JP2975926B1 - チャンファー付き環状内歯歯車の成形装置 - Google Patents

チャンファー付き環状内歯歯車の成形装置

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JP2975926B1 JP15594098A JP15594098A JP2975926B1 JP 2975926 B1 JP2975926 B1 JP 2975926B1 JP 15594098 A JP15594098 A JP 15594098A JP 15594098 A JP15594098 A JP 15594098A JP 2975926 B1 JP2975926 B1 JP 2975926B1
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一晃 岡嶋
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Abstract

【要約】 【課題】 環状内歯歯車ワークの両端又は片端にチャン
ファーを鍛造で成形することにより、工程の簡素化を図
り、併せて高精度で一定品質の製品を効率よく生産す
る。 【解決手段】 あらかじめ粗形状の内歯が成形された環
状内歯歯車ワークW1を素材とし、このワークW1にチ
ャンファー付きの歯形を成形する装置であって、ワーク
W1の内径側にワークW1の両端から押し込み可能な一
対のパンチ10,20と、両パンチ10,20を互いに
当接するまで押圧可能なプレス圧力を負荷するプレス機
構80,90とを備え、両パンチ10,20に、それら
のワークW1内径側への嵌合により協働してワークW1
に転写する歯形及びチャンファー形状を構成する型形状
が刻設されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車の加工技術に
関し、特に、環状内歯歯車にチャンファー付きの内歯を
成形するチャンファー付き環状内歯歯車の成形装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】変速機のシンクロナイズ機構の嵌め合い
ギヤ等に使用する環状内歯歯車には、軸方向移動により
噛み合うギヤの噛合を容易にするように、歯端にチャン
ファーが設けられる。このようなチャンファーを成形す
る場合、従来の技術では、あらかじめブローチ通し等の
スプライン加工により、歯車素材に粗形状の内歯を成形
し、その後に、カッターや細いボールエンドミルにより
歯形を仕上げ加工する機械加工を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した機械加工によ
りチャンファーを成形する場合、各歯ごとの仕上げ成形
を歯数の分だけ繰り返さなければならない上に、チャン
ファーを歯形の両端に成形する場合、ワークの反転など
の段取り時間を含めた加工時間は長いものとなり、生産
性が悪いという問題がある。また、加工に使用するカッ
ターや細いボールエンドミルの工具寿命も問題となって
いる。しかも、機械加工の場合、ワークや工具のセッテ
ィングにずれが生じると、図8に示すように、チャンフ
ァー先端の稜線(チャンファー中心)がスプライン中心
に対して歯車の周方向左右のどちらかに偏り、左右のチ
ャンファー面が対称とならず、製品機能上の問題を生じ
る場合もある。
【0004】本発明は、上記の問題を鑑みてなされたも
のであって、プレスによる鍛造で歯形を成形することに
より、歯数が何枚であっても一度のプレスストロークで
全歯のチャンファーを成形することができ、しかも歯の
両端にチャンファーを成形する場合でも、プレスのワン
ストロークで成形できるようにして、生産性を大幅に向
上させることを目的とする。また、歯の成形を金型成形
とすることにより、ワークに金型の精度を転写させ、チ
ャンファー先端の稜線のバラツキを少なくし、高精度の
製品を得ることを目的とする。さらに、その精度を金型
の寿命までほぼ保つことができるようにすることを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明のチャンファー付き環状内歯歯車の成形
装置は、あらかじめ粗形状の内歯が成形された環状内歯
歯車ワークを素材とし、該ワークにチャンファー付きの
歯形を成形する装置において、ワークの内径側にワーク
の両端から押し込み可能な一対のパンチと、両パンチを
互いに当接するまで押圧可能なプレス圧力を負荷するプ
レス機構と、プレス機構に支持され、ワークの外径を絞
り成形するランド部が形成されたダイスと、両パンチの
いずれか一方とプレス機構との間に介装され、互いに当
接した両パンチにプレス圧力を負荷したまま両パンチを
ワークと共にダイス内へ導入可能に伸縮する定圧保持装
置とを備え、両パンチに、それらのワーク内径側への嵌
合により協働してワークに転写する歯形及びチャンファ
ー形状を構成する型形状が刻設されているとともに、ワ
ークのダイスへの押し込みでワークの外径側を絞ること
により内径側を両パンチに鍛圧して、歯形及びチャンフ
ァー形状に素材を流動させることを特徴とする。
【0006】これにより、プレス機構によりワークの内
径側にワークの両端から一対のパンチを押し込むこと
で、両パンチが互いに当接するプレスのワンストローク
により、すべての歯を同時にチャンファー付きの歯形に
成形することができる。このワンストロークの歯形成形
は、チャンファー形状を有する歯形を刻設した両パンチ
によるワークの挟み込みによりなされるため、チャンフ
ァーが歯の片端にあると両端にあるとを問わない。ま
た、プレス機構と一方のパンチとの間に定圧保持装置を
介在させておくことで、プレス圧力の負荷で両パンチを
当接したままワークをダイス内に押し込むワーク外径側
の絞り成形に伴い、両パンチとワークとの間のキャビテ
ィの未充満部分まで変形した肉の一部を流れ込ませるこ
とができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例を図1
〜図6を用いて説明する。
【0008】図1は本発明を適用した成形装置の構成を
断面で示す。図示するように、この成形装置は、基本的
にプレス機で構成されており、下型に対して上型を所定
のプレス圧力で下降させるプレス機構を備えている。下
型は、下側プレート80の上に固定ブリッジ81と、定
圧保持装置40とを備え、定圧保持装置40上に可動プ
レート41,42を介して下側パンチ20が固定支持さ
れている。定圧保持装置40は、シリンダ機構等で伸縮
可能に構成され、設定した以上の圧力がかかると後退す
るものであり、ガスクッションや油圧シリンダ等チャン
ファーを成形できる圧力が発生できれば何であっても良
い。また、下側パンチ20の外側には、下側ダイス30
が配置されており、下側ダイス30は、下側プレート8
0にプレート31,32及び固定ブリッジ81を介して
支持されている。上型は、上側パンチ10を備えてお
り、上側パンチ10は、上側ダイス70によりプレート
71,72を介してラム90に固定されている。
【0009】なお、図において、符号33はダイスを位
置決め固定するプレート、50は下側パンチ20と下側
ダイス30の隙間に介挿されたワーク払い出し用の下側
スリーブ、51はノックアウトピン、52はノックアウ
トバー、60は上側パンチ10と上側ダイス70の隙間
に介挿されたワークの払い出し及びワーク押圧用の上側
スリーブ、61,62,63は上側スリーブ60の押圧
緩衝機構を示す。
【0010】本発明の主題に沿い、下側パンチ20の外
周には、図5に詳細を示すように、底部にチャンファー
形状に相応するキャビティー20aを備えた歯形が刻設
されている。詳細を図示しない上側パンチ10にも下側
パンチ20と同様に、上部にチャンファー形状に相応す
るキャビティーを傭えた歯幅のみ下側パンチ20のもの
と異なる全く同一の歯形が刻設されており、上側パンチ
10と下側パンチ20とは、ガイドポスト及びキーで完
全に歯形の位相が合わされている。図6に詳細を示すよ
うに、下側ダイス30の内面には、ワークの外径よりも
僅かに大きく、ワークが完全にはまり込む内径の円筒部
30bが有り、その下側には、ワークの外径を絞り成形
するランド部30aが設けられている。
【0011】こうした構成からなる本装置において、図
1の(a)側は、環状内歯歯車ワークW1を投入した状
態を示す。この場合、ワークW1は、熱間鍛造や冷間鍛
造あるいはブローチ加工等であらかじめ歯形を成形した
ものとされ、その歯形を下側パンチ20の歯形形状20
aに位相を合わせて投入される。ここに、ワークW1の
歯形寸法は、下側パンチ20にスムーズに嵌まり、か
つ、後の加工によりチャンファーと歯形が寸法通りに成
形され、しかも、上側パンチ10と下側パンチ20の合
わせ面に過度のバリが生じないような寸法に設定されて
いる。
【0012】また、この種の環状内歯歯車には、通常、
図7(B)に示すように、チャンファー成形後、歯形の
片端若しくは両端の歯面に、はめ合いギヤのギヤ抜け防
止のための勾配100が設けられる。そこで、本チャン
ファー成形により両パンチ10,20の合わせ部にバリ
の発生が予想される場合には、図7(A)に示すよう
に、上側パンチ10と下側パンチ20の金型分割位置1
0aを歯幅の中心からずらして、一方のギヤ抜け防止勾
配100の開始位置101に合わせて設定することで、
該勾配成形によりバリ2Wdを消滅させるようにするの
も有効である。
【0013】また、ワークW1の外周は、下側ダイス3
0の内径の円筒にわずかなクリアランスをもってホール
ドされるものとされ、本チャンファー成形において、成
形時にワーク外周に肉が逃げるのを防ぐようにしてい
る。
【0014】図2の(a)側は、上側及び下側両パンチ
10,20によるチャンファー成形時を示す。定圧保持
装置40に支えられた下側パンチ20とプレスのラム9
0に取り付けられた上側パンチ10でワークW1(図1
参照)を挟み込み、既設されたギヤを据え込み成形する
ことにより、図4に成形後の詳細形状を示すように、チ
ャンファー部W2aを成形する。この成形の際に、定圧
保持装置40は、チャンファー成形圧力以上の支持圧力
を持っているため、この段階で下側パンチ20が後退す
ることはないが、定圧保持装置40の圧力調整で、下側
パンチ20が後退しながら成形することも可能であり、
製品によっては、こうした成形方法を採ることもある。
【0015】図2の(b)側はプレスの下死点を示す。
上側及び下側両パンチ10,20でチャンファー部が成
形された後、ラム90は、さらに下降するが、この時の
圧力は定圧保持支持装置40の支持荷重以上となり、上
側及び下側両パンチ10,20の端面が密着し、キャビ
ティー20a内は密閉状態を保ったまま後退する。ワー
クW2は、上側スリーブ60と上側パンチ10で押圧さ
れ、定圧保持装置40の縮小が始まると、下側ダイス3
0の円筒状の下に設けられたランド部30aによってワ
ークの外周が絞り成形される。絞り成形時の肉は、下側
スリーブ50方向に流れるだけでなく、チャンファー成
形を完了し、密閉状態にある上側及び下側両パンチ1
0,20の未充満部分にも流れ込み、チャンファーと歯
形の精度を向上する。
【0016】成形終了後には、ラム90の上昇と共に定
圧保持装置40は伸長するが、上側及び下側両パンチ1
0,20は、成形時と同様に密着した状態で下側ダイス
30のランド部30aから払い出されるため、払い出し
によるワークヘの悪影響、例えば寸法変化や払い出し時
のワークの飛びはねによる打痕傷は生じない。
【0017】その後、下側パンチ20のギヤ部に密着し
たワークW2は、プレスノックアウト機構からの押上力
がノックアウトバー52及びノックアウトピン51を介
して下側スリーブ50に伝達されることで、図1の
(b)側に示すように、下型上面まで押し上げ排出さ
れ、一連の成形工程が完了する。
【0018】
【発明の効果】本発明のチャンファー付き環状内歯歯車
の成形装置によれば、環状内歯歯車のすべての歯の片端
又は両端にプレスのワンストロークで歯形の成形と同時
にチャンファーを成形でき、しかも各成形歯について転
写による高精度の歯形及びチャンファー形状を保証する
ことができる。また、チャンファー成形後の外周絞り成
形において、チャンファー及びスプライン部の未充満部
に十分に肉を充満することで、一層精度良く成形するこ
とができる。このことは、換言すれば、両端チヤンファ
ーを成形するときは若干の欠肉部があっても良いことに
なり、無理に両パンチのインプレツション部空間に完全
充満させる必要がないことから、通常、両パンチの型割
面に生じるバリを皆無若しくは最小限に抑制することが
できるばかりでなく、両パンチにかかる応力を軽減でき
ることから、完全充満させる場合に比べ、金型寿命が飛
躍的に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の成形装置を示す断面図であり、図の
(a)側は、ワークを投入した成形開始前、図の(b)
側は、ワークをノックアウトした成形終了後を示す。
【図2】上下パンチにより歯形両端のチャンファーを成
形した図であり、図の(a)側は、成形工程の途中を示
し、図の(b)側は、下側ダイスによりワーク外径を絞
り成形した成形終了時を示す。
【図3】成形前の鍛造若しくは機械加工によるワーク形
状を示し、(A)は平面図、(B)は正面断面図、
(C)は拡大した部分平面図、(D)はその正面図であ
る。
【図4】成形完了のワーク形状を示し、(A)は平面
図、(B)は正面断面図、(C)は拡大した部分平面
図、(D)はその正面図である。
【図5】下側パンチの形状を示し、(A)は部分平面
図、(B)は部分側面図である。
【図6】下側ダイスの形状を示し、(A)は部分平面
図、(B)は部分側面図である。
【図7】上側及び下側両パンチの金型分割位置に生じる
バリと嵌め合いギヤのギヤ抜け防止勾配の関係を示す歯
形図である。
【図8】従来の機械加工により生じやすいチャンファー
とスプラインの加工ズレを示す歯形平面図である。
【符号の説明】
W1 環状内歯歯車ワーク W2a チャンファー W2b 歯形 10 上側パンチ 20 下側パンチ 20a キャビティー(チャンファー形状) 30 下側ダイス 30a 絞り成形ランド部 40 定圧保持装置 80,90 プレス機構
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−226393(JP,A) 特開 平8−243676(JP,A) 特開 平8−187540(JP,A) 特開 平1−205842(JP,A) 特開 平6−576(JP,A) 特開 平7−204771(JP,A) 特開 平7−100578(JP,A) 特開 平4−187340(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21K 1/30 B21J 5/08 B21J 5/12 F16D 23/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 あらかじめ粗形状の内歯が成形された環
    状内歯歯車ワークを素材とし、該ワークにチャンファー
    付きの歯形を成形する装置において、ワークの内径側に
    ワークの両端から押し込み可能な一対のパンチと、両パ
    ンチを互いに当接するまで押圧可能なプレス圧力を負荷
    するプレス機構と、プレス機構に支持され、ワークの外
    径を絞り成形するランド部が形成されたダイスと、両パ
    ンチのいずれか一方とプレス機構との間に介装され、互
    いに当接した両パンチにプレス圧力を負荷したまま両パ
    ンチをワークと共にダイス内へ導入可能に伸縮する定圧
    保持装置とを備え、両パンチに、それらのワーク内径側
    への嵌合により協働してワークに転写する歯形及びチャ
    ンファー形状を構成する型形状が刻設されているととも
    に、ワークのダイスへの押し込みでワークの外径側を絞
    ることにより内径側を両パンチに鍛圧して、歯形及びチ
    ャンファー形状に素材を流動させることを特徴とするチ
    ャンファー付き環状内歯歯車の成形装置。
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