(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理することにより表面硬度が高められた歯車の歯形に対し、しごき加工して歯形歯筋を仕上げ成型する歯車の製造方法であって、
前記歯車の断面形状と等しい加圧面を有する上型と、
前記歯車の断面形状と等しい開口上面から、下方へ行くに従って断面形状が徐々に小さくなるアプローチ部と、そのアプローチ部に続いて形成され、仕上げ成型後の製品寸法に等しい断面で開口下面へ抜ける通過部と、からなる貫通孔を有する下型と、
前記上型の加圧力よりも低い加圧力で前記開口下面より上方に加圧可能な背圧機構を備えたノックアウトピンと、
前記通過部内で前記ノックアウトピンの上端に固定され、前記製品寸法に等しい断面形状を有するスリーブと、
からなる成型金型を用いて、
前記貫通孔の開口上面にセットした前記歯車を前記上型で前記貫通孔内に押し込み、前記アプローチ部を通過させた後、前記歯車を前記通過部に押し込んで前記スリーブに当接させ、前記上型と前記スリーブとで挟み込んだ前記歯車を前記通過部内で下方へ押し込むことで、前記歯車に静水圧を掛けながらしごき加工して前記歯形歯筋を仕上げ成型することを特徴とする歯車の製造方法。
【請求項２】
熱処理することにより表面硬度が高められた歯車の歯形に対して、歯形歯筋を仕上げ成型する歯車の製造方法であって、
上下のパンチで挟み込んだ前記歯車を、内歯若しくは外歯を有した金型に押し付けて回転させることにより、静水圧を掛けながら転造し、歯形歯筋を仕上げ成型することを特徴とする歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用機械部品である変速機用歯車の精度向上技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機用歯車は、硬度が低いと耐久性に乏しく使い物にならないし、精度、特に歯形歯筋精度が低いと、かみ合い時に騒音が発生する。
そのため変速機用歯車には高い硬度と精度とが要求されるため、切削或いは鍛造手段にて形成された歯車は、浸炭や窒化処理等の熱処理にて表面硬度を確保すると共に、歯研等にて精度を高めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
硬度を高めるために熱処理は不可欠であるが、熱処理された歯車は、予め熱処理歪を見越して熱処理前の歯形や歯筋が設定されてはいるものの、熱処理工程における炉の雰囲気や積載位置等の条件変化によって少なからず熱処理歪の影響を受けるため、均一した精度の確保が難しく、歯形の精度アップは不可欠である。
しかしそれには専用の機械設備が必要となり、歯車研摩機またはギヤホーニング機では砥石の摩耗が激しく、刃具費が嵩み、製品のコスト高を招く。
又、加工時間の面ではサイクルタイムが長く生産性が非常に悪く、それが高精度の歯車を形成する上において最大のネックとなっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような実情に鑑み、本発明は、熱処理することによって表面硬度が高められた歯車に対し、静水圧を掛けることで塑性加工の実施可能な限界が拡大されることを見出し、塑性加工技術を有効利用して歯車精度の向上を実現させるに成功した技術であって、その構成は、歯車の断面形状と等しい加圧面を有する上型と、歯車の断面形状と等しい開口上面から、下方へ行くに従って断面形状が徐々に小さくなるアプローチ部と、そのアプローチ部に続いて形成され、仕上げ成型後の製品寸法に等しい断面で開口下面へ抜ける通過部とからなる貫通孔を有する下型と、上型の加圧力よりも低い加圧力で開口下面より上方に加圧可能な背圧機構を備えたノックアウトピンと、通過部内でノックアウトピンの上端に固定され、製品寸法に等しい断面形状を有するスリーブと、からなる成型金型を用いて、貫通孔の開口上面にセットした歯車を上型で貫通孔内に押し込み、アプローチ部を通過させた後、歯車を通過部に押し込んでスリーブに当接させ、上型とスリーブとで挟み込んだ歯車を通過部内で下方へ押し込むことで、歯車に静水圧を掛けながらしごき加工して歯形歯筋を仕上げ成型することを特徴とする歯車の製造方法にある。
また、本発明は、上下のパンチで挟み込んだ歯車を、内歯若しくは外歯を有した金型に押し付けて回転させることにより、静水圧を掛けながら転造し、歯形歯筋を仕上げ成型することも特徴とする。
【０００５】
【発明の実態の形態】
本発明に係る歯車及びその歯車の成型金型並びにその歯車の製造方法を図面に基づいて説明する。
図1はしごき成型により歯車の精度を向上させる装置の一例を示したもので、１はワーク、２は上型、３は下型である。
前記ワーク１は、切削或いは鍛造手段によって歯車形状に形成された後、浸炭や窒化処理等の熱処理にて表面硬度が高められている。
そしてワーク１の寸法は、通常、歯車の歯形を法線方向に仕上げ成型を行った後、製品寸法公差内に納まるよう予めやや大きめに寸法設定がされている。
上型２は、製品寸法に等しい断面形状の加圧面を有しており、下型３は、ワーク１の断面形状に等しい開口上面から、断面形状が徐々に小さくなるアプローチ部４ａに続き、製品寸法に等しい断面の通過部４ｂを経て開口下面へと抜ける貫通孔４が形成されている。
また、通過部４ｂには開口下面より上方に加圧可能な背圧機構を備えたノックアウトピン５を介し、製品寸法に等しい断面形状のスリーブ６を有している。
【０００６】
ワーク１を貫通孔４の開口上面にセットし、上型２で貫通孔４内に押し込めば、ワーク１はアプローチ部４ａを通過する際に法線方向へしごかれる。（図２）上型２で更に下方へ押込むと上方に加圧されたスリーブ６にワーク１が当たり挟み込まれる。
しかし上方に加圧されたスリーブ６は上型２で下方へ押込む加圧力より弱く設定している為に、上方下方から挟み込まれながらも下方にしごかれる。（図３）ワーク１を上型２でそのまま押込み続け通過部４ｂを貫通した後、上型２が上昇すれば周面の歯形がしごかれて忠実な寸法に仕上げ成型された製品７が形成される。（図４）
【０００７】
また、ワーク１を通過部４ｂに貫通させないことも可能であり、歯面を完全に成型した位置の通過部４ｂ途中より上型２を上昇させ、製品７をノックアウトピン５を介しスリーブ６で上方に取り出すこともできる。（図５）
本発明の仕上げ成型では、ワークに対して全方向から圧力が作用する静水圧を利用しているので、加圧力が低く抑えられ、金型への負担が少ない利点がある。
そして本発明のポイントは、熱処理後に仕上げ成型を行うことと、塑性変形量を静水圧を掛けることにより、微小破断しない程度の成形に抑えることの２点に絞られる。
【０００８】
前記実施例では、ワークの断面形状に等しい開口上面から、断面形状が徐々に小さくなるアプローチ部に続き、製品寸法に等しい断面の通過部を経て開口下面へと抜ける貫通孔が形成されている下型を利用してワークをしごいているが、図６に示すように、上から下までワーク１の断面形状に等しい断面の貫通孔が形成されている下型８を用いてしごいたり、図７に示すように、上から下まで断面形状が徐々に小さくなるアプローチ部のみの貫通孔が形成されている下型９を利用してワーク１をしごくこともできる。
又、しごき以外に、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、上下のパンチ１０、１１でワーク１を挟み込むことによってワークに静水圧を掛けながら、ワークの歯形を内歯１２ａ、或いは外歯１３ａを有した金型１２、１３に押し付けて回転させることにより転造し、仕上げ成型する形態のものとすることもできる。
【０００９】
本発明での歯車製品形状は、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、傘歯車など歯車であれば形状は問わず本加工方法が対応できる。
更に、加工前に潤滑処理を行うことにより容易に成型が出来、加工は１回だけでなく、複数回繰り返し行っても構わない。
【００１０】
【発明の効果】
本発明によれば、浸炭処理や窒化処理等の熱処理によって表面硬度が高められた歯車に対して、しごき或いは転造といった塑性技術を利用して簡単に歯車の歯形や歯筋精度を向上させることが可能となる。
また、微小な歯形や歯筋の歯車精度を向上させるためには、極僅かな加工荷重を加えれば充分なので、金型に加わる負担が少なく、金型寿命によるコスト面でも有利である。
更に、塑性加工はサイクルタイムの面でもワンパンチにて瞬時に完了されるので、機械加工と比較して格段に短く、生産性が高いため、あらゆる面で優れたものといえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歯形歯筋を仕上げ成型する装置の説明図である。
【図２】アプローチ部にてしごかれる工程の説明図である。
【図３】通過部にてしごかれる工程の説明図である。
【図４】しごき成型後、製品を貫通させた工程の説明図である。
【図５】しごき成型後、製品を上方に取り出した工程の説明図である。
【図６】下型の変更例を示した装置の説明図である。
【図７】下型の変更例を示した装置の説明図である。
【図８】（ａ）.（ｂ）は転造を利用して歯形歯筋を仕上げ成型する装置の説明図である。
【符号の説明】
１・・ワーク、２・・上型、３・・下型、４・・貫通穴、４ａ・・アプローチ部、４ｂ・・製品寸法に等しい断面の通過部、５・・ノックアウトピン、６・・スリーブ、７・・製品、８、９・・下型、１０、１１・・パンチ、１２、１３・・金型、１２ａ・・内歯、１３ａ・・外歯。
【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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