JP3044884B2

JP3044884B2 - ヘリカル歯付フランジの製造方法、並びにそれに用いる製造装置

Info

Publication number: JP3044884B2
Application number: JP3318387A
Authority: JP
Inventors: 将木中島; 慎二新井
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1991-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JPH05123814A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周にヘリカル歯を有
するフランジに係り、特に自動変速機におけるプラネタ
リギヤユニットのヘリカルリングギヤを支持するフラン
ジに適用して好適であり、詳しくはその揺動鍛造プレス
による製造方法、並びにそれに用いる製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のヘリカル歯付フランジ
は、フランジブランクを熱間鍛造により所定形状に加工
し、その後旋盤等の機械加工を施して形を整え、そして
ホブ盤により外周部にヘリカルギヤを形成して、製造さ
れている。

【０００３】一般に、該ヘリカル歯付フランジ１は、図
８に示すように、自動変速機におけるプラネタリギヤユ
ニット２のリングギヤ３の支持に用いられる。プラネタ
リギヤユニット２は、サンギヤ５、リングギヤ３及びこ
れら両ギヤ３，５に噛合するプラネタリピニオン６を支
持しているキャリヤ７からなり、これら各要素の回転を
ブレーキにて停止したり、またクラッチにより接続した
りして、所定変速回転が得られる。そして、リングギヤ
３は、その内周にヘリカルギヤ３ａが形成されており、
前記フランジ１の外周に形成されたヘリカルギヤ１ａを
該リングギヤ３の内歯ヘリカルギヤ３ａに噛合し、かつ
スナップリング９にてフランジ１を抜止めすることによ
り、支持されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のヘリカ
ル歯付フランジの製造方法にあっては、製造工程が多数
に亘り、生産性が極めて悪く、かつコスト的にも高いも
のになっていた。

【０００５】特に、自動変速機にあっては、多くのヘリ
カル歯付フランジをリングギヤの支持用に用いるため、
このことは重大な問題になっている。

【０００６】そこで、本発明は、従来の熱間鍛造工程と
歯切工程とを、冷間揺動鍛造プレスの１工程で行うこと
により、大幅に製造工程を減少し、もって上述課題を解
決したヘリカル歯付フランジの製造方法、並びにそれに
用いる製造装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるヘリカル歯
付フランジの製造方法は、所定揺動角（θ）にて３次元
的偏心回転運動を行う第１の金型（１２）と、前記第１
の金型の押圧方向に対向するパット（３０）及び該パッ
トの外周に位置して内周面にヘリカル歯型（３１ａ）を
有する第２の金型（１３）との間にブランク（１′）を
介在し、前記第１の金型を、前記ヘリカル歯型のねじれ
角方向に前記偏心回転運動して、前記第１の金型による
押圧線（Ｐ）が、前記パット（３０）との間で前記ブラ
ンクを圧縮してフランジを形成すると共に、該押圧線の
作用方向（ｐ）が前記ヘリカル歯型（３１ａ）のねじれ
角（ａ）に略々沿うように作用することに基づき、前記
圧縮されたブランクを前記ねじれ角に沿うように外周方
向に延長して、前記ヘリカル歯型（３１ａ）に流動し
て、前記フランジの外周にヘリカル歯（１ａ）を形成
し、その後前記パット（３０）を前記ヘリカル歯型（３
１ａ）に対して該ヘリカル歯型のねじれ角に沿うように
相対移動して、前記成形されたヘリカル歯付フランジ
（１）を前記ヘリカル歯型から排出する、ことを特徴と
する。

【０００８】また、本発明によるヘリカル歯付フランジ
の製造装置は、所定揺動角（θ）にて、ヘリカル歯（１
ａ）のねじれ方向の３次元的偏心回転運動を行う主軸
（１９）に装着され、かつブランク（１′）の一側面に
当接するパンチ（１７）を有する第１の金型（１２）
と、ブランク成形位置とブランク取出し位置との間を往
復動し、かつ前記ブランクの他側面に当接するパット
（３０）、及び該パットの外周に位置されかつ前記ブラ
ンクの外周にヘリカル歯（１ａ）を成形するヘリカル歯
型（３１ａ）を有するダイス（３１）を有する第２の金
型（１３）と、前記ブランク取出し位置にて、前記パッ
トをダイスに対して前記ヘリカル歯型のねじれ角に沿っ
て相対移動するヘリカル移動手段（３０ａ，３５ａ）を
有するブランクエジェクタ装置と、を備えてなることを
特徴とする。

【０００９】

【作用】上記ヘリカル歯付フランジの製造装置（１１）
は、その第２の金型（１３）にブランク（１′）を載置
して、該第２の金型をブランク成型位置に移動する。そ
して、この状態で、第１の金型（１２）は３次元的偏心
回転運動（以下みそすり運動という）を行い、そのパン
チ（１７）のブランク（１′）に当接している押圧線
（Ｐ）は、順次回転・移動して、ブランクをパンチ（１
７）、パット（３０）及びダイス（３１）のヘリカル歯
型（３１ａ）の間で圧縮成形し、金属材料を金型に沿っ
て押し拡げる。

【００１０】この際、第１の金型（１２）はヘリカル歯
型（３１ａ）のねじれ角方向にみそすり運動し、その押
圧線（Ｐ）の作用力（ｐ）は、押圧力（ｄ）と回転方向
（ｒ）の合力によりヘリカル歯型のねじれ角方向に作用
し、パンチ（１７）とパット（３０）との間にて圧縮さ
れたブランク（１）は、該ねじれ角に沿うように外径方
向に延展して、ヘリカル歯型（３１ａ）の末端部まで金
属材料を流し込み、確実に充填して、フランジの外周面
に欠肉のない完全なヘリカル歯を成形する。

【００１１】そして、ヘリカル歯付フランジの成形終了
後、第２の金型（１３）をブランク取出し位置に移動
し、この際、パット（３０）をダイス（３１）に対して
相対的に所定量移動し、かつ該移動に伴い、パットは、
ヘリカル移動手段（３０ａ，３５ａ）により、ヘリカル
歯型のねじれ角に沿って移動する。これにより、ヘリカ
ル歯の成形により第２の金型（１３）から外れにくくな
っているヘリカル歯付フランジ成形品（１）は、スムー
スに金型から取外せる。なお、上記カッコ内の符号は、
図面と対照するためのものであるが、これにより、特許
請求の範囲の記載に何等影響を与えるものではない。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるヘリ
カル歯付フランジの製造方法によると、従来必要とされ
た熱間鍛造工程と歯切工程とを１工程にて行うことがで
きるので、加工工程が短縮でき、サイクルタイムが短か
くて足り、これにより生産性を大幅に向上することがで
きると共に、１台の設備で多量の加工ができるため、加
工費を低廉化することができる。

【００１３】更に、第１の金型はヘリカル歯型のねじれ
角方向に３次元的偏心回転（みそすり）運動するので、
該第１の金型による押圧線の作用力方向は、ヘリカル歯
型のねじれ角に略々沿って作用し、第１の金型のみそす
り運動により押圧線がブランクに順次部分的に作用する
ことに基づき高い押圧力を作用することができることと
相俟って、ヘリカル歯型の末端まで金属材料を確実に充
填して、欠肉のない完全なヘリカル歯付フランジを安定
して製造することができる。また、ヘリカル歯付フラン
ジの成形終了後、パットをダイスに対してヘリカルに移
動してフランジ成形品を押出すので、単なるノックアウ
ト装置では押出すことができないヘリカル歯付フランジ
も、スムースにかつ確実に取出すことができ、製造効率
を向上することができる。

【００１４】また、本発明によるヘリカル歯フランジの
製造装置によると、上述したように、少ない設備で欠肉
のないヘリカル歯付フランジを安定して製造できる。

【００１５】

【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例について
説明する。

【００１６】揺動鍛造プレス１１は、図１に示すよう
に、みそすり運動状に揺動される上型１２及びブランク
の装填・取出し及び成形のために上下動する下型１３を
有している。上型１２は、ボルトにより互に一体に固定
されているプレッシャプレート１５、パンチホルダ１６
及びパンチ１７からなり、パンチ１７は、ブランクに接
触して該ブランクを金型に沿って押し拡げるように塑性
変形し、パンチホルダ１６は、ブランクとの接触により
パンチ１７が横方向に拡がろうとする力を受けてパンチ
の強度を高めるためのものであり、またプレッシャプレ
ート１５は、パンチ１７等に作用する力を受けるための
ものである。

【００１７】そして、前記上型１２は、図２に示すよう
に、揺動鍛造プレス１１の主軸１９に取付けられる。一
方、鍛造プレス１１のハウジング２０には支持部材２１
が固定されており、更に該支持部材２１にはその下部に
球面受け部材２２が固定され、かつ上部に２重偏心軸受
２３が取付けられている。そして、球面受け部材２２に
は前記主軸１９の球面部が支持され、また２重偏心軸受
２３には主軸１９の軸部が支持されている。また、同じ
歯数の歯車２５，２６が同軸状に配置されていると共
に、これら歯車に異なる方向の同速回転が伝達されてお
り、更に一方の歯車２５はオルダムカップリング等の自
在継手を介して２重偏心軸受の内輪２３ａに、また他方
の歯車２６は、同様に自在継手を介して外輪２３ｂにそ
れぞれ連結されている。

【００１８】従って、前記両歯車２５，２６に逆方向の
同速回転が伝達されると、該回転はそれぞれ２重偏心軸
受２３の内輪２３ａ及び外輪２３ｂに伝達され、主軸２
９の軸部を偏心回転する。すると、主軸１９はその球面
部が球面受け部材２２により支持されて、所定揺動角θ
例えば２度の３次元的偏心回転運動（みそすり運動）を
行い、該運動が上型１２に伝達される。なお、上型１２
は、ボルト等の調整手段により揺動角θが補正できるよ
うになっている。

【００１９】一方、下型１３は、図１に示すように、上
述したパンチ１７と共にブランクに接触して、金型の形
状に沿って材料を延展するパット３０、及びブランクの
外周面にヘリカル歯１ａを形成するヘリカル歯型３１ａ
を有するダイス３１を備えている。また、下型１３はボ
トムバックアッププレート３２を有しており、該プレー
ト３２は上下動装置（図示せず）によりブランク成形位
置（右半図）及びブランク取出し位置（左半図）に往復
動し得る基台３４上に固定されている。また、該バック
アッププレート３２上には第１サポートプレート３３及
び第２サポートプレート３５が固定され、更に該第２サ
ポートプレート３５上には、ダイス３１の外周に嵌合さ
れているダイホルダ３６がシュリンクリング３７をボル
トにより締付けることにより強固に固定されている。従
って、ダイホルダ３６は、前述したパンチホルダ１６と
同様に、ダイス３１の強度を高め、また第２サポートプ
レート３５はダイス３１に作用する力を受け、第１サポ
ートプレート３３はパット３０に作用する圧力を受け
る。また、第１サポートプレート３３には上方に突出し
てピン３９が固定されており、該ピン３９は成形時の上
からの圧力を受けると共に、パット３０の移動を案内す
る。

【００２０】そして、パット３０は、ダイス３１及び第
２サポートプレート３５内で移動自在に嵌合しており、
かつ該パット３０の外周には、図６に詳示するように、
前記ダイス３１に形成されたヘリカル歯型３１ａと同じ
向きで同じねじれ角度のヘリカル溝３０ａが形成されて
いる。一方、前記第２サポートプレート３５にはその内
周面に突出してピン３５ａが固定されており、該ピン３
５が前記ヘリカル溝３０ａに係合している。また、ボト
ムバックアッププレート３２及び第１サポートプレート
３３を貫通してエジェクタピン４０が挿通されており、
該ピン４０の上端は前記パット３０の下面に当接し、ま
た該ピン４０の下端は圧力バー４１の上面に当接してい
る。圧力バー４１はボトムバックアッププレート３２と
の間に間隙を有しており、パット３０等からの圧力は作
用しないが、成形したフランジを金型から排出する際、
所定量上昇してパット３０を移動する。また、該圧力バ
ー４１には環状のディスタンスリング４２が嵌合してお
り、該リング４２にはボルト４３が螺合して圧力バー４
１からの突出量が調整され、これにより該リング上端と
ボトムバックアッププレート３２との間隙ｓ、即ちエジ
ェクタピン４０のストローク量を規制している。

【００２１】そして、上記下型１３は、上述基台３４に
取付けてあるボトムダイクランパー４７等で固定され、
かつ該基台３４は、図示しない油圧装置等からなる上下
駆動装置に連結されている。また、圧力バー４１は、バ
イヨネットリング４６に連結されており、該バイヨネッ
トリング４６は、上記基台３４と伴に上下動すると共
に、その最下端位置にて図示しない当接部材に当接する
か、又は補助上下駆動装置にて、該基台３４に対して相
対的に所定量上昇する。

【００２２】ついで、上述した揺動鍛造プレス１１の使
用に沿って、ヘリカル歯付フランジの製造方法について
説明する。

【００２３】ヘリカル歯付フランジ１は、図７に詳示す
るように、外周に所定方向でねじれ角度ａからなるヘリ
カル歯１ａを有しており、またその中間部が段付構造に
なっていると共に、その中心部１ｂが膨出してベアリン
グ支持部を構成している。そして、該ヘリカル歯付フラ
ンジ１は、図８に示すように、そのヘリカル歯１ａがリ
ングギヤ３のヘリカル内歯３ａに噛合すると共にスナッ
プリング９にて抜止めされ、またその膨出部１ｂの内径
にブッシュ４９が圧入・嵌合されている。なお、該ヘリ
カル歯付フランジ１は、図７、図８に示す形状に限ら
ず、例えば中心膨出部１ｂがないような形状で、スリー
ブ部材に固定して用いるようなものにも同様に適用でき
ることは勿論である。

【００２４】そして、下型１３をブランク装填位置（図
１の左半図）に移動した状態で、該下型１３のパット３
０上に環状円板形の所定ブランクを載置する。なおこの
際、圧力バー４１は基台３４に対して下位置にあり、エ
ジェクタピン４０の上端とパット３０の下端との間に僅
かな隙間を有している。また、ブランクの外周はダイス
３１のヘリカル歯型３１ａの歯先円に接触している。こ
の状態で、図示しない上下駆動装置を駆動して基台３４
を上昇することにより、下型１３は図１の右半図に示す
成形位置に移動すると共に、上方に向けての所定押圧力
が付与される。

【００２５】一方、上型１２は、主軸１９の所定揺動角
度θに基づくみそすり運動が与えられており、かつ該み
そすり運動の回転方向Ｒは、フランジ１におけるヘリカ
ル歯１ａのねじれ角方向に規定されている。これによ
り、図３及び図４に示すように、パンチ１７の揺動下端
部分がブランク１′に当接して該ブランクを押圧し、該
押圧線Ｐは、パンチ１７のみそすり運動に基づきその当
接部分が順次回転・移動することにより、図４の矢印方
向に移動し、かつパンチ１７によるブランク１′に対す
る押圧作用力方向も、下方に向くと同時に該矢印方向ｒ
に作用する。すると、ブランク１′は、パンチ１７によ
る上記押圧線Ｐの移動により、該押圧線作用部分が順次
圧縮塑性変形され、パット３０及びダイス１７の型形状
に合せて変形されると共に、該ブランク１′の外周部の
金属材料が延展して、ダイス３１のヘリカル歯型３１ａ
に沿って流れる。

【００２６】この際、図５(b) に示すように、一般のプ
レスによるスエージング加工によると、ダイス１７′に
よる作用力線ｐ′は、垂直方向（ブランク１′の平面に
対して直角方向）に作用するので、所定角度ａ傾斜した
ヘリカル歯１ａに対して、その押圧力を充分に作用する
ことが困難であり、ヘリカル歯１ａの下部分に、充分に
金属材料が流れ込まない欠肉部分ｎを生じてしまう。一
方、上述したパンチ１７による押圧線Ｐの順次回転・移
動によると、まず、押圧線Ｐが線接触に基づくことに起
因して圧力が高く、部分的に大きな金属材料の流れを生
ずることができ、そして図５(a) に示すように、パンチ
１７の押圧作用力線ｐは、下方押圧力ｄと図４に矢印で
示す回転力ｒとの合力にて、ダイス３１のヘリカル歯型
３１ａのねじれ角ａに沿って作用する。これにより、ブ
ランク１′は、ヘリカル歯型３１ａの下端まで充分な押
圧力が作用し、金属材料がヘリカル歯型３１ａに沿って
流れて充分に充填され、完全なヘリカル歯１ａが安定し
て形成される。なお、成形フランジ１のヘリカル歯１ａ
のねじれ角ａの相違により、主軸１９の回転速度Ｒ及び
揺動角θが適宜選択して設定される。

【００２７】ついで、ブランク１′に対する上述した塑
性加工が終了すると、下型１３は上下駆動装置により図
１の左半図状態に下降され、そしてこの状態から、圧力
バー４１及びバイヨネットリング４６をその位置に残置
した状態で、基台３４及びボトムバックアッププレート
３２を更に僅かに下降する。すると、該バックアッププ
レート３２と一体に、第１サポートプレート３３、第２
サポートプレート３５、ピン３９及びダイス３１が圧力
バー４１に対してストロークｓ分だけ下降する。これ
は、相対的に圧力バー４１がボトムバックアッププレー
ト３２等に対してストロークｓだけ上昇することであ
り、該上昇はエジェクタピン４０を介してパット３０に
伝達される。すると、パット３０は、ピン３９に案内さ
れてダイス３１及び第２サポートプレート３５に対して
相対的に上昇し、この際、図６に示すように、第２サポ
ートプレート３５に固定されているピン３５ａがパット
３０の周面に形成されているヘリカル溝３０ａに係合し
ていることに基づき、パット３０は、ダイス３１のヘリ
カル歯型３１ａのねじれ角ａに沿うように矢印方向Ｔに
回転しながら上昇する。これにより、フランジブランク
１′は、周面にヘリカル歯１ａが形成されて、単なる上
方向の移動では抜け得ない構造からなるにも拘らず、ヘ
リカル歯型３１ａに沿ってブランク１′を回転しながら
上昇するので、支障なくダイス歯型３１ａからブランク
１′を外すことができ、この状態で、手により又は自動
的にブランク１′を下型１３から取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による揺動鍛造プレスの上型及び下型を
示す断面図。

【図２】上型にみそすり運動を与える駆動装置を示す概
略断面図。

【図３】パンチのみそすり運動を示す側面図。

【図４】ブランクに作用する押圧線を示す平面図。

【図５】(a) は本発明による作用力線を示し、(b) は一
般のスエージング加工による作用力線を示す。

【図６】パットにヘリカル運動を与えるエジェクタ装置
を示す概略側面図。

【図７】本発明を適用し得るヘリカル歯付フランジを示
す側面図。

【図８】該ヘリカル歯付フランジを適用したプラネタリ
ギヤを示す側面断面図。

【符号の説明】

１ヘリカル歯付フランジ１ａヘリカル歯１′ ブランク２プラネタリギヤ１１製造装置（揺動鍛造プレス）１２第１の金型（上型）１３第２の金型（下型）１７パンチ１９主軸３０パット３１ダイス３１ａヘリカル歯型３０ａ，３５ａヘリカル移動手段（ヘリカル溝、ピ
ン）４０エジェクタピンａねじれ角Ｐ押圧線ｐ作用力方向（線）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−244440（ＪＰ，Ａ) 特開平４−197547（ＪＰ，Ａ) 特公平２−61864（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭49−47621（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21K 1/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定揺動角にて３次元的偏心回転運動を
行う第１の金型と、前記第１の金型の押圧方向に対向す
るパット及び該パットの外周に位置して内周面にヘリカ
ル歯型を有する第２の金型との間にブランクを介在し、前記第１の金型を、前記ヘリカル歯型のねじれ角方向に
前記偏心回転運動して、前記第１の金型による押圧線が、前記パットとの間で前
記ブランクを圧縮してフランジを形成すると共に、該押
圧線の作用方向が前記ヘリカル歯型のねじれ角に略々沿
うように作用することに基づき、前記圧縮されたブラン
クを前記ねじれ角に沿うように外周方向に延長して、前
記ヘリカル歯型に流動して、前記フランジの外周にヘリ
カル歯を形成し、その後前記パットを前記ヘリカル歯型に対して該ヘリカ
ル歯型のねじれ角に沿うように相対移動して、前記成形
されたヘリカル歯付フランジを前記ヘリカル歯型から排
出する、ことを特徴とするヘリカル歯付フランジの製造方法。
【請求項２】所定揺動角にて、ヘリカル歯のねじれ方
向の３次元的偏心回転運動を行う主軸に装着され、かつ
ブランクの一側面に当接するパンチを有する第１の金型
と、ブランク成形位置とブランク取出し位置との間を往復動
し、かつ前記ブランクの他側面に当接するパット、及び
該パットの外周に位置されかつ前記ブランクの外周にヘ
リカル歯を成形するヘリカル歯型を有するダイスを有す
る第２の金型と、前記ブランク取出し位置にて、前記パットをダイスに対
して前記ヘリカル歯型のねじれ角に沿って相対移動する
ヘリカル移動手段を有するブランクエジェクタ装置と、を備えてなるヘリカル歯付フランジの製造装置。