JPH0570532B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃期間のスタータモータのアーマ
チユアシヤフト等に用いられるような、一端にギ
ヤを備えた冷鍛シヤフトとその製造方法およびそ
の製造装置に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、例えば第９図に示すように、内燃機関
のスタータモータ１に用いられるアーマチユアシ
ヤフト２の一端部には、内燃機関のクランクシヤ
フトへワンウエイクラツチを介して接続されるギ
ヤ３が形成されている。

ところで、前記アーマチユアシヤフト２は、そ
の外形形状の形成やギヤ３の形成は、一般には切
削加工によつて行われているが、製作性の簡素化
のために冷間鍛造によつて行うことが試みられて
いる。

そして、従来における前記アーマチユアシヤフ
ト２の冷間鍛造は、第１０図ないし第１２図に示
す方法によつて行われている。

すなわち、第１０図に示すような素材としての
棒材Ｗ１を用意し、この棒材Ｗ１を鍛造金型によ
る前方押し出しにより絞り込んで、第１１図に示
すような小径部４ａと大径部４ｂとからなるシヤ
フト原型Ｗ２を形成し、次いで、他の金型によ
り、第１２図に示すように、小径部４ａを再度絞
り込んで均一な外形寸法を有する小径部４ａとす
るとともに、大径部４ｂの端部を若干絞り込んで
フランジ４ｃを形成するとともに、前記大径部４
ｂの他端部からフランジ４ｃへ向けて所定長さに
ギヤ３を形成してアーマチユアシヤフト２を得る
ようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の従来のアーマチユアシヤ
フト２によると、次のような不具合が生じる。

すなわち、前述のようにアーマチユアシヤフト
２を冷間鍛造によつて成型する場合、成型後の熱
処理でアーマチユアシヤフト２に曲がりが生じる
ことがあり、成型後においてその曲がりを矯正し
なければならないが、この時、前記小径部４ａと
フランジ４ｃとの連続部が形状的に大きく変化し
ていることから、この連続部に前記矯正力による
応力が集中し、破損を生じてしまう等の不具合で
ある。

また、スタータモータ１を起動すると、アーマ
チユアシヤフト２にはクランクシヤフトからの反
力を受けて捩れが生じるが、この時の捩り力、お
よび、捩り振動も前述と同様に小径部４ａとフラ
ンジ４ｃとの連続部に応力集中を生じさせて、ア
ーマチユアシヤフト２の強度の低下を招くおそれ
がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前述の不具合を有効に解決し得る一
端にギヤを備えた冷鍛シヤフトと、その製造方法
および製造装置を提供せんとするものであり、第
１の態様である一端にギヤを備えた冷鍛シヤフト
は、長さ方向の中間部にフランジが形成され、こ
のフランジの前記ギヤと反対側の基部に、漸次小
径となるテーパ部が形成されているとともに、こ
のテーパ部に連続したストレート部が形成され、
さらに、このストレート部に連続してローレツト
部が形成されていることを特徴とする。

また、第２の態様である一端にギヤを備えた冷
鍛シヤフトの製造方法は、次の〜の工程を有
することを特徴とする。

未加工の棒材の一端部に押し出し加工により
ギヤを形成する工程。

前記の工程の後に、前記ギヤを拘束した状
態で中間部に据え込み加工によりフランジを形
成するとともに、押し出し加工によつて、フラ
ンジの前記ギヤと反対側を絞り込むことによ
り、このフランジの基部に続く漸次小径となる
テーパ部を形成する工程。

前記の工程の後に、前記フランジを押圧す
ることによる押し出し加工により、前記テーパ
部の下部にローレツトを形成するとともに、こ
のローレツトと前記テーパ部との間にストレー
ト部を形成する工程。

さらに、第３の態様である一端部にギヤを備え
た冷鍛シヤフトの製造装置は、一対１組とした第
１から第３の３組の金型と、これらの金型間のシ
ヤフトの受け渡しを行う搬送装置とを備え、前記
第１の金型は、その一方の金型に、他方の金型へ
向かつて開口されるとともに、前記冷鍛シヤフト
の外形を拘束するサイジング孔と、このサイジン
グ孔の内端部に形成されたギヤ形成用の歯とが設
けられ、前記第２の金型は、その一方の金型に
は、前記冷鍛シヤフトの一端部が挿入されてこの
冷鍛シヤフトに形成されたギヤの形状を整える歯
が形成されているとともに、他方の金型には前記
一方の金型へ向かつて開口され、その開口端部か
ら内部へ向かつて漸次小径となるテーパ形成部を
備えたサイジング孔が形成され、さらに、前記第
３の金型は、その一方の金型に、他方の金型に向
かつて開口するとともに、この開口端部から内部
へ向かつて漸次小径となるテーパ部と、このテー
パ部に続くストレート部と、このストレート部に
続くローレツト形成用の歯が設けられたサイジン
グ孔が設けられていることを特徴とする。

［作用］ 本発明の第１の態様に係わる一端部にギヤを備
えた冷鍛シヤフトによれば、フランジとそれに続
く他の部分との連続部をテーパ部によつて接続す
ることにより、この連続部の形状変化を緩やかに
し、これによつて矯正時や動力伝達時における捩
れに際し、応力分散を円滑にし、これによつて、
強度の向上が図られる。

また、第２の態様に係わる製造方法によれば、
前記冷鍛シヤフトを効率良く製造することがで
き、さらに、第３の態様に係わる製造装置によれ
ば、前記製造方法を円滑に実施することができ
る。

［実施例］ 以下、本発明の第１の態様の一実施例につい
て、第１図および第２図に基づき説明する。

第１図中符号１０は、本実施例に係わる冷鍛シ
ヤフトを示し、その一端部にはギヤ１１が形成さ
れ、また、長さ方向の中間部にはフランジ１２が
形成され、このフランジ１２の前記ギヤ１１と反
対側の基部に、漸次小径となるテーパ部１３が形
成されているとともに、このテーパ部１３に連続
したストレート部１４（第２図参照）が形成さ
れ、さらに、このストレート部１４に連続してロ
ーレツト部１５が形成されている。

そして、本実施例においては、前記ローレツト
部１５に連続してさらに小径部１６が形成されて
おり、この小径部１６は、冷鍛シヤフト１０をス
タータモータに装着する際に、スタータモータの
ハウジングに取り付けられている軸受内に挿入さ
れるようになつている。

また、前記フランジ１２とギヤ１１との間には
ストレート部１７が形成され、スタータモータへ
の装着時における軸受の支持部となされている。

また、前記フランジ１２から前記ギヤ１１が形
成されている側の端部までの長さに比して、前記
フランジ１２からローレツト部１５が形成されて
いる側の端部までの長さが長く形成されて、この
ローレツト部１５側に前記テーパ部１３が形成さ
れている。

しかして、このように構成された本実施例の冷
鍛シヤフト１０は、熱処理時において曲がりが生
じ、この曲がりを矯正する必要が生じた場合にお
いて、軸方向と直交する外力を与えても、テーパ
部１３によりストレート部１４からフランジ１２
へかけて緩やかな断面変化が与えられていること
から、フランジ１２とストレート部１４との連続
部分に生じる応力が円滑に分散され応力集中が回
避される。

したがつて、矯正時の強度低下が抑制され、品
質の確保が容易となる。

また、冷鍛シヤフト１０をスタータモータ等へ
装着して動力伝達に供した場合における捩れや捩
れ振動に対しても、前記理由により応力集中を回
避して、強度の向上が図られる。

一方、鍛造時において、成形条件等によりフラ
ンジ１２の両端部の軸部間にずれ（芯ずれ）が生
じることがあるが、この芯ずれは、冷鍛シヤフト
１０の回転むらの原因となることから、その偏心
の程度を測定する必要がある。

このように、冷鍛シヤフト１０の偏心量を測定
する場合、前記冷鍛シヤフト１０には、フランジ
１２のテーパ部１３に連続してストレート部１４
が形成されていることから、このストレート部１
４を基準面として利用することができる。

したがつて、品質管理が容易に行われる。

次いで、本発明の第３の態様である冷鍛シヤフ
トの製造装置の一実施例について第３図ないし第
６図に基づき説明する。

第３図中符号２０は、本実施例に係わる冷鍛シ
ヤフトの製造装置を示し、一対１組とした第１か
ら第３の３組の金型２１，２２，２３と、これら
の金型２１，２２，２３間で冷鍛シヤフト１０の
受け渡しを行う搬送装置２４とを備え、前記第１
の金型２１は、その一方の金型２１ａに、他方の
金型２１ｂへ向かつて開口されるとともに、前記
冷鍛シヤフト１０の外形を拘束するサイジング孔
２５と、このサイジング孔２５の内端部に形成さ
れたギヤ１１形成用の歯２６とが設けられ、前記
第２の金型２２は、その一方の金型２２ａには、
前記冷鍛シヤフト１０の一端部が挿入されてこの
冷鍛シヤフト１０に形成されたギヤ１１の形状を
整える歯２７が形成されているとともに、他方の
金型２２ｂには前記一方の金型２２ａへ向かつて
開口され、その開口端部から内部へ向かつて漸次
小径となるテーパ形成部２８ａを備えたサイジン
グ孔２８が形成され、さらに、前記第３の金型２
３は、その一方の金型２３ｂに、他方の金型２３
ａに向かつて開口するとともに、この開口端部か
ら内部側へ向かつて漸次小径となるテーパ部２９
ａと、このテーパ部２９ａに続くストレート部２
９ｂと、このストレート部２９ｂに続くローレツ
ト形成用の歯２９ｃが設けられたサイジング孔２
９（第４図参照）が設けられた基本構成となつて
いる。

次いで、これらの詳細について説明すれば、前
記第１の金型２１を構成する一方の金型２１ａに
形成されたサイジング孔２５は、第３図に示すよ
うに、内方（第３図中の下方）に行くに従つて段
階的に小径となるように形成されており、内部に
は、サイジング孔２５によつて成形された冷鍛シ
ヤフト１０をサイジング孔２５から押し出すため
のノツクアウトピン３０が摺動自在に挿入されて
いる。

また、前記第２の金型２２の両金型２２ａ，２
２ｂさらには、第３の金型２３の一方の金型２３
ｂにも同様のノツクアウトピン３１，３２，３３
が摺動自在に挿入されている。

さらに、前記第２の金型２２に形成されている
サイジング孔２８は、第１の金型２１に形成され
たサイジング孔２５よりも全体的に大径に形成さ
れているとともに、下端部側が小径となるよう
に、２段形状となされている。

前記搬送装置２４は、第５図に示すように、前
記各金型２１，２２，２３に対応したクランプ３
４，３５，３６を備えており、全体として前記金
型２１，２２，２３の配列方向に沿つて往復移動
させられるようになつているとともに、各クラン
プ３４，３５，３６は、各組毎の金型２１ａと２
１ｂ，２２ａと２２ｂ，２３ａと２３ｂが相互に
離間させられ、かつ、冷鍛シヤフト１０が金型２
１，２２，２３の外部へ押し出された際に、この
冷鍛シヤフト１０を把持するようになつている。

さらに、前記第１の金型２１に対応して設けら
れたクランプ３４には、搬送装置２４の往復動に
応動してクランプ３４を180°回転させる反転機構
３７が連設されている。

この反転機構３７は、第６図に示すように、前
記クランプ３４に一体に取り付けられたピニオン
３８と、このピニオン３８と常時噛合状態に保持
され、前記クランプ３４と一体的に移動させられ
る駆動ギヤ３９と、クランプ３４に固定されたア
クチユエータ４０とによつて構成されており、ク
ランプ３４が移動する際にアクチユエータ４０に
よつて駆動ギヤ３９とピニオン３８とが回転させ
られ、前記クランプ３４が反転させられるように
なつている。

一方、前記各金型２１，２２，２３は、同一ピ
ツチで配設されており、前記搬送装置２０の移動
範囲も前記ピツチに一致させられており、さら
に、この搬送装置２０の１ピツチ分の移動によ
り、前記クランプ３４が反転機構３７によつて
180°回転させられて、第１の金型２１から第２の
金型２２へ対向させられるようになつている。

次いで、このように構成された本実施例の製造
装置２０の作用とともに、第２の態様に係わる製
造方法について説明する。

まず、第７図ａに示す未加工状態の円柱状の棒
材が前記第１の金型２１のサイジング孔２５の歯
２６の手前まで挿入されたのちに、各合金２１，
２２，２３の第３図の上方に位置させられた金型
２１ｂ，２２ａ，２３ａを第３図の下方に位置さ
せられた金型２１ａ，２２ｂ，２３ｂへ向けて移
動させて、第１の金型２１により前方押し出し加
工を行う。

この第１の金型２１による加工により、第７図
ｂに示すように、一端部にギヤ１１が形成されか
つ他端部へ向けて多段状に拡径された冷鍛シヤフ
ト１０が形成される。

前記加工が完了して、上方の金型２１ｂ，２２
ａ，２３ａと下方の金型２１ａ，２２ｂ，２３ｂ
とが離間させられると、第１の金型２１において
形成された冷鍛シヤフト１０がノツクアウトピン
３０によつて第１の金型２１から抜き出されると
もに搬送機構２４のクランプ３４によつて把持さ
れる。

このとき、冷鍛シヤフト１０は第１の金型２１
のサイジング孔２５の内側に形成された段差によ
つて多段状に形成されていることから、少ない相
対移動によつて金型２１との密着力が解除され、
抜き出しが容易に行われる。

これに続く搬送機構２４の移動により、前記冷
鍛シヤフト１０が前記第１の金型２１から離間さ
せられるとともに、180°反転させられて、第２の
金型２２の下方の金型２２ｂの所定位置に対向さ
せられ、こののちにクランプ３４による把持が解
除されることにより、冷鍛シヤフト１０が反転状
態のまま下方の金型２２ｂのサイジング孔２８の
小径部まで挿入される。

この冷鍛シヤフト１０のサイジング孔２８への
挿入と同時に、前記第１の金型２１へは、新たな
棒材が供給される。

そして、冷鍛シヤフト１０の第２の金型２２の
サイジング孔２８への挿入に際し、このサイジン
グ孔２８の開口端部にテーパ形成部２８ａが設け
られていることから、冷鍛シヤフト１０がテーパ
形成部２８ａの傾斜によつて案内されて、円滑か
つ確実に挿入される。

次いで、再度上方の金型２１ｂ，２２ａ，２３
ａ下方の金型２１ａ，２２ｂ，２３ｂへ向けて下
降させることにより、第１の金型２１と、第２の
金型２２とにおいて冷鍛加工が行われる。

ここで、第２の金型２２においては、上方の金
型２２ａが下降すると、まず、歯２７によつて、
前記第１の金型２１において冷鍛シヤフト１０に
形成されたギヤ１１がしごかれてその形状が整え
られるとともに、ギヤ１１と反対側の端部が絞ら
れ、小径部６が形成される。次いで据え込み加工
により、冷鍛シヤフト１０の中間部（ギヤ１１よ
りに）フランジ１２が形成され、また、ギヤ１１
と反対側のフランジ１２の近傍に、前記テーパ形
成部２８ａによつてテーパ部１３が同時に形成さ
れる。また、この据え込み加工により、上方の金
型２２ａの歯２７および下方の金型２２ｂのサイ
ジング孔２８内に材料が張り出し制度よく仕上げ
られる。この段階での冷鍛シヤフト１０の形状を
第８図に示す。

このような操作が完了したのちに、搬送装置２
４により、第１の金型２１から第２の金型２２へ
冷鍛シヤフト１０が反転されつつ移送され、第２
の金型２２から第３の金型２３へ冷鍛シヤフト１
０が移送されて次段の加工が行われる。

この第３の金型２３においては、冷鍛シヤフト
１０がクランプ３５によつてサイジング孔２９へ
挿入されるのであるが、このサイジング孔２９の
開口端部にはテーパ部２９ａが形成されているこ
とから、前記挿入が円滑に行われる。

そして、上方の金型２３ａがフランジ１２の上
方に当接して冷鍛シヤフト１０を下方の金型２３
ｂへ押し込むことにより、サイジング孔２９に形
成されている歯２９ｃによつて冷鍛シヤフト１０
の小径部１６よりもフランジ１２側にローレツト
部１５が形成されるとともに、このローレツト部
１５と前記テーパ部１３との間に、サイジング孔
２９のストレート部２９ｂによつてストレート部
１４が形成されて、第１図および第２図に示す最
終形状の冷鍛シヤフト１０が得られる。

一方、前記第３の金型２３による成形時におい
て、冷鍛シヤフト１０がサイジング孔２９の歯２
９ｃに押し込まれる際に、冷鍛シヤフト１５の外
周部がサイジング孔２９のストレート部２３ｂに
よつて案内されてサイジング孔２９に対して精度
よく位置決めされることから、円滑なローレツト
加工が行われるとともに精度の良好なローレツト
部１５が得られる。

このようにして形成された冷鍛シヤフト１０
は、クランプ３６によつて把持されて排出され
る。

このような本実施例の冷鍛シヤフト１０の製造
方法ならびに製造装置２０であると、素材である
棒材から最終形状に至るまでの加工が一連の工程
によつて行われ、かつ、ローレツト部１５を形成
するのに先立つてフランジ１２が形成されるか
ら、ローレツト部１５を形成する際に、このフラ
ンジ１２によつて金型２３との大きな係合部が形
成されて確実な鍛造が行われる。

なお、前記例は一実施例であつて、設計要求等
に基づき種々変更可能である。

例えば、シヤフトの先端にギヤを形成する場合
に限らずセレーシヨンであつても構わない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の第１の態様に係
わる一端部にギヤを備えた冷鍛シヤフトによれ
ば、フランジとそれに続く他の部分との連続部を
テーパ部によつて接続することにより、この連続
部の断面形状の変化を緩やかにし、これによつて
矯正時あるいは動力伝達時における捩れに際し、
応力分散を円滑にし、これによつて、強度の向上
が図られる。

また、第２の態様に係わる製造方法によれば、
前記冷鍛シヤフトを一連の工程により効率良く製
造することができ、さらに、第３の製造に係わる
製造装置によれば、前記製造方法を円滑に実施す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の態様の一
実施例を示すもので、第１図は正面図、第２図は
フランジ部分の拡大縦断面図、第３図ないし第６
図は本発明の第３の態様の一実施例を示すもの
で、第３図は縦断面図、第４図は第３の金型の一
部を拡大した縦断面図、第５図は搬送装置の概略
平面図、第６図は第５図の−線に沿う矢視断
面図、第７図ａは未加工状態の棒材を示す正面
図、第７図ｂは第１の金型によつて鍛造された段
階の冷鍛シヤフトを示す正面図、第８図は第２の
金型によつて鍛造された段階の冷鍛シヤフトを示
す正面図、第９図ないし第１２図は従来の冷鍛シ
ヤフトを説明するためのもので、第９図は冷鍛シ
ヤフトが適用されたスタータモータを示す一部を
断面した正面図、第１０図ないし第１２図はそれ
ぞれ冷鍛シヤフトの鍛造を段階的に示した冷鍛シ
ヤフトの正面図である。 １０……冷鍛シヤフト、１１……ギヤ、１２…
…フランジ、１３……テーパ部、１４……ストレ
ート部、１５……ローレツト部、２０……製造装
置、２１……第１の金型、２２……第２の金型、
２３……第３の金型、２４……搬送装置、２５，
２８，２９……サイジング孔、２６，２７……
歯、２８ａ……テーパ形成部、２９ａ……テーパ
部、２９ｂ……ストレート部、２９ｃ……歯、３
４，３５，３６……クランプ、３７……反転機
構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端にギヤを備えた冷鍛シヤフトであつて、
   長さ方向の中間部にフランジが形成され、このフ
   ランジの前記ギヤと反対側の基部に、漸次小径と
   なるテーパ部が形成されているとともに、このテ
   ーパ部に連続したストレート部が形成され、さら
   に、このストレート部に連続してローレツト部が
   形成されていることを特徴とする一端にギヤを備
   えた冷鍛シヤフト。 ２ 一端にギヤを備えた冷鍛シヤフトの製造方法
   であつて、次の〜の工程を有することを特徴
   とする一端にギヤを備えた冷鍛シヤフトの製造方
   法。 未加工の棒材の一端部に押し出し加工により
   ギヤを形成する工程。 前記の工程の後に、前記ギヤを拘束した状
   態で中間部に据え込み加工によりフランジを形
   成するとともに、押し出し加工によつて、フラ
   ンジの前記ギヤと反対側を絞り込むことによ
   り、このフランジの基部に続く漸次小径となる
   テーパ部を形成する工程。 前記の工程の後に、前記フランジを押圧す
   ることによる押し出し加工により、前記テーパ
   部の下部にローレツトを形成するとともに、こ
   のローレツトと前記テーパ部との間にストレー
   ト部を形成する工程。 ３ 一端にギヤを備えた冷鍛シヤフトの製造装置
   であつて、一対１組とした第１から第３の３組の
   金型と、これらの金型間のシヤフトの受け渡しを
   行う搬送装置とを備え、前記第１の金型は、その
   一方の金型に、他方の金型へ向かつて開口される
   とともに、前記冷鍛シヤフトの外形を拘束するサ
   イジング孔と、このサイジング孔の内端部に形成
   されたギヤ形成用の歯とが設けられ、前記第２の
   金型は、その一方の金型には、前記冷鍛シヤフト
   の一端部が挿入されてこの冷鍛シヤフトに形成さ
   れたギヤの形状を整える歯が形成されているとと
   もに、他方の金型には前記一方の金型へ向かつて
   開口され、その開口端部から内部へ向かつて漸次
   小径となるテーパ形成部を備えたサイジング孔が
   形成され、さらに、前記第３の金型は、その一方
   の金型に、他方の金型に向かつて開口するととも
   に、この開口端部から内部へ向かつて漸次小径と
   なるテーパ部と、このテーパ部に続くストレート
   部と、このストレート部に続くローレツト形成用
   の歯が設けられたサイジング孔が設けられている
   ことを特徴とする一端にギヤを備えた冷鍛シヤフ
   トの製造装置。