(57)【要約】【課題】バリ発生が抑制されるかさ歯車製造方法の提供。【解決手段】かさ歯車の製造方法は、以下の工程を含む。（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤体を得る据込工程。（２）この円盤体を予備鍛造型で圧縮し、胴部と、前側突出部と、後側突出部と、後側突出部の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である凹陥部とを備えた予備成形体を得る予備成形工程。（３）この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮し、基部３と、歯部５と、基部３の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である軸穴１４とを備えた成形体１を得る成形工程。予備成形体の胴部の外径ｄ２は成形体１の基部３の外径Ｄの０．７５倍以上０．９５倍以下である。【選択図】　図２
2004114070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤体を得る据込工程、
及び
（２）この円盤体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮して基部と歯部とを備えた成形体を得る成形工程
を備えたかさ歯車の製造方法であって、
円盤体の外径ｄ１が成形体の外径Ｄの０．８６倍以下であることを特徴とするかさ歯車の製造方法。
【請求項２】
（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤体を得る据込工程、
（２）この円盤体を予備鍛造型で圧縮し、胴部と、前側突出部と、後側突出部と、後側突出部の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である凹陥部とを備えた予備成形体を得る予備成形工程、
及び
（３）この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮し、基部と、歯部と、基部の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である軸穴とを備えた成形体を得る成形工程
を備えており、
予備成形体の胴部の外径ｄ２が成形体の基部の外径Ｄの０．７５倍以上０．９５倍以下であり、予備成形体の前側突出部の高さｈ１が成形体の軸穴の深さＦの０．２倍以上０．５倍以下であり、予備成形体の凹陥部の深さｆが成形体の歯部の高さＨの０．６３倍以上０．８５倍以下であり、予備成形体の凹陥部の内周面の傾斜角度θが成形体の軸穴の内周面の傾斜角度Θの３．０倍以上５．０倍以下であるかさ歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はかさ歯車の製造方法に関し、詳細にはかさ歯車の鍛造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品等として用いられるかさ歯車は、基部と歯部とを備えている。基部は高さが小さな円柱状である。歯部の全体形状は、略円錐台状である。歯部では、多数の山部と谷部とが連続している。通常のかさ歯車には、軸が装着されるための軸穴が形成されている。軸穴は、基部の後面から前に向けて穿設されており、前寄りほど細径である。換言すれば、軸穴の内周面は傾斜している。
【０００３】
かさ歯車は、通常は閉塞鍛造法によって製造される。この製造方法では、まず円柱状金属材料が軸方向に圧縮され、円盤体が形成される（据込工程）。次に、この円盤体がパンチ及びダイからなる鍛造型のダイに投入される。次に、パンチが下降して円盤体を圧縮する。圧縮によって金属が流動し、基部と、歯部と、軸穴とを備えた成形体が得られる。この成形体に仕上加工が施され、かさ歯車が完成する。ダイに投入される際の都合により、円盤体の外径ｄ１は、ダイの内径よりも若干小さめに設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パンチとダイとの間には、クリアランスが存在する。圧縮時にこのクリアランスに金属が流入して、バリが生じる場合がある。バリは後の工程にて除去されるが、この除去には手間がかかる。寸法が大きなバリの発生は、かさ歯車の生産性及び歩留まりを低下させる。
【０００５】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、バリ発生が抑制されるかさ歯車製造方法の提供をその目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る製造方法は、以下の（１）及び（２）の工程を含む。
（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤体を得る据込工程。
（２）この円盤体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮して基部と歯部とを備
えた成形体を得る成形工程。
この製造方法では、円盤体の外径ｄ１が成形体の外径Ｄの０．８６倍以下に設定される。
【０００７】
この製造方法の成形工程では、流動する金属がクリアランスに到達するまでの、圧縮開始からの時間が長い。この成形工程では、金属が鍛造型の各所へほぼ同時に充填される。この製造方法により、バリの発生が抑制される。
【０００８】
他の発明に係る製造方法は、以下の（１）から（３）の工程を含む。
（１）金属材料からなる円柱体を軸方向に圧縮して円盤体を得る据込工程。
（２）この円盤体を予備鍛造型で圧縮し、胴部と、前側突出部と、後側突出部と、後側突出部の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である凹陥部と
を備えた予備成形体を得る予備成形工程。
（３）この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型で圧縮し、基部と、歯部と、基部の後面から前に向けて穿設され前寄りほど細径である軸穴とを備え
た成形体を得る成形工程。
この製造方法では、予備成形体の胴部の外径ｄ２が成形体の基部の外径Ｄの０．７５倍以上０．９５倍以下に設定され、予備成形体の前側突出部の高さｈ１が成形体の軸穴の深さＦの０．２倍以上０．５倍以下に設定され、予備成形体の凹陥部の深さｆが成形体の歯部の高さＨの０．６３倍以上０．８５倍以下に設定され、予備成形体の凹陥部の内周面の傾斜角度θが成形体の軸穴の内周面の傾斜角度Θの３．０倍以上５．０倍以下に設定される。
【０００９】
この製造方法の成形工程では、流動する金属がクリアランスに到達するまでの、圧縮開始からの時間が長い。この成形工程では、金属が鍛造型の各所へほぼ同時に充填される。この製造方法により、バリの発生が抑制される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る製造方法の成形工程によって得られた成形体１が示された斜視図であり、図２はその軸方向断面図である。図１と図２とでは、上下が逆転している。この成形体１は、基部３と、歯部５と、軸穴７とを備えている。基部３は高さが小さな円柱状である。基部３は、その後面にて後側（図２における上側）へ突出する環状突出部９を備えている。環状突出部９は、軸穴７を取り囲むように配置されている。歯部５の全体形状は、略円錐台状である。歯部５では、多数（図１の例では９個ずつ）の山部１１と谷部１３とが連続している。軸穴７は、基部３の後面から前に向けて穿設されている。軸穴７は、前寄りほど細径である。換言すれば、軸穴７の内周面１４は軸方向に対して傾斜している。
【００１２】
図２において両矢印Ｄで示されているのは、基部３の外径である。両矢印Ｆで示されているのは、軸穴７の深さである。両矢印Ｈで示されているのは、歯部５の高さである。両矢印Θで示されているのは、軸穴７の内周面１４の傾斜角度である。この傾斜角度Θは、軸穴７の内周面１４が軸方向に対してなす角度である。
【００１３】
図３は、図１の成形体１の製造のための据込工程の様子が示された正面図である。据込工程では、まず図３（ａ）に示される円柱体１５が準備される。円柱体１５は、金属材料からなる。一方、上金１７及び下金１９が、プレス機（図示されず）に装着される。次に、円柱体１５が下金１９に載置される。次に、プレス機によって上金１７が下金１９に対して相対的に下降する。これにより、図３（ａ）に示されるように円柱体１５が上金１７及び下金１９によって挟まれ、さらに円柱体１５が徐々に押しつぶされる。図３（ｂ）には、上金１７が最も下降した状態が示されている。この状態での上金１７と下金１９との間隔Ｐは、圧下寸法と称される。図３（ｂ）に示された状態から上金１７が上昇し、円盤体２１が取り出される。円盤体２１の形状は、図４に示されるように円盤状である。円盤体２１の寸法は、円柱体１５の外径及び高さ並びに圧下寸法Ｐの影響を受ける。図４（ｂ）において両矢印ｄ１で示されているのは、円盤体２１の外径である。
【００１４】
図５は、図１の成形体１の製造のための予備成形工程の様子が示された断面図である。予備成形工程では、予備鍛造型２３が用いられる。予備鍛造型２３は、パンチ２５とダイ２７とを備えている。予備鍛造型２３は、図示されないプレス機に装着される。パンチ２５は、ダイ２７に対して相対的に昇降可能である。ダイ２７の内径は、パンチ２５の外周面とダイ２７の内周面との間にクリアランスが形成される程度に、パンチ２５の外径よりも若干大きくされている。
【００１５】
予備成形工程では、まずダイ２７に円盤体２１（図４参照）が投入される。次に、パンチ２５が下降し、金属が流動する。図５には、パンチ２５が最も下降した状態が示されている。この状態では、パンチ２５とダイ２７とによって形成されるキャビティの全体に、金属が充填されている。次にパンチ２５が上昇し、予備鍛造型２３から予備成形体２９が取り出される。
【００１６】
図６は、予備成形体２９が示された軸方向断面図である。この予備成形体２９は、胴部３１と、前側突出部３３と、後側突出部３５と、凹陥部３７とを備えている。胴部３１は、円柱状である。前側突出部３３は、胴部３１の前面から前方（図６における下方向）へ向けて突出している。前側突出部３３は、胴部３１よりも若干細径である。後側突出部３５は、胴部３１の後面から後方へ向けて突出している。後側突出部３５は環状であり、凹陥部３７を取り囲むように配置されている。凹陥部３７は、後側突出部３５の後面から前に向けて穿設されている。凹陥部３７は、前寄りほど細径である。換言すれば、凹陥部３７の内周面３９は軸方向に対して傾斜している。
【００１７】
図６において両矢印ｄ２で示されているのは、胴部３１の外径である。両矢印ｈ１で示されているのは、前側突出部３３の高さである。両矢印ｈ２で示されているのは、後側突出部３５の高さである。両矢印ｆで示されているのは、凹陥部３７の深さである。両矢印θで示されているのは、凹陥部３７の内周面３９の傾斜角度である。この傾斜角度θは、凹陥部３７の内周面３９が軸方向に対してなす角度である。
【００１８】
図７は、図１の成形体１の製造のための成形工程の様子が示された断面図である。成形工程では、鍛造型４１が用いられる。鍛造型４１は、パンチ４３とダイ４５とを備えている。鍛造型４１は、図示されないプレス機に装着される。パンチ４３は、ダイ４５に対して相対的に昇降可能である。ダイ４５の内径は、パンチ４３の外周面とダイ４５の内周面との間にクリアランスが形成される程度に、パンチ４３の外径よりも若干大きくされている。
【００１９】
成形工程では、まずダイ４５に予備成形体２９（図６参照）が投入される。次に、パンチ４３が下降する。下降により、金属が流動する。図７には、パンチ４３が最も下降した状態が示されている。この状態では、パンチ４３とダイ４５とによって形成されるキャビティの全体に、金属が充填されている。次にパンチ４３が上昇し、鍛造型４１から成形体１が取り出される。成形体１の形状は、図１及び図２に示された通りである。この成形体１にバリが生じている場合は、成形体１からバリが除去されて、かさ歯車が得られる。
【００２０】
予備成形体２９の胴部３１の外径ｄ２は、成形体１の基部３の外径Ｄの０．７５倍以上０．９５倍以下とされる。外径ｄ２が上記範囲未満であると、クリアランス近傍の欠肉が生じることがある。この観点から、外径ｄは外径Ｄの０．８０倍以上が特に好ましい。外径ｄ２が上記範囲を超えると、寸法の大きなバリが生じやすい。この観点から、外径ｄは外径Ｄの０．９０倍以下が特に好ましい。
【００２１】
予備成形体２９の前側突出部３３の高さｈ１は、成形体１の軸穴７の深さＦの０．２倍以上０．５倍以下とされる。高さｈ１が上記範囲未満であると、予備成形体２９をダイ４５にセットした場合の安定性が悪く、予備成形体２９が倒れてしまうおそれがある。この観点から、高さｈ１は深さＦの０．３倍以上が特に好ましい。高さｈ１が上記範囲を超えると、ダイ４５と突出部３３との間隙が小さいことに起因してダイ４５の下部に金属が先に充填され、同時充填が達成されないことがある。この観点から、高さｈ１は深さＦの０．４５倍以下が特に好ましい。
【００２２】
予備成形体２９の凹陥部３７の深さｆは、成形体１の歯部５の高さＨの０．６３倍以上０．８５倍以下とされる。深さｆが上記範囲未満であると、成形工程において金属が押し込まれる際に、パンチ４３の突起部側面で折れ込み疵が発生するおそれがある。この観点から、深さｆは高さＨの０．６８倍以上が特に好ましい。深さｆが上記範囲を超えると、クリアランス近傍への金属の充填が早いことに起因してバリが生じやすい。この観点から、深さｆは高さＨの０．８０倍以下が特に好ましい。
【００２３】
予備成形体２９の凹陥部３７の内周面の傾斜角度θは、成形体１の軸穴７の内周面の傾斜角度Θの３．０倍以上５．０倍以下とされる。傾斜角度θが上記範囲未満であると、成形工程において、パンチ４３の突起部側方の隙間が小さいことに起因して同時充填が達成されず、バリが発生するおそれがある。この観点から、傾斜角度θは傾斜角度Θの３．５倍以上が特に好ましい。傾斜角度θが上記範囲を超えると、パンチ４３の突起部側方の隙間が過大であることに起因して欠肉が発生するおそれがある。この観点から、傾斜角度θは傾斜角度Θの４．５倍以下が特に好ましい。
【００２４】
予備成形体２９の後側突出部３５の高さｈ２は、３．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。高さｈ２が上記範囲未満であると、クリアランス近傍の隙間が小さいことに起因してバリが発生するおそれがある。この観点から、高さｈ２は３．５ｍｍ以上が特に好ましい。高さｈ２が上記範囲を超えると、段差近傍で折れ込み疵が発生するおそれがある。この観点から、高さｈ２は４．５ｍｍ以下が特に好ましい。
【００２５】
円盤体２１の外径ｄ１は、成形体１の外径Ｄの０．８６倍以下とされる。これにより、寸法の大きなバリが発生することが抑制される。この観点から、外径ｄ１は、成形体１の外径Ｄの０．８４倍以下が特に好ましい。外径ｄ１は、通常は成形体１の外径Ｄの０．５倍以上、特には０．６倍以上とされる。予備成形工程が省略されてもよく、この場合でも外径ｄ１の外径Ｄに対する比が上記範囲内とされることで、寸法の大きなバリが発生することが抑制される。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００２７】
［実施例１］
クロム鋼（ＳＣＲ４２０）からなり、外径が３２ｍｍで高さが４４．１０ｍｍである円柱体を用意した。この円柱体を上金及び下金が装着されたプレス機で圧縮し、外径ｄ１が４４．９０ｍｍ（外径Ｄの０．８６倍）であり、高さが２４．２６ｍｍである円盤状の円盤体を得た。この円盤体をパンチ及びダイを備えた予備鍛造型に投入して圧縮し、図６に示される形状の予備成形体を得た。この予備成形体の胴部の外径ｄ２は４５．５ｍｍ（成形体の外径Ｄの０．８７倍）であり、前側突出部の高さｈ１は６ｍｍ（成形体の軸穴の深さＦの０．３０倍）であり、凹陥部の深さｆは１４ｍｍ（成形体の歯部の高さＨの０．７３倍）であり、凹陥部の内周面の傾斜角度θは１８°（成形体の軸穴の内周面の傾斜角度Θの３．６倍）であり、後側突出部の高さｈ２は５ｍｍであった。この予備成形体をパンチ及びダイを備えた鍛造型に投入して圧縮し、図１及び図２に示される形状の成形体を得た。この成形体からバリを除去し、すぐばかさ歯車を得た。
【００２８】
［実施例２］
据込工程の圧下寸法を異ならせて、外径ｄ１が４４．９ｍｍ（外径Ｄの０．８６倍）である円盤体を得た。この円盤体に直接に成形工程を施して、実施例１と同寸法の成形体を得た。この成形体からバリを除去し、すぐばかさ歯車を得た。
【００２９】
［比較例］
据込工程の圧下寸法を異ならせて、外径ｄ１が５１ｍｍ（外径Ｄの０．９８倍）である円盤体を得た。この円盤体に直接に成形工程を施して、実施例１と同寸法の成形体を得た。この成形体からバリを除去し、すぐばかさ歯車を得た。
【００３０】
［目視観察］
各成形体のバリ高さを、メジャーで測定した。実施例１の成形体のバリ高さは約１ｍｍであり、実施例２の成形体のバリ高さは約２ｍｍであり、比較例の成形体のバリ高さは約５ｍｍであった。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明の製造方法では、バリ発生が抑制される。この製造方法では、バリ除去の手間がかからない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法の成形工程によって得られた成形体が示された斜視図である。
【図２】図２は、図１の成形体が示された軸方向断面図である。
【図３】図３は、図１の成形体の製造のための据込工程の様子が示された正面図である。
【図４】図４（ａ）は図３の据込工程で得られた円盤体が示された平面図であり、図４（ｂ）はその正面図である。
【図５】図５は、図１の成形体の製造のための予備成形工程の様子が示された断面図である。
【図６】図６は、図５の予備成形工程で得られた予備成形体が示された軸方向断面図である。
【図７】図７は、図１の成形体の製造のための成形工程の様子が示された断面図である。
【符号の説明】
１・・・成形体
３・・・基部
５・・・歯部
７・・・軸穴
９・・・環状突出部
１１・・・山部
１３・・・谷部
１５・・・円柱体
１７・・・上金
１９・・・下金
２１・・・円盤体
２３・・・予備鍛造型
２５、４３・・・パンチ
２７、４５・・・ダイ
２９・・・予備成形体
３１・・・胴部
３３・・・前側突出部
３５・・・後側突出部
３７・・・凹陥部
４１・・・鍛造型
【図１】
2004114070.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004114070.tif 000006
【図５】
2004114070.tif 000007
【図６】
2004114070.tif 000008
【図７】
2004114070.tif 000009