JP6398659B2 - 歯形部品の製造方法および歯形部品製造装置 - Google Patents

歯形部品の製造方法および歯形部品製造装置 Download PDF

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本発明は、歯形部品の製造方法および歯形部品製造装置に関する。
従来、外径の異なる2つの歯形が軸方向に並んで形成された段付きの歯形部品の製造方法が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、段付き素材を形成する熱間鍛造工程と、小径の歯形を形成するしごき加工工程(冷間鍛造工程)と、大径の歯形を形成する工程(大径歯形形成工程)とを備えた歯形部品の製造方法が開示されている。この特許文献1による歯形部品の製造方法では、熱間鍛造工程において、平坦な円盤状の素材に対して熱間鍛造を行うことによって、粗歯形を形成した小径部と円盤状の大径部とを有する段付き素材を形成した後、打ち抜きにより円筒状の段付き素材を形成する。その後、しごき加工工程(冷間鍛造工程)において、段付き素材の小径部に対して、冷間鍛造のしごき加工を2回(粗加工および仕上げ加工)行うことによって、小径の歯形を形成する。最後に、大径歯形形成工程において、段付き素材の大径部に、大径の歯形を形成する。
なお、上記特許文献1には、大径歯形形成工程における大径部の歯形の加工方法についての記載がなく、大径の歯形は、機械加工(切削加工)工程によって円筒状の大径部から直接形成されていると考えられる。
特開2014−105744号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載されたような、従来の外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の製造方法では、小径部の歯形形成を行う熱間および冷間鍛造工程と、円筒状の大径部に切削により歯形形成を行う機械加工工程とを組み合わせる必要があるため、工程の切替作業などに時間がかかるという不都合がある。また、機械加工(切削加工)による大径部の歯形形成は、鍛造による歯形形成と比べて加工時間が長くなるという不都合もある。このように、従来の外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の製造方法では、歯形部品の製造に時間がかかるために生産性を向上させるのが困難である。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の加工時間を短縮し、生産性を向上させることが可能な歯形部品の製造方法および歯形部品製造装置を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における歯形部品の製造方法は、略同一の内径と略同一の外径とを有するリング形状であるワークの素材を絞り加工することにより、ワークの外周部に第1の外径を有する第1外周ギア部を形成する工程と、第1外周ギア部を形成した後、第1外周ギア部よりもワークの径方向の内側の部分をワークの軸方向に押し出し加工することにより、ワークの第1外周ギア部とは軸方向に異なる位置に、第1の外径よりも小さい第2の外径を有する第2外周ギア部を形成する工程とを備える。なお、本発明において「ギア部」とは、歯車同士を噛み合わせるためのギア部のみならず、外周側部材と回転方向に係合させるためのスプライン部を含む広い概念である。
この発明の第1の局面による歯形部品の製造方法では、上記のように、ワークを絞り加工することにより、ワークの外周部に第1の外径を有する第1外周ギア部を形成する工程と、第1外周ギア部よりもワークの径方向の内側の部分をワークの軸方向に押し出し加工することにより、ワークの第1外周ギア部とは軸方向に異なる位置に、第1の外径よりも小さい第2の外径を有する第2外周ギア部を形成する工程とを設けることによって、第1外周ギア部と第2外周ギア部との両方を、鍛造(絞り加工および押し出し加工)によって形成することができる。これにより、第1外周ギア部と第2外周ギア部とをそれぞれ鍛造と機械加工(切削加工)とによって形成する場合と比べて、歯形部品の製造に要する時間を短縮することができる。その結果、外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の加工時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
この発明の第2の局面における歯形部品製造装置は、略同一の内径と略同一の外径とを有するリング形状であるワークの素材の外周部に第1の外径を有する第1外周ギア部を形成するための第1外周ギア部形成用歯型と、ワークの第1外周ギア部とはワークの軸方向に異なる位置に第1の外径よりも小さい第2の外径を有する第2外周ギア部を形成するための第2外周ギア部形成用歯型と、ワークを第1外周ギア部形成用歯型の内周部に移動させて絞り加工することにより第1外周ギア部を形成するとともに、第1外周ギア部を形成した状態でワークの外周部よりもワークの径方向の内側の部分を第2外周ギア部形成用歯型の内周部に向けて軸方向に押し出し加工することにより第2外周ギア部を形成するためのパンチ部とを備える。

この発明の第2の局面による歯形部品製造装置では、上記のように、ワークを第1外周ギア部形成用歯型の内周部に移動させて絞り加工することにより第1外周ギア部を形成するとともに、ワークの外周部よりもワークの径方向の内側の部分を第2外周ギア部形成用歯型の内周部に向けて軸方向に押し出し加工することにより第2外周ギア部を形成するためのパンチ部を設けることによって、第1外周ギア部と第2外周ギア部との両方を、鍛造(絞り加工および押し出し加工)によって形成することができる。これにより、第1外周ギア部と第2外周ギア部とをそれぞれ鍛造と機械加工(切削加工)とによって形成する場合と比べて、歯形部品の製造に要する時間を短縮することができる。その結果、外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の加工時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
本発明によれば、上記のように、外径の異なる2つの歯形を有する歯形部品の加工時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
歯形部品の一例としてのリングギアを示した斜視図である。 図1に示したリングギアの縦断面図である。 本発明の一実施形態による歯形部品製造装置の概略構成を示した模式図である。 粗材の段階のリング形状のワークを示した斜視図である。 図3に示した歯形部品製造装置の詳細な構造を説明するための拡大断面図である。 本発明の一実施形態による歯形部品の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図6の絞り加工工程を説明するための拡大断面図である。 図6の押し出し加工工程を説明するための拡大断面図である。 図6のしごき加工工程を説明するための拡大断面図である。 本発明の一実施形態の変形例によるマンドレルの内歯形成用歯型を説明するための模式的な部分拡大斜視図である。 本発明の一実施形態の変形例により形成されるリングギアを示した斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図9を参照して、本発明の一実施形態による歯形部品の製造方法について説明する。以下、歯形部品の構造、歯形部品製造装置の構成および歯形部品の製造工程の順に説明する。
[歯形部品の構造]
まず、本実施形態による歯形部品の製造方法により形成される歯形部品について説明する。図1に示すように、歯形部品は、たとえば、自動車の変速機用部品として用いられるリングギア10である。リングギア10は、円形のリング形状(環状形状)を有し、外径の異なる2つ(2段)の歯形を有する。すなわち、リングギア10は、中心軸Aに沿った軸方向(Z方向)の異なる位置に大径の第1外周ギア部11と小径の第2外周ギア部12とを含む。
リングギア10は、外周部15に第1外周ギア部11が形成された大径部13aと、外周部15に第2外周ギア部12が形成された小径部13bとを含む。図2に示すように、第1外周ギア部11は、第1の外径D1を有する。第2外周ギア部12は、第1の外径D1よりも小さい第2の外径D2を有する。第1外周ギア部11および第2外周ギア部12は、共に、歯形が軸方向(Z方向)に沿って直線状に延びるスプライン(図1参照)である。
第1外周ギア部11と第2外周ギア部12との軸方向(Z方向)の間の位置には、傾斜部14が形成されている。傾斜部14は、大径部13aと小径部13bとの間を接続しており、小径部13b側に向かって徐々に外径が小さくなるように形成されている。本実施形態では、第1外周ギア部11(第1外周ギア部11の下端部)と第2外周ギア部12(第2外周ギア部12の上端部)とは、軸方向の距離Lを隔てて配置されている。言い換えると、傾斜部14が、軸方向の長さLを有する。また、傾斜部14は、第1外周ギア部11が形成される大径部13aの外周部表面に対して、角度θで傾斜している。
大径部13aおよび小径部13bは、それぞれ円筒形状(図1参照)を有する。大径部13aは、第1外周ギア部11を含めて肉厚t1を有する。小径部13bは、第2外周ギア部12を含めて肉厚t2を有する。小径部13bの肉厚t2は、大径部13aの肉厚t1よりも大きい。小径部13bの肉厚t2は、内周部16にリングギア10の内歯(図示せず)を形成するための切削代を含んでいる。なお、内歯は、ピニオンギア(遊星ギア)と噛み合う遊星歯車機構の一部を構成するが、本実施形態による歯形部品の製造方法の後工程として形成されるものであるので、ここでは説明を省略する。第1外周ギア部11および第2外周ギア部12は、たとえば、多板式クラッチおよび多板式ブレーキの摩擦板などと係合する。
[歯形部品製造装置の構成]
次に、本実施形態による歯形部品の製造方法に用いる歯形部品製造装置について説明する。図3に示すように、歯形部品製造装置30は、冷間鍛造によりワーク1をプレス加工するプレス機械である。ワーク1は、冷間鍛造可能な金属材料からなり、加工前の粗材において中心軸Aを中心とする円形のリング形状(図4参照)を有する。
歯形部品製造装置30は、上型31aおよび下型31bを含む。上型31aは、圧縮リング32と、パンチ33とを含む。圧縮リング32およびパンチ33は、共に本発明の「パンチ部」の一例である。下型31bは、ダイス34と、マンドレル35とを含む。マンドレル35は、本発明の「しごき加工部」の一例である。
図5に示すように、圧縮リング32は、第1外周ギア部11の第1の外径D1(図2参照)と略等しい外径D3を有する。圧縮リング32は、ワーク1の軸方向(上下方向(Z方向))に昇降可能であり、ワーク1の外周部15を軸方向(Z方向)に押圧可能に構成されている。圧縮リング32の上端は、昇降軸32aに接続されており、パンチ33とは別個に圧縮リング32の昇降制御および圧力制御を行うことが可能である。ここで、本実施形態では、ワーク1は、ワーク1の軸方向が歯形部品製造装置30の上下方向に一致するようにダイス34に装着される。なお、第1歯型36は、本発明の「第1外周ギア部形成用歯型」の一例である。
パンチ33は、圧縮リング32よりも内側に配置され、圧縮リング32と同軸のリング状に形成されている。パンチ33は、第2外周ギア部12の第2の外径D2(図2参照)と略等しい外径D4を有する。また、パンチ33は、Z方向(上下方向)に昇降可能であり、ワーク1の外周部15よりも内側の部分をZ方向(上下方向)に押圧可能に構成されている。第2歯型37は、本発明の「第2外周ギア部形成用歯型」の一例である。
本実施形態では、パンチ33は、同心円状に配置された外周側のアウターパンチ33aと、内周側のインナーパンチ33bとを含んでいる。アウターパンチ33aとインナーパンチ33bとは、Z方向(上下方向)に互いに独立して昇降可能に構成されている。アウターパンチ33aの外径D4が、第2外周ギア部12の第2の外径D2と略等しく、アウターパンチ33aが第2歯型37に対してワーク1を押圧する。インナーパンチ33bは、アウターパンチ33aの外径D4よりも小さい外径D5を有し、アウターパンチ33aよりも内周側で、ワーク1の内周部16側の部分を押圧して押し出し加工する。図3に示すように、インナーパンチ33bの上端は、昇降軸33cに接続されており、アウターパンチ33aおよび圧縮リング32とは別個にインナーパンチ33bの昇降制御および圧力制御を行うことが可能である。アウターパンチ33aは、上型31aに吊り下げられるように保持されており、上型31a全体の昇降動作に伴って昇降移動する。具体的には、上型31aを下降させてアウターパンチ33aの下端(Z2方向端部)がワーク1に当接した後で、上型31aを更に下降させると、アウターパンチ33aの上端(Z1方向端部)が上型31aと当接してワーク1に押圧力が付与されるようになる。
ダイス34は、図5に示すように、第1歯型36と第2歯型37とを有する内周部34cを含む。
第1歯型36は、第1の外径D1を有する第1外周ギア部11を形成するために設けられている。第2歯型37は、第1の外径D1よりも小さい第2の外径D2を有する第2外周ギア部12を、ワーク1の第1外周ギア部11とは軸方向に異なる位置に形成するために設けられている。
第1歯型36は、第1の外径D1に略等しい内径d1を有する。第2歯型37は、第1歯型36とは軸方向に異なる下方位置(Z2側位置)に並んで配置され、第2の外径D2に略等しい内径d2を有する。したがって、圧縮リング32およびパンチ33は、軸方向における第1歯型36が配置される側(Z1側)にある。
なお、図5の例では、ダイス34は、上部ダイス34aと下部ダイス34bとにより構成されている。上部ダイス34aにおける内周部34cには、第1歯型36が形成されている。下部ダイス34bにおける内周部34dには、第1歯型36の一部(下端部)と、第2歯型37とが形成されている。また、上部ダイス34aにおいて第1歯型36の上側(Z1側)には、平坦な直線部38が形成されている。下部ダイス34bにおいて第2歯型37の上側(第1歯型36と第2歯型37との間)には、テーパ部39が形成されている。テーパ部39は、第2歯型37が配置された下方に向かって内径が徐々に縮小するテーパ形状を有する。ダイス34は、上部ダイス34aと下部ダイス34bとに分割することなく一体(単体)で構成されていてもよい。
マンドレル35は、軸中心に配置された円柱軸であり、リング状のワーク1の内側に配置されてワーク1の内周部を支持するとともにワーク1の中心軸Aの位置基準となる。マンドレル35は、上下方向(Z方向)に昇降可能に構成されている。本実施形態では、マンドレル35は、リング状のワーク1のうち、第2外周ギア部12(図2参照)に対応する内周部16に対して、しごき加工を行うように構成されている。
マンドレル35は、外径D6を有する上軸部35aと、上軸部35aよりも大きい外径D7を有する下軸部35bと、上軸部35aおよび下軸部35bを接続するテーパ状の中間軸部35cとを含む。上軸部35aおよび下軸部35bは円柱形状を有し、中間軸部35cは、上軸部35aに向けて先細りとなっている。
このような構成により、歯形部品製造装置30は、ワーク1を第1歯型36に対して押圧して絞り加工することにより、第1外周ギア部11を形成するように構成されている。絞り加工は、圧縮リング32およびパンチ33によりリング状のワーク1(粗材)を上部ダイス34aに押圧することによって、ワーク1の水平断面積を減少させる加工である。
また、上部ダイス34aで絞り加工が行われたワーク1に対して、歯形部品製造装置30は、ワーク1の外周部15よりもワーク1の径方向の内側の部分(小径部13b)を第2歯型37に対して下方向(Z2方向)に押し出し加工することにより、第2外周ギア部12を形成するように構成されている。押し出し加工は、パンチ33によりワーク1を下部ダイス34b側に押圧してワーク1の内周側部分を下部ダイス34b側(Z2方向)に流動させる加工(前方押し出し加工)である。
本実施形態では、歯形部品製造装置30は、第1歯型36と、第2歯型37と、圧縮リング32およびパンチ33とを用いて、第1外周ギア部11と第2外周ギア部12とを1回のプレス加工工程(1ストローク)により形成するように構成されている。つまり、歯形部品製造装置30は、圧縮リング32およびパンチ33が第1歯型36と第2歯型37とに向かって軸方向(Z2方向)に移動する1ストローク動作により、絞り加工と押し出し加工とをこの順序で連続的に行うように構成されている。
さらに、本実施形態では、歯形部品製造装置30は、下部ダイス34bで押し出し加工が行われたワーク1のうち、第2外周ギア部12に対応する内周部(小径部13bの内周部16)に対して、しごき加工を行うように構成されている。しごき加工は、ある金型と、これとは別の金型との隙間を、ワークの肉厚よりも狭く設定し、この隙間にワークを通して金型で挟み込むことにより、ワークの肉厚を減少させる成形方法である。すなわち、歯形部品製造装置30は、内周側のマンドレル35をZ1方向に上昇させて下部ダイス34bの内周部34cとマンドレル35の下軸部35bとの間にワーク1を通して内周部34cと下軸部35bとの間に挟み込むことにより、ワーク1の肉厚を減少させる。本実施形態では、歯形部品製造装置30は、これらの絞り加工、押し出し加工およびしごき加工を、1回のプレス加工工程(1ストローク)により行うように構成されている。
[歯型部品の製造工程]
次に、歯形部品製造装置30による歯型部品の製造工程について具体的に説明する。以下の各工程S1〜S3は、冷間鍛造により行われる。
図6の工程S1において、歯形部品製造装置30は、絞り加工により第1外周ギア部11を形成する。図7に示すように、上部ダイス34aとマンドレル35との間で第1歯型36上の直線部38にワーク1(粗材)が配置された状態で、圧縮リング32およびパンチ33がZ2方向に下降する。圧縮リング32およびパンチ33(インナーパンチ33bおよびアウターパンチ33a)は、ワーク1の上面を押圧する。圧縮リング32およびパンチ33の下降に伴って、ワーク1が直線部38から押し下げられ、ワーク1の外周部15が第1歯型36によって半径方向に圧縮される。この結果、ワーク1の外径が上部ダイス34aの第1歯型36の内面に沿うように減少され、ワーク1の外周部15に第1外周ギア部11が形成される。これにより、ワーク1の外周部15のうち、第1外周ギア部11の歯先の外径がD1(≒D3)となり、第1外周ギア部11の歯元の外径が第1歯型36の内径d1と略一致する。
図6の工程S2において、歯形部品製造装置30は、押し出し加工により第2外周ギア部12を形成する。図8に示すように、圧縮リング32の圧力(荷重)を維持したまま、パンチ33の荷重が増大される。これにより、パンチ33が圧縮リング32とは独立してZ2方向に下降する。インナーパンチ33bおよびアウターパンチ33aは、軸方向位置が揃えられたままである。パンチ33の下降に伴って、ワーク1の内周側部分が下方(Z2方向)に流動して、下部ダイス34b側に押し出される。
詳細には、ワーク1が下方(Z2方向)に押し出される過程で、下部ダイス34bのテーパ部39とマンドレル35の上軸部35aとの間で、テーパ部39に沿って材料が流動することにより、傾斜部14が形成される。傾斜部14よりも内周側の材料は、そのままZ2方向に押し出され、外周部15が第2歯型37によって半径方向に圧縮される。この結果、外径が下部ダイス34bの第2歯型37の内面に沿うように減少され、第1外周ギア部11とは軸方向に異なる下方側の小径部13bの外周部に、第2外周ギア部12が形成される。これにより、ワーク1の外周部15のうち、第2外周ギア部12の歯先の外径がD2となり、第2外周ギア部12の歯元の外径が第2歯型37の内径d2と略一致する。
なお、パンチ33は、第1外周ギア部11の下端部近傍の位置まで下降する。第1外周ギア部11の上方側は、圧縮リング32によって一定圧で維持されるため、後方に押し出されずに保持される。この結果、パンチ33の外側面と上部ダイス34aの内周面との間で、肉厚t1の大径部13aが形成される。
図6の工程S3において、歯形部品製造装置30は、第2外周ギア部12が形成されたワーク1の内周部16に対して、しごき加工を行う。図9に示すように、下型31bのマンドレル35を上方(Z1方向)に移動させる。ワーク1の内周部16のうち、外径D6の上軸部35aと下部ダイス34bとの間に挟まれていた材料が、マンドレル35の上昇に伴って、内径が下軸部35bの外径D7に一致するまで外側に圧縮される。この結果、外周側の第2外周ギア部12が下部ダイス34bの第2歯型37に対して半径方向に押圧されることによって、第2歯型37の歯形に対して第2外周ギア部12が正確に転写される。特に、歯形のうち、歯先の角部および歯元(歯溝)の角部などの形状を正確に転写することが可能となる。
しごき加工において、圧縮リング32は、一定圧を維持したまま移動しない。また、パンチ33のうち、アウターパンチ33aは、所定の一定圧が維持されて移動しない。一方、インナーパンチ33bは、マンドレル35によってしごき成形された内周部側の余肉が逃げられるように、上方向(Z1方向)に移動される。マンドレル35は、下軸部35bの上端が少なくとも第2歯型37を通過するまで上方(Z1方向)に上昇する。しごき加工の結果、ワーク1の内周部16に上方に突出する凸部17が形成されるとともに、第2外周ギア部12を有する肉厚t2の小径部13bが形成される。小径部13bの内周部16は円筒内面となる。これにより、図1に示したリングギア10が形成される。
以上の各工程が、上型31aおよび下型31bのそれぞれの動作を含む歯形部品製造装置30の1回のプレス加工工程(1ストローク)で行われる。
図1に示したリングギア10が形成されると、リングギア10が後工程に送られる。後工程としては、リングギア10が変速機の遊星歯車機構に用いられる場合、たとえば切削加工により小径部13bの内周部16に内歯(図示せず)が形成され、仕上げ加工や洗浄処理などが施される。これにより、リングギア10が完成される。
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、上記のように、ワーク1を絞り加工することにより、ワーク1の外周部15に第1の外径D1を有する第1外周ギア部11を形成する工程と、第1外周ギア部11よりもワーク1の径方向の内側の部分をワーク1の軸方向(Z方向)に押し出し加工することにより、ワーク1の第1外周ギア部11とは軸方向に異なる位置(小径部13b)に、第1の外径D1よりも小さい第2の外径D2を有する第2外周ギア部12を形成する工程とを設ける。これにより、第1外周ギア部11と第2外周ギア部12との両方を、鍛造(絞り加工および押し出し加工)によって形成することができる。このため、第1外周ギア部11と第2外周ギア部12とをそれぞれ鍛造と機械加工(切削加工)とによって形成する場合と比べて、リングギア10の製造に要する時間を短縮することができる。その結果、外径の異なる2つの歯形を有するリングギア10の加工時間を短縮し、生産性を向上させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、リング状のワーク1のうち、第2外周ギア部12に対応する内周部16に対して、しごき加工を行う工程を設ける。これにより、押し出し加工によって形成した第2外周ギア部12を、しごき加工によって半径方向外側の下部ダイス34b(第2歯型37)に押圧することにより、歯形形状を整えることができる。この結果、第2外周ギア部12の歯形を精度よく形成することができるので、リングギア10の品質を向上させることができる。
なお、リングギア10における第1外周ギア部11と第2外周ギア部12との軸方向の距離L(図2参照)が小さい場合には、しごき加工を行う工程を設けることが好ましい。すなわち、距離Lが小さく、大径部13aと小径部13bとをつなぐ傾斜部14の角度θ(図2参照)が大きい(たとえば45度以上)場合には、押し出し加工によって第2外周ギア部12を形成する場合のワーク1の外周部15における変形量が大きくなる。そのため、距離Lが小さい場合には、冷間鍛造による1回の押し出し加工によって第2歯型37の細部にまでワーク1の材料を流動させることが難しくなり、第2外周ギア部12の歯形を精度よく形成することの難易度が上昇する。このため、押し出し加工により形成した第2外周ギア部12の形状をしごき加工によって高精度に整えることにより、距離Lが小さく、傾斜部14の角度θが大きいリングギアであっても、機械加工(切削加工)によらずに第1外周ギア部11と第2外周ギア部12とを形成することが可能となる。
たとえば、距離Lが、ホブ盤を用いて第2外周ギア部12を形成(歯切り加工)する場合に必要とされる逃げ代よりも小さい場合、より精密な加工を行うのにギアシェーパーによる切削加工を要するため、切削加工に要する加工時間が増大しやすい。このような場合でも、本実施形態の製造方法によれば、ギアシェーパーによる切削加工よりも短時間で第2外周ギア部12を形成することができるので、リングギア10の生産性を効果的に向上させることができ、かつ、製造設備を簡略化することができる。
また、本実施形態では、上記のように、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程とを冷間鍛造を用いて行うことにより、第1外周ギア部11および第2外周ギア部12を備えたリングギア10を形成する。これにより、たとえば熱間鍛造と比較して成型品の精度を得やすい冷間鍛造を用いることによって、仕上げ処理に要する時間を削減することができる。この結果、第1外周ギア部11および第2外周ギア部12を備えたリングギア10の生産性を更に向上させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、第1歯型36と第2歯型37とを、軸方向(Z方向)に並んで配置し、圧縮リング32およびパンチ33を、軸方向における第1歯型36が配置されるZ1側に配置する。そして、圧縮リング32およびパンチ33が第1歯型36と第2歯型37とに向かって軸方向(Z2方向)に移動する1ストローク動作により、絞り加工と押し出し加工とをこの順序で連続的に行うように歯形部品製造装置30を構成する。これにより、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程との両方を1ストロークで行うことができるので、その分、リングギア10の製造に要する時間を短縮することができる。その結果、リングギア10の生産性をより向上させることができる。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、しごき加工を行う工程によって、リングギア10に円筒内面の内周部16を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、しごき加工を行う工程によって、内周部16に内歯の歯形形成を行ってもよい。すなわち、しごき加工を行う工程は、リング状のワーク1の第2外周ギア部12に対応する内周部16を歯型加工する工程を含んでもいてもよい。
この場合、しごき加工を行うためのマンドレル35の外周面に、図10に示す変形例のように内歯形成用歯型135を設ける。図10では、軸方向に対して歯すじが傾斜したヘリカルギアを形成するための内歯形成用歯型の例を示している。この変形例による歯型部品形成装置では、マンドレル35を昇降可能かつ軸線回りに回動可能に構成する。しごき加工(図9参照)においてマンドレル35を上方(Z1方向)に移動させることによって、第2外周ギア部12を整形しつつ、小径部13bの内周部16側には内歯形成用歯型135に対応するヘリカル歯形の内周ギア部117(図11参照)を形成することが可能である。これにより、図11に示すように、1回のプレス加工工程によって、第1外周ギア部11および第2外周ギア部12に加えて、内周ギア部117をさらに備えたリングギア110が形成される。なお、リングギア110は、本発明の「歯形部品」の一例である。
上記変形例のように構成すれば、しごき加工によって第2外周ギア部12の形状を整えるだけでなく、第2外周ギア部12の内周部16に別のギア部(内周ギア部117)を形成することができる。この結果、加工工数を増大させることなく、より複雑な構造を有するリングギア110を形成することができるので、リングギア110の生産性を更に向上させることができる。なお、図11ではヘリカル歯形の内周ギア部117を形成する例を示したが、本発明では、たとえば平歯形(スパーギア)の内周ギア部を形成してもよい。
また、上記実施形態では、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程とを、1回のプレス加工工程(1ストローク)により行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程とを、別個のプレス加工工程により行ってもよい。
また、上記実施形態では、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程と、しごき加工を行う工程とを、1回のプレス加工工程により行う例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程とを1回のプレス加工工程(1ストローク)により行い、しごき加工を別のプレス加工工程により行ってもよい。また、第1外周ギア部11を形成する工程と、第2外周ギア部12を形成する工程と、しごき加工を行う工程とを、別個のプレス加工工程により行ってもよい。
また、上記実施形態では、リング状のワーク1に対して第1外周ギア部11および第2外周ギア部12を形成して、リングギア10を形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、形成する歯形部品はリングギアに限らず、どのような形状の歯形部品を形成してもよい。たとえば、円盤状のワークの外周部に第1外周ギア部および第2外周ギア部を形成して、円盤状の歯形部品を形成してもよい。
また、上記実施形態では、第1外周ギア部11および第2外周ギア部12として軸方向(Z方向)に沿った直線状のスプラインを形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第1外周ギア部および第2外周ギア部が、直線状の平歯車(スパーギア)や、ヘリカルギアなどであってもよい。
1 ワーク
10、110 リングギア(歯形部品)
11 第1外周ギア部
12 第2外周ギア部
15 外周部
16 内周部
30 歯形部品製造装置
32 圧縮リング(パンチ部)
33 パンチ(パンチ部)
35 マンドレル(しごき加工部)
36 第1歯型(第1外周ギア部形成用歯型)
37 第2歯型(第2外周ギア部形成用歯型)
D1 第1の外径
D2 第2の外径

Claims (7)

  1. 略同一の内径と略同一の外径とを有するリング形状であるワークの素材を絞り加工することにより、前記ワークの外周部に第1の外径を有する第1外周ギア部を形成する工程と、
    第1外周ギア部を形成した後、該第1外周ギア部よりも前記ワークの径方向の内側の部分を前記ワークの軸方向に押し出し加工することにより、前記ワークの前記第1外周ギア部とは前記軸方向に異なる位置に、前記第1の外径よりも小さい第2の外径を有する第2外周ギア部を形成する工程とを備える、歯形部品の製造方法。
  2. 前記ワークは、リング状の形状を有し、
    前記リング状のワークのうち、前記第2外周ギア部に対応する内周部に対して、しごき加工を行う工程をさらに備える、請求項1に記載の歯形部品の製造方法。
  3. 前記しごき加工を行う工程は、前記リング状のワークの前記第2外周ギア部に対応する前記内周部を歯形加工する工程を含む、請求項2に記載の歯形部品の製造方法。
  4. 前記ワークは、リング状の形状を有し、
    前記第1外周ギア部を形成する工程と、前記第2外周ギア部を形成する工程とを冷間鍛造を用いて行うことにより、前記第1外周ギア部および前記第2外周ギア部を備えたリングギアを形成する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の歯形部品の製造方法。
  5. 略同一の内径と略同一の外径とを有するリング形状であるワークの素材の外周部に第1の外径を有する第1外周ギア部を形成するための第1外周ギア部形成用歯型と、
    前記ワークの前記第1外周ギア部とは前記ワークの軸方向に異なる位置に前記第1の外径よりも小さい第2の外径を有する第2外周ギア部を形成するための第2外周ギア部形成用歯型と、
    前記ワークを前記第1外周ギア部形成用歯型の内周部に移動させて絞り加工することにより前記第1外周ギア部を形成するとともに、前記第1外周ギア部を形成した状態で前記ワークの外周部よりも前記ワークの径方向の内側の部分を前記第2外周ギア部形成用歯型の内周部に向けて前記軸方向に押し出し加工することにより前記第2外周ギア部を形成するためのパンチ部と、を備える、歯形部品製造装置。
  6. 前記ワークは、リング状の形状を有し、
    前記リング状のワークのうち、前記第2外周ギア部に対応する内周部に対して、しごき加工を行うしごき加工部をさらに備える、請求項5に記載の歯形部品製造装置。
  7. 前記第1外周ギア部形成用歯型と前記第2外周ギア部形成用歯型とは、前記軸方向に並んで配置され、
    前記パンチ部は、前記軸方向における前記第1外周ギア部形成用歯型が配置される側にあり、
    前記パンチ部が前記第1外周ギア部形成用歯型と前記第2外周ギア部形成用歯型とに向かって前記軸方向に移動する1ストローク動作により、前記絞り加工と前記押し出し加工とがこの順序で連続的に行われるように構成されている、請求項5または6に記載の歯形部品製造装置。
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