(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造素材を予備鍛圧して上部を変形して外側に押し出して太鼓形状とし、該予備鍛圧後の鍛造素材を互いに接近離反自在な上下一対の上金型及び下金型によって形成されるキャビティ内に収容し、前記上下一対の上金型及び下金型の両者が密着するときに該上下一対の上金型及び下金型のいずれか一方に設けられた第１のポンチによって前記キャビティ内の鍛造素材を一次鍛圧して上部を外側に押し出して少なくとも製造する傘歯車の歯底部分まで流動変形させ、該一次鍛圧の完了後に前記上下一対の上金型及び下金型のいずれか他方に対して相対移動自在に設けられた第２のポンチによって前記一次鍛圧された鍛造素材を二次鍛圧して製造する傘歯車の歯先部分まで流動変形させることで傘歯車を鍛造することを特徴とする傘歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の差動装置等に使用される傘歯車を鍛造によって製造する傘歯車の製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
図５に傘歯車の斜視、図６に傘歯車の製造工程を表す概略、図７に鍛造による従来の傘歯車の製造方法を表す製造工程の概略、図８に従来の鍛造による素材の流動状態を表す概略を示す。
【０００３】
図５に示すように、傘歯車１１は本体軸部１２の外周部に傾斜した複数の歯１３が形成されてなり、一般的には、図６に示すような鍛造によって製造されている。即ち、図６(ａ)に示すように、丸棒を所定の長さに切断して円柱形状の鍛造素材２１を形成し、図６(ｂ)に示すように、この鍛造素材２１をプレフォーム成形して台形状のプレフォーム素材２２を鍛造する。そして、図６(ｃ)に示すように、中間焼鈍を行い、図６(ｄ)に示すように、荒鍛造するための潤滑処理を行う。その後、図６(ｅ)に示すように、荒鍛造を行って外面にバリが突出した荒鍛造品２３を得る。そして、図６(ｆ)に示すように、得られた荒鍛造品２３に対してバリ取り加工並びに孔開け加工を行って完成品前段の前製品２４を形成し、最後に、図６(ｇ)に示すように、頂面を球面形状に仕上げて完成品としての傘歯車１１を製造する。
【０００４】
ところが、このような傘歯車の製造方法にあっては、多数の工程を経なければならず、多くの時間や手間を必要とすると共に設備も大がかりなものとなってしまい、製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、傘歯車は本体軸部１２の外周部に複数の歯１３が形成されており、前述した鍛造工程において、鍛圧力が低い場合には歯１３の先端まで素材が流動せず、欠肉状態となってしまう虞があった。
【０００５】
そこで、このような問題を解決するものとして、例えば、特公昭６０−６７３０号公報に開示されたものが提案されている。この特公昭６０−６７３０号公報に開示されたものは、図７に示すように、鍛造プレスが上下一対の上金型１０１及び下金型１０２を有しており、上金型１０１には上ポンチ１０３が取付けられる一方、下金型１０２には下ポンチ１０４が出没自在に取付けられ、内部に鍛造素材２１を収容するキャビティ１０５が形成されている。そして、上ポンチ１０３の下端の鍛圧面１０６は円錐状の山高形状をなし、下ポンチ１０４の上端の鍛圧面１０７は平頭状となっている。
【０００６】
従って、このような鍛造金型によって傘歯車１１を鍛造するには、まず、図７(ａ)に示すように、温間状態とした円柱状の鍛造素材２１を下金型１０２内の下方に引っ込めた下ポンチ１０４の上に搭載してキャビティ１０５内に収容する。そして、図７(ｂ)に示すように、上金型１０１及び上ポンチ１０３を下降して下金型１０２に密着し、上ポンチ１０３の下端の鍛圧面１０６で鍛造素材２１を鍛圧する。このとき、鍛造素材２１は上端部が円錐状に凹むと共に外側に流動変形する。次に、図７(ｃ)に示すように、下ポンチ１０４を上昇して鍛造素材２１を鍛圧すると、この鍛造素材２１は縮小して本体軸部２２を形成すると共に、鍛圧面１０６の傾斜に沿ってキャビティ１０５の外周側に流動変形して複数の歯１３を形成する。このようにして鍛造素材２１から鍛造によって傘歯車１１が鍛造される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前述した特公昭６０−６７３０号公報に開示された鍛造プレスによる傘歯車の製造方法にあっては、傘歯車を製造精度を高精度とすることが困難であった。即ち、図８に示すように、上金型１０１及び上ポンチ１０３を下降したときに上ポンチ１０３の鍛圧面１０６により鍛造素材２１を鍛圧することで、その上端部を円錐状に凹ませると共に外側に流動変形させて膨出部２１ａを形成している。そして、下ポンチ１０４を上昇させて鍛造素材２１を鍛圧し、上ポンチ１０３の鍛圧面１０６の傾斜に沿って鍛造素材２１をキャビティ１０５の外周側に流動変形させて複数の歯１３を形成している。
【０００８】
この場合、鍛造素材２１の上端部に外側への膨出部２１ａを形成し、下ポンチ１０４の突き上げによって鍛造素材２１を外周側に流動変形させており、この流動は、図７に二点鎖線で示すように、膨出部２１ａが上ポンチ１０３の内面に沿って進行していくこととなる。ところで、傘歯車１１の歯１３の幅は上部が狭く、下部にいくほど広くなっており、前述した鍛造素材２１の流動進行では、傘歯車１１の歯１３の幅の狭い上部から素材２１が流れ込むこととなり、歯１３の幅の広い下部までは素材２１が流れ込みにくくなってしまう。そのため、歯１３の先端が欠肉状態となったり、歯１３の側面が凹んだ状態となってしまう。
【０００９】
歯１３の先端の欠肉現象や歯１３の側面が凹み現象をなくして良好な製品とするため、下ポンチ１０４の鍛圧力を大きくすることも考えられるが、下ポンチ１０４の鍛圧力を許容範囲以上の過大な力とした場合には、金型やポンチの耐久性が低下してしまい、装置が大型化してしまう。なお、歯１３の先端の欠肉現象や歯１３の側面が凹み現象は、特に、大径の傘歯車を鍛造する場合に顕著に表れるものであり、傘歯車を高精度に製造することは困難であった。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するものであって、高精度な鍛造を可能として製品の品質の向上を図った傘歯車の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明の傘歯車の製造方法は、鍛造素材を予備鍛圧して上部を変形して外側に押し出して太鼓形状とし、該予備鍛圧後の鍛造素材を互いに接近離反自在な上下一対の上金型及び下金型によって形成されるキャビティ内に収容し、前記上下一対の上金型及び下金型の両者が密着するときに該上下一対の上金型及び下金型のいずれか一方に設けられた第１のポンチによって前記キャビティ内の鍛造素材を一次鍛圧して上部を外側に押し出して少なくとも製造する傘歯車の歯底部分まで流動変形させ、該一次鍛圧の完了後に前記上下一対の上金型及び下金型のいずれか他方に対して相対移動自在に設けられた第２のポンチによって前記一次鍛圧された鍛造素材を二次鍛圧して製造する傘歯車の歯先部分まで流動変形させることで傘歯車を鍛造することを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
鍛造素材を予備鍛圧して上部を変形して外側に押し出して太鼓形状とすることで、鍛造素材の流動性及びキャビティへの充満性を向上できると共に、ポンチによる一次鍛圧にて鍛造素材の上部を外側に押し出してキャビティ内で少なくとも製造する傘歯車の歯底部分まで流動変形させたことで、二次鍛圧では鍛造素材が傘歯車の歯の上部及び下部にほぼ同時に流動していき、歯先部分まで確実に鍛造素材が流動変形することとなる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の一実施例に係る傘歯車の製造方法の製造工程を表す概略、図２に本実施例の傘歯車の鍛造による素材の流動状態を表す概略を示す。なお、従来と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００１５】
本実施例の傘歯車の製造方法を実施するための鍛造プレスは、図１に示すように、上下一対の上金型３１及び下金型３２を有し、上金型３１の下面中央部に下方に突出する上ポンチ３３が一体に形成される一方、下金型３２の中央部に貫通孔３４が形成され、この貫通孔３４には床面３５に立設された下ポンチ３６が貫通して下金型３２の上面から出没自在となっている。そして、一対の上金型３１及び下金型３２の内部には鍛造素材２１を収容するキャビティ３７が形成されている。また、上金型３１は図示しない昇降装置によって昇降自在に支持される一方、下金型３２は床面３５に設置された油圧装置３８によって昇降自在に支持されており、上金型３１は下金型３２に対して接近離反可能であり、且つ、各金型３１，３２は密着した状態で下ポンチ３６に対して上下に昇降可能となっている。
【００１６】
ここで、上述した鍛造プレスによって傘歯車１１を製造する方法について説明する。まず、図１(ａ)に示すように、上金型３１及び下金型３２を上昇位置に位置させて油圧装置３８によってこの状態を保持すると共に、上金型３１を上昇させて下金型３２に対して離間させ、この上金型３１及び下金型３２によって形成されるキャビティ３７内に鍛造素材２１を収容、即ち、下ポンチ３６上に載せる。そして、この状態から上金型３１のみを下降させて下金型３２に密着すると、図１(ｂ)に示すように、上金型３１の上ポンチ３３によって鍛造素材２１が一次鍛圧され、その上部が変形する。即ち、鍛造素材２１の上部は上ポンチ３３によってキャビティ３７内を外側に押し出され、その膨出部２１ａの先端は製造する傘歯車１１の歯底部分に達するまで流動変形する。
【００１７】
次に、この一次鍛圧が完了した状態から、図１(ｃ)に示すように、油圧装置３８の保持状態を維持し、上金型３１に油圧装置３８よりも大きな圧力を作用してこの上金型３１及び下金型３２を両者が密着した状態で下降する。すると、下金型３２の下ポンチ３６によって鍛造素材２１が二次鍛圧され、傘歯車１１が成形される。即ち、鍛造素材２１は下ポンチ３６によって上方に押し上げられ、図２に示すように、製造する傘歯車１１の歯底部分まで流動した膨出部２１ａはキャビティ３７内を更に外側に押し出され、その膨出部２１ａの先端が傘歯車１１の歯先部分まで流動変形する。そして、二次鍛圧の完了後、上金型３１を上昇する一方、下金型３２を下降して鍛造された傘歯車１１を型から抜き、取り出す。
【００１８】
このようにして鍛造素材２１を上ポンチ３３及び下ポンチ３６によって２回連続して鍛圧することで傘歯車１１を鍛造成形し、しかも、一次鍛圧では上ポンチ３３により鍛造素材２１の上部の膨出部２１ａを製造する傘歯車１１の歯底部分まで流動変形させたので、下ポンチ３６により二次鍛圧したときには、鍛造素材２１の膨出部２１ａはその上部及び下部が同時に外側に押し出され、且つ、傘歯車１１の歯に対して十分な幅をもって流動変形することで、傘歯車１１の歯先部分まで十分に素材が充満し、製造された傘歯車１１には歯先の欠肉現象や歯面が凹み現象などは発生せず、良好な製品とすることができる。
【００１９】
なお、上述の実施例にあっては、鍛造素材２１を上ポンチ３３及び下ポンチ３６によって２回鍛圧して傘歯車１１を鍛造成形したが、鍛造素材２１の流動性、並びにキャビティへの充満性を向上させるために鍛造素材２１を予備成形（プレフォーム）しても良いものである。図３及び図４に本発明の他の実施例に係る傘歯車の製造方法の製造工程を表す概略を示す。なお、前述した実施例と同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００２０】
図３に示すように、予備成形を行うための鍛造プレスは、上下一対の上金型４１及び下金型４２を有し、この上金型４１及び下金型４２の内部には鍛造素材２１を収容するキャビティ４３が形成されている。そして、上金型４１は図示しない昇降装置によって昇降自在となっている。なお、傘歯車の製造するための鍛造プレスは、前述した図１に示すものとほぼ同様であるため説明は省略する。
【００２１】
而して、傘歯車１１を鍛造によって製造するには、まず、図３(ａ)に示すように、下金型４２に対し上金型４１を上昇させて両者を離間させ、この上金型４１及び下金型４２によって形成されるキャビティ４３内に鍛造素材２１を収容する。そして、この状態から上金型４１を下降させて下金型４２に密着させと、図３(ｂ)に示すように、上金型４１によって鍛造素材２１が予備鍛圧され、その上部が変形、即ち、鍛造素材２１の上部がキャビティ４３内で外側に押し出されてプレフォーム成形され、太鼓形状のプレフォーム素材２２が鍛造される。
【００２２】
次に、上述した鍛造プレスによって傘歯車１１を製造する。即ち、図４(ａ)に示すように、上金型３１及び下金型３２を上昇位置に位置させると共に上金型３１を上昇させ、キャビティ３７内の下ポンチ３６上にプレフォーム素材２２を載せる。そして、この状態から上金型３１を下降させると、図４(ｂ)に示すように、上ポンチ３３によってプレフォーム素材２２が一次鍛圧され、その上部がキャビティ３７内で外側に押し出され、膨出部２２ａの先端は製造する傘歯車１１の歯底部分を越えるまで流動変形する。次に、図４(ｃ)に示すように、油圧装置３８により上金型３１及び下金型３２を密着した状態で下降すると、下ポンチ３６によってプレフォーム素材２２が二次鍛圧され、このプレフォーム素材２２は上方に押し上げられ、膨出部２２ａは傘歯車１１の歯先部分まで流動変形する。そして、二次鍛圧の完了後、上金型３１を上昇して鍛造された傘歯車１１を型から取り出す。
【００２３】
このように鍛造素材２１をプレフォーム成形して台形状のプレフォーム素材２２とした後に、上ポンチ３３及び下ポンチ３６によって２回連続して鍛圧することで傘歯車１１を鍛造成形したので、一次鍛圧では上ポンチ３３により鍛造素材２１の上部の膨出部２１ａが製造する傘歯車１１の歯底部分を越えて流動変形することとなり、下ポンチ３６により二次鍛圧したときには、鍛造素材２１の膨出部２２ａは傘歯車１１の歯先部分まで円滑に素材が充満し、製造された傘歯車１１には歯先の欠肉現象や歯面が凹み現象などは発生せず、良好な製品とすることができる。
【００２４】
なお、上述の実施例にあっては、鍛造素材２１を冷間で鍛圧加工したが、素材の種類によっては、鍛圧時の加工硬化を緩和するために２００℃程度に加熱してもよいものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明の傘歯車の製造方法によれば、鍛造素材を予備鍛圧して上部を変形して外側に押し出して太鼓形状とし、予備鍛圧後の鍛造素材を上金型及び下金型によって形成されるキャビティ内に収容し、両者が密着するときにその上金型及び下金型のいずれか一方に設けられた第１のポンチによってキャビティ内の鍛造素材を一次鍛圧して上部を外側に押し出して少なくとも製造する傘歯車の歯底部分まで流動変形させ、この一次鍛圧後に上金型及び下金型のいずれか他方に移動自在に設けられた第２のポンチによって鍛造素材を二次鍛圧して傘歯車の歯先部分まで流動変形させることで傘歯車を鍛造するようにしたので、予備鍛圧により鍛造素材の流動性及びキャビティへの充満性を向上させることができると共に、二次鍛圧では、一次鍛圧にて傘歯車の歯底部分まで流動変形された鍛造素材の膨出部が均一に外側に流動変形するようになり、傘歯車の歯先部分まで十分な幅をもって確実に素材が充満し、製造された傘歯車の歯先の欠肉現象や歯面が凹み現象などの発生を防止して高精度な鍛造が可能となり、製品の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る傘歯車の製造方法の製造工程を表す概略図である。
【図２】本実施例の傘歯車の鍛造による素材の流動状態を表す概略図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る傘歯車の製造方法における予備成形の製造工程を表す概略図である。
【図４】本発明の他の実施例に係る傘歯車の製造方法における鍛圧成形の製造工程を表す概略図である。
【図５】傘歯車の斜視図である。
【図６】傘歯車の製造工程を表す概略図である。
【図７】鍛造による従来の傘歯車の製造方法を表す製造工程の概略図である。
【図８】従来の鍛造による素材の流動状態を表す概略図である。
【符号の説明】
１１  傘歯車
１２  軸本体
１３  歯部
２１  鍛造素材
２２  プレフォーム素材
２１ａ，２２ａ  膨出部
３１  上金型
３２  下金型
３３  上ポンチ
３６  下ポンチ
３７  キャビティ
【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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