JP4881152B2

JP4881152B2 - 歯車

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Publication number: JP4881152B2
Application number: JP2006356936A
Authority: JP
Inventors: 三茂大岡; 芳樹川崎; 満彦下村; 誠吉永
Original assignee: O Oka Corp
Current assignee: O Oka Corp
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-12-29
Also published as: EP1938914A1; US20080210037A1; US8196488B2; EP1938914B1; JP2008161925A

Description

本発明は、自動車の変速機用トランスミッションに用いられる変速用歯車すなわちヘリカルギヤ、ヘリカルギヤの製造装置および製造方法に関する。

自動車の変速機用トランスミッションに用いられる変速用歯車の製造では、図１６に示されるようにまずホブ加工が行われ、ホブ加工が行われたワークに対してシェービング加工が行われ、シェービング加工が行われたワークに対して熱処理が行われて一連の加工および処理が行われて歯車が形成される。

熱処理前の状態では、ワークには内部応力が存在しているため熱処理によって開放された内部応力は熱処理歪みとなってワークに変形をもたらすとともに、この内部応力は、一様（均一）ではないため変形も複雑である。

従って、熱処理前後の精度を測定し、変形分を見込んだ形状をシェービングカッターへフィードバックさせているが、図１６に示される一連の工程の複数回のトライアルが必要である。又は、熱処理後のハード加工を追加したりするが、工程数の増加を招くことになる。

従来のヘリカルギヤ、ヘリカルギヤの製造装置および製造方法においては、図１７に示されるようにワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された一定間隔の対向加工面により、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記対向加工面間を通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与されるものであった。

上記従来のヘリカルギヤ、ヘリカルギヤの製造装置および製造方法においては、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された一定間隔の対向加工面により、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記対向加工面間を通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与されるものであるので、鍛造成形において、圧下による型内での材料の広がりを利用して、所定の寸法まで広げるが、内部応力の大きさおよび方向が一様ではなく場所によっては座屈によって収縮する部分も発生するため、通常の鍛造では、圧下により膨張する部分と、座屈により収縮する部分が混在することから、熱処理歪みが大きくなるという問題があった。

また従来のホブ加工等の機械加工によって製造する方法では、図１８に示されるように歯切りすることによって粗材のもつファイバーフローを切断してしまうため、これもまた熱処理歪みを増大させる原因となっているという問題があった。

また図１７に示されるダイを用いて鍛造する従来の製造装置においては、ヘリカル歯部が所定のねじれ角を得るために、図１９に示されるようにワークのねじれ角と型のねじれ角補正量を予め求めておいて、型のねじれ角は、予めワークよりも強ねじれに予め設定しておく必要があるという問題があった。

そこで本発明者は、熱処理前の加工においてワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすれば、熱処理歪みを最少にすることが出来るとの着眼点に着眼した。ここにおいて一様、均一とは、応力の向き（引っ張り・圧縮）、応力の程度の両方を含む。

そこで本発明者は、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくして形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与されるという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、ワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みを最少にするという目的を達成する本発明に到達した。

本発明（請求項１に記載の第１発明）のヘリカルギヤは、
ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ものである。

本発明（請求項２に記載の第２発明）のヘリカルギヤの製造装置は、
ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、

傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ものである。

本発明（請求項３に記載の第３発明）のヘリカルギヤの製造装置は、
前記第２発明において、
前記ダイの対向加工面のねじれ角と前記ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角とが異なっている
ものである。

本発明（請求項４に記載の第４発明）のヘリカルギヤの製造装置は、
前記第３発明において、
前記ダイの対向加工面のねじれ角が、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角より大きい
ものである。

本発明（請求項５に記載の第５発明）の製造装置は、
前記第２発明において、
前記ランドが、対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部とを備えている
ものである。

本発明（請求項６に記載の第６発明）のヘリカルギヤの製造装置は、
前記第５発明において、
前記入口テーパ部と出口テーパ部との間に対向間距離が一定な平行部が形成されている
ものである。

本発明（請求項７に記載の第７発明）のヘリカルギヤの製造装置は、
前記第６発明において、
前記ランドの鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きく設定されている
ものである。

本発明（請求項８に記載の第８発明）のヘリカルギヤの製造方法は、
ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、

傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ものである。

上記構成より成る第１発明のヘリカルギヤは、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されているので、ワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みを最少にするという効果を奏するとともに、鍛造後の左右の被加工面である歯面における内部応力のバラツキを少なくするという効果を奏する。

上記構成より成る第２発明のヘリカルギヤの製造装置は、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されているので、ワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みが最少のヘリカルギヤの製造を可能にするという効果を奏するとともに、鍛造後の左右の被加工面である歯面における内部応力のバラツキを少なくするという効果を奏する。

上記構成より成る第３発明のヘリカルギヤの製造装置は、前記第２発明において、前記ダイの対向加工面のねじれ角と前記ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角とが異なっているので、鍛造後の歯面における内部応力をより均一にするという効果を奏する。

上記構成より成る第４発明のヘリカルギヤの製造装置は、前記第３発明において、前記ダイの対向加工面のねじれ角が、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角より大きいので、鍛造後の歯面における内部応力をより均一にするという効果を奏する。

上記構成より成る第５発明のヘリカルギヤの製造装置は、前記第２発明において、前記ランドが、対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部とを備えているので、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面に滑らかにしごきを付与することが出来るという効果を奏する。

上記構成より成る第６発明のヘリカルギヤの製造装置は、前記第５発明において、前記入口テーパ部と出口テーパ部との間に対向間距離が一定な平行部が形成されているので、確実且つ一様なしごき付与を可能にするという効果を奏する。

上記構成より成る第７発明のヘリカルギヤの製造装置は、前記第６発明において、前記ランドの鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きく設定されているので、鍛造後の歯面における内部応力をより均一にするという効果を奏する。

上記構成より成る第８発明のヘリカルギヤの製造方法は、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されているので、ワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みが最少のヘリカルギヤの製造を可能にするという効果を奏するとともに、鍛造後の左右の被加工面である歯面における内部応力のバラツキを少なくするという効果を奏する。

以下本発明の最良の実施の形態につき実施例に基づき、図面を用いて具体的に説明する。

本第１実施例のヘリカルギヤは、図１ないし図１０に示されるようにワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるダイ２において、傾斜して形成された対向加工面２１における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくして形成されたランド２２により、前記ワーク１がパンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面にしごきが付与されたものである。

本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、図１ないし図４に示されるようにワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるダイ２において、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくして形成されたランド２２により、前記ワーク１がパンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面にしごきが付与されるものである。

本第１実施例のヘリカルギヤの鍛造成形においては、一般的なプレス機械を用いた成形方法に基づくものである。

本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、図１ないし図５に示されるようにワーク１に対して成形を加える成形加工内面が形成されたダイ２に対して、ワーク１を押し込むパンチ３とから成る。

前記ダイ２は、図１ないし図５に示されるようにワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるために傾斜して形成された各対向加工面２１における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくしたランド２２が形成され、前記ワーク１がパンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面にしごきが付与されるものである。

前記ダイ２は、図６（Ａ）に示されるようにワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるために傾斜して形成された対向加工面２１１、２１２の中立線Ｎd のねじれ角θＬが、ワーク１である両側の被加工面１１１、１１２を有するヘリカルギヤのヘリカル歯部１１の中立線Ｎwのねじれ角θＲより大きく設定されているものである。

以下に、ワークのねじれ角と型のねじれ角を異なる角度にする理由について詳細に説明する。
図６（Ｂ）は、ワークと型のねじれ角を同一にした場合の成形中の模式図である。
図６（Ｂ）において、Ｐは歯形に垂直方向の成形圧力を示している。
左歯面はＰの水平方向分力（Ｐｈ）を、右歯面はＰの垂直方向分力（Ｐｖ）を主に受けるとすると、両歯面のテーパ部分に垂直な法線方向分力は、図に示すようになる。

ここで常用する型のねじれ角は１５°〜３５°であるのでＰｖ＞Ｐｈであり、Ｐｖｎ＞Ｐｈｎである。
図６（Ｂ）において、
Ｐ：成形圧力の歯形に加わる力
（θ：ねじれ角）ワーク、型同一
左歯面
Ｐｈ：Ｐの水平方向分力
Ｐｈｎ：Ｐｈの法線方向分力
右歯面
Ｐｖｎ：Ｐｖの法線方向分力
Ｐｖ：Ｐの垂直方向分力
である。

法線方向分力Ｐｈｎ、Ｐｖｎは、歯形形状に沿って変化する。型の歯面２１１、２１２が受ける力は、単位面積当たりの圧力と受圧面積との積であるのでこの場合法線方向のしごき代が一様であれば、図の右歯面がより多くの力を受ける。

したがって、ワークと型のねじれ角が同一な場合は必ず右歯面と左歯面とで与えられる内部応力に差が生じるのである。

図６（Ｃ）において、
θＬ：型のねじれ角
θＲ：ワークのねじれ角
θＲ＞θＬ（型よりもワークが強ねじれ）

ＳＲ：右歯面の受圧面
ＳＬ：左歯面の受圧面
ＳＬ＞ＳＲ（左歯面のほうが右歯面よりも受圧面が大）
である。
本第１実施例においては、ワークであるヘリカル歯部１１のねじれ角と型のランド２２のねじれ角を異なる角度に設定されている。

鍛造後の両歯面の内部応力が均等になるようにするために、あらかじめ型とワークには、θＲ＞θＬとなるような角度差を設けてある。この結果、受圧面であるランド２２の入口テーパ部２２１の左右のテーバ部の面積ＳＲ、ＳＬは、左歯面１１２が大となり、左歯面１１２と右歯面１１１は均等な内部応力が与えられる。

前記ランド２２は、図７に示されるようにワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるために前記ダイ２において、傾斜して形成された各対向加工面２１における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に形成されている。

前記ランド２２は、対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部２２１と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部２２２と、前記入口テーパ部２２１と前記出口テーパ部２２２との間に形成された対向間距離が一定で最も短い平行部２２０とを備えているものである。

前記ランド２２の入口テーパ部２２１は、図７に示されるように３°〜２０°の範囲内の適当な角度に設定され、該入口テーパ部２２１の両側の入口部には、Ｒ２〜Ｒ７の面取りが施され、該入口テーパ部２２１の両側の出口部には、Ｒ０．３〜Ｒ１の面取りが施されている。

前記ランド２２の出口テーパ部２２２は、図７に示されるように３°〜１５°の範囲内の適当な角度に設定され、該出口テーパ部２２２の両側の入口部には、Ｒ０．５〜Ｒ２の面取りが施され、該出口テーパ部２２２の両側の出口部には、Ｒ２〜Ｒ７の面取りが施されている。

前記ランド２２は、各対向加工面２１１、２１２における鋭角面側（図６中左側）の加工面のしごき代ａ（０．３〜０．６ｍｍ）が、鈍角面側（図６中右側）のしごき代ｂ（０．１〜０．３ｍｍ）より大きくなるように適宜設定されているが、場合によって鋭角面側の加工面のしごき代と鈍角面側のしごき代とを同一にしてよいのである。

本第１実施例においては、上述のランド２２を有するダイ２（金型）にワーク１を投入し、パンチ３にて鍛圧してしごき加工するものであるので、当然のことながらワークの幅寸法はランドの内幅（最小対向面間隔）よりも若干太くしておき、適正なしごき量が得られるように設定されている。

また本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法においては、成形完了時のワーク１が存在する部分を歯筋方向にクラウニングを付けておくと、ワーク１の弾性回復作用と相まって、ワークには歯筋クラウニングを付けることが可能となる。

上述の構成より成る本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置における鍛造成形方法について、図１ないし図８を用いて説明する。

図１に示されるように上述の入口テーパ部２２１と出口テーパ部２２２と平行部２２０とから成るランド２２が形成された金型２にワーク１を投入し、前記パンチ３にて鍛圧する。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示されるように前記パンチ３が下降するにつれて前記ランド２２の前記平行部２２０によりワーク１のヘリカル歯面１１は順次成形されるが、成形完了時点での内部応力は均等ではなく、図の右歯面１１１が左歯面１１２より大となるように設定されている。

また、図８（Ｃ）に示されるように成形完了時点でのワーク１の特徴として、前記パンチ３によって型底まで押し込まれたワーク１のヘリカル歯面１１は、圧下に伴う広がりによって前記ランド２２の内幅よりも幅広となっている。これが以下に述べる離型時にしごき量となる。

この状態から図８（Ｄ）に示されるように離型のためにワーク１のヘリカル歯面１１を上方へ押し上げるが、その際ワーク１のヘリカル歯面１１は前記ランド２２によって再び鍛圧され、今度は逆に左歯面１１２が強く鍛圧されるため、結果として離型完了したワーク１のヘリカル歯面１１の左右の歯面１１１、１１２には均一な内部応力を付与することができる。

本第１実施例においては、前記ワーク１が前記パンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２の前記平行部２２０を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面１１１、１１２に両側から直角にしごきが付与されるように前記ヘリカル歯部１１の上下端部が、水平面に対して傾斜して形成されているので、軸長の制約、干渉の回避その他の理由により必要に応じて成形後前記ヘリカル歯部１１の上下端部が、水平になるように切削加工されることがある。

本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法においては、上述したような方法で成形されたワーク１のヘリカル歯面１１の左右の歯面１１１、１１２には離型した時点で両歯面に均一な内部応力が付加されているため、熱処理後の変形を最少に抑えることができるのである。

成形完了時点の型底で太鼓状に成形されたワーク１は、離型のため上方へ押し上げられるに従い、最大歯厚部分には強く、最少歯厚部分には弱い弾性回復作用が働くためクラウニングが付加された歯面が形成される。当然ながら、金型のクラウニング量を変えることでワークのクラウニング量をコントロールできるのである。

図９（Ａ）ないし図９（Ｃ）を用いて、さらに詳細に説明する。
成形途中を示す図９（Ｂ）において、ランド部２２に対応する矢印で示す範囲は、ランド部２２によって成形される歯面の範囲を示し、ランド部２２を通過した矢印の範囲の歯面には弾性回復が働く。

成形途中においては、左側のテーバ部Ａでワークのヘリカル歯面１１は成形される。しごき量は、歯厚方向で０．０５〜０．３であり、しごきによって与えられる応力はヘリカル歯部１１の右歯面１１１が大である。

成形完了を示す図９（Ｃ）に示されるように、型底に到達したワークのヘリカル歯部１１には圧下による広がりが起こる。ランド部２２を通過したワークのヘリカル歯部１１は、出口テーバ部２２２のテーパ部Ｂより下の幅広になった空間で弾性回復が起きてランド部内幅よりも幅広になる。パンチ３によって型底まで押し込まれたワークのヘリカル歯部１１には圧下による広がりが発生する。上述の相乗作用がテーパ部Ｂの下側で働いている。成形中に与えられた左右の応力のアンバランスは保たれている。

離型途中を示す図９（Ｃ）に示されるように、ランド部２２を通過した歯面には弾性回復が働く。ワークのヘリカル歯面１１がテーパ部Ｂによって再度成形される。すなわち、成形によって型内で幅広になったワークのヘリカル歯面１１は再びテーパ部Ｂでしごきが成される。成形とは逆に、下から上への力によって右歯面１１１には左歯面１１２よりも強い応力が与えられる。

上述の第１実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法によって製造された図１０に示されるヘリカルギヤは、ワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるダイ２において、傾斜して形成された対向加工面２１における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくして形成された前記ランド２２により、図５（Ｂ）に示されるように前記ワーク１が前記パンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２の前記平行部２２０を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面１１１、１１２に両側から直角にしごきが付与されるので、歯の断面に一様に内部応力（応力の方向は歯面法線方向である）を付加することが出来るため、図５（Ｃ）に示されるようにワーク１内に存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みを最少にするという効果を奏する。

上記作用を奏する本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、ワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１に加工を加えるダイ２において、傾斜して形成された対向加工面２１における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さく形成されたランド２２により、前記ワーク１がパンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２の前記平行部２２０を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面に対して直角にしごきが付与されるので、モーメントを発生させることなくワークに存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みが最少のヘリカルギヤの製造を可能にするという効果を奏する。

また本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、前記ダイ２の対向加工面２１のねじれ角が、ワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１のねじれ角より大きいので、鍛造後の歯面における内部応力をより均一にするという効果を奏する。

さらに本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、前記ランド２２が、対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部２２１と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部２２２とを備えているので、前記ワーク１がパンチ３により鍛圧された時、前記ヘリカル歯部１１が前記ランド２２を通過するに当り前記ヘリカル歯部１１の両側の被加工面に滑らかにしごきを付与することが出来るという効果を奏する。

また本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、前記入口テーパ部２２１と出口テーパ部２２２との間に対向間距離が一定な平行部２２０が形成されているので、ワーク１であるヘリカルギヤのヘリカル歯部１１の両側の被加工面１１１、１１２に両側から直角にしごきがモーメントを発生させることなく付与されるので、確実且つ一様なしごき付与を可能にするという効果を奏する。

さらに本第１実施例のヘリカルギヤの製造装置は、図６に示されるように前記ランドの鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きく設定されているとともに、前記ランド２２に対してワーク１のヘリカル歯部１１の下降動作および上昇動作の往復しごき動作を行うものであるので、下降動作と上昇動作とでは、加工面の鋭角面側と鈍角面側が入れ替わりしごきが行われるので、鍛造後の左右の被加工面である歯面における内部応力のバラツキを少なくするという効果を奏する。

本第２実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、上述した第１実施例がランド２２に対してワーク１のヘリカル歯部１１の下降動作および上昇動作の往復しごき動作を行うものであるのに対して、図１１に示されるようにランド２２に対してワーク１の下降動作のみを行う抜き落とし方式を採用する点が、主な相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第２実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法においては、所謂「抜き落とし方式」と呼ばれる成形方法を用いた場合について説明する。

本第２実施例の成形方法では、上述の第１実施例における図８に示したような離型を利用した成形が使えないため、図６に示した工夫を利用して、目的のワーク形状を得るものである。

前記ランド２２は、図１１に示されるように平行部２２０からのワーク１のヘリカル歯部１１の抜けを滑らかにするため、上述の第１実施例と同様に対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部２２１と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部２２２と、前記入口テーパ部２２１と前記出口テーパ部２２２との間に形成された対向間距離が一定で最も短い平行部２２０とを備えているが、出口テーパ部２２２は無くして階段状に形成してもよいのである。

本第２実施例の成形方法においては、前記ランド２２を有する金型２にワークを投入しパンチ３にて鍛圧するものであるが、この時、ワーク１の幅寸法はランド２２の平行部２２０の内幅よりも若干太くしておき、適正なしごき量が得られるようにしておくとともにワーク１のねじれ角を金型のそれよりも強ねじれに設定しておくことで成形中は常に図の左歯面のしごき量が右側よりも多くなるように成形される。

このような方法で成形されたワーク１の歯面には離型した時点で両歯面に均一な内部応力が付加されているため、熱処理後の変形を最少に抑えることができる。

プレスで鍛圧する場合においては、力は垂直下向きに加わるため、ヘリカルギヤ用金型１においては、鈍角側へより強い力が加わる。このため左右の歯面で比べた場合、成形の度合いが異なり、熱処理後の変形量に差異が発生する。従来の方法では、左右でねじれ角の異なる金型を使用せざるを得なかったが、型製作が複雑となり結果としてコスト高を招いていたが、本第２実施例においては、かかる問題点を解消するものである。

本第３実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、上述した実施例がランド２２による両側からの直角のしごきを可能にするためヘリカル歯部の上下端面が水平でないため、成形後に上下端面の突出部の切削加工が必要であったのに対して、図１２に示されるようにかかる切削加工を不要にするために水平な上下端面のヘリカル歯部の成形を可能にするために水平なランド２２を用いてしごき加工を行う点が、主な相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第３実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、上述した実施例で示したような、歯直角方向にテーパ部とランド部を設けることはダイの設計・製作が複雑となるため、本発明としては簡易的な応用例として図１２に示すような実施例も採用し得るものである。

図１２から明らかなように、入口テーパ部２２１の開始位置がダイ２の上面と平行すなわちヘリカルギヤの軸方向に直交する方向であり、出口テーパ部２２２の終わり位置がダイ２の上面と平行であり、上記により、ランド部分２２がダイ２の上面と平行となるような形状を有していて、左右のテーパ部の角度がθ１＞θ２となっている金型を用いるものである。

本第３実施例における利点としては、角部に面取りが施された水平な上下端面のヘリカル歯部の成形を可能にするとともに、型設計・製作が簡単であること、ねじれ角を変えた素材を用いれば上述の実施例と同等の効果が得られること、歯形形状全周に沿ってランド部とテーパ部をダイの内周に配列することができる、素材の端面についても、ダイ２の上面と平行な形状で良いなどが挙げられる。

さらに本第３実施例においては、上述した実施例がランド２２による両側からの直角のしごきを可能にするためヘリカル歯部の上下端面が水平でないため、成形後に上下端面の突出部の切削加工が必要であったが、かかる切削加工を不要にするため、加工工程を簡略化を可能にするとともに、ヘリカル歯部１１における鍛造の端流線の切断を無くすため、ヘリカル歯部１１の強度向上を可能にする作用効果を奏するものである。

本第４実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、上述した第３実施例が入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の左右の傾斜角が異なるものであったのに対して、図１３に示されるように入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の左右の傾斜角を略等しくする点が、主な相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第４実施例のヘリカルギヤの製造装置および製造方法は、入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の角度が左歯面と右歯面とで同一であり、テーパ部終わり位置がダイ２の上面と平行であり、上記により、ランド部分２２がダイ２の上面と平行となるような歯形部を有していて、テーパ部の角度がθ１＝θ２となっている金型を用いるものである。

本第４実施例においては、上述の第３実施例で示した形状に追加的変更を加えるものであるので、後述するようにダイの設計・製作が容易でかつ本発明の効果がよく得られるものである。

本第４実施例においては、角部に面取りが施された水平な上下端面のヘリカル歯部の成形を可能にするとともに、型設計・製作が簡単であること、特別な素材を用いなくても同等の効果が得られること、歯形形状全周に沿ってランド部とテーパ部をダイの内周に配列することができること、および素材の端面についてもダイ上面と平行な形状で良いなどの利点が得られる。

本第４実施例においては、入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の左右の傾斜角を略等しくするものであるので、ヘリカル歯部１１の前記入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の左右の面からのしごき作用のアンバランスを減少させるので、鍛造後の歯面における内部応力を均一にするという効果を奏する。

上述の実施例は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

上述の第１実施例においては、入口テーパ部２２１および出口テーパ部２２２の左右の傾斜角を略等しくする例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、しごきが過酷に行われることになるヘリカル歯部の水平な上下端面の鋭角側の角部のしごきを滑らかに行うために図１３中破線で示されるように鋭角側の角部の面取り量を鈍角側の角部の面取り量より大きくしたり、図１３中一点鎖線で示されるように鈍角側の角部をしごく図中左側の前記入口テーパ部２２１および図中右側の出口テーパ部２２２の傾斜を鈍角側の角部をしごく反対側のテーパ部２２１、２２２の部位の傾斜より大幅に緩やかにして（θ1 ＜＜θ2 ）範囲を広げ、しごきが徐々に行われるようにする実施形態を採用することが可能である。

上述の第１実施例においては、図１０に示されるハブ付きのギヤを製造する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、図１４および図１５に示されるようにハブを有していないギヤを製造することも勿論可能である。

ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくして形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に存在する内部応力のベクトルを一様すなわち均一にすることにより、熱処理歪みを最少にする用途に適するヘリカルギヤ、ヘリカルギヤの製造装置および製造方法。

本発明の第１実施例のヘリカルギヤの製造装置における全体型組立図を示す縦断面図である。本第１実施例における金型を示す図１中Ｃ−Ｃ線に沿う部分断面斜視図である。本第１実施例における金型の全体および一部を示す全体斜視図および部分拡大斜視図である。本第１実施例における金型を示す図１中Ａの方向から見た平面図である。本第１実施例における要部を示す図４中Ｂ−Ｂ線に沿う部分拡大断面図、本第１実施例における鍛造方法の応力付加部分を説明する部分拡大断面図、および本第１実施例におけるワークであるヘリカル歯部内に作用する内部応力を説明する説明図である。本第１実施例におけるしごき代およびねじれ角、ワークと型のねじれ角が等しい場合、およびワークと型のねじれ角が異なる場合を説明する部分拡大断面図である。本第１実施例におけるランド部の各設定を説明するための部分拡大断面図である。本第１実施例における各成形過程を説明するための第１の各部分拡大断面図である。本第１実施例における各成形過程を説明するための第２の各部分拡大断面図である。本第１実施例の製造装置によって製造させれたヘリカルギヤを示す斜視図である。本発明の第２実施例における各成形過程を説明するための各部分拡大断面図である。本発明の第３実施例における要部を説明するための部分拡大断面図である。本発明の第４実施例における要部を説明するための部分拡大断面図である。本発明の実施例装置によって製造されたその他のヘリカルギヤを示す斜視図である。本発明の実施例装置によって製造された更にその他のヘリカルギヤを示す斜視図である。従来におけるホブ加工によりヘリカルギヤを製造する各工程を示すチャート図である。従来におけるダイを用いて鍛造する装置におけるワークであるヘリカル歯部の膨張、収縮部分を説明するための説明図である。従来におけるるホブ加工と鍛造加工によりヘリカルギヤを製造した場合における鍛流線の状態を説明する説明図である。従来におけるダイを用いて鍛造する装置におけるワークと型のねじれ角の関係を示す線図である。

符号の説明

１ワーク
２ダイ
３パンチ
１１ヘリカル歯部
２１対向加工面
２２ランド

Claims

ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ことを特徴とするヘリカルギヤ。
ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、

傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
請求項２において、
前記ダイの対向加工面のねじれ角と前記ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角とが異なっている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
請求項３において、
前記ダイの対向加工面のねじれ角が、ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部のねじれ角より大きい
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
請求項２において、
前記ランドが、対向間距離が徐々に狭くなる入口テーパ部と対向間距離が徐々に広くなる出口テーパ部とを備えている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
請求項５において、
前記入口テーパ部と出口テーパ部との間に対向間距離が一定な平行部が形成されている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
請求項６において、
前記ランドの鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きく設定されている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造装置。
ワークであるヘリカルギヤのヘリカル歯部に加工を加えるダイにおいて、

傾斜して形成された対向加工面における歯筋方向の中央より上方の所定箇所に対向加工面間の距離を他に比べて小さくするとともに一定の平行部が形成されたランドにより、前記ワークがパンチにより鍛圧された時、前記ヘリカル歯部が前記ランドを通過するに当り前記ヘリカル歯部の両側の被加工面にしごきが付与され、
前記ランドは、前記各対向加工面における鋭角面側の加工面のしごき代が、鈍角面側のしごき代より大きくなるように設定されている
ことを特徴とするヘリカルギヤの製造方法。