JP2015093285A - 変速装置用歯車の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時の負荷が小さく、小型で構造の簡易な製造装置を用いて変速装置用歯車の製造を可能にするとともに、歯車の変形箇所が局所に偏らず、金属組織の流動化によって、歪みの発生が少なく、強度の大きな変速装置用歯車を得ることができる変速装置用歯車の製造方法を提供すること。【解決手段】大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓが形成された小径部を有してなり、この小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材Ｗのスプライン歯Ｓに対して、歯車軸線Ｌ１に対して放射状かつ傾斜角θを有して保持部材２２に傾斜軸線Ｌ２に沿って摺動可能に保持した複数のダイ２１を、押動カム機構２３によって傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａを押し込み、スプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成した後、ダイ２１を、引き抜き機構２４によって傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、変速装置用歯車の製造方法及びその装置に関し、特に、大径部及び外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる変速装置用歯車の製造方法及びその装置に関するものである。

従来、図３（ａ）に示すような、シンクロメッシュ機構に用いられる大径部１１及び小径部１２を有してなり、小径部１２の外周部に逆テーパ付きの歯部１２ａが形成された変速装置用歯車１Ａとして、別体の大径歯車と小径歯車とを電子ビーム溶接やスプライン嵌合手段等を用いて一体化したものや、鍛造により一体成形したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このうち、電子ビーム溶接を用いて一体化された歯車は、組み付け工程が必要であることと、溶接歪みによる悪影響があり、また、スプライン嵌合手段を用いて一体化された歯車は、組み付け工程が必要であることに加え、スプラインを形成しなくてはならず、そのスプライン形成工程は複雑であることから、鍛造により一体成形したものが汎用されている。

一方、自動車の軽量、コンパクト化の要請から、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すような、外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部１２を大径部１１のリム１１ａ内に設けることで薄型化を図るようにした、所謂、沈みタイプの変速装置用歯車１Ｂ、１Ｃが汎用されている。
ところで、逆テーパ付きの歯部１２ａは、放射方向の外側から中心に向けて水平に突き出されるダイによって形成されるため、このような沈みタイプの歯車１Ｂ、１Ｃのうち、図３（ｂ）に示すように、沈みの度合いが小さく、逆テーパ付きの歯部１２ａとリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅が大きい形状の歯車１Ｂであれば、リム１１ａを回避するように曲げた鈎状のダイを使用することによって、鍛造による一体成形が可能であるが、図３（ｃ）に示すように、逆テーパ付きの歯部１２ａとリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅が小さく、薄型化を図るために沈みの度合いを大きくした歯車１Ｃは、鍛造による一体成形ができなかった。

ちなみに、この問題に対処するため、大径部と小径部とが重なった段付きドーナツ形状で、小径部の外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された一次成型品に対し、逆テーパ付きの歯部を含む小径部と、その小径部に連続した大径部におけるリム形成部分を除いた範囲を拘束し、大径部における周縁部分の肉を小径部側へ押し出し、その押し出した肉で前記小径部を同心円にて取り巻くリムを形成する変速装置用歯車の製造方法が提案されている（特許文献２参照。）が、大径部における周縁部分の肉を小径部側へ押し出す際に大きな負荷が発生するため、製造装置が大型化するとともに、歯車の変形箇所が局所に偏るため、歯車に歪みが発生しやすいという問題があった。

特開昭５２−６１１６２号公報 特開２００２−１１３５４３号公報

本発明は、上記の変速装置用歯車の製造方法の有する問題点に鑑み、成形時の負荷が小さく、小型で構造の簡易な製造装置を用いて変速装置用歯車の製造を可能にするとともに、歯車の変形箇所が局所に偏らず、金属組織の流動化によって、歪みの発生が少なく、強度の大きな変速装置用歯車を得ることができる変速装置用歯車の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の変速装置用歯車の製造方法は、大径部及び外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる変速装置用歯車の製造方法において、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材のスプライン歯に対して、歯車軸線に対して放射状かつ傾斜角を有して保持部材に傾斜軸線に沿って摺動可能に保持した複数のダイを、押動カム機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部を押し込み、スプライン歯を逆テーパ付きの歯部に形成した後、ダイを、引き抜き機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させることを特徴とする。

また、本発明の変速装置用歯車の製造装置は、大径部及び外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる変速装置用歯車の製造装置において、先端に逆テーパ形成刃部を形成したダイと、該ダイを、複数、歯車軸線に対して放射状かつ傾斜角を有して傾斜軸線に沿って摺動可能に保持する保持部材と、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材のスプライン歯に対して、ダイを傾斜軸線に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部を押し込み、スプライン歯を逆テーパ付きの歯部に形成する押動カム機構と、ダイを傾斜軸線に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させる引き抜き機構とを備えることを特徴とする。

この場合において、前記中間素材を、歯車軸線を中心に回転可能に仮保持することによって、中間素材のスプライン歯とダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部との位置合わせを行うようにする仮保持機構を備えることができる。

本発明の変速装置用歯車の製造方法及びその装置によれば、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材のスプライン歯に対して、歯車軸線に対して放射状かつ傾斜角を有して保持部材に傾斜軸線に沿って摺動可能に保持した複数のダイを、押動カム機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部を押し込み、スプライン歯を逆テーパ付きの歯部に形成した後、ダイを、引き抜き機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させることから、成形時の負荷が小さく、小型で構造の簡易な製造装置（プレス装置）を用いて変速装置用歯車の製造が可能になるとともに、歯車の変形箇所が局所に偏らず、歪みの発生が少なく、強度の大きな変速装置用歯車を得ることができる。

また、前記中間素材を、歯車軸線を中心に回転可能に仮保持することによって、中間素材のスプライン歯とダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部との位置合わせを行うようにする仮保持機構を備えることにより、中間素材のスプライン歯とダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部との位置合わせを簡易に行うことができる。

本発明の変速装置用歯車の製造装置の一実施例を示す説明図である。 本発明の変速装置用歯車の製造方法によって製造された変速装置用歯車を示す説明図で、（ａ）は変速装置用歯車の断面図、（ｂ）は同底面図、（ｃ）は変速装置用歯車の逆テーパ付きの歯部の拡大図、（ｄ）は中間素材のスプライン歯の拡大図である。 各種変速装置用歯車を示す説明図である。

以下、本発明の変速装置用歯車の製造方法及びその装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の変速装置用歯車の製造装置の一実施例を示す。
この変速装置用歯車の製造装置２は、図２に示すような、大径部１１及び外周部に逆テーパ付きの歯部１２ａが形成された小径部１２を有してなり、小径部１２を大径部１１のリム１１ａ内に設けてなる変速装置用歯車１を製造するためのもので、特に、逆テーパ付きの歯部１２ａ（逆テーパ角α：３°〜５°程度）とリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅が小さく、薄型化を図るために溝深さ（沈みの度合い）を大きくした変速装置用歯車１（図３（ｃ）に示す変速装置用歯車１Ｃ）を製造するために好適に用いることができる。

変速装置用歯車の製造装置２は、先端に逆テーパ形成刃部２１ａを形成したダイ２１と、このダイ２１を、複数（通常、小径部１２に形成する逆テーパ付きの歯部１２ａの間に形成される溝と同数。）、歯車軸線Ｌ１に対して放射状かつ傾斜角θを有して傾斜軸線Ｌ２に沿って摺動可能に保持する保持部材２２と、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓが形成された小径部を有してなり、この小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材Ｗのスプライン歯Ｓに対して、ダイ２１を傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａを押し込み、スプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成する押動カム機構２３と、ダイ２１を傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させる引き抜き機構２４とを備えるようにしている。

この場合において、先端に逆テーパ形成刃部２１ａを形成したダイ２１は、棒形状をし、後端面２１ｂを押動カム機構２３の傾斜カム面２３ａに当接するようにして、保持部材２２に保持されるようにしている。

保持部材２２は、ダイ２１を、複数（通常、小径部１２に形成する逆テーパ付きの歯部１２ａの間に形成される溝と同数。）、歯車軸線Ｌ１に対して放射状かつ傾斜角θを有して傾斜軸線Ｌ２に沿って摺動可能に保持する保持孔２２ａを備えるようにし、必要に応じて、保持孔２２ａの部分で分割して構成するようにしている。
この保持部材２２は、ダイ２１を保持孔２２ａに保持した状態で、筒形状のガイド部材２５内を上下方向に移動可能に設置され、プレス装置３の下部基台３１に、ばね部材（又は油圧機構）からなる弾発支持機構２６を介して支持されるとともに、中間素材Ｗを介してプレス装置３の上部基台３２に備えられたパンチ２８によって押圧されることによって、弾発支持機構２６の付勢力に抗して、下方に移動するようにされている。

ところで、傾斜角θ（傾斜軸線Ｌ２の水平面に対する傾斜角）の大きさは、変速装置用歯車１の形状、具体的には、変速装置用歯車１の大きさ、逆テーパ付きの歯部１２ａとリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅、溝深さ（沈みの度合い）及び逆テーパ付きの歯部１２ａの歯長等によって決定されるが、変速装置用歯車１の大きさが小さくなるほど、逆テーパ付きの歯部１２ａとリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅が狭くなるほど、溝深さ（沈みの度合い）が深くなるほど、また、逆テーパ付きの歯部１２ａの歯長が長くなるほど、傾斜角θを大きく設定する必要がある。
しかしながら、傾斜角θが大きくなると、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成するためにプレス装置３の大きな押圧力が必要となり、併せて、ダイ２１、保持部材２２、ガイド部材２５等の各部材の強度を高める必要がある。
このため、傾斜角θは、変速装置用歯車１の形状に応じて可能な限り小さい値となるように設定することが好ましく、最大でも、７０°以下（本実施例においては、６０°）に設定するようにすることが好ましい。なお、傾斜角θの最小値は、特に制約はないが、傾斜角θが１５°未満でも製造可能な形状の変速装置用歯車１は、通常、従来の製造方法を用いても製造が可能である。

押動カム機構２３は、保持部材２２を、中間素材Ｗを介してプレス装置３のパンチ２８によって押圧して下方に移動するようにしたとき、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓに対して、ダイ２１を傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａを押し込み、スプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成するためのもので、本実施例においては、保持部材２２が上下方向に移動可能に設置されるガイド部材２５の下部の内周面を、ダイ２１の後端面２１ｂが当接する、下方に向けて縮径する形状の傾斜カム面２３ａに形成することにより構成している。

引き抜き機構２４は、押動カム機構２３によってスプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成した後、ダイ２１を傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させるためのもので、本実施例においては、ダイ２１の後端部に植設されたノックピン２４ａと、このノックピン２４ａを放射方向の中心から外側に向けて付勢するばね部材２４ｂとで構成している。

また、プレス装置３の下部基台３１側には、押動カム機構２３によってスプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成した後、保持部材２２を上方に押し上げるためのノックアウトピン２７を設けるようにしている。

また、プレス装置３の上部基台３２側には、中間素材Ｗを、歯車軸線Ｌ１を中心に回転可能に仮保持することによって、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓとダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａとの位置合わせを行うようにする仮保持機構４を備えるようにしている。
この仮保持機構４は、パンチ２８の外周側に等角度間隔に複数配設した細い棒状のパンチ４１と、ばね部材４２とで構成している。
これにより、パンチ２８と保持部材２２との間で中間素材Ｗが固定されるのに先立って、仮保持機構４により保持部材２２との間で歯車軸線Ｌ１を中心に回転可能に仮保持した中間素材Ｗを、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａの位置に合わせて自動的に回転させることで、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓとダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａとの位置合わせを簡易に行うことができる。

次に、この変速装置用歯車の製造装置２を用いた変速装置用歯車１の製造方法について説明する。

まず、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓが形成された小径部を有してなり、この小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材Ｗを用意し、この中間素材Ｗを、スプライン歯Ｓが形成された小径部を下向きにして、変速装置用歯車の製造装置２の保持部材２２に設置する。

この状態で、プレス装置３を稼働して、上部基台３２側を下降させると、中間素材Ｗが、パンチ２８と保持部材２２との間で固定されるのに先立って、仮保持機構４により保持部材２２との間で歯車軸線Ｌ１を中心に回転可能に仮保持され、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａの位置に合わせて自動的に回転することで、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓとダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａとの位置合わせが行われる。

そして、中間素材Ｗのスプライン歯Ｓに対して、さらに、上部基台３２側を下降させると、中間素材Ｗが、パンチ２８と保持部材２２との間で固定された状態で、保持部材２２が中間素材Ｗを介してプレス装置３のパンチ２８によって押圧されて下方に移動することにより、押動カム機構２３によって、歯車軸線Ｌ１に対して放射状かつ傾斜角θを有して保持部材２２に傾斜軸線Ｌ２に沿って摺動可能に保持した複数のダイ２１が、傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させられ、これによって、ダイ２１の先端に形成された逆テーパ形成刃部２１ａがスプライン歯Ｓの隙間に押し込まれ、スプライン歯Ｓが逆テーパ付きの歯部１２ａに形成される。

このようにして、スプライン歯Ｓを逆テーパ付きの歯部１２ａに形成した後、上部基台３２側を上昇させるとともに、弾発支持機構２６及びノックアウトピン２７の作用によって、保持部材２２を上方に押し上げ、併せて、引き抜き機構２４によって、ダイ２１を傾斜軸線Ｌ２に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させて、逆テーパ形成刃部２１ａがスプライン歯Ｓの隙間に押し込まれていたダイ２１を引き抜くようにする。

これにより、成形時の負荷が小さく、小型で構造の簡易な製造装置２（プレス装置３）を用いて変速装置用歯車１の製造が可能になるとともに、歯車の変形箇所が局所に偏らず、歪みの発生が少なく、強度の大きな変速装置用歯車１を得ることができる。

以上、本発明の変速装置用歯車の製造方法及びその装置について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の変速装置用歯車の製造方法及びその装置は、成形時の負荷が小さく、小型で構造の簡易な製造装置を用いて変速装置用歯車の製造を可能にするとともに、歯車の変形箇所が局所に偏らず、金属組織の流動化によって、歪みの発生が少なく、強度の大きな変速装置用歯車を得ることができることから、図２に示すような、大径部１１及び外周部に逆テーパ付きの歯部１２ａが形成された小径部１２を有してなり、小径部１２を大径部１１のリム１１ａ内に設けてなる変速装置用歯車１を製造するためのもので、特に、逆テーパ付きの歯部１２ａとリム１１ａとの間に形成される環状溝１１ｂの溝幅が小さく、薄型化を図るために溝深さ（沈みの度合い）を大きくした変速装置用歯車１（図３（ｃ）に示す変速装置用歯車１Ｃ）を製造するために好適に用いることができる。

１ 変速装置用歯車
１１ 大径部
１１ａ リム
１２ 小径部
１２ａ 逆テーパ付きの歯部
２ 変速装置用歯車の製造装置
２１ ダイ
２１ａ 逆テーパ形成刃部
２２ 保持部材
２３ 押動カム機構
２４ 引き抜き機構
２５ ガイド部材
２６ 弾発支持機構
２７ ノックアウトピン
２８ パンチ
３ プレス装置
３１ 下部基台
３２ 上部基台
４ 仮保持機構
Ｌ１ 歯車軸線
Ｌ２ 傾斜軸線
θ 傾斜角
Ｗ 中間素材
Ｓ スプライン歯

Claims (3)

1. 大径部及び外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる変速装置用歯車の製造方法において、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材のスプライン歯に対して、歯車軸線に対して放射状かつ傾斜角を有して保持部材に傾斜軸線に沿って摺動可能に保持した複数のダイを、押動カム機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部を押し込み、スプライン歯を逆テーパ付きの歯部に形成した後、ダイを、引き抜き機構によって傾斜軸線に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させることを特徴とする変速装置用歯車の製造方法。
2. 大径部及び外周部に逆テーパ付きの歯部が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる変速装置用歯車の製造装置において、先端に逆テーパ形成刃部を形成したダイと、該ダイを、複数、歯車軸線に対して放射状かつ傾斜角を有して傾斜軸線に沿って摺動可能に保持する保持部材と、大径部及び外周部に歯車軸線に平行なスプライン歯が形成された小径部を有してなり、該小径部を大径部のリム内に設けてなる中間素材のスプライン歯に対して、ダイを傾斜軸線に沿って放射方向の外側から中心に向けて摺動させることによって、ダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部を押し込み、スプライン歯を逆テーパ付きの歯部に形成する押動カム機構と、ダイを傾斜軸線に沿って放射方向の中心から外側に向けて摺動させる引き抜き機構とを備えることを特徴とする変速装置用歯車の製造装置。
3. 前記中間素材を、歯車軸線を中心に回転可能に仮保持することによって、中間素材のスプライン歯とダイの先端に形成された逆テーパ形成刃部との位置合わせを行うようにする仮保持機構を備えたことを特徴とする請求項２記載の変速装置用歯車の製造装置。

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