(57)【要約】      （修正有）【課題】棒状ワークの両端部に対して同時に絞り成形を施すに際し、加工率（断面減少率）が大きい場合であっても、所定の径まで縮径し且つ所定長さまで延伸させることが容易なシャフトの製造方法及びその製造装置を提供する。【解決手段】第１絞り金型３２においては、第１開口３８から第１キャビティ３６の第１成形ランド部４２にかけて第１テーパー部４４が形成され、一方、第２絞り金型３４においては、第３開口４８から第２キャビティ４６の第２成形ランド部５２にかけて第２テーパー部５４が形成される。第２テーパー部５４と第２キャビティ４６の軸線方向とのなす角度β’は、第１テーパー部４４と第１キャビティ３６の軸線方向とのなす角度α’よりも大きく設定される。また、第１開口３８の径方向断面積からの第１成形ランド部４２の径方向断面積の減少率（断面減少率）は、２８％よりも大きく３４％以下である。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１絞り金型と第２絞り金型とを用い、長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第１端部、前記第２端部の各々を第１小径部、第２小径部とし、且つ前記第１小径部と前記第２小径部との間に、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径する第１テーパー状縮径部と、前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径する第２テーパー状縮径部とが介在したシャフトを得るための製造方法であって、
前記第１絞り金型は、長手方向の両端が開口されることで第１開口及び第２開口が形成された第１キャビティを有するとともに、前記第１キャビティに、前記第１小径部を成形するための第１成形ランド部が形成され、さらに、前記第１開口から前記第１成形ランド部にかけて前記第１テーパー状縮径部を成形するための第１テーパー部が形成され、前記第１キャビティの前記第１成形ランド部によって縮径される断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下に設定されたものであり、
前記第２絞り金型は、長手方向の一端のみが開口されることで第３開口のみが形成された第２キャビティを有するとともに、前記第２キャビティに、前記第２小径部を成形するための第２成形ランド部が形成され、さらに、前記第３開口から前記第２成形ランド部にかけて前記第２テーパー状縮径部を成形するための第２テーパー部が形成され、前記第２テーパー部と前記第２キャビティの軸線方向とのなす角度が、前記第１テーパー部と前記第１キャビティの軸線方向とのなす角度よりも大きく設定されたものであり、
前記棒状ワークの前記第１端部を前記第１絞り金型の前記第１開口に挿入するとともに、前記第２端部を前記第２絞り金型の前記第３開口に挿入する工程と、
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、前記第３開口に挿入された前記棒状ワークの前記第２端部が前記第２キャビティの閉塞端部に当接するまで前記第１開口と前記第３開口が互いに接近する方向に移動し、前記第２テーパー部及び前記第２成形ランド部によって前記第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第２小径部及び前記第２テーパー状縮径部を成形する工程と、
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、前記第１開口と前記第３開口が互いに接近する方向にさらに移動し、前記第１テーパー部及び前記第１成形ランド部によって前記棒状ワークの前記第１端部に対して絞り成形を施すことで前記第１小径部及び前記第１テーパー状縮径部を成形して、前記第１小径部と、前記第２小径部と、前記第１小径部と前記第２小径部の間に介在する前記大径部、前記第１テーパー状縮径部及び前記第２テーパー状縮径部とを具備するシャフトを得る工程と、
を有し、
前記第１小径部を、前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であるものとして成形す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記載の製造方法において、前記棒状ワークを前記第１開口及び前記第３開口に挿入する工程は、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棒状ワークを挿入する工程を含むことを特徴とするシャフトの製造方法。
【請求項３】
長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第１端部、前記第２端部の各々を第１小径部、第２小径部とし、且つ前記第１小径部と前記第２小径部との間に、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径する第１テーパー状縮径部と、前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径する第２テーパー状縮径部とが介在したシャフトを得るための製造装置であって、
前記第１小径部を成形するための第１絞り金型と、前記第２小径部を成形するための第２絞り金型は、互いに接近又は離間する方向に相対的に移動することが可能であり、
前記第１絞り金型は、長手方向の両端が開口されることで第１開口及び第２開口が形成された第１キャビティを有するとともに、前記第１キャビティに、前記第１小径部を成形するための第１成形ランド部が形成され、さらに、前記第１開口から前記第１成形ランド部にかけて前記第１テーパー状縮径部を成形するための第１テーパー部が形成され、前記第１キャビティの前記第１成形ランド部によって縮径される断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下に設定されたものであり、
前記第２絞り金型は、長手方向の一端のみが開口されることで第３開口のみが形成された第２キャビティを有するとともに、前記第２キャビティに、前記第２小径部を成形するための第２成形ランド部が形成され、さらに、前記第３開口から前記第２成形ランド部にかけて前記第２テーパー状縮径部を成形するための第２テーパー部が形成され、前記第２テーパー部と前記第２キャビティの軸線方向とのなす角度が、前記第１テーパー部と前記第１キャビティの軸線方向とのなす角度よりも大きく設定されたものであり、
前記第１小径部を、前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であるものとして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、前記シャフトを通す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。
【請求項５】
長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで得られたシャフトであって、
前記第１端部、前記第２端部の各々が絞り成形されることで形成された第１小径部、第２小径部と、
前記第１小径部と前記第２小径部との間に介在し、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、
前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径した第１テーパー状縮径部と、
前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径した第２テーパー状縮径部と、
を有し、
前記第２テーパー状縮径部と前記大径部とのなす角度が、前記第１テーパー状縮径部と前記大径部とのなす角度よりも大きく、
且つ前記第１小径部の前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であることを特徴とするシャフト。
【請求項６】
請求項５記載のシャフトにおいて、前記第１テーパー状縮径部と前記第１小径部とのなす角度が７°〜１３°に設定され、且つ前記第２テーパー状縮径部と前記第２小径部とのなす角度が１３°〜１７°に設定されていることを特徴とするシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小径な両端部の間に、大径部と、テーパー角度が互いに相違するテーパー状縮径部とが介在するシャフトと、その製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車に搭載されるシャフトは、内燃機関の駆動力を駆動輪まで伝達する動力伝達経路を構成する。すなわち、内燃機関が付勢されることに伴って発生する駆動力は、シャフトを介して駆動輪に伝達される。この種のシャフトには、車両の燃費向上を図るために軽量化が求められるとともに、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る。
【０００３】
本出願人は、この種のシャフトの製造装置に関し、特許文献１において、貫通孔からなるキャビティを有する第１絞り金型と、有底穴からなるキャビティを有する第２絞り金型とを具備し、且つ前記２つのキャビティの各々に成形ランド部を配置したものを提案している。
【０００４】
この場合、第１絞り金型には、第２絞り金型側に臨む側の端面の開口から前記成形ランド部に向かうにつれて縮径する第１テーパー部が形成される。また、第２絞り金型には、第１絞り金型側に臨む側の端面の開口から前記成形ランド部に向かうにつれて縮径する第２テーパー部が形成される。特許文献１記載の技術では、第１テーパー部のテーパー角度が、第２テーパー部のテーパー角度に比して大きく設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記特許文献１記載の技術に関連してなされたもので、棒状ワークに対する加工率（断面減少率）が大きい場合であっても、所定の径まで縮径し且つ所定長さまで延伸させる絞り成形を行うことが容易な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】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、第１絞り金型と第２絞り金型とを用い、長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第１端部、前記第２端部の各々を第１小径部、第２小径部とし、且つ前記第１小径部と前記第２小径部との間に、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径する第１テーパー状縮径部と、前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径する第２テーパー状縮径部とが介在したシャフトを得るための製造方法であって、
前記第１絞り金型は、長手方向の両端が開口されることで第１開口及び第２開口が形成された第１キャビティを有するとともに、前記第１キャビティに、前記第１小径部を成形するための第１成形ランド部が形成され、さらに、前記第１開口から前記第１成形ランド部にかけて前記第１テーパー状縮径部を成形するための第１テーパー部が形成され、前記第１キャビティの前記第１成形ランド部によって縮径される断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下に設定されたものであり、
前記第２絞り金型は、長手方向の一端のみが開口されることで第３開口のみが形成された第２キャビティを有するとともに、前記第２キャビティに、前記第２小径部を成形するための第２成形ランド部が形成され、さらに、前記第３開口から前記第２成形ランド部にかけて前記第２テーパー状縮径部を成形するための第２テーパー部が形成され、前記第２テーパー部と前記第２キャビティの軸線方向とのなす角度が、前記第１テーパー部と前記第１キャビティの軸線方向とのなす角度よりも大きく設定されたものであり、
前記棒状ワークの前記第１端部を前記第１絞り金型の前記第１開口に挿入するとともに、前記第２端部を前記第２絞り金型の前記第３開口に挿入する工程と、
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、前記第３開口に挿入された前記棒状ワークの前記第２端部が前記第２キャビティの閉塞端部に当接するまで前記第１開口と前記第３開口が互いに接近する方向に移動し、前記第２テーパー部及び前記第２成形ランド部によって前記第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第２小径部及び前記第２テーパー状縮径部を成形する工程と、
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、前記第１開口と前記第３開口が互いに接近する方向にさらに移動し、前記第１テーパー部及び前記第１成形ランド部によって前記棒状ワークの前記第１端部に対して絞り成形を施すことで前記第１小径部及び前記第１テーパー状縮径部を成形して、前記第１小径部と、前記第２小径部と、前記第１小径部と前記第２小径部の間に介在する前記大径部、前記第１テーパー状縮径部及び前記第２テーパー状縮径部とを具備するシャフトを得る工程と、
を有し、
前記第１小径部を、前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であるものとして成形することを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、棒状ワークの少なくとも一端部に対して断面減少率が２８％を超える大きな加工率の絞り成形が行われるが、上記から諒解されるように、該絞り成形を行う側の第１絞り金型の第１テーパー部のテーパー角度を、残余の第２絞り金型の第２テーパー部のテーパー角度に比して小さく設定することにより、所定の径となるまで縮径され、且つ所望の長さまで延伸した第１小径部及び第２小径部を容易に得ることができる。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、大径部と小径部の面積比が大きなシャフトを良好な寸法精度で作製することが可能となる。
【００１０】
また、本発明によれば、１回の絞り成形作業で棒状ワークの両端部に対して絞り成形を施すことができる。このため、シャフトの製造工程数を低減して製造時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
なお、第１絞り金型と第２絞り金型の間に、貫通孔が形成されたガイド金型を配置するようにしてもよい。この構成では、棒状ワークを第１開口及び第３開口に挿入する工程は、前記貫通孔に棒状ワークを挿入する工程を含むことになる。
【００１２】
この場合、棒状ワークがガイド金型によって支持される。従って、棒状ワークの両端部に対して上記した絞り成形を施す際、該棒状ワークに座屈や据え込みが生じることが回避されるので、品質や寸法精度が一層良好なシャフトを得ることができる。
【００１３】
ここで、第１テーパー部と第１キャビティの軸線方向とのなす角度（第１テーパー部のテーパー角度）は７°〜１３°であることが好ましく、１０°であることが一層好ましい。この場合、第２テーパー部と第２キャビティの軸線方向とのなす角度（第２テーパー部のテーパー角度）は１３°〜１７°に設定される。第１テーパー部のテーパー角度が１３°である場合には、第２テーパー部のテーパー角度を１３°よりも大きくすることはいうまでもない。
【００１４】
また、本発明は、長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで前記第１端部、前記第２端部の各々を第１小径部、第２小径部とし、且つ前記第１小径部と前記第２小径部との間に、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径する第１テーパー状縮径部と、前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径する第２テーパー状縮径部とが介在したシャフトを得るための製造装置であって、
前記第１小径部を成形するための第１絞り金型と、前記第２小径部を成形するための第２絞り金型は、互いに接近又は離間する方向に相対的に移動することが可能であり、
前記第１絞り金型は、長手方向の両端が開口されることで第１開口及び第２開口が形成された第１キャビティを有するとともに、前記第１キャビティに、前記第１小径部を成形するための第１成形ランド部が形成され、さらに、前記第１開口から前記第１成形ランド部にかけて前記第１テーパー状縮径部を成形するための第１テーパー部が形成され、前記第１キャビティの前記第１成形ランド部によって縮径される断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下に設定されたものであり、
前記第２絞り金型は、長手方向の一端のみが開口されることで第３開口のみが形成された第２キャビティを有するとともに、前記第２キャビティに、前記第２小径部を成形するための第２成形ランド部が形成され、さらに、前記第３開口から前記第２成形ランド部にかけて前記第２テーパー状縮径部を成形するための第２テーパー部が形成され、前記第２テーパー部と前記第２キャビティの軸線方向とのなす角度が、前記第１テーパー部と前記第１キャビティの軸線方向とのなす角度よりも大きく設定されたものであり、
前記第１小径部を、前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であるものとして成形することを特徴とする。
【００１５】
このような構成を採用することにより、上記した製造方法を実施することができる。従って、所定の径となるまで縮径され、且つ所望の長さまで延伸した小径部を容易に得ることができ、結局、大径部と小径部の面積比が大きなシャフトを良好な寸法精度で作製することができる。
【００１６】
その上、１回の絞り成形作業で棒状ワークの両端部に対して絞り成形を施すことができる構成であるので、シャフトの製造工程数を低減して製造時間の短縮を図ることも可能となる。
【００１７】
第１絞り金型と第２絞り金型は、双方が同時に移動できる構成である必要は特にない。換言すれば、いずれか一方が残余の一方に対して移動できる構成、すなわち、いずれか一方が位置決め固定された固定型であり、残余の一方が移動可能な可動型であればよい。
【００１８】
この場合、第１絞り金型ないし第２絞り金型を移動させるための移動手段（シリンダ等）を、第１絞り金型又は第２絞り金型のいずれか一方のみに設ければよい。このため、装置構成が簡素となり、設備投資が低減するという利点が得られる。
【００１９】
また、上記したように、シャフトを通すための貫通孔が形成されたガイド金型を第１絞り金型と第２絞り金型の間に配置するようにしてもよい。これにより、シャフトに座屈や据え込みが生じることを回避することが可能となる。
【００２０】
さらに、第１テーパー部のテーパー角度を７°〜１３°に設定し、且つ第２テーパー部のテーパー角度を１３°〜１７°に設定することが好ましい。両テーパー角度をこのように設定することによって、大径部と小径部の面積比が大きなシャフトを良好な寸法精度で作製することが一層容易となる。
【００２１】
さらに、本発明は、長尺な棒状ワークの第１端部、第２端部に対して絞り成形を施すことで得られたシャフトであって、
前記第１端部、前記第２端部の各々が絞り成形されることで形成された第１小径部、第２小径部と、
前記第１小径部と前記第２小径部との間に介在し、該第１小径部及び該第２小径部に比して大径な大径部と、
前記大径部から前記第１小径部にかけて縮径した第１テーパー状縮径部と、
前記大径部から前記第２小径部にかけて縮径した第２テーパー状縮径部と、
を有し、
前記第２テーパー状縮径部と前記大径部とのなす角度が、前記第１テーパー状縮径部と前記大径部とのなす角度よりも大きく、
且つ前記第１小径部の前記大径部からの断面減少率が２８％よりも大きく３４％以下であることを特徴とする。
【００２２】
従来技術に係るシャフトでは、小径部の大径部からの断面減少率は、一般的には２５％程度であり、研削加工を行う前であっても２８％を超えるもの、換言すれば、大径部と小径部の面積比が著しく大きいものは知られていない。このようなシャフトを作製することは困難であるからである。
【００２３】
これに対し、本発明に係るシャフトは、小径部の大径部からの断面減少率が２８％を超える。このため、例えば、絞り成形によって得られた小径部を一層小径とするために粗研削加工を行う必要がなくなる。従って、シャフトを最終形状に仕上げるまでの加工工程数が低減するとともに、加工コストが低減する。
【００２４】
第１テーパー状縮径部、第２テーパー状縮径部は、それぞれ、第１テーパー部、第２テーパー部によって成形される。従って、第１テーパー状縮径部、第２テーパー状縮径部が大径部となす角度（第１テーパー状縮径部、第２テーパー状縮径部のテーパー角度）は、第１テーパー部、第２テーパー部の各テーパー角度に対応する。すなわち、第１テーパー状縮径部の好ましいテーパー角度は７°〜１３°であり、第２テーパー状縮径部の好ましいテーパー角度は１３°〜１７°である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、棒状ワークの少なくとも一端部に対して断面減少率が２８％を超える大きな加工率の絞り成形を施しても、該棒状ワークの両端部に、所定の径となるまで縮径され、且つ所望の長さまで延伸した小径部を容易に得ることができる。
【００２６】
また、１回の絞り成形作業において、棒状ワークの両端部に対して絞り成形を施して小径部を成形するので、シャフトの製造工程数の低減や、製造時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るシャフトの一部切欠側面図である。
【図２】断面減少率の定義を説明する模式的説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るシャフト製造装置の要部概略斜視図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｃは、図１に示すシャフト製造装置に棒状ワークを挿入してからシャフトを得るまでの製造過程を示す要部縦断面図である。
【図７】第１テーパー部のテーパー角度が、第２テーパー部のテーパー角度に比して大きく設定されているときに、第２絞り金型を前進動作した状態を示す要部縦断面図である。
【図８】第２実施形態に係るシャフト製造装置の要部概略斜視図である。
【図９】図９Ａ〜図９Ｃは、図８に示すシャフト製造装置に棒状ワークを挿入してからシャフトを得るまでの製造過程を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係るシャフトにつき、それを得るための製造方法及び製造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
先ず、本実施の形態に係るシャフトにつき、その一部切欠側面図である図１を参照して説明する。このシャフト１０は、その両端部に第１小径部１２、第２小径部１４をそれぞれ有し、その間に、これら第１小径部１２、第２小径部１４に比して大径な大径部１６が介在する。
【００３０】
さらに、第１小径部１２と大径部１６との間には第１テーパー状縮径部１８が介在し、第２小径部１４と大径部１６との間には第２テーパー状縮径部２０が介在する。すなわち、大径部１６から第１小径部１２、第２小径部１４に至るまでは、第１テーパー状縮径部１８、第２テーパー状縮径部２０によって漸次的に縮径している。
【００３１】
本実施の形態において、第１テーパー状縮径部１８と大径部１６とのなす角度αは、第２テーパー状縮径部２０と大径部１６とのなす角度βに比して小さく設定される。換言すれば、αとβとの間には、下記の式（１）の関係が成立する。
α＜β  …（１）
【００３２】
α、βの好ましい範囲は、それぞれ、７°〜１３°、１３°〜１７°である。勿論、αが１３°に設定されるときには、βは１３°よりも大きな値、例えば、１５°に設定される。なお、αを１０°に設定し、且つβを１３°〜１７°に設定することが適切であり、典型的なα、βの代表値は１０°、１５°である。
【００３３】
後述するように、本実施の形態では、中実円柱体形状をなす棒状ワークＷ（図３参照）の両端部に対して絞り成形が施されることによって第１小径部１２、第１テーパー状縮径部１８、第２テーパー状縮径部２０及び第２小径部１４が形成され、棒状ワークＷの未加工部分が大径部１６となる。換言すれば、第１小径部１２及び第２小径部１４は、大径部１６の径から第１小径部１２及び第２小径部１４の径となるまで縮径（絞り成形）されることによって得られたものである。
【００３４】
ここで、図２に示すように、大径部１６の径方向の断面積（すなわち、絞り成形前の棒状ワークＷの径方向の断面積）をＳ0、絞り成形によって得られた第１小径部１２の断面積をＳ1として表すと、絞り成形による第１小径部１２の断面減少率は、下記の式（２）に示される関係式で定義される。
断面減少率（％）＝１００×｛（Ｓ0−Ｓ1）／Ｓ0｝  …（２）
【００３５】
従来技術に係るシャフトの断面減少率が一般的には２５％程度であるのに対し、本実施の形態に係るシャフト１０では、断面減少率は、２８％よりも大きく且つ３４％以下、典型的には３０％〜３２％に設定される。すなわち、シャフト１０における第１小径部１２の大径部１６からの断面減少率は、従来技術に係るシャフトに比して著しく大きい値である。
【００３６】
以上のように構成されるシャフト１０の第１小径部１２、第２小径部１４には、それぞれ、センター穴２２、２４が形成される。これらセンター穴２２、２４には、シャフト１０に対して別の加工（例えば、研削加工）を行う際、該シャフト１０を位置決め固定するための部材が進入する。
【００３７】
次に、上記したような構成のシャフト１０を得るための絞り成形を行う製造装置につき説明する。
【００３８】
図３は、本実施の形態に係るシャフト製造装置３０の要部概略斜視図である。このシャフト製造装置３０は、第１絞り金型３２と、第２絞り金型３４とを備える。
【００３９】
第１絞り金型３２には、長手方向に沿う断面形状が略円柱状をなす第１キャビティ３６が形成されている。この第１キャビティ３６は、第１絞り金型３２の両端面で開口しており、このため、第２絞り金型３４に臨む側の一端面に第１開口３８が形成され、その裏面に相当する他端面に第２開口４０が形成される。
【００４０】
後述するように、第１開口３８には、棒状ワークＷにおける第１小径部１２となる側の端部（第１端部）が挿入される。また、第２開口４０からは、絞り成形が施された第１小径部１２の一部が突出する。すなわち、第２開口４０は、いわゆる逃げとしての役割をなす。
【００４１】
図３のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図である図４（ただし、棒状ワークＷの図示を省略している）から諒解されるように、第１キャビティ３６には、棒状ワークＷの前記第１端部に対して絞り成形を施すための第１成形ランド部４２が形成される。第１成形ランド部４２は、第１キャビティ３６の断面径を縮径するように、該第１キャビティ３６の径方向内方に指向して環状に突出している。従って、第１開口３８の径は、第１成形ランド部４２の径よりも大きく設定される。なお、第１開口３８の径は、棒状ワークＷの径と略等しい。
【００４２】
後述するように、第１成形ランド部４２は、第１小径部１２（図１参照）を成形するための部位である。従って、第１開口３８の断面積と、第１成形ランド部４２の断面積との間には、上記の式（２）に示される関係式が成立する。すなわち、第１成形ランド部４２の第１開口３８からの断面減少率は、２８％を超え且つ３４％以下である。なお、第２開口４０の径は、第１成形ランド部４２の径に比して大径である。
【００４３】
図４に示すように、第１開口３８と第１成形ランド部４２の間には、第１キャビティ３６を漸次的に縮径する第１テーパー部４４が形成される。この第１テーパー部４４は、第１キャビティ３６の軸線方向に対するテーパー角度が所定の角度α’となるように形成されている。
【００４４】
一方の第２絞り金型３４には、長手方向に沿う断面形状が略円柱状をなす第２キャビティ４６が形成されている（図３参照）。この第２キャビティ４６は、第１絞り金型３２に臨む側の一端面のみが開口しており、その裏面に相当する他端面は閉塞されている。このため、第２絞り金型３４には、前記一端面に第３開口４８のみが形成される。
【００４５】
第３開口４８には、棒状ワークＷにおける第２小径部１４となる側の端部（第２端部）が挿入される。また、第２キャビティ４６における閉塞した端部の内壁には、絞り成形が施されることに伴って成形された第２小径部１４の端面が当接する。すなわち、閉塞した端部は、棒状ワークＷ（シャフト１０）を堰止する。以降の説明では、この端面を堰止部と表記し、その参照符号を５０とする。
【００４６】
図５は、図３のＶ−Ｖ線矢視断面図である。ただし、棒状ワークＷの図示を省略している。
【００４７】
この図５に示すように、第２キャビティ４６には、棒状ワークＷの前記第２端部に対して絞り成形を施すための第２成形ランド部５２が形成される。第２成形ランド部５２は、第２キャビティ４６の断面径を縮径するように、該第２キャビティ４６の径方向内方に指向して環状に突出している。このため、第３開口４８の径は、第２成形ランド部５２の径よりも大きく設定される。なお、第３開口４８の径は、棒状ワークＷの径と略同等である。
【００４８】
第２成形ランド部５２は、第２小径部１４（図１参照）を成形するための部位である。第３開口４８の断面積と、第２成形ランド部５２の断面積との間には、上記の式（２）に示される関係式を成立させる必要は特にないが、該関係式を成立させ、第２成形ランド部５２の第３開口４８からの断面減少率を、２８％超〜３４％以下に設定してもよいことは勿論である。なお、堰止部５０の径は、第２成形ランド部５２の径に比して大径である。
【００４９】
図５に示すように、第３開口４８と第２成形ランド部５２の間には、第２キャビティ４６を漸次的に縮径する第２テーパー部５４が形成される。この第２テーパー部５４は、第２キャビティ４６の軸線方向に対するテーパー角度が所定の角度β’となるように形成されている。
【００５０】
第１テーパー部４４は第１テーパー状縮径部１８を成形する部位であり、第２テーパー部５４は第２テーパー状縮径部２０を成形する部位である。従って、第１テーパー部４４におけるテーパー角度α’（図４参照）は、第１テーパー状縮径部１８におけるテーパー角度α（図１参照）に対応し、第２テーパー部５４における角度β’（図５参照）は、第２テーパー状縮径部２０における角度β（図１参照）に対応する。
【００５１】
すなわち、α’とβ’との間には、下記の式（３）に示す関係式が成立する。
α’＜β’  …（３）
【００５２】
勿論、α’、β’の各々の好ましい範囲は、α、βと同様に、７°〜１３°、１３°〜１７°である。α’が１３°に設定されるときには、β’は１３°よりも大きな値（例えば、１５°）に設定されることはいうまでもない。なお、α’を１０°に設定し、且つβ’を１３°〜１７°に設定することが適切であり、典型的なα’、β’の各代表値は１０°、１５°である。
【００５３】
以上の構成において、第１絞り金型３２は位置決め固定された固定型であり、一方、第２絞り金型３４は、図示しない駆動シリンダの作用下に、第１絞り金型３２に対して接近又は離間する方向に変位する可動型である。
【００５４】
本実施の形態に係るシャフト製造装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、このシャフト製造装置３０によって実施されるシャフト１０の製造方法につき説明する。
【００５５】
まず、図６Ａに示すように、固定型である第１絞り金型３２の第１開口３８に棒状ワークＷの第１端部を挿入する。次に、前記駆動シリンダを付勢して可動型である第２絞り金型３４を矢印Ｘ方向に若干前進させ、該第２絞り金型３４の第３開口４８に棒状ワークＷの第２端部を挿入する。この際には、第１端部及び第２端部の各端面が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４の起点に当接している必要は特にない。
【００５６】
次に、前記駆動シリンダの作用下に、第１絞り金型３２に指向して接近する方向（矢印Ｘ方向）に第２絞り金型３４を移動させる。この移動に伴って、第１端部及び第２端部の各端面が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４の起点に当接する。
【００５７】
第２絞り金型３４が一層移動されると、これに伴い、第１端部及び第２端部が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４によって漸次的に縮径され、さらに、第１成形ランド部４２、第２成形ランド部５２によって縮径した状態で延伸される。すなわち、第１端部及び第２端部の双方に絞り成形が施される。
【００５８】
これにより、第１端部に、第１成形ランド部４２の径に対応する径の第１小径部１２と、第１テーパー部４４のテーパー角度α’に対応するテーパー角度αをなす第１テーパー状縮径部１８とが形成されるとともに、第２端部に、第２成形ランド部５２の径に対応する径の第２小径部１４と、第２テーパー部５４のテーパー角度β’に対応するテーパー角度βをなす第２テーパー状縮径部２０とが形成される。なお、以上の絞り成形は、第１端部及び第２端部の双方において略同タイミングで進行する。
【００５９】
そして、絞り成形が施されない残部が大径部１６となる。勿論、第１小径部１２の大径部１６からの断面減少率は２８％超〜３４％以下であり、典型的には３０％〜３２％である。
【００６０】
第２絞り金型３４の移動に伴い、図６Ｂに示すように、延伸した第２小径部１４の端面が堰止部５０に当接し、この状態で、第２絞り金型３４がさらに移動する。その結果、棒状ワークＷが堰止部５０に押圧されるようになり、第１端部（第１小径部１２）側が第２開口４０に指向して移動する。この移動によって、第１小径部１２が所定の長さとなるまで延伸される。なお、第２小径部１４は、堰止部５０（第２キャビティ４６の長手方向端部の閉塞壁）に当接するまで延伸しており、従って、最大に延伸している。
【００６１】
所定の長さまで延伸した第１小径部１２の先端は、図６Ｃに示すように、第２開口４０から露呈する。
【００６２】
ここで、例えば、第１テーパー部４４のテーパー角度α’を１５°、第２テーパー部５４のテーパー角度β’を１０°（すなわち、α’＞β’）に設定したときには、図７に示すように、第２小径部１４（第２端部）の端面が堰止部５０に当接する前に、第１小径部１２（第１端部）の先端が第２開口４０から露呈する。このため、第２小径部１４の長手方向寸法を、第２キャビティ４６の長手方向寸法に対応する寸法のものとして得ることが容易ではない。換言すれば、この場合、所定長さの第２小径部１４を得ることが困難となる。
【００６３】
これに対し、α’＜β’（例えば、α’＝１０°、β’＝１３°〜１７°）に設定した本実施の形態によれば、第２小径部１４の端面が堰止部５０に当接し、この状態で、第１小径部１２が第２開口４０から露呈するまで第１キャビティ３６内を移動するので、第１小径部１２および第２小径部１４の双方を、所定長さまで延伸したものとして得ることができる。
【００６４】
すなわち、本実施の形態によれば、断面減少率が２８％を超えるほど加工率が大きな絞り成形を施す場合であっても、該絞り成形を施した第１端部、及び残余の第２端部のそれぞれを、所定の長さの第１小径部１２、第２小径部１４として容易に得ることが可能である。
【００６５】
以上のようにして、第１小径部１２、第１テーパー状縮径部１８、大径部１６、第２テーパー状縮径部２０及び第２小径部１４が形成されたシャフト１０が得られる。その後、前記駆動シリンダの作用下に第２絞り金型３４を第１絞り金型３２から離間する方向に移動させることにより、シャフト１０が第３開口４８から離脱するとともに、第１開口３８から露呈する。例えば、この露呈した部位を把持して第１開口３８から引き抜くことにより、シャフト１０の全体が露呈するに至る。
【００６６】
次に、絞り成形時にガイド金型を用いる実施の形態を、第２実施形態として説明する。なお、図１〜図６に示される構成要素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。
【００６７】
図８は、第２実施形態に係るシャフト製造装置６０の概略説明図である。このシャフト製造装置６０においては、第１絞り金型３２と第２絞り金型３４との間にガイド金型６２が介装される。なお、図８では、ガイド金型６２を第１絞り金型３２に隣接するように配置しているが、第２絞り金型３４に隣接するように配置してもよい。ガイド金型６２は、第１絞り金型３２又は第２絞り金型３４に当接させる必要は特になく、第１絞り金型３２及び第２絞り金型３４の双方から離間する位置に配置してもよい。
【００６８】
このガイド金型６２には、棒状ワークＷを挿入し誘導するための貫通孔６４が形成されている。勿論、この貫通孔６４の位置は、第１絞り金型３２の第１開口３８と、第２絞り金型３４の第３開口４８の各位置に対応している。なお、貫通孔６４の径は、該貫通孔６４への棒状ワークＷの挿入を容易にするために、棒状ワークＷの径に比して若干大きく設定される。
【００６９】
この場合、シャフト１０を得るための絞り成形は、以下のようにして実施される。
【００７０】
先ず、ガイド金型６２の貫通孔６４に棒状ワークＷを挿入する。貫通孔６４の長手方向寸法が棒状ワークＷの長手方向寸法に比して小さく設定されているので、棒状ワークＷの第１端部は貫通孔６４から突出し、第１絞り金型３２の第１開口３８に挿入される。
【００７１】
次に、前記駆動シリンダを付勢して第２絞り金型３４を矢印Ｘ方向に若干前進させ、該第２絞り金型３４の第３開口４８に棒状ワークＷの第２端部を挿入して図９Ａに示す状態とする。この際には、第１端部及び第２端部の各端面が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４の起点に当接している必要は特にない。
【００７２】
以降は、上記した実施の形態と同様にして絞り成形が進行する。すなわち、第２絞り金型３４は、前記駆動シリンダの作用下に矢印Ｘ方向に移動する。この移動に伴って、第１端部及び第２端部の各端面が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４の起点に当接する。
【００７３】
第２絞り金型３４が一層移動されると、第１端部及び第２端部が第１テーパー部４４、第２テーパー部５４によって漸次的に縮径され、さらに、第１成形ランド部４２、第２成形ランド部５２によって縮径した状態で延伸される。すなわち、第１端部及び第２端部の双方に絞り成形が施され、これにより、第１端部に第１小径部１２及び第１テーパー状縮径部１８が形成されるとともに、第２端部に第２小径部１４及び第２テーパー状縮径部２０が形成される。
【００７４】
そして、絞り成形が施されない残部が大径部１６となる。この場合にも、第１小径部１２の大径部１６からの断面減少率は２８％超〜３４％以下であり、典型的には３０％〜３２％である。
【００７５】
第２絞り金型３４の移動に伴い、図９Ｂに示すように、延伸した第２小径部１４の端面が堰止部５０に当接し、この状態で、第２絞り金型３４がさらに矢印Ｘ方向に移動する。その結果、棒状ワークＷが堰止部５０に押圧されるようになり、第１端部（第１小径部１２）側が第２開口４０に指向して移動する。この移動によって、第１小径部１２が所定の長さとなるまで延伸される。なお、第２小径部１４は、堰止部５０に当接するまで延伸しており、従って、最大に延伸している。
【００７６】
所定の長さまで延伸した第１小径部１２の先端は、図９Ｃに示すように、第２開口４０から露呈する。
【００７７】
以上のように、第２実施形態においても、断面減少率が２８％を超えるほど加工率が大きな絞り成形を施すにも関わらず、該絞り成形を施した第１端部、及び残余の第２端部の各々を、所定の長さの第１小径部１２、第２小径部１４として容易に得ることができる。
【００７８】
その結果、第１小径部１２、第１テーパー状縮径部１８、大径部１６、第２テーパー状縮径部２０及び第２小径部１４が形成されたシャフト１０が得られる。その後、第２絞り金型３４を第１絞り金型３２から離間する方向に移動させることにより、シャフト１０が第３開口４８から離脱するとともに、貫通孔６４から露呈する。例えば、この露呈した部位を把持して貫通孔６４から引き抜くことにより、シャフト１０の全体が露呈するに至る。
【００７９】
第２実施形態では、棒状ワークＷの長手方向寸法が相当に大きい場合であっても、棒状ワークＷに座屈や据え込みが生じることを防止することができる。上記したように棒状ワークＷがガイド金型６２の貫通孔６４に挿入されるため、該棒状ワークＷがガイド金型６２に支持されるようになるからである。
【００８０】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で種々の構成を採り得ることは勿論である。
【００８１】
例えば、上記とは逆に、第２絞り金型３４を固定型とし、且つ第１絞り金型３２を可動型とするようにしてもよい。勿論、第１絞り金型３２と第２絞り金型３４の双方を可動型とすることもできる。
【００８２】
また、第２実施形態では、ガイド金型６２を１個のみ第１絞り金型３２と第２絞り金型３４の間に配置するようにしているが、２個以上のガイド金型６２を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１０…シャフト                      １２…第１小径部
１４…第２小径部                    １６…大径部
１８…第１テーパー状縮径部          ２０…第２テーパー状縮径部
３０、６０…シャフト製造装置        ３２…第１絞り金型
３４…第２絞り金型                  ３６…第１キャビティ
３８…第１開口                      ４０…第２開口
４２…第１成形ランド部              ４４…第１テーパー部
４６…第２キャビティ                ４８…第３開口
５０…堰止部                        ５２…第２成形ランド部
５４…第２テーパー部                ６２…ガイド金型
６４…貫通孔                        Ｗ…棒状ワーク
【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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