(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部、軸線方向に略々平行に延びる平坦部、及び該底部と該平坦部との連結部である肩部を有する円筒部材をブランク材から製造する方法であって、
前記底部となる部分をマンドレルと固定部材とで挟持し固定した前記ブランク材に、その外周端面より内径側の中間部分から、増肉ローラを前記マンドレルに押圧しつつ、該増肉ローラを該マンドレルの外郭形状に沿って前記肩部に向けて内径方向に移動して、前記ブランク材の中間部分の材料を集めて前記肩部を増肉する増肉工程を有する、
ことを特徴とする円筒部材の製造方法。
【請求項２】
前記マンドレルは、軸線方向に略々平行に延びる円柱部と、該円柱部より大径の拡径部と、を有し、
前記ブランク材を、その外径側の側面が前記拡径部に当接するように倒し、該側面部分を上記拡径部に当接して支持した状態で、前記増肉ローラによる増肉工程を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の円筒部材の製造方法。
【請求項３】
前記マンドレルの円柱部に、スプライン成形用の歯溝を形成し、
前記増肉工程にて増肉された部分の材料を前記歯溝に押込んで、内スプラインを有する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする請求項２記載の円筒部材の製造方法。
【請求項４】
前記増肉工程において、前記マンドレルにおける前記拡径部と前記円柱部との交差部に材料が充填されない空隙部を設けることにより、前記ブランク材における前記中間部分のうちの前記拡径部に対応する膨径部と前記平坦部とが交差するコーナ部に前記空隙部に対応する欠肉部を設け、
前記増肉工程の後に成形工程を有し、
前記成形工程において、前記平坦部の外周面を成形ローラによって内径方向に押圧しながら、前記成形ローラを前記軸方向に前記コーナ部に向けて移動させて、前記歯溝及び前記空隙部における未充填部分に材料を充填させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の円筒部材の製造方法。
【請求項５】
前記増肉工程の後に、成形ローラを、前記ブランク材を押圧しつつ前記マンドレルの軸方向に相対的に移動する成形工程を有する、
ことを特徴とする請求項３記載の円筒部材の製造方法。
【請求項６】
前記マンドレルは、前記円柱部と拡径部とが一体に形成され、
前記成形ローラは、上記円柱部と拡径部に沿って移動して、前記円柱部に対応する平坦部及び前記拡径部に対応する膨径部を有する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする請求項５記載の円筒部材の製造方法。
【請求項７】
前記マンドレルは、前記円柱部を有する本体と、該本体に対して軸方向に移動し得かつ前記拡径部を有する可動部と、を備え、
前記増肉工程では、前記可動部を、前記ブランク材が前記拡径部に当接する位置に保持し、前記成形工程では、前記可動部を、前記ブランク材が当接しない位置に移動して、前記本体に対応する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする請求項５記載の円筒部材の製造方法。
【請求項８】
前記増肉工程と前記成形工程との間に、押圧ローラを内径方向に移動して、前記増肉工程で増肉された部分を前記マンドレルの円柱部に押圧する押圧工程を有する、
ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか記載の円筒部材の製造方法。
【請求項９】
前記増肉ローラの外周面は、前記円柱部において、前記ブランク材の外径方向から内径方向に材料が流れる方向の所定角度の傾斜面からなる、
ことを特徴とする請求項２ないし８のいずれか記載の円筒部材の製造方法。
【請求項１０】
ブランク材から円筒部材を製造する製造装置であって、
軸線方向に略々平行に延びる円柱部を有する本体と、該本体に対して軸方向に移動し得かつ該円柱部より大径の拡径部を有する可動部と、を備えたマンドレルと、
該マンドレルに前記ブランク材を保持する固定部材と、
前記マンドレルに対して相対的に軸方向及び径方向に移動する増肉ローラと、
成形ローラと、を備え、
該増肉ローラを、前記マンドレル及び固定部材にて保持されたブランク材に、その外周端面より内径側の中間部から押圧して内径方向に移動するように制御して、前記ブランク材を部分的に増肉し、
前記成形ローラが、前記ブランク材を押圧しつつ前記マンドレルの軸方向に相対的に移動するように制御され、
前記増肉ローラの作動中にあっては、前記可動部を、前記ブランク材が前記拡径部に当接する位置に保持し、前記成形ローラの作動中にあっては、前記可動部を、前記ブランク材が当接しない位置に移動するように制御して、前記本体に対応する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする円筒部材の製造装置。
【請求項１１】
前記増肉ローラが、前記ブランク材を、その外径側の側面が前記拡径部に当接するように倒し、該側面部分を上記拡径部に当接して支持した状態で、前記ブランク材を部分的に増肉するように制御される、
ことを特徴とする請求項１０記載の円筒部材の製造装置。
【請求項１２】
前記マンドレルの円柱部に、スプライン成形用の歯溝を形成し、
前記増肉された部分の材料を前記歯溝に押込んで、内スプラインを有する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする請求項１１記載の円筒部材の製造装置。
【請求項１３】
前記マンドレルは、前記円柱部と拡径部とが一体に形成され、
前記成形ローラは、上記円柱部と拡径部に沿って移動して、前記円柱部に対応する平坦部及び前記拡径部に対応する膨径部を有する円筒部材を成形する、
ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか記載の円筒部材の製造装置。
【請求項１４】
押圧ローラを有し、該押圧ローラが、前記増肉ローラにて増肉された部分を前記マンドレルの円柱部に押圧するように制御される、
ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか記載の円筒部材の製造装置。
【請求項１５】
前記増肉ローラの外周面が、前記ブランク材のマンドレル及び固定部材による保持部に向かって小径となる所定角度の傾斜面からなる、
ことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか記載の円筒部材の製造装置。
【請求項１６】
前記マンドレル及び固定部材は、回転駆動されると共に軸方向に移動駆動され、
前記増肉ローラ及び前記成形ローラは、前記マンドレルに対して径方向に移動駆動される、
ことを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか記載の円筒部材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フローフォーミングによる円筒部材の製造方法、製造装置及びそれにより製造される内スプラインを有する円筒部材に係り、特に内スプラインを有するトルクコンバータのフロントカバーに適用して好適であり、詳しくはブランク材を部分的に増肉する方法、装置及びそれにより製造された物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動変速機の部品は、その内径側にスプラインを形成されているものがある。例えば特開平９−３１７８４８号公報に示されているように、トルクコンバータにあって、ロックアップクラッチを多板クラッチして、その外摩擦板等を係合する内スプラインを形成したフロントカバーがある。このものは、板金製のフロントカバーの内部に、内周面にスプラインを形成したドラム部材を溶接により一体に固着して形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成によるスプラインを有する円筒部材、例えばフロントカバーは、本体と、スプラインを形成した別部材とを溶接により一体に構成するため、溶接等の手間のかかる作業が必要になると共に、スパッタ等が内部に残留することを防止する等の高度の生産管理が必要となり、さらに部品点数も増加して、コストアップを招くことになる。
【０００４】
また、例えば米国特許第５，７１８，３１１号公報に示すように、フローフォーミングによりフロントカバー部分をスプライン溝と共に一体に成形する方法もあるが、該単純なフローフォーミングでは、スプライン溝が形成される部分の肉厚が大幅に減少し、強度上、全体を肉厚のブランク材により形成する等の対策が必要となる。このように、スプライン溝部分だけではなく、全体を肉厚に構成することは、トルクコンバータ全体が重量化する等の新たな課題を生じてしまう。
【０００５】
本出願人は、特願平１１−２６６０６２号にて、上記課題を解決したスプライン溝を有する円筒部材の製造方法を提案した。このものは、図１２（ａ）に示すように、円板状のブランク材１をテールストック２とマンドレル３との間に狭持・固定する。該マンドレル３の外周面にはスプラインに対応する多数の歯溝３ａが軸芯（Ｚ軸）方向又はわずかに傾斜して形成されている。そして、図１２（ｂ）に示すように、外周面５ａが皿状になっている増肉ローラ５を回転しつつ矢印Ａ方向に移動し、上記ブランク材１をその外周端面から押圧する。これにより、ブランク材１は、その板厚が増加されて（ｔ１→ｔ２）、かつマンドレル３方向に折れ曲がる。この状態で、図１２（ｃ）に示すように、成形ローラ６が回転しつつ矢印Ｂ（Ｚ軸）方向に移動し、上記増肉ローラ５により成形された増肉部１ａが、マンドレル３に沿って塑性変形して薄く延ばされると共に（ｔ２→ｔ３）、上記溝３ａにすえ込まれて、スプライン１ｂが成形される。
【０００６】
上記本出願人が提案したフローフォーミングは、フロントカバー（円筒部材）１のスプライン１ｂに対応する部分が増肉されて、フロントカバー全体（ブランク材）を厚くする必要がなく、トルクコンバータの軽量化を図れるが、筒状部となるブランク材全体を潰し込むことで肉厚部成形しているので（図１２（ｂ）参照）、加工硬化を生じ、その後成形ローラ６でスプライン１ｂを成形する際、材料がマンドレル３の歯３ａの間に充分に流れ込まず（すえ込まれず）、充分な精度のスプラインが成形されない虞がある。これは、筒状部が長い程顕在化される傾向にある。さらに、成形ローラ６で成形する際、矢印Ｂ方向に該ローラを移動するので、円板部１ｃと円筒部１ｄとの境である肩部１ｅがローラ６に引っ張られて、該肩部は、その構造上大きな応力が作用するにもかかわらず、欠肉となりやすい。
【０００７】
また、上記フローフォーミングは、ブランク材１の円柱部を一旦すべて増肉成形するので、大きな加工エネルギが必要となる。さらに、上記ブランク材１をプレスによる打抜き加工のままで使用すると、外周端面１ｆの精度が充分でなく、増肉ローラ５を該ブランク外周端面に接して押圧する際、該大きな荷重が作用する増肉ローラ５は、その外周面が上記粗いブランク材端面１ｆにより削られて、その寿命が比較的短くなり、またこれを防止すべくブランク材の外周端面を高い精度に仕上げると、切削加工等の余分な作業が必要となる。
【０００８】
一方、本出願人は、図１３に示すように、トルクコンバータ１０の外径方向に電気モータ１１を配置したハイブリッド車用駆動装置を提案している（例えば特願平１１−８４９２４号、特願平１１−１０４５４０号；本出願時未公開）。このものは、図１３に示すように、トルクコンバータ１０のフロントカバー１２が、径方向中間部分に軸方向に延びる平坦部１２ａを有する段付き構造により形成されており、該平坦部の内径側は略々垂直面の立上り部（底部）１２ｂとなり、その外径側はタービンランナ１３を収納すべくそれに沿って形成された膨径部１２ｃとなっている。そして、該平坦部１２ａの外径側に、ロータ１１ａ及びステータ１１ｂからなる電気モータ１１がロータとの間に所定空隙ｃを存して配置され、また上記平坦部１２ａの内径側にロックアップクラッチ１５が配置されている。
【０００９】
該ロックアップクラッチ１５は、多数の外摩擦板（ドライブプレート及びバックアッププレート）１６及び内摩擦板（ドリブンプレート）１７を有する多板クラッチからなり、その外摩擦板１６は、フロントカバー１２に一端を溶接されかつ平坦部１２ａに沿って延びるドラム部材１９に形成された内スプライン１９ａに係合されており、また内摩擦板１７は、ダンパスプリング２０を介して変速機［自動変速機（Ａ／Ｔ）又は無段変速機（ＣＶＴ）］２１の入力軸２２に連結しているハブ２３に係合されている。
【００１０】
該ロックアップクラッチ１５は、油室２５に供給される油圧に基づくピストン２６の押圧により接続するが、そのトルク容量は、上記摩擦材１６，１７のライニング面積により定まる。しかし、上述したように、外摩擦材１６がドラム部材１９に形成されたスプライン１９ａに係合しているため、フロントカバー１２に直接スプラインを形成するものに比し、摩擦材が内径側に配置されることになり、かつその長さも短くなる。したがって、上記摩擦材のライニング面積を充分に取ることができず、設計要求最大油圧値に対して上記ロックアップクラッチのトルク容量を充分に確保することができない。
【００１１】
上記ロックアップクラッチ１５は、フロントカバー１２と別部材からなるドラム部材１９にその外摩擦板１６が係合しているが、該ドラム部材をなくしてフロントカバー自体に内スプライン１９ａを形成する方が、製造上及び機能上望ましいことは前述した通りである。そこで、該フロントカバー１２を、前述した（図１２参照）フローフォーミングにて一体成形しようとすると、図１４に示すように、増肉ローラ５でブランク材１を押圧する際、その外周端面１ｆが、上記膨径部１２ｃに対応して形成されているマンドレル３の拡径部３ｃに当接し、加工荷重が過大となり、マンドレルの歯溝３ａ部分との間の部分１ｇの増肉加工が困難なため、該歯溝３ａ部分に素材を充分に充填することができない。
【００１２】
そこで、本発明は、ブランク材を部分的に増肉加工することにより、上述した課題を解決したフローフォーミングによる円筒部材の製造方法、製造装置及びそれにより製造されるスプラインを有する円筒部材を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は（例えば図２参照）、底部（１２ｂ）、軸線方向に略々平行に延びる平坦部（１２ａ）、及び該底部（１２ｂ）と該平坦部（１２ａ）との連結部である肩部（１２ｅ）を有する円筒部材（１２）をブランク材（１）から製造する方法であって、
前記底部となる部分をマンドレル（３）と固定部材とで挟持し固定した前記ブランク材（１）に、その外周端面（１ｆ）より内径側の中間部分（１ｈ）から、増肉ローラ（３１）を前記マンドレル（３）に押圧しつつ、該増肉ローラ（３１）を該マンドレル（３）の外郭形状に沿って前記肩部（１２ｅ）に向けて内径方向（Ｄ２）に移動して、前記ブランク材（１）の中間部分（１ｈ）の材料を集めて前記肩部（１２ｅ）を増肉する増肉工程を有する、
ことを特徴とする円筒部材の製造方法にある。
【００１４】
請求項２に係る本発明は（例えば図２参照）、前記マンドレル（３）は、軸線方向に略々平行に延びる円柱部（３ｄ）と、該円柱部より大径の拡径部（３ｃ）と、を有し、
前記ブランク材（１）を、その外径側の側面（１ｈ）が前記拡径部（３ｃ）に当接するように倒し、該側面部分を上記拡径部に当接して支持した状態で、前記増肉ローラ（３１）による増肉工程を行う、
ことを特徴とする請求項１記載の円筒部材の製造方法にある。
【００１５】
請求項３に係る本発明は（例えば図１ないし図４参照）、前記マンドレル（３）の円柱部（３ｄ）に、スプライン成形用の歯溝（３ａ）を形成し、
前記増肉工程にて増肉された部分の材料を前記歯溝に押込んで、内スプライン（１２ｆ）を有する円筒部材（１２）を成形する、
ことを特徴とする請求項２記載の円筒部材の製造方法にある。
【００１６】
請求項４に係る本発明は（例えば図１７，図１８参照）、前記増肉工程において、前記マンドレル（３）における前記拡径部（３ｃ）と前記円柱部（３ｄ）との交差部に材料が充填されない空隙部（α）を設けることにより、前記ブランク材（１）における前記中間部分（１ｈ）のうちの前記拡径部（３ｃ）に対応する膨径部（１ｃ）と前記平坦部（１ａ）とが交差するコーナ部（１Ｎ）に前記空隙部（α）に対応する欠肉部（β）を設け、
前記増肉工程の後に成形工程を有し、
前記成形工程において、前記平坦部（１ａ）の外周面を成形ローラ（３３）によって内径方向に押圧しながら、前記成形ローラ（３３）を前記軸方向に前記コーナ部（１Ｎ）に向けて移動させて、前記歯溝（３ａ）及び前記空隙部（α）における未充填部分に材料を充填させる、
ことを特徴とする請求項３に記載の円筒部材の製造方法にある。
請求項５に係る本発明は［例えば図３（ｂ）、図１０（ｄ）参照］、前記増肉工程の後に、成形ローラ（３３）を、前記ブランク材（１）を押圧しつつ前記マンドレルの軸方向（Ｆ）に相対的に移動する成形工程を有する、
ことを特徴とする請求項３記載の円筒部材の製造方法にある。
【００１７】
請求項６に係る本発明は（例えば図１ないし図４参照）、前記マンドレル（３）は、前記円柱部（３ｄ）と拡径部（３ｃ）とが一体に形成され、
前記成形ローラ（３３）は、上記円柱部と拡径部に沿って移動して、前記円柱部（３ｄ）に対応する平坦部（１２ａ）及び前記拡径部（３ｃ）に対応する膨径部（１２ｃ）を有する円筒部材（１２）を成形する、
ことを特徴とする請求項５記載の円筒部材の製造方法にある。
【００１８】
請求項７に係る本発明は（例えば図１０参照）、前記マンドレル（３）は、前記円柱部（３ｄ）を有する本体（６１）と、該本体に対して軸方向（Ｇ）に移動し得かつ前記拡径部（３ｃ）を有する可動部（６２）と、を備え、
前記増肉工程では、前記可動部（６２）を、前記ブランク材（１）が前記拡径部に当接する位置に保持し、前記成形工程では、前記可動部（６２）を、前記ブランク材が当接しない位置に移動して、前記本体に対応する円筒部材（１’）を成形する、
ことを特徴とする請求項５記載の円筒部材の製造方法にある。
【００１９】
請求項８に係る本発明は［例えば図３（ａ）参照］、前記増肉工程と前記成形工程との間に、押圧ローラ（３２）を内径方向（Ｅ）に移動して、前記増肉工程で増肉された部分（１ｊ）を前記マンドレルの円柱部（３ｄ）に押圧する押圧工程を有する、
ことを特徴とする請求項５ないし７のいずれか記載の円筒部材の製造方法にある。
【００２０】
請求項９に係る本発明は［例えば図２（ｃ）参照］、前記増肉ローラ（３１）の外周面（３１ａ）は、前記円柱部（３ｄ）において、前記ブランク材（１）の外径方向から内径方向に材料が流れる方向の所定角度（例えば３〜２５°）の傾斜面からなる、
ことを特徴とする請求項２ないし８のいずれか記載の円筒部材の製造方法にある。
【００２１】
請求項１０に係る本発明は（例えば図２参照）、ブランク材（１）から円筒部材（１２）を製造する製造装置であって、
軸線方向に略々平行に延びる円柱部（３ｄ）を有する本体（６１）と、該本体に対して軸方向（Ｃ）に移動し得かつ該円柱部（３ｄ）より大径の拡径部（３ｃ）を有する可動部（６２）と、を備えたマンドレル（３）と、
該マンドレルに前記ブランク材（１）を保持する固定部材（２）と、
前記マンドレルに対して相対的に軸方向及び径方向に移動する増肉ローラ（３１）と、
成形ローラ（３３）と、を備え、
該増肉ローラを、前記マンドレル及び固定部材にて保持されたブランク材（１）に、その外周端面（１ｆ）より内径側の中間部（１ｈ）から押圧して内径方向に移動するように制御して、前記ブランク材を部分的に増肉し、
前記成形ローラ（３３）が、前記ブランク材（１）を押圧しつつ前記マンドレル（３）の軸方向（Ｆ）に相対的に移動するように制御され、
前記増肉ローラ（３１）の作動中にあっては、前記可動部（６２）を、前記ブランク材（１）が前記拡径部（３ｃ）に当接する位置に保持し、前記成形ローラ（３３）の作動中にあっては、前記可動部（６２）を、前記ブランク材が当接しない位置に移動するように制御して、前記本体に対応する円筒部材（１’）を成形する、
ことを特徴とする円筒部材の製造装置にある。
【００２２】
請求項１１に係る本発明は（例えば図２参照）、前記増肉ローラ（３１）が、前記ブランク材（１）を、その外径側の側面（１ｈ）が前記拡径部（３ｃ）に当接するように倒し、該側面部分を上記拡径部に当接して支持した状態で、前記ブランク材を部分的に増肉するように制御される、
ことを特徴とする請求項１０記載の円筒部材の製造装置にある。
【００２３】
請求項１２に係る本発明は（例えば図１ないし図４参照）、前記マンドレル（３）の円柱部（３ｄ）に、スプライン成形用の歯溝（３ａ）を形成し、
前記増肉された部分（１ｊ）の材料を前記歯溝（３ａ）に押込んで、内スプライン（１２ｆ）を有する円筒部材（１２）を成形する、
ことを特徴とする請求項１１記載の円筒部材の製造装置にある。
【００２５】
請求項１３に係る本発明は（例えば図１ないし図４参照）、前記マンドレル（３）は、前記円柱部（３ｄ）と拡径部（３ｃ）とが一体に形成され、
前記成形ローラ（３）は、上記円柱部と拡径部に沿って移動して、前記円柱部（３ｄ）に対応する平坦部（１２ａ）及び前記拡径部（３ｃ）に対応する膨径部（１２ｃ）を有する円筒部材（１２）を成形する、
ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか記載の円筒部材の製造装置にある。
【００２７】
請求項１４に係る本発明は［例えば図３（ａ）参照］、押圧ローラ（３２）を有し、該押圧ローラが、前記増肉ローラ（３１）にて増肉された部分（１ｊ）を前記マンドレルの円柱部（３ｄ）に押圧するように制御される、
ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか記載の円筒部材の製造装置にある。
【００２８】
請求項１５に係る本発明は［例えば図２（ｃ）参照］、前記増肉ローラ（３１）の外周面（３１ａ）が、前記ブランク材（１）のマンドレル（３）及び固定部材（２）による保持部（３ｂ）に向かって小径となる所定角度（例えば３〜２５°）の傾斜面からなる、
ことを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか記載の円筒部材の製造装置にある。
【００２９】
請求項１６に係る本発明は（例えば図５ないし図９参照）、前記マンドレル（３）及び固定部材（２）は、回転駆動されると共に軸方向に移動駆動され、
前記増肉ローラ（３１）及び前記成形ローラ（３３）は、前記マンドレル（３）に対して径方向に移動駆動される、
ことを特徴とする請求項１０ないし１５のいずれか記載の円筒部材の製造装置にある。
【００４１】
なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を与えるものではない。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明によると、ブランク材の必要とする部分のみに必要とする量だけ増肉することができ、材料に対するダメージが少ないと共に、加工硬化が小さく、少ない加工荷重及び加工エネルギにより高い精度の円筒部材の製造を行うことができる。
【００４３】
さらに、増肉ローラは、ブランク材の中間部分から当接するので、例えブランク材の外周端面が剪断面又は破断面のままでも、増肉ローラを傷つけることはなく、上記加工荷重が低いことと相俟って、増肉ローラの寿命を延ばすことができ、またブランク材は、プレスによる打抜きを加工のままで足りるので、切削加工等を不要として製造効率を向上することができる。
【００４４】
請求項２に係る本発明によると、ブランク材の側面をマンドレルの拡径部にて支持した状態で増肉するので、増肉ローラによる材料の塑性変形、流動を確実に行って、充分な増肉を確実に行うことができる。
【００４５】
請求項３に係る本発明によると、マンドレルの円柱部に歯溝を形成して、増肉された部分の材料を上記歯溝に押込むことにより、該増肉部分にスプラインを成形することができる。
【００４６】
請求項４に係る本発明によると、増肉工程につづく、例えば、成形工程において、平坦部の材料が空隙部に向かって円滑に流れ、肩部に向かって逆流することがないので、底部における肩部近傍が湾曲（変形）することがない。また、成形工程において、歯溝及び前記空隙部に材料を充填させることで、円筒部材の製造を完了することができる。このとき、平坦部の材料が空隙部に向かって円滑に流れ、肩部に向かって逆流することがないので、底部における肩部近傍が湾曲（変形）することがない。
請求項５に係る本発明によると、成形ローラにより、増肉部分を有し、特に該増肉部分にスプラインを有する円筒材料を、マンドレルに応じた形状にて確実に製造することができる。
【００４７】
請求項６に係る本発明によると、円柱部及び拡径部を一体に形成したマンドレルを用いて、フローフォーミングによる成形が困難であった膨径部を有する円筒部材（例えば図１３に示すフロントカバー）を高い精度でかつ容易に成形することができる。
【００４８】
請求項７に係る本発明によると、可動部を有するマンドレルを用いることにより、膨径部を有する円筒部材に限らず、膨径部（大きな段差）を有さない円筒部材も製造することが可能となる。
【００４９】
請求項８に係る本発明によると、押圧ローラにより増肉部分をマンドレル円柱部に押圧するので、円柱部に対応する平坦部、特にスプラインを有する平坦部の精度を向上することができる。
【００５０】
請求項９に係る本発明によると、増肉ローラの外周面を傾斜面とするので、円筒部材の底部と平坦部との連結であって、その構造上大きな応力が作用する肩部に欠肉が生じることを防止して、強度の高い円筒部材を確実に製造することができる。
【００５１】
請求項１０に係る本発明によると、前記請求項７で述べた効果を奏する製造を確実に行うことが可能な製造装置を得ることができる。
【００５２】
同様に、請求項１１、１２、１３、１４、１５に係る本発明は、それぞれ、前記請求項２、３、６、８、９で述べた効果を奏する製造を確実に行うことが可能な製造装置を得ることができる。
【００５３】
請求項１６に係る本発明によると、マンドレルが軸方向に、増肉ローラ及び成形ローラは径方向にそれぞれ移動する単純な構成でもって、その組合せのタイミング及び速度を制御することにより、マンドレルに応じた各種形状の円筒部材を容易にかつ確実に製造することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って本発明の実施の形態について説明する。
【００６６】
＜実施の形態１＞
まず、図１ないし図４に沿って、前述したハイブリッド車用のトルクコンバータのフロントカバーの成形に用いて好適な円筒部材の製造方法について説明する。
【００６７】
まず、図１（ａ）に示すように、フロントカバー１２の通常部分（平坦部１２ａを除く部分）の板厚に略々等しい板厚ｔ１からなる円板状のブランク材１を、マンドレル３の一端面にテールストック２で狭持するように固定する。ブランク材１は、プレスの打抜き加工により形成され、中心孔１ｋ及び外周面１ｆを有するが、それらの面は打抜きによる剪断面のままで足りる。また、マンドレル３は、図１３に示すフロントカバー１２の形状に対応しており、具体的には内径側の垂直立上り部（底部）１２ｂに対応する端面３ｂ、外径側の膨径部１２ｃに対応する拡径部３ｃ及びその中間の平坦部１２ａに対応する円柱部３ｄを有している。さらに、円柱部３ｄの外周面にはスプライン１２ｆに対応する多数の歯溝３ａが全周に亘って等間隔にかつ軸方向所定長さＬに亘って形成されている（図４参照）。なお、上記歯溝３ａは軸線に平行でも、また軸線に対して所定角度傾斜していてもよい。
【００６８】
ついで、図１（ｂ）に対して相対的に斜め方向Ｃに移動して、ブランク材１を椀状に曲げ加工する。上記曲げローラ３０は、１個でもまた複数個でもよく、かつ上記斜め方向Ｃの移動は、該ローラを軸方向に固定されているマンドレルに対して斜めに移動してもよいが、マンドレルを回転しつつ軸方向に移動すると共に、上記曲げローラ３０を径方向（放射方向）に移動しても得られる。そして、曲げローラ３０のアール状の一隅部３０ａがブランク材１の外径部分に当接して、該外径部分の側面をマンドレル３の拡径部３ｃの所定箇所に当接する。なお、上記隅部３０ａのアール形状はブランク材１の成形に影響を与えない程度に形成されている。
【００６９】
ついで、図１（ｃ）に示すように、増肉ローラ３１がマンドレルに対して相対的に矢印Ｄ方向に移動し、ブランク材１を部分的に増肉する。増肉ローラ３１は、図２に示すように、その外周面３１ａが軸との平行線に対して所定角度（好ましくは３〜７度）マンドレルの拡径部３ｃから端面３ｂ方向に向かって小径となるように傾斜しており、かつその拡径部側の隅部３１ｂが製品としてのフロントカバー１２における平坦部１２ａと膨径部１２ｃとの境のアール部ａ（図１３参照）と略々同等か又はそれより若干大きく形成されている。該増肉ローラ３１は、径方向にも大きな荷重が作用するので、３個以上の複数個を略々同一平面に設けて、マンドレルに対して上記荷重を相殺するように構成することが加工の安定上望ましく、また上記矢印Ｄ方向の動きは、マンドレルを軸方向に固定して、増肉ローラの移動のみにより行ってもよいが、マンドレルを軸方向に移動すると共に増肉ローラを径方向に移動して、その組合せとタイミングにより達成することが望ましい。
【００７０】
そして、上記増肉工程は、図２（ａ）に示すように、上記増肉ローラ３１を矢印Ｄ１方向、すなわちブランク材１の所定中間部分１ｈをマンドレル３の拡径部３ｃの所定部分ｂに当接する方向に移動し、該ブランク材の所定側面部分１ｈをマンドレル３の所定部分ｂで支持する。ついで、図２（ｂ）に示すように、増肉ローラ３１を矢印Ｄ２方向、すなわちマンドレルの拡径部３ｃの外郭に沿うように移動する。これにより、ブランク材１は、その中間部分である所定側面位置１ｈを支持されてその位置から内径方向に向かって材料を騒込むと共に、上記所定位置の外径側部分を一部引き込むようにして、材料をマンドレルの円柱部３ｄに向って移動して、増肉加工する。上記増肉工程は、ブランク材１の中間部分から行い、必要とする増肉量に合わせて部分的に行うことができ、その結果、成形荷重は図１２に示す方法に比して小さくて足り、かつ増肉ローラ３１は、ブランク材の外周端面１ｆに接触しないので、増肉ローラの寿命は長く、またブランク材の外周端面の精度が要求されず、打抜き加工のままで足りる。
【００７１】
これにより、上記増肉された部分をマンドレルの円柱部３ｄと増肉ローラの外周面３１ａとの間に延展して、該部分１ｊを所定板厚ｔ４（ｔ４＞ｔ１）からなる増肉部とする。この際、上述したように、増肉ローラの外周面３１ａはマンドレル端面に向かって向かく方向に傾斜しているので、材料はブランク材の肩部１ｅ、すなわちフロントカバーの構造上大きな応力が作用する肩部１２ｅ（図１３参照）に向けて移動しやすく、該立上り部（底部）１２ｂと平坦部１２ａとの連結部である肩部１２ｅを確実に肉厚としてフロントカバー１２の強度を向上する。
【００７２】
ついで、図３（ａ）に示すように、押圧ローラ（サイジングローラ）３２を内径方向Ｅに移動して、上記増肉部１ｊをプロファイル（押圧）加工する。該押圧ローラ３２は、１個でもまた複数個でもよく、軸線と略々平行な外周面３２ａを有しており、マンドレル３の円柱部３ｄにブランク材の増肉部１ｊを押付けて、該増肉部１ｊの外周面（外郭形状）をフロントカバー１２の平坦部１２ａの外郭形状に成形すると共に、その一部をマンドレルの歯溝３ａに押込む。
【００７３】
ついで、図３（ｂ）に示すように、成形（フォーミング）ローラ３３をマンドレルに対して相対的に矢印Ｆ方向に移動して、フローフォーミング加工する。成形ローラ３３は、仕上げローラ３３ａ及び荒ローラ３３ｂ等の複数の種類があることが精度の高い加工を行う上で望ましい。また、上記矢印Ｆ方向は、ローラ３３をマンドレル３の外郭形状に沿って移動するものであり、成形ローラ３３のみにて該矢印Ｆ方向の移動を行ってもよいが、マンドレル３を回転しつつ軸方向に移動すると共に、上記成形ローラ３３を径方向に移動することにより、達成する方が好ましい。
【００７４】
プロファイル（押圧）工程を省いてもフローフォーミング工程によりスプラインは形成できるが、あらかじめプロファイル工程［図３（ａ）］によりマンドレルの歯溝３ａに材料の一部を押込んだ状態で、上記フローフォーミング（成形）工程［図３（ｂ）］を実施すると、該フォーミング加工により、ブランク材１はマンドレル３に沿った所定形状が得られると共に、確実にマンドレルの歯溝３ａに材料を流して、スプライン１２ｆを確実に形成でき、またこの際、肩部１ｅ（フロントカバーの肩部１２ｅに対応）の欠肉を防止できる。なお、上記スプライン１２ｆは、前述した通り歯溝３ａの形状に従い、軸線に平行なスプライン又は軸線に対して傾斜したヘリカルスプラインのどちらでも成形可能である。
【００７５】
以上の製造方法により、図４に示すように、フロントカバー１２が成形される。該フロントカバー１２は、内径立上り部（底部）１２ｂ、該底部と肩部１２ｅを介して連結している平坦部１２ａ、該増肉された平坦部の内周面に形成されている内スプライン１２ｆ、そしてタービンランナに沿う形状からなる外径膨径部１２ｃを有する。そして、該フロントカバー１２は、スプライン１２ｆを有する平坦部１２ａのみ増肉されており（ｔ２＞ｔ１）、その他の部材は、略々ブランク材１の板厚ｔ１に相当する薄肉にて構成され、軽量に維持されており、かつスプラインを形成したドラム部材１９（図１３参照）等の部材を必要とせず、製造が容易となる。さらに、フロントカバー１２の平坦部１２ａの内周面に直接スプライン１２ｆが形成されるので、同じ外郭形状のフロントカバーであって、上記ドラム部材に形成したスプライン１９ａに比して、スプライン１２ｆを外径側に形成することができると共に長く形成でき、これによりロックアップクラッチ１５（図１３参照）の摩擦板１６，１７のライニング面積を増大して、ロックアップクラッチのトルク容量を増加することができ、車輌搭載上制限されている寸法範囲において、トルクコンバータ部分に電気モータ１１を配置することが可能となると共に、設計要求最大油圧に対して満足するトルク容量からなるロックアップクラッチを構成することが可能となる。
【００７６】
ついで、図５ないし図９に沿って、上記製造方法を実施し得る製造装置について説明する。本製造装置は、図５に示すように、歯溝３ａを有する円柱部３ｄ及び拡径部３ｃ（図４参照）を有するマンドレル３と、テールストック２とがＺ軸方向に配置されており、各ローラが上記マンドレル３の回りにかつ上記Ｚ軸に平行に配置されている。さらに、マンドレル３は回転駆動（矢印Ｍ）されると共にＺ軸方向に移動駆動（矢印Ｚ）され、また各ローラは半径方向（軸線Ｐ、Ｑ、Ｒ方向）に移動駆動される。
【００７７】
前記マンドレル３は、図６に示すように、油圧シリンダ４２が連結されており、該油圧シリンダをサーボバルブ４３にて操作することにより、Ｚ軸の前後方向（矢印Ｚ１、Ｚ２）に移動し得る。また、前記前後方向の動きはボールネジ４５を介して回転運動に変換されてインクリメントエンコーダ４６に伝達される。該エンコーダ４６は、マンドレル３の軸方向位置を検出して、上記サーボバルブ４３を操作する。
【００７８】
図７は、曲げローラ３０等の１個のローラに適用して好適なローラユニットである。上記マンドレル３と同様に、油圧シリンダ５２がローラを回転自在に支持するフレーム５４に連結されており、サーボバルブ５５により油圧シリンダ５２を操作して、ローラ３０を径方向（例えば図５のＰ軸方向）に移動駆動し得ると共に、ボールネジ４８を介してインクリメンタルエンコーダ４９にて上記移動位置を検出して、サーボ制御される。
【００７９】
図８及び図９は、複数のローラ、例えば増肉ローラ３１、押圧ローラ３２、成形荒ローラ３３ｂ、成形仕上げローラ３３ａを有するローラユニットであり、各ローラはターレット４０，４１を構成するローラフレーム５０に放射状にかつそれぞれ回転自在に支持されている。上記ターレット４０，４１は、マンドレルの周りにおいて、該マンドレルの軸線に平行な軸Ｊ、Ｋ回りに支持され、モータにて該ターレットを回転駆動することにより、選択されたローラがマンドレル３に対向する。
【００８０】
また、上記ターレット４０，４１は、モータ５１により回転駆動されるボールネジ５３に連結されて矢印Ｓ、Ｔ方向に揺動され、上記選択されたローラがマンドレルに対して接近又は離間するように移動される。さらに、上記ターレット４０，４１の回転位置、すなわちどのローラが作動位置にあるかを検出するインクリメンタルエンコーダ５８及びそのローラがマンドレル３に対し径方向のどの位置にあるかを検出するインクリメンタルエンコーダ５９がそれぞれ配設されている。
【００８１】
上記各ターレット４０，４１からなるローラユニットは、それぞれ図５に示すＲ軸及びＱ軸に移動するように設けてもよいが、これらターレットを同一平面に３個設けて、マンドレル３に対して径方向荷重を相殺するように配置することが好ましい。すなわち、上記ターレットからなるローラユニットのローラが、図５に示すＰ軸、Ｑ軸、Ｒ軸からそれぞれマンドレル３に作用するようにし、曲げローラ３０用の図７に示すローラユニットを上記ターレットからなるローラユニットと異なる平面に配置する。
【００８２】
本製造装置により、マンドレル３を回転しつつ軸方向（矢印Ｚ）に移動すると共に、各ローラ３０，３１，３２，３３ａ，３３ｂを径方向に移動し、これら軸方向移動及び径方向移動のタイミング及び速度を制御することにより、各ローラは、マンドレルの形状に対応した任意の動きを行うことができる。また、各ターレット４０，４１を、作業手順に基づき順次回転して、必要とするローラをマンドレル３に対向するように位置して作業状態として、自動的かつ効率よく円筒部材を製造し得る。
【００８３】
さらに、図１０に沿って、前述したようにフロントカバーのように膨径部を有さない円筒部材に適用し得る実施の形態について説明する。本発明に係る製造方法は、ブランク材の中間部分をマンドレルの拡径部に当接・支持して、該ブランク材を部分的に増肉するものであり、フロントカバーのように製品自体に膨径部を有するものに用いて好適であるが、例えば特開平９−２１４４８号公報に示されるＣ１クラッチドラム及び特開平１１−８２６４７号公報に示されるアンダドライブ用ドラムのように、大きな段差を有さない円筒部材にも、マンドレルの拡径部を可動とすることにより適用し得る。
【００８４】
本製造方法に用いられるマンドレル３は、型本体６１と、該本体上を軸方向に移動し得かつ拡径部３ｃを有する可動部６２とを有する。まず、可動部６２を、型本体６２の円柱部３ｄに近い所定位置に固定した状態で、図１０（ａ）に示すように、ブランク材１をマンドレル３とテールストック２との間に装着・固定して、曲げローラ３０により、ブランク材１を可動部６２に接するように曲げ工程が行われる。
【００８５】
ついで、図１０（ｂ）に示すように、ブランク材１の中間部分１ｈをマンドレルの可動部６２の拡径部３ｃに支持した状態で、増肉ローラ３１が矢印Ｄ方向に相対的に移動し、ブランク材１を部分的に増肉する。
【００８６】
すなわち、上記図１０（ｂ）に示す増肉工程及び図１０（ｃ）に示すプロファイル（押圧）工程は、前述した図１（ａ），（ｂ），（ｃ）、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）及び図３（ａ）に基づき説明した各工程と同様である。
【００８７】
ついで、図１０（ｄ）に示すように、可動径大型６２を矢印Ｇに示すように、型本体の円柱部３ｄから離れるように軸方向に移動する。該移動した位置にあっては、可動部６２は、ブランク材１の成形から退避した位置にあり、該ブランク材に接触することはない。この状態で、成形ローラ３３は、型本体６１の外部に沿って矢印Ｆ方向に移動し、ブランク材１は成形されると共に、上記増肉部１ｊが歯溝３ａに押込まれて、スプライン１ｓが形成される、フローフォーミング加工が行われる。該加工は、荒ローラ３３ｂ、仕上げローラ３３ａ等の異なるローラにより複数回行われて高い精度に仕上げられる。このようにして製造された円筒部材１’は、ブランク材の板厚ｔ１に対して厚い板厚ｔ４からなる増肉部１’ｊが円筒部分に形成され、かつ該増肉部により内スプライン１ｓが確実にかつ正確に形成される。
【００８８】
上述した円筒部材は、図１２に示す方法によっても成形可能であるが、上記ブランク材を部分的に増肉する方法によると、小さな加工荷重で足り、ローラ寿命を向上し得ると共に、部分増肉により加工に要するエネルギが減少し、さらに材料の流動を少なくすることによる加工硬化及び材料の劣化を減少して歩留りを向上し得る。
【００８９】
さらに、上記可動部による製造方法によって、図１１（ａ）に示す、スプラインを有さない肉厚部１ｍを内周側に有する円筒部材、及び図１１（ｂ）に示す、スプラインを有さない肉厚部１ｍを外周側に有する円筒部材を成形し得る。また、図１１（ｃ）に示す、内周側に肉厚部１ｍを有しかつ該肉厚部の内周面に内スプライン１ｓを形成した円筒部材、及び図１１（ｄ）に示す、外周側に肉厚部１ｍを有すると共に内周面に内スプライン形成した円筒部材を成形し得る。さらに、これらの形状に限らず、部分的に増肉部を必要とするあらゆる円筒形状に、本発明の製造方法及び製造装置は適用可能である。
【００９０】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の特徴は、製品としてのフロントカバー１２における平坦部１２ａ（ブランク材１における平坦部１ａ）と膨径部１２ｃ（ブランク材１における膨径部１ｃ）との境（アール部ａ：図１３参照）のうちの凸側の部分をコーナ部（交差部）１２Ｎとし、また、ブランク材１におけるこのコーナ部１２Ｎに相当する部分をコーナ部１Ｎとすると、前述の増肉工程において、このコーナ部１Ｎに対応する部分に積極的に欠肉部βを設けるようにしたことにある。
【００９１】
その理由は以下のとおりである。
【００９２】
図１５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に本実施の形態における増肉工程を示す。また図１６（ａ），（ｂ）には本実施の形態における押圧（プロファイル）工程を、さらに図１７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）には本実施の形態における成形（フローフォーミング）工程を示す。
【００９３】
図１５（ａ）に示すように、製品としてのフロントカバー１２における底部１２ｂと平坦部１２ａとの境を肩部１２ｅとし、またブランク材１におけるこの肩部１２ｅに相当する部分を肩部１ｅとすると、上述したブランク材１のコーナ部１Ｎに欠肉部βを設けない場合には、図１６に示す押圧工程において、（ｂ）のように押圧ローラ３２により平坦部１ａを外周面側から内径方向に押圧して、平坦部１ａの内周面側の材料をマンドレル３の円柱部３ｄの歯溝３ａに押し込む際に、材料の流れのうちの矢印Ｋ１方向（コーナ部１Ｎに向かう方向）の流れは拡径部３ｃによって阻止される。一方、矢印Ｋ２方向（肩部１ｅに向かう方向）の流れは、これを阻止するものがないので、結果として、材料は矢印Ｋ２方向に逆流しがちとなる。このため肩部１ｅが矢印Ｋ２方向に移動して、底部１ｂ（ブランク材１におけるフロントカバー１２の底部１２ｂに対応する部分）の外周側が矢印Ｋ２方向に湾曲してしまう。このような底部１ｂの湾曲は、図１７に示す成形工程においても発生する。図１７（ａ）に示すように、成形ローラ３３によって平坦部１２ａを内径方向に押圧しながら矢印Ｋ１方向に移動させる際にも同様なメカニズムで底部１ｂの湾曲が発生しがちとなる。また、押圧工程を不要とする加工の場合にも、成形ローラ３３の移動により底部１ｂの湾曲が発生する。なお、この底部１ｂの湾曲は、テールストック２を使用しないで加工する場合において顕著に現れる。
【００９４】
そこで、本実施の形態では、上述のように増肉工程において、ブランク材１におけるコーナ部１Ｎに積極的に欠肉部βを発生させて、上述のような底部１ｂの湾曲を防止するようにした。以下、詳述する。
【００９５】
図１５に示す増肉工程において、（ａ）に示すように、増肉ローラ３１を矢印方向に移動させて、ブランク材１の膨径部１ｃの外径側をマンドレル３の拡径部３ｃに押し付ける。つづいて、（ｂ）に示すように、増肉ローラ３１で膨径部１ｃを拡径部３ｃに押し付けながら、膨径部１ｃに倣って内径側に（マンドレル３の円柱部３ｄに向けて）移動させ、これにより膨径部１ｃの材料を平坦部１ａに集める。この際、増肉ローラ３１が膨径部１ｃと平坦部１ａとの境のアール部ａに到達したとき（図１５（ｃ）の位置に達したとき）に、マンドレル３の拡径部３ｃと円柱部３ｄとの交差部３ｅに対して材料が１００％充填されることはないようにして、つまり材料が充填されない空隙部αが形成されるようにして、膨径部１ｃと平坦部１ａとが交差するコーナ部１Ｎに、上述の空隙部αに対応する欠肉部βが形成されるようにする。その後、（ｃ），（ｄ）に示すように、増肉ローラ３１を肩部１ｅに向けて矢印Ｋ２方向に移動させ、肩部１ｅを増肉させて、部品強度を増大させる。以上で増肉工程を終了する。
【００９６】
ここで、図１８を参照して、この増肉工程において、上述の空隙部αをどの程度残すかについて詳述する。
【００９７】
同図に示すように、ブランク材１の底部１ｂの厚さをブランク元板厚ｔ０、平坦部１ａにおける、マンドレル３の歯先３ｆから平坦部１ａの外周面までの厚さをスプライン大径部肉厚をｔ５としたときに、壁厚減少率Ｒ０を以下のように定義する。
【００９８】
Ｒ０＝（ｔ０−ｔ５）／ｔ０
そして、この壁厚減少率Ｒ０が０．００３〜０．１５となるように増肉ローラ３１を移動させることにより所定の空隙部αが形成される。なお、最終的な製品における壁厚減少率は０．３７５程度となる。すなわち、この増肉工程終了後の壁厚減少率が、最終的な製品における壁厚減少率よりも小さくなるようにして、空隙部αすなわち欠肉部βを設けるようにしている。なお、この壁厚減少率は、製品の大きさやブランク材の材質・硬度などによって微妙に変化するものであり、したがって、最適な値は、実験等によって適宜設定するとよい。
【００９９】
つづいて図１６に示す押圧工程にはいる。
【０１００】
図１６（ａ）に示すように、押圧ローラ３２を内径方向（矢印方向）に移動させて、（ｂ）のように押圧ローラ３２により平坦部１ａを外周面側から内径方向に押圧して、平坦部１ａの内周面側の材料をマンドレル３の円柱部３ｄの歯溝３ａに押し込む。この際、上述の増肉工程において、空隙部αを設けているので、材料はその空隙部αに向けて矢印Ｋ１方向に流れやすくなっている。このため、肩部１ｅに向かって矢印Ｋ２方向に流れる材料をなくす、又は大幅に少なくすることができるので、上述のような底部１ｂに湾曲が発生することを有効に防止することができる。なお、この押圧工程においては、歯溝３ａに対する材料の充填率は、３０〜５０％とする。したがって、上述の増肉工程で形成された空隙部αは、この押圧工程において容積が小さくなるものの完全になくなることはない。
【０１０１】
つづいて図１７に示す成形工程に移る。
【０１０２】
成形工程では、まず（ａ）に示すように、成形ローラ３３で平坦部１ａを押圧しながら、この成形ローラ３３を矢印Ｋ１方向に移動させ、材料を矢印Ｋ１方向に移動させながら歯溝３ａに充填させていく。これにより、歯溝３ａ及び空隙部αに完全に（１００％）材料を充填させる。（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、成形ローラ３３を膨径部１ｃに沿って移動させて全体を成形する。これにより、製品としてのフロントカバー１２が完成する。この成形工程においても、上述の押圧工程において空隙部αを残しておいたので、材料は矢印Ｋ１方向に円滑に流れ、反対方向に逆流することはない。したがって、底部１ｂの湾曲を防止することができる。
【０１０３】
なお、上述では、増肉工程、押圧工程、成形工程の順に行うようにしたが、製品によっては、押圧工程と成形工程のうちのいずれか一方を省略することも可能である。成形工程を省略する場合には、押圧工程において、歯溝３ａに１００％材料を充填するようにする。この場合には、例えば、２個の押圧ローラ３２を使用してこの押圧工程を行うようにするとよい。また、押圧工程を省略する場合には、成形工程において、歯溝３ａに材料を１００％充填する。この場合、例えば、図１７（ａ），（ｂ）の工程は、２個の成形ローラ３３で行い、（ｃ），（ｄ）の工程は、このうちの１個のローラ成形ローラ３３で行うようにしてもよい。
押圧工程、成形工程のいずれを省略した場合であっても、増肉工程において、空隙部αを形成しておけば、底部１ｂの湾曲については、省略しない場合と略々同等の効果をあげることができる。
【０１０４】
なお、本実施の形態は、前述の実施の形態１と組み合わせて相応の効果をあげることができる。例えば、図１０に示すものに適用した場合には、高歯丈部品を加工する際にも、底部１ｂの湾曲を有効に防止することができる。
【０１０５】
＜実施の形態３＞
図１９（ａ），（ｂ）は、上述の実施の形態２の技術を応用して、段差部（膨径部）のある、高歯丈の製品を製造する実施の形態を示している。
【０１０６】
マンドレル３は、前述の実施の形態１の図１０に示すものと同様、型本体６１と、この型本体６１上を軸方向に移動可能でかつ拡径部３ｃを有する可動部６２とを有している。本実施の形態においては、歯溝３ａが上述の実施の形態１，２よりも深く形成されていて、これによって製造される製品の歯丈が高くなる。
【０１０７】
本実施の形態においても、図１９に示す成形工程に先立ち、図１５に示すものと同様の増肉工程において、空隙部αを設けておく。
【０１０８】
図１９（ａ）に示す成形初期においては、上述の空隙部αを設けておくのに加えて、可動部６２を後退させることにより材料の逃がし部位を設けておく。これにより、成形ローラ３３を矢印Ｋ１方向に移動させたときに、材料が空隙部α及び逃がし部位に向かって矢印Ｋ１方向に円滑に流れ、反対方向に逆流することを防止することができる。したがって底部１ｂの湾曲を抑制することができる。
【０１０９】
図１９（ｂ）に示す成形後期において、成形ローラ３３が膨径部１ｃに接近したら、可動部６２を矢印方向に前進させて同図に示す位置に配置し、膨径部１ｃを成形する。
【０１１０】
本実施の形態によると、分割式のマンドレル３を使用し、増肉工程において空隙部α（欠肉部β）を設けることにより、高歯丈の製品も、底部１ｂの湾曲を伴なうことなく、精度よく成形することができる。
【０１１１】
＜実施の形態４＞
図２６（ａ）、（ｂ）に、従来の、円筒部材の製造方法、及び円筒部材の製造装置Ｍ、すなわち円盤状のブランク材から、底部と円筒部とを有する円筒部材を製造するために使用する円筒部材の製造方法、及び円筒部材の製造装置Ｍを示す。なお、同図は、カップ状部材１０２、マンドレル１０３、固定手段１０４の共通の軸心Ｃを通る縦断面図の一部を示す。ここでカップ状部材１０２とは、円盤状のブランク材の外周側を屈曲させて、底部１０２ａと円筒部１０２ｂとを設けた中間製品をいい、この中間製品としてのカップ状部材１０２をさらに成形することで、製品としての円筒部材を製造するものである。
【０１１２】
図２６（ａ）に示すように、製造装置Ｍは、マンドレル１０３と、固定手段１０４と、ローラ部材１０５、１０６とを備えている。円筒状のマンドレル１０３をカップ状部材１０２の内側に配置し、マンドレル１０３の端面１０３ａと固定手段１０４の挟持面１０４ａとの間に、カップ状部材１０２の底部１０２ａを挟み込んで固定する。このとき円筒部１０２ｂは、マンドレル１０３の外周面１０３ｂを囲むように配置される。この状態で、マンドレル１０３及び固定手段１０４を軸心Ｃを中心として回転させてカップ状部材１０２を回転させる。そして２個の成形ローラ１０５、１０６を、軸心Ｃに沿って底部１０２ａ側から円筒部の開口端（同図の右方：不図示）に向けて矢印ｂ方向に移動させながら、円筒部１０２ｂの外周面をマンドレル１０３の外周面１０３ｂに向けて押圧する。これにより、円筒部１０２ｂを所望の形状に成形することができる。例えば、マンドレル１０３の外周面１０３ｂに歯部１０３ｃが形成されている場合には、円筒部１０２ｂの内周面をこの歯部１０３ｃに食い込ませて内歯を形成することができる。
【０１１３】
ところが、上述の製造装置Ｍを使用して、上述の製造方法で円筒部材を成形すると、図２７に示すように、成形後の円筒部材の底部１０２ａと円筒部１０２ｂとの接続部分（以下「肩部」という。）１０２ｃにおいて外周側の肉（素材）が成形ローラ１０５、１０６の矢印ｂ方向の移動に伴って、円筒部１０２ｂの開口端側に引っ張られて不足し、底部１０２ａの肉厚Ｔに比べて肩部１０２ｃの肉厚ｔが薄くなり、肩部１０２ｃの強度が低下するという不具合が発生する。
【０１１４】
このような不具合を解消するために、カップ状部材１０２の円筒部１０２ｂの成形前の外径と成形後の外径との差である追い込み量ｙを少なくする方法がある。ところがこの方法によると、円筒部１０２ｂの内周側をマンドレル１０３の外周面１０３ｂの歯部１０３ｃに十分に食い込ませることができないために、成形後の内歯の加工精度が低下するおそれがある。なお、このように、追い込み量ｙを少なくすることで肩部１０２ｃの肉厚ｔの薄肉化を多少は緩和することが可能であるが、成形ローラ１０５、１０６を底部１０２ａ側から開口端側に向けて矢印ｂ方向に移動させるために、肩部１０２ｃの肉厚の薄肉化を完全に防止するのは困難である。
【０１１５】
そこで、図２８に示すように、成形ローラ１０５、１０６を上述とは逆に、開口端側から底部１０２ａ側に向けて矢印ａ方向に移動させることが考えられる。
【０１１６】
上述のように、成形ローラ１０５、１０６を開口端側から底部１０２ａ側に移動させると、円筒部１０２ｂの外周面側の肉（素材）を肩部１０２ｃに寄せることができるので、肩部１０２ｃの薄肉化を有効に防止することができる。
【０１１７】
しかし、このように成形ローラ１０５、１０６を矢印ａ方向に移動させると、肩部１０２ｃにおける内側の部分（以下「根元部」という。）１０２ｄに折れ込みＫが発生して、肩部１０２ｃの強度が低下するという問題が発生する。これは、図２８に示すように、成形ローラ１０５、１０６の移動に伴って素材が同方向（矢印ａ方向）に流れるが、このときの肩部１０２ｃ近傍での素材の流れは、素材の左端が非拘束であるため、円筒部１０２ｂの外周面に近いほど速く、根元部１０２ｄに近づくほど遅くなる。そして、根元部１０２ｄよりも内側においてはほとんど０に近づくため、根元部１０２ｄの外側と内側とでは大きな速度差が発生する。この大きな速度差によって、折れ込みＫが発生してしまう。
【０１１８】
そこで、本実施の形態では、肩部の薄肉化及び肩部の根元部の折れ込みの発生を防止して、肩部の強度低下を防止するようにした円筒部材の製造方法及び円筒部材の製造装置を提供するものである。
【０１１９】
図２０に、本実施の形態に係る、円筒部材の製造装置の一例を示す。同図は、円筒部材の製造装置Ｍをその軸心Ｃを通る平面で切断した縦断面図の一部を示している。
【０１２０】
同図に示す円筒部材の製造装置（以下単に「製造装置Ｍ」という。）が成形対象とするカップ状部材１５０は、円盤状のブランク材の外周側をほぼ９０度屈曲させて底部１５１と円筒部１５２とを設けた部材（半製品）である。屈曲部となる底部１５１と円筒部１５２との接続部には肩部１５３が形成されており、円筒部１５２における肩部１５３と反対側（同図の右側）には開口端（不図示）が形成されている。
【０１２１】
このようなカップ状部材１５０を成形する製造装置Ｍは、マンドレル１１０と、固定手段１２０と、成形ローラ１３０、１４０とを備えている。
【０１２２】
マンドレル１１０全体は、ほぼ円柱状に形成されており、端面１１１と外周面１１２とを有している。端面１１１は、平面状に形成されていて、後述の固定手段１２０の挟持面１２１と共に、カップ状部材１５０の底部１５１を挟持する。
端面１１１と外周面１１２とが交差する部分を稜線部１１３とすると、外周面１１２には、この稜線部１１３から同図中の少し右に寄った部分から歯部（外歯）１１４が形成されている。マンドレル１１０は、カップ状部材１５０に対してその内側に挿入するようにして配置されており、端面１１１が底部１５１の内面に当接すると共に、外周面１１２が円筒部１５２のすぐ内側に配置されている。マンドレル１１０は、軸心Ｃを中心に回転自在に構成されている。
【０１２３】
固定手段（固定具）１２０は、カップ状部材１５０の外側に配置されている。
固定手段１２０は、上述のマンドレル１１０の端面１１１に対向する挟持面１２１を有している。本実施の形態における挟持面１２１は、平面状に形成されていて、上述のマンドレル１１０の端面１１１とに間に、カップ状部１５０の底部１５１を挟持する。この挟持面１２１の外周側には規制部１２２が設けてある。カップ状部材１５０の肩部１５３近傍の拡大図である図２１に示すように、規制部１２２は、挟持面１２１のうちの、上述のマンドレル１１０の稜線部１１３よりも外側に位置する部分によって環状に構成されている。本実施の形態においては、規制部１２２の外径ｘ（挟持面１２１の外径と同じ）は、後述の成形ローラ１３０、１４０による成形前のカップ状部材１５０の円筒部１５２の外径（図２１中では二点鎖線で図示）Ｄよりも小さく、かつ成形ローラ１３０、１４０による成形後の円筒部５２の外径（図２１では実線で図示）ｄと同じかこれよりも大きく設定されている。すなわち、本実施の形態では、規制部１２２の外径ｘは、ｄ≦ｘ＜Ｄに設定されている。ただし、次に説明する成形ローラ１３０、１４０を軸心Ｃに沿って矢印ａ方向に移動させることを考慮すると、規制部１２２の外径ｘは、成形後の円筒部１５２の外径ｄとほぼ等しく設定するのが好ましい。固定手段１２０も、上述のマンドレル１１０と同様、軸心Ｃを中心に回転自在に構成されている。
【０１２４】
成形ローラ１３０、１４０は、それぞれ軸心Ｃと平行な軸心１３１、１４１（図２０参照）を中心に回転自在に支持されている。成形ローラ１３０、１４０は、それぞれ荒加工用、仕上げ加工用のローラであり、成形ローラ１４０の外周は、成形ローラ１３０の外周よりも、少しカップ状部材側に突出するように配置されている。成形ローラ１３０、１４０は、軸心Ｃに沿って矢印ａ方向（円筒部１５２の開口端側から底部１５１側に向けた方向）に、またその逆方向に移動可能に構成されている。
【０１２５】
次に、上述構成の製造装置Ｍの動作、すなわち本発明に係る円筒部材の製造方法（以下単に「製造方法」という。）について説明する。
【０１２６】
カップ状部材１５０の内側に、マンドレル１１０を挿入し、マンドレル１１０の端面１１１と固定手段１２０の挟持面１２１とによって、カップ状部材１５０の底部１５１をその内側と外側とから挟持する。
【０１２７】
このカップ状部材１５０を挟持した状態で、マンドレル１１０及び固定手段１２０を回転させて、カップ状部材１５０を回転させる。
【０１２８】
カップ状部材１５０の円筒部１５２の開口端側において、成形ローラ１３０、１４０を円筒部１５２の外周面に、所定の追い込み量（上述のＤ−ｄに相当）だけ食い込ませて円筒部１５２をマンドレル１１０の外周面１１２に押し付ける。
この状態を維持したまま、成形ローラ１３０、１４０を矢印ａ方向に移動させて、円筒部１５２の外周面側の肉（素材）を順次に成形ローラ１３０、１４０の下流側に寄せながら、マンドレル１１０の歯部１１４に円筒部１５２の内周面の素材を順次に食い込ませていく。
【０１２９】
こうして成形ローラ１３０、１４０がカップ状部材１５０の肩部１５３に近づくと、カップ状部材１５０の肩部１５３には、素材が十分に寄せられるので、肩部１５３の肉厚ｔ（図２７参照）が薄肉化されることはない。しかも成形ローラ１３０、１４０が肩部１５３近傍に到達すると、素材の流れが固定手段１２０の規制部１２２によって規制されるので、肩部１５３の内側部分である根元部１５４（マンドレル１１０の稜線部１１３に対応する部分）に折れ込みＫ（図２８参照）が発生することもない。これは、規制部１２２を設けることにより、根元部１５４の外側と内側とにおける素材の流速差を小さくすることができるからである。
【０１３０】
このように、本実施の形態によると、肩部１５３の薄肉化と、根元部１５４での折れ込みの発生との双方を、有効に防止することができる。
【０１３１】
なお、上述では、本発明に係る製造装置Ｍによって、カップ状部材１５０から円筒部材を成形する場合について説明したが、製造装置Ｍによって、円盤状のブランク材からカップ状部材１５０を形成する工程を行うようにしてもよい。
【０１３２】
また、成形ローラについては、上述の２個の成形ローラ１３０、１４０以外にさらに成形ローラを追加して設けるようにしてもよい。
【０１３３】
＜実施の形態５＞
図２２に、実施の形態５を示す。
【０１３４】
本実施の形態は、規制部１２２を含む挟持面１２１のうちの外周側をテーパ面１２１ａに形成したことを特徴としている。
【０１３５】
このテーパ面１２１ａは、軸心Ｃ（図２０参照）に直交する面Ｓからの突出量が、外周側ほど大きくなるようなテーパ面である。上述の面Ｓに対するテーパ面１２１ａの角度θは、例えば３〜５度に設定する。
【０１３６】
このようなテーパ面１２１ａを設けることにより、肩部１５３近傍の素材の流れについて、成形ローラ１３０、１４０に近い側（図２２のＰ部）の流れを大きく抑制し、かつ成形ローラ１３０、１４０から遠い側（図２２のＱ部）の流れを小さく規制することができ、したがってさらに、根元部１５４の外側（Ｑ部）と内側（Ｒ部）とのとの素材の流れの速度差を一層、低減することができる。
【０１３７】
これにより、肩部１５３の根元部１５４における折れ込みの発生をさらに良好に防止することができる。
【０１３８】
なお、テーパ面１２１ａの角度θは、上述の３〜５度に限らず、素材の流動性や成形ローラ１３０、１４０の移動速度等を考慮して、適宜に設定するとよい。
ただし、角度θが大きすぎると、肩部１５３の強度が低下することになる。
【０１３９】
＜実施の形態６＞
図２３に、実施の形態６を示す。
【０１４０】
本実施の形態は、規制部１２２の外側に、素材の逃がし部１２３を設けたことを特徴とする。
【０１４１】
規制部１２２の外径ｘを、成形ローラ１３０、１４０による成形後の円筒部の外径ｄよりも小さく設定して、素材の逃がし部１２３を設ける。この逃がし部１２３を設けることにより、成形ローラ１３０、１４０によって肩部１５３に寄せられた素材の一部が逃がし部１２３に逃げることができる。これにより、成形ローラ１３０、１４０のスラスト方向（矢印ａ方向）の加工荷重の低減を図ることができる。
【０１４２】
なお、逃がし部１２３を設ける場合でも、規制部１２２の直径方向の幅（図２３中の上下方向の長さ）は、できるだけ大きくとって、根元部１５４に折れ込みが発生しないようにするのが好ましい。これら逃がし部１２３の大きさ、及び規制部１２２の幅については、カップ状部材１５０の素材や、大きさ、また成形ローラ１３０、１４０の移動速度等に応じて、例えば、実験によって最適な寸法を決定すればよい。
【０１４３】
＜実施の形態７＞
図２４に実施の形態７を示す。
【０１４４】
本実施の形態は、上述の実施の形態６における逃がし部１２３を、成形ローラ１３０、１４０の移動方向にさらに延長して形成することで、断面がＨ形の製品を成形することを特徴とする。
【０１４５】
本実施の形態によると、このような断面がＨ形の製品を成形した場合においても、根元部１５４における折れ込みの発生を有効に防止することができる。
【０１４６】
＜実施の形態８＞
図２５に実施の形態８を示す。
【０１４７】
本実施の形態は、固定手段１２０を、固定部１２４と、可動部１２５とに分割したことを特徴とする。
【０１４８】
すなわち、固定手段１２０を、内側に配置された固定部１２４と、この固定部１２４の外側に環状に配置された可動部１２５とに分割する。そして、前者の固定部１２４には、マンドレル１１０の端面１１１との間にカップ状部材１５０の底部１５１のうちの内側部分を固定的に挟持する第１の挟持面１２４ａを設け、後者の可動部１２５には、マンドレル１１０の端面１１１との間にカップ状部材１５０の底部１５１のうちの外側部分を所定の圧力で押圧する第２の挟持面１２５ａを設ける。可動部１２５は、固定部１２４に対して軸心方向に移動自在に構成し、底部１５１を押圧する押圧力は、例えば、油圧によって制御する。
【０１４９】
このような、可動部１２５を設けることにより、成形ローラ１３０、１４０によって肩部１５３に寄せられた素材の流れを、根元部１５４に折れ込みが発生しにくいように、適宜に制御することができる。このときの可動部１２５の制御圧は、図２９に示す応力（σ）−ひずみ（ε）線図に基づいて設定することができる。制御圧としては、例えば、同図中の下降伏点以下の範囲Ｆ内のできるだけ大きな圧力に設定するとよい。制御圧をこのように設定することにより、可動部１２５は、素材から作用する力に対してフレキシブルとなる。これにより、図２５に示す肩部１５４の内側における素材の流れに対する規制が緩和されて、肩部１５４の外側と内側の素材の流速差を少なくすることができる。したがって、固定部材１２０全体が固定的に構成されている場合（図２２の場合）と比較して、一層、折れ込みが発生しにくくなる。さらに、制御圧を上述のように下降伏点以下に設定しているので、カップ状部材１５０の底部１５１を不要に塑性変形させてしまうおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製造方法を示す図で、（ａ）はブランク材の保持工程、（ｂ）は曲げ工程、（ｃ）は増肉工程を示す。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は増肉工程の各段階を示す図。
【図３】本発明による製造方法を示す図で、（ａ）は押圧（プロファイル）工程、（ｂ）は成形（フローフォーミング）工程を示す。
【図４】本発明による製造方法により製造された円筒部材（フロントカバー）を示す断面図。
【図５】本発明による製造装置を示す概略斜視図で、（ａ）（ｂ）はそれぞれ異なる状態を示す。
【図６】マンドレル部分を示す概略図。
【図７】その曲げローラ用ローラユニットを示す概略図。
【図８】ターレットからなるローラユニットを示す概略図。
【図９】ターレットからなるローラユニットを示す概略図。
【図１０】膨径部を有さない円筒部材の製造方法を示す図で、（ａ）は曲げ工程、（ｂ）は増肉工程、（ｃ）は押圧工程、（ｄ）は成形工程を示す。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ上記製造方法により製造される異なる形状の円筒部材を示す断面図。
【図１２】本出願人が以前に提案した製造方法を示す図で、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる工程を示す。
【図１３】本出願人が以前に提案したハイブリッド車用駆動装置を示す断面図。
【図１４】上記図１２に示す製造方法では製造が困難となる状態を示す断面図。
【図１５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施の形態２における増肉工程を示す図。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態２における押圧工程を示す図。
【図１７】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、実施の形態２における成形工程を示す図。
【図１８】空隙部α（欠肉部β）を説明する拡大図。
【図１９】（ａ）、（ｂ）は、実施の形態３における成形工程を示す図。
【図２０】本発明に係る円筒部材の製造装置の実施の形態４の概略構成を示す縦断面図の一部の図。
【図２１】実施の形態４における、カップ状部材の肩部近傍の縦断面図。
【図２２】実施の形態５における、カップ状部材の肩部近傍の縦断面図。
【図２３】実施の形態６における、カップ状部材の肩部近傍の縦断面図。
【図２４】実施の形態７における、カップ状部材の肩部近傍の縦断面図。
【図２５】実施の形態８における、カップ状部材の肩部近傍の縦断面図。
【図２６】（ａ）、（ｂ）は、従来の、円筒部材の製造装置及び製造方法を説明する図。
【図２７】肩部の薄肉化が発生するようすを説明する図。
【図２８】肩部の根元部に折れ込みが発生するようすを説明する図。
【図２９】素材に作用する応力とひずみとの関係を示す応力−ひずみ線図。
【符号の説明】
１        ブランク材
１ｈ      中間部側面
１ｅ      肩部
１ｆ      外周端面
１ｊ      増肉部
１ｓ      スプライン
１’      円筒部材
２        固定部材（テールストック）
３        マンドレル
３ａ      歯溝
３ｂ      端面
３ｃ      拡径部
３ｄ      円柱部
１１      電気モータ
１２      円筒部材
１２ａ，１ａ
平坦部
１２ｂ，１ｂ
底部（立上り）
１２ｃ，１ｃ
膨径部
１２ｅ，１ｅ
肩部
１２ｆ    スプライン
１２Ｎ，１Ｎ
コーナ部
１５      ロックアップクラッチ
１６      外摩擦材
１７      内摩擦材
３０      曲げローラ
３１      増肉ローラ
３１ａ    外周面
３２      押圧ローラ
３３      成形（フォーミング）ローラ
３３ａ    仕上げローラ
３３ｂ    荒ローラ
α        空隙部
β        欠肉部
【図１】
0004561008.tif 000002
【図２】
0004561008.tif 000003
【図３】
0004561008.tif 000004
【図４】
0004561008.tif 000005
【図５】
0004561008.tif 000006
【図６】
0004561008.tif 000007
【図７】
0004561008.tif 000008
【図８】
0004561008.tif 000009
【図９】
0004561008.tif 000010
【図１０】
0004561008.tif 000011
【図１１】
0004561008.tif 000012
【図１２】
0004561008.tif 000013
【図１３】
0004561008.tif 000014
【図１４】
0004561008.tif 000015
【図１５】
0004561008.tif 000016
【図１６】
0004561008.tif 000017
【図１７】
0004561008.tif 000018
【図１８】
0004561008.tif 000019
【図１９】
0004561008.tif 000020
【図２０】
0004561008.tif 000021
【図２１】
0004561008.tif 000022
【図２２】
0004561008.tif 000023
【図２３】
0004561008.tif 000024
【図２４】
0004561008.tif 000025
【図２５】
0004561008.tif 000026
【図２６】
0004561008.tif 000027
【図２７】
0004561008.tif 000028
【図２８】
0004561008.tif 000029
【図２９】
0004561008.tif 000030