JP2006000923A - 軸部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 所要外径の円形鍔を形成できると共に、軸部材の生産性が向上し、生産コストが低減される製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 金属製の円柱状棒材をヘッディング加工して、円柱状主胴部７、円形鍔形成部３０、及び円柱状細軸部１２を形成するヘッディング工程を実行する。そして、ヘッディング工程の後、円形鍔形成部３０のほぼ中央に、円形鍔２０を転造加工して同心状に形成すると共に、円柱状連成部８を形成する円形鍔転造工程を実行する。さらに、円形鍔転造工程の後、円形鍔２０の周面に、無数の凹凸部を転造加工により形成してローレットを付加するローレット付き円形鍔転造工程を実行する。
【選択図】図２

Description

本発明は、円形状の鍔部を備えた軸部材の製造方法に関するものである。

同心状の金属製成形品を簡易に製造する手段として、転造加工が採用され得る（例えば、特許文献１参照）。この転造加工は、固定ダイスと移動ダイスとで金属製棒材を挟持し、移動ダイスを固定ダイスに対して相対移動させながら前記棒材を転動させて、径が異なる部位を同心状に備えた成形品を得るものである。

特開２００４−８４７３２号公報

しかしながら、かかる転造加工にあっては、金属の塑性流動を利用するものであるため、一方向へ外径が段階的に縮径又は拡径する部材、又はねじ部品のねじ山などの単純形状の成形加工には適するが、円柱部の中途に、軸心から外方へ相当距離だけ張り出した円形状の鍔部（以下、円形鍔という。）の成形加工には不向きとされていた。これは、円形鍔を形成するには、円形鍔とする部位の前後を絞り、絞った肉を塑性流動させて円形鍔を拡径する必要があるところ、塑性流動させた肉が不足して所望外径の円形鍔を得ることができなかったり、逆に肉過剰となって、その端縁で側方に垂れを生じてしまったりするからである。このような、外径寸法が不良な円形鍔は、他の部品との適正な嵌め合いを阻害してしまうこととなる。

そこで本発明は、所要外径の円形鍔を形成できると共に、軸部材の生産性が向上し、生産コストが低減される製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも、所定外径の円柱状主胴部と、該円柱状主胴部の一端に連成された、当該円柱状主胴部の外径より径小な円柱状連成部と、該円柱状連成部に連成された、当該円柱状連成部の外径より径大な円形鍔とを夫々同心状に備えた軸部材の製造方法において、金属製の円柱状棒材をヘッディング加工して、円柱状主胴部、及び当該円柱状主胴部に同心状に連成し、該円柱状主胴部の外径より径小な円形鍔形成部を形成するヘッディング工程と、ヘッディング工程の後、円形鍔形成部に、当該円形鍔形成部の外径より径大な円形鍔を転造加工して同心状に形成すると共に、該円形鍔と円柱状主胴部との間の小径部を円柱状連成部とする円形鍔転造工程と、円形鍔転造工程の後、前記円形鍔の周面に、無数の凹凸部を転造加工により形成してローレットを付加し、所定外径のローレット付き円形鍔を形成するローレット付き円形鍔転造工程とを具備することを特徴とする軸部材の製造方法である。

上述の、円形鍔の周面にローレットを形成するローレット付き円形鍔転造工程にあっては、ローレットの凹部となる部位の肉を塑性流動させて、当該肉を円形鍔周面より立ち上げてローレットの凸部を形成する構成であるため、加工前の円形鍔の外径に対して、ローレット付き円形鍔の外径はローレットの凸部が形成された分、全体として径大化する。したがって、円形鍔転造工程で肉の塑性流動が不適で円形鍔の外径が所要外径に満たなかった場合でも、後に実行されるローレット付き円形鍔転造工程で、その円形鍔部の外径を径大とすることにより最終的に所要外径の円形鍔を得ることが可能となる。これにより、円形鍔の外径が所要値に満たずに不良品となることを阻止できる。なお、転造加工は、一定距離だけ離間して対峙したダイス間に加工対象物が挟持されるものであるため、その特性上、ローレットを付加することによって円形鍔の外径が所要外径よりも径大となってしまうことはない。

さらに、一端に円柱状連成部が連成するローレット付き円形鍔の他端に、当該ローレット付き円形鍔の外径より径小な円柱状中径軸部が同心状に連成され、かつ該円柱状中径軸部に、当該円柱状中径軸部の外径より径小な円柱状細軸部が同心状に連成し、かつ当該円柱状細軸部が連成した円柱状中径軸部の端面が、軸方向に対して直角である軸部材の製造方法であって、ヘッディング工程で、円柱状主胴部、円形鍔形成部、及び当該円形鍔形成部に同心状に連成し、かつ該円形鍔形成部の外径より径小な円柱状細軸部を形成し、かつ、円柱状細軸部が連成する円形鍔形成部の端面を、軸心に向かって上方傾斜する上方傾斜端面とすると共に、円形鍔転造工程で、円形鍔と円柱状細軸部との間の介装円柱部を、所定外径の円柱状中径軸部とする構成が提案される。

ここで、円形鍔転造工程にあっては、円形鍔形成部の肉が円柱状細軸部方向に塑性流動することとなる。したがって、かかる塑性流動を見越して、予めヘッディング工程で、円形鍔形成部の端面を上方傾斜端面とすることにより、当該円形鍔転造工程終了時に、円柱状中径軸部の端面を軸心に対して直角とすることが可能となり、加工後に、端面が軸心に向かって下方傾斜してしまういわゆる「なかべこみ」を防止できる。

ここで、これまでに述べたような、円形鍔の周面にローレット加工をして所定径の円形鍔を得る発明を提案した本発明者は、円形鍔にローレット加工が元々施された軸部材に本発明を適用すれば、さらにその有用性が向上するであろうという考えに至った。

そこで、軸部材が、ドアウィンドを上下させるレギュレータハンドルに接続されるヘッド部と、該ヘッド部に連成された、当該ヘッド部の外径より径小な首部と、該首部に連成された、当該首部の外径より径大な円柱状主胴部と、該円柱状主胴部に連成された、当該円柱状主胴部の外径より径小な円柱状連成部と、該円柱状連成部に連成された、当該円柱状連成部の外径より径大なローレット付き円形鍔と、該ローレット付き円形鍔に連成された、当該ローレット付き円形鍔の外径より径小な円柱状中径軸部と、該円柱状中径軸部に連成された、当該円柱状中径軸部の外径より径小な円柱状細軸部とを夫々同心状に具備し、かつ円柱状細軸部が連成した円柱状中径軸部の端面が、軸方向に対して直角であるレギュレータシャフトであって、ヘッディング工程で、円柱状主胴部、円形鍔形成部、及び当該円形鍔形成部に同心状に連成し、かつ該円形鍔形成部の外径より径小な円柱状細軸部を形成し、かつ、円柱状細軸部が連成した円形鍔形成部の端面を、軸心に向かって上方傾斜する上方傾斜端面とすると共に、円形鍔転造工程で、円形鍔と円柱状細軸部との間の介装円柱部を、所定形状の円柱状中径軸部とする構成が提案される。

ここで、従来のレギュレータシャフトＰは、図９に示されるように、ローレットが付加された円形鍔を形成するために、円形鍔となる部位ａの前後を切削加工して不要部分ｓを削り取り、所要の円形鍔ｂを切り出すようにしていた。かかる構成は、切粉として切削廃棄される材料が多く、また切削加工は時間がかかり生産性が悪いという問題があった。一方、本発明は、転造加工により円形鍔を形成する構成であるため、切粉が生ずる問題や、生産性の問題を解消することが可能となる。また、ローレットを付加することにより円形鍔の最終形状を所要寸法とすることが可能となるため、要求される外径のローレット付き円形鍔を確実に得ることが可能となる。なお、ヘッディング工程で、円形鍔形成部の端面を予め上方傾斜端面とすることにより、円形鍔転造工程で円形鍔形成部が円柱状細軸部方向に塑性流動しても、加工後に、円柱状中径軸部の端面を軸心に対して直角とすることが可能となる。

本発明にかかる軸部材の製造方法は、円形鍔形成部を形成するヘッディング工程と、円形鍔を転造加工により形成する円形鍔転造工程と、円形鍔の周面に、転造加工によりローレットを付加するローレット付き円形鍔転造工程とを具備する構成としたため、円形鍔を形成した段階で外径が所要のものと異なっていても、その後のローレット付き円形鍔転造工程で、その外径を適宜修正可能となる優れた利点がある。また、切粉が生じたり加工時間がかかる切削加工の問題も解消でき、生産性の向上、生産コストの低減を実現できる優れた効果がある。

また、ヘッディング工程で、円形鍔形成部の端面を上方傾斜端面とする構成とした場合は、円形鍔形成部が円柱状細軸部方向に塑性流動しても、円形鍔転造工程終了時に、円柱状中径軸部の端面を軸心に対して直角とできる優れた効果がある。

また、軸部材をレギュレータシャフトとした場合は、切削加工により廃棄される材料の無駄を無くすことができ、生産性の向上及び生産コストの低減を実現できる優れた効果がある。また、所要外径のローレット付き円形鍔を確実に製造することが可能となる利点がある。

本発明の実施形態例を、レギュレータシャフト（軸部材）１を例にして説明する。
このレギュレータシャフト１は、車両用ドアウィンドを上下させるレギュレータハンドルＸ（図１参照）に接続され、このレギュレータハンドルＸの回転軸となるものである。

このレギュレータシャフト１は、図１に示されるように、レギュレータハンドルＸの嵌合部Ｙに内嵌するヘッド部５と、ヘッド部５に連成された首部６と、首部６に連成された円柱状主胴部７と、円柱状主胴部７に連成された円柱状連成部８と、円柱状連成部８に連成されたローレット付き円形鍔１０と、ローレット付き円形鍔１０に連成された円柱状中径軸部９と、円柱状中径軸部９に連成された円柱状細軸部１２とをそれぞれ同心状に具備している。

なお、本実施形態例にあっては、ヘッド部５の直径が１１ｍｍ、首部６の直径が８．５ｍｍ、円柱状主胴部７の直径が１３ｍｍ、円柱状連成部８の直径が８ｍｍ、ローレット付き円形鍔１０の外径が１１ｍｍ、円柱状中径軸部９の直径が９ｍｍ、円柱状細軸部１２の直径が６ｍｍである。さらに、全長が７２．６ｍｍである。また、素材としては、炭素鋼が１０％〜４０％である金属材料が用いられている。

また、レギュレータシャフト１は、上述のように軸方向に沿って径大部と径小部とが交互に形成された構成であって、径小部からはみ出した径大部の端面が、回転軸ｋに対して直角となっている。例えば、円柱状中径軸部９の端面２２は、回転軸ｋに対して直角に形成されている。

次に、本発明にかかる、上記構成のレギュレータシャフト１の製造方法について説明する。
まず、上記材料からなる、所定径の円柱状棒材（図示省略）をヘッディング加工して、図２に示されるような、円柱状主胴部７と、この円柱状主胴部７に同心状に連成する円形鍔形成部３０と、この円形鍔形成部３０に同心状に連成する円柱状細軸部１２とを少なくとも備えた第一中間体１ａを得る。ここで、円柱状主胴部７は、完成品（図１参照）と同じ直径１３ｍｍとし、円柱状細軸部１２は、直径６ｍｍとしている。一方、第一中間体１ａに固有の円形鍔形成部３０は、直径９．５ｍｍとしている。このように、かかる工程では、完成品であるレギュレータシャフト１（図１参照）を得る過程で、完成品には実際に現れない円形鍔形成部３０を予め形成することを特徴としている。

さらに、前記円形鍔形成部３０の円柱状細軸部１２側にある端面は、円形鍔形成部３０の外周縁から軸心に向かって上方傾斜する上方傾斜端面３０ａとしている。かかる上方傾斜端面３０ａについては、後で詳述する。

なお、上述の、円柱状棒材をヘッディング加工して、円柱状主胴部７、円形鍔形成部３０、及び円柱状細軸部１２を形成する加工工程により、本発明にかかるヘッディング工程が構成される。なお、上記ヘッディング加工は、ダイ、及びヘッダを用いてなされる公知技術である。また、ヘッド部５及び首部６については、当該ヘッディング工程中に、又は当該工程の前後で適宜形成される。

次に、かかる第一中間体１ａを転造加工して、前記円形鍔形成部３０のほぼ中央に円形鍔２０を形成する円形鍔転造工程を実行する。これにより、以下に述べる第二中間体１ｂ（図６参照）が得られる。

まず、かかる工程で用いられる転造装置について簡単に説明する。
転造装置は、公知のものが好適に用いられ、図３に示される固定ダイス１５，１６と、移動ダイス１５’，１６’とを備えている。そして、両ダイス間に第一中間体１ａが挟持され、そして、スライドラム（図示省略）に支持された移動ダイス１５’，１６’が移動して、第一中間体１ａが当該ダイス間で転動することによりダイス面から摩擦力、圧縮力を受けて所定形状の第二中間体１ｂが得られる。なお、かかる際は、転動を円滑にする転造油が供給されることが一般的である。

本実施形態例にあって、固定ダイス１５，１６は、図３に示されるように、鍔部形成用ダイス１５と、これを支持する下段ダイス１６とで構成されている。

前記鍔部形成用ダイス１５のダイス面１５ａには、円形鍔形成部３０に円形鍔２０を形成するための凹凸がほぼ水平方向に沿ってスジ状に形成されている。また、形状を安定させるための安定領域１５ｂも形成されている。

一方、下段ダイス１６に係るダイス面１６ａの所定位置には、円柱状細軸部１２の形状を整えるための凹凸がほぼ水平方向にスジ状に形成されている。

かかる構成にあって、図５に示されるように、まず第一中間体１ａは、鍔部形成用ダイス１５と下段ダイス１６とで構成される固定ダイス１５，１６と、これに対応する移動ダイス１５’，１６’とに１００ｋｇ／ｃｍ²以下の挟持圧で挟持されて、転造加工が開始される。そして、当該第一中間体１ａが、ダイス面１５ａ，１６ａ上を転動するに伴って、円形鍔形成部３０が塑性流動して、鍔部形成用ダイス１５と下段ダイス１６、及びこれに対峙する移動ダイス１５’，１６’との間に形成された所定凹部内に密着する。そして、円形鍔形成部３０のほぼ中央に、図６に示されるような円形鍔２０が同心状に形成される。ここで、この円形鍔２０の直径は、ほぼ１１ｍｍとされる。また、この円形鍔２０と円柱状主胴部７との間の小径部は、直径８ｍｍとなるように成形されて、レギュレータシャフト１の円柱状連成部８とされる。さらに、円形鍔２０と円柱状細軸部１２との間に位置する介装円柱部９’は、直径９ｍｍとなるように成形されて、レギュレータシャフト１の円柱状中径軸部９とされる。また、下段ダイス１６のダイス面１６ａにより、直径が６ｍｍである円柱状細軸部１２が形成されることとなる。

なお、第一中間体１ａに係る円形鍔形成部３０の上方傾斜端面３０ａ（図５参照）は、転造加工時に下方に（円柱状細軸部方向に）塑性流動するため、この円形鍔転造工程終了時には、回転軸ｋに対して直角である円柱状中径軸部９の端面２２となる。したがって、前記上方傾斜端面３０ａは、塑性流動の方向や量を見越して、いわゆる「なかべこみ」を防止するために予め形成されるものである。

次に、第二中間体１ｂの円形鍔２０にローレットを付加するローレット付き円形鍔転造工程が実行される。具体的には、第二中間体１ｂが、図３に示されるように、鍔部形成用ダイス１５と下段ダイス１６との直後に配設された、ローレットダイス１７と支持ダイス１８とで構成される固定ダイス１７，１８とこれに対応する移動ダイス１７’，１８’とに挟持されて転造加工される。このように、本実施形態例にかかる転造装置は、４種の固定ダイス１５，１６，１７，１８が組み合わされている。

ローレットダイス１７は、平目ローレットを形成するためのものであって、そのダイス面１７ａには、図３，４に示されるように、ピッチが１．０ｍｍで所定深さの平目ローレットを形成するための縦溝が水平方向へ連続状に形成されている。さらに詳述すると、当該ダイス面１７ａには、図４に示されるように、凸部２５と凹部２６とが交互に上記ピッチ間隔で形成されている。

また、ローレットダイス１７は、支持ダイス１８により支持されており、第二中間体１ｂが、両ダイス間を引き続き転動し、図７に示されるように、円形鍔２０の周面が、ローレットダイス１７のダイス面１７ａと接触し、図８に示されるような無数の凸部２３及び凹部２４が形成されて、平目ローレットが付加されたローレット付き円形鍔１０が形成される。そして、所要のレギュレータシャフト１が得られる。

なお、このローレット付き円形鍔転造工程にあっては、第二中間体１ｂの円形鍔２０の直径よりも径大な外径のローレット付き円形鍔１０を形成することが可能となる。すなわち、円形鍔２０の外径が多少所要寸法に満たなかったり、いびつな形状であったとしても、かかる工程でダイス間距離を変更しながらローレット加工をして径大させたりすることにより、上記不具合を解消して所要寸法とすることが可能となる。例えば、第二中間体１ｂを挟持する両ローレットダイス１７，１７’のダイス間距離を変更したり、ダイス面の凸部２５高さ（又は凹部２６深さ）を変更することにより、ローレットの凹部２４を深く形成し、かつ凸部２３を高く形成し、元の円形鍔２０の外径を太らせ、所要寸法とすることが可能となる。

なお、これまでに述べた実施形態例は一例であって、少なくとも、所定外径の円柱状主胴部と、この円柱状主胴部の一端に連成された、当該円柱状主胴部の外径より径小な円柱状連成部と、この円柱状連成部に連成された、当該円柱状連成部の外径より径大な円形鍔とをそれぞれ同心状に備えた軸部材であれば適用することが可能である。

また、本発明の主旨を逸脱しない限り、様々な態様で実施でき、例えば、ローレット付き円形鍔転造工程では、平目ローレットだけでなく斜目ローレットを形成するようにしても勿論良い。

レギュレータシャフト１の使用態様を示す説明図である。 第一中間体１ａの側面図である。 固定ダイス１５，１６，１７，１８の組み立て図である。 ローレットダイス１７の拡大横断面図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 ローレット付き円形鍔１０の部分横断面図である。 従来のレギュレータシャフトＰの製造方法を説明する説明図である。

符号の説明

１ レギュレータシャフト（軸部材）
７ 円柱状主胴部
８ 円柱状連成部
９ 円柱状中径軸部
９’介装円柱部
１０ 円形鍔
１２ 円柱状細軸部
２０ 円形鍔形成部
２２ 円柱状中径軸部の端面
２３ 凸部
２４ 凹部
３０ａ 上方傾斜端面

Claims (3)

1. 少なくとも、
   所定外径の円柱状主胴部と、
   該円柱状主胴部の一端に連成された、当該円柱状主胴部の外径より径小な円柱状連成部と、
   該円柱状連成部に連成された、当該円柱状連成部の外径より径大な円形鍔と
   を夫々同心状に備えた軸部材の製造方法において、
   金属製の円柱状棒材をヘッディング加工して、円柱状主胴部、及び当該円柱状主胴部に同心状に連成し、該円柱状主胴部の外径より径小な円形鍔形成部を形成するヘッディング工程と、
   ヘッディング工程の後、円形鍔形成部に、当該円形鍔形成部の外径より径大な円形鍔を転造加工して同心状に形成すると共に、該円形鍔と円柱状主胴部との間の小径部を円柱状連成部とする円形鍔転造工程と、
   円形鍔転造工程の後、前記円形鍔の周面に、無数の凹凸部を転造加工により形成してローレットを付加し、所定外径のローレット付き円形鍔を形成するローレット付き円形鍔転造工程と
   を具備することを特徴とする軸部材の製造方法。
2. 一端に円柱状連成部が連成するローレット付き円形鍔の他端に、当該ローレット付き円形鍔の外径より径小な円柱状中径軸部が同心状に連成され、かつ該円柱状中径軸部に、当該円柱状中径軸部の外径より径小な円柱状細軸部が同心状に連成し、かつ当該円柱状細軸部が連成した円柱状中径軸部の端面が、軸方向に対して直角である軸部材の製造方法であって、
   ヘッディング工程で、円柱状主胴部、円形鍔形成部、及び当該円形鍔形成部に同心状に連成し、かつ該円形鍔形成部の外径より径小な円柱状細軸部を形成し、かつ、円柱状細軸部が連成する円形鍔形成部の端面を、軸心に向かって上方傾斜する上方傾斜端面とすると共に、
   円形鍔転造工程で、円形鍔と円柱状細軸部との間の介装円柱部を、所定外径の円柱状中径軸部とすることを特徴とする請求項１記載の軸部材の製造方法。
3. 軸部材が、
   ドアウィンドを上下させるレギュレータハンドルに接続されるヘッド部と、
   該ヘッド部に連成された、当該ヘッド部の外径より径小な首部と、
   該首部に連成された、当該首部の外径より径大な円柱状主胴部と、
   該円柱状主胴部に連成された、当該円柱状主胴部の外径より径小な円柱状連成部と、
   該円柱状連成部に連成された、当該円柱状連成部の外径より径大なローレット付き円形鍔と、
   該ローレット付き円形鍔に連成された、当該ローレット付き円形鍔の外径より径小な円柱状中径軸部と、
   該円柱状中径軸部に連成された、当該円柱状中径軸部の外径より径小な円柱状細軸部と
   を夫々同心状に具備し、かつ円柱状細軸部が連成した円柱状中径軸部の端面が、軸方向に対して直角であるレギュレータシャフトであって、
   ヘッディング工程で、円柱状主胴部、円形鍔形成部、及び当該円形鍔形成部に同心状に連成し、かつ該円形鍔形成部の外径より径小な円柱状細軸部を形成し、かつ、円柱状細軸部が連成した円形鍔形成部の端面を、軸心に向かって上方傾斜する上方傾斜端面とすると共に、
   円形鍔転造工程で、円形鍔と円柱状細軸部との間の介装円柱部を、所定形状の円柱状中径軸部とすることを特徴とする請求項１記載の軸部材の製造方法。

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