JP2006305690A

JP2006305690A - 鍛造ギヤ

Info

Publication number: JP2006305690A
Application number: JP2005132780A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ishida; 均石田; Kotaro Atsumi; 孝太郎渥美
Original assignee: Cleartec Kk; Kanematsu Corp
Current assignee: Cleartec Kk; Kanematsu Corp
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US20060242833A1; EP1716940B1; DE602006004636D1; EP1716940A1

Abstract

【課題】ギヤを外周部と内周部とに分割し、外周部を鍛造装置により形成して内周部に嵌合させることにより、内周部が複雑な形状のギヤであっても生産性が高く、かつ耐久性のある鍛造ギヤを得る。
【解決手段】
鍛造装置（１０）により外周に歯（３）を有するリング状の周ギヤ（２）を形成し、該周ギヤ（２）を内周部材（５）の外周部に形成した環状の結合面（８）に嵌合させて両者を一体的に結合する。前記鍛造装置（１０）は、内周にギヤ成形歯（１２ａ）を有する環状のダイ（１２）と、該ダイ（１２）を挟んで互いに対向する第１パンチ（２１）及び第２パンチ（１８）とを有し、前記ダイ（１２）に環状のワーク（２’）を嵌合させ、該ワーク（２’）を前記第１パンチ（２１）と第２パンチ（１８）とにより軸方向に圧縮して外周に歯（３）を有するリング状の周ギヤ（２）を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造装置により形成される鍛造ギヤに関するものである。

従来の技術として、内周にギヤ成形歯が形成された環状のダイをベース側の内周部材に取り付け、外周に粗歯が形成されたワークを前記ダイの上部に配置し、該ワークをパンチにより下方に押圧して前記ダイに押し込むことにより、ワークの粗歯をダイのギヤ成形歯で仕上げるようにしたものがあった。

前記従来のものは、肉厚の等しい内外径を有するギヤにおいては、鍛造により高精度に成形することができる。しかしながら、図６に示すようなギヤ、即ち、ボス部３６の側部にクラッチ歯３８を有するクラッチ歯付きギヤ３５を鍛造により形成すると、リム部３７ａ（ギヤ歯３７−内周側の肉部）の肉厚が左右非対称になっているため、素材の流れおよび素材内の圧力が不均一になってギヤ歯３７が高精度に形成できず、該ギヤ歯３７は機械切削により形成するようにしていた。これは、加工時間が延引して生産性が乏しくなるものであった。また、歯部の素材が切断されるとともに歯の表面が粗くなるため、耐久性が乏しくなるものであった。さらに、切り屑が発生するため、材料の歩留りが低下したり、切り屑の処理に手数を要したりするものであった。
特開２００５−７４６８号公報特許第３３７２６６８号公報

本発明は、ギヤを外周部と内周部とに分割し、外周部を鍛造装置により形成して内周部に嵌合させることにより、内周部が複雑な形状のギヤであっても生産性が高く、かつ耐久性のある鍛造ギヤを得ることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、鍛造装置により外周に歯を有するリング状の周ギヤを形成し、該周ギヤを内周部材の外周部に形成した環状の結合面に嵌合させて両者を一体的に結合する構成にしたものである。この場合、前記周ギヤは、肉厚の等しい内外径を有する環状のワークを鍛造装置により形成するとよい。
また、前記周ギヤは、内周にギヤ成形歯を有する環状のダイと、該ダイを挟んで互いに対向する第１パンチ及び第２パンチとを有する鍛造装置を設け、前記ダイに環状のワークを嵌合させ、該ワークを前記第１パンチと第２パンチとにより軸方向に圧縮して形成するとよい。
さらに、前記周ギヤは、肉厚の等しい内外径を有する環状のワークを鍛造装置により形成し、該周ギヤの内周の一端部または両端部を機械切削して肉取りするようにしてもよい。また、前記内周部材は、主体部を鍛造装置により形成し、少なくとも外周部の結合面を機械切削により形成するとよい。

本発明は、ギヤを周ギヤと内周部材とに分割し、周ギヤを鍛造装置により形成するようにしたので、内周部材の形状が複雑であっても、周ギヤのワークは簡素な環状にすることができ、鍛造装置により高精度に形成することができる。さらに、歯部を鍛造装置により形成するようにしたので、内周部材の形状が複雑になるギヤを迅速に得ることができ、生産性が高くなる。
また、周ギヤを、肉厚の等しい内外径を有する環状のワークを鍛造装置により形成するようにしたので、鍛造成形時の素材の流れおよび素材内の圧力が安定し、高精度の周ギヤを得ることができる。また、環状のワークを軸方向両端側から圧縮して周ギヤを形成するようにしたので、鍛造成形時の素材の流れおよび素材内の圧力がより安定し、品質の安定した周ギヤを得ることができる。
また、周ギヤを鍛造成形した後、該周ギヤの内周の一端部または両端部を機械切削して肉取りするようにしたので、軽量になるとともに、内周部に配置される他部品との緩衝がなくなり、小型化、軽量化に供する。
また、内周部材は、主体部を鍛造装置により形成し、外周部の結合面を機械切削により形成したので、周ギヤと内周部材との結合精度が高くなる。

以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図面において、図１は本発明によるギヤの断面図、図２は本発明による周ギヤの鍛造装置を示す説明用断面図、図３は鍛造装置により形成された周ギヤの断面図、図４は周ギヤの内周の一端部を肉取りした断面図、図５は内周部材の断面図である。

図１において、１はクラッチ歯付きギヤであり、周ギヤ２と内周部材５とを一体的に結合して形成される。内周部材５は図１、図５に示すように、その主体部６が鍛造装置により形成され、外周部の一側（図５において右側）に歯切り盤で切削加工されたクラッチ歯７が、その他側（図５において左側）に旋盤で仕上げ（切削）加工された環状の結合面８が形成されている。また、軸心部の軸孔９は旋盤で仕上げ（切削）加工されている。

前記周ギヤ２は、外周に歯３を有するリング状となっており、図２に示す鍛造装置１０によって形成される。該鍛造装置１０は、外周に粗歯が形成されたリング状のワーク２’を仕上げ成形する仕上げギヤ成形用の鍛造装置であり、ベース（図示省略）側に取り付けたダイユニット１１、該ダイユニット１１の上方にラムによって上下動されるパンチユニット２０、及び加圧力伝達装置３０を主要部として構成される。

前記ダイユニット１１は、その上部軸心部にワーク２’を成形するダイ１２が配置されている。該ダイ１２は、内周部に外歯成形用のギヤ成形歯１２ａが形成され、外周は下方に向かって小径となるテーパー面に形成され、該テーパー面を介してダイホルダ１３にテーパー嵌合されている。

前記ダイホルダ１３は円筒状の締金１４の上下中間部に圧入固定され、該締金１４の上部側に止めリング（符号省略）が、下部側に受けリング１５が嵌合されている。前記締金１４の上部内周面は、上方に向かって拡開するテーパー面にしてこの部を雌ガイド１４ａとする。前記締金１４及び受けリング１５は保持体１６を介してベース側に支持され、該保持体１６の軸心部に芯金１７及び筒状のカウンタパンチ、即ち第２パンチ１８を同軸に嵌合させ、芯金１７の上部はダイ１２よりも上方に突出させ、この部でワーク２’をガイドする。また、第２パンチ１８の上部は受けリング１５の軸心部に嵌合させ、ダイ１２に嵌合されたワーク２’を受け止めるようにする。

前記ダイユニット１１の上方にラムによって上下動されるパンチユニット２０を設ける。該パンチユニット２０は、軸心部にワーク２’を押し下げる筒状の第１パンチ２１、該第１パンチ２１の外周側にダイ１２を押し下げるダイパンチ２２、及びダイパンチ２２を保持するダイパンチホルダ２３を有する。ダイパンチホルダ２３は、前記第１パンチ２１を保持するホルダ２１ａに取付板２４を一体的に固定し、該取付板２４の下面側に保持板２５を配置し、該保持板２５の軸心部に前記ダイパンチ２２を下方に向けて突出固定する。前記保持板２５は、取付板２４の中周部に垂下固定した保持ピン２６及び該保持ピン２６の下部に連結した段付きの加圧体（加圧ピン）２７によつて取付板２４に固定する。

前記ダイパンチ２２の下端部に、前述した締金１４の雌ガイド１４ａに圧入するテーパー状の雄ガイド２２ａを形成する。前記雌ガイド１４ａ及び雄ガイド２２ａの嵌合部のテーパー角度は前述したダイ１２とダイホルダ１３とのテーパー角度と略同じにする。また、雄ガイド２２ａの雌ガイド１４ａに対する圧入率は１％以下、好ましくは約０．４％とする。なお、前記テーパー角度及び圧入率はワーク２’の大きさ、材質等によって設定される。

前述した取付板２４と保持体１６とに加圧力伝達装置３０を設ける。即ち、ピン状の加圧体２７を第１パンチ２１と平行に配置し、その上端部を保持ピン２６を介して取付板２４に一体的に連結する。また、ベース側の保持体１６内に、押圧体３２、受圧体３３、及び中継体３４を嵌合させる。押圧体３２は第２パンチ１８の直下にて上下動可能に嵌合させ、受圧体３３は前記加圧体２７の下方にて上下動可能に嵌合させ、中継体３４は水平方向に移動可能に嵌合させるとともに、その一端は前記押圧体３２の下部に約４５度の斜面カム３５ａを介して当接させ、その他端は前記受圧体３３の下端に約４５度の斜面カム３５ｂを介して当接させる。

そして、ラム（図示省略）によってパンチユニット２０が下降された際に、第１パンチ２１がワーク２’をダイ１２内に押込み完了する時期と、加圧体２７が前記受圧体３３の上面に当接する時期とが略同じになるようにする。また、前記雄ガイド２２ａが雌ガイド１４ａに圧入する時期は、パンチユニット２０が下降して第１パンチ２１がワーク２’をダイ１２内に押込む時期にパンチユニット２０側の雄ガイド２２ａがダイユニット１１側の雌ガイド１４ａに圧入し始めるようにする。前記ダイパンチ２２は、パンチユニット２０の下降に伴って第１パンチ２１がワーク２’をダイ１２内に押込み完了する前段にダイ１２の上面に当接してダイ１２をダイホルダ４に対して下方に相対移動させ、ダイ１２を小径方向に弾性変形させながら、受けリング１５に当接させるものである。

前記鍛造装置１０は、第１パンチ２１がダイ１２に嵌合させたワーク２’の上端を加圧する時点で加圧体２７が受圧体３３に衝突し、該受圧体３３、中継体３４、押圧体３２を介して前記ワーク２’の下端を上方に加圧することになる。これにより、前記ワーク２’が軸方両端側から圧縮されて塑性変形し、該ワーク２’の材料が軸方向両端から軸方向中心方向に向かって流れつつ、ダイ１２のギヤ成形歯１２ａに圧接し、該ギヤ成形歯１２ａがワーク２’に転写されることになる。これにより、成形される際に歯部に作用する圧力を全域に亘って略均一な圧力とし、該歯部の転写精度、つまり寸法精度を高くする。

また、前記第１パンチ２１がワーク２’を成形する際に、図２の右半部で示すように、雄ガイド２２ａが雌ガイド１４ａにテーパー嵌合して圧入し、該圧入するテーパー面により前記第１パンチ２１がダイ１２と同軸、つまりダイ１２に対して直角に保持され、これにより、図３に示すように、同心度の高い歯３及び内周面２ａを有する周ギヤ２が形成されることになる。また、ダイパンチ２２に、成形内圧に対向する圧縮ひずみを与えることにより、ダイパンチ２２の破損を防止することになる。なお、前記ワーク２’は、外周部の歯を省略し、外周面及び内周面が平滑となるリング状のワークとしてもよい。

前記鍛造装置１０によって形成された周ギヤ２は、その内周２ａの一端部を機械切削により肉とりし、図４に示すような逃げ部２ｂを形成する。次いで、周ギヤ２を、前記内周面２ａを介して前述した内周部材５の結合面８に嵌合させ、両者の合い面部を溶接４して周ギヤ２と内周部材５とを一体的に結合し、図１に示すようなクラッチ歯付きギヤ１を得る。なお、前記周ギヤ２と内周部材５との結合は、焼きばめにより結合してもよく、また、周ギヤ２の内周部と内周部材５の結合面８部にスプラインあるいはセレーションを形成して両者を圧入することにより一体的に結合するようにしてもよい。

本発明によるギヤの断面図である。本発明による周ギヤの鍛造装置を示す説明用断面図である。鍛造装置により形成された周ギヤの断面図である。周ギヤの内周の一端部を肉取りした断面図である。内周部材の断面図である。従来例によるギヤの断面図である。

符号の説明

１クラッチ歯付きギヤ
２周ギヤ
２ａ内周面
２ｂ逃げ部
２’ ワーク
３歯
４溶接
５内周部材
６主体部
７クラッチ歯
８結合面
９軸孔
１０鍛造装置
１１ダイユニット
１２ダイ
１２ａギヤ成形歯
１３ダイホルダ
１４締金
１４ａ雌ガイド
１５受けリング
１６保持体
１７芯金
１８第２パンチ（カウンターパンチ）
２０パンチユニット
２１第１パンチ
２２ダイパンチ
２２ａ雄ガイド
２３ダイパンチホルダ
２４取付板
２５保持板
２６保持ピン
２７加圧体
３２押圧体
３３受圧体
３４中継体
３５ａ，３５ｂ斜面カム

Claims

鍛造装置（１０）により外周に歯（３）を有するリング状の周ギヤ（２）を形成し、該周ギヤ（２）を内周部材（５）の外周部に形成した環状の結合面（８）に嵌合させて両者を一体的に結合したことを特徴とする鍛造ギヤ。
周ギヤ（２）は、肉厚の等しい内外径を有する環状のワーク（２’）を鍛造装置（１０）により形成したことを特徴とする請求項１記載の鍛造ギヤ。
内周にギヤ成形歯（１２ａ）を有する環状のダイ（１２）と、該ダイ（１２）を挟んで互いに対向する第１パンチ（２１）及び第２パンチ（１８）とを有する鍛造装置（１０）を設け、前記ダイ（１２）に環状のワーク（２’）を嵌合させ、該ワーク（２’）を前記第１パンチ（２１）と第２パンチ（１８）とにより軸方向に圧縮して外周に歯（３）を有するリング状の周ギヤ（２）を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造ギヤ。
肉厚の等しい内外径を有する環状のワーク（２’）を鍛造成形して外周に歯（３）を有するリング状の周ギヤ（２）を形成し、該周ギヤ（２）の内周の一端部または両端部を機械切削して肉取りしたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の鍛造ギヤ。
内周部材（５）は、主体部（６）を鍛造装置により形成し、少なくとも外周部の結合面（８）を機械切削により形成したことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の鍛造ギヤ。