JP2014004591A - Mold for extrusion molding, method for manufacturing spline member, and spline member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部を含むスプライン部材の製造に用いられる押出成形金型、それを用いたスプライン部材の製造方法およびスプライン部材に関する。 The present invention relates to an extrusion mold used for manufacturing a spline member including a small-diameter portion that extends coaxially from a large-diameter portion and has a spline formed on an outer peripheral surface, and a spline member manufacturing method and spline using the same. It relates to members.
従来、それぞれ外周面に歯形を有する大径部および小径部を備えた中空歯形部品を冷間鍛造により製造する製造方法として、円筒状素材の内周全体にパンチを挿入した状態で成形を行う第1工程と、第1工程の後、円筒状素材の内周面のうちの少なくとも一部をパンチと対向しない状態にて第1工程における成形圧力よりも高い成形圧力で成形を行う第2鍛造工程とを含むものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、第2工程において円筒状素材の内周面のうちの一部をパンチと対向しない状態にすることで、強い圧力で成形を行った際に余剰の素材が当該パンチに対向しない部分に回り込むようにし、それにより金型に過度の圧力が加えられるのを抑制しつつ、第2工程において十分な圧力で成形を行って欠肉を生じさせないようにしている。また、フランジに対して一方側にボス部が成形されると共に他方側に歯車部が成形されたボス付き歯車状部材の製造方法として、金属製素材の一端側に後方押出し加工を施してボス部を成形すると同時に、金属製素材の他端側に前方押出し加工を施して面取り部を成形する第1工程と、第1工程を経た金属製素材の押し残り領域に前方押出し加工を更に施して、面取り部から一端側に向けて複数の歯が連続成形された歯車部を成形する第2工程とを含むものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, as a manufacturing method for manufacturing hollow tooth-shaped parts each having a large-diameter portion and a small-diameter portion each having a tooth profile on the outer peripheral surface by cold forging, molding is performed with a punch inserted in the entire inner periphery of a cylindrical material. After the first step and the first step, a second forging step in which molding is performed at a molding pressure higher than the molding pressure in the first step in a state where at least a part of the inner peripheral surface of the cylindrical material is not opposed to the punch. (For example, refer to Patent Document 1). In this method, in the second step, a part of the inner peripheral surface of the cylindrical material is not opposed to the punch, so that when the molding is performed with a strong pressure, the surplus material does not face the punch. In the second step, molding is performed with sufficient pressure so as not to cause a lack of thickness while suppressing excessive pressure from being applied to the mold. Also, as a method of manufacturing a boss-equipped gear-like member in which a boss portion is formed on one side and a gear portion is formed on the other side with respect to the flange, the boss portion is subjected to backward extrusion on one end side of a metal material. Forming the chamfered portion by performing forward extrusion on the other end side of the metal material, and further performing forward extrusion on the remaining region of the metal material that has undergone the first step, A method including a second step of forming a gear portion in which a plurality of teeth are continuously formed from the chamfered portion toward one end side is known (for example, see Patent Document 2).
上記特許文献1に記載された方法により製造される中空歯形部品は、小径部の大径部側の端部に歯形(スプライン)が形成されない円筒状の部分(ストレート部)を有しており、中空歯形部品の軸方向における歯の有効長さを確保しようとすると、当該円筒状の部分が存在する分だけ部品の軸長が増加してしまう。従って、この種の部材では、軸方向における歯の有効長さを確保しつつコンパクト化を図るために、特許文献2に記載された歯車状部材のように大径部(フランジ)の端面(フランジ面)と小径部(歯先や歯底)とを曲面で連続させると好ましい。ただし、軸方向における歯の有効長さを確保すべく大径部の端面と小径部とを連続させる曲面の曲率半径を小さくしようとすればするほど、成形金型の当該曲面の成形部に素材が追従しにくくなり、その結果、小径部の各歯の歯先全体に欠肉が生じてしまうおそれがある。そして、このような歯先の欠肉が生じてしまうと、有効歯丈が減ることによる強度低下や、面圧の増加による噛み合い対象への悪影響を招いてしまうおそれがある。
The hollow tooth component manufactured by the method described in
そこで、本発明は、大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部を含むスプライン部材のコンパクト化を図りつつ、スプラインの有効長さおよび強度を良好に確保することを主目的とする。 Therefore, the present invention secures the effective length and strength of the spline satisfactorily while reducing the size of the spline member including the small diameter portion having the spline formed coaxially from the large diameter portion and formed on the outer peripheral surface. The main purpose.
本発明による押出成形金型、スプライン部材の製造方法およびスプライン部材は、上記主目的を達成するために以下の手段を採っている。 The extrusion mold, the spline member manufacturing method, and the spline member according to the present invention employ the following means in order to achieve the main object.
本発明による押出成形金型は、
大径部と、該大径部の一端から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部と、前記大径部の前記一端に形成されて前記小径部を囲むフランジ面とを含むスプライン部材を押出成形により製造する際に用いられる押出成形金型であって、
前記大径部の外周面を成形するための第1成形面と、
前記フランジ面を成形するための第2成形面と、
前記スプラインを成形するための第3成形面とを備え、
前記第1成形面の内径を“D1”とし、前記第3成形面の歯先間の内径を“d1”とし、前記第3成形面の歯底間の内径を“d2”とし、前記第3成形面の前記歯先と前記第2成形面とを連続させる第1曲面の曲率半径を“R1”とし、前記第3成形面の前記歯底と前記第2成形面とを連続させる第2曲面の曲率半径を“R2”としたときに、
R1>R2
0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2
0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2
を満たすことを特徴とする。
The extrusion mold according to the present invention is:
A large-diameter portion, a small-diameter portion extending coaxially from one end of the large-diameter portion and having a spline formed on the outer peripheral surface, a flange surface formed at the one end of the large-diameter portion and surrounding the small-diameter portion; An extrusion mold used when producing a spline member containing by extrusion molding,
A first molding surface for molding the outer peripheral surface of the large-diameter portion;
A second molding surface for molding the flange surface;
A third molding surface for molding the spline,
The inner diameter of the first molding surface is “D1”, the inner diameter between the tooth tips of the third molding surface is “d1”, the inner diameter between the tooth bottoms of the third molding surface is “d2”, and the third A radius of curvature of the first curved surface that makes the tooth tip of the molding surface and the second molding surface continuous is “R1”, and the second curved surface that makes the tooth bottom of the third molding surface and the second molding surface continuous. When the radius of curvature of “R2” is
R1> R2
0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2
0.09 × (D1-d2) / 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2
It is characterized by satisfying.
この押出成形金型は、大径部と、当該大径部の一端から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部と、大径部の一端に形成されて小径部を囲むフランジ面とを含むスプライン部材を押出成形により製造する際に用いられる。このようなスプライン部材において、スプラインの有効長さを確保しつつコンパクト化を図るためには、大径部のフランジ面とスプラインの歯底とを連続させる内側曲面や、フランジ面とスプラインの歯先とを連続させる外側曲面の曲率半径をできるだけ小さくすることが好ましい。ただし、内側曲面や外側曲面の曲率半径を小さくしようとすればするほど、押出成形金型の当該内側曲面や外側曲面の成形部である第1および第2曲面に素材が追従しにくくなり、その結果、スプラインの歯先全体に欠肉が生じてしまい、有効歯丈の減少によりスプラインの強度が低下してしまうおそれがある。 This extrusion mold includes a large-diameter portion, a small-diameter portion extending coaxially from one end of the large-diameter portion and having splines formed on the outer peripheral surface, and a small-diameter portion formed at one end of the large-diameter portion. It is used when a spline member including an enclosing flange surface is manufactured by extrusion molding. In such a spline member, in order to achieve compactness while ensuring the effective length of the spline, an inner curved surface in which the flange surface of the large diameter portion and the tooth bottom of the spline are continuous, or the tooth tip of the flange surface and the spline It is preferable to make the radius of curvature of the outer curved surface that keeps. However, the smaller the radius of curvature of the inner curved surface and the outer curved surface, the more difficult it is for the material to follow the first curved surface and the second curved surface which are the molding portions of the inner curved surface and the outer curved surface of the extrusion mold. As a result, the entire tooth tip of the spline is thinned, and there is a possibility that the strength of the spline may be reduced due to a decrease in effective tooth height.
このような事象に鑑みて、本発明者らは、上記内側曲面や外側曲面の曲率半径(設計値)と、スプラインの歯先の欠肉の度合いとの間の相関に着目し、内側曲面や外側曲面の曲率半径を最適化することによりスプライン部材をコンパクト化しつつスプラインの有効長さを確保すると共にスプラインの歯先の欠肉を低減化すべく鋭意研究を行った。また、本発明者らは、スプライン部材の大径部の半径Δ1/2と小径部に形成されるスプラインの歯底円の半径δ1/2との差(Δ1−δ1)/2、およびスプライン部材の大径部の半径Δ1/2と小径部に形成されるスプラインの歯先円の半径δ2/2との差(Δ1−δ2)/2とによりスプラインの歯先の欠肉の度合いを評価することとし、上記内側曲面の曲率半径ρ1と歯底側の半径差(Δ1−δ1)/2との比率ρ1/(Δ1−δ1)/2と、上記外側曲面の曲率半径ρ2と歯先側の半径差(Δ1−δ2)/2との比率ρ2/(Δ1−δ2)/2とを評価指標として定めた。 In view of such an event, the present inventors pay attention to the correlation between the curvature radius (design value) of the inner curved surface and the outer curved surface and the degree of lack of the tooth tip of the spline. By optimizing the radius of curvature of the outer curved surface, the spline member was made compact and the effective length of the spline was ensured, and at the same time, diligent research was carried out to reduce the splined tip of the spline. In addition, the present inventors have found that the difference (Δ1−δ1) / 2 between the radius Δ1 / 2 of the large diameter portion of the spline member and the radius δ1 / 2 of the root circle of the spline formed on the small diameter portion, and the spline member Of the spline tooth tip is evaluated by the difference (Δ1−δ2) / 2 between the radius Δ1 / 2 of the large diameter portion and the radius δ2 / 2 of the spline tip circle formed on the small diameter portion. The ratio ρ1 / (Δ1−δ1) / 2 between the radius of curvature ρ1 of the inner curved surface and the radius difference (Δ1−δ1) / 2 of the root surface, and the radius of curvature ρ2 of the outer curved surface and the tooth tip side A ratio ρ2 / (Δ1−δ2) / 2 with respect to the radius difference (Δ1−δ2) / 2 was determined as an evaluation index.
ここで、上記スプライン部材は、押出成形金型を用いた押出成形により製造されるものであるから、スプライン部材の寸法を対応する押出成形金型の寸法に置き換えてもよく、押出成形金型の第1成形面の内径を“D1”とし、第3成形面の歯先間の内径を“d1”とし、第3成形面の歯底間の内径を“d2”とし、第3成形面の歯先と第2成形面とを連続させる第1曲面の曲率半径を“R1”とし、第3成形面の歯底と第2成形面とを連続させる第2曲面の曲率半径を“R2”とすれば、
比率ρ1/(Δ1−δ1)/2=比率R1/(D1−d1)/2
比率ρ2/(Δ1−δ2)/2=比率R2/(D1−d2)/2
とみなすことができる。
Here, since the spline member is manufactured by extrusion molding using an extrusion mold, the dimension of the spline member may be replaced with the dimension of the corresponding extrusion mold. The inner diameter of the first molding surface is “D1”, the inner diameter between the tooth tips of the third molding surface is “d1”, the inner diameter between the roots of the third molding surface is “d2”, and the teeth of the third molding surface The curvature radius of the first curved surface that connects the tip and the second molding surface is “R1”, and the curvature radius of the second curved surface that connects the tooth bottom of the third molding surface and the second molding surface is “R2”. If
Ratio ρ1 / (Δ1-δ1) / 2 = Ratio R1 / (D1-d1) / 2
Ratio ρ2 / (Δ1-δ2) / 2 = Ratio R2 / (D1-d2) / 2
Can be considered.
そして、本発明者らは、諸元の異なる複数の押出成形金型から得られるスプライン部材の寸法を解析により得た上で、押出成形金型やスプライン部材における公差を考慮しつつ、比率R1/(D1−d1)/2および比率R2/(D1−d2)/2等に基づいて第1および第2曲面の曲率半径R1,R2の好適範囲を検討した。その結果、本発明者らは、R1>R2、0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2、および0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2を満たすように押出成形金型を構成することにより、内側曲面や外側曲面の曲率半径をスプライン部材のコンパクト化を図り得る範囲内に納めつつ、スプラインの有効長さを確保すると共にスプラインの歯先の欠肉を低減化し得ることを見出した。これにより、この押出成形金型を用いて押出成形によりスプライン部材を製造すれば、当該スプライン部材のコンパクト化を図りつつ、スプラインの有効長さおよび強度を良好に確保することが可能となる。 And after obtaining the dimension of the spline member obtained from a plurality of extrusion molds with different specifications by analysis, the present inventors consider the tolerance in the extrusion mold and the spline member, and the ratio R1 / Based on (D1-d1) / 2 and ratio R2 / (D1-d2) / 2, etc., suitable ranges of the curvature radii R1, R2 of the first and second curved surfaces were examined. As a result, the inventors have R1> R2, 0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2, and 0.09 × (D1-d2) / By configuring the extrusion mold so as to satisfy 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2, the radius of curvature of the inner curved surface and the outer curved surface is kept within a range where the spline member can be made compact. In addition, the present inventors have found that the effective length of the spline can be secured and the thickness of the spline tooth tip can be reduced. Thereby, if a spline member is manufactured by extrusion molding using this extrusion mold, the effective length and strength of the spline can be satisfactorily secured while the spline member is made compact.
また、前記押出成形金型は、前記小径部に非貫通の小径側凹部を成形するための成形部を更に備えてもよい。 The extrusion mold may further include a molding portion for molding a non-penetrating small-diameter side recess in the small-diameter portion.
これにより、スプライン部材の押出成形に際して、小径部には、非貫通の小径側凹部が形成されることになり、小径部に非貫通の小径側凹部を形成しておくことで、その後に、大径部および小径部を貫通する貫通孔を容易に形成することが可能となる。 As a result, during extrusion molding of the spline member, a non-penetrating small-diameter concave portion is formed in the small-diameter portion, and a non-penetrating small-diameter concave portion is formed in the small-diameter portion. It is possible to easily form a through hole penetrating the diameter portion and the small diameter portion.
本発明によるスプライン部材の製造方法は、
大径部と、該大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部と、前記大径部の前記一端に形成されて前記小径部を囲むフランジ面とを含むスプライン部材を製造するスプライン部材の製造方法であって、
前記大径部の外周面を成形するための第1成形面と、前記フランジ面を成形するための第2成形面と、前記スプラインを成形するための第3成形面とを備えた押出成形金型を用いて前記スプライン部材を押出成形する押出成形ステップを含み、
前記押出成形金型は、
前記第1成形面の内径を“D1”とし、前記第3成形面の歯先間の内径を“d1”とし、前記第3成形面の歯底間の内径を“d2”とし、前記第3成形面の前記歯先と前記第2成形面とを連続させる第1曲面の曲率半径を“R1”とし、前記第3成形面の前記歯底と前記第2成形面とを連続させる第2曲面の曲率半径を“R2”としたときに、
R1>R2
0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2
0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2
を満たすことを特徴とする。
A method for manufacturing a spline member according to the present invention includes:
A large-diameter portion, a small-diameter portion having a spline extending coaxially from the large-diameter portion and formed on an outer peripheral surface, and a flange surface formed at the one end of the large-diameter portion and surrounding the small-diameter portion. A spline member manufacturing method for manufacturing a spline member,
Extrusion metal mold having a first molding surface for molding the outer peripheral surface of the large-diameter portion, a second molding surface for molding the flange surface, and a third molding surface for molding the spline. Including an extrusion step of extruding the spline member using a mold,
The extrusion mold is
The inner diameter of the first molding surface is “D1”, the inner diameter between the tooth tips of the third molding surface is “d1”, the inner diameter between the tooth bottoms of the third molding surface is “d2”, and the third A radius of curvature of the first curved surface that makes the tooth tip of the molding surface and the second molding surface continuous is “R1”, and the second curved surface that makes the tooth bottom of the third molding surface and the second molding surface continuous. When the radius of curvature of “R2” is
R1> R2
0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2
0.09 × (D1-d2) / 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2
It is characterized by satisfying.
この方法によれば、大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部を含むスプライン部材のコンパクト化を図りつつ、スプラインの有効長さおよび強度を良好に確保することが可能となる。 According to this method, the effective length and strength of the spline can be ensured satisfactorily while reducing the size of the spline member including the small diameter portion having the spline formed coaxially from the large diameter portion and formed on the outer peripheral surface. It becomes possible.
また、前記押出成形金型は、前記小径部に非貫通の小径側凹部を成形するための成形部を更に備えてもよく、前記押出成形ステップは、前記押出成形金型内に配置された素材を押圧部材により加圧することにより、前記大径部、前記小径部、前記スプラインおよび前記小径側凹部を成形すると共に前記大径部に非貫通の大径側凹部を成形するものであってもよい。 The extrusion mold may further include a molding portion for molding a non-penetrating small-diameter side concave portion in the small-diameter portion, and the extrusion molding step is a material disposed in the extrusion-molding die. The large-diameter portion, the small-diameter portion, the spline, and the small-diameter-side concave portion may be formed while a non-penetrating large-diameter-side concave portion is formed in the large-diameter portion. .
これにより、スプライン部材の押出成形に際して、大径部に非貫通の大径側凹部が形成されると共に小径部に非貫通の小径側凹部が形成されることになり、大径部および小径部に非貫通の大径側凹部または小径側凹部を形成しておくことで、その後に、両者を貫通する貫通孔を容易に形成することが可能となる。 As a result, during extrusion molding of the spline member, a non-penetrating large-diameter side concave portion is formed in the large-diameter portion and a non-penetrating small-diameter side concave portion is formed in the small-diameter portion. By forming the non-penetrating large-diameter side concave portion or the small-diameter side concave portion, it is possible to easily form a through-hole penetrating both thereafter.
本発明によるスプライン部材は、
押し出し成形により製造され、大径部と、該大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部と、前記大径部の前記一端に形成されて前記小径部を囲むフランジ面とを含むスプライン部材であって、
前記大径部の外径を“Δ1”とし、前記スプラインの歯底円の直径を“δ1”とし、前記スプラインの歯先円の直径を“δ2”とし、前記スプラインの前記歯底と前記フランジ面とを連続させる内側曲面の曲率半径を“ρ1”とし、前記スプラインの前記歯先と前記フランジ面とを連続させる外側曲面の曲率半径を“ρ2”としたときに、
ρ1>ρ2
0.25×(Δ1−δ1)/2≦ρ1<0.48×(Δ1−δ1)/2
0.09×(Δ1−δ2)/2≦ρ2<0.37×(Δ1−δ2)/2
を満たすことを特徴とする。
The spline member according to the present invention comprises:
Produced by extrusion molding, a large-diameter portion, a small-diameter portion that extends coaxially from the large-diameter portion and has a spline formed on the outer peripheral surface, and is formed at the one end of the large-diameter portion, the small-diameter portion A spline member including a surrounding flange surface,
The outer diameter of the large-diameter portion is “Δ1”, the diameter of the root circle of the spline is “δ1”, the diameter of the tip circle of the spline is “δ2”, and the root of the spline and the flange When the curvature radius of the inner curved surface that continues the surface is “ρ1”, and the curvature radius of the outer curved surface that continues the tooth tip of the spline and the flange surface is “ρ2”,
ρ1> ρ2
0.25 × (Δ1-δ1) / 2 ≦ ρ1 <0.48 × (Δ1-δ1) / 2
0.09 × (Δ1-δ2) / 2 ≦ ρ2 <0.37 × (Δ1-δ2) / 2
It is characterized by satisfying.
このスプライン部材は、上述のような押出成形金型を用いた押出成形により製造されるものである。従って、上記押出成形金型の寸法を対応するスプライン部材の寸法に置き換えることが可能であり、ρ1>ρ2、0.25×(Δ1−δ1)/2≦ρ1<0.48×(Δ1−δ1)/2、および0.09×(Δ1−δ2)/2≦ρ2<0.37×(Δ1−δ2)/2を満たすスプライン部材では、コンパクト化を図りつつ、スプラインの有効長さおよび強度を良好に確保することが可能となる。 This spline member is manufactured by extrusion molding using an extrusion mold as described above. Therefore, it is possible to replace the dimension of the extrusion mold with the dimension of the corresponding spline member, and ρ1> ρ2, 0.25 × (Δ1-δ1) / 2 ≦ ρ1 <0.48 × (Δ1-δ1). ) / 2, and 0.09 × (Δ1-δ2) / 2 ≦ ρ2 <0.37 × (Δ1-δ2) / 2, the spline effective length and strength can be reduced while achieving compactness. It becomes possible to ensure good.
また、前記スプライン部材は、前記大径部の外周面に形成されたギヤ歯と、該大径部および前記小径部を貫通する貫通孔とを有するギヤとして構成されてもよい。 The spline member may be configured as a gear having gear teeth formed on an outer peripheral surface of the large diameter portion and a through hole penetrating the large diameter portion and the small diameter portion.
次に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。 Next, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例に係るスプライン部材10を示す断面図である。同図に示すスプライン部材10は、最終的に図示しない有段自動変速機に含まれる遊星歯車のサンギヤとして構成されるものであり、有底円筒状の大径部11と、当該大径部11の一端から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプライン120を有する小径部12と、大径部11の一端に形成されて小径部12を囲む円環状のフランジ面110とを含む。そして、スプライン部材10は、図2に示すような押出成形金型20を用いた押出成形(冷間鍛造)により製造される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a
大径部11は、図1に示すように、その軸心上で図中上方に開口する非貫通の大径側凹部11hを有し、その外周面には、押出成形後に切削加工によりギヤ歯(例えば、はすば歯)が形成される。また、小径部12は、図1に示すように、その軸心上で図中下方に開口する非貫通の小径側凹部12hと、スプライン120の歯底120dとフランジ面110とを連続させる複数の内側曲面121と、スプライン120の歯先120aとフランジ面110とを連続させる複数の外側曲面122とを有する。すなわち、スプライン部材10は、小径部12の大径部11側の端部にスプラインが形成されない円筒状の部分(ストレート部)を含まないように製造される。実施例において、フランジ面110と各内側曲面121との境界と、フランジ面110と各外側曲面122との境界とは、概ね同一円周上に位置し(図1における下向き矢印参照)、内側曲面121の曲率半径(ρ1)は、外側曲面122の曲率半径(ρ2)よりも大きい(ρ1>ρ2)。
As shown in FIG. 1, the large-
押出成形金型20は、図2に示すように、スプライン部材10の大径部11の外周面(円柱面)を成形するための第1成形面21と、フランジ面110を成形するための円環状の第2成形面22と、スプライン120を成形するための第3成形面23と、スプライン部材10の小径側凹部12hを成形するための成形部24とを含む。更に、押出成形金型20は、第3成形面23の歯先230a(スプライン120の歯底120dを形成する部分)と第2成形面22とを連続させる複数の第1曲面231と、第3成形面23の歯底230d(スプライン120の歯先120aを形成する部分)と第2成形面22とを連続させる複数の第2曲面232とを含む。
As shown in FIG. 2, the
実施例において、第2成形面22と各第1曲面231との境界と、第2成形面22と各第2曲面232との境界とは、同一円周上に位置し(図2における下向き矢印参照)、第1曲面231の曲率半径(R1)は、第2曲面232の曲率半径(R2)よりも大きい(R1>R2)。スプライン部材10の製造に際して、押出成形金型20は、図2に示すように、大径部11の大径側凹部11hを成形可能な可動式の第1パンチ31と、大径部11の図1中上方の端面を成形可能な可動式の第2パンチ32と共に用いられる。第1パンチ31は、円環状に形成された第2パンチ32の中心孔にほぼ隙間無く摺接して軸方向に移動自在となるように挿入される。また、第2パンチ32は、第1成形面21とほぼ隙間無く摺接するように押出成形金型20内に軸方向に移動自在に配置される。
In the embodiment, the boundary between the
図3から図6は、スプライン部材10の製造手順を示す模式図である。スプライン部材10の製造に際しては、略円柱状を呈する素材(金属材)100を押出成形金型20の素材支持面としての第2成形面22上に載置した上で、素材100を押圧(加圧)するように押圧部材としての第1および第2パンチ31,32に荷重を加えて両者を押出成形金型20に対して同軸に移動させる。実施例において、第1パンチ31は、図3に示すように、第2パンチ32よりも素材100側に突出するように当該第2パンチ32の中心孔に挿入され、第1および第2パンチ31,32を押出成形金型20に対して移動させる際には、第1および第2パンチ31,32の素材100と対向する成形面(端面)同士の間隔Gが一定になるように図中下向きの荷重が両者に加えられる。
FIGS. 3 to 6 are schematic views showing the manufacturing procedure of the
これにより、図4に示すように、第1パンチ31が素材100を押圧するのに伴い、素材100の一部(図中下部)が押出成形金型20の第1および第2曲面231,232や成形部24の上縁部に沿って第3成形面23と成形部24との間に移動する(流れ込む)。更に、第1および第2パンチ31,32が押出成形金型20に対して移動するのに伴い、図5に示すように、第2パンチ32も素材100を押圧するようになる。そして、図6に示すように、第1および第2パンチ31,32が押出成形金型20に対して所定量移動した段階で、上述のようなスプライン部材10の成形が完了することになる。
As a result, as shown in FIG. 4, as the
こうして製造されたスプライン部材10に対しては更に切削加工等が施され、それにより、スプライン部材10は、図7に示すような遊星歯車のサンギヤ(ギヤ)として構成される。すなわち、押出成形により得られたスプライン部材10に対しては、大径部11の外周面にギヤ歯111を形成するための切削加工が施される。更に、スプライン部材10には、大径側凹部11hと小径側凹部12hとの間の部分(図7における破線部)を切削加工あるいはプレス加工により除去することで大径部11および小径部12を貫通するシャフト挿入孔(貫通孔)13が形成される。図7からわかるように、押出成形によって大径部11に大径側凹部11hが形成されると共に小径部12に小径側凹部12hが形成されることで、大径側凹部11hと小径側凹部12hとの間の部分は肉薄となり、それにより、スプライン部材10では、シャフト挿入孔13を極めて容易に形成することができる。なお、大径側凹部11hおよび小径側凹部12hの内径は、図示するように互いに異なっていてもよく、同一であってもよい。
The
ここで、上述のようなスプライン部材10においてスプライン120の有効長さを確保しつつコンパクト化を図るためには、大径部11のフランジ面110とスプライン120の歯底120dとを連続させる内側曲面121や、フランジ面110とスプライン120の歯先120aとを連続させる外側曲面122の曲率半径をできるだけ小さくすることが好ましい。ただし、内側曲面121や外側曲面122の曲率半径を小さくしようとすればするほど、押出成形金型20の当該内側曲面121や外側曲面122の成形部である第1および第2曲面231,232に素材100が追従しにくくなり、その結果、スプライン120の歯先120a全体に欠肉が生じてしまい、有効歯丈の減少によりスプライン120の強度が低下してしまうおそれがある。
Here, in order to achieve compactness while ensuring the effective length of the
このような事象に鑑みて、本発明者らは、上記内側曲面121や外側曲面122の曲率半径(設計値)と、スプライン120の歯先120aの欠肉の度合いとの間の相関に着目し、内側曲面121や外側曲面122の曲率半径を最適化することによりスプライン部材10をコンパクト化しつつスプライン120の有効長さを確保すると共にスプライン120の歯先の欠肉を低減化すべく鋭意研究を行った。かかる研究に際して、本発明者らは、スプライン部材10の大径部11の半径と小径部12に形成されるスプライン120の歯底円の半径との差、およびスプライン部材10の大径部11の半径と小径部12に形成されるスプライン120の歯先円の半径の差とによりスプライン120の歯先120aの欠肉の度合いを評価することとした。
In view of such an event, the present inventors pay attention to the correlation between the curvature radius (design value) of the inner
すなわち、本発明者らは、図1に示すように、スプライン部材10の大径部の外径を“Δ1”とし、スプライン120の歯底円の直径を“δ1”とし、スプライン120の歯先円の直径を“δ2”とし、スプライン120の歯底120dとフランジ面110とを連続させる内側曲面121の曲率半径を“ρ1”とし、スプライン120の歯先120aとフランジ面110とを連続させる外側曲面122の曲率半径を“ρ2”としたときに、内側曲面121の曲率半径ρ1と、大径部11とスプライン120の歯底円との半径差(Δ1−δ1)/2との比率ρ1/(Δ1−δ1)/2と、外側曲面122の曲率半径ρ2と、大径部11とスプライン120の歯先円との半径差(Δ1−δ2)/2との比率ρ2/(Δ1−δ2)/2とを評価指標として定めた。
That is, the inventors set the outer diameter of the large diameter portion of the
ここで、上記スプライン部材10は、押出成形金型20を用いた押出成形により製造されるものであるから、スプライン部材10の寸法は、対応する押出成形金型20の寸法に置き換えることができる。従って、図2に示すように、押出成形金型20の第1成形面21の内径を“D1”とし、第3成形面23の歯先230a間の内径を“d1”とし、第3成形面23の歯底230d間の内径を“d2”とし、第3成形面23の歯先230aと第2成形面22とを連続させる第1曲面231の曲率半径を“R1”とし、第3成形面23の歯底230dと第2成形面22とを連続させる第2曲面232の曲率半径を“R2”とすれば、
比率ρ1/(Δ1−δ1)/2=比率R1/(D1−d1)/2
比率ρ2/(Δ1−δ2)/2=比率R2/(D1−d2)/2
とみなすことができる。
Here, since the
Ratio ρ1 / (Δ1-δ1) / 2 = Ratio R1 / (D1-d1) / 2
Ratio ρ2 / (Δ1-δ2) / 2 = Ratio R2 / (D1-d2) / 2
Can be considered.
そして、本発明者らは、諸元の異なる複数の押出成形金型の金型モデル1〜3を用意し、当該金型モデル1〜3から得られるスプライン部材の寸法を解析により得た。図8に、スプライン部材10や押出成形金型20の諸元、すなわちスプライン部材10の内側曲面121および外側曲面122の曲率半径ρ1,ρ2や押出成形金型20の第1および第2曲面231,232の曲率半径R1,R2を最適化するための解析に用いられた金型モデル1〜3の諸元、および金型モデル1〜3から得られるスプライン部材(ワーク)の寸法(スプラインの歯底円の直径δ1およびスプラインの歯先円の直径δ2)のFEM解析値を示す。なお、金型モデル1〜3は、基本的に上述の押出成形金型20と同様の第1〜第3成形面、第1および第2曲面、および成形部を有するものである。
And the present inventors prepared the mold models 1-3 of the extrusion mold from which a specification differs, and obtained the dimension of the spline member obtained from the said mold models 1-3 by analysis. FIG. 8 shows the specifications of the
図8に示すように、金型モデル1〜3において、第1成形面の内径D1、第3成形面の歯先間の内径d1、第3成形面の歯底間の内径d2を、それぞれ40.3mm、24.45mm、27.2mmと同一の値とした。一方、押出成形金型における第1曲面および第2曲面の曲率半径R1,R2が小さいほどスプライン120の欠肉が生じやすくなることを踏まえて、金型モデル1〜3における曲率半径R1,R2を図8に示すような異なる値に定めた。そして、押出成形金型やスプライン部材における公差を考慮しつつ、比率R1/(D1−d1)/2および比率R2/(D1−d2)/2や、FEM解析により得られたスプラインの歯底円の直径δ1およびスプラインの歯先円の直径δ2に基づいて、押出成形金型20における第1および第2曲面231,232の曲率半径R1,R2の好適範囲を検討した。この際、スプライン部材10における公差を±0.1mmとし、押出成形金型における公差を±0.02mmとした。
As shown in FIG. 8, in the
図8に示す金型モデル3について着目すると、金型モデル3の第3成形面の歯先円の直径d2(型寸法)−スプラインの歯先円の直径δ2+押出成形金型における公差=27.2−27.12+0.02=0.10となり、この値は、スプライン部材10における公差に一致する。これを踏まえて、本発明者らは、金型モデル3における第1および第2曲面の曲率半径R1,R2の値(2.0および0.625)を押出成形金型20の第1および第2曲面231,232の曲率半径R1,R2の下限値として定めた。これにより、図8からわかるように、
比率R1/(D1−d1)/2≧0.25
比率R2/(D1−d2)/2≧0.09
という関係が成立し、これらの関係式を変形することにより、
R1≧0.25×(D1−d1)/2 …(1)
R2≧0.09×(D1−d2)/2 …(2)
という関係式(1)および(2)を得ることができる。
When attention is paid to the mold model 3 shown in FIG. 8, the diameter d2 (mold dimension) of the tip circle of the third molding surface of the mold model 3−the diameter δ2 + of the tip circle of the spline + the tolerance in the extrusion mold = 27. 2−27.12 + 0.02 = 0.10, which is equal to the tolerance in the
Ratio R1 / (D1-d1) /2≧0.25
Ratio R2 / (D1-d2) /2≧0.09
Is established, and by transforming these relational expressions,
R1 ≧ 0.25 × (D1-d1) / 2 (1)
R2 ≧ 0.09 × (D1-d2) / 2 (2)
The following relational expressions (1) and (2) can be obtained.
一方、押出成形金型における第1および第2曲面の曲率半径を大きくすればするほど、スプライン120の欠肉を抑制する上では有利となるが、スプライン部材10をコンパクト化しつつスプライン120の有効長さを確保するという観点からは不利となる。このため、本発明者らは、既存部品における不完全スプライン部の長さ(スプラインのフランジ面側の端部におけるR部の軸方向長さ、あるいは当該R部の軸方向長さとスプラインが形成されない円筒状の部分(ストレート部)の長さとの和)を基に、第1曲面の曲率半径R1を値3.75未満(R1<3.75)に定めることとした。また、上述のように、押出成形金型20では、第2成形面22と各第1曲面231との境界(フランジ面110と各内側曲面121との境界)と、第2成形面22と各第2曲面232との境界(フランジ面110と各外側曲面122との境界)とが同一円周上に位置することから、
R2=R1−(d2−d1)/2 …(3)
という関係が成立し、式(3)において“R1=3.75”とすれば、“R2=2.375”となる。このため、本発明者らは、第2曲面の曲率半径R2を値2.375未満(R2<2.375)に定めることとした。
On the other hand, the larger the curvature radii of the first and second curved surfaces in the extrusion mold, the more advantageous for suppressing the lack of the
R2 = R1- (d2-d1) / 2 (3)
Thus, if “R1 = 3.75” in equation (3), then “R2 = 2.375”. For this reason, the inventors decided to set the radius of curvature R2 of the second curved surface to a value less than 2.375 (R2 <2.375).
これにより、比率R1/(D1−d1)/2<3.75/(40.3−24.45)/2という関係と、比率R2/(D1−d2)/2<2.375/(40.3−24.45)/2という関係とが成立することから、
R1<0.48(D1−d1)/2 …(4)
R2<0.37(D1−d2)/2 …(5)
という関係式(4)および(5)を得ることができる。
Thus, the ratio R1 / (D1-d1) / 2 <3.75 / (40.3-24.45) / 2 and the ratio R2 / (D1-d2) / 2 <2.375 / (40 .3-24.45) / 2 is established,
R1 <0.48 (D1-d1) / 2 (4)
R2 <0.37 (D1-d2) / 2 (5)
The following relational expressions (4) and (5) can be obtained.
従って、
R1>R2
0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2
0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2
という3つの関係式を満たすように押出成形金型20を構成することにより、内側曲面121や外側曲面122の曲率半径ρ1,ρ2をスプライン部材10のコンパクト化を図り得る範囲内に納めつつ、スプライン120の有効長さを確保すると共にスプライン120の歯先120aの欠肉を低減化し得ることが理解されよう。
Therefore,
R1> R2
0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2
0.09 × (D1-d2) / 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2
By configuring the
また、上述のように、スプライン部材10は、押出成形金型20を用いた押出成形により製造されるものであるから、押出成形金型20の寸法を対応するスプライン部材10の寸法に置き換えることができる。従って、
ρ1>ρ2
0.25×(Δ1−δ1)/2≦ρ1<0.48×(Δ1−δ1)/2
0.09×(Δ1−δ2)/2≦ρ2<0.37×(Δ1−δ2)/2
という3つの関係式を満たすスプライン部材10では、そのコンパクト化を図りつつ、スプライン120の有効長さおよび強度を良好に確保し得ることも理解されよう。
Further, as described above, since the
ρ1> ρ2
0.25 × (Δ1-δ1) / 2 ≦ ρ1 <0.48 × (Δ1-δ1) / 2
0.09 × (Δ1-δ2) / 2 ≦ ρ2 <0.37 × (Δ1-δ2) / 2
It will also be understood that the
以上説明したように、上述の押出成形金型20を用いて押出成形によりスプライン部材10を製造すれば、当該スプライン部材10のコンパクト化を図りつつ、スプライン120の有効長さおよび強度を良好に確保することが可能となる。ただし、本発明の対象となるスプライン部材は、大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部を含むものであれば、上述のように最終的に遊星歯車のサンギヤとして構成されるものに限られないことはいうまでもない。また、押出成形金型20は、上述の第1および第2パンチ31を一体化したパンチと共に用いられてもよい。
As described above, if the
なお、実施例等の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載された発明の主要な要素との対応関係は、実施例等が課題を解決するための手段の欄に記載された発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。すなわち、実施例等はあくまで課題を解決するための手段の欄に記載された発明の具体的な一例に過ぎず、課題を解決するための手段の欄に記載された発明の解釈は、その欄の記載に基づいて行なわれるべきものである。 Note that the correspondence between the main elements of the embodiment and the like and the main elements of the invention described in the section of the means for solving the problem is described in the section of the means for the embodiment etc. to solve the problem. The embodiment for carrying out the invention is an example for specifically explaining the embodiment, and does not limit the elements of the invention described in the column of means for solving the problem. In other words, the examples and the like are merely specific examples of the invention described in the column of means for solving the problem, and the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem is not limited to that column. This should be done based on the description.
以上、実施例を用いて本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。 As mentioned above, although the embodiment of the present invention has been described using examples, the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Needless to say.
本発明は、大径部から同軸に延出されると共に外周面に形成されたスプラインを有する小径部を含むスプライン部材の製造産業において利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in the manufacturing industry of spline members including a small diameter portion that extends coaxially from a large diameter portion and has a spline formed on an outer peripheral surface.
10 スプライン部材、11 大径部、11h 大径側凹部、12 小径部、12h 小径側凹部、13 シャフト挿入孔、20 押出成形金型、21 第1成形面、22 第2成形面、23 第3成形面、24 成形部、31 第1パンチ、32 第2パンチ、100 素材、110 フランジ面、111 ギヤ歯、120 スプライン、120a 歯先、120d 歯底、121 内側曲面、122 外側曲面、230a 歯先、230d 歯底、231 第1曲面、232 第2曲面。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記大径部の外周面を成形するための第1成形面と、
前記フランジ面を成形するための第2成形面と、
前記スプラインを成形するための第3成形面とを備え、
前記第1成形面の内径を“D1”とし、前記第3成形面の歯先間の内径を“d1”とし、前記第3成形面の歯底間の内径を“d2”とし、前記第3成形面の前記歯先と前記第2成形面とを連続させる第1曲面の曲率半径を“R1”とし、前記第3成形面の前記歯底と前記第2成形面とを連続させる第2曲面の曲率半径を“R2”としたときに、
R1>R2
0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2
0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2
を満たすことを特徴とする押出成形金型。 A large-diameter portion, a small-diameter portion extending coaxially from one end of the large-diameter portion and having a spline formed on the outer peripheral surface, a flange surface formed at the one end of the large-diameter portion and surrounding the small-diameter portion; An extrusion mold used when producing a spline member containing by extrusion molding,
A first molding surface for molding the outer peripheral surface of the large-diameter portion;
A second molding surface for molding the flange surface;
A third molding surface for molding the spline,
The inner diameter of the first molding surface is “D1”, the inner diameter between the tooth tips of the third molding surface is “d1”, the inner diameter between the tooth bottoms of the third molding surface is “d2”, and the third A radius of curvature of the first curved surface that makes the tooth tip of the molding surface and the second molding surface continuous is “R1”, and the second curved surface that makes the tooth bottom of the third molding surface and the second molding surface continuous. When the radius of curvature of “R2” is
R1> R2
0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2
0.09 × (D1-d2) / 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2
An extrusion mold characterized by satisfying:
前記小径部に非貫通の小径側凹部を成形するための成形部を更に備えることを特徴とする押出成形金型。 In the extrusion mold according to claim 1,
An extrusion mold, further comprising a molding portion for molding a non-penetrating small-diameter-side concave portion in the small-diameter portion.
前記大径部の外周面を成形するための第1成形面と、前記フランジ面を成形するための第2成形面と、前記スプラインを成形するための第3成形面とを備えた押出成形金型を用いて前記スプライン部材を押出成形する押出成形ステップを含み、
前記押出成形金型は、
前記第1成形面の内径を“D1”とし、前記第3成形面の歯先間の内径を“d1”とし、前記第3成形面の歯底間の内径を“d2”とし、前記第3成形面の前記歯先と前記第2成形面とを連続させる第1曲面の曲率半径を“R1”とし、前記第3成形面の前記歯底と前記第2成形面とを連続させる第2曲面の曲率半径を“R2”としたときに、
R1>R2
0.25×(D1−d1)/2≦R1<0.48×(D1−d1)/2
0.09×(D1−d2)/2≦R2<0.37×(D1−d2)/2
を満たすことを特徴とするスプライン部材の製造方法。 A large-diameter portion, a small-diameter portion having a spline extending coaxially from the large-diameter portion and formed on an outer peripheral surface, and a flange surface formed at the one end of the large-diameter portion and surrounding the small-diameter portion. A spline member manufacturing method for manufacturing a spline member,
Extrusion metal mold having a first molding surface for molding the outer peripheral surface of the large-diameter portion, a second molding surface for molding the flange surface, and a third molding surface for molding the spline. Including an extrusion step of extruding the spline member using a mold,
The extrusion mold is
The inner diameter of the first molding surface is “D1”, the inner diameter between the tooth tips of the third molding surface is “d1”, the inner diameter between the tooth bottoms of the third molding surface is “d2”, and the third A radius of curvature of the first curved surface that makes the tooth tip of the molding surface and the second molding surface continuous is “R1”, and the second curved surface that makes the tooth bottom of the third molding surface and the second molding surface continuous. When the radius of curvature of “R2” is
R1> R2
0.25 × (D1-d1) / 2 ≦ R1 <0.48 × (D1-d1) / 2
0.09 × (D1-d2) / 2 ≦ R2 <0.37 × (D1-d2) / 2
The spline member manufacturing method characterized by satisfying the above.
前記押出成形金型は、前記小径部に非貫通の小径側凹部を成形するための成形部を更に備え、
前記押出成形ステップは、前記押出成形金型内に配置された素材を押圧部材により加圧することにより、前記大径部、前記小径部、前記スプラインおよび前記小径側凹部を成形すると共に前記大径部に非貫通の大径側凹部を成形することを特徴とするスプライン部材の製造方法。 In the manufacturing method of the spline member according to claim 3,
The extrusion mold further includes a molding part for molding a non-penetrating small-diameter side recess in the small-diameter part,
The extrusion molding step forms the large-diameter portion, the small-diameter portion, the spline, and the small-diameter-side concave portion by pressurizing a material arranged in the extrusion-molding die with a pressing member. A non-penetrating large-diameter side recess is formed in the spline member manufacturing method.
前記大径部の外径を“Δ1”とし、前記スプラインの歯底円の直径を“δ1”とし、前記スプラインの歯先円の直径を“δ2”とし、前記スプラインの前記歯底と前記フランジ面とを連続させる内側曲面の曲率半径を“ρ1”とし、前記スプラインの前記歯先と前記フランジ面とを連続させる外側曲面の曲率半径を“ρ2”としたときに、
ρ1>ρ2
0.25×(Δ1−δ1)/2≦ρ1<0.48×(Δ1−δ1)/2
0.09×(Δ1−δ2)/2≦ρ2<0.37×(Δ1−δ2)/2
を満たすことを特徴とするスプライン部材。 Produced by extrusion molding, a large-diameter portion, a small-diameter portion that extends coaxially from the large-diameter portion and has a spline formed on the outer peripheral surface, and is formed at the one end of the large-diameter portion, the small-diameter portion A spline member including a surrounding flange surface,
The outer diameter of the large-diameter portion is “Δ1”, the diameter of the root circle of the spline is “δ1”, the diameter of the tip circle of the spline is “δ2”, and the root of the spline and the flange When the curvature radius of the inner curved surface that continues the surface is “ρ1”, and the curvature radius of the outer curved surface that continues the tooth tip of the spline and the flange surface is “ρ2”,
ρ1> ρ2
0.25 × (Δ1-δ1) / 2 ≦ ρ1 <0.48 × (Δ1-δ1) / 2
0.09 × (Δ1-δ2) / 2 ≦ ρ2 <0.37 × (Δ1-δ2) / 2
A spline member characterized by satisfying
前記スプライン部材は、前記大径部の外周面に形成されたギヤ歯と、該大径部および前記小径部を貫通する貫通孔とを有するギヤとして構成されることを特徴とするスプライン部材。 The spline member according to claim 5,
The spline member is configured as a gear having gear teeth formed on an outer peripheral surface of the large-diameter portion and a through-hole penetrating the large-diameter portion and the small-diameter portion.
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