(57)【要約】      （修正有）【課題】周縁部が円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを有する円筒部材を容易に製造する方法を提供する。【解決手段】平板状の基礎フランジ２４を有する円筒部材２０を用意する。基礎フランジの一方の面２４ｂを有孔支持ブロック１２の孔の周囲に当てて円筒部材を支持する。端部に鍔１４ｂを有する転造ローラ１４を、基礎フランジの他方の面２４ａと対向する位置で、鍔を基礎フランジの周方向の外側に向けるとともに、半径方向に沿って基礎フランジの周側面２４ｃと鍔の間に間隙を確保して配置する。円筒部材をその中心線の回りに回転させながら転造ローラ側面を基礎フランジの他方の面に当接させて転造ローラを荷重する。基礎フランジが転造ローラの側面に沿って拡径塑性変形し、さらに基礎フランジの周縁部が鍔に沿って湾曲し、周縁部が円筒部材の側面へ向かって反り返るまで、転造ローラを基礎フランジに荷重し続ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半径方向の周縁部が半径方向の内側に円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを有する円筒部材の製造方法であって、
平板状の基礎フランジを有する円筒部材を用意し、
円筒部材の外径と略同径の孔を有する支持ブロックの前記孔に円筒部材を挿入するとともに基礎フランジの一方の面を前記孔の周囲に当てて円筒部材を支持し、
端部に鍔を有する転造ローラを、基礎フランジの他方の面と対向する位置で前記鍔を基礎フランジの周方向の外側に向けるとともに、半径方向に沿って基礎フランジの周側面と鍔の間に間隙を確保して配置し、
円筒部材をその中心線の回りに回転させながら、転造ローラ側面を基礎フランジの他方の面に当接させて転造ローラを荷重し、
基礎フランジが転造ローラの側面に沿って拡径塑性変形し、さらに基礎フランジの周縁部が鍔に沿って湾曲し、前記周縁部が円筒部材の側面へ向かって反り返るまで転造ローラを基礎フランジに向けて荷重し続けることを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲したフランジを有する円筒部材の製造方法に関する。特に、転造によって、周縁部が円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
端部にフランジを有する円筒部材が機械装置でしばしば用いられる。フランジは、鍛造や転造で形成されることが多い。例えば、特許文献１には、フランジを有する円筒部材の一例として無段変速機のプーリを製造する技術が開示されている。特許文献１には、フランジ（シーブ）の裏面からプーリ軸線と同軸にシリンダが伸びている複雑な形状のフランジを形成する技術が開示されている。特許文献１の技術は、円筒部材の端部から半径方向に拡径する中間フランジをまず鍛造で形成する。その後、中間フランジの表裏両面を一対のローラで挟持しながら圧延（転造）し、シリンダを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１８４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に例示したとおり、転造によって所望のフランジ形状を形成する場合は、フランジの両面を一対のローラで挟持しながら圧延（転造）する。一対のローラ間の空間が最終的なフランジ形状を形成しており、夫々のローラ面に沿ってフランジが変形する。一対のローラの間の空間形状に倣ってフランジが変形し、最終的なフランジ形状が完成する。
【０００５】
特許文献１の技術は、フランジを挟持する一対のローラの間に最終的なフランジ形状の空間を設けることによって、所望の形状のフランジを形成する。鍛造の場合は、フランジを挟持する一対の金型の間に最終的なフランジ形状の空間を設けることによって、所望の形状のフランジを形成する。
【０００６】
しかしながら、従来の転造方法や鍛造方法は、半径方向の周縁部が半径方向の内側に円筒部材の側面に向かって反り返っているフランジを形成するには適していない。なぜならば、周縁部が円筒部材の側面に向かって反り返っていると、円筒部材の側面とフランジで挟まれる空間に配置した金型やローラが、フランジ形成後に取り出し難いからである。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みて創作された。本発明は、周縁部が円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを有する円筒部材を製造するのに適した方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、円筒部材から拡径しており、半径方向の周縁部が半径方向の内側に円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを有する円筒部材を製造する方法に具現化することができる。その転造方法は、以下の工程を備える。
（１）平板状の基礎フランジを有する円筒部材を用意する工程。
（２）円筒部材の外径と略同径の孔を有する支持ブロックのその孔に円筒部材を挿入するとともに基礎フランジの一方の面をその孔の周囲に当てて円筒部材を支持する工程。
（３）端部に鍔を有する転造ローラを、基礎フランジの他方の面と対向する位置で鍔を基礎フランジの周方向の外側に向けるとともに、円筒部材の半径方向に沿って基礎フランジの周側面と鍔の間に間隙を確保して配置する工程。鍔の表面はローラ側面に交差する方向に平面状に形成されている。
（４）円筒部材をその中心線の回りに回転させながら、転造ローラ側面を基礎フランジの他方の面に当接させて転造ローラに荷重を加えて基礎フランジを塑性変形させる工程。この塑性変形工程では、基礎フランジが転造ローラの側面に沿って拡径塑性変形し、さらに基礎フランジの周縁部が鍔に沿って湾曲し、基礎フランジの周縁部が円筒部材の側面へ向かって反り返るまで転造ローラを基礎フランジに向けて荷重し続けることを特徴とする。
【０００９】
本発明の転造方法は、支持ブロックと転造ローラで平板状の基礎フランジを挟持する。転造ローラにはその端部に鍔（転造ローラのフランジ）が形成されている。基礎フランジを挟持する際、円筒部材の半径方向に沿って基礎フランジの周側面と鍔の間に間隙を空けて転造ローラを配置する。発明者らの検討によると、周側面と鍔の間に間隙を設けておくと、転造ローラへの荷重に伴って基礎フランジは拡径塑性変形し、さらに基礎フランジの周縁部が鍔に沿って湾曲し、周縁部が円筒部材の側面へ向かって反り返ることが判明した。この事象は、転造ローラ側のフランジ面の拡径速度が支持ブロック側のフランジ面の拡径速度よりも速いことに起因するものと推測される。転造ローラ側のフランジ面の拡径速度が速いので、フランジの周縁部は鍔に当接した後に反り返るまで湾曲する。本発明は、そのような事象を利用することによって、従来の方法と異なり、一対のローラの間に最終的なフランジ形状の空間を設けることを要せずとも反り返っている湾曲フランジを形成することに成功した。本発明の転造方法によれば、湾曲フランジ形成後に、湾曲フランジの反り返った周縁部に邪魔されずに円筒部材を支持ブロックから抜くことができるので、湾曲フランジを簡単に形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周縁部が円筒部材の側面に向かって反り返っている湾曲フランジを有する円筒部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】湾曲フランジを形成する転造方法を説明する図である（１）。
【図２】湾曲フランジを形成する転造方法を説明する図である（２）。
【図３】湾曲フランジを形成する転造方法を説明する図である（３）。
【図４】湾曲フランジを形成する転造方法を説明する図である（４）。
【実施例】
【００１２】
図１から図４を参照して、端部に湾曲フランジを有する円筒部材の製造方法を説明する。ここで、湾曲フランジは、周縁部が円筒部材の側面に向かって湾曲しているフランジを意味する。この製造方法は、平板状のフランジを転造によって湾曲させる。
【００１３】
転造装置１０は、軸線Ｃ１の周りに回転する支持ブロック１２と、転造ローラ１４を備えている。なお、図１から図４は、転造装置１０を模式的に示しており、支持ブロック１２と転造ローラ１４以外の構成部品の図示を省略している。転造装置１０は、転造ローラ１４を上下方向に移動することができる。転造ローラ１４の移動方向は、支持ブロック１２の回転軸Ｃ１の延びる方向に相当する。図では、転造ローラ１４を支持し、移動させる機構の図示を省略している。
【００１４】
（第１工程）まず、平板状の基礎フランジ２４を端部に有する円筒部材２０を用意する。基礎フランジ２４は平板状でよいので、基礎フランジ２４を有する円筒部材２０は、従来の鍛造方法或いは転造方法で製造することができる。図において符号２４ａは、円筒部材２０の一端に面している基礎フランジ２４の面を示し、符号２４ｂは、円筒部材２０の他端（基礎フランジが設けられている端部の反対側の端部）に面している基礎フランジ２４の面を示している。以下、一方の面２４ａをフランジ表面２４ａと称し、他方の面２４ｂをフランジ裏面２４ｂと称する。また、符号２４ｃは、フランジ２４の周側面を示している。周側面２４ｃを含むその近傍が、フランジの周縁部に相当する。
【００１５】
（第２工程）第２工程は、円筒部材２０を転造装置１０に固定する工程である。支持ブロック１２は、円筒部材２０の外径と略同径の孔を有しており、その孔に円筒部材２０の筒部を挿入して円筒部材２０を固定する。このとき、基礎フランジ２４のフランジ裏面２４ｂを支持ブロック１２の孔の端面に当てる。即ち、転造装置１０は、円筒部材２０の側面を支持ブロック１２の孔内面に当接させ、円筒部材２０の側面から連続しているフランジ裏面２４ｂを孔の端面に当接させて円筒部材２０を支持する。図１に示すように、支持ブロック１２の回転軸Ｃ１は、固定された円筒部材２０の中心線に一致する。以下では、回転軸Ｃ１を円筒部材２０の中心線Ｃ１と称することがある。
【００１６】
（第３工程）第３工程は、転造ローラ１４をセットする工程である。転造ローラ１４は、ローラ本体１４ａの端部に鍔１４ｂを備えている。ローラ本体１４ａの側面に続く鍔１４ｂの表面はローラ本体の側面に交差する方向に平面状に形成されている。転造ローラ１４は、その回転軸Ｃ２が、支持ブロック１２の回転軸Ｃ１と交差するように配置される。このとき、転造ローラ１４は、ローラ本体１４ａの側面が基礎フランジ２４のフランジ表面２４ａに対向する位置に配置される。さらに、転造ローラ１４は、鍔１４ｂを基礎フランジ２４の周方向の外側に向けて配置される。また、転造ローラ１４は、基礎フランジ２４の周側面２４ｃと鍔１４ｂの間に間隔ＷＬを設けて配置される。間隔ＷＬは、目的とする湾曲フランジの周縁部の厚みＷＦよりも広い。なお、厚みＷＦは、図４に示している。以上の配置が、図１に示されている。
【００１７】
（第４工程）第４工程は、基礎フランジ２４を塑性変形させる工程である。転造装置１０は、円筒部材２０をその中心線Ｃ１の回りに回転させながら、フランジ表面２４ａに当接させている転造ローラ１４に荷重を加える。荷重は、図２の矢印Ａが示すように、円筒部材２０の中心線Ｃ１に平行に加えられる。円筒部材２０が回転しているので、転造ローラ１４に荷重を加えると基礎フランジ２４は周方向に一様に拡径する。転造ローラ１４への荷重を強めていくと、基礎フランジ２４はローラ本体１４ａの側面に沿って拡径塑性変形する（図２）。さらに荷重を続けると、基礎フランジ２４の周縁部は鍔１４ｂに沿って湾曲する（図３）。さらに荷重を続けると、周縁部は、円筒部材２０の側面へ向かって反り返る（図４）。こうして、基礎フランジ２４は、周縁部が円筒部材２０の側面に向かって反り返っている最終形状の湾曲フランジ２５に塑性変形する（図４）。
【００１８】
ここで、平板状の基礎フランジ２４が、円筒部材２０の側面へ向かって反り返る過程を詳しく説明する。転造ローラ１４を荷重していくと、転造ローラ１４に当接しているフランジ表面２４ａの側がフランジ裏面２４ｂの側よりも速く拡径する。そのため、フランジ表面２４ａの径がフランジ裏面２４ｂの径よりも大きくなる（図２）。さらに荷重を続けると、周側面２４ｃのフランジ表面２４ａ側が鍔１４ｂに突き当たり、周縁部が円筒部材２０の側面へ向かって湾曲する（図３）。さらに荷重を続けると、フランジ表面２４ａの側の拡径速度とフランジ裏面２４ｂの側の拡径速度の差によって、基礎フランジ２４の周縁部は円筒部材２０の側面に向かって反り返る（図４）。こうして、周縁部が反り返っている湾曲フランジ２５が形成される。
【００１９】
ここで、図４に示すように、湾曲フランジ２５の径方向端部と、フランジ裏面２４ｂのうちで円筒部材２０の側面から最も遠い位置との間の距離をアンダーカット距離ＵＣで表す。なお、「アンダーカット」とは、フランジの周端の径方向位置が、フランジ裏面２４ｂの径方向の途中部分よりも円筒部材２０の側面に近いことを意味する。発明者らの検討によると、アンダーカット距離ＵＣは、転造ローラ１４の送り速度が遅いほど大きくなるという知見が得られた。ここで、「送り速度」とは、円筒部材２０の中心線Ｃ１に沿った転造ローラ１４の移動速度を意味する。発明者らの検討によると、送り速度が円筒部材２０の１回転当り０．８ｍｍ以下の場合に、アンダーカットが形成できることが判明した。
【００２０】
本実施例の特徴を以下に述べる。支持ブロック１２の外径は軸線Ｃ１に沿って略一定である。また、湾曲前の基礎フランジ２４の周側面２４ｃと鍔１４ｂの間に間隔ＷＬを確保して転造ローラ１４が配置される。ここで、径方向の間隔ＷＬは、目的とする湾曲フランジの周縁部の厚みＷＦよりも広い。さらに、支持ブロック１２の外周と転造ローラ１４の鍔１４ｂとの間には、ＷＬよりも広い間隙が確保される。即ち、転造ローラ１４は、支持ブロック１２の外周と転造ローラ１４の鍔１４ｂとの径方向の間に、目的とする湾曲フランジの周縁部の厚みＷＦよりも広い間隙が確保されて配置される。そのような間隙の存在によって、湾曲フランジ２５の周縁部が反り返っても、円筒部材２０を支持ブロック１２から簡単に抜き出すことができる。従来の加工方法のように、フランジ裏面に沿って金型或いはローラを配置する場合は、金型或いはローラがアンダーカット部に入り込むため、金型或いはローラを円筒部材２０から外すための工夫が必要であった。例えば、フランジ裏面側の金型を複数のブロックに分割するなどの工夫が必要であった。本実施例の転造方法によれば、湾曲フランジ形成後のフランジ裏面と支持ブロックとの間に隙間を残しているため、湾曲フランジ形成後の円筒部材を支持ブロックから容易に外すことができる。すなわち、本実施例の転造方法は、アンダーカットを有する湾曲フランジ付の円筒部材を低コストで製造することができる。
【００２１】
上記実施例の好適な変形例として、支持ブロック１２に固定したとき、基礎フランジ２４の内周に、円筒部材２０の内側への塑性変形を防止するリングを嵌合させておくことも好適である。また、円筒部材２０は、転造ローラ１４に対して中心線Ｃ１の周りに相対的に回転すればよい。すなわち、円筒部材２０を固定し、転造ローラ１４を回転軸Ｃ２の周りに回転させるとともに、中心線Ｃ１の周りに回転させてもよい。
【００２２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２３】
１０：転造装置
１２：支持ブロック
１４：転造ローラ
１４ａ：ローラ本体
１４ｂ：鍔
２０：円筒部材
２４：基礎フランジ
２４ａ：フランジ表面
２４ｂ：フランジ裏面
２４ｃ：周側面
２５：湾曲フランジ
ＵＣ：アンダーカット距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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