JPH11147158A - 内外ギア同時成形方法とこれに用いる成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内周面にヘリカルギアを有し、且つ外周面にス
トレートギアを有する内外ギアを歯形や歯筋等を高精度
により同時成形できる方法と装置を得る。 【解決手段】リング状の素材Ｍをダイス２とマンドレル
１０との間のリング状間隙９内に挿入し、パンチ２０に
より素材Ｍとマンドレル１０とを各々の軸方向に沿って
押圧し、ダイス２の円筒形孔４内に設けた縮径部６によ
り素材Ｍをその中心寄りに塑性移動させ、素材Ｍの内周
面側をマンドレル１０のヘリカルギア成形歯型１４に押
付けて当該面にヘリカルギアを成形し始めると共に、そ
の後、素材Ｍの外周面側をダイス２の円筒形孔４内に設
けたストレートギア成形歯型８に押付け該外周面にスト
レートギアを上記ヘリカルギアの成形と平行して成形す
る内外ギアの同時成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車のト
ランスミッション等に使用される内外ギア、即ち内周面
にヘリカルギアを有し且つ外周面に軸方向に沿ったスプ
ラインや平歯等のストレートギアを有するリング形の内
外ギアを同時成形する方法とこれに用いる成形装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ヘリカルギアを鍛造により成形
する方法には、前方押出し法と側方押出し(アップセッ
ト)法の２種類がある。上記前方押出し法は、主に冷間
鍛造で捻れ角の小さいヘリカルギアに適用されるが、捻
れ方向の塑性変形が主体になるため、スプリングバック
に伴う歯筋精度の低下や歯丈が小さいものに限られる等
の問題がある。一方、上記側方押出し法は、アップセッ
トによって側方に素材を塑性変形させて歯形を成形する
ため、歯筋精度が得られ易い反面、鍛造荷重が大きくな
り成形歯型の弾性変形により歯筋精度が確保しにくい等
の問題がある。

【０００３】そして、上記内周面にヘリカルギアを有し
且つ外周面にストレートギアを有するリング形の内外ギ
アを同時に成形するには、上記側方押出し法では素材が
座屈し易いため上記前方押出し法を用いるのが望まし
い。係る内外ギアを同時に成形する前方押出し法には、
図９に示すような成形装置７０が用いられる。この装置
７０は、中央に円筒形孔７４を有するダイス７２と、円
筒形孔７４内に同軸に配置されたマンドレル８０と、両
者間の隙間７６に挿入されたリング状の素材Ｗを下向き
に押圧するためラム９２に固定したリング形パンチ９０
を有する。上記ダイス７２の円筒形孔７４の下方には垂
直方向のストレートギア成形歯型７８が、これに対向し
てマンドレル８０の外周面の下方にはヘリカルギア成形
歯型８２が設けられている。また、上記ダイス７２は、
位置決め板８８を介してダイケース９４上に固定されて
いる。一方、マンドレル８０は、その下部に連続する太
径部８４と、その底面から垂下する軸部８６を有し、太
径部８４の底面においてスラスト軸受９６を介してベー
ス板９８上に回転自在に支持されている。

【０００４】そして、上記リング形パンチ９０を下降さ
せ、上記隙間７６内に挿入されたリング状の素材Ｗの上
面を下向きに押圧する。すると、素材Ｗは先ずその内周
面にヘリカルギア成形歯型８２によりヘリカルギアが成
形され始め、これと同時にマンドレル８０が回転し始め
る。更に素材Ｗを下向きに押圧すると、その外周面にス
トレートギア成形歯型７８によりストレートギアが成形
され始める。この状態で素材Ｗを下向きに押圧し続ける
と、素材Ｗの内周面側はヘリカルギア成形歯型８２に沿
った捻れ方向に塑性変形するが、素材Ｗの外周面側は円
周方法に略固定された状態で変形するため、素材Ｗの内
外両周面における相対的な捻れ変形量が大きくなる。即
ち、素材Ｗの内周面側では捻れ変形が、外周面側ではス
トレートギア成形歯型７８による材料拘束がそれぞれ発
生する。この結果、炭素鋼等の変形能の低い材料では材
料破断を生じ、また、変形能の高い材料でも内周面と外
周面との間に捻れ変形から生じる捻れ方向のスプリング
バックにより、捻れ角が狂ってしまい歯筋精度が低下す
るという問題がある。

【０００５】

【発明が解決すべき課題】以上の従来の技術の問題点を
解決するため、出願人は図１０に示すような同時成形装
置１００を提案している(特願平８−２３１１９１)。こ
の装置１００は、前記装置７０に対しマンドレル８０の
太径部８３の底面に段部９５を追加しその底面にスラス
ト軸受９６を介在させ、且つ太径部８３の底面の中央の
軸部８６とベース板９７の間にラジアル軸受９９を介在
させたものである。これにより、素材Ｗの成形時にマン
ドレル８０の回転がスムースになるため、ヘリカルギア
側の歯筋精度が向上する。

【０００６】しかしながら、この装置１００を用いた内
外ギア同時成形方法は、その前方押出し法に起因する素
材Ｗの内外両周面における相対的な捻れ変形量が低減で
きないため、素材Ｗの変形時にギアが局部的に破断した
り、歯筋精度の低下を阻止するという問題に対し十分と
は言い難い。また、上記成形装置１００はその機構と構
造が複雑化するという問題も有している。本発明は、前
記従来の技術等の問題点を解決し、内周面にヘリカルギ
アを有し且つ外周面にストレートギアを有する内外ギア
を所要の歯形や歯筋等を高精度にして同時成形できる方
法とこれに用いる成形装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、リング状素材の内外両周面における相対
的な捻れ変形量を低減するよう素材の塑性変形をラジア
ル方向に沿って行いつつ各ギアを成形することに着想し
て成されたものである。即ち、本発明の内外ギアの同時
成形方法は、リング状の素材をダイスと該ダイスの円筒
形孔内に同軸状に配置したマンドレルとの間のリング状
間隙内に挿入し、パンチ等の押圧手段により上記素材と
マンドレルを共に該素材及びマンドレルの軸方向に沿っ
て押圧し、ダイスの円筒形孔の内周面に設けた縮径部に
より上記素材をその中心寄りに塑性移動させ、上記素材
の内周面側をマンドレルの外周面に設けたヘリカルギア
成形歯型に押付けて該内周面にヘリカルギアを成形する
と共に、その後、上記素材の外周面側をダイスの円筒形
孔の内周面に設けたストレートギア成形歯型に押付けて
該外周面にストレートギアを上記ヘリカルギアの成形と
独立に、又は平行して成形する、ことを特徴とする。

【０００８】この方法によれば、リング状の素材はその
中心軸に向かって縮径されつつ内周面にヘリカルギアを
成形され始め、且つマンドレルと共にその軸方向に沿っ
て移動しつつ外周面にもその後ストレートギアが成形さ
れるので、従来の素材の回転に伴う内外両周面における
相対的な捻れ変形量をなくすか最小限に減らすことがで
きる。従って、素材の変形時に各ギアに局部破断が生じ
たり歯筋精度を低下させることなく、内外ギアにおける
内外周面の各ギアを所要の歯形と歯筋に高精度にして同
時に成形することが可能となる。尚、本発明は、主に冷
間鍛造による同時成形方法と成形装置に関するが、成形
に伴う素材の自己発熱の他、予め素材をその再結晶温度
以下の範囲で加熱する場合も含む。また、上記リング状
の素材には長尺なパイプ状のものも含まれる。

【０００９】また、前記各工程を経て前記素材の内周面
にヘリカルギアを且つその外周面に軸方向に沿うストレ
ートギアを成形されたワークを得た後、前記パンチ等の
押圧手段を後退させ、ワークとマンドレルとを共に該ワ
ーク及びマンドレルの軸方向に沿って復帰移動させると
共に、前記ヘリカルギア成形歯型を含むマンドレルの成
形部をワークのヘリカルギアに沿って回転させつつ、ノ
ックアウト手段により上記ワークを前記リング状間隙内
から外部へ押出す、ことを特徴とする内外ギア同時成形
方法も提案する。この方法によれば、内外周面に所要の
ギアを形成したワークは、マンドレルの成形部をそのヘ
リカルギアに沿って回転させつつリング状間隙内から外
部へ押出されるので、内周面のヘリカルギアを高精度に
保ったまま確実に取り出すことが可能となる。しかも、
内外ギア成形の自動化及び量産化を図ることができる。
尚、上記マンドレルの成形部は、前記素材のギア成形時
には回転しないようにピン、キー、又はロッド等のスト
ッパや非回転機構を用いてマンドレルの非回転部分であ
る移動部に固定しておくことが望ましい。

【００１０】一方、上記成形方法に用いる内外ギアの同
時成形装置は、円筒形孔の開口部寄りの内周面に設けた
縮径部と、該縮径部と離れ且つ開口部より奥側の内周面
の位置において上記円筒形孔の軸方向に沿って設けたス
トレートギア成形歯型とを有するダイスと、上記ダイス
の円筒形孔内に同軸状に配置され、外周面にヘリカルギ
ア成形歯型を設けたマンドレルと、上記ダイスとマンド
レルとの間に形成され、リング状の素材を受入れるリン
グ状間隙と、上記マンドレルとリング状の素材を共に該
マンドレル及び素材の軸方向に沿って押圧するパンチ等
の押圧手段と、上記マンドレルを該マンドレルの軸方向
に沿って上記押圧手段の押圧方向と反対側に押付ける付
勢手段とを有する、ことを特徴とする。

【００１１】また、上記リング状の素材を前記リング状
間隙内に挿入して成形する前の状態において、前記ダイ
スの縮径部が前記マンドレルのヘリカルギア成形歯型の
中間に位置する内外ギア同時成形装置も含まれる。これ
らの成形装置によれば、リング状の素材を縮径しつつそ
の内周面にヘリカルギアを成形し始め、且つマンドレル
と共にその軸方向に沿って移動させつつ外周面にもスト
レートギアを成形できるので、各ギアに局部破断を生じ
ることなく高い歯筋精度の成形を可能にする。従って、
内外ギアを高精度で確実に成形することが可能になると
共に、成形装置の機構や構造も簡素化することができ
る。

【００１２】更に、前記リング状間隙内に該リング状間
隙の軸方向に沿ってその開口部側に移動可能なノックア
ウト手段を設けた内外ギア同時成形装置も含まれる。ま
た、前記マンドレルが、ヘリカルギア成形歯型を外周面
に有する回転可能な成形部と、この成形部を回転自在に
支持し且つ前記付勢手段と接する移動部とからなる内外
ギア同時成形装置も含まれる。これらの装置によれば、
内外周面に所要のギアを成形したワークを、その内周面
のヘリカルギアの歯筋等を高精度に保ったまま確実に取
り出すことができる。従って、内外ギア成形の自動化及
び量産化に寄与することも可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適
な形態を図面と共に説明する。図１は冷間鍛造により内
外ギアを同時成形する本発明の同時成形方法に用いる成
形装置１の垂直断面図を示す。図１において、ダイス２
は、その中央に垂直な円筒形孔４を有し、この円筒形孔
４の開口部内に縮径部６とストレートギア成形歯型８を
有する。これらは、図２に示すように、ダイス２の円筒
形孔４の開口部寄りの内周面に斜め下向き（中心向き）
で円環形の縮径部６を形成すると共に、円筒形孔４の開
口部から下(奥)側の位置にはこの円筒形孔４の軸方向に
沿って垂直な複数の直歯型７からなるストレートギア成
形歯型８が形成されている。

【００１４】また、図１において上記ダイス２の円筒形
孔４内には、同軸に立設されたマンドレル１０が配置さ
れている。このマンドレル１０は、図２に示すように、
円筒形の本体１２の外周面の上部に複数のヘリカル歯型
１５からなるヘリカルギア成形歯型１４が形成されてい
る。尚、本体１２の上面には後述するパンチとの芯合わ
せ用の凹部１６が形成され、且つ本体１２の底部の周囲
には水平な円盤状のフランジ１８が突設されている。ま
た、上記ダイス２やマンドレル１０は、例えばＳＫＤ系
の冷間ダイス鋼の素材から切削加工等により成形され
る。

【００１５】更に、図１において上記ダイス２及びマン
ドレル１０の上方には、上下方向に昇降可能なパンチ
(押圧手段)２０が配置されている。このパンチ２０は、
その本体２１の底面に設けられ、且つ上記ダイス２の円
筒形孔４の開口部側の内径と略同じ外径を有する丸いパ
ンチ部２２と、このパンチ部２２の中央から垂下し且つ
上記マンドレル１０の凹部１６内に進入可能な凸部２４
と、本体２１の上部から水平に突出する鍔部２６とを有
する。この鍔部２６を周囲のリングプレート２７と上方
の押えプレート２８に挟まれることにより、パンチ２０
は固定され、且つ図示しない駆動源によって昇降操作さ
れる。また、図１において上記マンドレル１０の下方に
は、その本体１２の底面に上端を当接させたコイルバネ
(付勢手段)３０がベースプレート４０との間に配置され
る。このコイルバネ３０によって、上記マンドレル１０
はその軸方向に沿ってダイス２の円筒形孔４内を開口部
(上)側に向けて常時押付けられている。

【００１６】更に、上記マンドレル１０の本体１２の周
囲には、中空円筒形のノックアウト体(ノックアウト手
段)３２が昇降可能に配置され、その底部の周囲に張出
したリング鍔３４には複数の垂直なロッド３６が連結さ
れている。これらのロッド３６は、マンドレル１０底部
のフランジ１８を垂直に貫通して、ベースプレート４０
上に位置するプッシャーリング３８に各下端を結合して
いる。従って、ベースプレート４０の下方から図示しな
い昇降手段が該プレート４０の通し孔４２を通って上昇
すると、上記リング３８及び各ロッド３６を介してノッ
クアウト体３２が前記マンドレル１０に沿って上昇し、
後述するように所要のギアが成形されたワークＷを円筒
形孔４内から外部に押出すことができる。

【００１７】また、前記ダイス２の下部には、これを支
持し且つ上記ノックアウト体３２のリング鍔３４をガイ
ドする筒体４４と、この筒体４４と上記ベースプレート
４０との間に位置し且つ前記マンドレル１０のフランジ
１８をガイドする筒体４６とが配置されている。更に、
ダイス２の外周側の上部にはダイス２を固定するリング
板４８が位置し、且つ円筒形のホルダ５０に固定される
と共に、該ホルダ５０の下部は上記ベースプレート４０
とその周囲の取付枠５２との間に挟まれて固定される。
この取付枠５２は、その図示しない位置において以上の
ダイス２，マンドレル１０等を図示しないベースやテー
ブル上にボルト等により固定する。尚、図２は前記ダイ
ス２、マンドレル１０、及びノックアウト体３２の配置
関係を示す一部断面を含む斜視図で、上部にはリング状
の素材Ｍが示されている。

【００１８】このリング状の素材Ｍは、図３(Ａ)に示す
ように、先ず、ダイス２の円筒形孔４内でマンドレル１
０との間に形成されるリング状間隙９内に挿入される。
この状態において、リング状の素材Ｍの下端はダイス２
の縮径部６により支持されている。次に、パンチ２０を
下降させて、その凸部２４をマンドレル１０上面の凹部
１６内に進入させ、パンチ２０とマンドレル１０との中
心軸を同軸にする。次いで、パンチ２０のパンチ面２２
をマンドレル１０及び上記素材Ｍの上面に押圧させる。
この状態でパンチ２０を下降させると、図３(Ｂ)に示す
ように、素材Ｍはマンドレル１０と共に下降するが、素
材Ｍの下部はダイス２の縮径部６にその下降を阻止され
るため、マンドレル１０側寄りに塑性移動を行う。

【００１９】即ち、この素材Ｍの下部において、素材部
分ｍが中心方向に移動すると、当該素材部分ｍはマンド
レル１０の外周面のヘリカルギア成形歯型１４を構成す
る各ヘリカル歯型１５内に進入する。この状態で素材Ｍ
の外周面側は縮径部６により求心方向に押圧され、且つ
素材Ｍの内周面側は各ヘリカル歯型１５内に進入するた
め、素材Ｍは縮径部６を通過する際にその内(中心)側に
塑性移動させられる。係る塑性移動を受けつつ素材Ｍ
は、マンドレル１０と共にパンチ２０によって下向きに
押圧され、更に下降し続ける。やがて、素材Ｍの縮径さ
れた下部の外周面は、ダイス２のストレートギア成形歯
型８の上端に接触し、且つそれに倣った直歯又はスプラ
インを成形される。尚、マンドレル１０の下降に伴い前
記コイルバネ３０も順次圧縮される。

【００２０】これらのギアが成形される状態を図４以降
において詳しく説明する。図４(Ａ)は前記図３(Ａ)の部
分拡大図を示し、リング状の素材Ｍをダイス２とマンド
レル１０との隙間９内に挿入して、素材Ｍの下端がダイ
ス２の縮径部６により支持された状態を示す。この素材
Ｍとマンドレル１０の上面にパンチ２０が当接し下向き
に押圧する。すると、図４(Ｂ)に示すように、素材Ｍは
マンドレル１０と共に下降し、且つ素材Ｍの下端側の素
材部分ｍは縮径部６によってマンドレル１０寄り方向に
順次塑性移動し、マンドレル１０外周面のヘリカルギア
成形歯型１４を構成する各ヘリカル歯型１５内に進入す
る。これによって素材Ｍの内周面にはヘリカルギアＧｈ
が成形され始める。

【００２１】更に、パンチ２０が下降すると、図４(Ｃ)
に示すように、素材Ｍの上端寄りの素材部分ｍも縮径し
且つマンドレル１０寄りに塑性移動する。この間に、素
材Ｍの下端寄りの外周面側は、ダイス２のストレートギ
ア成形歯型８を構成する各直歯型７に当接し且つそれら
によって強制的に塑性変形を受ける。即ち、素材Ｍの外
周面側は、各直歯型７によって垂直方向に沿ったストレ
ートギアＧｓが成形され始め、且つ円周方向への移動を
阻止される。従って、これ以降では素材Ｍの内周面側と
外周面側は、互いに成形部分が離隔して捻れ変形を生じ
ることになる。このため、図４(Ａ)の状態におけるダイ
ス２の縮径部６の位置は、マンドレル１０のヘリカルギ
ア成形歯型１４における垂直方向の中間であって、且つ
比較的隙間９の開口部寄りの位置にすることが望まし
い。また、ダイス２の縮径部６とストレートギア成形歯
型８との距離を可及的に大きくすることも望ましい。こ
れらによると、素材Ｍの内周面側にヘリカルギアＧｈを
成形した後で、外周面側にストレートギアＧｓを独立し
て成形することができ、素材Ｍの内外両表面間の捻れ変
形を皆無にすることが可能となる。

【００２２】そして、図４(Ｄ)及び図５(Ａ)に示すよう
に、素材Ｍの上端側の素材部分ｍまで縮径し且つその内
周面の略全体にヘリカルギアＧｈが成形されると共に、
素材Ｍの外周面における所要の高さ(長さ)に渉りストレ
ートギアＧｓが成形された状態、即ち内外ギアを形成し
たワークＷを得た状態で、パンチ２０を停止する。続い
て、図５(Ｂ)に示すように、パンチ２０を上昇させる。
すると、前記コイルバネ３０がマンドレル１０を上向き
に押し上げるように付勢する。更に、図５(Ｃ)に示すよ
うに、前記プシャーリング３８及びロッド３６を介して
ノックアウト体３２を上昇させ、その上端をワークＷの
底面に当接させる。

【００２３】ところで、この状態で、ワークＷはその内
外周面に前記ヘリカルギア成形歯型１４とストレートギ
ア成形歯型８の双方に噛合っているので、何らかの手段
によりマンドレル１０の少なくともヘリカルギア成形歯
型１４を含む上半部分を回転させ、ヘリカルギア成形歯
型１４との噛合いから外しつつ外部に取り出すことが望
ましい。このマンドレル１０の回転に関しては、追って
詳しく説明する。そして、図５(Ｄ)に示すように、ノッ
クアウト体３２によりワークＷを上昇させ、ダイス２の
ストレートギア成形歯型８から離間させた後、ワークＷ
をマンドレル１０と別に上昇させる。マンドレル１０は
前記コイルバネ３０が復帰した位置で止まる。更に、ノ
ックアウト体３２によりワークＷを上昇させると、ワー
クＷ自体がヘリカルギア成形歯型１４に沿って回転しつ
つマンドレル１０からも離脱して、外部に取り出し可能
となる。

【００２４】図６(Ａ)は前記成形装置１から取出したワ
ークＷの断面図を示し、図中の一点鎖線の位置で水平に
切断すると、ワークＷの下部は、図６(Ｂ)に示すよう
に、内周面にヘリカルギアＧｈを、外周面にストレート
ギアＧｓを併有する内外ギアＧを得ることができる。
尚、ストレートギアＧｓに替えてスプラインや１本又は
複数本のキー溝を形成することも可能であり、これらを
含めて本発明では内外ギアと称する。尚、図６(Ａ)にお
いて、一点鎖線の位置をストレートギアＧｓの上端より
やや上側の位置にして切断すると、図示で外周面の上側
に沿って平坦な部分と隣接するストレートギアＧｓを有
する内外ギアＧを形成することもできる。以上の成形方
法とこれを用いた成形装置１によれば、内外周面でのね
じれ変形を最小限にして同時成形を可能としたので、従
来に比べ優れた精度の歯形と歯筋を有する内外ギアＧを
容易且つ確実に提供することが可能となる。

【００２５】図７は、異なる形態の成形装置６０の垂直
断面図を示す。尚、前記成形装置１と同じ部分や要素に
は同じ符号又は同様な符号を用いるものとする。この成
形装置６０は、前記と異なるマンドレル１０′を有す
る。即ち、マンドレル１０′は、ヘリカルギア成形歯型
１４を含む上半部の成形部１２ａと、フランジ１８を含
む下半部の移動部１２ｂに分割されている。上記成形部
１２ａと移動部１２ｂとは、入れ子式の嵌合部６２を介
して互いに嵌合し、且つボルト６６により連結されてい
る。また、移動部１２ｂの底面中央に設けた凹部６４内
には、ボルト６６のボルト頭６７が挿入され、且つ凹部
６４との間にスラストベアリング６９が介在する。ボル
ト６６の雄ネジ部６８は移動部１２ｂの中央に明けた通
し孔１３を貫通し、上記成形部１２ａの雌ネジ孔１２
ａ′内に螺合している。尚、上記成形部１２ａと移動部
１２ｂとは、前記素材Ｍの成形時には相対回転しないよ
うに、図示しないストッパ等の手段で互いに固定されて
いる。

【００２６】そして、上記成形装置６０を用いて前記図
４(Ａ)乃至(Ｄ)と同様に素材Ｍを間隙９内に挿入し、パ
ンチ２０を下降させて、素材Ｍを縮径させつつその内周
面にヘリカルギアＧｈを、外周面にストレートギアＧｓ
をそれぞれ成形してワークＷを得た状態を図８(Ａ)に示
す。次に、パンチ２０を上昇させ、ロッド３６等を介し
てノックアウト体３２を上昇させてワークＷを押上げ
る。すると、マンドレル１０′の成形部１２ａは、ワー
クＷの上昇に連れてそのヘリカルギアＧｈによる回転力
を成形歯型１４を介して受ける。この際、図８(Ｂ)に示
すように、マンドレル１０′の成形部１２ａは、ボルト
６６とのみ固定されているので、ベアリング６９を介し
て自由に回転することができる。これにより、ワークＷ
は成形歯型１４を介して成形部１２ａを回転させつつ、
スムースにリング状隙間９内から外部に押し出される。
従って、精度良く成形されたヘリカルギアＧｈの歯筋等
の精度を損なうことなくワークＷを確実に取り出すこと
ができる。

【００２７】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を前記従来の
技術と比較しつつ説明する。互いに同じリング状隙間９
を有する本発明の前記成形装置１と、前記図９に示した
従来の成形装置７０を用意し、且つJIS;ＳＣｒ４２０の
クロム鋼を球状化焼き鈍ししたリング形の素材Ｍ(内径
８８mm,外径１０６mm,高さ４０mm)を１０個ずつ用意し
た。各素材Ｍをそれぞれの装置１，７０によって前記同
様の冷間鍛造を行い、表１に示す緒元(目標値)の内外ギ
アを成形した。本発明方法と従来の方法によって得られ
た各内外ギアＧについて、オーバーピン径、ビトウィン
径、及び歯形や歯筋誤差等におけるJIS-歯車精度等級(J
IS:Ｂ１７０２)を測定し、両方法ともに平均値を算出し
た。その結果を表２示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表２の結果は、本発明による内外ギアＧ
は、従来の技術によるものに比べ、オーバーピン径とビ
トウィン径が共に目標値に近似し且つ許容範囲内であ
り、且つ歯形や歯筋誤差等におけるJIS-歯車精度も明ら
かに高い精度(小さい数の等級側)を示した。従って、本
発明の内外ギアの同時成形方法と成形装置１とによる効
果が明瞭に裏付けられた。

【００３１】更に、互いに同じリング状隙間９を有する
本発明の前記成形装置６０と、前記図９に示す従来の成
形装置７０を用意し、且つ前記と同じクロム鋼を球状化
焼き鈍ししたリング形の素材Ｍを１０個ずつ用意した。
尚、従来の成形装置７０にも予め同じ機構によるノック
アウト(体)手段を内蔵した。各素材Ｍをそれぞれの装置
６０，７０によって前記同様の冷間鍛造し且つノックア
ウトして、前記表１に示す緒元(目標値)の内外ギアを成
形した。そして、本発明方法と従来の方法によって得ら
れた各内外ギアＧについて、オーバーピン径、ビトウィ
ン径、及び歯形や歯筋誤差等における前記と同じJIS-歯
車精度等級を測定し、両方法ともに平均値を算出した。
その結果を表３に示す。また、本発明方法と従来方法に
おいてワークＷのノックアウトに必要な荷重を測定し、
各々の平均値を算出して表４に示した。

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】表３の結果から、本発明方法による内外ギ
アＧは、従来の技術によるものに比べ、オーバーピン径
とビトウィン径が共に目標値に近似し、且つ歯形や歯筋
誤差等におけるJIS-歯車精度も明らかに高い精度を示し
た。従って、これによっても本発明の内外ギアの同時成
形方法と装置７０による効果が明瞭に裏付けられた。ま
た、表４から、本発明方法では少ない荷重によってワー
クＷのノックアウトがスムースに行えたことも裏付けら
れた。

【００３５】本発明は以上において説明した各形態や実
施例に限定されるものではない。例えば、ダイスにおけ
るストレートギア成形歯型の各直歯型の数をその円筒形
孔の軸方向に沿って数種類に変化させ、異なる歯数の平
歯を併設したり、異なる歯数の平歯とスプラインを併設
することもできる。また、押圧手段を前記パンチに替え
て、油圧により昇降するステムやラム等にすることも可
能である。更に、ノックアウト手段を前記円筒形のノッ
クアウト体に替えて、複数のノックアウトピンや複数の
ノックアウトプレートとすることもできる。また、付勢
手段を前記コイルバネに替えて、板バネ、合成ゴム等か
らなる弾性体、又は密封された圧力流体等を用いること
もできる。更にまた、マンドレルの成形部と移動部とを
相対回転させつつ連結するボルトに替えて、一端を成形
部に固定された回転軸としたり、成形部と移動部との嵌
合部にスラストベアリングを介在させても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上において説明した本発明の内外ギア
同時成形方法によれば、リング状の素材における内外周
面間の捻れ変形をなくすか或いは最小限にして、歯形や
歯筋等の精度に優れた内周側のヘリカルギアと外周側の
ストレートギアとを併有する内外ギアを確実且つ容易に
製造することができ、且つ成形される素材に局部破壊等
を招くことも防止できる。また、請求項２の成形方法に
よれば、歯筋精度等を保ちつつ少ないノックアウト荷重
により内外ギアが成形されたワークをスムースに取り出
すことができる。更に、本発明の成形装置によれば、上
記成形方法を確実に実行可能にすると共に、その機構や
構造を簡素化することができる。また、請求項６の成形
装置によると、内外ギアが成形されたワークをその歯筋
精度等を維持してスムースに取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同時成形装置の一形態を示す垂直断面
図。

【図２】図１の同時成形装置における一部を示す部分的
な分解及び破断斜視図。

【図３】(Ａ)及び(Ｂ)は共に図１の成形装置における一
部を示す部分垂直断面図。

【図４】(Ａ)乃至(Ｄ)は本発明の成形方法の各プロセス
を示す部分垂直断面図。

【図５】(Ａ)乃至(Ｄ)は図４から続く本発明の成形方法
の各プロセスを示す部分垂直断面図。

【図６】(Ａ)は成形されたワークの断面図、(Ｂ)はその
ワークから得られた内外ギアを示す斜視図。

【図７】本発明の同時成形装置の異なる形態を示す垂直
断面図。

【図８】(Ａ)は図７の成形装置における成形中の状態
を、(Ｂ)はその後で成形されたワークを外部に取り出す
状態を示す部分垂直断面図。

【図９】従来の内外ギア同時成形装置を示す垂直断面
図。

【図１０】図９の成形装置を改良した内外ギア同時成形
装置を示す垂直断面図。

【符号の説明】

１，６０………内外ギア同時成形装置 ２………………ダイス ４………………円筒形孔 ６………………縮径部 ８………………ストレートギア成形歯型 ９………………リング状間隙 １０，１０′…マンドレル １２ａ…………成形部 １２ｂ…………移動部 １４……………ヘリカルギア成形歯型 ２０……………パンチ(押圧手段) ３０……………コイルバネ(付勢手段) ３２……………ノックアウト体(ノックアウト手段) Ｍ………………素材 Ｗ………………ワーク Ｇ………………内外ギア Ｇｈ……………ヘリカルギア Ｇｓ……………ストレートギア

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【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】表３の結果から、本発明方法による内外ギ
アＧは、従来の技術によるものに比べ、オーバーピン径
とビトウィン径が共に目標値に近似し、且つ歯形や歯筋
誤差等におけるJIS-歯車精度も明らかに高い精度を示し
た。従って、これによっても本発明の内外ギアの同時成
形方法と装置６０による効果が明瞭に裏付けられた。ま
た、表４から、本発明方法では少ない荷重によってワー
クＷのノックアウトがスムースに行えたことも裏付けら
れた。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リング状の素材をダイスと該ダイスの円筒
   形孔内に同軸状に配置したマンドレルとの間のリング状
   間隙内に挿入し、 パンチ等の押圧手段により上記素材とマンドレルを共に
   該素材及びマンドレルの軸方向に沿って押圧し、 ダイスの円筒形孔の内周面に設けた縮径部により上記素
   材をその中心寄りに塑性移動させ、上記素材の内周面側
   をマンドレルの外周面に設けたヘリカルギア成形歯型に
   押付けて該内周面にヘリカルギアを成形すると共に、 その後、上記素材の外周面側をダイスの円筒形孔の内周
   面に設けたストレートギア成形歯型に押付けて該外周面
   にストレートギアを上記ヘリカルギアの成形と独立に、
   又は平行して成形する、ことを特徴とする内外ギア同時
   成形方法。
2. 【請求項２】請求項１における各工程を経て前記素材の
   内周面にヘリカルギアを且つその外周面に軸方向に沿う
   ストレートギアを成形されたワークを得た後、 前記パンチ等の押圧手段を後退させ、ワークとマンドレ
   ルとを共に該ワーク及びマンドレルの軸方向に沿って復
   帰移動させると共に、前記ヘリカルギア成形歯型を含む
   マンドレルの成形部をワークのヘリカルギアに沿って回
   転させつつ、ノックアウト手段により上記ワークを前記
   リング状間隙内から外部へ押出す、 ことを特徴とする内外ギア同時成形方法。
3. 【請求項３】円筒形孔の開口部寄りの内周面に設けた縮
   径部と、該縮径部と離れ且つ開口部より奥側の内周面の
   位置において上記円筒形孔の軸方向に沿って設けたスト
   レートギア成形歯型とを有するダイスと、 上記ダイスの円筒形孔内に同軸状に配置され、外周面に
   ヘリカルギア成形歯型を設けたマンドレルと、 上記ダイスとマンドレルとの間に形成され、リング状の
   素材を受入れるリング状間隙と、 上記マンドレルとリング状の素材を共に該マンドレル及
   び素材の軸方向に沿って押圧するパンチ等の押圧手段
   と、 上記マンドレルを該マンドレルの軸方向に沿って上記押
   圧手段の押圧方向と反対側に押付ける付勢手段とを有す
   る、ことを特徴とする内外ギア同時成形装置。
4. 【請求項４】前記リング状の素材を前記リング状間隙内
   に挿入して成形する前の状態において、前記ダイスの縮
   径部が前記マンドレルのヘリカルギア成形歯型の中間に
   位置する、ことを特徴とする請求項３に記載の内外ギア
   同時成形装置。
5. 【請求項５】前記リング状間隙内に該リング状間隙の軸
   方向に沿ってその開口部側に移動可能なノックアウト手
   段を設けた、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の
   内外ギア同時成形装置。
6. 【請求項６】前記マンドレルが、ヘリカルギア成形歯型
   を外周面に有する回転可能な成形部と、この成形部を回
   転自在に支持し且つ前記付勢手段と接する移動部とから
   なる、ことを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載
   の内外ギア同時成形装置。