JP2011240362A - プーリの成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状の金属部材から無段変速機のプーリを成形する方法を提供する。
【解決手段】筒状の金属部材４をプレスして固定プーリ１を成形する場合に、シーブ３の外周端となる第１曲げ部７で曲がった金属部材４の筒部５を、第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ曲がる角度で傾斜した第１テーパ部１４を有する第１金型１０と、第２テーパ部１５を有する第２金型１２とによってプレスし、第２傾斜面１３を成形する。その後、シーブ角で傾斜する第３テーパ部２４を有する第３金型２１と、第４金型２３とによって金属部材４をプレスし、固定プーリ１を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明はプーリの成形方法に関するものである。

従来、筒状の金属部材から径が異なる成形品を成形する場合に、金属部材を絞ることで成形品を成形する方法が特許文献１に開示されている。

特許文献１の方法を用いて、筒状の金属部材から無段変速機のプーリを成形する場合には、第１工程で筒状の金属部材１００を絞って、シーブ角で傾斜した傾斜面１０１をプーリの軸１２０側に成形し（図３（ａ））、第２工程で金属部材１００の筒部１００ａの外周面をガイド金型１０２によってガイドし（図３（ｂ））、金型１０３、１０４によって筒状の金属部材１００をプレスすることでシーブ１０８の外周端となる所定の位置に第１の曲げ部１０５を成形し（図３（ｃ））、第３工程で金属部材１００を金型１０６、１０７によってプレスすることで第２の曲げ部１０９を基点として筒部１００ａが拡径してシーブ１０８を成形する（図３（ｄ））。

また、金属部材１００の筒部１００ａの外周面をガイドせずにプレスし、金属部材１００の筒部１００ａを一気に座屈させることで、図３（ａ）に示す金属部材１００から図３（ｄ）に示す金属部材１００へ直接変形させて、シーブ１０８を成形することが考えられる。

特開２００１−２８３９６３号公報

しかし、ガイド金型１０２を用いた方法では、図３（ｄ）に示すように、シーブ１０８に第２の曲げ部１０９の跡１１０が残り、この箇所で亀裂が発生する、といった問題点がある。

また、金属部材１００の筒部１００ａをガイドせずに座屈させる方法でも、第２の曲げ部１０９の跡１１０が残り、亀裂が発生するおそれがある。また、筒部１００ａが例えばシーブの外周端が所定の位置よりも外側で座屈した場合には、所定の位置よりも外側にシーブの外周端が成形される。そのため、所定の位置にシーブの外周端を正確に成形することが困難になる、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するために発明されたもので、筒状の金属部材からプーリを成形する場合に、不要な曲げ跡をシーブに残さず、シーブを正確に成形することを目的とする。

本発明のある態様に係るプーリの成形方法は、筒状の金属部材をプレスして無段変速機のプーリを成形するプーリの成形方法であって、金属部材から、プーリのシーブの外周端となる曲げ部で曲がる第１傾斜面を成形する第１工程と、プーリのシーブ面と金属部材の中心軸との角度よりも小さい所定角度で傾斜し、第１傾斜面と当接する第１テーパ部を有する第１金型と、第２テーパ部を有する第２金型とによって第１工程後の金属部材をプレスし、第１曲げ部から第２テーパ部に沿って傾斜する第２傾斜面を成形する第２工程と、シーブ角で傾斜する第３テーパ部を有する第３金型と、第４金型とによって第２工程後の金属部材をプレスし、第１傾斜面の角度がシーブ角となるように成形する第３工程と、を備え、所定角度は、第２工程において第１曲げ部を基点として第１工程後の金属部材が中心軸側に曲がる角度であり、第２テーパ部は、第２金型の抜き方向に縮径する。

本発明によると、不要な曲げ跡をシーブに残さず、シーブを正確に成形することができる。

本発明の実施形態における固定プーリの製造工程を示す図である。 筒部が第１テーパ部から受ける抗力の鉛直成分を示す図である。 本発明を用いない場合のプーリの製造工程を示す図である。

本発明の実施形態について図１を用いて説明する。本実施形態はベルト式無段変速機に用いられるプーリの成形方法に関するものであり、図１は、ベルト式無段変速機のプーリの製造工程を示した図である。本実施形態では、固定プーリ１の製造工程について説明する。固定プーリ１は、軸部２と、軸部２の途中から径方向に延出するシーブ３とを有し（図１（ｆ））、軸部２に図示しない可動プーリを挿通させることでプーリが構成される。なお、本実施形態では、鉛直方向にプレスして固定プーリ１を成形する場合について説明するが、これに限られることはない。また、本実施形態では、図１に示す金型で、上側の金型を可動金型とし、下側の金型を固定金型として説明するが、これに限られることはない。

第１工程では、絞り加工によって、筒状の金属部材４（以下、ワークという）の一方の先端側を絞った軸部２と、軸部２と絞っていないワーク４の筒部５との間にテーパ状の第１傾斜面６とを成形する（図１（ａ））。第１傾斜面６と筒部５との間には第１曲げ部（曲げ部）７が成形される。また、軸部２と第１傾斜面６との間には第２曲げ部８が成形される。

第１曲げ部７は、シーブ３の外周端に対応する位置に成形される。第１傾斜面６と固定プーリ１の中心軸Ｏとの角度は、シーブ面と中心軸Ｏとの角度（以下、この角度をシーブ角という）よりも小さい第１角度（所定角度）αとなる。第１角度αについては後述する。なお、本実施形態ではシーブ角は、約８０度であるが、これに限られることはない。

第２工程では、軸部２を第１金型１０の第１孔１１に挿入し、第２金型１２によってワーク４を第１金型１０に向けてプレスし、絞り加工によってワーク４に第２傾斜面１３と縮径部１６とを成形する（図１（ｃ））。

第１金型１０は、第１傾斜面６が当接する第１テーパ部１４と、軸部２が挿入される第１孔１１とを備える。第１テーパ部１４は鉛直方向下向きに縮径しており、第１テーパ部１４の壁面と中心軸Ｏとの角度は第１角度αである。つまり、第１テーパ部１４は、第１傾斜面６全体と当接するように設けられている。第１孔１１は、軸部２が挿入された場合に、第１孔１１の内周壁と、軸部２の外周壁とが密接するように設けられる。これによりワーク４は軸部２の径方向に移動しないように第１金型１０によって支持される。

第２金型１２は、ワーク４の筒部５を縮径させて、ワーク４に第２傾斜面１３を成形する第２テーパ部１５と、ワーク４の縮径部１６を成形する第２孔１７とを備える。第２テーパ部１５は、鉛直方向上向きに、つまり第２金型１２の抜き方向に縮径しており、第２テーパ部１５の壁面と中心軸Ｏとの角度は、第１角度αよりも小さい第２角度βである。第２角度βについては後述する。

第２工程では、第２金型１２が降下し（図１（ｂ））、ワーク４の筒部５に絞り加工を行う。これにより、ワーク４の筒部５が第２テーパ部１５によって中心軸Ｏ側に押され、筒部５の肉が第２テーパ部１５に沿って中心軸Ｏ側へ移動し、第２孔１７の内壁に沿って縮径部１６が成形される。そして、第２金型１２が第１金型１０と当接する第２工程終了位置まで降下すると、第１曲げ部７を基点として第２テーパ部１５に沿って傾斜する第２傾斜面１３が成形される（図１（ｃ））。第２傾斜面１３と縮径部１６との間には第３曲げ部１８が成形される。

第１角度αは、第２工程においてワーク４の筒部５が、第１曲げ部７を基点として筒部５の内壁側、つまり中心軸Ｏ側へ曲がる角度であり、筒部５が座屈せず、第１曲げ部７よりも外側に曲がらなければよい。本実施形態では第１角度αは４５度である。第１角度αが小さくなるにつれて、ワーク４の筒部５が第１テーパ部１４から受ける抗力の鉛直方向成分は小さくなる。この状態を図２に示す。図２は、第１テーパ部１４から受ける抗力Ｆの鉛直方向成分Ｆｙを示す図であり、図２（ａ）は第１角度αが４５度である場合であり、図２（ｂ）は第１角度αがシーブ角である場合である。図２に示すように、第１角度αが小さくなると鉛直方向成分Ｆｙは小さくなる。そのため、第１角度αを４５度とすることで、筒部５にかかる鉛直方向上向きの力は小さくなり、筒部５は座屈せず、第１曲げ部７よりも外側に曲がることなく、筒部５は第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ曲がる。

また、第１角度αが小さくなると、第１テーパ部１４に沿った方向にかかる力が大きくなり、第１傾斜面６または軸部２において座屈が生じるおそれがある。そのため、本実施形態では、第１角度αを４５度としている。

なお、本実施形態では、第１角度αを４５度としたが、これに限られることはなく、第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ筒部５が曲がれば良く、例えば筒部５の長さが短く座屈応力が大きい場合には、第１角度αを４５度よりも大きい角度としても良い。

また、第２角度βを第１角度αよりも小さい３０度とすることで、筒部５は第１曲げ部７よりも外側に曲がることなく、座屈せずに第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側に曲がる。なお、第２角度βは３０度に限られることはなく、第２工程でワーク４の筒部５をプレスする場合に、筒部５が第１曲げ部７よりも外側に曲がることなく、座屈せずに第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側に曲がる角度であればよい。さらに、第２角度βは第３曲げ部１８を基点としてワーク４の筒部５が曲がり、第２孔１７に沿って縮径部１６が成形される角度である。このようにして、鉛直方向にかかる筒部５の応力が座屈応力よりも大きくなることなく第２工程を行う。

第２工程が終了すると、ワーク４を第１金型１０および第２金型１２から取り出し、第３工程では、ワーク４の軸部２を第３金型２１の第３孔２２に挿入し、第４金型２３によって第３金型２１に向けてワーク４をプレスし、絞り加工および潰し加工を行い、シーブ３を成形する（図１（ｅ））。

第３金型２１は、軸部２が挿入される第３孔２２と、シーブ３を成形する第３テーパ部２４とを備える。第３テーパ部２４の壁面と中心軸Ｏとの角度は第１角度αよりも大きい第３角度γである。第３角度γは固定プーリ１のシーブ角である。第３孔２２の径および長さは第２金型１２の第１孔１１の径および長さと同じ径および長さとなるように設けられる。

第４金型２３は、第１傾斜面６を第３金型２１に向けてプレスし、ワーク４の縮径部１６をさらに絞る第４テーパ部２５と、ワーク４のボス部２８を成形する第４孔２７とを備える。

第３工程では、第４金型２３が降下し（図１（ｄ））、まず潰し加工を行う。これにより、第１傾斜面６が第２曲げ部７を基点に第３テーパ部２４に向けて傾き、第１傾斜面６は第３テーパ部２４と当接し、第１傾斜面６と中心軸Ｏとの角度がシーブ角となる。さらに第２傾斜面１３が第１曲がり部７を基点に第１傾斜面６の背面側に向けて傾き、第２傾斜面１３の背面と第１傾斜面６の背面との距離が小さくなる。

次に、縮径部１６に絞り加工を行う。これにより、第４テーパ部２５によってワーク４の縮径部１６が中心軸Ｏ側へ押され、縮径部１６の肉は第４テーパ部２５に沿って中心軸Ｏ側へ移動し、さらに縮径し、第４孔２７に沿ってボス部２８が成形される（図１（ｅ））。そして、第４金型２３が第３工程終了位置まで降下すると第３工程は終了する。

これらの工程によって、筒状の金属部材４から固定プーリ１を成形する（図１（ｆ））。

本発明の実施形態の効果について説明する。

第１金型１０の第１テーパ部１４の角度を、第２工程においてワーク４の筒部５がシーブ３の外周端となる第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ向けて曲がる第１角度αとすることで、筒状の金属部材４から固定プーリ１を成形する場合に、不要な曲げ跡を残さずに、シーブ３を成形することができる。そのため、曲げ跡を基点とする亀裂の発生を防止することができる（請求項１に対応）。

また、第１曲げ部７の外側に筒部５が曲がることを防止し、シーブ３の外周端となる第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ筒部５を曲げることができ、シーブ３を正確に成形することができる（請求項１に対応）。

第２金型１２の第２テーパ部１５の第２角度βを、第１金型１０の第１テーパ部１４の第１角度αよりも小さくすることで、第２工程においてワーク４の筒部５が第１曲げ部７よりも外側に曲がることを防止し、第１曲げ部７を基点として中心軸Ｏ側へ筒部５を曲げることができ、シーブ３を正確に成形することができる（請求項２に対応）。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。

１ 固定プーリ
４ 金属部材
６ 第１傾斜面
７ 第１曲げ部（曲げ部）
１０ 第１金型
１２ 第２金型
１３ 第２傾斜面
１４ 第１テーパ部
１５ 第２テーパ部
２１ 第３金型
２３ 第４金型
２４ 第３テーパ部
２６ プレス部

Claims (2)

1. 筒状の金属部材をプレスして無段変速機のプーリを成形するプーリの成形方法であって、
   前記金属部材から、前記プーリのシーブの外周端となる曲げ部で曲がる第１傾斜面を成形する第１工程と、
   前記プーリのシーブ面と前記金属部材の中心軸との角度よりも小さい所定角度で傾斜し、前記第１傾斜面と当接する第１テーパ部を有する第１金型と、第２テーパ部を有する第２金型とによって前記第１工程後の金属部材をプレスし、前記第１曲げ部から前記第２テーパ部に沿って傾斜する第２傾斜面を成形する第２工程と、
   前記シーブ角で傾斜する第３テーパ部を有する第３金型と、第４金型とによって前記第２工程後の金属部材をプレスし、前記第１傾斜面の角度が前記シーブ角となるように成形する第３工程と、を備え、
   前記所定角度は、前記第２工程において前記第１曲げ部を基点として前記第１工程後の金属部材が前記中心軸側に曲がる角度であり、
   前記第２テーパ部は、前記第２金型の抜き方向に縮径することを特徴とするプーリの成形方法。
2. 前記第２テーパ部の角度は、前記所定角度よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプーリの成形方法。

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