(57)【要約】【課題】所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することできる歯車鍛造成形用金型を提供すること。【解決手段】素材を押圧入することで、素材の所定位置に歯形を形成するようにした鍛造成形用金型Ｋにおいて、鍛造成形用金型Ｋに形成する歯成形部１として、歯剪断部１１と、歯しごき成形部１２と、仕上整形部１３とを連続的に形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を押圧入することで、素材の所定位置に歯形を形成するようにした鍛造成形用金型において、鍛造成形用金型に形成する歯成形部として、歯剪断部と、歯しごき成形部と、仕上整形部とを連続的に形成したことを特徴とする歯車鍛造成形用金型。
【請求項２】
歯剪断部を、成形する歯幅より少し小幅のストレート面とし、その上端面が、２°〜７°の上反角を有するようにしたことを特徴とする請求項１記載の歯車鍛造成形用金型。
【請求項３】
歯しごき成形部を、成形する歯車の円周方向の両側面及び直径方向の内周面において、小幅な歯剪断部から所定幅の歯仕上整形部に連接されるようにそれぞれ傾斜面にて連接するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の歯車鍛造成形用金型。
【請求項４】
歯剪断部の傾斜面の角度を、２°〜１０°にしたことを特徴とする請求項３記載の歯車鍛造成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車鍛造成形用金型に関し、特に、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することができる歯車鍛造成形用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車を鍛造、特に、冷間鍛造にて成形する場合、素材の塑性変形を利用して行うため、素材が座屈したり、破壊されないようにしながら、実施する必要がある。
このため、素材の変形量が塑性変形に耐える範囲内に収まるように、複数回の鍛造工程を経て所要形状に成形するようにしている。
具体的には、歯車を冷間鍛造にて成形する場合、据え込み工程から仕上げ工程まで金型を複数個を用い、複数回の鍛造工程を経ることにより、所要の製品を成形するようにしている。
【０００３】
このように、従来の歯車を鍛造にて成形する方法には、高価な金型が複数種類必要となり、かつ各金型毎に複数回の鍛造工程を行うため工程数が多くなり、製造に時間がかかるとともに多量生産に適さず、製品コストも高くなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来の歯車を鍛造にて成形する方法の有する問題点に鑑み、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することできる歯車鍛造成形用金型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】
【０００５】
上記目的を達成するため、歯車鍛造成形用金型は、素材を押圧入することで、素材の所定位置に歯形を形成するようにした鍛造成形用金型において、鍛造成形用金型に形成する歯成形部として、歯剪断部と、歯しごき成形部と、仕上整形部とを連続的に形成したことを特徴とする。
【０００６】
この場合において、歯剪断部を、成形する歯幅より少し小幅のストレート面とし、その上端面が、２°〜７°の上反角を有するようにすることができる。
【０００７】
また、歯しごき成形部を、成形する歯車の円周方向の両側面及び直径方向の内周面において、小幅な歯剪断部から所定幅の歯仕上整形部に連接されるようにそれぞれ傾斜面にて連接するようにすることができる。
【０００８】
そして、歯剪断部の傾斜面の角度を、２°〜１０°にすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の歯車鍛造成形用金型によれば、素材を押圧入することで、素材の所定位置に歯形を形成するようにした鍛造成形用金型において、鍛造成形用金型に形成する歯成形部として、歯剪断部と、歯しごき成形部と、仕上整形部とを連続的に形成していることから、素材を鍛造成形用金型に押圧入することで、歯剪断部によりまず素材の一部を剪断するようにして粗歯形を形成し、続いて歯しごき成形部により素材の塑性変化を円滑にした後、仕上整形部にて歯形を整形することができ、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することができる。
【００１０】
また、歯剪断部を、成形する歯幅より少し小幅のストレート面とし、その上端面が、２°〜７°の上反角を有するようにすることにより、小幅の歯剪断部の上端面が、バイト刃先のような作用をして、上端面にて素材が歯形状に剪断されるようになって、粗歯形の形成を円滑に行うことができる。
【００１１】
また、歯しごき成形部を、成形する歯車の円周方向の両側面及び直径方向の内周面において、小幅な歯剪断部から所定幅の歯仕上整形部に連接されるようにそれぞれ傾斜面にて連接するようにすることにより、金型内に素材が押圧入される際、素材の塑性変化が、歯剪断部から、これに連接される歯しごき成形部を介して歯仕上整形部へと円滑に移行でき、かつ成形される歯部の仕上面の形成を円滑に行うことができる。
【００１２】
また、歯剪断部の傾斜面の角度を、２°〜１０°にすることにより、金型内に素材が押圧入される際の素材の塑性変化をより円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の歯車鍛造成形用金型の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１〜図２に、本発明の歯車鍛造成形用金型の一実施例を示す。
この歯車鍛造成形用金型は、例えば、図３（Ａ）に示すような、エンジン用クランクシャフトＳの軸部に、歯部Ｔを鍛造にて成形するために用いられる。
【００１５】
エンジン用クランクシャフトＳを製造するに当たっては、鍛造に適した素材、特に限定されるものではないが、例えば、切削引抜用非調質鋼（硬度ＨＲＣ２０）を素材として用い、これを成形するクランクシャフトＳの容積等に応じた大きさに切断し、所要の鍛造工程を経ることにより、所定形状のクランクシャフトＳに成形する。
【００１６】
そして、このクランクシャフトＳを、例えば、冷間鍛造用の油圧プレス機（３００ＴＯＮ）を用いて、図１〜図２に示す歯車鍛造成形用金型Ｋの上面から加圧入することにより、金型Ｋ内に押し込み、所要の形状の歯車（外歯）を１回の鍛造工程で成形するようにする。
なお、鍛造成形用金型Ｋにて歯車を形成する際、歯車成形時の荷重に対し、金型Ｋを保護するために、適宜の潤滑油を使用することができる。
【００１７】
鍛造成形用金型Ｋは、図１（Ａ）に示すように、金型Ｋが歯車成形時の荷重に耐えるように、必要に応じて、金型Ｋの外周部に補強リングＲを焼き嵌めることができる。
【００１８】
また、この鍛造成形用金型Ｋの内周面には、図１（Ｂ）に示すように、歯車の歯数に応じた歯成形部１を形成するが、この歯成形部１は、１歯毎に、図２に示すように、歯成形導入部ともなる歯剪断部１１と、これに連続するようにして配設した歯しごき成形部１２と、これに連接される歯仕上整形部１３とを形成するようにする。
【００１９】
鍛造成形用金型Ｋの素材導入部となる歯剪断部１１は、図２（Ａ）に示すように、その上端面１１ａを、鍛造成形用金型Ｋ内に素材を押圧入する方向に対して直角の水平方向となるようにするか、好ましくは、バイトの刃先のように、２°〜７°、より好ましくは、４°〜６°の上反角θ１を有するように形成し、これにより、鍛造成形用金型Ｋ内に素材を押圧入する際、素材が該歯剪断部１１により歯形状に剪断されて粗歯形を形成するようにする。
【００２０】
また、この歯剪断部１１の幅Ｗ１は、成形する１つの歯（歯溝）の幅Ｗよりも少し小幅なストレート面となるように形成し、鍛造成形用金型Ｋ内に素材を押圧入する際、歯剪断部１１の好ましくは、バイト刃先のように形成した上端面１１ａにて歯形状に剪断される部分の素材の塑性変化が円滑に行えるようにする。
【００２１】
また、この歯剪断部１１の側縁のＲは、０．３以下となるように形成し、これにより、鍛造成形用金型Ｋ内に素材を押圧入する際、素材が該歯剪断部１１により歯形状に剪断されて粗歯形を形成するようにする。
【００２２】
さらに、この歯剪断部１１の長さＬは、１ｍｍ以上、より好ましくは、１〜５ｍｍとなるように形成するようにする。
【００２３】
この歯剪断部１１に連接される歯しごき成形部１２は、歯車の直径方向の内周面１２ａ及び円周方向の両側面１２ｂにおいて、それぞれ傾斜面となるように形成する。
この歯剪断部１１の傾斜面の角度θ２（内周面１２ａの角度）、θ３（側面１２ｂの角度）は、いずれも、特に限定されるものではないが、素材の塑性変化が歯仕上整形部１３へと円滑に移行できるように、例えば、２°〜１０°、より好ましくは、５°〜８°の範囲に設定する。
なお、この歯剪断部１１の傾斜面の角度θ２、θ３は、成形する歯車の形状、素材の材質等にて適宜設定することができる。
【００２４】
これにより、鍛造成形用金型Ｋ内に素材が押圧入される際、素材の塑性変化が歯剪断部１１から、これに連接される歯しごき成形部１２を介して歯仕上整形部１３へと円滑に移行でき、かつ成形される歯部の仕上面の形成を円滑に行うことができる。
【００２５】
また、歯仕上整形部１３は、整形する歯部の形状及び面粗度を有するように整形されるもので、所定の幅Ｗと深さとを備えるようにする。この歯仕上整形部１３の両側面及び内周面は、ストレートの面となるようにする。
【００２６】
以下、上記の鍛造成形用金型Ｋを用いた歯車の鍛造方法について説明する。
切削引抜用非調質鋼（硬度ＨＲＣ２０）を素材として用い、所要の鍛造工程を経ることにより、所定形状に形成した図３（Ａ）に示すクランクシャフトＳを、冷間鍛造用の油圧プレス機（３００ＴＯＮ）を用いて、図１〜図２に示す歯車鍛造成形用金型Ｋの上面から加圧入することにより、金型Ｋ内に押し込み、所要の形状の歯車（外歯）を１回の鍛造工程で成形する。
すなわち、切断素材のクランクシャフトＳを鍛造成形用金型Ｋ内に押圧入することで、クランクシャフトＳの先端部分が、歯剪断部１１に強く押圧されることにより、素材を座屈させたり、或いは素材の持つメタルフローを破壊することなく、円滑な塑性変形が生じさせて粗歯部が成形される。
さらに、油圧プレス機により押圧入することで、成形粗歯部が歯剪断部１１に連接された歯しごき成形部１２の傾斜面へと移行する。この際、歯しごき成形部１２の傾斜面を経ることにより、成形粗歯部の塑性変形がメタルフローを破壊することなく、歯面のしごきが円滑に行えるとともに、歯形面が平滑となる。
次いで、歯しごき成形部１２より仕上整形部１３へ移行することで、歯形を整形することができ、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することができる。
【００２７】
なお、この鍛造成形用金型Ｋを用いた歯車の鍛造方法によれば、図３（Ａ）に示すクランクシャフトＳのほか、図３（Ｂ）に示すトランスミッション用歯車Ｇ等の各種の歯車を、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することができる。
、所定の素材から１回の鍛造工程のみで簡易に成形することができる。
【００２８】
以上、本発明の歯車鍛造成形用金型について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の歯車鍛造成形用金型は、所定の素材から１回の鍛造工程のみで歯面精度の良好な歯車を、簡易に成形することできる特性を有していることから、エンジン用クランクシャフトやトランスミッション用歯車の外歯のほか、内歯の成形にも適用することができることから、歯車成形の用途に広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の鍛造成形用金型の一実施例を示し、（Ａ）は正面縦断面図、（Ｂ）はその平面図である。
【図２】同歯車鍛造成形用金型の歯部分を拡大したもので、（Ａ）は正面縦断面図、（Ｂ）はその側面図である。
【図３】本発明の歯車鍛造成形用金型を用いて鍛造した製品を示し、（Ａ）は外歯付エンジン用クランクシャフト、（Ｂ）はトランスミッション用歯車である。
【符号の説明】
【００３１】
Ｋ    鍛造成形用金型
Ｒ    補強リング
Ｓ    エンジン用クランクシャフト
Ｇ    トランスミッション用歯車
Ｗ    歯（歯溝）の幅
Ｗ１  歯剪断部の幅
θ１  歯剪断部の上反角
θ２  歯剪断部の傾斜面（内周面）の角度
θ３  歯剪断部の傾斜面（側面）の角度
１    歯成形部
１１  歯剪断部
１１ａ  歯剪断部の上端面
１２  歯しごき成形部
１２ａ  歯しごき成形部の内周面
１２ｂ  歯しごき成形部の側面
１３  歯仕上整形部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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