特開 2024-136220 等速用ドライブシャフトの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024136220

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】等速用ドライブシャフトの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21K 1/06 20060101AFI20240927BHJP

   F16C 3/02 20060101ALI20240927BHJP

   B21J 5/08 20060101ALI20240927BHJP

   B21J 5/02 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

B21K1/06

F16C3/02

B21J5/08 Z

B21J5/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023047257

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】312010227

【氏名又は名称】シグマ アンド ハーツ シーオー エルティーディー

(74)【代理人】

【識別番号】100081455

【弁理士】

【氏名又は名称】橘 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100170966

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 正紀

(72)【発明者】

【氏名】額 素明

(72)【発明者】

【氏名】サミット ジャラウォング

(72)【発明者】

【氏名】村松 勁

(72)【発明者】

【氏名】神細工 宗正

【テーマコード（参考）】

3J033

4E087

【Ｆターム（参考）】

3J033AA01

3J033AB03

3J033AC01

3J033BA01

4E087AA08

4E087AA10

4E087CA26

4E087CA33

4E087CB03

4E087CC04

4E087DA05

4E087EA12

4E087EB03

4E087EC02

4E087HA36

(57)【要約】      （修正有）

【課題】等速用ドライブシャフトを効率良く安定した高精度で製造可能な製造方法を提供する。
【解決手段】上型および下型で構成される金型対を複数備えた閉塞冷間鍛造装置による等速用ドライブシャフトの製造方法であって、前記等速用ドライブシャフトを成形するための成形素材を第１の金型対の第１の上型による押圧及び前記成形素材の両方向からの押圧により第１の大径部を有する第１の成形素材を成形する第１の工程と、第１の工程で成形加工された前記第１の成形素材に対し、第２の金型対の第２の上型による押圧及び前記第１の成形素材の両方向からの押圧により第２の大径部を有する第２の成形素材を成形する第２の工程と、第２の工程で成形加工された前記第２の成形素材に対し、第３の金型対の第３の上型による押圧及び第２の成形素材の両方向からの押圧により第３の大径部を成形する第３の工程と、を有することを特徴とする
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上型および下型で構成される金型対を複数備えた閉塞冷間鍛造装置による等速用ドライブシャフトの製造方法であって、
前記等速用ドライブシャフトを成形するための成形素材を第１の金型対の第１の上型による押圧及び前記成形素材の両方向からの押圧により第１の大径部を有する第１の成形素材を成形する第１の工程と、
第１の工程で成形加工された前記第１の成形素材に対し、第２の金型対の第２の上型による押圧及び前記第１の成形素材の両方向からの押圧により第２の大径部を有する第２の成形素材を成形する第２の工程と、
第２の工程で成形加工された前記第２の成形素材に対し、第３の金型対の第３の上型による押圧及び第２の成形素材の両方向からの押圧により第３の大径部を成形する第３の工程と、を有することを特徴とする等速用ドライブシャフトの製造方法。

【請求項2】

前記第１の金型対は、前記第１の大径部を成形するための第１のキャビティを有し、該第１のキャビティを構成する凹形状の両側がテーパ状を有することを特徴とする請求項１記載の等速用ドライブシャフトの製造方法。

【請求項3】

前記第２の金型対は、前記第２の大径部を成形するための第２のキャビティと、前記第１の成形素材が有する前記第１の大径部の形状を維持するための第１のキャビティとを有し、前記第２のキャビティを構成する凹形状の両側がテーパ状を有することを特徴とする請求項１記載の等速用ドライブシャフトの製造方法。

【請求項4】

前記第３の金型対は、前記第３の大径部を成形するための第３のキャビティと、前記第２の成形素材が有する前記第１の大径部及び前記第２の大径部の形状を維持するための第１のキャビティ及び第２のキャビティを有し、前記第３のキャビティは、凹形状のうちの片側のみがテーパ状を有することを特徴とする請求項１記載の等速用ドライブシャフトの製造方法。

【請求項5】

前記第１の工程から第３の工程において、各成形素材に対して各上型による押圧と成形素材の軸方向の両側から押圧することを特徴とする請求項１記載の等速用ドライブシャフトの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用の等速用ドライブシャフトの閉塞冷間鍛造による製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両用のシャフトは、エンジンからの動力伝達経路の一部として用いられ、すなわち、エンジンの回転運動を回転駆動力として駆動輪等へと伝達している。このシャフトに対しては、車両の燃費向上を図るために軽量化が求められ、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ている。

【0003】

車両用のシャフトの製造方法として、一般的に切削加工等の機械加工によって製造されることが多く、切削工程によって多くの素材のロスが発生するほか製造に時間を要するといった問題があった。
そこで、素材を切削加工することなく車両用のシャフトを製造する方法として、冷間鍛造による製造方法が提案されている（特許文献１）。

【0004】

特許文献１によれば、ウインドウレギュレータの駆動部に連結されるブロック状のベース部と、ベース部に連続して、かつ、ベース部に対して直角方向に形成される円筒状の軸部と、軸部の先端部に形成される二面幅取り部とを一体的に設け、二面幅取り部の内側であって軸部の軸心と同一の軸線上に内径軸受部を設け、これら各構成部をすべて冷間鍛造手段にて成形することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－１２１１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら特許文献１に記載の冷間鍛造手段で成形されるドライブシャフトの場合、加工部分にバリが発生する防ぐことが困難であり、このバリを除去する工程がドライブシャフトを製造する上で非効率であるほか製造コストが増大するといった問題がある。
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、ドライブシャフトのうち特に等速用ドライブシャフトを効率良く安定した高精度で製造可能な等速用ドライブシャフトの製造方法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】

上記目的を達成するために、本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法は、上型および下型で構成される金型対を複数備えた閉塞冷間鍛造装置による等速用ドライブシャフトの製造方法であって、前記等速用ドライブシャフトを成形するための成形素材を第１の金型対の第１の上型による押圧及び前記成形素材の両方向からの押圧により第１の大径部を有する第１の成形素材を成形する第１の工程と、第１の工程で成形加工された前記第１の成形素材に対し、第２の金型対の第２の上型による押圧及び前記第１の成形素材の両方向からの押圧により第２の大径部を有する第２の成形素材を成形する第２の工程と、第２の工程で成形加工された前記第２の成形素材に対し、第３の金型対の第３の上型による押圧及び第２の成形素材の両方向からの押圧により第３の大径部を成形する第３の工程と、を有することを特徴とする。

【0008】

また、本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法は、前記第１の金型対は、前記第１の大径部を成形するための第１のキャビティを有し、該第１のキャビティを構成する凹形状の両側がテーパ状を有することを特徴とする。

【0009】

本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法は、前記第２の金型対は、前記第２の大径部を成形するための第２のキャビティと、前記第１の成形素材が有する前記第１の大径部の形状を維持するための第１のキャビティとを有し、前記第２のキャビティを構成する凹形状の両側がテーパ状を有することを特徴とする。

【0010】

本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法は、前記第３の金型対は、前記第３の大径部を成形するための第３のキャビティと、前記第２の成形素材が有する前記第１の大径部及び前記第２の大径部の形状を維持するための第１のキャビティ及び第２のキャビティを有し、前記第３のキャビティは、凹形状のうちの片側のみがテーパ状を有することを特徴とする。

【0011】

本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法は、前記第１の工程から第３の工程において、各成形素材に対して各上型による押圧と成形素材の軸方向の両側から押圧することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、複数の形状の異なる金型対を用いて各工程で閉塞冷間鍛造による押圧成形を施すことによりバリの発生を防止し、コストの低減化を図るとともに高精度な等速用ドライブシャフトを製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明で製造される等速用ドライブシャフトの構成を示した平面図である。

【図2】第１の金型の構成を示した図である。

【図3】第２の金型の構成を示した図である。

【図4】第３の金型の構成を示した図である。

【図5】等速用ドライブシャフト製造過程を示すフローチャートである。

【図6】図６（ａ）及び（ｂ）は、第１の金型による第１の大径部の成形過程を示した図である。

【図7】図７（ａ）及び（ｂ）は、第１の金型による第１の大径部の成形過程を示した図である。

【図8】図８（ａ）及び（ｂ）は、第２の金型による第２の大径部の成形過程を示した図である。

【図9】図９（ａ）及び（ｂ）は、第２の金型による第２の大径部の成形過程を示した図である。

【図10】図１０（ａ）及び（ｂ）は、第３の金型による第３の大径部の成形過程を示した図である。

【図11】図１１（ａ）及び（ｂ）は、第３の金型による第３の大径部の成形過程を示した図である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0014】

次に図面を参照して、本発明のドライブシャフトの製造方法について説明する。
図１は、本発明で製造されるドライブシャフトの構成を示した平面図である。

【0015】

図１に示すように、本発明の等速用ドライブシャフトの製造方法で製造される等速用ドライブシャフト１００は、一般的に軸方向に離間して配置された一対の等速自在継手と、両等速自在間に設けられ、両等速自在継手の内側継手部材と一体回転する中間軸とを備えたものであり、
軸部１０１と、この軸部１０１の中心から軸方向のそれぞれ端部に向かって形成された第１の大径部１０２と、第２の大径部１０３と、第３の大径部１０４とから構成されている。等速用ドライブシャフト１００は、中実棒状の素材を加工することで製造され、閉塞冷間鍛造により軸部１０１と、第１の大径部１０２と、第２の大径部１０３と、第３の大径部１０４とが成形される。

【0016】

軸部１０１は、等速用ドライブシャフト１００の成形前の中実棒状の素材の直径と同一もしくはやや縮小した直径を有する棒形状である。
第１の大径部１０２は等速用ドライブシャフト１００本体の中心の近傍に閉塞冷間鍛造により成形される。第１の大径部１０２は軸部１０１の直径より大きく円柱形状であり、上下の両端部にはテーパ部１０２ａ，１０２ｂを有する。

【0017】

第２の大径部１０３は、第１の大径部１０２と略同一の直径を有する円柱形状であり上下の両端部にはテーパ部１０３ａ，１０３ｂを有する。第３の大径部１０４は、等速用ドライブシャフト１００の両端部に成形されており、軸部１０１の直径より大きく第１の大径部１０２及び第２の大径部１０３と略同一の直径を有する。第３の大径部１０４は、円柱形状であって、等速用ドライブシャフト１００の中心側の端部にテーパ部１０４ａ，１０４ｂを有する。

【0018】

＜金型の構成について＞
次に、等速用ドライブシャフトを製造するために使用する金型について説明する。
図２は、第１の金型の構成を示した図である。
図示するように第１の金型２００は、第１の上金型２０１と第１の下金型２０２とから構成されている。第１の金型２００は、等速用ドライブシャフト１００を構成する第１の大径部１０２を成形するためのものであり、第１の上金型２０１及び第１の下金型２０２には、１組の凹形状の第１のキャビティ２０１ａ，２０２ａが形成されている。

【0019】

この第１のキャビティ２０１ａ，２０２ａは、等速用ドライブシャフト１００が有する第１の大径部１０２を成形するためのものであり、第１のキャビティ２０１ａ，２０２ａの凹状の両側にはテーパ状を有する。そして、第１の上金型２０１は昇降自在の可動式であり、第１の下金型２０２は固定式であって、両者は対向するように配置されている。

【0020】

図３は、第２の金型の構成を示した図である。
図示するように第２の金型３００は、第２の上金型３０１と第２の下金型３０２とから構成されている。第２の金型３００は、等速用ドライブシャフト１００の第２の大径部１０３を成形するためのものであり、第２の上金型３０１には、１組の凹状の第１のキャビティ３０１ａと１組の凹状の第２のキャビティ３０１ｂが形成され、第２の下金型３０２にも同様に１組の第１のキャビティ３０２ａと１組の第２のキャビティ３０２ｂが形成されている。そして、第２の上金型３０１は昇降自在の可動式であり、第２の下金型３０２は固定式であって、両者は対向するように配置されている。

【0021】

第２の上金型３０１及び第２の下金型３０２に形成される第１のキャビティ３０１ａ，３０２ａは、第２の大径部１０３を成形する際に、すでに成形されている第１の大径部１０２の形状を維持するためのものであり、第１の金型２００に形成されている第１のキャビティ２０１ａ，２０２ａと同形状である。また、第２のキャビティ３０１ｂ，３０２ｂは、第２の大径部１０３を成形するためのものであり、凹状の両側にはテーパ状を有する。

【0022】

図４は、第３の金型の構成を示した図である。
図示するように第３の金型４００は、第３の上金型４０１と第３の下金型４０２とから構成されている。第３の金型４００は、等速用ドライブシャフト１００の第３の大径部１０４を成形するためのものであり、第３の大径部１０４を成形するための第３の上金型４０１には、第３のキャビティ４０１ｃが形成されており、第３の下金型４０２には第３のキャビティ４０２ｃが形成されている。なお、第３のキャビティ４０１ｃ，４０２ｃは、凹状であって片側がテーパ状となっている。そして、第３の上金型４０１は昇降自在の可動式であり、第３の下金型４０２は固定式であって、両者は対向するように配置されている。

【0023】

また、第３の上金型４０１及び第３の下金型４０２には、すでに成形されている等速用ドライブシャフトの第１の大径部１０２及び第２の大径部１０３の形状を維持させるための第１のキャビティ４０１ａ，４０２ａ、第２のキャビティ４０１ｂ，４０２ｂが形成されている。
第１のキャビティ４０１ａ，４０２ａは、第１の金型２００に形成されている第１のキャビティ２０１ａ，２０２ｂと同形状であり、第２のキャビティ４０１ｂ，４０２ｂは、第２の金型３００に形成されている第２のキャビティ３０１ｂ，３０２ｂと同形状である。
なお、各金型に形成されているキャビティは略台形状であって両側もしくは片側が任意の角度から成るテーパ状を有している。

【0024】

なお、第１の上金型２０１、第２の上金型３０１、第３の上金型４０１を昇降させる機構は例えば油圧機構やガス圧機構により実現可能であり、成形素材に対して所定の荷重を付与することが可能である。

【0025】

次に、図５～１１を参照して等速用ドライブシャフトの製造方法について説明する。
図５は、等速用ドライブシャフトの製造方法の流れを説明するためのフローチャートであり、
図６（ａ）～（ｂ）及び図７（ａ）～（ｂ）は、第１の金型による等速用ドライブシャフトの第１の大径部の成形過程を示す図であり、図８（ａ）～（ｂ）及び図９（ａ）～（ｂ）は、第２の金型による等速用ドライブシャフトの第２の大径部の成形過程を示す図であり、図１０（ａ）～（ｂ）及び図１１（ａ）～（ｂ）は、第３の金型による等速用ドライブシャフトの第３の大径部の成形過程を示す図である。

【0026】

本実施形態における等速用ドライブシャフトの製造方法では、複数の金型を用い閉塞冷間鍛造により段階的に等速用ドライブシャフトを製造する。
まず、第１の金型１００の第１の下金型２０２に成形素材Ｘを載置する（ステップＳ１００）。この成形素材Ｘは、中実棒状であり機械構造用合金用鋼の一種である例えばＳＣＭ４３５（クロムモリブデン鋼）といった素材を採用する。

【0027】

図６（ａ）に示すように、成形素材Ｘを第１の金型２００の第１の下金型２０２に載置し、第１の上金型２０１を油圧シリンダ（図示せず）により下降させる。次に、図６（ｂ）に示すように第１の上金型２０１を成形素材Ｘに密接させて閉塞状態を形成する。この閉塞状態を維持しながら、第１の上金型２０１は成形素材Ｘに対して所定の荷重をかけるとともに、図７（ａ）に示すようにピストンにより成形素材Ｘの軸方向に対して両側から圧力をかける。

【0028】

第１の上金型２０１が成形素材Ｘに対して下方向にかける荷重は２０００ｋＮ～５０００ｋＮであり、ピストンが成形素材Ｘの軸方向に対してかける荷重は２０００ｋＮ～３０００ｋＮである。

【0029】

図７（ｂ）に示すように、第１の上金型２０１による荷重とピストンによる荷重により、第１の上金型２０１に形成されている第１のキャビティ２０１ａ及び第１の下金型２０２に形成されている第１のキャビティ２０２ａを構成する凹状部分に成形素材Ｘの一部が押出し成形によって材料流動し、第１の大径部１０２が成形される（ステップＳ１０１）。

【0030】

次に、図８（ａ）に示すように、第１の大径部１０２が成形された成形素材Ｘを第２の金型３００の第２の下金型３０２に載置する（ステップＳ１０２）。第２の上金型３０１を油圧シリンダ（図示せず）により下降させる。次に、図８（ｂ）に示すように第２の上金型３０１を成形素材Ｘに密接させて閉塞状態を形成する。この閉塞状態を維持しながら、第２の上金型３０１は成形素材Ｘに対して所定の荷重をかけるとともに、図９（ａ）に示すようにピストンにより成形素材Ｘの軸方向に対して両側から圧力をかける。

【0031】

成形素材Ｘの上部及び両側からの圧力により第２の上金型３０１及び第２の下金型３０２に形成されている第２のキャビティ３０１ｂ，３０２ｂを構成する凹状部分に成形素材Ｘの一部が押出し成形によって材料流動し、第２の大径部１０３が成形される（ステップＳ１０３）。
一方、すでに成形されている第１の大径部１０２は、図８（ｂ）に示す閉塞状態において第２の上金型３０１及び第２の下金型３０２に形成されている第１のキャビティ３０１ａ，３０２ａに嵌った状態となり、成形素材Ｘに対する上部及び両側からの圧力に対してもさらなる材料流動が起こらず第１の大径部１０２の形状を維持することが可能である。

【0032】

次に、図１０（ａ）に示すように第１の大径部１０２及び第２の大径部１０３が成形された成形素材Ｘを第３の下金型４０２に載置する（ステップＳ１０４）。そして、第３の上金型４０１を油圧シリンダ（図示せず）により下降させ、図１０（ｂ）に示すように第３の上金型４０１を成形素材Ｘに密接させて閉塞状態を形成する。この閉塞状態を維持しながら、第３の上金型４０１は成形素材Ｘに対して上部から所定の荷重をかけるとともに、図１１（ａ）に示すようにピストンにより成形素材Ｘの軸方向に対して両側から圧力をかける。

【0033】

成形素材Ｘの上部及び両側からの圧力により第３の上金型４０１及び第３の下金型４０２に形成されている第３のキャビティ４０１ｃ，４０２ｃを構成する凹状部分に成形素材Ｘの一部が押出し成形によって材料流動し、第３の大径部１０４が成形される（ステップＳ１０４）。

【0034】

一方、成形素材Ｘに対して上部及び両側から圧力をかけた時に、成形素材Ｘの成形された第１の大径部１０２は、第３の上金型４０１及び第３の下金型４０２に形成されている第１のキャビティ４０１ａ，４０２ａに嵌った状態となり、第２の大径部１０３は、第３の上金型４０１及び第３の下金型４０２に形成されている第２のキャビティ４０１ｂ，４０２ｂに嵌った状態となる。従って、第１の大径部１０２及び第２の大径部１０３は、圧力による材料移動が起こらず各形状を維持することが可能となる。

【0035】

以上のように、等速用ドライブシャフト１００は複数の閉塞冷間鍛造の工程を経ることで成形され、最終的に研磨加工や必要な加工を施すことで製品となる等速用ドライブシャフト１００を製造することが可能となる。

【0036】

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１００ 等速用ドライブシャフト
１０１ 軸部
１０２ 第１の大径部
１０２ａ、１０２ｂ、１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂ テーパ部
１０３ 第２の大径部
１０４ 第３の大径部
２００ 第１の金型
２０１ 第１の上金型
２０１ａ、２０２ａ 第１のキャビティ
２０２ 第１の下金型
３００ 第２の金型
３０１ 第２の上金型
３０２ 第２の下金型
３０１ａ、３０２ａ 第１のキャビティ
３０１ｂ、３０２ｂ 第２のキャビティ
４００ 第３の金型
４０１ 第３の上金型
４０２ 第３の下金型
４０１ａ、４０２ａ 第１のキャビティ
４０１ｂ、４０２ｂ 第２のキャビティ
４０１ｃ、４０２ｃ 第３のキャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】