WO2015046031A1

WO2015046031A1 - 金属製自動車部品の製造方法および金属製自動車部品

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Publication number: WO2015046031A1
Application number: PCT/JP2014/074788
Authority: WO
Inventors: 宏美林; 慎太郎鈴木; 俊宏西尾
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2015-04-02
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Abstract

　被覆を必要としない部分への被覆物質の回り込みを防止して、外周部へ均一に被膜を形成させる製造方法を提供する。外周表面が被覆される部分と被覆されない部分とを含む円柱状または円筒状金属製自動車部品の次の工程を含む製造方法；（１）円柱状または円筒状部品１の軸方向端部の外周表面を覆い、該外周表面との間に隙間８を有して、被覆されない部分を覆うコンバージェントノズル形状のカバー治具７を設ける工程、（２）円柱状または円筒状部品１を回転させながら隙間８よりカバー治具７の先端部方向に向けて気体を吐出させる気体吐出工程、（３）回転している円柱状または円筒状部品１の軸方向側面から被覆形成物質を付着させる工程。

Description

金属製自動車部品の製造方法および金属製自動車部品

　本発明は金属製自動車部品の製造方法に関し、特に円柱状または円筒状金属製自動車部品の粉体塗装方法におけるマスキングに関する。

　粉体塗装方法は、自動車部品、鋼管、家電製品、家庭用品など多くの分野に利用されている塗装方法である。主に外装部の平面かつ大面積への塗布が主流であり、被塗装品（以下、ワークという）の全表面へ塗装する場合が多い。しかし、ワーク表面の一部に非塗装面を設ける場合があり、その場合、非塗装面にマスキングを行なう必要がある。一般的なマスキング方法として、マスキングテープやキャップが広く用いられているが、作業者が手作業で行なう必要がある。このため、マスキングを自動化する方法として、図８（ａ）に示すマスキング治具を用いた方法がある。図８（ａ）は回転または停止しているワークへ治具を用いて塗装する場合の断面図である。ワーク１７の塗装部分に矢印方向から粉体塗装をする場合、マスキング治具１８をワーク１７の近傍に配置する。しかしながら、粉体塗装の場合、特に静電粉体塗装の場合、マスキング治具１８とワーク１７表面との隙間に粉体塗料が回り込む部分１９を生じ、非塗装部分への粉体付着が発生しやすいという問題がある。

　この対策として、図８（ｂ）に示すように、ワーク１７とマスキング治具１８との隙間に圧縮気体２０を流すことで粉体塗料の回り込みを防止する方法が知られている（特許文献１～３）。
　しかしながら、この方法は、圧縮エアの流量を増加させることで、図８（ａ）に示す回り込みを防ぐことは可能であるが、マスキング境界部でのエアの流速が速く、塗装膜厚が減少する部分２１が発生するため、塗膜の防食性が低下するという問題がある。

　自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的に、エンジン側（インボード側）に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を金属製の中間軸で連結した構造を具備する。
　このドライブシャフトに組み込まれる摺動式等速自在継手および固定式等速自在継手のいずれも、前述の中間軸に連結された内側継手部材を含む内部部品を収容するカップ部と、そのカップ部から軸方向に一体的に延びるステム部とで構成された金属製の外側継手部材を備えている。

　インボード側に位置する等速自在継手の外側継手部材、アウトボード側に位置する等速自在継手の外側継手部材、および両者の等速自在継手を連結する中間軸からなる金属製自動車部品は、鍛造により成形した後、その強度などを高めるために焼入れによる熱処理で表面硬化させている。この焼入れ後には、部品の靭性を高めて焼入れに伴う応力の一部を開放し焼割れを未然に防止する目的で、部品を焼戻ししている。また、これらの部品の外表面には、耐食性を向上させるために樹脂塗膜を形成している。

　樹脂塗膜の形成方法として、金属製の自動車部品を高周波焼入れし、その焼入れ後に自動車部品の外表面に粉体塗料を塗布した上で、自動車部品の焼戻しと焼付けとを高周波誘導加熱により同時に行なう方法およびその製造装置が開示されている（特許文献４）。この方法は、金属製自動車部品の焼戻しおよび塗装剤の焼付けにおける処理時間の短縮化およびコストを低減することができる。

　しかしながら、等速自在継手の外輪のような精密部品に粉体塗装を適用する場合、摺動部や嵌合部、ギア部等では高精度の寸法および清浄度が要求されるため、塗料の回り込みを完全に防止できるマスキング方法が必須となる。図８（ｂ）に示す、上記マスキング治具とワークとの隙間に直接エアを流すマスキング方法では、塗料の回り込みを完全に防止することが困難であり、また、塗装膜厚が減少することにより、塗膜の防食性が低下するという問題がある。
　特に、等速自在継手などの焼入れ後の自動車部品の焼戻しと粉体塗装の焼付け硬化とを同時に行なって形成される金属製自動車部品の塗装方法の場合、等速自在継手の外輪内部の形状により塗装部分に凸部と凹部とが存在するが、その塗装厚さの付き具合が変動するという問題がある。

特開２００８－２８０５５４号公報特開２０１０－２１４２６１号公報特開２０１０－２４７０５２号公報国際公開ＷＯ２０１２／０３９２５５

　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、金属製自動車部品の外周表面に被覆を形成する場合において、被覆を必要としない部分への被覆物質の回り込みを防止して、外周部へ均一に被膜を形成させる製造方法、この製造方法により製造される金属製自動車部品の提供を目的とする。

　本発明は、外周表面が被覆される部分と被覆されない部分とを含む円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法であり、次の工程を含むことを特徴とする。
　（１）上記円柱状または円筒状金属製自動車部品の軸方向端部の外周表面を覆い、該外周表面との間に隙間を有して、上記被覆されない部分を覆うコンバージェントノズル形状のカバー治具を設ける工程、
　（２）上記円柱状または円筒状金属製自動車部品を回転させながら上記隙間より上記カバー治具のノズル先端部方向に向けて気体を吐出させる気体吐出工程、
　（３）上記回転している円柱状または円筒状金属製自動車部品の軸方向側面から被覆形成物質を付着させる工程。

　特に、金属製自動車部品の製造方法は、本発明の上記気体吐出工程において上記隙間より吐出される気体は、上記円柱状部品の軸方向端面または上記円筒状部品の円筒内面方向に向けて注入された後、上記カバー治具内の空間を経て上記隙間から吐出されることを特徴とする。
　特に上記気体が圧縮空気であることを特徴とする。また、上記被覆形成物質が粉体塗装用粉体であることを特徴とする。
　本発明の円柱状または円筒状金属製自動車部品は、上記製造方法で製造されることを特徴とする。

　本発明の金属製自動車部品の製造方法は、回転する該部品の外周表面との間に隙間を有してコンバージェントノズル形状のカバー治具を設け、この隙間から気体を吐出させるので、円柱状または円筒状金属製自動車部品の外周部へ均一に被覆を形成させることができる。
　また、本発明の製造方法は、被覆を形成させる部分と、被覆を形成させない部分との境目に不要な付きまわりや、ダレ、溜まりなどが発生しない。

金属製自動車部品の一例である。外側継手部材の外周部に粉体を塗布している状態を表す図である。高周波誘導加熱装置の概要を示す図である。本発明の塗膜厚さについて測定した結果を示す図である。円柱状金属製自動車部品を塗布している状態を表す断面図である従来法の粉体を塗布している状態を表す図である。従来法のカバー冶具を用いた塗膜の塗膜厚さを測定した結果を示す図である。従来のマスキング方法を説明する図である。

　円柱状または円筒状金属製自動車部品の例としては、等速自在継手を構成する外側継手部材、ドライブシャフトを構成する中間軸が挙げられる。
　これら金属製自動車部品は、機械構造用炭素鋼を用いて鍛造法で成形されて、焼入れ・焼戻しを経て製造される。また、防錆を目的に部品の外表面は塗装される。鍛造に伴う加工硬化、焼入れに伴う熱応力および変態応力による焼入れひずみ等が部品の表面に発生する。さらに、加熱により表面に酸化状態の異なる複数の酸化鉄が生成する。このため、部品の外表面は粉体塗装などを行なう塗装面としては、化学的または物理的に均一面ではなく塗膜の付着性を向上させることが困難な塗装面を有している。
　等速自在継手を構成する外側継手部材は、カップ部分と軸部分とで構成されるが、それらの境界部は厚肉になっていることが多く、この厚肉部とカップ部分とでは塗膜形成時の昇温・降温速度が異なることによる熱ひずみが生じることがあり、この場合も塗膜の付着性低下が起こりやすい。

　また、カップ開口部端部の外周付近は、ブーツの大径内面が被さって連結される部位になるので、塗膜不要領域になっている。また、両側にそれぞれスプラインが切ってある円筒形物・シャフトは、嵌合精度を確保するために未塗装部に設定されている。このように、金属製自動車部品の外周表面は被覆される部分と被覆されない部分とが存在し、塗膜の塗り分けが必要になる。

　一方、金属製自動車部品は防錆や耐チッピング性が高度に要求される。そのため、塗膜に薄い部分が存在すると防錆性が低下し、塗膜の下限値を高めると塗膜の過剰部が発生することで機械的精度が低下すると共に塗膜の密着性も低下する。塗膜の密着性が低下することで耐チッピング性も低下する。

　本発明は、塗膜形成時に回転する金属製自動車部品の外周表面との間に隙間を有してコンバージェントノズル形状のカバー治具を設け、この隙間から吐出させる気体の流速・流量をカバー治具内の空間にて循環および滞留させる方法で調整しながら行なうことにより、金属製自動車部品の外周部へ均一に被覆を形成させることができ、また、外周部における、塗膜の無い部分と有る部分の境目に不要な付きまわりや、ダレ、溜まりなどが発生しないことを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。

　金属製自動車部品の一例を図１に示す。図１（ａ）は等速自在継手を構成する外側継手部材の径方向断面図であり、図１（ｂ）はカップ部分方向からみたＡ－Ａ断面図である。
　外側継手部材１は、カップ部分２と、このカップ部分２の底部から軸方向に延びる軸部分３とより構成されている。カップ部分２は内周面４が球面状に形成されて、内周面４の円周方向複数箇所に、トルク伝達ボール（図示を省略）が組み込まれるトラック溝５が軸方向に延びて形成されている。トラック溝５は、溝底に沿う断面形状が円弧状の曲線とされている。外側継手部材１は、カップ部分２が凹部２ａおよび凸部２ｂを有する円筒形をしている。カップ部分２の外周面には塗膜６が形成されている。丸付数字は後述する塗膜厚さの測定位置を表す。
　本発明において、円筒形または円柱形という場合、回転しながら塗装することができる真円筒形または真円柱形以外の異形の円筒形または円柱形、例えば断面花形形状を含む。また、円柱状部品の軸方向端面または円筒状部品の内周面には塗膜が形成されていない。

　外側継手部材１は、ＪＩＳＧ４０５１に規定されるＳ４０Ｃ、Ｓ４３Ｃ、Ｓ４５Ｃ、Ｓ４８Ｃ、Ｓ５０Ｃ、Ｓ５３Ｃ、Ｓ５５Ｃ、Ｓ５８Ｃなどの機械構造用炭素鋼を用いて、円柱状の素材から、冷間鍛造、熱間鍛造、温間鍛造などを含めて、複数段階の鍛造過程を経て製造される。特に最終の鍛造過程では、表面の機械的強度を向上させるため、冷間鍛造される。冷間鍛造の温度は好ましくは０℃以上５０℃以下である。

　冷間鍛造において、圧縮応力を受けて塑性変形した外側継手部材の加工硬化した表面は、引張強さ、降伏点、弾性限界、および硬度などは著しく上昇するが、伸びや絞りなどは著しく減少する。
　本発明において、金属製自動車部品である外側継手部材の冷間鍛造後の外表面の表面硬さは、ＨＲＢ９０～１１０であることが好ましい。表面硬さがＨＲＢ９０未満では素地の硬化が不十分となり、外表面の上に塗装した場合、素地の硬さの影響を受けることで塗膜硬さは低下し、同１１０を超えると被削性が低下するため好ましくない。
　また、焼入れ後の表面硬さは、ＨＲＣ５０～６５であることが好ましい。表面硬さがＨＲＣ５０未満では耐摩耗性が不十分となり転動寿命が低下し、同６５を超えると早期欠け、割れ等が発生しやすくなる場合がある。

　上記冷間鍛造後および焼入れ後の表面硬さは、外表面の加工度が異なる部分によって異なるので、均一な表面状態ではなくなる。
　また、冷間鍛造後、カップ部分２の軸部分方向端部の表面が旋削される場合がある。
　旋削面は、旋削される部分および旋削される表面からの深さにより、金属材料の金属組織が異なる場合があり、旋削時の潤滑油が表面に残存する場合がある。

　焼入れは、金属製自動車部品の表面をオーステナイト組織状態になるまで高温加熱を行なう加熱部と、その後急冷することによりマルテンサイト組織に変態させる冷却部とを備えた装置、および上記加熱冷却をできる方法であれは採用できる。
　上記加熱部としては周波数１ＫＨｚ以上の電源を用いる高周波焼入れ装置を、冷却部としては、例えば冷却水噴射装置等が挙げられる。

　上記焼入れ後に、外側継手部材の外表面に耐食性を向上させるために塗膜６が形成される。塗膜形成は粉体塗装を施し、焼戻しと焼付けとを同時に行なうことでなされる。焼戻しと焼付けは、例えば特許文献４記載のコイル通過型または多段型の高周波誘導加熱装置、および方法を用いて行なうことができる。
　また、外側継手部材１の外表面先端部２ｃは、ブーツを固定するため塗膜６が形成されていない非塗装部となっている。

　塗装面は、付着性を向上させるための前処理として、脱脂処理および燐酸鉄処理や燐酸亜鉛処理などの化成処理、アルカリ性の洗浄剤で洗浄する洗浄処理を行なうことができる。好ましくは、上記化成処理を行なうことなく、前処理として上記洗浄処理を行なう方法である。
　アルカリ性の洗浄剤は冷間鍛造および焼入れ工程で外表面に残存する反応性石けん層または未反応性石けん層を除去できるアルカリ性水溶液からなる洗浄剤であれば使用できる。
　例えば、水酸化ナトリウムの５質量％未満の水溶液を主成分とする洗浄剤が好ましい。金属製自動車部品の表面脱脂、防錆、剥離等を行なうことができる界面活性剤を共存させたアルカリ洗浄剤が好ましい。
　アルカリ洗浄剤の市販品としては、貴和化学社製アクロヂン系洗浄剤、ライオン社製ライオミック系洗浄剤、化研テック社製ＷＡ系洗浄剤、供栄社化学社製ライトクリン等が挙げられる。
　アルカリ性の洗浄剤による洗浄は、洗浄温度５０～８０℃で、浸漬洗浄、噴射洗浄、超音波洗浄などの方法を採用できる。

　塗膜６は粉体塗装法により形成される。粉体塗装に用いられる粉体は、エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系、あるいはこれらを混合した複合系の粉体塗料を使用することが好ましい。粉体塗装法は塗膜の厚さを一回の塗装で５０μｍ以上とすることができ、耐食性等の塗装性能を向上させることができる。
　上記粉体の中で、塗膜形成後の耐食性、耐酸性、耐アルカリ性、耐湿性、表面硬度に優れるエポキシ系粉体塗料が好ましい。

　本発明に使用できるエポキシ系粉体塗料は、エポキシ樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と、硬化剤としてヒドラジド化合物と、無機充填材とを含む粉体塗料である。
　ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、ビスフェノ－ルＡとエピクロルヒドリンとを一段法または二段法で反応させて得られるエポキシ樹脂である。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂は、金属製自動車部品の焼戻しと同時に焼付け硬化を行なうことができる加熱硬化性を有し、塗膜の付着性、耐食性などに優れている。なお、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に、脂環式エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、アクリルエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂等を併用できる。
　ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、商品名エポトートＹＤ－０１１（エポキシ当量４５０～５００ｇ／ｅｑ、軟化点６０～７０℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－０１２（エポキシ当量６００～７００ｇ／ｅｑ、軟化点７５～８５℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－０１３（エポキシ当量８００～９００ｇ／ｅｑ、軟化点８５～９８℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－０１４（エポキシ当量９００～１０００ｇ／ｅｑ、軟化点９１～１０２℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－０１７（エポキシ当量１７５０～２１００ｇ／ｅｑ、軟化点１１７～１２７℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－０１９（エポキシ当量２４００～３３００ｇ／ｅｑ、軟化点１３０～１４５℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－９０２（エポキシ当量６００～７００ｇ／ｅｑ、軟化点８２～９２℃、新日鉄化学社製）、同エポトートＹＤ－９０４（エポキシ当量９００～１０００ｇ／ｅｑ、軟化点９６～１０７℃、新日鉄化学社製）、
　商品名ｊＥＲエポキシ樹脂１００１（エポキシ当量４５０～５００ｇ／ｅｑ、軟化点６４℃、三菱化学社製）、同１００２（エポキシ当量６００～７００ｇ／ｅｑ、軟化点７８℃、三菱化学社製）、同１００３（エポキシ当量６７０～７７０ｇ／ｅｑ、軟化点８９℃、三菱化学社製）、同１００４Ｆ（エポキシ当量８７５～９７５ｇ／ｅｑ、軟化点９７℃、三菱化学社製）、同１００５Ｆ（エポキシ当量９５０～１０５０ｇ／ｅｑ、軟化点１０７℃、三菱化学社製）、
　商品名アラルダイドＸＡＣ５００７（エポキシ当量６００～７００ｇ／ｅｑ、軟化点約９０℃、日本チバガイギー社製）、アラルダイドＧＴ７００４（エポキシ当量７３０～８３０ｇ／ｅｑ、軟化点約１００℃、日本チバガイギー社製）、アラルダイドＧＴ７０９７（エポキシ当量１６５０～２０００ｇ／ｅｑ、軟化点約１２０℃、日本チバガイギー社製）、商品名ＤＥＲ－６６４（エポキシ当量９５０ｇ／ｅｑ、ダウ・ケミカル社製）、同左６６７（ダウ・ケミカル社製）等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上併用してもよい。

　上記ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の硬化剤としては、ヒドラジド化合物を好ましく使用できる。ヒドラジド化合物の中でも有機酸ポリヒドラジドが好ましい。有機酸ポリヒドラジドは、１分子中にヒドラジド基（－ＣＯ－ＮＨ－ＮＨ₂）を２個以上含有するものであれば使用することができる。例えば蓚酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、エイコ酸二酸ジヒドラジドなどのＣ₂～Ｃ₄₀の脂肪族カルボン酸ジヒドラジド、フタル酸ジヒドラジド、テレフタル酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、ピロメリット酸ジヒドラジド、ピロメリト酸トリヒドラジド、ピロメリット酸テトラヒドラジドなどの芳香族ポリヒドラジド、およびマレイン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒドラジドなどのモノオレフィン性不飽和ジヒドラジド、ポリアクリル酸ポリヒドラジドなどが挙げられる。
　これら中で脂肪族カルボン酸ジヒドラジドが好ましく、特にアジピン酸ジヒドラジドが焼戻しと焼付けとを同時に行なう条件での塗膜付着性に優れるため好ましい。
　ヒドラジド化合物の配合割合は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１～５０質量部である。

　エポキシ系粉体塗料には、上記硬化剤と併せて、硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては例えばイミダゾール化合物を挙げることができる。イミダゾール化合物は特に限定されず、イミダゾール基を有する化合物を使用することができ、例えば、商品名キュアゾール（四国化成社製）等を挙げることができる。

　エポキシ系粉体塗料には、無機充填材を含むことが好ましい。無機充填材としては硫酸バリウム、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、長石、ワラストナイト、アルミナ、二酸化チタン、酸化鉄、カーボンブラック等が挙げられる。
　これらの中でも、硫酸バリウムおよびカーボンブラックは必須の成分である。
　無機充填材の配合割合は、エポキシ樹脂１００質量部に対して、１０～１５０質量部である。

　エポキシ系粉体塗料は、粉体塗料分野において周知の製造方法を用いて製造することができる。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ヒドラジド化合物、硬化促進剤、硫酸バリウムおよびカーボンブラック等の原料を、ヘンシェルミキサー等で混合した後、エクストルーダーや熱ローラ等の当業者によってよく知られた装置を用いて溶融混練し、冷却後、粉砕、分級する方法等を用いて製造できる。上記溶融混練の条件としては、硬化反応が進行しない温度以下で行なうのが好ましい。

　金属製自動車部品の表面に粉体塗装法により粉体を付着させる方法としては、スプレー塗装法、静電粉体塗装法、電界流動静電塗装法、流動浸漬法等の当業者によってよく知られた方法を用いることができる。金属製自動車部品の表面形状を考慮すると静電粉体塗装法が好ましい。静電粉体塗装は、帯電した粉体塗料を噴霧器で噴霧するガン型と、帯電した塗料自身の反発を利用した静電霧化方式のいずれも利用できる。
　等速自在継手を構成する外側継手部材への静電粉体塗装は、塗装ガンで塗料に帯電させ、接地された外側継手部材表面に静電気を使ってエポキシ系粉体を塗布する方法が特に好ましい。

　図２を参照して、静電粉体塗装における製造工程を説明する。図２（ａ）は外側継手部材の外周部に粉体を塗布している状態を表す断面図であり、図２（ｂ）は軸方向からみたＡ’－Ａ’平面図である。
（１）カバー治具を設ける工程
　外側継手部材１の軸方向端部外周表面２ｃに塗膜を形成することなく、必要とされる残りの外周表面に塗膜を形成するため、コンバージェントノズル形状のカバー治具７を取り付ける。
　コンバージェントノズルは、気体の流れる方向に直径が小さくなる先端形状を有するノズルである。このノズルの先端径ｔ₁は、外側継手部材１の塗装される外周の径ｔ₂よりも大きく設定されており、平面図的には外側継手部材１の径と同心に隙間８を有している。隙間８の距離は［（ｔ₁－ｔ₂）／２］である。
　カバー治具７の断面スカート形状となっているノズル先端部が外側継手部材１の軸方向端部の外周表面２ｃを覆うように配置される。
　断面スカート形状となる角度αは、９０°＜α＜１８０°であり、好ましくは１２０°＜α＜１５０°である。この角度αの範囲とすることにより、隙間８に気体を均一に吐出させることができ、また、外周表面に付着しなかった粉体を回収する回収ブースに収容しやすくなる。
　上記隙間８の距離は、外側継手部材１の外周表面形状、断面スカート形状、気体の吐出量等により変更することができる。
　カバー治具７により覆われる端部外周表面２ｃ部分の長さｔ₃は、この部分に塗膜が形成されない部分の長さであり、外側継手部材１の上下移動、および／または、カバー治具７の上下移動により、調整できる。

（２）気体吐出工程
　気体吐出工程は、外側継手部材１を軸中心に回転させながら、カバー治具７との間で形成される隙間８より気体を吐出させる工程である。吐出させる気体は圧縮空気であることが好ましい。
　隙間８より吐出される気体９は、カップ部分２の円筒内面、特に円筒内面の中心部２ｅに向けて注入気体９’を衝突させるように気体注入口１０を経て注入することが好ましい。気体注入口１０は、注入される気体９’が円筒内の中心部２ｅに衝突するような位置に配置する。また、気体注入口１０の吐出面は少なくともカップ部分２の円筒端面２ｄよりもカップ内部側に配置することが好ましい。このように配置することで注入された気体を円筒内の中心部２ｅに確実に衝突させることができる。カップ内に注入された気体は、円筒中心２ｅに衝突し、次いで円筒内の壁面２ｆに沿って流れ、隙間８ａより吐出する。さらにカバー治具７内に設けられた空間内にて循環および滞留しながら隙間８より吐出する。カバー治具７内空間において循環および滞留することにより、隙間８より吐出する気体の流速または流量を制御することができる。気体の流れを図２に矢印で示す。
　なお、気体注入口１０の周囲の部分をフランジ形状にして、そのフランジ部外周先端の径をカップ部分２の内周面の径よりも小さく形成して隙間８ａを形成することが好ましい。円筒内面の円筒中心に衝突した気体が隙間８ａを経ることにより、ここより吐出する気体が噴流となり流速が速くなる。そのため、覆われる部分２ｃの長さｔ₃が短い場合であっても、カップ部分２の端面２ｄへの塗料の回り込み付着を防ぐことができる。
　また、中空品のスプライン付軸の場合は、反塗装部をゴム栓等により封鎖することにより、上記のような気体の流れとすることができる。

（３）被覆形成物質付着工程
　この工程は、回転している金属製自動車部品である外側継手部材１に対して軸方向側面から被覆形成物質を付着させる工程である。
　外側継手部材１のカップ部分２の外周に静電粉体塗装を行なう場合、図２（ａ）に示すように、軸方向側面から塗装ガン１１で粉体塗料１２に帯電させ、外側継手部材１表面に静電気を使ってエポキシ系粉体を塗布する。

　外表面に粉体塗料が塗布された金属製自動車部品は、付着した粉体塗料を加熱硬化させることで塗膜が形成される。
　加熱硬化させる方法としては、金属製自動車部品の焼戻し条件で、塗膜の焼付け硬化を同時に行なうことが好ましい。焼戻しは高周波誘導加熱により行なう。高周波誘導加熱は例えば特許文献４に記載の装置および方法を採用できる。
　高周波誘導加熱装置は、高周波焼入れ後に外表面に粉体塗装法により粉体が付着された外側継手部材を移送するコンベア等の搬送路と、その搬送路の部品移送方向に沿って配設され、外側継手部材の焼戻しと焼付け硬化とを同時に行なう高周波誘導コイルとで構成される。

　高周波誘導加熱装置の概要を図３に示す。図３（ａ）および図３（ｂ）はコイル通過型の高周波誘導加熱装置であり、それぞれ外側継手部材１の搬送方向に対して直角方向の断面図である。
　高周波誘導加熱装置１３は、搬送路１４上を移動する外側継手部材１を高周波誘導コイル１５により連続的に加熱する装置である。
　高周波誘導加熱装置１３ａは、搬送路１４上を移動する外側継手部材１を高周波誘導コイル１６により断続的に加熱する装置である。なお、これらの高周波誘導加熱装置の前段には、高周波焼入れ後の外側継手部材１の外表面に粉体塗装法により粉体を付着させる粉体塗装装置（図示を省略）が設置されている。また、高周波誘導加熱装置の後段には、外側継手部材１を冷却するための水冷およびエアブロー装置（図示を省略）が設置されている。

　図３（ａ）に示す高周波誘導加熱装置は、一部が搬送路１４の両側で部品移送方向に沿って直線状に延びるように配置された高周波誘導コイル１５を具備する。この高周波誘導加熱装置の高周波誘導コイル１５の直線状部が搬送路１４上の外側継手部材１をその両側から加熱する。なお、搬送路１４の一方の側に位置する直線状部のコイルと他方の側に位置する直線状部のコイルとは、図示しないが、搬送路１４の入口側および出口側で外側継手部材１の搬入および搬出の障害とならないように電気的に接続することにより高周波誘導コイルを形成している。

　図３（ｂ）に示す高周波誘導加熱装置は、搬送路１４上の外側継手部材１を内包するように搬送路１４の部品移送方向に沿って螺旋状に巻回された高周波誘導コイル１６を具備する。この高周波誘導加熱装置の高周波誘導コイル１６は、その全体が搬送路１４の部品移送方向に沿って延びるように配置されている。この高周波誘導コイル１６が搬送路１４上の外側継手部材１をその全周囲から加熱する。
　なお、高周波誘導加熱装置は、上記図３（ａ）に示すコイル通過型および上記図３（ｂ）に示すコイル通過型を組み合わせることができる。

　高周波誘導加熱装置の高周波電源は、加熱コイルに高周波電流を供給するものであれば使用できる。例えば、電動発電機式発振器、電子管式発振器、サイリスタインバータ式発振器、トランジスタインバータ式発振器などが挙げられる。また、加熱コイル側に低電圧大電流を供給するための電流変成器（出力トランス）を設けることができる。
　高周波電流は、周波数を特に限定されるものではないが、通常は１ｋＨｚ以上の周波数の電流をいう。また、この周波数が高くなると、渦電流の表皮効果により、部品表面近傍のみが加熱され、低くすると内部まで加熱される。

　上記高周波誘導加熱装置を用いて、外表面に粉体塗装法により粉体が付着された外側継手部材は、３～５分程度の時間で、室温から２００～２４０℃の最高到達温度まで加熱される。この加熱条件で外側継手部材１の焼戻しと粉体塗料の焼付け硬化とが同時に行なわれる。その後、外側継手部材１は冷却位置へ搬送されて、搬送される間に放冷されて、１～３分程度の時間で、水冷およびエアブロー装置により冷却される。

　上記方法で形成された塗膜厚さについて測定した結果を図４に示す。また、比較例として従来方法によるマスキングを用いて外側継手部材を製造した。従来のカバー冶具を用いた塗装図を図６に、塗膜厚さについて測定した従来例の結果を図７にそれぞれ示す。
　図６に示す従来方法は、外側継手部材１と、吐出口が該部材１に平行に配置されたカバー冶具７’とで形成される隙間８’に直接圧縮空気９’を流しながら軸方向側面から塗装ガン１１で粉体塗料１２を塗装する方法である。圧縮空気９’は外側継手部材１の外周に向けて吐出するように設けられた圧縮空気注入口（図示を省略）より隙間８’に注入される。

　図４および図７において、横軸は図１に示す塗膜６の測定位置を、縦軸は膜厚をそれぞれ表し、破線部以上の膜厚が適正膜厚範囲である。また、凹部は図１（ｂ）における２ａ部分の膜厚を、凸部は同２ｂ部分の膜厚をそれぞれ表す。
　図４に示す本発明方法においては、測定位置丸付数字１の方向に向かい緩やかな塗装膜厚低下が認められるが、その変化量は小さく、適正な膜厚を確保できた。また、凹部および凸部における塗膜厚さの差も少なかった。
　これに対して、図７に示す従来方法においては、測定位置丸付数字１の方向に向かって気体の流速が速くなるため膜厚が低下している。また、凹部および凸部における塗膜厚さの差が大であった。

　円柱状金属製自動車部品を塗装する場合について、図５により説明する。図５は、中間軸１ａの軸方向端部外周表面に粉体１２を塗布している状態を表す断面図である。
　円筒状金属製自動車部品を塗装する場合と同様に、コンバージェントノズル形状のカバー治具７が取り付けられる。
　中間軸１ａを軸中心に回転させながら、カバー治具７との間で形成される隙間８より気体９を吐出させる。注入気体９’は中間軸１ａの軸方向端面に設けられた気体注入口１０’より注入される。カバー治具７内に注入された気体は９’は、カバー治具７内空間において循環および滞留することにより、隙間８より吐出気体９として吐出する。
　その後、中間軸１ａの外周に軸方向側面から塗装ガン１１で帯電された粉体塗料１２を塗布し、上記外側継手部材１と同様に塗膜の焼付け硬化を行なう。外側継手部材１と同様なマスキング効果が得られる。

　表面に粉体塗装による塗膜が形成された金属製自動車部品の例としては、上記等速自在継手を構成する外側継手部材、またはドライブシャフトを構成する中間軸が挙げられる。
　外側継手部材または中間軸の表面に形成される塗膜は、塗膜厚さが４０～１５０μｍであることが好ましい。４０μｍ未満では耐食性が劣り、１５０μｍを超えると粉体塗料が塗装面に十分に付着されず、焼付け硬化に時間がかかり、また、焼付け硬化後に塗膜のタレが発生し易くなる。
　上記塗膜は、塗膜硬度が鉛筆硬度でＨ～２Ｈ、塩水噴霧試験による耐食性が１２０時間以上あることが好ましい。鉛筆硬度がＨ未満では外部からの接触（飛び石など）により塗装が剥がれる可能性があり、２Ｈを超えると屈曲性が低下する。
　塩水噴霧試験による耐食性は、塗膜を厚くすることが可能なため、水溶性焼付塗装剤等などの従来の塗膜より１２０時間以上と耐食性が向上する。

　等速自在継手は、上記粉体塗装により形成された表面塗膜を有する外側継手部材と、内側継手部材と、該内側継手部材に連結されたドライブシャフトと、上記外側継手部材およびドライブシャフトに直接または別部材を介して装着されるブーツとを備えている。ドライブシャフトの中間軸表面には上記塗膜が形成されている。
　等速自在継手の構造としては、以下のものが挙げられ、いずれの構造にも上記外側継手部材およびドライブシャフトが適用できる。
　上記塗膜を形成することにより、マスキング境界部で膜厚の減少を防ぎ、塗膜形成に要する処理時間が短くなり、得られる塗膜特性が優れているので、耐久性に優れた等速自在継手が優れた生産性で製造できる。
（Ａ）内周面に軸方向に延びる三本の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、径方向に突設された三本の脚軸を有する内側継手部材としてのトリポード部材と、このトリポード部材の脚軸に回転自在に支持される転動体としてのローラとを備えてなり、このローラが外側継手部材のトラック溝に沿って転動自在に配置されている構造。
（Ｂ）円筒状の内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、球面状の外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成された内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との間に配置された転動体としてのボール（３～８個）と、外側継手部材と内側継手部材との間に上記ボールを保持するケージとを備えてなる構造。
（Ｃ）内周面に複数の直線状トラック溝が形成された外側継手部材と、外周面に外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝が形成され、かつ、このトラック溝と外側継手部材のトラック溝とが軸線に対して互いに逆方向に所定角度傾斜した構造を有する内側継手部材と、外側継手部材のトラック溝と内側継手部材のトラック溝との交叉部に介在したボール（４、６、８、１０個）と、外側継手部材と内側継手部材との間に上記ボールを保持するケージとを備えてなる構造。

　塗膜を有する等速自在継手は、任意の形態とでき、上記したトリポード型、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型などの外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えた摺動式等速自在継手に限定されず、ゼッパ型、バーフィールド型などのボールを用いたタイプの固定式等速自在継手としても使用できる。なお、トリポード型等速自在継手は、ダブルローラタイプ、シングルローラタイプのいずれでもよい。

　金属製自動車部品の製造方法として粉体塗装について説明したが、本発明方法は、外周表面が被覆される部分と被覆されない部分とを含む外周表面へのセラミック溶射、粉体塗装以外の塗膜形成方法に用いることができる。

　本発明の塗膜は、被覆を形成させる部分と、被覆を形成させない部分との境目に不要な付きまわりや、ダレ、溜まりなどが発生しない塗膜であり、また、耐食性に優れているので、等速自在継手などの金属製自動車部品に好適に利用できる。

　　１　外側継手部材
　　２　カップ部分
　　３　軸部分
　　４　内周面
　　５　トラック溝
　　６　塗膜
　　７　カバー治具
　　８　隙間
　　９　気体
　　１０　気体注入口
　　１１　塗装ガン
　　１２　粉体塗料
　　１３　高周波誘導加熱装置
　　１４　搬送路
　　１５、１６　高周波誘導コイル

Claims

　外周表面が被覆される部分と被覆されない部分とを含む円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法であって、
　前記円柱状または円筒状金属製自動車部品の軸方向端部の外周表面を覆い、該外周表面との間に隙間を有して、前記被覆されない部分を覆うコンバージェントノズル形状のカバー治具を設ける工程と、
　前記円柱状または円筒状金属製自動車部品を回転させながら前記隙間より前記カバー治具のノズル先端部方向に向けて気体を吐出させる気体吐出工程と、
　前記回転している円柱状または円筒状金属製自動車部品の軸方向側面から被覆形成物質を付着させる工程とを備えることを特徴とする円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法。
　前記気体吐出工程において前記隙間より吐出される気体は、前記円柱状部品の軸方向端面または前記円筒状部品の円筒内面方向に向けて注入された後、前記カバー治具内の空間を経て前記隙間から吐出されることを特徴とする請求項１記載の円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法。
　前記気体が圧縮空気であることを特徴とする請求項１記載の円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法。
　前記被覆形成物質が粉体塗装用粉体であることを特徴とする請求項１記載の円柱状または円筒状金属製自動車部品の製造方法。
　請求項１記載の方法により製造されることを特徴とする円柱状または円筒状金属製自動車部品。