JP2002282992A - 歯車鍛造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 はすば歯形を備えた歯車を高精度かつ低コス
トに製造する。 【解決手段】 環状のダイス２と、ダイス２内に同軸に
回転可能に設けられたマンドレル１と、ダイス２の内周
部、マンドレル１の外周部の少なくとも一方に設けられ
たはすば歯形成形部８と、ダイス２の内周面とマンドレ
ル１の外周面との間に形成される成形空間に環状素材１
３を押し込むパンチ４とが設けられ、はすば歯形成形部
８の環状素材１３が押し込まれる側に面する歯面形成前
面１１とその反対側の歯面形成背面１２との同一歯にお
ける間隔が環状素材１３が押し込まれる側で狭くなるよ
うに歯面形成背面１２が変化していることを特徴とする
歯車鍛造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は歯車鍛造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車用オートマチックトランスミッシ
ョンには、内歯はすば歯形および外歯スプライン歯形を
有するプラネタリリングギヤが用いられている。従来、
一般的に内歯はすば歯形および外歯スプライン歯形とも
に機械加工するか、外歯スプライン歯形を鍛造成型した
のち、内歯はすば歯形を機械加工して製造している。し
かし、はすば歯形を機械加工で製造すると、加工時間が
長くコスト高であるという問題点がある。この問題点を
解決するために、従来技術として、特開平０６−７９３
９３号公報には、内歯はすば歯形部品を冷鍛加工する鍛
造装置が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、はすば歯形を形成するためのはすば歯形成形部
は、素材が押し込まれる方向に対して傾斜して設けられ
ているため、素材の流れが悪く歯面の精度が劣るという
問題点があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決したもので、はす
ば歯形を備えた歯車を高精度かつ低コストに製造できる
歯車鍛造装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項１において講じた技術的手段
（以下、第１の技術的手段と称する。）は、環状のダイ
スと、該ダイス内に同軸に設けられ、該軸回りに回転可
能に設けられたマンドレルと、前記ダイスの内周部、前
記マンドレルの外周部の少なくとも一方に設けられたは
すば歯形成形部と、前記ダイスの内周面と前記マンドレ
ルの外周面との間に形成される成形空間に環状素材を押
し込むパンチとが設けられ、前記はすば歯形成形部の前
記環状素材が押し込まれる側に面する歯面形成前面と該
歯面形成前面の反対側の歯面形成背面との同一歯におけ
る間隔が前記環状素材が押し込まれる側で狭くなるよう
に前記歯面形成背面が変化していることを特徴とする歯
車鍛造装置である。

【０００６】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。

【０００７】すなわち、歯面形成前面と歯面形成背面と
の間隔が環状素材が押し込まれる側で狭くなるように歯
面形成背面が変化しているため、はすば歯形成形部の歯
面形成背面側に押し込まれる環状素材の材料流入量を正
規歯形成量より多く押し込んで、続いて正規の歯形を形
成する正規歯形成部で絞ることにより歯形を形成できる
ので、歯面形成背面へ材料をスムースに流れ込めませる
ことができ、はすば歯形を高精度に製造できる。鍛造加
工だけで、はすば歯形を高精度に製造できるので、はす
ば歯形を機械加工で後加工する必要がなく、はすば歯形
を低コストに製造できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明者は、はすば歯車を冷鍛加
工したときの素材の流れについて研究し、はすば歯形の
歯面精度が劣る原因を突きとめた。冷鍛加工したはすば
歯形の歯面精度を詳細に検討した結果、歯形面の一方の
精度が悪いこと、精度の悪い歯形面は冷鍛加工において
素材が押し込まれる側の面であることが判明した。はす
ば歯形は、ダイスまたはマンドレルに設けられたはすば
歯形成形部により成形される。精度の悪い歯形面は、は
すば歯形成形部の、素材が押し込まれる側と反対側の歯
面形成背面で成形される。

【０００９】図７は素材が従来の歯形成形部に押し込ま
れ始めたときの状態を説明する説明図で、図７（ａ）は
マンドレル外周上部の一部を矢視した説明図、図７
（ｂ）は図７（ａ）のＣＣ断面説明図である。図８は素
材が従来の歯形成形部に図７より押し込まれたときの状
態を説明する説明図で、図８（ａ）はマンドレル外周上
部の一部を矢視した説明図、図８（ｂ）は図８（ａ）の
ＤＤ断面説明図である。

【００１０】５０は、はすば歯形成形部で、マンドレル
５５の外周部に等間隔に一周するように設けられてい
る。環状素材６０は、それぞれの図の（ａ）の上方から
下方に向かうＸ方向に押し込まれる。環状素材６０は、
図７（ｂ）、図８（ｂ）のようにはすば歯形成形部５０
を覆うように押し込まれるが、図７（ａ）、図８（ａ）
では図が複雑になることを避けるため、環状素材６０
は、はすば歯形成形部５０の基部付近の部分で表してい
る。

【００１１】はすば歯形成形部５０には、一対の歯面形
成面（歯面形成前面５１と歯面形成背面５２）が設けら
れている。はすば歯形成形部５０は、環状素材６０が押
し込まれる方向すなわちＸ方向に対して傾斜して設けら
れている。歯面形成前面５１は環状素材６０が押し込ま
れる側に面しており、歯面形成背面５２は歯面形成前面
５１と反対側の歯面形成面である。

【００１２】図７のように環状素材６０が、はすば歯形
成形部５０に押し込まれ始めると、歯面形成前面５１は
環状素材６０が押し込まれる側に面しているので、歯面
形成前面５１へは環状素材６０がスムースに流れてい
き、歯面形成前面５１に沿った歯面６１が成形される。
一方、歯面形成背面５２は、いわば環状素材６０が押し
込まれる方向に対して影になっているので、環状素材６
０の流れが悪く、歯面６２は歯面形成背面５２に対して
隙間ができた形で成形される。図７の状態より環状素材
６０が押し込まれても、図８のように、歯面６２と歯面
形成背面５２に隙間ができた状態は変わらず、そのまま
成形完了する。このため、冷鍛加工で成形された、歯面
形成背面５２によって成形される歯面６２の精度が悪
く、はすば歯形の精度が悪くなっていた。なお、図では
説明を簡略にするために歯面６２と歯面形成背面５２が
平行であるように描いているが、環状素材６０が押し込
まれる流れ方によって、様々な場合が存在する。

【００１３】本発明者は、歯面形成前面と歯面形成背面
との間隔が環状素材が押し込まれる側で狭くなるように
歯面形成背面を変化させることにより、はすば歯形の精
度を向上させた。すなわち、はすば歯形成形部の素材導
入部で歯面形成背面への素材の流入量を増加させ、素材
導入部に続くはすば歯形成形部の正規歯成形部で素材を
絞ることにより歯面形成背面に沿った歯面を成形でき
る。

【００１４】以下、本発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。図１は本発明の実施例で成形したリン
グギヤの斜視図である。その外周面には外歯スプライン
歯形１０１が形成され、その内周面には内歯はすば歯形
１０２が形成されている。外歯スプライン歯形１０１の
最外周径は１４０ｍｍ、歯高は１．９ｍｍである。内歯
はすば歯形１０２の最内周径は１２０ｍｍ、歯高は３．
５ｍｍで、中心軸に対する傾斜角度は１８度である。リ
ングギヤ１の高さは６４ｍｍである。

【００１５】図２〜４は、本実施例の歯車鍛造装置の成
形要部の概略断面図である。この内、図２は環状素材を
押し込む前の図であり、図３は環状素材押し込み後の図
であり、図４は成形されたリングギヤを排出後の図であ
る。

【００１６】本実施例の歯車鍛造装置は、マンドレル
１、ダイス２、シャフト３、パンチ４、下プレート５、
ロッド６、ベアリング７などから構成されている。マン
ドレル１の外周、ダイス２の内周、シャフト３の外周は
円筒形状である。マンドレル１はダイス２内に同軸に設
けられている。シャフト３は、その軸方向に移動可能と
なっており、成形時には上昇端にあってベアリング７を
介してマンドレル１を軸周りに回転可能に保持し、成形
終了後にはベアリング７の上面が下プレート５の上面よ
りやや下がった位置に下降するように構成されている。

【００１７】マンドレル１の外周部には、リングギヤ１
００の内歯はすば歯形１０２を形成するためのはすば歯
形成形部８が設けられている。ダイス２の内周部には、
リングギヤ１００の外歯スプライン歯形１０１を形成す
るためのスプライン歯形成形部９が設けられている。ダ
イス２は保持部材２０により下プレート５から所定距離
上に保持されている。この所定距離はリングギヤ１００
の高さより大きく設定されている。ロッド６はダイス２
と下プレート５の間の空間に設けられており、下プレー
ト５のの上面と平行に移動可能である。

【００１８】鍛造工程について説明する。本歯車鍛造装
置は、歯形成形部に押し込まれる環状素材により、前工
程で成形されたリングギヤ１００の中間成形品２００を
押し出して連続的に成形できるものである。前工程で成
形された中間成形品２００が歯形成形部に残っている状
態から説明する。

【００１９】パンチ４を一度上昇させて、環状素材１０
を中間成形品２００の上にセットし、再びパンチ４を成
形空間に挿入する（図２）。パンチ４を下降させると、
環状素材１０がはすば歯形成形部８とスプライン歯形成
形部９の間に押し込まれる。その押し込まれた力で中間
成形品２００が押し出されている。パンチ４が下降端に
達すると、中間成形品２００が型内から完全に押し出さ
れ、下プレート５上に落下する。このとき環状素材１０
０は新しい中間成形品２００となって型内に残る（図
３）。

【００２０】次にパンチ４が上昇し上昇端に達するとと
もに、シャフト３が下降端まで下降する。ベアリング７
はシャフト３に連結されており、シャフト３とともにシ
ャフト３の軸方向に上下動する。シャフト３の下降端
は、ベアリング７の上面が下プレート５の上面よりやや
下がった位置に設定されている。シャフト３が下降端に
達すると、ロッド３が下プレート５の上面と平行なＹ方
向に動き、成形されたリングギヤ１００を型外に排出す
る（図４）。

【００２１】その後、新しい環状素材１０を挿入してパ
ンチ４を下降させると図２の状態に戻る。こうして自動
的にリングギヤ１００を連続的に成形できる。環状素材
１０の型内への挿入をロボット等で自動的に行えば、ほ
ぼ無人でリングギヤ１００を製造できる。

【００２２】リングギヤ１００が高精度に鍛造加工でき
る作用を説明する。図５は素材が本実施例の歯形成形部
に押し込まれ始めたときの状態を説明する説明図で、図
５（ａ）はマンドレル外周上部の一部を矢視した説明
図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡＡ断面説明図である。
図６は素材が本実施例の歯形成形部に図５より押し込ま
れたときの状態を説明する説明図で、図６（ａ）はマン
ドレル外周上部の一部を矢視した説明図、図６（ｂ）は
図６（ａ）のＢＢ断面説明図である。

【００２３】はすば歯形成形部８は、マンドレル１の外
周部に等間隔に一周するように設けられている。環状素
材１３は、それぞれの図の（ａ）の上方から下方に向か
うＸ方向に押し込まれる。環状素材１３は、図５
（ｂ）、図６（ｂ）のようにはすば歯形成形部８を覆う
ように押し込まれるが、図５（ａ）、図６（ａ）では図
が複雑になることを避けるため、環状素材１３は、はす
ば歯形成形部８の基部付近の部分で表している。実施例
に用いた環状素材１３は鉄材ＳＣｒ４２０であるが、鍛
造材なら何でも適用できる。

【００２４】はすば歯形成形部８には、一対の歯面形成
面（歯面形成前面１１と歯面形成背面１２）が設けられ
ている。はすば歯形成形部８は、成形されるはすば歯形
の傾斜角に対向して、環状素材１３が押し込まれる方向
すなわちＸ方向に対して１８度傾斜して設けられてい
る。歯面形成前面１１は環状素材１３が押し込まれる側
に面しており、歯面形成背面１２は歯面形成前面１１と
反対側の歯面形成面である。

【００２５】歯面形成前面１１と歯面形成背面１２との
同一歯における間隔は、環状素材１３が押し込まれる側
で狭くなるように歯面形成背面１２が変化している。す
なわち、はすば歯形成形部８には環状素材１３が押し込
まれる側に位置する導入部８ａと実際のはすば歯形形状
を成形する正規歯形成部８ｂが設けられ、導入部８ａの
歯面形成背面１２ａが正規歯形成部８ｂの歯面形成背面
１２ｂと略平行でかつ歯面形成背面１２ｂより歯面形成
前面１１側に近づいている。

【００２６】図５のように環状素材１３が、はすば歯形
成形部８の導入部８ａに押し込まれ始めると、歯面形成
前面１１は環状素材１３が押し込まれる側に面している
ので、歯面形成前面１１へは環状素材１３がスムースに
流れていき、歯面形成前面１１に沿った歯面２１が成形
される。一方、歯面形成背面１２ａは、いわば環状素材
１３が押し込まれる方向に対して影になっているので、
環状素材１３の流れが悪く、ここでできる仮の歯面２２
ａは歯面形成背面１２ａに対して隙間ができた形で成形
される。

【００２７】さらに環状素材１３が押し込まれると、環
状素材１３の先端は正規歯形成部８ｂに押し込まれ絞ら
れる。その結果、正規歯形成部８ｂにおいては、歯面形
成背面１２ｂに沿った歯面２２が成形される。これは導
入部８ａには歯面形成背面１２ａ側の材料流入量を正規
歯形成量より多く押し込んで、続く正規歯形成部８ｂで
絞ることにより、歯面形成背面１２ａへも材料をスムー
スに流れ込めませることができたためである。こうし
て、はすば歯形を高精度にかつ低コストに製造できる。

【００２８】本実施例では、マンドレル１が回転可能に
設けられているので、環状素材１３が型内に押し込まれ
るときに発生するねじれなどの応力を緩和でき、環状素
材１３が大きくねじられることなく下方に流動させるこ
とができるため、外歯スプライン歯形１０１も精度よく
成形できる。また、マンドレル１を中間成形品２００で
保持させ、シャフト３を下降可能な構造にしてあるの
で、連続的にリングギヤ１００を製造することができ、
生産性が良く、低コスト化できる。

【００２９】なお、本実施例では、はすば歯形を内周部
に設けているが、外周部に設けても、内周部、外周部と
もに設けてもよい。また、内周部、外周部のどちらか一
方にはすば歯形を設けた場合、他方にスプライン歯形を
設けてもよいし、歯形を設けなくともよい。本実施例で
は冷鍛加工を行っているが、温鍛加工などにも適用でき
る。

【００３０】はすば歯形の軸方向に対する傾斜角度は様
々な角度のものに適宜できるが、１５〜３０度、殊に１
５〜２５度のはすば歯形の製造に適用した場合効果的で
ある。また、本実施例では歯面形成背面１２ａが歯面形
成背面１２ｂに略平行で歯面形成前面１１側に近づくよ
うに変化しているが、特に限定されず、例えば、なだら
かに変化するなど、押し込まれる環状素材１３がスムー
スに流れるように適宜選択できる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、環状のダイス
と、該ダイス内に同軸に設けられ、該軸回りに回転可能
に設けられたマンドレルと、前記ダイスの内周部、前記
マンドレルの外周部の少なくとも一方に設けられたはす
ば歯形成形部と、前記ダイスの内周面と前記マンドレル
の外周面との間に形成される成形空間に環状素材を押し
込むパンチとが設けられ、前記はすば歯形成形部の前記
環状素材が押し込まれる側に面する歯面形成前面と該歯
面形成前面の反対側の歯面形成背面との同一歯における
間隔が前記環状素材が押し込まれる側で狭くなるように
前記歯面形成背面が変化していることを特徴とする歯車
鍛造装置であるので、はすば歯形を備えた歯車を高精度
かつ低コストに製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で成形したリングギヤの斜視図

【図２】本実施例の歯車鍛造装置の成形要部の環状素材
を押し込む前の概略断面図

【図３】本実施例の歯車鍛造装置の成形要部の環状素材
押し込み後の概略断面図

【図４】本実施例の歯車鍛造装置の成形要部の成形され
たリングギヤを排出後の概略断面図

【図５】素材が本実施例の歯形成形部に押し込まれ始め
たときの状態を説明する説明図で、図５（ａ）はマンド
レル外周上部の一部を矢視した説明図、図５（ｂ）は図
５（ａ）のＡＡ断面説明図である。

【図６】素材が本実施例の歯形成形部に図５より押し込
まれたときの状態を説明する説明図で、図６（ａ）はマ
ンドレル外周上部の一部を矢視した説明図、図６（ｂ）
は図６（ａ）のＢＢ断面説明図である。

【図７】素材が従来の歯形成形部に押し込まれ始めたと
きの状態を説明する説明図で、図７（ａ）はマンドレル
外周上部の一部を矢視した説明図、図７（ｂ）は図７
（ａ）のＣＣ断面説明図である。

【図８】図８は素材が従来の歯形成形部に図７より押し
込まれたときの状態を説明する説明図で、図８（ａ）は
マンドレル外周上部の一部を矢視した説明図、図８
（ｂ）は図８（ａ）のＤＤ断面説明図である。

【符号の説明】

１…マンドレル ２…ダイス ４…パンチ ８…はすば歯形成形部 ８ａ…導入部 ８ｂ…正規歯形成部 １１…歯面形成前面１１と １２、１２ａ、１２ｂ…歯面形成背面 １３…環状素材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状のダイスと、該ダイス内に同軸に設
   けられ、該軸回りに回転可能に設けられたマンドレル
   と、前記ダイスの内周部、前記マンドレルの外周部の少
   なくとも一方に設けられたはすば歯形成形部と、前記ダ
   イスの内周面と前記マンドレルの外周面との間に形成さ
   れる成形空間に環状素材を押し込むパンチとが設けら
   れ、前記はすば歯形成形部の前記環状素材が押し込まれ
   る側に面する歯面形成前面と該歯面形成前面の反対側の
   歯面形成背面との同一歯における間隔が前記環状素材が
   押し込まれる側で狭くなるように前記歯面形成背面が変
   化していることを特徴とする歯車鍛造装置。