JP5701177B2 - Internal spline gear with special missing teeth - Google Patents

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Description

本発明は、円筒部の内周面にスプライン歯を形成した内スプライン歯車に関する。詳しくは、同一軸心上に直列に配置された入力側軸と出力側軸とがスプライン歯を介して結合され、車両用動力伝達装置や一般機械装置の回転軸等に用いられるスプライン嵌合構造体であって、円筒部の内周面に鍛造による特殊欠歯を形成した長軸の内スプライン歯車に関する。スプライン嵌合構造体は、外周面に外スプラインが形成されたシャフトと、内周面に内スプラインが形成された継手部材を備える。そして、この継手部材にシャフトを圧入することで嵌合し、両者間で動力伝達を可能としている。一般に、入力側軸と出力側軸との動力伝達装置として、キー結合或いはスプライン結合が適用される。キーを使用した動力伝達装置では回転バランスが崩れ、或いはキー部位に応力が集中するという不具合がある。一方、スプライン歯は、軸身に直接全周に亘って等間隔にキー状の凹凸を形成するので結合力が強くなり、大きなトルクを伝達することができ重負荷に耐える。さらに、軸とボスとの偏心がないので、回転の際に求心力があり回転バランスを必要とする場合に有利である。そのために、スプライン結合は動力伝達装置に採用され、例えば、プロペラシャフトを前後のシャフトに分割する自動車において、前後のシャフトには互いに圧入嵌合する内スプライン部と外スプライン部とが形成されている。また、自動車のトランスミッションやディファレンシャル等の動力伝達系においては、多くの場合、同一軸心上に直列配置された入力側軸と出力側軸とがスプラインを介して結合される。ところで、各軸の軸心に対する内外スプラインの振れが規格外れであると、車両走行時に振動ならびに騒音が発生して車両の快適性が損なわれるので、歯形の精度を向上が必須要件となる。 The present invention relates to an internal spline gear in which spline teeth are formed on an inner peripheral surface of a cylindrical portion. Specifically, the input side shaft and the output side shaft arranged in series on the same shaft center are coupled via spline teeth, and the spline fitting structure used for a vehicle power transmission device, a rotating shaft of a general mechanical device, or the like. The present invention relates to a long-shaft internal spline gear that is a body and has special internal teeth formed by forging on the inner peripheral surface of a cylindrical portion. The spline fitting structure includes a shaft having an outer spline formed on the outer peripheral surface and a joint member having an inner spline formed on the inner peripheral surface. Then, the shaft is fitted into the joint member by press-fitting to enable power transmission between them. Generally, key coupling or spline coupling is applied as a power transmission device between the input side shaft and the output side shaft. In the power transmission device using the key, there is a problem that the rotational balance is lost or stress is concentrated on the key part. On the other hand, the spline teeth form key-like irregularities on the shaft directly over the entire circumference at equal intervals, so that the coupling force becomes strong, and a large torque can be transmitted to withstand heavy loads. Further, since there is no eccentricity between the shaft and the boss, it is advantageous when there is a centripetal force during rotation and rotation balance is required. Therefore, spline coupling is adopted in a power transmission device. For example, in an automobile in which a propeller shaft is divided into front and rear shafts, an inner spline portion and an outer spline portion that are press-fitted to each other are formed on the front and rear shafts. . Also, in a power transmission system such as an automobile transmission or a differential, in many cases, an input side shaft and an output side shaft arranged in series on the same axis are coupled via a spline. By the way, if the runout of the inner and outer splines with respect to the shaft center of each axis is out of specification, vibration and noise are generated when the vehicle travels and the comfort of the vehicle is impaired. Therefore, it is essential to improve the accuracy of the tooth profile.

円筒部の内周面にスプライン部を形成した内スプライン歯は、内周の全周に亘って等ピッチ間隔にスプライン歯が並び、通常、これらのスプライン歯は機械加工によって歯切りされる。この内スプライン歯の一例を図13に一部断面図として示す。外に拡がる平坦状のフランジ3に対して円筒部1が直立し、この中心を軸穴5が貫通する。そして、この軸穴5に沿って拡径された部位に同心円状に内スプライン歯2の周列が形成され、正規歯21が並ぶ。このような内スプライン歯はホブカッターでは歯切りが不可能だが、ピニオンカッターを使うと歯切りできる。ピニオンカッターの場合、カッターを自転公転させながら歯切りをし、欠歯の歯切りも可能である。しかしながら、被加工物である内スプライン歯の歯数より少ないカッターのピニオンカッターを使用しならず、被加工物の歯数に制約がある。また、ピニオンカッターで内歯を創成歯切りするときは、干渉或いはトリミングが生じた場合、ピニオンカッターが内スプライン歯から逃げるときに、逃げ干渉のため工具を破損する恐れがある。このように、正規歯或いは欠歯を有する内スプライン歯を機械加工により歯切りするには問題点がある。 In the inner spline teeth in which the spline portion is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion, the spline teeth are arranged at equal pitch intervals over the entire inner periphery, and these spline teeth are usually cut by machining. An example of the inner spline teeth is shown as a partial sectional view in FIG. The cylindrical portion 1 stands upright with respect to the flat flange 3 extending outward, and the shaft hole 5 passes through the center thereof. Then, a circumferential row of the inner spline teeth 2 is formed concentrically at a portion expanded in diameter along the shaft hole 5, and the regular teeth 21 are arranged. Such internal spline teeth cannot be cut with a hob cutter, but can be cut with a pinion cutter. In the case of a pinion cutter, it is possible to cut gears while rotating and revolving the cutter, and to cut teeth with missing teeth. However, the number of teeth of the workpiece is limited because the number of pinion cutters, which is smaller than the number of teeth of the inner spline teeth that are the workpiece, is not used. Further, when generating or cutting internal teeth with a pinion cutter, if interference or trimming occurs, the tool may be damaged due to escape interference when the pinion cutter escapes from the internal spline teeth. Thus, there is a problem in cutting the internal spline teeth having regular teeth or missing teeth by machining.

そこで、鍛造によって内スプライン歯を形成し、周列に欠歯を設けることが試みられており、図14に示す。全体構成を一部断面として同図(a)に示し、内スプライン歯Wは、上部に拡がるフランジ3とこの下方に直立して下方に突き出る円筒部1と、この中を軸穴5が貫通する。軸穴5のフランジ3寄りで、一回り内径大の部位に内スプライン歯2の周列が軸方向に形成される。内スプライン歯2の周列の下部に傾斜面を有する面取り部23、その下部にニゲ穴となる段差部24を設け、内スプライン歯2の周列には、正規歯21および歯の無い欠歯22が形成されている。鍛造によって内スプライン歯2の正規歯21の周列が形成される、同時に欠歯22も形成される。この鍛造によるスプライン歯の形成の際に、正規歯21の周列の中で欠歯22の部位は、隣り合う正規歯21との肉厚ボリュームの差異が生じるために、鍛造の加圧力がかかる際に肉流が乱れ、内スプライン歯2の下部の段差部24部の部位に余肉25がはみ出る。この状態の詳細を同図(b)に一部断面で示し、周囲は欠歯22の下方の面取り部23、その下部の段差部24からなり、段差部24の内周面に余肉25が押し出されていることが分かる。更にこの状態を斜視図で同図(c)に示し、余肉25の形成状態が解る。この余肉25は、内スプライン歯2の周列の下方の段差部24の軸方向長さLが短い場合に発生し易い。そのために、段差部24の軸方向長さLを延長して拡大せざるをえず、その分内スプライン歯2の部分の有効長さを縮小しなければならないので、動力伝達の強度が減少する。一方、動力伝達の強度を一定値以上に保つためには、内スプライン歯2の部位の所定有効長さを確保しなければならないので、内スプライン歯車の全軸長を延長する等の設計変更を伴う。その他、欠歯22を形成する際に他の欠陥を生じる。その状態を図15に示し、欠陥部を拡大するために図14における矢視X―Xの部分を拡大した。内スプライン歯2の周りの一部斜視図である同図(a)において、円筒部1の中心部に内スプライン歯2の周列を示す。スプライン歯2の周列における左右の正規歯21、21に挟まれた欠歯22が軸方向に形成され、正規歯21の歯根元に傷26が発生し、かつ、その下方に余肉25がはみ出た。この傷の発生状況を同図(b)に斜視図として拡大して示す。左右の正規歯21、21の歯面の欠歯22側における軸方向Sの下部に傷26、26が発生していることが解る。また、同図(c)では傷発生の状況を欠歯22の左右における軸方向Sにおける下部の一部断面図として示す。中央の欠歯22左右の正規歯21、21の軸方向Sの下部に傷26、26が発生している。この傷の発生のメカニズムは、内スプライン歯2の周列を鍛造成形する際、欠歯22の部分は強く加圧されるので、これに引きつられて左右隣の正規歯21、21における加圧バランスが崩れ、左右隣の正規歯21、21の部位の歯面に傷が発生する。これらの傷は内スプライン歯として致命的な欠陥となり、一方、これらの傷の発生に伴って金型が損傷する。 Therefore, attempts have been made to form inner spline teeth by forging and to provide missing teeth in the circumferential row, as shown in FIG. The overall configuration is shown in part (a) as a partial cross-section, and the inner spline teeth W have a flange 3 that extends upward, a cylindrical portion 1 that stands up below and projects downward, and a shaft hole 5 passes through the inside. . Near the flange 3 of the shaft hole 5, a circumferential row of the inner spline teeth 2 is formed in the axial direction in a portion that is slightly larger in inner diameter. A chamfered portion 23 having an inclined surface is provided at the lower part of the circumferential row of the inner spline teeth 2, and a stepped portion 24 serving as a dented hole is provided at the lower portion thereof. 22 is formed. A peripheral row of regular teeth 21 of the inner spline teeth 2 is formed by forging, and at the same time, missing teeth 22 are also formed. During the formation of spline teeth by forging, the portion of the missing tooth 22 in the circumferential row of the regular teeth 21 has a difference in thickness volume from the adjacent regular teeth 21, so that forging pressure is applied. At this time, the meat flow is disturbed, and the surplus thickness 25 protrudes from the portion of the step portion 24 below the inner spline teeth 2. The details of this state are shown in a partial cross-section in FIG. 4B, and the periphery is composed of a chamfered portion 23 below the missing tooth 22 and a stepped portion 24 therebelow. You can see that it is being pushed out. Further, this state is shown in a perspective view of FIG. This extra thickness 25 is likely to occur when the axial length L of the step portion 24 below the circumferential row of the inner spline teeth 2 is short. For this purpose, the axial length L of the stepped portion 24 must be extended and enlarged, and the effective length of the inner spline teeth 2 must be reduced accordingly, so that the power transmission strength is reduced. . On the other hand, in order to keep the power transmission strength above a certain value, the predetermined effective length of the inner spline teeth 2 must be secured. Accompany. In addition, other defects occur when the missing teeth 22 are formed. The state is shown in FIG. 15, and the portion indicated by the arrow XX in FIG. 14 is enlarged in order to enlarge the defective portion. In FIG. 1A, which is a partial perspective view around the inner spline teeth 2, a circumferential row of the inner spline teeth 2 is shown at the center of the cylindrical portion 1. A missing tooth 22 sandwiched between the right and left regular teeth 21 in the circumferential row of the spline teeth 2 is formed in the axial direction, a wound 26 is generated at the root of the regular tooth 21, and a surplus thickness 25 is formed below the wound 26. It protruded. The state of occurrence of this scratch is shown in an enlarged perspective view in FIG. It can be seen that scratches 26 and 26 are generated in the lower part in the axial direction S on the missing tooth 22 side of the tooth surfaces of the right and left regular teeth 21 and 21. Further, FIG. 3C shows the situation of the occurrence of scratches as a partial cross-sectional view of the lower part in the axial direction S on the left and right sides of the missing tooth 22. Scratches 26 and 26 are generated in the lower part in the axial direction S of the right and left regular teeth 21 and 21 at the center missing tooth 22. The mechanism of the generation of this flaw is that when the peripheral row of the inner spline teeth 2 is forged, the portion of the missing tooth 22 is strongly pressed, and is pulled by this to pressurize the right and left adjacent regular teeth 21, 21. The balance is lost, and scratches occur on the tooth surfaces of the regular teeth 21 and 21 adjacent to the left and right. These flaws become fatal defects as internal spline teeth, while the mold is damaged with the occurrence of these flaws.

ところで、内スプライン歯に関し以下のような提案がなされている。即ち、バリ取り工程が不要で、加工コストを低減することができる内スプライン歯車およびその製造方法を提供しようとするものであり、貫通穴を設けた円筒部を有し,該円筒部の内周面において軸方向に沿って設けられた山部と該山部の間に配設された谷部とを交互に設けたスプライン部を有する内スプライン歯車において、上記円筒部の一端部側には、上記山部の内径寸法と同じ又は小さい内径寸法を有すると共に略真円状の内周面形状を有するリング状残肉部を設けてあり,上記谷部は,軸方向の他端部側において開放されていると共に上記一端部側において上記リング状残肉部により閉止されていることを特徴とする内スプライン歯車である。そして、本内スプライン歯車は、円筒部の内周面に上記スプライン部を有していると共に上記リング状残肉部を有している。また、スプライン部の谷部の一端部側を上記リング状残肉部により閉止してある。本内スプライン歯車においては、そのスプライン部の谷部を両端に貫通させて設けるのではなく、一端部側を閉止して設けてある。このような構造を採用することによって、上記内スプライン歯車を製造する際に上記一端部側に谷部を開放させる加工が必要ないので、バリ発生を防止することができ、バリ取り工程が不要となる。そのため、加工コストも低減することができる。(例えば、特許文献1参照)。 By the way, the following proposals have been made regarding the inner spline teeth. That is, it is an object of the present invention to provide an internal spline gear and a method of manufacturing the same that can eliminate the deburring process and reduce the processing cost, and have a cylindrical portion provided with a through hole, and an inner periphery of the cylindrical portion. In the inner spline gear having a spline portion in which crest portions provided along the axial direction on the surface and trough portions provided between the crest portions are alternately provided, on one end portion side of the cylindrical portion, A ring-shaped remaining portion having an inner diameter dimension that is the same or smaller than the inner diameter dimension of the peak portion and having a substantially circular inner peripheral surface shape is provided, and the valley portion is open on the other end side in the axial direction. And an inner spline gear that is closed by the ring-shaped remaining portion on the one end side. The main spline gear has the spline portion on the inner peripheral surface of the cylindrical portion and the ring-shaped remaining portion. Moreover, the one end part side of the trough part of a spline part is closed by the said ring-shaped remaining part. In the main spline gear, the trough portion of the spline portion is not provided to penetrate both ends, but one end portion side is closed. By adopting such a structure, when the inner spline gear is manufactured, it is not necessary to open the valley on the one end side, so that the generation of burrs can be prevented and the deburring process is unnecessary. Become. Therefore, the processing cost can also be reduced. (For example, refer to Patent Document 1).

特開2004−34037号公報JP 2004-34037 A

以上の通りであって、従来の内スプライン部材には次のような問題点がある。 As described above, the conventional inner spline member has the following problems.

内スプライン歯を機械加工によって形成する場合の問題点は以下の通りである。ピニオンカッターを工具として使用する場合、カッターを自転公転させながら歯切りをし、欠歯の歯切りも可能であるが、この場合、被加工物の内スプライン歯の歯数より少ないカッターを有するピニオンカッターを使用しなければならないので、被加工物の歯数に制約がある。また、ピニオンカッターで内歯を創成歯切りするときは、干渉或いはトリミングが生じた場合、ピニオンカッターが内スプライン歯から逃げるときに、逃げ干渉により工具を破損する危険がある。一方、内スプライン歯を鍛造成形によって形成する場合の問題点は以下の通りである。鍛造によるスプライン歯の形成の際に、正規歯の周列の中で欠歯の部位は、隣り合う正規歯とのボリュームの差異のために、加圧力がかかる時に鍛造肉流が乱れ、内スプライン歯の下部の段差部の部位に余肉が発生する。この余肉は、内スプライン歯の周列の下方の段差部の軸方向長さが短い場合に発生し易い。そのために、段差部の軸方向長さを延長して拡大せざるをえず、その分内スプライン歯の部分の有効長さを縮小せざるをえず、その結果動力伝達の強度が落ちる。一方、動力伝達の強度を確保するためには、内スプライン歯の軸方向長さを確保しなければならず、内スプライン歯車の全軸長を長くする等の設計変更を伴う。その他、欠歯を形成する際に欠陥が生じる。内スプライン歯の周列を鍛造成形する際、欠歯の部分は強く加圧され、これに引きつられて左右隣正規歯における加圧バランスが崩れ、左右隣の正規歯の部位の歯面に傷を生じる。これらの傷は内スプライン歯として致命的な欠陥であり、一方、これらの傷発生に伴って金型が損傷する。 Problems when the inner spline teeth are formed by machining are as follows. When using a pinion cutter as a tool, it is possible to cut gears while rotating and revolving the cutter. In this case, the pinion has fewer cutters than the number of spline teeth on the workpiece. Since a cutter must be used, the number of teeth on the workpiece is limited. Further, when generating or cutting internal teeth with a pinion cutter, when interference or trimming occurs, there is a risk of damage to the tool due to escape interference when the pinion cutter escapes from the internal spline teeth. On the other hand, problems when the inner spline teeth are formed by forging are as follows. During the formation of spline teeth by forging, the missing tooth part in the circumferential row of regular teeth is disturbed by the forged meat flow when pressure is applied due to the volume difference from the adjacent regular teeth, and the inner spline A surplus portion is generated at the stepped portion below the teeth. This surplus is likely to occur when the axial length of the step portion below the circumferential row of the inner spline teeth is short. Therefore, the axial length of the stepped portion must be extended and enlarged, and the effective length of the inner spline tooth portion must be reduced accordingly, and as a result, the power transmission strength decreases. On the other hand, in order to ensure the strength of power transmission, the axial length of the inner spline teeth must be ensured, which involves a design change such as increasing the total axial length of the inner spline gear. In addition, defects occur when forming missing teeth. When forging the circumferential row of inner spline teeth, the missing tooth part is strongly pressurized, and this causes the pressure balance in the right and left adjacent normal teeth to be lost, causing damage to the tooth surface of the right and left adjacent normal teeth. Produce. These flaws are fatal defects as internal spline teeth, while the mold is damaged with the occurrence of these flaws.

そこで、本出願発明は以上のような課題に着目してなされたもので、冷間鍛造による成形を施すことにより内スプライン歯の周列を形成した後サイジング処理を施すことにより仕上げることを基本とする。出願人が育てた特殊歯形状を成形する金型技術および鍛造による成形技術を結合することによって、本件出願の発明者は内スプライン歯の正規歯周列に特殊形状の欠歯を有するスプライン部材を鍛造形成する技術を完成させたのである。本出願発明は、外スプライン歯と内スプライン歯を熱間鍛造および冷間鍛造によって一体化成形し、内スプライン歯の歯根元における余肉又は傷等の欠陥を生じることなく、しかも後で機械加工による歯切りを必要としない長軸のスプライン部材を提供することを目的としている。また、本出願発明の目的は、内スプライン歯の機械加工を無くすことによって鍛造成形によるファイバフローと称する繊維組織を残してスプライン歯の強度を向上させるとともに、歯先、歯面および歯底における全ての稜線にフルR面取りを施すことによって強度を向上させたスプライン部材を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made paying attention to the problems as described above, and is basically based on finishing by forming a peripheral row of inner spline teeth by forming by cold forging. To do. By combining the mold technology for forming the special tooth shape developed by the applicant and the molding technology by forging, the inventor of the present application can install a spline member having a special shape missing tooth in the regular periodical row of the inner spline teeth. The technology for forging formation was completed. The invention of the present application integrally forms the outer spline teeth and the inner spline teeth by hot forging and cold forging, and does not cause a defect such as a surplus or a flaw at the root of the inner spline teeth and is later machined. An object of the present invention is to provide a long-axis spline member that does not require gear cutting. The object of the present invention is to improve the strength of the spline teeth by eliminating the machining of the inner spline teeth, leaving a fiber structure called fiber flow by forging, and at all of the tooth tip, tooth surface and tooth bottom. An object of the present invention is to provide a spline member whose strength is improved by performing full R chamfering on the ridgeline.

近年では鍛造技術の進歩によって様ざまな形状の歯車を鍛造によって成形し、機械加工を省くことが可能となってきた。そこで、本出願発明者等は、内スプライン歯の周りにおける鍛造肉流を均等化することに着目し、かつ、熱間鍛造によって形成されたファイバフローをそのまま生かすとともに、冷間鍛造後の歯切り加工を省いたスプライン部材を試作したところ歯の耐久性に優れるという知見を得た。更に本出願発明者等は、内スプライン歯の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形によって面取り部を形成するという本出願発明の技術的思想に着眼し、更に研究開発を重ねた結果、従来におけるホブ加工によって生じたバリを除去するための機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという目的を達成する本出願発明に到達した。本出願発明の内スプライン歯車はかかる知見を基に具現化したもので、請求項1の発明は、正規歯の周列に複数個所の欠歯を設けた内スプライン歯車において、鍛造により成形することによって、鍛造肉流を均等に配分するようにした内スプライン歯車であって、欠歯の内周中央に突起を設けることを特徴とする内スプライン歯車である。

In recent years, with the advance of forging technology, it has become possible to form variously shaped gears by forging and omit machining. Therefore, the inventors of the present application pay attention to equalizing the forged meat flow around the inner spline teeth, and make use of the fiber flow formed by hot forging as it is, and the gear cutting after cold forging. A prototype spline member without processing was found to have excellent tooth durability. Further, the inventors of the present application form the chamfered portion by forging at each ridge line portion at the intersection of the root surface, the tooth surface and the tip surface of the inner spline teeth and the end surface in the axial direction of the gear. As a result of further research and development after focusing on the technical idea of the above, it is not necessary to perform machining to remove burrs caused by conventional hobbing, so strength reduction is prevented and machining costs are reduced. The present invention that achieves the above-described object has been achieved. The internal spline gear of the present invention is embodied on the basis of such knowledge, and the invention of claim 1 is formed by forging in an internal spline gear provided with a plurality of missing teeth in the circumferential row of regular teeth. Thus, the inner spline gear is configured to evenly distribute the forged meat flow, and is provided with a protrusion at the center of the inner periphery of the missing tooth.

本出願発明によれば、内スプライン歯の正規歯周列の中に欠歯を冷間鍛造によって同時に成形することが可能となるため、以下の作用効果を奏するものである。欠歯の左右隣の正規歯との間でこれらの幾何学的な断面寸法の差異を減少させることによって、鍛造肉流を均等化することができるので、冷間鍛造の際に欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスの差異が縮小される。その結果、欠歯の歯根元に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。また、外スプライン歯と内スプライン歯とを熱間鍛造および冷間鍛造によって一体化成形するので、その後で歯根元に機械加工を施すことがなく、また、鍛造によるファイバフローが切断されることがなく歯車の強度を向上させることができ、この時、フルR面取り部の歯内部においてファイバフローが密に形成されたままなので歯元における曲げ強度が向上する。その他、歯面、歯先面、歯底面又は歯端面が交差して形成される全ての稜線部位は冷間鍛造のままで、角のないフルR面取り部が施されるので、強度低下を防止でき、特に、歯底面の稜線部においても、冷間鍛造のままのフルR面取り部が施されるので、段差を生じることなく応力集中を回避する効果がある。かつ、歯切り加工が不要なので材料歩留まりが向上するとともに製造コストを低廉に抑えることができる。 According to the invention of the present application, it becomes possible to simultaneously form the missing teeth in the regular periodical row of the inner spline teeth by cold forging. Therefore, the following effects can be obtained. By reducing the difference in these geometric cross-sectional dimensions between the left and right regular teeth of the missing tooth, it is possible to equalize the forged meat flow. The difference in pressure balance between the adjacent regular teeth is reduced. As a result, it has been confirmed that there is no surplus in the root of the missing tooth, or no flaw in the tooth surface of the regular tooth. In addition, since the outer spline teeth and the inner spline teeth are integrally formed by hot forging and cold forging, there is no need to machine the root of the teeth after that, and the fiber flow by forging may be cut. The strength of the gear can be improved, and at this time, the fiber flow remains densely formed inside the teeth of the full R chamfered portion, so that the bending strength at the tooth base is improved. In addition, all ridges formed by intersecting the tooth surface, tooth tip surface, tooth bottom surface or tooth end surface remain cold forged, and full R chamfered portions without corners are applied to prevent strength reduction. In particular, since the full R chamfered portion that is still cold forged is also applied to the ridge line portion of the tooth bottom surface, there is an effect of avoiding stress concentration without causing a step. In addition, since gear cutting is not required, the material yield is improved and the manufacturing cost can be reduced.

本出願発明の実施例1を示すもので、欠歯を有する内スプライン歯の製造工程図である。Example 1 of the present invention is shown and is a manufacturing process diagram of an inner spline tooth having a missing tooth. 同上、欠歯を有する内スプライン歯の鍛造に係る金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die which concerns on the forging of the inner spline tooth | gear which has a missing tooth same as the above. 同上、欠歯を有する内スプライン歯を鍛造により成形するカウンターパンチの図である。It is a figure of the counter punch which forms an internal spline tooth | gear which has a missing tooth same as the above by forging. 同上、外周に外スプライン歯と内側に内スプライン歯を有する内スプライン歯の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of an inner spline tooth | gear which has an outer spline tooth | gear on the outer periphery and an inner spline tooth | gear on the inner side same as the above. 同上、図2における欠歯を有する内スプライン歯における周列の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a circumferential row of inner spline teeth having a missing tooth in FIG. 同上、欠歯の一部断面拡大図である。It is a partial cross section enlarged view of a missing tooth same as the above. 同上、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。It is a partial cross-sectional enlarged view of the missing tooth of another shape same as the above. 同上、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。It is a partial cross-sectional enlarged view of the missing tooth of another shape same as the above. 同上、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。It is a partial cross-sectional enlarged view of the missing tooth of another shape same as the above. 同上、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。It is a partial cross-sectional enlarged view of the missing tooth of another shape same as the above. 同上、鍛造におけるファイバフローの分布を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows distribution of the fiber flow in forging same as the above. 同上、内スプライン歯における歯端面部位における面取りの詳細を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detail of the chamfering in the tooth end surface site | part in an inner spline tooth | gear same as the above. 従来例による内スプライン歯の一部切り欠き断面図である。It is a partially cutaway sectional view of an inner spline tooth according to a conventional example. 同上、欠歯を有する内スプライン歯の欠陥を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the defect of the internal spline tooth | gear which has a missing tooth same as the above. 同上、欠歯を有する内スプライン歯の他の欠陥図である。It is another defect figure of the inner spline tooth | gear which has a missing tooth same as the above.

本出願発明の実施の形態を、添付図面に例示した本出願発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below based on examples of the present invention illustrated in the accompanying drawings.

本実施例について、図1〜図12を参照しながら説明する。図1は、欠歯を有する内スプライン歯の製造工程図である。図2は、外周に外スプライン歯と内側に内スプライン歯を有する内スプライン歯の一例を示す斜視図である。図3は、欠歯を有する内スプライン歯における周列の拡大図である。図4は、欠歯を有する内スプライン歯の鍛造に係る金型の断面図である。図5は、欠歯を有する内スプライン歯を鍛造により成形するカウンターパンチの図である。図6は、欠歯の一部断面拡大図である。図7、8、9は、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。図10は、他の形状の欠歯の一部断面拡大図である。図11は、鍛造におけるファイバフローの分布を示す模式図である。図12は、内スプライン歯における歯端面部位における面取りの詳細を示す斜視図である。 The present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a manufacturing process diagram of an inner spline tooth having a missing tooth. FIG. 2 is a perspective view showing an example of inner spline teeth having outer spline teeth on the outer periphery and inner spline teeth on the inner side. FIG. 3 is an enlarged view of a circumferential row of inner spline teeth having a missing tooth. FIG. 4 is a cross-sectional view of a mold for forging inner spline teeth having missing teeth. FIG. 5 is a view of a counter punch for forming inner spline teeth having missing teeth by forging. FIG. 6 is an enlarged partial sectional view of a missing tooth. 7, 8, and 9 are enlarged partial cross-sectional views of other shapes of missing teeth. FIG. 10 is an enlarged partial cross-sectional view of another shape of a missing tooth. FIG. 11 is a schematic diagram showing a fiber flow distribution in forging. FIG. 12 is a perspective view showing details of chamfering at a tooth end surface portion of the inner spline tooth.

本実施例の変速機用歯車の製造プロセスを、図1の工程図に基づき説明する。先ず、工程(1)に示すように、変速機用歯車に適した円柱素材を所定の軸長に例えばビレットシャーによって切断した素材W1を得る。この場合、素材の材質として変速機用歯車に適した鋼材、例えば、SC鋼、SCR鋼、SCM鋼、SNC鋼、SNCM鋼等を使用することができる。次に、工程(2)に示すように、素材W1を例えば1150℃に加熱して熱間鍛造を施すことによって下側に凸部W22を形成し、中間部の大径部D1および下段の小径部D2を有する素材W2を得る。次に、熱間鍛造による工程(3)に示すように、素材W2の上面に凹みW31を形成するとともに平坦に潰してフランジW32を径D3へ拡大し、下側へ円筒部W32を径D4へと縮径して下方へ延ばし、素材W3を得る。次に、同じく熱間鍛造による工程(4)に示すように、円筒部W32の外周のバリW34を除いた後、素材W3上面の凹みW31を更に深く押し込んで内径d1の凹みW41を形成するとともに更に平坦に潰してフランジW42を径D5へ拡大し、下側へ円筒部W43を径D6へと縮径して下方へ延ばす。この工程では、フランジW42の径D5の部位に、外スプライン荒歯40が形成される。その他、上面部が外周へ円板状にはみ出して鍔状のバリW46が形成され、W4を得る。次に、工程(5)に示すように、熱間鍛造によって素材W4の上面のバリW46を除去してフランジW51を有する素材W5を得る。次に工程(6)において、荒機械加工を施して、素材W5のフランジW51の上面Aを削り落し、更に中央の凹みを貫通させて内径d2の軸穴5を有する素材W6を得る。次いで工程(7)において、外周の外スプライン荒歯40は冷間サイジング成形によって外スプライン荒歯41に成形され、歯面が台形或いはインボリュートの外スプライン歯を有する素材W6を得る。一方、内周の荒ドッグクラッチ歯20はコイニング成形によって歯面がストレートに形成され、かつ、歯先にチャンファが形成された素材W7を得る。次の工程(8)において、下穴加工を施すことによって工程(4)で形成された凹みW41の内径d1を内径d3へ拡径し、後工程の内スプライン歯の径に合わせた穴を有する素材W8を得る。最後に工程(9)において、工程(7)で成形された外スプライン荒歯41に冷間鍛造による仕上げサイジング成形を施すことによって外スプライン歯4を形成するとともに、一方、内側に内スプライン歯2を冷間鍛造による押し出し成形を施した後サイジング成形により仕上げる。以上の工程をまとめると、工程(2)、(3)、(4)および(5)は熱間鍛造であり、工程(6)、(8)は機械加工であり、工程(7)、(9)は冷間鍛造である。 The manufacturing process of the transmission gear of the present embodiment will be described based on the process diagram of FIG. First, as shown in step (1), a material W1 is obtained by cutting a cylindrical material suitable for a transmission gear into a predetermined axial length by, for example, a billet shear. In this case, a steel material suitable for a transmission gear, for example, SC steel, SCR steel, SCM steel, SNC steel, SNCM steel, or the like can be used as the material of the material. Next, as shown in step (2), the raw material W1 is heated to, for example, 1150 ° C. and subjected to hot forging to form a convex portion W22 on the lower side, and a large diameter portion D1 in the middle portion and a small diameter in the lower portion A material W2 having a part D2 is obtained. Next, as shown in the step (3) by hot forging, a recess W31 is formed on the upper surface of the material W2 and flattened to enlarge the flange W32 to the diameter D3, and the cylindrical portion W32 to the lower side to the diameter D4. The diameter is reduced and extended downward to obtain a material W3. Next, as shown in the step (4) by hot forging, after removing the burr W34 on the outer periphery of the cylindrical portion W32, the recess W31 on the upper surface of the material W3 is further pressed deeply to form a recess W41 having an inner diameter d1. Further, it is flattened and the flange W42 is enlarged to the diameter D5, and the cylindrical portion W43 is reduced to the diameter D6 downward and extended downward. In this step, the outer spline rough teeth 40 are formed at the portion of the flange W42 having the diameter D5. In addition, the upper surface portion protrudes into a disk shape to the outer periphery to form a bowl-shaped burr W46 to obtain W4. Next, as shown in step (5), the burr W46 on the upper surface of the material W4 is removed by hot forging to obtain a material W5 having a flange W51. Next, in step (6), rough machining is performed to scrape off the upper surface A of the flange W51 of the material W5, and further through the central recess, the material W6 having the shaft hole 5 with the inner diameter d2 is obtained. Next, in step (7), the outer spline rough teeth 40 on the outer periphery are formed into the outer spline rough teeth 41 by cold sizing, and the material W6 having the outer spline teeth whose trapezoidal shape or involute is obtained. On the other hand, the rough dog-clutch teeth 20 on the inner circumference obtain a material W7 having a tooth surface formed straight by coining molding and a chamfer formed on the tooth tip. In the next step (8), the inner diameter d1 of the dent W41 formed in the step (4) is expanded to the inner diameter d3 by performing pilot hole machining, and a hole is formed that matches the diameter of the inner spline teeth in the subsequent step. Material W8 is obtained. Finally, in step (9), the outer spline teeth 4 are formed by subjecting the outer spline rough teeth 41 formed in step (7) to finish sizing by cold forging, while the inner spline teeth 2 are formed inside. After being subjected to extrusion molding by cold forging, it is finished by sizing molding. In summary, the steps (2), (3), (4) and (5) are hot forging, the steps (6) and (8) are machining, and the steps (7), ( 9) is cold forging.

以下に、前述した工程(9)における内スプライン歯を形成する詳細について図2を参照しながら説明する。図の左半分は素材W8を金型にセットした状態を示し、図の右半分は素材W8にスプライン歯を成形する状態を示す。次に、この金型を上から図(a)、(b)、(c)に区分けし、上下方向の構成について説明する。右半分の図(a)に上ラムAに組み込まれた上パンチP2を示し、二段目の図(b)に外周のダイQ1、この内側にダイQ2が組み型にセットされ、ダイQ2の内周に外スプライン歯を成形する歯型T4を備える。ダイQ2の中央部に下ラムBに固定されたパンチP2を示し、この上端部外周に内スプライン歯を成形する歯型T2を備える。三段目の図(c)には、ダイQ1、ダイQ2他を支持する下ラムBおよびこの下ラムBの中心部を貫通するようにエジェクタP5が設けられる。 Details of forming the inner spline teeth in the above-described step (9) will be described below with reference to FIG. The left half of the figure shows a state where the material W8 is set in a mold, and the right half of the figure shows a state where spline teeth are formed on the material W8. Next, this metal mold | die is divided into figure (a), (b), (c) from the top, and the structure of an up-down direction is demonstrated. The right half figure (a) shows the upper punch P2 incorporated in the upper ram A, the second stage figure (b) shows the outer die Q1, the inner die Q2 is set in the assembled die, A tooth mold T4 for forming outer spline teeth on the inner periphery is provided. A punch P2 fixed to the lower ram B is shown at the center of the die Q2, and a tooth die T2 for forming inner spline teeth is provided on the outer periphery of the upper end. In the third figure (c), a lower ram B that supports the die Q1, die Q2, etc., and an ejector P5 are provided so as to penetrate the center of the lower ram B.

同図の左半分に示すように、素材W8の外スプライン荒歯41をダイQ2の歯型T4に合わせて素材W8をセットする。次に同図の右半分に示すように、上ラムAを矢印Cの方向に下降させると、これに固定された上パンチP2も下降する。同時に、下降する上パンチP2によって素材W8を下方へ押し込みながらダイQ2の内周の歯型T4によって、素材W8の外スプライン荒歯41が冷間の仕上げサイジング加工によって外スプライン歯4が形成される。一方、同時に上パンチP2によって素材W8を下方へ押し込みながら内周では、素材W8軸穴部に冷間鍛造成形によって内スプライン歯4が外スプライン歯4と同軸上に形成される。内外のスプライン歯が形成され内スプライン歯車Wが完成すると、エジェクタP5によって上方へ突き上げられて成形が完了する。 As shown in the left half of the figure, the material W8 is set by aligning the outer spline rough teeth 41 of the material W8 with the tooth pattern T4 of the die Q2. Next, as shown in the right half of the figure, when the upper ram A is lowered in the direction of the arrow C, the upper punch P2 fixed thereto is also lowered. At the same time, the outer spline teeth 4 are formed by the cold finish sizing of the outer spline rough teeth 41 of the material W8 by the tooth mold T4 on the inner periphery of the die Q2 while pushing the material W8 downward by the descending upper punch P2. . On the other hand, the inner spline teeth 4 are formed coaxially with the outer spline teeth 4 by cold forging at the inner periphery of the material W8 while pushing the material W8 downward by the upper punch P2. When the inner and outer spline teeth are formed and the inner spline gear W is completed, it is pushed upward by the ejector P5 to complete the molding.

工程(9)において、冷間鍛造によって内スプライン歯を成形する時に使用する上パンチの形状について図3を参照しながら説明する。同図(a)に側面図を示し、同図(b)に平面図を示す。同図(a)に示すように、パンチP2は長軸物であり、長軸のシャフトの先端部に内スプライン歯を形成する歯型T2を有する。同図(b)の平面図に示すように、歯型T2は、正規歯を成形する歯型T21の周列の中に3箇所の欠歯を成形する歯型T22を等ピッチに設ける。 In the step (9), the shape of the upper punch used when forming the inner spline teeth by cold forging will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows a side view and FIG. 2B shows a plan view. As shown in FIG. 5A, the punch P2 is a long-axis object, and has a tooth mold T2 that forms internal spline teeth at the tip of the long-axis shaft. As shown in the plan view of FIG. 2B, the tooth mold T2 is provided with tooth molds T22 for forming three missing teeth at equal pitches in the circumferential row of the tooth mold T21 for forming regular teeth.

このようにして、最終仕上げ加工を施された内スプライン歯車Wの詳細形状を図4に示す。同図(a)は断面図を示し、外に拡がる平坦状のフランジ3に対して円筒部1が直立し、この中心部を軸穴5が貫通する。そして、この軸穴5に沿って拡径された部位に同心円状に内スプライン歯2の周列が形成され、これと同心円状にフランジ3の外周に外スプライン周列4が形成される。図4(a)の平面図を同図(b)に示し、中心部の軸穴5の外側に同心円状に内スプライン歯2の周列が形成され、これと同心円状にフランジ3の外周に外スプライン周列4が形成されることが分かる。内スプライン歯2の周列には、3箇所の歯溝幅を拡大した欠歯22が等ピッチに形成される。欠歯22の形成については、3箇所の場合に心が一つなので幾何学的にみてベストである。このため鍛造によって欠歯22歯を形成する時に心を拾い易いので加圧力が歯部に均等にかかり、製法上好ましい。 FIG. 4 shows the detailed shape of the inner spline gear W that has been subjected to final finishing in this way. FIG. 1A shows a cross-sectional view, in which a cylindrical portion 1 stands upright with respect to a flat flange 3 that spreads outward, and a shaft hole 5 passes through this central portion. Then, a circumferential row of inner spline teeth 2 is formed concentrically at a portion expanded in diameter along the shaft hole 5, and an outer spline circumferential row 4 is formed on the outer periphery of the flange 3 concentrically therewith. A plan view of FIG. 4A is shown in FIG. 4B. A circumferential row of inner spline teeth 2 is formed concentrically on the outer side of the shaft hole 5 in the center, and concentrically with this, on the outer periphery of the flange 3. It can be seen that the outer spline circumferential row 4 is formed. In the circumferential row of the inner spline teeth 2, three teeth 22 having enlarged tooth gap widths are formed at an equal pitch. The formation of the missing teeth 22 is best in terms of geometry since there is only one heart in the case of three places. For this reason, since it is easy to pick up the heart when forming the missing teeth 22 by forging, the applied pressure is evenly applied to the tooth portion, which is preferable in terms of manufacturing method.

図4における内スプライン歯2の周列を拡大した断面を図5に示す。軸穴5の内周面に形成される正規歯21の周列の間に3箇所の欠歯22を等ピッチ間隔で設けたものである。他に、欠歯22の形成については、4、5又は6箇所が考えられる。逆に、欠歯22の形成箇所が2箇所の場合は悪く、1箇所形成の場合は最も悪い。このようにして形成された欠歯は、外スプライン歯とのスプライン嵌合構造体における油の通り路となる。 FIG. 5 shows an enlarged cross section of the circumferential row of the inner spline teeth 2 in FIG. Three missing teeth 22 are provided at equal pitch intervals between the circumferential rows of regular teeth 21 formed on the inner peripheral surface of the shaft hole 5. In addition, the formation of the missing tooth 22 may be 4, 5 or 6 places. On the contrary, it is bad when the missing tooth 22 is formed at two places, and is worst when it is formed at one place. The missing teeth thus formed serve as a passage for oil in the spline fitting structure with the outer spline teeth.

本実施例による内スプライン歯車Wは以上のように構成され、欠歯を形成することによって、内スプライン歯の断面各部における鍛造肉流が均等化され、鍛造肉流の隘路が緩和される。以下にその詳細を説明する。 The inner spline gear W according to the present embodiment is configured as described above, and by forming the missing teeth, the forged meat flow in each section of the inner spline teeth is equalized, and the forged meat flow bottleneck is alleviated. Details will be described below.

内スプライン歯車Wの外郭径D0の寸法を設計上拡大できない場合について、図6、図7、図8および図9に示す4種類の欠歯の形状が考えられ、ここでこれらの歯先径D8は一定とする。先ず、図6では欠歯の歯溝の中に突起を設ける例を示し、欠歯22における歯溝幅G22の中央部に突起221を設ける。この突起221の先端部は、内スプライン歯2の歯先径D8から引っ込ませる。このように、欠歯の歯溝の中に突起を設けることによって、欠歯と左右隣の正規歯との間において断面の肉厚ボリューム或いは断面部位における幾何学な寸法の差異が緩和される。具体的には、正規歯21、21の間に欠歯22を構成し、この欠歯22の中に突起221を設ける。突起221を設ける考え方は、突起221を歯先径D8から寸法H1だけ引っ込ませ、かつ、突起221の幅を肉太に拡大することによって、突起221の断面積を欠けた二点鎖線で示す仮想正規歯210の断面積と同等にするところにある。即ち、欠歯22の歯溝の中に突起221を設けることによって、欠歯22の左右隣の正規歯21、21の歯溝幅G21、21と突起221の左右の歯溝幅g22、g22の間で幾何学的な寸法の差異が減少する。このように欠歯と左右隣の正規歯との間の断面を可能な限り等肉形状にすることによって、工程(9)における冷間鍛造の際に、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスが均等化される。その結果、欠歯の歯底に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。 In the case where the dimension of the outer diameter D0 of the inner spline gear W cannot be increased by design, four types of missing tooth shapes shown in FIGS. 6, 7, 8 and 9 are conceivable. Is constant. First, FIG. 6 shows an example in which a protrusion is provided in the tooth gap of the missing tooth, and the protrusion 221 is provided at the center of the tooth gap width G22 in the missing tooth 22. The tip of the protrusion 221 is retracted from the tip diameter D8 of the inner spline tooth 2. As described above, by providing the protrusion in the tooth gap of the missing tooth, the difference in the geometric volume in the cross-sectional thickness volume or the cross-sectional portion between the missing tooth and the right and left regular teeth is alleviated. Specifically, a missing tooth 22 is formed between the regular teeth 21 and 21, and a protrusion 221 is provided in the missing tooth 22. The idea of providing the protrusion 221 is that the protrusion 221 is retracted by the dimension H1 from the tooth tip diameter D8 and the width of the protrusion 221 is increased to be thick, whereby the virtual area indicated by a two-dot chain line lacking the cross-sectional area of the protrusion 221. The cross sectional area of the regular tooth 210 is equal. That is, by providing the protrusion 221 in the tooth gap of the missing tooth 22, the tooth gap widths G 21, 21 of the regular teeth 21, 21 adjacent to the left and right of the missing tooth 22 and the left and right tooth gap widths g 22, g 22 of the protrusion 221 are determined. Geometric dimensional differences between them are reduced. In this way, by making the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth as uniform as possible, during cold forging in step (9), the missing tooth and the right and left regular teeth The pressure balance between them is equalized. As a result, it was confirmed that there was no surplus on the bottom of the missing tooth or no flaw on the tooth surface of the regular tooth.

次に、図7でも同様に欠歯の歯溝の間に突起を設け、かつ、欠歯の歯底径を小さくするとともに突起の歯丈を小さくした例である。即ち、欠歯22の歯溝の中に突起222を設けるとともに、本図における欠歯22の歯底径D72は図6の歯底径D7より小さく、本図における寸法H2は図6の寸法H1より大きい。突起222を設ける考え方は、突起222を歯先径D8から寸法H2だけ引っ込ませ、かつ、突起221の幅を肉太に拡大し、かつ、突起221の歯底径D72を歯底径D7より小さくすることによって、突起222の二点鎖線で示す仮想正規歯210の断面積と同等にするところにある。このようにして、欠歯の歯溝の中に突起を設けることによって、欠歯と左右隣の正規歯との間において断面の肉厚ボリューム或いは寸法差異が幾何学的に緩和される。このように欠歯と左右隣の正規歯との間の断面を可能な限り等肉形状にすることによって、冷間鍛造の際に、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスが均等化される。その結果、欠歯の歯底に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。 Next, FIG. 7 shows an example in which protrusions are similarly provided between the tooth gaps of the missing teeth, the root diameter of the missing teeth is reduced, and the tooth height of the protrusions is reduced. That is, the protrusion 222 is provided in the tooth gap of the missing tooth 22, and the root diameter D72 of the missing tooth 22 in this figure is smaller than the root diameter D7 in FIG. 6, and the dimension H2 in this figure is the dimension H1 in FIG. Greater than. The idea of providing the protrusion 222 is that the protrusion 222 is retracted by the dimension H2 from the tooth tip diameter D8, the width of the protrusion 221 is enlarged, and the tooth root diameter D72 of the protrusion 221 is smaller than the tooth root diameter D7. By doing so, the cross-sectional area of the virtual regular tooth 210 indicated by the two-dot chain line of the protrusion 222 is made equal. Thus, by providing a protrusion in the tooth gap of the missing tooth, the thickness volume or dimensional difference of the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth is geometrically relieved. In this way, by making the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth as uniform as possible, during cold forging, the pressure balance between the missing tooth and the right and left regular teeth Are equalized. As a result, it was confirmed that there was no surplus on the bottom of the missing tooth or no flaw on the tooth surface of the regular tooth.

次に、図8では欠歯の歯溝の中に突起を設けること無く、欠歯の歯溝幅を小さくした例である。即ち、本図における歯溝幅G223は図6の歯溝幅G22より小さい。なお、本図における歯先径D8および歯底径D7は図6と同じである。この欠歯の考え方は、歯溝幅G223を図6の歯溝幅G22より小さくすることによって、欠けた二点鎖線で示す仮想正規歯210の断面積分を左右の部位Y8、Y8の断面積へ割り振ったところにある。このように、欠歯の歯溝幅を減少することによって、欠歯と左右隣の正規歯との間において断面の肉厚ボリューム或いは寸法差異が幾何学的に緩和される。このように欠歯と左右隣の正規歯との間の断面を可能な限り等肉形状にすることによって、冷間鍛造の際に、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスが均等化される。その結果、欠歯の歯底に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。 Next, FIG. 8 shows an example in which the tooth gap width of the missing tooth is reduced without providing a protrusion in the tooth gap of the missing tooth. That is, the tooth gap width G223 in this figure is smaller than the tooth gap width G22 in FIG. In addition, the tooth tip diameter D8 and the tooth root diameter D7 in this figure are the same as FIG. The concept of this missing tooth is to make the cross-sectional area of the virtual normal tooth 210 indicated by the broken two-dot chain line to the cross-sectional area of the left and right parts Y8 and Y8 by making the tooth gap width G223 smaller than the tooth gap width G22 of FIG. It is in the place where it allocated. In this way, by reducing the gap width of the missing tooth, the thickness volume or dimensional difference of the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth is geometrically relieved. In this way, by making the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth as uniform as possible, during cold forging, the pressure balance between the missing tooth and the right and left regular teeth Are equalized. As a result, it was confirmed that there was no surplus on the bottom of the missing tooth or no flaw on the tooth surface of the regular tooth.

最後に、図9では欠歯の歯溝の間に突起を設け、かつ、欠歯の歯溝幅を小さくした例である。即ち、本図における歯溝幅G224は図6の歯溝幅G22より小さい。この欠歯の考え方は、歯溝幅G224を図6の歯溝幅G22より小さくすることによって、欠けた二点鎖線で示す仮想正規歯210の断面積分を左右の真ん中の部位Y9の段面積と左右の部位Y91、91の断面積に割り振ったところにある。このように、欠歯の歯溝幅を減少するとともに歯丈を減少させることによって、左右隣の正規歯との間において断面の肉厚ボリューム或いは幾何学的な寸法の差異が緩和される。このように欠歯と左右隣の正規歯との間の断面を可能な限り等肉形状にすることによって、冷間鍛造の際に、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスが均等化される。その結果、欠歯の歯底に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。 Finally, FIG. 9 shows an example in which protrusions are provided between the tooth gaps of the missing teeth and the tooth gap width of the missing teeth is reduced. That is, the tooth gap width G224 in this figure is smaller than the tooth gap width G22 in FIG. The concept of this missing tooth is that the tooth gap width G224 is made smaller than the tooth gap width G22 in FIG. 6 so that the cross-sectional integral of the virtual normal tooth 210 indicated by the broken two-dot chain line is the step area of the left and right middle part Y9. It is in the place allocated to the cross-sectional areas of the left and right parts Y91 and 91. Thus, by reducing the tooth gap width of the missing tooth and reducing the tooth height, the difference in the thickness volume or the geometric dimension of the cross section between the right and left regular teeth is alleviated. In this way, by making the cross section between the missing tooth and the right and left regular teeth as uniform as possible, during cold forging, the pressure balance between the missing tooth and the right and left regular teeth Are equalized. As a result, it was confirmed that there was no surplus on the bottom of the missing tooth or no flaw on the tooth surface of the regular tooth.

以上、図6、7、8および9の欠歯形状において、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスの差異が縮小され、欠歯、正規歯における鍛造肉流が均等化される。鍛造性を考慮すると図8の場合鍛造肉流が均等化されるので最もよく、次いで、図9、図7そして図6の場合がよい。 6, 7, 8, and 9, the difference in pressure balance between the missing tooth and the right and left regular teeth is reduced, and the forged meat flow in the missing tooth and regular tooth is equalized. The In consideration of forgeability, the case of FIG. 8 is best because the forged meat flow is equalized, and then the cases of FIGS. 9, 7 and 6 are preferred.

以上の図6、7、8、9のように内スプライン歯車Wの外郭寸法を固定した場合と異なり、内スプライン歯車Wの外郭寸法を設計上拡大可能の場合について、図10に示す欠歯の形状が考えられ、欠歯の外郭の外側へ突起を設ける。本図8では欠歯の歯溝の中に突起を設けること無く、欠歯の歯溝幅は図6と同じにした例である。即ち、本図における外郭径D0の外側へ突縁230を設け、この厚みN1を設ける。このように、欠歯の外郭のボリュームを増やすことによって、左右隣の正規歯との間において歯溝をバックアップする肉厚ボリューム或いは歯形の断面部位における幾何学的な寸法の差異が緩和される。この欠歯の考え方は、欠けた二点鎖線で示す仮想正規歯210の断面積分を外側に出っ張った突縁230の断面積に割り振ったところにある。このように欠歯と左右隣の正規歯との間で幾何学的な差異を減少させることによって、欠歯と左右隣の正規歯との間の加圧バランスの差異が縮小され、欠歯、正規歯における鍛造肉流が均等化される。その結果、欠歯の歯底に余肉の発生、或いは正規歯の歯面に傷の発生が無くなることが確かめられた。この図10における欠歯形状が、鍛造性を考慮すると図6、7、8および9場合より鍛造肉流が均等化されるので最も理想的である。ただし、内スプライン歯車Wの外郭寸法を設計上拡大しなければならないので、スプライン歯周りの大幅な設計変更を伴う。 Unlike the case where the outer dimension of the inner spline gear W is fixed as shown in FIGS. 6, 7, 8, and 9, the case where the outer dimension of the inner spline gear W can be expanded by design is shown in FIG. The shape is considered, and a protrusion is provided outside the outline of the missing tooth. In FIG. 8, the tooth gap width of the missing tooth is the same as that in FIG. 6 without providing a protrusion in the tooth gap of the missing tooth. That is, the protruding edge 230 is provided outside the outer diameter D0 in this figure, and this thickness N1 is provided. In this way, by increasing the volume of the outline of the missing tooth, the difference in geometric dimension in the cross section of the thick volume or tooth profile that backs up the tooth gap between the right and left regular teeth is alleviated. The concept of this missing tooth is that the cross-sectional integral of the virtual regular tooth 210 indicated by the broken two-dot chain line is assigned to the cross-sectional area of the protruding edge 230 protruding outward. By reducing the geometric difference between the missing tooth and the right and left regular teeth in this way, the difference in pressure balance between the missing tooth and the right and left regular teeth is reduced, and the missing tooth, Forged meat flow in regular teeth is equalized. As a result, it was confirmed that there was no surplus on the bottom of the missing tooth or no flaw on the tooth surface of the regular tooth. 10 is most ideal because the forged meat flow is more uniform than in the case of FIGS. 6, 7, 8 and 9 in consideration of forgeability. However, since the outer dimension of the inner spline gear W has to be enlarged in design, it involves a significant design change around the spline teeth.

内スプライン歯はサイジング又は押し出しによる冷間鍛造によって成形されるので、歯形に沿ってファイバフローと称する繊維組織の流れが連続して形成される。内スプライン歯の歯溝には鍛造成形後機械加工を施さないので、ファイバフローが切断されることもなく、曲げ疲労強度に優れ、耐久力に優れた歯車を得ることができる。このファイバフローの形成について図11を参照しながら説明する。冷間鍛造によって形成された内スプライン歯の内部に、ファイバフローと称する金属マクロ組織が繊維組織状に形成され、図(a)に歯形内部におけるファイバフローの分布を模式的に示す。繊維組織の流れであるファイバフローFが熱間鍛造された歯形に沿って歯底から外に向けて多層に形成される。一方、図(b)では比較のため平坦な鍛造素材をホブ加工によって歯切りした状態を模式的に示し、歯形の歯面および歯底において機械加工面MによってファイバフローFが切断されている。本実施例によれば、歯形が冷間鍛造成形のままなので、ファイバフローFが切断されるようなことがなく歯元の曲げに対して優れた歯車が得られる。換言すれば、鍛造後の機械加工工程を省略することができるので生産性が高く、かつ、ファイバフローFの切断がないので機械強度の高い歯車が得られる。 Since the inner spline teeth are formed by cold forging by sizing or extrusion, a flow of a fiber structure called a fiber flow is continuously formed along the tooth profile. Since the tooth groove of the inner spline teeth is not machined after forging, the fiber flow is not cut, and a gear having excellent bending fatigue strength and excellent durability can be obtained. The formation of this fiber flow will be described with reference to FIG. Inside the inner spline teeth formed by cold forging, a metal macro structure called fiber flow is formed in a fiber structure, and FIG. (A) schematically shows the distribution of fiber flow in the tooth form. A fiber flow F, which is a flow of the fiber structure, is formed in multiple layers along the hot forged tooth profile from the root to the outside. On the other hand, FIG. (B) schematically shows a state in which a flat forging material is cut by hobbing for comparison, and the fiber flow F is cut by the machined surface M at the tooth surface and the tooth bottom of the tooth profile. According to the present embodiment, since the tooth profile is still cold forging, the fiber flow F is not cut and a gear excellent in bending of the tooth root can be obtained. In other words, since the machining process after forging can be omitted, the productivity is high, and the fiber flow F is not cut, so that a gear having high mechanical strength can be obtained.

内スプライン歯の周列の一部を図4の矢印K方向の斜視図として、図12に示す。本実施例で形成された内スプライン歯は、歯先面11、歯面12、歯底面13或いは歯端面14と交差する全ての稜線部に、角のない一定の曲率半径のR面取り部112、121、131が形成される。更に、歯筋方向の全ての稜線部に、同様にR面取り部が形成される。このように稜線の全てに角のない一定の曲率半径のフルR面取り部が施される。これらのフルR面取り部は、冷間鍛造金型によって形成されるので曲率半径の大きさに自由度を持たせることができる。例えば、歯先面11の面取り部の曲率半径は小さく、歯底面13の面取り部は大きく、これらの間の途中の稜線部の面取り部は徐々に大きい曲率半径になる様に型設計可能である。このように、稜線部におけるフルR面取り部の曲率半径の大きさを連続的に変化させることは、冷間鍛造金型を使用するからこそ強度的に最適な形状に型設計をすることができる。鍛造後に機械加工を施す従来方法の場合は面取り部において、フルR面取り部の曲率半径を部位によって最適の大きさにコントロールすることは困難である。また、これらのフルR面取り部の形状については、冷間鍛造金型によって歯先面、歯面、歯底面のいかなる部位においても段差を無くすことができる。 A part of the circumferential row of the inner spline teeth is shown in FIG. 12 as a perspective view in the direction of arrow K in FIG. The inner spline teeth formed in the present embodiment have a constant curvature radius R chamfer 112 having no corners on all ridges intersecting the tooth tip surface 11, tooth surface 12, tooth bottom surface 13 or tooth end surface 14. 121 and 131 are formed. Furthermore, R chamfers are similarly formed on all ridge lines in the tooth trace direction. In this way, a full R chamfered portion having a constant curvature radius without any corners is applied to all of the ridge lines. Since these full R chamfered portions are formed by a cold forging die, the degree of curvature radius can be given a degree of freedom. For example, it is possible to design the mold such that the chamfered portion of the chamfered portion of the tooth tip surface 11 is small, the chamfered portion of the tooth bottom surface 13 is large, and the chamfered portion of the ridge line portion between them has a gradually increased radius of curvature. . In this way, continuously changing the radius of curvature of the full R chamfered portion in the ridge line portion enables the die design to have an optimum shape in terms of strength because a cold forging die is used. . In the case of the conventional method in which machining is performed after forging, it is difficult to control the radius of curvature of the full R chamfered portion to an optimum size depending on the portion in the chamfered portion. Moreover, about the shape of these full R chamfering parts, a level | step difference can be eliminated in any site | part of a tooth tip surface, a tooth surface, and a tooth bottom by a cold forging die.

本出願発明の特殊欠歯を有する内スプライン歯は、継ぎ手嵌合のための全ての機械要素として適用できる。自動車では、トランスミッション、プロペラシャフト、ディファレンシャル等の動力伝達系は勿論、小負荷のオイルポンプ駆動用の継ぎ手嵌合用部品までその適用範囲は広い。その他、本出願発明の特殊欠歯を有する長軸物の内スプライン歯は、工作機械、荷役建設機械、ロボット等各種の機械装置の用途に適用できる。例えば、オイルポンプ駆動用では、油の通り路が減少するが適量の油を送ることができるので、欠歯の溝中に突起を有する本出願発明は定量ポンプ用途の歯車として有効である。 The inner spline teeth having the special missing teeth of the present invention can be applied as all machine elements for joint fitting. In automobiles, the range of application is wide as well as power transmission systems such as transmissions, propeller shafts, and differentials, as well as fitting fitting parts for driving a small load oil pump. In addition, the inner spline tooth of the long shaft object having a special missing tooth according to the present invention can be applied to various machine devices such as a machine tool, a cargo handling construction machine, and a robot. For example, in the case of an oil pump drive, the passage of oil is reduced, but an appropriate amount of oil can be sent. Therefore, the present invention having a protrusion in a groove of a missing tooth is effective as a gear for use in a metering pump.

A 上ラム、B 下ラム
C、K 矢印
D1 大径部、D2 小径部
D3、D4、D5、D6 外径
D0 外郭径、D7、D72 歯底径、D8 歯先径
d1、d2、d3 内径
G21、G22、G222、G223、G224 歯溝幅
F ファイバフロー、M 機械加工面
P1 上パンチ、P2 パンチ、P5 エジェクタ
Q1、Q2 ダイ
T2 、T21、T22 歯型
L 厚み
H1、H2、H4 寸法
NI 厚み
p 加圧力
S 軸方向
W 内スプライン歯車
W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8 素材
W22 凸部、W31 凹み、W32 フランジ、W33 円筒部、W34 バリW41 凹み
W42 フランジ、W43 円筒部、W46 バリ
W51 フランジ
1 円筒部
2 内スプライン歯
21 正規歯、22 欠歯、23 逃げ面、24 段差部、25 余肉、26 傷
210 仮想正規歯
221、222、223、224 突起
230 突縁
3 フランジ
4 外スプライン歯
41 外スプライン荒歯
5 穴
11 歯先面
12 歯面
13 歯底面
14 歯端面
A Upper ram, B Lower ram C, K Arrow D1 Large diameter part, D2 Small diameter part D3, D4, D5, D6 Outer diameter D0 Outer diameter, D7, D72 Tooth root diameter, D8 Tooth tip diameter d1, d2, d3 Inner diameter G21 , G22, G222, G223, G224 Tooth groove width F Fiber flow, M Machined surface P1 Upper punch, P2 Punch, P5 Ejector Q1, Q2 Dies T2, T21, T22 Tooth type L Thickness H1, H2, H4 Dimensions NI Thickness p Pressurizing force S Axial direction W Internal spline gear W1, W2, W3, W4, W5, W6, W7, W8 Material W22 Convex part, W31 Concave part, W32 Flange, W33 Cylindrical part, W34 Burr W41 Concave part W42 Flange, W43 Cylindrical part, W46 Burr W51 Flange 1 Cylindrical part 2 Inner spline tooth 21 Regular tooth, 22 Missing tooth, 23 Flank, 24 Stepped part, 25 Extra thickness, 26 Scratch 210 Temporary Regular teeth 221, 222, 223, 224 protrusions 230 projecting edge 3 flange 4 outside the spline teeth 41 outer splines Araha 5 holes 11 tooth crest 12 tooth surface 13 tooth bottom 14 tooth end face

Claims (1)

正規歯の周列に複数個所の欠歯を設けた内スプライン歯車において、
欠歯と隣り合う正規歯との間の断面が等肉形状となるように、鍛造により成形することによって、鍛造肉流を均等に配分するようにした内スプライン歯車であって、
欠歯の内周中央に突起を設けることを特徴とする内スプライン歯車。
In the internal spline gear provided with multiple missing teeth in the circumferential row of regular teeth,
An internal spline gear that uniformly distributes the forged meat flow by molding by forging so that the cross section between the missing tooth and the regular tooth adjacent to the regular tooth is an equal thickness shape,
An internal spline gear characterized in that a protrusion is provided at the center of the inner periphery of the missing tooth.
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