(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯を有する外管部材と該外管部材内に摺動自在に嵌合する内管部材とを備えた第１パンチの一端部に歯車素材を載置し、該歯車素材の内部にマンドレルを挿通させるとともに、前記マンドレルに外装されるインサートパンチスリーブおよび第２パンチによって該歯車素材を押圧する工程と、
前記インサートパンチスリーブによる前記歯車素材に対する押圧力を解除して該インサートパンチスリーブを該歯車素材から離間させるとともに、前記第２パンチによって該歯車素材をさらに押圧することにより、ダイに設けられかつ前記外歯が噛合する歯形成形部内に該歯車素材を流動させ、歯車の歯形部を成形する工程と、
ノックアウトパンチを介し前記内管部材を前記外管部材に対して移動させることにより、該内管部材の押圧作用下に前記歯車を前記ダイから離型させる工程と、
を有することを特徴とする歯車成形方法。
【請求項２】
互いに対向して同軸的に配置されるセンタガイドおよびマンドレルと、
前記センタガイドに進退可能に外挿される内管部材、および外歯を有し前記内管部材を摺動自在に内挿する外管部材を設ける第１パンチと、
前記外歯に噛合する歯形成形部を設けるダイと、
前記内管部材を前記外管部材に対して移動させるノックアウトパンチと、
前記マンドレルに嵌着されるインサートパンチスリーブと、
前記インサートパンチスリーブの外周面を摺動自在な第２パンチと、
を備えることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項３】
請求項２記載の歯車成形装置において、前記歯形成形部の歯が軸方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項４】
請求項２記載の歯車成形装置において、前記歯形成形部の歯が軸方向に対して平行に形成されていることを特徴とする歯車成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間鍛造または冷間鍛造により歯車を成形するための歯車成形方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の変速機に用いられるヘリカル歯車の製造方法の１つとして、熱間鍛造された予備成形体に対してカッタで切削加工を施し、前記ヘリカル歯車を製造する方法がある。この場合、ヘリカル歯車の側周壁部には、軸方向に対して所定角度で傾斜したヘリカル歯形部が形成されている。
【０００３】
ところが、予備成形体に対してヘリカル歯形部を成形する際に、該予備成形体に生成される鍛流線（塑性変形による繊維組織の流れ）がカッタによって切断されてしまう場合がある。これにより、製造されたヘリカル歯車の強度が著しく低下してしまうとともに、切削時に発生する切粉により材料歩留まりが悪化するという不具合がある。
【０００４】
そこで、例えば、図９に示すように、鍛造型１内でヘリカル歯形部に対応する歯形形状を有する下型２上にリング状の素材３をセットし、この素材３に前記下型２、ダイ４および上型５等を介して鍛造成形処理を施した後、前記下型２を上昇させることにより、鍛造成形された素材３（鍛造素材６）を前記鍛造型１外に排出する作業が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、下型２とダイ４との間に隙間７が存在しているため、鍛造素材６には、前記隙間７に対応してバリ８が形成されてしまう。従って、鍛造成形処理後に下型２を上昇させる際、バリ８を増大させてしまうという問題が指摘されている。
【０００６】
さらに、鍛造素材６を排出する際に、この鍛造素材６から離脱したバリ８が鍛造型１内に進入するおそれがある。これにより、鍛造型１の構成要素にかじり等の損傷が惹起されるという問題がある。
【０００７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、バリの発生を最小限に抑えるとともに、前記バリの離脱による型部材の損傷を有効に阻止することが可能な歯車成形方法および装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車成形方法および装置では、外歯を有する外管部材と該外管部材内に摺動自在に嵌合する内管部材とを備えた第１パンチの一端部に歯車素材が載置され、マンドレルに外装されるインサートパンチスリーブおよび第２パンチによって該歯車素材が押圧される。
【０００９】
次いで、インサートパンチスリーブによる歯車素材に対する押圧力が解除され、前記インサートパンチスリーブを前記歯車素材から離間させるとともに、第２パンチによって該歯車素材をさらに押圧することにより、ダイに設けられかつ外歯が噛合する歯形成形部内に該歯車素材が流動され、歯車の歯形部が成形される。その後、ノックアウトパンチを介し内管部材を外管部材に対して移動させることにより、前記内管部材の押圧作用下に歯車がダイから離型される。
【００１０】
このように、第１および第２パンチとダイとにより歯車が鍛造成形された後、前記第１パンチ全体を前記ダイに対して移動させることがない。従って、第１パンチとダイとの間隙にバリが発生していても、外歯を有する外管部材がダイに対して移動しないため、歯車の離型時にこのバリが増大することを確実に阻止することができる。しかも、歯車からバリが離脱することがなく、このバリにより歯車成形装置が損傷することを有効に阻止することが可能になり、前記歯車成形装置の耐用性が有効に向上する。
【００１１】
また、歯形成形部の歯を軸方向に対して傾斜させてもよく、さらに前記歯形成形部の歯を軸方向に対して平行に形成してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る歯車成形方法を実施するための歯車成形装置１０の一部省略縦断面説明図を示す。
【００１３】
歯車成形装置１０は、図２に示されるリング状の予備成形体（以下、歯車素材ともいう）１２に鍛造成形処理を施して、外周部にヘリカル歯形部１３ａを有するヘリカル歯車１３（図３参照）を得るためのものであり、固定部１４と可動部１６とを有する（図１参照）。
【００１４】
固定部１４には、センタガイド１８と、前記センタガイド１８に進退可能に外挿される内管部材２０、およびヘリカル状の外歯２２を有し前記内管部材２０を摺動自在に内挿する外管部材２４を設ける下パンチ（第１パンチ）２６と、前記外歯２２に噛合する歯形成形部２８を設けるダイ３０と、前記内管部材２０を前記外管部材２４に対して移動させるノックアウトパンチ３２とが設けられる。
【００１５】
可動部１６には、センタガイド１８と対向して同軸的に配置されるマンドレル３４と、前記マンドレル３４に嵌着されるインサートパンチスリーブ３６と、前記インサートパンチスリーブ３６の外周面を摺動自在な上パンチ（第２パンチ）３８とが設けられる。
【００１６】
固定部１４を構成する基台４０には、シリンダ４２が装着されており、このシリンダ４２にノックアウトパンチ３２の一端部（下端部）が連結されている。ノックアウトパンチ３２の他端部（上端部）は、基台４０の端面に配置可能であり、この基台４０上には、第１ホルダ部材４４を介して凹部４６が形成される。この凹部４６には、ノックアウトプレート４８が昇降可能に配置されており、前記ノックアウトプレート４８の中央部にセンタガイド１８がねじ止めされるとともに、このセンタガイド１８を内挿した内管部材２０が、前記ノックアウトプレート４８上に載置される。
【００１７】
第１ホルダ部材４４上には、環状のスペーサ５０を介して外管部材２４が配置される。外管部材２４は、底部側から上部側に向かって縮径するテーパ部５２を設けており、その上部側外周部に外歯２２が形成されている。
【００１８】
凹部４６の外方には、略矩形状の開口部５３が形成され、前記開口部５３の４つの角部には、図４に示すように、センタガイド１８の軸から所定間隔離間してガスダンパ５４がそれぞれ配設される。このガスダンパ５４のロッド５６には、ディスク状のセットプレート５８が固定される（図１参照）。開口部５３には、第１ホルダ部材４４を囲繞するように、コイルスプリング６０が介装される。
【００１９】
セットプレート５８は、略リング状の第２ホルダ部材６２を介して昇降自在にガイドされており、このセットプレート５８上には、リング状のガイド部材６４が取着されるとともに、前記ガイド部材６４上に、下パンチ２６を囲繞するスペーサ６６が回動自在に載置される。スペーサ６６の上部にはダイ３０が固着され、このダイ３０の中央上部には、段状部６８を有する凹部７０が形成される。このダイ３０には、凹部７０に連通してヘリカル歯車１３のヘリカル歯形部１３ａを成形するための歯形成形部２８が形成されている。
【００２０】
第２ホルダ部材６２の上部には、環状の第３ホルダ部材７２が固着されるとともに、ダイ３０の半径方向外方に指向してこのダイ３０に設けられるストッパ部７４は、前記第３ホルダ部材７２の上部に半径方向内方に指向して設けられる係止部７６に係合自在である。
【００２１】
可動部１６は、図示しない駆動源を介して昇降可能な可動基台８０を設け、この可動基台８０には、外側ホルダ部材８２と内側ホルダ部材８４とが同軸的に支持されるとともに、前記内側ホルダ部材８４に上パンチ３８が装着される。上パンチ３８の中央部には、直線部とテーパ部とを有する多段状孔部８６が形成され、前記上パンチ３８の下端部側には、ダイ３０の凹部７０に形成される段状部６８の形状に合致する突状部８８が形成される。
【００２２】
上パンチ３８の上端側には、拡径するフランジ部９０が形成される。このフランジ部９０は、内側ホルダ部材８４の内周面９２に嵌合しており、前記内側ホルダ部材８４に前記内周面９２から一体的に形成される段部９４には、前記フランジ部９０が抜け止め支持されている。インサートパンチスリーブ３６は、略円柱状のマンドレル３４に嵌着されるとともに、前記マンドレル３４が図示しない駆動機構から延在するロッド９６に固着される。
【００２３】
このように構成される歯車成形装置１０の動作について、本実施形態に係る歯車成形方法との関連で以下に説明する。
【００２４】
まず、図１に示すように、可動部１６が固定部１４に対して鉛直上方向に離間した位置に配置される。そこで、下パンチ２６を構成する内管部材２０および外管部材２４の上部にリング状の歯車素材１２が載置される。その際、外管部材２４の上端外周部に形成された外歯２２の一部が、ダイ３０の内周部に形成された歯形成形部２８に噛合している。
【００２５】
次いで、図示しない駆動機構を介して可動基台８０が鉛直下方向（矢印Ａ方向）に移動し、可動部１６が固定部１４に係合する。その際、図５に示すように、ダイ３０の凹部７０に形成された段状部６８には、上パンチ３８に形成された突状部８８が当接するとともに、マンドレル３４が歯車素材１２の内部に挿通される。そして、歯車素材１２は、インサートパンチスリーブ３６および上パンチ３８により鉛直下方向に押圧される。
【００２６】
これにより、ガスダンパ５４の弾発力に抗して、セットプレート５８、スペーサ６６およびダイ３０が鉛直下方向に押圧され、前記ダイ３０に設けられているストッパ部７４が第３ホルダ部材７２に設けられている係止部７６から離間する。
【００２７】
また、下パンチ２６を構成する外管部材２４は回動自在である。このため、外管部材２４が回動して外歯２２とダイ３０の歯形成形部２８とは、さらに軸方向に深く噛合することになり、歯車素材１２の一部が前記歯形成形部２８内に流動する。
【００２８】
次に、インサートパンチスリーブ３６が、ロッド９６を介して鉛直上方向に移動される一方、上パンチ３８がさらに鉛直下方向に移動する。従って、歯車素材１２に対するインサートパンチスリーブ３６の押圧作用が解除され、前記歯車素材１２と前記インサートパンチスリーブ３６との間に間隙が形成される。同時に、ガスダンパ５４の弾発力に抗して、セットプレート５８、スペーサ６６およびダイ３０がさらに鉛直下方向に押圧され、歯車素材１２がさらに歯形成形部２８内に流動する。
【００２９】
その際、歯車素材１２は、マンドレル３４の外周面を所定方向に所定角度だけ回転するとともに、歯形成形部２８がヘリカル状に形成されているため、前記歯車素材１２の一部が前記歯形成形部２８内を螺旋的に流動しながら該歯形成形部２８を押圧することになる。これにより、ダイ３０とこのダイ３０の底面に固着されたスペーサ６６が、軸を中心にして一体的にガイド部材６４上を歯車素材１２の回転方向に所定角度だけ回転し、前記歯車素材１２からヘリカル歯形部１３ａを有するヘリカル歯車１３が成形されることになる。
【００３０】
そこで、可動部１６が固定部１４から離間され、マンドレル３４、インサートパンチスリーブ３６および上パンチ３８が、ヘリカル歯車１３から一体的に離間する。このため、ガスダンパ５４の弾発力に抗してセットプレート５８、スペーサ６６およびダイ３０に付与された鉛直下方向の押圧力が解除され、これらが鉛直上方向に移動して前記ダイ３０のストッパ部７４が第３ホルダ部材７２の係止部７６に係合する。
【００３１】
次いで、図６に示すように、シリンダ４２の駆動作用下に、ノックアウトパンチ３２が鉛直上方向（矢印Ｂ方向）に移動されると、このノックアウトパンチ３２の上端部がノックアウトプレート４８に当接してこのノックアウトプレート４８を矢印Ｂ方向に押圧する。ノックアウトプレート４８には、センタガイド１８がねじ止めされるとともに、下パンチ２６を構成する内管部材２０が載置されており、前記ノックアウトプレート４８と一体的に前記センタガイド１８および前記内管部材２０が矢印Ｂ方向に移動する。
【００３２】
内管部材２０の上端には、ヘリカル歯車１３の一部が載置されており、前記内管部材２０は外管部材２４内を矢印Ｂ方向に移動して前記ヘリカル歯車１３を矢印Ｂ方向に押圧する。これにより、ヘリカル歯車１３は、ヘリカル歯形部１３ａと歯形成形部２８との噛み合いにより回転しながら矢印Ｂ方向に移動し、前記ヘリカル歯車１３がダイ３０から離型される。
【００３３】
このヘリカル歯車１３は、搬送装置（図示せず）によって次工程に搬送され、最終的に所定の寸法および形状に機械加工が施され、製品として完成される。
【００３４】
この場合、本実施形態では、下パンチ２６が外歯２２を有する外管部材２４と、この外管部材２４内に摺動自在に嵌合する内管部材２０とにより構成されており、歯車素材１２を鍛造してヘリカル歯車１３が成形された後、前記外管部材２４を固定部１４内に保持した状態で、前記内管部材２０を該外管部材２４に対して矢印Ｂ方向に移動させている。従って、ヘリカル歯車１３をダイ３０から離型させる際に、外管部材２４が前記ダイ３０に対して移動することがなく、前記外管部材２４の外周と前記ダイ３０の内周との間隙にバリが発生していても、前記ヘリカル歯車１３の離型時に前記バリが増大することを確実に阻止することができる。
【００３５】
しかも、ヘリカル歯車１３の離型時に、このヘリカル歯車１３からバリが離脱することがない。このため、バリの進入による固定部１４内の構成要素の損傷を有効に阻止することが可能になり、歯車成形装置１０全体としての耐用性が有効に向上するという効果が得られる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ヘリカル歯車１３を成形する場合を例示して説明したが、その他の歯車、例えば、図７に示すような平歯形部１４０を有する平歯車１４２を成形することもできる。この場合、図８に示すように、ダイ３０には、軸方向に対して平行に形成された歯１５０を有する歯形成形部１５２を使用すればよい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明に係る歯車成形方法および装置では、第１および第２パンチとダイとにより歯車が鍛造成形された後、前記第１パンチを構成する内管部材が、外歯を有する外管部材内で移動することにより、前記内管部材の押圧作用下に前記歯車が前記ダイから離型される。このため、第１パンチとダイとの間隙にバリが発生していても、歯車の離型時にこのバリが増大することを確実に阻止することができる。しかも、歯車からバリが離脱することがなく、このバリにより歯車成形装置が損傷することを有効に阻止することが可能になり、前記歯車成形装置の耐用性が有効に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る歯車成形装置を示す一部省略縦断面説明図である。
【図２】予備成形体（歯車素材）の概略全体斜視図である。
【図３】ヘリカル歯車の概略全体斜視図である。
【図４】図１におけるＩＶ−ＩＶ線からみた矢視説明図である。
【図５】図１の歯車成形装置において、インサートパンチスリーブと上パンチにより歯車素材を押圧した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図６】図１の歯車成形装置において、鍛造成形された後のヘリカル歯車がダイから離型した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図７】平歯車の概略全体斜視図である。
【図８】平歯車を成形するための歯が形成された歯車成形部を示す一部省略拡大縦断面説明図である。
【図９】従来技術に係る鍛造型の一部断面説明図である。
【符号の説明】
１０…歯車成形装置                  １２…予備成形体
１３…ヘリカル歯車                  １３ａ…ヘリカル歯形部
１４…固定部                        １６…可動部
１８…センタガイド                  ２０…内管部材
２２…外歯                          ２４…外管部材
２６…下パンチ                      ２８…歯形成形部
３０…ダイ                          ３２…ノックアウトパンチ
３４…マンドレル                    ３６…インサートパンチスリーブ
３８…上パンチ                      ４２…シリンダ
４４、６２、７２…ホルダ部材        ４８…ノックアウトプレート
５４…ガスダンパ                    ６６…スペーサ
８０…可動基台                      ８２…外側ホルダ部材
８４…内側ホルダ部材
【図１】
0004641686.tif 000002
【図２】
0004641686.tif 000003
【図３】
0004641686.tif 000004
【図４】
0004641686.tif 000005
【図５】
0004641686.tif 000006
【図６】
0004641686.tif 000007
【図７】
0004641686.tif 000008
【図８】
0004641686.tif 000009
【図９】
0004641686.tif 000010