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【発明の名称】 軸部材における端面成形方法及びこれを用いたABS用電磁弁
【発明者】 【氏名】菅原 健二

【氏名】廻田 雅司

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 中実軸である素材の端部の軸心部に凹部を形成する第1の工程と、冷間鍛造により、前記素材の凹部の周囲を肉寄せしながら、当該素材の端面を球面形状に成形する第2の工程と、を有することを特徴とする軸部材における端面成形方法。
【請求項2】 前記第2の工程の後に、前記素材の周方向に発生した余肉を切除する第3の工程が行われる、ことを特徴とする請求項1記載の軸部材における端面成形方法。
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の方法によって成形された球面形状の端面を備えた軸部材を、ABS用の電磁弁の弁体として用いた、ことを特徴とするABS用電磁弁。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軸部材における端面成形方法及びこれを用いたABS用電磁弁に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来から、油路開閉用の弁体としてプランジャが多用されている。この種のプランジャの製造方法が特開平1−133634号公報に開示されており、以下に簡単に説明する。なお、この公報に開示された製造方法によって製造されたプランジャは、バルブラッシュアジャスタに用いられるものである。
【0003】まず、図4(A)に示されるように、有底円筒状の素材100が製造される。このとき、底部にはチェックボール用の弁座102及び油孔104が形成されると共に、先端部の外周にはテーパ部106が鍛造若しくは切削により形成される。さらに、素材100の軸方向中間部には、側面油孔107が形成される。
【0004】次に、図4(B)に示されるように、上記工程を経た素材100を絞り加工することにより、先端部側にテーパ状のストッパ段部108が形成される。この加工は、絞りランドを備えたダイスに素材100を固定し、パンチで素材100に衝撃を加えることにより行われる。また、このとき、冷間圧造により素材100の先端部にテーパ状の内周テーパ部110が形成される。
【0005】次に、別の絞りランドを備えたダイスに上記工程を経た素材100を固定し、パンチで素材100に衝撃を加える。これにより、図4(C)に示されるように、素材100は外径絞りされ、前述したストッパ段部108に肩部112が形成される。
【0006】次に、上記工程を経た素材100を上下反転させてダイスに固定した後、内周面が半球面形とされた型を備えたパンチで、素材100の内周テーパ部110に衝撃を加える。これにより、図4(D)に示されるように、内周テーパ部110が軸心部に油孔113を備えた球面形状に絞り加工され、バルブラッシュアジャスタ用のプランジャ114が構成される。
【0007】しかしながら、上記成形方法による場合、絞り加工により、素材100の先端部を球面形状に成形する方法であるため、球面の必要面粗度を確保することができず、研削等のコストが高い追加加工が必要になる。
【0008】一方、プランジャを冷間鍛造により製造することも行われており、以下に簡単に説明する。まず、図5(A)に示されるように、中実軸である素材120をダイス122に固定した後、半球状の凹部124を有するパンチ126をあてがう。次に、図5(B)に示されるように、加圧して素材120の先端部の肉を凹部124の内周面に沿って寄せていく。この結果、先端部が半球状とされたシャフト(プランジャ)128が構成される。
【0009】しかしながら、上記成形方法による場合、素材120の先端部が凹部124の内周面に沿って肉寄せされる際に肉寄せ抵抗が大きいために、凹部124の頂部まで肉が行き渡らず、凹部124への肉の未当り部130が生じる。また、ダイス122とパンチ126との接線部にも、型への肉の未当り部132が生じる。これらのことから、この成形方法による場合には、シール面として有効な範囲がS’で示される範囲でしか得られず、有効シール面が狭まり、シール性が悪化するおそれがあった。さらに、未当り部132が生じるので、シャフト(プランジャ)128の軸方向移動時のガイド長さが短くなり、バルブ動作時にプランジャの軸線のずれ等が発生し易く、所定のバルブ性能を達成することが難しくなる。
【0010】本発明は上記事実を考慮し、高コストな追加加工を施すことなく球面状のシール面の必要面粗度を確保することができ、しかも有効シール面更にはガイド長さを拡張することができる軸部材における端面成形方法及びこれを用いたABS用電磁弁を得ることが目的である。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明に係る軸部材における端面成形方法は、中実軸である素材の端部の軸心部に凹部を形成する第1の工程と、冷間鍛造により、前記素材の凹部の周囲を肉寄せしながら、当該素材の端面を球面形状に成形する第2の工程と、を有することを特徴としている。
【0012】請求項2記載の本発明に係る軸部材における端面成形方法は、請求項1に記載の発明において、前記第2の工程の後に、前記素材の周方向に発生した余肉を切除する第3の工程が行われる、ことを特徴としている。
【0013】請求項3記載の本発明に係るABS用電磁弁は、請求項1又は請求項2に記載の方法によって成形された球面形状の端面を備えた軸部材を、ABS用の電磁弁の弁体として用いた、ことを特徴としている。
【0014】請求項1記載の本発明によれば、第1の工程で、中実軸である素材の端部の軸心部に凹部が形成される。次に、第2の工程で、冷間鍛造によって、素材の凹部の周囲が肉寄せされながら、当該素材の端面が球面形状に成形される。
【0015】このように、本発明では、予め素材の端部に凹部を設けておき、冷間鍛造によって当該素材の凹部の周囲を肉寄せしていく構成であるため、凹部を設けずに肉寄せしていく場合に比し、肉寄せ抵抗が軽減される。このため、凹部の周囲の肉が球面頂部にまで充分に行き渡り、肉の型当り面積が増加する。従って、シール面として有効な範囲が拡張される。
【0016】また、冷間鍛造により素材の端面を球面形状に成形する過程で、型面と略直交する方向へ肉が流動していくので、シール面の必要面粗度も確保される。従って、研削等のコストが高い追加加工を施す必要はない。
【0017】請求項2記載の本発明によれば、前述した第2の工程が行われた後に、素材の周方向に発生した余肉が切除されるため、以下の作用が得られる。すなわち、一般に、余肉が発生しないように成形するためには、ダイスとパンチとの当接位置に対応する素材の径を細くしておくが、このようにすると径の細い部分に肉が逃げるため、球面シール部にまで肉寄せされず必要とされる球面当り部が確保できないという不利がある。しかしながら、本発明では、冷間鍛造により素材の端面を球面形状に成形する際に意図的に余肉を発生させてから、これを切除するため、前記の如く素材の径を細くしておく必要はない。このため、肉が球面シール部にまで充分に寄せられて必要とされる球面当り部も確保される。
【0018】また、上記の如く、素材の径を細くすると(素材に小径部を設けると)、製品化された軸部材がバルブの弁体として用いられた場合に、小径部は軸部材(弁体)の軸方向移動をガイドするガイド手段と非接触となるため、軸部材の軸方向摺動ガイド部としての機能が得られなくなる。このため、軸部材とガイド手段との軸線がずれ易くなり、バルブとしての所定の性能を確保しづらくなる。しかし、本発明によれば、余肉部を発生させてこれを切除するため、即ちこのような小径部は軸部材に形成されないため、軸部材のガイド長さが長くなり軸部材の軸方向摺動ガイド部としての機能が確保される。このため、バルブとしての所定の性能を確保することが可能となる。
【0019】請求項3記載の本発明によれば、請求項1又は請求項2に記載の方法によって成形された球面形状の端面を備えた軸部材をABS用の電磁弁の弁体として用いたので、ABSに用いられる電磁弁のシール性が向上される。さらに、軸部材のガイド長さが長くなるため、動作時のがたつきがなくなる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図3を用いて、本発明の一実施形態について説明する。
【0021】図3には、自動車用ABSの前輪系の油路のレイアウトが示されている。この図に示されるように、ABSアクチュエータ10は、フロントメインソレノイドバルブ12、フロントサブソレノイドバルブ14、リザーバ16、複数のチェックバルブ18、20、22及びポンプ24等を含んで構成されている。
【0022】フロントメインソレノイドバルブ12は、Aポート26を介してマスタシリンダ28と接続されている。また、フロントメインソレノイドバルブ12は、Bポート30を介してリザーバ16と接続されている。さらに、フロントサブソレノイドバルブ14は、Cポート32を介してフロントホイールシリンダ34と接続されている。フロントメインソレノイドバルブ12とフロントサブソレノイドバルブ14とは、ポート35を介して相互に連通されている。また、これらのフロントメインソレノイドバルブ12、フロントサブソレノイドバルブ14、及びポンプ24は、スピードセンサ36及びGセンサ37から入力された信号に基づいて作動するABSコンピュータ38からの駆動信号によって駆動されるようになっている。なお、本図における矢印は、通常制動時(ABS非作動時)におけるフルードの流れを示している。
【0023】上記構成のABSの作動について簡単に説明すると、通常制動時には、ABSコンピュータ38からの制御信号が入力されないので、フロントメインソレノイドバルブ12のAポート26側が開放されると共にBポート30側が閉止される。このため、ブレーキペダル40を踏み込んでマスタシリンダ28の油圧が上昇すると、フルードはAポート26、Cポート32を介してフロントホイールシリンダ34に供給される。
【0024】急制動時(ABS作動時)には、急減圧モードの場合、ABSコンピュータ38からの「急減圧」信号により、フロントメインソレノイドバルブ12のAポート26側が閉止され、Bポート30側が開放される。また、フロントサブソレノイドバルブ14のCポート32側は開放される。従って、フロントホイールシリンダ34のフルードは、Cポート32、Bポート30を介してリザーバ16へ送給される。リザーバ16に溜められたフルードは、ポンプ24によって汲みだされてマスタシリンダ28に戻される。なお、緩減圧モードの場合には、ABSコンピュータ38からの「緩減圧」信号により、フロントサブソレノイドバルブ14のCポート32側も閉止される。このため、フルードがCポート32の脇のオリフィスを通って同様に流れることになる。
【0025】急増圧モードの場合、ABSコンピュータ38からの「急増圧」信号により、フロントメインソレノイドバルブ12のAポート26側が開放され、Bポート30側が閉止される。また、フロントサブソレノイドバルブ14のCポート32側は開放される。従って、マスタシリンダ28のフルードは、Aポート26、Cポート32を介してフロントホイールシリンダ34へ送給される。なお、緩増圧モードの場合には、ABSコンピュータ38からの「緩増圧」信号により、フロントサブソレノイドバルブ14のCポート32側も閉止される。このため、フルードがCポート32の脇のオリフィスを通って同様に流れることになる。
【0026】図2には上述したABSアクチュエータ10で使用されているフロントサブソレノイドバルブ(電磁弁)14の断面構造が示されており、以下この図を用いてフロントサブソレノイドバルブ14の構造について説明する。
【0027】フロントサブソレノイドバルブ14は、有底円筒形状のスリーブ50を備えている。なお、スリーブ50の開放側の端部は拡径されて拡径部50Aとされている。
【0028】スリーブ50内の拡径部50A側には、コアとしても機能する円筒形状のガイド部材52が固着されている。ガイド部材52の軸心部には、貫通孔54が形成されている。また、ガイド部材52の端部には、貫通孔54よりも大径とされかつ貫通孔54と連通された弁室56が形成されている。さらに、ガイド部材52の端部周壁には、互いに対向しかつ各々弁室56と連通された連通孔58、60が形成されている。なお、これらの連通孔58、60は、前述したポート35へ連通されている。
【0029】上述したスリーブ50の弁室56内には、円筒形状のシートバルブ62が嵌着されている。シートバルブ62の軸心部には、弁室56と連通される連通路64が形成されている。なお、この連通路64は、前述したCポート32へ連通されている。また、シートバルブ62の連通路64の先端部には、皿状のシート面62Aが形成されている。さらに、シートバルブ62の後端部外周には、弾性体であるカップシール66が嵌着されている。
【0030】また、上述したスリーブ50の貫通孔54内には、シャフト(プランジャ)68が挿通状態で支持されている。シャフト68の一方の端部には、円柱形状のブロック70が固着されている。スリーブ50の外周部(ブロック70の外周部)には断面略矩形のヨーク72が配設されており、更にその内方には鼓形状のインナヨーク74が配設されている。インナヨーク74の外周部には、コイル76が配設されている。
【0031】シャフト68の他方の端部は弁室56内に突出配置されており、更にその外周部にはスプリングホルダ78が固着されている。スプリングホルダ78の外周部は、弁室56の底部に当接可能とされている。このスプリングホルダ78とシートバルブ62のシート面62Aの外周との間には、リターンスプリング80が配設されている。このため、リターンスプリング80は、シャフト68を常時矢印A方向へ押圧付勢している。リターンスプリング80の付勢力を受けてスプリングホルダ78が弁室56の底部に当接した状態では、ブロック70とガイド部材52との間に所定のエアギャップ(ΔG)が形成されている。また、この状態では、シャフト68の他方の端部の球状のシール部68Aは、シートバルブ62のシート面62Aから離間して開放状態とされている。そして、この開放状態から前記コイル76に通電し、ブロック70を図2の矢印A方向と反対方向へ移動させシート面62Aにシート部68Aを押し当てることで閉止状態とする。
【0032】次に、上述したシャフト68の球面状のシール部68Aの製作の仕方について説明する。
【0033】まず、図1(A)に示されるように、予め、円柱形の中実軸である素材82の先端部の軸心部に凹部84が形成される(請求項1記載の「第1の工程」に相当)。なお、凹部84は、すえ込み又は機械加工により形成してもよい。次に、図1(B)に示されるように、この素材82をダイス86に固定し、パンチ88を素材82の先端部にあてがう。なお、このパンチ88には、半球状の凹部90が形成されている。ここまでの工程が、冷間鍛造成形前の工程である。
【0034】次に、図1(C)に示されるように、冷間鍛造により、球面加工が行われる(請求項1記載の「第2の工程」に相当)。すなわち、パンチ88をダイス86側へ押圧することにより、素材82の凹部84の周囲部92がパンチ88の凹部90の頂部側へ肉寄せされる。なお、このときの肉寄せ方向を矢印で示す。この過程で、凹部84が縮径されていき最終的には球面形状になる共に、パンチ88とダイス86との接線部に余肉部94が形成されていく。
【0035】次に、図1(D)に示されるように、旋削(又はプレス抜き)により、冷間鍛造時に発生する余肉部94が切除される(請求項2記載の「第3の工程」に相当)。この結果、球面形状とされたシール部68Aを備えたシャフト68が形成される。なお、上記のように余肉部94を形成してから、これを切除するようにしたことで、シャフト68には型への未当り部は生じない。
【0036】次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。本実施形態では、中実軸である素材82の端部の軸心部に予め凹部84を形成しておき、冷間鍛造成形によって素材82の凹部84の周囲部92を肉寄せしていく構成であるため、周囲部92がパンチ88の凹部90の内周面(球面)に沿って流動していく際の肉寄せ抵抗が軽減される。このため、凹部84の周囲部92の肉がパンチ88の凹部90の球面頂部にまで充分に行き渡る。従って、凹部84を設けずに肉寄せする場合に比し、肉の型当り面積が増加する。加えて、上記冷間鍛造成形は、ダイス86とパンチ88との隙間に余肉部94が生じるまでの拘束成形とされるので、接線部での肉の型当り面積も増加する。これらのことから、本実施形態によれば、シール面として有効な範囲を従来のS’からSに拡張することができる。
【0037】さらに、本実施形態によれば、凹部84の周囲部92は冷間鍛造により球面形状に成形され、このとき型面と略直交する方向へ肉が流動していくので、パンチ88の凹部90の内周面(球面)から充分な成形面圧を受ける。このため、シール部68Aのシール面の必要面粗度も確保することができる。
【0038】また、後加工としては、冷間鍛造時に発生する接線部の余肉部94を旋削(又はプレス抜き)により除去するだけであるので、高コストな追加加工は不要となり、加工コストの低コスト化を図ることができる。なお、余肉部94を旋削仕上げすることにより、シール面の範囲の拡大が可能となるばかりでなく、シャフト68に型への未当り部が生じなくなるため、シャフト68の軸方向移動時のガイド長さを長くすることができる。従って、このシャフト68を備えたフロントサブソレノイドバルブ14のバルブとしての所定の性能を確保することができる。
【0039】さらに、上記の効果を有するシャフト68をABSのフロントサブソレノイドバルブ14の弁体として用いることにより、シートバルブ62のシート面62Aとのシール性を向上させることができる。従って、ABS制御の精度を向上させることができる。さらに、ガイド長さを長くすることができるので、動作時のがたつきを防止することができ、シール面位置を安定化させることができる。
【0040】なお、上記成形方法によって成形されたシャフト68を備えたバルブは、上述したABSで適用される他に、油圧や空気圧を利用した種々のアクチュエータのバルブとして適用可能である。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の本発明に係る軸部材における端面成形方法は、中実軸である素材の端部の軸心部に凹部を形成する第1の工程と、冷間鍛造により、前記素材の凹部の周囲を肉寄せしながら、当該素材の端面を球面形状に成形する第2の工程と、を有するので、高コストな追加加工を施すことなく球面状のシール面の必要面粗度を確保することができ、しかも有効シール面を拡張することができるという優れた効果を有する。
【0042】また、請求項2記載の本発明に係る軸部材における端面成形方法は、請求項1記載の発明における第2の工程の後に、素材の周方向に発生した余肉を切除する第3の工程を行うようにしたので、必要とされる球面当り部を確保することができると共に、ガイド長さが長くなりバルブとしての所定の性能を確保することができるという優れた効果を有する。
【0043】また、請求項3記載の本発明に係るABS用電磁弁は、請求項1又は請求項2に記載の方法によって成形された球面形状の端面を備えた軸部材を、ABS用の電磁弁の弁体として用いたので、電磁弁のシール性を向上させることができると共に動作を安定させることができ、ひいてはABS制御の精度を向上させることができるという優れた効果を有する。
【出願人】 【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【識別番号】000142115
【氏名又は名称】株式会社協豊製作所
【出願日】 平成7年(1995)10月6日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳 (外4名)
【公開番号】 特開平9−103838
【公開日】 平成9年(1997)4月22日
【出願番号】 特願平7−260493