JP2011256974A - マルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車 - Google Patents

Abstract

【課題】ドッグクラッチ歯周列の内側に凸状の突起を形成することによって、鍛造肉流の隘路を形成することなく、歯形を形成するためのバックアップ力を強化してドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度を確保したクラッチ歯車を提供することを目的としている。
【解決手段】内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、夫々同軸上に構成され、前記フランジの面上に複数個の突起を設けることを特徴とするクラッチ歯車である。
【選択図】図４

Description

この発明は、主として自動車のトランスミッションに使用されるクラッチ歯車に関する。詳しくは、外周にヘリカル歯又はスパー歯及びこの内周側にドッグクラッチ歯を設けるとともに、ドッグクラッチ歯周列の内側に凸状の突起を設けたクラッチ歯車であって、ドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度に優れたマルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車に関するものである。

一般的なマニュアルトランスミッション用のクラッチ歯車の構成として二種類ある。一方は、外歯のヘリカル歯と内歯のドッグクラッチ歯とが一体に形成された一体歯車である。ここで、内歯とはインターナル歯ではなく、外歯に対して内周側に位置する歯のことを言う。他方は、外歯のヘリカル歯と内歯のドッグクラッチ歯とを個別に形成し、これらを合体した歯車である。何れも減速或いは増速用のヘリカル歯及びシンクロ用のドッグクラッチ歯を有し、先ず、一体歯車について説明する。コーン摩擦面が一箇所のシングルコーン型のクラッチ歯車の全体図を図８に示し、外周のヘリカル歯１が軸方向に対して捩じれて形成され、この内周に軸方向に対して逆テーパの歯を有するドッグクラッチ歯２が形成される。これらの歯の間は、例えば窪んだ沈み溝４が同心円上に形成され、ドッグクラッチ歯２の歯根元２４は沈み溝４の底面まで形成される。ドッグクラッチ歯２の内周側には円錐台状のコーン５が同軸上に突設され、この内周は上下に軸孔３が貫通する。なお、このコーン５の円錐台状の周面は冷間鍛造後旋削、熱処理、次いで研削仕上げが施され摩擦面として仕上げられる。一方、マルチコーン型のクラッチ歯車について以下に説明する。コーン摩擦面が三箇所のトリプルコーン型のクラッチ歯車の全体図を図９に示し、コーン５の先端面５１の肉厚断面を貫通する複数の切欠き溝６１を備える。また、コーン摩擦面が二個所のダブルコーン型の全体図を図１０に示し、ドッグクラッチ歯２の周列において、例えばドッグクラッチ歯２の三歯分に相当する分を除いて欠け溝６２を形成する。他に、コーン摩擦面が二個所のダブルコーン型のクラッチ歯車の全体図を図１１に示し、ドッグクラッチ歯２とコーン５との間に平坦な同心円状のフランジ８を設け、この面にほぼ矩形状に刳り抜いた窓穴６３を備える。図１２は、他のダブルコーン型のクラッチ歯車の全体図を示し、フランジ８の面にほぼ円形状に刳り抜いた窓穴６４を備える。なお、図１０のクラッチ歯車はオープンポケット型と称し、図１１、１２のクラッチ歯車はクローズドポケット型と称する。これらのマルチコーン化によってコーン部の総面積が大になるに伴ってシンクロ容量が増大する。換言すればクラッチ歯車のマルチコーン化によってシフト操作力とシフト操作時間との力積が小さくなり、この結果変速操作力の軽減が図られてシフトフィーリング性が向上する。高性能エンジンになるほどシフト操作性に対するニーズが高く、軽くかつ素早く操作できるために、同期時間を短縮可能な大きなシンクロ容量が求められる。シングルコーンからダブルコーン、更にトリプルコーン化によって、大きなシンクロ容量が得られ、同期時間が短縮されるので、エンジンの高速化、高出力化のニーズに対応できるようになる。

マルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車には、ドリル加工或いは鍛造によって窓穴が形成される。図１０に示すようなオープンポケット型の欠き溝や、図１１、１２に示すようなクローズドポケット型の窓穴とも、例えばドリル加工するために時間が掛かるとともに、切り粉が発生するのでこれを完全に除去するには手間暇がかかる。或いは、図１０に示すようなオープンポケット型の欠き溝を鍛造によって形成する場合は、ドッグクラッチ歯の周列に欠き溝を形成する分だけドッグクラッチ歯が減るので噛み合い機能上の強度低下をもたらす。一方、図１１、１２に示すようなクローズドポケット型の窓穴を鍛造によって形成する場合は、ドッグクラッチ歯を鍛造成形する際に、空洞の窓穴の方向に加圧力が逃げて歯形に加わる力が弱くなるので、この部位のドッグクラッチ歯の歯形の精度を確保することが困難である。詳しくは、図１２（ｃ）に拡大した断面図に示すように、ドッグクラッチ歯２を鍛造成形する際、逆テーパを有する外側のドッグクラッチ歯２にかかる力が逃げる。即ち、窓穴６４を設けた箇所では、中実ではないので外側のドッグクラッチ歯２と内側の窓穴６４との間の肉厚Ｇが薄くなって、ドッグクラッチ歯２を成形する際の加圧力をバックアップする壁が弱体化し、図示のようにドッグクラッチ歯２の内側方向に逃げ力Ｆが作用し、この部位の歯形状及び歯形精度を確保することは困難である。一方、欠き溝或いは窓穴の機能を考えると、シンクロリングを引っ掛けるためなので、引っ掛かりの機能を有すれば凸凹の如何なる形状であってもよいが、この引っ掛かり部を凸状に形成するとシンクロリングの摩擦面の有効面積が減少する。ところが、近年のカーボン溶着等摩擦材の開発によれば、摩擦面の有効面積が減少する欠点は、性能のよいカーボン溶着等の摩擦材を採用するよってクリアーできる。また、近年の鍛造技術の進歩によれば、熱間鍛造によって引っ掛かり部を凸状に形成することは何等問題ない。

他に、外歯のヘリカル歯又はスパー歯及び内歯のドッグクラッチ歯を個別に形成し、これらを合体したクラッチ歯車の例がある。前述した図１１、１２に示すような一体クラッチ歯車と対比するもので、クローズドポケット型の窓穴を有し、図１３を参照しながら説明する。本図では、ドッグクラッチ歯２を有するリング状の内歯ブロック体Ｗ０２の平面を図（ａ）に示し、この断面を図（ｂ）に示す。図示のように複数個のクローズドポケット型の窓穴６４が設けられる。この例は別個に形成したヘリカル歯を有する外歯ブロック体に、この内歯ブロック体Ｗ０２を例えばレーザ又は電子ビーム溶接或いはスプライン結合を施すことによって合体したクラッチ歯車である。ここで、窓穴６４は断面円形状或いは矩形状があり、ドリル加工又は鍛造によって成形或いは打ち抜かれる。一方、図１１、１２に示すような外歯と内歯の一体歯車の方はコスト面では有利であるが、この場合機械加工によって歯切りすると、外歯の外形寸法と内歯の外形寸法との関係で歯切り工具が干渉するのでこの合体したクラッチ歯車は作り難いという欠点がある。

これらのクラッチ歯車に関し、本件出願人は内側のドッグクラッチ歯の歯根元が軸方向に対して外周のヘリカル歯の歯端面より沈んだ複合の歯車ブロック（以下沈みヘリカルモノブロック）に関する次のような提案をしている。マルチコーン型のクラッチ歯車であり、例えば、ドッグクラッチ歯の周列に複数の欠き溝を設け、これらの欠き溝は熱間鍛造及び冷間鍛造によって成形する。或いは、フランジ面にほぼ矩形状に複数の窓溝を設け、これらの窓溝は熱間鍛造及び冷間鍛造によって成形する（例えば、特許文献１参照）。他に、他の出願人はクラッチ歯車の製造装置に関し、引っ掛かり部として凹んだ孔を形成する次のような提案をしている。即ち、マルチコーン式シンクロ装置に用いるクラッチ歯車を製造するクラッチ歯車製造装置であって、チャンファを有するスプライン歯が外周面に形成された前記クラッチ歯車を前記チャンファを鉛直方向上向きで設置可能であるとともに、前記スプライン歯に逆テーパを成形可能な逆テーパ歯を有するダイスと、前記スプライン歯が前記逆テーパ歯に押圧されるよう前記ダイスに設置された前記クラッチ歯車を押し下げ可能なパンチと、該パンチにより押し下げられる前記クラッチ歯車を受けるノックアウトスリーブと、前記スプライン歯が前記逆テーパ歯に押圧された状態で前記クラッチ歯車の側面にコーン孔を形成するパンチピンと、を備えるクラッチ歯車製造装置である（例えば、特許文献２参照）。

実用新案登録第３１５５６８２号 特開２００９−３９７８１号公報

以上の通りであって、特許文献に代表されるように、従来のマルチコーン型のクラッチ歯車には次のような問題点がある。

オープンポケット型の欠き溝や、クローズドポケット型の窓穴とも、ドリル加工による場合は、欠き溝或いは窓穴を加工するための時間が掛るとともに、切り粉が発生するのでこれを完全に除去するには手間暇を必要とする。一方、欠き溝或いは窓穴を鍛造によって形成する場合は、ドッグクラッチ歯の周列にオープンポケット型の欠き溝を形成する分だけドッグクラッチ歯が減るので噛み合い機能上の強度低下をもたらす。同じく鍛造の場合、窓穴をドッグクラッチ歯周列の内側に形成する場合は、外側のドッグクラッチ歯と窓穴との間の断面肉厚が薄くなり、ドッグクラッチ歯を成形するための加圧力をバックアップする壁が弱体化するので、歯形に加わる加圧力が逃げてこの部位のドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度を確保することは困難である。

そこで、本出願発明は以上のような課題に着目してなされたもので、マルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車を一体成形する際に、引っ掛かり部としてドッグクラッチ歯周列の内側に凸状の突起を形成することを基本とする。出願人が開発した、沈みヘリカルモノブロック或いは、ドッグクラッチ歯の歯根元が軸方向に対して外周のヘリカル歯の歯端面より上方に突き出た複合の歯車ブロック（以下沈み無しヘリカルモノブロック）を鍛造形成する技術に工夫を加えてドッグクラッチ歯周列の内側に鍛造よって凸状の突起を鍛造形成する技術を完成させたのである。本出願発明は、外周のヘリカル歯と内周側のドッグクラッチ歯とを熱間鍛造或いは冷間鍛造によって形成するとともに、ドッグクラッチ歯周列の内側に鍛造よって凸状の突起を設けたマルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車を提供することを目的としている。また、本出願発明の目的は、ドッグクラッチ歯周列の内側に鍛造よって凸状の突起を形成することによって、鍛造肉流の隘路を形成することなく、歯形を形成するためのバックアップ力を強化してドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度を確保するクラッチ歯車を提供することにある。

近年では鍛造技術の進歩によって種々の形状の歯車を鍛造によって成形し、機械加工を省くことが可能となってきた。そこで、本出願発明者等は、鍛造によって形成されたファイバフローをそのまま生かし、かつ、鍛造による歯形の精度出しに着目し、鍛造の際にドッグクラッチ歯周列の内側に凸状の突起を形成した歯車を試作したところドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度に優れるという知見を得た。本出願発明のクラッチ歯車はかかる知見を基に具現化したもので、請求項１の発明は、内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、夫々同軸上に構成され、前記フランジの面上に複数個の突起を設けることを特徴とするクラッチ歯車である。請求項２の発明は、前記請求項１の特徴に加えて、内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、夫々同軸上に構成されるとともに、前記フランジの面上に複数個の突起を設け、これらは熱間鍛造或いは冷間鍛造によって一体成形されることを特徴とするクラッチ歯車である。請求項３の発明は、前記請求項１の特徴に加えて、内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、夫々同軸上に熱間鍛造或いは冷間鍛造によって一体成形されることを特徴とするクラッチ歯車である。請求項４の発明は、前記請求項１の特徴に加えて、内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ及び外歯が、夫々同軸上に構成された外歯ブロック体を形成し、一方、内側から外周側へ単体孔、フランジ及びドッグクラッチ歯が、夫々同軸上に構成された内歯ブロック体を形成し、前記ドッグクラッチ歯周列における内周側のフランジの面上に前記複数個の突起を設け、前記外歯ブロック体における前記コーンの外周面に、前記内歯ブロック体における前記孔の内周面を固着することを特徴とするクラッチ歯車である。

本出願発明によれば、外周のヘリカル歯と内周のドッグクラッチ歯を鍛造によって形成するとともに、ドッグクラッチ歯周列の内側に鍛造によって突起を設けるので、以下の作用効果を奏するものである。クローズドポケット型の窓穴を例えばドリル加工によって形成する場合と異なり、加工時間が不要であり、切り粉も発生しないので後処理が楽である。また、ドッグクラッチ歯の周列に窓穴を形成する場合と異なり、ドッグクラッチ歯が減ることなく機能上の強度低下がない。さらに、突起をドッグクラッチ歯周列の内側に設けるので、ドッグクラッチ歯と内側の窓穴との間の肉厚が薄くなるようなことがなく肉厚を確保できるので、歯形成の際にバックアップ力が強化されてドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度を確保することができる。

本出願発明の実施例１におけるクラッチ歯車の製造過程を示す工程図である。 同上、沈みヘリカルモノブロック歯車において、ドッグクラッチ歯の内側に突起を有するクラッチ歯車の平面図、断面図及び拡大した突起部の詳細断面図である。 同上、クラッチ歯車の製造に係る好ましい実施形態を示す説明図である。 同上、沈み無しヘリカルモノブロック歯車において、ドッグクラッチ歯の内側に断面円形状の突起を有するクラッチ歯車の平面図、断面図及び拡大した突起部の詳細断面図である。 同上、ドッグクラッチ歯周列の内側に断面矩形状の突起を有するクラッチ歯車の一例を示す斜視図である。 本出願発明の実施例２における、ドッグクラッチ歯を有する内歯ブロック体の平面図及び断面図である。 同上、沈み無しヘリカルモノブロック歯車において、ドッグクラッチ歯周列の内側に突起を有するクラッチ歯車の断面図である。 従来例によるクラッチ歯車の斜視図である。 同上、他のクラッチ歯車の斜視図である。 同上、オープンポケット型のクラッチ歯車の斜視図である。 同上、クローズドポケット型のクラッチ歯車の斜視図である。 同上、他のクローズドポケット型のクラッチ歯車の平面図及び断面図である。 同上、ドッグクラッチ歯を有する内歯ブロック体の平面図及び断面図である。

本出願発明の実施の形態を、添付図面に例示した本出願発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

本実施例について、図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、クラッチ歯車の製造過程を示す工程図である。図２は、外周にヘリカル歯と内側にドッグクラッチ歯を有するクラッチ歯車の一例を示す斜視図である。図３は、クラッチ歯車の製造に係る好ましい実施形態を示す説明図である。図４は、ドッグクラッチ歯周列の内側に断面円形状の突起を有するクラッチ歯車の平面図及び断面図である。図５は、ドッグクラッチ歯周列の内側に断面矩形状の突起を有するクラッチ歯車の一例を示す斜視図である。

本実施例のクラッチ歯車の製造プロセスを、例えば沈みヘリカルモノブロックを例にして図１の工程図に基づき説明する。先ず、工程（１）に示すように、クラッチ歯車に適した円柱素材を所定の軸長に例えばビレットシャーによって切断した素材Ｗ１を得る。この場合、素材の材質としてクラッチ歯車に適した鋼材、例えば、ＳＣ鋼、ＳＣＲ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼等を使用することができる。次に、工程（２）に示すように、素材Ｗ１を例えば１１５０℃に加熱して熱間鍛造を施すことによって下側に出っ張った凸部Ｗ２１を有する円盤状の素材Ｗ２を得る。次に、工程（３）に示すように、素材Ｗ２上段の大径部Ｄ１の部位に熱間鍛造を施して軸方向に対して捩じれた荒ヘリカル歯１０が外歯として荒形成され、同時に下段の小径部Ｄ２の部位にコーン５０を形成するとともに外周の荒ヘリカル歯１０と内周のコーン５０との間に同心円上に荒沈み溝４０が形成される。ここで、外歯はヘリカル歯の他にスパー歯でもよく、以降の説明でも同様である。そして、本実施例の要部となる突起９１がコーン５０の下がった平坦部に４〜５ｍｍ程度突き出るように形成される。その他、コーン５０の内周に断面円形に凹んだ内径部Ｗ３１が形成され、荒ヘリカル歯１０の形成によって上面外周に円板状にはみ出し鍔状のバリＷ３２を有する素材Ｗ３が得られる。次に、工程（４）に示すように、同じく熱間鍛造によってコーン５０の外周に凹んだ沈み溝４を仕上げ形成し、同時にこの底面に歯根元が立設するように、内歯の荒ドッグクラッチ歯２０が形成された素材Ｗ４を得る。次に、工程（５）に示すように、素材Ｗ４の上面のバリＷ３２を旋削し除去するとともに、内径部Ｗ３１の中バリを打ち抜いて荒軸孔３０が貫通した素材Ｗ５を得る。次に工程（６）において、素材Ｗ５に焼きならしの熱処理、ショットブラスト処理及び潤滑剤を塗布するボンデライト処理を施して素材Ｗ６を得る。次いで工程（７）において、外周の荒ヘリカル歯１０は冷間しごき及び冷間コイニング成形によって歯面がストレートに仕上げ形成され、かつ、歯端面の稜線部にＲ面取りが施される。一方、内周の荒ドッグクラッチ歯２０はコイニング成形によって歯面がストレートに形成され、かつ、歯先にチャンファが形成された素材Ｗ７を得る。次の工程（８）において、外側の荒ヘリカル歯に冷間しごき及び冷間コイニング成形による冷間鍛造によって歯面にクラウニングが施され、かつ、歯端面の稜線部にＲ面取りが施されてヘリカル歯１が完成する。最後に工程（９）において、工程（７）でストレートに成形された荒ドッグクラッチ歯に冷間鍛造によってチャンファから歯根元に向かって細くなる逆テーパ状に加工が施されてドッグクラッチ歯２が完成する。以上の工程をまとめると、工程（２）、（３）、（４）及び（５）は熱間鍛造であり、工程（７）、（８）及び（９）は冷間しごき及び冷間コイニング成形による冷間鍛造である。なお、前述した工程（３）及び工程（４）の歯形成の詳細については図３を参照しながら更に後述する。

工程（８）及び（９）において、最終仕上げ加工を施されたマルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車Ｗの詳細形状を図２に示す。同図（ａ）は沈みヘリカルモノブロックのシングルコーン型のクラッチ歯車Ｗの斜視図を示し、外周のヘリカル歯１が軸方向に対して捩じれて形成され、この内周に軸方向に対して逆テーパの歯を有するドッグクラッチ歯２が形成される。これらの歯の間には窪んだ沈み溝４が同心円上に形成され、ドッグクラッチ歯２の歯根元２４は沈み溝４の底面まで形成される。ドッグクラッチ歯２の内周側には円錐台状のコーン５が同軸上に突設され、この内周は上下に軸孔３が貫通する。そして、本実施例で要部となる四箇所の突起９１がコーン５０の外周側の平坦なフランジ８の面上に突き出るように形成される。突起９１の個数は、４箇所の他に３或いは６箇所でもよい。なお、このコーン５の円錐台状の周面は冷間鍛造後旋削、熱処理、次いで研削仕上げが施され摩擦面として仕上げられる。図（ａ）の矢見Ａ−Ａによる一部断面を同図（ｂ）に示し、ドッグクラッチ歯２の歯根元が沈み溝４の底面まで沈み直立して形成されている。即ち、ヘリカル歯１と同心円上に配設された背面のドッグクラッチ歯２は軸方向に対してヘリカル歯１の歯端面１４より沈んで形成される。コーン５の根元は全周に亘って逃げ溝（図示なし）を設ける場合もある。以上のように、外周のヘリカル歯１と沈み溝４と内周側のドッグクラッチ歯２及びこの内周側のコーン５が夫々同軸上に熱間鍛造及び冷間鍛造によって一体成形されるとともに、コーン５はドッグクラッチ歯２のチャンファ２３より上方に突設され、かつ、沈み溝４はヘリカル歯１とドッグクラッチ歯２との間にヘリカル歯１の歯端面より沈むように同心円上に設けられる。

ここで、工程（３）及び（４）における歯形成の詳細について図３を参照しながら説明する。左側図（Ａ）は素材Ｗ２を金型にセットして熱間鍛造によりヘリカル歯を成形する工程（３）を示す。図（Ａ）右半分の図（ａ）に上パンチＰ１とこの背面において単独で上下するマンドレルＰ２を示し、右半分の図（ｂ）に素材Ｗ２を示し、左半分の図（ｃ）にダイＱ１とこの内周にダイＱ２を示す。上パンチＰ１、マンドレルＰ２は下方の窪んだダイＱ１、ダイＱ２の真上に位置する。ダイＱ１の上段にヘリカル歯を形成する歯型Ｔ１を備え、素材Ｗ２をダイＱ１とダイＱ２の組型にセットし、上方から上パンチＰ１を下降させて素材Ｗ２を圧潰する。この際、素材Ｗ２の外径部Ｄ１がヘリカル歯形成用の歯型Ｔ１に押し込まれて荒ヘリカル歯１０が成形される過程で、素材Ｗ２がダイＱ１内で圧潰されることによって、ヘリカル歯の空間体積が径方向へ押し出されるのと同時に斜め上方に盛り上がり、余った部分がバリＷ３２となる。この工程（３）において、荒ヘリカル歯１０の背面に同心円上に荒沈み溝４０が窪んだ状態で形成され、素材Ｗ３を得る。この荒沈み溝４０は、素材Ｗ４において外周の荒ヘリカル歯１０と内周の荒ドッグクラッチ歯２０との間に同軸上に窪んで形成される。この荒ヘリカル歯１０を形成する荒成形の過程で、荒沈み溝４０の深さ及びこの荒沈み溝４０の溝開き角度４１の最適な組合せによって荒ヘリカル歯１０の歯端面における欠肉を最小化することができる。そして、コーン５０の下がった平坦部に突起９１が突き出るように形成される。

図３の右側図（Ｂ）は素材Ｗ３から素材Ｗ４へ熱間鍛造により荒ドッグクラッチ歯２０を成形する工程（４）を示す。右半分の図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、ダイＱ２に荒ドッグクラッチ歯２０を形成する歯型Ｔ２を備え、上パンチＰ１を下降させて素材Ｗ３が圧潰され、小径部Ｄ２に荒ドッグクラッチ歯２０が成形され、左図（ｃ）の素材Ｗ４を得る。荒ヘリカル歯１０がストレ−トの場合はダイＱ１の外へ抜き出すことができるが、本発明の捩じれたヘリカル１０の歯の部分はダイＱ１に対して相対的な回転を必要とするため真上へ抜き出すことができない。ここで、ダイＱ１と背面のダイＱ２の下方にエジェクタＰ５を出没可能に備え、この外周に上記のヘリカルの歯型Ｔ１とリードを同じくするヘリカルガイドＴ３を有する。本実施例では、ダイＱ１の下方からエジェクタＰ５を回転させ、かつ、スクリュー運動をさせながら昇降するようにし、成形された荒ヘリカル歯１０を強制的に回転させると効率良く取り出すことができる。この工程（４）において、荒コーン５０の外周に対応する部分に、ドッグクラッチ歯形成用歯型Ｔ２を有したダイに対して相対的に押し込むといった熱間鍛造手段によって荒ドッグクラッチ歯２０を形成することができるとともに、沈み溝４が同心円上に凹んで形成される。かつ、軸方向に平行な荒ドッグクラッチ歯２０の歯根元２４は沈み溝４の底面に対して直立して形成される。この荒ドッグクラッチ歯２０を荒成形する過程で、沈み溝４の深さ及びこの溝の開き角度４２の最適な組合せによって粗ヘリカル１０における歯端面の欠肉を無くすことができる。この場合、沈み溝４の深さを前述した工程（３）における粗沈み溝４０の深さより大きくし、かつ、沈み溝４の溝開き角度４２を工程（３）における角度より小さくすることによって、熱間鍛造の際にファイバフローが荒ヘリカル歯１０の歯端面まで流れ、歯端面の欠肉を無くすことができる。以上の通り、工程（３）における荒ヘリカル歯１０の形成、及び工程（４）における荒ドッグクラッチ歯２０を形成する過程で、金型において沈み溝の深さと溝の開き角度との最適なバランスを設定することによって、熱間鍛造におけるファイバフローの発生を改善し欠肉のない沈みヘリカルモノブロックの複合歯車を得ることができた。

以上、沈みヘリカルモノブロックを例にして説明したが、同様に沈み無しヘリカルモノブロックについても、突起９１をコーン５の外周のフランジ８の面上に鍛造によって突出して形成することも可能である。以下、外歯と内歯とを一体に形成した本実施例の歯車を一体型クラッチ歯車と称する。

本実施例による一体型クラッチ歯車は以上のように構成され、次に作用について説明する。

沈みなし無しヘリカルモノブロックの例で、マルチコーンシンクロの同期用クラッチ歯車Ｗの平面図、断面図及び突起部を拡大した一体型クラッチ歯車の詳細を図４に示す。外周のヘリカル歯１の内周に軸方向に対して逆テーパの歯を有するドッグクラッチ歯２が形成される。ドッグクラッチ歯２の内周側には円錐台状のコーン５が同軸上に突設され、この内周は上下に軸孔３が貫通する。そして、断面円形状の突起９１がコーン５の下がったフランジ８の面上に突き出るように四箇所形成される。本図の突起部を拡大した詳細を図（ｃ）に示すように、凸状の突起９１を形成することによってドッグクラッチ歯２の内側断面は空洞を有することなく中実である。そのため、ドッグクラッチ歯の内側において加圧力をバックアップするための壁が強化され、歯成形の際逆テーパを有するドッグクラッチ歯にかかる加圧力が逃げることがない。即ち、従来の凹んだ窓穴を有するときのように、ドッグクラッチ歯と内側の窓穴との間の肉厚が薄くなるようなことがないので、ドッグクラッチ歯を成形するための加圧力をバックアップする力が強化される。そして、従来のようにドッグクラッチ歯周列の内側の肉厚が薄くなるような隘路を有しないので、鍛造成形の際肉流妨げられることなく、延いてはこの部位のドッグクラッチ歯の歯形状及び歯形精度を確保することができる。欠き溝或いは窓穴はシンクロリングの凹部を引っ掛けるためのもので、機能上から引っ掛かりを有すれば凸凹の如何なる形状であってもよい。本実施例のようにこの引っ掛かり部を凸状に形成することによって、シンクロリングの摩擦面の有効面積は減少してシンクロ容量の低下が懸念される。しかしながら、近代の材料開発によって摩擦面の有効面積が減少する欠点は、カーボン溶着等摩擦材の性能向上のものを採用するよってクリアーできる。一方、近代の鍛造技術の進歩によって引っ掛かり部を凸状に形成することは何等問題がない。

本実施例について、図６、７を参照しながら説明する。図６は、ドッグクラッチ歯を有する内歯ブロック体の平面図及び断面図である。図７は、沈み無しヘリカル歯車において、ドッグクラッチ歯周列の内側に突起を有するクラッチ歯車の断面図である。以下、ヘリカル歯を有する外歯ブロック体にドッグクラッチ歯を有する内歯ブロック体を合体させた本実施例の歯車を合体型クラッチ歯車と称する。本実施例の実施例１との相違点は、別個に製作したヘリカル歯を有する外歯ブロック体に、他方のドッグクラッチ歯を有する内歯ブロック体を合体させたところにある。以下実施例１と相違する箇所について主に説明する。

図６では、内歯ブロック体Ｗ０２を示し、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は断面図である。内歯ブロック体Ｗ０２はリング状体であり、外側にドッグクラッチ歯２の周列を設け、これらの内側に４〜５ｍｍ程度突き出るように断面円状の４個の突起９１を設ける。突起の数は、４箇所の他に３或いは６箇所でもよく、突起の断面は円形状或いは矩形状でもよい。

合体型クラッチ歯車を図７に示し、この外歯ブロック体Ｗ０１は、図示のように内側から外周側へ軸孔３、コーン５、フランジ８及び外歯１が、夫々同軸上に構成されものである。外歯ブロック体Ｗ０１のコーン５の外周面に、リング状の内歯ブロック体Ｗ０２の内径面を溶接を施すことによって合体する。可能な限り変形を避けるために、例えばレーザ又は電子ビーム溶接よる溶接部Ｊを全周に設ける。

この合体型クラッチ歯車Ｗの製造工程は以下の通りである。先ず、内歯ブロック体Ｗ０２を製造し、この製造工程は以下の通りである。ＳＣ鋼、ＳＣＲ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼等からなる素材を薄板の輪切りにし、これに熱間鍛造を施してリング形状に打ち抜く。この際、平坦なフランジ８の面上に複数個の突起９１を形成する。そして、リング形状体の外周にドッグクラッチ歯２を冷間鍛造によって形成する。ここで、突起９１は冷間鍛造工程で形成することでもよい。ドッグクラッチ歯２は、実施例１と同様に歯先にチャンファを有するとともに、逆テーパの歯を有する。次いで、上下面を切削加工により仕上げるとともに、内周面を仕上げ、内歯ブロック体Ｗ０２が完成する。一方、ＳＣ鋼、ＳＣＲ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼等からなる素材に熱間鍛造或いは冷間鍛造を施すことによって形成した外歯ブロック体Ｗ０１を予め別個に製造しておく。次いで、内歯ブロック体Ｗ０２と外歯ブロック体Ｗ０１とを例えばレーザ又は電子ビーム溶接、スプライン結合を施すことによって合体する。その後、この一体品に浸炭処理を施し、最後に所要部を研磨して合体型クラッチ歯Ｗが完成する。

本実施例によるマルチコーンシンクロの同期用の合体型クラッチ歯車は以上のように構成され、次に作用について説明する。

実施例１の一体型クラッチ歯車は製造コスト面を考慮すると本実施例の合体型より有利である。しかしながら、本実施例の合体型では、第一に、実施例１の一体型と同様に窓穴ではなく突起を形成するので、ドッグクラッチ歯の内側において加圧力をバックアップする中実の壁を有するので、歯成形の際ドッグクラッチ歯にかかる加圧力が逃げない。第二に、実施例１の複雑な一体型に比べると、外歯ブロック又は内歯ブロックとも夫々形状が簡素化されて個々の断面肉厚のバランスがよいので、高温の浸炭熱処理における夫々の歪量が減少する。以上第一の理由に第二の理由が重畳されて、本実施例の外歯ブロック又は内歯ブロックを構成する外歯及び内歯の歯型精度が実施例１対比更に良好となる。

Ｄ１ 大径部、Ｄ２ 小径部
Ｇ 肉厚
Ｆ 逃げ力
Ｊ 溶接部
Ｐ１、Ｐ３ 上パンチ、Ｐ２、Ｐ４ マンドレル、Ｐ５ エジェクタ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ ダイ
Ｔ１、Ｔ２ 歯型
Ｗ クラッチ歯車、Ｗ０１ 外歯ブロック体、Ｗ０２ 内歯ブロック体
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５、Ｗ６、Ｗ７、Ｗ８ 素材
Ｗ２１ 凸部、Ｗ３１ 内径部、Ｗ３２ 端面バリ、Ｗ３３ 中バリ
１ ヘリカル歯、１０ 荒ヘリカル歯
１２ 歯面、１４ 歯端面
２ ドッグクラッチ歯、２０ 荒ドッグクラッチ歯
２３ チャンファ、２４ 歯根元
３、３‘ 軸孔、３０ 荒軸孔、３１ 単体孔
４ 沈み溝、４０ 荒沈み溝、４１、４２ 溝開き角度
５、５‘ コーン、５０ 荒コーン
６ 引っ掛かり部、６１、６２ 欠き溝、６３、６４ 窓穴
８ 、８１、８２ フランジ
９ 引っ掛かり部、９１、９２ 突起

Claims (4)

1. 内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、
   夫々同軸上に構成され、
   前記フランジの面上に複数個の突起を設けることを特徴とするクラッチ歯車。
2. 内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ、ドッグクラッチ歯及び外歯が、
   夫々同軸上に構成されるとともに、
   前記フランジの面上に複数個の突起を設け、
   これらは熱間鍛造或いは冷間鍛造によって一体成形されることを特徴とする請求項１記載のクラッチ歯車。
3. 前記外歯は、スパー歯又はヘリカル歯であることを特徴とする請求項１記載のクラッチ歯車。
4. 内側から外周側へ軸孔、コーン、フランジ及び外歯が、夫々同軸上に構成された外歯ブロック体を形成し、
   一方、内側から外周側へ単体孔、フランジ及びドッグクラッチ歯が、夫々同軸上に構成された内歯ブロック体を形成し、
   前記ドッグクラッチ歯周列における内周側のフランジの面上に前記複数個の突起を設け、
   前記外歯ブロック体における前記コーンの外周面に、
   前記内歯ブロック体における前記単体孔の内周面を固着することを特徴とする請求項１記載のクラッチ歯車。

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