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JP3484321B2 - 自動車用トランスミッションにおけるトルク伝達部材，スプライン歯形の成形方法およびスプライン歯形成形装置 - Google Patents

自動車用トランスミッションにおけるトルク伝達部材，スプライン歯形の成形方法およびスプライン歯形成形装置

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JP3484321B2
JP3484321B2 JP15707997A JP15707997A JP3484321B2 JP 3484321 B2 JP3484321 B2 JP 3484321B2 JP 15707997 A JP15707997 A JP 15707997A JP 15707997 A JP15707997 A JP 15707997A JP 3484321 B2 JP3484321 B2 JP 3484321B2
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JP
Japan
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boss
boss portion
spline tooth
spline
tooth profile
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JP15707997A
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敏博 井元
猛 中村
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Unipres Corp
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Unipres Corp
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/02—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for connecting two abutting shafts or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H57/082—Planet carriers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディスクプレー
トに一体に突出形成されている円筒形状ボス部外周にス
プライン歯形を成形する方法，装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は、自動車のオートトランスミッシ
ョンに用いられる従来のキャリアプレートアッシーを示
す。図において、キャリアプレートアッシー１は、リン
グ状のベースプレート２と、ベースプレート２に溶接に
より一体化されたキャリアプレート３とからなってい
る。
【０００３】このキャリアプレート３は、プレス成形体
からなるもので、周囲三カ所に前記ベースプレート２に
接合される壁部４を立ち下げ成形し、また中心にはボス
部５を立ち上げ成形している。
【０００４】また、各壁部４間におけるキャリアプレー
ト３の周囲部とベースプレート２との間に、３つの遊星
ギア６を軸受けし、図示しないサンギア及びインターナ
ルギアに前記各遊星ギア６の内側及び外側を歯合させた
構造となっている。
【０００５】また、前記ボス部５は、出力軸７の軸端に
結合するもので、その外周面には、出力軸７の係合穴内
周のインナースプライン溝７ａに係合するスプライン歯
形５ａが形成されている。
【０００６】このスプライン歯形５ａの形成方法として
は、従来では、図９に示すような切削加工方法が行われ
ていた。
【０００７】まず、最初の工程では、（ａ）に示すよう
に、プレス成形により周囲３カ所に壁部４を、中心位置
にボス部５を成形した加工素材とし、これに（ｂ）に示
すように、切削により先端テーパ加工及び付根部溝切り
加工して、テーパ５ｂ及び溝５ｃを創成した後、キャリ
アプレート３を所定角度間欠回動させつつ、その停止ご
とにシェービングマシンの刃具をボス部５の軸方向に往
復移動させることにより、（ｃ）に示すように、スプラ
イン歯形５ａを形成するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来のスプライン歯形の形成方法にあっては、次のよ
うな問題点があった。
【０００９】まず、切削加工によってスプライン歯形を
形成するために、加工工数が多く、加工費用が高価とな
るほか、プレス工程と切削工程という種類の異なる工程
が不可欠で、自動的に連続生産することができなかっ
た。
【００１０】また、スプライン歯形創成用の刃具の逃げ
を確保するために、ボス部付根部分の溝加工が必須であ
り、キャリアプレートのボス部５の付根の肉厚が薄くな
って、ここにトルク伝達時における応力が集中しやすく
なり、脆弱な構造となっていた。
【００１１】さらには、以上の加工は表面を削り取るも
のであるから、その前段階であるプレス成形加工によっ
て加工硬化された表面や材料流れを分断するため、削り
取った部分の硬度が低く、これによりキャリアプレート
ボス部の表面強度が低下し、摩耗しやすいなどの欠点が
あった。
【００１２】この発明は、以上の問題を解決するもので
あって、その目的は、表面硬度が高いスプライン歯形を
もつ自動車用トルク伝達部材及びスプライン歯形の成形
方法、並びに同方法に用いるスプライン歯形成形装置を
提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、請求項１に係る自動車用トルク伝達部材は、金属製
ディスクプレート中央に円筒形状のボス部が一体に突出
形成され、前記ボス部の外周面にスプライン歯形が形成
された自動車用トルク伝達部材において、前記スプライ
ン歯形は、前記ボス部の外層部がボス部先端側から軸方
向にしごかれ、前記ボス部の材料流れによる余肉が前記
ボス部の付根部分に集中して、該付根部分外側で硬度が
最大になるように形成されるとともに、前記ボス部の付
根におけるスプライン歯形の山部と山部間位置の外周面
に平面視円形状の高硬度の微小盛り上がり部が形成され
たことを特徴とする。この自動車用トルク伝達部材は、
請求項２に係る自動車用トルク伝達部材のように、ベー
スプレートに溶接固定される壁部が周方向複数個所に設
けられたオートトランスミッション用のキャリアプレー
トに適用することができる。ボス部外周面に成形された
スプライン歯形は、成型時にボス部の外層部がボス部先
端側から軸方向にしごかれて成形されものであるから、
図６（ａ）に示されるように、その断面組織は周方向に
連続する複数の層が積層した形態となって、その表面硬
度は、周方向に連続する複数の層が切削された従来の歯
形（図６（ｂ）参照）に比べて硬い。また、しごかれた
材料はボス部付根部に集まって、ボス部付根部分での硬
度が最大となるとともに、ボス部付根部の肉厚を十分に
確保できる。請求項３に係るスプライン歯形の成形方法
においては、金属製ディスクプレート中央に円筒形状の
ボス部が一体に突出形成された被加工物における前記ボ
ス部の外周面にスプライン歯形を成形するスプライン歯
形の成形方法において、スプライン歯形しごき成形用の
歯形が形成された円筒型のダイと、前記ダイの中央に配
置されたボス部ガイド用のマンドレルとに対し、前記ボ
ス部が前記マンドレルに嵌合するように配した被加工物
のディスクプレートをパンチで押圧して、前記ダイと前
記マンドレル間の空隙内部に前記ボス部を嵌入させ、ボ
ス部外周面にスプライン歯形をしごき成形し、しごかれ
た材料が前記ボス部の付根部に集中して、該付根部分外
側で硬度が最大になるように成形することを特徴とす
る。この成形方法では、被加工物のボス部をダイに押し
込むことで、ボス部の外層部を軸方向にしごき、ボス部
の付根部側に向けて材料を流動させつつ歯形の成形が行
われることになり、パンチの一ショットによりスプライ
ン歯形の成形が完了する。請求項４に係るスプライン歯
形成形装置においては、金属製ディスクプレート中央に
円筒形状のボス部が一体に突出形成された被加工物にお
ける前記ボス部の外周面にスプライン歯形を成形するス
プライン歯形成形装置において、スプライン歯形しごき
成形用の歯形の形成された円筒型のダイと、前記ダイの
中央に固定配置されたボス部ガイド用のマンドレルと、
前記マンドレルに沿って昇降し、前記ボス部が前記マン
ドレルに嵌合するように配した被加工物のディスクプレ
ートを押圧するパンチとを備え、前記ディスクプレート
をパンチで押圧して、前記ボス部を前記ダイと前記マン
ドレル間の空隙内部に嵌入させ、ボス部外周面にスプラ
イン歯形をしごき成形し、しごかれた材料が前記ボス部
の付根部に集まって、該付根部分外側で硬度が最大にな
るように歯形成形を行うことを特徴とする。このスプラ
イン歯形成形装置では、マンドレルは、ワークの初期位
置決め部材として作用するとともに、ボスをダイ内に押
し込む際のガイドとして、さらにボス部内側の成形面と
して作用する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、
従来の技術で説明した同一部材については同一符号を付
し、異なる部材にのみ異なる符号を用いて説明する。
【００１５】図１は、この発明方法が適用されるスプラ
イン歯形成形装置の全体構成を示し、図２はその要部構
造を斜視図と断面図で示し、図３（ａ）〜（ｅ）は各プ
レス工程における被加工物であるキャリアプレートの形
状変化を斜視図と断面図で示している。
【００１６】まず図３（ａ）において、キャリアプレー
ト３の展開形状にブランクカットされた金属製のブラン
ク３’は、その後各種プレス工程を経て図３（ｂ），
（ｃ）に示すように、壁部４が立ち下げ形成されるとと
もに、円筒形状のボス部５が立ち上げ形成される。平板
状のディスクプレート３ａの中央前面にボス部５が突出
し、ディスクプレート３ａの周縁部背面側に壁部４が突
出した構造となっている。
【００１７】その後、このキャリアプレート３は、図
１，２に示す成形装置１０にセットされる。なお、図
１，２において、向かって左側が成形前、右側が成形後
の状態を示している。
【００１８】成形装置１０の主要部は、内周部にスプラ
イン歯形成形用の歯形１２を形成した円筒型のダイ１４
と、ダイ１４の内周部に同心上に固定配置され、かつ先
端がダイ１４の上部に突出したマンドレル１６と、ダイ
１４の上部にあって、被加工物であるキャリアプレート
３をダイ１４の内部に向けて押し下げるパンチ１８とを
備えている。
【００１９】ダイ１４の内径、すなわち歯形１２の歯底
間の径は、ボス部５の外径と等しいか、わずかに小さ
く、歯形１２の高さはボス部５の肉厚以内の寸法に設定
されている。
【００２０】また、パンチ１８の先端は、マンドレル１
６に遊合できる内筒形状に形成され、また、マンドレル
１６の外径は、ボス部５の内径に等しく、この上部突出
端にボス部５を嵌合しボス部５の先端をダイ１４の先端
に対向させることで、スプライン歯形の成形準備完了状
態となる。
【００２１】この状態から、パンチ１８を下降させてボ
ス部５の裏側に当接させ、ついでパンチ１８を押し下げ
ることで、ボス部５がマンドレル１６とダイ１４間の空
隙内部に嵌入されて、ボス部５の外周にスプライン歯形
５ａが成形される。即ち、ボス部５がマンドレル１６に
沿って下降する際に、ボス部５の外層部が歯形１２によ
って軸方向にしごかれて、スプライン歯形５ａが成形さ
れる。またこのとき、ボス部５はその材料流れにより、
軸方向に延ばされ、図３（ｂ），（ｃ）に示す加工前の
当初の高さＨ１に対し、同図（ｄ），（ｅ）に示すよう
に、加工後はこれより高い値Ｈ２となるが、その内径は
マンドレル１６によって当初の径に保持されて、ボス部
５のしごき成形後の肉厚ｔ2 は、成形前の肉厚ｔ1 に等
しいか、わずかに小さいものとなる。
【００２２】また、しごき成形による材料の流れ方向
は、ボス部５の先端からボス部５の付根側に流れ、ここ
にその余肉が集中するが、ボス部５が軸方向に延びて、
ボス部５の先端から付根までが均一の肉厚となる。
【００２３】特に、しごかれた材料は、図４に示すよう
に、ボス部５の付根におけるスプライン歯形５ａの山部
と山部間位置の外周面に平面視半円形状の高硬度の微小
盛り上がり部５ｄを形成する。
【００２４】さらに、成形後は、パンチ１８が上昇し、
ついで図２右半分に示すように、ノックアウト２０が上
昇して、スプライン歯形５ａの成形されたキャリアプレ
ート３を突き上げてマンドレル１６から離間させ、一成
形サイクルを終了する。
【００２５】その後、遊星ギヤ６を軸支する孔等を形成
し、所定のギヤを組み付け一体化し、ベースプレート２
に溶接することで、図７に示すキャリアプレートアッシ
ー１Ａとなる。
【００２６】図５は、以上の成形工程を経て得られたボ
ス部５の歯形の山部位置で縦方向に切断した断面の各部
における硬度（ビッカース硬度）を示すものである。図
における硬度は、それぞれ表面から０．０５ｃｍの深さ
の硬度と、肉厚中心硬度を示すもので、しごき成形され
た加工面、すなわちボス部のスプライン歯形５ａ部分の
硬度は、しごき成形されていない非加工面の硬度に比べ
て全般的に高く、またボス部５の付根部分外側における
硬度が最高値を示しており、強度の増加を確認できる。
【００２７】また、図６は、加工形態におけるボス部の
周方向の材料流れを模式的に示すもので、本発明方法に
よるボス部の断面形態は、図６（ａ）に示すように、径
中心に向けて圧縮される材料流れを示しているのに対
し、従来の切削加工によるものは、図６（ｂ）に示すよ
うに、その材料流れを分断した形で歯形が形成されてお
り、この比較結果からも、本発明方法により歯形の硬度
が増加することがわかる。
【００２８】なお、以上の実施例では、キャリアプレー
トのボス部外周にスプライン歯形を成形することについ
て説明したが、ディスクプレートに一体に形成された円
筒形ボス部外周にスプライン溝の形成された、自動車用
トランスミッション構成用のその他のトルク伝達部材に
も広く適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係わる自動車用トランスミッションにおけるトルク
伝達部材によれば、ボス部外周面のスプライン歯形の表
面硬度は、非加工面の硬度よりも高く、またボス部付根
部側で硬度が最大となる。加えて、ボス部の付根部の肉
厚を十分に確保できるため、従来に比べてボス部の強度
が高く、歯形部分で折損するといった不具合を未然に防
止できる。また、本発明に係わるスプライン歯形の成形
方法によれば、ボス部をダイとマンドレル間の空隙内部
に嵌入させることで軸方向にしごいて、ボス部の表層部
の材料を付根部側に流動させつつ、歯形のしごき成形を
行うことになり、パンチの一ショットによりスプライン
歯形の成形が完了するため、従来の切削加工に比べて、
工程が一工程で完了し、またコイル素材から一貫したプ
レス成形工程による連続成形ができるので、加工費用が
安価となる。さらに、本発明に係わるスプライン歯形の
成形装置によれば、マンドレルにより被加工物の初期位
置決めがなされるため、加工精度が高いなどの各種利点
がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法が適用されるスプライン歯形成形装
置の一実施例の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ部の拡大断面図である。
【図３】（ａ）はプレス加工前のブランクの斜視図であ
る。（ｂ）はプレス加工されたキャリアプレートの斜視
図である。（ｃ）は同キャリアプレートの断面図であ
る。（ｄ）はスプライン歯が成形されたキャリアプレー
トの斜視図である。（ｅ）は同キャリアプレートの断面
図である。
【図４】ボス部の付根周辺の拡大斜視図である。
【図５】加工部位と被加工部位における硬度比較結果を
示す模式図である。
【図６】（ａ）は本発明方法によるボス部の周方向の材
料流れを示す模式図である。（ｂ）は従来の切削加工に
よるボス部の周方向の材料流れを示す模式図である。
【図７】本発明が適用されるキャリアプレートを含むオ
ートトランスミッションの一部分解斜視図である。
【図８】従来のキャリアプレートを含むオートトランス
ミッションの一部分解斜視図である。
【図９】従来のスプライン歯形の切削加工方法を示す図
である。
【符号の説明】
１Ａ キャリアプレートアッシ− ３ キャリアプレート ３ａ ディスクプレート ５ ボス部 ５ａ スプライン歯形 １０ スプライン歯形成形装置 １２ 歯形 １４ ダイ １６ マンドレル １８ パンチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 1/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属製ディスクプレート中央に円筒形状
    のボス部が一体に突出形成され、前記ボス部の外周面に
    スプライン歯形が形成された自動車用トルク伝達部材に
    おいて、 前記スプライン歯形は、ボス部外層部がボス部先端側か
    ら軸方向にしごかれ、前記ボス部の材料流れによる余肉
    が前記ボス部の付根部分に集中し、該付根部分外側で硬
    度が最大になるように形成されるとともに、前記ボス部
    の付根におけるスプライン歯形の山部と山部間位置の外
    周面に平面視円形状の高硬度の微小盛り上がり部が形成
    されたことを特徴とする自動車用トルク伝達部材。
  2. 【請求項２】 前記自動車用トルク伝達部材は、ベース
    プレートに溶接固定される壁部が周方向複数個所に設け
    られたオートトランスミッション用のキャリアプレート
    であることを特徴とする請求項１記載の自動車用トルク
    伝達部材。
  3. 【請求項３】 金属製ディスクプレート中央に円筒形状
    のボス部が一体に突出形成された被加工物における前記
    ボス部の外周面にスプライン歯形を成形するスプライン
    歯形の成形方法において、 スプライン歯形しごき成形用の歯形が形成された円筒型
    のダイと、前記ダイの中央に配置されたボス部ガイド用
    のマンドレルとに対し、前記ボス部が前記マンドレルに
    嵌合するように配した被加工物のディスクプレートをパ
    ンチで押圧して、前記ダイと前記マンドレル間の空隙内
    部に前記ボス部を嵌入させ、ボス部外周面にスプライン
    歯形をしごき成形し、しごかれた材料が前記ボス部の付
    根部に集中して、該付根部分外側で硬度が最大になるよ
    うに成形することを特徴とするスプライン歯形の成形方
    法。
  4. 【請求項４】 金属製ディスクプレート中央に円筒形状
    のボス部が一体に突出形成された被加工物における前記
    ボス部の外周面にスプライン歯形を成形するスプライン
    歯形成形装置において、 スプライン歯形しごき成形用の歯形の形成された円筒型
    のダイと、前記ダイの中央に固定配置されたボス部ガイ
    ド用のマンドレルと、前記マンドレルに沿って昇降し、
    前記ボス部が前記マンドレルに嵌合するように配した被
    加工物のディスクプレートを押圧するパンチとを備え、 前記ディスクプレートをパンチで押圧して、前記ボス部
    を前記ダイと前記マンドレル間の空隙内部に嵌入させ、
    ボス部外周面にスプライン歯形をしごき成形し、しごか
    れた材料が前記ボス部の付根部に集まって、該付根部分
    外側で硬度が最大になるように歯形成形を行う ことを特
    徴とするスプライン歯形成形装置。
JP15707997A 1997-06-13 1997-06-13 自動車用トランスミッションにおけるトルク伝達部材，スプライン歯形の成形方法およびスプライン歯形成形装置 Expired - Lifetime JP3484321B2 (ja)

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