JP2003220442A - クラウニング付歯形の鍛造成形方法及び鍛造成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粗加工により成形された歯厚一定の歯車の歯
にクラウニングを付けるための、成形品の寸法精度の向
上と滑らかな表面仕上げを可能にし、さらに成形時間の
短い鍛造成形方法及び鍛造成形装置の提供。 【解決手段】 歯厚が一定の外歯歯車である粗材の歯を
クラウニング付歯形に成形するクラウニング付歯形の鍛
造成形方法であって、上パンチの押圧により粗材２の歯
２ｃを下端２ｂから第１空間Ｓ１に挿入して歯２ｃの下
端２ｂから中央部までクラウニングを成形し、第１空間
Ｓ１と上ダイ１９の第２空間Ｓ２が滑らか繋がるように
下ダイ１２と上ダイ１９を密着させた後、下ダイ１２内
に保持された粗材２を下パンチの押圧により上端２ａか
ら第２空間Ｓ２に挿入して歯２ｃの上端２ａから中央部
にクラウニングを成形するクラウニング付歯形の鍛造成
形方法とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、農業機械
及び建築機械等に使用される外歯歯車のクラウニング付
歯形を成形する鍛造成形方法及び鍛造成形装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に外歯歯車の歯形は、片当たりを避
けるため各歯の歯筋方向の中央部から端部に沿って歯厚
が漸減する、いわゆるクラウニング付き歯形に成形され
ている。

【０００３】図５にクラウニング付き歯形のはすば歯車
の一例を示す。それぞれの歯の歯筋方向の中央部５１か
ら下端部５２及び上端部５３に近づくにつれて歯厚ｔを
漸減させている。

【０００４】外歯歯車のクラウニング付き歯形を形成す
る一般的な成形方法として、棒材、或いは鍛造による粗
形材をホブ切り等によって粗加工して歯厚一定の歯を成
形した後、シェービング等によって歯にクラウニングを
付ける切削方法がある。

【０００５】また、粗加工により成形後の歯厚一定の歯
に、クラウニング付き歯の反対の形状（即ち、歯厚を薄
くする部分に対しては膨らみを持ち、歯厚を厚くする部
分に対しては凹んだ形状）を有する成形歯を備える転造
成形工具を転がしながら当接させてクラウニングを付け
る転造成形方法がある。

【０００６】さらに、特開平１１−２５４０８３に記載
されている鍛造成形方法がある。これはダイスによる粗
加工によって成形後の歯厚一定の歯車を、弾性変形する
鍛造成形型内に保持・加圧してクラウニングを付ける鍛
造成形方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、切削成形方法
は一般的に加工時間が長くなる。また、クラウニングを
成形後、歯の表面を滑らかに仕上げる必要のある場合、
表面硬化処理等の後にさらに研削する必要がある。

【０００８】また、転造成形方法では、転造成形型の転
がり方向とその反対方向では歯の側面の加工精度が異な
るという問題がある。また、所望のクラウニング付き歯
形の成形に適した転造工具の成形歯の歯形を決定するた
めには、数種類の異なる形状・寸法を備えた成形歯の転
造成形工具を用意して実際に歯車を試作する作業が必要
となる。

【０００９】さらに、特開平１１−２５４０８３に記載
の弾性変形する鍛造成形型内に保持・加圧してクラウニ
ングを付ける鍛造成形方法では、鍛造成形型の疲労や、
弾性変形してワークを保持した状態の鍛造成形型に所望
の寸法が出すための寸法管理が複雑になる。

【００１０】本発明は、粗加工により成形された歯厚一
定の歯車の歯にクラウニングを付けるための、成形品の
寸法精度の向上と滑らかな表面仕上げを可能にし、さら
に成形時間の短い鍛造成形方法及び鍛造成形装置を提供
することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するために講じた第１の技術的手段は請求項１に示す
ように、「粗加工によって成形された歯筋全体にわたっ
て歯厚が一定の外歯歯車である粗材の歯をクラウニング
付歯形に成形するクラウニング付歯形の鍛造成形方法で
あって、型割線から下端まで間において、下端方向へ小
さくなる部分を有する複数の第１空間が設けられた下ダ
イと、前記第１空間と滑らかに連続する形状をなし、前
記型割線から上端までの間において、上端方向へ小さく
なる部分を有する複数の第２空間が設けられた上ダイと
を用い、上パンチの押圧により前記粗材の歯の下端側か
ら前記下ダイの前記第１空間に挿入して前記粗材の歯の
下端から中央部の間にクラウニングを成形し、前記粗材
の歯の下端側から中央部のクラウニング成形後も前記粗
材の歯の下端から上端を前記第１空間内に保持し、前記
下ダイの第１空間と前記上ダイの第２空間が滑らかに接
続するように前記下ダイと前記上ダイを密着させ、前記
下ダイの前記第１空間内に保持された前記粗材を下パン
チの押圧により前記粗材の歯の上端側から前記上ダイの
第２空間に挿入して前記粗材の歯の上端から中央部の間
にクラウニングを成形することを特徴とするクラウニン
グ付歯形の鍛造成形方法」としたことである。

【００１２】上述した本発明のクラウニング付歯形の鍛
造成形方法は、鍛造やホブ切りによる粗加工により成形
された、歯筋全長にわたって歯厚が一定な外歯歯車を仕
上げる段階において歯を鍛造成形してクラウニングを付
けるものである。

【００１３】初めに歯厚が一定な外歯歯車である粗材の
歯筋方向の一端側を下ダイ上にセットする。密着させた
下ダイと上ダイの境界線を型割線という。例えば内歯歯
車形状である下ダイの複数の歯の間には複数の第１空間
が形成されており、それぞれの第１空間には型割線から
下ダイの下端まで間において下端方向へ小さくなる部分
を有している。粗材の下端側をセットした後、上パンチ
により粗材は押圧され、粗材の歯は下ダイの第１空間内
に挿入され、粗材の歯の歯筋方向において下端から中央
部まで間の歯にクラウニングが付けられる。

【００１４】粗材の歯の歯筋方向下端から中央部にクラ
ウニング成形後も粗材を下ダイ内に保持する。第１空間
は少なくとも粗材の歯の下端側からの第１空間への挿入
が終了した状態において、粗材の歯の下端から上端まで
を収容可能な大きさを有しているものとする。よって、
粗材の歯全体が第１空間内に保持される。

【００１５】次に、下ダイと上ダイを密着させる。この
時、下ダイの第１空間と上ダイの第２空間の形状は滑ら
かに繋がり、粗材の歯全体を包むように形成されている
ため、第1空間と第２空間は接合して滑らかな内周面に
より形成された一つの空間になり、粗材は第１空間から
第２空間に円滑に移動可能になる。

【００１６】最後に、下パンチにより粗材を上ダイに押
圧する。上述の下ダイと同様に内歯歯車形状である上ダ
イの複数の歯の間には複数の第２空間が形成されてお
り、それぞれの第２空間には型割線から上端までの間に
おいて上端方向へ小さくなる部分を有している。下パン
チにより粗材の歯を他端側から第２空間に挿入すると、
粗材の残りの歯筋の他端側から中央部までの間の歯にク
ラウニングが付けられる。

【００１７】本発明のクラウニング付き歯形の鍛造成形
方法によれば、粗材の歯を下ダイと上ダイへそれぞれ１
回ずつ挿入するだけでクラウニング付き歯形に成形する
ことができる。従って、粗材の歯毎にシェービングや研
削等により粗材の歯にクラウニングを付ける切削成形と
較べて、より短時間の成形が可能である。さらに、第1
空間及び第２空間の内表面を滑らかにすることで、クラ
ウニングを付けると同時に成形した歯の表面を滑らかに
仕上げることも可能になる。

【００１８】また、粗加工された外歯歯車を仕上げる段
階での成形であるため、成形における粗材の加工度が低
く、下ダイ及び上ダイの成形歯への負荷は小さいため成
形歯の寿命が長く、成形設備の維持するコストが低い。

【００１９】本発明により、表面の滑らかに仕上げられ
たクラウニング付き歯形を短いサイクルタイムで均一
に、且つ成形歯等の成形型の償却費を含む製造コストを
抑えて生産することが可能になる。従って、低い摩擦抵
抗と高い耐磨耗性を備えた外歯歯車を低コストで大量に
生産することができる。

【００２０】また、本発明の第２の技術的手段として、
請求項２に示すように、「粗加工によって成形された歯
筋全体にわたって歯厚が一定の外歯歯車である粗材の歯
をクラウニング付歯形に成形するクラウニング付歯形鍛
造成形装置であって、型割線から下端まで間において、
下端方向へ小さくなる部分を有する複数の第１空間が設
けられた下ダイと、前記粗材を前記下ダイに押圧する上
パンチと、前記第１空間と滑らかに連続する形状をな
し、前記型割線から上端までの間において、上端方向へ
小さくなる部分を有する複数の第２空間が設けられた上
ダイと、前記粗材を前記上ダイに押圧する下パンチと、
前記型割線において前記下ダイと密着するように前記上
ダイを押し下げる上ダイ押圧手段と、前記上パンチを押
し下げる上パンチ押圧手段と、前記下パンチを押し上げ
る下パンチ押圧手段と、前記上パンチ押圧手段を作動さ
せて前記上パンチを介し前記粗材の歯を前記一端側から
前記下ダイの第１空間に挿入し、前記上ダイ押圧手段を
作動させ前記下ダイと前記上ダイを接合し、前記上ダイ
押圧手段を作動させて下パンチを介して前記下ダイ内に
保持された前記粗材を前記他端側から前記上ダイの第２
空間に挿入するよう制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするクラウニング付歯形鍛造成形装置」を構成し
た。

【００２１】上記の構成によれば、粗加工によって予め
成形された、歯筋全体にわたって歯厚が一定の外歯歯車
である粗材の歯を鍛造してクラウニングを付けることが
できる。

【００２２】さらに、請求項３に示すように、「前記上
パンチ押圧手段と前記上パンチの間に配設されて、前記
上パンチ押圧手段の押圧する方向に所定角度をなす面内
において前記上パンチ押圧手段に対して前記上パンチを
回転可能にする上パンチ回転支持手段と、前記下パンチ
押圧手段と前記下パンチの間に配設されて、前記下パン
チ押圧手段の押圧する方向に所定角度をなす面内におい
て前記下パンチを回転可能にする下パンチ回転支持手段
とを備えることを特徴とする請求項２に記載のクラウニ
ング付歯形鍛造成形装置」を構成するとよい。

【００２３】上記の構成は、粗材が歯筋の全長にわたっ
て歯厚が一定なはすば歯車である場合に有効である。

【００２４】粗材がはすば歯車である場合、下ダイ及び
上ダイの成形歯も粗材のはすば歯車の歯に対応して、粗
材ギヤ部の軸方向に斜めに配設されている。

【００２５】このため、下ダイの成形歯の内面に押し込
まれるにつれて粗材は螺旋回転する。上パンチ押圧手段
との間に配設された上パンチ回転支持手段により、上パ
ンチ押圧手段の押圧する方向に所定角度をなす面、例え
ば垂直な平面内において上パンチは粗材と共に回転しつ
つ粗材を下ダイに押し込むよう作動する。上記粗材を下
パンチが上ダイに押し込む場合も同様に、下パンチ押圧
手段の間に配設された下パンチ回転支持手段により、下
パンチ押圧手段の押圧する方向に所定角度をなす面、例
えば垂直な平面内において下パンチは粗材と共に回転し
つつ粗材を下ダイに押し込むよう作動する。上述のよう
に上パンチ及び下パンチが粗材と共に回転するため、粗
材を下ダイ及び上ダイに円滑に押し込むことが可能にな
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態であるクラウニ
ング成形方法とクラウニング成形装置１について図１乃
至５に基づいて以下に説明する。

【００２７】図１及び図２は、クラウニング付き歯形成
形装置１の構成及び作動を示す断面図である。図１の左
半分（図１（ａ））は下型２９と離れて上型３０が上が
って粗材２が下ダイ１２の上端部にセットされた状態を
示す。図１の右半分（図１（ｂ））は上型３０が下降
し、上パンチ２１が粗材２を図１の下方向に押圧して下
ダイ１２の成形歯１２ｃの内面に挿入した状態を示す。
図２の左半分（図２（ａ））は図１（ｂ）に示した状態
からさらに、下パンチ１４が粗材２を図２の上方向に押
圧して上ダイ１９の成形歯１９Ｃの内面に挿入した状態
を示す。図２の右半分（図２（ｂ））はクラウニング付
き歯形の鍛造成形が終了して製品２Ｒを取り出す前の状
態を示す。

【００２８】クラウニングとは、例えば図５に示す歯車
において、各歯筋の中央部５１から各歯筋の一端部５２
及び他端部５３に近づくにつれて歯厚ｔを漸減させた形
状のことを指す。クラウニング付き歯形鍛造装置１は図
５に示すはすば歯車を成形するための装置である。クラ
ウニング付き歯形鍛造装置１によって、鍛造またはホブ
切り等の粗加工により成形された歯筋の全長にわたって
歯厚が一定のはすば歯車である粗材２の歯にクラウニン
グが付けられる。粗材２は図５に示すはすば歯車にクラ
ウニングが付いていない状態のものである。

【００２９】まず、本実施形態であるクラウニング付き
歯形鍛造成形装置１の主な構成について図１（ａ）に基
づき説明する。

【００３０】図１（ａ）に示すように、本実施形態であ
るクラウニング付き歯形成形装置１は大きく分けて下型
２９と上型３０に分かれる。下型２９は下部プレート４
２に固定され、下部プレート４２は図示しない下ダイホ
ルダと図示しないボルトによりボルスタ４（プレス機本
体部）に固定されている。一方上型３０は図示しないボ
ルトにより上部プレート４２に固定されている。上部プ
レート４２は図示しないプレス機の第１油圧シリンダの
有するスライド３に固定され、第１油圧シリンダにより
駆動され図１及び図２の上下方向に昇降するようになっ
ている。

【００３１】下型２９は主に有底円筒形状の下ダイホル
ダ１７と、下ダイホルダ１７の内面に嵌合固定された略
円筒状の下ダイ１２から構成される。

【００３２】下ダイホルダ１７の底部には中心部分に円
孔、この円孔の周囲の円周４等分位置に別の４個の円孔
が形成されている。下ダイホルダ１７底部中心部分の円
孔には下マンドレル１３が嵌合固定されている。下マン
ドレル１３は下ダイホルダ１７の軸上（図１（ａ）上下
方向）に配置されており、下型２９、後出する下リング
１５、下パンチ１４、及び粗材２が同軸上に積み重なっ
て配置されるように位置決めをしている。

【００３３】下ダイホルダ１７の内底部上には円環板状
の下リング１５が配設されている。下リング１５の中心
部分の円孔には下マンドレル１３が挿通され、下マンド
レル１３に対して下リング１５は図１（ａ）上下方向に
摺動可能になっている。下リング１５の下面には下ダイ
ホルダ１７の底部の４つの円孔を挿通した、下マンドレ
ル１３に平行な４本の下ロッド１８（下パンチ押圧手
段）が垂直に当接している。４本の下ロッド１８は共に
プレス機の図示しない第２油圧シリンダに連結してお
り、第２油圧シリンダに駆動されて図１（ａ）の４本同
時に上下方向に移動する。下ロッド１８の上下移動によ
り下リング１５は下マンドレル１３に対して摺動しつつ
上下に移動する。下リング１５の上にはロールベアリン
グ１６を間に介して、底部中心部分に円孔が形成された
略円筒形状の下パンチ１４が配設されている。下パンチ
１４の底部中心部の円孔には下マンドレル１３が挿通し
ており、下パンチ１４は下マンドレル１３に対して上下
方向に摺動可能になっている。さらに、ロールベアリン
グ１６により下マンドレル１３を回転軸とし、これに垂
直な平面内（あるいは下ロッド１８（下パンチ押圧手段
の押圧する方向）に垂直な平面内）において回転可能と
なっている。下パンチ１４の外径は後出の下ダイ１２の
成形歯１２ｃと干渉しない大きさになっている。また、
下パンチ１４の内周面及び内底部は粗材２の下面２ｄに
沿う形状になっている。

【００３４】図１（ａ）に示すように、下ダイホルダ１
７の内面に嵌合固定された下ダイ１２の内周面には複数
の成形歯１２ｃが中心軸側に向かって突出するように一
体的に形成されている。

【００３５】上型３０は主に、図示しないボルトによっ
てプレス機の第１油圧シリンダのスライド３に固定され
た略円筒形状の上ダイホルダ２６と、上ダイホルダ２６
の内面に嵌合固定された略円筒状の上ダイ１９から構成
される。

【００３６】図１（ａ）の上方に配置された上ダイホル
ダ２６が取り付けられている上部プレート４２には下ダ
イホルダ１７の底部と同様に、中心部分に円孔、この円
孔の周囲の円周４等分位置に別の４個の円孔が形成され
ており、中心部分の円孔には上マンドレル２０が嵌合固
定されている。上マンドレル２０は上ダイホルダ２６の
軸上（図１（ａ）上下方向）に配置されて上部プレート
４２に固定されており、上型３０、後出する上リング２
２、及び上パンチ２１が同軸上に配置されるように位置
決めをしている。

【００３７】上部プレート４２の下方には円環板状の上
リング２２が配設されている。上リング２２の中心部分
の円孔には上マンドレル２０が挿通され、上マンドレル
２０に対して上リング２２は図１（ａ）の上下方向に摺
動可能になっている。上リング２２の上面には上部プレ
ート４２上の４つの円孔を挿通した、上マンドレル２０
に平行な４本の上ロッド２７（上パンチ押圧手段）が垂
直に当接している。４本の上ロッド２７は共にプレス機
の図示しない第３油圧シリンダに連結しており、第３油
圧シリンダに駆動されて図１（ａ）の４本同時に上下方
向に移動する。上ロッド２７が降下すると上リング２２
は上マンドレル２０に対して摺動しつつ下に移動する。
上リング２２の下にはロールベアリング２３を間に介し
て、フランジ付き円筒形状の上パンチ２１が配設されて
いる。上パンチ２１の中心部の円孔は上マンドレル２０
に挿通しており、上パンチ２１も上マンドレル２０に対
して上下方向に摺動可能になっている。さらに、ロール
ベアリング２３により上マンドレル２０を回転軸とし、
これに垂直な平面内（あるいは上ロッド２７（上パンチ
押圧手段の押圧する方向）に垂直な平面内）において回
転可能となっている。上パンチ２１の外径は後出の上ダ
イ１９の成形歯１９ｃと干渉しない大きさになってい
る。上パンチ２１の上端にはフランジ部２１ａが一体的
に形成されている。フランジ部２１ａの外径は上ダイ１
９の内径より若干小さく、フランジ部２１ａの周面は上
ダイ１９の内周面に摺動可能となっている。

【００３８】図１（ａ）に示すように、上ダイホルダ２
６の内面に嵌合固定された上ダイ１９の内周面には複数
の成形歯１９ｃが中心軸側に向かって突出するように一
体的に形成されている。成形歯１９ｃの上端部１９ｂ上
には円環板状のリング２４が配置されている。リング２
４には上パンチ２１の外径より若干大きい内径の円孔が
形成されており、この円孔を上パンチ２１の本体２１ｃ
が挿通できるようになっている。リング２４上面と上パ
ンチ２１のフランジ部２１ａの下面の間には４本のコイ
ルスプリング２５が挟まれた状態で配設されている。各
コイルスプリング２５は上マンドレル２０の中心軸に対
して円周４等分位置に配置され、リング２４及び成形歯
１９ｃの上端部１９ｂより上方（図１（ａ）上方向）へ
上パンチ２１、上リング２２及びベアリング２３をバラ
ンス良く持ち上げるよう付勢して保持している。

【００３９】さらに、下ダイ１２に形成されている成形
歯１２ｃ及び上ダイ１９に形成されている成形歯１９ｃ
それぞれの内周側の形状について以下に説明する。ま
ず、この説明に使う粗材２について説明しておく。図３
は粗加工によって成形された、歯筋全体にわたって歯厚
が一定のはすば歯車である粗材２の歯の拡大斜視図であ
る。図３に示す歯の両端面の距離をＬ（以下、歯幅Ｌと
呼ぶ）とし、歯厚ｔは粗材２のピッチ円Ｐでの断面にお
いて、歯筋方向に垂直な方向で測った幅とする。

【００４０】成形歯１２ｃ及び成形歯１９ｃそれぞれを
内周側、例えば、図１の矢線Ａ及び矢線Ｂの示す方向か
ら見た場合、ある２つの成形歯１２ｃ間の空間である、
第１空間Ｓ１と、ある２つの成形歯１９ｃ間の空間であ
る、第２空間Ｓ２の形状を示す概略図を図４に示す。

【００４１】図４（ａ）において、斜線部は図３に示し
たピッチ円Ｐ近傍での歯の断面である。上端部１２ａと
下端部１２ｂの距離である、成形歯１２ｃの長さ１２Ｌ
（実値は１５ｍｍ）は粗材２の歯幅Ｌより所定長さ（実
値で１ｍｍ）だけ長く設定されている。第１空間Ｓ１は
外歯のはすば歯車である粗材２と同じ捻れ角βを持ち、
図４に示すように、型割線ＰＬから下端まで間におい
て、途中から下端方向へ幅が小さくなる形状となってい
る。図４（ａ）の成形歯１２ｃの上端部１２ａの内面１
２ｄ、内面１２ｅは図３に示した粗材２の歯のピッチ円
Ｐ近傍の歯厚ｔより若干小さい（０．０３〜０．０５ｍ
ｍ程度小さい）間隔に形成されている。

【００４２】図４（ａ）において、粗材２の歯または第
１空間Ｓ１の中心線をＭとする。また、成形歯１２ｃの
上端部１２ａから第１空間Ｓ１に示す点Ｏ２までの距離
が粗材２の歯幅Ｌに等しくなっている。上端部１２ａと
点Ｏ２の中点をＯ１とする。中点Ｏ１を通り中心線Ｍに
垂直に引いた直線と内面１２ｄ、１２ｅとの交点をＣ
１、Ｃ２とする。上端部１２ａより交点Ｃ１、中点Ｏ
１、交点Ｃ２を結んだ位置までは第１空間Ｓ１の内面１
２ｄと１２ｅの距離ｔ２は歯厚ｔと等しく且つ一定にな
っている。交点Ｃ１、中点Ｏ１、交点Ｃ２を結んだ位置
から下端部１２ｂまでの内面１２ｄと１２ｅの距離ｔ２
は徐々に小さくなっている。点０２を通る水平な（図２
（ａ）横方向の）直線と成形歯１２ｃ間の内面１２ｄ、
１２ｅの交点をＤ１、Ｄ２とすると、交点Ｄ１、点Ｏ
２、交点Ｄ２を結ぶ位置まで粗材２の歯２ｃの下端２ｂ
が挿入される。

【００４３】上端部１２ａと第１空間Ｓ１の中心線Ｍの
交点をＯ３とする。図４（ｂ）は下ダイ１２と上ダイ１
９が接合した状態を示している。上ダイ１９の第２空間
Ｓ２の形状は図４（ｂ）に示すように、交点Ｏ３に関し
て下ダイ１２の第１空間Ｓ１と点対称の形状である。従
って、第１空間Ｓ１と同様に、第２空間Ｓ２も外歯のは
すば歯車である粗材２と同じ捻れ角βを持ち、図４に示
すように、型割線ＰＬから上端まで間において、途中か
ら上端方向へ幅が小さくなる形状となっている。図４
（ｂ）の成形歯１９ｃの内面１９ｄ、内面１９ｅも図３
に示した粗材２の歯のピッチ円Ｐにおける歯厚ｔより若
干小さい（０．０３〜０．０５ｍｍ程度小さい）間隔に
形成されている。

【００４４】図４（ｂ）に示すように下ダイ１２と上ダ
イ１９が密着した時、第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２は滑
らかに連続するように形成されている。上型３０がプレ
ス機の第１油圧シリンダ３により下降して上ダイ１９が
下ダイ１２と型割線ＰＬを挟んで密着する時、図４
（ｂ）に示すように第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２は滑ら
かに繋がるように、上ダイ１９と下ダイ１２は位置が設
定されている。

【００４５】次に、本実施形態であるクラウニング付き
歯形鍛造成形装置１の作動について図１、図２及び図４
に基づき以下に説明する。

【００４６】まず、図１（ａ）に示すように粗材２を下
ダイ１２上にセットする。この時、図４（ａ）に示すよ
うに粗材２の歯２ｃの下端２ｂが下ダイ１２の第１空間
Ｓ１に嵌まるように置く。粗材２の下端２ｄは成形歯の
内面１２ｄ、１２ｅの距離が歯厚ｔ２と等しい上述した
点Ｃ１まで進み、止まる。

【００４７】続いて、プレス機の第３油圧シリンダ（図
示せず）を作動させて、上ロッド２７を図１の下方向へ
押し下げ、上パンチ２１の下端２１ｂを上ダイ下面１９
ａよりやや突出させた（５ｍｍ程度突出させた）状態
で、第１油圧シリンダを作動させて上部プレート４２を
下降させ、下ダイ１２上にセットされた粗材２の上端２
ａを上パンチ２１で加圧・挿入して、粗材２の上端２ａ
が下ダイ１２の成形歯１２ｃの上端１２ａの位置まで進
んだところで上パンチ２１のみの下降を停止させ、やや
遅れて上ダイ１９の下端１９ａを下ダイ１２の上端１２
ａに圧接させる。

【００４８】この時、成形歯１２ｃには捻れ角βが付い
ているため、粗材２は図４の左方向へ回転しながら下方
へ進む。この回転量は粗材２を押圧する上ダイ２１が上
リング２２に対して回転することで吸収され、上ダイ２
１は回転しつつ円滑に粗材２を下方向に押圧する。この
結果、粗材２の歯２ｃの点Ｃ１、Ｏ１及びＣ２を結んだ
位置から下端２ｂまでの間には図４（ｂ）に示すように
クラウニングが付けられる。

【００４９】これにやや遅れて、油圧プレス機の第１油
圧シリンダ３を作動させて、上型３０下面を下型２９上
面に図１（ｂ）に示すように密着させると、下ダイ１２
の上端１２ａと上ダイ１９の下端１９ａは密着して図４
（ｂ）に示すように、下ダイ１２の第１空間Ｓ１と上ダ
イ１９の第２空間Ｓ２が滑らかに繋がる。

【００５０】図１（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、
粗材２を下ダイ１２内に保持した状態で、さらに、第２
油圧シリンダ（図示せず）を作動させて、下ロッド１８
を図２の上方向へ押し上げ、下ダイ１２内側に保持され
た粗材２の下面２ｄを下パンチ１４で押圧して、粗材２
の歯２ｃを上ダイ１９の成形歯１９ｃ間に挿入され、粗
材２の歯２ｃの下端２ｂは図４（ｃ）に示す位置まで進
む。（上述の成形歯１９ｃ間の形状及び位置は図４
（ｂ）の成形歯１２ｃのものと点Ｏ３に関し点対称とな
っている。）この時、成形歯１９ｃにも捻れ角βが付い
ているため、粗材２は図４の右方向へ回転しながら上方
に進む。この回転量は粗材２を押圧する下ダイ１４が下
リング１５に対して回転することで吸収され、下ダイ１
４は回転しつつ円滑に粗材２を上方向に押圧する。この
結果、粗材２の歯２ｃの点Ｃ１、Ｏ１及びＣ２を結んだ
位置から上端２ａまでの間も図４（ｃ）に示すようにク
ラウニングが付けられる。

【００５１】この後、プレス機の第１油圧シリンダを上
昇させて上型３０を図２の上昇させ、第２油圧シリンダ
を作動させて上ロッド２７をさらに押し上げて上パンチ
２１を押し下げて、図２（ｄ）及び図４（ｄ）に示すよ
うに、歯２ｃにクラウニングが付けられた粗材２を上ダ
イ１９内から抜き出す。図１（ｄ）はプレス機からクラ
ウニングを成形済みの製品２Ｒを取り出す状態を示して
いる。

【００５２】なお、本実施形態においては、粗材２の歯
２ｃをクラウニング付き歯形に成形するにあたって、下
端２ｂから中央部次に上端２ａから中央部の順でクラウ
ニングを付けた。

【００５３】クラウニング付き歯形に沿った形状の製品
部が形成された成形型を歯筋の一端から中央部までの成
形型と、他端から中央部までの成形型に分けて、別工程
に分けて粗材をそれぞれの成形型に加圧・挿入すること
でクラウニングを鍛造成形する方法及び装置が本発明の
主な要点である。

【００５４】また、本実施形態でははすば歯車にクラウ
ニングを成形するため、下ダイ１２及び上ダイ１９に粗
材２を加圧・挿入する際に粗材２が回転し、この回転を
吸収して粗材２を円滑に加圧・挿入するため、下ダイ回
転支持手段であるベアリング１６及び上ダイ回転支持手
段であるベアリング２３が必要であった。しかし、本発
明のクラウニング付き歯形の鍛造成形方法はは外歯のは
すば歯車の歯だけではなく、外歯平歯車の歯も成形の対
象に含んでおり、実施形態であるクラウニング付き歯形
成形装置１も下ダイ１２及び上ダイ１９を平歯車用の形
状のものに換えるだけで、他の構成はそのままで転用が
可能である。即ち、平歯車の歯を成形する場合は粗材を
ダイに加圧・挿入する際には回転が生じないため、下リ
ング１５及び上リング２２に対してそれぞれ下パンチ１
４、上パンチ２１は回転することなく粗材を各ダイに挿
入するように作動する。

【００５５】なお、本実施形態においては、上下方向に
加圧するプレス機において下ダイ及び上ダイによって粗
材の下端側からと上端側からの２段階に分けてクラウニ
ングを鍛造成形した。この他にも、例えば水平方向に加
圧するプレス機において２つのダイを用いて粗材の一端
側からと他端側からの２段階に分けてクラウニングを鍛
造成形する等の変形実施形態も本発明の範疇に含まれ
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明により、粗加工により成形された
歯厚一定の歯車の歯にクラウニングを付けるための、成
形品の寸法精度の向上と滑らかな表面仕上げを可能に
し、さらに成形時間の短い鍛造成形方法及び鍛造成形装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態であるクラウニング付き歯形
成形装置１の構成及び作動を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態であるクラウニング付き歯形
成形装置１の作動を示す断面図である。

【図３】粗加工によって成形された、歯筋全体にわたっ
て歯厚が一定のはすば歯車である粗材２の歯の拡大斜視
図である。

【図４】下ダイ１２の第１空間Ｓ１と、上ダイ１９の第
２空間Ｓ２における粗材２の歯２ｃの鍛造成形を示す概
略図である。

【図５】クラウニング付き歯を有するはすば歯車の斜視
図である。

【符号の説明】

２ 粗材 ２ｃ 歯 １２ 下ダイ １４ 下パンチ １６ ベアリング（下パンチ回転支持手段） １８ 下ロッド １９ 上ダイ ２１ 上パンチ ２７ 上ロッド ２３ ベアリング（上パンチ回転支持手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗加工によって成形された歯筋全体にわ
   たって歯厚が一定の外歯歯車である粗材の歯をクラウニ
   ング付歯形に成形するクラウニング付歯形の鍛造成形方
   法であって、型割線から下端まで間において、下端方向
   へ小さくなる部分を有する複数の第１空間が設けられた
   下ダイと、前記第１空間と滑らかに連続する形状をな
   し、前記型割線から上端までの間において、上端方向へ
   小さくなる部分を有する複数の第２空間が設けられた上
   ダイとを用い、上パンチの押圧により前記粗材の歯の下
   端側から前記下ダイの前記第１空間に挿入して前記粗材
   の歯の下端から中央部の間にクラウニングを成形し、前
   記粗材の歯の下端側から中央部のクラウニング成形後も
   前記粗材の歯の下端から上端を前記第１空間内に保持
   し、前記下ダイの第１空間と前記上ダイの第２空間が滑
   らかに接続するように前記下ダイと前記上ダイを密着さ
   せ、前記下ダイの前記第１空間内に保持された前記粗材
   を下パンチの押圧により前記粗材の歯の上端側から前記
   上ダイの第２空間に挿入して前記粗材の歯の上端から中
   央部の間にクラウニングを成形することを特徴とするク
   ラウニング付歯形の鍛造成形方法。
2. 【請求項２】 粗加工によって成形された歯筋全体にわ
   たって歯厚が一定の外歯歯車である粗材の歯をクラウニ
   ング付歯形に成形するクラウニング付歯形鍛造成形装置
   であって、型割線から下端まで間において、下端方向へ
   小さくなる部分を有する複数の第１空間が設けられた下
   ダイと、前記粗材を前記下ダイに押圧する上パンチと、
   前記第１空間と滑らかに連続する形状をなし、前記型割
   線から上端までの間において、上端方向へ小さくなる部
   分を有する複数の第２空間が設けられた上ダイと、前記
   粗材を前記上ダイに押圧する下パンチと、前記型割線に
   おいて前記下ダイと密着するように前記上ダイを押し下
   げる上ダイ押圧手段と、前記上パンチを押し下げる上パ
   ンチ押圧手段と、前記下パンチを押し上げる下パンチ押
   圧手段と、前記上パンチ押圧手段を作動させて前記上パ
   ンチを介し前記粗材の歯を前記一端側から前記下ダイの
   第１空間に挿入し、前記上ダイ押圧手段を作動させ前記
   下ダイと前記上ダイを接合し、前記上ダイ押圧手段を作
   動させて下パンチを介して前記下ダイ内に保持された前
   記粗材を前記他端側から前記上ダイの第２空間に挿入す
   るよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とするク
   ラウニング付歯形鍛造成形装置。
3. 【請求項３】 前記上パンチ押圧手段と前記上パンチの
   間に配設されて、前記上パンチ押圧手段の押圧する方向
   に所定角度をなす面内において前記上パンチ押圧手段に
   対して前記上パンチを回転可能にする上パンチ回転支持
   手段と、前記下パンチ押圧手段と前記下パンチの間に配
   設されて、前記下パンチ押圧手段の押圧する方向に所定
   角度をなす面内において前記下パンチを回転可能にする
   下パンチ回転支持手段とを備えることを特徴とする請求
   項２に記載のクラウニング付歯形鍛造成形装置。