(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にギヤやセレーション等の成形部を有する段付シャフトの製造方法において、
潤滑皮膜で被覆されたコイル材を切断した長尺棒形状の素材の前記先端部に、面付け加工を施し、
この面付け加工後の前記先端部を絞り、前記素材の後端に向かって開拡するとともに前記潤滑皮膜で覆われたテーパー部を形成し、
該テーパー部を、その先端が前記後端に向けて後退するように塑性変形させ、周縁に面取り部を残して、前記軸に垂直な平坦面を形成し、該平坦面を形成する際に、前記素材を押し出しするストローク長さによって前記平坦面の周縁に形成される面取り部の前記軸方向の厚みを調整して、成形部形成完了後の前記成形部の歯の隅部に形成される先端ダレの前記軸線方向の長さを制御し、
該平坦面から前記後端側に向かって前記成形部を形成することを特徴とする段付シャフトの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の段付シャフトの製造方法において、
前記成形部はギヤであり、
前記平坦面を形成する際に、前記素材を押し出しするストローク長さによって前記平坦面の周縁に形成される面取り部の前記軸方向の厚みを調節して、成形部形成完了後の前記ギヤの歯の角部に形成されるギヤ先端ダレの前記軸方向の長さを制御することを特徴とする段付シャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスタータモータのシャフト等に用いられるような、一端にギヤやセレーション等の成形部を有する段付シャフトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車のエンジンを始動させるためのスタータモータには、先端に駆動用のギヤが同軸かつ一体に形成された段付シャフトが備えられている。
この種の段付シャフトの製造方法としては、歯切り加工や冷間鍛造などがあるが、寸法精度や強度に優れる点で、冷間鍛造によって製造されることが好ましく、一般に、製造装置のダイに形成された素材投入孔内に長尺棒形状の素材を投入し、これをパンチにより前方に押し出すことで成形加工していた。
【０００３】
この冷間鍛造においては、一般的に長尺の棒材を所定長に切断してその全体に皮膜処理を施したものを素材として使用する関係上、素材納入から製品として完成させるまでには時間がかかるので製造コストが高いという問題を有していた。この製造コストを下げる手段としては、皮膜処理されたコイル材を切断しながら順次加工する方法（圧造）が考えられる。ここで皮膜処理とは、前記素材投入孔内における素材の焼き付きを防ぐために、素材の表面に潤滑皮膜を施すものである。これにより、素材投入孔内に投入された素材の外壁面と素材投入孔の内壁面との間に潤滑皮膜が介在するので、両者間での摩擦力が減じられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、素材の切断面には潤滑皮膜がなくて金属むき出しの状態となっており、ギヤ等の成形部を成形する際には、この潤滑皮膜のない切断面が側壁に向かって塑性変形するので、素材投入孔の内壁面と成形部とが焼き付きを起こしたり、成形部の成形精度を悪くするなどの問題を引き起こす恐れがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、以下の目的を達成しようとするものである。
すなわち、成形部の成形精度を維持しながらも生産性を上げることにより、安価かつ高精度な段付シャフトを製造できる段付シャフトの製造方法及の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の段付シャフトの製造方法及び製造装置は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の段付シャフトの製造方法は、先端部にギヤやセレーション等の成形部を有する段付シャフトの製造方法において、潤滑皮膜で被覆されたコイル材を切断した長尺棒形状の素材の前記先端部に、面付け加工を施し、この面付け加工後の前記先端部を絞り、前記素材の後端に向かって開拡するとともに前記潤滑皮膜で覆われたテーパー部を形成し、該テーパー部を、その先端が前記後端に向けて後退するように塑性変形させ、周縁に面取り部を残して、前記軸に垂直な平坦面を形成し、該平坦面を形成する際に、前記素材を押し出しするストローク長さによって前記平坦面の周縁に形成される面取り部の前記軸方向の厚みを調整して、成形部形成完了後の前記成形部の歯の隅部に形成される先端ダレの前記軸線方向の長さを制御し、該平坦面から前記後端側に向かって前記成形部を形成することを特徴とする。
【０００７】
上記請求項１記載の段付シャフトの製造方法によれば、成形部が形成される平坦面及び素材の外周面は、潤滑皮膜で覆われている。
【０００８】
請求項２記載の段付シャフトの製造方法は、請求項１記載の段付シャフトの製造方法において、前記成形部がギヤであり、前記平坦面を形成する際に、前記素材を押し出しするストローク長さによって前記平坦面の周縁に形成される面取り部の前記軸方向の厚みを調節して、成形部形成完了後の前記ギヤの歯の角部に形成されるギヤ先端ダレの前記軸方向の長さを制御することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項２記載の段付シャフトの製造方法によれば、押し出しのストローク長さを長くすると、面取り部の軸方向の厚みが薄くなってギヤ先端ダレの軸方向の長さが短くなり、逆に、押し出しのストローク長さを短くすると、面取り部の軸方向の厚みが厚くなってギヤ先端ダレの軸方向の長さが長くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる段付シャフトの製造方法の一実施形態につき、図面を参照しながら説明する。この実施形態では、先端部にギヤを成形部として有する段付シャフトを製造する場合を例に説明を行うものとする。
図１に示す符号１は、潤滑皮膜で被覆されたコイル材（図示せず）を切断して得た長尺棒形状の素材であり、その周方向外壁面１ａには前記潤滑皮膜が残っているが、両端の切断面１ｂは、金属の地肌がむき出しとなっている。
【００１１】
図２に示すように、この素材１を圧造加工装置２のダイ３に形成されている素材投入孔４内に、共通の軸５において同軸に投入する。この素材投入孔４は、両端が開口した円柱形状の孔であり、素材１の挿入方向先端側には、面付け加工を行う面付け加工部６が形成されている。面付け加工部６は、軸５を通る断面で見た場合、半径Ｒの角部を有する凹型曲面となっている。
【００１２】
素材投入孔４の前記先端側には、成形後の素材１を後端側に向けて押圧して素材投入孔４から抜き出すためのノックアウトピン７が軸５と同軸に備えられ、さらに、後端側には、素材１を素材投入孔４内に向けて加圧するパンチ８が軸５と同軸に備えられている。
このような素材投入孔４内に素材１を投入し、これをパンチ８で前記先端側に向かって押圧することで、素材１の先端部側が面付け加工部６に押し付けられてこれに合致するように塑性変形し、半径Ｒの角部を有する凸型曲面である面付け部９が以上の面付け加工によって形成される。
【００１３】
このときの面付け部９には、切断面１ｂの周縁部分が周方向外壁面１ａに向かってめくれるように塑性変形してきて部分的に前記潤滑皮膜のない金属地肌部分１０ができることがあるが、これは素材１を素材投入孔４から抜き出す際に、素材投入孔４の内壁面４ａと擦れる部分ではないので、ノックアウトピン７によって面付け加工後の素材１は、焼き付きを起こさずにスムーズに抜け出される。
【００１４】
以上のように面付け加工がなされた後の素材１は、図３に示す次工程の素材投入孔１１内へと投入される。素材投入孔１１も素材投入孔４と同様に両端が開口した円柱形状の孔であり、素材１と共通の軸５を有するとともに、素材１の挿入方向先端側が位置する部分には、絞り込み部１２が形成されている。この絞り込み加工部１２は、素材投入孔１１と同軸かつ狭い内径を有する円柱形状の孔であるストレート孔部１２ａと、該ストレート孔部１２ａに連続して後端側に向かって開拡する円錐台形状のテーパー孔部１２ｂとからなっている。このテーパー孔部１２ｂは、図３の視線において、軸５に垂直な平面との間に角度αをなすようになっている。
【００１５】
このような素材投入孔１１内に面付け加工後の素材１を投入し、これをパンチ８で前記先端側に向かって押圧することで、素材１の先端部２２が絞り込み部１２に合致するように絞り込まれて塑性変形し、ストレート部１３及びこれに連続して素材１の後端側に向かって開拡するとともに前記潤滑皮膜で覆われたテーパー部１４を形成する。
このときのストレート部１３には、金属地肌部分１０が残っているが、この部分はストレート孔部１２ａと接触しないよう、両者の間には僅かにクリアランス（図示せず）が予め設けられているので、絞り込み加工後の素材１は、ノックアウトピン７によってスムーズに抜け出される。
【００１６】
以上のように絞り込み加工がなされた後の素材１は、図４に示す次工程の素材投入孔１５内へと投入される。素材投入孔１５も素材投入孔４と同様に両端が開口した円柱形状の孔であり、素材１と共通の軸５を有するとともに、素材１の挿入方向先端側が位置する部分には、フラット出し加工部１６が形成されている。このフラット出し加工部１６は、素材投入孔１５と同軸かつ前記絞り込み加工部１２の軸５方向の長さよりも若干長い長さと、ストレート孔部１２ａと略同一の内径とを有する孔１６ａと、その後端側に連続している孔内平坦面１６ｂとからなっている。さらに、孔内平坦面１６ｂは、軸５に対して略直角をなすようになっている。
【００１７】
このような素材投入孔１５内に素材１を投入し、これをパンチ８でフラット出し加工部１６に押し付けることで、素材１のテーパー部１４を、その先端が前記後端に向けて後退するように塑性変形させ、軸５に垂直な平坦面１７を形成させる。
【００１８】
なお、この平坦面１７を形成する際の、素材１を押し出しするストローク長さは制御可能となっており、これにより、平坦面１７の後端側への後退量が可変となっている。この後退量、すなわち、前記ストローク長さを調節することで、図５に示す平坦面１７の周縁に形成される面取り部１８の軸５方向の厚みｔを調節して、図７に示す成形部２２の形成完了後のギヤの歯２２ａの角部に形成されるギヤ先端ダレ２４の軸５方向の長さＬが制御可能となる。
【００１９】
また、この工程においても、図４に示すように金属地肌部分１０が残っているが、この部分は孔１６ａと接触しないよう、両者の間には僅かにクリアランス（図５に示す符号Ｃ）が予め設けられているので、ノックアウトピン７によって絞り込み加工後の素材１は、スムーズに抜け出される。
【００２０】
以上のようにフラット出し加工がなされた後の素材１は、図６に示す次工程の素材投入孔１９内へと投入される。素材投入孔１９も素材投入孔４と同様に両端が開口した円柱形状の孔であり、素材１と共通の軸５を有するとともに、素材１の挿入方向先端側が位置する部分には、ギヤの歯が形成された成形孔部２１が設けられている。なお、この工程では、平坦面１７から軸５方向後端側部分に成形部２２が成形されるのであるが、ここに位置する平坦面１７及び素材１の外周面１ａは、前記潤滑皮膜で覆われており、成形孔部２１との摩擦が減じられるようになっている。
【００２１】
このような素材投入孔１９内に素材１を投入し、これをパンチ８で成形孔部２１に押し付けることで、平坦面１７から軸５方向の後端側に向かって位置する部分を、成形孔部２１のギヤの歯に合致する形状となるように塑性変形させ、ギヤの歯２２ａである成形部２２を形成する。このときのギヤ先端ダレ２４は、図７に示すように、フラット出し加工時のパンチ８のストローク長さの調整により、その軸５方向の長さＬが決定されている。すなわち、押し出しのストローク長さを長くすると、面取り部１８の厚みｔが薄くなってギヤ先端ダレ２４の長さＬが短くなり、逆に押し出しのストローク長さを短くすると、面取り部１８の軸５方向の厚みｔが厚くなってギヤ先端ダレ２４の軸５方向の長Ｌさが長くなる。
【００２２】
以上により全ての成形工程を経た素材１は、ノックアウトピン７により素材投入孔１９から抜け出されて、図８に示す段付シャフト２３となる。
なお、この工程においても、前記金属地肌部分１０が残っているが、この部分は成形孔部２１と接触しないように離間されているので、スムーズに抜け出るようになっている。
【００２３】
本発明の段付シャフトの製造方法によれば、成形部２２の成形を行う前に、成形される部分に前記潤滑皮膜の施された平坦面１７が来るようにフラット出し加工で前加工しておくことで、成形部２２での摩擦による焼き付きや精度低下を防げられるので、前記コイル材を切断した素材１を成形することが可能となり、しいては、成形部２２の成形精度を維持しながらも生産性を上げることができるので、安価かつ高精度な段付シャフト２３を製造できる段付シャフトの製造方法の提供が可能となる。
【００２４】
また、パンチ８の押し出しのストローク長さによってギヤ先端ダレ２４の長さＬが決定されるので、押し出しのストローク長さを制御することにより、成形後のギヤ先端ダレ２４の長さＬを調節することができる段付シャフトの製造方法とすることも可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、素材１の２２成形部としてギヤを形成する場合を例に説明を行ったが、これに限らず、セレーション等その他の形状を成形するのに適用しても良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の段付シャフトの製造方法によれば、成形部の成形を行う前に、成形される部分に潤滑皮膜の施された平坦面が来るように前加工を行っておくことで、成形部での摩擦による焼き付きや精度低下を防げるので、コイル材を切断した素材を成形することが可能となる。しいては、成形部の成形精度を維持しながらも生産性を上げることができるので、安価かつ高精度な段付シャフトを製造できる段付シャフトの製造方法の提供が可能となる。
【００２７】
また、押し出しのストローク長さによってギヤ先端ダレの軸方向の長さが決定されるので、押し出しのストローク長さを制御することにより、成形後のギヤ先端ダレの軸方向の長さを調節することができる段付シャフトの製造方法とすることも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の段付シャフトの製造方法の一実施形態を示す図であって、コイルから切断された素材の正面図である。
【図２】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、正面図である。
【図３】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、正面図である。
【図４】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、正面図である。
【図５】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、図４のＡ部の拡大図である。
【図６】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、正面図である。
【図７】  同段付シャフトの製造方法による製造過程途中の素材を示す図であって、図６のＢ部の拡大図である。
【図８】  同段付シャフトの製造方法によって製造された段付シャフトを示す図であって、斜視図である。
【符号の説明】
１・・・素材
５・・・軸
１４・・・テーパー部
１７・・・平坦面
１８・・・面取り部
２２・・・成形部
２２ａ・・・歯
２３・・・段付シャフト
２４・・・ギヤ先端ダレ
Ｌ・・・長さ
ｔ・・・厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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