(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外歯を有する下パンチの一端部に歯車素材を載置して、該歯車素材の内部にマンドレルを挿通させるとともに、インサートパンチスリーブ及び上パンチによって該歯車素材を押圧する第１の工程と、
前記インサートパンチスリーブによる前記歯車素材に対する押圧力を解除して該インサートパンチスリーブを該歯車素材から離間させるとともに、前記上パンチによって該歯車素材をさらに押圧することにより、前記外歯が噛合するダイに形成された第１の歯形成形部内と該上パンチに形成された第２の歯形成形部内とに該歯車素材を流動させて歯車の歯形部を成形する第２の工程と、
ノックアウトパンチの作用下に前記下パンチを回転移動させて前記歯車を前記ダイから離型する第３の工程と、
からなることを特徴とする歯車成形方法。
【請求項２】
請求項１記載の歯車成形方法において、
前記第１の歯形成形部により前記歯車素材にヘリカル歯形部が成形されるとともに、前記第２の歯形成形部により前記歯車素材にストレート歯形部が成形されることを特徴とする歯車成形方法。
【請求項３】
センタガイドと、ノックアウトパンチと、該センタガイドの外周面を回動自在に配設される下パンチと、該下パンチに形成される外歯に噛合する第１の歯形成形部を有するダイとを備え、
前記ダイに対向するように、マンドレルと、該マンドレルに嵌着されるインサートパンチスリーブと、該インサートパンチスリーブの外周面を摺動自在でかつ第２の歯形成形部が形成された上パンチが設けられ、
前記ノックアウトパンチ、前記マンドレル及び前記上パンチは、それぞれ第１の駆動機構、第２の駆動機構及び第３の駆動機構に接続され、
歯車素材の内部にマンドレルを挿通させながら、前記インサートパンチスリーブと前記上パンチとによって該歯車素材を押圧することにより歯車の歯形部を成形するとともに、前記第２の駆動機構及び前記第３の駆動機構の駆動作用下に該マンドレル、該インサートパンチスリーブ及び該上パンチを該歯車に対して一体的に離間させた後、前記第１の駆動機構の駆動作用下にノックアウトパンチを移動させることにより前記下パンチを回転移動させて該歯車を前記ダイから離型することを特徴とする歯車成形装置。
【請求項４】
請求項３記載の歯車成形装置において、
前記上パンチにはピン挿入口が形成されたホルダが嵌合されるとともに、前記ダイにはピンが植設され、
前記ピンが前記ピン挿入口に挿入されることにより、前記上パンチと前記ダイとが連結されて回動することを特徴とする歯車成形装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載の歯車成形装置において、
前記第１の歯形成形部はヘリカル状に形成され、
前記第２の歯形成形部はストレート状に形成されることを特徴とする歯車成形装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の歯車成形装置において、
前記第１の歯形成形部の歯の軸方向に対する角度θは、３０゜＜θ＜４５゜の範囲内であることを特徴とする歯車成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間鍛造又は冷間鍛造により歯車を成形するための歯車成形方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、シンクロ機構を備える自動車の変速機には、ストレート状の歯形部とヘリカル状の歯形部とを有する二段歯車が用いられている。この二段歯車を製造するために、熱間鍛造によりストレート状の歯形部が成形された成形体に対してカッタにより切削加工を施しヘリカル状の歯形部を形成して二段歯車を製造する方法がある。
【０００３】
また、その他の方法として、ストレート状の歯形部を有する成形体と、カッタにより切削加工を施しヘリカル状の歯形部が形成された成形体とを溶接などにより接合して二段歯車を製造する方法が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の従来技術に係る製造方法においては、熱間鍛造によりストレート状の歯形部が成形された成形体に対してヘリカル状の歯形部をカッタによって切削加工する際、該成形体に生成される鍛流線（塑性変形による繊維組織の流れ）がカッタによって切断されてしまう場合がある。これにより、製造された歯車の強度が著しく低下してしまうとともに、切削時に発生する切粉により材料歩留まりが悪化するという不具合がある。
【０００５】
また、ストレート状の歯形部を有する成形体と、カッタにより切削加工を施しヘリカル状の歯形部が形成された成形体とを溶接などにより接合する場合には、煩雑な溶接作業を行わなければならず、このため、製造工程が煩雑化するとともに、製造コストが高騰するという問題点が指摘されている。
【０００６】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、カッタなどによる機械加工や溶接作業を行うことなくストレート状の歯形部とヘリカル状の歯形部とを有する歯車を一挙に製造することにより、歯車の強度を確実に確保することが可能となり、材料歩留まりの向上が達成され、しかも、製造工程が簡素化するとともに、製造コストの低廉化を達成することが可能な歯車成形方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外歯を有する下パンチの一端部に歯車素材を載置して、該歯車素材の内部にマンドレルを挿通させるとともに、インサートパンチスリーブ及び上パンチによって該歯車素材を押圧する第１の工程と、前記インサートパンチスリーブによる前記歯車素材に対する押圧力を解除して該インサートパンチスリーブを該歯車素材から離間させるとともに、前記上パンチによって該歯車素材をさらに押圧することにより、前記外歯が噛合するダイに形成された第１の歯形成形部内と該上パンチに形成された第２の歯形成形部内とに該歯車素材を流動させて歯車の歯形部を成形する第２の工程と、ノックアウトパンチの作用下に前記下パンチを回転移動させて前記歯車を前記ダイから離型する第３の工程とからなることを特徴とする。この場合、前記第１の歯形成形部により前記歯車素材にヘリカル歯形部が成形されるとともに、前記第２の歯形成形部により前記歯車素材にストレート歯形部が成形される。
【０００８】
また、本発明は、センタガイドと、ノックアウトパンチと、該センタガイドの外周面を回動自在に配設される下パンチと、該下パンチに形成される外歯に噛合する第１の歯形成形部を有するダイとを備え、前記ダイに対向するように、マンドレルと、該マンドレルに嵌着されるインサートパンチスリーブと、該インサートパンチスリーブの外周面を摺動自在でかつ第２の歯形成形部が形成された上パンチが設けられ、前記ノックアウトパンチ、前記マンドレル及び前記上パンチは、それぞれ第１の駆動機構、第２の駆動機構及び第３の駆動機構に接続され、歯車素材の内部にマンドレルを挿通させながら、前記インサートパンチスリーブと前記上パンチとによって該歯車素材を押圧することにより歯車の歯形部を成形するとともに、前記第２の駆動機構及び前記第３の駆動機構の駆動作用下に該マンドレル、該インサートパンチスリーブ及び該上パンチを該歯車に対して一体的に離間させた後、前記第１の駆動機構の駆動作用下にノックアウトパンチを移動させることにより前記下パンチを回転移動させて該歯車を前記ダイから離型することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、第１の歯形成形部をヘリカル状に、第２の歯形成形部をストレート状に形成するため、カッタなどによる機械加工や溶接作業を行うことなく歯車素材からヘリカル歯形部とストレート歯形部とを有する二段歯車を一挙に製造することができる。これにより、鍛造成形体に生成される鍛流線を誤って切断することを阻止でき、溶接作業を回避できる。従って、成形後の歯車の強度を確実に確保することが可能になるとともに、歯車成形時に切粉が発生することを回避することができるため、材料歩留まりの向上が達成され、歯車製造工程が簡素化し、かつ製造コストの低廉化を達成できる。
【００１０】
さらに、歯車素材から歯車を成形した後にダイから該歯車を離型する場合、該歯車素材の芯出しをするためのマンドレルにインサートパンチスリーブが嵌着されるため、第２の駆動機構及び第３の駆動機構を同期して駆動させることにより該マンドレル、該インサートパンチスリーブ及び上パンチを一体的に歯車に対して離間させることが可能となる。従って、例えば、マンドレルを移動させるための専用のピンや該ピンを移動するための駆動機構を設ける必要がない。このため、歯車素材から歯車を成形して該歯車をダイから離型させるまでに、インサートパンチスリーブ、上パンチ及びノックアウトパンチをそれぞれ移動させるための駆動機構を３つ設置するだけで歯車を成形することができる。
【００１１】
上述の歯車成形方法を実施するための歯車成形装置において、前記上パンチにはピン挿入口が形成されたホルダが嵌合されるとともに、前記ダイにはピンが植設され、前記ピンが前記ピン挿入口に挿入されることにより、前記上パンチと前記ダイとが連結されて回動するとよく、前記第１の歯形成形部をヘリカル状に形成し、前記第２の歯形成形部をストレート状に形成すると好ましい。すなわち、ダイと上パンチとがピンを介して連結されているため、該ダイと該上パンチとが同期して回転することができる。従って、上パンチによって歯車素材を押圧することにより、該歯車素材の肉がヘリカル状の第１の歯形成形部内に流動して該第１の歯形成形部を押圧しダイが回転する。これにより、上パンチに形成されたストレート状の第２の歯形成形部内にも歯車素材の肉が確実に流動してストレート歯形部を成形することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記第１の歯形成形部の歯の軸方向に対する角度θは、３０゜＜θ＜４５゜の範囲内に設定すると好適である。角度θを３０゜＜θ＜４５゜の範囲内で大きくした場合、成形された歯車の歯と歯との当接面積を可及的に大きくできる。これにより、例えば、歯車に所定の荷重が付与された場合、歯と歯との当接面積が大きい方が単位面積当たりに付与される荷重が小さくなるため、歯車を構成する歯にかかる負荷が低減され、該歯車の長寿命化を達成できるとともに、歯と歯との噛み合い音の発生を可及的に低減できる。しかも、歯車を構成する歯にかかる負荷が低減されることにより該歯の強度の低下を阻止でき、例えば、本発明によって成形された歯車を自動車の変速機に用いた場合、ギア幅をダウンさせることができ、ひいては変速機自体のコンパクト化を達成できる。すなわち、目的に応じて第１の歯形成形部の歯の軸方向に対する角度θを３０゜＜θ＜４５゜の範囲内の所望の角度に設定できるため、設計自由度が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る歯車成形方法につき、歯車成形装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図９Ａ、図９Ｂを参照しながら以下詳細に説明する。なお、この歯車成形装置は、その用途が限定されるものではないが、例えば、シンクロ機構を備える自動車の変速機に用いられる二段歯車を成形するために用いられると好ましい。
【００１４】
本実施の形態に係る歯車成形装置１０は、リング状の歯車素材１２（図９Ａ参照）を鍛造して二段歯車１３０（図９Ｂ参照）に成形するためのものであり、図１に示すように、固定部１４と可動部１６とを有する。前記固定部１４は架台１８を備え、該架台１８はその略中央部に形成される第１の凹部２０と、該第１の凹部２０に対して半径方向外方に形成された略矩形状の第２の凹部２２を含む。前記第１の凹部２０内には、該第１の凹部２０から図１において上方に延在するように略円柱状のセンタガイド２４が立設され、該センタガイド２４を囲繞するように爪部２６と本体部２８とからなる第１のホルダ３０が該第１の凹部２０と前記第２の凹部２２との間に形成される第１の環状凸部３２上に固着される。前記センタガイド２４はその周面を前記爪部２６に当接するとともに、該センタガイド２４と前記本体部２８との間に該センタガイド２４を周回する間隙部３４が形成される。
【００１５】
前記架台１８、前記爪部２６及び前記間隙部３４を貫通して略円柱状のノックアウトパンチ３６が前記センタガイド２４を囲繞するように同心円状に複数本設けられる。このノックアウトパンチ３６は前記センタガイド２４によって芯出しされるとともに、該ノックアウトパンチ３６の一端部には前記第１のホルダ３０の爪部２６上に載置される環状のスペーサ３８が固着され、かつ該ノックアウトパンチ３６の他端部は、図１における下方において第１の駆動機構（図示せず）に接続される。さらに、前記スペーサ３８上には、前記センタガイド２４の外周面を回動自在な下パンチ４０が載置される。この下パンチ４０は、図１において、下方が肉厚部４２として形成され、次いでテーパ部４４を介して上方が肉薄部４６として形成される。前記肉薄部４６の先端外周部には、ヘリカル状の外歯４８が刻設される。従って、前記第１の駆動機構の作用下に、前記ノックアウトパンチ３６は鉛直方向に上下動自在であるとともに、前記スペーサ３８を介して前記下パンチ４０も鉛直方向に上下動自在である。
【００１６】
第２の凹部２２の４つの角部には、図２に示すように、センタガイド２４の軸に対して所定間隔離間したガスダンパ５４がそれぞれ配設される。このガスダンパ５４のロッド５６にはディスク状のセットプレート５８が固定される（図１参照）。図１から諒解されるように、第１の環状凸部３２、第１のホルダ３０及びノックアウトパンチ３６を囲繞するように、コイルスプリング６４が介装される。
【００１７】
また、前記第２の凹部２２の半径方向外方に形成された第２の環状凸部６６上には、前記ガスダンパ５４と前記セットプレート５８を外装するように環状の膨出部６８を有する第２のホルダ７０が固着される。この第２のホルダ７０の外周面７４は、架台１８の外周面７２よりも半径方向外方に突出している。
【００１８】
さらに、前記セットプレート５８の上部に形成された環状平坦部７６には環状の案内部材７８が取着され、該案内部材７８上には前記下パンチ４０を囲繞するスペーサ８０が回動自在に載置される。前記スペーサ８０の上部にはダイ８４が固着され、該ダイ８４の中央上部にはテーパ部８１を有する凹部８２が形成される。このダイ８４の上部平坦面８５の外周部位には同期ピン９１が図１において軸線に沿い、かつ上方に指向して植設されるとともに、前記凹部８２に連通して二段歯車１３０のヘリカル歯形部１３２（図９Ｂ参照）を成形するためのヘリカル歯形成形部８６が刻設される（図３参照）。このヘリカル歯形成形部８６の歯８７は、図３に示すように、軸方向に対して角度θだけ傾斜し等間隔に全周にわたって刻設されている。本実施の形態において、前記角度θは、３０゜＜θ＜４５゜の範囲に設定されていると好ましい。
【００１９】
前記第２のホルダ７０の上部には環状の第３のホルダ８８が固着されるとともに、ガスダンパ５４の弾発力により、前記ダイ８４の半径方向外方に指向して該ダイ８４に設けられる第２のストッパ部９２は該第３のホルダ８８の半径方向内方に指向して該第３のホルダ８８に設けられる第１のストッパ部９０に係合する。なお、前記架台１８、前記第２のホルダ７０及び前記第３のホルダ８８のそれぞれの外周面７２、７４、８９に第４のホルダ９３が嵌合している。
【００２０】
可動部１６は、図１に示すように、ロッド９４と、該ロッド９４の一端部の略中央部に固着される略円柱状のマンドレル９６と、該マンドレル９６に嵌着されるインサートパンチスリーブ９８とを有する。このマンドレル９６は、歯車素材１２を鍛造成形するときに該歯車素材１２の芯出しをするためのものである。前記インサートパンチスリーブ９８の外周面は、図１において下方から第１の直線部１００と、該第１の直線部１００から軸に対して離間する方向に所定角度傾斜した第１のテーパ部１０２と、該第１のテーパ部１０２から軸方向に延在する第２の直線部１０４と、該第２の直線部１０４から軸に対して離間する方向に所定角度傾斜した第２のテーパ部１０６と、該第２のテーパ部１０６から軸方向に延在する第３の直線部１０８とから構成されている。さらに、前記ロッド９４の他端部は、図１における上方において第２の駆動機構（図示せず）に接続されている。従って、前記第２の駆動機構の作用下に、前記ロッド９４は、鉛直方向に上下動自在となる。
【００２１】
さらに、前記ロッド９４を囲繞するようにスペーサ１１０が配設され、前記インサートパンチスリーブ９８の外周面を摺動自在な環状の上パンチ１１２が該スペーサ１１０の底面に設けられる。この上パンチ１１２の内周面は、図１において下方から第４の直線部１１４と、該第４の直線部１１４から軸に対して離間する方向に所定角度傾斜した第３のテーパ部１１６と、該第３のテーパ部１１６から軸方向に延在する第５の直線部１１８と、該第５の直線部１１８から軸に対して離間する方向に所定角度傾斜した第４のテーパ部１２０とから構成され、該上パンチ１１２の先端外周には、ダイ８４の凹部８２に形成されるテーパ部８１の形状に合致する第５のテーパ部１２２が形成される。図１から諒解されるように、前記インサートパンチスリーブ９８に形成される第１の直線部１００と前記上パンチ１１２に形成される第４の直線部１１４及び該インサートパンチスリーブ９８に形成される第２の直線部１０４と該上パンチ１１２に形成される第５の直線部１１８とが当接している。
【００２２】
また、前記上パンチ１１２に形成された第４の直線部１１４の先端には、二段歯車１３０のストレート歯形部１３４（図９Ｂ参照）を成形するためのストレート歯形成形部１３６が刻設される（図４参照）。このストレート歯形部成形部１３６は、図４に示すように、その先端にチャンファ部１３８を有し、全周にわたって軸方向に対して等間隔に刻設されている。
【００２３】
前記上パンチ１１２の外周面には、該上パンチ１１２をスペーサ１１０方向に支持固定する第５のホルダ１２４が嵌合し、かつこのスペーサ１１０及び第５のホルダ１２４には該スペーサ１１０の外周面を回動自在である第６のホルダ１２６が外装される。この第５のホルダ１２４には、該第５のホルダ１２４の外周面の一部を切り欠くように同期ピン挿入口１２７が形成される。この同期ピン挿入口１２７は、ダイ８４に植設された同期ピン９１に対向している。前記スペーサ１１０及び前記第６のホルダ１２６は、図１における上方において第３の駆動機構（図示せず）に接続されている。従って、前記第３の駆動機構の作用下に、前記スペーサ１１０及び前記第６のホルダ１２６は、鉛直方向に上下動自在となる。すなわち、前記上パンチ１１２が前記インサートパンチスリーブ９８の外周面を鉛直上下方向に摺動自在となる。なお、前記第２の駆動機構（図示せず）と前記第３の駆動機構（図示せず）とは、それぞれ独立して、若しくは同期して駆動することが可能である。
【００２４】
本実施の形態に係る歯車成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に歯車成形方法との関係でその作用及び効果について説明する。
【００２５】
先ず、図示しない第２の駆動機構と第３の駆動機構とを同期して駆動させ、図１に示すように、可動部１６を固定部１４に対して離間した状態にする。そして、下パンチ４０の肉薄部４６上にリング状の歯車素材１２（図９Ａ参照）を載置する。このとき、前記肉薄部４６の先端外周部に刻設された外歯４８の一部をダイ８４の内周部に刻設されたヘリカル歯形成形部８６に噛合させる。
【００２６】
その後、図示しない前記第２の駆動機構及び前記第３の駆動機構を同期して駆動させ、前記可動部１６を鉛直下方向に移動させて該可動部１６を前記固定部１４に接近当接させる（図５参照）。この場合、ダイ８４の凹部８２に形成されたテーパ部８１に上パンチ１１２に形成された第５のテーパ部１２２が当接するとともに、該ダイ８４の上部平坦面８５に植設された同期ピン９１が第５のホルダ１２４に形成された同期ピン挿入口１２７に挿入され、かつマンドレル９６が歯車素材１２の内部に挿通される。しかも、前記歯車素材１２がインサートパンチスリーブ９８及び上パンチ１１２により鉛直下方向に押圧される。これにより、ガスダンパ５４の弾発力に抗して、セットプレート５８、スペーサ８０及びダイ８４が鉛直下方向に押圧される。従って、第３のホルダ８８に形成される第１のストッパ部９０に対する前記ダイ８４に設けられた第２のストッパ部９２の係合作用が解除されて、該第１のストッパ部９０と該第２のストッパ部９２との間に第１の間隙部１２８が形成される（図５参照）。さらに、前記下パンチ４０がセンタガイド２４の外周面を回動自在であるため、前記外歯４８が前記ヘリカル歯形成形部８６にさらに噛合することになる（図５参照）。その際、前記歯車素材１２の肉の一部が、前記ヘリカル歯形成形部８６内を流動する。
【００２７】
次いで、第２の駆動機構（図示せず）を駆動させてインサートパンチスリーブ９８を鉛直上方向に移動させるとともに、第３の駆動機構（図示せず）を駆動させて上パンチ１１２をさらに鉛直下方向に移動させる。これにより、前記歯車素材１２に対するインサートパンチスリーブ９８の押圧作用が解除されて、該歯車素材１２と該インサートパンチスリーブ９８との間に第２の間隙部１２９が形成される（図６参照）。同時に、ガスダンパ５４の弾発力に抗して、セットプレート５８、スペーサ８０及びダイ８４が上パンチ１１２によってさらに鉛直下方向に押圧され、第１のストッパ部９０と第２のストッパ部９２との間に形成された第１の間隙部１２８が拡開される（図６参照）。このとき、歯車素材１２の肉がさらにヘリカル歯形成形部８６内に流動する。その際、前記歯車素材１２は前記マンドレル９６の外周面を所定方向に所定角度だけ回転するとともに、前記ヘリカル歯形成形部８６はヘリカル状に刻設されているため、該歯車素材１２の肉が該ヘリカル歯形成形部８６内を螺旋的に流動しながら該ヘリカル歯形成形部８６を押圧することになる。すなわち、前記ダイ８４には軸に対して離間する方向に螺旋的な力が付与されるが、前記上パンチ１１２により該ダイ８４が鉛直下方向に押圧されているため、該ダイ８４は前記歯車素材１２の回転方向に所定角度だけ回転することになる。換言すれば、前記ダイ８４と、該ダイ８４の底面に固着したスペーサ８０が、軸を中心に一体的に案内部材７８上を前記歯車素材１２の回転方向に所定角度だけ回転する。これにより、二段歯車１３０のヘリカル歯形部１３２が成形される（図９Ｂ参照）。
【００２８】
さらに、このとき、前記ダイ８４と前記第５のホルダ１２４とは同期ピン９１によって一体的に連結されているため、該ダイ８４が所定方向に所定角度回転することにより、該第５のホルダ１２４、該第５のホルダ１２４に嵌合された上パンチ１１２及び該第５のホルダ１２４を外装する第６のホルダ１２６が一体的に該ダイ８４と同期して回転することになる。結局、歯車素材１２の肉が上パンチ１１２の先端内周に刻設されたストレート歯形成形部１３６内にも流動するに至る。従って、二段歯車１３０のストレート歯形成形部１３６も成形されることになる（図９Ｂ参照）。
【００２９】
そして、図示しない第２の駆動機構及び第３の駆動機構を同期して駆動させ、可動部１６を固定部１４から離間させる（図７参照）。すなわち、マンドレル９６、インサートパンチスリーブ９８及び上パンチ１１２が、二段歯車１３０に対して一体的に離間することになる。これにより、ガスダンパ５４の弾発力に抗して、セットプレート５８、スペーサ８０及びダイ８４に付与された鉛直下方向の押圧力が解除されて、該ダイ８４の第２のストッパ部９２が第３のホルダ８８の第１のストッパ部９０に係合する（図７参照）。
【００３０】
その後、第１の駆動機構（図示せず）の作用下にノックアウトパンチ３６を鉛直上方向に移動させる。このとき、前記ノックアウトパンチ３６に固着されるスペーサ３８を介して下パンチ４０の外歯４８がダイ８４のヘリカル歯形成形部８６に噛合しながら、該下パンチ４０が鉛直上方向に回転移動する。その際、成形された二段歯車１３０のヘリカル歯形部１３２と前記ヘリカル歯形成形部８６との噛み合いにより、前記ダイ８４が軸を中心に所定方向に所定角度だけ戻される。すなわち、歯車素材１２を成形する前の状態（図１に示す状態）となる。これにより、二段歯車１３０がダイ８４から離型した状態となる（図８参照）。
【００３１】
二段歯車１３０は、搬送装置（図示せず）によって次工程に搬送され、最終的に、所定の寸法及び形状に機械加工が施されて製品として完成される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カッタなどによる機械加工や溶接作業を行うことなく歯車素材からヘリカル歯形部とストレート歯形部とを有する二段形状の歯車を一挙に製造することができる。これにより、鍛造成形体に生成される鍛流線が誤って切断されることを阻止でき、一方、従来技術のような煩雑な溶接作業を行うことを可及的に回避できる。従って、成形後の歯車の強度を確実に確保することが可能になるとともに、歯車成形時に切粉が発生することを回避することができるため、材料歩留まりの向上が達成され、製造工程が簡素化するとともに、製造コストの低廉化が達成される。
【００３３】
しかも、ダイと上パンチとがピンを介して連結されているため、該ダイと該上パンチとが同期して回転することができる。従って、上パンチによって歯車素材を押圧することにより、該歯車素材の肉がヘリカル歯形成形部内に流動して該ヘリカル歯形成形部を押圧しダイが回転する。これにより、上パンチに形成されたストレート歯形成形部内にも歯車素材の肉が確実に流動してストレート歯形部を成形することが可能となる。
【００３４】
また、歯車素材から歯車を成形した後にダイから該歯車を離型させる場合、該歯車素材の芯出しをするためのマンドレルにインサートパンチスリーブが嵌着されるため、第２の駆動機構及び第３の駆動機構を同期して駆動させることにより該マンドレル、該インサートパンチスリーブ及び上パンチを一体的に歯車に対して離間させることが可能となる。従って、例えば、マンドレルを移動させるための専用のピンや該ピンを移動するための駆動機構を設ける必要がない。このため、歯車素材から歯車を成形して該歯車をダイから離型させるまでに、インサートパンチスリーブ、上パンチ及びノックアウトパンチをそれぞれ移動させるための駆動機構を３つ設置するだけで歯車を成形することができる。
【００３５】
さらに、ダイに形成されるヘリカル歯形成形部の歯の軸方向に対する角度θが、３０゜＜θ＜４５゜の範囲内の角度に設定されるため、角度θを３０゜＜θ＜４５゜の範囲内で大きくした場合、成形された歯車の歯と歯との当接面積を可及的に大きくできる。これにより、例えば、歯車に所定の荷重が付与された場合、歯と歯との当接面積が大きい方が単位面積当たりに付与される荷重が小さくなるため、歯車の歯にかかる負荷が低減され該歯車の長寿命化を達成できるとともに、歯と歯との噛み合い音の発生を可及的に低減できる。しかも、歯車の歯にかかる負荷が低減されることにより該歯の強度の低下を阻止でき、例えば、本発明によって成形された歯車を自動車の変速機に用いた場合、ギア幅を小さくでき、ひいては変速機自体のコンパクト化が達成される。すなわち、目的に応じてヘリカル歯形成形部の歯の軸方向に対する角度θを３０゜＜θ＜４５゜の範囲内の所望の角度に設定できるため、設計自由度が向上するという特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車成形装置を示す一部省略縦断面説明図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線からみた矢視説明図である。
【図３】図１の歯車成形装置を構成するダイを示す一部省略拡大縦断面説明図である。
【図４】図１の歯車成形装置を構成する上パンチに刻設されたストレート歯形成形部を示す一部省略拡大縦断面説明図である。
【図５】図１の歯車成形装置において、インサートパンチスリーブと上パンチにより歯車素材を押圧した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図６】図５に示す状態からさらに上パンチにより歯車素材を押圧した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図７】図１の歯車成形装置において、固定部から可動部が離間した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図８】図１の歯車成形装置において、鍛造成形された後の二段歯車がダイから離型した状態を示す一部省略縦断面説明図である。
【図９】図９Ａは歯車素材を示す斜視図であり、図９Ｂは鍛造成形された後の二段歯車を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…歯車成形装置                  １２…歯車素材
２４…センタガイド                  ３６…ノックアウトパンチ
４０…下パンチ                      ４８…外歯
８６…ヘリカル歯形成形部            ８７…歯
９６…マンドレル                    ９８…インサートパンチスリーブ
１１２…上パンチ                    １３０…二段歯車
１３２…ヘリカル歯形部              １３４…ストレート歯形部
１３６…ストレート歯形成形部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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