(57)【要約】【課題】  歯形精度の高いヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成でき、歯型の金型寿命の長いヘリカル歯車の鍛造成形方法及び鍛造成形装置を提供することを目的とする。【解決手段】  内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有し、所望するヘリカル歯車の外径より大径の内径を有する歯型の内周側に素材を配置する第一工程と、歯型を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型が上型に押圧されの収縮により歯型と上型が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯が形成されたヘリカル歯車が形成される第三工程と、歯型にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型が縮径前の寸法に復帰した状態でヘリカル歯車を取り出す第四工程とよりなることを特徴とするヘリカル歯車の鍛造成形方法。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周にヘリカル歯車のヘリカル歯（２）を成形する成形歯部（２４）を有し所望するヘリカル歯車（Ｗ１）の外径より大径の内径を有する歯型（２２）の内周側に素材（Ｗ０）を配置する第一工程と、前記歯型（２２）を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車（Ｗ１）の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、前記歯型（２２）が上型（１２）に押圧され緩衝機構（３９）の収縮により前記歯型（２２）と前記上型（１２）が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯が形成されたヘリカル歯車（Ｗ１）が形成される第三工程と、前記歯型（２２）にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、前記歯型（２２）が縮径前の寸法に復帰した状態で前記ヘリカル歯車（Ｗ１）を取り出す第四工程とよりなることを特徴とするヘリカル歯車の鍛造成形方法。
【請求項２】
内周にヘリカル歯車のヘリカル歯（２）を成形する成形歯部（２４）を有する歯型（２２）と、該歯型（２２）を保持する下ダイス（２８）と、該下ダイス（２８）及び前記歯型（２２）の内周側に配置され素材（Ｗ０）を載置するカウンターパンチ（３４）と、前記歯型（２２）を軸線方向に移動可能に支持する緩衝機構（３９）とを備える固定型（２１）と、該固定型（２１）に対して進退可能な上型（１２）を備える可動型（１１）とからなるヘリカル歯車の鍛造成形装置において、前記カウンターパンチ（３４）は前記歯型（２２）の内径より小径の外径を有するリング状であり、前記歯型（２２）はその外周が可動型（１１）側に向かって漸次小径となる外周テーパ（２３）を、前記上型（１２）はその内周が固定型（２１）側に向かって漸次大径となる内周テーパ（１７）を有し、前記歯型（２２）は前記上型（１２）により内側に縮径可能であることを特徴とするヘリカル歯車の鍛造成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外周に螺旋状のヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成する鍛造成形方法及び鍛造成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より外周に螺旋状のヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成する場合、予め素材から円盤状又はリング状の鍛造品を鍛造にて成形後、ギヤシェービング又はホブ等切削加工にて鍛造品の外周にヘリカル歯を成形してヘリカル歯車を形成することが多く実施されてきた。
【０００３】
しかし近年鍛造技術の進歩によりヘリカル歯を鍛造成形にて成形し、切削加工を省くことが可能となってきた。このようなヘリカル歯車の鍛造成形装置及びその成形方法を図６乃至図８に基づいて説明する。
【０００４】
図６は鍛造成形前の鍛造成形装置１１０を表し、可動型１１１と固定型１２１とからなる。固定型１２１は、その内周にヘリカル歯１０２を成形する螺旋状の歯型１２３を有するダイ１２２と、そのダイ１２２の外周側に配置されるダイホルダ１２７とが、焼き嵌めにて一体に固定され、ダイ１２２の内周側には歯型１２３と螺合するカウンタ歯１３５を有し軸線方向に移動可能なカウンタピン１３４が配置される。このカウンタピン１３４とダイ１２２内周との間で型彫空間１２６が画成される。また可動型１１１は、固定型１２１の軸心に沿ってパンチ１１２が配置され、パンチ１１２の先端外周にはダイ１２２の歯型１２３と螺合するパンチ歯１１５が形成される。この可動型１１１は固定型１２１に対して進退可能である。
【０００５】
上記鍛造成形装置１１０でヘリカル歯車Ｗ１０１を形成するとき、可動型１１１を上方で待機させた状態で素材Ｗ１００を固定型１２１の型彫空間１２６に投入し、続いて可動型１１１を下降させる。そしてパンチ１１２のパンチ歯１１５がダイ１２２の歯型１２３に当接後、パンチ１１２はダイ１２２に螺入され、図７に示す如く、パンチ１１２及びカウンタピン１３４との間で素材Ｗ１００は軸線方向に押圧される。このとき素材Ｗ１００はダイ１２２の歯型１２３側に拡径されてヘリカル歯１０２が成形され、ヘリカル歯車Ｗ１０１が形成される。その後、図８に示す如く、カウンタピン１３４が上昇し、ヘリカル歯車Ｗ１０１はカウンタピン１３４と一体的にダイ１２２の歯型１２３に沿って回転しながらダイ１２２から取り出され、ヘリカル歯車Ｗ１０１の形成工程が完了する。
【０００６】
上記の如き鍛造成形装置１１０を使用しヘリカル歯車Ｗ１０１を形成すると、鍛造にてヘリカル歯１０２を成形することが可能となり、切削加工を削減できるという利点がある。
【０００７】
しかしこのように鍛造成形されたヘリカル歯車Ｗ１０１は、ダイ１２２から取り出されるとき螺旋状の歯型１２３に沿って回転しながら取り出されるため、ヘリカル歯１０２に対し抵抗力が掛かり、ダイ１２２からヘリカル歯車Ｗ１０１が取り出されたときヘリカル歯１０２が変形して歯形精度が低下するということがある。特にダイ１２２の歯型１２３のねじれ角が大きい場合には、取り出し時の抵抗力が増加して歯形精度が著しく低下し、許容範囲を外れてしまうことも考えられる。
【０００８】
また、上記ヘリカル歯車Ｗ１０１の取り出し時の抵抗力はダイ１２２の歯型１２３に対しても掛かる。そのため取り出し時の歯型１２３に掛かる負荷により歯型１２３が破損し、ダイ１２２の金型寿命が低下してしまうということもある。
【０００９】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、歯形精度の高いヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成でき、ダイの金型寿命の長いヘリカル歯車の鍛造成形装置を提供することを目的とする。
【特許文献１】特開昭６０−１１５３４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
解決しようとする問題点は、鍛造成形によりヘリカル歯車を成形すると、ヘリカル歯車を鍛造成形装置からの取り出す時にヘリカル歯に抵抗力が掛かり、鍛造成形装置からヘリカル歯車が取り出されたときヘリカル歯が変形して歯形精度が低下する点、及びヘリカル歯車を鍛造成形装置からの取り出し時に鍛造装置の歯型に負荷が掛かり、金型寿命が低下する点である。
【００１１】
よって本発明は、歯形精度の高いヘリカル歯を有するヘリカル歯車を形成でき、歯型の金型寿命の長いヘリカル歯車の鍛造成形方法及び鍛造成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のヘリカル歯車の鍛造成形方法は、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有し、所望するヘリカル歯車の外径より大径の内径を有する歯型の内周側に素材を配置する第一工程と、歯型を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型が上型に押圧され、収縮により歯型と上型が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯が形成されたヘリカル歯車が形成される第三工程と、歯型にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型が縮径前の寸法に復帰した状態でヘリカル歯車を取り出す第四工程とよりなることを特徴とする。
【００１３】
本発明のヘリカル歯車の鍛造成形装置は、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有する歯型と、歯型を保持する下ダイスと、下ダイス及び歯型の内周側に配置され素材を載置するカウンターパンチと、歯型を軸線方向に移動可能に保持する緩衝機構とを備える固定型と、固定型に対して進退可能な上型を備える可動型とからなり、カウンターパンチは歯型の内径より小径の外径を有するリング状であり、歯型はその外周が可動型側に向かって漸次小径となる外周テーパを、上型はその内周が固定型側に向かって漸次大径となる内周テーパを有し、歯型は前記上型により内側に縮径可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の特徴によるヘリカル歯車の鍛造成形方法によれば、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有し、所望するヘリカル歯車の外径より大径の内径を有する歯型の内周側に素材を配置する第一工程と、歯型を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型が上型に押圧され緩衝機構の収縮により歯型と上型が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯が形成されたヘリカル歯車が形成される第三工程と、歯型にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型が縮径前の寸法に復帰した状態でヘリカル歯車を取り出す第四工程とよりなるため、歯型から成形後のヘリカル歯車を取り出すとき、歯型が外周側へ拡径されるので、ヘリカル歯に掛かる歯型からの抵抗力を削減することができ、高い歯形精度のヘリカル歯車を形成することができる。更に歯型に掛かる抵抗力も削減されるため、歯型の金型寿命も向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の特徴によるヘリカル歯車の鍛造成形装置によれば、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯を成形する成形歯部を有する歯型と、歯型を保持する下ダイスと、下ダイス及び歯型の内周側に配置され素材を載置するカウンターパンチと、歯型を軸線方向に移動可能に保持する緩衝機構とを備える固定型と、固定型に対して進退可能な上型を備える可動型とからなり、カウンターパンチは歯型の内径より小径の外径を有するリング状であり、歯型はその外周が可動型側に向かって漸次小径となる外周テーパを、上型はその内周が固定型側に向かって漸次大径となる内周テーパを有し、歯型は上型により内側に縮径可能であるので、上記成形方法を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。
【００１７】
図は本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置の実施例を表すもので、図１は（ア）は成形前の素材、（イ）は成形後のヘリカル歯車を表す断面正面図、図２はヘリカル歯車を形成する前の状態を表す部分断面正面図、図３は左半部は形成の初期段階、右半部は形成の第二段階を表す部分断面正面図、図４は形成の最終段階を表す部分断面正面図、図５は左半部は取り出しの初期段階、右半部は取り出しの最終段階を表す部分断面正面図である。
【００１８】
本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置及び鍛造成形方法について、図１乃至図５に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、形成前の円筒状の素材Ｗ０（図１の（ア））と、本発明の実施例による鍛造成形装置１０を使用して形成するヘリカル歯車Ｗ１（図１の（イ））を表す。ヘリカル歯車Ｗ１は外周に螺旋状のヘリカル歯２を有し、両端面中心付近に凹む凹部３，３を有し、径方向中心に貫通する貫通孔４を有する。
【００２０】
まず図２に基づいて本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置を説明する。１０は鍛造成形装置で、可動型１１と固定型２１とからなる。
【００２１】
固定型２１は、内周にヘリカル歯車Ｗ１のヘリカル歯２を成形する成形歯部２４を有する歯型２２と、歯型２２の外周側に配置される下ホルダ４５と、下ホルダ４５の内周側に配置され、歯型２２を載置する下ダイス２８と、下ホルダ４５と下ダイス２８を載置するダイ３２を有する。この歯型２２、下ダイス２８及びダイ３２の内周側にはカウンターパンチ３４が配置され、カウンターパンチ３４の内周にはマンドレル３８が配置される。ダイ３２の外周にはダイホルダ３３が配置され、ダイホルダ３３はガイド３７に載置される。ガイド３７の内側には複数のピン４４が配置され、またガイド３７の下方には緩衝機構である油圧シリンダ３９配置される。
【００２２】
上記鍛造成形装置１０について更に詳細に説明する。歯型２２はその外周が可動型１１側に向かって漸次小径となる外周テーパ２３を有し、一方可動型１１側に小開口２６、他方に大開口２７が形成さる。大開口２７内側には段部２５が形成され、段部２５に連続し内周に成形歯部２４が形成される。この成形歯部２４の内径はヘリカル歯車外径より若干大径に形成される。また下ダイス２８は、円筒部２９と円筒部２９から可動型１１側に突出する突出部３０とよりなり、突出部３０は歯型２２の大開口２７内周に、段部２５と当接する状態で装入されている。またカウンターパンチ３４は歯型２２の内径より小径の外径を有するリング状で、ピン４４及びガイド３７上に載置され軸線方向に移動可能で、その上端にはヘリカル歯車Ｗ１の凹部３を成形する凸端部３６を有する受圧部３５が形成される。この歯型２２、下ダイス２８、カウンターパンチ３４及びマンドレル３８との間で形彫空間５０が形成される。また、油圧シリンダ３９は図示せぬ油圧ポンプと繋がる管路４３と、管路４３と連続する油圧室４２と、油圧室４２内に収容されるピストン４０と、ピストン４０より上方へ突設しガイド３７に形成された穴部３７ａに挿通するピストン杆４１とを備える。ダイ３２はピストン杆４１に支持され、軸線方向に移動可能である。更にダイ３２とダイホルダ３３の上側には固定リング３１が配置され、ダイ３２の軸線方向の移動を規制する。
【００２３】
また、可動型１１は、固定型２１に対して同一軸心上で進退可能に配置される。この可動型１１の軸心に沿ってパンチ１３が配置され、パンチ１３外周には締付ホルダ１４が配置され、このパンチ１３と締付ホルダ１４とで上型１２を構成する。パンチ１３の下端にはヘリカル歯車Ｗ１の凹部３を成形する凸端部１６を有する押圧部１５が形成される。また締付ホルダ１４は内周が固定型２１側に向かって漸次大径となり歯型２２の外周テーパ２３と同一傾斜の内周テーパ１７を有する。
【００２４】
続いて上記鍛造成形装置１０でヘリカル歯車Ｗ１を形成する方法を説明する。予め可動型１１を上方で待機させ、図２に示す如く固定型２１のダイ３２が固定リング３１と当接する上端位置に配置した状態で円筒形の素材Ｗ０を固定型２１の型彫空間５０に投入しカウンターパンチ３４の上に載置する。このとき歯型２２の内径は下ダイス２８の内径より大径である。続いて可動型１１を下降させる。そして締付ホルダ１４の内周テーパ１７が歯型２２の外周テーパ２３に当接し内周テーパ１７が外周テーパ２３に沿って移動すると、図３左半部に示す如く歯型２２が内周側へ径方向の荷重を受け漸次縮径し、歯型２２の内径が下ダイス２８の内径と同径になり、ついで図３右半部に示す如く、可動型１１のパンチ１３凸端部１６が素材Ｗ０に当接する。連続して可動型１１は更に下降し、図４に示す如く、歯型２２は所望するヘリカル歯車Ｗ１の外径形状を形成するためヘリカル歯車Ｗ１の外径形状と略同一の内周形状となるように縮径した状態で、締付ホルダ１４と一体となって下降する。このときパンチ１３とカウンターパンチ３４との間で素材Ｗ０は軸線方向に押圧され、凸端部３６，１６により素材Ｗ０の両端部に凹部３，３が成形されると同時に外周方向に拡径されて歯型２２の成形歯部２４によりヘリカル歯２が成形され、ヘリカル歯車Ｗ１が完成する。
【００２５】
次に、可動型１１の上方への退避が開始されると、油圧シリンダ３９によりダイ３２が上昇し、ヘリカル歯車Ｗ１は、歯型２２、下ダイス２８及び下ホルダ４５と一体となって上方へ移動して、歯型２２からのヘリカル歯車Ｗ１の取り出しが開始されるが、この取り出しの初期段階では、ダイ３２が固定リング３１に当接するまで移動する。そして図５の左半部に示す如く、連続的に可動型１１の締付ホルダ１４が上方へ退避すると、歯型２２は内周側への径方向の荷重から開放され、縮径前の寸法に復帰する。この状態で更に連続的にカウンターパンチ３４がピン４４に押されて上昇し、ヘリカル歯車Ｗ１はカウンターパンチ３４と一体的に上昇して図５右半部に示す如く、ヘリカル歯車Ｗ１は歯型２２から取り出され、ヘリカル歯車Ｗ１の成形が完了する。
【００２６】
このように上記ヘリカル歯車の鍛造成形方法は、内周にヘリカル歯車のヘリカル歯２を成形し、ヘリカル歯車Ｗ１の外径より大径の内径を有する成形歯部２４を有する歯型２２の内周側に素材Ｗ０を配置する第一工程と、歯型２２を内周側への径方向からの荷重により所望するヘリカル歯車Ｗ１の外径形状を形成するために必要な内周形状に縮径する第二工程と、歯型２２が上型１２に押圧され緩衝機構である油圧シリンダ３９の収縮により歯型２２と上型１２が一体に反上型方向に移動しヘリカル歯２が形成されたヘリカル歯車Ｗ１が形成される第三工程と、歯型２２にかかる内周側への径方向からの荷重を開放し、歯型２２が縮径前の寸法に復帰した状態で前記ヘリカル歯車Ｗ１を取り出す第四工程とよりなるため、歯型２２から成形後のヘリカル歯車Ｗ１を取り出すとき、歯型２２が外周側へ拡径されるので、ヘリカル歯２に掛かる歯型２２からの抵抗力を削減することができる。また、歯型２２に係るヘリカル歯車Ｗ１からの抵抗も削減することができる。
【００２７】
また、上記ヘリカル歯車の鍛造成形装置１０によれば、内周にヘリカル歯車１のヘリカル歯２を成形する成形歯部２４を有する歯型２２と、歯型２２を保持する下ダイス２８と、下ダイス２８及び歯型２２の内周側に配置され素材を載置するカウンターパンチ３４と、歯型２２を軸線方向に移動可能に支持する緩衝機構である油圧シリンダ３９とを備える固定型２１と、固定型２１に対して進退可能な上型１２を備える可動型１１とからなり、カウンターパンチ３４は歯型２２の内径より小径の外径を有するリング状であり、歯型２２はその外周が可動型１１側に向かって漸次小径となる外周テーパ２３を、上型１２はその内周が固定型２１側に向かって漸次大径となる内周テーパ１７を有し、歯型２２は上型１２により内側に縮径可能であるので、上記鍛造成形方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ア）は成形前の素材、（イ）は成形後のヘリカル歯車を表す断面正面図である。
【図２】本発明の実施例による鍛造成形装置でヘリカル歯車を形成する前の状態を表す部分断面正面図である。
【図３】本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置を表し、左半部は形成の初期段階、右半部は形成の第二段階を表す部分断面正面図である。
【図４】本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置を表し、形成の最終段階を表す部分断面正面図である。
【図５】本発明の実施例によるヘリカル歯車の鍛造成形装置で、左半部は取り出しの初期段階、右半部は取り出しの最終段階を表す部分断面正面図である。
【図６】従来の鍛造成形装置でヘリカル歯車を形成する前の状態を表す部分断面正面図である。
【図７】従来の鍛造成形装置でヘリカル歯車を形成した後の状態を表す部分断面正面図である。
【図８】従来の鍛造成形装置でヘリカル歯車を取り出したときの状態を表す部分断面正面図である。
【符号の説明】
【００２９】
２    ヘリカル歯
１１    可動型
１２    上型
１７    内周テーパ
２１    固定型
２２    歯型
２３    外周テーパ
２４    成形歯部
２８    下ダイス
３４    カウンターパンチ
３９    緩衝機構
【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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