JP2004122157A

JP2004122157A - 厚肉リム付プーリーの製造方法

Info

Publication number: JP2004122157A
Application number: JP2002288109A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Hirabayashi; 平林　雅文; Tatsuhito Nishida; 西田　龍仁; Takashi Gokano; 五箇野　尚
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Jtekt Column Systems Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】強度低下を伴うことなく、製造コストの低減を図ることにある。
【解決手段】増肉工程において少なくとも２つの増肉ローラが用いられ、第１の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を他方の側面の中心線に対する角度より大きくし、第２の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より小さくすると共に、他方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より大きくしたことを特徴とする厚肉リム付プーリーの製造方法。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軸方向の一方に厚肉リムが形成された厚肉リム付プーリーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の厚肉リム付プーリーとしては、例えば特許文献１に示すものが知られている。この厚肉リム付プーリーは、ディスクに対して軸方向の一方の側に通常の厚さの円筒状のリムが形成され、他方の側に内側に肉厚を増した円筒状の厚肉リムが形成され、上記リムの外周面にＶベルトが係合する複数のＶ溝を有する形状になっている。厚肉リムは、その他端面に複数のねじ孔を有しており、このねじ孔に螺合するボルトを介して動力伝達機構に連結されるようになっている。
【０００３】
上記厚肉リム付プーリーの製造方法としては、例えば図４に示す方法が一般に用いられている。すなわち、所定の金属によって形成された断面が四角形の円環状の素材Ｗ１（図４（ａ））を熱間鍛造することにより、粗形状鍛造品Ａ１（図４（ｂ））を成形した後、当該粗形状鍛造品Ａ１を荒切削加工することにより、荒削り中間品Ａ２（図４（ｃ））を成形し、当該荒削り中間品Ａ２を仕上げ切削加工することにより完成品としての厚肉リム付プーリーＡ３（図４（ｄ））を得るようになっている。
【０００４】
上記のように構成された厚肉リム付プーリーの製造方法においては、熱間鍛造と機械加工を伴うため、材料のむだが多く、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
このため、特許文献２に示すように、ローラを用いた転造により厚肉リム付プーリーを製造する方法が考えられるが、厚肉リムＡ４ａとＶ溝Ａ４ｂとを別々に成形することになるため、図５（ｂ）に示すような不連な継ぎ目Ａ４ｃが形成されることになる。すなわち、このようなローラ転造法を用いた場合には、外周が円形に形成された金属製の板状の素材Ｗ２（図５（ａ））を用い、この素材Ｗ２の外周部の一部を半径方向に押し込んで円筒部Ｗ２を成形した後、残りの外周部分にＶ溝Ａ４ｂを転造することにより完成品としての厚肉リム付プーリーＡ５（図５（ｂ））を得ることができるが、Ｖ溝Ａ４ｂの下面を円筒部Ｗ２ａの外周面に重ねるように塑性変形させることになり、厚肉リムＡ４ａにおけるＶ溝Ａ４ｂの底部近傍に環状に形成された径方向に不連な継ぎ目Ａ４ｃが形成されることになる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５３１５２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２１２６２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このため、上記ローラ転造法を用いた厚肉リム付プーリーの製造方法においては、材料のむだが少なく、製造コストの低減を図ることができるものの、不連な継ぎ目Ａ４ｃがあるため、その分だけ厚肉リムを厚くしてねじ孔を成形する厚さを確保しなければならず、プーリーが重くなるという問題がある。特に、自動車エンジンの補機駆動用プーリーにおいては、慣性モーメントの低減のためプーリーの軽量化が望まれている。そして、上記プーリーにおいて軽量化のために、図６に示すように、斜線部Ａ４ｄに肉抜き加工を行った場合には、継ぎ目Ａ４ｃから内側の部分が分離されてしまい、本来の厚肉リム付プーリーの形状を保ち得なくなるため、軽量化が難しいという問題もある。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、強度低下を伴うことなく、軽量化を図ることのできる厚肉リム付プーリーの製造方法を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、外周が円形に形成された金属製の板状の素材の外周に増肉ローラを半径方向から押し当てることにより、前記素材の外周部に厚肉部を成形する増肉工程と、前記厚肉部に振分転造ローラを押し当てることにより、当該肉厚部を前記素材の左右両側に円筒状のリムを形成する振分工程と、当該リムの外周面にＶ溝成形ローラを押し当ててＶ溝を成形するＶ溝成形工程とを備えたプーリーの製造方法であって、増肉工程において少なくとも２つの増肉ローラが用いられ、第１の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を他方の側面の中心線に対する角度より大きくし、第２の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より小さくすると共に、他方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より大きくしたことを特徴としている。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第２の増肉ローラの外周面は、一条溝の一方の側面側の外径が前記第１の増肉ローラの外径より大きく形成されると共に、一条溝の他方の側面側は外径が第１の増肉ローラの外径より小さく形成されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記振分転造ローラは、略中央に円弧状を有する突条が形成されると共に、少なくとも一方の側部に略中央の突条よりも高い突条が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
そして、上記のように構成された請求項１記載の発明においては、素材の外周部に一側面側に大きく増肉した厚肉部を形成した後に、この厚肉部をリムおよび厚肉リムに振り分ける転造加工をしているので、厚肉リムの外周面にＶ溝を成形することができて不連な継ぎ目が形成されることがない。また、第１の増肉ローラが板状素材の外周部に板状素材の面に対して一方側の側面を他方側の側面よりも大きく突出するように増肉し、次に第２の増肉ローラが一方側に大きく突出するように増肉した部分を更に半径方向に厚く増肉させると共に、他方側の側面を軸方向に大きく増肉することができるので、次の振分工程における肉厚の異なる左右の円弧状リムの形成が容易になると共に、肉欠けや巻き込みを防止することができる。
【００１４】
更に、厚肉リムとＶ溝が一体で成形されているため、厚肉リムの内周面の基部に肉抜き加工を行なうことが可能となり、強度を低下させることなく軽量化を図ることができる。
【００１５】
また、請求項２記載の発明においては、一方側に大きく突出するように増肉した部分を更に半径方向に厚く増肉できると共に、他方側は溝から出た部分を側方に逃がすようにして薄く大きく突出させることができる。
【００１６】
また、請求項３記載の発明においては、略中央の突条が左右への肉の移動をスムーズにすると共に一方の側面に設けた突条が肉の移動を半径方向内方に拘束することで厚肉リムの内周面の肉欠けを防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の厚肉リム付プーリーの製造方法の一実施の形態およびこの実施の形態の実施に直接使用する厚肉リム付プーリーの製造装置について図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
まず、厚肉リム付プーリーの製造装置について図２及び図３を参照して説明する。この厚肉リム付プーリーの製造装置は、円形の板状素材Ｗａや板状素材の中央に円筒状のフランジを形成した後の素材Ｗｂを冷間転造するための金型１とローラ群６とを備えている。
【００１９】
素材Ｗｂは、円板状に成形された鋼製（金属製）の素材Ｗａ（図１（ａ））の軸心部に円筒状のフランジ部Ａ７ａをプレスにより絞り成形したものである。尚、特許文献２に示すように、転造により中心孔回りに円筒状のフランジ部を成形してもよい。
【００２０】
金型１は、図３に示すように、回転金型２と、この回転金型２に素材Ｗｂを押し付けた状態で当該回転金型２とともに回転する押さえ金型３とを備えている。回転金型２および押さえ金型３には、素材Ｗｂを挟持する合わせ面２ａ、３ａが形成されている。そして、回転金型２には、合わせ面２ａに隣接する外周に厚肉リム付プーリーＡ７の厚肉リムＡ７ｃ（図１（ｅ））を形成するための厚肉リム用凹部２ｂが形成されており、押さえ金型３には、合わせ面３ａに隣接する外周に厚肉リム付プーリーＡ７のリムＡ７ｂ（図１（ｅ））を形成するためのリム用凹部３ｂが形成されている。なお、厚肉リムＡ７ｃは、リムＡ７ｂに対して内側に肉厚を増したものとなっている。
【００２１】
ローラ群６は、図２に示すように、第１増肉ローラ７と、第２増肉ローラ８と、第３増肉ローラ９と、振分転造ローラ１０と、図示しないＶ溝転造ローラとを備えている。
【００２２】
第１増肉ローラ７は、外周面に周方向に連続して形成された一条の溝７ａを有しており、この溝７ａを、金型１によって回転駆動される素材Ｗｂの外周部に半径方向の外側から押し当てることにより、当該素材Ｗｂの外周部に厚肉部Ａ５ａを成形するようになっている。
【００２３】
この第１増肉ローラ７の溝７ａは、底面７ｂが所定半径の円弧に形成されると共に、両側面７ｃ，７ｄは中心線に対して外周面側が開くようにそれぞれが所定の角度α_１，α_２で形成されている。この角度はα_１＜α_２となるように設定され、例えば、α_１は５〜１０度、α_２は１０〜１５度に設定される。
【００２４】
そして、この溝７ａを回転駆動される素材Ｗｂの外周部に半径方向の外側から押し当てることにより、素材Ｗｂの外周部の両側部が膨らむように増肉すると共に、この増肉量は角度の大きい側の側面Ｗ２が大きくなる。
【００２５】
次に、第２増肉ローラ８は、外周面に周方向に連続して形成された一条の溝８ａを有しており、この溝８ａを、厚肉部Ａ５ａを成形した素材Ｗｂの外周部に半径方向の外側から押し当てることにより、素材Ｗｂの外周部に厚肉部Ａ５ｂを成形するようになっている。
【００２６】
この第２増肉ローラの溝８ａは、底面８ｂが前記第１増肉ローラ７の円弧７ｂよりも大きい半径の円弧に形成されると共に両側面８ｃ，８ｄは中心線に対して外周面側が開くようにそれぞれが所定の角度α_３，α_４で形成されている。側面８ｃの角度α_３は、第１増肉ローラ７の側面７ｃの角度α_１と略同じで５〜１０度に設定される。また、側面８ｄの角度α_４は、第１増肉ローラ７の側面７ｄの角度α_２よりも大きく、２５〜３５度に設定される。
【００２７】
そして、この溝８ａを厚肉部Ａ５ａを成形した素材Ｗｂの外周部に半径方向の外側から押し当てることにより、側面Ｗ２側の増肉量を更に大きくしている。ここで、溝８ａの角度が小さく設定された側面Ｗ１側の増肉量はほとんど変わることがなく、押しこまれた肉のほとんどが側面Ｗ２側に流れることになる。
【００２８】
尚、この実施例では、素材Ｗｂの一方の側面Ｗ２側の増肉量を、他方の側面Ｗ１側の増肉量に対して大きく増肉するのに２つの増肉ローラを用いているが、第２増肉ローラ８ａを１つで行なうようにしてもよく、また、３つ以上の増肉ローラを用いて行なうようにしてもよい。これは、成形するリム部の幅や厚さ、素材の材質等の条件により決定される。また、この増肉ローラの溝の角度も同様である。
【００２９】
次に、第３増肉ローラ９は、外周面に周方向に連続して形成された一条の溝９ａを有しており、この溝９ａを厚肉部Ａ５ｂを形成した素材Ｗｂの外周部に半径方向外側から押し当てることにより、素材Ｗｂの外周部に厚肉部Ａ５ｃを成形するようになっている。
【００３０】
この第３増肉ローラ９の溝９ａは、底面９ｂが前記第２増肉ローラ８の円弧８ｂと略同じ半径の円弧に形成されると共に、両側面９ｃ，９ｄは中心線に対して外周面側が開くようにそれぞれが所定の角度α_５、α_６で形成されている。側面９ｄの角度α_６は、第２増肉ローラ８の側面８ｄの角度α_４よりも小さく、角度α_６は２０〜３０度に設定される。また、側面９ｄ側の外周面９ｆの回転中心からの径は、第２増肉ローラ８の側面８ｄ側の外周面８ｆの回転中心からの径よりも大きく形成されている。側面９ｃの角度α_５は、第２増肉ローラ８の側面８ｄの角度α_４よりも大きく、角度α_５は４０〜５０度に設定される。また、側面９ｃ側の外周面９ｅの回転中心からの径は、第２増肉ローラ８の側面８ｃ側の外周面８ｅの回転中心からの径よりも小さく形成されている。
【００３１】
そして、この溝９ａを厚肉部Ａ５ｂを成形した素材Ｗｂの外周部に半径方向から押し当てることにより、側面９ｄ側の素材Ｗｂの側面Ｗ２は側面から高く形成された部分が更に半径方向内方に厚くなるように増肉される。この時、側面９ｄは底面９ｂからの高さが高いため押しこまれた肉が側面９ｄから外れることなく、半径方向に流れる。
【００３２】
また、側面９ｃ側の素材Ｗｂの側面Ｗ１は、側面９ｃによって側面から高くなる方向に増肉され、この増肉部の半径方向の厚さは薄くなる。この時、側面９ｃは底面９ｂからの高さが低いため、押しこまれた肉が側面９ｃから外れて軸方向に流れることができるようになっている。
【００３３】
尚、この実施例では、外周部の厚肉部Ａ５ｂを増肉して厚肉部Ａ５ｃを成形するのに、１つの増肉ローラ９を用いて行なったが複数のローラを用いて段階的に行なうようにしてもよい。
【００３４】
振分転造ローラ１０は、外周面１０ａの中央及び一側部に周方向に連続して形成された２つの突条１０ｂ，１０ｃを有しており、この外周面１０ａを上記厚肉部Ａ５ｃに半径方向の外側から押し付けることにより、当該厚肉部Ａ５ｃを軸方向の一方および他方の側に徐々に振り分けるとともに、厚肉リム用凹部２ｂおよびリム用凹部３ｂ内に押圧して、円筒状のリムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃ（図１（ｄ））を成形するようになっている。
【００３５】
この振分転造ローラ１０の略中央の突条１０ｂは、先端が所定半径の円弧状に形成されると共に、素材Ｗｂの側面Ｗ１側に対応する外周面１０ｄは、突条１０ｂから連続するなだらかな円弧に形成されている。また、素材Ｗｂの側面Ｗ２側に対応する外周面１０ｅには一側部側に中央の突条１０ｂよりも高い突条１０ｃが形成され、この突条１０ｃと外周面１０ｅが角を形成している。更に、この外周面１０ｅには、外周面１０ｄよりも低く形成されたくぼみ１０ｆが形成され、このくぼみ１０ｆは、Ｖ溝Ａ７ｄの耳部の位置に対応しており、Ｖ溝成形時に耳部の肉が不足しないように形成されている。
【００３６】
そして、この振分転造ローラ１０の外周面１０ａを厚肉部Ａ５ｃを成形した素材Ｗｂの外周部に半径方向の外側から押し当てることで、略中央の突条１０ｂにより、厚肉部Ａ５ｃが左右に振り分けられ、側面Ｗ１の肉は外周面１０ｄのなだらかな円弧によりスムーズに軸方向に流れて、円弧状のリムＡ７ｂが成形されると共に、側面Ｗ２側の肉は突条１０ｃの側面に拘束されて軸方向へ流れることができないため半径方向の内方へ流れて厚肉リムＡ７ｃを成形するようになっている。
【００３７】
尚、回転金型２の厚肉リム用凹部２ｂの隣には、振分転造ローラ１０の突条１０ｃが係合する凹部２ｃが形成されている。
【００３８】
次に図示しないＶ溝転造ローラは、外周面に周方向に連続して形成された複数のＶ字状の凹凸を有しており、この凹凸をリムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃの外周面に押圧することにより、当該リムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃの外周面に複数のＶ溝Ａ７ｄを成形するようになっている。すなわち、Ｖ溝転造ローラは、Ｖ溝Ａ７ｄを成形することによって厚肉リム付プーリーＡ７（図１（ｅ））を完成させるようになっている。
【００３９】
次に、厚肉リム付プーリーの製造方法の一実施の形態を説明する。まず、プレスによる打ち抜き等によって中心に孔を有する円板状の素材Ｗａを成形する（図１（ａ））。そして、素材Ｗａの中心部を絞り成形することによって、当該中心部にフランジ部Ａ７ａを有する素材Ｗｂを成形する（図１（ｂ））。
【００４０】
次に、素材Ｗｂを金型１に設置して、回転する素材Ｗｂの外周に第１，第２および第３の増肉ローラ７，８，９の溝７ａ，８ａ，９ａを順次押し当てることにより、外周部に厚肉部Ａ５ｃを有する第１の中間品Ａ５を成形する（図１（ｃ））。
【００４１】
その後、回転する第１の中間品Ａ５の外周部に振分転造ローラ１０の外周面１０ａを押し当てることにより、厚肉部Ａ５ｃを第１の中間品Ａ５の軸方向の一方および他方の側に振り分けるとともに、金型１の厚肉リム用凹部２ｂおよびリム用凹部３ｂ内に押圧成形して、円筒状のリムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃを成形する（図１（ｄ））。
【００４２】
次いで、回転する第２の中間品Ａ６のリムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃの外周面にＶ溝転造ローラを押し当てることにより、当該外周面に複数のＶ溝Ａ７ｄを成形する（図１（ｅ））。これにより、外周面にＶベルトが係合する複数のＶ溝Ａ７ｄを有する厚肉リム付プーリーＡ７が完成する。
【００４３】
上記のように構成された厚肉リム付プーリーの製造装置を用いた厚肉リム付プーリーの製造方法によれば、素材Ｗｂの外周部に一方側へ大きく突出した厚肉部Ａ５ｃを成形した後に、この厚肉部Ａ５ｃをリムＡ７ｂおよび厚肉リムＡ７ｃに振り分ける転造加工をしているので、厚肉リムＡ７ｃの外周面にＶ溝Ａ７ｄが成形されて不連な継ぎ目が形成されることがない。そして、このような継ぎ目が形成されることがないことから、図１（ｅ）に示すように、強度的、機能的に必要としない厚肉リムＡ７ｃの内周面基部である斜線部Ａ７ｅに肉抜き加工を行なうことが可能となり、強度を低下させることなく軽量化することが可能となる。
【００４４】
尚、厚肉リムＡ７ｃの端面には特許文献１と同様にボルトを固定するねじ孔が成形される。また、増肉からＶ溝の成形まで転造加工により連続して成形することができ、機械加工を要しないので、製造時間の短縮および製造コストの低減を図ることができる。したがって、成形時の材料のむだを少なくできると共に、成形されるプーリーの強度低下を伴うことなく、軽量化を図ることができ、製造コストの安い厚肉プーリーの製造方法を提供できる。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明においては、素材の外周部に一側面側に大きく増肉した厚肉部を形成した後に、この厚肉部をリムおよび厚肉リムに振り分ける転造加工をしているので、厚肉リムの外周面にＶ溝を成形することができて不連な継ぎ目が形成されることがない。したがって、強度を低下させることなく軽量な厚肉リム付プーリーを製造できる。また、素材の外周部を一側面側に大きく増肉した後、この一側面側を半径方向内方へ厚く増肉させると共に、他側面側を軸方向へ大きく薄く増肉しているので、次の振分工程における肉厚の異なる左右の円筒状リムの成形が容易にできると共に、肉欠けや巻き込みを防止できる。
【００４６】
また、請求項２記載の発明においては、一方側に大きく突出するように増肉した部分を更に半径方向に厚く増肉できると共に、他方側は溝から出た部分を軸方向に逃がすようにして薄く大きく突出させることができる。
【００４７】
また、請求項３記載の発明によれば、略中央の突条が左右への肉の移動をスムーズにすると共に、一方の側面に設けた突条が肉の移動を半径方向内方に拘束することで厚肉リムの内周面の肉欠けを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態として示した厚肉リム付プーリーの製造方法を示す図であって、厚肉リム付プーリーにおける素材から完成品までの各段階の形状を示す断面図である。
【図２】同厚肉リム付プーリーの製造方法で直接使用するローラ群を示す説明図である。
【図３】同厚肉リム付プーリーの製造方法で直接使用する厚肉リム付プーリーの製造装置を示す断面図である。
【図４】従来の厚肉リム付プーリーの製造方法を示す図であって、厚肉リム付プーリーにおける素材から完成品までの各段階の形状を示す断面図である。
【図５】他の従来の厚肉リム付プーリーの製造方法を示す図であって、厚肉リム付プーリーにおける素材および完成品の形状を示す断面図である。
【図６】同厚肉リム付プーリーの製造方法によって製造した厚肉リム付プーリーの問題点を示す断面図である。
【符号の説明】
７　第１増肉ローラ（第１の増肉ローラ）
８　第２増肉ローラ（第１の増肉ローラ）
９　第３増肉ローラ（第２の増肉ローラ）
１０　振分転造ローラ
Ａ５ａ　厚肉部
Ａ７　厚肉リム付プーリー
Ａ７ｂ　リム
Ａ７ｃ　厚肉リム
Ａ７ｄ　Ｖ溝
Ｗｂ　素材

Claims

外周が円形に形成された金属製の板状の素材の外周に増肉ローラを半径方向から押し当てることにより、前記素材の外周部に厚肉部を成形する増肉工程と、前記厚肉部に振分転造ローラを押し当てることにより、当該肉厚部を前記素材の左右両側に円筒状のリムを形成する振分工程と、当該リムの外周面にＶ溝成形ローラを押し当ててＶ溝を成形するＶ溝成形工程とを備えたプーリーの製造方法であって、増肉工程において少なくとも２つの増肉ローラが用いられ、第１の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を他方の側面の中心線に対する角度より大きくし、第２の増肉ローラは、外周面に形成した一条溝の一方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より小さくすると共に、他方の側面の中心線に対する角度を前記第１の増肉ローラの一方の側面の角度より大きくしたことを特徴とする厚肉リム付プーリーの製造方法。
前記第２の増肉ローラの外周面は、一条溝の一方の側面側の外径が前記第１の増肉ローラの外径より大きく形成されると共に、一条溝の他方の側面側は外径が第１の増肉ローラの外径より小さく形成されていることを特徴とする請求項１に記載の厚肉リム付プーリーの製造方法。
前記振分転造ローラは、略中央に円弧状を有する突条が形成されると共に、少なくとも一方の側部に略中央の突条よりも高い突条が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の厚肉リム付プーリーの製造方法。