JP2006305599A - 傘歯車の鍛造成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させる。
【解決手段】パンチ３８と、下ダイ１８の載置面３０に載置されたワーク２８を位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型４０と、前記ワーク２８の歯形間の外周に発生した外バリ６０を除去する外バリ切除型４２とを備え、前記ワーク位置決め及び保持用型４０によってワーク２８が所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ３８及び前記外バリ切除型４２の一体的下降動作によって前記ワーク２８の内バリ２２と外バリ６０とが同時に除去される。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、自動車のディファレンシャル装置に組み込まれるベベルギア等の傘歯車を鍛造成形によって製造することが可能な傘歯車の鍛造成形方法及び装置に関する。

従来から、自動車の動力伝達接続部、例えば、ディファレンシャル装置に使用されるベベルギア等の傘歯車の製造方法及びその傘歯車を製造するための金型が知られている（例えば、特許文献１参照）。

従来では、前記傘歯車が、図７Ａ〜図７Ｄに示されるように、以下の工程によって製造されている。

すなわち、円柱状の素材１（図７Ａ参照）に１回若しくは複数回の鍛造成形を施して、軸線の一方側に向かうにつれて大径となる予備歯先面２ａとその予備歯先面２ａに連続し軸線の一方側に向かうにつれて小径となる予備歯端面２ｂとを有する予備歯形２と、前記予備歯端面２ｂに連続し軸線の一方側に向かうにつれて小径となる周状の予備円錐面３ａを有する予備本体部３とを備える予備成形品４（図７Ｂ参照）を成形する。

続いて、この予備成形品４にピアス成形を施して、中心軸に沿って貫通孔５が打ち抜かれた中間成形品６（図７Ｃ参照）を成形し、最後に前記中間成形品６に対してサイジング成形を施すことにより、歯形を所望寸法に仕上げた傘歯車７（図７Ｄ参照）が完成する。

上記の工程によって傘歯車を製造する際、前記中間成形品６に歯形サイジングを行うことにより歯形の精度が向上し、所望の歯形形状を有する傘歯車７を得ることができるが、前記歯形サイジングを遂行する際、流動する鍛造肉により歯端面の歯形形状に沿って外バリが発生する。

特許文献１では、この歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリが、傘歯車の軸線に対して傾斜し、しかも歯形外形がインボリュート曲線を含む複雑な形状からなる部位に発生するため、プレス機械による外バリの排除が困難であり作業者による手作業（機械加工）によって前記外バリを除去している。このため、特許文献１では、前記外バリの除去作業に時間がかかり、生産性が低下するとしている。

また、特許文献２には、軸付フランジ部品を鍛造成形するための鍛造プレスが開示され、この鍛造プレスに設けられた分断刃及び上パンチによって、粗成形品の外バリと中バリとを同時に打ち抜く技術的思想が開示されている。

特開平９−８５３８５号公報 特開２００３−１１７６２８号公報

しかしながら、前記特許文献２に開示された粗成形品の外バリと中バリとを同時に打ち抜く技術的思想を傘歯車の鍛造成形に適用した場合、歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリは、傘歯車の軸線に対して傾斜し、しかも歯形外形がインボリュート曲線を含む複雑な形状からなる部位に発生するため、傘歯車の中間成形品であるワークを所定位置に位置決めして保持した後、ピアス成形と同時に行われるバリ取り成形において前記歯端面の歯形形状に沿って外バリを打ち抜く必要がある。

すなわち、傘歯車の鍛造成形では、歯端面の歯形形状に沿って発生する外バリを除去するために、ワークを所定位置に位置決めして保持する必要があると共に、前記位置決め保持されたワークの歯形形状に損傷を与えないように外バリを除去しなければならない、という問題がある。この点に関し、特許文献２に開示された外バリは、リング状からなる単純な形状のものであって除去が容易な形状となっている。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させることが可能な傘歯車の鍛造成形方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明では、先ず、鍛造用素材に対して１回又は複数回の鍛造成形を施すことにより歯形が形成された中間成形体を得られ、前記中間成形体をワークとして下ダイの載置面に載置し、パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位する位置決め及び保持用型によって前記中間成形体を所定位置に位置決め保持する。

前記位置決め及び保持用型によって前記中間成形体が位置決め保持された状態を維持しながら、前記パンチによって前記中間成形体の内バリを除去するピアス成形と、前記位置決め及び保持用型に外嵌されて該パンチと一体的に変位する外バリ切除型によって前記中間成形体の外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される。

この場合、前記中間成形体の位置決めは、前記位置決め及び保持用型の端部に設けられた係合用爪部が該中間成形体の歯形間の谷部に係合することによりなされるとよい。

さらに、本発明は、傘歯車を鍛造成形によって製造する装置において、
ワークが載置される載置面を有し、基台に対して周方向に回転可能に設けられた下ダイと、
前記下ダイに対して昇降自在に設けられ、前記ワークの中心部を穿孔することにより内バリを除去するパンチと、
前記パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記下ダイの載置面に載置されたワークを下ダイ側に向かって押圧することにより、該ワークを位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型と、
前記ワーク位置決め及び保持用型に外嵌されて前記パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記ワークの歯形間の外周に発生した外バリを除去する外バリ切除型と、
を備え、
前記ワーク位置決め及び保持用型によってワークが所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ及び前記外バリ切除型の一体的動作によって前記ワークの内バリと外バリとが同時に除去されることを特徴とする。

この場合、前記基台に対して前記下ダイをフローティング可能に支持するばね部材が設けられることにより、下ダイを周方向に沿って円滑に回動させることが可能となり前記下ダイの載置面に載置されたワークが所定位置に容易に位置決めされる。

また、前記ワーク位置決め及び保持用型には、ワークの歯形間の谷部に沿って進入し前記谷部と係合することにより前記ワークの周方向に沿った位置決めを行う係合用爪部と、ワークの上面に当接して該ワークを下ダイ側に向かって押圧することにより該ワークを保持する押圧保持部とが設けられるとよい。

本発明によれば、パンチ、ワーク位置決め及び保持用型及び外バリ切除型が一体的に変位する際、パンチ及び外バリ切除型よりも下ダイ側に向かって所定長だけ突出して設けられたワーク位置決め及び保持用型が該下ダイに載置されたワークと接触して該ワークが位置決めした状態で保持される。

このようにワーク位置決め及び保持用型によってワークが位置決めされて保持された状態を維持しながら、前記パンチ及び外バリ切除型の一体的な変位によってそれぞれワークの内バリを除去するピアス成形と該ワークの外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される。

本発明では、ワークが好適に位置決め及び保持された状態でピアス成形とバリ取り成形が同時に遂行されることにより、製造工程を短縮して生産性を向上させることができる。

本発明に係る傘歯車の鍛造成形方法について、これを実施する装置との関連において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図２〜図５において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る成形装置を示す。なお、この成形装置１０は、複数の金型に素材を順送りに成形する傘歯車１２（図１Ｄ参照）の鍛造成形に用いられ、最終工程であるピアス成形（孔明け成形）及びバリ取り成形に用いられるものである。

この成形装置１０は、ダイホルダ１４を介して図示しないベースプレート上に固定されるバックプレート（基台）１６と、前記バックプレート１６の軸線を中心とする周方向及び該バックプレート１６の軸線に沿った鉛直上下方向に沿ってそれぞれ変位可能に設けられた円筒状の下ダイ１８と、前記バックプレート１６と前記下ダイ１８との間に介装され、固定されたバックプレート１６に対してばね力の作用下に前記下ダイ１８をフローティング可能に支持する第１コイルばね（ばね部材）２０とを含む。

前記バックプレート１６及び下ダイ１８には、後述するように打ち抜かれたワークの内バリ２２（図１Ｄ及び図５参照）が落下する落下用孔部２４が鉛直方向に沿って貫通して形成され、また、該バックプレート１６の外周面には前記第１コイルばね２０の一端部が係着される環状段部２６が形成される。

前記下ダイ１８の上部には、ワーク２８が載置される底面側の形状に対応する形状からなる載置面３０が形成され、該下ダイ１８の下方側には、前記第１コイルばね２０の他端部が係着される端面を有し、バックプレート１６の環状凸部３２に沿って上下方向に摺動変位する環状鍔部３４が形成される。

この場合、下ダイ１８の環状鍔部３４の内壁に形成された環状面３６がバックプレート１６の環状凸部３２の上面３７と当接してストッパ機能を営むことにより、前記下ダイ１８の下方側に対する変位が規制される（図５参照）。

前記下ダイ１８の載置面３０は、製造される傘歯車１２の歯形面のない底面側の形状に対応して形成されているため、中間成形品を前記載置面３０に対して容易に位置決めすることができる。

さらに、前記成形装置１０は、図示しないプレス機のラムに取り付けられて昇降駆動されワーク２８の中心部を穿孔するピアス用のパンチ３８と、前記パンチ３８に外嵌され該パンチ３８に上下方向に沿って変位可能に設けられたワーク位置決め及び保持用型４０と、前記ワーク位置決め及び保持用型４０に外嵌される外バリ切除型４２とを備える。この場合、前記パンチ３８と前記外バリ切除型４２とは一体成形されたものからなり、図示しないプレス機のラムに固定されて一体的に変位するように設けられる。

前記外バリ切除型４２の内空部内には、前記第１コイルばね２０と比較してばね力が大きく設定され且つ巻回されたコイル径が該第１コイルばね２０よりも大きく設定された第２コイルばね４４が配設され、前記ワーク位置決め及び保持用型４０は、前記第２コイルばね４４によって鉛直下方向に向かって押圧されて設けられる。

この場合、前記ワーク位置決め及び保持用型４０の外周に形成された拡径部４６が外バリ切除型４２の内壁の半径内方向に向かって膨出形成されたテーパ部４８によって係止されることにより、該ワーク位置決め及び保持用型４０の抜け止めがなされている。

従って、前記ワーク位置決め及び保持用型４０は、前記パンチ３８及び外バリ切除型４２と別個独立に変位するように設けられ、前記第２コイルばね４４のばね力に打ち勝つことにより前記ワーク位置決め及び保持用型４０が上昇するように設けられる。

なお、ワーク位置決め及び保持用型４０の内壁には、その中心部を貫通するパンチ３８の外周面との間で所定のクリアランスを形成するための縮径部５０が設けられる。

前記ワーク位置決め及び保持用型４０の下端部には、前記外バリ切除型４２の下端面よりも所定長だけ鉛直下方向に向かって突出する複数の係合用爪部５２が設けられる。前記係合用爪部５２は、傾斜面５４を有する断面略三角形状からなり前記ワーク２８の歯形間の谷部５６の個数に対応して複数設けられる（図６参照）。この場合、前記複数の係合用爪部５２が前記ワーク２８の歯形間の谷部５６に沿って進入し前記係合用爪部５２の傾斜面５４がワーク２８の歯形間の谷部５６に接触することにより、前記ワーク２８が所定位置に位置決めされる。

前記係合用爪部５２に近接する前記ワーク位置決め及び保持用型４０の下端部には、前記傾斜面５４に連続する鉤状の段差からなる押圧保持部５８が設けられ、前記押圧保持部５８がワーク２８の上面に当接してワーク２８を下ダイ１８側に向かって押圧することにより、該ワーク２８が所定位置に位置決めされた状態で保持される。

前記外バリ切除型４２の係合用爪部５２に近接する部位には、ワーク２８の歯形間の外径Ａ（図２参照）と略同一の内径を有し、歯形間に発生した外バリ６０を切削する刃部６２（図６参照）が複数形成される。

本発明の実施の形態に係る成形装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作乃至作用効果について説明する。

先ず、図１Ａに示される円柱状のビレット６４に対して図示しない第１鍛造用金型を用いて鍛造成形を施すことにより、図１Ｂに示されるように傘部６６を有する予備成形品６８を成形する。さらに、図示しない第２鍛造用金型を用いて前記予備成形品６８に対して鍛造成形を施すことにより、図１Ｃに示されるような歯形７０を有する傘歯車の中間成形品７２が得られる。なお、前記中間成形品７２には、歯形７０間の外周に沿って連続する薄肉状の外バリ６０が発生する。

本実施の形態に係る成形装置１０は、前記中間成形品７２をワーク２８として内側のピアス成形及び外側のバリ取り成形を同時に遂行するものである。なお、初期位置では、図２に示されるように、パンチ３８、ワーク位置決め及び保持用型４０及び外バリ切除型４２が下ダイ１８から所定距離だけ離間した上死点に待機した状態にあるものとする。

先ず、ワーク２８である前記中間成形品７２を下ダイ１８の載置面３０に載置する（図２参照）。この場合、ワーク２８の歯形面のない底面側を、前記底面側の形状に対応する形状を有する下ダイ１８の載置面３０に載せるだけでよく、ワーク２８を位置決めする必要がない。

次に、図示しないプレス機のラムの駆動作用下に、パンチ３８、ワーク位置決め及び保持用型４０及び外バリ切除型４２が初期位置から一体的に下降し、図３に示されるように、パンチ３８及び外バリ切除型４２よりも下方側に向かって所定長だけ突出するワーク位置決め及び保持用型４０の各係合用爪部５２が歯形間の谷部５６にそれぞれ臨む。

この場合、ワーク２８は下ダイ１８の載置面３０に対して単に載置されているだけであると共に、第１コイルばね２０のばね力によって下ダイ１８がバックプレート１６に対してフローティング支持されているため該下ダイ１８が周方向に沿って回動自在に設けられている。

従って、前記ワーク位置決め及び保持用型４０の係合用爪部５２がワーク２８の歯形間の谷部５６に沿って進入し該谷部５６の壁面と係合することにより、ワーク２８の周方向の位置ずれが矯正されて該ワーク２８が所定位置に位置決めされる。このように、ワーク２８が載置される下ダイ１８が周方向に沿って回動可能に設けられることにより、前記係合用爪部５２がワーク２８の歯形間の谷部５６に沿って進入するだけでワーク２８の位置決めが容易になされる。

続いて、図４に示されるように、パンチ３８、ワーク位置決め及び保持用型４０及び外バリ切除型４２が一体的にさらに下降すると、前記ワーク位置決め及び保持用型４０の係合用爪部５２がワーク２８の谷部５６の壁面に当接すると共に、鉤状に形成された押圧保持部５８がワーク２８の上面と当接して下ダイ１８側に向かって押圧することにより、該ワーク２８が位置決めされた状態で保持される。

パンチ３８、ワーク位置決め及び保持用型４０及び外バリ切除型４２が一体的にさらに下降することにより、ワーク２８が位置決め保持された状態のまま下ダイ１８が第１コイルばね２０のばね力に抗して下方側に向かって僅かに変位し、下ダイ１８の環状鍔部３４の内壁に形成された環状面３６がバックプレート１６の環状凸部３２の上面３７と当接してストッパ機能を営むことにより、前記下ダイ１８の下方側に対する変位が規制される。この結果、ワーク２８を下ダイ１８側に向かって押圧するワーク位置決め及び保持用型４０の下降動作が阻止され、ワーク２８が所定位置に位置決めされた状態で保持される。

次に、ワーク位置決め及び保持用型４０を除いたパンチ３８及び外バリ切除型４２が、第２コイルばね４４のばね力に抗して一体的にさらに下降することにより、図５に示されるように、前記パンチ３８によってワーク２８の中心部の内バリ２２が除去されると共に、ワーク２８の歯形間の外周方向に沿って形成された薄肉状の外バリ６０が前記外バリ切除型４２の刃部６２によって切断される。

換言すると、第２コイルばね４４のばね力（押圧力）により下ダイ１８とワーク位置決め及び保持用型４０との間でワーク２８が所定位置に位置決め保持された状態を維持しながら、パンチ３８と外バリ切除型４２のみが一体的に下降することにより、ワーク２８の内バリ２２及び外バリ６０の除去が同時に遂行される。

この結果、図１Ｄに示されるような傘歯車１２が製造される。

本実施の形態では、径方向に沿ったパンチ３８と外バリ切除型４２との間に設けられたワーク位置決め及び保持用型４０によってワーク２８が所定位置に位置決め保持されて位置ずれが規制された状態で、パンチ３８による内バリ２２の除去と外バリ切除型４２による外バリ６０の除去とが同時に行われる。従って、傘歯車１２の製造工程が簡素化されることにより生産効率を向上させると共に、製造コストを低減することができる。

図１Ａ〜図１Ｄは、本発明の実施の形態による傘歯車の製造工程を示す工程図である。 本発明の実施の形態に係る成形装置の軸線方向に沿った概略構成縦断面図である。 図２に示す成形装置のワーク位置決め及び保持用型の係合用爪部がワークの歯形間の谷部に臨んだ状態を示す動作説明図である。 前記成形装置のワーク位置決め及び保持用型によってワークが位置決め保持された状態を示す動作説明図である。 前記成形装置のパンチによってワークの内バリが除去されると共に、外バリ切除型によってワークの外バリが除去される状態を示す動作説明図である。 前記成形装置を構成するワーク位置決め及び保持用型及び外バリ切除型の底面図である。 図７Ａ〜図７Ｄは、従来技術に係る傘歯車の製造工程を示す工程図である。

符号の説明

１０…成形装置 １２…傘歯車
１４…ダイホルダ １６…バックプレート
１８…下ダイ ２０、４４…コイルばね
２２…内バリ ２８…ワーク
３０…載置面 ３２…環状凸部
３４…環状鍔部 ３６…環状面
３７…上面 ３８…パンチ
４０…ワーク位置決め及び保持用型 ４２…外バリ切除型
５２…係合用爪部 ５４…傾斜面
５６…谷部 ５８…押圧保持部
６０…外バリ ６２…刃部

Claims (5)

1. 傘歯車を鍛造成形によって製造する方法において、
   鍛造用素材に対して１回又は複数回の鍛造成形を施すことにより、歯形が形成された中間成形体を得る工程と、
   前記中間成形体を下ダイの載置面に載置し、パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位する位置決め及び保持用型によって前記中間成形体を所定位置に位置決め保持する工程と、
   前記位置決め及び保持用型によって前記中間成形体が位置決め保持された状態を維持しながら、前記パンチによって前記中間成形体の内バリを除去するピアス成形と、前記位置決め及び保持用型に外嵌されて該パンチと一体的に変位する外バリ切除型によって前記中間成形体の外バリを除去するバリ取り成形とが同時に遂行される工程と、
   を有することを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記中間成形体の位置決めは、前記位置決め及び保持用型の端部に設けられた係合用爪部が該中間成形体の歯形間の谷部に係合することによりなされることを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。
3. 傘歯車を鍛造成形によって製造する装置において、
   ワークが載置される載置面を有し、基台に対して周方向に回転可能に設けられた下ダイと、
   前記下ダイに対して昇降自在に設けられ、前記ワークの中心部を穿孔することにより内バリを除去するパンチと、
   前記パンチに外嵌されて該パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記下ダイの載置面に載置されたワークを下ダイ側に向かって押圧することにより、該ワークを位置決め保持するワーク位置決め及び保持用型と、
   前記ワーク位置決め及び保持用型に外嵌されて前記パンチと一体的に変位可能に設けられ、前記ワークの歯形間の外周に発生した外バリを除去する外バリ切除型と、
   を備え、
   前記ワーク位置決め及び保持用型によってワークが所定位置に位置決め保持された状態で、前記パンチ及び前記外バリ切除型の一体的動作によって前記ワークの内バリと外バリとが同時に除去されることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。
4. 請求項３記載の装置において、
   前記基台に対して前記下ダイをフローティング可能に支持するばね部材が設けられることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。
5. 請求項３記載の装置において、
   前記ワーク位置決め及び保持用型には、ワークの歯形間の谷部に沿って進入し前記谷部と係合することにより前記ワークの周方向に沿った位置決めを行う係合用爪部と、ワークの上面に当接して該ワークを下ダイ側に向かって押圧することにより該ワークを保持する押圧保持部とが設けられることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。

Images