(57)【要約】【課題】加工精度の高いはすば歯車を鍛造加工し得るようにする。【解決手段】下型２１は押圧面が形成されたコアダイス３４とこれよりも大径の案内筒体２８とを有し、案内筒体２８には回転ダイス３９が回転自在かつ上下方向に移動自在に装着されている。回転ダイス３９の内周部には、コアダイス３４の噛み合い歯部４２に噛み合う成形内歯４１が形成され、回転ダイス３９の外周部には、案内筒体２８に形成された駆動内歯４５に噛み合う従動外歯４４が形成されている。下型２１に対して接近離反移動自在となった上型２２は歯車素材の他方の端面と回転ダイス３９とを押圧するパンチ５５を有し、パンチ５５が歯車素材を鍛造加工する際には、回転ダイス３９を軸方向に移動しながら回転ダイス３９を回転させる。回転ダイス３９が軸方向移動すると、その外周部から案内筒体２８の駆動内歯４５により回転力が回転ダイス３９に加えられる。【選択図】図１
2007245220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯筋がつる巻線となった歯面を有するはすば歯車を鍛造成形する鍛造加工装置であって、
歯車素材の一方の端面を押圧する押圧面が形成されたコアダイス、および前記コアダイスと同軸状に配置され前記コアダイスよりも大径の案内筒体を備えた第１の金型と、
前記はすば歯車の歯面を成形するとともに前記コアダイスの外周部に形成された噛み合い歯部に噛み合う成形内歯が内周部に形成され、前記案内筒体内に軸方向に移動自在および回転自在に装着される回転ダイスと、
前記回転ダイスの外周部に形成され、前記噛み合い歯のねじれ角に対応したねじれ角の従動歯部と、
前記案内筒体に形成され、前記従動歯部に噛み合って前記回転ダイスの軸方向移動を回転運動に変換する駆動歯部と、
前記第１の金型に対して接近離反移動自在に設けられ、前記歯車素材の他方の端面と前記回転ダイスとを押圧するパンチを備えた第２の金型とを有し、
前記第２の金型による前記回転ダイスの軸方向移動を前記案内筒体により回転運動に変換しながらはすば歯車を鍛造加工することを特徴とする鍛造加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の鍛造加工装置において、前記駆動歯部に噛み合う前記従動歯部が外周部に形成され、鍛造加工時に前記回転ダイスに加わる負荷を受け前記回転ダイスとともに回転する支持ディスクを前記回転ダイスに積層させて前記案内筒体内に配置することを特徴とする鍛造加工装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の鍛造加工装置において、前記第１の金型に前記回転ダイスに対して前記パンチに向かう方向の押圧力を付勢する押圧手段を設けることを特徴とする鍛造加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずか１項に記載の鍛造加工装置において、前記パンチは前記歯車素材の外周部を押圧する円筒形状のアウターパンチと当該アウターパンチの内部に前記アウターパンチに対して軸方向に移動自在に嵌合される円筒形状のインナーパンチとを有し、前記コアダイスに形成された嵌合孔に嵌合するマンドレルを前記インナーパンチの内部に設けることを特徴とする鍛造加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明ははすば歯車を鍛造加工するための鍛造加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
はすば歯車は、ヘリカルギヤとも言われ、歯筋がつる巻線となった歯面を有する歯車であり、平歯車の歯面が回転中心軸に平行となっているのに対し歯面が回転中心に対して傾斜し、平歯車に比して動力伝達を円滑に行うことができるとともに振動音も少なくすることができる。
【０００３】
はすば歯車のようにねじれ角を持った歯面を有する歯車を鍛造加工するための鍛造加工装置としては、従来、特許文献１に記載されるようなものがある。この鍛造加工装置は、歯車素材の一端面を押圧するダイスリーブと、このダイスリーブの外周部に形成されたスリーブ歯筋に噛み合うとともに歯車素材の外周部に歯部を成形する成形面が形成されたダイスとを有している。この鍛造加工装置には、ダイスリーブに対して接近離反移動自在に装着され歯車素材の他端面を押圧するパンチが設けられている。パンチをダイスリーブに向けて移動することによりパンチとダイスリーブとダイスとの間で歯車素材を閉塞鍛造加工するときには、ダイスとダイスリーブはねじれ角を持った歯面で噛み合っているので、ダイスを回転させる必要があり、加工後の歯車を鍛造加工装置から取り出す際にもダイスを回転させる必要がある。
【特許文献１】特開２００３−３２６３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鍛造加工時は歯車素材がダイスに対してダイスリーブとともに軸方向に移動することにより、ダイスの中心部の歯車素材からダイスに対して回転力が加えられるようにしている。このように、歯車素材の成形部分からダイスに対して回転力を加えるようにすると、歯車素材の歯形には大きな応力が加わることになり、歯形の変形を伴い歯車製品の加工精度が低下することになる。加工精度向上のために歯形部分に修正代を折り込んで加工するようにすると、金型の製造費用が嵩み鍛造加工装置の製造コストが高くなる。さらに、ダイスの成形面には過度の応力が加わるので、成形面が磨耗し頻繁にダイスを交換する必要があり、ダイスの磨耗によって金型の寿命を延ばすことができず、はすば歯車の製造コストの低減には限度がある。
【０００５】
本発明の目的は、加工精度の高いはすば歯車を鍛造加工し得るようにすることにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、鍛造加工用の金型の寿命を向上させることができ、製造コストを低減し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の鍛造加工装置は、歯筋がつる巻線となった歯面を有するはすば歯車を鍛造成形する鍛造加工装置であって、歯車素材の一方の端面を押圧する押圧面が形成されたコアダイス、および前記コアダイスと同軸状に配置され前記コアダイスよりも大径の案内筒体を備えた第１の金型と、前記はすば歯車の歯面を成形するとともに前記コアダイスの外周部に形成された噛み合い歯部に噛み合う成形内歯が内周部に形成され、前記案内筒体内に軸方向に移動自在および回転自在に装着される回転ダイスと、前記回転ダイスの外周部に形成され、前記噛み合い歯のねじれ角に対応したねじれ角の従動歯部と、前記案内筒体に形成され、前記従動歯部に噛み合って前記回転ダイスの軸方向移動を回転運動に変換する駆動歯部と、前記第１の金型に対して接近離反移動自在に設けられ、前記歯車素材の他方の端面と前記回転ダイスとを押圧するパンチを備えた第２の金型とを有し、前記第２の金型による前記回転ダイスの軸方向移動を前記案内筒体により回転運動に変換しながらはすば歯車を鍛造加工することを特徴とする。
【０００８】
本発明の鍛造加工装置は、前記駆動歯部に噛み合う前記従動歯部が外周部に形成され、鍛造加工時に前記回転ダイスに加わる負荷を受け前記回転ダイスとともに回転する支持ディスクを前記回転ダイスに積層させて前記案内筒体内に配置することを特徴とする。
【０００９】
本発明の鍛造加工装置は、前記第１の金型に前記回転ダイスに対して前記パンチに向かう方向の押圧力を付勢する押圧手段を設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明の鍛造加工装置において、前記パンチは前記歯車素材の外周部を押圧する円筒形状のアウターパンチと当該アウターパンチの内部に前記アウターパンチに対して軸方向に移動自在に嵌合される円筒形状のインナーパンチとを有し、前記コアダイスに形成された嵌合孔に嵌合するマンドレルを前記インナーパンチの内部に設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鍛造加工装置は、コアダイス、このコアダイスの噛み合い歯に噛み合うとともにはすば歯車の歯面を成形する成形内歯が設けられた回転ダイス、およびこの回転ダイスが軸方向に移動自在および回転自在に設けられる案内筒体内を備えた第１の金型と、コアダイスの押圧面との間で歯車素材を押圧するパンチを備えた第２の金型とを有し、鍛造加工時および加工終了後の製品取り出し時に、回転ダイスを案内筒体の駆動歯部により外周部から回転力を加えるようにしたので、はすば歯車を成形する歯車成形部である成形内歯には過度の応力が加わることがない。これにより、成形内歯は変形することがなく、高精度の歯面を有するはすば歯車を鍛造加工することができる。また、回転ダイスの成形内歯には過度の応力が加わらないので、金型の寿命を伸ばすことができ、はすば歯車の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である鍛造加工装置を示す断面図であり、図２は図１の一部拡大断面図であり、図３は上型が下型から離れた状態における鍛造加工装置の一部拡大断面図であり、図４は鍛造加工されたはすば歯車を示す斜視図である。
【００１３】
図４に示すように、はすば歯車１０は歯面とピッチ面との交線である歯筋がつる巻線となった歯面１１を有する歯車であり、この歯車１０の一端部にはボス部１２が一体に設けられており、中心部には貫通孔１３が形成されている。このように、はすば歯車１０は歯筋が曲線となっているので、歯面１１はねじれ角を持っている。
【００１４】
鍛造加工装置は第１の金型としての下型２１とこれに向けて上下方向に移動自在となった第２の金型としての上型２２とを備えている。下型２１は基台２３に複数本のボルト２４により固定されるボルスタ２５を有し、ボルスタ２５は基部筒体２６とこれに複数本のボルト２７により連結される案内筒体２８とを備えている。基部筒体２６の内部には基台２３に固定される台座ブロック２９とこの台座ブロック２９に固定されるガイドブロック３１とが組み込まれている。案内筒体２８の下部内には円筒形状の上下動ブロック３２が上下方向に移動自在に装着されており、この上下動ブロック３２に対して図１において上方に向かう推力を加えるために、基部筒体２６内には基台２３，台座ブロック２９およびガイドブロック３１を貫通して複数の押圧ピン３３が押圧手段として装着されている。押圧ピン３３には図示しないばね部材や油圧などにより上方に向けて推力が加えられるようになっている。なお、図１には複数本の押圧ピン３３のうち１本のみが示されている。
【００１５】
案内筒体２８の中心部には同軸状にコアダイス３４が上下動自在に組み込まれ、コアダイス３４はガイドブロック３１の中心部に形成された貫通孔内に組み込まれた円筒形状のスペーサ３５を介して台座ブロック２９に支持されている。スペーサ３５の下端面には、下型２１に上下動自在に組み込まれたエジェクターピン３６が当接するようになっており、鍛造加工後のはすば歯車１０を下型２１から取り出す際には、コアダイス３４はスペーサ３５を介してエジェクターピン３６により上方に突き上げられる。コアダイス３４は中心部に嵌合孔３７が形成されたスリーブダイスとなっており、その先端には図３に示すように歯車素材１０ａの一方の端面を押圧する押圧面３８が形成されている。このように、下型２１はコアダイス３４とこれと同軸状に配置されコアダイス３４よりも大径の案内筒体２８とを有している。
【００１６】
案内筒体２８の上部内には回転ダイス３９と支持ディスク４０が組み込まれ、回転ダイス３９は支持ディスク４０の上に積層されて支持されており、回転ダイス３９は支持ディスク４０とともに案内筒体２８に対して軸方向に移動自在かつ回転自在となっている。回転ダイス３９の内周部には、はすば歯車１０の歯面を成形する成形内歯４１が形成されており、成形内歯４１は鍛造加工すべきはすば歯車１０の歯面１１に対応して歯面がねじれ角を持っている。この成形内歯４１はコアダイス３４の外周部に形成された噛み合い歯部４２に噛み合っている。支持ディスク４０の内周部には噛み合い歯部４２に噛み合う内歯４３が形成されており、噛み合い歯部４２および内歯４３のねじれ角は成形内歯４１およびはすば歯車１０の歯面１１のねじれ角に対応したねじれ角となっている。
【００１７】
回転ダイス３９の外周部には成形内歯４１のねじれ角に対応したねじれ角の従動外歯４４が従動歯部として形成され、この従動外歯４４は案内筒体２８の内周面に形成された駆動歯部としての駆動内歯４５に噛み合っている。同様に、支持ディスク４０の外周部には案内筒体２８の駆動内歯４５に噛み合う従動外歯４６が従動歯部として形成されている。それぞれの従動外歯４４，４６および駆動内歯４５のねじれ角は、はすば歯車１０の歯面１１のねじれ角に対応した角度となっている。
【００１８】
したがって、回転ダイス３９と支持ディスク４０を軸方向つまり図１〜図３において上下方向に移動させると、それぞれの従動外歯４４，４６が駆動内歯４５に噛み合っているので、外周部で駆動内歯４５により回転力を受けて、軸方向に移動しながら回転運動することになる。回転ダイス３９が支持ディスク４０とともに円滑に案内筒体２８の内部で回転するように、上下動ブロック３２の上に設けられたスペーサ４７と支持ディスク４０との間にはスラストプレート４８が取り付けられ、支持ディスク４０はこのスラストプレート４８に対し回転自在に摺動接触している。このスラストプレート４８に代えてニードル軸受等のスラスト軸受をスペーサ４７と支持ディスク４０との間に装着するようにしても良い。なお、回転ダイス３９の厚み寸法ははすば歯車１０の軸方向寸法を考慮して設定されているが、回転ダイス３９の厚み寸法を支持ディスク４０を含めた厚みとしても良い。
【００１９】
案内筒体２８に形成された駆動内歯４５と、回転ダイス３９および支持ディスク４０の外周部に形成された従動外歯４４，４６は、それぞれはすば歯車１０の歯面１１に対応したねじれ角を有する内歯歯車および外歯歯車により形成されているが、回転ダイス３９の軸方向移動をはすば歯車の歯面に対応したねじれ角で回転ダイス３９の回転に変換する形状であれば、円周方向に所定の間隔毎に相互に噛み合う歯部を案内筒体２８と回転ダイス３９と支持ディスク４０とに形成するようにしても良い。
【００２０】
上型２２が下型２１から離れる方向に移動すると、回転ダイス３９と支持ディスク４０は押圧ピン３３によって上型２２に向けて上方に駆動される。これらの上昇限位置を規制するために、案内筒体２８の上端には環状のストッパ４９がボルト５０により取り付けられており、図３は上型２２が下型２１から離れて、回転ダイス３９がストッパ４９に当接した状態を示す。回転ダイス３９は、図１および図２において符号Ｓで示す上下方向の移動ストロークを有している。
【００２１】
図１に示すように、上型２２は下型２１に向けて軸方向に接近離反移動自在となったメインラム５１を有し、メインラム５１に固定されたガイドスリーブ５２には下型２１の基台２３に固定されたガイドロッド５３が嵌合しており、上型２２はガイドロッド５３に案内されて図１において上下方向に移動する。なお、ガイドスリーブ５２およびガイドロッド５３は複数対設けられているが、図１においては一対のみが示されている。
【００２２】
メインラム５１にはこれに固定された支持ブロック５４を介してパンチ５５が取り付けられている。パンチ５５は中空円筒形状のアウターパンチ５６と、この内部に軸方向に移動自在に組み込まれる中空円筒形状のインナーパンチ５７とを有している。アウターパンチ５６は支持ブロック５４に固定される固定ブロック５８に環状ブロック５９を介して取り付けられており、環状ブロック５９は締結ブロック６１内に組み込まれている。締結ブロック６１はメインラム５１に取り付けられる円筒形状のホルダー６２内に収容されており、ホルダー６２にはナット部材６３がねじ止めされ、ナット部材６３により締結ブロック６１はホルダー６２に締結されている。
【００２３】
アウターパンチ５６の内部にアウターパンチ５６に対して軸方向に移動自在に組み込まれるインナーパンチ５７は、インナーラム６４に連結部材６５を介して連結され、インナーラム６４により軸方向に突出力が加えられており、鍛造加工時にインナーラム６４に所定以上の負荷が加えられると、インナーラム６４の推力に抗してインナーパンチ５７は軸方向に後退移動することになる。アウターパンチ５６とインナーパンチ５７の先端面は、図３に示すように、それぞれ歯車素材１０ａの他方の端面を押圧する押圧面６６，６７となっており、押圧面６６は歯車素材１０ａの端面のうち外周部を押圧し、押圧面６７は内周部を押圧する。インナーパンチ５７の内部には、はすば歯車１０の貫通孔１３を成形するマンドレル６８が組み込まれており、マンドレル６８は歯車素材１０ａの貫通孔内に嵌合するとともにコアダイス３４の嵌合孔３７に嵌合する。
【００２４】
上述した鍛造加工装置により歯車素材１０ａを鍛造加工して図４に示すはすば歯車１０を製造するには、図３に示すように、上型２２が下型２１から離れて回転ダイス３９がストッパ４９に接触した状態のもとで、円筒形状に加工された歯車素材１０ａを回転ダイス３９の内部に挿入し、コアダイス３４の押圧面３８の上に配置する。この状態のもとで、上型２２を下型２１に向けて接近移動させると、まず、マンドレル６８が歯車素材１０ａの貫通孔内に挿入される。引き続く接近移動により、アウターパンチ５６の押圧面６６とインナーパンチ５７の押圧面６７とが歯車素材１０ａの端面を押圧するとともにアウターパンチ５６により回転ダイス３９は軸方向に押し下げられる。
【００２５】
回転ダイス３９と支持ディスク４０がアウターパンチ５６により軸方向に駆動されると、それぞれの外周部の従動外歯４４，４６が案内筒体２８の駆動内歯４５に噛み合っているので、回転ダイス３９と支持ディスク４０は外周部から回転力を受けて、軸方向移動が回転運動に変換されて軸方向に移動しながら回転駆動される。このように、アウターパンチ５６とインナーパンチ５７が下型２１に向けて移動することにより、回転ダイス３９，マンドレル６８、コアダイス３４およびパンチ５５により形成される閉塞空間内に歯車素材１０ａが充填される。
【００２６】
回転ダイス３９と支持ディスク４０が下方に向けて軸方向に移動しながら回転運動する際には、押圧ピン３３が押し下げられて上下動ブロック３２は下降移動し、支持ディスク４０は回転してスラストプレート４８に摺動接触する。
【００２７】
閉塞空間内に歯車素材１０ａが充填されると、引き続く上型２２の下降移動によって歯車素材１０ａはインナーパンチ５７をこれに加わる推力に抗して押し上げる。図１および図２に示すように、上型２２が下降限位置つまり下死点の位置まで駆動されると、はすば歯車１０の鍛造加工が終了する。これにより、図４に示す形状のはすば歯車１０が製造される。
【００２８】
はすば歯車１０の鍛造加工が終了した後に、上型２２が下型２１から離れるように上昇移動すると、押圧ピン３３によって上下動ブロック３２を介して回転ダイス３９と支持ディスク４０が押し上げられることになり、この上昇移動に際しては回転ダイス３９と支持ディスク４０は上昇しながら案内筒体２８により外周  部から回転力を受けて回転駆動される。また、コアダイス３４はエジェクターピン３６により上昇駆動され、コアダイス３４の上のはすば歯車１０は下型２１から取り出される。
【００２９】
この鍛造加工装置においては、回転ダイス３９がその外周部に設けられた従動外歯４４と案内筒体２８の駆動内歯４５との噛み合いにより、鍛造加工時に上型２２のパンチ５５により軸方向に駆動されると、軸方向に移動しながら外周部から回転力を受けて回転運動するので、回転ダイス３９に対して内周部から回転力を加える場合に比して、はすば歯車１０を成形する歯車成形部分には過度の応力が発生することがない。これにより、歯車成形部分は変形することがなく、高精度なはすば歯車１０を鍛造加工することができる。
【００３０】
従来では歯車成形部分での変形発生量を試行錯誤で検出するために複数の金型を製造する必要があったが、本発明の鍛造加工装置においては歯車成形部分での変形が起き難いので、歯形成形部分の修正を考慮して複数の金型を製作することが不要となり、はずば歯車の形状に対応させた金型の開発を短期間で行うことができる。さらに、歯車成形部分には過度な応力が加わらないので、金型の寿命が伸び、はすば歯車の製造コストを低減することができる。
【００３１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、本発明の鍛造加工装置により加工することができるはすば歯車としては、図４に示す形状以外に、マンドレル６８の外周にスプライン歯を形成してはすば歯車の貫通孔にスプラインを形成することができる。また、コアダイス３４をスリーブ形状とすることなく先端面全体に押圧面３８を形成し、パンチ５５を一体のパンチとして先端面全体を押圧面とすれば、貫通孔１３を具備しないはすば歯車を製造することができる。さらに、上型２２に回転ダイス３９の外周部分に接触する複数の駆動ピンを取り付けるようにし、パンチ５５に加えて駆動ピンによっても回転ダイス３９を軸方向に移動させるようにしても良い。
【００３２】
本発明の鍛造加工装置は第１の金型としての下型２１に対して第２の金型としての上型２２を接近離反移動させているが、この接近離反移動は相対的な移動であれば良く、少なくとも一方の金型を移動させることによりはすば歯車１０を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態である鍛造加工装置を示す断面図である。
【図２】図１の一部拡大断面図である。
【図３】上型が下型から離れた状態における鍛造加工装置の一部拡大断面図である。
【図４】鍛造加工されたはすば歯車を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
２１    下型（第１の金型）
２２    上型（第２の金型）
２８    案内筒体
３４    コアダイス
３７    嵌合孔
３８    押圧面
３９    回転ダイス
４１    成形内歯
４２    噛み合い歯部
４４    従動外歯（従動歯部）
４５    駆動内歯（駆動歯部）
５５    パンチ
５６    アウターパンチ
５７    インナーパンチ
６６，６７    押圧面
６８    マンドレル
【図１】
2007245220.tif 000003
【図２】
2007245220.tif 000004
【図３】
2007245220.tif 000005
【図４】
2007245220.tif 000006