(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯先面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯先半径が、歯底面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯底半径であって成形すべき最終歯車の歯底半径よりも大きい転造用第１歯部が形成された転造用ダイスを用いて転造用素材を転造することにより、前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯底半径を有し、且つ前記最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部が形成された第１歯車を成形する第１工程と、
前記最終歯車の歯部の歯丈に等しい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径ならびに前記最終歯車の歯部の歯先半径に等しい歯底半径を有する転造用第２歯部が形成された転造用ダイスを用いて前記第１歯車を転造することにより、前記最終歯車の歯部の歯丈、歯底半径および歯先半径に等しい歯丈、歯底半径および歯先半径を有する第２歯部が形成された第２歯車を成形する第２工程と、
前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部が形成された転造用ダイスを用いて前記第２歯車を転造することにより、前記第２歯車の歯部の歯側面を平滑化して、前記第２歯車から前記最終歯車を成形する第３工程と、
を含む、歯車の転造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車の転造方法において、
前記転造用第１歯部の歯丈は前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きく形成され、
前記第１工程にて、前記第１歯部が、前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯厚に等しい歯厚を有するように形成される、歯車の転造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車の転造方法において、
前記転造用第３歯部の形状が前記転造用第１歯部の形状と同一である、歯車の転造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車の転造方法において、
一つの転造用ダイスに、前記転造用第１歯部および前記転造用第２歯部ならびに前記転造用第３歯部が形成されており、
前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程にて、前記一つの転造用ダイスが共用される、歯車の転造方法。
【請求項５】
歯先面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯先半径が、歯底面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯底半径であって成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい転造用第１歯部と、前記最終歯車の歯部の歯丈に等しい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径ならびに前記最終歯車の歯部の歯先半径に等しい歯底半径を有する転造用第２歯部と、前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部と、が形成された転造用ダイスと、
転造用素材を前記転造用第１歯部で転造することにより前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯底半径を有し且つ前記最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部が形成された第１歯車が成形され、次いで、前記第１歯車を前記転造用第２歯部で転造することにより前記最終歯車の歯部の歯丈、歯底半径および歯先半径に等しい歯丈、歯底半径および歯先半径を有する第２歯部が形成された第２歯車が成形され、次いで、前記第２歯車を前記転造用第３歯部で転造することにより前記第２歯車の前記第２歯部の歯側面を平滑化して前記第２歯車から最終歯車が成形されるように、前記転造用ダイスの動作を制御する制御装置と、
を備える歯車の転造装置。
【請求項６】
請求項５に記載の歯車の転造装置において、
前記転造用第１歯部の歯丈は前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きく形成され、
前記第１歯部は、前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯厚に等しい歯厚を有するように形成される、歯車の転造装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の歯車の転造装置において、
前記転造用ダイスは、前記転造用第１歯部、前記転造用第２歯部および前記転造用第３歯部が連続して外周に形成されたロールダイスであり、
前記制御装置は、前記ロールダイスの回転を制御する、歯車の転造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は歯車の転造方法および転造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転造により高精度な歯車を成形する場合、通常、転造用素材を荒仕上用転造ダイスで転造することにより中間体を成形し、その後、中間体を最終仕上転造ダイスで転造することにより最終成形品である歯車を成形する。
【０００３】
特許文献１は、荒仕上用歯部と最終仕上用歯部とを一つのロールダイスに形成した転造装置を用いて、転造用素材からウォームを転造する転造装置を開示する。特許文献１に記載の転造装置によれば、外周の片側半分の領域に荒仕上用歯部が形成され、残りの半分の領域に最終仕上用歯部が形成されたロールダイスを用いて転造用素材が転造される。荒仕上工程では転造用素材を荒仕上用歯部で転造することによって中間体を成形する。この中間体を最終仕上工程にて最終仕上用歯部で転造することによって最終形状を有するウォームを成形する。
【０００４】
また、特許文献１に記載の転造方法によれば、最終仕上用歯部で中間体を転造する際に、最終仕上用歯部の歯先面とその歯部に噛み合う中間体の歯底面との間、および、最終仕上用歯部の歯底面とその歯部に噛み合う中間体の歯先面との間に、仕上げ代に相当する隙間が形成されるように、中間体が荒仕上用歯部で転造される。したがって、最終仕上工程で最終仕上用歯部により中間体が転造されるときに、中間体を構成する材料が仕上げ代に相当する隙間に流れることによって、転造時における材料の流れの停滞が防止される。このため転造時における材料の流動性の悪化に伴う最終成形品の寸法精度の悪化を防止できる。
【０００５】
特許文献２は、成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する歯部が形成された予備成形用（荒仕上用）転造ダイスで転造用素材を転造して中間体を成形し、その後、最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径を有する仕上成形用転造ダイスで中間体を転造して最終歯車を成形する歯車の転造方法を開示する。特許文献２に記載の転造方法によれば、予備成形用転造ダイスの歯部の歯先半径が成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きいので、この予備成形用転造ダイスを用いて転造用素材を転造する際に材料の流動性の悪化が防止される。よって材料の流動性の悪化に起因した応力集中の発生が防止され、ひいてはダイスの寿命を向上することができる。
【０００６】
特許文献３は、素材投入部と、荒加工部と、仕上加工部と、成形品排出部とが外周に連続的に形成されたロールダイスを用いて歯車を転造する転造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−３４１２８５号公報
【特許文献２】特開２０００−４２６７３号公報
【特許文献３】特開平６−６３６７５号公報
【発明の概要】
【０００８】
（発明が解決しようとする課題）
歯車の歯部の歯先面と歯側面、および、歯底面と歯側面は、それぞれ曲面で滑らかに連結される。この曲面部分はトルクの伝達に寄与しない。そのため、歯先面と歯側面とを連結する曲面の半径（歯先半径）や、歯底面と歯側面とを連結する曲面の半径（歯底半径）は小さい方が望ましい。歯先半径および／または歯底半径が小さければ、歯側面を大きく成形することができ、伝達効率が向上する。伝達効率が向上することで、歯車の小型化を図ることができる。あるいは、歯車を駆動させるための駆動手段（例えば電動モータ）の小型化を図ることができる。
【０００９】
特許文献１記載の転造方法によれば、転造により成形されたウォームの歯形や歯すじの精度が向上するものの、歯先半径や歯底半径を小さくすることについて記載されていない。また、荒仕上用歯部の歯先半径と最終仕上用歯部の歯先半径、および、荒仕上用歯部の歯底半径と最終仕上用歯部の歯底半径が同程度であることから、成形されるウォームの歯先半径および歯底半径は、中間体の歯先半径および歯底半径と同程度であると思われる。よって、特許文献１に記載された転造方法によって、歯先半径および歯底半径を小さくすることはできない。特に、最終歯車の歯先半径および歯底半径を中間体の歯先半径および歯底半径よりも小さくすることはできない。
【００１０】
特許文献２記載の転造方法によれば、仕上成形用転造ダイスの歯部の歯底半径が荒仕上用転造ダイスの歯部の歯底半径よりも小さく形成されているので、この仕上成形用転造ダイスで歯先半径の小さい歯車を成形することができる。しかし、歯底半径を小さく成形することができない。また、荒仕上用転造ダイスで転造された中間体の歯部の歯丈が成形すべき歯車の歯部の歯丈以上であるので、中間体の歯部の容積は成形すべき最終歯車の歯部の容積よりも大きい。このような中間体が仕上成形用転造ダイスで転造された場合、材料充填率（転造ダイスの歯溝間の空間容積に対するその空間に入り込む成形歯車側の歯部の容積の比率）が高まりすぎる。また、中間体の歯部の歯先が仕上げ成形用転造ダイスの歯部の歯底に接触する。その結果、転造時における材料の流動性が悪化する。転造時に材料の流動性が悪化した場合、歯車精度、特に歯側面の平滑性が悪化する。
【００１１】
特許文献３記載の転造方法によれば、一つの転造装置で荒仕上げ工程および最終仕上げ工程を実行することができる。しかしながら、歯底半径および歯先半径の小さい歯車を成形することに関して記載されていない。
【００１２】
本発明は、歯先半径および歯底半径が小さく、且つ歯側面の平滑性が良好な歯車を転造により成形することができる転造方法および転造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
（課題を解決するための手段）
本発明は、歯先面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯先半径が、歯底面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯底半径であって成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい転造用第１歯部が形成された転造用ダイスを用いて転造用素材を転造することにより、前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯底半径を有し、且つ前記最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部が形成された第１歯車を成形する第１工程と、前記最終歯車の歯部の歯丈に等しい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径ならびに前記最終歯車の歯部の歯先半径に等しい歯底半径を有する転造用第２歯部が形成された転造用ダイスを用いて前記第１歯車を転造することにより、前記最終歯車の歯部の歯丈、歯底半径および歯先半径に等しい歯丈、歯底半径および歯先半径を有する第２歯部が形成された第２歯車を成形する第２工程と、前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部が形成された転造用ダイスを用いて前記第２歯車を転造することにより、前記第２歯車の歯部の歯側面を平滑化して、前記第２歯車から前記最終歯車を成形する第３工程と、を含む、歯車の転造方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、第１工程にて転造用素材が転造されることにより、成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯底半径を有し、且つ前記最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部が形成された第１歯車が成形される。次いで、第２工程にて第１歯車が転造される。第２工程で用いられる転造用ダイスには、最終歯車の歯部の歯丈に等しい歯丈および最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径ならびに最終歯車の歯部の歯先半径に等しい歯底半径を有する転造用第２歯部が形成されている。したがって、第２工程で、最終歯車の歯丈、歯先半径および歯底半径に等しい歯丈、歯先半径および歯底半径を有する第２歯部が形成された第２歯車、つまり最終歯車の基本的形状を有する歯車が成形される。
【００１５】
ここで、第２工程で転造される第１歯車の第１歯部の容積は、最終歯車の歯部の容積よりも大きい。したがって、第２工程時に転造用第２歯部の歯溝間への第１歯部の材料充填率が高まる。材料充填率が高い場合、歯車の歯先半径および歯底半径は精度良く成形されるが、上述のように転造時における材料の流れが悪化するために、成形される歯車の歯側面の精度（平滑性）が悪化する可能性がある。よって、第２工程を経て成形される第２歯車の第２歯部の歯丈、歯先半径、歯底半径は、最終歯車の歯部の歯丈、歯先半径、歯底半径に等しいものの、歯側面の精度の悪化が懸念される。そこで、第３工程にて、最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部が形成された転造用ダイスで第２歯車を転造する。この第３工程では、第２歯車の第２歯部の歯側面を転造用第３歯部を用いて均すことにより、歯側面が平滑化される。また、転造用第３歯部の歯丈は最終歯車の歯部の歯丈、すなわち第２歯車の第２歯部の歯丈よりも大きいため、第３工程の実行時に第２歯部の歯先部分が転造用第３歯部の歯底部分に干渉しない。そのため第２歯部の歯先部分は加工されない。さらに、転造用第３歯部の歯先半径は最終歯車の歯部の歯底半径、すなわち第２歯車の第２歯部の歯底半径よりも大きいため、第３工程の実行時に第２歯部の歯底部分は転造用第３歯部の歯先部分に干渉しない。そのため第２歯部の歯底部分も加工されない。故に、第３工程の実行時に第２歯部の歯先半径および歯底半径は変化しない。よって、第３工程を経て成形された最終歯車の歯部は、所望の歯先半径および歯底半径を持ち、且つ、その歯側面の平滑性が良好である。
【００１６】
このように、本発明の転造方法によれば、第３工程でそれまでに成形された歯車の歯部の歯先半径および歯底半径を変化させずに歯側面を均すため、歯側面の平滑性を維持しつつ、所望の歯先半径および歯底半径を有する歯部が形成された歯車を転造により成形することができる。よって、歯先半径および歯底半径の小さな歯部を有する歯車を、材料充填率の高い第２工程にて精度良く成形し、その後の第３工程で歯側面を均すことにより、歯先半径および歯底半径が小さく、且つ歯側面の平滑性が良好な歯部が形成された歯車を転造により成形することができる。
【００１７】
本発明においては、第２歯部の歯厚および最終歯車の歯部の歯厚がそれぞれ等しくなるように、転造用第２歯部および転造用第３歯部が形成されているとよい。また、転造用第３歯部の歯底半径は、第３工程の実行時に第２歯部の歯先部分が転造用第３歯部に干渉しない程度の大きさに形成されていればよい。
【００１８】
また、第１歯部は、最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有するように形成されていれば、その歯丈は問わない。つまり、第２工程における材料充填率が、成形歯車の歯先半径および歯底半径が精度良く形成される程度に高くなるように、第１歯部が形成されていればよい。なお、材料充填率には、転造による歯車精度（特に歯側面の精度）の悪化を最小限とする最適値が存在すると考えられる。第２工程における材料充填率は、上記の最適値かあるいはその近傍の材料充填率となるように、第１工程で第１歯部が形成されていれるとなおよい。
【００１９】
この場合において、転造用第１歯部の歯丈は最終歯車の歯部の歯丈よりも大きく形成され、第１工程にて、第１歯車の第１歯部が、最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および最終歯車の歯部の歯厚に等しい歯厚を有するように形成されるとよい。これによれば、第１歯車の第１歯部の歯丈が最終歯車の歯部の歯丈よりも大きく、且つ第１歯部の歯厚が最終歯車の歯部の歯厚に等しいので、第１歯部の容積は最終歯車の歯部の容積よりも大きい。この第１歯部を有する第１歯車を転造用第２歯部を有する転造用ダイスで転造した場合、転造時における材料充填率を高めることができる。
【００２０】
また、転造用第３歯部の形状が転造用第１歯部の形状と同一であるのがよい。これによれば、第１工程で用いられる転造用第１歯部と第３工程で用いられる転造用第３歯部が同一の形状に形成されるため、転造用ダイスの製造費用が低減される。
【００２１】
また、一つの転造用ダイスに、転造用第１歯部および転造用第２歯部ならびに転造用第３歯部が形成されているのがよい。そして、第１工程、第２工程及び第３工程にて、一つの転造用ダイスが共用されるのがよい。これによれば、一つの転造用ダイスで第１工程〜第３工程が実行されるので、設備投資費用がより低減される。また、各工程を実行するごとに型を交換する作業（段取り）が発生しないので、製造コストも低減される。
【００２２】
この場合、一つのローラダイスあるいはラック状のダイスに、転造用第１歯部、転造用第２歯部、および転造用第３歯部を連続して形成しておくとよい。
【００２３】
また、本発明は、歯先面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯先半径が、歯底面と歯側面とを連結する曲面の半径である歯底半径であって成形すべき最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい転造用第１歯部と、前記最終歯車の歯部の歯丈に等しい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径に等しい歯先半径ならびに前記最終歯車の歯部の歯先半径に等しい歯底半径を有する転造用第２歯部と、前記最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部と、が形成された転造用ダイスと、転造用素材を前記転造用第１歯部で転造することにより前記最終歯車の歯部の歯底半径よりも大きい歯底半径を有し且つ前記最終歯車の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部が形成された第１歯車が成形され、次いで、前記第１歯車を前記転造用第２歯部で転造することにより前記最終歯車の歯部の歯丈、歯底半径および歯先半径に等しい歯丈、歯底半径および歯先半径を有する第２歯部が形成された第２歯車が成形され、次いで、前記第２歯車を前記転造用第３歯部で転造することにより前記第２歯車の前記第２歯部の歯側面を平滑化して前記第２歯車から最終歯車が成形されるように、前記転造用ダイスの動作を制御する制御装置と、を備える歯車の転造装置を提供する。
【００２４】
この場合、転造用第１歯部の歯丈は最終歯車の歯部の歯丈よりも大きく形成され、第１歯部は、最終歯車の歯部の歯丈よりも大きい歯丈および最終歯車の歯部の歯厚に等しい歯厚を有するように形成されるとよい。また、転造用ダイスは、転造用第１歯部、転造用第２歯部および転造用第３歯部が連続して外周に形成されたロールダイスであり、制御装置は、ロールダイスの回転を制御するものであるのがよい。
【００２５】
本発明の転造装置を用いて歯車を転造することにより、本発明の転造方法により歯車を転造することによって得られる作用効果と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る転造方法を工程ごとに示す図である。
【図２】本実施形態に係る転造装置の側面図である。
【図３】本実施形態に係る転造装置の平面図である。
【図４】転造用ローラダイスをその軸方向に直交する平面で切断した断面図である。
【図５】図４の領域Ａで示す部分に形成された転造用第１歯部の拡大図である。
【図６】図４の領域Ｂで示す部分に形成された転造用第２歯部の拡大図である。
【図７】第１工程時における転造用素材Ｗと一対の転造用ローラダイスとの配置関係を示す図である。
【図８】第１工程で転造用素材Ｗが転造される様子を示す図である。
【図９】第１工程を経て成形された第１歯車に形成された第１歯部を示す図である。
【図１０】第２工程時における第１歯車と一対の転造用ローラダイスとの配置関係を示す図である。
【図１１】第２工程で第１歯車が転造される様子を示す図である。
【図１２】第２工程を経て成形された第２歯車の第２歯部を示す図である。
【図１３】第３工程時における第２歯車と一対の転造用ローラダイスとの配置関係を示す図である。
【図１４】第３工程で第２歯車が転造される様子を示す図である。
【図１５】第３工程を経て成形された最終歯車の第３歯部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る転造方法を工程ごとに示す図である。本実施形態に係る転造方法は、第１工程（予備成形工程）と、第２工程（形状成形工程）と、第３工程（均し工程）とを含み、この順で実施される。第１工程にて転造用素材Ｗが転造されることにより、はすば状の第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１が成形される。第２工程にて第１歯車１１が転造されることにより、はすば状の第２歯部１２ａが形成された第２歯車１２が成形される。第３工程にて第２歯車１２が転造されることにより、はすば状の第３歯部１３ａが形成された最終歯車１３が成形される。各工程は、同一の転造装置および同一の転造用ローラダイスを用いて実施される。
【００２８】
図２は、各工程に用いられる転造装置の側面図、図３は平面図である。これらの図に示すように、本実施形態の転造装置１は、基台Ａ上に載置されたベースプレート２と、第１支持部３１および第２支持部３２と、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂ（図３参照）と、第１駆動軸４２ａと、第２駆動軸４２ｂ（図３参照）と、駆動手段５（図３参照）と、制御装置６（図３参照）とを備える。
【００２９】
図２に示すように、第１支持部３１および第２支持部３２はベースプレート２上に立設される。第１支持部３１は、ベースプレート２上に固定された第１支持プレート３１１と、第１支持プレート３１１に取り付けられた第１支持ピン３１２とを有する。第２支持部３２は、ベースプレート２上に固定された第２支持プレート３２１と、第２支持プレート３２１に取り付けられた第２支持ピン３２２とを有する。第１支持ピン３１２と第２支持ピン３２２は、各々の先端が対面するように、第１支持プレート３１１および第２支持プレート３２１に取り付けられている。第１支持ピン３１２の先端と第２支持ピン３２２の先端との間に転造用素材Ｗが挟まれる。転造用素材Ｗは、図２に示すように丸棒状の軸部Ｗ１と、軸部Ｗ１の長手方向中央付近に同軸的に形成され軸部Ｗ１の径よりも大きい径を有する円柱状の大径部Ｗ２とを有する。大径部Ｗ２が歯車に転造加工される部分である。
【００３０】
図３に示すように、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂが、第１支持ピン３１２と第２支持ピン３２２とによりその両端が支持された転造用素材Ｗの軸芯を挟んで転造用素材Ｗの両側（図３において転造用素材Ｗの上下側）に対向配置される。一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周部分には、転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面にはすば状の歯部を創成するための歯部がそれぞれ形成されている。一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂは、それぞれに形成された歯部が転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面に面接触し得るように、その軸方向が転造用素材Ｗの軸方向に一致した状態で配設されている。
【００３１】
一方の転造用ローラダイス４１ａに第１駆動軸４２ａが同軸連結され、他方の転造用ローラダイス４１ｂに第２駆動軸４２ｂが同軸連結される。これらの駆動軸４２ａ、４２ｂは電動モータ等から構成される駆動手段５に連結される。駆動手段５の駆動力が第１駆動軸４２ａおよび第２駆動軸４２ｂを介して一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂにそれぞれ伝達されることにより、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂが回転駆動する。駆動手段５は、それぞれの転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂに独立して駆動力を伝達するように構成されても良いし、一つの駆動源により発生された駆動力をそれぞれの転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂに伝達するように構成されても良い。
【００３２】
また、第１駆動軸４２ａおよび第２駆動軸４２ｂは、図３の上下方向に移動可能に構成されている。第１駆動軸４２ａおよび第２駆動軸４２ｂの移動により、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面に形成されている歯部が第１支持部３１と第２支持部３２とで支持されている転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面に接近し、あるいは遠ざかる。
【００３３】
駆動手段５は制御装置６に電気的に接続されており、制御装置６から出力される制御信号に基づいて駆動力を発生する。制御装置６は、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂが同一方向に同一速度で回転するように、駆動手段５を介して一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転を制御する。また、制御装置６は、第１駆動軸４２ａおよび第２駆動軸４２ｂの移動量や、転造時における転造用ローラダイスから転造用素材Ｗに作用する加圧力等を制御する。
【００３４】
一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周には、上述したように転造用の歯部が形成されている。図４は、転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂをその軸方向に直交する平面で切断した断面図である。なお、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂを総称して転造用ローラダイス４１と呼ぶ。
【００３５】
図４に示すように、転造用ローラダイス４１の外周が、領域Ａと、領域Ｂと、領域Ｃとに区分される。領域Ａに転造用第１歯部４１１が形成され、領域Ｂに転造用第２歯部４１２が形成され、領域Ｃに転造用第３歯部４１３が形成される。
【００３６】
図５は、図４の領域Ａで示す部分に形成された転造用第１歯部４１１の拡大図である。図５に示すように、転造用第１歯部４１１の歯先面Ｔ１と歯側面Ｓ１とが曲面で接続される。この曲面の半径である歯先半径Ｒ１１は、成形すべき最終歯車１３の第３歯部１３ａ歯底半径よりも十分大きい。歯先半径Ｒ１１は例えば０．３５ｍｍである。また、転造用第１歯部４１１の歯丈Ｈ１は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも十分大きい。例えば、歯丈Ｈ１は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈の１．１倍程度に形成することができる。また、転造用第１歯部４１１の歯底面Ｂ１と歯側面Ｓ１とが曲面で接続される。この曲面の半径である歯底半径Ｒ１２は特に限定されないが、転造用ローラダイス４１の強度を向上させるという観点からすれば大きい方が良い。
【００３７】
図６は、図４の領域Ｂで示す部分に形成された転造用第２歯部４１２の拡大図である。図６に示すように、転造用第２歯部４１２の歯先面Ｔ２と歯側面Ｓ２とが曲面で接続される。この曲面の半径である歯先半径Ｒ２１は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径に等しい。また、転造用第２歯部４１２の歯底面Ｂ２と歯側面Ｓ２とが曲面で接続される。この曲面の半径である歯底半径Ｒ２２は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯先半径に等しい。さらに、転造用第２歯部４１２の歯丈Ｈ２は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈に等しい。歯先半径Ｒ２１（すなわち最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径）は、例えば０．１５ｍｍ程度に形成することができる。歯底半径Ｒ２２（すなわち最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯先半径）も、例えば０．１５ｍｍ程度に形成することができる。０．１５ｍｍ程度の歯先半径および歯底半径を有する歯車は、従来において転造により成形される歯車の歯先半径および歯底半径に比較して小さい。
【００３８】
図４の領域Ｃで示す部分に形成された転造用第３歯部４１３の形状は、図５に示す転造用第１歯部４１１の形状に等しい。すなわち、転造用第３歯部４１３の歯丈は図５に示される転造用第１歯部４１１の歯丈Ｈ１に等しく、転造用第３歯部４１３の歯先半径は図５に示される転造用第１歯部４１１の歯先半径Ｒ１１に等しく、転造用第３歯部４１３の歯底半径は図５に示される転造用第１歯部４１１の歯底半径Ｒ１２に等しい。
【００３９】
図４に示すように、転造用ローラダイス４１の外周の半分に亘る領域Ａに転造用第１歯部４１１が形成され、１／４に亘る領域Ｂに転造用第２歯部４１２が形成され、残りの１／４に亘る領域Ｃに転造用第３歯部４１３が形成される。上述のように転造用第１歯部４１１の形状と転造用第３歯部４１３の形状は同一であるので、結局のところ、転造用ローラダイス４１の外周には、その３／４に亘る領域に、図５に示された歯丈Ｈ１、歯先半径Ｒ１１、歯底半径Ｒ１２の歯部が形成され、残りの１／４に亘る領域に、図６に示された歯丈Ｈ２、歯先半径Ｒ２１、歯底半径Ｒ２２の歯部が形成される。なお、転造用第１歯部４１１、転造用第２歯部４１２および転造用第３歯部４１３の歯厚は等しい。さらに、転造用第１歯部４１１、転造用第２歯部４１２および転造用第３歯部４１３の歯溝幅は等しい。
【００４０】
上記形状を有する歯部が、それぞれの転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周に形成される。ここで、図４に示す断面図が一方の転造用ローラダイス４１ａの断面図である場合、図４と同一方向からみた他方の転造用ローラダイス４１ｂの断面図は、図４に示す断面図の点対称形状である。
【００４１】
上記構成の転造装置１を用いて転造用素材Ｗを転造加工する方法の概略について、以下に説明する。
【００４２】
まず、図２に示すように転造装置１の第１支持ピン３１２の先端を転造用素材Ｗの軸部Ｗ１の一端面に当接させるとともに、第２支持ピン３２２の先端を転造用素材Ｗの軸部Ｗ１の他端面に当接させる。そして、第１支持ピン３１２と第２支持ピン３２２とで転造用素材Ｗに押圧力を加えることにより、転造用素材Ｗを回転可能且つ径方向移動不能に支持する。この場合において、転造用素材Ｗを第１支持ピン３１２と第２支持ピン３２２との間に挟み込み易くするために、および、転造時における転造用素材Ｗの歩み（軸方向移動）を許容するために、第１支持ピン３１２および第２支持ピン３２２が伸縮するように構成されていてもよい。
【００４３】
次に、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面が転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面に近づくように、両駆動軸４２ａ，４２ｂを互いに接近する方向に移動させる。両駆動軸４２ａ，４２ｂの移動により一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面が同時に転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面に接触する。この場合において、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面に形成されている転造用第１歯部４１１がそれぞれ転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面に接するように、各々の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転位置が制御装置６で制御されている。
【００４４】
以上の準備が完了した後に、以下の第１工程、第２工程、および第３工程がこの順で実行される。
【００４５】
（第１工程：予備成形工程）
第１工程では、転造用素材Ｗの大径部Ｗ２が一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面の領域Ａに形成された転造用第１歯部４１１上を転動するように、制御装置６により一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転が制御される。図７は、第１工程時における転造用素材Ｗの大径部Ｗ２と一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂとの配置関係を示す図である。図７に示すように、第１工程の実施中、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂにそれぞれ形成された転造用第１歯部４１１が転造用素材Ｗの大径部Ｗ２に接触しながら同一方向に同一速度で回転する。このため転造用素材Ｗは一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転方向とは反対方向に回転する。一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの転造用第１歯部４１１が転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周面を加圧しながら回転することにより、転造用素材Ｗの大径部Ｗ２の外周に歯部が創成される。
【００４６】
図８は、第１工程で転造用素材Ｗが転造される様子を示す図である。転造用素材Ｗの大径部Ｗ２が転造用第１歯部４１１で加圧されながら転造用第１歯部４１１上を転動することにより、大径部Ｗ２が塑性変形させられる。図８の矢印は、塑性変形により大径部Ｗ２を構成する材料が流動する方向を示す。矢印で示されるように、大径部Ｗ２を構成する材料は、転造用第１歯部４１１の歯溝間を埋めるように、転造用第１歯部４１１の歯側面Ｓ１に沿ってせり上がっていく。このような材料の流れが繰り返されることにより、やがて大径部Ｗ２の外周面が図８に示すように歯状に形成される。この第１工程にて転造用素材Ｗが転造されることにより、転造用素材Ｗから、第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１が成形される。図９は、第１工程を経て成形された第１歯車１１に形成された第１歯部１１ａを示す図である。
【００４７】
図８に示すように第１工程の実行時に大径部Ｗ２を構成する材料が形成すべき歯部の両側から転造用第１歯部４１１の歯側面Ｓ１に沿ってせり上がるように流動する結果、形成すべき歯部の頂部（歯先）にて両側から盛り上げられた部分が合流する。このため図９に示すように第１歯部１１ａの頂部に凹部が形成される。
【００４８】
また、第１工程で用いられる転造用第１歯部４１１の歯丈Ｈ１は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも十分に大きい。したがって、第１工程にて成形される第１歯車１１の第１歯部１１ａの歯丈Ｈ’は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きい。換言すれば、第１歯車１１の第１歯部１１ａの歯丈Ｈ’が最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きくなるまで、第１工程にて転造用素材Ｗが転造される。また、第１歯部１１ａの歯厚Ｄ’は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯厚に等しい。
【００４９】
さらに、第１歯部１１ａの歯底付近の形状は、転造用第１歯部４１１の歯先付近の形状を精度良く転写するため、第１歯部１１ａの歯底面Ｂ’と歯側面Ｓ’とを接続する曲面の半径である歯底半径Ｒ１’は、転造用第１歯部４１１の歯先半径Ｒ１１に等しい。ここで、転造用第１歯部４１１の歯先半径Ｒ１１は、上述したように最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい。したがって、第１歯部１１ａの歯底半径は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい。
【００５０】
以上のことから、第１工程にて、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きい歯丈Ｈ’、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい歯底半径Ｒ１’、および最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯厚に等しい歯厚Ｄ’を有する第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１が成形される。つまり、第１工程にて、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きい歯丈、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい歯底半径、および最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯厚に等しい歯厚を有する第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１が成形されるように、制御装置６が、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転および第１駆動軸４２ａ，第２駆動軸４２ｂの移動量ならびに一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂから転造用素材Ｗに作用する加圧力を制御する。
【００５１】
（第２工程：形状成形工程）
第２工程では、第１歯車１１の第１歯部１１ａが一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面の領域Ｂに形成された転造用第２歯部４１２上を転動するように、制御装置６により一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転が制御される。図１０は、第２工程時における第１歯車１１の第１歯部１１ａと一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂとの配置関係を示す図である。図１０に示すように、第２工程の実施中、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂにそれぞれ形成された転造用第２歯部４１２が第１歯車１１の第１歯部１１ａに噛み合う。転造用第２歯部４１２が第１歯部１１ａに噛み合った状態で転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂが同一方向に同一速度で回転することにより、第１歯車１１が転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転方向と反対の方向に回転させられるとともに、第１歯部１１ａが転造用第２歯部４１２によって塑性変形（転造）される。
【００５２】
図１１は、第２工程で第１歯車１１が転造される様子を示す図である。第１歯車１１の第１歯部１１ａが転造用第２歯部４１２に噛み合いながら回転する。また、第１歯部１１ａの歯底部分や歯先部分が転造用第２歯部４１２に干渉する。干渉部分が転造用第２歯部４１２で塑性変形させられる。図１１の矢印は、塑性変形により第１歯部１１ａを構成する材料が第２工程中に流動する方向を示す。矢印で示されるように、第１歯部１１ａを構成する材料は、転造用第２歯部４１２の歯溝間を埋めるように、転造用第２歯部４１２の歯側面Ｓ２に沿ってせり上がっていく。このような材料の流れが繰り返されることにより、第１歯部１１ａが転造用第２歯部４１２の形状を転写するように塑性変形される。そして、転造用第２歯部４１２の形状を転写した第２歯部１２ａが形成された第２歯車１２が成形される。図１２は、第２工程を経て成形された第２歯車１２の第２歯部１２ａを示す図である。
【００５３】
また、第２工程においては、図１１の矢印で示すように流動する第１歯部１１ａを構成する材料が十分に歯先まで回り込むので、図１２に示す第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯丈Ｈ”が転造用第２歯部４１２の歯丈Ｈ２に等しくなるように、第２歯部１２ａが形成される。また、第２工程で成形される第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯底部分が転造用第２歯部４１２の歯先部分の形状を精度良く転写するので、第２歯部１２ａの歯底面Ｂ”と歯側面Ｓ”との間を接続する曲面の半径である歯底半径Ｒ１”は、転造用第２歯部４１２の歯先半径Ｒ２１に等しい。さらに、第２工程では上述したように材料が十分に歯先まで回り込むので、第２工程で成形される第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯先部分が転造用第２歯部４１２の歯底部分の形状を精度良く転写する。そのため第２歯部１２ａの歯先面Ｔ”と歯側面Ｓ”との間を接続する曲面の半径である歯先半径Ｒ２”は、転造用第２歯部４１２の歯底半径Ｒ２２に等しい。
【００５４】
また、転造用第２歯部４１２の歯丈Ｈ２は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈に等しく、転造用第２歯部４１２の歯先半径Ｒ２１は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径に等しく、転造用第２歯部４１２の歯底半径Ｒ２２は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯先半径に等しい。加えて、第２歯部１２ａの歯厚Ｄ”は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯厚に等しい。以上のことから、第２工程にて、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈、歯底半径、歯先半径、および歯厚に等しい歯丈、歯底半径、歯先半径、および歯厚を有する第２歯部１２ａ、すなわち最終歯車１３の第３歯部１３ａと同一形状の歯部が形成された第２歯車１２が、成形される。換言すれば、第２工程にて、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈、歯底半径、歯先半径、歯厚に等しい歯丈、歯底半径、歯先半径、歯厚を有する第２歯部１２ａが形成された第２歯車１２が成形されるように、制御装置６が一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転および第１駆動軸４２ａ，第２駆動軸４２ｂの移動量ならびに一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂから第１歯車１１に作用する加圧力を制御する。
【００５５】
転造用第２歯部４１２で転造される第１歯車１１の第１歯部１１ａの歯丈Ｈ’は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きく、第１歯部１１ａの歯厚は第３歯部１３ａの歯厚に等しい。つまり、第１歯車１１の第１歯部１１ａの容積は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの容積よりも大きい。一方、転造用第２歯部４１２は、最終歯車１３の第３歯部１３ａと同一形状の歯部を形成するように構成されている。したがって、第２工程では、本来形成すべき歯部の容積よりも大きな容積を有する歯部が転造される。そのため、図１１に示すように第２工程では転造用第２歯部４１２の歯底部分（ダイス側の歯底部分）に第１歯部１１ａの歯先部分（歯車側の歯先部分）が当接した状態で転造が進行する。ダイス側の歯底に歯車側の歯先が当接した状態で転造すると、ダイス側の歯側面に沿って流動する歯車側の材料の流れが悪くなる。つまり、材料充填率が高くなり過ぎるので、材料が流動し難くなる。材料が流れにくくなると、ダイス側の歯側面に沿って流れる材料が停滞する結果、成形される歯部の歯側面が歪な形状に形成される。したがって、第２工程で成形される第２歯車１２の外形は最終歯車１３に一致しているものの、歯側面の精度が悪化している。ただし、第２工程では、歯車の歯底部分および歯先部分のみの成形であるので、精度の悪化は最小限にとどめられる。
【００５６】
（第３工程：均し工程）
第３工程では、第２歯車１２の第２歯部１２ａが一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの外周面に形成された転造用第３歯部４１３上を転動するように、制御装置６により一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転が制御される。図１３は、第３工程時における第２歯車１２の第２歯部１２ａと一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂとの配置関係を示す図である。図１４は、第３工程で第２歯車１２が転造される様子を示す図である。第３工程の実行中、一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの転造用第３歯部４１３が第２歯車１２の第２歯部１２ａに噛み合う。転造用第３歯部４１３が第２歯部１２ａに噛み合った状態で一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂが同一方向に同一速度で回転することにより、第２歯車１２が転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂの回転方向とは反対方向に回転させられるとともに、第２歯部１２ａが転造用第３歯部４１３によって塑性変形される。
【００５７】
第３工程で用いられる転造用第３歯部４１３の形状は、第１工程で用いられる転造用第１歯部４１１の形状と同一である。つまり、転造用第３歯部４１３の歯丈および歯先半径および歯底半径は、転造用第１歯部４１１の歯丈Ｈ１、歯先半径Ｒ１１および歯底半径Ｒ１２に等しい。また、第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯丈Ｈ”、歯底半径Ｒ１”および歯先半径Ｒ２”は、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈、歯底半径および歯先半径に等しい。さらに、転造用第１歯部４１１の歯丈Ｈ１は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きく、転造用第１歯部４１１の歯先半径Ｒ１１は最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい。
【００５８】
以上のことから、第３工程では、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きい歯丈および最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯底半径よりも大きい歯先半径を有する転造用第３歯部４１３により、最終歯車１３の第３歯部１３ａと同形状の第２歯部１２ａが転造される。
【００５９】
したがって、転造用第３歯部４１３（ダイス側の歯部）の形状と、転造用第３歯部４１３で転造される第２歯部１２ａ（歯車側の歯部）の形状とを比較すると、転造用第３歯部４１３の歯丈（Ｈ１）は第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯丈Ｈ”よりも大きく、転造用第３歯部４１３の歯先半径（Ｒ１１）は第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯底半径Ｒ１”よりも大きい。
【００６０】
ダイス側の歯丈が歯車側の歯丈よりも大きく、ダイス側の歯先半径が歯車側の歯底半径よりも大きい場合、ダイス側の歯部の歯側面で歯車側の歯部の歯側面が擦られるように歯車が塑性変形される。本実施形態においては、第３工程にて、転造用第３歯部４１３の歯側面で第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯側面が擦られる。これにより第２歯車１２の歯側面が均されて、最終歯車１３が成形される。また、ダイス側の歯先半径が歯車側の歯底半径よりも大きいため、第２工程で成形された第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯底部分は、第３工程時に加工（塑性変形）されない。さらに、ダイス側の歯丈が歯車側の歯丈よりも大きいので、第３工程の実行時に第２歯部１２ａの歯先部分が転造用第３歯部４１３に干渉しない。このため第２工程で成形された第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯先部分も、第３工程時に加工（塑性変形）されない。故に、第３工程では第２歯部１２ａの歯先半径および歯底半径は変化しない。図１５は、第３工程を経て成形された最終歯車１３の第３歯部１３ａを示す図である。図１５に示す第３歯部１３ａの歯丈Ｈ、歯底面Ｂと歯側面Ｓとを接続する曲面の半径である歯底半径Ｒ１、および、歯先面Ｔと歯側面Ｓとを接続する曲面の半径である歯先半径Ｒ２は、第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯丈Ｈ”、歯底半径Ｒ１”および歯先半径Ｒ２”にそれぞれ等しい。
【００６１】
以上の各工程（第１工程、第２工程、第３工程）が、一つの転造装置１（一対の転造用ローラダイス４１ａ，４１ｂ）により順に実行される。具体的には、第１工程の開始時に転造用素材Ｗを図４の符号Ｕで表わされる位置で転造用第１歯部４１１に当接させ、その後、転造用ローラダイス４１を図４において反時計周り方向に回転させる。すると、転造用素材Ｗは時計周り方向に回転するとともに、転造用ローラダイス４１の外周領域Ａに形成された転造用第１歯部４１１上を転動する。
【００６２】
転造用素材Ｗは転造用第１歯部４１１上を転動することにより塑性変形させられる。そして、転造用素材Ｗが図４の符号Ｖで表わされる位置に到達したときに第１歯車１１が成形されて第１工程が完了するとともに第２工程が開始される。第２工程が開始されると、第１歯車１１が時計周り方向に回転するとともに転造用ローラダイス４１の外周領域Ｂに形成された転造用第２歯部４１２上を転動する。第１歯車１１は転造用第２歯部４１２上を転動することにより塑性変形させられる。そして、第１歯車１１が図４の符号Ｗで表わされる位置に到達したときに第２歯車１２が成形されて第２工程が完了するとともに第３工程が開始される。第３工程が開始されると、第２歯車１２が時計周り方向に回転するとともに転造用ローラダイス４１の外周領域Ｃに形成された転造用第３歯部４１３上を転動する。第２歯車１２は転造用第３歯部４１３上を転動することによりその歯側面が均される。そして、第２歯車１２が図４の符号Ｘで表わされる位置に到達したときに最終歯車１３が成形されて第３工程が完了する。
【００６３】
こうした一連の動作により、第１工程、第２工程および第３工程が連続的に実行される。したがって、転造用ローラダイス４１が一回転することにより転造用素材Ｗから最終歯車１３が成形される。なお、転造用ローラダイスは、往復回転しながら徐々に反時計周り方向に回転するように構成してもよい。このようにすれば、転造用ローラダイスの一回転あたりにおける歯車の転動距離を延ばすことができる。よって、転造用ローラダイスの小型化を図ることができる。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係る歯車の転造方法は、上述のように説明した第１工程、第２工程および第３工程を含む。第１工程では、成形すべき最終歯車１３の歯部（第３歯部１３ａ）の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ１）および最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯先半径（Ｒ１１）を有する転造用第１歯部４１１が形成された転造用ローラダイス４１を用いて転造用素材Ｗを転造することにより、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ’）、最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯底半径（Ｒ１’）、および最終歯車１３の歯部の歯厚に等しい歯厚（Ｄ’）を有する第１歯部１１ａ、すなわち最終歯車１３の歯部の容積よりも大きい容積を有する第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１を成形する。第２工程では、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）に等しい歯丈（Ｈ”）、最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）に等しい歯先半径（Ｒ２１）および最終歯車１３の歯部の歯先半径（Ｒ２）に等しい歯底半径（Ｒ２２）を有する転造用第２歯部４１２が形成された転造用ローラダイス４１を用いて第１歯車１１を転造することにより、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）、歯底半径（Ｒ１）、歯先半径（Ｒ２）および歯厚に等しい歯丈（Ｈ”）、歯底半径（Ｒ１”）、歯先半径（Ｒ２”）および歯厚（Ｄ”)を有する第２歯部１２ａが形成された第２歯車１２を成形する。そして、第３工程では、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ１）および最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯先半径（Ｒ１１）を有する転造用第３歯部４１３が形成された転造用ローラダイス４１を用いて第２歯車１２を転造することにより、第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯側面を平滑化して、第２歯車１２から最終歯車１３を成形する。
【００６５】
また、本実施形態の転造装置１は、成形すべき最終歯車１３の歯部（第３歯部１３ａ）の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ１）および最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯先半径（Ｒ１１）を有する転造用第１歯部４１１と、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）に等しい歯丈（Ｈ２）および最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）に等しい歯先半径（Ｒ２１）ならびに最終歯車１３の歯部の歯先半径（Ｒ２）に等しい歯底半径（Ｒ２２）を有する転造用第２歯部４１２と、最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ１）および最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯先半径（Ｒ１１）を有する転造用第３歯部４１３と、が形成された転造用ローラダイス４１と、転造用素材Ｗを転造用第１歯部４１１で転造することにより最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）よりも大きい歯丈（Ｈ’）、最終歯車１３の歯部の歯底半径（Ｒ１）よりも大きい歯底半径（Ｒ１’）、および最終歯車１３の歯部の歯厚に等しい歯厚（Ｄ１）を有する第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１が成形され、次いで、第１歯車１１を転造用第２歯部４１２で転造することにより最終歯車１３の歯部の歯丈（Ｈ）、歯底半径（Ｒ１）、歯先半径（Ｒ２）および歯厚に等しい歯丈（Ｈ”）、歯底半径（Ｒ１”）、歯先半径（Ｒ２”）および歯厚（Ｄ”）を有する第２歯部１２ａが形成された第２歯車１２が成形され、次いで、第２歯車１２を転造用第３歯部４１３で転造することにより第２歯車１２の歯部１２ａの歯側面を平滑化して第２歯車１２から最終歯車１３が成形されるように、転造用ローラダイス４１の動作を制御する制御装置６と、を備える。
【００６６】
本実施形態によれば、第１工程で最終歯車の歯部の容積よりも大きな容積の歯部が予備成形され、第２工程で最終歯車の歯部の歯丈、歯底半径、歯先半径および歯厚に等しい歯丈、歯底半径、歯先半径および歯厚を有する歯部が形成された歯車が成形される。そして、第３工程で歯側面が均される。したがって、歯側面の平滑性を維持しつつ、所望の歯先半径および歯底半径を有する歯部が形成された歯車を転造により成形することができる。つまり、第３工程（均し工程）を設けることによって、その前の工程（第２工程）で歯側面の寸法精度の悪化を考慮することなく、小さな歯底半径および歯先半径（例えば歯丈の１０％以下の歯底半径および歯先半径）を有する歯車を転造により成形することができる。よって、歯先半径および歯底半径が小さく且つ歯側面の平滑性が良好な歯部が形成された歯車を転造により成形することができる。
【００６７】
歯先半径の小さな歯車を転造により成形する場合、応力集中によりダイスに作用する加工負荷が大きいので、ダイスの寿命が低下すると考えられる。しかしながら、本実施形態においては、第１工程で歯車を予備成形したのちに、第２工程で歯先半径および歯底半径の小さい歯車を転造するので、第２工程で転造用ローラダイスに作用する加工負荷が小さく、応力集中が緩和される。その結果、転造用ローラダイスの寿命を向上させることができる。
【００６８】
また、転造用第３歯部４１３は転造用第１歯部４１１と同一形状である。すなわち、第１工程で用いられる転造用第１歯部４１１と同一形状の歯部が第３工程でも用いられる。このため転造用の歯部の作製に要する費用が低減される。
【００６９】
また、一つの（一対の）転造用ローラダイス４１に、転造用第１歯部４１１および転造用第２歯部４１２ならびに転造用第３歯部４１３が形成されている。そして、第１工程、第２工程及び第３工程にて、一つの転造用ローラダイス４１が共用される。このため設備投資費用がより低減される。また、各工程を実施するごとに型を交換する作業（段取り）が発生しないので、製造コストも低減される。
【００７０】
本実施形態において、転造用第３歯部４１３の歯底半径（Ｒ１２）は、第３工程の実行時に第２歯部１２ａの歯先部分が転造用第３歯部４１３に干渉しない程度の大きさに形成されている。ただし、転造用ダイスの強度を確保する観点から、歯底半径Ｒ１２はできるだけ大きい方が良い。この場合において、転造用第３歯部４１３の歯底半径Ｒ１２が、転造用第３歯部４１３の歯丈（Ｈ１）とこの転造用第３歯部４１３で転造される第２歯車１２の第２歯部１２ａの歯丈Ｈ”との差ΔＨ（＝Ｈ１−Ｈ”）がよりも大きいと、第３工程の実行時に第２歯部１２ａの歯先部分が転造用第３歯部４１３に干渉してしまうおそれがある。したがって、転造用第３歯部４１３の歯底半径Ｒ１２は、差ΔＨを越えない範囲で大きく形成されているとよい。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、本実施形態によれば、ローラダイスを用いて歯車を転造する例について説明したが、ラック状のダイスを用いて歯車を転造してもよい。また、本実施形態においては、転造用ローラダイス４１の外周の半分の領域（領域Ａ）に転造用第１歯部４１１が形成され、１／４の領域（領域Ｂ）に転造用第２歯部４１２が形成され、残りの１／４の領域（領域Ｃ）に転造用第３歯部４１３が形成されている例を示したが、各歯部の形成領域は、それぞれの工程に要する時間や加工負荷に応じて適宜変更することができる。また、上記実施形態では、第１工程にて、最終歯車１３の第３歯部１３ａの歯丈よりも大きい歯丈を有する第１歯部１１ａが形成された第１歯車１１を成形したが、第１歯部１１ａの容積が第３歯部１３ａの容積よりも大きくなるように形成されていれば、第１歯部１１ａの歯丈が第３歯部１３ａの歯丈よりも小さくても良い。この場合、第１歯部１１ａの歯厚が第３歯部１３ａの歯厚よりも大きくなるように、第１歯車１１が成形されるとよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１…転造装置、２…ベースプレート、３１…第１支持部、３１１…第１支持プレート、３１２…第１支持ピン、３２…第２支持部、３２１…第２支持プレート、３２２…第２支持ピン、４１ａ，４１ｂ…転造用ローラダイス、４１１…転造用第１歯部、４１２…転造用第２歯部、４１３…転造用第３歯部、４２ａ…第１駆動軸、４２ｂ…第２駆動軸、５…駆動手段、６…制御装置、１１…第１歯車、１１ａ…第１歯部、１２…第２歯車、１２ａ…第２歯部、１３…最終歯車、１３ａ…第３歯部、Ｗ…転造用素材、Ｗ１…小径部、Ｗ２…大径部
【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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【図１５】
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