(57)【要約】【課題】シャフトワークのスプラインを塑性加工する部分のバリの発生を抑制し、かつスプライン先端の大径盛下がりを防止することが可能である。【解決手段】シャフトワーク２４にスプラインを塑性加工するシャフトスプライン塑性加工方法であり、シャフトワーク２４は、成形するスプライン３０の体積と塑性加工する部分の体積を等しくし、かつ、スプライン３０を最初に成形する部分を最大径として、最初に成形する部分から円錐状に塑性加工しない部分へ延ばしている。【選択図】図３
2008114256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトワークにスプラインを塑性加工するシャフトスプライン塑性加工方法であり、
前記シャフトワークは、
成形するスプラインの体積と塑性加工する部分の体積を等しくし、
かつ、スプラインを最初に成形する部分を最大径として、
前記最初に成形する部分から円錐状に塑性加工しない部分へ延ばしている、
ことを特徴とするシャフトスプライン塑性加工方法。
【請求項２】
送り装置により前記シャフトワークと金型との間に相対的な運動を発生させ、前記シャフトワークにスプラインを、周波数変調による塑性加工する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシャフトスプライン塑性加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シャフトワークにスプラインを塑性加工するシャフトスプライン塑性加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、周波数変調によってワークを塑性加工するものがあり(特許文献１)、この塑性加工は、素形材からそのまま製品が得られるのであり、余分部分の除去加工は不要となり、製造コストの低減、および切り粉の全廃が可能となる。このような塑性加工は、現実的には余分部分の除去加工の完全排除は困難であるが、かなりのところまで減らすことができる。
【０００３】
この塑性加工によって、図８に示すように、例えば船外機のシャフトワークにスプラインを形成する場合には、シャフトワーク１００がブランク形状であり、スプライン先端の大径盛下がりを考慮し、スプラインを塑性加工する部分１０１は先端部１０１aをラッパ形状にする必要がある。
【特許文献１】特許第3572544号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、スプラインを塑性加工する部分１０１の先端部１０１aをラッパ形状にすることは、周波数変調によってシャフトワーク１００を塑性加工するものに限らず、他の塑性加工、例えばスプライン転造等でも実施されている。
【０００５】
しかし、シャフトワーク１００をブランク形状で塑性加工すると、図９に示すように、スプライン１１０間の歯稜部１２０にバリ１２０aが発生する。
【０００６】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、シャフトワークのスプラインを塑性加工する部分のバリの発生を抑制し、かつスプライン先端の大径盛下がりを防止することが可能なシャフトスプライン塑性加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成されている。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、シャフトワークにスプラインを塑性加工するシャフトスプライン塑性加工方法であり、
前記シャフトワークは、
成形するスプラインの体積と塑性加工する部分の体積を等しくし、
かつ、スプラインを最初に成形する部分を最大径として、
前記最初に成形する部分から円錐状に塑性加工しない部分へ延ばしている、
ことを特徴とするシャフトスプライン塑性加工方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、送り装置により前記シャフトワークと金型との間に相対的な運動を発生させ、前記シャフトワークにスプラインを、周波数変調による塑性加工する、
ことを特徴とする請求項１に記載のシャフトスプライン塑性加工方法である。
【発明の効果】
【００１０】
前記構成により、この発明は、以下のような効果を有する。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、シャフトワークは、成形するスプラインの体積と塑性加工する部分の体積を等しくし、かつ、スプラインを最初に成形する部分を最大径として、最初に成形する部分から円錐状に塑性加工しない部分へ延ばすことで、変曲点部がなくバリの発生を抑制し、かつスプライン先端の大径盛下がりを防止することができ、素形材からそのまま製品が得られ、余分部分の除去加工は不要となり、製造コストの低減が可能となる。
【００１２】
請求項2に記載の発明では、シャフトワークにスプラインを、周波数変調による塑性加工し、金型を前後にある周波数で振動させながら、すなわち周波数変調運動させながら、素形材へ押し込んで成形することにより、送り力は連続塑性加工と比較し半減、作動エネルギーを節約し、小さな装置で成形が可能になる。また、前後振動により加工油が常に後進時に成形点へ供給され、金型と素形材との焼付きを防ぎ、小さな送り力は素形材の曲がりや変形なども防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明のシャフトスプライン塑性加工方法の実施の形態について説明するが、この発明の実施の形態は、発明の最も好ましい形態を示すものであり、この発明はこれに限定されない。
【００１４】
図１はシャフトスプライン塑性加工装置の概略図、図２はシャフトスプライン塑性加工の金型の断面図、図３はシャフトワークの加工前の側面図、図４はシャフトワークの加工後の側面図、図５はスプライン間の歯稜部の拡大図である。
【００１５】
この実施の形態のシャフトスプライン塑性加工装置１は、図１に示すように、シャフトワーク２４にスプラインを塑性加工するための装置であり、装置本体２には、支柱３とチャック４が設けられている。支柱３とチャック４との間には、タイバー５,６が設けられ、タイバー５,6にはスライダ１５が移動可能に設けられ、スライダ１５には金型ホルダ７が取り付けられ、この金型ホルダ７に金型８が内蔵されている。
【００１６】
また、支柱3には、第１の送り装置９が設けられている。第１の送り装置９には、加圧シリンダ１０が用いられ、スライダ１５に設けられた金型ホルダ７を介して金型８を移動させる。第１の送り装置９には、周波数変調装置１１が内蔵され、この周波数変調装置１１によって塑性加工に必要な周波数変調を行う。
【００１７】
装置本体２には、支柱２０が設けられ、この支柱２０には第２の送り装置２１が取り付けられている。第２の送り装置２１には、ワーク挿入シリンダ２２が用いられ、ワーク挿入シリンダ２２のワークグリップ２３にシャフトワーク２４が挿入されている。ワーク挿入シリンダ２２によってシャフトワーク２４を金型８の方向へ移動させ、シャフトワーク２４と金型８との間に相対的な運動を発生させ、シャフトワーク２４にスプラインを塑性加工する。
【００１８】
次に、このシャフトスプライン塑性加工の動作を説明する。まず、シャフトワーク２４をワークグリップ２３に挿入して取り付け、ワーク挿入シリンダ２２の作動でワークグリップ２３を介してシャフトワーク２４をチャック４内に移動しチャック４で保持する。そして、金型ホルダ７を加工シリンダ１０で周波数変調装置１１によって周波数変調させながら前進させる。このとき、金型ホルダ７内の金型８でシャフトワーク２４に塑性変形を加えスプラインを成形する。
【００１９】
シャフトスプラインの塑性加工後は、金型ホルダ７を加工シリンダ１０で後進させる。チャック４の保持を解除し、ワーク挿入シリンダ２２の作動でシャフトワーク２４を後進させ、スプラインを成形したシャフトワーク２４をワークグリップ２３から取り外す。
【００２０】
次に、金型ホルダ７に保持された金型８は、図２に示すように、金型ホルダ７は、薄鋼帯で構成され、金型ホルダ７の内部にはスリーブ１２を介して金型８が設けられている。また、金型ホルダ７には、加工油通路１３が形成されている。
【００２１】
シャフトスプラインの塑性加工は、素形材のシャフトワーク２４を強くクランプし、スプライン形状を反転写した金型８を素形材のシャフトワーク２４へ強く押し込んでスプラインを成形する。スプラインの寸法、形状は、型形状に左右される。金型８は、金型ホルダ７へ圧入した状態で保持するため、圧入状態で要求形状を満足する必要がある。また、金型８は超硬製で、一度製作したスプライン歯形は事実上変更できない。これらの問題点改善のため、内部に金属バネの薄鋼帯を介した金型ホルダ７にスリーブ１２で金型８を保持し、金型８の前後方向保持位置を、例えば0.5mm単位で調整可能とする構造を採用している。この構造により、シャフトワーク２４のオーバーピン径を最大0.1mmの範囲で微調整可能としている。
【００２２】
シャフトワーク２４は、図３に示すように、スプラインを塑性加工する部分２４aは、スプラインを塑性加工するスプライン有効長L2を有している。このスプライン有効長L2は、連結する部材と係合して動力を伝達する部分であり、スプライン有効長L2の基部24ｂの径ｄ２より先端部２４ｃの径D2が大きく、基部２４ｂから先端部24ｃに所定角度θ２のストレートな傾斜面２４ｄを有する円錐状に形成されている。
【００２３】
この実施の形態のスプラインを塑性加工する部分２４aは、
先端部２４ｃの径D2＝２１．０２
基部24ｂの径ｄ２＝２０．１４５
スプライン有効長L2＝９.688>スプライン有効長7.8
所定角度θ２=２．７４７度
に設定している。
【００２４】
この実施の形態の設定によって、シャフトワーク２４は、成形するスプラインの体積と塑性加工する部分の体積を等しくし、かつ、スプラインを最初に成形する部分である先端部２４ｃを最大径として、この先端部２４ｃから円錐状に塑性加工しない部分である基部２４ｂへ延ばしている。
【００２５】
このシャフトワーク２４に、図１に示すシャフトスプライン塑性加工装置を用い、図４及び図５に示すようなスプライン３０を周波数変調による塑性加工した。
【００２６】
このシャフトスプライン３０の塑性加工は、スプライン形状を反転写した金型８を素形材へ強く押し込んでスプライン３０を成形する。周波数変調による塑性加工は、金型８を前後にある周波数(材質や仕様などにより最適化調整)で振動させながら、すなわち周波数変調運動させながら、素形材のシャフトワーク２４へ押し込んで成形する。このことにより、送り力は連続塑性加工と比較し、図６に示すように、半減、作動エネルギーを節約し、小さな装置で成形が可能になった。また、前後振動により加工油通路１３から加工油が常に後進時に成形点へ供給され、金型８と素形材のシャフトワーク２４との焼付きを防ぎ、小さな送り力は素形材の曲がりや変形なども防ぐことができる。
【００２７】
周波数変調による塑性加工は、圧倒的な短時間で、ホブによる除去加工比１０分の１以下で加工を達成できる。また、ホブによる除去加工と比較し、ピッチ誤差と歯形誤差は、JISの精度規格で１から３等級向上する。
【００２８】
塑性加工油は、特にステンレスなどの難塑性材用途において、塩素系極圧剤を使用しているが、この実施の形態では、スプラインの塑性加工に適した塩素フリー塑性加工油を用いた。
【００２９】
押し力は、図７に示すように、塩素フリー塑性加工油を用いることで、周波数変調による塑性加工が終了まで一定を保ち、かつ、最小の戻り力とすることができた。
【００３０】
シャフトワーク２４は、図３に示すように、低炭素合金鋼を冷間鍛造した後、除去加工を加え素形材としている。素形材の形状は、成形するスプライン３０の体積と周波数変調による塑性加工する部分の体積を等しくし、かつ、スプライン３０を最初に成形する部分である先端部２４ｃを最大径として、この先端部２４ｃから円錐状に周波数変調による塑性加工しない部分である基部２４ｂへ延ばしている。この周波数変調による塑性加工する範囲の形状において、屈曲点がないと、図４及び図５に示すように、歯稜部３１にバリが発生することをなくすことができる。
【００３１】
このように、シャフトワーク２４は、変曲点部がなくバリの発生を抑制し、かつスプライン先端の大径盛下がりを防止することができ、素形材からそのまま製品が得られ、余分部分の除去加工は不要となり、製造コストの低減が可能となる。
【００３２】
また、シャフトワーク２４にスプライン３０を、周波数変調による塑性加工し、金型８を前後にある周波数で振動させながら、すなわち周波数変調運動させながら、素形材へ押し込んで成形することにより、送り力は連続塑性加工と比較し半減、作動エネルギーを節約し、小さな装置で成形が可能になる。また、前後振動により加工油が常に後進時に成形点へ供給され、金型８と素形材との焼付きを防ぎ、小さな送り力は素形材の曲がりや変形なども防ぐことができる。
【００３３】
この実施の形態は、シャフトワーク２４にスプライン３０を、周波数変調による塑性加工する場合について説明したが、これに限定されず、周波数変調によらないで塑性加工する場合にも適用できる。また、シャフトワーク２４は、船外機の動力伝達において用いられるが、これに限定されず車両の動力伝達にも用いることができる。
【００３４】
船外機においては、原動機であるエンジンから推進機であるプロペラまでの動力伝達には、2本のシャフトを使用している。垂直に配置したエンジンのクランクシャフト後端から下方向へ向かうドライブシャフトと、このドライブシャフトとギアセットを介して直角に交わるプロペラシャフトである。このいずれのシャフトも両端部にスプラインを有する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
この発明は、シャフトワークにスプラインを塑性加工するシャフトスプライン塑性加工方法に適用でき、シャフトワークのスプラインを塑性加工する部分のバリの発生を抑制し、且つスプライン先端の大径盛下がりを防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】シャフトスプライン塑性加工装置の概略図である。
【図２】シャフトスプライン塑性加工の金型の断面図である。
【図３】シャフトワークの加工前の側面図である。
【図４】シャフトワークの加工後の平面図である。
【図５】スプライン間の歯稜部の拡大図である。
【図６】塑性加工送り力比較を示す図である。
【図７】送り力評価を示す図である。
【図８】従来のシャフトワークの加工前の側面図である。
【図９】従来のシャフトワークの加工後の平面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  シャフトスプライン塑性加工装置
２  装置本体
３  支柱
４  チャック
５,６  タイバー
７  金型ホルダ
８  金型
９  第１の送り装置
１０  加圧シリンダ
１１  周波数変調装置
２０  支柱
２１  第２の送り装置
２２  ワーク挿入シリンダ
２３  ワークグリップ
２４  シャフトワーク
２４a  スプラインを塑性加工する部分
２４b 基部
２４c 先端部
２４d 傾斜面
【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】
2008114256.tif 000008
【図７】
2008114256.tif 000009
【図８】
2008114256.tif 000010
【図９】
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