JPH0357527A

JPH0357527A - 軸孔を有するはすば歯車の押出成形方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0357527A
Application number: JP1190172A
Authority: JP
Inventors: Masaro Izumisawa; 泉澤　正郎; Hajime Yoshida; 吉田　始; Takeshi Okano; 岡野　威
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Current assignee: Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-07-21
Filing date: 1989-07-21
Publication date: 1991-03-12
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JP2828146B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、軸孔を有する円柱状素材から軸孔を有するは
すば歯車を押出成形する成形方法およびその装置に関す
る。

「従来技術およびその問題点」従来はすば歯車の製作には主としてホブ盤による創成切
削法が用いられ、他に転造法が提案されている。歯すじ
のねじれ角βとピッチ円直径ｄ。とによってきまるリー
ドを逃がしながら行うホブ切り法では、切屑の生成によ
る材料歩留まりの悪さなど避け難い問題がある。一方、
冷間転造では歯たけの大きい歯車の成形が困難であり、
熱間転造では厳しい温度管理が必要とされ、そのことが
熱間転造法が実際の生産に直ちに適用されない要因とな
っている。

「発明の目的ｊ本発明は、このような問題点を解決し、押出成形によっ
て、高い生産性でかつ高精度の、軸孔を有するはすば歯
車を成形できる方法および装置を得ることを目的とする
。また本発明は、軸孔を、単純孔および内歯を有する軸
孔のいずれにも同時に加工できる押出成形方法を目的と
する。

ｒ発明の概要」本発明は、軸孔を有する円柱状素材の外面に、ダイスの
歯溝に従ってはすば歯車な押出成形するに当たり、円柱
状素材の軸孔に、回動自在なマンドレルを嵌め、このマ
ンドレルをはすばのねじれ角に従って回動させながら、
押出加工を進めるという着想に基づいて完成されたもの
である。このようにマンドレルにまり軸孔部分を支えな
がら、かつこれをねじれ角に従って回動させながら、押
出加工を進めると、高精度のはすば歯車を形成できるこ
とが確認された。

すなわち本発明は、軸孔を有する円柱状素材を、内周面
にはすば歯車の歯溝な有するダイスに対して加圧し、該
ダイスを通過させて、はすば歯車とする軸孔を有するは
すば歯車の押出成形方法において、円柱状素材の軸孔に
、押出加工によるはすば歯車の加工の進行に伴い、はす
ばのねじり角に応じて回動するマンドレルを嵌合させる
ことを特徴としている。

このマンドレルには、円柱状素材の軸孔を拡径加工する
ための部分を設けることができる。例えば、マンドレル
に、円柱状素材の軸孔に嵌合する小径定径軸部と、円柱
状素材の軸孔を拡径加工するテーパ軸部と、拡径後の軸
径に対応する大径定径軸部とを設け、テーパ軸部および
大径定径軸部の位置を、ダイスの歯溝部分の位置に対応
させることにより、軸孔を同時に拡径加工することがで
きる。しかもこのようにはすば歯車と軸孔の拡径加工と
を同時に行なうことにより、マンドレルと円柱状素材が
強く摩擦接触し、マンドレルと円柱状素材がねじれ角に
従い同時に回動しながら、安定した状態で、はすば歯車
の加工を行なうことができる。

もっともこのようなテーパ軸部および大径定径軸部を設
けなくとも、マンドレルと円柱状素材とを、押出加工中
に十分に摩擦接触させて一体化することが可能である。

つまり円柱状素材は、はすば歯車の押出加工の進行に伴
い、その軸孔を縮小させる方向の変形を受けようとする
から、軸孔内に位置するマンドレルと円柱状素材は強い
摩擦力で一体化される。

さらにマンドレルのテーパ軸部および定径軸部に、円柱
状素材の軸孔に内歯を形成するための内歯成形用の歯溝
を設ければ、同時に軸孔部分に内歯を形成することがで
きる。

またマンドレルには、ダイスの歯溝によるはすば歯車の
加工終了位置に対応させて、小径部を設けることが好ま
しい。この小径部によって、押出加工の終了した円柱状
素材とマンドレルとを容易に分離させることができる。

以上の本発明方法を実現するための本発明装置は、内周
面に、軸孔を有する円柱状素材の外周面にはすば歯車を
形成するための歯溝を有するダイスと；このダイスと同
心で、円柱状素材の軸孔に嵌合するマンドレルと；この
マンドレルの下端を回動自在に支持する下部ラムと；上
記ダイスとマンドレルの間に挿入した円柱状素材を加圧
する上部ラムと：上記下部ラムを押出加工中は定位置に
保持し押出加工終了後に下降させる昇降機構とを備えて
いる。

この装置によると、上部ラムにょる押出加工と、下部ラ
ムの昇降機構による、該下部ラムの位置設定とを同期さ
せて行なうことにより、押出加工と、押出加工済の成形
品のマンドレルからの取り外しとを連続的に行なうこと
ができる。

上部ラムと円柱状素材の間には、後続の軸孔を有する円
柱状素材と、軸孔を有する環状スペーザを同時に介在さ
せるのが実際的である。

「発明の実施例」以下図示実施例について本発明を説明する。第１図は本
発明方法を実施する装置の一例を示す縦断面図である。

押出用ダイス１０は、その内周面に突出するダイランド
部分］Ｏａを有し、このグイランド部分１０ａの先端に
、歯溝１０ｂと、これに至る傾斜アプローチ部分１０ｃ
を有している。この押出用ダイス１０は、これの上に位
置する環状コンテナ１１とともに、補強リング１２に圧
入されて、型装置を構成している。この環状コンテナ１
ｌの内径と押出用ダイス１０の内径はともに、形成すべ
きはすば歯車の外径ｄｋに対応している。

補強リングｌ２は、中心穴１．　３　ａを有する支持台
１３上に支持され、この支持台１３はさらに別の支持台
１４上に支持されている。これらの押出用ダイス１０、
環状コンテナ１１、補強リング１２、支持台ｌ３および
支持台１４は、芯合わせされて相互に結合されている。

押出用ダイスｉｏ．Ｊｆｆ状コンテナ１１および支持台
１３の中心部には、これと同心のマンドレル１５が位置
している。このマンドレル１５ぱ、上から順に、第２図
（Ａ）にも示すように、小径定径軸部１５ａ、テーパ軸
部１５ｂ、大径定径軸部１５ｃおよび小径軸部１５ｄを
有している。小径定径軸部１．　５　ａは、円柱状素材
２０の軸孔２０ａに嵌合する径ｄ６に設定され、大径定
径軸部１５ｃは、拡径加工すべき径ｄｃに形成されてい
る。テーパ軸部１５ｂは、小径定径軸部１５ａと大径定
径軸部１５ｃを滑らかに接続するものである。また小径
軸部１５ｄは、大径定径軸部１５ｃより小さい径ｄｄを
有する。

このマンドレル１５は下部ラム１７の上端に回転自在に
、かつ離脱可能に支持されている。すなわち下部ラム１
７の上端部には、マンドレル１５を回転自在にかつ離脱
可能に支持するスラスト軸受１８が設けられている。そ
してこの下部ラムｌ７は、昇降機構１６を介して支持台
１４に昇降可能に支持されており、押出加工時には、図
に示すように、マンドレル１５のテーパ軸部１５ｂおよ
び大径定径軸部１５ｃが、押出用ダイス１０のダイラン
ド部分１０ａ部分に位置する定位置に保持される。

押出用ダイス１０と環状コンテナ１１内には、加工すべ
き先行円柱状素材２０と、後続円柱状素材２０が挿入さ
れ、さらに軸孔を有する環状スペーサ１９が挿入される
。そして環状スベーザ１９がプレスの上部ラム２１によ
る圧縮荷重を受ける。

例えば以上のように構成された装置において、次のよう
にはすば歯車の押出成形が行なわれる。

プレスの上部ラム２１により伝えられる圧縮荷重は環状
スベーサ１９を介して後続円柱状素材２０及び先行円柱
状素材２０に伝達される。すると先行円柱状素材２０の
外周面に押出用ダイス１０の歯溝１０ｂによって歯が形
成されてゆく。この際、ダイス１０の歯溝１．　Ｏ　ｂ
はねじれ角βだけねじれているため歯が形成されるに従
って円柱状素材２０はねじり角に対応して回転しながら
押し出される。他方円柱状素材２０の軸孔２０ａは同時
に、マンドレル１５のテーパ軸部１５ｂおよび大径定径
軸部１５ｃを通って拡径加工を受ける。

従って、マンドレル１５と円柱状素材２０とは強く摩擦
接触する。マンドレル１５はスラスト軸受ｌ８に支持さ
れていて、軸方向荷重を支持すると同時にねじりに対応
して回転することができるため、上記工程による円柱状
素材２０の回転は円滑に行なわれ、はすば歯車の押出加
工が容易確実に行なわれる。なおこのマンドレルｌ５は
、必ずしも回転支持しなくともよいことは勿論である。

一方このようにして押出加工されるはすば歯車の軸孔は
テーパ軸部１５ｂおよび大径定径軸部１５ｃを介して仕
上げられる。大径定径軸部１５Ｃの下には、これより小
径の小径軸部１５ｄが位置しているために、後続試料の
押し込みに従ってそのまま下方に押し出されると、成形
されたはすば歯車は大径定径軸部１５ｃとの接触を解く
。

先行円柱状素材２０の押出加工が終了した段階で、昇降
ｇＩＩ１１Ｂにより下部ラムｌ７を下降させる。すると
、後続円柱状素材２０は既にある程度の圧縮変形を受け
ていて、その軸孔２０ａとマンドレル１５の小径定径軸
部１５ａとは既に摩擦接触状態にあるから、マンドレル
Ｉ５はそのままの位置に保持される。よってマンドレル
１５と下部ラムｌ７どの間の隙間から、押出成形された
、軸孔を有するはすば歯車を取り出すことができる。

円柱状素材２０は、前述のようにマンドレルの小径軸部
１５ｄに達すると、マンドレル１５との摩擦接触状態が
解かれるから、簡単に外すことができる。

取出後は、下部ラム１７を再び上昇させてマンドレル１
５の下端部を定位置に保持する。また上部ラム２１を上
昇させ、環状スベーサｌ９を外した後、環状コンテナ１
１内に後続円柱状素材２ｏを挿入する。再び環状スベー
サ１９を環状コンテナ１１内に挿入して上部ラム２ｌを
降下させ環状スベーサ１９により負荷を与えて先行円柱
状素材２０に同様の押出加工を施す。

この操作を繰り返すことにより連続的に軸孔を有するは
すば歯車の成形品を得ることができる。

１１マンドレル１５のテーパ軸部１５ｂおよび大径定径軸部
１５ｃの大きさは、成形歯車の歯たけが所定の値に成形
されるために必要な試料の断面減少率ｒ％の値によって
決定することが望ましい。

本発明を、歯直角断面モジュールｍ。＝１．５　．圧力
角α。＝２０°、軸直角断面モジュールｍ　．＝１．５
９６、圧力角α．＝２１．２°、ねじり角β＝２０’、
歯数Ｚ＝１８、転位係数ｘ＝＋０．０９、外径ｄ，＝３
２ｍｒｒｌ、円柱状素材２０の外形ｄｏ＝　３２ｍｍ，
内径ｄ．＝１４ｍｍ、マンドレル１５の大径定径軸部１
５ｃ部分の直径ｄ．＝　１５〜１８ｍｍの条件に適用し
た。第１図および第２図の型およびマンドレル１５を冷
間鍛造用型鋼ＳＫＤＩＩを用いて製作し、円柱状素材２
０の材質はＳ１５Ｃ，　Ｓ４５Ｃ，　ＳＣＭ４１５を用
い所要形状に機械加工後、りん酸塩皮膜処理を施して用
いた。

その結果、所定の歯たけに成形された歯と軸穴とをもつ
はすば歯車が得られた。特に加工前試料の軸直角断面の
面積と完成された或形はすば歯車の軸直角断面の面積と
から求まる断面減少率ｒ％の値が３０％以上であると、
良い結果が得られ１　２？。これらの歯面はバニシ面をなし、顕微鏡による観察
でも微細なクラック等の発生は認められず良好な成形品
が得られた。

第２図（Ｃ）は、マンドレル１５のテーパ軸部１５ｂお
よび大径定径軸部１５ｃに、内歯成形用の歯溝１５ｅを
形成した実施例である。このマンドレルｌ５を用いると
、円柱状素材２０の軸孔２０ａに、内歯を形成すること
ができる。また同図（Ｂ）は、円柱状素材２０の軸孔２
０ａに嵌まる定径軸部１５ｆと、これに続くこれより小
径の小径軸部１５ｄを有■するマンドレル１５の例であ
る。定径軸部１５ｆは、押出用ダイス１０の歯溝１０ｂ
との対応位置迄設けられる。この例によっても、円柱状
素材２０が圧縮加工を受けることにより、定径軸部１５
ｆと軸孔２０ａとを十分な力で摩擦接触させることがで
きるから、マンドレル１５を円柱状素材２０とともに回
転させながらはすげ歯車の押出成形を行なうことができ
る。

「発明の効果」以上のように本発明によれば、軸孔をもつはすば歯車を
常温で押出成形することができる。特に高精度で効率よ
く成形することが可能であり、従来の方法に比し、製造
時間の短縮、材料歩留りの向上などの点で優れているか
ら、はすば歯車の量産コストを低下させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示す縦断面
図、第２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、マンドレルの形状例
を示す正面図である。１０・・・押出用ダイス、１０ａ・・・ダイランド部分
、１０ｂ・・・歯溝、１１・・・環状コンテナ、ｌ２・
・・補強リング、１３、１４・・・支持台、１５・・・
マンドレル、１５ａ・・・小径定径軸部、１５ｂ・・・
テーパ軸部、１５ｃ・・・大径定径軸部、１５ｄ・・・
小径軸部、１．　５　ｅ・・・歯溝、１５ｆ・・・定径
軸部、１６・・・昇降機構、１７・・・下部ラム、１８
・・・スラスト軸受、１９・・・環状スペーサ、２０・
・・円柱状素材、２０ａ・・・軸１　５孔、２１・・・上部ラム。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸孔を有する円柱状素材を、内周面にはすば歯車
の歯溝を有するダイスに対して加圧し、該ダイスを通過
させて、はすば歯車とする軸孔を有するはすば歯車の押
出成形方法において、上記円柱状素材の軸孔に、円柱状素材の軸孔に嵌合する
小径定径軸部と、該軸孔を拡径加工するテーパ軸部と、
拡径後の軸径に対応する大径定径軸部を備えたマンドレ
ルを嵌合させるとともに、そのテーパ軸部および大径定
径軸部を、ダイスの歯溝部分の位置に対応させ、かつこのマンドレルを、上記押出加工によるはすば歯車
の加工の進行に伴い、はすばのねじり角に応じて回動す
るように回動自在に支持したことを特徴とする軸孔を有
するはすば歯車の押出成形方法。
（２）請求項１において、マンドレルのテーパ軸部およ
び大径定径軸部には、円柱状素材の軸孔に内歯を形成す
るための内歯成形用の歯溝が設けられていて、軸孔はこ
の歯溝を通過して内歯を有する軸孔に加工されるはすば
歯車の押出成形方法。
（３）軸孔を有する円柱状素材を、内周面にはすば歯車
の歯溝を有するダイスに対して加圧し、該ダイスを通過
させて、はすば歯車とする軸孔を有するはすば歯車の押
出成形方法において、上記円柱状素材の軸孔に嵌合しダイスの歯溝によるはす
ば歯車の加工終了位置まで続く定径軸部と、この定径軸
部に続くこれより小径の小径軸部とを有するマンドレル
を嵌合させ、かつこのマンドレルを、上記押出加工によるはすば歯車
の加工の進行に伴い、はすばのねじり角に応じて回動す
るように回動自在に支持したことを特徴とする軸孔を有
するはすば歯車の押出成形方法。
（４）内周面に、軸孔を有する円柱状素材の外周面には
すば歯車を形成するための歯溝を有するダイスと；この
ダイスと同心で、円柱状素材の軸孔に嵌合するマンドレ
ルと；このマンドレルの下端を回動自在に支持する下部
ラムと；上記ダイスとマンドレルの間に挿入した円柱状
素材を加圧する上部ラムと；上記下部ラムを押出加工中
は定位置に保持し押出加工終了後に下降させる昇降機構
とを備えたことを特徴とする軸孔を有するはすば歯車の
押出成形装置。