(57)【要約】      （修正有）【課題】外周部に形成されたクラッチディスクを係合するための複数の係合歯の寸法精度に優れたクラッチドラムおよびその製造方法を提供する。【解決手段】外周部にクラッチディスクを係合する複数の係合歯２・２・・・が形成されたクラッチドラム１を、各係合歯２・２・・・の大径面２ａに対応する部分に所定の曲率半径Ｒを有する円弧状の突起を具備する金型２０を用いた冷間の押し出し加工により成形する。結果として、係合歯２・２・・・の大径面２ａには所定の曲率半径Ｒを有する円弧状の凹面２ｃが形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部にクラッチディスクを係合する複数の係合歯が形成されたクラッチドラムであって、
該係合歯の大径面に対応する部分に所定の曲率半径を有する円弧状の突起を具備する金型を用いた冷間の押し出し加工により成形したことを特徴とするクラッチドラム。
【請求項２】
前記係合歯の高さを６．０ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下とし、前記所定の曲率半径を１．６ｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載のクラッチドラム。
【請求項３】
自動変速機が具備する遊星歯車機構のリングギアを兼ねることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクラッチドラム。
【請求項４】
中心部に孔が形成された略円盤形状のハブ部材を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のクラッチドラム。
【請求項５】
外周部にクラッチディスクを係合する複数の係合歯が形成されたクラッチドラムの製造方法であって、
該係合歯の大径面に対応する部分に所定の曲率半径を有する円弧状の突起を具備する金型を用いた冷間の押し出し加工を行うことを特徴とするクラッチドラムの製造方法。
【請求項６】
前記係合歯の高さを６．０ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下とし、前記所定の曲率半径を１．６ｍｍとしたことを特徴とする請求項５に記載のクラッチドラムの製造方法。
【請求項７】
前記クラッチドラムは、自動変速機が具備する遊星歯車機構のリングギアを兼ねることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のクラッチドラムの製造方法。
【請求項８】
中心部に孔が形成された略円盤形状のハブ部材を設けたことを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載のクラッチドラムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラッチドラムおよびその製造方法に関する。より詳細には、クラッチドラムの外周部に形成される係合歯の寸法精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等に搭載される自動変速機において、入力軸と、複数の遊星歯車機構と、出力軸と、を具備する自動変速機は公知となっている。例えば、特許文献１および特許文献２に記載の如くである。
当該遊星歯車機構は、通常はサンギアと、複数のプラネタリギアを具備するキャリアと、リングギアと、からなる三つの作動要素を具備する。
【０００３】
また、従来の自動変速機は、上記作動要素を個別に自動変速機のケースに対して回転不能に固定する、あるいは異なる遊星歯車機構の間で一方の遊星歯車機構の所定の作動要素と他方の遊星歯車機構の所定の作動要素と、を相対回転不能に固定することにより、入力軸から出力軸までの駆動力の伝達経路を適宜変更し、入力軸と出力軸との回転数の比を変更したり、あるいは入力軸の回転方向に対する出力軸の回転方向を切り換えたりするクラッチ機構を具備する。
【０００４】
上記クラッチ機構は、主として、クラッチドラムと、クラッチディスクと、を具備する。
クラッチドラムは、遊星歯車機構を構成する作動要素（サンギア、キャリア、リングギア）のいずれかに相対回転不能に固定される部材であり、その外周部にクラッチディスクが設けられる。
クラッチディスクは、クラッチドラムの外周部に形成された係合歯に相対回転不能に係合する略円盤形状の部材であり、摩擦板と接触することにより接触面で摩擦力を発生し、クラッチドラム、ひいてはクラッチドラムが固定されている作動要素の回転を制動する。
【０００５】
従来の自動変速機においては、板材を出発材として、該板材にプレス加工、絞り加工、寄せカム、グローブ加工等の種々の加工を施すことによりクラッチドラムを成形していた。
例えば、特許文献３に記載の如くである。
【０００６】
従来のクラッチドラムは、一般的には自動変速機の遊星歯車機構を構成する作動要素（サンギア、複数のプラネタリギアを具備するキャリア、リングギア）のいずれかに相対回転不能に固定されるものである。
図７に従来のクラッチドラムの実施例であるクラッチドラム１０１を示す。図７に示すクラッチドラム１０１は、自動変速機１１０が具備する遊星歯車機構１１１の三つの作動要素であるサンギア１１２、プラネタリギア１１３・１１３・・・（図７ではプラネタリギア１１３を一個のみ図示）を具備するキャリア１１４、リングギア１１５、のうち、リングギア１１５に相対回転不能に固定される。
【０００７】
近年、自動変速機の部品点数、加工工数および組み立て工数を削減する観点から、遊星歯車機構を構成する作動要素とクラッチドラムとを冷間鍛造、特に冷間の押し出し加工により一体成形することが検討されている。
【特許文献１】特開２００３−２７８８５１号公報
【特許文献２】特開２００４−０３６６６９号公報
【特許文献３】特開平１０−２６３７３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、クラッチドラムのような所定の中心軸を有する回転体状の部材を冷間の押し出し加工により成形する場合には、一般的には、当該中心軸に垂直な方向、すなわちクラッチドラムの径方向に出発材が流動しにくい傾向がある。
従って、図６に示す如く、クラッチドラム２０１の外周部に形成される、クラッチディスク１６を係合するための複数の係合歯２０２・２０２・・・の高さＨ２（大径面２０２ａと小径面２０１ａとの高さの差）が大きくなると、特に係合歯２０２・２０２・・・の大径面２０２ａと歯面２０２ｂ・２０２ｂとの境界であるエッジ部２０２ｄ・２０２ｄが欠損した形状となり、クラッチドラム２０１の係合歯２０２・２０２・・・を精度良く成形することが困難である。
【０００９】
このようにエッジ部分が欠損したクラッチドラムとクラッチディスクとを係合させた場合、クラッチディスクにかかる荷重を受ける部分、すなわち係合歯の歯面の面積が小さくなるため、クラッチディスクにかかる負担が大きくなり、クラッチディスクの長寿命化を阻害する要因となる。
また、クラッチディスクにかかる負担を小さくするために一個のクラッチドラムに係合させるクラッチディスクの枚数を増やす方法も考えられるが、この方法はクラッチドラムを回転軸の軸線方向に長くしなければならず、自動変速機の小型化を阻害する要因となる。
【００１０】
本発明は以上の如き状況に鑑み、外周部に形成されたクラッチディスクを係合するための複数の係合歯の寸法精度に優れたクラッチドラム、およびその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１２】
即ち、請求項１においては、
外周部にクラッチディスクを係合する複数の係合歯が形成されたクラッチドラムであって、
該係合歯の大径面に対応する部分に所定の曲率半径を有する円弧状の突起を具備する金型を用いた冷間の押し出し加工により成形したものである。
【００１３】
請求項２においては、
前記係合歯の高さを６．０ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下とし、前記所定の曲率半径を１．６ｍｍとしたものである。
【００１４】
請求項３においては、
自動変速機が具備する遊星歯車機構のリングギアを兼ねるものである。
【００１５】
請求項４においては、
中心部に孔が形成された略円盤形状のハブ部材を設けたものである。
【００１６】
請求項５においては、
外周部にクラッチディスクを係合する複数の係合歯が形成されたクラッチドラムの製造方法であって、
該係合歯の大径面に対応する部分に所定の曲率半径を有する円弧状の突起を具備する金型を用いた冷間の押し出し加工を行うものである。
【００１７】
請求項６においては、
前記係合歯の高さを６．０ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下とし、前記所定の曲率半径を１．６ｍｍとしたものである。
【００１８】
請求項７においては、
前記クラッチドラムは、自動変速機が具備する遊星歯車機構のリングギアを兼ねるものである。
【００１９】
請求項８においては、
中心部に孔が形成された略円盤形状のハブ部材を設けたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２１】
請求項１においては、クラッチドラムの係合歯のエッジ部が欠損することがなく、クラッチドラムの寸法精度が良い。
【００２２】
請求項２においては、冷間の押し出し加工の過程で出発材が確実に係合歯のエッジ部まで流動することが可能である。
【００２３】
請求項３においては、自動変速機の部品点数、加工工数および組み立て工数を削減することが可能である。
【００２４】
請求項４においては、クラッチドラムを安価に製造可能である。
【００２５】
請求項５においては、クラッチドラムの係合歯のエッジ部が欠損することがなく、クラッチドラムの寸法精度が良い。
【００２６】
請求項６においては、冷間の押し出し加工の過程で出発材が確実に係合歯のエッジ部まで流動することが可能である。
【００２７】
請求項７においては、自動変速機の部品点数、加工工数および組み立て工数を削減することが可能である。
【００２８】
請求項８においては、クラッチドラムを安価に製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下では、図１、図２、図３および図４を用いて本発明に係るクラッチドラムの実施の一形態であるクラッチドラム１の構成について説明する。
図１および図２に示す如く、クラッチドラム１は、その外周部にクラッチディスク１６・１６・１６を係合する複数の係合歯２・２・・・が形成され、その内周部にプラネタリギア１３・１３・・・と噛合するための歯３・３・・・が形成された背の低い略筒状の部材である。
図２、図３および図４に示す如く、係合歯２・２・・・はクラッチドラム１の外周部のうち、中心軸から最も遠い面である大径面２ａ、クラッチディスク１６の係合面１６ａ・１６ａと当接する面である歯面２ｂ・２ｂ、クラッチドラム１の軸線方向から見て大径面２ａの略中央部に形成され、所定の曲率半径を有する円弧状の凹面２ｃを有する。なお、凹面２ｃは、クラッチドラム１の軸線方向に延びた溝の如き形状を成している。
また、クラッチドラム１の一端には中心部に遊星歯車機構１１の回転軸を通すための孔４ａが形成された略円盤形状のハブ部材４が設けられる。ハブ部材４はクラッチドラム１が遊星歯車機構１１の軸線方向（図１中の矢印Ａの方向）にずれるのを規制する部材であり、簡単なプレス加工により成形可能である。
【００３０】
このように、本実施例のクラッチドラム１は、自動変速機１０が具備する遊星歯車機構１１の三つの作動要素であるサンギア１２、プラネタリギア１３・１３・・・（図１ではプラネタリギア１３を一個のみ図示）を具備するキャリア１４、リングギア１５、のうち、リングギア１５と一体成形される。言い換えれば、クラッチドラム１は遊星歯車機構１１のリングギア１５を兼ねている。
【００３１】
以下では、図１、図２、図３、図４および図５を用いてクラッチドラム１の製造方法について説明する。
まず、背の低い略筒状の出発材を図５に示す金型２０の挿入口にセットする。金型２０は、その一端に出発材をセットずるための挿入口（図示せず）が形成され、他端に成形後の出発材、すなわちクラッチドラム１を外部に取り出すための取り出し口（図示せず）が形成されている。
出発材を構成する材料としては、従来のクラッチドラムを構成する材料（主として鉄鋼材料）を適用することが可能であるが、クラッチドラム１の形状や要求される強度によっては他の金属材料を適用することも可能である。
【００３２】
次に、図示せぬポンチにより出発材を冷間で金型２０の内部に押し込む。このとき、該ポンチの先端部は歯３・３・・・に対応する形状となっており、出発材の内周部が該ポンチの先端部に沿って塑性変形して歯３・３・・・が形成される。
図５に示す如く、出発材の外周部と当接する金型２０の内周部には係合歯２・２・・・に対応する形状の溝が形成される。また、金型２０はその内周部において、クラッチドラム１の大径面２ａに対応する部分に、出発材の押し出し方向（言い換えれば、クラッチドラム１の軸線方向に対応する方向）に延び、出発材の押し出し方向から見た断面形状が所定の曲率半径Ｒの円弧状の突起２０ａを具備する。従って、ポンチにより金型２０の挿入口から押し込まれ、取り出し口から押し出された出発材の外周部は金型２０の内周部に沿って塑性変形し、大径面２ａ、歯面２ｂ・２ｂおよび凹面２ｃを有する係合歯２・２・・・が形成される。
続いて、当該出発材に切削加工が施され、クラッチドラム１が完成する。
【００３３】
以上の如く、本発明のクラッチドラムの実施の一形態であるクラッチドラム１は、
外周部に単数または複数のクラッチディスク１６を係合する複数の係合歯２・２・・・が形成されたクラッチドラムであって、
該係合歯２の大径面２ａに対応する部分（本実施例ではクラッチドラム１の軸線方向から見て大径面２ａの略中央部）に、出発材の押し出し方向に延び、出発材の押し出し方向から見た断面形状が所定の曲率半径Ｒの円弧状の突起２０ａを具備する金型２０を用いた冷間の押し出し加工により成形したものである。
【００３４】
このように構成することは、以下の如き利点を有する。
【００３５】
仮に、金型２０の突起２０ａを省略した金型（図示せず）を用いて冷間の押し出し加工によりクラッチドラム２０１を成形した場合、図６に示す如く、クラッチドラム２０１の外周部に形成される係合歯２０２・２０２・・・は、通常の歯車の歯と略同様に、大径面２０２ａと、歯面２０２ｂ・２０２ｂとを有するものとなる。
しかし、係合歯２０２の高さが大きくなると、冷間の押し出し加工の過程で出発材がクラッチドラム２０１の径方向にうまく流動せず、大径面２０２ａと、歯面２０２ｂ・２０２ｂとの境界であるエッジ部２０２ｄ・２０２ｄが欠損し、金型に対する成形品であるクラッチドラム２０１の寸法精度が悪くなる。
その結果、クラッチディスク１６の係合面１６ａと係合歯２０２の歯面２０２ｂとが当接する長さＬ２、ひいてはクラッチディスク１６の係合面１６ａと係合歯２０２の歯面２０２ｂとが当接する面積が小さくなる。
【００３６】
このことは、一枚のクラッチディスク１６にかかる荷重を受けるクラッチドラム２０１側の面積が小さくなり、係合面１６ａと係合歯２０２の歯面２０２ｂとが当接する部分にかかる応力、すなわちクラッチディスク１６にかかる負担が大きくなることを意味する。
従って、一枚のクラッチディスク１６にかかる負担を小さくするためには、クラッチドラム２０１を軸線方向に大きくしてクラッチドラム２０１に係合させるクラッチディスク１６の枚数を多くしなければならず、自動変速機の小型化を阻害する要因となる。
【００３７】
これに対して本実施例のクラッチドラム１は、図５に示す如く、係合歯２の大径面２ａに対応する部分に所定の曲率半径Ｒの突起２０ａ・２０ａ・・・を具備する金型を用いた冷間の押し出し加工により成形したものである。
そのため、図４に示すクラッチドラム１の小径面１ａから係合歯２の大径面２ａまでの高さＨ１で表される係合歯２の高さが大きくなった場合でも、冷間の押し出し加工の過程で出発材が突起２０ａに沿って、左右のエッジ部に向かって流動する（塑性変形する）。
【００３８】
その結果、冷間の押し出し加工後のクラッチドラム１の係合歯２・２・・・のエッジ部が欠損することがなく、金型２０に対する成形品であるクラッチドラム１の寸法精度が良い。よって、クラッチディスク１６の係合面１６ａと係合歯２の歯面２ｂとが当接する長さＬ１、ひいては係合面１６ａと係合歯２の歯面２ｂとが当接する面積が大きくなる。
また、クラッチドラム１に係合させるクラッチディスク１６の枚数を少なくし、クラッチドラム１を軸線方向に小さくして自動変速機１０の小型化を達成することが可能である。
【００３９】
なお、本発明に係るクラッチドラム１は、係合歯２の高さＨ１が高いほどエッジ部まで確実に出発材が流動していくことによる係合歯２の寸法精度の改善効果が大きくなるが、係合歯２の高さＨ１があまりに過大となると、出発材の材質によってはエッジ部まで確実に出発材が流動しない場合がある。
本実施例の場合、係合歯２の高さＨ１は８．０ｍｍとしているが、６．０ｍｍ以上かつ１０．０ｍｍ以下であれば、同様の効果を奏する。
【００４０】
また、本実施例では金具２０が具備する突起２０ａの押し出し方向（クラッチドラム１の軸線方向に対応する方向）の断面形状を所定の曲率半径Ｒを有する円弧状としているが、これは、押し出し加工を繰り返した場合の突起２０ａの耐久性およびエッジ部への出発材の流動性が当該突起の形状を略矩形とした場合よりも優れていることによる。
さらに、本実施例では突起２０ａの曲率半径Ｒの大きさを１．６ｍｍとしているが、当該曲率半径Ｒについては出発材の材質や係合歯２の高さ等に応じて適宜選択することが可能である。
【００４１】
また、本発明のクラッチドラムの実施の一形態であるクラッチドラム１は、
自動変速機１０が具備する遊星歯車機構１１のリングギア１５を兼ねるものである。
【００４２】
このように構成することにより、自動変速機１０の部品点数を削減することが可能である。例えば、図７に示す従来の自動変速機１１０に具備されるクラッチドラム１０１は、板材を出発材として、該板材にプレス加工、絞り加工、寄せカム、グローブ加工等の種々の加工を施すことにより成形されたものであり、リングギア１１５に対して軸線方向にずれるのを規制するリング１１７を必要とするが、本実施例のクラッチドラム１を用いた場合にはこれを省略することが可能である。
また、自動変速機１０の加工工数を削減することが可能である。例えば、図７に示す従来の自動変速機１１０の場合、クラッチドラム１０１には前記リング１１７を嵌設するための溝や、リングギア１１５とクラッチドラム１０１とを相対回転不能に係合するための係合歯をリングギア１１５およびクラッチドラム１０１の両方に切削加工により形成する必要があるが、本実施例のクラッチドラム１を用いた場合にはこれを省略することが可能である。
また、自動変速機１０の組み立て工数を削減することが可能である。例えば、図７に示す従来の自動変速機１１０の場合、リングギア１１５とクラッチドラム１０１とを相対回転不能に係合するための係合歯を係合し、続いてリング１１７を嵌設する工程が必要となるが、本実施例のクラッチドラム１を用いた場合にはこれを省略することが可能である。
【００４３】
また、本発明のクラッチドラムの実施の一形態であるクラッチドラム１は、
中心部に孔４ａが形成された略円盤形状のハブ部材４を設けたものである。
【００４４】
このように構成することは、以下の如き利点を有する。
すなわち、図７に示す従来のクラッチドラム１１１は、板材を出発材として、該板材にプレス加工、絞り加工、寄せカム、グローブ加工等の種々の加工を施すことにより成形されるものであるため、当該クラッチドラム１１１の出発材には優れた加工性が要求されるが、本実施例のハブ部材４は簡単なプレス加工により成形可能であり、ハブ部材４を構成する材料には従来と同様の優れた加工性は要求されない。従って、クラッチドラム１を安価に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るクラッチドラムを具備する自動変速機の要部断面図。
【図２】本発明に係るクラッチドラムの斜視図。
【図３】本発明に係るクラッチドラムとクラッチディスクの係合部を示す模式図。
【図４】本発明に係るクラッチドラムの要部断面図。
【図５】冷間の押し出し加工時における金型とクラッチドラムとを示す要部断面図。
【図６】凹部を省略した金型を用いた冷間の押し出し加工により成形されたクラッチドラムとクラッチディスクの係合部を示す模式図。
【図７】従来のクラッチドラムを具備する自動変速機の要部断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１      クラッチドラム
２      係合歯
２ａ    大径面
１６    クラッチディスク
２０    金型
２０ａ  突起
【図１】
2006161933.tif 000003
【図２】
2006161933.tif 000004
【図３】
2006161933.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006161933.tif 000008
【図７】
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