JP2000042673A

JP2000042673A - 転造歯車の製造方法

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Publication number: JP2000042673A
Application number: JP10217928A
Authority: JP
Inventors: Masafumi Hirabayashi; 雅文平林; Tamio Totsuka; 民雄戸塚
Original assignee: Fuji Kiko Co Ltd
Current assignee: Jtekt Column Systems Corp
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-02-15
Anticipated expiration: 2018-07-31
Also published as: JP3542717B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トップロールの発生を防止することができ、
かつツール寿命の向上を図ることのできる転造歯車、そ
の製造装置及び製造方法を提供することを課題としてい
る。【解決手段】円板状素材の外周部に、成形ダイスを押
し付けることで歯車を成形する転造歯車の製造方法にお
いて、転造により成形する目標歯形と同じ若しくは目標
歯形よりも大きい歯だけを有するとともに、その歯先及
び歯底が円弧状に形成された予備成形歯形を有する予備
成形ダイスにより、円板状素材の外周部に予備歯形を成
形した後、目標歯形の歯先形状に対応する歯元形状に形
成された仕上成形歯形を有する仕上成形ダイスにより、
予備歯形を目標歯形に成形することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、正確な歯形を有
する転造歯車の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、転造歯車は、円柱状の素材を回
転しながら、その表面に歯車型ダイスを押し付けること
により成形されている。この場合、素材は、その表層が
歯車型ダイスからの圧力を受けて、盛り上がるように塑
性変形し、次第に歯車型ダイスの歯形に対応するように
変形する。

【０００３】図６は、転造により成形する目標歯形１を
示したものであり、この目標歯形１は、例えばインボリ
ュートの曲線を描く左右の目標歯側面１１、１１と、歯
車の回転中心（図示せず）を中心とする円弧状の曲面に
よって形成された目標歯底面１２と、同じく歯車の回転
中心を中心とする円弧状の曲面によって形成された目標
歯先面１３とを有している。

【０００４】目標歯側面１１と目標歯底面１２とは、半
径Ｒ１の曲面によって形成された目標歯底隅部１４を介
してつながっており、目標歯側面１１と目標歯先面１３
とは、半径Ｒ２の曲面によって形成された目標歯先角部
１５を介してつながっている。そして、目標歯先角部１
４は、その半径Ｒ２がきわめて小さなものとなってい
る。例えば、半径Ｒ２は、歯たけＨ１が約４．５ｍｍ程
度のものであると、約０．６ｍｍ程度になっている。

【０００５】一方、上記目標歯形１を成形する歯車型ダ
イスは、図示を省略するが、目標歯形１とほぼ同一の形
状になっており、その歯底隅部の半径が目標歯先角部１
５の半径Ｒ２に対応している。

【０００６】上記のように構成された歯車型ダイスで転
造歯車を成形すれば、理論的には図６に示すような目標
歯形１を成形することができる。しかし、その成形に際
しては、次のような種々の問題点がある。

【０００７】すなわち、実際に転造する場合、転造の初
期においては比較的小さな押し付け力で、素材の表層を
盛り上げることができるものの、盛り上げる量が大きく
なるにしたがって、次第に変形しにくくなってくる。こ
れは、押圧する位置と、実際に変形する位置とが次第に
離れ、素材の流動性が次第に悪化した状態になってくる
からである。しかも、歯車型ダイスにおける歯底隅部の
半径Ｒ２が小さなものとなっているから、この歯底隅部
への素材の充填性が悪く、さらに、歯車型ダイスにおけ
る歯先角部の半径Ｒ１が小さなものとなっているから、
押圧された素材が表層を盛り上げる方向に流れにくくな
っている。このため、歯先隅部まで素材を完全に充填す
るためには、大きな押し付け力で歯車型ダイスを素材に
押圧する必要がある。

【０００８】しかし、押し付け力が大きくなると、歯車
型ダイスにかかる負荷も大きくなり、歯車型ダイス等の
ツール寿命が短くなるという問題があった。

【０００９】また、歯車型ダイスにおける歯底隅部の半
径Ｒ２が小さいことから、この歯底隅部における応力集
中が大きなものとなる。したがって、この点からも歯車
型ダイス等のツール寿命が短くなるという問題があっ
た。

【００１０】一方、転造の際には、図７に示すように、
左右から盛り上がってきた素材Ｗによって、歯Ｗ１の中
央部が凹状になり、さらに素材Ｗが中央部で合わさるよ
うに充填されることによって、図８に示すように、歯先
面Ｗ１ａに凹部Ｗ１ｂが残ることがある。いわゆるトッ
プロールＷ１ｂが歯先面Ｗ１ａに形成されることがあ
る。

【００１１】この対策として歯車型ダイスの歯先及び歯
底の形状を円弧状にして半径を大きくすることで素材の
流動性を向上することが考えられる。

【００１２】しかし、歯車型ダイスの歯底を円弧状に形
成した場合には、成形される歯車の歯先が円弧状になる
ため、この成形された歯車に噛合する歯車との噛合率が
下がってしまうという問題がある。特に、この歯車に噛
合する歯車が歯数の少ない小径のピニオンギヤなどの場
合にはこの傾向が大きくなる。

【００１３】尚、歯車型ダイスの歯先を円弧状に形成し
た場合には、成形される歯車の歯底が円弧状になるの
で、この成形された歯車に噛合する歯車の歯先を逃げる
ように歯元のたけを大きくするだけで済む。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑みてなされたものであり、トップロールの発生を防
止することができ、かつツール寿命の向上を図ることの
できる転造歯車の製造方法を提供することを課題として
いる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、円板状素材の外周部に、成
形ダイスを押し付けることで歯車を成形する転造歯車の
製造方法において、転造により成形する目標歯形と同じ
若しくは目標歯形よりも大きい歯たけを有するととも
に、その歯先及び歯底が円弧状に形成された予備成形歯
形を有する予備成形ダイスにより、円板状素材の外周部
に予備歯形を成形した後、目標歯形の歯先形状に対応す
る歯元形状に形成された仕上成形歯形を有する仕上成形
ダイスにより、予備歯形を目標歯形に成形することを特
徴としている。

【００１６】また、請求項２に係る発明は、仕上成形ダ
イスの仕上成形歯形と、予備成形ダイスの予備成形歯形
とは、その歯先形状が同じ形状に形成されていることを
特徴としている。

【００１７】そして、上記のように構成された請求項１
に係る発明においては、予備成形ダイスは予備成形歯形
の形状が滑らかな曲面を有して角部のない形状であるた
め、歯先先端への素材の流動性がよく、歯先中央に肉欠
けによるトップロールが生じない。そして、この後、仕
上成形ダイスにより目標歯形の歯先角部への素材の充填
を行うようにしているため、流動性がよい状態で素材を
変形させることができ、トップロールの生じない転造歯
車を容易に得ることができる。

【００１８】しかも、この成形に際して各成形ダイスを
素材に押し付ける力が大きくなるのを防止できるととも
に、各成形ダイスの歯底の一部に応力集中が生じるのを
防止できるため、各成形ダイスの型寿命を大幅に向上す
ることができる。

【００１９】また、請求項２に係る発明においては、仕
上成形ダイスの仕上成形歯形と、予備成形ダイスの予備
成形歯形とは、その歯先形状が同じ形状を有しているた
め、予備成形を行った後に、素材に成形された予備歯形
に仕上成形ダイスを押し付けた際に素材の流動面が変わ
ることがなく、歯先角部への素材の充填をスムーズに行
うことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき、図１〜図５を参照して説明する。なお、
従来例で示した構成要素と共通する要素には同一の符号
を付し、その説明を簡略化する。

【００２１】この実施例で示す転造歯車は、図２に示す
目標歯形１０と同じ高さの歯たけＨ２を有するととも
に、その歯先３３及び歯底３２が円弧状に形成された予
備成形歯形３０を有する予備成形ダイス３により、円板
状素材Ｗの外周部に予備歯車２０を形成した後、目標歯
形１０と同じ高さの歯たけＨ１を有するとともに、目標
歯形１０の歯先の形状に対応する歯元４２の形状に形成
された仕上成形歯形４０を有する仕上成形ダイス４によ
り、予備歯形２０を目標歯形１０に形成することを特徴
としている。

【００２２】また、上記仕上成形ダイス４の仕上成形歯
形４０と、上記予備成形ダイス３の予備成形歯形３０
は、その歯先４３，３３の形状が同じ形状に形成されて
いることを特徴としている。

【００２３】以下、上記構成についてさらに詳細に説明
する。すなわち、予備成形段階において素材Ｗに成形さ
れる予備歯形２０の各歯側面２１は、図１に示すよう
に、歯先面２３につながる上端部を除いて目標歯側面１
１とほぼ同一の形状になっている。また、歯先面２３
は、一方の歯側面２１から他方の歯側面に滑らかにつな
がる円弧状に形成されている。すなわち、歯先面２３の
半径ｒ２は大きなものとなっている。さらに、歯底面２
２の半径ｒ１も、目標歯底面１２の半径Ｒ１にほぼ一致
した形状になっている。

【００２４】そして、この予備歯形２０の成形に用いる
予備成形ダイス３は、図３に示すように、素材Ｗに上記
各歯側面２１、歯底面２２及び歯先面２３を転造するた
めの各歯側面３１、歯底面３２及び歯先面３３を備えて
いる。ただし、予備成形ダイス３の歯底面３２の半径３
ｒ１は、素材Ｗの歯先面２３の半径ｒ２に対応してい
る。すなわち、歯底面３２の半径３ｒ１は滑らかにつな
がる円弧状に形成されているので、予備成形ダイス３に
おける歯底面３２の応力集中を緩和することができる。

【００２５】一方、仕上成形後においては、図２に示す
ように、各歯側面２１及び歯先面２３が目標歯側面１１
及び目標歯先面１３に成形されると共に、半径Ｒ２の小
さな目標歯先角部１５が形成されるようになっている。
また、歯底面２２の半径ｒ１は、目標歯底面１２の半径
Ｒ１に一致した形状になっている。

【００２６】そして、この目標歯形１０の成形に用いる
仕上成形ダイス４は、図４に示すように、素材Ｗに上記
各目標歯側面１１、目標歯底面１２、目標歯先面１３及
び目標歯先角部１５を転造するための各歯側面４１、歯
底面４２、歯先面４３及び歯底隅部４４を備えている。
ただし、仕上成形ダイス４の歯底面４２及び歯底隅部４
４の半径４ｒ１は、目標歯先面１３及び目標歯先角部１
５の半径Ｒ２に対応している。すなわち、歯底隅部４４
の半径４ｒ１は小さなものとなっている。

【００２７】また、予備成形後の予備歯形２０の歯たけ
Ｈ２は、図１及び図２に示すように、仕上成形後の目標
歯形１０の歯たけＨ１と同じ高さに成形される。すなわ
ち、Ｈ２＝Ｈ１となっている。尚、予備歯形２０の歯た
けＨ２を目標歯形１０の歯たけＨ１より高くしてもよ
い。この場合、予備成形後の歯たけＨ２の高い分は、目
標歯先角部１５に素材Ｗを充填するための余肉分として
利用することができる。

【００２８】転造歯車の製造装置は、それぞれ平行に配
置されるとともに、近接可能に設けられたツール取付軸
と、ワーククランプ軸とを備えている。ツール取付軸
は、上述した通り、予備成形ダイス３及び仕上成形ダイ
ス４を取り付けるようになっている。また、ワーククラ
ンプ軸には、素材Ｗを保持するためのクランプが設けら
れている。そして、このワーククランプ軸とツール取付
軸とは同期して回転駆動されるようになっている。

【００２９】上記のように構成された転造歯車において
は、歯先面２３を形成する際には、この歯先面２３が両
側の各歯側面２１から滑らかな円弧状の曲面に形成され
ていて、角部のない充填性の良い形状になっているか
ら、歯先面２３の先端中央への素材の流動性がよく、歯
先にトップロールが生じない。また、予備成形ダイス３
を素材Wに押し付ける力が大きくなるのを防止すること
ができる。しかも、歯先面２３が予備成形ダイス３の歯
底面３２に対応することになり、この歯底面３２の半径
（３ｒ１）が大きなものとなるから、この歯底面３２か
ら歯側面３１にかけての底部における応力集中を緩和す
ることができる。

【００３０】また、目標歯先面１３を形成する際には、
予備歯形２０に仕上成形ダイス４を同期回転させて半径
方向外側から押圧することにより、予備歯形２０の歯先
面２３をより平らな目標歯先面１３に成形することにな
る。このため、目標歯形１０は歯先中央を充填させた後
に歯先角部への素材の充填を行うことになり目標歯先面
１３にトップロールが生じることがない。しかも、きわ
めて流動性の良い状態で素材Ｗを変形することができる
ため、目標歯先角部１５の半径Ｒ２が小さくても、この
目標歯先角部１５に素材Ｗを十分に充填することができ
ると共に、仕上成形ダイス４を素材Ｗに押し付ける力も
小さくすることができる。

【００３１】さらに、図５に示すように、仕上成形ダイ
ス４の仕上成形歯形４０と、予備成形ダイス３の予備成
形歯形３０とは、その歯先４３，３３の形状が同じ円弧
状に形成されているから、予備成形を行った後に、予備
歯形２０に仕上成形用ダイス４を同期回転させつつ押し
付けた際に、素材の流動面が変わることがなく、歯先角
部への素材の充填をスムーズに行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、予備成
形ダイスは予備成形歯形の形状が滑らかな曲面を有して
角部のない形状であるため、歯先先端への素材の流動性
がよく、歯先中央に肉欠けによるトップロールが生じな
い。そして、この後、仕上成形ダイスにより目標歯形の
歯先角部への素材の充填を行うようにしているため、流
動性がよい状態で素材を変形させることができ、トップ
ロールの生じない転造歯車を容易に得ることができる。

【００３３】しかも、この成形に際して各成形ダイスを
素材に押し付ける力が大きくなるのを防止できるととも
に、各成形ダイスの歯底の一部に応力集中が生じるのを
防止できるため、各成形ダイスの型寿命を大幅に向上す
ることができる。

【００３４】また、請求項２に係る発明においては、仕
上成形ダイスの仕上成形歯形と、予備成形ダイスの予備
成形歯形とは、その歯先形状が同じ形状を有しているた
め、予備成形を行った後に、素材に成形された予備歯形
に仕上成形ダイスを押し付けた際に素材の流動面が変わ
ることがなく、歯先角部への素材の充填をスムーズに行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例として示した転造歯車であ
って、予備成形後の転造歯車を示す要部断面図である。

【図２】同転造歯車であって、仕上成形後の転造歯車を
示す要部断面図である。

【図３】同転造歯車を製造するための転造歯車の製造装
置に設けられた予備成形ダイスを示す要部断面図であ
る。

【図４】同転造歯車を製造するための転造歯車の製造装
置に設けられた仕上成形ダイスを示す要部断面図であ
る。

【図５】同転造歯車を製造するための予備成形ダイス及
び仕上成形ダイスの歯形の要部拡大図である。

【図６】従来例として示した歯車の目標歯形を示す要部
断面図である。

【図７】同従来例における問題点を示す歯形の要部断面
図である。

【図８】同従来例における問題点を示す歯形の図であっ
て、トップロールが生じた状態を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１０予備歯形１１目標歯側面１３目標歯先面２０目標歯形２１歯側面２３歯先面３予備成形ダイス３０予備成形歯形４仕上成形ダイス４０仕上成形歯形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状素材の外周部に、成形ダイスを押
し付けることで歯車を成形する転造歯車の製造方法にお
いて、転造により成形する目標歯形と同じ若しくは目標
歯形よりも大きい歯たけを有するとともに、その歯先及
び歯底が円弧状に形成された予備成形歯形を有する予備
成形ダイスにより、円板状素材の外周部に予備歯形を成
形した後、目標歯形の歯先形状に対応する歯元形状に形
成された仕上成形歯形を有する仕上成形ダイスにより、
予備歯形を目標歯形に成形することを特徴とする転造歯
車の製造方法。
【請求項２】仕上成形ダイスの仕上成形歯形と、予備
成形ダイスの予備成形歯形とは、その歯先形状が同じ形
状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の転
造歯車の製造方法。