(57)【要約】【課題】転造ダイスおよび仕上ローラによりその円盤状部材の外周歯を転造成形するに際して、外周歯の端面にバリを発生させない外周歯成形方法を提供する。【解決手段】転造ダイス２６により円盤状部材１８に外周歯７０を転造成形するとともにその外周歯７０の歯先および歯幅形状を仕上ローラ２８により仕上げるに際して、外周歯７０の歯先は環状溝７４の底壁面７４ｄにより、外周歯７０の歯幅は環状溝７４の内壁面７４ｓによって成形されるときに流動させられる材料は、外周歯７０の端面と内壁面７４ｓとの間の隙間Ｓ２  に終了されて、仕上ローラ２８の外周面７２に到達しないので、円盤状部材１８の材料がマンドレル装置２０の外周面４８ａ、５０ａと仕上ローラ２８の外周面７２との間に流出して外周歯７０の端面にバリが発生することが好適に防止される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の転造歯を有する転造ダイスを円盤状部材の外周部に対して押しつけて該円盤状部材の外周部に外周歯を転造成形する転造工程と、仕上ローラを該円盤状部材の外周部に対して押しつけて該外周歯の形状を仕上げる仕上工程とを含む円盤状部材の外周歯成形方法であって、
前記仕上げ工程は、前記外周歯の先端に当接する溝底面と該外周歯の端面を成形するための内壁面とを備えた環状溝を有する仕上ローラを用い、前記円盤状部材の外周部からの厚み方向の逃げを阻止し、該環状溝の開口部への材料の逃げを収容するための隙間を該円盤状部材の外周部と該内壁面との間に用意して該材料の逃げを該仕上ローラの外周面に至る前に停止させるものであることを特徴とする円盤状部材の外周歯成形方法。
【請求項２】
前記転造工程は、前記円盤状部材の外周部に転造成形される外周歯の歯幅よりも広い歯幅を有する転造歯を有する転造ダイスを用いるものである請求項１の円盤状部材の外周歯成形方法。
【請求項３】
前記仕上工程は、前記円盤状部材の外周部に転造成形される外周歯の歯丈の１．５倍以上の深さを有する環状溝を備えた仕上ローラを用いるものである請求項１または２の円盤状部材の外周歯成形方法。
【請求項４】
前記円盤状部材の外周部は該円盤状部材の内周部よりも厚肉であり、該円盤状部材は、環状溝を外周面に有するマンドレルによって該外周部が露出し且つ該外周部の内周側の一部が該環状溝に嵌め入れられた状態でその円盤状部材の内周部が厚み方向から把持されて、前記外周歯の転造および仕上げに際して回転駆動されるものである請求項１乃至３のいずれかの円盤状部材の外周歯成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は円盤状部材の外周部において転造加工により外周歯を形成する技術の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば自動車用のドライブプレートのような円盤状部材に対して外周歯を転造成形することが提案されている。たとえば特許文献１に記載された転造加工方法がそれである。これによれば、転造歯を備えた転造ダイスおよび仕上ローラを円盤状部材の外周部に対して転動させることにより、外周歯と面取り部とが同時に形成されることができ、加工コストが安価で、工具の損傷が少ない利点がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２４８６４５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の転造成形方法の一種に、外周部を露出させた状態でマンドレルにより円盤状部材の内周部を厚み方向から把持し、外周歯の転造および仕上げのためにその円盤状部材を回転駆動させる場合がある。これによれば、マンドレルの外周面と仕上ローラとの間に形成された成形空間内において円盤状部材の外周部が成形されるので、外周歯の歯幅などの仕上げ精度が高められる。しかしながら、上記の転造方法では、円盤状部材の材料がマンドレルの外周面と仕上ローラの外周仕上面との間に流出することにより、外周歯の端面にバリが発生する可能性があるという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、所定の転造歯を有する転造ダイスを円盤状部材の外周部に対して押しつけて該円盤状部材の外周部に外周歯を転造成形し、仕上ローラをその円盤状部材の外周部に対して押しつけてその外周歯の形状を仕上げるに際して、外周歯の端面にバリを発生させない外周歯成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解説するための手段】
かかる目的を達成するために、本方法発明の要旨とするところは、所定の転造歯を有する転造ダイスを円盤状部材の外周部に対して押しつけて該円盤状部材の外周部に外周歯を転造成形する転造工程と、仕上ローラを該円盤状部材の外周部に対して押しつけて該外周歯の形状を仕上げる仕上工程とを含む円盤状部材の外周歯成形方法であって、前記仕上げ工程は、前記外周歯の先端に当接する溝底面と該外周歯の端面を成形するための内壁面とを備えた環状溝を有する仕上ローラを用い、前記円盤状部材の外周部からの厚み方向の逃げを阻止し、該環状溝の開口部への材料の逃げを収容するための隙間を該円盤状部材の外周部と該内壁面との間に用意して該材料の逃げを該仕上ローラの外周面に至る前に停止させるものである。
【０００７】
【発明の効果】
この結果、仕上げ工程では、前記外周歯の先端に当接する溝底面と該外周歯の端面を成形するための内壁面とを備えた環状溝を有する仕上ローラが用いられ、前記円盤状部材の外周部からの厚み方向の逃げが阻止され、その環状溝の開口部への材料の逃げを収容するための隙間を該円盤状部材の外周部と該内壁面との間に用意してその材料の逃げがその仕上ローラの外周面に至る前に停止させられるので、円盤状部材の材料がマンドレルの外周面と仕上ローラの外周面との間に流出して外周歯の端面にバリが発生することが好適に防止される。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記転造工程は、前記円盤状部材の外周部に転造成形される外周歯の歯幅よりも広い歯幅を有する転造歯を有する転造ダイスを用いるものである。このようにすれば、転造ダイスの転造歯の歯幅のうち、転造に用いる部分を変更することによってその耐久性が高められる。
【０００９】
また、好適には、前記仕上工程は、前記円盤状部材の外周部に転造成形される外周歯の歯丈の１．５倍以上、更に好ましくは１．８倍以上の深さを有する環状溝を備えた仕上ローラを用いるものである。このようにすれば、円盤状部材の厚み方向においてその円盤状部材の外周部とその外周部が嵌め入れられるように前記仕上ローラに設けられた環状溝の内壁面との間に、転造によってその厚み方向に逃げる余肉を収容する所定の隙間を設けた状態で、仕上工程が実行されることから、その隙間に収容されることによって円盤状部材の中心側へ向かう材料の流動が少なくなるので、円盤状部材の材料がマンドレルの外周面と仕上ローラの外周仕上面との間に流出して外周歯の端面にバリが発生することが一層防止される。
【００１０】
また、好適には、前記円盤状部材の外周部は該円盤状部材の内周部よりも厚肉であり、この円盤状部材は、環状溝を外周面に有するマンドレルによってその外周部が露出し且つその外周部の内周側の一部がその環状溝に嵌め入れられた状態でその円盤状部材の内周部が厚み方向から把持されて、前記外周歯の転造および仕上げに際して回転駆動されるものである。このようにすれば、円盤状部材の外周部の内周側の一部がマンドレルの外周面に設けられた環状溝に嵌め入れられた状態で転動ダイスや仕上ローラからの押圧力が加えられるので、円盤状部材の外周部の内周側の一部やその近傍、すなわち転造される外周歯の基部の変形が好適に防止される。
【００１１】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の１適用例を図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の１例の転造方法を実施するための転造成形装置１０の要部構成を説明する図である。転造成形装置１０は、たとえば電動機或いは油圧モータを駆動源とする第１回転駆動装置１２によって一軸心Ｃ１まわりに一方向に回転駆動される主軸１４と、その主軸１４の軸心Ｃ１まわりに回転可能且つ図示しない心押駆動装置によってその軸心Ｃ１方向に移動させられる心押軸１６と、車両用ドライブプレートなどの金属素材である円盤状部材１８を心出しし且つ挟持するために、主軸１４および心押軸１６の互いに接近する先端部に設けられたマンドレル装置２０と、第２回転駆動装置２２によって軸心Ｃ１と平行な軸心Ｃ２まわりに回転駆動され、且つ主軸１４に対して同期回転させられるとともに図示しない押圧装置によって円盤状部材１８に押し付けられる転造ダイス２６と、上記主軸１４の軸心Ｃ１と平行な軸心Ｃ３まわりに回転可能に設けられ且つ図示しない押圧装置によって円盤状部材１８に押し付けられる仕上ローラ２８とを備えている。
【００１２】
上記転造ダイス２６は、その軸心Ｃ２を軸心Ｃ１に対して接近離隔可能とするために、自在継手３０および３２を介して第２回転駆動装置２２により回転駆動されるダイス駆動軸３４と連結されており、そのダイス駆動軸３４は、主軸１４およびダイス駆動軸３４にそれぞれ固定され且つ互いに噛み合う一対の歯車３６および３８から構成される回転同期装置４０を介して連結されている。
【００１３】
図２に詳しく示すように、円盤状部材１８は、その中心に貫通して形成された中央穴４２とそれよりも外周側へ離隔した位置に形成された回止め穴４３とを備えた円板状の内周部４４とその内周部４４よりも２乃至４倍程度の肉厚を有する環状の外周部４６とを備えている。この円盤状部材１８の外周部４６は、転造による塑性加工によって外周歯７０が成形される場所であり、転造前ではたとえば図１に示すように外周歯７０の歯幅および歯丈よりも小さい断面形状とされている。
【００１４】
また、上記マンドレル装置２０は、主軸１４の先端部に設けられた主軸側マンドレル４８、および心押軸１６の先端部に設けられた心押側マンドレル５０を備えている。主軸側マンドレル４８および心押側マンドレル５０は、同径の外周面４８ａおよび５０ａと、円盤状部材１８の内周部４４に当接してそれを厚み方向から挟持する当接面４８ｂおよび５０ｂと、当接面４８ｂおよび５０ｂの外周縁において外径よりもわずかに小径とされた段付面４８ｃおよび５０ｃとを備えている。それら段付面４８ｃおよび５０ｃは、マンドレル装置２０により円盤状部材１８が挟持されたとき、その円盤状部材１８の外周部４６の内周側部分が嵌め入れられる所定深さＤの環状溝５２を構成するものである。
【００１５】
上記マンドレル装置２０において、心押側マンドレル５０の内周部には心出のための基準穴５４が形成されているとともに、主軸側マンドレル４８には、中心部から突設された基準ピン５６を一体的に備えてその当接面４８ｂの中央部に面一に嵌め入れられるノックアウトプレート５８が、押出シャフト６０によって押し出し可能に設けられており、当接面４８ｂおよび５０ｂの間に円盤状部材１８の内周部４４が挟持されるときには、上記基準ピン５６が円盤状部材１８の中央穴４２に挿し通され且つ心押側マンドレル５０の基準穴５４に嵌め入れられることにより、心押側マンドレル５０および円盤状部材１８の軸心が主軸側マンドレル４８の軸心Ｃ１と一致するように芯出しされるようになっている。上記押出シャフト６０は、円盤状部材１８の装入および転造後の取り出しのために、ノックアウトプレート５８を主軸側マンドレル４８の当接面４８ｂから突き出すために駆動される。また、上記主軸側マンドレル４８の当接面４８ｂには、円盤状部材１８の回止め穴４３に嵌め入れられる回止めピン６２が突設されている。
【００１６】
軸心Ｃ２まわりに回転駆動される転造ダイス２６は、その厚み寸法と同様の歯幅を有する平歯車状の転造歯６６をその外周面６８に備えている。この転造歯６６は、円盤状部材１８の外周部４６に押圧されつつ転造ダイス２６が転動させられるとき、その外周部４６に順次食い込みそれを塑性変形させて外周歯７０を形成するためのものであって、外周歯７０はその転造歯６６と同様の歯形形状に形成される。
【００１７】
図３に詳しく示すように、前記仕上ローラ２８は、上記外周歯７０の先端に当接する溝底面７４ｂとその外周歯７０の端面を成形するための一対の内壁面７４ｓとを備えた環状溝７４を円筒状の外周面７２に備えており、円盤状部材１８の外周部４６に形成される外周歯７０の歯先および歯幅を成形するためにその外周歯７０に当接させられる。図３は、仕上ローラ２８の外周仕上面７２が円盤状部材１８の外周部４６に最も押し付けられた状態を示している。上記仕上ローラ２８は、加工を容易とするために一対の部材２８ａおよび２８ｂが組み合わせられ且つボルト２９によって相互に締着されることによって構成されている。上記環状溝７４は、深くなるほど溝幅が小さくなるように形成されるとともに、部材２８ｂ側の溝底面７４ｂと内壁面７４ｓとの間には、外周歯７０に面取り加工を施すための面取り形状に対応する角面７４ｍが設けられている。
【００１８】
上記仕上ローラ２８では、円盤状部材１８の外周部４６すなわち転造成形中の外周歯７０からの厚み方向の逃げを阻止し、且つ環状溝７４の開口部側への材料の逃げを収容して仕上ローラ２８の外周面７２に至る前に停止させることを目的として、円盤状部材１８の外周部４６すなわち外周歯７０の端面と上記一対の内壁面７４ｓとの間に所定の隙間Ｓ２  が形成されるように一対の側壁面７４ｓの間隔が決定されているとともに、転造完了時においてその隙間Ｓ２  が残存するように、外周歯７０の歯先から仕上ローラ２８の外周面７２までの寸法すなわち外周溝７４の深さ寸法Ｃ等が決定されるとともに、外周歯７０の歯底から仕上ローラ２８の外周面７２までの寸法Ｂが外周歯７０の歯丈Ａよりも大きく設定され、更に外周溝７４の深さ寸法Ｃは歯丈Ａの１．５倍以上、好ましくは１．８倍以上となるように設定されている。
【００１９】
上記のように、環状溝７４内に外周仕上面７２を有する仕上ローラ２８を用いて仕上工程が行われることから、その環状溝７４の内壁面７４ｓを用いて円盤状部材１８の外周部４６からの厚み方向の余肉の逃げが阻止されるので、仕上成形工程において円盤状部材１８の外周部４６に形成される外周歯７０の歯幅方向の両端面が環状溝７４の内壁面７４ｓによっても精度よく成形される。また、転造仕上げ時に厚み方向に移動する（逃げる）余肉を収容する隙間Ｓ２  が外周溝７４の側壁面７４ｓと外周部４６との間に形成されると、図５の従来の場合に示すような主軸側マンドレル４８および心押側マンドレル５０の外周面４８ａおよび５０ａと仕上げローラ２８の外周面７２との間への余肉の入り込みにより発生するバリＲの発生が好適に防止される。図５に示す従来の場合では、外周歯７０の歯底から仕上ローラ２８の外周面７２までの寸法Ｂが外周歯７０の歯丈Ａよりも小さく設定されているので、円盤状部材１８の外周部４６からの材料の逃げが隙間Ｓ２  を埋めつくして転造完了時においてその隙間Ｓ２  が残存せず、バリＲが発生させられる。
【００２０】
上記のように構成された転造成形装置１０の作動を以下において説明する。先ず、円盤状部材１８がその軸心を主軸１４の軸心Ｃ１と一致するように心だしされた状態でマンドレル装置２０によって挟持されると、その円盤状部材１８が一方向に回転駆動されるとともに転造ダイス２６がそれと同期して反対方向に回転駆動される。次いで、その転造ダイス２６および仕上ローラ２８が上記円盤状部材１８の外周部４６に向かって押圧される。これにより、転造ダイス２６の転造歯６６が円盤状部材１８の外周部４６に対して食い込まされる塑性変形によってその外周部４６に外周歯７０が転造成形される（転造工程）。同時に、仕上ローラ２８の外周面７２が主軸側マンドレル４８および心押側マンドレル５０の外周面４８ａおよび５０ａと当接するまで押しつけられると、その仕上ローラ２８は連れ回りによって転動し、環状溝７４の内壁面７４ｓを用いてその円盤状部材１８の外周部４６からの厚み方向の逃げが阻止されて外周歯７０の端面が成形されるとともに、仕上ローラ２８の底壁面７４ｂが上記転造された外周歯７０の歯先に対して押しつけられることにより外周歯７０の歯先形状が所定の寸法形状に仕上げられる（仕上工程）。図３の１点鎖線は加工前の円盤状部材１８の外周部４６の断面形状を示している。
【００２１】
図４は、上記転造ダイス２６および仕上ローラ２８による転造および仕上げが円盤状部材１８の環状溝７４の内壁面７４ｓおよび底壁面７４ｂに施されることによって得られた外周歯７０を示している。外周歯７０の端面には、転造時において円盤状部材１８の厚み方向すなわちの外周歯７０の歯幅方向へ流動した材料が仕上ローラ２８の環状溝７４の内壁面７４ｓによって阻止された部分と前記隙間Ｓ２  との間の境界を示す波形模様の境界線Ｆが示されている。この境界線Ｆが主軸側マンドレル４８および心押側マンドレル５０の外周面４８ａおよび５０ａすなわち転造ダイス２６の外周面６８に到達しないように転造されるので、前述のバリＲの発生が防止されている。
【００２２】
上述のように、本実施例によれば、前記仕上工程では、外周歯７０の先端に当接する溝底面７４ｂとその外周歯７０の端面を成形するための一対の内壁面７４ｓとを備えた環状溝７４を有する仕上ローラ２８が用いられ、円盤状部材１８の外周部４６からの厚み方向の逃げが阻止され、その環状溝７４の開口部への材料の逃げを収容するための隙間Ｓ２  をその円盤状部材１８の外周部４６とその内壁面７４ｓとの間に用意してその材料の逃げがその仕上ローラ２８の外周面７２に至る前に停止させられるので、円盤状部材１８の材料がマンドレル装置２０のの外周面４８ａ、５０ａと仕上ローラ２８の外周面７２との間に流出して外周歯７０の端面にバリＲが発生することが好適に防止される。
【００２３】
また、本実施例によれば、前記転造工程では、円盤状部材１８の外周部４６に転造成形される外周歯７０の歯幅よりも広い歯幅を有する転造歯６６を有する転造ダイス２６が用いられるので、転造ダイス２６の転造歯６６の歯幅のうち、転造に用いる部分を順次変更することによってその耐久性が高められる。
【００２４】
また、本実施例によれば、円盤状部材１８の外周部４６はその円盤状部材１８の内周部４４よりも厚肉であり、この円盤状部材１８は、段付面４８ｃ、５０ｃから成る環状溝５２を外周面４８ａ、５０ａに有するマンドレル装置２０によってその外周部４６が露出し且つその外周部４６の内周側の一部がその環状溝５２内に嵌め入れられた状態でその円盤状部１８材の内周部４４が厚み方向から把持されて、外周歯７０の転造および仕上げに際して回転駆動されるものであることから、円盤状部材１８の外周部４６の内周側の一部がマンドレル装置２０の外周面４８ａ、５０ａに設けられた環状溝５２に嵌め入れられた状態で転動ダイス２６や仕上ローラ２８からの押圧力が加えられるので、円盤状部材１８の外周部４６の内周側の一部やその近傍、すなわち転造される外周歯７０の基部の変形が好適に防止される。
【００２５】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づき種々の形態において種々の変更，改良が加えられた態様で実施され得る。
【００２６】
たとえば、前述の実施例のマンドレル装置２０では、転造ダイス２６および仕上ローラ２８が円盤状部材１８の外周部４６に同時に押圧されて、転造工程と仕上工程が同時に実行されていたが、交互に押圧されるようにしてもよい。
【００２７】
また、前述の実施例の円盤状部材１８は、外周歯７０を形成するために厚肉とされた外周部４６を備えた自動車のドライブプレート用素材であったが、外周部に外周歯７０を設ける必要がある他の種々の部材の製造にも適用され得る。
【００２８】
また、前述の実施例の円盤状部材１８の外周部４６には、平歯車状の外周歯７０が転造されるものであったが、斜歯歯車状などの外周歯７０が転造されるものであってもよい。
【００２９】
また、前述のマンドレル装置２０において、仕上ローラ２８を回転駆動する駆動装置が設けられてもよいし、ダイス駆動軸３４を回転駆動する第２回転駆動装置２２が設けられていなくてもよい。
【００３０】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施形態であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が加えられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例が適用される転造成形装置の構成の一例を説明する概略図である。
【図２】図１の転造成形装置のマンドレル装置の要部を拡大して説明する要部断面図である。
【図３】図１の転造成形装置における仕上成形作動を説明する要部断面図である。
【図４】図１の転造成形装置により円盤状部材の外周部に転造された外周歯を説明する要部拡大図である。
【図５】従来の転造成形装置における仕上成形作動を説明する要部断面図であって、図３に相当する図であるる。
【符号の説明】
１０：転造成形装置
１８：円盤状部材
２０：マンドレル装置（マンドレル）
２６：転造ダイス
２８：仕上ローラ
４４：内周部
４６：外周部
６６：転造歯
７０：外周歯
７４：環状溝
７４ｓ：内壁面
７４ｄ：底壁面
Ｓ２  ：隙間
【図１】
2004358476.tif 000003
【図２】
2004358476.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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