JP2004306080A - フローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒部の開放端面部を精度良く加工でき、被加工物の素材の歩留まりの向上が得られ、かつ加工製品の歩留まりを向上できるフローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置を提供する。
【解決手段】被加工物３を主型１とリバース型２とにより挟持して回転させながら、被加工物３に加工治具４を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形装置において、主型１またはリバース型２の外周側に軸方向に変位可能に設けた可動スリーブ７を有する背圧機構５を設け、被加工物３に円筒部３ａを成形する加工中に、円筒部３ａの開放端面部３ｂに可動スリーブ７の当接面７ａを押し当てて背圧を付与する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工物を回転させながら加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用のベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）として、図６に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この無段変速装置は、駆動側のプライマリ軸２１と、これと平行な従動側のセカンダリ軸２２とを有している。プライマリ軸２１には、プライマリプーリ２３が設けられており、プライマリプーリ２３はプライマリ軸２１に固定された固定側プーリ２４と、この固定側プーリ２４に対向してプライマリ軸２１にボールスプライン等により軸方向に摺動自在に装着された可動側プーリ２５とを有し、固定側プーリ２４と可動側プーリ２５のコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。
【０００４】
また、セカンダリ軸２２には、セカンダリプーリ２６が設けられており、セカンダリプーリ２６はセカンダリ軸２２に固定された固定側プーリ２７と、この固定側プーリ２７に対向してセカンダリ軸２２に可動側プーリ２５と同様に軸方向に摺動自在に装着された可動側プーリ２８とを有し、プーリ溝幅が可変となっている。
【０００５】
プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２６との間には、金属製のベルト２９が巻き掛け渡されており、プライマリプーリ２３およびセカンダリプーリ２６のプーリ溝幅を変化させて、プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２６とに対するベルト２９の巻付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸２１の回転をセカンダリ軸２２に無段階に変速して伝達するようになっている。
【０００６】
このため、プライマリ軸２１には、円筒部とディスク部とを有するプランジャつまりピストン（図示せず）を固定し、可動側プーリ２５にはピストンの外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ３４を設けて、ピストンとプライマリシリンダ３４とによりプライマリ油圧室を形成し、このプライマリ油圧室に作動油を供給してその容積を増大することにより、可動側プーリ２５をプライマリシリンダ３４と共に固定側プーリ２４側に移動させてプーリ溝幅を狭くし、逆に容積を減少することにより、可動側プーリ２５をプライマリシリンダ３４と共に固定側プーリ２４から離間する方向に移動させてプーリ溝幅を広くするようにしている。
【０００７】
また、セカンダリ軸２２には、テーパー状の円筒部を有するプランジャつまりピストン（図示せず）を固定し、可動側プーリ２８にはピストンの外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ３７を設けて、ピストンとセカンダリシリンダ３７とによりセカンダリ油圧室を形成し、このセカンダリ油圧室に同様に作動油を供給してその容積を増大することにより、可動側プーリ２８をセカンダリシリンダ３７と共に固定側プーリ２７側に移動させてプーリ溝幅を狭くし、逆に容積を減少することにより、可動側プーリ２８をセカンダリシリンダ３７と共に固定側プーリ２７から離間する方向に移動させてプーリ溝幅を広くするようにしている。
【０００８】
かかる無段変速装置では、可動側プーリ２５、２８を、それぞれプライマリシリンダ３４およびセカンダリシリンダ３７を含めて同一部材を用いて塑性加工により形成することにより、所望の強度を確保しつつ、全体的に厚みを薄くして、質量や慣性力の削減を図っている。
【０００９】
例えば、可動側プーリ２５を製造するには、図７（Ａ）に示すように、円板形状の素材２５Ｅの中心部に孔４１Ｅを穿設し、この孔４１Ｅの中に図示しない駆動軸を嵌合させて素材２５Ｅを回転駆動しながら、図７（Ｂ）に示すように、へらまたはローラなどの加工治具５１を素材２５Ｅの表面に押し付けて円錐面を成形する。
【００１０】
次いで、図７（Ｃ）に示すように、駆動軸５２を素材２５Ｅの背面側から孔４１Ｅに圧入し、素材２５Ｅを駆動軸５２によって回転駆動しながら、加工治具５１によってボス部２５ｂを成形する。この際、駆動軸５２の外周面にボールスプライン溝を形成しておくことにより、ボス部２５ｂの内周面にボールスプライン溝を形成する。
【００１１】
その後、図７（Ｄ）に示すように、素材２５Ｅの裏面側の外周部に環状の突起部５３を成形し、さらに、図７（Ｅ）に示すように、プライマリシリンダ３４を成形する。このようにして、フローフォーミング成形により、プライマリシリンダ３４が一体となった可動側プーリ２５を円板状の素材２５Ｅから形成している。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−１０６６５８号公報（段落番号００２９〜００４９、図２、図５参照）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記可動側プーリにおけるシリンダのような円筒部を、フローフォーミング成形装置により形成する場合には、図８（Ａ）に概略構成を示すように、回転駆動される主型６１と、主型６１に対してその回転軸方向に移動可能なリバース型６２とにより被加工物６３を挟持し、被加工物６３を挟持した状態で主型６１を回転駆動して、主型６１と共に被加工物６３およびリバース型６２を一体に回転させながら、図８（Ｂ）に示すように、被加工物６３に加工治具６４を押し当てて塑性加工している。
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１に開示されているような従来のフローフォーミング成形方法にあっては、円筒部の開放端面部６３ａを拘束することなく自由にして塑性加工しているため、成形中に円筒部の開放端面部６３ａが、図８（Ｂ）に示すように円弧形状になり易くなる。そのため、平坦な開放端面を有する円筒部を形成する場合には、図８（Ｃ）に示すように予め設定された設計寸法Ｌよりも長く塑性加工し、その後、余肉部分６５を切断するようにしている。従って、被加工物６３の素材の無駄が多く、素材の歩留まりが低下することが懸念される。
【００１５】
この解決策として、図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、例えばリバース型６２を、円筒部の開放端面を設計寸法位置に拘束する型形状として、塑性加工するものが知られている。しかし、この場合には成形途中で変形した開放端面部６３ａの円弧形状を矯正しきれない場合があり、かつ開放端面部６３ａに図９（Ａ）に示すような曲がりや、図９（Ｂ）に示すような座屈が生じて、加工製品の歩留まりが低下することが懸念される。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、円筒部の開放端面部を精度良く加工でき、被加工物の素材の歩留まりおよび加工製品の歩留まりが向上する生産性に優れたフローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載のフローフォーミング成形方法の発明は、被加工物を回転させながら、上記被加工物に加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形方法において、上記被加工物に円筒部を成形する加工中に、上記円筒部の開放端面部に背圧を付与することを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、円筒部の開放端面部に背圧が付与されて半拘束状態となるので、端面が円弧形状になるのが抑制されて端面精度が確保できる。従って、加工製品の歩留まりの向上が図れると共に、後工程での開放端面部の除去加工が不要あるいは取り代を大幅に削減できるので、被加工物の素材の無駄を削減することが可能になり、素材の歩留まりが向上して生産性の向上が得られる。
【００１９】
また、請求項２に記載のフローフォーミング成形装置の発明は、被加工物を主型とリバース型とにより挟持して回転させながら、上記被加工物に加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形装置において、上記リバース型の外周側に軸方向に変位可能に設けた可動スリーブを有する背圧機構を備え、上記被加工物に円筒部を成形する加工中に、上記円筒部の開放端面部に上記可動スリーブの端面を押し当てて背圧を付与することを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明によると、円筒部の開放端面部には、その円筒部の塑性加工中に背圧機構の可動スリーブが押し当てられて背圧が付与され、開放端面部は可動スリーブの端面に倣うようになる。従って、円筒部の開放端面部を精度良く加工できるので、被加工物の素材の無駄を削減することが可能になると共に、加工製品の歩留まりを向上することが可能となる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項２のフローフォーミング成形装置において、上記背圧機構は、上記可動スリーブを上記主型または上記リバース型と一体に回転可能に設けると共に、該可動スリーブを弾性部材により上記円筒部の開放端面部に押し当てることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明によると、可動スリーブが、弾性部材により円筒部の開放端面部に弾性的に押し当てられるので、開放端面部に安定して背圧を付与することが可能となる。従って、開放端面部の面精度を確実に向上することが可能となり、被加工物の素材の無駄をより確実に削減できるとともに、加工製品の歩留まりもより向上することが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項２のフローフォーミング成形装置において、上記主型および上記リバース型を垂直方向に設け、上記背圧機構は、上記可動スリーブを上記主型または上記リバース型と一体に回転可能に設けて、該可動スリーブを自重により上記円筒部の開放端面部に押し当てることを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によると、可動スリーブを自重により円筒部の開放端面部に押し当てて背圧を付与するので、背圧機構を簡単に構成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるフローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置の実施の形態を図を参照して説明する。
【００２６】
（第１実施の形態）
図１乃至図３は本発明によるフローフォーミング成形装置の第１実施の形態を示すもので、図１は要部の概略構成図であり、図２は動作の説明図、図３は作用を説明するための部分拡大図である。
【００２７】
図１に示すフローフォーミング成形装置は、回転駆動される主型１と、主型１に対して回転軸方向に移動可能なリバース型２とを、主型１が下側に位置するように垂直に配置したものである。主型１とリバース型２との間に被加工物３を挟持して主型１を回転駆動することにより、主型１と共に被加工物３およびリバース型２を一体に回転させながら、被加工物３にローラなどの加工治具４を押し当てて、被加工物３をリバース型２に沿って上方向に塑性加工して円筒部３ａを成形する。
【００２８】
かかる構成において、本実施の形態では、リバース型２側に、円筒部３ａの開放端面部３ｂに背圧を付与する背圧機構５を設ける。背圧機構５には、リバース型２の外周側に、軸方向に変位可能でかつ一体に回転可能に、キー６等を介して係合する円筒状の可動スリーブ７を設け、この可動スリーブ７をリバース型２に設けたスリーブ受け８に軸方向に摺動可能に支持し、かつ弾性部材９により下方に付勢する。
【００２９】
なお、可動スリーブ７は、その下端の当接面７ａが、円筒部３ａの加工開始から常時あるいは加工途中から、開放端面部３ｂに当接するように設ける。また、弾性部材９は、可動スリーブ７の上端面７ｂの複数箇所にコイルバネを設けたり、リバース型２を巻回するように一つのコイルバネを設けたり、あるいはコイルバネに代えてゴムやウレタン等の弾性体を設けて構成する。
【００３０】
本実施の形態によると、図２に示すように、円筒部３ａの塑性加工中に、その開放端面部３ｂが可動スリーブ７の当接面７ａに当接して、可動スリーブ７をその自重および弾性部材９の付勢力に抗して押し上げることになるので、換言すれば可動スリーブ７の当接面７ａを弾性部材９により開放端面部３ｂに押し当てることになるので、開放端面部３ｂには背圧が付与されて、開放端面部３ｂは半拘束状態となる。
【００３１】
従って、図３に開放端面部３ｂを拡大して示すように、加工中に開放端面部３ｂが円弧形状となっても、その一部が可動スリーブ７の当接面７ａに当接することにより、その当接部分が半拘束状態となるので、その後は、当接していない部分が変形して可動スリーブ７の当接面７ａに倣うことになる。
【００３２】
このように、本実施の形態では、円筒部３ａの塑性加工中に、その開放端面部３ｂに可動スリーブ７を弾性部材９により押し当てて背圧を付与したので、開放端面部３ｂを可動スリーブ７の当接面７ａの形状に倣わせることができる。従って、円筒部３ａの開放端面部３ｂを精度良く加工できるので、加工寸法を設計寸法にして後工程での除去加工を不要にしたり、あるいは除去加工する取り代を削減したりでき、被加工物３の素材の無駄を抑えることができると共に、加工製品の歩留まりを向上することができる。
【００３３】
（第２実施の形態）
図４および図５は本発明によるフローフォーミング成形装置の第２実施の形態を示すもので、図４は要部の概略構成図であり、図５は動作の説明図である。なお、図４および図５の図１乃至図３と対応する部分に同一符号を付している。
【００３４】
図４に示すフローフォーミング成形装置は、被加工物３を主型１に沿って下方向に塑性加工して円筒部３ａを成形するものである。このため、本実施の形態では、主型１側に背圧機構５を設けて、円筒部３ａの開放端面部３ｂに背圧を付与する。
【００３５】
背圧機構５は、主型１の外周側に、軸方向に変位可能でかつ一体に回転可能に、キー６を介して係合して可動スリーブ７を設け、この可動スリーブ７を主型１に設けたスリーブ受け８に軸方向に摺動可能に支持して、弾性部材９により上方に付勢するように構成する。その他の構成は、第１実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００３６】
このようにして、図５に示すように、円筒部３ａの塑性加工中に、その開放端面部３ｂを可動スリーブ７の上端に形成される当接面７ａに当接させて、可動スリーブ７を弾性部材９の付勢力に抗して押し下げることにより、換言すれば可動スリーブ７の当接面７ａを弾性部材９により開放端面部３ｂに押し当てることにより、開放端面部３ｂに背圧を付与して、開放端面部３ｂを半拘束状態とする。
【００３７】
従って、本実施の形態においても、第１実施の形態の場合と同様に、円筒部３ａの開放端面部３ｂを可動スリーブ７の当接面７ａに倣わせることができるので、開放端面部３ｂを精度良く加工することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、第１実施の形態において、弾性部材９を省略して、可動スリーブ７を自重により円筒部３ａの開放端面部３ｂに押し当てて背圧を付与するように構成することもできる。このようにすれば、背圧機構の構成を簡単にできる。また、背圧機構５は、可動スリーブ７を主型１またはリバース型２の外周側に相対的に回転可能でかつ軸方向に変位可能に設けて、油圧、エア圧、電磁力等を利用する公知の付勢手段により、円筒部３ａの開放端面部３ｂに押し当てるように構成することもできる。さらに、主型１およびリバース型２は、主型１が上方に位置するように垂直に配置したり、これらを水平に配置したりすることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるフローフォーミング成形方法およびフローフォーミング成形装置によれば、フローフォーミング成形により被加工物に円筒部を成形する加工中に、円筒部の開放端面部に背圧を付与することにより、円筒部の開放端面部を精度良く加工でき、被加工物の素材の歩留まりが向上し、加工製品の歩留まりを向上することができ、生産性の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるフローフォーミング成形装置の第１実施の形態の要部の概略構成を示す図である。
【図２】フローフォーミング成形装置の動作を説明するための図である。
【図３】同じく、作用を説明するための部分拡大図である。
【図４】本発明によるフローフォーミング成形装置の第２実施の形態の要部の概略構成を示す図である。
【図５】フローフォーミング成形装置の動作を説明するための図である。
【図６】自動車用のベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）を示す図である。
【図７】従来のフローフォーミング成形方法を説明するための図である。
【図８】従来のフローフォーミング成形装置の要部の概略構成および動作を説明するための図である。
【図９】従来の他のフローフォーミング成形装置の要部の概略構成および動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 主型
２ リバース型
３ 被加工物
３ａ 円筒部
４ 加工治具
５ 背圧機構
６ キー
７ 可動スリーブ
７ａ 当接面
８ スリーブ受け
９ 弾性部材

Claims (4)

1. 被加工物を回転させながら、上記被加工物に加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形方法において、
   上記被加工物に円筒部を成形する加工中に、上記円筒部の開放端面部に背圧を付与することを特徴とするフローフォーミング成形方法。
2. 被加工物を主型とリバース型とにより挟持して回転させながら、上記被加工物に加工治具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形装置において、
   上記リバース型の外周側に軸方向に変位可能に設けた可動スリーブを有する背圧機構を備え、
   上記被加工物に円筒部を成形する加工中に、上記円筒部の開放端面部に上記可動スリーブの端面を押し当てて背圧を付与することを特徴とするフローフォーミング成形装置。
3. 上記背圧機構は、上記可動スリーブを上記主型または上記リバース型と一体に回転可能に設けると共に、該可動スリーブを弾性部材により上記円筒部の開放端面部に押し当てることを特徴とする請求項２に記載のフローフォーミング成形装置。
4. 上記主型および上記リバース型を垂直方向に設け、
   上記背圧機構は、上記可動スリーブを上記主型または上記リバース型と一体に回転可能に設けて、該可動スリーブを自重により上記円筒部の開放端面部に押し当てることを特徴とする請求項２に記載のフローフォーミング成形装置。

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