JP6693259B2 - 鍛造ベベルギアの製造方法及びこれに用いる冷間サイジング型 - Google Patents

Description

本発明は、粗材を熱間鍛造して製造する鍛造ベベルギアの製造方法に係り、特に熱間鍛造後の、さらに歯車精度を確保することを目的に冷間サイジングを行う鍛造ベベルギアの製造方法及びこれに用いる冷間サイジング型に関するものである。

ディファレンシャル等に用いられるベベルギアは、一般にＳＣＭ材（クロムモリブデン鋼）の棒材を切断し、この粗材を熱間鍛造して鍛造ベベルギア本体とし、軸穴形成のためにトリミング中抜きを行った後、冷間サイジングを行い、その後、旋盤などでソフト加工、熱処理、研磨加工を施して製品とする。

冷間サイジングとは、熱間鍛造されたベベルギア本体を冷間サイジング型内に入れ、このベベルギア本体を冷間サイジング型に押付けるようにプレスすることで、ベベルギア本体の歯面を所定の歯車精度に成形する工程である。

ベベルギアの歯車精度は、ＪＩＳ規格で精度等級とモジュール、および精度規定直径を元に、単一ピッチ誤差、累積ピッチ誤差、歯溝の振れの許容値が規定され、これらの誤差の大小でベベルギアの歯車精度である等級が決定される。

鍛造ベベルギアの品質を確保する上で冷間サイジングは重要な工程である。冷間サイジング工程では精度が高く、ばらつきが小さい歯車を成形することが求められるが、これらを満足するためにはプレス圧力を適正に設定する必要や、歯車精度を正確に測定する必要がある。

特開２０１０−１５１５３８号公報 特開２０１２−１７１０１４号公報 特開２０１３−１９３００８号公報 特開平０９−０８５３８５号公報

しかしながら冷間サイジングでのプレス圧力を適正に設定することは難しく、プレス圧力を高く設定するとベベルギア本体の小端面がサイジング型の型底面に充填し、型の破損に至ることがある。また型の破損を回避するためにプレス圧力を低く設定すると、今度は成形不足で良好な歯車精度が得られないことがある。現状、プレス圧力の設定は経験に頼るしかないのが実情である。

また鍛造ベベルギアの歯車精度を正確に測定するにしても、その測定基準を鍛造ベベルギアのどの位置に設定するかによって測定結果が大きく変化し、かつ測定基準の設定が測定者によって一定でない問題もある。

そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、冷間サイジングでのプレス圧力の設定を適正に設定できると共に、測定基準も正確に設定できる鍛造ベベルギアの製造方法及びこれに用いる冷間サイジング型を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、熱間鍛造で成型したベベルギア本体を冷間サイジング型内に入れ、これをプレスして製造する鍛造ベベルギアの製造方法において、前記冷間サイジング型の型底面に、凸形状の基準ボスを複数形成することで、プレス後のベベルギア本体の小端面に凹形状を複数形成することを特徴とする鍛造ベベルギアの製造方法を提供する。

また本発明は、熱間鍛造で成型したベベルギア本体を冷間サイジングするサイジング型において、型底面に凸形状の基準ボスを３つ以上備えることも特徴とする。

本発明は、冷間サイジング型の型底面に基準ボスを複数形成することで、プレス圧力の設定とその後の歯車精度の測定が適正に行えるという優れた効果を発揮する。

本発明の鍛造ベベルギアの製造方法の工程の一実施の形態を示す図である。 本発明に用いる冷間サイジング型の一実施の形態を示す斜視図である。 本発明において、ベベルギア本体を冷間サイジング型内で冷間サイジングする状態を示す断面図である。 本発明において、冷間サイジングされた鍛造ベベルギアの一実施の形態を示す斜視図である。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１により鍛造ベベルギアの製造方法の工程を説明する。

切断工程Ｐ１０では、製造するベベルギアの径に合わせた棒材を所定の長さに切断して粗材１０とし、粗材加熱工程Ｐ１１で粗材１０を規定温度に加熱する。熱間鍛造工程Ｐ１２では、加熱後の粗材１０をプレスに移送し、これを第１工程ツブシでバルジ状の粗材１１とし、このバルジ状の粗材を熱間プレス型内に移送し、第２工程仕上げにて熱間鍛造を行ってベベルギア本体１２に仕上げる。

トリミング工程Ｐ１３では、熱間鍛造で得られたベベルギア本体１２をトリミング工程Ｐ１３に移送し、そこでトリム中抜きを行って、中抜きによる穴１３ａを穿ったベベルギア本体１３とする。

研掃工程Ｐ１４では、ベベルギア本体１３にショットブラスト研掃を施して、表面の酸化膜等を除去する。

この表面研掃したベベルギア本体１４を、冷間サイジング工程Ｐ１５で冷間サイジング型内に入れ、これをプレスにて冷間サイジングすることで、ベベルギア本体１５とする。

その後、ソフト加工工程Ｐ１６にて、ベベルギア本体１５の大径側表面を旋盤等で研削して球面状にソフト加工を行いベベルギア製品１６とする。

その後の後工程として、熱処理工程（表面処理）Ｐ１７、ハード加工工程（研磨）Ｐ１８を行い、出荷検査Ｐ１９を行って最終製品とする。

さて、図２は冷間サイジング工程Ｐ１５で用いる冷間サイジング型２０を示し、図３は冷間サイジング型２０内で冷間サイジングする状態を示し、図４は冷間サイジング型２０で冷間サイジングされたベベルギア２５を示したものである。

本実施の形態においては、冷間サイジング型２０の型底面２３に、凸形状の基準ボス２４を複数形成することで、プレス後のベベルギア２５の小端面２７に凹形状２８を複数形成するようにしたものである。

冷間サイジング前のベベルギア本体１４は、熱間鍛造、トリム中抜き、研掃処理が施されたものであるが、歯の精度には大きなバラツキがある。このため、ベベルギア本体１４を冷間サイジング型２０内に入れ、プレスにて冷間サイジングすることで、歯車精度を向上させたベベルギア２５となる。

冷間サイジング型２０には、ベベルギア２５の形状に合わせたベベルギア凹型２１が形成され、そのベベルギア凹型２１にベベルギア２５の各歯２６、２６を正確な歯車精度に矯正するための歯溝２２が形成されている。

この冷間サイジング型２０のベベルギア凹型２１にて、図３に示すようにベベルギア本体１４を成形するとき、ベベルギア凹型２１の型底面２３とベベルギア本体１４の小端面２７とには隙間が形成されるように、ベベルギア凹型２１の深さが形成されている。冷間サイジングによるプレス圧力の設定は、プレス後のベベルギア本体１４の小端面２７が凹型２１の型底面２３に接触しない範囲で設定され、その隙間は、０．５ｍｍ以下となるように設定される。

ところで、ベベルギア凹型２１の型底面２３に、凸形状の基準ボス２４を少なくとも３つ以上、図２〜図４の例では、各歯２６に対応して９個形成し、冷間サイジング後のベベルギア２５の小端面２７に基準ボス２４で冷間サイジングされた凹形状２８を形成する。

この凸形状の基準ボス２４の型底面２３からの高さも０．５ｍｍ以下に設定されているので、冷間サイジング後の凹形状２８の深さを測定すれば、適正なプレス圧力が判るとともに、適正なプレス圧力に調整することが可能となる。

また図４に示したベベルギア２５の凹形状２８は、その後の製品の精度検査の際の基準面（Ｚ軸基準面）となるため、この凹形状２８を基準として、各歯２６の歯車精度の測定に利用することが可能となる。

このように、本実施の形態によれば、冷間サイジング型の型底面に基準ボスを形成することで、プレス圧力の設定とその後の歯車精度の測定が適正に行える。

以上、本実施の形態を説明したが、ベベルギアの歯数は図示の数に限らず、種々の歯数のものに適用できる。また基準ボスは数量と高さ以外、断面形状や配置位置に特段の制約はない。

１４ ベベルギア本体
２０ 冷間サイジング型
２１ ベベルギア凹型
２３ 型底面
２４ 基準ボス
２５ ベベルギア
２７ 小端面
２８ 冷間サイジング後の凹形状

Claims (6)

1. 熱間鍛造で成型したベベルギア本体を冷間サイジング型内に入れ、これをプレスして製造する鍛造ベベルギアの製造方法において、前記冷間サイジング型の型底面に、凸形状の基準ボスを複数形成することで、プレス後のベベルギアの小端面に凹形状を複数形成することを特徴とする鍛造ベベルギアの製造方法。
2. 前記基準ボスは、前記冷間サイジング型の型底面に３箇所以上形成される請求項１記載の鍛造ベベルギアの製造方法。
3. 前記ベベルギアに形成された凹形状の深さを基にプレス圧を設定する請求項１又は２記載の鍛造ベベルギアの製造方法。
4. 前記ベベルギアに形成された複数の凹形状の底面をベベルギアの精度測定の基準とする請求項１〜３のいずれかに記載の鍛造ベベルギアの製造方法。
5. 熱間鍛造で成型したベベルギア本体を冷間サイジングするサイジング型において、型底面に凸形状の基準ボスを３つ以上備えることを特徴とする冷間サイジング型。
6. 前記基準ボスの型底面からの高さが０．５ｍｍ以下である請求項５記載の冷間サイジング型。

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