JPS59202130A - 転造用平ダイス - Google Patents

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】 この発明は被転造物を挾み付けて相対的に移動すること
によりヘリカルギヤあるいは油溝等のねじれ歯やねじれ
溝を転造するための平ダイスに関し、特に奇数の歯もし
くは溝を形成する場合に有効な平ダイスに関するもので
ある。

例えば第１図に示すようなヘリカルギヤ１を製造する方
法として、ホブカッター等により切削する方法や転造に
よる方法が考えられるが、切削による方法では、作業に
要する時間が長く、またホブの切りあがりによる不要部
分が必要であるから、最終製品以上の大きさの被加工物
を用意しなければならず、しかも工具費も高くなるなど
の問題がある。これに対し、転造による方法では、上記
のような問題が生じないが、被転造物に大きな荷重をか
けて塑性変形させる方法であるために、従来では充分な
精度が出ず、止むを得ず切削加工によってヘリカルギヤ
１を製造しているのが実情である。

すなわち、ヘリカルギヤ１を転造によって製造する場合
、被転造物２を第２図に示すように１対の平ダイス３．
４によって挾み付けるとともに荷ＩＰをかけ、その状態
で各平ダイス３．４を相対的に逆方向へ移動させて被転
造物２を回転させることにより行なうが、特に奇数歯の
ヘリカルギヤ１にあっては、被転造物２と平ダイス３．
４との噛合い歯数が変化するために、歯すじ誤差が生じ
る。第３図は噛合い点の移動を説明するための図であっ
て、平ダイス３に対し被転造物２がＡで示す位置にある
とき、両者は８１点、８２点、８３点の３点で噛合って
おり、被転造物２が第３図に８で示す位置に相対的に移
動すると、両者はｂ１点、ｂ２点、ｂ３点、ｂ４点の合
計４点で噛合い、これに対し他方の平ダイス４と被転造
物２とは第３図に示す場合とは逆に、被転造物２が八で
示す位置にあるときに４点で噛合い、Ｂで示す位置にあ
るときに３点で噛合う。このように奇数歯のヘリカルギ
ヤ１を転造する場合には、噛合い歯数と噛合い点が変化
し、かつ一方の平ダイス３側と他方の平ダイス４側とで
噛合い歯数および噛合い点位置が相違するために、平ダ
イス３．４による被転造物２への押込み量が変化する。

その結果被転造物２に作用する荷重が変動し、被転造物
２は第２図に矢印で示す方向にわずかなりとも変位もし
くは変形するために、形成された歯すじ５は第４図に示
すように被転造物２における歯の軸線方向でのピッチ間
隔ｐａと同ピツチでうねった状態になる。このような誤
差ｅは、被転造物２の変位もしくは変形を防止できれば
生じないが、被転造物２の変位もしくは変形を完全に防
止するためには、被転造物２を剛体としなければならな
いが、このようなことは現実的には不可能である。

このように従来では、転造を行なった場合のめずじ誤差
が大きいため、実用に供し得る精度のヘリカルギヤ答の
転造品を得ることができず、その結果多くの場合切削加
工によってヘリカルギヤ等３− を製造しているのが実情である。

この発明は１配の事情に鑑みてなされたもので、ヘリカ
ルギヤやねじれ講等を精度良く転造することのできる転
造用事ダイスを提供することを目的とするものである。

そしてこの発明の特徴とするところは、歯だけが順次高
くなるよう形成した食い付きの群における歯幅を、被転
造物に形成すべき歯の歯幅以上に設定し、また食い付き
歯群に続けて形成した仕上げ歯群における仕上げ歯のう
ち、被転造物に形成すべき面数の少なくとも半分の数の
一連の仕上げ歯を、被転造物に作用する歯幅が被転造物
に形成すべき歯の歯幅より狭い範囲で変化した狭幅仕上
げ白とし、かつその狭幅仕上げ歯の被転造物に対する噛
合い開始端を、他の仕上げ歯もしくは食い付き歯におけ
る噛合い開始端より幅方向で内側に設定した点にある。

したがってこの発明では、噛合い歯数および噛合い点の
変化に伴って生じる歯すじのうねりの位相が、狭幅仕上
げ歯と他の仕上げ歯もしくは食い付き歯とでは相違する
ために、山となっていた個所が押し込まれ、４− その結果歯面全体を可及的に滑らかにし、誤差を少なく
することができるのである。

以下、この発明の実施例を第５図ないし第１２図を参照
して説明する。なお、以下に述べる実施例では、被転造
物を挾み付ける１対の平ダイスは、共に同一構成である
から、説明の重複を避けるために、一方の平ダイスのみ
の構成を説明する。

第５図および第６図はこの発明の一実施例を示す略解図
であって、ここに示す平ダイス１０は、基体１１の表面
にはす歯１２を形成したヘリカルギヤ転造用平ダイスと
して構成されており、これらのはす歯１２のうち基体１
１の一端部（第５図および第６図では右端部）から所定
の範囲の複数のはす歯１２が、食い付き歯群１３とされ
、それに続く所定範囲の複数のはす歯１２が、仕上げ歯
群１４とされ、さらに基体１１の他端部側の所定範囲の
複数のはす歯１２が、逃げ歯群１５とされている。すな
わち、食い付き歯群１３は円柱状の被転造物２の外周に
次第に食い込んで被転造物２に所謂粗形歯を形成するた
めの所謂食い付き歯からなるものであって、基孫１１の
一端部側のはす歯１２の歯たけが最も低く、仕上げ歯群
１４に隣在するはす歯１２の歯たけがほぼ正規の歯たけ
となるよう、次第に歯だけが高くなるよう設定されてい
る。また食い付き歯群１３における歯幅Ｌ（図では基体
１１の幅方向での寸法で示す）は、被転造物２に形成す
べき歯の歯幅Ｗ以上に設定されている。

また、仕上げ歯群１４は、前記食い付き歯群１３によっ
て被転造物２に形成した不完全な歯を、正規の歯に仕上
げるための所謂仕上げ歯からなるものであって、その仕
上げ歯群１４におけるはす歯１２すなわち仕上げ歯は、
更に第１小群１４ａから第４小群１４ｄの４小群に区分
されている。

これら各群１４ａ〜１４ｄは、被転造物２に形成すべき
歯数の少なくとも半分の数のはす歯１２がら構成されて
おり、第１小群１４ａおよび第４小群１４ｄにおけるは
す６１１２の歯幅は、前記食い付き歯群１３における歯
幅りと同一に設定されるとともに、その歯たけおよび歯
厚は被転造物２に形成すべき所期の歯の形状に合致する
正規の寸法に設定されている。したがって、仕上げ歯群
１４における第１小群１４ａは、前記食い付き歯群１３
によって被転造物２に形成した不完全な歯を、正規の形
状の歯に形成するよう構成されている。

他方、仕上げ歯群１４における第２小群１４ｂおよび第
３小群１４ｃは、被転造物２に形成されている歯の歯す
じ誤差を修正するためのものであって、第２小群１４ｂ
におけるはす歯１２の被転造物２に作用する歯幅Ｉ１２
　　（図では基体１１の幅方向における寸法で示す）は
、被転造物２における歯幅Ｗより小さい一定幅に設定さ
れ、かつその作用歯幅１２の両端部は第１小群１４ａに
おけるはす歯１２の端部よりｔ体１１の幅方向で内側に
設定されている。また第３小群１４０におけるはす歯１
２の被転造物２に作用する歯幅１３は、第２小群１４ｂ
の作用歯幅１２より広くかつ被転造物２における歯幅Ｗ
より小さい一定幅に設定され、さらにその作用歯幅１３
の両端部は第１小群１４ａにおけるはす歯１２の端部よ
り幅方向で内側に７− 設定されている。このように第２小群１４ｂおよび第３
小群１４ｃにおける仕上げ歯は、作用歯幅１２．１３の
狭い所謂狭幅仕上げ歯１６であって、その狭幅仕上げ歯
１６の被転造物２に作用する歯幅１２．１３について更
に説明すると、その作用歯幅１２．１３は、被転造物２
における歯の軸線方向でのピッチ間隔ｐａのほぼ整数倍
、例えば次式で示される寸法に設定されている。

（ｎ　−０，１）　Ｐａ≦ｉ１２，１３≦（ｎ　十０．
１）　Ｐａ（ｎは自然数） 他方、前記狭幅仕上げ歯１６の端部、特に被転造物２の
歯との噛合い開始端（第６図では下端部）と被転造物２
の端部との間隔は、第３小群１４ｃにおいて一例として
前記ピッチ間隔の半分（Ｐａ／２）に設定されている。

また、第２小群１４ｂ以降における歯たけおよび歯厚は
、第１小群１４ａにおけると同様に正規の歯たけ、歯厚
であってもよいが、第２小群１４ｂにおけるはす歯１２
は、歯すじ誤差を修正することを主目的とし、被転造物
２に作用する荷重ヤ８− 被転造物２の全体としての変位、変形を防ぐために、第
２小群１４ｂ以降の歯たけは、正規の歯たけよりわずか
（例えば０．０２〜０．１ｍｉ＋程度）低くし、歯先が
被転造物２における歯底部分へ干渉しないようにするこ
とが好ましい。

なお第６図は、はす歯１２のうち被転造物２に作用する
部分のみを示した図であって、第２小群１４ｂおよび第
３小群１４ｃのはす歯１２の実際の歯幅を第６図に示す
ように第１小群１４ａ以前のはす歯１２の歯幅より小さ
くしてもよいが、このような形状の平ダイス１０を製造
することが困難であったり、また被転造物２に作用する
荷重の変動が大きくなったり、あるいは被＠逸物２の歯
の歯面に段差が付いたりするおそれがある。そこでこの
ような不都合を防ぐためには、前記第２小群１４ｂおよ
び第３小群１４ｃのはす歯１２すなわち狭幅仕上げ歯１
６の両側端部を、例えば第７図に示すように、歯だけを
テーパ状に低くし、かつ歯厚をテーバ状に薄く形成した
形状とすればよい。その場合、両方の歯面を削り落して
歯厚を薄くしでもよく、あるいは一方の歯面を削り落し
て歯厚を薄くしてもよい。

さらに逃げ歯群１５は、被転造物２に作用する歯幅が前
記第１小群１４ａの作用歯幅りと同一でかつ歯たけが基
体１１の他端部に向けて次第に低くなる複数のはす歯１
２によって形成されている。

つぎに上記のように構成した平ダイス１０の作用につい
て説明する。

前記平ダイス１０によるヘリカルギヤ１の転造は、第５
図に示すように１対の平ダイス１０により被転造物２を
挾み付け、その状態で各平ダイス１０を互いに逆方向へ
移動させ、それに伴って被転造物２を回転させることに
より行なう。転造開始当初においては、前記食い付き歯
群１３におけるはす歯１２が先ず被転造物２に食い込む
。その場合、食い付き歯群１３では歯だけが次第に高く
なっているから、被転造物２への食い込み曇が次第に深
くなり、その結果被転造物２の外周部が塑性変形して歯
が形成される。食い付き歯群１３によって被転造物に形
成された歯は、所謂粗形歯あるいは不完全歯となってい
るが、食い付き歯群１３に続けて仕上げ歯群１４におけ
る第１小群１４ａのはす歯１２が被転造物２の歯に噛合
うことにより、その歯は所謂完全歯に整形される。

これら食い付き歯群１３および第１小群１４８による転
造時においては、被転造物２の外周面における軸線方向
の端部からはす歯１２が噛み合い始めることになるが、
その場合前述したように、噛合い歯数や噛合い点の変化
によって被転造物２が変動するため、被転造物２の歯面
が、第８図に実線で示すようにうねっており、大きな歯
すじ誤差が生じている。

以上のようにして被転造物２の外周に形成された歯は、
前記第１小群１４ａに続けて第２小群１４ｂにおけるは
す歯１２すなわち狭幅仕上げ歯１６に噛合い、ここで更
に仕上げ加工が施される。

第２小群１４ｂにおけるはす歯１２と被転造物２の歯と
を噛合わせて転造を行なっている間においても、噛合い
歯数や噛合い点の変化があるために、被転造物２が周期
的に変動し、それに伴って被転１１− 逸物２の歯面にうねりが生じる。そのうねりの始端は、
各歯の噛合い開始端となり、したがって第２小群１４ｂ
における被転造物２に対する作用歯幅１２が被転造物２
の歯幅Ｗよりも小さく、かつ噛合い開始端が基体１１の
幅方向で内側にあるから、第２小群１４ｔｌを構成する
仕上げ歯により被転造物２の歯面に作用するうねりは、
第８図に鎖線で示すように、既に歯面に生じているうね
りに対し位相がずれたうねりとなる。また第３小群１４
Ｃが被転造物２に噛合って転造を行なう場合にも、うね
りが同様に生じ、かつそのうねりは第８図に破線で示す
ように、既に波面に生じているうねりに対し位相がずれ
たうねりとなる。すなわち、前述した第１小群１４ａま
での間で転造することにより、被転造物２の歯面の歯す
じ方向に生じていたうねりのうち、山となっている部分
が、第２小群１４ｂおよび第３小群１４０の狭幅仕上げ
歯１６で転造することに伴って生じるうねりによって押
し潰される。また第１小群１４ａもしくは食い付き歯群
１３では、第９図に示すように歯先が１２− 被転造物２に干渉するが、前記第２小群１４ｂ以降の歯
たけは、被転造物２に形成すべき歯に対応する歯たけよ
りわすが低く設定しであるから、第２小群１４ｂ以降の
狭幅仕上げ歯１６による転造時には、第１０図に示すよ
うに、狭幅仕上げ歯１６の歯先が被転造物２における歯
底部に干渉せず、そのため専ら歯面の誤差修正がなされ
る。その結果、第２小群１４ｂおよび第３小群１４０で
の転造では、被転造物２の歯面に生じていた歯すじ誤差
が是正され、精度が著しく向上する。

仕上げ歯群１４により上述のようにして所期の寸法の歯
が形成された被転造物２は、ついで前記逃げ歯群１５に
噛合うが、逃げ歯群１５はその歯だけが次第に低くなる
ように形成されているから、ここでは被転造物２に作用
する荷重が次第に小さくなり、換言すれば被転造物２の
加工は特には行なわず、最終的には噛合いが外れて転造
が終了する。

したがって、狭幅仕上げ歯１６によって仕上げた部分を
、製品として使用する際の使用歯幅とすることにより、
精度の良いヘリカルギヤとすることができる。

なお、前記第２小群１４ｂと第３小群１４０との幅１２
　、１３は、第６図に示す場合とは逆に、第２小群１４
ｂの作用歯幅１２を第３小群１４ｃの作用歯幅１３より
広くしてもよく、このような構成であっても、上記の場
合と同様な効果を得ることができる。

第１１図（Ａ）はこの発明の他の実施例を示す略解図で
あって、ここに示す平ダイス１０は、仕上げ歯群１４に
おける第２小群１４ｂ以降の狭幅仕上げ歯１６の作用歯
幅ｌを、被転造物２に形成すべき歯の歯幅Ｗより小さい
最小歯幅１２から次第に広くなるよう設定したものであ
る。

このような構成の平ダイス１０で転造を行なった場合、
転造開始から仕上げ歯群１４の第１小群１４ａまでの間
に被転造物２の歯に生じるうねりは、第１１図（Ｂ）に
実線で示す状態となるが、狭幅仕上げ１ｉ１１６と噛合
っている際に生じるうねりは、噛合い開始端が連続的に
変化するから、第１１図（Ｂ）に破線もしくは鎖線で示
すように位相がずれた状態になる。したがって、被転造
物２の歯面に生じていたうねりの山の部分が、次第に押
し潰されるから、結局歯すじ誤差のない歯すなわちヘリ
カルギヤを得ることができる。

第１２図（Ａ）はこの発明の更に他の実施例を示す略解
図であって、ここに示す平ダイス１０は、仕上げ歯群１
４における第２小群１４ｂ以降の狭幅仕上げ歯１６の歯
幅ｌを、被転造物２に形成すべき歯の歯幅Ｗ以下の範囲
で不規則に変化させたものである。

このような構成の平ダイス１０で転造を行なった場合、
狭幅仕上げ歯１６の被転造物２に対する噛合い開始端が
連続的に変化するから、それに伴って被転造物２の歯面
に作用するうねりの位相が第１２図（Ｂ）に破線もしく
は鎖線で示すように連続的に変化し、その結果仕上げ歯
群１４のうち第１小群１４ａまでの間で転造することに
より被転造物２の歯面に生じていたうねり（第１２図（
Ｂ）の実線）の山が次第に押し潰され、結果的１５− には上述した各実施例における場合と同様に、歯すじ誤
差の小さい、精度の良いヘリカルギヤを得ることができ
る。

なお、上記の各実施例では、ヘリカルギヤを転造する場
合を例に採って説明したが、この発明の平ダイスは油溝
等のねじれ溝を転造する場合にも適用することができる
。

以上の説明から明らかなようにこの発明の平ダイスは、
歯だけが順次高くなるよう形成した食い付き歯群におけ
る歯幅を、被転造物に形成すべき歯の歯幅以上に設定し
、また食い付き歯群に続けて形成した仕上げ歯群におけ
る仕上げ歯のうち、被転造物に形成すべき歯数の少なく
とも半分の数の一連の仕上げ歯を、被転造物に作用する
歯幅が被転造物に形成すべき歯の歯幅より狭い範囲で変
化した狭幅仕上げ歯とし、かつその狭幅仕上げ歯の被転
造物に対する噛合い開始端を、他の仕上げ歯もしくは食
い付き歯における噛合い開始端より幅方向で内側に設定
した構成であるから、狭幅仕上げ歯によって被転造物の
歯面に作用するうねり１６− の位相が、狭幅仕上げ歯に噛合う以前に被転造物の歯面
に生じているうねりの位相と異なることになり、したが
って狭幅仕上げ歯によって既存のうねりの山の部分を押
し潰すことになるために、被転造物の歯面の歯すじ誤差
を可及的に小さくすることができる。また少なくとも狭
幅仕上げ歯の歯だけを、それより前段の仕上げ歯群もし
くは食い付き歯群の歯たけよりわずか低くすることによ
り、狭幅仕上げ歯は専ら被転造物の歯面に作用すること
になり、その結果被転造物に作用する負荷の変動や被転
造物自体の変動が小さくなるため、より精度を向上させ
ることができる。このようにこの発明の平ダイスによれ
ば、精度の良い転造を行なうことができるから、従来精
度が悪いために実用化し得なかったヘリカルギヤ等の転
造加工が可能となり、その生産性を著しく向上させるこ
とができる等実用１優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はヘリカルギヤの一例を示す正面図、第２図はヘ
リカルギヤの転造法を説明するための略解圧面図、第３
図は被転造物と平ダイスとの噛合い歯数および噛合い点
の変化を説明するための説明図、第４図は被転造物の歯
面に生じるうねりの模式図、第５図はこの発明の一実施
例を示す略解側面図、第６図は被転造物に作用しない部
分を省略したこの発明の一実施例を示す略解平面図、第
７図ははす歯のうち被転造物に作用しない端部の形状を
示す部分斜視図、第８図は被転造物に作用するうねりを
示す線図、第９図および第１０図は被転造物と平ダイス
との噛合い状態をそれぞれ示す部分断面図、第１１図（
Ａ）はこの発明の他の実施例を示す第６図同様の略解平
面図、第１１図（Ｂ）はその平ダイスで転造した際に被
転造物の歯面に生じるうねりを示す線図、第１２図（Ａ
）はこの発明の更に他の実施例を示す第６図同様の略解
平面図、第１２図（Ｂ）はその平ダイスで転造した際に
被転造物の歯面に生じるうねりを示す線図である。 ２・・・被転造物、　１０・・・平ダイス、　１２・・
・はす歯、　１３・・・食い付き歯群、　１４・・・仕
上げ歯群、１４ａ・・・（仕上げ歯群のうちの）第１小
群、　１４ｂ・・・（仕上げ歯群のうちの）第２小群、
　１６・・・狭幅仕上げ歯、　し・・・食い付き歯およ
び第１小群における作用歯幅、　β２．１３・・・狭幅
仕上げ歯の作用歯幅、　Ｗ・・・被転造物における歯幅
、Ｐａ・・・被転造物における歯の軸線方向でのピッチ
間隔。 出願人　　トヨタ自動車株式会社 株式会社　神戸製鋼所 代理人　　弁理士　豊　１）武　久 （ほか１名） 第９図 第１１回（Ａ）　　　　　第１２図（Ａ）（Ｂ）　　　
　　　　　（９） 第１頁の続き ０発　明　者　山崎啓文 明石市魚住町金ケ崎西大池１７９ 〜１株式会社神戸製鋼所明石工 場内 ０発　明　者　森口拓治 明石市魚住町金ケ崎西大池１７９ 〜１株式会社神戸製鋼所明石工 場内 ■出　願　人　株式会社神戸製鋼所 神戸市中央区脇浜町１丁目３番 １８号

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）歯だけが順次高くなる複数の食い付き歯からなる
   食い付き歯群に続けて複数の仕上げ歯からなる仕上げ歯
   群が形成され、かつ被転造物を挾んで対向配置される１
   対の転造用平ダイスにおいて、前記食い付き歯群におけ
   る歯幅が、被転造物に形成１べき歯の歯幅以上に設定さ
   れ、また前記仕上げ歯群のうち前記被転造物に形成すべ
   き歯数の少なくとも半分の数の一連の仕上げ歯が、その
   被転造物に作用する歯幅を被転造物に形成すべき歯幅よ
   りも狭い範囲で変化させた狭幅仕上げ歯とされ、かつそ
   の狭幅仕上げ歯の被転造物との噛合い開始端が他の仕上
   げ歯もしくは食い付き歯における噛合いｒ！＠始端より
   も幅方向で内側に設定されていることを特徴とする転造
   用平ダイス。
2. （２）前記仕上げ歯群における少なくとも前記狭幅仕上
   げ歯の歯たけが、狭幅仕上げ歯に対し前記食い付き歯群
   側に隣在する仕上げ歯もしくは食い付き歯の歯たけより
   わずか低く設定されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の転造用平ダイス。