JP2006007253A - プレス加工品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボス部に圧入された軸の堅固な圧入状態を良好に維持できるプレス加工品及びその製造方法を提供する。
【解決手段】圧延鋼板を素材としてボス部１２を有する形状にプレス成形され、前記ボス部１２に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品１０であって、前記ボス部１２の内部の金属組織層がＳ字状に湾曲した圧延フローＦとなっている。また、このようなプレス加工品１０の製造方法であって、平板状の素材における前記ボス部１２に対応する部分に、孔部と、該孔部の周縁に突出する突出部とを有する一次ボスを形成する一次ボス形成工程と、前記突出部を突出長さ方向に押圧変形させて前記ボス部１２を形成するボス部形成工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス加工品及びその製造方法に関するものであり、詳しくは、圧延鋼板を素材としてボス部を有する形状にプレス成形され、前記ボス部に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品、及び、その製造方法に関するものである。

平板状の素材や棒状の素材等をプレス成形してなるプレス加工品としては、種々のものがあり、中には、例えば図３に示すように、円盤状の主体部２１と、この主体部２１の一側に突出するボス部２２とを有し、ボス部２２に適宜の機器Ｋの軸Ｊを圧入することで、軸Ｊに組み付けられるプレス加工品２０がある。そして、従来、このようなプレス加工品２０では、ボス部２２が、プレス成形により、素材を曲げ加工することで成形されていた。なお、プレス成形とは、素材を塑性変形させる成形手法であり、広義には、鍛造成形を含む成形手法である。

ところで、プレス加工品２０の素材としては、一般的に、圧延鋼板が用いられている。ここで、圧延鋼板は、内部の金属組織が厚さ方向に層をなすと共に、金属組織層が圧延鋼板の面方向に均一に流れており、この金属組織層の流れの状態は、断面を顕微鏡にて拡大することで、「圧延フロー」として観察することができる。

そして、上述の従来のプレス加工品２０では、図４に示すように、ボス部２２が、素材の厚さと略同一の厚さとなるように素材を単に曲げ加工により成形されたものであり、内部の金属組織層の圧延フローＦが、曲げ方向に一様に流れる状態となっていた。

上記背景技術は、一般的になされている事項であり、本願出願人は、出願時において、この背景技術が記載された文献を特に知見していない。

上述の通り、プレス加工品は、ボス部に軸を圧入することで軸に組み付けられるのであるが、ボス部内部の金属組織層の圧延フローが曲げ方向に一様に流れる状態となっているため、径方向の応力に対する剛性が低く、軸への組み付け後にボス部が拡径して、軸に対してガタツキを生じたり、場合によっては、軸から脱落することがあった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、ボス部に圧入された軸の堅固な圧入状態を良好に維持できるプレス加工品及びその製造方法の提供を課題とする。

上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「圧延鋼板を素材としてボス部を有する形状にプレス成形され、前記ボス部に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品であって、
前記ボス部の内部の金属組織層がＳ字状に湾曲した圧延フローとなっていることを特徴とするプレス加工品」
である。

上記構成のプレス加工品では、ボス部内部の金属組織層の圧延フローがＳ字状に湾曲しているため、径方向の応力に対する剛性が高まる。よって、ボス部は、軸が圧入された後でも、径方向に変形し難くなる。

従って、上記構成のプレス加工品によれば、ボス部に圧入された軸の堅固な圧入状態を良好に維持することができる。

また、
「圧延鋼板を素材としてボス部を有する形状にプレス成形され、前記ボス部に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品、の製造方法であって、
平板状の素材における前記ボス部に対応する部分に、孔部と、該孔部の周縁に突出する突出部とを有する一次ボスを形成する一次ボス形成工程と、
前記突出部を突出長さ方向に押圧変形させて前記ボス部を形成するボス部形成工程と
を備えることを特徴とするプレス加工品の製造方法」
である。

上記プレス加工品の製造方法では、一次ボス形成工程によって孔部と突出部とを有する形状に形成された一次ボスが、ボス部形成工程にて、突出部の突出長さ方向に押圧変形されて所望の長さのボス部となるため、一次ボスが、ボス部形成工程にて、一次ボスの軸方向である長さ方向に圧潰されることになる。よって、一次ボスにおいて、内部の金属組織層の圧延フローが一様に流れる状態であったとしても、一次ボスから所望の長さのボス部を形成するに際して、内部の金属組織層の流れが圧潰により変形して、Ｓ字状に湾曲した圧延フローとなる。

従って、上記構成の製造方法によれば、内部の金属組織層がＳ字状に湾曲する圧延フローとなったボス部を適確に形成することができ、ボス部に圧入された軸の堅固な圧入状態を良好に維持することができるプレス加工品を確実に製造することができる。

上述した手段において、
「前記一次ボス形成工程の前工程として、平板状の素材を膨出させて前記ボス部に対応する部位に膨出部を形成する膨出部形成工程を備え、
前記一次ボス形成工程では、前記膨出部の中央部分を打ち抜いて、前記孔部と前記突出部とを有する一次ボスを形成すること
を特徴とするプレス加工品の製造方法」
としてもよい。

ボス部内部の金属組織層をＳ字状に湾曲する圧延フローとするためには、一次ボスの突出部の突出長さとして、十分な長さを確保し、突出部を大きく押圧変形させなければならない。ここで、平板状の素材に打ち抜き加工により孔部を形成し、その後、孔部周縁を曲げ加工することで突出部を形成することとすると、突出部を大きく突出させることが困難となり、突出部の十分な突出長さを確保し難くなる。

そこで、上記構成の製造方法では、平板状の素材を膨出させてボス部に対応する部位に膨出部を形成した後に、この膨出部の中央部分を打ち抜いて一次ボスを形成することとする。このような製造方法では、打ち抜きにより孔部を穿設した膨出部の残余の部分によって突出部が形成されることになり、孔部を形成する前の段階にて大きく膨出した膨出部を形成しておけば、この大きく膨出した膨出部によって、十分な突出長さの突出部を形成することが可能となる。

従って、上記製造方法によれば、十分な突出長さの突出部を有する一次ボスを形成した後に、この一次ボスの突出部を大きく押圧変形して所望の長さのボス部を形成することができ、内部の金属組織層がＳ字状に大きく湾曲する圧延フローとなったボス部を良好に形成することができる。

上述した通り、本発明によれば、ボス部に圧入された軸の堅固な圧入状態を良好に維持できるプレス加工品及びその製造方法を提供することができる。

本発明に係るプレス加工品及びその製造方法の実施形態としての一例を、以下、図面に従って詳細に説明する。

図１に示すように、プレス加工品１０は、略円盤状の主体部１１と、この主体部１１の中央部分に設けられ、一側に突出するボス部１２とを有している。ここで、このプレス加工品１０は、図３に示した従来のものと同様に、軸Ｊを有する適宜の機器Ｋの上記軸Ｊをボス部１２に圧入することで、この軸Ｊに組み付けられるものである。

なお、このようなプレス加工品１０は、軸Ｊを有する種々の機器Ｋの広範に組み付けられるものであるが、具体的な一例として、エンジンのクランクシャフトの駆動をカムシャフトに伝達するためのタイミングベルトを巻回する歯付きプーリーの軸部に組み付けられるものを例示することができる。より具体的には、エンジンの回転数に応じて吸排気のバルブ開閉タイミングを制御するために、タイミングベルトに噛合する外周の歯部と、カムシャフトを回転させる軸部とに回転の位相ズレを生じさせるようにした歯付きプーリーにおいて、この歯付きプーリーに組み付けられるプレス加工品１０であり、近接スイッチ等の検出器によって軸部と歯部との位相ズレの有無を検出するために、軸部に組み付けられる位相ズレ検出用のホイールセンサを例示することができる。

ところで、プレス加工品１０は、圧延鋼板、より具体的には「ＳＡＰＨ４４０」を素材として、略円盤状の主体部１１と、一側に突出するボス部１２とを有する形状にプレス成形されたものであるが、ボス部１２は、内部の金属組織層がＳ字状に湾曲した圧延フローＦとなるように形成されている。この圧延フローＦは、ボス部１２の断面を顕微鏡にて４００倍程度に拡大することで観察することができる。

次に、このようにボス部１２内部の金属組織層がＳ字状に湾曲する圧延フローＦとなったプレス加工品１０を適確に製造することができる製造方法を、図２に基づいて詳細に説明する。

まず、コイル状に巻回された長尺状の圧延鋼板を打ち抜き加工して、個々のプレス加工品１０となる円盤状の素材１を形成する（ａ）。

次に、素材１の中央部分を膨出させ、平板状の素材１におけるボス部１２に対応する部位に、十分に大きく膨出した膨出部２を形成する（ｂ）。

なお、平板状の素材１から最終的な膨出部２を形成するまでに、複数段階で膨出部２を順次大きくしていくと、素材１に破断や亀裂が生じ難く、好適である。また、大径で膨出量の少ない形状から、順次、小径で膨出量の多い形状となるように段階的に膨出部２を形成すると、素材１の肉を中央部に向かって寄せることができ、最終的に、大きく膨出する膨出部２を形成することができ、好適である。

次に、膨出部２の中央部分を打ち抜いて、孔部３と、この孔部３の周縁に突出する突出部４とを有する一次ボス５を形成する（ｃ）。ここで、突出部４は、孔部３が穿設された上記膨出部２の残余の部分によって形成されるため、十分な突出長さの突出部４となる。

最後に、一次ボス５の突出部４を、その突出長さ方向に押圧変形させて、略円盤状の主体部１１の一面から所望の長さで突出するボス部１２を形成する（ｄ）。換言すれば、一次ボス５を軸方向に圧潰して、主体部１１からの突出長さが、一次ボス５に比して１０〜５０％と短くなった所望の長さのボス部１２を形成する。これにより、内部の金属組織層がＳ字状に湾曲する圧延フローＦとなったボス部１２が形成される。

なお、本例では、ボス部１２が素材１よりも厚肉に形成されており、ボス部１２が厚いことからも、従来に比して、径方向の剛性が向上されている。ここで、ボス部１２は、一次ボス５を、ボス部形成工程にて、下側の下型（ダイ）及び上側の上型（パンチ）の双方の型に倣って塑性変形させることで形成されるのであるが、一次ボス５によって十分な素材容量が確保されているため、型に倣って厚肉となるように良好に塑性変形される。

ところで、小さなＲとなるように曲げ加工を行うと、素材に破断や亀裂が生じ易い。よって、図４に示した従来のプレス加工品２０では、ボス部２２が曲げ加工によって形成されているため、このボス部の内面のＲを、素材の厚さに対して１．５倍以上といったように、大きく設定せざるを得ず、軸Ｊと接触する有効長さを十分に確保することができない。このため、従来のプレス加工品２０では、この点からも、軸Ｊに組み付けた状態でガタツキが生じ易かった。

これに対して、本例では、一次ボス５を押圧変形させることでボス部１２を形成するため、主に曲げ加工を用いた一次ボス５の形成時では、素材１の厚さに対して１．５倍以上といったように、内面のＲ（図２（ｃ）における矢印Ａ部）を大きく設定せざるを得ないとしても、ボス部形成工程での押圧変形（圧潰加工）にて、素材１の厚さに対して０．５〜１．０倍程度といったように、ボス部１２の内面のＲ（図２（ｄ）における矢印Ｂ部）を小さくすることができる。よって、軸Ｊと接触する有効長さを十分に確保することができ、軸Ｊに組み付けた状態でのガタツキを生じ難くすることができる。

特に、本例では、ボス部１２の形状が円錐台状となっている。よって、一次ボス５の突出する側の端部の肉が、突出側とは反対側へと良好に寄せられて、下型の空隙に充填され、ボス部１２内面を小さなＲ形状として、十分な肉厚のボス部を形成することができる。また、ボス部１２の形状を円錐台状とすることで、主体部１１とボス部１２との間に応力集中を生じ難くすることができ、この点からも、径方向の剛性を高めることができる。

以上、本発明に係るプレス加工品及びその製造方法の一例を説明したが、本発明に係るプレス加工品は上述の例に限らない。例えば、具備するボス部としては、内部の金属組織層がＳ字状に湾曲する圧延フローとなったものであればよく、その形状としては、円錐台状に突出する形状に限らず、円筒状に突出する形状や、素材よりも厚肉ではなく、略同一の厚さのものであってもよい。

また、ボス部内部の金属組織層がＳ字状に湾曲する圧延フローとなったプレス加工品は、上述の製造方法に限らず、他の製造方法によっても製造することができる。例えば、平板状の素材において、ボス部に対応する部分を予め波状に湾曲させておき、その後、所望の形状のボス部となるようにプレス成形してもよく、その他、熱処理により内部の金属組織層を変形させたりする等、種々の手法により製造することができる。

本発明に係るプレス加工品の一例を示す断面正面である。 本発明に係るプレス加工品の製造方法の一例を示す工程図である。 プレス加工品の使用の一例を示す斜視図である。 従来のプレス加工品の一例を示す断面正面である。

符号の説明

１ 素材
２ 膨出部
３ 孔部
４ 突出部
５ 一次ボス
１０ プレス加工品
１１ 主体部
１２ ボス部

Claims (3)

1. 圧延鋼板を素材としてボス部を有する形状にプレス成形され、前記ボス部に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品であって、
   前記ボス部の内部の金属組織層がＳ字状に湾曲した圧延フローとなっていることを特徴とするプレス加工品。
2. 圧延鋼板を素材としてボス部を有する形状にプレス成形され、前記ボス部に軸を圧入することで該軸に組み付けられるプレス加工品、の製造方法であって、
   平板状の素材における前記ボス部に対応する部分に、孔部と、該孔部の周縁に突出する突出部とを有する一次ボスを形成する一次ボス形成工程と、
   前記突出部を突出長さ方向に押圧変形させて前記ボス部を形成するボス部形成工程と
   を備えることを特徴とするプレス加工品の製造方法。
3. 前記一次ボス形成工程の前工程として、平板状の素材を膨出させて前記ボス部に対応する部位に膨出部を形成する膨出部形成工程を備え、
   前記一次ボス形成工程では、前記膨出部の中央部分を打ち抜いて、前記孔部と前記突出部とを有する一次ボスを形成すること
   を特徴とする請求項２に記載のプレス加工品の製造方法。

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