(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と円盤部を有する軸付き円盤部品を棒状素材から成形する方法であって、以下の第１工程及び第２工程を含むことを特徴とする軸付き円盤部品の成形方法。
（第１工程）棒状素材の表面部のうち成形後に円盤部の外周部となる部分が最も高温で、この最も高温な部分から径方向中心に向かって且つ軸方向端部に向かって徐々に温度が低くなるように棒状素材を加熱する工程。
（第２工程）前記加熱された棒状素材のうち、軸部となる部分については冷間鍛造し、円盤部となる部分については前記第１工程での温度分布を維持した状態で温間乃至熱間鍛造する工程。
【請求項２】
請求項１に記載の軸付き円盤部品の成形方法において、軸部となる部分については冷間で絞り成形を行い、円盤部となる部分については温間乃至熱間で据込成形を行うことを特徴とする軸付き円盤部品の成形方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軸付き円盤部品の成形方法において、前記第２工程を冷間鍛造の絞り率が所定値以下になるように複数に分割し、これに合せて温間乃至熱間鍛造も分割することを特徴とする軸付き円盤部品の成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の軸付き円盤部品の成形方法において、前記冷間鍛造の絞り率は３５％以下とすることを特徴とする軸付き円盤部品の成形方法。
【請求項５】
請求項３に記載の軸付き円盤部品の成形方法において、前記温間乃至熱間鍛造の分割は、棒状素材の軸を中心として輪状に分割し、最初の金型で内側の部分を温間乃至熱間鍛造した後、次の金型でその外側の輪状部分を温間乃至熱間鍛造することを特徴とする軸付き円盤部品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のプーリーシャフトのような軸の一部に円盤状部分（フランジ）を形成した軸付き円盤部品を棒状素材（ビレット）から成形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軸付き円盤部品を１本の棒状素材から成形する場合には、軸部分と円盤部分とでは変形率（絞り率と据込率）が大きく異なる。一方に合わせると他方で不都合が生じる。座屈防止を考慮すると、軸部は冷間が好ましいが、円盤部は冷間では外周部に割れが発生する。
【０００３】
逆に、円盤部に合せて温間乃至熱間で行うと軸部に抜き勾配をつける必要があり、特に変態点以上の熱間では酸化スケールが厚くなるので加工代を大きくとらなければならない。
【０００４】
そこで、棒状素材から軸付き円盤部品を成形する方法として、特開平８−３３２５４４合公報に開示される方法が提案されている。
この方法は、ビレットのような長尺素材を上下の工具間に挟んだ状態で、熱間加工で長尺素材を中心軸線方向に圧縮して据込成形するにあたり、長尺素材に中心軸線方向に温度差をつけて座屈を防止しようというものである。
【０００５】
具体的には、図８（ａ）に示すように、長尺素材全体を一旦熱間加工温度まで加熱し、この後、同図（ｂ）に示すように、長尺素材の中間部に断熱材を巻いた状態で放冷して中間部の温度の低下を抑えるとともに両端部を冷却し、この状態で据込成形して同図（ｃ）に示すような軸付き円盤部品を得るというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の先行例によれば、１本の棒状素材を鍛造するにあたり、一部を冷間で、また他の一部を熱間で成形することができる。
しかしながら、円盤部を熱間成形すると表面が先に冷却されて表層部が固まった後に中心部が冷却されて収縮するので、図８（ｃ）に示すように、中心部に亀裂が生じるおそれがある。
このため、徐冷しなければならず、そのための設備が必要になるとともに、長時間を要してしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、軸部と円盤部を有する軸付き円盤部品を棒状素材から成形する方法として、以下の第１工程及び第２工程を含むようにした。（第１工程）
棒状素材の表面部のうち成形後に円盤部の外周部となる部分が最も高温で、この最も高温な部分から径方向中心に向かって且つ軸方向端部に向かって徐々に温度が低くなるように棒状素材を加熱する工程。
（第２工程）
前記加熱された棒状素材のうち、軸部となる部分については冷間鍛造し、円盤部となる部分については温間乃至熱間鍛造する工程。
【０００８】
ここで、軸部となる部分の冷間鍛造としては絞り成形、円盤部となる部分の温間乃至熱間鍛造としてはで据込成形が一般的である。
【０００９】
また、軸部の絞り率が大きい場合には、１回の絞り成形による絞り率が所定値以下になるように、前記第２工程を複数に分割し、これに合せて温間乃至熱間鍛造も分割する。
【００１０】
１回の絞り成形による絞り率の目安としては３５％以下、好ましくは３０％以下とする。また、絞り成形の分割に合わせた温間乃至熱間鍛造の分割は、棒状素材の軸を中心として輪状に分割し、最初の金型で内側の部分を温間乃至熱間鍛造した後、次の金型でその外側の輪状部分を温間乃至熱間鍛造する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は上下の金型間に棒状素材をセットした状態を示す断面図であり、上金型はダイセット１（図３参照）にクランププレート２を介してアッパーダイ３を取り付け、アッパーダイ３内にはアッパーノックアウト４及びリターンスプリング５（図３参照）を設け、また下金型はダイセット６にクランププレート７を介してロアーダイ８を取り付け、ロアーダイ８内にはロアーノックアウト９を設けている。
【００１２】
アッパーダイ３とロアーダイ８の間には棒状素材１０をセットしている。この棒状素材１０は図２に示すようにヒータ１１にて加熱されている。
但し、棒状素材１０全体が均一に加熱されているのではなく、棒状素材１０の表面部のうち成形後に円盤部の外周部となる部分が最も高温で、この最も高温な部分から径方向中心に向かって且つ軸方向端部に向かって徐々に温度が低くなるように加熱されている。
【００１３】
具体的には図２の等温線で示すように、棒状素材１０の軸方向の中間部表面が６００℃以上になるようにし、棒状素材１０の軸方向の両端部は１００℃程度になるようにする。
【００１４】
上記のような温度傾斜を付与する方法としては、本実施例にあってはコイルヒータ１１と棒状素材１０との距離を調整するようにしているが、これに限らず例えばコイルヒータの本数を変化させたり、棒状素材を移動させたり任意の手段を採用できる。
【００１５】
次いで、図３に示すように、上金型を降下せしめ、棒状素材１０の軸部となる部分１０ａについては冷間（３００℃以下）で絞り成形し、円盤部となる部分１０ｂについては温間乃至熱間（変態点温度以下）で中心軸線方向に圧縮して据込成形する。
【００１６】
図４は図３に示すように第１段目の絞り成形と据込成形が終了した直後の棒状素材１０の温度分布を示す図であり、図２に示したように、円盤部の外周部となる部分が最も高温で、この最も高温な部分から径方向中心に向かって且つ軸方向端部に向かって徐々に温度が低くなるように傾斜温度をつけた棒状素材１０を据込成形すると、最も高温な部分は内部に入り込まず、第１段目の据込成形された部分の最も外側部分が高温部分となる。
【００１７】
ところで、軸部となる部分１０ａの絞り率が大きいと、欠陥の原因となるので、絞り率が大きい場合には、冷間での絞り成形を複数に分割して行う。
即ち、本実施例にあっては、第１段目の絞り成形と据込成形が終了したら、棒状素材１０を図５に示すように別の金型装置のアッパーダイ３とロアーダイ８間にセットし、第２段目の絞り成形と据込成形を行う。尚、絞り成形は軸部となる部分１０ａに対して行い、据込成形は円盤状部となる部分１０ｂに対して行う。
【００１８】
図６は図５に示すように第２段目の絞り成形と据込成形が終了した直後の棒状素材１０の温度分布を示す図であり、据込成形にあっては円盤状部となる部分１０ｂの最外周が６００℃以上となっており、高温部分は円盤状部となる部分１０ｂの中心部には存在していない。
【００１９】
また、第２段目の据込成形では円盤状部となる部分１０ｂの内側部分の成形を行い、それよりも外側部分（最も高温になっている部分）については後述する第３段目の据込成形にて成形する。
【００２０】
図７は第３段目の絞り成形と据込成形を行った状態の断面図であり、第３段目の絞り成形にあっては軸部となる部分１０ａにスプライン加工等を行い、円盤状部となる部分１０ｂの最外側部分について成形を行う。この最外側部分は前記したように高温になっているので、割れ等の発生の虞はない。
【００２１】
また、最外側部分よりも径方向内側部分については第２段目の据込成形にて最終形状まで成形し、第３段目の据込成形では、最外側部分についてのみ成形を行う。このようにすることで、小さな荷重で成形できる。
【００２２】
以上の実施例にあっては、軸付き円盤部品としてプーリーシャフトを例にとって説明したが、これに限定されるものではない。例えば、メインシャフト、カウンターシャフト、ファイナルギアーブランク、組立式クランクシャフト、ドリブンフェース、ハブ、ドライブシャフト、ドライブピニオン、ハウジングエンド、アクスルシャフト、バランサー、スプラインシャフト、鍔付きボルト等に本発明を適用できる。
【００２３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、成形前に棒状素材を加熱するにあたり、成形後に円盤部の外周部となる部分が最も高温で、この最も高温な部分から径方向中心に向かって且つ軸方向端部に向かって徐々に温度が低くなるような温度傾斜を持たせたので、円盤部となる部分を温間乃至熱間で鍛造した際に、素材中心部の温度上昇を抑えることができ、鍛造後に放冷しても表層部が固まった後に中心部が冷却収縮することがないので、中心部で亀裂が生じることを防止できる。
【００２４】
また、軸部については冷間で絞り成形するため、絞り率が大きい場合には、絞り成形を複数に分割して行う。この時、円盤部となる部分の温間乃至熱間鍛造もこれに合せて分割して行えば、円盤部の成形を効率良く行える。
特に、円盤部の鍛造を分割して行う場合に、鍛造すべき部分を棒状素材の軸を中心として輪状に分割し、内側部分から順に鍛造するようにすることで、低荷重で高速成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上下の金型間に棒状素材をセットした状態を示す断面図
【図２】図１の状態の棒状素材の温度分布を示す図
【図３】第１段目の絞り成形と据込成形を行った状態の断面図
【図４】図３の状態の棒状素材の温度分布を示す図
【図５】第２段目の絞り成形と据込成形を行った状態の断面図
【図６】図５の状態の棒状素材の温度分布を示す図
【図７】第３段目の絞り成形と据込成形を行った状態の断面図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は従来の成形方法を説明した図
【符号の説明】
１…ダイセット  ２…クランププレート、３…アッパーダイ、４…アッパーノックアウト、８…ロアーダイ、９…ロアーノックアウト、１０…棒状素材、１０ａ…軸部となる部分、１０ｂ…円盤部となる部分、１１…ヒータ。
【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】
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【図７】
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【図８】
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