JP5501348B2 - リング形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、リングを形成する方法に関し、より詳しくは、スリットブランクの端部に圧縮力を加えると同時に、そのブランクの中間を伸ばすことによってリングを形成する方法に関する。

チューブ状のリングは、産業における多くのアプリケーションで用いられている。リングは、多くのアプリケーションに対して、ブローチされ、ホビングされ、マシニングされ、グラウンドされ、又はそのまま用いられる。アプリケーションは、ギア、スタータギア、クラッチハブ、スプロケット、プーリ、クランクシャフトダンパ、及び多くの他の製品を含む。

チューブ状リングを製造するため多くの既存の技術が存在する。いくつかの公知の方法は、バーストックからフープ（輪）を作って接合部を溶接し、チューブを作ってそれを切断し、カップを深絞りして、カップのフェースを除去し、シートメタルからブランクをローリング、フォージング、キャスティング、又はスピニングしてブランクを広げることを含む。

これら全ての処理は適合するが、リング生産のコスト又は品質が常に問題となる。例えば、ギア、プーリ、スプラインドリングをさらに製造するため、リングが流動成型されるとき、フープは溶接領域に問題を抱える。さらに、溶接領域を焼きならしするための熱処理及び／又は溶接の洗浄、及び溶接は、高価になる。

継ぎ目無しチューブの切断は高価であり、圧力によるカップ作成及びフェース除去は、必要以上の廃棄物を生む。

この技術を示す文献は、予熱されたバーから始まる処理を開示する米国特許第４，５９０，７８０号明細書である。機械における第１の形成ステージで階段形状の被圧縮物体へと形成される部位（４１）を始めに切り出す。第２の形成ステージでは、被圧縮物体は、インナリング（Ｊ）と、これに対して同軸に設けられるアウタリング（Ａ）と、２つのリング（Ｊ、Ａ）を接続するラジアル環状ウェブ（Ｓ）とを有するように、さらに形成される。それゆえに、切り出されたアウターリング（４４）は、最後のステージに隣接するステージで取り出され、その一方でアウタリング（４４）から分離されたインナリング（４５）が最後の作業ステージにおいて更なる作業を受ける。この最後の作業ステージは、廃棄物（３５）の打ち抜きと、環状ウェブ（３８）の切り出しとを有する。残ったインナリング（２２ａ）を反転させるために、この最終作業ステージにおける形成作業を実行することもまた可能である。最後の作業ステージにおいて完成したアウタリング（４４）の除去を行うこの処理によって、ラジアル環状ウェブ（３８）は、切り出し作業の間、その全切断面に渡って支持されうる。

要求されるものは、ブランクの端部に圧縮力を加えると同時に、スリットブランクの中間を伸ばすことによってリングを形成する方法である。本願発明はこの要求に合致する。

本願発明の第１の特徴は、ブランクの端部に圧縮力を加えると同時に、スリットブランクの中間を伸ばすことによってリングを形成する方法を提供することである。

本願発明の他の特徴は、本発明に対する以下の説明及び付随する図面により指摘され、明らかにされる。

本願発明は、既定の長さに棒体を切断するステップと、ブランクを形成するために、前記棒体の長手方向に沿って前記棒体にスリットを切削するステップと、ツールに前記ブランクを挿入するステップと、前記ブランクの端部に圧縮力を加えると同時に前記スリットの中間を伸ばすステップと、ブランクが円形になるまでスリットの中間を延ばすステップとを備える、リングを製造する方法を備える。

この明細書に含まれ、そして一部を形成する付随する図面は、本発明の好ましい実施形態を表し、この明細書と共に本発明の原理を説明するために役立つ。
ブランクの平面図である。 ツールに据え付けられたブランクの側面図である。 ツールに据え付けられたブランクの側面図である。 中間ステップにおけるブランクの斜視図である。 ツールに据え付けられたブランクの側面図である。 最終加工されたリングの斜視図である。 ツールに据え付けられたブランクの平面斜視図である。 ツールに据え付けられたブランクの平面斜視図である。 ツールに据え付けられたブランクの側面斜視図である。

本発明は、バーストックから環状リングを製造する処理を備える。長方形のバーストックが好ましいが、任意の他の形状（円形、六角形など）もまた用いられてもよい。

製造されたリングは、ギア、プーリ、スプロケット、ベアリングレース、ワンウェイクラッチレース、クランクシャフトダンパイナーシャリング、及び類似の製品に用いられ得る。

図１は、ブランクの平面図である。本処理は、望ましい長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）を有するブランク１０から切り出された単純なバーストックのような母材を用いて開始される。母材は、バーストック以外のものであっても良く、平板、円形、あるいは金属材料の入手可能な任意の他の形態を含む。この例示の目的のため、長方形のバーストックが用いられる。切り出された長方形のブランクの端部における４つの角１１が、本処理を促進するため、そしてブランクを均一な厚さにするため、公知の処理を用いて丸められる。

ブランクは、その長手方向に対して（その長さに沿って）伸びる中間においてスリット１２を形成するために切削される。スリットは、レーザ、あるいは高圧ウォータージェット、レーザ、プラズマ、研磨カッター、ミリング、又は他の手段を含むがそれらに限定されない他の切削手段を用いて切削される。スリットの各端部において、円孔（ｒａｄｉｕｓ）１３は、伸ばすステップにおいてクラックの生成を防止し、厚さの均一性を維持する。スリットの幅は、廃棄物を減らすため最小限にとどめられる。

図２は、ツールに据え付けられたブランクの側面図である。ブランク１０は、その後プレスに持ち込まれる。曲線状に厚くなり、かつ円形のポスト２０は、開口するスリットにおいてブランクへ圧入され、スリットを伸ばす。ポストは、スリットに中間で始めに接触する。

ポスト２０の端部２２は、スリット１２と係合するブレードを備える。ポスト２０は、公知の液圧ラム２００を用いて、ブランク１０を介して受けメスダイ２１に圧入される。

リングの内径（ＩＤ）の最終寸法と同じくらいの大きさである下部サポートダイ２１を使用することにより、ブランクは特定の範囲、約５０％まで伸ばされるが、それは曲がる傾向があり、単一平面上で伸びつづけない。それゆえ、ブランクが曲げられているときにブランクを適切に支持するため、そして形成する間にそれが曲がってしまうことを防ぐため、次第に大きくなる下部ツーリング開口及び厚くかつ円形になるポストと共に、マルチステーションツーリング又は伸展可能（スライドする）下部ツーリング支持ツーリングのうちいずれかが、ここに説明されるように用いられ得る。

ポスト２０の最大外直径は、必要とされる任意の機械加工を引いた、最終仕上げされたリングの好ましい内直径、図６参照、と実質的に一致する。

図３は、ツールに据え付けられたブランクの側面図である。金属成形において張力は好ましくなく、圧縮力が好ましいため、端部が引き離されて失敗することを防止するために、本処理は押す、つまり、ポスト２０によりそれがまた伸ばされるときに、ブランクの端部に同時に圧縮力を加える。

スリットにポスト２０を推進する間に、ブランク１０の端部１０１、１０２に圧縮力を加えると、ブランクが円形リングへと次第に形成される。圧縮力は、シュー２３、２４を介してブランクの端部１０１、１０２に加えられる。シュー２３、２４は、公知の手段で公知の液圧ラム２０１及び２０２によって加圧される。

図４は、中間ステップにおけるブランクの斜視図である。スリット１２は、ある程度開口して図示される。ポスト２０の全外径は、ブランク１０と未だ係合しておらず、そのため、それは未だ完全に円形にされていない。シュー２３、２４は、ブランクの端部１０１、１０２と係合する。

図５は、ツールに据え付けられたブランクの側面図である。ポスト２０の全外直径は、ブランク１０と完全に係合して図示される。ブランク１０は、それゆえに、完全に円形となる。形成を制御し、かつブランクが”四角くなる”ことを防ぐため、ブランク１０に対してシュー２３、２４が押圧される。

図６は、最終加工されたリングの斜視図である。リング１０の内径（ＩＤ）は、ポスト２０の外径（ＯＤ）と実質的に合致する。

一度ポストにリングが形成されると、それは取り外されて、すぐに使える状態になる。望まれ、かつ要求される場合、例えば、マシニング、ローリング、スピニング、フォージング、サイジング、グライディングなどの最終工程に対し、それがすぐに使える状態になる。形成されたリングは、その後、非常に正確な寸法、及び／又は非常に微細な表面仕上げを得るためにプレスのアイロニングダイ内で寸法を整えられる。

本方法の他の種類は、幾分四角形状に伸ばされ、その後、単純な回転フォージング作業において円形にされるブランクを明らかにする。他の実施形態は、四角形のブランクを取得し、円形のリングにそれをスピニング、あるいは円形のリングを得るためにリングローリング処理を用いる。

さらに、リングは円形の最終形状まで形成され、あるいは、最終寸法及び丸め処理のために再度ツーリングするプレスにそれが導かれる。これらの追加の処理に対するニーズは、硬い材料、例えば合金鋼、又はハイカーボンスチールが用いられるときに増加する。硬い鋼は、説明された圧縮ツーリングで形成されうるが、それらは、亀裂を防止するためインナスリットの端部において大きな直径を必要とする。それらはまた、熱間成形（常に摂氏６００から１１００度）、あるいは温間成形（摂氏６００度まで）を必要としても良い。

もとのバーストックの幾何学的な側面、すなわち長さ、外周端回りの円孔、スリット端部において丸められた円孔の直径、及びスリットの厚さは、最小限の廃棄物で精度を最適化するために容易に選択されうる、全ての適切な変形である。

ツーリングの設計は、複雑さを減少するために適切になされる。ツーリングは、次第に大きくなる下部ツーリング及び次第に厚くかつ円形になる上部ツーリングを有する小数のプレスステーション又は伸展可能な下部ツーリングと共に、１つの長いポストを備える。さらに、スリット端部における非常に大きな円形状がスリット領域の端部における成形処理を容易にするような、”犬の骨”形に予成形されたブランクが、非常に硬い材料においてスリットの端部での不良を防ぐため、作られても良い。

図７は、ツールに据え付けられたブランクの平面斜視図である。ブランク１０は、カラー２５に設けられて図示される。カラー２５は、成形処理に先立ち、かつその間、ブランクの一を制御する。シュー２３、２４は、その間にブランク１０が挿入されるように、回収されて図示される。部材２６、２７は、シュー２３、２４の間にブランクを支持する。

図７、８、９のシュー２３、２４は、図２、３、５に示されるそれらと同じである。

図８は、ツールに据え付けられたブランクの平面斜視図である。ブランク１０は、部材２６、２７をより良く示すために省略される。部材２６、２７は、シュー２３、２４の圧縮力ベクトルに対して直角なベクトル方向への力を加え、そして、ブランク１０のスリットにポスト２０が圧入されるとき、同時に回収、つまり、ポスト２０に合わせて互いに離れるように移動する。これは、ブランク１０が形成されるときにブランク１０に対する必須の支持を提供する。言い換えると、部材２６、２７は、スリットの伸展方向に対して直角な軸方向変形を防止するため、ブランクを支持する。これは、ポスト２０の移動方向に対してブランクが変形することを防止する。ポスト２０は、軸方向に対する移動を特徴とする。

図９は、ツールに据え付けられたブランクの側面斜視図である。スリット１２への挿入開始時におけるポスト２０が図示される。ブレード２２がスリット１２と係合して図示される。ポスト２０はスリット１２に圧入されて、それによりスリットの中間を伸ばし続けると同時に、シュー２３、２４がブランクの端部を圧縮する。ポスト２０は、ブランク１０に圧入され、それによりブランクが円形になるまでスリットの中間を伸ばし続ける。ポスト２０は、その後回収され、そして形成されたリングが取り出される。

ここに本発明の複数の実施形態が説明されたが、記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく、変形が各部の関係と構造に施されることは、当業者にとって自明である。

Claims (5)

1. 既定の長さに棒体を切断するステップと、
   ブランクを形成するために、前記棒体の長手方向に沿って前記棒体にスリットを切削し、前記スリットの各端部に前記スリットの幅よりも大きな直径を有する円孔を切削形成するステップと、
   ツールに前記ブランクを挿入するステップと、
   前記ブランクの端部に圧縮力を加えると同時に前記スリットにブレードを挿入して前記スリットの中間を拡開するステップと、
   前記拡開するステップを実行した後に、前記スリットにポストを挿入して、前記ブランクが円形になるまで前記スリットの中間を拡開するステップと、
   前記ブレードを挿入して前記スリットの中間を拡開するステップ及び前記ブランクが円形になるまで前記スリットの中間を拡開するステップを実行する期間に、前記ブレード及び前記ポストを挿入する方向に対する変形を防止するため、前記ブランクの中央のみを支持するステップとを備えるリング製造方法。
2. 同時に加えられた圧縮力に対して直角方向に前記ブランクを支持するステップをさらに備える請求項１に記載のリング製造方法。
3. 形成されたブランクを前記ツールから取り出すステップと、最終寸法及び形状に前記形成されたブランクを最終加工するステップをさらに備える請求項１に記載のリング製造方法。
4. 前記スリットを拡開する方向に対して直角である軸方向変形を防止するため、前記ブランクを支持するステップをさらに備える請求項１に記載のリング製造方法。
5. 弧状の内周面を有し、内周面が円形を成すように並べられる複数のシューと、
   前記シューの内周に出入り可能なポストと、
   前記ポストの先端から突出し、前記シューの内周に出入り可能なブレードと、
   前記ブレード及び前記ポストが出入りする方向に対する変形を防止するため、前記ブランクの中央のみを支持する部材とを備え、
   棒体の長手方向に沿ってスリットを切削し、かつ前記スリットの各端部に前記スリットの幅よりも大きな直径を有する円孔が切削形成されたブランクを、前記複数のシューの内周に挿入し、
   前記ブランクが円形になるまで、前記複数のシューは前記ブランクの端部に圧縮力を加え、これと同時に前記ブレード及び前記ポストが前記スリットに挿入されて前記スリットの中間を拡開し、
   前記部材は、前記ブレード及び前記ポストが前記スリットに挿入されている期間に、前記ブランクの中央のみを支持する
   リング製造装置。

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