JP2002210532A - ウォームギヤの製造方法、ダイス及びウォームギヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸心まわりに所定の軸方向ピッチのらせん溝
を有し、その軸方向ピッチの整数倍より短い所定の軸方
向有効長を有するウォームギヤの転造加工については、
転造加工長さが所定の軸方向ピッチの整数倍でないとき
は転造圧力が変動し、加工精度が低下する。 【解決手段】 転造用ダイス４は、その加工歯の軸方向
におけるピッチが、前記所定の軸方向ピッチｐと同一で
ある第１領域と、前記所定の軸方向ピッチｐと異なる第
２領域を有していて、その第１領域の前記軸方向長さＬ
４１は前記ウォームギヤの所定の軸方向有効長Ｌ３と同
一または少なくとも長く、その第２領域の加工歯のピッ
チは、被加工素材に接触するダイスの加工歯の数が前記
軸方向長さにおける転造加工の全領域において一定であ
るように設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウォームギヤ、ヘ
リカルギヤ、これらを用いたピニオン類、ねじ等を転造
加工する転造加工方法、その転造加工方法に好適に用い
られる転造用ダイス、およびこれらにより得られるウォ
ームギヤ等、特に加工精度の良いウォームギヤ等を得る
ことに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウォームギヤ、ヘリカルギヤ、これらを
用いたピニオン類、ねじ等はいずれも円筒状の被加工素
材にらせん溝を形成する点で共通しており、原理的に共
通の加工方法が用いられるので、以後は代表的なウォー
ムギアについて述べる。ウォームギヤはホブ加工等で製
造されるほかに生産性の優れた転造加工方法が用いられ
る。すなわちウォームギヤの被加工素材に対して少なく
とも１つの転造用ダイスを配設し、その加工歯を前記被
加工素材の外周面に食い込ませながら前記被加工素材を
軸心まわりに回転させて転造加工するものである。転造
用ダイスとしては、平ダイス、丸ダイス、プラネタリダ
イス等が広く用いられる。ここで転造加工を行うとき
に、最終製品寸法の小型化等の制約から被加工素材の軸
方向転造長さがウォーム歯の軸方向ピッチの整数倍にで
きない場合がおこるが、この場合には転造加工時に転造
用ダイスと被加工素材との接触面積が変動すると共に転
造圧力が変動し、歯型、歯すじ誤差などが生じて十分な
加工精度が得られないという問題があった。図３に従来
技術例のウォームギヤを示す。図３（ａ）において、ウ
ォームギヤは、らせん溝部分１、らせん溝を有しない部
分２、および図示されていない回転する歯車等にらせん
溝部分がかみあうことによりウォームギヤとしての回転
運動が得られるが、その回転を図示されてない他の部材
へ伝達する運動伝達部分３からなっている。らせん溝部
分１は、その軸心まわりに所定の軸方向ピッチ（以後ｐ
で示す）で所定の軸方向有効長（Ｌ３と示した）のらせ
ん溝を有している。らせん溝を有しない部分２は、らせ
ん溝部分の外側にある。この場合らせん溝部分１の長さ
Ｌ３がらせん溝の軸方向ピッチｐの整数倍にできないと
きに、転造長さをＬ３とすると、転造圧力の変動がおこ
る。しかしそのときでも、ウォームギヤ全体の製品形
状、採用できる転造機の制約内で、らせん溝を有しない
部分２の長さに自由度があるときは、転造長さをＬ３よ
り大きいｐの整数倍に設定することができる。図３
（ｂ）において、転造用ダイス４は、ウォームギヤの運
動伝達部分３の外形に影響を与えないようにして、また
らせん溝を有しない部分２は短いＬ２の長さのもとで、
転造により形成されるらせん溝部分１の長さＬ１をｐの
整数倍に設定した。その後その長さＬ１を所定の軸方向
有効長Ｌ３となるように、転造により形成されたらせん
溝の溝底より小さい外径となるよう不要部分を機械加工
により修正削りをして、所定の軸方向ピッチｐの整数倍
より短い、所定の軸方向有効長Ｌ３を有する図３（ａ）
のウォームギヤを得ることができる。

【０００３】特開平１０−１１３７３９号は、所定の軸
方向ピッチｐの整数倍より短い、所定の軸方向有効長Ｌ
３を有する場合における別の転造加工方法を提案してい
る。図４にその実施例を示す。図４において図３と同じ
構成要素については同一の符号を付した。ここでは所定
の軸方向ピッチｐの整数倍より短い、所定の軸方向有効
長Ｌ３と等しい転造長さを有する転造用ダイス４の歯を
被加工素材５に食い込ませる際に、加工歯を有する転造
用ダイス４に一体的に補助ダイス６を配設して、転造加
工部に隣接する部位にその補助ダイス６を接触させ、転
造荷重の一部を補助ダイスに分担させ、転造用ダイス４
と被加工素材５との接触面積の変動に伴う転造圧力変化
を抑制しながら転造加工を行う。図５はその転造圧力変
動抑制の説明図で、加工歯７を有する転造用ダイス４の
平面図を模式的に示した。ここで説明の便宜上図４では
転造方向を図の左右方向にとったので、図３では左右方
向にとったＬ３方向を図４では上下方向で示してある。
図示されていない被加工素材５は転造方向に相対的に回
転移動するにつれ、その外周面に転造用ダイス４の加工
歯７が接触し転造圧力で食い込む。したがって転造の過
程においては被加工素材５と加工歯７との接触長さが変
動すると、転造圧力が変動することになる。今図５の場
合は、転造長さを所定の軸方向有効長Ｌ３と等しくし
て、軸方向ピッチｐの１．３倍としたので、被加工素材
５と加工歯７との接触長さは図５（ｂ）のように変動す
る。この接触長さの変動を補償するように図４における
補助ダイス６の被加工素材５との接触部分Ｘ１，Ｘ２の
面積を図５（ｃ）のように変化させることで、転造圧力
の変化を抑制しながら転造加工を行うことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例において
は、図３の場合、転造長さが所定の軸方向ピッチｐの整
数倍でないときには適用できない。図４、図５の従来例
では、転造長さは所定の軸方向ピッチｐの整数倍でなく
てもよいが、加工歯７を有する転造用ダイス４に一体的
に補助ダイス６を配設する必要があり、構造が複雑でか
つ高価な転造装置となり、また、最終製品寸法の小型化
等の制約から被加工素材５の軸方向長さがそのような一
体的補助ダイス６の配設に十分な長さを取れないときに
は適用が不可能となる。

【０００５】本発明の目的は、かかる従来例の問題点、
課題を解決し、転造圧力の変動を無くし、加工歯を有す
る転造用ダイスと一体的に配設された補助ダイスを必要
とせず、所定の軸方向ピッチｐの整数倍より短い転造長
さで転造加工できる簡明なウォームギヤの製造方法、転
造用のダイスを提供し、所定の軸方向ピッチの整数倍よ
り短い所定の軸方向有効長を有する加工精度の高いウォ
ームギヤを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るウォームギヤの製造方法は、軸心まわり
に所定の軸方向ピッチのらせん溝を有し、その軸方向ピ
ッチの整数倍より短い所定の軸方向有効長を有するウォ
ームギヤの製造方法であって、ウォームギヤの被加工素
材に対して配設された少なくとも１つの転造用ダイスの
加工歯を前記被加工素材の外周面に押し当て食い込ませ
ながら前記被加工素材を軸心まわりに回転させて、前記
被加工素材外周面の少なくとも所定の軸方向有効長部分
を有する第１領域には加工歯のピッチを前記所定の軸方
向ピッチとして加工歯を食い込ませ、それ以外の部分で
ある第２領域には加工歯のピッチを前記所定の軸方向ピ
ッチと異なるピッチであって、そのピッチが被加工素材
に接触する加工歯の数が転造加工の全領域において一定
であるように設定されているピッチとして加工歯を食い
込ませて、その軸心まわりにらせん溝を前記所定の軸方
向有効長より長くかつ前記所定の軸方向ピッチの整数倍
より短い長さで転造加工する工程と、その転造加工した
部分をウォームギヤの所定の軸方向有効長を残して除去
加工する工程を有することを特徴とする。

【０００７】また本発明に係るダイスは、軸心まわりに
所定の軸方向ピッチを有するらせん溝を有し、その所定
の軸方向ピッチの整数倍より短い、所定の軸方向有効長
を有するウォームギヤを製造するにあたり、ウォームギ
ヤの被加工素材に対して配設されその加工歯を前記被加
工素材の外周面に食い込ませながら前記被加工素材を軸
心まわりに回転させて、その軸心まわりにらせん溝を前
記所定の軸方向有効長より長くかつ前記所定の軸方向ピ
ッチの整数倍より短い長さで転造加工する工程に用いら
れるダイスであって、前記ダイスは、その加工歯の軸方
向ピッチが、前記所定の軸方向ピッチと同一である第１
領域と、前記所定の軸方向ピッチと異なる第２領域を有
していて、その第１領域の前記軸方向長さは前記ウォー
ムギヤの所定の軸方向有効長と同一または少なくとも長
く、その第２領域の加工歯のピッチは、被加工素材に接
触する加工歯の数が転造加工の全領域において一定であ
るように設定されていることを特徴とする。

【０００８】さらに本発明にかかるウォームギヤは、軸
心まわりに所定の軸方向ピッチで、その軸方向ピッチの
整数倍より短い所定の軸方向有効長の転造加工によるら
せん溝部分と、そのらせん溝部分の外側にあってらせん
溝を有しない部分を有するウォームギヤにおいて、前記
らせん溝部分に連続してその外側に、ウォームギヤの溝
底より小さい外径の機械加工された部分を有し、その機
械加工部分の軸方向の長さに前記所定の軸方向有効長を
加えた長さが、前記所定の軸方向ピッチの整数倍より短
いことを特徴とする。

【０００９】本発明においては、被加工素材外周面の少
なくとも所定の軸方向有効長部分を有する第１領域には
加工歯のピッチを前記所定の軸方向ピッチとして加工歯
を食い込ませ、それ以外の部分である第２領域には加工
歯のピッチを前記所定の軸方向ピッチと異なるピッチで
あって、そのピッチが被加工素材に接触する加工歯の数
が転造加工の全領域において一定であるように設定され
ているピッチとして加工歯を食い込ませて転造加工した
後、その転造加工した部分をウォームギヤの所定の軸方
向有効長を残して除去加工するので、転造長さが最終製
品寸法の小型化等の制約から所定軸方向ピッチの整数倍
に取れず、また被加工素材の軸方向長さの制約によって
転造荷重の一部を分担する複雑で大型な一体的補助ダイ
スの配設が不可能なときでも、被加工素材に接触する転
造用ダイスの加工歯の数が変動することがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施の
形態を詳細に説明する。図１は図３に対応して本発明の
実施の形態について１例を示したもので、図３と共通の
構成要素については同一の符号を付した。図１（ａ）に
おいて、完成したウォームギヤは、軸心まわりの所定の
軸方向ピッチｐを有するらせん溝部分１、らせん溝を有
しない部分２、およびその回転を図示されてない他の部
材へ伝達する運動伝達部分３からなっていることは図３
（ａ）と同じである。らせん溝を有しない部分２は、ら
せん溝部分１に連続してその外側に、ウォームギヤの溝
底より小さい外径の機械加工領域８を有している。ここ
でらせん溝部分の長さＬ３は、前記軸方向ピッチｐの整
数倍より短い。またその機械加工領域８の長さに前記長
さＬ３を加えた長さも、前記軸方向ピッチｐの整数倍よ
り短い。図１（ｂ）は、転造加工のときの転造用ダイス
４とウォームギヤの関係を示す説明図である。ここで説
明の便宜上転造加工領域についてのみ注目すると、転造
用ダイス４は、その加工歯の軸方向におけるピッチが、
前記所定の軸方向ピッチｐと同一であって、その軸方向
の長さがＬ４１である第１領域と、前記所定の軸方向ピ
ッチｐと異なって、その軸方向の長さがＬ４２である第
２領域を有していて、その第１領域の前記軸方向長さＬ
４１は前記ウォームギヤの所定の軸方向有効長Ｌ３と同
一または少なくとも長く、その第２領域の加工歯のピッ
チは、被加工素材に接触するダイスの加工歯の数が転造
加工の全領域において一定であるように設定される。こ
の転造加工領域の転造長さＬ４も前記軸方向ピッチｐの
整数倍より短い。

【００１１】図２は、前記第２領域の加工歯のピッチ設
定についての説明図である。説明の便宜上転造加工領域
についてのみ注目した。図２は、図５と比較できるよう
に示してある。ここでは説明の便宜上図５で示した加工
歯の幅を無視して加工歯の中心を線で示し、本発明の実
施の形態について実線であらわし、図５の従来例の場
合、また図３の従来例について本発明の実施の形態と異
なるところを破線で示した。すなわち本発明の実線の場
合は、一つの加工歯７は、転造加工領域における一方の
端面の開始点７１から始まって、第１領域と第２領域と
の境界点７２までの第１領域は隣りの加工歯との軸方向
ピッチはｐで配設され、その境界点７２から転造加工領
域のもう一方の端面における終了点７３との間である第
２領域は、その端面での終了点７３が次の加工歯の開始
点７４と転造加工領域の両端面で対応するようにして終
了する。このようにすることで、ダイスの転造加工の全
領域にわたり、被加工素材と加工歯の接触長さが、図２
の場合の例では、すべて歯数を２と一定にすることがで
きる。なお図５の場合は破線で示すように、加工歯は第
１領域の延長のまま配設されて、転造用ダイス（転造長
さＬ４）の端面７５で終了する。図３の場合はさらに破
線で示すように、軸方向ピッチｐの整数倍である長さＬ
１の転造用ダイスの端面７６で終了することになる。

【００１２】なお、説明はウォームギヤについて行った
が、ウォームギヤのほか円筒状の被加工素材にらせん溝
を転造加工で形成するヘリカルギヤ、これらを用いたピ
ニオン類、ねじ等に広く本発明は適用できる。また図２
における第１領域と第２領域の遷移領域における加工歯
の配設は、第１領域の長さＬ４１が所定の軸方向長さＬ
３より同一又は少なくとも長く確保され、この第１領域
と滑らかに第２領域が接続される配設形態であれば、特
に限定されない。また、図２では歯条数２のウォームギ
ヤについて説明したが、歯条数は２に限られない。さら
にダイスは被加工素材の両側に配設される場合でも片側
ダイス等でも実施可能である。機械加工領域８は、旋盤
加工などが代表的であるがヤスリかけその他も可能であ
る。

【００１３】

【発明の効果】本発明においては、被加工素材外周面の
少なくとも所定の軸方向有効長部分を有する第１領域に
は加工歯のピッチを前記所定の軸方向ピッチとして加工
歯を食い込ませ、それ以外の部分である第２領域には加
工歯のピッチを前記所定の軸方向ピッチと異なるピッチ
であって、そのピッチが被加工素材に接触する加工歯の
数が転造加工の全領域において一定であるように設定さ
れているピッチとして加工歯を食い込ませて転造加工し
た後、その転造加工した部分を所定の軸方向有効長を残
して除去加工するようにしたので、転造圧力が変動せず
加工精度の高い、所定の軸方向ピッチの整数倍より短い
所定の軸方向有効長を有するウォームギヤを得ることが
できる。また、複雑で大型な一体的補助ダイスも不要
で、転造装置が簡明、安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るウォームギヤおよび転造用ダイ
スにおける実施の形態を説明する部分断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態における第２領域の加工
歯のピッチ設定についての説明図である。

【図３】 従来技術に係るウォームギヤおよび転造用ダ
イスの部分断面図である。

【図４】 補助ダイスを用いた従来例の部分断面図であ
る。

【図５】 補助ダイスを用いた従来例の転造圧力変動抑
制の説明図である。

【符号の説明】

１ らせん溝部分、２ らせん溝を有しない部分、３
運動伝達部分、４ 転造用ダイス、５ 被加工素材、６
補助ダイス、７ 加工歯、８ 機械加工領域、７１
加工歯の開始点、７２ 第１領域と第２領域の境界点、
７３ 加工歯の終了点、７４ 次の加工歯の開始点、Ｌ
３ 軸方向有効長、Ｌ４ 転造加工領域の転造長さ、Ｌ
４１ 第１領域の長さ、Ｌ４２ 第２領域の長さ、Ｘ
１、Ｘ２接触部分、ｐ 軸方向ピッチ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸心まわりに所定の軸方向ピッチのらせ
   ん溝を有し、その軸方向ピッチの整数倍より短い所定の
   軸方向有効長を有するウォームギヤの製造方法であっ
   て、ウォームギヤの被加工素材に対して配設された少な
   くとも１つの転造用ダイスの加工歯を前記被加工素材の
   外周面に押し当てながら前記被加工素材を軸心まわりに
   回転させて、前記被加工素材外周面の少なくとも所定の
   軸方向有効長部分を有する第１領域には加工歯のピッチ
   を前記所定の軸方向ピッチとして加工歯を食い込ませ、
   それ以外の部分である第２領域には加工歯のピッチを前
   記所定の軸方向ピッチと異なるピッチであって、そのピ
   ッチが被加工素材に接触する加工歯の数が転造加工の全
   領域において一定であるように設定されているピッチと
   して加工歯を食い込ませて、その軸心まわりにらせん溝
   を前記所定の軸方向有効長より長くかつ前記所定の軸方
   向ピッチの整数倍より短い長さで転造加工する工程と、
   その転造加工した部分をウォームギヤの所定の軸方向有
   効長を残して除去加工する工程を有することを特徴とす
   る、ウォームギヤの製造方法。
2. 【請求項２】 軸心まわりに所定の軸方向ピッチを有す
   るらせん溝を有し、その所定の軸方向ピッチの整数倍よ
   り短い、所定の軸方向有効長を有するウォームギヤを製
   造するにあたり、ウォームギヤの被加工素材に対して配
   設されその加工歯を前記被加工素材の外周面に押し当て
   食い込ませながら前記被加工素材を軸心まわりに回転さ
   せて、その軸心まわりにらせん溝を前記所定の軸方向有
   効長より長くかつ前記所定の軸方向ピッチの整数倍より
   短い長さで転造加工する工程に用いられるダイスであっ
   て、前記ダイスは、その加工歯の軸方向ピッチが、前記
   所定の軸方向ピッチと同一である第１領域と、前記所定
   の軸方向ピッチと異なる第２領域を有していて、その第
   １領域の前記軸方向長さは前記ウォームギヤの所定の軸
   方向有効長と同一または少なくとも長く、その第２領域
   の加工歯のピッチは、被加工素材に接触する加工歯の数
   が転造加工の全領域において一定であるように設定され
   ていることを特徴とするダイス。
3. 【請求項３】 軸心まわりに所定の軸方向ピッチで、そ
   の軸方向ピッチの整数倍より短い所定の軸方向有効長の
   転造加工によるらせん溝部分と、そのらせん溝部分の外
   側にあってらせん溝を有しない部分を有するウォームギ
   ヤにおいて、前記らせん溝部分に連続してその外側に、
   ウォームギヤの溝底より小さい外径の機械加工された部
   分を有し、その機械加工部分の軸方向の長さに前記所定
   の軸方向有効長を加えた長さが、前記所定の軸方向ピッ
   チの整数倍より短いことを特徴とするウォームギヤ。