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内歯鍛造品の製造方法 - 特開2008−126271 | j-tokkyo
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【発明の名称】 内歯鍛造品の製造方法
【発明者】 【氏名】堀野 重人

【要約】 【課題】歯形形状精度が優れた歯形面を加工すると同時に、基準テーパ面を位置精度良く加工することができ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることが可能な内歯鍛造品の製造方法を提供すること。

【解決手段】筒状部11と、筒状部11の開口側内周角部において軸心から所定角度傾斜するよう設けられた基準テーパ面14とを有する素材2を準備し、筒状部11の外周面を金型3により囲んだ状態で、筒状部11の内周面にパンチ4を相対的に挿入する冷間鍛造を施す。金型3としては、筒状部11の外周面との間のクリアランスが軸方向において一定である定常部31と、クリアランスが上記筒状部11の基端側に近づくにつれて拡大するテーパ増大部32とを連ねてなるものを用いる。パンチ4としては、歯形面12を形成する歯形加工部41と、基準テーパ面14に対応する傾斜面よりなるテーパ形成面42とを同一軸心上に有するものを用いる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状部の内周面に凹凸状の歯形面を設けてなる内歯鍛造品を製造する方法において、
上記筒状部と、該筒状部の開口側内周角部において軸心から所定角度傾斜するよう設けられた基準テーパ面とを有する素材を準備し、
上記筒状部の外周面を金型により囲んだ状態で、上記筒状部の内周面にパンチを相対的に挿入する冷間鍛造を施すに当たり、
上記金型としては、上記筒状部の外周面との間のクリアランスが軸方向において一定である定常部と、上記クリアランスが上記筒状部の基端側に近づくにつれて拡大するテーパ増大部とを連ねてなるものを用い、
上記パンチとしては、上記歯形面を形成する歯形加工部と、上記基準テーパ面に対応する傾斜面よりなるテーパ形成面とを同一軸心上に有するものを用い、
上記金型の上記定常部が上記筒状部の開口端側に位置すると共に上記テーパ増大部が上記筒状部の基端側に位置するように、上記金型を上記筒状部の外周側に配置し、
上記パンチと上記素材とを相対的に移動させ、上記筒状部の内周面に上記パンチを挿入することにより、上記金型の上記定常部に対面する上記筒状部の外周面が上記定常部に密着し、かつ、上記基準テーパ面が上記テーパ形成面に密着するように成形することを特徴とする内歯鍛造品の製造方法。
【請求項2】
請求項1において、上記素材の上記筒状部の外周面は外径が一定のストレート形状であり、上記金型の定常部は内径が一定のストレート形状であり、かつ、上記テーパ増大部は上記定常部から離れるにつれて内径が拡大するテーパ形状であることを特徴とする内歯鍛造品の製造方法。
【請求項3】
請求項1又は2において、上記金型の上記定常部の軸方向長さの割合は、上記素材の上記筒状部の長さの1/3〜2/3の範囲であることを特徴とする内歯鍛造品の製造方法。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項において、上記金型の上記定常部と上記素材の上記筒状部との間のクリアランスは、0.03〜0.2mmの範囲であることを特徴とする内歯鍛造品の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、スプライン等の歯形面を内周面に形成した筒状部を有する内歯鍛造品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、自動車部品のシーブプライマリーシャフトなどにおいては、動力伝達等のために筒状部の内周面にスプライン等の歯形面が形成されている場合がある。筒状部の内周面に歯形面を形成する方法としては、機械加工である歯切り加工、あるいは冷間鍛造により行うのが一般的である。
【0003】
上記機械加工(歯切り加工)により上記歯型面を設ける場合において、筒状部に底部あるいは鍔部等がある場合などには、機械加工性の観点から、上記筒状部を予め分離して単独で加工し、その後底部あるいは鍔部等と接合する必要がある。これに対し、上記冷間鍛造の場合には、筒状部に底部などを有する場合であっても、最初から一体的に成形することができ、強度向上、溶接工程の削除などのメリットを得ることができる。
【0004】
しかしながら、上述したように、冷間鍛造を用いた製造方法においては、次の問題があった。即ち、上記筒状部に歯形面を形成する冷間鍛造を施した場合には、筒状部が開口部側に向かって拡径する口開き形状に変形する傾向にあり、これにより所望の歯形形状が得られない場合がある。
【0005】
このような問題に対して、筒状部の口開き等の変形を抑制して歯形形状精度を向上させることができる、冷間鍛造を用いた内歯鍛造品の製造方法(特許文献1)が報告されている。
【0006】
【特許文献1】特開2001−321880号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上記従来技術を用いた製造方法においては、筒状部の外周部の削り代が増えるという問題や、歯形面形成後に外周面の加工や形状測定のための中心を定める案内面として用いられる基準テーパ面を別途加工する必要がある等、後工程の機械加工でコストが増大するという問題や、歩留まりの低下等の問題がある。
【0008】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、歯形形状精度が優れた歯形面を加工すると同時に、基準テーパ面を位置精度良く加工することができ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることが可能な内歯鍛造品の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、筒状部の内周面に凹凸状の歯形面を設けてなる内歯鍛造品を製造する方法において、
上記筒状部と、該筒状部の開口側内周角部において軸心から所定角度傾斜するよう設けられた基準テーパ面とを有する素材を準備し、
上記筒状部の外周面を金型により囲んだ状態で、上記筒状部の内周面にパンチを相対的に挿入する冷間鍛造を施すに当たり、
上記金型としては、上記筒状部の外周面との間のクリアランスが軸方向において一定である定常部と、上記クリアランスが上記筒状部の基端側に近づくにつれて拡大するテーパ増大部とを連ねてなるものを用い、
上記パンチとしては、上記歯形面を形成する歯形加工部と、上記基準テーパ面に対応する傾斜面よりなるテーパ形成面とを同一軸心上に有するものを用い、
上記金型の上記定常部が上記筒状部の開口端側に位置すると共に上記テーパ増大部が上記筒状部の基端側に位置するように、上記金型を上記筒状部の外周側に配置し、
上記パンチと上記素材とを相対的に移動させ、上記筒状部の内周面に上記パンチを挿入することにより、上記金型の上記定常部に対面する上記筒状部の外周面が上記定常部に密着し、かつ、上記基準テーパ面が上記テーパ形成面に密着するように成形することを特徴とする内歯鍛造品の製造方法にある(請求項1)。
【0010】
本発明において最も注目すべきことは、特定形状を有する金型を用いて素材の筒状部の外周面の広がりを抑制した状態で、特定形状を有するパンチを筒上部の内周面に挿入して冷間鍛造を行う点である。これにより、歯形形状精度が優れた歯形面を加工すると同時に、基準テーパ面を位置精度良く加工することができ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることができる内歯鍛造品を得ることができる。
【0011】
本発明において、金型としては、上述したように、上記筒状部の外周面との間のクリアランスが軸方向において一定である定常部と、上記クリアランスが上記筒状部の基端側に近づくにつれて拡大するテーパ増大部とを連ねてなるものを用いる。
そして、上記金型の上記定常部が上記筒状部の開口端側に位置すると共に上記テーパ増大部が上記筒状部の基端側に位置するように、上記金型を上記筒状部の外周側に配置する。そのため、冷間鍛造を施す際に、上記定常部は対面する上記筒状部の外周面が上記定常部に密着し、上記テーパ増大部は、余肉を逃すスペースとなる。これにより、筒状部の開口端側は広がりを抑制し、筒状部の外周面の形状を良好に保った状態で加工を施すことができるため、歯形形状精度を向上することができ、かつ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることができる。
【0012】
また、上記パンチとしては、上述したように、上記歯形面を形成する歯形加工部と、上記基準テーパ面に対応する傾斜面よりなるテーパ形成面とを同一軸心上に有するものを用いる。
このパンチを用いて、上記パンチと上記素材とを相対的に移動させ、上記筒状部の内周面に上記パンチを挿入し、上記基準テーパ面が上記テーパ形成面に密着するように成形することにより、歯形面と基準テーパ面を優れた位置精度で形成することができる。
これにより、本発明によれば、歯形面の加工と同時に基準テーパ面を位置精度良く加工することができ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることが可能な内歯鍛造品の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
上記内歯鍛造品の製造方法は、上記素材の上記筒状部の外周面は外径が一定のストレート形状であり、上記金型の定常部は内径が一定のストレート形状であり、かつ、上記テーパ増大部は上記定常部から離れるにつれて内径が拡大するテーパ形状であることが好ましい(請求項2)。
この場合には、特に、筒状部の外周部分の削り代をより減少させることができる。
【0014】
また、上記金型の上記定常部の軸方向長さの割合は、上記素材の上記筒状部の長さの1/3〜2/3の範囲であることが好ましい(請求項3)。
この場合には、歯形面の歯形形状精度、基準テーパ面の位置精度、及び外周部分の形状が特に優れた内歯鍛造品を得ることができる。
【0015】
上記定常部の軸方向長さの割合が、上記素材の上記筒状部の長さの1/3未満の場合には、余肉が逃れるスペースが広くなり、筒状部の広がりを十分に抑制することができず、筒状部の外周部分の削り代が増加するおそれや、内歯の精度が低下するおそれがある。一方、上記割合が2/3を超える場合には、テーパ増大部と素材とのクリアランスが小さくなり、余肉を逃すスペースが不十分となって金型にダメージを与えるおそれがある。
【0016】
また、上記金型の上記定常部と上記素材の上記筒状部との間のクリアランスは、0.03〜0.2mmの範囲であることが好ましい(請求項4)。
この場合には、上記筒状部の内周面に上記パンチを挿入する際に、上記金型の上記定常部に対面する上記筒状部の外周面を上記定常部に特に良好に密着させることができる。
【0017】
上記クリアランスが0.03mm未満の場合には、上記素材の筒状部が上記金型内部に挿入し難いなどの不具合が生じるおそれがあり、一方、上記クリアランスが0.2mmを超える場合には、上記筒状部の外周面と上記定常部との密着が不十分になり、内歯及び基準テーパ面の精度が低下するおそれがある。
【0018】
但し、内歯にテーパが開口部側に向かって拡径する口開き形状にする必要がある場合は、上記定常部の軸方向長さの割合及び上記クリアランスの好ましい範囲を超えて実施する場合もある。
【実施例】
【0019】
(実施例1)
本例は、本発明の内歯鍛造品の製造方法について、図1〜図6を用いて説明する。
本例において製造する内歯鍛造品1は、図3に示すごとく、筒状部11を有し、該筒状部11の内周面に、軸心から同一軸心上に、凹凸状の歯形面12と、軸心から所定角度傾斜した基準テーパ面14を設けてなる。
この内歯鍛造品1を製造するに当たり、図4に示す素材2の円筒状の筒状部11に冷間鍛造を施す。このとき、筒状部11の内周面に歯形面12を形成すると同時に、基準テーパ面14を位置精度良く加工する。
【0020】
上記素材2は、図4に示すように、冷間鍛造や機械切削により、上記筒状部11と、該筒状部11の開口側内周角部において軸心から所定角度傾斜するよう設けられた基準テーパ14とを有し、上記筒状部11には、その基端側に延設した軸部23と円盤状の鍔部24を設けた。
また、素材2における筒状部11の内周面及び外周面は、図4に示すごとく、抜き勾配以上の傾斜を設けず、離型方向(軸方向)に略平行に設けた。
【0021】
本例に用いる製造装置9を図1に示す。製造装置9は、第1ベース部91の上に、パンチ4を下方から支える第2ベース部92を設け、その上に、金型3の下降限を定める第3ベース部93を配置し、その上に、金型3を側方より支持する第4ベース部94を設けてなる。上記金型3の上方には、下降することにより加圧する加圧部99が配置されている。上記金型3は、支持ロッド95を介して第1ベース部91内のダンパー96により付勢されていると共に昇降可能となっている。また、上記パンチ4の外周には、イジェクトスリーブ97が設けられ、該イジェクトスリーブ97は、イジェクトピン98を介して、図示されていない昇降装置と連結している。
【0022】
また、図5に示すごとく、本例で用いる金型3は、上記筒状部11の外周面との間のクリアランスが軸方向において一定である定常部31と、上記クリアランスが上記筒状部11の基端側に近づくにつれて拡大するテーパ増大部32とを連ねてなる内周面を有する。
【0023】
また、図6に示すごとく、本例に用いるパンチ4は、上記歯形面12を形成する歯形加工部41と、上記基準テーパ面14に対応する傾斜面よりなるテーパ形成面42とを同一軸心上に有する。
【0024】
次に、内歯鍛造品1の製造工程を図2を用いて説明する。まず、図2(a)に示すように、素材2を、上記筒状部11の外周面を金型3により囲んだ状態で配置した。上記金型3の上記定常部31が上記筒状部11の開口端側に位置すると共に上記テーパ増大部32が上記筒状部11の基端側に位置するように、上記金型3を上記筒状部11の外周側に配置した。このとき、図5に示すように、素材2と金型3との間には、クリアランスが存在する。
【0025】
次に、図2(b)に示すように、加圧部99を下降させて加圧することにより、素材2と金型3を下降させ、上記筒状部11の内周面にパンチ4を相対的に挿入して冷間鍛造を開始した。上記パンチ4を上記素材2に挿入することにより、上記金型3の上記定常部11に対面する上記筒状部11の外周面が上記定常部31に密着した。
そして、図2(c)に示すように、上記基準テーパ面14が上記テーパ形成面42に密着するまで、上記パンチ4と上記素材2とを相対的に移動させて、歯形面12の加工を完了した。冷間鍛造により生じた余肉は、筒状部11とテーパ増大部32との間隙に逃した。
【0026】
最後に、図2(d)に示すように、加圧部99を上昇させ、金型3を上昇させると共に、イジェクトスリーブ97を上昇させて内歯鍛造品の端面を押すことにより、パンチ4を筒状部11の内面から抜くと共に、内歯鍛造品1を金型3から払い出した。
【0027】
本例では、従来なら口開き傾向になる開口部側において、金型3により筒状部11の広がりが抑制され、これにより、口開き等の変形を抑制することができた。そして、このような変形の抑制によって、歯形面12の歯形状自体も精度よく所望の形状に成形すると同時に、基準テーパ面14を位置精度よく成形することができた。
【0028】
(比較例)
本例は、実施例1の金型3を変更し、図13に示すごとく、上記のようなテーパ増大部を有しておらずストレート形状であり、上記筒状部11の外周面との間のクリアランスが大きく、軸方向において一定であり、成形後において、筒状部を拘束しない内周面391を有する金型39を用いた例である。その他は、実施例1と同様の方法で内歯鍛造品を製造した。
【0029】
(実験例)
本例においては、実施例1における作用効果を定量的に評価すべく、上述の比較例1と共に、冷間鍛造後の筒状部の口開き量の測定を行った。これを図7及び図8を用いて説明する。
実施例1により得られた内歯鍛造品1(試料E1とする)及び比較例により得られた内歯鍛造品(試料C1とする)の冷間鍛造後の筒状部の内径寸法を、軸方向に沿って、図7に示すA点(先端)、B点(中央)、C点(後端)の3点で測定した。
内径寸法としては、JIS B1603のインボリュートスプラインと定義されるBBDの値を用いて評価した。
【0030】
測定結果を表1及び図8に示す。試料E1の結果を曲線E1、試料C1の結果を曲線C1に示す。図8は、横軸に測定位置を、縦軸に目的寸法に対する差を変形量としてとった。
図8から知られるように、本発明の実施例としての試料E1は、本発明の比較例としての試料C1に比べて口開きを大幅に改善することができることがわかった。
【0031】
【表1】


【0032】
(実施例2)
本例では、実施例1と同様の方法により製造できる内歯鍛造品の他の例を示す。図9に示す内歯鍛造品105は、内周面に凹凸形状を有する歯形面12と、軸心から所定角度傾斜する基準テーパ面14とを同一軸心上に設けてなる筒状部11の下方に内周面510の径が上記筒状部11の内径より小さい小径の第2筒状部51を有し、更にこれらの境界部分から外方に延設した鍔部52を有する鍛造品である。
【0033】
図10に示す内歯鍛造品106は、内周面に凹凸形状を有する歯形面12と、軸心から所定角度傾斜する基準テーパ面14とを同一軸心上に設けてなる筒状部11の下方に、底部61を有する鍛造品である。図11に示す内歯鍛造品107は、内周面に凹凸形状を有する歯形面12と、軸心から所定角度傾斜する基準テーパ面14とを同一軸心上に設けてなる筒状部11の下方に、内周面710の径が上記筒状部11の内径より小さく、外周面711の径が筒状部11の外径よりも大きい鍔部71を有する鍛造品である。
【0034】
図12に示す内歯鍛造品108は、内周面に凹凸形状を有する歯形面12と、軸心から所定角度傾斜する基準テーパ面14とを同一軸心上に設けてなる筒状部11の下方に、該筒状部11よりも小径の有底の筒部81を有する鍛造品である。筒部81には、鍔部811も設けてある。これら図9〜図12に示した内歯鍛造品の場合にも、上記実施例1と同様の製造方法を用いることにより、筒状部11の口開き等の変形を抑制して歯形形状精度を向上することができる。
【0035】
上述したように、本発明によれば、歯形形状精度が優れた歯形面を加工すると同時に、基準テーパ面を位置精度良く加工することができ、筒状部の外周部分の削り代を減少させることが可能な内歯鍛造品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】実施例1における、内歯鍛造品の製造装置を示す説明図。
【図2】実施例1における、内歯鍛造品の製造方法を示す説明図。
【図3】実施例1における、内歯鍛造品を示す説明図。
【図4】実施例1における、素材を示す説明図。
【図5】実施例1における、金型を示す説明図。
【図6】実施例1における、パンチを示す説明図。
【図7】実験例における、測定位置を示す説明図。
【図8】実験例における、筒状部の開口端からの距離と変形量との関係を示すグラフ図。
【図9】実施例2における、本発明において製造可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。
【図10】実施例2における、本発明において製造可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。
【図11】実施例2における、本発明において製造可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。
【図12】実施例2における、本発明において製造可能な他の形状の内歯鍛造品を示す説明図。
【図13】比較例における、内歯鍛造品の製造装置を示す説明図。
【符号の説明】
【0037】
11 筒状部
14 基準テーパ面
2 素材
3 金型
31 定常部
32 テーパ増大部
4 パンチ
41 歯形加工部
42 テーパ形成面
【出願人】 【識別番号】000116655
【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社
【出願日】 平成18年11月21日(2006.11.21)
【代理人】 【識別番号】100079142
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥泰

【識別番号】100110700
【弁理士】
【氏名又は名称】岩倉 民芳

【識別番号】100130155
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 祥起


【公開番号】 特開2008−126271(P2008−126271A)
【公開日】 平成20年6月5日(2008.6.5)
【出願番号】 特願2006−314085(P2006−314085)