JP4655732B2 - 成形部品の製造方法、成形部品の製造装置、及び、成形部品 - Google Patents

Description

本発明は、板金素材に脚部が屈折成形される、遊星歯車機構のキャリヤ等の部品のプレス成形技術に関するものであり、より詳しくは、前記脚部の根元部の外側Ｒ寸法を所望の寸法（特に、極小の外側Ｒ寸法）に設定するための技術に関する。

従来、板金素材に脚部が屈折形成される、遊星歯車機構のキャリヤ等の部品を、プレス成形にて製造するための技術は周知となっており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１は、板金素材の端部に脚部（フランジ部）をほぼ直立に屈折形成し、このフランジ部の先端部を板厚方向に局部的に厚肉化させる技術に関連するものであり、従来の据え込み工法、即ち、フランジ部の先端部を板金素材方向に圧縮し、先端部を板厚方向に厚肉化させる方法では、いわゆる折り込み欠陥が発生するため、この折り込み欠陥の発生を伴わずに増肉量の拡大を可能とする技術を提案している。

前記脚部のプレス成形においては、図１０に示すごとく、ダイス５１内に板金素材５２がポンチ５３にて押し込まれる際に、脚部５４が屈折形成される。また、この際、前記脚部５４の根元部５４ｎの外側はＲ形状とされる。
特開平７−１５５８８８号公報

図１０に示す従来のプレス成形方法では、前記脚部５４は板金素材５２に対し略直角に屈折されることとしており、前記根元部５４ｎの外側Ｒ寸法５５は、屈折成形される前の板金素材５２、及び、脚部５４の肉厚ｔに基づいて決定されることとなる。このため、この外側Ｒ寸法５５は、前記肉厚ｔと関連づけて設定されることになり、外側Ｒ寸法５５を肉厚ｔと無関係の所望の値に設定することはできないものであった。
この外側Ｒ寸法５５の設定に関し、上述した据え込み工法により、脚部５４の上端面５４ｇに荷重をかけ、脚部５４の材料を根元部５４ｎに寄せることによれば、外側Ｒ寸法５５を所望の値に設定することも可能となるが（この場合、外側Ｒ寸法５５の極小化を図れる）、この場合、前記折り込み欠陥が発生するといった問題が生じる。
他方、この外側Ｒ寸法５５を所望の値に設定可能とすることによれば、根元部５４ｎの設計の自由度を広げることができ、また、この設計の自由度の拡大が求められている。

そこで、本発明は、板金素材の脚部のプレス成形に関し、前記脚部の根元部の外側Ｒ寸法を所望の値に設定可能とする新規な技術を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、板状の本体に複数の舌片状の脚部を設けた板金素材の前記本体の部分を、ダイスの本体挿入穴内にポンチにて圧入することで、前記脚部を屈折成形させる、成形部品の製造方法であって、前記ダイスには、前記脚部の屈折成形時に、前記ポンチの外周面との間で、前記脚部をそれぞれ収容する脚部収容溝が設けられており、前記脚部収容溝の深さは、前記脚部の肉厚と略同一に設定され、前記脚部収容溝の周長は、前記ポンチの圧入方向に深くなるに従って、狭くなるように設定され、前記ポンチによる板金素材の前記ダイスへの圧入の進行に伴って、前記脚部の両側面が圧縮されて、前記脚部の材料が該脚部の根元部へと寄せられるものである。

また、請求項２に記載のごとく、ポンチと、前記ポンチが挿入されるダイスを備え、板状の本体に複数の舌片状の脚部を設けた板金素材の前記本体の部分を、前記ダイスの本体挿入穴内に前記ポンチにて圧入することで、前記脚部を屈折成形させる、成形部品の製造装置であって、前記ダイスには、前記脚部の屈折成形時に、前記ポンチの外周面との間で、前記脚部をそれぞれ収容する脚部収容溝が設けられており、前記脚部収容溝の深さは、前記脚部の肉厚と略同一に設定され、前記脚部収容溝の周長は、前記ポンチの圧入方向に深くなるに従って、狭くなるように設定され、前記ポンチによる板金素材の前記ダイスへの圧入の進行に伴って、前記脚部の両側面が圧縮されて、前記脚部の材料が該脚部の根元部へと寄せられることとしている。

また、請求項３に記載のごとく、前記脚部収容溝において、ダイスの上面から所定の深さの範囲は、側面視において所定の勾配を形成する第一の溝側面を有し、前記所定の深さよりも深い範囲は、側面視において略直線状の第二の溝側面を有し、前記脚部収容溝は、前記第一・第二の溝側面により、側面視において略「Ｙ」字状に構成されていることとする。

以上の請求項１に記載の発明では、前記ポンチの圧入の進行にともなって、前記脚部の根元部に材料が寄せられて、前記根元部の外側Ｒ寸法の極小化を進行させることができる。このように、部品の根元部に材料の寄りを発生させ、外側Ｒ寸法を所望の値に設定することができる（極小化）。

また、請求項２、３に記載の発明では、前記ポンチの圧入の進行にともなって、前記脚部の根元部に材料が寄せられて、前記根元部の外側Ｒ寸法の極小化を進行させることができる。このように、部品の根元部に材料の寄りを発生させ、外側Ｒ寸法を所望の値に設定することができる（極小化）。

本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
本発明は、板金素材に脚部が屈折成形される成形部品の製造方法に関するものであり、以下の実施例では、遊星歯車機構のキャリヤを製造する例を用いて説明する。

図１に示すごとく、円板状のキャリヤ本体２に複数の舌片状の脚部３・３・３を設けた板金素材１ａを用意し、該板金素材１ａの前記キャリヤ本体２の部分を、ダイス１０の本体挿入穴１１内にポンチ２０にて圧入する。前記ポンチ２０は、図示せぬ油圧装置等のアクチュエータにより動作される。
そして、図２に示すごとく、前記ポンチ２０の圧入の際に前記脚部３・３・３がほぼ９０度折り曲げられて、キャリヤ１が成形される。また、前記脚部３・３・３の内側には、それぞれ溝３ａ・３ａ・３ａが形成される。

そして、本実施例では、図３乃至図５に示すごとく、前記脚部３の屈折成形前において、板金素材１ａの前記脚部３の屈折方向とは逆側の表面１ｍ（うら面）における、前記脚部３の屈折成形後に前記脚部３の根元部３ｎとなる位置には、前記表面１ｍから前記脚部３の屈折方向とは逆側の方向に膨出する膨出部３ｍが設けられ、前記膨出部３ｍの形状は、前記脚部３の屈折成形後において前記膨出部３ｍに求められる外側Ｒ寸法に応じて設定される構成としている。

つまり、脚部３の屈折成形前において、脚部３の根元部３ｎとなる位置に膨出部３ｍを形成しておくことによれば、該膨出部３ｍは、脚部３の屈折成形後において、根元部３ｎの最も外側の部位を構成することになるため、脚部３の屈折成形前の膨出部３ｍの形状によって、脚部３の屈折成形後の膨出部３ｍの外側Ｒ寸法３１が設定されるのである。
尚、この場合、根元部３ｎにおける膨出部３ｍ以外の部位の外側Ｒ寸法３２は、外側Ｒ寸法３１と比較して大きく構成されることになる。

また、上記のように、脚部３の屈折成形前における膨出部３ｍの形状（変形前形状）は、脚部３の屈折成形後における膨出部３ｍの形状（変形後形状）をどのような形状に設定したいかによって決められるものであり、例えば、前記外側Ｒ寸法３１をより小さい値に設定したいのであれば、膨出部３ｍの膨出高さＨ（図４参照）をより高く設定すればよいことになる。

また、図５に示すごとく、脚部３の屈折成形後における膨出部３ｍの形状（変形後形状）において、垂直面３ｆが構成されるようにすれば、該垂直面３ｆを他部材を安定して固定する場合の設置面として利用することもできる。また、該垂直面３ｆから、横方向にキリ孔３ｈを加工し、該キリ孔３ｈに前記他部材の一部を送入し、該他部材を固定する構成としてもよい。また、このキリ孔３ｈの加工の際にも、垂直面３ｆが構成されていることから、一般的な穿鑿装置により、容易、かつ、正確な孔加工を行うことができる。

また、図３乃至図５では、前記脚部３・３・３にそれぞれ設けられる溝３ａ・３ａ・３ａに対応する位置に、前記膨出部３ｍ・３ｍ・３ｍを設け、脚部３・３・３の屈折成形後に、その根元部３ｎ・３ｎ・３ｎに外側Ｒ寸法３１で構成される部位（極小Ｒ部）が設けられることとしたが、前記膨出部３ｍ・３ｍ・３ｍの形状、配置については、この例に限定されるものではない。例えば、円環状の膨出部３ｅを設けることによれば、根元部３ｎの全範囲において、前記外側Ｒ寸法３１で構成される極小Ｒ部を構成することができる。

また、以上に述べた膨出部３ｍは、図４に示すごとく、脚部３の屈折成形前において予め板金素材１ａに成形されるものである。この膨出部３ｍの成形は、例えば、該板金素材１ａの上側の表面１ｄに板厚方向に荷重をかけることで、材料を脚部３の屈折方向とは逆方向（下方）へと寄せ、板金素材１ａの下側の表面１ｍ（うら面）から膨出させる、いわゆる潰し加工によって成形することが可能である。

以上のように、本実施例は、板金素材に脚部が屈折成形される成形部品の製造方法であり、板金素材１ａの前記脚部３の屈折方向とは逆側の表面１ｍにおける、前記脚部３の屈折成形後に前記脚部３の根元部３ｎとなる位置に、前記表面１ｍから前記脚部３の屈折方向とは逆側の方向に膨出する膨出部３ｍを成形する第一の工程と、前記膨出部３ｍの成形後に、前記脚部３を屈折成形する第二の工程とを有する製造方法とするものである。

そして、この製造方法によれば、脚部３の屈折成形後における前記膨出部３ｍの外側Ｒ寸法３１は、脚部３の屈折成形前における前記膨出部３ｍの形状によって設定することが可能であり、前記脚部３の肉厚ｔ（図４参照）と無関係に、根元部３ｎ（膨出部３ｍ）の外側Ｒ寸法３１を所望の値に設定することができる。また、上述したように、本実施例においては、外側Ｒ寸法３１の極小Ｒ部を形成することができる。また、据え込み工法を用いずに極小Ｒ部を形成することができるので、折り込み欠陥の発生といった不具合もない。

本実施例では、図１、図６乃至図９に示すごとく、本実施例は、円板状の本体（キャリヤ本体２）に複数の舌片状の脚部３・３・３を設けた板金素材１ａの前記本体の部分を、ダイス１０の本体挿入穴１１内にポンチ２０にて圧入することで、前記脚部３を屈折成形させる、板金素材１ａに脚部３・３・３が屈折成形される部品の製造方法であって、前記ダイス１０には、前記脚部３の屈折成形時に、前記ポンチ２０の外周面２０Ａとの間で、前記脚部３・３・３をそれぞれ収容する脚部収容溝１２・１２・１２が設けられており、前記脚部収容溝１２・１２・１２の深さＤは、前記脚部３・３・３の肉厚ｔと略同一に設定され、前記脚部収容溝１２・１２・１２の周長Ｗ（周方向の幅）は、前記ポンチ２０の圧入方向に深くなるに従って、狭くなるように設定される構成としている。
そして、前記板金素材１ａは、前記脚部３・３・３が前記脚部収容溝１２・１２・１２に収容されつつ、前記ポンチ２０によって前記ダイス１０の本体挿入穴１１内に圧入されるとともに、前記ポンチ２０の圧入の進行にともなって、前記脚部３・３・３の根元部３ｎに材料が寄せられて、外側Ｒ寸法４１（図９参照）の極小化が進行されることとしている。
このように、本実施例では、前記脚部収容溝１２の形状によって、根元部３ｎに材料の寄りを発生させ、外側Ｒ寸法４１の極小化を図ることとするものである。

図６に示すごとく、前記脚部収容溝１２について、ダイス１０の上面１０ａから所定の深さＥの範囲は、側面視において所定の勾配Ｃを形成する第一の溝側面１２ａ・１２ａを有し、前記所定の深さＥよりも深い範囲は、側面視において略直線状の第二の溝側面１２ｂ・１２ｂを有し、前記脚部収容溝１２は、前記第一・第二の溝側面１２ａ・１２ｂにより、側面視において略「Ｙ」字状に構成されている。また、第一の溝側面１２ａ・１２ａが構成される脚部収容溝１２の範囲には内側面１２Ａが構成され、第二の溝側面１２ｂ・１２ｂが構成される脚部収容溝１２の範囲を内側面１２Ｂが構成される。

また、図６及び図７に示すごとく、前記内周面１２Ａの上端部（ダイス１０の上面１０ａに開口される部位）の周長Ｗ（対向し合う第一の溝側面１２ａ・１２ａ間の周長）は、屈折成形前における脚部３の周長とほぼ同一に設定される。また、前記内周面１２Ｂの周長３Ｗ（対向し合う第二の溝側面１２ｂ・１２ｂ間の周長）は、屈折成形後における脚部３の周長とほぼ同一に設定されることとしている。

以上の構成において、図８に示すごとく、ポンチ２０と押え側ポンチ２１にて板金素材１ａを挟持しつつ、板金素材１ａをダイス１０内に圧入させると、前記脚部３は、その両側面が前記脚部収容溝１２の第一の溝側面１２ａ・１２ａの間に挟まれ、圧縮されつつダイス１０内へと進行される。この第一の溝側面１２ａ・１２ａによる脚部３の両側面の圧縮により、脚部３の材料は、脚部３の根元部３ｎへと寄せられ、押え側ポンチ２１と根元部３ｎと内側面１２Ａで挟まれる構成される空間４０内へと、材料が膨出されることになる。つまり、材料の逃げ場がないため、圧縮された材料は、前記空間４０内へと逃げることになり、材料の寄りが進行する。
そして、このようにして、空間４０内へ材料が進行することにより、図９に示すごとく、外側Ｒ寸法４１の極小化が図られることになる。尚、図における外側Ｒ寸法４２は、前記第一の溝側面１２ａ・１２ａに勾配Ｃを設けない場合での根元部３ｎの形状を示すものである。

また、以上の構成において、前記周長Ｗ・３Ｗ、所定の深さＤ、及び、所定の勾配Ｃについては、屈折成形後の脚部３の形状に応じて適宜設定されるものであり、例えば、前記勾配Ｃを大きく設定することによれば、材料の寄りを多く発生させることができ（変形量を多くすることができる）、前記空間４０内への材料の膨出を大きくすることができ、前記外側Ｒ寸法４１のさらなる極小化を図ることができる。

また、前記ポンチ２０の外周面２０Ａと、前記ダイス１０の本体挿入穴１１の内周面１１Ａの間には、極小の隙間を確保することにとどめ、ポンチ２０が本体挿入穴１１内にて摺動させる構成とし、前記脚部３の屈折成形の際において、脚部３の材料が前記隙間に逃れることがないようにしている。また、このようにポンチ２０とダイス１０の間の隙間への材料の逃げを防止することによれば、前記脚部３は、脚部収容溝１２内でしか変形することができなくなるため、前記空間４０内へ材料の逃げを進行させることができる。そして、これによれば、前記外側Ｒ寸法４１の極小化を確実に図ることができる。

また、以上に構成したポンチ２０と、前記ポンチ２０が挿入されるダイス１０を備えた製造装置を構成することによれば、外側Ｒ寸法を極小とする部品を製造することができる。

脚部の屈折成形を行うポンチとダイスの構成について示す図。 実施例１において成形される成形部品の構成について示す図。 実施例１の板金素材のうら面の構成について示す図。 図３のＡ−Ａ線断面における、脚部の屈折成形と極小Ｒ部の形成について示す図。 実施例１における脚部の根元部の構成について示す図。 実施例２におけるダイスの脚部収容溝の形状について示す図。 実施例２における脚部の屈折成形について示す図。 実施例２における脚部の屈折成形の工程について示す図。 実施例２における脚部の根元部の構成について示す図。 従来の脚部の屈折成形について示す図。

１ａ 板金素材
３ 脚部
３ｍ 膨出部
３ｎ 根元部
３１ 外側Ｒ寸法

Claims (3)

1. 板状の本体に複数の舌片状の脚部を設けた板金素材の前記本体の部分を、ダイスの本体挿入穴内にポンチにて圧入することで、前記脚部を屈折成形させる、成形部品の製造方法であって、
   前記ダイスには、前記脚部の屈折成形時に、前記ポンチの外周面との間で、前記脚部をそれぞれ収容する脚部収容溝が設けられており、
   前記脚部収容溝の深さは、前記脚部の肉厚と略同一に設定され、
   前記脚部収容溝の周長は、前記ポンチの圧入方向に深くなるに従って、狭くなるように設定され、
   前記ポンチによる板金素材の前記ダイスへの圧入の進行に伴って、前記脚部の両側面が圧縮されて、前記脚部の材料が該脚部の根元部へと寄せられる、
   成形部品の製造方法。
2. ポンチと、前記ポンチが挿入されるダイスを備え、
   板状の本体に複数の舌片状の脚部を設けた板金素材の前記本体の部分を、前記ダイスの本体挿入穴内に前記ポンチにて圧入することで、前記脚部を屈折成形させる、成形部品の製造装置であって、
   前記ダイスには、前記脚部の屈折成形時に、前記ポンチの外周面との間で、前記脚部をそれぞれ収容する脚部収容溝が設けられており、
   前記脚部収容溝の深さは、前記脚部の肉厚と略同一に設定され、
   前記脚部収容溝の周長は、前記ポンチの圧入方向に深くなるに従って、狭くなるように設定され、
   前記ポンチによる板金素材の前記ダイスへの圧入の進行に伴って、前記脚部の両側面が圧縮されて、前記脚部の材料が該脚部の根元部へと寄せられる、
   成形部品の製造装置。
3. 前記脚部収容溝において、
   前記ダイスの上面から所定の深さの範囲は、
   側面視において所定の勾配を形成する第一の溝側面を有し、
   前記所定の深さよりも深い範囲は、
   側面視において略直線状の第二の溝側面を有し、
   前記脚部収容溝は、前記第一・第二の溝側面により、側面視において略「Ｙ」字状に構成されている、ことを特徴とする、請求項２に記載の成形部品の製造装置。

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