(57)【要約】【課題】従来用より薄肉の被成形素材を用いて歯車を成形することが可能な歯車成形用金型及び歯車の製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る歯車成形用金型１０では、円筒素材５２をパンチ４０で押圧してダイス３０に形成したパンチ突入孔２６に押し込むと、円筒素材５２が、パンチ突入孔２６の内周面から突出したダイス側成形歯３３に乗り上がって内側に変形する。すると、円筒素材５２の内側に挿入されたパンチ側成形歯４３によって、円筒素材５２の内周面に凹凸が形成される。ここで、パンチ側成形歯４３は、ダイス側成形歯３３の歯底に向かって突出しているので、円筒素材５２のうちダイス側成形歯３３とパンチ側成形歯４３との間に挟まれた部分が波形形状になり、従来に比べて、歯と歯底の肉厚の均一化が図られ、従来より薄肉の円筒素材５２を用いて歯車を成形することが可能になる。【選択図】  図４
2004268045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチ（４０）及びダイス（３０）を備え、円筒状の被成形素材（５２）を前記パンチ（４０）で押圧して、前記ダイス（３０）に設けたパンチ突入孔（２６）に押し込み、前記パンチ突入孔（２６）の内周面から突出した複数のダイス側成形歯（３３）によって前記被成形素材（５２）の外周面に歯車部（５９）を成形する歯車成形用金型（１０）であって、
前記パンチ（４０）のうち前記被成形素材（５２）の内側に挿入可能な部分（４２）の外周面には、前記ダイス側成形歯（３３）の歯底に向かって突出した複数のパンチ側成形歯（４３）が設けられたことを特徴とする歯車成形用金型（１０）。
【請求項２】
前記パンチ（４０）には、前記被成形素材（５２）の一端面を押圧するための素材押圧面（４５）が備えられたことを特徴とする請求項１記載の歯車成形用金型（１０）。
【請求項３】
前記ダイス側成形歯（３３）の歯底径（Ｄ４）は、前記被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）の外径（Ｄ６）より小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車成形用金型（１０）。
【請求項４】
前記パンチ突入孔（２６）の内周面には、前記被成形素材（５２）の外径（Ｄ６）を、前記ダイス側成形歯（３３）の歯底径（Ｄ４）まで縮径変形させるためのテーパー部（２６Ｔ）が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の歯車成形用金型（１０）。
【請求項５】
円筒状の被成形素材（５２）をパンチ（４０）で押圧して、ダイス（３０）に設けたパンチ突入孔（２６）に押し込み、そのパンチ突入孔（２６）の内周面から突出した複数のダイス側成形歯（３３）によって前記被成形素材（５２）の外周面に歯車部（５９）を成形する歯車（６０）の製造方法であって、
前記パンチ（４０）のうち前記被成形素材（５２）の内側に挿入される部分（４２）の外周面に複数のパンチ側成形歯（４３）を形成しておき、前記ダイス側成形歯（３３）と前記パンチ側成形歯（４３）との間で、前記被成形素材（５２）を波形形状に成形することを特徴とする歯車（６０）の製造方法。
【請求項６】
前記パンチ（４０）のうち前記パンチ側成形歯（４３）より基端側に、前記被成形素材（５２）の一端面を押圧するための素材押圧面（４５）を設けておき、
前記素材押圧面（４５）によって、前記被成形素材（５２）の一端面を押圧しながら前記ダイス側成形歯（３３）の内側に前記被成形素材（５２）を押し込むことを特徴とする請求項５に記載の歯車（６０）の製造方法。
【請求項７】
前記被成形素材（５２）内に前記パンチ側成形歯（４３）を挿入する工程の後に、前記被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）を前記ダイス側成形歯（３３）の内側に押し込む工程を行うことを特徴とする請求項６に記載の歯車（６０）の製造方法。
【請求項８】
前記歯車成形部分（５７）を前記ダイス側成形歯（３３）の内側に押し込む工程の後に、前記素材押圧面（４５）にて前記被成形素材（５２）を更に押圧する工程を行うことを特徴とする請求項７に記載の歯車（６０）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、円筒状の被成形素材に歯車を成形するための歯車成形用金型及びその歯車成形用金型を用いた歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の歯車成形用金型によって成形された歯車は、円筒状の被成形素材の外周面又は内周面の何れか一方の周面にのみ複数の歯を備えた構造になっていた（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９６１３６号公報（第２図、第１１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したものでは、被成形素材のうち複数の歯と、隣り合った歯の間の歯底部分との肉厚差が大きくなる。このため、歯底部分の肉厚を確保するため被成形素材のうち歯車成形部分以外の部位の肉厚が過剰に大きくなり、成形品が重たくなるという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来用より薄肉の被成形素材を用いて歯車を成形することが可能な歯車成形用金型及び歯車の製造方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためなされた請求項１の発明に係る歯車成形用金型（１０）は、パンチ（４０）及びダイス（３０）を備え、円筒状の被成形素材（５２）をパンチ（４０）で押圧してダイス（３０）に設けたパンチ突入孔（２６）に押し込み、パンチ突入孔（２６）の内周面から突出した複数のダイス側成形歯（３３）によって被成形素材（５２）の外周面に歯車部（５９）を成形する歯車成形用金型（１０）であって、パンチ（４０）のうち被成形素材（５２）の内側に挿入可能な部分（４２）の外周面には、ダイス側成形歯（３３）の歯底に向かって突出した複数のパンチ側成形歯（４３）が設けられたところに特徴を有する。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１記載の歯車成形用金型（１０）において、パンチ（４０）には、被成形素材（５２）の一端面を押圧するための素材押圧面（４５）が備えられたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の歯車成形用金型（１０）において、ダイス側成形歯（３３）の歯底径（Ｄ４）は、被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）の外径（Ｄ６）より小さいところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の歯車成形用金型（１０）において、パンチ突入孔（２６）の内周面には、被成形素材（５２）の外径（Ｄ６）を、ダイス側成形歯（３３）の歯底径（Ｄ４）まで縮径変形させるためのテーパー部（２６Ｔ）が設けられたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明に係る歯車（６０）の製造方法は、円筒状の被成形素材（５２）をパンチ（４０）で押圧して、ダイス（３０）に設けたパンチ突入孔（２６）に押し込み、そのパンチ突入孔（２６）の内周面から突出した複数のダイス側成形歯（３３）によって被成形素材（５２）の外周面に歯車部（５９）を成形する歯車（６０）の製造方法であって、パンチ（４０）のうち被成形素材（５２）の内側に挿入される部分（４２）の外周面に複数のパンチ側成形歯（４３）を形成しておき、ダイス側成形歯（３３）とパンチ側成形歯（４３）との間で、被成形素材（５２）を波形形状に成形するところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の歯車（６０）の製造方法において、パンチ（４０）のうちパンチ側成形歯（４３）より基端側に、被成形素材（５２）の一端面を押圧するための素材押圧面（４５）を設けておき、素材押圧面（４５）によって、被成形素材（５２）の一端面を押圧しながらダイス側成形歯（３３）の内側に被成形素材（５２）を押し込むところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項６に記載の歯車（６０）の製造方法において、被成形素材（５２）内にパンチ側成形歯（４３）を挿入する工程の後に、被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）をダイス側成形歯（３３）の内側に押し込む工程を行うところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７に記載の歯車（６０）の製造方法において、歯車成形部分（５７）をダイス側成形歯（３３）の内側に押し込む工程の後に、素材押圧面（４５）にて被成形素材（５２）を更に押圧する工程を行うところに特徴を有する。
【００１４】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１及び５の発明＞
請求項１及び５の発明では、円筒状の被成形素材（５２）をパンチ（４０）で押圧してダイス（３０）に設けたパンチ突入孔（２６）に押し込むと、被成形素材（５２）が、パンチ突入孔（２６）の内周面から突出したダイス側成形歯（３３）に乗り上がって内側に変形する。すると、被成形素材（５２）の内側に挿入されたパンチ側成形歯（４３）によって、被成形素材（５２）の内周面に凹凸が形成される。ここで、パンチ側成形歯（４３）は、ダイス側成形歯（３３）の歯底に向かって突出しているので、被成形素材（５２）のうちダイス側成形歯（３３）とパンチ側成形歯（４３）との間に挟まれた部分が波形形状になり、従来のように被成形素材の内周面又は外周面の何れかにのみ複数の歯を形成したものに比べて、歯と歯底部分の肉厚の均一化が図られる。これにより、従来より薄肉の被成形素材（５２）を用いて歯車を成形することが可能になる。
【００１５】
＜請求項２及び６の発明＞
請求項２及び６の発明によれば、被成形素材（５２）をパンチ（４０）における素材押圧面（４５）で押圧して、ダイス側成形歯（３３）とパンチ側成形歯（４３）との間の成形領域（Ｒ１）の隅々にまで被成形素材（５２）を行き渡らせることができ、成形品質が向上する。
【００１６】
＜請求項３の発明＞
請求項３の歯車成形用金型（１０）では、ダイス側成形歯（３３）の歯底径（Ｄ４）が、被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）の外径（Ｄ６）より小さいので、被成形素材（５２）自体の反力によって、被成形素材（５２）がダイス側成形歯（３３）に押し付けられ、ダイス側成形歯（３３）に隅々まで被成形素材（５２）が行き渡り、成形品質が向上する。
【００１７】
＜請求項４の発明＞
請求項４の歯車成形用金型（１０）では、被成形素材（５２）がテーパー部（２６Ｔ）を通過することで縮径変形され、その反力によって被成形素材（５２）がダイス側成形歯（３３）に押し付けられてダイス側成形歯（３３）の隅々まで被成形素材（５２）が行き渡り、成形品質が向上する。
【００１８】
＜請求項７の発明＞
請求項７の歯車（６０）の製造方法では、被成形素材（５２）内にパンチ側成形歯（４３）を挿入してから、被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）がダイス側成形歯（３３）の内側に押し込まれるので、被成形素材（５２）が、ダイス側成形歯（３３）に乗り上がって内側に変形したときには、その被成形素材（５２）の内側でパンチ側成形歯（４３）が待ち構えた状態になり、これにより被成形素材（５２）の内側における流れが簡素化され、ダイス側成形歯（３３）側の成形精度が向上する。
【００１９】
＜請求項８の発明＞
請求項８の歯車（６０）の製造方法では、被成形素材（５２）における歯車成形部分（５７）をダイス側成形歯（３３）の内側に押し込む工程に次いで、素材押圧面（４５）により被成形素材（５２）を更に押圧するので、これにより、ダイス側成形歯（３３）の隅々まで被成形素材（５２）が行き渡り、成形品質が向上する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の歯車製造装置２０が示されている。この歯車製造装置２０は、上下方向で対向した上台２１と下台２２とを備えてなり、例えば、上台２１がガイドポスト２３に案内されて上下動する。そして、これら下台２２に固定されたダイス３０と、上台２１に固定されたパンチ４０とによって本発明に係る歯車成形用金型１０が構成されている。
【００２１】
ダイス３０は、ベース部成形型３１の上面に歯部成形型３２を重ねてなる。また、ダイス３０の上面には、ダイス３０を下台２２に固定するための下側ホルダー２４が重ねられている。そして、これらベース部成形型３１、歯部成形型３２及び下側ホルダー２４とに連通形成した断面円形のパンチ突入孔２６にパンチ４０が突入可能になっている。
【００２２】
ベース部成形型３１におけるパンチ突入孔２６内には、ノックアウトピン３４が嵌合されている。そして、後述する円筒素材５２が、このノックアウトピン３４とパンチ４０との間に挟まれた状態でパンチ突入孔２６の奥側に押し込まれる。また、ノックアウトピン３４の軸芯部分に形成した貫通孔にはバーリングパンチ３５が嵌合されている。
【００２３】
図２及び図４に示すように、歯部成形型３２におけるパンチ突入孔２６の内周面には、下端部分に複数のダイス側成形歯３３が形成されている。各ダイス側成形歯３３は、稜線が上下方向に延びた突条をなしている。そして、図５に示すように、ダイス側成形歯３３による成形領域Ｒ１の形状が、インボリュート歯車の形状になっている。また、これらダイス側成形歯３３の上端部分は上方に向かうに従って幅及び高さが徐々に小さくなっている（図２参照）。
なお、図３（Ａ）に示すように、パンチ突入孔２６のうちダイス側成形歯３３より上方部分には、ダイス側成形歯３３に接近するに従って縮径されたテーパー部２６Ｔが設けられている。
【００２４】
一方、パンチ４０は、図１に示すように、上側ホルダー２５から垂下した円柱部４１と、円柱部４１の下端面から下方に突出した歯形成形体４２とからなる。図２に示すように、歯形成形体４２は、下端部に向かうに従って若干縮径している。また、歯形成形体４２の下端面には、前記したバーリングパンチ３５の先端が突入する突入孔４８が形成されている。
【００２５】
図２及び図４に示すように、歯形成形体４２の外周面には、上端部に複数のパンチ側成形歯４３が形成されている。これらパンチ側成形歯４３は、図５に示すように、ダイス側成形歯３３の歯底に向かって突出しており、これにより、パンチ側成形歯４３とダイス側成形歯３３との間の成形領域Ｒ１が波形状になっている。
【００２６】
図６に示すように、パンチ側成形歯４３の歯先径Ｄ２は、ダイス側成形歯３３の歯先径Ｄ３より小さくなっている。また、図２に示すように、パンチ４０における円柱部４１の下端面の外径Ｄ１０は、パンチ側成形歯４３の歯先径Ｄ３より大きくなっており、その円柱部４１の下端面の縁部が、後述する円筒素材５２の上端面を押圧するための素材押圧面４５になっている。
【００２７】
さて、上記した歯車製造装置２０を製造工程の一部に用いたインボリュート歯車６０（図８参照）の製造方法について以下説明する。その第１の工程として、板金から図７（Ａ）に示した円板素材５０を打ち抜く。このとき、円板素材５０の中心には、丸孔５１を打ち抜いておく。
【００２８】
第２の工程として、上記した円板素材５０を絞り成形して、図７（Ｂ）に示した円筒素材５２を成形する。ここで、円筒素材５２は、円筒壁５３の一端に底壁５４を備えた一端有底の円筒状をなし、底壁５４の中心には、円板素材５０における丸孔５１の縁部を円筒壁５３の内側に向けて絞ったエンボス５５が成形される。また、円筒壁５３は、互いに径が異なる小径部５６と大径部５７とをテーパー部５８で繋げてなり、小径部５６が底壁５４側に配置されている。
【００２９】
図６に示すように、大径部５７の内径Ｄ５及び外径Ｄ６は共に、ダイス側成形歯３３の歯先径Ｄ３より大きくなっている。また、大径部５７の外径Ｄ６は、ダイス側成形歯３３の歯底径Ｄ４よりも大きくなっている。
【００３０】
なお、小径部５６の外径は、ダイス側成形歯３３の歯先径Ｄ３より小さくなっている。従って、小径部５６が、ダイス側成形歯３３の内側に押し込まれてもその小径部５６には歯車は成形されない。また、この第２の工程では、円板素材５０から円筒素材５２が絞り成形されてから、円筒素材５２の円筒壁５３が軸方向に押圧されることで、大径部５７の外径Ｄ６と内径Ｄ５との差である大径部５７の肉厚が、円板素材５０の板厚より大きくなっている。具体的には、円板素材５０の板厚が例えば４．０ｍｍだとすると、大径部５７の外径Ｄ６は、８４．２ｍｍ、内径Ｄ５は７５．８ｍｍとなり、大径部５７の肉厚は、８．３ｍｍ（＝Ｄ６−Ｄ５）となっている。
【００３１】
次いで、第３の工程として、歯車製造装置２０におけるパンチ突入孔２６内に円筒素材５２をセットする。具体的には、円筒素材５２を底壁５４側からパンチ突入孔２６に挿入して、パンチ突入孔２６の上方開放端に係止した状態にする。そして、歯車製造装置２０を作動させる。すると、パンチ４０が降下し、パンチ４０における歯形成形体４２が円筒素材５２の内側に挿入されて、歯形成形体４２とノックアウトピン３４との間に円筒素材５２の底壁５４を挟んだ状態になる。
【００３２】
この底壁５４が挟まれた状態を保持しながら、パンチ４０が円筒素材５２をパンチ突入孔２６の奥部に押し込んでいく。すると、パンチ突入孔２６に設けたテーパー部２６Ｔを円筒素材５２の大径部５７が通過することで縮径変形される。これにより、大径部５７には、拡大方向の内部応力が発生した状態になり、大径部５７がパンチ突入孔２６の内周面に密着する。また、このとき、大径部５７の上端部に、パンチ４０における素材押圧面４５に当接して、大径部５７が軸方向に延びる変形を規制する。これにより、円筒素材５２がパンチ突入孔２６の奥側に押し込まれる過程において、大径部５７の肉厚が増加する。
【００３３】
さらにパンチ４０が円筒素材５２を押し込んでいくと、やがて、図３（Ａ）に示すように円筒素材５２の小径部５６がダイス側成形歯３３の内側に挿入され、さらに、図３（Ｂ）に示すように、円筒素材５２の大径部５７が、ダイス側成形歯３３の上端部の傾斜に沿ってダイス側成形歯３３に乗り上がる。ここで、大径部５７は、前述したように拡大する方向の内部応力が発生した状態になっているので、大径部５７を構成する素材が、ダイス側成形歯３３に確実に密着する。
【００３４】
ダイス側成形歯３３に乗り上がることで内側に変形した大径部５７は、その大径部５７の内側で待ちかまえていたパンチ側成形歯４３に押し付けられる。このように、本実施形態では、円筒素材５２がダイス側成形歯３３に乗り上がって内側に変形したときには、その円筒素材５２の内側でパンチ側成形歯４３が待ち構えた状態になり、これにより円筒素材５２の内側における流れが簡素化されて、ダイス側成形歯３３側の成形精度が向上する。
【００３５】
ここで、パンチ側成形歯４３は、ダイス側成形歯３３の歯底に向かって突出しているので、大径部５７はパンチ側成形歯４３とダイス側成形歯３３との間に挟まれて、図８に示すように波形形状になる。これにより、単に大径部５７の外面に複数の歯を成形した場合に比べて、歯車形成部分の板厚の均一化が図られる。また、大径部５７を構成する素材が、ダイス側成形歯３３に押し返されて、確実にダイス側成形歯３３の歯先から歯底までの全体に密着し、成形品質が向上する。
【００３６】
そして、大径部５７がダイス側成形歯３３の下端部まで至ると、ベース部成形型３１の上端面３１Ａ（図４参照）に大径部５７の下端部が押し付けられた状態になる。この状態になってもパンチ４０はさらにパンチ突入孔２６の奥側に押し込まれる。これにより、大径部５７の上面がパンチ４０の素材押圧面４５に押され、大径部５７を構成する素材が、ダイス側成形歯３３の歯底とベース部成形型３１の上面３１Ａとの角部の隅まで行き渡る。これにより、図８に示すように、円筒素材５２に成形された歯車部５９の歯先がその歯幅方向の下端部（図８の符号５９Ａで示した部分）まで確実に成形される。
【００３７】
そして、パンチ突入孔２６から円筒素材５２を取り出せば、図８に示すように、外面に歯車部５９を備えたインボリュート歯車６０が完成する。
【００３８】
このように本実施形態の歯車成形用金型１０によれば、円筒素材５２のうちダイス側成形歯３３とパンチ側成形歯４３との間に挟まれた部分が波形形状になり、従来のように被成形素材の内周面又は外周面の何れかにのみ複数の歯を形成したものに比べて、歯と歯底の肉厚の均一化が図られる。これにより、従来より薄肉の円筒素材５２を用いてインボリュート歯車６０を製造することが可能になる。また、ダイス側成形歯３３とパンチ側成形歯４３の間に挟まれた円筒素材５２をパンチ４０における素材押圧面４５で押圧して、ダイス側成形歯３３とダイス側成形歯３３との間の成形領域Ｒ１の隅々にまで円筒素材５２を行き渡らせることができ、成形品質が向上する。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態の円筒素材５２は、一端有底の円筒形状であったが、両端開放の円筒形状のものを成形する歯車の製造方法及び歯車成形用金型に本発明を適用してもよい。
【００４０】
（２）前記実施形態では、円筒素材５２における大径部５７の内径が、ダイス側成形歯３３の歯先径より大きかったが、円筒素材における歯車を成形する部位の内径は、ダイス側成形歯の歯先径より小さくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯車製造装置の断面図
【図２】歯車成形用金型の部分断面図
【図３】（Ａ）円筒素材が歯が成形される直前の状態の歯車成形用金型の部分断面図
（Ｂ）円筒素材が歯が成形されている状態の歯車成形用金型の部分断面図
【図４】歯車成形用金型の部分斜視図
【図５】図３（Ｂ）のＡ−Ａ切断面における歯車成形用金型の断面図
【図６】円筒素材とダイス側成形歯とパンチ側成形歯の大きさを比較した断面図
【図７】（Ａ）円板素材の斜視図
（Ｂ）円筒素材の斜視図
【図８】完成した歯車の斜視図
【符号の説明】
１０…歯車成形用金型
２６…パンチ突入孔
２６Ｔ…テーパー部
３０…ダイス
３２…歯部成形型
３３…ダイス側成形歯
４０…パンチ
４２…歯形成形体
４３…パンチ側成形歯
４５…素材押圧面
５２…円筒素材（被成形素材）
５７…大径部（歯車成形部分）
５９…歯車部
【図１】
2004268045.tif 000003
【図２】
2004268045.tif 000004
【図３】
2004268045.tif 000005
【図４】
2004268045.tif 000006
【図５】
2004268045.tif 000007
【図６】
2004268045.tif 000008
【図７】
2004268045.tif 000009
【図８】
2004268045.tif 000010