JP2717397B2 - 外歯車の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外歯車の成形方法
に関する。詳しくは円板状のブランクを冷間塑性加工し
て平歯車またははすば歯車を成形する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平歯車は熱間鍛造または温間鍛造
によりおおよその形状加工を行った後、冷間鍛造により
仕上加工を行って成形される。また、はすば歯車は鍛造
により成形するのが困難であり、切削加工により成形さ
れる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】平歯車の成形において
は、熱間または温間鍛造を行うために、ブランクを加熱
する必要があり、さらに、形状加工および仕上加工と二
度の加工を行わなければならず、加工時間が長くなると
いう問題がある。また、切削加工は、加工時間が長く、
さらに、歩留まりが悪くなるという問題がある。

【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決した外歯
車の成形方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の外歯車の成形方
法は、軸方向に移動自在に設けられた１または複数の歯
車型工具を駆動歯車に噛み合わせて配置し、歯車型工具
が駆動歯車の回転に従動して回転するようにし、歯車型
工具の歯に一端面側から順に、傾斜部、加工部および噛
合部を設け、駆動歯車の一端面側に押圧体を配置し、駆
動歯車と押圧体とにより円板状のブランクを挾持し、駆
動歯車を回転駆動して押圧体およびブランクと一体に回
転させるとともに駆動歯車により歯車型工具を回転さ
せ、回転している歯車型工具を一端面側かつ軸方向に相
対的に移動させ、ブランクの周縁部に歯車型工具の傾斜
部および加工部を順次押圧することによりブランクに歯
を成形するものである。

【０００６】加工部ごとに高さが異なる複数の歯車型工
具を、駆動歯車の回転方向に沿って加工部の高さが低い
順に、駆動歯車に噛み合わせて配置することにより、加
工部の高さが低い順に歯車型工具をブランクに押圧する
ようにするとよい。

【０００７】押圧体を駆動歯車と歯先円直径が同一かつ
同数の歯数を有する歯車状に形成するとともに、その一
端面に連結孔を形成しておき、駆動歯車の一端面に形成
した突起部を連結孔に嵌め入れるようにしてもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【０００９】図１ないし図４は、本発明の第１の実施形
態の外歯車成形装置(1) を示したものである。同図の外
歯車成形装置(1) は、平歯車を成形するためのものであ
り、平歯車状の駆動歯車(2) と、駆動歯車(2) の上方に
配置された押圧体(3) と、駆動歯車(2) の周囲に配置さ
れた３個の平歯車状の第１、第２および第３の歯車型工
具(4)(5)(6) とよりなる。

【００１０】駆動歯車(2) 上面の中央部には上部に凹凸
が形成された断面四角形状の突起部(8) が設けられてい
る。駆動歯車(2) には回転駆動軸(7) が連結されてい
る。回転駆動軸(7) は図示しない駆動装置により回転さ
せられる。

【００１１】押圧体(3) は駆動歯車(2) よりわずかに小
さい歯底円直径および同数の歯数を有する平歯車からな
っている。押圧体(3) はその中心軸回りに回転自在に、
かつ押圧体(3) の中心軸と駆動歯車(2) の中心軸とが同
一直線状に位置するように設けられている。押圧体(3)
には昇降ロッド(9) が連結されている。昇降ロッド(9)
は図示しない昇降装置に連結されており、押圧体(3) は
昇降ロッド(9) を介して下方すなわち駆動歯車(2) 方向
に押圧される。押圧体(3) の下面の周縁部には環状の切
欠(10)が形成されている。押圧体(3) の下面の中心部に
は突起部(8) が嵌まり込む連結孔(11)が形成されてい
る。

【００１２】各歯車型工具(4)(5)(6) は後に詳しく述べ
るように、それぞれの歯の形状は異なるが、歯数、歯
幅、最大の全歯たけおよび歯底円直径は同一であり、駆
動歯車(2) の中心と各歯車型工具(4)(5)(6) の中心とを
結んだ線がそれぞれほぼ等角度すなわち歯車型工具(4)
(5)(6) が３個の場合はほぼ１２０°をなして交わりか
つ各歯車型工具(4)(5)(6) の中心と駆動歯車(2) の中心
との距離がそれぞれ等距離になるように同一水平面上に
配置されて駆動歯車(2) と噛み合っている。また、各歯
車型工具(4)(5)(6) はそれぞれ図示しない昇降装置に連
結されており、各歯車型工具(4)(5)(6) が同一速度で上
下に移動できるようになっている。

【００１３】図５に示すように各歯車型工具(4)(5)(6)
の歯にはそれぞれ上部から順に傾斜部(4a)(5a)(6a)、加
工部(4b)(5b)(6b)および噛合部(4c)(5c)(6c)が形成され
ている。なお、以下の説明において傾斜部(4a)(5a)(6
a)、加工部(4b)(5b)(6b)および噛合部(4c)(5c)(6c)の長
さとは、各部(4a)(5a)(6a)(4b)(5b)(6b)(4c)(5c)(6c)の
上下方向の長さをいうものとし、傾斜部(4a)(5a)(6a)、
加工部(4b)(5b)(6b)および噛合部(4c)(5c)(6c)の高さと
は各歯車型工具(4)(5)(6) の歯底円の周面から各部(4a)
(5a)(6a)(4b)(5b)(6b)(4c)(5c)(6c)の先端までの高さを
いうものとする。

【００１４】各噛合部(4c)(5c)(6c)の長さおよび高さは
同一であり、かつ各噛合部(4c)(5c)(6c)の高さが各歯車
状工具(4)(5)(6) の最大の高さになっている。また、加
工部(4b)(5b)(6b)の長さおよび高さは各歯車状工具(4)
(5)(6) ごとにそれぞれ異なり、高さが最も低い第１歯
車型工具(4) の加工部(4b)の長さが最も長く、高さが最
も高い第３歯車型工具(6) の加工部(6b)の長さが最も短
い。

【００１５】そして、加工部(4b)の高さが最も低い第１
歯車型工具(4) の傾斜部(4a)の長さが最も短く、加工部
(4b)上端が最も上方に位置し、加工部(6b)の高さが最も
高い第３歯車型工具(6) の傾斜部(6a)の長さが最も長
く、加工部(6b)上端が最も下方に位置している。なお、
図５（ｂ）に示した第２歯車型工具(5) においては、加
工部(5b)の高さは図５（ａ）に示したものより高く、図
５（ｃ）に示したものより低く、その上端は図５（ａ）
に示したものと図５（ｃ）に示したものとの中間に位置
している。これらの第１、第２および第３歯車型工具
(4)(5)(6) が駆動歯車(2) の回転方向に沿って加工部(4
b)(5b)(6b)の高さが低い順に配置されている。

【００１６】外歯車は上記外歯車成形装置(1) を用いて
以下の手順で成形される。

【００１７】まず、中心部に突起部(8) が挿通される挿
通孔が形成され、かつ駆動歯車(2)のピッチ円直径とほ
ぼ同径の直径を有する円板状のブランク(12)が図示しな
い載置装置により駆動歯車(2) 上面に載置される。この
ブランク(12)は周縁部が環状に上方に突出せしめられて
肉厚部となされている。次に、押圧体(3) が下方に移動
し、押圧体(3) の下面がブランク(12)の上面に当接し、
ブランク(12)が駆動歯車(2) と押圧体(3) とにより挾持
される。このさい、ブランク(12)の周縁肉厚部が押圧体
(3) の切欠(10)に嵌まり込むとともに、駆動歯車(2) の
歯車の歯と押圧体(3) の歯車の歯の位相とが一致するよ
うに、すなわち駆動歯車(2) の歯車の各歯の上方に押圧
体(3) の歯車の各歯が位置するように突起部(8) が連結
孔(11)に嵌まり込む。この時、歯車型工具(4)(5)(6) は
図２に示したように、駆動歯車(2) とのみ噛み合い、ブ
ランク(12)より下に位置している。

【００１８】そして、駆動歯車(2) を回転駆動すると駆
動歯車(2) 、押圧体(3) およびブランク(12)が一体にか
つ駆動歯車(2) と押圧体(3) が同一位相で回転する。駆
動歯車(2) と噛み合った第１、第２および第３歯車型工
具(4)(5)(6) は駆動歯車(2)の回転に従動して回転し、
さらに、各歯車型工具(4)(5)(6) を昇降装置により同一
速度で上昇させる。この速度は、ブランク(12)が一回転
する間に各歯車型工具(4)(5)(6) の傾斜部(4a)(5a)(6a)
の長さ分上昇しない速度である。

【００１９】そして、図３に示したようにブランク(12)
の下端の周縁部に傾斜部(4a)(5a)(6a)が食い込まされて
初期加工が行われる。各歯車型工具(4)(5)(6) は傾斜部
(4a)(5a)(6a)がブランク(12)に食い込まさせられた後も
回転しながら上昇を続け、加工部(4b)(5b)(6b)がブラン
ク(12)の傾斜部(4a)(5a)(6a)が食い込んだ部分を押圧し
て仕上加工を行うとともにブランク(12)に食い込んだ傾
斜部(4a)(5a)(6a)の隣に位置した傾斜部(4a)(5a)(6a)が
ブランク(12)の周縁部に食い込む。各歯車型工具(4)(5)
(6) はさらに回転および上昇を続け、押圧が終了した加
工部(4b)(5b)(6b)がブランク(12)から離れるとともに、
隣の加工部(4b)(5b)(6b)がブランク(12)の周縁部を押圧
する。この加工が歯車型工具(4)(5)(6) の回転および上
昇にともなって行われ、図４に示したようにすべての歯
車型工具(4)(5)(6) の噛合部(4c)(5c)(6c)が押圧体(3)
の歯車の歯と噛み合いを開始した時点で停止して加工が
終了する。

【００２０】上記のようにしてブランク(12)の外周面に
徐々に歯車の歯が冷間塑性加工により成形される。ま
た、ブランク(12)の周縁部の同一部分においては、傾斜
部(4a)、傾斜部(5a)および傾斜部(6a)の順で食い込みが
行われて加工部(4b)、加工部(5b)および加工部(6b)の順
で押圧が行われるように各歯車型工具(4)(5)(6) の上昇
速度および配置位置を調整すれば、ブランク(12)に成形
される歯車の歯の軸すなわち長さおよび高さすなわち歯
たけの両方向において、加工が徐々に行われ、ブランク
(12)および各歯車型工具(4)(5)(6) に急に過大な負荷が
かからず加工をスムーズに行うことができる。

【００２１】また、歯車の歯の成形過程において、ブラ
ンク(12)の歯が成形される部分の上面は押圧体(3) の歯
車の歯により押圧されているため、歯が成形される部分
の上方には余肉が生じることがない。また、ブランク(1
2)の歯と歯の間隙には、若干の余肉が生じるが、図６に
示したように、押圧体(3) の歯底円直径が駆動歯車(2)
の歯底円直径よりも小さいため、各歯車型工具(4)(5)
(6) の噛合部(4c)(5c)(6c)の歯の頂部と押圧体(3) の歯
車の歯底円の周面との間には通常より大きな間隙が形成
されており、余肉はこの間隙から上方にスムーズに排出
される。この余肉は加工終了後に機械加工等で取り除
く。

【００２２】また、図７に示した第２の実施形態の装置
のように、上方から第１、第２および第３歯車型工具
(4)(5)(6) の順に、異なる水平面上に各歯車型工具(4)
(5)(6)を配置すれば、傾斜部(4a)(5a)(6a)が順次ブラン
ク(12)に食い込み始め、加工がスムーズに行える。

【００２３】図８は本発明の第３の実施形態の歯車成形
装置(13)を示したものである。同図の歯車成形装置(13)
ははすば歯車を成形するためのものであり、駆動歯車(1
4)、押圧体、第１、第２および第３歯車型工具(15)(16)
(17)とよりなっており、駆動歯車(14)、押圧体、第１、
第２および第３歯車型工具(15)(16)(17)がそれぞれはす
ば歯車状に形成されている点を除き、上記歯車成形装置
(1) と同様の構成を有している。この歯車成形装置(13)
を上記歯車成形装置(1) と同様の手順で用いれば、はす
ば歯車を冷間塑性加工により成形することができる。

【００２４】なお、上記第１、第２および第３の実施形
態においてはいずれも第１、第２および第３歯車型工具
(4)(15)(5)(16)(6)(17) を上方に移動させて外歯車を成
形しているが、駆動歯車(2)(14) 、ブランク(12)および
押圧体(3) を下方に移動させて外歯車を成形してもよ
い。また、駆動歯車(2)(14) 、ブランク(12)、押圧体
(3) を下方に、第１、第２および第３歯車型工具(4)(1
5)(5)(16)(6)(17) を上方に移動させて外歯車を成形し
てもよい。

【００２５】加工部(4b)(5b)(6b)が押圧体(3) の歯車の
歯と噛み合いを始めた時点で加工を終了してもよい。

【００２６】歯車型工具(4)(15)(5)(16)(6)(17) の数は
３個に限定されるものではなく、加工条件等に応じて増
減させてもよく、歯車型工具(4)(15)(5)(16)(6)(17) の
個数および駆動歯車(2)(14) の歯数により歯車型工具
(4)(15)(5)(16)(6)(17) の配置位置を変えればよい。ま
た、歯車型工具(4)(15)(5)(16)(6)(17) の形状は上記の
実施形態にあげたものに限られるものではない。しか
も、必ずしも異なった形状の歯車型工具を用いる必要は
なく、同形状の歯車型工具を複数用いてもよい。また、
押圧体は平歯車またははすば歯車状である必要はなく、
円筒状でもよい。さらに、突起部および連結孔の形状は
上記実施形態に挙げたものに限られるものではなく、駆
動歯車(2)(14) と押圧体(3) の位相を合わすことができ
る形状であればよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明の外歯車の成形方法によれば、平
歯車およびはすば歯車を冷間塑性加工のみで成形するこ
とができ、ブランクを加熱する必要がなく、形状加工お
よび仕上加工と二度の加工を行う必要がなく、工程数を
少なくすることができ、加工時間が短くなる。そのう
え、はすば歯車を成形するさいに、切削加工を行う必要
がなく、加工時間を短くすることができ、歩留まりもよ
くなる。

【００２８】加工部ごとに高さが異なる複数の歯車型工
具を、駆動歯車の回転方向に沿って加工部の高さが低い
順に、駆動歯車に噛み合わせて配置することにより、加
工部の高さが低い順に歯車型工具をブランクに押圧する
ようにすれば、成形される歯車の歯が長さおよび高さ方
向に徐々に成形され、加工をスムーズに行うことがで
き、歯車型工具の寿命を長くすることができる。

【００２９】押圧体を駆動歯車と歯先円直径が同一かつ
同数の歯数を有する歯車状に形成するとともに、その一
端面に連結孔を形成しておき、駆動歯車の一端面に形成
した突起部を連結孔に嵌め入れるようにすれば、駆動歯
車と押圧体が同一位相で回転し、成形中の外歯車の歯の
上面を押圧体の歯車の歯で押圧することができ、外歯車
の歯の上方に余肉が生じず、成形性がよくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す歯車成形装置の
一部の平面図である。

【図２】図１の装置の歯車の成形前のΠ−Π線に沿う断
面図である。

【図３】図１の装置の歯車の成形中のΠ−Π線に沿う断
面図である。

【図４】図１の装置の歯車の成形後のΠ−Π線に沿う断
面図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ図１の
装置の歯車型工具の歯部の拡大側面図である。

【図６】図１の装置の歯車成形中の歯車型工具の歯部の
拡大側面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はそれぞれ本発明
の第２の実施形態を示す装置の歯車型工具の歯部の拡大
側面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態を示す装置の一部の平
面図である。

【符号の説明】

２ 駆動歯車 ３ 押圧体 ４ 第１歯車型工具 ４ａ 第１歯車型工具の傾斜部 ４ｂ 第１歯車型工具の加工部 ４ｃ 第１歯車型工具の噛合部 ５ 第２歯車型工具 ５ａ 第２歯車型工具の傾斜部 ５ｂ 第２歯車型工具の加工部 ５ｃ 第２歯車型工具の噛合部 ６ 第３歯車型工具 ６ａ 第３歯車型工具の傾斜部 ６ｂ 第３歯車型工具の加工部 ６ｃ 第３歯車型工具の噛合部 ８ 突起部 １１ 連結孔 １２ ブランク １４ 駆動歯車 １５ 第１歯車型工具 １６ 第２歯車型工具 １７ 第３歯車型工具

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に移動自在に設けられた１または
   複数の歯車型工具を駆動歯車に噛み合わせて配置し、歯
   車型工具が駆動歯車の回転に従動して回転するように
   し、歯車型工具の歯に一端面側から順に、傾斜部、加工
   部および噛合部を設け、駆動歯車の一端面側に押圧体を
   配置し、駆動歯車と押圧体とにより円板状のブランクを
   挾持し、駆動歯車を回転駆動して押圧体およびブランク
   と一体に回転させるとともに駆動歯車により歯車型工具
   を回転させ、回転している歯車型工具を一端面側かつ軸
   方向に相対的に移動させ、ブランクの周縁部に歯車型工
   具の傾斜部および加工部を順次押圧することによりブラ
   ンクに歯を成形する外歯車の成形方法。
2. 【請求項２】 加工部ごとに高さが異なる複数の歯車型
   工具を、駆動歯車の回転方向に沿って加工部の高さが低
   い順に、駆動歯車に噛み合わせて配置することにより、
   加工部の高さが低い順に歯車型工具をブランクに押圧す
   る請求項１記載の外歯車の成形方法。
3. 【請求項３】 押圧体を駆動歯車と歯先円直径が同一か
   つ同数の歯数を有する歯車状に形成するとともに、その
   一端面に連結孔を形成しておき、駆動歯車の一端面に形
   成した突起部を連結孔に嵌め入れる請求項１または２記
   載の外歯車の成形方法。