JPH071073A - 歯車素材の鍛造方法 - Google Patents

歯車素材の鍛造方法

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JPH071073A
JPH071073A JP17222193A JP17222193A JPH071073A JP H071073 A JPH071073 A JP H071073A JP 17222193 A JP17222193 A JP 17222193A JP 17222193 A JP17222193 A JP 17222193A JP H071073 A JPH071073 A JP H071073A
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充陽 菅田
Mikio Tomita
美喜雄 富田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 疲労強度と耐摩耗性に優れる歯形部を簡単か
つ確実に形成し得る歯車素材の製造方法を提供する。 【構成】 第1歯形部14aを形成する為の第1歯形形
成部14と、第2歯形部15とを一体化した歯車素材を
鍛造成形する際に、第1歯形形成部14と、第2歯形部
15とを鍛造成形して環状のヌスミ溝16と、第2歯形
部15の先端部15aと第2歯形部15の内周側近傍部
17とを歯形方向に突出させた余肉部18とを鍛造成形
し、次に、その余肉部18がヌスミ溝16の底面から突
出しなくなる状態に鍛造成形する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、歯車素材の鍛造方法に
関するものである。
【従来の技術】
【0002】自動車の変速機の変速歯車には、第1歯形
部と、これよりも小径で同軸状で軸方向に隣接した第2
歯形部とを形成した一体型歯車部材が使用される。従
来、この種の一体型歯車を製作する場合、大径の第1歯
形部は機械加工可能であるにしても、小径の第2歯形部
は大径の第1歯形部に接近していて、機械加工不可能で
あるため、例えば、図8に示すように、第1歯形部11
1を形成する第1歯車素材を鍛造成形後、この第1歯車
素材を機械加工して第1歯形部111を形成して第1歯
車部材110を製作し、また、第2歯形部121を形成
する為の第2歯車素材を鍛造成形後、この第2歯車素材
を機械加工して第2歯形部121を形成して第2歯車部
材120を製作し、第1歯車部材110に第2歯車部材
120を圧入にて外嵌させてから、溶接部130に電子
ビーム溶接を施し、両歯車部材110,120を一体化
した一体型歯車部材100を製作していた。しかし、こ
の場合、製作工程数も多く、製作コストが高価になる
し、第2歯車部材120に電子ビーム溶接に伴う熱歪み
が発生するという問題がある。
【0003】一方、特公昭56−33173号公報(第
1公報)には、第1歯形形成部と、これよりも小径の第
2歯形形成部と、ボス形成部と、軸孔とを有する筒状素
材を形成し、この筒状素材を鍛造成形により、軸方向へ
塑性変形させるとともに、半径方向へ塑性変形させて、
第2歯形部とボス部とを形成する変速歯車の製作方法が
記載されている。また、特開平3−221233号公報
(第2公報)には、孔付きの円盤状素材を鍛造成形し
て、第1歯形形成部とこれよりも小径の第2歯形部とを
有する歯車素材の鍛造方法であって、第2歯形部付きの
筒状部を成形する押し込み成形と、第1歯形形成部の外
形据込み成形とを、同一金型で行う歯車素材の鍛造方法
が記載されている。また、特公平3−5251号公報
(第3公報)には、前記第2公報のものと同様の歯車素
材の鍛造方法であって、予備鍛造により仕上がり形状よ
りも歯筋方向に長い第2歯形部を成形し、次に予備据込
み成形により第2歯形部の根本部に丸み付け、次に最終
据込み成形により第2歯形部の頂部にルーフ形状に形成
し且つ第2歯形部を軸方向に圧縮するとともに、第2歯
形部にアンダカットを形成する歯車素材の鍛造方法が記
載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記第1公報の技術に
おいては、第1歯形部と第2歯形部間を機械加工して環
状の溝状に形成する場合にはあまり問題がないが、第1
歯形部と第2歯形部とを軸方向に一体化した構造とする
場合には、その境界部の金属の接合に欠陥が発生しやす
くなるという問題がある。前記第2公報の技術において
は、第2歯形部を成形する際の金属の流動が不足しがち
となり、第2歯形部の一部の歯形に欠肉欠陥が発生しや
すくなるという問題があるし、また、仮に、第2歯形部
に欠肉欠陥が生じなくとも、第2歯形部の金属組織的強
度を十分に確保することが難しいという問題がある。
【0005】前記第3公報の技術は、第2歯形部の頂部
にルーフを形成し、かつ第2歯形部の根本部に丸みを付
け、かつ第2歯形部にアンダカットを形成する上では、
非常に優れた技術である。しかし、予備鍛造成形した状
態において、第2歯形部のみが歯筋方向に延ばした状態
に成形され、最終据込み成形により、第2歯形部のみを
その内周側の母材部分とは独立に軸方向に圧縮するた
め、第2歯形部とその内周側の母材部分との金属組織的
強度が低下しやすく、第2歯形部の頂部の内周部の疲労
強度が低下しやすくなるという問題がある。本発明の目
的は、疲労強度と耐摩耗性に優れる歯形部を簡単かつ確
実に形成し得る歯車素材の鍛造方法を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の歯車素材の鍛
造方法は、第1歯形部を形成する為の第1歯形形成部
と、この第1歯形形成部よりも小径かつ同軸状で軸方向
に隣接した第2歯形部とを一体化した歯車素材を鍛造成
形する鍛造方法において、第1工程において、第1歯形
形成部と第2歯形部とを鍛造成形するとともに、前記第
2歯形部とその内周側近傍部を歯筋方向へ第1歯形形成
部の反対側へ突出させた略環状の余肉部と、その余肉部
の内周側に位置する環状のヌスミ溝とを鍛造成形し、第
2工程において、前記余肉部がヌスミ溝の底面から突出
しなくなる状態に第2歯形部とその内周側近傍部を鍛造
成形することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の作用及び効果】請求項1の歯車素材の鍛造方法
においては、第1工程において、第1歯形形成部と第2
歯形部とを鍛造成形するとともに、前記第2歯形部とそ
の内周側近傍部を歯筋方向へ第1歯形形成部の反対側へ
突出させた略環状の余肉部と、その余肉部の内周側に位
置する環状のヌスミ溝とを鍛造成形する。次に、第2工
程において、前記余肉部がヌスミ溝の底面から突出しな
くなる状態に第2歯形部とその内周側近傍部を鍛造成形
する。前記余肉部は、第2歯形部を歯筋方向へ延ばした
周方向に不連続の部分と、第2歯形部の内周側近傍部を
歯筋方向へ延ばした環状部分とからなるものであるが、
第2工程において、前記余肉部をそれがなくなる状態に
鍛造成形するため、第2歯形部への金属の充填性と、第
2歯形部の内周側近傍部の環状縁部への金属の充填性と
が向上する。
【0008】このように金属の充填性を高める一方、前
記ヌスミ溝を形成するため、第2工程における受圧面積
を小さくして、鍛造成形の成形圧を高め、金属の流動性
を確保した状態で、鍛造成形するので、第2歯形部とそ
の内周側近傍部分とを、欠肉のない所期の形状に形成で
きるうえ、強度と耐摩耗性に優れた金属組織にすること
ができる。しかも、第2工程において鍛造成形する際、
第2歯形部とその内周側近傍部分とを軸方向に一体的に
圧縮成形することになるため、第2歯形部とその内周側
母材との境界部の金属組織に欠陥や脆弱部分が生じるこ
とがなく、第2歯形部の先端部分の内周部の疲労強度が
低下することもない。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、自動車の変速機の歯車部材を製
作する為の歯車素材を鍛造成形する鍛造方法に本発明を
適用した場合の一例である。最初に、歯車素材について
説明する。
【0010】図1に示すように、第1歯車素材10は、
大径部11と、この大径部11よりも小径かつ同軸状で
且つ大径部11の上端面に連なる中径部12と、この中
径部12の上端面に連なるボス部13とを一体化した構
成のものである。前記大径部11の周面部には、第1歯
形部14aを形成する為の第1歯形形成部14が形成さ
れている。前記中径部12の周面部には、複数のスプラ
イン歯からなる第2歯形部15が形成され、第2歯形部
15の各歯の先端部は、図4に示すようなチャンファ1
5bに形成され、中径部12の上端面には、第2歯形部
15の内周側に位置する環状のヌスミ溝16が形成され
ている。
【0011】そして、図2に示すように、前記ヌスミ溝
16の底面より上方へ突出する、第2歯形部15の先端
部15aとその内周側近傍部17であって断面3角形状
の環状の内周側近傍部17とが、歯筋方向に上方に余分
に突出させた余肉部18に形成されている。各寸法に関
して、例えば、a=1.4 mm、b=8.0 mm、c=4.0
mm、d=4.6 mmである。
【0012】図2と図3に示すように、前記第1歯車素
材10を冷間鍛造成形した第2歯車素材20は、前記第
1歯車素材10とほぼ同様の形状であるが、前記余肉部
18がヌスミ溝16の底面から突出しない状態に鍛造成
形され、ヌスミ溝16の底面16aの位置も僅かに低く
なるまで成形されている。各寸法に関して、例えば、e
=6.0 mm、f≦1.0 mmである。
【0013】次に、所定形状の歯車部材素材(図示略)
から、第1歯車素材10を経て第2歯車素材20を製作
する鍛造方法について説明する。最初に予備成形工程に
おいて、歯車部材素材を所定の形状に鍛造成形するが、
この予備成形工程は省略してもよい。次に、第1工程に
おいて、図5〜図7に示すものと略同様の所定の鍛造金
型と鍛造装置を用いて前記歯車部材素材を熱間鍛造成形
して、第1歯車素材10を製作する。
【0014】次に、第2工程において、図5〜図7に示
す上型30と下型40と鍛造装置を用いて、第1歯車素
材10を冷間鍛造成形して、第2歯車素材20を製作す
る。この第2工程について、図5〜図7に基いて説明す
る。図5に示すように、上型30に関して、パンチ31
は、上型ダイセット33とパンチ取付けフランジ34を
介して、上ベースプレート32の下面に固定されてい
る。また、下型40に関して、マンドレル41とこれに
外嵌されたダイス42は、下型ダイセット45とダイス
取付けフランジ46を介して、下ベースプレート44の
上面に固定されている。尚、エジェクタピン43も設け
られている。
【0015】前記パンチ31の下面には、第2歯車素材
20の大径部11の端面側と外周側とを成形する所定形
状の成形部が形成され、また、マンドレル41とダイス
42には、第2歯車素材20の第2歯形部15とボス部
13等を成形する所定形状の成形部が形成されている。
図6に示すように、マンドレル41とダイス42上に、
第1歯車素材10を図2の姿勢から反転させた姿勢でセ
ットした状態において、図7に示すように、上型30を
下降させて所定の鍛造荷重にて鍛造成形することによ
り、第2歯車素材20を製作する。
【0016】図2は、第1歯車素材10の要部を拡大図
示したものであり、第2工程における鍛造成形後の形状
を鎖線で図示してある。第2歯形部15の先端部15a
と、その内周側近傍部17であって環状の内周側近傍部
17とからなる余肉部18が、第2工程における鍛造成
形により、鎖線で図示の状態まで圧縮成形され、ヌスミ
溝16の底面16aよりも僅かに低くなる状態に成形さ
れる。
【0017】前記第2工程の後、第2歯車素材20の第
2歯形部15を例えば転造加工することで、第2歯形部
15を大径部11に向かって歯幅が狭くなるアンダカッ
ト状の所期の形状に成形し、その後、第1歯形形成部1
4に機械加工により第1歯形部14aを形成することに
なる。
【0018】以上の歯車素材の鍛造方法の作用について
説明する。前記第1歯車素材10に余肉部18を形成し
ておいて、その余肉部18がなくなる状態に鍛造成形す
るため、第2歯形部15への金属の充填性と、第2歯形
部15の内周側の環状縁部19への金属の充填性とが向
上する。このように金属の充填性を高める一方、前記ヌ
スミ溝16を形成するため、第2工程における受圧面積
を小さくして、鍛造成形の成形圧を高め、金属の流動性
を確保した状態で鍛造成形するので、第2歯形部15と
その内周側の環状縁部19とを、欠肉のない所期の形状
に形成できるうえ、強度と耐摩耗性に優れた金属組織に
することができる。
【0019】しかも、第2工程において鍛造成形する
際、第2歯形部15と内周側近傍部17とを軸方向に一
体的に圧縮成形することになるため、第2歯形部15と
その内周側部分との境界部15bの金属組織に欠陥や脆
弱部分が生じることがなく、第2歯形部15の先端側部
分の内周部の疲労強度が低下することもない。尚、第2
歯車素材20が、本発明の歯車素材に相当するものであ
る。
【0020】尚、前記実施例は一例を示すものに過ぎ
ず、第1歯車素材10及び第2歯車素材20の諸元や形
状は、前記実施例のものに限定されるものではないが、
第2歯形部15の外径は、第1歯形部14aの歯底径よ
りも小径であることが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る第1歯車素材の断面図である。
【図2】前記第1歯車素材を鍛造成形した第1歯車素材
の断面図である。
【図3】第2歯車素材の第2歯形部の1つの歯の斜視図
である。
【図4】第1歯車素材の要部拡大断面図である。
【図5】第2歯車素材を鍛造成形する上型と下型の断面
図である。
【図6】図5の上型と下型に第1歯車素材をセットした
状態の断面図である。
【図7】図5の上型と下型とで第2歯車素材を鍛造成形
した状態の断面図である。
【図8】従来技術に係る一体型歯車部材の断面図であ
る。
【符号の説明】
10 第1歯車素材 14a 第1歯形部 14 第1歯形形成部 15 第2歯形部 16 ヌスミ溝 18 余肉部 20 第2歯車素材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1歯形部を形成する為の第1歯形形成
    部と、この第1歯形形成部よりも小径かつ同軸状で軸方
    向に隣接した第2歯形部とを一体化した歯車素材を鍛造
    成形する鍛造方法において、 第1工程において、第1歯形形成部と第2歯形部とを鍛
    造成形するとともに、前記第2歯形部とその内周側近傍
    部を歯筋方向へ第1歯形形成部の反対側へ突出させた略
    環状の余肉部と、その余肉部の内周側に位置する環状の
    ヌスミ溝とを鍛造成形し、 第2工程において、前記余肉部がヌスミ溝の底面から突
    出しなくなる状態に第2歯形部とその内周側近傍部を鍛
    造成形する、 ことを特徴とする歯車素材の鍛造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014208372A (ja) * 2013-03-22 2014-11-06 武蔵精密工業株式会社 鍛造品の成形方法及び鍛造用金型

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014208372A (ja) * 2013-03-22 2014-11-06 武蔵精密工業株式会社 鍛造品の成形方法及び鍛造用金型

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