ドラムの内歯をプレス成形する方法及びそのプレス装置

【課題】ワークの内歯の加工精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明のプレス装置は、有底円筒状のワーク（１０）の筒内にワーク（１０）の開放端側から嵌合する、外周面（２１）にスプライン状の複数の歯形（２２）を有するパンチ（２０）と、パンチ（２０）を圧入する加工孔（３５）を有するダイス（３０）であって、ダイス（３０）の内周面（３１）のうちパンチ（２０）挿入側はパンチ（２０）の凸部（２３）と凹部（２４）とに対してそれぞれ凹部（３４）と凸部（３３）とが対向するスプライン状の歯形形状であり、パンチ（２０）挿入側と反対側は円柱状壁面であるダイス（３０）と、パンチ（２０）及びダイス（３０）の一方を他方へ向けて押圧するプレス部とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス加工によってクラッチドラムの内周面にスプライン状の歯形を成形する方法及びそのプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クラッチドラムには、内周面に多板クラッチを構成する複数のドライブプレートを収装するためのスプライン状の複数の内歯が形成されており、この内歯をプレス加工によって成形することが知られている。すなわち、有底円筒状のワークをワークに内嵌するスプライン状の外歯を有するパンチによってダイスに圧入することで、ワークの内周面にパンチの外歯に対応する内歯を成形する。
【０００３】
さらにドラムの内歯の加工精度を上げる方法として特許文献１には、ダイスの内面の軸方向上部に凹凸形状を設けることが記載されている。この凹凸形状は、パンチの外歯の凸部に対して凸が、凹部に対して凹が配置されるように設けられる。これにより、ワークがダイスに圧入されるプレス加工時に、初め、ワークの内周にはパンチの外歯に対応する凹凸が成形され、外周にはダイスの凹凸形状に対応する凹凸が成形される。パンチをさらに圧入すると、ダイスの内面の凹凸形状がない位置までワークが圧入されるのに応じて、ダイスの凹部に入り込んだワークの肉がダイスによって押し戻され、パンチの凹部に充填される。
【特許文献１】特開２００３−１７１５３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし上記従来の技術では、プレス加工時に、一旦ダイスの凹部に入り込んだワークの肉がダイスに押し戻されてパンチの凹部へと充填されるとき、この肉がパンチの凹部の歯幅方向中央に最初に当接し、これにより肉の塑性流動が止まるので、パンチの凹部、すなわちワークの内歯の歯先両側のＲ部に肉が充填されにくくなる。したがって、ドラムの内歯の加工精度が不十分となる。
【０００５】
本発明は、ドラムの内歯の加工精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のプレス装置は、有底円筒状のワークの筒内にワークの開放端側から嵌合する、外周面にスプライン状の複数の歯形を有するパンチと、パンチを圧入する加工孔を有するダイスであって、ダイスの内周面のうちパンチ挿入側はパンチの凸部と凹部とに対してそれぞれ凹部と凸部とが対向するスプライン状の歯形形状であり、パンチ挿入側と反対側は円柱状壁面であるダイスと、パンチ及びダイスの一方を他方へ向けて押圧するプレス部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ワークをダイスに圧入するとき、ワークの内周面にパンチによって歯形が成形されると同時に一旦外周面にもダイスによって歯形が成型され、その後さらに圧入するとワークの外周面の凸部の肉が内周面の凸部へと押圧しながら充填される。このとき、一旦外周面に成形される凸部は内周面の凸部とワークの周方向に沿って互い違いに配置されるように成形されるので、外周面の凸部の肉が内周面の凸部へと充填されるとき、内周面の凸部に対して凸部の両側から充填される。よって、ワークの肉がワークの内歯の歯先両側のＲ部に先行して充填されるので、肉の充填率を向上させてワークの内歯の成形精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。本実施形態ではスプライン状の複数の内歯を有するドラムをプレス成形によって製造する。図１は、本実施形態におけるプレス成形において使用するパンチ及びダイスと、当該パンチとダイスとの間に圧入されるドラムの基となるワークを示す模式図である。図１（ａ）はパンチの外周面の一部を示し、図１（ｂ）はワークを示し、図１（ｃ）はダイスの内周面の一部を示す。ワーク１０は有底円筒形状であり、内周部１１にパンチ２０が嵌合するとともに、パンチ２０がダイス３０に嵌挿されることでダイス３０の内周部３１に嵌合する。パンチ２０は円柱形状であり、ワーク１０の内周面１１と当接する外周面２１には、スプライン状の複数の歯形２２がパンチ２０の全周にわたって形成される。この歯形２２の凹部２４はプレス加工によってワーク１０の肉が入り込みワークの内歯１２を形成するものであり、その形状は所望の内歯形状に合わせて設定される。
【０００９】
ダイス３０はワーク１０及びパンチ２０を収容するように中心に加工孔３５を有し、ダイス３０の内径はワーク１０の内径より大径でワーク１０の外径より小径となるように設定される。また、ダイス３０の内周面３１上部には、ワーク１０の圧入を容易にするテーパ部３６が形成される。さらにダイス３０の内周面３１上方であってテーパ部３６の下方側には、スプライン状の複数の歯形３２がダイス３０の全周にわたって設けられる。歯形３２より下方側は凹凸形状のない円柱状壁面となっている。
【００１０】
パンチ２０の歯形２２及びダイス３０の歯形３２は、パンチ２０がダイス３０に挿入されたとき、歯形２２の凸部２３及び歯形３２の凸部３３がそれぞれワーク１０の周方向に沿って互い違いに配置されるように、すなわち歯形２２の凸部２３と歯形３２の凹部３４、歯形２２の凹部２４と歯形３２の凸部３３が互いに対向するように設けられる。
【００１１】
パンチ２０に嵌合されたワーク１０は、図示しないプレス部によってパンチ２０が軸方向下方へ押圧されることでダイス３０に圧入される。このとき、ダイス３０の内径はワーク１０の外径より小径であるので、ワーク１０は縮径しながら軸方向上方へとしごかれ、ダイス３０の歯形３２の凸部３３とパンチ２０の歯形２２の凸部２３との間がプレス成形後のワーク１０の肉厚となる。
【００１２】
次に、図２〜図１０を参照しながら本実施形態におけるドラムの内歯を成形する方法について説明する。図２〜図５は本実施形態におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。図６〜図９は従来例におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。図２〜図９においてそれぞれ（ａ）はパンチ及びダイスの中心軸で切断した断面を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。すなわち、（ａ）は（ｂ）、（ｃ）におけるＣ−Ｃ断面を示す。また、図２〜図９の（ｂ）、（ｃ）における点線はワークの加工前の外周面と内周面を示す線である。さらに、図１０はワークの肉の流動について示す概略図であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施形態の場合の肉の流動を示す。
【００１３】
パンチ２０とダイス３０とは同軸上に設けられており、ダイス３０は固定され、パンチ２０は軸方向に移動可能である。有底円筒状のワーク１０がパンチ２０の外周部２１に嵌設され、パンチ２０が軸方向下方へ押圧されることでワーク１０はダイス３０のテーパ部３６にガイドされながらダイス３０の内周部３１へと圧入される。
【００１４】
なお、図２（ａ）〜図５（ａ）に示すパンチ２０及びダイス３０の断面において、図面左側はパンチ２０の凹部２４に対してダイス３０の凸部３３が対向する様子を示し、図面右側はパンチ２０の凸部２３に対してダイス３０の凹部３４が対向する様子を示す。図２の（ｂ）及び（ｃ）に示すように図２の段階ではワーク１０の肉厚はまだ変形しておらず、ワーク１０はパンチ２０の凸部２３に当接している。
【００１５】
パンチ２０が軸方向下方へと押圧されると、図３に示すようにワーク１０がダイス３０に圧入される。ワーク１０の肉はダイス３０の凸部３３によって中心軸方向へ押圧され、ダイス３０の凸部３３に対向するパンチ２０の凹部２４へと押し出されるとともに、外径が縮径しながら軸方向上方にしごかれる。また、ダイス３０の凹部３４にあるワーク１０の肉はパンチ２０の凸部２３に当接したまま変形しない。
【００１６】
パンチ２０がさらに軸方向下方へと押圧されると、図４に示すようにワーク１０の肉がパンチ２０の凹部２４へと充填される。図３に示す状態から図４に示す状態へと変化する際に、ダイス３０の凹部３４はパンチ２０が下方へと進むにつれて徐々に浅くなる。したがって、ダイス３０の凹部３４にあるワーク１０の肉はダイス３０の凹部３４の底部３７と当接し、中心軸方向へと押圧されてダイス３０の凹部３４に対向するパンチ２０の凹部２４へと押し出されるとともに、外径が縮径しながら軸方向上方へとしごかれる。このとき、隣接するダイス３０の凹部３４の間にパンチ２０の凹部２４が対向しているので、ダイス３０の凹部３４内にあるワーク１０の肉がパンチ２０の凹部２４の両側からパンチ２０の凹部２４に流入する。これにより、パンチ２０の凹部２４内にワーク１０の肉が完全に充填される。
【００１７】
その後、パンチ２０がさらに軸方向下方へと押圧されると、図５に示すようにワーク１０全体がダイス３０の内周部３１に収容され、プレス成形が終了する。
【００１８】
ここで、本実施形態におけるワーク１０の内歯１２を成形する方法の作用について従来例における成形方法と比較しながら説明する。従来例ではパンチ８０の凸部８３及びダイス９０の凸部９３がそれぞれワーク７０の周方向に沿って互い違いにではなく、パンチ８０の凸部８３とダイス９０の凸部９３、パンチ８０の凹部８４とダイス９０の凹部９４が互いに対向するように配置される。
【００１９】
したがって、本実施形態とは異なり図６（ａ）〜図９（ａ）に示すパンチ８０及びダイス９０の断面において、図面左側はパンチ８０の凸部８３に対してダイス９０の凸部９３が対向する様子を示し、図面右側はパンチ８０の凹部８４に対してダイス９０の凹部９４が対向する様子を示している。図６の（ｂ）及び（ｃ）に示すように図６の段階ではワーク７０の肉厚は変形せず、ワーク７０はパンチ８０の凸部８３に当接している。
【００２０】
パンチ８０が軸方向下方へと押圧されると、図７に示すようにワーク７０がダイス９０に圧入される。するとワーク７０の外周部７３はダイス９０の凸部９３によって中心軸方向へ押圧され、ワーク７０の内周部７１はダイス９０の凸部９３に対向するパンチ８０の凸部８３に当接しているので、ワーク７０は外径が縮径しながら軸方向上方にしごかれる。また、ダイス９０の凹部９４にあるワーク７０の肉はダイス９０から押圧されることはないが、前述のしごきによって上昇した肉の圧力によって一部がパンチ８０の凹部８４に押し出される。
【００２１】
パンチ８０がさらに軸方向下方へと押圧されると、図８に示すようにワーク７０の肉がパンチ８０の凹部８４へと充填される。図７に示す状態から図８に示す状態へと変化する際に、ダイス９０の凹部９４はパンチ８０が下方へと進むにつれて徐々に浅くなる。したがって、図６に示すようにダイス９０の凹部９４にあるワーク７０の肉はダイス９０の凹部９４の底部９７と当接し、中心軸方向へと押圧されてダイス９０の凹部９４に対向するパンチ８０の凹部８４へと押し出され、パンチ８０の凹部８４にワーク７０の肉が充填される。しかし、押し出されたワーク７０の肉は図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、パンチ８０の凹部８４の底部８７中央に当接して肉の塑性流動が止まるので、パンチ８０の凹部８４の底部８７両側のＲ部８８には肉が充填されない。
【００２２】
その後、パンチ８０がさらに軸方向下方へと押圧されると、図９に示すようにワーク７０全体がダイス９０の内周部９１に収容され、ワーク７０の内歯７２の成形が不十分なままプレス成形が終了する。
【００２３】
すなわち、従来例では図１０（ａ）に示すように、ダイス９０の凹部９４の底部９７によって押し出されたワーク７０の肉はパンチ８０の凹部８４の底部８７中央に最初に当接するので、この時点で肉の塑性流動が停止し、これによりパンチ８０の凹部８４の底部８７両側のＲ部８８に肉が充填されにくくなる。すなわち、ワーク７０の内歯７２の歯先両側のＲ部７８が欠けることとなり、歯型形状の精度が低下する。
【００２４】
これに対して、本実施形態では図１０（ｂ）に示すように、ダイス３０の凹部３４とパンチ２０の凹部２４とが対向せず、隣接するダイス３０の凹部３４の間にパンチ２０の凹部２４が対向するので、ダイス３０の凹部３４内にあるワーク１０の肉はパンチ２０の凹部２４に対して両側から流入する。これにより、ワーク１０の肉はパンチ２０の凹部２４の底部２７両側のＲ部２８に先行して充填され、パンチ２０の凹部２４内にワーク１０の肉が完全に充填される。
【００２５】
以上のように本実施形態では、ワーク１０をダイス３０に圧入するとき、ワーク１０の内周面１１にパンチ２０によって歯形１２が成形されると同時に一旦外周面１３にもダイス３０によって歯形１４が成型され、その後さらに圧入するとワーク１０の外周面１３の凸部１６の肉が内周面１１の凸部１５へと押圧しながら充填される。このとき、一旦外周面１３に成形される凸部１６は内周面１１の凸部１５とワーク１０の周方向に沿って互い違いに配置されるように成形されるので、外周面１３の凸部１６の肉が内周面１１の凸部１５へと充填されるとき、内周面１１の凸部１５に対して凸部１５の両側から充填される。よって、ワーク１０の肉がワーク１０の内周面１１の歯先両側のＲ部２８に先行して充填されるので、肉の充填率を向上させてワーク１０の内歯１２の成形精度を向上させることができる（請求項１、２に対応）。
【００２６】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
【００２７】
例えば図１１に示すように、パンチ２０の一部であってスプライン状の歯形２２を設けた部位より上方側に拡径部４１を設けてもよい。これにより、ワーク１０をダイス３０に圧入しながらワーク１０の上端１７を拡径部４１によって下方へと押圧することができる。したがってワーク１０の肉の圧力が上昇してパンチ２０の凹部２４への充填がより確実に達成される。また、ワーク１０がダイス３０へと入りやすくなる上に、ワーク１０を軸方向上方へとしごく際のワーク１０のちぎれを防止することができる。
【００２８】
また図１２に示すように、前記拡径部４１の代わりにパンチ２０の外径とほぼ同一の内径を有するリング状のガスクッション５１を設けてもよい。ガスクッション５１はエアシリンダによって軸方向上方への圧力を緩衝し、プレス成形時であってワーク１０がダイス３０との抵抗によって軸方向上方へとしごかれる際に、ワーク１０の上端１７が軸方向上方へ伸長することを制限することができる。これにより、ワーク１０の肉の圧力が上昇してパンチ２０の凹部８４への充填がより確実に達成される。また、ワーク１０がダイス３０へと入りやすくなる上に、ワーク１０を軸方向上方へとしごく際のワーク１０のちぎれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施形態におけるパンチ、ダイス及びワークを示す模式図である。
【図２】本実施形態におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図３】本実施形態におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図４】本実施形態におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図５】本実施形態におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図６】従来例におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図７】従来例におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図８】従来例におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図９】従来例におけるドラムの内歯を成形する過程を示す概略図である。
【図１０】ワークの肉の流動について示す概略図である。
【図１１】別実施形態におけるパンチの構成を示す概略図である。
【図１２】別実施形態におけるパンチの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０ワーク
１１ワークの内周面
１２ワークの内周面の歯形
１３ワークの外周面
１４ワークの外周面の歯形
１５ワークの内周面の凸部
１６ワークの外周面の凸部
２０パンチ
２１パンチの外周面
２２パンチの外周面の歯形
２３パンチの歯形の凸部
３０ダイス
３１ダイスの内周面
３２ダイスの歯形
３３ダイスの歯形の凸部
３５加工孔

【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状のワークの筒内に前記ワークの開放端側から嵌合する、外周面にスプライン状の複数の歯形を有するパンチと、
前記パンチを圧入する加工孔を有するダイスであって、前記ダイスの内周面のうち前記パンチ挿入側は前記パンチの凸部と凹部とに対してそれぞれ凹部と凸部とが対向するスプライン状の歯形形状であり、前記パンチ挿入側と反対側は円柱状壁面であるダイスと、
前記パンチ及び前記ダイスの一方を他方へ向けて押圧するプレス部とを備えることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
パンチを有底円筒状のワークの筒内に前記ワークの開放端側から嵌合し、前記パンチをダイスの加工孔に圧入することで、前記ワークの内周面にスプライン状の複数の歯形をプレス成形する方法において、
前記ワークが前記パンチに嵌合した状態で前記パンチを前記ダイスに圧入しながら、前記ワークの内周面及び外周面にそれぞれスプライン状の複数の歯形を、前記内周面及び前記外周面の凸部がそれぞれ前記ワークの周方向に沿って互い違いに配置されるように成形し、
前記パンチをさらに圧入しながら、前記外周面の凸部の肉を前記内周面の凸部へと前記内周面の凸部の両側から押圧して充填することを特徴とする方法。

【図１】