JP3623665B2 - 内歯付きドラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動変速機の多板クラッチのクラッチドラム等として適用される内歯付きドラムの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、フローフォーミング成形について説明すると、フローフォーミングとは、金型に素材を設定し、金型と共に素材を回転させ、成形部に対しフォーミングローラの押圧を保ったまま金型に沿ってフォーミングローラを相対移動させ、ローラによるしごきで押し出された材料を金型に流し込みながら成形する冷間の回転塑性加工をいう。
【０００３】
よって、このフローフォーミングを自動変速機のクラッチドラム等の製造に採用すると、プレス成形のような弾性変形領域でのスプリングバックがなくてスプライン内歯を機械加工精度並みの高精度で成形できるし、また、冷間の塑性加工のために加工硬化が大きく、さらに、金属組織の結晶が地滑りや微細化する等のファイバーフロー現象が生かされるので機械的性質（引張強さ・靭性・疲労強度）が素材強度より高まるというメリットがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドラム内面にスプライン内歯のみを有する内歯付きドラムの場合には、上記のように高いスプライン内歯精度を得ることができるものの、スプライン内歯と円筒部（例えば、シェルとの嵌合のためのカムカットが形成される部分）を有する内歯付きドラムの場合には、下記に述べるような問題がある。
【０００５】
例えば、図６に示すように、フローフォーミング金型として、内歯型を有する第１金型とシェル嵌合部となる円筒面を有する第２金型を用い、プリフォーム素材をフォーミングローラによるしごきで両金型に流し込むように塑性変形させるフローフォーミング成形により製造すると、スプライン内歯の円筒部側の歯端形状が台形断面による垂直ストレート面形状に設定されるため、フローフォーミング加工中、材料の流れが悪くなり、内歯精度不良が発生してしまう。すなわち、フォーミングローラによるしごきを内歯型に沿って行なうと、素材の流動線が、図６の点線矢印に示すように、第２金型の垂直面に当たって一部が逆流する流動不良現象が生じ、その結果、逆流力によりスプライン内歯の中央部を外側に持ち上げ、離型させたスプライン内歯は中央部の内径が両端部より若干大きな弓形状となる。
【０００６】
また、特開平６−２３４６１号公報に記載されているように、フローフォーミング金型を１部品金型とし、スプライン内歯の円筒部側の歯端形状を高さが変化する台形断面による傾斜ストレート面形状に設定すると、上記垂直ストレート面形状の場合に比べ、フォーミングローラによるしごきを内歯型に沿って行なった時の素材の逆流程度が少し低下するものの、傾斜ストレート面による歯端部の断面積変化は依然として急激であるため、素材の逆流や滞留を回避するまでに至らない。この結果、プリフォーム板厚が厚く、しごき量が多い時には内歯精度不良が発生してしまう。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、スプライン内歯と円筒部を有する内歯付きドラムにおいて、ローラによるしごき量が多くても良好な内歯精度の確保を達成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題の解決手段１（請求項１）は、成形機に設定されるフローフォーミング金型の外周に内歯型を形成し、プリフォーム素材をフォーミングローラによるしごきでフローフォーミング金型に流し込むように塑性変形させるフローフォーミング成形により製造され、ドラム内面には、ドラム開口端面の途中位置まで形成されたスプライン内歯と、内歯の歯底の径を内径としてドラム開口端面位置まで形成された円筒部を有する内歯付きドラムにおいて、
前記スプライン内歯の円筒部側の歯端形状を、歯高がドラム開口端面に向かって円弧形状に低くなってゆくと共に、歯底幅がドラム開口端面に向かって円弧形状に狭くなってゆく形状としたことを特徴とする。
（解決手段２）上記課題の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載の内歯付きドラムにおいて、フローフォーミング金型を、外周の断面形状が台形である回転円盤砥石により内歯型が加工された１部品金型とし、スプライン内歯の円筒部側の歯形状を、回転円盤砥石の外径円弧形状に合致する円弧形状としたことを特徴とする。
（解決手段３）上記課題の解決手段３（請求項３）は、請求項１または請求項２記載の内歯付きドラムにおいて、前記フローフォーミング成形機を、ボス部プレス型とフローフォーミング金型とが同軸上に対向配置された成形機とし、センタ穴を有する円板状のプリフォーム素材を予め用意し、プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させて成形機にプリフォーム素材を設定したまま、ボス部プレス型を用いてボス部を成形すると共にフォーミングローラによりドラム部を成形する前記プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させたワンチャッキング方式により製造されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は請求項１，２，３に記載の発明に対応する。
［内歯付きドラムの構成について］
図１（イ） は実施の形態１の歯付きドラムを示す断面図、図１（ロ） は実施の形態１の歯付きドラムのスプライン内歯のシェル嵌合部側の歯端形状を示す図１（イ）内歯付きドラムＤは、図１（イ） に示すように、外面にピストン摺動面１ａを有するボス部１と、内面にピストン摺動面２ａとスプライン内歯２ｂとシェル嵌合部２ｃ（円筒部）を有するドラム部２による構成であり、後述するフローフォーミング成形により製造される。前記スプライン内歯２ｂは、ドラム開口端面の途中位置まで形成され、前記シェル嵌合部２ｃはスプライン内歯２ｂの歯底の径を内径としてドラム開口端面位置まで形成されている。
【００１０】
前記スプライン内歯２ｂのシェル嵌合部２ｃ側の歯端形状は、図１（イ） 及び図１（ロ） に示すように、歯高Ｈがドラム開口端面に向かって円弧形状に沿って徐々に低くなってゆくと共に、歯底幅Ｗがドラム開口端面に向かってＷ１からＷ２へと徐々に狭くなってゆく形状とされている。
【００１１】
尚、内歯付きドラムＤは、後加工により油穴３やリング溝４，５やカムカット部６が形成される。
［フローフォーミング金型について］
図２は実施の形態１の歯付きドラムの製造に使用されるフローフォーミング金型を示す断面図、図３はフローフォーミング金型の内歯型を加工する回転円盤砥石を示す半断面図である。
【００１２】
実施の形態１の歯付きドラムＤの製造に使用されるフローフォーミング金型７は、図２に示すように、回転円盤砥石８によりにより加工された内歯型７ａが加工された１部品金型とされる。
【００１３】
前記回転円盤砥石８は、図３に示すように、外周の断面形状が台形であり、これによって加工された内歯型７ａに素材を流し込むことにより形成されるスプライン内歯２ｂのシェル嵌合部２ｃ側の歯形状は、回転円盤砥石８の外径円弧形状（半径Ｒ）に合致する半径Ｒを持つ円弧形状となる。
［内歯付きドラムの製造方法について］
図４は実施の形態１の内歯付きドラムの製造方法を示す工程説明図である。
【００１４】
実施の形態１の内歯付きドラムＤの製造に使用されるフローフォーミング成形機は、回転とストロークが可能なボス部プレス型９とフローフォーミング金型７とが同軸上に対向配置され、他に外側フォーミングローラ１０と内側フォーミングローラ１１を備えている。この成形機により、素材設定工程とボス部プレス工程とドラム部フローフォーミング工程とボス部フローフォーミング工程を経過して実施の形態１の内歯付きドラムＤが製造される。以下、各工程について説明する。
【００１５】
前記素材設定工程は、センタ穴１２ａを有する円板状のプリフォーム素材１２を予め用意し、図４（イ） に示すように、図外のホールダにより保持されているプリフォーム素材１２のセンタ穴１２ａとボス部プレス型９の先端部９ａとを符合させてフローフォーミング成形機に設定する工程である。
【００１６】
前記ボス部プレス工程は、図４（ロ） に示すように、設定されたプリフォーム素材１２を相対的にボス部プレス型９を用いて軸方向に加圧することで、センタ穴１２ａをボス穴として軸方向に突出するボス部１を成形する工程である。
【００１７】
前記ドラム部フローフォーミング工程は、図４（ハ） に示すように、プレス成形されたボス部１を有する素材１２を成形機に設定したまま、軸方向の位置が固定である外側フォーミングローラ１０に対しフローフォーミング金型７を軸方向に移動させながら外側フォーミングローラ１０によるしごきで金型に流し込む塑性変形を素材１２に生じさせ、内面にピストン摺動面２ａとスプライン内歯２ｂとシェル嵌合部２ｃを有するドラム部２を成形する工程である。
【００１８】
前記ボス部フローフォーミング工程は、図４（ニ） に示すように、ボス部プレス型９のみをボス部１から抜き、代わりに内側フォーミングローラ１１を挿入し、フローフォーミング金型７を内側フォーミングローラ１１に向かって軸方向に移動させることで、内側フォーミングローラ１１によりボス部１の外面にピストン摺動面１ａを成形する工程である。
【００１９】
尚、ボス部フローフォーミング工程を終了すると、内側フォーミングローラ１１を元の位置に戻し、製品離型具を用いてフローフォーミング金型７から成形製品が離型される。
［内歯付きドラムが適用される自動変速機について］
図５は実施の形態１の製造方法により製造された内歯付きドラムＤが適用された自動変速機の動力伝達機構の一部を示す断面図である。
【００２０】
図５において、３０はインプットシャフト、３１は第２シャフト、３２は第１多板クラッチ、Ｄは内歯付きドラム、３３は第１クラッチピストン、３４は第１クラッチプレート、３５は第２多板クラッチ、３６は第２クラッチドラム、３７は第２クラッチピストン、３８は第２クラッチプレート、３９はブレーキバンド、４０はシェル、４１はサンギヤ、４２はピニオン、４３はリングギヤ、４４はピニオンキャリアである。
【００２１】
実施の形態１の内歯付きドラムＤは、自動変速機内に設けられた第１多板クラッチ３２のクラッチドラムとして適用されていて、ドラム部２のスプライン内歯２ｂに、第１クラッチプレート３４が軸方向へ摺動可能にスプライン嵌合され、ボス部１とドラム部２の両ピストン摺動面１ａ，２ａに、クラッチ締結力を付与する環状の第１クラッチピストン３３が摺動可能に設けられている。また、ドラム部２のシェル嵌合部２ｃに形成されたカムカット部６には、第２多板クラッチ３５及びプラネタリギヤを覆うシェル４０が爪嵌合により結合され、第１多板クラッチ３２の締結時、インプットシャフト３０の回転が、第２クラッチドラム３６→第１クラッチプレート３４→内歯付きドラムＤ→シェル４０を介してサンギヤ４１に伝達される。
【００２２】
次に、作用効果を説明する。
［スプライン内歯精度について］
例えば、実施の形態１のようなスプライン内歯２ｂとシェル嵌合部２ｃを有する内歯付きドラムＤの場合、フローフォーミング金型として、内歯型を有する第１金型とシェル嵌合部となる円筒面を有する第２金型を用い、フローフォーミング成形により製造すると、スプライン内歯の円筒部側の歯端形状が台形断面による垂直ストレート面形状に設定されるため、フローフォーミング加工中、材料の一部が逆流してしまうというように材料の流れが悪くなり、内歯精度不良が発生してしまう。そこで、特開平６−２３４６１号公報に記載されているように、フローフォーミング金型を１部品金型とし、スプライン内歯の円筒部側の歯端形状を高さが変化する台形断面による傾斜ストレート面形状に設定すると、垂直ストレート面形状の場合に比べ、素材の流れが多少改善されるものの、傾斜ストレート面による歯端部の断面積変化は依然として急激であるため、プリフォーム板厚が厚くしごき量が多い時には内歯精度不良が発生してしまう。
【００２３】
これに対し、実施の形態１のように、スプライン内歯２ｂのシェル嵌合部２ｃ側の歯端形状を、図１（イ） 及び図１（ロ） に示すように、歯高Ｈがドラム開口端面に向かって円弧形状に沿って徐々に低くなってゆくと共に、歯底幅Ｗがドラム開口端面に向かってＷ１からＷ２へと徐々に狭くなってゆく形状とすると、スプライン内歯２ｂの歯端領域での断面積変化は、シェル嵌合部２ｃの方向に向かってゆっくりと少しづつ断面積が小さくなり、スプライン内歯２ｂからシェル嵌合部２ｃに移行することになり、外側フォーミングローラ１０によるしごきで金型に流し込む時にしごき量が多くても素材の逆流が生じるのが抑えられる。
【００２４】
よって、スプライン内歯と円筒部に相当するシェル嵌合部２ｃを有する内歯付きドラムＤにおいて、外側フォーミングローラ１０によるしごき量が多くても良好な内歯精度の確保を達成することができる。
［内歯型の加工容易性について］
実施の形態１の内歯付きドラムＤをフローフォーミングにより成形するにあたっては、上記のスプライン内歯２ｂを成形できる内歯型７ａを有するフローフォーミング金型７を用意しなければならない。
【００２５】
これに対し、実施の形態１では、フローフォーミング金型７の内歯型７ａを、図２に示すように、外周の断面形状が台形である回転円盤砥石８によりにより加工するようにしているため、例えば、内歯型を多大な工数と手間を要する複雑な作業により加工する場合に比べ、フローフォーミング金型７に対し精度の高い内歯型７ａを短時間で手間を要さず容易に加工することができる。
［内歯付きドラムの製造メリットについて］
実施の形態１の内歯付きドラムＤを製造するにあたっては、センタ穴１２ａを有する円板状のプリフォーム素材１２を予め用意し、プリフォーム素材１２のセンタ穴１２ａとボス部プレス型９の先端部９ａを符合させて成形機にプリフォーム素材１２を設定したまま、ボス部プレス型９を用いてボス部１を成形すると共に外側フォーミングローラ１０によりドラム部２を成形するワンチャッキング方式により製造されるため、低廉な製造コストと、高い製品品質の確保と、高い製品精度の確保を達成する内歯付きドラムＤを提供することができる。
【００２６】
すなわち、予め熱間鍛造によるボス部が成形されているボス付きプリフォーム素材を用意し、ドラム部のみをフローフォーミング成形する従来方法による内歯付きドラムと比較すると、センタ穴１２ａを有する円板状のプリフォーム素材１２を予め用意するだけで、プリフォーム素材の製造に多大な工数を要することがないし、また、ワンチャッキング方式により、ボス部１のプレス成形もフローフォーミング成形工程に組み込んだ一連の工程としているため、低廉な製造コストとすることができる。また、内歯付きドラムＤは溶接レスの一体品であるため、電子ビーム溶接のようなブローホールやピンホール等が皆無となるし、また、溶接品質を確認する必要もなく、品質が絶対的に保証され、バラツキのない安定した高い製品品質が確保される。さらに、内歯付きドラムＤはボス部１とドラム部２が一体であるし、ボス部１とドラム部２はワンチャッキング方式により軸心一致を保ったまま成形されるため、溶接に伴う歪みや軸心ズレがなく、歯の傾きが防止されるし、ボス部１とドラム部２の軸心一致が確保されるし、さらに、ドラム部２の内歯２２ａの加工精度はフローフォーミングにより機械加工並みに高い精度が保証される。
よって、自動変速機への適用時、第１クラッチプレート３４のスムーズな軸方向移動が確保され、第１クラッチプレート３４が片当たりによる偏摩耗等を生じることがない。
【００２７】
加えて、ドラム部フローフォーミング工程に引き続き、ボス部１の内面に沿って内側フォーミングローラ１１をフローフォーミング金型７に対し軸方向に相対移動させ、外面にピストン摺動面１ａを有するボス部１を成形するボス部フローフォーミング工程を追加したため、後加工を要さず環状ピストンのスムーズな摺動が確保される高い面精度によるピストン摺動面１ａ，２ａを形成することができる。
よって、ボス部１とドラム部２の両ピストン摺動面１ａ，２ａは、２つの面の軸心が一致していると共に、フローフォーミングにより高い面精度が得られることで、クラッチ締結力を付与する環状の第１クラッチピストン３３のスムーズな摺動が確保され、供給されるクラッチ油圧に応じた所望の締結力立ち上がり特性を得ることができる。
（その他の実施の形態）
実施の形態１では、自動変速機のクラッチドラムへの適用例を示したが、ボス部とドラム部が一体に設けられるような部品であれば自動変速機のクラッチドラム以外にも本発明の製造方法を適用することができる。
【００２８】
実施の形態１では、プレス成形によるボス部をさらにフローフォーミング成形する例を示したが、例えば、ボス部を軸部材に固定するだけというように、ボス部に高い面精度を要求されない内歯付きドラムであれば、ボス部をプレス成形したままで製品として用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、成形機に設定されるフローフォーミング金型の外周に内歯型を形成し、プリフォーム素材をフォーミングローラによるしごきでフローフォーミング金型に流し込むように塑性変形させるフローフォーミング成形により製造され、ドラム内面には、ドラム開口端面の途中位置まで形成されたスプライン内歯と、内歯の歯底の径を内径としてドラム開口端面位置まで形成された円筒部を有する内歯付きドラムにおいて、スプライン内歯の円筒部側の歯端形状を、歯高がドラム開口端面に向かって円弧形状に低くなってゆくと共に、歯底幅がドラム開口端面に向かって円弧形状に狭くなってゆく形状としたため、スプライン内歯と円筒部を有する内歯付きドラムにおいて、ローラによるしごき量が多くても良好な内歯精度の確保を達成することができるという効果が得られる。
【００３０】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載の内歯付きドラムにおいて、フローフォーミング金型を、外周の断面形状が台形である回転円盤砥石により内歯型が加工された１部品金型とし、スプライン内歯の円筒部側の歯形状を、回転円盤砥石の外径円弧形状に合致する円弧形状としたため、請求項１記載の発明の効果に加え、フローフォーミング金型に対し精度の高い内歯型を短時間で手間を要さず容易に加工することができる。
【００３１】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載の内歯付きドラムにおいて、フローフォーミング成形機を、ボス部プレス型とフローフォーミング金型とが同軸上に対向配置された成形機とし、センタ穴を有する円板状のプリフォーム素材を予め用意し、プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させて成形機にプリフォーム素材を設定したまま、ボス部プレス型を用いてボス部を成形すると共にフォーミングローラによりドラム部を成形するワンチャッキング方式（プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させた方式）により製造されるため、請求項１または請求項２記載の発明の効果に加え、低廉な製造コストと、高い製品品質の確保と、高い製品精度の確保を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（イ） は実施の形態１の歯付きドラムを示す断面図、図１（ロ） は実施の形態１の歯付きドラムのスプライン内歯のシェル嵌合部側の歯端形状を示す図１（イ）
【図２】実施の形態１の歯付きドラムの製造に使用されるフローフォーミング金型を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の歯付きドラムの製造に使用されるフローフォーミング金型の内歯型を加工する回転円盤砥石を示す半断面図である。
【図４】実施の形態１の内歯付きドラムの製造方法を示す工程説明図である。
【図５】実施の形態１の製造方法により製造された内歯付きドラムが適用された自動変速機の動力伝達機構の一部を示す断面図である。
【図６】２部品金型によるフローフォーミング金型を用いた内歯付きドラムのフローフォーミング成形を示す図である。
【符号の説明】
Ｄ 内歯付きドラム
１ ボス部
１ａ ピストン摺動面
２ ドラム部
２ａ ピストン摺動面
２ｂ スプライン内歯
２ｃ シェル嵌合部（円筒部）
７ フローフォーミング金型
７ａ 内歯型
８ 回転円盤砥石
９ ボス部プレス型
９ａ 先端部
１０ 外側フォーミングローラ
１１ 内側フォーミングローラ
１２ プリフォーム素材
１２ａ センタ穴

Claims (3)

1. 成形機に設定されるフローフォーミング金型の外周に内歯型を形成し、プリフォーム素材をフォーミングローラによるしごきでフローフォーミング金型に流し込むように塑性変形させるフローフォーミング成形により製造され、ドラム内面には、ドラム開口端面の途中位置まで形成されたスプライン内歯と、内歯の歯底の径を内径としてドラム開口端面位置まで形成された円筒部を有する内歯付きドラムにおいて、
   前記スプライン内歯の円筒部側の歯端形状を、歯高がドラム開口端面に向かって円弧形状に低くなってゆくと共に、歯底幅がドラム開口端面に向かって円弧形状に狭くなってゆく形状としたことを特徴とする内歯付きドラム。
2. 請求項１記載の内歯付きドラムにおいて、
   フローフォーミング金型を、外周の断面形状が台形である回転円盤砥石により内歯型が加工された１部品金型とし、
   スプライン内歯の円筒部側の歯形状を、回転円盤砥石の外径円弧形状に合致する円弧形状としたことを特徴とする内歯付きドラム。
3. 請求項１または請求項２記載の内歯付きドラムにおいて、
   前記フローフォーミング成形機を、ボス部プレス型とフローフォーミング金型とが同軸上に対向配置された成形機とし、
   センタ穴を有する円板状のプリフォーム素材を予め用意し、プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させて成形機にプリフォーム素材を設定したまま、ボス部プレス型を用いてボス部を成形すると共にフォーミングローラによりドラム部を成形する前記プリフォーム素材のセンタ穴とボス部プレス型の先端部を符合させたワンチャッキング方式により製造されることを特徴とする内歯付きドラム。

Images