(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面側にリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工において、
（イ）リング状のボス部と、これと同心に連続してボス部の外径より大きな外径の胴体部とからなり、胴体部のボス部と反対側端部を面取りしたプレフォーム成形品を成形する工程と、
（ロ）中心部の上カウンタパンチとかさ歯車状の穴のあるダイを有する上型と、
（ハ）前記ダイの穴と同心に対向し、かつダイに向けて付勢され、前記プレフォーム成形品の胴体部の外径より大径の中心穴を有するコンテナと、該コンテナの中心穴に摺動自在に嵌合し、中心部に前記かさ歯車のボス部の外径に等しい内径の軸穴を有し、下型に固設するリングパンチと、該リングパンチの軸穴内に同心に設けられ、前記かさ歯車のボス部の内径に等しい外径で、前記リングパンチより高いセンタパンチを有する下型で構成される金型にて、
（ニ）前記プレフォーム成形品の胴体部を前記リングパンチと前記センタパンチで前記ダイに向けて押し込むことにより、ダイのかさ歯車状の穴に材料を充満させる閉塞鍛造工程と、
を有することを特徴とするボスを有するかさ歯車の加工方法。
【請求項２】
リング状のボス部を有するかさ歯車の閉塞鍛造金型において、
（イ）上型に固設する、中心部の上カウンタパンチと下面に開口するかさ歯車状の穴を有するダイと、
（ロ）このダイと同心に対向して下型に上下動可能に、かつクッションピンで上向きに上限まで付勢されて設けられ、中心部に前記ダイの穴径より小さな内径の中心穴を有するコンテナと、
（ハ）このコンテナの中心穴に摺動自在に嵌合し、かつ下降限にある前記コンテナ上面より低い高さで前記下型に固設され、中心部に前記かさ歯車のボス部の外径に等しい軸穴のあるリングパンチと、
（ニ）このリングパンチの軸穴内に同心に前記下型に固設され、リングパンチよりも所要の高さだけ高く、かつ前記かさ歯車のボス部の内径に等しい外径を有するセンタパンチと、を具備することを特徴とするボス部を有するかさ歯車の閉塞鍛造金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等自走車輛の差動歯車等に使用される大歯車側のかさ歯車のように、背面側にリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工方法及びその金型に関し、塑性加工した製品の充満度及び転写性を向上したい場合に有効である。
【０００２】
【従来の技術】
背面側にリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工方法の従来の技術における代表的な加工工程の事例は、図４に示すように、図４（ａ）の素材１を図４（ｂ）の閉塞鍛造品２とした後、中心部を穴抜き加工して図４（ｃ）の穴明け品３としていた。閉塞鍛造に用いる金型４は、図５に示す代表的な金型構造を使用していた。このようなかさ歯車の塑性加工方法としては、特開昭６０−１８２４８等がある。
【０００３】
図４において、図４（ａ）の素材１の外径は、図４（ｂ）の閉塞鍛造品２のリング状のボス部５の外径よりわずかに小さいものを用いる。ボス部５の外径から外側に胴体７の外径近傍まで続く平面部６Ａと、その外周部６Ｂとからなる背面６は閉塞鍛造時に型開き力を受ける。胴体７の上面中央には凹穴８を設け、ボス部５の下面中央には平面部６Ａと同じ高さのくぼみ９を設け、凹穴８の底とくぼみ９の底との距離を可能な範囲で小さくし、図４（ｃ）に示す穴抜き加工を容易にしている。図４（ａ）と図４（ｂ）において、素材１の下面と閉塞鍛造品２の背面６の平面部６Ａを一致させた時、素材１の上面から閉塞鍛造品２の上面までの距離は閉塞鍛造におけるすえ込み量１０で、閉塞に必要なクッションストローク２２（図５を参照）に等しい。
【０００４】
図５において、金型４は上型４Ａと下型４Ｂからなり、上型４Ａには中央下面にかさ歯車状の穴を有するダイ１１と、ダイ１１の穴の中央に下端を望ませた上カウンタパンチ１２とを固設し、下型４Ｂにはダイ１１の穴に対応して閉塞鍛造品２の背面を受ける受け面とボス部５を嵌入させる穴を有するコンテナ１３をコンテナガイド１４に上限を規制しクッションピン１５，１５で上向きに付勢して設けている。
【０００５】
コンテナ１３の中央には、閉塞鍛造品２のくぼみ９に相当する外径を有するセンタパンチ１６を固設し、センタパンチ１６の外径とコンテナ１３の穴径とに滑合し、下降限を規制されたノックアウトリング１７を設け、これを鍛造後プレス機械側のノックアウト装置１８でノックアウトピン１９，１９を介して突き上げ閉塞鍛造品２を突き出す。クッションピン１５，１５に付勢力を与えるクッションシリンダ２０には、油圧発生装置２１から所要の圧力に調整された圧油が供給されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の技術は、素材１から金型４で閉塞鍛造品２を完成するので、すえ込み量１０が大きい。すなわち、クッションストローク２２が大きい。また、コンテナ１３が閉塞鍛造品２の背面６の全面積を支えているので、閉塞鍛造における素材１の塑性加工によりコンテナ１３の受ける型開き力が非常に大きい。従って、クッションシリンダ２０はストロークが大きく、発生する付勢力も大きいものが必要で、これに伴い油圧発生装置２１も大きくなる。その上、ストロークが大きいので、この金型を据え付けるプレス機械も大型なものが必要となる。
【０００７】
すえ込み量１０が大きいので、素材１の塑性加工による発熱量が大きくなり、閉塞鍛造品２の型に対する転写性が低下する。また、閉塞鍛造品２のくぼみ９の深さを深くすれば、リング状のボス部５の前方押し出し加工の材料流動性を阻害し、十分な高さが得られない。従って、穴抜き加工の高さが大きく、穴抜きにより閉塞鍛造品２の胴体７のかさ歯車の部分が変形してしまうことが多い。さらに、凹穴８を設けることも材料の流動性を阻害するが、穴抜き加工の高さを若干でも低くするするため止むを得ず設けるので転写性が低下する。
【０００８】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、クッションシリンダのクッションストローク及び付勢力を小さく出来、かつ塑性加工した製品の材料充満度と転写性が向上し、さらに穴抜きによる変形をほとんど無くすることの出来るリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工方法及びその金型を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明は、背面側にリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工において、
（イ）リング状のボス部と、これと同心に連続してボス部の外径より大きな外径の胴体部とからなり、胴体部のボス部と反対側端部を面取りしたプレフォーム成形品を成形する工程と、
（ロ）中心部の上カウンタパンチとかさ歯車状の穴のあるダイを有する上型と、
（ハ）前記ダイの穴と同心に対向し、かつダイに向けて付勢され、前記プレフォーム成形品の胴体部の外径より大径の中心穴を有するコンテナと、該コンテナの中心穴に摺動自在に嵌合し、中心部に前記かさ歯車のボス部の外径に等しい内径の軸穴を有し、下型に固設するリングパンチと、該リングパンチの軸穴内に同心に設けられ、前記かさ歯車のボス部の内径に等しい外径で、前記リングパンチより高いセンタパンチを有する下型で構成される金型にて、
（ニ）前記プレフォーム成形品の胴体部を前記リングパンチと前記センタパンチで前記ダイに向けて押し込むことにより、ダイのかさ歯車状の穴に材料を充満させる閉塞鍛造工程と、を有する。
【００１０】
リング状のボス部を有するかさ歯車の閉塞鍛造金型において、
（イ）上型に固設する、中心部の上カウンタパンチと下面に開口するかさ歯車状の穴を有するダイと、
（ロ）このダイと同心に対向して下型に上下動可能に、かつクッションピンで上向きに上限まで付勢されて設けられ、中心部に前記ダイの穴径より小さな内径の中心穴を有するコンテナと、
（ハ）このコンテナの中心穴に摺動自在に嵌合し、かつ下降限にある前記コンテナ上面より低い高さで前記下型に固設され、中心部に前記かさ歯車のボス部の外径に等しい軸穴のあるリングパンチと、
（ニ）このリングパンチの軸穴内に同心に前記下型に固設され、リングパンチよりも所要の高さだけ高く、かつ前記かさ歯車のボス部の内径に等しい外径を有するセンタパンチと、を具備する。
以上
【００１１】
リング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工方法において、かさ歯車のプレフォーム成形品のボス部の外径より若干小さい外径を有する素材から、プレフォーム成形品の胴体部をすえ込み成形するとともに、ボス部を前方押し出し成形する第１工程と、プレフォーム成形品の胴体部の背面とボス部の内径部の底を、ダイのかさ歯車状の穴に向けて押圧し、胴体部をダイのかさ歯車状の穴にすえ込み成形するとともに、前記かさ歯車のボス部の内径部の深さを成形して閉塞鍛造品とする第２工程と、この閉塞鍛造品の上面とかさ歯車のボス部の内径部の底との間を穴抜き加工して穴明け品とする第３工程とを連続トランスファ成形する。
【００１２】
リング状のボス部を有するかさ歯車のプレフォーム成形品の成形金型において、上型に固設され、下面の中心部にプレフォーム成形品の胴体部形状の穴を開口したダイと、このダイと同心に対向し、下型に上下動可能に、かつ上向きに上限まで付勢して設けられ、中心部にかさ歯車のボス部の外径に等しい内径の縦穴を有する下ダイと、この下ダイの縦穴に同心に、かつ下降限にある下ダイの上面高さとほぼ等しい高さで下型に固設され、かさ歯車のボス部の内径に等しい外径を有するセンタパンチとを具備する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図３に本発明におけるリング状のボス部を有するかさ歯車の塑性加工方法及びその金型の一実施例を示す。
図１に示す閉塞鍛造金型２５は、図２（ａ）に示す素材２６から図３に示すプレフォーム成形金型２７を使用して成形したプレフォーム成形品２８を供給して閉塞鍛造を行い、図２（ｃ）に示すリング状のボス部を有するかさ歯車の閉塞鍛造品２９とする金型である。閉塞鍛造品２９は、図示していない金型で中心部に穴抜き加工を行い、図２（ｄ）に示す穴明け品３０とする。
なお、プレフォームとは、型鍛造や溶湯鍛造及び粉末鍛造等で、仕上げ鍛造の前工程で成形した予備成形体に対する総称である。
【００１４】
図１において、閉塞鍛造金型２５は上型２５Ａと下型２５Ｂとからなり、上型２５Ａには、下面中心部に下方に開口するかさ歯車状の穴を有するダイ３１と、ダイ３１の穴に下端面を望ませた上カウンタパンチ３２とを固設している。下型２５Ｂには、ダイ３１と同心に対向し、下型２５Ｂに固設したコンテナガイド３３で外周部を上下動可能に案内され、中心部にプレフォーム成形品２８の外径よりも若干大きい内径の中心穴３４のあるコンテナ３５を設け、このコンテナ３５をクッションピン３６，３６を介してクッションシリンダ３７のピストン３７Ａで上向きに付勢している。ピストン３７Ａの下側シリンダ室には、油圧発生装置３８から圧力調整してた圧油を供給している。
【００１５】
コンテナ３５の中心穴３４に摺動自在に嵌合し、コンテナ３５の下降限で、コンテナ３５の上面より若干低い高さのリングパンチ３９を下型２５Ｂに固設している。リングパンチ３９の中心部は、閉塞鍛造品２９のリング状のボス部２９Ａ、すなわち、かさ歯車のリング状のボス部の外径に等しい軸穴４０を設けている。軸穴４０と同心でボス部２９Ａの内径に等しい外径を有し、リングパンチ３９より所要の高さだけ高いセンタパンチ４１を下型２５Ｂに固設している。
【００１６】
リングパンチ３９の軸穴４０とセンタパンチ４１とに上下動自在に嵌合し、下降限をリングパンチ３９の上面からボス部２９Ａの高さだけ低く規制したノックアウトリング４２を設け、ノックアウトピン４３，４３を介してプレス機械側のノックアウト装置４４で所要の時期に押し上げ閉塞鍛造品２９を突き出し可能としている。
【００１７】
上型２５Ａが上昇している間に、下型２５Ｂの上昇限にあるコンテナ３５の中心穴３４内に、図２（ｂ）に示すプレフォーム成形品２８を供給する。上型２５Ａが下降し、ダイ３１がコンテナ３５に当接し、クッションピン３６，３６の付勢力で閉塞されたまま、さらに上型２５Ａが下降すると、リングパンチ３９とセンタパンチ４１でプレフォーム成形品２８の胴体部２８Ｂをダイ３１のかさ歯車状の穴に押し込み、閉塞鍛造品２９を成形する。
【００１８】
この時、コンテナ３５に作用する型開き力は、閉塞鍛造品２９のかさ歯車２９Ｂの外径とリングパンチ３９の外径間の図２に示すかさ歯車２９Ｂの背面２９Ｃの外周部Ｙだけに作用し、外周部Ｙの面積が小さいので型開き力は小さく、従ってクッションシリンダ３７及び油圧発生装置３８の能力が小さくてよい。
【００１９】
図２（ａ）から図２（ｄ）は、リング状のボスを有するかさ歯車の塑性下降工程を示し、図２（ａ）の素材２６の外径は、図２（ｂ）のプレフォーム成形品２８のリング状のボス部２８Ａの外径より若干小さく、所要の高さを有するものである。
図２（ｂ）は、第１工程で成形されるプレフォーム成形品２８で、ボス部２８Ａと同心に連続する胴体部２８Ｂは、ボス部２８Ａと反対側端部が所要の面取り計上となっている。胴体部２８Ｂの外径は、図１に示すコンテナ３５の中心穴３４の内径より若干小さい。
【００２０】
図２（ｃ）は、第２工程で成形される閉塞鍛造品２９で、ボス部２９Ａとかさ歯車２９Ｂの形状は完成している。
図２（ｄ）は、第３工程で閉塞鍛造品２９の中心部に、ボス部２９Ａの内径部とかさ歯車２９Ｂの上面との間を穴抜き加工した穴明け品３０、すなわちリング状のボス部を有するかさ歯車の完成品である。
【００２１】
図３において、プレフォーム成形金型２７は、上型２７Ａと下型２７Ｂとからなり、上型２７Ａには、プレフォーム成形品２８の胴体部２８Ｂ形状の穴を下面に開口した上ダイ４５を固設し、下型２７Ｂには、ダイガイド４６で外周部を上下動可能に案内され、かつ上昇限を規制され、さらに圧力板４７で下降限を規制され、ばね４８で上向きに付勢されたダイ４９を設け、ダイ４９の中心部には、フレフォーム成形品２８のボス部２８Ａの外径に等しい縦穴５０を設けている。
【００２２】
縦穴５０内には同心にボス部２８Ａの内径に等しい外径を有し、下降限にあるダイ４９の上面に等しい高さのセンタパンチ５１を下型２７Ｂに固設している。縦穴５０の内径とセンタパンチ５１の外径に上下動自在に嵌合するリングノックアウト５２を、下降限を規制し、かつ下限にある時、上端面の高さがセンタパンチ５１よりボス部２８Ａの高さだけ低くして設けている。リングノックアウト５２は、図示していないノックアウト装置により所要の時期に押し上げられ、プレフォーム成形品２８を突き出す。
【００２３】
図３の中心線Ｌ−Ｌ左側のように、上型２７Ａが上昇し、ダイ４９が上昇限にある時、素材２６をダイ４９の縦穴５０内に供給し、中心線Ｌ−Ｌ右側のように、上型２７Ａが下降し上ダイ４５がダイ４９の縦穴５０とセンタパンチ５１との間隙に前方押し出し加工し、プレフォーム成形品２８を成形する。
【００２４】
図１に示す閉塞鍛造金型２５はクッションシリンダ３７を小型化出来るので、トランスファプレスで使用することが可能となり、図３に示すプリフォーム成形金型２７及び図示しない穴抜き加工金型とともにトランスファプレスに列設してトランスファ加工を行うことが出来る。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プレフォーム成形品を使用するので閉塞鍛造金型のストロークを小さくすることが出来る。また、閉塞鍛造金型にリングパンチを設けたので、型開き力を小さくすることが出来、クッションシリンダ及び油圧発生装置の能力が小さくてすむ。従って、トランスファプレスに適用してトランスファ加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】閉塞鍛造金型の要部正面図
【図２】リング状のボス部を有するかさ歯車の成形工程説明図
【図３】プレフォーム成形金型の要部正面図
【図４】従来例の成形工程説明図
【図５】従来例の閉塞鍛造金型の要部正面図
【符号の説明】
１は素材、２は閉塞鍛造品、３は穴明け品、４は金型、５はボス部、６は背面、６Ａは平面部、６Ｂは外周部、７は胴体、８は凹穴、９はくぼみ、１０はすえ込み量、１１はダイ、１２は上カウンタパンチ、１３はコンテナ、１４はコンテナガイド、１５はクッションピン、１６はセンタパンチ、１７はノックアウトリング、１８はノックアウト装置、１９はノックアウトピン、２０はクッションシリンダ、２１は油圧発生装置、２２はクッションストローク、２５は閉塞鍛造金型、２５Ａは上型、２５Ｂは下型、２６は素材、２７はプレフォーム金型、２７Ａは上型、２７Ｂは下型、２８はプレフォーム成形品、２８Ａはボス部、２８Ｂは胴体部、２９は閉塞鍛造品、２９Ａはボス部、２９Ｂはかさ歯車、２９Ｃは背面、３０は穴明け品、３１はダイ、３２は上カウンタパンチ、３３はコンテナガイド、３４は中心穴、３５はコンテナ、３６はクッションピン、３７はクッションシリンダ、３７Ａはピストン、３８は油圧発生装置、３９はリングパンチ、４０は軸穴、４１はセンタパンチ、４２はノックアウトシリンダ、４３はノックアウトピン、４４はノックアウト装置、４５は上ダイ、４６はダイガイド、４７は圧力板、４８はばね、４９はダイ、５０は縦穴、５１はセンタパンチ、５２はリングノックアウト、Ｙは外周部、である。
【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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