電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法
【課題】鍛造工程で、ボス部内周のベアリング座面及びその端部、並びに円筒状コア部の外周両端の鍔部を作成することで材料の低減を図り、かつ同心度向上によりボス部内周、円筒状コア部外周及び摩擦面の内面切削の機械加工量の低減を図る。
【解決手段】素材１の絞り、しごき、後方押出の同時加工で円盤状の摩擦面２ａ、ボス部２ｂ及円筒状コア部２ｃからなる一次成形品２を成形し、そのボス部２ｂの内周及び円筒状コア部２ｃの外周をしごいて、ボス部３ｂの内周下端に座面端３ｂｔを有するベアリング座面３ｂｂを成形し、円筒状コア部３ｃの外周下端に鍔部３ｃｆを突出残存させて二次成形品３を成形し、これを、摩擦面３ａ、ボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間の空間及び円筒状コア部３ｃの上端部を除く外周を放射方向から拘束して位置決めの上、円筒状コア部３ｃの外端外周部をすえ込み加工して円筒状コア部４ｃの上端側外周に鍔部４ｃｆを張り出す。
【解決手段】素材１の絞り、しごき、後方押出の同時加工で円盤状の摩擦面２ａ、ボス部２ｂ及円筒状コア部２ｃからなる一次成形品２を成形し、そのボス部２ｂの内周及び円筒状コア部２ｃの外周をしごいて、ボス部３ｂの内周下端に座面端３ｂｔを有するベアリング座面３ｂｂを成形し、円筒状コア部３ｃの外周下端に鍔部３ｃｆを突出残存させて二次成形品３を成形し、これを、摩擦面３ａ、ボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間の空間及び円筒状コア部３ｃの上端部を除く外周を放射方向から拘束して位置決めの上、円筒状コア部３ｃの外端外周部をすえ込み加工して円筒状コア部４ｃの上端側外周に鍔部４ｃｆを張り出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンに使用される電磁クラッチ用ローターについて、冷間鍛造技術により、その円筒状コア部の外周両端の鍔部及びボス部内周のベアリング座面と摩擦面側のその端部まで加工することとする電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に関するものである。
電磁クラッチ用コア鍔付ローターは、本来、励磁用コイル及びベアリングを備えた物をそのように称するが、ここでは、便宜的に、それらを備えていない成形品をそのように称することとする。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンに使用される電磁クラッチ用ローターは、現在、円盤状の素材を鋼板から打ち抜き、得られた該円盤状素材のボス成形部内径打抜き加工時に発生する加工硬化部を部分焼鈍処理により硬化を除く焼鈍処理を施し、更にショットブラストにより酸化皮膜を除去し、かつ固形潤滑剤による潤滑処理であるボンデ処理を施した上で、冷間鍛造により、図６に示すように、外周両端に鍔部を備えない円筒状コア部２０及び内周にベアリング座面を備えないボス部３０を成形し、その後、その成形品を、旋削加工等の機械加工により、ボス部３０の内周及び円筒状コア部２０の外周を加工し、更に摩擦面４０の機械加工等を行って作成するものである。当社ではこれまでこのような作成方法を採用してきた。
【０００３】
特許文献１は、円筒状コア部の外周側にＶベルトを掛けるためのＶ溝を構成するものであるが、これは、鍛造成形により、円筒状コアの更に外周側に一定間隔をあけて環状壁を作成し、これを外周側から転造加工しその底部が円筒状コア部に当接状態となるＶ溝を成形するものである。これによって切削ないし旋削工程等の機械加工工程は少なくなると思われるが、円盤状の素材からボス部、円筒状コア部及びその外周側の環状壁を成形する工程と、その後のＶ溝を作成する工程とはいずれも鍛造工程ではあるが、その動作態様が全く異なり、利用できる設備もそれぞれ全く異なる。
【０００４】
特許文献２は、円盤状の摩擦壁の内周端にこれと直交する向きに突出形成した内周壁（ボス部）及び該摩擦壁の外周端にこれと直交する向きに形成した外周壁（円筒状コア部）を鍛造工程で成形した後、外周壁の外周面に別に作成した多連Ｖ溝を備えたプーリ部を溶接接合するものである。
【０００５】
特許文献３、４は、特許文献２と同様に別に作成した多連Ｖ溝を備えたプーリ部を同様の部位に溶接接合するものである。
【０００６】
特許文献５は、電磁クラッチの構造が示され、そのローターの内周には、ベアリングが配置され、該ローターの外周には多連Ｖ溝を備えたプーリ部が構成されている。またローターの内側の環状空間には励磁コイルが配されている。しかしそのローターの製造工程に関しては何も示されていない。
【０００７】
特許文献６は、ロータ部にプーリ部を一体に構成しようとする観点からチャッキングに工夫を凝らしたものである。
これは、ベルトが掛けられるプーリ溝を有するプーリ部と、前記プーリ部と一体に回転すると共に、磁路を構成するロータ部と、前記ロータ部に吸引されるアーマチュアとを有し、前記ロータ部のうち前記アーマチュアに面する部位に、その肉厚方向に貫通する貫通穴からなる磁気遮断部が形成された電磁クラッチに適用される、
前記プーリ部と前記ロータ部とが一体形成されたプーリ一体型ロータの製造方法であって、
板材を所定形状に塑性加工し、前記ロータ部及び前記貫通穴に相当する凹部を形成するロータ部形成工程と、前記凹部にジグを挿入し、前記ロータ部形成工程にて形成されたワークをチャッキングするチャッキング工程と、前記チャッキング工程後、転造加工にて前記ワークに前記プーリ溝を形成するプーリ部形成工程とを備えるプーリ一体型ロータの製造方法、若しくはそのようにして作成したプーリ一体型ロータである。
【０００８】
これは、プーリ部をロータの外周に一体に構成するもので、その工程が、殆ど鍛造工程のみで行われるものであり、歩留まりの良好なものであることは予測できる。しかしその鍛造工程中の、ロータ部の作成工程とプーリ部の作成工程とは、前記特許文献１のそれと全く同様に、その性質が全く異なり、使用する設備も全く異なる。またこの特許文献６の技術はそれぞれの工程が複雑にもなっている。
【０００９】
【特許文献１】特公昭６１−３４８９６号公報
【特許文献２】特開平０８−４２６０２号公報
【特許文献３】特開平０６−７４２５７号公報
【特許文献４】特開平０７−１４５８３２号公報
【特許文献５】実開平０７−４４３６０号公報
【特許文献６】特開平１１−５１０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消し、鍛造工程で、ボス部内周にベアリング座面を、円筒状のロータコア部の外周両端に鍔部を、それぞれ作成するようにすることにより材料の使用量の低減を図り、かつこれによって、後工程の機械加工に於けるその部位の加工を不要とすることにより機械加工量の削減を同時に図ると共に、製造工程を簡明にし、トータルとして製造コストを低減し得る電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法を提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１は、中央穴を有する円盤状の素材を、該中央穴にマンドレルを貫通させて位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面、該円盤状の摩擦面の内周端から背後方向に突出するボス部及び該円盤状の摩擦面の外周端から背後方向に突出する円筒状コア部からなる一次成形品を成形する第１工程と、
該一次成形品を、その摩擦面に当接する下型及びボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごいて、該ボス部及び該円筒状コア部を延伸させながら、該ボス部内周にはその摩擦面側の端部に残存突出する座面端を有するベアリング座面を形成し、該円筒状コア部の外周にはその摩擦面側の端部に鍔部を突出状態に残存させて、二次成形品を成形する第２工程と、
該二次成形品を、その摩擦面に当接する当接面及びボス部の内側に挿入するマンドレルを有する下型、ボス部と円筒状コア部との間に装入する円筒部を有する上型、円筒状コア部の外端部を除いてその外周を放射方向から拘束する複数のセグメント型に分割した分割拘束型であって、該各セグメント型が放射方向に進退移動する分割拘束型、並びに該円筒状コア部をその外周側から拘束している分割拘束型をその状態に拘束する拘束上型で位置決めした上で、該円筒状コア部の外端を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部の外端側外周に鍔部を張り出させて、最終成形品を成形する第３工程と、
を順次実行する電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法である。
【００１２】
本発明の２は、本発明の１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第３工程に於ける分割拘束型の複数のセグメント型の放射方向への進退移動を、各セグメント型に付設したシリンダ装置によって行うように構成したものである。
【００１３】
本発明の３は、本発明の１又は２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第１工程に於ける素材として、深絞り用鋼板を採用したものである。
【００１４】
本発明の４は、本発明の１、２又は３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第３工程に於ける拘束上型を、前記分割拘束型の上端の外周側部分及び外周側を拘束するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、簡明な工程を経ることで、容易かつ正確に、円筒状コア部の外周両端に鍔部を作成し、ボス部内周にベアリング座面を構成し、かつ摩擦面側端部に突出した座面端を作成した電磁クラッチ用コア鍔付ローターを作成することができる。このように鍛造工程でこれを成形する結果、材料の使用量を低減することができ、更に第２工程で、ボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごくため、ボス部と円筒状コア部の同心度の精度が向上することとなり、それ故、その後のボス部内周面、円筒状コア部外周面、及び摩擦面の内面の切削ないし旋削加工が省け、トータルとして製造コストを低減し得ることとなるものである。
【００１６】
また円筒状コア部の外端にすえ込み加工を施して、その外周側に鍔部を張り出させる第３工程では、該円筒状コア部の鍔部を張り出させる外端部を除いて、その外周を放射方向から拘束する必要があるが、その拘束用の型を二つに分け、一つを該円筒状コア部の外周に向かって放射方向に進退する複数のセグメント型からなる分割拘束型に構成し、これでまず該円筒状コア部の外周部の前記所定部位を拘束し、もう一つを、該円筒状コア部を拘束する状態になっている分割拘束型のその状態を拘束すべく昇降する拘束上型に構成したため、加工対象の確実な拘束を確保しながら、型相互の干渉を生じさせずに、スピーディな動作を実現したものでもある。
【００１７】
本発明の２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、分割拘束型を構成するセグメント型を、大きなスペースを取らずに、他の型との干渉を回避しながら、放射方向にスムーズかつスピーディに動作させることが可能になる。
【００１８】
本発明の３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、冷間鍛造により、少ない工程で必要かつ十分な成形を行うことが可能になる。
【００１９】
本発明の４の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、分割拘束型を適切に拘束することが可能になるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する最良の形態を図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。
【００２１】
この実施例の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法は、基本的に、図１〜図５に示すように、第１工程で、中央穴１ｈを有する円盤状の素材１を、該中央穴１ｈを利用して位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面２ａ、該円盤状の摩擦面２ａの内周端から背後方向に突出するボス部２ｂ及び該円盤状の摩擦面２ａの外周端から背後方向に突出する円筒状コア部２ｃからなる一次成形品２を成形し、
第２工程で、前記一次成形品２を、その摩擦面２ａ、ボス部２ｂと円筒状コア部２ｃとの間の空間（励磁コイルの装入空間）を利用して位置決めした上で、該ボス部２ｂの内周及び該円筒状コア部２ｃの外周をしごいて、該ボス部２ｂ及び該円筒状コア部２ｃを後方に延伸させながら、背後方向に延伸したボス部３ｂの内周にはその摩擦面３ａ側の端部に残存突出させた座面端３ｂｔを有するベアリング座面３ｂｂを形成し、同様に背後方向に延伸した円筒状コア部３ｃには、その摩擦面３ａ側の端部に鍔部３ｃｆを突出状態に残存させて二次成形品３を成形し、
第３工程では、前記二次成形品３を、その摩擦面３ａ、ボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間の空間及び円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を除くその外周を放射方向から拘束することで位置決めした上で、該円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部４ｃの外端側（上端側）外周に鍔部４ｃｆを張り出させることにより最終成形品４を成形するものである。
【００２２】
以下、以上に示した電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法を順次詳しく説明する。
【００２３】
前記第１工程の素材１は、先に述べ、図５(a)に示すように、中央穴１ｈを有する円盤状部材であるが、これには、深絞り用鋼板等の十分な展延性を有する材料を使用すべきである。また、これは、最終的に電磁クラッチ用ローターを構成するものであるから、当然、優良な磁性材料である必要もある。この実施例では、素材１の材質としてＳＰＨＣを採用した。
【００２４】
前記素材１は、前記したように、中央穴１ｈを備えた円盤状部材であるが、これは、前記材質の鋼板をブランキングして作成し、更にブランキングの加工硬化による割れと後工程での割れ防止のために焼鈍処理を行い、加えて固形潤滑剤処理であるボンデ処理を施しておくものとする。
【００２５】
第１工程は、図１に示すように、中央のマンドレル１１ａと、これを中央に配したダイブロック１１ｂと、これを囲む状態に配したメ型ダイス１１ｃと、上パンチ１１ｄとで構成した鍛造装置を使用して行う。
【００２６】
前記マンドレル１１ａは、図１に示すように、その上部に前記素材１の中央穴１ｈより僅かに小径の小径部１１ａ１を構成してあり、該小径部１１ａ１の最下部を前記メ型ダイス１１ｃの上面と一致する位置関係に構成してある。また該マンドレル１１ａには、該小径部１１ａ１の最下部から下方に向かって徐々に大径になるテーパ状部１１ａ２を構成し、該テーパ状部１１ａ２の最下部以下を、前記一次成形品２のボス部２ｂの内径に対応する寸法の大径部１１ａ３としてある。該テーパ状部１１ａ２の最下部は、該一次成形品２の摩擦面２ａがダイブロック１１ｂの上面に当接している状態で、ボス部２ｂ及び円筒状コア部２ｃのいずれの外端（上端）よりも高い位置に位置するように構成する。このマンドレル１１ａは、ボス部２ｂの内周部を成形するものである。
【００２７】
前記ダイブロック１１ｂは、図１に示すように、以上に述べた高さ位置関係で、前記マンドレル１１ａに外装状態となり、前記メ型ダイス１１ｃに内装状態となるように配した円筒状部材である。そして該ダイブロック１１ｂは、一次成形品２の成形後には上昇してこれを型外に排出する動作をするように構成したものでもある。
【００２８】
前記メ型ダイス１１ｃは、図１に示すように、その上端の周縁にアール部が構成してあり、絞り加工の際に材料がその内部に移動しやすくしてある。該メ型ダイス１１ｃは、一次成形品２の円筒状コア部２ｃの外周を成形するものである。また円筒状コア部のしごき加工をする趣旨でもある。
【００２９】
前記上パンチ１１ｄは、図１に示すように、その内周側部材１１ｄ１を一次成形品２のボス部２ｂの外周と円筒状コア部２ｃの内周及び摩擦面２ａの裏面を成形する円筒状部材に構成してあり、その外周側部材１１ｄ２は、その下端を該円筒状コア部２ｃの後方への延びを抑制する当接部とする円筒状部材に構成したものである。
【００３０】
従ってこの第１工程では、上パンチ１１ｄを上昇させた状態で、まず、前記素材１を、その中央穴１ｈを前記マンドレル１１ａの小径部１１ａ１に嵌挿させ、かつその外周付近を前記メ型ダイス１１ｃの上面周縁付近に載せて装置にセットし、次いで、前記上パンチ１１ｄを下降させる。こうして、該素材１は該上パンチ１１ｄの内周側部材１１ｄ１の下端で押し下げられ、絞り加工が行われる。更に該上パンチ１１ｄを下降させると、下方に向かって徐々に狭まるように構成されているマンドレル１１ａと上パンチ１１ｄの間、及びメ形ダイス１１ｃと上パンチ１１ｄの間で絞りしごき加工が行われ、該素材１の下面がダイブロック１１ｂに当接するに至ると、これが圧縮され、後方押出加工が行われることになる。こうして、図１に示すように、絞り、しごき及び後方押出加工により、同心度の精度の高い、内周側のボス部２ｂ、外周側の円筒状コア部２ｃ及び前面側（下端側）の摩擦面２ａが成形されることになる。なお、該上パンチ１１ｄの外周側部材１１ｄ２の下端で円筒状コア部２ｃの後方への一定以上の延びが抑制されるため、ボス部２ｂ側の必要な延びが確保されることになる。円筒状コア部２ｃの方がその厚み寸法を大きく設定してあるので、放置すると、該円筒状コア部２ｃの方が必要以上に延びる傾向を生じる。該上パンチ１１ｄの外周側部材１１ｄ２の下端で円筒状コア部２ｃの上端を抑えるのは、これを抑制する趣旨である。
【００３１】
この後、上パンチ１１ｄを上昇させ、更にダイブロック１１ｂも上昇させ、成形した一次成形品２を型内から排出させる。この一次成形品２は、図５(b)に示す通りのものとなっている。
【００３２】
次いで、該一次成形品２には、第２工程の鍛造加工を、図２に示すように、その摩擦面２ａを上端に載置する円筒状のダイブロック１２ａと、該一次成形品２のボス部２ｂと円筒状コア部２ｃとの間の円環状空間に上方から挿入してこれを正確に該摩擦面２ａ上に位置決めする円筒状の上パンチ１２ｂと、該上パンチ１２ｂの内部を一次成形品２のボス部２ｂ内周をしごきながら下降してベアリング座面３ｂｂを成形すると共に、その最下部、即ち、摩擦面２ａ側の端部内周に座面端３ｂｔを残存成形させる内径しごき上型１２ｃと、前記上パンチ１２ｂと同心状でその外方に位置し、一次成形品２の円筒状コア部２ｃの外周をしごきながら下降してその最下部、即ち、摩擦面２ａ側の端部外周に鍔部３ｃｆを残存成形させる外径しごき上型１２ｄとからなる鍛造装置を使用して実行し、第３次成形品３を作成するものである。
【００３３】
前記内径しごき上型１２ｃは、前記のように動作するものであり、図２に示すように、最下部を除いてベアリング座面３ｂｂに対応する寸法の大径部１２ｃ１に、最下部は該ベアリング座面３ｂｂの座面端３ｂｔに対応する小寸法の径である小径部１２ｃ２に構成してある。
【００３４】
前記外径しごき上型１２ｄは、前記のように動作するものであり、図２に示すように、その最下部内周を除いては、前記円筒状コア部２ｃを適切にしごくために小径部１２ｄ１に構成し、最下部内周は、該円筒状コア部３ｃの摩擦面３ａ側の鍔部３ｃｆの径に対応する大径部１２ｄ２に構成してあるものである。
【００３５】
従ってこの第２工程では、上パンチ１２ｂ、内径しごき上型１２ｃ及び外径しごき上型１２ｄを上昇させた状態で、まず前記一次成形品２を、その摩擦面２ａを下向きにしてダイブロック１２ａの上端に載せ、次いで、上パンチ１２ｂを下降させ、その下部をボス部２ｂと円筒状コア部２ｃの間の空間（励磁コイル挿入空間）に挿入し、該一次成形品２を該ダイブロック１２ａの上端上に正確に位置決めする。次いで、前記内径しごき上型１２ｃ及び外径しごき上型１２ｄを同時に下降させ、前者では、ボス部３ｂの内周部をしごいて肉厚を薄くすると共に後方に延伸して、ベアリング座面３ｂｂを成形し、更に最下部には該ベアリング座面３ｂｂの座面端３ｂｔを突出状態に残存させ、後者では、円筒状コア部３ｃの外周部をしごいて肉厚を薄くすると共に後方に延伸し、該円筒状コア部３ｃの下端（摩擦面３ａ近傍）直前には鍔部３ｃｆを張出状態に残存させる。こうして図５(c)に示すような二次成形品３を成形する。
【００３６】
この二次成形品３は、内径しごき上型１２ｃ、外径しごき上型１２ｄ及び上パンチ１２ｂを上昇させて、型から取り出す。
【００３７】
更に、以上の二次成形品３は、第３工程の鍛造加工を経て、前記円筒状コア部３ｃの外端（上端：摩擦面３ａと反対側の端部）を内周側の一部を除いてすえ込み加工して外端側外周に鍔部４ｃｆを張り出させ、円筒状コア部４ｃの外周両端に鍔部４ｃｆ、４ｃｆを備え、ボス部４ｂの内周にベアリング座面４ｂｂを備えると共に、摩擦面４ａ側の端部に突出したその座面端４ｂｔを構成した最終成形品４を鍛造成形する。
【００３８】
この第３工程は、図３に示すように、二次成形品３の摩擦面３ａに当接する当接面及びその中央に立設したマンドレル１３ａ１を有する下型１３ａと、摩擦面３ａを下向きにして該下型１３ａ上に配した二次成形品３のボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間に下部の円筒部１３ｂ１を挿入して位置決めを行う芯出し用上型１３ｂと、円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を除いてその外周を放射方向から拘束する４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…からなり、該各セグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…が放射方向に進退移動するようになっている分割拘束型１３ｃと、該円筒状コア部３ｃをその外周側から拘束している分割拘束型１３ｃをその状態に拘束する拘束上型１３ｄと、該円筒状コア部３ｃの外端（上端）外周側をすえ込み加工して外周方向に鍔部４ｃｆを張り出させるすえ込み型１３ｅとで構成した鍛造装置を使用して行う。
【００３９】
前記下型１３ａのマンドレル１３ａ１は、その外径を二次成形品３のボス部３ｂの内周の内、前記座面端４ｂｔに対応するようにその寸法を設定する。
【００４０】
前記分割拘束型１３ｃは、この実施例では、図４に示すように、その中心間の角度間隔を９０度に設定した４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…で構成したが、これに限定されない。中心間の角度間隔を１２０度に設定した３個のセグメント型で構成することも可能である。或いはそれらより多数のセグメント型で構成することも可能である。なお、この実施例のそれぞれのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…の内周下部には、円筒状コア部３ｃの摩擦板３ａ側端に形成してある鍔部３ｃｆとの干渉を回避するように相当する切欠部を形成しておく。また、前記したように、それぞれのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…は、該円筒状コア部３ｃの外周外端（外周上端）については拘束しないように、所定高さ分だけ高さを低く構成してある。
【００４１】
該分割拘束型１３ｃの各セグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…の放射方向の進退移動は、図３及び図４に示すように、この実施例では、それぞれにシリンダ装置１４を付設し、これによって行うように構成したものである。シリンダ装置１４、１４…としては、この実施例では、エアシリンダを採用した。当然油圧シリンダを採用しても不都合ではない。この他に進退動作をする他の種々の機構を採用することも、云うまでもなく、可能である。
【００４２】
前記拘束上型１３ｄは、図３に示すように、最下部内周に大内径部１３ｄ１を形成してあり、この大内径部１３ｄ１で、円筒状コア部３ｃを拘束状態の分割拘束型１３ｃを外装状態にして拘束し、また該大内径部１３ｄ１と上部の小径部との段差部で該分割拘束型１３ｃの上端の外部側を拘束する。またこの拘束上型１３ｄは、この実施例では、分割拘束型１３ｃの個々のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…に付設したシリンダ装置１４、１４…のロッド通過用の切欠１３ｄｇ、１３ｄｇ…を下部の対応部位に構成してある。
【００４３】
また前記すえ込み型１３ｅは、図３に示すように、芯出し用上型１３ｂと拘束上型１３ｄの間をスライド昇降するものであるが、その最下部内周を切り欠いて、その下端が、二次成形品３の円筒状コア部３ｃの外端（上端）の内周側の一部（概ね内周側の半分程度）には、当接しないように構成したものである。これによって外端（上端）の外側の一部（概ね半分）にすえ込み加工を施すようにしようとする趣旨である。
【００４４】
従ってこの第３工程では、芯出し用上型１３ｂ、すえ込み型１３ｅ及び拘束上型１３ｄを上昇させ、分割拘束型１３ｃの４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を放射外方に後退させた状態で、下型１３ａに二次成形品３をセットする。具体的には、該下型１３ａのマンドレル１３ａ１にボス部３ｂを嵌挿し、かつ摩擦面３ａを該下型１３ａの当接面に当接状態とすることで、該二次成形品３を該下型１３ａに載置状態とする。
【００４５】
次いで、前記分割拘束型１３ｃの４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を、それぞれ付設してあるシリンダ装置１４、１４…に伸長動作させて、図４中実線で示してあるように、放射内方に移動させ、下型１３ａ上に載置状態にしてある二次成形品３の円筒状コア部３ｃを抱えるような状態で拘束する。引き続いて、前記芯出し用上型１３ｂを下降させて、その下部の円筒部１３ｂ１を該二次成形品３のボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間に挿入して位置決めを行う。こうして該二次成形品３は、下型１３ａ上で正確に位置決めされる。この後、前記拘束上型１３ｄを下降動作させ、その下部の大内径部１３ｄ１で、円筒状コア部３ｃを拘束状態にしている前記分割拘束型１３ｃを外装状態にして拘束し、更に該大内径部１３ｄ１と上部の小径部との段差部で該分割拘束型１３ｃの上端の外部側を拘束する。
【００４６】
このようにして二次成形品３を確実に拘束することにより、正確に位置決めし、かつすえ込み加工を施す円筒状コア部３ｃの上端及びそれによる不要な部位の膨出を避けるべくその上端外周部を除いて確実に抑えた上で、前記すえ込み型１３ｅを下降させる。これによって、該すえ込み型１３ｅは、その下端が、図３に示すように、該二次成形品３の円筒状コア部３ｃの外端（上端）の外側半分ほどにすえ込み加工を施すことになり、この部位の材料の一部を該円筒状コア部３ｃの拘束されていない上端外周部に流動させてこの部位に鍔部４ｃｆを張り出させ、他の一部を上端内周側に流動させてその部位を若干延ばすことになる。
【００４７】
こうして最終成形品４の成形が完了し、順次、すえ込み型１３ｅ、拘束上型１３ｄ及び芯出し用上型１３ｂを上昇させ、更に分割拘束型１３ｃのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を放射外方に後退させて、成形の完了した最終成形品４を型から取り出す。
【００４８】
この最終成形品４は、図３及び図５(d)、(e)に示すように、予定形状に成形された摩擦面４ａと、内周面に、ベアリング用座面４ｂｂ、その摩擦面４ａ側の端部に突出状態に残存する座面端４ｂｔを備えたボス部４ｂと、外周面の両端に鍔部４ｃｆ、４ｃｆを張り出させた円筒状コア部４ｃとを備えたものとなっている。
【００４９】
次に、以上の実施例で作成した最終成形品４と、これを使用して作成する電磁クラッチ用ローターと全く同一の電磁クラッチ用ローターを作成するための従来成形品（図６参照）の使用材料を示してその重量を比較検討する。
(1)この実施例の最終成形品４を作成する材料
材質 ： ＳＰＨＣ
素材寸法 ： １０．２５ｔ × φ１２２．５ × φ２１．０
（外径） （内径）
投入重量 ： １．２６０ｋｇ
重量構成 ： １．２６０ｋｇ ＝ ０．９２１ｋｇ ＋ ０．３３９ｋｇ
（最終成形品重量） （スクラップ重量）
(2)従来成形品を作成する材料
材質 ： ＳＰＨＣ
素材寸法 ： １２．３ｔ × φ１２３．５ × φ３２．０
（外径） （内径）
投入重量 ： １．５８０ｋｇ
重量構成 ： １．５８０ｋｇ ＝ １．０８０ｋｇ ＋ ０．５０ｋｇ
（最終成形品重量） （スクラップ重量）
以上に於いて、投入重量は、素材寸法に示した寸法形状の素材を取ることができる最小寸法の正方形の材料板材の重量である。
【００５０】
次に前記(1)の材料と(2)の材料との使用材料の重量比較を行う。使用材料の重量比較は、それぞれを作成するために必要な最小限の材料重量で比較するのが適当であると考えるので、(1)この実施例の最終成形品を作成する材料と(2)従来成形品を作成する材料とについて前記投入重量の比較、即ち、投入重量比を算出する。
投入重量比 ＝ (1)材料の投入重量／(2)材料の投入重量
＝ １．２６０ｋｇ／１．５８０ｋｇ
＝ ０．７９７
従って(1)この実施例の最終成形品を作成する材料は、(2)従来成形品を作成する材料に対して重量で約２０．３％の低減が得られた、と云うことができる。
【００５１】
それ故この実施例の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、先に述べた発明の効果を悉く確保し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】鍛造装置で一次成形体を加工する第１工程を示す断面図。
【図２】鍛造装置で二次成形体を加工する第２工程を示す断面図。
【図３】鍛造装置で最終成形体を加工する第３工程を示す断面図。
【図４】分割拘束型とこれに付設したシリンダ装置を示す平面説明図。
【図５】(a)は実施例の一次成形体を作成するための円盤状の素材の断面図、(b)は一次成形体の断面図、(c)は二次成形体の断面図、(d)は最終成形体の断面図、(e)は最終成形体の背面図。
【図６】従来例の最終成形品である電磁クラッチ用ローターの機械加工用成形品。
【符号の説明】
【００５３】
１ 素材
１ｈ 中央穴
２ 一次成形品
２ａ 摩擦面
２ｂ ボス部
２ｃ 円筒状コア部
３ 二次成形品
３ａ 摩擦面
３ｂ ボス部
３ｂｂ ベアリング座面
３ｂｔ 座面端
３ｃ 円筒状コア部
３ｃｆ 鍔部
４ 最終成形品
４ａ 摩擦面
４ｂ ボス部
４ｂｂ ベアリング座面
４ｂｔ 座面端
４ｃ 円筒状コア部
４ｃｆ 鍔部
１１ａ マンドレル
１１ａ１ 小径部
１１ａ２ テーパ状部
１１ａ３ 大径部
１１ｂ ダイブロック
１１ｃ メ型ダイス
１１ｄ 上パンチ
１１ｄ１ 内周側部材
１１ｄ２ 外周側部材
１２ａ ダイブロック
１２ｂ 円筒状の上パンチ１２ｂ
１２ｃ 内径しごき上型
１２ｃ１ 内径しごき上型の大径部
１２ｃ２ 内径しごき上型の小径部
１２ｄ 外径しごき上型
１２ｄ１ 外径しごき上型の小径部
１２ｄ２ 外径しごき上型の大径部
１３ａ 第３工程用の下型
１３ａ１ 第３工程用の下型に立設したマンドレル
１３ｂ 芯出し用上型
１３ｂ１ 芯出し用上型の円筒部
１３ｃ 分割拘束型
１３ｃ１ セグメント型
１３ｄ 拘束上型
１３ｄ１ 拘束上型の大内径部
１３ｄｇ 拘束上型の切欠
１３ｅ すえ込み型
１４ シリンダ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーエアコンに使用される電磁クラッチ用ローターについて、冷間鍛造技術により、その円筒状コア部の外周両端の鍔部及びボス部内周のベアリング座面と摩擦面側のその端部まで加工することとする電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に関するものである。
電磁クラッチ用コア鍔付ローターは、本来、励磁用コイル及びベアリングを備えた物をそのように称するが、ここでは、便宜的に、それらを備えていない成形品をそのように称することとする。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコンに使用される電磁クラッチ用ローターは、現在、円盤状の素材を鋼板から打ち抜き、得られた該円盤状素材のボス成形部内径打抜き加工時に発生する加工硬化部を部分焼鈍処理により硬化を除く焼鈍処理を施し、更にショットブラストにより酸化皮膜を除去し、かつ固形潤滑剤による潤滑処理であるボンデ処理を施した上で、冷間鍛造により、図６に示すように、外周両端に鍔部を備えない円筒状コア部２０及び内周にベアリング座面を備えないボス部３０を成形し、その後、その成形品を、旋削加工等の機械加工により、ボス部３０の内周及び円筒状コア部２０の外周を加工し、更に摩擦面４０の機械加工等を行って作成するものである。当社ではこれまでこのような作成方法を採用してきた。
【０００３】
特許文献１は、円筒状コア部の外周側にＶベルトを掛けるためのＶ溝を構成するものであるが、これは、鍛造成形により、円筒状コアの更に外周側に一定間隔をあけて環状壁を作成し、これを外周側から転造加工しその底部が円筒状コア部に当接状態となるＶ溝を成形するものである。これによって切削ないし旋削工程等の機械加工工程は少なくなると思われるが、円盤状の素材からボス部、円筒状コア部及びその外周側の環状壁を成形する工程と、その後のＶ溝を作成する工程とはいずれも鍛造工程ではあるが、その動作態様が全く異なり、利用できる設備もそれぞれ全く異なる。
【０００４】
特許文献２は、円盤状の摩擦壁の内周端にこれと直交する向きに突出形成した内周壁（ボス部）及び該摩擦壁の外周端にこれと直交する向きに形成した外周壁（円筒状コア部）を鍛造工程で成形した後、外周壁の外周面に別に作成した多連Ｖ溝を備えたプーリ部を溶接接合するものである。
【０００５】
特許文献３、４は、特許文献２と同様に別に作成した多連Ｖ溝を備えたプーリ部を同様の部位に溶接接合するものである。
【０００６】
特許文献５は、電磁クラッチの構造が示され、そのローターの内周には、ベアリングが配置され、該ローターの外周には多連Ｖ溝を備えたプーリ部が構成されている。またローターの内側の環状空間には励磁コイルが配されている。しかしそのローターの製造工程に関しては何も示されていない。
【０００７】
特許文献６は、ロータ部にプーリ部を一体に構成しようとする観点からチャッキングに工夫を凝らしたものである。
これは、ベルトが掛けられるプーリ溝を有するプーリ部と、前記プーリ部と一体に回転すると共に、磁路を構成するロータ部と、前記ロータ部に吸引されるアーマチュアとを有し、前記ロータ部のうち前記アーマチュアに面する部位に、その肉厚方向に貫通する貫通穴からなる磁気遮断部が形成された電磁クラッチに適用される、
前記プーリ部と前記ロータ部とが一体形成されたプーリ一体型ロータの製造方法であって、
板材を所定形状に塑性加工し、前記ロータ部及び前記貫通穴に相当する凹部を形成するロータ部形成工程と、前記凹部にジグを挿入し、前記ロータ部形成工程にて形成されたワークをチャッキングするチャッキング工程と、前記チャッキング工程後、転造加工にて前記ワークに前記プーリ溝を形成するプーリ部形成工程とを備えるプーリ一体型ロータの製造方法、若しくはそのようにして作成したプーリ一体型ロータである。
【０００８】
これは、プーリ部をロータの外周に一体に構成するもので、その工程が、殆ど鍛造工程のみで行われるものであり、歩留まりの良好なものであることは予測できる。しかしその鍛造工程中の、ロータ部の作成工程とプーリ部の作成工程とは、前記特許文献１のそれと全く同様に、その性質が全く異なり、使用する設備も全く異なる。またこの特許文献６の技術はそれぞれの工程が複雑にもなっている。
【０００９】
【特許文献１】特公昭６１−３４８９６号公報
【特許文献２】特開平０８−４２６０２号公報
【特許文献３】特開平０６−７４２５７号公報
【特許文献４】特開平０７−１４５８３２号公報
【特許文献５】実開平０７−４４３６０号公報
【特許文献６】特開平１１−５１０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消し、鍛造工程で、ボス部内周にベアリング座面を、円筒状のロータコア部の外周両端に鍔部を、それぞれ作成するようにすることにより材料の使用量の低減を図り、かつこれによって、後工程の機械加工に於けるその部位の加工を不要とすることにより機械加工量の削減を同時に図ると共に、製造工程を簡明にし、トータルとして製造コストを低減し得る電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法を提供することを解決の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１は、中央穴を有する円盤状の素材を、該中央穴にマンドレルを貫通させて位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面、該円盤状の摩擦面の内周端から背後方向に突出するボス部及び該円盤状の摩擦面の外周端から背後方向に突出する円筒状コア部からなる一次成形品を成形する第１工程と、
該一次成形品を、その摩擦面に当接する下型及びボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごいて、該ボス部及び該円筒状コア部を延伸させながら、該ボス部内周にはその摩擦面側の端部に残存突出する座面端を有するベアリング座面を形成し、該円筒状コア部の外周にはその摩擦面側の端部に鍔部を突出状態に残存させて、二次成形品を成形する第２工程と、
該二次成形品を、その摩擦面に当接する当接面及びボス部の内側に挿入するマンドレルを有する下型、ボス部と円筒状コア部との間に装入する円筒部を有する上型、円筒状コア部の外端部を除いてその外周を放射方向から拘束する複数のセグメント型に分割した分割拘束型であって、該各セグメント型が放射方向に進退移動する分割拘束型、並びに該円筒状コア部をその外周側から拘束している分割拘束型をその状態に拘束する拘束上型で位置決めした上で、該円筒状コア部の外端を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部の外端側外周に鍔部を張り出させて、最終成形品を成形する第３工程と、
を順次実行する電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法である。
【００１２】
本発明の２は、本発明の１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第３工程に於ける分割拘束型の複数のセグメント型の放射方向への進退移動を、各セグメント型に付設したシリンダ装置によって行うように構成したものである。
【００１３】
本発明の３は、本発明の１又は２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第１工程に於ける素材として、深絞り用鋼板を採用したものである。
【００１４】
本発明の４は、本発明の１、２又は３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法に於いて、前記第３工程に於ける拘束上型を、前記分割拘束型の上端の外周側部分及び外周側を拘束するように構成したものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、簡明な工程を経ることで、容易かつ正確に、円筒状コア部の外周両端に鍔部を作成し、ボス部内周にベアリング座面を構成し、かつ摩擦面側端部に突出した座面端を作成した電磁クラッチ用コア鍔付ローターを作成することができる。このように鍛造工程でこれを成形する結果、材料の使用量を低減することができ、更に第２工程で、ボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごくため、ボス部と円筒状コア部の同心度の精度が向上することとなり、それ故、その後のボス部内周面、円筒状コア部外周面、及び摩擦面の内面の切削ないし旋削加工が省け、トータルとして製造コストを低減し得ることとなるものである。
【００１６】
また円筒状コア部の外端にすえ込み加工を施して、その外周側に鍔部を張り出させる第３工程では、該円筒状コア部の鍔部を張り出させる外端部を除いて、その外周を放射方向から拘束する必要があるが、その拘束用の型を二つに分け、一つを該円筒状コア部の外周に向かって放射方向に進退する複数のセグメント型からなる分割拘束型に構成し、これでまず該円筒状コア部の外周部の前記所定部位を拘束し、もう一つを、該円筒状コア部を拘束する状態になっている分割拘束型のその状態を拘束すべく昇降する拘束上型に構成したため、加工対象の確実な拘束を確保しながら、型相互の干渉を生じさせずに、スピーディな動作を実現したものでもある。
【００１７】
本発明の２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、分割拘束型を構成するセグメント型を、大きなスペースを取らずに、他の型との干渉を回避しながら、放射方向にスムーズかつスピーディに動作させることが可能になる。
【００１８】
本発明の３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、冷間鍛造により、少ない工程で必要かつ十分な成形を行うことが可能になる。
【００１９】
本発明の４の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、分割拘束型を適切に拘束することが可能になるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施する最良の形態を図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。
【００２１】
この実施例の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法は、基本的に、図１〜図５に示すように、第１工程で、中央穴１ｈを有する円盤状の素材１を、該中央穴１ｈを利用して位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面２ａ、該円盤状の摩擦面２ａの内周端から背後方向に突出するボス部２ｂ及び該円盤状の摩擦面２ａの外周端から背後方向に突出する円筒状コア部２ｃからなる一次成形品２を成形し、
第２工程で、前記一次成形品２を、その摩擦面２ａ、ボス部２ｂと円筒状コア部２ｃとの間の空間（励磁コイルの装入空間）を利用して位置決めした上で、該ボス部２ｂの内周及び該円筒状コア部２ｃの外周をしごいて、該ボス部２ｂ及び該円筒状コア部２ｃを後方に延伸させながら、背後方向に延伸したボス部３ｂの内周にはその摩擦面３ａ側の端部に残存突出させた座面端３ｂｔを有するベアリング座面３ｂｂを形成し、同様に背後方向に延伸した円筒状コア部３ｃには、その摩擦面３ａ側の端部に鍔部３ｃｆを突出状態に残存させて二次成形品３を成形し、
第３工程では、前記二次成形品３を、その摩擦面３ａ、ボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間の空間及び円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を除くその外周を放射方向から拘束することで位置決めした上で、該円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部４ｃの外端側（上端側）外周に鍔部４ｃｆを張り出させることにより最終成形品４を成形するものである。
【００２２】
以下、以上に示した電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法を順次詳しく説明する。
【００２３】
前記第１工程の素材１は、先に述べ、図５(a)に示すように、中央穴１ｈを有する円盤状部材であるが、これには、深絞り用鋼板等の十分な展延性を有する材料を使用すべきである。また、これは、最終的に電磁クラッチ用ローターを構成するものであるから、当然、優良な磁性材料である必要もある。この実施例では、素材１の材質としてＳＰＨＣを採用した。
【００２４】
前記素材１は、前記したように、中央穴１ｈを備えた円盤状部材であるが、これは、前記材質の鋼板をブランキングして作成し、更にブランキングの加工硬化による割れと後工程での割れ防止のために焼鈍処理を行い、加えて固形潤滑剤処理であるボンデ処理を施しておくものとする。
【００２５】
第１工程は、図１に示すように、中央のマンドレル１１ａと、これを中央に配したダイブロック１１ｂと、これを囲む状態に配したメ型ダイス１１ｃと、上パンチ１１ｄとで構成した鍛造装置を使用して行う。
【００２６】
前記マンドレル１１ａは、図１に示すように、その上部に前記素材１の中央穴１ｈより僅かに小径の小径部１１ａ１を構成してあり、該小径部１１ａ１の最下部を前記メ型ダイス１１ｃの上面と一致する位置関係に構成してある。また該マンドレル１１ａには、該小径部１１ａ１の最下部から下方に向かって徐々に大径になるテーパ状部１１ａ２を構成し、該テーパ状部１１ａ２の最下部以下を、前記一次成形品２のボス部２ｂの内径に対応する寸法の大径部１１ａ３としてある。該テーパ状部１１ａ２の最下部は、該一次成形品２の摩擦面２ａがダイブロック１１ｂの上面に当接している状態で、ボス部２ｂ及び円筒状コア部２ｃのいずれの外端（上端）よりも高い位置に位置するように構成する。このマンドレル１１ａは、ボス部２ｂの内周部を成形するものである。
【００２７】
前記ダイブロック１１ｂは、図１に示すように、以上に述べた高さ位置関係で、前記マンドレル１１ａに外装状態となり、前記メ型ダイス１１ｃに内装状態となるように配した円筒状部材である。そして該ダイブロック１１ｂは、一次成形品２の成形後には上昇してこれを型外に排出する動作をするように構成したものでもある。
【００２８】
前記メ型ダイス１１ｃは、図１に示すように、その上端の周縁にアール部が構成してあり、絞り加工の際に材料がその内部に移動しやすくしてある。該メ型ダイス１１ｃは、一次成形品２の円筒状コア部２ｃの外周を成形するものである。また円筒状コア部のしごき加工をする趣旨でもある。
【００２９】
前記上パンチ１１ｄは、図１に示すように、その内周側部材１１ｄ１を一次成形品２のボス部２ｂの外周と円筒状コア部２ｃの内周及び摩擦面２ａの裏面を成形する円筒状部材に構成してあり、その外周側部材１１ｄ２は、その下端を該円筒状コア部２ｃの後方への延びを抑制する当接部とする円筒状部材に構成したものである。
【００３０】
従ってこの第１工程では、上パンチ１１ｄを上昇させた状態で、まず、前記素材１を、その中央穴１ｈを前記マンドレル１１ａの小径部１１ａ１に嵌挿させ、かつその外周付近を前記メ型ダイス１１ｃの上面周縁付近に載せて装置にセットし、次いで、前記上パンチ１１ｄを下降させる。こうして、該素材１は該上パンチ１１ｄの内周側部材１１ｄ１の下端で押し下げられ、絞り加工が行われる。更に該上パンチ１１ｄを下降させると、下方に向かって徐々に狭まるように構成されているマンドレル１１ａと上パンチ１１ｄの間、及びメ形ダイス１１ｃと上パンチ１１ｄの間で絞りしごき加工が行われ、該素材１の下面がダイブロック１１ｂに当接するに至ると、これが圧縮され、後方押出加工が行われることになる。こうして、図１に示すように、絞り、しごき及び後方押出加工により、同心度の精度の高い、内周側のボス部２ｂ、外周側の円筒状コア部２ｃ及び前面側（下端側）の摩擦面２ａが成形されることになる。なお、該上パンチ１１ｄの外周側部材１１ｄ２の下端で円筒状コア部２ｃの後方への一定以上の延びが抑制されるため、ボス部２ｂ側の必要な延びが確保されることになる。円筒状コア部２ｃの方がその厚み寸法を大きく設定してあるので、放置すると、該円筒状コア部２ｃの方が必要以上に延びる傾向を生じる。該上パンチ１１ｄの外周側部材１１ｄ２の下端で円筒状コア部２ｃの上端を抑えるのは、これを抑制する趣旨である。
【００３１】
この後、上パンチ１１ｄを上昇させ、更にダイブロック１１ｂも上昇させ、成形した一次成形品２を型内から排出させる。この一次成形品２は、図５(b)に示す通りのものとなっている。
【００３２】
次いで、該一次成形品２には、第２工程の鍛造加工を、図２に示すように、その摩擦面２ａを上端に載置する円筒状のダイブロック１２ａと、該一次成形品２のボス部２ｂと円筒状コア部２ｃとの間の円環状空間に上方から挿入してこれを正確に該摩擦面２ａ上に位置決めする円筒状の上パンチ１２ｂと、該上パンチ１２ｂの内部を一次成形品２のボス部２ｂ内周をしごきながら下降してベアリング座面３ｂｂを成形すると共に、その最下部、即ち、摩擦面２ａ側の端部内周に座面端３ｂｔを残存成形させる内径しごき上型１２ｃと、前記上パンチ１２ｂと同心状でその外方に位置し、一次成形品２の円筒状コア部２ｃの外周をしごきながら下降してその最下部、即ち、摩擦面２ａ側の端部外周に鍔部３ｃｆを残存成形させる外径しごき上型１２ｄとからなる鍛造装置を使用して実行し、第３次成形品３を作成するものである。
【００３３】
前記内径しごき上型１２ｃは、前記のように動作するものであり、図２に示すように、最下部を除いてベアリング座面３ｂｂに対応する寸法の大径部１２ｃ１に、最下部は該ベアリング座面３ｂｂの座面端３ｂｔに対応する小寸法の径である小径部１２ｃ２に構成してある。
【００３４】
前記外径しごき上型１２ｄは、前記のように動作するものであり、図２に示すように、その最下部内周を除いては、前記円筒状コア部２ｃを適切にしごくために小径部１２ｄ１に構成し、最下部内周は、該円筒状コア部３ｃの摩擦面３ａ側の鍔部３ｃｆの径に対応する大径部１２ｄ２に構成してあるものである。
【００３５】
従ってこの第２工程では、上パンチ１２ｂ、内径しごき上型１２ｃ及び外径しごき上型１２ｄを上昇させた状態で、まず前記一次成形品２を、その摩擦面２ａを下向きにしてダイブロック１２ａの上端に載せ、次いで、上パンチ１２ｂを下降させ、その下部をボス部２ｂと円筒状コア部２ｃの間の空間（励磁コイル挿入空間）に挿入し、該一次成形品２を該ダイブロック１２ａの上端上に正確に位置決めする。次いで、前記内径しごき上型１２ｃ及び外径しごき上型１２ｄを同時に下降させ、前者では、ボス部３ｂの内周部をしごいて肉厚を薄くすると共に後方に延伸して、ベアリング座面３ｂｂを成形し、更に最下部には該ベアリング座面３ｂｂの座面端３ｂｔを突出状態に残存させ、後者では、円筒状コア部３ｃの外周部をしごいて肉厚を薄くすると共に後方に延伸し、該円筒状コア部３ｃの下端（摩擦面３ａ近傍）直前には鍔部３ｃｆを張出状態に残存させる。こうして図５(c)に示すような二次成形品３を成形する。
【００３６】
この二次成形品３は、内径しごき上型１２ｃ、外径しごき上型１２ｄ及び上パンチ１２ｂを上昇させて、型から取り出す。
【００３７】
更に、以上の二次成形品３は、第３工程の鍛造加工を経て、前記円筒状コア部３ｃの外端（上端：摩擦面３ａと反対側の端部）を内周側の一部を除いてすえ込み加工して外端側外周に鍔部４ｃｆを張り出させ、円筒状コア部４ｃの外周両端に鍔部４ｃｆ、４ｃｆを備え、ボス部４ｂの内周にベアリング座面４ｂｂを備えると共に、摩擦面４ａ側の端部に突出したその座面端４ｂｔを構成した最終成形品４を鍛造成形する。
【００３８】
この第３工程は、図３に示すように、二次成形品３の摩擦面３ａに当接する当接面及びその中央に立設したマンドレル１３ａ１を有する下型１３ａと、摩擦面３ａを下向きにして該下型１３ａ上に配した二次成形品３のボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間に下部の円筒部１３ｂ１を挿入して位置決めを行う芯出し用上型１３ｂと、円筒状コア部３ｃの外端部（上端部）を除いてその外周を放射方向から拘束する４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…からなり、該各セグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…が放射方向に進退移動するようになっている分割拘束型１３ｃと、該円筒状コア部３ｃをその外周側から拘束している分割拘束型１３ｃをその状態に拘束する拘束上型１３ｄと、該円筒状コア部３ｃの外端（上端）外周側をすえ込み加工して外周方向に鍔部４ｃｆを張り出させるすえ込み型１３ｅとで構成した鍛造装置を使用して行う。
【００３９】
前記下型１３ａのマンドレル１３ａ１は、その外径を二次成形品３のボス部３ｂの内周の内、前記座面端４ｂｔに対応するようにその寸法を設定する。
【００４０】
前記分割拘束型１３ｃは、この実施例では、図４に示すように、その中心間の角度間隔を９０度に設定した４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…で構成したが、これに限定されない。中心間の角度間隔を１２０度に設定した３個のセグメント型で構成することも可能である。或いはそれらより多数のセグメント型で構成することも可能である。なお、この実施例のそれぞれのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…の内周下部には、円筒状コア部３ｃの摩擦板３ａ側端に形成してある鍔部３ｃｆとの干渉を回避するように相当する切欠部を形成しておく。また、前記したように、それぞれのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…は、該円筒状コア部３ｃの外周外端（外周上端）については拘束しないように、所定高さ分だけ高さを低く構成してある。
【００４１】
該分割拘束型１３ｃの各セグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…の放射方向の進退移動は、図３及び図４に示すように、この実施例では、それぞれにシリンダ装置１４を付設し、これによって行うように構成したものである。シリンダ装置１４、１４…としては、この実施例では、エアシリンダを採用した。当然油圧シリンダを採用しても不都合ではない。この他に進退動作をする他の種々の機構を採用することも、云うまでもなく、可能である。
【００４２】
前記拘束上型１３ｄは、図３に示すように、最下部内周に大内径部１３ｄ１を形成してあり、この大内径部１３ｄ１で、円筒状コア部３ｃを拘束状態の分割拘束型１３ｃを外装状態にして拘束し、また該大内径部１３ｄ１と上部の小径部との段差部で該分割拘束型１３ｃの上端の外部側を拘束する。またこの拘束上型１３ｄは、この実施例では、分割拘束型１３ｃの個々のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…に付設したシリンダ装置１４、１４…のロッド通過用の切欠１３ｄｇ、１３ｄｇ…を下部の対応部位に構成してある。
【００４３】
また前記すえ込み型１３ｅは、図３に示すように、芯出し用上型１３ｂと拘束上型１３ｄの間をスライド昇降するものであるが、その最下部内周を切り欠いて、その下端が、二次成形品３の円筒状コア部３ｃの外端（上端）の内周側の一部（概ね内周側の半分程度）には、当接しないように構成したものである。これによって外端（上端）の外側の一部（概ね半分）にすえ込み加工を施すようにしようとする趣旨である。
【００４４】
従ってこの第３工程では、芯出し用上型１３ｂ、すえ込み型１３ｅ及び拘束上型１３ｄを上昇させ、分割拘束型１３ｃの４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を放射外方に後退させた状態で、下型１３ａに二次成形品３をセットする。具体的には、該下型１３ａのマンドレル１３ａ１にボス部３ｂを嵌挿し、かつ摩擦面３ａを該下型１３ａの当接面に当接状態とすることで、該二次成形品３を該下型１３ａに載置状態とする。
【００４５】
次いで、前記分割拘束型１３ｃの４個のセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を、それぞれ付設してあるシリンダ装置１４、１４…に伸長動作させて、図４中実線で示してあるように、放射内方に移動させ、下型１３ａ上に載置状態にしてある二次成形品３の円筒状コア部３ｃを抱えるような状態で拘束する。引き続いて、前記芯出し用上型１３ｂを下降させて、その下部の円筒部１３ｂ１を該二次成形品３のボス部３ｂと円筒状コア部３ｃとの間に挿入して位置決めを行う。こうして該二次成形品３は、下型１３ａ上で正確に位置決めされる。この後、前記拘束上型１３ｄを下降動作させ、その下部の大内径部１３ｄ１で、円筒状コア部３ｃを拘束状態にしている前記分割拘束型１３ｃを外装状態にして拘束し、更に該大内径部１３ｄ１と上部の小径部との段差部で該分割拘束型１３ｃの上端の外部側を拘束する。
【００４６】
このようにして二次成形品３を確実に拘束することにより、正確に位置決めし、かつすえ込み加工を施す円筒状コア部３ｃの上端及びそれによる不要な部位の膨出を避けるべくその上端外周部を除いて確実に抑えた上で、前記すえ込み型１３ｅを下降させる。これによって、該すえ込み型１３ｅは、その下端が、図３に示すように、該二次成形品３の円筒状コア部３ｃの外端（上端）の外側半分ほどにすえ込み加工を施すことになり、この部位の材料の一部を該円筒状コア部３ｃの拘束されていない上端外周部に流動させてこの部位に鍔部４ｃｆを張り出させ、他の一部を上端内周側に流動させてその部位を若干延ばすことになる。
【００４７】
こうして最終成形品４の成形が完了し、順次、すえ込み型１３ｅ、拘束上型１３ｄ及び芯出し用上型１３ｂを上昇させ、更に分割拘束型１３ｃのセグメント型１３ｃ１、１３ｃ１…を放射外方に後退させて、成形の完了した最終成形品４を型から取り出す。
【００４８】
この最終成形品４は、図３及び図５(d)、(e)に示すように、予定形状に成形された摩擦面４ａと、内周面に、ベアリング用座面４ｂｂ、その摩擦面４ａ側の端部に突出状態に残存する座面端４ｂｔを備えたボス部４ｂと、外周面の両端に鍔部４ｃｆ、４ｃｆを張り出させた円筒状コア部４ｃとを備えたものとなっている。
【００４９】
次に、以上の実施例で作成した最終成形品４と、これを使用して作成する電磁クラッチ用ローターと全く同一の電磁クラッチ用ローターを作成するための従来成形品（図６参照）の使用材料を示してその重量を比較検討する。
(1)この実施例の最終成形品４を作成する材料
材質 ： ＳＰＨＣ
素材寸法 ： １０．２５ｔ × φ１２２．５ × φ２１．０
（外径） （内径）
投入重量 ： １．２６０ｋｇ
重量構成 ： １．２６０ｋｇ ＝ ０．９２１ｋｇ ＋ ０．３３９ｋｇ
（最終成形品重量） （スクラップ重量）
(2)従来成形品を作成する材料
材質 ： ＳＰＨＣ
素材寸法 ： １２．３ｔ × φ１２３．５ × φ３２．０
（外径） （内径）
投入重量 ： １．５８０ｋｇ
重量構成 ： １．５８０ｋｇ ＝ １．０８０ｋｇ ＋ ０．５０ｋｇ
（最終成形品重量） （スクラップ重量）
以上に於いて、投入重量は、素材寸法に示した寸法形状の素材を取ることができる最小寸法の正方形の材料板材の重量である。
【００５０】
次に前記(1)の材料と(2)の材料との使用材料の重量比較を行う。使用材料の重量比較は、それぞれを作成するために必要な最小限の材料重量で比較するのが適当であると考えるので、(1)この実施例の最終成形品を作成する材料と(2)従来成形品を作成する材料とについて前記投入重量の比較、即ち、投入重量比を算出する。
投入重量比 ＝ (1)材料の投入重量／(2)材料の投入重量
＝ １．２６０ｋｇ／１．５８０ｋｇ
＝ ０．７９７
従って(1)この実施例の最終成形品を作成する材料は、(2)従来成形品を作成する材料に対して重量で約２０．３％の低減が得られた、と云うことができる。
【００５１】
それ故この実施例の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法によれば、先に述べた発明の効果を悉く確保し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】鍛造装置で一次成形体を加工する第１工程を示す断面図。
【図２】鍛造装置で二次成形体を加工する第２工程を示す断面図。
【図３】鍛造装置で最終成形体を加工する第３工程を示す断面図。
【図４】分割拘束型とこれに付設したシリンダ装置を示す平面説明図。
【図５】(a)は実施例の一次成形体を作成するための円盤状の素材の断面図、(b)は一次成形体の断面図、(c)は二次成形体の断面図、(d)は最終成形体の断面図、(e)は最終成形体の背面図。
【図６】従来例の最終成形品である電磁クラッチ用ローターの機械加工用成形品。
【符号の説明】
【００５３】
１ 素材
１ｈ 中央穴
２ 一次成形品
２ａ 摩擦面
２ｂ ボス部
２ｃ 円筒状コア部
３ 二次成形品
３ａ 摩擦面
３ｂ ボス部
３ｂｂ ベアリング座面
３ｂｔ 座面端
３ｃ 円筒状コア部
３ｃｆ 鍔部
４ 最終成形品
４ａ 摩擦面
４ｂ ボス部
４ｂｂ ベアリング座面
４ｂｔ 座面端
４ｃ 円筒状コア部
４ｃｆ 鍔部
１１ａ マンドレル
１１ａ１ 小径部
１１ａ２ テーパ状部
１１ａ３ 大径部
１１ｂ ダイブロック
１１ｃ メ型ダイス
１１ｄ 上パンチ
１１ｄ１ 内周側部材
１１ｄ２ 外周側部材
１２ａ ダイブロック
１２ｂ 円筒状の上パンチ１２ｂ
１２ｃ 内径しごき上型
１２ｃ１ 内径しごき上型の大径部
１２ｃ２ 内径しごき上型の小径部
１２ｄ 外径しごき上型
１２ｄ１ 外径しごき上型の小径部
１２ｄ２ 外径しごき上型の大径部
１３ａ 第３工程用の下型
１３ａ１ 第３工程用の下型に立設したマンドレル
１３ｂ 芯出し用上型
１３ｂ１ 芯出し用上型の円筒部
１３ｃ 分割拘束型
１３ｃ１ セグメント型
１３ｄ 拘束上型
１３ｄ１ 拘束上型の大内径部
１３ｄｇ 拘束上型の切欠
１３ｅ すえ込み型
１４ シリンダ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央穴を有する円盤状の素材を、該中央穴にマンドレルを貫通させて位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面、該円盤状の摩擦面の内周端から背後方向に突出するボス部及び該円盤状の摩擦面の外周端から背後方向に突出する円筒状コア部からなる一次成形品を成形する第１工程と、
該一次成形品を、その摩擦面に当接する下型及びボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごいて、該ボス部及び該円筒状コア部を延伸させながら、該ボス部内周にはその摩擦面側の端部に残存突出する座面端を有するベアリング座面を形成し、該円筒状コア部の外周にはその摩擦面側の端部に鍔部を突出状態に残存させて、二次成形品を成形する第２工程と、
該二次成形品を、その摩擦面に当接する当接面及びボス部の内側に挿入するマンドレルを有する下型、ボス部と円筒状コア部との間に装入する円筒部を有する上型、円筒状コア部の外端部を除いてその外周を放射方向から拘束する複数のセグメント型に分割した分割拘束型であって、該各セグメント型が放射方向に進退移動する分割拘束型、並びに該円筒状コア部をその外周側から拘束している分割拘束型をその状態に拘束する拘束上型で位置決めした上で、該円筒状コア部の外端を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部の外端側外周に鍔部を張り出させて、最終成形品を成形する第３工程と、
を順次実行する電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項２】
前記第３工程に於ける分割拘束型の複数のセグメント型の放射方向への進退移動を、各セグメント型に付設したシリンダ装置によって行うように構成した請求項１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項３】
前記第１工程に於ける素材として、深絞り用鋼板を採用した請求項１又は２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項４】
前記第３工程に於ける拘束上型を、前記分割拘束型の上端の外周側部分及び外周側を拘束するように構成した請求項１、２又は３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項１】
中央穴を有する円盤状の素材を、該中央穴にマンドレルを貫通させて位置決めした上で、絞り、しごき、後方押出の同時加工により、円盤状の摩擦面、該円盤状の摩擦面の内周端から背後方向に突出するボス部及び該円盤状の摩擦面の外周端から背後方向に突出する円筒状コア部からなる一次成形品を成形する第１工程と、
該一次成形品を、その摩擦面に当接する下型及びボス部と円筒状コア部との間に挿入する上型で位置決めした上で、ボス部内周及び円筒状コア部外周をしごいて、該ボス部及び該円筒状コア部を延伸させながら、該ボス部内周にはその摩擦面側の端部に残存突出する座面端を有するベアリング座面を形成し、該円筒状コア部の外周にはその摩擦面側の端部に鍔部を突出状態に残存させて、二次成形品を成形する第２工程と、
該二次成形品を、その摩擦面に当接する当接面及びボス部の内側に挿入するマンドレルを有する下型、ボス部と円筒状コア部との間に装入する円筒部を有する上型、円筒状コア部の外端部を除いてその外周を放射方向から拘束する複数のセグメント型に分割した分割拘束型であって、該各セグメント型が放射方向に進退移動する分割拘束型、並びに該円筒状コア部をその外周側から拘束している分割拘束型をその状態に拘束する拘束上型で位置決めした上で、該円筒状コア部の外端を内周側の一部を除いてすえ込み加工して該円筒状コア部の外端側外周に鍔部を張り出させて、最終成形品を成形する第３工程と、
を順次実行する電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項２】
前記第３工程に於ける分割拘束型の複数のセグメント型の放射方向への進退移動を、各セグメント型に付設したシリンダ装置によって行うように構成した請求項１の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項３】
前記第１工程に於ける素材として、深絞り用鋼板を採用した請求項１又は２の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【請求項４】
前記第３工程に於ける拘束上型を、前記分割拘束型の上端の外周側部分及び外周側を拘束するように構成した請求項１、２又は３の電磁クラッチ用コア鍔付ローターの冷間鍛造成形法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３７２６１（Ｐ２０１０−１３７２６１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１６９１１（Ｐ２００８−３１６９１１）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（３０１０４９５９３）茨城スチールセンター株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（３０１０４９５９３）茨城スチールセンター株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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