JPS6245012B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は筒状部品の内径形状加工方法に関し、
特に、内径面に押型を押圧挿入しながら溝または
歯形を塑性変形によつて成形するに際し加工品の
材料に引張力が作用するよう構成することにより
加工限界の拡大化及び加工精度の向上を図り得る
筒状部品の内径形状加工方法を提供するものであ
る。

内径面にヘリカルインボリユートスプラインを
有する部品例えば自動車用スターターのワンウエ
イクラツチ部品等、内径面に溝又は歯形を有する
筒状部品を製造する方法としては、従来、ブロー
チ加工が主体であつた。ブローチ加工にあつて
は、ブローチ刃物が高価であり、かつ再研磨まで
の寿命が短かく、さらに作業性が悪いため、加工
時間が長いという欠点がある。また、ブローチ作
業の前加工として内径面旋削加工等によつて内径
精度及び偏心精度を予め確保しておかないと作業
性が悪くなり内径歯車の精度が悪くなるという問
題があつた。従つて、ブローチ作業による筒状部
品の内径形状加工方法では、トータルコストが高
くなり、特に自動車部品等の多量生産品の製造方
法には採用しにくいという問題があつた。

最近、筒状部品の内径面に歯車形状を加工する
のに塑性加工を採用することが検討されはじめた
が、内径ヘリカル歯車あるいはヘリカルインボリ
ユートスプライン等の加工方法としてはこの塑性
加工方法はまだ成功していない。

第１図は筒状部品の内径面にヘリカルインボリ
ユートスプラインを冷間塑性加工するための従来
の加工方法を例示する図である。

筒状の製品ブランク１の外周面を金型２で支持
するとともに、製品ブランク１の下端面は製品押
出し用のノツクアウト３によつて支持されてい
る。前記金型２及び製品押出し用のノツクアウト
３は固定台金４に対しそれぞれ固定的に取付けら
れている。

一方、上方の可動台金５に対しては、該可動台
金５に固定された保持金具６内に保持されたスラ
ストベアリング７，７を介して押型（ポンチ）８
が回転可能に支持されている。押型８の外周には
外径ヘリカルインボリユートスプライン９が成形
されており、図示の例ではこの押型８はその頭部
１０をスラストベアリング７，７で挾持すること
により支持されている。押型８の案内部１１はガ
イド１２の開口部を貫通して案内されている。こ
のガイド１２は固定台金４に植立されたガイドロ
ツド１３に沿つて上下動をし得るようになつてい
る。なお、符号１４は前記ガイド１２の戻しばね
を示す。

筒状部品の内径形状加工に際しては、前記可動
台金５を下方へ移動させて押型８を製品ブランク
１の内径面に押圧挿入する。この押圧挿入と同時
に、押型８は外径ヘリカルインボリユートスプラ
イン９のヘリカルアングルに沿つて回動しながら
下方へ進入する。こうして製品ブランク１の内径
面に外径ヘリカルインボリユートスプライン９の
形状に応じた内径ヘリカルインボリユートスプラ
インが塑性変形により成形される。以上第１図に
例示したような従来の筒状部品の内径形状加工方
法においては、内径面を塑性変更する場合に製品
ブランク１に圧縮力が作用するため、製品ブラン
クが変形しにくく押型８の押込力が非常に大きく
なるという問題がある。また、この大きな圧縮抵
抗に対向して押型８を挿入するため、押型８と製
品ブランク１との間に焼付が生じやすく、また成
形される溝あるいは歯形等の寸法精度が低いとい
う欠点がある。換言すれば、製品ブランク１を変
形しにくくしておいてこれを無理に塑性変形させ
るという加工方法であつたため、前述の如き加工
時の焼付あるいは寸法精度の低さといつた問題を
生じていた。

第１図について説明したような従来の加工方法
では、例えば自動車用スターターのワンウエイク
ラツチ部品等の内径ヘリカルインボリユートスプ
ラインを有する部品を加工する場合、そのヘリカ
ルアングルの加工限界は18度程度の低いものであ
り、18度以上のヘリカルアングルを塑性変形によ
り加工する場合には押型に焼付が生じ加工不能に
なるという欠点があつた。

本発明は以上説明したような従来技術の欠点を
解消し、成形する際に製品ブランクに引張応力を
与えることにより材料自体の変形抵抗より小さい
力で塑性加工できるようにし、もつて比較的小さ
い押型の押込力により焼付等を生じることなく寸
法精度に優れた溝あるいは歯形を加工し得る筒状
部品の内径形状加工方法を提供することである。

本発明によれば、内径面に溝または歯形を有す
る筒状部品の内径形状加工方法において、部品の
端部に鍔部を設け、鍔部側の内径に押型の外径に
略等しいかまたはこれより大きい段付内径を予め
加工しておき、鍔部段付面と筒部外周面とを金型
で受け、鍔部側より押型を内径に押込み、筒部の
材料に引張力を与えながら塑性変形によつて鍔部
段付面下方内径面にヘリカルインボリユートスプ
ライン形を成形することを特徴とする筒状部品の
内径形状加工方法が提供される。このような構成
によれば、押型挿入時における鍔部段付面との間
に作用する製品ブランクの圧縮応力をも完全に除
去することができ、塑性変形の全範囲において製
品ブランクを引張り応力状態にすることができ
る。

この場合、前記段付内径は鍔部の内方端面と略
同じ軸方向位置またはこれより深い位置まで加工
しておくことが好ましい。

以下第２図〜第７図を参照して本発明の実施例
を説明する。

第２図は本発明の筒状部品の内径形状加工方法
を実施するための金型装置の構造を例示する図で
ある。第２図は製品ブランク１の内径面に外径ヘ
リカルインボリユートスプラインを有する押型８
を押圧挿入し、該製品ブランクの内径面に内径ヘ
リカルインボリユートスプラインを塑性加工する
場合を示す。

第２図において、製品ブランク１（部品）の端
部（上端）には鍔部１５が設けられ、この製品ブ
ランク１は鍔部１５の段付面と筒部１６の外周面
とで金型２により支持されている。

前記金型２は第１図に示した従来と同じ方法に
より固定台金４に固定支持されており、前記押型
（ポンチ）８も第１図に示した従来の金型装置の
場合と同じくフラストベアリング７，７を介して
駆動台金５に対し回転自在に装置されている。第
２図に示す本発明の筒状部品の内径形状加工方法
を実施するための金型装置のその他の部分の構成
は第１図に示した従来の金型装置の構成と実質上
同一であり、対応する部分をそれぞれ同一符号で
示しその説明を省略する。

第３図は第２図に示した金型装置により自動車
用スターターのワンウエイクラツチ部品を塑性変
形により内径形状を加工する場合を例示する説明
図である。

筒状部品としての自動車用スターターとワンウ
エイクラツチ部品１７の筒部の内径面には内径ヘ
リカルインボリユートスプラインが塑性加工さ
れ、鍔部１５の内部にはワンウエイクラツチの外
周カム形状が設けられている。内径ヘリカルイン
ボリユートスプライン１９を加工する前の製品ブ
ランクはその筒部１６の外周面及び鍔部１５の段
付面とで金型２により支持される。この状態で、
外径ヘリカルインボリユートスプライン９を有す
る押型８を鍔部１５側の端面から筒部１６の内径
面に押圧押入する。押型８は回転可能に装着され
ているので、筒部１６の内径面にヘリカルインボ
リユートスプライン１９を塑性加工しながらその
ヘリカルアングルに沿つて回転しながら進入して
いく。第３図中、符号１１は押型８の案内部を、
符号１０は押型８の頭部をそれぞれ示す。

第３図に示す加工方法によたば、筒部１６の内
径面にヘリカルインボリユートスプライン（溝の
一形態例）１９を塑性加工する間、筒部１６の材
料には引張り応力が与えられる。

このように引張り応力を与えながら塑性変形す
る加工方法においては、圧縮応力を与えながら塑
性加工する場合と異なり、材料自体の変形抵抗よ
り小さい力で塑性加工することができる。従つ
て、押型８の押込力が小さくなり該押型を容易に
押入することができる。このため、筒状部品の内
径形状の加工即ち第３図の例では筒部１６の内径
面の内径ヘリカルインボリユートスプラインの塑
性加工を行うに際し、押型８が焼着くといつた不
具合を解消することができ、かつ内径ヘリカルイ
ンボリユートスプライン１９の加工精度を向上さ
せることができる。さらに、ヘリカルアングルの
加工限界は、第１図に示すように圧縮抵抗を与え
ながら塑性加工する場合で約18度であつたもの
を、第３図に示す加工法によればこれを大幅に向
上させることができ、例えば一つの実験例によれ
ば約36度まで向上させることができた。

第４図は従来の内径形状加工方法と本発明によ
る内径形状加工方法の一実施例とにおける内径ヘ
リカルインボリユートスプラインのヘリカルアン
グルの加工限界を比較例示するグラフである。第
４図に示す如く、筒状部品内に圧縮応力Ｃを与え
ながら内径ヘリカルインボリユートスプラインを
塑性加工する場合のヘリカルアングルの限界角度
は約18度であるのに対し、第２図及び第３図につ
いて説明したような本発明の加工方法の一実施例
即ち筒状部品の材料に引張り応力Ｔを与えながら
スプラインの塑性加工を行う場合の限界ヘリカル
アングルは約36度であつた。

例えば自動車用スターターのワンウエイクラツ
チ部品の場合、ヘリカルアングルが約18度程度で
ある従来の加工方法では所望性能のワンウエイク
ラツチ部品を設計することが殆んど不可能であつ
たが、本発明の実施例によれば、限界ヘリカルア
ングルを約36度と倍近くまで向上させることがで
きたので所望のワンウエイクラツチ部品を自由に
製造することができ、多量生産が可能となつた。

第５図は第２の本発明による筒状部品の内径形
状加工方法を実施する場合の要部を例示する図で
あり、この場合は、筒状部品の製品ブランク１の
端部に鍔部１５を設けるとともに、鍔部側の内径
に押型８の外径に略等しいかまたはこれより大き
い直径の段付内径部２０が予め確保されている。
この段付内径部２０は鍔部１５の内方端面２１と
略同じ軸方向位置またはこれより深い位置まで加
工されている。第５図の例では、ｌだけ深い位置
まで確保されている。

このような押型８の外径寸法と略同じまたはこ
れより大きい段付内径部２０を設けることによ
り、押型８を筒部１６の内径面に押圧挿入する際
の圧縮応力、即ち鍔部１５の材料に作用する圧縮
応力を全く除去することができる。こうして押型
８の挿入初期における製品ブランク１に作用する
圧縮応力をも完全に除去することができ、より小
さい押込力で押型８を内径面に挿入し、塑性加工
時に作用する応力を完全に引張り状態にすること
ができる。従つて、第２図及び第３図に示した実
施例の場合よりもさらに押型８の押込力を小さく
することができ、押型の焼着き防止と寸法精度の
確保を一層効果的に達成することができる。さら
に、筒部１６の内径面に塑性加工される内径ヘリ
カルインボリユートスプラインの限界ヘリカルア
ングルをさらに向上させることができる。さら
に、押型８の押込力が小さくなるのでその分だけ
押型８及び金型２の寿命を長くすることができ
る。

第６図及び第７図は、第５図中の段付内径部２
０の深さと段付内径部２０及び筒部１６外周面と
の間の壁厚さとの比に対する押型（ポンチ）の寿
命との関係を例示する図である。ここでｌが零で
あるというのは、段付内径部２０の深さと鍔部１
５の内方端面２１とが軸方向で同一位置関係にあ
ることを意味し、ｌがマイナスになる程、段付内
径部２０の深さが鍔部１５の端面２１より深くな
ることを意味し、寸法ｌがプラスであるというの
は段付内径部２０が鍔部１５の内方端面２１より
も浅いことを意味する。

第７図のグラフから明らかな如く、段付内径部
２０の深さを鍔部１５の内方端面２１より深くす
ることにより、塑性加工時の材料内の応力状態を
完全に引張り状態にして押型８の押込力を小さく
することができ、もつて押型８の寿命を大幅に向
上させることができる。同時に、押型の焼着現象
を完全に防止することができるとともに、内径面
に塑性加工される内径ヘリカルインボリユートス
プラインまたはヘリカル歯形等の溝や歯形の断面
形状の寸法精度を大幅に向上させることができ
る。

以上本発明の実施例を、筒状部品の内径面にヘ
リカルインボリユートスプラインを塑性加工する
場合について説明してきたが、本発明はヘリカル
内歯車、直線スプライン、あるいはスパーギヤ等
を内径面に塑性加工する場合にも適用することが
できる。また、本発明における内径面に溝または
歯形を有する部品とは、鍔を有する筒状部品のみ
ならず実質上の鍔を有しない筒状部品や外周面が
同一外径の直線状の筒状部品をも含むものであ
る。製品としての筒状部品が鍔なしの場合には、
本発明の加工方法を適用するに際しては予め鍔部
を設けておき、塑性加工後この鍔部を適当な方法
によつて除去すればよい。勿論、製品としての筒
状部品に鍔部がある時にはこの鍔部をそのまま利
用して塑性加工することができる。

以上の説明から明らかな如く、本発明によれ
ば、内径面に溝または歯形を有する筒状部品の内
径形状を塑性変形により加工する方法において、
塑性加工用の押型の押込力を小さくすることによ
り、押型の焼着きを防止するとともに塑性加工部
の寸法精度の向上を図ることができ、さらに型の
寿命をも向上させることができる。また、塑性変
形により加工される内径形状の種類や限界の拡大
をも図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来支術による筒状部品の内径形状加
工方法の一例を実施するための金型装置の構造例
を示す縦断面図、第２図は本発明による筒状部品
の内径形状加工方法の一例を実施するための金型
設備の構造例を示す縦断面図、第３図は本発明の
筒状部品の内径形状加工方法を自動車用スタータ
ーのワンウエイクラツチ部品に適用する場合の一
例を示す要部拡大斜視図、第４図は従来技術と本
発明における内径ヘリカルインボリユートスプラ
インの限界ヘリカルアングル（加工限界）の程度
を比較例示するグラフ、第５図は第２の本発明に
よる筒状部品の内径形状加工方法の一例を実施す
るための要部を例示する拡大部分断面図、第６図
は筒状部品の製品ブランクの鍔部側の内径に予め
確保される段付内径部の深さと鍔部との位置関係
を例示する説明図、第７図は第６図中の段付内径
部の深さｌ及び筒部の壁厚さｔに対する押型の寿
命特性を例示するグラフである。 １……製品ブランク、２……金型、３……金型
（製品押出し用ノツクアウト）、７……フラストベ
アリング、８……押型、９……外径ヘリカルイン
ボリユートスプライン、１５……鍔部、１６……
筒部、１７……筒状部品（自動車用スターターの
ワンウエイクラツチ部品）、１９……内径ヘリカ
ルインボリユートスプライン、２０……段付内径
（部）、２１……鍔部の内方端面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内径面に溝または歯形を有する筒状部品の内
   径形状加工方法において、部品の端部に鍔部を設
   け、鍔部側の内径に押型の外径に略等しいかまた
   はこれより大きい段付内径を予め加工しておき、
   鍔部段付面と筒部外周面とを金型で受け、鍔部側
   より押型を内径に押込み、筒部の材料に引張力を
   与えながら塑性変形によつて鍔部段付面下方内径
   面にヘリカルインボリユートスプラインを成形す
   ることを特徴とする筒状部品の内径形状加工方
   法。 ２ 前記段付内径を鍔部の内方端面と略同じ軸方
   向位置またはこれより深い位置まで加工しておく
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の筒
   状部品の内径形状加工方法。