JPH07256377A - 板金製歯形部品の成形方法 - Google Patents
板金製歯形部品の成形方法Info
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- JPH07256377A JPH07256377A JP6075517A JP7551794A JPH07256377A JP H07256377 A JPH07256377 A JP H07256377A JP 6075517 A JP6075517 A JP 6075517A JP 7551794 A JP7551794 A JP 7551794A JP H07256377 A JPH07256377 A JP H07256377A
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Abstract
大量生産できるようにした板金製歯形部品の成形方法を
提供する。 【構成】 予め成形しておいた側壁部2aの歯形成形面
裏側(内径側)に拘束パンチ7を配置して材料移動を拘
束する。この状態で鍛圧パンチ6から側壁部2a上端面
に鍛圧荷重をかけ、側壁部2aを積極的に座屈させる。
側壁部2aの中央付近は外側のダイ5へ向かってふくら
み、空隙9を形成する。さらに鍛圧荷重をかけていく
と、側壁部2aの材料は外側のダイ5へ向けて材料移動
し、所望の歯形形状に増肉成形される。この時、空隙9
の存在によって閉塞鍛造化を回避できるので、鍛圧荷重
を高めることなく成形できる。
Description
とえば自動車用オートマチックトランスミッション装置
におけるドライブプレートとリングギヤのような部品
を、薄板の板金素材から一体化した部品として成形する
ような場合に適用される、板金製歯形部品の成形方法に
関する。
ら歯形成形までの工程を一連のプレス(トランスファプ
レス等)で成形可能にする、板金製歯形部品の成形方法
に関する。
トランスミッション装置におけるリングギヤは、各々別
体で加工したリングギヤ及びドライブプレートを溶接等
の処理により一体化するのが一般的である。図13に示
した従来構造例は、リングギヤ1及びドライブプレート
2が各々別体で製造され、リングギヤ1をトルクコンバ
ータ3に溶着したものである。この他にも、ドライブプ
レート2の外周側に直接リングギヤ1を溶接して一体化
した構造のものもある(図示省略)。しかし、このよう
な製造方法は多くの工数を要し、しかも溶接組立時の精
度確保が困難なために、コスト高となる問題があった。
びドライブプレート2を同一素材、すなわち板金素材か
ら一体に成形するような技術が考えられる。つまり、図
10に示す如く、ドライブプレート2の外周端部を略鉛
直に折曲して側壁部2aを設け、該側壁部2aにリング
ギヤ1の歯形を成形するのである。このようなリングギ
ヤ1の歯形成形については、プレスによる絞り成形や転
造成形等が考えられるが、歯形の形状や精度を確保する
ように成形すると、プレス機の大きな圧力により、素材
板厚の30〜60%の板厚が減少してしまう。つまり、
歯の強度を重視してドライブプレート2の板厚を設定す
ると、ドライブプレート2の板厚が必要以上の厚さにな
ってしまい、反対にドライブプレート2の板厚を所要の
厚さに設定すると、歯の部分の板厚が低下してリングギ
ヤ1に十分な強度を得ることができないのである。
させることなく、リングギヤ1の歯の部分の板厚のみを
増加させるために、ドライブプレート2の側壁部2aの
板厚を増肉させる必要がある。このような側壁部2aの
増肉工法としては、たとえば特開平4−37432号公
報に開示された転造や、たとえば特開平4−9243号
公報に開示された鍛圧(プレス)がある。
あけをして材料の逃げ場を作り、これによって密閉鍛造
化を回避するような歯車の冷間鍛造(捨て穴加工)工法
もある。しかし、この工法は歯厚以上の厚板素材から平
歯車等を成形する場合に適用されるものであり、板金素
材から歯車部品を成形するような場合に採用するのは不
可能である。
造による増肉及び歯形成形は、サイクルタイムが長いた
めに生産性は低く、しかも専用機を必要とする。このた
め、板金素材の打ち抜きから歯形成形までの工程をプレ
スで実施する場合に比べ、生産ラインの構成や製品コス
トの面で不利になる。
は、増肉時に薄板を広い面積で鍛圧することになり、鍛
圧部は平板圧縮状態となるため、成形荷重が著しく増大
する。従って、板金素材の打ち抜き工程から歯形成形の
工程までの間に、成形荷重の極端に大きい工程を加える
必要が生じることになり、増肉が困難になったり、一連
の工程を生産性の高いトランスファプレスで連続成形す
るのが困難になるという不都合がある。
案されたもので、専用機や特殊なプレス処理を必要とす
ることなく、しかも低コストで高精度な歯形部品を板金
素材から大量生産できるようにした、板金製歯形部品の
成形方法を提供することを目的とする。
解決するもので、その第1は、板金素材を鍛圧して歯形
部品を成形する板金製歯形部品の成形方法において、板
金素材本体を絞り加工して歯形成形位置に予め側壁部を
設けておくドローイング工程と、鍛圧時に歯形成形面の
裏側を拘束した状態で前記側壁部を積極的に座屈させ、
該側壁部に所望の歯形形状を増肉成形する座屈増肉工程
とを具備して構成したことを特徴とする板金製歯形部品
の成形方法である。この場合、前記側壁部の高さh0と
前記板金素材の板厚tとの関係がh0/t≧2となるよ
うに絞り加工をすればよい。
を実施する前に、前記側壁部を予備歯形成形する工程を
設けて鍛圧時の材料移動を制御したことを特徴としてい
る。この場合、予備歯形成形された後の前記側壁部の内
側大直径Dyと予備歯形成形に使用するダイの小径部直
径ddとの関係が、Dy≧ddとなるように設定すれば
よい。
程を実施した後に、しごき加工、転造加工(塑性加
工)、ホブ盤加工(切削加工)等の加工方法によって、
歯形を所望の寸法精度に形成すると共に歯面に生じたヒ
ケを除去せしめる歯形仕上げ加工工程を設けたことを特
徴としている。
工程を設け、さらに、座屈増肉工程の後に歯形仕上げ加
工工程を設けて、ドローイング工程を含めて4段階の工
程を経る歯形成形を実施してもよい。そして、これらの
一連のプレス成形工程を生産性の高いトランスファプレ
スで実施してもよいし、また、大型のトランスファプレ
スを用いないで、各プレス工程を単体のプレスで、ある
いは単体プレスを並べたタンデムプレスで実施してもよ
い。
受けた側壁部の中央付近に座屈が生じ、側壁部の歯形成
形面裏側を拘束している部材と座屈した側壁部との間に
空隙が形成される。そして、鍛圧された側壁部材料は歯
形を成形するダイ側へと流れ、ダイ形状になじんで所望
の歯形形状が増肉成形される。なお、上述した空隙が形
成されることにより、材料の逃げ場を確保できるように
なって閉塞鍛造化するのを回避でき、従って、鍛造荷重
を高めることなく必要な歯形形状が得られる。
増肉工程を実施する前に側壁部を予備歯形成形するよう
にしたので、鍛圧時の材料移動量を所定範囲内に制御で
きるようになる。これにより、材料移動量が大きくなる
歯形形状の鍛圧時において、歯形の小径コーナー部(凹
形形状部)外観に生じやすいヒケ現象を抑えることが可
能になる。
増肉工程を実施した後に、しごき加工等の歯形仕上げ加
工工程を実施するようにしたので、ひとつの工程で歯面
の小径コーナー部(凹形形状部)外観に生じたヒケを除
去すると共に歯形の精度を向上させることができる。
明する。
製歯形部品の一例として、自動車用オートマチックトラ
ンスミッション装置におけるリングギヤ1を示したもの
で、リングギヤ1は、板金素材を成形したドライブプレ
ート2の外周端部に一体成形されている。このリングギ
ヤ1は、ドライブプレート2の外周端部を略鉛直に折曲
した側壁部2aの外周面に、鍛圧(プレス)によって歯
形を成形したものである。なお、図中3はトルクコンバ
ータを示している。
ートをプレス成形するには、概略的には図11に示すよ
うな一連の工程が考えられる。すなわち、薄板の板金素
材から所要の形状をした平板(ブランク)4を打ち抜く
ブランキングの工程と、平板4を深絞りして側壁部2a
を設ける(必要に応じてドライブプレート2の形状を同
時成形してもよい)ドローイングの工程と、側壁部2a
を積極的に座屈させて所望の歯形を成形する鍛圧成形、
及び必要に応じて鍛圧成形の前後に設けられる予備歯形
成形、歯形仕上げ加工(たとえばしごき加工)の3工程
で構成される歯形成形の工程と、取付穴等の加工をする
ピアシングの工程とを具備しており、さらに、必要に応
じて、ピアシング後に適当な熱処理を施すような場合も
ある。
鍛圧成形及び歯形仕上げ加工としてのしごき加工の各工
程を経た側壁部2aを示したもので、各工程ごとに外
観、側面及び平面の加工による変化がわかるようにして
ある。ドローイングの工程では、板金素材の周辺部が略
鉛直に深絞りされた平板状の側壁部2aが形成されてい
る。続く予備歯形成形の工程では、側壁部2aがゆるや
かな波形形状に成形されている。次に、鍛圧成形の工程
では、側壁部2aを鍛圧して座屈させ、所望の歯形に増
肉成形している。これによって、側壁部2aの高さはh
1からh2に押しつぶされている。最後のしごき加工の
工程では、基本的な歯形形状に変化はないものの、歯形
表面をしごくことによって、ヒケの除去や精度の向上が
達成されている。なお、図中のG,H,Iは各々側壁部
2a(リングギヤ1)の同一位置の目安を示しただけの
符号であり、寸法や形状の細部までの一致を意味するも
のではないが、成形加工の工程が進むにつれて、各符号
に対応する幅寸法は、Gが減少し、Hは増加し、Iは略
一定である。
示した鍛圧成形が中心となる。この鍛圧成形は、側壁部
2aを積極的に座屈させ、側壁部の材料移動によって所
望の歯形形状を増肉成形する方法を採用している。図1
において、2aは鍛圧成形を受ける側壁部、5は歯形成
形用のダイ、6は白抜矢印の方向に鍛圧荷重を与える鍛
圧パンチ、7は側壁部2aの内径側を拘束する拘束パン
チ、2はドライブプレートを示し、(A)は各々(B)
のa−a線、b−b線及びc−c線に沿う断面図であ
る。
2に示した板厚tと側壁部高さh0との関係がh0/t
≧2と言われている。本発明の工法は、このような条件
を満たす側壁部2aをドローイングの工程で予め設けて
おき、該側壁部2aを鍛圧した際に生じる座屈現象を積
極的に活用して歯形を成形するものである。なお、図1
の側壁部2aには後述する予備歯形成形を施したものが
示されているが、図2に示した側壁部2aのようにドロ
ーイング工程後のものを直接鍛圧成形してもよい。
から鍛圧前、鍛圧初期(座屈)、鍛圧終期(外形状成
形)の状態を各々示している。この実施例では、側壁部
2aの外周面に歯形を成形するため、側壁部2aの内径
側に拘束パンチ7を配設して、側壁部2aの内径側への
動きを拘束している。
用について、図3及び図4を参照して説明する。図3は
側壁部2aの内外径共に拘束なしの平板圧縮例を示した
もので、白抜矢印の方向から圧縮された側壁部2aは外
向きにふくらんで座屈する特性を有している。また、図
4は側壁部2aの外径側をダイ5で拘束して鍛圧した場
合の図で、側壁部2aは内側に折れ込んで座屈する。こ
の場合、側壁部2aの外周面側に成形された歯形には、
図4(B)に示す如く、材料が内側に逃げて大きな材料
欠損部8を生じてしまう。そこで、本発明の工法では、
歯形成形面の裏側を拘束パンチ7で拘束して鍛圧成形を
実施する。これにより、鍛圧パンチ6から鍛圧荷重を受
けた側壁部2aは、図1の鍛圧初期状態に示す如く、外
側(ダイ5側)へふくらんで座屈し、拘束パンチ7との
間に空隙9を形成する。この空隙9が形成されたことに
より、鍛圧された側壁部材料の逃げ場が確保され、閉塞
鍛造化を回避できる。そして、さらに鍛圧荷重をかけて
いくと、図1の鍛圧終期状態に示す如く、側壁部材料は
おおよそ矢印のように外向きに流れ、ダイ5の形状にな
じんで所望の外歯形状が増肉成形される。なお、閉塞鍛
造化を回避できたことにより、鍛圧荷重を高めることな
く必要な歯形形状を得ることができる。
形には、鍛圧工程の材料の拘束条件等に応じ、図5に示
す如く、小径コーナー部(凹形状部)外観にヒケ10を
生じることがある。図6はヒケ発生を説明するための図
(図5のd−d断面)で、左半分がスプライン部拘束な
しの場合、右半分がスプライン部拘束有の場合を各々示
している。なお、図中の実線は鍛圧後の歯形形状を示
し、一点鎖線は鍛圧前の形状を示している。
の場合は、鍛圧によって大小径スプライン部の直線部が
樽形の変形(増肉)を生じ、凹形状11,12部に折れ
曲がり状のヒケが生じる。一方、スプライン部を拘束し
た場合には、鍛圧された材料は歯形内部の空隙9に流入
して増肉するので、スプライン凹形状13では小径とス
プライン部との内向き流れが合流して大きくなり、ヒケ
10を生じる。
形状13部近傍材料の内向き流れを拘束するため、拘束
パンチ7の大径部直径Dp(図7及び8参照)を数式1
のように設定する。
り、拘束パンチ7の小径部直径をdpとすれば、(dd
−dp)/2が図8のt1に相当する。また、(Dp−
dp)/2は図8のパンチ高さ(拘束パンチ7の凸部1
4の高さ)hpに相当するもので、t1とhpとの間に
はhp≧t1の関係がある(これを変形するとDp≧d
dとなる)。
内側大直径をDyとすれば、Dp=Dyの関係より下記
の数式2も成立する。
部2aの材料はヒケの原因となる内向き流れが抑制さ
れ、歯形形状部への材料流れ(図7の矢印15)と空隙
9への材料流れ(図7の矢印16)が優勢となる。この
ため、鍛圧成形工程の前に上記条件を満足する予備歯形
成形の工程を加えることによって、ヒケの発生を抑えた
歯形の増肉成形が可能となる。
発生を防止する工法を説明したが、鍛圧成形で発生した
ヒケを後工程で除去する工法もまた可能である。このヒ
ケを除去する歯形仕上げ加工工程にはたとえばしごき加
工があり、図9に示す如く、パンチ17とダイ18との
間で歯形の表面から被しごき材料19をしごきとる。こ
のしごき量をヒケ量以上に設定すれば、鍛圧成形前の予
備歯形成形を歯たけの浅い予備歯形形状としたり、ある
いは予備歯形成形を省略することも可能になり、ドロー
イング工程後の円筒素材から直接鍛圧による歯形成形を
実施できるようになる。なお、このしごき加工は、歯形
の精度向上を目的として実施される工法でもあり、場合
によってはヒケ除去と精度向上とを同時に達成すること
も可能である。
加工のような塑性加工、又はホブ盤等による切削加工を
採用してもよく、このような歯形仕上げ加工方法によっ
ても、所望の寸法精度の歯形形成と歯面のヒケ削除とを
同時に達成できる。
工程のみで、あるいは鍛圧成形に予備歯形成形及び歯形
仕上げ加工加工のいずれか一方、又は両方の工程を加え
ることにより、薄板の板金素材から歯形部品を成形でき
るようにしたもので、一般的な板金用トランスファプレ
スの荷重範囲内ですべての加工が可能であり、特殊な専
用機を必要としない。また、予備歯形成形及び歯形仕上
げ加工の工程を加えるか否かは製品となる歯形の形状、
要求精度仕様等の条件で適宜選択でき、従って、板金製
歯形部品の成形方法として広い範囲で適用することがで
きる。
を形成していたが、ダイ5と拘束パンチ7との位置を交
換することにより、側壁部内周面に歯形を成形すること
も可能である。
部品の成形方法によれば、歯形成形面の裏側を拘束した
状態で側壁部を積極的に座屈させ、座屈によって生じさ
せた空隙により材料の逃げ場を確保して閉塞鍛造化を回
避するようにしたので、鍛圧荷重を高めることなく高精
度の歯形形状を容易に増肉成形することができる。特
に、高い鍛圧荷重を必要としないため、ブランキングか
ら歯形成形を経てピアシングまでの一連のプレス加工を
板金用のトランスファプレスで実施でき、生産ラインの
構成を容易にすると共に生産性の向上にも大きな効果が
ある。また、歯形成形の専用機を必要としないため、高
い生産性と相まって製品コストの低減にも効果を奏す
る。
の成形方法によれば、鍛圧成形の前に予備歯形成形の工
程を加えることにより、鍛圧時の材料移動(変形)量を
抑制することができる。このため、鍛圧時に歯形の小径
コーナー部外観に生じるヒケを防止でき、たとえば大径
部と小径部との寸法差が大きいような歯たけの深い歯形
であっても高精度で信頼性の高い製品を鍛圧成形によっ
て製造できるようになる。なお、この場合も一連のトラ
ンスファプレスによる加工が可能であり、生産性の向上
やコストの低減に有効である。
品の成形方法によれば、鍛圧成形の後にしごき加工のよ
うな歯形仕上げ加工工程を加えることにより、歯形精度
の向上とヒケの除去とを同時に行うことができ、ヒケが
生じるような歯形であっても予備歯形成形なしで鍛圧成
形が可能になる。なお、この場合も一連のトランスファ
プレスによる加工が可能であり、やはり生産性の向上や
コストの低減に効果を奏する。
仕上げ加工(しごき加工、転造加工又はホブ盤加工)の
3工程を経て所望の歯形を成形してもよく、この場合は
歯たけの深い歯形成形を高精度で容易に実施できる。従
って、製品の歯形形状や仕様上要求される精度等の条件
に応じて、生産性やコストを考慮して最適の組合せを適
宜選択することが可能である。また、製品の仕様によっ
ては、鍛圧成形やしごき加工の成形工程を経ることによ
って材料が加工硬化するため、従来ピアシング工程後に
施していた熱処理が不要になることも期待できる。
形だけでなく円筒素材の増肉加工にも適用可能であり、
たとえばプレス工法以外の歯形成形用の素材作りにも有
効である。
ち、鍛圧成形の過程を説明するために示した状態図であ
る。
す断面図である。
て座屈させた状態を示す図である。
態を示す図であり、(B)は(A)の方法で成形された
歯形形状例を示す外観斜視図である。
斜視図である。
る。
足図である。
トマチックトランスミッション装置におけるリングギヤ
を示す要部断面図である。
要な主要工程を示す図である。
形、鍛圧成形及びしごき加工の各工程を経た側壁部形状
の変化を示す図である。
ション装置におけるリングギヤの構造例を示す要部断面
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】板金素材を鍛圧して歯形部品を成形する板
金製歯形部品の成形方法において、板金素材本体を絞り
加工して歯形成形位置に予め側壁部を設けておくドロー
イング工程と、鍛圧時に歯形成形面の裏側を拘束した状
態で前記側壁部を積極的に座屈させ、該側壁部に所望の
歯形形状を増肉成形する座屈増肉工程とを具備して構成
したことを特徴とする板金製歯形部品の成形方法。 - 【請求項2】前記座屈増肉工程を実施する前に、前記側
壁部を予備歯形成形する工程を設けて鍛圧時の材料移動
を制御したことを特徴とする請求項1記載の成形方法。 - 【請求項3】予備歯形成形された後の前記側壁部の内側
大直径Dyと予備歯形成形に使用するダイの小径部直径
ddとの関係がDy≧ddとなるように設定して、前記
予備歯形成形の工程を実施したことを特徴とする請求項
2記載の成形方法。 - 【請求項4】前記座屈増肉工程を実施した後に、歯形を
所望の寸法精度に形成すると共に歯面に生じたヒケを除
去せしめる歯形仕上げ加工工程を設けたことを特徴とす
る請求項1又は2記載の成形方法。 - 【請求項5】歯形仕上げ加工工程がしごき加工であるこ
とを特徴とする請求項4記載の成形方法。 - 【請求項6】歯形仕上げ加工工程が転造加工であること
を特徴とする請求項4記載の成形方法。 - 【請求項7】歯形仕上げ加工工程がホブ盤加工であるこ
とを特徴とする請求項4記載の成形方法。 - 【請求項8】前記側壁部の高さh0と前記板金素材の板
厚tとの関係がh0/t≧2となるように絞り加工した
ことを特徴とする請求項1記載の成形方法。
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JP6075517A JP2885266B2 (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 板金製歯形部品の成形方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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