JP2001300681A - トランスミッションギヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない加工工数で、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製造で
きる冷間鍛造工法を提供する。 【解決手段】 ダイス５内に円環状の素材Ｗを入れ
（Ａ）、上面を上パンチ７にて閉塞した上でカウンター
パンチ６にて据え込み、変速ギヤ部２を成形する
（Ｂ）。続いて、マンドレル１０を所定量だけ上昇させ
て素材内周に隙間をつくり、その隙間を埋めるべくさら
にカウンターパンチ６にて据え込み、変速ギヤ部２の完
成度を高める（Ｃ）。中間パンチ１２とインナパンチ１
１およびマンドレル１０を所定量だけ上昇させて階段状
の空間をつくり、この空間を埋めるべくさらに素材Ｗを
据え込んで、クラッチギヤ部４とボス部３とを成形する
（Ｄ）。

Description

【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６−７
３７１２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１
０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２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１
０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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。