JP3997684B2 - 内歯部材の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒部の内周面に内歯を有する内歯部材を、フローフォーミングによって一体的に製造する、内歯部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒部の内周面に内歯を有する内歯部材の製造方法が、例えば、特許第２５２５５４３号に開示されている。
【０００３】
この方法を模式化して図１２に示す。円盤状（板状）のブランク材１０１を、外周面に外歯１０２ａを有するマンドレル１０２とテールストック１０３との間に挟み込んでマンドレル１０２の軸心Ｃ２を中心に回転させる。外周面に押圧部１０４ａを有し、軸心Ｃ１を中心に回転自在なローラ部材１０４を、矢印Ｋ方向（軸心Ｃ２に沿った方向）に移動させ、ブランク材１０１を外歯１０２ａの歯底近傍まで折り曲げて円筒部１０１ａを形成しながらその内周面１０１ｂを外歯１０２ａに押し付けて内周面１０１ｂに内歯を形成する。
【０００４】
この製造方法によると、１個のローラ部材１０４の矢印Ｋ方向の移動によって、円筒部１０１ａを形成しながら、その内周面１０１ｂに内歯を形成することができるので、円筒部１０１ａとその内周面１０１ｂの内歯とをそれぞれ別の工程で形成する場合に比べて、加工工数を大幅に低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法によると、内歯部材の成形時に、ローラ部材１０４の押圧部１０４ａによって円筒部１０１ａが半径方向外方（矢印Ｒ方向）に引き延ばされ、円筒部１０１ａの基端部１０１ｃの肉厚が薄くなるために、円筒部１０１ａを構成する材料を、マンドレル１０２の外歯１０２ａに十分に流し込んで充填させることができない。そのため、円筒部１０１ａの内歯に欠肉が発生するおそれがある。
【０００６】
内歯部材の円筒部１０１ａの内歯に、このような欠肉が生じると、相手部材と噛み合うための内歯のかかり代を確保することができなくなってしまう。例えば、内歯部材がクラッチドラムである場合には、相手部材であるクラッチプレートとのかかり代が不足するため、クラッチが円滑に動作しなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであり、欠肉が発生することなく、確実に内歯を形成することができる内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材を提供することを目的とするものである。
【０００８】
なお、本明細書中では「増肉」という言葉を、「薄肉化を極力、防止する」という意味で使用し、また、「増肉部」とは、「薄肉化を極力、防止するための部分」という意味で使用する。すなわち、積極的に薄肉化を防止しないような、加工中のブランク材の少なくとも一部が当然に薄肉化されてしまう場合において、その薄肉化された状態を基準としてそれよりも肉厚を厚くする、つまり増肉するものである。したがって「増肉」後においても、ブランク材の厚さが「増肉」前よりも薄くなる場合も、また逆に厚くなる場合もあることになる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、内周面に内歯を有する円筒部（９５）を備えた内歯部材を、ローラ部材（３０）により板状のブランク材（９０）から製造する、内歯部材の製造方法において、
前記ローラ部材（３０）は、その外周面（３０ｃ）に後端側から順に歯形成形部（３１）、増肉部（３２）及び湾曲部（３３）を有し、前記増肉部と湾曲部とは一体となって凹状に形成され、
前記ブランク材（９０）の中央側をその表裏から、外歯（５１）を有するマンドレル（５０）とテールストック（６０）とによって挟み込んで前記ブランク材（９０）の外周側を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）から環状に突出させる挟持工程と、
前記マンドレル（５０）を介して前記ブランク材（９０）を回転させる駆動工程と、
前記ローラ部材（３０）の前記増肉部（３２）および前記湾曲部（３３）を使用して、前記ブランク材（９０）における前記マンドレル（５０）から環状に突出された環状部分（９２）をその薄肉化を防止しつつほぼ円筒状に屈曲させて前記円筒部（９５）を形成する増肉工程と、
前記ローラ部材（３０）の前記歯形成形部（３１）により前記円筒部（９５）を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで前記円筒部（９５）の内周面に前記内歯を形成する内歯成形工程と、を備え、
前記増肉工程と内歯成形工程とを、前記ローラ部材（３０）が、前記挟持工程にて前記マンドレル（５０）とテールストック（６０）に挟持されているブランク材（９０）に対して一方向に一回相対移動する一工程で行い、かつ前記増肉工程で成形した部分を前記内歯成形工程にて直接内歯を成形してなる、
ことを特徴とする内歯部材の製造方法にある。
【００１０】
また、前記ローラ部材（３０）の外周面における前記増肉部（３２）よりもさらに先端側に形成された湾曲部（３３）を使用しての湾曲工程を、前記増肉工程の後半部分と並行して設け、前記湾曲工程においては前記増肉工程により形成されつつある前記円筒部（９５）の先端側の移動方向を前記湾曲部（３３）により前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて偏向させて前記円筒部（９５）を外側に凸状に湾曲させる。
【００１１】
前記増肉工程において、前記ローラ部材（３０）の前記増肉部（３２）が、前記ブランク材（９０）の前記環状部分（９２）を前記マンドレル（５０）の前記外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで前記円筒部（９５）を形成するとともに、前記内歯成形工程において、前記ローラ部材（３０）の前記歯形成形部（３１）が、前記マンドレル（５０）の軸心（Ｃ２）に沿って移動することで前記円筒部（９５）に前記内歯を形成する。
【００１３】
前記ローラ部材（３０）の前記外周面（３０ａ）には後端側から順に、前記円筒部（９５）を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで前記円筒部（９５）の内周面に内歯を形成する歯形成形部（３１）と、前記増肉部（３２）と、前記増肉部（３２）により形成されつつある前記円筒部（９５）の先端側の移動方向を前記マンドレル（５０）の前記外歯（５１）に向けて偏向させる湾曲部（３３）とが滑らかに連続するように形成されている。
【００１４】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記歯形成形部（３１）は外側に向かって緩やかな凸状に形成され、前記増肉部（３２）と前記湾曲部（３３）とは一体となって外側に向かって緩やかな凹状に形成されている。
【００１５】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記増肉部（３２）は、前記歯形成形部（３１）側に対し前記湾曲部（３３）側が内側に傾斜している。
【００１６】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記湾曲部（３３）は、前記増肉部（３２）と前記湾曲部（３３）との接続部における接線（ｓ）よりも外側に位置する。
【００１７】
〔作用〕
請求項１の構成によると、挟持工程、駆動工程につづく増肉工程において、ローラ部材（３０）は、その増肉部（３２）によりブランク材（９０）の環状部分（９２）をその薄肉化を防止しつつほぼ円筒状に屈曲させて円筒部（９５）を形成し、この増肉工程につづく内歯成形工程において、ローラ部材（３０）は、その歯型成形部（３１）により円筒部（９５）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで、円筒部（９５）の内周面に内歯を形成することができる。上述の増肉工程を設けることで、円筒部（９５）を構成する材料を、マンドレル（５０）の外歯（５１）を構成する歯部と歯部との間に十分に流し込んで充填させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によると、上述の〔作用〕で説明したように、増肉工程を設けることにより、これにつづく内歯成形工程において、円筒部（９５）を構成する材料をマンドレル（５０）の外歯（５１）の歯部と歯部との間に十分に流し込んで充填させることができるので、円筒部（９５）の内周面に形成される内歯に欠肉が発生することを防止することができる。
【００１９】
更に、湾曲部（３３）によって円筒部（９５）の先端側をマンドレル（５０）に向けて偏向させることにより、円筒部（９５）の先端側がマンドレル（５０）の外歯（５１）から離れようとする動きを防止することができるので、円筒部（９５）の基端部（９４）近傍が薄肉となるのを防止することができる。加えて、湾曲部（３３）によって円筒部（９５）が外側に凸状に屈曲されるので、湾曲工程につづく内歯成形工程においては、凸状をならすようにして円筒部（９５）の内周面をマンドレル（５０）の外歯（５１）に食い込ませることができる。すなわち、マンドレル（５０）の外歯（５１）に対してマンドレル（５０）の直径方向外側から円筒部（９５）の内周面の材料を充填させることができるので、良好な内歯の成形を行うことが可能となる。
【００２０】
増肉工程と湾曲工程と内歯成形工程とを、マンドレル（５０）に対する１個のローラ部材（３０）の相対移動による１工程によって実現することができるので、増肉のための工程を他の部材によって行う必要がなく、加工時間を短縮することができる。
【００２１】
なお、ここで「１工程」とは、１個又は複数のローラ部材が、マンドレルの外周面に沿って、ブランク材をマンドレルに押圧して移動するまでの成形過程とし、複数のローラ部材がそれぞれマンドレルの軸心方向位置に対してずれて配置されている場合であっても上述に従う限り、１工程というものとする。
【００２２】
ローラ部材（３０）は、増肉部（３２）を有しているので、この増肉部（３２）により内歯成形時に円筒部（９５）が薄肉化されるのを防止することができる。
【００２３】
ローラ部材（３０）は、その外周面（３０ａ）に、滑らかに連続する歯形成形部（３１）と増肉部（３２）と湾曲部（３３）とを有しているので、１個のローラ部材（３０）によって、円筒部（９５）を増肉し、かつ増肉した円筒部（９５）の内周面に内歯を形成することができる。すなわち、増肉のための他の部材、及び他の独立した工程が不要であるので、増肉のための構成が簡単で、かつ加工時間を短縮することができる。
【００２４】
ローラ部材（３０）は、外側に向かって緩やかに凹状の増肉部（３２）と湾曲部（３３）とによってブランク材（９０）の環状部分（９２）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで、増肉部（３２）に対する増肉及び湾曲を行うことができ、また、外側に向かって緩やかな凸状の歯形成形部（３１）をマンドレル（５０）の軸心（Ｃ２）に沿って移動させることで、円筒部（９５）の内側に内歯を形成することができる。
【００２５】
ローラ部材（３０）は、増肉部（３２）における歯形成形部（３１）側に対し湾曲部（３３）側が内側に傾斜しているので、このように傾斜した増肉部（３２）によってブランク材（９０）の環状部分（９２）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで、円筒部（９５）を増肉しながらほぼ円筒状に屈曲させることができる。
【００２６】
ローラ部材（３０）は、湾曲部（３３）が上述の接線（Ｓ）よりも外側に位置しているので、この湾曲部（３３）により、増肉中の円筒部（９５）の先端側（９６）の進行方向をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて偏向させて、円筒部（９５）全体をほぼ外側に凸状に形成することができる。これにより、上述の請求項２と同様の理由で、歯形成形部（３１）による円筒部（９５）の内側の内歯の成形を円滑に行うことができる。
【００２７】
なお、上述の〔課題を解決するための手段〕、〔作用〕、及び〔発明の効果〕中の記載におけるカッコ内の符号は、図面との対照を容易にするために便宜的に付したものであり、したがって、これらの符号は、特許請求の範囲に何らの影響を与える性質のものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る内歯部材の製造方法によって製造される内歯部材、あるいは本発明に係るローラ部材によって成形される内歯部材として、以下の説明では、クラッチドラムを例に説明する。このクラッチドラム（以下単に「ドラム」という。）は、自動車等に搭載される自動変速機の主要構成部材の１つとして使用されるものである。
【００２９】
まず、図１の自動変速機の要部断面図を参照しながら、自動変速機、及びドラムについて説明する。
【００３０】
同図に示す自動変速機は、摩擦係合要素として２個のクラッチ、すなわち第１のクラッチ１と第２のクラッチ２とを備えており、また回転自在に配設された第１の回転部材としての筒状の連結体３と、回転自在なスリーブ４とを備えている。
【００３１】
上述の第１のクラッチ１は、内歯部材としてのドラム５と、クラッチハブ６と、複数のクラッチプレート７と、複数のクラッチディスク８と、油圧サーボ９とを有している。ドラム５は、上述の連結体３と連結され、回転自在に配設されている。クラッチハブ６は、第２の回転部材（不図示）と連結され、かつドラム５に対して相対的に回転自在に配設されている。クラッチプレート７は、その外周縁がドラム５とスプライン結合されており、また、クラッチディスク８は、その内周縁がクラッチハブ６とスプライン結合されている。油圧サーボ９は、クラッチプレート７とクラッチディスク８とを選択的に圧接させることにより、第１のクラッチ１を係脱させている。
【００３２】
上述のドラム５は、筒状の円筒部１０と環状の底部（ブランク材の中央側）１１とを備えており、さらに円筒部１０は、所定の径を有する第１の円筒部１０ａとドラム５の開口側に拡径し第１の円筒部１０ａより径が大きい第２の円筒部１０ｂとを有する。そして、ロールフォーミング加工によって、第１の円筒部１０ａの内周面に第１の内歯としてのスプライン１２が、また第２の円筒部１０ｂの内周面に第２の内歯としての第１の噛合部１３が形成される。
【００３３】
スプライン１２は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで径方向内方に突出されて形成されたスプライン歯１４、及び各スプライン歯１４間に形成されたスプライン溝１５からなる。また、第１の噛合部１３は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで径方向内方に突出させて形成された凸部１６、及び凸部１６間に形成された凹部１７からなる。そして、スプライン歯１４、スプライン溝１５、凸部１６、凹部１７は、いずれも、ドラム５の軸心Ｃ３方向（図３参照）に延設されている。
【００３４】
上述のドラム５の外周には、図１に示すように、バンドブレーキ１８が所定の間隙を介して対向するように配置されており、ドラム５の外周面にはバンドブレーキ１８との係合面５ａが形成されている。したがって、バンドブレーキ１８をこの係合面５ａに係脱させることによって、ドラム５を選択的に停止させることができる。また、油圧サーボ９は、底部１１内において摺動自在に配設されたピストン１９と、このピストン１９を底部１１に向けて付勢するスプリング２０とからなる。
【００３５】
次に、第２のクラッチ２は、ドラム２１と、クラッチハブ２２と、複数のクラッチプレート２３と、複数のクラッチディスク２４と、油圧サーボ（不図示）とを有している。クラッチハブ２２は、別の回転部材（不図示）と連結され、かつ、ドラム２１に対して相対的に回転自在に配設されている。クラッチプレート２３は、その外周縁がドラム２１とスプライン結合されており、また、クラッチディスク２４は、その内周縁がクラッチハブ２２とスプライン結合されている。油圧サーボは、クラッチプレート２３とクラッチディスク２４とを選択的に圧接させることにより、第２のクラッチ２を係脱させている。
【００３６】
ところで、上述のドラム５と連結体３とは、互いに噛合されることによって連結され、そのために、連結体３の先端に、冷間鍛造、プレス加工、グローブ転造等の成形方法によって第２の噛合部２５が形成されている。この第２の噛合部２５は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで形成された非加工部２６及び加工部２７からなり、この加工部２７は、非加工部２６と同じ肉厚のまま、径方向外方に押し出される。そして、ドラム５の凸部１６と非加工部２６とが、また凹部１７と加工部２７とがそれぞれ嵌合されている。
【００３７】
次に、図２、図３を参照して、内歯部材としてのドラム５の形状を詳述する。図２は、第１の噛合部１３の軸心Ｃ３（図３参照）に直交する方向の縦断面図であり、図３は軸心Ｃ３を含む縦断面図である。
【００３８】
前述したようにドラム５は、円筒部１０と底部１１とを備えており、さらに円筒部１０は第１の円筒部１０ａと第２の円筒部１０ｂとを有している。第１の円筒部１０ａの内周面には第１の内歯としてのスプライン１２（スプライン歯１４とスプライン溝１５）が形成されている。また、第２の円筒部１０ｂの内周面には第２の内歯としての第１の噛合部１３（凸部１６と凹部１７）が形成されている。なお、凸部１６の内周面には、潤滑油をドラム５の外側に抜き出すための溝１６ａが形成されている。また、符号２８は段部である。
【００３９】
次に、本発明の特徴である、内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材について詳述する。以下では、内歯部材として上述のドラム５を製造する例を説明するが、本発明は、ドラム５に限らず、円筒部の内周面に内歯を有する一般的な内歯部材を、円盤状（板状）のブランク材から一体的に形成するときの製造方法に広く適用できるものである。
【００４０】
図４に、ローラ部材３０の、軸心Ｃ１を含む縦断面図を示す。同図におけるローラ部材３０の左側の面を後端面３０ａ、また右側の面を前端面３０ｂとし、さらに外周面を３０ｃとすると、ローラ部材３０の外周面３０ｃには、後端側から順に、歯形成形部３１と増肉部３２と湾曲部３３とが滑らかに連続するように形成されている。同図に示す断面形状について、歯形成形部３１は外側に向かって緩やかな凸状に形成されている。増肉部３２は歯形成形部側３２ａに対して湾曲部側３２ｂが内側に直線状に傾斜している。湾曲部３３は、外側に向かって緩やかな凹状に形成されていて、増肉部３２と湾曲部３３との接続部における接線Ｓとすると、この接線Ｓの外側に位置している。そして、増肉部３２と湾曲部３３とは一体となって外側に向かって緩やかな凹状に形成されている。
【００４１】
ローラ部材３０の内側には、回転自在な軸部材（不図示）のテーパシャンクに嵌合するためのテーパ部３４が形成されており、また、軸部材に固定するためのボルト（不図示）が貫通される８個のボルト孔３５が、周方向を８等分する位置に穿孔されている。さらにローラ部材３０を取り扱うためのボルトが螺合される透孔３６が２個穿孔されている。
【００４２】
なお、ローラ部材３０の外周面３０ｃの別の形状については図１０（後述）に示す。
【００４３】
ドラム５を加工するための加工装置４０は、図５に示すように、上述のローラ部材３０のほかにマンドレル５０を備えている。マンドレル５０の先端側の外周面には、図６に示すように、ドラム５の第１の内歯（スプライン１２）に対応する第１の外歯５１がその歯部をＺ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に向けて形成されている。また、マンドレル５０の外周面には、上述の第１の外歯５１のほかに、ドラム５の第２の内歯（第１の噛合部１３）に対応する第２の外歯５２がその歯部を上述の第１の外歯５１と同様に、Ｚ軸方向に向けて形成されている。そして、第１の外歯５１と第２の外歯５２との間には、前述のドラム５の段部２８に対応する環状の段差部５３が形成されている。
【００４４】
マンドレル５０の先端面に対向した位置には、図５に示すように、テールストック６０が回転自在、かつＺ軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動自在に設けられている。テールストック６０の先端の、マンドレル５０と対向する位置には、皿状に形成されたブランク材押圧部６１が形成されている。また、マンドレル５０の周囲には、ほぼ円筒状に形成されたフローフォーミング用の上述のローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０が回転自在に、またマンドレル５０の軸心Ｃ２に対して放射方向である矢印Ｅ、Ｆ方向に移動自在に設けられている。すなわち、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０の、マンドレル５０の軸心Ｃ２に向かう方向（矢印Ｅ方向）及び離間する方向（矢印Ｆ方向）、マンドレル５０の軸心Ｃ２に沿った方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）の移動は、各ローラ３０、７０、８０ごとに個別に制御されるようになっている。
【００４５】
ドラム５の製造に先立ち、例えばプレス加工によって所定の厚さｔ１（例えば厚さ６mm）の円盤状（板状）のブランク材９０が形成される。
【００４６】
上述構成の加工装置４０によって、ドラム５を製造するには、まず、図７（ａ）に示す挟持工程を行う。この挟持工程においては、ブランク材９０の中央側９１（図３におけるドラム５の底部１１に対応）をその表裏からマンドレル５０とテールストック６０との間に挟み込んで、ブランク材９０の外周側をマンドレル５０の外歯５１から環状に突出させて環状部分９２を形成する。
【００４７】
つづいて、マンドレル５０及びテールストック６０を回転駆動して、これらに挟持されたブランク材９０を回転させる工程、すなわち駆動工程を行う。この駆動工程によって、マンドレル５０、テールストック６０、ブランク材９０がマンドレル５０の軸心Ｃ２を中心として一体となって回転する。なお、ローラ部材３０を積極回転させる構成の場合は、この駆動工程においてローラ部材３０を回転駆動させることになるが、本実施の形態においては、ローラ部材３０をはじめ、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０は、ブランク材９０の回転に伴って従動回転する構成を採用しているので、この駆動工程においては、これらのローラ３０、７０、８０は、停止したままである。
【００４８】
つづいて、増肉工程を行う。この増肉工程においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、回転しているブランク材９０に対して、ローラ部材３０を図７（ａ）中の矢印Ｋ１方向に移動させることで、ローラ部材３０の増肉部３２によってブランク材９０の環状部分９２をマンドレル５０の外歯５１に向けて斜めに押圧する。これにより、ブランク材９０の環状部分９２はその先端側９３が、従動回転している増肉部３２に倣って移動し、基端側９４を基準としてマンドレル５０の外歯５１に向けて円筒状に屈曲されて円筒部９５（ドラム５の円筒部１０に対応）となる。このとき、ブランク材９０の円筒部９５に対しては、ローラ部材３０の増肉部３２によって前述した図１２の矢印Ｒ方向の力（円筒部９５を半径方向外方に引っ張るような力）が作用することがなく、むしろ圧縮方向に力が作用するので、円筒部９５は屈曲されながら、肉厚の薄肉化が防止されて加工前のブランク材９０の板厚ｔ１とほぼ同じ厚さｔ３（例えば６mm）の円筒部９５となる。
【００４９】
上述の増肉工程の前半部分においては、上述のように、ブランク材９０の環状部分９２は、ローラ部材３０の矢印Ｋ１方向の移動により増肉部３２に倣って移動するが、増肉工程の後半部分においては、湾曲部３３に倣って移動する。この増肉工程の後半部分における、環状部分９２が湾曲部３３に倣って移動する部分が湾曲工程である。
【００５０】
前述のように、湾曲部３３は、湾曲部３３と増肉部３２との接続部における接線Ｓ（図４参照）よりも外側に位置しているので、この湾曲部３３に倣って移動する円筒部９５の先端側９６の移動方向がマンドレル５０の外歯５１に向けて偏向されることになる。これにより、円筒部９５は、図７（ｂ）に示すように、全体として外側に凸状に湾曲される。なお、図７（ｂ）の実線は、増肉工程及び湾曲工程が続行されている状態を示しており、これら増肉工程及び湾曲工程が終了したときには、同図中の二点鎖線で示すように、ローラ部材３０は、軸心Ｃ２に沿ってさらに下流側に、かつさらに外歯５１に近接した位置に配置される。このとき、円筒部９５は、その先端側９６がマンドレル５０の外歯５１に近接した位置に配置される。
【００５１】
つづいて、内歯成形工程に移る。この内歯成形工程は、上述の増肉工程及び湾曲工程が終了して、図７（ｂ）の二点鎖線に配置されたローラ部材３０を、軸心Ｃ２に沿って矢印Ｋ２方向に平行移動させることで行われる。ローラ部材３０の歯形成形部３１のうちの最も直径が大きい部分、したがってマンドレル５０の外歯５１に最も近接する部分を最近接部３１ａとすると、上述の増肉工程及び湾曲工程の終了時には、最近接部３１ａとマンドレル５０の外歯５１の歯底５１ａとの距離ｘが、円筒部９５の厚さｔ３よりも小さくなり、この距離ｘを維持したまま、ローラ部材３０を矢印Ｋ２方向に平行移動させることにより、円筒部９５の内周面を外歯５１に食い込ませて、円筒部９５に内歯を形成することができる。このとき、円筒部９５は、図７（ｂ）の二点鎖線に示すように、外側に向けて凸状に湾曲されているので、矢印Ｋ２方向に移動されるローラ部材３０の歯形成形部３１によって、その凸状をならすように押圧される。つまり、円筒部９５の内周面を位置する素材（材料）を、径方向外方から内方に向かって矢印Ｋ４方向にマンドレル５０の外歯５１に対して充填させることができるので、従来の内歯成形工程が円筒部９５を径方向外方に引っ張るようにして行われ円筒部の基端部が薄くなりがちであったのとは異なり、基端部９４の肉厚の薄肉化を防止して十分に厚く確保することが可能となる。そして、ドラム５の円筒部９５の内周面に形成される内歯に欠肉が生じにくい。
【００５２】
上述により、円筒部９５の内周面に、ドラム５のスプライン（第１の内歯）１２となる内歯が形成される。
【００５３】
つづいて、ローラ部材３０を矢印Ｋ３方向、すなわちマンドレル５０の第１の外歯５１と第２の外歯５２との段差に対応する分だけマンドレル５０から離間させながら軸心Ｃ２に沿った方向に移動させる。これにより、円筒部９５の先端側９６の内周面が第２の外歯５２に食い込んで、ドラム５の第１の噛合部（第２の内歯）１３となる内歯が形成される。
【００５４】
上述の内歯成形工程の終了後、中仕上げローラ７０により中仕上げを、さらにこれにつづいて、上仕上げローラ８０により上仕上げを行う。まず、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を図５中の矢印Ｅ方向に移動させる。図８に示すように、荒仕上げローラも兼用しているローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を、マンドレル５０の軸心Ｃ２に沿った方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に所定量ずつシフトさせた状態で、円筒部９５をマンドレル５０の外歯５１上に押圧するとともに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、矢印Ｃ方向に移動させつつ荒・中・上仕上げを行う。これにより、図８に示すように、円筒部９５は、まずローラ部材３０により厚さｔ３から厚さｔ４に薄く塑性変形され、つづいて中仕上げローラ７０により厚さｔ４から厚さｔ５に薄く塑性変形され、最後に、上仕上げローラ８０によって厚さｔ５から厚さｔ２に薄く塑性変形される。これらの塑性変形は連続的に行われる。
【００５５】
なお、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０は、図８においては矢印Ｃ、Ｄ方向にずれた位置に配置されているが、すべてのローラ３０、７０、８０が矢印Ｃ、Ｄ方向についての同じ位置に配置されるようにしてもよい。また、これらのローラ３０、７０、８０は、図８においてマンドレル５０に対して矢印Ｃ、Ｄ方向に相対的に移動させればよく、本実施の形態では、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を矢印Ｃ方向に移動させるようにしているが、これに代えて、マンドレル５０及びテールストック６０を矢印Ｄ方向に移動させるようにしてもよい。さらに、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０の放射方向の位置、及び加圧コントロールは、ＮＣ制御によりコントロールされるものとする。
【００５６】
上述の挟持工程、増肉工程、湾曲工程、そして内歯成型工程により、円筒部１０を構成する第１の円筒部１０ａと第２の円筒部１０ｂとのそれぞれに内歯として第１の内歯（スプライン）１２と第２の内歯（第１の噛合部１３）１３とを有するドラム５（内歯部材）を形成することができる。
【００５７】
以上の説明では、本発明に係る内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材を、ドラム５に適用した例を説明したが、もちろん図１に示すドラム２１に対しても適用することができ、この場合も、上述と同様の作用・効果を奏することができる。
【００５８】
図１０（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るローラ部材３０の外周面３０ｃの他の形状を示す縦断面の一部である。これらのローラ部材３０は、いずれも歯形成形部３１と増肉部３２と湾曲部３３とを備えており、歯形成形部３１についてはすべて同形であり、残る増肉部３２と湾曲部３３の形状が微妙に異なるものである。
【００５９】
まず（ａ）は、上述の実施の形態中の図４で説明したものであり、増肉部３２が直線状に形成され、湾曲部３３が曲線状に形成されている。そして、湾曲部３３の先端側が面取りＲを除いて外側を向いている。
【００６０】
これに対し（ｂ）は、（ａ）とは湾曲部３３の先端側が内側を向いている点のみが異なる。
【００６１】
（ｃ）は、増肉部３２が曲線で形成されている点のみが（ｂ）と異なる。
【００６２】
（ｄ）は、増肉部３２と湾曲部３３とが一体となって曲線状に形成されており、両者が特に区別されない。つまり、両者はいずれも曲線で構成されており、両者は区別が困難な程度に滑らかに接続されている。
【００６３】
（ｅ）は、増肉部３２と湾曲部３３とがいずれも直線状に形成されている。ただし両者の連続部分は滑らかに連続されている。
【００６４】
これら（ａ）〜（ｅ）から明らかなように、増肉部３２及び湾曲部３３の形状は、前述の増肉工程において、増肉部３２に倣って移動した円筒部９５の先端側９６が、湾曲部３３によってその移動方向をローラ部材３０に対して外側に向かって、したがって、マンドレル５０の外歯５１に近接する方向に向かって偏向するような形状に形成されている。
【００６５】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、本発明に係る内歯部材に製造方法によって製造されるドラムの、それぞれ軸心を含む縦断面図を示している。
【００６６】
（ｃ）に示すドラム５は、図３、図７等において詳述したものである。
【００６７】
（ａ）に示すドラム５Ａは、円筒部９５の内周面における、軸心方向の中間部９５ａに内歯が形成されており、円筒部９５の基端部９５ｂ及び先端部９５ｃには、内歯は形成されていない。
【００６８】
これに対し、（ｂ）に示すドラム５Ｂは、円筒部９５における基端部９５ｂから中間部９５ａにかけて内歯が形成されており、先端側には形成されていない。
【００６９】
なお、いずれのドラム５、５Ａ、５Ｂに対しても、共通のローラ部材３０によって加工することができる。
【００７０】
上述の図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のドラム５、５Ａ、５Ｂの特徴は、いずれも円筒部９５の、軸心方向の長さが長い点にある。すなわち、本発明に係る内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材によると、円筒部の内周面に形成される内歯の欠肉をよく防止することができるので、内歯部材の円筒部９５の、軸心方向長さが長い場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドラム（内歯部材）が使用される自動変速機の一例を示す縦断面図。
【図２】ドラムの第２の円筒部の、軸に直交する縦断面図。
【図３】ドラムの円筒部の、軸を含む縦断面図。
【図４】ローラ部材の軸を含む縦断面図。
【図５】加工装置の一例を示す斜視図。
【図６】マンドレルの軸を含む縦断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ドラムの製造工程を示す図。
【図８】ローラ部材、中仕上げローラ、上仕上げローラによる加工態様を示す図。
【図９】加工装置による加工態様を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、ローラ部材の外周面の形状の変形例を示す一部断面図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なるドラムの形状を示す縦断面図。
【図１２】従来の加工例を示す図。
【符号の説明】
５、５Ａ、５Ｂ、２１
内歯部材（ドラム）
１０ 円筒部
１０ａ 第１の円筒部
１０ｂ 第２の円筒部
１２ 内歯（第１の内歯、スプライン）
１３ 内歯（第２の内歯、第１の噛合部）
３０ ローラ部材
３０ａ ローラ部材の外周面
３１ 歯形成形部
３２ 増肉部
３３ 湾曲部
５０ マンドレル
５１ 外歯（第１の外歯）
５２ 外歯（第２の外歯）
６０ テールストック
９０ ブランク材
９１ ブランク材の中央側
９２ 環状部分
９５ 円筒部
９６ 円筒部の先端側
Ｃ１ ローラ部材の軸心
Ｃ２ マンドレルの軸心
Ｓ 接線
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒部の内周面に内歯を有する内歯部材を、フローフォーミングによって一体的に製造する、内歯部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
円筒部の内周面に内歯を有する内歯部材の製造方法が、例えば、特許第２５２５５４３号に開示されている。
【０００３】
この方法を模式化して図１２に示す。円盤状（板状）のブランク材１０１を、外周面に外歯１０２ａを有するマンドレル１０２とテールストック１０３との間に挟み込んでマンドレル１０２の軸心Ｃ２を中心に回転させる。外周面に押圧部１０４ａを有し、軸心Ｃ１を中心に回転自在なローラ部材１０４を、矢印Ｋ方向（軸心Ｃ２に沿った方向）に移動させ、ブランク材１０１を外歯１０２ａの歯底近傍まで折り曲げて円筒部１０１ａを形成しながらその内周面１０１ｂを外歯１０２ａに押し付けて内周面１０１ｂに内歯を形成する。
【０００４】
この製造方法によると、１個のローラ部材１０４の矢印Ｋ方向の移動によって、円筒部１０１ａを形成しながら、その内周面１０１ｂに内歯を形成することができるので、円筒部１０１ａとその内周面１０１ｂの内歯とをそれぞれ別の工程で形成する場合に比べて、加工工数を大幅に低減することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の製造方法によると、内歯部材の成形時に、ローラ部材１０４の押圧部１０４ａによって円筒部１０１ａが半径方向外方（矢印Ｒ方向）に引き延ばされ、円筒部１０１ａの基端部１０１ｃの肉厚が薄くなるために、円筒部１０１ａを構成する材料を、マンドレル１０２の外歯１０２ａに十分に流し込んで充填させることができない。そのため、円筒部１０１ａの内歯に欠肉が発生するおそれがある。
【０００６】
内歯部材の円筒部１０１ａの内歯に、このような欠肉が生じると、相手部材と噛み合うための内歯のかかり代を確保することができなくなってしまう。例えば、内歯部材がクラッチドラムである場合には、相手部材であるクラッチプレートとのかかり代が不足するため、クラッチが円滑に動作しなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述事情に鑑みなされたものであり、欠肉が発生することなく、確実に内歯を形成することができる内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材を提供することを目的とするものである。
【０００８】
なお、本明細書中では「増肉」という言葉を、「薄肉化を極力、防止する」という意味で使用し、また、「増肉部」とは、「薄肉化を極力、防止するための部分」という意味で使用する。すなわち、積極的に薄肉化を防止しないような、加工中のブランク材の少なくとも一部が当然に薄肉化されてしまう場合において、その薄肉化された状態を基準としてそれよりも肉厚を厚くする、つまり増肉するものである。したがって「増肉」後においても、ブランク材の厚さが「増肉」前よりも薄くなる場合も、また逆に厚くなる場合もあることになる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１に係る本発明は、例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、内周面に内歯を有する円筒部（９５）を備えた内歯部材を、ローラ部材（３０）により板状のブランク材（９０）から製造する、内歯部材の製造方法において、
前記ローラ部材（３０）は、その外周面（３０ｃ）に後端側から順に歯形成形部（３１）、増肉部（３２）及び湾曲部（３３）を有し、前記増肉部と湾曲部とは一体となって凹状に形成され、
前記ブランク材（９０）の中央側をその表裏から、外歯（５１）を有するマンドレル（５０）とテールストック（６０）とによって挟み込んで前記ブランク材（９０）の外周側を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）から環状に突出させる挟持工程と、
前記マンドレル（５０）を介して前記ブランク材（９０）を回転させる駆動工程と、
前記ローラ部材（３０）の前記増肉部（３２）および前記湾曲部（３３）を使用して、前記ブランク材（９０）における前記マンドレル（５０）から環状に突出された環状部分（９２）をその薄肉化を防止しつつほぼ円筒状に屈曲させて前記円筒部（９５）を形成する増肉工程と、
前記ローラ部材（３０）の前記歯形成形部（３１）により前記円筒部（９５）を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで前記円筒部（９５）の内周面に前記内歯を形成する内歯成形工程と、を備え、
前記増肉工程と内歯成形工程とを、前記ローラ部材（３０）が、前記挟持工程にて前記マンドレル（５０）とテールストック（６０）に挟持されているブランク材（９０）に対して一方向に一回相対移動する一工程で行い、かつ前記増肉工程で成形した部分を前記内歯成形工程にて直接内歯を成形してなる、
ことを特徴とする内歯部材の製造方法にある。
【００１０】
また、前記ローラ部材（３０）の外周面における前記増肉部（３２）よりもさらに先端側に形成された湾曲部（３３）を使用しての湾曲工程を、前記増肉工程の後半部分と並行して設け、前記湾曲工程においては前記増肉工程により形成されつつある前記円筒部（９５）の先端側の移動方向を前記湾曲部（３３）により前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて偏向させて前記円筒部（９５）を外側に凸状に湾曲させる。
【００１１】
前記増肉工程において、前記ローラ部材（３０）の前記増肉部（３２）が、前記ブランク材（９０）の前記環状部分（９２）を前記マンドレル（５０）の前記外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで前記円筒部（９５）を形成するとともに、前記内歯成形工程において、前記ローラ部材（３０）の前記歯形成形部（３１）が、前記マンドレル（５０）の軸心（Ｃ２）に沿って移動することで前記円筒部（９５）に前記内歯を形成する。
【００１３】
前記ローラ部材（３０）の前記外周面（３０ａ）には後端側から順に、前記円筒部（９５）を前記マンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで前記円筒部（９５）の内周面に内歯を形成する歯形成形部（３１）と、前記増肉部（３２）と、前記増肉部（３２）により形成されつつある前記円筒部（９５）の先端側の移動方向を前記マンドレル（５０）の前記外歯（５１）に向けて偏向させる湾曲部（３３）とが滑らかに連続するように形成されている。
【００１４】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記歯形成形部（３１）は外側に向かって緩やかな凸状に形成され、前記増肉部（３２）と前記湾曲部（３３）とは一体となって外側に向かって緩やかな凹状に形成されている。
【００１５】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記増肉部（３２）は、前記歯形成形部（３１）側に対し前記湾曲部（３３）側が内側に傾斜している。
【００１６】
前記ローラ部材（３０）の軸心（Ｃ１）を含む縦断面形状について、前記湾曲部（３３）は、前記増肉部（３２）と前記湾曲部（３３）との接続部における接線（ｓ）よりも外側に位置する。
【００１７】
〔作用〕
請求項１の構成によると、挟持工程、駆動工程につづく増肉工程において、ローラ部材（３０）は、その増肉部（３２）によりブランク材（９０）の環状部分（９２）をその薄肉化を防止しつつほぼ円筒状に屈曲させて円筒部（９５）を形成し、この増肉工程につづく内歯成形工程において、ローラ部材（３０）は、その歯型成形部（３１）により円筒部（９５）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に押し付けることで、円筒部（９５）の内周面に内歯を形成することができる。上述の増肉工程を設けることで、円筒部（９５）を構成する材料を、マンドレル（５０）の外歯（５１）を構成する歯部と歯部との間に十分に流し込んで充填させることができる。
【００１８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によると、上述の〔作用〕で説明したように、増肉工程を設けることにより、これにつづく内歯成形工程において、円筒部（９５）を構成する材料をマンドレル（５０）の外歯（５１）の歯部と歯部との間に十分に流し込んで充填させることができるので、円筒部（９５）の内周面に形成される内歯に欠肉が発生することを防止することができる。
【００１９】
更に、湾曲部（３３）によって円筒部（９５）の先端側をマンドレル（５０）に向けて偏向させることにより、円筒部（９５）の先端側がマンドレル（５０）の外歯（５１）から離れようとする動きを防止することができるので、円筒部（９５）の基端部（９４）近傍が薄肉となるのを防止することができる。加えて、湾曲部（３３）によって円筒部（９５）が外側に凸状に屈曲されるので、湾曲工程につづく内歯成形工程においては、凸状をならすようにして円筒部（９５）の内周面をマンドレル（５０）の外歯（５１）に食い込ませることができる。すなわち、マンドレル（５０）の外歯（５１）に対してマンドレル（５０）の直径方向外側から円筒部（９５）の内周面の材料を充填させることができるので、良好な内歯の成形を行うことが可能となる。
【００２０】
増肉工程と湾曲工程と内歯成形工程とを、マンドレル（５０）に対する１個のローラ部材（３０）の相対移動による１工程によって実現することができるので、増肉のための工程を他の部材によって行う必要がなく、加工時間を短縮することができる。
【００２１】
なお、ここで「１工程」とは、１個又は複数のローラ部材が、マンドレルの外周面に沿って、ブランク材をマンドレルに押圧して移動するまでの成形過程とし、複数のローラ部材がそれぞれマンドレルの軸心方向位置に対してずれて配置されている場合であっても上述に従う限り、１工程というものとする。
【００２２】
ローラ部材（３０）は、増肉部（３２）を有しているので、この増肉部（３２）により内歯成形時に円筒部（９５）が薄肉化されるのを防止することができる。
【００２３】
ローラ部材（３０）は、その外周面（３０ａ）に、滑らかに連続する歯形成形部（３１）と増肉部（３２）と湾曲部（３３）とを有しているので、１個のローラ部材（３０）によって、円筒部（９５）を増肉し、かつ増肉した円筒部（９５）の内周面に内歯を形成することができる。すなわち、増肉のための他の部材、及び他の独立した工程が不要であるので、増肉のための構成が簡単で、かつ加工時間を短縮することができる。
【００２４】
ローラ部材（３０）は、外側に向かって緩やかに凹状の増肉部（３２）と湾曲部（３３）とによってブランク材（９０）の環状部分（９２）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで、増肉部（３２）に対する増肉及び湾曲を行うことができ、また、外側に向かって緩やかな凸状の歯形成形部（３１）をマンドレル（５０）の軸心（Ｃ２）に沿って移動させることで、円筒部（９５）の内側に内歯を形成することができる。
【００２５】
ローラ部材（３０）は、増肉部（３２）における歯形成形部（３１）側に対し湾曲部（３３）側が内側に傾斜しているので、このように傾斜した増肉部（３２）によってブランク材（９０）の環状部分（９２）をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて斜めに押圧することで、円筒部（９５）を増肉しながらほぼ円筒状に屈曲させることができる。
【００２６】
ローラ部材（３０）は、湾曲部（３３）が上述の接線（Ｓ）よりも外側に位置しているので、この湾曲部（３３）により、増肉中の円筒部（９５）の先端側（９６）の進行方向をマンドレル（５０）の外歯（５１）に向けて偏向させて、円筒部（９５）全体をほぼ外側に凸状に形成することができる。これにより、上述の請求項２と同様の理由で、歯形成形部（３１）による円筒部（９５）の内側の内歯の成形を円滑に行うことができる。
【００２７】
なお、上述の〔課題を解決するための手段〕、〔作用〕、及び〔発明の効果〕中の記載におけるカッコ内の符号は、図面との対照を容易にするために便宜的に付したものであり、したがって、これらの符号は、特許請求の範囲に何らの影響を与える性質のものではない。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る内歯部材の製造方法によって製造される内歯部材、あるいは本発明に係るローラ部材によって成形される内歯部材として、以下の説明では、クラッチドラムを例に説明する。このクラッチドラム（以下単に「ドラム」という。）は、自動車等に搭載される自動変速機の主要構成部材の１つとして使用されるものである。
【００２９】
まず、図１の自動変速機の要部断面図を参照しながら、自動変速機、及びドラムについて説明する。
【００３０】
同図に示す自動変速機は、摩擦係合要素として２個のクラッチ、すなわち第１のクラッチ１と第２のクラッチ２とを備えており、また回転自在に配設された第１の回転部材としての筒状の連結体３と、回転自在なスリーブ４とを備えている。
【００３１】
上述の第１のクラッチ１は、内歯部材としてのドラム５と、クラッチハブ６と、複数のクラッチプレート７と、複数のクラッチディスク８と、油圧サーボ９とを有している。ドラム５は、上述の連結体３と連結され、回転自在に配設されている。クラッチハブ６は、第２の回転部材（不図示）と連結され、かつドラム５に対して相対的に回転自在に配設されている。クラッチプレート７は、その外周縁がドラム５とスプライン結合されており、また、クラッチディスク８は、その内周縁がクラッチハブ６とスプライン結合されている。油圧サーボ９は、クラッチプレート７とクラッチディスク８とを選択的に圧接させることにより、第１のクラッチ１を係脱させている。
【００３２】
上述のドラム５は、筒状の円筒部１０と環状の底部（ブランク材の中央側）１１とを備えており、さらに円筒部１０は、所定の径を有する第１の円筒部１０ａとドラム５の開口側に拡径し第１の円筒部１０ａより径が大きい第２の円筒部１０ｂとを有する。そして、ロールフォーミング加工によって、第１の円筒部１０ａの内周面に第１の内歯としてのスプライン１２が、また第２の円筒部１０ｂの内周面に第２の内歯としての第１の噛合部１３が形成される。
【００３３】
スプライン１２は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで径方向内方に突出されて形成されたスプライン歯１４、及び各スプライン歯１４間に形成されたスプライン溝１５からなる。また、第１の噛合部１３は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで径方向内方に突出させて形成された凸部１６、及び凸部１６間に形成された凹部１７からなる。そして、スプライン歯１４、スプライン溝１５、凸部１６、凹部１７は、いずれも、ドラム５の軸心Ｃ３方向（図３参照）に延設されている。
【００３４】
上述のドラム５の外周には、図１に示すように、バンドブレーキ１８が所定の間隙を介して対向するように配置されており、ドラム５の外周面にはバンドブレーキ１８との係合面５ａが形成されている。したがって、バンドブレーキ１８をこの係合面５ａに係脱させることによって、ドラム５を選択的に停止させることができる。また、油圧サーボ９は、底部１１内において摺動自在に配設されたピストン１９と、このピストン１９を底部１１に向けて付勢するスプリング２０とからなる。
【００３５】
次に、第２のクラッチ２は、ドラム２１と、クラッチハブ２２と、複数のクラッチプレート２３と、複数のクラッチディスク２４と、油圧サーボ（不図示）とを有している。クラッチハブ２２は、別の回転部材（不図示）と連結され、かつ、ドラム２１に対して相対的に回転自在に配設されている。クラッチプレート２３は、その外周縁がドラム２１とスプライン結合されており、また、クラッチディスク２４は、その内周縁がクラッチハブ２２とスプライン結合されている。油圧サーボは、クラッチプレート２３とクラッチディスク２４とを選択的に圧接させることにより、第２のクラッチ２を係脱させている。
【００３６】
ところで、上述のドラム５と連結体３とは、互いに噛合されることによって連結され、そのために、連結体３の先端に、冷間鍛造、プレス加工、グローブ転造等の成形方法によって第２の噛合部２５が形成されている。この第２の噛合部２５は、円周方向において交互に、かつ等ピッチで形成された非加工部２６及び加工部２７からなり、この加工部２７は、非加工部２６と同じ肉厚のまま、径方向外方に押し出される。そして、ドラム５の凸部１６と非加工部２６とが、また凹部１７と加工部２７とがそれぞれ嵌合されている。
【００３７】
次に、図２、図３を参照して、内歯部材としてのドラム５の形状を詳述する。図２は、第１の噛合部１３の軸心Ｃ３（図３参照）に直交する方向の縦断面図であり、図３は軸心Ｃ３を含む縦断面図である。
【００３８】
前述したようにドラム５は、円筒部１０と底部１１とを備えており、さらに円筒部１０は第１の円筒部１０ａと第２の円筒部１０ｂとを有している。第１の円筒部１０ａの内周面には第１の内歯としてのスプライン１２（スプライン歯１４とスプライン溝１５）が形成されている。また、第２の円筒部１０ｂの内周面には第２の内歯としての第１の噛合部１３（凸部１６と凹部１７）が形成されている。なお、凸部１６の内周面には、潤滑油をドラム５の外側に抜き出すための溝１６ａが形成されている。また、符号２８は段部である。
【００３９】
次に、本発明の特徴である、内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材について詳述する。以下では、内歯部材として上述のドラム５を製造する例を説明するが、本発明は、ドラム５に限らず、円筒部の内周面に内歯を有する一般的な内歯部材を、円盤状（板状）のブランク材から一体的に形成するときの製造方法に広く適用できるものである。
【００４０】
図４に、ローラ部材３０の、軸心Ｃ１を含む縦断面図を示す。同図におけるローラ部材３０の左側の面を後端面３０ａ、また右側の面を前端面３０ｂとし、さらに外周面を３０ｃとすると、ローラ部材３０の外周面３０ｃには、後端側から順に、歯形成形部３１と増肉部３２と湾曲部３３とが滑らかに連続するように形成されている。同図に示す断面形状について、歯形成形部３１は外側に向かって緩やかな凸状に形成されている。増肉部３２は歯形成形部側３２ａに対して湾曲部側３２ｂが内側に直線状に傾斜している。湾曲部３３は、外側に向かって緩やかな凹状に形成されていて、増肉部３２と湾曲部３３との接続部における接線Ｓとすると、この接線Ｓの外側に位置している。そして、増肉部３２と湾曲部３３とは一体となって外側に向かって緩やかな凹状に形成されている。
【００４１】
ローラ部材３０の内側には、回転自在な軸部材（不図示）のテーパシャンクに嵌合するためのテーパ部３４が形成されており、また、軸部材に固定するためのボルト（不図示）が貫通される８個のボルト孔３５が、周方向を８等分する位置に穿孔されている。さらにローラ部材３０を取り扱うためのボルトが螺合される透孔３６が２個穿孔されている。
【００４２】
なお、ローラ部材３０の外周面３０ｃの別の形状については図１０（後述）に示す。
【００４３】
ドラム５を加工するための加工装置４０は、図５に示すように、上述のローラ部材３０のほかにマンドレル５０を備えている。マンドレル５０の先端側の外周面には、図６に示すように、ドラム５の第１の内歯（スプライン１２）に対応する第１の外歯５１がその歯部をＺ軸方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に向けて形成されている。また、マンドレル５０の外周面には、上述の第１の外歯５１のほかに、ドラム５の第２の内歯（第１の噛合部１３）に対応する第２の外歯５２がその歯部を上述の第１の外歯５１と同様に、Ｚ軸方向に向けて形成されている。そして、第１の外歯５１と第２の外歯５２との間には、前述のドラム５の段部２８に対応する環状の段差部５３が形成されている。
【００４４】
マンドレル５０の先端面に対向した位置には、図５に示すように、テールストック６０が回転自在、かつＺ軸方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）に移動駆動自在に設けられている。テールストック６０の先端の、マンドレル５０と対向する位置には、皿状に形成されたブランク材押圧部６１が形成されている。また、マンドレル５０の周囲には、ほぼ円筒状に形成されたフローフォーミング用の上述のローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０が回転自在に、またマンドレル５０の軸心Ｃ２に対して放射方向である矢印Ｅ、Ｆ方向に移動自在に設けられている。すなわち、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０の、マンドレル５０の軸心Ｃ２に向かう方向（矢印Ｅ方向）及び離間する方向（矢印Ｆ方向）、マンドレル５０の軸心Ｃ２に沿った方向（矢印Ｃ、Ｄ方向）の移動は、各ローラ３０、７０、８０ごとに個別に制御されるようになっている。
【００４５】
ドラム５の製造に先立ち、例えばプレス加工によって所定の厚さｔ１（例えば厚さ６mm）の円盤状（板状）のブランク材９０が形成される。
【００４６】
上述構成の加工装置４０によって、ドラム５を製造するには、まず、図７（ａ）に示す挟持工程を行う。この挟持工程においては、ブランク材９０の中央側９１（図３におけるドラム５の底部１１に対応）をその表裏からマンドレル５０とテールストック６０との間に挟み込んで、ブランク材９０の外周側をマンドレル５０の外歯５１から環状に突出させて環状部分９２を形成する。
【００４７】
つづいて、マンドレル５０及びテールストック６０を回転駆動して、これらに挟持されたブランク材９０を回転させる工程、すなわち駆動工程を行う。この駆動工程によって、マンドレル５０、テールストック６０、ブランク材９０がマンドレル５０の軸心Ｃ２を中心として一体となって回転する。なお、ローラ部材３０を積極回転させる構成の場合は、この駆動工程においてローラ部材３０を回転駆動させることになるが、本実施の形態においては、ローラ部材３０をはじめ、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０は、ブランク材９０の回転に伴って従動回転する構成を採用しているので、この駆動工程においては、これらのローラ３０、７０、８０は、停止したままである。
【００４８】
つづいて、増肉工程を行う。この増肉工程においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、回転しているブランク材９０に対して、ローラ部材３０を図７（ａ）中の矢印Ｋ１方向に移動させることで、ローラ部材３０の増肉部３２によってブランク材９０の環状部分９２をマンドレル５０の外歯５１に向けて斜めに押圧する。これにより、ブランク材９０の環状部分９２はその先端側９３が、従動回転している増肉部３２に倣って移動し、基端側９４を基準としてマンドレル５０の外歯５１に向けて円筒状に屈曲されて円筒部９５（ドラム５の円筒部１０に対応）となる。このとき、ブランク材９０の円筒部９５に対しては、ローラ部材３０の増肉部３２によって前述した図１２の矢印Ｒ方向の力（円筒部９５を半径方向外方に引っ張るような力）が作用することがなく、むしろ圧縮方向に力が作用するので、円筒部９５は屈曲されながら、肉厚の薄肉化が防止されて加工前のブランク材９０の板厚ｔ１とほぼ同じ厚さｔ３（例えば６mm）の円筒部９５となる。
【００４９】
上述の増肉工程の前半部分においては、上述のように、ブランク材９０の環状部分９２は、ローラ部材３０の矢印Ｋ１方向の移動により増肉部３２に倣って移動するが、増肉工程の後半部分においては、湾曲部３３に倣って移動する。この増肉工程の後半部分における、環状部分９２が湾曲部３３に倣って移動する部分が湾曲工程である。
【００５０】
前述のように、湾曲部３３は、湾曲部３３と増肉部３２との接続部における接線Ｓ（図４参照）よりも外側に位置しているので、この湾曲部３３に倣って移動する円筒部９５の先端側９６の移動方向がマンドレル５０の外歯５１に向けて偏向されることになる。これにより、円筒部９５は、図７（ｂ）に示すように、全体として外側に凸状に湾曲される。なお、図７（ｂ）の実線は、増肉工程及び湾曲工程が続行されている状態を示しており、これら増肉工程及び湾曲工程が終了したときには、同図中の二点鎖線で示すように、ローラ部材３０は、軸心Ｃ２に沿ってさらに下流側に、かつさらに外歯５１に近接した位置に配置される。このとき、円筒部９５は、その先端側９６がマンドレル５０の外歯５１に近接した位置に配置される。
【００５１】
つづいて、内歯成形工程に移る。この内歯成形工程は、上述の増肉工程及び湾曲工程が終了して、図７（ｂ）の二点鎖線に配置されたローラ部材３０を、軸心Ｃ２に沿って矢印Ｋ２方向に平行移動させることで行われる。ローラ部材３０の歯形成形部３１のうちの最も直径が大きい部分、したがってマンドレル５０の外歯５１に最も近接する部分を最近接部３１ａとすると、上述の増肉工程及び湾曲工程の終了時には、最近接部３１ａとマンドレル５０の外歯５１の歯底５１ａとの距離ｘが、円筒部９５の厚さｔ３よりも小さくなり、この距離ｘを維持したまま、ローラ部材３０を矢印Ｋ２方向に平行移動させることにより、円筒部９５の内周面を外歯５１に食い込ませて、円筒部９５に内歯を形成することができる。このとき、円筒部９５は、図７（ｂ）の二点鎖線に示すように、外側に向けて凸状に湾曲されているので、矢印Ｋ２方向に移動されるローラ部材３０の歯形成形部３１によって、その凸状をならすように押圧される。つまり、円筒部９５の内周面を位置する素材（材料）を、径方向外方から内方に向かって矢印Ｋ４方向にマンドレル５０の外歯５１に対して充填させることができるので、従来の内歯成形工程が円筒部９５を径方向外方に引っ張るようにして行われ円筒部の基端部が薄くなりがちであったのとは異なり、基端部９４の肉厚の薄肉化を防止して十分に厚く確保することが可能となる。そして、ドラム５の円筒部９５の内周面に形成される内歯に欠肉が生じにくい。
【００５２】
上述により、円筒部９５の内周面に、ドラム５のスプライン（第１の内歯）１２となる内歯が形成される。
【００５３】
つづいて、ローラ部材３０を矢印Ｋ３方向、すなわちマンドレル５０の第１の外歯５１と第２の外歯５２との段差に対応する分だけマンドレル５０から離間させながら軸心Ｃ２に沿った方向に移動させる。これにより、円筒部９５の先端側９６の内周面が第２の外歯５２に食い込んで、ドラム５の第１の噛合部（第２の内歯）１３となる内歯が形成される。
【００５４】
上述の内歯成形工程の終了後、中仕上げローラ７０により中仕上げを、さらにこれにつづいて、上仕上げローラ８０により上仕上げを行う。まず、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を図５中の矢印Ｅ方向に移動させる。図８に示すように、荒仕上げローラも兼用しているローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を、マンドレル５０の軸心Ｃ２に沿った方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に所定量ずつシフトさせた状態で、円筒部９５をマンドレル５０の外歯５１上に押圧するとともに、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、矢印Ｃ方向に移動させつつ荒・中・上仕上げを行う。これにより、図８に示すように、円筒部９５は、まずローラ部材３０により厚さｔ３から厚さｔ４に薄く塑性変形され、つづいて中仕上げローラ７０により厚さｔ４から厚さｔ５に薄く塑性変形され、最後に、上仕上げローラ８０によって厚さｔ５から厚さｔ２に薄く塑性変形される。これらの塑性変形は連続的に行われる。
【００５５】
なお、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０は、図８においては矢印Ｃ、Ｄ方向にずれた位置に配置されているが、すべてのローラ３０、７０、８０が矢印Ｃ、Ｄ方向についての同じ位置に配置されるようにしてもよい。また、これらのローラ３０、７０、８０は、図８においてマンドレル５０に対して矢印Ｃ、Ｄ方向に相対的に移動させればよく、本実施の形態では、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０を矢印Ｃ方向に移動させるようにしているが、これに代えて、マンドレル５０及びテールストック６０を矢印Ｄ方向に移動させるようにしてもよい。さらに、ローラ部材３０、中仕上げローラ７０、上仕上げローラ８０の放射方向の位置、及び加圧コントロールは、ＮＣ制御によりコントロールされるものとする。
【００５６】
上述の挟持工程、増肉工程、湾曲工程、そして内歯成型工程により、円筒部１０を構成する第１の円筒部１０ａと第２の円筒部１０ｂとのそれぞれに内歯として第１の内歯（スプライン）１２と第２の内歯（第１の噛合部１３）１３とを有するドラム５（内歯部材）を形成することができる。
【００５７】
以上の説明では、本発明に係る内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材を、ドラム５に適用した例を説明したが、もちろん図１に示すドラム２１に対しても適用することができ、この場合も、上述と同様の作用・効果を奏することができる。
【００５８】
図１０（ａ）〜（ｅ）は、本発明に係るローラ部材３０の外周面３０ｃの他の形状を示す縦断面の一部である。これらのローラ部材３０は、いずれも歯形成形部３１と増肉部３２と湾曲部３３とを備えており、歯形成形部３１についてはすべて同形であり、残る増肉部３２と湾曲部３３の形状が微妙に異なるものである。
【００５９】
まず（ａ）は、上述の実施の形態中の図４で説明したものであり、増肉部３２が直線状に形成され、湾曲部３３が曲線状に形成されている。そして、湾曲部３３の先端側が面取りＲを除いて外側を向いている。
【００６０】
これに対し（ｂ）は、（ａ）とは湾曲部３３の先端側が内側を向いている点のみが異なる。
【００６１】
（ｃ）は、増肉部３２が曲線で形成されている点のみが（ｂ）と異なる。
【００６２】
（ｄ）は、増肉部３２と湾曲部３３とが一体となって曲線状に形成されており、両者が特に区別されない。つまり、両者はいずれも曲線で構成されており、両者は区別が困難な程度に滑らかに接続されている。
【００６３】
（ｅ）は、増肉部３２と湾曲部３３とがいずれも直線状に形成されている。ただし両者の連続部分は滑らかに連続されている。
【００６４】
これら（ａ）〜（ｅ）から明らかなように、増肉部３２及び湾曲部３３の形状は、前述の増肉工程において、増肉部３２に倣って移動した円筒部９５の先端側９６が、湾曲部３３によってその移動方向をローラ部材３０に対して外側に向かって、したがって、マンドレル５０の外歯５１に近接する方向に向かって偏向するような形状に形成されている。
【００６５】
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、本発明に係る内歯部材に製造方法によって製造されるドラムの、それぞれ軸心を含む縦断面図を示している。
【００６６】
（ｃ）に示すドラム５は、図３、図７等において詳述したものである。
【００６７】
（ａ）に示すドラム５Ａは、円筒部９５の内周面における、軸心方向の中間部９５ａに内歯が形成されており、円筒部９５の基端部９５ｂ及び先端部９５ｃには、内歯は形成されていない。
【００６８】
これに対し、（ｂ）に示すドラム５Ｂは、円筒部９５における基端部９５ｂから中間部９５ａにかけて内歯が形成されており、先端側には形成されていない。
【００６９】
なお、いずれのドラム５、５Ａ、５Ｂに対しても、共通のローラ部材３０によって加工することができる。
【００７０】
上述の図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のドラム５、５Ａ、５Ｂの特徴は、いずれも円筒部９５の、軸心方向の長さが長い点にある。すなわち、本発明に係る内歯部材の製造方法、及びそれに用いるローラ部材によると、円筒部の内周面に形成される内歯の欠肉をよく防止することができるので、内歯部材の円筒部９５の、軸心方向長さが長い場合に特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドラム（内歯部材）が使用される自動変速機の一例を示す縦断面図。
【図２】ドラムの第２の円筒部の、軸に直交する縦断面図。
【図３】ドラムの円筒部の、軸を含む縦断面図。
【図４】ローラ部材の軸を含む縦断面図。
【図５】加工装置の一例を示す斜視図。
【図６】マンドレルの軸を含む縦断面図。
【図７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ドラムの製造工程を示す図。
【図８】ローラ部材、中仕上げローラ、上仕上げローラによる加工態様を示す図。
【図９】加工装置による加工態様を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、ローラ部材の外周面の形状の変形例を示す一部断面図。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なるドラムの形状を示す縦断面図。
【図１２】従来の加工例を示す図。
【符号の説明】
５、５Ａ、５Ｂ、２１
内歯部材（ドラム）
１０ 円筒部
１０ａ 第１の円筒部
１０ｂ 第２の円筒部
１２ 内歯（第１の内歯、スプライン）
１３ 内歯（第２の内歯、第１の噛合部）
３０ ローラ部材
３０ａ ローラ部材の外周面
３１ 歯形成形部
３２ 増肉部
３３ 湾曲部
５０ マンドレル
５１ 外歯（第１の外歯）
５２ 外歯（第２の外歯）
６０ テールストック
９０ ブランク材
９１ ブランク材の中央側
９２ 環状部分
９５ 円筒部
９６ 円筒部の先端側
Ｃ１ ローラ部材の軸心
Ｃ２ マンドレルの軸心
Ｓ 接線
Claims (7)
- 内周面に内歯を有する円筒部を備えた内歯部材を、ローラ部材により板状のブランク材から製造する、内歯部材の製造方法において、
前記ローラ部材は、その外周面に後端側から順に歯形成形部、増肉部及び湾曲部を有し、前記増肉部と湾曲部とは一体となって凹状に形成され、
前記ブランク材の中央側をその表裏から、外歯を有するマンドレルとテールストックとによって挟み込んで前記ブランク材の外周側を前記マンドレルの外歯から環状に突出させる挟持工程と、
前記マンドレルを介して前記ブランク材を回転させる駆動工程と、
前記ローラ部材の前記増肉部および前記湾曲部を使用して、前記ブランク材における前記マンドレルから環状に突出された環状部分をその薄肉化を防止しつつほぼ円筒状に屈曲させて前記円筒部を形成する増肉工程と、
前記ローラ部材の前記歯形成形部により前記円筒部を前記マンドレルの外歯に押し付けることで前記円筒部の内周面に前記内歯を形成する内歯成形工程と、を備え、
前記増肉工程と内歯成形工程とを、前記ローラ部材が、前記挟持工程にて前記マンドレルとテールストックに挟持されているブランク材に対して一方向に一回相対移動する一工程で行い、かつ前記増肉工程で成形した部分を前記内歯成形工程にて直接内歯を成形してなる、
ことを特徴とする内歯部材の製造方法。 - 前記ローラ部材の前記湾曲部は、前記増肉部により形成されつつある前記円筒部の先端側の移動方向を該湾曲部により前記マンドレルの外歯に向けて偏向させて前記円筒部を外側に凸状に湾曲させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の内歯部材の製造方法。 - 前記増肉工程において、前記ローラ部材の前記増肉部が、前記ブランク材の前記環状部分を前記マンドレルの前記外歯に向けて斜めに押圧することで前記円筒部を形成するとともに、前記内歯成形工程において、前記ローラ部材の前記歯形成形部が、前記マンドレルの軸心に沿って移動することで前記円筒部に前記内歯を形成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の内歯部材の製造方法。 - 前記ローラ部材の内周面は、前記歯形成形部と前記増肉部と前記湾曲部とが滑らかに連続するように形成されてなる、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の内歯部材の製造方法。 - 前記ローラ部材の軸心を含む縦断面形状について、前記歯形成形部は外側に向かって緩やかな凸状に形成され、前記増肉部と前記湾曲部とは一体となって外側に向かって緩やかな凹状に形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の内歯部材の製造方法。 - 前記ローラ部材の軸心を含む縦断面形状について、前記増肉部は、前記歯形成形部側に対し前記湾曲部側が内側に傾斜している、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の内歯部材の製造方法。 - 前記ローラ部材の軸心を含む縦断面形状について、前記湾曲部は、前記増肉部と前記湾曲部との接続部における接線よりも外側に位置する、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の内歯部材の製造方法。
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