JP5168440B2

JP5168440B2 - 駆動部品の締結方法および駆動部品

Info

Publication number: JP5168440B2
Application number: JP2006129101A
Authority: JP
Inventors: 優橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2026-05-08
Also published as: JP2007301565A

Description

本発明は、駆動部品の塑性締結方法および駆動部品に関し、さらに詳しくは、たとえば自動車の自動変速機などに使用される遊星歯車装置において、プラネタリギアを回転可能に支持するために、駆動部品を構成するキャリアの、キャリア本体の脚部とカバーとを塑性締結することにより製造するための方法、および、キャリア本体の脚部とカバーとを接合して製造される駆動部品に関するものである。

自動車の自動変速機には、一般に、遊星歯車装置が用いられている。遊星歯車装置の駆動部品は、サンギアと、サンギアの周りに配置されたリングギアと、サンギアとリングギアとの間に両ギアと噛合うように配置されるプラネタリギアあるいはピニオン（以下、プラネタリギアと総称する）と、プラネタリギアを回転可能に支持するキャリアとを備えている

このようにプラネタリギアを回転可能に支持するためのキャリアは、一般に、キャリアプレートおよび脚部を有するキャリア本体と、該キャリア本体が結合されるカバーとを備えている。そして、従来の一般的なキャリアにおいては、脚部の先端とカバーとが電子ビーム溶接やレーザ溶接など、溶接により接合されている。各プラネタリギアは、キャリアプレートとカバーとの間で回転可能に軸支される。

また、キャリアに関する別の従来の技術として、特許文献１に開示された遊星歯車装置が知られている。特許文献１においては、キャリアがキャリア本体およびキャリアカバー（カバー）からなり、キャリア本体の脚部をキャリアカバーの溝に嵌め込むことにより両者を嵌合させていること、および、キャリア本体の脚部が、キャリアカバーの溝から外側に突出するように嵌め込まれており、しかも、この突出した延長部が半径方向内側に折り曲げられていることなどが記載されている（特許文献１の００３４、００３５、図８、図９を参照）。

特開２００３−２７８８９２号公報

しかしながら、上記従来の技術のうち、キャリア本体の脚部とカバーとを溶接により接合する場合にあっては、溶接時に必然的に発生する熱歪によりキャリヤが変形するという問題や、各脚部をカバーに接合する必要があることから、接合に時間や手間、コストがかかるなどの問題があった。

また、上記従来の技術のうち、特許文献１にあっては、遊星歯車装置を構成するプラネタリギアへ供給する潤滑油を案内するためのキャッチプレートのキャリアへの取付構造に関するものであり（０００１）、キャッチプレートは、その外周縁に上向きに折り曲げた折曲部を形成し、この折曲部とキャリアカバーから突出するキャリア本体の（脚部の）延長部とを嵌合させることによりキャッチプレートを取り付けているなどと記載されている。すなわち、特許文献１では、キャリアカバーから突出する脚部の延長部を半径方向内側に折り曲げているが、かかる脚部の半径方向内側に折り曲げられた延長部はキャッチプレートの外周縁に形成された折り曲げ部を嵌合させるためのものであり、しかも、特許文献１の図８、図９において、脚部の内側面と溝の側壁との間に空隙が形成されていることから、ただ単に脚部を溝に嵌め込むことにより両者を嵌合するものである（００３５）。これらのことから、特許文献１にあっては、キャリア本体の脚部とキャリアカバーの溝との接合強度が強固ではないなどの問題があった。
なお、特許文献１にあっては、キャッチプレートをキャリアに取り付けるために、キャリアカバーに複数の突起を設けて、キャッチプレートの半径方向内側に張出す張出し部を嵌合させて、その後キャリアカバーの各突起をかしめることによりキャッチプレートを固定することが記載されているが（００２６など）、どのようにしてかしめを行うかについては明確に開示されていない。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でキャリア本体の脚部とカバーとを変形させることなく締結強度を大幅に向上させることができる駆動部品の塑性締結方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成でキャリア本体の脚部とカバーとが変形することなく締結強度を大幅に向上させることができる構造の駆動部品を提供することを目的とする。

請求項１の駆動部品の締結方法に係る発明は、上記目的を達成するため、駆動部品におけるキャリア本体の脚部とカバーとを締結する方法であって、予め前記脚部に段部を形成するとともに、前記カバーに前記キャリア本体の脚部を挿入するための挿入口を形成し、前記キャリア本体の脚部と前記カバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定しておき、前記挿入口に前記キャリア本体の脚部を挿入し、その先端を径方向に押圧して剪断塑性変形させかしめることを特徴とするものである。
請求項２の駆動部品の締結方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させることを特徴とするものである。
また、請求項３の駆動部品に係る発明は、上記目的を達成するため、キャリア本体の脚部とカバーとを塑性締結してなる駆動部品であって、前記カバーは、前記キャリア本体の脚部が挿入される挿入口を有しており、前記キャリア本体の脚部は、前記挿入口に挿入されてその先端が前記カバーの表面から突出し、前記カバーの挿入口の近傍が衝合される段部を形成されており、前記キャリア本体の脚部と前記カバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定されており、前記キャリア本体の脚部は、前記挿入口に挿入されてその段部が挿入口の近傍に衝合し、前記カバーの表面から突出した先端が径方向に剪断塑性変形されてかしめられることにより締結されていることを特徴とするものである。
請求項４の駆動部品に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させるよう塑性変形されてかしめられることにより締結されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、キャリア本体の脚部に段部を形成するとともに、カバーに挿入口を形成し、この挿入口にキャリア本体の脚部を挿入する。キャリア本体の脚はカバーの挿入口に挿入された状態で、その先端がカバーから突出するよう形成されている。また、キャリア本体の脚部とカバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部を構成する関係に寸法設定されている。カバーから突出した脚部の先端を径方向に押圧して剪断塑性変形させてかしめることにより、キャリア本体の脚部とカバーとが熱歪により変形することなく強固に結合される。
請求項２の発明では、請求項１に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させることにより、塑性変形させてかしめて脚部と挿入口との間に径方向の間隙が形成されることなく、キャリア本体の脚部とカバーとがより強固に結合される。
また、請求項３の発明では、カバーは、キャリア本体の脚部が挿入される挿入口を有しており、キャリア本体の脚部は、前記挿入口に挿入されてその先端がカバーの表面から突出し、カバーの挿入口の近傍が衝合される段部を形成されており、キャリア本体の脚部とカバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定されており、キャリア本体の脚部は、カバーの挿入口に挿入されてその段部が挿入口の近傍に衝合し、カバーの表面から突出した先端が径方向に剪断塑性変形されてかしめられ締結されていることにより、キャリア本体の脚部とカバーとが熱歪により変形することなく強固に結合されている。
請求項４の発明では、請求項３に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させるよう塑性変形されてかしめられることにより締結されていることから、脚部と挿入口との間に径方向の間隙が形成されることがないため、キャリア本体の脚部とカバーとがより強固に結合されている。

請求項１の発明によれば、予め脚部に段部を形成するとともに、カバーにキャリア本体の脚部を挿入するための挿入口を形成し、キャリア本体の脚部とカバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定しておき、挿入口にキャリア本体の脚部を挿入し、その先端を径方向に押圧して剪断塑性変形させかしめることにより、キャリア本体の脚部とカバーとを変形させることなく締結強度が大幅に向上することが可能な駆動部品の塑性締結方法を提供することができる。
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させることにより、キャリア本体の脚部とカバーとを変形させることなく締結強度がさらに大幅に向上することが可能な駆動部品の塑性締結方法を提供することができる。
また、請求項３の発明によれば、カバーは、キャリア本体の脚部が挿入される挿入口を有しており、キャリア本体の脚部は、挿入口に挿入されてその先端がカバーの表面から突出し、カバーの挿入口の近傍が衝合される段部を形成されており、キャリア本体の脚部とカバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定されており、キャリア本体の脚部は、挿入口に挿入されてその段部が挿入口の近傍に衝合し、カバーの表面から突出した先端が径方向に剪断塑性変形されてかしめられることにより締結されているので、キャリア本体の脚部とカバーとが変形することなく締結強度を大幅に向上させることが可能な構造の駆動部品を提供することができる。
請求項４の発明によれば、請求項３に記載の発明において、さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させるよう塑性変形されてかしめられることにより締結されているので、キャリア本体の脚部とカバーとが変形することなく締結強度をさらに大幅に向上させることが可能な構造の駆動部品を提供することができる。

本発明の実施の一形態を、駆動部品として、上述したように自動車などに使用される自動変速機の遊星歯車装置において、プラネタリギアを回転自在に支持するためのキャリアのキャリア本体１とカバー２を締結して製造する場合により、図１〜図６に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一符号は、同一部分または相当部分とする。

最初に、本発明により製造されるキャリアの構成の概略を説明する。プラネタリギアを回転自在に支持するためのキャリアは、キャリア本体１とカバー２とにより構成されてなるもので、キャリア本体１はキャリアプレート１０の周囲に立設された複数の脚部１１を有しており、カバー２はキャリア本体１の脚部１１と結合されて、キャリアプレート１０と相対向するように保持され、キャリアプレート１０とカバー２との間に複数のプラネタリギアが回転可能に軸支されるものである。本発明は、このようなキャリアを製造するに際して、予めカバー２にキャリア本体１の脚部１１の先端１６を挿入するための挿入口２０を形成する工程と、この挿入口２０にキャリア本体１の脚部１１の先端１６を挿入してその先端１６を径方向に押圧して塑性変形させることによりかしめる工程と、を含む。

キャリア本体１は、たとえば、板状の素材を打ち抜くことなどにより円板状のキャリアプレート１０の周囲に複数の脚部１１となる部分が放射状に形成された粗形材を成形し、キャリアプレ−ト１０と脚部１１のなす各がほぼ直角となるように粗形材を折り曲げ加工することにより構成されている。図３および図５に示すように、キャリアプレート１０は、カバー２と接合されたシャフトＳを挿通する孔１２がその中心に形成されており、また、プラネタリギアを回転可能に支持するための軸を固定する孔１３が複数形成されている。各脚部１１の所定の位置には、カバー２の挿通口２０に挿通されたときに、キャリアプレート１０とカバー２の相対向する面の間の間隔を、支持するプラネタリギアの軸方向の長さに応じた長さに保持し得るように、カバー２が衝合される段部１５が形成されている。また、脚部１１の段部１５から先端１６までの長さは、カバー２の板厚よりも長く設定されている。

カバー２は、図２に平面図で示されているように、その大部分がキャリアプレート１０とほぼ同じ径を有しており、各脚部１１と対応する部分が僅かにキャリアプレート１０よりも大径となるような円板状に成形されたもので、脚部１１と対応する大径の部分には、各脚部１１をそれぞれ挿通するための挿通口２０を、カバー２自体の成形と同時など、キャリア本体１の脚部１１と接合する前に、それぞれ予め穿設しておく。図３および図５に示すように、カバー２は、その中心に形成された孔２２にシャフトＳが溶接などにより接合されており、また、プラネタリギアを回転可能に支持するための軸を固定するための孔２３がキャリアプレート１０の孔１３と対応して形成されている。

図１に示すように、キャリア本体１の脚部１１の少なくとも段部１５近傍と、カバー２の挿入口２０との関係は、カバー２の挿通口２０の周方向の面２０ａ、２０ｂがキャリア本体１の脚部１１の少なくとも段部１５近傍における周方向の端面１１ａ、１１ｂよりも周方向内側に位置するように、すなわち、脚部１１の周方向の長さ（幅）がカバー２の挿入口２０の周方向の長さ（幅）よりも長く（広く）なるように設定されている。また、カバー２の挿通口２０の径方向内側に位置する面２０ｃが脚部１１の径方向内側の面１１ｃよりも径方向外側に位置するように設定されている。このように、脚部１１の周方向の端面１１ａ、１１ｂおよび径方向内側の面１１ｃと、挿入口２０の周方向に位置する面２０ａ、２０ｂおよび径方向内側に位置する面２０ｃと、の関係により圧入部が構成されている。一方、挿入口２０の径方向外側に位置する面２０ｄは、脚部１１の径方向外側の面１１ｄと位置がほぼ一致するか、または、脚部１１の径方向外側の面１１ｄよりも径方向外側に位置するように設定されている。この関係により、挿入口２０の径方向外側に位置する面２０ｄと脚部１１の径方向外側の面１１ｄとの間には逃がし部が構成されている。

このように成形されたキャリア本体１とカバー２を組み付けるに際しては、図３に参照されるように、キャリア本体２をプレスなどにセットされた組み付け台５上に載置すると共にキャリアプレート１０上の脚部１１近傍に幅決めブロック６を載置する。幅決めブロック６の高さは、キャリア本体１のキャリアプレート１０の上面から脚部１１の段部１５までの高さと一致するよう成形されている。そして、シャフトＳを組み付け台５の中心孔に挿通して、キャリア本体１の脚部１１の先端１６とシャフトＳに接合されたカバー２の挿入口２０とを位置合わせし、プレスによりカバー押え７を下降させてキャリア本体１の脚部１１にカバー２の挿入口２０を挿入させる。このとき、キャリアプレート１０とカバー２とは、その間に幅決めブロック６が介装されていることにより、相対向する面の平行精度が良好なものとなる。そして、上述したように脚部１１の周方向端面１１ａ、１１ｂおよび径方向内側面１１ｃと挿入口２０の周方向の端面２０ａ、２０ｂおよび径方向内側の面２０ｃとの間に圧入部が構成されているため、これらの面１１ａ、１１ｂ、１１ｃと２０ａ、２０ｂ、２０ｃとが接する状態で圧入され、先端１６がカバー２の上面から突出することとなる。また、脚部１１の径方向外側の面１１ｄと挿入口２０の径方向外側の面２０ｄとの間に逃がし部が構成されているため、これらの面１１ｄと２０ｄの間にクリアランスＣＬが形成されることとなる。カバー２の挿入口２０の近傍が脚部１１の段部１５に当接すると共に、カバー２の下面がキャリアプレート１０上に載置された幅決めブロック６に当接されることにより、相対向するキャリアプレート１０の上面とカバー２の下面とがプラネタリギアの軸方向の長さに応じた所定の幅に精度良く確実に保持される。

続いて、図２および図３に示すように、カバー２の上面から突出している脚部１１の先端１６に対して脚部かしめパンチ３を径方向外側から内側に向かって移動させて、この実施の形態の場合、脚部１１の先端１６を径方向内側に折り曲げるように塑性変形させることにより脚部をかしめる工程を行う（以下、脚部かしめ工程という）。これにより、カバー２は、脚部１１から抜けることなく強固に締結されることとなる。なお、本発明は、この実施の形態に限定されることなく、脚部１１の先端１６を径方向外側に折り曲げるように塑性変形させることもできる。

挿入口２０に挿入され先端１６が折り曲げるように塑性変形された脚部１１の径方向外側の面１１ｄは、上述したように挿入口２０との間に逃がし部が構成されているため、図４に示すように、カバー２の挿入口２０の径方向外側の面２０ｄとの間にクリアランスＣＬが形成されている。そこで、本発明では、この実施の形態の場合、図５および図６に示すように、さらに、カバー２の挿入口２０近傍の径方向外側における材料を径方向内側に流動させるよう塑性変形させてかしめる工程（以下、カバーかしめ工程という）を行うこととしている。

カバーかしめ工程を行うに際しては、図５に示すように、キャリアをプレスなどにセットされた組み付け型８上に載置し、カバーかしめパンチ９を軸方向に下降移動させる。カバーかしめパンチ９の下面であってカバー２の挿入口２０の近傍における径方向外側と対応する位置には、断面Ｖ字形の刃９ａが凸設されている。そのため、カバーかしめパンチ９の刃９ａが軸方向に移動してカバー２の挿入口２０近傍の径方向外側部分に食い込むよう押圧すると、カバー２のかかる部分の材料（肉）が径方向内側に向かって流動するよう塑性変形され、かしめられてクリアランスＣＬがなくなることとなる。なお、カバーかしめ工程を行うための組み付け型８は、図６に示しように、カバー２の材料が径方向に流動するのを規制することができるよう、カバー２の外周端面と接するように形成することが望ましい。また、上記脚部かしめ工程で脚部１１を径方向外側に向かって折り曲げるよう塑性変形させた場合には、カバー２の挿入口２０近傍の径方向内側の材料が径方向外側に向かって流動するようかしめられる。

上述した実施の形態では、脚部かしめ工程で脚部１１の先端１６を折り曲げるように塑性変形させてかしめる場合で説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されることなく、図７に示すように、脚部かしめパンチ３を径方向に移動させることにより脚部１１の先端１６をせん断変形させてもよい。また、脚部かしめ工程で、キャリア本体１の脚部１１とカバー２とを十分に締結することができる場合には、カバーかしめ工程を省略することもできる。

このようにして製造されたキャリアにあっては、キャリア本体１の脚部１１が挿入される挿入口２０をカバー２が有しており、キャリア本体１の脚部１１の先端１６が挿入口２０に挿入されてカバー２の表面から突出しており径方向に押圧されて折り曲げ変形またはせん断変形するよう塑性変形されることによりかしめられ、必要に応じてさらに、カバーの挿入口２０の近傍において、キャリア本体１の脚部１１を径方向に押圧する方向と反対側がかしめられることにより、カバー２の材料がキャリア本体１の脚部１１の方向に流動してクリアランスＣＬがなくなるよう塑性変形されることにより締結されているため、従来の技術のように溶接時に必然的に発生する熱歪の影響を受けることがなく、しかも強固に締結されている。
なお、本発明は、自動車などに使用される自動変速機の遊星歯車装置に使用されるキャリア以外のものにも適用することができる。

本発明のキャリアを構成するキャリア本体の脚部とカバーの挿通口との大きさの関係を説明するために部分的に示した平面図である。カバーの挿通口にキャリア本体の脚部を挿入して径方向に押圧しかしめる脚部かしめ工程を説明するために概略的に示した平面図である。脚部かしめ工程を行うための装置を説明するために示した断面図である。径方向内側に折り曲げられた脚部と挿入口の径方向外側周面との間にクリアランスが形成された状態を説明するために示した部分断面図である。カバーかしめ工程を行うための装置を説明するために示した断面図である。図５の部分拡大断面図である。脚部をせん断変形させることにより脚部かしめ工程を行った状態を説明するための部分拡大断面図である。

符号の説明

１：キャリア本体、２：カバー、１０：キャリアプレート、１１：脚部、２０：挿入口、１５：段部、１６：先端、３：脚部かしめパンチ、９：カバーかしめパンチ

Claims

駆動部品におけるキャリア本体の脚部とカバーとを締結する方法であって、
予め前記脚部に段部を形成するとともに、前記カバーに前記キャリア本体の脚部を挿入するための挿入口を形成し、前記キャリア本体の脚部と前記カバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定しておき、
前記挿入口に前記キャリア本体の脚部を挿入し、その先端を径方向に押圧して剪断塑性変形させかしめることを特徴とする駆動部品の締結方法。
さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させることを特徴とする請求項１に記載の駆動部品の締結方法。
キャリア本体の脚部とカバーとを塑性締結してなる駆動部品であって、
前記カバーは、前記キャリア本体の脚部が挿入される挿入口を有しており、
前記キャリア本体の脚部は、前記挿入口に挿入されてその先端が前記カバーの表面から突出し、前記カバーの挿入口の近傍が衝合される段部を形成されており、
前記キャリア本体の脚部と前記カバーの挿入口とは、圧入部を構成するとともに、径方向の一方に逃がし部とを構成する関係に寸法設定されており、
前記キャリア本体の脚部は、前記挿入口に挿入されてその段部が挿入口の近傍に衝合し、前記カバーの表面から突出した先端が径方向に剪断塑性変形されてかしめられることにより締結されていることを特徴とする駆動部品。
さらに、前記カバーの挿入口近傍における前記キャリア本体の脚部を径方向に押圧する方向と反対側の材料を、脚部方向に流動させるよう塑性変形されてかしめられることにより締結されていることを特徴とする請求項３に記載の駆動部品。