(57)【要約】【課題】ダイスの耐久性を向上させることができる歯車成形装置を提供すること。【解決手段】歯車成形装置は、素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する。パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０は、軸方向下端部分３４０を径方向外周側から見たときに軸方向下端部分３４０における周方向一方側の側面３４１に位置する鈍角側角部３５が切除してある。スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０は、軸方向上端部分４４０を径方向外周側から見たときに軸方向上端部分４４０における周方向他方側の側面４４２に位置する鈍角側角部４５が切除してある。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する装置であって、
上記外歯を成形するためのダイス内周歯を形成したダイス成形穴を有し、付勢手段によって上方に付勢されたダイスと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するパンチ外周歯を有し、上記素材の上面を加圧するパンチと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するスリーブ外周歯を有し、上記パンチから上記素材に加わる荷重を受けるダイスリーブと、を備えており、
上記ダイスと、上記パンチ及び上記ダイスリーブとは、上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って互いに相対的に摺動回転可能であり、
上記パンチ外周歯及び上記スリーブ外周歯を上記ダイス内周歯に係合して形成される鍛造空間において、上記パンチ及び上記ダイスリーブによる加圧力を与えて上記素材の一部を上記ダイス内周歯に流動させて、上記はすば歯車を成形するよう構成してあり、
上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分は、該軸方向下端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向下端部分における周方向一方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項２】
素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する装置であって、
上記外歯を成形するためのダイス内周歯を形成したダイス成形穴を有し、付勢手段によって上方に付勢されたダイスと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するパンチ外周歯を有し、上記素材の上面を加圧するパンチと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するスリーブ外周歯を有し、上記パンチから上記素材に加わる荷重を受けるダイスリーブと、を備えており、
上記ダイスと、上記パンチ及び上記ダイスリーブとは、上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って互いに相対的に摺動回転可能であり、
上記パンチ外周歯及び上記スリーブ外周歯を上記ダイス内周歯に係合して形成される鍛造空間において、上記パンチ及び上記ダイスリーブによる加圧力を与えて上記素材の一部を上記ダイス内周歯に流動させて、上記はすば歯車を成形するよう構成してあり、
上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分は、該軸方向上端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向上端部分における周方向他方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の歯車成形装置において、上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分には、上記鈍角側角部の角度を大きくするよう、当該パンチの軸方向に垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面が形成してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項４】
請求項２に記載の歯車成形装置において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分には、上記鈍角側角部の角度を大きくするよう、当該ダイスリーブの軸方向に垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面が形成してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項５】
請求項１又は３に記載の歯車成形装置において、上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分の上記鈍角側角部は、当該パンチ外周歯の歯谷部と略同一面になるまで切除してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項６】
請求項２又は４に記載の歯車成形装置において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分の上記鈍角側角部は、当該ダイスリーブ外周歯の歯谷部と略同一面になるまで切除してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項７】
請求項１に記載の歯車成形装置において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分は、該軸方向上端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向上端部分における周方向他方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の歯車成形装置において、該歯車成形装置によって成形する上記はすば歯車は、軸中心に軸穴を有するものであり、
上記歯車成形装置は、上記ダイスリーブの軸中心に形成したスリーブ穴と、上記軸穴とに下端部分を挿入配置するマンドレルを有しており、
上記パンチは、上記パンチ外周歯を形成してなる円環断面形状の外周パンチ部と、該外周パンチ部の内周側であって上記マンドレルの外周側に配置する円環断面形状の内周パンチ部とからなり、
上記マンドレルの下端部分を上記スリーブ穴と上記軸穴とに挿入配置した状態で、上記ダイスを上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って従動回転させながら、上記内周パンチ部によって上記素材の上面内周側部分を加圧し、次いで、上記外周パンチ部及び上記内周パンチ部によって上記素材の上面を加圧し、その後、上記内周パンチ部による加圧力を減少させた状態で上記外周パンチ部によって上記素材の上面外周側部分を加圧するよう構成してあることを特徴とする歯車成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外歯を有する歯車を成形するに当たっては、切削、転造等を行って成形することが一般的である。これに対し、例えば、特許文献１の歯車鍛造装置等に開示されるように、冷間密閉鍛造によって歯車を成形する方法がある。この歯車鍛造装置においては、外周面に歯面を有する歯車を成形するに際し、パンチコア、パンチ、ダイス及びダイスリーブによって囲んで形成された密閉鍛造空間において、パンチを構成するインナーパンチ及びアウターパンチによって歯車用素材を加圧するタイミングを適宜調整して、ダイスの歯型成形穴によって外歯を成形している。また、密閉鍛造空間を形成する際には、ダイスリーブの外周に形成したスリーブ外周歯をダイスの歯型成形穴に係合し、アウターパンチの下端部をダイスの歯型成形穴の上方開口部の周辺に当接させている。
また、アウターパンチの外周にパンチ外周歯を形成し、このパンチ外周歯をダイスの歯型成形穴に係合して、密閉鍛造空間を形成することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７８７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記冷間密閉鍛造を行う際には、ダイスの歯型成形穴を構成するダイス内周歯には、素材が流動して据え込まれるときの大きな圧力が作用する。このとき、つるまき状（螺旋状）の外歯を有するはすば歯車を成形する場合において、スリーブ外周歯をダイスの歯型成形穴に係合するとともに、パンチ外周歯をダイスの歯型成形穴に係合して冷間密閉鍛造を行う際には、次の問題が生じる。すなわち、スリーブ外周歯の歯山部の軸方向上端部分に対向する位置のダイス内周歯の歯山部と、パンチの外周歯の歯山部の軸方向下端部分に対向する位置のダイス内周歯の歯山部とにおいて、密閉鍛造空間内の素材から、周方向一方側の側面に作用する力と、周方向他方側の側面に作用する力とが釣り合わなくなる。
【０００５】
そのため、長期間の使用による繰返し疲労により、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が生じるおそれがあることがわかった。
また、上記素材からダイス内周歯の歯山部に作用する力の不釣り合いにより、この歯山部が変形し、はすば歯車は、この変形に倣って成形されることになる。そのため、はすば歯車の外歯の成形精度が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、はすば歯車の成形精度を向上させるとともに、ダイスの耐久性を向上させることができる歯車成形装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する装置であって、
上記外歯を成形するためのダイス内周歯を形成したダイス成形穴を有し、付勢手段によって上方に付勢されたダイスと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するパンチ外周歯を有し、上記素材の上面を加圧するパンチと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するスリーブ外周歯を有し、上記パンチから上記素材に加わる荷重を受けるダイスリーブと、を備えており、
上記ダイスと、上記パンチ及び上記ダイスリーブとは、上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って互いに相対的に摺動回転可能であり、
上記パンチ外周歯及び上記スリーブ外周歯を上記ダイス内周歯に係合して形成される鍛造空間において、上記パンチ及び上記ダイスリーブによる加圧力を与えて上記素材の一部を上記ダイス内周歯に流動させて、上記はすば歯車を成形するよう構成してあり、
上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分は、該軸方向下端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向下端部分における周方向一方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることを特徴とする歯車成形装置にある（請求項１）。
【０００８】
第２の発明は、素材に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車を成形する装置であって、
上記外歯を成形するためのダイス内周歯を形成したダイス成形穴を有し、付勢手段によって上方に付勢されたダイスと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するパンチ外周歯を有し、上記素材の上面を加圧するパンチと、
外周に上記ダイス内周歯に係合するスリーブ外周歯を有し、上記パンチから上記素材に加わる荷重を受けるダイスリーブと、を備えており、
上記ダイスと、上記パンチ及び上記ダイスリーブとは、上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って互いに相対的に摺動回転可能であり、
上記パンチ外周歯及び上記スリーブ外周歯を上記ダイス内周歯に係合して形成される鍛造空間において、上記パンチ及び上記ダイスリーブによる加圧力を与えて上記素材の一部を上記ダイス内周歯に流動させて、上記はすば歯車を成形するよう構成してあり、
上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分は、該軸方向上端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向上端部分における周方向他方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることを特徴とする歯車成形装置にある（請求項２）。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の歯車成形装置において、はすば歯車を成形するに当たっては、ダイスのダイス成形穴内に素材を配置し、パンチ外周歯をダイス内周歯に係合するとともにスリーブ外周歯をダイス内周歯に係合して鍛造空間を形成する。そして、パンチを下降させ、鍛造空間内において、パンチとダイスリーブとによって素材を加圧する。このとき、パンチ及びダイスリーブによる加圧力を受けて、素材の一部がダイス成形穴のダイス内周歯へ流動し、素材の外周部に、ダイス内周歯による螺旋状の歯型形状が転写される。なお、パンチ及びダイスリーブによって素材を加圧するときには、素材が圧縮されるとともに、パンチ及びダイスリーブに対してダイスがダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って相対的に摺動回転する。
こうして、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車が成形される。
【００１０】
ところで、パンチ及びダイスリーブによって素材を加圧する際に、素材の一部がダイス内周歯へ流動するときには、ダイス内周歯の周方向両側の側面には、素材の一部が据え込まれる（押し込まれる）ことによる圧力が作用する。このとき、パンチ外周歯の形成状態に何ら工夫がない場合には、ダイス内周歯が螺旋状傾斜を有して形成されていることにより、ダイス内周歯の歯山部においては、鍛造空間内の素材から、周方向一方側の側面に作用する力と周方向他方側の側面に作用する力とが釣り合わないことになる。
【００１１】
この場合、特に、パンチ外周歯の歯山部の軸方向下端部分における周方向他方側に位置する鋭角側角部に対向する、ダイス内周歯の歯山部の螺旋状傾斜に垂直な方向においては、鋭角側角部に対向する周方向一方側の側面にのみ、素材から圧力が加わる状態が形成される。そのため、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が生じ易くなる。
また、上記素材からダイス内周歯の歯山部に作用する力の不釣り合いにより、この歯山部が変形し、この変形に倣って成形されるはすば歯車の外歯の成形精度が低下してしまうおそれがある。
【００１２】
これに対し、本発明においては、パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分は、軸方向下端部分を径方向外周側から見たときに軸方向下端部分における周方向一方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してある。これにより、パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分に対向する位置において、ダイス内周歯の歯山部における周方向両側の側面に加わる力の不均衡を緩和することができる。
そのため、歯車成形装置を長期間繰り返し使用したときでも、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が生じないようにすることができる。
また、上記力の不均衡を緩和することにより、成形するはすば歯車の外歯の成形精度を向上させることができる。
【００１３】
それ故、本発明の歯車成形装置によれば、はすば歯車の成形精度を向上させるとともに、ダイスの耐久性を向上させることができる。
【００１４】
第２の発明の歯車成形装置においても、上記第１の発明と同様に、外周に螺旋状の外歯を有するはすば歯車が成形される。
また、パンチ及びダイスリーブによって素材を加圧する際に、スリーブ外周歯の形成状態に何ら工夫がない場合には、上記第１の発明と同様の力の不釣り合いが想定される。
【００１５】
この場合、特に、スリーブ外周歯の歯山部の軸方向下端部分における周方向一方側に位置する鋭角側角部に対向する、ダイス内周歯の歯山部の螺旋状傾斜に垂直な方向においては、鋭角側角部に対向する周方向他方側の側面にのみ、素材から圧力が加わる状態が形成される。そのため、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が生じ易くなる。
また、上記素材からダイス内周歯の歯山部に作用する力の不釣り合いにより、この歯山部が変形し、この変形に倣って成形されるはすば歯車の外歯の成形精度が低下してしまうおそれがある。
【００１６】
これに対し、本発明においては、スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分は、軸方向上端部分を径方向外周側から見たときに軸方向上端部分における周方向他方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してある。これにより、スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分に対向する位置において、ダイス内周歯の歯山部における周方向両側の側面に加わる力の不均衡を緩和することができる。
そのため、歯車成形装置を長期間繰り返し使用したときでも、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が生じないようにすることができる。
また、上記力の不均衡を緩和することにより、成形するはすば歯車の外歯の成形精度を向上させることができる。
【００１７】
それ故、第２の発明の歯車成形装置によれば、はすば歯車の成形精度を向上させるとともに、ダイスの耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例にかかる、パンチの軸方向下端付近を、径方向外周側の斜め下方から見た状態で示す説明図。
【図２】実施例にかかる、ダイスリーブの軸方向上端付近を、径方向外周側の斜め上方から見た状態で示す説明図。
【図３】実施例にかかる、はすば歯車を示す斜視図。
【図４】実施例にかかる、歯車成形装置を示す断面図。
【図５】実施例にかかる、内周パンチ部によって素材の加圧を開始する状態を示す断面図。
【図６】実施例にかかる、内周パンチ部によって素材を加圧する状態を示す断面図。
【図７】実施例にかかる、外周パンチ部及び内周パンチ部によって素材を加圧する状態を示す断面図。
【図８】実施例にかかる、素材からダイス内周歯に加わる力の状態を示す説明図。
【図９】実施例にかかる、他のパンチ及び他のダイスリーブを用いた場合に、素材からダイス内周歯に加わる力の状態を示す説明図。
【図１０】従来例にかかる、素材からダイス内周歯に加わる力の状態を示す説明図。
【図１１】従来例にかかる、ダイス内周歯に生じる変形、及び成形するはすば歯車の外歯に生じる精度不良を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
上述した第１、第２の発明の歯車成形装置における好ましい実施の形態につき説明する。
第１の発明において、上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分には、上記鈍角側角部の角度を大きくするよう、当該パンチの軸方向に垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面が形成してあることが好ましい（請求項３）。
第２の発明において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分には、上記鈍角側角部の角度を大きくするよう、当該ダイスリーブの軸方向に垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面が形成してあることが好ましい（請求項５）。
これらの場合には、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等が一層生じ難くすることができる。
【００２０】
また、第１の発明において、上記パンチ外周歯の歯山部における軸方向下端部分の上記鈍角側角部は、当該パンチ外周歯の歯谷部と略同一面になるまで切除してあることが好ましい（請求項４）。
また、第２の発明において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分の上記鈍角側角部は、当該ダイスリーブ外周歯の歯谷部と略同一面になるまで切除してあることが好ましい（請求項６）。
これらの場合には、ダイス内周歯の歯山部に、亀裂、欠損等がより一層生じ難くすることができる。
【００２１】
また、第１の発明において、上記スリーブ外周歯の歯山部における軸方向上端部分は、該軸方向上端部分を径方向外周側から見たときに該軸方向上端部分における周方向他方側の側面に位置する鈍角側角部が切除してあることが好ましい（請求項７）。
この場合には、はすば歯車の成形精度及びダイスの耐久性をより向上させることができる。
【００２２】
また、上記歯車成形装置によって成形する上記はすば歯車は、軸中心に軸穴を有するものであり、上記歯車成形装置は、上記ダイスリーブの軸中心に形成したスリーブ穴と、上記軸穴とに下端部分を挿入配置するマンドレルを有しており、上記パンチは、上記パンチ外周歯を形成してなる円環断面形状の外周パンチ部と、該外周パンチ部の内周側であって上記マンドレルの外周側に配置する円環断面形状の内周パンチ部とからなり、上記マンドレルの下端部分を上記スリーブ穴と上記軸穴とに挿入配置した状態で、上記ダイスを上記ダイス内周歯の螺旋状傾斜に沿って従動回転させながら、上記内周パンチ部によって上記素材の上面内周側部分を加圧し、次いで、上記外周パンチ部及び上記内周パンチ部によって上記素材の上面を加圧し、その後、上記内周パンチ部による加圧力を減少させた状態で上記外周パンチ部によって上記素材の上面外周側部分を加圧するよう構成することが好ましい（請求項８）。
【００２３】
この場合には、外周パンチ部と内周パンチ部とを用いて、素材に対して分流成形を行うことができ、螺旋状の外歯を有するとともに軸穴を有するはすば歯車を、精度よく成形することができる。
【実施例】
【００２４】
以下に、本発明の歯車成形装置１にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の歯車成形装置１は、図３、図４に示すごとく、素材８０に冷間密閉鍛造を行って、外周に螺旋状の外歯８１を有するはすば歯車８を成形するものである。
歯車成形装置１は、図４、図５に示すごとく、外歯８１を成形するためのダイス内周歯２２を形成したダイス成形穴２１を有するダイス２と、外周にダイス内周歯２２に係合するパンチ外周歯３３を有するパンチ３と、外周にダイス内周歯２２に係合するスリーブ外周歯４３を有するダイスリーブ４と、を備えている。ダイス２は、付勢手段２５によって上方に付勢されており、パンチ３は、素材８０の上面８０１、８０２を加圧するよう構成してあり、ダイスリーブ４は、パンチ３から素材８０に加わる荷重を受けるよう構成してある。ダイス２と、パンチ３及びダイスリーブ４とは、ダイス内周歯２２の螺旋状傾斜αに沿って互いに相対的に摺動回転可能である（図８参照）。
【００２５】
歯車成形装置１は、パンチ外周歯３３及びスリーブ外周歯４３をダイス内周歯２２に係合して形成される鍛造空間１１において、パンチ３及びダイスリーブ４による加圧力を与えて素材８０の一部をダイス内周歯２２に流動させて、はすば歯車８を成形するよう構成してある。
図１に示すごとく、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０は、軸方向下端部分３４０を径方向外周側から見たときに軸方向下端部分３４０における周方向一方側の側面３４１に位置する鈍角側角部３５が切除してある。図２に示すごとく、スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０は、軸方向上端部分４４０を径方向外周側から見たときに軸方向上端部分４４０における周方向他方側の側面４４２に位置する鈍角側角部４５が切除してある。
【００２６】
以下に、本例の歯車成形装置１につき、図１〜図１１を参照して詳説する。
本例の各図においては、ダイス成形穴２１（及びパンチ３、ダイスリーブ４）の軸方向を矢印Ｌで示し、径方向を矢印Ｒで示し、周方向を矢印Ｃで示す。
図３に示すごとく、本例の歯車成形装置１によって成形するはすば歯車８は、軸中心に軸穴８２を有するものである。冷間鍛造に用いる素材８０は、軸穴８２を設けた円環形状に形成されている。
【００２７】
図４、図５に示すごとく、歯車成形装置１は、素材８０の軸穴８２に挿入配置するマンドレル５を備えている。本例のパンチ３は、素材８０に対して分流成形を行うために、外周パンチ部３１と内周パンチ部３２とに分割して形成してある。本例のダイスリーブ４は、その軸中心位置に、マンドレル５の下端部分を挿入配置するスリーブ穴４２１を有している。また、成形後のはすば歯車８を取り出すことを容易にするため、本例のダイスリーブ４は、スリーブ外周歯４３を設けた外周スリーブ部４１と、外周スリーブ部４１の内周側に配置する内周スリーブ部４２とに分割して形成してある。スリーブ穴４２１は、内周スリーブ部４２に形成してある。
【００２８】
外周パンチ部３１は、ダイス成形穴２１のダイス内周歯２２に係合するパンチ外周歯３３を形成してなるとともに円環断面形状を有している。内周パンチ部３２は、外周パンチ部３１の内周側であってマンドレル５の外周側に配置する円環断面形状を有している。
外周パンチ部３１、内周パンチ部３２及びマンドレル５は、パンチホルダ３６内に配設してある。パンチホルダ３６は、パンチベース３０として、油圧、電動等の第１駆動源Ｐ１による推力を受けて下降するよう構成してある。本例の歯車成形装置１は、パンチベース３０を下降させる１ショット動作を行って、軸穴８２を有する素材８０から、軸穴８２を有するはすば歯車８を成形するものである。また、内周パンチ部３２は、油圧、電動等の第２駆動源Ｐ２による推力を受けて、外周パンチ部３１を含むパンチベース３０に対して下降可能に配設されている。
【００２９】
図４に示すごとく、ダイス２は、はすば歯車８を成形するために、外周パンチ部３１及び内周パンチ部３２によって素材８０を加圧して螺旋状の外歯８１を成形する際、及び成形後のはすば歯車８を取り出す際に、ダイス内周歯２２の螺旋状傾斜αに倣って回転するよう構成されている。
ダイス２は、ダイスホルダ２６内に配置してある。ダイス２の下方には、ダイスホルダ２６内において、上下にスライド可能であると共に回転可能である軸受部２７が設けてある。軸受部２７は、付勢手段２５としてのガスクッション２５によって上方へ付勢されており、ダイス２は、ガスクッション２５によって、軸受部２７を介して上方へ付勢されている。ガスクッション２５は、ガスの圧力による所定の力を、一定方向である上方に向けて常時付与するものである。
また、パンチベース３０には、成形後のはすば歯車８をダイス２のダイス成形穴２１から取り出す際に、ダイス２を押し下げる押下げロッド３７が配設してある。
【００３０】
図５〜図７に示すごとく、本例の歯車成形装置１は、マンドレル５の下端部分をダイスリーブ４のスリーブ穴４２１と素材８０の軸穴８２とに挿入配置した状態で、ダイス２をそのダイス内周歯２２の螺旋状傾斜αに沿って従動回転させながら、内周パンチ部３２によって素材８０の上面内周側部分８０２を加圧し、次いで、外周パンチ部３１及び内周パンチ部３２によって素材８０の上面８０１、８０２を加圧し、その後、内周パンチ部３２による加圧力をなくした状態で外周パンチ部３１によって素材８０の上面外周側部分８０１を加圧するよう構成してある。
ここで、内周パンチ部３２による加圧力をなくした状態とは、第２駆動源Ｐ２による推力を内周パンチ部３２に作用させず、鍛造空間１１内を流動する素材８０によって押されて、内周パンチ部３２が上方に位置ずれ可能な状態をいう。
【００３１】
図１に示すごとく、本例のパンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０には、鈍角側角部３５の角度を大きくするよう、パンチ３の軸方向Ｌに垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面３３１が形成してある。パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０の鈍角側角部３５は、パンチ外周歯３３の歯谷部３４Ｘと略同一面になるまで切除してある。本例のパンチ外周歯３３の歯山部３４におけるテーパ状端面３３１は、径方向外周側から見て、軸方向Ｌに垂直な方向に対して周方向一方側が上がるように傾斜している。
【００３２】
図２に示すごとく、本例のスリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０には、鈍角側角部４５の角度を大きくするよう、ダイスリーブ４の軸方向Ｌに垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面４３１が形成してある。スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０の鈍角側角部４５は、スリーブ外周歯４３の歯谷部４４Ｘと略同一面になるまで切除してある。本例のスリーブ外周歯４３の歯山部４４におけるテーパ状端面４３１は、径方向外周側から見て、軸方向Ｌに垂直な方向に対して周方向他方側が下がるように傾斜している。
【００３３】
また、パンチ外周歯３３の歯山部３４の軸方向下端部分３４０における鈍角側角部３５の切除は、軸方向下端部分３４０にテーパ状端面３３１を形成する以外にも、次のようにして行うことができる。すなわち、パンチ外周歯３３の歯山部３４の軸方向下端部分３４０における鈍角側角部３５を曲面状（又は面取り状）に形成することによって、鈍角側角部３５の一部を切除することもできる（後述する図９参照。）。
【００３４】
また、スリーブ外周歯４３の歯山部４４の軸方向上端部分４４０における鈍角側角部４５の切除は、軸方向上端部分４４０にテーパ状端面４３１を形成する以外にも、次のようにして行うことができる。すなわち、スリーブ外周歯４３の歯山部４４の軸方向上端部分４４０における鈍角側角部４５を曲面状（又は面取り状）に形成することによって、鈍角側角部４５の一部を切除することもできる（後述する図９参照。）。
【００３５】
次に、本例の歯車成形装置１によって、はすば歯車８を成形する方法につき説明する。
歯車を成形するに当たっては、図４に示すごとく、ダイス２及びダイスリーブ４を、ダイスリーブ４のスリーブ外周歯４３がダイス２のダイス成形穴２１におけるダイス内周歯２２に係合した原位置にし、ダイス２のダイス成形穴２１内において、ダイスリーブ４の上面に円筒形状の素材８０を載置する。次いで、第１駆動源Ｐ１によってパンチベース３０を下降させることによって、マンドレル５、内周パンチ部３２及び外周パンチ部３１を同時に下降させる。
【００３６】
そして、図５に示すごとく、マンドレル５の下端部分が、素材８０の軸穴８２とダイスリーブ４のスリーブ穴４２１とに連続して挿入配置される。また、外周パンチ部３１のパンチ外周歯３３がダイス成形穴２１のダイス内周歯２２に係合し、内周パンチ部３２の下端面が素材８０の上面８０１、８０２に当接する。これにより、ダイス２、外周パンチ部３１、内周パンチ部３２、ダイスリーブ４によって囲まれ、素材８０が配置された状態の鍛造空間１１が形成される。
【００３７】
次いで、図６に示すごとく、外周パンチ部３１によってダイス２が下方に押し下げられるとともに、ダイスリーブ４によって荷重を受け止めた状態で、第２駆動源Ｐ２による推力を受けた内周パンチ部３２によって素材８０の上面内周側部分８０２が加圧される。ダイス２は、付勢手段２５の付勢力に抗して、ダイス内周歯２２の螺旋状傾斜αに沿って回転しながら押し下げられる。このとき、内周パンチ部３２によって素材８０の内周側部分が押し潰されて厚みが縮小し、素材８０の外周側部分が外周側に向けてダイス内周歯２２の壁面へ流動する。
次いで、図７に示すごとく、内周パンチ部３２による素材８０の加圧状態を維持したままで、第１駆動源Ｐ１によってパンチベース３０をさらに下降させる。このとき、外周パンチ部３１によってダイス２がさらに押し下げられ、ダイスリーブ４によって荷重を受け止めた状態で、外周パンチ部３１によって素材８０の上面外周側部分８０１が加圧される。
【００３８】
次いで、図示は省略するが、第２駆動源Ｐ２による推力をゼロにして、内周パンチ部３２による素材８０の加圧力をなくし、パンチベース３０をさらに下降させて、外周パンチ部３１によってさらに素材８０の上面外周側部分８０１を加圧する。これにより、素材８０の上端部分を、外周側部分の上端部へ流動させるとともに内周側部分の上端部へも流動させて分流成形を行い、鍛造空間１１の外周側部分の上端部へ効果的に素材８０の一部を流動させることができる。そして、素材８０の外周側部分がダイス成形穴２１のダイス内周歯２２の壁面へ流動し、素材８０の外周部に、ダイス内周歯２２による螺旋状の歯型形状が転写される。こうして、図３に示すごとく、外周に螺旋状の外歯８１を有するはすば歯車８が成形される。
その後、パンチベース３０を上昇させる一方、押下げロッド３７によって、ダイスホルダ２６に対してダイス２を押し下げて、ダイス成形穴２１から成形後のはすば歯車８を取り出す。
【００３９】
ところで、パンチ３及びダイスリーブ４によって素材８０を加圧する際に、素材８０の一部がダイス内周歯２２へ流動するときには、ダイス内周歯２２の周方向両側の側面２３１、２３２には、素材８０の一部が据え込まれる（押し込まれる）ことによる圧力が作用する。このとき、パンチ外周歯３３及びスリーブ外周歯４３の形成状態に何ら工夫がない場合には、ダイス内周歯２２が螺旋状傾斜αを有して形成されていることにより、ダイス内周歯２２の歯山部２３においては、鍛造空間１１内の素材８０から、周方向一方側の側面２３１に作用する力と周方向他方側の側面２３２に作用する力とが釣り合わないことになる。
【００４０】
この場合、特に、パンチ外周歯３３の歯山部３４の軸方向下端部分３４０における周方向他方側に位置する鋭角側角部３６に対向する、ダイス内周歯２２の歯山部２３の螺旋状傾斜αに垂直な方向においては、鋭角側角部３６に対向する周方向一方側の側面２３１にのみ、素材８０から圧力が加わる状態が形成される。また、この場合、特に、スリーブ外周歯４３の歯山部４４の軸方向上端部分４４０における周方向一方側に位置する鋭角側角部４６に対向する、ダイス内周歯２２の歯山部２３の螺旋状傾斜αに垂直な方向においては、鋭角側角部４６に対向する周方向他方側の側面２３２にのみ、素材８０から圧力が加わる状態が形成される。そのため、ダイス内周歯２２の歯山部２３に、亀裂、欠損等が生じ易くなる。
【００４１】
図１０は、パンチ外周歯９３Ｙの歯山部９４Ｙにおける軸方向下端面がテーパ状端面３３１に形成されていない従来のパンチ９Ｙと、スリーブ外周歯９３Ｘの歯山部９４Ｘにおける軸方向上端面がテーパ状端面４３１に形成されていない従来のダイスリーブ９Ｘとを用いた場合において、素材８０からダイス内周歯２２の歯山部２３に加わる力の状態を示す。同図においては、歯山部２３を網掛け状のハッチングを行って示す。
また、鍛造空間１１内を流動する素材８０から、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向両側の側面２３１、２３２に作用する力を矢印Ｆで示す。
【００４２】
同図において、パンチ外周歯９３Ｙの歯山部９４Ｙの軸方向下端部分９４０Ｙの近傍においては、鍛造空間１１内を流動する素材８０から、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１にのみ力Ｆ（ａ）が作用することがわかる。そして、周方向他方側に、力Ｆ（ａ）に対向する力Ｆが存在しないことがわかる。
そのため、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１にモーメント荷重（曲げ応力）が作用し、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１に亀裂Ｋ１が発生するおそれがある。また、亀裂Ｋ１が発展して、ダイス内周歯２２の歯山部２３が欠損してしまうおそれもある。
【００４３】
パンチ外周歯９３Ｙの歯山部９４Ｙの軸方向下端部分９４０Ｙにおいては、パンチ外周歯９３Ｙの周方向他方側に位置する鋭角側角部９６Ｙの近傍において、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１からダイス内周歯２２の歯山部２３に作用する力Ｆ（ａ）は、パンチ外周歯９３Ｙの周方向一方側に位置する鈍角側角部９５Ｙにまで到達する場合もあると考えられる。
この場合、パンチ外周歯９３Ｙの鈍角側角部９５Ｙにモーメント荷重（曲げ応力）が作用し、パンチ外周歯９３Ｙの鈍角側角部９５Ｙにおける周方向一方側の側面９４１Ｙに亀裂、欠損が発生するおそれもあると考えられる。
【００４４】
同図において、スリーブ外周歯９３Ｘの歯山部９４Ｘの軸方向下端部分９４０Ｘの近傍においては、鍛造空間１１内を流動する素材８０から、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２にのみ力Ｆ（ｂ）が作用することがわかる。そして、周方向他方側に、力Ｆ（ｂ）に対向する力Ｆが存在しないことがわかる。
そのため、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２にモーメント荷重（曲げ応力）が作用し、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２に亀裂Ｋ２が発生するおそれがある。また、亀裂Ｋ２が発展して、ダイス内周歯２２の歯山部２３が欠損してしまうおそれもある。
【００４５】
また、同図において、スリーブ外周歯９３Ｘの歯山部９４Ｘの軸方向上端部分９４０Ｘにおいては、スリーブ外周歯９３Ｘの周方向一方側に位置する鋭角側角部９６Ｘの近傍において、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２からダイス内周歯２２の歯山部２３に作用する力Ｆ（ｂ）は、スリーブ外周歯９３Ｘの周方向他方側に位置する鈍角側角部９５Ｘにまで到達する場合もあると考えられる。
そのため、スリーブ外周歯９３Ｘの鈍角側角部９５Ｘにモーメント荷重（曲げ応力）が作用し、スリーブ外周歯９３Ｘの鈍角側角部９５Ｘにおける周方向他方側の側面９４２Ｘに亀裂、欠損が発生するおそれもあると考えられる。
【００４６】
これに対し、本例においては、図１に示すごとく、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端面を、鈍角側角部３５の角度を大きくするよう、パンチ３の軸方向Ｌに垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面３３１に形成している。また、図２に示すごとく、スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端面を、鈍角側角部４５の角度を大きくするよう、スリーブの軸方向Ｌに垂直な方向に対して傾斜するテーパ状端面４３１に形成している。これにより、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０に対向する位置と、スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０に対向する位置とにおいて、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向両側の側面２３１、２３２に加わる力Ｆの不均衡を緩和することができる。
【００４７】
図８は、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端面をテーパ状端面３３１に形成した本例のパンチ３と、スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端面をテーパ状端面４３１に形成した本例のダイスリーブ４とを用いた場合において、素材８０からダイス内周歯２２の歯山部２３に加わる力の状態を示す。同図においては、歯山部２３を網掛け状のハッチングを行って示す。
また、鍛造空間１１内を流動する素材８０から、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向両側の側面２３１、２３２に作用する力を矢印Ｆで示す。
【００４８】
同図において、パンチ外周歯３３の歯山部３４の軸方向下端部分３４０においては、テーパ状端面３３１を形成したことにより鈍角側角部３５が切除されて、さらに角度の大きな鈍角側角部が形成されている。これにより、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１からダイス内周歯２２の歯山部２３に作用する力Ｆ（ａ）に対向して、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２からダイス内周歯２２の歯山部２３に力Ｆが作用することになる。
【００４９】
また、同図において、スリーブ外周歯４３の歯山部４４の軸方向上端部分４４０においては、テーパ状端面４３１を形成したことにより鈍角側角部４５が切除されて、さらに角度の大きな鈍角側角部が形成されている。これにより、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向他方側の側面２３２からダイス内周歯２２の歯山部２３に作用する力Ｆ（ｂ）に対向して、ダイス内周歯２２の歯山部２３における周方向一方側の側面２３１からダイス内周歯２２の歯山部２３に力Ｆが作用することになる。
【００５０】
そのため、本例のパンチ３及びダイスリーブ４を用いれば、歯車成形装置１を長期間繰り返し使用したときでも、ダイス内周歯２２の歯山部２３に、亀裂、欠損等が生じないようにすることができる。
それ故、本例の歯車成形装置１によれば、ダイス２の耐久性を向上させることができる。
また、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０、及びスリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０にも、亀裂、欠損等が生じないようにすることができる。そのため、パンチ３及びダイスリーブ４の耐久性を向上させることもできると考える。
【００５１】
また、図１１は、従来のダイスリーブ９Ｘ及びパンチ９Ｙを用いる場合において、ダイス２に生じる変形を示す。
同図において、パンチ外周歯９３Ｙの歯山部９４Ｙの軸方向下端部分９４０Ｙの近傍においては、上記力Ｆ（ａ）の作用により、スリーブ外周歯９３Ｘの歯山部９４Ｘの軸方向上端部分９４０Ｘにおいては、上記力Ｆ（ｂ）の作用により、ダイス内周歯２２の歯山部２３に変形が生じる。
そして、はすば歯車８Ｘの外歯８１Ｘは、これらの変形に沿って成形されることになる。そのため、はすば歯車８Ｘを使用する際に、外歯８１Ｘの変形部分Ｈ１、Ｈ２（二点鎖線で示す。）によって、はすば歯車８Ｘ同士が片当り状態で噛み合うことになり、ギヤノイズの発生を大きくし、はすば歯車８Ｘの強度を低下させる要因になる。また、特に、はすば歯車８Ｘの下端側に生じた変形部分Ｈ２は、成形後のはすば歯車８Ｘをダイス２から取り出す際に、ダイス内周歯２２の歯山部２３に干渉し、ダイス内周歯２２の磨耗を促進してしまうおそれがある。
【００５２】
これに対し、本例のパンチ３及びダイスリーブ４を用いれば、上記力Ｆ（ａ）、Ｆ（ｂ）の作用による力の不均衡を解消することにより、成形するはすば歯車８の外歯８１の成形精度を向上させることができる。これにより、上記ギヤノイズの発生を小さくし、はすば歯車の強度を向上させることができ、上記取出し時の磨耗の問題も解消することができる。
【００５３】
なお、図９には、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０の鈍角側角部３５と、スリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０の鈍角側角部４５とを、それぞれを曲面状に形成した場合を示す。この場合においても、パンチ外周歯３３の歯山部３４における軸方向下端部分３４０、及びスリーブ外周歯４３の歯山部４４における軸方向上端部分４４０に亀裂、欠損等が生じないようにすることができる。
また、本例においては、パンチ３及びダイスリーブ４の両方に対して、上記テーパ状端面３３１、４３１を形成した場合について説明した。これに対し、テーパ状端面３３１、４３１をパンチ３及びダイスリーブ４のいずれか一方にのみ形成する場合であっても、この一方において上記と同様の作用効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  歯車成形装置
１１  鍛造空間
２  ダイス
２１  ダイス成形穴
２２  ダイス内周歯
２３  歯山部
３  パンチ
３１  外周パンチ部
３２  内周パンチ部
３３  パンチ外周歯
３３１  テーパ状端面
３４  歯山部
３４０  軸方向下端部分
３４１  周方向一方側の側面
３４２  周方向他方側の側面
３５  鈍角側角部
４  ダイスリーブ
４３  スリーブ外周歯
４３１  テーパ状端面
４４  歯山部
４４０  軸方向上端部分
４４１  周方向一方側の側面
４４２  周方向他方側の側面
４５  鈍角側角部
５  マンドレル
８  はすば歯車
８０  素材
８１  外歯
８２  軸穴
α  螺旋状傾斜
【図１】
2012152769.tif 000003
【図２】
2012152769.tif 000004
【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】
2012152769.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012152769.tif 000011
【図１０】
2012152769.tif 000012
【図１１】
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