JP3195771B2 - 一体型変速機用歯車及びその成形方法 - Google Patents

一体型変速機用歯車及びその成形方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の手動変
速装置等に使用される変速機用歯車及びその成形方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車等の手動変速装置等に使用される
変速機用歯車は、図１５に示すように外周にメインギヤ
部１が設けられており、内側のボス部２の外周にはクラ
ッチギヤ部３が設けられて変速機用歯車４が構成されて
いる。
【０００３】従来この変速機用歯車４を成形するに当た
っては、熱間鍛造又は冷間鍛造で成形したギヤ素材より
クラッチギヤ部３及びメインギヤ部１を機械加工で切削
するため、クラッチギヤ部３の外径とメインギヤ部１の
内径との差が大きくなっていた。
【０００４】また従来、変速機用歯車を成形する他の方
法としては、図１６に示すようにメインギヤ部１を熱間
鍛造又は冷間鍛造で成形して機械加工したメインギヤ部
品５のボス部２の外周に、冷間鍛造又は機械加工でリン
グ状に製作したクラッチギヤ部３を有するクラッチギヤ
部品６を嵌めて電子ビーム溶接するか、又はスプライン
圧入嵌合し、メインギヤ部品５とクラッチギヤ部品６と
を結合して一体化（以下結合型という）するか、或いは
メインギヤ部品５とクラッチギヤ部品６とを熱間鍛造で
製作し、両者を熱間＋冷間鍛造の複合鍛造及び冷間鍛造
のみで一体成形し、一部を機械加工して変速機用歯車４
に仕上げる方法が採られていた。
【０００５】更に上述したクラッチギヤ部３の歯がメイ
ンギヤ部の側面より沈み込んでいないものは、歯元の寸
法が小さくなるように逆テーパー加工するために従来
は、図１７又は図１８の装置が使用されていた。
【０００６】図１７、図１８の左半分は作動前の状態を
示し、右半分は作動中の状態を示しており、図１７の装
置は、昇降可能なパンチ７の内面下部には、下方が外側
に傾いている傾斜面８が形成されており、パンチ７の下
端内側にはガイドピン９が傾斜面８と並行するように固
定されている。
【０００７】パンチ７の内側には固定状態のホルダー１
０が設けてあって、先端に刃１１を有する水平の成形ピ
ン１２がホルダー１０を摺動自在に貫通し、成形ピン１
２の基端は傾斜面８に接している。そして成形ピン１２
先端の刃１１は、クラッチギヤ部３と対峙するようにな
っている。
【０００８】図１７の右半分に示すようにパンチ７を押
し下げると、成形ピン１２は傾斜面８及びガイドピン９
に押されて中心寄りに摺動し、刃１１はクラッチギヤ部
３に食い込んでクラッチギヤ部３の歯の逆テーパー加工
をする。
【０００９】図１８の装置は、昇降可能なパンチ１３の
内面に下方が外側に傾いている傾斜面１４が形成されて
いる。パンチ１３の内側には固定状態のホルダー１０が
設けてあって、先端に刃１１を有する水平の成形ピン１
２がホルダー１０を摺動自在に貫通し、成形ピン１２の
基端には、傾斜面１４の傾斜と同じ傾きの傾斜面を外側
に有するガイドブロック１５が固着されている。そして
成形ピン１２先端の刃１１は、クラッチギヤ部３と対峙
するようになっている。
【００１０】図１８の右半分に示すようにパンチ１３を
押し下げると、ガイドブロック１５は傾斜面１４に押さ
れる。これに伴って成形ピン１２は中心寄りに摺動し、
刃１１はクラッチギヤ部３に食い込んでクラッチギヤ部
３の歯の逆テーパー加工をする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１５、図１６に示す
ように変速機用歯車４は、クラッチギヤ部３がメインギ
ヤ部１の端面から深く沈み込んだ位置で、かつクラッチ
ギヤ部３の外径とメインギヤ部１の内径との差が小さい
ものは、熱間鍛造又は冷間鍛造で成形したギヤ素材より
クラッチギヤ部３及びメインギヤ部１を機械加工で切削
する方法では、クラッチギヤ部３の加工が困難な問題が
あった。
【００１２】また図１６に示すように、メインギヤ部品
５とクラッチギヤ部品６とを結合型にする方法は、メイ
ンギヤ部１とクラッチギヤ部３とを別々に加工するた
め、工程が複雑で長い時間がかかり、コストが高く、強
度が低く、メインギヤ部１とクラッチギヤ部３との同心
度の精度が悪い問題があった。
【００１３】更にクラッチギヤ部３の歯を逆テーパー加
工するための図１７の装置は、構造が複雑で価格が高く
なり、ガイドピン９や成形ピン１２の強度が低く、図１
８の装置は、構造が簡単で価格は安価であるが、成形ピ
ン１２の強度が低い問題があった。
【００１４】本発明は、このような問題を解消し、製作
が容易で強度が強く、クラッチギヤ部の外径とメインギ
ヤ部の内径の差が１２ｍｍ以下（以下、クラッチギヤ部
の外径とメインギヤ部の内径の差が小さいという）、ク
ラッチギヤ部の歯はメインギヤ部の側面より沈み、メイ
ンギヤ部とクラッチギヤ部は素材から製品まで分割され
ることなく一体に製造・成形された（以下一体型とい
う）一体型変速機用歯車及びこれを簡単な工程によって
成形する方法を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、メインギヤ部
とクラッチギヤ部とが一体になっているため強度が強く
しかも製作が容易な変速機用歯車が提供される。
【００１６】そして、請求項１の発明は、変速機のシン
クロ機構用のメインギヤ部と、該メインギヤ部の側面に
一体に形成したクラッチギヤ部とを備え、前記クラッチ
ギヤ部の歯は先端にチャンファーと逆テーパーのスプラ
イン歯とを有すると共に前記メインギヤ部の側面より沈
み込んで適数個分の歯に相当する空間をとびとびに空け
ており、前記クラッチギヤ部の外径と前記メインギヤ部
の内径との差が小さいものであることを特徴とする一体
型変速機用歯車に係るもので、計算によると、全歯の場
合より歯を１枚飛びに欠歯とすることで逆テーパ成形プ
レートの強度を約３倍にできることがわかった。又、金
型の破損応力を考えると、疲労等の影響を全歯の場合破
損は避け難いが、１枚飛びとすることで強度的には十分
に耐えると考えられる。又、１枚飛びさらには複数枚飛
びとすることにより、全体として軽量化がはかれる。な
お、欠歯があっても全体で歯車はかみ合っているのでク
ラッチギヤの歯部の強度が問題になることはない。
【００１７】クラッチギヤ部の適数個分の歯に相当する
空間がクラッチギヤ部の中心軸線側に湾曲した凹形状を
有するようにすると、成型用金型に角がなくなり、金型
の寿命がさらに向上する。
【００１８】請求項２の発明は、上型と、スプライン歯
を有するクラッチギヤ部がメインギヤ部の側面より沈み
込みクラッチギヤ部の外径と前記メインギア部の内径と
の差を小さくした半製品を外嵌するセグメントガイド並
びに該セグメントガイドの外側に設けられ前記半製品の
クラッチギヤ部に外嵌する成形歯は成形腕の金型中心側
に設けられ、その上端はほぼ上方に突出し、成形腕の成
形面は下方の幅が狭く上方の幅が広くなった成形歯を有
する逆テーパー成形用セグメント、該逆テーパー成形用
セグメントの外側に嵌まり内周面にテーパーが形成され
たテーパーダイスを有する下型とを備え、該下型の前記
セグメントガイドに半製品を外嵌した後、前記上型と下
型とで加圧し、前記逆テーパー成形用セグメントと半製
品とを共に下降させることにより前記逆テーパー成形用
セグメントをテーパーダイスの内周面に沿わせながら半
製品の中心軸線に向かって摺動させ、前記逆テーパー成
形用セグメントの歯で前記半製品のクラッチギヤ部のス
プライン歯に逆テーパーを成形することを特徴とする変
速機用歯車の成形方法に係るもので、強度の優れた装置
で請求項１の一体型変速機用歯車を成形することができ
る。
【００１９】請求項３の発明は、クラッチギヤ部の外径
とメインギヤ部の内径との差を小さくし歯の周方向寸法
を大きくした逆テーパー成形用セグメントを有する下型
を備え、クラッチギヤ部の外径とメインギヤ部の内径と
の差を小さくし且つ適数個分の歯に相当する空間をとび
とびに空けた半製品を下型のセグメントガイドに外嵌し
た後、上型と下型とで加圧し、前記半製品のクラッチギ
ヤ部のスプライン歯に逆テーパーを成形することを特徴
とする請求項２記載の変速機用歯車の成形方法に係るも
ので、強度の強い請求項１の一体型変速機用歯車を成形
することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
に基づいて説明する。
【００２１】図１は本発明の一体型変速機用歯車の実施
形態の一例を示す断面図、図２は図１の半裁平面図であ
って、変速機用歯車１６は、外周に設けられている変速
機シンクロ機構用のメインギヤ部１７とクラッチギヤ部
１８とが一体になっており、クラッチギヤ部１８は図１
に示すようにメインギヤ部１７の側面１９より内側に沈
み込んでいて、クラッチギヤ部１８には、図３の拡大断
面図に示すようにチャンフアー２０と、歯元が狭くなる
逆テーパー２１の傾斜面とを有するスプライン歯２２が
設けられている。スプライン歯２２は一つおきに切欠し
てある。
【００２２】そして、クラッチギヤ部１８の外径２３
と、メインギヤ部１７の内径２４との差が１２ｍｍ以下
であって、従来のものよりも小さな寸法になっている。
【００２３】図４は本発明の変速機用歯車１６の実施形
態の他の例を示す半裁平面図、図５は図４の断面図であ
って、上述した図１ないし図３の実施形態と同様に、メ
インギヤ部１７とクラッチギヤ部１８とは一体で、クラ
ッチギヤ部１８はメインギヤ部１７の側面１９より内側
に沈み込んでおり、図示は省略するが、図３と同様のチ
ャンフアー２０と逆テーパー２１の傾斜面とを有するス
プライン歯２２が設けられていて、クラッチギヤ部１８
の外径とメインギヤ部１７の内径との差が１２ｍｍ以下
になっている。
【００２４】そして図４に示すように、スプライン歯２
２相互の間は１個分の歯に相当する空間２５を空けて、
スプライン歯２２は１個おきに欠歯させた状態になって
おり、さらに円周方向内側に凹となっている。
【００２５】図６は本発明の変速機用歯車１６の実施形
態の半裁平面図である。
【００２６】上述した図１なしい図６の変速機用歯車１
６は、素材を熱間鍛造の据込みによって、所望の一体形
変速機用歯車の外形を成形する。そして複数回の熱間鍛
造及び冷間鍛造の複合鍛造によって、歯形を有するメイ
ンギヤ部１７、クラッチギヤ部１８等を成形後、冷間コ
イニングによって、メインギヤ部１７の歯と、先端にチ
ャンフアー２０を有するスプライン歯２２とを、所定寸
法及び精度の半製品に成形する。そして次に、冷間鍛造
によってスプライン歯２２に逆テーパー２１の傾斜面を
成形する。
【００２７】図７は、スプライン歯２２に逆テーパー２
１の傾斜面を成形する装置の一例を示す断面図であっ
て、この装置は、上型２７と下型２８とを備えたプレス
装置になっている。
【００２８】上型２７は、下部中心に設けられている内
パンチ２９の外周を外パンチ３０が囲んでいて、内パン
チ２９の上側と外パンチ３０との間にはスプリング３１
が介挿されていて、内パンチ２９はスプリング３１を圧
縮して上型２７に対し上方に摺動し得るようになってお
り、内パンチ２９の下面にはリング状の突起３２が突設
されている。
【００２９】下型２８は、上部中心にセグメントガイド
３３が設けられていて、その外側に逆テーパー成形用セ
グメント３４、更にその外側にテーパーダイス３５が設
けられていて、逆テーパー成形用セグメント３４の下に
は、スプリング３６で支持されたセグメント受板３７が
当接している。
【００３０】セグメントガイド３３の中心には、上方に
向けて嵌合突部３８が突設されており、セグメントガイ
ド３３の上下方向の中間部からは外方に向けて水平にガ
イド部３９が突設されていて、ガイド部３９の外周に
は、下部が中心側に傾斜しているテーパー４０が形成さ
れている。
【００３１】テーパーダイス３５の内周には、上述した
セグメントガイド３３のガイド部３９外周のテーパー４
０と同一傾斜角度で傾斜しているテーパー４１が形成さ
れていて、このテーパーダイス３５のテーパー４１と、
セグメントガイド３３のガイド部３９外周のテーパー４
０との間で、逆テーパー成形用セグメント３４を摺動可
能に挟持している。
【００３２】逆テーパー成形用セグメント３４は、セグ
メントガイド３３を中心とする円周方向において多数に
分割されたもので、内方に向けて成形腕４２が突出して
いて、成形腕４２の先端には、次に説明する成形歯４３
が設けられている。
【００３３】図８は逆テーパー成形用セグメント３４の
一例を示す平面図、図９は図８の正面図、図１０は図８
の右側面図であって、成形腕４２（図９参照）の先端に
設けられている成形歯４３は、図１０に示すように下方
の幅が狭く、上方の幅が広くなっていて、この成形歯４
３は、図１ないし図３に示した変速機用歯車１６におけ
るクラッチギヤ部１８のスプライン歯２２の逆テーパー
２１を成形するのに適するものである。
【００３４】図１１は逆テーパー成形用セグメント３４
の他の例を示す平面図、図１２は図１１の右側面図であ
って、正面図は省略するが、図９と同一形状で表わされ
る。図１１、図１２に示す逆テーパー成形用セグメント
３４の成形歯４３は、図１０に示すものよりも幅が広
く、図４、図５に示した変速機用歯車１６におけるクラ
ッチギヤ部１８のスプライン歯２２の逆テーパー２１
（図３参照）を成形するのに適するものである。
【００３５】図１３は逆テーパー成形用セグメント３４
の更に他の例を示す平面図であって、図示は省略する
が、正面形状は図９と同一形状で表わされ、右側面は図
１２と同一形状で表わされる。
【００３６】図１３に示す逆テーパー成形用セグメント
３４の成形歯４３は、中心に湾曲した凸部が形成されて
いる幅広のもので、図６に示した変速機用歯車１６にお
けるクラッチギヤ部１８のスプライン歯２２の逆テーパ
ー２１（図３参照）を成形するのに適するものである。
【００３７】次に、前述した図７の装置を使用して、図
３に示すようにスプライン歯２２に逆テーパー２１の傾
斜面を成形する方法を説明する。
【００３８】図７の装置の逆テーパー成形用セグメント
３４を図８ないし図１０に示す逆テーパー成形用セグメ
ント３４とし、図１、図２に示す変速機用歯車１６のク
ラッチギヤ部１８において、スプライン歯２２に逆テー
パー２１（図３参照）の傾斜面をまだ成形していない半
製品４４を、図７に示すようにセグメントガイド３３の
嵌合突部３８に外嵌する。
【００３９】そして上型２７を押し下げると、図１４に
示すように内パンチ２９の突起３２は半製品４４を押し
下げ、外パンチ３０は逆テーパー成形用セグメント３４
を押し下げる。
【００４０】これによって半製品４４は、嵌合突部３８
に対して摺動しながら下降し、逆テーパー成形用セグメ
ント３４は、テーパーダイス３５のテーパー４１及びセ
グメントガイド３３のガイド部３９外周のテーパー４０
に沿って、下降しながら半製品４４の中心軸線に向かっ
て摺動変位する。この際セグメント受板３７は逆テーパ
ー成形用セグメント３４の下端により押し下げられ、ス
プリング３６を圧縮して下降する。
【００４１】上型２７を若干押し下げると、スプリング
３１が圧縮されて外パンチ３０のみが下降し、逆テーパ
ー成形用セグメント３４は半製品４４に対して下降しな
がらその中心軸線に向かう摺動変位を続けることにな
る。
【００４２】上述のように逆テーパー成形用セグメント
３４が半製品４４とともに下降しながらその中心軸線に
向かう摺動変位を続けることにより、図８ないし図１０
に示す成形歯４３が、図１、図２に示す変速機用歯車１
６のクラッチギヤ部１８において、スプライン歯２２に
逆テーパー２１（図３参照）の傾斜面をまだ成形してい
ない半製品４４のスプライン歯２２に、図３に示す逆テ
ーパー２１を成形することになる。
【００４３】図７の装置の逆テーパー成形用セグメント
３４を図１１、図１２に示す逆テーパー成形用セグメン
ト３４とし、半製品４４を、図４、図５に示す変速機用
歯車１６のクラッチギヤ部１８のスプライン歯２２に逆
テーパー２１（図３参照）の傾斜面をまだ成形していな
いものとし、前述したように上型２７を押し下げると、
図４、図５に示す変速機用歯車１６のクラッチギヤ部１
８のスプライン歯２２に逆テーパー２１（図３参照）の
傾斜面をまだ成形していない半製品４４のスプライン歯
２２に、図３に示す逆テーパー２１を成形することがで
きることになる。
【００４４】更に図７の装置の逆テーパー成形用セグメ
ント３４を図１３に示す逆テーパー成形用セグメント３
４とし、半製品４４を、図６に示す変速機用歯車１６の
クラッチギヤ部１８のスプライン歯２２に逆テーパー２
１（図３参照）の傾斜面をまだ成形していないものと
し、前述したように上型２７を押し下げると、図６に示
す変速機用歯車１６のクラッチギヤ部１８のスプライン
歯２２に逆テーパー２１（図３参照）の傾斜面をまだ成
形していない半製品４４のスプライン歯２２に、図３に
示す逆テーパー２１を成形し、同時に図１３に示す逆テ
ーパー成形用セグメント３４の中心に湾曲した凸部が形
成されている幅広の成形歯４３によって、数個おきに欠
歯させた状態になっているスプライン歯２２の間の中心
軸線側に湾曲した凹形状２６（図６参照）の仕上げ成形
をすることになる。
【００４５】上述した図７、図１４に示す装置は、ピン
等の部品がないため、強度が強く、構造が簡単で価格は
安価になる。
【００４６】
【発明の効果】本発明は、従来の結合型より強度が強
く、従来の一体型より全長を薄くした一体型変速機用歯
車が得られる効果がある。
【００４７】請求項１の発明は、クラッチギヤ部の歯を
適数個分の歯に相当する空間をとびとびに空けて設けた
ので、クラッチギヤ部の歯の円周方向の寸法を大きくし
てクラッチギヤ部の強度を向上させ軽量でありながら強
度の強い一体型変速機用歯車が得られる効果がある。
又、クラッチギヤ部の適数個分の歯に相当する空間をク
ラッチギヤ部の中心軸線側に湾曲した凹形状とすると、
強度を保ったまま軽量にすることができると共に、成型
用金型の寿命を向上する効果がある。
【００４８】請求項２の発明は、強度の優れた装置で請
求項１の一体型変速機用歯車を容易に成形することがで
きる効果がある。
【００４９】請求項３の発明は、強度の強い請求項２の
一体型変速機用歯車を成形することができる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変速機用歯車の実施形態の一例を示す
断面図である。
【図２】図１の半裁平面図である。
【図３】逆テーパーのスプライン歯の一例を示す拡大断
面図である。
【図４】本発明の変速機用歯車の実施形態の他の例を示
す半裁平面図である。
【図５】図４の断面図である。
【図６】本発明の変速機用歯車の実施形態のさらに他の
例を示す半裁平面図である。
【図７】本発明の成形方法に使用する装置の一例を示す
断面図である。
【図８】本発明の成形方法に使用する逆テーパー成形用
セグメントの一例を示す平面図である。
【図９】図８の正面図である。
【図１０】図８の右側面図である。
【図１１】本発明の成形方法に使用する逆テーパー成形
用セグメントの他の例を示す平面図である。
【図１２】図１１の右側面図である。
【図１３】本発明の成形方法に使用する逆テーパー成形
用セグメントの更に他の例を示す平面図である。
【図１４】図７に示した装置の作動状態を示す断面図で
ある。
【図１５】従来の変速機用歯車の一例を示す断面図であ
る。
【図１６】従来の変速機用歯車の他の例を示す断面図で
ある。
【図１７】従来の成形方法に使用する装置の一例を示す
断面図である。
【図１８】従来の成形方法に使用する装置の他の例を示
す断面図である。
【符号の説明】
１６ 変速機用歯車 １７ メインギヤ部 １８ クラッチギヤ部 １９ 側面 ２０ チャンフアー ２１ 逆テーパー ２２ スプライン歯 ２３ 外径 ２４ 内径 ２５ 空間 ２６ 凹形状 ２７ 上型 ２８ 下型 ３３ セグメントガイド ３４ 逆テーパー成形用セグメント ３５ テーパーダイス ４１ テーパー ４３ 成形歯 ４４ 半製品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16D 11/00 - 23/14 F16H 3/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 変速機のシンクロ機構用のメインギヤ部
    と、該メインギヤ部の側面に一体に形成したクラッチギ
    ヤ部とを備え、前記クラッチギヤ部の歯は先端にチャン
    ファーと逆テーパーのスプライン歯とを有すると共に前
    記メインギヤ部の側面より沈み込んで適数個分の歯に相
    当する空間をとびとびに空けており、前記クラッチギヤ
    部の外径と前記メインギヤ部の内径との差が小さいもの
    であることを特徴とする変速機用歯車。
  2. 【請求項２】 上型と、スプライン歯を有するクラッチ
    ギヤ部がメインギヤ部の側面より沈み込みクラッチギヤ
    部の外径と前記メインギア部の内径との差を小さくした
    半製品を外嵌するセグメントガイド並びに該セグメント
    ガイドの外側に設けられ前記半製品のクラッチギヤ部に
    外嵌する成形歯は成形腕の金型中心側に設けられ、その
    上端はほぼ上方に突出し、成形腕の成形面は下方の幅が
    狭く上方の幅が広くなった成形歯を有する逆テーパー成
    形用セグメント、該逆テーパー成形用セグメントの外側
    に嵌まり内周面にテーパーが形成されたテーパーダイス
    を有する下型とを備え、該下型の前記セグメントガイド
    に半製品を外嵌した後、前記上型と下型とで加圧し、前
    記逆テーパー成形用セグメントと半製品とを共に下降さ
    せることにより前記逆テーパー成形用セグメントをテー
    パーダイスの内周面に沿わせながら半製品の中心軸線に
    向かって摺動させ、前記逆テーパー成形用セグメントの
    歯で前記半製品のクラッチギヤ部のスプライン歯に逆テ
    ーパーを成形することを特徴とする変速機用歯車の成形
    方法。
  3. 【請求項３】 クラッチギヤ部の外径とメインギヤ部の
    内径との差を小さくし歯の周方向寸法を大きくした逆テ
    ーパー成形用セグメントを有する下型を備え、クラッチ
    ギヤ部の外径とメインギヤ部の内径との差を小さくし且
    つ適数個分の歯に相当する空間をとびとびに空けた半製
    品を下型のセグメントガイドに外嵌した後、上型と下型
    とで加圧し、前記半製品のクラッチギヤ部のスプライン
    歯に逆テーパーを成形することを特徴とする請求項２記
    載の変速機用歯車の成形方法。
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