JPH10216892A - 段状回転体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工歪がなく、精度がよく、高強度で加工工
程が少なくコストを低減できるようにする。 【解決手段】 大径部と小径部とを同心状に有し、大径
部の外周に歯形を、また小径部の外周あるいは内周の一
方に歯形を有する段状回転体の製造方法において、板状
の素材の中央部に深絞りプレス加工にて小径部を突設
し、ついで、この小径部を保持し、この小径部のフラン
ジ部分にてスピニング加工により大径部を成形して段状
回転体の素材ブランクを成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒状の小径部と、
これの小径部と一体で、かつこの小径部より大径にした
筒状の大径部とからなる段状回転体の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】上記した段状回転体の一例として、図１
（ａ），（ｂ）に示す第１，第２のタイプのクラッチハ
ブＡ₁ ，Ａ₂ がある。これらは自動車用オートマチック
トランスミッションのクラッチ装置の部品として用いら
れるもので、それぞれの大径部１０１ａ，１０１ｂの外
周面にクラッチ板が係合するスプライン溝１０２ａ，１
０２ｂが設けてある。大径部１０１ａ，１０１ｂには油
孔が半径方向に貫通して設けてある。

【０００３】そして第１のタイプのクラッチハブＡ₁ の
筒状の小径部１０３ａの内周面に駆動軸と係合する内歯
セレーション１０４ａが設けてあり、第２のタイプのク
ラッチハブＡ₂ の筒状の小径部１０３ｂの外周面に駆動
軸と係合する外歯セレーション１０４が設けてある。

【０００４】従来のこのクラッチハブＡ₁ ，Ａ₂ は軽量
化と、削り出し素材の小径化を図るために、例えば図２
に示すように、上記第２のタイプのクラッチハブＡ
₂ は、高強度を必要とするため焼入れ性のよい素材より
フランジ部１０５及び外歯セレーション１０４ｂ、さら
に穴部を加工してなる小径部材１０６と、板材にて軸心
部に穴１０７ａを有するフランジ部１０７と大径部１０
８とを一体状にプレス成形すると共に、大径部１０８の
外周面にスプライン溝１０２ｂをプレス成形してなる大
径部材１０９とをそれぞれ別々に加工し、ついで、小径
部材１０６の熱処理した後のフランジ部１０５と大径部
材１０９の穴１０７ａとを嵌合、芯出してこれらを電子
ビーム等の溶接にて一体化していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のクラッチハ
ブＡ₁ ，Ａ₂ は別々に加工した小径部材１０６と大径部
材１０９とを芯出しした状態で溶接結合しているため、
溶接時の歪等により、両者の芯合わせが難しく、ボス部
に設けた外歯あるいは内歯のセレシーションと筒状部に
設けたスプライン溝との芯出し精度に問題があった。し
かも高強度とするため重量化してしまい、また０．３５
％以上の高炭素鋼での一体成形では割れが発生し塑性加
工は困難であった。

【０００５】また、この両者の結合精度を高めるには、
精度の高い治具で固定して溶接しなければならず、コス
ト高となっていた。

【０００６】また小径部材１０６は鍛造素材を切削加工
しているため、材料歩留りが悪く、加工工程も長くかか
り、生産性が悪いという問題があった。

【０００７】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、段状回転体がクラッチハブの場合、大幅に生産性
が向上し、また、従来２部品からなっていたクラッチハ
ブが一部品で成立するようになり、しかも溶接や熱間鍛
造が不要となり、熱変形歪をなくして高強度と精度向上
を図ることができるようにした段状回転体の製造方法を
提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る段状回転体の製造方法は、それぞれ中
空にした大径部と小径部とを同心状に有し、大径部の外
周に歯形を、また小径部の外周あるいは内周の一方に歯
形を有する段状回転体の製造方法において、板状の素材
の中央部に深絞りプレス加工にて小径部を突設し、つい
で、この小径部を保持し、この小径部のフランジ部分に
てスピニング加工により大径部を成形して段状回転体の
素材ブランクを成形する。

【０００９】そして上記段状回転体の素材ブランクの大
径部をスピニング工具にてしごいて薄肉化し、小径部を
軸方向に圧縮して軸直角方向に膨出変形すると共に、こ
の部分を外側からスピニング工具にて押圧して増肉して
段状回転体のブランクとし、このブランクの大径部外周
と、小径部の外周と内周のいずれか一方に歯形を塑性加
工により成形する。

【００１０】さらに、上記段状回転体の素材ブランクの
小径部の外周または内周の歯形を成形する方に、高強度
と耐摩耗性を有する材料にて構成したパイプ状中空部材
を圧入し、このパイプ状中空部材の周面に歯形を温間塑
性加工により成形する。

【００１１】

【作 用】段状回転体の素材ブランクは板状の素材を
用いて、プレス加工とスピニング加工とを複合した工法
にて成形される。そしてこの素材ブランクの大径部は薄
肉化されると共に、小径部は増肉され、上記薄肉化され
た大径部外周と、小径部の内・外周の一方に歯形が成形
される。このとき、大径部は薄肉となっているので、こ
の部分の歯形は大径部の肉厚部を円周方向に折り曲げる
ようにして塑性成形される。また小径部は増肉されてい
るので、ボス部として十分な強度が付与される。

【００１２】また、小径部の歯形を形成する部分に高強
度と耐摩耗性を有する焼入れ性のよいパイプ状中空部材
を圧入し、この小径部に成形される歯形はさらに熱処理
により強度が向上される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図３以下に
基づいて説明する。図３から図７は、鋼製のパイプ１の
肉厚を部分的に厚くする工程を示す。図中２はスピニン
グ加工機であり、このスピニング加工機２は、軸方向に
固定された第１クランプ部材３と、この第１クランプ部
材３と同一状にして対向し、かつ第１クランプ部材３側
へ加圧移動するようにした第２クランプ部材４と、両ク
ランプ部材３，４間に位置されるスピニング工具５ａ，
５ｂとからなっており、上記両クランプ部材３，４は同
一回転数で一体状に回転するようになっている。６は両
クランプ部材３，４間に架橋支持される芯金である。

【００１４】構成において、図４に示すように、両クラ
ンプ３，４に芯金６に挿通したパイプ１を挾持し、図５
に示すように、これを回転しながら第２クランプ部材４
を第１クランプ部材３側へ近づく方向に加圧移動する
と、パイプ１の中間部の拘束を受けていない部分、すな
わち、非クランプ部が膨径される。この状態で、この膨
径部１ａを外側から図５あるいは図６に示すように、回
転するローラ状のスピニング工具５ａ，５ｂにて押圧す
る。これによって、図７に示すように、この膨径された
部分の肉厚が他の部分より厚くなり、増肉される。上記
図５にて示したスピニング工具５ａは断面形状が円板形
であり図６にて示したスピニング工具５ｂは断面形状が
ヘラ形である。

【００１５】図８は上記パイプ１の肉厚を減肉する場合
を示す。この減肉加工は、スピニング加工機２の第１ク
ランプ部材に芯金６ａと共にパイプ１の一端を把持す
る。この芯金６ａはパイプ１より長くなっていて、その
他端部が第２クランプ部材４にてクランプされている。
この状態でパイプ１を回転しながら断面形状がヘラ形に
したスピニング工具５ｂを押し付けてパイプ１の開放端
側へしごくことにより減肉される。

【００１６】次に上記した基本加工動作を利用して、段
状回転体であるクラッチハブの製造方法の実施例を説明
する。図９はこのクラッチハブのブランク７を示すもの
で、このブランク７は大径部７ａと小径部７ｂとからな
り、かつ小径部７ｂの肉厚は厚く、大径部７ａは薄くな
っている。

【００１７】このブランク７は円板状の鋼板からプレス
加工法にて、あるいはスピニング加工法、及びこの両加
工法を組合わせた加工法にて図１０に示すような、大径
部７ａ′と小径部７ｂ′が共に同厚にした素材ブランク
７′を成形し、ついでこれをスピニング加工にて大径部
７ａを薄肉化し、小径部７ｂを厚肉化して図９に示すよ
うにブランク７とする。

【００１８】図１１の（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記増
・減肉する前の素材のブランク７′をスピニング加工法
にて成形する場合の工程を示すもので、円板状の素材８
を、素材ブランク７′の内面形状に形成された第１クラ
ンプ部材９ａと、これに対向する第２クランプ部材９ｂ
にて挾着し（図１１（ａ））、これを回転してスピニン
グ工具５ｂにて素材８を第１クランプ部材９ａへ押し曲
げていって大径部７ａ′と小径部７ｂ′を成形し、（図
１１（ｂ），（ｃ））、その後小径部７ｂ′の先端を切
除することにより図１０に示した素材ブランク７′が得
られる。

【００１９】図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は上記素材
ブランク７′をプレス加工法にて成形する場合の工程を
示すもので、円板状の素材８を、深絞りの上型１１ａと
下型１１ｂで小径部７ｂ′を成形し（図１２（ｂ））、
ついで素材ブランク７′の内面形状に形成された図示し
ない上型と、外面形状に形成された図示しない下型にて
仕上げ成形して大径部７ａ′と小径部７ｂ′を成形し
（図１２（ｃ））、その後小径部７ｂ′の先端部を切除
して素材ブランク７′が得られる。

【００２０】図１３，図１４は上記素材ブランク７′を
プレス加工法と、スピニング加工法とを組合わせて加工
する場合を示す。図１３（ａ），（ｂ）に示すように、
小径部７ｂ′の成形までを上型１１ａと下型１１ｂにて
プレス加工し、ついで、小径部７ｂ′の先端を切除して
から図１４（ａ），（ｂ）に示すように、大径部７ａ′
を素材ブランク７′の小径部７ｂ′と大径部７ａ′の円
板部分内面形状に形成された第１クランプ部材１２ａ
と、小径部７ｂ′と円板部の外面を押さえる第２クラン
プ部材１２ｂで挾着して（図１４（ａ））、あるいは円
板部において隙間があくようにして支持し（図１４
（ｂ））、この状態でスピニング工具５ｂにて大径部７
ａ′を成形する。このとき、スピニング加工の際のブラ
ンクの小径部の先端は、あらかじめ切除した例を示した
が、これは切除しないでスピニング加工を行いその後こ
の先端部を切除するようにしてもよい。

【００２１】上記のようにして成形された素材ブランク
７′は図１０に示すように、大径部７ａ′と小径部７
ｂ′とが同じ肉厚に成形される。そしてこの素材ブラン
ク７′は上述し、かつ図３から図８に示したスピニング
加工法にて、これの大径部７ａを薄肉化し、また小径部
７ｂを厚肉化し、図９に示したブランク７を得る。この
成形法によれば、プレス加工法ではラフに成形され、ス
ピニング加工法にて精密仕上げが行われる。

【００２２】図１５（ａ），（ｂ）にて上記素材ブラン
ク７′の大径部７ａ′の薄肉化と、小径部７ｂ′の増肉
化をスピニング加工法にて同時に行う例を示す。図１０
に示すように、大径部７ａ′と小径部７ｂ′のそれぞれ
が同じ肉厚で成形されると共に小径部７ｂ′の先端を開
放させた素材ブランク７′を、これの内面形状に形成さ
れ、かつ大径部７ａ′の幅より広い大径部１３ａと、小
径部７ｂ′より長い小径１３ｂとを有する小径部１３ｂ
とからなっている第１クランプ１３に嵌合する。このと
き、大径部７ａ′の先端と小径部７ｂ′の先端がこの第
１クランプ１３に対して開放されている。そしてこの小
径部７ｂ′の先端に第２クランプ１４を対接する。この
第２クランプ１４は上記第１クランプ１３の小径部１３
ｂに摺動自在に嵌合されている。

【００２３】この状態で、第１クランプ１３、第２クラ
ンプ１４を高速回転しながら、これのいずれか一方、あ
るいは双方を移動して両クランプ１３，１４が互いに近
づく方向に移動する。これにより、素材クランプ７′の
小径部７ｂ′は第２クランプ１４の先端にて軸方向に押
圧され、図１５（ｂ）に示すように軸直角方向外側へ膨
出変形される。この部分を断面円板形のスピニング工具
５ａにて押圧することにより、この部分は、軸方向に短
くなった分だけ増肉される。

【００２４】一方これと同時に、素材ブランク７′の大
径部７ａ′の外周面を断面ヘラ形のスピニング工具５ｂ
にてしごくことにより、この部分が薄肉化される。

【００２５】上記のようにして成形されたクラッチハブ
のブランク７は、図１（ａ）にて示す第１のタイプのク
ラッチハブＡ₁ のブランクであり、次の工程で、このブ
ランク７の大径部７ａの外周にスプライン溝２を、小径
部７ｂの内周に内歯セレーション１０４ａを塑性加工に
て加工する。

【００２６】図１６は上記塑性加工によるスプライン溝
と内歯セレーションの加工法を示すもので、ブランク７
を歯形成形ダイ１５に嵌合し、押さえダイ１６にてその
先端を押圧挾持する。歯形成形ダイ１５の大径部外周に
は上記ブランク７の外径部７ａの外周に設けるスプライ
ン溝１０２ａの内側歯形を成形する第１歯形１５ａと、
小径部外周にはブランク７の小径部７ｂの内周に設ける
内歯セレーション１０４ａを成形する第２歯形１５ｂが
設けてある。

【００２７】この状態で、両ダイ１５，１６と共にブラ
ンク７を回転し、ブランク７の大径部７ａの外周面にス
プライン歯形ローラ１７を押し付ける。またこれと同時
に、小径部７ｂの外周面にスピニング工具５ｂを押圧す
る。これにより、図１７に示すように、大径部７ａで
は、第１歯形１５ａとスプライン用の歯形ローラ１７に
てスプライン溝１０２ａが円周方向に折り曲げ成形され
る。また小径部７ｂでは第２歯形１５ｂに沿う形状に変
形されてこれの外周面にセレーション１０４ａが成形さ
れる。このとき、外周部７ａは減肉化されて薄くなって
いるので、スプライン溝１０２の折り曲げ成形が容易に
行われる。また小径部７ｂは増肉されて厚くなっている
ので、ボス部材として十分な強度が得られる。また、こ
のときの小径部７ｂは、外周側からスピニング工具５ｂ
に押されてこれの内径部が第２歯形１５ｂ内に入り込む
ことにより、この小径部７ｂの外径は縮径される。

【００２８】図１８は図１（ｂ）にて示す第２のタイプ
のクラッチハブＡ₂ のブランク１８を用いてこれの大径
部外周にスプライン溝１０２ｂを、また、小径部外周に
外歯セレーション１０４ｂをスピニング成形する場合を
示す。この場合のブランク１８も第１のタイプのブラン
ク７と同様に、大径部は減肉化されており、小径部は増
肉化されている。

【００２９】この場合も図１６で示した場合と同様に、
ブランク１８を歯形成形ダイ１５′に嵌合し、押えダイ
１６にてその先端を押圧挾持する。そして大径部には上
記の場合と同様に歯形成形ダイ１５′の第１歯形１５
ａ′と歯形ローラ１７にてスプライン溝１０２ｂを成形
し、また小径部の外周面に外歯セレーション用の歯形ロ
ーラ１９を押し付けて、この小径部の外周面に外歯セレ
ーション１０４ｂを成形する。

【００３０】上記両ブランク７，１８を構成する材料
は、ボロン（Ｂ）を含有した材料を用いる。Ｃ≦０．６
（重量％、以下同様）、Ｓｉ≦０．１、Ｍｎ≦０．５の
鉄鋼材料は基地のフェライトが、軟質で塑性加工性が良
好であるが、クラッチハブには動力伝達時に大きな負荷
がかかり、高強度、耐摩耗性が要求され、歯形部分に高
周波焼き入れ等の熱処理を施す必要がある。このときの
焼入れ性を向上するために、上記材料にＢ（ボロン）や
バナジュウムを０．００２％程度添加する。またこの両
ブランク７，１８はアルミニウム、あるいはアルミニウ
ム合金等の非鉄金属を用いてもよい。

【００３１】図１９（ａ）は小径部を異種材料で２重構
成とした例を示す。ブランク７はＳＰＣ材等の低炭素鋼
で成形し、強度を必要とする歯形を設ける小径部７ｂの
外周に高炭素鋼からなるパイプ材２０を圧入によりキャ
ッピングしておく。

【００３２】この状態で、先に述べた温間転造により、
このキャッピングした小径部７ｂの外周に塑性加工を施
し、この小径部７ｂの外周に外歯セレーション１０４ｂ
を成形する。これによりパイプ材２０は図１９（ｂ）に
示すように、ブランク７の小径部に変形して食い込み、
異種材料が一体結合される。ついで、この小径部７ｂを
高周波焼き入れ等の熱処理を施すことにより、キャッピ
ング部材からなる外歯セレーション１０４ｂ部には十分
な硬度が得られ、高強度と耐摩耗性が付与される。ま
た、このときに、キャッピング材料にＢを０．００２％
程度添加することにより、この部分の焼き入れ性がよく
なると共に、伸びがよくなる。なお、この実施の形態で
は、パイプ材２０を小径部７ｂの外周側へキャッピング
した例を示したが、小径部７ｂの内径面に内側セレーシ
ョン１０４ａを設ける場合に、パイプ材２０を小径部７
ｂの内径側にキャッピングする。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、請求項１記載の製造方
法によれば、小径部と、この小径部と一体でかつこの小
径部より大径にした筒状の大径部とからなる段状回転体
を、上記小径部と大径部とを同心状にした段状回転体の
素材ブランクの成形の生産性を向上できる。そしてこれ
の成形をプレス加工とスピニング加工を組合わせて行
い、特にスピニング加工を後で行うようにしたことによ
り、プレス加工にてラフに成形された部分を含めて、ス
ピニング加工にて素材ブランクの精密仕上げ加工を行う
ことができる。また、この素材ブランクの成形に溶接が
不要となると共に、熱間鍛造工程が不要となることによ
り、成形能率がよいと共に、熱歪のない精度のより素材
ブランクを得ることができる。

【００３４】また、請求項２記載の製造方法によれば、
素材ブランクの大径部を薄肉化し、小径部を増肉化した
段状回転体のブランクを、それぞれの部分の加工をスピ
ニング加工にて行うことにより、機械加工に比べて能率
よく、しかも上記素材ブランクに板材が利用できてブラ
ンクを安価に得ることができる。そしてこの薄肉化及び
増肉化した部に温間塑性加工により歯形を成形すること
により、能率よく歯形加工を行うことができる。特に大
径部は薄肉化してあるので、歯形は折り曲げ成形されて
容易に成形できる。

【００３５】さらに、請求項３記載の製造方法によれ
ば、歯形を高強度と耐摩耗性を有する材料にて構成した
パイプ部材に成形できることにより、この歯形の強度を
段状回転体の構成材料に関係なく向上することができ
る。

【００３６】そしてこのような本発明によれば、段状回
転体がクラッチハブの場合、大幅に生産性が向上し、約
２０％の原価低減を達成できた。また、従来２部品から
なっていたクラッチハブが一部品で成立するようにな
り、しかも溶接や熱間鍛造が不要となり、熱変形歪をな
くして精度向上を図ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は従来のクラッチハブを示す斜
視図である。

【図２】従来の製造方法を示す分解斜視図である。

【図３】スピニング加工の素材となるパイプの断面図で
ある。

【図４】パイプのクランプ状態を示す断面図である。

【図５】断面形状がドラム状になったスピニング工具を
用いた増肉化工程を示す断面図である。

【図６】断面形状がヘラ状になったスピニング工具を用
いた増肉化工程を示す断面図である。

【図７】増肉された状態を示す断面図である。

【図８】薄肉化工程を示す断面図である。

【図９】クラッチハブのブランクを示す断面図である。

【図１０】クラッチハブの素材ブランクを示す断面図で
ある。

【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は素材ブランクをス
ピニング加工にて成形する工程図である。

【図１２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は素材ブランクをプ
レス加工にて成形する工程図である。

【図１３】（ａ），（ｂ）は素材ブランクの小径部をプ
レス加工にて成形する工程図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）は素材ブランクの大径部をス
ピニング加工にて成形する工程図である。

【図１５】（ａ），（ｂ）は素材ブランクの大径部の薄
肉化と小径部の増肉化を同時に行う工程図である。

【図１６】ブランクの大径部と、小径部の内面に温間塑
性加工にて歯形を成形する状態を示す説明図である。

【図１７】大径部の歯形成形状態を示す断面図である。

【図１８】ブランクの大径部と、小径部の外面に温間塑
性加工にて歯形を成形する状態を示す説明図である。

【図１９】（ａ）はブランクの小径部にパイプ材をキャ
ッピングする例を示す説明図、（ｂ）はパイプ材に外歯
セレーションが成形された状態を示す断面図である。歯
形成形部にパイプ部材をキャッピングする場合の説明図
である。

【符号の説明】

１…パイプ、１ａ…膨径部、２…スピニング加工機、
３，９ａ，１２ａ，１３…第１クランプ部材、４，９
ａ，１２ｂ，１４…第２クランプ部材、５ａ，５ｂ…ス
ピニング工具、６，６ａ…芯金、７，１８…ブランク、
７′…素材ブランク、７ａ，７ａ′…大径部、７ｂ，７
ｂ′…小径部、８…素材、１１ａ…上型、１１ａ…下
型、１５ａ，１５ａ′…歯形、１５，１５′，１６…ダ
イ、１７，１９…歯形ローラ、２０…パイプ材、１０２
ａ，１０２ｂ…スプライン溝、１０４ａ，１０４ｂ…セ
レーション、Ａ₁ ，Ａ₂ …クラッチハブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｄ 13/60 Ｆ１６Ｄ 13/60 Ｔ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ中空にした大径部と小径部とを
   同心状に有し、大径部の外周に歯形を、また小径部の外
   周あるいは内周の一方に歯形を有する段状回転体の製造
   方法において、板状の素材の中央部に深絞りプレス加工
   にて小径部を突設し、ついで、この小径部を保持し、こ
   の小径部のフランジ部分にてスピニング加工により大径
   部を成形して段状回転体の素材ブランクを成形すること
   を特徴とする段状回転体の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の段状回転体の素材ブラン
   クの大径部をスピニング工具にてしごいて薄肉化し、小
   径部を軸方向に圧縮して軸直角方向に膨出変形すると共
   に、この部分を外側からスピニング工具にて押圧して増
   肉して段状回転体のブランクとし、このブランクの大径
   部外周と、小径部の外周と内周のいずれか一方に歯形を
   塑性加工により成形することを特徴とする段状回転体の
   製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の段状回転体の素材ブラン
   クの小径部の外周または内周の歯形を成形する方に、高
   強度と耐摩耗性を有する材料にて構成したパイプ状中空
   部材を圧入し、このパイプ状中空部材の周面に歯形を塑
   性加工により成形することを特徴とする段状回転体の製
   造方法。