JPH11514582A

JPH11514582A - ほとんど正味の形状に小歯車を鍛造する方法及び装置

Info

Publication number: JPH11514582A
Application number: JP9517598A
Authority: JP
Inventors: マイケルシー．ドーアティー
Original assignee: コルフォーマニュファクチャリングインコーポレイテッド
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-31
Publication date: 1999-12-14
Also published as: DE69606422D1; CA2209140A1; BR9611203A; EP0858373A1; ATE189142T1; AU7552796A; CZ133298A3; EP0858373B1; EA199800418A1; EA000339B1; US5787753A; MX9704916A; WO1997016270A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、加工片をほとんど正味の形状の歯車（９０）に鍛造するためのダイ装置（２０）及び方法に関し、ほとんど正味の形状の歯車（９０）を鍛造するために、ほとんど正味の形状の雌キャビティをそこに形成した歯ダイ（２６）を有する第一のダイ（２２）を包含している。また、装置は、歯ダイ（２６）が第二のダイ（８０）に対して第一のダイ（２２）から離れる時に、鍛造歯車（９０）の軸方法移動を十分に抑える軸方向制限部材（９９、１９９）を含んでいる。この軸方向制限部材（９９、１９９）は、行程の鍛造工程が完了した後、歯車（９０）の頭部（９２）が第一のダイ（２２）、特に歯ダイ（２６）から取り出されるのを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】ほとんど正味の形状に小歯車を鍛造する方法及び装置マイケル・シー・ドーアティー同時係属出願の説明本発明は、１９９５年１０月３日に出願した先行同時係属出願第０８／５５０，７０８号の一部継続出願である。本発明の技術分野本発明は、小歯車を製造するための装置及び方法、より具体的には、鍛造操作を用いて、歯及び溝の配置を別々に機械加工する必要なしに、小歯車（ピニオンギヤ）の頭部をほとんど正味の形状で製造するための装置及び方法に関する。本発明の背景自動車及びトラック用の小歯車は、典型的に、鍛造、旋削、荒削り及び仕上げを含む多段法によって製造されてきた。典型的に、一体の加工片を、図１（例えば、１５）に示すように、歯又は対応する溝のない円錐台形の頭部を有するブランクである概略全体的な形状に鍛造する。歯車の頭部に歯の配置又は構成を行うために、ブランクを旋盤で旋削し、そして、鍛造加工片の頭部に専門の歯切盤で溝を所望の深さ及び所望の角度に荒切りする。ある方法において、三回だけ別個に差し込み切削して、歯の第一及び第二の面（例えば、ドライブ及びコースト面）並びに溝切り頭部の谷底等の所望の歯の配置又は構成を行って、小歯車に必要な幾何学的形状を設ける。一体の加工片は、鍛造前に、仕上げ小歯車より非常に体積が大きく、望ましくない高材料費及び加熱費を必要とするので、これらの従来の方法は、全く満足の行くものではない。さらに、歯配置の機械切削は、費用及び時間の掛かる操作である。例えば、米国特許明細書第４，０５０，２８３号（Ｓｃｈｏｂｅｒ）に記載されているように、従来、ほとんど正味の形状に鍛造することが、粉末材料から鍛造される曲がりばかさ歯車に利用された。この引用文献の教示に従って製造された歯車は、一体の硬質材加工片から鍛造される歯車とは著しく異なっている。代表的に、この方法を用いて鍛造された歯車は、一体でない金属粉及びワックスバインダーから製造され、まずダイに注入し、そして圧縮して、ブリケットを作成し、それを次に焼結して、ワックスを溶出させかつ個々の粉末粒子間に金属結合を形成させる。この方法に従って製造された歯車は、一体の加工片からのビレット鍛造歯車のものと比べて約８０％の密度しか有しておらず、歯車の強度が著しく低減され、また、その結果、家庭電化製品又は庭園及び芝生用設備（例えば、庭園用トラクター）等の高荷重でない用途にその使用が限定される。一体でない粉末材料の鍛造は、歯車の歯に所望の材料鍛流線を与えない。したがって、その部品は、一体の硬質材ビレットから鍛造された歯車と同じように構造的に完全なものではない。加工片材料を保護することができ、かつほとんど正味の形状の小歯車、好ましくは差動ステム小歯車を、個々の溝を並歯加工して所望の歯配置をもたらす後続の工程なしに、素材の除去を大いに低減する鍛造操作を用いて製造又は形成することができる装置及び方法を提供することが当業界に必要であった。そのような要求は、小歯車の歯構成を鍛造し、次に歯配置を損傷することなくかつて鍛造したダイから小歯車の頭部を取り出すことの技術的困難さのためにこれまで実現されなかった。発明の概要本発明の目的は、歯の配置を並歯荒削りする必要なしに、ほとんど正味の形状に製造された小歯車を提供することにある。本発明の他の目的は、既存のプレス機を利用して、ほとんど正味の形状の小歯車を提供することにある。本発明のなお他の目的は、小歯車を製造する材料及びエネルギーを低減することにある。本発明のなおさらに他の目的は、圧縮力によって高い精度で鍛造された小歯車を提供することにある。また、本発明の他の目的は、鍛造工業における上記欠点に取り組み、かつ克服するほとんど正味の形状の小歯車を製造するための装置及び方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的、利益及び他の特徴は、以下を考察すれば当業者に明らかになり、また、本発明を実施するにつれて知ることができる。上記目的及び他の目的を達成するために、また、その目的に従えば、本発明は、一体の加工片から小歯車のほとんど正味の形状の頭部を鍛造するためのプレス機又はダイ装置から成り、かつ頭部を鍛造するためのほとんど正味の形状の頭部に対応する雌キャビティを有する第一又は上部ダイを包含している。また、その装置は、鍛造後に雌キャビティから鍛造歯車を取り出す手助けをするように構成された軸方向制限部材を含んでいる。一実施態様において、軸方向制限部材を第二又は下部ダイに設けることができ、また、ステムダイの内面及びステム部の表面を、十分な抵抗及び／又は表面摩擦を与えるように形成して、鍛造小歯車を回転させながら鍛造小歯車の実質的な軸方向移動を制限する手伝いをし、その結果、鍛造頭部が、第一又は上部ダイの雌キャビティから離型される。好ましくは、１つ又はそれ以上の窪みのような保持帯をステムダイの内面に設けて、また材料をこの窪み中に強制的に押し進め、又は「しみだし（ｓｗｅａｒｅｄ）」させて、頭部を鍛造しながら、ステム部の表面にステム突起を形成することができる。窪みは、所望によって内面の全周又は選択部分のいずれにも及ぶことができる。ステムダイ中に約０．０１〜約０．０２インチの深さを有する得られたステム突起は、十分な抵抗及び／又は表面摩擦を与えて、歯車の実質的な軸方向移動を制限又は防ぐ手助けをすることができ、また、さらに歯車の回転又は半径方向運動を可能とし、鍛造頭部を雌キャビティから離型する手伝いをする。他の実施態様において、軸方向制限部材を第一又は上部ダイの適当な場所に設けることができる。歯キャビティは、穿孔を有することができ、また、摺動自在に受け入れられるピンは、第一又は上部ダイの歯キャビティが第二又は下部ダイから離れても、鍛造頭部に対する係合を保持するために、穿孔中に選択的に伸びることができ、よって鍛造歯車の回転又は半径方向運動を可能とし、鍛造頭部を雌キャビティから離型する手助けをしながら、実質的な軸方向移動を防ぐことができる。使用に際し、一体の加工片の頭部をほとんど正味の形状に鍛造するために、プレス機又はダイ装置を用意することができる。頭部を鍛造しながら、軸方向制限部材を鍛造歯車のステム部に形成することができる。鍛造頭部に傷を付けたり損傷することなく、鍛造頭部をプレス機から取り出すために、鍛造歯車の半径方向又は回転運動を可能としながら、鍛造歯車の軸方向移動を制限する。一実施態様において、鍛造歯車のステム部とステムダイの内面との抵抗及び／又は表面が、回転又は半径方向運動を可能としながら、軸方向移動を実質的に制限する。ステム突起をステム部に設けるか又は形成する場合、ステム部をステムダイから押出すか、さもなくば、適切に取り出しながら、ステム突起をステム部から除去できるのが好ましい。他の実施態様において、プレス機又はダイ装置は、穿孔を有する歯ダイを含む第一のダイと、頭部に対して係合するための穿孔中に選択的に摺動自在に伸びることができるピンとを含んでいる。鍛造を完了した後、歯ダイは、第二のダイに対して鍛造歯車から離れ、一方、ピンは、半径方向移動を可能としながら、鍛造歯車の軸方向運動又は移動を制限又は防ぐために、頭部と接触して、又は係合して残っている。図面の簡単な説明本明細書は、本発明を特に指摘しかつ明確に請求する請求の範囲をもって終わっているが、この発明は、添付図面を参照した次の記載にてよりよく理解されると思う。図１は、従来技術の鍛造小歯車の斜視図である。図２は、左側が閉鎖位置のプレス機を示し、右側が解放位置のプレス機を示す、本発明の装置及び方法の一実施態様を組み込んだプレス機の部分断面図である。図３は、歯車のほとんど正味の形状のキャビティを有する歯ダイの下面図である。図４Ａは、ほとんど正味の形状の鍛造小歯車の一実施態様の斜視図である。図４Ｂは、ほとんど正味の形状の鍛造小歯車の第二の実施態様の斜視図である。図５は、左側が閉鎖位置のダイ装置を示し、右側が解放位置のダイ装置を示す、本発明の別の実施態様を組み込んだダイ装置の部分断面図である。図６は、鍛造されたステム部及び鍛造されていない頭部を有するビレットの斜視図である。発明の詳細な説明図面について詳細に説明すると、図面中の同一数字は、同一要素を示すもので、図２は、数字２０で示されるダイ装置又はプレス機を一般的に表示するものであり、これは、部品のサイズに依存して十分な量の力（例えば、約５００〜約３０００トン又は約４．５・１０⁶Ｎ〜約２．７・１０⁷Ｎ）を単一行程で加工片に付与することができる、機械、蒸気、空気又は油圧プレス等の鍛造操作に使用される当業界に知られたいかなるタイプのプレス機又はダイ装置をも含むものである。ダイ装置２０は、本発明において閉鎖型鍛造操作に一緒に使用する上部又は第一のダイ２２、及び下部又は第二のダイ８０を含んでいる。第一のダイ２２は、中心軸９１に中心を合せることができ、また、小歯車、好ましくはらせん状に旋回することができ、かつ互いに平行な複数の歯（例えば９３）を含む歯構成を有する差動ステム小歯車等の歯車９０の頭部９２を、所望のほとんど正味の形状に鍛造することができる複数の歯セグメント２８、及び雌キャビティ２７（図３も参照）を有しうる、図２に例示される歯ダイ２６を特徴とする。ステンシルダイ３０が、歯ダイ２６上に位置して例示され、同様に中心軸９１に中心を合せて、英数字情報又はデザイン等の種々の表示を有する歯車９０の頭部９２の上面９５を鍛造する手助けをすることができる。好ましくは、駆動ラグ又は雄中心３１をステンシルダイ３０に中心を合せて、頭部９２の中心となるノッチ又は雌中心９６の鍛造を可能とすることができる。ノッチ又は雌中心９６を後の機械加工に使用して、すなわち本発明と共に、以下により詳細に説明する歯ダイ（例えば１２６）から頭部（例えば１９２）の取り出しを手助けすることができる。中心合せした受けダイ３２をステンシルダイ３０上に置き、雌中心９６及び／又は所望の表示を有する頭部９２の上面９５を鍛造するステンシルダイ３０の手伝いをすることができる。第一のダイ２２には、一般に、ダイホルダー４０中で、上部工具（例えば、ステンシルダイ３０、受けダイ３２、及び歯ダイ２６）の中心となる中心軸９１に沿って固定されたパイロット３４を設けることもできる。ダイホルダー４０は、歯ダイ２６、ステンシルダイ３０及び受けダイ３２を実質的に囲み、かつこれらの要素を所望の方向又は位置にしっかりと固定又は保持する手伝いをするリング状の支持体でありうる。１つ又はそれ以上のダイキャップ４２を使用して、ダイホルダー４０を所定の位置に保持することができ、また、これらは、例えば、ダイキャップ４２の穿孔４２Ａを通して、ダイシュー４４の穿孔４４Ａ中にねじ又はボルト等の結合子を挿入することによって、ダイシュー４４に強固に取り付けることができる。歯ダイ２６、ステンシルダイ３０、受けダイ３２及びパイロット３４が所定の位置に強固に固定されたままでいるように、また、好ましくは、矢印「Ａ」によって例示される鍛造行程中、回転する、あるいは互いに移動することができないように、ダイホルダー４０の上面４０Ａは、ダイシュー４４の下面４４Ｂに対して、実質的に同一平面に有るべきである。上部工具（例えば、ステンシルダイ３０）受けダイ３２、及び歯ダイ２６）を中心合せし、及び／又は固定又は保持するための当業界で知られた他の組立て及び技術を、所望によって、本発明と共に使用することができる。歯ダイ２６及びステンシルダイ３０は、取りはずし可能であり、また、別の歯ダイ（例えば２６）又は異なる歯構成、ピッチ及び表示を有し、また雄中心３１を有しないステンシルダイ（例えば、３０）と置き換えることができる。歯ダイ及びステンシルダイ（例えば、２６及び３０）を取り替える融通性が、異なるサイズ、形状及びピッチの歯車を簡単かつ経済的に同一のダイ装置２０で鍛造することを可能とする。第二のダイ８０は、図６に例示されるように予備成形物１６のステム部９８を収容するように形成されたステムキャビティ８４を有するステムダイ８２を含むものとして例示されている。以下の記載は、ステム部９８を頭部９２の前に鍛造することを意図するものであるが、本発明は、頭部９２をステム部９８の前に鍛造することも意図するものである。ステムダイ８２は、引き戻し行程中、すなわち第一のダイ２２が図２の矢印「Ｂ」によって例示されるように、頭部９２から離れるにつれて歯ダイ２６から頭部９２を取り出す手助けをするために、ステム部９８の選択的移動を可能とするように形成されている。ステムダイ８２は、図２において、内面８５の第一の部分８６、第二の部分８７、及び第三の部分８８によって例示される種々の直径を有する複数の断面を有することができ、それらは、それぞれ形状に対応し、かつ予備成形物１６のステム部９８を支持する手助けをするように一般に形成され、また、ステム部９８に付与することができる圧力を調整する手助けをするために、異なる有効直径を有している。典型的に、部分間（例えば、第一の部分８６と第二の部分８７との間）の直径変化領域又は転移領域は、どちらかといえば急又は顕著であり（すなわち漸進的でなく）、また、既に又は先に鍛造されたステム部９８を収容又は保持するように形成、改造されている。あるいはまた、ステムダイ８２は、ステム部９８がまだ鍛造されていない場合に、好ましい概して円筒状の形状にすることもできる。歯車、特につる巻き角を有する小歯車のほとんど正味の形状の歯又は歯配置を鍛造するための本発明の方法において、歯９３間で頭部９２に鍛造された溝が、第一のダイ２２を第二のダイ８０と接触させ、第一及び／又は第二のダイ２２及び８０の損傷、さらには破壊を生じる。鍛造行程中に、第一及び第二のダイ２２及び８０それぞれの接触を予防又は排除する手伝いをするために、ステムダイ８２の上面８３Ａは、上面８３の外部に沿って設けられたへこみ部８３Ａを含んでおり、これは、図４Ｂに例示するように、鍛造行程中に、頭部９２の下部に沿って環状の突起又はリップ９４を形成するのを手伝う。図２に戻って、本発明によれば、歯ダイ２６のキャビティ２７から鍛造頭部９２を取り出す手助けとなる軸方向制限部材９９が設けられている。一実施態様において、鍛造歯車９０の軸方向移動を実質的に制限することができるが、なお鍛造歯車９０は、半径方向に回転又は移動でき、その結果、歯９３が概して回されて弛み始め、あるいは歯ダイ２６から離脱され、頭部９２を歯９３に傷を付けたり損傷することなくキャビティ２７から離脱又は取り出すことを可能とするように、ステム部９８の表面９８Ａとステムダイ８２の内面８５との間に十分な量の抵抗及び／又は表面摩擦を与えることができる。本発明において与えられた抵抗は、第一及び第二のダイ（２２及び８０）が分離する（矢印「Ｂ」参照）時に、ステム部９８が、ステムキャビティ８４から取り出されない（例えば、持ち上げられない）ように十分である必要がある。本発明の軸方向制限部材９９の好ましい実施態様は、頭部９２が鍛造された後、及び第一のダイ２２が引き戻っている、あるいはまた第二のダイ８０から離れていく間に、鍛造歯車９０の軸方向移動を実質的に防ぐ又は制限するのを手伝うために、内面８５内又はそれに沿って設けることができる１つ又はそれ以上の保持帯８９あるいは他の適切な装置又は形状から成る。さらに、本発明の保持帯８９は、第一のダイ２２が引き戻っている時に、鍛造歯車９０の半径方向又は回転運動を可能とする。保持帯８９は、内面８５の一部に沿って伸びる、また、好ましくは内面８５に沿って３６０度にわたることができる窪み、あるいは他の適切なぎざぎざ、へこみ、又はくぼまされ又は粗面にされた部分でありうる。あるいはまた、保持帯８９は、内面８５に設けられた複数の適切な窪み（図示せず）から成ることもできる。保持帯８９は、ステム部９８に得られたステム突起９８Ｂがステム部９８とステムダイ８２の内面８５との間に十分な抵抗及び／又は表面摩擦を与えるのを手伝うように、十分に深い及び／又は広いことだけが必要である。ステムダイ８２中約０．０１〜約０．０２インチ（０．２５４ｍｍ〜０．５０８ｍｍ）の深さ及び内面８５に沿って約３．１ｍｍ〜約１２．７ｍｍの長さ（広さ）によって、キャビティ２７から頭部９２を取り出す手助けをするのに十分な抵抗及び／又は表面摩擦が与えられる。好ましくは、保持帯８９は、内面８５の直径が変化する転移領域８１に隣接して又は極めて接近して（例えば、第一及び第二の部分８６及び８７の界面付近に）位置させることができる。保持帯８９を内面８５の長手方向に沿っていかなる点にも位置させることができるが、抵抗をできるだけ大きくして、第一のダイ２０が引き戻り又は第二のダイ８０から離れる時に、ステムダイ８２からステム部９８の軸方向移動を効果的に防ぐために、保持帯８９を最大の直径を有する内面８５の部分（例えば第一の部分８６）に沿って設けるのが、なおさらに好ましい。ほとんど正味の形状の歯車９０を製造するに際し、いくつかの予備鍛造工程を行って、図６に例示するように、適切な一体の予備成形物１６を用意することができる。代表的に、鍛造技術及び方法によって製造された歯車は、高荷重自動車又は工業用途に使用することができ、また、鉄又は非鉄材料のいずれかでありうる熱間圧延又は旋削棒材原料から製造することができる。原料は、約０．０５％〜約０．５％、好ましくは約２％〜約４％の炭素を含有する低乃至中炭素量の合金鋼であるのが好ましい。本発明で使用する適切な材料の実例として、ＡＩＳＩ（アメリカ鉄鋼協会）８６２０、８６２５、８８２２、及び４６２０が挙げられる。原料から、典型的に、概して円筒状の個々の一体加工片を、剪断又は鋸引き等の当業界で知られた技術を用いて用意することができる。本発明は、閉鎖型鍛造操作に使用するのが好ましくまたそれを包含するので、本発明においては、一体加工片の体積は、適切に選択すべきであり、また、保持帯８９及びへこみ部８３Ａを含むキャビティ２７及びステムキャビティ８４の体積にほぼ等しくなるように切断することができる。加工片を、歯ダイ２６、ステンシルダイ３０及びステムキャビティ８４（例えば内面８５及びへこみ部８３Ａ）の表面に沿う金属の流れを高める手助けをし、ひいては、鍛造歯車９０が、鍛造行程後に歯ダイ２６、ステンシルダイ３０又はステムキャビティ８４の表面に焼き付く可能性を低減する手助けをする黒鉛等の滑剤を被覆又はしみ込ませることができる。一体の加工片は、当業者に知られた通常の鍛造技術を用いて鍛造して、図６に例示するステム部９８を得ることができる。ステム部９８を鍛造した後、予備成形物１６の頭部１６Ａを、少なくとも約１３００°Ｆ（７００℃）、好ましくは約１６００°Ｆ〜約２０００°Ｆ（８５０℃〜１１００℃）の温度に、できるだけ速く加熱して、高温での金属の改善された延性及び成形性を利用し、又は高めることができ、その結果、予備成形物１６は、十分に可鍛性になる。他の実施態様において、全加工片（すなわち、頭部及びステム部の両方）を同時に加熱して、そして同一のダイ装置又はプレス機（例えば２０）で連続的に鍛造して、鍛造行程間に一端面（例えば頭部１６Ａ）を加熱する必要を効果的に排除することができる。本発明によるほとんど正味の形状の歯車９０の成形又は鍛造は、プレス機２０の単一行程で達成することができ、時間及び費用のかかる精密機械加工操作を効果的に減らすことができる。本発明は、ステムキャビティ８４にステム部９８を挿入することによって、第一及び第二のダイ（例えば２２及び８０）間に、図６に例示したものに類似する予備成形物１６を配置することができる。滑剤を鍛造行程前にステムダイ８２のステムキャビティ８４及び歯ダイ２６の雌キャビティ２７中に噴霧して、歯車９０がステムキャビティ８４の内面８５及び鍛造面２８Ａに焼き付く、あるいはまた接合するのを防ぐ手伝いをすることができる。一般に、第一のダイ２２を、軸方向、好ましくは矢印「Ａ」によって示されるように下向き垂直方向に、第二のダイ８０の方に押し進める間に、頭部１６Ａの材料が、図３に例示されるキャビティ２７中に圧入され、一般に、図４Ａ及び４Ｂに例示される所望の歯配置また歯構成を有するほとんど正味の形状の歯車９０の頭部９２を成形又は鍛造することができる。プレス機又はダイ装置２０は、約５００〜約３０００トン（４．５ｘ１０⁶〜２．７ｘ１０⁷Ｎ）のように十分な量の力を単一行程で頭部１６Ａに選択的に付与して、図４Ａ及び４Ｂに例示される頭部９２を鍛造又は成形する。第一のダイ２２が頭部９２を鍛造又は成形するにつれて、ステム部９８の一部の材料は、ステム突起９８Ｂを形成する保持帯８９中に「スエット（ｓｗｅａｔｓ）」し、あるいはまた流入する。図２の左側は、鍛造歯車９０の頭部９２を形成あるいはまた製造する行程の鍛造部分の完成後の閉鎖位置におけるプレス機又はダイ装置２０を例示するものである。引き続き、第一のダイ２２を選択的に引き戻して、又は第二のダイ８０に対して鍛造歯車９０から離す、好ましくは矢印「Ｂ」によって示されるように、また、図２の右側によって例示されるように、第二のダイ８０から軸方向上方に引き離すことができる。第一のダイ２２が引き戻り、又は第二のダイ８０から離れる（図２の矢印「Ｂ」参照）時に、軸方向制限部材９９が鍛造歯車９０の実質的な軸方向移動を制限するが、なおそれは、鍛造歯車９０の半径方向又は回転運動を可能とし、よって、歯９３を概して回して弛め、すなわち歯ダイ２６の歯２８から離脱することができる。頭部９２が、離脱した、あるいはまた歯ダイ２６から取り出された後、突出棒（図示せず）の助けによって、ステムキャビティ８４からステム部９８を取り出す、又は突き出すことができる。ステム突起９８Ｂは、ステム部９８がステムダイ８４から取り出されている（例えば、突き出されている）間、突出棒がステム突起を効果的に「サイジング」する、あるいはまた取り出すことができるように十分に狭い幅及び深さを有するべきである。「サイジング」された後に、得られたステム部９８の表面が、十分に滑らかでない場合、所望によって、又は必要に応じて、この表面部分をさらに機械加工することができると考えられる。リップ９４を頭部９２から切削加工、例えば、旋盤を用いて除去し、頭部９２及び／又はステム部９８の両方を含む鍛造歯車９０の表面を、当業界で標準の技術及び装置を用いて研磨、あるいはまた仕上することができる。図５に例示する小歯車のほとんど正味の形状の頭部を製造又は成形（すなわち、鍛造）するための本発明の別の実施態様は、図１乃至図４Ｂ及び図６の対応する特徴及び要素と実質的に同等の特徴及び要素とから成る。これらの実質的に同等の要素及び特徴は、後ろの二桁は図１乃至図４Ｂ及び図６に使用した参照番号に対応する三桁の参照番号を用いて表示する。したがって、プレス機又はダイ装置１２０の説明は、図１乃至図４Ｂ及び図６に例示した要素と同等又は類似の要素及び特徴の余分な説明を含んでいない。軸方向制限部材１９９を、第一のダイ１２２の適当な位置に設けて、鍛造歯車１９０を半径方向又は回転運動させながら、鍛造歯車１９０の軸方向移動を実質的に制限することによって、歯車１９０の頭部１９２を同様に歯ダイ１２６から取り出し、あるいはまた離脱することができる。第一のダイ１２２は、通常、中心軸１９１に中心を合せた１つ又はそれ以上の歯セグメント１２８を有する歯ダイ１２６を含んでいる。また、歯ダイ１２６は、同様に中心軸１９１に中心を合せることができるピン１５０の先端部を中心を合せた穿孔１２９中に選択的に滑り嵌めされるように形成することができる、中心を合せた穿孔１２９も含んでいる。ピン１５０は、一般に「Ｔ−形」であり、円筒状の先端部を有し、また好ましくは駆動ラグ又は雄中心１５０（ａ）をも有して、頭部１９２の上面１９５に、ノッチ又は雌中心１９６を鍛造する手伝いをすることができる。歯車１９０の中心軸１９１に沿ってピン１５０を保持するのを手伝うガイドリング１５２が、歯ダイ１２６上及びピン１５０に沿って位置されて、図示されている。ガイドリング１５２とピン１５０との間及び歯ダイ１２６上に、歯ダイ１２６の上面１２５及びリング状の受けダイ１３２の下面１３３とに対して位置合せすることができる、１つ又はそれ以上のばね１５４、好ましくはさらばねが位置を定めて設けられている。受けダイ１３２とピン１５０の基部との適合関係は、図５の右側に矢印「Ｂ」によって例示されるように、受けダイ１３２が歯ダイ１２６の引き戻り行程中ピン１５０に対して軸方向に移動するのを防ぐ手伝いを行うように構成することができる。ガイドリング１５２及びピン１５０上に、テーパー部１４９Ａ及び非テーパー部１４９Ｂを含む内部穿孔１４９を有するリング状のピン支持ダイ１４８が設けられており、非テーパー部１４９Ｂは、ピストン棒１５６の先端部１５６Ａをテーパー部１４９Ａを通して前後に摺動させる大きさに形成されている。Ｏ−リング等の油圧シール１５７を、非テーパー部１４９Ｂの周りに設けて、シリンダー１６０の室１６１の第一の部分１６１Ｂを効果的に隔離し、また、ピストン棒１５６の基部１５６Ｂの周りに設けて、室１６１の第一及び第二の部分１６１Ａ及び１６１Ｂをそれぞれ効果的に油圧的に隔離することができる。環状又はリング状のダイホルダー１４０が、歯ダイ１２６、ガイドリング１５２及びピン支持ダイ１４８を支持する手伝いを行うものとして例示されている。シリンダー１６０は、図５に一体構造として例示されているが、シリンダー１６０を複数の個々の部材、すなわち接続又は連結部材から成ることも考えられる。シリンダー１６０の周りに、第一のダイ１２２、特にリング状ピン支持ダイ１４８及びガイドリング１５２を介して鍛造荷重を歯ダイ１２６に伝えるのを手助けするためのシリンダーハウジング１６２が設けられている。シリンダーハウジング１６２は、鍛造荷重がシリンダー１６０及びその室１６１、ピストン棒１５６の操作及びピン１５０の操作に及ぼす作用を低減する手助けをすることもできる。図５の矢印「Ａ」によって例示される行程の鍛造工程中、室１６１の第一の部分１６１Ｂは、選択的に十分に加圧することができ、室１６１の第二の部分１６１Ａは、選択的に十分に排気することができるので、ピン１５０は、図５の左側に例示されるように、引っ込んだ鍛造位置に位置させることができる。第一のダイ１２２が、図５の右側によって例示されるように、引き戻り、すなわち第二のダイ１８０から離れ始めると、軸方向制限部材１９９が、鍛造歯車１９０の軸方向移動を実質的に防ぐ手伝いをする。先に排気された第二の部分１６１Ａは、選択的に十分に加圧され、第一の部分１６１Ｂは、選択的に十分に排気されるので、ピストン棒１５６は、ピン１５０の上面に対して圧しているか、あるいはまた上面と係合しているその軸方向位置を保持することができる。また、好ましくは、雄中心１５０Ａは、雌中心１９６中に位置したままである。歯ダイ１２６が第二のダイ１８０に対して引き戻ると、第二の室１６１Ａ中の油圧は、ばね１５４の力に打ち勝つほど十分であり、ピストン棒１５６の軸方法位置を維持する手助けをするので、ピン１５０は、頭部１９２の上面１９５と係合した、すなわち上面を圧したままでいることができる。第一のダイ１２２の歯ダイ１２６及び他の部分が引き戻り、すなわち第二のダイ１８０から離れると、鍛造歯車１９０は、軸方向に移動するのを制限又は妨げられるが、歯車１９０のステム部１９８は、ステムダイ１８２中で回転させることができるので、頭部１９２の歯１９３に傷を付けたり損傷することなく頭部１９２を歯ダイ１２６から取り出すことができる。あるいはまた、保持帯（例えば、図２の８９）を同様にステムダイ１８２に設けて、歯ダイ１２６から頭部１９２を取り出すのをさらに手助けすることもできる。本発明に関し、好ましい実施態様を示して説明してきたが、ここに記載した歯車を鍛造する装置及び方法の更なる改造を、本発明の範囲から逸脱することなく当業者による適当な変更態様によって達成することができる。例えば、本発明では、第一のダイ２２は移動するが、第二のダイ８０は静止したままであると説明した。本発明は、第二のダイ８０が移動するが、第一のダイ２２は静止したままである態様も包含すると考えられる。さらに、本発明を使用して、輪歯車又は小歯車等の種々の歯車を鍛造することができる。先の議論では、ビレットのステム部９８をまず鍛造することを必要とするが、予備成形物１６の頭部１６Ａを鍛造して、ステム部９８の鍛造前に頭部を得る、又は予備成形ビレットの頭部及びステム部９８の両方の鍛造を同一のダイ装置で達成することができることが想到される。他の変更態様の可能性は、当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲は、以下の請求の範囲によって考えるべきであって、明細書及び図面に記載した詳細、構造及び操作に限定されないと理解される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１０月１０日【補正内容】したがって、その部品は、一体の硬質材ビレットから鍛造された歯車と同じように構造的に完全なものではない。歯車を鍛造するための方法の別の例、及びこれを達成するための装置が、米国特許第３，４２９，１７２号（ライアーズ；Ｌｉｅｒｓｅ）に開示されている。ライアーズに開示された装置は、円錐台形状の頭部及びわずかにテーパー状のステムを有する素材を鍛造するために使用することができるパンチキャビティを有するパンチから成る。鍛造行程の完了に際し、ラムを上げる、すなわち鍛造歯車をパンチに追従させて歯車から離す。鍛造歯車をパンチキャビティから取り出すために、作業者は、歯車のステムを回転させて、パンチの中でリブを形成する螺旋歯からそれを弛める。あるいはまた、仕上げ歯車は、それ自体ねじをつけないでパンチから離れるかもしれない。この装置及び方法は、装置が歯車の鍛造頭部をパンチ及びそのキャビティから通常のようにまた計画的に取り出すのを手伝うための構造又は方法を含んでいないので、小歯車の大量生産に特にふさわしいわけではない。さらに、鍛造頭部のパンチキャビティからの取り出しが、計画的かつ一貫して達成されないので、ライアーズに開示された方法は、特にパンチ作業者の介在を必要とする場合に、遅くかつ時間の掛かるものである。したがって、多条小歯車を提供する速度は十分には期待できず、また、実際に低下する。加工片材料を保護することができ、かつほとんど正味の形状の小歯車、好ましくは差動ステム小歯車を、個々の溝を並歯加工して所望の歯配置をもたらす後続の工程なしに、素材の除去を大いに低減する鍛造操作を用いて製造又は形成することができる装置及び方法を提供することが当業界に必要であった。そのような要求は、小歯車の歯構成を鍛造し、次に歯配置を損傷することなくかつて鍛造したダイから小歯車の頭部を取り出すことの技術的困難さのためにこれまで実現されなかった。発明の概要本発明の目的は、歯の配置を並歯荒削りする必要なしに、ほとんど正味の形状に製造された小歯車を提供することにある。本発明の他の目的は、既存のプレス機を利用して、ほとんど正味の形状の小歯車を提供することにある。本発明のなお他の目的は、小歯車を製造する材料及びエネルギーを低減することにある。本発明のなおさらに他の目的は、圧縮力によって高い精度で鍛造された小歯車を提供することにある。また、本発明の他の目的は、鍛造工業における上記欠点に取り組み、かつ克服するほとんど正味の形状の小歯車を製造するための装置及び方法を提供することにある。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９８年２月５日【補正内容】請求の範囲１．頭部（１６Ａ）及びステム部（９８）を有する一体の加工片（１６）を鍛造して、ほとんど正味の形状の頭部（９２）を有する鍛造歯車（９０）を得るための改良ダイ装置（２０、１２０）であって、（ａ）互いに選択的に移動可能な第一及び第二のダイ（２２、１２２、８０、１８０）の組み合わせによって特徴づけられ、第一のダイ（２２、１２２）は、前記頭部（１６Ａ）を鍛造するために前記ほとんど正味の形状の頭部（９２）に対応する雌キャビティ（２７、１２７）を持つ歯ダイ（２６、１２６）を有している、第一のダイ（２２、１２２）及び第二のダイ（８０、１８０）；及び（ｂ）前記第一及び第二のダイ（２２、１２２、８０、１８０）の少なくとも一方に備えられ、前記雌キャビティ（２７、１２７）からほとんど正味の形状の頭部（９２）を取り出す手助けをするように形成された軸方向制限部材（９９、１９９）を有することを特徴とするダイ装置（２０、１２０）。２．前記軸方向制限部材（９９、１９９）が、第一のダイ（２２、１２２）が第二のダイ（８０、１８０）から離れる時に、前記鍛造歯車（９０）の半径方向移動を可能とするように構成されている請求項１記載のダイ装置。３．前記第二のダイ（８０、１８０）が、内面（８５）を有するステムダイ（８２）を含み、前記ステムダイ（８２）が、一体加工片（１６）の前記ステム部（９８）を収容するように形成され、前記ステム部（９８）が表面（９８Ａ）を有し、かつ、前記軸方向制限部材（９９、１９９）が、前記ステム部（９８）の表面（９８Ａ）と前記内面（８５）との間に軸方向抵抗を与えるように構成された構造（８５、９９）から成る請求項２記載のダイ装置。４．前記制限部材（９９）が、前記ステム部（９８）の表面（９８Ａ）にステム突起（９８Ｂ）を形成するために前記内面（８５）に形成された窪みから成る保持帯（８９）を含んでいる請求項３記載のダイ装置。５．前記窪みが、前記内面（８５）の全周にわたって実質的に伸びるように形成されている請求項４記載のダイ装置。６．前記保持帯（８９）が、前記内面（８５）に形成された少なくとも２つの窪みを有する請求項４記載のダイ装置。７．前記窪み（８９）が、約０．０１〜約０．０２インチの深さを有している請求項４記載のダイ装置。８．前記ステムダイ（８２）が複数の部分（８６、８７及び８８）を有し、該部分（８６、８７及び８８）の各々が異なる有効外径を有し、かつ、前記保持帯（８９）が最大有効外径の部分（８６）に設けられている請求項４記載のダイ装置。９．前記ステム突起（９８Ｂ）を除去するための手段（８６）をさらに含んでいる請求項４記載のダイ装置。１０．前記制限部材（１９９）が、前記第一のダイ（２２）に設けられている請求項１記載のダイ装置。１１．前記第一のダイ（２２、１２２）が、穿孔（１２９）を有する歯ダイ（２６、１２６）及び前記穿孔（１２９）を通して摺動自在に受け入れられるピン（１５０）を有し、前記ピン（１５０）が、前記歯ダイ（１２６）が前記第二のダイ（１８０）から離れても前記ほとんど正味の形状の頭部（９２）に対する係合を実質的に保持するために前記穿孔（１２９）中に選択的に伸びることができる請求項１０記載のダイ装置。１２．前記軸方向制限部材（９９、１９９）が、前記第一及び第二のダイ（２２及び８０）に設けられている請求項１記載のダイ装置。１３．一体の加工片（１６）からほとんど正味の形状の頭部（９２）及びステム部（９８）を有する鍛造歯車（９０）を製造するための改良方法であって、（ａ）プレス機（２０、１２０）を用意し、そして、（ｂ）一体の加工片（１６）の頭部（１６Ａ）を前記プレス機（２０、１２０）で鍛造して、ほとんど正味の形状（９２）にし、（ｃ）鍛造歯車（９０）の軸方向移動を制限し、かつ、（ｄ）該鍛造頭部（９２）を前記プレス機（２０、１２０）から取り出す工程の組み合わせにより特徴づけられる各工程を含むことを特徴とする方法。１４．前記鍛造歯車（９０）の半径方向移動を可能としながら、前記鍛造歯車（９０）の軸方向移動を制限する工程をさらに含む請求項１３記載の方法。１５．（ｄ）第一のダイ（２２、１２２）及び第二のダイ（８０、１８０）を有するプレス機（２０、１２０）を用意し、そして、（ｅ）前記鍛造歯車（９０）のステム部（９８）に抵抗を与えて、前記鍛造歯車（９０）の回転運動を可能としながら、前記鍛造歯車（９０）の軸方向移動を制限する各工程をさらに含む請求項１３記載の方法。１６．（ｄ）第一のダイ（２２、１２２）及び第二のダイ（８０、１８０）を有するプレス機（２０、１２０）を用意し、該第一のダイ（２２、１２２）は、穿孔（１２９）を有する歯ダイ（２６、１２６）及び前記穿孔（１２９）を通して選択的に摺動自在に受け入れられるピン（１５０）を有しており、（ｅ）前記ピン（５０）を前記鍛造歯車（９０）の頭部（９２）に対して係合し、そして、（ｆ）前記歯ダイ（１２６）を前記第二のダイ（８０、１８０）に対して前記鍛造歯車（９０）から離す各工程をさらに含む請求項１４記載の方法。１７．一体の加工片（１６）からほとんど正味の形状の頭部（９２）及びステム部（９８）を有する鍛造歯車（９０）を製造するための改良方法であって、（ａ）第一のダイ（２２、１２２）及び第二のダイ（８０、１８０）を有するダイ装置（２０、１２０）を準備し、そして、該第二のダイ（８０、１８０）は、ステムダイ（８２）の内面（８５）に保持帯（８９）を設けたステムダイ（８２）を有しており、（ｂ）前記加工片（１６）のほとんど正味の形状の頭部（９２）を前記ダイ装置（２０、１２０）で鍛造し、（ｃ）前記保持帯（８９）の前記ステム部（９８）にステム突起（９８）を鍛造し、かつ、（ｄ）前記ほとんど正味の形状の頭部（９２）を前記ダイ装置（２０、１２０）から取り出す工程の組み合わせにより特徴づけられる各工程を含むことを特徴とする方法。１８．前記鍛造歯車（９０）の半径方向移動を可能としながら、前記鍛造歯車（９０）の軸方向移動を実質的に制限する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。１９．前記鍛造歯車（９０）を前記第二のダイ（８０、１８０）から取り出す工程をさらに含む請求項１７記載の方法。２０．ステム部（９８Ｂ）からステム突起（９８）を除去する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．頭部及びステム部を有する一体の加工片を鍛造してほとんど正味の形状の頭部を有する鍛造歯車を得るための改良ダイ装置であって、（ａ）第一のダイ及び第二のダイ；該第一及び第二のダイは、互いに選択的に移動可能であって、該第一のダイは、前記頭部を鍛造するために前記ほとんど正味の形状の頭部に対応する雌キャビティを持つ歯ダイを有している；及び（ｂ）前記第一及び第二のダイの少なくとも一方にあり、前記雌キャビティからほとんど正味の形状の頭部を取り出す手助けをするように形成された軸方向制限部材を有することを特徴とするダイ装置。２．前記軸方向制限部材が、第一のダイが第二のダイから離れる時に、前記鍛造歯車の半径方向移動を可能とするように構成されている請求項１記載のダイ装置。３．前記第二のダイが、内面を有するステムダイを含み、前記ステムダイが、一体加工片の前記ステム部を収容するように形成され、前記ステム部が表面を有し、かつ、前記軸方向制限部材が、前記ステム部の表面と前記内面との間に軸方向抵抗を与えるように構成された構造から成る請求項２記載のダイ装置。４．前記軸方向制限部材が、前記ステム部の表面にステム突起を形成するために前記内面に形成された窪みから成る保持帯を含んでいる請求項３記載のダイ装置。５．前記窪みが、前記内面の全周にわたって実質的に伸びている請求項４記載のダイ装置。６．前記保持帯が、前記内面に形成された少なくとも２つの窪みを有する請求項４記載のダイ装置。７．前記窪みが、約０．０１〜約０．０２インチの深さを有している請求項４記載のダイ装置。８．前記ステムダイが複数の部分を有し、該部分の各々が異なる有効外径を有し、かつ、前記保持帯が最大有効外径の部分に設けられている請求項４記載のダイ装置。９．前記ステム突起を除去するための手段をさらに含んでいる請求項４記載のダイ装置。１０．前記軸方向制限部材が、前記第一のダイに設けられている請求項１記載のダイ装置。１１．前記第一のダイが、穿孔を有する歯ダイ及び前記穿孔を通して摺動自在に受け入れられるピンを有し、前記ピンが、前記歯ダイが前記第二のダイから離れても前記ほとんど正味の形状の頭部に対する係合を実質的に保持するために前記穿孔中に選択的に伸びることができる請求項１０記載のダイ装置。１２．前記軸方向制限部材が、前記第一及び第二のダイに設けられている請求項１記載のダイ装置。１３．一体の加工片からほとんど正味の形状の頭部及びステム部を有する鍛造歯車を製造するための改良方法であって、（ａ）プレス機を用意し、（ｂ）一体の加工片の頭部を前記プレス機で鍛造して、ほとんど正味の形状にし、そして、（ｃ）前記鍛造頭部を損傷することなく鍛造頭部を前記プレス機から取り出す各工程を含むことを特徴とする方法。１４．前記鍛造歯車の半径方向移動を可能としながら、前記鍛造歯車の軸方向移動を制限する工程をさらに含む請求項１３記載の方法。１５．（ｄ）第一のダイ及び第二のダイを有するプレス機を用意し、そして、（ｅ）前記鍛造歯車のステム部に抵抗を与えて、前記鍛造歯車の回転運動を可能としながら、前記鍛造歯車の軸方向移動を制限する各工程をさらに含む請求項１３記載の方法。１６．（ｄ）穿孔を有する歯ダイ及び前記穿孔を通して選択的に摺動自在に受け入れられるピンを有する第一のダイ、及び第二のダイを有するプレス機を用意し、（ｅ）前記ピンを前記鍛造歯車の頭部に対して係合し、及び（ｆ）前記歯ダイを前記第二のダイに対して前記鍛造歯車から離すの各工程をさらに含む請求項１４記載の方法。１７．一体の加工片からほとんど正味の形状の頭部及びステム部を有する鍛造歯車を製造するための改良方法であって、（ａ）第一のダイ及び第二のダイを有するダイ装置を準備し、該第二のダイは、ステムダイの内面に保持帯を設けたステムダイを有しており、（ｂ）前記加工片のほとんど正味の形状の頭部を前記ダイ装置で鍛造し、（ｃ）前記ステム部にステム突起を鍛造し、そして、（ｄ）前記ほとんど正味の形状の頭部を前記ダイ装置から取り出す各工程を含むことを特徴とする方法。１８．前記鍛造歯車の半径方向移動を可能としながら、前記鍛造歯車の軸方向移動を実質的に制限する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。１９．前記鍛造歯車を前記第二のダイから取り出す工程をさらに含む請求項１７記載の方法。２０．ステム部からステム突起を除去する工程をさらに含む請求項１７記載の方法。