(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯形を形成する多数の歯形溝が内周面にヘリカルに形成されているダイスに、歯形素材を押し込んで中空穴部を有する大径部と外周面にヘリカルギヤを形成した中実軸状の小径部とからなるギヤを製造する方法であって、前記歯車素材は前記ダイスによって絞り成形したときに中空穴が潰れて密着し前記中実軸状の小径部を形成する内径寸法に設定した貫通穴の中空円柱状とし、この歯車素材を前記中空穴部の内径寸法と同径でかつ所定長さの中空穴用軸部を備えたパンチにより所定位置まで前記ダイスに押し込むようにしたことを特徴とするギヤ製造方法。
【請求項２】
歯形を形成する多数の歯形溝が内周面にヘリカルに形成されているダイスに、歯形素材を押し込んで中空穴部を有する大径部と外周面にヘリカルギヤを形成した中実軸状の小径部とからなるギヤを製造する装置であって、前記歯形素材は中空穴が形成され前記ダイスによって絞り成形したときに中空穴が潰れて密着し前記中実軸状の小径部を形成する内径寸法に設定した貫通穴の中空円柱状とし、この歯車素材を前記ダイスに押し込みためのパンチは前記歯車素材の円周端面に当接する段部と前記中空穴に嵌合する前記中空穴部の内径寸法と同径でかつ所定長さの中空穴用軸部とを設けたことを特徴とするギヤ製造装置。
【請求項３】
前記パンチの中空穴用軸部に前記歯車素材の大径部となる部位の中空穴部の内周面に歯形を形成する歯形溝を設けたことを特徴とする請求項２に記載のギヤ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯が軸に対し斜めになっているヘリカルギヤの製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ステアリングに用いられるヘリカルピニオンギヤは、入力軸に連結される側は大径の軸部であり、ラックに噛合するヘリカルギヤ部は前記軸部よりも小径である。このようなヘリカルギヤは機械加工で製造されていたが、機械加工では工程数が多く加工に時間がかかり、高価な専用機を必要とするため、近年では押し出し製造が行われれている。この押し出し製造は、歯形を成形する多数の歯形溝が内周面にヘリカルに形成され、この歯形溝の上方に歯形溝に向かって傾斜したテーパ面を備えているダイスに、円柱状の歯車素材をパンチにより押し込んで前記歯車素材の外周面にヘリカルギヤを製造するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造は、ダイスに中実円柱状の歯車素材をパンチにより押し込んで歯車素材の外周面にヘリカルギヤを形成するため、ダイスにはヘリカルギヤを形成する度にパンチの押圧による応力負荷が大きく作用する。そのため、ダイスが変形してしまい製品精度が劣化したり、ダイスの使用寿命が短いという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、ダイスに対する応力負荷を軽減し、製品精度の向上とダイスの耐久性を確保したギヤ製造方法及び製造装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため本発明の製造方法は、歯形を形成する多数の歯形溝が内周面にヘリカルに形成されているダイスに、歯形素材を押し込んで中空穴部を有する大径部と外周面にヘリカルギヤを形成した中実軸状の小径部とからなるギヤを製造する方法であって、前記歯車素材は前記ダイスによって絞り成形したときに中空穴が潰れて密着し前記中実軸状の小径部を形成する内径寸法に設定した貫通穴の中空円柱状とし、この歯車素材を前記中空穴部の内径寸法と同径でかつ所定長さの中空穴用軸部を備えたパンチにより所定位置まで前記ダイスに押し込むようにしたことを特徴とするものである。
【０００６】
また、上記の目的を達成するため本発明の製造装置は、歯形を形成する多数の歯形溝が内周面にヘリカルに形成されているダイスに、歯形素材を押し込んで中空穴部を有する大径部と外周面にヘリカルギヤを形成した中実軸状の小径部とからなるギヤを製造する装置であって、前記歯形素材は中空穴が形成され前記ダイスによって絞り成形したときに中空穴が潰れて密着し前記中実軸状の小径部を形成する内径寸法に設定した貫通穴の中空円柱状とし、この歯車素材を前記ダイスに押し込みためのパンチは前記歯車素材の円周端面に当接する段部と前記中空穴に嵌合する前記中空穴部の内径寸法と同径でかつ所定長さの中空穴用軸部とを設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
さらに、前記パンチの中空穴用軸部に前記歯車素材の大径部となる部位の中空穴部の内周面に歯形を形成する歯形溝を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明装置であり、左半分は成形前を示す断面で、右半分は成形後を示す断面である。この図１において、１０は型本体である。この型本体１０には環状の中空穴１８ｃが形成された歯車素材１８がセットされるコンテナダイス１１と、このコンテナダイス１１の下部に成形用ダイス１２が装填されている。
【０００９】
前記成形用ダイス１２は、その内周面に歯車素材１８に対して歯形を成形する多数の歯形溝１３がヘリカルに形成されており、この歯形溝１３の上方から歯形溝１３に向かって歯車素材１８を絞りながら歯形溝１３に流動させるテーパ面１４が形成されている。
【００１０】
また、コンテナダイス１１の上方にはアクチュエータによって昇降動するパンチ１５が配置されており、成形用ダイス１２の下方にはアクチュエータによって昇降動するノックアウト１７が配置されている。前記パンチ１５は下降動によって前記コンテナダイス１１にセットされた歯車素材１８を押圧して成形用ダイス１２に押し込むものであり、ノックアウト１７は上昇動によって成形後の歯車素材Ｗを成形用ダイス１２から押し上げて型本体１０より取り出すものである。
【００１１】
そこで本発明は、図２にも示すように、前記歯車素材１８は成形用ダイス１２で絞り成形したときに中空穴１８ｃが潰れて密着する内径寸法Ｄ２に設定した中空円柱状の素材である。この内径寸法Ｄ２は外径寸法Ｄ１と合わせて適宜設定されるものである。
【００１２】
また、前記パンチ１５は、前記歯車素材１８の中空穴１８ｃに嵌合する内径寸法Ｄ２と略同径の中空穴用軸部１５ａと、前記歯車素材１８の円周端面に当接する段部１５ｂとが設けられている。尚、前記中空穴用軸部１５ａの外周面に歯形溝１６を必要に応じて設ける。
【００１３】
上記の構成による本発明装置は図１の左半分の断面で示すように、コンテナダイス１１に歯車素材１８をセットした後、パンチ１５を下降動して図４（ａ）で示すように歯車素材１８を段部１５ｂで押圧する。この押圧によって歯車素材１８は図４（ｂ）で示すように、成形用ダイス１２のテーパ面１４で絞られて歯形溝１３に押し込まれ、図４（ｃ）で示すように、成形を完了する。
【００１４】
前記図４（ｂ）から図４（ｃ）の押圧過程において、成形用ダイス１２のテーパ面１４で絞られて歯形溝１３に押し込まれた歯車素材１８は中空穴１８ｃが潰れて密着し中実軸状に塑性変形する。
【００１５】
また、この押圧過程において、パンチ１５の中空穴用軸部１５ａよって歯車素材１８の上部は中空穴１８ｃの内径寸法Ｄ２を維持して中空穴部２０を成形する。そして、中空穴用軸部１５ａの外周面に歯形溝１６を設けた場合は、この中空穴部２０の内周面にスプライン等の歯形２０ａを成形する。
【００１６】
上記本発明によって、例えば、ステアリングに用いられるヘリカルピニオンギヤを製造した場合は、図３で示すように、入力軸に連結される側の大径部１８ａには入力軸が嵌合する中空穴部２０を形成し、この中空穴部２０の内周面にはスプライン等の歯形２０ａが形成され、また、外周面にヘリカルギヤ１９が形成される小径部１８ｂは歯車素材１８の中空穴１８ｃが潰れて密着し中実軸状となった製品が得られる。
【００１７】
そこで本発明では、歯車素材１８は中空穴１８ｃの中空円柱状の素材であり、この中空穴１８ｃによって必要な中空穴部２０が確保されているため、中実円柱状の歯車素材のようにパンチによって中空穴部２０を成形する必要がなく、従って、パンチ１５の押圧による応力負荷を低減することができ、製品精度の向上とダイス寿命の増大が得られる。
【００１８】
上記本発明の実施形態では、成形用ダイス１２のテーパ面１４は１段であるが、急角度と緩角度の多段テーパ面にしてもよい。こうすることにより、歯車素材１８を歯形溝１３に押し込むときの流動を制御して、より一層精密な歯形を転写して成形することができる。また、ヘリカルギヤ１９が形成される部分の歯車素材１８の中空穴１８ｃは小径の中空にしてもよい。こうすることにより、パンチ１５の押圧による応力負荷をさらに低減することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によると、歯形溝を備えた成形用ダイスに歯車素材をパンチで押し込んで歯車素材にギヤを成形するにおいて、歯車素材は貫通した中空穴を有し前記ダイスによって絞り成形したときに前記中空穴が潰れて密着し小径部を形成する内径寸法に設定した中空円柱状とし、歯車素材の上部の大径部は前記中空穴の内径寸法に大きな変化を生じさせることなく中空穴部を成形し、前記歯車素材の下部の小径部は中空穴を潰して密着し中実軸状に塑性変形するものであるから、成形時のパンチによる応力負荷が低減され、製品品質の向上と成形用ダイスの耐久性を確保する利点があり、特に負荷が大きい冷間成形の成形用ダイスの寿命増大や工程削減が図られるとともに小径部を中実とし、かつ大径部を中空に成形することからこの種ヘリカルギヤとして必要な剛性を確保しながら軽量化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の断面図
【図２】本発明に係わる歯車素材の断面図
【図３】本発明によって製造した一例を示すヘリカルピニオンギヤの断面図
【図４】本発明の製造過程を示す断面図
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図
【図７】図４のＣ−Ｃ線断面図
【図８】図４のＤ−Ｄ線断面図
【図９】図４のＥ−Ｅ線断面図
【図１０】図４のＦ−Ｆ線断面図
【符号の説明】
１０      型本体
１１      コンテナダイス
１２      成形用ダイス
１３      歯形溝
１４      テーパ面
１５      パンチ
１５ａ    中空穴用軸部
１５ｂ    段部
１６      歯形溝
１７      ノックアウト
１８      歯車素材
１８ａ    大径部
１８ｂ    小径部
１８ｃ    中空穴
１９      ヘリカルギヤ
２０      中空穴部
２０ａ    歯形
【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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