JP5039809B2

JP5039809B2 - キャリア及びその製造方法

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Publication number: JP5039809B2
Application number: JP2010097069A
Authority: JP
Inventors: 和実斎藤
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2010-04-20
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: CN102233394B; CN102233394A; JP2011226563A

Description

本願発明は、遊星歯車機構のキャリア及びその製造方法に関する。

遊星歯車機構は、サンギヤと、サンギヤに噛み合う複数のピニオンギヤと、複数のピニオンギヤを支持するキャリアと、複数のピニオンギヤに噛み合うリングギヤとで構成される。複数のピニオンギヤを両側から支持するためには、キャリアが平行な２面を有している必要がある。

特許文献１ではキャリアの製造方法として、カップ状のキャリアプレートに環状のキャリアプレートを電子ビーム溶接によって接合することによって上記平行な２面を形成する方法を開示している。

特開昭５８−６１９８２号公報

しかしながら、上記方法では、２つのキャリアプレートをそれぞれ機械加工し、その後、電子ビーム溶接によって接合する必要があるので、部品点数及び加工工程数が多いという問題があった。

また、ピニオンギヤを露出させるための開口をカップ状のキャリアプレートの側面に加工する必要があるので、材料の歩留まりが悪いという問題があった。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、キャリアを製造する時の、部品点数・加工工程数を減らし、かつ、材料の歩留まりを向上することを目的とする。

本発明のある態様によれば、遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアの製造方法であって、フランジの周囲に側壁予定部位と座面予定部位とが交互に配置される素材を用意する工程と、前記座面予定部位を押し広げることによって、前記ピニオンギヤの座面を成形するとともに前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する曲げ工程と、前記側壁予定部位を絞ることによって、前記側壁予定部位を前記フランジに接続する側壁に成形するとともに前記座面を前記フランジの下方に移動させる絞り工程と、を含むことを特徴とするキャリアの製造方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアであって、一つの部材から一体成形されるフランジ及び側面と、前記側面の一部を前記キャリア内に没入させ前記フランジの下面と対向させることで形成される前記フランジに平行な座面と、を備え、前記没入させた部位の当初位置に前記ピニオンギヤを露出させるための開口が形成されることを特徴とするキャリアが提供される。

これらの態様によれば、キャリアが一つの部材から一体的に成形されるので、部品点数・加工工程数を減らすことができる。複数の部材を接合する必要がないので、接合不良による強度低下を招くことがない。また、座面の当初位置に形成される開口がピニオンギヤを露出させるための開口となるので、開口を打ち抜き加工する場合に比べて材料の歩留まりが向上する。

本発明の実施形態に係る製造方法によって製造されたキャリアの斜視図である。キャリアの製造方法の手順を示したフローチャートである。キャリアの素材の平面図である。曲げ工程を説明するための斜視図である。曲げ工程を説明するための図であり、左側は加工前、右側は加工後の状態を示す。絞り工程を説明するための斜視図である。絞り工程を説明するための図であり、左側は加工前、右側は加工後の状態を示す。絞り工程に使用する上型の斜視図である。絞り工程に使用する下型の斜視図である。カム型成形工程を説明するための斜視図である。カム型成形工程を説明するための図であり、左側は加工前、右側は加工後の状態を示す。第１コイニング成形工程を説明するための斜視図である。第１コイニング成形工程を説明するための図であり、左側は加工前、右側は加工後の状態を示す。第２コイニング成形工程を説明するための斜視図である。第２コイニング成形工程を説明するための図であり、左側は加工前、右側は加工後の状態を示す。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されたキャリア１０を示している。キャリア１０は、遊星歯車機構の構成部品の一つであり、同じく遊星歯車機構の構成部品の一つであるピニオンギヤを回転自在に支持する。

キャリア１０は、内部にスプライン溝１ｓを有するボス１と、ボス１の下端から径方向に延びるフランジ２と、フランジ２に接続する側壁３と、キャリア１０の側面からキャリア１０内に向けて延びフランジ２と平行な座面４とを有する。

フランジ２とキャリア１０の側面とは一つの部材から一体成形される。座面４は、フランジ２の上面と当初同じ側にあった面であり、キャリア１０の側面の一部をキャリア１０内に没入させフランジ２の下面と対向させることで形成される。また、没入させた部位の当初位置にピニオンギヤを露出させるための開口６が形成される。また、座面４の両側は三角形の隅肉部５によって側壁３に連結される。

ピニオンギヤは、キャリア１０の側面に開口する開口６からキャリア１０内に挿入され、フランジ２と座面４との間に支持される。フランジ２及び座面４にはそれぞれピニオンギヤの回転軸を挿通するための軸孔８が形成される。

図２は、キャリア１０の製造方法の各工程を示している。以下、各工程について説明する。

Ｐ１のボス・スリット形成工程は、プレス加工によって、金属の板状部材から素材Ｗを打ち抜く工程である。素材Ｗは、図３に示すように、ボス１と、フランジ２と、側壁予定部位３ｐと、座面予定部位４ｐと、Ｕ字型スリット９とを有する。

側壁予定部位３ｐ及び座面予定部位４ｐはフランジ２の周囲に交互に配置される。側壁予定部位３ｐは、後の絞り工程によりフランジ２の外縁から下方に延びる側壁３となる部位である。座面予定部位４ｐは、後の曲げ工程により座面４となり、さらに、後の絞り工程によってフランジ２の下方に移動する部位である。

Ｕ字型スリット９は、フランジ２と座面予定部位４ｐとの境界に弧状に延び、両端がフランジ２側に入り込んだＵ字型の開口である。Ｕ字型スリット９が形成されることによって、座面予定部位４ｐのフランジ２側は自由端となる。Ｕ字型スリット９の両側に形成される切込み９ｃの深さは、後の絞り工程によって形成される側壁３の厚さに等しい。

Ｐ２の曲げ工程は、座面予定部位４ｐにパンチ２１を押し当てて座面予定部位４ｐを押し広げることによって、ピニオンギヤを支持する座面４と、ピニオンギヤを露出させるための開口６とを成形する工程である（図４Ａ、図４Ｂ）。

図４Ａ、図４Ｂは曲げ工程が行われる様子を示している。理解を容易にするためにボス１を省略し、パンチ２１及び素材Ｗを一部省略した状態で示している。

パンチ２１は、素材Ｗに対して第１の角度α１をなすテーパ面２１ｔを座面予定部位４ｐに対応する位置に有する。素材Ｗをダイ２２に載置し、パンチ２１を座面予定部位４ｐに押し当てると、座面予定部位４ｐが押し広げられ、すなわち、座面予定部位４ｐがその外縁を中心として下側かつ外側に旋回し、フランジ２及び側壁予定部位３ｐに対して第１の角度α１だけ傾斜した座面４が成形される。第１の角度α１は例えば４５度である。

ダイ２２の座面予定部位４ｐに対応する位置には、座面予定部位４ｐに対して第１の角度α１をなすテーパ面２２ｔを内部に有するスロット２２ｓが形成されている。これにより、座面予定部位４ｐにパンチ２１を押し当てると、座面予定部位４ｐの下面がテーパ面２２ｔによって支持され、フランジ２及び側壁予定部位３ｐに対する座面４の傾斜角が精度良く第１の角度α１に調整される。

また、座面予定部位４ｐが押し広げられると、側壁予定部位３ｐと座面予定部位４ｐとの間が変形し、両部位の間に側壁３と座面４とを連結する三角形の隅肉部５（図１参照）が成形される。同時に、座面予定部位４ｐの当初位置に矩形の開口が形成され、この開口がピニオンギヤをキャリア１０から露出させるための開口６となる。

Ｐ３の絞り工程は、側壁予定部位３ｐに上型３１を押し当てて側壁予定部位３ｐを絞り、側壁３を成形するとともに、座面４をフランジ２の下方に移動させる工程である（図５Ａ〜図５Ｄ）。

図５Ａ、図５Ｂは絞り工程が行われる様子を示している。理解を容易にするためにボス１を省略し、上型３１及び素材Ｗを一部省略した状態で示している。

上型３１は、図５Ｃに示すように筒形をしており、内部に、上に行くほど径が小さくなる成形用斜面３１ｓと、座面４を逃がすための溝３１ｇと有する。

下型３２は、図５Ｄに示すように、型の中心から放射状に延びる棒状のサポート部３２ｓと、上型３１の溝３１ｇに対応する位置に設けられるスロープ形状のガイド３２ｇとを有する。

曲げ工程後の素材Ｗを下型３２に載置し、上型３１を下降させると、側壁予定部位３ｐが縮径されつつ下方に移動し、フランジ２の外縁から下方に延びる側壁３が成形される。このとき、下型３２のサポート部３２ｓが開口６に入り込んで開口６の縁部を内側から支持し、開口６が歪むのを抑制する。また、座面４が側壁予定部位３ｐとともに下方に移動し、フランジ２の下方に移動する。また、下型３２のガイド３２ｇが座面４の外縁に接触し、座面４がさらに傾斜する。

ガイド３２ｇは、フランジ２に対して第１の角度α１よりも緩やかな第２の角度α２で傾斜するテーパ面３２ｔとフランジ２に平行な平坦面３２ｆとを有する。第２の角度α２は例えば３０度である。座面４の外縁がガイド３２ｇのテーパ面３２ｔ、平坦面３２ｆの順に接触することにより、側壁予定部位３ｐに対する座面４の傾斜が増大し、最終的には座面４がフランジ２に対して平行、側壁３に対して直角になる。

なお、この例では、ガイド３２ｇがテーパ面３２ｔと平坦面３２ｆとを有するが、テーパ面３２ｔに代えて、第１の角度α１以下の角度から段階的に、又は、連続的に傾斜が減少する面を有していてもよい。

Ｕ字型スリット９の両側がフランジ２側に入り込んでいるので、側壁予定部位３ｐはフランジ２の外縁よりも内側の位置を起点として変形する。また、切込み９ｃの深さが側壁３の厚さに等しい。これにより、成形される側壁３は切込み９ｃの深さだけ、すなわち、側壁３の厚さだけフランジ２の外縁よりも内側に入り込み、フランジ２及び側壁３の外縁の径方向位置が揃えられる。

Ｐ４のカム型成形工程は、座面４の外縁にフランジ２の外縁と曲率が等しいカム面４１ｃを有するスライドカム４１を絞り工程後の素材Ｗの側面に押し当て、フランジ２及び座面４の外縁の径方向位置を揃える工程である（図６Ａ、図６Ｂ）。

図６Ａ、図６Ｂはカム型成型工程が行われる様子を示している。理解を容易にするためにボス１を省略し、スライドカム４１及び素材Ｗを一部省略した状態で示している。

絞り工程後の素材Ｗを治具４２に載置し、スライドカム４１を座面４の外縁に押し当てると、座面４の外縁が内側に押し込められ、これによってフランジ２及び座面４の径方向位置が揃えられる。この間、スライドカム４１のサポート部４１ｓが開口６に挿入されて開口６の内縁を支持し、開口６が歪むのを抑制する。

Ｐ５の第１コイニング成形工程は、カム型成形後の素材Ｗの下端縁部に第１仕上げパンチ５１を押し付けることによって、素材Ｗの下端外縁を平坦にする工程である（図７Ａ、図７Ｂ）。

図７Ａ、図７Ｂは第１コイニング成形工程が行われる様子を示している。理解を容易にするためにボス１を省略し、スライドカム４１、治具４２、押さえ部材５２、及び、素材Ｗを一部省略した状態で示している。

第１コイニング成形工程では、カム型成形工程で用いたスライドカム４１及び治具４２をカム型成形後の素材Ｗに接触させたまま、素材Ｗの上面を押さえ部材５２に接触させ、この状態で、カム型成形工程後の素材Ｗの下端外縁に筒形の第１仕上げパンチ５１の端面を押し付ける。第１仕上げパンチ５１の端面が押し付けられると、側壁３の下端の肉が座面４の外縁へと移動し、素材Ｗの下端外縁が全周にわたって平坦になる。成形中、スライドカム４１のサポート部４１ｓが開口６に挿入されているので、開口６の歪みは抑制される。

Ｐ６の第２コイニング成形工程は、座面４に第２仕上げパンチ６１を押し付けることによって、座面４の平坦度とフランジ２に対する座面４の平行度とを向上させる工程である（図８Ａ、図８Ｂ）。

図８Ａ、図８Ｂは第２コイニング成形工程が行われる様子を示している。理解を容易にするためにボス１を省略し、スライドカム４１、押さえ部材５２、第２仕上げパンチ６１、及び、素材Ｗを一部省略した状態で示している。

第２コイニング成形工程では、スライドカム４１及び押さえ部材５２を第１コイニング成形後の素材Ｗに接触させたまま、素材Ｗの下端全体に第２仕上げパンチ６１を押し当て、それまでの工程で生じた座面４の歪みを除去する。また、フランジ２に対して座面４が平行になるように座面４全体の傾斜が修正される。これにり、座面４の平坦度及び平行度が向上する。成形中、スライドカム４１のサポート部４１ｓが開口６に挿入されているので、開口６の歪みは抑制される。

Ｐ７の軸孔・スプライン加工工程では、フランジ２と座面４にピニオンギヤを支持する軸孔８を加工する。また、ボス１の内面にスプライン溝１ｓを加工する。

以上のＰ１〜Ｐ７の工程を経て、キャリア１０が製造される。

続いて上記製造方法によってキャリア１０を製造することによる利点について説明する。

上記製造方法によれば、キャリア１０が一つの部材（金属板から打ち抜かれた素材Ｗ）から一体的に成形されるので、従来の製造方法に比べ、部品点数・加工工程数を少なくすることができる。複数の部材を溶接するための装置、例えば、電子ビーム溶接機を必要としないので、キャリア１０の製造コストを下げることができる。また、複数の部材を接合する必要がないので、接合不良による強度低下を招くことがない。（請求項１、５に対応する効果）。

また、座面４の当初位置に形成される開口がピニオンギヤを露出させるための開口６となるので、開口６を打ち抜き加工する場合に比べて材料の歩留まりが向上する（請求項１、５に対応する効果）。

また、曲げ工程では、側壁予定部位３ｐと座面予定部位４ｐとが接続したまま座面予定部位４ｐを押し広げるようにしたので、両部位の間の部位が変形することで側壁３と座面４とを連結する隅肉部５が成形され、キャリア１０の剛性を高めることができる（請求項２、６に対応する効果）。

また、両端がフランジ２側に入り込んだＵ字型スリット９をフランジ２と座面予定部位４ｐとの境界に形成したので、絞り工程により成形されるフランジ２及び側壁３の外縁の周方向位置を揃えることができる（請求項３に対応する効果）。

また、座面４の外縁にガイド３２ｇを接触させて座面４をフランジ２に対して水平にするようにした。曲げ工程のみで座面４を大きく傾斜させようとすると割れ、歪みといった問題が生じうるが、ガイド３２ｇも用いて座面４を段階的に加工することにより、これらの問題を回避することができる（請求項４に対応する効果）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記実施形態では、Ｕ字型スリット９を予め形成したうえで座面予定部位４ｐを押し下げているが、パンチ２１の先端形状を変更し、Ｕ字型スリット９の形成と座面予定部位４ｐの押し下げとを同時に行ってもよい。

また、フランジ２及び側壁３の外縁の周方向位置を揃えるためにフランジ２と座面予定部位４ｐとの境界のスリットをＵ字型にしているが、これらを揃える必要がなければスリットを単なる弧状、又は、直線状としてもよい。

２フランジ
３側壁
３ｐ側壁予定部位
４座面
４ｐ座面予定部位
６開口
９Ｕ字型スリット
１０キャリア
３２ｇガイド

Claims

遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアの製造方法であって、
フランジの周囲に側壁予定部位と座面予定部位とが交互に配置される素材を用意する工程と、
前記座面予定部位を押し広げることによって、前記ピニオンギヤの座面を成形するとともに前記ピニオンギヤを露出させるための開口を形成する曲げ工程と、
前記側壁予定部位を絞ることによって、前記側壁予定部位を前記フランジに接続する側壁に成形するとともに前記座面を前記フランジの下方に移動させる絞り工程と、
を含むことを特徴とするキャリアの製造方法。
請求項１に記載のキャリアの製造方法であって、
前記曲げ工程は、前記側壁予定部位と前記座面予定部位とが接続したまま前記座面予定部位を押し広げることによって、前記座面の両側と前記側壁とを連結する隅肉部を成形する、
ことを特徴とするキャリアの製造方法。
請求項１または２に記載のキャリアの製造方法であって、
前記絞り工程よりも前に、前記フランジと前記座面予定部位との境界に両端が前記フランジ側に入り込んだＵ字型スリットを形成するスリット形成工程をさらに含むことを特徴とするキャリアの製造方法。
請求項１から３のいずれか一つに記載のキャリアの製造方法であって、
前記絞り工程において、前記座面の外縁にガイドを接触させて前記座面を前記フランジに対して水平にする、
ことを特徴とするキャリアの製造方法。
遊星歯車機構のピニオンギヤを支持するキャリアであって、
一つの部材から一体成形されるフランジ及び側面と、
前記側面の一部を前記キャリア内に没入させ前記フランジの下面と対向させることで形成される前記フランジに平行な座面と、
を備え、
前記没入させた部位の当初位置に前記ピニオンギヤを露出させるための開口が形成されることを特徴とするキャリア。
請求項５に記載のキャリアであって、
前記座面と前記側面のうち前記キャリア内に没入していない部位とを連結する隅肉部を備えたことを特徴とするキャリア。