JP2009241106A - Forming method of cylindrical clutch part and forming apparatus of cylindrical crutch part - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動変速機に組み込まれるクラッチドラムやクラッチハブなどの円筒状クラッチ部品の成形技術に関する。 The present invention relates to a molding technique for cylindrical clutch components such as a clutch drum and a clutch hub incorporated in an automatic transmission.
自動車の自動変速機に組み込まれるクラッチドラムやクラッチハブなどのクラッチ部品には、その内周面(クラッチドラムの場合)又は外周面(クラッチハブの場合)に多板クラッチをスプライン嵌合させるためのスプライン溝が形成される。 For clutch parts such as clutch drums and clutch hubs incorporated in an automatic transmission of an automobile, a multi-plate clutch is spline-fitted to the inner peripheral surface (in the case of a clutch drum) or outer peripheral surface (in the case of a clutch hub). Spline grooves are formed.
例えば、特許文献1には、軸方向に沿って複数の歯形が歯車状に形成されたマンドレルの外周部に中空円筒状ワークを装着し、マンドレルの外周部と転造ローラの断面梯形状をなす単一の歯形突部との間でワークの筒状外周面を押圧しながらワーク及びマンドレルを転造ローラに対して軸方向及び周方向(軸まわりに回転する方向)に相対移動させてワークの筒状外周面に複数の歯形を成形する技術が記載されている。
上記特許文献1のようにマンドレルと転造ローラとでワークを押圧して成形する場合、ワークの筒状外周面の素材がその軸方向及び周方向に流動するため、成形過程においてワークはその軸方向及び周方向に拡大するように変形する。従来は、ワークの周方向に延びた分は、予め試験などにより延び量を予測しておき、この予測された延び量を見込んでマンドレルの歯形を決定していた。しかしながら、周方向の延びが予測を超えて大きいと、歯形が狙いからずれてしまい、必要な寸法が得られない。また、成形時の素材の流動量は加工速度を上げるほど多くなるため(つまり、単位加工あたりのワーク素材に対する転造ローラ及びマンドレルの送り量が大きくなるため、加工する範囲が大きくなる)、素材の変形を最小限に抑えるために加工速度を上げることに限界があった。
When the workpiece is pressed by a mandrel and a rolling roller as in
本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、クラッチ部品の加工速度を上げても従来より素材の変形を抑えることができ、生産効率の向上と加工精度の向上とを両立させることができる技術を実現することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is to suppress deformation of the material as compared with the prior art even when the processing speed of the clutch parts is increased, and to achieve both improvement in production efficiency and improvement in processing accuracy. It is to realize the technology that can do.
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第1の形態は、板金製ワークの筒状部をマンドレル及び転造ローラにより押圧することにより、クラッチディスクと係合する複数のスプラインが形成された円筒状クラッチ部品の成形方法において、軸方向に沿って外周部に複数の歯形を有する前記マンドレルに前記ワークをセットする工程と、前記スプラインを形成するために中央部に設けられた歯部と、当該歯部の側部に設けられた突部とを有する転造ローラと前記ワークがセットされた前記マンドレルとを、前記ワークの軸方向及び回転方向に相対移動しながら前記ワークの筒状部を押圧するとともに、前記ワークを押圧することによる周方向への素材の流動を前記突部により規制しつつ前記スプラインを成形する工程とを有する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the first embodiment according to the present invention includes a plurality of members that engage with a clutch disk by pressing a cylindrical portion of a sheet metal workpiece with a mandrel and a rolling roller. In the method of forming a cylindrical clutch part having a spline formed thereon, a step of setting the workpiece on the mandrel having a plurality of teeth on the outer periphery along the axial direction, and a center part for forming the spline are provided. The rolling roller having the tooth portion formed and the protrusion provided on the side portion of the tooth portion and the mandrel on which the workpiece is set are moved relative to each other in the axial direction and the rotation direction of the workpiece. Pressing the cylindrical part of the workpiece, and forming the spline while regulating the flow of the material in the circumferential direction by pressing the workpiece by the protrusion. That.
また、本発明に係る第2の形態は、板金製ワークの筒状部をマンドレル及び転造ローラにより押圧することにより、クラッチディスクと係合する複数のスプラインが形成された円筒状クラッチ部品の成形装置において、前記マンドレルは、軸方向に沿って外周部に複数の歯形を有し、前記ワークがセットされた状態で前記転造ローラに対して前記ワークの軸方向及び回転方向に相対移動可能であり、前記転造ローラは、前記スプラインを形成するために中央部に設けられた歯部と、当該歯部の側部に設けられてワークを押圧したことによる周方向への素材の流動を規制する突部とを有する。 Further, according to the second aspect of the present invention, the cylindrical portion of the sheet metal workpiece is pressed by a mandrel and a rolling roller to form a cylindrical clutch component in which a plurality of splines that engage with the clutch disk are formed. In the apparatus, the mandrel has a plurality of teeth on the outer periphery along the axial direction, and is relatively movable in the axial direction and the rotational direction of the workpiece with respect to the rolling roller in a state where the workpiece is set. Yes, the rolling roller regulates the flow of the material in the circumferential direction due to the tooth portion provided in the center portion for forming the spline and the side portion of the tooth portion pressing the workpiece. And a projecting portion.
これらの形態によれば、転造ローラの歯部の周方向側部に、ワーク素材の周方向への流動を規制する突部を設けたことにより、加工速度(つまり、転造ローラ及びマンドレルの送り量)を上げてもワークの拡径方向への変形を抑制できる。 According to these forms, by providing the protrusions for restricting the flow of the workpiece material in the circumferential direction on the circumferential side portions of the teeth of the rolling roller, the processing speed (that is, the rolling roller and the mandrel) Even if the (feed amount) is increased, deformation of the workpiece in the diameter expansion direction can be suppressed.
本発明に係る第3の形態は、前記転造ローラの歯部は、中央部の凸形状部と、その両側部の凹形状部からなる。この形態によれば、両突部で素材の周方向への流動を抑制しつつ歯部で最終形状に仕上げることができる。 According to a third aspect of the present invention, the tooth portion of the rolling roller is composed of a central convex portion and concave portions on both sides thereof. According to this form, it can finish to a final shape with a tooth | gear part, suppressing the flow to the circumferential direction of a raw material with both protrusions.
本発明に係る第4の形態は、前記転造ローラの突部は、少なくとも中央部の歯部に対して前記ワークの回転方向とは反対側の突部が当該歯部と比較して小さい突出高さで湾曲した形状を有する。この形態によれば、歯部の手前の突部の曲面により大まかな形状に予備的に加工した後、両突部で素材の周方向への流動を抑制しつつ歯部で最終形状に仕上げることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the protrusion of the rolling roller has at least a protrusion on the opposite side of the rotation direction of the workpiece with respect to the tooth portion of the central portion, which is smaller than the tooth portion. It has a curved shape at height. According to this embodiment, after preliminary processing into a rough shape by the curved surface of the protrusion in front of the tooth portion, the final shape is finished at the tooth portion while suppressing the flow of the material in the circumferential direction at both protrusions. Can do.
本発明によれば、クラッチ部品の加工速度を上げても従来より素材の変形を抑えることができ、生産効率の向上と加工精度の向上とを両立させることができる。 According to the present invention, even if the processing speed of the clutch parts is increased, the deformation of the material can be suppressed as compared with the conventional one, and both the improvement of the production efficiency and the improvement of the processing accuracy can be achieved.
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。 The embodiment described below is an example as means for realizing the present invention, and the present invention can be applied to a modified or modified embodiment described below without departing from the spirit of the present invention.
[円筒状クラッチ部品の構成]
図1は、本発明の円筒状クラッチ部品として適用されるクラッチドラムの斜視図である。
[Configuration of cylindrical clutch parts]
FIG. 1 is a perspective view of a clutch drum applied as a cylindrical clutch component of the present invention.
図1に示すように、クラッチドラム10は板金製で有底円筒状であり、その底部には軸部材を通す軸穴12が設けられている。クラッチドラム10の円筒部(筒状周面部)には、軸方向に延びるスプライン溝11が形成されている。スプライン溝11は、交互に配置された各32条の(外周側から見て)凹部11aと凸部11bとからなる。
As shown in FIG. 1, the
スプライン溝11の凸部11bには径方向に貫通する1対の油穴13が計16対形成されている。油穴13は32条の凸部11bに1つおきに設けられている。油穴13は、これにATF(自動変速機油)を通すことにより、クラッチ及びその周辺の部材の潤滑性や冷却性を高める作用を有する。
A total of 16 pairs of
クラッチドラム10の軸方向で、円筒部の開口端部15と油穴13との間に、スナップリングが嵌入されるスナップリング溝14が形成されている。スナップリング溝14はスプライン溝11の全周に亘って設けられているが、その溝深さが凸部11bにまで及ばないので、実際に溝成形加工が施されるのは図示のように凹部11aとなる。
In the axial direction of the
次に、図1のクラッチドラム10の製造方法および製造装置について説明する。
Next, the manufacturing method and manufacturing apparatus of the
図2は、図1に示すクラッチドラムの製造工程を示す概略図である。 FIG. 2 is a schematic view showing a manufacturing process of the clutch drum shown in FIG.
先ず、図2(a)のプレス成形工程では、1枚の金属板に不図示のプレス装置によって打ち抜き加工と絞り加工とを施し、金属板を円筒形状に成形する。即ち、クラッチドラム10の基本的な形状である有底円筒形状と軸穴12が形成される(以下、プレス成形ワークW1)。このプレス成形ワークにおける円筒部の軸方向の長さは完成寸法よりも短く、円筒部は余剰な板厚を有している。
First, in the press forming step of FIG. 2A, a single metal plate is punched and drawn by a not-shown pressing device, and the metal plate is formed into a cylindrical shape. That is, a bottomed cylindrical shape and a
次に、図2(b)のスプライン成形工程において、ワークW1の円筒部にスプライン溝11が形成される(以下、スプライン成形ワークW2)。スプライン成形装置20は、軸方向に沿って複数の歯形(スプライン溝11に対応)が形成された歯車状外周部21aを有するのマンドレル21と、図4で後述する断面梯形状の歯形を有する突部が形成された転造ローラ22とを備える。転造ローラ22は、回転ヘッド23に回転自在に支持されてローラの自身の回転軸を中心に自転するようにr1方向に回転可能であるとともに、回転ヘッド23が回転することによってマンドレル21に対して近接と離間を繰り返しながらマンドレル21の軸方向に沿って回転ヘッド23の回転軸23aのまわりを公転するようにr2方向に回転可能である。また、1つの回転ヘッド23に対して2つの転造ローラ22が支持されており、この回転ヘッド23がマンドレル21に対して上下方向又は左右方向に一対(つまり、2つ)配設され、互いに反対方向に回転可能である。
Next, in the spline forming step of FIG. 2B,
スプライン成形を行う際には、先ず、(1)マンドレル21の外周部21aにプレス成形ワークW1の内周部を装着して固定具24により固定し、(2)その後、転造ローラ22の公転周期とマンドレル21の軸方向d1及び周方向d2への送り量及び送り速度とを同期させながら、マンドレル21の外周部21aと転造ローラ22の突部との間でワークW1の外周面を押圧することによってスプライン溝11を形成していく。ここで、1回の加工ごとのマンドレル21の軸方向d1への送り量(つまり、転造ローラ22がワークW1を押圧する長さ)は、スプライン溝11の全長をいくつかに分割したときの単位長さに相当し、回転ヘッド23が1対あるのでワークW1を半回転させるごとに単位長さ分ずつスプライン溝11が軸方向に形成されていく。
When performing spline forming, first, (1) the inner peripheral portion of the press-formed work W1 is mounted on the outer
次に、図2(c)のトリミング加工工程において、スプライン成形ワークW2の円筒部に、図3で後述するトリミング加工装置によって油穴13とスナップリング溝14を穿設するとともに、ワークW2の開口端部15の有効範囲以外の部分を切断する。即ち、上記スプライン成形工程において、ワークW2は軸方向及び周方向に拡大するように変形するため、軸方向に延びた不要な部分をトリミング加工によって切除するのである。なお、ワークW2の周方向に延びた分は、予め試験などにより延び量を予測しておき、この予測された延び量を見込んでマンドレル21の歯形を決定している。
Next, in the trimming process of FIG. 2 (c), the
トリミング加工は、ダイス部30とパンチ部40によって行われる。トリミング加工装置70は、図3に示すように、ダイス部30、パンチ部40、駆動機構50及びワークW2を固定し回転させるインデックステーブル60を備える。駆動機構50は、平面視で軸心の重なる第1油圧シリンダ51と第2油圧シリンダ53とを備える。第1油圧シリンダ51にはロッド52が、第2油圧シリンダ53にはロッド54がそれぞれ接続されている。ロッド52にはダイス部30が、ロッド54にはパンチ部40がそれぞれ接続されている。
Trimming is performed by the
第1油圧シリンダ51は、ロッド52をワークW2の軸心に向けて(矢印s1方向に)移動させる。そしてダイス部30がパンチ部40から受ける加圧力を受け止める。一方、第2油圧シリンダ53は、ロッド54をワークW2の軸心から離れる方向(矢印s2方向)に移動させる。そしてパンチ部40によってワークW2を内周側から押圧し加工する。
The first
ダイス部30は、ワークW2のスプライン溝11の外周側に嵌合するダイス31を有する。パンチ部40は、パンチ41〜43と、パンチ41〜43を支持するガイド44からなる。パンチ41,42は、ワークW2のスプライン溝11の凹部11aに内周側から当接、貫通し油穴を形成する。この際、ダイス部30のダイス31は、ワークW2のスプライン溝11に外周側から当接しパンチ41,42からの負荷を受ける。
The
また、パンチ43は、ワークW2の開口端部15に内周側から当接、押圧し不要な部分を切断する。この際、ダイス部30のダイス31は、ワークW2のスプライン溝11に外周側に嵌合しパンチ43と協働してワークW2の外周面にせん断力を付与する。
Further, the
上記構成により、一度の加工(ロッド54の1ストローク)でワークW2の周方向の一部(例えば、スプライン溝11の2山分)が加工される(以下、加工単位)。トリミング加工装置は、ワークW2を載置するインデックステーブル60を回転させ、加工単位あたりスプライン溝11の2山分づつずらしながら、合計16回の加工単位によって全周分(32山分)の加工を行う。
With the above configuration, a part of the workpiece W2 in the circumferential direction (for example, two portions of the spline groove 11) is machined (hereinafter, a machining unit) by one machining (one stroke of the rod 54). The trimming apparatus rotates the index table 60 on which the workpiece W2 is placed, and processes the entire circumference (32 mountains) by a total of 16 machining units while shifting by two mountains of the
[転造ローラの形状]
ここで、図2(b)のスプライン成形を実施するための転造ローラの形状について説明する。
[Shaping roller shape]
Here, the shape of the rolling roller for carrying out the spline forming of FIG. 2B will be described.
図4は、本発明に係る転造ローラの歯形を従来の歯形と比較して示す図である。 FIG. 4 is a view showing a tooth profile of a rolling roller according to the present invention in comparison with a conventional tooth profile.
図4(a)に示す従来の転造ローラ22Aでは、歯部22aでワークW1を押圧し円筒部の板厚が減少していく際に、押し込まれたワーク素材が軸方向と周方向に流動し、ワークW1の円筒部が周方向に拡大するように変形してしまう。
In the
これに対して、本実施形態は、図4(b)乃至(d)に示すように、転造ローラ22B〜22Dの歯部22b〜22dの周方向両側部に、ワーク素材の周方向への流動を強制的に規制する一対の突部22b3〜22d3を設けている。ここで、図4(b)及び(c)の場合、歯部22b,22cは、中央の凸形状部22b1、22c1と、両側部の凹形状部22b2、22c2からなり、1つの凹部11aとその両側の凸部11bを形成するための形状部と定義する。また、図4(d)の場合、歯部22dは、中央の凹形状部22d1からなり、1つの凸部11bを形成するための形状部と定義する。これにより、ワーク素材の周方向への流動は規制され軸方向に流れることになるので、加工速度を上げてもワークの変形を抑制できる。具体的には、周方向への拡大を最大0.1mmまで抑制可能となり、加工速度を5倍に上げても拡径方向への変形を抑制できた。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIGS. 4B to 4D, the workpiece material in the circumferential direction is formed on both circumferential sides of the tooth portions 22b to 22d of the rolling
なお、図4(b)の構成では、歯部22bの両側部の突部22b3を、歯部22b1,22b2と同形状とし、加工単位ごとに3つの凹部11aと2つの凸部11bとが形成できる。
In the configuration of FIG. 4B, the protrusions 22b3 on both sides of the tooth portion 22b have the same shape as the tooth portions 22b1 and 22b2, and three
また、図4(c)の構成は、歯部22cの両側部の突部22c3を、歯部22c1,22c2と同形状とはせず、少なくとも中央の歯部22c1より手前(ワークの回転方向d2とは反対側)の突部22c3’が歯部22c1と比較して小さい突出高さで湾曲した形状である。この形状によると、歯部22c1の手前の突部22c3’の曲面により大まかな形状に予備的に加工した後、突部22c3’で素材の周方向への流動を抑制しつつ歯部22c1,22c2で最終形状に仕上げることができる。 In the configuration of FIG. 4C, the protrusions 22c3 on both sides of the tooth portion 22c are not made the same shape as the tooth portions 22c1 and 22c2, but at least in front of the center tooth portion 22c1 (the rotation direction d2 of the workpiece). The protruding portion 22c3 ′ on the opposite side of the shape is curved with a protruding height smaller than that of the tooth portion 22c1. According to this shape, after preliminary processing into a rough shape by the curved surface of the protrusion 22c3 ′ in front of the tooth portion 22c1, the tooth portions 22c1, 22c2 while suppressing the flow of the material in the circumferential direction at the protrusion 22c3 ′. Can be finished to the final shape.
ここで、図4(b)の構成では、ワークW1を1本のスプライン溝11を加工単位として送る場合、手前の突部22b3’で成形された凹部11a及び凸部11bが歯部22b1,22b2とその先のもう1つの突部22b3”とにより再度成形に供されることになり、結果的に不要な工程を増やし、例えば、圧痕が発生する要因となるが、図4(c)の構成にすれば、このような不都合が発生することはない。換言すると、図4(b)の構成において、ワークW1の送り量を3つの凹部11aと2つの凸部11bごとにすれば、上記のような不都合はなくなる。
Here, in the configuration of FIG. 4B, when the workpiece W1 is fed with one
なお、図4(b)及び(c)において、突部22b3,22c3は歯部側からその両側の突部側に向けて素材が流動することを抑制できれば十分であるので、図4(c)の破線で示すように、歯部22c1,22c2の両側に突部22c3を設けた構成に代えて、歯部(凹形状部)22c2の両側端部の一部にワークW1の内径方向に向けて延びて凹部11aの板厚の1/2程度の長さの壁部22c4を形成した構成としても良い。
4 (b) and 4 (c), it is sufficient that the protrusions 22b3 and 22c3 can prevent the material from flowing from the tooth side toward the protrusions on both sides. As shown by the broken line, instead of the configuration in which the protrusions 22c3 are provided on both sides of the tooth portions 22c1 and 22c2, a part of both end portions of the tooth portion (concave portion) 22c2 is directed toward the inner diameter direction of the workpiece W1. It is good also as a structure which extended and formed the wall part 22c4 about 1/2 of the board thickness of the recessed
また、図4(d)の構成では、歯部22d1の両側部の突部22d3を、歯部22d1と同形状とし、加工単位ごとに2つの凹部11aと1つの凸部11bとが形成できる。
In the configuration of FIG. 4D, the protrusions 22d3 on both sides of the tooth portion 22d1 have the same shape as the tooth portion 22d1, and two
図5は、本発明に係る転造ローラの他の実施形態を例示し、(e)と(f)に示すように、転造ローラ22E,22Fの歯部22e,22fの周方向一側部に、ワーク素材の周方向への流動を強制的に規制する突部22e3〜22f3を設けている。
FIG. 5 illustrates another embodiment of the rolling roller according to the present invention. As shown in FIGS. 5E and 5F, one side in the circumferential direction of the
ここで、図5(e)の構成では、歯部22eは、中央の凸形状部22e1と、側部の凹形状部22e2からなり、凹部11aと凸部11bを形成するための形状部と定義する。ワークの回転方向d2とは反対側に設けた突部22e3により、ワーク素材の周方向(ワークの回転方向d2とは反対側)への流動は規制され、加工速度を上げてもワークの変形を抑制する効果を有する。
Here, in the configuration of FIG. 5E, the
また、図5(f)の構成では、歯部22fは、中央の凸形状部22f1と、側部の凹形状部22f2からなり、凹部11aと凸部11bを形成するための形状部と定義する。ワークの回転方向d2に設けた突部22f3により、ワーク素材の周方向(ワークの回転方向d2)への流動が規制され、加工速度を上げてもワークの変形を抑制する効果を有する。
Further, in the configuration of FIG. 5 (f), the
なお、本実施形態では、円筒状クラッチ部品として多板クラッチが内周面にスプライン嵌合されるクラッチドラム10を一例として説明したが、多板クラッチを外周面にスプライン嵌合させるクラッチハブであっても適用できる。また、本発明は、自動変速機のクラッチ部品に限定するものではなく、同様の機構を有するクラッチ部品にも適用可能である。
In the present embodiment, the
10 クラッチドラム
11 スプライン溝
12 軸穴
13 油穴
14 スナップリング溝
15 開口端部
21 マンドレル
22,22A−22F 転造ローラ
23 回転ヘッド
24 固定具
30 ダイス部
31 ダイス
40 パンチ部
41,42 パンチ
50 駆動機構
51 第1油圧シリンダ
53 第2油圧シリンダ
52,54 ロッド
60 インデックステーブル
W1,W2 ワーク
10
Claims (4)
軸方向に沿って外周部に複数の歯形を有する前記マンドレルに前記ワークをセットする工程と、
前記スプラインを形成するために中央部に設けられた歯部と、当該歯部の側部に設けられた突部とを有する転造ローラと前記ワークがセットされた前記マンドレルとを、前記ワークの軸方向及び回転方向に相対移動しながら前記ワークの筒状部を押圧するとともに、前記ワークを押圧することによる周方向への素材の流動を前記突部により規制しつつ前記スプラインを成形する工程とを有することを特徴とする成形方法。 In a method for forming a cylindrical clutch component in which a plurality of splines that engage with a clutch disk are formed by pressing a cylindrical portion of a sheet metal workpiece with a mandrel and a rolling roller.
Setting the workpiece on the mandrel having a plurality of teeth on the outer periphery along the axial direction;
A rolling roller having a tooth portion provided at a central portion for forming the spline, a protrusion provided on a side portion of the tooth portion, and the mandrel on which the work is set, Pressing the cylindrical part of the workpiece while relatively moving in the axial direction and the rotational direction, and forming the spline while regulating the flow of the material in the circumferential direction by pressing the workpiece by the protrusion; and A molding method characterized by comprising:
前記マンドレルは、軸方向に沿って外周部に複数の歯形を有し、前記ワークがセットされた状態で前記転造ローラに対して前記ワークの軸方向及び回転方向に相対移動可能であり、
前記転造ローラは、前記スプラインを形成するために中央部に設けられた歯部と、当該歯部の側部に設けられてワークを押圧したことによる周方向への素材の流動を規制する突部とを有することを特徴とする成形装置。 In a molding apparatus for a cylindrical clutch component in which a plurality of splines to be engaged with a clutch disk are formed by pressing a cylindrical portion of a sheet metal workpiece with a mandrel and a rolling roller.
The mandrel has a plurality of tooth shapes on the outer periphery along the axial direction, and is relatively movable in the axial direction and the rotational direction of the workpiece with respect to the rolling roller in a state where the workpiece is set.
The rolling roller is provided with a tooth portion provided at a central portion for forming the spline, and a protrusion provided on a side portion of the tooth portion to restrict a material flow in a circumferential direction due to pressing of a workpiece. And a molding device.
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