JP2790941B2 - 歯形を有する鍛造製品の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は外周に歯形を有するクラ
ッチギヤ等の歯車を、温間または熱間鍛造によって製造
する製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の歯車の製造装置として
は、特公昭３７−１６８３１号公報等に見られるよう
に、下型の型彫空間内に進退自在で押圧下端面の外周に
環状段部が設けられたパンチで素材を押圧して前記下型
の内周面に設けられた軸線方向に歯筋を有する歯型部に
押し出して、外周に歯形を有する大径部と、小径のボス
部から成る段状の歯車を形成するものが知られている。

【０００３】上記製造装置の場合、鍛造製品の歯底径と
略同径もしくはやや小径の外径を有する素材を、下型の
型彫空間内に投入後、パンチの押圧により下型の歯型部
の方向へ押出成形されることによって、下型の型彫空間
の内周端面をパンチの押圧下端面で囲まれた部分の形状
に倣って略密閉状態で歯形を有する鍛造製品に成形され
る。前記下型の歯型部の軸線方向長さは、成形すべき鍛
造製品の歯形の歯幅長さと略同一に設けられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、略密閉状
態で下型内でパンチの押圧下端面の間の型彫空間内に充
満するごとく成形されるため、歯型部の端部ほど押出効
率が低くなり、歯型部のコーナーまで十分に素材肉が押
込まれにくく、成形された鍛造製品の歯形の歯先上端部
には所望とする歯形形状に対し欠肉部が生じ易い。ま
た、下型の歯型部は型内の他の箇所より薄肉の複雑形状
に作られているため、成形時パンチの押圧下端面が該歯
型部に当たると、該歯型部が破損し易く金型寿命が短い
ものとなる。

【０００５】このような不具合を防ぐために、図８の
（イ）に示されるようにパンチ１３３の押圧下端面１３
４の外周に設けられた環状段部１３５が、相対する下型
１３７の歯型部１４０と非干渉となるように、前記歯型
部１４０と前記環状段部１３５間が軸線方向に一定の間
隔１０ｃを有して成形完了状態となるように、パンチ１
３３の下降が設計段階で予め設定されている。成形時に
は、歯型部１４０と環状段部１３５間の前記間隔１０ｃ
に対応する型彫空間１３８にも、素材肉が押出されるた
め、成形後の鍛造製品１１１の歯形１１４を形成された
大径部１１２は、所望の歯幅長さ１０ａの歯形１１４の
歯先上端部１１５に、図８の（イ）及び図９に示される
ように押出された素材の余肉壁１１９が形成される。

【０００６】前記余肉壁１１９は図１０に示されるよう
に、鍛造製品１１１の一端周面全域に、各歯形部１１４
の一端を連係する歯底１１７部直径より大径に形成さ
れ、各歯形部１１４の一端部を水かき状の膜部１２０で
相互的に繋いでいる。鍛造製品１１１の大径部１１２に
おける該余肉壁１１９は、製品歯車にとっては不用な箇
所であるため、図９に示されるように後工程で除去され
れば、所望の歯幅長さ１０ａを有する製品歯車を成形で
きる。また、該余肉壁１１９が歯形１１４の成形時にパ
ンチ１３３に押圧される側の歯先端部１１５の上部に形
成される為、該歯先端部１１５には素材肉が十分に押込
まれ、余肉壁１１９の除去後の製品歯車の歯先端部（図
示せず）においては、欠肉が発生するという問題はな
い。

【０００７】このように余肉壁１１９を形成する如き製
造装置の構成の場合、歯先端部１１５に欠肉が発生した
り、下型１３７の歯型部１４０が破損するという問題は
回避できる。しかし、当該余肉壁１１９部分を、除去を
するための機械加工数が増加し生産性を阻害すると共
に、除去分だけ素材歩留まりが悪くなりコストを増加さ
せる。

【０００８】従って、本発明は従来の如き余肉壁１１９
を形成することなしに、鍛造歯車の歯形の寸法精度を向
上させ、以て、品質及び加工生産性を改善すると共に素
材歩留まりの優れた、歯形を有する鍛造製品の製造装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は以下の如
きである。

【００１０】下型の歯型部の軸線方向長さが鍛造製品の
歯形の歯幅長さより大きく設けられていると共に、歯型
部の上端面とパンチ環状段部の下端面が軸線方向に一定
の間隔を有するように設けられている。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づき、本発明の実施例を説明
する。

【００１２】図１は大径部２と小径部３を有する鍛造素
材１を示し、図２は本発明の鍛造方法により形成された
歯形１４を有する鍛造製品１１を示す。該鍛造製品１１
は、大径部１２とボス部１３とから成り、該大径部１２
の外周には軸線方向の歯筋を有する前記歯形１４が設け
られている。

【００１３】前記鍛造素材１は、成形すべき歯形１４を
有する鍛造製品１１の歯底径の約８０〜９０％程度の外
径となるように予め形成されている。

【００１４】図４及び図５は、本発明の製造装置３１の
要部を示し、図において３７は下型で所望の鍛造製品１
１を形成すべき型彫空間３８が設けられており、３３は
型彫空間３８で鍛造素材１を押圧成形するパンチであ
る。前記型彫空間３８は、下型３７の内周面３９、底面
５０、そして下型３７の中央部に嵌装されたマンドレル
４４の上端面及びマンドレル４４の中央部に進退自在に
設けられたノックアウト４５の上端面から画成されてお
り、前記内周面３９には軸線方向の歯筋を有する歯型部
４０が設けられている。

【００１５】前記下型３７の歯型部４０は、図６の
（イ）に示されるように軸線方向長さｂが、鍛造成形後
の鍛造製品１１の歯形１４の歯幅長さａより大きく設け
られている。また、図６の（ア）に示されるように前記
パンチ３３の押圧下端面３４は、パンチ３３の中央突出
部３６と、パンチ３３外周の環状段部３５の各下端面か
ら画成される。前記中央突出部３６は、鍛造製品１１の
上端面と同一形状の下端面を有し、また、前記環状段部
３５は、図６の（イ）に示されるように下型３７の歯型
部４０と軸線方向で相対し、成形時において下型３７の
歯型部４０と非干渉となるように段状に繰り込んで設け
られている。

【００１６】前記歯型部４０の上端面と前記環状段部３
５の下端面が、軸線方向に一定の間隔ｃを有して成形完
了状態となるようにパンチ３３下降の下死点が設定され
ている。その為、成形時パンチ３３の押圧下端面３４が
歯型部４０に当たって、歯型部４０が破損することを防
いでいる。

【００１７】次に歯形を有する鍛造製品の製造工程を図
面に基づいて説明する。

【００１８】図４は鍛造加工前の状態を示し、図５は鍛
造加工後の状態を示すものである。先ず図４の如く下型
３７の中央部、即ちマンドレル４４上に前記鍛造素材１
が小径部１３を下にして載置され位置決めされる。

【００１９】図４の一部を拡大して示した図６の（ア）
に示されるように、上述の如く位置決めされた鍛造素材
１の大径部２は、成形すべき歯形を有する鍛造製品１１
の歯底径に対しほぼ８０〜９０％の外径となるように形
成されている為、型彫空間３８に設けられた歯型部４０
の歯先４２と該鍛造素材１の外周との間には、ある程度
離間された空隙が存するように構成される。該空隙の大
きさは目的とする製品の大きさによって異なり、例えば
歯底径が１００ｍｍの歯型１４を有する鍛造製品１１の
場合は、約５〜１０ｍｍ程度の径幅に設定される。

【００２０】そして、前述の如き鍛造素材１がセットさ
れた下型３７の型彫空間３８内に、パンチ３３が下降し
て該鍛造素材１を押圧することによって、該鍛造素材１
の小径部３はマンドレル４４と下型３７の中央孔に囲ま
れた空間に倣って変形し、また、大径部２は下型３７の
内周面３９に設けられた歯型部４０の方向に図６の
（ア）に矢視される如く押し出され、図６の（イ）に示
される如き歯形１４を形成する。

【００２１】この場合、鍛造製品１１を下型３７の型彫
空間３８とパンチ３３との間の空間内で、該鍛造素材１
の大径部１２が下型３７の歯型部４０に対し略垂直方向
に押し出される。そして、前述の如き拡径しながら歯型
部４０付近に達した素材は該歯型部４０形状に倣うよう
に充満していく。この歯型部４０付近での素材流動は、
パンチ３３の押圧進行につれ図６の（イ）に矢視される
如く、パンチ３３の押圧方向の歯型部４０の端部４１か
ら、歯型部４０上端部４３へ向かって序々に進行するこ
とが実験上で観察されている。そして、該素材流動が前
記歯型部４０に対し、所望の鍛造製品１１の歯幅長さａ
に達した時点で成形終了となるように、前記パンチ３３
の下死点が設定されている。

【００２２】即ち、図６の（イ）に示されるように、パ
ンチ３３が所定の下死点に到達した位置において、この
型彫空間３８内には、鍛造製品１１の上端面をパンチ３
３の環状段部３５との軸線方向で対向する端面間で、そ
この箇所の型彫空間３８を軸線方向に延長型彫する形で
空隙ｓが環状に提供されている。前記空隙ｓにおいて
は、成形完了時においても素材が完全に充満されること
なく、素材上端部はパンチ３３の押圧下端面３４に対し
非接触であると共に、下型３７の歯型部４０が鍛造製品
１１の所望の歯幅長さａより大きく、該空隙ｓ内に伸長
する如く設けられているため、成形された鍛造製品１１
の歯形１４の上端部１５においては図７に示されるよう
に、従来の如き余肉壁は形成されない。更に、素材上端
部１５は非閉塞状態で成形される為、歯型部４０上端部
４３のコーナーへの素材肉の充満が阻害されることな
く、鍛造製品１１の歯形１４の上端部１５の寸法精度が
優れた鍛造製品１１を得ることができる。

【００２３】また、このような空隙ｓが設けられたこと
により素材ボリュームのバラツキによる余剰素材は鍛造
製品１１の歯形１４の軸線方向寸法のごく微少なバラツ
キとなって吸収され同時に、下型３７とパンチ３３に作
用する鍛造応力が緩和するので型破損も起こりにくい。

【００２４】そして、所望形状に鍛造成形された歯形１
４を有する鍛造製品１１は、次に、ノックアウト４５に
よって鍛造装置３１から取り出された後、必要に応じ、
余材部を適宜機械加工等により除去して、図３に示され
るように歯車製品２１に仕上げ成形される。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の製造装置によれ
ば、歯型部付近の素材流動は、パンチ押圧方向から反押
圧方向へ向かって歯型部の型彫形状に倣って序々に進行
し、所望の鍛造製品の歯幅長さに達した時点で成形終了
となるので、鍛造製品の上端面とパンチの環状段部との
軸線方向で対向する端面間に提供された空隙及び該空隙
内に伸長する如く設けられた下型の歯型部の構成によ
り、鍛造製品の歯形の上端部においては、従来の如き余
肉壁が形成されることはない。更に、歯型部上端部のコ
ーナーへの素材肉の充満も阻害されることがないので、
歯形の上端部の寸法精度の優れた鍛造製品を得ることが
できる。従って、歯形の寸法精度を向上させた高品質
で、かつ、材料歩留まりにも優れた歯形を有する鍛造製
品を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造装置の実施例による鍛造素材の断
面平面図である。

【図２】本発明の製造装置の実施例による歯形を有する
鍛造製品の断面平面図である。

【図３】歯車製品の実施例の断面平面図である。

【図４】本発明の製造装置の実施例を示し、鍛造成形前
の状態を示す部分断面平面図である。

【図５】本発明の製造装置の実施例を示し、鍛造成形後
の状態を示す部分断面平面図である。

【図６】本発明の製造装置の実施例による要部の部分断
面平面図であり、各々（ア）は成形前，（イ）は成形後
の状態を示す。

【図７】図２の要部の拡大図である。

【図８】従来の製造装置の要部の断面平面図であり、各
々（ア）は成形前，（イ）は成形後の状態を示す。

【図９】図８の製造装置による歯形を有する鍛造製品の
要部の断面平面図である。

【図１０】図８の製造装置による歯形を有する鍛造製品
の要部の斜視図である。

【符号の説明】

１ 鍛造素材 １１ 歯形を有する鍛造製品 １４ 歯形 ３１ 製造装置 ３３ パンチ ３４ パンチ押圧下端面 ３５ 環状段部 ３７ 下型 ３８ 下型の型彫空間 ３９ 型彫空間の内周面 ４０ 歯型部 ａ 歯型部の軸線方向長さ ｂ 鍛造製品の歯形の歯幅長さ ｃ 歯型部上端面と環状段部下端面との軸線方向間隔

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面（３９）に歯型部（４０）を設け
   た型彫空間（３８）を有する下型（３７）と、前記型彫
   空間（３８）内に進退自在で押圧下端面（３４）の外周
   に環状段部（３５）が設けられたパンチ（３３）によっ
   て、素材（１）を前記型彫空間（３８）の外径方向に押
   出成形する、外周に歯形（１４）を有する鍛造製品（１
   １）の製造装置（３１）において、前記下型（３７）の
   歯型部（４０）の軸線方向長さ（ｂ）が前記鍛造製品
   （１１）の歯形（１４）の歯幅長さ（ａ）より大きく設
   けられていると共に前記歯型部（４０）の上端面と前記
   環状段部（３５）の下端面が軸線方向に一定の間隔
   （ｃ）を有するように設けられていることを特徴とする
   歯形を有する鍛造製品の製造装置。