(57)【要約】【課題】割れなどを生じることなく肥大部を形成する。【解決手段】金属製の軸部材であるワークＷを、間隔をあけた第１金型１１および第２金型１２によって把持し、ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋを曲げ、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させながら、ワークＷに圧縮応力を作用させることで、ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋに、ワークＷよりも大径の肥大部Ｗａを形成する軸肥大加工方法であって、ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋの曲げ角度θと、ワークＷに作用させる圧縮圧力Ｐａとにより生じる応力振幅であって、ワークＷと肥大部Ｗａに作用する応力振幅を検出し、検出した応力振幅の数値に応じた許容累積回転回数を算出し、ワークＷの累積回転回数が、許容累積回転回数内となるようにして加工する。【選択図】図８
2019084584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の軸部材を、当該軸部材の中心軸の軸方向で間隔をあけた第１金型および第２金型によって把持し、
前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域を曲げ、前記軸部材を前記中心軸回りに回転させながら、前記軸部材に圧縮応力を作用させることで、前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域に、前記軸部材よりも大径の肥大部を形成する軸肥大加工方法であって、
前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域の曲げ角度と、前記軸部材に作用させる圧縮圧力とにより生じる応力振幅であって、前記軸部材と前記肥大部に作用する応力振幅を検出し、
検出した応力振幅の数値に応じた許容累積回転回数を算出し、
前記第１金型と前記第２金型で把持された前記軸部材の累積回転回数を検出し、
検出した累積回転回数が、前記許容累積回転回数内となるようにして加工することを特徴とする軸肥大加工方法。
【請求項２】
前記検出した応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲外である場合は、
前記圧縮圧力と前記曲げ角度を増減することで、前記応力振幅の数値が、前記所定の応力振幅範囲内になるようにすると共に、前記検出した累積回転回数が、前記許容累積回転回数内となるようにして加工することを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工方法。
【請求項３】
前記検出した応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲外である場合は、
前記圧縮圧力を増加することで、前記応力振幅の数値が、前記所定の応力振幅範囲内になるようにすると共に、前記検出した累積回転回数が、前記許容累積回転回数内となるようにして加工することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軸肥大加工方法。
【請求項４】
前記検出した応力振幅の数値が、前記所定の応力振幅範囲外である場合は、
前記圧縮圧力を増加すると共に、前記圧縮圧力を増加させた後も前記応力振幅が前記所定の応力振幅範囲内に到達しない場合には、前記曲げ角度を減ずることで、前記応力振幅の数値が、前記所定の応力振幅範囲内になるようにすることを特徴とする請求項３または請求項２に記載の軸肥大加工方法。
【請求項５】
前記軸肥大加工方法において前記圧縮圧力と前記曲げ角度を所定時間保持する際に、前記検出した応力振幅の数値が前記所定の応力振幅範囲外であり、かつ前記検出した累積回転回数が、第１の所定回転回数以上第２の所定回転回数以内である場合に、
前記応力振幅を前記所定の応力振幅範囲内にするために、前記圧縮圧力を増加させることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の軸肥大加工方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の軸肥大加工方法に使用される軸肥大加工用の軸部材であって、
前記軸部材は、
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．２５％、
Ｓｉ：≦０．３５％、
Ｍｎ：０．３０〜１．０％、
Ｐ  ：≦０．０３％、
Ｓ  ：≦０．０２５％、
Ｃｕ：≦０．３％、
Ｎｉ：≦０．３％、
Ｃｒ：０．３〜１．５％、
Ｍｏ：≦０．２％、
Ａｌ：０．０３０〜０．０５０％、
Ｎ  ：０．００５〜０．０３０％、
残部実質的にＦｅから成り、
軟化熱処理前におけるフェライト＋パーライト組織の比率が９５％以上、かつ下記式（１）の値が４０％以下である鋼材に対して軟化熱処理により、硬さが８５ＨＲＢ以下としたものであることを特徴とする軸肥大加工用の軸部材。
１８３．３６×Ｃ＋２．６×Ｍｎ＋３．８×Ｃｕ＋２．８×Ｎｉ＋８．０５×Ｃｒ−１５．１８≦４０・・・（１）
【請求項７】
前記軸部材は、ＪＩＳＧ０５６１で規定されているジョミニー焼き入れ性試験において、Ｊ９値≧２８ＨＲＣを満たすことを特徴とする請求項６に記載の軸肥大加工用の軸部材。
【請求項８】
前記軸部材は、Ｎｂを、０．０２から０．１０重量％更に含むことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の軸肥大加工用の軸部材。
【請求項９】
前記軸部材は、Ｂ：０．０００５から０．００３０％、Ｔｉ：３．４×Ｎ〜０．２重量％更に含むことを特徴とする請求項８に記載の軸肥大加工用の軸部材。
【請求項１０】
前記軸肥大加工用の軸部材は、ベルト式の無段変速機に用いられるプーリの作製に用いられるものであり、
前記軸肥大加工方法により形成する前記肥大部が、前記プーリにおけるシーブ部であることを特徴とする請求項７から請求項９の何れか一項に記載の軸肥大加工用の軸部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸肥大加工方法、および軸肥大加工用の軸部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、金属製の軸部材の軸方向の任意の位置に、軸部材よりも大径の肥大部を形成する軸肥大加工方法が開示されている。
なお、用語「軸肥大」は、高周波熱錬株式会社の登録商標である。以下においては、説明の便宜上、「登録商標」という文言を付さずに、用語「軸肥大」を用いるものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４６６８４号公報
【０００４】
この軸肥大加工方法では、金属製の軸部材を、当該軸部材の中心軸回りに回転させながら、軸部材に中心軸の軸方向の圧縮圧力を作用させつつ、軸部材に曲げ力を作用させる。
これにより、軸部材における曲げ力の作用部周りに、軸部材よりも大径の肥大部が形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両用の自動変速機のプーリ部品は、軸部の長手方向の途中位置に、軸部よりも外径が大きいシーブ部を有している。
特許文献１の軸肥大加工方法で、シーブ部を有するプーリ部品を作製する場合、シーブ部の外径が大きくなるほど、軸肥大加工により形成する肥大部の外径が大きくなる。
そうすると、形成する肥大部の外径が大きくなるほど、肥大部の外径側や付根部に割れが生じやすくなる傾向がある。
そのため、割れなどを生じることなく肥大部を形成することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
金属製の軸部材を、当該軸部材の中心軸の軸方向で間隔をあけた第１金型および第２金型によって把持し、
前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域を曲げ、前記軸部材を前記中心軸回りに回転させながら、前記軸部材に圧縮応力を作用させることで、前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域に、前記軸部材よりも大径の肥大部を形成する軸肥大加工方法であって、
前記軸部材における前記第１金型と前記第２金型との間の領域の曲げ角度と、前記軸部材に作用させる圧縮圧力とにより生じる応力振幅であって、前記軸部材と前記肥大部に作用する応力振幅を検出し、
検出した応力振幅の数値に応じた許容累積回転回数を算出し、
前記第１金型と前記第２金型で把持された前記軸部材の累積回転回数を検出し、
検出した累積回転回数が、前記許容累積回転回数内となるようにして加工する構成とした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、割れを生じることなく肥大部を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】軸肥大加工方法の実施に用いられる軸肥大加工装置を説明する概略図である。
【図２】軸肥大加工方法による肥大部の形成を説明する図である。
【図３】肥大部を形成する過程での圧縮圧力と曲げ角度を説明する図である。
【図４】従来例にかかる軸肥大加工方法を説明するフローチャートである。
【図５】軸肥大加工方法により作製されるプーリ、応力振幅と加圧力および曲げ角度との関係を説明する図である。
【図６】応力振幅と加工回転回数との関係を説明する図である。
【図７】設定曲げ角度と設定圧縮圧力の設定過程を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態にかかる軸肥大加工方法を説明するフローチャートである。
【図９】ワークを構成する素材と割れ限界線との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかる軸肥大加工方法の実施に用いられる軸肥大加工装置１の主要構成を説明する概略図である。
なお、図１では、説明の便宜上、軸肥大加工装置１の金型１０と、他の構成要素との具体的な接続関係の図示を省略して、簡略的に示している。
【００１０】
軸肥大加工装置１は、ワークＷ（金属製の軸部材）の長手方向の途中位置に、ワークＷの外径Ｄ１よりも大きい外径の肥大部Ｗａ（図２の（ｅ）参照）を形成するために用いられる。
【００１１】
軸肥大加工装置１は、ワークＷを保持する金型１０（第１金型１１、第２金型１２）と、駆動用のインバータモータ（第１金型用駆動モータ２１、第２金型用駆動モータ２２）と、スライド機構２３と、傾斜機構２４と、制御装置２と、を有している。
【００１２】
金型１０は、一対の金型（第１金型１１、第２金型１２）を有している。
第１金型１１と第２金型１２は、ワークＷの中心軸Ｘ１上で対向して配置されている。
軸肥大加工装置１では、第１金型１１と第２金型１２が基準位置に配置されると、第１金型１１と第２金型１２が、ワークＷの中心軸Ｘ１の軸方向に間隔Ｓａをあけて配置される。
【００１３】
これら第１金型１１と第２金型１２は、ワークＷに肥大部Ｗａを成形する際に、円柱形状を成すワークＷの長手方向の一端側と他端側を保持する。この状態においてワークＷは、第１金型１１および第２金型１２との相対回転が規制された状態で保持される。
【００１４】
第１金型１１と第２金型１２には、それぞれ専用の駆動用モータ（第１金型用駆動モータ２１、第２金型用駆動モータ２２）が付設されている。
第１金型１１と第２金型１２は、駆動用モータの出力回転が伝達されて、中心軸Ｘ１回りに回転する。
第１金型１１と第２金型１２の中心軸Ｘ１回りの回転は、制御装置２が制御する。
制御装置２は、ワークＷに肥大部Ｗａを形成する際に、第１金型１１と第２金型１２を、所定の回転速度Ｎ１で中心軸Ｘ１回りに回転させる。
【００１５】
第１金型１１は、スライド機構２３により、中心軸Ｘ１の軸方向に変位可能に設けられている。制御装置２は、スライド機構２３により、第１金型１１の中心軸Ｘ１の軸方向への変位を制御して、ワークＷに作用する圧縮圧力Ｐａ（加圧力）を制御する。
【００１６】
第２金型１２は、傾斜機構２４により、中心軸Ｘ１に対して傾斜可能に設けられている。制御装置２は、傾斜機構２４により、第２金型１２の中心軸Ｘ１に対する傾きθを制御する。
【００１７】
ここで、図２から図４を参照して、軸肥大加工装置１を用いてワークＷに肥大部Ｗａを形成する過程を説明する。
図２は、軸肥大加工装置１を用いて、ワークＷに肥大部Ｗａを形成する過程を説明する図である。
図２の（ａ）は、金型１０にセットしたワークＷを、中心軸Ｘ１回りに回転させている状態を示す図である。図２の（ｂ）は、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させている状態で、ワークＷに中心軸Ｘ１の軸方向の圧縮圧力Ｐａを作用させた状態を示す図である。図２の（ｃ）は、さらにワークＷを所定角度θで曲げた状態（ワークＷに曲げ力Ｐｂを作用させている状態）を示す図である。図２の（ｄ）は、ワークＷの曲げを解消した状態（曲げ戻している状態）を示す図である。図２の（ｅ）は、最終的に得られるワークＷであって、長手方向の途中位置に肥大部Ｗａが目的の外径Ｄｔで形成されたワークＷを示す図である。
図３は、従来例にかかる軸肥大加工方法により肥大部Ｗａを形成する過程での圧縮圧力Ｐａと曲げ角度θの変化を説明する図である。
図４は、従来例にかかる軸肥大加工方法を説明するフローチャートである。
【００１８】
ワークＷにおける肥大部Ｗａの形成は、第１金型１１と第２金型１２で保持した円柱形状のワークＷを、中心軸Ｘ１回りに所定の回転速度Ｎ１で回転させた状態で開始される（図２の（ａ）参照）。
【００１９】
この状態で、制御装置２は、スライド機構２３により第１金型１１を第２金型１２に近づける方向に変位させて、所定の圧縮圧力Ｐ２（図３参照）をワークＷに作用させる（図４：ステップＳ１０１）。
これにより、圧縮圧力Ｐａが時刻ｔ０から一定の割合で増加して、時刻ｔ１において、所定の圧縮圧力Ｐ２に到達する（図３：Ｐｈａｓｅ１参照）。
【００２０】
そうすると、ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋの肉が、中心軸Ｘ１の軸方向に圧縮されると共に、中心軸Ｘ１の径方向外側（外径側）に膨出して肥大部Ｗａが形成される（図２の（ｂ）参照）。
圧縮圧力Ｐａが圧縮圧力Ｐ２に到達するまでの間で、中心軸Ｘ１の軸方向に圧縮されたワークＷの領域Ｋに、肥大部ＷａがワークＷの外径Ｄ１よりも大きい外径で形成される。
【００２１】
続いて、制御装置２は、第２金型１２の中心軸Ｘ１に対する曲げ角度θが、設定曲げ角度θｔとなるように、傾斜機構２４により第２金型１２を中心軸Ｘ１に対して傾ける（図４：ステップＳ１０２）。
【００２２】
これにより、曲げ角度θが、時刻ｔ１から一定の割合で大きくなって、時刻ｔ２において、設定曲げ角度θｔに到達する（図３：Ｐｈａｓｅ１参照）。
なお、この時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、圧縮圧力Ｐａは、圧縮圧力Ｐ２のままで保持される。
【００２３】
ここで、設定曲げ角度θｔは、ワークＷに作用させる圧縮圧力Ｐａを、所定の圧縮圧力Ｐ２から設定圧縮圧力Ｐｔまで増加させるまでの間と、圧縮圧力Ｐａを設定圧縮圧力Ｐｔで保持している間に、ワークＷに作用させる曲げ角度θである。
【００２４】
図２の（ｃ）に示すように、第２金型１２を中心軸Ｘ１に対して所定角度θ傾斜させると、ワークＷにおける第１金型１１で保持された領域と、ワークＷにおける第２金型１２で保持された領域との間の領域Ｋに曲げ力Ｐｂが作用する。
そうすると、ワークＷが領域Ｋを境にして、第１金型１１で保持された領域と、第２金型１２で保持された領域とが、所定角度θで曲げられた状態となる。
【００２５】
ワークＷが所定角度θで曲げられると、ワークＷでは、第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋの肉のうち、第２金型１２の曲げ側に位置する領域Ｋの肉が、中心軸Ｘ１の軸方向に圧縮されつつ、中心軸Ｘ１の径方向に肥大化する。
すなわち、領域Ｋの肉が、第２金型１２の曲げ方向側に肥大化する（図２の（ｃ）参照）。
【００２６】
曲げ角度θが設定曲げ角度θｔに到達すると、制御装置２は、圧縮圧力Ｐａが肥大部Ｗａを形成するための設定圧縮圧力Ｐｔとなるように、スライド機構２３により第１金型１１を第２金型１２に近づける方向に変位させる（図４：ステップＳ１０３）。
【００２７】
これにより、圧縮圧力Ｐａが時刻ｔ２から一定の割合で増加して、時刻ｔ３において、設定圧縮圧力Ｐｔに到達する（図３：Ｐｈａｓｅ２参照）。
さらに、設定圧縮圧力Ｐｔに到達するまでの間に、ワークＷの領域Ｋに形成された肥大部Ｗａの外径が大きくなる。
なお、この時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、曲げ角度θは、設定曲げ角度θｔのままで保持される。
【００２８】
そして、時刻ｔ３以降、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させた状態で、第２金型１２を設定曲げ角度θｔに保持しつつ、設定圧縮圧力ＰｔをワークＷに作用させた状態を継続する。
これにより、領域Ｋに形成された肥大部Ｗａの外径が、時間の経過と共に大きくなる（図３：Ｐｈａｓｅ３参照）。
【００２９】
制御装置２は、軸肥大加工が完了したか否かを確認する（図４：ステップＳ１０４）。
具体的には、制御装置２は、肥大部Ｗａの外径が、肥大部Ｗａの目標の外径Ｄｔを基準とした所定の閾値範囲Ｄｔ±αに到達したか否かを確認する。
【００３０】
そして、肥大部Ｗａの外径が所定の閾値範囲Ｄｔ±αに到達すると（図４：ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、制御装置２は、軸肥大加工の終了処理を実施する（図４：ステップＳ１０５）。
【００３１】
よって、肥大部Ｗａの外径が所定の閾値範囲Ｄｔ±αに到達するまで、第２金型１２の中心軸Ｘ１に対する曲げ角度θと圧縮圧力Ｐａとが、設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔで、それぞれ保持される（図３、Ｐｈａｓｅ３参照）。
【００３２】
軸肥大加工の終了処理では、制御装置２は、圧縮圧力Ｐａを、設定圧縮圧力Ｐｔよりも低く、圧縮圧力Ｐ２よりも高い圧縮圧力Ｐ３まで一気に変化させる（図３、Ｐｈａｓｅ４参照）。
これにより、肥大部Ｗａの外径Ｄが目標の外径Ｄｔを基準とした所定の閾値範囲Ｄｔ±αに到達した時点（時刻ｔ４）において、圧縮圧力Ｐａが圧縮圧力Ｐ３に変更される（図３、Ｐｈａｓｅ４参照）。
【００３３】
さらに制御装置２は、第２金型１２の中心軸Ｘ１に対する曲げ角度θを、ゼロ（＝０）度に向けて一定の割合で減少させる（図３：Ｐｈａｓｅ４、図２の（ｄ）参照）。
【００３４】
そして、制御装置２は、第２金型１２の中心軸Ｘ１に対する角度θがゼロ（＝０）度に到達した時点で、第１金型１１を第２金型１２から離間させて、ワークＷに作用する圧縮圧力Ｐａをゼロ（＝０）にする。
これにより、目標の外径Ｄｔを基準とした所定の閾値範囲Ｄｔ±αの外径の肥大部Ｗａを持つワークＷが得られることになる（図２の（ｅ）参照）。
【００３５】
ここで、かかる軸肥大加工方法にて肥大部Ｗａを形成すると、肥大部Ｗａの目標の外径Ｄｔが大きくなるにつれて、肥大部Ｗａの外周や付根部分に割れが生じやすくなる。
例えば、軸肥大加工方法により作成される対象物が、図５の（ａ）に示すような車両用無段変速機のプーリ３（プーリ部品）である場合には、軸肥大加工により形成したシーブ部３１では、シーブ端面３１ａと、シーブ付根３０ａに割れ（亀裂）が生じることがある。
【００３６】
本件発明者は、加工対象物がプーリ３である場合について、シーブ部３１（肥大部）のシーブ端面３１ａ（肥大部の外周）と、軸部３０とシーブ部３１との境界であるシーブ付根３０ａ（肥大部の付根部分）での割れの発生原因を鋭意検討した。その結果、以下の点を確認した。
（ａ）シーブ端面３１ａの割れは、曲げ角度θが大きく、圧縮圧力Ｐａが大きいほど生じやすい。
（ｂ）シーブ付根３０ａの割れは、曲げ角度θが大きく、圧縮圧力Ｐａが小さいほど生じやすい。
さらに、以下の点を確認した。
（ｃ）軸肥大加工時におけるワークＷの加工回転回数（累積回転回数）が多くなると、割れの発生が顕著になる。
【００３７】
ここで、加工回転回数とは、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させながらシーブ部３１（肥大部）を形成する際のワークの累積回転回数を意味する。
加工回転回数は、ワークＷの位相が中心軸Ｘ１回りに３６０°変化した時点を１回転としてカウントし、シーブ部３１の形成が完了するまでに、ワークＷの１回転（位相の３６０°の変化）が、合計何回行われたのかを意味する。
例えば、加工回転回数が２回である場合には、シーブ部３１を形成する過程でワークＷが中心軸Ｘ１回りに、２回転したことを意味している。
【００３８】
シーブ部３１の形成は、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させながら実施される。
この際に、ワークＷでは、曲げ側に位置する領域の素材（肉）が圧縮される一方で、曲げ側とは反対側に位置する領域の素材（肉）が引っ張られて伸張する。
よって、中心軸Ｘ１回りに回転するワークＷには、シーブ部３１を形成する過程で、圧縮力と引張り力が交互に作用する。そのため、シーブ部３１を形成する際にワークＷに作用する応力は一定の振幅を持って変動しており、形成途中のシーブ部３１に作用する応力に応力振幅が発生している。
【００３９】
そして、本件発明者は、鋭意検討の結果、軸肥大加工の際の応力振幅と、割れなどの不具合を生じさせずに済むワークＷ（軸部材）の累積回転回数（許容累積回転回数）との間に相関があることを見いだした。
【００４０】
以下、円柱形状を成すワークＷから、軸肥大加工により、プーリ３のシーブ部３１を形成する場合を例に挙げて、シーブ付根３０ａとシーブ端面３１ａにおける割れの発生と、応力振幅と、加圧力（圧縮圧力）と、曲げ角度との関係を説明する。
【００４１】
図５は、本実施形態にかかる軸肥大加工方法により作成されるプーリ３、プーリ３のシーブ部３１を形成する際の応力振幅（ＧＰａ）と、加圧力（ｋＮ）および曲げ角度（θ）との関係を説明する図である。
図５の（ａ）は、軸肥大加工によりシーブ部３１を形成したプーリ３におけるシーブ付根３０ａとシーブ端面３１ａの位置を説明する図である。
図５の（ｂ）は、シーブ付根３０ａにおける応力振幅（ＧＰａ）と、加圧力（ｋＮ）および曲げ角度（θ）との関係と、シーブ端面３１ａにおける応力振幅（ＧＰａ）と、加圧力（ｋＮ）および曲げ角度（θ）との関係を説明する図である。
【００４２】
軸肥大加工によりシーブ部３１を形成したプーリ３の場合、シーブ部３１の外周側の端面（シーブ端面３１ａ）と、シーブ部３１と軸部３０との境界部（シーブ付根３０ａ）に、割れなどの不具合が生じる傾向がある（図５の（ａ）参照）。
本件発明者は、軸肥大加工の際の加圧力と曲げ角度θが、応力振幅に与える影響を、実験やシミュレーションにより検討した。
なお、図５の（ｂ）は、前記した軸肥大加工におけるＰｈａｓｅ３（図３参照）での応力振幅を示している。
【００４３】
図５の（ｂ）に示すように、シーブ付根３０ａにおける応力振幅（ＧＰａ）は、軸肥大加工時の加圧力（ｋＮ）が大きくなるほど小さくなる。
これは、加圧力が大きくなるほど、肥大している途中のワークＷの素材と金型１０（第１金型１１、第２金型１２）との接触面積が広くなるからである。
【００４４】
また、シーブ付根３０ａにおける応力振幅（ＧＰａ）は、軸肥大加工時の曲げ角度θが大きくなるほど大きくなる。
曲げ角度が大きくなるほど、シーブ付根３０ａに作用する曲げモーメントが大きくなる。そして、曲げモーメントは、ワークＷにおける曲げ側に位置する領域（図２の（ｃ）の場合には、上側の領域）に作用し、ワークＷにおける曲げ側に位置する領域と、曲げ側と反対側に位置する領域（図２の（ｃ）の場合には、下側の領域）に作用するモーメントとの差が大きくなる。そのため、シーブ付根３０ａに作用する応力振幅（応力の変動）が大きくなるからである。
【００４５】
一方、シーブ端面３１ａにおける応力振幅（ＧＰａ）は、軸肥大加工時の加圧力（ｋＮ）が大きくなるほど大きくなる。
これは、シーブ端面３１ａ側は、軸肥大加工時に中心軸Ｘ１方向の両側に位置する金型１０（第１金型１１、第２金型１２）と、中心軸Ｘ１周りの周方向の全周に亘って接触していないためである。
そのため、シーブ端面３１ａ側の素材が、ワークＷにおける曲げ側に位置する場合と、曲げ側とは反対側に位置する場合で、加圧力の変動が大きくなり、応力振幅が増加するからである。
【００４６】
また、シーブ端面３１ａにおける応力振幅は、曲げ角度θが大きいほうが大きくなる。ワークＷが１回転する間での（１回転当たりでの）材料流動が大きくなるからである。
なお、応力振幅（ＧＰａ）の程度は、シーブ部３１の付根（シーブ付根３０ａ）のほうが、外周部（シーブ端面３１ａ）よりも大きくなる。
【００４７】
図６は、応力振幅（ＧＰａ）と加工回転回数（ｒｅｖ）との関係を説明する図である。
この図６では、割れを生じさせることなくシーブ部３１を形成できる加工回転回数（許容累積回転回数）が、割れ限界線Ｌとして規定されている。
そして、この割れ限界線Ｌと、軸肥大加工時に許容できる応力振幅（許容応力振幅範囲）との関係が示されている。
【００４８】
本件発明者は、シーブ付根３０ａとシーブ端面３１ａにおける割れの発生の原因と傾向を鋭意検討した。その結果、応力振幅（ＧＰａ）の程度と、シーブ部３１を形成する際に割れなどの不具合を生じさせずに済む加工回転回数（許容累積回転回数）との間に相関があることを見いだした。
そして、シーブ部３１（肥大部）を形成する際の加工条件（図３：Ｐｈａｓｅ３）において、加工回転回数と応力振幅を変更した場合について、シーブ付根３０ａとシーブ端面３１ａにおける割れの発生の有無を、シミュレーションおよび実験を通じて検討した。
【００４９】
そして、シミュレーションおよび実験の結果を、応力振幅（ＧＰａ）を縦軸、加工回転回数（ｒｅｖ）を横軸に取ったグラフにプロットして、応力振幅（ＧＰａ）と加工回転回数（ｒｅｖ）との関係を検討した（図６参照）。
なお、図６では、軸肥大加工時に割れが生じた場合を「白丸」で、割れが生じなかった場合を「黒丸」で示している。
【００５０】
その結果、以下の点を見いだした。
（ａ）応力振幅（ＧＰａ）が小さくなるほど、シーブ部３１を形成する際に割れなどの不具合を生じさせずに済む加工回転回数が多くなる。
（ｂ）応力振幅（ＧＰａ）が大きくなるほど、シーブ部３１を形成する際に割れなどの不具合を生じさせずに済む加工回転回数が少なくなる（図６参照）。
（ｃ）割れなどの不具合を生じさせずに済む加工回転回数（許容累積回転回数）は、シーブ付根３０ａのほうがシーブ端面３１ａよりも少ない。
【００５１】
応力振幅（ＧＰａ）が大きくなるほど、軸肥大加工時のワークＷの素材の延び、縮みの繰り返しによる疲労が大きくなる。
そのため、加工回転回数の増加により蓄積される疲労が、応力振幅が大きいほど多くなるので、割れなどの不具合を生じさせずに済む加工回転回数（許容累積回転回数）が、応力振幅（ＧＰａ）が大きくなるほど少なくなるからである。
さらに、軸肥大加工時の応力振幅は、シーブ付根３０ａのほうがシーブ端面３１ａよりも大きいからである。
【００５２】
そして、本件発明者は、シミュレーションおよび実験の結果をプロットした図６を用いて、シーブ付根３０ａとシーブ端面３１ａに亀裂を生じさせずに済む加工回転回数の上限（許容累積回転回数）を規定する割れ限界線Ｌを設定した。
【００５３】
図６では、軸肥大加工時に割れを生じる場合が白丸で、割れを生じない場合が黒丸で示されており、割れ限界線Ｌは、各応力振幅の値において、割れ発生品の中で最も加工回数が少ないもの（白丸と黒丸の境界）を繋いで設定されている。
そして、この割れ限界線Ｌは、軸肥大加工時にワークＷが１回転する間に発生する応力振幅（平均）と加工回転回数との積が、軸肥大加工時に蓄積される加工エネルギーに比例すると仮定して、２つの変数（応力振幅、加工回転回数）のグラフで求めたものである。
【００５４】
さらに、本件発明者は、シミュレーションおよび実験の結果をプロットした図６において、応力振幅の下限値ＶＬと上限値ＶＵを設定した。
【００５５】
ここで、応力振幅の下限値ＶＬは、プーリ３の作製コストを考慮して設定した。
応力振幅が小さくなると、割れが生じ難くなるものの、シーブ部３１の形成に必要な加工回転回数が増加する。そのため、シーブ部３１の形成に要する時間（加工時間）が長くなり、プーリ３の作製コストが高くなる。
そのため、プーリ３の作製コストを考慮して、加工回転回数の上限値ＮＵを決定し、この決定した上限値ＮＵと割れ限界線Ｌとの交点から、応力振幅の下限値ＶＬを設定した。
【００５６】
応力振幅の上限値ＶＵは、軸肥大加工時の応力振幅の振れを考慮して設定した。
軸肥大加工に用いるワークＷのロット差などにより、軸肥大加工時の応力振幅が大きくなる方向に振れる場合がある。かかる場合であっても、割れが生じる可能性がある領域まで応力振幅が増加することがない応力振幅の値を、上限値ＶＵとした。
【００５７】
本実施形態では、割れ限界線Ｌと、応力振幅の下限値ＶＬおよび上限値ＶＵが設定された図６を用いて、軸肥大加工の際の設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔ（加圧力）を決定する。そして、決定した設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔ（加圧力）を用いて、軸肥大加工（図８のステップＳ３０２、Ｓ３０３）を実施している。
【００５８】
図７は、設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔ（加圧力）の設定過程を説明するフローチャートである。
【００５９】
始めに、加工対象物であるワークＷのパラメータ（硬さＨ、Ｖｐ値など）が入力されている制御装置２で、軸肥大加工時の加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）が仮設定される（ステップＳ２０１）。
【００６０】
制御装置２は、ワークＷのパラメータと加工条件に基づいて、軸肥大加工時にシーブ部３１（肥大部）に作用する応力振幅値を算出する（ステップＳ２０２）。
続いて、制御装置２は、算出した応力振幅値が、応力振幅（ＧＰａ）と加工回転回数（ｒｅｖ）との関係を説明する図６において、許容応力振幅範囲内であるか否かを確認する（ステップＳ２０３）。
【００６１】
算出した応力振幅値が許容応力振幅範囲内である場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、制御装置２は、算出した応力振幅値と、割れ限界線Ｌとの交点から、軸肥大加工時の許容累積回転回数を決定する（ステップＳ２０４）。
【００６２】
例えば、算出した応力振幅値がＶｘである場合、Ｖｘと割れ限界線Ｌとの交点に対応する加工回転回数Ｎｘが、軸肥大加工時の許容累積回転回数として決定される。
【００６３】
これにより、ステップＳ２０１で設定された加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）が、それぞれ、軸肥大加工の際の設定曲げ角度θｔ、設定圧縮圧力Ｐｔとして設定される（ステップＳ２０５）。
【００６４】
一方、算出した応力振幅値が許容応力振幅範囲内でない場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、制御装置２は、ステップ２０１で仮設定された加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）を修正する。
【００６５】
例えば、算出された応力振幅値Ｖｘ’が、応力振幅の上限値ＶＵよりも大きい場合には、修正後の加工条件から新たに算出される応力振幅値が小さくなるように、加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）を修正する。
また、算出された応力振幅値Ｖｘ’が、応力振幅の下限値ＶＬよりも小さい場合には、修正後の加工条件から新たに算出される応力振幅値が大きくなるように、加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）を修正する。
【００６６】
加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）の修正は、曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａを増減させることで行う。
【００６７】
例えば、算出された応力振幅値Ｖｘ’が、応力振幅の上限値ＶＵよりも大きい場合には、曲げ角度θを修正せずに、圧縮圧力Ｐａを増加させる。
曲げ角度θを保持したままで圧縮圧力Ｐａを増加させると、形成途中のシーブ部３１（肥大部）と、第１金型１１および第２金型１２との接触面積が増加して、応力振幅が低下するからである。
【００６８】
なお、圧縮圧力Ｐａを増加させた後も算出された応力振幅が所定の応力範囲内に到達しない場合には、曲げ角度θを小さくする（減少させる）。
応力振幅が大きくなるほど、肥大部の根元（付け根）に不具合が生じやすくなる。
そのため、圧縮圧力を増加させても、応力振幅が所定の応力範囲内（許容応力振幅範囲内）に達しない場合に、曲げ角度を減ずることで、応力振幅を所定の応力範囲内に納めることが可能になる。
【００６９】
加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）が修正されると（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０２において制御装置２は、修正後の加工条件（曲げ角度θ、圧縮圧力Ｐａ）からの軸肥大加工時の応力振幅値を算出する。
【００７０】
そして、修正後の加工条件から算出した応力振幅値が許容応力振幅範囲内である場合には（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、修正後の加工条件から算出された応力振幅値から、許容累積回転回数が決定される（ステップＳ２０４）。
そして、修正後の加工条件（曲げ角度θｔ、設定圧縮圧力Ｐｔ）が、それぞれ、軸肥大加工の際の設定曲げ角度θｔ、設定圧縮圧力Ｐｔとして設定される（ステップＳ２０５）。
【００７１】
よって、算出した応力振幅値が許容応力振幅範囲内になる加工条件になるまで、ステップＳ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０６の処理が繰り返されることになる。
【００７２】
このようにして設定した、軸肥大加工のための設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔ（加圧力）と、軸肥大加工時の許容累積回転回数が、ワークＷの軸肥大加工時に用いられる。
【００７３】
図８は、本実施形態にかかる軸肥大加工方法のフローチャートである。
本実施形態にかかる軸肥大加工方法は、ステップＳ３０１からステップＳ３０３までの処理と、ステップＳ３０６の処理が、それぞれ、前記した従来例にかかる軸肥大加工方法のステップＳ１０１からステップＳ１０３までの処理と、ステップＳ１０５の処理と同じである。よって、ここでは異なる処理について主として説明をし、他の処理については必要に応じて説明する。
【００７４】
ステップＳ３０１からステップＳ３０３までの処理により、第２金型１２を設定曲げ角度θｔに保持しつつ、設定圧縮圧力ＰｔをワークＷに作用させた状態が継続されると、ワークＷの領域Ｋに形成されたシーブ部３１（肥大部）の外径が、時間の経過と共に大きくなる。
そうすると、制御装置２は、軸肥大加工が完了したか否かを確認する（図８：ステップＳ３０４）。
具体的には、制御装置２は、シーブ部３１（肥大部）の外径が、シーブ部３１の目標の外径Ｄｔを基準とした所定の閾値範囲Ｄｔ±αに到達したか否かを確認する。
【００７５】
そして、軸肥大加工が完了していないと判定されると（ステップＳ３０４、Ｎｏ）、制御装置２は、設定圧縮圧力ＰｔをワークＷに作用した時点からのワークＷの累積回転回数が、許容累積回転回数Ｎｘに達したか否かを確認する（ステップＳ３０５）。
許容累積回転回数Ｎｘに達していない場合には（ステップＳ３０５、Ｎｏ）、ステップＳ３０４の処理に移行する。
【００７６】
よって、ワークＷの累積回転回数が許容累積回転回数Ｎｘに達するまでの間に、軸肥大加工が完了したと判定されると（ステップＳ３０４、Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６の軸肥大加工終了処理に移行する。
【００７７】
上記したように、これら設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔと、許容累積回転回数Ｎｘは、軸肥大加工により形成されるシーブ部３１に割れを生じさせることがない値となっている。
よって、実験やシミュレーションの結果を踏まえて、割れが生じないように設定された設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔと、許容累積回転回数Ｎｘとを用いて、ワークＷの軸肥大加工を行うことで、シーブ付根３０ａやシーブ端面３１ａに割れを生じさせることなく、プーリ３を作製することが可能になる。
【００７８】
なお、設定曲げ角度θｔと、設定圧縮圧力Ｐｔと、許容累積回転回数Ｎｘの設定に用いた割れ限界線Ｌは、割れ発生品の中で最も加工回数が少ないもの（白丸と黒丸の境界）を繋いで設定さしたものである。
よって、加工する部品の形状が変化（発生応力が変化）しても、同じ材料、熱処理であれば同様の考え方を適用できるため、新部品設計にも適用できる。
【００７９】
なお、ワークＷの累積回転回数が許容累積回転回数Ｎｘに達するまでの間に、軸肥大加工が完了したと判定されなかった場合には（ステップＳ３０５、Ｙｅｓ）、割れが生じる可能性が高いので、ステップＳ３０６の軸肥大加工終了処理に移行したのち、またはステップＳ３０６をスキップして、軸肥大加工を終了する。
【００８０】
＜ワークＷの構成素材＞
ここで、軸肥大加工時の割れの生じやすさは、ワークＷ（円柱形状の鋼材：軸部材）を構成する素材の組成に応じて変化する。
そのため、加工回転回数の上限（許容累積回転回数）を規定する割れ限界線Ｌもまた、ワークＷを構成する素材の組成に応じて、加工回転回数の増減方向（図９における左右方向）に変化する。
【００８１】
図９は、ワークＷを構成する素材と、割れ限界線Ｌとの関係を説明する図である。
本件発明者は、ワークＷ（円柱形状の鋼材）の軸肥大加工によりシーブ部３１を形成するにあたり、ワークＷを構成する素材の組成であって、シーブ付根３０ａやシーブ端面３１ａに割れを生じ難くすることができる最適の組成を鋭意検討した。
その結果、以下のような組成のワークＷが、好ましいことを見いだした。
【００８２】
具体的には、ワークＷ（円柱形状の鋼材）は、
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．２５％、
Ｓｉ：≦０．３５％、
Ｍｎ：０．３０〜１．０％、
Ｐ  ：≦０．０３％、
Ｓ  ：≦０．０２５％、
Ｃｕ：≦０．３％、
Ｎｉ：≦０．３％、
Ｃｒ：０．３〜１．５％、
Ｍｏ：≦０．２％、
Ａｌ：０．０３０〜０．０５０％、
Ｎ  ：０．００５〜０．０３０％、
残部が、実質的にＦｅから成る。
そして、ワークＷ（軸部材）は、軟化熱処理前におけるフェライト＋パーライト組織の比率が９５％以上、かつ下記式（１）のＶｐの値が４０％以下である鋼材に対して軟化熱処理により、硬さＨを、８５ＨＲＢ以下としたものであることが好ましい。
Ｖｐ＝１８３．３６×Ｃ＋２．６×Ｍｎ＋３．８×Ｃｕ＋２．８×Ｎｉ＋８．０５×Ｃｒ−１５．１８≦４０・・・（１）
【００８３】
本発明の軸部材として、ＪＩＳで規定された鋼、例えば表１に示されるＳＣｒ４２０Ｈ、非特許文献１の結晶粒粗大化防止鋼ならびに非特許文献２の冷鍛用ボロン肌焼鋼を採用することができる。
【非特許文献１】“電気製鋼”、１９９４、第６５巻、第１号ｐ．６７−７５
【非特許文献２】“電気製鋼”、１９９８、第６９巻、第１号ｐ．５７−６４
【００８４】
【表１】
2019084584.tif 000003
【００８５】
以下、各成分の限定理由を説明する。
Ｃ（炭素）は、ワークＷ（円柱形状の鋼材）の強度を確保するために含まれる元素である。ワークＷは、強度を確保するためにＣを０．１％以上含んでいる必要がある。
ただし、Ｃの含有量が多くなると、ワークＷの硬さが硬くなりすぎて、ワークＷの変形抵抗が大きくなる。そうすると、冷間加工性が損なわれてしまう。
そのため、Ｃの含有量の上限を０．２５％以下とする。Ｃの含有量は、０．１０〜０．２％が好ましい。
【００８６】
Ｓｉ（ケイ素）は、溶製時の脱酸剤として添加される。Ｓｉは、高温における表面酸化を防止する。
ただし、Ｓｉの含有量が多くなると、Ｃの場合と同様に、冷間加工性が損なわれてしまう。
そのため、Ｓｉの含有量の上限を０．３５％以下とする。なお、焼き入れ性を考慮すると、Ｓｉの含有量は、０．０５〜０．２５％が好ましい。
【００８７】
Ｍｎ（マンガン）は、ワークＷの焼き入れ性を高めるために添加される。
ただし、Ｍｎの含有量が多くなると、ワークＷが硬くなりすぎて、冷間加工性が損なわれてしまう。
そのため、Ｍｎの含有量の上限を、１．０％以下とする。Ｍｎの含有量は、０．３０〜１．０％が好ましい。
【００８８】
Ｐ（リン）は、不純物元素である。Ｐの含有量が０．０３％を超えると、鋼材の衝突疲労強度が著しく低下する。そうすると、冷間鍛造時（加工時）に割れが引き起こされる可能性がある。
そのため、Ｐの含有量の上限を、０．０３％以下とする。なお、Ｐの含有量は、０．０２％以下であることが好ましい。
【００８９】
Ｓ（硫黄）もまた、Ｐと同様に不純物元素である。Ｓの含有量が０．０２５％を超えると、冷間鍛造時（加工時）に割れが引き起こされる可能性がある。
そのため、Ｓの含有量の上限を、０．０２０％以下とする。
なお、Ｓは、ワークＷを構成する素材に含まれるＭｎと反応してＭｎＳを生成する。ＭｎＳは、鋼材の被削性を向上させる。具体的には、切削抵抗を低減させて工具寿命を向上させる。
そのため、被削性を向上させるためにＳを添加することが好ましいが、添加しなくても良い。なお、添加する場合のＳの含有量は、０．００５％〜０．０２０％以下であることが好ましい。
【００９０】
Ｃｒ（クロム）は、ワークＷの焼き入れ性を高めるために添加される重要な元素である。
ただし、Ｃｒの含有量が多くなりすぎると、圧延時に硬質なベイナイトが生成されて、冷間加工性が損なわれてしまう。
そのため、Ｃｒの含有量の上限を、１．５０％とする。Ｃｒは、０．３％以上含まれていれば、焼き入れ性を高める効果を発揮する。そのため、Ｃｒの含有量は、０．３％以上、１．５％以下が好ましい。
【００９１】
Ｍｏ（モリブテン）は、焼き入れ性と耐摩耗性を向上させるために添加される。
Ｍｏは高価であり、Ｍｏの含有量が多くなると、圧延時に硬質なベイナイトが生成されて、冷間加工性が損なわれてしまう。
Ｍｏは、微量の添加で効果を発揮するので、Ｍｏの含有量の上限は、０．２％以下、より好ましくは０．１５％以下であることが好ましい。
【００９２】
Ａｌ（アルミ）は、溶製時の脱酸素剤として添加される。また、Ａｌは、浸炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止するのに有効な元素である。
Ａｌの含有量は、製造コストを考慮に入れつつ、これらの効果を得るためには、０．０３０〜０．０５０％以下であることが好ましい。
【００９３】
Ｎ（窒素）は、ワークＷを構成する素材に含まれるＮｂやＡｌと反応して炭窒化物や窒化物を形成する。
ただし、Ｎの含有量が０．０３０％を超えると、浸炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果が飽和する。
Ｎの含有量は、０．００５〜０．０３０％であることが好ましい。
【００９４】
さらに、本発明において用いるワークＷは、以下の元素（Ｎｂ、Ｂ、Ｔｉ）をさらに含んでいても良い。
【００９５】
Ｎｂ（ニオブ）は、ワークＷを構成する素材に含まれるＣやＮと反応して、炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物を形成する。
これらのものは、浸炭時のオーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果を発揮する。
ただし、Ｎｂの含有量が０．１％を超えると、オーステナイト結晶粒の粗大化を防止する効果が飽和する。さらに、ワークが硬くなりすぎて冷間鍛造性が損なわれてしまう。
そのため、Ｎｂの含有量の上限を０．１％とする。なお、Ｎｂの含有量は、０．０５％以下であることが好ましい。
【００９６】
Ｂ（ホウ素）は、ワークＷの焼き入れ性を高めることができる。
ただし、Ｂの含有量が０．００３０％を超えると、焼き入れ性を高める効果が飽和する。そのため、Ｂの含有量は、０．００３０％以下であることが好ましい。
【００９７】
Ｔｉ（チタン）は、Ｂよりも先に、ワークＷを構成する素材に含まれるＮと結合してＴｉＮを生成する傾向がある。
Ｂは、焼き入れ性を向上させるためにワークを構成する素材に含まれているが、ＢがＮと結合してしまうと、目的とする焼き入れ性を確保できなくなる。
すなわち、Ｔｉは、Ｂの添加による焼き入れ性を確保するために、ワークを構成する素材に添加される。
【００９８】
ワークＷを構成する素材に含まれるＮをほぼ完全に固溶させるためには、Ｔｉの含有量の下限を、３．４×Ｎとする必要がある。
ここで、前記したＮの含有量の上限が、０．０３０％であることを考慮すると、Ｔｉの含有量の上限は、０．２０％であることが好ましい。
【００９９】
ここで、本願発明で用いるワークＷは、以下の条件を満たす鋼材に対する軟化熱処理により、焼き鈍し後の硬さＨを、８５ＨＲＢ以下としたものである。
（ａ）軟化熱処理前おけるフェライト＋パーライト組織の比率が９５％以上である。
（ｂ）下記式（１）のＶｐの値が、４０％以下である。
Ｖｐ＝１８３．３６×Ｃ＋２．６×Ｍｎ＋３．８×Ｃｕ＋２．８×Ｎｉ＋８．０５×Ｃｒ−１５．１８≦４０・・・（１）
【０１００】
この式（１）におけるＶｐは、パーライトの体積率を代替する指標である。
Ｖｐの値が４０を超える（＞４０）と、第２相（パーライト層）を起点とした成型時の割れが顕著になる傾向がある。
【０１０１】
焼き入れ後の硬さＪ９値は、ＪＩＳＧ０５６１で規定されているジョミニー焼き入れ性試験にて求めた値である。Ｊ９値（表側から９ｍｍまでの硬さ）が大きいほど、焼き入れ性が高く硬いことを意味する。
【０１０２】
焼き鈍し後の硬さＨは、８５ＨＲＢを超えると冷間加工性が損なわれる。
具体的には、焼き鈍し後の硬さが硬くなると、必要な形に成型する際に必要な成形荷重が増える。そのため、焼き鈍し後の硬さＨが８５ＨＲＢを超えると、冷間加工により目的の形状に加工することが困難になる。
【０１０３】
ここで、焼き鈍し後の硬さＨが硬くなると、以下の（ｉ）、（ｉｉ）に記載した生産上の制約が増えるため、コストアップになる。
（ｉ）冷間加工に用いる鍛造設備の能力を高くする必要がある。（ｉｉ）成形に用いる金型の寿命が低下するので、寿命の低下を抑えるための対策が必要になる。
そのため、焼き鈍し後の硬さＨは、上限を８５ＨＲＢとして、８０ＨＲＢ以下であることが好ましい。
【０１０４】
図９に示すように、割れ限界線は、ワークＷ（金属製の軸部材）の焼き鈍し後の硬さＨが小さくなると、許容回転回数が増える方向（図９における右方向）にシフトする。
ここで、ワークＷの加工回転回数の上限を示す割れ限界線Ｌ１が、ワークＷの焼き鈍し後の硬さＨの減少により、割れ限界線Ｌ２（許容累積回転回数）までシフトした場合を例に挙げて説明する。
【０１０５】
この場合、算出された応力振幅値がＶｘであるワークＷの場合、硬さＨが小さくなると、割れ限界線Ｌ１から割れ限界線Ｌ２にシフトしたことにより、Ｖｘと割れ限界線Ｌとの交点に対応する許容累積回転回数がＮｘ１からＮｘ２まで増加する。
よって、この許容累積回転回数の増加分だけ、軸肥大加工時の許容累積回転回数の上限に余裕ができる（図９、交差したハッチングの領域参照）ので、軸肥大加工によりプーリ３を作成する場合の歩留まりの向上が期待できる。
【０１０６】
以下、本発明の特徴を、効果と共に列挙する。
（１）軸肥大加工方法では、金属製の軸部材であるワークＷを、当該ワークＷの中心軸Ｘ１の軸方向で間隔をあけた第１金型１１および第２金型１２によって把持し、
ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋを曲げ、ワークＷを中心軸Ｘ１回りに回転させながら、ワークＷに圧縮応力を作用させることで、ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋに、ワークＷよりも大径の肥大部Ｗａを形成する。
ワークＷにおける第１金型１１と第２金型１２との間の領域Ｋの曲げ角度θと、ワークＷに作用させる圧縮圧力Ｐａとにより生じる応力振幅であって、ワークＷと肥大部Ｗａに作用する応力振幅を検出する。
検出した応力振幅の数値に応じて、割れを生じさせることなく肥大部Ｗａを形成できる加工回転回数の上限（許容累積回転回数）を算出する。
第１金型１１と第２金型１２で把持されたワークＷの累積回転回数（現時点での加工回転回数）を検出する。
検出した累積回転回数が、許容累積回転回数内となるようにして加工する。
【０１０７】
本件発明者は、軸肥大加工の際の応力振幅と、割れなどの不具合を生じさせずに済むワークＷ（軸部材）の許容累積回転回数（加工回転回数）との間に相関があることを見いだした。
肥大部を形成する際に不具合を生じさせずに済むワークＷの累積回転回数である許容累積回転回数は、軸肥大加工の際の応力振幅に応じて決まる。
すなわち、応力振幅が大きくなると許容累積回転回数が少なくなり、応力振幅が小さくなると許容累積回転回数が多くなる。
そのため、軸肥大加工の際のワークＷの回転回数（累積回転回数）を、軸肥大加工の際の応力振幅から決定した許容累積回転回数内に留めることで、不具合を生じさせることなく肥大部を形成できる。
【０１０８】
例えば、肥大部を有するワークＷ（軸部材）が、車両用のベルト式の無段変速機のプーリ３である場合には、肥大部が、最終的にプーリ３のシーブ部３１となる。そのため、シーブ部３１となる箇所に作用する応力振幅を検出し、シーブ部３１を形成する際のワークＷの累積回転回数を、検出した応力振幅の数値に応じて決まる許容累積回転回数内に留めることで、疲労に起因する亀裂などを生じさせることなく、最終的にシーブ部３１となる肥大部を形成できる。
すなわち、軸肥大加工の加工限界を、肥大部を形成する際の軸部材の許容累積回転回数として求めることで、肥大部を精度良く形成することができる。
【０１０９】
軸肥大加工方法は以下の特徴を有する。
（２）検出した応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲外である場合は、
圧縮圧力Ｐａ（加圧力）と曲げ角度θを増減することで、応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲内（図６：許容応力振幅範囲内）になるようにすると共に、検出した累積回転回数が、許容累積回転回数内となるようにして加工する。
【０１１０】
応力振幅が大きくなると、肥大部を形成する際に亀裂などの不具合が生じやすくなる。応力振幅が小さくなると、不具合の発生を防止できるものの、肥大部の形成に必要な加工時間が長くなる。しかし、応力振幅を小さいままにして加工時間を短くすると、肥大部の加工精度が低下する。
肥大部を形成する際の応力振幅を、不具合の生じ易さと加工時間とに基づいて設定した所定の応力振幅範囲内にして軸肥大加工を行うことで、不具合を生じさせることなく適切な加工精度で肥大部を形成できる。
また、軸肥大加工の加工条件である圧縮圧力と曲げ角度の増減を制御することで、肥大部を形成する際の応力振幅を、所定の応力振幅範囲内に納めることができる。
【０１１１】
軸肥大加工方法は以下の特徴を有する。
（３）検出した応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲（許容応力振幅範囲）外である場合は、
圧縮圧力を増加することで、応力振幅の数値が、所定の応力範囲（許容応力振幅範囲）内になるようにすると共に、検出した累積回転回数が、許容累積回転回数内となるようにして加工する。
【０１１２】
曲げ角度θを保持したままで圧縮圧力を増加させると、形成途中の肥大部と、第１金型１１および第２金型１２との接触面積が増加して、応力振幅が低下する。応力振幅が小さくなると、肥大部を形成する際に亀裂などの不具合が生じ難くなる。
よって、軸肥大加工の加工条件である圧縮圧力と曲げ角度の増減を制御することで、肥大部を形成する際の応力振幅を、所定の応力振幅範囲内に納めることができる。
【０１１３】
軸肥大加工方法は以下の特徴を有する。
（４）検出した応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲（許容応力振幅範囲）外である場合は、
圧縮圧力を増加すると共に、圧縮圧力を増加させた後も応力振幅が所定の応力範囲内に到達しない場合には、曲げ角度を減ずることで、応力振幅の数値が、所定の応力振幅範囲（許容応力振幅範囲）内になるようにする。
【０１１４】
応力振幅が大きくなるほど、肥大部の根元（付け根）に不具合が生じやすくなる。そして、応力振幅に対する影響は、圧縮圧力よりも曲げ角度の方が大きい。
そのため、圧縮圧力を増加させても、応力振幅が所定の応力範囲内に達しない場合に、曲げ角度を減ずることで、応力振幅を所定の応力範囲内に納めることが可能になる。
よって、軸肥大加工の加工条件である圧縮圧力と曲げ角度の増減を制御することで、肥大部を形成する際の応力振幅を、所定の応力振幅範囲内に納めることができる。
【０１１５】
軸肥大加工方法は以下の特徴を有する。
（５）軸肥大加工方法において圧縮圧力と曲げ角度を所定時間保持する際に
検出した応力振幅の数値が所定の応力振幅範囲外であり、かつ検出した累積回転回数が、第１の所定回転回数以上第２の所定回転回数（許容累積回転回数）以内である場合に、応力振幅を所定の応力範囲内にするために、圧縮圧力を増加させる。
なお、累積回転回数は、軸肥大加工の開始からの回転回数であり、第１の所定回転回数は、１以上である。
【０１１６】
圧縮圧力と曲げ角度を所定時間保持する保持工程（図３、Ｐｈａｓｅ３）で肥大部が形成されるので、この肥大部が形成される過程で、応力振幅を所定の応力範囲内に納めることで、割れなどの不具合を生ずることなく肥大部を、適切な加工精度で形成できる。
【０１１７】
上記した軸肥大加工方法に使用される軸肥大加工用の軸部材（ワークＷ）は、以下のような組成を有している。
（６）ワークＷ（円柱形状の鋼材）は、
重量％で、
Ｃ  ：０．１０〜０．２５％、
Ｓｉ：≦０．３５％、
Ｍｎ：０．３０〜１．０％、
Ｐ  ：≦０．０３％、
Ｓ  ：≦０．０２５％、
Ｃｕ：≦０．３％、
Ｎｉ：≦０．３％、
Ｃｒ：０．３〜１．５％、
Ｍｏ：≦０．２％、
Ａｌ：０．０３０〜０．０５０％、
Ｎ  ：０．００５〜０．０３０％、
残部が、実質的にＦｅから成る。
そして、ワークＷ（軸部材）は、軟化熱処理前におけるフェライト＋パーライト組織の比率が９５％以上、かつ下記式（１）のＶｐの値が４０％以下である鋼材に対して軟化熱処理により、硬さが８５ＨＲＢ以下としたものである。
Ｖｐ＝１８３．３６×Ｃ＋２．６×Ｍｎ＋３．８×Ｃｕ＋２．８×Ｎｉ＋８．０５×Ｃｒ−１５．１８≦４０・・・（１）
【０１１８】
このように構成すると、応力振幅と許容累積回転回数との関係を規定する割れ限界線Ｌを、許容累積回数を増加させる方向にオフセットさせることができる。
これにより、肥大部を形成する際の軸部材の許容累積回転回数が増えるので、割れの発生を防ぎつつ肥大部を所定の形状まで形成できる。
【０１１９】
ワークＷ（軸部材）は以下の特徴を有する。
（７）ワークＷは、ＪＩＳＧ０５６１で規定されているジョミニー焼き入れ性試験において、Ｊ９値≧２８ＨＲＣを満たす。
【０１２０】
このように構成すると、肥大部を形成した軸部材の浸炭焼き入れ後の硬さを確保できる。
例えば、肥大部を有する軸部材が、車両用のベルト式の無段変速機のプーリである場合には、肥大部が、最終的にプーリのフランジ部となる。そのため、硬さと、ベルトが摺動するフランジ部の機能性（耐摩耗性、フランジ部の付け根の耐曲げ疲労性）を両立したプーリを提供できる。
【０１２１】
ワークＷ（軸部材）は以下の特徴を有する。
（８）ワークＷは、Ｎｂを、０．０２から０．１０重量％更に含む。
【０１２２】
このように構成すると、Ｎｂがピンニング効果を発揮する。そのため、肥大部を形成した軸部材の浸炭焼き入れを行った際に、結晶粒の粗大化を抑制できるので、浸炭焼き入れ後の軸部材の剛性を確保できる。
【０１２３】
ワークＷ（軸部材）は以下の特徴を有する。
（９）ワークＷは、Ｂ：０．０００５から０．００３０％、Ｔｉ：３．４×Ｎ〜０．２重量％更に含む。
【０１２４】
Ｂは、焼き入れ性を向上させるためにワークを構成する素材に含まれているが、ＢがＮと結合してしまうと、目的とする焼き入れ性を確保できなくなる。
よって、Ｂの含有量を上記のように構成することで、目的とする焼き入れ性を確保できる。
【０１２５】
ワークＷ（軸部材）は以下の特徴を有する。
（９）ワークＷが、ベルト式の無段変速機に用いられるプーリ３の作製に用いられる円柱形状の軸部材である。
軸肥大加工により形成する肥大部が、プーリ３におけるシーブ部３１である。
ワークＷにおけるシーブ部３１（肥大部）にならない領域が、プーリ３における軸部３０である。
軸部３０とシーブ部３１との境界が、シーブ付根３０ａである。
【０１２６】
このように構成すると、硬さと、ベルトが摺動するフランジ部の機能性（耐摩耗性、フランジ部の付け根の耐曲げ疲労性）を両立したプーリを提供できる。
【０１２７】
前記した実施形態では、実験やシミュレーションを通じて、設定圧縮圧力Ｐｔと、設定曲げ角度θｔを予め決めておく場合を例示したが、軸肥大加工を実施しながら応力振幅を算出し、算出した応力振幅の値から、設定圧縮圧力Ｐｔと、設定曲げ角度θｔを決めるようにしても良い。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本願発明は前記した態様のもののみに限定されるものではない。本願発明の技術的な思想の中で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【０１２９】
１      軸肥大加工装置
１０    金型
１１    第１金型
１２    第２金型
２    制御装置
２１    第１金型用駆動モータ
２２    第２金型用駆動モータ
２３    スライド機構
２４    傾斜機構
３０    軸部
３      プーリ
３０ａ  シーブ付根
３１    シーブ部
３１ａ  シーブ端面
Ｋ      領域
Ｌ      割れ限界線
Ｎ１    回転速度
ＮＵ    上限値
Ｎｐ    加工回転回数
Ｐｂ    曲げ力
Ｐｔ    設定圧縮圧力
θｔ    設定曲げ角度
ＶＬ    下限値
ＶＵ    上限値
Ｖｘ    許容累積回転回数
Ｗ      ワーク
Ｗａ    肥大部
Ｘ１    中心軸
【図１】
2019084584.tif 000004
【図２】
2019084584.tif 000005
【図３】
2019084584.tif 000006
【図４】
2019084584.tif 000007
【図５】
2019084584.tif 000008
【図６】
2019084584.tif 000009
【図７】
2019084584.tif 000010
【図８】
2019084584.tif 000011
【図９】
2019084584.tif 000012