JP3429711B2 - カップ状歯車の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、主として、オート
マチックトランスミッションに使用するカップ状歯車の
製造装置に関し、特に、カップ状歯車の筒状部に外歯と
内歯を同位相に形成するカップ状歯車の製造装置に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】従来、オートマチックトランスミッショ
ン部品のクラッチ部品で、例えば、雄歯形状の外歯と雌
歯形状の内歯を同位相に有するカップ状歯車の歯部の成
形方法としては、例えば、金属薄板を打抜き、数工程の
プレス絞りによってカップ状の素材を成形し、次に、数
工程のプレス絞り工程を経て、外歯と内歯を成形する方
法が多く用いられている。 【０００３】しかし、このプレス絞りによる方法では、
当然のことながら原素材に鋼板を使用するため、肉厚の
一様なものに限られる。さらに、プレス絞りで外歯と同
位相に内歯を成形する場合は、外歯と内歯の歯先コーナ
ーのアールを小さくすると、成形時に板割れが生ずるこ
とがあり、このことから、図８（Ａ）に示すように内歯
２２と外歯２３の歯先コーナーのアールＲが必然的に大
きくなって、歯面の接触面積が小さくなるという問題が
生じる。また、内歯２２あるいは外歯２３のどちらか一
方のみを高精度に成形できても、他方は歯先コーナーの
アールＲが大きくなることから、内歯２２と外歯２３を
同時に使用する必要のあるカップ状歯車の成形は困難で
ある。そして、コスト面でもプレス絞りにより成形する
場合は、成形に多数工程を必要とすることから、金型が
多くなってその費用が高くなり多種少量生産には不向き
である。 【０００４】一方、カップ状歯車をロール成形する方法
としては、ＧＲＯＢ社（スイス国）のスピングロービン
グ法が従来より知られている。この製造方法は、図９に
示すように、第１工程でブランクディスク２４をマンド
レル２５に取り付け、第２工程でロールフォーミング２
６によりブランクディスク２４をカップ状に絞る。そし
て、第３工程で、マンドレル２５の軸線と平行に回転す
るスプラインローリングツール２７を、マンドレル２５
に設けられたスプラインの歯溝２８に沿ってブランクデ
ィスク２４を押込み、同位相の外歯と内歯を２枚ずつ成
形する。２枚の歯の成形が完了すると、マンドレル２５
をスプラインローリングツール２７と位相を合わせるよ
うにインデックス装置で割り出し、次の２枚の外歯と内
歯を順次成形する。このようにして成形が完了すると、
最後の第４工程で、エジェクターでマンドレルからワー
ク２４を取り出す。 【０００５】しかしながら、このスピングロービング法
では、歯の成形を２枚ずつ、しかもマンドレルの位置を
割り出しながら行うため、成形に長時間を要するという
問題がある。さらに、マンドレル２５の歯溝に沿って、
スプラインローリングツール２７を最終寸法まで一度に
押込み成形するため、図８（Ｂ）に示すように、外歯２
３の歯先と歯元のアールを小さくすることはできても、
成形時にブランク材の割れが生ずるために内歯２２の歯
先と歯元のアールＲを小さくすることはできず、内歯２
２と外歯２３を同時使用する必要があるカップ状歯車に
は、この製造方法は適用できなかった。また、このスピ
ングロービング法では、雄歯と雌歯の成形時に、ローラ
状のスプラインローリングツールを歯溝に沿って移動さ
せて成形するため、ローラの逃げ場が必要となり、例え
ば、図１０に示すようなフランジ２９を有するカップ状
歯車Ｃで、歯がフランジ２９の付根まで必要な部品はフ
ランジ２９が邪魔になって製造することができないとい
う問題があった。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
カップ状歯車の製造方法の有する問題点に鑑み、カップ
状素材の筒状部に外歯と内歯を同位相に、精度よく、か
つ効率的に形成することができるカップ状歯車の製造装
置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のカップ状歯車の製造装置は、カップ状素材
の筒状部に外歯と内歯を同位相に形成するカップ状歯車
の製造装置において、周面に歯溝を備えて、カップ状素
材の筒状部に嵌挿するマンドレルと、該マンドレルにカ
ップ状素材を固定して回転させるチャック機構と、マン
ドレルと共に回転する同期ギアと、歯溝を周面に備え、
該マンドレルの回転軸と平行な軸を中心に回転する転造
ダイスと、前記同期ギアと歯合する従動ギアを備え、該
従動ギアの回転により転造ダイスをマンドレルと同期回
転させる同期装置と、該同期装置と転造ダイスをマンド
レル側に進退可能に支持し、従動ギアと同期ギア、転造
ダイスとマンドレルをそれぞれ係脱自在に歯合させる押
圧支持機構とからなり、転造ダイスをマンドレルと同期
して回転させながら筒状部に押し当て、マンドレルの歯
溝と転造ダイスの歯溝とで筒状部を加圧することにより
前記外歯と内歯を成形することを特徴とする。 【０００８】このカップ状歯車の製造装置は、転造ダイ
スをマンドレルと同期して回転させながら筒状部に押し
当て、マンドレルの歯溝と転造ダイスの歯溝とで筒状部
を加圧してカップ状歯車の外歯と内歯を成形することか
ら、成形工程を少なくして金型数を必要最小限度にとど
め、金型費用を抑制して多種少量生産にも好適に対処す
ることが可能であり、また、外歯と内歯の成形を多数同
時に行え、しかもマンドレルの位置を割り出すことなく
最後まで連続的に成形を行えることから、短時間でしか
も位相精度よくカップ状歯車の歯の成形を行うことが可
能である。そして、マンドレルと転造ダイスによる転造
によって、徐々に成形が行われることから、筒状部の割
れ等が生じることがなく、これにより、外歯の歯先と歯
元のアールはもとより、内歯の歯先と歯元のアールを小
さくすることができ、その結果、外歯と内歯を同時使用
できるような高精度な歯を備えるカップ状歯車を製造す
ることができる。さらに、マンドレルと平行に回転する
転造ダイスによって外歯と内歯の成形を行うことから、
従来のようなスプラインローリングツールの逃げ場が必
要なくなり、フランジを有するカップ状歯車でも、フラ
ンジの付根まで歯を成形することができる。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。 【００１０】図１〜図２に、本発明のカップ状歯車の製
造装置の一実施例を示す。 【００１１】このカップ状歯車の製造装置は、例えば、
図３に示すようなカップ状素材１の筒状部１ａに、雄歯
形状の外歯１ｂと雌歯形状の内歯１ｃを同位相に形成
し、図４に示すようなカップ状歯車Ｃを製造するための
装置で、この製造装置は、周面に歯溝２を備えて、カッ
プ状素材１の筒状部１ａに嵌挿するマンドレル３と、マ
ンドレル３及びマンドレル３と共動してカップ状素材１
を固定して回転させるクランプダイ１５とからなるチャ
ック機構４と、マンドレル３と共に回転する同期ギア５
と、マンドレル３と歯合する歯溝６を周面に備え、マン
ドレル３の回転軸と平行な軸を中心に回転する転造ダイ
ス７とを備えている。さらに、この装置は、同期ギア５
と歯合する従動ギア８を備え、かつ従動ギア８の回転に
より転造ダイス７をマンドレル３と同期回転させる同期
装置９と、同期装置９と転造ダイス７をマンドレル３側
に進退可能に支持し、従動ギア８と同期ギア５、転造ダ
イス７とマンドレル３をそれぞれ係脱自在に歯合させる
押圧支持機構１０とを備えている。すなわち、このカッ
プ状歯車の製造装置は、転造ダイス７をマンドレル３と
同期して回転させながらカップ状歯車１の筒状部１ａに
押し当て、マンドレル３の歯溝２と転造ダイス７の歯溝
６とで筒状部１ａを加圧することにより外歯１ｂと内歯
１ｃを成形するように構成されている。 【００１２】マンドレル３は、従動ギア８が一体に固定
された状態で、マンドレルホルダー１１に固定されてお
り、このマンドレルホルダー１１を介して、フローフォ
ーミングマシンのマンドレルスピンドル１２に取り付け
られている。このマンドレル３は、マンドレルスピンド
ル１２によって、一定周期で正逆回転を交互に繰り返し
ながら、徐々に一方向に回転するようになっている。ま
た、マンドレル３は、図５に示すように、通常はその軸
方向に形成された多数の歯溝２を有しているが、カップ
状素材１にはす歯を形成する場合は、この軸方向を中心
として斜めに歯溝を形成するようにする。 【００１３】チャック機構４は、テールストックスピン
ドル１３のテールストックホルダー１４の先端に取り付
けられたクランプダイ１５と、マンドレル３とによって
構成されている。すなわち、マンドレル３とクランプダ
イ１５とが、それぞれ離間した状態から対向方法に前進
し、カップ状素材１を押圧しながら固定した状態で、フ
ローフォーミングマシンのスピンドル１２によって一体
に回転するようになっている。 【００１４】同期ギア５は、マンドレル３の歯溝２と歯
数が同じに形成されており、このマンドレル歯溝２と位
相を合わせるようにマンドレル３にキーＫによってキー
止めされている。 【００１５】転造ダイス７は、図５に示すように、通常
はマンドレル３と同様に、その軸方向に形成された多数
の歯溝６を有しているが、カップ状素材１にはす歯を形
成する場合は、この軸方向を中心として斜めに歯溝を形
成するようにする。 【００１６】同期装置９の従動ギア８は、転造ダイス７
の歯溝６と歯数が同じに形成されており、この転造ダイ
ス７に対し、位相を合わせるように回転軸８ａを介して
一体に固定されている。これにより、同期装置９は、マ
ンドレル３の回転を同期ギア５を介して転造ダイス７に
伝達し、マンドレル３と転造ダイス７を同期回転させる
ことができる。 【００１７】最後に、押圧支持機構１０は、同期装置９
と転造ダイス７とを、図示省略するシリンダによって進
退自在に支持し、図１に示すようにこれらをマンドレル
３側に移動させた状態で、同期装置９の従動ギア８を同
期ギア５に歯合させて、転造ダイス７をマンドレル３と
同期回転させながら、転造ダイス７に外嵌するカップ状
素材１に押圧する。 【００１８】なお、この実施例の製造装置では、図２に
示すように、押圧支持機構１０のほか、２つの押圧支持
機構１０ａ、１０ｂを備えており、マンドレル３を中心
とした３方向から１つの押圧支持機構１０、１０ａ、１
０ｂを選択的に使用し、それらの従動ギアをマンドレル
側の同期ギア５と歯合させて、転造ダイス７を回転させ
ながらマンドレル３側に押圧することができるようにし
ている。この場合、押圧支持機構１０は、支持軸１６に
よって図示上下に摺動し、他の押圧支持機構１０ａ、１
０ｂはヒンジ１７ａを支点とする支持アーム１７によっ
て図示左右に揺動するが、いずれの場合も、転造ダイス
７をマンドレル３の軸心に向かって押圧するように構成
されている。 【００１９】次に、上記のカップ状歯車の製造装置を用
いたカップ状歯車の製造方法について説明する。前工程
として、所定厚みの鋼板を打抜き、図３に示すように、
プレス成形でカップ状に絞ってカップ状素材１を形成す
る。なお、カップ状素材としては、図７（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、プレス成形でカップ状に絞るとともに、
筒状部１ａの内側又は外側に突出するパイプ状のボスを
成形したり、図７（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、熱間鍛
造によりカップ状に形成して、その厚肉の底部に、内側
又は外側に突出するパイプ状のボス又はシャフトを成形
する等、任意の形状のカップ状素材を用いることができ
る。 【００２０】そして、ショットブラストでスケールを除
去した後、カップ状素材１の内径又は外径を旋削し、そ
の壁厚ｔを最終製品の肉厚より微少に大きく、かつマン
ドレル３の外径に微少な隙間で嵌合するようにして、マ
ンドレル３に取り付ける。 【００２１】一方、図１に示すように、テールストック
スピンドル１３に取り付けられたテールストックホルダ
ー１４の先端にクランプダイ１５を取り付ける。そし
て、マンドレル３とクランプダイ１５を互いの対向方向
に前進させ、カップ状素材１を固定する。 【００２２】図１に示す押圧支持機構１０を使用して成
形する場合について説明すると、同期装置１０の回転軸
８ａに、従動ギア８を転造ダイス７と位相がずれないよ
う取り付けた状態で、支持軸１６をマンドレル３の軸心
に向かって下降させ、従動ギア８が同期ギア５と噛み合
うと、同時に転造ダイス７の歯溝６の山とマンドレル３
の歯溝２の谷、又はその谷と山が正確な隙間を保ちなが
ら噛み合う。すなわち、図５に示すように、転造ダイス
７とマンドレル３の隙間に挟まれたカップ状素材１に、
マンドレル３及び転造ダイス７を一定周期で正逆方向に
交互に回転させながら、転造ダイス７を間欠的に定量ず
つマンドレル３に向かって押し込むようにする。これに
より、カップ状素材１の筒状部１ａの板を変形させ、転
造ダイス７の歯溝６とマンドレル３の歯溝２とで構成さ
れる歯の隙間に肉を流入させ、充満させる。そして、筒
状部１ａの余肉を、図５に示すマンドレル歯溝２の谷部
分に設けた余肉溜２ａに流入させ、カップ状素材１に、
高精度で位相精度の高い雄歯形状の外歯１ｂと雌歯形状
の雌歯１ｃを同位相に同時にロール成形する。 【００２３】成形が完了すると、押圧支持機構１０によ
って転造ダイス７が上昇し、テールストックスピンドル
１３が、図１において左方に移動すると同時に、テール
ストックスピンドル１３に組み込まれたノックアウトシ
リンダー１８が作動し、テールストックノックアウトピ
ン１９でカップ状歯車をクランプダイ１５より押し出
す。次に、マンドレル３に組み込まれたマンドレルノッ
クアウトピン２０がマンドレル３側の油圧ノックアウト
装置２１により突き出され、マンドレル３よりカップ状
歯車を取り外し、作業が完了する。 【００２４】このようにして、図４に示す同位相の外歯
１ｂと内歯１ｃを有するオートマチックトランス部品で
あるカップ状歯車Ｃが成形される。このカップ状歯車Ｃ
は、マンドレル３と転造ダイス７による転造によって、
徐々に外歯１ｂと内歯１ｃの成形が行われることから、
筒状部１ａの割れ等が生じることがなく、これにより、
外歯１ｂの歯先と歯元のアールＲはもとより、内歯１ｃ
の歯先と歯元のアールＲを小さくすることができ、その
結果、内歯１ｃと外歯１ｂを同時に使用することができ
る高精度な歯を備えたカップ状歯車を製造することがで
きる。さらに、マンドレル３と平行に回転する転造ダイ
ス７によって外歯１ｂと内歯１ｃの成形を行うことか
ら、従来のようなスプラインローリングツールの逃げ場
が必要なくなり、例えば、図１０に示すようなフランジ
２９を有するカップ状歯車Ｃでも、フランジ２９の付根
まで歯を成形することができる。 【００２５】また、転造ダイス７をマンドレル３と同期
して回転させながらカップ状素材１に押し当て、マンド
レル３の歯溝と転造ダイス７の歯溝とで筒状部１ａを加
圧してカップ状歯車の外歯１ｂと内歯１ｃを成形するこ
とから、成形工程を少なくして金型数を必要最小限度に
とどめ、金型費用を抑制して多種少量生産にも好適に対
処することが可能であり、さらに、外歯１ｂと内歯１ｃ
の成形を多数同時に行え、しかもマンドレル３の位置を
割り出すことなく最後まで連続的に成形を行えることか
ら、短時間でしかも位相精度よくカップ状歯車の成形を
行うことが可能である。 【００２６】以上、本発明のカップ状歯車の製造装置に
ついて説明したが、本発明によれば、図６（Ａ）に示す
ような、歯先、歯元のコーナーのアールＲが小さく高精
度なインボリュート歯形の雄歯と、ラフ形状の雌歯とを
有するカップ状歯車を製造することも可能であり、さら
に図６（Ｂ）に示すような、歯先、歯元のコーナーのア
ールＲが小さく高精度な雌歯と、ラフ形状の雄歯とを有
するカップ状歯車を製造することも可能である。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、転造ダイスをマンドレ
ルと同期して回転させながら筒状部に押し当て、マンド
レルの歯溝と転造ダイスの歯溝とで筒状部を加圧してカ
ップ状歯車の外歯と内歯を成形することから、成形工程
を少なくして金型数を必要最小限度にとどめ、金型費用
を抑制して多種少量生産にも好適に対処することが可能
であり、また、外歯と内歯の成形を多数同時に行え、し
かもマンドレルの位置を割り出すことなく最後まで連続
的に成形を行えることから、短時間でしかも位相精度よ
くカップ状歯車の歯の成形を行うことが可能である。そ
して、マンドレルと転造ダイスによる転造によって、徐
々に成形が行われることから、筒状部の割れ等が生じる
ことがなく、これにより、外歯の歯先と歯元のアールは
もとより、内歯の歯先と歯元のアールを小さくすること
ができ、その結果、外歯と内歯を同時使用できるような
高精度な歯を備えるカップ状歯車を製造することができ
る。さらに、マンドレルと平行に回転する転造ダイスに
よって外歯と内歯の成形を行うことから、従来のような
スプラインローリングツールの逃げ場が必要なくなり、
フランジを有するカップ状歯車でも、フランジの付根ま
で歯を成形することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のカップ状歯車の製造装置の一実施例を
示す断面図である。 【図２】同製造装置の要部を示す断面側面図である。 【図３】カップ状素材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）
は縦断面図である。 【図４】カップ状歯車を示し、（Ａ）は歯部の断面図
（（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図）、（Ｂ）は縦断面図、
（Ｃ）は（Ａ）のＰ部の拡大図である。 【図５】マンドレルと転造ダイスの歯合を示す拡大断面
図である。 【図６】本発明のカップ状歯車の製造装置を用いて製造
したカップ状歯車の歯部を示し、（Ａ）は外歯を成形し
た一例を示す拡大断面図、（Ｂ）は内歯を成形した一例
を示す拡大断面図である。 【図７】各種カップ状素材を示す断面図である。 【図８】従来の方法により製造したカップ状歯車の歯部
を示し、（Ａ）はプレス絞りにより成形した例を示す拡
大断面図、（Ｂ）はスピングロービング法により成形し
た例を示す拡大断面図である。 【図９】スピングロービング法によるカップ状歯車の成
形工程を示す説明図である。 【図１０】カップ状歯車を示し、（Ａ）は縦断面図、
（Ｂ）は歯部の断面図（（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図）であ
る。 【符号の説明】 Ｃ カップ状歯車 １ カップ状素材 １ａ 筒状部 １ｂ 外歯 １ｃ 内歯 ２ マンドレルの歯溝 ３ マンドレル ４ チャック機構 ５ 同期ギア ６ 転造ダイスの歯溝 ７ 転造ダイス ８ 従動ギア ９ 同期装置 １０ 押圧支持機構

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−126373（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−154927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−225839（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 53/28 B21H 5/00 - 5/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 カップ状素材の筒状部に外歯と内歯を同
   位相に形成するカップ状歯車の製造装置において、周面
   に歯溝を備えて、カップ状素材の筒状部に嵌挿するマン
   ドレルと、該マンドレルにカップ状素材を固定して回転
   させるチャック機構と、マンドレルと共に回転する同期
   ギアと、歯溝を周面に備え、該マンドレルの回転軸と平
   行な軸を中心に回転する転造ダイスと、前記同期ギアと
   歯合する従動ギアを備え、該従動ギアの回転により転造
   ダイスをマンドレルと同期回転させる同期装置と、該同
   期装置と転造ダイスをマンドレル側に進退可能に支持
   し、従動ギアと同期ギア、転造ダイスとマンドレルをそ
   れぞれ係脱自在に歯合させる押圧支持機構とからなり、
   転造ダイスをマンドレルと同期して回転させながら筒状
   部に押し当て、マンドレルの歯溝と転造ダイスの歯溝と
   で筒状部を加圧することにより前記外歯と内歯を成形す
   ることを特徴とするカップ状歯車の製造装置。