JP3696714B2 - Integrated drum molding method having internal and external teeth - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローフォーミング加工機により内歯と外歯を有する一体型ドラムを成形する一体型ドラム成形方法の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自動変速機の変速機構で2多板クラッチのクラッチプレートをそれぞれ嵌合するドラム部材としては、例えば、図10及び図11に示すものが知られている。
【0003】
このドラム部材は、図10に示すように、内スプライン歯が形成された第1ドラムと、外スプライン歯が形成された第2ドラムとをそれぞれプレス成形により製造し、第1ドラムと第2ドラムを重ね合わせて電子ビーム溶接(図11)することで一体化したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のドラム部材にあっては、2つの独立した第1ドラムと第2ドラムを製造し、両ドラムを溶接することで内歯・外歯を有するドラム部材を構成するようにしているため、下記に列挙する問題がある。
【0005】
(1) ドラム部材の製造にあたっては、第1ドラムのプレス成形加工と第2ドラムのプレス成形加工と両ドラムの電子ビーム溶接作業を行なわなければならないため、製造時間が多大となる。
【0006】
(2) 第1ドラムと第2ドラムを電子ビームにて溶接するが、溶接後、製造段階で両ドラムに力を加えて未溶接部のチェックを行なうことができないため、未溶接部が存在するドラム部材を製品として供給する可能性があり、高い製品品質を保には細心の注意を払いながらの溶接作業が必要となる。
【0007】
(3) 第1ドラムと第2ドラムを電子ビームにて溶接するため、溶接に伴う材料加熱で生じる溶接歪みと、第1ドラムと第2ドラムの軸心が少なくとも公差範囲でズレる軸心ズレが避けられず、溶接歪みによりスプライン歯が傾くし、軸心ズレによりクラッチプレートとの嵌合隙間を一定に保てなくなる。
【0008】
この結果、スプライン歯に嵌合されたクラッチプレートがクラッチの締結時や解放時にスプライン歯に沿ってスムーズに移動できず引き摺りを生じたり、クラッチプレートが傾斜状態のまま嵌合されることでプレート摩耗が一部のみに片寄る偏摩耗を生じたりする。
【0009】
上記従来技術の説明ではプレス成形加工によりドラムを製造する例について述べたが、特開平7−51781号公報に記載されているように、最近、内歯を高精度で高強度で加工する方法としてフローフォーミングが知られている。
【0010】
このフローフォーミングとは、フォーミングローラを材料に押し当て、高い押圧力を保ったまま回転する材料を軸方向に移動させ、押し出された材料を内側の内歯成形型に流し込む冷間塑性変形により材料の内面に内歯を形成する加工法をいう。よって、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歯を高精度で成形できるし、また、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じ、素材よりも高強度となる。
【0011】
そこで、特開平7−51781号公報の図1に記載されているフローフォーミングによる内歯を有するドラムを用いて内歯・外歯を有するドラム部材を構成する場合を想定すると、この場合にも外歯を有するドラムを別途成形し、両ドラムを溶接により一体化する構成となるため、上記問題は全く解決されないまま残ることになる。
【0012】
本発明が解決しようとする課題は、高い製品品質の確保と、歯の傾き防止と、内歯と外歯の軸心ズレ防止とを達成しながら、高精度で高強度の内歯・外歯を有する短時間成形による一体型ドラムの成形方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
(解決手段1)
上記課題1の解決手段1(請求項1)は、一枚の円形板材から内歯が形成された第1ドラム部と外歯が形成された第2ドラム部とボス部を一体に有する一体型ドラムを成形する一体型ドラム成形方法において、
前記円形板材を、外周に内歯成形型を有するマンドレルと外周面が第2ドラム部の内面型となるプレッシャプレートとの間に挟持し、マンドレルとプレッシャプレートとの軸心を一致させてボス部を挟圧固定する板材固定工程と、
材料曲げローラを用い、回転している円形板材から第1ドラム部となる部分と第2ドラム部となる部分を予備的に成形するドラム部予備成形工程と、
押圧ローラを用い、予備成形された第2ドラム部となる部分に外歯ベース面を成形する外歯ベース面成形工程と、
前記マンドレルの回転軸対称位置に互いに向き合う配置の2つのフォーミングローラを用い、予備成形された第1ドラム部に2つのローラを押圧し、ローラ押圧を保ったまま第1ドラム部を軸方向に移動させるフローフォーミングによる冷間塑性変形で第1ドラム部の内面に内歯を形成するフローフォーミング内歯成形工程と、
前記外歯ベース面に対向配置された外歯ダイスとプレッシャプレートを外歯ダイスの反対位置にて支持するバックアップローラを用い、回転同期させた外歯ダイスを径方向に移動させる転造による冷間塑性変形で第2ドラム部の外面に外歯を形成する転造外歯成形工程と、
を備えていることを特徴とする。
【0014】
(解決手段2)
上記課題2の解決手段2(請求項2)は、請求項1記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、
前記マンドレルの外径をプレッシャプレートの外径より大きく設定し、マンドレルの外周に内歯成形型とプレッシャプレートの外径と同径の第2ドラム部内面型を形成し、プレッシャプレートの外周に第2ドラム部の軸方向突出部内面型を形成したことを特徴とする。
【0015】
(解決手段3)
上記課題3の解決手段3(請求項3)は、請求項2記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、
前記マンドレルの外周に形成されている内歯成形型と第2ドラム部内面型との間に中間段差壁を設定し、
前記外歯ベース面成形工程では、押圧ローラを用い、予備成形された第2ドラム部となる部分を径方向に押圧することで隙間を押し潰し、中間段差壁の内径側壁面と第2ドラム部内面型及び軸方向突出部内面型の形状に合わせて変形させることでボス部より外側に突出する軸方向突出部を有する外歯ベース面を成形することを特徴とする。
【0016】
(解決手段4)
上記課題4の解決手段4(請求項4)は、請求項1ないし請求項3記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、
前記各工程の処理を、板材固定工程→ドラム部予備成形工程→外歯ベース面成形工程→転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なうことを特徴とする。
【0017】
(解決手段5)
上記課題5の解決手段5(請求項5)は、請求項1ないし請求項4記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、
前記内歯をスプライン歯とし、前記外歯をインボリュート歯とし、成形された一体型ドラムを2つの多板クラッチのクラッチプレートをそれぞれスプライン歯とインボリュート歯に嵌合する自動変速機の変速機構に設けられるドラム部材として適用したことを特徴とする。
【0018】
【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〜請求項5記載の発明に対応する内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法である。
【0019】
まず、一体型ドラムの構成を説明する。
【0020】
図1は実施の形態1の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法により成形された内歯・外歯を有する一体型ドラムを示す断面図、図2は一体型ドラムの内歯を示す図、図3は一体型ドラムの外歯を示す図、図4は実施の形態1の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法により成形された一体型ドラムが適用された自動変速機の変速機構を示す断面図である。
【0021】
一体型ドラムAは、図1に示すように、一枚の円形板材を素材として成形されたもので、スプライン内歯1aが形成された第1ドラム部1と、インボリュート外歯2aが形成された第2ドラム部2と、該第2ドラム部2から径方向に延びるボス部3を一体に有する構成であり、第1ドラム部1と第2ドラム部2との間には、中間段差部4が設定されている。
【0022】
前記スプライン内歯1aは、図2に示すように、台形状の歯が等間隔にて複数形成され、前記インボリュート外歯2aは、図3に示すように、インボリュート形状の歯が等間隔にて複数形成されている。
【0023】
この一体型ドラムAは、図3に示すように、自動変速機の変速機構に設けられるハイクラッチドラムとして適用されている。
【0024】
図3において、5は入力軸、6はオイルポンプカバー、7は図外のフロントプラネタリーギヤのサンギヤに連結されるリバースクラッチドラム、Aは入力軸5に連結されるハイクラッチドラムとしての一体型ドラム、8は前進2速と4速で締結されるバンドブレーキ、9は後退段で締結されるリバースクラッチ(多板クラッチ)、10は前進3速と4速で締結されるハイクラッチ(多板クラッチ)、11はリバースクラッチピストン、12はハイクラッチピストンである。
【0025】
一体型ドラムAのスプライン内歯1aには、ハイクラッチ10のドリブンプレート10aが嵌合され、一体型ドラムAのインボリュート外歯2aには、リバースクラッチ9のドライブプレート9aが嵌合される。
【0026】
次に、一体型ドラム成形機の構成を説明する。
【0027】
図5は実施の形態1の一体型ドラム成形方法で用いられる一体型ドラム成形機を示す概略正面図である。
【0028】
図5において、20は機枠、21,22は揺動アーム、23,24はアームガイド、25は曲げローラ支持スライドベース、26,27はローラ支持スライドベース、28は材料曲げローラ、29はフォーミングローラ、30はバックアップローラ、31は外歯ダイス、32は押圧兼フォーミングローラ、33はマンドレルである。
【0029】
前記マンドレル33は、回転動作と回転軸を保ったまま移動するスライド動作を行なう後述の第1成形軸34に固定されていて、材料曲げローラ28とフォーミングローラ29とバックアップローラ30と外歯ダイス31と押圧兼フォーミングローラ32とに囲まれた位置に配置される。
【0030】
そして、各工程毎に使用するローラ等は、揺動アーム21,22による揺動動作と支持スライドベース25,26,27によるスライド動作により、必要に応じて配置交換されると共にローラの径方向移動量も与えられる。
【0031】
次に、内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法について説明する。
【0032】
一体型ドラム成形方法の説明の前に、成形材クランプ部の構成を図6により説明する。
【0033】
前記マンドレル33は、その外径をプレッシャプレート36の外径より大きく設定し、型抜きリング部材35を介して第1成形軸34に固定されていて、その外周には、大径部に内歯成形型33aを形成し、プレッシャプレート36の外径と同径の小径部に第2ドラム部内面型33bを形成し、内歯成形型33aと第2ドラム部内面型33bとの間に中間段差壁33cを形成している。
【0034】
前記プレッシャプレート36は、同期歯車37を介して第2成形軸38に固定されていて、その外周に第2ドラム部2の軸方向突出部内面型36aを形成している。
【0035】
また、マンドレル33とプレッシャプレート36の端部には、互いに嵌合するセンタリング凸部33dとセンタリング凹部36bが形成されている。
【0036】
一体型ドラムAの成形は、板材固定工程→ドラム部予備成形工程→外歯ベース面成形工程→転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なわれる。以下、各工程について分説する。
【0037】
[板材固定工程]
板材固定工程では、図6の軸心Oより下の部分に示すように、外周部を少しマンドレル33側に曲げた円形板材A’を、外周に内歯成形型33aを有するマンドレル33と外周面が第2ドラム部2の軸方向突出部内面型36aとなるプレッシャプレート36との間に挟持し、マンドレル33とプレッシャプレート36との軸心Oを一致させてボス部3が挟圧固定される。
【0038】
この板材固定工程では、センタリング凸部33dとセンタリング凹部36bを嵌合させることでマンドレル33とプレッシャプレート36との軸心Oを一致させ、挟圧力を加えることで平板を変形させてボス部3の形状とする。
【0039】
[ドラム部予備成形工程]
ドラム部予備成形工程では、図6の軸心Oより上の部分に示すように、材料曲げローラ28を用い、回転している円形板材A’をマンドレル33側へ曲げ、第1ドラム部1となる部分と第2ドラム部2となる部分を予備的に成形する。
【0040】
[外歯ベース面成形工程]
外歯ベース面成形工程では、図7に示すように、押圧兼フォーミングローラ32を用い、予備成形された第2ドラム部2となる部分を径方向に押圧することで隙間を押し潰し、中間段差壁33cの内径側壁面と第2ドラム部内面型33b及び軸方向突出部内面型36aの形状に合わせて変形させることでボス部3より外側に突出する軸方向突出部を有する外歯ベース面を成形する。
【0041】
[転造外歯成形工程]
転造外歯成形工程では、図8に示すように、外歯ベース面に対向配置された外歯ダイス31とプレッシャプレート36を外歯ダイス31の反対位置にて支持するバックアップローラ30を用い、回転同期させた外歯ダイス31を径方向に軸心Oに向かって移動させる転造による冷間塑性変形で第2ドラム部2の外面に外歯2aを形成する。
【0042】
ここで、外歯ダイス31の回転同期は、同期歯車37に噛み合う同期歯車39が設けられた回転軸40に外歯ダイス31を設けることで達成される。
【0043】
[フローフォーミング内歯成形工程]
フローフォーミング内歯成形工程は、図9に示すように、マンドレル33の回転軸対称位置に互いに向き合う配置のフォーミングローラ29と押圧兼フォーミングローラ32を用い、予備成形された第1ドラム部1(図8に示す)に2つのローラ29,32を端部位置から押圧し、ローラ押圧を保ったまま第1ドラム部1を軸方向に移動させるフローフォーミングによる冷間塑性変形で第1ドラム部1の内面に内歯1aを形成する。
【0044】
すなわち、ローラ押圧を保ったままの移動により板材の変形が内歯成形型33aに流れ込む塑性変形となり、内歯成形型33aの通りに第1ドラム部1の内面に内歯1aが形成される。この時、移動方向に板材が流れるオーバフローと第2ドラム部2の方向に板材が流れるバックフローがあるが、オーバフロー分は後加工にて切断処理し、バックフロー分は中間段差部4により外歯2aとはオーバーラップすることなく吸収される。
【0045】
次に、効果を説明する。
【0046】
(1)一枚の円形板材A’から内歯1aが形成された第1ドラム部1と外歯2aが形成された第2ドラム部2とボス部3を一体に有する一体型ドラムAを成形する内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、マンドレル33とプレッシャプレート36との軸心Oを一致させて円形板材A’のボス部3を挟圧固定したままで、転造による冷間塑性変形で第2ドラム部2の外面に外歯2aを形成し、フローフォーミングによる冷間塑性変形で第1ドラム部1の内面に内歯1aを形成する方法としたため、高い製品品質の確保と、歯の傾き防止と、内歯1aと外歯2aの軸心ズレ防止とを達成しながら、高精度で高強度の内歯1aと外歯2aを有する短時間成形による一体型ドラムAの成形方法を提供できる。
【0047】
すなわち、従来技術のように溶接により内歯と外歯を有する2つのドラムを一体化するのではなく、外歯2aと内歯1aを有する一体型ドラムAをワンクランプで加工する方法であるため、溶接による問題点が解消され、高い製品品質の確保と、歯の傾き防止と、内歯1aと外歯2aの軸心ズレ防止とが達成されるし、同時成形により短時間での一体型ドラムAの製造ができる。
【0048】
また、内歯1aと外歯2aは、いずれも冷間塑性変形により形成されるため、高精度で高強度の歯面とすることができる。
【0049】
(2)マンドレル33の外径をプレッシャプレート36の外径より大きく設定し、マンドレル33の外周に内歯成形型33aとプレッシャプレート36の外径と同径の第2ドラム部内面型33bを形成し、プレッシャプレート36の外周に第2ドラム部2の軸方向突出部内面型36aを形成したため、第2ドラム部2の内面型がマンドレル33とプレッシャプレート36により得られ、第2ドラム部の内面型をプレッシャプレートのみにより得る場合に比べ、内歯1aと外歯2aの軸心Oの一致精度をより高めることができる。
【0050】
(3)マンドレル33の外周に形成されている内歯成形型33aと第2ドラム部内面型33bとの間に中間段差壁33cを設定し、第1,第2ドラム部予備成形工程では、材料曲げローラ28を用い、回転している円形板材A’の第1ドラム部1となる部分をマンドレル33側へ曲げると共に曲げた板材の第2ドラム部2となる部分を中間段差壁33cの外径側壁面と段差面の形状に合わせて変形させることでマンドレル33の第2ドラム部内面型33bとは隙間を持たせて屈曲させ、外歯ベース面成形工程では、押圧兼フォーミングローラ32を用い、予備成形された第2ドラム部2となる部分を径方向に押圧することで隙間を押し潰し、中間段差壁33cの内径側壁面と第2ドラム部内面型33b及び軸方向突出部内面型36aの形状に合わせて変形させることでボス部3より外側に突出する軸方向突出部を有する外歯ベース面を成形する方法としたため、外歯ベース面に外歯ダイス31が押し込まれた時に塑性変形に伴う余剰分の素材が軸方向突出部へ流れるというフローパターンが作り出され、整然と外歯を成形することができると共に外歯成形後の軸方向突出量の寸法管理も行なうことができる。
【0051】
(4)各工程の処理を、板材固定工程→ドラム部予備成形工程→外歯ベース面成形工程→転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なう方法としたため、転造による外歯2aの成形時に外歯ダイス31とバックアップローラ30との軸方向のオフセット位置関係により生じる外歯2aの傾斜が内歯1aを成形するフローフォーミングで修正され、先に内歯1aを成形した後に外歯2aを成形する場合に比べ、噛み合い軸が回転軸に一致する精度の高い外歯2aを得ることができる。
【0052】
(5)内歯をスプライン内歯1aとし、外歯をインボリュート外歯2aとし、成形された一体型ドラムAを2つのクラッチ9,10のプレート9a,10aをそれぞれスプライン内歯1aとインボリュート外歯2aに嵌合する自動変速機の変速機構に設けられるハイクラッチドラムとして適用したため、内歯1aや外歯2aに嵌合されるプレート9a,10aが傾斜して設定されることなく、クラッチ9,10の締結時や解放時に内歯1aや外歯2aに沿ってスムーズに移動でき、クラッチ引き摺りやプレート偏摩耗が防止され、クラッチ9,10の耐久信頼性を向上させることができる。
【0053】
(その他の実施の形態)
実施の形態1では、成形される一体型ドラムを自動変速機の変速機構に設けられるドラム部材として適用する例を示したが、自動変速機以外の機器類の変速機構として適用できるし、さらに、内歯と外歯をギヤ歯とし、隣接する2組のプラネタリーギヤセットで内歯を一方のサンギヤとし外歯を他方のリングギヤとし、両ギヤが回転メンバにて連結されるものにも適用することができる。
【0054】
実施の形態1では、転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なう例を示したが、逆に、フローフォーミング内歯成形工程→転造外歯成形工程の順に行なうようにしても良い。
【0055】
実施の形態1では、第2ドラム部とボス部とがT字状となる例を示したが、ボス部の端部位置から第2ドラム部が軸方向に延びる逆L字状としても良い。
【0056】
【発明の効果】
請求項1記載の発明にあっては、一枚の円形板材から内歯が形成された第1ドラム部と外歯が形成された第2ドラム部とボス部を一体に有する一体型ドラムを成形する内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、請求項1に記載のように、マンドレルとプレッシャプレートとの軸心を一致させて円形板材のボス部を挟圧固定したままで、フローフォーミングによる冷間塑性変形で第1ドラム部の内面に内歯を形成し、転造による冷間塑性変形で第2ドラム部の外面に外歯を形成する方法、つまり、外歯と内歯のワンクランプでの加工方法としたため、高い製品品質の確保と、歯の傾き防止と、内歯と外歯の軸心ズレ防止とを達成しながら、高精度で高強度の内歯・外歯を有する短時間成形による一体型ドラムの成形方法を提供することができる。
【0057】
請求項2記載の発明にあっては、請求項1記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、マンドレルの外径をプレッシャプレートの外径より大きく設定し、マンドレルの外周に内歯成形型とプレッシャプレートの外径と同径の第2ドラム部内面型を形成し、プレッシャプレートの外周に第2ドラム部の軸方向突出部内面型を形成したため、上記効果に加え、第2ドラム部の内面型がマンドレルとプレッシャプレートにより得られ、第2ドラム部の内面型をプレッシャプレートのみにより得る場合に比べて内歯と外歯の軸心一致精度をより高めることができる。
【0058】
請求項3記載の発明にあっては、請求項2記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、マンドレルの外周に形成されている内歯成形型と第2ドラム部内面型との間に中間段差壁を設定し、外歯ベース面成形工程では、押圧ローラを用い、予備成形された第2ドラム部となる部分を径方向に押圧することで隙間を押し潰し、中間段差壁の内径側壁面と第2ドラム部内面型及び軸方向突出部内面型の形状に合わせて変形させることでボス部より外側に突出する軸方向突出部を有する外歯ベース面を成形する方法としたため、請求項2記載の効果に加え、外歯ベース面に外歯ダイスが押し込まれた時に塑性変形に伴う余剰分の素材が軸方向突出部へ流れるというフローパターンが作り出され、整然と外歯を成形することができると共に外歯成形後の軸方向突出量の寸法管理も行なうことができる。
【0059】
請求項4記載の発明にあっては、請求項1ないし請求項3記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、各工程の処理を、板材固定工程→ドラム部予備成形工程→外歯ベース面成形工程→転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なう方法としたため、上記効果に加え、転造による外歯の成形時に外歯ダイスとバックアップローラとの軸方向のオフセット位置関係により生じる外歯の傾斜が内歯を成形するフローフォーミングで修正され、先に内歯を成形した後に外歯を成形する場合に比べ、噛み合い軸精度の高い外歯を得ることができる。
【0060】
請求項5記載の発明にあっては、請求項1ないし請求項4記載の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法において、内歯をスプライン歯とし、外歯をインボリュート歯とし、成形された一体型ドラムを2つの多板クラッチのクラッチプレートをそれぞれスプライン歯とインボリュート歯に嵌合する自動変速機の変速機構に設けられるドラム部材として適用したため、上記効果に加え、内歯や外歯に嵌合されるクラッチプレートが傾斜して設定されることなく、多板クラッチの締結時や解放時に内歯や外歯に沿ってスムーズに移動でき、クラッチ引き摺りやクラッチプレートの偏摩耗が防止され、多板クラッチの耐久信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法により成形された内歯・外歯を有する一体型ドラムを示す断面図である。
【図2】一体型ドラムの内歯を示す図である。
【図3】一体型ドラムの外歯を示す図である。
【図4】実施の形態1の内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法により成形された一体型ドラムが適用された自動変速機の変速機構を示す断面図である。
【図5】実施の形態1の一体型ドラム成形方法で用いられる一体型ドラム成形機を示す概略正面図である。
【図6】実施の形態1の一体型ドラム成形方法の板材固定工程とドラム部予備成形工程の工程説明図である。
【図7】実施の形態1の一体型ドラム成形方法の外歯ベース面成形工程の工程説明図である。
【図8】実施の形態1の一体型ドラム成形方法の転造外歯成形工程の工程説明図である。
【図9】実施の形態1の一体型ドラム成形方法のフローフォーミング内歯成形工程の工程説明図である。
【図10】従来の成形方法による自動変速機用のドラム部材を示す断面図である。
【図11】従来の成形方法による自動変速機用のドラム部材の電子ビーム溶接部(図10のB部)を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
A’ 円形板材
A 一体型ドラム
1 第1ドラム部
1a 内歯
2 第2ドラム部
2a 外歯
3 ハブ部
9 リバースクラッチ(多板クラッチ)
10 ハイクラッチ(多板クラッチ)
28 材料曲げローラ
29 フォーミングローラ
30 バックアップローラ
31 外歯ダイス
32 押圧兼フォーミングローラ
33 マンドレル
36 プレッシャプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of an integrated drum forming method for forming an integrated drum having internal teeth and external teeth by a flow forming machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, drum members shown in FIGS. 10 and 11, for example, have been known as drum members that respectively engage with a clutch plate of a two-multiplate clutch by a transmission mechanism of an automatic transmission.
[0003]
As shown in FIG. 10, this drum member is manufactured by press-molding a first drum having inner spline teeth and a second drum having outer spline teeth, respectively. The first drum and the second drum Are integrated by electron beam welding (FIG. 11).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional drum member, two independent first drums and second drums are manufactured, and both drums are welded to form a drum member having internal teeth and external teeth. Therefore, there are problems listed below.
[0005]
(1) In manufacturing the drum member, the press molding process of the first drum, the press molding process of the second drum, and the electron beam welding operation of both the drums must be performed, so that the manufacturing time is increased.
[0006]
(2) The first and second drums are welded with an electron beam. After welding, there is an unwelded part because it is not possible to check the unwelded part by applying force to both drums at the manufacturing stage. There is a possibility that the drum member is supplied as a product, and in order to maintain high product quality, it is necessary to perform a welding operation while paying close attention.
[0007]
(3) Since the first drum and the second drum are welded by the electron beam, there is a welding distortion caused by material heating accompanying welding and an axial misalignment in which the axial centers of the first drum and the second drum are at least within a tolerance range. Inevitable, spline teeth are inclined due to welding distortion, and the gap between the clutch plate and the clutch plate cannot be kept constant due to axial misalignment.
[0008]
As a result, the clutch plate fitted to the spline teeth cannot move smoothly along the spline teeth when the clutch is engaged or released, and dragging occurs, or the clutch plate is fitted in an inclined state to cause plate wear. May cause uneven wear that is partially offset.
[0009]
In the above description of the prior art, an example in which a drum is manufactured by press molding has been described. However, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-51781, recently, as a method of processing internal teeth with high accuracy and high strength, Flow forming is known.
[0010]
This flow forming is performed by cold plastic deformation in which the forming roller is pressed against the material, the rotating material is moved in the axial direction while maintaining a high pressing force, and the extruded material is poured into the inner internal mold. This is a processing method for forming internal teeth on the inner surface. Therefore, there is no spring back in the elastic deformation region as in press molding, and teeth can be molded with high precision, and fiber flow phenomena such as landslides and miniaturization of metal structure crystals occur, which is higher than the material. It becomes strength.
[0011]
Therefore, assuming that a drum member having internal teeth and external teeth is configured using a drum having internal teeth by flow forming described in FIG. Since the drum having teeth is separately formed and the two drums are integrated by welding, the above problem remains unsolved.
[0012]
The problem to be solved by the present invention is to ensure high product quality, prevent tooth inclination, and prevent axial misalignment between internal and external teeth, while achieving high accuracy and high strength internal and external teeth. An object of the present invention is to provide a method for forming an integral drum by short-time molding.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
(Solution 1)
The solution 1 (Claim 1) of the above-mentioned
The circular plate member is sandwiched between a mandrel having an inner tooth mold on the outer periphery and a pressure plate having an outer peripheral surface serving as an inner surface mold of the second drum portion, and the boss portion is formed by aligning the axial centers of the mandrel and the pressure plate. A plate material fixing step for clamping and fixing,
Using a material bending roller, a drum portion preforming step for preliminarily forming a portion to be the first drum portion and a portion to be the second drum portion from a rotating circular plate material;
An external tooth base surface forming step of forming an external tooth base surface on a portion to be a pre-formed second drum portion using a pressing roller;
Using two forming rollers arranged opposite to each other at the rotational axis symmetry position of the mandrel, the two rollers are pressed against the preformed first drum portion, and the first drum portion is moved in the axial direction while maintaining the roller pressing. A flow forming internal tooth forming step of forming internal teeth on the inner surface of the first drum portion by cold plastic deformation by flow forming;
Cold by rolling by using a backup roller that supports the external tooth die and the pressure plate arranged opposite to the external tooth base surface at positions opposite to the external tooth die, and moving the rotationally synchronized external tooth die in the radial direction. A rolling external tooth forming step of forming external teeth on the outer surface of the second drum portion by plastic deformation;
It is characterized by having.
[0014]
(Solution 2)
The solution 2 (Claim 2) of the
The outer diameter of the mandrel is set to be larger than the outer diameter of the pressure plate, the inner tooth forming die and the second drum part inner surface die having the same diameter as the outer diameter of the pressure plate are formed on the outer periphery of the mandrel, and the outer surface of the pressure plate is A two-drum axially projecting portion inner surface type is formed.
[0015]
(Solution 3)
The solution 3 (Claim 3) of the
An intermediate step wall is set between the inner tooth mold formed on the outer periphery of the mandrel and the second drum part inner surface mold,
In the external tooth base surface forming step, the gap is crushed by pressing the portion to be the pre-formed second drum portion in the radial direction using a pressing roller, and the inner side wall surface of the intermediate step wall and the second drum portion An external tooth base surface having an axial protruding portion protruding outward from the boss portion is formed by deforming in accordance with the shape of the inner surface mold and the axial protruding portion inner surface mold.
[0016]
(Solution 4)
The solving means 4 (Claim 4) of the above problem 4 is the integrated drum molding method having internal teeth / external teeth according to
The processes of the respective steps are performed in the order of plate material fixing step → drum portion preforming step → external tooth base surface forming step → rolling external tooth forming step → flow forming internal tooth forming step.
[0017]
(Solution 5)
The solving means 5 (Claim 5) of the
The inner teeth are spline teeth, the outer teeth are involute teeth, and the molded integrated drum is provided in the transmission mechanism of an automatic transmission that fits the clutch plates of two multi-plate clutches into the spline teeth and involute teeth, respectively. The present invention is characterized by being applied as a drum member.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
The first embodiment is an integrated drum forming method having internal teeth and external teeth corresponding to the inventions of
[0019]
First, the configuration of the integrated drum will be described.
[0020]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an integrated drum having internal teeth and external teeth formed by the integrated drum forming method having internal teeth and external teeth according to
[0021]
As shown in FIG. 1, the integrated drum A is formed by using a single circular plate as a raw material, and is formed with a
[0022]
As shown in FIG. 2, the spline
[0023]
As shown in FIG. 3, the integrated drum A is applied as a high clutch drum provided in a transmission mechanism of an automatic transmission.
[0024]
In FIG. 3, 5 is an input shaft, 6 is an oil pump cover, 7 is a reverse clutch drum connected to a sun gear of a front planetary gear (not shown), and A is an integral type as a high clutch drum connected to the
[0025]
The driven
[0026]
Next, the configuration of the integrated drum molding machine will be described.
[0027]
FIG. 5 is a schematic front view showing an integrated drum molding machine used in the integrated drum molding method of the first embodiment.
[0028]
In FIG. 5, 20 is a machine frame, 21 and 22 are swing arms, 23 and 24 are arm guides, 25 is a bending roller support slide base, 26 and 27 are roller support slide bases, 28 is a material bending roller, and 29 is forming. A roller, 30 is a backup roller, 31 is an external tooth die, 32 is a pressing and forming roller, and 33 is a mandrel.
[0029]
The
[0030]
The rollers and the like used for each process are exchanged as necessary and moved in the radial direction by the swinging motions by the swinging
[0031]
Next, an integrated drum forming method having internal teeth and external teeth will be described.
[0032]
Prior to the description of the integrated drum molding method, the configuration of the molding material clamp will be described with reference to FIG.
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
Further, at the end portions of the
[0036]
The integral drum A is formed in the order of plate material fixing step → drum portion preforming step → external tooth base surface forming step → rolled external tooth forming step → flow forming internal tooth forming step. Hereinafter, each process will be described.
[0037]
[Plate material fixing process]
In the plate material fixing step, as shown in a portion below the axis O in FIG. 6, a circular plate material A ′ whose outer peripheral portion is slightly bent toward the
[0038]
In this plate material fixing step, the centering
[0039]
[Drum part preforming process]
In the drum portion preforming step, as shown in the portion above the axis O in FIG. 6, using the
[0040]
[External tooth base surface forming process]
In the external tooth base surface forming step, as shown in FIG. 7, a pressing and forming
[0041]
[Rolling external tooth forming process]
In the rolling external tooth forming step, as shown in FIG. 8, a
[0042]
Here, the rotation synchronization of the external tooth die 31 is achieved by providing the external tooth die 31 on the
[0043]
[Flow forming internal tooth forming process]
As shown in FIG. 9, the flow forming internal tooth forming step uses a forming
[0044]
That is, the deformation of the plate material is plastic deformation that flows into the
[0045]
Next, the effect will be described.
[0046]
(1) An integrated drum A having a
[0047]
That is, since the two drums having the inner teeth and the outer teeth are not integrated by welding as in the prior art, the integrated drum A having the
[0048]
Moreover, since both the
[0049]
(2) The outer diameter of the
[0050]
(3) An
[0051]
(4) Since each process is performed in the order of plate material fixing process → drum part preforming process → external tooth base surface forming process → rolling external tooth forming process → flow forming internal tooth forming process, After forming the
[0052]
(5) The internal teeth are the spline
[0053]
(Other embodiments)
In the first embodiment, an example in which the integrated drum to be molded is applied as a drum member provided in the transmission mechanism of the automatic transmission has been shown, but it can be applied as a transmission mechanism of equipment other than the automatic transmission. Applicable to internal teeth and external teeth as gear teeth, two adjacent planetary gear sets with internal teeth as one sun gear and external teeth as the other ring gear, both gears connected by a rotating member Can do.
[0054]
In the first embodiment, an example of performing the rolling external tooth forming process → the flow forming internal tooth forming process has been shown, but conversely, the flow forming internal tooth forming process → the rolling external tooth forming process is performed in this order. Also good.
[0055]
In the first embodiment, the example in which the second drum portion and the boss portion are T-shaped has been described. However, the second drum portion may have an inverted L-shape extending in the axial direction from the end position of the boss portion.
[0056]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an integrated drum is integrally formed having a first drum portion in which internal teeth are formed, a second drum portion in which external teeth are formed, and a boss portion from a single circular plate. In the integrated drum forming method having internal teeth and external teeth, the flow is maintained while the axial center of the mandrel and the pressure plate are aligned and the boss portion of the circular plate member is clamped and fixed as described in
[0057]
According to a second aspect of the present invention, in the integrated drum forming method having the inner and outer teeth according to the first aspect, the outer diameter of the mandrel is set larger than the outer diameter of the pressure plate, Since the second drum part inner surface mold having the same diameter as the outer diameter of the tooth forming die and the pressure plate is formed, and the axially projecting portion inner surface mold of the second drum part is formed on the outer periphery of the pressure plate, Compared with the case where the inner surface mold of the drum portion is obtained by the mandrel and the pressure plate and the inner surface mold of the second drum portion is obtained only by the pressure plate, the accuracy of the axial alignment of the inner teeth and the outer teeth can be further increased.
[0058]
According to a third aspect of the present invention, in the integrated drum forming method having the inner teeth and the outer teeth according to the second aspect, the inner tooth forming mold formed on the outer periphery of the mandrel and the second drum portion inner surface mold An intermediate step wall is set between the two, and in the external tooth base surface forming step, a pressure roller is used to squeeze the gap by pressing the pre-formed second drum portion in the radial direction. This is because a method for forming an external tooth base surface having an axial protruding portion that protrudes outward from the boss portion by deforming in accordance with the shapes of the inner diameter side wall surface, the second drum portion inner surface mold and the axial protruding portion inner surface mold. In addition to the effect of
[0059]
In the invention described in claim 4, in the integrated drum forming method having the internal teeth / external teeth according to
[0060]
According to a fifth aspect of the present invention, in the integrated drum forming method having the inner teeth and the outer teeth according to any one of the first to fourth aspects, the inner teeth are formed as spline teeth and the outer teeth are formed as involute teeth. In addition to the above effects, in addition to the above effects, the internal drum is applied to the internal teeth and external teeth as the clutch drum of two multi-plate clutches is fitted to the spline teeth and the involute teeth. The clutch plate to be fitted is not inclined and can be moved smoothly along the inner and outer teeth when the multi-plate clutch is engaged or released, preventing clutch drag and uneven wear of the clutch plate, The durability reliability of the multi-plate clutch can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an integrated drum having internal teeth / external teeth formed by an integrated drum forming method having internal teeth / external teeth according to
FIG. 2 is a view showing internal teeth of an integrated drum.
FIG. 3 is a view showing external teeth of an integrated drum.
4 is a cross-sectional view showing a transmission mechanism of an automatic transmission to which an integrated drum formed by an integrated drum forming method having internal teeth and external teeth according to
5 is a schematic front view showing an integrated drum molding machine used in the integrated drum molding method of
6 is a process explanatory diagram of a plate material fixing step and a drum portion pre-forming step of the integrated drum forming method of
FIG. 7 is a process explanatory diagram of an external tooth base surface forming step of the integrated drum forming method of the first embodiment.
FIG. 8 is a process explanatory diagram of a rolling external tooth forming step of the integrated drum forming method according to the first embodiment.
FIG. 9 is a process explanatory diagram of a flow forming internal tooth forming process of the integrated drum forming method of the first embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a drum member for an automatic transmission according to a conventional molding method.
11 is an enlarged cross-sectional view showing an electron beam welded portion (B portion in FIG. 10) of a drum member for an automatic transmission according to a conventional forming method.
[Explanation of symbols]
A 'Circular plate material
10 High clutch (multi-plate clutch)
28
Claims (5)
前記円形板材を、外周に内歯成形型を有するマンドレルと外周面が第2ドラム部の内面型となるプレッシャプレートとの間に挟持し、マンドレルとプレッシャプレートとの軸心を一致させてボス部を挟圧固定する板材固定工程と、
材料曲げローラを用い、回転している円形板材から第1ドラム部となる部分と第2ドラム部となる部分を予備的に成形するドラム部予備成形工程と、
押圧ローラを用い、予備成形された第2ドラム部となる部分に外歯ベース面を成形する外歯ベース面成形工程と、
前記マンドレルの回転軸対称位置に互いに向き合う配置の2つのフォーミングローラを用い、予備成形された第1ドラム部に2つのローラを押圧し、ローラ押圧を保ったまま第1ドラム部を軸方向に移動させるフローフォーミングによる冷間塑性変形で第1ドラム部の内面に内歯を形成するフローフォーミング内歯成形工程と、
前記外歯ベース面に対向配置された外歯ダイスとプレッシャプレートを外歯ダイスの反対位置にて支持するバックアップローラを用い、回転同期させた外歯ダイスを径方向に移動させる転造による冷間塑性変形で第2ドラム部の外面に外歯を形成する転造外歯成形工程と、
を備えていることを特徴とする内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法。In an integrated drum forming method of forming an integrated drum integrally including a first drum portion in which internal teeth are formed from a single circular plate, a second drum portion in which external teeth are formed, and a boss portion,
The circular plate member is sandwiched between a mandrel having an inner tooth mold on the outer periphery and a pressure plate having an outer peripheral surface serving as an inner surface mold of the second drum portion, and the boss portion is formed by aligning the axial centers of the mandrel and the pressure plate. A plate material fixing step for clamping and fixing,
Using a material bending roller, a drum portion preforming step for preliminarily forming a portion to be the first drum portion and a portion to be the second drum portion from a rotating circular plate material;
An external tooth base surface forming step of forming an external tooth base surface on a portion to be a pre-formed second drum portion using a pressing roller;
Using two forming rollers arranged opposite to each other at the rotational axis symmetry position of the mandrel, the two rollers are pressed against the preformed first drum portion, and the first drum portion is moved in the axial direction while maintaining the roller pressing. A flow forming internal tooth forming step of forming internal teeth on the inner surface of the first drum portion by cold plastic deformation by flow forming;
Cold by rolling by using a backup roller that supports the external tooth die and the pressure plate arranged opposite to the external tooth base surface at positions opposite to the external tooth die, and moving the rotationally synchronized external tooth die in the radial direction. A rolling external tooth forming step of forming external teeth on the outer surface of the second drum portion by plastic deformation;
An integrated drum molding method having internal teeth and external teeth.
前記マンドレルの外径をプレッシャプレートの外径より大きく設定し、マンドレルの外周に内歯成形型とプレッシャプレートの外径と同径の第2ドラム部内面型を形成し、プレッシャプレートの外周に第2ドラム部の軸方向突出部内面型を形成したことを特徴とする内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法。In the integral drum molding method having the internal teeth and external teeth according to claim 1,
The outer diameter of the mandrel is set to be larger than the outer diameter of the pressure plate, an inner tooth forming die and a second drum part inner surface die having the same diameter as the outer diameter of the pressure plate are formed on the outer periphery of the mandrel, and the outer surface of the pressure plate is An integral drum forming method having internal teeth and external teeth, characterized in that an inner surface mold of axially projecting portions of two drum portions is formed.
前記マンドレルの外周に形成されている内歯成形型と第2ドラム部内面型との間に中間段差壁を設定し、
前記外歯ベース面成形工程では、押圧ローラを用い、予備成形された第2ドラム部となる部分を径方向に押圧することで隙間を押し潰し、中間段差壁の内径側壁面と第2ドラム部内面型及び軸方向突出部内面型の形状に合わせて変形させることでボス部より外側に突出する軸方向突出部を有する外歯ベース面を成形することを特徴とする内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法。In the integral drum molding method having the internal teeth and external teeth according to claim 2,
An intermediate step wall is set between the inner tooth mold formed on the outer periphery of the mandrel and the second drum part inner surface mold,
In the external tooth base surface forming step, the gap is crushed by pressing the portion to be the pre-formed second drum portion in the radial direction using a pressing roller, and the inner side wall surface of the intermediate step wall and the second drum portion It has internal teeth and external teeth characterized by forming an external tooth base surface having an axial protruding portion that protrudes outward from the boss portion by being deformed according to the shape of the inner surface mold and the axial protruding portion inner surface mold. Integrated drum molding method.
前記各工程の処理を、板材固定工程→ドラム部予備成形工程→外歯ベース面成形工程→転造外歯成形工程→フローフォーミング内歯成形工程の順に行なうことを特徴とする内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法。In the integral drum formation method which has the internal teeth and external teeth according to claim 1 to claim 3,
The internal teeth and external teeth are characterized in that the processing of each of the steps is performed in the order of plate material fixing step → drum portion pre-forming step → external tooth base surface forming step → rolled external tooth forming step → flow forming internal tooth forming step. An integrated drum molding method.
前記内歯をスプライン歯とし、前記外歯をインボリュート歯とし、成形された一体型ドラムを2つの多板クラッチのクラッチプレートをそれぞれスプライン歯とインボリュート歯に嵌合する自動変速機の変速機構に設けられるドラム部材として適用したことを特徴とする内歯・外歯を有する一体型ドラム成形方法。In the integral drum molding method having the internal teeth / external teeth according to claim 1 to claim 4,
The inner teeth are spline teeth, the outer teeth are involute teeth, and a molded integrated drum is provided in a transmission mechanism of an automatic transmission that fits two multi-plate clutch clutch plates into the spline teeth and involute teeth, respectively. An integrated drum forming method having internal teeth and external teeth, characterized in that it is applied as a drum member.
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