Key part formation of sheet metal member having cylinder part

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒部を有する板金製部材のキー部形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばシャフトと円形あるいはその他の形状の部材とを相互に回転しないように結合する場合、そのシャフトと上記ボス部との双方に形成されたキー溝にキーを嵌め込むという構造を採用することがある。 この構造は、たとえば、上記部材が自動車に使用されるプーリや一般産業機械に使用されるプーリといった回転伝達機構のプーリであり、それらのプーリに回転軸となるシャフトを結合する場合などに採用することが可能である。

【０００３】上記部材を金属製にすることが要求される場合、一般的には、その部材を鋳造によってボス部を具備させていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プーリとシャフトの回転中に嵌め込まれたキーが外れるようなことがあってはならないため、上記ボス部に形成するキー溝やそのキー溝に嵌め込まれるキーには非常に高い加工精度や寸法精度が要求される。 そのため、シャフトとボス部との双方に形成されたキー溝にキーを嵌め込むという結合構造を採用すると高精度の精密加工が必要となりコスト面で負担が大きくなるという問題があった。

【０００５】本発明は以上の状況の下でなされたものであり、筒状に形成されたボス部のような筒部を一体に有する板金製部材において、その筒部と一体にキー部を形成するための有益な方法を提供することを目的とする。

【０００６】また、本発明は、プレス加工を利用することにより、上記筒部にキー部を形成することが可能な方法を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、本発明は、プレス加工を利用することにより、上記筒部にキー部と内鍔部とを形成することが可能な方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の筒部を有する板金製部材のキー部形成方法は、一体に有する板金製部材の筒部の内肉部を、その所定箇所は残るように軸方向に押圧して排除し、この残した残肉部をキー部とするようにしたものである。

【０００９】この方法によれば、板金製部材に一体に有する上記筒部にキー部を容易に一体に形成することができる。 また、この方法においては、請求項４に係る発明のように、内肉部を筒部の軸方向に押圧する工程をプレス加工で行うことができる。

【００１０】請求項２に係る発明の筒部を有する板金製部材のキー部形成方法は、請求項１に記載したものにおいて、上記筒部の内肉部を、その内周面が軸方向一端に近付くほど漸次径小にしているものである。 この内肉部の形状により、軸方向に押圧したときに、内肉部の排除と残肉部の形成が容易に行えるようになる。 この場合、
請求項３に係る発明のように、上記内肉部が排除される箇所が上記筒部の軸方向の端部に定めることも容易になる。

【００１１】請求項５に係る発明の筒部を有する板金製部材のキー部形成方法は、一体に有する板金製部材の筒部をその軸方向に押圧することによりその筒部の軸長を縮小させると共に、その筒部の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉を上記筒部の内側へ一部迫り出させ、
この一部迫り出させた部分をキー部とするようにしたものである。

【００１２】この方法でも、板金製部材に一体に有する上記筒部にキー部を容易に一体に形成することができる。

【００１３】請求項６に係る発明の筒部を有する板金製部材のキー部形成方法は、一体に有する板金製部材の筒部をその軸方向に押圧することによりその筒部の軸長を縮小させて、その筒部の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉をその筒部の内側へ迫り出させて内鍔部を形成することと、その筒部の内周部に一部迫り出させてキー部を形成することとを行うものである。

【００１４】この方法によると、キー部と共にシャフトの端面を突き合わせる内鍔部を形成することが可能である。

【００１５】この方法を行う場合に、上記余剰肉を上記筒部の内側へ迫り出させて内鍔部を形成する箇所として、筒部の軸方向における任意の箇所を選択することができるが、たとえば、請求項７に係る発明のように、上記筒部の軸方向の端部にすることで、シャフトの筒部への挿入量が十分確保できて、シャフトと筒部を精度よく同芯状態に設定することができる。

【００１６】また、請求項５、６のキー部形成方法において、請求項１１に係る発明のように、キー部は、上記筒部の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉の他に、上記筒部の内肉部を排除する際に内肉部の一部を残した残肉とにより形成するものであってもよく、これによりキー部の突出量を十分に確保することができる。 なお、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０のキー部形成方法において、請求項１２に係る発明のように、筒部は円筒状のボス部に形成しておくことが望ましい。

【００１７】上記した各請求項に係る発明の方法においては、請求項８に係る発明のように、筒部を軸方向に押圧する工程をプレス加工で行うことができる。 その場合には、請求項９に係る発明のように、上記筒部の外周面の変形を上記プレス型に具備された第１型面により阻止した状態で、上記プレス加工を行ったり、あるいは請求項１０に係る発明のように、上記筒部の一端側端面の変形を上記プレス型に具備された第２型面により阻止した状態で、上記プレス加工を行ったりすることが望ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１〜図３を参照して請求項１、
請求項２、請求項３または請求項４に係る本発明方法の実施形態を説明する。

【００１９】図１は筒部１１を一体に有する板金製部材１０を示している。 この板金製部材１０は、円形の板部１２の中心に上記筒部１１を形成したものであり、その筒部１１の内周面１７の形状は、筒部１１の軸方向一端（図例では下端）に近付くほど漸次径小になっている。
このような筒部１１の内周面１７の形状は、図示のように筒部１１の軸方向において内周面１７を湾曲させたり、あるいは、その内周面１７をテーパ面にすることによって形成される。

【００２０】このような板金製部材１０に一体に有する筒部１１にキー部を形成する場合は、この筒部１１の符号ａだけ径方向内方に張り出した内肉部１８を、その周方向の所定箇所は残るように軸方向に押圧して排除し、
この残された残肉部１９をキー部２０とするようにしたものである。

【００２１】さらに具体的にこの方法を説明する。 この方法には、図２および図３に示したように、受型２１
と、押え型２５と、押型２６とが用いられる。 受型２１
には上記板金製部材１０が載架され、その板部１２の外周端面１３の全周部分が受型２１に具備された支持面２
２によって支持されるようになっている。 また、受型２
１は水平な受面でなる第２型面２３を有しており、この第２型面２３によって板金製部材１０の中央部裏面が支持されるようになっている。 これに対し、押え型２５には、筒部１１の外周面１４を支持してその変形を阻止する第１型面２６が設けられている。 さらに、押型２７はその外周部の一箇所が欠除されており、その欠除箇所が、キー部成形用の凹所２８となされている。 図例では、この凹所２８の内壁面を傾斜面としてある。

【００２２】図２のように、受型２１に板金製部材１０
を載架してその板部１２の外周端面１３の全周部分を受型２１の支持面２２によって支持させると共に、受型２
１の第２型面２３によって板金製部材１０の中央部裏面を支持させ、さらに、押え型２５によって板金製部材１
０を押さえた後、押型２７をその上方から図３の矢符Ｄ
のように下降させていくことにより上記内肉部１８を上記筒部１１の軸方向に押圧すると、内肉部１８は下方に流れる（塑性流動する）ことになるが、上記残肉部１９
は、押型２７のキー部成形用の凹所２８に受け入れられて残る。 これによって、残肉部１９は、筒部１１からその内側に突出したキー部２０として構成される。 なお、
残肉部１９以外の内肉部１８は余剰肉として筒部１１の軸方向の一端部においてその筒部１１の内側に迫り出して内鍔部１５を形成する。

【００２３】図１〜図３で説明した受型２１、押え型２
５、押型２７は、いずれもプレス機械に取り付けらたプレス型に相当するものであり、そのうち、押型２７は上記筒部１１の軸方向に移動される。

【００２４】次に、図５〜図８を参照して請求項５、請求項６、請求項７、請求項８、請求項９、請求項１０、
請求項１１に係る本発明方法の実施形態を説明する。

【００２５】図５は筒部１１を有する板金製部材１０を示している。 この板金製部材１０は、円錐状に少し傾斜した円形の板部１２の中心に上記筒部１１を形成したものである。 図例の筒部１１は、板部１１の中心にバーリング加工を施すことによって、或いは、他の方法、たとえば板部１１の中心を円形に打ち抜いて円孔を形成した後、その円孔の周囲に絞り加工を施すことによって形成することが可能である。 図５に示した板金製部材１０の筒部１１は背高であり、その軸長を符号Ｈで示してある。

【００２６】このキー部形成方法では、内鍔部形成工程と、その内鍔部形成工程に含まれるキー部形成工程とが行われる。

【００２７】内鍔部形成工程は、上記筒部１１をその軸方向に押圧することによりその筒部１１の軸長を縮小させると共に、その筒部１１の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉をその筒部１１の軸方向の端部に寄せ集めてその筒部１１の内側へ迫り出させて内鍔部１５（図８参照）を形成する工程であり、図例の方法においては、この内鍔部形成工程を、複数の段階を経て行っている。 また、キー部形成工程は、上記内鍔部形成工程を複数の段階を経て行い、その最終段階において、上記筒部１１の軸長を縮小させる際、その縮小によって筒部１１
の内側へ迫り出す余剰肉を一部利用して、筒部１１の内周部の周方向の一部に迫り出させて、この一部迫り出させた部分をキー部１６（図８参照）とする工程である。

【００２８】図６は内鍔部形成工程の第１段階を示している。 この段階では、第１受型３０と第１押型４０とが用いられる。 第１受型３０には上記板金製部材１０が載架され、その板部１２の外周端面１３の全周部分が第１
受型３０に具備された支持面３１によって支持されるようになっている。 また、第１受型３０は水平な受面でなる第２型面３２を有しており、この第２型面３２によって板金製部材１０の中央部裏面が支持されるようになっている。 これに対し、第１押型４０には、図５で説明した筒部１１の軸長Ｈの寸法よりも少し短い寸法に凹入した凹所４１が環状に備わっており、その凹所４１の上壁面が押圧面４２となされている。 この凹所４１は、図５
で説明した筒部１１を嵌め込める広さを有しており、この凹所４１に図５で説明した筒部１１を嵌め込んだときには、筒部１１の外周面１４が凹所４１の外側周面によって形成された第１型面４３に支持されるようになっている。

【００２９】図６の第１受型３０に板金製部材１０を載架してその板部１２の外周端面１３の全周部分を第１受型３０の支持面３１によって支持させると共に、第１受型３０の第２型面３２によって板金製部材１０の中央部裏面を支持させた後、第１押型４０をその上方から下降させていくと、第１押型４０の凹所４１に上記筒部１１
が嵌まり込む。 この状態から第１押型４０を加重して矢符Ｄのように押し下げていくと、筒部１１の外周面１４
の変形が第１型面４３によって阻止され、かつ、筒部１
１の一端側端面（下端側端面）の変形が第２型面３２によって阻止された状態で、上記押圧面４２によって上記筒部１１が軸方向に押圧され、そのときの押圧力によって、筒部１１の軸長Ｈ１が凹所４１の深さと同じ寸法になるまで縮小されることと併行して、その筒部１１の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉が筒部１１の内側に迫り出す。 図６には、このときの余剰肉の迫出し幅を符号ａ１で示してある。

【００３０】図７は上記工程の第２段階を示している。
この段階では、図６で説明したものと同じ第１受型３０
が引き続いて用いられる一方、図６で説明した第１押型４０に代えて第２押型５０が用いられる。 第２押型５０
には、図６で説明した第１段階を経ることにより縮小された筒部１１の軸長Ｈ１の寸法よりも少し短い寸法に凹入した凹所５１が環状に備わっており、その凹所５１の上壁面が押圧面５２となされている。 この凹所５１は、
図６で説明した第１段階を経た筒部１１を嵌め込める広さを有しており、この凹所５１に第１段階を経た筒部１
１を嵌め込んだときには、筒部１１の外周面１４が凹所５１の外側周面によって形成された第１型面５３に支持されるようになっている。 ここで、図６に示した第１型面４３と図７の第１型面５３とは、筒部１１の外周面１
４を支持してその変形を阻止する機能を果たす点で共通している。

【００３１】第２押型５０をその上方から下降させていくと、第２押型５０の凹所５１に上記筒部１１が嵌まり込む。 この状態から第２押型５０を加重して矢符Ｄのように押し下げていくと、筒部１１の外周面１４の変形が第１型面５３によって阻止され、かつ、筒部１１の一端側端面（下端側端面）の変形が第２型面３２によって阻止された状態で、上記押圧面５２によって上記筒部１１
が軸方向に押圧され、そのときの押圧力によって筒部１
１の軸長が凹所５１の深さと同じ寸法（軸長Ｈ２：Ｈ２
＜Ｈ１）になるまで縮小されることと併行して、その筒部１１の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉が筒部１１の内側に迫り出す。 図７には、このときの余剰肉の迫出し幅を符号ａ２で示してある。

【００３２】図６で説明した第１段階および図７で説明した第２段階においては、余剰肉が筒部１１の内側へ迫り出すことと併行して、筒部１１の一端部に次第に寄せ集められている。 そのため、余剰肉は、筒部１１の一端部に近い箇所ほど内側に多く迫り出している。

【００３３】図８は上記工程の第３段階、すなわち最終段階を示している。 この段階では、第２受型６０と第３
押型７０と第１外型８０とが用いられる。 第２受型６０
には、図７で説明した第２段階を経た板金製部材１０が載架される。 また、第２受型６０は水平な受面でなる第２型面６２を有しており、この第２型面６２によって板金製部材１０の中央部裏面が支持されるようになっている。 ここで、図６や図７に示した第２型面３２と図４の第２型面６２とは、板金製部材１０の中央部裏面を支持する機能を果たして上記筒部１１の一端側端面の変形を阻止する点で共通している。 これに対し、第３押型７０
と第１外型８０とは、それらが共働して、図７の第２段階を経た筒部１１の軸長Ｈ２の寸法よりも少し短い寸法に凹入した環状の凹所７１を形成するようになっており、その凹所７１の上壁面が押圧面７２となされている。 この凹所７１は、図７の第２段階を経た筒部１１を嵌め込める広さを有しており、この凹所７１に第２段階を経た筒部１１を嵌め込んだときには、筒部１１の外周面１４が凹所７１の外側周面によって形成された第１型面８３に支持されるようになっている。 ここで、図６や図７に示した第１型面４３，５３と図８の第１型面８３
とは、板金製部材１０の中央部裏面を支持する機能を果たして上記筒部１１の一端側端面の変形を阻止する点で共通している。

【００３４】図１４および図１５に示したように、上記第３押型７０は、下端面が上記押圧面７２となされた軸部７５に凸型成形面７６を具備し、かつ、その凸形成形面７６の周方向の一箇所に凹形成形面７７が形成されている。

【００３５】図８の第２受型６０に第２段階を経た板金製部材１０を載架すると共に、第２受型６０の第２型面６２によって板金製部材１０の中央部裏面を支持させ、
さらに第１外型８０で板金製部材１０の板部１２を押し付けた後、第３押型７０をその上方から下降させていくと、第１外型８０と第３押型７０との共働により形成される上記凹所７１に上記筒部１１が嵌まり込む。 この状態からさらに第３押型７０を加重してさらに矢符Ｄのように押し下げていくと、筒部１１の外周面１４の変形が第１型面８３によって阻止され、かつ、筒部１１の一端側端面（下端側端面）の変形が第２型面６２によって阻止された状態で、上記押圧面７２によって上記筒部１１
が軸方向に押圧され、そのときの押圧力によって、筒部１１の軸長が凹所７１の深さと同じ寸法（軸長Ｈ３：Ｈ
３＜Ｈ２）になるまで縮小されることと併行して、その筒部１１の軸長を縮小させることにより生じた余剰肉が筒部１１の内側に迫り出す。 このときの余剰肉の迫出しは、第３押型７０の凸型成形面７６の下側部分と、その凸型成形面７６に具備されている凹形成形面７７に対応する部分とで起こり、その凹形成形面７７の周囲の部分においては、凸型成形面７６によって余剰肉の迫出しが抑制されている。 図８には、第３押型７０の凸型成形面７６の下側部分への余剰肉の迫出し幅を符号ａ３で示してある。

【００３６】また、図８の最終段階では、筒部１１の一端部とその筒部１１の一端部に寄せ集められて内側に迫り出した余剰肉の根元部分とが略直角に成形されるようにしてある。 すなわち、第３押型７０の凸型成形面７６
に略直角の成形面７４を具備させてあり、この成形面７
４によって、筒部１１の一端部と余剰肉の根元部分とを押圧するようにしてある。

【００３７】また、図８に示したように、上記工程の第３段階では、筒部１１に円柱状の心型９０が同心に挿入されており、この心型９０の成形面９１に、内側に迫り出した余剰肉の内周側端面を押し付けるようにしてある。 このような対策は、余剰肉によって形成される上記内鍔部１５の内周端面をきれいにかつ精度よく仕上げる上で有益である。

【００３８】図１２や図１３に上記した各段階を経た板金製部材１０を示してある。 同図のように、この板金製部材１０は、円形の板部１２の中央にボス状の筒部１１
を有し、この筒部１１の一端部に、上記した余剰肉によって形成された内鍔部１５が形成され、かつ、その内鍔部１５の上面と筒部１１の内周面とに繋がれたキー部１
６を一体に有している。 このような板金製部材１０において、キー部１６は、冒頭で説明したキーとして役立つ。 板金製部材１０の外周部に歯車を形成したりプーリ用のＶ溝を形成したりすることは自由である。

【００３９】なお、図６〜図８で説明した第１受型３
０、第１押型４０、第２押型５０、図２受型６０、第３
押型７０、第１外型８０などは、いずれもプレス機械に取り付けらたプレス型に相当するものであり、そのうち、第１押型４０、第２押型５０、第３押型７０は上記筒部１１の軸方向に移動される。

【００４０】以上説明した実施形態では、キー部形成工程を含む内鍔部形成工程でのプレス加工を数段階に分けて行っているけれども、板金製部材１０の材質によっては、これらの段階を１段階で行うことも可能である。 なお、上述の実施形態に用いた板金製部材１０の材質は、
ＳＡＰＨ４４０（高張力鋼板）であり、上記のようにプレス加工を数段階に分けて行うと、内鍔部１５の形状が高精度に仕上がる。

【００４１】図９〜図１１は、口径の大きな筒部１１を有する板金製部材１０にキー部１６や内鍔部１５を形成するときに有益な方法を示している。 このうち、図９は図６に対応する第１段階を、図１０は図７に対応する第２段階を、図１１は図８に対応する第３段階をそれぞれ示している。

【００４２】この方法において、図９の第１段階で用いられる第１押型４０は、凹所４１の内側に位置する下面４５が、その外側に位置する下面４６よりも少し上位に位置している点で、図６のものと異なる。 その他の点は、図５〜図８で説明したところと同様であるので、同一または相応する部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【００４３】なお、図７及び図１０に示す板金製部材１
０は、それらの図から明らかなように、一体に有する筒部１１の内周面の形状が、筒部１１の軸方向一端（図例では下端）に近付くほど漸次径小になっている。 したがって、図１４に示す第３押型７０を用いて図８及び図１
１に示すキー部１６を形成するとき、図１〜図３で説明したのと同様、筒部１１の内肉部が第３押型７０の軸方向の押圧により排除されるものの、その第３押型７０の凹形成形面７７に対応する内肉部は排除されずに残肉となり、この残肉と筒部１１の軸長の縮小によって生じる余剰肉との協働作用により、キー部１６が筒部１１の内周面から十分に突出されるようになっている。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、ボス部のような筒部を一体に有する板金製部材において、その筒部にキー部を容易に形成することができる。 また、本発明によれば、
上記キー部と共に内鍔部を形成することもできる。 そのため、鋳造によらずに、キー部や内鍔部を備えた筒部を有する部材を、軽量で高靱性を持ちしかも安価な板金製部材として提供することができるようになる。 本発明により形成された筒部を有する板金製部材は、自動車に使用されるプーリや一般産業機械のプーリといった回転伝達機構のプーリ、歯車などに用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】筒部を有する板金製部材の部分断面図である。

【図２】筒部を有する板金製部材や押型などを示す説明図である。

【図３】キー部形成工程を示す説明図である。

【図４】筒部に形成される内肉部と残肉部とを示す説明図である。

【図５】筒部を有する板金製部材の部分断面図である。

【図６】内鍔部形成工程の第１段階を部分断面で表した説明図である。

【図７】内鍔部形成工程の第２段階を部分断面で表した説明図である。

【図８】キー部形成工程を含む内鍔部形成工程の第３段階（キー部形成工程）を部分断面で表した説明図である。

【図９】口径の大きな筒部を有する板金製部材に適合する内鍔部形成工程の第１段階を部分断面で表した説明図である。

【図１０】口径の大きな筒部を有する板金製部材に適合する内鍔部形成工程の第２段階を部分断面で表した説明図である。

【図１１】口径の大きな筒部を有する板金製部材に適合する内鍔部形成工程の第３段階（キー部形成工程）を部分断面で表した説明図である。

【図１２】筒部にキー部を有する板金製部材の要部断面図である。

【図１３】筒部にキー部を有する板金製部材の斜視図である。

【図１４】第３押型の概略斜視図である。

【図１５】第３押型の要部を拡大して示した断面図である。

【符号の説明】

１１ 筒部 １０ 板金製部材 １４ 筒部の外周面 １５ 内鍔部 １６ キー部 ４３，５３，８３ 第１型面 ３２，６２ 第２型面