JP2000129312A - 焼結歯車の仕上げ転造方法及び仕上げ転造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼結歯車の表面密度の向上を図り、かつ歯車
部を高精度に仕上げ転造可能な、汎用性を有する焼結歯
車の仕上げ転造方法及び仕上げ転造装置の提供。 【解決手段】 歯車部を備えた焼結体よりなるワーク１
４の歯車部を、歯車部に噛み合う転造ダイス１３により
仕上げ転造する方法であって、転造ダイスはネジ形状を
呈するとともにダイス軸１２に回転可能に固定され、ワ
ークはワーク軸１８に回転自在に固定され、ワーク軸は
転造ダイスへの押し込み方向及び軸方向に平行移動可能
に配設され、ワークの歯車部を転造ダイスへ所定量押し
込み噛み合わせた状態で転造ダイスを所定速度で回転駆
動させるとともにワーク軸を軸方向へ所定速度で送りな
がら歯幅方向へ逐次転造加工することを特徴とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結歯車部品の仕
上げ転造方法及び仕上げ転造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、焼結歯車部品の歯車部を転造によ
り仕上げる方法としては、例えば特開平１０―１７６２
０３に記載のものがある。これは、歯車部を有する焼結
体よりなる焼結歯車に対し、歯車部に噛み合う歯車形状
を有する転造ダイスによりいわゆるプランジ転造を行
い、歯車部の表面を仕上げつつ緻密化する方法を開示す
るものである。また、歯車形状を有する転造ダイスによ
り歯面及び歯元を同時転造可能なように焼結歯車と転造
ダイスの形状及び位置関係を定めて転造加工し、歯車部
の表面に十分な安定した緻密層を形成可能とすることで
疲労強度Ｇ0十分に向上させることができることを特徴
とするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記文献に開
示されている転造方法では、高歯たけの歯車において歯
面及び歯元を同時転造する場合においては、転造ダイス
側の歯車形状も歯たけを高くする必要があるが、この場
合に両歯同志の干渉の問題が生じる場合があるので、結
局歯面及び歯元を同時転造することができず、歯元を転
造することができない。よって、歯元曲げ疲労強度が低
下してしまうという問題があった。

【０００４】また、上記文献に開示されている転造方法
では、転造ダイスと焼結歯車との接触領域が広く、転造
する際に大きな加工力が必要であり、疲労強度向上等の
ため仕上げ後の歯車部の表面密度を高くしたい場合に
は、大荷重で押し込みながら転造ダイスを焼結歯車に噛
み合わせるため、転造ダイスの弾性変形により、焼結歯
車の歯車部の仕上げ精度が低下してしまうという問題が
あった。

【０００５】さらに、歯車部の歯面部をクラウニング成
形したい場合には、転造ダイス側の歯面に逆クラウニン
グを施す必要があり、転造ダイス自体が高価になるとと
もに、転造ダイス作製時の逆クラウニング形状精度が低
く、形状の再現性に乏しいので、クラウニング後の歯面
の精度が低下し、クラウニング形状に再現性がないとい
う問題もあった。

【０００６】本発明は、上記不具合を解決したものであ
り、汎用性を有し、焼結歯車の歯車部を高精度に仕上げ
転造可能な、焼結歯車の仕上げ転造方法及び仕上げ転造
装置を提供することを技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、歯先、歯面及び歯元によ
り構成された一定の歯幅を有する歯車部を備えた焼結体
よりなるワークの前記歯車部を、前記歯車部に噛み合う
転造ダイスにより仕上げ転造する方法であって、前記転
造ダイスはネジ形状を呈するとともにダイス軸に回転可
能に固定され、前記ワークはワーク軸に回転自在に固定
され、前記ワーク軸は前記転造ダイスへの押し込み方向
及び軸方向に平行移動可能に配設され、前記ワーク軸を
押し込み方向ヨ平行移動させ前記ワークの前記歯車部を
前記転造ダイスへ所定量押し込み噛み合わせた状態で前
記転造ダイスを所定速度で回転駆動させるとともに前記
ワーク軸を軸方向へ所定速度で送りながら前記歯幅方向
へ逐次転造加工し、前記ワークの前記歯車部の形状精度
及び表面密度向上を図ることを特徴とする焼結歯車の仕
上げ転造方法とした。

【０００８】このように、転造ダイスをネジ形状とする
ことにより、転造加工はホブ切りと類似の創成運動によ
り逐次的に行われることになる。ホブ切りにおける歯車
の創成運動については周知事項であるので説明を省略す
る。本転造方法によれば、従来技術のプランジ転造とは
異なり転造ダイスとワークとの接触領域が狭くなるの
で、小さな加工力で転造加工することができ、転造時に
転造ダイス側の弾性変形を抑えることができるので、ワ
ークへの転写精度が向上し、仕上げ転造後のワークの歯
形精度が向上する。

【０００９】また、転造ダイスとワークとの接触領域が
狭くなることで、同一の加工力でも接触圧力を向上させ
ることができ、容易にワークの歯車部の表面密度を向上
させることが可能となる。

【００１０】さらに、高歯たけの歯車を転造する場合で
も、従来技術のような歯の干渉の問題が生じないので、
歯面と歯元を同時に転造可能となり、歯元部の表面にま
で十分な安定した緻密層を形成可能とすることができ、
歯元曲げ疲労強度を十分に向上させることができる。

【００１１】また、モジュールと転位係数の歯車諸元が
同一ならば、ダイス軸とワーク軸との軸間距離を調節す
るだけで、一つの転造ダイスにて転造可能となるので、
前記歯車諸元が同一の製品については、転造ダイスの形
状を変更する必要がなくなり、汎用性が格段に向上する
ものである。

【００１２】より好ましくは、請求項２に記載のよう
に、前記ダイス軸は、その軸方向を前記ワーク軸の軸方
向に対して調節可能に配設され、前記ワークの前記歯車
部のねじれ角度に合わせて前記ダイス軸の軸方向を調節
し、任意のねじれ角度を有する前記ワークの前記歯車部
を仕上げ転造することができるようにするとよい。

【００１３】このように、ダイス軸の軸方向をワーク軸
の軸方向に対して調節可能にすることにより、平歯車で
あってもはすば歯車であっても、モジュールと転位係数
が同一であれば、ダイス軸の軸方向を調節し転造ダイス
のワークに対する傾き角を調節するだけで転造可能とな
り、より汎用性を向上させることができる。

【００１４】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１又は２において、仕上げ転造する過程において、前記
ワークの押し込み量を前記ワーク軸の軸方向への移動と
ともに調整可能であり、前記ワークの押し込み量を、前
記歯幅の一端から中央近傍へ向けて徐々に減少させ前記
歯幅の中央近傍から他端へ向けて徐々に増加させること
により前記歯面をクラウニングすることが可能な焼結歯
車の仕上げ転造方法とした。

【００１５】このように、仕上げ転造する過程におい
て、ワークの押し込み量を、ワーク軸の軸方向への移動
すなわちワークの歯幅方向への移動とともに調整可能と
し、ワークの移動軌跡を制御可能とすることにより、容
易かつ高精度に歯面のクラウニングが可能となる。これ
により、さらに汎用性を向上させることが可能となる。

【００１６】請求項4に記載の発明は、請求項１〜３に
おける焼結歯車の仕上げ転造方法により前記ワークの前
記歯車部を仕上げ転造可能な焼結歯車の仕上げ転造装置
である。本装置によれば、上述のように、一つの転造ダ
イスにて種々の形状を有する製品を高精度に転造するこ
とができ、非常に汎用性に富むものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１８】図１は、本発明に係る焼結歯車を仕上げ転
造する方法により転造を行う転造装置の正面断面図であ
る。図１において、１は、定盤であり、定盤１の上面に
は、メインフレーム２及びメインフレーム３が図１のよ
うに固設されている。

【００１９】１３は転造ダイスであり、転造ダイス１３
はネジ状を呈しており、ダイス軸１２に一体的に固定さ
れている。ダイス軸１２は、メインフレーム３のコの字
状の先端部分に図１のように鉛直方向に軸支され、転造
ダイス１３は、ダイス軸１２により回転可能に固定され
ている。

【００２０】５は、ドライブモータであり、ドライブモ
ータ５は定盤１の図１において左側上面に固設されてい
る。ドライブモータ５の出力軸であるドライブシャフト
６は、メインフレーム３に軸支されるとともに、図１に
おいて右端にはカサ歯車７が一体的に固定されている。
メインフレーム３は補助シャフト９をも軸支しており補
助シャフト９の図１において下端部にはカサ歯車８が一
体的に固定されており、上端部にははすば歯車１０が一
体的に固定されている。カサ歯車７とカサ歯車８は互い
に噛み合う位置に配設されており、また、はすば歯車１
０と、ダイス軸１２の上端に一体的に固定されているは
すば歯車１１も互いに噛み合うように配設されている。
以上の構成において、ドライブモータ５の回転駆動力
は、ドライブシャフト６を介してカサ歯車７、カサ歯車
８、補助シャフト９、はすば歯車１０、はすば歯車１
１、ダイス軸１２へと順次伝達され、転造ダイス１３を
回転駆動させることになる。

【００２１】１４は焼結体よりなるワークであり、ワー
ク１４は、鉄系合金粉末原料をプレス加工により歯先、
歯面、歯底を有する歯車部を備えた圧粉体に圧縮成形
し、これを焼結することにより歯車形状に作製されたも
のを用いる。

【００２２】ワーク１４は図１において紙面に垂直方向
に延在するワーク軸１８により歯車中心を一体的に固定
されている。ワーク軸１８は、ボックス１５により軸支
されており、ワーク１４は、ワーク軸１８により回転自
在に固定されていることになる。

【００２３】ボックス１５は、スライディングプレート
４の上に固設されており、スライディングプレート４は
定盤1上を、図１において左右方向及び紙面垂直方向へ
平行移動可能に配設されている。ボックス１５の左右方
向の平行移動により、ワーク１４も一体的に平行移動
し、ワーク１４の転造ダイス１３に対する押し込み量を
調節することができる。また、ボックス１５の紙面垂直
方向の平行移動により、ワーク１４も一体的に平行移動
し、ワーク１４を転造ダイス１３に対し歯すじ方向へ送
ることができる。

【００２４】ボックス１５の左右方向への位置決めは、
ボックス１５の右側面に一端を固定されたバックアップ
用シャフト１６の左右方向位置をシリンダ１７により調
節することで行う。ボックス１５の紙面垂直方向への送
りは、図示しない送り用モータの駆動力を利用して行
う。

【００２５】以上のような構成を有する転造装置を用い
てワーク１４の歯車部を転造する方法について、図１〜
３を用いて以下に説明する。

【００２６】図２は、図１におけるワーク１４及び転造
ダイス１３部分を上方から見た断面図である。図３は、
転造ダイス１３によりワーク１４が転造されていく様子
を示した図である。

【００２７】まず、ドライブモータ５を駆動させ、転造
ダイス１３を図２においてＢ方向へ一定回転速度で回転
駆動させておく。この状態にて図１の位置にあるセット
されたワーク１４を、転造ダイス１３へ所定量だけ押し
込むため、シリンダ１７を操作し、ボックス１５を図１
において左方へ移動させ、図２に示すようにワーク１４
と転造ダイス１３とを噛み合わせる。ワーク１４を、転
造ダイス１３へ所定量だけ押し込んだら、押し込み量を
固定するため、シリンダ１７を操作し、ボックス１５の
図１における左右位置を固定させる。この状態にて図示
しない送り用モータを操作し、ボックス１５を図２にお
いてＡ方向へ所定の一定速度で平行移動させる。ボック
ス１５のＡ方向への平行移動により、ワーク１４は転造
ダイス１３に対して歯すじ方向へ送られることになる。
この転造ダイス１３のＢ方向への回転運動と、ワーク１
４のＡ方向への送り運動により、両者の接触領域におい
て、ホブ切りと類似の創成運動により転造加工が逐次的
に行われることになる。

【００２８】転造加工中のワーク１４の転造は、図３に
示すように進行する。すなわち、転造ダイス１３がワー
ク１４と噛み合った状態にてＢ方向へ回転すると、転造
ダイス１３のネジ山部１３ａ及びネジ底部１３ｂがワー
ク１４に対して図３において上方向へ移動する。する
と、転造ダイス１３に噛み合うワーク１４は、両者の接
触領域において転造されながら図３においてＣ方向へ連
れ回りすることになる。このようなワーク１４のＣ方向
への回転運動と、図２におけるＡ方向への送り運動によ
り、ワーク１４の歯先１４ａは転造ダイス１３のネジ底
部１３ｂにて転造され、ワーク１４の歯元１４ｃは転造
ダイス１３のネジ山部１３ａにて逐次転造される。

【００２９】以上の動作により転造が進行し、ワーク１
４が図２においてＡ方向へ十分送られ、転造ダイス１３
との接触状態が解除された時点にて、ワーク１４の転造
が終了する。

【００３０】本装置によれば、モジュールと転位係数の
歯車諸元が同一ならば、ダイス軸１２とワーク軸１８と
の軸間距離を調節するだけで、一つの転造ダイス１３に
て転造可能となるので、前記歯車諸元が同一の製品につ
いては、転造ダイス１３の形状を変更する必要がなくな
り、汎用性が格段に向上するものである。

【００３１】また、図示はしないが、ダイス軸１２の軸
方向をワーク軸１８の軸方向に対して回転可能に構成す
れば、ワーク１４がねじれ角を有するはすば歯車形状の
場合であっても、ワーク１４の歯車部のねじれ角度に合
わせてダイス軸１２の軸方向を回転調節し、任意のねじ
れ角度を有するワーク14の歯車部を仕上げ転造すること
ができる。これにより、ワーク１４の形状が平歯車であ
ってもはすば歯車であっても、ダイス軸１２の軸方向を
調節し転造ダイス１３のワーク１４に対する傾き角を調
節するだけで転造可能となり、より汎用性を向上させる
ことができる。

【００３２】さらに、転造する過程において、図４に示
すように、ワーク１４の押し込み量をワーク１４のＡ方
向への移動とともに調整可能とし、ワーク１４の移動軌
跡を制御可能とすることにより、ワーク１４の押し込み
量を、ワーク１４の歯幅の一端から中央近傍へ向けて
（図４において１→２の過程）徐々に減少させ、歯幅の
中央近傍から他端へ向けて（図４において２→３の過
程）徐々に増加させることによりワーク１４の歯面１４
ｂを容易かつ高精度にクラウニングすることも可能とな
る。

【００３３】以上、本発明を上記実施の態様に即して説
明したが、本発明は上記態様に限定されるものではな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
汎用性を有し、焼結歯車の表面密度の向上を図り、か
つ、歯車部を高精度に仕上げ転造可能な焼結歯車の仕上
げ転造方法及び仕上げ転造装置を提供することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る焼結歯車を仕上げ転造する方法に
より転造を行う転造装置の正面断面図である。

【図２】図１におけるワーク１４及び転造ダイス１３部
分を上方から見た断面図である。

【図３】転造ダイス１３によりワーク１４が転造されて
いく様子を示した図である。

【図４】ワーク１４の歯面１４ｂをクラウニング成形す
る手順を示す図である。

【符号の説明】

１２ ダイス軸 １３ 転造ダイス １４ ワーク １４ａ 歯先， １４ｂ 歯面， １４ｃ 歯元 １８ ワーク軸

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯先、歯面及び歯元により構成された一
   定の歯幅を有する歯車部を備えた焼結体よりなるワーク
   の前記歯車部を、前記歯車部に噛み合う転造ダイスによ
   り仕上げ転造する方法であって、前記転造ダイスはネジ
   形状を呈するとともにダイス軸に回転可能に固定され、
   前記ワークはワーク軸に回転自在に固定され、前記ワー
   ク軸は前記転造ダイスへの押し込み方向及び軸方向に平
   行移動可能に配設され、前記ワーク軸を押し込み方向へ
   平行移動させ前記ワークの前記歯車部を前記転造ダイス
   へ所定量押し込み噛み合わせた状態で前記転造ダイスを
   所定速度で回転駆動させるとともに前記ワーク軸を軸方
   向へ所定速度で送りながら前記歯幅方向へ逐次転造加工
   し、前記ワークの前記歯車部の形状精度及び表面密度向
   上を図ることを特徴とする焼結歯車の仕上げ転造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記ダイス軸は、そ
   の軸方向を前記ワーク軸の軸方向に対して調節可能に配
   設され、前記ワークの前記歯車部のねじれ角度に合わせ
   て前記ダイス軸の軸方向を調節し、任意のねじれ角度を
   有する前記ワークの前記歯車部を仕上げ転造することが
   可能な焼結歯車の仕上げ転造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、仕上げ転造す
   る過程において、前記ワークの押し込み量を前記ワーク
   軸の軸方向への移動とともに調整可能であり、前記ワー
   クの押し込み量を、前記歯幅の一端から中央近傍へ向け
   て徐々に減少させ前記歯幅の中央近傍から他端へ向けて
   徐々に増加させることにより前記歯面をクラウニングす
   ることが可能な焼結歯車の仕上げ転造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３における焼結歯車の仕上げ
   転造方法により前記ワークの前記歯車部を仕上げ転造可
   能な焼結歯車の仕上げ転造装置。