JP2002143978A - 歯形鍛造部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯形寸法精度及び歯形面粗度のよい外歯リン
グ状の歯形部を一体に備えた歯形鍛造部材を安価に製造
し得る製造方法を提供する。 【解決手段】 先ず、熱間鍛造工程で成形される荒鍛造
部材１の粗歯形部５において、その歯形の歯先円径ｈ１
及び歯厚ｈ２を最終製品寸法より小さな値に設定すると
共に、その歯高さｈ３を最終製品寸法より大きな値に設
定する。その後、冷間鍛造工程において、荒鍛造部材１
を、コイニング用の上下の型間２０，２１で挟圧し、粗
歯形部５背面の係合テーパ面６と下型２１の押圧テーパ
面２２ａとの係合によって粗歯形部５を拡径方向へ押圧
して拡径方向へのコイニングを施すと同時に、粗歯形部
５の歯形端面８と下型２１の圧接面２３ａとの圧接によ
って粗歯形部５を軸線方向圧縮側へ押圧して軸線方向へ
のコイニングを施し、最終製品である歯形鍛造部材１０
を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、歯形鍛造部材の製
造方法に関し、更に詳しくは、歯形全面の寸法精度及び
歯形面粗度のよい製品を安価に製造し得る歯形鍛造部材
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の歯形鍛造部材の製造方法として、
図８に示すように、熱間鍛造によって最終製品寸法より
僅かに大きな歯形を成す粗歯形部１０５を一体に備えた
荒鍛造部材１００を成形し、この荒鍛造部材１００に冷
間鍛造型２７０でサイジング加工を施して、最終製品で
ある所定サイズの歯形部を備えた歯形鍛造部材を成形す
るようにしたものが知られている。

【０００３】しかし、上記サイジング加工では、下型に
形成した導入部２００によって歯形部の歯元に肉溜りが
生じ、歯元まで歯形精度が確保できなかったり、また、
潤滑のためのボンデ処理が必要であるため製造コストが
高くなったりといった問題があった。さらに、歯形部端
面の角部に欠肉が生じるため、後工程で歯形部端面を切
削して削りだす必要があり、やはり、製造コストが高く
なるといった問題があった。

【０００４】そこで、上記問題を克服する従来の技術と
して、例えば、特開昭６１−２３５０３３号に示すよう
に、熱間鍛造によって最終製品より僅かに小さな歯形を
成す粗歯形部を一体に備えた荒鍛造部材を成形し、この
荒鍛造部材を冷間鍛造型により挟圧して、粗歯形部背面
を拡径方向へ押圧してコイニング加工を施し、歯形鍛造
部材を製造するようにしたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術では、熱間鍛造部材である荒鍛造部材の粗歯形部にお
いて、拡径方向へのコイニングの記載はあるが、軸線方
向の歯高さ（いわゆる歯幅）についての処理には何ら記
載がなく、従って、最終製品である歯形鍛造部材の歯高
さ精度は、熱間鍛造で得られる荒鍛造部材の歯高さ精度
と略同じ値となり、歯高さ精度の要求される製品の場合
には、後工程で歯形部端面を切削して削りだす必要があ
り、製造コストが高くなるといった問題があった。

【０００６】さらに、上記拡径方向へのコイニングの最
中に、粗歯形部背面側の材料のみが拡径方向へ流動する
こととなるが、熱間鍛造された荒鍛造部材と冷間鍛造型
との径方向のクリアランスが大きいと、歯形面が強圧さ
れず成形される最終製品の歯形面粗度が必要十分でな
く、荒鍛造部材の寸法精度管理を厳格に行うか、あるい
は、比較的強い鍛造力でもって冷間鍛造を行わなければ
ならず、何れにしても、製造コストが高くなるといった
問題があった。以上より本発明は、上記問題点を解決す
るものであり、歯形面精度、歯高さ精度及び歯形面粗度
のよい製品を安価に製造し得る歯形鍛造部品の製造方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の歯
形鍛造部材の製造方法は、所定形状の初期素材に熱間鍛
造を施して、粗歯形部を備えた荒鍛造部材を成形し、そ
の後、該荒鍛造部材に冷間鍛造を施して、所定サイズの
歯形部を備えた歯形鍛造部材を成形するようにした歯形
鍛造部材の製造方法において、前記荒鍛造部材の粗歯形
部では、その歯形を、前記歯形鍛造部材の歯形部より小
さな値に設定すると共に、その軸線方向の歯高さを、前
記歯形鍛造部材の歯形部より大きな値に設定する一方、
前記冷間鍛造では、前記荒鍛造部材を複数のコイニング
用型で挟圧して、前記粗歯形部背面を拡径方向へ押圧し
てコイニングすると共に、前記粗歯形部端面を軸線方向
へ押圧してコイニングすることを特徴とする。

【０００８】上記「荒鍛造部材の粗歯形部」は、その歯
形の歯先円径、円周方向の歯厚を、歯形鍛造部材の歯形
部より小さな値に設定する。また、上記「複数のコイニ
ング用型」としては、各種鍛造金型の組合わせを用いる
ことができるが、製造性といった観点から、請求項２に
示すように、前記複数のコイニング用型を、前記歯形鍛
造部材の歯形部と同サイズの歯形面と、前記荒鍛造部材
の粗歯形部背面に形成した係合テーパ面に係合する押圧
テーパ面と、前記荒鍛造部材の歯形部端面と圧接する圧
接面とを備えたコイニング用下型と、該コイニング用下
型と協働するコイニング用上型とで構成することが好ま
しい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により図１
〜７に従って具体的に説明する。 （１）実施例１ ａ．熱間鍛造工程 「実施例１」では、初期素材として、丸棒形状の鉄系素
材（ＳＣＭ４２０）を１１５０〜１２５０℃程度の熱間
状態に加熱する。この加熱された鉄系素材を、熱間鍛造
型（図示せず）によって上下方向から複数回強圧して荒
鍛造部材１を成形する。このように成形された荒鍛造部
材１は、図１，２に示すように、円盤状本体２の上下両
面に中心軸３ａ，３ｂを一体に備え、また、その下面に
は外歯リング状の粗歯形部５が一体に形成されている。
この粗歯形部５では、その歯形が最終製品寸法より小さ
な値に設定されている。つまり、粗歯形部５の歯形は、
その歯先円径ｈ１（１３０．４±０．３ｍｍ）、円周方
向の歯厚ｈ２（９．０±０．１ｍｍ）が、最終製品であ
る歯形鍛造部材１０（図３に示す）の歯先円径Ｈ１（１
３１．０±０．１ｍｍ）、円周方向の歯厚Ｈ２（９．３
±０．１ｍｍ）より僅かに小さな値（Ｈ１−ｈ１＝０．
６ｍｍ：Ｈ２−ｈ２＝０．３ｍｍ）に設定されている
（図６参照）。また、粗歯形部５の歯高さｈ３（１８．
１５±０．３ｍｍ）は、歯形鍛造部材１０の歯高さＨ３
（１７．１０±０．１５ｍｍ）より僅かに大きな値（ｈ
３−Ｈ３＝１．０５ｍｍ）に設定されている（図５参
照）。さらに、図５に示すように、粗歯形部５の背面
は、後述の背面コイニング型と係合する係合テーパ面６
と、この係合テーパ面６に連続する導入湾曲面７とに形
成されている。尚、上記熱間鍛造後に、荒鍛造部材に熱
処理（焼準）、ショットブラスト等の処理が必要に応じ
て施される。

【００１０】ｂ．冷間鍛造型構成 図４に示すように、冷間鍛造型２７は、互いに協働する
コイニング用の上下の型２０，２１を備えている。この
下型２１は、夫々リング状の背面コイニング型２２、端
面コイニング型２３及び歯形付き型２４を備えている。
そして、背面コイニング型２２外周に歯形付き型２４が
配置され、両型２２，２４間に端面コイニング型２３が
移動不能に嵌め込まれている。また、歯形付き型２４に
は、最終製品である歯形鍛造部材１０の歯形部１５と略
同形状・サイズの内歯状の歯形面２４ａが形成されてい
る。また、背面コイニング型２２には、粗歯形部５の係
合テーパ面６と係合して、粗歯形部５背面を拡径方向へ
押圧する押圧テーパ面２２ａが形成されている。また、
端面コイニング型２３には、荒鍛造部材１の粗歯形部５
端面と圧接し、粗歯形部５端面を軸線方向圧縮側へ押圧
する圧接面２３ａが形成されている。

【００１１】ｃ．冷間鍛造工程 上記構成のコイニング用の上下型２０，２１間に荒鍛造
部材１を据え、この上型２０と下型２１との間で挟圧し
て冷間鍛造が施される（図４参照）。これにより、荒鍛
造部材１の粗歯形部５の係合テーパ面６に対して背面コ
イニング型２２の押圧テーパ面２２ａが楔係合すること
により、粗歯形部５背面が拡径方向に押圧され、粗歯形
部５の歯形面が歯形付き型２４の歯形面２４ａに強圧さ
れて拡径方向のコイニングが行われる（図５、６参
照）。さらに、この拡径方向のコイニングと略同時に、
荒鍛造部材１の粗歯形部５の歯形端面８に対して端面コ
イニング型２３の圧接面２３ａが強圧して、粗歯形部５
は軸線方向に沿って圧縮され、軸線方向のコイニングが
行われる（図５、６参照）。このような拡径方向及び軸
線方向のコイニングの最中には、粗歯形部５の背面側の
材料に加え歯形端面８側の材料が同時に歯先側に流動す
ることとなる。

【００１２】そして、図５に示すように、拡径方向に移
動量ａ｛（歯先円径Ｈ１−歯先円径ｈ１）／２＝０．３
ｍｍ｝及び軸線方向に移動量ｂ（歯高さｈ３−歯高さＨ
３＝１．０５ｍｍ）でもってコイニングが終了し、所定
の寸法・サイズの歯形部１５を一体に備えた歯形鍛造部
材１０（図３，７に示す）が成形される。この歯形部１
５では、表１に示すように、歯形面精度±０．１、歯高
さ精度±０．１５及び歯形面粗度１２．５Ｚを示し、こ
れら各精度は、歯形としての製品機能上満足し得る値で
ある。尚、上記移動量ｂは、１．５〜０．８ｍｍの範囲
内で適宜設定される。また、上記移動量ａは、０．１〜
０．５ｍｍの範囲内で適宜設定される。移動量ａが０．
１ｍｍ未満であると荒鍛造部材１の寸法精度を厳しく管
理する必要が生じ、０．５ｍｍを超えると歯形面が強圧
されず、最終製品の必要十分な歯形面粗度が得られない
ためである。また、移動量ａは、荒鍛造部材１の寸法精
度及び最終製品の歯形面粗度及び型決めのしやすさ（冷
間型に対する荒鍛造部材の装入作業性）に加え、冷間鍛
造型の鍛造力を考慮すると、より好ましくは０．１５〜
０．４５ｍｍである。

【００１３】

【表１】

【００１４】（２）実施例２ 「実施例２」は、実施例１と同様にして、熱間鍛造工程
後の冷間鍛造工程において拡径方向へのコイニング及び
軸線方向へのコイニングによって歯形鍛造部材を成形す
るタイプであるが、拡径方向へのコイニングの移動量ａ
を０．５ｍｍに設定してある点で実施例１と異なる。こ
の実施例２では、表１に示すように、歯形側面精度±
０．１、歯高さ精度±０．１５及び歯形面粗度１２．５
Ｚを示し、これら各値は、実施例１と同様にして、歯形
としての製品機能上満足し得る値である。

【００１５】（３）比較例１ 「比較例１」は、熱間鍛造工程後の冷間鍛造工程におい
て拡径方向へのコイニングのみによって歯形鍛造部材を
成形する点で実施例１，２と異なる。また、実施例１と
同様にして、拡径方向へのコイニングの移動量ａは０．
３ｍｍに設定してある。この比較例１では、表１に示す
ように、歯形側面精度±０．２、歯高さ精度±０．８及
び歯形面粗度２５Ｚを示し、実施例１，２と比べ、歯形
高さ精度が極端に劣った値であり、歯形高さ精度が厳し
く要求される製品としては採用できない。

【００１６】（４）比較例２ 「比較例２」は、比較例１と同様にして、熱間鍛造工程
後の冷間鍛造工程において拡径方向へのコイニングのみ
によって歯形鍛造部材を成形するタイプであり、実施例
２と同様にして、拡径方向へのコイニングの移動量ａは
０．５ｍｍに設定してある。この比較例２では、表１に
示すように、歯形側面精度±０．３、歯高さ精度±０．
８及び歯形面粗度５０Ｚを示し、比較例１と同様にし
て、歯形高さ精度が極端に劣った値であり、さらに、実
施例１，２及び比較例１と比べ、歯形面粗度が極端に劣
った値であり、歯形としての製品機能上満足し得る値で
はない。

【００１７】（５）実施例の効果 このような歯形鍛造部材の製造方法では、冷間鍛造工程
においてコイニング加工のみで最終製品である歯形鍛造
部材を仕上げるようにしたので、従来のサイジング加工
をもって仕上げるものに比べ、歯元の肉溜りや歯先角部
の欠肉が発生することなく歯形面精度のよい歯形鍛造部
材を成形できる。従って、後工程で切削加工やバリ取り
加工等を施す必要がなく、さらに、安価な油潤滑でもっ
て冷間鍛造を行うことができ、製造コストを極力抑える
ことができる。

【００１８】また、本実施例では、冷間鍛造工程におい
て、荒鍛造部材１の粗歯形部５に対して拡径方向へのコ
イニングと同時に軸線方向へのコイニングを施し、この
コイニングの最中に、粗歯形部５の背面側の材料に加え
歯形端面８側の材料を同時に歯先側に流動させるように
したので、比較例１，２に示すように、拡径方向へのみ
のコイニングでもって仕上げるタイプに比べ、移動量ａ
が比較的大きな値であっても、強力な鍛造力を必要とせ
ず粗歯形部をコイニング用の上下の型間で強圧すること
ができ、製品機能上満足し得る歯形面精度、歯高さ精度
及び歯形面粗度を有する歯型部１５を備えた歯形鍛造部
材１０を成形することができる。つまり、荒鍛造部材１
の寸法精度を厳しく管理することなく、最終製品の各寸
法精度及び面粗度のよい歯形鍛造部材１０を成形するこ
とができる。また、本実施例では、荒鍛造部材１の粗歯
形部５の背面を、コイニング用の下型２１の押圧テーパ
面２２ａと係合する係合テーパ面６と、この係合テーパ
面６と粗歯型部５の歯形端面８とを連続させる導入湾曲
面７とで形成してあるので、コイニングの最中に、粗歯
形部５背面側の材料及び歯形端面８側の材料が円滑に粗
歯形部５の歯先側に流動することとなり、よりスムース
に冷間鍛造を行い得る。

【００１９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、歯形面精
度、歯高さ精度及び歯形面粗度のよい歯形鍛造部材を安
価に製造することができる。請求項２記載の発明によれ
ば、請求項１記載の発明の効果に加え、より円滑に歯形
鍛造部材を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】荒鍛造部材の平面図である。

【図２】図１のII−II線縦断面図である。

【図３】最終製品である歯形鍛造部材の縦断面図であ
る。

【図４】冷間鍛造工程を説明するための縦断面図であ
る。

【図５】荒鍛造部材の粗歯形部の縦断面図である。

【図６】荒鍛造部材の粗歯形部の平断面図である。

【図７】最終製品である歯形鍛造部材の斜視図である。

【図８】従来のサイジング加工を説明する図である。

【符号の説明】

１；荒鍛造部材、５；粗歯形部、６；係合テーパ面、１
０；歯形鍛造部材、１５；歯形部、２０；コイニング用
上型、２１；コイニング用下型、２２；背面コイニング
型、２２ａ；押圧テーパ面、２３；端面コイニング型、
２３ａ；圧接面；２４；歯形付き型、２４ａ；歯形面。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定形状の初期素材に熱間鍛造を施し
   て、粗歯形部を備えた荒鍛造部材を成形し、その後、該
   荒鍛造部材に冷間鍛造を施して、所定サイズの歯形部を
   備えた歯形鍛造部材を成形するようにした歯形鍛造部材
   の製造方法において、 前記荒鍛造部材の粗歯形部では、その歯形を、前記歯形
   鍛造部材の歯形部より小さな値に設定すると共に、その
   軸線方向の歯高さを、前記歯形鍛造部材の歯形部より大
   きな値に設定する一方、 前記冷間鍛造では、前記荒鍛造部材を複数のコイニング
   用型で挟圧して、前記粗歯形部背面を拡径方向へ押圧し
   てコイニングすると共に、前記粗歯形部端面を軸線方向
   へ押圧してコイニングすることを特徴とする歯形鍛造部
   材の製造方法。
2. 【請求項２】 前記複数のコイニング用型を、前記歯形
   鍛造部材の歯形部と同サイズの歯形面と、前記荒鍛造部
   材の粗歯形部背面に形成した係合テーパ面に係合する押
   圧テーパ面と、前記荒鍛造部材の歯形部端面と圧接する
   圧接面とを備えたコイニング用下型と、該コイニング用
   下型と協働するコイニング用上型とで構成した請求項１
   記載の歯形鍛造部材の製造方法。