転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法
【課題】切り上がり部におけるねじり強度の向上を図り、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができる転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】転造平ダイス１によれば、傾斜部３０が加工歯１２の歯幅方向一端側に設けられているので、被転造素材にスプライン１００を転造する場合には、スプライン１００の切り上がり部１０１をその谷径が軸心Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる。よって、切り上がり部１０１におけるねじり強度の向上が図られたスプライン１００を転造することができる。また、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられているので、そのＲ状部４０によってかかる切り上がり部１０１の隅部１０１ａを断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン１００を転造することができる。
【解決手段】転造平ダイス１によれば、傾斜部３０が加工歯１２の歯幅方向一端側に設けられているので、被転造素材にスプライン１００を転造する場合には、スプライン１００の切り上がり部１０１をその谷径が軸心Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる。よって、切り上がり部１０１におけるねじり強度の向上が図られたスプライン１００を転造することができる。また、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられているので、そのＲ状部４０によってかかる切り上がり部１０１の隅部１０１ａを断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン１００を転造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法に関し、特に、切り上がり部におけるねじり強度の向上を図り、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができる転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸状部材の外周面に形成された複数条の歯形からなるスプライン又はセレーションは、相手部材と嵌合することにより動力（回転力）の伝達等を可能とするためのものである。このスプライン又はセレーションは、一般に、転造工具を使用した転造加工により転造される。ところで、このようなスプライン又はセレーションは、その谷部の長手方向端部（切り上がり部）から折損等が生じ易く、かかる部位におけるねじり強度の確保が課題とされていた。
【０００３】
そこで、例えば、特開平８−２９０３２８号公報には、切り上がり部の谷径が軸線Ａ方向に沿って徐々に拡大するように構成されるスプラインを転造するための転造工具（スプライン・ラック）１２，１４が開示されている。この転造工具１２，１４は、曲率半径Ｒに構成された湾曲部分１３を備え、その湾曲部分１３によりスプラインの切り上がり部を転造する。この転造工具１２，１４を使用して転造されたスプラインは、切り上がり部の谷径が軸線方向Ａに沿って曲率半径Ｒで徐々に拡大するように構成されるので、かかる切り上がり部の強度が確保され、ねじり強度が向上する。
【特許文献１】特開平８−２９０３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した転造工具１２，１４を使用した場合でも、かかる切り上がり部のねじり強度が不十分で、スプラインの耐久性を十分に確保できていないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、切り上がり部におけるねじり強度の向上を図り、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができる転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を解決するために請求項１記載の転造平ダイスは、複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造するものであり、前記転造歯形面の加工歯は、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備えている。
【０００７】
請求項２記載の転造平ダイスは、請求項１記載の転造平ダイスにおいて、前記Ｒ状部は、そのＲ半径が、前記傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されている。
【０００８】
請求項３記載の転造平ダイスの製造方法は、複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスであって、前記転造歯形面の加工歯が、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備える転造平ダイスの製造方法であり、その転造平ダイスの転造歯形面に前記加工歯を形成する加工歯形成工程と、その加工歯形成工程により形成された加工歯に前記傾斜部と前記Ｒ状部とを形成する歯縁部形成工程とを備え、その歯縁部形成工程は、少なくとも前記Ｒ状部をワイヤ放電加工により形成する。
【０００９】
請求項４記載の転造平ダイスの製造方法は、請求項３記載の転造平ダイスの製造方法において、前記歯縁部形成工程は、前記傾斜部と前記Ｒ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成する。
【００１０】
請求項５記載の転造平ダイスの製造方法は、請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法において、前記歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、そのＲ半径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の転造平ダイスによれば、傾斜部が加工歯の歯幅方向一端側に設けられているので、被転造素材にスプライン又はセレーションを転造する場合には、スプライン又はセレーションの切り上がり部をその谷径が軸心方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる。よって、切り上がり部におけるねじり強度の向上が図られたスプライン又はセレーションを転造することができるという効果がある。
【００１２】
この場合、加工歯に山払い加工を施して傾斜部を設けると、その傾斜部の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部の隅部が角状に形成されるので、その隅部に応力が集中して、かかる切り上がり部におけるねじり強度の低下を招くところ、本発明における転造平ダイスによれば、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられているので、そのＲ状部によってかかる切り上がり部の隅部を断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができるという効果がある。
【００１３】
一方、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられているので、加工歯がチッピング等により損傷することを防止して、転造平ダイス自体の耐久性の向上を図ることができるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の転造平ダイスによれば、請求項１記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、Ｒ状部は、そのＲ半径が、傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されているので、被転造素材にスプライン又はセレーションを転造する場合には、スプライン又はセレーションの切り上がり部における応力集中を更に抑制することができるという効果がある。
【００１５】
即ち、Ｒ半径は、加工歯の厚み以上の値とすることができないため、Ｒ半径を傾斜部の下降傾斜始端部から下降傾斜終端部まで一定とする場合には、そのＲ半径を、加工歯の厚みが最も薄い下降傾斜始端部において設定可能な値としなければならず、かかる切り上がり部における応力集中を十分に抑制できないところ、本発明のように、Ｒ半径を傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成することにより、下降傾斜終端部に対応する切り上がり部における応力集中も抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の転造平ダイスの製造方法によれば、傾斜部を加工歯の歯幅方向一端側に設ける歯縁部形成工程を備えているので、切り上がり部の谷径が軸心方向に沿って徐々に拡大するスプラインを転造可能な転造平ダイスを製造することができるという効果がある。よって、この転造平ダイスを用いれば、切り上がり部におけるねじり強度の向上が図られたスプライン又はセレーションを転造することができる。
【００１７】
この場合、歯縁部形成工程において、加工歯に山払い加工を施して傾斜部を形成すると、その傾斜部の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部の隅部が角状に形成されるので、その隅部に応力が集中して、かかる切り上がり部におけるねじり強度の低下を招く。これに対し、歯縁部形成工程は、更に、Ｒ状部を傾斜部の周縁部分に形成するので、そのＲ状部によってかかる切り上がり部の隅部を断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン又はセレーションを転造可能な転造平ダイスを製造することができるという効果がある。
【００１８】
一方、上述したように、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられた転造平ダイスを製造することができれば、加工歯のチッピング等による損傷が防止され、その耐久性の向上が図られた転造平ダイスを製造することができるという効果がある。
【００１９】
ここで、歯縁部形成工程は、少なくともＲ状部をワイヤ放電加工により形成するものである。このため、例えば、砥石を用いた研削加工では、隣り合う加工歯同士の間隔が狭い場合、砥石が隣の加工歯と干渉してしまい、Ｒ状部の形成が不可能であったところ、本発明における製造方法によれば、隣り合う加工歯同士の間隔に関わらずＲ状部を形成することができるという効果がある。
【００２０】
また、例えば、ＮＣ工作機を用いた切削加工によりＲ状部を形成する場合には、切削工具を傾斜部の周縁部分に沿って３次元的に移動させるといった複雑なプログラミング作業が必要であったところ、本発明における製造方法によれば、容易にＲ状部を形成することができるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の転造平ダイスの製造方法によれば、請求項３記載の転造平ダイスの製造方法の奏する効果に加え、歯縁部形成工程は、傾斜部とＲ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成するので、例えば、加工歯に研削加工を施して傾斜部を形成した後、その傾斜部にＲ状部を形成するといった別の加工工程を有する場合と比較して、傾斜部とＲ状部とを効率良く形成することができるという効果がある。その結果、歯縁部形成工程を簡素化して、作業時間を短縮することができるので、加工コストが削減され、その分、転造平ダイスの製造コストを削減することができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の転造平ダイスの製造方法によれば、請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法の奏する効果に加え、歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、その径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されているので、スプライン又はセレーションの切り上がり部の隅部における応力集中を更に抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における転造平ダイス１を説明する図であり、（ａ）は、転造平ダイス１の上面図であり、（ｂ）は、転造平ダイス１の側面図である。なお、図１では、傾斜部３０とＲ状部４０との図示が省略されている。
【００２４】
まず、図１を参照して、転造平ダイス１の全体構成について説明する。転造平ダイス１は、円柱状の軸状部材として構成された被転造素材の外周面を塑性変形させて、工作物Ｐ（図３参照）を転造加工により転造するための工具である。
【００２５】
ここで、図３を参照して、転造平ダイス１により転造される工作物Ｐについて説明する。図３（ａ）は、工作物Ｐの正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡで示す部分を拡大した工作物Ｐの部分拡大図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における工作物Ｐの断面図である。
【００２６】
工作物Ｐは、歯車等の相手部材に動力（回転力）を伝達するためのスプライン軸であり、その長手方向両端（図３（ａ）左右）の外周面には、相手部材と嵌合するスプライン１００を備えて構成されている。スプライン１００は、図３（ｂ）に示すように、切り上がり部１０１の谷径が軸線Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように構成されると共に、図３（ｃ）に示すように、軸線Ｏ方向と略直交する方向の断面視において、切り上がり部１０１の隅部１０１ａが断面Ｒ状に形成され構成されている。
【００２７】
かかる工作物Ｐの製造は、上述したように、転造平ダイス１を使用した転造加工により行われる。即ち、一対の転造平ダイス１を転造盤（図示せず）にそれぞれ固定し、それら転造平ダイス１を相対的に平行移動させることで、転造平ダイス１の対向間に挟持された被転造素材を塑性変形させる。
【００２８】
図１に戻って、転造平ダイス１について説明する。転造平ダイス１は、転造に適した合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料から略直方体状に形成され、その上面側（図１（ａ）紙面手前側、図１（ｂ）上側）には、被転造素材の外周面にスプライン１００（図３参照）を転造するための転造歯形面１１が設けられている。
【００２９】
転造歯形面１１には、転造平ダイス１の転造方向始端側（図１右側）から終端側（図１左側）へ向けて、食付き部１１ａ、仕上げ部１１ｂ及び逃げ部１１ｃが順に連続して設けられている。
【００３０】
食付き部１１ａは、転造歯形面１１を被転造素材の外周面に食い付かせるための部位であり、いわゆる食付き部として用いられる。この食付き部１１ａは、図１（ｂ）に示すように、転造平ダイス１の転造方向始端側から仕上げ部側（図１左側）へ向けて傾斜角κ１で上昇傾斜して形成されている。
【００３１】
仕上げ部１１ｂは、食付き部１１ａによって被転造素材に転造されたスプライン１００を仕上げるための部位であり、図１（ｂ）に示すように、転造平ダイス１の支持面（図１（ｂ）下側面）に対して略平行に形成されている。
【００３２】
逃げ部１１ｃは、仕上げ部１１ｂにより仕上げられた被転造素材を転造歯形面１１から排出するための部位であり、いわゆる逃げ部として用いられる。この逃げ部１１ｃは、図１（ｂ）に示すように、仕上げ部１１ｂの終端から転造平ダイス１の転造方向終端側（図１（ｂ）左側）へ向けて傾斜角κ２で下降傾斜して形成されている。
【００３３】
これら食付き部１１ａ、仕上げ部１１ｂ及び逃げ部１１ｃにより構成された転造歯形面１１には、複数の歯形（以下、「加工歯」と称す。）１２が刻設されている。これら複数の加工歯１２は、被転造素材の外周寸法に対応した一定のピッチで転造方向（転造平ダイス１の長手方向、図１の左右方向）へ向けて連続して形成されると共に、転造方向に対して略直交する方向（図１（ａ）の上下方向）へ列設されている。被転造素材は、転造歯形面１１上を転造方向始端側から転造方向終端側へ向けて相対的に転動移動することにより、その外周面にスプライン１００が転造される。
【００３４】
次いで、図２を参照して、加工歯１２の詳細構成について説明する。図２（ａ）は、図１（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向から視た転造平ダイス１の側面図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｄ）は、図２（ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｅ）は、図２（ａ）のＩＩｅ−ＩＩｅ線における転造平ダイス１の断面図である。なお、図２（ａ）は、転造平ダイス１を加工歯１２の歯底線に沿って断面視した断面図に対応する。
【００３５】
加工歯１２は、上述したように、被転造素材の外周面に食い込んで、その外周面を塑性変形させることによりスプライン１００（図３参照）の転造を行うための部位であり、図２に示すように、その歯幅方向（図２（ａ）左右方向）一端側（図２（ａ）右側）に設けられる傾斜部３０と、その傾斜部３０の周縁部分に設けられるＲ状部４０とを備えている。
【００３６】
傾斜部３０は、スプライン１００の切り上がり部１０１（図３参照）を転造するための部位であり、その傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側、即ち、加工歯１２の歯幅方向端部側（図２（ａ）右側）へ向けて傾斜角κ３で直線状に下降傾斜して形成されている。
【００３７】
これにより、被転造素材にスプライン１００を転造する場合には、スプライン１００の切り上がり部１０１をその谷径が軸心Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる（図３参照）。よって、切り上がり部１０１におけるねじり強度の向上が図られたスプライン１００を転造することができる。
【００３８】
なお、加工歯１２に山払い加工を施して傾斜部３０を設けると、その傾斜部３０の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部１０１の隅部１０１ａ（図３参照）が角状に形成されるので、その隅部１０１ａに応力が集中して、かかる切り上がり部１０１におけるねじり強度の低下を招く。そこで、本発明における転造平ダイス１では、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられている。
【００３９】
Ｒ状部４０は、後述するように、傾斜部３０の周縁部分にワイヤ放電加工を施すことにより断面Ｒ状に形成されている。これにより、Ｒ状部４０によって切り上がり部１０１の隅部１０１ａを断面Ｒ状に形成することができるので（図３参照）、高強度のスプライン１００を転造することができる。
【００４０】
一方、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられているので、加工歯１２がチッピング等により損傷することを防止して、転造平ダイス１自体の耐久性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、Ｒ状部４０は、図２（ｃ）から図２（ｅ）にそれぞれ示すように、そのＲ半径が、傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向かうに従い大きくなるように形成されている（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）。これにより、切り上がり部１０１における応力集中を更に抑制することができる。
【００４２】
次いで、図４及び図５を参照して、転造平ダイス１の製造方法について説明する。図４は、加工歯形成工程により形成された加工歯１２の斜視図であり、図５は、歯縁部形成工程により傾斜部３０とＲ状部４０とが形成された加工歯１２の斜視図である。
【００４３】
転造平ダイス１の製造に際しては、まず、合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料からなるダイス素材を略直方体状に切断した後、そのダイス素材に熱処理を施す。そして、図４に示すように、その熱処理を施したダイス素材の一面側に砥石を用いた研削加工を施して、加工歯１２を形成する（加工歯形成工程）。
【００４４】
即ち、加工歯形成工程では、円盤状の砥石を回転させつつ、かかる砥石を図４中の矢印Ｗ方向又は反矢印Ｗ方向（いずれも転造平ダイス１の幅方向、図１（ａ）上下方向）へ平行移動させることにより、多数の加工歯１２を転造歯形面１１（図１参照）に形成する。
【００４５】
加工歯形成工程で使用される砥石の断面形状は、一山又は二山（一溝又は二溝）分の加工歯１２の断面形状（即ち、歯底及び歯先の各円弧部を直線で接続した形状）に対応して形成されており、一般には、その砥石を矢印Ｗ方向または反矢印Ｗ方向へ１ストロークさせる毎に、一山又は二山（一溝又は二溝）の加工歯１２が形成される。
【００４６】
なお、本実施形態では、転造歯形面１１に２４４山（食付き部１１ａに１９３山、仕上げ部１１ｂに３９山、逃げ部１１ｃに１２山）の加工歯１２が形成され、各加工歯１２のピッチ（転造方向間隔）が略２．４９１３ｍｍに設定されている。
【００４７】
加工歯形成工程の後は、図５に示すように、その加工歯形成工程により形成した加工歯１２にワイヤ放電加工を施して、傾斜部３０とＲ状部４０とを形成する（歯縁部形成工程）。
【００４８】
即ち、歯縁部形成工程では、ワイヤ状の工具電極と転造平ダイス１との間に放電を起こしつつ、かかる工具電極を図５中の矢印Ｌ方向又は反矢印Ｌ方向（いずれも加工歯１２の歯幅方向と略直交する方向、図１（ａ）左右方向）へ走行させることにより、傾斜部３０とＲ状部４０とを多数の加工歯１２の歯幅方向一端側（図４手前側）にそれぞれ形成する。
【００４９】
具体的には、形成すべく傾斜部３０及びＲ状部４０の形状に沿って、工具電極を矢印Ｌ方向または反矢印Ｌ方向へ３次元的に走行させることで、転造平ダイス１の加工歯１２における傾斜部３０とその傾斜部３０の周縁部分に設けられるＲ状部４０とが、同一の加工工程で一度に形成される。
【００５０】
これにより、例えば、加工歯１２に研削加工を施して傾斜部３０を形成した後、その傾斜部３０にＲ状部４０を形成するといった別の加工工程を有する場合と比較して、傾斜部３０とＲ状部４０とを効率良く形成することができる。その結果、歯縁部形成工程を簡素化して、作業時間を短縮することができるので、加工コストが削減され、その分、転造平ダイス１の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、上述したように歯縁部形成工程は、Ｒ状部４０をワイヤ放電加工により形成するものである。このため、例えば、砥石を用いた研削加工では、隣り合う加工歯１２同士の間隔が狭い場合、砥石が隣の加工歯１２と干渉してしまい、Ｒ状部４０の形成が不可能であったところ、本発明における製造方法によれば、隣り合う加工歯１２同士の間隔に関わらずＲ状部４０を形成することができる。
【００５２】
また、例えば、ＮＣ工作機を用いた切削加工によりＲ状部４０を形成する場合には、切削工具を傾斜部３０の周縁部分に沿って３次元的に移動させるといった複雑なプログラミング作業が必要であったところ、本発明における製造方法によれば、容易にＲ状部４０を形成することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、傾斜部３０の始端部３０ａから終端部３０ｂ（いずれも図２（ａ）参照）までの距離が略５ｍｍに、傾斜部３０の傾斜角κ３（図２（ａ）参照）が略１０°に、傾斜部３０の始端部３０ａにおけるＲ状部４０のＲ半径が略０ｍｍに、傾斜部３０の終端部３０ｂにおけるＲ状部４０のＲ半径が略１ｍｍに、それぞれ設定されている。
【００５４】
次いで、図６を参照して、上述のように構成および製造された転造平ダイス１により転造された工作物Ｐを用いて行ったねじり疲労試験について説明する。図６は、ねじり疲労試験の試験結果を示すグラフであり、図６（ａ）は、片振りねじり疲労試験で得られたＴ（最大ねじりトルク）−Ｎ（負荷回数）線図を、図６（ｂ）は、両振りねじり疲労試験で得られたＴ（ねじりトルク振幅）−Ｎ（負荷回数）線図を、それぞれ示すグラフである。
【００５５】
ねじり疲労試験は、工作物Ｐの長手方向両端に形成されたスプライン１００（図３（ａ）参照）に、それぞれ対応するスプラインを有する等速自在継手の内側継手部材（図示せず）を嵌合させ、等速自在継手の折り曲げ角度を双方とも０°にした状態で電気式油圧サーボねじり疲労試験機に取り付けると共に、一方の等速自在継手を固定し、他方の等速自在継手に所定のトルクをトルク制御にて繰り返し負荷することで、工作物Ｐが破断するまでの繰り返し回数を測定する試験である。なお、片振りねじり疲労試験は、ねじり方向の一方向に対してのみ所定のトルクを繰り返し負荷する試験であり、両振りねじり疲労試験は、ねじり方向の両方向に対して所定のトルクを繰り返し負荷する試験である。
【００５６】
また、ねじり疲労試験には、本実施形態で説明した転造平ダイス１により転造した工作物Ｐ（以下、「本発明品」と称す。）と、本実施形態で説明した転造平ダイス１におけるＲ状部４０に対応する構成を備えていない転造平ダイスにより転造した工作物（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。なお、本発明品および従来品は、どちらも同一の化学成分から同一のスプライン諸元に構成されると共に、同一の条件で高周波焼き入れ及び焼き戻しを施した。
【００５７】
なお、図６（ａ）のグラフに示される片振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図は、８００から２８００Ｎｍの最大ねじりトルク範囲において、４水準の最大ねじりトルクで試験した結果を、それぞれ直線近似することにより得られたものであり、図６（ｂ）のグラフに示される両振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図は、６００から１６００Ｎｍのねじりトルク振幅範囲において、４水準のねじりトルク振幅で試験した結果を、それぞれ直線近似することにより得られたものである。
【００５８】
図６（ａ）のグラフに示される片振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図によれば、本発明品は、従来品に対し、８００Ｎｍから２８００Ｎｍの最大ねじりトルク範囲において疲労強度が向上しており、ねじり強度の向上が図られたスプラインを転造することができたことを理解できる。
【００５９】
また、図６（ｂ）のグラフに示される両振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図においても、本発明品は、従来品に対し、６００Ｎｍから１６００Ｎｍのねじりトルク振幅範囲において疲労強度が向上しており、ねじり強度の向上が図られたスプラインを転造することができたことを理解できる。
【００６０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態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。
【００６１】
例えば、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６２】
また、上記実施形態では、傾斜部３０が、その傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向けて直線状に下降傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向けて曲線状に下降傾斜するように構成しても良い。
【００６３】
また、上記実施形態では、Ｒ状部４０が、Ｒ半径を有し断面Ｒ状に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、楕円状に構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態における転造平ダイスを説明する図であり、（ａ）は、転造平ダイスの上面図であり、（ｂ）は、転造平ダイスの側面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向から視た転造平ダイスの側面図である。また、（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｄ）は、図２（ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｅ）は、図２（ａ）のＩＩｅ−ＩＩｅ線における転造平ダイスの断面図である。
【図３】（ａ）は、工作物の正面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＡで示す部分を拡大した工作物の部分拡大図であり、（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における工作物の断面図である。
【図４】加工歯形成工程により形成された加工歯の斜視図である。
【図５】歯縁部形成工程により傾斜部とＲ状部とが形成された加工歯の斜視図である。
【図６】ねじり疲労試験の試験結果を示すグラフであり、（ａ）は、片振りねじり疲労試験で得られたＴ（最大ねじりトルク）−Ｎ（負荷回数）線図を、（ｂ）は、両振りねじり疲労試験で得られたＴ（ねじりトルク振幅）−Ｎ（負荷回数）線図を、それぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 転造平ダイス
１１ 転造歯形面
１２ 加工歯
３０ 傾斜部
３０ａ 始端部（下降傾斜始端部）
３０ｂ 終端部（下降傾斜終端部）
４０ Ｒ状部
１００ スプライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法に関し、特に、切り上がり部におけるねじり強度の向上を図り、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができる転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軸状部材の外周面に形成された複数条の歯形からなるスプライン又はセレーションは、相手部材と嵌合することにより動力（回転力）の伝達等を可能とするためのものである。このスプライン又はセレーションは、一般に、転造工具を使用した転造加工により転造される。ところで、このようなスプライン又はセレーションは、その谷部の長手方向端部（切り上がり部）から折損等が生じ易く、かかる部位におけるねじり強度の確保が課題とされていた。
【０００３】
そこで、例えば、特開平８−２９０３２８号公報には、切り上がり部の谷径が軸線Ａ方向に沿って徐々に拡大するように構成されるスプラインを転造するための転造工具（スプライン・ラック）１２，１４が開示されている。この転造工具１２，１４は、曲率半径Ｒに構成された湾曲部分１３を備え、その湾曲部分１３によりスプラインの切り上がり部を転造する。この転造工具１２，１４を使用して転造されたスプラインは、切り上がり部の谷径が軸線方向Ａに沿って曲率半径Ｒで徐々に拡大するように構成されるので、かかる切り上がり部の強度が確保され、ねじり強度が向上する。
【特許文献１】特開平８−２９０３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した転造工具１２，１４を使用した場合でも、かかる切り上がり部のねじり強度が不十分で、スプラインの耐久性を十分に確保できていないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、切り上がり部におけるねじり強度の向上を図り、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができる転造平ダイス及びその転造平ダイスの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を解決するために請求項１記載の転造平ダイスは、複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造するものであり、前記転造歯形面の加工歯は、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備えている。
【０００７】
請求項２記載の転造平ダイスは、請求項１記載の転造平ダイスにおいて、前記Ｒ状部は、そのＲ半径が、前記傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されている。
【０００８】
請求項３記載の転造平ダイスの製造方法は、複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスであって、前記転造歯形面の加工歯が、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備える転造平ダイスの製造方法であり、その転造平ダイスの転造歯形面に前記加工歯を形成する加工歯形成工程と、その加工歯形成工程により形成された加工歯に前記傾斜部と前記Ｒ状部とを形成する歯縁部形成工程とを備え、その歯縁部形成工程は、少なくとも前記Ｒ状部をワイヤ放電加工により形成する。
【０００９】
請求項４記載の転造平ダイスの製造方法は、請求項３記載の転造平ダイスの製造方法において、前記歯縁部形成工程は、前記傾斜部と前記Ｒ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成する。
【００１０】
請求項５記載の転造平ダイスの製造方法は、請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法において、前記歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、そのＲ半径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の転造平ダイスによれば、傾斜部が加工歯の歯幅方向一端側に設けられているので、被転造素材にスプライン又はセレーションを転造する場合には、スプライン又はセレーションの切り上がり部をその谷径が軸心方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる。よって、切り上がり部におけるねじり強度の向上が図られたスプライン又はセレーションを転造することができるという効果がある。
【００１２】
この場合、加工歯に山払い加工を施して傾斜部を設けると、その傾斜部の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部の隅部が角状に形成されるので、その隅部に応力が集中して、かかる切り上がり部におけるねじり強度の低下を招くところ、本発明における転造平ダイスによれば、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられているので、そのＲ状部によってかかる切り上がり部の隅部を断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン又はセレーションを転造することができるという効果がある。
【００１３】
一方、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられているので、加工歯がチッピング等により損傷することを防止して、転造平ダイス自体の耐久性の向上を図ることができるという効果がある。
【００１４】
請求項２記載の転造平ダイスによれば、請求項１記載の転造平ダイスの奏する効果に加え、Ｒ状部は、そのＲ半径が、傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されているので、被転造素材にスプライン又はセレーションを転造する場合には、スプライン又はセレーションの切り上がり部における応力集中を更に抑制することができるという効果がある。
【００１５】
即ち、Ｒ半径は、加工歯の厚み以上の値とすることができないため、Ｒ半径を傾斜部の下降傾斜始端部から下降傾斜終端部まで一定とする場合には、そのＲ半径を、加工歯の厚みが最も薄い下降傾斜始端部において設定可能な値としなければならず、かかる切り上がり部における応力集中を十分に抑制できないところ、本発明のように、Ｒ半径を傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成することにより、下降傾斜終端部に対応する切り上がり部における応力集中も抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の転造平ダイスの製造方法によれば、傾斜部を加工歯の歯幅方向一端側に設ける歯縁部形成工程を備えているので、切り上がり部の谷径が軸心方向に沿って徐々に拡大するスプラインを転造可能な転造平ダイスを製造することができるという効果がある。よって、この転造平ダイスを用いれば、切り上がり部におけるねじり強度の向上が図られたスプライン又はセレーションを転造することができる。
【００１７】
この場合、歯縁部形成工程において、加工歯に山払い加工を施して傾斜部を形成すると、その傾斜部の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部の隅部が角状に形成されるので、その隅部に応力が集中して、かかる切り上がり部におけるねじり強度の低下を招く。これに対し、歯縁部形成工程は、更に、Ｒ状部を傾斜部の周縁部分に形成するので、そのＲ状部によってかかる切り上がり部の隅部を断面Ｒ状に形成することができ、高強度のスプライン又はセレーションを転造可能な転造平ダイスを製造することができるという効果がある。
【００１８】
一方、上述したように、傾斜部の周縁部分にＲ状部が設けられた転造平ダイスを製造することができれば、加工歯のチッピング等による損傷が防止され、その耐久性の向上が図られた転造平ダイスを製造することができるという効果がある。
【００１９】
ここで、歯縁部形成工程は、少なくともＲ状部をワイヤ放電加工により形成するものである。このため、例えば、砥石を用いた研削加工では、隣り合う加工歯同士の間隔が狭い場合、砥石が隣の加工歯と干渉してしまい、Ｒ状部の形成が不可能であったところ、本発明における製造方法によれば、隣り合う加工歯同士の間隔に関わらずＲ状部を形成することができるという効果がある。
【００２０】
また、例えば、ＮＣ工作機を用いた切削加工によりＲ状部を形成する場合には、切削工具を傾斜部の周縁部分に沿って３次元的に移動させるといった複雑なプログラミング作業が必要であったところ、本発明における製造方法によれば、容易にＲ状部を形成することができるという効果がある。
【００２１】
請求項４記載の転造平ダイスの製造方法によれば、請求項３記載の転造平ダイスの製造方法の奏する効果に加え、歯縁部形成工程は、傾斜部とＲ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成するので、例えば、加工歯に研削加工を施して傾斜部を形成した後、その傾斜部にＲ状部を形成するといった別の加工工程を有する場合と比較して、傾斜部とＲ状部とを効率良く形成することができるという効果がある。その結果、歯縁部形成工程を簡素化して、作業時間を短縮することができるので、加工コストが削減され、その分、転造平ダイスの製造コストを削減することができるという効果がある。
【００２２】
請求項５記載の転造平ダイスの製造方法によれば、請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法の奏する効果に加え、歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、その径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されているので、スプライン又はセレーションの切り上がり部の隅部における応力集中を更に抑制することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における転造平ダイス１を説明する図であり、（ａ）は、転造平ダイス１の上面図であり、（ｂ）は、転造平ダイス１の側面図である。なお、図１では、傾斜部３０とＲ状部４０との図示が省略されている。
【００２４】
まず、図１を参照して、転造平ダイス１の全体構成について説明する。転造平ダイス１は、円柱状の軸状部材として構成された被転造素材の外周面を塑性変形させて、工作物Ｐ（図３参照）を転造加工により転造するための工具である。
【００２５】
ここで、図３を参照して、転造平ダイス１により転造される工作物Ｐについて説明する。図３（ａ）は、工作物Ｐの正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡで示す部分を拡大した工作物Ｐの部分拡大図であり、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における工作物Ｐの断面図である。
【００２６】
工作物Ｐは、歯車等の相手部材に動力（回転力）を伝達するためのスプライン軸であり、その長手方向両端（図３（ａ）左右）の外周面には、相手部材と嵌合するスプライン１００を備えて構成されている。スプライン１００は、図３（ｂ）に示すように、切り上がり部１０１の谷径が軸線Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように構成されると共に、図３（ｃ）に示すように、軸線Ｏ方向と略直交する方向の断面視において、切り上がり部１０１の隅部１０１ａが断面Ｒ状に形成され構成されている。
【００２７】
かかる工作物Ｐの製造は、上述したように、転造平ダイス１を使用した転造加工により行われる。即ち、一対の転造平ダイス１を転造盤（図示せず）にそれぞれ固定し、それら転造平ダイス１を相対的に平行移動させることで、転造平ダイス１の対向間に挟持された被転造素材を塑性変形させる。
【００２８】
図１に戻って、転造平ダイス１について説明する。転造平ダイス１は、転造に適した合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料から略直方体状に形成され、その上面側（図１（ａ）紙面手前側、図１（ｂ）上側）には、被転造素材の外周面にスプライン１００（図３参照）を転造するための転造歯形面１１が設けられている。
【００２９】
転造歯形面１１には、転造平ダイス１の転造方向始端側（図１右側）から終端側（図１左側）へ向けて、食付き部１１ａ、仕上げ部１１ｂ及び逃げ部１１ｃが順に連続して設けられている。
【００３０】
食付き部１１ａは、転造歯形面１１を被転造素材の外周面に食い付かせるための部位であり、いわゆる食付き部として用いられる。この食付き部１１ａは、図１（ｂ）に示すように、転造平ダイス１の転造方向始端側から仕上げ部側（図１左側）へ向けて傾斜角κ１で上昇傾斜して形成されている。
【００３１】
仕上げ部１１ｂは、食付き部１１ａによって被転造素材に転造されたスプライン１００を仕上げるための部位であり、図１（ｂ）に示すように、転造平ダイス１の支持面（図１（ｂ）下側面）に対して略平行に形成されている。
【００３２】
逃げ部１１ｃは、仕上げ部１１ｂにより仕上げられた被転造素材を転造歯形面１１から排出するための部位であり、いわゆる逃げ部として用いられる。この逃げ部１１ｃは、図１（ｂ）に示すように、仕上げ部１１ｂの終端から転造平ダイス１の転造方向終端側（図１（ｂ）左側）へ向けて傾斜角κ２で下降傾斜して形成されている。
【００３３】
これら食付き部１１ａ、仕上げ部１１ｂ及び逃げ部１１ｃにより構成された転造歯形面１１には、複数の歯形（以下、「加工歯」と称す。）１２が刻設されている。これら複数の加工歯１２は、被転造素材の外周寸法に対応した一定のピッチで転造方向（転造平ダイス１の長手方向、図１の左右方向）へ向けて連続して形成されると共に、転造方向に対して略直交する方向（図１（ａ）の上下方向）へ列設されている。被転造素材は、転造歯形面１１上を転造方向始端側から転造方向終端側へ向けて相対的に転動移動することにより、その外周面にスプライン１００が転造される。
【００３４】
次いで、図２を参照して、加工歯１２の詳細構成について説明する。図２（ａ）は、図１（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向から視た転造平ダイス１の側面図である。また、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｄ）は、図２（ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線における転造平ダイス１の断面図であり、図２（ｅ）は、図２（ａ）のＩＩｅ−ＩＩｅ線における転造平ダイス１の断面図である。なお、図２（ａ）は、転造平ダイス１を加工歯１２の歯底線に沿って断面視した断面図に対応する。
【００３５】
加工歯１２は、上述したように、被転造素材の外周面に食い込んで、その外周面を塑性変形させることによりスプライン１００（図３参照）の転造を行うための部位であり、図２に示すように、その歯幅方向（図２（ａ）左右方向）一端側（図２（ａ）右側）に設けられる傾斜部３０と、その傾斜部３０の周縁部分に設けられるＲ状部４０とを備えている。
【００３６】
傾斜部３０は、スプライン１００の切り上がり部１０１（図３参照）を転造するための部位であり、その傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側、即ち、加工歯１２の歯幅方向端部側（図２（ａ）右側）へ向けて傾斜角κ３で直線状に下降傾斜して形成されている。
【００３７】
これにより、被転造素材にスプライン１００を転造する場合には、スプライン１００の切り上がり部１０１をその谷径が軸心Ｏ方向に沿って徐々に拡大するように形成することができる（図３参照）。よって、切り上がり部１０１におけるねじり強度の向上が図られたスプライン１００を転造することができる。
【００３８】
なお、加工歯１２に山払い加工を施して傾斜部３０を設けると、その傾斜部３０の周縁部分が鋭角となり、その結果、切り上がり部１０１の隅部１０１ａ（図３参照）が角状に形成されるので、その隅部１０１ａに応力が集中して、かかる切り上がり部１０１におけるねじり強度の低下を招く。そこで、本発明における転造平ダイス１では、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられている。
【００３９】
Ｒ状部４０は、後述するように、傾斜部３０の周縁部分にワイヤ放電加工を施すことにより断面Ｒ状に形成されている。これにより、Ｒ状部４０によって切り上がり部１０１の隅部１０１ａを断面Ｒ状に形成することができるので（図３参照）、高強度のスプライン１００を転造することができる。
【００４０】
一方、傾斜部３０の周縁部分にＲ状部４０が設けられているので、加工歯１２がチッピング等により損傷することを防止して、転造平ダイス１自体の耐久性の向上を図ることができる。
【００４１】
また、Ｒ状部４０は、図２（ｃ）から図２（ｅ）にそれぞれ示すように、そのＲ半径が、傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向かうに従い大きくなるように形成されている（Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３）。これにより、切り上がり部１０１における応力集中を更に抑制することができる。
【００４２】
次いで、図４及び図５を参照して、転造平ダイス１の製造方法について説明する。図４は、加工歯形成工程により形成された加工歯１２の斜視図であり、図５は、歯縁部形成工程により傾斜部３０とＲ状部４０とが形成された加工歯１２の斜視図である。
【００４３】
転造平ダイス１の製造に際しては、まず、合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料からなるダイス素材を略直方体状に切断した後、そのダイス素材に熱処理を施す。そして、図４に示すように、その熱処理を施したダイス素材の一面側に砥石を用いた研削加工を施して、加工歯１２を形成する（加工歯形成工程）。
【００４４】
即ち、加工歯形成工程では、円盤状の砥石を回転させつつ、かかる砥石を図４中の矢印Ｗ方向又は反矢印Ｗ方向（いずれも転造平ダイス１の幅方向、図１（ａ）上下方向）へ平行移動させることにより、多数の加工歯１２を転造歯形面１１（図１参照）に形成する。
【００４５】
加工歯形成工程で使用される砥石の断面形状は、一山又は二山（一溝又は二溝）分の加工歯１２の断面形状（即ち、歯底及び歯先の各円弧部を直線で接続した形状）に対応して形成されており、一般には、その砥石を矢印Ｗ方向または反矢印Ｗ方向へ１ストロークさせる毎に、一山又は二山（一溝又は二溝）の加工歯１２が形成される。
【００４６】
なお、本実施形態では、転造歯形面１１に２４４山（食付き部１１ａに１９３山、仕上げ部１１ｂに３９山、逃げ部１１ｃに１２山）の加工歯１２が形成され、各加工歯１２のピッチ（転造方向間隔）が略２．４９１３ｍｍに設定されている。
【００４７】
加工歯形成工程の後は、図５に示すように、その加工歯形成工程により形成した加工歯１２にワイヤ放電加工を施して、傾斜部３０とＲ状部４０とを形成する（歯縁部形成工程）。
【００４８】
即ち、歯縁部形成工程では、ワイヤ状の工具電極と転造平ダイス１との間に放電を起こしつつ、かかる工具電極を図５中の矢印Ｌ方向又は反矢印Ｌ方向（いずれも加工歯１２の歯幅方向と略直交する方向、図１（ａ）左右方向）へ走行させることにより、傾斜部３０とＲ状部４０とを多数の加工歯１２の歯幅方向一端側（図４手前側）にそれぞれ形成する。
【００４９】
具体的には、形成すべく傾斜部３０及びＲ状部４０の形状に沿って、工具電極を矢印Ｌ方向または反矢印Ｌ方向へ３次元的に走行させることで、転造平ダイス１の加工歯１２における傾斜部３０とその傾斜部３０の周縁部分に設けられるＲ状部４０とが、同一の加工工程で一度に形成される。
【００５０】
これにより、例えば、加工歯１２に研削加工を施して傾斜部３０を形成した後、その傾斜部３０にＲ状部４０を形成するといった別の加工工程を有する場合と比較して、傾斜部３０とＲ状部４０とを効率良く形成することができる。その結果、歯縁部形成工程を簡素化して、作業時間を短縮することができるので、加工コストが削減され、その分、転造平ダイス１の製造コストを削減することができる。
【００５１】
また、上述したように歯縁部形成工程は、Ｒ状部４０をワイヤ放電加工により形成するものである。このため、例えば、砥石を用いた研削加工では、隣り合う加工歯１２同士の間隔が狭い場合、砥石が隣の加工歯１２と干渉してしまい、Ｒ状部４０の形成が不可能であったところ、本発明における製造方法によれば、隣り合う加工歯１２同士の間隔に関わらずＲ状部４０を形成することができる。
【００５２】
また、例えば、ＮＣ工作機を用いた切削加工によりＲ状部４０を形成する場合には、切削工具を傾斜部３０の周縁部分に沿って３次元的に移動させるといった複雑なプログラミング作業が必要であったところ、本発明における製造方法によれば、容易にＲ状部４０を形成することができる。
【００５３】
なお、本実施形態では、傾斜部３０の始端部３０ａから終端部３０ｂ（いずれも図２（ａ）参照）までの距離が略５ｍｍに、傾斜部３０の傾斜角κ３（図２（ａ）参照）が略１０°に、傾斜部３０の始端部３０ａにおけるＲ状部４０のＲ半径が略０ｍｍに、傾斜部３０の終端部３０ｂにおけるＲ状部４０のＲ半径が略１ｍｍに、それぞれ設定されている。
【００５４】
次いで、図６を参照して、上述のように構成および製造された転造平ダイス１により転造された工作物Ｐを用いて行ったねじり疲労試験について説明する。図６は、ねじり疲労試験の試験結果を示すグラフであり、図６（ａ）は、片振りねじり疲労試験で得られたＴ（最大ねじりトルク）−Ｎ（負荷回数）線図を、図６（ｂ）は、両振りねじり疲労試験で得られたＴ（ねじりトルク振幅）−Ｎ（負荷回数）線図を、それぞれ示すグラフである。
【００５５】
ねじり疲労試験は、工作物Ｐの長手方向両端に形成されたスプライン１００（図３（ａ）参照）に、それぞれ対応するスプラインを有する等速自在継手の内側継手部材（図示せず）を嵌合させ、等速自在継手の折り曲げ角度を双方とも０°にした状態で電気式油圧サーボねじり疲労試験機に取り付けると共に、一方の等速自在継手を固定し、他方の等速自在継手に所定のトルクをトルク制御にて繰り返し負荷することで、工作物Ｐが破断するまでの繰り返し回数を測定する試験である。なお、片振りねじり疲労試験は、ねじり方向の一方向に対してのみ所定のトルクを繰り返し負荷する試験であり、両振りねじり疲労試験は、ねじり方向の両方向に対して所定のトルクを繰り返し負荷する試験である。
【００５６】
また、ねじり疲労試験には、本実施形態で説明した転造平ダイス１により転造した工作物Ｐ（以下、「本発明品」と称す。）と、本実施形態で説明した転造平ダイス１におけるＲ状部４０に対応する構成を備えていない転造平ダイスにより転造した工作物（以下、「従来品」と称す。）とを用いて行った。なお、本発明品および従来品は、どちらも同一の化学成分から同一のスプライン諸元に構成されると共に、同一の条件で高周波焼き入れ及び焼き戻しを施した。
【００５７】
なお、図６（ａ）のグラフに示される片振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図は、８００から２８００Ｎｍの最大ねじりトルク範囲において、４水準の最大ねじりトルクで試験した結果を、それぞれ直線近似することにより得られたものであり、図６（ｂ）のグラフに示される両振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図は、６００から１６００Ｎｍのねじりトルク振幅範囲において、４水準のねじりトルク振幅で試験した結果を、それぞれ直線近似することにより得られたものである。
【００５８】
図６（ａ）のグラフに示される片振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図によれば、本発明品は、従来品に対し、８００Ｎｍから２８００Ｎｍの最大ねじりトルク範囲において疲労強度が向上しており、ねじり強度の向上が図られたスプラインを転造することができたことを理解できる。
【００５９】
また、図６（ｂ）のグラフに示される両振りねじり疲労試験で得られたＴ−Ｎ線図においても、本発明品は、従来品に対し、６００Ｎｍから１６００Ｎｍのねじりトルク振幅範囲において疲労強度が向上しており、ねじり強度の向上が図られたスプラインを転造することができたことを理解できる。
【００６０】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態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。
【００６１】
例えば、上記実施形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００６２】
また、上記実施形態では、傾斜部３０が、その傾斜部３０の始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向けて直線状に下降傾斜して形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、始端部３０ａ側から終端部３０ｂ側へ向けて曲線状に下降傾斜するように構成しても良い。
【００６３】
また、上記実施形態では、Ｒ状部４０が、Ｒ半径を有し断面Ｒ状に形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、楕円状に構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施の形態における転造平ダイスを説明する図であり、（ａ）は、転造平ダイスの上面図であり、（ｂ）は、転造平ダイスの側面図である。
【図２】（ａ）は、図１（ａ）のＩＩａ−ＩＩａ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の矢印ＩＩｂ方向から視た転造平ダイスの側面図である。また、（ｃ）は、図２（ａ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｄ）は、図２（ａ）のＩＩｄ−ＩＩｄ線における転造平ダイスの断面図であり、（ｅ）は、図２（ａ）のＩＩｅ−ＩＩｅ線における転造平ダイスの断面図である。
【図３】（ａ）は、工作物の正面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＡで示す部分を拡大した工作物の部分拡大図であり、（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における工作物の断面図である。
【図４】加工歯形成工程により形成された加工歯の斜視図である。
【図５】歯縁部形成工程により傾斜部とＲ状部とが形成された加工歯の斜視図である。
【図６】ねじり疲労試験の試験結果を示すグラフであり、（ａ）は、片振りねじり疲労試験で得られたＴ（最大ねじりトルク）−Ｎ（負荷回数）線図を、（ｂ）は、両振りねじり疲労試験で得られたＴ（ねじりトルク振幅）−Ｎ（負荷回数）線図を、それぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 転造平ダイス
１１ 転造歯形面
１２ 加工歯
３０ 傾斜部
３０ａ 始端部（下降傾斜始端部）
３０ｂ 終端部（下降傾斜終端部）
４０ Ｒ状部
１００ スプライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスにおいて、
前記転造歯形面の加工歯は、
その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、
その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備えていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記Ｒ状部は、そのＲ半径が、前記傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の転造平ダイス。
【請求項３】
複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスであって、前記転造歯形面の加工歯が、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備える転造平ダイスの製造方法において、
その転造平ダイスの転造歯形面に前記加工歯を形成する加工歯形成工程と、
その加工歯形成工程により形成された加工歯に前記傾斜部と前記Ｒ状部とを形成する歯縁部形成工程とを備え、
その歯縁部形成工程は、少なくとも前記Ｒ状部をワイヤ放電加工により形成することを特徴とする転造平ダイスの製造方法。
【請求項４】
前記歯縁部形成工程は、前記傾斜部と前記Ｒ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成することを特徴とする請求項３記載の転造平ダイスの製造方法。
【請求項５】
前記歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、そのＲ半径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法。
【請求項１】
複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスにおいて、
前記転造歯形面の加工歯は、
その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、
その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備えていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記Ｒ状部は、そのＲ半径が、前記傾斜部の下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の転造平ダイス。
【請求項３】
複数の加工歯が設けられた転造歯形面を備え、その転造歯形面の加工歯を被転造素材の外周面に食い込ませて、その被転造素材の外周面にスプライン又はセレーションを転造する転造平ダイスであって、前記転造歯形面の加工歯が、その加工歯の歯幅方向一端側に位置し直線状または曲線状に下降傾斜して形成される傾斜部と、その傾斜部の周縁部分に位置し断面Ｒ状に形成されるＲ状部とを備える転造平ダイスの製造方法において、
その転造平ダイスの転造歯形面に前記加工歯を形成する加工歯形成工程と、
その加工歯形成工程により形成された加工歯に前記傾斜部と前記Ｒ状部とを形成する歯縁部形成工程とを備え、
その歯縁部形成工程は、少なくとも前記Ｒ状部をワイヤ放電加工により形成することを特徴とする転造平ダイスの製造方法。
【請求項４】
前記歯縁部形成工程は、前記傾斜部と前記Ｒ状部とをワイヤ放電加工により同一の加工工程で形成することを特徴とする請求項３記載の転造平ダイスの製造方法。
【請求項５】
前記歯縁部形成工程で形成されるＲ状部は、そのＲ半径が、下降傾斜始端部側から下降傾斜終端部側へ向かうに従い大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の転造平ダイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−７３７３１（Ｐ２００８−７３７３１Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５６４１５（Ｐ２００６−２５６４１５）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【出願人】（０００１０２６９２）ＮＴＮ株式会社 (9,006)
【出願人】（０００１０３３６７）オーエスジー株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]