JP2015136721A - キャリア、およびキャリアの作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアをプレスにより成型する際の歩留まりを向上させる。【解決手段】遊星歯車機構のピニオンギヤの支持部５が、有底円筒形状のキャリアベース部２に設けられたキャリア１を、一枚のブランク板から作製する方法であって、ブランク板の支持部となる領域に設けた貫通孔を、バーリング加工により拡径しつつ、拡径した貫通孔を囲む筒状壁を、前記ブランク板から一方側に突出させて形成するステップと、前記ブランク板を厚み方向に貫通する貫通部を、前記筒状壁の周方向における一カ所に前記ブランク板との接続部を残しつつ、前記筒状壁の外周に沿って形成するステップと、前記筒状壁と前記基部との接続部を支点として、前記筒状壁を前記基部の他方側に引き起こして、前記ピニオンギヤの支持部を形成するステップと、を有することを特徴とする方法【選択図】図３

Description

本発明は、遊星歯車機構のキャリア、およびキャリアの作製方法に関する。

遊星歯車機構は、サンギヤと、サンギヤの外周を囲むリングギヤとの間に、複数のピニオンギヤを配置した基本構成を有している。
ピニオンギヤの各々は、共通のキャリアで回転可能に支持されており、この状態において各ピニオンギヤは、内径側に位置するサンギヤと、外径側に位置するリングギヤとに、それぞれ噛合している。

特許文献１には、キャリアにおけるピニオンギヤの支持部を、プレスにより作製する方法が開示されており、有底円筒形状のキャリアベース部の内側に、ピニオンギヤの支持部が設けられたキャリアを、一枚のブランク板から作製することが開示されている。

特開２０１２−１０７７１２号公報

特許文献１に開示された方法では、有底円筒形状のキャリアベース部の他に、ピニオンギヤの支持部も絞り加工により成型されるので、キャリアの成型が完了するまでに行われる絞り加工の回数が、キャリアベース部のみを絞り加工により形成する場合よりも多くなっている。
ここで、キャリアを成型する際に最初に用意するブランク板は、絞り加工に用いられる面積を考慮して大きくする必要があるので、絞り加工の回数が多くなるほど、より大きい面積のブランク板を用意する必要がある。

しかし、絞り加工を行うブランク板の面積が大きくなると、絞り加工時にシワが生じ易くなる。そのため、特許文献１の方法でキャリアを成型すると、シワのある成形品が多く得られる傾向があり、結果として、成形品であるキャリアの歩留まりが悪くなってしまう。

そこで、プレスにより成型されるキャリアの歩留まりを向上させることが求められている。

本発明は、
有底円筒形状のキャリアベース部にピニオンギヤの支持部が設けられたキャリアを、一枚のブランク板から作製するキャリアの作製方法であって、
前記ブランク板を打ち抜いて得られた円板状のワークにおいて、前記支持部となる領域に形成された貫通孔をバーリング加工により拡径しつつ、拡径した貫通孔を囲む筒状壁を、前記ワークの一方側に突出させて形成するステップと、
前記ワークを厚み方向に貫通する貫通部を、前記筒状壁の周方向における一カ所に前記ワークとの接続部を残しつつ、前記筒状壁の外周に沿って形成するステップと、
前記筒状壁と前記ワークとの接続部を起点として、前記筒状壁を前記ワークの他方側に引き起こして、前記ピニオンギヤの支持部を形成するステップと、を有する構成のキャリアの作製方法とした。

本発明によれば、絞り加工を行うことなくピニオンギヤの支持部が形成されるので、キャリアを作製する際に行われる絞り加工の回数を、有底円筒形状のキャリアベース部を成型する際の１回にすることができる
よって、絞り加工の回数が少なくなった分だけ、最初に用意するブランク板の大きさが小さくなるので、キャリアを作製する途中でのしわの発生が抑えられて、キャリアを作製する際の歩留まりが向上することになる。

実施の形態にかかるキャリアの斜視図である。 実施の形態にかかるキャリアを説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法のフローチャートである。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。 実施の形態にかかるキャリアの作製方法を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態にかかるキャリア１を説明する。
図１は、実施の形態にかかるキャリアの作製方法により作製されるキャリア１の斜視図である。図２は、キャリア１を説明する図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿ってキャリア１を切断した断面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿ってキャリア１を切断した断面図である。

自動変速機においてキャリア１は、遊星歯車機構のサンギヤ（図示せず）の回転軸（軸線Ｘ）と同軸に設けられており、このキャリア１では、有底円筒形状のキャリアベース部２の内側に、ピニオンギヤ（図示せず）の支持部５が設けられている。

キャリアベース部２は、軸線Ｘの軸方向から見てリング形状を成す基部３と、この基部３の周縁を全周に亘って囲む周壁部４と、を有している。
周壁部４の上部には、軸線Ｘの軸方向に延びるスプライン溝４１が、軸線Ｘ回りの周方向の全周に亘って設けられており、周壁部４の上部側は、クラッチ板（図示せず）が係合するクラッチハブ４２となっている。

基部３の中央には、サンギヤの回転軸（図示せず）を挿通させる開口３１が、基部３を厚み方向に貫通して形成されており、この開口３１の径方向外側に加工孔６が形成されている。
この加工孔６もまた、基部３を厚み方向に貫通して形成されており、加工孔６は、軸線Ｘ周りの周方向に等間隔で３つ設けられている。

図２に示すように、平面視において加工孔６の内径側の側縁６ａは、基部３の直径線Ｌｎに直交する直線Ｌｍに沿って直線状に形成されており、この側縁６ａには、筒形状の支持部５が接続されている。

図２の（ｂ）、（ｃ）に示すように、支持部５は、ピニオンギヤの回転軸を支持する支持壁部５１、５２と、これら支持壁部５１、５２の端部同士を接続する側壁部５３、５４とを有している。
支持壁部５１、５２は、基部３に対して平行に伸びる直線Ｙを挟んで対称となる位置で、互いに平行に設けられている。
この支持壁部５１、５２には、ピニオンギヤの回転軸を支持する支持孔５１ａ、５２ａが、厚み方向に貫通して形成されており、これら支持孔５１ａ、５２ａは、軸線Ｘに対して平行な軸線Ｘ１上で同軸に形成されている。

そのため、ピニオンギヤの回転軸を支持孔５１ａ、５２ａで支持させると、ピニオンギヤは、キャリア１の回転軸（軸線Ｘ）に対して平行な軸線Ｘ１回りに回転可能とされた状態で設けられるようになっている。

支持壁部５１、５２の端部同士を接続する側壁部５３、５４は、軸線Ｘ１を挟んで対称となる位置で、これら支持壁部５１、５２に対して直交する向きで設けられており、側壁部５３、５４と支持壁部５１、５２との接続部には曲面加工が施されている。

支持壁部５１、５２と側壁部５３、５４とで囲まれた支持部５の内側の空間は、ピニオンギヤを収容する収容部５５となっている。
支持部５の各々は、側壁部５２が加工孔６の側縁６ａに接続されており、支持部５の各々は、加工孔６の側縁６ａで片持ち支持された状態で、基部３に対して平行に設けられている（図２の（ｂ）参照）。
さらに、この状態において支持部５は、軸線Ｘの径方向から見て、収容部５５を、軸線Ｘに直交する直線Ｙに沿わせており（図２の（ｂ）参照）、軸線Ｘの軸方向から見て、支持部５におけるピニオンギヤの収容部５５は、軸線Ｘの径方向（直径線Ｌｎの軸方向）に開口を向けて配置されている。

以下、一枚のブランク板からのキャリア１の作製を説明する。
図３は、キャリア１の作製工程のフローチャートである。
図４は、打ち抜き工程で作製されるワーク１００Ａを説明する図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における面Ａで基部１０１を切断した面図である。
図５は、バーリング工程により得られるワーク１００Ｂであって、筒状壁１０４が形成されたワーク１００Ｂを説明する図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における面Ａで基部１０１を切断した断面図である。
図６は、孔空け工程により得られるワーク１００Ｃであって、支持部５が形成されたワーク１００Ｃを説明する図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における面Ａで基部１０１を切断した断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）におけるＢ−Ｂ矢視図である。
図７は、引き起こし工程により得られるワーク１００Ｄであって、支持部５が引き起こされたワーク１００Ｄを説明する図であり、（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における面Ａで基部１０１を切断した断面図である。
図８は、絞り工程により得られるワーク１００Ｅの斜視図であり、図９は、しごき工程により得られるワーク１００Ｆの斜視図である。

始めに、一枚のブランク板のプレスによる打ち抜きにより、円形の開口３１と矩形形状の下孔１０２とが円板状の基部１０１に形成されたワーク１００Ａ（打ち抜き板）が作製される（ステップＳ１０１：打ち抜き工程）。
開口３１は、最終的に作製されるキャリア１において、サンギヤの回転軸が挿通される貫通孔であり、ワーク１００Ａの中心軸（軸線Ｘ）の軸方向から見て円形を成す基部１０１の中央に形成されている。
下孔１０２は、最終的に作製されるキャリア１の支持部５となる領域に形成された貫通孔である。
ここで、この下孔１０２は、開口３１周りの周方向に、等間隔で３カ所形成されており、キャリア１が備える支持部５の数と同数形成される。なお、基部１０１の中心（開口３１の中心Ｐ）から下孔１０２の径方向の中心Ｐ１までの離間距離ｒは、全ての下孔１０２で同じ長さとなっている。

続いて、ワーク１００Ａに対するバーリング加工により、拡径された下孔１０３とこの下孔１０３を囲む筒状壁１０４とが基部１０１に形成されたワーク１００Ｂが作製される（ステップＳ１０２：バーリング工程）。
このバーリング加工では、基部１０１の下孔１０２を押し広げながら、下孔１０２の周縁部の肉を、基部１０１の厚み方向における一方側に移動させて、拡径された下孔１０３を囲む筒状壁１０４を形成する。

ここで、拡径された下孔１０３は、最終的に得られる支持部５の収容部５５と整合する径方向の内径Ｗ１と幅方向の内径Ｗ２で形成されており（図２の（ｃ）参照）、拡径された下孔１０３の断面形状と、収容部５５の断面形状とは一致している。
さらに軸線Ｘ方向における筒状壁１０４の基部１０１の上面１０１ａからの長さＬ１（図５の（ｂ）参照）は、最終的に得られる支持部５の軸線Ｘの径方向の長さＬ１と一致している（図２の（ｂ）参照）。

続いて、ワーク１００Ｂに対する孔空け加工により、ピニオンギヤの支持部５が軸線Ｘに沿う向きで基部１０１に形成されたワーク１００Ｃが作製される（ステップＳ１０３：孔空け工程）。

図６の（ｃ）に示すように、この孔空け加工では、ワーク１００Ｂの筒状壁１０４を囲む基部１０１の領域のうち、開口３１側（軸線Ｘ側）の一部の領域を残して貫通溝７を形成することで、ピニオンギヤの支持部５が、その内径側の一側を基部１０１に接続した状態で形成される。
ワーク１００Ｃにおいて貫通溝７は、支持部５の外周に沿って形成されており、軸線Ｘの軸方向から見て貫通溝７は、Ｃ字形状を成している。

この貫通溝７における支持部５の内径側に回り込んだ部分では、直径線Ｌｎ方向の貫通溝７の幅Ｗ３は、直径線Ｌｎに近づくにつれて狭くなっており、貫通溝７の内径側の側縁７ａは、基部１０１の直径線Ｌｎに直交する直線Ｌｍに沿って、支持部５の内径側の側縁に対して平行に形成されている。

さらに、貫通溝７の側縁７ｂ、７ｃは、直径線Ｌｎを挟んで対称となる位置を、直径線Ｌｎに対して平行に延びており、貫通溝７の外径側の側縁７ｄは、最終的に形成されるキャリア１の周壁部４の内周に沿う弧状を成している。
ここで、貫通溝７の側縁７ｄと支持部５の外周との間の間隙の幅Ｗ５は、側縁７ｂ、７ｃと支持部５との隙間の幅Ｗ４よりも大きくなっており、この孔空け工程に続く引き起こし工程において、支持部５と貫通溝７の側縁７ｄとの干渉を避けることのできる幅が確保されている。

引き起こし工程では、ワーク１００Ｃにおいて軸線Ｘの軸方向に沿う向きで形成された支持部５を、基部１０１の上方側に引き起こして、ピニオンギヤの支持部５が基部１０１に対して平行となる向きで配置されたワーク１００Ｄが作製される（ステップＳ１０４：引き起こし工程）。
この引き起こし工程では、支持部５を、当該支持部５の接続部８側に位置する支持壁部５２の内径側の側縁５２ａ（直線Ｌａ）に沿って折り曲げて、支持部５を基部１０１の上方側に引き起こすことで、軸線Ｘの軸方向から見て、支持部５の内側の収容部５５が、基部１０１の直径線Ｌｎに沿う向きに開口した支持部５が形成される。
なお、この際に、引き起こした支持部５を囲む貫通溝７が、加工孔６となる。

そして、ワーク１００Ｄの基部１０１に対する絞り工程により、有底円筒形状のキャリアベース部２を備えるワーク１００Ｅが作製される（ステップＳ１０５：絞り工程）。
この絞り工程では、基部１０１における基部３となる領域が、環状のパンチ（図示せず）により押されて筒状の下型（図示せず）内に押し込まれることで、基部１０１の外周部が絞られて、基部３の外周が全周に亘って周壁部４により囲まれた有底円筒形状のキャリアベース部２が形成される。

続いて、ワーク１００Ｅに対するしごき工程により、周壁部４の上部側にクラッチハブ４２が形成されたワーク１００Ｆが作製される（ステップＳ１０６：しごき工程）。
このしごき工程では、周壁部４の上側の部分の厚みが薄くなるようにしごくことで、周壁部４の上部側に、軸線Ｘに沿って上下方向に延びるスプライン溝４１を形成する。そして、この際に、スプライン溝４１を、周壁部４の上部側の軸線Ｘ周りの周方向の全周に亘って形成することで、クラッチハブ４２が形成される。

最後に、ワーク１００Ｆに対する孔加工工程により、支持部５の支持壁部５１、５２にピニオンギヤの回転軸を支持する支持孔５１ａ、５２ａが形成されたキャリア１（図１参照）が作製される（ステップＳ１０７：孔加工工程）。

このように、実施の形態にかかるキャリア１の作製方法では、絞り加工を行うことなくピニオンギヤの支持部５が形成されるので、キャリア１を作製する際に行われる絞り加工の回数が、有底円筒形状のキャリアベース部２を形成する１回のみとなる。
よって、キャリア１の作製にあたり、最初に用意するブランク板の大きさをより小さくすることができるので、キャリア１を作製する途中でのしわの発生を抑えることができる。

以上の通り、実施形態では、
（１）有底円筒形状のキャリアベース部２に、遊星歯車機構のピニオンギヤの支持部５が設けられたキャリア１を、一枚のブランク板から作製するキャリアの作製方法であって、
ブランク板を打ち抜いて得られた円板状のワーク１００Ａにおいて、支持部５となる領域に形成された下孔１０２（貫通孔）をバーリング加工により拡径しつつ、拡径した下孔１０３（拡径した貫通孔）を囲む筒状壁１０４を、ワーク１００Ａの基部１０１から一方側に突出させて形成するステップ（ステップＳ１０２：バーリング工程）と、
基部１０１を厚み方向に貫通する貫通溝７（貫通部）を、筒状壁１０４の周方向における一カ所に基部１０１との接続部８を残しつつ、筒状壁１０４の外周に沿って形成するステップと、
筒状壁１０４と基部１０１との接続部８を起点として、筒状壁１０４を基部１０１の他方側に引き起こして、ピニオンギヤの支持部５を形成するステップと、を有する構成のキャリアの作製方法とした。

このように構成すると、絞り加工を行うことなくピニオンギヤの支持部５が形成されるので、キャリア１を作製する際に行われる絞り加工の回数を、有底円筒形状のキャリアベース部２を成型する際の１回にすることができる。
よって、絞り加工の回数が少なくなった分だけ、最初に用意するブランク板の大きさが小さくなるので、キャリア１を作製する途中でのしわの発生が抑えられて、キャリアを作製する際の歩留まりが向上する。

（２）ピニオンギヤの支持部５は、円板状の基部１０１の中心軸（軸線Ｘ）周りの周方向に所定間隔で複数設けられており、
貫通溝７を形成するステップでは、軸線Ｘの軸方向から見て筒状壁１０４の軸線Ｘ側に、接続部８を残して貫通溝７を形成する構成とした。

このように構成すると、筒状壁１０４と、この筒状壁１０４の内径側に位置する開口３１との間に位置する基部１０１の直径線Ｌｎ方向の長さＬａ（図７の（ｂ）参照）を確保できるので、基部１０１の剛性強度の低下を好適に防止できる。

（３）軸線Ｘ（中心軸）の軸方向から見て筒状壁１０４は、円板状の基部１０１の直径線Ｌｎに直交して互いに平行に設けられた一対の支持壁部５１、５２（壁部）と、一対の支持壁部５１、５２の端部同士を接続する一対の側壁部５３、５４（接続壁部）と、から構成されており、接続部８は、一対の支持壁部５１、５２のうち、内径側に位置する支持壁部５２の軸線Ｘ側に残されている構成とした。

このように構成すると、支持壁部５２と、この支持壁部５２の内径側に位置する開口３１との間に位置する基部１０１の直径線Ｌｎ方向の長さＬａを確保できるので、基部１０１の剛性強度の低下を好適に防止できる。

（４）貫通溝７を形成するステップでは、貫通溝７を、支持壁部５２の長手方向における両側部から、支持壁部５２の長手方向における中央を通る直径線Ｌｎの近傍まで及んで形成する構成とした。

このように構成すると、直径線Ｌｎの近傍まだ得及んで形成された貫通溝７が、引き起こし工程で支持部５を引き起こす際に、支持部５と基部１０１とを接続する接続部８や、側壁部５３、５４の変形の逃げとなるので、支持部５の引き起こしを容易に行えるようになる。

さらに、実施形態では、
（５）有底円筒形状のキャリアベース部２の基部３（底板部）に、ピニオンギヤの支持部５が、基部３の中心軸（軸線Ｘ）回りの周方向に所定間隔で複数設けられたキャリア１であって、
支持部５の各々を、ピニオンギヤを収容可能な筒状に形成すると共に、
筒状に形成した支持部５の長手方向の一端部５２ｂを、基部３を厚み方向に貫通する加工孔６（貫通孔）の側縁６ａに接続して、支持部５を加工孔６の側縁６ａで片持ち支持させると共に、
筒状に形成した支持部５の開口を、軸線Ｘの軸方向から見た基部３の直径線Ｌｎに沿わせた向きで、支持部５を基部３に対して平行に配置した構成のキャリア１とし、
支持部５は、基部１０１（底板部）から軸線Ｘ方向に突出させて形成した筒状壁１０４を、当該筒状壁１０４の周方向における一カ所に設けられた基部１０１との接続部８を起点として引き起こして形成したものである構成とした。

このような構成のキャリア１とすると、絞り加工を行うことなくピニオンギヤの支持部５が形成されるので、キャリア１を作製する際に行われる絞り加工の回数を、有底円筒形状のキャリアベース部２を成型する際の１回にすることができる。
よって、絞り加工の回数が少なくなった分だけ、最初に用意するブランク板の大きさが小さくなるので、キャリア１を作製する途中でのしわの発生が抑えられて、キャリアを作製する際の歩留まりが向上する。

なお、前記した実施の形態では、接続部８は、一対の支持壁部５１、５２のうち、軸線Ｘの軸方向から見て内径側に位置する支持壁部５２の内径側（軸線Ｘ側）に残されている場合を例示したが、外径側に位置する支持壁部５１の外径側（軸線Ｘとは反対側）に残しても良い。

このようにすることによっても、絞り加工を行うことなくピニオンギヤの支持部５が形成されるので、キャリア１を作製する際に行われる絞り加工の回数が抑えられることになる。
よって、絞り加工の回数が少なくなった分だけ、最初に用意するブランク板の大きさを小さくなるので、キャリア１を作製する途中でのしわの発生が抑えられて、キャリアを作製する際の歩留まりが向上する。

１ キャリア
２ キャリアベース部
３ 基部
４ 周壁部
５ 支持部
６ 加工孔
６ａ〜６ｄ 側縁
７ 貫通溝
７ａ〜７ｄ 側縁
８ 接続部
３１ 開口
４１ スプライン溝
４２ クラッチハブ
５１、５２ 支持壁部
５１ａ、５２ａ 支持孔
５３ 側壁部
５５ 収容部
１００Ａ〜１００Ｆ ワーク
１０１ 基部
１０２ 下孔
１０３ 拡径された下孔
１０４ 筒状壁
Ｌｎ 直径線
Ｌｍ 直線
Ｘ 軸線（中心線）

Claims (7)

1. 有底円筒形状のキャリアベース部にピニオンギヤの支持部が設けられたキャリアを、一枚のブランク板から作製するキャリアの作製方法であって、
   前記ブランク板を打ち抜いて得られた円板状のワークにおいて、前記支持部となる領域に形成された貫通孔をバーリング加工により拡径しつつ、拡径した貫通孔を囲む筒状壁を、前記ワークの一方側に突出させて形成するステップと、
   前記ワークを厚み方向に貫通する貫通部を、前記筒状壁の周方向における一カ所に前記ワークとの接続部を残しつつ、前記筒状壁の外周に沿って形成するステップと、
   前記筒状壁と前記ワークとの接続部を起点として、前記筒状壁を前記ワークの他方側に引き起こして、前記ピニオンギヤの支持部を形成するステップと、を有することを特徴とするキャリアの作製方法。
2. 前記支持部は、前記円板状のワークの中心軸周りの周方向に所定間隔で複数設けられており、
   前記貫通部を形成するステップでは、前記中心軸の軸方向から見て前記筒状壁の中心軸側に、前記接続部を残して前記貫通部を形成することを特徴とする請求項１に記載のキャリアの作製方法。
3. 前記中心軸の軸方向から見て前記筒状壁は、
   前記円板状のワークの直径線に直交して互いに平行に設けられた一対の壁部と、
   前記一対の壁部の端部同士を接続する一対の接続壁部と、から構成されており、
   前記接続部は、前記一対の壁部のうち、前記中心軸側に位置する壁部の前記中心軸側に残されていることを特徴とする請求項２に記載のキャリアの作製方法。
4. 前記貫通部を形成するステップでは、前記貫通部を、前記中心軸側の壁部の両側部から、前記壁部の長手方向の中央部の近傍まで及んで形成することを特徴とする請求項３に記載のキャリアの作製方法。
5. 前記支持部は、前記円板状のワークの中心軸周りの周方向に所定間隔で複数設けられており、
   前記貫通部を形成するステップでは、前記中心軸の軸方向から見て前記筒状壁の前記中心軸とは反対側に、前記接続部を残して前記貫通部を形成することを特徴とする請求項１に記載のキャリアの作製方法。
6. 有底円筒形状のキャリアベース部の底板部に、ピニオンギヤの支持部が複数設けられたキャリアであって、
   前記支持部の各々を、前記ピニオンギヤを収容可能な筒状に形成すると共に、
   前記筒状に形成した支持部の長手方向の一端部を、前記底板部を厚み方向に貫通する貫通孔の側縁で片持ち支持させると共に、
   前記筒状に形成した支持部の開口を、前記中心軸方向から見た前記底板部の直径線に沿わせた向きで、前記支持部を前記底板部に対して平行に配置したことを特徴とするキャリア。
7. 前記支持部は、前記底板部から前記中心軸方向に突出させて形成した筒状壁を、当該筒状壁の周方向における一カ所に設けられた前記底板部との接続部を起点として引き起こして形成したものであることを特徴とする請求項６に記載のキャリア。

Images