JP2012179634A - パーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法及び同製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造技術を提供することを課題とする。
【解決手段】丸棒を切断することで棒状素材を造る（ＳＴ０１）。この棒状素材を熱間鍛造機に掛け、パーキングギヤ部を含めてプーリシャフトを造形する（ＳＴ０２：熱間鍛造工程）。得られた熱間鍛造品を回転位置決め機構まで運搬する（ＳＴ０３）。熱間鍛造品を所定の方位に改める（ＳＴ０４）。位置が決められた熱間鍛造品をローダで慎重に冷間鍛造機まで運搬する（ＳＴ０５）。冷間鍛造機でパーキングギヤ部を仕上げる（ＳＴ０６：冷間鍛造工程）。
【効果】鍛造工程は熱間鍛造工程と冷間鍛造工程だけで済む。機械加工は不要である。したがって、生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、パーキングギヤ付きプーリシャフトの製造技術に関する。

車両にはパーキングブレーキが装備されるが、このパーキングブレーキの構成要素の一つであるパーキングギヤを、ＣＶＴ（無段変速機）のプーリシャフトに付設することが知られている（例えば、特許文献１（図１）参照。）。

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図１０は従来のパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造工程を説明する図であり、（ａ）に示すように、円柱素材１０１を準備し、（ｂ）に示すように熱間鍛造によりシャフト部１０２と、プーリ部１０３と、パーキングギヤ部を予定する円板部１０４とからなる熱間鍛造品１０５を造形する。

熱間鍛造品１０５を、冷間鍛造機へ移し、（ｃ）に示すように、パーキングギヤ部１０６を造形する（第１冷間鍛造工程）。
次に、パーキングギヤ部１０６を冷間仕上げすることで、（ｄ）に示すように面取り１０７を施す（第２冷間鍛造工程）。以上により、パーキングギヤ付きプーリシャフト１０８が完成する。

また、パーキングギヤ部を機械加工で仕上げることも行われている（例えば、特許文献２（図８〜１０）参照。）。
図１１は従来のパーキングロック付きカウンタドリブンの製造工程を説明する図であり、（ａ）に示すような形状の熱間鍛造品１１１を、熱間鍛造機により造形する。次に、（ｂ）に示すように冷間鍛造機により、カウンタドリブン部１１２を造形することで冷間鍛造品１１３を得る。
そして、（ｃ）に示すように機械加工により、パーキングロック部１１４を切り出す。

特許文献１の技術では、第１冷間鍛造工程でパーキングギヤ部１０６を造形するため、仕上げに第２冷間鍛造工程が必須となる。そのため、特許文献１の技術は、熱間鍛造工程、第１冷間鍛造工程、第２冷間鍛造工程をこの順に実施する必要がある。

特許文献２の技術では、冷間鍛造により、パーキングロック部１１４を造らないため、歯切りに機械加工が必須となる。そのため、特許文献２の技術は、熱間鍛造工程、冷間鍛造工程、機械加工工程をこの順に実施する必要がある。

特許文献２の技術は、機械加工工程のために工作機を準備する必要があり、工作機での歯切りは、歯を１枚ずつ切り出すため、加工時間が長くなる。生産性を維持するには、高性能の工作機を準備するか、複数台の工作機を準備する必要があり、設備費用が嵩む。

その点、特許文献１の技術は、全て鍛造であるため、１ショットで歯全数を造形することができ、生産性の点では有利である。
しかし、熱間鍛造工程のための金型、第１冷間鍛造工程のための金型、第２冷間鍛造工程のための金型を各々準備する必要があり、金型費用が嵩む。

そこで、生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造技術が求められる。

特許第２９３９２２６号公報 特許第２５５５２９０号公報

本発明は、生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造技術を提供することを課題とする。

本発明者らは、従来、冷間鍛造又は機械加工でパーキングギヤ部を造形又は切り出していたことに注目し、パーキングギヤ部の粗（荒）成形までを熱間鍛造で造形すれば、冷間鍛造で仕上げに専念させることができ、冷間鍛造の工程数を減らすことができることを知見した。

ただし、冷間鍛造又はそれ以降でギヤ部を形成するような従来の技術では、熱間鍛造品の回転方向位置（方位）は問題にならないが、パーキングギヤ部の粗（荒）成形までを熱間鍛造で造形する場合は熱間鍛造品を冷間鍛造機にセットすることが問題となる。そこで、本発明では熱間鍛造品を、回転位置決め機構で位置決めした後に冷間鍛造機にセットするようにした。

すなわち、請求項１に係る発明は、プーリシャフトにパーキングギヤを一体形成してなるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法であって、
棒状素材を熱間鍛造することで、シャフト部にプーリ部を造形し且つ前記プーリ部にパーキングギヤ部を造形する熱間鍛造工程と、
得られた熱間鍛造品を、回転位置決め機構まで運搬する工程と、
この回転位置決め機構で、前記パーキングギヤ部を対象に回転方向の位置を決定する位置決め工程と、
回転方向の位置が決められた熱間鍛造品を、ローダにて冷間鍛造機まで運搬する工程と、
回転方向の位置が決められた熱間鍛造品に冷間鍛造を施すことで前記パーキングギヤ部を仕上げる冷間鍛造工程と、からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、プーリシャフトにパーキングギヤを一体形成してなるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置であって、
棒状素材を熱間鍛造することで、シャフト部にプーリ部を造形し且つ前記プーリ部にパーキングギヤ部を造形する熱間鍛造機と、
前記パーキングギヤ部を対象に回転方向の位置を決定する回転位置決め機構と、
回転方向の位置が決められた前記熱間鍛造品に冷間鍛造を施すことで前記パーキングギヤ部を仕上げる冷間鍛造機と、
前記回転位置決め機構から前記冷間鍛造機まで前記回転方向の位置が決められた熱間鍛造品を運搬するローダと、
からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、鍛造工程は熱間鍛造工程と冷間鍛造工程だけで済む。機械加工は不要である。したがって、生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法が提供される。

請求項２に係る発明では、回転位置決め機構とローダとが必要になるが、回転位置決め機構やローダは、冷間鍛造機や冷間鍛造用金型に比較して格段に安価である。したがって、安価なパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置が提供される。

パーキングギヤ付きプーリシャフトを内蔵する無段変速機の原理図である。 パーキングギヤ付きプーリシャフトの断面図である。 本発明に係るパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置のレイアウトである。 本発明方法で造形した熱間鍛造品の側面図である。 図４の５矢視図である。 回転位置決め機構の正面図である。 図６の７−７線断面図である。 ローダによる運搬工程及び冷間鍛造工程を説明する図である。 本発明に係るパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造フロー図である。 従来のパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造工程を説明する図である。 従来のパーキングロック付きカウンタドリブンの製造工程を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、無段減速機（ＣＶＴ）１０は、駆動側プーリ１１と、従動側プーリ１２と、これらのプーリ１１、１２に巻回したベルト１３とからなる。

駆動側プーリ１１は、パーキングギヤ付きプーリシャフト２０と、このパーキングギヤ付きプーリシャフト２０のシャフト部２１に軸方向移動可能に嵌められている可動プーリ１４とからなる。
従動側プーリ１２は、プーリシャフト１５とこのプーリシャフト１５に軸方向移動可能に嵌められている可動プーリ１６とからなる。

図２に示されるように、パーキングギヤ付きプーリシャフト２０は、シャフト部２１と、このシャフト部２１から径外方へ膨出形成されたプーリ部２２と、このプーリ部２２に一体形成されるパーキングギヤ２３とからなる。なお、パーキングギヤ２３は、パーキングギヤ部を冷間鍛造工程で仕上げた後のギヤを指す。
このような構造のパーキングギヤ付きプーリシャフト２０を製造する製造装置の好適な例を次に説明する。

図３に示すように、パーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置３０は、棒状素材を熱間鍛造することで、シャフト部にプーリ部を造形し且つプーリ部にパーキングギヤ部を造形する熱間鍛造機３１と、パーキングギヤ部を対象に回転方向の位置を決定する回転位置決め機構４０と、熱間鍛造機３１から回転位置決め機構４０まで熱間鍛造品Ｗ１を運搬する運搬手段３２と、回転方向の位置が決められた熱間鍛造品Ｗ２に冷間鍛造を施すことでパーキングギヤ部を仕上げる冷間鍛造機７０と、回転位置決め機構４０から冷間鍛造機７０まで熱間鍛造品Ｗ２を不用意に回転させることなく慎重に運搬するローダ６０とからなる。

熱間鍛造機３１は、周知の装置であるため構造の説明は省略し、得られる熱間鍛造品Ｗ１の形状を説明する。
図４に示すように、熱間鍛造品Ｗ１は、シャフト部２１と、このシャフト部２１から径外方へ膨出形成されたプーリ部２２と、このプーリ部２２に一体形成されるパーキングギヤ部２５とからなる。

図５に示すように、パーキングギヤ部２５は、幅広の歯２６と、歯２６と歯２６の間に形成された狭い歯底２７とからなる。
このような形状のパーキングギヤ部２５をも、熱間鍛造で造形したことを特徴とする。

図３において、熱間鍛造機３１からロボットなどの運搬手段３２により、熱間鍛造品Ｗ１をピックアップし、この熱間鍛造品Ｗ１を回転位置決め装置４０へ載せる。このときには熱間鍛造品Ｗ１の回転方向位置（方位）は、問題にしない。

図６に示すように、回転位置決め装置４０は、テーブル４１と、このテーブル４１に軸受４２、４３を介して鉛直軸回りに回転可能に支持され上部に熱間鍛造品Ｗ１を収納する穴４４が設けられている回転体４５と、この回転体４５を回転させるモータ等の駆動手段４６と、テーブル４１から延びるブラケット４７に取付けられるシリンダ手段４８と、このシリンダ手段４８のピストンロッド４９から延びるロッド５０と、このロッド５０に軸方向移動可能に取付けられる矢形部材５１と、この矢形部材５１をパーキングギヤ部２５へ付勢する弾性部材５２とからなる。弾性部材５２は圧縮コイルばねが好適である。

矢形部材５１は大規模にはシリンダ手段４８で移動され、小規模にはロッド５０に沿って移動する。

回転位置決め装置４０の作用を図７で説明する。
（ａ）に示すように、熱間鍛造品Ｗ１は回転方向位置（方位）を決めないで回転体（図６、符号４５）にセットされる。シリンダ手段（図６、符号４８）を伸動させると、高い確率で矢形部材５１の先端が歯２６に当たる。次に、熱間鍛造品Ｗ１をゆっくり回す。

すると、（ｂ）に示すように、矢形部材５１の先端が歯底２７へ進入し、以降の回転を制限する。この時点で駆動手段（図６、符号４６）を停止させる。結果、回転方向の位置が決められた熱間鍛造品Ｗ２が得られる。

図３において、回転方向の位置が決められた熱間鍛造品Ｗ２を、ローダ６０にて冷間鍛造機７０まで運搬する。ローダ６０は、例えば床上に敷設したレール６１と、このレール６１上を移動するスライダ６２と、このスライダ６２を移動させる移動シリンダ６３と、スライダ６２に昇降自在に保持される昇降部材６４と、この昇降部材６４を上下させる昇降シリンダ６５と、昇降部材６４から水平に延びるアーム６６と、このアーム６６の先端に設けられるフィンガ６７、６７とからなる。

以降の動作を図８に基づいて説明する。
図８（ａ）に示すように、フィンガ６７、６７でパーキングギヤ部２５を挟みながら、熱間鍛造品Ｗ２を鉛直軸回りに回転させることなく、運搬する。

冷間鍛造機７０は、（ｂ）に示すように、歯仕上げダイ７１と、プッシャ７２とからなる。フィンガ６７、６７で、歯仕上げダイ７１に正確にパーキングギヤ部２５をセットする。正確にセットすることにより、歯仕上げダイ７１の位相とパーキングギヤ部２５の位相とが合致する。

（ｃ）に示すように、プッシャ７２にて、熱間鍛造品Ｗ２を歯仕上げダイ７１へ強く押し下げる。この冷間鍛造により、歯２６が仕上げられ、図２に示すパーキングギヤ付きプーリシャフト２０が得られる。

以上に述べた製造手順を、フロー図に基づいて再現する。
図９に示すように、丸棒を適当な長さに切断することで棒状素材を造る（ＳＴ０１）。
この棒状素材を熱間鍛造機に掛け、パーキングギヤ部を含めてプーリシャフトを造形する（ＳＴ０２：熱間鍛造工程）。
得られた熱間鍛造品をロボットなどで回転位置決め機構まで運搬する（ＳＴ０３：運搬工程）。

回転位置決め機構で、熱間鍛造品を所定の回転位置（方位）に改める（ＳＴ０４：位置決め工程）。
位置が決められた熱間鍛造品をローダで慎重に冷間鍛造機まで運搬する（ＳＴ０５：精密運搬工程）。
冷間鍛造機でパーキングギヤ部を仕上げる（ＳＴ０６：冷間鍛造工程）。

鍛造工程は熱間鍛造工程と冷間鍛造工程だけで済む。機械加工は不要である。したがって、生産性を良好に保ちつつ金型費用を下げることができるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法が提供される。

尚、回転位置決め機構は、本実施例では矢形部材を歯底へ嵌める方式を採用した。この方式であれば、構造が簡単である。しかし、矢形部材を非接触式のセンサ（イメージセンサなど）に変更することは差し支えない。

本発明は、無段変速機に内蔵されるパーキングギヤ付きプーリシャフトに好適である。

１０…無段変速機、２０…パーキングギヤ付きプーリシャフト、２１…シャフト部、２２…プーリ部、２３…パーキングギヤ、２５…パーキングギヤ部、３０…パーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置、３１…熱間鍛造機、３２…運搬手段、４０…回転位置決め機構、６０…ローダ、７０…冷間鍛造機、Ｗ１…熱間鍛造品、Ｗ２…回転方向の位置が決められた熱間鍛造品。

Claims (2)

1. プーリシャフトにパーキングギヤを一体形成してなるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法であって、
   棒状素材を熱間鍛造することで、シャフト部にプーリ部を造形し且つ前記プーリ部にパーキングギヤ部を造形する熱間鍛造工程と、
   得られた熱間鍛造品を、回転位置決め機構まで運搬する工程と、
   この回転位置決め機構で、前記パーキングギヤ部を対象に回転方向の位置を決定する位置決め工程と、
   回転方向の位置が決められた熱間鍛造品を、ローダにて冷間鍛造機まで運搬する工程と、
   回転方向の位置が決められた熱間鍛造品に冷間鍛造を施すことで前記パーキングギヤ部を仕上げる冷間鍛造工程と、からなることを特徴とするパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造方法。
2. プーリシャフトにパーキングギヤを一体形成してなるパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置であって、
   棒状素材を熱間鍛造することで、シャフト部にプーリ部を造形し且つ前記プーリ部にパーキングギヤ部を造形する熱間鍛造機と、
   前記パーキングギヤ部を対象に回転方向の位置を決定する回転位置決め機構と、
   回転方向の位置が決められた前記熱間鍛造品に冷間鍛造を施すことで前記パーキングギヤ部を仕上げる冷間鍛造機と、
   前記回転位置決め機構から前記冷間鍛造機まで前記回転方向の位置が決められた熱間鍛造品を運搬するローダと、
   からなることを特徴とするパーキングギヤ付きプーリシャフトの製造装置。

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