(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する装置であって、
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを備え、
上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチによって上記ダイスリーブ及び上記インナーダイに対して上記円環状素材を加圧し、該円環状素材の一部を上記ダイスの上記外歯成形穴に流動させて上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くよう構成してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車成形装置において、上記パンチは、上記マンドレルの外周に配置したインナーパンチと、該インナーパンチの外周に配置したアウターパンチとからなり、
上記インナーパンチによって上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の内周側部分を成形し、上記アウターパンチによって上記ダイスを押し下げながら上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の外周側部分及び上記外歯を成形することを特徴とする歯車成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車成形装置において、上記インナーパンチによって上記歯車形状の内周側部分を加圧した状態で、上記マンドレルを下降させて上記スプライン溝の打抜きを行うことを特徴とする歯車成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の歯車成形装置において、上記マンドレルは、上記打抜き刃を形成した外周部の下方に、該外周部よりも縮径した円形断面状の下端挿入部を形成してなり、
上記パンチによって上記円環状素材を加圧する際には、上記マンドレルにおける上記外周部と上記下端挿入部との間の段差面と、上記パンチの下端面とを揃え、上記円環状素材の内周側に円環状の空間を形成して上記パンチと共に上記マンドレルを下降させることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項５】
外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する方法であって、
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを用い、
上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチによって上記ダイスリーブ及び上記インナーダイに対して上記円環状素材を加圧し、該円環状素材の一部を上記ダイスの上記外歯成形穴に流動させて上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くことを特徴とする歯車成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周側部分に外歯を有すると共に内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する歯車成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外歯を有する歯車を成形するに当たっては、切削、転造等による方法が一般的であるが、例えば、特許文献１の歯車の成形装置等に開示されるように、冷間鍛造によって歯車を成形する方法がある。この成形装置においては、外歯と内歯を有する歯車を成形する際に、ダイス、支持部材及びマンドレルによって囲む空間に配置した素材を外パンチ及び内パンチによって加圧することにより、ダイスの外歯形成部によって外歯を成形し、マンドレルの内歯形成部によって内歯を成形している。これにより、少ない加工工数で、精度よく歯車の外歯と内歯を成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１９１１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、成形する歯車の形状が、外周側部分に対して内周側部分の厚みを縮小させた形状である場合、上記単純な冷間鍛造によって外周側部分に外歯を成形すると共に内周側部分に内歯を成形することは困難である。すなわち、この場合には、内歯を成形する際に、厚みが小さくなった空間部分に素材を流動させることが困難であり、過度の加圧力で内歯を成形する必要が生じる。そのため、マンドレルと内パンチ及び支持部材との間に形成される隙間に素材の一部が流動して、歯車の内周側にバリ（素材による突起部分）が形成され、このバリの形成によってマンドレル、内パンチ、支持部材等の金型の寿命が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯及びスプライン溝を有する歯車を精度よく成形することができる歯車成形装置及び方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する装置であって、
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを備え、
上記ダイス、上記マンドレル、上記パンチ、上記ダイスリーブ及び上記インナーダイによって囲まれた鍛造空間において、上記マンドレル、上記パンチ及び上記ダイスを下降させ、上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチと上記ダイスリーブ及び上記インナーダイとの間に上記円環状素材を加圧して、上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記インナーダイとの間に上記円環状素材の内周側部分を挟持した状態で上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くよう構成してあることを特徴とする歯車成形装置にある（請求項１）。
【０００７】
第２の発明は、外周側部分に外歯を有すると共に上記外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、円環状素材から成形する方法であって、
上記外歯を成形するための外歯成形穴を設けたダイスと、
上記円環状素材の貫通穴に下端挿入部を配置した状態で、上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き刃を外周部に設けたマンドレルと、
該マンドレルの外周に配置されると共に、内周部に上記打抜き刃に係合する係合歯を有し、上記円環状素材の上面を加圧するパンチと、
上記パンチから上記円環状素材に加わる荷重を受け、上記ダイスの上記外歯成形穴に係合する係合歯を外周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と共に上記円環状素材に上記スプライン溝を打ち抜くための打抜き受け刃を内周部に有するダイスリーブと、
上記マンドレルの下端挿入部を挿入する挿入穴を内周部に有し、上記マンドレルの上記打抜き刃と同じ形状であって上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃に係合する係合歯を有するインナーダイとを用い、
上記円環状素材の貫通穴に上記マンドレルの下端挿入部を配置して、上記パンチによって上記ダイスリーブ及び上記インナーダイに対して上記円環状素材を加圧し、該円環状素材の一部を上記ダイスの上記外歯成形穴に流動させて上記外歯を有する歯車形状を成形し、上記マンドレルを下降させて、該マンドレルの上記打抜き刃と上記ダイスリーブの上記打抜き受け刃とによって上記円環状素材の内周側部分に上記スプライン溝を打ち抜くことを特徴とする歯車成形方法にある（請求項５）。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明の歯車成形装置においては、外周側部分に外歯を有すると共に外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、金型の耐久性を確保して精度よく成形するための工夫を行っている。
具体的には、外歯は冷間鍛造を行って成形し、スプライン溝は打抜き加工を行って成形する。そして、打抜き加工を行うために、マンドレルには打抜き刃を形成し、ダイスリーブには打抜き受け刃を形成している。
【０００９】
歯車を成形するに当たっては、円環状素材の貫通穴にマンドレルの下端挿入部を配置して、パンチによってダイスリーブ及びインナーダイに対して円環状素材を加圧する。このとき、冷間鍛造が行われ、円環状素材の内周側部分が押し潰されて厚みが縮小し、円環状素材の外周側部分がダイスの外歯成形穴の壁面に流動して、外周側部分に対して内周側部分の厚みが縮小すると共に外周側部分に外歯を有する歯車形状が成形される。これにより、円環状素材に対して寸法精度に優れた外歯を形成することができる。
次いで、マンドレルを下降させて、マンドレルの打抜き刃とダイスリーブの打抜き受け刃とによって円環状素材の内周側部分にスプライン溝を打ち抜く。このとき、歯車形状に成形した円環状素材の外周側部分を挟持するパンチ及びダイスリーブに対して、歯車形状に成形した円環状素材の内周側部分を挟持するマンドレル及びインナーダイを下降させることができる。これにより、歯車形状の円環状素材に対して寸法精度に優れたスプライン溝を形成することができる。
【００１０】
こうして、外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分に対しては、冷間鍛造を行わず、打抜き加工を行うことにより、小さな加圧力でスプライン溝を形成することができる。これにより、マンドレル、パンチ、インナーダイ等の金型に大きな加圧力を加える必要がなく、これらの金型の耐久性を確保することができる。
それ故、第１の発明の歯車成形装置によれば、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯及びスプライン溝を有する歯車を精度よく成形することができる。
【００１１】
第２の発明の歯車成形方法においても、外周側部分に外歯を有すると共に外周側部分よりも厚みが縮小した内周側部分にスプライン溝を有する歯車を、金型の耐久性を確保して精度よく成形するための工夫を行っている。
具体的には、外歯は冷間鍛造を行って成形し、スプライン溝は打抜き加工を行って成形する。
それ故、第２の発明の歯車成形方法によれば、上記歯車成形装置の発明と同様に、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯及びスプライン溝を有する歯車を精度よく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例における、歯車成形装置の全体を示す断面説明図。
【図２】実施例における、歯車成形装置の主要部を拡大して示す断面説明図。
【図３】実施例における、歯車成形装置の主要部を模式的に示す図であって、円環状素材を加圧する前の状態を示す断面説明図。
【図４】実施例における、図３におけるＡ−Ａ線矢視断面説明図。
【図５】実施例における、図３におけるＢ−Ｂ線矢視断面説明図。
【図６】実施例における、歯車成形装置の主要部を模式的に示す図であって、インナーパンチによって円環状素材の内周側部分を加圧した状態を示す断面説明図。
【図７】実施例における、図６におけるＣ−Ｃ線矢視断面説明図。
【図８】実施例における、歯車成形装置の主要部を模式的に示す図であって、アウターパンチによって円環状素材の外周側部分を加圧した状態を示す断面説明図。
【図９】実施例における、図８におけるＤ−Ｄ線矢視断面説明図。
【図１０】実施例における、歯車成形装置の主要部を模式的に示す図であって、マンドレルによって円環状素材の内周側部分を打ち抜いた状態を示す断面説明図。
【図１１】実施例における、図１０におけるＥ−Ｅ線矢視断面説明図。
【図１２】実施例における、図１０におけるＦ−Ｆ線矢視断面説明図。
【図１３】実施例における、歯車成形装置によって成形する歯車を示す斜視説明図。
【図１４】実施例における、図３と同じ状態を示す図であって、マンドレルの形状が異なる場合を示す断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
上述した第１の発明の歯車成形装置及び方法における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記パンチは、上記マンドレルの外周に配置したインナーパンチと、該インナーパンチの外周に配置したアウターパンチとからなり、上記インナーパンチによって上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の内周側部分を成形し、上記アウターパンチによって上記ダイスを押し下げながら上記円環状素材を加圧して上記歯車形状の外周側部分及び上記外歯を成形することが好ましい（請求項２）。
この場合には、インナーパンチによる加圧のタイミングとアウターパンチによる加圧のタイミングとをずらすことにより、歯車の成形に必要な加圧力をより低減することができる。
【００１４】
また、上記インナーパンチによって上記歯車形状の内周側部分を加圧した状態で、上記マンドレルを下降させて上記スプライン溝の打抜きを行うことが好ましい（請求項３）。
この場合には、より静水圧に近い状態でスプライン溝の打抜き加工を行うことができ、スプライン溝の加工精度を向上させることができる。
【００１５】
また、上記マンドレルは、上記打抜き刃を形成した外周部の下方に、該外周部よりも縮径した円形断面状の下端挿入部を形成してなり、上記パンチによって上記円環状素材を加圧する際には、上記マンドレルにおける上記外周部と上記下端挿入部との間の段差面と、上記パンチの下端面とを揃え、上記円環状素材の内周側に円環状の空間を形成して上記パンチと共に上記マンドレルを下降させることが好ましい（請求項４）。
この場合には、パンチによって円環状素材を加圧する際に、円環状の空間へ円環状素材の一部を流動させることが容易であると共に、円環状素材の一部がパンチの係合歯へ逃げることを防ぐことができる。そのため、より精度よく円環状素材を歯車形状に成形することができる。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明の歯車成形装置及び方法に係る実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の歯車成形装置１は、図１、図２に示すごとく、外周側部分８２に外歯８２１を有すると共に外周側部分８２よりも厚みが縮小した内周側部分８３にスプライン溝８３１を有する歯車８を、円環状素材８０から成形する。歯車成形装置１は、以下のダイス３、マンドレル４、パンチ５、ダイスリーブ６、インナーダイ７を備えており、マンドレル４及びパンチ５を下降させる１ショット動作により、冷間密閉鍛造を行うと共に打抜き加工を行って歯車８を成形する。
【００１７】
図２、図３に示すごとく、ダイス３は、外歯８２１を成形するための外歯成形穴３１を設けてなる。マンドレル４は、円環状素材８０の貫通穴８１に下端挿入部４２を配置した状態で、円環状素材８０にスプライン溝８３１を打ち抜くための打抜き刃４１１を外周部４１に設けてなる。パンチ５は、マンドレル４の外周に配置されると共に、内周部に打抜き刃４１１に係合する係合歯５１１を有し、円環状素材８０の上面を加圧するよう構成してある。
【００１８】
ダイスリーブ６は、パンチ５から円環状素材８０に加わる荷重を受け、ダイス３の外歯成形穴３１に係合する係合歯６２を外周部に有し、マンドレル４の打抜き刃４１１と共に円環状素材８０にスプライン溝８３１を打ち抜くための打抜き受け刃６１を内周部に有している。インナーダイ７は、マンドレル４の下端挿入部４２を挿入する挿入穴７２を内周部に有し、マンドレル４の打抜き刃４１１と同じ形状であってダイスリーブ６の打抜き受け刃６１に係合する係合歯７１を有している。
【００１９】
歯車成形装置１は、図３に示すごとく、円環状素材８０の貫通穴８１にマンドレル４の下端挿入部４２を配置して、パンチ５によってダイスリーブ６及びインナーダイ７に対して円環状素材８０を加圧し、図６、図８に示すごとく、円環状素材８０の一部をダイス３の外歯成形穴３１に流動させて外歯８２１を有する歯車形状を成形し、図１０に示すごとく、マンドレル４を下降させて、マンドレル４の打抜き刃４１１とダイスリーブ６の打抜き受け刃６１とによって円環状素材８０の内周側部分８３にスプライン溝８３１を打ち抜くよう構成してある。
【００２０】
以下に、本例の歯車成形装置１及びその方法につき、図１〜図１３を参照して詳説する。
図１は、本例の歯車成形装置の全体構成を示す図であり、図２は、歯車成形装置における主要部を拡大して示す図である。また、図３〜図１２は、説明をわかり易くするために、歯車成形装置を模式的に示す図である。
本例の歯車成形方法においては、金型を可動させて円環状素材８０に冷間鍛造を行うことにより、外歯８２１を有する歯車形状を成形し、歯車形状を成形した状態で、金型をさらに可動させて歯車形状を有する円環状素材８０に打抜き加工を行うことにより、スプライン溝８３１を形成する。
【００２１】
図１３に示すごとく、本例の歯車成形装置１によって成形する歯車８は、外歯８２１を有する外周側部分８２に対する軸方向一端に、スプライン溝８３１を有する内周側部分８３を一体的に連結してなるものである。本例の歯車成形装置１においては、外周側部分８２に対する下端側に内周側部分８３を形成した歯車８を成形する。歯車８の軸方向とは、中心軸線の方向をいう。本例の歯車８は、自動変速機に用いるサンギヤである。
なお、歯車８は、外周側部分８２に対する軸方向の中間部分に内周側部分８３を一体的に連結したものとすることもできる。この場合には、ダイスリーブ６及びインナーダイ７の上面の形状を変更する。
【００２２】
図２、図３に示すごとく、本例のパンチ５は、マンドレル４の外周に配置したインナーパンチ５１と、インナーパンチ５１の外周に配置したアウターパンチ５２とからなる。インナーパンチ５１は、マンドレル４の外周に配置されると共に、内周部に打抜き刃４１１に係合する係合歯５１１を有し、円環状素材８０の内周側部分８３の上面を加圧するよう構成されている。アウターパンチ５２は、インナーパンチ５１の外周に配置されると共に、ダイス３の外歯成形穴３１の上端開口部３２の回りに当接し、ダイス３を下降させながら円環状素材８０の外周側部分８２の上面を加圧するよう構成されている。
歯車成形装置１は、図６に示すごとく、インナーパンチ５１によって円環状素材８０を加圧して歯車形状の内周側部分８３を成形し、図８に示すごとく、アウターパンチ５２によってダイス３を下降させながら円環状素材８０を加圧して歯車形状の外周側部分８２及び外歯８２１を成形するよう構成されている。
【００２３】
図２、図３に示すごとく、本例のマンドレル４は、打抜き刃４１１を形成した外周部４１の下方に、外周部４１よりも縮径した円形断面状の下端挿入部４２を形成してなる。そして、外周部４１と下端挿入部４２との間には、段差面４３が形成されている。
また、本例の歯車成形装置１は、より静水圧に近い状態でスプライン溝８３１の打抜き加工を行うために、インナーパンチ５１によって歯車形状の内周側部分８３を加圧した状態で、マンドレル４を下降させてスプライン溝８３１の打抜きを行うよう構成されている。
【００２４】
また、歯車成形装置１は、図３、図６に示すごとく、インナーパンチ５１によって円環状素材８０を加圧する際に、円環状素材８０の一部を流動させ易くすると共に円環状素材８０の一部がマンドレル４の打抜き刃４１１の溝部へ逃げることを防ぐために、マンドレル４の段差面４３と、インナーパンチ５１の下端面とを揃え、円環状素材８０の内周側に円環状空間Ｓを形成してインナーパンチ５１と共にマンドレル４を下降させるよう構成されている。
【００２５】
なお、図１４に示すごとく、マンドレル４の外周部４１を下方に長く形成し、マンドレル４の段差面４３をインナーパンチ５１の下端面よりも低い位置にして、円環状素材８０を加圧することもできる。段差面４３とインナーダイ７の上面との間には、歯車８の内周側部分８３の形成高さと略同じ高さの円環状空間Ｓを形成することができる。
【００２６】
図３に示すごとく、本例のダイス３の外歯成形穴３１の壁面には、周方向に並ぶ複数の成形歯３１１が形成されている。本例の歯車成形装置１において成形する歯車８は、図１３に示すごとく、はすば歯車（ヘリカルギヤ）であり、本例の歯車８の外歯８２１は、歯車８の軸方向に対して傾斜する歯面であるはすば歯面である。
外歯成形穴３１の上端開口部３２の回りには、アウターパンチ５２の下端部５２１が配置されて当接する配置凹部３３が形成されている。
【００２７】
図１に示すごとく、ダイス３は、歯車８の外歯８２１にはすば歯面を成形するため、外歯８２１を成形する際及び歯車８を取り出す際に回転するよう構成されている。具体的には、ダイス３は、ダイスホルダ２１内に配置してあり、ダイスホルダ２１内において、ダイス３の下方には、上下にスライド可能であると共に回転可能である軸受部２５が設けてある。軸受部２５は、エアクッション２４によって上方へ付勢されており、エアクッション２４及び軸受部２５によって、ダイス３は上方へ付勢されている。
【００２８】
図１、図２に示すごとく、ダイスリーブ６は、円筒形状に形成されており、インナーダイ７と共にダイス３に対して回転可能に配設されている。ダイスリーブ６及びインナーダイ７は、成形後の歯車８をダイス３から取り出す際に、それぞれ払出ピン２３によって上昇するよう構成されている。
インナーダイ７の中心部分には、マンドレル４の下端挿入部４２を挿入してマンドレル４との位置決めを行う挿入穴７２が形成されている。インナーダイ７は、ダイスリーブ６と共にダイス３に対して回転可能に配設されている。
【００２９】
図１に示すごとく、マンドレル４、インナーパンチ５１及びアウターパンチ５２は、油圧、電動等による動力を受けて昇降するパンチホルダ２２に配設されている。また、マンドレル４及びインナーパンチ５１は、油圧、電動等による動力を受けて、アウターパンチ５２を配設したパンチホルダ２２に対して昇降可能に配設されている。
【００３０】
次に、本例の歯車成形装置１を用いて、外歯８２１及びスプライン溝８３１を有する歯車８を成形する方法につき説明する。
歯車８を成形するに当たっては、図３に示すごとく、ダイス３、ダイスリーブ６及びインナーダイ７を原位置にし、ダイス３の外歯成形穴３１内において、ダイスリーブ６の上面に円環状素材８０を載置する。次いで、パンチホルダ２２を下降させることによって、マンドレル４、インナーパンチ５１及びアウターパンチ５２を同時に下降させる。このとき、マンドレル４の段差面４３とパンチ５の下端面とを揃え、円環状素材８０の内周側に円環状空間Ｓを形成して、マンドレル４、インナーパンチ５１及びアウターパンチ５２を下降させる。
【００３１】
そして、図３に示すごとく、円環状素材８０の貫通穴８１にマンドレル４の下端挿入部４２が挿入配置され、アウターパンチ５２の下端部５２１がダイス３の配置凹部３３に当接し、インナーパンチ５１の下端面が円環状素材８０の上端面に当接する。
ここで、図４には、図３におけるＡ−Ａ線矢視断面を示し、図５には、図３におけるＢ−Ｂ線矢視断面を示す。
【００３２】
次いで、図６に示すごとく、アウターパンチ５２に対してマンドレル４及びインナーパンチ５１を下降させ、インナーパンチ５１がダイスリーブ６及びインナーダイ７に対して円環状素材８０を加圧する。このとき、冷間鍛造が行われ、円環状素材８０の内周側部分８３が押し潰されて厚みが縮小し、この内周側部分８３が、成形品としての歯車８の内周側部分８３の厚みに成形される。また、円環状素材８０の外周側部分８２が外周側に向けてダイス３の外歯成形穴３１の壁面に流動する。
ここで、図７には、図６におけるＣ−Ｃ線矢視断面を示す。
【００３３】
次いで、図８に示すごとく、マンドレル４及びインナーパンチ５１に対して、ダイス３を押し下げながらアウターパンチ５２を下降させる。このとき、ダイス３は、外歯成形穴３１のはすば歯面（成形歯）３１１の螺旋に沿って、エアクッション２４の付勢力に抗して回転しながら押し下げられる。
これにより、アウターパンチ５２によって円環状素材８０の外周側部分８２が加圧され、円環状素材８０の外周側部分８２がダイス３の外歯成形穴３１の壁面の全体に流動する。
【００３４】
また、アウターパンチ５２が円環状素材８０の外周側部分８２を加圧する際には、インナーパンチ５１の加圧力（インナーパンチ５１が円環状素材８０を加圧する力）をゼロにする。これにより、外歯成形穴３１の壁面に円環状素材８０の一部が、より流動し易くすることができる。
こうして、外周側部分８２に対して内周側部分８３の厚みが縮小すると共に外周側部分８２に外歯８２１を有する歯車形状が成形され、円環状素材８０に対して寸法精度に優れた外歯８２１を形成することができる。
ここで、図９には、図８におけるＤ−Ｄ線矢視断面を示す。
【００３５】
次いで、図１０に示すごとく、マンドレル４を下降させて、マンドレル４の打抜き刃４１１とダイスリーブ６の打抜き受け刃６１とによって円環状素材８０の内周側部分８３にスプライン溝８３１を打ち抜く。このとき、歯車形状に成形した円環状素材８０の外周側部分８２を挟持するインナーパンチ５１及びダイスリーブ６に対して、歯車形状に成形した円環状素材８０の内周側部分８３を挟持するマンドレル４及びインナーダイ７を下降させる。また、インナーダイ７には、上方への加圧力を作用させておき、マンドレル４とインナーダイ７との間に円環状素材８０の内周側部分８３を挟持させながら、これらを下降させることができる。これにより、歯車形状の円環状素材８０に対して寸法精度に優れたスプライン溝８３１を形成することができる。
ここで、図１１には、図１０におけるＥ−Ｅ線矢視断面を示し、図１２には、図１０におけるＦ−Ｆ線矢視断面を示す。
【００３６】
また、マンドレル４を下降させるときには、インナーパンチ５１によって歯車形状の内周側部分８３を加圧しておく。これにより、より静水圧に近い状態でスプライン溝８３１の打抜き加工を行うことができ、スプライン溝８３１の加工精度を向上させることができる。
そして、外周にはすば状の外歯８２１を有すると共に内周にスプライン溝８３１を有する歯車８が成形され、また、円環状素材８０の内周側端部がスクラップ８４としてインナーダイ７の上に載置される。
その後、パンチホルダ２２の上昇によってマンドレル４、インナーパンチ５１及びアウターパンチ５２を上昇させる。次いで、ダイス３を回転させながらダイスリーブ６及びインナーダイ７を上昇させ、成形した歯車８を取り出すと共に、スクラップ８４を取り出す。
【００３７】
こうして、外周側部分８２よりも厚みが縮小した内周側部分８３に対しては、冷間鍛造を行わず、打抜き加工を行うことにより、小さな加圧力でスプライン溝８３１を形成することができる。そのため、マンドレル４、インナーパンチ５１、インナーダイ７等の金型に大きな加圧力を加える必要がなく、これらの金型の耐久性を確保することができる。
それ故、本例の歯車成形装置１及び方法によれば、成形に必要な加圧力を小さく抑え、金型の耐久性を確保して、外歯８２１及びスプライン溝８３１を有する歯車８を精度よく成形することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  歯車成形装置
２１  ダイスホルダ
２２  パンチホルダ
３  ダイス
３１  外歯成形穴
３２  上端開口部
４  マンドレル
４１  外周部
４１１  打抜き刃
４２  下端挿入部
４３  段差面
５  パンチ
５１  インナーパンチ
５１１  係合歯
５２  アウターパンチ
５２１  下端部
６  ダイスリーブ
６１  打抜き受け刃
６２  係合歯
７  インナーダイ
７１  係合歯
７２  挿入穴
８  歯車
８０  円環状素材
８１  貫通穴
８２  外周側部分
８２１  外歯
８３  内周側部分
８３１  スプライン溝
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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