JP5370590B2 - 多連ギアの製造方法及び多連ギア - Google Patents

Description

本発明は、中空円筒形状の被加工部材の外周面に径の異なる歯車が成形された多連ギアを製造する多連ギアの製造方法及び多連ギアに関するものである。

多連ギアは、被加工部材の外周面に径の異なる大径歯車及び小径歯車が設けられたものである。多連ギアは、主として自動車の変速機に用いられるピニオン又はサン歯車として用いられる。具体的には、ＡＴ車、ＭＴ車、あるいはＣＶＴ等変速機の他エンジン用の歯車に用いられるものである。

図１１に従来技術にかかる特許文献１の多連ギア３００を示す。図１１に示すように、多連ギア３００は、小径歯車３０１及び大径歯車３０２を有し、その中心には中心孔３０４が成形されている。また、小径歯車３０１及び大径歯車３０２の間には隙間３０３が成形されている。

多連ギア３００は、第１工程において熱間鍛造により外周二段の最終二段歯車に近似する素材を成形する。第２工程において、小径歯車３０１及び大径歯車３０２を冷間鍛造により成形する。次いで、切り歯を用いて小径歯車３０１の歯切りを行う。そのため、切り歯が大径歯車３０２にぶつかるのを避けるため隙間３０３を成形する必要がある。

また、多連ギアとしては、大径歯車及び小径歯車が異なる部材から構成されている分割ギアがある。分割ギアは、大径歯車及び小径歯車を別部材で成形し、その後大径歯車及び小径歯車を接合組付することにより一体の分割ギアとして成形するものである。

特開２００９−１５６３６９号公報

しかしながら、従来の多連ギアの製造方法、及び多連ギアには、次のような問題があった。すなわち、切り歯を用いて切削を行うことにより多連ギア３００を製造する場合、小径歯車３０１及び大径歯車３０２の間には必然的に隙間３０３が成形される。隙間３０３が成形されると、主として用いられる自動車の業界において追及されている省スペース化の問題に対応ができないため問題となる。また、切削を行わず転造技術を用いたとした場合でも、小径歯車を成形するにあたり大径歯車との間に余肉が流動するため隙間が必要となる。そのため、隙間を無くすことができないため問題となる。

他方、隙間を成形しないため、小径歯車を成形後、大径歯車を成形することが考えられる。しかし、小径歯車が変形しないように複雑な装置構成で拘束する必要があるが、精度の確保が難しくコスト高となるため問題となる。

分割ギアにおいては、大径歯車及び小径歯車の成形後に接合組付を行うため、強度が低下する可能性があるため問題となる。また、接合組付が必要となると、接合組付け工程が余分に必要となること、及び、精度の確保が難しいことからコスト高となるため問題となる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、小径歯車と大径歯車の間に隙間がない多連ギアをコスト安で製造する多連ギアの製造方法及び多連ギアを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様における多連ギアの製造方法は、次のような構成を有している。
（１）中空円筒形状の被加工部材の外周面に径の異なる歯車が成形された多連ギアを製造する多連ギアの製造方法において、前記外周面に小径歯車を成形する第１工程と、前記被加工部材の端部を塑性変形して拡径し大径歯車部を成形する第２工程と、前記大径歯車部を切削することにより大径歯車を成形する第３工程と、を有することを特徴とする。

（２）（１）に記載する多連ギアの製造方法において、前記第２工程における前記塑性変形は、前記端部を径方向に拡径させ、前記拡径した端部を前記小径歯車側に折り曲げること、が好ましい。

（３）（２）に記載する多連ギアの製造方法において、前記第２工程においてつば付ローラにより前記塑性変形を行うこと、が好ましい。

（４）（２）に記載する多連ギアの製造方法において、前記第２工程においてハンマリングにより前記塑性変形を行うこと、前記ハンマリングは、前記小径歯車の断面積より小さい接触面積のハンマを使用すること、が好ましい。

（５）（１）乃至（４）に記載するいずれか一つの多連ギアの製造方法において、前記第２工程において、前記被加工部材の端部を高周波加熱により加熱すること、が好ましい。

（６）本発明の他の態様における多連ギアは、（１）に記載する多連ギアの製造方法により製造された多連ギアにおいて、前記小径歯車の端部と前記大径歯車の端部が軸方向において重なった位置に位置していること、を特徴とする。

（７）（１）に記載する多連ギアの製造方法により製造された多連ギアにおいて、前記小径歯車の端面と前記大径歯車の端面が軸方向においてほぼ同じ位置に位置していること、を特徴とする。

（８）（６）又は（７）に記載する多連ギアにおいて、前記小径歯車の少なくとも片側に前記大径歯車が成形された一体構造の多連ギアであること、が好ましい。

次に、本発明に係る多連ギアの製造方法及び多連ギアの作用及び効果について説明する。
（１）の構成によれば、中空円筒形状の被加工部材の外周面に径の異なる歯車が成形された多連ギアを製造する多連ギアの製造方法において、外周面に小径歯車を成形する第１工程と、被加工部材の端部を塑性変形して拡径し大径歯車部を成形する第２工程と、大径歯車部を切削することにより大径歯車を成形する第３工程と、を有することにより、小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていない多連ギアを製造することができる。小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていな多連ギアとは、小径歯車の端部と大径歯車の端部が軸方向において重なった位置に位置している多連ギア及び小径歯車の端面と大径歯車の端面が軸方向においてほぼ同じ位置に位置している多連ギアのことをいう。

小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていない多連ギアであれば、隙間の分だけスペースを省くことができる。そのため、機械に組み込んだ際に省スペースとなる。

また、小径歯車を成形後に大径歯車を成形する場合であっても、小径歯車を変形しないように複雑な装置構成で拘束する必要がない。そのため、精度の確保が容易でコストを従来と比較して低減できる。

また、塑性変形により多連ギアを製造するため、分割ギアと比較して強度を強くすることができる。さらに、接合組付が不要であるため低コストで同軸精度が良い多連ギアを製造することができる。

（２）の構成によれば、（１）に記載する作用効果のほか、第２工程における塑性変形は、端部を径方向に拡径させ、拡径した端部を小径歯車側に折り曲げることにより、小径歯車の変形を最小限に抑えることができる。具体的には、第１に被加工部材の端部が被加工部材の円筒に対する径方向に拡径する。被加工部材の端部を円筒の径方向に塑性変形させるときは、変形部が小径歯車から遠い部分にあるため小径歯車の変形を最小限に抑えることができる。第２に被加工部材の端部が円筒の径方向に一定量塑性変形した後に、端部を小径歯車側に折り曲げる。端部を小径歯車側に塑性変形させるときには、端部が小径歯車から遠い部分にあるため小径歯車の変形を最小限に抑えることができる。したがって、大径歯車部を成形する場合であっても、小径歯車の変形を最小限に抑えることができる。

（３）の構成によれば、（２）に記載する作用効果のほか、第２工程においてつば付ローラにより塑性変形を行うことにより、容易に端部を径方向に拡径させ、拡径した端部を小径歯車側に折り曲げることができる。すなわち、端部を径方向に拡径させるのはローラ部が行い、端部を小径歯車側に折り曲げるのはつば部が行うことで一連の動作で成形を行うことができる。

（４）の構成によれば、（２）に記載する作用効果のほか、第２工程においてハンマリングにより塑性変形を行うこと、ハンマリングは、小径歯車の断面積より小さい接触面積のハンマを使用することにより、成形荷重を小さくすることができる。そのため、小径歯車を成形後に大径歯車を成形する場合であっても、小径歯車の変形を最小限に抑え大径歯車を成形することができる。また、ハンマリングにより端部を径方向に拡径させ、拡軽下端部を小径歯車側に折り曲げることができる。

（５）の構成によれば、（１）乃至（４）に記載する作用効果のほか、第２工程において、被加工部材の端部を高周波加熱により加熱することにより、変形抵抗を下げることができる。そのため、大径歯車の成形の際に必要な成形荷重を小さくすることができ、さらに小径歯車の変形を最小限にすることができる。

（６）又は（７）の構成によれば、（１）に記載する多連ギアの製造方法により製造された多連ギアにおいて、小径歯車の端部と大径歯車の端部が軸方向において重なった位置に位置している。又は、小径歯車の端面と大径歯車の端面が軸方向においてほぼ同じ位置に位置している。そのため、小径歯車及び大径歯車の間に隙間がない多連ギアとなる。小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていない多連ギアであるため、隙間の分だけスペースを省くことができる。したがって、多連ギアを組み込んだ最終製品である機械を小型化することができる。

また、多連ギアは一つの被加工部材により成形されるため、分割ギアと比較して強度を強くすることができる。さらに、接合組付が不要であるため低コストで同軸精度が良い多連ギアとなる。

（８）の構成によれば、（６）又は（７）に記載する作用効果のほか、小径歯車の少なくとも片側に大径歯車が成形された一体構造の多連ギアであることにより、用途に応じた多連ギアとすることができる。

例えば、小径歯車及び大径歯車により構成される多連ギア、中心に小径歯車を成形し、その両端部に大径歯車を成形する多連ギア等とすることができる。このような、様々な多連ギアにおいても、小径歯車及び大径歯車の間には隙間がない。そのため、隙間の分だけスペースを省くことができ機械に組み込んだ際に省スペースとなる。

第１実施形態に係る多連ギアの概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第１工程を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第２工程その１を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第２工程その２を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第３工程を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第４工程その１を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第４工程その２を示す概念断面図である。 第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第５工程を示す概念断面図である。 第２実施形態に係る多連ギアの製造方法の概念断面図である。 第３実施形態に係る多連ギアの製造方法の概念断面図である。 従来技術に係る多連ギアの概念断面図である。

次に、本発明の一実施形態の多連ギアの製造方法、及び多連ギアについて図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
(多連ギアの全体構成)
図１に多連ギア１の概念断面図を示す。多連ギア１は、後述する多連ギアの製造方法における塑性変形が可能な金属等を素材とする。図１に示す多連ギア１は、略中空円筒形状をなし、その中心には中心孔１４が成形されている。多連ギア１の外周中心部には小径歯車１１が成形されている。また、小径歯車１１の軸方向の上下外周に大径歯車１２、１３が成形されている。

図１では、大径歯車１２、１３を小径歯車１１の軸方向の上下外周に設けたが、小径歯車１１の軸方向の上又は下外周のいずれか一方とすることもできる。例えば、図５に示す多連ギア３０のように大径歯車１２及び小径歯車１１が成形された多連ギアとすることもできる。または、大径歯車１３及び小径歯車１１の２つの歯車が成形された多連ギアであって、小径歯車が端部に形成された多連ギアとすることもできる。

図１に示すように小径歯車１１の上端面１１Ａと大径歯車１２の端面１２Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置している。また、小径歯車の下端面１１Ｂと大径歯車１３の端面１３Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置している。それにより、小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の間に隙間がない多連ギアとなる。小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の間に隙間が成形されていないことにより、隙間の分だけスペースを省くことができる。そのため、機械に組み込んだ際に省スペースとなる。

また、多連ギア１は後述する一つの被加工部材２０から成形されるため、分割ギアと比較して強度を強くすることができる。すなわち、一つの被加工部材２０で成形された多連ギア１は、塑性変形が可能な金属等の強度がそのまま強度となるため、分割されて接合された分割ギアと比較して強度が勝る。さらに、分割ギアと異なり接合組付が不要であるため、低コストで製造可能であって同軸精度が良い多連ギアとなる。

(多連ギアの製造方法)
本実施形態に係る多連ギア１の製造方法について図２〜図８を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第１工程の概念断面図を示す。図３は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第２工程その１の概念断面図を示す。図４は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第２工程その２の概念断面図を示す。図５は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第３工程におけるギアの概念断面図を示す。図６は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第４工程その１の概念断面図を示す。図７は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第４工程その２の概念断面図を示す。図８は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法の第５工程におけるギアの概念断面図を示す。

(第１工程)
第１工程は、略中空円筒形状の被加工部材２０の外周中心部に小径歯車１１を成形するための工程である。始めに、被加工部材２０を用意する。被加工部材２０は、塑性変形が可能な金属等を素材とするものである。被加工部材２０は、略中空円筒形状のものであり、本実施形態においては、例えば筒部の厚みは２０ｍｍ、外周径は６０ｍｍを用いる。続いて、被加工部材２０の外周に対して図２に示す小径歯車１１を成形する。小径歯車１１の成形方法は、転造、切削、据えこみ等の方法により成形する。小径歯車１１の成形については、他の大径歯車１２、１３が成形されていない状態で成形を行うため、大径歯車１２、１３に対しての精度に影響を与えることがない。そのため、どのような成形方法を用いることもできる。

(第２工程)
第２工程は、被加工部材２０の端部２１を塑性変形して拡径することで大径歯車部２を成形するための工程である。被加工部材２０を塑性変形して拡径させるために、本実施形態においては、図３に示す塑性変形装置５０を用いる。

塑性変形装置５０の構成について説明する。塑性変形装置５０は、つば付ローラ５１及び固定ローラ５２を有する。つば付ローラ５１は、２つの同様の構成からなるつば付ローラ５１Ａ及びつば付ローラ５１Ｂを有する。つば付ローラ５１は、被加工部材２０の中心軸Ｎに対して直角方向の中心軸Ｍを中心に回転する。つば付ローラ５１は、円柱形状であるローラ部５１１及びローラ部５１１から中心軸Ｎと同じ軸方向に突出したつば部５１２を有する。ローラ部５１１には、端部２１を押圧する押圧面５１１Ａを有する。つば部５１２のうち、大径歯車部２に当たる部分を成形する成形面５１２Ａを有する。押圧面５１１Ａと成形面５１２Ａは連続して成形されている。図には表れていないが、押圧面５１１Ａは、中心孔１４の中心軸Ｎからつば部５１２に近いほど位置が高い位置にある。そのため、押圧面５１１Ａは、外周方向に向かって高い位置へと傾斜している。よって、端部２１を少ない力で押圧し塑性変形させることができる。成形面５１２Ａは、つば部５１２の内周側に成形されている。また、成形面５１２Ａは、押圧面５１１Ａと接触する辺から遠ざかるにつれ中心軸Ｎから遠ざかるように成形されている。

固定ローラ５２は、土台部５２２及び中心固定部５２１を有する。土台部５２２は、円柱形状であり、その径は略円筒形状の被加工部材２０の径よりも大きな径となっている。そのため、土台部５２２の上面に被加工部材２０載置することができる載置面５２２Ａが成形されている。土台部５２２の中心には、円柱形状の中心固定部５２１が固定されている。中心固定部５２１の径は被加工部材２０の中心孔１４の径とほぼ同じ径となっている。そのため、中心固定部５２１を被加工部材２０の中心孔１４に挿入することで、端部２２は載置面５２２Ａに載置される。さらに、被加工部材２０の中心孔１４は当接部５２１Ａに当接するため、固定ローラ５２に固定される。

被加工部材２０を固定ローラ５２に固定させた状態とする。中心軸Ｎを中心に固定ローラ５２を図中時計回りに回転させる。続いて、中心軸Ｍを中心につば付ローラ５１Ａを図中時計回りに、つば付ローラ５１Ｂを図中時計反対回りに回転させる。本実施形態においては、固定ローラ５２及びつば付ローラ５１を図中時計回りに、つば付ローラ５１Ｂを反時計回りに回転させる旨記載したが、回転方向は任意で変更することができる。

図３に示すように、つば付ローラ５１を回転させた状態で、押圧面５１１Ａを被加工部材２０の端部２１に押圧させる。押圧面５１１Ａは端部２１をその押圧力により被加工部材２０の外周径方向に塑性変形させる。被加工部材２０は図３に示すように押圧面５１１Ａに沿って塑性変形する。被加工部材２０の端部２１が外周径方向に塑性変形されるとき、塑性変形している端部２１は小径歯車１１から遠い部分にある。そのため、小径歯車１１は塑性変形による押圧力の影響が小さく、小径歯車の変形を最小限にすることができる。

図４に示すように、さらにつば付ローラ５１を押圧することにより、押圧面５１１Ａに沿って塑性変形した端部２１は成形面５１２Ａに当接する。続いて、端部２１は成形面５１２Ａに沿って、小径歯車１１側であって円筒部２３とほぼ平行の矢印Ｏ方向に塑性変形する。端部２１は、小径歯車１１の上端面１１Ａと重なった位置に位置している。端部２１を小径歯車１１側であって円筒部２３とほぼ平行の方向に塑性変形させるときに、変形部である端部２１は小径歯車１１から遠い部分にある。そのため、塑性変形による小径歯車１１への影響が小さく小径歯車の変形を最小限に抑えることができる。

（第３工程）
第３工程は大径歯車部２を小径歯車１１に成形し多連ギア３０を製造するための工程である。多連ギア３０とは、小径歯車１１及び大径歯車１２の２つの歯車が成形された多連ギアのことをいう。第３工程で多連ギアの製造方法を止めることにより、小径歯車１１及び大径歯車１２の２つの歯車を有する多連ギア３０を製造することができる。

図５に示すように、大径歯車部２を小径歯車１１に成形する。具体的には、小径歯車１１の上端面１１Ａと大径歯車１２の端面１２Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置するように成形する。大径歯車１２の成形方法は、転造、切削、据えこみ等の方法により成形する。大径歯車１２の成形については、小径歯車１１と離れた部分の成形となるため、小径歯車１１の精度に与える影響は小さい。そのため、どのような成形方法を用いることができる。

（第４工程）
第４工程は、多連ギア３０の端部２２を塑性変形して拡径することで大径歯車部３を成形するための工程である。多連ギア３０を塑性変形して拡径させるために、本実施形態においては、図６に示す塑性変形装置６０を用いる。

塑性変形装置６０の構成及び作用効果は、上記した図４に示す塑性変形装置５０と同様である。そのため、詳細な説明を割愛する。なお、塑性変形装置６０の部品番号は、図６及び図７に示すように、塑性変形装置５０の部品番号と比較して始めの部品番号が５から６となっている点で異なるのみで、部品の構成は異なるところがない。

多連ギア３０を固定ローラ６２に固定させた状態とする。中心軸Ｎを中心に固定ローラ６２を図中時計回りに回転させる。続いて、中心軸Ｐを中心につば付ローラ６１Ａを図中時計回りに、つば付ローラ６１Ｂを図中反時計回りに回転させる。本実施形態においては、固定ローラ６２及びつば付ローラ６１Ａを図中時計回りに、つば付ローラ６１Ｂを反時計回りに回転させる旨記載したが、回転方向は任意で変更することができる。

図６に示すように、つば付ローラ６１を回転させた状態で、押圧面６１１Ａを多連ギア３０の端部２２に押圧させる。押圧面６１１Ａは端部２２をその押圧力により多連ギア３０の外周径方向に塑性変形させる。多連ギア３０は図６に示すように押圧面６１１Ａに沿って塑性変形する。多連ギア３０の端部２２が外周径方向に塑性変形されるとき、塑性変形している端部２２は小径歯車１１から遠い部分にある。そのため、小径歯車１１は塑性変形による押圧力の影響が小さいため、小径歯車１１の変形を最小限に抑えることができる。つば付ローラ６１の大きさはつば付ローラ５１の大きさと比較して小さいものである。つば付ローラ６１がつば付ローラ５１よりも小さいことにより、図１に示す大径歯車１２と大径歯車１３の大きさの違いを成形することができる。つば付ローラのつば部の位置により大径歯車の大きさを調整することができる。

図７に示すように、さらにつば付ローラ６１を押圧することにより、押圧面６１１Ａに沿って塑性変形した端部２２は成形面６１２Ａに当接する。続いて、端部２２は成形面６１２Ａに沿って、小径歯車１１側であって円筒部２３とほぼ平行の矢印Ｑ方向に塑性変形する。端部２２は、小径歯車の下端面１１Ｂと重なった位置に位置している。端部２２を小径歯車１１側であって円筒部２３とほぼ平行の方向に塑性変形させるとき、変形部である端部２２は小径歯車１１から遠い部分にある。そのため、塑性変形による小径歯車１１への影響が小さいため小径歯車１１の変形を最小限に抑えることができる。

（第５工程）
第５工程は大径歯車部３を大径歯車１３に成形し多連ギア１を製造するための工程である。多連ギア１とは、小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の３つの歯車が成形された多連ギアのことをいう。

図８に示すように、大径歯車部３を大径歯車１３に成形する。具体的には、小径歯車１１の下端面１１Ｂと大径歯車１３の端面１３Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置するように成形する。大径歯車１３の成形方法は、転造、切削、据えこみ等の方法により成形する。大径歯車１３の成形については、小径歯車１１と離れた部分の成形となるため、小径歯車１１の精度に与える影響は小さい。そのため、どのような成形方法を用いることができる。

なお、上記第１実施形態においては、図１において、小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の間に隙間が成形されていない多連ギア１として、小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端面１１Ａと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端面１２Ａ、及び、小径歯車１１の大径歯車１３に近い下端面１１Ｂと大径歯車１３の小径歯車１１の端面１３Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置した多連ギアの製造方法を示した。しかし、小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端部１１Ｃと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端部１２Ｂ、及び、小径歯車１１の大径歯車１３に近い下端部１１Ｄと大径歯車１３の小径歯車１１の端部１３Ｂが軸方向において重なる位置に位置している多連ギアを製造することもできる。

小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端部１１Ｃと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端部１２Ｂが軸方向において重なる位置に位置している多連ギアを製造するためには、第３工程において大径歯車部２を大径歯車１２に成形する。大径歯車１２を成形する際に、端部１２Ｂが上端部１１Ｃに重なる位置に位置するように成形することによりできる。

また、小径歯車１１の大径歯車１３に近い下端部１１Ｄと大径歯車１３の小径歯車１１の端部１３Ｂが軸方向において重なる位置に位置している多連ギアを製造するためには、第５工程において大径歯車部３を大径歯車１３に成形する。大径歯車１３を成形する際に端部１３Ｂが下端部１１Ｄに重なる位置に位置するように成形することによりできる。

上記詳細に説明したように、本実施形態１においては、被加工部材２０の外周面２０Ａに小径歯車１１を成形する第１工程と、被加工部材２０の端部２１を塑性変形して拡径し大径歯車部２を成形する第２工程と、大径歯車部２を切削により大径歯車１２を成形する第３工程と、を有することにより、小径歯車１１及び大径歯車１２の間に隙間が成形されていない多連ギア３０を製造することができる。小径歯車１１及び大径歯車１２の間に隙間が成形されていない多連ギア３０とは、小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端面１１Ａと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端面１２Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置した多連ギア、及び小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端部１１Ｃと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端部１２Ｂが軸方向において重なる位置に位置している多連ギアを意味する。

さらに、多連ギア３０の端部２２を塑性変形して拡径し大径歯車部３を成形する第４工程と、大径歯車部３を切削することにより大径歯車１３を成形する第５工程と、を有することにより、小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の間に隙間が成形されていない多連ギア１を製造することができる。小径歯車１１及び大径歯車１２、大径歯車１３の間に隙間が成形されていない多連ギア１とは、小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端面１１Ａと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端面１２Ａ、及び、小径歯車１１の大径歯車１３に近い下端面１１Ｂと大径歯車１３の小径歯車１１の端面１３Ａが軸方向においてほぼ同じ位置に位置した多連ギア、及び、小径歯車１１の大径歯車１２に近い上端部１１Ｃと大径歯車１２の小径歯車１１に近い端部１２Ｂ、及び、小径歯車１１の大径歯車１３に近い下端部１１Ｄと大径歯車１３の小径歯車１１の端部１３Ｂが軸方向において重なる位置に位置している多連ギアを意味する。

小径歯車１１及び大径歯車１２の間に隙間が成形されていない多連ギア３０、及び、小径歯車１１及び大径歯車１２及び大径歯車１３であれば、隙間の分だけスペースを省くことができる。そのため、多連ギアを有する最終製品である機械を小型化することができる。

また、小径歯車１１を成形後に大径歯車１２を成形する場合、小径歯車１１を成形後に大径歯車１２及び大径歯車１３を成形する場合であっても、小径歯車１１を変形しないように複雑な装置構成で拘束する必要がないため、歯車の精度の確保が容易でコストを従来と比較して低減できる。

また、塑性変形により多連ギア３０又は多連ギア１を製造するため、分割ギアと比較して強度を強くすることができる。さらに、接合組付が不要であるため低コストで同軸精度が良い多連ギアを製造することができる。

第２工程においてつば付ローラ５１により塑性変形を行うことにより、第１工程で成形した小径歯車１１を変形することなく大径歯車１２を成形することができる。また、第４工程においてつば付ローラ６１により塑性変形を行うことにより、第１工程で成形した小径歯車１１を変形することなく大径歯車１３を成形することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る多連ギアの製造方法は、第１実施形態に係る多連ギアの製造方法と比較して、被加工部材の端部を塑性変形して拡径し大径歯車部を成形する第２工程及び第４工程以外に異なるところがない。そのため、第２実施形態においては、被加工部材４０の端部４１を塑性変形させる方法について説明することにより、その他の説明を割愛する。なお、第２実施形態ではその他の説明を割愛するが、第１実施形態と同様の作用及び効果を有する。また、第２工程のみを説明するが、第２工程における被加工部材の塑性変形は、第４工程においても同様の構成により同様の作用効果を奏するものである。

(第２工程)
第２工程は、被加工部材４０の端部４１を塑性変形して拡径することで大径歯車部２を成形するための工程である。被加工部材４０を塑性変形して拡径させるために、本実施形態においては、図９に示す塑性変形装置６０を用いる。

塑性変形装置６０の構成について説明する。塑性変形装置６０は、ハンマであり上下動し先端部が被加工部材４０の端部４１を何度も叩くことにより塑性変形して拡径する。塑性変形装置６０の接触面６０Ａが端部４１と接触する接触面積は、小さくなるように接触面６０Ａは成形されている。接触面積が小さいことにより成形荷重を小さくすることができ、端部４１の塑性変形の際に小径歯車１１の精度に与える影響が小さくできるためである。接触面６０Ａの接触面積を小さくするために、本実施形態においては、小径歯車１１の断面積よりも小さい接触面積とする。小径歯車１１の断面積よりも小さい接触面積とすることにより小径歯車１１の強度が勝り小径歯車１１の精度に与える影響を小さくできるためである。

本実施形態においては、図９に示す状態で、塑性変形装置６０の接触面６０Ａが何度も被加工部材４０の端部４１を叩くことにより逐次的に成形を行う。その結果、被加工部材４０の端部４１は塑性変形し大径歯車部２を成形することができる。本実施形態において、塑性変形装置６０を用い、さらに接触面６０Ａの接触面積が小径歯車１１の断面積よりも小さいことにより、成形荷重を小さくすることができる。そのため、小径歯車１１を成形後に大径歯車１２を成形する場合であっても、小径歯車１１の変形を最小限に抑え大径歯車１２を成形することができる。

なお、本発明の多連ギアの製造方法、及び多連ギアは、上記実施例に限定されることなく、色々な応用が可能である。

例えば、本実施形態において、第２工程及び第４工程は冷間鍛造により被加工部材の端部を塑性変形して拡径する旨記載した。しかし、例えば図１０に示すように、第２工程に入る前に端部２１をコイル９０により加熱し、材料を柔らかくした上で塑性変形させる熱間鍛造を行うことができる。コイル９０を用いて高周波加熱することにより、成形したい端部２１のみの一部だけの材料の変形抵抗を下げ塑性変形の際に必要とされる荷重を低下させることができる。高周波加熱によることにより、加工を行う一部だけを加熱できるため、省電力により加熱することができる。上記は第２工程における端部２１についてのみ説明したが、第４工程前の端部２２について加熱することもできる。また、第２実施形態におけるハンマリングの際に使用することによっても、塑性変形の際に必要とる荷重を低下させることができ、小径歯車１１の変形をさらに最小限に抑えることができる。

例えば、本実施形態においては、被加工部材、第１被加工部材２０、第１多連ギア３０、多連ギア１について、具体的な数値を示した。しかし、本数値は理解し易いように具体例を示したものであり、本実施形態をなんら限定するものではない。

例えば、本実施形態においては、第３工程において大径歯車１２を成形したが、第１工程、第２工程、第４工程を行った後に、大径歯車１２及び大径歯車１３の成形を行うこともできる。すなわち、塑性変形を全て終わらせた後に、大径歯車１２及び１３について成形することができる。塑性変形後に大径歯車１２及び１３を成形することにより、工程の一元化を図ることができる。それにより、多連ギア１の製造についてスピードアップすることができる。

例えば、本実施形態においては、小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていない多連ギアとして、小径歯車の大径歯車に近い歯車端部と大径歯車の小径歯車に近い歯車端部が軸方向においてほぼ同じ位置に位置した多連ギアを示した。しかし、例えば、小径歯車及び大径歯車の間に隙間が成形されていない多連ギアには、小径歯車の端部と大径歯車の端部が軸方向において重なった位置に位置する多連ギアを含む。すなわち、小径歯車の大径歯車に近い歯車端部よりも、大径歯車の小径歯車に近い歯車端部が重なり大径歯車が小径歯車に覆いかぶさった状態であっても隙間が成形されていない多連ギアとなる。本多連ギアは上記多連ギアの製造方法において、大径歯車部２を第３工程又は第５工程で切削等する際に成形量を変更することで製造することができる。大径歯車が小径歯車に覆いかぶさった状態であれば、小径歯車と大径歯車の隙間がない多連ギアを確実に製造することができる。

１、３０ 多連ギア
１１ 小径歯車
１２、１３ 大径歯車
２０ 被加工部材
５０、６０ 塑性変形装置

Claims (8)

1. 中空円筒形状の被加工部材の外周面に径の異なる歯車が成形された多連ギアを製造する多連ギアの製造方法において、
   前記外周面に小径歯車を成形する第１工程と、
   前記被加工部材の端部を塑性変形して拡径し大径歯車部を成形する第２工程と、
   前記大径歯車部を切削することにより大径歯車を成形する第３工程と、
   を有することを特徴とする多連ギアの製造方法。
2. 請求項１に記載する多連ギアの製造方法において、
   前記第２工程における前記塑性変形は、前記端部を径方向に拡径させ、前記拡径した端部を前記小径歯車側に折り曲げること、
   を特徴とする多連ギアの製造方法。
3. 請求項２に記載する多連ギアの製造方法において、
   前記第２工程においてつば付ローラにより前記塑性変形を行うこと、
   を特徴とする多連ギアの製造方法。
4. 請求項２に記載する多連ギアの製造方法において、
   前記第２工程においてハンマリングにより前記塑性変形を行うこと、
   前記ハンマリングは、前記小径歯車の断面積より小さい接触面積のハンマを使用すること、
   を特徴とする多連ギアの製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４に記載するいずれか一つの多連ギアの製造方法において、
   前記第２工程において、前記被加工部材の端部を高周波加熱により加熱すること、
   を特徴とする多連ギアの製造方法。
6. 請求項１に記載する多連ギアの製造方法により製造された多連ギアにおいて、
   前記小径歯車の端部と前記大径歯車の端部が軸方向において重なった位置に位置していること、
   を特徴とする多連ギア。
7. 請求項１に記載する多連ギアの製造方法により製造された多連ギアにおいて、
   前記小径歯車の端面と前記大径歯車の端面が軸方向において同じ位置に位置していること、
   を特徴とする多連ギア。
8. 請求項６又は請求項７に記載する多連ギアにおいて、
   前記小径歯車の少なくとも片側に前記大径歯車が成形された一体構造の多連ギアであること、
   を特徴とする多連ギア。
   

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