(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍛造手段にて歯面の歯筋方向に対する角部がＲ形状面に形成された平歯又はヘリカル歯の歯形付き成形品に、前記Ｒ形状面に対して砥石接触部が徐々に広がるようにして歯研を開始してその後一定の砥石接触部の広がりで歯研を行い、かかる歯研をＲ形状面に対して複数回行うことにより、切削加工することなく歯研を実行することによって形成された歯車。
【請求項２】
歯面の歯筋方向に対する角部が曲率半径が０．２ｍｍ程度のＲ形状面に形成された平歯又はヘリカル歯の歯形付き成形品を形成する鍛造工程と、
その成形品の歯形部の前記Ｒ形状面に対して砥石接触部が徐々に広がるようにして歯研を開始してその後一定の砥石接触部の広がりで歯研を行い、かかる歯研をＲ形状面に対して複数回行うことにより、切削加工することなく研磨を施す歯研工程とを含む歯車の製造方法。
【請求項３】
鍛造工程が熱間鍛造である
請求項２に記載した歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車や産業機械等、高トルク伝達用の変速機に好適利用できる精度の高い歯車及び歯車の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機等に使用される歯車は、これまで図７に示すように、切断材１を潰し、鍛造手段を利用して形成された歯形のない母体８の周面に切削（ホブ切り）加工して歯形付きの成形品４とし、その成型品４に歯研を行って完成品７とするのが一般的であったが、そのようにして形成された切削歯車は切削によりフローラインが切断されてしまうので、歯形部の強度低下を招き、材質を厳選したりショットピーニング処理を施すなどの対策が必要となる。
そこで、鍛造手段を利用して母体と同時に歯形を成形する、いわゆる歯形付きの成形品を得ようとする試みがなされ、実用化も進んでいる。
鍛造手段は大きく分けて熱間鍛造と冷間鍛造とがあるが、熱間鍛造品は材料やダイの温度変化が大きく、ダイの摩耗による寸法変化を起こしやすいし、冷間鍛造品は、加圧時におけるダイや材料の応力変動の影響を受けやすいため、母体の成型と同時に形成された歯形はばらつきが多く、精度も低い。
そこでそのような歯形は、切削加工により精度アップしなくてはならず、又その中でも特に高い精度が要求される製品には、歯研を追加して表面仕上げを行っている。
従って高い精度が要求される歯車は、鍛造工程に加え、切削工程や歯研（研磨工程）など、その他の工程が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、盛んに合理化が叫ばれるようになり、前記歯車の製造分野においては、従来、少なくとも鍛造工程、切削工程、歯研工程等で製造を可能としたものに、更なる工程の削減が望まれている。
しかし、そのために切削工程を省略すると、歯研工程にてその省略した切削工程に相当する分を補わなくてはならなくなって、工程が省略される反面、加工時間が大幅に増加して作業性が損なわれてしまうし、一回当たりの切り込み深さを大きくして加工時間を短縮しようとすると、砥石の破損を招きやすくなるといった問題が生じてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、工程の削減と、歯研における一回当たりの切り込み深さの増加を図り、歯車製造の合理化を目的とした技術であって、その構成は、鍛造手段にて歯面の歯筋方向に対する角部がＲ形状面に形成された平歯又はヘリカル歯の歯形付き成形品に、前記Ｒ形状面に対して砥石接触部が徐々に広がるようにして歯研を開始してその後一定の砥石接触部の広がりで歯研を行い、かかる歯研をＲ形状面に対して複数回行うことにより、切削加工することなく歯研を実行することによって形成された歯車と、歯面の歯筋方向に対する角部が曲率半径が０．２ｍｍ程度のＲ形状面に形成された平歯又はヘリカル歯の歯形付き成形品を形成する鍛造工程と、その成形品の歯形部の前記Ｒ形状面に対して砥石接触部が徐々に広がるようにして歯研を開始してその後一定の砥石接触部の広がりで歯研を行い、かかる歯研をＲ形状面に対して複数回行うことにより、切削加工することなく研磨を施す歯研工程とを含む歯車の製造方法とにある。
前記製造方法にあっては、鍛造工程を熱間鍛造とすることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る鍛造歯車の製造方法を、その他の工程を付加することにより精度を極限にまで高めた好ましい実例について図面に基づき説明する。
図１は製造工程を例示したもので、第１工程では完成品とほぼ同等のボリュームを持つ円柱形の切断材１を出発材料として、これを無酸化雰囲気内で加熱し、熱間鍛造にて前記切断材を適当なボリューム配分にすべく、据え込みによる潰し工程と、その潰された素材２を完成品に近い形状（歯形を含む）に加圧圧縮する荒形成工程と、完成品に近い形状となった荒形成品３の素材各部の精度を向上させて完成寸前の形状（歯形を含む）をした成形品４に成形する仕上げ成形工程とを実行する。
【０００６】
前記熱間鍛造では、同時に歯形も形成されるので、母体の周囲に形成された歯形のフローラインは連続し、機械加工に比べて歯形部の強度が高いものとなって、材質にこだわったりショットピーニング処理などを施す必要もなくなって、生産性に優れ、歩留りも向上する。
又前記成形品には、図２に例示するように、平歯の歯形５には、歯面の歯筋方向に対する角部に、曲率半径が０．２ｍｍ程度のＲ形状面が付与されている。
【０００７】
前記熱間鍛造にて得られた完成寸前の形状をした成形品を熱処理する場合は、無酸化焼準の技術を採用する。
そして熱処理した素材は、表面処理として、ショットブラストによる素材表面に発生したスケールの除去と、歯形形成部を除く端面や孔の内周面などを所定の寸法にするための切削加工とを施す。
前記ショットブラスト処理では、前記熱間鍛造時における材料加熱と焼準工程のいずれもを無酸化雰囲気内で行うと、表面の脱炭現象とスケールの発生が抑制され、スケールの除去厚みは少なくなる。
そのためショット粒には（例えば０．５mm程度の）細かいものを使用することができ、その結果仕上げ面の粗度が細かくなって、続く研削加工での研削代が少なくて済み、素材の無駄が殆どなく歩留まりがよい。
【０００８】
その後浸炭処理を行い、最後に歯研を実行し、完成品７とする。
前記鍛造工程で形成された完成寸前の形状をした成形品は、表面処理を終えた段階では、歯面の歯筋方向に対する角部に少なくともに曲率半径が０．２ｍｍ程度のＲ形状面が付与されている。
このような成形品に歯研を行うと、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、歯形５のＲ形状面に対する砥石６接触部が徐々に広がって、急激なショックを受けることがないので、少ない切り込み深さで何度も繰り返えさず、一気に深く切り込んでも砥石が破損することがなくなり、切り込み深さが０．２ｍｍ程度であれば、数回の往復により滑らかな表面に仕上げることができ、且つ硬度確保に必要な浸炭深さも満足する。
一方では、鍛造装置におけるキャビティやパンチには、成形品における歯面の歯筋方向に対する角部に対応する部分が鋭角部になっていないので、加圧時の摩擦による局部的な温度上昇が抑えられるばかりか、摩耗が減少し、応力集中による型の破損も防止される。
【０００９】
尚、前記鍛造手段により形成される歯形は、平歯ばかりでなくヘリカル歯も含むものであり、ヘリカル歯の場合も、図４で示すように、歯形５における歯面の歯筋方向に対する角部に０．２ｍｍ程度のＲ形状面を形成する。
又、製品として納入する歯車には、歯面の歯筋方向に対する角部に面取りが要求されるものが多く、わざわざ面取り部を切削加工しているが、そのような歯車では、図５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、鍛造工程で予め面取り部分ＨをＲ形状面に連続して形成しておけば、前記実施例と同様に、砥石６による歯研において、研磨代を大きく取ることができるし、面取り部Ｈは歯研後も残るので、面取り用の切削工程が不要となる。
そしてヘリカル歯を形成するには、例えば特許第２８３２３２５号公報に記載のように、少なくともダイ或いはエジェクタを回転自在とし、回転させつつ取出し可能とした装置が好適利用される。
又、成形する歯車は、少なくとも片側面にボス部を設けたり、そのボス部にドッグ歯を一体形成したものなど、各種形態に適用される。
【００１０】
前記実施例では、素材表面に発生したスケールを除去するためのショットブラストや、歯形形成部を除く端面や孔の内周面などを所定の寸法にするための切削加工といったその他の工程を付加したものを説明したが、その他の工程は省略される場合もあるし、鍛造手段は、熱間鍛造のみ、冷間鍛造のみ、或いは熱間鍛造と冷間鍛造とを併用することも可能である。
そこで最もシンプルな例を、図６に基づいて説明する。
尚、符号は前記第１実施例で使用したものを利用した。
先ず、完成品とほぼ同等のボリュームを持つ円柱形の切断材１を出発材料として、これを無酸化雰囲気内で加熱して潰し、熱間鍛造工程にて一気に完成寸前の形状（歯形を含む）をした成形品４を成形する。
その成形品４に歯部以外の切削及び浸炭処理を施した後、第二工程である歯研を実行し、完成品とする。
【００１１】
このようにして、わずか二工程のみで高精度の歯車を完成させることも実現可能である。
而もこの実施例では、鍛造工程として熱間鍛造工程を採用することにより、安価にて製造できるばかりでなく、モジュールの大きい大型の製品を製造することも可能となる。
いずれの実施例においても、製造された歯車は鍛造により形成されているので、フローラインが連続した高強度の歯形を有しており、而もそれらの歯形は、歯研が行われているので表面精度が極めて高い。
【００１２】
本発明によれば、少ない工程で高精度の歯車量産が可能となり、角部がＲ形状面に形成された平歯又はヘリカル歯の歯形付き成形品に歯研が実行されるため、砥石は歯面に対してＲ形状面の接点から徐々に接触面を拡大しながら研磨を始め、切削代を大きくとっても研磨開始のショックはほとんどなく、砥石が破損することがない。
又、熱間鍛造を利用することで、安価にて製造できるばかりでなく、モジュールの大きい大型の製品を製造することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る歯車の製造方法をフローチャートにて示した説明図である。
【図２】  （ａ）は歯形部分の拡大図、（ｂ）はＡ−Ａ線切断端面図である。
【図３】  歯研時の説明図である。
【図４】  ヘリカル歯における歯形部分の説明図である。
【図５】  歯形部分の変更例を示した拡大説明図、（ａ）はＢ−Ｂ線切断端面図である。
【図６】  最もシンプルな製造方法をフローチャートにて示した説明図である。
【図７】  従来の歯車製造方法をフローチャートにて示した説明図である。
【符号の説明】
１・・切断材、２・・潰された素材、３・・荒成形品、４・・完成寸前の形状（歯形を含む）をした成形品、５・・歯形部、６・・砥石、７・・完成品、８・・歯のない母体、Ｒ・・Ｒ形状面、Ｈ・・面取り部。
【図１】
0003975040.tif 000002
【図２】
0003975040.tif 000003
【図３】
0003975040.tif 000004
【図４】
0003975040.tif 000005
【図５】
0003975040.tif 000006
【図６】
0003975040.tif 000007
【図７】
0003975040.tif 000008