JP3557678B2

JP3557678B2 - スプライン部品の成形方法およびその成形装置

Info

Publication number: JP3557678B2
Application number: JP31676494A
Authority: JP
Inventors: 将木中島; 慎二新井; 三千男丸木
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: JPH08174125A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、円筒状の素材をロール転造法によりスプラインを成形する方法および装置に関し、詳しくは素材と成形ローラとの相対移動により行うスプライン成形手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒状の素材にスプライン、例えば円筒状素材の外周にスプラインを形成するには、外スプライン部品は切削により加工するのが一般的であった。この切削加工によると、高精度なものが得られるという利点があるが、その反面、１個の部品を加工するためのサイクルタイムが長く、従ってコストも高いという欠点を有する。この観点から、サイクルタイムが短くかつコストの低い製造方法として、近年、例えば特開平５−９６３３７号公報に記載されているような転造方法（グローブ転造工法）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したグローブ転造工法によると、固定された素材の軸方向の一端側から他端側に向かって一律にスプラインを成形していく方法であるため、素材の軸方向の一端側に近いスプライン部では、その部分の肉が加工する方向に逃げてしまって大きなひけが生じ、スプラインの高さが十分でない。このため、所定有効ストレート部分を有するスプラインが必要となるものにあっては、スプラインの前記一端側の高さが十分でないことを考慮して、製品の軸方向寸法をそれだけ余分に長くしなければならないという課題があった。
【０００４】
このことは、特に、限られたスペース内に多くのクラッチおよびブレーキを収納し、これらクラッチ等の摩擦部材を係合するスプラインを有するハブを多数備えた自動変速機にあっては、顕著に表れ、自動変速機のコストダウンの障害となっている。
【０００５】
この発明は、斯かる課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、コンパクトで十分な有効ストレート長さを有するスプライン部品の成形方法およびその成形装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明に係る成形方法は、スプライン部品（１０）を成形するにあたり、ダイ（２）に円筒状の素材（１）を固定し、前記素材（１）の前記ダイ（２）と反対側の周部にダイ（２）の径方向および軸方向に相対移動可能な成形ローラ（４）を押し付け、この成形ローラ（４）と素材（１）とをダイ（２）の径方向および軸方向に相対移動させることでスプライン部品（１０）を成形する成形方法において、前記成形ローラ（４）を前記円筒状の素材（１）の一側部（１ａ）から軸方向に少し離れた素材（１）の周部に押し付ける第一の工程と、前記成形ローラ（４）が前記素材（１）を押し付けた状態で軸方向の一側部（１ａ）外側に向かって移動するように該成形ローラ（４）と前記素材（１）とを相対移動させ、素材（１）の肉を一側部（１ａ）外側に移動させる第二の工程と、前記一側部（１ａ）外側に移動させた素材（１）の肉を軸方向反対側に移動させるべく、前記成形ローラ（４）を前記素材（１）の一側部（１ａ）から軸方向の他側に向かって移動するように前記素材（１）と成形ローラ（４）とを相対移動させる第三の工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る成形方法は、前記スプライン部品（１０）は、有底円筒状の素材（１）に外スプラインを形成するものであり、かつ前記一側部が前記有底円筒状の底部（１ａ）側であることを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明に係る成形装置は、円筒状の素材（１）が装着されるスプライン状のダイ（２）と、前記素材（１）をダイ（２）に固定する固定機構（３）と、前記ダイ（２）の径方向両側に配置され前記素材（１）の前記反対側周部に押し付けられることでスプラインが成形されると共に前記ダイ（２）の径方向および軸方向に相対移動可能な成形ローラ（４）と、該成形ローラ（４）と前記素材（１）とをダイ（２）の径方向に相対移動させた後または相対移動中に軸方向の一側に一旦相対移動させ、その後軸方向の他側に向かって相対移動させる制御機構（５）と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
以上の構成において、本発明においては、スプライン部品（１０）を成形するにあたり、ダイ（２）の周囲に円筒状の素材（１）を固定し、この素材（１）の一側部（１ａ）から軸方向に少し離れた素材（１）におけるダイ（２）と反対側の周部に成形ローラ（４）を押し付け、この押し付け位置から素材（１）の軸方向の一側部（１ａ）に向かって移動するように成形ローラ（４）と素材（１）とを相対移動させることで、素材（１）の肉を一側部（１ａ）外側に移動させるようにする。
【００１０】
その後、前記成形ローラ（４）を素材（１）の一側部（１ａ）から軸方向の他側に向かって移動するように前記素材（１）と成形ローラ（４）とを相対移動させることにより、前述した一側部（１ａ）外側に移動した肉を軸方向反対側に移動して素材（１）の一側部（１ａ）におけるひけが小さくなり、十分な有効ストレート長さを有するスプライン部品（１０）を得ることができる。
【００１１】
なお、上述したカッコ内の符号は図面を参照するために示すものであって、本発明の構成をなんら限定するものではない。
【００１２】
【実施例】
以下、図面に基づき本発明の実施例を説明する。
【００１３】
図１および図２に、本発明に係る外スプライン部品の成形装置の概略構成を示す。同図において、この装置は、有底円筒状の素材１が外周に装着されかつ軸心回りに回転可能なスプライン状のダイ２と、前記素材１をダイ２に固定する固定機構としてのワーク押え３を備えている。このダイ２とワーク押え３は、夫々メインスピンドル６とワークスピンドル７を伸縮させることにより軸方向（図１のＺ軸方向）の左右（図１の＋−側）に摺動可能となっている。
【００１４】
また、前記ダイ２の径方向（図１のＸ軸方向）の両側（図１の＋−側）には、前記ダイ２と同期して回転可能なローラヘッド９，９が配置され、このローラヘッド９，９に夫々成形ローラ４，４が装着されている。この成形ローラ４は、自転可能にローラヘッド９に装着され、該ローラヘッド９により一定の円軌道に沿って公転する。前記素材１は、図３のように、センタリング治具８により中心位置に位置決めされかつ固定された状態から、図４のように、前記素材１の外周部に成形ローラ４を押し付けることで、前記素材１にスプラインが成形される。
【００１５】
更に、前記成形ローラ４とダイ２は制御機構（例えばＮＣ制御機構）５により制御されるようになっていて、成形ローラ４は自転すると共にローラヘッド９により一定の円軌道に沿って公転するように制御され、この公転により素材１に近づいたり離れたりする。また、ダイ２はＺ軸方向に制御自在かつ中心軸回りに回転制御可能とされている。そして、この制御機構５により、前記成形ローラ４をＸ軸方向の−側に移動させて素材１に接触させた後（またはＸ軸方向の−側に移動中に）、該成形ローラ４を一旦Ｚ軸方向の一側（−側）に移動させ、次にＺ軸方向の他側（＋側）に移動させることが可能となっている。
【００１６】
以下、この装置による具体的な成形方法について説明する。なお、本実施例では、説明の便宜上、成形ローラ４はＸ軸方向にのみ移動可能とすると共に、ダイ２をＺ軸方向に移動させて加工するものとする。
【００１７】
本発明による成形方法は３つの工程から成っており、第一の工程を図５〜図７に示す。この工程では、先ず外スプライン部品を成形するにあたり、成形ローラ４の基準線ｃからやや離れた位置でダイ２の外周に有底円筒状の素材１を挿入し、この素材１をセンタリング治具８を用いてワーク押え３により固定する（図５参照）。この素材１は１ピッチづつ間欠的に回転可能となっていて、成形ローラ４はローラヘッド９，９の回転に伴い回転するようになっている。次に、前記ダイ２をＺ軸方向の−側に移動させ、成形ローラ４の基準線ｃが前記素材１の底部１ａから軸方向に少し離れた位置になったところで停止させる（図６参照）。次に、成形ローラ４をＸ軸方向の−側に移動させて前記素材１の外周部に接触させ、更に適度な圧力で素材１に押し付ける（図７参照）。
【００１８】
第二の工程を図８に示す。この工程では、成形ローラ４による素材１の押し付け位置から、素材１がＺ軸方向の＋側に向かって移動するようにダイ２を移動させる。これは、図７の状態で基準線ｃよりも左側にあった素材１の肉を、素材１の底部１ａ側に向かって移動させるために行うものである。これにより、素材１の底部１ａ側に肉がオーバーハングされる。なお、この工程では、成形ローラ４をＸ軸方向に停止したままダイ２のみをＺ軸方向に移動させても良いし、また成形ローラ４をＸ軸方向に移動させながらダイ２をＺ軸方向に移動させるようにしても良い。後者の場合は、素材１に対し成形ローラ４は相対的には斜めに動くこととなる。
【００１９】
第三の工程を図９〜図１０に示す。この工程では、素材１がＺ軸方向の−側に向かって移動するようにダイ２を移動させる（図９参照）。これにより、素材１の外周面にはダイ２の歯すじ方向に沿ってスプラインの一部が転写されて外スプラインが形成されると共に、素材１はそのＺ軸方向に引き伸ばされる。次に、成形ローラ４をＸ軸方向の＋側に移動させて素材１から離し、続いてダイ２をＺ軸方向の＋側に移動させて、図５の原位置に戻る（図１０参照）。
【００２０】
以上において、素材１はＺ軸方向に移動しながらローラヘッド９の回転に同期して１ピッチづつ回転する。つまり、ローラヘッド９は素材１に対し相対的に螺旋を描くように動作する。この動作により、全スプラインに第二工程を施した後、全スプラインに第三工程を施すこととなる。
【００２１】
図１１および図１２は、本実施例により成形した外スプライン部品１０の概略を示しており、また図１３はその底部１ａの端縁の拡大を示している。
【００２２】
以上により、従来の形成方法によると図１４のように、素材１の底部１ａの端縁の肉が加工方向に逃げてしまい、ひけが大きかったのに対し、本実施例によれば、図１３のように、底部１ａのひけが小さくなっており、これにより有効ストレート長さが確保される。また、成形加工のため切削加工に比較して歩留りや生産性も良く、低コストで生産することが可能となる。
【００２３】
図１５は、自動変速機の断正面図であり、外スプライン部品１０はこの自動変速機１１の各クラツチやブレーキの摩擦部材が係合するハブとして用いられている。
【００２４】
以下、この自動変速機１１の概略を説明すると、自動変速機１１はトルクコンバータ１２とプラネタリ変速ギヤ機構としての主変速機構部１３および副変速機構部１７から成る。自動変速機１１は、車体に横置きされたエンジンに並設され、該エンジンの出力軸の回転は、トルクコンバータ１２の油量を介して又はロックアップクラッチ１４による機械的係合により、プラネタリ変速ギヤ機構１３，１７の入力軸１５に伝達され、そして該変速ギヤ機構１３，１７にて変速されて、出力軸１６から図示しないディファレンシャル装置を介して左右前輪に伝達される。
【００２５】
前記主変速機構部１３は、シングルプラネタリギヤ１８及びデュアルプラネタリギヤ１９からなるプラネタリギヤユニットを有しており、該ギヤユニットは、サンギヤＳ１及びキャリアＣＲ１が両プラネタリギヤに共通に構成されている。そして、入力軸１５は、フォワード（第一の）クラッチＣ１を介してシングルプラネタリギヤ１８のリングギヤＲ１に連結していると共に、ダイレクト（第二の）クラッチＣ２を介してサンギヤＳ１に連結しており、また該主変速機構部１３の出力部を構成するカウンタドライブギヤ２２はキャリアＣＲ１に連結している。そして、サンギヤＳ１は、第一のブレーキＢ１に係止されると共に、第二のブレーキＢ２及び第一のワンウェイクラッチＦ１を介して正駆動（エンジン→車輪）・正回転方向に対して係止される。また、デュアルプラネタリギヤ１９のリングギヤＲ２は、第三のブレーキＢ３に係止されると共に、第二のワンウェイクラッチＦ２により正駆動・正回転方向に対して係止される。これにより、主変速機構部１３は、それ自体で前進３速及び後進１速を得る。
【００２６】
一方、副変速機構部１７は、第一及び第二のシングルプラネタリギヤ２０，２１を有しており、第一のシングルプラネタリギヤ２０のキャリアＣＲ３と第二のシングルプラネタリギヤ２１のリングギヤＲ４が一体に連結すると共に、サンギヤＳ３、Ｓ４同士が一体に連結して、シンプソンタイプのギヤ列を構成している。そして、第一のシングルプラネタリギヤ２０のリングギヤＲ３がカウンタドリブンギヤ２３に連結して該副変速機構部入力部を構成し、また第一のシングルプラネタリギヤ２０のキャリアＣＲ３が出力ギヤに連結している。更に、第一のシングルプラネタリギヤ２０のリングギヤＲ３と一体サンギヤＳ３，Ｓ４との間にＵＤダイレクト（第三の）クラッチＣ３が介在し、また一体サンギヤＳ３（Ｓ４）が第四のバンドブレーキＢ４にて適宜係止し得、かつ第二のシングルプラネタリギヤ２１のキャリアＣＲ４が第三のワンウェイクラッチＦ３及び第五のブレーキＢ５にて適宜係止し得る。これにより、副変速機構部１７は、それ自体で前進３速の変速段を得られる。
【００２７】
そして、本自動変速機は、図１６の作動表に示すように作動する。
【００２８】
本自動変速機において、例えば、ＵＤダイレクトクラッチＣ３におけるインナー側ハブ２５に用いられている。該ハブ２５は、その外周面に、前記クラッチＣ３の摩擦板２６が係合し得るスプラインが形成されており、かつ該ハブ２５は有底円筒状から成ると共に、その底部２５ａがプラネタリ２０のキャリヤＣＲ３と接合されている。従って、該ハブ２５は、限られた寸法長さにおいて、所定有効長を必要とし、上述した本発明による外スプラインの成形方法が有効に用いられる。
【００２９】
なお、本発明は、上記ハブ２５に限らず、他の外スプラインを有するハブにも同様に適用ができることは勿論であるが、更に内スプラインを有するハブにも同様に適用でき、かつ有底円筒状の部材に限らず、底部を有さない円筒状のハブにも適用でき、また自動変速機に限らず、他のスプライン部品に適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、一旦成形ローラを素材の軸方向一側に戻してから他側に向かって移動させるように成形ローラを素材に対し相対移動させるようにしたため、従来スプライン高さの足りなかった軸方向一側に素材の肉が集まり、コンパクトで十分な有効ストレート長さを有するスプライン部品を得ることができる。よって、従来の成形スプライン部品に比較して軸方向寸法を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る外スプライン部品の成形装置の概略構成を示す図である。
【図２】ダイと素材および成形ローラ相互の位置関係を示す斜視図である。
【図３】ダイと素材および成形ローラ相互の加工前の状態を示す模式図である。
【図４】ダイと素材および成形ローラ相互の加工後の状態を示す模式図である。
【図５】第一工程を示す図である。
【図６】第一工程を示す図である。
【図７】第一工程を示す図である。
【図８】第二工程を示す図である。
【図９】第三工程を示す図である。
【図１０】第三工程を示す図である。
【図１１】外スプライン成形品の正面図である。
【図１２】外スプライン成形品の側面図である。
【図１３】図１２のＡ部拡大を示す図である。
【図１４】図１２のＡ部拡大の従来例を示す図である。
【図１５】自動変速機の断正面図である。
【図１６】自動変速機の作動表を示す図である。
【符号の説明】
１素材
１ａ底部
２ダイ
３ワーク押え
４成形ローラ
５制御機構
６メインスピンドル
７ワークスピンドル
８センタリング治具
９ローラヘッド
１０外スプライン部品

Claims

スプライン部品を成形するにあたり、ダイに円筒状の素材を固定し、前記素材の前記ダイと反対側の周部にダイの径方向および軸方向に相対移動可能な成形ローラを押し付け、この成形ローラと素材とをダイの径方向および軸方向に相対移動させることでスプライン部品を成形する成形方法において、
前記成形ローラを前記円筒状の素材の一側部から軸方向に少し離れた素材の周部に押し付ける第一の工程と、
前記成形ローラが前記素材を押し付けた状態で軸方向の一側部外側に向かって移動するように該成形ローラと前記素材とを相対移動させ、素材の肉を一側部外側に移動させる第二の工程と、
前記一側部外側に移動させた素材の肉を軸方向反対側に移動させるべく、前記成形ローラを前記素材の一側部から軸方向の他側に向かって移動するように前記素材と成形ローラとを相対移動させる第三の工程と、
を含むことを特徴とするスプライン部品の成形方法。
前記スプライン部品は、有底円筒状の素材に外スプラインを形成するものであり、かつ前記一側部が前記有底円筒状の底部側であることを特徴とする請求項１記載の外スプライン部品の成形方法。
円筒状の素材が装着されるスプライン状のダイと、
前記素材をダイに固定する固定機構と、
前記ダイの径方向両側に配置され前記素材の前記反対側周部に押し付けられることでスプラインが成形されると共に前記ダイの径方向および軸方向に相対移動可能な成形ローラと、
該成形ローラと前記素材とをダイの径方向に相対移動させた後または相対移動中に軸方向の一側に一旦相対移動させ、その後軸方向の他側に向かって相対移動させる制御機構と、
を備えたことを特徴とするスプライン部品の成形装置。