JP2012122608A - キャリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造に必要な部品点数・加工工程数を減らし、かつ、材料の歩留まりを向上する。
【解決手段】ブランク１００を成形して、キャリア１のフランジ部１０と、フランジ部１０の表面から延出する筒状部と、フランジ部１０から径方向外側に延びる環状のリム部とを成形し、リム部を側壁予定部位と座面予定部位とに周方向に交互に分け、座面予定部位を押し込みつつ径方向外側に拡げてピニオンギヤを露出させるための開口６０を形成し、側壁予定部位を絞ることによってキャリア１の側壁３０に成形するとともに、座面予定部位をフランジ部１０の下方に移動させてピニオンギヤの座面４０を成形し、筒状部の内周又は外周にスプライン溝２１を成形する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、遊星歯車機構のキャリア及びその製造方法に関する。

遊星歯車機構は、サンギヤと、サンギヤに噛み合う複数のピニオンギヤと、複数のピニオンギヤを支持するキャリアと、複数のピニオンギヤに噛み合うリングギヤとで構成される。複数のピニオンギヤを両側から支持するためには、キャリアが平行な２面を有している必要がある。

特許文献１ではキャリアの製造方法として、カップ状のキャリアプレートに環状のキャリアプレートを電子ビーム溶接によって接合することによって上記平行な２面を形成する方法を開示している。

特開昭５８−６１９８２号公報

しかしながら、上記方法では、２つのキャリアプレートをそれぞれ機械加工し、その後、電子ビーム溶接によって接合する必要がある。さらに、クラッチハブ又はクラッチドラムがキャリアと一体に設けられる場合は、別途形成したクラッチハブ又はクラッチドラムを電子ビーム溶接によりキャリアに溶接する必要がある。このため、上記方法では、部品点数及び加工工程数が多くなり、また、接合不良による強度低下を招きやすいという問題があった。

また、上記方法では、ピニオンギヤを露出させるための開口をカップ状のキャリアプレートの側面に加工する必要があるので、材料の歩留まりが悪いという問題があった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、クラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造に必要な部品点数・加工工程数を減らし、かつ、材料の歩留まりを向上することを目的とする。

本発明のある態様によれば、遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するとともにクラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造方法であって、円盤状のブランクを準備する準備工程と、前記ブランクを成形して、前記キャリアのフランジ部と、前記フランジ部の表面から延出する筒状部と、前記フランジ部から径方向外側に延びる環状のリム部とを成形する鍛造工程と、前記リム部を側壁予定部位と座面予定部位とに周方向に交互に分け、前記座面予定部位を押し込みつつ径方向外側に拡げて前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する曲げ工程と、前記側壁予定部位を絞ることによって前記キャリアの側壁に成形するとともに、前記座面予定部位を前記フランジ部の下方に移動させて前記ピニオンギヤの座面を成形する絞り工程と、前記筒状部の内周又は外周にスプライン溝を成形するスプライン溝成形工程と、を含むことを特徴とするキャリアの製造方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するとともにクラッチ
ドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造方法であって、円盤状のブランクを準備する準備工程と、前記ブランクを成形して、前記キャリアのフランジ部と、前記フランジ部の表面から延出する筒状部と、前記フランジ部から径方向外側に延びる環状のリム部とを成形する鍛造工程と、前記リム部を側壁予定部位と座面予定部位とに周方向に交互に分け、前記座面予定部位を押し込みつつ径方向外側に拡げて前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する第１曲げ工程と、前記側壁予定部位の幅方向中央を径方向内側に押し込むことによって径方向内側に突出するリブを有する前記キャリアの側壁に成形するとともに、前記座面予定部位を前記フランジ部の下方に移動させて前記ピニオンギヤの座面を成形する第２曲げ工程と、前記筒状部の内周又は外周にスプライン溝を成形するスプライン溝成形工程と、を含むことを特徴とするキャリアの製造方法が提供される。

また、本発明のさらに別の態様によれば、遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアであって、一つの部材から一体成形される、フランジ部、前記フランジ部の表面から延出するクラッチドラム又はクラッチハブ、及び、前記フランジ部から前記クラッチドラム又はクラッチハブとは逆方向に延出する側壁と、前記側壁の一部を前記キャリア内に没入させることによって形成される前記フランジ部に平行な前記ピニオンギヤの座面と、を備え、前記没入させた部位の当初位置に前記ピニオンギヤを露出させるための開口が形成されることを特徴とするキャリアが提供される。

これらの態様によれば、クラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアが一つの部材から一体的に成形されるので、部品点数・加工工程数を減らすことができる。複数の部材を接合する必要がないので、接合不良による強度低下を招くことがない。また、座面の当初位置に形成される開口がピニオンギヤを露出させるための開口となるので、開口を打ち抜き加工する場合に比べて材料の歩留まりが向上する。

また、径方向内側に突出するリブを有する側壁が成形される態様では、キャリアの強度が向上する。

本発明の第１実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリアの斜視図である。 キャリアの成形手順の前半部分を示したフローチャートである。 キャリアの成形手順の後半部分を示したフローチャートである。 第１鍛造工程を説明するための図である。 第２鍛造工程を説明するための図である。 第２ピアス工程を説明するための図である。 曲げ工程を説明するための図である。 第１絞り工程を説明するための図である。 第２絞り・しごき工程を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリアの斜視図である。 キャリアの成形手順の後半部分を示したフローチャートである。 第１曲げ工程を説明するための図である。 第１曲げ工程を説明するための図である。 第２曲げ工程を説明するための図である。 第２曲げ工程を説明するための図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明
では、図中での上下関係に基づき各部材の位置関係を説明するが、以下の説明での上下関係はあくまでも説明上のもので、成形時又は使用時にその上下関係で各部材が配置されることを要求するものではない。また、成形途中の部材を適宜ワークと表現する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリア１の斜視図である。

キャリア１は、フランジ部１０と、クラッチハブ２０と、側壁３０と、座面４０とを含む。

フランジ部１０は、キャリア１の回転軸に直交する円盤状の部位で、中心開口１１と、中心開口１１の周縁部から上方に延びるボス部１２とを有する。また、フランジ部１０にはピニオンギヤを支持する軸孔１３が周方向に等間隔に形成されている。

クラッチハブ２０は、フランジ部１０の外縁から上方に向けて延びる円筒状の部位である。クラッチハブ２０は、外周にキャリア１の回転軸に対して平行に延びるスプライン溝２１を複数有する。スプライン溝２１には図示しないクラッチプレートが摺動自在に噛み合わされる。

側壁３０は、フランジ部１０の外縁から下方に延び、キャリア１の周方向に間隔を置いて複数配置される。隣接する側壁３０は、それらの間に配置され、かつ、フランジ部１０に平行な座面４０によって連結されている。座面４０、及び、座面４０とフランジ部１０と間の開口６０は、隣接する側壁３０の間の部位をキャリア１内に没入させることでそれぞれ形成される。側壁３０と座面４０とは、該押込み時に同時に成形される略三角形状の隅肉部５０によって連結される。

座面４０にはそれぞれ軸孔４１が形成されている。フランジ部１０、座面４０及び隅肉部５０によってキャビティが形成され、該キャビティにはピニオンギヤ（不図示）が収容され、その回転軸が軸孔１３、４１に回転自在に支持される。

図２Ａ及びこれに続く図２Ｂはキャリア１の成形手順を示したフローチャートである。これらを参照しながらキャリア１の成形手順について説明する。フローチャートの右側には各工程後のワークを示している。

まず、Ｓ１の準備工程では、ブランク１００が準備される。ブランク１００は後に成形されるフランジ部１０よりも肉厚の円盤状の部材である。

Ｓ２の第１ピアス加工工程では、図示しない丸棒状のパンチがブランク１００の中心に押し付けられ、ブランク１００の中心に中心開口１１が形成される。

Ｓ３では、第１鍛造工程が実施される。図３Ａは、第１鍛造工程前後のワークの状態を示している。図中左側が加工前の状態、図中右側が加工後の状態を示している（図３Ｂ〜図３Ｆについても同じ）。

第１鍛造工程では、中心開口１１よりも大きな内径、かつ、ブランク１００よりも小さな外径を有する第１環状パンチ１１０がブランク１００に押し付けられるとともに、中心開口１１の下側から拡径治具１１１が押し付けられる。これによって、中心開口１１が拡径されつつ、その周囲にボス部１２が成形される。同時に、第１環状パンチ１１０が押し付けられた部位の肉が径方向外側へと移動し、最外周側に厚肉部１４が成形されるととも
に、ボス部１２と厚肉部１４との間に環状凹部１５が成形される。

Ｓ４では、第２鍛造工程が実施される。図３Ｂは、第２鍛造工程前後のワークの状態を示している。

第２鍛造工程では、厚肉部１４の肉が径方向内側に移動しないように環状凹部１５に環状サポート治具１２０が押し付けられるとともに中心開口１１が変形しないように筒状サポート治具１２１が中心開口１１に挿入され、この状態で厚肉部１４の内径よりもやや大きな内径（後述する筒状部１６の厚さ分大きな内径）を有する第２環状パンチ１３０が厚肉部１４に押し付けられる。これによって、厚肉部１４が潰され、厚肉部１４の肉が環状凹部１５のすぐ外側の部位を残して径方向外側に移動する。

Ｓ３の第１鍛造工程、及び、Ｓ４の第２鍛造工程によって、キャリア１のフランジ部１０と、フランジ部１０の表面外縁から上方に延出する筒状部１６と、フランジ部１０から径方向外側に延出する環状のリム部１７とが形成される。

Ｓ５では、第２ピアス工程が実施される。図３Ｃは、第２ピアス工程前後のワークの状態を示している。

第２ピアス工程では、フランジ部１０に環状サポート治具１４０が押し付けられるとともに筒状サポート治具１４１が中心開口１１に挿入され、この状態で複数の円弧状の先端面を有する打ち抜きパンチ１５０が筒状部１６のすぐ外側（リム部１７の最内周）に押し付けられ、弧状スリット１８が筒状部１６に沿って等間隔に複数形成される。これにより、リム部１７が、弧状スリット１８が形成される部位の外側に配置される座面予定部位１７ａと、弧状スリット１８が形成されない部位の外側に配置される側壁予定部位１７ｂとに分けられ、座面予定部位１７ａと側壁予定部位１７ｂとが周方向に交互に配置される。

Ｓ６（図２Ｂ）では、曲げ工程が実施される。図３Ｄは、曲げ工程前後のワークの状態を示している。

曲げ工程では、フランジ部１０に環状サポート治具１６０が押し付けられるとともに筒状サポート治具１６１が中心開口１１に挿入され、この状態で法線が径方向外側を向くように先端面が傾斜した、すなわち、内周側が尖った曲げパンチ１７０が座面予定部位１７ａに押し付けられる。これにより、座面予定部位１７ａが、下型３００に設けられる斜面３０１に当接するまで、下方に押し込まれつつ径方向外側に拡げられる。また、フランジ部１０と座面予定部位１７ａとの間に開口６０が形成されるとともに、座面予定部位１７ａと側壁予定部位１７ｂとの間の部位が塑性変形を起こし、両部位を連結する略三角形の隅肉部５０が成形される。

Ｓ７では、第１絞り工程が実施される。図３Ｅは、第１絞り工程前後のワークの状態を示している。

第１絞り工程では、フランジ部１０に環状サポート治具１８０が押し付けられるとともに筒状サポート治具１８１が中心開口１１に挿入され、この状態で筒状パンチ１９０の内周面が側壁予定部位１７ｂに押し付けられて当該部位が絞られ、側壁予定部位１７ｂがフランジ部１０外縁の下方（筒状部１６の真下）に移動する。このとき、座面予定部位１７ａは、下型３１０に配置されたスロープ３１１にガイドされながらガイド部材３１２の下方に潜り込む。また、開口６０にガイド部材３１２が入り込み、開口６０の変形が抑制される。なお、筒状パンチ１９０のスロープ３１１に対応する位置には、スロープ３１１との干渉を避けるための凹部（不図示）が形成されている。

結果として、フランジ部１０の下方に配置され、かつ、フランジ部１０に平行な座面４０と、フランジ部１０外縁から筒状部１６とは逆方向に延出する側壁３０とが同時に成形され、フランジ部１０と座面４０との間にはピニオンギヤを露出させるための開口６０が形成される。

Ｓ８では、第２絞り・しごき工程が実施される。図３Ｆは、第２絞り及びしごき工程前後のワークの状態を示している。

第２絞り及びしごき工程では、フランジ部１０にパンチ２００が押し付けられ、筒状サポート治具２０１が中心開口１１に挿入されるとともに、ワークが下型３２０内に押し込まれる。これにより、まず、側壁３０が縮径され、続いて、筒状部１６の外周がしごかれて筒状部１６の外周に上下方向に延びるスプライン溝２１が複数成形され、キャリア１と一体になったクラッチハブ２０が成形される。

Ｓ９の軸孔加工工程では、ピニオンギヤの回転軸を支持する軸孔１３、４１がフランジ部１０及び座面４０にそれぞれドリル加工される。

続いて、第１実施形態の作用効果について説明する。

第１実施形態によれば、クラッチハブ２０と一体になったキャリア１が一つの部材（ブランク１００）から一体的に成形されるので、部品点数・加工工程数を減らすことができる。複数の部材を接合する必要がないので、接合不良による強度低下を招くことがない。また、座面４０の当初位置に形成される開口６０がピニオンギヤを露出させるための開口となるので、開口６０を打ち抜き加工する場合に比べて材料の歩留まりが向上する（請求項１、２、４に対応）。

＜第２実施形態＞
続いて、第２実施形態について説明する。第１実施形態と共通の構成についての同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図４は、本発明の第２実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリア１の斜視図である。

キャリア１は、第１実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリア１と同様にクラッチハブ２０と一体になった構造を有するが、側壁３０の幅方向中央が上下方向に沿って径方向内側に押し込まれて、キャリア１の内側に突出するリブ３１が形成されている点において相違する。

キャリア１の成形手順のフローチャートは、図２Ａ及びこれに続く図５からなる。準備工程（Ｓ１）〜第２ピアス工程（Ｓ５）、第２絞り及びしごき工程（Ｓ８）、及び、軸孔加工工程（Ｓ９）は、第１実施形態と共通であり、曲げ工程（Ｓ６）及び第１絞り工程（Ｓ７）に代えて第１曲げ工程（Ｓ１６）及び第２曲げ工程（Ｓ１７）が実施される点において第１実施形態と相違する。

以下、図５以降を参照しながら第１曲げ工程（Ｓ１６）及び第２曲げ工程（Ｓ１７）について説明する。

図６Ａ及び図６Ｂは、第１曲げ工程前後のワークの状態を示している。図６Ａは座面予定部位１７ａの幅方向中央を通る断面であり、図６Ｂは側壁予定部位１７ｂの幅方向中央
を通る断面である。

第１曲げ工程では、フランジ部１０に環状サポート治具１６０が押し付けられるとともに筒状サポート治具１６１が中心開口１１に挿入される。そして、この状態で法線が径方向外側を向くように先端面が傾斜した曲げパンチ１７０ａが座面予定部位１７ａに押し付けられるとともに、先端が三角屋根形状に突出した曲げパンチ１７０ｂが側壁予定部位１７ｂに押し付けられる。曲げパンチ１７０ｂの先端の突出量は径方向外側に行くほど、また、幅方向中央に近づくほど大きくなる。

これにより、座面予定部位１７ａが、下型３３０に設けられる斜面３３１に当接するまで、下方に押し込まれつつ径方向外側に拡げられる。また、側壁予定部位１７ｂが、下型３３０に設けられて曲げパンチ１７０ｂの先端に対応する形状の傾斜面３３２に押し付けられ、幅方向中央を中心としてＶ字形に折り曲げられる。

また、フランジ部１０と座面予定部位１７ａとの間に開口６０が形成されるとともに、座面予定部位１７ａと側壁予定部位１７ｂとの間の部位が塑性変形を起こし、両部位を連結する略三角形の隅肉部５０が成形される。

図７Ａ及び図７Ｂは、第２曲げ工程前後のワークの状態を示している。図７Ａは座面予定部位１７ａの幅方向中央を通る断面であり、図７Ｂは側壁予定部位１７ｂの幅方向中央を通る断面である。

第２曲げ工程では、フランジ部１０に環状サポート治具１８０が押し付けられるとともに筒状サポート治具１８１が中心開口１１に挿入される。この状態で、先端面２１１が傾斜した筒状部材２１０を下降させると、先端面２１１に接触する第１スライドフック２２１及び第２スライドフック２２２が、下型３４０のガイド面３４１に沿って径方向内側に移動しつつ下降する。

第１スライドフック２２１は、図７Ａに示すように、先端に係合部２２１ａを有し、係合部２２１ａを介して座面予定部位１７ａに係合する。第１スライドフック２２１が径方向内側かつ下方に移動すると、座面予定部位１７ａは、フランジ部１０外縁の下方（筒状部１６の真下）まで移動する。この状態では、座面予定部位１７ａは、フランジ部１０と平行になる。

これにより、フランジ部１０の下方に配置され、かつ、フランジ部１０に平行な座面４０が形成され、フランジ部１０と座面４０との間にはピニオンギヤを露出させるための開口６０が形成される。

また、第２スライドフック２２２は、図７Ｂに示すように、先端に係合部２２２ａを有し、係合部２２２ａを介して側壁予定部位１７ｂに係合する。第２スライドフック２２２が径方向内側かつ下方に移動すると、側壁予定部位１７ｂは、フランジ部１０との接続部を中心として下方に回転し、特に、幅方向中央の端部はフランジ部１０外縁よりも内側の位置まで押し込まれる。

これにより、フランジ部１０外縁から筒状部１６とは逆方向に延出する側壁３０と、側壁３０から径方向内側に突出する山形のリブ３１（図４）が形成される。

第２実施形態では、第１実施形態の作用効果に加え、このリブ３１が形成されることによって、第１実施形態と比較してキャリア１の剛性が向上するという作用効果がある（請求項３、５に対応）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、クラッチハブ２０をキャリア１と一体的に成形しているが、クラッチプレートが噛み合うスプライン溝２１を内周に有するクラッチドラムを一体的に成形するようにしてもよい。

１ キャリア
１０ フランジ部
１６ 筒状部
１７ リム部
１７ａ 座面予定部位
１７ｂ 側壁予定部位
２０ クラッチハブ
３０ 側壁
３１ リブ
４０ 座面
６０ 開口
１００ ブランク

Claims (5)

1. 遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するとともにクラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造方法であって、
   円盤状のブランクを準備する準備工程と、
   前記ブランクを成形して、前記キャリアのフランジ部と、前記フランジ部の表面から延出する筒状部と、前記フランジ部から径方向外側に延びる環状のリム部とを成形する鍛造工程と、
   前記リム部を側壁予定部位と座面予定部位とに周方向に交互に分け、前記座面予定部位を押し込みつつ径方向外側に拡げて前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する曲げ工程と、
   前記側壁予定部位を絞ることによって前記キャリアの側壁に成形するとともに、前記座面予定部位を前記フランジ部の下方に移動させて前記ピニオンギヤの座面を成形する絞り工程と、
   前記筒状部の内周又は外周にスプライン溝を成形するスプライン溝成形工程と、
   を含むことを特徴とするキャリアの製造方法。
2. 請求項１に記載のキャリアの製造方法であって、
   鍛造工程は、前記ブランクの内周側を潰す第１鍛造工程と、前記ブランクの外周側を潰す第２鍛造工程の２工程を含む、
   ことを特徴とするキャリアの製造方法。
3. 遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するとともにクラッチドラム又はクラッチハブと一体になったキャリアの製造方法であって、
   円盤状のブランクを準備する準備工程と、
   前記ブランクを成形して、前記キャリアのフランジ部と、前記フランジ部の表面から延出する筒状部と、前記フランジ部から径方向外側に延びる環状のリム部とを成形する鍛造工程と、
   前記リム部を側壁予定部位と座面予定部位とに周方向に交互に分け、前記座面予定部位を押し込みつつ径方向外側に拡げて前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する第１曲げ工程と、
   前記側壁予定部位の幅方向中央を径方向内側に押し込むことによって径方向内側に突出するリブを有する前記キャリアの側壁に成形するとともに、前記座面予定部位を前記フランジ部の下方に移動させて前記ピニオンギヤの座面を成形する第２曲げ工程と、
   前記筒状部の内周又は外周にスプライン溝を成形するスプライン溝成形工程と、
   ことを特徴とするキャリアの製造方法。
4. 遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアであって、
   一つの部材から一体成形される、フランジ部、前記フランジ部の表面から延出するクラッチドラム又はクラッチハブ、及び、前記フランジ部から前記クラッチドラム又はクラッチハブとは逆方向に延出する側壁と、
   前記側壁の一部を前記キャリア内に没入させることによって形成される前記フランジ部に平行な前記ピニオンギヤの座面と、
   を備え、
   前記没入させた部位の当初位置に前記ピニオンギヤを露出させるための開口が形成されることを特徴とするキャリア。
5. 請求項４に記載のキャリアであって、
   前記側壁の径方向中央が径方向内側に押し込まれることによって前記側壁から径方向内側に突出するリブが形成される、
   ことを特徴とするキャリア。