(57)【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。【選択図】図１
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【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】
2008126271.tif 000003
【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
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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