JP3975464B2 - クラウンギヤの冷間鍛造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって厚くなるクラウンギヤを成形する冷間鍛造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、特開平１１−２５４０８３号公報に記載された発明があった。即ち、環状のダイスの内周面に歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって薄くなる仕上げ用のクラウン成型歯を形成し、該ダイスを機台側に設けたダイスホルダー（ダイスガイド）の軸心部に軸方向一端から他端に向かって縮小するテーパー面を介してテーパー嵌合させ、外周面に粗歯を有する中間製品を上記ダイスに噛合させ、第１、第２パンチにより上記中間製品及びダイスをダイスホルダーに対して軸方向一端から他端に向けて加圧移動させ、上記ダイスを軸心方向に弾性変形させてそのクラウン成型歯を中間製品の粗歯に押し付けることにより、該粗歯をその歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって厚くなるクラウン歯に形成するようにしたクラウンギヤの冷間鍛造装置があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、ダイスの内周面に歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって薄くなる仕上げ用のクラウン成型歯を形成するようにしていたので、このクラウン成型歯を形成するのに多大の時間及び熟練を要するとともに、周方向の各クラウン成型歯を同形状にかつ等ピッチで形成することは極めて困難となるものであった。本発明は、ダイスに形成する歯を全長に亘って等歯厚にし、該ダイスをその軸方向両端部を軸方向中間部よりも半径方向に大きく弾性変形させるようにすることにより、上記不具合を解消した新規なクラウンギヤの冷間鍛造装置を得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に係る発明は、内周面又は外周面のうち、一方の面に歯厚が全長に亘って略等厚となる成型歯を形成し、他方の面をテーパー面に形成してなる環状のダイスを設け、前記ダイスをそのテーパー面を介して機台側に設けたダイスガイドにテーパー嵌合させ、前記ダイスのテーパー面とダイスガイドのテーパー面とのうちの少なくとも一方のテーパー面の軸方向両端部に半径方向に膨出する環状の膨出部を設け、外周又は内周に粗歯が形成された中間製品を前記ダイスに嵌合させるとともにその粗歯を前記ダイスの成型歯に噛合させ、前記ダイスとダイスガイドとのうちの少なくとも一方を他方に対してダイスが半径方向に弾性変形する軸方向に相対移動させるダイスパンチを設け、該ダイスパンチによる前記ダイスの半径方向に弾性変形する前段又は同時期に前記中間製品を軸方向に塑性加工可能応力以上に圧縮する圧縮パンチとカウンタパンチとを設ける構成にしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図において、図１は本発明による第１実施例の断面図、図２は成形状態を示す図１のII-II相当の拡大断面図、図３は図２のIII-IIIによる成形前段の状態を示す要部断面図、図４は成形状態を示す図３相当の要部断面図、図５は本発明による第２実施例の断面図、図６は図５の要部拡大断面図である。
【０００６】
図１において、１は第１実施例のクラウンギヤの冷間（又は温間）鍛造装置、２はその受圧板である。この受圧板２にノックアウトを兼ねたカウンタパンチ３、受けリング４、ダイスガイド５、及びガイドホルダ６を同軸に嵌合させて載置する。上記ダイスガイド５はカウンタパンチ３及び受けリング４よりも上方に突出する環状とし、上記ダイスホルダ６の内周に圧入固定する。
【０００７】
上記ダイスガイド５の受けリング４よりも上部側に位置する内周に環状のダイス７をテーパー嵌合させる。該ダイス７は内周に成型歯７ａが形成されている。この成型歯７ａはその歯厚が上下全長に亘って略等厚となるヘリカル形の成型歯に形成されている。なお、上記成型歯７ａは歯が軸方向に平行に延びる等歯厚の平歯成型歯にしてもよい。また、上記ダイスガイド５とダイス７とがテーパー嵌合するテーパー面５ａ，７ｂは、共に上方に向かって拡開するテーパー面とする。この場合、ダイス７のテーパー面７ｂは上下に亘って平滑なテーパー面とし、ダイスガイド５のテーパー面５ａは、その角度（テーパー角度）を上記ダイス７のテーパー面７ｂの角度よりも若干小さくし、ダイス７のテーパー面７ｂの上部側が下部側よりも強く当接するようにすると共に、中間製品１５の上下端に対応するテーパー面５ａの上部と下部とに軸心方向に膨出（突出）するリング状の膨出部５ｂ，５ｃを形成し、該膨出部５ｂ，５ｃ間の中間部は軸心方向に向かって緩やかに湾曲する曲面に形成する。なお、上記テーパー面５ａ，７ｂは共に同じテーパー角度にしてもよい。
【０００８】
上記ダイスガイド５のテーパー面５ａの角度、及び膨出部５ｂ，５ｃの膨出量は、ダイス７がダイスガイド５に対して所定量下方に移動した際に、ダイスガイド５に対するダイス７の圧入率を上下端部が上下中心部よりも大きくなるようにするもので、これにより、ダイス７がダイスガイド５に対して所定量下方に移動した際に、該ダイス７の上下端部を上下中心部よりも大きく軸心方向に弾性変形させ、その成型歯７ａにより中間製品１５の粗歯１５ａを所定のクラウン歯に成形するようにする。
【０００９】
例えば、外周に等歯厚の粗歯（ヘリカル粗歯）１５ａが形成された長さ約１７ｍｍの中間製品１５を設け、該中間製品１５の粗歯１５ａの面に３〜１０μのクラウン量を形成する場合には、上記ダイス７がダイスガイド５に対して所定量下方に移動された際の、ダイスガイド５に対するダイス７の圧入率を次の如く設定する。即ち、中間製品１５の上下中心部Ｃから上に約１３．５ｍｍ離間した上端部Ａ１で圧入率が約０．４２％、該中心部Ｃから下に約１３．５ｍｍ離間した下端部Ａ２で圧入率が約０．４０％、中間製品１５の上下中心部Ｃで圧入率が約０．３４％、該中心部Ｃから上に約８ｍｍ離間した上部中間部Ｂ１で圧入率が約０．３２％、該中心部Ｃから下に約８ｍｍ離間した下部中間部Ｂ２で圧入率が約０．３０％となるように設定する。なお、上記各圧入率はダイス７の剛性、歯形の種類、中間製品１５の強度等によって適宜設定する。
【００１０】
上記ダイス７及び中間製品１５の上方にラム（図示省略）によって上下動されるダイスパンチ９及び圧縮パンチ１０を配置する。上記ダイスパンチ９は下降した際にダイス７の上面に衝突して該ダイス７をダイスガイド５に対して所定量下方に移動させ、ダイスガイド５のテーパー面５ａを介して上記ダイス７を軸心方向に弾性変形させる。また、上記圧縮パンチ１０はダイスパンチ９の軸心部に配置して該ダイスパンチ９の下面から所定量下方に突出させ、下降した際にダイス７内に嵌合させた中間製品１５を下方に移動させ、前述したカウンタパンチ３と上記圧縮パンチ１０とで上記中間製品１５を軸方向に圧縮する。
【００１１】
上記カウンタパンチ３、圧縮パンチ１０による中間製品１５の軸方向の圧縮時期及びその圧縮力は、上記ダイスパンチ９の下降終期の直前に中間製品１５を塑性加工可能応力以上に圧縮するようにする。これにより、ダイスパンチ９の下降終期でダイス７が軸心方向に弾性変形した際に、その成型歯７ａの形状が中間製品１５の粗歯１５ａに高精度に転写されるようにする。なお、上記カウンタパンチ３と圧縮パンチ１０とによる中間製品１５の軸方向の圧縮時期及びその圧縮力の調節は、ダイスパンチ９に対する圧縮パンチ１０の下方への突出量、及びカウンタパンチ３の上方への突出量を調節することによって行う。８はダイス７の上方への過移動を規制する規制リングである。
【００１２】
上記第１実施例によれば、ダイス７に中間製品１５を嵌合させるとともに、その粗歯１５ａをダイス７の成型歯７ａに噛合させ、この状態でダイスパンチ９及び圧縮パンチ１０を下降させると、ダイス７がダイスパンチ９により、また、中間製品１５が圧縮パンチ１０によって下方に移動される。そして、中間製品１５が圧縮パンチ１０とカウンタパンチ３とによって塑性加工可能応力以上に圧縮された後、またはこれと同時期にダイス７がダイスガイド５のテーパー面５ａによって軸心方向に弾性変形される。
【００１３】
この場合、上記ダイス７のダイスガイド５に対する圧入率は、前述したように、その上下部が上下中間部よりも高くなっているので、該ダイス７は、図２に示すように、その上下端部が上下中間部よりも軸心方向に大きく弾性変形することになる。これにより、上記ダイス７の成型歯７ａは、図３に示す初期の等歯厚の状態から、図４に示すように、成型歯７ａの上下部７ａ−１、７ａ−１の歯厚が上下中間部７ａ−２の歯厚よりも厚くなる如く弾性変形し、各成型歯７ａ間に介在した中間製品１５の粗歯１５ａは、その上下中間部１５ａ−２の歯厚が上下部１５ａ−１，１５ａ−１の歯厚よりも厚くなるクラウン歯に形成されることになる。なお、前述した膨出部５ｂ，５ｃはダイス７のテーパー面７ｂの上下部に形成するようにしてもよく、また、上記テーパー面５ａ，７ｂ双方の上下部に形成するようにしてもよい。
【００１４】
図５、図６は第２実施例を示す。図６において、２０はリング状のクラウンギヤを冷間（又は温間）鍛造する鍛造装置、２１はインナダイス、３０はアウタダイスであり、これらは所定の成形間隙Ｓを保持して同軸に嵌合配置されて下受圧板２３側に支持される。上記インナダイス２１は円筒状の主体の上部外周面に仕上げ用の内歯成型歯２２が形成され、下受圧板２３の中心部に起立させた柱状の芯金（ダイスガイド）２４に上下動可能に嵌合させる。上記内歯成型歯２２は螺旋状に捩じれたヘリカル成型歯とする。この内歯成型歯２２は歯厚が上下方向全長に亘って等幅に形成する。なお、上記内歯成型歯２２は歯が軸方向に平行に延びる等歯厚の平歯成型歯にしてもよい。上記インナダイス２１及び芯金２４は下受圧板２３の中心部に重ね積みした複数枚の円板状の平軸受２５を介して下受圧板２３に回転可能に載置する。２６はインナダイス２１と芯金２４との間に介装した受けリングである。
【００１５】
上記内歯成型歯２２に対応するインナダイス２１の上部内周面と芯金２４の上部外周面とは、下方に向かって拡開する下開きテーパー面２１ａ，２４ａを介して当接させる。この場合、図６に示すように、インナダイス２１側のテーパー面２１ａは上方に向かって直線状に縮小するテーパー面とする。一方、芯金２４側のテーパー面２４ａは下部側が上記テーパー面２１ａに対して次第に離間する如くそのテーパー角度を上記テーパー面２４ａの角度よりも若干小さく（約１．０度小さく）するとともに、該テーパー面２４ａの上部と下部とに径方向外方に膨出（突出）するリング状の膨出部２４ｂ，２４ｃを形成する。これにより、インナダイス２１が芯金２４に対して所定量下方に移動した際に、芯金２４に対するインナダイス２１の圧入率を前述した第１実施例と同様に上下端部が上下中心部よりも大きくなるようにする。なお、上記膨出部２４ｂ，２４ｃはインナダイス２１のテーパー面２１ａの上下部に形成するようにしてもよい。また、上記テーパー面２１ａ，２４ａは共に同じテーパー角度にしてもよい。
【００１６】
アウタダイス３０は、環状の主体の内周面に仕上げ用の外歯成型歯３１が形成され、締金（ダイスガイド）３２及び敷金３５を介して下受圧板２３に対して上下動可能に支持される。即ち、上記下受圧板２３に３枚の敷金３５（３５ａ〜３５ｃ）を上下に積み重ね、上段の敷金３５ａに環状の締金３２を載置し、該締金３２の内周に上方に向かって拡開する上向きテーパー面３０ａ，３２ａを介して嵌合させる。この場合、アウタダイス３０側のテーパー面３０ａは上方に向かって直線状に拡開するテーパー面とする。一方、締金３２側のテーパー面３２ａは図６に示すように、下部側が上記テーパー面３０ａに対して次第に離間する如くそのテーパー角度を上記テーパー面３２ａの角度よりも若干小さく（約１．０度小さく）するとともに、該テーパー面３２ａの上部と下部とに軸心方向に膨出（突出）するリング状の膨出部３２ｂ，３２ｃを形成する。これにより、アウタダイス３０が締金３２に対して所定量下方に移動した際に、締金３２に対するアウタダイス３０の圧入率を前述した第１実施例と同様に上下端部が上下中心部よりも大きくなるようにする。なお、上記膨出部３２ｂ，３２ｃはアウタダイス３０のテーパー面３０ａの上下部に形成するようにしてもよい。また、上記テーパー面３０ａ，３２ａは共に同じテーパー角度にしてもよい。
【００１７】
上記アウタダイス３０直下の上段の敷金３５ａに受けリング３６を載置し、該受けリング３６にリターンばね３７によって上方に押圧付勢される押上げピン３８を取り付け、該押上げピン３８により上記アウタダイス３０を上方に向けて押圧付勢する。３９は上記アウタダイス３０が上方に過移動するのを防止する規制リングである。前述したインナダイス２１とアウタダイス３０との間隙部、即ち成形間隙Ｓの下部側に円筒状のノックアウト４０を上下動可能に嵌合させてその下端を中段の敷金３５ｂに載置する。４１は上記ノックアウト４０を上方に押し上げるエジェクターピンである。上記ノックアウト４０は、図１の左部で示すように、成形間隙Ｓで成形される中間製品５０の下方への移動を所定位置で規制するとともに、ノックアウト４０で上方に押し上げられた際には、図１の右部で示すように、上記成形間隙Ｓで成形された中間製品５０（製品）を上方に排出するようになっている。
【００１８】
前述した下受圧板２３の上方に、ラム（図示省略）によって上下動される上受圧板４５を設け、この上受圧板４５に円筒状の圧縮パンチ４６、アウタダイスパンチ４７及び円柱状のインナダイスパンチ４８を下方に向けて突出固定する。圧縮パンチ４６はアウタダイスパンチ４７及びインナダイスパンチ４８間に配置してこれらよりも所定量下方に突出させ、下動時にインナダイス２１とアウタダイス３０との間隙部、即ち成形間隙Ｓに嵌合させて成形間隙Ｓ内の中間製品５０を下方に移動させて内歯成型歯２２及び外歯成型歯３１に対面させるとともに、その下面をノックアウト４０に圧接し、該中間製品５０を上記圧縮パンチ４６とノックアウト４０とで軸方向に圧縮する。
【００１９】
上記アウタダイスパンチ４７及びインナダイスパンチ４８は、上記圧縮パンチ４６が下死点付近に位置する時期に、アウタダイス３０及びインナダイス２１を下方に移動させ、アウタダイス３０は上開きテーパー面３０ａ，３２ａを介して小径に弾性変形させ、インナダイス２１は下開きテーパー面２１ａ，２４ａを介して大径に弾性変形させ、上記中間製品５０を半径方向に圧縮する。この場合、インナダイス２１及びアウタダイス３０の上記弾性変形量は、上下両端部が上下中間部よりも大きくなり、上記中間製品５０の内歯５０ａ及び外歯５０ｂは、前述した第１実施例と同様に歯厚が上下中間部で厚く、上下端部で薄くなるクラウン形の内歯及び外歯に成形されることになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、請求項１に係る発明は、環状のダイスの一方の面に歯厚が全長に亘って等厚となる成型歯を形成し、他方の面をテーパー面にし、該ダイスをそのテーパー面を介して機台側に設けたダイスガイドに圧入率を変化させてテーパー嵌合させることにより、該ダイスの上下端部を上下中心部よりも大きく半径方向に弾性変形させ、上記成型歯により中間製品の歯をその歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって厚くなるクラウン歯に成形するようにしたので、製作時にダイスの成型歯を歯厚が軸方向両端から軸方向中心部に向かって薄くなるクラウン成型歯にする必要がなくなり、該ダイスの製作が容易に、かつ周方向の各成型歯の高精度の加工が容易になりながら、中間製品の粗歯を所定のクラウン歯に成形することができる。
この場合、前記ダイスが半径方向に弾性変形される前段又は同時期に、前記中間製品を圧縮パンチとカウンタパンチとで軸方向に塑性加工可能応力以上に圧縮するようにしたので、前記ダイスの成型歯の形状が中間製品の歯に高精度に転写され、中間製品の歯が高精度のクラウン歯に成形されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施例の断面図である。
【図２】成形状態を示す図１のII-II相当の拡大断面図である。
【図３】図２のIII-IIIによる成形前段の状態を示す要部断面図である。
【図４】成形状態を示す図３相当の要部断面図である。
【図５】本発明による第２実施例の断面図である。
【図６】図５の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 冷間鍛造装置
２ 受圧板
３ カウンタパンチ
４ 受けリング
５ ダイスガイド
５ａ テーパー面
５ｂ，５ｃ 膨出部
６ ガイドホルダ
７ ダイス
７ａ 成型歯
７ｂ テーパー面
８ 規制リング
９ ダイスパンチ
１０ 圧縮パンチ
１５ 中間製品
１５ａ 粗歯
２０ 冷間鍛造装置
２１ インナダイス
２１ａ 下開きテーパー面
２２ 内歯成型歯
２３ 下受圧板
２４ 芯金（ダイスガイド）
２４ａ 下開きテーパー面
２４ｂ，２４ｃ 膨出部
２５ 平軸受
２６ インナダイス
３０ アウタダイス
３１ 外歯成型歯
３２ 締金（ダイスガイド）
３２ａ テーパー面
３５ 敷金
３６ 受けリング
３７ リターンばね
３８ 押上げピン
３９ 規制リング
４０ ノックアウト
４１ エジェクターピン
４５ 上受圧板
４６ 圧縮ばね
４７ アウタダイスパンチ
４８ インナダイスパンチ

Claims (1)

1. 内周面又は外周面のうち、一方の面に歯厚が全長に亘って略等厚となる成型歯（７ａ）を形成し、他方の面をテーパー面（７ｂ）に形成してなる環状のダイス（７）を設け、前記ダイス（７）をそのテーパー面（７ｂ）を介して機台側に設けたダイスガイド（５）にテーパー嵌合させ、前記ダイス（７）のテーパー面（７ｂ）とダイスガイド（５）のテーパー面（５ａ）とのうちの少なくとも一方のテーパー面（５ａ）の軸方向両端部に半径方向に膨出する環状の膨出部（５ｂ，５ｃ）を設け、外周又は内周に粗歯（１５ａ）が形成された中間製品（１５）を前記ダイス（７）に嵌合させるとともにその粗歯（１５ａ）を前記ダイス（７）の成型歯（７ａ）に噛合させ、前記ダイス（７）とダイスガイド（５）とのうちの少なくとも一方を他方に対して前記ダイス（７）が半径方向に弾性変形する軸方向に相対移動させるダイスパンチ（９）を設け、該ダイスパンチ（９）による前記ダイス（７）の半径方向に弾性変形する前段又は同時期に前記中間製品（１５）を軸方向に塑性加工可能応力以上に圧縮する圧縮パンチ（１０）とカウンタパンチ（３）とを設けたことを特徴とするクラウンギヤの冷間鍛造装置。

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