JPH08281369A - 精密型抜き鍛造によるリングギア製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】肉厚の厚いリングギア等の製造を従来のプレス
を利用して簡単で且つ安価に高精度に製造できるように
することを目的とするものである。 【構成】リングギアの仕上げ外径より大径に形成された
リング素材をその表裏面の何れか一方からプレスし、そ
のプレスされた一方の面に歯形を形成して歯形素材を形
成する第１工程と、第１工程で形成された歯形素材の歯
形の間の余肉を第１工程と同じ方向からプレスして切断
し歯形を形成するとともに、その外径をリング素材の外
径より小径で且つ仕上げ外径より僅かに大径となるよう
に縮小させて粗型を形成する第２工程と、第２工程で得
られた粗型を第１工程及び第２工程とは逆の方向からプ
レスすることにより第１工程乃至第２工程で生じた肩だ
れ及び剪断面の勾配を修正加工し、これと同時にその外
径を所望するリングギアの仕上げ外径となるように縮小
させる第３工程とからなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレスによる精密型抜き
鍛造によるリングギア製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に肉厚の薄い製品、例えば金属製の
リングやギア等を得る場合、型抜き用のプレスにダイス
及びポンチからなる雌雄の抜型（金型）を装着し、この
雌雄の抜型間に鋼板等の材料を供給して打ち抜いてリン
グやギア等を形成するようにしている。ところが、こう
したプレスの打ち抜きによるリングやギア等の製造方法
をそのまま厚さの厚いリングやギア等の製造に用いた場
合、剪断が始まる側の肩部分が丸くなるだれ、所謂“肩
だれ”を生じたり、崩れてしまう上、剪断切り口部分に
かえりや破断面等による勾配を生じてしまい、精密なリ
ングやギア等の製造には用いることが出来ないと言う問
題があった。特に、ダイスとポンチとのクリアランスが
大きくなればなるほど上記問題は顕著に表れる。そこ
で、ダイスとポンチとのクリアランスを極めて少なくし
て剪断切り口部分を綺麗にするファインブランキングプ
レスも用いられているが、ファインブランキングプレス
ではイニシャルコストが嵩んでしまう上、打ち抜き時の
歪みやクラックが発生し易いことから、打ち抜き間隔を
大きくしなくてはならず、歩留まりが悪も悪いと言う問
題がある。さらにファインブランキングプレスでは金型
の角部分の型崩れが早いことから、耐久性にも問題があ
り、厚さの厚いリングやギア等を製造するには切削によ
るのが一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記切削によるリング
ギア等を製造する場合、その生産性が低く量産が出来な
いと言う問題があり、製造コストも高く成ってしまうと
言う問題があった。

【０００４】更に、ダイスとポンチとのクリアランスを
極めて少なくして剪断切り口部分を綺麗にするフアイン
ブランキングプレスでの加工では、そのプレスが加圧能
力の大きな大型で高価な専用のプレス機で行われること
からイニシャルコストが高くなるという問題があった。

【０００５】加えて、ファインブランキングプレスでは
ダイスとポンチとのクリアランスが極めて少ない特殊な
装置であり、金型の耐久性が低くメンテナンスにも多大
の手間と費用とを要してしまい、成形時にリングギアの
隅部にクラックが生じ易いうえ、面だれも残り、精度を
要するリングギア等を製造するのは更に難しいと言う問
題があった。本発明は上記問題点に鑑み提案されたもの
で、肉厚の厚いリングギア等の製造を従来のプレスを利
用して簡単で且つ安価に高精度に製造できるようにする
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る精密型抜き鍛造によるリングギア製造方
法は、リングギアの仕上げ外径より大径に形成されたリ
ング素材をその表裏面の何れか一方からプレスし、その
プレスされた一方の面に歯形を形成して歯形素材を形成
する第１工程と、第１工程で形成された歯形素材の歯形
の間の余肉を第１工程と同じ方向からプレスして切断し
歯形を形成するとともに、その外径をリング素材の外径
より小径で且つ仕上げ外径より僅かに大径となるように
縮小させて粗型を形成する第２工程と、第２工程で得ら
れた粗型を第１工程及び第２工程とは逆の方向からプレ
スすることにより第１工程乃至第２工程で生じた肩だれ
及び剪断面の勾配を修正加工し、これと同時にその外径
を所望するリングギアの仕上げ外径となるように縮小さ
せる第３工程とからなることを特徴とするものである。

【０００７】また、所定の厚さを有する金属製管材をそ
の軸芯に直交する方向に所望の幅で切断して第１工程で
加工されるリング素材を形成したり、所定の厚さを有す
る金属製板材を環状に打ち抜いて第１工程で加工される
リング素材を形成したことも特徴とするものである。

【０００８】

【作用】本発明に係る精密型抜き鍛造によるリングギア
製造方法では、先ず、所定の厚さを有する金属製管材を
その軸芯に直交する方向に所望の幅で切断したり、所定
の厚さを有する金属製板材を環状に打ち抜いたリング素
材が第１工程でその周面部分に歯形を形成した歯形素材
が形成される。この時、歯形素材の歯形間には歯形形成
のために圧潰された部分が余肉として寄せられている。
次に、第２工程で歯形素材の歯形間の余肉が切断される
と同時にリング素材の外形が縮められるので形成された
歯形の径も縮められ、リングギアの仕上げ外径より大径
の粗型が形成されるのである。

【０００９】此処で、第１工程乃至第２工程で形成され
た粗型は表裏の何れか一方からプレス成形されているこ
とから、このプレス成形された側の周縁の角部は肩だれ
及び剪断面の勾配が発生している。次に、この粗型を第
３工程で第１工程と第２工程とは逆の方向からプレス
し、リングギアの仕上げ外径となるようにサイジング加
工で縮小させると、サイジングの等により上記第１工程
乃至第２工程で生じた肩だれ及び剪断面の勾配が殆ど無
い状態に修正されるのである。

【００１０】

【実施例】以下、本発明にかかる精密型抜き鍛造による
リングギア製造方法の一実施例をトルクコンバーター用
パーキングギアの生産を例に図面に基づいて説明する。
一般に、自動車用トルクコンバーターに使用されている
パーキングギアは、自動車の駐車時に、シフトレバーを
パーキング位置に投入すると自動車をロック状態にする
もので、８mm前後の厚みで外周面に凹凸からなる歯形を
形成したリング状に形成されている。図１はパーキング
ギアを製造する第１工程で使用されるプレス装置におけ
るダイセット部分の縦断正面図であって図上左半部はプ
レスが作動した状態、右半部はプレスの作動前または後
の図、図２はダイセット部分の下型部分の平面図を示
し、図中符号１はこのダイセット部分を全体的に示す。

【００１１】このプレス装置におけるダイセット部分１
は、雌ダイス２が装着される下型３と、パンチ４が装着
される上型５とからなる。下型３はプレス装置（全体は
図示せず）に下型ダイセットプレート６を固定し、その
上面部分に雌ダイス２を固定するとともに、雌ダイス２
の内部中央には下型ダイセットプレート６に固定された
ガイド部材８が立設され、ガイド部材８の周縁と雌ダイ
ス２との間の成形隙間９には第１工程で成形されたリン
グ素材１０を押し出すノックアウト手段１１が設けられ
ている。

【００１２】雌ダイス２の内周面には図２及び図３に示
すように、パーキングギア用の歯形１２が形成してあ
り、この雌ダイス２の上端寄り部の歯形１２の上端部分
は上開きテーパー状に形成された所謂“コニカルダイ
ス”になっている。上記ノックアウト手段１１は、成形
隙間９から上端が上方に進退摺動するノックアウトプレ
ート１３と、ノックアウトプレート１３を突き上げるノ
ックアウトピン１４及び図外の油圧シリンダ等によりノ
ックアウトピン１４を押し上げる昇降板１５とからな
る。

【００１３】一方、パンチ４が装着される上型５は、周
知の押圧手段により昇降する上型ダイセットプレート１
６にパンチプレート１７及びパンチホルダー１８を固定
するとともに、パンチプレート１７とパンチホルダー１
８との間にパンチ４を保持させて構成したもので、パン
チ４の外形は雌ダイス２の歯形１２よりも大きい形状と
なっており、パンチ４の下降量はリング素材１０の厚さ
の約７０％のストロークにしてある。

【００１４】次に図４及び図５は第２工程に使用するプ
レス装置におけるダイセット部分に係るもので、図４中
左半部はプレスが作動した状態、右半部はプレスの作動
後の図であって、このプレス装置に於けるダイセット部
分１は、雌ダイス２が装着される下型３と、パンチ４が
装着される上型５とからなる点は第１工程で使用するプ
レス装置におけるダイセット部分１と略同様であるが、
下型３では第１工程のプレス装置１におけるガイド部材
８を省略した点やパンチ４の下降量がリング素材１０の
厚さより大きい点及びパンチ４及び雌ダイス２の外径が
第１工程に使用されるパンチ４及び雌ダイス２の径より
僅かに小径にして有る点が異なる。尚、パンチ４はダイ
ス２にり小径のギア形状になっている。上型５では周知
の押圧手段により昇降する上型ダイセットプレート１６
にパンチプレート１７及びパンチホルダー１８を固定
し、パンチホルダー１８に固定されたパンチ４の中央部
分にはパンチダイス１９が配設されるとともに、パンチ
４の外周に嵌合してパンチ４に対して相対移動可能なス
トリッパー２０がゴム製の弾性部材２１を介してパンチ
プレート１７に固定して構成してある。

【００１５】また、図６及び図７は第３工程に使用する
プレス装置におけるダイセット部分１に係るもので、図
６中左半部はプレスが作動した状態、右半部はプレスの
作動後の図であって、このプレス装置のダイセット部分
１は、パンチ４及びパンチダイス１９の外径と雌ダイス
２の内径が第２工程に使用するプレス装置におけるダイ
セット部分１に比べて小径で略仕上がり寸法になってい
る点が異なり、その他は上記第２工程に使用するプレス
装置におけるダイセット部分１と略同様の構成となって
いる。

【００１６】上記のプレス装置におけるダイセット部分
１を使用してリングギアを成形する場合を次に説明す
る。先ず、図８に示すように特殊鋼（ＳＣＭ４２０・Ｓ
ＣＲ４２０・Ｓ４５Ｃ等）からなる所定の厚さを有する
金属製管材２１を図中点線Ａで示すようにその軸芯に直
交する方向に所望の幅で切断してリング素材１０を形成
し、このリング素材１０を図１及び図２に示す第１工程
のダイセット部分１の雌ダイス２に載置してパンチ４を
下降させる。パンチ４の下降量がリング素材１０の７０
％であることから、このパンチ４の下降によりリング素
材１０の周縁部分が雌ダイス２内に形成されている歯形
１２で押圧されてリング素材１０の下面部分から約７０
％の高さに歯形２２を形成した歯形素材２３が形成され
る。

【００１７】この時、歯形素材２３の歯形間には歯形形
成のために雌ダイス２内の歯形１２で圧縮して塑性変形
された部分の余肉の大部分が寄せられる。このように、
塑性変形された部分の余肉の移動があることから、これ
を見越してパンチ４の外径をリング素材１０の外径より
大きくしてある。

【００１８】次に、歯形素材２３が形成されるとこの歯
形素材２３は、図４及び図５に示す第２工程のダイセッ
ト部分１の雌ダイス２に載置してパンチ４を歯形素材２
３の厚みｔより大きく下降させる。すると、第２工程の
歯形素材２３に形成された歯形間の余肉が切断されて歯
形が形成されるとともに、歯形素材２３の外径が雌ダイ
ス２で少し縮められてリングギア２６の仕上げ外径より
大径の粗型２４が形成されるのである（図１０参照）。
こうした第１工程及び第２工程を経て形成された粗型２
４には雌ダイス２側面の周縁の角部に肩だれ２５が生
じ、剪断面には勾配２７が発生した状態となっている。

【００１９】そして、この粗型２４を図６及び図７の第
３工程のダイセット部分１の雌ダイス２に反転させて載
置し、パンチ４を下降させる。すると、雌ダイス２の内
径がリングギア２６の仕上げ外径となるように小径に形
成されていることから、この雌ダイス２で粗型２４が絞
られて縮小される時、絞られた余肉等が上記第１工程及
び第２工程で生じた肩だれ２５部分や剪断面部分の勾配
２７部分に回り、肩だれ２５、面だれや勾配２７が殆ど
無い状態に修正された所定の大きさの精密なリングギア
２６が形成されるのである。

【００２０】尚、上記実施例では特殊鋼（ＳＣＭ４２０
・ＳＣＲ４２０・Ｓ４５Ｃ等）からなる金属製管材をそ
の軸芯に直交する方向に所望の幅で切断してリング素材
１０を形成するようにしてあるが、こうしたものに限ら
れず、図示は省略したが、所定の厚さを有する上記特殊
鋼からなる金属製板材を環状に打ち抜いてリング素材１
０を形成するようにしてもよいことは勿論である。

【００２１】

【発明の効果】本発明にかかる精密型抜き鍛造によるリ
ングギア製造方法は、以上に説明したようにリング素材
が第１工程でその周面部分に歯形を形成した歯形素材に
形成され、第２工程で歯形素材の歯形間の余肉が切断さ
れるとともに、リング素材の外形が縮められ、第３工程
で第１工程とは逆の方向からプレスしてリングギアの仕
上げ外径となるように絞って縮小させると同時に、この
絞られた余肉等により上記第１工程乃至第２工程で生じ
た肩だれ及び剪断面の勾配が殆ど無い状態に修正されて
精密なリングギアを形成するようにしてあるので、リン
グ素材からリングギアまでをプレスで短時間のうちに成
形することができる。これにより品質の向上を図れると
ともに、高品質のリングギアを安定して生産することが
できると言う利点がある。

【００２２】更にファインブランキングプレスに比べて
金型の磨耗が少なく、プレス装置の耐久性を大幅に向上
させることができると言う利点もある。

【００２３】従来のようにリングギアを切削により製造
するものに比べてその生産性を大幅に向上させすること
ができ、大量生産による製造コストの低下を図ることが
できると言う利点がある。

【００２４】また、本発明にかかる精密型抜き鍛造によ
るリングギア製造方法ではリング素材からリングギアま
でをプレスで成形するようになっていることから、歯形
の周縁部はプレスの圧力により組織が密になっており、
切削で形成する時のように組織流れを切断することも少
なく、リングギアの強度を向上させることができるとい
う利点もある。

【００２５】更に、本発明にかかる精密型抜き鍛造によ
るリングギア製造方法ではリング素材からリングギアま
でを一般的なプレスで径を縮小しながら成形するので、
例えばリングギアの角部にクラックが発生しない程度の
アールを形成し、これを縮小することにより精密な角部
を有するリングギアを成形することができ、高価なフア
インブランキングプレスでの加工に比べてイニシャルコ
ストを大幅に低減することができると言う利点もある。

【００２６】加えて、所定の厚さを有する金属製板材を
環状に打ち抜いて、リング素材を形成するようにしたも
のでは、フアインブランキングプレスに比べて打ち抜き
間隔を縮めることができ、材料の歩留まりも向上させる
ことができると言う利点もある。

【００２７】しかも、汎用プレスで金属製板材からリン
グギアまでを連続して製造することができ、生産性を向
上させることができ、イニシャルコストの低減も図るこ
とができる利点もある。

【００２８】また、所定の厚さを有する金属製管材をそ
の軸芯に直交する方向に所望の幅で切断したものでは、
素材の無駄をなくすことができ、かかる点でも製造コス
トの低減を図ることができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１工程に使用するダイセット部分の縦断正面
図である。

【図２】第１工程に使用するダイセット部分における下
型の平面図である。

【図３】リング素材が下降されている状態のダイセット
部分の要部拡大縦断正面図である。

【図４】第２工程に使用するダイセット部分の縦断正面
図である。

【図５】第２工程に使用するダイセット部分における下
型の平面図である。

【図６】第３工程に使用するダイセット部分の縦断正面
図である。

【図７】第３工程に使用するダイセット部分における下
型の平面図である。

【図８】リング素材を形成する母材の斜視図である。

【図９】第１工程で加工されて形成された歯形素材の縦
断正面図である。

【図１０】第２工程で加工されて形成された粗型の縦断
正面図である。

【図１１】第３工程で加工されて形成されたリングギア
の縦断正面図である。

【符号の説明】 １０・・・リング素材 ２１・・・金属製管材 ２２・・・歯形 ２３・・・歯形素材 ２４・・・粗型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リングギアの仕上げ外径より大径に形成さ
   れたリング素材をその表裏面の何れか一方からプレス
   し、そのプレスされた一方の面に歯形を形成して歯形素
   材を形成する第１工程と、第１工程で形成された歯形素
   材の歯形の間の余肉を第１工程と同じ方向からプレスし
   て切断し歯形を形成するとともに、その外径をリング素
   材の外径より小径で且つ仕上げ外径より僅かに大径とな
   るように縮小させて粗型を形成する第２工程と、第２工
   程で得られた粗型を第１工程及び第２工程とは逆の方向
   からプレスすることにより第１工程乃至第２工程で生じ
   た肩だれ及び剪断面の勾配を修正加工し、これと同時に
   その外径を所望するリングギアの仕上げ外径となるよう
   に縮小させる第３工程とからなることを特徴とする精密
   型抜き鍛造によるリングギア製造方法。
2. 【請求項２】所定の厚さを有する金属製管材をその軸芯
   に直交する方向に所望の幅で切断して第１工程で加工さ
   れるリング素材を形成したことを特徴とする請求項１に
   記載の精密型抜き鍛造によるリングギア製造方法。
3. 【請求項３】所定の厚さを有する金属製板材を環状に打
   ち抜いて第１工程で加工されるリング素材を形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の精密型抜き鍛造による
   リングギア製造方法。