JPH0712517B2 - 車輪用のニップルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、自動車、自動二輪車、自転車等の車輪を組立
るのに使用されるニップルに係り、詳しくは、車輪ハブ
とリムとをスポークで連結するさいに用いられるニップ
ルの製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 近来、車輪用ニップルは、切削によって製造されていた
ので、切削性のよい快削銅を用いて製作されていた。さ
らに、自動二輪車の発達につれ、該ニップルは使用され
る車両の苛酷な使用条件に耐えるように鋼線材を、前記
快削銅に代って用いられるようになり、さらに、鋼製ニ
ップルは、自動車や、もともと使用されていた自転車用
ニップルとしても使用されるようになってきた。この鋼
製ニップルは、鋼線材を一定長さに切断し、ヘッディン
グプレスで冷間鍛造によって、ニップルの外形状を形成
した後、中央を貫通する下孔を穿孔切削して、転造もし
くはタップ立てのように、前記貫通下孔にメネジを形成
していた。

しかしながら、この切削加工をするため、鋼の種類にお
いて、低炭素であり、かつ、快削性の秀れた快削鋼が使
用されている。この快削鋼を用いる最大の理由は、前記
下孔が細く、しかも長いため、冷間鍛造を重視した材料
では、下孔を穿孔するさいに、ドリルの刃先まで充分切
削油がとどかず、しかも冷却方法もないために、ドリル
が損傷著しく、切削能力を低下して、量産性の一つの問
題ともなっていた。

また、快削鋼は、一般的にはその快削性をよくするため
に、その成分中にＰやＳが多く、とくにＰを多く含有し
ていると、ニップルのように頭部をヘッディング加工す
るような場合、該頭部外周縁にクラックを発生させてし
まう。自動車や自動二輪車に使用されるニップルと、自
転車に用いられるニップルとを、その原材料の太さと、
頭部の外径との比率で見る限り、前者よりも後者のほう
が該比率は大きく、頭部形成加工上でも問題となってい
た。

しかも、該頭部には締付溝が切削もしくは鍛造によって
形成されている。例えば、古くから自転車用ニップルに
用いられているマイナス形とし、該締付溝をスリワリ加
工したものがある。この場合、該締付溝は、一字形であ
るため、ドライバーのような工具で締付方向に、ニップ
ルを押しつけながら締付け回転するさい、工具が滑っ
て、その勢いで工具先端は他のものと衝突して、他のも
のを損傷したり、該締付溝を摩滅して、工具の係合具合
が悪くなって、ニップルの締付けが充分できないことも
あった。

上記締付溝に対して、実開昭56−69501号公報で開示さ
れている車輪用ニップルがある。このニップルは、該頭
部の締付溝を全体として十字状に、外径側に４個の凹溝
を形成したものである。該ニップルの締付溝には、外径
側に４個の凹溝を形成しているので、締付工具の係合が
よく、スポークとの螺合を充分にできるから、スポーク
車輪を多用している自動二輪車では、安全性の面からも
該締付溝としたニップルの需要が高まっている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 従来の技術でも述べてきたように、メネジを形成する下
孔をドリル穿孔すると、ドリルの切削性に問題があるこ
とと、該切削性を重視すると、頭部形成のさいに、外周
縁にクラックを発生することは、製品としての安全性、
品質の保証において問題がある。加えて、加工比率の大
きい自転車用のときは、さらには締付溝を全体として十
字状に外径側に４個の凹溝を形成するようなニップルに
あっては、クラックはさらに成長してしまうことさえあ
った。このクラックの発生を防止することを目的とし、
さらには、ニップルの外形状とともに、メネジの下孔と
締付溝を鍛造加工することを目論んでいる。

そこで、本発明は、一般的には鍛造加工に適した軟鋼
（0.06％〜0.18％Ｃ程度の肌焼鋼）を用いて、ニップル
の外形、下孔および係合溝を形成することを目的として
いる。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、例え
ば、第３図ないし第11図を参照して示すと、冷間鍛造す
る工程は少なくとも４工程で製造される。すなわち長尺
の鋼線材（Ａ）を一定長さに切断して第１素材（ａ）を
得、該第１素材（ａ）を冷間鍛造することにより頭部
（１）及び胴部（２）を形成し、かつ該頭部（１）には
十字状の締付溝（11）を成形するようにした車輪用ニッ
プルの製造方法において、前記第１素材（ａ）を金型
（21）内に押込み位置決めされる第１工程（R₁）と、つ
いで、金型（21）と押えダイス（22）とが接触・密着す
るとともに押えダイス（23）と外ダイス（25）及び該ダ
イス（23、25）に対向する押込ダイス（24）とで、下孔
（７′）と溝（９）及び下孔（７″）と遊合孔（６）と
を圧印して隔壁（ｃ）を形成することにより第２素材
（ｂ）を得る第２、第３工程（R₂、R₃）と、該隔壁
（ｃ）をダイス（23）によって貫通するとともに前記頭
部（１）には締付溝（11）を形成し、他方前記遊合孔
（６）を仕上げ加工する第４工程（R₄）とからなってい
る。

（ホ）作用 以上のような工程によって製造されるニップルは、第１
素材（ａ）に対して、該素材（ａ）の長手方向に、ポン
チを一方側から下孔（７′）と溝（９）を押え込み、他
方側からは同様にポンチを押し込んで、相互に前後方押
出加工するので、素材（ａ）は夫々のポンチによって形
成される下孔（７′）（７″）の分だけ、ポンチの進行
方向とは逆方向に長さを大きくし、頭部（１）側では、
最終的には溝（９）成形するようにしているので胴部
（２）よりも大径の頭部（１）を外径方向に押し拡げる
ように形成される。しかも、素材（ａ）は、金型に拘束
されて、胴部（２）は大径になるのを防止され、ポンチ
が押し込まれると、胴部（２）はシゴキ加工したように
一定の直径になるように加工される。

従って、第１素材（ａ）から第２素材（ｂ）へと材料を
流動的に塑性変形させることとなるから特に強度が必要
な頭部（１）において、冷間鍛造特有の異方性および析
出硬化の作用を促進させる。

（ヘ）実施例 以下、図面に沿って本発明の製造方法について説明す
る。

本実施例では、第12図に参考図面として示したように、
ロータリー式のインデックステーブルの分割板20に孔を
明け、各孔に同一の金型21を嵌め込み、固定しているも
のとし、前記嵌め込んだ金型21によって各ステージR₁、
R₂・・・R₆を構成しているものとする。また、各ステー
ジR₁・・・R₆は、説明の都合上、第１工程R₁、第２工程
R₂・・・第６工程R₆と呼称するが、省略して工程R₁・・
・工程R₆と呼称することもあることを付記しておく。

まず、長尺で一定太さのコイル状とした鋼線材Ａ（ここ
では、S10Cの線材を利用した）を整直し、一定長さｌに
切断して第１素材ａを得る。この素材ａは、製品となっ
たときの胴部２と同一直径か、それよりやや小さい直径
の円柱状である。該素材ａは、工程R₁で金型21内に挿嵌
される。

（１）第１工程R₁で素材ａが挿嵌されると、金型21内に
形成されている角胴部４内に素材ａの上方から押し込ま
れ、同時に、該押込み時に溝９および下孔７′と、遊合
孔６および下孔７″を、図示していないが、第５図のそ
れより浅く進退自在とした押込みダイス23、24、25を押
込む。素材ａの押し込みによって、角胴部４がシゴキ加
工されるとともに、素材ａは、金型21内に位置決め固定
される。

（２）分割板20がその分割角度に基づき回転して（以
下、分割板20の回転を省略することがある。）、工程R₂
に達すると、金型（ダイス）21と押えダイス22と接触・
密着することによってダイス孔21aと押えダイス22とで
第２素材ｂの外形状を形成する空間を造成しているの
で、押込みダイス23が、外ダイス25とともにＰ方向に進
行し、押えダイス24が、前記ダイス2325とは反対方向か
ら相対向してＱ方向に進行し第５図に示すように隔壁Ｃ
を残して、下孔７′と溝９、および下孔７″と遊合孔６
とを圧印形成する。

（３）工程R₃では、前記工程R₂と同じように、ダイス21
と押えダイス22と接触、密着することによって、第２素
材ｂの外形状を形成する空間を有しており、ダイス23、
外ダイス25およびダイス24が、第５図よりも深く圧印す
るように夫々ダイス23、24および25をセットしてあり、
夫々をＰ方向ならびにＱ方向に圧印して、第６図にある
ように、僅かの隔壁Ｃを残して第２素材ｂを得る。

（４）工程R₄では、前工程R₂、R₃と同じようにダイス21
と押えダイス22と接触、密着することで、完成するニッ
プルと同じ外形状とした空間を有しており、工程R₃より
も長いダイス23かつポンチとして使用できるようにして
あり、ダイス24の先端24′に代って、先端24′のないダ
イス24で受け、僅かな隔壁Ｃをダイス23が下孔７′を通
過して、下孔７″方向に該隔壁を破断し、下孔７を貫通
するようにしている。そして、溝９を押えたダイス25に
代って、該溝９および凹溝10を形成するダイス（図示せ
ず）によって前記隔壁Ｃの破断とともに、締付溝11を形
成させる。この締付溝11形成のダイスには、抜き勾配を
付設し、該締付溝11の形成のさいに、材料を外方向に移
動し易いようにしている。また、工程R₂および工程R₃の
ダイス23ならびにダイス24には夫々材料の食い付き防止
のため抜き勾配を設けているが、本工程R₄のダイス23、
24には抜き勾配は設けていない。即ち、ダイス23は下孔
７をシゴキ加工して、真直精度をあげることおよび、ダ
イス24は遊合孔６を仕上げるためである。そして、下孔
７′から下孔７″へダイス23が通過しようとするとき、
下孔７″が孔明ダイスの役目を果し、ダイス23はポンチ
として薄肉の隔壁Ｃを破断する。破断した隔壁Ｃは、ダ
イス24の後退（Ｑ方向とは反対方向に）することによ
り、該ダイス24の進退する孔から抜け出ることができ
る。

（５）工程R₅においては、遊合孔６に、前記ダイス24よ
りもやや細いピン（図示せず）を進退自在とし、該ピン
をＱ方向に進入させて出来上った素材を押し出し、放出
する。

（６）前記工程R₁から工程R₅によって加工したニップル
素材の残留物、即ち、小さい鉄粉固い粉塵を除去するた
めの工程R₆であり、工程R₁へと移行の準備工程でもあ
る。以上のように、工程R₁からR₆を経て、回転しながら
ニップルの素材は外形を鍛造成形され、下孔７は転造も
しくはタップ立てによって、メネジ８を加工する。

上記（１）から（６）の工程R₁・・・R₆としたのは、加
工性を向上させるために、潤滑性を保持することと、下
孔７の貫通が細くて長いので、一工程では加工不可能で
あることとが大きな理由として揚げられる。そして、そ
の加工性を向上させるため、特に工程R₂および工程R₃に
おいては該ダイス23ならびにダイス24に抜き勾配を与え
て、素材ａをダイス21の孔21aに下孔７′を遊合孔６の
孔内部を押し拡げるように、さらには該孔21aになじむ
ように加工され、ついで工程R₄においては、ダイス23、
24は前記工程R₂、R₃で成形された下孔７′、７″および
遊合孔６の孔内部をシゴキながらダイス21の孔21aに沿
って同部分の肉厚を均一にならし加工することが第２の
特徴として揚げることができる。従って、本発明による
製造方法は、前後方押出し加工ではあるが据え込み加工
と、シゴキ加工の特徴を活用した加工方法である。

そしてまた、溝９および凹溝10には大きな抜き勾配を設
けているので、その締付溝11の周囲にはテーパー面が残
っているから、ニップルＮを締付けるとき、あるいはニ
ップルＮを緩める必要があるときには、使用する工具の
先端を挿入するさいの案内面となるとともに、工具を該
ニップルＮに対してその軸線に沿った直立状態にさせ
て、該工具を回すことができる。換言して、工具をニッ
プルＮの中心に保持して、使用できることも大きな特徴
である。

また、上記のように、（１）から（６）までの工程R₁・
・・工程R₆を一連不可分に連続してロータリー式に加工
しているが、このロータリー式に代えて、トランスファ
ー式に順送りして加工することもできる。加えて、工程
中における潤滑油（剤）の供給が充分に行えるので、下
孔７を加工するとき、金型とダイスとの食い付きもな
く、素材の変形を促進させることができる。

（ト）発明の効果 上述のような方法で製造するニップルＮは、第１素材ａ
の一方側から雌ネジ孔の下孔７を、他方側からはスポー
クの遊合孔７を相互にダイス2324によって前後方押出し
加工するから、冷間鍛造加工における異方性の改善およ
び、組織の流動による析出硬化の効果をより高め得る。
そして、頭部１における締付溝11には、溝９および凹溝
10に大きな抜き勾配を設けているので、加工におけるダ
イスとの食い付きを防止できるだけでなく、本加工法に
よるニップルＮを使用する場合、該締付溝11と工具との
係合がし易く、しかも、その係合面積が大きいから、ニ
ップルＮの締付けのさいに、抜き勾配がありながら、押
圧面積が充分にあり、従って、ニップルＮとの係合が固
くなり締付けが充分に行なわれる。そして、ダイス23、
24、25の夫々は、出来上がったニップルＮに対して内方
向（ＰもしくはＱ方向）に押圧するから、ダイスによっ
て形成される締付溝11や遊合孔６の外周にはダレが生
じ、面取りしたと同じ効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし、第12図は、本発明の実施例にもとづく図
面であって、第１図は完成品の一部破断側面図、第２図
は第１図における頭部上面図、第３図は原材料側面図、
第４図は第１素材側面図第５図は中間素材側断面図、第
６図は第２素材の側断面図、第７図は第６図の下面図、
第８図は第６図の上面図、第９図はニップルＮとして完
成前の本発明による製造を完了した側断面図、第10図は
第９図の上面図、第11図は本発明の金型を示す参考図、
第12図は金型および工程を示す参考略図である。 １……頭部、２……胴部、３……主胴部、４……角胴
部、６……遊合孔、７……下孔、８……メネジ、９……
溝、10……凹溝、11……締付溝、Ａ……線材、ａ……第
１素材、ｂ……第２素材、23、24、25……ダイス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】長尺の鋼線材（Ａ）を一定長さに切断して
   第１素材（ａ）を得、該第１素材（ａ）を冷間鍛造する
   ことにより頭部（１）及び胴部（２）を形成し、かつ該
   頭部（１）には十字状の締付溝（11）を成形するように
   した車輪用ニップルの製造方法において、 前記第１素材（ａ）を金型（21）内に押込み位置決めさ
   れる第１工程（R₁）と、 ついで、金型（21）と押えダイス（22）とが接触・密着
   するとともに押込ダイス（23）と外ダイス（25）及び該
   ダイス（23、25）に対向する押込ダイス（24）とで、下
   孔（７′）と溝（９）及び下孔（７″）と遊合孔（６）
   とを圧印して隔壁（ｃ）を形成することにより第２素材
   （ｂ）を得る第２、第３工程（R₂、R₃）と、 該隔壁（ｃ）をダイス（23）によって貫通するとともに
   前記頭部（１）には締付溝（11）を形成し、他方前記遊
   合孔（６）を仕上げ加工する第４工程（R₄）とからな
   る、ことを特徴とする、 車輪用ニップルの製造方法。