される。ナット８１はスプライン軸９１上に遠心クラッチ７９のアウター部材７９ｂを保持する。

ドライブシャフト５７の第１端面５７ａは中央にセンター穴９８を有する。センター穴９８は深いほど縮径する円錐形状に形成される。センター穴９８の中心軸はドライブシャフト５７の軸心に重なる。ねじ軸部９７にはナット８１の端部側に第１軸受け５８が嵌め合わせられる。こうしてドライブシャフト５７のスプライン軸９１および中間軸部９３は１対の軸受け５８、５９に両持ち支持される。ここでは、円錐状のセンター穴９８は鍛造黒皮面を有するので、円錐状のセンター穴９８でドライブシャフト５７は確実に軸ずれなく位置決めされることができる。

ドライブシャフト５７の第２端面５７ｂは中央に鍛造黒皮面の窪み９９を有する。窪み９９はドライブシャフト５７の軸心に同軸に円柱空間を区画する。窪み９９の底面にはセンター穴１０１が形成される。センター穴１０１は深いほど縮径する円錐形状に形成される。センター穴１０１の中心軸はドライブシャフト５７の軸心に重なる。こうしてギヤ軸９２の軸線方向の第２端面５７ｂに鍛造黒皮面の円筒形状の窪み９９を有するので、切削する部位を削減でき、加工時間の短縮に寄与する。また、窪み９９を鍛造するときに外周に軸素材が塑性流動し、欠肉のないギヤ軸９２を有することができる。円錐状のセンター穴１０１は鍛造黒皮面を有するので、円錐状のセンター穴１０１でドライブシャフト５７は確実に軸ずれなく位置決めされることができる。

エンジン３１が作動すると、クランクシャフト３８は回転する。駆動プーリー６６の回転はＶベルト５６の働きで従動プーリー６７に伝わる。クランクシャフト３８の回転速度が上昇すると、ウエイトローラー７２の働きで駆動プーリー６６ではＶベルト５６の巻き掛け半径は増大し、それに応じて従動プーリー６７ではＶベルト５６の巻き掛け半径は減少する。その後、従動プーリー６７の回転速度はクランクシャフト３８の回転速度に合わせて変化する。

従動プーリー６７の回転に応じて遠心クラッチ７９のインナー部材７９ａはドライブシャフト５７上で相対回転する。クランクシャフト３８の回転数が設定回転数を超えると、インナー部材７９ａはアウター部材７９ｂに結合され、ドライブシャフト５７は従動プーリー６７と連れ回りする。ドライブシャフト５７の回転はギヤ機構６４を通じて車軸１５に伝わる。こうして後輪ＷＲは回転する。後輪ＷＲの回転に応じて自動二輪車１１は前進する。

このドライブシャフト５７ではスプライン軸９１からギヤ軸９２に向かって順次に径が増大し、スプライン軸９１から中間軸部９３は後述されるようにギヤ成形金型の内径より小径であることから、鍛造加工にあたってダイス内でギヤ軸９２単独にギヤは鍛造成形されることができる。鍛造加工では歯数に拘わらずいちどに軸回りに全周にわたって歯は形成されることができる。こうしてドライブシャフト５７の成形にあたって加工時間は短縮されることができる。ドライブシャフト５７はできる限り加工時間の短縮に寄与する構造を有する。

後述されるように、鍛造加工ではギヤ軸の成形にあたってギヤ成形用の第２ダイス１３１が用いられる。第２ダイス１３１には、ギヤ軸９２のヘリカルギヤの形状を象った型彫空間としての貫通孔が区画される。このとき、中間軸部９３の最大外径Ｄ３はギヤ軸９２でギヤ溝の歯底部に相当する最小径Ｄ４よりも小さいことから、スプライン軸９１および中間軸部９３は貫通孔を通過する。こうしてギヤ軸９２のみにヘリカルギヤは回転しながら刻まれることができる。

前述のように、ギヤ軸９２は部分的に歯面に鍛造黒皮面９２ａを有し部分的に切削面９２ｂを有する。切削面９２ｂでギヤ軸９２には第１カウンターギヤ８４が噛み合う。切削に応じてギヤの寸法精度は高まることから、第１カウンターギヤ８４との噛み合いは確実に良好に維持される。鍛造黒皮面９２ａでは鍛造面は維持される。

ドライブシャフト５７ではギヤ軸９２はヘリカルギヤを有する。同様に、第１カウンターギヤ８４はヘリカルギヤに形成される。こうしたヘリカルギヤおよび第１カウンターギヤ８４によれば、両者の噛み合いにあたって騒音は抑制される。

ドライブシャフト５７では、スプライン軸９１は軸心から最も離れた最外周域の歯先大径部９１ｂに切削面を有する。スプライン軸９１では外径の寸法精度は高められる。他部材である遠心クラッチ７９のアウター部材７９ｂに対して確実に嵌め合わせは確保されることができる。

スプライン軸９１はスプライン軸９１および中間軸部９３の間に切削面９４を有する。切削面９４ではスプライン軸９１の外径の寸法精度は高められる。他部材である第４軸受け７８に対して確実に圧入その他の嵌め込みは確保されることができる。

中間軸部９３は、鍛造黒皮面の第１中間軸部９３ａと、第１中間軸部９３ａに鍛造黒皮面のテーパー部９５で接続されて第１中間軸部９３ａの外径よりも大きい外径Ｄ３を有する切削面の第２中間軸部９３ｂとを有する。切削面では中間軸部９３の外径Ｄ３の寸法精度は高められる。切削面９２ｂには確実に他部材である第２軸受け５９および第３軸受け７７の嵌め合わせは確保されることができる。嵌め合わせにあたって外径Ｄ３より小径の第１中間軸部９３ａは第２軸受け５９および第３軸受け７７を通過することができる。

ドライブシャフト５７では段差９６の位置決めに従って中間軸部９３の切削面である第２中間軸部９３ｂに第２軸受け５９は配置される。このとき、例えばギヤ軸９２は第２軸受け５９に片持ち支持される。ギヤ軸９２はスプライン軸９１や中間軸部９３よりも大きい径を有することから、片持ち支持されてもギヤ軸９２の回転ぶれは確実に抑制されることができる。しかも、ギヤ軸９２では、両持ち支持に比べて軸受けの嵌め合いが省略されることができ、その結果、ギヤケース６１の組み立てにあたって作業負担は軽減される。

次に、ドライブシャフト５７の製造方法を説明する。ドライブシャフト５７の製造にあたって、図５（Ａ）に示されるように、軸素材１１０が準備される。軸素材１１０は、軸線方向に延びる第１径Ａ１の第１予備円筒部１１１と、第１径Ａ１よりも大きい第２径Ａ２の第２予備円筒部１１２と、第１予備円筒部１１１および第２予備円筒部１１２を相互に接続し、第１径Ａ１より大径で第２径Ａ２より小径の予備中間軸部１１３を有する。軸素材１１０の第１端面１１０ａは中央にセンター穴９８を有する。軸素材１１０の第２端面１１０ｂは中央に窪み９９およびセンター穴１０１を有する。軸素材１１０は鍛造装置で鍛造加工される。

図５（Ｂ）に示されるように、鍛造装置は複数のダイスより構成される第１ダイス１１４を備える。複数のダイスは、図示しないボルトなどで連結される。第１ダイス１１４は、スプライン軸９１を象った型彫空間の第１成形部１１５と、第１成形部１１５に接続される第２成形部１１６と、第２成形部１１６に接続される第３成形部１１７と、第３成形部１１７に接続される第４成形部１１８とを有する。第２成形部１１６、第３成形部１１７および第４成形部１１８は予備中間軸部１１３および第２予備円筒部１１２を象った型彫空間を有する。

第２成形部１１６の内径Ｂ１はスプライン軸９１を象った第１成形部１１５の最大内径Ｂ２よりも大きい。したがって、第１成形部１１５と第２成形部１１６との間にはテーパー面１１９が形成される。テーパー面１１９は第１成形部１１５に向かって先細る円錐台形状の空間を区画する。第３成形部１１７の内径Ｂ３は第２成形部１１６の内径Ｂ１よりも大きく、第４成形部１１８の内径Ｂ４は第３成形部１１７の内径Ｂ３よりも大きい。こうして第３成形部１１７と第２成形部１１６との間、および第３成形部１１７と第４成形部１１８との間にはそれぞれテーパー面１２１ａ、１２１ｂが形成される。テーパー面１２１ａ、１２１ｂは第１成形部１１５に近づくほど狭まる円錐台形状の空間を区画する。

第１ダイス１１４の第４成形部１１８の型彫空間に第１予備円筒部１１１から先に軸素材１１０が挿入され、パンチ１２２で圧力が加えられる。パンチ１２２の先端には、型彫空間の軸心に同軸に円筒形の台座１２２ａが設けられ、台座１２２ａの中央には円錐形状の突起１２２ｂが設けられる。台座１２２ａは軸素材１１０の窪み９９に嵌め込まれる。突起１２２ｂは軸素材１１０のセンター穴１０１に嵌め合わせられる。突起１２２ｂで軸素材１１０の芯出しが行われる。

パンチ１２２からの圧力の働きで第１径部１２４には第１成形部１１５への進入に応じてスプラインが形成される。予備中間軸部１１３の第２径部１２５は第２成形部１１６に進入し、第３径部１２６は第３成形部１１７に進入し、第４径部１２７は第４成形部１１８に進入する。こうして第１ダイス１１４内で所定形状の軸素材１１０は鍛造加工され、第１端１１０ａ側にスプライン軸９１は成形される。スプライン軸９１の成形が完了すると、パンチ１２２の圧力は解放され、スプライン成形品１２８の第１端１２８ａにノックアウトピン１２９が突き当てられる。ノックアウトピン１２９の先端には円錐形状の突起１２９ａが設けられる。突起１２９ａは型彫空間の軸心に同軸に形成される。突起１２９ａでスプライン成形品１２８の芯出しが行われる。ノックアウトピン１２９の圧力でスプライン成形品１２８は第１ダイス１１４から押し出される。

続いて、図５（Ｃ）に示されるように、鍛造装置では複数のダイスよりなる第２ダイス１３１が用意される。複数のダイスは、図示しないボルトなどで連結される。第２ダイス１３１は、スプライン軸９１より大径の第１貫通孔１３２と、第１貫通孔１３２に接続される第５成形部１３３と、第５成形部１３３に接続される第６成形部１３４と、第６成形部１３４に接続され、ギヤ成形部を有する第７成形部１３５とを有する。

第５成形部１３３の内径Ｂ５は第１貫通孔１３２の内径Ｂ６よりも大きい。こうして第１貫通孔１３２と第５成型部１３３との間にテーパー面１３６ａは形成される。テーパー面１３６ａは第１貫通孔１３２に向かって先細る円錐台形状の空間を区画する。第６成形部１３４の内径Ｂ７は第５成形部１３３の内径Ｂ５よりも大きい。こうして第５成形部１３３と第６成形部１３４との間にテーパー面１３６ｂは形成される。テーパー面１３６ｂは第５成形部１３３に向かって先細る円錐台形状の空間を区画する。

第７成形部１３５にスプライン軸９１から先にスプライン成形品１２８が挿入される。スプライン成形品１２８にはパンチ１３７で圧力が加えられる。パンチ１３７の先端には、型彫空間の軸心に同軸に円筒形の台座１３７ａが設けられ、台座１３７ａの中央には円錐形状の突起１３７ｂが設けられる。台座１３７ａはスプライン成形品１２８の窪み９９に嵌め込まれる。突起１３７ｂはスプライン成形品１２８のセンター穴１０１に嵌め合わせられる。こうしてスプライン成形品１２８の芯出しは実施される。

パンチ１３７からの圧力の働きで円筒形の第４径部１２７には第７成形部１３５の進入に応じて回転しながらヘリカルギヤが成形される。すなわち、第４径部１２７にギヤ軸９２は鍛造成形される。このとき、スプライン軸９１は円筒形空間の第１貫通孔１３２に受け入れられる。第１貫通孔１３２の内径Ｂ６は、スプライン軸９１の外径Ｂ２より大きいことから、回転に支障はない。スプライン成形品１２８の第２径部１２５は第５成形部１３３に進入し、第２径部１２５から中間軸部９３の第１中間軸部９３ａは鍛造成形される。スプライン成形品１２８の第３径部１２６は第６成形部１３４に進入し、第６成形部１３４の働きでスプライン成形品１２８の第３径部１２６には第２中間軸部９３ｂ用の鍛造黒皮面が鍛造成形される。こうしてギヤ軸９２および中間軸部９３の鍛造成形が完了すると、パンチ１３７の圧力は解放され、ギヤ成形品１３８の第１端１３８ａにノックアウトピン１３９が突き当てられる。ノックアウトピン１３９の先端には円錐形状の突起１３９ａが設けられる。突起１３９ａは型彫空間の軸心に同軸に形成される。突起１３９ａでスプライン成形品１２８の芯出しが行われる。ノックアウトピン１３９の圧力でギヤ成形品１３８は第２ダイス１３１から逆回転しながら押し出される。

その後、図４に示すとおり、ギヤ成形品１３８には所定の切削加工が施されドライブシャフト５７は完成する。すなわち、ギヤ成形品１３８の第３径部１２６には鍛造黒皮面の切削加工が施され、表面の鍛造黒皮面は削られ、第２中間軸部９３ｂの切削面が形成される。切削面では黒皮円筒面に比べて外径の寸法精度は高められる。切削面に第２軸受け５９および第３軸受け７７は嵌め合わせられる。第１中間軸部９３ａの外径は第２中間軸部９３ｂの外径よりも小さいことから、嵌め合わせにあたって第２軸受け５９および第３軸受け７７は第１中間軸部９３ａを通過することができる。また、第１中間軸部９３ａと第２中間軸部９３ｂの段差９５とはテーパー形状である。したがって、第２軸受け５９および第３軸受け７７は第１中間軸部９３ａから第２中間軸部９３ｂに容易く移動することができる。しかも、第３軸受け７７は段差９５に当接しないので、テーパー形状の段差９５は鍛造黒皮面のままであり、加工工数の削減に貢献する。

スプライン軸９１と中間軸部９３との間で鍛造黒皮円筒面に切削加工が施される。表面の鍛造面は削られ、切削面９４が形成される。切削面９４では鍛造黒皮円筒面に比べて外径の寸法精度は高められる。切削面９４に第４軸受け７８は嵌め合わせられる。

スプライン軸９１にも切削加工が施される。スプライン軸９１では軸心から最も離れた最外周域の歯先大径部９１ｂが切削される。こうしてスプライン軸９１では外径の寸法精度は高められる。ここでは、この切削加工に応じてスプライン軸９１の最大径は切削面９４の外径よりも小さい。これにより、切削面９４に第４軸受け７８が嵌め合わせられる際にスプライン軸９１は容易く第４軸受け７８を通過することができる。

ギヤ軸９２のヘリカルギヤにはカウンターギヤ８４と噛み合う軸線方向の一部分で歯面に切削加工が施され、切削面９２ｂは形成される。切削に応じてヘリカルギヤの寸法精度は高められる。本実施形態ではギヤ軸９２は端部側でカウンターギヤ８４と噛み合うものの、ギヤ軸９２は第２軸受け５９寄りでカウンターギヤ８４と噛み合ってもよい。いずれの場合でも、ギヤ軸９２の軸線方向におけるカウンターギヤ８４と噛み合う鍛造黒皮部分のみを切削加工すればよい。

図６は第２実施形態に係る伝動装置３２ａを含むパワーユニット１６を概略的に示す。第２実施形態に係る伝動装置３２ａでは前述のドライブシャフト５７に代えてドライブシャフト１４１が用いられる。ドライブシャフト１４１は、ギヤ軸９２でヘリカルギヤのギヤ軸９２と第２端１４１ｂとの間に区画される小径部１４２を有する。ドライブシャフト１４１は小径部１４２でギヤケース６１の第２カバー６２に回転自在に支持される。小径部１４２には第２カバー６２に固定される第５軸受け１４３が嵌め合わせられる。小径部１４２の形成にあたって鍛造加工後の軸素材１１０ではギヤ軸９２のヘリカルギヤと第２端１４１ｂとの間で切削加工が施されればよい。その他の構成は前述の伝動装置３２と同様である。

１１…車両（自動二輪車）、９１…スプライン軸、９１ａ…歯溝、９２…ギヤ軸、９２ａ…鍛造黒皮面、９９…凹部（窪み）、１１１…第１予備円筒部、１１２…第２予備円筒部、１１３…予備中間軸部、１１４…第１ダイス、１１５…スプライン成形部（第１成形部）、１２８…スプライン成形品、１３１…第２ダイス、１３５…ギヤ成形部（第７成形部）、１３８…ギヤ成形品、Ａ１…第１径、Ａ２…第２径、Ｂ２…第１径、Ｄ１…第１径、Ｄ２…第２径。

Claims (5)

1. 第１径（Ａ１）の軸線方向に伸びる第１予備円筒部（１１１）と、前記第１径（Ａ１）よりも大きい第２径（Ａ２）の第２予備円筒部（１１２）と、前記第１予備円筒部（１１１）および前記第２予備円筒部（１１２）を相互に接続し、第１径（Ａ１）より大径で第２径（Ａ２）より小径の予備中間軸部（１１３）を有する軸素材（１１０）を準備する工程（Ａ）と、
   スプライン成形部（１１５）を有する第１ダイス（１１４）の型彫空間に前記軸素材（１１０）を挿入し、前記軸素材（１１０）に圧力を加え、前記第１ダイス（１１４）内で前記軸素材（１１０）の第１端側に第１径（Ｂ２）のスプライン軸（９１）を有するスプライン成形品（１２８）を鍛造成形する工程（Ｂ）と、
   ギヤ成形部（１３５）を有する第２ダイス（１３１）に前記スプライン成形品（１２８）を前記スプライン軸（９１）側から挿入し、前記スプライン成形品（１２８）に圧力を加え、前記第２ダイス（１３１）内でスプライン軸（９１）とは反対側の外周にギヤ軸（９２）を有するギヤ成形品（１３８）を鍛造成形する工程（Ｃ）と、
   を有し、
   前記ギヤ成形品（１３８）のギヤ軸（９２）に、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面（９２ａ）を残し、軸線方向の他の領域の歯面を切削する工程を有することを特徴とする鍛造ドライブシャフトの製造方法。
2. 請求項１に記載の鍛造ドライブシャフトの製造方法において、前記ギヤ成形品（１３８）を鍛造成形する工程（Ｃ）では、前記ギヤ軸（９２）の端面中央に円筒状の凹部（９９）を鍛造成形することを特徴とする鍛造ドライブシャフトの製造方法。
3. 請求項２に記載の鍛造ドライブシャフトの製造方法において、前記ギヤ軸（９２）の端部を切削する際に、前記円筒状の凹部（９９）の最深部を鍛造黒皮面として残す工程を有することを特徴とする鍛造ドライブシャフトの製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鍛造ドライブシャフトの製造方法において、前記ギヤ成形品（１３８）の前記スプライン軸（９１）に、歯溝（９１ａ）を鍛造黒皮面として残し、歯先大径部(９１ｂ）を切削する工程を有することを特徴とする鍛造ドライブ
   シャフトの製造方法。
5. 第１径（Ｄ１）を有するスプライン軸（９１）と、
   前記第１径（Ｄ１）よりも大きい第２径（Ｄ２）を有するギヤ軸（９２）と、
   前記スプライン軸（９１）および前記ギヤ軸（９２）を相互に接続し、第１径（Ｄ１）より大径で第２径（Ｄ２）より小径の中間軸部（９２）と、
   を備え、
   前記ギヤ軸（９２）は、少なくとも軸線方向の一部の領域で歯面に鍛造黒皮面（９２ａ）を有し、軸線方向の他の範囲（９２ｂ）は歯面に切削面を有することを特徴とする鍛造ドライブシャフト。

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