(57)【要約】【課題】分割構造のパンチを用いてもエレメントの表面形状に段差が生じることを抑制して高品質の打抜き加工が可能なＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法を提供する。【解決手段】ＣＶＴベルト用エレメントをダイスとパンチ１とよりなる金型を用いて板状素材から打抜き加工する方法である。ダイスは打抜き穴の内周角部に面取り部を全周に設けてなる。パンチ１は、エレメントの輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃１７を設けてなると共に、頭部を切断するためのパンチ頭部１１と、胴部を切断するためのパンチ胴部１２と、首部を切断するためのパンチ首部とを備え、パンチ首部において２つに分割されたパンチ頭部１１とパンチ胴部１２とを組み合わせてなり、パンチ頭部１１とパンチ胴部１２は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略三角形状の頭部と、略長方形状の胴部と、上記頭部の底辺部の中央部と上記胴部の長辺部の中央部とを繋ぐ首部とにより構成されるＣＶＴベルト用エレメントを、ダイスとパンチとよりなる金型を用いて、板状素材から打抜き加工する方法であって、
上記ダイスは、上記エレメントの輪郭形状に対応する打抜き穴を有すると共に、該打抜き穴の内周角部に、上記エレメントの切断面に破断面が生成することを抑制するための面取り部を全周に設けてなり、
上記パンチは、上記エレメントの輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃を設けてなると共に、上記頭部を切断するためのパンチ頭部と、上記胴部を切断するためのパンチ胴部と、上記首部を切断するためのパンチ首部とを備え、該パンチ首部において２つに分割された上記パンチ頭部と上記パンチ胴部とを組み合わせて構成されており、
上記パンチ頭部と上記パンチ胴部は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されていることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法。
【請求項２】
請求項１において、上記パンチは、打抜き加工前の初期状態において上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の先端位置を後退させてセットしてあることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記パンチは、上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の材料のヤング率を大きくしてあることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において、上記面取り部は、打抜き方向に対して５°〜４５°傾斜したテーパ形状を有していることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、上記面取り部の打ち抜き方向に直交する方向の幅寸法は０．１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法。
【請求項６】
略三角形状の頭部と、略長方形状の胴部と、上記頭部の底辺部の中央部と上記胴部の長辺部の中央部とを繋ぐ首部とにより構成されるＣＶＴベルト用エレメントを、板状素材から打ち抜き加工する際に用いるダイスとパンチとよりなる金型であって、
上記ダイスは、上記エレメントの輪郭形状に対応する打抜き穴を有すると共に、該打抜き穴の内周角部に、上記エレメントの切断面に破断面が生成することを抑制するための面取り部を全周に設けてなり、
上記パンチは、上記エレメントの輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃を設けてなると共に、上記頭部を切断するためのパンチ頭部と、上記胴部を切断するためのパンチ胴部と、上記首部を切断するためのパンチ首部とを備え、該パンチ首部において２つに分割された上記パンチ頭部と上記パンチ胴部とを組み合わせて構成されており、
上記パンチ頭部と上記パンチ胴部は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されていることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型。
【請求項７】
請求項６において、上記パンチは、打抜き加工前の初期状態において上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の先端位置を後退させてセットしてあることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型。
【請求項８】
請求項６又は７において、上記パンチは、上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の材料のヤング率を大きくしてあることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項において、上記面取り部は、打抜き方向に対して５°〜４５°傾斜したテーパ形状を有していることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項において、上記面取り部の打ち抜き方向に直交する方向の幅寸法は０．１ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＴベルトに用いられるエレメントを製造する際の打抜き加工方法及び打抜き加工用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式ＣＶＴ（Continuously  Variable  Transmission、無段変速機）は、一対のプーリと、これらに掛け渡したＣＶＴ用ベルトにより構成される。ＣＶＴ用ベルトは、金属帯板よりなるリング状のベルトに、エレメントと呼ばれる摩擦部品を多数装着することにより構成される。
【０００３】
上記エレメント８は、後述する図１に示すごとく、略三角形状の頭部８１と、略長方形状の胴部８２と、上記頭部８１の底辺部の中央部と上記胴部８２の長辺部の中央部とを繋ぐ首部８３とよりなる。首部８３の左右には、頭部８１と胴部８２との間の間隙よりなる凹部８５が形成されている。この凹部８５に金属帯板よりなるベルト（図示略）を挿入し、該ベルトの全周にエレメント８を配設することによってＣＶＴ用ベルトが得られる。
【０００４】
エレメント８の作製は、板状の金属素材を準備し、これを所望形状に打ち抜く打抜き加工を行い、その後、仕上げ工程を経るという工程でなされる。エレメント８の打抜き加工は、ダイスとパンチとよりなる金型を用いて行われる。
従来の金型としては、例えば、特許文献１に示されているものがある。
【０００５】
【特許文献１】特表２００５−５３１７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、エレメント８を打抜き加工する際に用いる金型は、後述する図３、図４に示すごとく、エレメント８の外周切断面の面性状を、破断面が極力少なくほぼ全面が剪断面となるようにするために、ダイス２の打抜き穴２０の内周角部にテーパ状の面取り部２５を全周に設けてある。
【０００７】
一方、ダイス２の打抜き穴２０に挿入すべきパンチとしては、後述する図２に示すごとく、頭部８１に対応するパンチ頭部１１と胴部８２に対応するパンチ胴部１２とをパンチ首部１３の位置で分割してなる分割構造のパンチ１が提案されている。これは、パンチ頭部１１とパンチ胴部１２とが一体構造である場合よりも加工が容易でパンチの製造コストを低減できるためである。
【０００８】
ところで、上記ごとく、ダイス２に面取り部２５を設けている場合には、面取り部を設けていない場合に比べてパンチと素材との間に生じる応力が大きくなる。そして、パンチの先端面が素材表面に転写されるようになる。そして、上記分割パンチを用いた場合には、打抜き加工時にパンチに付与される応力バランスに偏りがあることによって、切断されるエレメントの表面形状に段差が生じるという問題があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、分割構造のパンチを用いてもエレメントの表面形状に段差が生じることを抑制して高品質の打ち抜き加工が可能なＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法及び打抜き加工用金型を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、略三角形状の頭部と、略長方形状の胴部と、上記頭部の底辺部の中央部と上記胴部の長辺部の中央部とを繋ぐ首部とにより構成されるＣＶＴベルト用エレメントを、ダイスとパンチとよりなる金型を用いて、板状素材から打抜き加工する方法であって、
上記ダイスは、上記エレメントの輪郭形状に対応する打抜き穴を有すると共に、該打抜き穴の内周角部に、上記エレメントの切断面に破断面が生成することを抑制するための面取り部を全周に設けてなり、
上記パンチは、上記エレメントの輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃を設けてなると共に、上記頭部を切断するためのパンチ頭部と、上記胴部を切断するためのパンチ胴部と、上記首部を切断するためのパンチ首部とを備え、該パンチ首部において２つに分割された上記パンチ頭部と上記パンチ胴部とを組み合わせて構成されており、
上記パンチ頭部と上記パンチ胴部は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されていることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法にある（請求項１）。
【００１１】
本発明のＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法においては、分割構造のパンチであって、上記パンチ頭部と上記パンチ胴部の打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置（以下、適宜変形先端位置という）が打抜き方向において一致するように構成されたパンチを用いる。これにより、打ち抜き加工時にエレメントの表面に接するパンチの先端面の形状は、所望のエレメント表面の形状とすることができる。これにより、得られるエレメントの表面形状に段差が生じることを抑制して高品質の打ち抜き加工が可能となる。
【００１２】
第２の発明は、略三角形状の頭部と、略長方形状の胴部と、上記頭部の底辺部の中央部と上記胴部の長辺部の中央部とを繋ぐ首部とにより構成されるＣＶＴベルト用エレメントを、板状素材から打ち抜き加工する際に用いるダイスとパンチとよりなる金型であって、
上記ダイスは、上記エレメントの輪郭形状に対応する打抜き穴を有すると共に、該打抜き穴の内周角部に、上記エレメントの切断面に破断面が生成することを抑制するための面取り部を全周に設けてなり、
上記パンチは、上記エレメントの輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃を設けてなると共に、上記頭部を切断するためのパンチ頭部と、上記胴部を切断するためのパンチ胴部と、上記首部を切断するためのパンチ首部とを備え、該パンチ首部において２つに分割された上記パンチ頭部と上記パンチ胴部とを組み合わせて構成されており、
上記パンチ頭部と上記パンチ胴部は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されていることを特徴とするＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型にある（請求項６）。
【００１３】
本発明のＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工用金型は、上記のごとく、分割構造のパンチであって、上記パンチ頭部と上記パンチ胴部の打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されたパンチを有している。これにより、エレメントの表面形状に段差が生じることを抑制して高品質の打ち抜き加工が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
上記第１、第２の発明においては、上記パンチは、打抜き加工前の初期状態において上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の先端位置を後退させてセットしてあることが好ましい（請求項２、７）。この場合には、パンチ頭部とパンチ胴部の変形量の差異を上記初期状態の位置のずれ量によって容易に調整することができ、上記の変形先端位置の一致を容易に実現することができる。また、パンチ頭部とパンチ胴部の先端位置の最適なずれ量は、実験によって比較的容易に確認することができる。
【００１５】
また、上記パンチは、上記パンチ胴部よりも上記パンチ頭部の材料のヤング率を大きくしてあることも好ましい（請求項３、８）。この場合には、ヤング率の差によって変形量そのものの差異を小さくすることができ、これによって打ち抜き品質を高めることができる。
なお、上記の初期状態での先端位置の調整と、材料のヤング率の変更という２つの手段を単独で行ってもよいし、両者を組み合わせて行ってもよい。
【００１６】
また、上記面取り部は、打抜き方向に対して５°〜４５°傾斜したテーパ形状を有していることが好ましい（請求項４、９）。この場合には、面取り部の形成が容易である。そして、上記テーパ形状の傾斜角度が打抜き方向に対して５°未満の場合には、エレメントの切断面に破断面が増えるおそれがある。一方、４５°を超える場合にも、同様にエレメントの切断面に破断面が増えるおそれがあり、また、エレメントの切断部のダレが大きくなるという問題がある。
【００１７】
また、上記面取り部の打抜き方向に直交する方向の幅寸法は０．１ｍｍ〜１ｍｍであることが好ましい（請求項５、１０）。上記幅寸法が０．１ｍｍ未満の場合には、エレメントの切断面に破断面が増えるおそれがある。一方、１ｍｍを超える場合には打抜き加工時に発生するバリが大きくなり脱落しやすくなるため、他のエレメントを打抜き加工する際に脱落したバリを挟み込むことでエレメントに打痕傷が発生するという問題がある。
【実施例】
【００１８】
（実施例１）
本発明の実施例に係るＣＶＴベルト用エレメントの打抜き加工方法及び打抜き加工用金型につき、図１〜図１０を用いて説明する。
本例では、図１に示すごとく、略三角形状の頭部８１と、略長方形状の胴部８２と、上記頭部８１の底辺部の中央部と上記胴部８２の長辺部の中央部とを繋ぐ首部８３とにより構成されるＣＶＴベルト用エレメント８を、ダイス２とパンチ１とよりなる金型を用いて、板状素材８９（図５、図６）から打抜き加工する。エレメント８は、同図に示すごとく、頭部８１の中央部に突出部８１５を有し、複数積層した場合に突出部８１５の裏側面の窪みに隣のエレメント８の突出部８１５が挿入されて位置決めが容易となるように構成されている。また、頭部８１と胴部８２との間には凹部８５が形成されており、ここに図示しないベルトが挿入されるようになっている。
【００１９】
本例で用いるダイス２は、図３、図４に示すごとく、エレメント８の輪郭形状に対応する打抜き穴２０を有すると共に、該打抜き穴２０の内周角部に、上記エレメント８の切断面８８に破断面が生成することを抑制するための面取り部２５を全周に設けてなる。この面取り部２５は、いずれの位置においても、傾斜角度αがほぼ３０°であるテーパ形状を有しており、幅寸法ａがほぼ０．５ｍｍの形状である。
【００２０】
また、パンチ１は、図２に示すごとく、エレメント８の輪郭形状に対応する外形形状を有し、その先端角部に略直角のパンチ刃１７を設けてなると共に、頭部８１を切断するためのパンチ頭部１１と、胴部８２を切断するためのパンチ胴部１２と、首部８３を切断するためのパンチ首部１３とを備え、該パンチ首部１３において２つに分割された上記パンチ頭部１１と上記パンチ胴部１２とを組み合わせて構成されている。パンチ頭部１１には、エレメント８の突出部８１５及びその裏面の窪みを形成するためのピンを挿入するためのピン穴１８が設けられている。また、パンチ首部１３の分割部分には、頭部側に台形状の底辺部を前方に向けた形状の突出部１３３が設けられ、胴部側に突出部１３３の形状に対応した台形状の溝部１３４が設けられ、両者を嵌め合うことによって組合せ可能に構成されている。
そして、パンチ頭部１１とパンチ胴部１２は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致するように構成されている。
【００２１】
具体的には、図８に示すごとく、パンチ１は、打抜き加工前の初期状態においてパンチ胴部１２よりもパンチ頭部１１の先端位置をずれ量Ｓだけ後退させてセットした。また、このセット状態を維持するために、パンチ頭部１１とパンチ胴部１２の後端面を支持するパンチ支持部１０を設けた。上記ずれ量Ｓは、コンピュータを用いたシミュレーションによって求め、実験によって微調整することによって最適量を求めることが可能である。
【００２２】
次に、上記構成のパンチ１及びダイス２を用いて打ち抜き加工を行うに当たっては、これらパンチ１及びダイス２よりなる金型を組み込んだプレス装置を用いる。その主要部は、図５に示すごとく、打ち抜き穴２０内にエジェクタ４１を組み込んだダイス２を備えた下型部と、板押さえ４２内に組み込まれたパンチ１を備えた上型部とにより構成される。
【００２３】
まず、図５に示すごとく、上型部と下型部との間に間隔を空け、下型部上に板状素材８９をセットする。次に、図６に示すごとく、上型部を前進させて板押さえ４２とダイス２によって板状素材８９を挟持し、図７に示すごとく、パンチ１を前進させてエレメント８の打ち抜きを行う。
【００２４】
そして、図９に示すごとく、パンチ頭部１１とパンチ胴部１２は、打抜き加工時の最大荷重が付与された際に弾性変形により変形移動した先端位置が打抜き方向において一致する。つまり、上記のごとく、パンチ１は、打抜き加工前の初期状態においてパンチ胴部１２よりもパンチ頭部１１の先端位置をずれ量Ｓだけ後退させてセットしてあるので、弾性変形によりパンチ頭部１１とパンチ胴部１２の変形量に差が出た分を、上記ずれ量によって吸収することができる。
そのため、本例によれば、分割構造のパンチ１を用いてもエレメント８の表面形状に段差が生じることを抑制して高品質の打ち抜き加工を行うことができる。
【００２５】
ここで、図１０に示すごとく、ダイス２の面取り部２５から生じる応力は、その面取り断面積が同じである限り、基本的に同じ大きさとなる。その応力の向きを矢印ｇで示す。同図より知られるごとく、頭部の面積は胴部より明らかに小さいが、応力矢印ｇが存在する割合は、頭部の方が高い。その分、図９に示すごとく、切断時にパンチ頭部１１に付与される応力ｆ1がパンチ胴部１２に付与される応力ｆ2よりも大きくなる。このような応力バランスの偏りを、本例では、上記ずれ量Ｓの設定によって加工に影響ないようにキャンセルすることが可能である。
【００２６】
（実施例２）
本例は、図１１に示すごとく、実施例１のパンチ１に代えて、パンチ胴部１２とパンチ頭部１１の材質を異なるものとし、パンチ頭部１１の材料のヤング率を大きくしたパンチ１０２を用いた。その他の金型構成は実施例１と同様である。
この場合には、図１２に示すごとく、切断時にパンチ頭部１１に付与される応力ｆ1がパンチ胴部１２に付与される応力ｆ2よりも大きくなっても、材料のヤング率が上記のごとく異なっているので、結果的にパンチ頭部１１とパンチ胴部１２の変形量がほぼ同等となり、加工品質を良好に維持することができる。
【００２７】
（比較例１）
本比較例は、図１３に示すごとく、分割構造ではあるが、パンチ頭部９１１とパンチ胴部９１２とを同じ材質で構成し、かつその先端位置の初期セット位置を同じとしたパンチ９１を用いた例である。その他の型構造は、実施例１と同様とした。
この場合には、図１４に示すごとく、分割構造のパンチ９１におけるパンチ頭部９１１に付与される応力ｆ1がパンチ胴部９１２に付与される応力ｆ2よりも大きいので、その分、切断時に軸方向に変形する変形量に差が生じる。これがそのまま、変形時の先端位置に影響し、エレメント８の表面に転写して段差となって切断品質を低下させてしまう。この結果から、上記実施例１、２のいずれか、あるいは両者の特徴を合わせた対策をすることが有効であることがわかる。
【００２８】
なお、上述した分割構造のパンチ１、１０２のパンチ頭部１１とパンチ胴部１２の分割位置は、パンチ首部１３に存在するが、その細かい分割位置ｄは、変更可能である。例えば図１５に示すごとく、（ａ）パンチ胴部寄り、（ｂ）パンチ首部ほぼ中央、（ｃ）パンチ頭部寄のいずれかを選択することが可能である。また、分割位置における突出部１３３と溝部１３４の嵌め合い形状も種々変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施例１における、ＣＶＴベルト用エレメントを示す斜視図。
【図２】実施例１における、分割構造のパンチを示す分解斜視図。
【図３】実施例１における、ダイスを示す平面図。
【図４】実施例１における、図３のＡ−Ａ線矢視断面説明図。
【図５】実施例１における、上型部と下型部との間に板状素材をセットした状態を示す説明図。
【図６】実施例１における、上型部と下型部との間に板状素材を挟持した状態を示す説明図。
【図７】実施例１における、ダイスとパンチによってエレメントの打ち抜きが完了した状態を示す説明図。
【図８】実施例１における、パンチ頭部とパンチ胴部の初期セット状態を示す説明図。
【図９】実施例１における、打ち抜き時にパンチに付与される応力状態を示す説明図。
【図１０】実施例１における、材料がダイスの面取り部から受ける応力状態を示す説明図。
【図１１】実施例１における、パンチ頭部とパンチ胴部の初期セット状態を示す説明図。
【図１２】実施例１における、打ち抜き時にパンチに付与される応力状態を示す説明図。
【図１３】比較例１における、パンチ頭部とパンチ胴部の初期セット状態を示す説明図。
【図１４】比較例１における、打ち抜き時にパンチに付与される応力状態を示す説明図。
【図１５】分割パンチの分割位置の変形例を示す説明図。
【符号の説明】
【００３０】
１  パンチ
１１  パンチ頭部
１２  パンチ胴部
１３  パンチ首部
２  ダイス
２０  打ち抜き穴
２５  面取り部
８  エレメント
８１  頭部
８２  胴部
８３  首部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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