JP5065966B2 - 円筒状クラッチ部品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動変速機に組み込まれるクラッチドラムやクラッチハブなどの円筒状クラッチ部品の成形方法に関する。

自動車の自動変速機に組み込まれるクラッチドラムやクラッチハブなどのクラッチ部品には、その内周面（クラッチドラムの場合）又は外周面（クラッチハブの場合）に多板クラッチをスプライン嵌合させるためのスプライン溝が形成される。

ここで、上記クラッチ部品の軽量化、高速回転化、大径化に伴い、径が拡大する方向（つまり、拡径方向）への変形が課題となっている。そこで、従来はクラッチ部品の開口端部にリブなどを形成して剛性を高めている。例えば、特許文献１には、クラッチハブのスプラインの開口端部の山部を外方向に変形させて補強面を形成する技術が記載されている。
特開２００２−３７２０７２号公報

しかしながら、上記特許文献１では、補強面が山部及び谷部からなる複雑な形状であるため加工が難しく、リブを形成した後に開口端部の有効範囲以外の部分をダイスとパンチで挟み込んで切断するトリミング加工では、スプラインにリブが形成された複雑な形状部をトリミング加工するため、工具寿命が短くなるとともに、加工が難しくなる。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされ、その目的は、クラッチ部品の開口端部に補強部を形成した後のトリミング加工の容易化及び開口端部の剛性強化を図ることができる技術を実現することである。

上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る第１の形態は、板金製ワークの筒状部にスプラインを形成した円筒状クラッチ部品の成形方法において、前記筒状部に有効範囲より長いスプラインを形成するスプライン成形工程と、ダイス及びパンチにより前記筒状部の有効範囲以外のスプラインの凸部を径方向に押圧して、凹部と略同一面となる環状の平坦部と各凸部に連設した補強部とを形成する補強部成形工程と、前記環状の平坦部の一部を残して当該平坦部を切断する切断工程と、を有する。第１の形態によれば、補強部成形工程により開口端部の有効範囲以外のスプラインの凹部に平坦部及び補強部を形成し、この平坦部を切断することにより、従来の凹凸部分を切断する場合と比較して工具寿命を長期化するとともに加工を容易に行うことができ、クラッチドラムの全長を高精度に加工することができる。また、従来の製造設備の構成を変更することなく利用できるので、開発コストや設備投資、人件費などを削減できる。また、スプラインの各凸部に連設してその内周側及び外周側に形成される補強部と、トリミング加工後に残る環状の平坦部とで開口端部の剛性を高めることができる。

また、第２の形態は、前記補強部成形工程では、前記ダイス及び前記パンチにより前記筒状部の有効範囲以外のスプラインの凸部を内周側から外周側に押圧して前記平坦部と前記補強部とを形成し、前記切断工程では、前記筒状部のスプラインが形成された外周部をダイスで保持した状態でパンチを前記筒状部の内周側から外周側に移動させて前記平坦部の一部を切断する。第２の形態によれば、開口端部の外周側をダイスで保持した状態で有効範囲以外の平坦部をパンチを内周側から外周側へ向けて作動させることで切断するため、切断後に残るスプラインを傷つけたりすることを防止できる。

本発明によれば、クラッチ部品の開口端部に補強部を形成した後のトリミング加工の容易化、工具寿命の長期化及び開口端部の剛性強化を図ることができる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。

［円筒状クラッチ部品の構成］
図１は、本発明の円筒状クラッチ部品として適用されるクラッチドラムの斜視図（ａ）及びＰ部の軸方向断面図（ｂ）である。

図１（ａ）に示すように、クラッチドラム１０は板金製で有底円筒状であり、その底部には軸部材を通す軸穴１２が設けられている。クラッチドラム１０の円筒部（筒状周面部）には、軸方向に延びるスプライン溝１１が形成されている。スプライン溝１１は、交互に配置された各３２条の（外周側から見て）凹部１１ａと凸部１１ｂとからなる。

スプライン溝１１の凸部１１ｂには径方向に貫通する１対の油穴１３が計１６対形成されている。油穴１３は３２条の凸部１１ｂに１つおきに設けられている。油穴１３は、これにＡＴＦ（自動変速機油）を通すことにより、クラッチ及びその周辺の部材の潤滑性や冷却性を高める作用を有する。

クラッチドラム１０の軸方向で、円筒部の開口端部１５と油穴１３との間に、スナップリングが嵌入されるスナップリング溝１４が形成されている。スナップリング溝１４はスプライン溝１１の全周に亘って設けられているが、その溝深さが凸部１１ｂにまで及ばないので、実際に溝成形加工が施されるのは図示のように凹部１１ａとなる。

図１（ｂ）に示すように、上記開口端部１５には、図２（ｃ）で後述するリブ（補強部）成形工程によって、凸部１１ｂと略同一面となる全周に亘って環状の平坦部１６と各凸部１１ｂに連設した補強リブ部（補強部）１７が形成されている（以下、上記平坦部１６及び補強リブ部１７をリブ成形部位Ｐともいう。）。補強リブ部１７は、凹部１１ａの内周面（図示では鉛直方向）に対して内周側（縮径方向）に角度θ（例えば、２０°〜４５°）をなす傾斜面として形成されている。

次に、図１のクラッチドラム１０の製造方法および製造装置について説明する。

図２は、図１に示すクラッチドラムの製造工程を示す概略図である。

先ず、図２（ａ）のプレス成形工程では、１枚の金属板に不図示のプレス装置によって打ち抜き加工と絞り加工とを施し、金属板を円筒形状に成形する。即ち、クラッチドラム１０の基本的な形状である有底円筒形状と軸穴１２が形成される（以下、プレス成形ワークＷ１）。このプレス成形ワークにおける円筒部の軸方向の長さは完成寸法よりも短く、円筒部は余剰な板厚を有している。

次に、図２（ｂ）のスプライン成形工程において、ワークＷ１の円筒部にスプライン溝１１が形成される（以下、スプライン成形ワークＷ２）。スプライン成形装置２０は、軸方向に沿って複数の歯形（スプライン溝１１に対応）が形成された歯車状外周部２１ａを有するのマンドレル２１と、断面梯形状の歯形を有する突部が形成された転造ローラ２２とを備える。転造ローラ２２は、回転ヘッド２３に回転自在に支持されてローラの自身の回転軸を中心に自転するようにｒ１方向に回転可能であるとともに、回転ヘッド２３が回転することによってマンドレル２１に対して近接と離間を繰り返しながらマンドレル２１の軸方向に沿って回転ヘッド２３の回転軸２３ａのまわりを公転するようにｒ２方向に回転可能である。また、１つの回転ヘッド２３に対して２つの転造ローラ２２が支持されており、この回転ヘッド２３がマンドレル２１に対して上下方向又は左右方向に一対（つまり、２つ）配設され、互いに反対方向に回転可能である。

スプライン成形を行う際には、先ず、（１）マンドレル２１の外周部２１ａにプレス成形ワークＷ１の内周部を装着して固定具２４により固定し、（２）その後、転造ローラ２２の公転周期とマンドレル２１の軸方向ｄ１及び周方向ｄ２への送り量及び送り速度とを同期させながら、マンドレル２１の外周部２１ａと転造ローラ２２の突部との間でワークＷ１の外周面を押圧することによってスプライン溝１１を形成していく。ここで、１回の加工ごとのマンドレル２１の軸方向ｄ１への送り量（つまり、転造ローラ２２がワークＷ１を押圧する長さ）は、スプライン溝１１の全長をいくつかに分割したときの単位長さに相当し、回転ヘッド２３が１対あるのでワークＷ１を半回転させるごとに単位長さ分ずつスプライン溝１１が軸方向に形成されていく。なお、このスプライン成形工程では、後述するリブ成形代を確保するために、設計上の有効範囲より軸方向に長いスプライン溝を形成している。

次に、図２（ｃ）のリブ成形工程において、スプライン成形ワークＷ２の円筒部におけるスプライン溝１１の有効範囲以外の部分に、図３で後述するリブ成形装置によって後述するトリミング加工前のリブ成形部位Ｐ’（トリミング前のリブ成形部位をＰ’とする）を形成する（以下、リブ成形ワークＷ３）。

リブ成形は、ダイス部８０とパンチ部９０によって行われる。リブ成形装置１００は、図３に示すように、ダイス部８０、パンチ部９０、駆動機構１１０，１１５及びワークＷ２を固定し回転させるインデックステーブル１２０、ワーク固定治具１３０を備える。ダイス部８０は、ダイス８１及びダイス８１を支持するダイス支持部８２とを有する。また、パンチ部９０は、パンチ９１及びパンチ９１を支持するパンチ支持部９２とを有する。駆動機構１１０，１１５は、不図示の油圧シリンダなどからなるアクチュエータを備え、このアクチュエータがダイス支持部８２及びパンチ支持部９２にそれぞれ接続される。

ダイス部８０は、上記アクチュエータにより往復移動可能とされ、ワークＷ２の外周側から軸心に向けて（矢印ｓ１方向に）移動される。そしてダイス８１がパンチ９１から受ける加圧力を受け止める。また、パンチ部９０は、上記アクチュエータにより往復移動可能とされ、ワークＷ２の内周側に向けて軸心から離れる方向（矢印ｓ２方向）に移動される。そしてダイス８１及びパンチ９１によってワークＷ２のスプライン溝１１を外周側及び内周側から協働して押圧し、リブ成形部位Ｐ’を成形する。

インデックステーブル１２０はワークＷ２の底部外面側を保持し、所定の加工単位ごとにワークＷ２をダイス部８０及びパンチ部９０に対して回転させる。

ワーク固定治具１３０は、ダイス部８０及びパンチ部９０とワークＷ２のリブ成形部位Ｐ’との高さを調節するためのスペーサ１３１を介してワークＷ２の内周面に固定される。

次に、リブ成形部位Ｐ’が成形されたワークＷ２に対して、図２（ｄ）に示すトリミング加工を施すために別のステーションに移動する。

図２（ｄ）のトリミング加工工程において、スプライン成形ワークＷ２の円筒部に、図４に示すトリミング加工装置によって油穴１３とスナップリング溝１４を穿設するとともに、ワークＷ２の開口端部１５の有効範囲以外の部分を切断する。即ち、上記リブ成形部位Ｐ’の平坦部１６の不要な部分をトリミング加工によって切除するのである。

トリミング加工は、ダイス部３０とパンチ部４０によって行われる。トリミング加工装置７０は、図４に示すように、ダイス部３０、パンチ部４０以外の駆動機構１１０，１１５及びインデックステーブル１２０、ワーク固定治具１３０の構成は、上述したリブ成形装置と同様である。

ダイス部３０は、ダイス３１及びダイス３１を支持するダイス支持部３２とを有する。また、パンチ部４０は、パンチ４１〜４４及びパンチ４１を支持するパンチ支持部４５とを有する。駆動機構１１０，１１５は、不図示の油圧シリンダなどからなるアクチュエータを備え、このアクチュエータがダイス支持部３２及びパンチ支持部４５に接続される。

ダイス部３０は、上記アクチュエータにより往復移動可能とされ、ワークＷ２の外周側から軸心に向けて（矢印ｔ１方向に）移動される。そしてダイス３１がパンチ４１〜４４から受ける加圧力を受け止める。また、パンチ部４０は、上記アクチュエータにより往復移動可能とされ、ワークＷ２の内周側に向けて軸心から離れる方向（矢印ｔ２方向）移動される。そしてダイス３１及びパンチ４１〜４４によってワークＷ２を外周側及び内周側から押圧し加工する。

ワーク固定治具１３０は、リブ成形工程とは異なり高さ調整を行う必要がないため、スペーサ１３１を介さずにワークＷ２の内周面に固定される。

ダイス部３０はワークＷ２のスプライン溝１１の外周側に嵌合するダイス３１を有し、パンチ部４０はパンチ４１〜４３を有する。パンチ４１，４２は、ワークＷ２のスプライン溝１１の凸部１１ｂを内周側から貫通し油穴１３を形成する。パンチ４３は、ワークＷ２のスプライン溝１１の凹部１１ａに内周側から当接しスナップリング溝１４を形成する。この際、ダイス部３０のダイス３１は、ワークＷ３のスプライン溝１１に外周側から当接しパンチ４１〜４３からの負荷を受ける。

また、パンチ４４は、リブ成形部位Ｐ’の平坦部１６に内周側から当接、押圧し、平坦部１６を１〜２ｍｍ程度残し、不要な部分Ｑを切断する。この際、ダイス部３０のダイス３１は、ワークＷ３のスプライン溝１１に外周側から嵌合しパンチ４４と協働してワークＷ３の平坦部１６にせん断力を付与する。

なお、図４（ｂ）は、パンチ４１〜４４により油穴１３、スナップリング溝１４、トリミング加工を全て完了した状態を示している。パンチ４１〜４４のワークＷ３に当接するまでの長さを調節することで、パンチを１回のストロークさせるごとに、油穴、トリミング加工、スナップリング溝の順で加工されていく。

上記構成により、一度の加工でワークＷ３の周方向の一部（例えば、スプライン溝１１の２山分）が加工される（以下、加工単位）。トリミング加工装置は、ワークＷ３を載置するインデックステーブル１２０を回転させ、加工単位あたりスプライン溝１１の２山分づつずらしながら、合計１６回の加工単位によって全周分（３２山分）の加工を行う。

図５（ａ），（ｂ）は、トリミング加工前後のリブ成形部位の状態をワークＷ３の開口端部を上方に向けて内周側から見た図である。図６（ａ），（ｂ）は、トリミング加工前後のリブ成形部位の状態をワークＷ３の開口端部を上方に向けて外周側から見た図である。図７は、トリミング加工前後のリブ成形部位の状態を示しワークＷ３の開口端部を下方に向けた状態の側断面図である。

図５及び図６に示すように、リブ成形工程により開口端部１５の有効範囲以外のスプライン溝１１の凹部１１ａにリブ成形部位Ｐ’を形成し、このリブ成形部位Ｐ’の平坦部１６をトリミング加工により切断する。これにより、従来の凹凸部分をトリミングする場合と比較して工具寿命を長期化するとともにトリミング加工を容易に行うことができ、クラッチドラム１０の全長を高精度に加工することができる。また、従来の製造設備を構成を変更することなく利用できるので、開発コストや設備投資、人件費などを削減できる。

よって、クラッチドラム１０は、各凸部１１ｂに連設してその内周側及び外周側に形成される補強リブ部１７と、トリミング加工後に残る環状の平坦部１６とで開口端側１５の剛性を高めることができる。

また、図７に示すように、リブ成形部位を含む開口端部１５の外周側をダイス部３０で保持した状態で有効範囲以外の平坦部１６をパンチ部４０を内周側から外周側へ向けて作動させることで切断するため、切断後に残るパンチ部４０より内側（図中上側）のスプライン溝１１を傷つけたりすることを防止できる。

なお、本実施形態では、ダイス部及びパンチ部を用いたトリミング加工の例を説明したが、旋盤などを用いて切削を行っても良い。

また、本実施形態では、円筒状クラッチ部品として多板クラッチが内周面にスプライン嵌合されるクラッチドラム１０を一例として説明したが、多板クラッチを外周面にスプライン嵌合させるクラッチハブであっても適用できる。即ち、クラッチドラムの場合には、多板クラッチを内周面に嵌合させるため、補強リブ部１７の傾斜面を拡径方向に形成したが、クラッチハブの場合、多板クラッチを外周面に嵌合させるため、補強リブ部１７の傾斜面を縮径方向に形成するようにダイス部及びパンチ部を構成すれば良い。、
また、本発明は、自動変速機のクラッチ部品に限定するものではなく、同様の機構を有するクラッチ部品にも適用可能である。

本発明の円筒状クラッチ部品として適用されるクラッチドラムの斜視図（ａ）及びＰ部の軸方向断面図（ｂ）である。 図１に示すクラッチドラムの製造工程を示す概略図である。 図２のリブ成形装置のＡ−Ａ断面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。 図２のトリミング加工装置のＣ−Ｃ断面図（ａ）及びＤ−Ｄ断面図（ｂ）である。 トリミング加工前後のリブ成形部位の状態をワークの内周側から見た図である。 トリミング加工前後のリブ成形部位の状態をワークの外周側から見た図である。 トリミング加工前後のリブ成形部位の状態を示す側断面図である。

符号の説明

１０ クラッチドラム
１１ スプライン溝
１２ 軸穴
１３ 油穴
１４ スナップリング溝
１５ 開口端部
１６ 平坦部
１７ 補強リブ部
２１ マンドレル
２２ 転造ローラ
２３ 回転ヘッド
２４ 固定具
３０，８０ ダイス部
３１，８１ ダイス
３２，８２ ダイス支持部
４０，９０ パンチ部
４１〜４４，９１ パンチ
４５，９２ パンチ支持部
１１０，１１５ 駆動機構
１２０ インデックステーブル
１３０ ワーク固定治具
１３１ スペーサ
Ｗ１〜Ｗ３ ワーク
Ｐ、Ｐ’ リブ成形部位

Claims (2)

1. 板金製ワークの筒状部にスプラインを形成した円筒状クラッチ部品の成形方法において、
   前記筒状部に有効範囲より長いスプラインを形成するスプライン成形工程と、
   ダイス及びパンチにより前記筒状部の有効範囲以外のスプラインの凸部を径方向に押圧して、凹部と略同一面となる環状の平坦部と各凸部に連設した補強部とを形成する補強部成形工程と、
   前記環状の平坦部の一部を残して当該平坦部を切断する切断工程と、を有することを特徴とする成形方法。
2. 前記補強部成形工程では、前記ダイス及び前記パンチにより前記筒状部の有効範囲以外のスプラインの凸部を内周側から外周側に押圧して前記平坦部と前記補強部とを形成し、
   前記切断工程では、前記筒状部のスプラインが形成された外周部をダイスで保持した状態でパンチを前記筒状部の内周側から外周側に移動させて前記平坦部の一部を切断することを特徴とする請求項１に記載の成形方法。

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