JP3448754B2 - 歯車の転造成形方法及びその装置 - 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、冷間加工での転造
にて歯形を成形する歯車の転造成形方法及びその装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】転造による歯形成形は、厚肉になってい
るブランクの外周に、外周に歯形を有するローラダイス
を同期回転しながら押しつけて、軸心側へ加圧、増肉す
ることにより成形される。従って、両者の回転速度を早
めると共に、ローラダイスの加圧方向の送りをはやめる
ことにより生産性を高めることができる。

【０００３】しかし、ローラダイスとブランクの回転と
加圧送りを早めると、ローラダイスに大きな衝撃荷重を
受けるため、ある値以上にすると歯形は破損する。

【０００４】上記不具合の解決方法としては、特開平６
−６３６７０号公報による方法が提案されている。この
従来の技術の方法では、歯形成形ユニットとプレフォー
ムの回転関係で回転速度が同期化され、冷間成形される
方法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、や
や工具寿命の延長が見られるが、コスト高で経済性は充
分とはいえない。特に、従来の歯形の成形には、１個の
ローラダイスによる１つの工程にて歯形を成形するよう
にしているため常温での転造による歯形成形では流動性
が悪く、円板状素材に加工による割れが発生しやすく、
さらに、転造工具であるローラダイスの寿命が極端に短
いという問題があった。

【０００６】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、歯形の転造成形を、少なくとも第１、第２の成形
工程にて行ない第１工程にて歯形を粗成形し、第２工程
にて歯形を仕上げ成形するようにして、歯形成形工具の
長寿命化と、歯形を割れが生じることなく成形できるよ
うにした歯車の転造成形方法及びその装置を提供しよう
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る歯車の転造成形方法は、外周部を直径
方向に肉厚にしたブランク１の外周面に転造用ダイスに
て歯車の歯形を転造成形する歯車の転造成形方法におい
て、仕上げ成形ダイス３の仕上げ成形歯３ａより低く、
かつ３角波歯形状になっている粗成形歯２ａを有する粗
成形ダイス２にてブランク１の外周面に３角波歯形状の
粗成形歯形２ｂを成形し、ついで仕上げ成形歯３ａを有
する仕上げ成形ダイス３にて上記粗成形歯形２ｂを仕上
げ成形歯形３ｂに成形するようにする。

【０００８】また上記歯車の転造成形方法において、ブ
ランク１の外周部の断面形状を断面Ｌ字状に形成し、こ
れの内側に、外周面に、ブランク１に形成しようとする
歯車の歯と同数の山を有する挟持ダイ５を内周面に沿わ
せて内装してブランク１の外周面に粗成形ダイス２及び
仕上げ成形ダイス３にて上記挟持ダイ５の山部に沿わせ
て歯形を成形すると共に、ブランク１の内周面を挟持ダ
イ５の外周面形状に沿う形状に成形する。

【０００９】一方上記歯車の転造成形方法を実施する転
造成形装置は、ブランク１を軸方向両側から挟持すると
共に、回転自在に支持するブランク挟持部１９と、この
ブランク挟持部１９の軸心と直角方向側方に位置し、か
つブランク挟持部１９に挟持されたブランク１の外周面
に歯車を転造成形するダイスを支持するダイス支持装置
２０とからなり、ダイス支持装置２０は、上記ブランク
１の外周面に粗成形歯２ａを成形するローラ状の粗成形
ダイス２と、この粗成形ダイス２にて成形された粗成形
歯２ａを仕上げ成形歯３ａに成形する仕上げ成形ダイス
３とを係脱可能に固着するダイス軸３３と、このダイス
軸３３を回転自在に支持するダイス支持台２５を有し、
このダイス支持台２５が、上記ブランク挟持部１９に対
して接離方向とブランク挟持部材１９の軸方向にそれぞ
れ移動可能にし、ブランク挟持部１９の回転軸とダイス
支持装置２０のダイス軸３３の双方を同期回転可能にし
て駆動源に連結してなる構成となっている。

【００１０】またブランク１を軸方向両側から挟持し、
かつ回転自在に設けたブランク挟持部１９と、このブラ
ンク挟持部１９の軸心と直角方向の一側方部に位置し、
ブランク挟持部１９の軸心と平行に設けた回転軸にロー
ラ状の粗成形ダイス２を係脱可能に支持し、この粗成形
ダイス２を上記ブランク挟持部１９に挟持されるブラン
ク１の外周面に押しつけて転造成形可能にした粗成形装
置５５と、ブランク挟持部１９の軸心と直角方向の他側
方部に位置し、ブランク挟持部１９の軸心方向と直角方
向に移動することによりブランク挟持部１９に挟持さ
れ、かつ上記粗成形装置５５にて粗成形歯形２ｂを成形
されたブランク１に仕上げ成形歯形３ｂを成形する仕上
げ用ラックダイス８２を移動装置に連結して設けた仕上
げ成形装置５ｂとからなり、上記ブランク挟持部１９の
回転軸と粗成形装置５５の回転軸の双方を同期回転可能
にして駆動源に連結し、またブランク挟持部１９の回転
軸と仕上げ成形装置５６の仕上げ用ラックダイス８２と
の間にこれら双方が同期作動する同期機構を介装した構
成となっている。

【００１１】

【作 用】ブランク１の外周面には、粗成形ダイス２
による粗成形工程と、仕上げ成形ダイス３による仕上げ
成形工程の２工程にて歯車が転造成形される。またこの
とき、ブランク１の内側に、挟持ダイ５を内装すること
により、歯車の仕上げ成形により、ブランク１の内周面
が歯車の形状に沿うようにして歯形に形成され、歯底部
は座屈することなく流動成形される。

【００１２】一方上記請求項３に記載した歯車の転造成
形方法を実施する装置では、ブランク挟持部１９にて挟
持されたブランク１とダイス支持装置２０のダイス支持
台２５に設けた回転軸に支持された粗成形ダイス２と仕
上げ成形ダイス３とは同期回転される。そしてまず粗成
形ダイス２と仕上げ成形ダイス３との選択はダイス支持
装置２０をブランク支持部１９の軸心と平行方向に移動
することによってなされ、転造成形はこれをブランク支
持部１９の軸心側へ移動することによってなされる。

【００１３】また請求項４に記載した歯車の転造成形装
置では、粗成形装置５５の粗成形ダイス２にて粗成形が
なされ、仕上げ成形装置５６の仕上げ用ラックダイス８
２にて仕上げ成形がなされる。このとき各ダイス２，８
２とブランク１とは同期作動される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図中１は外周部を肉厚にし、かつ断面形
状が皿状に形成されたブランク（円板状素材）であり、
２，３はこのブランク１の外周面に転造により歯形を成
形するローラ状の粗成形ダイスと仕上げ成形ダイスであ
る。

【００１５】ブランク１の外周径Ｄは歯形の転造成形に
よる歯先円の増径分だけ小径にしてある。粗成形ダイス
２と仕上げ成形ダイス３のピッチ円形ＰＤは同径になっ
ていると共に、同一歯数となっていて、同一のピッチ間
隔で、粗成形歯２ａ、仕上げ成形歯３ａが設けてある。

【００１６】粗成形ダイス２の粗成形歯２ａは、図５に
示すように、仕上げ成形ダイス３の仕上げ成形歯３ａよ
り低い低歯となっていると共に、谷の角度を最終成形歯
（仕上げ成形歯）のモジュールによって異なる低歯、例
えば９０°近い３角波歯形状となっており、かつ谷底と
山頂は半径０．５〜１ｍｍの円弧状になっている。

【００１７】仕上げ成形ダイス３の仕上げ成形歯３ａ
は、図５に示すように、転造により上記ブランク１に成
形歯形４をインボリュート創成成形するような高い歯形
となっている。このときの成形歯形４の頂面の角部には
０．５ｍｍ程度の円弧が、また底面は、１．４５〜２ｍ
ｍの円弧がそれぞれ成形されるようにする。また仕上げ
成形歯３ａのかみ合い圧力角は２０°〜３０°にしてい
る。

【００１８】図６の（ａ）〜（ｄ）は粗成形ダイス２を
用いた粗成形工程と仕上げ成形ダイス３を用いた仕上げ
工程により歯形が成形される様子を示す。この両工程と
も、ブランク１と各成形ダイスで２，３とは互いに近づ
く方向に押圧しながら同期回転して行なわれる。なお、
ブランク１は、これの内側に成形しようとする歯形と同
数の山を外周に有する挟持ダイ５を嵌合してブランク１
と共に挟持する。

【００１９】図６（ａ）は歯形転造前の状態を示す。こ
のときのブランク１の外形Ｄは得ようとする成形歯車の
ピッチ円径と略同径になっている。

【００２０】図６（ｂ）は粗成形ダイス２にて粗成形し
た状態を示す。このときの粗成形歯形２ｂはブランク１
の外周面を中心にして内、外方向に３角波歯形状になっ
ている低歯状に形成され、これの歯先はブランク１の外
形Ｄより突出される。このときはブランク１の直径ｄの
内周面までは変形されない。

【００２１】図６（ｃ）は仕上げ成形ダイス３にて仕上
げ成形加工状態を示す。この仕上げ成形加工では、上記
粗成形工程にて成形された粗成形歯形２ｂから図６
（ｄ）に示す仕上げ成形歯形３ｂに成形される。このと
き、仕上げ成形歯形３ｂの谷部は内径側へ押し出され、
この内周面は挟持ダイ５の外周面に沿う形状、すなわち
仕上げ成形歯形３ｂに沿う波形に形成される。

【００２２】なお、挟持ダイ５に沿う内周面の変形量
は、仕上げ成形加工量と同一になるように設計されてい
て、歯底部は座屈することなく流動され、この部分に亀
裂が生じることがないようにしている。

【００２３】上記粗成形歯形２ｂと仕上げ成形歯形３ｂ
との成形状態を模式的に示すと図７に示すようになり、
図中斜線で示した部分が粗成形歯形部分から仕上げ成形
歯形部分に塑性変形される部分を示す。

【００２４】上記のように、転造歯車の歯形は粗成形ダ
イス２で低歯状に粗成形され、ついで仕上げ成形ダイス
３にて所定の形状の転造歯形に仕上げ成形される。そし
て上記粗成形歯形２ｂは、３角波歯形状の低歯であるこ
と、及び仕上げ成形歯形３ｂは上記粗成形歯形２ｂから
の塑性変形であることにより、各ダイス２，３に対する
成形負荷は、１個のダイスにて粗成形歯形の成形に引き
続いて仕上げ成形歯形を成形する方法に比較して極めて
軽くなる。

【００２５】また、転造歯車の歯形も上記したように、
粗成形と仕上げ成形の２段階に成形されることにより、
成形歯形は滑らかなメタルフローにて得られる。

【００２６】図８以下に上記歯車の転造成形方法を実施
する歯車の転造成形装置の実施の形態を示す。図８から
図１３は、歯車の転造成形装置の第１の実施の形態を示
すもので、図中１０は基台、１１は基台１０に対して支
柱１２に案内されて上下動可能に設けられた昇降盤、１
３はこの昇降盤１１を昇降する昇降シリンダである。

【００２７】基台１０には支持台１４が回転軸心を垂直
にして回転自在に設けてあり、この支持台１４の上端部
にブランク１がこの支持台１４の回転軸心と同心状に、
かつ水平状態に嵌合支持されるようになっている。支持
台１４の回転軸１５は基台１０の下側へ突出されてい
て、この回転軸１５はプーリ及びベルトによる連結手段
１６を介して第１モータ１７に連結されている。

【００２８】上記支持台１４の上方には支持台１４上の
ブランク１を挟持する挟持台１８が上記昇降盤１１の下
側に支持台１４と同一軸上において回転自在に支持され
て設けられている。

【００２９】支持台１４と挟持台１８とによるブランク
挟持部１９の側方にダイス支持装置２０が設けてある。
このダイス支持装置２０は、基台１０に固着したブラケ
ット２１に固着されたガイド部材２２と、このガイド部
材２２に上記ブランク挟持部１９の軸心に対して直角方
向（水平方向）に摺動自在に設けられた第１のスライド
台２３と、この第１のスライド台２３に対してブランク
挟持部１９の軸心と平行方向（垂直方向）に摺動自在に
支持された第２のスライド台２４と、この第２のスライ
ド台２４と一体構成に設けられたダイス支持台２５とか
らなっている。

【００３０】このダイス支持装置２０のガイド部材２２
には送りねじ２６が水平方向に設けてあり、この送りね
じ２６に第１のスライド台２３に設けたナット部２７が
螺合されている。送りねじ２６はガイド部材２２側に設
けたＡＣサーボモータ２８の回転軸２８ａにカップリン
グ２９を介して連結されていて、第１のスライド台２３
はＡＣサーボモータ２８にて送りねじ２６、ナット部２
７を介して水平方向にスライドされるようになってい
る。

【００３１】第１のスライド台２３には油圧シリンダ３
０が搭載されており、この油圧シリンダ３０のピストン
３０ａが第２のスライド台２４に連結されていて、第２
のスライド台２４は油圧シリンダ３０にて所定のストロ
ークＬにわたって垂直方向にスライドされるようになっ
ている。３１はその上側ストッパ、３２は下側ストッパ
であり、それぞれのストッパ３１，３２の一方のストッ
パ部３１ａ，３２ａは垂直方向に位置移動可能になって
いて、上記ストロークが調整できるようになっている。

【００３２】ダイス支持台２５の先端部は水平方向に二
又状に開口するヨークとなっていて、このヨーク部には
ダイス軸３３がブランク挟持部１９の軸心と平行（垂
直）にして、上下の軸受装置３４，３５を介して回転自
在に支持されている。上側の軸受装置３４はダイス支持
台２５に着脱可能に固着された筒部材３６に嵌合されて
いて、この筒部材３６をダイス支持台２５から取り外す
ことにより、上側の軸受装置３４がダイス支持台２５か
ら取り出され、これと共にダイス軸３３もダイス支持台
２５から離脱できるようになっている。

【００３３】ダイス軸３３の中間部にはダイス係合部３
７が、また先端部には駆動軸係合部３８が設けてある。
そしてダイス係合部３７には上述した粗成形ダイス２と
仕上げ成形ダイス３をヨーク部内に位置した状態で軸方
向に係脱可能に、かつ回転方向に係合させて嵌着され、
また駆動軸係合部３８はダイス軸３３の下側に設けたダ
イス駆動軸３９の係合穴に軸方向に係脱自在に、かつ回
転方向に係合されて嵌合するようになっている。このダ
イス軸３３の軸心位置は、これの第１のスライド台２３
による移動軌跡がブランク挟持部１９の軸心を通る位置
となっている。

【００３４】上記両ダイス２，３はダイス軸３３に嵌合
するリング部材４０ａ，４０ｂにて軸方向に位置決めさ
れるようになっている。上記両係合部３７，３８はセレ
ーションあるいはキー等の係合手段が用いられている。

【００３５】ダイス駆動軸３９は第１のスライド台２３
の下側に固着されたダイス駆動部支持台４１に軸受装置
３９ａを介して支持されている。またこのダイス駆動部
支持台４１には第２モータ４２が支持されていて、この
第２モータ４２の軸がプーリ及びベルトよりなる連結手
段４３を介して上記ダイス駆動軸３９に連結されてい
る。

【００３６】上記第２のスライド第２４のダイス支持台
２５に支持された粗成形ダイス２と仕上げ成形ダイス３
は、ブランク挟持部１９に挟持されるブランク１の外周
に対抗される位置に支持されるが、第２のスライド台２
４の垂直方向のスライドにより両ダイス２，３が選択的
にブランク１に対抗されるようになっている。

【００３７】上記構成の歯車の転造装置の第１の実施の
形態の作用を以下に説明する。ブランク１はブランク挟
持部１９において、支持台１４上に嵌合載置し、昇降シ
リンダ１３にて昇降盤１１を下降させて挟持台１８でこ
れを挟持することにより挟持固定される。このとき、ブ
ランク１の内側に挟持ダイ５を嵌合して一体状に挟持す
る。

【００３８】ついで第２のスライド台２４を下動（ある
いは上動）させて粗成形ダイス２をブンラク１に対向さ
せると共に、第１と第２のモータ１７，４２を図示しな
い同期制御装置により同時停止、同時発進、同期回転さ
せて、ブランク１と粗成形ダイス２とをそれぞれの外周
が同一方向に移動するように回転させる。このときのブ
ランク１と粗成形ダイス２の回転は、ブランク１内の挟
持ダイ５の谷の部分に粗成形ダイス２の山の部分が対向
する位置関係で同期回転するようにしている。

【００３９】この状態でサーボモータ２８を駆動して第
１のスライド台２３をブランク挟持部１９側へ、粗成形
ダイス２が近接する位置まで早送りによりスライドさ
せ、次いで、サーボモータ２８を粗成形転造送り速度に
切換えて粗成形ダイス２を粗成形転造送り速度にて送
る。なお、このとき、第２モータ４２を含むダイス軸の
駆動装置は第１のスライド台２３と一体状に移動され
る。

【００４０】かくすることにより、ブランク１の外周部
に粗成形ダイス２の粗成形歯２ａが食い込んでいって図
６（ｂ）に示すように３角波歯形状の粗成形歯形２ｂが
成形される。このときの歯形２ｂは挟持ダイ５の歯形部
まで変形しない。

【００４１】上記粗成形歯形２ｂが成形された状態で第
１のスライド台２３を早送りにて離間方向に移動させ
る。ついで第２のスライド台２４を上動（あるいは下
動）させて仕上げ成形ダイス３をブランク１に対向させ
る。この動作時には両モータ１７，４２を停止させても
よく、引き続き同期回転させておいてもよい。その後、
ブランク１と仕上げ成形ダイス３を同期回転させた状態
で近接させ、仕上げ成形転造送り速度で送る。

【００４２】かくすることにより、ブランク１の外周部
に成形されてある上記粗成形歯形２ｂに仕上げ成形ダイ
ス３の仕上げ成形歯３ａが食い込んでいって図６（ｃ）
に示すように仕上げ成形は３ｂが成形される。このとき
仕上げ成形歯３ｂの歯底部は挟持ダイ５の波形歯の谷の
部分に沿って押し出し成形される。

【００４３】上記作動の終了後は第１のスライド台２３
を後退させてから両モータ１７，４２を停止し、昇降盤
１１を上昇させてブランク挟持部１９よりブランク１を
取り出すと共に、このブランク１内から挟持ダイ５を取
り出すことにより図６（ｃ）に示すような転造歯車が得
られる。

【００４４】次に図１４から図１９で歯車の転造装置の
第２の実施の形態を示す。図５０は基台、５１は基台５
０に対して支柱５２に案内されて上下動可能に設けられ
た昇降盤、５３はこの昇降盤５１を昇降する昇降シリン
ダである。

【００４５】基台５０と昇降盤５１の間には軸心を垂直
にしたブランク挟持部５４と、このブンラク挟持装置５
４に対して一側方部に設けられた粗成形装置５５と、他
側方部に設けられた仕上げ成形装置５６とが配設されて
おり、これらの装置を図１６以下で説明する。

【００４６】ブランク挟持装置５４は基台５０側に回転
自在に支持された支持台５７と、これと同軸状にして昇
降盤５１に回転自在に支持された挟持台５８とからなっ
ている。支持台５７と挟持台５８のそれぞれの対向部は
挟持ダイスと共にブランク１を水平状に挟持できるよう
になっている。

【００４７】支持台５７の回転軸５９は基台５０の下側
へ突出されていて、この回転軸５９の先端に従動歯車６
０が固着されている。

【００４８】粗成形装置５５は基台５０に固着したブラ
ケット６１に固着されたガイド部材６２と、このガイド
部材６２に上記ブランク挟持部５４の軸心と直角方向
（水平方向）に摺動自在に支持された水平スライド台６
３と、この水平スライド台６３と一体状に構成された粗
成形ダイス台６４とからなっている。

【００４９】水平スライド台６３にはガイド部材６２側
に支持された油圧シリンダ６５のロッドが連結してあ
り、油圧シリンダ６５の伸縮作動により成形作業位置と
退避位置とに往復動するようになっている。６７は成形
動作位置のストローク端を設定するストッパである。

【００５０】粗成形ダイス台６４の先端部は水平方向に
二又状に開口するヨークとなっていて、このヨーク部に
はダイス軸６８がブランク挟持部５４の軸心と平行（垂
直）にして上下の軸受装置６９，７０を介して回転自在
に支持されている。上側の軸受装置６９は粗成形ダイス
台６４に着脱可能に固着された筒部材７１に嵌合されて
いて、この筒部材７１を粗成形ダイス台６４から取り外
すことにより上側の軸受装置６９が粗成形ダイス台６４
から取り出され、これと共にダイス軸６８も粗成形ダイ
ス台６４から離脱できるようになっている。

【００５１】ダイス軸６８の中間部にはダイス係合部７
２が、また先端部には駆動軸係合部７３が設けてある。
そしてダイス係合部７２には上述した粗成形ダイス２が
ヨーク部内に位置した状態でセレーション係合等により
軸方向に係脱可能に、かつ回転方向に係合されるように
嵌合されている。なお、この粗成形ダイス２はダイス軸
６８との組立て状態で上記ブランク挟持装置５４に挟持
されたブランク１と対向された位置で軸受装置６９，７
０等を介して軸方向に位置決め固定されるようになって
いる。

【００５２】ダイス軸６８の駆動軸係合部７３は水平ス
ライド台６３に支持された粗成形用モータ７４の第１の
駆動軸７５に軸方向に係脱可能に、かつ回転方向に係合
されるように連結されている。

【００５３】上記粗成形用モータ７４には第１の駆動軸
７５の他にこれと同軸状にした第２の駆動軸７６を有し
ており、この第２の駆動軸７６に第１タイミングスプロ
ケット７７が固着されている。この第２の駆動軸７６は
モータ内の歯車装置７４ａにより第１の駆動軸７５に対
して逆転するようになっている。

【００５４】仕上げ成形装置５６はブランク挟持装置５
４に対して粗成形装置５５の反対側に設けられている。
そしてこの仕上げ成形装置５６は、基台５０に固着した
ブラケット７８に固着されたガイド部材７９と、このガ
イド部材７９に上記ブランク挟持部５４の軸心と直角方
向（水平方向）に摺動自在に支持された水平スライド台
８０と、この水平スライド台８０にブランク挟持部５４
側へ向けて固着したタイミングラック８１及び仕上げ用
ラックダイス（フォーミングラック）８２とからなって
いる。

【００５５】仕上げ用ラックダイス８２は、これの仕上
げ成形歯８２ａがブランク挟持部５４に挟持されたブラ
ンク１の仕上げ加工位置に位置する高さになっている。
そしてこの仕上げ用ラックダイス８２はガイド部材７９
側に設けられた油圧シリンダ８３に水平スライド台８０
を介して連結されていて、これの始端部がブランク１か
ら外れた位置からその全長がブランク１を通り過ぎる範
囲にわたって摺動するようになっている。なおこの仕上
げ用ラックダイス８２はブランク１の変更に応じて取り
替え可能になっている。

【００５６】タイミングラック８１は仕上げ用ラックダ
イス８２の下側に位置されていて、このタイミングラッ
ク８１にはタイミング歯車８４が対向されており、仕上
げ用ラックダイス８２の始端部がブランク１に噛合する
のと同期にタイミングラック８１に噛合するようになっ
ている。そしてこのタイミング歯車８４の軸８５の端部
には第２タイミングスプロケット８６が固着してあり、
この第２タイミングスプロケット８６と上記第１タイミ
ングスプロケット７７との間にタイミングチェン８７が
巻掛けてある。

【００５７】このタイミングチェン８７は上記第２の駆
動軸７６が粗成形ダイス２と共に移動することにより縮
緊されるのでブランク挟持部５４に対する両側にチェン
緊張装置８８，８８が設けてあり、このチェン緊張装置
８８は、タイミングチェン８７に噛合するスプロケット
８９と、このスプロケット８９を緊張方向に付勢するシ
リンダ装置９０とからなっている。

【００５８】上記タイミング歯車軸８５には駆動歯車９
１が固着されており、この駆動歯車９１は中間歯車９２
を介して上記支持台５７の回転軸５９に固着された従動
歯車６０に噛合されている。

【００５９】上記した第２の実施の形態における作用を
以下に説明する。 （１）粗形成（図１７参照） 仕上げ成形装置５６の油圧シリンダ８３を伸長動作して
仕上げ用ラックダイス８２をブランク１からはずれる位
置まで移動させておく。この状態ではタイミング歯車８
４もタイミングラック８１からはずれている。

【００６０】この状態で粗形成用モータ７４を駆動して
粗成形ダイス２を一定の速度で回転させながら、粗成形
装置５５の油圧シリンダ６５を伸長動してこれをブンラ
ク１に押しつける。このとき、粗成形用モータ７４の回
転が、これの回転に対して逆転する第２の駆動軸７６、
第１タイミングスプロケット７７、タイミングチェン８
７、第２タイミングスプロケット８６を介してタイミン
グ歯車軸８５に伝達され、このタイミング歯車軸８５の
回転が駆動歯車９１、中間歯車９２、従動歯車６０を介
して支持台５７の回転軸５９に伝達される。

【００６１】従って、ブランク挟持部５４にて挟持され
たブランク１は粗成形ダイス２と逆方向に回転し、対向
する双方の外周面は同一方向に走行する。そしてこのと
き、両部材のピッチ円の周速は同一になるようにする。

【００６２】すなわち、ブランク１と粗成形ダイス２の
それぞれのピッチ円径が同一の場合は両タイミングスプ
ロケット７７，８６及びタイミングチェン８７の伝達比
を１：１、また駆動歯車９１、従動歯車６０の伝達比を
１：１としておく。そして上記ブランク１と粗成形ダイ
ス２のピッチ円径が異なる場合には、上記両伝達比の一
方あるいは双方を変えて両部材１，２のピッチ円の周速
が同一となるように設定する。また駆動歯車９１とタイ
ミング歯車８４は同一歯数となっている。

【００６３】上記の状態で油圧シリンダ６５により粗成
形ダイス２がブランク１に徐々に押しつけられることに
より、図６（ｂ）に示すようにブランク１の外周に粗成
形ダイス２による粗成形歯車２ｂが転造成形される。こ
の粗成形動作の終了はストッパ６７により設定される。

【００６４】このとき、粗成形ダイス２の移動により粗
成形モータ７４も移動し、これの第２の駆動軸７６がタ
イミングチェン８７がたるむ方向へ移動するが、このた
るみ量に応じてチェン緊張装置８８が緊張方向に作動さ
れてタイミグチェン８７は常時たるむことなく作動され
る。

【００６５】上記粗成形歯車２ｂの転造成形作動の終了
により、粗成形装置５５を後退させる。この時のタイミ
ングチェン８７の緊張はチェン緊張装置８８のたるみ方
向への作動により吸収される。

【００６６】（２）仕上げ成形（図１８） 仕上げ成形装置５６の油圧シリンダ８３の短縮作動によ
りガイド部材７９を移動してタイミングラック８１の始
端部をタイミング歯車８４に噛合させる。これにより仕
上げ用ラックダイス８２の始端部がブランク１に対向さ
れる。

【００６７】このとき、タイミング歯車８４の位相とブ
ランク１の粗成形歯２ｂの位相とが、タイミング歯車軸
８５の駆動歯車９１、中間歯車９２、ブランク挟持部５
４の従動歯車６０の連結により同位相となっている。従
ってこのときの仕上げ用ラクダイス８２の仕上げ成形歯
８２ａとブランク１の粗成形歯と位相が同一になり、仕
上げ用ラックダイス８２の移動により、上記各歯車伝動
によりブランク１が同一周方向に同一周速で同期回転さ
れる。

【００６８】この状態で油圧シリンダ８３を作動して水
平スライド台８０を移動することにより、仕上げ用ラッ
クダイス８２の仕上げ成形歯８２ａによりブランク１の
粗成形歯形が仕上げ成形歯形に転造成形される。

【００６９】上記仕上げ成形工程は油圧シリンダ８３の
作動により、仕上げ成形歯８２ａにより、１回あるいは
複数回行なわれる。終了後は図１７に示すように、タイ
ミングラック８１がタイミング歯車８４からはずれる位
置に停止させる。

【００７０】上記仕上げ成形工程において、タイミング
歯車軸８５の回転によりタイミングチェン８７により粗
成形用モータ７４の第２の駆動軸７６も回転されて粗成
形ダイス２は空回わりされる。

【００７１】図１９〜図２１は上記歯車の転造装置の第
２の実施の形態における変形例を示す。タイミング歯車
８４ａはタイミング歯車軸８５ａに対して回転自在に支
持されている。一方タイミングラック８１ａは長くなっ
ていて、仕上げ成形装置５６ａのガイド部材７９の全ス
トロークにわたって上記タイミング歯車８４ａに噛合さ
れている。

【００７２】そして上記タイミング歯車８４ａとタイミ
ング歯車軸８５ａは同期クラッチ装置９５にて係脱可能
に連結されるようになっている。この同期クラッチ装置
９５はタイミング歯車軸８５ａに回転方向に係合して軸
方向に摺動自在に嵌合し、一側面に係合爪９６を設けた
爪クラッチ部材９７と、この爪クラッチ部材９７を切換
作動するフォーク９８と、フォーク９８を作動する油圧
シリンダ９９とからなっている。そしてタイミング歯車
８４ａには爪クラッチ部材９７の係合爪９６が係合する
係合孔１００が設けてある。

【００７３】同期クラッチ装置９５の係合爪９６と係合
孔１００の係合位置関係は、タイミング歯車８４ａの位
相と、ブランク１の粗成形歯車２ｂの位相が合う関係に
なっている。

【００７４】この構成において、粗成形工程では、爪ク
ラッチ部材９７とタイミング歯車８４ａとの係合を離脱
しておく。仕上げ成形工程では、爪クラッチ部材９７と
タイミング歯車８４ａと係合する。これにより仕上げ成
形装置５６ａとブランク挟持装置５４とが、タイミング
歯車５４ａとブランク１のそれぞれの歯の位相が合う状
態で連結される。

【００７５】この状態で水平スライド台８０を移動する
ことにより、ブランク１はタイミング歯車８４ａを介し
て仕上げ成形ラックダイス８２と同期に回転し、仕上げ
成形ラックダイス８２はブランク１の粗成形歯２ｂにス
ム−ズに噛合して転造成形される。

【００７６】

【発明の効果】本発明に係る歯車の転造成形方法によれ
ば、歯車の転造成形が少なくとも２工程の成形工程にて
行なわれ、第１工程にて歯車を粗成形し、第２工程にて
歯形を仕上げ成形することにより、各工程にて用いる歯
形成形工具の長寿命化を図ることができると共に、成形
歯形を割れが生じることなくに成形することができる。
そして特に、本発明の請求項１に記載した発明に係る歯
車の転造成形方法によれば、上記粗成形歯形は３角波歯
形状の低歯であること、及び仕上げ成形歯形は上記粗成
形歯形からの塑性変形であることにより、各ダイスに対
する成形負荷は、１個のダイスにて粗成形歯形の成形に
引き続いて仕上げ成形歯形を成形する方法に比較して極
めて軽くなる。また、転造歯車の歯形も上記したよう
に、粗成形と仕上げ成形の２段階に成形されることによ
り、成形歯形は滑らかなメタルフローにて得られる。さ
らに、本願の請求項２に記載した発明方法によれば、挟
持ダイをブランクの内周面に沿わせたことにより、歯底
部は座屈することなく流動され、この部分に亀裂が生じ
ることがない。

【００７７】また請求項３及び請求項４に記載した本発
明に係る歯車の転造成形装置を用いることにより、上記
粗成形工程と仕上げ成形工程の２工程によっての歯車の
転造成形をスムーズに、かつ効率よく行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブランクを示す平面図である。

【図２】ブランクを示す断面図である。

【図３】粗成形ダイスを示す平面図である。

【図４】仕上げ成形ダイスを示す平面図である。

【図５】粗成形ダイスと仕上げ成形ダイスのそれぞれの
成形歯の関係を示す説明図である。

【図６】歯形の転造工程を示す工程図であり、（ａ）は
転造前の状態、（ｂ）粗成形、（ｃ）は仕上げ成形、
（ｄ）は成形工程終状態をそれぞれ示す。

【図７】粗成形歯形を仕上げ成形歯形の成形状態を模式
的に示す説明図である。

【図８】本発明に係る歯車の転造成形装置の第１の実施
の形態を示す正面図である。

【図９】本発明に係る第１の実施の形態の歯車の転造成
形装置の実施例を一部省略して示す側面図である。

【図１０】本発明に係る第１の実施の形態の歯車の転造
成形装置の実施例を一部省略して示す平面図である。

【図１１】本発明に係る第１の実施の形態の歯車の転造
成形装置の実施例のダイス支持装置を示す一部破断平面
図である。

【図１２】本発明に係る第１の実施の形態の歯車の転造
成形装置の実施例のダイス支持装置を示す一部破断側面
図である。

【図１３】本発明に係る第１の実施の形態の歯車の転造
成形装置の実施例のダイス支持装置のダイス支持部を示
す断面図である。

【図１４】本発明に係る歯車の転造成形装置の第２の実
施の形態を示す正面図である。

【図１５】本発明に係る第２の実施の形態の歯車の転造
成形装置の要部を示す側面図である。

【図１６】本発明に係る第２の実施の形態の歯車の転造
成形装置の要部を破断して示す正面図である。

【図１７】本発明に係る第２の実施の形態の歯車の転造
成形装置の粗成形状態における要部を示す平面図であ
る。

【図１８】本発明に係る第２の実施の形態の歯車の転造
成形装置の仕上げ成形状態における要部を示す平面図で
ある。

【図１９】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す要
部の平面図である。

【図２０】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す要
部の断面図である。

【図２１】爪クラッチ部を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ブランク、２…粗成形ダイス、２ａ…粗成形歯、２
ｂ…粗成形歯形、３…仕上げ成形ダイス、３ａ…仕上げ
成形歯、３ｂ…仕上げ成形歯形、５…挟持ダイ、１０，
５０…基台、１１，５１…昇降盤、１２，５２…支柱、
１３，６５…油圧シリンダ、１４，５７…支持台、１
５，５９…回転軸、１６…連結手段、１７，４２，７４
…モータ、１８，５８…挟持台、１９，５４…ブランク
支持部、２０…ダイス支持装置、２２，６２，７９…ガ
イド部材、２３，２４…スライド台、２５…ダイス支持
台、３３，６８…ダイス軸、３９…ダイス駆動軸、４１
…ダイス駆動部支持台、５５…粗成形装置、５６…仕上
げ成形装置、６０…従動歯車、６３，８０…水平スライ
ド台、６４…粗成形ダイス台、７５，７６…駆動軸、７
７，８６…タイミングスプロケット、８１…タイミング
ラック、８２…仕上げ用ラックダイス、８２ａ…仕上げ
成形歯、８４…タイミング歯車、８５…タイミング歯車
軸、８７…タイミングチェン、８８…チェン緊張装置、
９１…駆動歯車、９２…中間歯車。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部を直径方向に肉厚にしたブランク
   １の外周面に転造用ダイスにて歯車の歯形を転造成形す
   る歯車の転造成形方法において、仕上げ成形ダイス３の仕上げ成形歯３ａより低く、かつ
   ３角波歯形状になっている粗成形歯２ａを有する粗成形
   ダイス２にてブランク１の外周面に３角波歯形状の 粗成
   形歯形２ｂを成形し、 ついで仕上げ成形歯３ａを有する仕上げ成形ダイス３に
   て上記粗成形歯形２ｂを仕上げ成形歯形３ｂに成形する
   ようにしたことを特徴とする歯車の転造成形方法。
2. 【請求項２】 ブランク１の外周部の断面形状を断面Ｌ
   字状に形成し、これの内側に、外周面に、ブランク１に
   形成しようとする歯車の歯と同数の山を有する挟持ダイ
   ５を内周面に沿わせて内装してブランク１の外周面に粗
   成形ダイス２及び仕上げ成形ダイス３にて上記挟持ダイ
   ５の山部に沿わせて歯形を成形すると共に、ブランク１
   の内周面を挟持ダイ５の外周面形状に沿う形状に成形す
   ることを特徴とする請求項１記載の歯車の転造成形方
   法。
3. 【請求項３】 ブランク１を軸方向両側から挟持すると
   共に、回転自在に支持するブランク挟持部１９と、 このブランク挟持部１９の軸心と直角方向側方に位置
   し、かつブランク挟持部１９に挟持されたブランク１の
   外周面に歯車を転造成形するダイスを支持するダイス支
   持装置２０とからなり、 ダイス支持装置２０は、 上記ブランク１の外周面に粗成形歯２ａを成形するロー
   ラ状の粗成形ダイス２と、この粗成形ダイス２にて成形
   された粗成形歯２ａを仕上げ成形歯３ａに成形する仕上
   げ成形ダイス３とを係脱可能に固着するダイス軸３３
   と、このダイス軸３３を回転自在に支持するダイス支持
   台２５を有し、このダイス支持台２５が、上記ブランク
   挟持部１９に対して接離方向とブランク挟持部材１９の
   軸方向にそれぞれ移動可能にし、 ブランク挟持部１９の回転軸とダイス支持装置２０のダ
   イス軸３３の双方を同期回転可能にして駆動源に連結し
   てなることを特徴とする歯車の転造成形装置。
4. 【請求項４】 ブランク１を軸方向両側から挟持し、か
   つ回転自在に設けたブランク挟持部１９と、 このブランク挟持部１９の軸心と直角方向の一側方部に
   位置し、ブランク挟持部１９の軸心と平行に設けた回転
   軸にローラ状の粗成形ダイス２を係脱可能に支持し、こ
   の粗成形ダイス２を上記ブランク挟持部１９に挟持され
   るブランク１の外周面に押しつけて転造成形可能にした
   粗成形装置５５と、 ブランク挟持部１９の軸心と直角方向の他側方部に位置
   し、ブランク挟持部１９の軸心方向と直角方向に移動す
   ることによりブランク挟持部１９に挟持され、かつ上記
   粗成形装置５５にて粗成形歯形２ｂを成形されたブラン
   ク１に仕上げ成形歯形３ｂを成形する仕上げ用ラックダ
   イス８２を移動装置に連結して設けた仕上げ成形装置５
   ｂとからなり、 上記ブランク挟持部１９の回転軸と粗成形装置５５の回
   転軸の双方を同期回転可能にして駆動源に連結し、また
   ブランク挟持部１９の回転軸と仕上げ成形装置５６の仕
   上げ用ラックダイス８２との間にこれら双方が同期作動
   する同期機構を介装したことを特徴とする歯車の転造成
   形装置。