(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転造素材の外周面を塑性変形させてスプラインやセレーション等の複数条の歯形を転造する歯形面を有する歯形用ダイスと、その歯形面に立設され被転造素材の外周面にスナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を転造する溝用ダイスとを備え、その溝用ダイス及び歯形用ダイスを被転造素材に対して所定の転造方向へ移動させて複数条の歯形の転造と同時に止め輪溝を転造する転造ダイスにおいて、
前記歯形面は、被転造素材の外周面に転造される複数条の歯形の仕上げを行う歯形仕上げ部を備えると共に、前記溝用ダイスは、被転造素材の外周面に転造される止め輪溝の仕上げを行う溝仕上げ部を有する本体ダイスと、その本体ダイスの前記溝仕上げ部の終端側に連設される補助ダイスとを備えており、前記溝仕上げ部の終端は前記歯形仕上げ部の終端に対して前記歯形用ダイスの転造方向前側に位置していると共に、前記補助ダイスの幅方向断面形状は前記溝仕上げ部の幅方向断面形状より若干小さく形成されていることを特徴とする転造ダイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプラインやセレーション等の複数条の歯形と止め輪が嵌着される止め輪溝とを被転造素材に同時転造する転造ダイスに関し、特に、被転造素材に転造される複数条の歯形の外形精度を低下させることなく、その複数条の歯形の転造と同時に被転造素材の外周面に止め輪溝を転造することができる転造ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数条の歯形であるスプラインが外周面に形成されるスプライン軸などの軸状部品には、スプラインの先端外周面にスナップリング等の止め輪を嵌着するための止め輪溝が形成された溝付きスプライン軸がある。このような溝付きスプライン軸を製造する場合には、止め輪溝を転造する溝用ダイスを、スプラインを転造する歯形用ダイスに取着した転造ダイス（以下、「溝付きスプライン用転造ダイス」と称す。）が使用される。
【０００３】
例えば、特許２８７６３６６号公報に記載される溝付きスプライン用転造ダイスでは、スプラインを転造する歯形面を有する歯形用平ダイスに板状の溝用ダイスを填め込み、その溝用ダイスと歯形面とによって、ワークの外周面にスプラインと止め輪溝とが同時に転造される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許２８７６３６６号公報に記載される溝付きスプライン転造ダイスでは、止め輪溝の仕上げ部がスプラインの仕上げ部に対して溝付スプライン転造ダイスの転造方向後端側に延長して設けられている。このため、ワークの外周面にスプラインの転造仕上げが行われた後に、止め輪溝の転造仕上げが更に行われてしまう。このようにスプラインの転造仕上げ後に止め輪溝の転造仕上げが行われると、止め輪溝の転造仕上げに伴うワークの塑性変形により、転造仕上げ後のスプラインの外形が歪められてしまい、その結果、スプラインの外形精度が低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
しかも、スプラインの外形精度が低下すると、溝付スプライン軸がボスに嵌合された場合にスプラインとボス間にガタが生じてしまう。かかるガタが生じると、溝付スプライン軸の回転に伴って振動が発生して、溝付スプライン軸が使用された各種の装置に故障が生じてしまうという問題点があった。
【０００６】
本実施例は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、被転造素材に転造される複数条の歯形の外形精度を低下させることなく、その複数条の歯形の転造と同時に被転造素材の外周面に止め輪溝を転造することができる転造ダイスを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の転造ダイスは、被転造素材の外周面を塑性変形させてスプラインやセレーション等の複数条の歯形を転造する歯形面を有する歯形用ダイスと、その歯形面に立設され被転造素材の外周面にスナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を転造する溝用ダイスとを備え、その溝用ダイス及び歯形用ダイスを被転造素材に対して所定の転造方向へ移動させて複数条の歯形の転造と同時に止め輪溝を転造するものであり、前記歯形面は、被転造素材の外周面に転造される複数条の歯形の仕上げを行う歯形仕上げ部を備えると共に、前記溝用ダイスは、被転造素材の外周面に転造される止め輪溝の仕上げを行う溝仕上げ部を有する本体ダイスと、その本体ダイスの前記溝仕上げ部の終端側に連設される補助ダイスとを備えており、前記溝仕上げ部の終端は前記歯形仕上げ部の終端に対して前記歯形用ダイスの転造方向前側に位置していると共に、前記補助ダイスの幅方向断面形状は前記溝仕上げ部の幅方向断面形状より若干小さく形成されている。
【０００８】
この請求項１記載の転造ダイスによれば、歯形用ダイス及び溝用ダイスが被転造素材に対して所定の転造方向へ移動されると、歯形用ダイスの歯形面により被転造素材の外周面が塑性変形され、被転造素材の外周面にスプラインやセレーション等の複数条の歯形が転造される。一方、かかる複数条の歯形の転造と同時に、歯形用ダイスの歯形面に立設された溝用ダイスにより被転造素材の外周面が塑性変形されて止め輪溝が転造される。溝用ダイスの溝仕上げ部の終端は歯形用ダイスの歯形面における歯形仕上げ部の終端に対して歯形用ダイスの転造方向前側に位置するので、溝仕上げ部により被転造素材の外周面に止め輪溝が仕上げられた後、歯形仕上げ部により被転造素材の外周面に複数条の歯形が仕上げられる。
【０００９】
【００１０】
また、被転造素材は、本体ダイスの溝仕上げ部により止め輪溝が仕上げられた後、歯形用ダイスの歯形仕上げ部により複数条の歯形が仕上げられる。この複数条の歯形が仕上げられる場合、被転造素材の外周面に仕上げられた止め輪溝内には本体ダイスの溝仕上げ部の終端側に連設された補助ダイスが填り込む。補助ダイスの断面形状は本体ダイスの溝仕上げ部の断面形状より若干小さく形成されるので、かかる補助ダイスが仕上げ後の止め輪溝に填り込んだ場合に、既に仕上げられた止め輪溝の溝形状を変形させることはない。しかも、補助ダイスが仕上げ後の止め輪溝に填り込むことによって、歯形仕上げ部による複数条の歯形の仕上げに伴って止め輪溝の縁部に生じる捲れやバリが押さえ付けられ、これらの捲れやバリの発生が抑制される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である溝付きスプライン転造ダイス（以下、単に「転造ダイス」と称す。）１５（図３参照）に使用される溝用ダイス１の外観斜視図である。溝用ダイス１は、スナップリング等の止め輪が嵌着される止め輪溝を軸状素材の外周面に転造する工具であり、図５（ｂ）に示す略円柱状のワークＷの外周面を塑性変形させて止め輪溝２２を転造することができるものである。
【００１２】
図１に示すように、溝用ダイス１は、主に、本体プレート２と、補助プレート３とを備えており、これらの各プレート２，３は、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の金属材料で形成された略平板状体（板状体）である。本体プレート２は、板厚ｗ１の略平板状体で構成されており、その一端側（図１左側）に溝導入食付き部４が設けられ、その溝導入食付き部４の終端に溝導入食付き部４と連続して溝拡幅食付き部５が設けられている。また、溝拡幅食付き部５の終端には、溝拡幅食付き部５と連続して溝仕上げ部６が設けられている。
【００１３】
溝導入食付き部４は、溝用ダイス１をワークＷの外周面に食い付かせるための部位であり、その上端には断面形状が略逆Ｖ字の尖形状に形成された刃先４ａが設けられている。この尖形状の刃先４ａは、本体プレート２の長手方向一端側（図１左側）から他端側（図１右側）へ向けて連続して形成されており、その刃先４ａの幅方向両側面は、その刃先４ａの頂部から略逆Ｖ字状に下降傾斜された一対の傾斜面７，８で形成されている。この一対の傾斜面７，８により溝導入食付き部４の刃先４ａは、刃先角θ１が略４７°とされており、ワークＷの外周面に食い付くことにより断面視略Ｖ字状の下溝を転造することができるのである。
【００１４】
溝拡幅食付き部５は、溝導入食付き部４によりワークＷの外周面に転造された断面視略Ｖ字状の下溝の底面幅を拡幅するための部位であり、その上端には溝導入食付き部４の刃先４ａと連続して刃先５ａが設けられている。刃先５ａの刃先幅は、溝拡幅食付き部５の始端から終端（図１左側から右側）へ向けて所定の開き角θ２で漸増されており、この刃先５ａの幅方向両側面は、上述した一対の傾斜面７，８によって、その刃先５ａの頂部から側面視略八字状に下降傾斜されている。また、刃先５ａの上端面は、本体プレート２の下端面に対して略平行かつ略平坦状に形成されている。
【００１５】
溝仕上げ部６は、溝拡幅食付き部５により底面幅が拡幅されたワークＷの下溝を仕上げて止め輪溝２２を成形する部位であり、その上端には溝拡幅食付き部５の刃先５ａと連続して刃先６ａが設けられている。刃先６ａは、その刃先幅ｗ２が刃先５ａの終端の刃先幅と略等しくされ、且つ、刃先５ａの上端面と面一な略平坦状に形成されている。また、溝拡幅食付き部５及び溝仕上げ部６の各刃先５ａ，６ａには、その各刃先５ａ，６ａの頂部側から本体プレート２の側端面２ａ側へ下降傾斜された勾配面９が設けられている。
【００１６】
一方、本体プレート２の他端面（図１右側）には補助プレート３の一端面（図１左側）が当接されている。補助プレート３は、本体プレート２の板厚ｗ１より小さな板厚ｗ３の略平板状体で構成されており（ｗ１＞ｗ３）、その一端側（図１左側）に平坦部１０が設けられ、その平坦部１０の終端に平坦部１０に連続して溝逃げ部１１が設けられている。平坦部１０は、溝仕上げ部６により仕上げられた止め輪溝２２の縁部に生じる捲れやバリを抑制するための部位であり、その上端には補助プレート３の下端面に対して略平行な略平坦状に形成された刃先１０ａが設けられている。
【００１７】
平坦部１０の刃先１０ａは、本体プレート２の刃先６ａと略平行にされており、かかる刃先６ａの上端面に対して若干低くされている。即ち、本体プレート２と補助プレート３との境界部分である溝仕上げ部６の刃先６ａ終端と平坦部１０の刃先１０ａとの間には所定高さの段差が設けられている。しかも、刃先１０ａは、その刃先幅ｗ４が溝仕上げ部６の刃先６ａの刃先幅ｗ２より若干小さくされている（ｗ４＜ｗ２）。
【００１８】
この刃先１０ａを有する平坦部１０の終端に連続して設けられる溝逃げ部１１は、平坦部１０の終端から補助プレート３の長手方向他端（図１右側）へ向けて下降傾斜されており、この溝逃げ部１１の上端には平坦部１０の刃先１０ａと連続して刃先１１ａが設けられている。また、平坦部１０及び溝逃げ部１１の各刃先１０ａ，１１ａには、その各刃先１０ａ，１１ａの頂部側から補助プレート３の側端面３ａ側へ下降傾斜された勾配面１２が設けられている。
【００１９】
図２（ａ）は、溝用ダイス１の上面図であり、図２（ｂ）は、その側面図であり、図２（ｃ）は、その前面図である。ここで、溝用ダイス１の前面とは、図２（ａ），（ｂ）に示す溝用ダイス１における本体プレート２の右端面のことである。図２（ａ）に示すように、本体プレート２は、その溝導入食付き部４の刃先４ａの頂部稜線が側端面２ａ，２ｂに対して略平行に本体プレート２の前端側（図２（ａ）右側）から後端側（図２（ａ）左側）へ連続しており、この刃先４ａの頂部稜線は溝用ダイス１の幅方向中心線Ｌに対して幅ｅ分だけ側端面２ｂ側に偏倚されている。即ち、溝導入食付き部４の刃先４ａの頂部は、図２（ｃ）に示すように、本体プレート２の幅方向中心線Ｌに対して幅ｅだけズレており、左右非対称に形成されている。
【００２０】
本体プレート２の終端面（図２（ａ）左側）には、補助プレート３の始端面（図２（ａ）右側）が当接されており、本体プレート２の側端面２ａ，２ｂに対して、補助プレート３の側端面３ａ，３ｂが略平行にされている。また、本体プレート２の側端面２ａと補助プレート３の側端面３ａとの間には所定幅の段差Δｔ１が設けられる一方、本体プレート２の側端面２ｂと補助プレート３の側端面３ｂとの間には所定幅の段差Δｔ２が設けられている。この各段差Δｔ１，Δｔ２はそれぞれ略等しい数値（寸法）に設定されており、かかる数値は略０．１ｍｍとされている。
【００２１】
図２（ｂ）に示すように、溝導入食付き部４の刃先４ａの上端は、溝拡幅食付き部５及び溝仕上げ部６の刃先５ａ，６ａの上端面（図２（ｂ）の上側）に対して、刃先４ａの始端（図２（ｂ）右側）から終端（図２（ｂ）左側）へ向けて所定の食付き角κで上昇傾斜されている。このように食付き角κで刃先４ａを傾斜させることによって、かかる刃先４ａをワークＷの外周面に徐々に食い付かせることができるのである。
【００２２】
また、補助プレート３の平坦部１０における刃先１０ａの上端面は、本体プレート２の溝仕上げ部６における刃先６ａの上端面と略平行にされており、平坦部１０の刃先１０ａの上端面と溝仕上げ部６の刃先６ａの上端面との間には所定高さの段差Δｔ３が設けられている。この段差Δｔ３の数値は、上述した段差Δｔ１，Δｔ２と略等しい略０．１ｍｍとされている。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように、本体プレート２の側端面２ｂは溝拡幅食付き部５及び溝仕上げ部６の刃先５ａ，６ａの上端面に対して略直交するように形成され、この側端面２ｂの反対側には側端面２ｂと略平行な側端面２ａが形成されている。側端面２ａの上部には、上述した勾配面９が刃先５ａ，６ａの上端面の一側（図２（ｃ）右側）から側端面２ａの上端へ向けて下降傾斜して設けられている。また、補助プレート３の側端面３ｂは平坦部１０の刃先１０ａの上端面に対して略直交するように形成され、この側端面３ｂの反対側には側端面３ｂと略平行な側端面３ａが形成されている。
【００２４】
側端面３ａの上部には、上述した勾配面１２が刃先１０ａの上端面の一側（図２（ｃ）右側）から側端面３ａの上端へ向けて下降傾斜して設けられている。補助プレート３の勾配面１２は、本体プレート２の勾配面９に対して略平行に形成されており、この勾配面９と勾配面１２との間には所定幅の段差Δｔ４が設けられている。この段差Δｔ４の数値は、上述した段差Δｔ１〜Δｔ３と略等しい略０．１ｍｍとされている。
【００２５】
このように、本体プレート２の溝仕上げ部６と補助プレート３の平坦部１０との間に段差Δｔ１〜Δｔ４が設けられることによって、補助プレート３の平坦部１０における幅方向（図２（ｃ）の左右方向）断面形状は、本体プレート２の溝仕上げ部６における幅方向（図２（ｃ）の左右方向）断面形状に対して若干小さく形成されるのである。
【００２６】
図３（ａ）は、上述した溝用ダイス１を使用した転造ダイス１５の上面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の側面図である。なお、転造ダイス１５の歯形用ダイス１６の歯形面１６ａ、歯形食付き部１６ｂ、歯形仕上げ部１６ｃ及び歯形逃げ部１６ｄは、歯形用ダイス１７の歯形面１７ａ、歯形食付き部１７ｂ、歯形仕上げ部１７ｃ及び歯形逃げ部１７ｄと同形状に形成されるので、以下、図３（ｂ）を用いて説明する場合には、歯形用ダイス１７の各部位１７ａ〜１７ｄについてのみ説明し、歯形用ダイス１６の各部位１６ａ〜１６ｄの説明を省略する。
【００２７】
転造ダイス１５は、円柱状の軸状素材の外周面を塑性変形させて、複数条の断面視略山形状または略凸状の歯形を転造すると同時に、軸状素材の外周面に止め輪溝を転造仕上げする工具である。ここで、図５（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワークＷ、及び、転造後の溝付きスプライン軸２０の部分側面図であり、転造ダイス１５によれば、図５（ｂ）に示す複数条の歯形であるスプライン２１と、スナップリング等の止め輪を嵌着するための止め輪溝２２とを円柱状のワークＷに同時に転造することができる。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、転造ダイス１５は、平面視略長方形状に形成されており、主に、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１を転造する歯形用ダイス１６，１７と、この歯形ダイス１６，１７の間に挟持されつつ配設される溝用ダイス１とを備えている。歯形用ダイス１６は、溝付きスプライン軸２０のスプライン２１におけるスプライン基部２１ａ（図５（ｂ）参照）を転造するためのものであり、歯形用ダイス１７は、スプライン２１におけるスプライン端部２１ｂ（図５（ｂ）参照）を転造するためのものである。これらの歯形用ダイス１６，１７は、溝用ダイス１と同様に、転造に適した合金工具鋼又は高速度工具鋼等の金属材料で形成されており、その各上端面にはスプライン２１を転造する歯形面１６ａ，１７ａがそれぞれ形成されている。
【００２９】
歯形面１６ａ，１７ａには、歯形用ダイス１６，１７の始端側（図３（ａ）右側）から終端側（図３（ａ）左側）へ向けて、歯形食付き部１６ｂ，１７ｂ、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃおよび歯形逃げ部１６ｄ，１７ｄが順に連続して設けられている。ここで、歯形食付き部１６ｂ，１７ｂはその始端から終端までの区間長さがそれぞれ略等しく、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃはその始端から終端までの区間長さがそれぞれ略等しく、歯形逃げ部１６ｄ，１７ｄはその始端から終端までの区間長さがそれぞれ略等しくされている。
【００３０】
歯形食付き部１６ｂ，１７ｂは、歯形用ダイス１６，１７の歯形面１６ａ，１７ａをワークＷの外周面に食い付かせるための部位である。図３（ｂ）に示すように、歯形食付き部１７ｂの上端面は、歯形仕上げ部１７ｃの上端面（図３（ｂ）の上側）に対して、歯形食付き部１７ｂの始端（図３（ｂ）右側）から終端（図３（ｂ）左側）へ向けて所定の食付き角κで上昇傾斜されている。このように所定の食付き角κで歯形食付き部１７ｂを傾斜させることにより、歯形食付き部１７ｂをワークＷの外周面に徐々に食い付かせることができるのである。
【００３１】
歯形食付き部１７ｂの終端には、その歯形食付き部１７ｂと連続して歯形仕上げ部１７ｃが設けられている。この歯形仕上げ部１７ｃは、ワークＷの外周面に転造されるスプライン２１を仕上げる部位であり、かかる歯形食付き部１７ｂの上端面は、溝用ダイス１の溝仕上げ部６の刃先６ａ上端面に対して略平行かつ略平坦状に形成されている。また、歯形仕上げ部１７ｃの終端には、その歯形仕上げ部１７ｃと連続して歯形逃げ部１７ｄが設けられ、歯形逃げ部１７ｄはその始端（図３（ｂ）右側）から終端（図３（ｂ）左側）へ向けて歯形仕上げ部１７ｃの上端面（図３（ｂ）の上側）に対して、所定の逃げ角で下降傾斜されている。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、歯形用ダイス１６の歯形用ダイス１７との対向面間には、歯形食付き部１６ｂ，１７ｂの始端（図３（ａ）右端）から終端側近傍（図３（ａ）左側）にかけて間隙１５ａが設けられ、その間隙１５ａに連通して歯形食付き部１６ｂ，１７ｂの終端側近傍から歯形逃げ部１６ｄ，１７ｄの終端（図３（ａ）左側）にかけて間隙１５ｂが設けられている。間隙１５ａには溝用ダイス１の本体プレート２が挟み込まれる一方、間隙１５ｂには溝用ダイス１の補助プレート３が挟み込まれており、かかる挟み込みにより溝用ダイス１が転造ダイス１５の長手方向（図３（ａ）の左右方向）沿って設けられている。
【００３３】
上記のように間隙１５ａ，１５ｂに填め込まれた溝用ダイス１は、歯形用ダイス１６，１７の対向面間に挟持されており、かかる溝用ダイス１の上端部が歯形用ダイス１６，１７の歯形面１６ａ，１７ａから上方へ突出するように立設されている（図４参照）。図３（ｂ）に示すように、歯形用ダイス１７には、その幅方向（図３（ｂ）の紙面に対する垂直方向）に貫通する通穴１７ｅが設けられ、歯形用ダイス１６には、その幅方向に貫通するねじ穴（図示せず）が通穴１７ｅに対応して設けられている。しかも、溝用ダイス１の本体プレート２及び補助プレート３には、通穴１７ｅに対応して通穴（図示せず）が設けられており、歯形用ダイス１７の通穴１７ｅ及び溝用ダイス１の通穴に通されたボルト１８が歯形用ダイス１６のねじ穴にねじ込まれることにより、歯形用ダイス１６，１７に挟持された溝用ダイス１が両歯形用ダイス１６，１７間に共締めされている。
【００３４】
ここで、溝用ダイス１の本体プレート２の終端、即ち、溝仕上げ部６の終端は、歯形用ダイス１７の歯形仕上げ部１７ｃの始端及び終端に対して転造ダイス１５の長手方向前端側（図３（ｂ）右側）に位置されている。即ち、転造ダイス１５では、溝仕上げ部６の終端が歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの終端に対して転造ダイス１５の長手方向前端側に位置されるので、ワークＷに転造されるスプライン２１の転造の仕上げ完了前に止め輪溝２２の転造の仕上げを完了させることができる。
【００３５】
また、補助プレート３の平坦部１０は、本体プレート２の溝仕上げ部６の終端から歯形用ダイス１７の歯形仕上げ部１７ｃの終端までの区間に設けられ、かかる平坦部１０の終端は、歯形仕上げ部１７ｃの終端に対して転造ダイス１５の長手方向略同一位置とされている。よって、転造ダイス１５では、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃによりスプライン２１が仕上げられる場合に、かかるスプライン２１の仕上げ以前に既に仕上げられた止め輪溝２２内に補助プレート３の平坦部１０を填め込むことができる。
【００３６】
図４は、図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における拡大側断面図であって、転造ダイス１５における溝用ダイス１の溝仕上げ部６の拡大側断面を示している。図４に示すように、歯形用ダイス１６，１７はそれぞれの歯形面１６ａ，１７ａが面一になるように配設されている。歯形用ダイス１６，１７の対向面間には溝用ダイス１が挟持されており、かかる溝用ダイス１の上端部は歯形用ダイス１６，１７の歯形面１６ａ，１７ａから上方へ突出するように立設されている。
【００３７】
溝用ダイス１の本体プレート２における溝仕上げ部６の刃先６ａの幅方向（図４左右方向）両端には、上述した勾配面９の上端と側端面２ｂの上端とが連設され、この連設部分には曲率半径が略１．２ｍｍの断面視円弧状の曲面６ｂ，６ｃが設けられている。この曲面６ｂ，６ｃによって、溝仕上げ部６の刃先６ａが止め輪溝２２の底面２２ａを仕上げる際に、曲面６ｂ，６ｃとワークＷとの接触部分に加わる負荷を低減して、転造を行い易くすることができる。
【００３８】
本体プレート２の側端面２ａ，２ｂは、溝仕上げ部６の刃先６ａの上端面及び歯形面１６ａ，１７ａに対して略垂直に形成されている。側端面２ａの上端には勾配面９の下端が連設されており、その勾配面９の上端には曲面６ｂが連設されている。この勾配面９は、側端面２ａに対して所定の傾斜角θ３で傾斜されており、この傾斜角θ３は略１０°にされている。
【００３９】
このように傾斜された勾配面９によって、本体プレート２の板厚ｗ１は、溝仕上げ部６の刃先６ａへ向かうに従って漸減されており、この刃先６ａの上端部の刃先幅ｗ２は本体プレート２の板厚ｗ１より小さくされている（ｗ２＜ｗ１）。この刃先幅ｗ２を本体プレート２の板厚ｗ１より小さく形成することによって、溝仕上げ部６の刃先６ａをワークＷに食い込み易くすることができるのである。
【００４０】
一方、補助プレート３における平坦部１０の刃先１０ａの幅方向（図４左右方向）両端には、上述した勾配面１２の上端と側端面３ｂの上端とが連設され、この連設部分には曲率半径が略１．２ｍｍの断面視円弧状の曲面１０ｂ，１０ｃが設けられている。また、補助プレート３の側端面３ａ，３ｂは、平坦部１０の刃先１０ａの上端面及び歯形面１６ａ，１７ａに対して略垂直に形成されている。側端面３ａの上端には勾配面１２の下端が連設されており、その勾配面１２の上端には曲面１０ｂが連設されている。
【００４１】
勾配面１２は、側端面３ａに対して上述した勾配面９と同様に傾斜角θ３で傾斜されている。このように傾斜された勾配面１２によって、補助プレート３の板厚ｗ３は、平坦部１０の刃先１０ａへ向かうに従って漸減されており、この刃先１０ａの上端部の刃先幅ｗ４は補助プレート３の板厚ｗ３より小さくされている（ｗ４＜ｗ３）。
【００４２】
本体プレート２の両側端面２ａ，２ｂは歯形用ダイス１６，１７の側端面１６ｆ１，１７ｆにそれぞれ当接され、補助プレート３の両側端面３ａ，３ｂは歯形用ダイス１６，１７の側端面１６ｇ１，１７ｇにそれぞれ当接されている。また、歯形用ダイス１６の側端面１６ｆ１の上端には勾配面９の傾斜角θ３に沿って傾斜された傾斜端面１６ｆ２が形成され、歯形用ダイス１６の側端面１６ｇ１の上端には勾配面１２の傾斜角θ３に沿って傾斜された傾斜端面１６ｇ２が形成されている。
【００４３】
各傾斜端面１６ｆ２，１６ｇ２には、溝用ダイス１の勾配面９，１２がそれぞれ当接されており、かかる当接により歯形面１６ａの端面と溝用ダイス１の勾配面９，１２との間に隙間ができることが防止されている。よって、勾配面９，１２と歯形用ダイス１６との対向面間に隙間が生じることがないので、止め輪溝２２の縁部の捲れ込みや垂れ込みを抑制して、スプライン２１や止め輪溝２２の転造加工精度を向上することができるのである。
【００４４】
次に、図５を参照して、上記のように構成された転造ダイス１５による転造方法について説明する。図５（ａ）は、本実施例の転造ダイス１５の使用態様を模式的に示した側面図であり、図５（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワークＷ、及び、転造後の溝付きスプライン軸２０の部分側面図である。まず、図５（ｂ）に示すように、円柱状の軸状素材であるワークＷの端面に面取りＭが切削加工等により形成される。一方、上述した転造ダイス１５が転造盤（図示せず）に一対取り付けられる。
【００４５】
この一対の転造ダイス１５，１５は、図５（ａ）に示すように、それぞれの歯形面１６ａ，１７ａ（溝用ダイス１の立設面）が対向するように転造盤に取り付けられる。その後、一対の転造ダイス１５，１５の歯形面１６ａ，１７ａによりワークＷが挟持され、両転造ダイス１５，１５が相対的に反対方向（図５（ａ）の矢印Ｘ１，Ｘ２方向）へ等速度で移動される。この移動により、スプライン２１及び止め輪溝２２が一度に（同時に）ワークＷに転造され、溝付きスプライン軸２０が製造される。
【００４６】
ここで、各転造ダイス１５，１５に取り付けられた溝用ダイス１，１による止め輪溝２２の転造過程について説明する。一対の転造ダイス１５，１５が相対的に移動されると、まず、一対の溝用ダイス１，１の各溝導入食付き部４，４の始端がワークＷの外周面に当接され、その外周面に各刃先４ａ，４ａがそれぞれ食い付く。この食付きにより、ワークＷが一対の溝用ダイス１，１の刃先４ａ，４ａ間に挟持され、転造ダイス１５，１５の相対移動に伴って、ワークＷが溝用ダイス１，１間で回転される。
【００４７】
溝導入食付き部４，４の刃先４ａ，４ａがワークＷの外周面に食い付くと、刃先４ａの幅方向断面形状に適合した溝、即ち、ワークＷの軸方向断面形状略Ｖ字状の溝が転造される。しかも、溝導入食付き部４，４は始端側から終端側へ向けて食付き角κで傾斜されるので、転造ダイス１５，１５の移動に伴って、ワークＷに転造される溝の深さが徐々に拡大するように塑性変形される。一方、この溝深さ方向への塑性変形に伴って、ワークＷに加工される溝幅が徐々に拡大するように塑性変形される。
【００４８】
次に、この溝導入食付き部４，４の終端、即ち、溝拡幅食付き部５，５の始端がワークＷに到達すると、かかる溝拡幅食付き部５，５による溝加工が開始される。この溝拡幅食付き部５，５は、その刃先５ａ，５ａの刃先幅が始端から終端へ向けて開き角θ２で漸増されるので、転造ダイス１５，１５の移動に伴って、ワークＷに加工される溝の底面部分の溝幅が徐々に拡大するように塑性変形される。その後、溝拡幅食付き部５，５の終端、即ち、溝仕上げ部６，６の始端がワークＷに到達すると、かかる溝仕上げ部６，６によるの止め輪溝２２の仕上げが行われる。
【００４９】
溝仕上げ部６は、歯形用ダイス１６側に勾配面９が形成され、この勾配面９により刃先６ａの刃先幅が先端側へ向かうに従って漸減されるので、かかる刃先６ａをワークＷに食い付き易くすることができる。しかも、刃先６ａの歯形用ダイス１７側の側端面２ｂは刃先６ａの上端面と略直交するように形成されるので、止め輪溝２２の内面２２ｃが溝付きスプライン２０の軸方向に対して略垂直に仕上げられる。
【００５０】
このため、止め輪溝２２に嵌着されるスナップリングが止め輪溝２２内でガタつくことが防止される。更に、刃先６ａの幅方向両端には曲面６ｂ，６ｃが形成されるので、かかる曲面６ｂ，６ｃとワークＷとの接触部分に加わる負荷が低減されるのである。その後、この溝仕上げ部６，６の終端、即ち、補助プレート３の平坦部１０の始端がワークＷに到達して、止め輪溝２２の仕上げ転造が完了する。この止め輪溝２２の仕上げ完了後、止め輪溝２２内には補助プレート３の平坦部１０が填り込み、転造ダイス１５，１５の移動が更に続行される。
【００５１】
一方、各転造ダイス１５，１５の歯形用ダイス１６，１７によるスプライン２１の転造過程について説明する。まず、上述した止め輪溝２２の転造開始から仕上げ完了までの間には、歯形用ダイス１６，１７の歯形食付き部１６ｂ，１７ｂがワークＷの外周面に食い付き、スプライン２１がワークＷの外周面に徐々に加工される。転造ダイス１５の更なる移動に伴って、歯形用ダイス１６，１７の歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの始端がワークＷに到達すると、かかる歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃによるスプライン２１の仕上げが開始され、その後、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの終端がワークＷに到達すると、スプライン２１の仕上げが完了する。
【００５２】
ここで、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃによるスプライン２１の仕上げが完了するまでの間、仕上げ完了後の止め輪溝２２内には補助プレート３の平坦部１０が填め込まれる。よって、スプライン２１の仕上げによるワークＷの塑性変形に伴って、止め輪溝２２の内面２２ｂ，２２ｃの縁部に生じる捲れやバリが平坦部１０における勾配面１２や側端面３ｂにより押さえ付けられ、かかる捲れやバリの発生が抑制される。その後、更に、転造ダイス１５，１５が移動されると、ワークＷは溝逃げ部１１及び歯形逃げ部１６ｄ，１７ｄを経て一対の転造ダイス１５，１５の間から外れる。この結果、ワークＷから溝付きスプライン軸２０が転造により製造される。
【００５３】
以上説明したように、本実施例の転造ダイス１５では、溝用ダイス１の本体プレート２の終端、即ち、溝仕上げ部６の終端は、歯形用ダイス１６，１７の歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの終端に対して転造ダイス１５の長手方向前端側に位置されるので、ワークＷに転造されるスプライン２１の転造の仕上げ完了前に止め輪溝２２の転造の仕上げを完了させることができる。即ち、溝用ダイス１の溝仕上げ部６によりワークＷの外周面に転造される止め輪溝２２を仕上げた後に、歯形用ダイス１６，１７の歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃによりワークＷの外周面に転造されるスプライン２１の仕上げを行うことができる。よって、従来の転造ダイスのように、止め輪溝２２の転造仕上げに伴うワークＷの塑性変形によって、スプライン２１の外形が歪められることがなく、止め輪溝２２と同時転造されるスプライン２１の外形精度を向上することができる。
【００５４】
また、ワークＷに止め輪溝２２と同時転造されるスプライン２１の外形精度が向上されるので、例えば、かかるスプライン２１がボス（図示せず）に嵌合された場合に、そのスプライン２１とボス間に生じるガタを防止することができる。この結果、ボスに嵌合された溝付スプライン軸２０が回転する際に生じる振動が抑制されるので、かかる振動により溝付きスプライン軸２０が使用される各種装置の故障を抑制することができるのである。
【００５５】
更に、止め輪溝２２を転造する溝用ダイス１は、本体プレート２の溝仕上げ部６の終端側に並設される補助プレート３を備え、その補助プレート３の平坦部１０の幅方向における断面形状は、溝仕上げ部６の幅方向における断面形状より若干小さく形成されている。この補助プレート３の平坦部１０は、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃによりスプライン２１の仕上げが完了するまでの間、既に仕上げられた止め輪溝２２に填り込むので、かかる填り込みによってスプライン２１の仕上げに伴って止め輪溝２２の縁部に発生する捲れやバリを押さえ付けて、これらの捲れやバリの発生を抑制することができる。よって、かかる捲れやバリの発生により止め輪溝２２の転造加工精度が低下してしまうことを抑制して、スプライン２１と同様に、止め輪溝２２の転造加工精度を向上することができる。
【００５６】
しかも、平坦部１０の幅方向断面形状は溝仕上げ部６の幅方向断面形状より若干小さく形成されるので、かかる平坦部１０が仕上げ完了後の止め輪溝２２に填り込んでも、仕上げ完了後の止め輪溝２２の溝形状が変形されることがなく、かかる変形によるスプライン２１の外形精度の低下を防止することができる。
【００５７】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５８】
例えば、本実施例では、溝付きスプライン軸２０を転造する転造ダイス１５を例に説明したが、本発明を溝付きセレーション軸を転造ダイスに適用することは当然に可能である。
【００５９】
溝用ダイス１では、本体プレート２と補助プレート３とを別体に形成したが、かかる両プレートは必ずしも別体に形成する必要はなく、本体プレート及び補助プレートを一体的に形成しても良い。
【００６０】
本体プレート２と補助プレート３との間の段差Δｔ１〜Δｔ４は略０．１ｍｍ、導入食付き部２の刃先角θ１は略４６°、刃先２ａの先端の曲率半径は略０．１ｍｍとされたが、かかる段差Δｔ１〜Δｔ４、刃先角θ１、刃先２ａの先端の曲率半径の数値は必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、段差Δｔ１〜Δｔ４は略０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲で、刃先角θ１は略３０°〜１００°の範囲内で、刃先２ａの先端の曲率半径を略０．１〜０．５ｍｍの範囲で設定することにより、実用上、スプライン２１の仕上げに伴って止め輪溝２２に発生する捲れやバリを抑制し、且つ、ワークＷに止め輪溝２２を転造するための下溝を予め加工することなく、止め輪溝２２の縁部の盛り上がりや止め輪溝２２の内面に生じる表層剥離を抑制することができる転造ダイスを得ることができる。
【００６１】
本実施例では、溝仕上げ部６の終端は、歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの始端より転造ダイス１５の長手方向（転造方向）前端側に位置されたが、かかる溝仕上げ部の終端と歯形仕上げ部の始端との位置関係は必ずしもこれに限られるものではない。例えば、溝仕上げ部の終端位置は、歯形仕上げ部の始端と終端との間の区間内に位置させても良い。即ち、スプライン２１の転造仕上げの完了以前に止め輪溝２２の転造仕上げを完了させることができるように、溝仕上げ部と歯形仕上げ部との位置を設定することができれば良い。
【００６２】
また、本実施例では、補助プレート３の平坦部１０の終端位置と歯形仕上げ部１６ｃ，１７ｃの終端位置とを略等しい位置にしたが、かかる補助プレート３の平坦部の終端位置は必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、補助プレートの平坦部の終端位置を歯形逃げ部の始端と終端との間の区間内に位置させても良い。即ち、歯形仕上げ部によるスプライン２１の仕上げが完了するまでの間、既に仕上げられている止め輪溝２２内に補助プレートの平坦部が填り込み、捲れやバリを抑制することができれば良い。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１記載の転造ダイスによれば、溝用ダイスの溝仕上げ部の終端は、歯形用ダイスの歯形面における歯形仕上げ部の終端に対して転造方向前側に位置するので、溝仕上げ部により被転造素材の外周面に止め輪溝が仕上げられた後に、歯形仕上げ部によって被転造素材の外周面に転造される複数条の歯形を仕上げることができる。よって、従来の転造ダイスのように、止め輪溝の転造仕上げに伴う被転造素材の塑性変形によって、複数条の歯形の外形が歪められることがなく、止め輪溝と同時に転造される複数条の歯形の外形精度を向上することができるという効果がある。
【００６４】
また、被転造素材に止め輪溝と同時に転造される複数条の歯形の外形精度が向上されるので、例えば、かかる複数条の歯形がボス等に嵌合された場合に、その歯形とボス間に生じるガタを防止することができる。その結果、ボス等に嵌合される転造後の被転造素材が回転する際に生じる振動が抑制されるので、かかる振動により転造後の被転造素材が使用される各種装置の故障を抑制することができるという効果がある。
【００６５】
更に、止め輪溝を転造する溝用ダイスは、本体ダイスの溝仕上げ部の終端側に連設される補助ダイスを備え、その補助ダイスの幅方向における断面形状は溝仕上げ部の断面形状より若干小さく形成されている。この補助ダイスが仕上げ後の止め輪溝に填り込むことによって、既に仕上げられた止め輪溝の溝形状が変形されることなく、複数条の歯形の仕上げに伴って止め輪溝の縁部に生じる捲れやバリの発生を抑制することができる。よって、止め輪溝の転造加工精度が捲れやバリにより低下することを抑制して、複数の歯形と同様に、止め輪溝の転造加工精度を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例である溝付きスプライン転造ダイスに使用される溝用ダイスの外観斜視図である。
【図２】  （ａ）は、溝用ダイスの上面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、その前面図である。
【図３】  （ａ）は、溝用ダイスを使用した転造ダイスの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）の側面図である。
【図４】  図３（ａ）のＩＶ−ＩＶ線における拡大側断面図である。
【図５】  （ａ）は、転造ダイスの使用態様を模式的に示した側面図であり、（ｂ）は、転造前の無垢な状態のワーク及び転造後の溝付きスプライン軸の部分側面図である。
【符号の説明】
１                  溝用ダイス
２                  本体プレート（本体ダイス）
３                  補助プレート（補助ダイス）
６                  溝仕上げ部
１５                溝付きスプライン転造ダイス（転造ダイス）
１６，１７          歯形用ダイス
１６ａ，１７ａ      歯形面
１６ｃ，１７ｃ      歯形仕上げ部
２０                溝付きスプライン軸
２１                スプライン（複数条の歯形）
２２                止め輪溝
Ｗ                  ワーク（被転造素材）
【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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