JP2011098380A - 鋼製板状部品製造方法、ポールパーキング、及び冷間鍛造用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まりが良く、作業効率を高めることができる鋼製板状部品製造方法を提供する。
【解決手段】ポールパーキング等の鋼製の板状部品１を製造するに当たり、鋼製の円板形状の初期材１０を、その厚さ方向がプレス方向に直交するように冷間鍛造用型のダイス４０のキャビティ４１内に縦置きに収容し、初期材１０の厚さを略一定に維持したまま初期材１０の周側部１１からパンチ４２でプレスして、初期材１０から板状部品１に近似する近似部品２０を冷間鍛造により得る。次いで、近似部品２０のマージン部分２５を除去して半製品３０を得、半製品３０を切削加工、浸炭処理等して板状部品１を得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、鋼製板状部品製造方法、ポールパーキング（パーキングポールとも称される）及び冷間鍛造用金型に関し、更に詳しくは、例えば、車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキング等の鋼製の板状部品を冷間鍛造プレスで製造する方法と、そのような方法で得られるポールパーキングと、そのような方法に使用する冷間鍛造用金型に関する。

車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキングは、厚さ約１０ｍｍのクロム鋼製等の周知の板状部品であり、その平面を図１に示す。ポールパーキング１は、支持軸（図示せず）を受ける軸穴２を中心に回動可能な略くの字形のアーム体１であり、アーム体１は、軸穴２側のアーム基端側部１ａと、回動端側のアーム先端側部１ｂと、これらアーム基端側部１ａとアーム先端側部１ｂの中間部において下方（上下左右等の方向は相対的なものである。以下、同じ。）に突出する噛合突起３とを有する。そして、自動変速機付の自動車を駐車する際、シフトレバーを「Ｐ（パーキング）」に入れると、アーム体１がねじりコイルばね等の弾性部材による付勢に抗して反時計回り方向に回動し、噛合突起３が自動車の車軸に連結されるパーキングギア（図示せず）と噛み合うことにより、パーキングロック状態となる。ポールパーキング１は、特に噛合突起３に高強度及び高精度が要求される。

高強度及び高精度が要求されるポールパーキング等の板状部品は、従来からファインブランキング加工、熱間鍛造、冷間鍛造等により製造されている。ファインブランキング加工は、板素材から一つ又は複数の板状部品を高精度で打ち抜くものであり、この場合、板素材から不使用部分が多く発生して歩留まりが悪く、また、ファインブランキング用のプレス機械が非常に高価であるという問題がある。熱間鍛造の場合、一般に、丸棒素材をプレスで潰して板状にした後、切削等を行うが、表面から０．８〜１．０ｍｍ程度の深さで脱炭層が生じるため、脱炭層を除去した上で浸炭処理を行う必要があり、その分、歩留まりが低下し、また、工程が増え、作業効率が下がるという問題がある。

冷間鍛造で板状部品を製造する場合、一般に、丸棒状の原材を切断して得た円柱形状の素材を冷間鍛造用型内に収容し、該円柱素材の円形上面からプレスして、円柱素材の厚さ（高さ）を薄くしつつ最終形状に近い形状へと成形する。しかしながら、これをポールパーキングの製造に適用すると、多大な成形荷重が必要となり、ポールパーキングの形状に近い形状に成形しようとすると、加工部品に無理な力が加わり、また金型の耐久性も悪い。これを避けるため、成形後に取り除くマージン部分を多く確保して対処すると、この場合も歩留まりが悪くなる。

冷間鍛造を採用したポールパーキング製造の製造方法の一例が特開平０７−２３６９３０号公報に開示されている。この製造法は、鋼製の棒材を所定の長さに切断し、次いで絞り、次いで折り曲げた後、冷間鍛造用型で成形した後、仕上げ処理を施すものである。しかしながら、この方法では、冷間鍛造プレス前に絞り工程と折り曲げ工程を行う必要があるため、工程数が多く、作業効率が悪いという問題がある。

特開平０７−２３６９３０号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、歩留まりが良く、作業効率を高めることができる鋼製板状部品製造方法、該方法で得られるポールパーキング、及び該方法で使用する冷間鍛造用金型を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、鋼製の板状部品を製造する方法であって、互いに平行な表裏面、及び表面の外周と裏面の外周との間の周側部を有する鋼製の板形状の初期材を、表裏面間の厚さ方向がプレス方向に直交するように冷間鍛造用型内に収容する第１の工程と、初期材の厚さを略一定（初期材は冷間鍛造プレスによりわずかに厚くなり得る）に維持したまま、初期材の周側部からプレスして、該初期材を、前記板状部品に近似する形状の近似部品へと冷間鍛造により塑性変形させる第２の工程とを含む鋼製板状部品製造方法が提供される。

本発明では、鋼製の板形状の初期材を、厚さを略一定に保ちつつ厚さ方向に直交する方向から周側部に対し冷間鍛造プレスして、近似部品を成形する。そのため、初期材の重量及び体積は近似部品と同じとなるように設定され、また、初期材の厚さは近似部品及び最終製品である板状部品と略同一に設定される。「略同一」とは、初期材が冷間鍛造プレスによりわずかに厚くなり得ることを考慮したものである。

本発明において、前記初期材は円板形状とすることができるが、これに限定されるものではなく、初期材は、矩形、多角形、長円形等の板であってもよい。

本発明は、前記第２の工程により得た近似部品を前記板状部品へと仕上げる第３の工程を含むことができる。

本発明の一実施形態において、前記第３の工程は、前記近似部品の周縁の余分な部分（マージン部分）をプレスで打ち抜く打ち抜き工程を含む。このマージン部分は極力小さくなるように設定され、本発明では、マージン部分を約３０％以下に設定することができる。

本発明の一実施形態において、前記第３の工程は、前記打ち抜き工程後、浸炭処理する工程を含む。この浸炭処理により、所期の表面硬度が得られる。

本発明の一実施形態において、前記板状部品は、車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキングである。

別の本発明によれば、車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキングであって、互いに平行な表裏面、及び表面の外周と裏面の外周との間の周側部を有する鋼製の円板形状の初期材を、表裏面間の厚さ方向がプレス方向に直交するように冷間鍛造用型内に収容し、初期材の厚さを略一定に維持したまま、初期材の周側部からプレスして、該初期材を、前記ポールパーキングに近似する形状に冷間鍛造により塑性変形させることにより得た近似部品を仕上げて得たポールパーキングが提供される。

更に別の本発明によれば、上記鋼製板状部品製造方法に用いる冷間鍛造用金型であって、前記初期材の厚さに対応する間隔のキャビティを、その厚さ方向がプレス方向に直交するように有するダイスと、キャビティに対し上方から降下させて初期材をプレスするためのパンチとを備える冷間鍛造用金型が提供される。この冷間鍛造用金型において、前記キャビティの底部及びパンチの底部に、前記近似部品に対応する輪郭が付与され得る。

本発明では、板形状の初期材を、厚さを略一定に保ちつつ周側部から冷間鍛造プレスして、最終製品である板状部品に近似する近似部品を得ることができるため、従来の製造法に比べ、歩留まりが良く、また、製造工程が少なく、作業効率を高めることができる。

図１は、ポールパーキングの平面図である。 図２は、初期材の平面図である。 図３は、初期材の側面図である。 図４は、冷間鍛造プレス工程の初期段階を示す正面説明図である。 図５は、図４のＡ−Ａ線に沿う冷間鍛造用金型の部分側断面図である。 図６は、冷間鍛造用金型の斜視図である。 図７は、冷間鍛造プレス工程の中間段階を示す正面説明図である。 図８は、冷間鍛造プレス工程の最終段階を示す正面説明図である。 図９は、近似部品の平面図である。 図１０は、半製品の平面図である。

以下、車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキング１（図１）を製造対象の板状部品として、本発明の好適な一実施形態を図面を参照して説明する。

ポールパーキング１を製造するに当たり、まず、クロム鋼製の丸棒状の原材（図示せず）を切断して円柱形状の素材（図示せず）を得、次いで、この円柱素材をプレス機等で潰して、図２及び３に示す円板形状の初期材１０を得る。なお、板状の原材から複数の初期材１０（又は円柱素材）を打ち抜くこともできる。初期材１０（もしくは円柱素材）は、互いに平行な表裏面と、表面の外周と裏面の外周との間の周側面１１とを有し、初期材１０の重量及び体積は、後述する近似部品２０と同じに設定される。また、初期材１０の厚さ（表裏面間の間隔）は、近似部品２０及び完成したポールパーキング１と略同一に設定されるが、厳密には、後述する冷間鍛造プレス時の厚さ方向へのわずかな膨張を考慮して、近似部品２０（及びポールパーキング１）よりもわずかに小さく設定される。

次に、初期材１０を、図４に示すようにプレス装置にセットされた冷間鍛造用金型によって冷間鍛造を行う。冷間鍛造用金型は、キャビティ４１を有するダイス４０と、パンチ４２とを備え、初期材１０はダイス４０のキャビティ４１内に収容される。キャビティ４１は、図５及び６から分かるように、ダイス４０の上面に開口し、図４の前後方向（初期材１０の厚さ方向）には初期材１０の厚さに対応する間隔しかなく、従って、初期材１０は、キャビティ４１内に円板の表裏面が上下方向（プレス方向）に沿う縦置きにのみ収容され、初期材１０の厚さ方向はプレス方向に直交する。ダイス４０のキャビティ４１の底部（４１ａ、４１ｂ）、及び上方の板状のパンチ４２の底部４２ａには、事前のコンピュータ解析及びトライによって得た近似部品２０の輪郭が付与されている。すなわち、パンチ４２の底部４２ａには、ポールパーキング（アーム体）１（図１参照）の上方側部に近似する近似部品２０の上方側部２１（図９参照）に対応する形状が形成され、また、キャビティ４１には、ポールパーキング１のアーム先端側部１ｂ及びアーム基端側部１ａに近似する近似部品２０の下方左側部２２及び下方右側部２３（図９参照）にそれぞれ対応する形状を有する左方底部４１ａ及び右方底部４１ｂが設定されると共に、これら左右底部４１ａ、４１ｂ間の底部部分に、ポールパーキング１の噛合突起３に近似する近似部品２０の下方中間突起２４に対応する形状を出すためのクリアランス４１ｃが設けられる。ダイス４０は、図６から分かるように、キャビティ４１に対応する板状空間（キャビティ用空間）が上下方向に貫通する円柱状本体４０ａと、円柱状本体４０ａのキャビティ用空間に下方から挿入されて、上述した左右底部４１ａ、４１ｂを成す左右のインサート部分４０ｂとに分かれる。なお、図４等において、参照番号４３は、クリアランス４１ｃの下方に配置されたノックアウトであり、４４はパンチ４２を保持するパンチホルダーであり、４５、４６は上下の圧力板である。

図４の初期状態からプレス装置を操作してパンチ４２を降下させると、初期材１０は、パンチ４２とダイス４０との間で、円板の厚さ方向への変形は制限されつつ、その周側面１１（図３参照）からプレスを受けて円板の広がり方向（半径方向内外）にのみ冷間鍛造により塑性変形し、その中間段階を図７、最終段階を図８に示す。これらの図から分かるように、初期材１０は、パンチ４２の底部４２ａとダイス４０のキャビティ４１の左右底部４１ａ、４１ｂとの間で潰れながら左右に延びると共に、クリアランス４１ｃ内へと入り込んで下方に突出する。

上記の冷間鍛造プレスにより、図９の近似部品２０を得る。次いで、近似部品２０の周縁の余分な部分（マージン部分）２５（近似部品２０の約２７％）を、プレスで打ち抜くことにより、図１０の半製品３０を得るが、マージン部分２５の除去は打ち抜き以外の例えば切削等で行ってもよい。なお、マージン部分２５は極力小さくなるように設定され、本例では、マージン部２５が近似部品２０の周縁全域に及ぶが、近似部品２０の周縁の一部が打ち抜き（除去）不要でそのまま半製品３０の一側部となってもよい。マージン部２５の除去において、近似部品２０の下方中間突起２４は、ここがポールパーキング１の噛合突起３となる部分であるため、最も高い寸法精度が要求されるが、近似部品２０の上方側部２１等は下方中間突起２４に比べ高精度は要求されない。次いで、半製品３０を切削加工し、次いで浸炭処理した後、軸穴２の穴開けを行うことにより、ポールパーキング１が完成する。

以上のように、本実施形態では、円板形状の初期材１０から冷間鍛造プレスにより一挙に近似部品２０を得ることができるため、製造工程が少なく、作業効率を高めることができ、また、近似部品２０から取り除くマージン部分が少ないため、歩留まりが非常に良い。更に、円板形状の初期材１０の厚さ方向に直交する方向から初期材１０の周側面１１に対しプレスするものであるため、円板素材の上面から力を加える冷間鍛造に比べ、プレス成形荷重を大幅に低減することができる。なお、初期材１０を円板として説明したが初期材は矩形板等であってもよい。

１ ポールパーキング（アーム体）
１０ 初期材
２０ 近似部品
２５ 近似部品の周縁の余分な部分（マージン部分）
３０ 半製品
４０ ダイス
４１ キャビティ
４１ａ キャビティの左方底部
４１ｂ キャビティの右方底部
４１ｃ クリアランス
４２ パンチ
４２ａ パンチの底部

Claims (9)

1. 鋼製の板状部品を製造する方法であって、
   互いに平行な表裏面、及び表面の外周と裏面の外周との間の周側部を有する鋼製の板形状の初期材を、表裏面間の厚さ方向がプレス方向に直交するように冷間鍛造用型内に収容する第１の工程と、
   初期材の厚さを略一定に維持したまま、初期材の周側部からプレスして、該初期材を、前記板状部品に近似する形状の近似部品へと冷間鍛造により塑性変形させる第２の工程とを含む鋼製板状部品製造方法。
2. 前記第２の工程により得た近似部品を前記板状部品へと仕上げる第３の工程を含む請求項１の鋼製板状部品製造方法。
3. 前記第３の工程は、前記近似部品の周縁の余分な部分をプレスで打ち抜く打ち抜き工程を含む請求項２の鋼製板状部品製造方法。
4. 前記第３の工程は、前記打ち抜き工程後、浸炭処理する工程を含む請求項３の鋼製板状部品製造方法。
5. 前記初期材は円板形状である請求項１〜４のいずれか一つの鋼製板状部品製造方法。
6. 前記板状部品は、車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキングである請求項１〜５のいずれか一つの鋼製板状部品製造方法。
7. 車両用自動変速機のパーキングロック装置に用いられるポールパーキングであって、
   互いに平行な表裏面、及び表面の外周と裏面の外周との間の周側部を有する鋼製の円板形状の初期材を、表裏面間の厚さ方向がプレス方向に直交するように冷間鍛造用型内に収容し、初期材の厚さを略一定に維持したまま、初期材の周側部からプレスして、該初期材を、前記ポールパーキングに近似する形状に冷間鍛造により塑性変形させることにより得た近似部品を仕上げて得たポールパーキング。
8. 請求項１の鋼製板状部品製造方法に用いる冷間鍛造用金型であって、
   前記初期材の厚さに対応する間隔のキャビティを、その厚さ方向がプレス方向に直交するように有するダイスと、
   キャビティに対し上方から降下させて初期材をプレスするためのパンチとを備える
   冷間鍛造用金型。
9. 前記キャビティの底部及びパンチの底部に、前記近似部品に対応する輪郭が付与される請求項８の冷間鍛造用金型。

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