JP2005007480A - Method and device for manufacturing bevel gear - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、かさ歯車の製造方法およびかさ歯車の製造装置に関する。 The present invention relates to a bevel gear manufacturing method and a bevel gear manufacturing apparatus.
例えばディファレンシャルギヤのように、交差する二軸の間で回転を伝達するために、かさ歯車が広く用いられている。かさ歯車は、大端部と小端部との間の円錐面に歯形部が形成され、歯すじの形により、すぐばかさ歯車、まがりばかさ歯車、はすばかさ歯車などに分類される。かさ歯車は、歯形の大きさが大端部側と小端部側とで異なることから、歯の製作にはかなりの困難を伴うが、従前の切削による製造工程から、近年では生産性のよい鍛造による製造工程へと変化してきている。なかでも、精密鍛造技術に属する密閉鍛造や閉塞鍛造によって製造されることが多くなっている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, bevel gears are widely used to transmit rotation between two intersecting axes, such as a differential gear. A bevel gear is formed with a tooth profile on the conical surface between the large end and the small end, and is immediately classified into a bevel gear, a spiral bevel gear, a helical bevel gear, etc. . Bevel gears have considerable difficulty in manufacturing teeth because the tooth profile differs between the large end side and the small end side. However, in recent years, the productivity has been good due to the manufacturing process using conventional cutting. The manufacturing process has changed to forging. Especially, it is increasing by the closed forging and closed forging which belong to a precision forging technique (for example, refer patent document 1).
また、鍛造前の前粗材に予め貫通孔を形成しておき、貫通孔にマンドレルを挿入して鍛造加工を行って歯車を製造する技術も知られている(例えば、特許文献2参照。)。 A technique is also known in which a through hole is formed in advance in a pre-forging material before forging, and a gear is manufactured by inserting a mandrel into the through hole and performing forging (see, for example, Patent Document 2). .
しかしながら、貫通孔が予め形成された粗材から、歯形部を形成する歯型を備える鍛造型を用いてかさ歯車を鍛造加工により製造すると、歯形部に向かう材料の塑性流動が起こらず、歯形部に材料が充填されずに欠肉が生じる虞がある。 However, when a bevel gear is manufactured by forging using a forging die provided with a tooth mold that forms a tooth profile portion from a rough material in which through holes are formed in advance, the plastic flow of the material toward the tooth profile portion does not occur, and the tooth profile portion There is a possibility that a lack of material may occur without filling the material.
また、かさ歯車を鍛造加工により製造する技術において、鍛造工程後の機械加工を省略可能とすることで、一連の製造工程の簡素化を図るという要請もある。
本発明の目的は、貫通孔が予め形成された粗材からかさ歯車を鍛造加工により製造するに際して、鍛造工程後の機械加工を省略可能とし得る、かさ歯車の製造方法およびかさ歯車の製造装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a bevel gear and an apparatus for manufacturing a bevel gear, which can make it possible to omit machining after the forging process when manufacturing a bevel gear from a rough material having a through hole formed in advance by forging. It is to provide.
上記目的を達成するための本発明は、下記の手段により達成される。 The present invention for achieving the above object is achieved by the following means.
本発明は、大端部と小端部との間に歯形部を有するとともにセンター孔を有するかさ歯車を、前記歯形部を形成する歯型を備える鍛造型を用いて、鍛造加工により製造するに際し、
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうち、かさ歯車の小端部側の頂面入口部をなす側の開口部から、前記鍛造型に設けられたマンドレルを挿入し、前記マンドレルに形成されるとともに前記歯型に向かう方向に傾斜したテーパ部によって、前記歯型に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに前記頂面入口部に面取り部を塑性加工することを特徴とするかさ歯車の製造方法である。
The present invention provides a bevel gear having a tooth profile portion between a large end portion and a small end portion and having a center hole by using a forging die having a tooth shape forming the tooth profile portion by forging. ,
Among the openings located at both ends along the axial direction of the through hole of the rough material in which the through hole is formed in advance, the forging is performed from the opening on the side that forms the top surface inlet on the small end side of the bevel gear. A mandrel provided in a mold is inserted, and a taper portion formed in the mandrel and inclined in a direction toward the tooth mold causes plastic flow of the material toward the tooth mold and is chamfered at the top surface inlet section. A method for manufacturing a bevel gear, characterized in that a part is plastically processed.
また、本発明は、大端部と小端部との間に歯形部を有するとともにセンター孔を有するかさ歯車を、前記歯形部を形成する歯型を備える鍛造型を用いて、鍛造加工により製造するかさ歯車の製造装置において、
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうち、かさ歯車の小端部側の頂面入口部をなす側の開口部から、前記貫通孔内に挿入されるマンドレルを有し、
前記マンドレルに、前記歯型に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに前記頂面入口部に面取り部を塑性加工するテーパ部を、前記歯型に向かう方向に傾斜させて形成したことを特徴とするかさ歯車の製造装置である。
In addition, the present invention produces a bevel gear having a tooth profile portion between a large end portion and a small end portion and having a center hole by forging using a forging die having a tooth die forming the tooth profile portion. In the bevel gear manufacturing equipment,
Among the openings located at both ends along the axial direction of the through-hole of the rough material in which the through-hole is formed in advance, the through-hole is formed from the opening on the side forming the top surface inlet on the small end side of the bevel gear Having a mandrel inserted into the hole;
The mandrel is formed with a taper portion for causing plastic flow of the material toward the tooth mold and plastic processing of a chamfered portion at the top surface inlet portion in a direction toward the tooth mold. A bevel gear manufacturing apparatus.
本発明によれば、貫通孔が予め形成された粗材からかさ歯車を鍛造加工により製造するに際して、鍛造加工と同時に頂面入口部に面取り部が塑性加工されるため、鍛造工程後に面取り部を形成するための機械加工を省略することができる。さらに、歯形部での欠肉を防止することが可能となる。 According to the present invention, when a bevel gear is manufactured from a rough material having a through-hole formed in advance by forging, the chamfered portion is plastically processed at the top surface inlet portion simultaneously with the forging process. Machining to form can be omitted. Furthermore, it is possible to prevent the lack of thickness at the tooth profile.
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係るかさ歯車の製造装置10の、鍛造型20が開かれた鍛造前の状態を示す断面図、図2は、同製造装置10の、鍛造型20が閉じられ鍛造加工途中の状態を示す断面図、図3は、同製造装置10の、鍛造加工が完了した状態を示す断面図である。図4は、図2の要部を示す断面図、図5は、図3の要部を示す断面図である。また、図6(A)は、かさ歯車100を製造する際に使用される鍛造前の粗材110であって、貫通孔111が予め形成された粗材110を示す断面図、図6(B)は、鍛造加工により製造されたかさ歯車100を示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a bevel
図6(B)に示すように、鍛造加工により製造されたかさ歯車100は、大端部101と小端部102との間に歯形部103を有するとともにセンター孔104を有している。本実施形態にあっては、鍛造加工と同時に、小端部102側の頂面入口部105に面取り部106が塑性加工されている。
As shown in FIG. 6B, a
図6(A)に示すように、鍛造前の粗材110には、貫通孔111が予め形成されている。貫通孔111の軸線方向に沿って両端に位置する開口部112、113のうち、図中上側の開口部112は、鍛造後においてかさ歯車100の小端部102側の頂面入口部105をなし、図中下側の開口部113は、鍛造後においてかさ歯車100の大端部101側の背面入口部107をなす。また、貫通孔111は、鍛造後において、かさ歯車100のセンター孔104となる。貫通孔111は、ドリル加工などの切削加工により形成したもの、あるいは、中実素材に対して塑性加工により形成したもの、のいずれであってもよい。
As shown in FIG. 6A, a through hole 111 is formed in advance in the
かさ歯車100の材質は、JIS SC材、SNC材、SNCM材、SCr材、SCM材、SMn材、SMnC材などの鋼材もしくは適宜の合金元素を添加した鋼材の中から任意に選んで使用することができ、特に限定はされない。
The material of the
このようなかさ歯車100は、鍛造型20を有する製造装置10によって製造され、鍛造型20には、歯形部103を形成するための歯型39が設けられている。
Such a
図1〜図5に示すように、かさ歯車100の製造装置10は、概説すれば、貫通孔111が予め形成された粗材110の貫通孔111の軸線方向に沿って両端に位置する開口部112、113のうち、かさ歯車100の小端部102側の頂面入口部105をなす側の開口部112から、貫通孔111内に挿入される上マンドレル35(マンドレルに相当する)を有している。そして、この上マンドレル35には、歯型39に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに頂面入口部105に面取り部106を塑性加工するテーパ部38を、歯型39に向かう方向に傾斜させて形成してある。なお、本明細書においては、「マンドレル」には、ピアスなどの類似呼称をもつ部材も含まれるものとする。
As shown in FIG. 1 to FIG. 5, the
以下、製造装置10を詳述する。
Hereinafter, the
鍛造型20は、図6(A)に示した粗材110が供給されて閉塞鍛造を行い、図6(B)に示したかさ歯車100の鍛造品を製造する金型である。この鍛造型20は、図1に示すように、下型40と、当該下型40に対して接近離反移動自在に設けられた上型30と、を有している。相互に型締めした上型30および下型40により、粗材110を配置するとともにかさ歯車100の外形形状に合致する内面形状を有するキャビティ21が形成される(図2および図4を参照)。
The
上型30は、上下に駆動される上ホルダ31と、上ホルダ31に保持されるとともに下面中心部に下方に向けて開口する凹部32が形成された上ダイ33と、上ダイ33の中心孔33aに配置されたリング形状の上パンチ34と、上パンチ34の中心孔34aに配置された上マンドレル35と、を有している。上パンチ34および上マンドレル35は、上ホルダ31に対して固定されている。
The
上ダイ33の凹部32内面には、かさ歯車100の歯形部103を形成する歯型39が設けられている。
A
上マンドレル35には、上述したように、歯型39に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに頂面入口部105に面取り部106を塑性加工するテーパ部38が、歯型39に向かう方向に傾斜して形成されている。テーパ部39の傾斜角度θは、特に限定されないが、例えば、25度〜35度である(図5を参照)。
In the
テーパ部38は、上マンドレル35が粗材110に対して相対的に前進限位置に達したとき、すなわち、上マンドレル35が下降限位置に達したときに材料の塑性流動および面取り部106の塑性加工を行う位置に形成されている。
When the
図示例では、上マンドレル35は、大径部36と、小径部37とを有し、テーパ部38は、上マンドレル35の長手方向に沿う中間部分、すなわち、大径部36と小径部37との間に形成されている。上マンドレル35の小径部37は、粗材110の貫通孔111、すなわち、かさ歯車100のセンター孔104の内径に略等しい外形寸法を有している(図4を参照)。上マンドレル35の小径部37の先端は、上マンドレル35が下降限位置に達したときに、歯形部103における軸線方向に沿う大端部101側の底部108を含む軸直交線Lの近傍まで貫通孔111内に挿入される長さ寸法を有している(図5を参照)。このような長さ寸法に設定した理由は、歯形部103の形成に実質的に寄与する位置まで上マンドレル35を挿入する必要があるからである。
In the illustrated example, the
貫通孔111内に挿入された上マンドレル35の小径部37の先端は、前記軸直交線Lを超えないことが好ましい。この理由は、歯形部103の形成に実質的に寄与する位置まで上マンドレル35を挿入すれば足りること、鍛造後にセンター孔104から上マンドレル35を引き抜くことを容易にすること、を考慮したものである。
It is preferable that the tip of the
下型40は、ベース上に取り付けられる下ホルダ41と、上ダイ33と同心状に対向するとともに下ホルダ41に対して上下動自在に設けられた下ダイ42と、下ダイ42の移動をガイドするとともに下ダイ42の上昇位置を規制するガイド43と、下ダイ42の中心孔42aに配置されたリング形状の下パンチ44と、下パンチ44の中心孔44aに上下動自在に設けられたノックアウトリング45と、ノックアウトリング45の中心孔45aに配置された下マンドレル46と、を有している。ガイド43、下パンチ44および下マンドレル46は、下ホルダ41に対して固定されている。
The
下ダイ42は、ガイド43の内面および下パンチ44の外周面に対して摺動自在に設けられている。下ダイ42の中心孔42aは、粗材110の外径よりも若干大きい内径寸法を有している。下ダイ42は、クッションピン50を介して、クッションシリンダ51のピストン52により図中上向きに付勢されている。シリンダ室53には、油圧発生装置54から、圧力調整された圧油が供給される。
The
下パンチ44は、下ダイ42が下降限位置まで下降した状態で、下ダイ42の上面より若干低くなる高さ寸法を有している(図3および図5を参照)。下パンチ44の中心孔44aは、粗材110におけるリング状ボス部114、すなわち、かさ歯車100におけるリング状ボス部109の外径に略等しい内径寸法を有している。
The
下マンドレル46は、下パンチ44の中心孔44aと同心で、貫通孔111の内径に略等しい外径寸法を有している。下マンドレル46の高さ寸法は、上マンドレル35が下降限位置に達したときに当該上マンドレル35の先端に干渉せず、さらに、センター孔104内に形成され得る円環状の内バリの範囲を限定する観点から定められている。
The
ノックアウトリング45は、下パンチ44の中心孔44aの内周面および下マンドレル46の外周面に対して摺動自在に設けられている。ノックアウトリング45の下降限位置は、下パンチ44の上面からボス部109、114の高さ分だけ低い位置に規制されている。ノックアウトリング45は、ノックアウトピン55を介して、ノックアウト装置56により押し上げられる。これにより、かさ歯車100の鍛造品が、キャビティ21から上方に向けて突き出される。
The
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図1に示すように、上型30を開いた状態で、上昇限位置まで上昇した下ダイ42の中心孔42a内に粗材110を供給する。図2および図4に示すように、上下型30、40を閉じると、上ダイ33が下ダイ42に当接する。下ダイ42は、クッションピン50を介して、圧油による付勢力が付勢されている。上型30の下降を開始すると、下ダイ42は、閉塞されたまま下降し、鍛造加工が開始される。
As shown in FIG. 1, the
図3および図5に示すように、上型30をさらに下降すると、上マンドレル35の小径部37が開口部112から貫通孔111内に挿入され、さらに、上パンチ34と下パンチ44との協働により粗材110がキャビティ21内に押し込まれる。
As shown in FIGS. 3 and 5, when the
上型30が下降限位置まで下降し、上マンドレル35が下降限位置に達すると、上マンドレル35のテーパ部38により材料が押し込まれ、図5に矢印で示されるように、歯型39に向かう材料の塑性流動が生じる。これにより、歯形部103に材料が十分に充填され、歯形部103での欠肉が防止される。また、貫通孔111が予め形成された粗材110を使用するため、鍛造工程後にセンター孔104を形成するための孔開け工程が不要となる。さらに、センター孔104が鍛造加工時に形成されるため、歯形部103とセンター孔104との同心度を容易に高めることができる。
When the
上マンドレル35が下降限位置に達したときには、上マンドレル35の小径部37の先端は、前記軸直交線Lの近傍まで貫通孔111内に挿入されている。このため、上マンドレル35の小径部37が歯形部103の形成に実質的に寄与し、この観点からも、歯形部103に材料が十分に充填される。
When the
貫通孔111内に挿入された上マンドレル35の小径部37の先端は、前記軸直交線Lを超えない。このため、歯形部103の形成に実質的に寄与する位置まで上マンドレル35を挿入しながらも、鍛造後にセンター孔104から上マンドレル35を容易に引き抜くことができる。
The tip of the
さらに、上マンドレル35のテーパ部38により材料が押し込まれる結果、鍛造加工と同時に、小端部102側の頂面入口部105に面取り部106が塑性加工される。このため、鍛造工程後に面取り部106を形成するための機械加工を省略することができる。
Further, as a result of the material being pushed by the tapered
そして、上下型30、40を開き、ノックアウトリング45を押し上げて鍛造品を上方に向けて突き出すことにより、大端部101と小端部102との間に歯形部103を有するとともにセンター孔104を有するかさ歯車100が、単工程プレスによって製造される。この後、歯形精度を保証するために、必要に応じて、サイジングが施される。
Then, the upper and
以上説明したように、本実施形態のかさ歯車100の製造方法は、大端部101と小端部102との間に歯形部103を有するとともにセンター孔104を有するかさ歯車100を、歯形部103を形成する歯型39を備える鍛造型20を用いて、鍛造加工により製造するに際し、貫通孔111が予め形成された粗材110の貫通孔111の軸線方向に沿って両端に位置する開口部112、113のうち、かさ歯車100の小端部102側の頂面入口部105をなす側の開口部112から、鍛造型20に設けられた上マンドレル35を挿入し、上マンドレル35に形成されるとともに歯型39に向かう方向に傾斜したテーパ部38によって、歯型39に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに頂面入口部105に面取り部106を塑性加工するので、歯形部103に材料を十分に充填して歯形部103での欠肉を防止することが可能となる。また、鍛造加工と同時に頂面入口部105に面取り部106が塑性加工されるため、鍛造工程後に面取り部106を形成するための機械加工を省略することができる。さらに、センター孔104が鍛造加工時に形成されるため、歯形部103とセンター孔104との同心度を高めることが可能となる。
As described above, the method for manufacturing the
また、テーパ部38は、上マンドレル35が下降限位置に達したとき、つまり上マンドレル35が粗材110に対して相対的に前進限位置に達したときに材料の塑性流動および面取り部106の塑性加工を行う位置に形成されているので、歯形部103への材料の充填と、面取り部106の加工とを確実に行うことができる。
Further, the
また、テーパ部38は、上マンドレル35の長手方向に沿う中間部分に形成され、上マンドレル35の先端は、上マンドレル35が下降限位置に達したときに、歯形部103における軸線方向に沿う大端部101側の底部108を含む軸直交線Lの近傍まで貫通孔111内に挿入されているので、上マンドレル35が歯形部103の形成に実質的に寄与し、この観点からも、歯形部103に材料が十分に充填される。
The tapered
また、貫通孔111内に挿入された上マンドレル35の先端は、前記軸直交線Lを超えないので、歯形部103の形成に実質的に寄与する位置まで上マンドレル35を挿入しながらも、鍛造後にセンター孔104から上マンドレル35を容易に引き抜くことが可能となる。
Further, since the tip of the
また、本実施形態のかさ歯車100の製造装置10は、大端部101と小端部102との間に歯形部103を有するとともにセンター孔104を有するかさ歯車100を、歯形部103を形成する歯型39を備える鍛造型20を用いて、鍛造加工により製造するかさ歯車100の製造装置10において、貫通孔111が予め形成された粗材110の貫通孔111の軸線方向に沿って両端に位置する開口部112、113のうち、かさ歯車100の小端部102側の頂面入口部105をなす側の開口部112から、貫通孔111内に挿入される上マンドレル35を有し、当該上マンドレル35に、歯型39に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに頂面入口部105に面取り部106を塑性加工するテーパ部38を、歯型39に向かう方向に傾斜させて形成したので、上述したのと同様に、歯形部103での欠肉を防止でき、鍛造工程後に面取り部106を形成するための機械加工を省略することができ、歯形部103とセンター孔104との同心度を高めることが可能となる。
In addition, the
なお、上マンドレル35の長手方向に沿う中間部分にテーパ部38を形成した実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、材料の塑性流動および面取り部106の塑性加工を行う機能を有するテーパ部38を上マンドレル35の先端部分に設け、下マンドレル46を貫通孔111内の上部位置まで挿入する形態でもよい。
In addition, although embodiment which formed the
(第2の実施形態)
第1の実施形態の技術上の意義は、粗材110に予め形成された貫通孔111にマンドレル35、46を挿入して、かさ歯車を鍛造加工により製造する技術において、鍛造工程後の機械加工を省略可能にすることである。第2の実施形態の技術上の意義は、第1の実施形態の技術上の意義と共通するものであり、鍛造工程後の機械加工、具体的には、センター孔の内周面にセレーションを形成するためのブローチ加工を省略可能にすることである。
(Second Embodiment)
The technical significance of the first embodiment is that the
図7は、本発明の第2の実施形態に係るかさ歯車の製造装置10aの、鍛造型20が閉じられ鍛造加工途中の状態の要部を示す断面図、図8は、同製造装置10aの、鍛造加工が完了した状態の要部を示す断面図である。図9は、第2の実施形態において用いられる下マンドレル76を示す図である。また、図10(A)は、かさ歯車200を製造する際に使用される鍛造前の粗材210であって、貫通孔211が予め形成された粗材210を示す断面図、図10(B)は、鍛造加工により製造されたかさ歯車200を示す断面図、図10(C)は、熱処理後のかさ歯車200の断面を、連結軸230とともに示す図である。図11は、センター孔304の内周面にセレーション321が形成された一般的なかさ歯車300を示す断面図である。なお、第2の実施形態に係るかさ歯車の製造装置10aは、上下のマンドレル65、76の構造を除いて、第1の実施形態に係るかさ歯車の製造装置10と実質的に同じである。このため、第1の実施形態と共通する部材にあっては、図示することなく同じ符号を用いて説明する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main part of the bevel gear manufacturing apparatus 10a according to the second embodiment of the present invention in a state where the forging
一般的に、センター孔を有する歯車と、センター孔に挿入連結される連結軸とは、トルクの伝達を確実なものとするために、連結軸の外周面に形成された軸側歯部と、センター孔の内周面に形成されたセンター孔側歯部とを相互に噛み合わせて連結されている。軸側歯部およびセンター孔側歯部には、セレーションや、スプラインがある。連結軸に対して歯車を滑らせる必要がないような場合には、歯形のピッチが細かく歯数が多いセレーションが通常選択されている。以下の説明では、軸側歯部およびセンター孔側歯部がセレーションの場合を例に挙げて説明するが、スプラインを除外するものではないことは言うまでもない。 In general, the gear having the center hole and the connecting shaft inserted and connected to the center hole have shaft side teeth formed on the outer peripheral surface of the connecting shaft in order to ensure transmission of torque, The center hole side teeth formed on the inner peripheral surface of the center hole are engaged with each other and connected. There are serrations and splines in the shaft side teeth and the center hole side teeth. When it is not necessary to slide the gear with respect to the connecting shaft, a serration with a fine tooth profile pitch and a large number of teeth is usually selected. In the following description, the case where the shaft side tooth portion and the center hole side tooth portion are serrations will be described as an example, but it goes without saying that the spline is not excluded.
図11に示されるかさ歯車300は、センター孔304の内周面にセレーション321が形成されている。このセレーション321は、ブローチ加工により形成されている。ブローチ加工されたかさ歯車300は、浸炭熱処理が施されて表面硬度が高められ、その後に研磨されて仕上げられる。
The
ここで、浸炭熱処理において生じる歪みにより、センター孔304のセレーション321の径が当該センター孔304の軸線方向位置によって変化し、寸法規格を満足しない場合がある。具体的には、頂面入口部305寄りのセレーション径をφa、背面入口部307寄りのセレーション径をφbとすると、ブローチ加工後ではφa=φbである。しかしながら、浸炭熱処理時の歪みによって、φa>φbとなり、寸法規格を満足しない場合がある。
Here, due to distortion generated in the carburizing heat treatment, the diameter of the
また、新規形状のかさ歯車あるいは新規材料からなるかさ歯車を製造する場合には、ブローチ試作→浸炭熱処理→歪み量の調査→歪み量を考慮したブローチの製作、という手順を経なければならない。このため、良品のかさ歯車を作るまでに、長期の開発期間を要するという問題がある。 Further, when manufacturing a bevel gear of a new shape or a bevel gear made of a new material, a procedure of broach trial manufacture → carburization heat treatment → inspection of strain → manufacture of broach considering the strain must be performed. For this reason, there is a problem that it takes a long development period to make a good bevel gear.
第2の実施形態は、上記のような不具合を改善することを意図したものである。 The second embodiment is intended to improve the above problems.
図10(B)に示すように、鍛造加工により製造されたかさ歯車200は、大端部201と小端部202との間に歯形部203を有するとともにセンター孔204を有している。第2の実施形態にあっては、鍛造加工と同時に、センター孔204に挿入連結される連結軸230に形成された軸側セレーション231(軸側歯部に相当する)に噛み合うセンター孔側セレーション221(センター孔側歯部に相当する)が塑性加工されている。さらに、第1の実施形態と同様に、小端部202側の頂面入口部205に面取り部206を塑性加工してある。
As shown in FIG. 10B, the
図10(A)に示すように、鍛造前の粗材210には、第1の実施形態の粗材210と同様に、貫通孔211が予め形成されている。貫通孔211の軸線方向に沿って両端に位置する開口部212、213のうち、図中上側の開口部212は、鍛造後において頂面入口部205をなし、図中下側の開口部213は、鍛造後において背面入口部207をなす。また、貫通孔211は、鍛造後において、かさ歯車200のセンター孔204となる。
As shown in FIG. 10A, a through
このようなかさ歯車200は、鍛造型20を有する製造装置10aによって製造され、鍛造型20には、歯形部203を形成するための歯型39が設けられている。
Such a
図7および図8に示すように、第2の実施形態における製造装置10aは、概説すれば、貫通孔211が予め形成された粗材210の貫通孔211の軸線方向に沿って両端に位置する開口部212、213のうち、かさ歯車200の大端部201側の背面入口部207をなす側の開口部213(一方の開口部に相当する)から、貫通孔211内に挿入される下マンドレル76(マンドレルに相当する)を有している。この下マンドレル76には、軸側セレーション231に噛み合うセンター孔側セレーション221を塑性加工するマンドレル側歯部77を、挿入方向先端に向けて先細りに形成してある。そして、マンドレル側歯部77を先細りにする量、つまり径の変化量を、鍛造加工後のかさ歯車200に施される浸炭熱処理時(熱処理時に相当する)の歪みによって、センター孔側セレーション221の径がセンター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定してある。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, the manufacturing apparatus 10 a in the second embodiment is positioned at both ends along the axial direction of the through
上マンドレル65には、歯型39に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに頂面入口部205に面取り部206を塑性加工するテーパ部68が、歯型39に向かう方向に傾斜して形成されている。テーパ部68は、上マンドレル65が下降限位置に達したときに材料の塑性流動および面取り部206の塑性加工を行う位置に形成されている。図示例では、テーパ部68は、上マンドレル65の先端部分に形成されている。
The
下マンドレル76は、図9にも示すように、基端部78と、先端部79とを有し、先端部79に、挿入方向先端に向けて先細りとなるマンドレル側歯部77が形成されている。先端寄りのマンドレル側歯部77の径をφA、基端部78寄りのマンドレル側歯部77の径をφBとすると、φA<φBなる関係になる。そして、前述したように、マンドレル側歯部77を先細りにする量は、鍛造加工後のかさ歯車200に施される浸炭熱処理時の歪みによって、センター孔側セレーション221の径がセンター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定してある。下マンドレル76の高さ寸法は、上マンドレル65が下降限位置に達したときに当該上マンドレル65の先端に干渉しない寸法に定められている。
As shown in FIG. 9, the
次に、本実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
第1の実施形態の場合と同様に、上型30を開いた状態で、上昇限位置まで上昇した下ダイ42の中心孔42a内に粗材210を供給する。図7に示すように、上下型30、40を閉じると、上ダイ33が下ダイ42に当接する。下ダイ42は、クッションピン50を介して、圧油による付勢力が付勢されている。下マンドレル76は、開口部213から貫通孔211内に挿入される。上型30の下降を開始すると、下ダイ42は、閉塞されたまま下降し、鍛造加工が開始される。
As in the case of the first embodiment, the
図8に示すように、上型30をさらに下降すると、下マンドレル76のマンドレル側歯部77が貫通孔211内にさらに挿入され、上パンチ34と下パンチ44との協働により粗材210がキャビティ21内に押し込まれる。
As shown in FIG. 8, when the
上型30が下降限位置まで下降すると、下マンドレル76が相対的に上昇限位置に達し、下マンドレル76のマンドレル側歯部77により、鍛造加工と同時に、センター孔204に、センター孔側セレーション221が塑性加工される。これにより、鍛造工程後にセンター孔204の内周面にセレーションを形成するための機械加工であるブローチ加工を省略することができる。また、貫通孔211が予め形成された粗材210を使用するため、鍛造工程後にセンター孔204を形成するための孔開け工程が不要となる。さらに、センター孔204が鍛造加工時に形成されるため、歯形部203とセンター孔204との同心度を容易に高めることができる。
When the
マンドレル側歯部77は挿入方向先端に向けて先細りである。頂面入口部205寄りのセレーション径をφa、背面入口部207寄りのセレーション径をφbとすると、塑性加工後のセンター孔側セレーション221は、φa<φbなる関係にある(図10(B)参照)。
The mandrel
上マンドレル65も下降限位置に達し、上マンドレル65のテーパ部68により材料が押し込まれ、第1の実施形態と同様に、歯型39に向かう材料の塑性流動が生じる。これにより、歯形部203に材料が十分に充填され、歯形部203での欠肉が防止される。また、第1の実施形態と同様に、上マンドレル65のテーパ部68により材料が押し込まれる結果、鍛造加工と同時に、小端部202側の頂面入口部205に面取り部206が塑性加工される。このため、鍛造工程後に面取り部206を形成するための機械加工を省略することができる。
The
そして、上下型30、40を開き、ノックアウトリング45を押し上げて鍛造品を上方に向けて突き出ことにより、大端部201と小端部202との間に歯形部203を有するとともにセンター孔204を有するかさ歯車200が、単工程プレスによって製造される。
Then, the upper and
この後、鍛造加工後のかさ歯車200に浸炭熱処理を施す。浸炭熱処理時の熱により、鍛造加工後のかさ歯車200には歪みが生じる。ここで、マンドレル側歯部77を先細りに予め変化させておく量は、浸炭熱処理時に生じる歪み量を考慮して決定してある。したがって、浸炭熱処理後のセンター孔側セレーション221は、φa=φbなる関係になり、センター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になる(図10(C)参照)。この結果、センター孔204のセレーション径に関する品質を安定化させることが可能となる。
Thereafter, carburizing heat treatment is performed on the
マンドレル側歯部77の径を修正することは、浸炭熱処理時の歪み量を考慮してブローチを製作する場合に比べて容易である。このため、下マンドレル76におけるマンドレル側歯部77を小修正することにより、鍛造加工後のセンター孔側セレーション221の形状、つまり鍛造形状を任意かつ容易に変化させることができる。したがって、新規形状のかさ歯車あるいは新規材料からなるかさ歯車を製造する場合でも、浸炭熱処理時に生じる歪み量を考慮して鍛造加工後のセンター孔側セレーション221の形状を迅速に決定でき、開発期間を短縮することが可能となる。
It is easier to correct the diameter of the mandrel
以上説明したように、本実施形態のかさ歯車200の製造方法は、大端部201と小端部202との間に歯形部203を有するとともにセンター孔204を有するかさ歯車200を、歯形部203を形成する歯型39を備える鍛造型20を用いて、鍛造加工により製造するに際し、貫通孔211が予め形成された粗材210の貫通孔211の軸線方向に沿って両端に位置する開口部212、213のうちの一方の開口部213から、鍛造型20に設けられた下マンドレル76を挿入し、下マンドレル76に形成されるとともに挿入方向先端に向けて先細りとなるマンドレル側歯部77によって、センター孔204に挿入連結される連結軸230に形成された軸側セレーション231に噛み合うセンター孔側セレーション221を塑性加工してなり、マンドレル側歯部77を先細りにする量を、鍛造加工後のかさ歯車200に施される浸炭熱処理時の歪みによって、センター孔側セレーション221の径が当該センター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定するので、鍛造加工と同時にセンター孔側セレーション221が塑性加工されるため、鍛造工程後にセンター孔側セレーション221を形成するための機械加工であるブローチ加工を省略することができる。また、塑性加工したセンター孔側セレーション221は浸炭熱処理時に生じる歪み量が考慮されているので、浸炭熱処理後のセンター孔側セレーション221は、センター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になり、その結果、センター孔側セレーション221の径に関する品質を安定化させることが可能となる。さらに、新規形状のかさ歯車あるいは新規材料からなるかさ歯車を製造する場合でも、浸炭熱処理時に生じる歪み量を考慮して鍛造加工後のセンター孔側セレーション221の形状を迅速に決定でき、開発期間を短縮することが可能となる。
As described above, the method for manufacturing the
また、軸側歯部231およびセンター孔側歯部221は、セレーションであるので、かさ歯車200と連結軸230との間のトルクの伝達が確実なものとなる。
Further, since the shaft side tooth portion 231 and the center hole
また、本実施形態のかさ歯車200の製造装置10aは、大端部201と小端部202との間に歯形部203を有するとともにセンター孔204を有するかさ歯車200を、歯形部203を形成する歯型39を備える鍛造型20を用いて、鍛造加工により製造するかさ歯車200の製造装置10aにおいて、貫通孔211が予め形成された粗材210の貫通孔211の軸線方向に沿って両端に位置する開口部212、213のうちの一方の開口部213から、貫通孔211内に挿入される下マンドレル76を有し、下マンドレル76に、センター孔204に挿入連結される連結軸230に形成された軸側セレーション231に噛み合うセンター孔側セレーション221を塑性加工するマンドレル側歯部77を、挿入方向先端に向けて先細りに形成してなり、マンドレル側歯部77を先細りにする量を、鍛造加工後のかさ歯車200に施される熱処理時の歪みによって、センター孔側セレーション221の径が当該センター孔204の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定したので、上述したのと同様に、鍛造工程後にセンター孔側セレーション221を形成するための機械加工であるブローチ加工を省略することができ、センター孔側セレーション221の径に関する品質を安定化させることが可能となり、さらに、新規形状のかさ歯車などを製造する場合における開発期間を短縮することが可能となる。
Further, the manufacturing apparatus 10a of the
なお、鍛造加工と同時に、センター孔側歯部221を塑性加工するのに加えて面取り部206を塑性加工する第2の実施形態について説明したが、かさ歯車の形状に応じて、センター孔側歯部221のみを塑性加工する形態に改変することも可能である。
Although the second embodiment in which the chamfered
また、熱処理時の歪みの発生傾向が異なる具合には、開口部212側からマンドレルを挿入することも可能であることは言うまでもない。
Needless to say, it is possible to insert a mandrel from the
10、10a かさ歯車の製造装置、
20 鍛造型、
30 上型、
35 上マンドレル(マンドレル)、
36 大径部、
37 小径部、
38 テーパ部、
39 歯型、
40 下型、
46 下マンドレル、
65 上マンドレル、
68 テーパ部、
76 下マンドレル(マンドレル)、
77 マンドレル側歯部、
100、200 かさ歯車、
101、201 大端部、
102、202 小端部、
103、203 歯形部、
104、204 センター孔、
105、205 頂面入口部、
106、206 面取り部、
107、207 背面入口部、
108 底部、
110、210 粗材、
111、211 貫通孔、
112 開口部(頂面入口部をなす側の開口部)、
113 開口部、
212 開口部、
213 開口部(一方の開口部)、
221 センター孔側セレーション(センター孔側歯部)、
230 連結軸、
231 軸側セレーション(軸側歯部)、
L 軸直交線。
10, 10a Bevel gear manufacturing device,
20 forging die,
30 Upper mold,
35 Upper mandrel (mandrel),
36 Large diameter part,
37 Small diameter part,
38 taper,
39 tooth type,
40 Lower mold,
46 Lower mandrel,
65 upper mandrel,
68 taper,
76 Lower mandrel (mandrel),
77 Mandrel side teeth,
100, 200 bevel gear,
101, 201 large end,
102, 202 small end,
103, 203 tooth profile,
104, 204 Center hole,
105, 205 Top entrance,
106, 206 Chamfered part,
107, 207 Rear entrance,
108 bottom,
110, 210 Crude material,
111, 211 through holes,
112 opening (opening on the side forming the top surface entrance),
113 opening,
212 opening,
213 opening (one opening),
221 center hole side serration (center hole side tooth),
230 connecting shaft,
231 Shaft side serration (shaft side teeth),
L axis orthogonal line.
Claims (8)
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうち、かさ歯車の小端部側の頂面入口部をなす側の開口部から、前記鍛造型に設けられたマンドレルを挿入し、前記マンドレルに形成されるとともに前記歯型に向かう方向に傾斜したテーパ部によって、前記歯型に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに前記頂面入口部に面取り部を塑性加工することを特徴とするかさ歯車の製造方法。 When producing a bevel gear having a tooth profile portion between the large end portion and the small end portion and having a center hole by forging using a forging die having a tooth shape forming the tooth profile portion,
Among the openings located at both ends along the axial direction of the through hole of the rough material in which the through hole is formed in advance, the forging is performed from the opening on the side that forms the top surface inlet on the small end side of the bevel gear. A mandrel provided in a mold is inserted, and a taper portion formed in the mandrel and inclined in a direction toward the tooth mold causes plastic flow of the material toward the tooth mold and is chamfered at the top surface inlet section. A method of manufacturing a bevel gear, characterized in that a part is plastically processed.
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうち、かさ歯車の小端部側の頂面入口部をなす側の開口部から、前記貫通孔内に挿入されるマンドレルを有し、
前記マンドレルに、前記歯型に向かう材料の塑性流動を生じさせるとともに前記頂面入口部に面取り部を塑性加工するテーパ部を、前記歯型に向かう方向に傾斜させて形成したことを特徴とするかさ歯車の製造装置。 A bevel gear manufacturing apparatus for manufacturing a bevel gear having a tooth profile portion between a large end portion and a small end portion and having a center hole by forging using a forging die having a tooth shape forming the tooth profile portion. In
Among the openings located at both ends along the axial direction of the through-hole of the rough material in which the through-hole is formed in advance, the through-hole is formed from the opening on the side forming the top surface inlet on the small end side of the bevel gear Having a mandrel inserted into the hole;
The mandrel is formed with a taper portion for causing plastic flow of the material toward the tooth mold and plastic processing of a chamfered portion at the top surface inlet portion in a direction toward the tooth mold. Equipment for manufacturing bevel gears.
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうちの一方の開口部から、前記鍛造型に設けられたマンドレルを挿入し、前記マンドレルに形成されるとともに挿入方向先端に向けて先細りとなるマンドレル側歯部によって、前記センター孔に挿入連結される連結軸に形成された軸側歯部に噛み合うセンター孔側歯部を塑性加工してなり、
前記マンドレル側歯部を先細りにする量を、鍛造加工後のかさ歯車に施される熱処理時の歪みによって、前記センター孔側歯部の径が当該センター孔の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定したことを特徴とするかさ歯車の製造方法。 When producing a bevel gear having a tooth profile portion between the large end portion and the small end portion and having a center hole by forging using a forging die having a tooth shape forming the tooth profile portion,
A mandrel provided in the forging die is inserted into one of the openings located at both ends along the axial direction of the through hole of the rough material in which the through hole is formed in advance, and formed in the mandrel The center hole side tooth portion meshed with the shaft side tooth portion formed on the connecting shaft inserted and connected to the center hole by the mandrel side tooth portion tapering toward the distal end in the insertion direction is plastically processed,
The amount of taper of the mandrel side teeth is made uniform regardless of the axial position of the center hole due to distortion during heat treatment applied to the bevel gear after forging. A method for manufacturing a bevel gear, characterized in that the amount is set.
貫通孔が予め形成された粗材の前記貫通孔の軸線方向に沿って両端に位置する開口部のうちの一方の開口部から、前記貫通孔内に挿入されるマンドレルを有し、
前記マンドレルに、前記センター孔に挿入連結される連結軸に形成された軸側歯部に噛み合うセンター孔側歯部を塑性加工するマンドレル側歯部を、挿入方向先端に向けて先細りに形成してなり、
前記マンドレル側歯部を先細りにする量を、鍛造加工後のかさ歯車に施される熱処理時の歪みによって、前記センター孔側歯部の径が当該センター孔の軸線方向位置に拘わらず均一になる量に設定したことを特徴とするかさ歯車の製造装置。 A bevel gear manufacturing apparatus for manufacturing a bevel gear having a tooth profile portion between a large end portion and a small end portion and having a center hole by forging using a forging die having a tooth shape forming the tooth profile portion. In
A mandrel inserted into the through-hole from one of the openings located at both ends along the axial direction of the through-hole of the rough material in which the through-hole is formed in advance,
A mandrel side tooth portion that plastically processes a center hole side tooth portion that meshes with a shaft side tooth portion formed on a connecting shaft that is inserted and connected to the center hole is tapered on the mandrel toward the distal end in the insertion direction. Become
The amount of taper of the mandrel side teeth is made uniform regardless of the axial position of the center hole due to distortion during heat treatment applied to the bevel gear after forging. An apparatus for manufacturing a bevel gear, characterized in that the amount is set.
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2004
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