JP2000210754A - はすば歯車のクラウニング付き歯形の鍛造成形方法および鍛造成形装置 - Google Patents

はすば歯車のクラウニング付き歯形の鍛造成形方法および鍛造成形装置

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JP2000210754A
JP2000210754A JP11017356A JP1735699A JP2000210754A JP 2000210754 A JP2000210754 A JP 2000210754A JP 11017356 A JP11017356 A JP 11017356A JP 1735699 A JP1735699 A JP 1735699A JP 2000210754 A JP2000210754 A JP 2000210754A
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helical gear
tooth
die
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forging
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Michihito Ayano
通仁 綾野
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Aisin Seiki Co Ltd
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08Upsetting

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍛造成形のみではすば歯車のクラウニング付
き歯形を成形する。 【解決手段】 クラウニング付き歯形を有するはすば歯
車B1の軸方向一端から軸方向中央にわたる歯形に対応
する歯型15aを有する回転自在な下ダイ15内に素材
A1をセットした後、はすば歯車B1の軸方向他端から
軸方向中央にわたる歯形に対応する歯型18aを有する
回転自在な上ダイ18を下降させて、該両ダイ15、1
8を両歯型15a、18aの歯筋が連続するように密着
させて素材A1の外周側の歯形成形空間22を形成さ
せ、この状態を保持しつつ素材A1を上パンチ21と下
パンチ19とにより加圧し歯形成形空間22に充満させ
てクラウニング付き歯形を鍛造成形する。鍛造成形後、
先ず上パンチ21を下降させたまま上ダイ18を上昇さ
せることにより上ダイ18に回転を生じさせてはすば歯
車B1を上ダイ内18から抜き出し、次いで上パンチ2
1を上昇させかつ下パンチ19を上昇させることにより
下ダイ15に回転を生じさせてはすば歯車B1を下ダイ
15内から抜き出す。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、クラウニ
ング付き歯形の鍛造成形方法および鍛造成形装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】自動車の変速歯車として使用されるはす
ば歯車の歯形は、片当たりを避けるため、クラウニング
付き歯形に成形されている。クラウニング付き歯形と
は、図6に示すように、はすば歯車の軸方向中央から軸
方向一端および軸方向他端に近づくにつれて歯厚が漸減
するように成形された歯形である。
【0003】従来、はすば歯車のクラウニング付き歯形
は、一般的に、棒材、あるいは鍛造による粗形材をボブ
切り等により粗加工した後、シェービング等により仕上
げ加工を行うと同時にクラウニングを付けることによっ
て成形されていた。
【0004】また、特開平5−138284号公報に
は、平歯車、はすば歯車、ベベルギヤ等の成形方法とし
て、得ようとする歯車の形状に対応するダイ孔が形成さ
れた単一のダイと一対のパンチとを用いて鍛造すること
が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の一般的
な成形方法は、少なくとも2工程を要し、また材料の歩
留りが悪いことから、製造費用が高いと言う問題があ
る。
【0006】また、特開平5−138284号公報に記
載の鍛造成形方法によれば、従来の一般的な成形方法に
比べて材料の歩留りが向上するので、製造費用は、従来
の一般的な成形方法に比べれば低くなる。しかし、単一
のダイのダイ孔をクラウニング付き歯形に対応させた場
合には、鍛造したはすば歯車を変形させることなくダイ
から取り出すことができないので、鍛造後にシェービン
グ等によりクラウニングを付ける必要がある。従って、
製造費用は、従来の一般的な成形方法に比べれば低くな
るが、未だ不十分である。
【0007】この出願の発明は、製造費用をより低くす
るため、はすば歯車のクラウニング付き歯形を鍛造のみ
で成形する鍛造成形方法および鍛造成形装置を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項1の発
明は、クラウニング付き歯形を有するはすば歯車の軸方
向一端から軸方向中央にわたる歯形に対応する歯型を有
する下ダイ内に素材をセットした後、該はすば歯車の軸
方向他端から軸方向中央にわたる歯形に対応する歯型を
有する上ダイを下降させて、該両ダイを該両歯型の歯筋
が連続するように密着させて該素材の外周側の歯形成形
空間を形成させ、この状態を保持しつつ該素材を上パン
チと下パンチとにより加圧し該歯形成形空間に充満させ
てクラウニング付き歯形を鍛造成形し、その後、該上ダ
イと該はすば歯車とを該はすば歯車の歯形に沿って相対
運動させることにより該はすば歯車を該上ダイ内から抜
き出し、また該下ダイと該はすば歯車とを該はすば歯車
の歯形に沿って相対運動させることにより該はすば歯車
を該下ダイ内から抜き出すことを特徴とするはすば歯車
のクラウニング付き歯形の鍛造成形方法であり、鍛造成
形したクラウニング付き歯形を有するはすば歯車を変形
させることなく各ダイから抜き出すことができるので、
鍛造成形のみでクラウニング付き歯形を有するはすば歯
車を成形することができ、製造費用を従来よりも低くす
ることができる。
【0009】この出願の請求項2の発明は、クラウニン
グ付き歯形を有するはすば歯車の軸方向一端から軸方向
中央にわたる歯形に対応する歯型を有する下ダイと、該
下ダイを回転自在に保持する下ダイホルダーと、該はす
ば歯車の軸方向他端から軸方向中央にわたる歯形に対応
する歯型を有する上ダイと、該上ダイを回転自在に保持
する昇降可能な上ダイホルダーと、該下ダイおよび該下
ダイホルダーの中心部に位置する昇降可能な下パンチ
と、該上ダイおよび該上ダイホルダーの中心部に位置す
る昇降可能な上パンチと、該上ダイが下降して該下ダイ
に密着する時に作用して該両歯型の歯筋が連続するよう
に該両ダイを相対的に位置決めする位置決め手段とを備
えたことを特徴とするはすば歯車のクラウニング付き歯
形の鍛造成形装置であり、上ダイホルダー、上パンチお
よび下パンチを所定の順序に従い上下方向に駆動するこ
とのみで上記鍛造成形方法を実施することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この出願の発明の実施の形
態について、図を参照して具体的に説明する。
【0011】図1および図2は、この出願の発明に従う
鍛造成形装置10の構成および動作を示す断面図であ
り、図1の左半分は上ダイの下降中の状態を示し、図1
右半分は上パンチの下降中の状態を示し、図2の左半分
は上ダイの下降中の状態を示し、図2の右半分は上パン
チの下降および下パンチの上昇が終了した鍛造成形終了
状態を示す。図1および図2において、A1は円筒形の
素材を示し、B1は成形品であるクラウニング付き歯形
を有するはすば歯車を示す。11は下ダイホルダーであ
り、プレス機械(図示省略)に固定される。12は上ダ
イホルダーであり、プレス機械の第1の油圧シリンダー
装置(図示省略)により駆動され昇降される。
【0012】下ダイホルダー11は、部分11aと部分
11bとを結合してなり、ラジアルベアリング13およ
びスラストベアリング14を介して下ダイ15を回転自
在に保持している。同様に、上ダイホルダー12は、部
分12aと部分12bとを結合してなり、ラジアルベア
リング16およびスラストベアリング17を介して上ダ
イ18を回転自在に保持している。
【0013】下ダイ15は、はすば歯車Bの軸方向一端
から軸方向中央にわたる歯形に対応する歯型15aを有
している。上ダイ18は、はすば歯車Bの軸方向中央か
ら軸方向他端にわたる歯形に対応する歯型18aを有し
ている。上ダイ18の下面にテーパ付きピン18bが設
けられる一方、下ダイ15の上面にはテーパ付きピン穴
15bが設けられ、上ダイ18を下降させてその下面を
下ダイ15の上面に密着させた時にテーパ付きピン18
bがテーパ付き穴15bに嵌入することで上ダイ18と
下ダイ15とが、歯型18aの歯筋と歯型15aの歯筋
とが連続するように相対的に位置決めされるように構成
されている。
【0014】尚、テーパ付きピン18bとテーパ付き穴
15bは請求項2に記載の位置決め手段を構成する。
【0015】下ダイホルダー11および下ダイ15の中
心部に昇降可能に位置する下パンチ19は、プレス機械
の第2の油圧シリンダー装置(図示省略)により駆動さ
れ昇降される。この下パンチ19は、その全体が円筒状
であり、下ダイホルダー11に対して固定関係にある下
マンドレル20の外周に摺動可能に嵌合されている。
【0016】上ダイホルダー12および上ダイ18の中
心部に摺動可能に位置する上パンチ21は、下端部は円
筒状であるがその他は円柱状であり、プレス機械の第3
の油圧シリンダー装置(図示省略)により駆動され昇降
される。
【0017】次に、上記の鍛造成形装置10を用いて、
素材A1からはすば歯車B1を鍛造成形する手順を説明
する。
【0018】先ず、下パンチ19を図1の左半分に示す
下死点位置に位置させる一方、上ダイホルダー12およ
び上パンチ21を上死点位置(図1の左半分に示す位置
よりも高い)に位置させた状態で、素材A1を下マンド
レル20の外周に嵌合して図1の左半分に示すように下
ダイ15内にセットする。次いで、第1の油圧シリンダ
ー装置により上ダイホルダー12を下降させ、上ダイ1
8のテーパ付きピン18bを下ダイ15のテーパ付き穴
15bに嵌入させて上ダイ18の歯型18aの歯筋と下
ダイ15の歯型15aの歯筋とを連続させかつ上ダイ1
8の下面を下ダイ15の上面に密着させることにより、
素材A1の外周側の歯形成形空間22を形成させる(図
1の右半分参照)。
【0019】その後、図1の右半分に示すように上ダイ
18の下面を下ダイ15の上面に密着させた状態を保持
しつつ第3のシリンダー装置により上パンチ21を下降
させ、上パンチ21が素材A1の上端に接した時点で第
2の油圧シリンダー装置により下パンチ19の上昇を開
始させ、図2の右半分に示すように、両パンチ19、2
1により素材Aを加圧して歯形成形空間22に充満させ
ることによりはすば歯車B1のクラウニング歯形を鍛造
成形する。
【0020】鍛造成形終了後、先ず、上パンチ21を下
降させたまま上ダイホルダー12を上昇させ、上ダイホ
ルダー12により回転自在に保持させた上ダイ18をは
すば歯車B1の歯形に沿って回転させることによっては
すば歯車B1を上ダイ18内から抜き出す。即ち、上ダ
イ18と上パンチ21とをはすば歯車B1の歯形に沿っ
て相対運動させることによりはすば歯車B1を上ダイ1
8内から抜き出すものである。次いで、上パンチ21を
上昇させかつ下パンチ19を上昇させ、下ダイホルダー
11により回転自在に保持させた下ダイ15をはすば歯
車B1の歯形に沿って回転させることによりはすば歯車
B1を下ダイ15内から抜き出す。即ち、下ダイ15と
下パンチ19とをはすば歯車B1の歯形に沿って相対運
動させることによりはすば歯車B1を下ダイ15内から
抜き出すものである。
【0021】尚、鍛造成形終了後、先ず上ダイ18、上
パンチ21および下パンチ19を上昇させることにより
はすば歯車B1を下ダイ15から抜き出し、その後はす
ば歯車B1を上ダイ18から抜き出すこととしてもよ
い。更には、鍛造成形終了後、上ダイ18を上昇させる
と同時に上パンチ21および下パンチ19を上ダイ18
の速度よる低速で上昇させることにより、はすば歯車B
1を上ダイ18および下ダイ15から同時に抜き出すこ
ととしてもよい。
【0022】図3は、この出願の発明に従う別の鍛造成
形装置110の断面の一部を示すもので、鍛造成形終了
状態を示す。この鍛造成形装置110は、図1に示す素
材A1から図3に示す捨て肉部B2a付きのはすば歯車
B2を鍛造成形するためのものである。この鍛造成形装
置210は、図1の下マンドレル20および上パンチ2
1を下マンドレル120および上パンチ121(全体が
円筒状を呈する)にそれぞれ置換するとともに、上パン
チ121を摺動可能に嵌合した上マンドレル123(上
ダイホルダーに対して固定関係にある)を追加し、上ダ
イ18を下ダイ15に密着させた状態では下マンドレル
120の上端と上マンドレル123の下端との間に所定
のすきま124が存在するようにしてなる構成であり、
図1の鍛造成形装置10に比べて、はすば歯車の鍛造成
形時の外径側への材料流動性が向上するとともに鍛造荷
重が低減する。
【0023】図4は、この出願の発明に従う別の鍛造成
形装置210の断面の一部を示すもので、鍛造成形終了
状態を示す。この鍛造成形装置210は、円柱形の素材
からはすば歯車B3を鍛造成形するようにしたもので、
図1の下パンチ19および上パンチ21を下パンチ21
9および上パンチ221に置換してなる構成である。
【0024】図5は、この出願の発明に従う別の鍛造成
形装置310の断面の一部を示すもので、鍛造成形終了
状態を示す。この鍛造成形装置310は、図1に示す円
筒形の素材A1から内スプラインB4a付きのはすば歯
車B4を鍛造成形するようにしたものであり、図1の下
マンドレル20、下パンチ19および上パンチ21を外
スプライン付きの下マンドレル320、内スプライン付
きの下パンチ319および内スプライン付き上パンチ3
21にそれぞれ置換してなる構成である。
【0025】更に、図1の下マンドレル20、下パンチ
19および上パンチ21をはすば歯車形状の外側形状の
下マンドレル、はすば歯車形状に対応する歯型の内側形
状の下パンチおよび上パンチにそれぞれ置換しかつ両パ
ンチを回転自在とすることにより、内側もはすば歯形を
有するはすば歯車を鍛造成形することができる。
【0026】また、何れの鍛造装置を用いてクラウニン
グ付き歯形を有するはすば歯車を鍛造成形する場合にお
いて、素材として、はすば歯形を鍛造等により粗成形し
た粗形材を使用することにより、1工程では成形困難な
高歯丈の歯車や、高強度の歯車を鍛造成形することがで
きる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように、この出願の発明
によれば、クラウニング歯形を有するはすば歯車を鍛造
成形のみで成形することができ、製造費用を従来に比べ
て引き下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明に係る鍛造成形装置の構成およ
び動作を説明する断面図である。
【図2】図1に示す鍛造成形装置の構成および動作を説
明する断面図である。
【図3】この出願の発明に係る別の鍛造成形装置の構成
を示す断面図である。
【図4】この出願の発明に係る別の鍛造成形装置の構成
を示す断面図である。
【図5】この出願の発明に係る別の鍛造成形装置の構成
を示す断面図である。
【図6】はすば歯車のクラウニング付き歯形を示す図で
ある。
【符号の説明】
10、110、210、310・・・鍛造成形装置 11・・・下ダイホルダー 12・・・上ダイホルダー 13、16・・・ラジアルベアリング 15・・・下ダイ 15a・・・歯型 14、17・・・スラストベアリング 18・・・上ダイ 18a・・・歯型 19・・・下パンチ 21・・・上パンチ 22・・・歯型成形空間

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クラウニング付き歯形を有するはすば歯
    車の軸方向一端から軸方向中央にわたる歯形に対応する
    歯型を有する下ダイ内に素材をセットした後、該はすば
    歯車の軸方向他端から軸方向中央にわたる歯形に対応す
    る歯型を有する上ダイを下降させて、該両ダイを該両歯
    型の歯筋が連続するように密着させて該素材の外周側の
    歯形成形空間を形成させ、この状態を保持しつつ該素材
    を上パンチと下パンチとにより加圧し該歯形成形空間に
    充満させてクラウニング付き歯形を鍛造成形し、その
    後、該上ダイと該はすば歯車とを該はすば歯車の歯形に
    沿って相対運動させることにより該はすば歯車を該上ダ
    イ内から抜き出し、また該下ダイと該はすば歯車とを該
    はすば歯車の歯形に沿って相対運動させることにより該
    はすば歯車を該下ダイ内から抜き出すことを特徴とする
    はすば歯車のクラウニング付き歯形の鍛造成形方法。
  2. 【請求項2】 クラウニング付き歯形を有するはすば歯
    車の軸方向一端から軸方向中央にわたる歯形に対応する
    歯型を有する下ダイと、該下ダイを回転自在に保持する
    下ダイホルダーと、該はすば歯車の軸方向他端から軸方
    向中央にわたる歯形に対応する歯型を有する上ダイと、
    該上ダイを回転自在に保持する昇降可能な上ダイホルダ
    ーと、該下ダイおよび該下ダイホルダーの中心部に位置
    する昇降可能な下パンチと、該上ダイおよび該上ダイホ
    ルダーの中心部に位置する昇降可能な上パンチと、該上
    ダイが下降して該下ダイに密着する時に作用して該両歯
    型の歯筋が連続するように該両ダイを相対的に位置決め
    する位置決め手段とを備えたことを特徴とするはすば歯
    車のクラウニング付き歯形の鍛造成形装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112845795A (zh) * 2020-12-28 2021-05-28 浙江格洛博机械科技股份有限公司 一种变速箱制动器内轮毂的连续式花键成型设备

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