JP5751409B2 - 歯車部材の転造方法、歯車部材の製造方法および転造用素材 - Google Patents

Description

本発明は、歯車部材の転造方法、歯車部材の製造方法、および、転造用素材に関する。

はすば状の歯部を転造により創成する場合に、重なり噛み合い率を整数に設定することにより、歯車成形精度（特に歯すじ精度）が向上することが知られている。

特許文献１は、重なり噛み合い率が整数値で、且つ所望の歯幅よりも大きい歯幅を有するはすば歯車を転造により創成した後に、創成したはすば歯車の端部を除去して所望の歯幅を有するはすば歯車を得るはすば歯車の製造方法を開示する。

特許文献２は、転造用素材を転造する対のラック型の転造工具の側部に上記転造工具と一体的に移動する補助工具を配設した歯車転造装置を開示する。この歯車転造装置によれば、転造工具およびその側部に配設された補助工具によって転造用素材を転造することにより、重なり噛み合い率が整数値でない場合に大きく変動する加工力の脈動が補助工具による加工力により抑えられる。

特公平１−５９０６０号公報 特開昭６１−１４０３４３号公報

（発明が解決しようとする課題）
ところで、ローラダイスによりはすば歯車を転造成形する場合においては、図６に示すように転造用素材Ｗを対のローラダイスＲ１，Ｒ２で挟み込みながら回転させることで、転造用素材Ｗの側周面にはすば状の歯部Ｈが成形される。このとき、「歩み」と呼ばれる転造用素材Ｗの軸方向への移動現象が発生する。「歩み」が阻害された場合には歯車の成形精度が悪化する。また、「歩み」によって本来加工が不必要な箇所にローラダイスＲ１，Ｒ２が食いつくおそれがある。よって、「歩み」を阻害せず、且つ「歩み」によるローラダイスの食いつきを防止するため、従来では図７に示すような寸法に設計された転造用素材Ｗ１が用いられてきた。

図７に示す転造用素材Ｗ１は、転造により歯部が形成される部分である円柱状の加工部Ａと、この加工部Ａの両端（図において上下端）に同軸的に連結された円柱状の対の支持部ＢＵ，ＢＤとを有する。加工部Ａの軸方向長さｂはローラダイスＲ１，Ｒ２の幅（歯幅）ａよりも短くなるように形成されている。さらに、加工部Ａの直径は支持部ＢＵ，ＢＤの直径よりも大きい。

ローラダイスＲ１，Ｒ２との関係において上記のように寸法が設計された転造用素材Ｗ１を転造する場合、重なり噛み合い率が整数になるように転造部幅（加工部Ａの軸方向長さ）を調整することができるので、歯すじ精度が向上した歯車部材を得ることができる。また、加工部Ａの直径が支持部ＢＵ，ＢＤの直径よりも大きいので、転造時にローラダイスＲ１，Ｒ２のダイスエッジ部（図７のＥ部）が支持部ＢＵ，ＢＤに食いつかない。よって、端部の成形精度が良好な歯車部材を得ることができる。

図８は、図７に示す転造用素材Ｗ１の加工部ＡがローラダイスＲ１，Ｒ２で転造されることにより成形された歯車部材Ｈ１を示す図である。この図に示すように、歯車部材Ｈ１に形成された歯車成形部Ｈ１ａの歯底直径ｃは、歯車成形部Ｈ１ａの両端（図示上下端）に連結された支持部ＢＵ，ＢＤの直径ｄよりも大きい。歯底直径ｃを支持部ＢＵ，ＢＤの直径ｄよりも小さくした場合、ローラダイスＲ１，Ｒ２のダイスエッジ部が支持部に食いつくおそれがある。故に、図７に示す転造用素材Ｗ１を用いる場合は直径が小さい歯車部材を転造することができない。直径が小さい歯車部材を転造成形する場合、図９に示すような寸法に設計された転造用素材Ｗ２が用いられる。

図９に示す転造用素材Ｗ２は、軸方向に亘って直径が一定な円柱形状を呈している。つまり加工部Ａの直径と支持部ＢＵ，ＢＤの直径が同一である。また、転造用素材Ｗ２の軸方向長さｆは、ローラダイスＲ１，Ｒ２の幅ａよりも大きい。

図１０は、図９に示す転造用素材Ｗ２がローラダイスＲ１，Ｒ２で転造されることにより成形された歯車部材Ｈ２を示す図である。この図に示すように、歯車部材Ｈ２に形成された歯車成形部Ｈ２ａの歯底直径ｃは、支持部ＢＵ，ＢＤの直径ｄよりも小さい。つまり、転造用素材Ｗ２を用いた場合、直径が小さい歯車部材を得ることができる。特に、歯底直径が支持部の直径よりも小さい歯車部材を得ることができる。

しかし、転造用素材Ｗ２においては、加工部Ａの直径が支持部ＢＵ，ＢＤの直径と等しいために、ローラダイスＲ１，Ｒ２のダイスエッジ部（図９のＥ部）が支持部ＢＵ，ＢＤに食いつく。これにより、転造用素材Ｗ２の「歩み」が阻害されて成形精度が悪化する。また、ダイスエッジ部が転造用素材Ｗ２に食いつくことによりバリが発生する。さらに、歯車成形部Ｈ２ａの軸方向両端（歯幅方向の端部）に不完全に成形された領域（図１０のＧ部）が形成される。この不完全部は、歯車成形部Ｈ２ａの成形精度を大きく悪化させる。また、不完全部が歯車の径方向外方に向けて出っ張るので、歯車部材のコンパクト化を阻害する。このように、従来においては、直径が小さい歯車部材を精度良く転造成形することができなかった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、歯車成形部の直径が小さい歯車部材、特に、歯車形成部の歯底直径が支持部の直径よりも小さい歯車部材を精度良く転造成形することを目的とする。

（課題を解決するための手段）
本発明は、円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端側が連結した対の連結部と、前記連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の直径に等しい直径を有する円柱状の対の支持部とを備え、前記加工部の軸方向に垂直な平面で切断した前記対の連結部の断面の外形が前記平面で切断した前記加工部の断面の外形に囲まれた領域内に収まるように、前記対の連結部が形成されている転造用素材の前記加工部の側周面を、はすば状の歯部を有するとともに前記加工部の軸方向長さよりも長く且つ前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離よりも短い幅を持つ加工ダイスで転造することにより、前記加工部の側周面にはすば状の歯部を創成する歯車部材の転造方法であって、前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、転造方法を提供する。

本発明の転造方法によれば、転造に用いられる転造用素材の加工部と対の支持部との間に対の連結部が設けられる。この連結部は、加工部の軸直角平面で切断した断面外形が、同平面で切断した加工部の断面外形に囲まれた領域内に収まるように（含まれるように）形成される。例えば、加工部と連結部が同一軸を有する円柱形状である場合、連結部の直径が加工部の直径よりも小さくなるように、連結部が形成される。また、このような転造用素材の加工部の側周面が、加工部の軸方向長さよりも長く且つ加工部の軸方向長さと加工部の軸方向に沿った対の連結部の長さとを合わせた長さ（支持部間距離）よりも短い幅（歯幅）を持つ加工ダイスで転造される。

連結部の断面外形が加工部の断面外形で囲まれた領域内に収まるように連結部が形成されているので、加工ダイスによる加工部の転造時に加工ダイスのダイスエッジ部が連結部に食いつく可能性が低い。また、加工部と連結部とを合わせた軸方向長さ（支持部間距離）が加工ダイスの幅よりも長いので、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動しても、加工ダイスが連結部に連結された支持部に食いつく可能性も低い。さらに、加工ダイスの幅よりも短い範囲内で加工部の軸方向長さを調整することにより、重なり噛み合い率を整数値に設定することができる。このように、ダイスエッジ部の食いつきが防止され、且つ重なり噛み合い率を整数値に設定することができるので、成形精度の良好な歯車部材を転造により成形することができる。

また、支持部間距離が加工ダイスの幅よりも長いため、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動しても、加工ダイスが支持部に干渉する可能性が低い。このため支持部を大きく設定することができる。その結果、直径の小さい歯車部材、特に、歯車成形部の歯底直径が支持部の直径よりも小さい歯車部材を転造成形することができる。

前記加工ダイスは、はすば状の歯部を有するとともに前記加工部の軸方向長さよりも長く且つ前記支持部間距離よりも短い幅を有し、回転することにより転造用素材を転造するローラダイスであるのがよい。この場合、ローラダイスの「幅」とは、ローラダイスの軸方向長さを表す。また、この「幅」は、ローラダイスの歯幅を表す。

また、前記転造用素材は、前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように形成されている。これによれば、支持部間距離と加工ダイスの幅との差が、「歩み」により転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きいため、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動した場合に、加工ダイスが支持部に干渉することを確実に防止することができる。

また、前記連結部は前記加工部と同一軸を持つ円柱形状に形成されており、前記連結部の直径は、前記加工部に創成されるはすば状の歯部の歯底直径以下であるとよい。これによれば、加工部が転造されているときに加工ダイスのダイスエッジ部が連結部に食いつくことを確実に防止することができ、より精度の高い歯車部材を転造成形することができる。

また、本発明は、円柱状の素材の軸方向に異なる２箇所の部分を前記素材の直径よりも小さい直径に加工することにより、円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端側が連結するとともに前記加工部の軸線に一致した軸線を有し、前記加工部の直径よりも小さい直径を持つ円柱状の対の連結部と、前記連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の軸線に一致した軸線を有し且つ前記加工部の直径と等しい直径を有する円柱状の対の支持部とを備える段付円柱状の転造用素材を成形する転造用素材成形工程と、前記転造用素材の前記加工部の側周面を、はすば状の歯部を有するとともに前記加工部の軸方向長さよりも長く且つ前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離よりも短い幅を持つ加工ダイスで転造することにより、前記加工部の側周面にはすば状の歯部を創成する転造工程と、を含む、歯車部材の製造方法であって、前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、歯車部材の製造方法を提供する。

本発明の歯車部材の製造方法によれば、転造用素材成形工程により円柱状（丸棒状）の素材の軸方向の異なる２箇所の部分を切削等により加工することで、段付円柱状の転造用素材を簡単に成形することができる。また、転造時に加工ダイスのダイスエッジ部が連結部や支持部に食いつく可能性が低い。よって、成形精度の良好な歯車部材を転造により成形することができる。また、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動しても、加工ダイスが連結部に連結された支持部に干渉する可能性が低い。よって支持部の直径を大きく設定することができ、直径の小さい歯車部材、特に、歯車成形部の歯底直径が支持部の直径よりも小さい歯車部材を転造成形することができる。

また、本発明は、転造用素材であって、はすば状の歯部を有する加工ダイスによって転造されることにより側周面にはすば状の歯部が形成される円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端が連結した対の連結部と、前記対の連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の直径と等しい直径を有する対の支持部とを備え、前記加工部の軸方向に垂直な平面で切断した前記対の連結部の断面の外形が前記平面で切断した前記加工部の断面の外形に囲まれた領域内に収まるように、前記対の連結部が形成されており、前記加工部の軸方向長さが前記加工ダイスの幅よりも短く、且つ、前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離が前記加工ダイスの幅よりも長く形成されており、前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、転造用素材を提供する。

本発明の転造用素材によれば、転造用素材の加工部と対の支持部との間に連結部が設けられる。この連結部は、加工部の軸直角平面で切断した断面外形が、同平面で切断した加工部の断面外形に囲まれた領域内に収まるように形成される。また、転造用素材は、加工ダイスの幅（加工部の軸方向に沿った加工ダイスの長さ）よりも加工部の軸方向長さが短く、且つ加工ダイスの幅よりも加工部の軸方向長さと加工部の軸方向に沿った連結部の長さとを合わせた長さ（支持部間距離）が長くなるように、形成される。

連結部の断面外形が加工部の断面外形に囲まれた領域内に収まっているので、加工部が転造されているときに加工ダイスのダイスエッジ部が連結部に食いつく可能性が低い。また、加工部と連結部とを合わせた軸方向長さ（支持部間距離）が加工ダイスの幅よりも長いので、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動しても、加工ダイスが連結部に連結された支持部に干渉する可能性が低い。さらに、加工ダイスの幅よりも短い範囲内で加工部の軸方向長さを調整することにより、重なり噛み合い率を整数値に設定することができる。このように、ダイスエッジ部の食いつきが防止され、且つ重なり噛み合い率を整数値に設定することができるので、成形精度の良好な歯車部材を転造により成形することができる。また、加工ダイスが転造用素材の支持部に干渉する可能性が低いので、支持部を加工部と同等の大きさあるいはそれよりも大くしても、転造用素材の「歩み」を阻害する可能性が低い。よって、直径の小さい歯車部材、特に、歯車成形部の歯底直径が支持部の直径よりも小さい歯車部材を転造成形することができる。

また、前記転造用素材は、前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように形成されている。これによれば、支持部間距離と加工ダイスの幅との差が、「歩み」により転造用素材が軸方向に移動する距離よりも大きいため、加工部が転造されているときに転造用素材が「歩み」によって軸方向に移動した場合に、加工ダイスが連結部に連結された支持部に干渉することを確実に防止することができる。

また、前記連結部は前記加工部と同一軸を持つ円柱形状に形成されており、前記連結部の直径は、前記加工部に創成されるはすば状の歯部の歯底直径以下であるとよい。これによれば、加工部が転造されているときに加工ダイスのダイスエッジ部が連結部に食いつくことを確実に防止することができる。

また、前記対の連結部および前記対の支持部は、前記加工部の軸線に一致した軸線を有する円柱形状に形成されており、前記加工部の直径と前記支持部の直径は等しく、前記連結部の直径は前記加工部の直径および前記支持部の直径よりも小さく形成されているのがよい。これによれば、例えば軸方向に沿って一定の直径を有する丸棒状の素材の軸方向に異なる２箇所の部分に溝を形成する等の簡単な工程によって、本発明の転造用素材を成形することができる。

本実施形態に係る転造装置の要部概略図である。 転造用素材を成形する工程を示す図である。 転造用素材の寸法とローラダイスの寸法との関係を示す図である。 転造用素材を転造装置で転造することにより成形された歯車部材の概略図である。 連結部の様々な形状を示す図である。 「歩み」による転造用素材の軸方向移動を説明する図である。 従来における転造用素材の形状を示す図である。 図７に示す転造用素材が転造成形された歯車部材を示す図である。 従来における転造用素材の形状を示す図である。 図９に示す転造用素材が転造成形された歯車部材を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る転造装置１の要部概略図である。図１に示すように、この転造装置１は、第１ローラダイス部１０および第２ローラダイス部２０とを備える。第１ローラダイス部１０は、第１モータ１１と、第１ローラダイス１２と、第１支持軸１３と、第１支持プレート１４と、第１ハウジング１５と、第１シリンダ１６とを備える。

第１ハウジング１５は、上面部１５ａと、上面部１５ａに対面して上面部１５ａの下方に配置した下面部１５ｃと、上面部１５ａと下面部１５ｃとを上下に連結する側面部１５ｂを備える。第１支持軸１３は第１ハウジング１５の上面部１５ａと下面部１５ｃとの間に配設され、その一方端（上端）が上面部１５ａから突き出て第１モータ１１の出力軸に同軸的に連結されている。第１支持軸１３の軸方向略中央部分に円柱状の第１ローラダイス１２が上記第１支持軸１３に同軸的に且つ一体回転可能に取りつけられている。第１ローラダイス１２の側周部には、転造用素材を転造するためのはすば状の歯部が形成されている。

第１ハウジング１５の下面部１５ｃの上面側に第１支持プレート１４が固定配置されている。この第１支持プレート１４には、第１支持軸１３の他方端（下端）が回転可能に支持されている。また、第１ハウジング１５の側面部１５ｂに第１シリンダ１６が取り付けられている。第１シリンダ１６を駆動させることで、第１ハウジング１５およびこの第１ハウジング１５に取り付けられている各要素（第１モータ１１、第１ローラダイス１２、第１支持軸１３、第１支持プレート１４）が一体的に図において左右方向に平行に移動する。

第２ローラダイス部２０は、第２モータ２１と、第２ローラダイス２２と、第２支持軸２３と、第２支持プレート２４と、第２ハウジング２５と、第２シリンダ２６とを備える。

第２ハウジング２５は、上面部２５ａと、上面部２５ａに対面して上面部２５ａの下方に配置した下面部２５ｃと、上面部２５ａと下面部２５ｃとを上下に連結する側面部２５ｂを備える。第２支持軸２３は第２ハウジング２５の上面部２５ａと下面部２５ｃとの間に配設され、その一方端（上端）が上面部２５ａから突き出て第２モータ２１の出力軸に同軸的に連結されている。第２支持軸２３の軸方向略中央部分に円柱状の第２ローラダイス２２が上記第２支持軸２３に同軸的に且つ一体回転可能に取り付けられている。第２ローラダイス２２の側周部には、第１ローラダイス１２の側周部に形成されている歯部と同形状の歯部が形成されている。

第２ハウジング２５の下面部２５ｃの上面側に第２支持プレート２４が固定配置されている。この第２支持プレート２４には、第２支持軸２３の他方端（下端）が回転可能に支持されている。また、第２ハウジング２５の側面部２５ｂに第２シリンダ２６が取り付けられている。第２シリンダ２６を駆動させることで、第２ハウジング２５およびこの第２ハウジング２５に取り付けられている各要素（第２モータ２１、第２ローラダイス２２、第２支持軸２３、第２支持プレート２４）が一体的に図において左右方向に平行に移動する。

第１ローラダイス１２と第２ローラダイス２２は、転造装置１内にて図の左右方向に所定の間隔を隔てて対面配置されている。また、第１ローラダイス１２の軸方向と第２ローラダイス２２の軸方向が一致するように、各ローラダイス部１０，２０に取り付けられている。この第１ローラダイス１２と第２ローラダイス２２との間に転造用素材３０が固定される。転造用素材３０は段付円柱形状をなしており、その軸方向が第１ローラダイス１２および第２ローラダイス２２の軸方向に一致するように、その上下端がセンタリング機構付きチャック４０により固定される。なお、チャック４０は、転造用素材３０の軸周り方向への回転を許容し、且つ、転造成形時に発生する「歩み」に伴う転造用素材３０の軸方向移動を許容し得るように、転造用素材３０を固定する。

上述のように転造用素材３０は段付円柱形状を呈する。転造用素材３０は、軸方向に沿って一定の直径を有する円柱状の部材から成形される。図２は、転造用素材３０を成形する工程を示す図である。転造用素材を成形するために、まず、図２（ａ）に示す円柱状の丸棒素材５０を用意する。丸棒素材５０は軸方向に沿って一定の直径を有する。この丸棒素材５０の両端部に比較的近い２箇所の部分Ａ，Ｂに、例えば切削により溝加工することにより、図２（ｂ）に示すような転造用素材３０が成形される（転造用素材成形工程）。

図２（ｂ）に示すように、転造用素材３０は、円柱状の加工部３１と、この加工部３１の両端（図示上下端）にその一方端が連結した対の円柱状の連結部３２ａ，３２ｂと、各連結部３２ａ，３２ｂの他方端にそれぞれ連結した対の円柱状の支持部３３ａ，３３ｂとを備える。加工部３１、対の連結部３２ａ，３２ｂ、対の支持部３３ａ，３３ｂは、同一軸線上に形成される。また、加工部３１の直径ｋは支持部３３ａ，３３ｂの直径ｄと等しい。連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓは、加工部３１の直径ｋおよび支持部３３ａ，３３ｂの直径ｄよりも小さい。なお、連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓは、その軸方向に亘って同一である。加工部３１の側周面が、はすば状の歯部を有するローラダイス１２，２２によって転造される部分である。この図２（ｂ）に示す形状の転造用素材３０が、図１に示した転造装置１に取り付けられる。

転造用素材３０を転造する際には、まず転造用素材３０を転造装置１のチャック４０に固定する。その後、第１モータ１１および第２モータ２１を同一方向に同一速度で回転させるとともに、第１シリンダ１６および第２シリンダ２６を駆動させて第１ローラダイス部１０と第２ローラダイス部２０とを図１において左右方向に接近させる。この接近によって、転造用素材３０の加工部３１が第１ローラダイス１２および第２ローラダイス２２に挟まれる。第１ローラダイス１２および第２ローラダイス２２は同一方向に同一速度で回転しているので、転造用素材３０は両ローラダイス１２，２２に挟まれた状態のまま、両ローラダイス１２，２２に連れまわりして回転する。そして、第１ローラダイス１２および第２ローラダイス２２をさらに転造用素材３０に近づけ、転造用素材３０を加圧する。これにより転造用素材３０の加工部３１の側周面にはすば状の歯部が転造される（転造工程）。転造時に転造用素材３０が「歩み」により軸方向（図において上下方向）に移動するが、この移動はチャック４０により許容される。

図３は、転造用素材３０の寸法と、両ローラダイス１２，２２の寸法との関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、転造用素材３０の加工部３１の軸方向長さｂは両ローラダイス１２，２２の幅（ローラダイス１２，２２の軸方向長さ：歯幅）ａよりも短い。

また、図３（ｂ）に示すように、対の支持部３３ａ，３３ｂのうちの一方の支持部３３ａの連結部３２ａに近い側の端部から、他方の支持部３３ｂの連結部３２ｂに近い側の端部までの軸方向距離である支持部間距離ｍは、両ローラダイス１２，２２の幅ａよりも長い。なお、この支持部間距離ｍは、転造用素材３０の加工部３１の軸方向長さｂと、加工部３１の軸方向に沿った対の連結部３２ａ，３２ｂの長さ（ｒ１、ｒ２）との和（ｂ＋ｒ１＋ｒ２）に等しい。

転造用素材３０を転造装置１のチャック４０で固定したときにおける転造用素材３０の位置（基準位置）と両ローラダイス１２，２２の位置との相対関係（つまり、転造用素材３０が「歩み」により軸方向移動していない場合における、転造用素材３０と両ローラダイス１２，２２との相対位置関係）が図３（ｂ）のようである場合において、支持部間距離ｍとローラダイス１２，２２の幅ａとの差は、ローラダイス１２，２２の図示上面から支持部３３ａの連結部３２ａに近い側の端部までの軸方向距離ｎ１と、ローラダイス１２，２２の図示下面から支持部３３ｂの連結部３２ｂに近い側の端部までの軸方向距離ｎ２との和により表わされる（ｍ−ａ＝ｎ１＋ｎ２）。

転造用素材３０は、支持部間距離ｍとローラダイス１２，２２の幅ａとの差（ｎ１＋ｎ２）が、転造用素材３０の加工部３１をローラダイス１２，２２で転造している時に「歩み」により転造用素材３０が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、形成されている。具体的には、転造時に「歩み」によって転造用素材３０が図３（ｂ）において上方に移動する最大距離をＭＵとし、下方に移動する最大距離をＭＤとすると、距離ｎ１が距離ＭＤよりも大きく、距離ｎ２が距離ＭＵよりも大きくなるように、連結部３２ａ，３２ｂおよび支持部３３ａ，３３ｂの軸方向長さが決められている。なお、「歩み」による一方向への最大移動距離と他方向への最大移動距離が等しいと考えられる場合には、距離ｎ１およびｎ２が、転造用素材３０の「歩み」による片側方向への最大移動距離よりも大きくなるように、連結部３２ａ，３２ｂおよび支持部３３ａ，３３ｂの軸方向長さが設計されていればよい。また、本実施形態においては、長さｒ１と距離ｎ１との差（ｒ１−ｎ１）が距離ＭＵよりも大きく、且つ、長さｒ２と距離ｎ２との差（ｒ２−ｎ２）が距離ＭＤよりも大きくなるように、転造用素材３０が形成されている。

このように、本実施形態においては、ローラダイス１２，２２との関係において上記のように寸法が決められた転造用素材３０の加工部３１がローラダイス１２，２２で転造される。転造用素材３０の加工部３１の軸方向長さｂがローラダイス１２，２２の幅ａよりも小さく、且つ加工部３１の両端に連結した連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓが加工部３１の直径ｋよりも小さいので、加工部３１がローラダイス１２，２２により転造されているときにローラダイス１２，２２のダイスエッジ部（図３（ａ）のＥ部）が連結部３２ａ，３２ｂに食いつくことはない。

また、距離ｎ１が距離ＭＤよりも大きく、距離ｎ２が距離ＭＵよりも大きいので、転造時に「歩み」によって転造用素材３０が軸方向移動しても、ローラダイス１２，２２が支持部３３ａ，３３ｂに干渉しない。よって、ローラダイス１２，２２が支持部３３ａ，３３ｂに食い込むこともなく、且つ、ローラダイス１２，２２と支持部３３ａ，３３ｂとの干渉により「歩み」が阻害されることもない。つまり、本実施形態で示した転造方法によれば、ローラダイス１２，２２のダイスエッジ部の食い込みが防止され、且つ転造用素材３０の「歩み」も阻害されない。したがって、成形精度の良好なはすば状の歯部が加工部３１に形成される。さらに、長さｒ１と距離ｎ１との差（ｒ１−ｎ１）が距離ＭＵよりも大きく、長さｒ２と距離ｎ２との差（ｒ２−ｎ２）が距離ＭＤよりも大きいので、転造時に「歩み」によって転造用素材３０が軸方向移動しても、加工部３１をローラダイス１２，２２の歯幅内に留めておくことができる。このためダイスエッジ部が加工部３１に食いつくこともない。

図４は、転造用素材３０を転造装置１で転造することにより成形された歯車部材１００の概略図である。図に示すように、歯車部材１００は、歯車成形部１１０と、歯車成形部１１０の両端に連結した対の連結部１２０ａ，１２０ｂと、対の連結部に連結し歯車部材１００の両端を構成する対の支持部１３０ａ，１３０ｂとを備える。連結部１２０ａ，１２０ｂは転造用素材３０に形成される連結部３２ａ，３２ｂと同一の部位であり、支持部１３０ａ，１３０ｂは転造用素材３０に形成される支持部３３ａ，３３ｂと同一の部位である。歯車成形部１１０は転造用素材３０の加工部３１が転造されることにより形成される部位である。

図４に示すように、歯車成形部１１０に形成されたはすば歯車の歯底直径（図において直径ｃ）は、連結部１２０ａ，１２０ｂの直径ｓよりも大きい。ここで、歯車部材１００の連結部１２０ａ，１２０ｂは上述のように転造用素材３０の連結部３２ａ，３２ｂと同一の部分である。つまり、転造用素材３０は、その連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓが、転造により形成される歯車部材１００の歯車成形部１１０の歯底直径ｃよりも小さくなるように、予め設計されている。このように転造用素材３０を形成することにより、転造時にローラダイス１２，２２のダイスエッジ部が連結部３２ａ，３２ｂに食い込むことが確実に防止される。

さらに、図４に示すように、歯車成形部１１０の歯底直径ｃは、支持部１３０ａ，１３０ｂの直径（図において直径ｄ）よりも小さい。すなわち、本実施形態にて説明した転造方法により、歯底直径ｃが支持部１３０ａ，１３０ｂの直径ｄよりも小さく、且つ精度の良好な歯車部材１００が成形される。

こうして成形された歯車部材１００は、例えば支持部１３０ａ，１３０ｂにベアリングが取り付けられた状態で何らかの製品に組み込まれることにより、回転駆動を伝達する部品として使用され得る。この場合において、組み込まれる製品によっては歯車成形部を小さくしなければならない場合も想定される。一般に歯車成形部が小さい場合、それに連結する支持部も小さい。支持部が小さい場合、小さな支持部に取り付けるためのベアリングを特注しなければならず、コストの増大を招く。これに対し、本実施形態で説明した歯車部材１００は、支持部１３０ａ，１３０ｂの径が歯車成形部１１０の歯底直径よりも大きいので、特注のベアリングを要しない。故に、コストの増大を抑えることができる。

なお、本実施形態に示した転造用素材３０を転造することにより成形した歯車部材１００と、図９に示した転造用素材Ｗ２を転造することにより成形した歯車部材Ｈ２とを比較したところ、歯車部材１００の歯すじ形状誤差が、歯車部材Ｈ２の歯すじ形状誤差と比較して約３５％減少した。

以上のように、本実施形態の転造用素材３０によれば、円柱状の加工部３１と対の支持部３３ａ，３３ｂとの間に連結部３２ａ，３２ｂが形成される。また、連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓが加工部３１の直径ｋよりも小さくなるように形成される（図２（ｂ））。この連結部３２ａ，３２ｂの直径と加工部３１の直径の関係は、転造用素材３０の加工部３１の軸方向に垂直な平面で切断した連結部３２ａ，３２ｂの断面外形が、同平面で切断した加工部３１の断面外形に囲まれた領域内に収まるように（すなわち連結部３２ａ，３２ｂの断面が加工部３１の断面に覆われるように）、連結部３２ａ，３２ｂが形成されていることについての一態様を表す。また、加工部３１の軸方向長さｂはローラダイス１２，２２の幅ａよりも短く、且つ、加工部３１の軸方向長さｂと加工部３１の軸方向に沿った対の連結部３２ａ，３２ｂの長さｒ１，ｒ２を合わせた長さ（ｂ＋ｒ１＋ｒ２）、つまり支持部間距離ｍがローラダイス１２，２２の幅ａよりも長くなるように、加工部３１、対の連結部３２ａ，３２ｂおよび対の支持部３３ａ，３３ｂが形成される。

このように形成された転造用素材３０によれば、連結部３２ａ，３２ｂの直径が加工部３１の直径よりも小さいので、加工部３１の転造時に加工部３１の直径よりも小さい直径を持つ連結部３２ａ，３２ｂにローラダイス１２，２２のダイスエッジ部が食いつくことを防止することができる。

また、転造用素材３０は、支持部間距離ｍがローラダイス１２，２２の幅ａよりも大きく、さらに、支持部間距離ｍとローラダイス１２，２２の幅ａとの差（ｎ１＋ｎ２）が、転造用素材３０の転造時に転造用素材３０が「歩み」により軸方向（図３（ｂ）の上下方向）に移動する最大距離（ＭＵ＋ＭＤ）よりも大きくなるように形成されている。具体的には、図３（ｂ）に示される距離ｎ１が、「歩み」により転造用素材３０が図において下方へ移動する最大距離ＭＤよりも大きく、距離ｎ２が、「歩み」により転造用素材３０が図において上方へ移動する最大距離ＭＵよりも大きくなるように、転造用素材３０が形成されている。したがって、転造用素材３０が「歩み」によって軸方向に移動した場合であっても、ローラダイス１２，２２のダイスエッジ部の軸方向位置が支持部３３ａ，３３ｂの軸方向位置にまで達することはない。つまり、ローラダイス１２，２２が転造用素材３０の支持部３３ａ，３３ｂに干渉することはない。その結果、ローラダイス１２，２２の支持部３３ａ，３３ｂへの食いつきを防止することができる。

さらに、ローラダイス１２，２２が支持部３３ａ，３３ｂに干渉しないので、支持部３３ａ，３３ｂにより転造用素材３０の「歩み」が阻害されることはない。このため、支持部３３ａ，３３ｂの径を加工部３１の径と同等の大きさ、あるいは加工部３１の径よりも大きく設計することができる。すなわち、本実施形態によれば、歯車成形部の歯底直径が支持部３３ａ，３３ｂの直径よりも小さい歯車部材を、精度良く転造成形することができる。

また、ローラダイス１２，２２の食いつきが防止されるため、歯車成形部の端部に生じる不完全部を極めて小さくすることができる。このため、大きな不完全部が歯車の径方向外方に出っ張ることがない。よって、よりコンパクトな歯車を成形することができる。

また、加工部３１の軸方向長さｂを、ローラダイス１２，２２の幅ａよりも小さい範囲内で、重なり噛み合い率が整数値になるように調整することにより、より精度が向上した歯車部材を転造することができる。

また、丸棒素材５０の軸方向に異なる２箇所の部分を切削等で素材径よりも小さい直径に加工することにより、簡単に、円柱状の加工部３１と、加工部３１の両端にそれぞれの一端側が連結するとともに加工部３１の軸線に一致した軸線を有し、且つ加工部３１の直径よりも小さい直径を持つ円柱状の対の連結部３２ａ，３２ｂと、連結部３２ａ，３２ｂの他端側にそれぞれ連結するとともに加工部３１の軸線に一致した軸線を有する円柱状の支持部３３ａ，３３ｂとを備えた段付円柱状の転造用素材３０を成形することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば、上記実施形態では、図５（ａ）に示すように、転造用素材３０の連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓがその軸方向（軸線Ｌに沿った方向）に亘って一定である例を示している。この場合、直径ｓを歯車成形部の歯底直径（図５（ａ）のｃ）よりも小さい値に設定することにより、転造加工時にローラダイス１２，２２が連結部３２ａ，３２ｂに食い込むことが確実に防止される。しかし、転造用素材３０の連結部３２ａ，３２ｂの直径ｓは、軸線Ｌに沿った方向に変化するように設計してもよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、連結部３２ａ，３２ｂの端部を曲線状に形成してもよい。また、図５（ｃ）に示すように、軸線Ｌを含む平面で切断した断面外形が円弧状となるように連結部３２ａ，３２ｂを形成してもよい。この場合は、連結部３２ａ，３２ｂを太くすることができるため、転造用素材３０および転造された歯車部材１００の強度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、連結部３２ａ，３２ｂの形状が円柱形状である例について説明したが、その断面が加工部３１の断面外形に囲まれた領域内に収められていれば、角柱形状でも良く、さらには軸方向が定義されないような形状でも良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。

１…転造装置、１０…第１ローラダイス部、１２…第１ローラダイス、２０…第２ローラダイス部、２２…第２ローラダイス、３０…転造用素材、３１…加工部、３２ａ，３２ｂ…連結部、３３ａ，３３ｂ…支持部、４０…チャック、５０…丸棒素材、１００…歯車部材、１１０…歯車成形部、１２０ａ，１２０ｂ…連結部、１３０ａ，１３０ｂ…支持部、ｍ…支持部間距離

Claims (5)

1. 円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端側が連結した対の連結部と、前記連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の直径に等しい直径を有する円柱状の対の支持部とを備え、前記加工部の軸方向に垂直な平面で切断した前記対の連結部の断面の外形が前記平面で切断した前記加工部の断面の外形に囲まれた領域内に収まるように、前記対の連結部が形成されている転造用素材の前記加工部の側周面を、はすば状の歯部を有するとともに前記加工部の軸方向長さよりも長く且つ前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離よりも短い幅を持つ加工ダイスで転造することにより、前記加工部の側周面にはすば状の歯部を創成する歯車部材の転造方法であって、
   前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、転造方法。
2. 請求項１に記載の転造方法において、
   前記連結部は前記加工部と同一軸を持つ円柱形状に形成されており、
   前記連結部の直径は、前記加工部に創成されるはすば状の歯部の歯底直径以下である、転造方法。
3. 円柱状の素材の軸方向に異なる２箇所の部分を前記素材の直径よりも小さい直径に加工することにより、円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端側が連結するとともに前記加工部の軸線に一致した軸線を有し、前記加工部の直径よりも小さい直径を持つ円柱状の対の連結部と、前記連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の軸線に一致した軸線を有し且つ前記加工部の直径と等しい直径を有する円柱状の対の支持部とを備える段付円柱状の転造用素材を成形する転造用素材成形工程と、
   前記転造用素材の前記加工部の側周面を、はすば状の歯部を有するとともに前記加工部の軸方向長さよりも長く且つ前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離よりも短い幅を持つ加工ダイスで転造することにより、前記加工部の側周面にはすば状の歯部を創成する転造工程と、
   を含む、歯車部材の製造方法であって、
   前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、歯車部材の製造方法。
4. 転造用素材であって、
   はすば状の歯部を有する加工ダイスによって転造されることにより側周面にはすば状の歯部が形成される円柱状の加工部と、前記加工部の両端にそれぞれの一端が連結した対の連結部と、前記対の連結部の他端側にそれぞれ連結するとともに前記加工部の直径と等しい直径を有する対の支持部とを備え、
   前記加工部の軸方向に垂直な平面で切断した前記対の連結部の断面の外形が前記平面で切断した前記加工部の断面の外形に囲まれた領域内に収まるように、前記対の連結部が形成されており、
   前記加工部の軸方向長さが前記加工ダイスの幅よりも短く、且つ、前記加工部の軸方向長さと前記加工部の軸方向に沿った前記対の連結部の長さとを合わせた長さである支持部間距離が前記加工ダイスの幅よりも長く形成されており、
   前記支持部間距離と前記加工ダイスの幅との差が、転造時に前記転造用素材が軸方向に移動する最大距離よりも大きくなるように、前記転造用素材が設計されている、転造用素材。
5. 請求項４に記載の転造用素材において、
   前記連結部は前記加工部と同一軸を持つ円柱形状に形成されており、
   前記連結部の直径は、前記加工部に創成されるはすば状の歯部の歯底直径以下である、転造用素材。
   

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