JP2009006330A

JP2009006330A - 金属製回転部材の製造方法

Info

Publication number: JP2009006330A
Application number: JP2007167061A
Authority: JP
Inventors: Naoki Fujii; 直樹藤井; Katsuhiko Nakayama; 勝彦中山; Toshiaki Kanemitsu; 俊明金光; Kazuyuki Oda; 一幸小田
Original assignee: Kanemitsu KK
Current assignee: Kanemitsu KK
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2007-06-26
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: JP5171126B2

Abstract

【課題】ボス部一体型歯付きディスク等に好適な金属製回転部材の製造方法を提供する。
【解決手段】フランジ部１３の片面中央から一体に起立させた円筒部１２をフレアー形状に曲げてフレアー部１９を成形する。次いで、フレアー部１９を圧縮して、該フレアー部１９の外周面１９ａをフランジ部１３の片面１３ａに重ね合わせてボス部２３を成形すると同時に、該ボス部２３を加工硬化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、フランジ部の中央にボス部を一体成形する金属製回転部材の製造方法に関する。

従来、例えば、エンジンクランクシャフトの回転方向及び回転角度を検出するクランクシャフトアングルセンサユニットにおいては、エンジンクランクシャフトとともに回転する歯付きディスクを備えるが、この歯付きディスクは一般に次のように製造される。図４を参照して説明すると、歯付きディスク（金属製回転部材）３０は円板状のフランジ部３１と、フランジ部３１より小径の円板状のボス部３２からなる。フランジ部３１は中央に孔３３を有し、ボス部３２は中央に前記孔３３と同一径の孔３４を有し、この孔３４の周囲の数箇所にかしめ突起３５を設けている。かくして、フランジ部３１の片面中央にボス部３２を孔３３，３４同士が合致するように重ね合わせ、かしめ突起３５を孔３３の周囲の数箇所に設けたかしめ下穴３６に挿入してかしめることにより一体的に結合している。フランジ部３１及びボス部３２の孔３３，３４にはエンジンクランクシャフトのスプライン軸が嵌まるキー溝３７をつける。フランジ部３１及びボス部３２の母材としては、例えば、みがき特殊帯鋼（ＳＫ８５Ｍ）が使用される。

しかしながら、ボス部３２とフランジ部３１をかしめ手段により一体的に結合した上記歯付きディスク３０ではボス部３２がフランジ部３１からはずれやすいという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、加工硬化を利用して強度アップ、耐摩耗性を向上し得るボス部をフランジ部の中央に一体成形し得る、ボス部一体型歯付きディスク等に好適な金属製回転部材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、請求項１に記載のように、フランジ部の中央にボス部を一体成形する金属製回転部材の製造方法において、片面中央から円筒部を一体に起立させたフランジ部の前記円筒部をフレアー形状に曲げてフレアー部を成形する曲げ加工工程と、前記フレアー部を圧縮して、該フレアー部の外周面を前記フランジ部の片面に重ね合わせてボス部を成形すると同時に、該ボス部を加工硬化させる圧縮加工工程とを含むことに特徴を有するものである。
このような構成によれば、ボス部はフランジ部に一体に成形されるので、ボス部がフランジ部から外れる問題がなくなる。円筒部からボス部を得るに先立って、円筒部をフレアー部に予備成形するので、ボス部を割れ等の発生なく成形することができる。曲げ、圧縮加工されるボス部のみを加工硬化を利用して強化され、したがって低い硬度の母材であっても高硬度、高耐摩耗性のボス部を得ることができる。

請求項１記載の金属製回転部材の製造方法は、請求項２に記載のように、前記圧縮加工工程において、前記フレアー部の外周面と前記フランジ部の片面との重ね合わせ面が、前記フランジ部の片面の高さよりも該重ね合わせ面内方に向かって漸次低くなるよう傾斜するまで前記フレアー部を圧縮させて前記ボス部を成形する。これによれば、加工硬化による強度アップ、耐摩耗性が十分に向上され得る。

請求項１又は２記載の金属製回転部材の製造方法は、請求項３に記載のように、前記ボス部のビッカース硬度がＨｖ１５０以上とされると、ボス部の加工硬化による強度アップ、耐摩耗性が十分満足され得る。

請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金属製回転部材の製造方法は、請求項４に記載のように、前記円筒部は、前記曲げ加工工程の前段階で、金属製の円形の素材を椀形状に絞り成形し、その椀底部中央に下穴をあけた後、多くの絞り加工工程をかけて素材の外周縁部と下穴周辺部分の間の湾曲部分がしごかれて、その湾曲部分が膨らみ方向とは逆方向に加圧されることにより、次第に筒状に近づける形状に絞り込み、次いで絞りバーリング加工工程で成形されることを特徴とする。
これによれば、多くの絞り加工工程をかけているので、円筒部の肉厚が薄くなるのを防止でき、ボス部の外径部の肉不足や割れ等の無い金属製回転部材を得るに貢献できる。

本発明によれば、加工硬化による強度アップ、耐摩耗性を向上し得るボス部を備えた金属製回転部材を得ることができ、ボス部一体型歯付きディスク等に好適である。

本発明に係る金属製回転部材の製造方法の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１の（Ａ）〜（Ｇ）は本発明の一実施例を示す金属製回転部材の製造方法の工程断面図、図２は金属製回転部材完成品の断面図、図３は金属製回転部材のボス部のＨｖ硬度分布を示す拡大断面図である。

以下、本発明の金属製回転部材の製造方法の一実施例について図１の（Ａ）〜（Ｇ）を参照にして工程順に説明する。
まず、図１の（Ａ）のように、ＳＡＰＨ４４０ＨＹ（自動車構造用熱間圧延鋼板）やＳＰＣＣ（冷間圧延鋼鋼板）等金属製の円形の素材１をプレス加工装置の上下型２，３により絞り加工して椀形状に成形し、その椀底部中央に下穴４をあけた第１の半製品５を得る。次いで、第１の半製品５は、更に、同図の（Ｂ）〜（Ｄ）のように多数の絞り加工工程をかけて素材１の外周縁部１ａと下穴周辺部分１ｂの間の湾曲部分１ｃがしごかれて、その湾曲部分１ｃが膨らみ方向とは逆方向に加圧されることにより、次第に筒状に近づける形状に絞り込まれる第２，３，４の半製品６，７，８を得る。

次いで、第４の半製品８は、同図の（Ｅ）のように絞りバーリング加工工程に移される。この工程では、第４の半製品８の下穴４に下型のパンチ９を押し込んで上型１０のダイ穴１１との間で円筒部１２をフランジ部１３と一体に絞りバーリング加工して第５の半製品１４を得る。かかる絞りバーリング加工により得られる円筒部１２は多数の絞り加工工程をかけて形成されているので、絞り加工工程をかけないでバーリングする通常のバーリング加工により形成される円筒部とは違って、円筒部１２の肉厚が薄くなるようなことがない。

次いで、第５の半製品１４は、同図の（Ｆ）のように曲げ加工工程に移される。この曲げ加工工程では、押付け型１５、及びこの押付け型１５の穴１５ａ内に挿入され先端に截頭円錐形突部１６ａを設けた押え型１６を有する上型１７と、下型１８とを用意する。そして、第５の半製品１４を上下型１７，１８にセットし、フランジ部１３を下型１８に対して押付け型１５で押し付けるとともに、押え型１６の截頭円錐形突部１６ａを円筒部１２内に押し込みながら円筒部１２を圧縮し、円筒部１２の開口端部を拡径するフレアー形状に曲げてフレアー部１９を成形して第６の半製品２０を得る。その際、押付け型１５の穴１５ａの内径部でフレアー部１９の径方向外方への拡径変形が規制される。

最後に、第６の半製品２０が、同図の（Ｇ）（圧縮加工工程）に示す上下型２１，２２にセットされる。その下型２２は最終穴径に合致する外径をもつセンターピン２２ａを備え、上型２１はセンターピン２２ａの挿入するピン穴２１ａを有する。かくして、第６の半製品２０のフレアー部１９がセンターピン２２ａに挿通されてフレアー部１９の小径側端の内径部が下型２２に拘束される状態にセットされる。
この状態で上型２１と下型２２とを相対的に接近移動させると、上型２１がフレアー部１９を圧縮することにより該フレアー部１９の外周面１９ａ（図１の（Ｆ）参照）がフランジ部１３の片面１３ａに重ね合わせされてボス部２３が成形されると同時に、ボス部２３が加工硬化され、フランジ部１３が完全に水平に成形されて図２のようなボス部２３の中央に穴２３ａを有する金属製回転部材の完成品２４を得ることができる。なお、図１の（Ｅ）の絞りバーリング加工工程、図１の（Ｆ）の曲げ加工工程、及び図１の（Ｇ）の圧縮加工工程では、円筒部１２の板厚の中心線Ｐを保ちながらそれぞれの加工が行われる。

上記圧縮加工工程において、フレアー部１９を圧縮するに際しては、図３のように、フレアー部１９の外周面１９ａとフランジ部１３の片面１３ａとの重ね合わせ面２５が、フランジ部１３の片面１３ａの高さよりも該重ね合わせ面２５の径方向内方に向かって漸次低くなるよう傾斜するまで圧縮される。これにより、ボス部２３のフランジ部１３と屈曲連接部（非重ね合わせ部）２６にはフランジ部１３の厚みｔよりも厚い増肉部２７を形成できる。

図３の実施例では、母材の材質がＳＰＣＣ（冷間圧延鋼鋼板）で板厚２ｍｍの素材１を上記製造方法により圧縮することにより得られた金属製回転部材のボス部２３及びボス部近傍のフランジ部１３の表面及び断面内部をビッカース硬度で測定したＨｖ硬度分布を示す。図３中、×印、○印は測定箇所を示し、数値はビッカース硬度を示している。
この硬度分布から明らかなようにボス部２３の表面及び断面内部が加工硬化を利用して十分強化されることがわかる。したがって、低い硬度の母材であっても高硬度のボス部２３を得ることができる。ボス部２３の硬度はＨｖ１５０以上、より好ましくはＨｖ１６０以上である。因みに、本発明の金属製回転部材の製造方法によれば、材質ＳＡＰＨ４４０ＨＹ（自動車構造用熱間圧延鋼板）のように硬めの母材であっても割れなく高硬度のボス部を得ることができることも確認できた。

上記金属製回転部材はボス部一体型歯付きディスクに好適である。この場合にはボス部２３の内周にキー溝が形成されが、このようにキー溝が形成される場合もボス部２３は加工硬化により強度を十分に保証できる。

（Ａ）は第１の半製品を得る絞り加工工程の断面図、（Ｂ）は第２の半製品を得る絞り加工工程の断面図、（Ｃ）は第３の半製品を得る絞り加工工程の断面図、（Ｄ）は第４の半製品を得る絞り加工工程の断面図、（Ｅ）は第５の半製品を得る絞りバーリング工程の断面図、（Ｆ）は第６の半製品を得る曲げ加工工程の断面図、（Ｇ）は金属製回転部材完成品を得る圧縮加工工程の断面図である。金属製回転部材完成品の断面図である。金属製回転部材完成品のボス部のＨｖ硬度分布を示す拡大断面図である。従来例の金属製回転部材の製造工程図である。

符号の説明

１素材
１ａ外周縁部
１ｂ下穴周辺部分
１ｃ湾曲部分
４下穴
１２円筒部
１３フランジ部
１３ａフランジ部の片面
１９フレアー部
１９ａフレアー部の外周面
２３ボス部

Claims

フランジ部の中央にボス部を一体成形する金属製回転部材の製造方法において、片面中央から円筒部を一体に起立させたフランジ部の前記円筒部をフレアー形状に曲げてフレアー部を成形する曲げ加工工程と、前記フレアー部を圧縮して、該フレアー部の外周面を前記フランジ部の片面に重ね合わせてボス部を成形すると同時に、該ボス部を加工硬化させる圧縮加工工程とを含むことを特徴とする、金属製回転部材の製造方法。
前記圧縮加工工程において、前記フレアー部の外周面と前記フランジ部の片面との重ね合わせ面が、前記フランジ部の片面の高さよりも該重ね合わせ面内方に向かって漸次低くなるよう傾斜するまで前記フレアー部を圧縮させて前記ボス部を成形することを特徴とする、請求項１記載の金属製回転部材の製造方法。
前記ボス部のビッカース硬度がＨｖ１５０以上である、請求項１又は２記載の金属製回転部材の製造方法。
前記円筒部は、前記曲げ加工工程の前段階で、金属製の円形の素材を椀形状に絞り成形し、その椀底部中央に下穴をあけた後、多くの絞り加工工程をかけて素材の外周縁部と下穴周辺部分の間の湾曲部分がしごかれて、その湾曲部分が膨らみ方向とは逆方向に加圧されることにより、次第に筒状に近づける形状に絞り込み、次いで絞りバーリング加工工程で成形されることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金属製回転部材の製造方法。