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【発明の名称】 パーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法
【発明者】 【氏名】小島 貴

【氏名】小出 洋二

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】荒地キャビティをもちパーキングロックギヤの粗歯形を内歯に有する荒地鍛造型で鉄系素材を熱間鍛造し、軸方向の一端側の外周面にパーキングロックギヤの粗ロック歯部と、該粗ロック歯部の軸芯側でかつ同軸的に該一端面に該一端側より他端側に深くなる粗リング溝と、該他端側にカウンタドリブン部とを有する荒鍛造品を成形する熱間鍛造工程と、該荒鍛造品の該粗ロック歯部を、該粗ロック歯部より大径及び歯幅が小さい内歯を有し該粗ロック歯部をサイジング加工する歯成形型と該歯成形型とほぼ型対象で該歯成形型のキャビティ内に軸方向に相対移動可能に保持され該荒鍛造品の該一端面側の該粗ロック歯部端面をコイニングする入れ子型と、該歯成形型および該入れ子型と対向し該荒鍛造品を強圧するポンチ型とで冷間鍛造し、該粗ロック歯部をサイジングする成形と該粗ロック歯部の該一端側端面をコイニングして、該一端面側の角部に欠肉の無いロック歯部を形成する冷間鍛造工程と、からなることを特徴とするパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法。
【請求項2】熱間鍛造工程で粗ロック歯部の一端面側の角部に凸部を持つように熱間鍛造される特許請求範囲第1項記載のパーキングロックギヤ付きカウンタードリブンギヤの一体製造方法。
【請求項3】熱間鍛造工程で粗ロック歯部の歯元に近い部分は歯幅が狭い凹溝を持つように熱間鍛造される特許請求の範囲第1項記載のパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法。
【請求項4】入れ子型は荒鍛造品の粗リング溝より遠心方向に膨出したリング状の凸条をもち、コイニング時に該粗リング溝を遠心方向に幅広とし、該粗リング溝より外側にある粗ロック部を形成する材料をさらに遠心側に流動するようにする特許請求の範囲第1項記載のパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車の分野で使用される部品としてパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤが知られている。このパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤは、オートマチック車を駐車する際に自動車の駆動系を固定するものであり、その形状は全体が円盤状であり、軸方向の一端側にカウンタドリブン部と、他端側にパーキングロック部をもつ。
【0003】このパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造法が特開平1−180748号公報に開示されている。この一体製造法は、鍛造型で素材を熱間鍛造して円盤状の荒カウンタドリブン部とその一側面に一体的に形成された荒パーキングロック部をもつ荒地鍛造品を得て、次に、内歯状型面を有し軸腔状のキャビティをもつ仕上鍛造型で荒地鍛造品を冷間鍛造し、パーキングロック部の外周部にパーキングロックギヤを形成するものである。
【0004】この方法では仕上工程でパーキングロックギヤの歯形を冷間鍛造で成形するためキャビティーへの材料の充満が不十分で歯先端に欠肉が生じ、後工程でパーキングロックギヤの歯先端面を切削して歯先端を削りだす必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点を解決するためのもので、パーキングロックギヤの歯先端面の切削が不要なパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造品を得ることができるパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明者は、冷間鍛造工程でパーキングロックギヤを再成形してパーキングロックギヤを構成する部分に比較的大きな塑性流動を与え、この状態でパーキングロックギヤの端面をコイニングすることに想到し、試行錯誤の末に本発明を完成したものである。
【0007】即ち、本発明のパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造方法は、荒地キャビティをもちパーキングロックギヤの粗歯形を内歯に有する荒地鍛造型で鉄系素材を熱間鍛造し、軸方向の一端側の外周面にパーキングロックギヤの粗ロック歯部と、該粗ロック歯部の軸芯側でかつ同軸的に該一端面に該一端側より他端側に深くなる粗リング溝と、該他端側にカウンタドリブン部とを有する荒鍛造品を成形する熱間鍛造工程と、該荒鍛造品の該粗ロック歯部を、該粗ロック歯部より大径及び歯幅が小さい内歯を有し該粗ロック歯部をサイジング加工する歯成形型と該歯成形型とほぼ型対象で該歯成形型のキャビティ内に軸方向に相対移動可能に保持され該荒鍛造品の該一端面側の該粗ロック歯部端面をコイニングする入れ子型と、該歯成形型および該入れ子型と対向し該荒鍛造品を強圧するポンチ型とで冷間鍛造し、該粗ロック歯部をサイジングする成形と該粗ロック歯部の該一端側端面をコイニングして、該一端面側の角部に欠肉の無い角部が突出したロック歯部を形成する冷間鍛造工程と、からなることを特徴とする。
【0008】本発明の一体製造方法では、熱間鍛造によって最終の製品寸法より歯大径及び歯幅のわずか大きい粗ロック歯部を形成し、この粗ロック歯部を冷間鍛造でサイジングして歯大径及び歯幅を縮小して、材料を歯先端面方向に流動させ、所定寸法の歯大径及び歯幅を有するロック歯に塑性加工する。そしてこのサイジングの最終段階でコイニングして粗ロック歯部の端面を強圧し、端面と歯先の交わる角部に材料を送り、角部の欠肉を埋め、角部に欠肉がないロック歯部とするものである。
【0009】熱間鍛造工程では粗ロック歯部の一端面側の角部に凸部をもつように熱間鍛造するのが好ましく、この凸部はコイニング時に材料の角部への流動を容易にし、低い荷重で角部の欠肉を解消するのに役立つ。また、熱間鍛造工程で粗ロック歯部の歯元に近い部分に歯幅が狭い凹溝を持つように熱間鍛造するのが好ましく、この凹溝は冷間鍛造時のサイジングを一層容易にするとともに、材料に余剰が生じた時にその余剰を吸収し、サイジング抵抗を下げる。
【0010】本発明の一体製造方法では、サイジングと同時にコイニングを行っているため比較的低い押し込み荷重で歯先端の欠肉を解消できる。このため型寿命が延び、生産性が高まり、製造コストが低くなる。なお、熱間鍛造で粗ロック歯部の軸芯側でかつ同軸的に一端面に一端側より他端側に深くなる粗リング溝を形成するのは、入れ子型でこの粗リング溝を押圧し、粗ロック歯部を形成する材料が軸芯方向に流れるのを阻止するものである。なお、粗リング溝を押圧する入れ子型のリング状の凸部分を粗リング溝より大きくし、粗リング溝の外側にある材料をさらに遠心方向に押し込むようにすることもできる。このように入れ子型を粗リング溝へ押圧し、粗ロック歯部を遠心方向に押し込むことによって粗ロック歯部が歯成形型面に強く当り、精度の高い歯形を有するロック歯が得られる。
【0011】なお、カウンタドリブン部は従来通り切削加工で歯形を形成してもよい。また、他の方法で歯形を形成してもよい。パーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤは鉄系材料で形成でき、その組成は、例えば、C0.18〜0.23%、Si0.15〜0.35%、Mn0.60〜0.85%、P0.03%以下、S0.03%以下、Cr0.90〜1.20不可避の不純物、残部鉄とすることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明に係るパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの製造方法の一実施例について、第1図〜第11図を参照して説明する。
(第1工程)まず第1工程では、第1図(a)に示す短い円柱状の鉄系素材(SCr420)を加熱炉で1150〜1250℃程度の熱間状態に加熱する。そして、熱間状態に加熱した鉄系素材を、上下方向に強圧して(b)に示すつぶしとし、さらに型鍛造して(C)に示す荒地とする。そしてこの荒地を熱間仕上げ鍛造して(d)に示す熱間仕上げ鍛造品とし、最後に軸孔を打ち抜き(e)に示す荒鍛造品とする。
(荒鍛造品)この荒鍛造品の斜視図を図2に示す。この荒鍛造品100は、軸孔101とその軸方向の一端側にパーキングロック部110と他端側にカウンタドリブン部120とを持つ。パーキングロック部110はその外周面側に粗ロック歯部111を持つ。そしてこの粗ロック歯部111と軸孔101との間に粗リング溝102が形成されている。このためパーキングロック部110はカウンタドリブン部120の一端面より軸方向に突出したリング状外歯車状となっている。
【0013】この荒鍛造品100は、図3にパーキングロック部110の端部を拡大して示すように、粗ロック歯部111の端面となる歯先端面103の角部に凸部105がつけられている。また一部の角部104は欠肉状態になっている。さらに、この荒鍛造品100の粗ロック歯部111を区画する歯先面を結ぶ大径は、最終製品のパーキングロック歯の大径よりわずが大きく形成されている。粗ロック歯部111の歯幅は、最終製品のパーキングロック歯の歯幅よりわずか幅広に形成されている。また、粗ロック歯部111の歯元に近い両側の部分には軸方向に延びる凹溝104が形成され、粗ロック歯部111の歯元に近い部分の歯幅は狭くなっている。
(熱間鍛造仕上げ金型構成)この荒鍛造品100を製造するために用いた熱間鍛造仕上げ金型構成を図4に示す。この熱間仕上げ鍛造型は、大別すると、下型500と上型570とからなる。下型500は、外側型部510と、この外側型部510の軸孔に装着された筒状の中間型部520と、この中間型部520の軸孔に装着され内周面に粗ロック歯部111を形成する歯形面をもち上端面がカウンタドリブン部120の一端面を形成する筒状の歯型部530と、この歯型部530のキャビティ内に軸方向に相対移動可能に保持され歯先端面103を形成する入れ子型540と、この入れ子型540の軸孔に相対移動可能に装着されたノックアウト550とからなる。一方、上型570は、中間型部520に挿入されその下面がカウンタドリブン部120の他端面を形成する主ポンチ580とこの主ポンチ580の軸孔に装着され主ポンチ580の下面より突出する軸穴形成ポンチ590とからなる。そして上型570の下面、下型500の歯型部530、入れ子型部540およびノックアウト550の主として上面さらに中間型部520の内周面で囲まれた空間がキャビティ505となり、このキャビティ505に図1の(c)に示す荒地鍛造中間品が投入され、下型500と上型570との間で強圧されて熱間仕上げ鍛造される。
【0014】下型500を構成する歯型部530の拡大した縦断面図を図5に、入れ子型部540の拡大斜視図を図6に示す。歯型部530は、内周面に軸方向に走る規則的な突条531および溝532をもつ。この突条531および溝532が歯成形面を構成する。そしてこの歯成形型530の上面535がカウンタドリブン部120のパーキングロック部110側の端面と当接しその端面を成形する。
【0015】入れ子型部540の全体斜視図を図6に示す。この入れ子型部540はその外周面に歯型部530の内周面と型対称な外歯状の軸方向に延びる突条541および溝542をもつ。そしてその上面はコイニング面となり、中央部に粗リング溝102を成形するリング状の突条545そしてその周縁にパーキングロック部110の歯先端面103をコイニングするコイニング面546を持つ。
【0016】入れ子型540のコイニング面546の先端の両角の部分は三角形状に一段低い凹部547となっている。この凹部547は粗ロック歯部111の歯先端面103の先端両角の凸部を形成するためのものである。なお、この凹部547は三角形状に限定されるものではなく、歯先端面の大径に沿った円周溝のように両角の凹部が連なった形状でも良いこの入れ子型540は歯型部530のその軸芯に下側より挿入保持され、歯型部530の軸孔の底の部分を形成する。
【0017】第1工程では、熱間鍛造であるため、高精度の鍛造品が得られない。また、欠肉の無い鍛造品を得るように大きな押圧力を懸けると、型寿命が極端に短くなると共に歯型部530と入れ子型540との隙間に材料が入り込みバリが発生する。バリが発生するとバリ取り工程が必要となり、コストアップとなる。このため、ある程度押圧力を弱くし、バリの発生を抑制し型寿命が長くなるようにしている。このため前記した荒鍛造品100の粗ロック歯部111の端面となる歯先端面103の角部が欠肉となるのは避けられない。
(第2工程)第2工程では、第1図(e)に示す荒鍛造品100を冷間鍛造によりその粗ロック歯部111をサイジングするとともに歯先端面103の凸部105をコイニングして粗ロック歯部111と歯先端面103の角部に材料を供給し、図7に示す欠肉の無い角部が形成されたパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの鍛造品を形成するものである。
【0018】この第2工程では、荒鍛造品100がその粗ロック歯部111の歯大径及び歯幅を最終の製品寸法よりわずか大きく形成されているのを、サイジンクして歯大径及び歯幅を縮小し、歯部111を構成する材料を歯先端面に塑性変形させて移動させる。これにより所定寸法の歯大径及び歯幅をもったロック歯部が形成される。
【0019】また、サイジングの終了直前に荒鍛造製品100の粗リング溝102の粗ロック歯側の内壁面を押圧し、材料を遠心方向に押し込む。これにより、粗ロック歯部111が歯成形型面に強く当り、高精度のロック歯が得られる。このサイジングの最終段階で歯先端面103の凸部105をコイニングする。コイニング時にはサイジングによる歯先端面方向への材料流動と粗リング溝102の粗ロック歯側の側面の押圧による遠心方向の材料流動が重畳させるため一層容易に凸部105の材料はコイニングにより歯先に向かい、粗ロック歯部111の歯先端面103の角部に材料が供給され、角部の欠肉が埋まり、無くなる。これにより、目的とするパーキングロック歯部をもつパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの鍛造品が得られる。
(パーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの鍛造品)このパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの鍛造品の斜視図を図7に示す。この鍛造品200は、軸孔201とその軸方向の一端側にパーキングロック部210と他端側にカウンタドリブン部220とを持つ。パーキングロック部210はその外周面側にロック歯部211を持つ。そしてこのロック歯部211と軸孔201との間にリング溝202が形成されている。
【0020】この鍛造品はその拡大した部分斜視図を図8に示すように歯先端面203はほぼ平坦になっている。
(冷間鍛造金型構成)この鍛造品200を製造するために用いた冷間鍛造金型構成を図9に示す。この冷間鍛造型は、下型600と上型670とからなる。下型600は、外側型部610と、この外側型部610の軸孔に装着され内周面にサイジングによりロック歯部211を形成する歯型面をもち上端面がカウンタドリブン部220の一端面を形成する筒状の歯成形型630と、この歯成形型630のキャビティ内に軸方向に相対移動可能に保持され歯先端面203をコイニングにより形成する入れ子型640と、この入れ子型640の軸孔に装着されたノックアウト650とからなる。一方、上型670は、歯成形型630および入れ子型640の上方に同軸的に保持されその下面がカウンタドリブン部220の他端面を形成する主ポンチ680とこの主ポンチ680の軸孔に装着された軸穴形成ポンチ690とからなる。
【0021】歯成形型630のその軸芯を通る面で切断した縦断面図を図10に示す。この歯成形型630は、内周面に軸方向に走る規則的な突条631および溝632をもつ。この突条631および溝632が歯成形面を構成する。そしてこの歯成形型630の上面635がカウンタドリブン部220のパーキングロック部210側の端面と当接しその端面を成形する。
【0022】入れ子型640の全体斜視図を図11に示す。この入れ子型640はその外周面に歯成形型630の内周面と型対称な外歯状の軸方向に延びる突条641および溝642をもつ。そしてその上面はコイニング面となり、中央部にリング溝202を成形するリング状の突条645そしてその周縁にパーキングロック部210の歯先端面203をコイニングするコイニング面646を持つ。
【0023】リング状の突条645はの荒鍛造品100の粗リング溝102に係合してこの粗リング溝102の粗ロック歯側の側面を僅かに遠心方向に付勢するもので、リング状の突条645の外周面側の側面647は荒鍛造品100の粗リング溝102の粗ロック歯側の内壁面より僅かに大きく形成されている。入れ子型640のコイニング面646の部分を拡大して図12に示す。このコイニング面646は平坦となっている。
【0024】この入れ子型640は歯成形型630のその軸芯に下側より挿入保持され、歯成形型630の軸孔の底の部分を形成する。
(冷間鍛造)この冷間鍛造金型を用い荒鍛造品100を冷間鍛造する。まず、図13に示すように、冷間鍛造金型の下型600上に荒鍛造品100を据える。そして下型600と上型670との間で荒鍛造品100を強圧する。これにより荒鍛造品100の粗ロック歯部111が歯成形型630の歯成形軸孔に押し込まれる。この歯成形型630の上面635に開口する歯成形軸孔の開口部分はロート状に開口が広がっており、荒鍛造品100を導入する導入角αが形成されている。この実施例ではαは15°となっている。このため荒鍛造品100は容易に歯成形型630の歯成形軸孔に押し込まれる。
【0025】鍛造品100が押し込まれることにより、その粗ロック歯部111の歯大径及び歯幅が縮小する方向に塑性変形され、粗ロック歯部111を形成する材料は主として歯先端面の方向に流動する。その縮小量cは好ましくは0<c≦0.5mmの範囲内で設定される。縮小量cが大き過ぎると材料が歯成形型の導入部付近で膨らみ折れ込み状の欠陥が発生する。この実施例では大径の縮小量cは0.2mm歯幅の縮小量cは0.1mmとなっている。なお、一部の材料は歯元の方に流れ、粗ロック歯部111の歯元に近い両側の部分に形成されている軸方向に延びる凹溝104を埋めるようにして吸収される。
【0026】鍛造品100がさらに押し込まれ、図14に示すように入れ子型640のコイニング面646により鍛造品100がコイニングされると鍛造品200が成形される。コイニングの状態では鍛造品100の粗リング溝102が入れ子型640のリング状の突条645により図14に示すdだけ拡径され、粗ロック歯部111の材料が遠心方向に流動する。この実施例ではdは0.3mmとなっている。この粗ロック歯部111の遠心方向への材料流動と粗ロック歯部111の歯大径及び歯幅の縮小による材料の歯先端面方向への流動および粗ロック歯部111の歯先端面103の凸部105のコイニングによる押圧により、精度の高いロック歯部211が再成形され、鍛造品200の図7に示す欠肉の無い歯先端面203の角部が形成される。
【0027】これによりパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの鍛造品200が形成される。なお、粗ロック歯部111の欠肉部が多いときには、凸部105の高さを増し、粗リング溝102の拡径量を多くする等の調節を行ない、最適のコイニング量および拡径量を選択する必要がある。
(実施例の効果)さて本実施例にかかる製造方法では、第1工程の熱間鍛造で歯大径及び歯幅が最終の製品寸法よりわずか大きい粗ロック歯部111をもつ鍛造品100を形成し、第2工程の冷間鍛造工程で粗ロック歯部111のハ大径及び歯幅を縮小するように押し込み粗ロック歯部111を形成している材料を歯先端面方向へ流動するようにしている。そしてコイニング時に粗ロック歯部111の遠心方向への材料流動と粗ロック歯部111の歯大径及び歯幅の縮小による材料の歯先端面方向への流動およびコイニングによる押圧により、精度の高いロック歯部211が再成形され、歯先端面103の角部に材料が十分に流れ、角部に欠肉の無い鍛造品200が得られる。
【0028】なお、本実施例の第1工程の熱間鍛造工程で、粗ロック歯部111の歯元に近い両側の部分に軸方向に延びる凹溝104を形成している。この凹溝104が存在するため次の第2工程の冷間鍛造工程で粗ロック歯部111の歯幅を押し込む際、余分の材料が凹溝104に吸収される。これにより押し込み圧力を低くすることができ、型寿命の向上に貢献する。
〔発明の効果〕以上説明したように本発明にかかる製造方法では、パーキングロックギヤの歯先端面の切削が不要で精度の高いパーキングロック歯を有するパーキングロックギヤ付きカウンタドリブンギヤの一体製造品を得ることができる。また本発明の鍛造法では冷間鍛造を低荷重で行うことができ金型の寿命が長くなり、型費も低減される。
【出願人】 【識別番号】000116655
【氏名又は名称】愛知製鋼株式会社
【出願日】 平成7年(1995)10月16日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】大川 宏
【公開番号】 特開平9−108771
【公開日】 平成9年(1997)4月28日
【出願番号】 特願平7−267369