JP2010234410A - 傾斜歯筋歯車の鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜歯筋を極めて高精度で安定的に鍛造成形でき、各構成部材の作動が円滑で狂いを生じにくく、ダイスも長寿命になり、非円形中心孔付きの傾斜歯筋歯車の鍛造にも好ましく適用でき、構造的にも簡素な鍛造装置を提供する。
【解決手段】傾斜歯筋型を有するダイス本体１１がダイスホルダー１２内に軸方向移動及び周方向回転自在に保持され、パンチ本体２１がパンチホルダー内に周方向回転自在に保持され、ダイス本体１１の後端部とダイスホルダーの内奥端部との間に、複数本の圧縮コイルスプリング４Ａが周方向に等配して介在し、これら圧縮コイルスプリング４Ａのがスラストベアリング５Ａ，５Ｂを介してダイス本体１１の後端部とダイスホルダー１２の内奥端部に押接され、ダイス側に、軸方向移動可能なノックアウトピン６と、ノックアウトピン６の進退作動手段とが設けられてなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、はすば歯車、ヘリカル歯車、はすば傘歯車、ヘリカル傘歯車等の傾斜歯筋を有する歯車を製造するのに好適な鍛造装置に関する。

従来、ヘリカル傘歯車等の傾斜歯筋を形成するには、円柱状素材からプレス加工や据込み鍛造によって歯車原形のブランクを成形し、このブランクの外周部を専用の歯切り工作機械で切削加工するのが一般的であった。しかるに、この方法では高額な歯切り工作機械を必要として設備コストが嵩むと共に、歯切りの切削加工に時間を要して生産性が低い上に歩留りも悪いため、得られる歯車製品が非常に高価になるという問題があった。

そこで、近年においては、ヘリカル傘歯車の如き傾斜歯筋歯車の鍛造装置として、成形空間の内周面に傾斜歯筋型を備える第１型（一般的にダイス）をホルダー内で回動自在に保持すると共に、この第１型側をエアシリンダーや皿ばね等のクッション部材で緩衝しながら第二型（一般的にパンチ）との間で歯車素材を鍛造する際、第１型が傾斜歯筋の傾斜によって回動すると共に、型開きして鍛造歯車を取り出す際にも、その傾斜歯筋の傾斜によって第１型を回動させながら鍛造歯車をノックアウトするものが登場している（特許文献１〜３）。また、第１型の回動を外周側のドライブギヤやガイドローラーの駆動によって強制的に行うものも提案されている（特許文献４，５）。

特開平４−３７１３３５号公報 特開平６−３１３７２号公報 特開２００３−３２６３３３公報 特開２００２−１４７９号公報 特開平４−３３７３９号公報

しかしながら、前記従来の傾斜歯筋歯車の鍛造装置では、鍛造される歯車素材の外周部が傾斜歯筋型に食い込むのに伴い、第１型が歯筋型の捩れに対応して回動するが、この回動する第１型の後端面とクッション部材との間でスラスト方向の摺接抵抗が発生すると共に、第１型と一体に回動する歯車素材と第２型との接面部でもスラスト方向の摺接抵抗が発生するため、これら摺接抵抗による負荷で歯車素材に内部歪みを生じたり、該負荷によって打圧力の偏りや変動を惹起して成形精度が悪化したりして、鍛造品の歩留りが低下すると共に、ダイスの損傷や各構成部材の狂いを生じ易いという問題があった。加えて、第１型を外周側のドライブギヤやガイドローラーの駆動によって強制的に回動させるものでは、その駆動制御機構を含めて装置構成が複雑になり、設備コストが嵩むという難点もあった。更に、これら従来の鍛造装置では、中心孔付き傾斜歯筋歯車、特に多角形軸やスプライン軸等に嵌着するための非円形中心孔を有する傾斜歯筋歯車の鍛造成形が困難であった。

本発明は、上述の事情に鑑みて、傾斜歯筋歯車の鍛造装置として、傾斜歯筋を極めて高精度で安定的に鍛造成形でき、加えて各構成部材の作動が円滑で狂いを生じにくく、ダイスも長寿命になり、また非円形中心孔付きの傾斜歯筋歯車の鍛造にも好ましく適用でき、更に構造的にも簡素なものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る傾斜歯筋歯車の鍛造装置は、前端に開放した成形空間３の内周に傾斜歯筋型３ａを有するダイス本体１１とパンチ本体２１との間で歯車素材Ｍ１，Ｍ２を鍛造することにより、該歯車素材Ｍ１，Ｍ２の外周部（歯筋形成部ｇ）に傾斜歯筋ｔを成形する傾斜歯筋歯車（はすば傘歯車Ｇ１，Ｇ２）の鍛造装置において、ダイス本体１１がダイスホルダー１２内に軸方向移動及び周方向回転自在に保持されると共に、パンチ本体２１がパンチホルダー２２内に周方向回転自在に保持され、ダイス本体１１の後端部とダイスホルダー２２の内奥端部との間に、複数本の圧縮コイルスプリング４Ａが周方向に等配して介在し、これら圧縮コイルスプリング４Ａの少なくとも前後一端側がスラストベアリング５Ａ，５Ｂを介してダイス本体１１の後端部又はダイスホルダー１２の内奥端部に押接され、ダイス１側に、軸方向移動可能なノックアウトピン６と、該ノックアウトピン６の進退作動手段（圧縮コイルスプリング４Ｂ，ノックアウトピン作動杆１４，突き出し駆動軸１５，摺動リング１６）とが設けられてなることを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、傾斜歯筋型３ａが捩れ歯筋をなす構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２の傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、傾斜歯筋歯車が傘歯車（はすば傘歯車Ｇ１，Ｇ２）である構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかの傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、中心孔ｈ１，ｈ２を備える歯車素材Ｍ１，Ｍ２を鍛造対象とし、ダイス本体１１及びパンチ本体２１が各々先端に開口した中心孔１０，２０を備え、ダイス本体１１の中心孔１０の先端側に成形空間３が形成され、ダイス本体１１とパンチ本体２１の一方の中心孔１０（又は２０）内に、先端部（角軸部７１，スプライン軸部７２）を歯車素材Ｍ１，Ｍ２の中心孔ｈ１，ｈ２に突入させる孔成形ピン７Ａ，７Ｂが軸方向移動不能で且つ周方向回動自在に配置すると共に、他方の中心孔２０（又は１０）が該孔成形ピン７Ａ，７Ｂによる素材削り屑の排出路８を構成するものとしている。

請求項５の発明は、上記請求項４の傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、孔成形ピン７Ａ，７Ｂがダイスホルダー１２の内奥端部に周方向回転自在に保持されてダイス本体１１の中心孔１０内に貫通配置し、この孔成形ピン７Ａ，７Ｂに筒状のノックアウトピン６が軸方向移動可能に套嵌する一方、パンチ本体２１の中心孔２０が素材削り屑の排出路８を構成するものとしている。

請求項６の発明は、上記請求項４又は５の傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、歯車素材Ｍ１，Ｍ２の中心孔ｈが円形をなす一方、孔成形ピン７Ａ，７Ｂの先端部が四角形以上の多角形軸部（角軸部７１）又はスプライン軸部７２をなす構成としている。

以下に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る傾斜歯筋歯車の鍛造装置では、ダイス本体１１がダイスホルダー１２内に軸方向移動及び周方向回動自在に保持され、このダイス本体１１の後端部とダイスホルダー２２の内奥端部との圧縮コイルスプリング４Ａが介在しているから、該ダイス本体１１とパンチ本体２１との間で歯車素材Ｍ１，Ｍ２を鍛造する過程で、歯車素材Ｍ１，Ｍ２の外周部（歯筋形成部ｇ）が成形空間３の傾斜歯筋型３ａに食い込んでゆくに伴い、該傾斜歯筋型３ａの傾斜によってダイス本体１１が回動すると共に、パンチ本体２１の打圧時に後退するダイス本体１１が圧縮コイルスプリング４Ａのばね力による緩衝作用を受けることになる。しかして、圧縮コイルスプリング４Ａは複数本が周方向に等配しているから、上記の緩衝作用の周方向位置による強弱の偏りを生じない上、これら圧縮コイルスプリング４Ａの少なくとも前後一端側がスラストベアリング５Ａ，５Ｂを介してダイス本体１１の後端部又はダイスホルダー１２の内奥端部に押接され、その押接位置でのスラスト方向の摺接抵抗が殆ど発生しないから、鍛造過程でのダイス本体１１の回動が極めて円滑になされる。しかも、パンチ本体２１もパンチホルダー２２内に周方向回転自在に保持されているから、鍛造過程でダイス本体１１と一体に回動する歯車素材Ｍ１，Ｍ２と該パンチ本体２１との接面部でもスラスト方向の摺接抵抗は殆ど発生しない。

従って、この鍛造装置によれば、鍛造中の歯車素材Ｍ１，Ｍ２に対し、傾斜歯筋の成形部において周方向全体に均一な打圧力が作用して、且つ捩じれ方向の負荷がかからず、もって傾斜歯筋ｔを極めて高精度で安定的に鍛造成形できると共に、鍛造後の製品取り出しの際にも傾斜歯筋型３ａの傾斜に伴うダイス本体１１の回動が円滑になされるから、歯車素材Ｍ１，Ｍ２に内部歪みを生じず、高品質の傾斜歯筋歯車を高歩留りで製造できる上、各構成部材の作動が円滑で狂いを生じにくく、ダイスも長寿命になる。また、この鍛造装置は、構造的にも簡素で安価に製作できるという利点もある。

請求項２の発明によれば、傾斜歯筋型３ａが捩れ歯筋をなすことから、特にヘリカル歯車のような螺旋歯ｔを含む曲がり歯を持つ歯車の鍛造成形に好ましく適用できる。

請求項３の発明によれば、上記の鍛造装置として、傾斜歯筋の傘歯車Ｇ１，Ｇ２の鍛造に適用できるものが提供される。

請求項４の発明によれば、中心孔ｈ１，ｈ２を備える歯車素材Ｍ１，Ｍ２を鍛造対象とする上記の鍛造装置において、ダイス本体１１とパンチ本体２１の一方の中心孔１０内に孔成形ピン７Ａ，７Ｂが軸方向移動不能に配置し、他方の中心孔２０が該孔成形ピン７Ａ，７Ｂによる素材削り屑の排出路８を構成するから、傾斜歯筋ｔの鍛造中に歯車素材Ｍ１，Ｍ２の中心孔ｈ１，ｈ２に上記孔成形ピン７Ａ，７Ｂの先端部（角軸部７１，スプライン軸部７２）が突入し、もって該中心孔ｈ１，ｈ２を同時に所要形状に成形できると共に、この中心孔ｈ１，ｈ２の成形に伴って発生する素材削り屑が孔成形ピン７Ａ，７Ｂの先端部によって自動的に排出路８へ送り込まれるから、該素材削り屑の付着による鍛造品の成形精度の低下を回避できる。また、孔成形ピン７Ａ，７Ｂは周方向回動自在に設けられているから、鍛造過程で歯車素材Ｍ１，Ｍ２と共にダイス本体１１と一体に回動でき、これによって傾斜歯筋の成形精度を低下させずに中心孔ｈ１，ｈ２を確実に成形することが可能となる。

請求項５の発明によれば、孔成形ピン７Ａ，７Ｂがダイスホルダー１２の内奥端部に周方向回転自在に保持されてダイス本体１１の中心孔１０内に貫通配置し、この孔成形ピン７Ａ，７Ｂに筒状のノックアウトピン６が軸方向移動可能に套嵌する一方、パンチ本体２１の中心孔２０が素材削り屑の排出路８を構成するから、ダイス１側及びパンチ２側共に、簡素な構造に設定できる上、各構成部材が機能的にコンパクトに組み合わさって円滑な動作を確保できる。

請求項６の発明によれば、歯車素材Ｍ１，Ｍ２の円形の中心孔ｈ１，ｈ２を鍛造過程で多角形孔（角孔Ｈ１）又はストレート溝付き孔Ｈ２に成形できる。

本発明の第１実施形態に係る鍛造装置に供する歯車素材とその予備鍛造の各段階における素材の軸方向断面、ならびに鍛造後のはすば傘歯車の軸方向断面及び正面を示す図である。 同鍛造装置における鍛造完了時のダイス側の軸方向断面図である。 同鍛造完了時のパンチ側の軸方向断面図である。 同鍛造装置における鍛造品ノックアウト時のダイスの軸方向断面図である。 同鍛造装置のダイス本体を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図である。 同鍛造装置のダイスに用いる円盤状スペーサーを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は軸方向断面図である。 同鍛造装置のダイスに用いる孔形成ピンを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２実施形態に係る鍛造装置のダイスに用いる孔形成ピンを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 同第２実施形態に係る鍛造装置に供する歯車素材とその予備鍛造の各段階における素材の軸方向断面、ならびに鍛造後のはすば傘歯車の軸方向断面及び正面を示す図である。 同鍛造装置における鍛造完了時のダイス側の軸方向断面図である。 同鍛造完了時のパンチ側の軸方向断面図である。

以下に、本発明に係る傾斜歯筋歯車の鍛造装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。まず、第１実施形態の鍛造装置は、図１の（Ｓ０）で示す丸軸状の原材Ｍ１０から四段階の予備鍛造（Ｓ１）〜（Ｓ４）を経て得られる歯車素材Ｍ１を用い、５段目の仕上げ鍛造（Ｓ５）として、貫通した角孔Ｈ１を持つ軸部ｓ付きのはすば傘歯車Ｇ１を製造するものである。

なお、予備鍛造（Ｓ１）〜（Ｓ４）に用いる各々の鍛造装置については図示を省略するが、図１の紙面における一点鎖線Ｌより上側がパンチ側、下側がダイス側となる。まず、一段目の予備鍛造（Ｓ１）では、丸軸材の原材Ｍ１０から、一端側に浅い円形凹部ｄ０、他端側に有底円孔ｈ０を備えるプレ素材Ｍ１１とする。次の二段目の予備鍛造（Ｓ２）では、プレ素材Ｍ１１から、一端側が前記円形凹部ｄ０を深めた円形凹陥部ｄを有する太径の歯筋形成部ｇ、他端側が絞り込みによる細径の軸部ｓをなすプレ素材Ｍ１２とする。続いて三段目の予備鍛造（Ｓ３）では、前記プレ素材Ｍ１２を反転した状態で、歯筋形成部ｇを拡径して傘歯車原形に成形すると共に、軸部ｓの形状を整えることにより、プレ素材Ｍ１３とする。更に四段目の予備鍛造（Ｓ４）では、プレ素材Ｍ１３から、その円形凹部ｄ０と有底円孔ｈ０とを連通させることにより、貫通した中心孔ｈ１を有する歯車素材Ｍ１とする。（Ｓ５）では最終の仕上げ鍛造によって得られる製品のはすば傘歯車Ｇ１を図示している。

第１実施形態の鍛造装置のダイス１Ａは、図２に示すように、円筒状のダイスホルダー１２内に、略短円柱状のダイス本体１１とその内奥側に位置する円形厚板状のスペーサー１３とが軸方向移動自在で且つ周方向回転自在に装填されると共に、ダイス本体１１に設けた中心孔１０内に、丸軸状の孔形成ピン７Ａと、これに套嵌する円筒状のノックアウトピン６とが挿嵌されている。図２中、１４は周方向に等配してスペーサー１３を貫通する３本のノックアウトピン作動杆、１５はノックアウト駆動軸、１６はノックアウトピン６とノックアウトピン作動杆１４との間に介在する摺動リング、１７は孔形成ピン取付ボルト、２１はダイス１Ａに対向配置するパンチ２Ａのパンチ本体である。

ダイス本体１１は、図５（ａ）（ｂ）でも詳細に示すように、中心孔１０が前側の径小孔部１１ａと後側の径大孔部１１ｂとで構成され、径小孔部の前端部にはすば傘歯車Ｇ１用の成形空間３を有し、外周側には径小の前部１１ａと径大の後部１１ｂとの間で前方に臨む環状段部１１ｃが形成されると共に、後端面にはスラストベアリング５Ａを嵌装する環状溝１１ｄが形成されている。そして、成形空間３は、ダイス基体１１０の前端側中央の凹陥部１１ｅに嵌合固着した円環状金型１１１にて構成され、内周面に捩れた傾斜歯筋型３ａを有している。また、中心孔１０の径大孔部１１ｂ内には、圧縮コイルスプリング４Ｂと、その後部側に位置する摺動リング１６と、該摺動リング１６の後端側ボス部１６ａに外嵌するスラストベアリング５Ｃとが装填されると共に、孔形成ピン７Ａの径大後端部６ａが配置している。

しかして、中心孔１０の径大孔部１１ｂ内に装填された摺動リング１６は、圧縮コイルスプリング４Ｂの付勢により、スペーサー１３の前端面と３本のノックアウトピン作動杆１４の前端に対し、スラストベアリング５Ｃを介して相対回転自在に押接している。また、この摺動リング１６には孔形成ピン７Ａが貫通すると共に、該摺動リング１６の前面にはノックアウトピン６の径大後端部６ａが当接している。

ダイスホルダー１２は、円筒体１２１の後端にエンドブロック１２２が取付ボルト１２３を介して一部嵌合状態で連結されてなる。その円筒体１２１の内周側には、前部寄りに形成された内向きフランジ部１２ａによって後方に臨む環状段部１２ｂを有すると共に、この内向きフランジ部１２ａよりも前端側に２個のラジアルベアリング８Ａが環状押さえねじ１８を介して嵌着されている。また、エンドブロック１２２は、前側から３段階に拡径した中心孔１２０と、この中心孔１２０の前部側の径小孔部１２０ａ及び中間孔部１２０ｂを取り巻くように配置して、後端が該中心孔１２０の径大孔部１２０ｃの内端に連通する３本の円形の作動杆挿通孔１２４と、前端面に臨んでスラストベアリング５Ｂを嵌装する環状溝１２５とを有している。そして、この中心孔１２０の後部側の径大孔部１２０ｃには外側からノックアウト駆動軸１５が摺動自在に嵌入すると共に、小径孔部１２０ａには頭部１７ａを中間孔部１２０ｂに収めた孔形成ピン取付ボルト１７が前後一対のスラストベアリング５Ｄ，５Ｅを介して相対回転自在に貫通配置している。

スペーサー１３は、図６（ａ）（ｂ）でも詳細に示すように、中心孔１３ａと、その周囲を取り巻くように円周線ｃ１上に等配した３本の断面円弧状の作動杆挿通孔１３ｂと、更にその外側の円周線ｃ２上に等配した多数本（図では１２本）の円形のばね挿通孔１３ｃとを備えている。そして、このスペーサー１３の各ばね挿通孔１３ｃ内には圧縮コイルスプリング５Ｂが配置し、これら圧縮コイルスプリング５Ｂの各両端がダイスホルダー１２のエンドブロック１２２の内端（前端）とダイス本体１１の後端に対してスラストベアリング５Ａ，５Ｂを介して押接している。一方、該スペーサー１３の中心孔１３ａは後部側を径大として内部に後方へ臨む環状段部１３ａを形成しており、後方から該中心孔１３ａに挿嵌した孔形成ピン７Ａの径大後端部７ａが該環状段部１３ａで前方へ抜出不能に係止されると共に、ダイスホルダー１２のエンドブロック１２２の中心孔１２０ａを貫通した孔形成ピン取付ボルト１７が該孔形成ピン７Ａの後端側に設けたねじ孔７ｂ（図７参照）に螺合緊締されている。これにより、孔形成ピン７Ａは、ダイスホルダー１２内で軸方向移動不能で且つ周方向回転可能に保持され、且つノックアウトピン６及び摺動リング１６に対しても相対回転自在になっている。

しかして、このダイス１Ａに用いる孔形成ピン７Ａは、図７（ａ）（ｂ）で詳細に示すように、先端側が細い角軸部７１になっており、径大後端部７ａを有する後端側には孔形成ピン取付ボルト１７に対応するねじ孔７ｂが形成されている。

上記構成により、ダイス本体１１は、パンチ２Ａが離れた無負荷状態において、圧縮コイルスプリング４Ａの付勢により、外周の環状段部１１ｃがダイスホルダー１２の内周の環状段部１２ｂに当接する前限位置（図４参照）で保持され、前端がダイスホルダー１２の前端と略同位置にくるように設定されている。この前限位置では、前側の径小孔部１１ａの外周がダイスホルダー１２側のラジアルベアリング８Ａに接しており、後端においても圧縮コイルスプリング４Ａを介して押接するエンドブロック１２２との間にスラストベアリング５Ａ，５Ｂが介在するから、当該ダイス本体１１はダイスホルダー１２内で回転自在である。また、孔形成ピン７Ａの角軸部７１は、前端がダイスホルダー１２の前端を僅かに越える位置となるように設定されており、前限位置にあるダイス本体１１の成形空間３の中心に配置している。しかして、鍛造が終了するまでは、ノックアウト駆動軸１５が後退位置（図２参照）にあり、摺動リング１６がノックアウトピン６と共に圧縮コイルスプリング４Ｂによって後退方向へ付勢され、該摺動リング１６に押されたノックアウトピン作動杆１４も後端がノックアウト駆動軸１５の前端に当接する後退位置に保持される。

一方、パンチ２Ａは、図３に示すように、円筒状のパンチホルダー２２内に、略円柱状のパンチ本体２１とその内奥側に位置する厚肉円筒状のスペーサー２３とが装填されている。そして、パンチ本体２１は、外周に設けた前方に臨む環状段部２１ａがパンチホルダー２２の内周の後方に臨む環状段部２２ａに係合し、その前部側外周ではパンチホルダー２２の前部側内周との間に３個のラジアルベアリング８Ｂが介在すると共に、後端側でもスペーサー２３の前端との間にスラストベアリング５Ｆが介在していることにより、図示の如く前端部がパンチホルダー２２から前方へ突出した状態で、軸方向移動不能で且つ回転自在に保持されている。また、スペーサー２３は、側方外部からパンチホルダー２２に螺挿されたロックボルト２４の側面係止孔２３ａへの嵌入により、パンチホルダー２２内で回転不能に保持されている。なお、図中の２５はラジアルベアリング８Ｂを固定するための環状押さえねじである。

パンチ本体２１には中心孔２０が形成されており、この中心孔２０内に円筒状のインナーパンチ２６が装填されている。このインナーパンチ２６は、中心孔２０の拡径した後部２０ａ内に後方から挿嵌した前後一対の二段円筒状のインナースリーブ２７Ａ，２７Ｂ間で、径大後端部２６ａを挟み付けることにより、その前端がパンチ本体２１の前端から奥まった位置になる状態で軸方向移動不能に保持されている。なお、前後のインナースリーブ２７Ａ，２７Ｂは、共に径大の後部側の外径が同一であって、前部インナースリーブ２７Ａの後部側の内径と後部インナースリーブ２７Ｂの前部側の外径とが略等しく設定されており、前部インナースリーブ２７Ａの後部側に後部インナースリーブ２７Ｂの前部側を挿嵌した形で、後部インナースリーブ２７Ｂの前端と前部インナースリーブ２７Ａの内周段部２７ａとの間でインナーパンチ２６の径大後端部２６ａを挟み付けている。

また、スペーサー２３の中心孔２３ａ内には、前方及び側方に開放した切欠部２８ａを有する丸軸体２８がキー係合２３ｂによって相対回転不能に挿嵌されており、この丸軸体２８の前端が後部インナースリーブ２７Ｂの後端に当接しているため、前後のインナースリーブ２７Ａ，２７Ｂ及びインナーパンチ２６は後退不能である。一方、スペーサー２３の側面には丸軸体２８の切欠部２８ａに連通する開口部２３ｃを有すると共に、この開口部２３ｃに臨んでパンチホルダー２２の側面にも開口部２１ｂが設けてある。これにより、パンチ本体２１の中心孔２０から順次、インナーパンチ２６の内側空間２６ｂ、後部インナースリーブ２７Ｂの内側空間２７ｂ、丸軸体２８の切欠部２８ａ、両開口部２３ｃ，２１ｂを経て外部へ至る排出路８を構成している。

上記構成の鍛造装置では、パンチ本体２１に前記の予備鍛造を経た歯車素材Ｍ１〔図１（Ｓ４）参照〕を中心孔２０への軸部ｓの挿入によって保持させ、この状態で図２及び図３に示すに示すように、パンチ２Ａをダイス１Ａに打圧して仕上げ鍛造を行う。そして、この打圧によって歯車素材Ｍ１の外周部つまり歯筋形成部ｇが成形空間３の傾斜歯筋型３ａに食い込んでゆくが、該傾斜歯筋型３ａの傾斜によってダイス本体１１が回動すると共に、パンチ本体２１の打圧時にダイス本体１１が圧縮コイルスプリング４Ａのばね力による緩衝作用を受けながら後退する。また、孔形成ピン７Ａの先端側の角軸部７１が歯車素材Ｍ１の中心孔ｈ１に挿嵌し、この挿嵌状態で歯車素材Ｍ１の軸部ｓの先端がインナーパンチ２６で打圧されることにより、該軸部ｓが短縮すると同時に、該軸部ｓの素材肉部が内側へ膨出して孔形成ピン７Ａの角軸部７１に密接するように変形してゆき、円形の中心孔ｈ１が最終的に角孔Ｈ１〔図１（Ｓ５）参照〕に成形される。

しかして、鍛造終了後には、パンチ２Ａをダイス１Ａから離間させると共に、図４に示すように、ノックアウト駆動軸１５を前進させることにより、製品のはすば傘歯車Ｇ１を成形空間３から離脱させて排出する。すなわち、ノックアウト駆動軸１５が前進作動すると、ノックアウトピン作動杆１４を介して摺動リング１６が圧縮コイルスプリング５Ａの付勢に抗して前進し、これと一体にノックアウトピン６も前進するから、成形空間３に嵌合していたはすば傘歯車Ｇ１が前方へ突き出される。また、この突き出しに伴い、ダイス本体１１が圧縮コイルスプリング４Ａの蓄力によって図示の前限位置まで前進するが、該ダイス本体１１ははすば傘歯車Ｇ１の傾斜歯筋ｔが傾斜歯筋型３ａの傾斜に沿って離脱するように回動しつつ前進することになる。

上記の鍛造過程においては、ダイス本体１１の後退移動を緩衝する圧縮コイルスプリング４Ａの複数本が周方向に等配しているから、上記の緩衝作用の周方向位置による強弱の偏りを生じない上、これら圧縮コイルスプリング４Ａの両端がスラストベアリング５Ａ，５Ｂを介してダイス本体１１の後端部及びダイスホルダー１２の内奥端部に押接され、その押接位置でのスラスト方向の摺接抵抗が殆ど発生しないから、傾斜歯筋型３ａの傾斜に伴うダイス本体１１の回動が極めて円滑になされる。しかも、パンチ本体２１もパンチホルダー２２内に周方向回転自在に保持されているから、鍛造過程でダイス本体１１と一体に回動する歯車素材Ｍ１に対する該パンチ本体２１の接面部、つまりダイス本体１１の前端面ならびにインナーパンチ２６の前端面でもスラスト方向の摺接抵抗は殆ど発生しない。従って、鍛造中の歯車素材Ｍ１に対し、歯筋形成部ｇの周方向全体に均一な打圧力が作用して、且つ捩じれ方向の負荷がかからず、もって捩れた傾斜歯筋ｔを極めて高精度で安定的に鍛造成形できると共に、鍛造後の製品取り出しの際にも傾斜歯筋型３ａの傾斜に伴うダイス本体１１の回動が円滑になされるから、歯車素材Ｍ１に内部歪みを生じず、軸部ｓ付きで貫通した角孔Ｈ１を有するはすば傘歯車Ｇ１〔図１（Ｓ５）参照〕として安定した高品質のものを高歩留りで製造できる上、各構成部材の作動が円滑で狂いを生じにくく、ダイス本体１１及び円環状金型１１１も長寿命になる。また、この鍛造装置は、構造的にも簡素で安価に製作できるという利点もある。

更に、この第１実施形態の鍛造装置では、孔形成ピン７Ａの角軸部７１を歯車素材Ｍ１の中心孔ｈ１に挿嵌して角孔Ｈ１に成形する際、素材削り屑が発生するが、パンチ本体２１の中心孔２０が素材削り屑の排出路８を構成するから、発生した素材削り屑が孔成形ピン７Ａの先端部によって自動的に排出路８へ送り込まれるから、該素材削り屑の付着によるはすば傘歯車Ｇ１の成形精度の低下を回避できる。また、孔成形ピン７Ａは周方向回動自在に設けられているから、鍛造過程で歯車素材Ｍ１と共にダイス本体１１と一体に回動でき、これによって傾斜歯筋の成形精度を低下させずに中心孔ｈ１を角孔Ｈ１に確実に成形することが可能である。

第２実施形態の鍛造装置は、図９の（Ｓ０）で示す丸軸状の原材Ｍ１０から四段階の予備鍛造（Ｓ１）〜（Ｓ４）を経て得られる歯車素材Ｍ２を用い、５段目の仕上げ鍛造（Ｓ５）として、軸部なしでストレート溝付き孔Ｈ２付きのはすば傘歯車Ｇ２を製造するものである。

なお、予備鍛造（Ｓ１）〜（Ｓ４）に用いる各々の鍛造装置については図示を省略するが、図９の紙面における一点鎖線Ｌより上側がパンチ側、下側がダイス側となる。まず、一段目の予備鍛造（Ｓ１）では、丸軸材の原材Ｍ２０から、両端面に浅い円形凹部ｄ０を備えるプレ素材Ｍ２１とする。次の二段目の予備鍛造（Ｓ２）では、プレ素材Ｍ２１から、前面側の前記円形凹部ｄ０を深めて有底円孔ｈ０を形成すると共に、外周部をはすば用の歯筋形成部ｇに成形したプレ素材Ｍ２２とする。続いて三段目の予備鍛造（Ｓ３）では、プレ素材Ｍ２２から、背面側に低い環状凸部ｃを形成したプレ素材Ｍ２３とする。更に四段目の予備鍛造（Ｓ４）では、プレ素材Ｍ２３から、背面側の円形凹部ｄ０と前面側の有底円孔ｈ０とを連通させることにより、貫通した中心孔ｈ２を有する歯車素材Ｍ２とする。（Ｓ５）では最終の仕上げ鍛造によって得られる製品のはすば傘歯車Ｇ２を図示している。

なお、この第２実施形態の鍛造装置では、図１０及び図１１に示すように、ダイス１Ｂとして既述した第１実施形態におけるダイス１Ａの孔形成ピン７Ａに代えて孔形成ピン７Ｂを用いると共に、パンチ２Ｂとして同第１実施形態におけるパンチ２Ａのインナーパンチ２６がない構造を採用しているが、それ以外は第１実施形態と同様構成である。従って、以下においては、第１実施形態と共通する各構成部分には同一符号を付して具体的な説明を省略する。

この第２実施形態で用いる孔形成ピン７Ｂは、図８（ａ）（ｂ）で詳細に示すように、先端側が同径のスプライン軸部７２になっており、径大後端部７ａを有する後端側には孔形成ピン取付ボルト１７に対応するねじ孔７ｂが形成されている。

ダイス１Ｂのダイス本体１１は、第１実施形態の場合と同様に、パンチ２Ｂが離れた無負荷状態において、圧縮コイルスプリング４Ａの付勢により、外周の環状段部１１ｃがダイスホルダー１２の内周の環状段部１２ｂに当接する前限位置で保持され、前端がダイスホルダー１２の前端と略同位置にくるように設定されており、外周がダイスホルダー１２側のラジアルベアリング８Ａに接し、後端においても圧縮コイルスプリング４Ａを介して押接するエンドブロック１２２との間にスラストベアリング５Ａ，５Ｂが介在するから、当該ダイスホルダー１２内で回転自在である。そして、孔形成ピン７Ｂの角軸部７２は、前端がダイスホルダー１２の前端を僅かに越える位置となるように設定されており、前限位置にあるダイス本体１１の成形空間３の中心に配置している。

一方、パンチ２Ｂのパンチ本体２１は、第１実施形態の場合と同様に、外周に設けた前方に臨む環状段部２１ａがパンチホルダー２２の内周の後方に臨む環状段部２２ａに係合し、その前部側外周ではパンチホルダー２２の前部側内周との間に３個のラジアルベアリング８Ｂが介在すると共に、後端側でもスペーサー２３の前端との間にスラストベアリング５Ｆが介在していることにより、前端部がパンチホルダー２２から前方へ突出した状態で、軸方向移動不能で且つ回転自在に保持されている。そして、該パンチ本体２１の中心孔２０の拡径した後部２０ａ内に後方から前後一対の二段円筒状のインナースリーブ２７Ａ，２７Ｂが挿嵌されおり、該中心孔２０の前端から両インナースリーブ２７Ａ，２７Ｂの内側空間２７ｃ、丸軸体２８の切欠部２８ａ、スペーサー２３及びパンチホルダー２２の開口部２３ｃ，２１ｂを経て外部へ至る排出路８を構成している。

上記構成の鍛造装置では、前記の予備鍛造を経た歯車素材Ｍ２〔図９（Ｓ４）参照〕をパンチ２Ｂとダイス１Ｂとの間で打圧して仕上げ鍛造を行うが、この打圧によって歯車素材Ｍ２の外周の歯筋形成部ｇが成形空間３の傾斜歯筋型３ａに食い込んでゆく際、前記第１実施形態と同様に、該傾斜歯筋型３ａの傾斜によってダイス本体１１が回動しつつ圧縮コイルスプリング４Ａのばね力による緩衝作用を受けながら後退する。また同時に、孔形成ピン７Ｂのスプライン軸部７２が歯車素材Ｍ２の中心孔ｈ２に圧入し、該中心孔ｈ２が押し広げられてスプライン軸部７２の凹凸形状が孔内周に転写され、ストレート溝付き孔Ｈ２〔図９（Ｓ５）参照〕が形成される。

この鍛造過程においても、前記第１実施形態と同様に、打圧に伴うダイス本体１１の後退移動の際、圧縮コイルスプリング４Ａによる緩衝作用の周方向位置による強弱の偏りを生じず、且つ圧縮コイルスプリング４Ａの両端の押接位置ではスラストベアリング５Ａ，５Ｂによってスラスト方向の摺接抵抗が殆ど発生しないから、傾斜歯筋型３ａの傾斜に伴うダイス本体１１の回動が極めて円滑になされると共に、パンチ本体２１も周方向回転自在であるため、ダイス本体１１と一体に回動する歯車素材Ｍ２に対する該パンチ本体２１の接面部でもスラスト方向の摺接抵抗は殆ど発生しない。従って、鍛造中の歯車素材Ｍ２に対し、歯筋形成部ｇの周方向全体に均一な打圧力が作用して、且つ捩じれ方向の負荷がかからず、捩れた傾斜歯筋ｔを極めて高精度で安定的に鍛造成形できると共に、歯車素材Ｍ２に内部歪みを生じず、ストレート溝付き孔Ｈ２を有するはすば傘歯車Ｇ２〔図９（Ｓ５）参照〕として安定した高品質のものを高歩留りで製造できる上、各構成部材の作動が円滑で狂いを生じにくく、ダイス本体１１及び円環状金型１１１が長寿命になる。

更に、この第２実施形態の鍛造装置では、孔形成ピン７Ｂのスプライン軸部７２が歯車素材Ｍ１の中心孔ｈ１２に圧入する際、素材削り屑が発生するが、パンチ本体２１の中心孔２０が素材削り屑の排出路８を構成するから、発生した素材削り屑が孔成形ピン７Ａの先端部によって自動的に排出路８へ送り込まれるから、該素材削り屑の付着によるはすば傘歯車Ｇ２の成形精度の低下を回避できる。また、孔成形ピン７Ｂは周方向回動自在に設けられているから、鍛造過程で歯車素材Ｍ２と共にダイス本体１１と一体に回動でき、これによって傾斜歯筋の成形精度を低下させずに中心孔ｈ２をストレート溝付き孔Ｈ２に確実に成形することが可能である。

なお、本発明の鍛造装置は、円形の中心孔を持つ歯車素材を対象として、外周部に傾斜歯筋を形成する鍛造の際に、同時に孔形成ピンによって該中心孔を非円形に成形するのに好適であり、特に前記第１及び第２実施形態のように、先端側が四角形以上の多角形軸部やスプライン軸部をなす孔形成ピンによって多角形孔やストレート溝付き孔を形成するのに最適である。しかるに、製品の傾斜歯筋歯車の孔部が係合キー又はキー溝を有する円孔であったり、単なる円孔であっても、その孔部形状に応じた先端部形状の孔形成ピンを用いて対応できる。また、前記第１及び第２実施形態ではパンチ２Ａ，２Ｂ側に素材削り屑の排出路８を設けているが、逆にダイス側に該排出路８を設けてパンチ側には孔形成ピンを取り付けるようにしてもよい。ただし、ダイス側に該排出路８を設ける構成では、進退するダイス本体の後方側に生じる空間部に素材削り屑が入り込むのを防止する上で、ダイス側の内部構造が複雑になるという難点がある。

更に、本発明の鍛造装置においては、ノックアウトピンの進退作動手段として実施形態で例示した以外の種々の方式及び構造を採用できる。また、ダイス本体の後退移動を緩衝する圧縮コイルスプリングの押接部に介在させるスラストベアリングは、実施形態のように該圧縮コイルスプリングの両側ではなく片側のみに配置してもよい。しかして、この緩衝用の圧縮コイルスプリングの本数は、３本以上であればよいが、特に緩衝作用を均等化させる上で６本以上が好ましい。なお、第１及び第２実施形態のように、ダイス本体１１の内奥側に周方向回転及び軸方向移動可能なスペーサー１３を配置し、上記緩衝用の複数本の圧縮コイルスプリング４Ａの各々を該スペーサー１３のばね挿通孔１３ｃに挿通する構成とすれば、該圧縮コイルスプリング４Ａの本数が多くとも捩れ変形や相互干渉を確実に防止できるから、緩衝作用の周方向位置による強弱の偏りを完全に排除してより高精度の鍛造を行えるという利点がある。その他、本発明においては、ダイス本体及びパンチ本体を各々ホルダーに回転自在に保持させるためのベアリング配置、各構成部材の形状等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

本発明の鍛造装置は、製品の傾斜歯筋歯車がヘリカル歯車のように捩れ歯筋をなす場合に特に好適であるが、単なる直線状の傾斜歯筋を持つ場合にも適用できる。また本発明は、製品の傾斜歯筋歯車が傘歯車である場合に特に好適であるが、傾斜歯筋を持つ平歯車やねじ歯車の製造にも適用可能である。更に、本発明の鍛造装置は、製品歯車の孔部が非貫通孔（有底孔）である場合や、製品歯車が孔部の代わりに非円形軸部等を持つ場合でも、成形空間の形状やパンチ側のインナーパンチの形態等を適宜設定すれば、支障なく鍛造可能となる。

１Ａ，１Ｂ ダイス
１０ 中心孔
１１ ダイス本体
１２ ダイスホルダー
１４ ノックアウトピン作動杆（進退作動手段）
１５ 突き出し駆動軸（進退作動手段）
１６ 摺動リング（進退作動手段）
２Ａ，２Ｂ パンチ
２０ 中心孔
２１ パンチ本体
２２ パンチホルダー
３ 成形空間
３ａ 傾斜歯筋型
４Ａ 圧縮コイルスプリング
４Ｂ 圧縮コイルスプリング（進退作動手段）
５Ａ，５Ｂ スラストベアリング
６ ノックアウトピン
７Ａ，７Ｂ 孔形成ピン
７１ 角軸部
７２ スプライン軸部
８ 排出路
Ｇ１，Ｇ２ はすば傘歯車
Ｍ１，Ｍ２ 歯車素材
ｇ 歯筋形成部
ｔ 傾斜歯筋

Claims (6)

1. 前端に開放した成形空間の内周に傾斜歯筋型を有するダイス本体とパンチ本体との間で歯車素材を鍛造することにより、該歯車素材の外周部に傾斜歯筋を成形する傾斜歯筋歯車の鍛造装置において、
   前記ダイス本体がダイスホルダー内に軸方向移動及び周方向回動自在に保持されると共に、前記パンチ本体がパンチホルダー内に周方向回動自在に保持され、
   前記ダイス本体の後端部とダイスホルダーの内奥端部との間に、複数本の圧縮コイルスプリングが周方向に等配して介在し、これら圧縮コイルスプリングの少なくとも前後一端側がスラストベアリングを介してダイス本体の後端部又はダイスホルダーの内奥端部に押接され、
   ダイス側に、軸方向移動可能なノックアウトピンと、該ノックアウトピンの進退作動手段とが設けられてなることを特徴とする傾斜歯筋歯車の鍛造装置。
2. 前記傾斜歯筋型が捩れ歯筋をなす請求項１に記載の傾斜歯筋歯車の鍛造装置。
3. 前記傾斜歯筋歯車が傘歯車である請求項１又は２に記載の傾斜歯筋歯車の鍛造装置。
4. 中心孔を備える歯車素材を鍛造対象とし、前記ダイス本体及びパンチ本体が各々先端に開口した中心孔を備え、ダイス本体の中心孔の先端側に前記成形空間が形成され、
   前記ダイス本体と前記パンチ本体の一方の中心孔内に、先端部を歯車素材の中心孔に突入させる孔成形ピンが軸方向移動不能で且つ周方向回動自在に配置すると共に、他方の中心孔が該孔成形ピンによる素材削り屑の排出路を構成してなる請求項１〜３の何れかに記載の傾斜歯筋歯車の鍛造装置。
5. 前記孔成形ピンがダイスホルダーの内奥端部に周方向回転自在に保持されてダイス本体の中心孔内に貫通配置し、この孔成形ピンに筒状の前記ノックアウトピンが軸方向移動可能に套嵌する一方、前記パンチ本体の中心孔が前記素材削り屑の排出路を構成してなる請求項４に記載の傾斜歯筋歯車の鍛造装置。
6. 歯車素材の前記中心孔が円形をなす一方、前記孔成形ピンの先端部が四角形以上の多角形軸部又はスプライン軸部をなす請求項４又は５に記載の傾斜歯筋歯車の鍛造装置。

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