JPH09300041A - 冷間鍛造による歯車の製造方法及びそれに使用する型 - Google Patents
冷間鍛造による歯車の製造方法及びそれに使用する型Info
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- JPH09300041A JPH09300041A JP14346196A JP14346196A JPH09300041A JP H09300041 A JPH09300041 A JP H09300041A JP 14346196 A JP14346196 A JP 14346196A JP 14346196 A JP14346196 A JP 14346196A JP H09300041 A JPH09300041 A JP H09300041A
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Abstract
る。冷間鍛造歯車の適用範囲を拡大する。 【解決手段】 冷間鍛造によって歯車を製造する方法に
おいて、まず、正規の全歯たけよりも低い歯たけの低歯
によって予備的に低歯形を冷間鍛造で形成し、そのあ
と、正規の全歯たけを有する正規歯によって正規の歯形
を冷間鍛造で形成する。冷間鍛造によって歯車を製造す
るための型が、正規の全歯たけを有する正規歯と、正規
の全歯たけよりも低い歯たけの低歯を有し、それらの正
規歯と低歯が多段の形に形成されている。
Description
歯車の製造方法及びそれに使用する型に関するものであ
る。
車を製造する方法は公知である。
冷間鍛造による製造方法を示している。円筒形状の金属
材料10は、所望の歯車の外径に近い寸法を有する。そ
の円筒形状の金属材料10の下端を型11の穴11Aに
挿入して、矢印Xの方向から押し込んで、パンチ(図示
せず)によってその金属材料10を押圧して、材料10
の外周に雄の歯形を形成する。この材料10の外周に形
成された雄の歯形は、型11の歯形12に対応するもの
である。歯形の歯元と歯先の関係は、材料10と型11
では逆になる。この型11の歯形12は、正規の全歯た
けHを有する。それゆえ、材料10の外周に形成された
歯形も、これと同様に正規の全歯たけHを有することに
なる。
ている。図1及び図2において、符号14は型11の歯
形12の歯先円を示しており、符号15はその歯元円を
示している。
いて、型11の歯形12の歯形成形開始部の端面16は
傾斜しているが、型11の軸心に直交する面に対する端
面16の傾斜角度Bは30°以下となっている。この傾
斜角度Bが小さいほど、不完全な歯形部が少なくなる。
る場合もあるが、あらかじめ熱間又は温間で予備成形し
た後、焼なまし、表面潤滑処理などを行ってから、冷間
鍛造で仕上げ形成をすることもある。
の場合には、板状の金属材料をせん断打抜きして予備的
に歯形を作り、その後の工程で仕上鍛造によって歯形を
成形することがある。
車の鍛造形成法も知られている。それは、型の孔の中
に、歯元円の直径よりも小さい寸法の材料を挿入し、端
面から押し付けて、型の歯形により鍛造成形し、金属材
料を張りだしで成形する方法である。
る従来の冷間鍛造による歯車の製造方法においては、最
終製品の歯車の品質の良悪は、鍛造用の型に関する要因
が50ないし80%を占めると考えられる。
型の内部で成形を行っており、これをインダイ成形と呼
んでいる。この製造方法に用いる金属材料は、中実の丸
棒、リング状の素材、熱間又は温間鍛造による予備加工
品等である。
従来法においては、一つの工程で歯車を冷間鍛造して仕
上り寸法を得るものである。そのため、歯形12の歯形
成形開始部の傾斜端面16にかかる荷重(圧力)は、2
00kgf/mm2 ないし280kgf/mm2 にもな
る。この荷重(圧力)は、型材として最高レベルの材質
であっても型の破壊強度の70ないし90%になってい
る。
形開始部の傾斜端面16に発生することが多い。従来
は、この最高荷重を下げる工夫が足りなかったために、
型11の寿命が短かった。それに起因して製品精度が悪
化する欠点もあった。
する場合には、型11の歯形12を一方側のみに倒そう
とする荷重が加えられるため、傾斜面16付近の破損の
確率が高くなりがちであった。それが、結果的に、型1
1の寿命を短くしていた。
冷間鍛造による加工の場合には、型の歯形の一方の面
(表側の面)に集中的に荷重がかかり、その裏側の面に
はあまり荷重がかからない。そのため、歯形の表側と裏
側で荷重の差が顕著であり、それに基因する歯形欠損が
多い。
とができる、冷間鍛造による歯車の製造方法及びそれに
使用する型を提供することを目的としている。
ることができる、冷間鍛造による歯車の製造方法及びそ
れに使用する型を提供することである。
し10のいずれか1項に記載の冷間鍛造による歯車の製
造方法を要旨としている。
いずれか1項に記載の冷間鍛造による歯車の製造方法に
用いる型も要旨としている。
製造の限界を拡大するものである。とくに、はすば歯車
は、冷間鍛造による製造が極めて困難なものであると認
識されてきたが、本発明は、はすば歯車またはそれに類
する歯車を効率よくかつ高精度に製造できるようにする
ものである。
製造することができる。大小二つの歯車を有する二段歯
車や、フランジ付きの歯車や、喰い付き面取り歯車や、
ラチェット歯付きの歯車や、セレーション付きの歯車等
を冷間鍛造で成形できる。さらに、直歯傘歯車やこれに
類した歯車の冷間鍛造加工も可能である。
工歯車の製品精度は、JIS5級ないし7級にすること
ができる。
形開始部分に正規歯と低歯を形成して、そこを多段の形
に形成することである。それにより、冷間鍛造の当初に
型に発生する応力を分散して局部の応力を低減する。た
とえば、まず正規の全歯たけよりも低い歯たけを有する
低歯によって仮の低歯形を冷間鍛造で形成して、その
後、正規の全歯たけを有する正規歯によって正規の歯形
を冷間鍛造で形成する。
間鍛造で成形した後、それに続けて型の正規の歯形を冷
間鍛造で形成するのが、生産効率の点では最も望まし
い。なぜなら、そのような冷間鍛造法によれば、一つの
鍛造工程で所望の歯車を形成できるからである。
定されるものではない。たとえば、二つ又はそれ以上の
型を使用し、最後の型のみが正規の全歯たけを有する正
規歯を有し、その他の型はその正規歯よりも低い歯たけ
を有する低歯のみを有し、まず、最も低い歯たけを有す
る低歯によって仮の低歯形を冷間鍛造で形成し、順次、
歯たけを高くしていき、最終的に正規の全歯たけを有す
る正規歯によって正規の歯形を冷間鍛造で形成すること
もできる。
なり、低歯の始端と終端の間でつねに一定であるとは限
らず、段階状、直線状又は曲線状に変化することもあ
る。
れば、フランジ付き歯車や、二段歯車や、スプライン付
きの歯車であっても、一つの金属材料を冷間鍛造のみで
一体加工することができる。
形した後に冷間鍛造で仕上成形する方法や、必要に応じ
て切削加工等を鍛造の途中や最後に付加する方法を含む
ものである。つまり、本発明は、冷間鍛造のみで初めか
ら終りまで歯車の最終製品を製造する方法に限定される
ものではない。
金属であり、丸棒、リング状の素材、熱間又は温間鍛造
による予備成形品その他である。材質は、歯車の材料と
して通常使用されているものは原則としてすべて使用で
きる。
の従来の製造方法に比べて、JISの等級で1ないし3
等級向上させることが容易である。
な歯車の種類が増加し、全体的に歯車の冷鍛加工化の範
囲が拡大する。
を一体成形することも可能である。それゆえ、冷鍛加工
化における製品の適応範囲が大幅に拡大する。従来の製
造方法では、大きな寸法のフランジが付いた歯車につい
ては冷間鍛造による加工は不可能であるとされてきた
が、本発明によれば、歯車の外径の2倍ないし3倍の外
径を有するフランジであっても、それを歯車と一体成形
することが可能である。
形することも可能である。
状変化があっても、柔軟に対応することができる。
を生産する場合、従来は型またはパンチの内部で一回仕
上成形を行っていたので、歯車とフランジが一体になっ
ていると、フランジの外径が歯車の外径の1.2倍程度
が成形限界であった。素材の径が歯車の外径より大きく
なり、単位面積当りの成形荷重が大となるため、著しく
型命数が短かった。これに比べて、型の命数に関する本
発明の効果は抜群である。
ツキを低減することができる。より高い精度が要求され
る場合は必要な高精度の型を重ねて連続的にサイジング
加工を行ったり、別工程を設定してプレスサイジングを
行うことにより目標の精度を得ることもできる。
はすば歯車も、従来の鍛造機を採用して、単に型を本発
明のものに変更するだけで、冷間鍛造による各種歯車の
製造が可能である。
ンチを回転可能に設定するか、あるいは強制回転させる
ことにより容易に歯車を製造できる。
図1〜2に示す従来のもの(型1つ当り歯車5000個
以下)に比べて2ないし3倍に長くできることである。
本発明は、材料の歩留まりが向上するとともに、歯車の
強度が改善される。
の歯形成形開始部の形状が型の寿命と歯車製品の精度の
両方に大きく影響することが判明した。とくに、歯車製
品の正規歯の歯先部分がその歯元部分に比較して極めて
重要である。本発明は、この点に着目して完成させたも
のである。
部が主として型の低歯によって鍛造加工されるので、切
れ味よく「スパッ」と成形される。とくに低歯の始端に
おける歯たけが小さな値を有し、かつ逃げ用の段差又は
隙間が十分確保されたときは、摩擦抵抗が小さくなっ
て、切れ味が非常に良好となる。その結果、歯車製品の
歯先部分の「ダレ」現象が改善される。。歯車製品の正
規歯形の歯元部分は主として型の正規歯の歯先部分によ
って成形される。このときは、すでに歯車製品の正規歯
形の歯元部分は成形ずみであるので、型の正規歯にかか
る荷重はその分小さく、それゆえ、歯車製品の正規歯形
の歯元部分も、図1〜2に示す従来法に比較すれば、切
れ味よく成形される。
照して説明する。
る。この実施例においては、中実円筒の金属材料20の
外周に平歯車が形成される。
その孔21Aの周面に雌の歯形27が形成されている。
この歯形27は、正規の歯形であり、正規の全歯たけH
を有する。符号28で示す歯形は、その始端において正
規の歯形27の全歯たけHよりも低い歯たけhを有する
低歯である。
き、図3〜4の型21は、正規歯27と低歯28によっ
て歯形成形開始部が二段の形になっている点で相違す
る。符号29で示す一点鎖線の部分が削除された結果、
そこが低歯28となっているのである。
の長さLは、正規の歯形27の全歯たけHと同等か、ま
たはそれ以上になっていて、そこに、摩擦抵抗を少なく
するために、逃げ用の段差又は隙間が設けられている。
と平行になっている円筒面28Bと、そこから傾斜して
いるほぼ切頭円錐形の傾斜面28Aから成り立ってい
る。
向における長さは、低歯28の、始端における歯たけh
以上の長さにするのが、逃げ用の段差又は隙間の確保の
ために好ましい。
円錐形の傾斜面28Aの部分との境目は丸みを有するの
が好ましい。さらに、この低歯28と正規の歯形27と
の境界部分も丸みを持つのが望ましい。さらに、型21
の歯形成形開始部の最初の傾斜面すなわちほぼ切頭円錐
形の傾斜面26と、この低歯28との境界面も丸みをも
たせるのが望ましい。
軸心31に直交する平面に対する傾斜角度C1は、10
°〜45°、好ましくは25°〜30°とする。低歯2
8の円筒面28Bに直交する平面に対する切頭円錐面2
8Aの傾斜角度C2は、20°〜60°、好ましくは3
0°〜45°にする。これらの傾斜角度C1およびC2
は、低歯28の形状や歯たけhの大小によって適当に設
定することができる。
の長さLを小さく設定すれば、それだけ歯車の不完全成
形部分を少なくできる。
って平歯車を製造する方法の一例を説明する。
や使用法は本発明と図1〜2の従来例との間で実質的な
差は認められないので、従来と同様に鍛造すればよい。
のものである。まず、正規の全歯たけHよりも低い歯た
けhを有する低歯28によって仮の低歯形が冷間鍛造で
形成される。そのあと、正規の全歯たけHを有する正規
歯27によって正規の歯形が冷間鍛造で形成される。こ
の場合は、1つの型21で仮の低歯形と正規の歯形を一
回の工程で形成する。仮の低歯形を形成した直後に正規
の歯形を形成する。
における歯たけhとの関係は、0.3H<h<0.8H
となる。
る。
の外径に近い寸法を有する。その円筒形状の金属材料2
0の下端を型21の穴21Aに挿入して、矢印Xの方向
から押し込んで、パンチ(図示せず)によってその金属
材料20を押圧して、材料20の外周に雄の歯形を形成
する。この材料20の外周に形成された雄の歯形は、型
21の歯形すなわち正規の歯形27と低歯28に対応す
るものである。歯形の歯元と歯先の関係は、材料20と
型21では逆になる。型21の正規の歯形27は、正規
の全歯たけHを有する。それゆえ、材料20の外周に形
成された正規の歯形も、これと同様に正規の全歯たけH
を有することになる。ただし、歯形成形開始部の最初の
傾斜面26と、それに続く低歯28に対応する部分は、
それよりも低くなっていて、不完全な歯形部分となる。
ピッチ円を示している。符号24は、型21の正規の歯
形27の歯先円を示しており、符号25は、その歯元円
を示している。
場合、鍛造開始時に歯形成形開始部分の最初の傾斜面2
6に比較的大きな応力が発生するものの、低歯28の始
端における歯たけhは小さく、従って、その歯形成形開
始部分の最初の傾斜面26にかかる圧力は分散されて小
さくなる。分散された圧力の一部が正規の歯形27の直
前に位置する低歯の傾斜面28Aにかかる。したがっ
て、全体的に見たとき、型21の局部に生じる最大応力
と偏荷重は大幅に低減されるのである。その結果、歯形
成形開始部の最初の傾斜面26が部分的に折損したり、
局部的に変形が生じたりして、型の寿命や歯車製品の精
度を悪化させることがない。このことは、成形された歯
形全体の精度を良好にすることに繋がる。
表面潤滑処理等の条件をうまく整えると、加工荷重をさ
らに低減させることができる。
適用した例を示している。
筒の金属材料60の外周に傾きDのはすば歯車が形成さ
れる。傾きDは、通例、10°〜40°である。
し、その孔61Aの周面に雌の歯形67が形成されてい
る。この歯形67は、正規の歯形であり、正規の全歯た
けHを有する。符号68で示す歯形は、その正規の歯形
67の全歯たけHよりも低い歯たけhを有する低歯であ
る。
1は、歯形成形開始部が互いに似た二段の形になってい
る。歯形成形開始部の最初の傾斜面66と正規の歯形6
7との間の一点鎖線の部分が削除されて、そこが低歯6
8となっている。
の長さLは、正規の歯形67の全歯たけHと同等か、ま
たはそれ以上になっていて、そこに十分な逃げ用の段差
又は隙間が設けられている。それにより鍛造時の摩擦抵
抗を少なくする。
と平行になっている円筒面68Bと、そこから傾斜して
いるほぼ切頭円錐形の傾斜面68Aから成り立ってい
る。
低歯68の円筒面68Bの部分と切頭円錐形の傾斜面6
8Aとの境目は丸みを有するのが好ましい。さらに、こ
の低歯68と正規の歯形67との境界部分も丸みを持つ
のが望ましい。さらに、型61の歯形成形開始部の最初
の傾斜面、すなわち、ほぼ切頭円錐形の傾斜面66と、
この低歯68との境界面も丸みをもたせるのが望まし
い。
斜角度Eは、10°〜30°、好ましくは15°〜25
°とする。低歯68の円筒面68Bに直交する平面に対
する切頭円錐面68Aの傾斜角度Fは20°〜60°、
好ましくは30°〜45°にする。これらの傾斜角度E
およびFは、低歯68の形状や歯たけhの大小によって
適当に設定することができる。
さく設定すれば、それだけ歯車の不完全成形部分を少な
くできる。
って、はすば歯車を製造する方法の一例を説明する。
や使用法は本発明と従来例との間で実質的な差は認めら
れない。
値に合わせて型61及び/又はパンチ(図示せず)を回
転させながら鍛造加工する。
あり、まず、正規の全歯たけHよりも低い歯たけhを有
する低歯68によって仮の低歯形が冷間鍛造で形成され
る。そのあと、正規の全歯たけHを有する正規歯27に
よって正規の歯形が冷間鍛造で形成される。この場合
は、1つの型61によって、仮の低歯形と正規の歯形が
一回の工程で形成される。しかも、仮の低歯形を形成し
た直後に、正規の歯形が形成される。
おける歯たけhとの関係は、0.3H<h<0.8Hと
なる。
の外径に近い寸法を有する。その円筒形状の金属材料6
0の下端を型61の穴61Aに挿入して、型61及び/
又はパンチを回転させながら、矢印Xの方向から押し込
んで、パンチ(図示せず)によってその金属材料60を
押圧して、材料60の外周に雄のはすば歯形を形成す
る。この材料60の外周に形成された雄の歯形は、型6
1の歯形すなわち正規の歯形67と低歯68に対応する
ものである。歯形の歯元と歯先の関係は、材料60と型
61では逆になる。この型61の正規の歯形67は、正
規の全歯たけHを有する。それゆえ、材料60の外周に
形成された正規の歯形も、これと同様に正規の全歯たけ
Hを有することになる。ただし、歯形成形開始部の最初
の傾斜端面66と、それに続く低歯68に対応する部分
は、それよりも低く、不完全な歯形となる。
ッチ円を示している。符号64は型61の正規の歯形6
7の歯先円を示しており、符号65はその歯元円を示し
ている。
験的に歯車を製造したところ、従来はX方向に35〜4
0トンの荷重が必要であったのに対し、本発明によれ
ば、荷重を20トン程度にすれば、十分に冷間鍛造が可
能であった。その場合、材料60の材質はS35Cであ
り、鍛造前の円筒材料60の直径は14mmであり、型
61の正規歯67のピッチ円、歯元円及び歯先円の直径
は、それぞれ12.55mm、14.1mm、10.6
mmであった。また、低歯68の長さLは2.5mmで
あった。傾斜角度E及びFは、それぞれ20°および4
5°であった。はすば歯車の傾きDは17°と20°の
2例であった。
合も、歯形成形開始部分の傾斜面66に比較的大きな応
力が発生するものの、低歯68の始端における歯たけh
は小さく、従って、その歯形成形開始部分の最初の傾斜
面66にかかる圧力は分散されて小さくなる。分散され
た圧力の一部が正規の歯形67の直前の傾斜面68Aに
かかる。したがって、全体的に見たとき、型61の局部
に生じる最大応力と偏荷重は大幅に低減される。その結
果、歯形成形開始部の最初の傾斜面66が部分的に折損
したり、局部的に変形が生じたりして、型の寿命や歯車
製品の精度を悪化させることが少なくなる。このこと
は、成形された歯形全体の精度を良好にすることに繋が
る。
表面潤滑処理等の条件をうまく整えると、加工荷重をさ
らに低減させることができる。
それに類する歯車の製造においては、Hとhとの関係を
0.3H<h<0.8H、好ましくは0.5H<h<
0.6Hとすることにより、歯形成形開始部に生じる曲
げ応力は高さの二乗に反比例して小さくできる。とく
に、低歯68の長さL(とくにその円筒面68Bの部
分)を長くすれば、ねじれを案内した状態で正規の歯形
67が成形されるため、型61に発生する曲げ応力は大
幅に小さくなる。
では荷重又は圧力が相違するが、低歯68を設けること
により、その差を小さくできる。つまり低歯68を設け
ることにより、各歯の表裏の荷重差が緩和できるのであ
る。
角度Eは、前述のように10ないし30°(好ましくは
15ないし25°)である。最善の傾斜角度Eは、精度
面から見れば、20°である。ただし、このことは傾斜
面66をつねに平坦面にすべきことを意味しない。傾斜
面66は曲面であってもよい。
ばするだけ高さの二乗に反比例して曲げ応力が小さくな
るので、それだけ破損の確率が少なくなる。とくに、低
歯68の長さLをより長くするとともに、逃げ用の段差
又は隙間を確保すると、それに応じて、ねじれを案内し
た状態で正規の歯形67が形成されるため、型61の全
体に発生する曲げ応力は格段に小さくなる。その際、と
くに、はすば歯車の製造について強調すべき点は、正規
の歯形67の表側と裏側で荷重差が緩和されるというこ
とである。このような対策をとらないと、特に、はすば
歯車の冷間鍛造の場合には、歯形の表側で圧力が大き
く、裏側で圧力が小さくなるという現象が避けられな
い。
さらに多数の段階に分けることができる。そして、最終
的に正規の歯形67で鍛造加工するのである。このよう
な多数の段階的な低歯と、一つの最終的な正規の歯形を
連続的に鍛造加工することにより、従来法より精度の高
いものを得ることが可能となる。
歯68の型が別体になっている。正規歯12の型として
は図1〜2のものをそのまま使用できる。低歯68の型
は正規の全歯たけよりも小さい歯たけhを型全体にわた
って有する。低歯68の形状は各種のものが採用でき
る。
〜6の型61を使用して鍛造加工して、一回の鍛造工程
で低歯68と正規の歯形67を形成した状態を示してい
る。
60を別の工程で鍛造加工して、正規の歯形67の上側
にフランジ81を形成した状態を示している。このフラ
ンジ81の形成により、前述の低歯68の部分が塑性変
形によって実質的に消失している。
のフランジ81の外周に図5〜6の型61を使用して、
正規の歯形67と低歯68を形成しつつある加工途中の
状態を示している。
し進めていって、フランジ81の外周全体に正規歯67
を形成した状態を示している。その結果、大小2つの正
規歯67、67が二段歯の形で形成されている。これら
の正規歯は、両方とも、はすば歯車である。
工程と呼ばれているものである。
(D)の中間工程を示しているものであり、大型の正規
の歯形67は貫通成形の歯形と呼ばれるものである。そ
こでは最終的に低歯68の部分が消失する。
端には、図8の(B)〜(D)の状態のとき、部分的に
低歯68が残存するが、図面にはその点が詳細に示され
ていない。
すば歯車を有する部品は、ファイバーフローが良好であ
り、寿命が長くなるという大きなメリットがある。別の
メリットとして、大小2つの正規のはすば歯車67が正
確に同心になるということもあげられる。さらに、この
ような大小2つのはすば歯車の場合、2つの歯車67、
67の相対位置が固定しているため、非常に正確な同心
にすることができる。
いる。
円筒の素材70に正規のはすば歯形67と低歯68を連
続して形成した状態を示している。
ら、さらに据え込み鍛造により上部から荷重を加えて、
フランジ90を形成した状態を示している。
8の部分が実質的に消失して、正規の歯形67のみが残
る。厳密にいえば、低歯68は一部残ることもあるが、
図9の(B)には示していない。このことは、切断面を
見れば、ファイバーフローから明確に認識できる。
る。
素材91の一端に正規のはすば歯形67とそれに続く低
歯68を図6の型を使用して鍛造加工する。この時、そ
れらの正規のはすば歯形67と低歯68が存在する部分
(図の上部)は、少し径が大きくなっていて、その他の
部分92(図の下方部)は軸の形となっている。
して、軸形状の部分92の上端にフランジ93を形成
し、その際、前述の低歯68を実質的に消失させた状態
を示している。
ている。
「パーツホーマーBPF650」の商品名で市販されて
いる冷間鍛造機による実施例である。
200」の商品名で市販されている冷間鍛造機による実
施例である。
1を示している。この丸棒状の素材111の材質はS3
5Cである。
端116を塑性加工して形成した半加工品115を示し
ている。
て細い部分117を形成した状態を示している。
さらに2つの段になるように鍛造加工して2つの細い部
分118及び119を形成している。
部を鍛造加工して少し径の太い部分100を形成してい
る。
円筒部分200に前述の図10で説明した鍛造加工を行
っている。すなわち、太めの円筒部分200に正規のは
すば歯形67とそれに続く低歯68を一つの鍛造工程で
形成している。
を形成することにより、前述の低歯68を実質的に消失
させ、正規のはすば歯形67に続いてフランジ状部分2
01が位置するようにしている。この正規の歯形67
は、傾き20°を有するはすば歯車である。
る比較的径の小さい部分118には、セレーション20
2(四角断面軸)が形成される。このセレーション20
2も冷間鍛造により加工される。
ターンを示している。
(H、h)、長さ(L)、角度(C1、C2、D、E、
F)、丸みの半径(r、R)及び低歯の段数などにより
多数のパターンが考えられる。
号100は、型の正規の歯形を示しており、101は、
歯形成形開始部の最初の傾斜面を示しており、102
は、その歯形成形開始部の最初の傾斜面101と正規の
歯形100との間に形成された低歯を示しており、10
3は、歯形成形開始部の最初の傾斜面101の終端と、
正規の歯形100の始端との間を結んだ仮想の直線を示
している。
分かるように、これらの実施例においては、低歯102
は各種の形状を有しているが、いずれにおいても、低歯
102は前述の直線103に沿うか(Fのみ)、あるい
は、その直線103よりも内側よりも引っ込んだ形状と
なっている。図12の(F)は、直線103と低歯10
2の先端面とが完全に一致した特殊な例を示している。
されている実施例(A)ないし(H)のいずれの実施例
においても低歯102は前述の直線103の内側に引き
込んだ形になっており、そこに鍛造時のファイバーフロ
ーに有効に作用する逃げ用の段差又は隙間が設けられて
いる。それにより摩擦抵抗が減少する。
の歯形100の全歯たけHが、低歯102の歯たけhの
約2倍になっている。そして、この低歯102は、型の
軸心0とほぼ平行な円筒面と、ほぼ切頭円錐面からなり
たっており、それらの円筒面と切頭円錐面との境目は小
さな丸みをもっている。また、歯形成形開始部の最初の
傾斜面101と低歯102の円筒面との境界部分もほぼ
角型になっているが、小さな丸みがある。さらに、低歯
102の切頭円錐面と正規の歯形102の始端との境目
も、ほぼ角型になっているが、極小さな丸みが存在す
る。
形成形開始部の最初の傾斜面101の傾斜角度は、10
°ないし45°に設定する。また、低歯102の切頭円
錐面の傾斜角度は20°ないし60°に設定する。
102の切頭円錐面の傾斜角度は、(B)ないし(H)
の実施例においても、同様の形状が存在する場合には、
同様の傾斜角度に設定することができる。
102の円筒面と切頭円錐面との境目が小さな半径rの
曲面となっている。また、その低歯102の切頭円錐面
と正規の歯形100との間の境界も小さな半径rの曲面
となっている。この(B)の実施例においては、低歯1
02の切頭円錐面の部分を限りなく少なくしていって、
最終的にゼロの状態にすることも可能である。その場合
には、歯形成形開始部の最初の傾斜面101と低歯10
2と正規の歯形100とが波状の曲面のみとなり、直線
部分(つまり平坦な部分)が存在しないことになる。
は、全体が大きな半径Rの丸みになっており、実質的に
円筒面も切頭円錐面も存在しない。低歯102の始端と
終端のところには、その境目に小さなrの丸みが設けら
れている。半径Rの代りに放物線にしてもよい。
歯形成形開始部の最初の傾斜面101と接する境界部分
と、正規の歯形100に接する境界部分とで、大きな半
径Rの丸みが設けられている。そして、低歯102の円
筒面と切頭円錐面との境界部分には小さな半径rの丸み
が設けられている。
円筒面と歯形成形開始部の最初の傾斜面101との境界
が小さな半径rの丸みになっており、低歯102におけ
る円筒面と切頭円錐面との境界が小さな半径rの丸みを
もっており、低歯102の切頭円錐面と正規の歯形10
0との間に大きな半径Rの丸みがつけられている。
は、いずれも低歯と正規の歯形とが2段の形に連続して
形成されている。
2段の形に形成されている。歯形成形開始部の最初の傾
斜面101の方には比較的小さな歯たけh1の低歯が存
在し、正規歯100の方には比較的大きな歯たけh2の
低歯が存在する。そして低歯102の各段部は円筒面と
切頭円錐面からなり、それらの境界部分が丸みを有して
いる。
3つの段部から成り立っており、各段部が切頭円錐面と
円筒面から成り立っている。全体的に角張った境界部の
みにしてもよいが、丸みをもたせてもよい。
えば、半径rは0.2ないし2.0mmとし、半径Rは
2.0ないし20.0mmとするのが望ましい。
100の全歯たけHと同等かそれ以上にするのが望まし
い。鍛造加工のときのファイバーフローのことを考える
と、十分な逃げをとるために、低歯102の長さは、低
歯102の始点における歯たけh以上に設定するのが好
ましい。特に、歯形成形開始部の最初の傾斜面101に
隣接する、低歯102の円筒面の部分の長さは、低歯1
02の歯たけhよりも大きくするのが望ましい。
の歯形100のピッチ円付近に来るようにするのが望ま
しい。
02が2段または3段の形になっている場合には、低歯
102の長さLを大きくせざるをえないが、歯形成形開
始部の最初の傾斜面101に隣接する円筒面部分の長さ
を、その低歯102の最も低い段の歯たけ(たとえば
h)と同等かそれ以上に設定して、ファイバーフローの
逃げを考慮するのが望ましい。
ーンを示しているにすぎず、本発明はこれらのパターン
のみに限定されるものではない。
体的に曲面になっていて平坦な面が存在しないこともあ
りうる。
している。
初の傾斜面301との間に、低歯303の領域が形成さ
れている。とくに、低歯303の傾斜面303Aと、最
初の傾斜面301との間の部分が、図3〜4や図5〜6
の実施例の円筒面28B、68Bよりも引っ込められて
いて、ファイバーフローの逃げ用の段差が構成されてい
る。
Bが、円筒形をしていて、0.02〜0.5mmだけ型
の軸心311に平行に内側にずれて引っ込んでいる。
が、型の軸心311に対して0.5°〜10°だけ傾斜
して内向きに引っ込んでいて、逆向きに傾斜した切頭円
錐面になっている。
鍛造による平歯車の製造方法を示す。
部分を示す。
る冷間鍛造による平歯車の製造方法の一例を示す。
部分を示す。
鍛造の製造方法を示す。
部分を、図5の矢印Aの方向を見て示す。
2つの歯車を有する二段歯車の部品を製造する一連の工
程を示す。
ジ付きの歯車を製造する2つの工程を示す。
ンジと軸を有する部品を作る状況を示す。
工して、歯車、フランジ、軸及びセレーションを有する
部品を作る一連の工程を示す。
おける逃げ用の段差の代表的な2つの例を示している。
いずれか1項に記載の冷間鍛造による歯車の製造方法に
用いる型も要旨としている。
適用した例を示している。
Claims (29)
- 【請求項1】 冷間鍛造によって歯車を製造する方法に
おいて、まず、正規の全歯たけよりも低い歯たけを有す
る低歯によって仮の低歯形を冷間鍛造で形成し、そのあ
と、正規の全歯たけを有する正規歯によって正規の歯形
を冷間鍛造で形成することを特徴とする、冷間鍛造によ
る歯車の製造方法。 - 【請求項2】 1つの型で仮の歯形と正規の歯形を形成
することを特徴とする請求項1に記載の、冷間鍛造によ
る歯車の製造方法。 - 【請求項3】 仮の低歯形を形成した直後に正規の歯形
を形成し、かつ、型の軸心方向における低歯の長さが、
正規歯の全歯たけと同等またはそれ以上になるように形
成することを特徴とする請求項2に記載の、冷間鍛造に
よる歯車の製造方法。 - 【請求項4】 複数の型で仮の低歯形と正規の歯形を形
成することを特徴とする請求項1に記載の、冷間鍛造に
よる歯車の製造方法。 - 【請求項5】 正規の歯形の全歯たけをHとし、仮の低
歯形の始端における歯たけをhとしたとき、0.3H<
h<0.8Hにすることを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の、冷間鍛造による歯車の製造方法。 - 【請求項6】 1つの材料から大小2つの歯車を一連の
冷間鍛造で形成することを特徴とする請求項1〜5のい
ずれか1項に記載の、冷間鍛造による歯車の製造方法。 - 【請求項7】 まず一方の歯車を冷間鍛造で形成し、そ
のとき形成された仮の低歯形の少なくとも大半を、他方
の歯車を冷間鍛造で形成するときに、塑性変形によって
消失させることを特徴とする請求項6に記載の、冷間鍛
造による歯車の製造方法。 - 【請求項8】 まず歯車を冷間鍛造で形成し、そのとき
形成された仮の低歯形の少なくとも大半を、それに隣接
してフランジ部を冷間鍛造で形成するときに、塑性変形
によって消失させることを特徴とする請求項1〜7のい
ずれか1項に記載の、冷間鍛造による歯車の製造方法。 - 【請求項9】 正規の歯形が、はすば歯車であることを
特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の、冷間
鍛造による歯車の製造方法。 - 【請求項10】 正規の歯形が、平歯車であることを特
徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の、冷間鍛
造による歯車の製造方法。 - 【請求項11】 冷間鍛造によって歯車を製造するため
の型において、正規の全歯たけを有する正規歯と、正規
の全歯たけよりも低い歯たけを有する低歯が、多段の形
に形成されていることを特徴とする型。 - 【請求項12】 正規歯の全歯たけをHとし、低歯の始
端における歯たけをhとしたとき、0.3H<h<0.
8Hとしたことを特徴とする請求項11に記載の型。 - 【請求項13】 正規歯と低歯が歯形成形開始部に連続
して形成されていて、型の軸心方向における低歯の長さ
が、正規歯の全歯たけと同等又はそれ以上であることを
特徴とする請求項11〜12のいずれか1項に記載の
型。 - 【請求項14】 冷間鍛造によって歯車を製造するため
の型において、正規の全歯たけを有する正規歯と、正規
の全歯たけよりも低い歯たけを有する低歯が、連続して
形成されていて、低歯の始端が正規歯のピッチ円付近に
存在することを特徴とする型。 - 【請求項15】 正規歯と低歯が多段の形に形成されて
いることを特徴とする請求項14に記載の型。 - 【請求項16】 正規歯の全歯たけをHとし、低歯の、
始端における歯たけをhとしたとき、0.3H<h<
0.8Hとしたことを特徴とする請求項14または15
に記載の型。 - 【請求項17】 正規歯と少くとも1つの低歯が型の歯
形成形開始部で連続して形成されていて、型の軸心方向
における少くとも最初の低歯の長さが、正規歯の全歯た
けと同等又はそれ以上であることを特徴とする請求項1
4〜16のいずれか1項に記載の型。 - 【請求項18】 正規歯が、はすば歯車であることを特
徴とする請求項11〜17のいずれか1項に記載の型。 - 【請求項19】 冷間鍛造によって歯車を製造するため
の型において、正規の全歯たけを有する正規歯の始端
と、歯形成形開始部の最初の傾斜面の終端との間に、正
規の全歯たけよりも低い歯たけを有する低歯が形成され
ており、かつ、低歯は、どの位置でも、傾斜面の終端と
正規歯の始端とを結んだ線に沿うか、その線よりも内側
に引っ込んでいることを特徴とする型。 - 【請求項20】 正規歯と低歯が多段の形になっている
ことを特徴とする請求項19に記載の型。 - 【請求項21】 正規歯の始端と歯形成形開始部の最初
の傾斜面との間に低歯が存在して、その低歯が型の軸心
方向でみて直線と曲線からなり、型の軸心方向における
低歯の長さが、正規歯の全歯たけと同等又はそれ以上で
あることを特徴とする請求項19〜20のいずれか1項
に記載の型。 - 【請求項22】 冷間鍛造によって歯車を製造するため
の型において、正規の全歯たけを有する正規歯と、正規
の全歯たけよりも低い歯たけを有する低歯が、歯形成形
開始部に連続して形成されていていることを特徴とする
型。 - 【請求項23】 正規歯の全歯たけをHとし、低歯の始
端における歯たけをhとしたとき、0.3H<h<0.
8Hとしたことを特徴とする請求項22に記載の型。 - 【請求項24】 型の軸心方向における低歯の長さが、
正規歯の全歯たけと同等又はそれ以上であることを特徴
とする請求項22〜23のいずれか1項に記載の型。 - 【請求項25】 冷間鍛造によって歯車を製造するため
の型において、正規の全歯たけを有する正規歯と、歯形
成形開始部の最初の傾斜面との間に、正規の全歯たけよ
りも低い歯たけを有する低歯を設け、低歯の始端と終端
を結ぶ直線の内側に低歯の全体が入っており、低歯の始
端が正規歯のピッチ円付近に存在することを特徴とする
型。 - 【請求項26】 正規歯と低歯が多段の形に形成されて
いることを特徴とする請求項25に記載の型。 - 【請求項27】 正規歯の全歯たけをHとし、低歯の始
端における歯たけをhとしたとき、0.3H<h<0.
8Hとしたことを特徴とする請求項14または15に記
載の型。 - 【請求項28】 型の軸心方向における最初の低歯の円
筒面の長さが、低歯の、始端における歯たけと同等又は
それ以上であることを特徴とする請求項25〜27のい
ずれか1項に記載の型。 - 【請求項29】 冷間鍛造によって歯車を製造する型に
おいて、正規の全歯たけよりも低い歯たけを有する低歯
のみが存在して、正規の歯形が存在しないことを特徴と
する型。
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JP14346196A JP3770960B2 (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 冷間鍛造による歯車の製造方法及びそれに使用する型 |
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JPH09300041A true JPH09300041A (ja) | 1997-11-25 |
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- 1996-05-15 JP JP14346196A patent/JP3770960B2/ja not_active Expired - Lifetime
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