(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に歯形が形成された中間円筒状ギアを冷間鍛造して、クラウニング付きのギアに成形するギアの鍛造装置であって、
上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部の外周面に、前記本体の軸方向に沿った両側部分から中央部分に向かうほど外径が大きくなった膨出部を形成して構成されたカウンターパンチと、
前記膨出部の外周側に前記膨出部と間隔を保って設置され、内周面に前記クラウニング付きのギアの歯形を形成するための歯形成形歯が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイと、
前記ダイの外周側に配置され、前記ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダと、
前記ダイの上方から下降することで前記ダイを前記ダイホルダに圧接させながら下方に押圧するダイスパンチと
を備え、
前記膨出部が前記中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することを特徴とするギアの鍛造装置。
【請求項２】
前記ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部が円周に沿って形成されている請求項１に記載のギアの鍛造装置。
【請求項３】
外周面に歯形が形成された中間円筒状ギアを冷間鍛造して、クラウニング付きのギアに成形するギアの鍛造方法であって、
上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部の外周面に、前記本体の軸方向に沿った両側部分から中央部分に向かうほど外径が大きくなった膨出部を形成して構成されたカウンターパンチと、前記膨出部の外周側に前記膨出部と間隔を保って設置され、内周面に前記クラウニング付きのギアの歯形を形成するための歯形成形歯が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイとの間に、前記中間円筒状ギアを設置する中間円筒状ギア設置工程と、
前記ダイの外周側に配置され、前記ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダの内部の下方に、前記ダイを押圧して、前記中間円筒状ギアの内周面に前記膨出部を押し付けるとともに、前記中間円筒状ギアの外周面に前記歯形成形歯を押し付けてクラウニングを形成するクラウニング形成工程とを備え、
前記膨出部が前記中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することを特徴とするギアの鍛造方法。
【請求項４】
前記ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部を円周に沿って形成し、前記ダイホルダの内部の下方に前記ダイを押圧するときに、前記ダイが前記曲面部に沿って弾性変形するようにした請求項３に記載のギアの鍛造方法。
【請求項５】
前記クラウニング形成工程に、前記中間円筒状ギアを降伏点を越えて塑性変形させる変形工程と、変形した中間円筒状ギアを弾性変形させながら、前記カウンターパンチから取り出す取り出し工程とが含まれる請求項３または４に記載のギアの鍛造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間鍛造によってクラウニング付きのギアを製造するギアの鍛造装置およびギアの鍛造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定の製造装置を用いてギアを製造することが行われており、このようなギアの中に、クラウニング付きのヘリカルギアがある（例えば、特許文献１参照）。このヘリカルギア（変速用歯車）の製造は、まず、鋼からなる円柱状の素材を熱間または温間による鍛造で所要の形状に整えたのちに、その中心に軸孔を形成して中間製品としている。そして、その中間製品を軸孔を中心として回転させながら、転造ダイスによる転造を行って、クラウニングを備えたヘリカルギアに形成している。
【０００３】
しかしながら、前述した製造装置には、被加工歯車である中間製品を回転させるためのテールストックおよびテールストックとともに回転する同期ギアなどが備わっており、製造装置の構造が複雑になるという問題がある。また、このような製造装置を用いてもクラウニング付きのギアを冷間鍛造によって精度よく形成することは難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１９３８６１号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的は、クラウニング付きのギアを冷間鍛造によって容易に形成することができ、かつ構造が簡単なギアの鍛造装置およびギアの鍛造方法を提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係るギアの製造装置の構成上の特徴は、外周面に歯形が形成された中間円筒状ギア（１０ｃ）を冷間鍛造して、クラウニング付きのギア（１０）に成形するギアの鍛造装置（Ａ）であって、上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部（２２ｃ）の外周面に、本体の軸方向に沿った両側部分（２３ａ，２３ｂ）から中央部分（２３ｃ）に向かうほど外径が大きくなった膨出部（２３）を形成して構成されたカウンターパンチ（２２）と、膨出部の外周側に膨出部と間隔を保って設置され、内周面にクラウニング付きのギアの歯形（１３）を形成するための歯形成形歯（２５ａ）が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイ（２５）と、ダイの外周側に配置され、ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダ（２７）と、ダイの上方から下降することでダイをダイホルダに圧接させながら下方に押圧するダイスパンチ（３７）とを備え、膨出部が中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することにある。
【０００７】
本発明に係るギアの鍛造装置は、中間品である中間円筒状ギアの外周面に形成された歯形の各歯を、中間円筒状ギアの軸方向の中央側に位置する部分が両側部分よりも肉厚になるクラウニング付きの歯に成形して中間円筒状ギアをクラウニング付きのギアに変形するものである。この中間円筒状ギアの歯形は、各歯が略同一の肉厚で真っ直ぐに延びる一定歯厚歯形になっている。そして、中間円筒状ギアの内周面に対応するカウンターパンチの加工面が、軸方向の両側から中央に向かうほど外径が大きくなった膨出部で構成され、中間円筒状ギアの外周面に対応するダイの内周面にクラウニング付きの歯を形成するための歯形成形歯が形成されている。また、ダイの外径は、ダイの上端から下端に向かうほど小さくなり、ダイの外周側には、内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダが配置されている。そして、ダイの上方には、ダイを下方に押圧するダイスパンチが設けられている。
【０００８】
このため、中間円筒状ギアをカウンターパンチの膨出部とダイとの間に設置した状態で、ダイスパンチを下降させていくと、ダイは、ダイスパンチによって下方に押圧され、ダイホルダの内部にくい込むようにして下降する。このとき、ダイにはダイホルダの内周面から膨出部側に向かう反力（ひずみ）が加わるため、ダイは縮径方向に弾性変形する。この場合、ダイの内周側には中間円筒状ギアを介して膨出部が位置しており、膨出部は上下両端よりも中央部が突出している。そこで、ダイの変形が、中央部よりも上下両端の方が大きくなるようにしている。そして、中間円筒状ギアは、カウンターパンチの膨出部とダイの歯形成形歯との間に生じている隙間をなくすように変形していく。なお、このとき、中間円筒状ギアは、膨出部の中央部分に対して圧入状態になっている。
【０００９】
この場合、中間円筒状ギアの歯形に対向するダイの歯形成形歯だけでなく、中間円筒状ギアの内周面に対応するカウンターパンチの膨出部にも曲面を形成して、中間円筒状ギアの内外の両面を変形させるため、中間円筒状ギアからクラウニング付きのギアへの変形を冷間鍛造でもスムーズに行える。すなわち、中間円筒状ギアは、膨出部に押さえ付けられることで、上下両側部分よりも中央部分の方が外周側に膨らむかのようになり、これによって、中間円筒状ギアの各歯は、上下両側部分よりも中央部分の方が幅広になるかのように変形しやすくなる。この鍛造においては、中間円筒状ギアが軸方向に延びることを防ぎながら、中間円筒状ギアを径方向に変形させることで、良好なクラウニングを形成することができる。
【００１０】
なお、クラウニング付きのギアを得るためには、ダイに歯形成形歯を形成して、カウンターパンチは真っ直ぐな丸棒状に形成してもよいが、これによると、中間円筒状ギアに軸方向の歪みが生じ、歯形をコントロールすることが難しい。本発明に係るギアの鍛造装置は、中間円筒状ギアの内周面に本来必要でない曲面を形成することで、冷間鍛造をし易くしたものである。
【００１１】
なお、膨出部の最大外径と最小外径との差は、中間円筒状ギアを鍛造する際の、中間円筒状ギアの弾性変形量と塑性変形量の合計値に基づいて設定される。ただし、中間円筒状ギアの内周面に形成する曲面は、鍛造後に、クラウニングが形成されたギアを弾性変形させてカウンターパンチから取り出せる形状にしておく。例えば、鋼で構成されたギアの弾性変形可能量は、ギアの内径が１０ｍｍの場合、０．０３ｍｍ程度である。中間円筒状ギアを冷間鍛造する場合、中間円筒状ギアの内周面側が、弾性変形したのちに降伏点を僅かに超えて塑性変形していることが好ましく、これによると、ギアの各歯を良好なクラウニング付きの歯に成形することができる。
【００１２】
本発明に係るギアの鍛造装置の他の構成上の特徴は、ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部（２７ａ）が円周に沿って形成されていることにある。
【００１３】
本発明によると、ダイホルダの内周面に凹状の曲面部が形成されているため、ダイスパンチを下降させて、ダイをダイホルダの内周面に圧接させると、ダイは上下方向の中央部分よりも上下の両端部の方がより強く縮径方向に圧縮される。このため、中間円筒状ギアはより効果的に変形して、クラウニングが形成されたギアが得られる。なお、この場合のダイの縮径方向の歪は、ダイの中心部分で、０．５％程度になり、ダイの上下の両部分で、０．５％よりも大きく１．３％以下になることが好ましい。
【００１４】
本発明に係るギアの鍛造方法の構成上の特徴は、外周面に歯形が形成された中間円筒状ギア（１０ｃ）を冷間鍛造して、クラウニング付きのギア（１０）に成形するギアの鍛造方法であって、上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部（２２ｃ）の外周面に、本体の軸方向に沿った両側部分（２３ａ，２３ｂ）から中央部分（２３ｃ）に向かうほど外径が大きくなった膨出部（２３）を形成して構成されたカウンターパンチ（２２）と、膨出部の外周側に膨出部と間隔を保って設置され、内周面にクラウニング付きのギアの歯形を形成するための歯形成形歯（２５ａ）が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイ（２５）との間に、中間円筒状ギアを設置する中間円筒状ギア設置工程と、ダイの外周側に配置され、ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダ（２７）の内部の下方に、ダイを押圧して、中間円筒状ギアの内周面に膨出部を押し付けるとともに、中間円筒状ギアの外周面に歯形成形歯を押し付けてクラウニングを形成するクラウニング形成工程とを備え、膨出部が中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することにある。
【００１５】
本発明では、カウンターパンチとダイとの間に、中間円筒状ギアを設置したときに、中間円筒状ギアの内周面の上下方向の中央部分が膨出部の上下方向の中央部分に圧接し、中間円筒状ギアの各歯の上下両端側部分がダイの歯形成形歯の上下両端側部分に隙間をもって位置している。そして、中間円筒状ギアのそれ以外の部分と、膨出部と歯形成形歯との間には隙間が生じている。その状態で、ダイを下方に押圧してダイホルダの内周面に押し付けると、ダイは縮径方向に弾性変形し、中間円筒状ギアは、膨出部と歯形成形歯との間に生じている隙間をなくすように変形していく。
【００１６】
この場合、ダイにおける中間円筒状ギアの歯形に対応する歯形成形歯だけでなくカウンターパンチにおける中間円筒状ギアの内面に対応する膨出部にも曲面を形成して、中間円筒状ギアの内外の両面を変形させるため、中間円筒状ギアは変形し易くなり、クラウニングの形成を冷間鍛造でもスムーズに行える。なお、中間円筒状ギアは、円筒状材料の外周面に歯形を形成して得られるが、この歯形を形成する加工は、冷間鍛造でもよいし、他の加工方法で行われていてもよく、要は、円筒状材料の外周面に歯を形成する加工であればよい。
【００１７】
本発明に係るギアの鍛造方法の他の構成上の特徴は、ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部（２７ａ）を円周に沿って形成し、ダイホルダの内部の下方にダイを押圧するときに、ダイが曲面部に沿って弾性変形するようにしたことにある。
【００１８】
本発明によると、ダイが上下方向の中心部よりも上下両端部がより縮径するように弾性変形するため、中間円筒状ギアはより効果的に変形して、クラウニングが形成されたギアが得られる。
【００１９】
本発明に係るギアの鍛造方法のさらに他の構成上の特徴は、クラウニング形成工程に、中間円筒状ギアを降伏点を越えて塑性変形させる変形工程と、変形した中間円筒状ギアを弾性変形させながら、カウンターパンチから取り出す取り出し工程とが含まれることにある。
【００２０】
本発明によると、中間円筒状ギアの歯形にクラウニングを形成し易くなる程度に、中間円筒状ギアの内周面を変形させることで、中間円筒状ギアの歯形に良好なクラウニングを形成することができ、クラウニング付きギアを形成したのちは、そのクラウニング付きギアをカウンターパンチから容易に取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態により成形されたクラウニング付きヘリカルギアを示した斜視図である。
【図２】クラウニング付きヘリカルギアを示した断面図である。
【図３】クラウニング付きヘリカルギアの歯を示した斜視図である。
【図４】鍛造装置の要部を示した断面図である。
【図５】ダイを示した斜視図である。
【図６】クラウニング付きヘリカルギアの製造方法を示した説明図であり、（ａ）は穴あきブランク、（ｂ）は複数の歯が形成された第１円筒状ギア、（ｃ）は傾斜面が形成された第２円筒状ギア、（ｄ）はクラウニングが形成された第３円筒状ギア、（ｅ）は両端切削したクラウニング付きヘリカルギアをそれぞれ示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る鍛造装置Ａ（図４参照）および他の装置（図示せず）を用いて製造したヘリカルギア１０を示している。このヘリカルギア１０は、例えば、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼などの鋼で構成されており、円筒状に形成されたギア本体１１の外周面に複数の歯１２からなる歯形１３を形成した形状をしている。ギア本体１１の内周面は、図２に示したように、上下両端の開口の直径よりも中央部の直径がわずかに大きくなった湾曲面に形成されている。また、各歯１２の外面は上下方向の中央部が僅かに外側に突出した湾曲面に形成され、各歯１２の上下両端面の外周部に、面付けによって形成された傾斜面１２ｃが位置している。
【００２３】
このヘリカルギア１０の各部分の寸法は適宜設定することができるが、例えば、軸方向の長さｌは、１５〜４０ｍｍで、歯車外径ｄは１５〜１２０ｍｍで、ギア本体１１の肉厚は１．５〜１５ｍｍになっている。そして、軸方向の両端の内径ｄ１，ｄ２と、軸方向の中央部分の内径ｄ３との差は０．０２〜０．３ｍｍになっている。また、複数の歯１２は、それぞれ同一形状に形成されており、それぞれが軸方向に対して３０度以下の角度で傾斜した状態で互いに平行している。各歯１２は、図３に示したように、長手方向の両側部分の幅よりも中央部分の幅が厚くなるように中央部分が膨らんでいる。歯１２の外周部の長手方向の両端の幅ｗ１，ｗ２は０．５〜５ｍｍで、中央部の幅ｗ３は、幅ｗ１，ｗ２よりも２〜２０μｍ厚くなっている。また、歯１２のギア本体１１の外周面からの高さｈは１〜１０ｍｍになっている。
【００２４】
このように構成されたヘリカルギア１０は、図４に示した鍛造装置Ａを含む複数の装置を用いて製造されるが、ここでは、鍛造装置Ａについて説明する。鍛造装置Ａは、ダイユニット２０とパンチユニット３５で構成されており、図４の左側部分は作動前の鍛造装置Ａの状態、図４の右側部分は作動中の鍛造装置Ａの状態を示している。ダイユニット２０は、受金２１、カウンターパンチ２２、センターブロック２４、ダイ２５、ダイホルダ２７、周リング２８および保持リング２９を備えている。受金２１は、中央に上下に延びる貫通孔２１ａが形成されたブロックで構成されており、貫通孔２１ａは下部よりも上部が大径になった段部を備えた孔で構成されている。また、受金２１の下部には貫通孔２１ａの下部と平行して、摺動孔２１ｂが形成されている。この摺動孔２１ｂは、受金２１の下面から貫通孔２１ａの上部の底面（段部の上面）にかけて形成されている。
【００２５】
カウンターパンチ２２は、基端部２２ａ、中間部２２ｂおよび先端部２２ｃからなる丸棒状の本体の先端部２２ｃの下部側部分の外周面に膨出部２３を形成した形状をしており、本体は、基端部２２ａ、中間部２２ｂ、先端部２２ｃの順に、外径が少しずつ小さくなった段違い状に形成されている。また、先端部２２ｃの上部には、上端に近づくほど細径になったテーパ面２２ｄが形成されている。このカウンターパンチ２２は、基端部２２ａを受金２１の貫通孔２１ａの下部に位置させ、中間部２２ｂの下部を貫通孔２１ａの上部内に位置させるとともに、中間部２２ｂの上部および先端部２２ｃを受金２１の上方に突出させた状態で受金２１に摺動可能に組み付けられている。
【００２６】
膨出部２３の上下方向の長さは先端部２２ｃの上下方向の長さの略１／４程度になっており、膨出部２３は先端部２２ｃの上下方向の中央部分から下方に向けて形成されている。この膨出部２３は、上端部２３ａと下端部２３ｂよりも中央部２３ｃが大径になっており、先端部２２ｃの外周面に円周に沿って形成されている。膨出部２３の上下方向の長さ、上端部２３ａ、下端部２３ｂおよび中央部２３ｃの外径はそれぞれヘリカルギア１０の内周面に対応する長さに設定されているが、膨出部２３の上下方向の長さは、ヘリカルギア１０の軸方向の長さｌよりも少し短くなっている。例えば、膨出部２３の上下方向の長さは、１５〜５０ｍｍに設定されている。また、中央部２３ｃの外径と上端部２３ａおよび下端部２３ｂの外径との差は、ヘリカルギア１０の軸方向の両端の内径ｄ１，ｄ２と、軸方向の中央部分の内径ｄ３との差の略３倍になっている
【００２７】
センターブロック２４は、内部にカウンターパンチ２２を通すことのできる挿通孔２４ａが形成されたブロックで構成されており、挿通孔２４ａ内にカウンターパンチ２２の中間部２２ｂの上部と先端部２２ｃの下端側部分を位置させて、受金２１の上面に設置されている。また、挿通孔２４ａの上下方向の中央よりも少し下側の部分には、内側に突出するフランジ状のバネ受部２４ｂが形成されている。
【００２８】
ダイ２５は、図５に示したように、内面に歯形成形歯２５ａが形成され、外径が上端から下端に行くほど徐々に細径になった略円筒体で構成されている。歯形成形歯２５ａは、ヘリカルギア１０の歯形１３に対応する形状、すなわち、ヘリカルギア１０を製造するための後述する第２円筒状ギア１０ｃ（図６（ｃ）参照）の外周面に歯形成形歯２５ａの形状を転写すると、歯形１３が形成される形状に形成されている。このダイ２５は、膨出部２３と間隔を保った状態でカウンターパンチ２２の外周側に配置されている。また、ダイ２５の上下方向の長さは、膨出部２３の上下方向の長さよりも長くなっている。
【００２９】
そして、ダイ２５の下面と、センターブロック２４のバネ受部２４ｂの上面との間には、コイルバネ２６が設置されており、このコイルバネ２６によって、ダイ２５は上方に付勢されている。コイルバネ２６は、カウンターパンチ２２の中間部２２ｂと先端部２２ｃとの境界部分の外周側に位置している。
【００３０】
ダイホルダ２７は、ダイ２５の外周面の上部と下部に接した状態でダイ２５の外周側に設置された円筒体で構成されており、センターブロック２４の上面に設置されている。このダイホルダ２７は、上下方向の長さがダイ２５の上下方向の長さよりも少し長くなっており、内周面は上部よりも下部の方が外径が小さくなった略テーパ状に形成成され、その上下方向の中央部分には、凹状の曲面部２７ａが円周に沿って形成されている。この曲面部２７ａの上下方向の長さは、膨出部２３の上下方向の長さと同じか、それよりも少し長く設定されている。曲面部２７ａの窪みの深さは、ダイ２５の縮径方向の歪における中心部分の歪が略０．５％で、上下両端部の歪が略０．５〜１．３％になるようにして設定されている。ダイホルダ２７の外周面は、外径を略同じにして上下に延びている。また、ダイホルダ２７の上部には、略水平に延びて外周面と内周面との間を貫通する油路２７ｂが形成されている。
【００３１】
周リング２８は、センターブロック２４とダイホルダ２７の外周側に設置されており、内部に、センターブロック２４を位置させる大径の穴部２８ａと、ダイホルダ２７を位置させる小径の穴部２８ｂとが上下に連通して形成されている。また、周リング２８の上部外周には、円周に沿った環状の凹部２８ｃが形成されており、その凹部２８ｃの表面（外周面）と穴部２８ｂの内周面上部との間には外周側から内周側に向かって下り傾斜になった油路２８ｄが形成されている。この油路２８ｄは、ダイホルダ２７の油路２７ｂに連通している。
【００３２】
保持リング２９は、受金２１の外周上部と周リング２８の外周を覆うように設置された大径の環状体で構成されている。この保持リング２９は、軸方向が短い円筒状のリング本体２９ａと、リング本体２９ａの上部から内側に突出するフランジ状の突出部２９ｂを備えている。そして、リング本体２９ａの内周面から突出部２９ｂの下面にかけての部分と、周リング２８の外周面との間には、湯路２９ｃが形成されている。この湯路２９ｃには、５０℃程度に加熱された湯が供給されて、鍛造装置Ａを保温する。また、突出部２９ｂの内周面と、周リング２８の凹部２８ｃとで潤滑油ｏを溜めるための油溜め凹部２９ｄが形成されており、油溜め凹部２９ｄに溜められた潤滑油ｏは、油路２８ｄおよび油路２７ｂを介してダイ２５とダイホルダ２７の間に供給される。
【００３３】
また、カウンターパンチ２２の外周における基端部２２ａの上部から先端部２２ｃの下部にかけての部分には、筒形ノックアウトピン３１が設置されている。筒形ノックアウトピン３１は、それぞれ外径または内径が異なる下部３１ａ、中間部３１ｂおよび上部３１ｃで構成されており、カウンターパンチ２２に対して摺動可能になっている。下部３１ａの外径は、下部から上部にいくほど細径になり、中間部３１ｂおよび上部３１ｃの外径は、下部３１ａの上部の細径部分と同じになっている。また、上部３１ｃは、カウンターパンチ２２の先端部２２ｃの下部の外周側に位置しており、その内径は下部３１ａおよび中間部３１ｂの内径よりも小さくなっている。このため、上部３１ｃの肉厚は、中間部３１ｂの肉厚よりも厚くなっている。
【００３４】
筒形ノックアウトピン３１の上端部は、ダイ２５の下端部近傍に位置しており、筒形ノックアウトピン３１の下方には、スペーサ３２を介して押出しピン３３が設けられている。スペーサ３２は、受金２１の貫通孔２１ａの下部と上部の間の段部上面に設置され、押出しピン３３は、受金２１の下方から摺動孔２１ｂを通ってスペーサ３２の下面に達している。この押出しピン３３は、第２円筒状ギア１０ｃが鍛造加工されたのちに、上昇して筒形ノックアウトピン３１を持ち上げることで、鍛造後の第３円筒状ギア１０ｄ（図６（ｄ）参照）を、カウンターパンチ２２およびダイ２５から取り外す。
【００３５】
また、カウンターパンチ２２の基端部２２ａには、連結部材３４ａを介してガスシリンダ３４が連結されており、カウンターパンチ２２に下方に向かう力が負荷されたときに、カウンターパンチ２２はガスシリンダ３４の圧力に抗して下降する。なお、受金２１の下方には、押出しピン３３および連結部材３４ａをそれぞれ摺動可能に挿通させる挿通穴を備えた敷金３４ｂが設置されており、カウンターパンチ２２は、この敷金３４ｂの上面に当接する位置まで下降できる。また、カウンターパンチ２２は、受金２１および敷金３４ｂによって支受される。
【００３６】
パンチユニット３５は、ダイユニット２０に対して進退可能な状態で、ダイユニット２０の上方に配置されている。このパンチユニット３５には、一体からなるパンチ３６、ダイスパンチ３７およびダイスパンチ３７に組み付けられたガイド部３８が備わっている。パンチ３６は、カウンターパンチ２２に沿って移動し、ダイ２５の近傍まで下降できる円筒体で構成されている。ダイスパンチ３７は、パンチ３６の上端外周から外部側に広がった下面を備えた大径の円筒体で構成されており、その下面はダイ２５の上面に当接可能になっている。ダイスパンチ３７は、パンチ３６とともに下降したときに、ダイ２５に当接し、ダイ２５を下方に押圧する。
【００３７】
ガイド部３８は、ダイスパンチ３７の上部側から外周側に広がったのちに下方に突出した円筒状に形成されており、その下端部は、ダイスパンチ３７の下面の高さと略同一の高さに位置している。また、パンチユニット３５が下降したときに、ガイド部３８は、保持リング２９の突出部２９ｂの内周面に摺接した状態で圧入され、ガイド部３８の下部は、油溜め凹部２９ｄの内部に入り込む。これによって、パンチユニット３５は、傾くことなく適正位置に保持されながら下降するとともに、油溜め凹部２９ｄ内の潤滑油ｏの油面が油路２８ｄの上部開口よりも高くなり、潤滑油ｏは油路２８ｄ内に流れていく。これによって、潤滑油ｏは、ダイ２５とダイホルダ２７との間を潤滑するとともに、保持リング２９とガイド部３８との間を潤滑する。
【００３８】
つぎに、図６（ａ）〜（ｅ）を用いて、ヘリカルギア１０の製造方法を説明する。図６（ａ）は、ヘリカルギア１０の材料として用いられる穴あきブランク１０ａを示している。この穴あきブランク１０ａは、黒皮材を旋盤加工して形成されており、これによると、穴あきブランク１０ａに打痕が発生することを防止できる。つぎに、穴あきブランク１０ａを、焼鈍およびボンデ処理したのちに冷間鍛造加工して、図６（ｂ）に示した第１円筒状ギア１０ｂを形成する。
【００３９】
第１円筒状ギア１０ｂは、ギア本体１１ｂの外周面に複数の歯１２ｂを形成した形状をしており、各歯１２ｂは、軸方向に対して３０度以下の角度で傾斜した状態で互いに平行している。また、各歯１２ｂは、長手方向に直交する断面の形状および大きさを一定にして真っ直ぐに延びている。穴あきブランク１０ａは、公知の鍛造装置を用いて加工されるが、ここで用いられる鍛造装置のカウンターパンチには膨出部は設けられてなく、カウンターパンチの加工面はストレートに形成されている。また、ダイの内面に形成された歯形成形歯も歯１２ｂに対応する同一歯厚の溝と突条からなる凹凸面で構成されている。なお、図６（ｂ）において、第１円筒状ギア１０ｂの上方に記載した図は、歯１２ｂの上端の円内の部分を拡大した図である。
【００４０】
つぎに、第１円筒状ギア１０ｂの両端外周部に、面付け形状を付けるための冷間鍛造加工が行われる。この面付け形状は、後述する切削加工において端面仕上げをする際のバリ返りによってギア機能を失うことを防止するために形成されるものである。この冷間鍛造によって、図６（ｃ）に示した第２円筒状ギア１０ｃが形成され、この第２円筒状ギア１０ｃには、両端（上端のみ拡大して図示）に傾斜面１２ｃが形成された複数の歯１２ｂが備わっている。第２円筒状ギア１０ｃにおける傾斜面１２ｃ以外の部分の構成は、第１円筒状ギア１０ｂと同じである。
【００４１】
つぎに、第２円筒状ギア１０ｃに対して、前述した鍛造装置Ａを用いてクラウニングを成形する冷間鍛造加工が行われる。この場合、まず、パンチユニット３５を上昇させた状態（図４の左側部分）で、第２円筒状ギア１０ｃを、カウンターパンチ２２の外周でダイ２５の上部側の位置に設置する。このとき、第２円筒状ギア１０ｃの下端部は、膨出部２３の上端部２３ａと中央部２３ｃとの中間部で、かつダイ２５内の上端近傍に位置し、第２円筒状ギア１０ｃの上端部の高さ方向の位置は、ダイ２５の上面の高さ程度の位置になる。
【００４２】
その状態で、パンチユニット３５が下降して、パンチ３６が第２円筒状ギア１０ｃを下方に押圧しながらカウンターパンチ２２に沿って下降する。このとき、第２円筒状ギア１０ｃは、複数の歯１２ｂをダイ２５の歯形成形歯２５ａに沿わせて、少し回転しながら下降していく。この場合、第２円筒状ギア１０ｃの内周面はカウンターパンチ２２の膨出部２３に押し付けられながら下降し、第２円筒状ギア１０ｃの外周面はダイ２５の歯形成形歯２５ａに摺動しながら下降する。そして、第２円筒状ギア１０ｃの上下方向の中央部分が膨出部２３の中央部２３ｃ近傍に到達すると、ダイスパンチ３７が、ダイ２５に当接してダイ２５を下方に押圧する。これによって、ダイ２５はダイホルダ２７内を下方にくい込んでいき、ダイホルダ２７からの反力によって縮径方向に弾性変形するとともに、曲面部２７ａに沿って湾曲するように弾性変形する。
【００４３】
このため、第２円筒状ギア１０ｃは、中央部の高さを維持したまま径方向に変形して湾曲状になり、その内面には軸方向の両側部分よりも中央部分の方が直径が大きくなった湾曲面が形成される。同時に、第２円筒状ギア１０ｃの外面の各歯１２ｂは、長手方向の両側部分の幅よりも中央部分の幅が大きくなるように両端部が小さくなる。この場合の第２円筒状ギア１０ｃの変形は、ダイ２５の弾性変形および第２円筒状ギア１０ｃの塑性変形を利用して行われ、第２円筒状ギア１０ｃが降伏点を越えて僅かに塑性変形する状態まで行われる。また、クラウニングの成形は、膨出部２３の形状とダイ２５の湾曲変形に基づいた第２円筒状ギア１０ｃの径方向の変形によるものである。これによって、クラウニング付きの第３円筒状ギア１０ｄ（図６（ｄ）参照）が得られる。また、第２円筒状ギア１０ｃが変形する際、コイルバネ２６およびガスシリンダ３４の緩衝によって第２円筒状ギア１０ｃに無理な力が加わることが防止される。
【００４４】
つぎに、パンチユニット３５が上昇するとともに、押出しピン３３が上昇する。これによって、第３円筒状ギア１０ｄは、スペーサ３２および筒形ノックアウトピン３１を介して上方に押し上げられて、鍛造装置Ａから取り出される。このとき、第３円筒状ギア１０ｄは、軸周り方向に少し回転するとともに、弾性変形しながら、膨出部２３とダイ２５から隙間をもって外れていく。そして、第３円筒状ギア１０ｄの傾斜面１２ｃの中間部よりも外側の部分を旋盤加工によって、削り取って図６（ｅ）に示したヘリカルギア１０が得られる。
【００４５】
以上のように、本実施形態に係る鍛造装置Ａでは、第２円筒状ギア１０ｃの内周面に対応するカウンターパンチ２２の加工面を、軸方向の両側から中央に向かうほど外径が大きくなった膨出部２３で構成し、第２円筒状ギア１０ｃの外周面に対応するダイ２５の内周面にクラウニング付きの歯を形成するための歯形成形歯２５ａを形成している。また、ダイ２５の外周面の外径を上部から下方に行くほど細径になるようにし、ダイ２５の外周側には、内周面の内径が上部よりも下部が細径になり、その中間部に凹状の曲面部２７ａが形成されたダイホルダ２７を配置している。そして、ダイスパンチ３７でダイ２５をダイホルダ２７内の下方に押圧することで、ダイ２５を湾曲させながら縮径方向に変形させることができるようにしている。
【００４６】
このため、第２円筒状ギア１０ｃをカウンターパンチ２２の外周側に設置した状態で、鍛造装置Ａを作動させると、第２円筒状ギア１０ｃは、パンチ３６に押圧されて、カウンターパンチ２２の膨出部２３とダイ２５の間に移動する。そして、第２円筒状ギア１０ｃが所定位置に到達すると、第２円筒状ギア１０ｃは、ダイ２５によって、縮径方向に圧縮されて、膨出部２３とダイ２５の歯形成形歯２５ａとの間に生じている隙間をなくすように変形していく。この場合、第２円筒状ギア１０ｃは、高さ中央部をそのままにして外周面が変形するとともに、内周面も変形するため、第２円筒状ギア１０ｃのクラウニング加工を冷間鍛造でもスムーズに行える。
【００４７】
また、膨出部２３の軸方向の長さに対する膨出部２３の最大外径と最小外径との差が、第２円筒状ギア１０ｃを弾性変形させたのちに降伏点を僅かに超えて塑性変形させることに適した値に設定されているため、第２円筒状ギア１０ｃに寸法精度のよいクラウニングが形成される。また、第２円筒状ギア１０ｃの内周面の変形がわずかであるため、鍛造加工したのちの第３円筒状ギア１０ｄのカウンターパンチ２２からの取り出しに支障は生じない。
【００４８】
このように、鍛造装置Ａは、特殊な機構を用いることなく、カウンターパンチ２２に膨出部２３を設けるという構成を備えたものであるため、装置の構造が簡単であるという利点も有する。また、本実施形態に係るギアの鍛造方法によると、第２円筒状ギア１０ｃを効果的に変形させて、良好なクラウニングを備えた第３円筒状ギア１０ｄを形成したのちに、容易に鍛造装置Ａから取り出すことができる。そして、第３円筒状ギア１０ｄの傾斜面１２ｃの中央部よりも外側部分を削り取ることでヘリカルギア１０を得ることができる。
【００４９】
本発明は、前述した実施形態に限定するものでなく、本発明の技術範囲内で適宜変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、鍛造装置Ａによって鍛造されるギアを複数の歯１２が軸方向に対して傾斜したヘリカルギア１０としているが、歯１２は軸方向に対して傾斜してなくてもよく、本発明に係るギアは、クラウニング付きの円筒状ギアであればどのようなギアでもよい。また、ヘリカルギア１０の各部分の寸法も前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜設定することができ、その寸法に応じて、鍛造装置Ａの各部分の大きさや形状も変更される。さらに、ヘリカルギア１０を構成する材料も適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０…ヘリカルギア、１０ｃ…第２円筒状ギア、１２，１２ｂ…歯、１３…歯形、２１…受金、２２…カウンターパンチ、２２ａ…基端部、２２ｃ…先端部、２３…膨出部、２３ａ…上端部、２３ｂ…下端部、２３ｃ…中央部、２５…ダイ、２５ａ…歯形成形歯、２７…ダイホルダ、２７ａ…曲面部、３７…ダイスパンチ、Ａ…鍛造装置。
【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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