(57)【要約】【課題】強度を保ちつつ軽量化された歯車及びその歯車の製造方法を提供すること。【解決手段】歯車１００Ａ（又は１００Ｂ）は、所定の板厚を有する中空円板状部１１０と、中空円板状部１１０の径方向外側の端部において中空円板状部１１０の板厚方向の両側に突出するように設けられ、中空円板状部１１０側の面が円錐台側面形状を有するリム部１２０Ａ（又は１２０Ｂ）と、リム部のうち中空円板状部１１０とは反対側の面に設けられる歯部１３０Ａ（又は１３０Ｂ）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の板厚を有する中空円板状部と、
前記中空円板状部の径方向外側又は内側の端部において該中空円板状部の板厚方向の両側に突出するように設けられ、前記中空円板状部の側の面が円錐台側面形状を有するリム部と、
前記リム部のうち前記中空円板状部とは反対側の面に設けられる歯部と、
を備える歯車。
【請求項２】
前記リム部は、前記中空円板状部の径方向外側又は内側の端部において前記板厚方向の両側にそれぞれ２つ中空円錐台状部を有する請求項１に記載の歯車。
【請求項３】
前記２つの中空円錐台状部は、前記中空円板状部に対して対称に形成される請求項２に記載の歯車。
【請求項４】
中空円板状部と、前記中空円板状部の径方向外側又は内側の端部に設けられるリム部と、前記リム部のうち前記中空円板状部側とは反対側の面に設けられる歯部と、を備える歯車の製造方法であって、
歯車用素材を鍛造して前記中空円板状部となる円板状部又は前記中空円板状部を形成すると共に、前記円板状部の径方向外側の端部又は前記中空円板状部の径方向内側の端部において板厚方向の両側に突出して前記リム部及び前記歯部となる突出部を形成する鍛造工程と、
前記突出部のうち前記円板状部の側とは反対側の面又は前記中空円板状部の側とは反対側の面を切削して、前記歯部を形成する歯切り工程と、
を含む歯車の製造方法。
【請求項５】
前記鍛造工程の後であって前記歯切り工程の前に、前記突出部を径方向に変形させて、前記円板状部又は前記中空円板状部の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部を有する前記リム部を形成する曲げ加工工程と、
を含む請求項４に記載の歯車の製造方法。
【請求項６】
前記鍛造工程の後であって前記歯切り工程の前に、前記突出部を切削して、前記円板状部又は前記中空円板状部の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部を有する前記リム部を形成する切削工程を更に含む請求項４に記載の歯車の製造方法。
【請求項７】
前記鍛造工程において形成される前記突出部のうち前記円板状部の側又は前記中空円板状部の側の面は、前記中空円錐台状部の前記円板状部の側又は前記中空円板状部の側の面を構成しており、
前記切削工程において、前記突出部のうち、前記円板状部とは反対側又は前記中空円板状部とは反対側の面が切削されて前記リム部が形成される請求項６に記載の歯車の製造方法。
【請求項８】
前記歯車用素材は、特殊鋼又はステンレス鋼からなる請求項４〜７のいずれかに記載の歯車の製造方法。
【請求項９】
前記歯車用素材は、特殊鋼板又はステンレス鋼板から加工されて形成されたものである請求項４〜７のいずれかに記載の歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車及び該歯車の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車は、動力の方向や速さを変えて伝達可能な機械要素であり、精密機器、機械設備、自動車等、様々な分野で使用されている。特に強度が求められる場合には、金属製の歯車が用いられる。
金属製の歯車は、樹脂製の歯車に比べて高強度であるが重量が大きい。そのため、例えば平歯車の場合、複数の歯で構成される歯部から軸穴部までの肉厚を一定とするのではなく、歯部の歯幅よりも肉厚を薄くした円板状のウェブ部を備える構造とすることにより、所定の強度を備えつつ、軽量化された歯車を得ることが可能である。また、軽量化のため、ウェブ部に穴が形成される場合もある（特許文献１参照）。
【０００３】
歯車の製造においては、一般的に鍛造により肉厚一定の粗材がまず作製され、焼きならし等の熱処理が施された後、歯部やウェブ部が切削により形成され、仕上げに研磨が施される（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−５９５７９号公報
【特許文献２】特開平１１−２５４０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、ウェブ部を肉厚一定の粗材から切削により薄肉に加工する場合や、穴を開ける場合は、削り出しの量が多くなってしまうため材料の歩留まりが悪く、加工に時間を要する。
【０００６】
従って、本発明は、強度を保ちつつ軽量化された歯車、及び、歩留まりを向上させた歯車の製造方法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】
【０００７】
本発明は、所定の板厚を有する中空円板状部と、前記中空円板状部の径方向外側又は内側の端部において該中空円板状部の板厚方向の両側に突出するように設けられ、前記中空円板状部の側の面が円錐台側面形状を有するリム部と、前記リム部のうち前記中空円板状部とは反対側の面に設けられる歯部と、を備える歯車に関する。
【０００８】
また、前記リム部は、前記中円空板状部の径方向外側又は内側の端部において前記板厚方向の両側にそれぞれ２つ中空円錐台状部を有することが好ましい。
【０００９】
また、前記２つの中空円錐台状部は、前記中空円板状部に対して対称に形成されることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、中空円板状部と、前記中空円板状部の径方向外側又は内側の端部に設けられるリム部と、前記リム部のうち前記中空円板状部側とは反対側の面に設けられる歯部と、を備える歯車の製造方法であって、歯車用素材を鍛造して前記中空円板状部となる円板状部又は前記中空円板状部を形成すると共に、前記円板状部の径方向外側の端部又は前記中空円板状部の径方向内側の端部において板厚方向の両側に突出して前記リム部及び前記歯部となる突出部を形成する鍛造工程と、前記突出部のうち前記円板状部の側とは反対側の面又は前記中空円板状部とは反対側の面を切削して、前記歯部を形成する歯切り工程と、を含む歯車の製造方法に関する。
【００１１】
また、前記鍛造工程の後であって前記歯切り工程の前に、前記突出部を径方向に変形させて、前記円板状部又は前記中空円板状部の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部を有する前記リム部を形成する曲げ加工工程を更に含むことが好ましい。
【００１２】
また、前記鍛造工程の後であって前記歯切り工程の前に、前記突出部を切削して、前記円板状部又は前記中空円板状部の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部を有する前記リム部を形成する切削工程を更に含むことが好ましい。
【００１３】
また、前記鍛造工程において形成される前記突出部のうち前記円板状部の側又は前記中空円板状部の側の面は、前記中空円錐台状部の前記円板状部の側又は前記中空円板状部の側の面を構成しており、前記切削工程において、前記突出部のうち、前記円板状部とは反対側又は前記中空円板状部とは反対側の面が切削されて前記リム部が形成されることが好ましい。
【００１４】
また、前記歯車用素材は、特殊鋼又はステンレス鋼からなることが好ましい。
【００１５】
また、前記歯車用素材は、特殊鋼板又はステンレス鋼板から加工されて形成されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の歯車によれば、中空円板状部の板厚を所定の板厚とすることで歯車の強度を保つと共に、中空円板状部の板厚をリム部よりも薄肉に構成し、且つ、リム部のうち中空円板状部側の面を円錐台側面形状とし反対側の面に歯部を設けることで、従来の円筒形状のリム部に比べて、リム部の軽量化が可能である。また、本発明の歯車の製造方法によれば、鍛造により中空円板状部の厚みを薄く形成すると共にリム部及び歯部となる突出部を形成するので、少ない切削量で歯部を形成することができ、材料の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態における外歯車の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１の外歯車の組合せ例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における内歯車の構成を示す概略断面図である。
【図４】図１の外歯車及び図３の内歯車の組合せ例を示す図である。
【図５】本発明の外歯車及び内歯車の第１の製造方法の工程を示す説明図である。
【図６】本発明の歯車用素材を示す図である。
【図７】本発明の第１の製造方法に係る外歯車の鍛造工程を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第１の製造方法に係る外歯車の径方向外側への曲げ加工工程を示す図である。
【図８Ｂ】本発明の第１の製造方法に係る外歯車の径方向内側への曲げ加工工程を示す図である。
【図９】本発明の第１の製造方法に係る内歯車の鍛造工程を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の第１の製造方法に係る内歯車の径方向外側への曲げ加工工程を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の第１の製造方法に係る内歯車の径方向内側への曲げ加工工程を示す図である。
【図１１】本発明の外歯車及び内歯車の第２の製造方法の工程を示す説明図である。
【図１２】本発明の第２の製造方法に係る外歯車の鍛造工程を示す図である。
【図１３】本発明の第２の製造方法に係る外歯車の切削工程を示す図である。
【図１４】本発明の第２の製造方法に係る内歯車の鍛造工程を示す図である。
【図１５】本発明の第２の製造方法に係る内歯車の切削工程を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態における変形例の歯車の構成を示す概略断面図である。
【図１７】本発明の変形例に係る歯車の製造方法の工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の歯車及びその製造方法の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る歯車としての外歯車１００の断面図であり、図２は、本実施形態に係る歯車としての内歯車２００の断面図である。図１（ａ）は、歯部１３０Ａの形状が谷型となる外歯車１００Ａを示し、図１（ｂ）は、歯部１３０Ｂの形状が山型となる外歯車１００Ｂを示す。図２（ａ）は、歯部２３０Ａの形状が山型となる内歯車２００Ａを示し、図２（ｂ）は、歯部２３０Ｂの形状が谷型となる内歯車２００Ｂを示す。
先ず、図１を参照して、外歯車１００の構成について詳しく説明する。
【００２０】
外歯車１００Ａは、図１（ａ）に示すように、中空円板状部１１０と、リム部１２０Ａと、歯部１３０Ａと、を備える。
【００２１】
中空円板状部１１０は、所定の板厚を有し、中心部に軸穴が形成された円板状の板により構成される。中空円板状部１１０の板厚は、該板厚方向のリム部１２０Ａの大きさよりも薄く構成される。
【００２２】
リム部１２０Ａは、中空円板状部１１０の径方向外側の端部において中空円板状部１１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部１２０Ａは、２つの中空円錐台状部を有しており、更に詳しく説明すると、図１（ａ）において、上部側に第１の中空円錐台状部１２１Ａと下部側に第２の中空円錐台状部１２２Ａとを備える。第１の中空円錐台状部１２１Ａ及び第２の中空円錐台状部１２２Ａは、中空円板状部１１０との成す角度θ１が鈍角となるように延びている。これにより、リム部１２０Ａの径方向外側の面は谷型に構成される。
尚、中空円錐台状部とは、所定の肉厚で円錐台形に形成され内部が中空のものをいう。以下の説明においても同様である。
【００２３】
また、径方向外側における第１の中空円錐台状部１２１Ａと第２の中空円錐台状部１２２Ａとの間の挟角θ２（以下、リム部１２０Ａの挟角θ２とする）は、歯部１３０Ａを形成可能な角度に設定すればよく、製造時の加工条件から７５°以上とすることが可能である。本実施形態では、９０°とした。
また、リム部１２０Ａのうち径方向内側の面、即ち、中空円板状部１１０側の面が円錐台側面形状を有するように形成されるので、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【００２４】
歯部１３０Ａは、リム部１２０Ａの径方向外側の面（中空円板状部１１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部１３０Ａには、複数の歯が形成される。歯部１３０Ａの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【００２５】
本実施形態では、第１の中空円錐台状部１２１Ａ及び第２の中空円錐台状部１２２Ａが、中空円板状部１１０に対して対称となるように構成した。よって、リム部１２０Ａは、歯部１３０Ａにかかる荷重を軸方向について均等に受けることができる。尚、第１の中空円錐台状部１２１Ａ及び第２の中空円錐台状部１２２Ａがそれぞれ中空円板状部１１０となす角度を異なるように構成してもよい。
【００２６】
外歯車１００Ｂは、図１（ｂ）に示すように、中空円板状部１１０と、リム部１２０Ｂと、歯部１３０Ｂと、を備える。中空円板状部１１０の構成は、外歯車１００Ａで説明したものと同様であるので、説明を省略する。
【００２７】
リム部１２０Ｂは、中空円板状部１１０の径方向外側の端部において中空円板状部１１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部１２０Ｂは、２つの中空円錐台状部を有しており、更に詳しく説明すると、図１（ｂ）において、上部側に第１の中空円錐台状部１２１Ｂと下部側に第２の中空円錐台状部１２２Ｂとを備える。第１の中空円錐台状部１２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部１２２Ｂは、中空円板状部１１０との成す角度θ３が鋭角となるように延びている。これにより、リム部１２０Ｂの径方向外側の面は山型に構成される。
また、径方向内側における第１の中空円錐台状部１２１Ｂと第２の中空円錐台状部１２２Ｂとの成す角（以下、リム部１２０Ｂの挟角とする）は、製造時の加工条件から３０°以上とすることが可能である。本実施形態では、９０°とした。
また、リム部１２０Ｂのうち径方向内側の面、即ち、中空円板状部１１０側の面が円錐台側面形状を有するように形成されるので、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【００２８】
歯部１３０Ｂは、リム部１２０Ｂの径方向外側の面（中空円板状部１１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部１３０Ｂには複数の歯が形成される。歯部１３０Ｂの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【００２９】
本実施形態では、第１の中空円錐台状部１２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部１２２Ｂが、中空円板状部１１０に対して対称となるように構成した。よって、リム部１２０Ｂは、歯部１３０Ｂにかかる荷重を軸方向について均等に受けることができる。尚、第１の中空円錐台状部１２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部１２２Ｂがそれぞれ中空円板状部１１０となす角度を異なるように構成してもよい。
【００３０】
以上説明した外歯車１００は、図２（ａ）に示すように、所定の径を有する外歯車１００Ａと、該所定の径よりも小さい径を有する外歯車１００Ｂとを、軸を平行にして組み合わせることで、平行軸の歯車として用いることができる。また、図２（ｂ）に示すように、複数の外歯車１００Ｂの軸を平行にして組み合せることで、平行軸の歯車として用いることができる。また、図２（ｃ）に示すように、２つの外歯車１００Ｂの軸を交差させて組み合わせることで、交差軸の歯車として用いることができる。また、本発明の外歯車１００を、従来の歯車と組み合わせて用いることもできる。
【００３１】
次に、図３を参照して内歯車２００の構成について詳しく説明する。
内歯車２００Ａは、図３（ａ）に示すように、中空円板状部２１０と、リム部２２０Ａと、歯部２３０Ａと、を備える。
【００３２】
中空円板状部２１０は、所定の板厚を有し、径方向内側にリム部２２０Ａが配置されるように、円環状に形成された板により構成される。中空円板状部２１０の板厚は、該板厚方向のリム部２２０Ａの大きさよりも薄く構成される。
【００３３】
リム部２２０Ａは、中空円板状部２１０の径方向内側の端部において中空円板状部２１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部２２０Ａは、２つの中空円錐台状部を有しており、更に詳しく説明すると、図３（ａ）において、上部側に第１の中空円錐台状部２２１Ａと下部側に第２の中空円錐台状部２２２Ａとを備える。第１の中空円錐台状部２２１Ａ及び第２の中空円錐台状部２２２Ａは、中空円板状部２１０と成す角度θ４が鋭角となるように延びている。これにより、リム部２２０Ａの径方向内側の面は山型に構成される。
【００３４】
また、径方向外側における第１の中空円錐台状部２２１Ａと第２の中空円錐台状部２２２Ａとの成す角（以下、リム部２２０Ａの挟角とする）は、製造時の加工条件から７５°以上とすることが可能である。本実施形態では、９０°とした。
また、リム部２２０Ａのうち径方向外側の面、即ち、中空円板状部２１０側の面が円錐台側面形状を有するように形成されるので、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【００３５】
歯部２３０Ａは、リム部２２０Ａの径方向内側の面（中空円板状部２１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部２３０Ａには複数の歯が形成される。歯部２３０Ａの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【００３６】
本実施形態では、第１の中空円錐台状部２２１Ａ及び第２の中空円錐台状部２２２Ａが、中空円板状部２１０に対して対称となるように構成した。よって、リム部２２０Ａは、歯部２３０Ａにかかる荷重を軸方向について均等に受けることができる。尚、第１の中空円錐台状部２２１Ａ及び第２の中空円錐台状部２２２Ａがそれぞれ中空円板状部２１０となす角度を異なるように構成してもよい。
【００３７】
内歯車２００Ｂは、図３（ｂ）に示すように、中空円板状部２１０と、リム部２２０Ｂと、歯部２３０Ｂと、を備える。中空円板状部２１０の構成は、内歯車２００Ａで説明したものと同様であるので、説明を省略する。
【００３８】
リム部２２０Ｂは、中空円板状部２１０の径方向内側の端部において中空円板状部２１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部２２０Ｂは、２つの中空円錐台状部を有しており、更に詳しく説明すると、図３（ｂ）において、上部側に第１の中空円錐台状部２２１Ｂと下部側に第２の中空円錐台状部２２２Ｂとを備える。第１の中空円錐台状部２２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部２２２Ｂは、中空円板状部２１０との成す角θ５が鈍角となるように延びている。これにより、リム部２２０Ｂの径方向内側の面は谷型に構成される。
【００３９】
また、径方向内側における第１の中空円錐台状部２２１Ｂと第２の中空円錐台状部２２２Ｂとの間の挟角θ６（以下、リム部２２０Ｂの挟角θ６とする）は、歯部２３０Ｂを形成可能な角度に設定すればよく、製造時の加工条件から３０°以上とすることが可能である。本実施形態では、９０°とした。
また、リム部２２０Ｂのうち径方向外側の面、即ち、中空円板状部２１０側の面が円錐台側面形状を有するように形成されるので、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【００４０】
歯部２３０Ｂは、リム部２２０Ｂの径方向内側の面（中空円板状部２１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部２３０Ｂには複数の歯が形成される。歯部２３０Ｂの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【００４１】
本実施形態では、第１の中空円錐台状部２２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部２２２Ｂが、中空円板状部２１０に対して対称となるように構成した。よって、リム部２２０Ｂは、歯部２３０Ｂにかかる荷重を軸方向について均等に受けることができる。尚、第１の中空円錐台状部２２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部２２２Ｂがそれぞれ中空円板状部２１０となす角度を異なるように構成してもよい。
【００４２】
以上、説明した内歯車２００は、図４（ａ）に示すように、所定の径を有する内歯車２００Ａと、該所定の径よりも小さい径を有する外歯車１００Ａとを、軸を平行にして組み合わせることで、平行軸の歯車として用いることができる。また、同様に図４（ｂ）に示すように所定の径を有する内歯車２００Ｂと、該所定の径よりも小さい径を有する外歯車１００Ｂとを、軸を平行にして組み合わせることで、平行軸の歯車として用いることができる。また、図４（ｃ）に示すように、内歯車２００Ｂと、外歯車１００Ｂとを軸を交差させて組み合わせることで、交差軸の歯車として用いることができる。また、本実施形態の内歯車２００を、従来の外歯車と組み合わせて用いることもできる。
【００４３】
以上説明した本実施形態の歯車１００及び２００（外歯車１００Ａ及び１００Ｂ、内歯車２００Ａ及び２００Ｂ）によれば、以下のような効果を奏する。
【００４４】
（１）歯車１００（又は２００）を、所定の板厚を有する中空円板状部１１０（又は２１０）と、中空円板状部１１０の径方向外側又は中空円板状部２１０の径方向内側の端部において中空円板状部１１０（又は２１０）の板厚方向の両側に突出するように設けられ、中空円板状部１１０（又は２１０）側の面が円錐台側面形状を有するリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）と、リム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）のうち中空円板状部１１０（又は２１０）とは反対側の面に設けられる歯部１３０Ａ、１３０Ｂ（又は２３０Ａ、２３０Ｂ）と、備えるものとした。これにより、中空円板状部１１０（又は２１０）が所定の板厚を有するので、歯車１００（又は２００）の強度を保つことができ、中空円板状部１１０（又は２１０）の板厚をリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）よりも薄肉に構成して軽量化し、且つ、リム部のうち中空円板状部側の面を円錐台側面形状とすることで、従来の円筒形状のリム部に比べて、リム部の軽量化が可能である。
【００４５】
（２）リム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）を、中空円板状部１１０の径方向外側又は中空円板状部２１０の内側の端部において板厚方向の両側にそれぞれ２つ中空円錐台状部１２１Ａ、１２２Ａ、１２１Ｂ、１２２Ｂ（又は２２１Ａ、２２２Ａ、２２１Ｂ、２２２Ｂ）を有するものとした。これによりリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）が薄肉状に構成されるので、更にリム部の軽量化が可能である。
【００４６】
（３）２つの中空円錐台状部１２１Ａ及び１２２Ａ、１２１Ｂ及び１２２Ｂ（又は２２１Ａ及び２２２Ａ、２２１Ｂ及び２２２Ｂ）を、中空円板状部１１０（又は２１０）に対して対称に形成するものとした。これにより、リム部は、歯部にかかる荷重を軸方向について均等に受けることができるので、歯車１００（又は２００）の強度を高めることができる。
【００４７】
次に、本実施形態の歯車を製造する第１の製造方法について、図５〜図１０を参照して説明する。
図５は、第１の製造方法における外歯車１００Ａ、１００Ｂ及び内歯車２００Ａ、２００Ｂの製造工程について、概略を示したものである。図５に示すように、製造工程は、（１）ブランク加工工程、（２）鍛造工程、（３）曲げ加工工程（４）歯切り工程及び（５）穴開け工程を経て、必要に応じて焼入れ工程及び仕上げ加工工程を行う。
【００４８】
以下、各工程について詳細に説明する。
＜ブランク加工工程＞
１つの原素材から外歯車用の歯車用素材１１と、内歯車用の歯車用素材２１とを、打ち抜き加工やワイヤー放電加工により得る。原素材としては、機械構造用炭素鋼、工具鋼、軸受鋼等の特殊鋼の鋼板やステンレス鋼の鋼板、丸棒材を切断して据込んで円盤状にしたもの等を用いることができる。ここで、本発明の製造方法によれば、歯車用素材１１、２１の板厚は、リム部の軸方向の大きさと同程度のものではなく、薄肉に構成される中空円板状部１１０、２１０の板厚に近く、やや厚いものを用いる必要がある。よって、丸棒材から薄い円盤状の原素材を得るよりは、所定の板厚を有する鋼板を用いる方が好ましい。
本実施形態では、１枚の鋼板からワイヤー放電加工により歯車用素材１１及び２１を得る。歯車用素材１１及び２１を鋼板から加工して得ることで、丸棒材を切断する工程や据込み工程が不要となり、製造工程を簡素化することができる。
本実施形態では、図６（ａ）に示す外歯車の歯車用素材１１は、一例として、厚さｔ＝４ｍｍ、直径Ｄ＝２４ｍｍの円盤状の形状を有し、図６（ｂ）に示す内歯車の歯車用素材２１は、厚さｔ＝４ｍｍ、外径Ｄ＝４８ｍｍ、内径ｄ＝３２ｍｍの中空円盤状の形状を有する。
【００４９】
鍛造工程以降の各工程について、まず外歯車１００（１００Ａ、１００Ｂ）について説明し、後に内歯車２００（２００Ａ、２００Ｂ）について説明する。
＜鍛造工程（外歯車）＞
図７を参照して、外歯車１００の鍛造工程について説明する。
ブランク加工工程で得られた外歯車の歯車用素材１１に対して鍛造工程を行う。
図７に示すように、外歯車用の分流鍛造金型１２００は、歯車用素材１１の上部に配置される上部金型１２１０と、下部に配置される下部金型１２２０と、径方向外側に配置される側面金型１２３０と、で構成される。歯車用素材１１、上部金型１２１０、下部金型１２２０及び側面金型１２３０は、それぞれの中心軸が一致するように配置される。
上部金型１２１０は、歯車用素材１１の外径（Ｄ＝２４ｍｍ）よりも小さい所定の直径（Ｄ＝１８ｍｍ）の円柱形状部分を有し、上下に移動可能である。
下部金型１２２０は、歯車用素材１１の外径よりも小さい上部金型１２１０と一致する所定の直径（Ｄ＝１８ｍｍ）の円柱形状部分を有し、下部に固定される。
側面金型１２３０は、歯車用素材１１の外径と一致する内径（ｄ＝２４ｍｍ）の円環形状を有し、下部に固定される。
【００５０】
図７（ａ）に示すように歯車用素材１１を外歯車用の分流鍛造金型１２００に配置して、図７（ｂ）に示すように、上部金型１２１０を所定量押し込むことにより、図７（ｃ）に示す鍛造成形体１２が形成される。
鍛造成形体１２は、中空円板状部１１０となる所定の直径及び所定の板厚を有する円板状部１１０’と、円板状部１１０’の外周に軸方向の両側に突出した突出部１２０と、を備える。
円板状部１１０’の板厚Ｈ３は、上部金型１２１０の押し込み量Ｈ１によって調整することができ、歯車用素材１１の板厚ｔから押し込み量Ｈ１を減ずることにより算出することができる（図７（ｃ）参照）。
突出部１２０は、軸方向に所定の大きさＨ２を有し、図７（ｃ）において上部に突出した第１の突出部１２１と下部に突出した第２の突出部１２２で構成される。
【００５１】
＜曲げ加工工程（外歯車）＞
次に図８Ａを参照して、外歯車１００Ａの曲げ加工工程について説明する。
図８Ａに示すように、外歯車用の曲げ加工金型１３００Ａは、鍛造成形体１２の上部に配置される上部金型１３１０Ａと、下部に配置される下部金型１３２１Ａ及び下部金型１３２２Ａ、で構成される。
上部金型１３１０Ａは、小径が分流鍛造金型１２００の上部金型１２１０の直径（Ｄ＝１８ｍｍ）と一致し、母線が中心軸に対して所定の角度θをなす円錐台形状部分を有し、上下に移動可能である。
下部金型１３２１Ａは、直径が分流鍛造金型１２００の下部金型１２２０の直径（Ｄ＝１８ｍｍ）と一致する円柱形状部分を有し、下部に固定される。
下部金型１３２２Ａは、上部金型１３１０Ａを上下反転させたものと同様の形状の部分を有し、下部に固定される。
【００５２】
鍛造工程で得られた鍛造成形体１２を、図８Ａ（ａ）に示すように上部金型１３１０Ａ及び下部金型１３２１Ａとの間に配置して、図８Ａ（ｂ）に示すように、上部金型１３１０Ａで鍛造成形体１２を加圧して、第１の突出部１２１を径方向外側に変形させて、第１の中空円錐台状部１２１Ａを形成する。その後、図８Ａ（ｃ）に示すように下部に配置する金型を下部金型１３２２Ａに換えて、鍛造成形体１２を上下反転させ、図８Ａ（ｄ）に示すように、上部金型１３１０Ａで鍛造成形体１２を加圧して、第２の突出部１２２を径方向外側に変形させて、第２の中空円錐台状部１２２Ａを形成して、リム部形成体１３Ａを得る。このように、第１の中空円錐台状部１２１Ａ及び１２２Ａからなるリム部１２０Ａは、突出部１２０が外径方向に伸びが生じる伸びフランジ変形により、径方向外側の面が谷型となるように形成される。尚、上部金型１３１０Ａ及び下部金型１３２２Ａを用いて、同時に第１の突出部１２１及び第２の突出部１２２を径方向に変形させてもよい。
【００５３】
次に図８Ｂを参照して、外歯車１００Ｂの曲げ加工工程について説明する。
図８Ｂに示すように、外歯車用の曲げ加工金型１３００Ｂは、鍛造成形体１２の上部に配置される上部金型１３１０Ｂと、下部に配置される下部金型１３２１Ｂ、下部金型１３２２Ｂ及び側面金型１３３０で構成される。
【００５４】
上部金型１３１０Ｂは、分流鍛造金型１２００の側面金型１２３０の内径と一致する直径の円柱形状から、上方側を上面、下方側を底面とする円錐台がくり抜かれた形状部分と、該円錐台がくり抜かれた部分に配置される円柱形状部分と、を備え、上下に移動可能である。くり抜かれた円錐台の底面の直径は、分流鍛造金型１２００の側面金型１２３０の内径（ｄ＝２４ｍｍ）と一致し、円錐台の母線は中心軸に対して所定の角度θをなす。また、くり抜かれた円錐台の上面の直径は、分流鍛造金型１２００の上部金型１２１０の円柱形状の直径よりも小さい。また、円錐台がくり抜かれた部分に配置される円柱形状の直径は、くり抜かれた円錐台の上面の直径よりも小さい。この円柱形状部分は、第１の突出部１２１及び第２の突出部１２２の径方向の変形を拘束するために配置される。
【００５５】
下部金型１３２１Ｂは、分流鍛造金型１２００の下部金型１２２０の直径と一致する直径を有する上部円柱形状部分と、該上部円柱形状部分の下部に配置され分流鍛造金型１２００の側面金型１２３０の内径と一致する直径を有する下部円柱形状部分と、を備え、下部に固定される。上部円柱形状部分は、円板状部１１０’及び第２の突出部１２２の内径側の面を拘束し、下部円柱形状部分は、第２の突出部１２２の軸方向の下端を支持する。
下部金型１３２２Ｂは、上部金型１３１０Ｂを上下反転させたものと同様の形状を有し、下部に固定される。
【００５６】
側面金型１３３０は、分流鍛造金型１２００の側面金型１２３０と同様の形状を有し、下部に固定される。側面金型１３３０は、突出部１２０の径方向外側を拘束する。
【００５７】
鍛造工程で得られた鍛造成形体１２を、図８Ｂ（ａ）に示すように上部金型１３１０Ｂ及び下部金型１３２１Ｂの間に配置して、図８Ｂ（ｂ）に示すように、上部金型１３１０Ｂで鍛造成形体１２を加圧して、第１の突出部１２１を径方向内側に変形させて、第１の中空円錐台状部１２１Ｂを形成する。その後、図８Ｂ（ｃ）に示すように下部に配置する金型を下部金型１３２２Ｂに換えて、鍛造成形体１２を上下反転させ、図８Ｂ（ｄ）に示すように、上部金型１３１０Ｂで鍛造成形体１２を加圧して、第２の突出部１２２を径方向内側に変形させて、第２の中空円錐台状部１２２Ｂを形成して、リム部形成体１３Ｂを得る。このように、第１の中空円錐台状部１２１Ｂ及び１２２Ｂからなるリム部１２０Ｂは、突出部１２０が内径方向に縮みが生じる縮みフランジ変形により、径方向外側の面が山型となるように形成される。
【００５８】
＜歯切り工程＞
曲げ加工工程で得られたリム部形成体１３Ａ及び１３Ｂの径方向外側の面に、ホブ盤やラック盤等を用いた歯切り加工により複数の歯で構成される歯部１３０Ａ、１３０Ｂを形成する。
【００５９】
＜穴開け工程＞
鍛造工程又は曲げ加工工程の後に、鍛造成形体１２を構成する円板状部１１０’の中心部に所定の直径を有する円形の穴を開けて中空円板状部１１０が形成される。
【００６０】
以上、説明したブランク加工工程、鍛造工程、曲げ加工工程、歯切り工程及び穴開け工程を経て、外歯車１００Ａ、１００Ｂが得られる。外歯車１００Ａ、１００Ｂについて、硬度を高める必要があるものは、次の工程で焼入れを行う。また、歯部１３０Ａ、１３０Ｂについて、より高精度に形成する必要があるものは、軽度に切削、研削及び研磨等の仕上げ加工工程を行う。
【００６１】
次に、内歯車２００の鍛造工程以降の各工程について説明する。
＜鍛造工程（内歯車）＞
図９を参照して、内歯車２００の鍛造工程について説明する。ブランク加工工程で得られた内歯車の歯車用素材２１に対して鍛造工程を行う。
【００６２】
図９に示すように、内歯車用の分流鍛造金型２２００は、内歯車の歯車用素材２１の上部に配置される上部金型２２１０と、内歯車の歯車用素材２１に貫通して下部に配置される下部金型２２２０と、内歯車の歯車用素材２１の外周側の下部に配置される側面金型２２３０と、で構成される。内歯車の歯車用素材２１、上部金型２２１０、下部金型２２２０及び側面金型２２３０は、それぞれの中心軸が一致するように配置される。
【００６３】
上部金型２２１０は、上部円環部分２２１１と下部円環部分２２１２とを含んで構成される。上部円環部分２２１１は、内歯車の歯車用素材２１の外径（Ｄ＝４８ｍｍ）よりも小さく、内歯車の歯車用素材２１の内径よりも大きい所定の内径（ｄ＝３８ｍｍ）を有する。下部円環部分２２１２は、内歯車の歯車用素材２１の外径と一致する所定の内径（ｄ＝４８ｍｍ）を有する。
【００６４】
下部金型２２２０は、内歯車の歯車用素材２１の内径（ｄ＝３２ｍｍ）と一致する所定の直径（Ｄ＝３２ｍｍ）の円柱形状部分を有し、下部に固定される。
【００６５】
側面金型２２３０は、円環状の形状を有し、下部に固定される。側面金型２２３０は、内歯車の歯車用素材２１の外径と一致する所定の外径（Ｄ＝４８ｍｍ）を有し、上部円環部分２２１１の内径と一致する所定の内径（ｄ＝３８ｍｍ）を有する。
【００６６】
図９（ａ）に示すように、内歯車の歯車用素材２１は、下部金型２２２０が貫通した状態で、側面金型２２３０により支持されて配置される。図９（ｂ）に示すように、上部金型２２１０を所定量押し込むことにより、図９（ｃ）に示す鍛造成形体２２が形成される。
鍛造成形体２２は、中空円板状部２１０と、中空円板状部２１０の内周に軸方向の両側に突出した突出部２２０と、備える。
中空円板状部２１０の板厚Ｈ３は、上部金型２２１０の押し込み量Ｈ１によって調整することができ、内歯車の歯車用素材２１の板厚ｔから押し込み量Ｈ１を減ずることにより算出することができる（図９（ｃ）参照）。
突出部２２０は、軸方向に所定の大きさＨ２を有し、上部に突出した第１の突出部２２１と下部に突出した第２の突出部２２２で構成される。
【００６７】
＜曲げ加工工程（内歯車）＞
次に図１０Ａを参照して、内歯車２００Ａの曲げ加工工程について説明する。
図１０Ａに示すように、内歯車用の曲げ加工金型２３００Ａは、鍛造成形体２２の上部に配置される上部金型２３１０Ａと、下部に配置される下部金型２３２１Ａと、下部に配置される下部金型２３２２Ａと、側面金型２３３０と、で構成される。
【００６８】
上部金型２３１０Ａは、分流鍛造金型２２００の上部金型２２１０が有する下部円環部分２２１２と同様の形状の円環部分２３１１Ａと、該円環部分２３１１Ａの内側に配置され下方側を上面、上方側を底面とする円錐台形状部分２３１２Ａと、を備え、上下に移動可能である。円錐台形状部分２３１２Ａの底面の直径は、円環部分２３１１Ａの内径と一致し、上面の直径は、分流鍛造金型２２００の下部金型２２２０の直径と一致し、円錐台の母線は中心軸に対して所定の角度θをなす。
【００６９】
下部金型２３２１Ａは、鍛造成形体２２を貫通する円柱形状部分２３２４Ａと、鍛造成形体２２の中空円板状部２１０及び第２の突出部２２２の径方向外側の面を拘束する円環形状部分２３２５Ａと、突出部２２０の下端を支持する下部円柱形状部分２３２６Ａと、を備え、下部に固定される。円柱形状部分２３２４Ａは、突出部２２０のうち第１の突出部２２１を除く径方向内側の面を拘束し、下部円柱形状部分２３２６Ａは、第２の突出部１２２の軸方向の下端を支持する。
下部金型２３２２Ａは、上部金型２３１０Ａを上下反転させたものと同様の形状を有し、下部に固定される。
【００７０】
側面金型２３３０は、分流鍛造金型２２００の上部金型２２１０が有する下部円環部分２２１２の内径と一致する内径を有する円環形状を有しており、下部に固定される。側面金型２３３０は、中空円板状部２１０の径方向外側の端部を拘束する。
【００７１】
鍛造工程で得られた鍛造成形体２２を、図１０Ａ（ａ）に示すように上部金型２３１０Ａ及び下部金型２３２１Ａとの間に配置して、図１０Ａ（ｂ）に示すように、上部金型２３１０Ａで鍛造成形体２２を加圧して、第１の突出部２２１を径方向外側に変形させて、第１の中空円錐台状部２２１Ａを形成する。その後、図１０Ａ（ｃ）に示すように下部に配置する金型を下部金型２３２２Ａに換えて、鍛造成形体２２を上下反転させ、図１０Ａ（ｄ）に示すように、上部金型２３１０Ａで鍛造成形体２２を加圧して、第２の突出部２２２を径方向に変形させて、第２の中空円錐台状部２２２Ａを形成して、リム部形成体２３Ａを得る。このように、第１の中空円錐台状部２２１Ａ及び第２の中空円錐台状部２２２Ａからなるリム部２２０Ａは、突出部２２０が外径方向に伸びが生じる伸びフランジ変形により、リム部２２０Ａの径方向内側の面が山型となるように形成される。
【００７２】
次に図１０Ｂを参照して、内歯車２００Ｂの曲げ加工工程について説明する。
図１０Ｂに示すように、内歯車用の曲げ加工金型２３００Ｂは、鍛造成形体２２の上部に配置される上部金型２３１０Ｂと、下部に配置される下部金型２３２１Ｂと、下部に配置される下部金型２３２２Ｂと、で構成される。
【００７３】
上部金型２３１０Ｂは、上方側を上面、下方側を底面とする円錐台がくり抜かれた形状の部分を備え、上下に移動可能である。くり抜かれた底面の直径は、分流鍛造金型２２００の上部金型２２１０の上部円環部分２２１１の内径と一致し、円錐台の母線は中心軸に対して所定の角度θをなす。
下部金型２３２１Ｂは、直径が分流鍛造金型２２００の側面金型２２３０の内径（ｄ＝３８ｍｍ）と一致する円環形状部分を有し、下部に固定される。
下部金型２３２２Ｂは、上部金型２３１０Ｂを上下反転させたものと同様の形状を有し、下部に固定される。
【００７４】
鍛造工程で得られた鍛造成形体２２を、図１０Ｂ（ａ）に示すように上部金型２３１０Ｂ及び下部金型２３２１Ｂとの間に配置して、図１０Ｂ（ｂ）に示すように、上部金型２３１０Ｂで鍛造成形体２２を加圧して、第１の突出部２２１を径方向内側に変形させて、第１の中空円錐台状部２２１Ｂを形成する。その後、図１０Ｂ（ｃ）に示すように下部に配置する金型を下部金型２３２２Ｂに換えて、鍛造成形体２２を上下反転させ、図１０Ｂ（ｄ）に示すように、上部金型２３１０Ｂで鍛造成形体２２を加圧して、第２の突出部２２２を径方向内側に変形させて、第２の中空円錐台状部２２２Ｂを形成して、リム部形成体２３Ｂを得る。このように、第１の中空円錐台状部２２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部２２２Ｂからなるリム部２２０Ｂは、突出部２２０が内径方向に縮みが生じる縮みフランジ変形により、リム部２２０Ｂのうち径方向内側の面が谷型となるように形成される。尚、上部金型２３１０Ｂ及び下部金型２３２２Ｂを用いて、同時に第１の突出部２２１及び第２の突出部２２２を径方向に変形させてもよい。
【００７５】
＜歯切り工程＞
曲げ加工工程で得られたリム部形成体２３Ａ及び２３Ｂの径方向内側の面に、ピニオンカッタ等を用いた歯切り加工により複数の歯で構成される歯部２３０Ａ、２３０Ｂを形成する。
【００７６】
以上、説明したブランク加工工程、鍛造工程、曲げ加工工程及び歯切り工程を経て、内歯車２００が得られる。内歯車２００について、硬度を高める必要があるものは、次の工程で焼入れを行う。また、歯部２３０Ａ、２３０Ｂについて、より高精度に形成する必要があるものは、軽度に切削、研削及び研磨等の仕上げ加工工程を行う。
【００７７】
以上、説明した本発明の外歯車１００及び内歯車２００の第１の製造方法によれば、以下の効果を奏する。
【００７８】
（４）歯車１００（又は２００）の製造方法を、歯車用素材１１（又は２１）を鍛造して中空円板状部１１０となる円板状部１１０’又は中空円板状部２１０を形成すると共に、円板状部１１０’の径方向外側の端部又は中空円板状部２１０の径方向内側の端部において板厚方向の両側に突出してリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）及び歯部１３０Ａ、１３０Ｂ（又は２３０Ａ、２３０Ｂ）となる突出部１２０（又は２２０）を形成する鍛造工程と、突出部１２０（又は２２０）のうち円板状部１１０’側とは反対側の面又は中空円板状部２１０とは反対側の面を切削して、歯部１３０Ａ、１３０Ｂ（又は２３０Ａ、２３０Ｂ）を形成する歯切り工程と、を含むものとした。これにより、径方向についてリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）のうち歯部１３０Ａ、１３０Ｂ（又は２３０Ａ、２３０Ｂ）が設けられる側とは反対側の面を切削等によらずに形成することができる。また、中空円板状部１１０（又は２１０）を切削によらず薄肉に形成することができる。よって、中空円板状部及びリム部を鍛造によらず全て切削により形成する場合に比べて、製造時間を短縮でき、切削量を減らすことができるので、工具寿命の低下を抑制し、材料歩留まりを向上させることができる。
【００７９】
（５）歯車の製造方法を、鍛造工程の後であって歯切り工程の前に、突出部１２０（又は２２０）を径方向に変形させて、円板状部１１０’又は中空円板状部２１０の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部を有するリム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）を形成する曲げ加工工程と、を含むものとした。これにより、リム部１２０Ａ、１２０Ｂ（又は２２０Ａ、２２０Ｂ）を切削によらずに形成することができる。よって、製造時間を短縮でき、切削量を減らすことができるので、工具寿命の低下を抑制し、材料歩留まりを更に向上させることができる。
【００８０】
（６）歯車用素材１１（又は２１）を、特殊鋼又はステンレス鋼からなるものとした。特殊鋼又はステンレス鋼を用いて高強度の歯車１００（又は２００）を製造する場合であっても、小さい製造負荷で製造することができる。
【００８１】
次に、本実施形態の外歯車１００及び内歯車２００を製造する第２の製造方法について、図１１〜図１５を参照して説明する。
【００８２】
図１１は、第２の製造方法における外歯車１００Ａ及び内歯車２００Ｂの製造工程について、概略を示したものである。図１１に示すように、製造工程は、（１）ブランク加工工程、（２）鍛造工程、（３）切削工程、（４）歯切り工程及び（５）穴開け工程を経て、必要に応じて焼入れ工程及び仕上げ加工工程を行う。（１）ブランク加工工程、（４）歯切り工程及び（５）穴開け工程は、第１の製造方法におけるものと同様であるので説明を省略し、（２）鍛造工程及び（３）切削工程について、以下に詳しく説明する。
【００８３】
＜鍛造工程（外歯車）＞
図１２を参照して、外歯車１００Ａの鍛造工程について説明する。ブランク加工工程で得られた歯車用素材１１に対して鍛造工程を行う。
【００８４】
図１２に示すように、外歯車用の分流鍛造金型１２００’は、外歯車用の歯車用素材１１の上部に配置される上部金型１２１０’と、下部に配置される下部金型１２２０’と、径方向外側に配置される側面金型１２３０’と、で構成される。歯車用素材１１、上部金型１２１０’、下部金型１２２０’及び側面金型１２３０’は、それぞれの中心軸が一致するように配置される。
【００８５】
上部金型１２１０’は、上面を歯車用素材１１側に向けた逆円錐台形状部分１２１１’と、この逆円錐台形状部分１２１１’の上部（底面側）に配置される円柱形状（円板形状）部分１２１２’と、を備え、上下に移動可能である。逆円錐台形状部分１２１１’は、母線が中心軸に対して所定の角度θをなし、所定の直径（Ｄ＝１８ｍｍ）の上面と、歯車用素材１１の外径（Ｄ＝２４ｍｍ）と一致する直径の底面と、を有する。円柱形状部分１２１２’は、歯車用素材１１の外径（Ｄ＝２４ｍｍ）と一致する直径を有する。
【００８６】
下部金型１２２０’は、上部金型１２１０’を上下反転させたものと同様の形状を有し、下部に固定される。
側面金型１２３０’は、歯車用素材１１の外径と一致する内径（ｄ＝２４ｍｍ）の円環形状を有し、下部に固定される。
【００８７】
図１２（ａ）に示すように歯車用素材１１を外歯車用の分流鍛造金型１２００’に配置して、図１２（ｂ）に示すように、上部金型１２１０’を所定量押し込むことにより、図１２（ｃ）に示す鍛造成形体１２’が形成される。
鍛造成形体１２’は、中空円板状部１１０となる所定の直径及び所定の板厚を有する円板状部１１０’と、円板状部１１０’の外周に軸方向の両側に突出した突出部１２０’と、を備える。
円板状部１１０’の板厚Ｈ３は、上部金型１２１０’の押し込み量Ｈ１によって調整することができ、歯車用素材１１の板厚ｔから押し込み量Ｈ１を減ずることにより算出することができる（図１２（ｃ）参照）。
突出部１２０’は、軸を含む面で切断された断面形状が三角形状となるように形成され、軸方向に所定の大きさＨ２を有する。また、突出部１２０’のうち径方向内側の面（円板状部１１０’側の面）は、後に説明する切削工程によらず、鍛造工程だけで、リム部１２０Ａの径方向内側の面を構成する。
【００８８】
＜切削工程（外歯車）＞
次に図１３を参照して、外歯車１００Ａの切削工程について説明する。第２の製造方法では、鍛造工程により形成された突出部１２０’（図１３（ａ）参照）のうち径方向外側の面を切削することにより、円板状部１１０’の軸方向の両側それぞれに第１の中空円錐台状部１２１Ａ及び第２の中空円錐台状部１２２Ａを形成してリム部１２０Ａとし、リム部形成体１３Ａを得る。図１３（ｂ）に示すように、リム部１２０Ａは、径方向外側の面が谷型となるように形成される。
【００８９】
尚、第２の製造法の鍛造工程において、第１の製造方法の鍛造工程で用いられる金型と同様の金型を用いて突出部を形成後、切削工程において、突出部の全面を切削することによりリム部１２０Ａを形成してもよい。しかしながら、上述のように鍛造工程においてリム部１２０Ａの片面側を形成し、切削工程においてもう片面側を切削により形成してリム部１２０Ａを得る方が、切削量を低減することができるため好ましい。
【００９０】
以上、説明したブランク加工工程、鍛造工程、切削工程、歯切り工程及び穴開け工程を経て、外歯車１００Ａが得られる。外歯車１００Ａについて、硬度を高める必要があるものは、次の工程で焼入れを行う。また、歯部１３０Ａについて、より高精度に形成する必要があるものは、軽度に切削、研削及び研磨等の仕上げ加工工程を行う。
【００９１】
次に、第２の製造方法における内歯車２００Ｂの（２）鍛造工程及び（３）切削工程について、以下に詳しく説明する。
＜鍛造工程（内歯車）＞
図１４を参照して、内歯車２００Ｂの鍛造工程について説明する。ブランク加工工程で得られた内歯車用の歯車用素材２１に対して鍛造工程を行う。
【００９２】
図１４に示すように、内歯車用の分流鍛造金型２２００’は、歯車用素材２１を貫通するように歯車用素材２１の上部に配置される上部金型２２１０’と、歯車用素材２１の外周側の下部に配置される下部金型２２２０’と、径方向外側に配置される側面金型２２３０’と、で構成される。歯車用素材２１、上部金型２２１０’、下部金型２２２０’及び側面金型２２３０’は、それぞれの中心軸が一致するように配置される。
【００９３】
上部金型２２１０’は、歯車用素材２１を貫通する円柱形状部分２２１１’と、歯車用素材２１の外周側の上部に配置される円環形状部分２２１２’と、を備え、上下に移動可能である。円柱形状部分２２１１’は、歯車用素材２１の内径（ｄ＝３２ｍｍ）と一致する所定の直径（Ｄ＝３２ｍｍ）を有する。円環形状部分２２１２’は、歯車用素材２１の外径（Ｄ＝４８ｍｍ）と一致する直径の円柱から、上方側を上面、下方側を底面とする円錐台がくり抜かれた形状の小径部分と、この小径部分の上部に配置され小径部分よりも大径の大径部分とを有する。くり抜かれた円錐台の底面の直径は、内歯車２００Ｂの中空円板状部２１０の内径と一致し、上面の直径は、歯車用素材２１の内径（ｄ＝３２ｍｍ）と一致し、円錐台の母線は中心軸に対して所定の角度θをなす。
【００９４】
下部金型２２２０’は、歯車用素材２１の下部に上部金型２２１０’の円環形状を上下反転させたものと同様の円環形状部分２２２１’と、該円環形状部分２２２１’の下部に上部金型２２１０’の円柱形状部分２２１１’が貫通可能であり、歯車用素材２１の外径及び内径と一致する外径及び内径を有する円環形状部分２２２２’と、を備え、下部に固定される。
側面金型２２３０’は、円環状の形状を有し、歯車用素材２１、上部金型２２１０’の円環形状及び下部金型２２２０’の側面に配置され、歯車用素材２１の外径と一致する所定の内径（Ｄ＝４８ｍｍ）を有する。
【００９５】
図１４（ａ）に示すように、歯車用素材２１は、上部金型２２１０’が貫通した状態で、下部金型２２２０’により支持されて配置される。図１４（ｂ）に示すように、上部金型２２１０’を所定量押し込むことにより、図１４（ｃ）に示す鍛造成形体２２’が形成される。
鍛造成形体２２’は、中空円板状部２１０と、中空円板状部２１０の内周に軸方向の両側に突出した突出部２２０’と、備える。
中空円板状部２１０の板厚Ｈ３は、上部金型２２１０’の押し込み量Ｈ１によって調整することができ、歯車用素材２１の板厚ｔから押し込み量Ｈ１を減ずることにより算出することができる（図１４（ｃ）参照）。
突出部２２０’は、軸方向に所定の大きさＨ２を有し、軸を含む面で切断された断面形状が三角形状となるように形成される。また、突出部２２０’のうち径方向外側の面は、
後に説明する切削工程によらず、鍛造工程だけで、リム部２２０Ｂの径方向外側の面を構成する。
【００９６】
＜切削工程（内歯車）＞
次に図１５を参照して、内歯車２００Ｂの切削工程について説明する。第２の製造方法では、鍛造工程により形成された突出部２２０’（図１５（ａ）参照）のうち径方向内側の面を切削することにより、中空円板状部２１０の軸方向の両側それぞれに第１の中空円錐台状部２２１Ｂ及び第２の中空円錐台状部２２２Ｂを形成してリム部２２０Ｂとし、リム部形成体２３Ｂを得る。図１５（ｂ）に示すように、リム部２２０Ｂは、径方向内側の面が谷型となるように形成される。
【００９７】
尚、第２の製造法の鍛造工程において、第１の製造方法の鍛造工程で用いられる金型と同様の金型を用いて突出部を形成後、切削工程において、突出部の全面を切削することによりリム部２２０Ｂを形成してもよい。しかしながら、上述のように鍛造工程においてリム部２２０Ｂの片面側を形成し、切削工程においてもう片面側を切削により形成してリム部２２０Ｂを得る方が、切削量を低減することができるため好ましい。
【００９８】
以上、説明したブランク加工工程、鍛造工程、切削工程及び歯切り工程を経て、内歯車２００Ｂが得られる。内歯車２００Ｂについて、硬度を高める必要があるものは、次の工程で焼入れを行う。また、歯部２３０Ｂについて、より高精度に形成する必要があるものは、軽度に切削、研削及び研磨等の仕上げ加工工程を行う。
【００９９】
以上、説明した本発明の外歯車１００Ａ及び内歯車２００Ｂの第２の製造方法によれば、上述の効果（４）及び（６）に加えて、以下の効果を奏する。
【０１００】
（７）歯車１００Ａ（又は２００Ｂ）を、鍛造工程の後であって歯切り工程の前に、突出部１２０’（又は２２０’）を切削して、円板状部１１０’又は中空円板状部２１０の軸方向の両側それぞれに２つの中空円錐台状部１２１Ａ及び１２２Ａ（又は２２１Ｂ及び２２２Ｂ）を有するリム部１２０Ａ（又は２２０Ｂ）を形成する切削工程を更に含むものとした。これにより、リム部１２０Ａ（又は２２０Ｂ）を鍛造及び切削により形成することができる。また、中空円板状部１１０（又は２１０）を切削によらず薄肉に形成することができる。よって、中空円板状部及びリム部を鍛造によらず全て切削により形成する場合に比べて、製造時間を短縮でき、切削量を減らすことができるので、工具寿命の低下を抑制し、材料歩留まりを向上させることができる。
【０１０１】
（８）歯車１００Ａ（又は２００Ｂ）を、鍛造工程において形成される突出部１２０’（又は２２０’）のうち円板状部１１０’側又は中空円板状部２１０側の面は、中空円錐台状部１２１Ａ及び１２２Ａ（又は２２１Ｂ及び２２２Ｂ）の円板状部１１０’側又は中空円板状部２１０側の面を構成しており、切削工程において、突出部１２０’（又は２２０’）のうち、円板状部１１０’とは反対側又は中空円板状部２１０とは反対側の面が切削されてリム部１２０Ａ（又は２２０Ｂ）が形成されるものとした。これにより、鍛造工程で形成された突出部の全面を切削することによりリム部を形成する場合に比べて、片側の面だけを切削すればよいので、切削量を低減することができる。
【０１０２】
次に、本実施形態の外歯車１００及び内歯車２００の変形例に係る外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃと、それら歯車の製造方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６は、変形例に係る外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃを説明するための図である。
【０１０３】
外歯車１００Ｃは、図１６（ａ）に示すように、中空円板状部１１０と、リム部１２０Ｃと、歯部１３０Ｃと、を備える。
【０１０４】
リム部１２０Ｃは、中空円板状部１１０の径方向外側の端部において中空円板状部１１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部１２０Ｃは、軸方向を含む断面形状が三角形状となるように構成され、径方向外側の面が円柱の側面形状を有し、径方向内側の面が円錐台側面形状を有するように形成される。よって、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【０１０５】
歯部１３０Ｃは、リム部１２０Ａの径方向外側の面（中空円板状部１１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部１３０Ｃには、複数の歯が形成される。歯部１３０Ｃの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【０１０６】
内歯車２００Ｃは、図１６（ｂ）に示すように、中空円板状部２１０と、リム部２２０Ｃと、歯部２３０Ｃと、を備える。
【０１０７】
リム部２２０Ｃは、中空円板状部２１０の径方向内側の端部において中空円板状部２１０の板厚方向の両側に突出するように設けられる。リム部２２０Ｃは、軸方向を含む断面形状が三角形状となるように構成され、径方向内側の面が円柱の側面形状を有し、径方向外側の面が円錐台側面形状を有するように形成される。よって、リム部の形状が円筒状のものに比べて、リム部の軽量化が可能である。
【０１０８】
歯部２３０Ｃは、リム部２２０Ｃの径方向内側の面（中空円板状部２１０とは反対側の面）に設けられ、この歯部２３０Ｃには、複数の歯が形成される。歯部２３０Ｃの歯すじは、軸に対して平行であっても斜めであってもよい。
【０１０９】
以上説明した変形例に係る外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃによれば、上述の効果（１）と同様の効果を奏する。
【０１１０】
次に、変形例に係る外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃを製造する変形例の製造方法について、図１７を参照して説明する。
図１７は、変形例の製造方法における外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃの製造工程について、概略を示したものである。図１７に示すように、製造工程は、（１）ブランク加工工程、（２）鍛造工程、（３）歯切り工程及び（４）穴開け工程を経て、必要に応じて焼入れ工程及び仕上げ加工工程を行う。（１）ブランク加工工程及び（４）穴開け工程は、第１の製造方法におけるものと同様であり、（２）鍛造工程は、第２の製造方法におけるものとの同様であるので説明を省略し、（３）歯切り工程について説明する。
【０１１１】
＜歯切り工程＞
鍛造工程で得られた鍛造成形体１２’の径方向外側の面に、ホブ盤やラック盤等を用いた歯切り加工により複数の歯で構成される歯部１３０Ｃを形成する。
また、鍛造工程で得られた鍛造成形体２２’の径方向内側の面に、ピニオンカッタ等を用いた歯切り加工により複数の歯で構成される歯部２３０Ｃを形成する。
【０１１２】
以上、説明した本発明の変形例の外歯車１００Ｃ及び内歯車２００Ｃの変形例の製造方法によれば、上述の効果（４）及び（６）と同様の効果を奏する。
【実施例】
【０１１３】
＜加工条件＞
次に、本発明の第１の製造方法における加工条件を確認した結果について説明する。下記の表１に供試材それぞれについての強度や硬度等を示す。供試材はいずれも素板厚さは４ｍｍである。
鍛造工程及び曲げ加工工程において、プレス装置は、８００ＫＮサーボプレス（アイダエンジニアリング株式会社製）を用い、プレスモーションはクランクとした。金型は、ＳＫＤ材を用いた。潤滑油は、Ｇ−３４５６の工作油を用いた。
【０１１４】
【表１】
2019108930.tif 000003
【０１１５】
表１に示した供試材を用いて、外歯車１００Ａについて、鍛造工程の加工条件を確認した結果を表２に、曲げ加工工程の加工条件を確認した結果を表３に示す。
【０１１６】
【表２】
2019108930.tif 000004
【０１１７】
表２において、Ｈ１は、上部金型１２１０の押し込み量（ｍｍ）を示し、Ｈ２は、突出部１２０の軸方向における大きさ（ｍｍ）を示し、Ｈ３は、外歯車１００Ａの中空円板状部１１０の板厚と同じとなる円板状部１１０’の板厚（ｍｍ）を示し、Ｈ３＝ｔ−Ｈ１（歯車用素材１１の板厚ｔ＝４ｍｍ）の関係を満たす（図７参照）。また、〇は、良好に加工できたものを示し、×は、上部金型を押し込めなくなった場合や、金型が破損した場合を示す。
表２に示すように、各供試材とも上部金型１２１０の押し込み量Ｈ１を調整することにより、所定の板厚Ｈ３を有する円板状部１１０’を得ることができる。また、各供試材とも、押し込み量Ｈ１を２．８ｍｍよりも大きくして円板状部１１０’の板厚Ｈ３を１．２ｍｍよりも小さく形成しようとした場合、素材の流動が生じなくなるために分流鍛造が行えず、良好に加工することができなかった。尚、第２の製造方法及び変形例の製造方法における分流鍛造金型を用いた場合でも、同様の結果を示した。
【０１１８】
【表３】
2019108930.tif 000005
【０１１９】
表３において、θは、上部金型１２１０が有する円錐台形状の母線が中心軸に対してなす角度であり、突出部１２０を外径方向に変形させる量が大きいほど、角度が大きくなる（図８Ａ参照）。また、〇は、良好に加工できたものを示し、×は、突出部１２０が伸びフランジ変形により、突出部１２０と円板状部１１０’（中空円板状部１１０）との間で割れが生じたものを示す。
表３に示すように、θが５２．５°までは、割れを生じさせずに良好に加工することができた。よって、リム部１２０Ａの挟角は、７５°以上とすることが可能である。
【０１２０】
表１に示した供試材を用いて、内歯車２００Ｂについて、鍛造工程の加工条件を確認した結果を表４に、曲げ加工工程の加工条件を確認した結果を表５に示す。
【０１２１】
【表４】
2019108930.tif 000006
【０１２２】
表４において、Ｈ１は、上部金型２２１０の押し込み量（ｍｍ）を示し、Ｈ２は、突出部２２０の軸方向における大きさ（ｍｍ）を示し、Ｈ３は、内歯車２００Ａの中空円板状部２１０の板厚（ｍｍ）を示し、Ｈ３＝ｔ−Ｈ１（内歯車２００Ｂの歯車用素材２１の板厚ｔ＝４ｍｍ）の関係を満たす（図１０Ｂ参照）。また、〇は、良好に加工できたものを示し、×は、上部金型を押し込めなくなった場合や、金型が破損した場合を示す。
表４に示すように、各供試材とも上部金型２２１０の押し込み量Ｈ１を調整することにより、所定の板厚Ｈ３を有する中空円板状部２１０を得ることができる。また、各供試材とも、押し込み量Ｈ１を２．４ｍｍよりも大きくして中空円板状部２１０の板厚Ｈ３を１．６ｍｍよりも小さく形成しようとした場合、素材の流動が生じなくなるために分流鍛造が行えず、良好に加工することができなかった。尚、第２の製造方法及び変形例の製造方法における分流鍛造金型を用いた場合でも、同様の結果を示した。
【０１２３】
【表５】
2019108930.tif 000007
【０１２４】
表５において、θは、上部金型２３１０Ｂが有する円錐台形状の母線が中心軸に対してなす角度であり、突出部２２０を内径方向に変形させる量が大きいほど、角度が大きくなる（図１０Ｂ参照）。また、〇は、良好に加工できたものを示し、×は、突出部２２０が縮みフランジ変形により、突出部２２０と中空円板状部２１０との間で割れが生じたものを示す。
表５に示すように、θが５２．５°までは、割れを生じさせずに良好に加工することができた。よって、リム部２２０Ｂの挟角は、７５°以上とすることが可能である。
【０１２５】
以上、本発明の歯車及びその製造方法について実施形態及び実施例について説明したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【０１２６】
例えば、上述の実施形態では、平行軸の歯車や交差軸の歯車として用いる例を示したが、食い違い軸の歯車として用いてもよい。
また、本発明の歯車を、従来の歯車と組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ  外歯車（歯車）
１１０、２１０  中空円板状部
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ  リム部
１２１Ａ、１２１Ｂ  第１の中空円錐台状部
１２２Ａ、１２２Ｂ  第２の中空円錐台状部
１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ  歯部
２００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ  内歯車（歯車）
２２０Ａ、２２０Ｂ、２２０Ｃ  リム部
２２１Ａ、２２１Ｂ  第１の中空円錐台状部
２２２Ａ、２２２Ｂ  第２の中空円錐台状部  
２３０Ａ、２３０Ｂ、２３０Ｃ  歯部
【図１】
2019108930.tif 000008
【図２】
2019108930.tif 000009
【図３】
2019108930.tif 000010
【図４】
2019108930.tif 000011
【図５】
2019108930.tif 000012
【図６】
2019108930.tif 000013
【図７】
2019108930.tif 000014
【図８Ａ】
2019108930.tif 000015
【図８Ｂ】
2019108930.tif 000016
【図９】
2019108930.tif 000017
【図１０Ａ】
2019108930.tif 000018
【図１０Ｂ】
2019108930.tif 000019
【図１１】
2019108930.tif 000020
【図１２】
2019108930.tif 000021
【図１３】
2019108930.tif 000022
【図１４】
2019108930.tif 000023
【図１５】
2019108930.tif 000024
【図１６】
2019108930.tif 000025
【図１７】
2019108930.tif 000026