(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤状の予備成形体を得る据込工程と、
この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮し、円筒部と、この円筒部の下端を塞ぐ底部と、円筒部の上端に連続しかつその内径が円筒部の内径と同一であるフランジ部とを備えた成形体を得る成形工程とを備えたハブ内輪の製造方法であって、
予備成形体の直径ｄが、下記数式（Ｉ）で算出されるＤの０．９０倍以上１．１０倍以下であることを特徴とするハブ内輪の製造方法。
Ｄ＝０．３９６×Ａ＋０．０５８×Ｂ−０．１６×Ｈ＋３５．９−−−(Ｉ)
（上記数式（Ｉ）においてＡは円筒部の内径を表し、Ｂは円筒部の外径を表し、Ｈは円筒部の高さを表し、Ａは１５以上３０以下であり、Ｂは２０以上４５以下であり、Ｈは５以上２０以下である。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はハブ内輪の製造方法に関し、詳細にはハブ内輪の鍛造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品等として用いられるハブ内輪は、円筒部とフランジ部とを備えている。フランジ部は、円筒部の上端に連続している。フランジ部の内径は、円筒部の内径と同一である。
【０００３】
ハブ内輪は、通常は鍛造によって製造される。この製造方法では、まず円柱状金属材料が軸方向に圧縮され、円盤状の予備成形体が形成される（据込工程）。次に、この予備成形体は、パンチ及びダイからなる鍛造型のダイに投入される。次に、パンチが下降して予備成形体を圧縮する。圧縮によって金属が流動し、円筒部と、この円筒部の下端を塞ぐ底部と、フランジ部とを備えた成形体が得られる。この成形体から底部が打ち抜かれて除去されることにより、ハブ内輪が完成する。ダイに投入される際の都合により、予備成形体の直径ｄは、ダイのうちフランジ部に相当する部分の内径よりも若干小さくされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
圧縮時、ダイの下端コーナー部分には、金属が充填されにくい。このため、円筒部の下端周縁に欠肉が生じることがある。欠肉防止のためには、成型時の圧下量が大きめに設定される必要がある。大きな圧下量は、生産設備への負荷を高める。しかも、圧下量が大きいと、パンチとダイとのクリアランスから金属が流出しやすく、これによって大きなバリが生じてしまう。バリは後の工程にて除去される必要がある。バリの除去は、ハブ内輪の生産性を低下させる。
【０００５】
欠肉、バリ等の鍛造欠陥は、パンチとダイとによって形成されるキャビティ内における金属流動の不均一によっても生じる。具体的には、キャビティ上部への流動がキャビティ下部への流動に優先するときは、円筒部の下端周縁の欠肉とフランジ部の上端周縁のバリとが生じやすい。予備成形体の直径ｄが前述のようにダイのうちフランジ部に相当する部分の内径よりも若干小さくされる場合は、キャビティ上部への流動がキャビティ下部への流動に優先する傾向が見られる。逆に、キャビティ下部への流動がキャビティ上部への流動に優先するときは、フランジ部の上端周縁に欠肉が生じやすい。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、鍛造欠陥が抑制されるハブ内輪製造方法の提供をその目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る製造方法は、以下の（１）及び（２）の工程を含む。
（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤状の予備成形体を得る据込工程。
（２）この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮し、円筒部と、この円筒部の下端を塞ぐ底部と、円筒部の上端に連続しかつその内径が円筒部
の内径と同一であるフランジ部とを備えた成形体を得る成形工程。
この製造方法では、予備成形体の直径ｄが下記数式（Ｉ）で算出されるＤの０．９０倍以上１．１０倍以下となるように、据込工程の条件が調整される。
Ｄ＝０．３９６×Ａ＋０．０５８×Ｂ−０．１６×Ｈ＋３５．９−−−(Ｉ)
この数式（Ｉ）においてＡは円筒部の内径を表し、Ｂは円筒部の外径を表し、Ｈは円筒部の高さを表す。Ａは１５以上３０以下であり、Ｂは２０以上４５以下であり、Ｈは５以上２０以下である。
【０００８】
この製造方法では、キャビティ上部とキャビティ下部とに、ほぼ同時に金属が充填される（いわゆる同時充填）。同時充填により欠肉及びバリの発生が抑制される。この製造方法で得られたハブ内輪は、品質に優れる。この製造方法では、成形体からのバリ除去作業が軽減される。この製造方法は、生産性にも優れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１０】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る製造方法によって得られた成形体１が示された斜視図であり、図１（ｂ）はその鉛直方向断面図である。この成形体１は、円筒部３と、底部５と、フランジ部７とを備えている。底部５は、この円筒部３の下端を塞いでいる。フランジ部７は、円筒部３の上端に連続している。図１（ｂ）において両矢印Ａで示されているのは、円筒部３の内径である。図１（ｂ）において両矢印Ｂで示されているのは、円筒部３の外径である。図１（ｃ）において両矢印Ｈで示されているのは、円筒部３の高さである。フランジ部７の内径は、円筒部３の内径Ａと同一である。
【００１１】
図２は、図１の成形体１の製造のための据込工程の様子が示された正面図である。据込工程では、まず図２（ａ）に示される円柱体９が準備される。円柱体９は、金属材料（典型的には軸受鋼）からなる。一方、上金１１及び下金１３が、プレス機（図示されず）に装着される。次に、円柱体９が下金１３に載置される。次に、プレス機によって上金１１が下金１３に対して相対的に下降する。これにより、円柱体９が徐々に押しつぶされる。図２（ｂ）には、上金１１が最も下降した状態が示されている。この状態での上金１１と下金１３との間隔Ｐは、圧下寸法と称される。図２（ｂ）に示された状態から上金１１が上昇し、予備成形体１５が取り出される。予備成形体１５の形状は、図３に示されるように円盤状である。予備成形体１５の寸法は、円柱体９の直径及び高さ並びに圧下寸法Ｐの影響を受ける。図３において両矢印ｄで示されているのは、予備成形体１５の直径である。
【００１２】
図４は、図２の据込工程の後工程である成形工程の様子が示された断面図である。成形工程では、鍛造型１７が用いられる。鍛造型１７は、パンチ１９とダイ２１とを備えている。鍛造型１７は、図示されないプレス機に装着される。パンチ１９は、ダイ２１に対して相対的に昇降可能である。
【００１３】
パンチ１９は、円盤部２３と垂下部２５とからなる。垂下部２５は略円柱状であり、円盤部２３の中心から下方に向けて垂下している。垂下部２５の外径は、円盤部２３の外径よりも小さい。
【００１４】
ダイ２１は、基部２７と、第一筒部２９と、第二筒部３１とからなる。基部２７は、第一筒部２９の下端を塞いでいる。第一筒部２９の内径は、第二筒部３１の内径よりも小さい。第一筒部２９と第二筒部３１との境界には、段差部３３が形成されている。第二筒部３１の上端は、上方に向けて開放している。第一筒部２９の内径は、垂下部２５の外径よりも小さい。したがって、第一筒部２９に垂下部２５が進入した場合、第一筒部２９の内周面と垂下部２５の外周面との間に空隙が形成される。第二筒部３１の内径は、第二筒部３１の内周面と円盤部２３の外周面との間にクリアランスが形成される程度に、円盤部２３の外径よりも若干大きくされている。
【００１５】
成形工程では、まずダイ２１に予備成形体１５が投入される。図４（ａ）に示されるように、予備成形体１５は段差部３３に載置される。次に、図４（ｂ）に示されるように、パンチ１９が下降する。下降により、金属が流動する。図４（ｃ）は、パンチ１９が最も下降した状態が示されている。この状態では、パンチ１９とダイ２１とによって形成されるキャビティの全体に、金属が充填されている。次にパンチ１９が上昇し、鍛造型１７から成形体１が取り出される。成形体１の形状は、図１に示された通りである。
【００１６】
こうして得られた成形体１から、底部５（「ポンカス」とも称されている）が打ち抜かれ、除去される。こうして、ハブ内輪が得られる。成形体１の各寸法Ａ、Ｂ及びＨは、そのままハブ内輪に引き継がれる。本発明に係る製造方法は、円筒部３の内径Ａが１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、円筒部３の外径Ｂが２０ｍｍ以上４５ｍｍ以下であり、円筒部３の高さＨが５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であるハブ内輪に好適である。
【００１７】
円筒部３の下端周縁３５（図４（ｃ）参照）と、フランジ部７の上端周縁３７とは、金属の充填が最も遅れる箇所である。両者への充填がほぼ同時に達成されることにより、鍛造欠陥（欠肉及びバリ）の発生が抑制されうる。金属の流動履歴は、予備成形体１５の直径ｄの影響を受ける。成形体１の寸法に適した直径ｄが設定されることにより、同時充填が達成され、鍛造欠陥が抑制される。
【００１８】
本発明者は、種々の寸法を備えた鍛造型１７と種々の直径ｄを備えた予備成形体１５とを想定し、円筒部３の下端周縁３５及びフランジ部７の上端周縁３７に金属が充填されるまでの時間をＣＡＥ解析によって求めた。そして、円筒部３の下端周縁３５に金属が充填されるまでの時間と、フランジ部７の上端周縁３７に金属が充填されるまでの時間との差を算出した。さらに、各鍛造型１７ごとに、横軸に直径ｄをとり、縦軸に時間差をとって、線形補完によって同時充填が達成される直径Ｄを求めた。こうして得られた金型形状と最適直径Ｄとの関係に重回帰分析を施し、下記数式（Ｉ）を導出した。
Ｄ＝０．３９６×Ａ＋０．０５８×Ｂ−０．１６×Ｈ＋３５．９−−−(Ｉ)
【００１９】
予備成形体１５の直径ｄが、上記数式（Ｉ）によって決定される最適直径Ｄに近いほど、鍛造結果が生じにくい。直径ｄが最適直径Ｄの０．９０倍以上１．１０倍以下となるように、据込工程の諸条件（例えば圧下寸法Ｐ）が決定される。この直径ｄは、従来の予備成形体１５の直径よりも小さい。
【００２０】
直径ｄが上記範囲未満であると、金属がキャビティの下部に優先的に充填されるので、フランジ部７の上端周縁３７に欠肉が生じやすく、しかも成形荷重の増大を招来する。この観点から、直径ｄは最適直径Ｄの０．９５倍以上がより好ましい。直径ｄが上記範囲を超えると、金属がキャビティの上部に優先的に充填されるので、フランジ部７の上端周縁３７にバリが生じやすく、しかも円筒部３の下端周縁３５に欠肉が生じやすい。この観点から、直径ｄは最適直径Ｄの１．０５倍以下がより好ましい。
【００２１】
上記数式（Ｉ）が用いられることにより、サイズの異なる複数種のハブ内輪が製造される工場において、各サイズに最適な据込条件が瞬時に計算されうる。サイズごとの最適条件が予め格納されたコンピュータによってプレス機が制御されれれば、ハブ内輪の生産性が向上する。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００２３】
［実施例１］
軸受鋼（ＳＵＪ２）からなり、直径が２５ｍｍで高さが４１ｍｍである円柱体を用意した。この円柱体を上金及び下金が装着されたプレス機で圧縮し、直径ｄが４６．２７ｍｍであり、高さが１１ｍｍである円盤状の予備成形体を得た。この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型に投入して圧縮し、図１に示される形状の成形体を得た。この成形体の円筒部の内径Ａは２７ｍｍであり、円筒部の外径Ｂは３３ｍｍであり、円筒部の高さＨは１４ｍｍであり、フランジ部の厚みは７ｍｍであり、底部の厚みは６ｍｍである。これらの寸法が上記数式（Ｉ）に代入されることによって算出される予備成形体の最適直径Ｄは、４６．２７ｍｍである。換言すれば、据込工程で得られた予備成形体の直径ｄは、最適直径と同一である。この成形体の底部を打ち抜いて、ハブ内輪を得た。
【００２４】
［実施例２から５並びに比較例１及び２］
据込工程の圧下寸法を異ならせ、予備成形体の直径ｄを下記の表１に示される値とした他は実施例１と同様にして、ハブ内輪を得た。
【００２５】
［目視観察］
各ハブ内輪の外観を、目視観察した。そして、欠肉及びバリの有無を判定した。この結果が、下記の表１に示されている。
【００２６】
【表１】
0003926667.tif 000002
【００２７】
表１において、比較例１のハブ内輪では、フランジ部の上端周縁に欠肉が見られる。また、比較例２のハブ内輪では、フランジ部の上端周縁にバリが見られ、円筒部の下端周縁に欠肉が見られる。これに対し、各実施例のハブ内輪には、欠陥が見られないか、見られる場合でもその程度は軽い。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明の製造方法によれば、鍛造欠陥が少ないハブ内輪が製造されうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る製造方法によって得られた成形体が示された斜視図であり、図１（ｂ）はその鉛直方向断面図である。
【図２】図２は、図１の成形体の製造のための据込工程の様子が示された正面図である。
【図３】図３（ａ）は図２の据込工程によって得られた予備成形体が示された平面図であり、図３（ｂ）はその正面図である。
【図４】図４は、図１の成形体の製造のための成形工程の様子が示された断面図である。
【符号の説明】
１・・・成形体
３・・・円筒部
５・・・底部
７・・・フランジ部
９・・・円柱体
１１・・・上金
１３・・・下金
１５・・・予備成形体
１７・・・鍛造型
１９・・・パンチ
２１・・・ダイ
２３・・・円盤部
２５・・・垂下部
２７・・・基部
２９・・・第一筒部
３１・・・第二筒部
３３・・・段差部
【図１】
0003926667.tif 000003
【図２】
0003926667.tif 000004
【図３】
0003926667.tif 000005
【図４】
0003926667.tif 000006