| 【発明の名称】 |
中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法および高歯たけスプラインを備えた中空シャフト |
| 【発明者】 |
【氏名】横田 典史
【氏名】生田 浩之
【氏名】中井 均
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| 【目的】 |
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| 【構成】 |
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【特許請求の範囲】
【請求項１】 内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質の前記先端部を備えたポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部を成形することを特徴とする中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法。
【請求項２】 内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部を成形することを特徴とする中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法。
【請求項３】 請求項２において、前記マンドレルが、前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質によって構成されていることを特徴とする中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法。
【請求項４】 請求項３において、前記マンドレルが、ビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質によって構成されていることを特徴とする中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法。
【請求項５】 請求項４において、前記スプライン成形工程に先立ち、金型とパンチを用いて複数段階に絞り加工し、前記ワークの一端に小径部を形成する絞り工程と、上記第１の工程終了後の前記ワークの他端を、金型とワーク他端内部に加圧挿入されるパンチを用いて複数段階に拡管加工し、ワーク他端に大径部を形成する拡管工程とを行うことを特徴とする中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法。
【請求項６】 内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより成形されたスプライン部を備えたことを特徴とする高歯たけスプラインを備えた中空シャフト。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金型のスプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出して、スプライン部を成形することにより、高歯たけのスプライン成形を可能にした中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の中空シャフトのスプライン製造方法（特開平５−２１２４７０）は、図１０に示すようにスプライン形状面ＤＳが形成された金型Ｄに対して、該金型Ｄのスプライン形状面ＤＳに対応する中空シャフトのワークＷを内側からバックアップするバックアップ部としてのマンドレルＰＭが一体成形されたパンチＰを用いて前記ワークＷを押し出すことにより、スプライン部Ｓを成形するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の中空シャフトのスプライン製造方法においては、前記パンチＰと一体成形された前記マンドレルＰＭが、前記金型Ｄと同様の焼入れ鋼によって構成され、中空シャフトの前記ワークＷの硬度より充分高い硬度を有するものであるため、肉厚に対して大きな歯たけの高歯たけのスプラインＳを成形する場合は、高い硬度の前記マンドレルＰＭの内部拘束が強すぎるため、必要かつ充分なワークＷの材料流動が確保されないので、高歯たけのスプライン成形が難しいという問題があった。
【０００４】本発明者らは、金型のスプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出して、スプライン部を成形するという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、高歯たけのスプライン成形を可能にするという目的を達成する本発明に到達した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載の第１発明）の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするもので、前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質の前記先端部を備えたポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部を成形するものである。
【０００６】本発明（請求項２に記載の第２発明）の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするもので、前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部を成形するものである。
【０００７】本発明（請求項３に記載の第３発明）の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、上記第２発明において、前記マンドレルが、前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質によって構成されているものである。
【０００８】本発明（請求項４に記載の第４発明）の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、上記第３発明において、前記マンドレルが、ビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質によって構成されているものである。
【０００９】本発明（請求項５に記載の第５発明）の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、上記第４発明において、前記スプライン成形工程に先立ち、金型とパンチを用いて複数段階に絞り加工し、前記ワークの一端に小径部を形成する絞り工程と、上記第１の工程終了後の前記ワークの他端を、金型とワーク他端内部に加圧挿入されるパンチを用いて複数段階に拡管加工し、ワーク他端に大径部を形成する拡管工程とを行うものである。
【００１０】本発明（請求項６に記載の第６発明）の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより成形されたスプライン部を備えたものである。
【００１１】（作用）上記構成より成る第１発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするとともに前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質の前記先端部を備えた前記ポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記ポンチの前記先端部もスプライン形状に応じて変形するものである。
【００１２】上記構成より成る第２発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするとともに前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記マンドレルもスプライン形状に応じて塑性変形するものである。
【００１３】上記構成より成る第３発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするとともに前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記マンドレルもスプライン形状に応じて容易に塑性変形するものである。
【００１４】上記構成より成る第４発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするとともにビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記マンドレルもスプライン形状に応じて一層容易に塑性変形するものである。
【００１５】上記構成より成る第５発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、絞り工程において、金型とパンチを用いて複数段階に絞り加工し、前記ワークの一端に小径部を形成し、拡管工程において上記絞り工程終了後の前記ワークの他端を、金型とワーク他端内部に加圧挿入されるパンチを用いて複数段階に拡管加工し、ワーク他端に大径部を形成するを行い、スプライン成形において、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするとともにビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記マンドレルもスプライン形状に応じて一層容易に塑性変形するものである。
【００１６】上記構成より成る第６発明の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、内周面にスプライン形状面が形成された金型に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップする前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、高歯たけのスプライン部が成形されるものである。
【００１７】
【発明の効果】上記作用を奏する第１発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質の前記先端部を備えた前記ポンチを用いてスプライン部が成形され、前記ワークとともに前記ポンチの前記先端部もスプライン形状に応じて変形するので、高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００１８】上記作用を奏する第２発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記金型の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレルを先端に配設したポンチを用いてスプライン部が成形され、前記ワークとともに前記マンドレルもスプライン形状に応じて塑性変形するので、高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００１９】上記作用を奏する第３発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質のマンドレルを用いるため、スプライン形状に応じて前記ワークとともに前記マンドレルも容易に塑性変形するので、精度の高い高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００２０】上記作用を奏する第４発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、ビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質のマンドレルを用いるため、スプライン形状に応じて前記ワークとともに前記マンドレルも一層容易に塑性変形するので、一層精度の高い高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００２１】上記作用を奏する第５発明の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、金型とパンチを用いて複数段階に絞り加工して、前記ワークの一端に小径部を形成し、前記ワークの他端を、金型とワーク他端内部に加圧挿入されるパンチを用いて複数段階に拡管加工して、ワーク他端に大径部を形成するので、精度の高い高歯たけのスプライン成形部と段階的に径が変化する階段部を備えた中空シャフトの製造を可能にするという効果を奏する。
【００２２】上記作用を奏する第６発明の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、高歯たけのスプラインが形成されているので、高歯たけの前記スプラインにより高いトルクの伝達を可能にするという効果を奏するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき、図面を用いて説明する。
【００２４】（実施形態）本実施形態の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトおよびその製造方法は、図１ないし図５に示すように金型２０とパンチ２１を用いて絞り加工する絞り工程と、該絞り工程終了後の前記ワーク１の他端を、金型３０とワーク他端内部に加圧挿入されるパンチ３１を用いて拡管加工する拡管工程と、内周面にスプライン形状面が形成された金型４０に対して、該スプライン形状面に対応する中空シャフトのワークを内側からバックアップするもので、前記ワークの硬度以下の硬度を有する材質のマンドレル４２を先端に配設したポンチ４１を用いて前記ワーク１を押し出すことにより、スプライン部１３を成形するスプライン成形工程とから成るものであり、かかる方法によって製造されるものである。
【００２５】本実施形態は、図６に示すように本発明を手動式変速機のクラッチディスクが係合されるスプライン部が形成されるインプットシャフトおよび、その製造方法に適用したものである。
【００２６】前記絞り加工において、図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示すように所定の外径、内径および長さの中空パイプの素材をテーパコーン状の絞り部２２を左端に備えた前記金型２０内に前記パンチ２１によって右方から加圧して、左端を３段階に絞り加工して、前記ワーク１に小径の絞り部１１を形成するものである。
【００２７】本実施形態におけるワークは、合金鋼および炭素鋼が用いられ、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、マンガン鋼、マンガンクロム鋼および炭素鋼が用いられる。具体的には、ＳＣｒ４１５ないしＳＣｒ４３５、ＳＣＭ４１５ないしＳＣＭ４３５、Ｓ１５ＣないしＳ５０Ｃ、ＳＮＣＭ４１５ないしＳＮＣＭ４３１等が用いられる。なお本実施形態においては、Ｓ３０Ｃを一例として用いた。
【００２８】前記拡管加工において、図８に示すように２段階のテーパコーン状の絞り部３２、３３を右端に備えた金型３０内に、絞り加工が施された前記中空パイプの素材のワーク１とともに２段階のテーパコーン状の拡管部３１１、３１２を左端に備えたパンチ３１を加圧挿入して、前記ワーク１の右端を複数段階に拡管加工し、前記ワーク１の右端に大径部１２を形成するものである。
【００２９】前記スプライン成形工程において、前記ワーク１のスプライン形状面１３に対応する内周面に前記マンドレル４２が介挿され、図１および図２に示すように前記ポンチ４１によって図中左方に前記ワーク１を押圧して塑性加工し、前記スプライン部１３を成形するものである。
【００３０】前記マンドレル４２は、合金鋼および炭素鋼、銅、アルミニウム等が用いられ、ビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質が望ましく、コスト面を考慮すると前記ワーク１と同材質のＳＳ材、Ｓ１０ＣないしＳ３５Ｃの炭素鋼を用いるのが望ましい。
【００３１】中央部左端側の内周面にスプライン形状面４３が形成された前記金型４０に対して、該スプライン形状面に対応する部分を内側から前記マンドレル４２によって中空シャフトの前記ワーク１をバックアップするもので、前記マンドレル４２の右端に左端が当接する前記ポンチ４１によって、図２に示されるワーク１の左端に当接するノックアウトポンチ４４に抗して図中左方に前記ワーク１を押圧して塑性加工し、図３に示す前記スプライン部１３を成形するものである。
【００３２】前記スプライン形状面４３が形成された前記金型４０は、図２に示すように軸方向に４つの要素に係脱可能に分割されており、第２の要素を構成するスプラインダイス４０２の内周面によって前記スプライン形状面４３が構成される。
【００３３】前記スプラインダイス４０２の内周面によって前記スプライン形状面４３は、図４に示すように前記ワーク１を構成する中空シャフトの外周面に高歯たけスプラインを形成し得るように、山と谷の径の差が通常より大きく設定されている。
【００３４】前記ワーク１を押圧する前記ポンチ４１は、図１に示すように略Ｔ字状の縦断面形状の先端部を有し、先端突出部４１１を前記マンドレル４２の右端に当接させるとともに、肩部４１２を拡管加工された前記ワーク１の大径部１２の右端に当接させて、前記ワーク１を左方に押圧して塑性加工し前記スプライン部１３を成形し得る構成より成るものである。
【００３５】上記構成より成る本実施形態の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記絞り加工において、図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示すように所定の外径、内径および長さの中空パイプの素材をテーパコーン状の絞り部２２を左端に備えた前記金型２０内に前記パンチ２１によって右方から加圧して、左端を３段階に絞り加工して、前記ワーク１に小径の絞り部１１を形成するものである。
【００３６】次に前記拡管加工において、図８に示すように２段階の前記テーパコーン状の絞り部３３を右端に備えた金型３０内に、絞り加工が施された前記中空パイプの素材のワーク１とともに２段階のテーパコーン状の拡管部３１１、３１２を左端に備えたパンチ３１を加圧挿入して、前記ワーク１の右端を複数段階に拡管加工し、前記ワーク１の右端に大径部１２を形成するものである。
【００３７】次に図１および図２に示すようにスプライン成形工程において、中央部左端側の内周面にスプライン形状面４１が形成された前記金型４０に対して、該スプライン形状面に対応する部分を内側から前記マンドレル４２によって中空シャフトの前記ワーク１をバックアップするもので、前記マンドレル４２の右端に左端が当接する前記ポンチ４１によって、図２に示されるワーク１の左端に当接するノックアウトポンチ４３に抗して図中左方に前記ワーク１を押圧して前記ワーク１とともに前記マンドレル４２も流動させて塑性加工し、前記スプライン部１３を成形するものである。
【００３８】かかる製造方法によって成形された高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、図３および図６に示すように手動式変速機のクラッチディスクが係合されるスプライン部が形成されるインプットシャフトであり、エンジンの駆動トルクを前記高歯たけスプラインを介して手動式変速機にトルク伝達するものである。
【００３９】上記作用を奏する本実施形態の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記金型４０の硬度より充分低い硬度を有する材質のマンドレル４２を先端に配設した前記ポンチ４１を用いてスプライン部１３が成形され、前記ワーク１とともに前記マンドレル４２もスプライン形状に応じて塑性変形させるので、高歯たけのスプライン成形を可能にして、成形限度を向上するという効果を奏する。
【００４０】また本実施形態の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記ワーク１の硬度以下の硬度を有する材質のマンドレル４２を先端に配設した前記ポンチ４１を用いて該マンドレル１による内部拘束を緩和した状態においてスプライン部１３が成形され、スプライン形状に応じて前記ワーク１とともに前記マンドレル４２も容易に流動させ塑性変形させるので、精度の高い高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００４１】さらに本実施形態の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、ビッカース硬さ３００以下の硬度を有する材質の前記マンドレル４２を用いるため、スプライン形状に応じて前記ワーク１とともに前記マンドレル４２も一層容易に軸方向に材質流動させるとともに、前記ポンチ４１の先端によって該マンドレル４２に対して適度の軸方向の圧縮力を作用させて該マンドレル４２の軸方向の材料伸びを制御して塑性変形させるので、金型４０に対するヒケを抑制して一層精度の高い高歯たけのスプライン成形を可能にするという効果を奏する。
【００４２】また本実施形態の中空シャフトの高歯たけスプライン製造方法は、前記金型２０と前記パンチ２１を用いて複数段階に絞り加工して、前記ワーク１の左端の小径部１１を形成し、前記ワーク１の右端を、前記金型３０と前記ワーク１の右端内部に加圧挿入される前記パンチ３１を用いて複数段階に拡管加工して、前記ワーク右端に前記大径部１２を形成するので、精度の高い高歯たけのスプライン成形部と段階的に径が変化する階段部を備えたいわゆる手動式変速機のクラッチディスクが係合されるスプライン部が形成されるインプットシャフトのような中空シャフトの製造を可能にするという効果を奏する。
【００４３】すなわち図９に示されるように、従来は成形が困難とされていた歯たけに対するスプライン部肉厚の比３以下であって歯たけに対するモジュールの比０．５以下の領域に該当する前記インプットシャフトの成形を可能にするとともに、成形限度を向上するものである。
【００４４】さらに本実施形態の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、高歯たけのスプライン１３が形成されているので、高歯たけの前記スプラインにより高いトルクの伝達を可能にし、エンジンの大きな駆動トルクを前記高歯たけスプラインを介して手動式変速機にトルク伝達することを実現するという効果を奏するものである。
【００４５】また本実施形態の高歯たけスプラインを備えた中空シャフトは、前記中空シャフト１内にマンドレル４２が一体的に形成され保持されているため、前記中空シャフト１内に介挿する油止め栓を不要にするという効果を奏する。
【００４６】上述の実施形態は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。
【００４７】上述の実施形態においては、一例として前記中空シャフト内にポンチの先端に当接して押圧されるマンドレルが一体的に形成され保持されている例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、例えば前記ポンチの先端にウレタンゴム他の合成樹脂のような、前記金型の硬度より充分低く、かつ弾性変形可能な弾性体を一体的に形成し、このポンチを用いて前記ワークを押し出すことにより、スプライン部が成形され、前記ワークとともに前記ポンチの前記先端部もスプライン形状に応じて弾性変形した後前記ポンチとともに後退して、軸心に軸方向の穴が形成されたままの状態において中空シャフトにおける高歯たけのスプライン成形を可能にして、前記実施形態における製品中に介挿される前記マンドレルのリサイクルを可能にする態様を採用することが可能である。
【００４８】上述の実施形態においては、一例として手動式変速機のクラッチディスクが係合されるスプライン部が形成されるインプットシャフトに適用する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものでは無く、高歯たけスプラインを形成する必要のあるその他の中空シャフトに適用することも可能である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００１１
【氏名又は名称】アイシン精機株式会社
【識別番号】５９２０５８３１５
【氏名又は名称】アイシン・エーアイ株式会社
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| 【出願日】 |
平成７年（１９９５）１１月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】▲高▼橋 克彦
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| 【公開番号】 |
特開平９−１４１３５４ |
| 【公開日】 |
平成９年（１９９７）６月３日 |
| 【出願番号】 |
特願平７−３２６５５８ |
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