(57)【要約】装着面を具えるベベルギア、特にベベルリングギアの製造方法。この方法は、ブランク、好ましくは環状ブランクを鍛造金型内でフラッシュレス温間鍛造して精密鍛造歯を有するベベルギアを作るステップと、歯に硬化操作を行うステップと、次いで機械加工することなく、係合するベベルギアを用いて歯をラッピングすることにより歯を仕上げるステップとを含む。また環状ブランクからベベルリングギアを鍛造するためのプレスに用いる金型装置も開示する。【選択図】図１２
2004521748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベベルリングギアの製造方法において、ベベルリングギアが装着面を具え、該方法が、環状ブランクを鍛造金型中でフラッシュレス温間鍛造して精密鍛造歯を有するベベルリングギアを作るステップと、歯に硬化操作を行うステップと、次いで機械加工することなく、係合するベベルギアを用いて歯をラッピングすることにより歯を仕上げるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
基準面として前記精密鍛造歯を用いてベベルリングギアの装着面を機械加工する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ラッピング後も係合するベベルピニオンギアをベベルリングギアと組み立てたままにして、適合したギアセットを形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
係合するベベルピニオンギアが、１個より多いベベルリングギアをラッピングするのに用いられるマスターギアである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
ベベルリングギアがハイポイドベベルリングギアである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
ベベルリングギアがスパイラルベベルリングギアである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ベベルリングギアがアンダーカットされている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
鍛造金型から取り出す際にベベルリングギアを回転させる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
環状ブランクが円筒状リングである、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
円筒状リングを素管から切り取る、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
エネルギー型プレスを用いてフラッシュレス温間鍛造を行う、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
環状ブランクからベベルリングギアを鍛造するためのプレスに用いる金型装置において、金型装置が長軸に沿い互いに向かって相対的に移動可能な第１及び第２アセンブリを具えており、第１アセンブリが第１ボルスタ、環状歯空洞及び取り出しパンチを有しており、環状歯空洞及び取り出しパンチの双方が長軸に一致する共通軸を有しており、環状歯空洞が第１ボルスタにより支持され、かつベベルリングギアの歯の表面形状であり第２アセンブリに対向する形状を有しており、取り出しパンチが長軸に沿って第１ボルスタに対して移動可能であり、かつ第１ボルスタから突出したヘッドを有しており、取り出しパンチのヘッドの少なくとも一部がベベルリングギアの穴の少なくとも一部の表面形状を有しており、第２アセンブリが第２ボルスタ、環状パンチ及び環状金型要素を有しており、環状パンチ及び環状金型要素の双方が長軸に一致する共通軸を有しており、環状金型要素が長軸に沿って第２ボルスタに対して移動可能であり、環状金型要素の形状の少なくとも一部がベベルリングギアの外面の少なくとも一部の表面形状を有しており、環状パンチが第２ボルスタにより支持されており、環状パンチの形状の少なくとも一部がベベルリングギアの背部の少なくとも一部の表面形状を有しており、金型装置の作動中に、環状ブランクを金型装置内に配置し、環状ブランクがベベルリングギアの形状に鍛造されるまで、第１及び第２アセンブリを互いに向かって相対的に移動させることを特徴とする金型装置。
【請求項１３】
バイアス手段が環状金型要素を第１アセンブリに向かって押し付け、金型装置の動作の少なくとも一部の期間にわたって、環状金型要素が第１アセンブリに接触する、請求項１２に記載の金型装置。
【請求項１４】
バイアス手段が、環状金型要素に接続されたピストンに作用する加圧された油圧液体を含む、請求項１３に記載の金型装置。
【請求項１５】
油圧液体が、ピストンを表面の一部として有するチャンバ内に収容されており、かつ金型装置の動作中の第２ボルスタに対する環状金型要素の動きがチャンバの容積を減ずるように配置されている、請求項１４に記載の金型装置。
【請求項１６】
チャンバからの油圧液体の流れを制限することにより油圧液体内に圧力を発生する、請求項１５に記載の金型装置。
【請求項１７】
バルブがチャンバからの油圧液体の流れを制限し、第１アセンブリと第２アセンブリの間の距離の所定の関数としてバルブの開口が変化する、請求項１６に記載の金型装置。
【請求項１８】
油圧液体がチャンバからチャンバから逃げることができず、金型装置の動作中にチャンバ内で油圧液体を圧縮することにより圧力を発生させる、請求項１５に記載の金型装置。
【請求項１９】
バイアス手段が、環状金型要素に作用する少なくとも１個のバネを具える、請求項１３に記載の金型装置。
【請求項２０】
取り出しパンチが、第１ボルスタに対する取り出しパンチの軸線方向の動きの所定の関数として、第１ボルスタに対して回転するようにされた、請求項１２に記載の金型装置。
【請求項２１】
取り出しパンチのヘッドが少なくとも１個の凸部を含み、金型装置の動作中に、該凸部がベベルリングギアの穴に少なくとも１個の対応する凹部を形成して、ベベルリングギアが回転可能にヘッドに嵌合されるようにする、請求項２０に記載の金型装置。
【請求項２２】
取り出しパンチのヘッドが少なくとも１個の凹部を含み、金型装置の動作中に、該凹部がベベルリングギアの穴に少なくとも１個の対応する凸部を形成して、ベベルリングギアが回転可能にヘッドに嵌合されるようにする、請求項２０に記載の金型装置。
【請求項２３】
環状歯空洞が長軸の周りを第１ボルスタに対して回転可能である、請求項１２に記載の金型装置。
【請求項２４】
第１アセンブリが回転手段をさらに含み、金型装置の動作中に環状歯空洞を制御しながら回転させる、請求項２３に記載の金型装置。
【請求項２５】
環状歯空洞がハイポイドベベルリングギアの歯の表面形状を有する、請求項１２に記載の金型装置。
【請求項２６】
環状歯空洞がスパイラルベベルリングギアの歯の表面形状を有する、請求項１２に記載の金型装置。
【請求項２７】
ベベルギアの製造方法において、ベベルギアが装着面を具え、該方法が、ブランクを鍛造金型中でフラッシュレス温間鍛造して精密鍛造歯を有するベベルギアを作るステップと、歯に硬化操作を行うステップと、次いで機械加工することなく、係合するベベルギアを用いて歯をラッピングすることにより歯を仕上げるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
ベベルギアがベベルリングギアである、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ベベルギアがベベルピニオンギアである、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
ベベルギアがハイポイドベベルピニオンギアである、請求項２７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はベベルギア、特にベベルリングギアを鍛造する方法及び装置に関する。この発明の実施態様は自動車駆動軸用ベベルリングギアを対象としているが、この発明の方法は他の種類のベベルギアの製造にも好適である。
【背景技術】
【０００２】
ベベルリングギア及びピニオンギアは周知であり、動力伝達用途に広く用いられている。ベベルリングギア及びピニオンギアは、ストレート形、スパイラル形及びハイポイド形を含む種々の周知の歯形状を有する。
【０００３】
公知の自動車用直角駆動軸は、典型的には駆動ベベルピニオン及び駆動ベベルリングギアを具えるギアセットを用いる。これらのギアセットは典型的にはハイポイド形又はスパイラル形である。自動車用直角駆動軸に用いられるギアセットは高度に精密に加工され、円滑かつ静粛に作動するよう仕上げられなければならない。これらのギアの設計及び操作は従来の技術において周知である。
【０００４】
ハイポイドベベルリングギアをアンダーカットすることができ、これはギアの面をギア軸の方向から見た場合に、全ての歯面又は歯元を見ることができないということを意味する。アンダーカットギアを鍛造することは、金型から取り出す際に鍛造されたギアを回転させねばならないので、困難である。
【０００５】
従来、ベベルリングギア、特に自動車用直角駆動軸に用いるベベルリングギアは、顕著なバリを除去するためのバリ取りをする必要がある歯を有しない鍛造ブランクを出発材料として加工される。次いで、装着面、取付穴及び歯を除く他の面を機械加工する。その後、スパイラルギア歯切盤を用いて歯を切る。ギアを硬化させ、係合するピニオンを用いたラッピングにより仕上げる。
【０００６】
ラッピングは、研磨ペーストを用い、荷重をかけながらギアセットをギア歯上で動かすことを伴う。ラッピングは、いかなる切削ツール又はホイールも用いないという点で研削等の機械加工とは異なる。ラッピングは、ギア間の面接触を向上させ、完成したリングギア及びピニオンは典型的には適合した組として残る。ラッピングは、研削等の機械加工と比較して非常に少量の材料しか除去しない。ラッピングは、本質的にはギア歯面の表面仕上げ及び接触面積を向上するのみであり、本質的にギア歯の形状又は精度を変えるものではない。この方法の欠点は、歯を切削する工程が非常に長い時間を要し、したがって大量生産には高価なスパイラルギア歯切盤を多数必要とすることにある。また、切削ツールは寿命が短く、交換又は再研磨するのに費用がかかる。さらに、鍛造ブランクのバリ取り及び歯の切削は多量の材料を浪費する。同様の手順が、ベベルピニオンギアの加工に用いられている。
【０００７】
機械加工を減らすために、ベベルリングギアを鍛造することが試みられてきた。特許文献１（Ｓａｂｒｏｆｆら）は、ベベルリングギアのニアネット鍛造法を記載している。この方法は、実質的にトロイダル形状のリングロールプリフォームを熱間鍛造するステップと、プリフォームを実質的に長方形の断面を有する鍛造ブランクリングにリング圧延するステップと、次いで前記リングをニアネットリングギア鍛造品に鍛造するステップとを含む。記載された鍛造法は自動車用駆動軸に用いるハイポイドベベルリングギアに必要な最終寸法まで鍛造することができないので、ニアネットシェイプ鍛造はギア歯に加工しろを残し、かつ用いられる。この方法の欠点は、記載された熱間鍛造加工がギア歯を寸法的に仕上げるのに十分精密ではないので、研削加工を用いてギアを仕上げ無ければならない点にある。熱間鍛造の他の欠点は、鍛造した部品の表面へのスケールの形成及びスチールの脱炭を含む。研削は高価な専用機械を必要とし、研削の後にはラッピングを行い、特に軽量乗用車に必要な仕上げを行う必要がある。この方法の他の欠点は、環状ブランクを作るのに必要なバリ取り作業によって金属屑が発生するという点にある。この方法の他の欠点は、鍛造、バリ取り及びリング圧延により環状ブランクを製造するために記載された複雑な加工にある。
【０００８】
特許文献２（Ｋａｕｌ）には、閉塞金型内でスチールリングブランクからベベルリングギアをニアネットシェイプ冷間鍛造する方法が記載されている。この方法の欠点は、冷間鍛造を用いることにより、特に鍛造されたギア歯に著しい歪硬化及び残留応力を発生させ、これが後の硬化中に解放されて過剰の歪を生じるという点にある。これは、後の仕上げ研削のために余裕を持たせる必要があることを意味する。他の欠点は、硬化後に歯を仕上げるために高価な専用機械を用いる研削が必要であり、また、その後に特に軽量乗用車に必要な仕上げを達成するためにラッピングが必要となる場合があるという点にある。研削工程は、特許文献２に記載された鍛造装置の設計上歯の端部に生じるいかなるバリも除去できるものでなければならない。これは、研削工程がバリが存在しない場合よりも遅い送り速度を用い、より高い荷重を扱わなければならないことを意味する。記載された金型装置の欠点は、環状歯金型が歯開口の外端を有するという点にある。このため、環状歯金型と隣接する穴との間に摺動が起き、かつ冷間鍛造の高圧により環状歯金型と隣接する穴との間のクリアランスが増大するので、僅かなバリが発生する。このバリの形成は金型が摩耗するにつれて悪化する。歯金型の端部が開口していることの他の欠点は、金型内に形成された歯が側方の支持を十分に有しておらず、鍛造中に歯が変形又は破損する場合がある点にある。鍛造中に歯の両端に加わる力が均等でないスパイラルギア及びハイポイドギアを鍛造する際には、これが問題となる。歯金型の端部が開口していることの他の欠点は、金型の摩耗が早く、かつ歯の端部の成形に制限があることを含む。この金型の他の欠点は、鍛造後にアンダーカットハイポイドギアを離型する手段がない点にある。
【０００９】
本田技研工業の特許文献３には、鍛造後に金型からアンダーカットリングギアを取り出す金型装置が記載されている。取り出しパンチは鍛造されたギアの内径から内方に突出する薄いバリに形成された凸部に係合し、ギアが金型から取り出される際にギアを回転させる。この金型装置の欠点は、鍛造空洞が開いているので、後に切除される係合凸部を含有するバリを含む、材料の浪費である著しいバリが形成されるという点である。開放金型の有する他の欠点は、以降の機械加工をなくすほど正確に鍛造を制御することができないという点にある。
【００１０】
前記のような、リングギアの鍛造に関する従来技術の方法の欠点及び制限により、従来のギア切削法は、高価で非効率的な方法であるにもかかわらず、依然としてベベルリングギア及びピニオンギアの最も一般的な製造方法である。
【００１１】
【特許文献１】
米国特許第４，８５６，１６７号明細書
【特許文献２】
米国特許第２，７１３，２７７号明細書
【特許文献３】
特開平４−２１０８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、ベベルギア、特にハイポイド及びスパイラルリングギアを鍛造する方法及び装置を提供することにより、これらの製造技術を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明は、環状ブランクを鍛造金型中でフラッシュレス温間鍛造して精密鍛造歯を有するベベルリングギアを作るステップと、歯に硬化操作を行うステップと、次いで機械加工することなく、係合するベベルピニオンギアを用いて歯をラッピングすることにより歯を仕上げるステップとを含むベベルリングギアの製造方法である。
【００１４】
基準面として精密鍛造歯を用いてベベルリングギアの装着面を機械加工することが好ましい。
【００１５】
一実施態様において、ラッピング後も係合するベベルピニオンギアをベベルリングギアと組み立てたままにして、適合したギアセットを形成することが好ましい。また他の実施態様において、係合するベベルピニオンギアが、１個より多いベベルリングギアをラッピングするのに用いられるマスターギアである。
【００１６】
一実施態様において、ベベルリングギアがハイポイドベベルリングギアであることが好ましい。また他の実施態様において、ベベルリングギアがスパイラルベベルリングギアである。
【００１７】
ベベルリングギアがアンダーカットされていてもよい。鍛造金型から取り出す際にベベルリングギアを回転させてもよい。
【００１８】
環状ブランクが円筒状リングであることが好ましい。円筒状リングを素管から切り取ることが好ましい。
【００１９】
エネルギー型プレスを用いて鍛造を行うことが好ましい。
【００２０】
第２発明は、環状ブランクからベベルリングギアを鍛造するためのプレスに用いる金型装置である。金型装置は長軸に沿い互いに向かって相対的に移動可能な第１及び第２アセンブリを具える。第１アセンブリが第１ボルスタ、環状歯空洞及び取り出しパンチを有しており、環状歯空洞及び取り出しパンチの双方が長軸に一致する共通軸を有している。環状歯空洞は第１ボルスタにより支持され、かつベベルリングギアの歯の表面形状であり第２アセンブリに対向する形状を有している。取り出しパンチは長軸に沿って第１ボルスタに対して移動可能であり、かつ第１ボルスタから突出したヘッドを有している。この発明の特徴は、取り出しパンチのヘッドの少なくとも一部がベベルリングギアの穴の少なくとも一部の表面形状を有していることにある。第２アセンブリが第２ボルスタ、環状パンチ及び環状金型要素を有しており、環状パンチ及び環状金型要素の双方が長軸に一致する共通軸を有している。環状金型要素は長軸に沿って第２ボルスタに対して移動可能であり、環状金型要素の形状の少なくとも一部がベベルリングギアの外面の少なくとも一部の表面形状を有している。環状パンチが第２ボルスタにより支持されており、環状パンチの形状の少なくとも一部がベベルリングギアの背部の少なくとも一部の表面形状を有している。ここで、金型装置の作動中に、環状ブランクを金型装置内に配置し、環状ブランクがベベルリングギアの形状に鍛造されるまで、第１及び第２アセンブリを互いに向かって相対的に移動させる。
【００２１】
バイアス手段が環状金型要素を第１アセンブリに向かって押し付け、金型装置の動作の少なくとも一部の期間にわたって、環状金型要素が第１アセンブリに接触することが好ましい。
【００２２】
一実施態様において、バイアス手段が、環状金型要素に接続されたピストンに作用する加圧された油圧液体を含むことが好ましい。一実施態様において、油圧液体が、ピストンを表面の一部として有するチャンバ内に収容されており、かつ金型装置の動作中の第２ボルスタに対する環状金型要素の動きがチャンバの容積を減ずるように配置されていることが好ましい。チャンバからの油圧液体の流れを制限することにより油圧液体内に圧力を発生することが好ましい。バルブがチャンバからの油圧液体の流れを制限し、第１アセンブリと第２アセンブリの間の距離の所定の関数としてバルブの開口が変化することが好ましい。また他の実施態様において、油圧液体がチャンバからチャンバから逃げることができず、金型装置の動作中にチャンバ内で油圧液体を圧縮することにより圧力を発生させる。また他の実施態様において、バイアス手段が、環状金型要素に作用する少なくとも１個のバネを具える。
【００２３】
一実施態様において、取り出しパンチが、第１ボルスタに対する取り出しパンチの軸線方向の動きの所定の関数として、第１ボルスタに対して回転するようにされることが好ましい。一実施態様において、取り出しパンチのヘッドが少なくとも１個の凸部を含み、金型装置の動作中に、該凸部がベベルリングギアの穴に少なくとも１個の対応する凹部を形成して、ベベルリングギアが回転可能にヘッドに嵌合されるようにすることが好ましい。また他の実施態様において、取り出しパンチのヘッドが少なくとも１個の凹部を含み、金型装置の動作中に、該凹部がベベルリングギアの穴に少なくとも１個の対応する凸部を形成して、ベベルリングギアが回転可能にヘッドに嵌合されるようにすることが好ましい。
【００２４】
他の実施態様において、環状歯空洞が長軸の周りを第１ボルスタに対して回転可能であることが好ましい。第１アセンブリが回転手段をさらに含み、金型装置の動作中に環状歯空洞を制御しながら回転させることが好ましい。
【００２５】
一実施態様において、環状歯空洞がハイポイドベベルリングギアの歯の表面形状を有することが好ましい。また他の実施態様において、環状歯空洞がスパイラルベベルリングギアの歯の表面形状を有する。
【００２６】
第３発明は、ブランクを鍛造金型中でフラッシュレス温間鍛造して精密鍛造歯を有するベベルギアを作るステップと、歯に硬化操作を行うステップと、次いで機械加工することなく、係合するベベルギアを用いて歯をラッピングすることにより歯を仕上げるステップとを含む、装着面を具えたベベルギアの製造方法である。一実施態様において、ベベルギアがベベルリングギアであることが好ましい。また他の実施態様において、ベベルギアがベベルピニオンギアである。また他の実施態様において、ベベルギアがハイポイドベベルピニオンギアである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、この発明を説明する。
【００２８】
この発明を、主として自動車用直角駆動軸に用いるハイポイドベベルリングギアとの関係で説明するが、この発明はストレート歯又はスパイラル歯等の他の歯形態を有するベベルギアにも同様に好適であり、この発明は他の用途に用いられるベベルリングギアにも同様に好適であることはよく理解されよう。またこの発明の方法は、ピニオン等の他の種類のベベルギアの製造にも好適である。
【００２９】
図１、２及び３は、自動車用直角駆動軸から得た、典型的な仕上げをしたアンダーカットハイポイドリングギア１を示す。ギア１は、装着孔３、ギア１の背面上の装着面４、ねじ付装着穴５、ギア歯６、テーパー外面８、内側段差９、及び内側テーパー面１０を具える。ギア歯６は、歯面１２及び１３、歯元１４、歯先１５、内端１６、及び外端１７を具える。装着孔３及び装着面４がギアを装着する表面である。この発明の方法及び装置は、テーパー外面８の代わりに円筒外面を有するギア、又は内側段差９を有しないギア等の、図１に示す形状の変形のベベルリングギアにも好適である。
【００３０】
ハイポイドベベルリングギアをアンダーカットしてもよい。アンダーカットとは、ギアの面をギア軸方向に見た場合に、全てのギア歯面又は歯元を見ることができないことを意味する。これをアンダーカットギア１の歯６の側面を示す図３により図示する。ギア１の面をギア軸１８の方向から見た場合、歯面１３を見ることはできない。しかし、歯面１２を見ることはできる。
【００３１】
図４、５及び６は、自動車用直角駆動軸から得た、典型的な仕上げをした非アンダーカットハイポイドベベルリングギア２を示す。非アンダーカットギア２は、歯６の形状を除いてアンダーカットギア１と同じである。図６は非アンダーカットギア２の歯６の側面図を示す。この場合、ギア２の面をギア軸１８の方向から見ると歯面１２及び１３の全てを見ることができる。
【００３２】
図７は、係合するピニオンを用いたラッピングのみがギア歯６に必要な仕上げとなる精度にまでベベルリングギアを鍛造する方法を概略的に示す。図５に示す方法の手順は、環状ブランク操作２７、精密鍛造操作３０、硬化操作３１、機械加工操作３２及びラッピング操作２６である。
【００３３】
操作２７は、好ましくは好適な鍛造用スチールから作られた環状ブランクを与える。オペレーション２７により与えられる環状ブランクの体積は、図１２及び１３に示す鍛造ギア３９の体積に等しい。環状ブランクは図８に示すような円筒リングブランク３５であることが好ましい。円筒リングブランク３５は、ブランク軸４６に直角な端面４５、半径が一定の内側孔４７、及び半径が一定の外面４８を有する。円筒リングブランク３５を使用する利点は、素管をスライスすることにより容易かつ正確に円筒リングブランク３５を作ることができるという点にある。素管を押し出しして、グレイン流れを不変とすることが好ましい。あるいは、鍛造ギアの寸法が、鍛造中の材料流れを補助するために代替形状を必要とする場合には、環状ブランクを他の形状としてもよい。代替形状のブランクの例を図９、１０及び１１に示す。図９に示す特殊形状のカットブランク３６は、素管から機械加工された、より複雑な形状の例である。この形状は、必要に応じて鍛造中に材料流れを最適化するように設計されている。ブランク３６は円筒ブランク３５ほどには好適ではない。なぜなら、ブランク３６の製造はより複雑であり、かつ材料を浪費するからである。図１０に示す平行四辺形状ブランク３７を用いて必要に応じて材料流れを向上させることができる。ブランク３７を、材料流れに関して特殊形状のカットブランク３６ほど理想的に作ることはできないが、浪費することなく素管からスライスすることができるという利点がある。図１１に示すブランクを、プリフォーム鍛造操作により、典型的には円筒リングブランク３５から鍛造することができる。鍛造ブランク３８は、必要に応じて鍛造中の材料流れを最適化するよう作られている。ブランク３８は円筒ブランク３５ほどには好適ではない。なぜなら、さらに鍛造操作が必要となるからである。しかし、ブランク３８は、特殊形状のカットブランク３６と比較して屑を発生しないという利点がある。
【００３４】
操作３０は、環状ブランクを図１２及び１３に示す鍛造ベベルリングギア３９等のベベルリングギアに鍛造する。鍛造ベベルリングギア３９は、仕上げギア及び精密鍛造ギア歯と略同一の外寸を有する。精密鍛造ギア歯は本質的に必要とされる仕上げ寸法及び形状を有しているが、表面仕上げは最終操作には適当でない。
【００３５】
閉塞鍛造金型を用いて鍛造操作３０を行うことが好ましい。好適な閉塞金型装置は、この発明の他の側面として後述する。閉塞金型とは、鍛造中に金属変形が起きると環状ブランクは完全に閉塞空洞内に閉じ込められ、鍛造がフラッシュレスであるということを意味する。フラッシュレストは、バリがほとんど又は全く形成されないことを意味する。閉塞金型を用いることにより、鍛造操作の精度が向上し、かつ材料の浪費が排除される。
【００３６】
閉塞金型装置は、実質的にギア歯６の表面形状となるように成形された環状歯金型を有する。環状歯金型は、歯面１２及び１３、歯元１４、歯先１５、内端１６並びに外端１７を含む、ギア歯６の全ての特徴を含む単一の金型要素とすることが好ましい。これにより、ギア歯６を、歯面１２及び１３と歯端１６及び１７との間の底半径を含んで、精密に鍛造可能となる。環状歯金型をギア歯６の全ての要素を含む単一金型要素とすることのもう一つの利点は、金型の耐摩耗性が増加する点にある。単一歯金型要素の他の利点は、金型内の歯の端部に設けられた付加的側方支持部が、歯の端部が開口している金型と比較して、金型内の歯の破損又は変形を抑制するという点にある。単一歯金型要素の他の利点は、鍛造中の収縮又は曲がりを補償するため、又は後の硬化及び焼き戻し中の変形を補償するために金型歯の形状を容易に修正できるという点にある。ギア歯６を金型から取り外すために、歯外端１７は歯元１４から歯先１５に向かって外方にテーパしてはならない。
【００３７】
精密な鍛造ギア歯を達成するため、環状ブランクを温間鍛造に好適な温度まで加熱して鍛造操作３０を行うことが好ましい。スチールの温間鍛造は公知であり、典型的には６００℃〜８００℃の範囲の温度で行われる。熱間鍛造に対する温間鍛造の利点は、鍛造精度の向上、スケール形成の減少、及び脱炭の減少にある。冷間鍛造に対する温間鍛造の利点は、鍛造荷重の減少、歪硬化の減少、及び残留応力の減少にある。歪硬化及び残留応力の減少により、ギア歯の最終精度が上昇する。なぜなら、後の冷間鍛造ギアの硬化中に、歪硬化及び残留応力が開放されて歪を生じるからである。
【００３８】
鍛造操作３０の間に用いられるプレスとしては、クランクプレス等の固定行程プレスよりもスクリュープレス等のエネルギー型プレスが好ましい。閉塞金型を用いたエネルギープレスの使用により、操作２７で得られる環状ブランクの体積の制御精度が低くてもよくなる。なぜなら、鍛造操作３０の間に、一旦、閉塞金型空洞が満たされると、エネルギープレスは金型を完全に閉塞するよう強制しないからである。環状ブランク２７の体積の変動により鍛造ギア３９の体積が変動する。鍛造操作３０に用いる金型が、鍛造ギア３９の体積の変動を、図１２に示すように裏面４１等を後に機械加工する鍛造ギア３９の寸法の変動により対応するよう作られている場合には、このことは問題とならない。クランププレスを用いる他の欠点は、金型ツールと鍛造ギア３９との間の接触時間が長くなることにあり、これにより鍛造ギア３９から金型ツールへの熱伝達が大きくなり、金型の冷却が必要となり得る点にある。
【００３９】
鍛造されたベベルリングギアが、例えば図４、５及び６に示す非アンダーカットギア２のようにアンダーカットされていない場合には、図１９に示すように、鍛造したギアを回転させることなく環状歯金型４２から取り出すことができる。鍛造されたベベルリングギアが、例えば図１、２及び３に示すアンダーカットハイポイドベベルリングギア１のようにアンダーカットされている場合には、図１８に示すように、鍛造したギアを環状歯金型４３から取り出す際に、鍛造ギアを回転させなければならない。
【００４０】
鍛造ギア３９がアンダーカットされている場合には、鍛造操作３０に用いる金型装置は、図１８に示すように、環状歯から鍛造ギア３９を取り出す際に鍛造ギア３９を回転させる手段を含むことが好ましい。これは、図１２に示す鍛造穴４０、内側段差９又は内側テーパー面１０等の鍛造ギア３９上の特徴と摩擦係合している金型装置内の取り出しパンチにより達成されることが好ましい。かかる取り出しパンチを含む金型装置は、この発明の他の側面として後述する。あるいは、鍛造操作３０中に、１個以上の凸部４４を、図１５及び１６に示すように、鍛造ギア３９の内側段差９上に鍛造してもよい。凸部４４は、この発明の他の側面で後述する金型装置取り出しパンチの段差の対応する凹部により形成されることが好ましい。環状歯金型から鍛造ギア３９を取り出す間、取り出しパンチは凸部４４と係合し、金型から鍛造ギアが取り出される際に鍛造ギアを回転する。所望により、図１７に示すように、機械加工操作３２の間に凸部４４を機械加工してもよい。図中、実線の輪郭は仕上げギア１を示し、破線の輪郭は鍛造ギア３９を示す。
【００４１】
操作３１は少なくとも鍛造ギア３９のギア歯６を硬化する。浸炭、高周波硬化、又は他の硬化法を用いることができる。ギア歯６のみを硬化することが好ましい。後で、装着面及び装着穴を加工するのが容易になるからである。典型的には、移動接触に供せられることがないので、装着面及び装着穴を硬化する必要はない。鍛造ギア３９を治具に装着し、硬化操作３１の間の変形を防止することが好ましい。
【００４２】
図１４は、鍛造ギア３９に施される機械加工の典型的な量を示しており、実線の輪郭は仕上げギア１を示しており、破線の輪郭は鍛造ギア３９を示している。必要に応じて、鍛造ギア３９の鍛造穴４０をテーパーにして、金型からの取り出しを補助する。最低限、装着面４、孔５及び穴４のみが鍛造後に機械加工を必要とする。他の表面は必要に応じて機械加工することができる。操作３２は、装着面４、孔５、穴３及び必要により他の表面を、ギア歯６を基準面に用いて機械加工する。これは、ギア歯６を用い、鍛造歯３９を位置決めする加工治具により達成することができる。機械加工操作３２の前に効果操作３１を行うことにより、ギア歯６が硬化され、機械加工中に鍛造ギア３９を位置決めするのに用いられた場合にもギア歯が損傷せず、かつ後の硬化により機械加工された表面が歪むことがない。
【００４３】
操作２６は、係合するピニオンを用いてラッピングすることによりギア１を仕上げる。ラッピング操作２６は、本質的には歯面１３及び１２の表面仕上げを向上させるのみであり、本質的にはギア歯６の形状又は精度を変えるものではない。ラッピングに用いられる係合ピニオンは、典型的には仕上げたリングギア１と共に留まって、噛合したギアセットを形成する。あるいは、１個より多いリングギアをラッピングするのに用いるマスターピニオンを用いてラッピングを行う。
【００４４】
図２０は、図１２及び１３に示す鍛造ベベルリングギア３９等の鍛造ベベルリングギア用金型装置の第１実施態様を示す。金型装置５１は正確な鍛造操作３０を行い、図１９に示すような、非アンダーカットベベルリングギア等の、金型から取り出すのに回転させる必要のないタイプの鍛造ベベルリングギアを作る。
【００４５】
金型装置５１は、上側金型アセンブリ５２及び下側金型アセンブリ５３を具える。上側金型アセンブリ５２は移動プレス盤５４に取り付けられており、下側金型アセンブリは固定プレス盤５５に取り付けられている。
【００４６】
上側金型アセンブリ５２は、上側ボルスタ５６、環状パンチ５７、独立して移動可能な環状金型要素５８、環状ピストン５９及び圧力制御装置６０を具える。環状パンチ５７は上側ボルスタ５６に固定されている。環状パンチ面７７は、鍛造ギア３９の裏側の背面４１に大きさ及び形状が対応している。環状金型要素５８は環状パンチ５７と同軸である。環状金型要素５８の穴は、円筒状内面７８及び内側テーパー面７９を含む。内側円筒面７８は、環状パンチ外側円筒面７５とのクリアランスが最小限である。内側テーパー面７９は、鍛造ギア３９のテーパー外面８と大きさ及び形状が対応する。環状金型要素５８は、軸線方向に可動であり、この場合には環状ピストン５９である軸線方向バイアス手段に接続されている。環状金型要素５８及び環状パンチ５７は、過剰に摩耗した場合には交換可能である。上側ボルスタ５６内に形成されたチャンバ６１は油圧液体６２を収容する。圧力制御装置６０は、供給口６８、逆止弁６９、可変逃し弁７０及びタンク戻り口７１を具える。
【００４７】
下側金型アセンブリ５３は下側ボルスタ６３、取り出しパンチ６４及び環状歯金型６５を具える。歯金型６５は、鍛造ギア３９のギア歯６の裏側形状に成形された環状歯空洞３９を含む。歯金型６５は、歯面１２及び１３、歯元１４、歯先１５、内端１６並びに外端１７を含むギア歯６の全ての特徴を特徴を含む単一の金型要素である。単一歯金型要素の利点は、この発明の前記の第１発明で説明した。過剰に摩耗した場合には、歯金型６５を交換することができる。歯金型６５は、歯空洞６６に隣接し、鍛造ギア３９の内側テーパー面１０に大きさ及び形状が対応するテーパー面８７も含む。取り出しパンチ６４の軸線は歯金型６５の軸線に一致する。取り出しパンチ６４は、図示しないアクチュエーターにより軸線方向に移動可能であり、取り出しパンチ６４の端部に取り付けたロッド７４に作用する。環状パンチ５７の軸線は歯金型６５の軸線に一致する。取り出しパンチヘッド８３は、若干テーパーのついた下側面８５と円滑に調和する上側円筒面８４を有する。面８５はテーパーになっており、取り出しパンチ６４から鍛造ギアを取り出すのを補助するが、これを円筒状にしてもよい。テーパー面８５は鍛造ギア３９の穴４０に大きさ及び形状が対応する。取り出しパンチヘッド段差８６は、テーパー面８５の下方にあり、鍛造ギア３９の内側段差９に大きさ及び形状が対応する。取り出しパンチヘッド段差８６は、取り出しパンチヘッド８３の底部の直径が最大である限り、第２テーパ面等の他の形状に置き換えることができる。上側円筒面８４は、環状パンチ内側円筒面７６とのクリアランスが最小である。
【００４８】
次に、図２１〜２７を参照して、金型装置５１の動作を説明する。まず図２１を参照して、円筒リングブランク３５等の環状ブランクを、図示しない積載機構を用いて下側金型アセンブリ５３内に配置する。典型的には、環状ブランクを、温間鍛造に好適な温度にまで予熱する。チャンバ６１を、図示しない外部ポンプにより供給口６８を介して油圧液体６２で満たす。逆止弁６９、圧力逃がし弁７０及びピストンシール７２により、液体６２がチャンバ６１から確実に逃げないようにする。プレート７３は、環状ピストン５９を上側金型ボルスタ５６内に保持する。
【００４９】
次に図２２を参照して、プレスを作動して、環状金型要素５８の端面８０が歯金型６５の上面に接触するまで移動プレス盤５４及び上側金型アセンブリ５２を下降させ、金型空洞８２を閉塞させる。この段階では、円筒リングブランク３５の変形はまだ起きていない。閉塞した金型空洞８２の境界は、環状パンチ面７７、環状金型要素内側円筒面７８、環状金型要素内側テーパー面７９、環状歯空洞６６、歯金型テーパー面８７、取り出しパンチヘッド段差８６、取り出しパンチヘッドテーパー面８５及び取り出しパンチヘッド円筒面８４を具える。環状金型要素５８と環状パンチ５７の間のクリアランス、及び環状パンチ５７と取り出しパンチヘッド８３の間のクリアランスを最小にすることによって、鍛造中にバリが形成されるのを防ぐ。
【００５０】
次に図２３を参照して、金型装置５１が完全に閉塞するまでプレスを継続して作動させ、鍛造ベベルリングギア３９を作る。金型が完全に閉塞されると、鍛造ベベルリングギア３９と形状及び大きさが同一の閉塞金型空洞が形成される。閉塞金型空洞の境界は、感情パンチ面７７、環状金型要素内側テーパー面７９、環状歯空洞６６、歯金型テーパー面８７、取り出しパンチヘッド段差８６及び取り出しパンチヘッドテーパー面８５を具える。鍛造中、環状金型要素５８は歯金型上面８１と接触を保っている。これには、油圧液体６２がピストン５９に作用する圧力が、荷重ベクトル８８により示される、環状金型要素５８のテーパー面７９に加わる鍛造荷重に抵抗するのに十分であることを要する。液体６２の圧力を十分にするには、逃がし弁７０によって、矢印８９により示される、口７１を介して外部タンクに戻る液体６２の流れを制御する。逃がし弁７０はバネ９０及びロッド９１を含む。逃がし弁７０が開く圧力、したがって液体６２の圧力は、主としてバネ９０の予荷重により決まる。逃がし弁７０を流れる液体６２によるエネルギー損失を最小限にするため、鍛造の最終段階の間のみ液体６２に高圧を発生させる。鍛造の最終段階とは、金型装置５１が完全に閉塞する前に上側金型アセンブリ５２が下方に移動する最終部分であり、この間、鍛造される材料内に高圧が発生する。これはロッド９１がバネ９０の予荷重を変えることにより達成される。鍛造の最終段階の間、ロッド９１は下側ボルスタ６３に取り付けられたストッパ９２に接触する。金型が閉塞を続けるにつれて、バネ９０の予荷重は最大値まで徐々に増加し、したがって液体６２内の圧力は徐々に増加し、金型が完全に閉塞した際に最大となる。逃がし弁７０を単純な常時逃がし弁に置き換えても機能するであろうが、効率が低下するであろう。
【００５１】
独立して移動可能な環状金型要素５８も、環状ブランクが閉塞金型空洞よりも大きな体積で鍛造される場合に、金型装置５１が損傷するのを防ぐ。鍛造中で、閉塞した金型空洞が満たされたが、プレス行程は完了していない場合に、環状金型要素５８を押し上げ、これと歯金型上面８１との間にバリを形成させ、過剰な鍛造圧力が発生するのを防ぐ。
【００５２】
次に図２４を参照して、金型装置５１を開き、取り出しパンチ６４により歯金型６５から鍛造ギア３９を取り出す。ロッド７４に取り付けた油圧シリンダ等のアクチュエーターにより取り出しパンチを上方に動かす。取り出しパンチ６４は、鍛造ギア３９を取り出しパンチヘッド段差８６に乗せて運ぶ。金型装置５１が開くと、図示しない外部ポンプにより供給口６８を介してチャンバ６１を油圧液体６２で再び満たす。
【００５３】
次に図２５を参照して、積み下ろし装置９３を、取り出しパンチ６４の周り及び鍛造ギア３９の下方の位置に移動させる。積み下ろし装置９３は図示しないロボットアーム又は同様の機構上で運ばれる。積み下ろし装置９３を図２８及び２９に示す。半円部９４ａ及び９４ｂは回転軸９５ａ及び９５ｂの周りを回転することができる。アクチュエーター９６ａ及び９６ｂは半円部９４ａ及び９４ｂを回転させる。図２８の実線の輪郭は積み下ろし装置９３を閉鎖位置で示しており、図２８の破線の輪郭は積み下ろし装置９３を開放状態で示している。積み下ろし装置９３が図２５に示す位置に移動した場合には、開放位置にあり、取り出しパンチ６４を取り除く。積み下ろし装置９３が所定の位置にくると、アクチュエーター９６ａ及び９６ｂは半円部９４ａ及び９４ｂを閉鎖位置まで回転させる。積み下ろし装置下面９７は歯金型上面８１上に載っている。
【００５４】
次に図２６を参照して、取り出しパンチ６４を下げ、鍛造ギア３９を積み下ろし装置９３に移す。積み下ろし装置９３は、図２８及び２９に示すように、半円部９４ａ及び９４ｂ状に形成されたテーパー面９８ａ及び９８ｂを含む。テーパー面９８ａ及び９８ｂは鍛造ギア内側テーパー面１０上に鍛造ギア３９を支持する。これをおこなうことにより、積み下ろし装置９３が鍛造ギア３９をギア歯６上に支持する場合に発生するギア歯の歪を防ぐ。鍛造ギア３９を取り出しパンチ６４のヘッド８３から取り除くのに必要な積み下ろし装置９３への荷重を、積み下ろし装置下面９７を介して歯金型上面８１に移すので、積み下ろし装置９３を運ぶロボットアーム又は他の機構はこの荷重を受けない。
【００５５】
最後に、図２７を参照して、積み下ろし装置２７が金型装置５１から鍛造ギア３９を取り出し、鍛造行程が完了する。
【００５６】
所望により、上側金型アセンブリ５２が固定プレス盤５５に取り付けられ、下側金型アセンブリ５３が移動プレス盤５４に取り付けられるというように、金型装置５１を反転してもよい。この作動態様において、円筒リングブランク３５等の環状ブランクを、下側金型アセンブリ５３の代わりに上側金型アセンブリ５２内に配置する。この態様における金型装置５１の操作は、図示はしないが、積み下ろし装置９３の代わりを用意して、歯金型６５から取り外した後に、反転した下側金型アセンブリ５３から鍛造ギア９３が落ちないようにしなければならないという点を除いて、前記したとおりである。
【００５７】
図３０は、ベベルリングギアの鍛造用金型装置の第２実施態様である。金型装置９９は正確な鍛造操作３０を行って、図１８に示すように、金型から取り出すのに回転することを必要とするタイプの鍛造ベベルリングギア、例えばアンダーカットハイポイドベベルリングギアを作る。金型装置９９は、さらに１個以上の螺旋凸部１００を取り出しパンチの下端に形成するという点を除いて、金型装置５１と同じである。螺旋凸部１００は、下側ボルスタ６３に固定されたブッシュ１０１に形成された対応する螺旋溝内を摺動する。取り出しパンチ６４が上方に移動し、歯金型６５から鍛造ギア３９を取り出すので、螺旋溝１００及びブッシュ１０１は、取り出しパンチ６４及び鍛造ギア３９を干渉又は損傷することなくギア歯６を歯空洞６６から外すという所定のパターンで回転させる。鍛造ギア穴４０と取り出しパンチヘッドテーパー面８５との間が摩擦接触しているので、鍛造ギア３９は取り出しパンチ６４と同一の回転動作をする。
【００５８】
図３１は、ベベルリングギアの鍛造用金型装置の第３実施態様である。金型装置１０２は正確な鍛造操作３０を行って、図１８に示すように、金型から取り出すのに回転することを必要とするタイプの鍛造ベベルリングギア、例えばアンダーカットハイポイドベベルリングギアを作る。金型装置１０２は、さらに１個以上の凹部１０３を取り出しパンチヘッド段差８６の上端に形成するという点を除いて、金型装置９９と同じである。鍛造中、凹部１０３は、図１５及び１６に示すように、鍛造ギア３９の内側段差３９上に対応する凸部４４を形成する。鍛造ギア３９を歯金型６５から取り出す間、凸部４４は凹部１０３と係合するので、ギア３９は取り出しパンチ６４と共に回転させられ、ギア歯６が干渉又は損傷することなく歯空洞６６から確実に取り外される。凸部以外の形状を鍛造ギア３９の内側段差９に形成し、取り出しパンチ６４に対してギア３９を回転的に係合してもよい。
【００５９】
図３２及び３３は、ベベルリングギアの鍛造用金型装置の第４実施態様である。金型装置１０４は、圧力制御装置６０をスプール弁圧力制御装置１０５に置き換えていることを除いて、金型装置５１と同じである。圧力制御装置１０５は、スプール１０６、バネ１０７、ポート１０８及びチャンバ１０９を具える。金型装置１０４が図３２に示すように開いた場合、スプール１０６が開く。これはスプールネック１１１が流路１１２と概ね整列することを意味する。この位置で、チャンバ６１及び１０９を、図示しない外部ポンプにより、ポート１０８を介して油圧液体６２で満たす。
【００６０】
図３３は金型装置１０４を完全に閉塞した位置で示す。これは鍛造行程の完了位置である。金型装置５１と同様に、鍛造の間、環状金型要素５８は歯金型上面８１と接触を保つ。これには、油圧液体６２がピストン５９に作用する圧力が、荷重ベクトル８８により示される、環状金型要素５８のテーパー面７９に加わる鍛造荷重に抵抗するのに十分であることを要する。効率を最大にするために、鍛造の最終段階の間のみ液体６２に高圧を発生させる。鍛造の最終段階とは、金型装置１０４が完全に閉塞する前に上側金型アセンブリ５２が下方に移動する最終部分であり、この間、鍛造される材料内に高圧が発生する。これは、スプール１０６が下側ボルスタ６３に取り付けられたストッパ１１０に接触することにより達成される。これにより、スプール１０６が上方に移動し、流路１０２を徐々に閉じる。流路１１２が閉じるにつれて、スプール１０６が、流路１１２及びポート１０８を通ってタンクに戻る液体６２の流れを制限するので、液体６２の圧力が上昇する。鍛造の最終段階のある時点で、図３３に示すように、スプール１０６が完全に流路１１２を閉じる。この時点から金型が完全に閉塞するまで、チャンバ６１及び１０９に捕捉された流体６２は、チャンバ６１内のピストン５９の相対運動により体積が圧縮される。この圧縮中の液体６２の圧力上昇は、液体６２の圧縮性並びにチャンバ６１及び１０９の総容積により決まる。
【００６１】
図３４は、ベベルリングギアの鍛造用金型装置の第５実施態様である。金型装置１１３は、環状金型要素５８に作用するバイアス手段がピストン５９に作用する油圧液体６２の代わりにバネ１１４を具えるという点を除いて、金型装置５１と同じである。この実施態様の利点は単純さにあるが、欠点は制御性の欠如及び十分に強力なバネの実装にある。
【００６２】
図３５は、ベベルリングギアの鍛造用金型装置の第６実施態様である。金型装置１１５は、歯金型６５が回転可能な台１１６により支持され、かつこれに取り付けられているという点を除いて金型装置５１と同じである。回転可能な台１１６は、取り出しパンチ６４の軸線の周りを回転可能であり、ローラーベアリング１１７により支承されている。油膜ベアリング等の、使用可能な代替ベアリングがある。取り出しパンチ６４は依然として軸線方向に移動可能であるが、キー１１８により回転が防止されている。ギアセクタ１１９は回転可能な台１１６に取り付けられている。電気サーボモータ等の制御されたロータリーアクチュエーター１２１は、ギアセクタ１１９と噛合して台１１６及び歯金型６５を回転するギア１２０を回転する。鍛造行程の間、歯金型６５が回転して、材料の流れを保持し、かつ、特にアンダーカットベベルリングギアを鍛造する場合に、金型歯が破損するのを防止する。これを図３６、３７及び３８に示す。図３６は、鍛造開始時における、環状歯金型６５に載せられている円筒ブランク３５を示す。図３７は、鍛造行程の概ね中間における、円筒ブランク３５及び歯金型６５を示す。図３８は、金型が完全に閉塞する場合の鍛造行程の最後における、鍛造ギア３９及び歯金型６５を示す。この場合、歯金型歯１２２は対称ではなく、これは歯金型面１２３が歯金型面１２４よりも急勾配であることを意味する。図３７及び３８とはことなり、歯金型６５が鍛造中に回転しない場合には、典型的には鍛造荷重は、急勾配歯金型面１２３よりも歯金型面１２４上で高くなる。これにより、歯金型歯１２２が破損又は過剰に曲がったり、あるいは歯金型への充填が不十分となる場合がある。歯金型の回転量は、上側金型アセンブリ５２の下方への動きの関数として、ロータリーアクチュエーター１２１により制御される。環状パンチ面７７上に凸部１２５を設け、鍛造中の円筒ブランク３５の回転を止めてもよい。凸部１２５を、仕上げベベルリングギアの装着穴５に対応する大きさとし、穴５を仕上げるのに必要な機械加工の量を減らすことができる。
【００６３】
また、取り出しパンチ６４が鍛造ギアを取り出す際に歯金型６５を回転することにより、金型装置１１５を用いてアンダーカットギアを歯金型６５から取り外すこともできる。取り出しの間、キー１１８が取り出しパンチ６４の回転を防ぐ。
【００６４】
図示しない他の実施態様において、ギアセクタ１１９及び制御されたロータリーアクチュエーター１２１を除外することにより金型装置１１５を変形して、鍛造操作中に歯金型６５が自由に回転できるようにする。これにより、鍛造力により歯金型が回転可能となり、金型中の応力が最小となる。
【００６５】
前記の実施態様の金型装置は、精密鍛造歯を有するベベルリングギアのフラッシュレス温間鍛造に好適であるが、この装置は他の温度でのベベルリングギアの鍛造及び／又は後にギア歯を仕上げ機械加工を必要とするベベルリングギアの鍛造にも好適である。
【００６６】
前記の実施態様で説明したようなベベルリングギアの鍛造法はベベルリングギアの製造を意図するものであるが、この方法はベベルピニオンギア及びハイポイドベベルピニオンギア等の他の種類のベベルギアの鍛造に用いることもできることを理解すべきである。ベベルピニオンギアは穴の代わりにギアの中心から延びる軸部を有するという点を除いて、ベベルリングギアはベベルリングギアと同様である。軸部は、典型的にはギアセットを駆動するため及び支承ベアリングを装着するために用いられる。
【００６７】
環状ブランクの代わりに中実ブランクを用いること、異なる装着面が加工されること、及び鍛造されたベベルピニオンギアが係合するベベルギアを用いてラッピングされることを除いて、ベベルピニオンギアを鍛造する方法は図７に概略を示した方法と同じである。中実ブランクは中実スチール円柱であることが好ましい。典型的には、鍛造操作は円柱の一端をアップセットし、ベベルピニオンギアの歯の形状の表面形状を有する金型内に広げる。あるいは、中実ブランクは一端にシャフトを具え、他端に大径のテーパーヘッドを具え、歯がテーパーヘッド端に鍛造されており、鍛造中の材料流れの量を最小限にする。歯を基準面に用いて加工される装着面は、典型的には、最低限、軸部の外径、及びベベルピニオンギアの背面等のギアを軸線方向に配置するギアの形状である。
【００６８】
前記の実施態様で説明した金型装置は、ベベルピニオンギアの鍛造には適合しない。この金型装置は、環状ブランクからギアを鍛造する場合にのみ適合するからである。
【００６９】
この発明の全体的な精神及び範囲を離れることなく、この発明の方法及び装置に対して多数の変形及び変更を行うことができることは、当業者には明白である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】典型的な仕上げをしたアンダーカットハイポイドベベルリングギアを示し、図２のＩ−Ｉ断面である。
【図２】典型的な仕上げアンダーカットハイポイドベベルリングギアを示す。
【図３】典型的な仕上げアンダーカットハイポイドベベルリングギアを示し、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面である。
【図４】典型的な仕上げをした非アンダーカットハイポイドベベルリングギアを示し、図５のＩＶ−ＩＶ断面である。
【図５】典型的な仕上げをした非アンダーカットハイポイドベベルリングギアを示す。
【図６】典型的な仕上げをした非アンダーカットハイポイドベベルリングギアを示し、図４のＶＩ−ＶＩ断面である。
【図７】この発明に従うベベルリングギアの製造方法を概略的に示す。
【図８】この発明を用いてベベルリングギアを鍛造するのに用いる典型的な環状ブランクを示す。
【図９】この発明を用いてベベルリングギアを鍛造するのに用いる典型的な環状ブランクを示す。
【図１０】この発明を用いてベベルリングギアを鍛造するのに用いる典型的な環状ブランクを示す。
【図１１】この発明を用いてベベルリングギアを鍛造するのに用いる典型的な環状ブランクを示す。
【図１２】典型的な鍛造ベベルリングギアを示し、図１３のＸＩＩ−ＸＩＩ断面である。
【図１３】典型的な鍛造ベベルリングギアを示す。
【図１４】典型的な鍛造ベベルリングギアを示し、鍛造したギアを仕上げるのに必要な典型的機械加工を示す。
【図１５】内側の段差に凸部を有する典型的な鍛造ベベルリングギアを示し、図１６のＸＶ−ＸＶ断面である。
【図１６】内側の段差に凸部を有する典型的な鍛造ベベルリングギアを示す。
【図１７】内側の段差に凸部を有する典型的な鍛造ベベルリングギアを示し、内側の段差に凸部を有する鍛造ギアを仕上げるのに必要な典型的機械加工を示す。
【図１８】アンダーカットベベルリングギアの金型からの取り出しを図示する。
【図１９】非アンダーカットベベルリングギアの金型からの取り出しを図示する。
【図２０】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第１実施態様を示す。
【図２１】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２２】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２３】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２４】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２５】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２６】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２７】この発明に従う金型装置の第１実施態様の動作を図示する。
【図２８】この発明に従う取り外し機器を示す。
【図２９】この発明に従う取り外し機器を示す。
【図３０】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第２実施態様を示す。
【図３１】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第３実施態様を示す。
【図３２】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第４実施態様を示す。
【図３３】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第４実施態様を示す。
【図３４】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第５実施態様を示す。
【図３５】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第６実施態様を示す。
【図３６】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第６実施態様の動作を図示する。
【図３７】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第６実施態様の動作を図示する。
【図３８】この発明に従うベベルリングギアを鍛造する金型装置の第６実施態様の動作を図示する。
【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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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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