(57)【要約】      （修正有）【課題】転造平ダイスの歯の面取り部への負荷を軽減して、面取り部の歯欠けや摩耗を減じ、長寿命とする。【解決手段】被加工物の外周面に転造加工を行う転造平ダイス２１の食い付き歯群の歯部２２は歯先部１１の歯幅方向の一方の端に面取り部２４を設け、歯丈ｈの増大にしたがって、面取り部の幅Ｗを漸増させる。歯先部と面取り部との接続部２５の軌跡２６が直線又は曲線近似とする。面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度を一定とし、直線近似する。又は、歯丈の増大にしたがって幅方向の増加率を漸増させ曲線近似する。あるいは、面取り角度を漸減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に軸心に支持された被加工部材を挟んで配置された一対の平ダイスを互いに逆方向に駆動することにより、被加工物の外周面に転造加工を行う転造平ダイスであって、前記転造平ダイスは多数の歯が長手方向に設けられており、前記多数の歯の歯丈が漸次増大する食い付き歯群と、前記食い付き歯群に続いて歯丈が同じ多数の歯が設けられた仕上げ歯群と、を備えており、前記食い付き歯群の少なくとも前半の歯部は歯先部の歯幅方向の一方の端に設けられた面取り部を備え、前記歯丈の増大にしたがって、前記面取り部が幅方向に漸増されていることを特徴とする転造平ダイス。
【請求項２】
前記歯先部と前記面取り部との接続部の軌跡が直線又は曲線近似となるようにされていることを特徴とする請求項１記載の転造平ダイス。
【請求項３】
前記面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度が一定であることを特徴とする請求項１又は２記載の転造平ダイス。
【請求項４】
前記面取り部の転造方向から見た幅が、前記歯丈の増大にしたがって幅方向の増加率が漸増されていることを特徴とする請求項３記載の転造平ダイス。
【請求項５】
前記面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度が漸減するようにされていることを特徴とする請求項１又は２記載の転造平ダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転造平ダイスによる歯車、スプライン等の転造加工される被転造部材の歯底部から軸の外周面あるいは外周段部にかけて切り上がる面を形成する転造平ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
歯車の転造加工方法として転造平ダイスを用いたものが知られている。例えば図５（ａ）に示すように、この転造平ダイス１，１は、一般には多数の歯が長手方向に設けられており、多数の歯２の歯丈ｈが漸次増大する食い付き歯群３と、食い付き歯群に続いて歯丈が同じ多数の歯が設けられた仕上げ歯群４と、さらに、被転造歯車のスプリングバックを考慮した逃げ部５が設けられている。かかる平ダイスを回転自在に軸心６に支持された被加工部材７を挟んで軸対称になるよう一対配置し、互いに逆方向に駆動することにより、被加工部材７の外周面に転造加工により歯車８を形成する。
【０００３】
ところで、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、歯車８が設けられている軸類は、多くの場合、歯車８の歯底部８ａから軸（被加工部材）７の外周面９に向けて切り上がり部１０が形成されている。この切り上がり部の形状により歯車強度は大きく影響を受ける。また、切り上がり部が滑らかに移行するほど強度が強くなる。そこで、特許文献１においては、平ダイスの歯先の端部を転造方向からみてアール形状に加工し被加工部材の歯底からの切り上がり部の縦断面がアール形状になるようにしている。また、特許文献２のものでは、アール形状の外側に食い付き部を設けて段差を有する大径部との接触を避けながらアール形状を大きくとるようにして切り上がり部の縦断面のアール形状を大きくして強度を上げている。
【０００４】
しかし、両者共に、平ダイス側の歯先の端部の稜線の形状については考慮されていない。この稜線に角部があると強度が低下する。そこで、特許文献３においては、平ダイス側の歯先の端部の稜線（傾斜部の周縁部分）の断面をＲ形状にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２９０９７８号
【特許文献２】特開平８−２９０３２８号
【特許文献３】特開２００８−７３７３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、各文献とも食い付き歯群、仕上げ歯群、逃げ歯群が順次設けられた一般の平ダイスの仕上げ歯の転造方向視の形状に関してのみの記載であり、食い付き歯群での形状に関しては記載されていない。そこで、一般的な転造方法であれば、例えば図６のように考えられる。図６（ａ）は、特許文献１の場合で、平ダイスの歯先１１の端部１２を転造方向からみて、軸の切り上がり部１０が直線になるように転造方向矢視の平ダイス１の最終歯底面の形状に沿って歯丈方向に歯を漸増させている。これにより、歯族８ａと切り上がり部１０を形成する。
【０００７】
また、図６（ｂ）は、特許文献３の場合について検討したものである。図６（ｂ）に示すように、平ダイスの歯先１１の端部１２を転造方向からみてアール形状に加工し被加工部材７の歯底８ａからの切り上がり部１０の縦断面がアール形状になるようにしている。しかし、かかる転造方式においては、端部１２に負荷が集中するので、端部の欠けや摩耗が発生しやすいという問題があった。特に図５（ｃ）に示すような段付きの軸７ａの段付き部近傍での歯車及び切り上がり部１０ａの転造においては、端部１２の負荷はストレート軸の場合より大きくなり工具寿命が低下しやすいという問題があった。
【０００８】
本発明の課題は、かかる問題点に鑑みて面取り部への負荷を軽減して、面取り部の歯欠けや摩耗を減じ、長寿命の転造平ダイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては、回転自在に軸心に支持された被加工部材を挟んで配置された一対の平ダイスを互いに逆方向に駆動することにより、被加工物の外周面に転造加工を行う転造平ダイスであって、前記転造平ダイスは多数の歯が長手方向に設けられており、前記多数の歯の歯丈が漸次増大する食い付き歯群と、前記食い付き歯群に続いて歯丈が同じ多数の歯が設けられた仕上げ歯群と、を備えており、前記食い付き歯群の少なくとも前半の歯部は歯先部の歯幅方向の一方の端に設けられた面取り部を備え、前記歯丈の増大にしたがって、前記面取り部が幅方向に漸増されている転造平ダイスを提供することにより前述した課題を解決した。
【００１０】
即ち、歯丈の増大にしたがって面取り部を幅方向に漸減させるので、面取り部への負荷が軽減され、歯の欠損や摩耗が少なくなる。
【００１１】
さらに、請求項２に記載の発明においては、前記歯先部と前記面取り部との接続部の軌跡が直線又は曲線近似となるようにした。即ち、包絡線（法絡線）をワークの所望の切り上げ形状にできる。法絡線のため、微視的には切り上げ部は凹凸のある面となる。しかし、切り上がり部は面荒さ、断面形状における精度を高精度とする必要はないので問題はない。
【００１２】
また、例えば、切り上がり断面形状が直線である場合は、面取り角度が一定の面取り部を歯丈の漸増に応じて、幅方向に漸増することにより、容易に所望の法絡線を得ることができる。そこで、請求項３に記載の発明においては、前記面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度が一定である転造平ダイスとした。
【００１３】
さらに、切り上がり断面形状を曲線とすることも可能である。そこで請求項４に記載の発明においては、前記面取り部の転造方向から見た幅が、前記歯丈の増大にしたがって幅方向の増加率を漸増させている転造平ダイスを提供する。また、面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度を変化させることにより面取り幅を変化させ所望の法絡線を得られる。そこで、請求庫５に記載の発明においては、前記面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度が漸減するようにされている転造平ダイスとした。
【００１４】
このように、法絡線の形状は歯丈と面取り部の角度を適宜選択することにより種々の形状が得られる。しかし、面取り部は必ず前段の面取り部より内側（幅方向内側）に形成する。外側に形成すると、面取り部の負荷が増大するからである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明においては、食い付き歯群の少なくとも前半の歯部は歯先部の歯丈の増大にしたがって面取り部を幅方向に漸増させ、面取り部への負荷を軽減させ、歯の欠損や摩耗を少なくできるので、長寿命の平ダイスを提供する。
【００１６】
さらに、請求項２に記載の発明においては、歯先部と面取り部との接続部の軌跡、即ち、包絡線（法絡線）を直線又は曲線近似となるようにしたので、ワークの所望の切り上げ形状を容易に選択でき、歯丈の増分と面取り部の減少量とを適宜設定することにより、必要な精度を確保できるので充分な形状精度及び強度を確保できる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明においては、切り上がり断面形状が直線では、面取り角度を一定とし、面取り幅を漸増することにより、容易に所望の法絡線を得ることができる。したがって、面取り部の成型は、例えば砥石を平ダイスの端面を所定角度になるように当て、転造方向に移動させると同時に幅方向に移動させることにより容易に加工ができるものとなる。
【００１８】
さらに、請求項４に記載の発明においては、幅方向の増加率を漸増させ種々の法絡線の形状が得られるので、歯車強度が強く、種々の切り上がり形状を容易に得られる。また、請求項５に記載の発明においては、面取り開始位置は一定として、面取り角度を漸減させても任意の法絡線を得ることもできる。このように、本発明においては、負荷状況に応じた種々の面取り部を形成し、所定の切り上げ部形状に応じた転造平ダイスを提供するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す転造平ダイスの（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図（（ｂ）の矢視Ａ）である。
【図２】図１（ｃ）の拡大正面図である。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示す食い付き歯群側から転造方向を見た転造平ダイスの拡大正面図である。
【図４】本発明の第三の実施の形態を示す食い付き歯群側から転造方向を見た転造平ダイスの拡大正面図である。
【図５】（ａ）本発明に用いる転造盤の説明図、（ｂ）はストレート軸の被加工部材の歯車近傍の断面図、（ｃ）は段付き軸の被加工部材の歯車近傍の断面図である。
【図６】従来の転造平ダイスの、（ａ）は切り上げ部が直線の場合、（ｂ）は切り上げ部がアール形状の場合を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第一の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、説明の簡単のため、前述したと同様な構成については、同符号を付し説明の一部を省略する。図５（ａ）に示すように、転造平ダイス２１，２１は、被転造部材７の回転中心軸６対称に設けられた図示しない転造盤の案内テーブルに取付けられる。案内テーブルは互いに逆方向に相対移動可能にされている。回転中心軸６にワーク（被転造部材）７を挟持して、転造平ダイス２１，２１間の転造面（歯面）間距離を所定距離にして、ワークを挟持しながら案内テーブルを互いに逆方向に相対移動させるとワーク外周面に転造平ダイス２１，２１の加工面の凹凸が転写され歯車やスプライン８が形成される。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の転造平ダイス２１は平面視で長方形であり、長手方向に多数の歯２２が設けられている。転造平ダイスは多数の歯の歯丈ｈ（この例では便宜的に平ダイス底面３０からの距離としている）が漸次増大する食い付き歯群２３と、食い付き歯群に続いて歯丈が同じ多数の歯が設けられた仕上げ歯群４が設けられている。仕上げ歯群に続いて図示しない逃げ歯群５が設けられている。かかる構成は従来の一般的な転造平ダイスと同様である。食い付き歯群の歯部は、図１（ｃ）、図２に示すように、歯先部１１の歯幅方向の一方の端に設けられた面取り部２４を備えている。面取り部２４の転造方向から見た面取り角度αが一定とされている。面取り部２４は歯丈ｈの増大にしたがって、面取り部の幅Ｗが（図で見て平ダイス側面２９より左方向に）漸贈されている。なお、分かりやすくするため、各図において歯数２，２２を減じて表示している。
【００２２】
歯先部１１と面取り部２４との接続部２５の軌跡（二点鎖線で示す）２６は直線とされ、転造方向から見た軌跡２６は角度βの直線上に位置するようにされる。これにより、転造が進むに従い、ワーク７の歯車端面の切り上がり部１０がほぼ直線に転造される。図６（ａ）に示す従来の場合に比べ、図１の符号２７で示す部分が転造に加わらない、又は加わる部分が少なくなる。即ち、負荷が減ずる。これにより、歯８及び面取り部１０への負荷も減じ、歯欠けや摩耗を減じることができるのである。
【００２３】
次に本発明の第二の実施の形態について説明する。前述した切り上がり部１０のワーク軸方向（平ダイス幅方向）断面形状が直線であるのに対し、図３に示すように、他の実施の形態の転造平ダイスは、切り上がり部１０の断面形状を擬似（近似）曲線としたものである。なお、前述したと同様な構成については同符号を付し説明の一部を省略する。他の実施の形態における食い付き歯群の歯部は、図３に示すように、面取り部２４の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度α′は一定とし、歯丈ｈの増大にしたがって幅方向の増大率を漸増させている。
【００２４】
歯先部１１と面取り部２４との接続部２５の軌跡が図で見て上方向に凸の曲線２６′となるように歯丈ｈ及び面取り幅Ｗが設定される。これにより、転造が進むに従い、ワーク７の歯車端面の切り上がり部１０が擬似曲線に転造される。このとき符号２７で示す部分が転造に加わらないことになり、負荷が減ずる。これにより、歯先１１及び面取り部２４への負荷も減じ、歯欠けや摩耗を減じることができる。
【００２５】
次に本発明の第三の実施の形態について説明する。前述した面取り角度が一定であるのに対し、図４に示すように、第三の実施の形態の転造平ダイスは、面取り部の面取り部の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度αｎを漸増させて、切り上がり部１０の断面形状を擬似曲線としたものである。前述したと同様な構成について同符号を付し説明の一部を省略する。第三の実施の形態における食い付き歯群の歯部は、図４に示すように、面取り部の開始位置２８は同じ位置とする。歯丈ｈの増大にしたがって、面取り部２４の転造方向から見た水平面と面取り部とが為す面取り角度αｎを漸減させると、歯先と面取り部との接続部２５の軌跡２６を得ることができる。
【００２６】
なお、ワーク７については、特に段差の有無については述べていないが、歯を形成する小径部と軸部の大径部とからなる段付き軸等の複雑な形状であっても、本発明においては、適宜軌跡を設定できるので負荷が少ない形状とすることができ、歯欠けや摩耗を減じることができる。また、接続部２５や稜線はショットピーニングやサンドブラストにより丸みを持たせたり、引用文献３のようなアール形状としてもよい。また、仕上げ部４で、切り上げ部をさらに成形するようにしてよいことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２７】
６    軸心
７    被加工部材（ワーク）
１、２１  転造平ダイス
７ａ  被加工物の外周面
２、２２  歯
ｈ    歯丈
３、２３  食い付き歯群
４    仕上げ歯群
２４  面取り部
１１  歯先部
２５  歯先部と面取り部との接続部
２６  接続部の軌跡
α、α′、αｎ  面取り角度
【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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