(57)【要約】【課題】歯車に対する加工面圧を高めつつ、歯面に生じるうねりの影響を軽減することができる転造ダイス及び内歯車の加工方法を提供する。【解決手段】歯面にセレーションが設けられた歯を複数枚有し、セレーションのランド５の位置が歯すじ方向に順次ずらされてディファレンシャルセレーションとされた内歯車加工用の転造ダイスである。加工対象となる内歯車の一の歯について、内歯車の一の回転時に作用するランドの位置に対する次の回転時に作用するランド５の位置のずれ方向と、内歯車の次の回転時に作用するランドの位置に対するさらに次の回転時に作用するランドの位置のずれ方向とが逆になる。内歯車の回転ごとにランド５の位置のずれ方向を歯すじ方向に沿って交互に逆方向に変えながら内歯車を加工する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯面にセレーションが設けられた歯を複数枚有し、該セレーションの押圧部の位置が歯すじ方向に順次ずらされてディファレンシャルセレーションとされた内歯車加工用の転造ダイスにおいて、
加工対象となる内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向と、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対するさらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向とが逆になることを特徴とする転造ダイス。
【請求項２】
加工対象となる内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２＋Ｌ（所定量）、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する前記さらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２−Ｌ（所定量）にそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項１に記載の転造ダイス。
【請求項３】
前記Ｓ（セレーションピッチ）が２．０〜３．５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項２に記載の転造ダイス。
【請求項４】
前記Ｌ（所定値）が０．０５〜０．５ｍｍに設定されていることを特徴とする請求項２または３に記載の転造ダイス。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の転造ダイスを用いて内歯車を加工する内歯車の加工方法であって、
前記内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向と、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対するさらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向とが逆となり、以下、前記内歯車の回転ごとに前記押圧部の位置のずれ方向を交互に逆方向に変えながら、前記内歯車を加工することを特徴とする内歯車の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の歯面を仕上げる転造ダイス及び該転造ダイスを用いた内歯車の加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
歯車を仕上げるための転造ダイスは、歯車と略同じ形状に形成されていて、加工対象である歯車の歯面に圧力を加えた状態で接触させ、該転造ダイスを回転させることにより、歯車に予め形成された歯の形状を整えるものである。この種の仕上げ用転造ダイスの歯は、通常、表面に凹凸がなく、いわゆる無垢の形状とされている。
しかしながら、この種の転造ダイスによって歯車を仕上げ加工する際には、歯車の歯面に転造ダイスを、歯車を塑性変形させるだけの高い面圧をもって押しつけなければならず、その分、歯車や転造ダイスを強固な力で支持することが必要となり、歯幅の広い歯車の加工には適さない。
【０００３】
このため、比較的広い歯幅の歯車であっても容易に加工できるよう、歯の表面に歯すじに略直交する溝を互いに間隔をあけて複数形成したセレーション歯を有する転造ダイスが考えられている（下記の特許文献１参照、ただし特許文献１には転造ダイスではなく、シェービングカッタの例を示す）。
この種の転造ダイスでは、歯の表面に複数の溝が形成されているため、歯を歯車に比較的小さな圧力で押しつけたときでも、加工領域においては比較的高い面圧が確保できることとなり、この結果、歯幅が比較的広い歯車であっても容易に加工できる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭４８−２６２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の例えば特許文献１に記載されたダイスのように、歯車の１回転目、２回転目、…、Ｎ回転目に作用するセレーションの押圧部の位置が歯すじ方向にそれぞれ等しいずれ量（ディファレンシャル量）ずつ同じ方向へずらされるものにあっては、以下のような課題があった。
すなわち、ダイスにより歯幅全域にわたって加工するには、少なくとも前記ずれ量がセレーションピッチ（溝のピッチ、あるいは溝の間に配置されるランド面のピッチ）に達する分、歯車を回転させる必要がある。このため、プランジ送りと呼ばれる転造ダイスと歯車の軸間距離を小さくしてバニッシュ加工を行う加工期間中には、セレーションピッチ間での加工初期（被削歯車１回転目）と加工終了時（被削歯車最終回転目）で、例えば５〜１５μｍ程度の加工代の差が生じ、この結果、歯車の歯面には、セレーションピッチと同じ周期で例えば５〜１５μｍ程度のうねりが生じる。
【０００６】
本発明は、このような背景の下になされたもので、歯車に対する加工面圧を高めつつ、歯面に生じるうねりの影響を軽減することができる転造ダイス及び内歯車の加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の転造ダイスは、歯面にセレーションが設けられた歯を複数枚有し、該セレーションの押圧部の位置が歯すじ方向に順次ずらされてディファレンシャルセレーションとされた内歯車加工用の転造ダイスにおいて、加工対象となる内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向と、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対するさらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向とが逆になることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の内歯車の加工方法は、請求項１〜４に記載の転造ダイスを用いて内歯車を加工する内歯車の加工方法であって、前記内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向と、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対するさらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ方向とが逆となり、以下、前記内歯車の回転ごとに前記押圧部の位置のずれ方向を交互に逆方向に変えながら、前記内歯車を加工することを特徴とする。
【０００９】
上記転造ダイスまたは内歯車の加工方法によれば、歯面にセレーションを設けてあるので、セレーションを設けない無垢の歯面を用いて加工する場合に比べ、加工面圧が高
まることとなり、その結果加工が容易になる。歯すじまた、セレーションの押圧部の位置のずれ方向が、内歯車回転毎に交互に逆となるので、内歯車の歯面に対しては、実際のセレーションピッチの中間にあたかも他のセレーションの押圧部があるかのように作用する。このため、内歯車の歯面に生じるうねりは、実際のセレーションピッチのよりも短い周期となり、かつ、そのときの加工代の誤差も低減できる。
【００１０】
ここで、加工対象となる内歯車の一の歯について、該内歯車の一の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２＋Ｌ（所定量）、前記内歯車の前記次の回転時に作用する前記押圧部の位置に対する前記さらに次の回転時に作用する前記押圧部の位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２−Ｌ（所定量）に設定されていることが望ましい。
この場合、実際のセレーションピッチの中間に、あたかも存在するかのように作用する仮のセレーションの押圧部の位置が、セレーションピッチの中央に存することとなり、歯すじ方向の左右部分について、それぞれバランスよく加工できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、内歯車に対する加工面圧を高めつつ、歯面に生じるうねりの影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の転造ダイス１の一部の斜視図である。
【図２】図１に示す転造ダイスの歯を示す図である。
【図３】図１に示す転造ダイスと加工対象の内歯車１０とを噛み合わせて加工を行う場合を示す図である。
【図４】図１に示す転造ダイスの各歯におけるセレーションの配列を周方向に並んでいる順に示した説明図である。
【図５】図１に示す転造ダイスの各歯におけるセレーションの配列を、内歯車の一の歯Ｂ１に作用する順に示した説明図である。
【図６】（ａ）は図１に示す転造ダイスにより加工される内歯車の一の歯Ｂ１の歯面を示す図である。（ｂ）は従来の転造ダイスにより加工される内歯車の一の歯の歯面を示す図である。
【図７】本発明の実施例による被削歯車の歯すじ形状を示す図であり、（ａ）は左歯面、（ｂ）は右歯面をそれぞれ示している。
【図８】比較例による被削歯車の歯すじ形状を示す図であり、（ａ）は左歯面、（ｂ）は右歯面をそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１ないし図５は、本発明の一実施形態を示すものである。図１は本発明の一実施形態の転造ダイス１の一部の斜視図、図２は図１に示す転造ダイスの歯を示す図、図３は図１に示す転造ダイスと加工対象の内歯車１０とを噛み合わせて加工を行う場合を示す図である。
本実施形態の転造ダイス１は図１にも示すように概略円板状をなし、その外周には複数の歯２が等間隔に設けられていて、その歯面には図２に示すように歯すじ方向（図２における左右方向）一定間隔で複数の溝部３を設けたセレーション４が形成されている。溝部３の間に形成される山部がランド５とされ、このランド５が加工対象である内歯車１０に対して主に押圧加工を行う押圧部とされる。
【００１４】
このような転造ダイス１は、図３に示すようにその回転軸線Ｏと加工対象となる内歯車１０の回転軸線Ｃとを互いに平行にかつ一定の距離離間させた状態で転造ダイス１の歯２と内歯車の歯１１とを噛み合わせ、この転造ダイス１を前記回転軸線Ｏ回りに回転させることによって歯車となる内歯車１０を従動回転させて、内歯車１０の歯１１の歯面を仕上げ加工する。
【００１５】
ここで、本実施形態による転造ダイス１は、その歯２が例えばＡ１〜Ａ２３までの２３枚の歯数を有するものとされる一方、この転造ダイス１が加工する加工対象となる内歯車１０は、その歯１１がＢ１〜Ｂ５０の５０枚の歯数を有するものとされる。本実施形態による転造ダイス１の歯２が周方向に設けられた順にそのセレーション４の配列を並べたものを図４に示すが、この図４に示すように本実施形態ではこの歯２が並んでいる順に各歯２のセレーション４の位置が歯すじ方向に少しずつずらされていて、ディファレンシャルセレーションの構成とされている。
【００１６】
また、図５には、この転造ダイス１の前記セレーション４を内歯車１０の一の歯１１に対して作用する順に並べたものを示す。例えば、図３に示すように、転造ダイス１の歯Ａ１と内歯車１０の歯Ｂ１を噛み合わせた状態（ｎ＝０回転目）から内歯車が１回転（ｎ＝１）すると転造ダイス１の歯Ａ５がこの内歯車１０のＢ１に作用し、以下同様に２，３，４，…回転目では歯Ａ９，Ａ１３，Ａ１７，…の順に歯Ｂ１に作用する。
【００１７】
そして、本実施形態の転造ダイス１では、図５に示すように、内歯車１０の一の歯（例えば歯Ｂ１）について、内歯車１０の一の回転時（例えば、ｎ＝０回転目）に作用する転造ダイス１の歯Ａ１のランド５の位置に対する次の回転時（例えば、ｎ＋１＝０＋１＝１回転目）に作用する歯Ａ５のランド５の位置のずれ方向と、内歯車１０の次の回転時（ｎ＋１＝０＋１＝１回転目）に作用する歯Ａ５のランド５の位置に対するさらに次の回転時（ｎ＋２＝０＋２＝２回転目）に作用する歯Ａ９のランド５の位置のずれ方向とが逆になっている。以下、内歯車１０の回転ごとに、前の回転時のランド５の位置のずれ方向と、その回転時のランド５の位置のずれ方向とが逆になっている。
【００１８】
具体的には、内歯車１０の一の歯について、内歯車１０の一の回転時に作用する転造ダイス１の歯Ａ１のランド５の位置に対する次の回転時に作用する歯Ａ５のランド５の位置のずれ量ＧａがＳ（セレーションピッチ）×１／２＋Ｌ（所定量）、内歯車１０の前記次の回転時に作用する転造ダイス１の歯Ａ５のランド５の位置に対する前記さらに次の回転時に作用する歯Ａ９のランド５の位置のずれ量ＧｂがＳ（セレーションピッチ）×１／２−Ｌ（所定量）に設定されている。以下、内歯車１０の回転ごとに、前の回転時のランド５の位置のずれ方向と、その回転時のランド５の位置のずれ方向とが逆になるように、しかも、それぞれ交互に異なるずれ量Ｇａ、Ｇｂをもつように、内歯車１０の一の歯について転造ダイス１の歯が接触する。つまり、この転造ダイスでは、内歯車１０の一の歯（例えば歯Ｂ１）について、内歯車１０の回転毎に、Ｓ（セレーションピッチ）×１／２の値ずつ交互に前進及び後退を順次繰返しながら、所定値Ｌずつ加工方向前方側へ進めている。
【００１９】
ここで、前記Ｓ（セレーションピッチ）は２．０〜３．５ｍｍに設定されていることが望ましく、本実施形態では例えば約３ｍｍに設定されている。この値Ｓ（セレーションピッチ）は、シェービングカッタの場合に比べて大きな値である。また、ランド５の幅ｗもシェービングカッタの場合に比べて大きな値である０．８〜１．２ｍｍに設定されていることが望ましく、本実施形態では例えば約１ｍｍに設定されている。
【００２０】
また、前記Ｌ（所定値）は０．０５〜０．５ｍｍに設定されていることが好ましい。これは、経験則から定められるもので、Ｌが０．０５ｍｍより小さいと、セレーションピッチに相当する歯面を仕上げるのに時間がかかりすぎて生産効率が低下するという不具合が生じ、また、Ｌが０．５ｍｍより大きいと、加工量が大きすぎて精度が低下するという不具合が生じる。
【００２１】
このような転造ダイス１により加工される内歯車１０の一の歯１１（Ｂ１）の歯面について、転造ダイス１の各歯２（Ａ１、Ａ５、Ａ９、Ａ１３、Ａ１７、…）により加工される部分をそのまま図６（ａ）に示す。ただし、この図６（ａ）では最初に歯Ａ１を歯Ｂ１に噛み合わせた状態で加工が行われているものとする。なお、図６（ｂ）は、従来の特許文献１に示されるようなダイスによって内歯車を加工した時の歯面を示したものである。
【００２２】
また、本実施形態の転造ダイスは、歯元にドリル穴を形成しておらず、その分強度的に強くなっている。つまり、この種のダイスにおいては、歯２の表面に溝３を形成する際に、溝形成用の工具の先端が干渉しないように、歯元の左右に予めドリル穴を形成するのが通例であるが、ドリル穴を形成するとその分強度的に弱くなる。
また、本実施形態の転造ダイスでは、切削加工を行わず、該転造ダイスの歯を内歯車の歯に所定の圧力をもって押し付けることにより、加工を行うものであり、ランド３の端部はアールをつけていわゆる歯殺しをおこなっている。これは、歯のエッジ部によって内歯車１０の歯１１に傷が入るのを防止するためである。
【００２３】
上記転造ダイスまたは内歯車の加工方法によれば、歯面にセレーション４を設けてあるので、セレーション４を設けない無垢の歯面を用いて加工する場合に比べ、加工面圧が高まることとなり、加工が容易になる。
また、図５に示すように、セレーションのランド５の位置のずれ方向が、内歯車１０（内歯車）回転毎に交互に逆となるので、内歯車１０の歯面に対しては、実際のセレーションピッチＳの中間にあたかも他のセレーションのランド５があるかのように作用する（図６（ａ）参照））。このため、内歯車１０の歯面に生じるうねりは、実際のセレーションピッチＳのよりも短い周期となり、かつ、そのときの加工代の誤差も低減できる。
【００２４】
また、本実施形態では、内歯車１０の一の回転時に作用する転造ダイス１のランド５の位置に対する次の回転時に作用する前記ランド５の位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２＋Ｌ（所定量）、内歯車１０の前記次の回転時に作用する前記ランドの位置に対する前記さらに次の回転時に作用する前記ランドの位置のずれ量がＳ（セレーションピッチ）×１／２−Ｌ（所定量）に設定されているため、実際のセレーションピッチＳの中間に、あたかも存在するかのように作用する仮のセレーションのランドの位置が、セレーションピッチＳの中央に存することとなり、歯すじ方向の左右部分について、それぞれバランスよく加工できる。
【００２５】
なお、本実施形態の転造ダイス１では、その複数の歯２のセレーション４におけるランド５のずれ方向が、内歯車の回転ごとに交互に逆方向に変えながら、内歯車を加工しているが、具体的なずれ量は、実施形態に示すようなＧａ、Ｇｂに設定する必要はなく、適宜値に設定可能である。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施例について図７および図８を用いて説明する。図７は、上述した実施形態に基づく本発明の実施例としての転造ダイスにより仕上げ加工した内歯車の各歯の歯すじ形状を測定したものであり、図８は比較例としての特許文献１に示されるような転造ダイス（特許文献１では、シェービングカッタであるが、これを切刃の先端にアールをつけて刃殺し行い、転造ダイスとしたものを用いた）により仕上げ加工した内歯車の各歯の歯すじ形状を測定したものであり、いずれも（ａ）列は左歯面、（ｂ）列は右歯面を示している。
【００２７】
ここで、内歯車の諸元は、モジュール１．３４、圧力角１９．０°、捩れ角２１．５９°、歯数７６、基礎円１０２．８３４ｍｍ、歯幅１９．４ｍｍであり、転造ダイスの諸元は実施例、比較例ともにモジュール１．３４、圧力角１９．０°、捩れ角２１．５９°、歯数５８、基礎円７８．４７８ｍｍ、歯幅２６ｍｍ、セレーションのピッチ３．０ｍｍ、ランド幅１．００ｍｍであって、比較例では内歯車の一の歯に対して作用する切刃の位置のずれ方向が内歯車の回転ごとにすべて同じ方向を向いているに対し、実施例では図５に示したように内歯車の回転ごとに左右に交互に逆になっている。また、このとき、セレーションのピッチＳが３．００ｍｍ、所定値Ｌが０．２６に設定したので、Ｇａは１．７６ｍｍ、Ｇｂは１．２４ｍｍであった。そして、このような実施例および比較例の転造ダイスを内歯車に対してそれぞれ軸交差角０°で噛み合わせて、カッタ回転数２００ｒｐｍ、プランジ送り０．０００５ｍｍ／ｒｅｖ、ドウェルタイム０．１ｍｉｎで転造加工を行った。
【００２８】
これら図７および図８の結果より、比較例の転造ダイスによって仕上げ加工された内歯車では、左右いずれの歯面ともに歯すじ形状のうねりが大きく、うねりに周期的な変動を呈していることが分かる。これに対して、実施例の転造ダイスによる内歯車では、歯すじ形状のうねり自体が小さく、また歯すじ誤差の周期的なうねりも小さく抑えられている。
【符号の説明】
【００２９】
１…転造ダイス  ２，Ａ１〜Ａ２３…転造ダイスの歯  ３…溝  ４…セレーション  ５…ランド（押圧部）  １０…内歯車  １１，Ｂ１〜Ｂ５０…被削歯車の歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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