JP6672957B2 - 中空シャフトの製造方法および鍛造金型 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態の鍛造金型について説明する。本実施形態の鍛造金型は、後述する本実施形態の中空シャフトの製造方法のスプライン形成工程において用いられる。図1に、本実施形態の鍛造金型の上下方向断面図を示す。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。
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、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「段差押出ポンチ」の概念に含まれる。スリーブ23は、本発明の「後端部押出ポンチ」の概念に含まれる。ガススプリング24は、本発明の「緩衝部材」の概念に含まれる。
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、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、収容孔300の下側部分に収容されている。下型サポート31には、ポンチ摺動孔310が開設されている。ダイス32は、収容孔300の上側部分に収容されている。ダイス32は、下型サポート31の上側に配置されている。ダイス32には、成形孔320が開設されている。成形孔320は、下側から上側に向かって縮径する、テーパ状を呈している。成形孔320は、ポンチ摺動孔310の上側に連なっている。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、ポンチ摺動孔310に、上下方向に摺動可能に挿通されている。
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。図2に、本実施形態の鍛造金型のスプライン形成工程初期における上下方向断面図を示す。図3に、同鍛造金型のスプライン形成工程終期における上下方向断面図を示す。図4に、図3の円IV内の拡大図を示す。図5(a)に、段差形成工程前における中空ワークの上下方向断面図を示す。図5(b)に、スプライン形成工程前における中空ワークの上下方向断面図を示す。図5(c)に、中空シャフトの上下方向断面図を示す。なお、図5(a)、図5(b)に示す中空ワーク4a、図5(c)に示す中空シャフト4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。本実施形態の中空シャフトの製造方法は、段差形成工程と、スプライン形成工程と、を有している。
本工程においては、中空ワーク4aの内周面に、段差42aを形成する。図5(a)に示すように、本工程前の中空ワーク4aは、上下方向に延在する段付き円筒状を呈している。図5(b)に示すように、本工程においては、熱間鍛造により、中空ワーク4aの内周面に、段差42aを形成する。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。段差42aにおいては、上側から下側に向かって、中空ワーク4aの内径が縮径している。段差42aは、水平方向かつリング状に延在している。
本工程においては、中空ワーク4aの外周面の一部であるスプライン区間41にスプライン410を形成する。まず、図1に示すように、スリーブ23の小径部231に、図5(b)に示す中空ワーク4aを取り付ける。この際、小径部231の押出端面231aを、中空ワーク4aの大径部40aの上端面400aに、当接させる。なお、押出端面231aと上端面400aとは、互いに平行である。このため、押出端面231aと上端面400aとは、面接触する。また、マンドレル22の軸部221を、中空ワーク4aの径方向内側に挿入する。
次に、本実施形態の中空シャフトの製造方法および鍛造金型の作用効果について説明する。図5(a)、図5(b)に示すように、段差形成工程においては、スプライン予定区間41aの上端411a(スプライン形成工程における中空ワーク4aの押出方向の後端)よりも下側(スプライン形成工程における中空ワーク4aの押出方向の前側)に、段差42aを形成する。図2、図3に示すように、スプライン形成工程において、上側から段差42aを押し下げると、中空ワーク4aが下側に押し出される。このため、スプライン予定区間41aがスプライン歯型320aに圧接する。ここで、段差42aは、スプライン予定区間41aの上端411aよりも下側に配置されている。このため、図4に示す引張部分413aには、上下方向に引張力が作用する。したがって、図3に示す上端面400aを介して引張部分413aに上下方向に圧縮力だけが作用する場合と比較して、引張部分413aが径方向に変形するのを抑制することができる。例えば、図2に示す状態(スプライン予定区間41aの下端412aが、ダイス32の成形孔320の上端開口縁に、圧接した状態)で、スプライン予定区間41aが径方向外側に樽状に膨出するのを、抑制することができる。すなわち、スプライン予定区間41aが成形孔320に入らなくなるのを、抑制することができる。このように、本実施形態の中空シャフトの製造方法および鍛造金型1によると、スプライン予定区間41aが径方向に変形しにくくなる。
以上、本発明の中空シャフトの製造方法および鍛造金型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。
Claims (10)
- 軸方向に延在するスプラインを有するスプライン区間を外周面に備える中空シャフトの製造方法であって、
前記中空シャフトとなる中空ワークの外周面をスプライン面、内周面を段差面、前記中空ワークの軸方向一端側を後側、軸方向他端側を前側として、
前記スプライン面は、前記スプライン区間となるスプライン予定区間を有し、
前記段差面における、前記スプライン予定区間の後端よりも前側に、後側から前側に向かって縮径する段差を形成する段差形成工程と、
前記段差を後側から押し出し、前記スプライン予定区間をスプライン歯型に圧接させ塑性変形させることにより、前記スプライン予定区間に前記スプライン区間を形成するスプライン形成工程と、
を有し、
前記スプライン歯型は、ダイスの成形孔の内周面に配置され、
前記スプライン予定区間が前記スプライン歯型に到達した時点において、前記スプライン予定区間は径方向外側から拘束されておらず、
前記スプライン形成工程において、前記スプライン予定区間を前記成形孔に押し込みながら、前記スプライン予定区間を前記スプライン歯型に圧接させる中空シャフトの製造方法。 - 前記スプライン形成工程において、前記段差に加えて、前記中空ワークの後端部を、後側から押し出す請求項1に記載の中空シャフトの製造方法。
- 前記スプライン形成工程において、前記後端部を押し出す後端部押出ポンチは、後側から緩衝部材に支持される請求項2に記載の中空シャフトの製造方法。
- 前記スプライン形成工程において、前記後端部を後側から押し出す荷重を第一荷重F1、前記段差を後側から押し出す荷重を第二荷重F2として、荷重比(F1/F2)は0.4以上1.3以下に設定される請求項2または請求項3に記載の中空シャフトの製造方法。
- 前記段差形成工程において、前記段差は、前記スプライン予定区間の前後方向中央よりも前側に形成される請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の中空シャフトの製造方法。
- 前記段差形成工程において、前記中空ワークの軸方向に対する前記段差の傾斜角度は、45°以上90°以下に設定される請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の中空シャフトの製造方法。
- 軸方向に延在するスプラインを有するスプライン区間を外周面に備える中空シャフトの製造方法に用いられる鍛造金型であって、
前記中空シャフトとなる中空ワークの外周面をスプライン面、内周面を段差面、前記中空ワークの軸方向一端側を後側、軸方向他端側を前側として、
前記スプライン面は、前記スプライン区間となるスプライン予定区間を有し、
前記段差面は、前記スプライン予定区間の後端よりも前側に、後側から前側に向かって縮径する段差を有し、
前記段差を後側から押し出す段差押出ポンチと、
前記スプライン予定区間に前記スプライン区間を形成するスプライン歯型を有するダイスと、
を備え、
前記スプライン歯型は、前記ダイスの成形孔の内周面に配置され、
前記スプライン予定区間が前記スプライン歯型に到達した時点において、前記スプライン予定区間は径方向外側から拘束されておらず、
前記スプライン予定区間を前記成形孔に押し込みながら、前記スプライン予定区間を前記スプライン歯型に圧接させる鍛造金型。 - 前記中空ワークの後端部を後側から押し出す後端部押出ポンチを備える請求項7に記載の鍛造金型。
- 前記後端部押出ポンチを後側から支持する緩衝部材を備える請求項8に記載の鍛造金型。
- 前記中空ワークの軸方向に対する前記段差の傾斜角度は、45°以上90°以下に設定される請求項7ないし請求項9のいずれかに記載の鍛造金型。
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