JP3759397B2 - Gear and method for manufacturing the gear - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リムで囲まれた小径部の外周壁に逆テーパ付き歯形を有した特殊形状の歯車製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シンクロメッシュ機構に利用される逆テーパ付き歯形(ドッグギヤ)を備えた自動車の変速装置用歯車は、大径部と小径部とが二段に重なり合ったドーナツ形状で、逆テーパ付き歯形は小径部に形成されている。
この種の歯車としては、互いに別体の大径歯車と小径歯車とを電子ビーム溶接やスプライン嵌合手段などを利用して一体化したものや、鍛造による一体成型品が知られている。
ビーム溶接を利用して一体化された歯車は、組み付け工程が必要であることと、溶接歪みによる悪影響が心配されるし、スプライン嵌合手段を利用して一体化される歯車は、前記と同様、組み付け工程が必要であることに加え、スプラインを形成しなくてはならず、そのスプライン形成工程は複雑であることから、鍛造による一体成型品が好まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
自動車の軽量且つコンパクト化の波は歯車にまで及び、その要求に応えるべく、小径部を大径部の側面内に沈ませることで薄型化を図り、大径部周縁部分が山となり、逆テーパ付き歯形が恰もその山で囲まれた、所謂、沈みタイプが普及しつつある。
逆テーパ付き歯形は、放射方向から中心方向へ突き出されるパンチによって形成されるため、前記沈みタイプの歯車は、一体鍛造品の場合、沈みの度合いが少なく、逆テーパ付き歯形とリムとの間が大きく開いた製品であれば、手前の山を乗り越えるべく先の曲がった鈎状のパンチを使用したり、円弧状運動を伴って突き出すようにすれば成型可能であるものの、逆テーパ付き歯形とリムとの間隔が狭かったり、より薄型化を図るため沈みの度合いを大きくしようとしても一体鍛造では不可能であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合体させることなく鍛造により一体成型される歯車技術であって、その構成は、大径部と小径部とが重なった段付きドーナツ形状で、小径部の周囲に逆テーパ付きの歯形が形成された一次成型品に対し、逆テーパ付き歯形を含む小径部と、その小径部に連続した大径部におけるリム形成部分を除いた範囲を拘束し、大径部における周縁部分の肉を小径部側へ押し出し、その押し出した肉で前記小径部を同心円にて取り巻くリムが形成された歯車、及び、大径部と小径部とが重なった段付きドーナツ形状で、小径部の周囲に逆テーパ付きの歯形が形成された一次成型品に対し、逆テーパ付き歯形を含む小径部と、その小径部に連続した大径部におけるリム形成部分を除いた範囲を拘束し、大径部における周縁部分の肉を小径部側へ押し出し、その押し出した肉で前記小径部を同心円にて取り巻くリムを形成する方法とにある。
そして前記一次成型品は、大径部における小径側と反対側の外周縁面に、押し出される肉に相当したボリュームの隆起部を設けたり、形成されるリム幅に等しい隆起部を設けることが望ましい。
又、リム部の形成と同時にそのリム部の外周に歯形を形成することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
本発明に係る歯車の製造方法を、図面に基づいて説明する。
図1は、一次成型品を製品に成型する鍛造装置を示したもので、一次成型品1は、図2に例示するように、ボス部2付きの小径部3と、フランジ状の大径部4とが隣り合わせに同軸配置され、大径部4における小径部3側の反対側には、外周縁面に隆起部5が周設されており、中心に軸孔6が貫通された段付きドーナツ形状で、小径部3の周囲には、逆テーパ付き歯形7が形成されている。
この一次成型品は、周知の鍛造装置によって容易に得ることができる。
【0006】
鍛造装置は、小径部3を下側に向けた一次成型品1における下側面を支持する受け面8を備えたキャビティ9を有するダイ10と、そのダイ10の外周に配置される締付用のダイケース11と、それらダイ10とダイケース11とを支持するダイプレート12とで構成される下型13と、パンチ14と、そのパンチ14を支持するパンチケース15とで構成された上型16とから成り、パンチ14は、パンチケース15と一体に昇降動作するアウターパンチ14bと、ウレタン材17の介在によって加圧力を吸収可能としたインナーパンチ14aとで構成されている。
【0007】
アウターパンチ14bは、一次成型品に押し出し成型せんとするリムの幅に等しい筒状で、インナーパンチ14aは前記アウターパンチ14b内を上下にスライド自在に組み付けられており、下降動作によって一次成型品1に対して真っ先に当接し、圧縮を開始可能なように、ウレタン材17によってアウターパンチ14bから頭を出しした位置に付勢されている。
一方キャビティ9内に形成された受け面8には、周縁に沿ってリム形成用凹部18が設けられると共に、逆テーパ付きの歯形に対応した拘束用凹部19が形成されており、キャビティ9の中心には、先端にノックアウトスリーブ20を備えたノックアウトピン21が底部から出没自在に設けられている。
【0008】
このように形成された鍛造装置に前記一次成型品1を下型13のキャビティ9内にセットし(図3のa)、上型16を下降動作させると、先ずインナーパンチ14aが一次成型品1に当接することによって、そのインナーパンチ14aとキャビティ9内の受け面8とで、逆テーパ付き歯形7を含む小径部3と、その小径部3に連続した大径部4におけるリム形成部分を除いた範囲が拘束される(図3のb)。
【0009】
それとほぼ同時に、アウターパンチ14bが一次成型品1における隆起部5に当接し、隆起部5の加圧を始める。
一次成型品1の隆起部5は、成型せんとする歯車のリムに相当するボリュームとなるよう、リムと対称の形状に形成されており、又、キャビティ9内に形成されている受け面8には、周縁に沿ってリム形成用凹部18が設けられているので、隆起部5の肉は加圧によって下方へ移動し、大径部4の周縁の肉がリム形成用凹部18内へと押し出され、その押し出された肉によりリム22が形成され、反対側の面はフラットに仕上げられる(図3のc)。
【0010】
このアウターパンチによってリム22が押し出し形成される過程では、一次成型品1にはインナーパンチ14aによる圧力も作用しているが、インナーパンチ14aにはウレタン材17が介在されているので、ウレタン材17による付勢力に抗して後退し、一次成型品1を拘束するに充分な加圧力を超過することなく、小径部3における肉の移動は一切起こらない。
又、受け面8とインナーパンチ14aとによる拘束部分には、逆テーパ付き歯形7が形成されているが、受け面8には拘束用凹部19が形成されているので、その拘束用凹部19によって逆テーパ付き歯形7全体がガードされ、歯面が保護される。
そして前記拘束用凹部19は、逆テーパ付き歯形7に一切接触しないリング溝タイプでも、逆テーパ付き歯形7が密に嵌合する内歯タイプでもかまわない。
【0011】
リム22が押し出し成型されたらノックアウトピン21の突き上げ動作により、ノックアウトスリーブ20を介して脱型する(図3のd)。
この方法で成型すれば、図4に示すような、小径部3の周囲に形成された逆テーパ付き歯形7の周囲に、背の高いリム22が立ちはだかった、これまでには考えられなかった超沈みタイプの製品23を製造することが実現可能となる。
【0012】
前記実施例は、一次成型品として、大径部における小径側と反対側の外周縁面に、押し出される肉に相当したボリュームの隆起部が形成されているが、大径部における小径側と反対側の面に隆起部を有しない一次成型品を採用したり、それとは逆に、大径部における小径側の外周縁面に、形成されるリム幅に等しく低い隆起部が設けられた一次成型品、或いは、図5に示すように、大径部における小径側と反対側の外周縁面に、押し出される肉に相当したボリュームの隆起部5を形成すると共に、大径部における小径側の外周縁面に、形成されるリム幅に等しく低い隆起部24を設けた一次成型品1’を採用することもできる。
隆起部を有しない一次成型品を採用した場合は、反対側面の周縁が窪み、大径のボス部が形成されるし、大径部における小径側の外周縁面に、形成されるリム幅に等しく低い隆起部が設けられた一次成型品を採用すれば、少ない押し出し量でも、超沈みタイプを形成できる。
【0013】
又、実施例では、製品のリム(大径部)外周に、切削手段にて外歯を形成するものであるが、下型のキャビティ内周面に外歯形成用の歯形を設けておけば、リムの押し出しと同時に歯形の形成も可能である。
そしてその歯形は、ストレート歯形ばかりでなく、ダイと一次成型品とを相対的に回動自在に構成することでヘリカル歯形の形成も可能となる。
更に、インナーパンチは、所定以上の加圧力を作用させないようにウレタン材を介在させているが、ウレタン材に代えて、スプリング、油圧シリンダなどを利用して同等の機能を持たせることができる。
【0014】
【発明の効果】
本発明によれば、予め小径部の周囲に逆テーパ付き歯形が形成された一次成型品を鍛造することによって、前記逆テーパ付き歯形の周りに、大径部の周縁部分から押し出した肉でリムを形成するため、超沈みタイプ歯車の成型が実現される。
而も、大径部の周縁部分を小径部側へ押し出すに際し、逆テーパ付き歯形を含む小径部と、その小径部に連続した大径部におけるリム形成部分を除いた範囲が拘束されることにより、逆テーパ付き歯形が保護され、リムが押し出される過程において、拘束された部分に変形を生ずることはない。
そして、一次成型品として、大径部における小径側と反対側の外周縁面に、形成されるリム幅の隆起部を設ければ、押し出し成型されたリムは、結果的に隆起部の高さに押し出し高さが加わるため、超沈みタイプを形成するのに有利であるし、大径部の外周縁に、リムに相当するボリュームの隆起部を小径部と反対側に設ければ、リムが欠肉する虞はなくなる。
更に、リムの形成と同時にそのリムの外周に歯形を形成すれば、歯切りは不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】成型装置を示した説明図である。
【図2】一次成型品の形状を示した説明図である。
【図3】成型工程を示した説明図である。
【図4】製品の説明図である。
【図5】一次成型品の変更例を示した説明図である。
【符号の説明】
1,1’・・一次成型品、2・・ボス部、3・・小径部、4・・大径部、5・・隆起部、6・・軸孔、7・・逆テーパ付き歯形、8・・受け面、9・・キャビティ、10・・ダイ、11・・ダイケース、12・・ダイプレート、13・・下型、14・・パンチ、14a・・インナーパンチ、14b・・アウターパンチ、15・・パンチケース、16・・上型、17・・ウレタン材、18・・リム形成用凹部、19・・拘束用凹部、20・・ノックアウトスリーブ、21・・ノックアウトピン、22・・リム、23・・製品、24・・隆起部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a specially shaped gear having a tooth profile with a reverse taper on an outer peripheral wall of a small-diameter portion surrounded by a rim.
[0002]
[Prior art]
The gear for an automobile transmission equipped with a reverse tapered tooth profile (dog gear) used for the synchromesh mechanism has a donut shape in which the large diameter portion and the small diameter portion overlap in two stages, and the reverse tapered tooth profile has a small diameter portion. Is formed.
As this type of gear, there are known one in which a large-diameter gear and a small-diameter gear, which are separate from each other, are integrated using electron beam welding, spline fitting means, or the like, or an integrally molded product by forging.
Gears that are integrated using beam welding need an assembly process, and there are concerns about adverse effects due to welding distortion. Gears that are integrated using spline fitting means are the same as described above. In addition to the necessity of an assembly process, a spline must be formed, and the spline formation process is complicated, so that an integrally formed product by forging is preferred.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The wave of lightweight and compact automobiles extends to the gears, and in order to meet the demands, the small diameter part is submerged in the side surface of the large diameter part to reduce the thickness, and the peripheral part of the large diameter part becomes a mountain, reverse taper The so-called sinking type, in which the tooth profile is surrounded by the mountain, is becoming widespread.
Since the reverse tapered tooth profile is formed by a punch projecting from the radial direction to the central direction, the sink type gear has a low degree of sinking in the case of an integrally forged product, and between the reverse tapered tooth profile and the rim. If it is a product that is widely open, it can be molded by using a bent bowl-shaped punch that has been bent forward to get over the mountain in front, or protruding with an arcuate movement, but with a reverse tapered tooth profile Even if an attempt was made to increase the degree of sinking in order to reduce the distance from the rim or to make it thinner, it was not possible with integral forging.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a gear technology that is integrally formed by forging without being united, and its configuration is a stepped donut shape in which a large diameter portion and a small diameter portion overlap each other, and a tooth profile with an inverse taper around the small diameter portion Constrain the range except the small-diameter part including the reverse tapered tooth profile and the rim-forming part in the large-diameter part continuous to the small-diameter part, A gear with a rim formed by concentrically surrounding the small-diameter portion with the extruded meat and a stepped donut shape where the large-diameter portion and the small-diameter portion overlap each other. For primary molded products with a tapered tooth profile, constrain the range except the small-diameter part including the reverse-tapered tooth profile and the rim-forming part of the large-diameter part continuous to the small-diameter part, and the peripheral edge in the large-diameter part. Push the meat of the part to the small diameter side Out, there the small-diameter portion at its extruded meat and a method of forming a rim surrounding at concentric circles.
The primary molded product is preferably provided with a raised portion having a volume corresponding to the meat to be extruded or a raised portion equal to the formed rim width on the outer peripheral surface of the large diameter portion opposite to the small diameter side. .
In addition, the tooth profile can be formed on the outer periphery of the rim portion simultaneously with the formation of the rim portion.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A gear manufacturing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a forging device for forming a primary molded product into a product. The primary molded
This primary molded product can be easily obtained by a known forging device.
[0006]
The forging device includes a
[0007]
The
On the other hand, the
[0008]
When the primary molded
[0009]
At substantially the same time, the
The raised
[0010]
In the process in which the
The constrained portion formed by the
The constraining
[0011]
When the
If this method was used, a
[0012]
In the above embodiment, as the primary molded product, a protruding portion of a volume corresponding to the extruded meat is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion opposite to the small diameter side, but it is opposite to the small diameter side in the large diameter portion. Primary molding that does not have a raised portion on the side surface, or conversely, primary molding in which a small raised portion equal to the rim width to be formed is provided on the outer peripheral surface on the small diameter side in the large diameter portion As shown in FIG. 5, on the outer peripheral surface of the large-diameter portion opposite to the small-diameter side, a
When a primary molded product that does not have a raised portion is adopted, the peripheral edge of the opposite side surface is depressed, a large-diameter boss portion is formed, and the outer peripheral surface on the small-diameter side of the large-diameter portion is formed on the formed rim width. If a primary molded product provided with an equally low raised portion is employed, an ultra-sink type can be formed even with a small amount of extrusion.
[0013]
In the embodiment, external teeth are formed on the outer periphery of the rim (large diameter portion) of the product by cutting means. However, if a tooth profile for forming external teeth is provided on the inner peripheral surface of the lower mold cavity. It is also possible to form a tooth profile simultaneously with the extrusion of the rim.
In addition to the straight tooth profile, the tooth profile can be formed as a helical tooth profile by relatively rotating the die and the primary molded product.
Furthermore, the inner punch is provided with a urethane material so as not to apply a pressing force exceeding a predetermined level, but it can be provided with an equivalent function by using a spring, a hydraulic cylinder or the like instead of the urethane material.
[0014]
【The invention's effect】
According to the present invention, by forging a primary molded product in which a reverse tapered tooth profile is formed around a small diameter portion in advance, a rim is formed around the reverse tapered tooth profile with meat extruded from the peripheral portion of the large diameter portion. Therefore, the molding of the super-sink type gear is realized.
However, when extruding the peripheral portion of the large-diameter portion to the small-diameter portion side, the range except the small-diameter portion including the reverse tapered tooth profile and the rim-forming portion in the large-diameter portion continuous to the small-diameter portion is constrained. In the process in which the reverse tapered tooth profile is protected and the rim is pushed out, the constrained portion does not deform.
As a primary molded product, if a ridge having a rim width to be formed is provided on the outer peripheral surface of the large-diameter portion opposite to the small-diameter side, the extruded rim will eventually have a height of the ridge. Since the extrusion height is added to the rim, it is advantageous for forming a super-sink type, and if the bulge part of the volume corresponding to the rim is provided on the opposite side of the small diameter part on the outer peripheral edge of the large diameter part, the rim can be There is no risk of lack of meat.
Further, if a tooth profile is formed on the outer periphery of the rim simultaneously with the formation of the rim, gear cutting is not necessary.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a molding apparatus.
FIG. 2 is an explanatory view showing the shape of a primary molded product.
FIG. 3 is an explanatory view showing a molding process.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a product.
FIG. 5 is an explanatory view showing a modified example of a primary molded product.
[Explanation of symbols]
1, 1 '··· Primary molded
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