JP6927469B1 - How to manufacture ring gears and pinion gears - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のリングギヤの製造方法でスクラップとして廃棄していた中央部分を活用して別部品を製造することで廃材を出さないようにする。【解決手段】本発明に係るリングギヤとピニオンギヤの製造方法は、円柱状の素材100を熱間据込鍛造することにより、リングギヤ142の荒地としての円盤状部分130bと、当該円盤状部分の中心部から軸線方向片側方向に延びたピニオンギヤ147の荒地としての軸状部分130aとを有する中間材130を成形する第1工程と、円盤状部分と軸状部分の周方向境界断面(切り離し線140c)を上下型でプレスして薄肉化する第2工程と、軸状部分を軸線方向片側方向に押圧することにより、当該軸状部分を円盤状部分から切り離す第3工程と、を有することを特徴とする。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent waste material from being generated by manufacturing another part by utilizing a central portion which has been discarded as scrap in a conventional ring gear manufacturing method. SOLUTION: In the method for manufacturing a ring gear and a pinion gear according to the present invention, a cylindrical material 100 is hot-installed and forged to form a disk-shaped portion 130b as a rough ground of the ring gear 142 and a central portion of the disk-shaped portion. The first step of forming an intermediate material 130 having a shaft-shaped portion 130a as a rough ground of a pinion gear 147 extending in one side in the axial direction from the above, and a circumferential boundary cross section (separation line 140c) between the disk-shaped portion and the shaft-shaped portion. It is characterized by having a second step of pressing with a vertical die to thin the wall, and a third step of separating the shaft-shaped portion from the disk-shaped portion by pressing the shaft-shaped portion in one side in the axial direction. .. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、鍛造により1つの素材からリングギヤとピニオンギヤを同時に製造する製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method for simultaneously manufacturing a ring gear and a pinion gear from one material by forging.
従来、自動車のデファレンシャルなどに使用されるリングギヤは、鍛造により製造されている。図4は従来の鍛造による製造方法の概略を示したもので、(a)は鍛造により成形したリングギヤの第1中間材(荒地)240である。この第1中間材240は、外周部のリング状部分240aと中心部の円盤状部分240bとを有する。
Conventionally, ring gears used for automobile differentials and the like are manufactured by forging. FIG. 4 shows an outline of a conventional manufacturing method by forging, in which (a) is a first intermediate material (rough ground) 240 of a ring gear formed by forging. The first
円盤状部分240bは周方向に延びる破線部240cで切り離して図4(d)のようにスクラップ246として廃棄していた。円盤状部分240bを切り離したリング状部分240aを第2中間材241として、図4(c)のようにローリング(圧延)により仕上加工してギヤ粗材242にしていた。
The disk-
ギヤ粗材242の外周面は、ホブ切りによりはすば歯車が切削加工された後、表面硬化処理工程で浸炭焼入れを施される。これで目的とするディファレンシャル用リングギヤが製造される。なお、以下の特許文献1〜3には1つの素材から2部品(軸受内外輪)を同時に製造する製造方法が記載されている。
The outer peripheral surface of the gear
従来のリングギヤの製造方法は、中央の円盤状部分240bをスクラップ246として廃棄するので材料が無駄になる。そこで本発明の目的は、従来のリングギヤの製造方法でスクラップとして廃棄していた中央部分を活用して別部品を製造することで、廃材を出さないようにすることにある。
In the conventional ring gear manufacturing method, the central disk-
前記課題を解決するため、本発明のリングギヤとピニオンギヤの製造方法は、円柱状の素材を熱間据込鍛造することにより、リングギヤの荒地としての円盤状部分と、当該円盤状部分の中心部から軸線方向片側方向に延びたピニオンギヤの荒地としての軸状部分とを有する中間材を成形する第1工程と、前記円盤状部分と前記軸状部分の周方向境界断面を上下型でプレスして薄肉化する第2工程と、前記軸状部分を軸線方向片側方向に押圧することにより、当該軸状部分を前記円盤状部分から切り離す第3工程と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, in the method for manufacturing a ring gear and a pinion gear of the present invention, a columnar material is hot-installed and forged from a disk-shaped portion as a rough ground of the ring gear and a central portion of the disk-shaped portion. The first step of forming an intermediate material having a shaft-shaped portion as a rough ground of a pinion gear extending in one side in the axial direction, and a thin wall by pressing the circumferential boundary cross section of the disk-shaped portion and the shaft-shaped portion with an upper and lower mold. It is characterized by having a second step of forging and a third step of separating the shaft-shaped portion from the disk-shaped portion by pressing the shaft-shaped portion in one side in the axial direction.
本発明は、従来のリングギヤの製造方法でスクラップとして廃棄していた中央部分を活用してピニオンギヤを製造することで、廃材を出さないようにすることができる。 According to the present invention, the pinion gear can be manufactured by utilizing the central portion that has been discarded as scrap in the conventional ring gear manufacturing method, so that no waste material is generated.
以下、本発明に係るリングギヤとピニオンギヤの製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る製造方法の概略を示すもので、(a)はリングギヤの荒地としての円盤状部分140bと、ピニオンギヤの荒地としての軸状部分140aを含む第1中間材140の断面図である。この第1中間材140から、図1(c)のリングギヤ142と(e)のピニオンギヤ147をそれぞれ製作することができる。
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a ring gear and a pinion gear according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of the manufacturing method according to the present invention, in which (a) is a cross section of a first
すなわち、第1中間材140を図1(b)と(d)のように切り離して、第2中間材141、146を得る。これら第2中間材141、146をローリング(圧延)やホブ切りなどの機械加工をすることにより、リングギヤ142とピニオンギヤ147を製作することができる。
That is, the first
(工程の流れ)
図2Aは製造方法の工程の流れに沿って素材の変形を工程順に示す断面図である。0工程は加工前の円柱状の素材100である。ここでは外径が80mm、軸長が160mmの素材100を使用する。なお、本願発明の説明上使用する寸法(mm)や比率(%)等はすべて例示であって、それらの寸法や比率等に限定する趣旨ではないことをここで明確にしておく。
(Process flow)
FIG. 2A is a cross-sectional view showing the deformation of the material in the order of the steps along the flow of the steps of the manufacturing method. Step 0 is the
この素材100を最初の1工程の熱間据込み鍛造で上下方向に圧縮し、外径115mm、軸長105mmの鍛造品110を成形する。この場合、軸長と外径の比(軸長/外径)は91%である。この比率は、鍛造品110の大きさによって例えば80〜120%の範囲内で変更することができる。
This
次に、この鍛造品110を(c)の2工程で下向きに押出し成形して軸状部分120aを有する第1荒地120を成形する。続いて、(d)の3工程で軸状部分130aの基端側を上下方向にプレスして拡径することにより、円盤状部分130bを有する第2荒地130を成形する。この3工程において、(c)の軸状部分120aを(d)の軸状部分130aのように製品形状に近付ける。
Next, the
ここで、軸状部分120aを成形した後に円盤状部分130bを成形する理由は、逆に成形すると軸心部分の材料ボリュームが不足するためである。軸心部分の材料ボリュームが不足すると、軸状部分120aの先端部まで材料が充足されない可能性がある。
Here, the reason for molding the disc-
但し、第2荒地130の円盤状部分130bの外径が比較的小さく、これに対して軸状部分120aの軸長が比較的短い場合は、円盤状部分130bを成形した後に軸状部分120a、130aを成形することも可能である。このように成形順を逆にしても、軸心部分の材料ボリュームが不足せず、したがって軸状部分120aの先端部まで材料を充足することができるからである。
However, when the outer diameter of the disk-
(e)の4工程は、(d)の第2荒地130の軸状部分130aと円盤状部分130bをさらに製品形状に近付けると共に、軸状部分130aと円盤状部分130bの周方向境界断面を薄肉化するものである。すなわち、(d)の第2荒地130の形状では、軸状部分130aと円盤状部分130bの周方向境界断面が厚すぎるため、1つの切り離し工程で両者を分離するのが困難である。
In the four steps (e), the shaft-
そこで本発明の製造方法では、(d)の第2荒地130の軸状部分130aと円盤状部分130bの周方向境界断面を(e)の4工程で薄肉化してから両者を切り離すことにした。詳しくは、(d)の円盤状部分130bの上面に高さが異なる同心状の環状段差面140d、140eを形成する。
Therefore, in the manufacturing method of the present invention, the circumferential boundary cross section of the
高い方の段差面140dから低い方の段差面140eにかけて下り傾斜となる。一方、円盤状部分140bのほぼ水平な下面140fは軸状部分140aの外径面に対してほぼ直角で接続している。
A downward slope is formed from the
そこで、軸状部分140aを軸線方向下方にプレスすることで、前記下り傾斜の下端部を起点とし、軸状部分140aの外径面に延びる切り離し線140cに沿って、軸状部分140aを円盤状部分140bから切り離すことにした。なお、高い方の段差面140dと反対側の下面140fは後工程の熱間ローリングで必要となる段差でもある。
Therefore, by pressing the shaft-
切り離した後の軸状部分140aと円盤状部分140bが図2A(f)に示される。円盤状部分140bはリングギヤの最終の荒地(第2中間材141)である。この荒地141の外径は158mm、軸長(高さH)は44mmである。
The shaft-
また軸状部分140aはピニオンギヤの最終の荒地(第2中間材146)である。この荒地146の外径は67mm、軸長(高さH)は121mmである。
Further, the shaft-
最後に、荒地141と146をそれぞれ別工程で機械加工することで(g)と(h)の製品を得る。すなわち、荒地141をローリング(圧延)して外周面142aとフランジ142bを有する形状にした後、第1のギヤ加工部としての外周面142aをホブ切りすることで(g)のリングギヤ142を得る。
Finally, the products (g) and (h) are obtained by machining the
また、荒地146の第2のギヤ加工部としての外周面をホブ切りすることで(h)のピニオンギヤ147を得る。リングギヤ142の外径は、ローリング(圧延)の程度によりある程度増減可能なので、所要の外径を有するピニオンギヤ147を第2荒地130から無駄なく成形することができる。
Further, the
このように、本発明の製造方法によれば、従来の製造方法のように廃材(スクラップ246)を出さないで済むので、リングギヤ142やピニオンギヤ147の原価低減に有効である。また、リングギヤ142やピニオンギヤ147をセット鍛造することにより、材料費だけでなく製造コストも抑えることができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, it is not necessary to generate waste material (scrap 246) as in the conventional manufacturing method, which is effective in reducing the cost of the
(金型設備)
図2Bの(a)〜(f)は、前述した熱間鍛造成形に使用する金型設備の概略を示している。この金型設備は、基本的に上型と下型で構成される(金型総数は25種類)。上型と下型は、それぞれ1又は複数の型で構成される。複数の上型と複数の下型は、それぞれ同心状に配設される。
(Mold equipment)
(A) to (f) of FIGS. 2B show an outline of the mold equipment used for the above-mentioned hot forging molding. This mold equipment is basically composed of an upper mold and a lower mold (the total number of molds is 25 types). The upper mold and the lower mold are composed of one or more molds, respectively. The plurality of upper molds and the plurality of lower molds are arranged concentrically with each other.
上型を可動型、下型を固定型とした場合、上型を例えば2500〜3500tプレスで駆動する。また熱間の加熱温度は例えば900〜1260℃である。 When the upper mold is a movable type and the lower mold is a fixed type, the upper mold is driven by, for example, a 2500 to 3500 t press. The heating temperature between heats is, for example, 900 to 1260 ° C.
図2Bの(a)は、素材100を上下方向で圧縮する上型A1と下型A’2を示している。(b)の横型A’1は下型A’2と一体であって、据込み鍛造時に鍛造品110の外径を規制するものである。(c)は軸状部分120aの押出し成形に使用する上型B1、下型B’2、横型B’1(下型B’2と一体)を示している。
FIG. 2B (a) shows an upper die A1 and a lower die A'2 that compress the
(d)は円盤状部分130bを成形するための上型C1、C2、下型C’2、C’3、横型C’1(下型C’2と一体)を示すものである。横型C’1によって円盤状部分130bの外径が規制される。
(D) shows the upper mold C1, C2, the lower mold C'2, C'3, and the horizontal mold C'1 (integrated with the lower mold C'2) for forming the disk-shaped
(e)は、前工程(d)の軸状部分130aと円盤状部分130bの周方向境界断面を薄肉化するための、上型D1、D2、D3、下型D’2、D’3、D’4、D’5、横型D’1(下型D’2と一体)を示すものである。横型D’1によって円盤状部分140bの外径が規制される。
In (e), upper molds D1, D2, D3, lower molds D'2, D'3, for thinning the circumferential boundary cross section of the
上型D2と下型D’3の間において、軸状部分140aと円盤状部分140bの周方向境界断面が圧縮されて薄肉化される。このように周方向境界断面が薄肉化されることで、(f)の5工程において軸状部分140a(第2中間材146)を容易に切り離すことができる。また、この薄肉化により径方向外側への材料流れが生じ、円盤状部分140bの周縁部が軸線方向(上下方向)に肥厚化する作用が得られる。
Between the upper die D2 and the lower die D'3, the circumferential boundary cross section of the shaft-shaped
(f)の5工程では、上型E1、E2、E3、下型E’1,E’2が使用される。上型E1と下型E’1,E’2によって円盤状部分140bの外周部が上下方向から挟まれて固定される。
In the five steps of (f), the upper molds E1, E2, E3 and the lower molds E'1 and E'2 are used. The outer peripheral portion of the disk-shaped
この状態で、上型E2、E3によって軸状部分146を下方にプレスして円盤状部分140bから切り離す。切り離し線140cが薄肉化されているので、切り離し時のプレス圧低減、打ち抜きパンチへの負荷軽減とパンチ寿命の延長を図ることができる。
In this state, the shaft-shaped
(円盤状部分と軸状部分の軸方向連続位置)
図3は、円盤状部分140b(リングギヤ荒地)と軸状部分140a(ピニオンギヤ荒地)の軸方向連続位置の違いによる、両者の切り離し性への影響を示す図である。なお、図3の金型形状は図2Bを単純化して示している。
(Axial continuous position of disk-shaped part and shaft-shaped part)
FIG. 3 is a diagram showing the influence on the separability of the disc-shaped
図3で軸状部分140aの外径が少し大きくなっている部分が、ピニオンギヤの第2のギヤ加工部の形成予定位置である。この形成予定位置に円盤状部分140bの内径側が連続している。図3左端列が軸方向連続位置が上側、中央列が軸方向連続位置が中央、右端列が軸方向連続位置が下側の場合である。なお、連続部分の軸方向長さは、図3左端列では薄肉化した寸法Aであるが、他の寸法B、Cは薄肉化を省略している(A<B=C)。
In FIG. 3, the portion where the outer diameter of the shaft-shaped
本願実施形態では、図3左端列のように、円盤状部分140b(リングギヤ荒地)と軸状部分140a(ピニオンギヤ荒地)の軸方向連続位置を上側にしている。この上側位置は、切り離し工程で軸状部分140aを押圧する方向とは反対側の軸方向端部である。
In the embodiment of the present application, as shown in the leftmost row of FIG. 3, the continuous positions in the axial direction of the disk-shaped
この位置で両者を連続させることで、切り離し初期から切り離し中期にかけて、軸状部分140aの外周面(第2のギヤ加工部の形成予定位置)に発生する歪が少なく、切り離し後の機械加工工程数を低減することができる。歪が少ないのは、前述した薄肉化による寸法Aも有利に作用すると推測される。
By making both of them continuous at this position, there is less distortion generated on the outer peripheral surface of the shaft-shaped
これとは反対に、図3右端列のように軸方向連続位置を下側にした場合、切り離し初期で軸状部分140aの外周面の下側段差部で切り離し抵抗により大きな傾斜NG1が発生する。また、切り離し中期では軸状部分140aの外周面の上側段差部で切り離し抵抗により大きな膨らみNG2が発生する。下側の傾斜NG1は、寸法Cを薄肉化(寸法A)することである程度は低減するが、上側の膨らみNG2は却って大きくなる。切り離し前の連続位置から切り離し完了までの距離が長いことにより、肉移動量が大きくなるからである。
On the contrary, when the continuous position in the axial direction is set to the lower side as shown in the right end row of FIG. 3, a large inclination NG1 is generated due to the disconnection resistance at the lower step portion of the outer peripheral surface of the
また図3中央列のように軸方向連続位置を中央にした場合、切り離し初期では特に問題は見られない。しかし、切り離し中期で軸状部分140aの外周面の上側段差部で切り離し抵抗により僅かな膨らみNG3が発生する。切り離し前の連続位置から切り離し完了までの距離が本実施形態(左端列)より長くなるので、その分だけ肉移動量が大きくなるからである。
Further, when the continuous position in the axial direction is set to the center as shown in the center row of FIG. 3, no particular problem is observed at the initial stage of disconnection. However, in the middle stage of disconnection, a slight bulge NG3 is generated due to the disconnection resistance at the upper step portion of the outer peripheral surface of the shaft-shaped
このように、円盤状部分140b(リングギヤ荒地)と軸状部分140a(ピニオンギヤ荒地)の軸方向連続位置を上側にしない場合、傾斜や膨らみの変形部分(NG1〜3)を切り離し後の機械加工で修正する必要があり、その分だけ工程数が増加してコストアップになってしまう。
In this way, when the axial continuous position of the disk-shaped
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では0工程(材料)から1〜3工程を経て第2荒地130を成形したが、素材の種類や第2荒地130の形状によっては、0工程(材料)から第2荒地130を直接成形することも可能である。その場合は図2Bの(b)と(c)の工程を省略することができる。
可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, the
It is possible.
100:素材 110:鍛造品
120:第1荒地 130:第2荒地
120a、130a、140a:軸状部分 130b、140b:円盤状部分
140:第1中間材 140c:切り離し線
140d、140e:段差面 140f:下面
141、146:第2中間材(荒地) 142:リングギヤ
142a:外周面 142b:フランジ
147:ピニオンギヤ 240:第1中間材
240a:リング状部分 240b:円盤状部分
240c:破線部 241:第2中間材
242:ギヤ粗材 246:スクラップ
100: Material 110: Forged product 120: First wasteland 130: Second wasteland
120a, 130a, 140a: Shaft-shaped
Claims (4)
前記円盤状部分と前記軸状部分の周方向境界断面を上下型でプレスして薄肉化する第2工程と、
前記軸状部分を軸線方向片側方向に押圧することにより、当該軸状部分を前記円盤状部分から薄肉化した前記周方向境界断面で切り離す第3工程と、
前記第3工程で前記円盤状部分から前記軸状部分を切り離して得られたリング状部材を、ローリングによって径寸法を拡大すると共に、当該リング状部材の外周面に後工程でギヤを加工するための第1のギヤ加工部を形成する第4工程と、
前記第3工程で切り離した前記軸状部分の外周面に、後工程でギヤを加工するための第2のギヤ加工部を形成する第5工程と、
を有し、
前記第1工程と前記第2工程において、前記円盤状部分と前記軸状部分が連続する連続位置を、前記第2のギヤ加工部の形成予定位置であって、前記第3工程で前記軸状部分を押圧する方向と反対側の軸方向端部に設けることを特徴とするリングギヤとピニオンギヤの製造方法。 By hot-installing and forging a columnar material, it has a disk-shaped portion as a rough ground for the ring gear and a shaft-shaped portion as a rough ground for the pinion gear extending in one axial direction from the center of the disk-shaped portion. The first step of molding the intermediate material and
The second step of pressing the circumferential boundary cross section of the disk-shaped portion and the shaft-shaped portion with an upper and lower mold to make the wall thinner.
A third step of pressing the shaft-shaped portion in one side in the axial direction to separate the shaft-shaped portion from the disk-shaped portion at the circumferential boundary cross section.
In order to expand the diameter dimension of the ring-shaped member obtained by separating the shaft-shaped portion from the disk-shaped portion in the third step by rolling and to process a gear on the outer peripheral surface of the ring-shaped member in a subsequent step. The fourth step of forming the first gear processing portion of
A fifth step of forming a second gear processing portion for processing a gear in a subsequent process on the outer peripheral surface of the shaft-shaped portion separated in the third step.
Have,
In the first step and the second step, the continuous position where the disk-shaped portion and the shaft-shaped portion are continuous is the position where the second gear processing portion is planned to be formed, and the shaft-shaped portion is formed in the third step. A method for manufacturing a ring gear and a pinion gear, which is provided at an axial end portion opposite to the direction in which the portion is pressed.
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