JP2002205138A - 中空軸パーツの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パイプ材から中空軸パーツを製造して、軽量
化を図りながら、鍔部と中空軸部との繋ぎ部分、所謂首
部の強度低下を防止する。 【解決手段】 求める鍔部付きの中空ボルトの中空軸部
の外径よりも大径かつ厚肉で、短寸のパイプ材を素材Ａ
とし、第１工程で、素材Ａを一方向からダイスに押し込
んで、一端に厚肉の頭部Ｂ２を有し、他端に素材Ａより
も小径で薄肉の中空軸部Ｂ１を有してなる第１素材Ｂを
形成し、第２工程で、第１素材Ｂの頭部Ｂ２に成形ピン
を押し込むと共に頭部Ｂ２を打ち込み加工して、頭部Ｂ
２の口部を所定形状に拡管成形すると同時に、この頭部
Ｃ２の肉厚及び該頭部Ｃ２と中空軸部Ｃ１との繋ぎ部Ｃ
４の肉厚が中空軸部Ｃ１の肉厚よりも大きくなるように
形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空軸パーツの製
造方法、詳しくは、パイプ材から中空軸部の一端に頭部
が一体に形成されてなる中空軸パーツの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、軽量化を図るためにパ
イプ材から中空ボルトを製造するようにしたものが知ら
れている。その場合、中空ボルトの製造方法として、図
１３に示すように外径が求める中空ボルト１′の中空軸
部１１′の外径とほぼ同径で、肉厚を中空軸部１１′の
肉厚と同一とし、長さを中空ボルト１′の全長とほぼ同
寸としたパイプ材を素材Ａ′として用い、まず、第１工
程において、上記素材Ａ′の一端部を拡管加工して、図
１４に示すように中空軸部Ｂ１′の一端部に、該中空軸
部Ｂ１′の肉厚よりも薄い肉厚の頭部Ｂ２′を拡管形成
してなる第１素材Ｂ′を形成し、次に、第２工程におい
て、第１素材Ｂ１′の頭部Ｂ２′を打ち込み加工して、
図１５及び１６に示すように中空軸部１１′と頭部１
２′との境界部分を半径方向外方に座屈して鍔状座部１
５′を形成すると同時に、頭部１２′の肉厚を大きく
し、かつ頭部１２′の外周を断面６角形状に形成してな
る鍔付きの中空ボルト１′を形成するようになされてい
る。なお、図１６に示す中空ボルト１′の中空軸部１
１′の先端部には後工程にてねじ溝が形成される縮径先
端部１６′が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した製
造方法にあっては、第１工程において拡管加工する際
に、中空軸部１１′と頭部１２′との境界部分の肉厚が
頭部１２′と共に中空軸部１１′の肉厚よりも薄くな
る。しかも、この境界部分を半径方向外方に向かって座
屈して鍔状座部１５′を形成するものであるから、図１
５、１６に示すように成形された中空ボルト１′の鍔状
座部１５′には、その肉厚方向中間部に亀裂１７′が入
った状態となっているのであり、これに加えて座屈加工
時の圧縮力により亀裂１７′部分の両側における肉厚が
さらに薄くなる。その結果、鍔状座部１５′と中空軸部
１１′との繋ぎ部分、所謂首部１４′の強度が他の部分
に較べて著しく低下し、この中空ボルト１′を使用して
締結する場合、上記首部１４′から不用意に破断すると
いった問題があった。

【０００４】そこで、本発明は、パイプ材から中空軸パ
ーツを製造して、軽量化を図ることができながら、頭部
と中空軸部との繋ぎ部分、所謂首部の強度低下を防止で
きる中空軸パーツの製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１の発明は、パイプ材から中空軸部の
一端に頭部が一体に形成されてなる中空軸パーツを製造
する方法として、上記軸パーツの中空軸部の外径よりも
大径かつ厚肉で、該軸パーツより短い長さのパイプ材を
素材とし、まず、この素材を一方向からダイスに押し込
んで、一端に厚肉の頭部を有し、他端に上記素材よりも
小径で薄肉の中空軸部を有してなる第１素材を形成し、
次いで、次工程において、第１素材の頭部に成形ピンを
押し込むと共に該頭部を打ち込み加工して、頭部の口部
を所定形状に拡管成形すると共に、この頭部の肉厚及び
該頭部と中空軸部との繋ぎ部分の肉厚が中空軸部の肉厚
と同一もしくはその肉厚よりも大きくなるように形成し
たことを特徴とする。

【０００６】また、本願の請求項２の発明は、上記した
請求項１の発明に加え、次工程で形成した第２素材を更
に次の工程において、その頭部における外周部分を該頭
部の全長にわたって切り込み加工して、所定断面形状の
頭部を形成したことを特徴とする。

【０００７】さらに、本願の請求項３の発明は、上記し
た請求項１の発明に加え、次工程で形成した第２素材を
更に次の工程において、その頭部における外周部分を中
空軸部の近くまで切り込み兼打ち込み加工して、所定断
面形状の頭部を形成すると共に、該頭部と中空軸部との
間に鍔状座部を膨出形成したことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図面は、軽量化を図るためにパイ
プ材から図１，２に示すような中空軸部１１の一端に鍔
状座部１５と頭部１２とを有する中空ボルト１を製造す
る場合の実施の形態を示す。

【０００９】図２〜８は、上記中空ボルト１をパイプ材
から多段圧造成形機により製造する場合の成形工程にお
ける形状の変化を示している。図３に示すように、パイ
プ材を素材として用いるに際し、外径が求める中空ボル
ト１の中空軸部２の外径よりも大径で、肉厚が上記中空
軸部２の肉厚よりも大きく、さらに長さが中空ボルト１
よりも短寸とした切断素材Ａを用いる。

【００１０】まず、第１工程において、上記素材Ａを一
方向からダイス（図示せず）に押し込んで絞り加工を行
う。これにより、図４に示すように上記素材Ａの外径よ
りも小径で肉厚が薄く、かつ長さが伸長された中空軸部
Ｂ１と、該中空軸部Ｂ１の一端に厚肉の頭部Ｂ２を有す
る第１素材（一次成形品）Ｂが形成される。

【００１１】次に、第２工程において、第１素材Ｂの頭
部Ｂ２に断面６角の成形ピン（図示せず）を押し込むと
共に、該頭部Ｂ２の打ち込み加工を行う。これにより、
図５，６に示すように、頭部Ｃ２の口部Ｃ３は６角形状
に拡管成形されると同時に、該頭部Ｃ２の肉厚及び中空
軸部Ｃ１と頭部Ｃ２との繋ぎ部分（以下、首部と称す）
Ｃ４の肉厚が中空軸部Ｃ１の肉厚よりも大きくなるよう
に形成された第２素材（二次成形品）Ｃが形成される。
なお、上記頭部Ｃ２の下面は座部Ｃ５となるように垂直
状に形成されている。

【００１２】その後、第３工程において、第２素材Ｃの
頭部Ｃ２における外周部分を６角形状に型抜きするよう
に中空軸部Ｃ１の近くまで、換言すれば首部Ｃ４近くま
で切り込み兼打ち込み加工を行うと共に、中空軸部Ｃ１
の他端部をダイス（図示せず）内において絞り加工す
る。これにより、図７，８に示すように断面６角形状の
頭部Ｄ２が形成される同時に、該頭部Ｄ２と中空軸部Ｄ
１との間に鍔状座部Ｄ５が形成される一方、中空軸部Ｃ
１の他端部に後工程によりねじ溝が形成される縮径先端
部Ｄ６が形成される。つまり、中空軸部Ｄ１の一端に鍔
状座部Ｄ５と６角口部Ｄ３をもつ６角頭部Ｄ２とが一体
に形成され、他端に縮径先端部Ｄ６が形成された第３素
材（三次成形品）Ｄが形成される。

【００１３】然る後、第４工程において、第３素材Ｄの
鍔部Ｄ５の外周部を円形に打ち抜く仕上げ加工を行うと
共に、中空軸部Ｄ１と縮径先端部Ｄ６とを寸法出しする
仕上げ加工を行う。これにより、図１，２に示すような
中空軸部１１の一端に鍔状座部１５と６角口部１３をも
つ６角頭部１２とが一体に形成され、他端に縮径先端部
１６を有してなる中空ボルト１が形成される。

【００１４】なお、上記中空軸部Ｃ１及びＤ１の先端部
を絞り加工して縮径先端部１６を形成する際、パンチ側
に頭部、座部及び中空軸部を貫通する成形ピンを用いて
行うのが好ましい。また、縮径先端部１６の外周には、
図示していないが後工程においてねじ転造又は切削など
によりねじ溝が形成される。

【００１５】以上のように、本発明の製造方法により鍔
付きの中空ボルトを製造するときには、パイプ材よりな
る切断素材Ａから中空軸部１１の一端に鍔状座部１５と
頭部１２とを有する中空ボルト１を製造できて、軽量化
を図ることができ、しかも、頭部１２の肉厚及び鍔状座
部１５と中空軸部１１との首部１４の肉厚を中空軸部１
１の肉厚よりも大きく形成でき、その上、首部１４に従
来のように亀裂が入ったりすることがないので、頭部１
２及び首部１４の強度を中空軸部１１の強度よりも積極
的に高めることができる。これにより、この中空ボルト
１を使用して被締結物を締結する場合に、上記首部１４
から不用意に破断するといったことを防止できる。

【００１６】その上、第３工程において、第２素材をそ
の頭部Ｃ１における外周部分を中空軸部Ｃ１の近くまで
切り込み兼打ち込み加工して、所定形状の頭部Ｄ２を形
成すると共に、該頭部Ｄ２と中空軸部Ｄ１との間に鍔状
座部Ｄ５を膨出形成するようにしたから、頭部Ｄ２の肉
厚と中空軸部Ｄ１との首部Ｄ４の肉厚を中空軸部Ｄ１の
肉厚よりも大きくした状態を維持しながら頭部Ｄ２の成
形と鍔状座部Ｄ５の成形とを行うことができる。これに
より、首部１４の破断防止効果が損なわれることなく、
頭部Ｄ２を６角形状に形成することができながら、鍔状
座部Ｄ５により該座部の面積の拡大化を図ることができ
る。

【００１７】上記した実施の形態では、中空ボルトとし
て中空軸部１１の先端にねじ溝形成用の縮径先端部１６
を形成したものについて説明したけれども、該縮径先端
部１６は必要に応じて形成しなくてもよいし、また、中
空軸部１１の先端部の内面に内ねじを形成してもよい。
さらに、中空軸部１１の長さや径も任意に設定できるこ
とは勿論である。

【００１８】また、上記した実施の形態では、中空ボル
ト１について説明したけれども、ボルトに何ら限定され
るものではなく、たとえば、図５に示すような第２工程
まで成形しただけのもの、つまり中空軸部の一端に頭部
を備えただけのねじを形成しない中空軸パーツや、図７
又は図１に示すような第３工程又第４工程まで成形した
中空軸部の一端に鍔状座部と頭部を備えただけのねじを
形成しない中空軸パーツであってもよい。

【００１９】また、図９，１０に示すように第３工程に
おいて、頭部における外周部分を該頭部の全長にわたっ
て切り込み加工して、鍔状突部を持たない所定形状の頭
部を形成した中空ボルト２又は中空軸パーツであっても
よい。

【００２０】また、上記中空ボルト又は中空軸パーツに
おいて、頭部の形状及び口部の形状は、何ら６角形に限
定されるものではなく、円形や多角形は勿論、図１１に
示すような歯車形状や、さらには図１２に示すような異
形の形状であってもよい。

【００２１】さらに、上記中空ボルト又は中空軸パーツ
において、頭部の肉厚と首部の肉厚は、既述した実施の
形態のように中空軸部の肉厚よりも大きくするのが好ま
しいが、同一であってもよい。この場合にも、圧造加工
によりこれら頭部と首部と中空軸部を形成するので、頭
部及び首部の強度が中空軸部の強度に較べて低下するこ
とはない。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の製造方法によれ
ば、パイプ材よりなる切断素材から中空軸部の一端に頭
部を有する中空軸パーツを製造できて、軽量化を図るこ
とができ、しかも、頭部の肉厚と中空軸部との繋ぎ部分
の肉厚を中空軸部の肉厚よりも大きく形成でき、その
上、首部に従来のように亀裂が入ったりすることがない
ので、頭部及び首部の強度が中空軸部の強度よりも低下
するのを防止できる。これにより、この中空軸パーツを
使用する場合に、上記首部から不用意に破断するといっ
たことを防止できる。

【００２３】また、次工程で形成した第２素材を更に次
の工程において、その頭部における外周部分を該頭部の
全長にわたって切り込み加工して、所定断面形状の頭部
を形成するようにすれば、頭部の肉厚と中空軸部との繋
ぎ部分の肉厚を中空軸部の肉厚よりも大きくした状態を
維持して、上記した繋ぎ部分の破断防止効果が損なわれ
ることなく、頭部を所定の形状に形成することができ
る。

【００２４】さらに、次工程で形成した第２素材を更に
次の工程において、その頭部における外周部分を中空軸
部の近くまで切り込み兼打ち込み加工して、所定形状の
頭部を形成すると共に、該頭部と中空軸部との間に鍔状
座部を膨出形成するようにすれば、頭部の肉厚と中空軸
部との繋ぎ部分の肉厚を中空軸部の肉厚よりも大きくし
た状態を維持しながら頭部の成形と鍔状座部の成形とを
行うことができ、これにより、上記した繋ぎ部分の破断
防止効果が損なわれることなく、頭部を所定の形状に形
成することができながら、鍔状座部により該座部の面積
の拡大化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る製造方法で製造する中空ボル
トの縦断面図である。

【図２】 同側面図である。

【図３】 同中空ボルトの製造過程におけるパイプ素
材の縦断面図である。

【図４】 同第１工程で形成された第１素材の縦断面
図である。

【図５】 同第２工程で形成された第２素材の縦断面
図である。

【図６】 同側面図である。

【図７】 同第３工程で形成された第３素材の縦断面
図である。

【図８】 同側面図である。

【図９】 別の実施の形態の第３工程で成形された第
３素材の縦断面図である。

【図１０】 同側面図である。

【図１１】 頭部の別の実施の形態を示す説明図であ
る。

【図１２】 頭部のさらに別の実施の形態を示す説明図
である。

【図１３】 従来の製造方法で製造する中空ボルトの製
造過程におけるパイプ素材の縦断面図である。

【図１４】 同第１工程で形成された第１素材の縦断面
図である。

【図１５】 同第２工程で形成された第２素材の縦断面
図である。

【図１６】 同第２素材の側面図である。

【符号の説明】

１ 中空ボルト １１ 中空軸部 １２ 頭部 １３ 口部 １４ 繋ぎ部（首部） １５ 鍔状座部 Ａ 素材 Ｂ 第１素材 Ｂ１ 中空軸部 Ｂ２ 頭部 Ｃ 第２素材 Ｃ１ 中空軸部 Ｃ２ 頭部 Ｃ３ 口部 Ｃ４ 繋ぎ部（首部） Ｄ 第３素材 Ｄ１ 中空軸部 Ｄ２ 頭部 Ｄ３ 口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パイプ材から中空軸部の一端に頭部が一
   体に形成されてなる中空軸パーツを製造する方法であっ
   て、上記軸パーツの中空軸部の外径よりも大径かつ厚肉
   で、該軸パーツより短い長さのパイプ材を素材とし、ま
   ず、この素材を一方向からダイスに押し込んで、一端に
   厚肉の頭部を有し、他端に上記素材よりも小径で薄肉の
   中空軸部を有してなる第１素材を形成し、次いで、次工
   程において、第１素材の頭部に成形ピンを押し込むと共
   に該頭部を打ち込み加工して、頭部の口部を所定形状に
   拡管成形すると共に、この頭部の肉厚及び該頭部と中空
   軸部との繋ぎ部分の肉厚が中空軸部の肉厚と同一もしく
   はその肉厚よりも大きくなるように形成したことを特徴
   とする中空軸パーツの製造方法。
2. 【請求項２】 次工程で形成した第２素材を更に次の工
   程において、その頭部における外周部分を該頭部の全長
   にわたって切り込み加工して、所定断面形状の頭部を形
   成したことを特徴とする請求項１に記載の中空軸パーツ
   の製造方法。
3. 【請求項３】 次工程で形成した第２素材を更に次の工
   程において、その頭部における外周部分を中空軸部の近
   くまで切り込み兼打ち込み加工して、所定断面形状の頭
   部を形成すると共に、該頭部と中空軸部との間に鍔状座
   部を膨出形成したことを特徴とする請求項１に記載の中
   空軸パーツの製造方法。