JP2003326330A - ドライブピニオン用スペーサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイドロフォーム成形によるドライブピニオ
ン用スペーサと、その製造方法を提供すること。 【解決手段】 材料パイプ1にハイドロフォーム成形を
行って、車両のデファレンシャルに用いるドライブピニ
オン用スペーサ10を製造する。硬さＨｖ１００〜１２５
の材料パイプ1を、７０〜１３０ＭＰａの成形圧力でハ
イドロフォーム成形して、中央部が大径部13で両端部が
小径部11となるように材料パイプ1を成形し、その後、
材料パイプ1の大径部13を分離して、２個のほぼ同形の
スペーサ10を製造する。この際、スペーサ10の両方の端
面に十分な硬さを確保して、端面に磨耗及びそれに伴う
不具合を発生しにくくすると共に、スペーサ10内側の変
形の発生をより確実に防止する。さらに、同一の金型か
ら、異なる荷重特性を備えるスペーサ10を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両のデファレン
シャルに用いるドライブピニオン用スペーサ及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、車両のデ
ファレンシャル（終減速装置）１００の平断面図と側断
面図をそれぞれ示している。図示した車両のデファレン
シャル１００は減速小歯車（ドライブピニオン）４１、
減速大歯車（ドライブベベルギア）４２、デファレンシ
ャルケース４３、差動小歯車（デファレンシャルピニオ
ン）４４、左右の差動大歯車（デファレンシャルサイド
ギア）４５を有し、変速機出力の回転数とトルクを変換
し、駆動車輪（図示せず）に動力を伝達している。同図
に示すように、デファレンシャル１００は動力の伝達方
向を直角に変えて駆動車輪に伝達するため、減速小歯車
４１の軸部４０にはラジアル、スラスト双方に荷重が加
わる。このため、減速小歯車４１の軸部４０の軸受とし
て、一対のテーパーベアリング５０ａ、５０ｂが用いら
れている。

【０００３】図１３に示したデファレンシャル１００に
おいて、歯車間の変位が大きいと歯車の歯が噛合うとき
に衝撃が発生し、デファレンシャルギヤノイズが発生す
る。このため、デファレンシャル１００の歯車系に十分
な支持剛性と正常な歯当たりを確保する必要がある。従
来、デファレンシャル１００の歯車間の変位を小さく保
つために、大歯車４２は小歯車４１を両持支持とし、大
歯車背面にスラストボルト４７を設けて剛性強化を行っ
ている。また、小歯車支持の軸受５０ａ、５０ｂに与圧
を加えて軸受剛性を高めるとともに、デファレンシャル
１００の歯車間の相対変位を小さく保っている。

【０００４】従来、小歯車支持の軸受５０ａ、５０ｂに
与圧を加えるためには、軸受５０ａ、５０ｂ内輪間にス
ペーサ１０を挿入し、フランジ５２を留めているナット
５１を締め付けることにより、ナット５１に適正な締付
トルクを与えている。無調整式のスペーサ１０を利用す
る場合には、ナット５１を締め付けることによってスペ
ーサ１０を軸方向に変形させて、スペーサ１０の両側に
あるテーパーベアリング５０ａ、５０ｂの各々に対して
与圧を定めている。この際、与圧をかけ過ぎるとデファ
レンシャル１００に温度上昇、磨耗トルクの増大、寿命
の低下、さらには歯車騒音の増大等を招くことになる。
さらに、磨耗などの影響で緩みが発生するとスペーサ１
０の締め付け荷重は減少し、軸受５０ａ、５０ｂにガタ
が生じることになる。このため、スペーサ１０は組み付
け時には、車種毎に適切な荷重で締め付けられており、
両端に当接された軸受５０ａ、５０ｂとの間に摺動を起
こさないように設定されている。しかしながら、適切に
設定された軸受５０ａ、５０ｂの与圧を維持するのは難
しく、運転時の振動などが原因でスペーサ１０に僅かな
摺動が起こると、結果としてスペーサ１０の端面で磨耗
が生じ、オイル（潤滑油）漏れなどの不具合が生じる場
合があった。このため、スペーサ１０の端面の磨耗をで
きるだけ防止する必要がある。この対策として、従来、
端面の硬さを熱処理によって仕上げることが行われてい
るが、これはスペーサ１０の加工工程と別工程になるた
め、製造時間とコストが上昇する要因となっていた。

【０００５】また、ドライブピニオン用スペーサ１０は
一度使用されて加圧圧縮されると、塑性変形分は元に戻
らないため再利用できないという性質を有する。このた
め、適切な荷重で締め付けられなくなったスペーサ１０
は速やかに交換される必要がある。しかしながら、従
来、スペーサ１０が内側に変形を生じさせて、メンテナ
ンス時にスペーサ１０を速やかに減速小歯車４１の軸部
４０から取外す作業に支障を生じさせる場合があった。
図１４の（Ａ）は、内側に変形（張り出し）２を生じさ
せたスペーサ１０を示す図である。スペーサ１０内部に
わずかな張り出し２が生じた場合、この張り出し２は目
視による確認が困難なため、従来、このままの形状でデ
ファレンシャル１００に組付けられる場合があった。こ
の張り出し２そのものは、軸受５０（図１３参照）に与
圧を加えるスペーサ１０の本来の目的を損なうものでは
ないが、しかし、スペーサ１０に張り出し２が形成され
たままの状態で、スペーサ１０を加圧圧縮すると、図１
４の（Ｂ）に示すように、スペーサ１０に内側への変形
３が引き続き発生していた。これは、スペーサ１０を圧
縮する際に、符号１２’に示すように膨出部が圧縮され
ることで、付近の余肉２に内側に押し込まれる力が作用
するためである。この場合、変形量３によってスペーサ
１０は組付け時に図１３に示した減速小歯車４１の軸部
４０（点線ｓ−ｓ参照）ときつく結合し、双方を引き離
すことが困難になる。係る状態では、メンテナンス時に
スペーサ１０を取り替える時（スペーサ１０以外の部品
を交換する場合においても、スペーサ１０を取外す場合
がある）に、減速小歯車４１そのものを取り替える必要
が生じていた。しかしながら、近年のデファレンシャル
１００には一層の静粛性を要求されているため、デファ
レンシャルギヤは歯数を増やして噛合い率を高め、精度
を向上して騒音性能を有利にしており、ギヤは高価なも
のになっている。また、スペーサ１０を取り付ける軸部
４０は通常、強度を高め、加工を容易にするために小歯
車４１と一体形成されている。従って、スペーサ１０の
取替え用のために、スペーサ１０と一体になった減速小
歯車４１を取り替えることは、使用者にとって非経済的
な選択となり、好ましくなかった。

【０００６】さらに、スペーサ１０は車種毎に適切な荷
重で締め付けられることを必要とするため、通常、車種
毎に異なる荷重特性を備えるようにスペーサ１０は製造
されている。これは、車種の変更に伴って、デファレン
シャルに加わる負荷も変わるため、小歯車支持の軸受５
０ａ、５０ｂに加える与圧の大きさも変化するためであ
る。ただし、荷重特性とはスペーサ１０に加わる圧縮荷
重と、スペーサ１０の変位との関係を指す。従来、スペ
ーサ１０の荷重特性を車種毎に変化させるために、一般
的にスペーサ１０の形状を変更していた。しかしなが
ら、この場合、車種毎に異なるスペーサの金型を用意す
る必要がある。また、切断や端面加工等の後加工におい
ても専用の型と、切削工具の制御案内をするジグが必要
となる。さらに、車種毎に金型を変更する場合には、必
要な金型数が多くなるため金型交換の作業時間も必要と
されるため、作業工程に無駄が生じやすかった。

【０００７】従って、従来、スペーサの両方の端面に十
分な硬さを確保して、端面に磨耗及びそれに伴う不具合
を発生しにくくし、スペーサの内側への変形の発生をよ
り確実に防止し、さらに、同一の金型から異なる荷重特
性を備えるように成形できるドライブピニオン用スペー
サと、その製造方法が求められている。

【０００８】従来、ドライブピニオン用スペーサの製造
方法として、機械プレスによる機械加工と、液圧プレス
によるハイドロフォーム成形が主に利用されている。

【０００９】例えば、機械プレスによるドライブピニオ
ン用スペーサの製造方法に関する先行技術として、特許
第２８９５７４８号公報に開示されたドライブピニオン
用スペーサの製造方法がある。また、液圧プレスによる
機械部品の製造方法に関する先行技術として、特公昭５
６−４３３２号公報に開示されたバルジ成形装置と、実
公平３−４１８６０号公報及び特公平５−４２５６４号
公報に開示されたターンバックルの製造装置と製造方法
を挙げることができる。

【００１０】特許第２８９５７４８号公報に開示された
ドライブピニオン用スペーサの製造方法は、ドライブピ
ニオンの外周に設けたスペーサを軸受を介して軸方向に
押込む過程で、最大荷重が所定の範囲に達した後の荷重
の下降が緩かで、荷重が所定範囲内に長く維持されるス
ペーサを機械プレスにより製品のバラツキなく製造でき
る方法を提供することを目的としている。具体的には、
車両のドライブピニオンの軸部外周に装着されて前後の
軸受を位置決めするドライブピニオン用スペーサであっ
て、鋼管にスプリングバック作用をなす山形の膨出部が
周方向に形成されたドライブピニオン用スペーサを機械
プレスにて製造する方法において、鋼管に上記膨出部の
一方の傾斜部を予備加工する第１のバルジ工程と、予備
加工された傾斜部を所定の傾斜角度に加工すると同時に
該傾斜部の板厚を他の部分よりも薄く加工する第２のバ
ルジ工程と、膨出部の他方の傾斜部およびこれに続く筒
部を加工するネッキング工程と、上記筒部を仕上加工す
るリストライク工程とからなるドライブピニオン用スペ
ーサの製造方法を提供している。

【００１１】特公昭５６−４３３２号公報に開示された
バルジ成形装置は、一般に液体や成形ゴム等の成形媒体
を加圧型により圧縮し、成形媒体と成形型との間に介装
された被成形ワークを成形型に倣って変形させるバルジ
成形では、加圧型と成形型との間にずれが生じる場合が
あったのに鑑みて、加圧型と成形型のいずれか一方をフ
ロート型とし、加圧成形時でもフロート型が他方の型に
追従しやすくしている。

【００１２】実公平３−４１８６０号公報に開示された
ターンバックル胴部の製造装置は、下金型と上金型の重
合金型内に円形のパイプを装着し、このパイプ内に油等
の流体を充満した後にその圧力を徐々に高めてやるのみ
で、パイプ中間部に六角柱形の膨出部が形成されるター
ンバックル胴部を製造することで、工程数を減少させ
て、ターンバックル胴部を量産により安価に提供可能に
している。特公平５−４２５６４号公報に開示されたタ
ーンバックルとその製造方法は、円形のパイプを素材と
し、このパイプの軸方向中間部を内圧によって径大方向
に膨出させることによって形成し、この際、円形パイプ
を塑性変形させてターンバックルに必要な強度を得てい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】特許第２８９５７４８
号公報に開示されたドライブピニオン用スペーサの製造
方法は、機械プレスによりスペーサを製造する際に、片
方の端面を拡径するために加圧を受けた金属部材が余肉
を流動する際に加工硬化を生じさせて強度を高めている
が、しかしながら、他方の端面は材料パイプそのもので
あるため、別工程を必要としない限り、材料パイプの硬
さと大きく変わることはなかった。従って、このように
端面の硬さが片側のみ低い場合、硬さが低い側の端面の
み磨耗が進行しやすくなり、結果として端面の磨耗に伴
う不具合を生じやすくなり好ましくなかった。さらに、
特許第２８９５７４８号公報に開示された発明は、車種
毎にスペーサの荷重特性を変更する具体的な手段を備え
ていなかった。また、荷重特性として所定の荷重範囲で
平坦な荷重−圧縮特性を有するスペーサのみを考慮して
おり、車種の変更によって、これ以外の荷重特性がスペ
ーサに求められる場合に荷重特性を変える手段を備えて
いなかった。また、特公昭５６−４３３２号公報、実公
平３−４１８６０号公報及び特公平５−４２５６４号公
報に開示された発明は、いずれも略円筒形状のワークの
内部に流動体を挿入し、この流圧によってワークを変形
させていた。しかしながら、これら発明はいずれもドラ
イブピニオン用スペーサに関するものではなく、故にス
ペーサの両方の端面に十分な硬さを確保して、端面に磨
耗及びそれに伴う不具合を発生しにくくし、スペーサの
内側への変形の発生をより確実に防止し、さらに、同一
の金型から異なる荷重特性を備えるように成形すること
を目的とするものではない。

【００１４】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であり、スペーサの両方の端面に十分な硬さを確保し
て、端面に磨耗及びそれに伴う不具合を発生しにくく
し、スペーサの内側への変形の発生をより確実に防止
し、さらに、同一の金型から、異なる荷重特性を備える
ように成形するドライブピニオン用スペーサと、その製
造方法を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、請求項１に記載した発明におい
ては、硬さＨｖ１００〜１２５の材料パイプを、７０〜
１３０ＭＰａの成形圧力でハイドロフォーム成形して、
中央部が大径部で両端部が小径部となるように前記材料
パイプを成形し、その後、前記材料パイプの前記大径部
を分離して、２個のほぼ同形のスペーサを製造すること
を特徴とする。このように構成することにより、加工後
のスペーサの硬さが必要硬さＨｖ１４０以上となり、板
厚も安定するため、スペーサの端面と当接する軸受に磨
耗による寿命の低下が生じるのを防ぎ、また加工の容易
な形状とすることで、製造設備（金型、軸押しパンチ）
が簡単になり、生産性が向上する。

【００１６】次に、請求項２に記載した発明において
は、請求項１に記載されたものにおいて、さらに、前記
スペーサの端部を、０．４〜１．２ｍｍの加工代で研削
加工することを特徴とする。このように構成することに
より、ハイドロフォーム成形によるスペーサの端面の硬
さ分布のうち硬さの最適位置に軸受との当接面を形成す
ることができるため、スペーサの端面により確実に必要
硬さを備えて、軸受との間の当接面の精度を向上でき、
また軸押しパンチの使用寿命を延長できるので、軸押し
パンチの修正頻度が減少する。

【００１７】さらに、請求項３に記載した発明において
は、請求項１に記載されたものにおいて、前記材料パイ
プを、前記小径部と前記大径部との間に膨出部を有する
ようにハイドロフォーム成形し、前記膨出部を成形する
場合に、軸押しパンチを前記膨出部の前記小径部側の根
元部まで挿入することを特徴とする。このように構成す
ることにより、ハイドロフォーム成形時にスペーサに内
側への張り出しが生じるのを確実に防止するため、スペ
ーサを軸方向に圧縮する際に膨出部近傍に内側に向う変
形を生じさせず、よってドライブピニオンの軸部との着
脱が容易になる。

【００１８】さらに、請求項４に記載した発明において
は、請求項１に記載されたものにおいて、前記ハイドロ
フォーム成形を行う際に、軸押しパンチによる軸押し量
を変更することで、スペーサの荷重特性を変更すること
を特徴とする。このように構成することにより、金型を
変更することなく、しかし主にハイドロフォーム成形時
の軸押しパンチによる軸押し量を変化させることで、異
なる荷重特性を有するスペーサを製造することを可能と
し、故に異なる車種に同一の金型を適用でき、従来、多
くの金型及びジグを必要としていた点を改善し、製造設
備と加工工程の一層の効率化に貢献する。

【００１９】さらに、請求項５に記載した発明において
は、請求項４に記載されたものにおいて、前記軸押しパ
ンチによる軸押しのタイミングは、前記材料パイプの拡
管変形後であることを特徴とする。このように構成する
ことにより、軸押しパンチによる軸押しのタイミングを
図るという非常に簡単な手段により、スペーサの増肉効
果を小径側に効果的に生じさせて、小径側の強度を上昇
させる。

【００２０】さらに、請求項６に記載した発明において
は、ドライブピニオンの２つの軸受の間に軸方向に圧縮
されて取り付けられるスペーサであって、該スペーサ
は、ハイドロフォーム成形により小径部と大径部との間
に膨出部を有し、以下の条件を備えることを特徴とす
る。 （１）７ｍｍ＜Ｒ＜１５ｍｍ、 （２）１．４＜ｔ（max）/ｔ（min）＜１．６５、か
つ、１．１５＜ｔ（max）/元管側ｔ（min）＜１．４、 ここで、Ｒは前記膨出部の前記小径部外面の根元形状半
径、ｔ（max）は前記膨出部の前記小径部側の最大厚
さ、ｔ（min）は前記膨出部の前記大径部側の最小厚
さ、元管側ｔ（min）は前記小径部の最小厚さである。
このように構成することにより、スペーサを軸方向に圧
縮する際に膨出部近傍に内側に向う変形が生じないの
で、ドライブピニオンの軸部に干渉しないで容易に取外
せる。

【００２１】そして、請求項７に記載した発明において
は、請求項６に記載されたものにおいて、前記スペーサ
の端部の硬さは、Ｈｖ１４０以上であることを特徴とす
る。このように構成することにより、スペーサの端面に
より確実に必要硬さを備えて、軸受との間の当接面の精
度を向上するため、デファレンシャルに使用する際、ス
ペーサの端面に磨耗を生じさせず、軸受の与圧を適切に
維持し、オイル漏れ等の不都合が生じるのを防止する。

【００２２】本発明に係るドライブピニオン用スペーサ
及び、その製造方法は基本的には以上のように構成され
るが、製品端面の磨耗及び該磨耗に伴う不具合をより発
生しにくくするために、材料パイプ特性、成形条件及び
後加工を適宜調整して、スペーサの端面の硬さをより一
層向上させることができる。また、部品設計、金型形状
及び成形条件を適宜調整して、スペーサの内側への変形
の発生をより一層確実に防止することができる。さら
に、本発明に係るドライブピニオン用スペーサの製造方
法は、小径端部と膨出部を含む小径側と、大径端部を含
む大径側の強度バランスによってスペーサの荷重特性を
決定するのが好ましい。この際、使用する材料パイプの
材質、肉厚、寸法により大径側の強度を定め、使用する
材料パイプの材質、肉厚、寸法と、そしてハイドロフォ
ーム成形時の軸押しパイプの軸押し量とこのパターンに
より小径側の強度を定め、さらに大径側の強度と小径側
の強度のバランスを選択することによって、同一の金型
から車種毎に異なるスペーサの荷重特性を設定してもよ
い。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
ドライブピニオン用スペーサ及びその製造方法を添付し
た図を用いて説明する。

【００２４】まず、本発明の実施の形態に係るドライブ
ピニオン用スペーサ１０について説明する。図１は本発
明の実施の形態に係るドライブピニオン用スペーサ１０
を示す断面図である。図示されるように、スペーサ１０
は本体中央付近に膨出部１２を有し、その膨出部（凸状
部）１２を挟んで径の異なる小径端部（小径部）１１と
大径端部（大径部）１３を有する。特に、径差の大きい
膨出部１２と小径端部１１の間には、ゆるやかに湾曲す
るコーナ（湾曲部）を形成する。ただし、Ｒ１はコーナ
の小径部側外面の根元形状半径を、Ｒ２はコーナの小径
部側内面の根元形状半径を表している。スペーサ１０が
小径端部１１と大径端部１３を有するのは、図１３に示
したように、スペーサ１０の両端に軸受５０ａ、５０ｂ
を当接する際に、小歯車４１に近い方の軸受５０ａによ
り大きな荷重が加わるため、小歯車４１側（大径端部１
３側）の軸受５０ａの内輪と外輪寸法をより大きく選択
しているためである。

【００２５】図２は、変形前（Ａ）と変形後（Ｂ）のス
ペーサ１０を示す図である。図１３に示したように、減
速小歯車４１の軸部４０上にスペーサ１０を嵌合して、
ナット５１によりスペーサ１０を圧縮すると、図２の
（Ｂ）に示すように弾性変形と塑性変形を行ってスペー
サ１０は軸方向に約２ｍｍ圧縮する。この際、符号１
２’に示すように、スペーサ１０のうち軸方向に対する
強度がもっとも低い膨出部１２は圧縮されて変形する。
この変形の際、塑性変形分は元に戻らないが、弾性変形
分は元に戻り、組み付けられた状態から荷重を除化して
いくと、０．２〜０．３ｍｍ程度スプリングバックする
ため、スペーサ１０はこの両側に配置した軸受５０ａ、
５０ｂ（図１３参照）との間に与圧を定めることができ
る。

【００２６】次に、本発明の実施の形態に係るドライブ
ピニオン用スペーサ１０の製造方法について、図３及び
図４に基づいて説明する。図３は本発明の実施の形態に
係るドライブピニオン用スペーサ１０の製造方法を
（Ａ）〜（Ｃ）の３段階に分けて示す図である。まず、
図３の（Ａ）に示すように、材料パイプ１からスペーサ
１０を製造する場合、使用する材料パイプ１の径を加工
後のスペーサ１０の小径端部１１の径と一致させる。こ
れは、ハイドロフォームは基本的に材料パイプ１を拡径
する加工であるため、加工前の材料パイプ１の径を小径
１１側の寸法に設定することで、スペーサ１０の加工を
容易にするためである。次に、図３の（Ｂ）に示すよう
に、材料パイプ１に対して、この内側からハイドロフォ
ーム成形を行って、材料パイプ１の形状を変化させる。
そして、図３の（Ｃ）に示すように、ハイドロフォーム
成形後の材料パイプ１を中央から二つに切り離して、そ
の両端面に研削加工を施すことにより、１つの材料パイ
プ１から２つのスペーサ１０を２個取りする。このよう
に、ハイドロフォーム成形を行うことによって、１つの
材料パイプ１から製品２個取りによりスペーサ１０を形
成する。ただし、製品１個取りまたは製品３個取り以上
でもスペーサ１０を形成することは可能である。しか
し、１個取りの場合は片方（大径部１３側）で拡管を行
いながら軸押しを行わなければならない。また、３個以
上を1度に形成する場合、両端以外（内側）の製品に軸
押しの効果を与える必要が生じる。この場合、内側の製
品の板厚分布が一定になってしまうため、形成した製品
間で品質のバラツキが大きくなる。全ての製品において
板厚を一定にすれば、品質のそろった製品を形成するこ
とは可能であるが、それが製品の要求仕様を満足できる
可能性は低い。

【００２７】ここで図４を参照して、図３の（Ｂ）に示
したスペーサ１０のハイドロフォーム成形についてより
具体的に説明する。まず、図４の（Ａ）に示すように、
スペーサ１０の外面形状に倣った内面を有する金型２０
を用意して、この金型２０の内部に材料パイプ１を嵌合
する。金型２０は内面に小径端部用凹部２１、膨出部用
凹部２２及び大径端部用凹部２３を形成する。そして、
材料パイプ１の外面形状をこれら凹部２１、２２、２３
に倣って変形させるために、材料パイプ１の両側と当接
するように軸押しパンチ３０を金型２０の内部に挿入す
る。材料パイプ１の外面と金型２０の凹部２２及び２３
の間には空隙（隙間）２４が形成され、この空隙２４に
材料パイプ１の外面を逃すように、スペーサ１０の内側
からハイドロフォーム成形を行う。具体的には、図４の
（Ｂ）に示すように、軸押しパンチ３０を材料パイプ１
に完全に密着させた後、２つの軸押しパンチ３０のうち
の一方に形成した管路３９から充填液Ｗを材料パイプ１
内に充填する。ただし、充填液Ｗは水に防錆剤を加えた
ものが好ましい。そして、充填液Ｗの圧力によって材料
パイプ１を目的とする形状に変化させる際、過度の減肉
及びこれに伴う破裂が生じるのを防止するために、軸押
しパンチ３０を金型２０の内部に向けて押込む。従っ
て、充填液Ｗと軸押しパンチ３０の圧力により材料パイ
プ１を加圧圧縮して、外表面を金型２０の凹部２１、２
２、２３に倣って変形させて、材料パイプ１に小径端部
１１、膨出部１２及び大径端部１３を一体に形成する。

【００２８】従来の技術において説明したように、本発
明の実施の形態では、ハイドロフォーム成形を行うこと
によって、金型２０を変えなくとも材料パイプ１の寸法
を変更することで、スペーサ１０の全長を変えることを
可能とする。さらに、本発明に係る実施の形態は、部品
設計、金型形状、さらに成形条件を選択して、スペーサ
１０に内側への張り出し２が生じるのを防止する。ま
た、材料パイプ特性、成形条件及び後加工を選択して、
スペーサ１０の両方の端面に十分な硬さを確保する。そ
して、ハイドロフォーム成形時の軸押しパンチ３０によ
る軸押し量を変更することで、一つの金型２０から様々
な荷重特性を有するスペーサ１０を製造するが、具体的
には後述する。

【００２９】ここで、部品設計、金型形状、さらに成形
条件を選択して、スペーサ１０に図１４に示したような
内側への張り出し２を生じさせない、本発明の実施の形
態に係るスペーサの製造方法について説明する。まず、
部品設計について説明する。部品設計では、内側への変
形が発生する部位の形状を最適化する必要がある。具体
的には、スペーサ１０のコーナＲ１（図１参照）付近
に、内側に向う変形２（図１４参照）を生じさせないよ
うに、スペーサ１０のコーナＲ１の形状を最適化する。
これは、スペーサ１０の小径端部１１と膨出部１２との
間に形成されるコーナＲ１は、スペーサ１０に軸方向に
圧力が加わり、膨出部１２が圧縮されて変形する際、そ
のコーナＲ１の大きさが小さいほど内側への変形量が大
きくなるためである。このため、コーナＲ１に内側に向
う変形を生じさせないためには、コーナＲ１の大きさを
より大きな値とすることが望ましい。通常、根元形状半
径をＲ１＞７ｍｍとすれば内側への変形はほぼ問題ない
レベルになる。しかしながら、コーナＲ１の大きさは、
スペーサ１０の荷重特性（部品圧縮時の荷重と変位の関
係）に大きな影響を与える部分であり、大き過ぎると荷
重特性に悪影響を与える惧れが生じる。故に、好適なコ
ーナの根元形状半径Ｒ１の範囲は、７ｍｍ＜Ｒ１＜１５
ｍｍが望ましい。尚、この使用範囲は、本来、部品の大
きさに合わせて調整させるのが理想であるが、通常、車
両のデファレンシャル１００（図１３参照）で使用され
る小歯車４１（小径部側で軸部４０の直径２５〜３５ｍ
ｍ程度）においては、全ての場合に上記範囲を適用して
も問題はない。ただし、軸部４０の径が大きくなるほ
ど、コーナの根元形状半径Ｒ１の大きさを上記範囲の上
限に近づけていく方が望ましい。

【００３０】次に、金型形状について説明する。コーナ
Ｒ１に内側に向う変形を生じさせるのを防止する金型形
状に関する条件として、金型形状と軸押しパンチ形状が
問題となる。ただし、金型２０（図４参照）は部品形状
そのものであるため、本来、部品設計に問題がなけれ
ば、金型２０にも問題はない。一方、ハイドロフォーム
成形時に適切な形状のスペーサ１０を形成するために
は、軸押しパンチ３０（図４参照）の形状がより一層重
要となる。即ち、図５の（Ｂ）に示すように、ハイドロ
フォーム成形時（図４参照）に軸押しパンチ３０が膨出
部１２の小径端部１１側の根元までの長さがない場合
（軸押しパンチ３０が短い場合）、軸押しパンチ３０に
よって裏当てされないまま、膨出部１２の小径端部１１
側の根元付近に内側に向う張り出し２が生じる場合があ
る。しかしながら、図５の（Ａ）に示すように、軸押し
パンチ３０の先端部３１からスペーサ１０の小径端部１
１を支持する部位３３までの長さを十分に取ると（符号
ｄに示した延長分参照）、ハイドロフォーム成形時に、
軸押しパンチ３０を膨出部１２の小径端部１１側の根元
まで挿入することができ、スペーサ１０が内側に張り出
すのを確実に防ぐことができる。尚、図５の（Ｂ）に示
すように、軸押しパンチ３０が短い場合であっても、成
形条件によっては、内側に張り出し２を生じさせない、
適切なスペーサ１０を製造することができる。しかしな
がら、この場合、張り出し２の発生を確実に防止するわ
けではないため、品質管理上、膨出部１２の小径端部１
１側の根元まで押しパンチ３０を挿入するのが望まし
い。

【００３１】次に、成形条件について説明する。成形条
件では、軸押しパンチ３０の軸押し量の制御が最も重要
となる。図４の（Ｂ）を参照して説明したように、ハイ
ドロフォーム成形時にはある程度の軸押しは必ず必要に
なるが、過度の軸押しは材料パイプ１の内側への変形の
原因となり、内側への張り出しや過度の増肉という現象
が部品に現れるため好ましくない。ここで図６を参照し
て、内側に向う張り出し２を生じさせない、軸押しパン
チ３０の軸押し量の制御について具体的に説明する。図
６の（Ａ）はハイドロフォーム成形時に、適切な量の軸
押しが行われたときのスペーサ１０を示す図である。図
４に示したように、軸押しパンチ３０を金型２０内部に
挿入して軸押しを増加させていくと、内圧が低く膨出部
１２が形成される前は、材料パイプ１の中央部に向って
金属部材の余肉が流動される。ある程度内圧が上昇して
膨出部１２が形成された後は、図６の（Ａ）のｔ（ma
x）付近に示すように、軸押しパンチ３０に近い側（小
径端部１１側）の膨出部１２の傾斜面に増肉が起こる。
さらに軸押しを増加させると、過度の軸押しが内側への
変形や張り出しと共に部分的な板厚増加として現れる。
さらに軸押しを継続すると、最終的には図６の（Ｂ）に
示すように、内側への張り出し２が発生する。内側への
張り出し２は既に座屈寸前と考えることができ、かなり
の軸押し量となっているが、これ以前においても変形の
兆候は現れている。即ち、この張り出し２は、膨出部１
２の斜面の増肉として現れるため、本発明の実施の形態
では、その板厚を適切な範囲内におくことで、係る変形
が発生するのを防止する。本発明の実施の形態では、板
厚の適切な範囲は、次の範囲が好適である。 １．４＜ｔ（max）/ｔ（min）＜１．６５、かつ、 １．１５＜ｔ（max）/元管側ｔ（min）＜１．４ ここで、ｔ（max）は膨出部１２の小径端部１１側の最
大厚さ、ｔ（min）は膨出部１２の大径端部１３側の最
小厚さ、元管側ｔ（min）は小径端部１１の最小厚さで
ある。ｔ（min）及び元管側ｔ（min）は、必ずしも一定
値である必要はないが、しかし成形条件の影響を受けに
くいため、軸押しの増加と共にｔ（max）/ｔ（min）及
びｔ（max）/元管側ｔ（min）は増加する。この際、い
ずれか一方でも範囲外となると、変形量は増加する。こ
のように、膨出部１２付近の板厚を変化させることで、
スペーサ１０を加圧圧縮した際に、膨出部１２付近でス
プリングバックを行うことが可能になる。また、膨出部
１２付近の板厚の差を適切な範囲内におくことで、内側
への張り出し２が生じるのを防ぐ。

【００３２】また、成形条件としては、上述したよう
に、組付け前において、スペーサ１０に内側への張り出
し２（図１４参照）がないことが必要である。ただし、
張り出し２の変化量は僅かなために、生産過程において
合格品と不合格品との選別が困難な場合も起こり得る。
しかしながら、目視で分るほどの張り出し２は座屈寸前
であり、間違いなく変形の原因となるため好ましくな
い。

【００３３】さらに、成形条件としては、小径端部１１
と膨出部１２との間のコーナの小径端部１１側外面の根
元形状半径Ｒ１及び小径端部１１側内面の根元形状半径
Ｒ２は、Ｒ１＞７ｍｍかつＲ２＞７ｍｍを満たすことが
必要である（図１参照）。設計段階で膨出部１２の形状
に関してコーナの根元形状半径Ｒ１及びＲ２が７ｍｍ以
上という条件を満たしている場合が前提となるが、膨出
部１２の形状は軸押しの増加によって、図２の（Ｂ）に
示すように、根元形状半径Ｒ１及びＲ２が小さくなる傾
向がある。小径側外面の根元形状半径Ｒ１と小径側内面
の根元形状半径Ｒ２のいずれか一方でも７ｍｍ以下にな
ると、変形量は増加する。

【００３４】従って、内側への変形を防止する部品形状
の制約条件は次のようになる。 （Ａ）１．４＜ｔ（max）/ｔ（min）＜１．６５、か
つ、 １．１５＜ｔ（max）/元管側ｔ（min）＜１．４、 （Ｂ）組付け前において、内側への張り出しがないこ
と、かつ、 （Ｃ）Ｒ１＞７ｍｍかつＲ２＞７ｍｍ

【００３５】ここで、図７を参照して、部品組付け時の
内側への変形量の測定結果の一例について説明する。
尚、測定を行ったスペーサの寸法は、小径部側外径２４
ｍｍ、大径部側外径２９ｍｍ、膨出部最大径３３ｍｍで
ある。材料パイプは外径２４ｍｍ、板厚１．８ｍｍ（引
き抜き材）を使用した。また、変形量は、組付け時を想
定して、部品を２．５ｍｍ圧縮して前後の内径変化によ
り測定した。図７に示しているように、１〜５に示した
項目のうち、１は全ての条件を満足するが、他のもの
（２〜５）は条件を満足できない項目を含んでいる。こ
の結果から、（Ａ）〜（Ｃ）に記載の全ての条件を満足
しなければ変形量が増加することと、適正な範囲に近づ
けていくことで変形量が減少することが理解できる。

【００３６】次に、スペーサ１０の両方の端面に十分な
硬さを確保する、本発明の実施の形態に係るスペーサの
製造方法について説明する。スペーサ１０の外面形状は
上述したハイドロフォーム成形によって得られるが、製
品端面の磨耗及び該磨耗に伴う不具合の発生を防止する
スペーサ１０を製造するためには、スペーサ１０はＨｖ
１４０以上の硬さを備える必要がある。これは、スペー
サ１０の端面の硬さがこの値を下回ると、従来の技術で
説明したように、オイル漏れ等の不都合が生じることが
経験上知られているためである。このスペーサ１０の端
面の硬さは、材料パイプ特性、成形条件及び後加工の３
つの条件によって決定される。以下、各条件について詳
細に説明する。

【００３７】まず、材料パイプ特性について説明する。
本発明に係る実施の形態では、スペーサ１０にＨｖ１４
０以上の硬さを備えるために、Ｈｖ１００以上の硬さを
有する材料パイプ１を使用する。Ｈｖ１００以下の硬さ
を有する材料パイプ１でも相対的に硬さを上昇させるこ
とは可能であるが、必要硬さ（Ｈｖ１４０以上）を達成
できる可能性が低下するため好ましくない。反対により
硬い材料を使用する場合、必要な端面硬さを確保するこ
とは容易になるが、硬い材料ほど加工性が悪くなるとい
う不都合が生じる。従って、本発明に係る実施の形態で
は、材料パイプ特性として、Ｈｖ１００〜１２５程度の
硬さを有する材料パイプ１を利用する。

【００３８】次に、成形条件について説明する。Ｈｖ１
００〜１２５程度の硬さを有する材料パイプ１にハイド
ロフォーム成形を行う際、大径部１３側は拡管されるた
め、大径部側１３では特別な手段を講じなくとも、必要
硬さ（Ｈｖ１４０以上）を確保することができる。これ
は、ハイドロフォーム成形に伴って、加圧を受けた金属
部材が余肉を流動させるために加工硬化を生じさせて、
強度を高めるためである。具体的には、大径部１３側は
加工硬化によってＨｖ１４０〜１６０程度の範囲内で硬
さは上昇する。しかしながら、スペーサ１０の小径部１
１側は拡径されないため、小径部１１側の硬さを上昇さ
せるためには、材料パイプ１の端面に負荷（圧縮荷重）
を加えるように成形条件を選定する必要が生じる。

【００３９】本発明に係る好適な実施の形態では、成形
条件として、時間、圧力及び軸押しパンチ３０の軸押し
量を適切に制御して、特に小径部１１側に必要な硬さを
確保する。この際、成形時間は５〜１５秒程度の範囲が
一般的であるが、短時間で加工するほど端面の硬さは上
昇するため、５秒あるいはこれ以下の時間とすることが
望ましい。ただし、ここで言う成形時間は、材料に内圧
が付加されている時間を指し、金型２０の開閉や充填液
Ｗの充填に要する時間は含まない。また、成形圧力は７
０〜２００ＭＰａの範囲が一般的であるが、低圧で加工
するほど端面の硬さは上昇するため、７０〜１３０ＭＰ
ａ程度の圧力が望ましい。そして、軸押しパンチ３０の
軸押し量の具体的な範囲は製品毎に異なるが（製品毎
に、成形範囲として１０ｍｍ程度の幅がある）、一般的
に軸押し量は大きい程、端面の硬さは上昇する。しかし
ながら、軸押し量を大きくすることは材料パイプ１の長
さを長くすることになり経済的でない。実際には、成形
範囲の中間程度が最もバランスが取れている。また、さ
らに軸押し量が大きい場合には、端面硬さが上昇する反
面、内部硬さが低下する傾向があり、この場合、後加工
で端面の研削加工を行うには最適ではない。ただし、後
述するように、本発明の実施の形態では、軸押しパンチ
３０の軸押しタイミングを適宜変更することによってス
ペーサ１０の荷重特性を変化させるため、軸押しパンチ
３０の軸押し量は小径部１１側に必要な硬さを確保する
とともに、この荷重特性を設定する際に重要となる。

【００４０】ここで、図８〜図１０を参照して、スペー
サ１０の硬さ分布に対する成形時間、成形圧力及び軸押
し量の影響について測定結果を元に説明する。ただし、
図８〜図１０は、いずれも内径２０．３５（±０．２
５）ｍｍ、板厚１．８（±０．１８）ｍｍのＳＴＫＭ鋼
管（Ｈｖ１１５±５）から長さ４７．９（±０．１５）
ｍｍのスペーサ１０を様々な条件で加工した場合の小径
側硬さ分布について示している。図８は、成形時間の硬
さ分布への影響を示したもので、４秒と１０秒の二つの
成形時間を比較した場合、成形時間は短い方がより端面
硬さを上昇させることを示している。ただし、いずれの
条件も、スペーサ１０の端部からの位置が０．４ｍｍ〜
１．２ｍｍの範囲で必要な端面硬さ（Ｈｖ１４０以上）
を確保する。図９は、成形圧力（液圧）の硬さ分布への
影響を示したもので、８０ＭＰａと１００ＭＰａの二つ
の圧力を比較した場合、いずれの条件も、スペーサ１０
の端部からの位置が０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲で必
要な端面硬さ（Ｈｖ１４０以上）を確保することを示し
ている。また、同図から、一般的には成形圧力は７０〜
２００ＭＰａの範囲が好適だとされているが、しかしよ
り低圧な、７０〜１３０ＭＰａ程度の圧力は、適切な範
囲内で端面の硬さを上昇できることを示している。図１
０は、軸押し量の硬さ分布への影響を示したもので、１
０ｍｍと１２ｍｍの二つの軸押し量を比較した場合、い
ずれの条件も、スペーサ１０の端部からの位置が０．４
ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲で必要な端面硬さ（Ｈｖ１４０
以上）を確保することを示している。尚、軸押し量が大
きい方がより端面硬さを上昇させることは可能である
が、しかし、軸押し量に関しては、軸押し量の増加と共
に端面及び端面から近い範囲の硬さの上昇は見られる
が、硬さの低下が早く起こるため、研削加工の際にはそ
の量を少な目にする必要がある。従って、上述したよう
に、軸押し量が多い成形条件は、後加工として研削加工
を実施しない場合に適切な条件である。また、図１０の
軸押し量１０ｍｍのスペーサ１０を後加工として１ｍｍ
の研削加工を行った際、端面の硬さはＨｖ１５４であ
り、大径側の端面の硬さはＨｖ１５１であった。このス
ペーサ１０を使用して実走耐久試験を実施した結果、締
め付け力の低下（部品の緩み）及びオイル漏れ等の不具
合は発生しなかった。以上、図８〜図１０に示すよう
に、全ての成形条件において、スペーサ１０の端部から
の位置が０．４ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲で必要な端面硬
さ（Ｈｖ１４０以上）を確保することが認められた。

【００４１】次に、後加工について説明する。本発明に
係る好適な実施の形態では、製品端面の表面粗さに関す
る品質を考慮し、スペーサ１０の端面に後加工を施す。
尚、後加工は、端面の研削によりスペーサ１０の一部を
除去することである。これは、金型２０と軸押しパンチ
３０は、加工を繰り返すことで磨耗や損傷により表面の
粗さが大きくなり、この状態の金型２０と軸押しパンチ
３０を使用し続けると粗い表面状態がスペーサ１０に転
写されて製品品質を低下させる惧れがあるためである。
従って、必ずしも後加工は全ての部品に対して必要とさ
れるものではないが、常に一定品質のスペーサ１０を提
供するためには、スペーサ１０の端面に後加工を行うの
が望ましい。

【００４２】後加工を実施する場合、硬さを確保する上
で研削加工する量が重要となる。成形条件によっては、
最表面においても十分な硬さを備えているが、成形条件
の幅をより広げるためにはスペーサ１０の端部から０．
４〜１．２ｍｍを研削加工することが最適である。通
常、硬さ分布は、図８〜図１０に示すように、０〜０．
２ｍｍの範囲でいったん下降し、０．２〜０．４ｍｍで
上昇し、その後１．２ｍｍ程度まで一定値を保ち、その
後再び下降するという傾向を持つ。成形条件によって
は、１．８ｍｍ程度まで必要硬さを確保できる場合もあ
るが、より幅広い成形条件においても確実に必要な端面
硬さを確保できるように１．２ｍｍを上限とするのが望
ましい。また、１．２ｍｍ以上とすることは材料の無駄
となるため適切ではない。

【００４３】従って、本発明の実施の形態は、上述した
部品設計、金型形状及び成形条件の３つの条件を満足す
ることによって、組付け時に内側への変形を発生させな
いドライブピニオン用スペーサ及びその製造方法を提供
する。

【００４４】さらに、本発明の実施の形態は、上記ハイ
ドロフォーム成形を行う際に、同一の金型から異なる荷
重特性を有するスペーサを製造することを可能にする。
以下、同一の金型２０から異なる荷重特性を有するスペ
ーサ１０を製造する具体的な手段について説明する。

【００４５】図１及び図２を参照して説明したように、
スペーサ１０は本体中央付近に膨出部１２を有し、車両
のデファレンシャルの小歯車４１の軸部４０（図１３参
照）に組付けられる際、膨出部１２を中心に変形する。
これは、ハイドロフォーム成形時に材料パイプ１を拡径
する際に、板厚が小径部１１、大径部１３と比較して薄
くなるため、スペーサ１０の軸方向に加圧される際、圧
縮強度が最も低い膨出部１２を中心に圧縮変形が生じる
ためである。ここで、再度図１を参照して、スペーサ１
０をほぼ中央から二つの区間に分け、小径端部１１と膨
出部１２を有する側を小径側ａ、大径端部１３を有する
側を大径側ｂとし、そして図１１及び図１２を参照し
て、スペーサ１０を加圧圧縮する際の小径側ａと大径側
ｂのそれぞれの変形挙動について説明する。

【００４６】図１１の（Ａ）は、スペーサ１０を加圧圧
縮する際の小径側ａの変形挙動を加圧前と加圧後の二つ
に分けて示しており、図２を用いて説明したように、軸
方向に加圧されると、小径端部１１の直線部と比べて、
軸方向の強度の低い膨出部１２が符号１２’に示すよう
に変形し、圧縮方向に潰れることを示している。これ
は、小径側ａの強度は、軸方向の圧縮強度の最も低い膨
出部１２の強度によって定められることを示している。
また、このときの小径側ａの荷重特性は図１２の符号Ａ
に示すように、初期の弾性変形領域で荷重が急激に増加
し、塑性変形が開始すると荷重値が減少するように挙動
する。図１１の（Ｂ）は、スペーサ１０を加圧圧縮する
際の大径側ｂの変形挙動を加圧前と加圧後の二つに分け
て示しており、軸方向に加圧されると、符号１３’に示
すように圧縮方向に対して垂直方向に張り出すように変
形することを示している。このときの大径側ｂの荷重特
性は、図１２の符号Ｃに示すように、初期の弾性変形領
域で荷重が急激に増加し、その後もさらに荷重値が上昇
し続けるように挙動する。

【００４７】一般的に、スペーサ１０の荷重と変位に関
する荷重特性は、特許第２８９５７４８号公報の第２頁
の左欄の第２８行〜第３２行に記載されているように、
ナットを所定量締込むとき、予め決められた適正な荷重
範囲まで荷重が上昇して上限に達し、その後膨出部の若
干の屈曲で最大荷重に近い荷重が維持されるのが望まし
いとされている。しかしながら、この荷重特性はスペー
サ１０本体を小径側ａと大径側ｂとに分けて考察した場
合、図１１と図１２を用いて説明したように、スペーサ
１０の荷重特性は、小径側ａ及び大径側ｂの強度バラン
スによって決定されると説明することができる。

【００４８】ここで図１２を参照して、小径側ａと大径
側ｂの強度バランスについて説明する。小径側ａの強度
を大径側ｂの強度より低くした場合、スペーサ１０の荷
重特性は小径側ａによって特定され、図１２の曲線Ａに
示すように、荷重が上昇して上限に達した後、その最大
荷重を維持することなく下降する。また、小径側ａの強
度を大径側ｂの強度より高くした場合、スペーサ１０の
荷重特性は大径側ｂによって特定され、図１２の曲線Ｃ
に示すように、荷重は上昇をしつづける。そして、小径
側ａの強度と大径側ｂの強度とをほぼ等しくした場合、
スペーサ１０の荷重特性は、図１２の曲線Ｂに示すよう
に、荷重が上昇して上限に達した後、その最大荷重を維
持するようにふるまう。

【００４９】従って、スペーサ１０の荷重特性を車種毎
に設定変更する場合には、本体を小径側ａと大径側ｂに
分けて、各々の側の強度のバランスを選択して、スペー
サ１０全体の荷重特性を車種毎の適切な設定に合わせる
ようにするのが望ましい。以下、図３に示した２個取り
の場合の、スペーサ１０の小径側ａと大径側ｂの荷重特
性の設定方法について説明する。

【００５０】大径側ｂの強度は、使用する材料パイプ１
の材質、肉厚、寸法によりほぼ定められる。実際は、ハ
イドロフォーム成形時の成形条件及び金型２０の形状の
影響を受けるが、しかしながら本発明の実施の形態では
同一金型で異なる荷重特性を有するスペーサ１０を製造
することを目的とするため、金型２０の変更を前提とせ
ず、故に金型２０の形状の影響は事実上受けない。ま
た、ハイドロフォームの成形条件は大径側ｂの強度に影
響を与えるが、この影響は材料の影響よりも小さいた
め、大径側ｂの強度は、選択する材料の材質、肉厚、寸
法により定められると言える。尚、成形前後の材料強度
は、加工硬化の影響を受けるため、初期の強度が低いも
のほど成形前後の強度差が大きくなる傾向がある。一
方、小径側ａの強度を設定するためには、使用する材料
パイプ１の材質、肉厚、寸法のみならず、ハイドロフォ
ーム成形時の成形条件を考慮する必要がある。この際、
成形条件としては、軸押しパイプ３０の軸押し量とこの
パターンの影響が大きい。軸押し量に関しては、この量
を増加させることで小径側ａの強度の上昇を達成でき
る。これは、軸押し量が増加するほど小径側ａの強度に
影響する膨出部１２の肉厚が増加し、そして軸押しによ
る材料の流動が増加することで加工硬化の影響が増大す
ることによる。また、軸押しパターンに関しては、軸押
しパイプ３０の押し込みタイミングを遅めにすると、早
めにする場合と比べて小径側ａの強度は上昇する。これ
は、軸押しパイプ３０の軸押しが早い場合、材料パイプ
１が内圧により拡管される前に軸押しによって材料が送
りこまれるため、図３及び図４に示した２個取りの場
合、材料パイプ１中央の大径側ｂの増肉が起こり、大径
側ｂの強度上昇効果が現れ、つまり、軸押しによる増肉
効果が大径側ｂに使われるため、膨出部１２の増肉がこ
の分減少し、小径側ａの強度上昇を効果的に行うことが
困難になるためである。一方、軸押しパイプ３０の軸押
しが遅い場合には、軸押しが十分に行われないうちに拡
管が起こるため、金型２０と材料パイプ１とが当接した
後の軸押しとなり、金型２０と材料パイプ１の摩擦によ
って、中央の大径側ｂは増肉せずに拡管後に材料が到達
できる膨出部１２の増肉が起こり、この結果、小径側ａ
の強度上昇をより効果的に行うことができる。

【００５１】以下、同一の金型２０から様々な荷重特性
を有するスペーサ１０を製造するための具体的な方法の
例について示す。ただし、スペーサ１０は一つの材料パ
イプ１から２個取りされ、また荷重特性は図１２のＡ〜
Ｃに示した３パターンにわかれるものとする。 荷重特性 Ａ．下降 Ｂ．維持 Ｃ．上昇 １ 材料強度 低い 中間 高い ２ 軸押し量 少ない 中間 多い ３ 軸押しタイミング 早め 中間 遅め 尚、以上の説明は一つの材料パイプ１から１つのスペー
サ１０を製造する１個取りの場合は、成形条件において
小径側ａと大径側ｂの軸押し量を個別に設定することが
可能となり、より細かい強度バランス設定が可能とな
る。ただし、１個取りの場合は、上述したように、大径
部１３側で拡管を行いながら軸押しを行う必要が生じ
る。

【００５２】ここで本発明の出願人によって行われた、
内径２７ｍｍ、板厚２．４５ｍｍ、全長１８０ｍｍの寸
法を有する、ＳＴＫＭ鋼管１１Ａ、１２Ａ、１３Ａの３
種類の材料パイプ１に対して、同一の金型から異なる荷
重特性を有するスペーサ１０を製造したときの測定結果
について説明する。ただし、ハイドロフォーム成形は２
個取りで行い、成形後に中央で切断後、端面加工を行
い、完成品とした。また、ハイドロフォーム成形後のス
ペーサ１０は全長７０ｍｍ、小径側ａ寸法が内径２７ｍ
ｍ、板厚２．４５ｍｍ、大径側ｂ寸法が内径３１ｍｍ、
板厚２．３ｍｍ、膨出部１２最大径が４０ｍｍ、膨出部
１２中央部が大径端部から２５ｍｍの位置とする。そし
て、軸押し量はすべての材料で片側１０ｍｍとし、軸押
しタイミングは強度が低い材料ほど早めの設定とした。
成形後の荷重特性の測定結果は、ＳＴＫＭ鋼管１１Ａを
材料パイプとして使用したスペーサが図１２のパターン
Ａに近い特性を示し、ＳＴＫＭ鋼管１２Ａを材料パイプ
として使用したスペーサが図１２のパターンＢに近い特
性を示し、そしてＳＴＫＭ鋼管１３Ａを材料パイプとし
て使用したスペーサが図１２のパターンＣに近い特性を
示した。従って、金型を変更することなく、使用する材
料の特性や成形条件を変更することで、異なる荷重特性
を有するスペーサを製造することが認められた。

【００５３】尚、上記特許第２８９５７４８号公報の第
３頁の右欄の第６行〜第１１行において、液圧プレスで
得られた製品は板厚が全部分ほぼ均一となるため、最大
荷重に達すると急激に弾性がなくなり、荷重の低下は急
激となり、従って鋼管のバラツキによってはスペーサの
締付け荷重は所定範囲外となり、あるいは弾性を失って
スペーサとし作用せず、取換えが必要となって無駄が多
いと説明している。これに対して、本発明の実施の形態
では、ハイドロフォーム成形を行う際に、軸押しパンチ
３０による軸押し量、軸押しのタイミング、または材料
の変更を行うことで、同一の金型２０からスペーサ１０
の荷重特性を変更することを可能とし、特許第２８９５
７４８号公報に記載されているような、従来のハイドロ
フォーム成形によるスペーサの製造方法に見受けられて
いた問題点を克服する。従って、本発明の実施の形態
は、金型、ジグ等を最小にすることで製造設備の無駄を
なくし、また作業工程の無駄をなくすことで比較的簡単
な作業によって、スペーサの両方の端面に十分な硬さを
確保して、端面に磨耗及びそれに伴う不具合を発生しに
くくし、スペーサの内側への変形の発生をより確実に防
止し、さらに、同一の金型から、異なる荷重特性を備え
るドライブピニオン用スペーサを成形する。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載し
た発明によれば、加工後のスペーサの硬さが必要硬さＨ
ｖ１４０以上となり、板厚も安定するため、スペーサの
端面と当接する軸受に磨耗による寿命の低下が生じるの
を防ぎ、また加工の容易な形状とすることで、製造設備
（金型、軸押しパンチ）が簡単になり、生産性が向上で
きる。

【００５５】請求項２に記載した発明によれば、請求項
１に記載した発明の奏する効果に加え、ハイドロフォー
ム成形によるスペーサの端面の硬さ分布のうち硬さの最
適位置に軸受との当接面を形成することができるため、
スペーサの端面により確実に必要硬さを備えて、軸受と
の間の当接面の精度を向上でき、また軸押しパンチの使
用寿命を延長できるので、軸押しパンチの修正頻度が減
少できる。

【００５６】そして、請求項３に記載した発明によれ
ば、請求項１に記載した発明の奏する効果に加え、ハイ
ドロフォーム成形時にスペーサに内側への張り出しが生
じるのを確実に防止するため、スペーサを軸方向に圧縮
する際に膨出部近傍に内側に向う変形を生じさせず、よ
ってドライブピニオンの軸部との着脱が容易にできる。

【００５７】請求項４に記載した発明によれば、請求項
１に記載した発明の奏する効果に加え、金型を変更する
ことなく、しかし主にハイドロフォーム成形時の軸押し
パンチによる軸押し量を変化させることで、異なる荷重
特性を有するスペーサを製造することを可能とし、故に
異なる車種に同一の金型を適用でき、従来、多くの金型
及びジグを必要としていた点を改善し、製造設備と加工
工程の一層の効率化に貢献できる。

【００５８】請求項５に記載した発明によれば、請求項
４に記載した発明の奏する効果に加え、軸押しパンチに
よる軸押しのタイミングを図るという非常に簡単な手段
により、スペーサの増肉効果を小径側に効果的に生じさ
せて、小径側の強度を上昇できる。

【００５９】さらに、請求項６に記載した発明によれ
ば、スペーサを軸方向に圧縮する際に膨出部近傍に内側
に向う変形が生じないので、ドライブピニオンの軸部に
干渉しないで容易に取外しできる。

【００６０】請求項７に記載した発明によれば、請求項
６に記載した発明の奏する効果に加え、スペーサの端面
により確実に必要硬さを備えて、軸受との間の当接面の
精度を向上するため、デファレンシャルに使用する際、
スペーサの端面に磨耗を生じさせず、軸受の与圧を適切
に維持し、オイル漏れ等の不都合が生じるのを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るドライブピニオン用
スペーサの側断面図を示す図である。

【図２】図１に示したスペーサを加圧圧縮したときの前
後の状態を（Ａ）、（Ｂ）に分けて示す図である。

【図３】本発明の実施の形態に係るスペーサの製造方法
を（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の３段階に分けて示す図であ
る。

【図４】図３の（Ｂ）段階で行うハイドロフォーム成形
をより具体的に示す図である。

【図５】スペーサの製造方法に関し、軸押しパンチの長
さによるスペーサの内側への張り出しの影響を、
（Ａ）、（Ｂ）の２形態に分けて示す図である。

【図６】スペーサの製造方法に関し、軸押しパンチの軸
押し量によるスペーサの内側への張り出しの影響を、
（Ａ）、（Ｂ）の２形態に分けて示す図である。

【図７】スペーサ組付け時の内側への変形量の測定結果
を表として示す図である。

【図８】スペーサの製造方法に関し、硬さ分布に対する
成形時間の影響をグラフとして示す図である。

【図９】スペーサの製造方法に関し、硬さ分布に対する
成形圧力の影響をグラフとして示す図である。

【図１０】スペーサの製造方法に関し、硬さ分布に対す
る軸押し量の影響をグラフとして示す図である。

【図１１】スペーサを加圧圧縮する際の、小径側と大径
側のそれぞれの変形挙動を（Ａ）と（Ｂ）に分けて示す
図である。

【図１２】スペーサの荷重と変位に関する荷重特性を
（Ａ）下降、（Ｂ）維持、（Ｃ）上昇の３つに分けて示
す図である。

【図１３】ドライブピニオン用スペーサを用いるデファ
レンシャルの平断面図と側断面図を（Ａ）、（Ｂ）に分
けて示す図である。

【図１４】内側に張り出しを有するスペーサを加圧圧縮
したときの前後の状態を（Ａ）、（Ｂ）に分けて示す図
である。

【符号の説明】

１ 材料パイプ １０ ドライブピニオン用スペーサ １１ 小径端部（小径部） １２ 膨出部（凸状部） １３ 大径端部（大径部） ２０ 金型 ３０ 軸押しパンチ ４０ 減速小歯車の軸部 ４１ 減速小歯車（ドライブピニオン） ５０ａ、５０ｂ 軸受（テーパーベアリング） １００ デファレンシャル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬さＨｖ１００〜１２５の材料パイプ
   を、７０〜１３０ＭＰａの成形圧力でハイドロフォーム
   成形して、中央部が大径部で両端部が小径部となるよう
   に前記材料パイプを成形し、その後、前記材料パイプの
   前記大径部を分離して、２個のほぼ同形のスペーサを製
   造することを特徴とするドライブピニオン用スペーサの
   製造方法。
2. 【請求項２】 さらに、前記スペーサの端部を、０．４
   〜１．２ｍｍの加工代で研削加工することを特徴とする
   請求項１に記載のドライブピニオン用スペーサの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記材料パイプを、前記小径部と前記大
   径部との間に膨出部を有するようにハイドロフォーム成
   形し、前記膨出部を成形する場合に、軸押しパンチを前
   記膨出部の前記小径部側の根元部まで挿入することを特
   徴とする請求項１に記載のドライブピニオン用スペーサ
   の製造方法。
4. 【請求項４】 前記ハイドロフォーム成形を行う際に、
   軸押しパンチによる軸押し量を変更することで、スペー
   サの荷重特性を変更することを特徴とする請求項１に記
   載のドライブピニオン用スペーサの製造方法。
5. 【請求項５】 前記軸押しパンチによる軸押しのタイミ
   ングは、前記材料パイプの拡管変形後であることを特徴
   とする請求項４に記載のドライブピニオン用スペーサの
   製造方法。
6. 【請求項６】 ドライブピニオンの２つの軸受の間に軸
   方向に圧縮されて取り付けられるスペーサであって、該
   スペーサは、ハイドロフォーム成形により小径部と大径
   部との間に膨出部を有し、以下の条件を備えることを特
   徴とするドライブピニオン用スペーサ。 （１）７ｍｍ＜Ｒ＜１５ｍｍ、 （２）１．４＜ｔ（max）/ｔ（min）＜１．６５、か
   つ、１．１５＜ｔ（max）/元管側ｔ（min）＜１．４、 ここで、Ｒは前記膨出部の前記小径部外面の根元形状半
   径、ｔ（max）は前記膨出部の前記小径部側の最大厚
   さ、ｔ（min）は前記膨出部の前記大径部側の最小厚
   さ、元管側ｔ（min）は前記小径部の最小厚さである。
7. 【請求項７】 前記スペーサの端部の硬さは、Ｈｖ１４
   ０以上であることを特徴とする請求項６に記載のドライ
   ブピニオン用スペーサ。