(57)【要約】【課題】  被加工物への引張り応力を低減でき、成形部根元からの破損を防止して被加工物を肉薄に成形でき、成形工具の長寿命化が図れるフローフォーミング成形方法を提供する。【解決手段】  被加工物１を回転させながら、成形工具５に設けられた全方向に転動自在な成形ボール６を被加工物１に押し当てて、成形ボール６を転動させながら被加工物１を塑性加工する。しごきや絞り成形の場合でも、被加工物１には圧縮成形の場合と同様に成形ボール６の転がり抵抗のみが作用することになって、被加工物１に生じる引張り応力が低減できるので、被加工物１の破損を防止して被加工物１を肉薄に塑性加工することができる。また、成形ボール６は、全方向に転動自在なので、磨耗が均一となり、成形工具５の長寿命化が図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を回転させながら、成形工具に設けられた全方向に転動自在な成形ボールを上記被加工物に押し当てて、上記被加工物と上記成形工具との相対移動に応じて上記成形ボールを転動させながら上記被加工物を塑性加工することを特徴とするフローフォーミング成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフローフォーミング成形方法に用いる上記成形工具であって、
先端部に上記成形ボールを支持するほぼ半球面状に凹設されたボール受け部を有する棒状のボールホルダと、
上記ボールホルダの周囲に設けられて上記成形ボールを一部突出させた状態で上記ボール受け部に全方向に転動自在に保持するボール保持部材と、
を有することを特徴とする成形工具。
【請求項３】
上記ボールホルダ及び／または上記ボール保持部材に、上記成形ボールの表面に潤滑油を供給する潤滑油供給穴を設けたことを特徴とする請求項２に記載の成形工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を回転させながら成形工具を押し当てて塑性加工するフローフォーミング成形方法及びこれに用いる成形工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車用のベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）として、図３に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この無段変速装置は、駆動側のプライマリ軸２１と、これと平行な従動側のセカンダリ軸２２とを有している。プライマリ軸２１には、プライマリプーリ２３が設けられており、プライマリプーリ２３はプライマリ軸２１に固定された固定側プーリ２４と、これに対向してプライマリ軸２１にボールスプラインなどにより軸方向に摺動自在に装着された可動側プーリ２５とを有し、プーリのコーン面間隔つまりプーリ溝幅が可変となっている。
【０００４】
また、セカンダリ軸２２には、セカンダリプーリ２６が設けられており、セカンダリプーリ２６はセカンダリ軸２２に固定された固定側プーリ２７と、これに対向してセカンダリ軸２２に可動側プーリ２５と同様に軸方向に摺動自在に装着された可動側プーリ２８とを有し、プーリ溝幅が可変となっている。
【０００５】
プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２６との間には、金属製のベルト２９が巻き掛け渡されており、プライマリプーリ２３及びセカンダリプーリ２６の溝幅を変化させて、プライマリプーリ２３とセカンダリプーリ２６とに対するベルト２９の巻付け径の比率を変化させることにより、プライマリ軸２１の回転をセカンダリ軸２２に無段階に変速して伝達するようになっている。
【０００６】
このため、プライマリ軸２１には、円筒部とディスク部とを有するプランジャつまりピストン（図示せず）を固定し、可動側プーリ２５にはピストンの外周面に摺動自在に接触するプライマリシリンダ３４を設けて、ピストンとシリンダ３４とによりプライマリ油圧室を形成し、このプライマリ油圧室に作動油を供給してその容積を大きくすることにより、可動側プーリ２５をシリンダ３４とともに固定側プーリ２４側に移動させてプーリ溝幅を狭くし、逆に容積を小さくすることにより、可動側プーリ２５をシリンダ３４と共に固定側プーリ２４から離間する方向に移動させてプーリ溝幅を広くするようにしている。
【０００７】
同様に、セカンダリ軸２２にも、テーパー状の円筒部を有するピストン（図示せず）を固定し、可動側プーリ２８にはピストンの外周面に摺動自在に接触するセカンダリシリンダ３７を設けて、ピストンとシリンダ３７とによりセカンダリ油圧室を形成し、このセカンダリ油圧室に作動油を供給してその容積を大きくすることにより、可動側プーリ２８をシリンダ３７とともに固定側プーリ２７側に移動させてプーリ溝幅を狭くし、逆に容積を小さくすることにより、可動側プーリ２８をシリンダ３７と共に固定側プーリ２７から離間する方向に移動させてプーリ溝幅を広くするようにしている。
【０００８】
かかる無段変速装置では、可動側プーリ２５、２８を、シリンダ３４、３７を含めて同一部材を用いてフローフォーミング成形方法により塑性加工することにより、所望の強度を確保しつつ、全体的に厚みを薄くして、質量や慣性力の削減を図っている。
【０００９】
図４は、上述した可動側プーリにおけるシリンダのような円筒部を成形する従来のフローフォーミング成形方法を説明するための図である。
【００１０】
この従来のフローフォーミング成形方法では、被加工物４１を、成形装置の回転駆動される主型４２と、主型４２に対してその回転軸方向に移動可能なリバース型４３とにより挟持して、主型４２及びリバース型４３と共に被加工物４１を一体に回転させる。そして、成形工具である成形ローラ４５を成形装置の図示しない工具移動手段により駆動される支持アームに回転自在に支持して、成形ローラ４５の外周部を回転している被加工物４１に押し当てて成形ローラ４５を追従回転させながら、成形ローラ４５を成形方向である主型４２の回転軸方向に移動させることにより、被加工物４１をしごいて円筒部４１ａを成形するようにしている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１０６６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図４に示した従来のフローフォーミング成形方法では、成形工具として一つの回転軸を中心に回転自在な成形ローラ４５を用いるため、例えば、主型４２の回転軸と成形ローラ４５の回転軸とをほぼ平行または交差する方向に傾斜して、単に成形ローラ４５を被加工物４１の径方向に押し当てる場合には、被加工物４１の回転によって成形ロータ４５を転がり抵抗のみで追従回転させて被加工物４１を圧縮成形できる。しかし、成形ローラ４５を押し当てながら、更に主型４２の回転軸方向（成形方向）に沿って成形ローラ４５を移動させて被加工物４１をしごき成形する場合には、成形ローラ４５を成形方向の移動に追従して回転できないため、被加工物４１と成形ローラ４５との間に摩擦力が生じることになる。
【００１３】
このため、成形ローラ４５の成形方向の移動によって、被加工物４１に引張り応力が発生し、それにより被加工物４１が成形部の根元から破損する恐れがあることから、被加工物４１を肉薄に成形することが困難になる。
【００１４】
また、被加工物４１との摩擦によって、成形ローラ４５の磨耗が早くなり、寿命が短いことも懸念される。
【００１５】
なお、このような懸念は、上述した可動側プーリにおけるシリンダのような円筒部を成形する場合に限らず、被加工物を回転させながら、その回転軸と平行または交差する回転軸を中心に回転可能な成形ローラを押し当てて、フローフォーミング成形する場合に広く生じるものである。
【００１６】
更に、成形ローラ４５を成形装置の支持アームに装着するには、例えば、支持アーム側に回転自在なローラ軸を着脱自在に設けて、このローラ軸に成形ローラ４５を固定するか、あるいは支持アーム側に固定のローラ軸を着脱自在に設けて、このローラ軸に成形ローラ４５を回転自在に取り付けることになるため、成形ローラ４５の取り付け、交換が面倒となる。
【００１７】
また、成形ローラ４５は、大きな占有スペースを要するため、複雑な形状の成形が困難になることも懸念される。
【００１８】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の第１の目的は、被加工物への引張り応力を低減できて、被加工物の破損を防止して被加工物を肉薄に成形でき、しかも成形工具の長寿命化が図れるフローフォーミング成形方法を提供することにある。
【００１９】
更に、本発明の第２の目的は、上記のフローフォーミング成形方法に用いる成形工具で、成形装置に簡単に装着できると共に、小型にできて複雑な形状も容易に成形できる成形工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記第１の目的を達成する請求項１に記載のフローフォーミング成形方法の発明は、被加工物を回転させながら、成形工具に設けられた全方向に転動自在な成形ボールを上記被加工物に押し当てて、上記被加工物と上記成形工具との相対移動に応じて上記成形ボールを転動させながら上記被加工物を塑性加工することを特徴とする。
【００２１】
更に、上記第２の目的を達成する請求項２に記載の成形工具の発明は、請求項１に記載のフローフォーミング成形方法に用いる上記成形工具であって、先端部に上記成形ボールを支持するほぼ半球面状に凹設されたボール受け部を有する棒状のボールホルダと、上記ボールホルダの周囲に設けられて上記成形ボールを一部突出させた状態で上記ボール受け部に全方向に転動自在に保持するボール保持部材と、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の成形工具において、上記ボールホルダ及び／または上記ボール保持部材に、上記成形ボールの表面に潤滑油を供給する潤滑油供給穴を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によると、成形工具に設けられた全方向に転動自在な成形ボールを回転している被加工物に押し当てて成形するので、被加工物と成形工具とを相対的に移動させて被加工物をしごきや絞り成形する場合、成形ボールは、被加工物の回転による追従回転ベクトルと成形方向への移動による追従回転ベクトルとの合成回転ベクトルで転動することになる。
【００２４】
従って、しごきや絞り成形の場合でも、被加工物には圧縮成形の場合と同様に成形ボールの転がり抵抗のみが作用することになって、被加工物に生じる引張り応力を低減できるので、成形部根元からの破損を防止して被加工物を肉薄に塑性加工することができる。また、成形ボールは、全方向に転動自在なので、磨耗が均一となり、成形工具の長寿命化が図れる。
【００２５】
請求項２の発明によると、ボールホルダとボール保持部材により、ボールホルダの先端部に形成された半球面状のボール受け部に、成形ボールを一部突出させた状態で全方向に転動自在に保持して成形工具を構成するので、成形装置に装着する場合には、ボールホルダの他端部側において成形工具を支持アームに単に固定すればよく、取り付け、交換を簡単にできる。また、成形工具全体を小型にできるので、複雑な形状の成形も容易にできる。
【００２６】
請求項３の発明によると、潤滑油供給穴を通して成形ボールの表面に潤滑油を供給できるので、被加工物の成形時に潤滑油を適宜供給することで成形ボールとボール受け部との間の摩擦力を低減でき、これにより成形ボールをよりスムーズに転動させることができるので、被加工物に生じる引張り応力をより低減できると共に、成形ボールの磨耗がより低減されるので、成形工具の更なる長寿命化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明のフローフォーミング成形方法及びこれに用いる成形工具の実施の形態について、図１及び図２を参照して説明する。
【００２８】
図１は本発明によるフローフォーミング成形方法の実施の形態を説明するための図であり、図２は図１に示す成形工具の拡大断面図である。
【００２９】
図１において、被加工物１は、成形装置の回転駆動される主型２と、主型２に対してその回転軸方向に移動可能なリバース型３とにより挟持されて、主型２及びリバース型３と共に一体に回転される。
【００３０】
また、成形工具５は、図２に拡大して示すように、鋼球からなる成形ボール６と、先端部に成形ボール６を支持するほぼ半球面状で凹設されたボール受け部７ａを有する棒状のボールホルダ７と、ボールホルダ７の周囲に設けられて成形ボール６を一部突出させた状態でボール受け部７ａに全方向に転動自在に保持する環状でかつテーパ状のボール保持面８ａ及び開口部８ｂが形成されたボール保持部材８とを有して構成されている。更に、本実施の形態では、ボール受け部７ａに開口させてボールホルダ７に潤滑油供給穴７ｂを延在して形成し、この潤滑油供給穴７ｂを通して外部から成形ボール６の表面に潤滑油を供給できるようにしてある。
【００３１】
この成形工具５は、ボールホルダ７の他端部側が、成形装置の図示しない工具移動手段によって駆動される支持アームに固定される。
【００３２】
本実施の形態のフローフォーミング成形方法では、図１に示すように、回転している被加工物１に成形工具５の成形ボール６を押し当てながら、成形工具５を成形方向である主型２の回転軸方向に移動させ、これにより被加工物１をしごいて円筒部１ａを成形する。なお、この際、ボールホルダ７に形成された潤滑油供給穴７ｂを通して成形ボール６の表面に適宜、潤滑油を供給する。
【００３３】
このように、全方向に転動自在な成形ボール６を有する成形工具５を用い、その成形ボール６を被加工物１に押し当てながら成形工具５を主型２の回転軸方向に移動させて、被加工物１をしごき成形すると、成形ボール６は、被加工物１の回転による追従回転ベクトルと成形方向への移動による追従回転ベクトルとの合成回転ベクトルで転動することになる。従って、被加工物１には圧縮成形の場合と同様に成形ボール６の転がり抵抗のみが作用することになって、被加工物１に生じる引張り応力が低減されるので、成形部根元からの破損を防止して円筒部１ａを肉薄に成形することができる。しかも、成形ボール６は、全方向に転動自在なので、磨耗が均一となり、成形工具５の長寿命化が図れる。
【００３４】
また、成形工具５は、成形ボール６を有する端部とは反対側の端部を成形装置に固定すればよいので、取り付けや交換を簡単にできると共に、成形ローラに比べて小型にでき、占有スペースも小さくて済むので、複雑な形状の成形も容易にできる。
【００３５】
更に、本実施の形態では、成形工具５のボール受け部７ａに開口させてボールホルダ７に潤滑油供給穴７ｂを延在して形成し、被加工物１の成形時に、この潤滑油供給穴７ｂを通して成形ボール６の表面に適宜、潤滑油を供給するようにしたので、成形ボール６とボール受け部７ａ及びボール保持面８ａとの間の摩擦力が低減され、成形ボール６をよりスムーズに転動させることができる。従って、被加工物１に生じる引張り応力をより低減できるので、被加工物１の成形部根元からの破損をより確実に防止して円筒部１ａをより肉薄に成形することができると共に、成形ボール６の磨耗がより低減されるので、成形工具５の更なる長寿命化が図れる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では、被加工物１をしごき成形により塑性加工して円筒部１ａを形成する場合について説明したが、絞り成形等の他の成形により塑性加工する場合にも同様の効果を得ることができる。また、ボールホルダ７に潤滑油供給穴７ｂを形成するのに代えてボール支持部材８に潤滑油供給穴を形成したり、ボールホルダ７及びボール保持部材８の双方に潤滑油供給穴を形成したり、あるいはこのような潤滑油供給穴を省略したりすることもできる。更に、上記実施の形態では、回転している被加工物１に対して成形工具５を移動させて成形ボール６により塑性加工するようにしたが、成形工具５を固定として、被加工物１を回転させながら成形ボール６に対して押圧移動させて塑性加工したり、被加工物１の回転を除く成形のための移動を、被加工物１側と成形工具５側とで分担して塑性加工したりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態に係るフローフォーミング成形方法を説明するための図である。
【図２】図１に示す成形工具の拡大断面図である。
【図３】自動車用のベルト式無段変速装置（ＣＶＴ）を示す図である。
【図４】従来のフローフォーミング成形方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    被加工物
２    主型
３    リバース型
５    成形工具
６    成形ボール
７    ボールホルダ
７ａ  ボール受け部
７ｂ  潤滑油供給穴
８    ボール保持部材
８ａ  ボール保持面
【図１】
2007054869.tif 000003
【図２】
2007054869.tif 000004
【図３】
2007054869.tif 000005
【図４】
2007054869.tif 000006