(57)【要約】【課題】本発明は、シャフトとインペラに対する接圧部の変形を極力少なくし、且つインペラの回転バランスのための凹部も不要となるフューエルポンプ用シャフト、及びその製造方法であり更には、バリ取り等の発生もより少なくなるシャフト、及びその製造方法を提供すること。【解決手段】軸部２と該軸部２をインペラＢの穴部Ｂ１に取り付けるための取付け部１を有するフューエルポンプ用シャフトＡであって、取付け部１が小判型形状に形成されて回転の際に該穴部Ｂ１に二点にて接圧されるフューエルポンプ用シャフト。【選択図】図２
2007303349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトであって、取付け部が小判型形状に形成されて回転の際に該穴部に二点にて接圧されることを特徴とするフューエルポンプ用シャフト。
【請求項２】
取付け部は、絞り加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のフューエルポンプ用シャフト。
【請求項３】
軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトの製造方法であって、取付け部を冷間鍛造加工により形成することを特徴とするフューエルポンプ用シャフトの製造方法。
【請求項４】
軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトの製造方法であって、下記の工程を有することを特徴とするフューエルポンプ用シャフトの製造方法。
１）コイル状のワイヤ鋼材を直線化する工程（直線化工程）、
２）直線化されたワイヤ鋼材を両端部に切削代を見込んで一定長に切断する工程（切断工程）、
３）両端部を切削加工する工程（切削工程）、
４）一方の端部を肉薄に絞り加工して軸部より肉薄の取付け部を形成する工程（絞り工程）
【請求項５】
上記切断においては剪断作用により切断することを特徴とする請求項４記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法。
【請求項６】
工程４の後に、順次、熱処理加工、センタレス加工、研磨加工を行うことを特徴とする請求項４記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法。
【請求項７】
絞り加工により小判型形状に形成することを特徴とする請求項４記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸となるシャフトに関するものであり、特に詳しくはフューエルポンプに使用されるシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フューエルポンプにおいて、アーマチュアといわゆるインペラ（通常、合成樹脂材で作られている）との間の接続構造はアーマチュアに取り付けられている軸〔通常、ステンレス（ＳＵＳ）で作られている〕、すなわちシャフトを、インペラの穴部に嵌合して取り付けるいわゆる嵌め合い構造となっている（特許文献１）。
この場合、シャフトは円形から薄肉に切削加工されて断面がＤ字状になった取付け部が形成されており、他方のインペラの穴部もそれに合った僅かに大きめのＤ字状の穴部が形成される。
【０００３】
そして図８の断面で示すようにシャフトＡの取付け部がインペラの穴部Ｂ１に装着されることでアーマチュアといわゆるインペラＢとは相互に接続される。
その結果、アーマチュアと共にインペラが同体となって回転するのである。
ところが、アーマチュアの回転力はシャフトＡとインペラＢのＤ字状の穴部Ｂ１の壁面との接圧により伝達されるが、この接圧部は図８の断面で示すような一点となる。
そのためにこの接圧点においてインペラＢの壁面が変形し易い。
何故なら上述したように通常、インペラＢが合成樹脂材であるために硬いステンレスよりなるシャフトＡによって押し潰されるのである。
回転し始める際は、Ｘ１点に圧力を受け、反対に回転が減少する際は、Ｘ２点に圧力を受けて変形する。
【０００４】
一方ではシャフトＡとの断面が中心軸対称ではないためにシャフトＡとインペラＢとの接続部分の回転モーメントに不釣り合いが生じ、それを解消するために、インペラの表面に重量抜きのための凹部（図示略）を設けることが行われている。
このようなインペラの凹部は、シャフトが高速回転すると流体抵抗が大きくなって無視できなくエネルギーの損失となる。
【０００５】
一方、シャフトの製造方法についていうと、従来のシャフトでは、規定の長さのバー材の一方側を切削加工して断面Ｄ字状の取付け部に形成している。
この場合、切削バリを取るために、バリ取りを念入りに行う必要がある。
このように取付け部のＤ字状の加工を切削により行うと、バリ取りが必要となり工程数が増える上、材料の歩留りが悪い。
また、通常、バー材は２．５〜３ｍの長さがあり、これを切削機により先端側から各一定長に切断していくが、最後の部分はチャックで把持している部分（２５〜３０ｃｍ）でありこの部分は製品として使えない。
そのため、必然的にバー材（２．５〜３ｍ）の１０％程度は材料の無駄となる欠点がある。
また一定長さに切断する際も、切削で切断しているために突っ切りバイトによって切削屑が生じて材料の歩留りが悪い。
【０００６】
【特許文献１】特許第３７５６３３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような技術的背景をもとに、その問題点を解決するためになされたものである。
すなわち、本発明の目的は、シャフトとインペラに対する接圧部の変形を極力少なくし、且つインペラの回転バランスのための凹部も不要となるフューエルポンプ用シャフト、及びその製造方法を提供することである。
更には、バリ取り等の発生もより少なくなるシャフト、及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かくして、本発明者は、このような課題背景に対して鋭意研究を重ねた結果、シャフトのインペラに対する取付け部の形状を対称形の小判型とすることにより従来の問題点を一挙に解決できることを見出し、この知見により本発明を完成したものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）、軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトであって、取付け部が小判型形状に形成されて回転の際に該穴部に二点にて接圧されるフューエルポンプ用シャフトに存する。
【００１０】
そして、（２）、取付け部は、絞り加工により形成されたものである上記（１）記載のフューエルポンプ用シャフトに存する。
【００１１】
そしてまた、（３）、軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトの製造方法であって、取付け部を冷間鍛造加工により形成するフューエルポンプ用シャフトの製造方法に存する。
【００１２】
そしてまた、（４）、軸部と該軸部をインペラの穴部に取り付けるための取付け部を有するフューエルポンプ用シャフトの製造方法であって、下記の工程を有するフューエルポンプ用シャフトの製造方法に存する。
１）コイル状のワイヤ鋼材を直線化する工程（直線化工程）、
２）直線化されたワイヤ鋼材を両端部に切削代を見込んで一定長に切断する工程（切断工程）、
３）両端部を切削加工する工程（切削工程）、
４）一方の端部を肉薄に絞り加工して軸部より肉薄の取付け部を形成する工程（絞り工程）
【００１３】
そしてまた、（５）、上記切断においては剪断作用により切断する上記（４）記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法に存する。
【００１４】
そしてまた、（６）、工程４の後に、順次、熱処理加工、センタレス加工、研磨加工を行う上記（４）記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法に存する。
【００１５】
そしてまた、（７）、絞り加工により小判型形状に形成する上記（４）記載のフューエルポンプ用シャフトの製造方法に存する。
【００１６】
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記発明を適宜組み合わせた構成も採用可能である。
【発明の効果】
【００１７】
フューエルポンプにおいてアーマチュアの回転力は、シャフトとインペラに形成された穴部の壁面との接触により伝達されるが、本発明のフューエルポンプ用シャフトは、その取付け部が小判型形状となっていることにより、インペラの穴部の壁面との接圧部は二点となる。
その結果、従来のように一点の接圧部とは異なって接圧が小さくなり接圧面が変形し難くなる。
またアーマチュアのシャフトとインペラとの接続部分の回転モーメントの不釣り合いが解消されるためにインペラの表面に敢えて重量抜きのための凹部を設ける必要がない。
そのため高速回転すると流体抵抗が増大するようなことが回避される。
【００１８】
また、本発明のフューエルポンプ用シャフトを製造方法は、
１）コイル状のワイヤ鋼材を直線化する工程（直線化工程）、
２）直線化されたワイヤ鋼材を両端部に切削代を見込んで一定長に切断する工程（切断工程）、
３）両端部を切削加工する工程（切削工程）、
４）一方の端部を肉薄に絞り加工して軸部より肉薄の取付け部を形成する工程（絞り工程）
を順次経るために、エンドレスに近いワイヤ鋼材を使うことができて歩留りがよい。
また切断も剪断作用を使うために切削屑が発生せず同様に歩留りがよい。
小判型形状の取付け部を形成する工程では、従来のような切削加工を行わないためにバリ取り工程が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
図１はフューエルポンプの使用されているフューエルポンプ用シャフトを示す概略図である。
また図２はフューエルポンプ用シャフトを示し、（Ａ）はフューエルポンプ用シャフトの側面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は取付け部の断面、また（Ｄ）は軸部の断面を示す。
【００２０】
フューエルポンプ用シャフトＡは、その材料として耐食性と強度とが優れたステンレス（ＳＵＳ）が用いられており、軸部２とインペラＢに取り付けるための特別な形状の取付け部１を有するものでアーマチュア側の回転を的確にインペラＢ側に伝える。
取付け部１は軸部２より延長された該軸部２より扁平な部分であり、断面が小判型形状となっている。
この小判型形状は、従来のフューエルポンプ用シャフトＡのＤ型形状と異なって、Ｄ型形状が反対側に中心軸対称に現れた形である。
すなわち、シャフトＡの断面において、その一部が対向する両面で真っ直ぐカットされた形状となっている。
この小判型形状は、鍛造加工である絞り加工により形成されるものであり、詳しくは後述する。
【００２１】
ここでフューエルポンプ用シャフトＡの取付け部１が小判型形状であるために、フューエルポンプ用シャフトＡが回転し始めるとアーマチュアの穴部Ｂ１（これも当然小判型形状）の壁面に接圧するが、この接圧部は図３に示すような二点（詳しくは、Ｐ１とＰ２の二点）となる。
逆に回転が停止し始める際も、同様に二点（詳しくは、Ｐ３とＰ４の二点）となる。
先述した従来の場合と異なって、一点の接圧部ではないために一点当たりの圧力が１／２となるため壁面の変形が極力防止される。
また小判型形状となって対称形であるためにアーマチュアのシャフトＡとインペラＢとの接続部分の回転モーメントの不釣り合いが解消される。
そのため従来のようにインペラＢの表面に重量抜きのための凹部を設ける必要がない。
【００２２】
フューエルポンプ用シャフトＡの一方の端部２１は、図４示すフューエルポンプ用シャフトＡの端部の拡大図で示すように、切削加工により面取りがなされているが〔図４（Ｂ）参照〕、これは従来と同じである。
また他方の端部１１、すなわち取付け部側の端部１１は、段階的な面取り（この例では６０°と１２０°）がなされ、更に端面が球状に加工されている〔図４（Ａ）参照〕。
これらの面取り加工はシャフトＡの設計仕様によって異なる。
次に本発明のフューエルポンプ用シャフトＡの製造方法を述べる。
【００２３】
図５は、本発明の製造工程を示すブロック図である。
１）コイル状のワイヤ鋼材を直線化する工程（直線化工程）、
まず、材料（ＳＵＳ）は、従来のような一定長さのバー材ではなくエンドレスに近いコイル状のワイヤ鋼材を使用する。
このワイヤ鋼材は通常、巻回されて束ねられた状態（コイル状態）で保管されているために、レベラー装置によって直線化される。
このレベラー装置は、複数のレベラー内を上下左右に蛇行しながら通過させることで残留応力を除去して湾曲した状態のワイヤ材を直線化するものである。
【００２４】
２）直線化されたワイヤ鋼材を剪断機を使用し、両端部に切削代を見込んで一定長に切断する工程（切断工程）、
この剪断機は直線化されたワイヤ鋼材を前方から一定長さに分離切断していくものであり、この切断は剪断作用により行われる。
剪断作用であるために従来のような切削機のバイトによる切断とは異なって切削屑が発生しない利点がある。
【００２５】
３）両端部を切削加工する工程（切削工程）
フューエルポンプ用シャフトＡの両端部が切削加工される。
まず一方の端部（取付け部側）１１は、前述した図４（Ａ）で示すように、段階的な面取り（この例では６０°と１２０°）がなされ、且つ端面が球状に加工される。
また他方の端部２１も図４（Ｂ）で示すように切削により、段階的に面取りがなされる（この例では１０°と２０°）。  
【００２６】
４）一方の端部側を肉薄に絞り加工して軸部２より肉薄の取付け部１を形成する工程（絞り工程）
軸部２の一方側の一定部分を対向する面が生じるように絞って加工し肉薄の取付け部１にする。
その結果、取付け部１は、断面が中心軸対称の小判型形状となる。
因みに、インペラＢの穴部Ｂ１は取付け部１が装着可能となるような僅かに大きい小判型形状の空所となっている。
【００２７】
図６は、その絞り金型（要部）を用いた絞り加工を説明する図である。
前工程（直線化→切断→切削）を経たブランク材Ａが絞り加工の対象物となる。
図６（Ａ）は、まだ絞り金型Ｍに加工対象物（ブランク材Ａ）がセットされていない状態を示す。
最初に、絞り金型Ｍに図示しない把持手段を使ってフューエルポンプ用シャフトＡ（両端部を切削加工された後のブランク材Ａ）がセットされる〔図６（Ｂ）参照〕。
ここで絞り金型Ｍは、シャフトＡの取付け部１の断面形状（すなわち、小判型）を形成するための型部Ｍ１を有している。
次に、絞り金型Ｍにセットされたブランク材ＡをパンチピンＫ１で図でいう下方に押圧する〔図６（Ｃ）参照〕。
ブランク材Ａは下方に押し下げられて一定長さに渡って小判型形状に形成されて扁平な取付け部１が形成される。
取付け部１が形成された後は、下方からダイスピン（ノックアウトピン）Ｋ２で突き上げて、加工されたブランク材Ａを金型外にノックアウトする〔図６（Ｄ）参照〕。
以上で、取付け部１の絞り加工は終了し、これで取り部１を備えたフューエルポンプ用シャフトが製造される。〔図６（Ｅ）参照〕
このような工程の後、熱処理加工である焼入れ、焼き戻しが行われる。
更にセンタレス加工や必要に応じてフィルムラップ又はショットピーニング加工等の研磨加工が施される。
【００２８】
以上本発明を説明してきたが本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、その本質を逸脱しない範囲で他の種々の変形が当然可能であることはいうまでもない。
例えば、取付け部１が小判型形状の場合で示したが、Ｄ型用の絞り金型を使ってフューエルポンプ用シャフトＡの取付け部１をＤ型形状とすることも可能ではある。
その場合、絞り金型は図７に示す形状ものを使用すればよい。
切削をしない鍛造加工なのでバリ取り工程が不要となる利点はある。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、インペラＢの接圧部の変形を少なくし、且つインペラＢの回転バランスのための凹部が不要となり、且つバリ取り等の発生が少なくなるシャフト及びその製造方法であるが、フューエルポンプ用シャフトＡ以外にも、回転シャフトの回転を他部材に伝える接続構造に広く適用されるものであり、その利用分野は広いものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１はフューエルポンプに使用されているフューエルポンプ用シャフトＡを示す概略図である。
【図２】図２はフューエルポンプ用シャフトＡを示し、（Ａ）はフューエルポンプ用シャフトＡの側面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は取付け部１の断面、また（Ｄ）は軸部２の断面を示す。
【図３】図３は、フューエルポンプ用シャフトＡとアーマチュアとの嵌合状態における接圧部を示す説明図である。
【図４】図４は、フューエルポンプ用シャフトＡの各端部の拡大図を示す。
【図５】図５は、本発明の製造工程を説明するブロック図である。
【図６】図６は、その絞り金型を用いて絞り加工を説明する図である。
【図７】図７は、Ｄ型形状に対応する絞り金型の例を示す図である。
【図８】図８は、従来のフューエルポンプ用シャフトＡとアーマチュアとの嵌合状態における接圧部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  フューエルポンプ用シャフト（ブランク材）
１  取付け部
１１  端部（切削加工部）
１２  平面部
２  軸部
２１  端部（切削加工部）
Ｂ  インペラ
Ｂ１  穴部
Ｍ  絞り金型
Ｍ１  型部
Ｋ１  パンチピン
Ｋ２  ダイスピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007303349.tif 000008
【図７】
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【図８】
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