段付き軸状物の製造方法および段付き軸状物の製造装置

【課題】歯部が形成される段付き軸状物を鍛造加工によって製造できる段付き軸状物の製造方法を提供する。
【解決手段】素材６０の下端部から上端部までを、下型１０および上型２０によって拘束した状態で、素材６０を下端側に向けて材料流動させて歯部５１を成形する第一の工程と、下型１０による素材６０の拘束状態を維持した状態で、下型１０と上型２０との間にクリアランスＣを形成し、上型２０による素材６０の段部５２を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程と、第二の工程において形成されたクリアランスＣを保持した状態で、素材６０をクリアランスＣに向けて材料流動させて段部５２を成形する第三の工程と、を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端部に歯部が形成されるとともに、歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造方法および段付き軸状物の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モータのシャフト等に用いられる段付き軸状物は、一端部に歯部（歯形）が形成されるとともに、歯部よりも他端側に段部（フランジ）が形成される（図６（ｃ）参照）。
【０００３】
このような段付き軸状物を製造するための技術として、例えば、特許文献１（より詳細には第三の実施の形態）に開示される製造方法がある。特許文献１に開示される製造方法では、段付き軸状物と略同一形状の中空部が形成される下型、および素材を押圧する上型を用いて、段付き軸状物を成形する。
【０００４】
特許文献１に開示される製造方法では、まず、段付き軸状物の軸状部分と略同一の外径を有する素材を下型にセットし、上型により素材を他端側へ押圧して、素材の下端部にセレーションを成形する。
そして、セレーションを成形した後で、上型をさらに素材を他端側へ押圧して、素材の上端部に大径部（段部）を成形する。
【０００５】
特許文献１に開示される製造方法では、段付き軸状物と略同一形状の中空部が形成される下型を用いる都合上、下型に素材をセットしたときに、素材の上側と下型との間に隙間が形成されてしまう。つまり、素材は、下型にセットされる部分よりも上側が拘束されない。
このような特許文献１に開示される製造方法を用いて素材の下端部に歯部を成形する場合、成形時の流動抵抗が大きいため、拘束されない部分が径方向外側に座屈してしまう。
【０００６】
また、座屈の発生を防止するために、素材の上端部から下端部までを拘束する下型および上型を用いて歯部を成形した後で、歯部を成形した素材を下型および上型から離型させ、段部を成形する別の下型および上型を用いて段部を成形することが考えられる。
この場合、段部を成形する下型へ歯部が形成された素材を挿入する際には、前記下型と前記歯部との間に所定のクリアランスが必要となるため、下型と歯部との間に隙間が形成された状態で段部を成形することとなるが、このときに材料流動によって歯部が引っ張られ、隙間の分だけ歯部が変形してしまう。つまり、歯部の精度を確保できない。
【０００７】
以上のように、特許文献１に開示される製造方法では、鍛造加工だけで歯部が形成される段付き軸状物を成形した場合、座屈や歯部の変形が生じるため、段付き軸状物を製造できなかった。
従って、歯部以外の部分を鍛造加工で成形した後で、歯部を機械加工（中空の段付き軸状物の場合、ホブ加工）で成形する必要があった。この場合、段付き軸状物の加工コストが増大してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４６６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、歯部が形成される段付き軸状物を鍛造加工によって製造できる段付き軸状物の製造方法および段付き軸状物の製造装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１においては、一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造方法であって、前記素材の一端部から他端部までを、下型および上型によって拘束した状態で、前記素材を一端側に向けて材料流動させて前記歯部を成形する第一の工程と、前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程と、前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持した状態で、前記素材を前記クリアランスに向けて材料流動させて前記段部を成形する第三の工程と、を行う、ものである。
【００１１】
請求項２においては、前記上型として、前記素材の他端側部を拘束するとともに、前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持する拘束手段を備える、上型を用いるものである。
【００１２】
請求項３においては、前記上型として、前記素材の他端側部を拘束する拘束手段を備える第一の上型と、前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段を備える第二の上型と、を用い、前記第一の上型は、前記第一の工程で用いられ、前記第二の上型は、前記第二の工程および前記第三の工程で用いられる、ものである。
【００１３】
請求項４においては、一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、前記素材の一端側部を拘束する下型と、前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える上型と、を具備し、前記下型と前記上型とは、互いに近接離間可能に構成され、前記下型と前記上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記上型の拘束手段によって拘束した状態で、前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型の拘束手段による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、前記下型と前記上型との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、ものである。
【００１４】
請求項５においては、前記上型の拘束手段は、前記クリアランスを保持する機能を備える、ものである。
【００１５】
請求項６においては、一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、前記素材の一端側部を拘束する下型と、前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第一の上型と、前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第二の上型と、を具備し、前記下型と前記第一の上型および前記第二の上型とは、互いに近接離間可能に構成され、前記下型と前記第一の上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記第一の上型の拘束手段によって拘束した状態で、前記素材を前記第一の上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記第二の上型とを近接させて、前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間にクリアランスを形成し、前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記第二の上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、ものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、歯部を成形した素材を下型から離型させることなく段部を成形することで、座屈の発生を防止できるとともに段付き軸状物に形成される歯部の精度を確保できるため、歯部が形成される段付き軸状物を鍛造加工によって製造できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】製造装置の全体的な構成を示す断面図。
【図２】下型および上型を閉塞状態にした状態を示す断面図。
【図３】歯部を成形した状態を示す断面図。
【図４】クリアランスを形成した状態を示す断面図。
【図５】段部を成形した状態を示す断面図。
【図６】素材の形状を示す断面図。（ａ）成形前の状態を示す図。（ｂ）歯部が成形された状態を示す図。（ｃ）段部が成形された状態を示す図。
【図７】第二実施形態の製造装置の構成を示す断面図。
【図８】第一の上型および第二の上型をスライドさせる状態を示す断面図。
【図９】第二実施形態の製造装置で段部を成形する状態を示す説明図。
【図１０】素材の内周面に歯部を成形する状態を示す説明図。
【図１１】内周面に歯部を成形した素材に段部を成形する状態を示す説明図。
【図１２】座屈が発生した状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、第一実施形態の段付き軸状物の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、段付き軸状物５０の形状について説明する。
【００２０】
図６（ｃ）に示すように、段付き軸状物５０は、その両端部が外部に開口するとともに、その中途部に段部５２が形成される略円筒状の軸状部材である。段付き軸状物５０には、歯部５１が形成される。
【００２１】
歯部５１は、段付き軸状物５０の軸方向に対して平行な平歯車であり、段付き軸状物５０の一端側の外周面に形成される。第一実施形態の歯部５１は、段付き軸状物５０の一端部にて、一端側に向かうにつれて徐々に縮径するテーパ部分の中途部から、段付き軸状物５０の一端まで連続して形成される。
つまり、段部５２は、歯部５１よりも他端側に形成される。
【００２２】
なお、歯部５１の形状は、平歯車に限定されるものでなく、例えば、はすば歯車等であっても構わない。
【００２３】
段部５２は、段付き軸状物５０の軸状部分より径方向外側に突出するフランジである。
【００２４】
段付き軸状物５０は、素材６０に対して鍛造加工が行われることで製造される。
素材６０は、図６（ａ）および図６（ｃ）に示すように、段付き軸状物５０の内径寸法と略同一の内径を有する略筒状の軸状部材である。素材６０は、段付き軸状物５０の軸状部分と略同一の外径を有するとともに、段付き軸状物５０の軸方向の長さよりも短い。
【００２５】
段付き軸状物の製造方法では、段付き軸状物５０の製造装置１（以下、単に「製造装置１」と表記する）を用いて、段付き軸状物５０を製造する（図５参照）。
【００２６】
次に、製造装置１の構成について説明する。
【００２７】
なお、以下では、説明の便宜上、図１における紙面の上下方向を基準として「製造装置１の上下方向」を規定する。
【００２８】
図１に示すように、製造装置１は、下型１０および上型２０を具備する。
【００２９】
下型１０は、素材６０の下側部（一端側部）を拘束するためのものである。下型１０は、ガイドダイス１１、歯形ダイス１２、およびノックアウト１３を備える。
【００３０】
ガイドダイス１１は、上型２０を下型１０内にガイドするためのものであり、歯形ダイス１２の上側に配置される。ガイドダイス１１には、上下方向に貫通する中空部が形成される。当該中空部は、後述する上型２０のパンチ２２の外径と略同一の内径を有する。
【００３１】
歯形ダイス１２は、素材６０の下側部を拘束するとともに、素材６０の下端部に歯部５１を成形するためのものである。歯形ダイス１２は、上下方向に貫通する円柱状の中空部が形成される。
当該中空部は、段付き軸状物５０の一端部と略同一の形状を有する。中空部において、歯部５１の外周形状と略同一の内周形状を有する部分は、素材６０に歯部５１を成形する歯形成形部１２ａとして形成される。
【００３２】
なお、図１から図５、図７から図９、および図１２においては、図面を見やすくするために、歯形成形部１２ａの形状の記載を左右両端部だけに留めている。
【００３３】
ノックアウト１３は、鍛造加工後に素材６０を下型１０から離型させるためのものであり、歯形ダイス１２の下方に配置される。
【００３４】
上型２０は、下型１０に対して近接離間する方向へ移動可能に構成され、素材６０を下端側（一端側）へ押圧し、素材６０を所望の形状に成形するためのものである。上型２０は、スリーブパンチ２１、パンチ２２、およびマンドレル２３を備える。
【００３５】
スリーブパンチ２１は、素材６０を下端側へ押圧するための押圧手段である。スリーブパンチ２１は、その下端部が素材６０の上端部と略同一の円筒形状に形成され、素材６０の上方に配置される。スリーブパンチ２１は、下型１０に対して近接離間可能に構成されるとともに、所望の力で素材６０を下端側へ押圧可能に構成される（図１に黒塗りで示す矢印および図３に示すメイン力Ｐ１１参照）。
【００３６】
パンチ２２は、素材６０の上側部（他端側部）を拘束する拘束手段である。パンチ２２は、上下方向に貫通する中空部が形成される。パンチ２２における中空部の上部から下端部までは、素材６０の外径と略同一の内径を有し、素材６０を拘束する。
パンチ２２は、スリーブパンチ２１およびマンドレル２３に対して相対的に上下方向に移動可能に構成される（図１に白塗りで示す矢印参照）。
パンチ２２は、鍛造加工時に作用する内圧で、上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧可能に構成されるとともに、内圧に対して所望の位置を保持できるように構成される（図３に示す閉塞力Ｐ２１および図５に示す保持力Ｐ２２参照）。
【００３７】
なお、第一実施形態のパンチ２２は、流体式のシリンダを駆動源として動作するものとするが、これに限定されるものでない。
【００３８】
マンドレル２３は、素材６０の内周面を支持するためのものである。図１および図２に示すように、マンドレル２３は、その下端部が素材６０の内径と略同一の外径を有する軸状部材であり、その軸心位置を素材６０の軸心位置に合わせた状態で、素材６０の上方に配置される。マンドレル２３は、スリーブパンチ２１の移動に伴って一体的に移動する。
【００３９】
次に、製造装置１が用いられて行われる段付き軸状物の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、製造装置１は、図１に示すように、下型１０の歯形ダイス１２に素材６０をセットする（図１に二点鎖線で示す素材６０参照）。
【００４１】
下型１０の歯形ダイス１２に素材６０をセットした後で、図２に示すように、製造装置１は、上型２０を下型１０に近接させて、パンチ２２の下端面を歯形ダイス１２の上端面に当接させる。つまり、製造装置１は、下型１０および上型２０を閉塞状態にする。
【００４２】
このとき、製造装置１は、素材６０の上端部から下端部までを、下型１０（歯形ダイス１２）およびパンチ２２によって隙間なく拘束している状態である。
【００４３】
下型１０および上型２０を閉塞状態にした後で、図３に示すように、製造装置１は、素材６０をスリーブパンチ２１により下端側へ押圧する（図３に示すメイン力Ｐ１１参照）。
【００４４】
このとき、製造装置１は、パンチ２２に対して作用する内圧で、パンチ２２が上方向に移動しないように、パンチ２２による下方向への押圧動作を行う（図３に示す閉塞力Ｐ２１参照）。
これにより、製造装置１は、歯形ダイス１２の歯形成形部１２ａに素材６０を材料流動させて、歯部５１を成形する。つまり、製造装置１は、鍛造加工によって歯部５１を成形する。
【００４５】
仮に、段部５２を成形した後で歯部５１を成形する場合、下型１０および上型２０による閉塞に段部５２が干渉する。このため、図１２に示すように、段部から歯形ダイスまでの間に大きな隙間が形成されてしまう。
この場合、下型および上型は、段部から歯形ダイスの上端部までの間において、素材を拘束できない（図１２の歯部成形前に示す「型拘束なし」参照）。
【００４６】
ここで、歯部５１は、成形前後の素材６０の変形度合いが大きいため、材料の流動抵抗が大きい。
このため、図１２に示すような型拘束なしの状態で素材に歯部を成形した場合、歯部成形時に隙間にて座屈が発生してしまう（図１２に示す座屈発生部位参照）。
【００４７】
すなわち、鍛造加工によって歯部５１を成形するとき、製造装置１は、素材６０の上端部から下端部までを拘束する必要がある。
【００４８】
そこで、段付き軸状物の製造方法では、図３に示すように、段部５２よりも前に歯部５１を成形することで、素材６０の上端部から下端部まで隙間なく拘束し、歯部５１を成形する。これにより、座屈が発生することなく歯部５１を成形できる。
【００４９】
このように、段付き軸状物の製造方法では、素材６０の下端部から上端部までを、下型１０および上型２０によって拘束した状態で、素材６０を下方向に向けて材料流動させて歯部５１を成形する第一の工程を行う。
【００５０】
歯部５１を成形した後で、図４に示すように、製造装置１は、パンチ２２を所定の間隔だけ上方向に移動させる。
このとき、製造装置１は、素材６０およびパンチ２２以外の製造装置１の構成部品（つまり、スリーブパンチ２１、マンドレル２３、ガイドダイス１１、歯形ダイス１２、およびノックアウト１３）に対して、パンチ２２を相対的に上方向に移動させる。
【００５１】
つまり、製造装置１は、下型１０による素材６０の拘束状態を維持した状態で、上型２０を下型１０より離間させ、所定の間隔だけ素材６０から上型２０を引き上げる。
【００５２】
このように、製造装置１は、素材６０および下型１０に対して、パンチ２２を上方向に相対的に移動させ（パンチ２２を下型１０から離間する方向へ相対的に移動させ）、歯形ダイス１２とパンチ２２との間に所定の間隔のクリアランスＣを形成する。このクリアランスＣが形成された部分においては、上型２０による素材６０の拘束状態が解除される。
【００５３】
クリアランスＣを形成した後で、図５に示すように、製造装置１は、スリーブパンチ２１により素材６０を下端側へ押圧する（図５に示すメイン力Ｐ１２参照）。
【００５４】
このとき、製造装置１は、パンチ２２に対して作用する内圧で、パンチ２２が上方向に移動しないように、成形前と同じ位置を保持する（図５に示す保持力Ｐ２２参照）。これにより、クリアランスＣの大きさは保持されることとなる。
すなわち、製造装置１は、クリアランスＣを保持した状態で、素材６０をクリアランスＣに向けて材料流動させることにより、素材６０の上下中途部に段部５２を成形する。つまり、製造装置１は、鍛造加工によって段部５２を成形する。
【００５５】
このように、パンチ２２は、クリアランスＣを保持する機能を備える。
【００５６】
段部５２を成形した後で、製造装置１は、上型２０を下型１０より離間させて素材６０を上型２０より離型させ、ノックアウト１３によって素材６０を下型１０より離型させる。
このようにして、製造装置１は、段付き軸状物５０を製造する。
【００５７】
ここで、段部５２を成形するときには、成形前後の素材６０の変形度合いが小さいため、段部５２近傍の材料が流動するだけであるが、この材料流動に起因して、歯部５１が引っ張られる。
【００５８】
仮に歯部５１と歯形成形部１２ａとの間に隙間がある場合、この引っ張りより隙間の分だけ歯部５１が変形（例えば、歯部５１の一部だけが拡径する等）してしまい、歯部５１の精度を確保できない。
【００５９】
このような場合としては、下型１０および上型２０によって歯部５１を成形した後で素材６０を下型１０および上型２０から離型させ、段部を成形する別の下型および上型を用いて段部５２を成形する場合等がある。
【００６０】
そこで、段付き軸状物の製造方法では、歯部５１を成形した後で、パンチ２２を上方向に移動させることで、素材６０を下型１０から離型させることなく、段部５２を成形するためのクリアランスＣを形成する。
【００６１】
そして、この拘束状態を保持した状態で素材６０に対して鍛造加工を行うことで、素材６０を下型１０から離型させることなく段部５２を成形するのである。
【００６２】
これによれば、歯形ダイス１２と歯部５１との間に隙間がない状態で段部５２を成形できるため、引っ張りによる歯部５１の変形を下型１０（歯形ダイス１２）によって規制できる。
つまり、段付き軸状物の製造方法によれば、段部５２を成形するときに歯部５１が変形しないため、歯部５１の精度を確保できる。
【００６３】
このように、段付き軸状物の製造方法および製造装置１では、座屈の発生を防止できるとともに歯部５１の精度を確保できるため、歯部５１が形成される段付き軸状物５０を鍛造加工によって製造できる。
つまり、段付き軸状物の製造方法および製造装置１によれば、段付き軸状物５０を鍛造加工だけで製造できるため、段付き軸状物５０の加工コストを低減できる。
【００６４】
また、第一実施形態のように、上型として一つの上型２０で歯部５１および段部５２を成形する構成とすることで、段付き軸状物５０の製造をより短時間で行うことができる。
【００６５】
このように、パンチ２２を上方向に移動させる工程は、下型１０による素材６０の拘束状態を維持した状態で、下型１０と上型２０とを互いに離間させて、下型１０と上型２０との間にクリアランスＣを形成し、上型２０による素材６０の段部５２を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程として機能する。
また、段部５２を成形する工程は、第二の工程において形成されたクリアランスＣを保持した状態で、素材６０をクリアランスＣに向けて材料流動させて段部５２を成形する第三の工程として機能する。
そして、第一の工程から第三の工程においては、製造装置１の上型として、素材６０の上側部を拘束するとともに、第二の工程において形成されたクリアランスＣを保持する拘束手段としてのパンチ２２を備える、上型２０を用いる。
【００６６】
なお、上型２０の構成は、第一実施形態に限定されるものでなく、例えば、歯部５１を成形した後でパンチ２２を上方向に移動させ、歯形ダイス１２とパンチ２２との間にシムを挟む構成であっても構わない。
この場合、パンチ２２は、内圧によって上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧すればよい。従って、パンチ２２は、内圧に対して所望の位置を保持する必要がなくなり、製造装置１の構成をより簡素にできる。
【００６７】
また、第一実施形態では、パンチ２２を上方向に移動させてクリアランスＣを形成したが、これに限定されるものでない。すなわち、下型１０および素材６０を上型２０に対して相対的に下方向に移動させて、クリアランスＣを形成しても構わない。つまり、下型１０と上型２０とを互いに離間させてクリアランスＣを形成することができればよい。
【００６８】
次に、第二実施形態の段付き軸状物の製造方法について説明する。
第二実施形態では、図７に示すように、製造装置１０１が用いられて、段付き軸状物の製造方法が行われる。
【００６９】
製造装置１０１は、下型１１０、上型としての第一の上型１３０、および上型としての第二の上型１４０を具備する。
【００７０】
第二実施形態の下型１１０は、第一実施形態の下型１０と同一の構成である。つまり、第二実施形態の下型１１０は、第一実施形態のガイドダイス１１、歯形ダイス１２、およびノックアウト１３と同様に構成されるガイドダイス１１１、歯形ダイス１１２、およびノックアウト１１３を備える。
【００７１】
第一の上型１３０は、第一実施形態の上型２０と同一形状のスリーブパンチ１３１、パンチ１３２、およびマンドレル１３３を備える。
パンチ１３２は、スリーブパンチ１３１およびマンドレル１３３に対して相対的に上下方向に移動可能に構成されるとともに、鍛造加工時に作用する内圧で、上方向に移動しない程度の力で下方向に押圧可能に構成される。
つまり、第一の上型１３０は、内圧に対して所望の位置を保持するための機能を備えないという点が、第一実施形態の上型２０と異なる。
【００７２】
第二の上型１４０は、パンチ１４２の上下方向の長さが、第一の上型１３０のパンチ１３２の上下方向の長さよりも短い点を除いて、第一の上型１３０と同一の構成である（図７に示す矢印Ｈ参照）。つまり、第二の上型１４０は、第一の上型１３０のスリーブパンチ１３１およびマンドレル１３３と同様に構成されるスリーブパンチ１４１およびマンドレル１４２を備える。
【００７３】
すなわち、下型１１０と第一の上型１３０と第二の上型１４０とは、互いに近接離間可能に構成される。
【００７４】
また、第一の上型１３０および第二の上型１４０は、下型１１０に対して水平方向に相対的に移動可能に構成される（図７における紙面左右方向、図７に示す矢印参照）。
【００７５】
次に、第二実施形態の製造装置１０１が用いられて行われる第二実施形態の段付き軸状物の製造方法について説明する。
なお、第二実施形態では、第一実施形態の素材６０と同一形状の素材から、第一実施形態の段付き軸状物５０と同一形状の段付き軸状物を製造するものとする。このため、段付き軸状物５０および素材６０は、第二実施形態においても、同一の符号を付して説明する。
【００７６】
まず、製造装置１０１は、下型１１０の歯形ダイス１１２に素材６０をセットするとともに、第一の上型１３０を下型１１０の上方にスライドさせる（図７に示す素材６０の中心線Ｌおよび二点鎖線で示す素材６０参照）。
そして、第一実施形態と同様に、下型１１０と第一の上型１３０とを近接させて、下型１１０および第一の上型１３０を閉塞状態にし、素材６０の外周面の上端部から下端部までを、下型１１０および第一の上型１３０のパンチ１３２によって拘束する。
この状態で、素材６０を第一の上型１３０のスリーブパンチ１３１により下端側へ押圧することにより材料流動させて、素材６０に歯部５１を成形する（図２および図３参照）。
【００７７】
素材６０に歯部５１を成形した後で、図８に示すように、製造装置１０１は、第一の上型１３０を素材６０から離型させ、第二の上型１４０を下型１１０の上方にスライドさせる（図８に示す矢印および素材６０の中心線Ｌ参照）。
【００７８】
第二の上型１４０を下型１１０の上方にスライドさせた後で、図９に示すように、製造装置１０１は、第二の上型１４０を下型１１０に近接させ、下型１１０および第二の上型１４０を閉塞状態にする（図９に示す段部成形前参照）。
このとき、第二の上型１４０のパンチ１４２は、第一の上型１３０のパンチ１３２よりもその上下方向の長さが短いため、下型１１０との間に上下方向に所定の長さのクリアランスＣが形成される。このクリアランスＣが形成された部分においては、第二の上型１４０のパンチ１４２による素材６０の拘束状態が解除される。
また、このとき下型１１０による素材６０の拘束状態は維持されている。
【００７９】
下型１１０および第二の上型１４０を閉塞状態にした後で、製造装置１０１は、第二の上型１４０のスリーブパンチ１４１により素材６０を下端側へ押圧する（図９に示すメイン力Ｐ１２参照）。
【００８０】
このとき、製造装置１０１は、第二の上型１４０のパンチ１４２に対して作用する内圧で、第二の上型１４０のパンチ１４２が上方向に移動しないように、第二の上型１４０のパンチ１４２による下方向への押圧動作を行う（図９に示す閉塞力Ｐ１２２参照）。これにより、クリアランスＣの大きさは保持されることとなる。
すなわち、製造装置１０１は、クリアランスＣを保持した状態で、素材６０をクリアランスＣに向けて材料流動させることにより、素材６０の上下中途部に段部５２を成形する。
【００８１】
このように、第二実施形態の段付き軸状物の製造方法は、歯部５１を成形する第一の工程では、素材６０の上側部を拘束する拘束手段として、パンチ１３２を備える第一の上型１３０を用いる。
また、クリアランスＣを形成する第二の工程および段部５２を成形する第三の工程では、素材６０の上側部から段部５２を成形する部分よりも上側までを拘束するパンチ１４２を備える第二の上型１４０を用いる。
【００８２】
これによれば、第二実施形態の段付き軸状物の製造方法および製造装置１０１は、歯部５１を成形した素材６０を下型１１０から離型させることなく段部５２を成形できる。従って、座屈の発生を防止できるとともに歯部５１の精度を確保できるため、歯部５１が形成される段付き軸状物５０を鍛造加工によって製造できる。
また、第二実施形態の段付き軸状物の製造方法および製造装置１０１によれば、内圧に対してクリアランスＣを保持する機能が必要なくなる。このため、第二実施形態の製造装置１０１の構成をより簡素にできる。
【００８３】
なお、段付き軸状物の製造方法および製造装置にて製造可能な製品形状は、第一実施形態に限定されるものでなく、例えば、中実状の段付き軸状物や内周面に歯部が形成される段付き軸状物であっても構わない。
【００８４】
内周面に歯部２５１が形成される段付き軸状物２５０を製造する場合、製造装置２０１は、図１０に示すように、外周面に歯形成形部２１４ａが形成されるマンドレル２１４を下型２１０が備える。また、歯形ダイス２１２は、その内周面に歯形成形部が形成されず、単に素材２６０の外周面を拘束する。
【００８５】
このような製造装置２０１は、第一実施形態と同様に、素材２６０の内周面に歯部２５１を成形する（図１０およびに示すメイン力Ｐ２１１および閉塞力Ｐ２２１参照）。
そして、製造装置２０１は、図１１に示すように、上型２２０を上方向に移動させてクリアランスＣを形成し、段部２５２を成形する（図１１に示すメイン力Ｐ２１２および保持力Ｐ２２２参照）。
【符号の説明】
【００８６】
１製造装置
１０下型
２０上型
５０段付き軸状物
５１歯部
５２段部
６０素材
Ｃクリアランス

【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造方法であって、
前記素材の一端部から他端部までを、下型および上型によって拘束した状態で、前記素材を一端側に向けて材料流動させて前記歯部を成形する第一の工程と、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除する第二の工程と、
前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持した状態で、前記素材を前記クリアランスに向けて材料流動させて前記段部を成形する第三の工程と、
を行う、
段付き軸状物の製造方法。
【請求項２】
前記上型として、
前記素材の他端側部を拘束するとともに、前記第二の工程において形成されたクリアランスを保持する拘束手段を備える、上型を用いる、
請求項１に記載の段付き軸状物の製造方法。
【請求項３】
前記上型として、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段を備える第一の上型と、
前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段を備える第二の上型と、
を用い、
前記第一の上型は、前記第一の工程で用いられ、
前記第二の上型は、前記第二の工程および前記第三の工程で用いられる、
請求項１に記載の段付き軸状物の製造方法。
【請求項４】
一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、
前記素材の一端側部を拘束する下型と、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える上型と、
を具備し、
前記下型と前記上型とは、互いに近接離間可能に構成され、
前記下型と前記上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記上型の拘束手段によって拘束した状態で、
前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記上型とを互いに離間させて、前記下型と前記上型との間にクリアランスを形成し、前記上型の拘束手段による前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、
前記下型と前記上型との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、
段付き軸状物の製造装置。
【請求項５】
前記上型の拘束手段は、前記クリアランスを保持する機能を備える、
請求項４に記載の段付き軸状物の製造装置。
【請求項６】
一端部に歯部が形成されるとともに、前記歯部よりも他端側に段部が形成される段付き軸状物を、軸状の素材に対して鍛造加工を行うことで製造する段付き軸状物の製造装置であって、
前記素材の一端側部を拘束する下型と、
前記素材の他端側部を拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第一の上型と、
前記素材の他端側部から前記段部を成形する部分よりも他端側までを拘束する拘束手段、および前記素材を一端側へ押圧可能な押圧手段を備える第二の上型と、
を具備し、
前記下型と前記第一の上型および前記第二の上型とは、互いに近接離間可能に構成され、
前記下型と前記第一の上型とを近接させて、前記素材の一端部から他端部までを、前記下型および前記第一の上型の拘束手段によって拘束した状態で、
前記素材を前記第一の上型の押圧手段により一端側へ押圧することにより材料流動させて前記歯部を成形し、
前記下型による前記素材の拘束状態を維持した状態で、前記下型と前記第二の上型とを近接させて、前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間にクリアランスを形成し、前記素材の前記段部を成形する部分の拘束状態を解除し、
前記下型と前記第二の上型の拘束手段との間の前記クリアランスを保持した状態で、前記素材を前記第二の上型の押圧手段により一端側へ押圧して前記クリアランスに向けて材料流動させることにより前記段部を成形する、
段付き軸状物の製造装置。

【図１】