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【発明の名称】 シャフトの製造方法及びその製造装置
【発明者】 【氏名】土井 善久

【氏名】薄井 好己

【氏名】川田 耕一

【要約】 【課題】中実丸棒の両端を同時に絞り加工することによりシャフトを製造し、工程数を削減し製造時間の短縮を図ったシャフトを得る。

【解決手段】シャフト製造装置10は、両端が開口された円柱状のキャビティ14Aを有する絞り金型12Aとキャビティ14Bを有する絞り金型12Bを備え、絞り金型12Aに形成されたテーパ部20Aとキャビティ14Aの軸線方向とのなす角度と、絞り金型12Bに形成されたテーパ部20Bとキャビティ14Bの軸線方向とのなす角度が等しく形成されている。このシャフト製造装置10を用いて、第1開口部16A、16Bに挿入された中実丸棒50の両端部をテーパ部20A、20B及び成形ランド部18A、18Bによって絞り成形することにより、所望のシャフトを製造することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
両端が開口された円柱状のキャビティを有する第1絞り金型と第2絞り金型を用いたシャフトの製造方法であって、
前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の各キャビティの第1開口部及び第2開口部の直径は、前記各キャビティ内に形成された成形ランド部の直径よりも大きく形成され、
前記各第1開口部から前記各成形ランド部にかけてテーパ部が形成され、
前記第1絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度と、前記第2絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度が等しく形成され、
中実丸棒を前記各第1開口部に挿入する工程と、
前記各第1開口部が互いに近づく方向に前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の少なくともいずれか一方を移動し、前記各第1開口部に挿入された前記中実丸棒の両端部を前記各テーパ部及び前記各成形ランド部によって絞り成形する工程とを備えることを特徴とするシャフトの製造方法。
【請求項2】
請求項1記載のシャフトの製造方法において、
前記中実丸棒を前記各第1開口部に挿入する工程は、前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の間に設けられたガイド金型に形成された貫通孔に前記中実丸棒を挿入する工程を有することを特徴とするシャフトの製造方法。
【請求項3】
両端が開口された円柱状のキャビティを有する第1絞り金型と第2絞り金型を備えるシャフト製造装置であって、
前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の各キャビティの第1開口部及び第2開口部の直径は、前記各キャビティ内に形成された成形ランド部の直径よりも大きく形成され、
前記各第1開口部から前記各成形ランド部にかけてテーパ部が形成され、
前記第1絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度と、前記第2絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度が等しく形成され、
中実丸棒を前記各第1開口部に挿入した後に前記各第1開口部が互いに近づく方向に前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の少なくともいずれか一方を移動し、前記中実丸棒の両端部を前記各テーパ部及び前記各成形ランド部によって絞り成形することを特徴とするシャフト製造装置。
【請求項4】
請求項3記載のシャフト製造装置において、
前記第1絞り金型と前記第2絞り金型のいずれか一方が固定されていることを特徴とするシャフト製造装置。
【請求項5】
請求項3又4記載のシャフト製造装置において、
前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の間に、前記シャフトを貫通するための貫通孔が形成されたガイド金型を有することを特徴とするシャフト製造装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、シャフトの製造方法及びその製造装置に関し、詳細には長尺で且つ力の伝達に適したシャフトを製造する方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、自動車用のシャフトは、エンジンからの動力伝達経路の一部として用いられ、すなわち、エンジンの回転運動を回転駆動力として駆動輪等へと伝達している。このシャフトに対しては、車両の燃費向上を図るために軽量化が求められ、また、振動を低減し静粛性の向上を図るために高剛性化が求められている。
【0003】
軽量化を目的としたシャフトの製造方法としては、特許文献1に示すような方法が知られている。この製造方法では、中空円管100の一端の端部102を金型104のキャビティ106に押し込んで、絞り加工により縮径した後に(図8A参照)、端部102の開口部にマンドレル108を押し込み、キャビティ106の内周面とマンドレル108の外周面との間で端部102に対してしごき成形を施し、中空円管100の一端の端部102の加工を終了し(図8B参照)、次いで、前記中空円管100の他端を同じ工程で加工することによりシャフトが製造される。
【0004】
また、シャフトの高剛性化を目的としたシャフトの製造方法としては、特許文献2に示すように、高周波焼入をした炭素鋼を用いる製造方法が知られている。
【0005】
【特許文献1】特開平11−247835号公報(図1)
【特許文献2】特開平10−036937号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1に示されたシャフトは中空のシャフトであって、肉厚が薄く、強度の点から中空円管100の両端部を同時に加工することは難しい。従って、両端を同時に加工することにより、工程数を削減し製造時間の短縮を図ることは困難であった。
【0007】
また、特許文献2に示されたシャフトは表面硬さが大きく、中実丸棒の両端部を同時に旋盤によりレース加工することは難しく、結局工程数を削減し製造時間の短縮を図ることは不可能である。
【0008】
本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、中実丸棒の両端部を同時に絞り加工することにより簡便にシャフトを製造することが可能であり、これによって工程数を削減し製造時間を短縮するとともに品質に優れたシャフトの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係るシャフトの製造方法は、両端が開口された円柱状のキャビティを有する第1絞り金型と第2絞り金型を備え、前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の各キャビティの第1開口部及び第2開口部の直径は、前記各キャビティ内に形成された成形ランド部の直径よりも大きく形成され、前記各第1開口部から前記各成形ランド部にかけてテーパ部が形成され、前記第1絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度と、前記第2絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度が等しく形成され、前記中実丸棒を前記各第1開口部に挿入する工程と、前記各第1開口部が互いに近づく方向に前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の少なくともいずれか一方を移動し、前記各第1開口部に挿入された前記中実丸棒の両端部を前記各テーパ部及び前記各成形ランド部によって絞り成形する工程とを備えることを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、中実丸棒の両端部を同時に絞り成形することにより、シャフトの製造工程を削減し製造時間の短縮を図ることができる。
【0011】
また、他の本発明に係るシャフト製造装置は、両端が開口された円柱状のキャビティを有する第1絞り金型と第2絞り金型を備え、前記各キャビティの第1開口部及び第2開口部の直径は、前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の各キャビティ内に形成された成形ランド部の直径よりも大きく形成され、前記各第1開口部から前記各成形ランド部にかけてテーパ部が形成され、前記第1絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度と、前記第2絞り金型の前記キャビティ内に形成された前記テーパ部と前記キャビティの軸線方向とのなす角度が等しく、前記中実丸棒を前記各第1開口部に挿入した後に前記各第1開口部が互いに近づく方向に前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の少なくともいずれか一方を移動し、前記中実丸棒の両端部を前記各テーパ部及び前記各成形ランド部によって絞り成形することを特徴とする。
【0012】
さらに、前記第1絞り金型と前記第2絞り金型のいずれか一方が固定されていてもよい。
【0013】
さらにまた、前記第1絞り金型と前記第2絞り金型の間に、前記シャフトを貫通するための貫通孔が形成されたガイド金型を設けることにより、中実丸棒の両端部を同時に絞り成形する際に中実丸棒に生じ得る座屈や据え込みを防ぎ、品質の優れたシャフトを得ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、中実丸棒の両端部を同時に絞り成形することにより、シャフトの製造工程を削減し製造時間の短縮を図ることができる。また、第1絞り金型と第2絞り金型との間にガイド金型を設けることにより、中実丸棒の両端部を同時に絞り成形する際に中実丸棒に生じ得る座屈や据え込みを防ぎ、品質の優れたシャフトを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係るシャフト製造装置10の概略説明図である。
【0016】
シャフト製造装置10は、柱状の絞り金型12A(第1絞り金型)と絞り金型12B(第2絞り金型)を備える。絞り金型12A、12Bには、両端が開口された円柱状のキャビティ14A、14Bがそれぞれ形成されており、キャビティ14Aの一端の第1開口部16Aから成形素材である中実丸棒50が挿入される。キャビティ14Aには、中実丸棒50を絞り成形するための成形ランド部18Aと、前記第1開口部16Aから成形ランド部18Aにかけて形成されたテーパ部20Aと、中実丸棒50を絞り成形した後に逃がすための第2開口部22Aが形成されている。第1開口部16Aの直径は、中実丸棒50の直径とほぼ等しく、且つ成形ランド部18Aの直径よりも大きく形成されている。テーパ部20Aは、キャビティ14Aの軸線方向となす角度が所定の角度αとなるように形成されている(図2参照)。また、第2開口部22Aの直径は、成形ランド部18Aの直径よりも大きく形成されている。なお、絞り金型12Bの構成は、前記絞り金型12Aの構成と対称的であるために、絞り金型12Aの構成要素を示す参照符号Aの代わりに参照符号Bを付し、その詳細な説明を省略する。ここで、テーパ部20Aがキャビティ14Aの軸線方向となす角度と、テーパ部20Bがキャビティ14Bの軸線方向となす角度はともに角度αとなるように形成されている。
【0017】
次に、前記第1実施形態に係るシャフト製造装置10を用いたシャフトの製造方法について説明する。
【0018】
まず、絞り金型12Aと絞り金型12Bを第1開口部16A、16Bが対向するように配設し、中実丸棒50を第1開口部16A、16Bに挿入し、絞り金型12A、12Bを互いに近づく方向に移動する(図3A参照)。中実丸棒50がテーパ部20A、20Bに到達した後、さらに絞り金型12A、12Bを互いに近づく方向に移動する。成形ランド部18A、18B及びテーパ部20A、20Bの直径は、中実丸棒50の直径よりも小さいために、絞り金型12A、12Bを移動させることにより、成形ランド部18A、18B及びテーパ部20A、20Bによって中実丸棒50の両端部が絞り成形される。中実丸棒50の両端部のうち所望の範囲が絞り成形されるまで、絞り金型12A、12Bを互いに近づく方向に変位動作を続行する(図3B参照)。
【0019】
中実丸棒50の所望の範囲で絞り成形が終了した後に、絞り金型12A、12Bを互いに離間する方向に移動させ、絞り金型12A、12Bから中実丸棒50を外すことにより、中央部が両端部よりも拡径した形状の所望のシャフト52が得られる(図3C参照)。
【0020】
上記のシャフトの製造方法では、絞り金型12A、12Bの両方を互いに近づける方向に移動させていたが、絞り金型12A、12Bのいずれか一方、例えば、絞り金型12Aを固定し、絞り金型12Bを移動可能な状態で、中実丸棒50を第1開口部16A、16Bに挿入し(図4A参照)、絞り金型12Bのみを移動させることにより、中実丸棒50の両端部を絞り成形してもよい(図4B参照)。かかる場合であっても、絞り金型12A、12Bを構成するテーパ部20A、20Bのキャビティ14A、14Bの軸線方向に対する角度は角度αと等しいために、同様に絞り成形された所望のシャフト52を得ることができる(図3C参照)。
【0021】
なお、絞り金型12A、12Bの両方を移動させ、中実丸棒50を絞り成形する場合のテーパ部20A、20Bに対する負荷は、絞り金型12Aを固定し、絞り金型12Bを移動した場合のテーパ部20A、20Bに対する負荷と比べて半分になる。
【0022】
以上説明したように、第1実施形態に係るシャフトの製造方法及び装置では、両端が開口された円柱状のキャビティ14Aを有する絞り金型12A(第1絞り金型)とキャビティ14Bを有する絞り金型12B(第2絞り金型)を用いている。この場合、キャビティ14A、14Bの第1開口部16A、16B及び第2開口部22A、22Bの直径は、キャビティ14A、14B内に形成された成形ランド部18A、18Bの直径よりも大きく形成されている。しかも、第1開口部16A、16Bから成形ランド部18A、18Bにかけてテーパ部20A、20Bが形成され、絞り金型12Aに形成されたテーパ部20とキャビティ14Aの軸線方向とのなす角度と、絞り金型12Bに形成されたテーパ部20とキャビティ14Bの軸線方向とのなす角度が等しく形成されている。このシャフト製造装置10を用いて、中実丸棒50を第1開口部16A、16Bに挿入し、第1開口部16A、16Bが互いに近づく方向に絞り金型12Aと絞り金型12Bの少なくともいずれか一方を移動し、第1開口部16A、16Bに挿入された中実丸棒50の両端部をテーパ部20A、20B及び成形ランド部18A、18Bによって絞り成形することにより、所望のシャフトを製造することができる。この場合、絞り金型12A、12Bのいずれか一方を固定し、他方のみを移動させることにより、中実丸棒50の両端部を絞り成形してもよい。
【0023】
本実施形態のシャフトの製造方法及びその装置では、中実丸棒50の両端部を同時に絞り成形することにより、シャフトの製造工程を削減し製造時間の短縮を図ることができる。
【0024】
図5は、本発明の第2実施形態に係るシャフト製造装置30の概略説明図である。この場合、第1実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。この第2実施形態に係るシャフト製造装置30では、シャフト製造装置10に対して絞り金型12A、12Bの間にガイド金型32が介装されている。
【0025】
柱状のガイド金型32には、中実丸棒50を挿入し誘導するための貫通孔34が形成されている。貫通孔34の直径は、図6に示すように貫通孔34への中実丸棒50の挿入を容易にするために、中実丸棒50を貫通孔34へ挿入した場合に所定のクリアランス36が形成されるように、中実丸棒50の直径よりも大きい。
【0026】
次に、第2実施形態のシャフトの製造方法について、第2実施形態に係るシャフト製造装置30との関連で以下説明する。
【0027】
まず、ガイド金型32に中実丸棒50を挿入し、次に、絞り金型12A、12Bを第1開口部16A、16Bが対向するように配設し、中実丸棒50を第1開口部16A、16Bに挿入する(図7A参照)。次いで、中実丸棒50の両端部のうち所望の範囲で絞り成形されるまで、絞り金型12A、12Bを互いに近づく方向に移動する(図7B参照)。
【0028】
所望の範囲が絞り成形が終了した後に、絞り金型12A、12Bを離間する方向に移動させ、絞り金型12A、12Bから中実丸棒50を外し、さらにガイド金型32から中実丸棒50を外すことにより所望のシャフト52が得られる。
【0029】
上記のシャフトの製造方法では、絞り金型12A、12Bの両方を互いに近づける方向に移動させていたが、絞り金型12A、12Bのいずれか一方、例えば、絞り金型12Aを固定し、絞り金型12Bが移動可能な状態で中実丸棒50の端部を絞り成形してもよい。かかる場合には、絞り金型12Aの第1開口部16Aとガイド金型32の貫通孔34の位置が合うように絞り金型12Aとガイド金型32を配設した後に、絞り金型12Aにガイド金型32の端部が当接した状態で中実丸棒50を貫通孔34を介して、絞り金型12Aの第1開口部16Aに挿入する。次いで、中実丸棒50の両端部のうち所望の範囲が絞り成形されるまで、絞り金型12Bを移動させることにより、中実丸棒50の両端部を絞り成形してもよい。
【0030】
なお、第2実施形態に係るシャフト製造装置30では、絞り金型12A、12Bとガイド金型32を別体としていたが、このガイド金型32を絞り金型12A又は絞り金型12Bと一体形成してもよい。また、前記第2実施形態では、絞り金型12Aと絞り金型12Bの間に1のガイド金型32を配置していたが、これらの絞り金型12A、12Bの間に2以上のガイド金型32を挟んでもよい。
【0031】
以上説明したように第2実施形態に係るシャフトの製造方法及びその装置では、絞り金型12Aと絞り金型12Bの間に設けられたガイド金型32に形成された貫通孔34に中実丸棒50を挿入した後に、中実丸棒50の両端部を絞り成形することにより、中実丸棒50が相当長い場合であっても中実丸棒50に生じうる座屈や据え込みを防ぐことができる。
【0032】
なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の第1実施形態に係るシャフト製造装置の概略説明図である。
【図2】中実丸棒を挿入する前の絞り金型の一部省略断面説明図である。
【図3】図3A、図3Bは、図1のIIIA−IIIA線断面図であって、シャフト製造装置に中実丸棒を挿入した状態における製造工程の説明図であり、図3Cは、本発明の第1実施形態によって製造されたシャフトの外観図である。
【図4】図4A、図4Bは、本発明の第1実施形態において、シャフト製造装置に中実丸棒を挿入した状態における製造工程の説明図である。
【図5】本発明の第2実施形態に係るシャフト製造装置の概略説明図である。
【図6】図5のVI−VI線断面図である。
【図7】図7A、図7Bは、図5のVIIA−VIIA線断面図であって、シャフト製造装置に中実丸棒を挿入した状態における製造工程の説明図である。
【図8】図8A、図8Bは、従来のシャフトの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【0034】
10、30…シャフト製造装置 12A、12B…絞り金型
14A、14B、106…キャビティ 16A、16B…第1開口部
18A、18B…成形ランド部 20A、20B…テーパ部
22…第2開口部 32…ガイド金型
34…貫通孔 36…クリアランス
50…中実丸棒 52…シャフト
【出願人】 【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成19年2月22日(2007.2.22)
【代理人】 【識別番号】100077665
【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏

【識別番号】100116676
【弁理士】
【氏名又は名称】宮寺 利幸

【識別番号】100142066
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿島 直樹

【識別番号】100126468
【弁理士】
【氏名又は名称】田久保 泰夫


【公開番号】 特開2008−200735(P2008−200735A)
【公開日】 平成20年9月4日(2008.9.4)
【出願番号】 特願2007−42232(P2007−42232)