(57)【要約】【課題】歯形ダイスの型寿命を延ばすこと。【解決手段】本発明の歯車の鍛造成形方法は、パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を歯形ダイスの他方側から排出するものである。この方法はさらに、歯形ダイスの一方側に、歯形ダイスの成形空間に押し込まれる前の素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスを設け、素材外径拘束ダイスの内径寸法を、歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出する歯車の鍛造成形方法であって、
前記歯形ダイスの一方側に、前記歯形ダイスの成形空間に押し込まれる前の素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスを設け、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする、歯車の鍛造成形方法。
【請求項２】
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車のピッチ円径寸法よりも大きな寸法とする、請求項１に記載の歯車の鍛造成形方法。
【請求項３】
前記素材外径拘束ダイスの内周面において、前記素材外径拘束ダイスの内径よりも径方向外側に前記歯形ダイスの歯形形状が彫り込まれている、請求項１又は２に記載の歯車の鍛造成形方法。
【請求項４】
外歯成形用の歯形ダイスと、
前記歯形ダイスの一方側に設けられ素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスと、
前記素材外径拘束ダイスによって外径が拘束された素材を、前記歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出するパンチと、を備え、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする、歯車の鍛造成形装置。
【請求項５】
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車のピッチ円径寸法よりも大きな寸法とする、請求項４に記載の歯車の鍛造成形装置。
【請求項６】
前記素材外径拘束ダイスの内周面において、前記素材外径拘束ダイスの内径よりも径方向外側に前記歯形ダイスの歯形形状が彫り込まれている、請求項４又は５に記載の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、歯車の鍛造成形方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外歯を有する歯車は、鍛造成形により製造されている。外歯を有する歯車の鍛造成形方法の一例は、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示された歯車の鍛造成形方法によれば、まず、パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から、歯形ダイスの成形空間に押し込む。その後、外歯が形成された歯車を、パンチにより、歯形ダイスの他方側から排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１７８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に開示されたような従来技術に係る鍛造成形方法においては、素材の外径寸法は、歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法と同じか、又は、それよりも大きな寸法であった。そのため、鍛造成形時の成形荷重が大きくなり、歯形ダイスの型寿命が短くなってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、歯形ダイスの型寿命を延ばすことができる歯車の鍛造成形方法及びその装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、歯車の鍛造成形方法は、
パンチにより、素材を外歯成形用の歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出する歯車の鍛造成形方法であって、
前記歯形ダイスの一方側に、前記歯形ダイスの成形空間に押し込まれる前の素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスを設け、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする。
【０００７】
本発明の一態様によれば、歯車の鍛造成形装置は、
外歯成形用の歯形ダイスと、
前記歯形ダイスの一方側に設けられ素材の外径を拘束する素材外径拘束ダイスと、
前記素材外径拘束ダイスによって外径が拘束された素材を、前記歯形ダイスの一方側から前記歯形ダイスの成形空間に押し込み、その後、外歯が形成された歯車を前記歯形ダイスの他方側から排出するパンチと、を備え、
前記素材外径拘束ダイスの内径寸法を、前記歯形ダイスに設定されている歯車の歯形の大径寸法よりも小さな寸法とする。
【発明の効果】
【０００８】
上述した態様によれば、歯形ダイスの型寿命を延ばすことができる歯車の鍛造成形方法及びその装置を提供することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の例を概略的に示す正面断面図である。
【図２】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。
【図３】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置のうち歯形ダイス及び素材外径拘束ダイス付近の構成例を示す拡大正面図である。
【図４】実施の形態１に係る素材の構成例を示す正面図である。
【図５】実施の形態１に係る素材外径拘束ダイスの構成例を示す正面図である。
【図６】実施の形態１に係る素材外径拘束ダイスの構成例を示す平面図である。
【図７】実施の形態１に係る歯形ダイスの構成例を示す正面図である。
【図８】図７のＡ領域の拡大正面図である。
【図９】実施の形態１に係る歯形ダイスの構成例を示す平面図である。
【図１０】実施の形態１に係る歯形ダイスの構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１０のＢ領域の拡大斜視図である。
【図１２】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の効果の例を示すグラフである。
【図１３】実施の形態１に係る素材外径拘束ダイスの構成例を示す斜視図である。
【図１４】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車を上端面から見た構成例を示す斜視図である。
【図１５】実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車を下端面から見た構成例を示す斜視図である。
【図１６】実施の形態２に係る素材外径拘束ダイスの構成例を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態２に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。
【図１８】図１７のＣ領域の拡大正面図である。
【図１９】実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車を上端面から見た構成例を示す斜視図である。
【図２０】実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車を下端面から見た構成例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下で説明する実施の形態においては、鍛造成形の対象となる素材は、内側に貫通孔を備えた環状部材であり、この素材の外周面に鍛造成形により外歯を形成するものとする。
【００１１】
＜実施の形態１＞
＜本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の概要＞
まず、図１を参照して、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の概要について説明する。図１は、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の例を概略的に示す正面断面図である。なお、図１は、本実施の形態１との対比のため、従来技術に係る歯車の鍛造成形方法も合わせて示されている。
【００１２】
図１に示されるように、従来技術においては、素材Ｍは、ダイス９０１の内側にセットされ、パンチ９０２によってダイス９０１の上方から押し込まれて、下方に移動する。ダイス９０１の下部内側は、素材Ｍに外歯を形成する成形空間となっており、素材Ｍは成形空間にて外周面に外歯が形成される。外歯が形成された歯車Ｇは、パンチ９０２によって上方からさらに押し込まれて、下方から排出される。
【００１３】
ここで、従来技術においては、素材Ｍの外径寸法は、ダイス９０１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法と同じか、又は、それよりも大きな寸法となっている。そのため、大きな寸法の素材Ｍから歯車Ｇを成形している。
【００１４】
一般に、素材Ｍの外径寸法が、歯車Ｇの歯形の大径寸法に対して大きいほど、鍛造成形時の断面減少率は大きくなる。断面減少率は、以下の式によって表されるもので、絞り加工をする際の変形の難しさ（断面減少率が大きいほど、変形が難しい）を示している。
断面減少率＝｛１−（歯車Ｇの断面積／素材Ｍの断面積）｝×１００［％］
【００１５】
鍛造成形の前後では、体積一定の原理により、素材Ｍは、歯形の形成に合わせて軸線方向に全長の伸びを生じ、この伸び量は、断面減少率が大きいほど長くなる。そのため、断面減少率が大きいほど、素材Ｍの総移動量が増える等の理由により、鍛造成形時の成形荷重が大きくなる。成形荷重が大きいと、ダイス９０１は、その荷重に耐えることができず、大きな変形抵抗が生じるため、型寿命が悪化する。
【００１６】
従って、素材Ｍの外径寸法を、ダイス９０１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも小さな寸法とし、小さな寸法の素材Ｍから歯車Ｇを成形すれば、鍛造成形時の成形荷重を小さくことができると考えられる。
【００１７】
しかし、ダイス９０１の成形空間に素材Ｍが進入する前に、素材Ｍの外径寸法がダイス９０１に設定されている歯形の大径寸法まで広がってしまうと（すなわち、据込まれてしまうと）、結果的に、大きな寸法の素材Ｍから歯車Ｇを鍛造成形することと同じとなってしまう。そのため、成形荷重を低減することができない。
【００１８】
一方、本実施の形態１においては、素材Ｍは、ダイス９１の内側にセットされ、パンチ９２によってダイス９１の上方から押し込まれて下方に移動し、ダイス９１の下部内側の成形空間にて外周面に外歯が形成され、外歯が形成された歯車Ｇは、下方から排出される。この点では従来技術と同様である。
【００１９】
ただし、本実施の形態１においては、素材Ｍの外径寸法を、ダイス９１に設定されている歯形の大径寸法よりも小さな寸法とした場合に、素材Ｍがダイス９１の成形空間に進入する前に据込まれることがないように、ダイス９１の成形空間の上方部分の形状を変更している。具体的には、ダイス９１の成形空間の上方部分の形状を、ダイス９１の成形空間に押し込まれる前の素材Ｍの外径寸法が、ダイス９１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも小さな寸法に拘束されるような形状としている。
【００２０】
これにより、素材Ｍの外径寸法を、ダイス９１に設定されている歯形の大径寸法よりも小さな寸法とした場合に、素材Ｍは、据込まれることなく、ダイス９１の成形空間に進入するため、鍛造成形時の成形荷重を低減することができる。その結果、ダイス９１の型寿命を延ばすことができる。
【００２１】
＜本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置＞
続いて、図２及び図３を参照して、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法で使用する歯車の鍛造成形装置について説明する。図２は、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。図３は、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置のうち歯形ダイス及び素材外径拘束ダイス付近の構成例を示す拡大正面図である。
【００２２】
図２及び図３に示されるように、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置１は、上部ユニット１０と、下部ユニット２０と、を備えている。
【００２３】
上部ユニット１０は、パンチ１１を備えている。
パンチ１１は、下降駆動されて、後述の素材外径拘束ダイス２２にセットされた素材Ｍを、上方から押し込むための部材である。なお、図２は、パンチ１１の理解を容易にするために、パンチ１１を、軸線を境に２つに分割し、このうちの左側を上昇した状態、右側を下降した状態として図示している。しかし、実際のパンチ１１は、このように分割されるものではなく、一体で上昇又は下降駆動されるものであることに留意されたい。
【００２４】
下部ユニット２０は、歯形ダイス２１、素材外径拘束ダイス２２、圧力板２３、ダイスケース２４、マンドレル２５、排出用部材２６、及び排出口２７を備えている。
【００２５】
圧力板２３は、内側に貫通孔を備えた環状部材である。
歯形ダイス２１は、圧力板２３の上方に配置され、内側に貫通孔を備えた環状部材である。歯形ダイス２１は、素材Ｍの外周面に外歯を形成するための外歯成形用の部材である。
【００２６】
素材外径拘束ダイス２２は、歯形ダイス２１の上方に配置され、内側に貫通孔を備えた環状部材である。素材外径拘束ダイス２２は、歯形ダイス２１の内側の成形空間（貫通孔部分）に押し込まれる前の素材Ｍの外径を拘束するための部材である。
ダイスケース２４は、歯形ダイス２１、素材外径拘束ダイス２２、及び圧力板２３を保持する部材である。
【００２７】
なお、歯形ダイス２１、素材外径拘束ダイス２２、及び圧力板２３の内側の貫通孔の軸は一致している。また、圧力板２３の内径寸法は、歯形ダイス２１も内径寸法と同じか、又は、それよりも大きな寸法とする。歯形ダイス２１及び素材外径拘束ダイス２２の内径寸法の関係は後述する。
【００２８】
マンドレル２５は、歯形ダイス２１、素材外径拘束ダイス２２、及び圧力板２３の内側の貫通孔に配置された円柱状の部材である。マンドレル２５は、環状の素材Ｍの内周面が外嵌されて、素材Ｍの内周面を支持するための部材である。なお、マンドレル２５は、圧力板２３の下方から、排出用部材２６の上面付近まで延びている。
【００２９】
排出用部材２６は、マンドレル２５の下方に配置され、図中左方向に水平駆動される部材である。排出用部材２６は、圧力板２３の下方から排出された、外歯が形成された歯車Ｇを、鍛造成形装置１の外部に排出するための部材である。歯車Ｇを鍛造成形装置１の外部に排出する際には、排出用部材２６の空洞部２６１がマンドレル２５の直下に位置するように、排出用部材２６を水平駆動する。これにより、圧力板２３の下方から排出された歯車Ｇは、空洞部２６１に落下し、傾斜板２６２を滑落して、排出口２７から鍛造成形装置１の外部に排出される。
【００３０】
以下、上述のような歯車の鍛造成形装置１を用いて、歯車Ｇを鍛造成形する方法について、説明する。
まず、素材Ｍを、素材外径拘束ダイス２２の上方から投入して、素材Ｍの内周面をマンドレル２５に外嵌し、素材外径拘束ダイス２２にセットする。このとき、素材Ｍの下端は、素材外径拘束ダイス２２の上端付近に位置している。
【００３１】
この状態で、パンチ１１を下降駆動して、素材外径拘束ダイス２２にセットされた素材Ｍを、上方から押し込む。これにより、素材Ｍは、マンドレル２５により内周面が支持され、かつ、素材外径拘束ダイス２２により外径寸法が拘束されつつ、下方に移動して、歯形ダイス２１の内側の成形空間（貫通孔部分）に進入する。
【００３２】
歯形ダイス２１に進入した素材Ｍは、パンチ１１によりさらに下方に押し込まれ、歯形ダイス２１の内側の成形空間を下方に移動する過程で、歯形ダイス２１により外周面に外歯が形成される。歯形ダイス２１により外歯が形成された歯車Ｇは、パンチ１１によりさらに下方に押し込まれて、圧力板２３の下方から排出される。
【００３３】
ここで、パンチ１１により素材Ｍを下方に所定量分（概略的には、素材Ｍの軸線方向の長さ分）押し込むと、パンチ１１を一旦上昇駆動する。続いて、前回の素材Ｍの上に新たな素材Ｍをセットし、パンチ１１を再度下降駆動して、新たにセットされた素材Ｍを、上方から押し込む。以降、この動作を繰り返す。これにより、外歯が形成された歯車Ｇを、連続して成形することができる。
【００３４】
なお、圧力板２３の下方から排出された歯車Ｇは、上述のように、マンドレル２５の直下に移動した空洞部２６１に落下し、傾斜板２６２を滑落して、排出口２７から鍛造成形装置１の外部に排出される。
【００３５】
＜本実施の形態１に係る素材、歯形ダイス、及び素材外径拘束ダイス＞
続いて、図４〜図１１を参照して、本実施の形態１に係る素材Ｍ、歯形ダイス２１、及び素材外径拘束ダイス２２の径寸法について説明する。
【００３６】
図４は、本実施の形態１に係る素材Ｍの構成例を示す正面図である。
図４に示されるように、素材Ｍは、内側に貫通孔を備えた環状部材であり、外径寸法をＤ１とする。
【００３７】
図５及び図６は、本実施の形態１に係る素材外径拘束ダイス２２の構成例を示す図であり、図５は正面図、図６は平面図である。
図５及び図６に示されるように、素材外径拘束ダイス２２は、内側に貫通孔を備えた環状部材であり、内径寸法をＤ２とする。素材外径拘束ダイス２２の内側の貫通孔に素材Ｍをセットするため、素材外径拘束ダイス２２の内径寸法Ｄ２は、素材Ｍの外径寸法Ｄ１よりも僅かに大きな寸法とする。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２とする。
【００３８】
図７〜図１１は、本実施の形態１に係る歯形ダイス２１の構成例を示す図である。図７は正面図、図８は図７のＡ領域の拡大正面図、図９は平面図、図１０は斜視図、図１１は図１０のＢ領域の拡大斜視図である。
図７〜図１１に示されるように、歯形ダイス２１は、内側に貫通孔を備えた環状部材である。
【００３９】
素材Ｍの外周面のうち歯形ダイス２１における図１１のｂ領域を通る部分が、歯車Ｇの歯形の大径部分になる。また、図１１のｂ領域の内径寸法が図８のＤ３に相当する。従って、このＤ３が、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法となる。素材Ｍの外径寸法Ｄ１及び素材外径拘束ダイス２２の内径寸法Ｄ２は、歯形ダイス２１に設定されている歯形の大径寸法Ｄ３よりも小さな寸法とする。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３とする。
【００４０】
これにより、歯形ダイス２１に設定されている歯形の大径寸法Ｄ３よりも小さな外径寸法Ｄ１とした素材Ｍは、歯形ダイス２１に押し込まれる前に、歯形の大径寸法Ｄ３よりも小さな内径寸法Ｄ２の素材外径拘束ダイス２２により、外径寸法がＤ２以下に拘束される。その結果、素材Ｍは、歯形の大径寸法Ｄ３まで広がることなく（すなわち、据込まれることなく）、歯形ダイス２１の成形空間に進入するため、鍛造成形時の成形荷重を低減することができる。その結果、歯形ダイス２１の型寿命を延ばすことができる。
【００４１】
＜本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の効果＞
続いて、図１２を参照して、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の効果について説明する。図１２は、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法の効果の例を示すグラフである。図１２において、横軸は鍛造成形時の断面減少率［％］であり、縦軸は鍛造成形時の成形荷重［Ｔｏｎ］である。
【００４２】
図１２において、実線は、断面減少率と成形荷重との関係を示している。ここで、右側の１点は、従来技術に係る歯車の鍛造成形方法に従い、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも大きな外径寸法の素材Ｍから歯車Ｇを鍛造成形したときの結果をプロットしたものである。
【００４３】
また、左側の４点は、本実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法に従い、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも小さな外径寸法の素材Ｍから歯車Ｇを鍛造成形したときの結果をプロットしたものである。
【００４４】
図１２に示されるように、従来技術においては、大きな外径寸法の素材Ｍから歯車Ｇを鍛造成形しているため、断面減少率が大きく、その結果、成形荷重も大きくなる。従来技術においても、断面減少率が小さくなれば、成形荷重も小さくなるはずである。しかし、上述のように、従来技術においては、素材Ｍの外径寸法を小さくして、断面減少率を小さくしても、素材Ｍが歯形ダイス２１に進入する前に、素材Ｍが据込まれてしまうため、成形荷重を小さくすることはできない。
【００４５】
これに対して、本実施の形態１においては、素材Ｍは、歯形ダイス２１に押し込まれる前に、素材外径拘束ダイス２２により外径が拘束されるため、素材Ｍが据込まれることがない。そのため、素材Ｍの外径寸法を小さくして、断面減少率を小さくすれば、成形荷重を小さくすることができる。その結果、歯形ダイス２１の型寿命を延ばすことができる。
【００４６】
ここで、本実施の形態１においては、断面減少率が小さいほど、成形荷重も小さくなる。そのため、成形荷重を小さくするという観点では、断面減少率が小さい方がより好適である。しかし、断面減少率を小さくしていくと、外径未充填量が大きくなる。外径未充填量は、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法（上述のＤ３に相当）と歯形ダイス２１から排出された実際の歯車Ｇの歯形の大径寸法との差を表したものである。外径未充填量が大きくなると、製品としての歯車Ｇの外径未充填量が公差の許容範囲から外れるおそれがある。そのため、断面減少率は、成形荷重及び外径未充填量の双方を勘案して、適正範囲に決定することが好適である。図１２においては、本実施の形態１に係る左側の４点のうち、断面減少率が高い右側の２点が外径未充填量の公差の許容範囲に収まっている。そのため、この２点の断面減少率に決定するのが良い。
【００４７】
また、素材Ｍの外径寸法Ｄ１及び素材外径拘束ダイス２２の内径寸法Ｄ２は、断面減少率を適正範囲とするために、上述のように上限値を定義するだけでなく、下限値も定義することが好適である。歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇのピッチ円径寸法をＤ４とすると、Ｄ１及びＤ２は、歯車Ｇのピッチ円径寸法Ｄ４よりも大きな寸法とするのが好適である。すなわち、Ｄ４＜Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３とする。
【００４８】
＜実施の形態２＞
＜本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法の概要＞
上述のように、従来技術においては、素材Ｍの外径寸法は、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法と同じか、又は、それよりも大きな寸法であり、大きな寸法の素材Ｍから歯車Ｇを成形していた。そのため、歯車Ｇの歯先には肉ヒケ（肉引け、肉ひけ）が発生せず、歯車Ｇの歯先の肉ハリ（肉張り、肉はり）に関しては問題がなかった。
【００４９】
これに対して、実施の形態１においては、素材Ｍの外径寸法は、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも小さな寸法であり、小さな寸法の素材Ｍから歯車Ｇを成形していた。また、実施の形態１に係る素材外径拘束ダイス２２は、図１３に示されるように、内周面に特段の加工もされていない、単なる環状部材であった。そのため、鍛造成形時に、素材Ｍの材料は、歯形ダイス２１と素材外径拘束ダイス２２との境界部分であって、素材Ｍの歯形変形が開始される素材歯形変形開始部において、歯先方向と歯元方向とに同時に分流を開始し、これに起因して、歯車Ｇの歯先には肉ヒケが発生してしまうおそれがあった。
【００５０】
図１４及び図１５は、実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車Ｇの構成例を示す斜視図であり、図１４は、歯車Ｇを上端面から見た図、図１５は、歯車Ｇを下端面から見た図である。
【００５１】
図１４及び図１５に示される歯車Ｇの歯先には、肉ヒケが発生していることがわかる。このことから、実施の形態１に係る歯車の鍛造成形方法は、歯車Ｇの歯先の肉ハリに関しては改善の余地があった。
【００５２】
本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法は、歯車Ｇの歯先の肉ハリを改善するものであり、実施の形態１に係る素材外径拘束ダイス２２を、素材外径拘束ダイス２２Ａに置き換えている。
【００５３】
図１６は、本実施の形態２に係る素材外径拘束ダイス２２Ａの構成例を示す斜視図である。
図１６に示されるように、素材外径拘束ダイス２２Ａは、その内周面に歯形ダイス２１の歯形形状が彫り込まれている。ここで、素材外径拘束ダイス２２Ａの内径寸法は、実施の形態１と同様に、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇの歯形の大径寸法よりも小さく、歯形ダイス２１に設定されている歯車Ｇのピッチ円径寸法よりも大きな寸法である。そのため、素材外径拘束ダイス２２Ａの内周面においては、素材外径拘束ダイス２２Ａの内径よりも径方向外側に歯形ダイス２１の歯形形状が彫り込まれることになる。
【００５４】
このように、素材外径拘束ダイス２２Ａの内周面には歯形ダイス２１の歯形形状が彫り込まれている。そのため、鍛造成形時に、素材歯形変形開始部では、素材外径拘束ダイス２２Ａ側の歯先部には、素材Ｍの材料が既に充満している状態になる（詳細は後述する）。よって、素材Ｍの材料は、実施の形態１のように分流することなく、歯形ダイス２１側の歯先部へ移動させることができるため、歯車Ｇの歯先の肉ヒケの発生を抑制でき、その結果、歯車Ｇの歯先の肉ハリを改善することができる。
【００５５】
＜本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形装置＞
続いて、図１７及び図１８を参照して、本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法で使用する歯車の鍛造成形装置について説明する。図１７は、本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形装置の構成例を示す正面図である。図１８は、図１７のＣ領域の拡大正面図である。なお、図１８においては、素材外径拘束ダイス２２Ａ及び歯形ダイス２１の内径形状を見易くするため、マンドレル２５の図示を省略している。
【００５６】
図１７及び図１８に示されるように、本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形装置１Ａは、実施の形態１に係る歯車の鍛造成形装置１と比較して、素材外径拘束ダイス２２を、素材外径拘束ダイス２２Ａに置き換えた点が異なり、その他の構成は同様である。
【００５７】
素材外径拘束ダイス２２Ａは、上述のように、その内周面において、素材外径拘束ダイス２２Ａの内径（実施の形態１と同様に、内径寸法はＤ２）よりも径方向外側に歯形ダイス２１の歯形形状が彫り込まれている。そのため、結果的に、素材外径拘束ダイス２２Ａの内周面は、歯車Ｇの歯先が彫り込まれたように見える。
【００５８】
＜本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法の効果＞
上述のように、本実施の形態２においては、素材外径拘束ダイス２２Ａは、その内周面において、素材外径拘束ダイス２２Ａの内径よりも径方向外側に歯形ダイス２１の歯形形状が彫り込まれている。そのため、鍛造成形時に、素材Ｍの材料は、素材外径拘束ダイス２２Ａを移動している間、素材Ｍに掛かる内圧により、素材外径拘束ダイス２２Ａの内周面の彫り込み部分の歯先方向に張り出す（据込み移動する）。このことから、素材歯形変形開始部では、素材外径拘束ダイス２２Ａ側の歯先部には、素材Ｍの材料が既に充満している状態になる。よって、素材Ｍの材料は、実施の形態１のように分流することなく、歯形ダイス２１側の歯先部へ移動させることができるため、歯車Ｇの歯先の肉ヒケの発生を抑制できる。
【００５９】
図１９及び図２０は、本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法で成形された歯車Ｇの構成例を示す斜視図であり、図１９は、歯車Ｇを上端面から見た図、図２０は、歯車Ｇを下端面から見た図である。
【００６０】
図１９及び図２０に示される歯車Ｇの歯先には、肉ヒケが発生していないことがわかる。このことから、本実施の形態２に係る歯車の鍛造成形方法は、歯車Ｇの歯先の肉ヒケの発生を抑制できるため、歯車Ｇの歯先の肉ハリを改善することができる。その他の効果は、実施の形態１と同様である。
【００６１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ  鍛造成形装置
１０  上部ユニット
１１  パンチ
２０  下部ユニット
２１  歯形ダイス
２２，２２Ａ  素材外径拘束ダイス
２３  圧力板
２４  ダイスケース
２５  マンドレル
２６  排出用部材
２６１  空洞部
２６２  傾斜板
２７  排出口
Ｍ  素材
Ｇ  歯車
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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