(57)【要約】【課題】歯先強度の低下を抑制するセレーションの鍛造成形方法を提供すること。【解決手段】本発明に係るセレーションの鍛造成形方法は、鍛造成形用金型３０を、加工対象である軸１４の中心軸に対して平行に突き当て、軸の外周面を複数の凸部１５ａ及び１５ｂと複数の凹部１６とに分離させると共に、第１の凸部１５ａと当該第１の凸部１５ａに隣接する第２の凸部１５ｂとが所定の結合点Ｂ３０において互いに結合し合うことにより、軸１４の横断面において、鍛造成形用金型３０の形状に沿った山部１２ａと谷部１２ｂとが交互に繰り返し成形される。セレーション１２は、第１の凸部１５ａと、第２の凸部１５ｂとを不均等に成形することにより、横断面における、軸の中心点Ｃ３０と山部Ｔ３０とを結んだ第１の線と、軸の中心点Ｃ３０と山部近傍の結合点Ｂ３０とを結んだ第２の線と、が成す角度Ａ３０が、１度よりも大きい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造成形用金型を、加工対象である軸の中心軸に対して平行に突き当て、前記軸の外周面を複数の凸部と複数の凹部とに分離させると共に、第１の凸部と当該第１の凸部に隣接する第２の凸部とが所定の結合点において互いに結合し合うことにより、
前記軸の横断面において、前記鍛造成形用金型の形状に沿った前記山部と前記谷部とが交互に繰り返し成形される、セレーションの鍛造成形方法であって、
前記セレーションは、
前記第１の凸部と、前記第２の凸部とを不均等に成形することにより、
前記横断面における、
前記軸の中心点と前記山部とを結んだ第１の線と、
前記軸の中心点と前記山部近傍の前記結合点とを結んだ第２の線と、が成す角度が、１度よりも大きい、セレーションの鍛造成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセレーションの鍛造成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車輪は、一般に、自動車本体に設置されているハブボルトに挿入されたうえで螺合されている。そして、ハブボルトは、ハブフランジと呼ばれる円盤状の板に圧入して固定されている。このようなハブボルトは、ハブフランジに対して緩みなく固定されていることが非常に重要である。そのため、セレーション部分に対して強度と精度を兼ね備えるための様々な工夫が凝らされている。例えば、特許文献１に記載された発明のように、ハブボルトは、高い剛性を確保するために、冷間鍛造により成形される。冷間鍛造によりハブボルトを成形する場合、鍛造成形用の金型は、加工対象である軸に対して、所望するセレーションの中間径から山と谷とを成形する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７３４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このように冷間鍛造によりセレーションを成形する場合において、鍛造成形用金型は、軸の外周面を複数の凸部と凹部とに分離させることによりセレーションを成形する。中でもセレーションの山は、２か所の隣接した凸部を互いに寄せ合うように結合させることにより成形される。このとき、２か所の隣接した凸部が均等に充填されると、凸部が結合し合う結合部が山の山部に略一致する。そして、この結合部にはいわゆる「折れ込み」と呼ばれる凹部が発生することがある。「折れ込み」とは、鍛造時に異なる方向から肉が寄せられて成形された結果、肉の合わせ部がしわのような凹部となった状態をいう。セレーションの山の山部に折れ込みが発生したハブボルトは、歯先強度が低下する。そしてそのようなハブボルトは、ハブフランジから緩みやすくなる虞があるため好ましくない。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、歯先強度の低下を抑制するセレーションの鍛造成形方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るセレーションの鍛造成形方法は、鍛造成形用金型を、加工対象である軸の中心軸に対して平行に突き当て、前記軸の外周面を複数の凸部と複数の凹部とに分離させると共に、第１の凸部と当該第１の凸部に隣接する第２の凸部とが所定の結合点において互いに結合し合うことにより、前記軸の横断面において、前記鍛造成形用金型の形状に沿った前記山部と前記谷部とが交互に繰り返し成形される、セレーションの鍛造成形方法であって、前記セレーションは、前記第１の凸部と、前記第２の凸部とを不均等に成形することにより、前記横断面における、前記軸の中心点と前記山部とを結んだ第１の線と、前記軸の中心点と前記山部近傍の前記結合点とを結んだ第２の線と、が成す角度が、１度よりも大きいものである。
【０００７】
このような構成により、前記山部においてセレーションの歯先強度を低下させる、いわゆる折れ込みの発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、歯先強度の低下を抑制するセレーションの鍛造成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ハブボルト１０の正面図である。
【図２】図１に示した断面IIにおけるハブボルト１０の断面図である。
【図３】従来のセレーションを成形するための鍛造成形用金型２０の上面図である。
【図４】従来のセレーションを成形するための鍛造成形用金型２０の断面図である。
【図５】従来のセレーションの成形過程を示した説明図である。
【図６】実施の形態に係るセレーションの鍛造成形用金型３０の詳細図ある。
【図７】実施の形態に係る鍛造成形用金型３０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。
【図８】実施の形態に係る鍛造成形用金型３０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。
【図９】実施の形態に係る鍛造成形用金型４０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図１及び図２を参照しながら、セレーションの鍛造成形方法を説明するための一例として、ハブボルトについて説明する。ハブボルトは、自動車の車体に備えられているハブフランジに設けられた孔に対して圧入されることにより固定される。図１は、ハブボルト１０の正面図である。ハブボルト１０は、頭部１１、セレーション部１２、ネジ部１３を有している。
【００１１】
ハブボルト１０を製造する方法は様々であるが、ここでは、後述する実施の形態と比較するための製造方法を例示する。ハブボルト１０は、例えば、次のようにして製造することができる。まず、原材料のコイル材を適度なサイズにカットする。次に、カットした材料を鍛造することにより、頭部１１を成形する。続いて、頭部が成形された材料を鍛造することにより、セレーション部１２を成形する。そして、これを転造することにより、ネジ部１３を成形する。尚、ハブボルト１０の材質は一般的にはクロムモリブデン鋼などの金属である。
【００１２】
続いて、図２を参照しながらセレーションの形状について説明する。図２は、図１に示した断面IIにおけるハブボルト１０の断面図である。セレーション部１２は、円筒状の軸に対して、山部１２ａと、谷部１２ｂとが円周状に交互に繰り返される。セレーション部１２は、二点鎖線で示した軸部１４を金型により鍛造することにより加工される。すなわち、セレーション部１２は、軸部１４を中間径として、軸部１４の外側に山部１２ａが形成される。また、セレーション部１２は、軸部１４を中間径として、軸部１４の内側に谷部１２ｂが形成される。
【００１３】
従来のセレーションの鍛造成形方法
続いて、後述する実施の形態と比較するため、図３〜図５を参照しながら、従来のセレーションの鍛造成形方法について説明する。図３は、従来のセレーションを成形するための鍛造成形方法に用いられる鍛造成形用金型２０の上面図である。鍛造成形用金型２０は、円筒状の孔２１を有している。円筒状の孔２１の表面は、斜面２２が円周状にのこぎり歯状に連設されている。隣り合う斜面２２同士が接している箇所には、谷部２３と、山部２４とが円周状に交互に繰り返されている。鍛造成形用金型２０の谷部２３は、ハブボルト１０のセレーション部１２における山部１２ａに対応している。同様に、鍛造成形用金型２０の山部２４は、ハブボルト１０のセレーション部１２における谷部１２ｂに対応している。ハブボルト１０に対して鍛造によってセレーション部１２を成形する場合、軸部１４を鍛造成形用金型２０の孔に打ちつける。
【００１４】
続いて、図４を参照しながら鍛造成形用金型２０について説明する。図４は、従来のセレーションを成形するための鍛造成形用金型２０の断面図である。図４は、図３における断面IVを示している。すなわち図４は、円筒状の鍛造成形用金型２０について、内周側から外周側に見た形状を示している。鍛造成形用金型２０は、金型の上面に誘い込み部２５を有しており、誘い込み部２５の下方には、円筒部２６を有している。円筒部２６の下方には、斜面２７が円周状に連設されている。斜面２７は、外形が略三角形の面を呈しており、第一の辺２７ａが円筒部２６に接し、第二の辺２７ｂが隣接する別の斜面２７に接し、第三の辺２７ｃが下方の斜面２３に接している。
【００１５】
斜面２７の下方には、斜面２２が円周状に連設されている。斜面２２は図３において示した円筒状の孔２１の軸方向に対して平行に延設されている。斜面２２は、第一の辺２２ａが円筒部２６に接し、第二の辺２７ｃが斜面２７に接し、第三の辺２２ｂが隣接する別の斜面２２の一辺に接している。すなわち、斜面２２の第一の辺２２ａ及び第三の辺２２ｂは、円筒状の孔２１の軸方向に対して平行に延びている。
【００１６】
上述した斜面２２の第一の辺２２ａは、図３において示した谷部２３を成している。また、上述した斜面２２の第三の辺２２ｂは、図３において示した山部２４を成している。このような構成により、鍛造成形用金型２０は、セレーション部１２に対応した谷部２３と山部２４とが円周状に交互に繰り返す形状を呈している。
【００１７】
また、上述した斜面２７の第二の辺２７ｂは、円筒部２６から山部２４までを繋ぐように延びている。これにより、隣接する二つの斜面２７が、円筒部２６と、斜面２２との間を所定の傾斜において接続している。そして、辺２７ｂを境に、二つの斜面２７は、対称形状を呈している。
【００１８】
続いて、鍛造成形用金型２０に対して軸部１４が打ち付けられたときの材料の変形について説明する。図４において、二点鎖線で示したハブボルト１０は、矢印Ｄの方向に打ち付けられる。軸部１４が鍛造成形用金型２０に打ち付けられることにより、セレーション部１２が成形される。
【００１９】
破線矢印Ｒ２０は、軸部１４が鍛造成形用金型２０に打ち付けられてセレーション部１２が成形される際に材料がどのように変形するかを表したものである。まず、軸部１４は、鍛造成形用金型２０の辺２７ｂに衝突する。軸部１４の外周面は、辺２７ｂに打ち付けられることにより、破線矢印Ｒ２０に示すように、２方向に分離される。その結果、軸部１４の外周面に山部１２ａと谷部１２ｂとが成形される。鍛造成形用金型２０は、辺２７ｂを境として互いに隣接する斜面２７が対称形状を呈している。そのため、軸部１４の外周面は、辺２７ｂを境として均等に分離される。
【００２０】
続いて、図５を参照しながらセレーションの成形過程をより詳細に説明する。図５は、従来のセレーションの成形過程を示した説明図である。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は、ハブボルトの横断面をそれぞれ示している。図５（Ａ）は、ハブボルト１０が鍛造成形用金型２０に打ち付けられて、鍛造成形が開始された直後の状態を示している。ハブボルト１０は、鍛造成形用金型２０により、第１の凸部１５ａ、第２の凸部１５ｂ、及び凹部１６が成形されている。
【００２１】
図５（Ｂ）は、鍛造成形がさらに進んだ状態を示している。斜面２２により、ハブボルト１０の第１の凸部１５ａ及び第２の凸部１５ｂが互いに近づいている。
【００２２】
図５（Ｃ）は、鍛造成形が完了し、ハブボルト１０のセレーション部１２が成形された状態を示している。セレーション部１２が成形された状態においては、セレーション部１２の山部１２ａと鍛造成形用金型２０の谷部２３とが一致している。同様に、セレーション部１２の谷部１２ｂと鍛造成形用金型２０の山部２４とが一致している。
【００２３】
図５（Ｃ）に示す結合点１７は、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）において示した第１ｂの凸部１５ａと第２の凸部１５ｂとが結合した結果生じたものである。上述したようなセレーションの鍛造成形においては、第１の凸部１５ａと第２の凸部１５ｂとが異なる方向から対向するように、均等に成形されている。そのため、結合点１７は、セレーション部１２の山部１２ａに位置している。
【００２４】
ところで、結合点１７は、鍛造時に異なる方向から肉が寄せられて成形された結果、肉の合わせ部がしわのような凹部となった「折れ込み」状態になることがある。このように、セレーション部１２の山部１２ａに折れ込みが発生した場合、ハブボルト１０の歯先強度が低下する。そしてそのようなハブボルトは、ハブフランジから緩みやすくなる虞がある。
【００２５】
実施の形態
次に、図６及び７を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図６は、実施の形態に係るセレーションの鍛造成形用金型３０の詳細図ある。図６は、図４と同様に、円筒状の鍛造成形用金型３０について、内周側から外周側に見た形状を示している。ただし、図４における鍛造成形用金型２０とは、斜面の形状が異なる。したがって、以下の説明において上述した内容と重複する部分については適宜省略する。
【００２６】
鍛造成形用金型３０は、金型の上面に誘い込み部２５及び、円筒部２６を有している。円筒部２６の下方には、斜面２７と斜面３１とが、交互に円周状に連設されている。斜面２７は図４において説明した形状と同様である。斜面３１は、外形が略三角形の面を呈しており、第一の辺３１ａが円筒部２６に接し、第二の辺２７ｂが隣接する斜面２７に接し、第三の辺３１ｂが下方の斜面３２に接している。
【００２７】
斜面２７と斜面３１とは、辺２７ｂを境として対称形状を呈していない。すなわち、斜面２７と斜面３１とは、辺２７ｂを境として非対称形状となっている。より具体的には、斜面２７と斜面２２とが接している辺２７ｃは、円筒状の孔２１の横断面に対して平行な方向に延びている。一方で、斜面３１と斜面３２とが接している辺３１ｂは、円筒状の孔２１の横断面に対して斜めに伸びている。他方、斜面３１と円筒部２６とが接している辺３１ａは、円筒状の孔２１の横断面に対して平行な方向に延びている。
【００２８】
斜面２７の下方には、斜面２２が延設されている。また、斜面３１の下方には、斜面３２が延設されている。斜面２２は、図４において説明したものと同様である。一方、斜面３２は、第一の辺２２ａが円筒部２６に接し、第二の辺３１ｂが斜面３１に接し、第三の辺２２ｂが隣接する斜面２２の一辺に接している。斜面２２と、斜面３２とは、円周状に交互に連設されている。そして、辺２２ａは、図３において示した谷部２３を成している。また、辺２２ｂは、図３において示した山部２４を成している。
【００２９】
次に、破線矢印Ｒ３０は、軸部１４が鍛造成形用金型３０に打ち付けられてセレーション部１２が成形される際に材料がどのように変形するかを表したものである。まず、軸部１４は、鍛造成形用金型３０の辺２７ｂに衝突する。軸部１４の外周面は、辺２７ｂに打ち付けられることにより、破線矢印Ｒ２０に示すように、２方向に分離される。その結果、軸部１４の外周面に山部１２ａと谷部１２ｂとが成形される。図４を参照しながら説明した従来のセレーションの鍛造成形方法に係る鍛造成形用金型２０と異なり、鍛造成形用金型３０は、辺２７ｂを境として斜面２７と斜面３１とが非対称形状を呈している。そのため、軸部１４の外周面は、辺２７ｂを境として不均等に分離される。
【００３０】
続いて、図７を参照しながら実施の形態に係るセレーションの成形過程を説明する。図７は、実施の形態に係る鍛造成形用金型３０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。図７は、図５と同様に、ハブボルト１０の横断面を示している。また、図７（Ａ）は、鍛造成形用金型３０に材料が完全に充填される直前の状態を示している。図７（Ａ）において、ハブボルト１０の第１の凸部１５ａは、斜面３２により変形し、矢印の方向すなわち図面の右上の方向へ向かって変形している。同様に、第２の凸部１５ｂは、斜面２２により変形し、矢印方向すなわち図面の左の方向へ向かって変形している。このように、第１の凸部１５ａ及び第２の凸部１５ｂとは、互いに近づいている。
【００３１】
図７（Ｂ）は、鍛造成形が完了し、実施の形態に係るセレーションの成形方法によって、ハブボルト１０のセレーション部１２が成形された状態を示している。セレーション部１２が成形された状態においては、セレーション部１２の山部１２ａと鍛造成形用金型３０の谷部２３とが一致している。
【００３２】
図７（Ｂ）に示す結合点Ｂ３０は、図７（Ａ）において示した凸部１５ａと凸部１５ｂとが結合した結果生じたものである。図７（Ｂ）において、中心点Ｃ３０は、ハブボルト１０の軸中心が通過する点である。また、頂点Ｔ３０は、ハブボルト１０における山部２３の山部の点である。そして、角度Ａ３０は、頂点Ｔ３０と中心点Ｃ３０とを結ぶ線と、頂点Ｔ３０の近傍に位置する結合点Ｂ３０と中心点Ｃ３０とを結ぶ線とが成す角度である。このとき、角度Ａ３０は１度よりも大きい。尚、発明者によれば、このような方法によって製造される角度Ａ３０は、１０分以内の精度により加工することができる。すなわち、結合点Ｂ３０を山部２３の頂点Ｔ３０からずらしておくことにより、セレーションの歯先強度を低下させる折れ込みが、山部１２ａに発生するのを抑制することができる。
【００３３】
続いて、図８及び９を参照しながら、実施の形態に係るセレーションの鍛造成形方法によって製造される別の例について説明する。図８は、実施の形態に係る鍛造成形用金型４０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。
【００３４】
図８は、図６と同様に、円筒状の鍛造成形用金型４０について、内周側から外周側に見た形状を示している。図６における鍛造成形用金型３０とは、斜面の形状が異なる。したがって、以下の説明において上述した内容と重複する部分については適宜省略する。
【００３５】
鍛造成形用金型４０は、金型の上面に誘い込み部２５及び、円筒部２６を有している。円筒部２６の下方には、斜面４２が、円周状に連設されている。斜面４２は、外形が略三角形の面を呈しており、第一の辺４２ａが円筒部２６に接し、第二の辺４２ｂが下方の斜面４３に接し、第三の辺４２ｃが下方の斜面４４に接している。斜面４２の下方には、斜面４３及び斜面４４が延設されている。
【００３６】
斜面４３は、第一の辺４３ａが円筒部２６に接し、第二の辺４２ｂが斜面４２に接し、第三の辺４３ｂが、隣接する斜面４４の一辺に接している。また、斜面４４は、第一の辺４３ａが円筒部２６に接し、第二の辺４２ｃが斜面４２に接し、第三の辺４３ｂが、隣接する斜面４３の一辺に接している。斜面４３と、斜面４４とは、円周状に交互に連設されている。そして、辺４３ａは、谷部を成している。また、辺４３ｂは、山部を成している。ただし、図６において説明した鍛造成形用金型３０とは異なり、斜面４３と斜面４４との円周方向における長さが異なる。したがって、辺４２ｂと、辺４２ｃとは、長さが異なる。具体的には、図８においては、辺４２ｂよりも辺４２ｃの方が長い。すなわち、斜面４２は、辺４３ｂを通過する線を境として、非対称形状になっている。
【００３７】
次に、破線矢印Ｒ４０は、軸部１４が鍛造成形用金型４０に打ち付けられてセレーション部１２が成形される際に材料がどのように変形するかを表したものである。まず、軸部１４は、鍛造成形用金型４０の斜面４２に衝突する。軸部１４の外周面は、斜面４２に打ち付けられることにより、破線矢印Ｒ４０に示すように、２方向に分離される。上述のように、斜面４２における辺４２ｂと、辺４２ｃとは、辺４３ｂを通過する線を境として非対称形状を呈している。そのため、軸部１４の外周面は、辺４３ｂを通過する線を境として不均等に分離される。
【００３８】
続いて、図９を参照しながら実施の形態に係るセレーションの成形過程を説明する。図９は、実施の形態に係る鍛造成形用金型４０によるセレーションの成形過程を示した説明図である。図９は、図７と同様に、ハブボルト１０の横断面を示している。また、図９（Ａ）は、鍛造成形用金型４０に材料が完全に充填される直前の状態を示している。図９（Ａ）において、ハブボルト１０の第１の凸部１５ａは、斜面４４により変形し、矢印の方向すなわち図面の右上の方向へ向かって変形している。同様に、第２の凸部１５ｂは、斜面４３により変形し、矢印方向すなわち図面の左の方向へ向かって変形している。このように、第１の凸部１５ａ及び第２の凸部１５ｂとは、互いに近づいている。
【００３９】
図９（Ｂ）は、鍛造成形が完了し、実施の形態に係るセレーションの成形方法によって、ハブボルト１０のセレーション部１２が成形された状態を示している。セレーション部１２が成形された状態においては、セレーション部１２の山部１２ａと鍛造成形用金型４０の谷部４３ａとが一致している。
【００４０】
図９（Ｂ）に示す結合点Ｂ４０は、図９（Ａ）において示した第１の凸部１５ａと第２の凸部１５ｂとが結合した結果生じたものである。図９（Ｂ）において、中心点Ｃ４０は、ハブボルト１０の軸中心が通過する点である。また、頂点Ｔ４０は、ハブボルト１０における山部２３の山部の点である。そして、角度Ａ４０は、頂点Ｔ４０と中心点Ｃ４０とを結ぶ線と、頂点Ｔ４０の近傍に位置する結合点Ｂ４０と中心点Ｃ４０とを結ぶ線とが成す角度である。このとき、角度Ａ４０は１度よりも大きい。尚、発明者によれば、このような方法によって製造される角度Ａ４０は、１０分以内の精度により加工することができる。すなわち、結合点Ｂ４０を山部１２ａの頂点Ｔ４０からずらしておくことにより、セレーションの歯先強度を低下させる折れ込みが、山部１２ａに発生するのを抑制することができる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述した結合点が、セレーションの頂点からずれるのであれば、鍛造成形用金型の形状は上述したものに限らない。
【符号の説明】
【００４２】
１０  ハブボルト
１２  セレーション部
１４  軸部
１５ａ、１５ｂ  凸部
１６  凹部
１７、Ｂ３０、Ｂ４０  結合点
３０、４０  鍛造成形用金型
Ａ３０、Ａ４０  角度
Ｃ３０、Ｃ４０  中心点
Ｔ３０、Ｔ４０  頂点
【図１】
2018089680.tif 000003
【図２】
2018089680.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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