JP5569495B2 - カップ状部品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、凹凸部を有するカップ状部品の製造方法及び製造装置に関する。

自動車等の自動変速機におけるクラッチハブやクラッチドラムには、円板状の底部と、底部の外周から立設した円筒部とを備え、円筒部に形成された凹凸部を有するカップ状部品が用いられている。凹凸部は、円筒部を径方向内側に向かって窪ませた小径部と、該小径部よりも径方向外側に向かって突出させた大径部と、上記小径部と上記大径部とを繋ぐ歯面部とを備えている。

このような凹凸部を有するカップ状部品は、ダイス又は成形ローラとパンチとを用いたしごき加工により製造することができる。ダイスを用いたしごき加工は、成形ローラを用いた場合に比べて構造がシンプルなため設備費を抑えることができる。その一方でダイスと素材との間における相対すべり及びしごき抵抗が大きいことから、ダイスの摩耗や欠け等の損耗が生じやすく寿命が短くなりやすい。これに対して、素材にボンデ処理等の事前の潤滑処理を施し、ダイスと素材との間における摩擦係数を低減することでしごき抵抗の低減を図っている。ボンデ処理等の事前の潤滑処理を施すことは、素材の単価増大をまねき、カップ状部品のコスト増大につながっている。

これに対し、成形ローラを用いたしごき加工は、成形ローラを回転可能に配することで、成形ローラと素材との間における相対すべりを低減することができる。そのため、素材に事前の潤滑処理を施すことなく、しごき抵抗を低減し工具寿命の延長を図ることができる。したがって、素材にかかるコスト面及び工具寿命の面から見れば、成形ローラを用いたしごき加工を採用することが好ましい。

成形ローラを用いたカップ状部品の製造装置としては、複数の成形ローラを放射状に配した成形ローラ部の内側に素材とパンチとを挿入することによってしごき加工を行う構造が一般的に知られている。特許文献１には、一段の成形ローラ部を備えたカップ状部品の製造装置が示されている。また、特許文献２には、３つの成形ローラ部を積み重ねて配したカップ状部品の製造装置が示されている。

特開平７−１８５６７４号公報 特開２００３−１９１０２５号公報

ところで、特許文献１及び特許文献２に示されたカップ状部品の製造装置においては、以下の問題点がある。
特許文献１のカップ状部品の製造装置は、一度のしごき加工によってカップ状部品を成形するものであるため、しごき率が大きい強しごき加工が行われることとなる。この場合には、成形ローラを用いた場合においてもしごき抵抗が大きくなり、カップ状部品における円筒部の内周側と外周側においてそれぞれ生じる応力に不均一が生じることにより、円筒部の反り返り等の成形不良や、凹凸部の精度不良といった問題が生じやすい。

特許文献２のカップ状部品の製造装置においては、３段の成形ローラ部によって、徐々にしごき加工を行うため、しごき率を低下させ、円筒部の内周側と外周側における応力の均一化を図ることができる。しかし、複数の成形ローラ部を積み重ねて配するため、装置の大型化及び複雑化に繋がり、設備費用が増大することとなる。

本発明は、上述の背景に鑑みてなされたものであり、設備の小型化が可能であり、精度が良く安価なカップ状部品を製造することができる凹凸部を有するカップ状部品の製造装置及び製造方法を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、円板状の底部と該底部から立設する円筒部とを有し、該円筒部を径方向内側に向かって窪ませた小径部と、該小径部よりも径方向外側に向かって突出させた大径部と、上記小径部と上記大径部とを繋ぐ歯面部とを備えた凹凸部が形成されたカップ状部品を製造する方法であって、
円板状の素材をカップ状に成形する絞り工程と、
上記凹凸部の内周形状と対応した内歯成形部を外周側面に備えた略円柱状のパンチと、予備歯型成形孔を備えた予備歯型ダイスとを用いてしごき加工を行い、予備小径部と予備大径部と予備歯面部とを備えた予備凹凸部を形成する予備加工工程と、
上記パンチと、放射状に配された複数の成形ローラの外周面を連ねて上記凹凸部の外周形状と対応した仕上歯型成形孔を形成した成形ローラ部とを用いてしごき加工を行い上記予備凹凸部を上記凹凸部に形成する仕上加工工程とを有し、
上記内歯成形部は、上記カップ状部品の上記大径部の内周面に沿うように形成された内歯歯部と、上記小径部の内周面に沿うように形成された内歯溝部と、上記内歯歯部の頂面と上記内歯溝部の底面との間を繋ぐ内歯斜面部とを有し、
上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凸部と、上記予備大径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凹部と、上記予備成形凸部の頂面と上記予備成形凹部の底面との間において、上記予備歯面部の外周形状に沿うように形成された予備成形斜面部とを有し、
上記複数の成形ローラの外周面には、上記小径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形凸部と、該仕上成形凸部に対し上記成形ローラの軸方向両側に隣接した位置において、上記大径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形面と、上記仕上成形凸部の頂面と上記仕上成形面との間を繋ぐ斜面からなる仕上成形斜面部とが形成されており、
上記仕上歯型成形孔は、隣合う上記成形ローラの上記仕上成形面が連なって形成された仕上成形凹部と、上記仕上成形凸部と、上記仕上成形斜面部とを有しており、
上記予備成形斜面部と上記内歯斜面部との間の間隔は、成形前の上記素材の肉厚よりも大きく、かつ上記予備成形凹部の底面と上記内歯歯部との間の間隔を、上記仕上成形凹部を形成する上記仕上成形面と上記内歯歯部との間の間隔と略同一とすることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造方法にある。

また、本発明の他の態様は、円板状の底部と該底部から立設する円筒部とを有し、該円筒部を径方向内側に向かって窪ませた小径部と、該小径部よりも径方向外側に向かって突出させた大径部と、上記小径部と上記大径部とを繋ぐ歯面部とを備えた凹凸部が形成されたカップ状部品を製造する装置であって、
上記凹凸部の内周形状と対応した内歯成形部を外周側面に備えた略円柱状のパンチと、
円板状の素材をカップ状に絞り成形するための絞り孔を備えた絞りダイスと、
予備小径部と予備大径部と予備歯面部とを備えた予備凹凸部の外周形状と対応した予備歯型成形孔を備えた予備歯型ダイスと、
放射状に配された複数の成形ローラの外周面を連ねて上記凹凸部の外周形状と対応した仕上歯型成形孔を形成した成形ローラ部とを有し、
上記内歯成形部は、上記カップ状部品の上記大径部の内周面に沿うように形成された内歯歯部と、上記小径部の内周面に沿うように形成された内歯溝部と、上記内歯歯部の頂面と上記内歯溝部の底面との間を繋ぐ内歯斜面部とを有し、
上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凸部と、上記予備大径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凹部と、上記予備成形凸部の頂面と上記予備成形凹部の底面との間において、上記予備歯面部の外周形状に沿うように形成された予備成形斜面部とを有し、
上記複数の成形ローラの外周面には、上記小径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形凸部と、該仕上成形凸部に対し上記成形ローラの軸方向両側に隣接した位置において、上記大径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形面と、上記仕上成形凸部の頂面と上記仕上成形面との間を繋ぐ斜面からなる仕上成形斜面部とが形成されており、
上記仕上歯型成形孔は、隣合う上記成形ローラの上記仕上成形面が連なって形成された仕上成形凹部と、上記仕上成形凸部と、上記仕上成形斜面部とを有しており、
上記パンチが、上記絞りダイスの上記絞り孔、上記予備歯型ダイスの予備歯型成形孔及び上記成形ローラ部の仕上歯型成形孔を順次通過するよう構成されており、
上記予備成形斜面部と上記内歯斜面部との間の間隔は、成形前の上記素材の肉厚よりも大きく、かつ上記予備成形凹部の底面と上記内歯歯部との間の間隔を、上記仕上成形凹部を形成する上記仕上成形面と上記内歯歯部との間の間隔と略同一とすることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造装置にある。

上記凹凸部を有するカップ状部品の製造方法においては、上記絞り工程と、上記予備加工工程と、上記仕上加工工程とを有すると共に、上記予備加工工程においては、少なくとも、上記予備凹凸部の上記予備大径部の幅寸法を上記凹凸部の上記大径部の寸法よりも大きい寸法に形成する。これにより、上記カップ状部品の製造時におけるしごき抵抗を低減することができる。

すなわち、上記予備加工工程においては、上記円筒部に上記凹凸部を形成する途中の状態である成形量の少ない上記予備凹凸部を形成する。このとき、上記のごとく、上記予備大径部の幅寸法を上記大径部の幅寸法より大きい寸法に形成することにより、上記パンチと上記予備歯型ダイスとの間における、上記予備凹凸部の上記予備歯面部を形成するための空間が拡大される。この上記予備歯面部を形成するための空間は、隣合う上記予備小径部と上記予備大径部との間に隣接して配されている。このように、上記予備小径部と上記予備大径部と隣接した位置に、しごき加工により生じる余肉を受け入れる空間を形成することにより、余肉を容易に移動させ、しごき抵抗を低減することができる。

また、上記仕上加工工程においては、上記成形ローラ部における上記複数の成形ローラが回転しながらしごき加工を行う。成形ローラを用いたしごき加工においては、素材と成形ローラとの間における相対すべり量が小さいため、上記仕上加工工程におけるしごき抵抗が小さいという利点がある。また、上記予備加工工程において、予め予備凹凸部を形成してあることにより、上記仕上加工工程においても成形量を少なくすることができる。これにより上記仕上加工工程におけるしごき抵抗を低減することができる。

また、上記予備加工工程において形成された上記予備歯面部の肉厚は、上記のごとく余肉が流入することにより、上記歯面部の肉厚に比べ厚く形成されている。上記仕上加工工程においては、上記予備歯面部を上記成形ローラを用いることによって押し広げるようにしごき加工を行うことができる。これにより、上記大径部及び上記小径部の隅々まで余肉を行きわたらせ、確実に充填することができる。これにより、上記大径部、上記小径部及び上記歯面部を精度よく、確実に形成することができる。

また、上記予備歯型ダイスを用いて上記予備加工工程を行った後、上記成形ローラ部を用いて上記仕上加工工程を行う。つまり、しごき加工を行う前の加工硬化が少ない比較的加工しやすい状態の素材を上記予備加工工程において加工する。そして、予備加工により加工硬化が生じた素材を上記仕上加工工程において、素材との相対すべり量の小さい上記成形ローラ部を用いて仕上加工する。そのため、上記予備歯型ダイスと上記成形ローラ部とにかかるしごき抵抗を効率よく分散し、工具の寿命の延長を図ることができる。

上述のごとく、上記予備加工工程及び上記仕上加工工程におけるしごき抵抗の低減を行うと共に各工程にしごき抵抗を分散させることで、素材に事前の潤滑処理を施すことなく、精度の良いカップ状部品を製造することができる。

上記カップ状部品の製造装置は、上記パンチ、上記絞りダイス、上記予備歯型ダイス及び上記成形ローラ部を備えている。そのため、上記カップ状部品の製造装置を用いることにより、上述の優れた製造方法を確実に実現することができ、上記カップ状部品を容易に製造することができる。

また、構造が簡素な上記予備歯型ダイスと、素材との相対すべりの少ない上記成形ローラ部とを組み合わせて用いることにより、上記カップ状部品の成形性及び成形精度を確保しながら、上記カップ状部品の製造装置を小型化することができる。

また、上記パンチが、上記絞りダイスの上記絞り孔、上記予備歯型ダイスの予備歯型成形孔及び上記成形ローラ部の仕上歯型成形孔を順次通過するよう構成されている。したがって、上記絞りダイス、上記予備歯型ダイス及び上記成形ローラ部を一直線状に配し、これらの加工を上記パンチのワンストロークの動きで行うことができる。これにより、上記カップ状部品の生産性を向上することができる。

上記のごとく、上記カップ状部品の製造方法及び製造装置によれば、設備の小型化が可能であり、精度が良く安価なカップ状部品を製造することができる。

実施例１における、成形前のカップ状部品の製造装置を示す説明図。 実施例１における、素材を挟持した状態のカップ状部品の製造装置を示す説明図。 実施例１における、絞り工程後のカップ状部品の製造装置を示す説明図。 実施例１における、予備加工工程後のカップ状部品の製造装置を示す説明図。 実施例１における、仕上加工工程後のカップ状部品の製造装置を示す説明図。 図１における、Ａ矢視方向から見たパンチを示す説明図。 図１における、Ｂ−Ｂ線矢視断面図。 図７における、Ｃ−Ｃ線矢視断面図。 図１における、Ｄ−Ｄ線矢視断面図。 図９における部分拡大図。 実施例１における、（ａ）成形前の素材を示す部分断面図、（ｂ）上方パンチ及び下方パンチに挟持された素材を示す部分断面図、（ｃ）絞り工程後のカップ状部品を示す部分断面図。 実施例１における、（ａ）予備加工工程後のカップ状部品の部分断面図（図１５におけるＥ−Ｅ線矢視断面図）、（ｂ）予備加工工程後のカップ状部品の部分断面図（図１５における、Ｆ−Ｆ線矢視断面図）。 実施例１における、予備加工工程後のカップ状部品の部分断面図（図１２（ａ）におけるＧ−Ｇ線矢視断面図）。 実施例１における、仕上加工工程後のカップ状部品の部分断面図（図１２（ａ）におけるＧ−Ｇ線矢視断面図）。 実施例１における、凹凸部を有するカップ状部品を示す説明図。

上記カップ状部品の製造方法及び製造装置において、上記予備歯型ダイスの上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の成形を行う予備成形凸部の径方向位置が、所望の上記小径部の位置よりも大径側に設けてあってもよい。この場合には、上記予備加工工程における上記予備小径部のしごき加工を実質的になくす、あるいは上記予備小径部のしごき加工におけるしごき率を小さくし、上記仕上加工工程において上記小径部のしごき加工の全部又は、残るしごき率の分のしごき加工を行うよう分担することができる。これにより、上記予備加工工程におけるしごき抵抗のさらなる低減、あるいは上記予備加工工程と上記仕上加工工程とにおけるしごき抵抗バランスの好適化を図ることができる。

（実施例１）
凹凸部７２１を有するカップ状部品７の製造方法及び製造装置１にかかる実施例について、図１〜図１５を参照して説明する。
図１５に示すごとく、凹凸部７２１を有するカップ状部品７は、円板状の底部７１と該底部７１から立設する円筒部７２とを有している。円筒部７２には、円筒部７２を径方向内側に向かって窪ませた小径部７２２と、該小径部７２２よりも径方向外側に向かって突出させた大径部７２３と、小径部７２２と大径部７２３とを繋ぐ歯面部７２４とを有する凹凸部７２１を備えている。

図１〜図５に示すごとく、カップ状部品７の製造装置１は、凹凸部７２１の内周形状と対応した内歯成形部１２を外周側面１１に備えた略円柱状の上方パンチ１０と、円板状の素材７０をカップ状に絞り成形するための絞り孔３１を備えた絞りダイス３とを有している。また、カップ状部品７の製造装置１は、図７〜図１０に示すごとく、予備大径部７３１と予備小径部７３２と予備歯面部７３３とを備えた予備凹凸部７３の外周形状と対応した予備歯型成形孔４１を備えた予備歯型ダイス４と、放射状に配された複数の成形ローラ５２の外周面５２１を連ねて凹凸部７２１の外周形状と対応した仕上歯型成形孔５１を形成した成形ローラ部５とを有している。

カップ状部品７の製造装置１において上方パンチ１０は、絞りダイス３の絞り孔３１、予備歯型ダイス４の予備歯型成形孔４１及び成形ローラ部５の仕上歯型成形孔５１を順次通過するよう構成されている。図１３に示すごとく、予備歯型ダイス４における予備歯型成形孔４１は、大径部７２３の予備加工を行う予備成形凹部４１２の幅寸法Ｗ２が、大径部７２３の幅寸法Ｗ１よりも大きく設けられている。

本例の凹凸部７２１を有するカップ状部品７について、さらに詳細に説明する。
本例において、カップ状部品７の軸線が配された方向を軸線方向と定義し、軸線方向と直交する方向を径方向と定義する。
また、後述する製造装置１における上方パンチ１０の先端側を下方と定義し、その反対側を上方と定義する。

本例のカップ状部品７は、自動車の自動変速機におけるクラッチハブ又はクラッチドラムに用いられるものである。
図１５に示すごとく、カップ状部品７は、円板状の底部７１と、底部７１の外周側から立設した円筒部７２とを備えている。
底部７１は、その中央に貫通穴７１１が貫通形成された円環状をなしている。
円筒部７２の直径は、底部７１の直径に対して大きく設定してあり、底部７１と円筒部７２とは、円筒部７２の直径から底部７１の直径へと縮径するカップテーパ部７２５により繋がっている。

円筒部７２は、その軸線方向における全長において、軸線方向に沿って形成された凹凸部７２１を備えている。凹凸部７２１は、円筒部７２を径方向内側に向かって窪ませた小径部７２２と、該小径部７２２よりも径方向外側に向かって突出させた大径部７２３と、小径部７２２と大径部７２３とを繋ぐ歯面部７２４とを備えている。

次に、上述したカップ状部品７を製造するためのカップ状部品７の製造装置１について説明する。
図１に示すごとく、カップ状部品７の製造装置１は、略円柱状をなす上方パンチ１０と、該上方パンチ１０と共にカップ状部品７を成形する絞りダイス３、予備歯型ダイス４及び成形ローラ部５と、上方パンチ１０を軸線方向において進退移動させるワンストロークプレス（図示略）とを備えている。

図１及び図６に示すごとく、上方パンチ１０は、軸線方向に沿って配された略円柱状をなしており、その外周側面１１には凹凸部７２１の内周形状と対応した内歯成形部１２を備えている。
内歯成形部１２は、カップ状部品７の凹凸部７２１における大径部７２３の内周面に対応した形状を有する内歯歯部１２１と、小径部７２２の内周面に対応した形状を有する内歯溝部１２２とを備えている。また、内歯歯部１２１の頂面と内歯溝部１２２の底面との間を繋ぐ斜面は、凹凸部７２１における歯面部７２４の内周面と対応した形状を有する内歯斜面部１２３をなしている。

また、上方パンチ１０の下端に配されたパンチ先端部１３の外周縁部には、上方パンチ１０の先端側に向かって縮径するパンチテーパ部１３１が形成されている。
また、パンチ先端部１３の下面には、突起部１３２を形成してある。カップ状部品７を成形する際に、突起部１３２をカップ状部品７（素材７０）の貫通穴７１１に挿入することにより、径方向における位置決めを行うことができる。
上方パンチ１０の基端部は、ワンストロークプレス機の上方駆動源（図示略）と連結されており、軸線方向に進退可能に構成されている。

図１に示すごとく、上方パンチ１０の下方には、下方パンチ２０が配されている。下方パンチ２０は、軸線方向に沿って配された略円柱形状をなしており、その上面には、パンチ先端部１３と対応した形状の下方パンチ凹部２１が形成されている。
また、下方パンチ２０の下端部は、ワンストロークプレス機の下方駆動源（図示略）と連結されており、上下方向に進退可能に構成されている。

図１〜図５に示すごとく、絞りダイス３は、略円環状をなしており、その内周面は円板状の素材７０をカップ状に絞り成形するための絞り孔３１をなしている。絞り孔３１は、その上端側に配された上端縁部３２にフィレットが形成されている。また、フィレットの下端から下方に向かって拡径するように形成されたテーパ状の絞り逃げ部３３を有している。また、絞り孔３１の内径は、カップ状部品７における大径部７２３の外径に所定のクリアランスを加えて設定してある。本例においては、上記クリアランスを板厚の約１０％とした。

図１に示すごとく、絞りダイス３の下方には、予備歯型ダイス４を配してある。
図７に示すごとく、予備歯型ダイス４は、略円環状をなしており、その内周面は、凹凸部７２１の予備加工を行うための予備歯型成形孔４１をなしている。予備歯型成形孔４１は、予備小径部７３２を形成するための予備成形凸部４１１と、予備大径部７３１を形成するための予備成形凹部４１２とを有している。また、予備成形凸部４１１の頂面と予備成形凹部４１２の底面との間には、両者を繋ぐ斜面からなり、予備歯面部７３３を形成するための予備成形斜面部４１３が形成されている。

予備成形凸部４１１における頂面の径方向位置は、カップ状部品７における小径部７２２の位置よりも大径部７２３側に設けられている。本例においては、図１３に示すごとく、予備成形凸部４１１と、上方パンチ１０の内歯溝部１２２との間の距離が成形前における素材７０の肉厚と略同一となるように設定してある。したがって、予備成形凸部４１１と上方パンチ１０の内歯溝部１２２との間においては、しごき加工はあまり行われず、主に予備小径部７３２を形成する絞り加工が行われる。

図１３に示すごとく、予備成形凹部４１２における周方向の幅寸法Ｗ２は、カップ状部品７における大径部７２３の幅寸法Ｗ１よりも大きく設けられている。また、予備成形凹部４１２における頂面の径方向位置は、カップ状部品７における大径部７２３の位置と略同一の位置に設けられている。したがって、予備成形凹部４１２と上方パンチ１０の内歯歯部１２１との間においては大径部７２３を最終肉厚に成形するしごき加工が行われる。したがって、予備成形凹部４１２と内歯歯部１２１とによって形成される予備大径部７３１の肉厚、内径及び外径は、大径部７２３と略同一であり、幅寸法は大径部７２３に比べて大きい。

上記のごとく予備成形凹部４１２における周方向の幅寸法Ｗ２を大きく設定してあるため、予備成形斜面部４１３と上方パンチ１０の内歯斜面部１２３との間の間隔は、歯面部７２４の最終肉厚よりも大きくなる。本例において、予備成形斜面部４１３と内歯斜面部１２３との間の間隔は、成形前の素材７０の肉厚よりも大きい寸法となるように予備成形凹部４１２の幅寸法Ｗ２を設定した。したがって、予備成形斜面部４１３と内歯斜面部１２３との間においては、予備歯面部７３３を形成する絞り加工が行われる。

また、予備成形凹部４１２における底面の径方向位置は、カップ状部品７における大径部７２３の位置と略同一の位置に設けられている。そのため、予備成形凹部４１２によって形成された予備大径部７３１は、上記のごとく、予備大径部７３１の肉厚、内径及び外径が、大径部７２３と略同一となるように形成される。したがって、成形ローラ部５によって予備大径部７３１を大径部７２３へと成形する際にはしごき成形がほとんど行なわれない。これにより、成形ローラ部５を構成する隣合う仕上げ成形面５２３の間に形成される隙間によって大径部７２３の頂面に段差が形成されることを防止することができる。

予備歯型成形孔４１は、図８に示すごとく、導入テーパ部４１３と逃げテーパ部４１５とを有している。導入テーパ部４１３は、上方に配された上方開口端４１６から、成形ローラ部５の軸線方向における略中央の位置に形成された縮径部４１８に向かって縮径するように形成されている。また、逃げテーパ部４１５は、下方に配された下方開口端４１７から縮径部４１８に向かって縮径するように形成されている。上述した予備成形凸部４１１及び予備成形凹部４１２は、導入テーパ部４１３及び逃げテーパ部４１５をなす面上において軸線方向に沿って形成されている。

図１に示すごとく、予備歯型ダイス４の下方には、成形ローラ部５を配してある。
成形ローラ部５は、図９及び図１０に示すごとく、放射状に配された複数の成形ローラ５２を有している。
成形ローラ５２は、略円環状をなしており、外周面５２１には、成形ローラ５２の軸方向における略中央の位置に小径部７２２の外周形状と対応した仕上成形凸部５２２を備えている。また、外周面５２１において、仕上成形凸部５２２の軸方向両側において隣接した位置には、大径部７２３と対応した仕上成形面５２３とを備えている。また、仕上成形凸部５２２の頂面と仕上成形面５２３との間には、両者を繋ぐ斜面からなる仕上成形斜面部５２４が形成されている。また、成形ローラ５２の内周面には、ベアリング５２６を配設してある。

複数の成形ローラ５２は、円筒状に形成されたローラ保持部５３によって放射状に配されると共にベアリング５２６に回転軸（図示略）挿通して回転可能に保持されている。放射状に配された複数の成形ローラ５２の外周面５２１を連ねて凹凸部７２１の外周形状と対応した仕上歯型成形孔５１を形成している。このとき、隣合う成形ローラ５２の仕上成形面５２３によって、大径部７２３の形状と対応した仕上成形凹部５２５が形成される。

図１〜図５に示すごとく、絞りダイス３、予備歯型ダイス４及び成形ローラ部５は、床面上に配されたプレス基部６上に順次積み重ねて配されている。また、絞りダイス３、予備歯型ダイス４及び成形ローラ部５は、各ダイスの中心線が一直線上に並ぶように配されている。

上記のごとく構成されたカップ状部品７の製造装置１を用いてカップ状部品７を製造する。
まず、図１及び図１１（ａ）に示すごとく、プレス成形により円環状に形成された素材７０を、絞りダイス３上に載置する。
次いで、図２に示すごとく、上方駆動源により上方パンチ１０を下降させる。このとき、上方パンチ１０の突起部１３２は、素材７０の貫通穴７１１に挿入され、径方向における位置決めが行われる。そして、下降する上方パンチ１０と絞りダイス３とによって、素材７０をカップ状に変形させる。

図２に示すごとく、上方パンチ１０をさらに下降させると、素材７０は上方パンチ１０と下方パンチ２０とによって挟持される。このとき、図１１（ｂ）に示すごとく、素材７０は、パンチ先端部１３と下方パンチ２０上面の下方パンチ凹部２１とに沿って変形し、底部７１と、底部７１の上方に向かって傾斜した傾斜部７４とが形成される。

次いで、絞り工程へと移行する。
図３に示すごとく素材７０を上方パンチ１０及び下方パンチ２０により挟持した状態で下降させて、絞りダイス３の絞り孔３１を通過することにより絞り加工が行われる。これにより、図１１（ｃ）に示すごとく、素材７０の傾斜部７４における外周側の部位において上方に向かって立設した円筒部７２が形成される。また、上方パンチ１０と下方パンチ２０との間に挟持された傾斜部７４の内周側の部位は、パンチテーパ部７２５を形成する。

次いで、予備加工工程へと移行する。
図４に示すごとく、素材７０を上方パンチ１０及び下方パンチ２０により挟持した状態で下降させて、予備歯型ダイス４の予備歯型成形孔４１に通過させることによって加工がおこなわれる。これにより、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すごとく、素材７０の円筒部７２に予備凹凸部７３が形成される。

図１３に示すごとく、上方パンチ１０と予備歯型ダイス４の間においては、予備大径部７３１を形成するためのしごき加工と、予備小径部７３２及び予備歯面部７３３を形成するための絞り加工とが行われる。このとき、予備歯型ダイス４の予備成形斜面部４１３と上方パンチ１０の内歯斜面部１２３との間の間隔は、成形前の素材７０の肉厚よりも大きい寸法となるように予備成形凹部４１２の幅寸法Ｗ２を設定してある。したがって、予備成形斜面部４１３と内歯斜面部１２３との間には、予備歯面部７３３の体積よりも大きな空間が形成され、素材７０が充填されていない空隙部Ｓ１、Ｓ２が形成されることとなる。このように、予備大径部７３１と隣接した位置に、しごき加工により生じる余肉を受け入れる空間を形成することにより、余肉を容易に移動させ、しごき抵抗を低減することができる。

また、予備小径部７３２を形成する際には、素材７０における予備歯面部７３３に相当する部位が径方向内側に引き伸ばされながら変形するため、予備大径部７３１のしごき加工により生じる余肉の予備歯面部７３３側への移動を促進する力が加わり、余肉の移動をより容易に行うことができる。

次いで、仕上加工工程へと移行する。
図５に示すごとく、素材７０を上方パンチ１０及び下方パンチ２０により挟持した状態で下降させて、成形ローラ部５を通過することによりしごき加工が行われ、予備凹凸部７３が凹凸部７２１へと成形される。図１４に示すごとく、仕上加工工程においては、成形ローラ部５における複数の成形ローラ５２が回転しながら予備小径部７３２及び予備歯面部７３３のしごき加工を行うことにより、予備凹凸部７３を凹凸部７２１に成形する。予備加工工程において形成された予備歯面部７３３の肉厚は、上記のごとく余肉が流入することにより、歯面部７２４の肉厚に比べ厚く形成されている。

これにより、仕上加工工程においては、予備歯面部７３３を成形ローラ５２を用いることによって押し広げるようにしごき加工を行うことができる。そのため、大径部７２３及び小径部７２２の隅々まで余肉を行きわたらせ、確実に充填させることができる。したがって、大径部７２３、小径部７２２及び歯面部７２４を精度よく、確実に形成することができる。

また、予備大径部７３１は、予備大径部７３１の肉厚、内径及び外径が、大径部７２３と略同一となるように形成されている。したがって、成形ローラ部５によって予備大径部７３１を大径部７２３へと成形する際にはしごき成形がほとんど行なわれない。これにより、成形ローラ部５を構成する隣合う仕上げ成形面５２３の間に形成される隙間によって大径部７２３の頂面に段差が形成されることを防止することができる。
これにより、凹凸部７２１を有するカップ状部品７の製造が完了する。

このように、本例の凹凸部７２１を有するカップ状部品７の製造方法においては、上記絞り工程と、上記予備加工工程と、上記仕上加工工程とを有すると共に、上記予備加工工程においては、少なくとも、予備凹凸部７３の予備大径部７３１の幅寸法を凹凸部７２１の大径部７２３の寸法よりも大きい寸法に加工する。これにより、上述のごとく、上記予備加工工程及び上記仕上加工工程におけるしごき抵抗の低減を行うと共に各工程にしごき抵抗を分散させることができる。それゆえ、素材７０に事前の潤滑処理を施すことなく、精度がよく、安価なカップ状部品７を製造することができる。

また、カップ状部品７の製造装置１は、上方パンチ１０、絞りダイス３、予備歯型ダイス４及び成形ローラ部５を備えている。そのため、カップ状部品７の製造装置１を用いることにより、上述の優れた製造方法を確実に実現することができ、カップ状部品７を容易に製造することができる。

また、構造が簡素な予備歯型ダイス４と、素材７０との相対すべりの少ない成形ローラ部５とを組み合わせて用いることにより、カップ状部品７の成形性及び成形精度を確保しながら、カップ状部品７の製造装置１を小型化することができる。

また、上方パンチ１０が、絞りダイス３の絞り孔３１、予備歯型ダイス４の予備歯型成形孔４１及び成形ローラ部５の仕上歯型成形孔５１を順次通過するよう構成されている。したがって、絞りダイス３、予備歯型ダイス４及び成形ローラ部５を一直線状に配し、これらの加工を上方パンチ１０のワンストロークの動きで行うことができる。これにより、カップ状部品７の生産性を向上することができる。

また、予備歯型ダイス４の予備歯型成形孔４１は、小径部７２２の予備加工を行う予備成形凸部４１１の径方向位置を、小径部７２２の位置よりも大径側に設けてある。本例においては、予備小径部７３２の肉厚が素材７０の肉厚と略同一となるようにせっていしてあるため、上記予備加工工程における予備小径部７３２のしごき加工を実質的になくし、上記仕上加工工程において小径部７２２のしごき加工の全部を分担している。これにより、上記予備加工工程におけるしごき抵抗のさらなる低減と、上記予備加工工程と上記仕上加工工程とにおけるしごき抵抗バランスの好適化を図ることができる。

本例に示すごとく、上述のカップ状部品の製造方法及び製造装置によれば、設備の小型化が可能であり、精度が良く安価なカップ状部品を製造することができる。

１ 製造装置
１０ 上方パンチ
１１ 外周側面
１２ 内歯成形部
３ 絞りダイス
３１ 絞り孔
４ 予備歯型ダイス
４１ 予備歯型成形孔
５ 成形ローラ部
５１ 仕上歯型成形孔
５２ 成形ローラ
５２１ 外周面
５２２ 仕上成形凸部
７ カップ状部品
７１ 底部
７２ 円筒部
７２１ 凹凸部
７２２ 小径部
７２３ 大径部
７２４ 歯面部
７３ 予備凹凸部
７３１ 予備大径部
７３２ 予備小径部
７３３ 予備歯面部

Claims (4)

1. 円板状の底部と該底部から立設する円筒部とを有し、該円筒部を径方向内側に向かって窪ませた小径部と、該小径部よりも径方向外側に向かって突出させた大径部と、上記小径部と上記大径部とを繋ぐ歯面部とを備えた凹凸部が形成されたカップ状部品を製造する方法であって、
   円板状の素材をカップ状に成形する絞り工程と、
   上記凹凸部の内周形状と対応した内歯成形部を外周側面に備えた略円柱状のパンチと、予備歯型成形孔を備えた予備歯型ダイスとを用いてしごき加工を行い、予備小径部と予備大径部と予備歯面部とを備えた予備凹凸部を形成する予備加工工程と、
   上記パンチと、放射状に配された複数の成形ローラの外周面を連ねて上記凹凸部の外周形状と対応した仕上歯型成形孔を形成した成形ローラ部とを用いてしごき加工を行い上記予備凹凸部を上記凹凸部に形成する仕上加工工程とを有し、
   上記内歯成形部は、上記カップ状部品の上記大径部の内周面に沿うように形成された内歯歯部と、上記小径部の内周面に沿うように形成された内歯溝部と、上記内歯歯部の頂面と上記内歯溝部の底面との間を繋ぐ内歯斜面部とを有し、
   上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凸部と、上記予備大径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凹部と、上記予備成形凸部の頂面と上記予備成形凹部の底面との間において、上記予備歯面部の外周形状に沿うように形成された予備成形斜面部とを有し、
   上記複数の成形ローラの外周面には、上記小径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形凸部と、該仕上成形凸部に対し上記成形ローラの軸方向両側に隣接した位置において、上記大径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形面と、上記仕上成形凸部の頂面と上記仕上成形面との間を繋ぐ斜面からなる仕上成形斜面部とが形成されており、
   上記仕上歯型成形孔は、隣合う上記成形ローラの上記仕上成形面が連なって形成された仕上成形凹部と、上記仕上成形凸部と、上記仕上成形斜面部とを有しており、
   上記予備成形斜面部と上記内歯斜面部との間の間隔は、成形前の上記素材の肉厚よりも大きく、かつ上記予備成形凹部の底面と上記内歯歯部との間の間隔を、上記仕上成形凹部を形成する上記仕上成形面と上記内歯歯部との間の間隔と略同一とすることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造方法。
2. 請求項１に記載の凹凸部を有するカップ状部品の製造方法であって、上記予備歯型ダイスの上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の成形を行う予備成形凸部の径方向位置が、所望の上記小径部の位置よりも大径側に設けられていることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造方法。
3. 円板状の底部と該底部から立設する円筒部とを有し、該円筒部を径方向内側に向かって窪ませた小径部と、該小径部よりも径方向外側に向かって突出させた大径部と、上記小径部と上記大径部とを繋ぐ歯面部とを備えた凹凸部が形成されたカップ状部品を製造する装置であって、
   上記凹凸部の内周形状と対応した内歯成形部を外周側面に備えた略円柱状のパンチと、
   円板状の素材をカップ状に絞り成形するための絞り孔を備えた絞りダイスと、
   予備小径部と予備大径部と予備歯面部とを備えた予備凹凸部の外周形状と対応した予備歯型成形孔を備えた予備歯型ダイスと、
   放射状に配された複数の成形ローラの外周面を連ねて上記凹凸部の外周形状と対応した仕上歯型成形孔を形成した成形ローラ部とを有し、
   上記内歯成形部は、上記カップ状部品の上記大径部の内周面に沿うように形成された内歯歯部と、上記小径部の内周面に沿うように形成された内歯溝部と、上記内歯歯部の頂面と上記内歯溝部の底面との間を繋ぐ内歯斜面部とを有し、
   上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凸部と、上記予備大径部の外周形状に沿うように形成された予備成形凹部と、上記予備成形凸部の頂面と上記予備成形凹部の底面との間において、上記予備歯面部の外周形状に沿うように形成された予備成形斜面部とを有し、
   上記複数の成形ローラの外周面には、上記小径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形凸部と、該仕上成形凸部に対し上記成形ローラの軸方向両側に隣接した位置において、上記大径部の外周形状に沿うように形成された仕上成形面と、上記仕上成形凸部の頂面と上記仕上成形面との間を繋ぐ斜面からなる仕上成形斜面部とが形成されており、
   上記仕上歯型成形孔は、隣合う上記成形ローラの上記仕上成形面が連なって形成された仕上成形凹部と、上記仕上成形凸部と、上記仕上成形斜面部とを有しており、
   上記パンチが、上記絞りダイスの上記絞り孔、上記予備歯型ダイスの予備歯型成形孔及び上記成形ローラ部の仕上歯型成形孔を順次通過するよう構成されており、
   上記予備成形斜面部と上記内歯斜面部との間の間隔は、成形前の上記素材の肉厚よりも大きく、かつ上記予備成形凹部の底面と上記内歯歯部との間の間隔を、上記仕上成形凹部を形成する上記仕上成形面と上記内歯歯部との間の間隔と略同一とすることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造装置。
4. 請求項３に記載の凹凸部を有するカップ状部品の製造装置であって、上記予備歯型ダイスの上記予備歯型成形孔は、上記予備小径部の成形を行う予備成形凸部の径方向位置が、所望の上記小径部の位置よりも大径側に設けられていることを特徴とする凹凸部を有するカップ状部品の製造装置。

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