(57)【要約】【課題】素材の歩留まりや加工作業工数の面で生産効率が高く、ヘリカルギヤの軸方向長が軸方向ピッチの整数倍でなくとも加工精度が高く、従来の低廉な転造装置をそのまま使用することのできるヘリカルギヤの製造方法を提供する。【解決手段】本発明のヘリカルギヤの製造方法は、軸心周りに所定の軸方向ピッチＰで所望する軸方向長Ｌ１の螺旋溝を有するヘリカルギヤ１の製造方法であって、棒状の被加工素材の軸心周りに該ヘリカルギヤの該軸方向長（Ｌ１）２個分以上の長さＬ２で該螺旋溝を転造加工して転造材６とする転造工程と、該転造材６を所望する該軸方向長Ｌ１に切断して２個の該ヘリカルギヤ１を得る切断工程と、を含む。前記転造工程において、前記軸方向長Ｌ１の等しい２個の前記ヘリカルギヤ１を前記被加工素材の前記軸心上に対称に配置するようにしてもよい。【選択図】図１
2007144504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心周りに所定の軸方向ピッチで所望する軸方向長の螺旋溝を有するヘリカルギヤの製造方法であって、
棒状の被加工素材の軸心周りに該ヘリカルギヤの該軸方向長２個分以上の長さで該螺旋溝を転造加工して転造材とする転造工程と、該転造材を所望する該軸方向長に切断して２個の該ヘリカルギヤを得る切断工程と、を含むことを特徴とするヘリカルギヤの製造方法。
【請求項２】
前記転造工程に用いられる転造用ダイスは、前記軸方向ピッチの整数倍の軸方向長さをもち加工歯を備えるとともに、転造加工中常に同数の該加工歯が前記被加工素材に圧接される請求項１に記載のヘリカルギヤの製造方法。
【請求項３】
前記転造工程において、前記軸方向長の等しい２個の前記ヘリカルギヤを前記被加工素材の前記軸心上に対称に配置する請求項１または２に記載のヘリカルギヤの製造方法。
【請求項４】
前記切断工程において、前記転造材を前記軸方向長を有する２個の前記ヘリカルギヤと余剰部分とに切断する請求項１〜３のいずれかに記載のヘリカルギヤの製造方法。
【請求項５】
前記転造用ダイスは、軸方向に対する捻れ角が６０°以下の前記加工歯をもつ請求項２〜４のいずれかに記載のヘリカルギヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸心周りに螺旋溝を有するヘリカルギヤの製造方法に関し、より詳細には転造加工法による製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘリカルギヤは軸心周りに螺旋溝を有する円筒形状の歯車であり、平行軸間で大きな減速比を得る歯車伝達機構に好適である。例えば、自動車のシートの背もたれの傾き調整やウィンドーの開閉など、限られたスペース内でアクチュエータの出力動力を変換して低速の大きなトルクを得る用途に多用されている。ウォームギヤを用いても大きな減速比が得られるが、駆動側と従動側の軸が直交するため平行軸間には適さず、また伝達効率が低いという欠点をもつ。ヘリカルギヤは螺旋溝により形成される捻れ凹凸歯をもつため、直ぐ歯歯車より少ない歯数でも安定して動力を伝達することができ、また伝達効率も高い。減速比を大きくできる歯数が１や２のギヤも製造可能である。
【０００３】
ヘリカルギヤの製造では、円筒状の被加工素材に螺旋溝を加工する必要があり、ホブ加工法のほかに、生産性に優れた転造加工法が用いられている。転造加工法では、被加工素材に対して複数の転造用ダイスを対向配設し、ダイスの加工歯を被加工素材の外周面に食い込ませながら、被加工素材を軸心周りに回転させて、螺旋溝を加工している。転造用ダイスとしては、平ダイス、丸ダイス、プラネタリダイス（プラネタリセグメント及びプラネタリ丸ダイス）などが広く用いられている。ここで、転造加工を行うときに、最終製品寸法の小型化などの制約から、被加工素材の軸方向転造長さを螺旋溝の軸方向ピッチの整数倍にできない場合が生じる。この場合、転造加工の過程で転造用ダイスと被加工素材との接触面積（接触する歯数）が変動するため、加工歯の食い込み圧力が変動して歯型や歯すじなどに誤差が生じ、十分な加工精度が得られないという問題があった。
【０００４】
この対策として、特許文献１の転造加工方法では、所定の軸方向ピッチの整数倍よりも短い軸方向有効長を有する場合における補助ダイスの配設を提案している。そして、加えられた外力の一部を加減しながら補助ダイスで分担し、加工歯の食い込み圧力の一定化を図っている。また、特許文献２のウォームギヤの製造方法では、転造用ダイスの加工歯に所定の軸方向ピッチと異なる領域を設け、食い込む歯数を常に一定とする方法が開示されている。
【０００５】
一方、転造加工の際、転造用ダイスの端部が圧接される部分は螺旋溝の形状が不完全となるため、次工程でこの不完全部分の除去加工が行われている。除去範囲は、通常軸方向ピッチの１．５倍程度が好ましいとされている。この除去範囲は軸方向ピッチの小さなねじ類ではあまり問題にならないが、捻り角が小さく軸方向ピッチの大きなギヤでは素材の歩留まり低下や加工作業工数の増加などの点で優れているとは言えない。
【特許文献１】特開平１０−１１３７３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２１０５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１ではギヤの軸方向有効長は軸方向ピッチの整数倍でなくともよいが、転造用ダイスに補助ダイスを追加して配設する必要がある。このため、転造装置の構造が複雑化して高価となっている。また、最終製品寸法の制約から、補助ダイスが当接するのに十分な素材長さを確保できない場合には、適用が不可能になる。
【０００７】
また、特許文献２では、加工歯に所定の軸方向ピッチと異なる領域を設けているため、後工程で素材上に加工されたピッチの異なる領域の螺旋溝を除去加工することが必要になる。一方、通常の転造加工においても、螺旋溝の不完全部分の除去加工を行っている。このような除去加工の手間を省くとともに、素材の歩留まりを向上して、生産効率を高めることが必要である。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、素材の歩留まりや加工作業工数の面で生産効率が高く、ヘリカルギヤの軸方向長が軸方向ピッチの整数倍でなくとも加工精度が高く、従来の低廉な転造装置を使用することのできるヘリカルギヤの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のヘリカルギヤの製造方法は、軸心周りに所定の軸方向ピッチで所望する軸方向長の螺旋溝を有するヘリカルギヤの製造方法であって、棒状の被加工素材の軸心周りに該ヘリカルギヤの該軸方向長２個分以上の長さで該螺旋溝を転造加工して転造材とする転造工程と、該転造材を所望する該軸方向長に切断して２個の該ヘリカルギヤを得る切断工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明のヘリカルギヤの製造方法は、一度の転造加工で２個のヘリカルギヤを製造する方法を開示し、転造工程と切断工程とを含んでいる。ヘリカルギヤは、転造用ダイスで規定される所定の軸方向ピッチの螺旋溝を有し、所望の軸方向長に切断して形成することができる。
【００１１】
転造工程は、棒状の被加工素材の軸心周りにヘリカルギヤの軸方向長２個分以上の長さで螺旋溝を転造加工して転造材とする工程である。被加工素材は、単純な棒材でもよく、最終製品に適用できるようにギヤ部と軸部とを結合させた形態でもよい。いずれの形態においても、素材にはヘリカルギヤを２個形成するのに十分な長さが必要である。転造工程に用いられる転造用ダイスには方式上の制約はなく、平ダイス、丸ダイスなどを用いることができる。転造用ダイスの軸方向長さは、ヘリカルギヤの軸方向長２個分、あるいはこれを越えるものとすることができる。これにより、一度の転造加工で２個分の螺旋溝を有する転造材を加工することができる。
【００１２】
前記転造工程に用いられる転造用ダイスは、前記軸方向ピッチの整数倍の軸方向長さをもち加工歯を備えるとともに、転造加工中常に同数の該加工歯が前記被加工素材に圧接されるようにしてもよい。転造用ダイスの軸方向長さを軸方向ピッチの整数倍とすることが、加工精度上好ましい。この場合、転造用ダイスには軸方向ピッチで加工歯が設けられるため、転造加工中常に同数の加工歯が被加工素材に圧接されるようになる。したがって、加工歯の食い込み圧力は一定となって安定した加工が行われ、十分な加工精度が得られる。
【００１３】
前記転造工程において、前記軸方向長の等しい２個の前記ヘリカルギヤを前記被加工素材の前記軸心上に対称に配置するようにしてもよい。被加工素材における２個のヘリカルギヤの配置に制約はない。だたし、軸部をもつ被加工素材の場合には、両端に対称に軸部を配置して素材を回転可能に支持し、中央に転造加工を施すことが好ましい。単純な棒状の素材では、同じ方向に２個のヘリカルギヤを並べて配置してもよい。
【００１４】
切断工程は、螺旋溝の加工された転造材を所望する軸方向長に切断して２個のヘリカルギヤを得る工程である。切断加工の方法、使用する工作機械に制約はない。転造用ダイスの軸方向長さを丁度ヘリカルギヤ２個分とした場合には、一箇所の切断で２個のヘリカルギヤを製造することができる。このとき、ヘリカルギヤの切断された端部は、転造用ダイスの中間部分で転造加工されているため、螺旋溝は正規の形状となっている。したがって、従来の不完全部分のように除去加工する余剰部分はなく、歩留まりは極めて良い。
【００１５】
前記切断工程において、前記転造材を前記軸方向長を有する２個の前記ヘリカルギヤと余剰部分とに切断するようにしてもよい。ヘリカルギヤの軸方向長２個分を越える長さで螺旋溝を転造加工した場合には、２箇所の切断で２個のヘリカルギヤが切り出されることになる。例えば、上述の軸心上に対称な転造材では、両端を基準にして所望の軸方向長のヘリカルギヤが切り出され、中央が余剰部分となる。
【００１６】
ここで、ヘリカルギヤの軸方向ピッチと軸方向長、転造用ダイスの軸方向長さの関係について説明する。本発明では、２個の同じヘリカルギヤを製造してもよいし、異なる軸方向長のギヤを製造するようにしてもよい。いずれの場合でも、転造用ダイスの軸方向長さを、２つのヘリカルギヤの軸方向長の和と等しくすれば、本発明は適用可能である（切断による軸方向の長さ損失を生じる場合には、これを加味することは勿論である）。しかしながら、軸方向長の和が軸方向ピッチの整数倍にならないとき、転造加工の過程で圧接される加工歯の歯数が変動し、十分な加工精度が得られないという問題が生じる。この問題を解決するために、転造用ダイスの軸方向長さを軸方向長の和よりも大きくかつ軸方向ピッチの整数倍の長さとすることができ、このときには切断工程で余剰部分が生じる。
【００１７】
結局、転造用ダイスの軸方向長さは、加工精度への要求が厳しい場合には軸方向ピッチの整数倍とし、より生産効率の要求される場合には軸方向長の和とすることが好ましい。
【００１８】
前記転造用ダイスは、軸方向に対する捻れ角が６０°以下の前記加工歯をもつことが好ましい。本発明は、特に捻れ角が６０°以下の軸方向ピッチの大きなヘリカルギヤの製造に有効である。しかしながらこれに限定されることはない。
【００１９】
以上説明したように、本発明のヘリカルギヤの製造方法によれば、一度の転造加工でヘリカルギヤ２個分の螺旋溝を加工することができ、従来の転造加工回数を半減することができる。また、被加工素材の余剰部分はヘリカルギヤ２個につき軸方向１ピッチ分よりも小さく、素材の歩留まりも従来から大きく向上することができる。従来の製造方法によれば、転造端部の不完全部分として、ヘリカルギヤ１個毎に軸方向１．５ピッチ分程度を切り落としていた。つまり、本発明によれば、被加工素材の余剰部分は、１／３未満に低減される。さらに、本発明を実施するために、外力の一部を分担する補助ダイスや部分的に軸方向ピッチの異なる特殊なダイスは不要であり、従来の低廉な転造装置をそのまま使用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のヘリカルギヤの製造方法では、ヘリカルギヤの軸方向長２個分以上の長さで被加工素材に螺旋溝を転造加工して転造材とする転造工程と、転造材を所望する該軸方向長に切断して２個の該ヘリカルギヤを得る切断工程と、を含むようにした。このため、被加工素材の余剰部分は従来の１／３未満に低減され、転造加工回数も半減でき、生産効率を大きく向上することができる。また、転造工程に用いられる転造用ダイスは軸方向ピッチの整数倍の軸方向長さをもち、転造加工中常に同数の加工歯が被加工素材に圧接されるようにすることができる。これにより、ヘリカルギヤの軸方向長が軸方向ピッチの整数倍でなくとも、高い加工精度を確保することができる。さらに、本発明の実施には特殊なダイスなどは不要であり、従来の低廉な転造装置をそのまま使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を実施するための最良の形態を、図１及び図２を参考にしながら説明する。図１は、本発明の実施例のヘリカルギヤの製造方法を説明する図であり、（Ａ）は製造するヘリカルギヤの形状を示し、（Ｂ）は転造工程の過程を示している。
【００２２】
図１（Ａ）に示されるように、製造するヘリカルギヤ１はギヤ部２と運動伝達部３とが一体に形成されている。ギヤ部２は、軸心周りに所定の軸方向ピッチＰで軸方向長Ｌ１にわたって螺旋溝を有し、螺旋溝により形成される捻れ凹凸歯、図の例では２つの歯が他のヘリカルギヤと噛合するするようになっている。ここで、製品寸法の制約により所望される螺旋溝の軸方向長Ｌ１は軸方向ピッチＰよりも小さくなっている。また、軸部に相当する運動伝達部３は、ギヤ部２と軸心を共有し軸方向に並んで一体に形成されている。そして、運動伝達部３はギヤ部２と一体に回転し、図示されていない他の部材へ動力を伝達するようになっている。
【００２３】
図１（Ｂ）は、転造加工法により、加工用素材に螺旋溝を加工して転造材６とする過程を示している。転造用ダイスとしては、一般的な一対の平ダイス５（図には片方のみ表示）を用いることができる。平ダイス５には、所定の軸方向ピッチＰ及び軸方向に対する捻れ角Ａで加工歯５１が設けられている。平ダイス５の軸方向長さＬ２は略軸方向ピッチＰの２倍とされ、転造加工中常に２個の加工歯５１が被加工素材に圧接されるようになっている。被加工素材としては、ギヤ部２に加工される棒状体の両側に運動伝達部３を対称に配置した前処理済みの部材を用いる。棒状体の軸方向長は、平ダイス５の軸方向長さＬ２に略一致している。
【００２４】
そして、一対の平ダイス５で被加工素材を挟持し、圧接しながら互いに逆方向に平行移動することで転造加工を行い、転造材６とする。このとき、圧接される加工歯５１の歯数は常に２個であり、食い込み圧力は一定となって安定した加工が行われ、十分な加工精度が得られる。
【００２５】
転造工程で得られた転造材６は、図示されない切断工程によって２個のヘリカルギヤ１に加工される。切断工程では、転造材６の両側の運動伝達部３を基準にして所望の軸方向長さＬ１が得られるように切断を行う。このとき、転造材６の中央部は余剰部分となるが、従来の製造方法と比較すればその量はわずかである。なお、製造されたヘリカルギヤ１の切断端面のエッジを丸めるために、金属粒子を投射するショットブラスト処理を行うようにしてもよい。
【００２６】
ヘリカルギヤ１は、例えば図２に示されるギヤードモータ組み付け体８に適用されている。ギヤードモータ組み付け体８は、モータの回転動力を減速して出力するものであり、モータ部８１、図１で説明したヘリカルギヤ１、別のヘリカルギヤ８３、出力軸８５、で構成されている。
【００２７】
モータ部８１は、モータケース８１１に内蔵されるコア８１２及び、その他の部材で構成されている。ヘリカルギヤ１の運動伝達部３は、モータケース８１１に配設された２つの軸受８１３によって回転自在に保持されるとともに、ナール加工が施されてコア８１２の中央に強固に圧入固定されている。ヘリカルギヤ１のギヤ部２は、モータケース８１１にねじで固定されたギヤケース８２１内に突出している。歯数の多い別のヘリカルギヤ８３は、その中央に出力軸８５が一体に回転できるように固定されるとともに、ヘリカルギヤ１のギヤ部２と噛合している。また、出力軸８５は、ギヤケース８２１に配設された２つの軸受８５１に回転自在に保持されている。
【００２８】
このギヤードモータ組み付け体８では、電気入力がコア８１２の回転動力に変換され、２個のヘリカルギヤ１、８３の歯数比により減速され、出力軸８５に伝達されている。このように、ヘリカルギヤ１を用いることにより、大きな減速比をコンパクトな装置で実現することができる。特に、ヘリカルギヤ１の螺旋溝の軸方向長Ｌ１を軸方向ピッチＰの整数倍とする必要がないため、ギヤケース８２１の高さＨを切りつめることができる。
【００２９】
なお、本発明のヘリカルギヤの製造方法は、上述の実施例のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、転造用ダイスとしては、平ダイス５に限らず丸ダイスやプラネタリダイスなど各種の方式を用いることもできる。また、ヘリカルギヤ１に限らず、ねじ類やウォームギヤなど類似形状の部品にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例のヘリカルギヤの製造方法を説明する図であり、（Ａ）は製造するヘリカルギヤの形状を示し、（Ｂ）は転造工程の過程を示している。
【図２】本発明により製造されたヘリカルギヤを適用したギヤードモータ組み付け体を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：ヘリカルギヤ
２：ギヤ部
３：運動伝達部（軸部）
５：平ダイス
６：転造体
８：ギヤードモータ組み付け体
Ｐ：螺旋溝の軸方向ピッチ
Ｌ１：ヘリカルギヤの軸方向長
Ｌ２：平ダイスの軸方向長さ
Ａ：加工歯の捻れ角
【図１】
2007144504.tif 000003
【図２】
2007144504.tif 000004