(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変速ギヤ部とこれに隣接して該変速ギヤ部よりも小径のスプライン歯形状のクラッチギヤ部とを備えたトランスミッションギヤを冷間鍛造法により一体に成形する方法であって、
変速ギヤ成形部を有するダイス内に円環状の素材を入れ、このダイスに内挿される下パンチと複合軸構造の上パンチとにより閉塞鍛造法にてその素材を軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を一次成形する工程と、
前記下パンチもしくは上パンチと素材の内周面との間に所定の隙間を確保した上で下パンチにより素材をさらに軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を二次成形する工程と、
前記上パンチのうちクラッチギヤ成形部を有するパンチ構成要素同士を相対移動させながら下パンチにて素材をさらに軸心方向に据え込み、変速ギヤ部を仕上げ成形しながらクラッチギヤ部を成形する工程と、
を含むことを特徴とするトランスミッションギヤの製造方法。
【請求項２】
変速ギヤ部とこれに隣接して該変速ギヤ部よりも小径のスプライン歯形状のクラッチギヤ部とを備えたトランスミッションギヤを冷間鍛造法により一体に成形する方法であって、
変速ギヤ成形部を有するダイス内に円環状の素材を入れ、このダイスに内挿される下パンチと複合軸構造の上パンチとにより閉塞鍛造法にてその素材を軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を一次成形する工程と、
前記上パンチのうちクラッチギヤ成形部を有するパンチ構成要素同士を相対移動させながら下パンチにて素材をさらに軸心方向に据え込み、変速ギヤ部を二次成形しながらクラッチギヤ部を成形する工程と、
前記下パンチもしくは上パンチと素材の内周面との間に所定の隙間を確保した上で下パンチにより素材をさらに軸心方向に据え込んで変速ギヤ部およびクラッチギヤ部をそれぞれ仕上げ成形する工程と、
を含むことを特徴とするトランスミッションギヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車のシンクロメッシュ型変速機（トランスミッション）に用いられるトランスミッションギヤの製造方法に関し、特にヘリカルギヤ（はすば歯車）等の変速ギヤ部とこれに隣接するスプライン歯形状のクラッチギヤ部とが一体となったトランスミッションギヤを鍛造にて製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトランスミッションギヤの製造方法としては、予め別々に成形した変速ギヤ部とクラッチギヤ部とを電子ビーム溶接等にて溶接一体化する方法のほかに、双方のギヤ部を鍛造にて一体に成形する方法が例えば特公昭４９−１１５４３号公報、特公平６−７３７１２号公報および特許第２５４２３００号（特開平４−３６６０２８号公報）等にて提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記各公報に代表されるような従来の技術では、いずれも変速ギヤ部とクラッチギヤ部とを熱間鍛造にて両者の概略形状をもって一体に成形した上でクラッチギヤ部について再度冷間サイジングを施し、最後に変速ギヤ部に切削加工を施すようにしているため、工程数が多くコストアップが余儀なくされる。特に熱間鍛造は冷間鍛造に比べ金型の摩耗が激しいためにその寿命が短いとされており、これがコストアップを一層助長する要因となっている。
【０００４】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、円環状の素材を用いることを前提とした上で、実質的に１アクションの冷間鍛造プレス加工のみをもって、変速ギヤ部とクラッチギヤ部とが一体となったトランスミッションギヤを容易に製造できるようにした方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、変速ギヤ部とこれに隣接して該変速ギヤ部よりも小径のスプライン歯形状のクラッチギヤ部とを備えたトランスミッションギヤを冷間鍛造法により一体に成形する方法であって、変速ギヤ成形部を有するダイス内に円環状の素材を入れ、このダイスに内挿される下パンチと複合筒構造の上パンチとにより閉塞鍛造法にてその素材を軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を一次成形する工程と、前記下パンチもしくは上パンチと素材の内周面との間に所定の隙間を確保した上で下パンチにより素材をさらに軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を二次成形する工程と、前記上パンチのうちクラッチギヤ成形部を有するパンチ構成要素同士を相対移動させながら下パンチにて素材をさらに軸心方向に据え込み、変速ギヤ部を仕上げ成形しながらクラッチギヤ部を成形する工程と、を含んでいる。
【０００６】
上記変速ギヤ部は一般的にはヘリカルギヤ（はすば歯車）であるが、必ずしもヘリカルギヤである必要はない。また、上記クラッチギヤ部はストレート形状のもののほか逆テーパ形状のものであってもよい。
【０００７】
さらに、上記複合軸構造の上パンチは、少なくともパンチ構成要素として内側から順に例えば段付軸形状のマンドレルとインナパンチおよびアウタパンチとを備えていれば足り、パンチ構成要素であるインナパンチとアウタパンチは上記のようにクラッチギヤ部の成形を司るものであるから、必然的にその両者の摺動部はクラッチギヤ形状のものとなっている。
【０００８】
したがって、この請求項１に記載の発明では、円環状の素材をダイスと上パンチおよび下パンチの三者により拘束した上で例えば下パンチの上動動作によりその軸心方向に据え込むと、素材肉がダイス側の空間である変速ギヤ成形部へと流れ込んでその閉塞状態にて素材肉が充満することから、この状態をもって変速ギヤ部が一次成形される。
【０００９】
そして、上記素材とマンドレルとの間に所定の隙間を持たせるべくマンドレルを所定量だけ上下方向に移動させた上、下パンチにてなおも素材を据え込むと、上記隙間を埋めるような素材肉の塑性流動が起こり、同時に上記変速ギヤ成形部への素材肉の流れ込みが促進される結果、変速ギヤ部が二次成形されてその完成度が高められる。
【００１０】
さらに、上記アウタパンチを構成しているパンチ構成要素であるところの例えばアウタパンチとインナパンチとを相対移動させながら下パンチにてなおも素材を据え込むと、上記パンチ構成要素の相対移動によって生じる空間に素材肉を充満させるべく塑性流動が生じることから、これをもって初めてクラッチギヤ部が成形されるとともに、変速ギヤ部が仕上げ成形されてその完成度が一段と高められることになる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明における二工程目の変速ギヤ部を二次成形する工程と、三工程目のクラッチギヤ部を成形する工程とを実質的に入れ替えたものである。
【００１２】
より詳しくは、変速ギヤ部とこれに隣接して該変速ギヤ部よりも小径のスプライン歯形状のクラッチギヤ部とを備えたトランスミッションギヤを冷間鍛造法により一体に成形する方法であって、変速ギヤ成形部を有するダイス内に円環状の素材を入れ、このダイスに内挿される下パンチと複合筒構造の上パンチとにより閉塞鍛造法にてその素材を軸心方向に据え込んで変速ギヤ部を一次成形する工程と、前記上パンチのうちクラッチギヤ成形部を有するパンチ構成要素同士を相対移動させながら下パンチにて素材をさらに軸心方向に据え込み、変速ギヤ部を二次成形しながらクラッチギヤ部を成形する工程と、前記下パンチもしくは上パンチと素材の内周面との間に所定の隙間を確保した上で下パンチにより素材をさらに軸心方向に据え込んで変速ギヤ部およびクラッチギヤ部をそれぞれ仕上げ成形する工程と、を含んでいる。
【００１３】
したがって、この請求項２に記載の発明では、二工程目にて上パンチのパンチ構成要素同士を相対移動させながら下パンチにて素材を据え込むことから、変速ギヤ部が二次成形されるのと並行してクラッチギヤ部が成形される。
【００１４】
そして、三工程目では、素材の内周面と上パンチのパンチ構成要素であるマンドレルとの間に所定の隙間を確保しながら、なおも下パンチにて素材を据え込むことで、変速ギヤ部およびクラッチギヤ部の双方が仕上げ成形されることになる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、実質的に冷間鍛造プレスの１アクションをもって変速ギヤ部とクラッチギヤ部とを備えたトランスミッションギヤを円環状素材から一気に成形することができるため、加工工数の大幅な削減によりコストダウンを図ることができるでき、特に熱間鍛造法に比べて金型の摩耗の少ない冷間鍛造法を基本としていることから、金型そのものの寿命も長くなって耐久性が向上し、上記コストダウン効果が一段と顕著となる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明のように、クラッチギヤ部の成形開始よりも先に、素材の内周面側に所定の隙間を積極的に確保した上で素材を据え込むいわゆる変速ギヤ部の二次成形を行うと、特に変速ギヤ部での欠肉等の成形欠陥の発生を防止してその歯形精度が向上し、逆に、請求項２に記載の発明のようにクラッチギヤ部の成形開始を先に行うと、そのクラッチギヤ部での欠肉等の成形欠陥の発生を防止してその歯形精度が向上する効果がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１〜５は本発明に係るトランスミッションギヤの製造方法の好ましい実施の形態を示す説明図であり、特に図１は本実施の形態が製造対象としているトランスミッションギヤの一例を示している。
【００１８】
図１に示すように、トランスミッションギヤ１は、主体となる変速ギヤ部２がヘリカルギヤ状のものであって且つその変速ギヤ部２と一体にテーパ状のボス部３を備えていて、そのボス部３の根元部には変速ギヤ部２に隣接するようにこれよりも小径のスプライン歯（外スプライン）形状をなすクラッチギヤ部４が一体に形成されているものである。なお、上記クラッチギヤ部４の各々の歯４ａは図２の（Ａ）に示すようにストレート形状に成形された後、必要に応じて後工程において同図（Ｂ）に示す逆テーパ状のものとなるように仕上げ加工が施される。
【００１９】
本実施の形態に用いられる冷間鍛造プレスは、図３の（Ａ）に示すように、大別して、ダイス５と、このダイス５をはさんで上下方向で互いに対向するように配置された下パンチとしてのカウンターパンチ６および上パンチ７とからなり、カウンターパンチ６と上パンチ７の一部はいずれもダイス５に内挿可能である。そして、上記ダイス５には素材収容空間として内歯車状の変速ギヤ成形部８を含むコンテナ部９が形成されている一方、カウンターパンチ６は後述する上パンチ７側のマンドレル１０が内挿可能な中空軸状のものとして形成されている。
【００２０】
また、上パンチ７は、段付軸形状のマンドレル１０とインナパンチ１１、中間パンチ１２およびアウタパンチ１３とにより実質的に四重の複合軸構造のもとして形成されていて、これらの各パンチ構成要素１０〜１３は互いに同心状であり、且つそれぞれに独立して上下方向にスライドすることができるようになっている。そして、上記パンチ構成要素１０〜１３のうちアウタパンチ１３と中間パンチ１２は後述するようにいずれもがクラッチギヤ部４の成形に関与することから、図４に示すようにアウタパンチ１３はその内周面が内スプライン形状であり、同様に中間パンチ１２はその内周面が外スプライン形状のものとなっていて、両者は摺動可能に嵌合している。
【００２１】
本実施の形態で使用される素材Ｗは予め前加工された単純な円環状のものであって、図３の（Ａ）に示すように予めダイス５に内挿されて静止しているカウンターパンチ６を底面とするコンテナ部９に上記素材Ｗを投入する。そして、パンチ構成要素であるアウタパンチ１３と中間パンチ１２およびインナパンチ１１の三者の下端面が面一状態となるように揃えられた上パンチ７を下降させ、マンドレル１０の小径軸部１０ａをカウンターパンチ６の内周に内挿しつつ、そのマンドレル１０以外の上パンチ７の下端面をダイス５の上端面に着座させて上記コンテナ部９を閉塞する（図３の（Ｂ）参照）。この状態をもって上パンチ７の各パンチ構成要素１０〜１３とダイス５との相対位置関係は一時的に固定される。
【００２２】
次いで、図３の（Ｂ）に示すように、それまで静止状態にあったカウンターパンチ６を上動させ、その素材Ｗをカウンターパンチ６によって上下方向に据え込む。これにより、素材Ｗは図５の（Ａ），（Ｂ）に示すようにその高さ寸法が縮小化されながら塑性流動し、その結果として素材肉がマンドレル１０の大径軸部１０ｂに密着するようになるとともに積極的に変速ギヤ成形部８に流入することから、不完全ながらも変速ギヤ部２たるヘリカルギヤが一次成形され始める。
【００２３】
続いて、図３（Ｂ）の状態からマンドレル１０以外の上パンチ７の各パンチ構成要素１１〜１３を固定したままでマンドレル１０のみを所定量だけ上昇させ、マンドレル１０の小径軸部１０ａを素材Ｗの内周に位置させて、その素材Ｗの内周面とマンドレル１０の小径軸部１０ａとの間に所定の隙間を確保する。その状態でカウンターパンチ６を上昇させて素材Ｗの据え込みを続けると、上記隙間を埋めるかの如く素材Ｗが塑性流動し、同時に素材肉がダイス５側の変速ギヤ成形部８にも流入するようになる。これにより、比較的低い圧力をもって変速ギヤ成形部８の隅々まで素材肉を流入させることができ、図５の（Ｃ）に示すようにこの変速ギヤ成形部８をもって成形されるところの上記変速ギヤ部２の完成度が一段と高められる。
【００２４】
この後、図３の（Ｄ）に示すように、アウタパンチ１３を固定したままで上パンチ７のパンチ構成要素である中間パンチ１２とインナパンチ１１およびマンドレル１０を所定量ずつ上昇させる。すなわち、中間パンチ１２の上昇量よりもマンドレル１０およびインナパンチ１１の上昇量の方が大きくなるようにそれら中間パンチ１２とインナパンチ１１およびマンドレル１０を上昇させ、素材Ｗの上面と上パンチ７との間に断面階段状の空間をつくる。この階段状の空間は、図５に示すクラッチギヤ部４およびボス部３となるべき空間にほかならない。
【００２５】
そして、上記空間ができた状態でカウンターパンチ６をなおも上昇させて素材Ｗの据え込みを続けると、その空間を埋めるかの如く素材Ｗが塑性流動し、上記アウタパンチ１３側の内スプライン歯形状が転写されるようなかたちで、比較的低い圧力をもって図１および図５の（Ｄ）に示すようにクラッチギヤ部４が一体に成形されるとともにボス部３が同じく一体に成形され、さらには上記塑性流動の影響で変速ギヤ成形部８へも素材肉の一部が一段と押し込まれて、その変速ギヤ成形部８をもって成形される変速ギヤ２の完成度が一段と高められる。以上のような冷間鍛造をもって、図１に示すトランスミッションギヤ１が一体のものとして成形される。
【００２６】
なお、上記クラッチギヤ部４は、図２の（Ａ）に示すように先端が面取りされたストレートなスプライン歯形状のもとして形成されるが、必要に応じて後工程にて印圧成形を施すことにより同図（Ｂ）に示すような逆テーパ状のものに成形することも可能である。
【００２７】
ここで、上記クラッチギヤ部４を成形するのに先立って上記のような階段状の空間を確保するに際し、中間パンチ１２やインナパンチ１１およびマンドレル１０を必ずしも強制的に上昇させる必要はなく、例えば各パンチ構成要素である中間パンチ１２やインナパンチ１１およびマンドレル１０にそれぞれ所定の背圧を付与しておき、カウンターパンチ６による据え込み動作と並行して、そのカウンターパンチ６の成形力で徐々に中間パンチ１２やインナパンチ１１およびマンドレル１０を上昇させるようにしてもよい。
【００２８】
また、図１に示すトランスミッションギヤ１のうちボス部３を有しないタイプのものも同様の製法により成形することが可能である。この場合には、上パンチ７を形成しているパンチ構成要素のうちインナパンチ１１と中間パンチ１２とが一体化されていればよい。
【００２９】
このように本実施の形態によれば、実質的に冷間鍛造プレスによる１アクションをもって単純円環状の素材Ｗから図１に示すトランスミッションギヤ１を一気に成形することができ、従来の製法と比べて加工工数を大幅に削減できることになる。
【００３０】
また、本発明に係るトランスミッションギヤの製造方法の好ましい第２の実施の形態として、図３，５の（Ｃ）と（Ｄ）とを入れ替えた手順としてもよい。
【００３１】
すなわち、図３の（Ｂ）の工程を経たならば、マンドレル１０を元の位置に残したまま図３の（Ｄ）と同様に先ず中間パンチ１２とインナパンチ１１を所定量だけ上昇させて、クラッチギヤ部４を成形すべき空間をつくり、カウンターパンチ６を上昇させて素材Ｗを据え込むことで先にクラッチギヤ部４を成形する。その後に、マンドレル１０を図３の（Ｃ）と同様に所定量だけ上昇させて、その素材Ｗの内周面とマンドレル１０との間に所定の隙間を確保し、その状態をもってカウンターパンチ６にてさらに素材Ｗを据え込むことにより、変速ギヤ部２およびクラッチギヤ部４の完成度を高めながらボス部３を成形する。こうすることにより、クラッチギヤ部４が一回の据え込みによって成形される第１の実施の形態に比べて、クラッチギヤ部４が２回の据え込み動作によって成形されることから、上記クラッチギヤ部４となるべき部分への素材流入がより確実となり、クラッチギヤ部４の歯形精度が向上する利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明での製造対象となるトランスミッションギヤの一例を示す斜視図。
【図２】図１に示すトランスミッションギヤにおけるクラッチギヤ部の歯形の拡大図。
【図３】本発明に係るトランスミッションギヤの製造方法の好ましい実施の形態を示す工程説明図。
【図４】図３に示す上パンチのパンチ構成要素のうちアウタパンチと中間パンチとの関係を示す要部拡大図。
【図５】図３に示す歯形成形過程での素材の形状変化を示す説明図。
【符号の説明】
１…トランスミッションギヤ
２…変速ギヤ部
３…ボス部
４…クラッチギヤ部
５…ダイス
６…カウンターパンチ（下パンチ）
７…上パンチ
８…変速ギヤ成形部
１０…マンドレル
１１…インナパンチ
１２…中間パンチ
１３…アウタパンチ
Ｗ…素材
【図１】
0003780815.tif 000002
【図２】
0003780815.tif 000003
【図３】
0003780815.tif 000004
【図４】
0003780815.tif 000005
【図５】
0003780815.tif 000006