(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒部と、円筒部の一端に連続する外向きのフランジ部と、フランジ部の外周に連続する大径部を備えた中空状のワークを、その内側に挿入するパンチでダイに圧入して、円筒部の圧入方向先端側にセレーションとその先端の小径部を成形する装置であって、パンチの先端部に、小径部を成形する部分として直径を小さくした段差部を設けたことを特徴とするプレス成形装置。
【請求項２】
パンチの段差部を、円筒部におけるセレーション部分に対する小径部の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定したことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスにより、円筒部を有するワークの円筒部の先端に小径部を成形するのに用いるプレス成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
円筒部を有するワークに対し、その円筒部の先端に小径部を成形するプレス成形装置としては、例えば図６に示すようなものがある。ワークＷは、円筒部Ｄ１と、円筒部Ｄ１の一端に連続するフランジ部Ｆと、フランジ部Ｆの外周に連続する大径部Ｄ２を備えており、大径部Ｄ２の外周には外歯Ｇが設けてある。
【０００３】
プレス成形装置は、下側の固定型に、ワークＷの外部形状に対応する成形凹部１０１を有するダイ１０２を備えると共に、上側の可動型に、ワークＷの内部形状に対応するパンチ１０３を備えている。ダイ１０２の成形凹部１０１は、ワークＷの円筒部Ｄ１の他端側（先端側）に対応する位置に、内歯状のセレーションの成形部１０１ａと、これに連続する小径部の成形部１０１ｂが設けてある。パンチ１０３は、軸線上に下側に突出するマンドレル１０４を備えており、このマンドレル１０４がセレーションおよび小径部を含む円筒部D1の成形部に相当する。
【０００４】
そして、ワークＷを成形するにあたっては、ダイ１０２の成形凹部１０１にワークＷをセットしたのち、図６（ａ）に示すようにパンチ１０３をワークＷの内側に圧入し、さらにワークＷを成形凹部１０１内に圧入していくことにより、ダイ１０２とパンチ１０３とで大径部Ｄ２を拘束し、最終的に図６（ｂ）および図７に示すように、円筒部Ｄ１の他端側（先端側）にセレーションＳおよび小径部Ｄ３を成形する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような円筒部Ｄ１を有する中空状のワークＷの成形では、円筒部Ｄ１のフランジ部Ｆ側から先端側の小径部Ｄ３に至る方向において、図７に示すセレーションＳの先端面取り部Ａから径方向の断面積減少率が急激に増加する。これに対して、従来のプレス成形装置では、最終的にパンチ１０３を押し切った際に円筒部Ｄ１の先端側の肉の流れが拘束されるため、押し切り時の座屈応力によって円筒部Ｄ１とフランジ部Ｆとの連続部分付近に円筒部Ｄ１の肉が寄った状態となるいわゆるまくれ傷が発生することがあり、このような問題を解決することが課題であった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、円筒部と、円筒部の一端に連続する外向きのフランジ部と、フランジ部の外周に連続する大径部を備えた中空状のワークに対して、円筒部の圧入方向先端側にセレーションとその先端の小径部を成形する装置において、成形不良のない良好なワークを得ることができるプレス成形装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わるプレス成形装置は、請求項１として、円筒部と、円筒部の一端に連続する外向きのフランジ部と、フランジ部の外周に連続する大径部を備えた中空状のワークを、その内側に挿入するパンチでダイに圧入して、円筒部の圧入方向先端側にセレーションとその先端の小径部を成形する装置であって、パンチの先端部に、小径部を成形する部分として直径を小さくした段差部を設けた構成とし、請求項２として、パンチの段差部を、円筒部におけるセレーション部分に対する小径部の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定した構成としており、上記の構成を従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
なお、請求項２において、円筒部におけるセレーション部分に対する小径部の断面積減少率を１５〜２５％としたのは、１５％よりも小さくするとセレーションの先端に欠肉といった成形不良が生じる恐れがあり、２５％よりも大きくすると円筒部の基端側にまくれ傷等の成形不良が生じる恐れがあるためである。
【００１２】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わるプレス成形装置では、円筒部と、円筒部の一端に連続する外向きのフランジ部と、フランジ部の外周に連続する大径部を備えた中空状のワークを、その内側に挿入するパンチでダイに圧入して、円筒部の圧入方向先端側にセレーションとその先端の小径部を成形するにあたり、パンチの先端部に小径部を成形する部分として直径を小さくした段差部を設けているので、最終的にパンチを押し切った際に、円筒部の先端の肉が拘束されることなくパンチの段差部内に流出することとなり、これにより、円筒部の本体部分に対する小径部の断面積減少率が小さくなる形態に成形すると共に、押し切り時の座屈応力による成形不良が防止される。
【００１３】
本発明の請求項２に係わるプレス成形装置では、パンチの段差部を、円筒部におけるセレーション部分に対する小径部の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定したので、断面積減少率が小さいことにより生じるセレーションの先端の欠肉といった成形不良や、断面積減少率が大きいことにより生じる円筒部の基端側のまくれ傷等の成形不良が防止される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係わるプレス成形装置によれば、円筒部と、円筒部の一端に連続する外向きのフランジ部と、フランジ部の外周に連続する大径部を備えた中空状のワークを、その内側に挿入するパンチでダイに圧入して、円筒部の圧入方向先端側にセレーションとその先端の小径部を成形する装置において、パンチの先端部に小径部を成形する部分として直径を小さくした段差部を設けたことにより、最終的にパンチを押し切った際に、円筒部の先端の肉を拘束することなくパンチの段差部内に流出させるので、押し切り時の座屈応力によるまくれ傷等の成形不良を防止することができ、これにより疲労強度なども高めることができ、ワークの品質を向上させることができる。
【００１８】
本発明の請求項２に係わるプレス成形装置によれば、パンチの段差部を、円筒部におけるセレーション部分に対する小径部の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定したので、断面積減少率が小さいことにより生じるセレーションの先端の欠肉といった成形不良や、断面積減少率が大きいことにより生じる円筒部の基端側のまくれ傷等の成形不良をより確実に防止することができ、これにより疲労強度なども高めることができると共に、ワークの品質を著しく向上させることができる。
【００１９】
【実施例】
図１に示すワークＷは、自動車の自動変速機構におけるハブアッセンブリ・ハイクラッチとして用いられるものであって、円筒部Ｄ１と、円筒部Ｄ１の一端に連続する外向きのフランジ部Ｆと、フランジ部Ｆの外周に連続する大径部Ｄ２を備えており、大径部Ｄ２の外周には外歯Ｇが形成してある。ワークＷは、前工程における熱間鍛造および冷間鍛造により図１に示す形状に成形されている。そして、ワークＷには、プレス成形装置により、円筒部Ｄ１を下向きにした状態で同円筒部Ｄ１の先端側（他端側）にセレーションおよび小径部を成形する。
【００２０】
プレス成形装置は、その全体を図５に示すように、下側の固定型１にダイ２を備えると共に、上側の可動型３にパンチ４を備えている。ダイ２は、複数のブロック２ａ〜２ｅを組み合わせると共に、これらブロック２ａ〜２ｅの側部全周をダイケース５で保持した構成になっている。また、ダイ２の下側には、押し出し機構６が設けてあって、この押し出し機構６には、ワーク押し出し用の複数のノックアウトピン７ａ〜７ｃが設けてある。
【００２１】
ダイ２は、図１にも示すように、ワークＷの外側形状に対応する成形凹部８を有している。成形凹部８は、ワークＷの円筒部Ｄ１の先端側に対応する位置に、内歯状のセレーションの成形部８ａと、これに連続する小径部の成形部８ｂが設けてあり、さらに、ワークＷの大径部Ｄ２に対応する位置には、外歯Ｇをしごき加工するための内歯８ｃが設けてある。
【００２２】
パンチ４は、大径部Ｄ２の成形部４ａを有すると共に、軸線上に下側に突出する状態でマンドレル９を備えており、マンドレル９の突出部分がセレーションおよび小径部を含む円筒部Ｄ１の成形部に相当する。このパンチ４は、ワークＷにおける円筒部Ｄ１の先端の肉を同円筒部Ｄ１の内側に流出可能な構成になっており、より具体的には、マンドレル９の先端部に、小径部を成形する部分として、本体部分よりも直径を小さくした段差部１０が設けてある。
【００２３】
段差部１０は、ダイ２の成形凹部８における小径部の成形部８ｂとの間でワークＷの小径部を成形する部分であって、後述するセレーションの先端面取り部に対応して、基端にテーパ部１０ａを有している。また、段差部１０は、成形後のワークＷにおいて、円筒部Ｄ１のセレーション部分に対する小径部の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定してある。
【００２４】
上記構成を備えたプレス成形装置でワークＷを成形するにあたっては、ダイ２の成形凹部８にワークＷをセットしたのち、図２に示すようにパンチ４を下降させてワークＷの内側に圧入し、さらにワークＷを成形凹部８内に圧入していくことにより、パンチ４でワークＷの内側をしごくと同時に大径部Ｄ２の外歯Ｇにしごき加工を行う。
【００２５】
そして、さらにパンチ４が下降すると、円筒部Ｄ１の上端側や大径部Ｄ２が拘束された状態でセレーションの成形が開始され、最終的にパンチ４を押し切ったところで、図３に示すように、円筒部Ｄ１の先端側にセレーションＳおよび小径部Ｄ３を成形する。
【００２６】
このとき、当該プレス成形装置では、パンチ４の先端部に、小径部Ｄ３を成形する部分として直径を小さくした段差部１０を設けているので、パンチ４を押し切った際に円筒部Ｄ１の先端の肉が拘束されることがなく、その肉をパンチ４の段差部１０内に流出させて、円筒部Ｄ１の本体部分に対する小径部Ｄ３の断面積減少率が小さくなる形態に成形することとなり、押し切り時の座屈応力による成形不良、つまり、ワークＷにおいて円筒部Ｄ１とフランジ部Ｆとの連続部分付近に生じるまくれ傷などの成形不良を確実に防止する。
【００２７】
上述の如く成形された小径部Ｄ３は、図４に示すように、段差部１０によって内側に環状突部Ｄｃが形成されており、また、セレーションＳの部分に対する断面積の変化をより緩やかにするために、段差部１０のテーパ部１０ａにより、環状突部ＤｃにセレーションＳの先端面取り部Ａとほぼ平行なテーパＤｔが形成されている。
【００２８】
また、上記のプレス成形装置では、パンチ４の段差部１０を、円筒部Ｄ１におけるセレーションＳの部分に対する小径部Ｄ３の径方向の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定したので、断面積減少率が大きいことにより生じる上記のまくれ傷等の成形不良が防止されると共に、断面積減少率が小さいことにより生じるセレーションＳの先端の欠肉といった成形不良も確実に防止している。
【００２９】
ここで、パンチ４における段差部１０の大きさを変化させ、セレーションＳの部分に対する小径部Ｄ３の断面積減少率を異ならせる成形を実験的に行った。断面積減少率としては５〜３５％の範囲で５％刻みとなる７例とし、各断面積減少率を有する状態に成形したワークＷに対し、歯形精度不良、欠肉、フランジ部Ｆの平面度不良、および円筒部Ｄ１とフランジ部Ｆとの連続部分である軸付根部の傷の発生について検査を行った。その結果を次の表に示す。
【００３０】
【表１】
0003608592.tif 000002
【００３１】
表から明らかなように、断面積減少率が５％および１０％のものについては、欠肉の発生はないものの、歯形精度不良、フランジ部Ｆの平滑度不良および軸付根部の傷の発生を確認した。また、断面積減少率が１５〜２５％のものについては、歯形精度不良、欠肉、フランジ部Ｆの平滑度不良および軸付根部の傷のいずれの不具合も発生していないことを確認した。さらに、断面積減少率が３０％および３５％のものについては、フランジ部Ｆの平滑度不良および軸付根部の傷の発生はないが、歯形精度不良および欠肉の発生を確認した。
【００３２】
これにより、パンチ４の段差部１０を、円筒部Ｄ１におけるセレーションＳの部分に対する小径部Ｄ３の径方向の断面積減少率が１５〜２５％となる大きさの段差に設定することにより、成形不良の無い良好なワークＷを成形し得ることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるプレス成形装置の一実施例において、パンチの下降とともにワークの成形を開始する状態を示す要部の断面図である。
【図２】図１に続いてパンチを途中まで下降させた状態を示す断面図である。
【図３】図２に続いてパンチを押し切った状態を示す断面図である。
【図４】成形後におけるワークの円筒部の先端を示す片側省略の断面図である。
【図５】プレス成形装置の全体を説明する断面図である。
【図６】従来のプレス成形装置によるワークの成形において、パンチを途中まで下降させた状態を示す断面図（ａ）と、パンチを押し切った状態を示す断面図（ｂ）である。
【図７】従来のプレス成形装置により成形されたワークの円筒部の先端を示す片側省略の断面図である。
【符号の説明】
Ｄ１    円筒部
Ｄ２    大径部
Ｄ３    小径部
Ｆ      フランジ部
Ｓ      セレーション
Ｗ      ワーク
２      ダイ
４      パンチ
８ａ    セレーションの成形部
８ｂ    小径部の成形部
１０    段差部
【図１】
0003608592.tif 000003
【図２】
0003608592.tif 000004
【図３】
0003608592.tif 000005
【図４】
0003608592.tif 000006
【図５】
0003608592.tif 000007
【図６】
0003608592.tif 000008
【図７】
0003608592.tif 000009