JP3739154B2

JP3739154B2 - 内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法

Info

Publication number: JP3739154B2
Application number: JP03641397A
Authority: JP
Inventors: 光生斎藤; 義弘梅林; 亜雄林
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 2006-01-25
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: JPH10230337A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は内周歯付円筒部を有する部品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内周歯付円筒部を有する部品が知られている。たとえば、クラッチ板の外周部に係合してその部材の軸まわりの回転を阻止しつつ軸方向移動を案内するためのスプライン歯或いは案内歯を内周面に有するクラッチドラム、動力伝達などのためにピニオンと噛み合わせられる内周歯を内周面に有するリングギヤ、雌ねじ山が内周面に形成された部品などがそれである。このような部品の内周歯を形成するに際しては、切削により形成する歯切盤を用いると、材料効率や作業効率が得られず、また、円筒部の内径が小径である場合には、加工が不可能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これに対し、特開平８−４７７３８号公報に記載されているように、円筒状ワークの外周面に打撃ローラを繰り返し衝突させることにより、円筒状ワークの内周面にその円筒状ワークの内側に嵌め入れられた芯金ダイスの外周歯に対応する内周歯を形成させる打撃圧延加工、所謂スウェージング加工が提案されている。これによれば、材料効率は得られるけれども、円筒状ワークの内径の拡大や芯金ダイスと円筒状ワークとの間のもみ擦り現象によって加工精度が得られず、また、打撃ローラを円筒状ワークの外周面に対して一様に繰り返し衝突させる必要があるために加工能率或いは作業能率が得られず、さらに騒音による作業環境の低下が発生するという不都合があった。
【０００４】
また、特開昭５１−９０９６７号公報に記載されているように、外周歯が形成された芯金ダイスを円筒状ワークの内側に隙間無く嵌合し、その円筒状ワークの外周をワーク厚さだけ補正した歯を有する一対の転造平ダイスを用いて挟圧しつつ上記芯金ダイスおよび円筒状ワークを転動させることにより、円筒状ワークの内周面に上記芯金ダイスの外周歯に対応した形状の内周歯を形成する技術が提案されている。しかし、この技術によれば、求める内周歯よりもワーク厚みだけ補正した歯を有する一対の転造平ダイスを必要とするため、その転造平ダイスの歯の山型の設計が極めて困難であり、また、上記芯金ダイスと転造平ダイスとの位相を合わせつつ相対移動させる必要があるため、加工装置が複雑となるという欠点があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、複雑な装置を必要とすることなく、しかも加工時間が短く、騒音を発生させず、良好な寸法精度で内周歯付円筒部を有する部品の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法であって、(a) 軸心まわりに回転可能に支持され且つ前記内周歯に対応する外周歯と前記円筒状部の内径と同様の外径とを有する芯金ダイスを、前記部品の円筒状部内に嵌め入れる芯金嵌合工程と、(b) 相対向する対向面から突き出す長手状押圧突起を有する一対の平ダイス間に挟圧された状態で、前記円筒状部およびそれに嵌め入れられた芯金ダイスを該一対の平ダイスに対して転動させることにより、前記部品の円筒状部の外周面を内周側に向かって押圧し、該円筒状部の内周面に該芯金ダイスの外周歯に対応した形状の内周歯を形成する内周歯形成工程とを、含むことにある。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、芯金嵌合工程により、軸心まわりに回転可能に支持され且つ前記内周歯に対応する外周歯と前記円筒状部の内径と同様の外径とを有する芯金ダイスが、前記部品の円筒状部内に嵌め入れられると、内周歯形成工程において、相対向する対向面から突き出す長手状押圧突起を有する一対の平ダイス間に挟圧された状態で、前記円筒状部およびそれに嵌め入れられた芯金ダイスがその一対の平ダイスに対して転動させられることにより、部品の円筒状部の外周面が内周側に向かって押圧され、その円筒状部の内周面にその芯金ダイスの外周歯に対応した形状の内周歯が形成される。したがって、本発明によれば、上記一対の平ダイスには加工歯が形成されていないことから、その平ダイスを上記芯金ダイスの回転位相に同期させて駆動する必要がないので、同期装置などの複雑な装置を必要とせず、簡単な装置で内周歯が形成される。また、上記一対の平ダイスを一往復させるだけで内周歯が形成されることから、スウェージング加工に比較して加工時間が短くしかも騒音が発生しない。さらに、部品の円筒状部は一対の平ダイスに挟圧されることによって回転中心側へ平面で押圧されることから、芯金ダイスと円筒状部との間でもみ擦り現象が発生しないので、良好な寸法精度で内周歯が形成される。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記一対の平ダイスの長手状押圧突起は、その前進側の前端部から後端部へ向かうほど前記対向面からの高さが高くなる傾斜加圧部と、その傾斜加圧部に連続して一定の高さに形成された定加圧部とを備えたものである。このようにすれば、一対の平ダイスから部品の円筒部へ及ぼす押圧力が滑らかに増加させられて、芯金ダイスや平ダイスの耐久性や内周歯の加工精度が高められる。
【０００９】
また、好適には、前記芯金ダイスは、位置固定の回転軸心まわりに回転可能に支持され、前記一対の平ダイスは、その位置固定の回転軸心に対して垂直な面内においてその回転軸心を挟んで位置する平行線に沿い且つその回転軸心に対して点対称となる位置が保持されるように相互に同期して駆動されるものである。このようにすれば、一対の平ダイスの長手状押圧突起の前端部において傾斜した傾斜加圧部から部品の円筒部へ及ぼす押圧力が均等とされ且つ対向する方向とされるので、部品の回転中心のぶれが好適に防止される。
【００１０】
また、好適には、前記長手状押圧突起の傾斜加圧部は、前記回転軸心に平行な方向の幅寸法が前記前端部から後端部へ向かうほど大きくなる押圧面を備えたものであり、前記定加圧部は、その回転軸心に平行な方向の幅寸法が一定である押圧面を備えたものである。このようにすれば、平ダイスの長手状押圧突起の傾斜押圧部による押圧により部品の円筒状部の肉が内周側へ塑性変形させられるに際して、回転軸心方向の変形面積が連続的に増加するので、内周歯の加工精度が高められる。
【００１１】
また、好適には、前記長手状押圧突起の押圧面には、前記円筒状部の外周面に対する滑り止めのために前記内周歯よりも細かな凹凸が形成される。このようにすれば、平ダイスの長手状押圧突起と部品の円筒状部外周面との間の滑りが好適に防止されるので、円筒状部に対する塑性変形負荷が滑らかに増加させられる利点がある。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の一適用例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１および図２は、本発明方法により内周歯が形成された部品１０の断面図および正面図を示している。部品１０は、鉄板或いは鋼板からプレスによって成形されたものであって、中央穴１２が形成された底部１４と、その底部１４により一端が塞がれ且つ内周歯１６が内周面１８に形成された第１円筒状部２０と、その第１円筒状部２０に続いて形成され且つその第１円筒状部２０よりも大径の第２円筒状部２２と、その第２円筒状部２２の開口縁から外周側へ突き出すフランジ部２４とから構成されている。
【００１４】
上記第１円筒状部２０の外周面には、その内周面１８に内周歯１６を形成するために押圧された跡である溝２６が形成されている。この第１円筒状部２０の肉厚は、溝２６が形成される前では上記内周歯１６の高さよりも十分に大きくされており、溝２６が形成された後でも上記内周歯１６の高さと同等以上の値となるように設定されている。
【００１５】
図３は、以上のように構成された部品１０の内周歯１６を加工するための装置の要部を示している。図３において、芯金ダイス（ローラダイス）３０は、内周歯１６の凹凸に対応する凸凹形状を有する外周歯３２を外周に備えており、前記第１円筒状部２０の内側に遊びなく嵌め入れられるようにその第１円筒状部２０の内径Ｄ_INと同様の外径Ｄ_OUTを有している。この外径は、外周歯３２の先端を通過する円の直径である。この芯金ダイス３０は、一対のセンタ３４（図３では一対のセンタ３４のうちの一方が省略されている）により、位置固定の回転軸心Ａまわりの回転が可能に支持されている。
【００１６】
一対の平ダイス４０および４２は、上記回転軸心Ａに直交する面内においてその回転軸心Ａを挟んでその回転軸心Ａから等距離に位置する平行線に沿って移動するように図示しない案内装置により案内されるようになっており、また、図示しない駆動装置によって、回転軸心Ａに対して点対称となる位置が保持されるように相互に同期して駆動されるようになっている。
【００１７】
上記一対の平ダイス４０および４２は、互いに同様に構成されており、相対向する対向面４４をそれぞれ備えている。それら対向面４４には、図４に示すように、一対の平ダイス４０および４２の原位置から見て前進側である前端部から後端部へ向かうほど対向面４４からの高さが高くなる傾斜加圧部４６と、その傾斜部４６に連続して一定の高さに形成された定加圧部４８とを備えた長手状押圧突起５０が、それぞれ形成されている。なお、図４および図５には、下側に位置する平ダイス４２のみが描かれている。
【００１８】
図５に示すように、上記長手状押圧突起５０の傾斜加圧部４６は、前記回転軸心Ａに平行な方向すなわち平ダイス４０および４２の移動方向に直交する図５の縦方向の幅寸法が前記平ダイス４０および４２の前端部から後端部へ向かうほど大きくなる頂面すなわち押圧面５２を備えており、上記定加圧部４８は、回転軸心Ａに平行な方向において前記溝２６と同様の一定の幅寸法を有する頂面すなわち押圧面５４を備えている。
【００１９】
また、図５に示すように、上記長手状押圧突起５０の押圧面５２および５４には、部品１０の第１円筒状部２０の外周面に対する滑り止めのために前記芯金ダイス３０の外周歯３２すなわち形成されるべき内周歯１６よりも十分に細かな凹凸すなわち高さおよび間隔ば小さい滑止用凹凸５６が形成されている。
【００２０】
次に、上記のように構成された装置を用いて内周歯１６を形成する形成方法を以下に説明する。先ず、芯金嵌合工程では、一対の平ダイス４０、４２がその原位置すなわちその前端部が未だ回転軸心Ａに対して所定距離離隔している位置にある待機状態において、回転軸心Ａまわりに回転可能に支持され且つ形成すべき内周歯１６に対応する凹凸形状の外周歯３２と第１円筒状部２０の内径と同様の外径とを有する芯金ダイス３０が、部品１０の円筒状部２０内に隙間の無い状態で摺動により嵌め入れられる。すなわち、作業者による手動操作または図示しないハンドリング装置による自動操作により、外周歯３２が隙間無く円筒状部２０内に嵌合された状態で部品１０が芯金ダイス３０に装着される。
【００２１】
次いで、内周歯形成工程では、図示しない駆動装置により回転軸心Ａに対して点対称となる位置が保持されるように相互に同期して一対の平ダイス４０および４２がその前端側へ駆動されると、一対の平ダイス４０および４２の相対向する対向面４４から突き出す長手状押圧突起５０の間に挟圧された状態で、第１円筒状部２０およびそれに嵌め入れられた芯金ダイス３０がその一対の平ダイス４０および４２に対して共に転動させられる。これにより、部品１０の第１円筒状部２０の外周面は、当初において傾斜加圧部４６により内周側へ向かって押圧され、次いで定加圧部４８により内周側へ押圧されることから、第１円筒状部２０の肉が芯金ダイス３０の外周歯３２に当接するまで塑性変形させられるので、一対の平ダイス４０および４２の１成形ストローク分の往動により、その第１円筒状部２０の内周面にはその芯金ダイス３０の外周歯３２に対応した凹凸形状の内周歯１６が形成される。図３および図６はこの状態を示している。そして、一対の平ダイス４０および４２が原位置へ復動させられる。
【００２２】
図１および図２に示す部品１０は、自動車用バルブタイミングコントローラハウジングであって、その内周歯１６は斜歯（はすば，ヘリカルギヤ）であり、その内周歯１６に求められる仕様は、表１に示すものである。本発明者等の実験によれば、外径６５．５mmφ、厚さ３mmｔである第１円筒状部２０を有する素材に対して、上述の形成方法が適用されることにより、表１の仕様を十分に満足する内周歯１６を備えた部品１０が得られた。
【００２３】
【表１】
はめあい：滑動
モジュール：１．２５
圧力角：３０°
ねじれ角および方向：３０°および右
歯数：４０
Ｐ．Ｃ．Ｄ：５０．７３５mmφ
大径：５９．１１＋０．１０mmφ
小径：５６．６１＋０．１０mmφ
Ｏ．Ｂ．Ｄ：５４．５１５＋０．１９０＋０．１４０mmφ
Ｂ．Ｄ：２．２mmφ
歯厚：２．００７
【００２４】
上述のように、本実施例の内周歯１６の形成方法によれば、芯金嵌合工程において、センタ３４により回転軸心Ａまわりに回転可能に支持され且つ形成すべき内周歯１６に対応する凹凸形状であってその第１円筒状部２０の内径Ｄ_INと同様の外径Ｄ_OUTを有する芯金ダイス３０の外周歯３２が、部品１０の第１円筒状部２０内に嵌め入れられると、内周歯形成工程において、相対向する対向面から突き出す長手状押圧突起５０をそれぞれ有する一対の平ダイス４０および４２間に挟圧された状態で、第１円筒状部２０およびそれに嵌め入れられた芯金ダイス３０がその一対の平ダイス４０および４２に対して共に転動させられることにより、部品１０の第１円筒状部２０の外周面が内周側に向かって塑性変形させられ、長手状押圧突起５０により溝２６が形成される。これにより、第１円筒状部２０の肉が芯金ダイス３０の外周歯３２に当接するまで塑性変形させられるので、一対の平ダイス４０および４２の１成形ストローク分の往動により、その第１円筒状部２０の内周面にはその芯金ダイス３０の外周歯３２に対応した凹凸形状の内周歯１６が形成される。したがって、本実施例の方法によれば、上記一対の平ダイス４０および４２には加工歯が形成されていないことから、その平ダイス４０および４２を上記芯金ダイス３０の回転位相に同期させて駆動する必要がないので、同期装置などの複雑な装置を必要とせず、簡単な装置で内周歯が形成される。また、上記一対の平ダイス４０および４２を一往復させるだけで内周歯１６が形成されることから、スウェージング加工に比較して加工時間が短くしかも騒音が発生しない。さらに、部品１０の第１円筒状部２０は一対の平ダイス４０および４２に挟圧されることによって回転中心側へ平面で押圧されることから、芯金ダイス３０と第１円筒状部２０との間でもみ擦り現象が発生しないので、良好な寸法精度で内周歯１６が形成される。
【００２５】
また、本実施例の方法によれば、一対の平ダイス４０および４２の長手状押圧突起５０は、その前進側の前端部から後端部へ向かうほど対向面４４からの高さが高くなる傾斜加圧部４６と、その傾斜加圧部４６に連続して一定の高さに形成された定加圧部４８とを備えたものであるので、一対の平ダイス４０および４２から部品１０の第１円筒部２０へ及ぼす押圧力が滑らかに増加させられて、芯金ダイス３０や平ダイス４０および４２の耐久性や内周歯１６の加工精度が高められる。
【００２６】
また、本実施例の方法によれば、芯金ダイス３０は、センタ３４により位置固定の回転軸心Ａまわりに回転可能に支持され、一対の平ダイス４０および４２は、その位置固定の回転軸心Ａに対して垂直な面内においてその回転軸心Ａを挟んで位置する平行線に沿い且つその回転軸心Ａに対して点対称となる位置が保持されるように相互に同期して駆動されるものである。このようにすれば、一対の平ダイス４０および４２の長手状押圧突起５０の前端部において傾斜した傾斜加圧部４６から部品１０の第１円筒部２０へ及ぼす押圧力が均等となり且つ対向する方向となるので、その部品１０の回転中心のぶれが好適に防止される。
【００２７】
また、本実施例の方法によれば、長手状押圧突起５０の傾斜加圧部４６は、前記回転軸心Ａに平行な方向の幅寸法が平ダイス４０および４２の前端部から後端部へ向かうほど大きくなる押圧面５２を備えたものであり、定加圧部４８は、その回転軸心Ａに平行な方向の幅寸法が一定である押圧面５４を備えたものであることから、平ダイス４０および４２の長手状押圧突起５０の傾斜加圧部４６による押圧により部品１０の第１円筒状部２０の肉が内周側へ塑性変形されられるに際して、回転軸心Ａ方向の変形面積が連続的に増加するので、内周歯１６の加工精度が高められる。
【００２８】
また、本実施例の方法によれば、長手状押圧突起５０の押圧面５２、５４には、第１円筒状部２０の外周面に対する滑り止めのために内周歯１６よりも細かな凹凸である滑止用凹凸５６が形成されていることから、平ダイス４０および４２の長手状押圧突起５０と部品１０の第１円筒状部２０の外周面との間の滑りが好適に防止されるので、第１円筒状部２０に対する塑性変形負荷が滑らかに増加させられる利点がある。
【００２９】
以上、本発明の一適用例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３０】
たとえば、前述の実施例において、第１円筒状部２０の内周面１８に形成される内周歯１６は、斜歯（はすば）であったが、回転軸心Ａに平行な直歯やスプライン、或いはクラッチディスクなどを軸まわり不能に軸方向へ案内する案内歯であってもよいし、所定のリード角のねじ山であっても差し支えない。要するに、成形後において芯金ダイス３０が第１円筒状部２０から抜け出し得る形状であればよいのである。
【００３１】
また、前述の実施例では、位置固定の回転軸心Ａまわりに回転可能に支持された芯金ダイス３０およびそれに嵌装された部品１０が、前端方向へ移動させられる一対の平ダイス４０、４２に挟持されることにより、それら一対の平ダイス４０、４２に対して相対的に転動させられる形式であったが、たとえば、一対の平ダイス４０、４２のうちの一方が固定され且つ他方が駆動されるとともに、それら平ダイス４０、４２に挟持された芯金ダイス３０および部品１０を支持するセンタ３４が他方の平ダイスの半分の速度或いは移動ストロークで移動させられることにより、一対の平ダイス４０、４２に対して相対的に転動させられる形式のものであってもよい。
【００３２】
また、前述の実施例では、長手状押圧突起５０の傾斜加圧部４６は、平ダイス４０、４２の前端部から後端部へ向かうに従って回転軸心Ａに平行な幅寸法が増加する押圧面５２を備えたものであったが、図７に示すように、定加圧部４８と同じ最大幅寸法ではあるが、前端部から後端部へ向かうにしたがって幅が狭くなる切欠６０が幅方向の中心に形成されたものであっても差し支えない。
【００３３】
また、前述の実施例の部品１０は、有底段付円筒状であったが、他の形状であっても差し支えない。要するに、内周面に内周歯が形成可能な少なくとも一端が開口した円筒状部を備えたものであればよいのである。
【００３４】
また、前述の実施例の長手状押圧突起５０において、傾斜加圧部４６の押圧面５２および定加圧部４８の押圧面５４には、滑止用凹凸５６がそれぞれ形成されていたが、一部だけに形成されていてもよいし、形成されていなくても差し支えない。
【００３５】
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例の方法が適用される部品の構成を示す断面図である。
【図２】図１の部品の構成を示す正面図である。
【図３】図１の部品に内周歯を形成するための装置の要部を説明する図である。
【図４】図３の平ダイスの構成を示す側面図である。
【図５】図３の平ダイスの構成を示す平面図である。
【図６】図３の装置によって塑性加工された部品の内周歯を示す断面図である。
【図７】本発明の他の適用例において用いられる平ダイスの構成を示す平面図である。
【符号の簡単な説明】
１０：部品
１６：内周歯
２０：第１円筒状部（円筒状部）
３０：芯金ダイス
３２：外周歯
４０、４２：平ダイス
４６：傾斜加圧部
４８：定加圧部
５０：長手状押圧突起
５２、５４：押圧面
５６：滑止用凹凸（凹凸）

Claims

内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法であって、
軸心まわりに回転可能に支持され且つ前記内周歯に対応する外周歯と前記円筒状部の内径と同様の外径とを有する芯金ダイスを、前記部品の円筒状部内に嵌め入れる芯金嵌合工程と、
相対向する対向面から突き出す長手状押圧突起を有する一対の平ダイス間に挟圧された状態で、前記円筒状部およびそれに嵌め入れられた芯金ダイスを該一対の平ダイスに対して転動させることにより、前記部品の円筒状部の外周面を内周側に向かって押圧し、該円筒状部の内周面に該芯金ダイスの外周歯に対応した形状の内周歯を形成する内周歯形成工程と
を含むことを特徴とする内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法。
前記一対の平ダイスの長手状押圧突起は、その前進側の前端部から後端部へ向かうほど前記対向面からの高さが高くなる傾斜加圧部と、該傾斜加圧部に連続して一定の高さに形成された定加圧部とを備えたものである請求項１の内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法。
前記芯金ダイスは、位置固定の回転軸心まわりに回転可能に支持され、前記一対の平ダイスは、該位置固定の回転軸心に対して垂直な面内において該回転軸心を挟んで位置する平行線に沿い且つ該回転軸心に対して点対称となる位置が保持されるように相互に同期して駆動されるものである請求項１または２の内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法。
前記長手状押圧突起の傾斜加圧部は、前記回転軸心に平行な方向の幅寸法が前記前端部から後端部へ向かうほど大きくなる押圧面を備えたものであり、前記定加圧部は、該回転軸心に平行な方向の幅寸法が一定である押圧面を備えたものである請求項２の内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法。
前記長手状押圧突起の押圧面には、前記円筒状部の外周面に対する滑り止めのために前記内周歯よりも細かな凹凸が形成されたものである請求項１乃至３のいずれかの内周歯付円筒状部を有する部品の製造方法。