JPH0331537B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は押出成形を利用した歯車の製造方法お
よびその装置に関する。

歯車の製造方法の一つとして、歯形成形部（内
歯型）を有するダイスに一つの歯車素材を途中ま
で押し込んだ後に、その一つの歯車素材の上に他
の歯車素材を載せ、パンチにより当該他の歯車素
材を介して当該一つの歯車素材をダイスに押し込
むことにより、当該一つの歯車素材の外周部分に
外歯を成形する方法が行なわれている。

その方法は、例えば第１図に示す装置を用いて
行なわれ、１回の押出しで、１個の完成歯車を製
造するものであつた。

ところが、このような装置を用いて、１回の押
出しで２個以上の歯車を製造しようとすると、以
下に述べるような不具合を生じる。いま、２個の
歯車素材２ａが歯形成形部４に付着しており、そ
の上に新たに２個の歯車素材２を載置して、押出
しを行なう場合を想定し、その作用を説明する
と、先づ、マンドレル５を計４個の歯車素材２，
２ａの中心軸孔１に嵌入するとともに、該マンド
レル５の外層に一体に固定されたスリーブパンチ
６によつて２個の歯車素材２をダイス３の歯形成
形部４に圧入する。この、スリーブパンチ６で歯
車素材２をダイス３の歯形成形部４に圧入する
際、マンドレル５の先端７は第１図に鎖線で示す
ように、歯車素材２ａの押出し方向先端部まで該
歯車素材２の中心軸孔１内に挿入されていなけれ
ばならない。マンドレル５が短かくて、押出し方
向先端部まで挿入されていないと、ダイス３の歯
形成形部４によつて歯形が形成される時、該マン
ドレル５が到達していない歯車素材２の先端部は
内方に向う材料の流れを規制するものがないた
め、内方即ち中心軸方向へ向かつて組織の流動を
起すこととなる。その結果、押し出された歯車の
中心軸孔１の壁面にはマンドレル５が嵌入されて
いる部分とそうでない部分との境目に段差が生
じ、歯形も不完全なものとなる。そこで、１加工
サイクル毎に２個以上の歯車を成形する場合には
マンドレル５を長くし、望ましくは、成形する歯
車の厚さ（歯幅）の合計分だけマンドレル５をス
リーブ６の先端よりも突出させなければならな
い。しかしながら、マンドレル５を長くすると、
ダイス３から押出されて成形完了した歯車がマン
ドレル５に抱きついて離れなくなる。それ故、押
出し完了後、マンドレル５を上昇させ、マンドレ
ル５に抱きついた歯車をダイス３の歯形成形部４
の下端に衝突させて、歯車をマンドレル５から引
抜くのであるが、その際歯車は歯形成形部４に対
して、押出し方向とは逆向きに嵌入しようとする
が、歯みぞがねじれている関係で抵抗が生じ、そ
の抵抗により歯車の前記嵌入が阻止され、歯車は
マンドレルから離脱して落下するのである。この
ように押出し時と引抜き時とで逆方向の荷重を受
けるダイス３の歯形成形部４はその疲労が早く、
耐用期間が短縮されるという問題点があつた。

この発明は、上述したような問題点に着目して
なされたもので、歯車の製造方法を、複数の新た
な歯車素材を、内周面に歯車の歯形を成形する歯
形成形部および歯車の歯形を半加工する歯形案内
部を有するダイスの該歯形成形部および歯形案内
部に付着したままとなつている、先に挿入した複
数の半加工歯車素材に重ねる如くに挿入し、マン
ドレルを該新たに挿入した複数の歯車素材及び複
数の半加工歯車素材の中心軸孔に挿入した後、ス
リーブパンチを前記マンドレルに対して相対摺動
させつつ、前記新たに挿入した複数の歯車素材を
介して、前記複数の半加工歯車素材を押圧するこ
とにより、前記新たに挿入した複数の歯車素材を
半加工してダイスの前記歯形成形部および歯形案
内部に付着させるとともに、前記先に挿入されて
前記歯形成形部および歯形案内部に付着したまま
となつていた複数の半加工歯車素材を押出し成形
する方法とすることにより、また、その方法に直
接使用する製造装置を、中空のダイス孔から内方
に向つて突出するとともに歯車の歯形に対応する
形状に形成され、歯車の挿入方向に歯車の高さと
略同程度の長さに延在する歯形成形部および歯形
成形部に対して歯車の挿入方向の手前側に設けら
れ、ダイス孔から歯形成形部に向つてテーパ状に
延在する歯形案内部を有するダイスと、このダイ
スの中心軸に同心的に挿入した歯車素材を、前記
挿入方向から前記歯形成形部に向けて押圧するス
リーブパンチと、このスリーブパンチに対して摺
動可能に、かつ、前記歯車素材に予め設けた中心
軸孔に嵌挿、離脱可能に設けたマンドレルとを備
えた装置とすることにより、上記問題点の解決を
図ることを目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。第
３，４，５図は、この発明に係る方法を実施する
場合のプレス鍛造型の一実施例を示す図である。
第３図について構成を説明すると、１１は複動プ
レス機のボルスタであり、１２はクランプリング
１３によりボルスタ１１上に固定されたダイベー
スである。このダイベース１２には垂直に歯車通
過用の貫通孔１４が形成されている。１５は歯車
通過用の貫通孔１６が形成された受圧板であり、
該貫通孔１６と前記ダイベース１２の貫通孔１４
とが同心になるようにダイベース１２に設けられ
た嵌合溝１７に嵌入されている。１８は受圧板１
５上に載置されたダイスであり、このダイス１８
の中空のダイス孔１９の周囲には、該ダイス孔１
９から内方に向つて突出するとともに歯車の歯形
に対応する形状に形成され、歯車の挿入方向に歯
車の高さ（第５図中上下方向）と略同程度の長さ
に延在する歯形成形部２０と、歯形成形部２０に
対して歯車の挿入方向の手前側に設けられ、ダイ
ス孔１９から歯形成形部２０に向かつてテーパ状
に延在する歯形案内部２０ａ）とが設けられてい
る。２１はダイス１８上に載置されたコンテナで
あり、ダイス１８のダイス孔１９と同径の貫通孔
２２を有している。このコンテナ２１とダイス１
８とは外周に焼き嵌めされたシユリンクリング２
３によつてコンテナ２１の貫通孔２２とダイス１
８のダイス孔１９とが同心になるような位置関係
で一体的に固定されている。また、前記ダイベー
ス１２および受圧板１５の貫通孔１４，１６と、
コンテナ２１の貫通孔２２およびダイス孔１９と
が、同心となるような位置関係でシユリンクリン
グ２３がクランプリング２４によつてダイベース
１２に固定されている。

一方、２６は前記複動プレス機のスライド又は
スライドに固定された上ボルスタであり、２７は
該スライド２６とは別個に昇降可能なサブスライ
ドである。２８はクランプリング２９によつてス
ライド２６に固定されたベース円筒であり、その
内部空間３０を前記サブスライド２７が昇降でき
るようになつている。３１はサブスライド２７に
固定された加圧支持柱であり、基部３２と該基部
３２から垂下し、第４図に示すように、ベース円
筒２８の下端壁３４に形成された孔３５をそれぞ
れ貫通する４本の足部３３とからなつている。３
６はベース円筒２８の下端壁３４にボルト３７に
よつてその一端部３６ａが固定され、他端部３６
ｂがスライド２６の昇降に伴なつて下方対向位置
にある前記コンテナ２１の貫通孔２２およびダイ
ス１８のダイス孔１９内に進退可能なマンドレル
である。３８は一端部３８ａがクランプリング４
０によつて加圧支柱３１の足部３３の下端に固定
され、マンドレル３６の外周に摺接する円筒状の
スリーブパンチである。このスリーブパンチ３８
の他端部３８ｂはサブスライド２７の昇降に伴な
つてコンテナ２１の貫通孔２２およびダイス１８
のダイス孔１９内に進退可能である。

以上のような構成からなるプレス鍛造型３９に
おいて、スライド２６およびサブスライド２７を
上昇させることによりマンドレル３６およびスリ
ーブパンチ３８を上昇させた後、コンテナ２１の
貫通孔２２内に中心軸孔１を有する４個の歯車素
材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挿入する。これらの
歯車素材２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは最初に挿入し
た歯車素材２ａがダイス孔１９の歯形成形部２０
の上端の歯形案内部２０ａに引掛かつて停止する
ため、他の３個もその上に積み重なつた状態で停
止する。そこで、スライド２６およびサブスライ
ド２７をともに、下降させ、マンドレル３６をコ
ンテナ２１の貫通孔２２およびダイス１８のダイ
ス孔１９内に挿入して歯車素材２ｄ，２ｃ，２
ｂ，２ａの中心軸孔１を貫通させるとともに、ス
リーブパンチ３８をコンテナ２１の貫通孔２２に
嵌入させる。そして、マンドレル３６の先端３６
ｂが第２図に示すようにダイス孔１９の出口に到
達したところでスライド２６の下降を停止する。
しかし、スリーブパンチ３８はサブスライド２７
とともに下降を続け、歯車素材２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄをダイス孔１９内に圧入する。そして、
スリーブパンチ３８の先端３８ｂがダイス孔１９
の歯形成形部２０の上端の歯形成形案内部２０ａ
に近接する位置に到達した時点でサブスライド２
７は下降を停止する。この結果、第５図に示すよ
うに先に挿入された２個の歯車素材２ａ，２ｂは
完全に歯形８が形成された歯車となつた状態でダ
イス孔１９から押出されて落下し、残りの２個の
歯車素材２ｃ，２ｄは刃２０およびその上端歯形
案内部２０ａに圧入された状態のままダイス孔１
９内に残ることとなる。歯車素材２ｃ，２ｄが歯
形成形部２０および歯形案内部２０ａに圧入され
る際に、これら歯車素材２ｃ，２ｄは先にダイス
孔１９に挿入されて該ダイス孔１９から押出され
る歯車素材２ａ，２ｂによつて背圧を受け、歯車
の押出し方向に塑性流動が発生することがない。
すなわち、歯車素材２ｃが歯形案内部２０ａに圧
入されるときに、この素材２ｃには先にダイス孔
１９に圧入されて歯形成形部２０に係合する歯車
素材２ｂによつて背圧が付与されるため、歯車素
材２ｃが押出し方向に塑性流動することがなく、
押出し方向と直角方向、すなわち、ダイス孔１９
方向に材料を押し流すことになる。このため、歯
車素材２ｃの押し出し方向前方には予め良好な歯
形が成形される。また、このとき歯車素材２ｃが
歯形案内部２０ａに付着した状態で停止するた
め、歯形成形部２０に圧入される前に歯車素材２
ｃの前方には歯形成形部２０の形状に対応した歯
形８が成形される。この後、歯車素材２ｃが歯形
成形部２０に圧入されるときにも、前記歯車素材
２ｂによつて背圧を受け続けるため、上述したよ
うな塑性流動が発生することがなく、歯形案内部
２０ａから歯形成形部２０にスムースに移動して
完全な歯形８が成形される。そして、後続する歯
車素材２ｄも歯車素材２ｃから背圧を受けるた
め、塑性流動が発生することがなく良好な歯形８
が成形される。以後、後続する歯車素材も同様に
して先に圧入された歯車素材によつて背圧を受け
るため、歯車素材に良好な歯形８が成形される。
次いで、サブスライド２７とともにスリーブパン
チ３８が上昇し、マンドレル３６に対して所定の
相対位置関係になつたところで一旦停止する。そ
して、今度はスライド２６とサブスライド２７が
一体になつて上昇し、スリーブパンチ３８とマン
ドレル３６がダイス孔１９およびコンテナ２１の
貫通孔２２から抜け出す。そして、上死点に到達
したスライド２６およびサブスライド２７ととも
に停止する。そこで、コンテナ２１の貫通孔２２
に前記ダイス孔１９から押出された歯車の数と同
数（２個）の新たな歯車素材を挿入する。これら
の新たな歯車素材は、先にダイス孔１９の刃２
０，２０ａに圧入された状態でダイス孔１９内に
残留している歯車素材２ｃ，２ｄの上に積重な
る。次に、再びスライド２６およびサブスライド
２７を一体に下降させ、マンドレル３６をコンテ
ナ２１の貫通孔２２およびダイス１８のダイス孔
１９内に挿入して後から挿入した歯車素材と先に
挿入されている歯車素材２ｄ，２ｃの中心軸孔１
を貫通させるとともに、スリーブパンチ３８をコ
ンテナ２１の貫通孔２２に嵌入させる。そして、
前述したと同様の作動を繰り返し、２個の歯車２
ｃ，２ｄを押出し成形する。

なお、前記実施例においては、加工サイクル毎
にダイスから押出される歯車の数が２個であつた
が、３個以上にすることも当然可能である。ま
た、押出し成形する歯形は平歯車やはすば歯車の
歯形のほか、スプライン歯、ラチエツト用の歯そ
の他のものでもよい。

以上説明してきたようにこの発明によれば、歯
車の製造方法を、中心軸孔を有する複数の新たな
歯車素材を、内周面に歯車の歯形を成形する歯形
成形部および歯車の歯形を半加工する歯形案内部
を有するダイスの該歯形成形部および歯形案内部
に付着したままとなつている、先に挿入した複数
の半加工歯車素材に重なる如く挿入し、マンドレ
ルを該新たに挿入した複数の歯車素材及び複数の
半加工歯車素材の中心軸孔に挿入し、スリーブパ
ンチにより、前記新たに挿入した複数の歯車素材
を介して前記複数の半加工歯車素材を押圧するこ
とにより、前記新たに挿入した複数の歯車素材を
半加工してダイスの前記歯形成形部および歯形案
内部に付着させるとともに、前記先に挿入されて
歯形成形部および歯形案内部に付着したままとな
つていた複数の半加工歯車素材を押出し成形する
方法とし、また、その方法に直接使用する製造装
置として、中空のダイス孔から内方に向つて突出
するとともに歯車の歯形に対応する形状に形成さ
れ、歯車の挿入方向に歯車の高さと略同程度の長
さに延在する歯形成形部および歯形成形部に対し
て歯車の挿入方向の手前側に設けられ、ダイス孔
から歯形成形部に向つてテーパ状に延在する歯形
案内部を有するダイスと、このダイスの中心軸に
同心的に挿入した歯車素材を、前記挿入方向から
前記歯形成形部に向けて押圧するスリーブパンチ
と、このスリーブパンチに対して摺動可能に、か
つ、前記歯車素材に予め設けた中心軸孔に嵌挿、
離脱可能に設けたマンドレルとを備えた装置とし
たため、１加工サイクルごとに２個以上の歯車を
ダイスから押出すことができ生産性を向上させ得
るとともに製品及びダイスの衝突による損傷を防
止できるという効果が得られる。

また、複数の素材を順次歯形成形部および歯形
案内部に圧入しているため、歯車素材を歯形案内
部に圧入する際に、該歯車素材に先にダイス孔に
圧入された歯車素材によつて背圧を付与すること
ができ、歯車素材が押出し方向に塑性流動するこ
とがなく、押出し方向と直角方向に材料を押し流
させることができる。このため、歯形成形部に圧
入する前に歯車素材の押出し方向前方に歯形を良
好に成形することができる。特に、歯車素材を歯
形案内部に付着した状態で一旦停止させているた
め、歯形成形部に圧入する前に歯車素材の押し出
し方向前方に予め良好な歯形を形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の歯車の押出し成形方
法を実施しているプレス鍛造装置の正面断面図、
第３図はこの発明に係る歯車の押出し成形方法を
実施しているプレス鍛造装置の一作動状態を示す
正面断面図、第４図は第３図における−矢視
断面図、第５図はプレス鍛造装置の第３図とは異
なる作動状態を示す正面断面図である。 １……歯車素材の中心軸孔、２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ……歯車素材、１８……ダイス、１９…
…ダイス孔、２０……歯形成形部、２０ａ……歯
形案内部、３６……マンドレル、３８……スリー
ブパンチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の新たな歯車素材を、内周面に歯車の歯
   形を成形する歯形成形部および歯車の歯形を半加
   工する歯形案内部を有するダイスの該歯形成形部
   および歯形案内部に付着したままとなつた、先に
   挿入した複数の半加工歯車素材に重ねる如くに挿
   入し、マンドレルを該新たに挿入した複数の歯車
   素材及び該複数の半加工歯車素材の中心軸孔に挿
   入した後、スリーブパンチを前記マンドレルに対
   して摺動させつつ、前記新たに挿入した複数の歯
   車素材を介して前記複数の半加工歯車素材を押圧
   することにより、前記新たに挿入した複数の歯車
   素材を半加工してダイスの前記歯形成形部および
   歯形案内部に付着させるとともに、前記先に挿入
   されて前記歯形成形部および歯形案内部に付着し
   たままとなつていた複数の半加工歯車素材を押出
   し成形することを特徴とする歯車の製造方法。 ２ 中空のダイス孔から内方に向つて突出すると
   ともに歯車の歯形に対応する形状に形成され、歯
   車の挿入方向に歯車の高さと略同程度の長さに延
   在する歯形成形部および歯形成形部に対して歯車
   の挿入方向の手前側に設けられ、ダイス孔から歯
   形成形部に向つてテーパ状に延在する歯形案内部
   を有するダイスと、このダイスの中心軸に同心的
   に挿入した歯車素材を、前記挿入方向から前記歯
   形成形部に向けて押圧するスリーブパンチと、こ
   のスリーブパンチに対して摺動可能に、かつ、前
   記歯車素材に予め設けた中心軸孔に嵌挿、離脱可
   能に設けたマンドレルと、を備えた歯車製造装
   置。